(57)【要約】【課題】シンチレーションの程度を客観的かつ定量的に評価できるとともに、シンチレーションの微妙な差異も十分に評価できる方法および装置を提供する。【解決手段】本発明のシンチレーション評価装置は、シンチレーションの干渉パターンＳを含む画像データを取得するピンホールカメラ１０と、干渉パターンＳを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去するとともに、干渉パターンＳを含む画像データの解像度を低下させる画像処理を行う画像処理部と、ノイズ成分除去後かつ解像度低下後の干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンのコントラストを増大させる工程と、
コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。
【請求項２】
コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項１に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項３】
ピンホールカメラを用いてシンチレーションを撮像することにより、前記干渉パターンのコントラストを増大させた状態で前記干渉パターンを含む画像データを取得することを特徴とする請求項１または２に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項４】
前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項５】
フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項４に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項６】
前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項７】
移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることを特徴とする請求項６に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項８】
シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程と、
前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。
【請求項９】
前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項８に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項１０】
フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項８または９に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項１１】
シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程と、
前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。
【請求項１２】
前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項１１に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項１３】
移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることを特徴とする請求項１１または１２に記載のシンチレーション評価方法。
【請求項１４】
シンチレーションを定量的に評価するための装置であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを含む画像データを取得するピンホールカメラと、
前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去するとともに、前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる画像処理を行う画像処理部と、
前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する演算部と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価装置。
【請求項１５】
前記演算部において、前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項１４に記載のシンチレーション評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々のディスプレイ、特にレーザ光源を用いたプロジェクタ等で強く発生するシンチレーションの評価方法および評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタが、プレゼンテーション用途から映像鑑賞用途まで急速な普及を見せている。特に、プロジェクションテレビジョンは、大画面テレビジョンの一形態として一定の市場を形成している。一方、プロジェクタの光源として、従来のランプに代わり、エネルギー効率、色再現性、長寿命、瞬時点灯などの点で有利な発光ダイオード（Light Emitting Diode, ＬＥＤ）やレーザ光源に期待が集まっている。
【０００３】
ところが、プロジェクタによる画像表示は、いわゆる「シンチレーション」、あるいは「スペックル」などと呼ばれる特有の画像ノイズを生じていた。これは、あたかも眼前にベールを張ったかのような圧迫感を与える他、スクリーン画像と併せて２重の像を見ることになるため、鑑賞者に大きな疲労感をもたらしていた。特にレーザ光源の場合、レーザ光自体が高い干渉性を持っているため、これをプロジェクタに用いると、耐え難いほどのシンチレーションが発生していた。
