(57)【要約】【課題】  立体ディスプレイの視域、解像度、歪み、色ムラや輝度ムラを効率良く評価する。【解決手段】  計測装置が立体映像を観察可能な範囲である視域を計測する第１のステップと、計測装置が立体映像の解像度を計測する第２のステップと、計測装置が立体映像の歪みを計測する第３のステップと、計測装置が立体映像の色ムラまたは輝度を計測する第４のステップと、を備える。第１のステップ、第２のステップ、第３のステップ、第４のステップの順序、または、第１のステップ、第２のステップ、第４のステップ、第３のステップの順序で立体映像を計測する。【選択図】  図１７
2011166719.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示装置と、前記表示装置の表示映像を計測する計測装置と、前記表示装置と前記計測装置の間に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、を備えるシステムにおける映像評価方法であって、
前記計測装置は、前記レンズアレイを通して得られる複数の表示映像の映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項２】
請求項１記載の映像評価方法であって、
前記計測装置は、前記表示装置が表示する一つの表示映像について、前記レンズアレイを通して一度に得られる複数の表示映像の映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の映像評価方法であって、
前記表示装置の表示画面から前記レンズアレイまでの距離Ａ、前記表示装置の表示画面の対角線上の長さをＤ、前記レンズアレイが有するレンズの半径をｒ、前記レンズの焦点距離をｆＬとした場合に、
Ａ≧ｆＬＤ／２ｒ
を満たすように、前記表示装置、前記レンズアレイ、前記計測装置を配置して映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項４】
請求項３記載の映像評価方法であって、
前記レンズアレイと前記計測装置の撮像レンズまでの距離をＣ、前記レンズアレイの一辺に並ぶレンズの個数をＮ、前記計測装置の撮像レンズの焦点距離をｒＣとした場合に、
Ｃ＞ｆＬ（Ｎ−ｒＣ／ｒ）
を満たすように、前記表示装置、前記レンズアレイ、前記計測装置を配置して映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項５】
請求項３または４記載の映像評価方法において、
前記レンズアレイの一辺の長さをＬとした場合に、
Ａ≧｛０．５ｆＬＣ（Ｄ＋２ｒＮ）｝／｛ｒＣ＋ｆＬ（ｒＣ−ｒＮ）｝
を満たすように、前記表示装置、前記レンズアレイ、前記計測装置を配置して映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項６】
請求項１から５の何れか記載の映像評価方法であって、
前記計測装置は、輝度ムラ、色ムラまたは幾何的歪みについて映像評価することを特徴とする映像評価方法。
【請求項７】
請求項１から６の何れか記載の映像評価方法であって、
前記表示装置は、立体映像を表示する立体ディスプレイ表示装置であることを特徴とする映像評価方法。
【請求項８】
表示装置と、前記表示装置の表示映像を計測する計測装置と、前記表示装置と前記計測装置の間に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、を備える映像評価システムであって、
前記計測装置は、前記レンズアレイを通して得られる複数の表示映像の映像評価を行うことを特徴とする映像評価システム。
【請求項９】
表示装置と、前記表示装置が表示する立体映像を計測する計測装置と、を備えるシステムにおける映像評価方法であって、
前記計測装置が前記立体映像を観察可能な範囲である視域を計測する第１のステップと、
前記計測装置が前記立体映像の解像度を計測する第２のステップと、
前記計測装置が前記立体映像の歪みを計測する第３のステップと、
前記計測装置が前記立体映像の色ムラまたは輝度を計測する第４のステップと、を備え、
前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップ、前記第４のステップの順序、または、前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第４のステップ、前記第３のステップの順序で前記立体映像を計測することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の映像評価方法であって、
前記第２のステップでは、前記第１のステップの計測結果を用いて前記立体映像の解像度を計測し、
前記第３のステップでは、前記第１のステップと第２のステップの計測結果を用いて前記立体映像の歪みを計測し、
前記第４のステップでは、前記第１のステップと第２のステップの計測結果を用いて前記立体映像の色ムラまたは輝度を計測することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１１】
請求項９または１０記載の映像評価方法であって、
前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップ、前記第４のステップを実行した後、
前記第２のステップ、前記第３のステップまたは前記第４のステップの計測結果を用いて再度前記立体映像の視域を計測する第５のステップを備えることを特徴とする映像評価方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の映像評価方法であって、
前記第５のステップを実行した後、
前記第５のステップの計測結果を用いて、前記第２のステップ、前記第３のステップまたは前記第４のステップを実行することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１３】
請求項９から１２の何れかに記載の映像評価方法であって、
前記第１のステップでは、前記計測装置が上面と側面の色が異なる多面体の立体映像を用いて視域を計測することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の映像評価方法であって、
前記第１のステップでは、前記計測装置が前記立体映像の上面と側面の面積比の変化を用いて視域を計測することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１５】
請求項９から１４の何れかに記載の映像評価方法であって、
前記計測装置は、前記表示装置と前記計測装置の間に配置された複数のレンズを有するレンズアレイを通して得られる映像を計測することを特徴とする映像評価方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の映像評価方法であって、
前記計測装置は、前記表示装置が表示する一つの表示映像について、前記レンズアレイを通して一度に得られる複数の表示映像の映像評価を行うことを特徴とする映像評価方法。
【請求項１７】
表示装置と、前記表示装置が表示する立体映像を計測する計測装置と、を備えるシステムにおける映像評価方法であって、
前記表示装置が上面と側面の色が異なる多面体の立体映像を表示するステップと、
前記計測装置が前記多面体の立体映像を用いて視域を計測するステップと、を備えることを特徴とする映像評価方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の映像評価方法であって、
前記計測装置は、前記立体映像の上面と側面の面積比の変化を用いて視域を計測することを特徴とする映像評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像評価方法および映像評価システムに関し、特に、立体ディスプレイの映像評価の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイの映像評価には様々な方法がある。例えば、特許文献１では、通常のデジタルカメラを用いてディスプレイの輝度ムラや色ムラを計測する方法が開示されている。また、非特許文献１では、従来の輝度計ではディスプレイの１点の輝度しか計測できなったことに対して、ディスプレイの輝度を面単位で計測できる輝度計が開示されている。また、非特許文献２では、ディスプレイの１点が周囲に発する光線状態を計測できる装置が開示されている。
【０００３】
立体ディスプレイを明確に対象とした映像評価方法は立体ディスプレイ分野自体が発展途上であるためにまだ少ないのが現状であるが、非特許文献３では、様々な高さに様々な太さの縞模様を立体映像として表示し、その縞模様の見え方から立体映像の解像度を計測する方法が開示されている。また、非特許文献４では、様々な高さに様々な周期の正弦波模様を立体映像として表示し、その正弦波模様の見え方から立体映像の解像度を計測する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２８００号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】上松 幹夫, 後藤泰史, 門脇 豊, “2次元色彩輝度計CA-2000のインパルス表示型ディスプレイ測定技術”, コニカミノルタテクノロジーレポート, Vol.4, pp. 65-68, 2007.
【非特許文献２】T. Leroux, P. Boher, T. Bignon, D. Glinel and S. Uehara, "VCMaster3D: A New Fourier Optics Viewing Angle Instrument for Characterization of Autostereoscopic 3D Displays," SID 09 DIGEST, pp. 115-118, June 2009.
【非特許文献３】H. Liao, M. Iwahara, T. Koike, N. Hata, I. Sakuma and T. Dohi, "Scalable High-resolution Integral Videography Autostereoscopic Display with a Seamless Multiprojection System," Applied Optics, Vol. 44, No. 3, pp. 305-315, 2005.
