JP5289561B2 - 光学フィルタ及びディスプレイ評価システム - Google Patents
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Description
例えば、特許文献2には、フラットパネル表示器の画素欠陥を検出する画質検査装置において、画質検査に供する画像データからモアレ成分を除去するための技術が開示されている。この文献に記載された技術では、撮像装置で得られる画像データからモアレ成分を抽出し、このモアレ成分の周期を検出して周期毎に配置される画素値を結んで欠陥成分を除去した複数の平滑曲線を求める。この複数の平滑曲線上に位置する画素値と、元の画像データとの差を求めて欠陥画像データを取得し、複数の平滑曲線の平均を求めてモアレ模様を含まない平滑画像データを取得する。そして、この平滑画像データと欠陥画像データとを加算し、この加算結果を検査用画像データとして画像メモリに格納する。
図12は、一般的な円形絞り50でのボケの形状(点像強度分布関数PSF:Point Spread Function)の例であり、図13はこの形状を2次元で表示したものである。
また、一般的な光学ローパスフィルタは、水晶板で構成されCCD直前に設置される。しかしながら、水晶ローパスフィルタは水晶の複屈折(ダブリング)を利用しているため、1つの点を僅かに分離した2つの点に2重に写すことが基本である。一般には水晶板を2枚重ねて、この効果を縦横2回使用することにより、1つの点を4つに分離した4重の点としてCCD上に写す。このようなローパスフィルタでは、モアレ模様を除去することはできない。
上記態様によれば、前記横断軸を、撮影対象の周期的パターン模様(例えば、液晶パネルのような格子状模様)に合わせることにより、高周波成分を減衰させることができる。
これにより、横断軸に対して直交する直交軸においても、「山」形状の開口部を得ることができるので、直交軸方向においても、高周波数成分の発生を抑制することができる。
これにより、プレートの開孔の密度分布が光学フィルタにおける透過率分布、言い換えれば光学濃度分布に対応し、プレートに対する孔加工で精密に光学濃度分布を設定することができる。
これにより、透明板の強度を維持しながら、透過率を容易に高くすることができる。
これにより、ナイキスト周波数以上の周波数を確実に減衰させることができる。
上記した本発明によれば、モアレ模様を抑制し、かつ1ピクセル単位で解像している画像を撮影するための光学フィルタ及びディスプレイ評価システムを提供することができる。
以下、本発明の光学フィルタ及びディスプレイ評価システムについて説明する。本実施形態では、CCDイメージセンサを用いて、調整対象の表示パネルの画質を評価する場合を想定する。ここでは、図1に示すように、調整対象の表示パネルとして、液晶パネル10を用いる。この液晶パネル10は、所定の周期(第1ピッチ)で配置された画素素子により画像を形成する。
画像信号生成装置15は、液晶パネル10に、画質評価のためのテストパターン信号を供給する。このテストパターン信号に応じて、液晶パネル10上にテストパターン画像が出力される。
本実施形態では、デフォーカス位置に設置されたCCDイメージセンサ31の受光面でのPSFを目的の形状に設定する。具体的には、CCDイメージセンサ31における画素のピッチに基づいて決まるナイキスト周波数以上の周波数における空間周波数成分を抑制した波形を生成する透過率分布を、光学フィルタ21に設ける。このため、光学調整装置20においては、レンズ(221,222)の絞り位置に、ローパスフィルタとして光学濃度勾配を持つ光学フィルタ21を挿入する。
開孔211からなる網目模様自体は、像面では極めて細かな模様となるために、解像されずに開孔211の密度分布に応じたグラデーションを得ることができる。
次に、デフォーカス量の決定について説明する。
液晶パネル10の画素から発せられた光は、図2に示す光路に従ってCCDイメージセンサ31に達する。ここで、光学調整装置20の焦点位置からCCDイメージセンサ31までの距離をデフォーカス量(df)とする。この場合、絞りの形状がデフォーカス量(df)に比例した大きさでCCDイメージセンサ31上に投影される。従って、デフォーカス量(df)を調整することにより、自由な大きさのデフォーカス画像(ボケ)を作ることができる。なお、ボケの形はデフォーカス量(df)に依存しない。
図4は、この光強度分布を2次元で表示したものである。横軸目盛はCCDイメージセンサ31のピッチの長さがちょうど「1」になるように正規化している。縦軸目盛は、最大光強度で正規化されている。
V(r)=exp(−2*r2)
ここで、「r」は原点(0,0)からの距離であり、CCDイメージセンサ31のピッチ間隔と等しい長さを「1」(単位)としている。本実施形態の光学フィルタ21の透過率分布も正規分布に近似しており、デフォーカス位置において光強度が正規分布になるように補正されている。なお、透過率分布は正規分布に近い方が望ましいが、実質的に正規分布からのズレがある場合にも、モアレの発生を低減することができる。
・本実施形態では、絞り位置において、透過率勾配(光学濃度勾配)を有する光学フィルタ21を設ける。このフィルタにより、画像においてナイキスト周波数成分以上を遮断する。ここで、本実施形態の周波数特性(図5)と通常の絞りの周波数特性(図14)とを比較する。図14と図5とにおいては、ボケの大きさを調整してナイキスト周波数でのレスポンスが同一になるようにしてある。両図の周波数特性を見比べると、目的の形状では高い周波数が良く減衰されているが、一般的な形状のボケでは高い周波数が減衰しないことが分かる。
上記第1実施形態においては、光学フィルタ21に開孔211をその分布密度が同心円的に変化するように設けることにより、光学フィルタ21に透過率分布を設けた。第2実施形態においては、正規分布の開口幅を有する開口部を用いた光学フィルタを説明する。
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
また、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
Claims (6)
- 複数の受光画素を備えた固体撮像素子に適用する光学フィルタであって、
前記固体撮像素子における受光画素のピッチに基づいて決まるナイキスト周波数以上の周波数における空間周波数成分を抑制した波形を生成する透過率分布を有し、
前記透過率分布として、前記固体撮像素子の受光面における光強度が正規分布になるように構成した分布を用いることを特徴とする光学フィルタ。 - 前記透過率分布は、プレートに形成された開孔の密度分布を用いて構成することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 前記透過率分布は、透明板に形成されたドットパターンの密度分布を用いて構成することを特徴とする請求項1に記載の光学フィルタ。
- 複数の受光画素を備えた固体撮像素子に適用する光学フィルタであって、
前記固体撮像素子における受光画素のピッチに基づいて決まるナイキスト周波数以上の周波数における空間周波数成分を抑制した波形を生成する透過率分布を有し、
前記透過率分布を設けるために、光学フィルタの中心又は中心からずれている地点を通る線を横断軸とし、前記横断軸に対して対称に配置された2つの正規分布曲線形状を接合した形状の開口部を設けたことを特徴とする光学フィルタ。 - 複数の受光画素を備えた固体撮像素子と、
評価対象のディスプレイの画像をフォーカスする光学系部材と、
前記光学系部材の絞り位置に設置され、前記固体撮像素子における受光画素のピッチに基づいて決まるナイキスト周波数以上の周波数における空間周波数成分を抑制した波形を生成する透過率分布を有する光学フィルタと
を備え、前記透過率分布として、前記固体撮像素子の受光面における光強度が正規分布になるように構成した分布を用いることを特徴とするディスプレイ評価システム。 - 前記評価対象のディスプレイは、プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ、又は投影型プロジェクタを含むことを特徴とする請求項5に記載のディスプレイ評価システム。
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