【０００４】
シンチレーションは、プロジェクタのみならず、他のディスプレイにおいても発生し得るものである。その理由は、一般に、ディスプレイ表面には、外光反射を低減させるための粗面加工（アンチグレア処理またはノングレア処理）が施される。これにより、散乱構造を有するプロジェクタ用スクリーンと同様、ディスプレイ表面に無数の２次波源が生成され、これら２次波源から発する光の相互干渉によって干渉縞が生じるからである。すなわち、冷陰極管（Cathode Ray Tube, ＣＲＴ）、液晶テレビジョン、プラズマディスプレイ（Prasma Display Panel, ＰＤＰ）等においても、注意して観察すると、ムラを持ったぎらつきを認めることができる。特に液晶テレビジョンは、プロジェクタと同様の平行光照明を用いているため、プロジェクタほどではないにしろ、シンチレーションは比較的大きい。
【０００５】
そこで、各種のディスプレイについて、シンチレーションを定量的に比較できるような評価方法、評価装置が必要とされていた。特に、プロジェクションテレビジョンの開発においては、シンチレーションをどのレベルまで低減するかの指標が求められていた。しかしながら、このようなシンチレーションの定量的な評価は、従来から非常に困難とされていた。従来の評価方法を見ても、目視によってシンチレーションの発生の有無を観察し、○×評価を行う例が見られるに過ぎない（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開平１０−２９３３６１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８０９７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、従来のシンチレーションの評価方法は、全て目視による○×評価という最も単純な官能評価に頼っていた。すなわち、従来の方法は、シンチレーションの程度を客観性をもって定量的に把握できるものではなかった。したがって、評価するたびに評価結果が逆転したり、実験者が異なると評価結果の再現性が得られない、といったことが起こり、各種ディスプレイのシンチレーションに関する性能比較やシンチレーション低減技術の評価等を行うのが難しかった。
【０００７】
上述したような官能評価に頼らざるを得ない事情は、当該分野の技術者であれば十分に理解できる。なぜならば、シンチレーションは人間の眼の中（網膜上）で起こる干渉現象であり、その強度は個人の眼の形状や視力によって変わるからである。また、シンチレーションが気になる度合いについても、個人のヒューマンキャラクタ（例えば神経質か大雑把かといった点）、疲労の度合い、鑑賞環境の明るさ等によって大きな影響を受ける。よって、シンチレーションを客観的に定量化することは、不可能とさえ考えられていた。このため、従来は、上述したような単純な方法、あるいは多少工夫したとしても心理物理測定法のような、人間による官能評価法に頼らざるを得なかったのである。従来のシンチレーション評価はこのような状況であったため、例えばプロジェクションテレビジョン同士のメーカ間の差異、モデル間の差異等、微妙な優劣を普遍性をもって判定するのは甚だ困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、シンチレーションの程度を客観的かつ定量的に評価できるとともに、シンチレーションの微妙な差異も十分に評価できる方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、従来のシンチレーション評価方法について考察を重ねた結果、従来の方法は以下の３点に関する問題点を抱えていることを見い出した。そして、これら３点の問題点のうちの１点でも改善されれば、従来の評価方法に比べて精度が高く、人間の視感に合致した評価が行えると考えた。
まず、それらの問題点について以下、説明する。
【００１０】
［問題点１：検出感度について］
上では説明を省略したが、従来からもシンチレーション（スペックル）を定量化する試みはなされている。唯一知られているものは、人間の眼のＦ♯（５．６）と残像時間（１／３０秒）に合わせたカメラを用い、スクリーン面をデフォーカス状態で撮影し、撮影結果からスペックルコントラスト値を求め、その値でシンチレーションを評価するというものである。スペックルコントラスト値は、干渉パターンを含む画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいて計算される。ところが、本方法は、レーザプロジェクタの画像（顕著なシンチレーションが生じる画像）とランプ光源プロジェクタの画像を比較する場合のように、シンチレーションの程度に顕著な差があるサンプル間の評価には有効である反面、ランプ光源プロジェクタ、液晶テレビジョン、ＣＲＴ、ＰＤＰ間等の微妙な差異を検出するのは困難であった。あるいは、シンチレーション対策を施したプロジェクタ間での対策の効果は人間の眼では識別できるにもかかわらず、それを定量化して示すことが困難であった。すなわち、従来の方法では、シンチレーションの検出感度が低く、スペックルコントラスト値の差が小さくて不安定であったばかりか、数値の優劣が人間の視感と逆転する結果がしばしば生じていた。
【００１１】
［問題点２：画素格子ノイズについて］
液晶テレビジョン、ＣＲＴ、ＰＤＰは空間色合成型のディスプレイであるため、１色が１／３画素毎のストライプとなっている。特にＣＲＴでは、画像を撮影すると、シャドウマスクやアパーチャグリルの存在のためにくっきりした画素格子が生じていた。また、プロジェクションテレビジョンにおいても、ライトバルブの画素分割に従って画像の中にセル状の格子が見られる。上述のスペックルコントラスト値による評価は、ヒストグラムが正規分布であることを前提としてそのばらつきを比較するものである。ところが、上述の画素格子の成分があると、それがノイズとなって画素の階調分布は正規分布から外れてしまう。その場合、このようなヒストグラムから計算したスペックルコントラスト値は甚だ不正確なものとなり、これも数値評価と視感評価との逆転現象の一因となっていた。