【非特許文献４】T. Saishu, K. Taira, Y. Momonoi, R. Fukushima and Y. Hirayama, "Resolution Measurement of Autostereoscopic 3-D Displays with Lenticular Sheet," Proc. of IDRC 2008, pp. 233-236, 2008.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、画面全体の輝度ムラや色ムラを評価するために、通常のデジタルカメラの個体差を補正した上でディスプレイ面を撮影するものである（図１）。
【０００７】
しかし、この技術では、画面全体の評価画像は一度に取得できるものの、複数の方向から見た画面の状態を計測するためには、カメラの位置をその都度移動する必要がある。そのような移動をすると、移動のコストが発生するだけでなく、移動の誤差も発生するため、ディスプレイごとに計測環境が異なってしまい、製品の映像評価を行う場合には好ましくない。また、必要な視点分の台数のカメラを用意し、それらを並べて計測することも可能であるが（図２）、必要な視点数が多い場合には装置を用意するコストが増大する他、カメラの個体差は計測する日時や環境にも影響を受けるため、計測作業のたびに全台数のカメラの補正を行う必要があり、やはりコストが増大してしまう。
【０００８】
非特許文献１に記載の技術は、特許文献１と同様に、計測装置の設置位置からディスプレイの画面全体を一度に計測することができる技術である。対物レンズとＣＣＤセンサの間に色分解用の光学フィルタと光量調節用のＮＤフィルタを設置した構成となっており、カメラで画像を取得するのと同様に２次元的な輝度分布や色度分布を取得することができる。
【０００９】
しかし、特許文献１と同様に、複数の方向から見た画面の状態を計測するためには複数台の計測装置を用いるか、設置位置の移動が必要となる。また、色彩輝度計であるため、ディスプレイが平面視ディスプレイではなく立体視ディスプレイである場合には幾何学的な立体感の計測に用いることは難しい。
【００１０】
非特許文献２に記載の技術は、計測装置設置位置からディスプレイのある１点から周囲に発せられる光線を一度に計測することができる技術である（図３）。図３の例では点３０３を複数の方向から見た状態を一度に計測することができることになる。色収差のない異なるレンズの組み合わせとＣＣＤセンサを用いて、ディスプレイから発せられる光線の角度に応じた情報を２次元画像として取得することができる。例えば、非特許文献２に記載の装置は、ディスプレイ面から１５ｍｍ離れた位置に装置を設置し、直径４ｍｍの部分から周囲±５０°の範囲内に発せられる光線を角度分解能０．０３°以下の精度で計測することができる。
【００１１】
しかし、非特許文献２に記載の技術ではディスプレイ面の一部分に対してしか一度に計測できないため、ディスプレイの画面全体を計測するためには、複数台の計測装置を用いるか、設置位置の移動が必要となる（図４）。
【００１２】
以上に述べた課題は、通常の平面ディスプレイにも当てはまるが、とりわけ立体ディスプレイにおいて重要である。何故ならば、立体ディスプレイでは視点に応じて異なる角度から見た画像が得られるため、複数の箇所から一度に計測することが特に求められるからである。
【００１３】
さらに、非特許文献３および４については以下に述べる課題がある。
【００１４】
非特許文献３に記載の技術は、立体ディスプレイ１００の解像度を評価するための技術である。図１４のように、様々な高さに様々な太さの縞模様の画像１４０６を表示し、その立体映像１４０１〜１４０５を観察者１４００が目視することで立体映像の高さごとに表現可能な解像度を計測する技術である（図１４）。
【００１５】
しかし、非特許文献３は、様々な視点位置における解像度の計測には言及していない。また、図１５に示すような適当な立体映像コンテンツ１５００を表示して観察者１４００が目視しているだけであり、系統的な技術とはなっていない（図１５）。
【００１６】
非特許文献４に記載の技術は、立体ディスプレイ１００の解像度を評価するための技術であり、様々な高さに様々な周期の正弦波模様の画像１６０１を表示し、その立体映像をデジタルカメラ１６００で撮影して画像解析をすることで立体映像の高さごとに表現可能な解像度を計測する技術である（図１６）。
【００１７】
しかし、非特許文献３と同様に、様々な視点位置における解像度の計測には言及していない。また、他の評価基準の計測方法には言及していない。
【００１８】
以上のように、従来技術では立体ディスプレイの性能を表す様々な基準を系統的に評価する方法は言及されていない。立体ディスプレイを製品化する際には設計値による性能基準だけでなく、品質保証のためにも実機の実測評価が重要である。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の一実施態様は、上記課題を解決するため、以下の構成を備える。
【００２０】
即ち、表示装置と、表示装置の表示映像を計測する計測装置と、表示装置と計測装置の間に配置された複数のレンズを有するレンズアレイと、を備えるシステムにおける映像評価方法であって、計測装置は、レンズアレイを通して得られる複数の表示映像の映像評価を行う。
【００２１】
また、本発明の別の一実施態様は、以下の構成を備える。即ち、表示装置と、表示装置が表示する立体映像を計測する計測装置と、を備えるシステムにおける映像評価方法であって、計測装置が立体映像を観察可能な範囲である視域を計測する第１のステップと、計測装置が立体映像の解像度を計測する第２のステップと、計測装置が立体映像の歪みを計測する第３のステップと、計測装置が立体映像の色ムラまたは輝度を計測する第４のステップと、を備える。また、第１のステップ、第２のステップ、第３のステップ、第４のステップの順序、または、第１のステップ、第２のステップ、第４のステップ、第３のステップの順序で立体映像を計測する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ディスプレイの画像評価、特に立体視ディスプレイの画像評価を簡易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】特許文献１および非特許文献１の技術を説明する図
【図２】特許文献１および非特許文献１の技術を説明する図
【図３】非特許文献２の技術を説明する図
【図４】非特許文献２の技術を説明する図
【図５】実施形態の概観図
【図６】計測装置の設定基準を説明する模式図
【図７】レンズアレイを説明する図
【図８】ディスプレイの設置方法を説明する図
【図９】レンズアレイのレンズ配置の例を示す図
【図１０】計測装置のブロック図
【図１１】計測装置の動作フロー図
【図１２】計測システムのブロック図
【図１３】計測システムの動作フロー図
【図１４】非特許文献３の技術を説明する図
【図１５】非特許文献３の技術を説明する図
【図１６】非特許文献４の技術を説明する図
【図１７】実施形態の概観図
【図１８】計測装置のブロック図
【図１９】計測装置の動作フロー図
【図２０】計測システムのブロック図
【図２１】計測システムの動作フロー図
【図２２】視域計測の模式図
【図２３】視域評価方法を説明する図
【図２４】視域の模式図
【図２５】視域計測の模式図
【図２６】解像度計測の模式図
【図２７】歪み計測の模式図
【図２８】色ムラ、輝度ムラ計測の模式図
【図２９】立体ディスプレイ各種評価基準の評価フロー図
【図３０】視域再計測の模式図
【図３１】レンズアレイカメラを用いた視域計測の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。それぞれの図において同じ符号は同じものを示す。
【実施例１】
【００２５】
図５は本実施例の概観図である。カメラ５０１とディスプレイ１００の間にレンズアレイ５０２を設置し、レンズアレイ５０２のカメラ側に結像されるディスプレイ１００の実像群５０３をカメラ５０１によって撮影する。レンズアレイ５０２を構成する各レンズを凸レンズとすると、凸レンズの効果によりディスプレイ１００とレンズを挟んで反対側にディスプレイ１００の実像が結像される。ディスプレイ１００の表示面をレンズ側に向けて設置することで、ディスプレイ面全体の実像を結像させることができる。レンズアレイ５０２の各レンズに関して同様の現象が成り立つため、レンズアレイ５０２を構成する凸レンズの個数分だけ実像群５０３が結像されることになる。また、各レンズとディスプレイ１００の相対位置がそれぞれ異なるため、ディスプレイ１００から各レンズに入る光線群もそれぞれ異なるものとなり、各実像は対応するレンズの位置から見たディスプレイ１００の光線情報を表したものとなる。
【００２６】
以上をまとめると、レンズアレイ５０２を構成する各レンズによって結像されたディスプレイ面の各実像は、各レンズのディスプレイ１００に対する位置が異なるため、それぞれ異なる方向からディスプレイ１００を観察した状態となっており、一ヶ所から一台のカメラによって、複数の方向からディスプレイ面を見た状態を撮影できるようになる。
【００２７】
次に、図１０〜図１３を用いて計測システムの具体的な構成や動作について説明する。
【００２８】
図１０は計測装置のブロック図である。計測装置の一例としてデジタルカメラ５０１のブロック図を示しているが、デジタルカメラには多様な方式があるため、各構成要素やその動作も一例として説明する。１０００はデジタルカメラの撮像レンズであり、被写体から射出される光線を屈折させ、像を結ぶ働きをする。１００１はＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、光線情報を電気信号に変換する撮像素子である。１００２はアナログ・デジタル変換回路であり、ＣＣＤ１００１で生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。１００３は信号処理部であり、ＣＣＤ１００１から取り込んだ画像データに色調補正や解像度変換、圧縮処理などの画像処理を加え、必要に応じて各種インターフェースから画像データを出力する。また、撮像レンズ１０００やＣＣＤ１００１の制御を行う。１００４は信号入力部であり、撮影環境や画質の設定を信号処理部１００３に入力する他、シャッターを押すことによる撮影タイミングの入力も行う。１００５はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）であり、ＣＣＤ１００１から取り込んだ画像データを記憶し、画像処理の際にも必要に応じてデータを記憶する。１００６はフラッシュメモリであり、画像処理のプログラムを記憶しておく。１００７はＣＣＤ制御部であり、信号入力部１００４から信号処理部１００３に撮影命令がなされると、ＣＣＤ１００１を駆動する。１００８はレンズ制御部であり、信号入力部１００４から信号処理部１００３に入力された撮影環境の設定に従って撮像レンズ１０００を制御する。１００９はＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、信号処理部１００３において、プログラムの実行、インターフェースの制御など装置全体の制御を行う。１０１０は画像処理部であり、ＤＲＡＭ１００５に記憶した画像データに対して色調補正や画質の調整を行う他、必要に応じて画像圧縮も行う。１０１１はＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースであり、ＰＣに画像データを出力したり、ＰＣと計測装置の間で相互通信を行ったりする。ＰＣからも信号入力部１００４と同様の制御信号を入力することも可能である。１０１２はメディアインターフェースであり、画像処理を施した画像データを記録メディアへ出力したり、記録メディアから画像データを計測装置に取り込んだりする。１０１３は画像出力部であり、画像処理を施した画像データを計測装置に搭載されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの映像表示モニタに出力する。必要に応じて、撮影環境などの設定情報も映像表示モニタに出力する。
【００２９】
図１１は計測装置の動作フロー図である。計測装置を用いて画像を撮影する処理に関して動作を説明する。ステップＳ１１００は画像信号取得処理であり、信号入力部１００４は撮影開始信号と、撮影者が設定した撮影環境設定や画質設定を信号処理部１００３に入力する。信号処理部１００３は撮影環境設定に従ってレンズ制御部１００８を通して撮像レンズ１０００を制御する。また、信号処理部１００３はＣＣＤ制御部１００７を通してＣＣＤ１００１を駆動し、ＣＣＤ１００１は撮像レンズ１０００を通して得られた光線情報を画像信号に変換する。この画像信号はアナログ・デジタル変換回路１００２によってデジタル画像信号に変換され、信号処理部１００３によってＤＲＡＭ１００５に記憶される。尚、信号入力部１００４から入力される信号は、ＰＣなどの外部装置よりＵＳＢインターフェース１０１１などを介して信号処理部１００３に入力されることもあり、以降のステップでも同様とする。ステップＳ１１０１は画像処理であり、信号処理部１００３は信号入力部１００４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１００５に記憶された画像データに対して画像処理を施す。例えば色調補正、解像度変換、ノイズ除去などが挙げられる。これらの画像処理はフラッシュメモリ１００６に記憶されているプログラムをＣＰＵ１００９が実行することによって施され、画像処理後の画像データはＤＲＡＭ１００５に記憶される。ステップＳ１１０２は圧縮処理であり、信号処理部１００３は信号入力部１００４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１００５に記憶された画像データに画像圧縮処理を施す。画像データは静止画であっても動画であっても良い。これらの画像圧縮処理はフラッシュメモリ１００６に記憶されているプログラムをＣＰＵ１００９が実行することによって施され、画像圧縮処理後の画像データはＤＲＡＭ１００５に記憶される。また、画質設定によっては圧縮処理を行わない場合もある。ステップＳ１１０３は画像出力処理であり、信号処理部１００３は信号入力部１００４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１００５に記憶された画像データを指定出力先に出力する。例えば、ＵＳＢインターフェース１０１１よりＰＣなどの外部装置に出力したり、メディアインターフェース１０１２より外部記録媒体に出力したり、画像出力部１０１３より計測装置に装着されたＬＣＤに出力したりする。また、計測装置内部にＨＤＤ(Hard Disk Drive)などの記憶装置を持つ場合には、ＨＤＤに出力することもある。
【００３０】
図１２は計測システム全体のブロック図である。デジタルカメラなどの計測装置５０１と計測対象のディスプレイ１００の間にレンズアレイ５０２を設置し、計測装置５０１とディスプレイ１００を、演算装置１２００を用いて制御し、所望の画像を撮影し、演算装置１２００を用いてディスプレイ１００の画質評価を行う。計測装置５０１の撮像レンズの光軸がレンズアレイ５０２、ディスプレイ１００の中心を通過することが望ましく、それを実現するために例えばレーザー光１２０２を発する墨出し機などの基準軸表示装置１２０１を用いると良い。また、演算装置１２００は例えばＰＣを用いれば良く、画像出力部１２０３、信号処理部１２０４、ＲＡＭ１２０５、ＨＤＤ１２０６、ＵＳＢインターフェース１２０７、ＣＰＵ１２０８などから構成されることが望ましい。画像出力部１２０３は、信号入力部１２０４からの指示に従い、計測用画像をディスプレイ１００に出力する。計測用画像の例としては、輝度ムラや色ムラの評価を行う場合は全面白などの一様な画像を、幾何的な評価を行う場合は白・黒や赤・青や赤・シアンなどの色からなる、様々な太さの縞模様を成す画像を、計測対象のディスプレイ１００の映像表示形式に応じて表示することが考えられる。計測用画像は、プログラムで生成しても良いし、ＨＤＤ１２０６にあらかじめ記憶しておいても良い。信号入力部１２０４は、計測開始を指示したり、計測内容の指示をしたりする。例えば、ＨＤＤ１２０６に格納されている計測用のスクリプトをマウスやキーボードを操作して起動させると良い。ＲＡＭ１２０５は、画像解析などの演算時にデータを保持する。ＨＤＤ１２０６は、計測用画像や、計測装置５０１から取り込んだ画像や、解析用プログラムや計測用スクリプトを記憶する。ＵＳＢインターフェース１２０７は、計測装置５０１に制御信号を送信したり、計測装置５０１から撮影画像データを受信したりする。ＣＰＵ１２０８は、プログラムの実行、インターフェースの制御など装置全体の制御を行う。
【００３１】