【００１２】
［問題点３：眼の解像度条件について］
シンチレーション（スペックル）による干渉縞は、スクリーンの散乱層がランダム面であればランダムパターンとなる。すなわち、干渉縞のパターンは、全域にわたって一様に分布する。例えば単純なランダムパターンのヒストグラムはホワイトノイズ状であり、フラットになる。ところが、このようなヒストグラムでも、ある領域で移動平均をとると、正規分布が現れる。一方、人間の眼の空間解像度は有限であるため、これと同様の平均化の効果をもたらす。よって、これを考慮しなければ、本来シンチレーションを定量的に評価することはできない。ところが、従来の方法では、シンチレーションが干渉縞の画素階調のばらつきのみで評価されており、空間軸方向の条件が加味されていなかった。このことが数値評価と視感評価とがずれる一因となっていた。
【００１３】
そこで、上記の問題点を解決するために、本発明者が創出したシンチレーション評価方法は、シンチレーションを定量的に評価する方法であって、前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、前記干渉パターンのコントラストを増大させる工程と、コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とする。
より具体的には、コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
【００１４】
本発明のシンチレーション評価方法によれば、干渉パターンのコントラストを増大させる工程を有しているため、従来の方法が持っている検出感度の低さを解決することができる。その結果、例えば異種のディスプレイで性能を比較したときにスペックルコントラスト値の差が大きくなり、人間の視感に合致した評価結果を得ることができる。
【００１５】
干渉パターンのコントラストを増大させるための具体的な手法として、ピンホールカメラを用いてシンチレーションを撮像することにより、前記干渉パターンのコントラストを増大させた状態で前記干渉パターンを含む画像データを取得することができる。
この構成によれば、シンチレーションの干渉パターンを撮影する際にピンホールによって入射光が制限されることで、平均化の効果が抑制されたり、オフセット成分が減る結果、コントラストを増大させることができる。ピンホールカメラを用いた場合、このような効果を簡単に得ることができる。この詳細は［発明を実施するための最良の形態］の項で後述する。
【００１６】
また、干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程を備えることが望ましい。
この構成によれば、画素格子に相当するノイズ成分が除去されることで階調値のヒストグラムが正規分布により近いものとなり、このヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値の精度を向上させることができる。その結果、人間の視感に合致した評価結果を得ることができる。
【００１７】
前記ノイズ成分を除去する具体的な方法として、フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いてノイズ成分の除去を極めて容易に実施することができる。
【００１８】
さらに、前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程を備えることが望ましい。
この構成によれば、解像度を低下しない状態で作成したヒストグラムが人間の眼の空間解像度を考慮したヒストグラムに変換されることと等価になり、後者のヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値による評価を人間の視感評価により合致させることができる。
【００１９】
前記解像度を低下させる具体的な方法として、移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いて解像度の低下を極めて容易に実施することができる。
【００２０】
本発明のシンチレーション評価方法は、シンチレーションを定量的に評価する方法であって、前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程と、前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とする。
より具体的には、前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
【００２１】
本発明のシンチレーション評価方法によれば、画素格子に相当するノイズ成分が除去されることで階調値のヒストグラムが正規分布により近いものとなり、このヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値の精度を向上させることができる。その結果、人間の視感に合致した評価結果を得ることができる。
【００２２】
前記ノイズ成分を除去する具体的な方法として、上述したのと同様、フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いてノイズ成分の除去を極めて容易に実施することができる。
【００２３】
本発明のシンチレーション評価方法は、シンチレーションを定量的に評価する方法であって、前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程と、前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とする。
より具体的には、前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
【００２４】
本発明のシンチレーション評価方法によれば、解像度を低下しない状態で作成したヒストグラムが人間の眼の空間解像度を考慮したヒストグラムに変換されることと等価になり、後者のヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値による評価を人間の視感評価により合致させることができる。