図１３は計測システムの動作フロー図である。計測システムの各要素の設置を行い、画像を取得し、画像の解析をする計測処理に関して動作を説明する。ステップＳ１３００は設置位置決定処理であり、ディスプレイ１００とレンズアレイ５０２と計測装置５０１を計測のために固定する処理である。ディスプレイ１００と計測装置５０１の間にレンズアレイ５０２を設置するが、厳密性は必要ないものの、計測装置５０１の撮像レンズの光軸上にディスプレイ１００の中心とレンズアレイ５０２の中心を合わせることが望ましく、そのためには例えば墨出し機などの基準軸表示装置１２０１を用いてレーザー光１２０２で基準となる軸を示した上で、ディスプレイ１００、レンズアレイ５０２、計測装置５０１を設置すると良い。また、それぞれの設置間隔は、後述する基準に基づいて決定する。基準軸表示装置１２０１は、本ステップ終了後にはシステムから除外しても構わない。また、ディスプレイ１００、レンズアレイ５０２、計測装置５０１は例えば三脚やディスプレイスタンドなどを用いて手動で固定すれば良い。ステップＳ１３０１は画像撮影処理であり、演算装置１２００を用いて計測装置５０１とディスプレイ１００を制御し、画像評価に必要な画像を取得し、ＨＤＤ１２０６に保存する。計測装置５０１の具体的な動作フローは図１１にて説明している。計測用の画像はＨＤＤ１２０６に保存しておいたものを画像出力部１２０３から出力しても良いし、ＨＤＤ１２０６に保存しておいた画像生成プログラムをＣＰＵ１２０８が実行することによって生成されたものを画像出力部１２０３から出力しても良い。ステップＳ１３０２は画像解析処理であり、ステップＳ１３０１で取得してＨＤＤ１２０６に保存した画像に対して画質評価プログラムをＣＰＵ１２０８が実行し、ディスプレイ１００の輝度ムラや色ムラ、幾何的な歪みや立体映像の視点の切り替わり方などの観点で画像解析を行う。ＨＤＤ１２０６に保存した画像には、レンズアレイ５０２と各レンズを通して見たディスプレイ１００の画面が含まれている。ディスプレイ１００、レンズアレイ５０２、計測装置５０１の設置位置や大きさやレンズスペック、そして計測装置５０１の撮影環境が既知であれば、画像内のレンズ領域およびディスプレイ領域は算出が可能である他、画像処理を施して各領域を抽出することも可能である。また、計測用の画像として特定のパターン画像などディスプレイ座標を示す画像を表示して撮影しておくことで、その撮影画像を用いて、画像解析用画像における各レンズ領域に対応するディスプレイ領域の座標を得ることもできる。それらの情報を元に、各レンズを通して見たディスプレイ１００の輝度ムラや色ムラ、幾何学的な歪みなどの現象がディスプレイ座標においてどのように分布しているのかを解析することができる。  ここで、図５におけるディスプレイ１００とレンズアレイ５０２の距離、およびレンズアレイ５０２とカメラ５０１の距離、そしてレンズアレイ５０２のレンズの焦点距離や大きさや個数、カメラ５０１の撮像レンズの大きさに関して、画質評価をするために十分な情報量を持つ条件を与える。輝度ムラや色ムラの評価に関しては撮影されたディスプレイ画面の一部が欠けていても解���方法によっては十分な場合があるが、特に立体視ディスプレイの立体感の評価に関しては幾何学的な評価を伴う場合もあることから、複数方向分まとめて撮像した全てのディスプレイ画面に関して欠けのない画像を取得できることが好ましい。尚、カメラのピントは合わせることができるものとする。
【００３２】
以降、図６〜図８を用いて計測装置の設定基準について例を挙げて説明する。図６は図５の様子を側面から見た模式図である。まず、ディスプレイ１００の表示面とレンズアレイ５０２とカメラ５０１のフィルム面がそれぞれ平行になるように設置する。また、ディスプレイ１００の表示面の中心およびレンズアレイ５０２の中心をカメラの光軸６０３が通るように設置する。レンズアレイは本実施例では図７に示すような、同じ半径、同じ焦点距離のレンズを縦３個、横３個、格子状に並べたものを例に採る。また、レンズアレイ５０２のレンズ形状は正方形や六角形などを用いても構わない。レンズアレイ５０２は図７に示すようにレンズ５０２ａ、レンズ５０２ｂ、レンズ５０２ｃの中心を通過する軸６０２を図６の軸６０２に一致させるように設置されているとする。図６ではレンズアレイ５０２のレンズ５０２ａ、レンズ５０２ｂ、レンズ５０２ｃのみが図示されている。ディスプレイ１００はレンズ５０２ａによって実像５０３ａを結び、レンズ５０２ｂによって実像５０３ｂを結び、レンズ５０３ｃによって実像５０３ｃを結ぶ。
【００３３】
図６においてディスプレイ１００の大きさをＤ、ディスプレイ１００とレンズアレイ５０２の距離をＡ、レンズアレイ５０２とカメラ５０１の撮像レンズの距離をＣ、実像同士の間隔をＧとする。レンズアレイ５０２とディスプレイ１００の、カメラの光軸６０３を中心とする回転方向の配置関係は任意とする。その配置関係を任意とすると、ディスプレイの存在する領域は、ディスプレイ１００の表示面の中心すなわちカメラの光軸６０３を軸として回転した時にディスプレイ１００が通過する領域となり、図８に示すような円形領域８００となる。以降は、ディスプレイ１００の平面的な大きさを円形領域８００として考えると、ディスプレイ１００の図６における大きさＤは、ディスプレイ１００の幅をＷＤ、高さをＨＤとすると、対角線の長さＤ＝√（ＷＤ２＋ＨＤ２）となる。
【００３４】
また、レンズアレイ５０２の大きさをＬ、各レンズの直径を２ｒ、レンズアレイの一辺に並ぶレンズの個数をＮとする。すなわちＬ＝２Ｎｒである。また、レンズアレイ５０２の各レンズの焦点距離をｆＬ、カメラの撮像レンズの半径をｒＣとする。実像を結像させることからＡ＞ｆＬを前提とする。
【００３５】
まず、撮影条件の一つとして、全ての実像同士が重複部を持たないようにすることを考える。輝度ムラ、色ムラ、立体感のどれを評価する場合にも、実像同士が重なった状態で撮影されてしまうと、画質評価が困難になるためである。この条件は、図６の隣り合う実像同士の距離Ｇが０以上であればよく、そのような条件は次式で与えられる。
【数１】
2011166719.tif 000003
ディスプレイ１００のサイズＤ、レンズの半径ｒと焦点距離ｆＬを設定した上でレンズアレイ１００とディスプレイ１００の距離Ａを数１に従って設定すれば良い。
【００３６】
しかし、実像の発する光線は物体の場合とは異なり方向が限られており、条件次第では、カメラ５０１とレンズアレイ５０２の距離Ｃによらずに実像の一部分の光線がカメラ５０１の方向に全く行かない状態となり、結果として撮影されたディスプレイ画像の一部が欠けてしまうことになる。そこで次は、全ての実像の全ての部分の光線がカメラ５０１に向かう条件を考える。この条件は、光軸６０３から一番遠いレンズ５０２ａによる実像５０３ａの上端の部分が発する光線群のうち下端の光線である光線６０１が軸６０２となす角θが９０°より大きければよく、そのような条件は次式で与えられる。
【数２】
2011166719.tif 000004
この条件は数１の条件よりも厳しいものとなっているため、数２の条件を満たせば、数１の条件も自動的に満たすことになる。
【００３７】
しかし、数２の条件はカメラ５０１の位置によっては実像の光線がカメラ５０１の撮像レンズに入射せず、結果としてやはり撮影されたディスプレイ画像の一部が欠けてしまうことになる。そこで次は、全ての実像の光線がカメラ５０１の撮像レンズに入射する条件を考える。この条件は、光線６０１がカメラ５０１の撮像レンズの上端以下に入射すればよく、そのような条件はまずカメラ５０１とレンズアレイ５０２の距離Ｃに関して次式で与えられ、
【数３】
2011166719.tif 000005
この式を満たした上で、次式で与えられる。
【数４】
2011166719.tif 000006
この条件は数２の条件よりも厳しいものとなっているため、数４の条件を満たせば、数２の条件も、数１の条件も自動的に満たすことになる。
【００３８】
定性的には、レンズ半径は大きく、レンズアレイとディスプレイの距離は近づけすぎず、レンズは広角のもの、すなわち焦点距離の小さなもの、とすると良い。
【００３９】
本実施例では、レンズアレイ５０２は縦３個、横３個を格子状に並べたものを用いているが、縦４個、横４個などの場合でも同様の方針で条件を設定することができる。また、縦３個、横４個などの縦横で個数が違う場合でも、光軸６０３から一番遠いレンズに関して同様の方針で条件を設定すれば良い。また、レンズの配置も格子状だけでなく、図９に示すようなデルタ配置などを用いることができる。
【００４０】
また、設置誤差やレンズスペックの誤差に関しては、既述した条件式を、余裕を持って満たすような設定とすれば吸収できる他、設置後に実像上の座標とカメラ撮像画像上の座標の対応関係を取るような手順を踏むことでも吸収できる。
【００４１】
本実施形態によれば、レンズアレイカメラを用いることでディスプレイを複数の方向から見た状態の画像を、一ヶ所から一度に撮影することができる。また、カメラ、レンズアレイ、ディスプレイの設置位置やレンズアレイのスペックを適した状態とすることで画質評価に適した画像を取得することができる。
【００４２】
尚、Ａ、Ｃを大きくするほどディスプレイ領域が欠けることなく撮影することができるが、Ａ、Ｃが大きくなるとカメラ撮像画像上のディスプレイ領域が小さくなり過ぎ、画像解析が困難となる。数４の条件では、Ｃを大きくするほどＡの下限は小さくなるが、Ｃを大きくすることで広い撮影環境を必要となる他、カメラ撮像画像上のディスプレイ領域が小さくなることにもつながる。そこで、ＡとＣの設定バランスについて例を挙げる。まず、数４の下限を数５に示すようにＡｍｉｎとして定義する。
【数５】
2011166719.tif 000007
この時、例えば撮影距離を小さくするならば、距離Ａと距離Ｃの和、すなわち数６に示すＦ（Ｃ）を最小にするＣを求めた上でＡを設定すると良い。
【数６】
2011166719.tif 000008
また、撮像画像上のディスプレイ領域を大きくするならば、実像の大きさと距離Ｃとの比、すなわち数７に示すＧ（Ｃ）を最大にするＣを求めた上でＡを設定すると良い。
【数７】
2011166719.tif 000009
【実施例２】
【００４３】
次に、実施例２について説明する。本実施例は、基本的に実施例１の構成、機能を備えるものであり、これに更なる構成、機能を付加したものである。
【００４４】
図１７は本実施例の概観図である。立体ディスプレイ１００に適宜立体映像やパターン画像を表示し、それらを計測装置１７００によって撮影する。計測装置１７００はデジタルカメラやデジタルビデオカメラを用いればよい。立体映像は観察者の位置によって見え方が変わるため、計測装置１７００を立体ディスプレイ１００の周囲で動かして様々な方向から撮影することで立体ディスプレイ１００の表示性能を詳細に評価することができる。立体ディスプレイ１００に表示される立体映像やパターン画像は評価する性能基準によって異なり、詳細は後述する。また、後述するように、計測装置１７００で撮影した画像データはＰＣなどの演算装置に取り込まれ、解析される。
【００４５】
尚、１台の計測装置１７００の代わりに複数台の計測装置を同時に別の位置に設置、撮影したり、計測装置１７００と立体ディスプレイ１００の間にレンズアレイを設置してレンズアレイ越しに撮影したりして、複数の異なる視点から立体ディスプレイ１００を見た画像を同時に取得して計測作業を簡略化することもできる。
【００４６】
次に、図１８〜図２１を用いて計測システムの具体的な構成や動作について説明する。
【００４７】
図１８は計測装置のブロック図である。計測装置の一例としてデジタルカメラ１７００のブロック図を示しているが、デジタルカメラには多様な方式があるため、各構成要素やその動作も一例として説明する。１８００はデジタルカメラの撮像レンズであり、被写体から射出される光線を屈折させ、像を結ぶ働きをする。１８０１はＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであり、光線情報を電気信号に変換する撮像素子である。１８０２はアナログ・デジタル変換回路であり、ＣＣＤ１８０１で生成されたアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換する。１８０３は信号処理部であり、ＣＣＤ１８０１から取り込んだ画像データに色調補正や解像度変換、圧縮処理などの画像処理を加え、必要に応じて各種インターフェースから画像データを出力する。また、撮像レンズ１８００やＣＣＤ１８０１の制御を行う。１８０４は信号入力部であり、撮影環境や画質の設定を信号処理部１８０３に入力する他、シャッターを押すことによる撮影タイミングの入力も行う。１８０５はＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）であり、ＣＣＤ１８０１から取り込んだ画像データを記憶し、画像処理の際にも必要に応じてデータを記憶する。１８０６はフラッシュメモリであり、画像処理のプログラムを記憶しておく。１８０７はＣＣＤ制御部であり、信号入力部１８０４から信号処理部１８０３に撮影命令がなされると、ＣＣＤ１８０１を駆動する。１８０８はレンズ制御部であり、信号入力部１８０４から信号処理部１８０３に入力された撮影環境の設定に従って撮像レンズ１８００を制御する。１８０９はＣＰＵ（Central Processing Unit）であり、信号処理部１８０３において、プログラムの実行、インターフェースの制御など装置全体の制御を行う。１８１０は画像処理部であり、ＤＲＡＭ１８０５に記憶した画像データに対して色調補正や画質の調整を行う他、必要に応じて画像圧縮も行う。１８１１はＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェースであり、ＰＣに画像データを出力したり、ＰＣと計測装置の間で相互通信を行ったりする。ＰＣからも信号入力部１８０４と同様の制御信号を入力することも可能である。１８１２はメディアインターフェースであり、画像処理を施した画像データを記録メディアへ出力したり、記録メディアから画像データを計測装置に取り込んだりする。１８１３は画像出力部であり、画像処理を施した画像データを計測装置に搭載されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの映像表示モニタに出力する。必要に応じて、撮影環境などの設定情報も映像表示モニタに出力する。
【００４８】
図１９は計測装置の動作フロー図である。計測装置を用いて画像を撮影する処理に関して動作を説明する。ステップＳ１９００は画像信号取得処理であり、信号入力部１８０４は撮影開始信号と、撮影者が設定した撮影環境設定や画質設定を信号処理部１８０３に入力する。信号処理部１８０３は撮影環境設定に従ってレンズ制御部１８０８を通して撮像レンズ１８００を制御する。また、信号処理部１８０３はＣＣＤ制御部１８０７を通してＣＣＤ１８０１を駆動し、ＣＣＤ１８０１は撮像レンズ１８００を通して得られた光線情報を画像信号に変換する。この画像信号はアナログ・デジタル変換回路１８０２によってデジタル画像信号に変換され、信号処理部１８０３によってＤＲＡＭ１８０５に記憶される。尚、信号入力部１８０４から入力される信号は、ＰＣなどの外部装置よりＵＳＢインターフェース１８１１などを介して信号処理部１８０３に入力されることもあり、以降のステップでも同様とする。ステップＳ１９０１は画像処理であり、信号処理部１８０３は信号入力部１８０４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１８０５に記憶された画像データに対して画像処理を施す。例えば色調補正、解像度変換、ノイズ除去などが挙げられる。これらの画像処理はフラッシュメモリ１８０６に記憶されているプログラムをＣＰＵ１８０９が実行することによって施され、画像処理後の画像データはＤＲＡＭ１８０５に記憶される。ステップＳ１９０２は圧縮処理であり、信号処理部１８０３は信号入力部１８０４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１８０５に記憶された画像データに画像圧縮処理を施す。画像データは静止画であっても動画であっても良い。これらの画像圧縮処理はフラッシュメモリ１８０６に記憶されているプログラムをＣＰＵ１８０９が実行することによって施され、画像圧縮処理後の画像データはＤＲＡＭ１８０５に記憶される。また、画質設定によっては圧縮処理を行わない場合もある。ステップＳ１９０３は画像出力処理であり、信号処理部１８０３は信号入力部１８０４から入力された画質設定に基づいて、ＤＲＡＭ１８０５に記憶された画像データを指定出力先に出力する。例えば、ＵＳＢインターフェース１８１１よりＰＣなどの外部装置に出力したり、メディアインターフェース１８１２より外部記録媒体に出力したり、画像出力部１８１３より計測装置に装着されたＬＣＤに出力したりする。また、計測装置内部にＨＤＤ(Hard Disk Drive)などの記憶装置を持つ場合には、ＨＤＤに出力することもある。
【００４９】
図２０は計測システム全体のブロック図である。デジタルカメラなどの計測装置１７００と計測対象のディスプレイ１００を設置し、計測装置１７００とディスプレイ１００を、演算装置２０００を用いて制御し、所望の画像を撮影し、演算装置２０００を用いてディスプレイ１００の画質評価を行う。計測装置１７００はディスプレイ１００を様々な方向から撮影するために手動またはロボットなどを用いて自動で撮影位置を変更する。計測装置１７００とディスプレイ１００の距離は、ディスプレイ面または計測対象のパターン画像が撮影画像内で欠けないような距離とすることが望ましい。また、演算装置２０００は例えばＰＣを用いれば良く、画像出力部２００１、信号処理部２００２、ＲＡＭ２００３、ＨＤＤ２００４、ＵＳＢインターフェース２００５、ＣＰＵ２００６などから構成されることが望ましい。画像出力部２００１は、信号入力部２００２からの指示に従い、計測用画像をディスプレイ１００に出力する。計測用画像の例としては、輝度ムラや色ムラの評価を行う場合は全面白などの一様な画像などを、幾何的な評価を行う場合は白・黒や赤・青や赤・シアンなどの色からなる、様々な太さの縞模様を成す画像や、各面の色が異なる多面体画像などを、計測対象のディスプレイ１００の映像表示形式に応じて表示することが考えられる。計測用画像は、プログラムで生成しても良いし、ＨＤＤ２００４にあらかじめ記憶しておいても良い。信号入力部２００２は、計測開始を指示したり、計測内容の指示をしたりする。例えば、ＨＤＤ２００４に格納されている計測用のスクリプトをマウスやキーボードを操作して起動させると良い。ＲＡＭ２００３は、画像解析などの演算時にデータを保持する。ＨＤＤ２００４は、計測用画像や、計測装置１７００から取り込んだ画像や、解析用プログラムや、計測用スクリプトや、解析済みのディスプレイ評価基準データを記憶する。ＵＳＢインターフェース２００５は、計測装置１７００に制御信号を送信したり、計測装置１７００から撮影画像データを受信したりする。ＣＰＵ２００６は、プログラムの実行、インターフェースの制御など装置全体の制御を行う。