【００２５】
前記解像度を低下させる具体的な方法として、上述したのと同様、移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いて解像度の低下を極めて容易に実施することができる。
【００２６】
本発明のシンチレーション評価装置は、シンチレーションを定量的に評価するための装置であって、前記シンチレーションの干渉パターンを含む画像データを取得するピンホールカメラと、前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去するとともに、前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる画像処理を行う画像処理部と、前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する演算部と、を備えたことを特徴とする。
さらに、前記演算部においては、前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
【００２７】
本発明のシンチレーション評価装置によれば、ピンホールカメラを用いてシンチレーションを撮像することによって干渉パターンのコントラストを増大させた状態で画像データを取得することができる。その後、画像処理部によって画像データからのノイズ成分除去と画像データの解像度低下が実施された後、演算部によって画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値が算出される。したがって、この評価装置によって得られたスペックルコントラスト値は人間の視感により合致したものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜図２１を参照して説明する。
本実施形態では、リアプロジェクタのシンチレーション評価を行う場合を例に挙げて説明する。
図１はシンチレーションの発生状況を説明するための図である。図２は本実施形態のシンチレーション評価装置を含む評価システム全体の概略構成図である。図３は同評価装置のピンホールカメラの作用効果を説明するための図である。図４は画素格子ノイズの除去工程の概念図である。図５〜図２０は同除去工程で用いる画像処理の各段階での画像を示す図である。図２１は解像度低下工程の概念図である。
以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
【００２９】
リアプロジェクタ１は、図１に示すように、光源２と、フライアイインテグレータ３と、液晶ライトバルブ４と、投射レンズ５と、スクリーン６とを備えている。光源２から射出された光は、フライアイインテグレータ３によってその照度が均一化された後、液晶ライトバルブ４で変調され、変調後の光が投射レンズ５によってスクリーン６上に投射される。このようにして、変調後の光による画像がスクリーン６上に形成され、鑑賞者Ｍはその画像を見ることができる。スクリーン６は画像を形成するための散乱構造を有しているが、微視的には散乱構造は２次波源の集合体であり、各２次波源から射出される光が互いに干渉し、スクリーン６から若干距離離れた位置に干渉パターンＳ（干渉縞）が形成される。これが本発明のシンチレーション評価方法および評価装置が評価対象とするシンチレーション（スペックル）である。
【００３０】
本実施形態の評価システムの全体は、図２に示すように、投射エンジン７とスクリーン６とを備えたリアプロジェクタ１とピンホールカメラ１０とを有している。投射エンジン７は、上述したように、光源２、液晶ライトバルブ４、色合成プリズム８、投射レンズ５等を有している。一方、ピンホールカメラ１０は、対物レンズ１１、ピンホール１２、リレーレンズ１３、ＣＣＤ等からなる撮像素子１４を有している。スクリーン６上の画像およびシンチレーションの像はピンホールカメラ１０によって撮影され、これらの像が撮像素子１４に取り込まれる。また、撮像素子１４にはデータ処理回路１５（画像処理部、演算部）が接続されており、データ処理回路１５は撮像素子１４が捉えた画像データを受けて、後述の画像処理を行うとともに、スペックルコントラスト値を算出する。
【００３１】
本実施形態のシンチレーション評価方法は、ピンホールカメラ１０を用いてシンチレーションを含むスクリーン６上の画像を撮像して、シンチレーションの干渉パターンのコントラストを増大させた状態で干渉パターンを含む画像データを取得する工程と、干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程と、干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程と、干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出する工程と、をこの順に行う。また、画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程では、フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理を行う。また、画像データの解像度を低下させる工程では、移動平均フィルタを用いた平均化処理を行う。
【００３２】
第１の工程として、ピンホールカメラ１０を用いてシンチレーションの干渉パターンＳを含むスクリーン６上の画像を撮影する。本発明者は、ピンホールカメラによって画像を撮影した場合に干渉パターンのコントラストがなぜ増大するのかという点について、以下の２つの解釈を行っている。
【００３３】
（解釈１：選択的干渉）