【００５０】
図２１は計測システムの動作フロー図である。計測システムが画像を取得し、画像の解析をする計測処理に関して動作を説明する。ステップＳ２１００は画像撮影処理であり、演算装置２０００を用いて計測装置１７００とディスプレイ１００を制御し、画像評価に必要な画像を取得し、ＨＤＤ２００４に保存する。計測装置１７００の具体的な動作フローは図１９にて説明している。計測用の画像はＨＤＤ２００４に保存しておいたものを画像出力部２００１から出力しても良いし、ＨＤＤ２００４に保存しておいた画像生成プログラムをＣＰＵ２００６が実行することによって生成されたものを画像出力部２００１から出力しても良い。また、計測用の画像は、ＨＤＤ２００４に保存しておいた解析済みのディスプレイ評価基準データを元に画像生成プログラムを用いて生成することでより精度や効率の良い評価ができるようになる。ステップＳ２１０１は画像解析処理であり、ステップＳ２１００で取得してＨＤＤ２００４に保存した画像に対して画質評価プログラムをＣＰＵ２００６が実行し、ディスプレイ１００の輝度ムラや色ムラ、幾何的な歪みや立体映像の解像度や視域という観点で画像解析を行う。ＨＤＤ２００４に保存した画像には、ディスプレイ１００の表示する映像が映っており、既存の技術によって撮影画像内の映像表示領域の算出が可能である他、計測用の画像として特定のパターン画像などのディスプレイ座標を示す画像を表示して撮影しておくことで、その撮影画像を用いて、撮影画像の座標系と映像表示領域の座標系の対応関係を得ることもできる。それらの情報を元に、ディスプレイ１００の輝度ムラや色ムラ、幾何学的な歪みなどの現象がディスプレイ座標においてどのように分布しているのかを解析することができる。また、立体映像の解像度や視域に関しても、特定のパターン画像を撮影した画像を解析することで算出することができる。これらの輝度ムラ、色ムラ、歪み、解像度、視域の計測、解析方法は更に後述する。
【００５１】
以下、図２２〜図２７を用いて立体ディスプレイの性能を表す基準である、立体映像を観察することができる範囲である視域、立体映像の解像度、立体映像の歪み、立体映像の色ムラや輝度ムラの計測、評価方法に関してそれぞれ説明する。尚、以降で用いる計測装置は既存のキャリブレーション手法により計測装置の個体差を表す内部パラメタと計測装置の位置と向きを表す外部パラメタは得られるものとする。
【００５２】
図２２〜図２５を用いて、視域の計測、評価方法に関して説明する。まず視域について説明する。立体映像を観察することができる範囲が視域であり、立体映像が立体に見える要因として視差があり、視差は両眼視差と運動視差に分類される。両眼視差は右目と左目に違う画素から起因する光線が入ることによって発生し、映像が飛び出して見えるように人間の脳が知覚する。運動視差は視点位置を動かすことで目に違う画素から起因する光線が順次入ることによって発生し、映像が視点位置に応じて変化する様子を知覚させる。つまり、実際に目の前で物体を見ているように、視点を動かすことで動かす前には見えなかった物体の側面が見えるようになるような効果を生じる視差である。以降で計測する視域は、運動視差によって映像が変化する範囲とする。
【００５３】
図２２は視域計測の模式図である。ディスプレイ１００に立方体または直方体の立体映像２２００を表示する。幅を２２Ｗ、高さを２２Ｈ、奥行きを２２Ｄとする。高さ２２Ｈ＞０とする。底面の大きさに関して、幅２２Ｗ、奥行き２２Ｄは任意でもよいが、正方形２２Ｗ＝２２Ｄとすると評価が容易となる。また、幅２２Ｗ、奥行き２２Ｄは小さくするほどディスプレイ１００の詳細な範囲を評価することになるが、小さすぎると計測装置１７００で撮影することが困難になる。また、ディスプレイ領域における表示位置は中央とする。但し、後述するように立体ディスプレイ方式によってはディスプレイ領域の中央と周辺部など位置によって性能が異なる場合もあり、中央以外に表示しても構わない。高さ２２Ｈに関しては、後述する立体映像の解像度、すなわち高さ方向の表示限界を評価した後であればその高さ以内に設定すればよく、解像度を評価する前であれば設計値から推定できる値より低くすればよい。また、この高さ２２Ｈが高すぎると立体映像の上面がぼやけてしまうが、わずかなぼやけであれば以降の解析に影響はないため、厳密性は必要ない。計測装置１７００の位置は立体映像２２００が撮影画像内で小さくなり過ぎない程度の距離であれば厳密性は必要ない。立体映像２２００は、上面２２０１と側面２２０２の色を違うものとする。例えば互いに補色である青と黄、シアンと赤、などがよい。尚、立体映像２２００は円柱、六角柱など、ディスプレイ面に平行な面とそれに垂直な面からなる構造を用いてもよい。その場合も、ディスプレイ面に平行な上面とそれに垂直な側面の色を違うものとする。また、上面と異なる色であれば側面は全て同じ色である必要はない。以上のように設定した立体映像２２００をディスプレイ１００に表示し、計測装置１７００を経路２２０４のように動かしながら立体映像を撮影する。経路２２０４は立体映像２２００の真上２２０３を中央として通過する１８０°の円弧状とするが、厳密性は必要ない。計測装置１７００が静止画のみ撮影可能である場合は、動かしながら複数枚の画像を撮影し、動画を撮影可能である場合は、経路２２０４を移動している間、撮影し続ける。また、その際には経路２２０４を行ったり来たりせずに、またできるだけ等速度で移動しながら撮影することが好ましい。この経路２２０４だけでなく、点２２０３を通りディスプレイ面に垂直な線を中心として経路２２０４を９０°回転した経路２２０５に対しても同様の撮影をするなど、ディスプレイ１００の上方の空間を通過するできるだけ多くの経路から撮影をする。立体ディスプレイの方式が左右のみの視差を持つ場合にはその視差に沿った左右方向の経路のみでもよいが、左右だけでなく上下や斜めなど全ての方向に視差を持つフルパララックス方式の場合には少なくとも経路２２０４と経路２２０５からの撮影は行う。
【００５４】
図２３は視域評価方法を説明する図である。図２２を用いて説明したような計測を行うと、Ｓ２３００〜Ｓ２３０３のように撮影位置に応じた立体映像の画像を撮影することができる。Ｓ２３００は立体映像２２００を真上２２０３から撮影した画像であり、上面２２０１だけが見えている。Ｓ２３０１は経路２２０４に沿ってややディスプレイ面側に計測装置１７００を移動して撮影した画像であり、上面２２０１だけでなく側面２２０２も見えている。Ｓ２３０２はＳ２３０１よりも更に計測装置１７００をディスプレイ面側に移動して撮影した画像であり、上面２２０１の見えている面積が減り、側面２２０２の見えている面積が増えている。Ｓ２３０３は側面２２０２しか見えてない画像であるが、立体ディスプレイの視域が１８０°、すなわちディスプレイ面を含む平面上の位置２２０６（２２０７）まで視域があることになり、現実的にはそのような立体ディスプレイの実現は難しい。視差が滑らかに設定できている立体ディスプレイならば、点２２０３から点２２０７まで移動する間にＳ２３００→Ｓ２３０１→Ｓ２３０２と滑らかに撮影画像が変化する。そして、点２２０７に到達する前に上面２２０１と側面２２０２の見え方が変化しなくなる、映像が乱れる、映像が見えなくなる、という位置が存在し、その位置が視域の限界となる。そのような位置は撮影画像の解析により得られる。例えば色の異なる上面２２０１と側面２２０２の撮影画像中での面積比を解析するとよい。また、立体ディスプレイの方式によってはＳ２３００→Ｓ２３０１→Ｓ２３００のように同じ見え方を繰り返した後に見え方が変化しなくなる、映像が乱れる、映像が見えなくなる、という位置に到達するものもあり、その場合は真上２２０３を中心としてＳ２３００→Ｓ２３０１と変化する範囲だけを視域と定義してもよいし、繰り返しがなくなる位置を視域と定義してもよく、用途によって使い分ければよい。このように視域の限界点を多数の撮影経路に対して得ることにより、図２４に示すような概円錐状の視域２４００が得られる。運動視差に関しては遠距離であっても認識できることが知られているため、ディスプレイ上方の限界値は示していないが、後述する立体ディスプレイの解像度の評価結果から、例えばある特定の太さの線が見える位置を上限としてもよい。
【００５５】
上述したように、立体ディスプレイの方式によってはディスプレイ面の位置によって視域が異なる場合がある。その場合は立体映像２２００の位置を様々な位置に変更した上で上記の計測方法を実行すればよいが、図２５に例示するように互いに側面が重ならない位置にまとめて複数個の立体映像２２００ａ〜２２００ｅを表示した上で上記の計測方法を実行してもよい。また、その場合は各立体映像の色が異なるようにすると解析が容易になる。また、このように複数か所の評価を行った場合は、それぞれの位置に対して視域を定義してもよいし、全ての視域の和集合を立体ディスプレイの視域と定義してもよい。尚、既に立体映像の歪みや色ムラを評価した後であれば、その情報を元に計測対象の立体映像を補正することで評価の精度を上げることができる。
【００５６】
解像度の計測、評価方法に関して説明する。既存の評価手法では縞模様の面をディスプレイ面に平行となるように表示し、真上からのみ評価をしていたが、立体ディスプレイの方式によっては立体映像の解像度は視点位置に依存する場合があるため、真上からだけでなく周囲の視点からも評価することが望ましい。視点、すなわち計測装置１７００の位置を斜めに移動した場合の計測では、図２６に示すように縞模様の面２６００を計測装置１７００の光軸２６０１と垂直に交わるように設置し、光軸２６０１に沿って面２６００の位置を動かせばよい。撮影位置をあらかじめ決めておけばその縞模様の面２６００の準備は容易であるが、もし任意の移動位置で撮影をするのであれば、計測装置１７００の位置や向きを既存のキャリブレーション手法で取得した上で、その情報に基づいて縞模様の面２６００を生成すればよい。また、移動範囲は、既に視域を評価した後であれば、その視域の範囲に限定することができ、効率が良くなる。また、既に立体映像の歪みを評価した後であれば、縞模様の歪みをあらかじめ補正しておくことで評価の精度を上げることができる。
【００５７】
歪みの計測、評価方法に関して説明する。立体映像の幾何的な歪みは立体ディスプレイの方式に依存するだけでなく、立体映像のレンダリングに誤りがある場合にも発生する。歪みの評価方法の例を、図２７を用いて説明する。既存の技術により撮影画像の座標系と映像表示領域の座標系の対応関係を得ることができることを利用する。以降、この手法を空間コード化法と呼ぶ。まずディスプレイ１００の表示面すなわち高さ０の位置、そしてディスプレイ１００の大きさと等しい大きさの面を表す立体映像２７００に対して空間コード化法を実行する。それにより、高さ０の位置の幾何的な歪みがわかる。以降は、立体映像２７００をディスプレイ面に対して平行移動しながら同様の操作を繰り返すことで各高さの幾何的な歪みがわかる。それぞれの高さにおいて得られた歪みを組み合わせることでディスプレイ１００の上下の空間に表示する立体映像の幾何的な歪みを評価することができる。この平行移動の移動幅を細かくし、平面に対する歪み評価の回数を増やすことで精度は向上する。立体ディスプレイにおける幾何的な歪みは立体ディスプレイの発する光線群の分布や画素割り当てに強く依存するため、ここまでの計測でも歪みの評価は可能であるが、同じ立体映像２７００に対して計測装置１７００を傾けるか、立体映像２７００を傾けて同様の計測を行うことで更に精度は向上する。尚、既に立体映像の視域を評価した後であれば、その視域の範囲に限定することができ、効率が良くなる。また、立体映像の解像度を評価した後であれば、空間コード化法に用いるコード画像の細かさを最適化できる他、立体映像２７００を動かす上限下限も決めることができ、精度向上、効率化に繋がる。
【００５８】
色ムラや輝度ムラの計測、評価方法に関して説明する。立体映像の色ムラや輝度ムラは立体ディスプレイの方式に依存するだけでなく、立体映像のレンダリングの誤りや、レンズなどの光学系の個体差や色収差、映像表示部の個体差や劣化などにも起因する。一般に平面ディスプレイに対する色ムラや輝度ムラの計測は非特許文献１に記載の技術を用いたり、ディスプレイ画面全体に白だけの画像や赤だけ、緑だけ、青だけの画像を表示し、目視や計測装置によって色の変化を評価したりする方法がある。立体ディスプレイに対しても、図２７で説明したような計測方法において立体画像２７００を図２８のような白だけの画像２８００などに置き換えて高さごとに色ムラや輝度ムラを評価することでディスプレイ１００の上下の空間に表示する立体映像の色ムラや輝度ムラを評価することができる。また、図２７で説明したような計測方法と同様に、立体映像２８００に対して計測装置１７００を傾けるか、立体映像２８００を傾けて同様の計測を行うことで更に精度は向上する。尚、既に立体映像の視域を評価した後であれば、その視域の範囲に限定することができ、効率が良くなる。また、既に立体映像の歪みを評価した後であれば、ムラ分布の評価精度を上げることができる。
【００５９】
以上のようにして立体ディスプレイの各評価基準を計測することができる。また、各基準の中で視域を最初に計測することで他の基準の評価を効率化することができる。更に、解像度、歪み、色ムラや輝度ムラを評価した後にそれらの情報を用いて視域を再計測することで視域の評価精度を上げることができる。
【００６０】
以下では上記したような各評価基準の評価順序例を、動作フロー図２９を用いて説明する。
【００６１】
ステップＳ２９００は視域計測・評価処理であり、図２２〜図２５に記載の方法で立体ディスプレイ上の計測用立体映像２２００を計測し、その見え方を解析して視域データを得る。しかし、この際にはまだ立体ディスプレイの解像度が把握できていないことから、どのくらいの高さ２２Ｈを持つ計測用立体映像２２００を表示すれば良いかはわかっておらず、あまり高いものを表示すると立体映像がぼやけてしまって解析が困難になってしまう。従って、設計値から想定される高さよりやや小さい高さを採用したり、計測用立体映像２２００の上面２２０１と側面２２０２の判別が付く範囲で比較的小さい高さを採用したりすることで、撮影した画像の解析に困難を来たさないような工夫をする。また、小さめの高さを採用した場合は、計測装置１７００を立体ディスプレイに近づけて撮影画像内の計測用立体映像が大きくなるようにするとよい。但し、計測装置１７００を立体ディスプレイに近づけると、立体ディスプレイ表示面が広い場合には計測装置１７００の位置取りが難しくなる他、手ぶれなど計測装置１７００の移動に関するノイズの影響が大きくなる。また、立体映像の歪みや色ムラの影響によって計測用立体映像２２００が想定の形状に対してズレを持っている可能性もある。以上より、本ステップＳ２９００で得られる視域は精度が高いものとは言えない。しかし、視域の限界位置では計測用立体映像２２００の上面２２０１と側面２２０２の見え方の変化が特徴的であることは低精度であっても把握は可能であるため、以降の計測時の評価範囲（＝計測装置を動かす範囲）の目安として使うことは可能である。
【００６２】
ステップＳ２９０１は解像度計測・評価処理であり、図２６に記載の方法で立体ディスプレイ上の計測用立体映像２６００を計測し、その見え方を解析して立体映像の高さごとの解像度データを得る。すなわち、どのくらいの高さまでならぼやけのない立体映像を表示できるかがわかる。この際には、視域外を計測する必要はないことからステップＳ２９００で得られた視域データを元に計測装置１７００を動かすべき範囲を制限することができ、計測時間の短縮をすることができる。
【００６３】
ステップＳ２９０２は歪み計測・評価処理であり、図２７に記載の方法で立体ディスプレイ上の計測用立体映像２７００を計測し、その見え方を解析して立体映像の高さごとの歪みデータを得る。この際には、ステップＳ２９０１と同様に、視域外を計測する必要はないことからステップＳ２９００で得られた視域データを元に計測装置１７００を動かすべき範囲を制限することができ、計測時間の短縮をすることができる。また、ステップＳ２９０１で得られた解像度データを元に縞模様などのパターン画像をベースとした計測用立体映像２７００の模様の細かさをより適したものにすることができ、歪みデータの精度が向上する。
【００６４】
ステップＳ２９０３はムラ計測・評価処理であり、図２８に記載の方法で立体ディスプレイ上の計測用立体映像２８００を計測し、その見え方を解析して立体映像の高さごとの色ムラや輝度ムラのデータを得る。この際には、ステップＳ２９０１と同様に、視域外を計測する必要はないことからステップＳ２９００で得られた視域データを元に計測装置１７００を動かすべき範囲を制限することができ、計測時間の短縮をすることができる。また、ステップＳ２９０２で得られた歪みデータを元に幾何学的な歪みを補正することができるため、色ムラや輝度ムラの分布の精度が向上する。
【００６５】
尚、ステップＳ２９０２とステップＳ２９０３の順序は逆にしても構わない。その場合は、ステップＳ２９０１で得られた解像度データを元に、図２８に記載の計測用立体映像２８００を動かす範囲を効果的な範囲に限定し、ステップＳ２９０３における評価時間を短縮することができる。あまり多く上下に動かしたとしても、解像度が十分にない高さまで動かしてしまうと計測用立体映像２８００がぼやけてしまい、十分なムラ評価をすることができない。その次にステップＳ２９０２に対応した歪み計測・評価を行うが、その際には色ムラ・輝度ムラデータを用いて計測用立体映像を補正することで評価の精度を向上できる。
【００６６】
ここまでで視域、解像度、歪み、色ムラ・輝度ムラのデータを得ることができたが、ステップＳ２９００で説明したように視域データは高精度とは言えないため、ステップＳ２９０１〜ステップＳ２９０３で得られたデータを元にステップＳ２９０４では視域を再計測・再評価する。本ステップは高精度を要しない場合には省略しても良いが、立体ディスプレイのスペック表現として用いる場合には高精度のデータであることが好ましい。視域の再計測・再評価も図２２〜図２５に記載の方法を用いるが、計測用立体映像２２００の高さ２２Ｈを、ステップＳ２９０１で得た解像度データを元にできるだけ大きくすることができる。大きい計測用立体映像を用いることで計測装置１７００を立体ディスプレイに近づける必要がなくなる。また、ステップＳ２９０２で得た歪みデータを元に計測用立体映像２２００の形状を正確なものに補正することができる。また、ステップＳ２９０３で得た色ムラ・輝度ムラデータを元に計測用立体映像２２００の色調を補正することで上面２２０１と側面２２０２の見え方の変化をより判定しやすくなる。また、ステップＳ２９００で図２４に記載の視域２４００が概略的に得られていることから、計測装置１７００を図３０の経路３０００に示すように視域の限界位置と予測される領域に沿うようにある程度の上下動を伴いながら動かすことで、より効率良く大量の視域データを取得することができる。
【００６７】
以上のようにすることで高精度な視域データを得ることができるようになる。
【００６８】
また、ステップＳ２９０１やステップＳ２９０２はそれより後で得られたデータを元に再度実行することで精度を向上させた後にその先のステップへ進んでもよい。例えば、ステップＳ２９０２で歪みデータを得た後に、フロー２９０５に従って再度ステップＳ２９０１で解像度計測・評価処理を行う。その際には、解像度データを計測・評価するための計測用立体映像２６００の縞模様を、ステップＳ２９０２で得た歪みデータを用いて補正することで更に精度の良い解像度データを得ることができる。また、例えば、ステップＳ２９０３で色ムラ・輝度ムラデータを得た後に、フロー２９０６に従って再度ステップＳ２９０１で解像度計測・評価処理を行う。その際には、計測用立体映像２６００の縞模様の濃淡などの画質を色ムラ・輝度ムラデータを用いて補正することで更に精度の良い解像度データを得ることができる。そして更にステップＳ２９０２で歪み計測・評価処理を行う際も、精度の向上した解像度データを用いることができ、色ムラ・輝度ムラデータを用いた補正により計測用立体映像２７００の画質も向上することから、精度の良い歪みデータを得ることができる。また、フロー２９０７に従って、ステップＳ２９０４で得られた精度の向上した視域データを元に再度ステップＳ２９０１〜ステップＳ２９０３を実行することで、解像度、歪み、ムラの視域の境界部付近の精度が向上する。例えばステップＳ２９００で得られた概略的な視域を用いる場合には、視域の外側の性質の悪い部分もまとめて計測・評価してしまう可能性があり、それは視域内の評価にも影響が出る可能性がある。また逆に、視域の内側であってもそこまで計測せずに処理を進めてしまう可能性もある。そのような計測ミスをより精度の高い視域データを用いることで減らすことができるようになる。また、フロー２９０８に従って、最初にステップＳ２９０９のディスプレイの法線方向のみの解像度計測・評価を行うことでステップＳ２９００の視域計測・評価の精度を上げることも可能である。ここでいう法線方向とは図２６の点２２０３のようにディスプレイ１００の真上方向、ディスプレイ１００に正対する観察者の方向である。この方向は視域内に入っていると想定することは自然であるため、視域データを得る前から解像度計測・評価を行っても問題のない方向と考えられる。この方向の解像度データを得ることで、視域の計測用立体映像２２００の高さ２２Ｈをどのくらいまで大きくしてもぼやけずに視域計測をすることができるかがわかるようになり、ステップＳ２９００における視域計測・評価の精度が向上する。
【００６９】
以上のように、立体ディスプレイの評価は、（１）視域計測・評価、（２）解像度計測・評価、（３）歪み計測・評価、（４）ムラ計測・評価、または、（１）視域計測・評価、（２）解像度計測・評価、（３）ムラ計測・評価、（４）歪み計測・評価、の順序で行うことが望ましい。
【００７０】
また、視域計測・評価、解像度計測・評価、歪み計測・評価、ムラ計測・評価を行った後、再度視域計測・評価を行うことが望ましい。
【００７１】
尚、上記各評価手法における計測装置１７００には実施例１に記載のレンズアレイカメラを用いることができる。特に解像度、歪み、色ムラ・輝度ムラの計測においては立体ディスプレイの様々な観察位置からの画質評価を行う必要があるため、レンズアレイカメラを用いて撮影回数を減らすことは評価処理の簡易化のために重要である。また、立体ディスプレイの視域を計測する際にも、計測装置１７００としてビデオカメラを用い、動画を撮影して解析することで細かい視域評価が可能となるが、非常にデータ量が多いため、解析コストは増大する。そのため、計測装置１７００としてデジタルカメラを用い、撮影位置を動かしながら静止画を多数撮影してそれらの多視点画像を解析する手法も解析コストの削減という観点では意義がある。その際に、レンズアレイカメラを用いることで撮影回数を減らすことができる。
【００７２】
また、視域の限界位置をおおよそ推定できることもでき、例えば図３１に示すように、経路３１０５上の撮影位置３１０６における撮影画像３１０７において、レンズアレイ５０２の中の経路３１０５に沿ったレンズ列３１００のレンズ群を通して撮影された、計測用立体映像２２００に対応した画像群３１０１の中に、同じ見え方の画像群３１０２がある場合を考える。通常、立方体状の物体を経路３１０５に沿って上方から下方に向かって撮影すると物体の上面と側面の見え方は滑らかに変化していくため、異なる視点に対応する各レンズに対応する画像群は全て見え方が異なるべきであるが、同じ見え方の画像群３１０２が存在するということは立体ディスプレイの視域として定義外の部分から撮影した視点があるということを意味する。尚、立体ディスプレイの方式により視域としての定義外の部分では、画像が見えなくなる場合、画像が乱れる場合、徐々に見え方が変化していた画像が逆に戻っていくように変化する場合なども起こりうる。この時、撮影位置３１０６の経路３１０５に沿った回転位置をθ、画像群３１０２に対応するレンズ群のうちレンズアレイの端ではない方のレンズ３１０４の位置をθ＋θＡ＋θＢ、そのレンズに隣接する、画像群３１０２とは見え方の違う画像に対応するレンズ３１０３の位置をθ＋θＡとすると、経路３１０５に沿った視域の限界位置φはθ＋θＡ≦φ≦θ＋θＡ＋θＢと推定できる。θは既存のカメラ位置推定技術から得られ、θＡとθＢはレンズアレイ５０２の設置位置とレンズの大きさから得られる。図２９のフロー図におけるステップＳ２９００に示す最初の概略的な視域計測・評価においてはこのようにレンズアレイカメラを用いておおよその視域データを短時間で取得し、ステップＳ２９０４に示す視域再計測・再評価においてはビデオカメラを用いて詳細なデータを取得する、というように使い分けることもできる。
【符号の説明】
【００７３】
１００：ディスプレイ、１０１、１０２、３０１、３０２、１６００、１７００：計測装置、３０３、３０４：ディスプレイ上の点、５０２：レンズアレイ、５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、９００、３１０３、３１０４：レンズ、５０３、５０３ａ、５０３ｂ、５０３ｃ：実像、６０１：光線、６０２：カメラの光軸に垂直な軸、６０３：カメラの光軸、８００：円形領域、１０００、１８００：撮像レンズ、１００１、１８０１：ＣＣＤ、１００２、１８０２：アナログ・デジタルコンバータ、１００３、１８０３：信号処理部、１００４、１２０４、１８０４、２００２：信号入力部、１００５、１８０５：ＤＲＡＭ、１００６、１８０６：フラッシュメモリ、１００７、１８０７：ＣＣＤ制御部、１００８、１８０８：レンズ制御部、１００９、１２０８、１８０９、２００６：ＣＰＵ、１０１０、１８１０：画像処理部、１０１１、１２０７、１８１１、２００５：ＵＳＢインターフェース、１０１２、１８１２：メディアインターフェース、１０１３、１２０３、１８１３、２００１：画像出力部、１２００、２０００：演算装置、１２０１：基準軸表示装置、１２０２：レーザー光、１２０５、２００３：ＲＡＭ、１２０６、２００４：ＨＤＤ、１４００：観察者、１４０１、１４０２、１４０３、１４０４、１４０５、１５００：立体映像、１４０６、２６００、２７００：縞模様画像、１６０１：正弦波画像、２２００、２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ、２２００ｅ：計測用立体映像、２２０１：立体映像上面、２２０２：立体映像側面、２２０３、２２０６、２２０７、３１０６：計測経路上の点、２２０４、２２０５、３０００、３１０５：計測経路、２４００：視域、２６０１：計測装置の光軸、２８００：単色画像、３１００：レンズ群、３１０１、３１０２：画像群、３１０７：撮影画像。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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