スクリーン上で干渉に寄与する２次波源の数が多いと、可干渉距離を過ぎて重ね合わされた光線同士は再干渉せず、足し合わされるため、やがて平均化されて一様になる。よって、この場合は干渉パターン（干渉縞）のコントラストは低下してしまう。これに対して、図３に示すように、ピンホールカメラ１０のピンホール１２を用いると、スクリーン６上の限られた数の２次波源Ｈからの光のみが抽出され、撮像素子１４に捉えられる。この場合、それらの光により形成される干渉パターンはあまり平均化されないため、干渉パターンのコントラストが高くなる。その結果、より鮮明な干渉パターンを観測できるようになる。
【００３４】
（解釈２：光源像分離）
散乱光を捉える撮影において、光源から直接発する光線成分はオフセット分となり、散乱光の明暗のコントラストを低下させる。これは明室でディスプレイのコントラストが低下するのと同じ原理である。そこで、光線の性質の違いを利用して散乱光と光源光とを分離し、散乱光のみを取り出す光学系が考えられる。本実施形態の構成では、散乱光はあらゆる角度からピンホールを通過することができるが、光源像を形成する平行光は僅かしかピンホールを通過することができない。したがって、散乱光が選択的に撮像素子に導かれる。このようにして、光源によるオフセット分が少なくなるので、高いコントラストで干渉パターンを観測することができるようになる。
【００３５】
次に、第２の工程として、フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理を行うことにより、干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する。ここで、図４に示すように、干渉パターンを空間周波数軸に展開した後、空間周波数が比較的低い画素格子に相当する空間周波数成分（図４の２点鎖線の円内のノイズ成分）を除去する。この一連の処理は画像処理ソフトを用いて容易に行うことができる。画素格子に相当するノイズ成分を除去することによって、階調値のヒストグラムが図４に示すように正規分布により近いものとなる。
【００３６】
図５〜図２０は、本発明者が画像処理の各段階において実際の画像を撮影した写真を図面化したものである。図５は液晶テレビジョンを１００ｍｍの距離で接写した際の元画像を示す図である。図６は元画像をフーリエ変換した後の画像を示す図である。図７はフーリエ変換後の画像から画素格子ノイズに相当する部分を消去した後の画像を示す図である。図８は同画像格子ノイズ消去後の画像を逆フーリエ変換した後の画像を示す図である。同様に、図９はプラズマテレビジョンを１００ｍｍの距離で接写した際の元画像を示す図である。図１０はフーリエ変換後の画像を示す図、図１１は画素格子ノイズ消去後の画像を示す図、図１２は逆フーリエ変換後の画像を示す図、である。図１３はリアプロジェクタを１００ｍｍの距離で接写した際の元画像を示す図である。図１４はフーリエ変換後の画像を示す図、図１５は画素格子ノイズ消去後の画像を示す図、図１６は逆フーリエ変換後の画像を示す図、である。図１７はリアプロジェクタを０ｍｍの距離で接写した際の元画像を示す図である。図１８はフーリエ変換後の画像を示す図、図１９は画素格子ノイズ消去後の画像を示す図、図２０は逆フーリエ変換後の画像を示す図、である。
【００３７】
最終的な画像処理結果を示す図８、図１２、図１６、図２０を見ると明らかなように、画素格子のノイズ成分を除去することによって、元画像ではほとんど認められなかったシンチレーションの干渉パターンが鮮明に確認できるようになることがわかった。さらに、液晶テレビジョン、プラズマテレビジョン、リアプロジェクタといった異種ディスプレイ間でのシンチレーションの差異が明確になることがわかった。
【００３８】
次に、第３の工程として、移動平均フィルタを用いた平均化処理を行うことにより、干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる。画像処理上では、図８、図１２、図１６、図２０に示したような画素格子ノイズ除去後の画像から解像度を低下させる。図２１（ａ）は一例として４２８８×２８４８の画素数を持つピンホールカメラで撮影した画像に基づく階調数の出現頻度を表すヒストグラム、図２１（ｂ）は画素数（解像度）を８００×６００に低下させた場合の同ヒストグラム、である。
【００３９】
例えば、４２８８×２８４８の画素数を持つピンホールカメラで６０インチの画面を撮影した場合、１画素は３０μｍ以下となり、これは人間の眼の解像力では見ることができない。したがって、このような解像度低下処理を行うことにより、人間の眼の解像力を考慮した評価を行うことができる。
【００４０】
最後に、第４の工程として、干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する。本実施形態では、干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出する。ここで、スペックルコントラスト値は、横軸を階調値、縦軸を当該階調値となる画素の出現頻度で表したヒストグラム（例えば図２１（ｂ）のヒストグラム）において、その標準偏差を平均値で正規化した値である。すなわち、下の（１）式で算出することができる。
スペックルコントラスト値＝標準偏差／平均値  ……（１）
【００４１】
本実施形態のシンチレーション評価方法によれば、ピンホールカメラ１０による撮影を用いたことによって撮像素子１４が捉える干渉パターンＳのコントラストが増大し、より鮮明な干渉パターンとなる。その結果、微妙なシンチレーションの差異が増幅され、ひいてはスペックルコントラスト値の差となって反映される。また、空間周波数フィルタ処理によって、画素格子やブラックマスクによる周期成分が除去される。また、照度ムラのようなさらに大きな周期のノイズ成分も除去される。これにより、ディスプレイの種類が異なっても各々の画像から干渉による「まだら感」を生じる空間周波数成分のみを抽出することができ、画素構造によらない公平な評価を行うことができる。さらに、平均化処理によって、空間軸方向における人間の視覚特性がシミュレートされ、眼の解像度条件を加味した評価となる。その結果、人間の視感に合致した評価結果を得ることができる。
【００４２】
以上をまとめると、本実施形態のシンチレーション評価方法によれば、異種のプロジェクタ間の微妙なシンチレーションの差を比較したり、一つのプロジェクタでの微妙なシンチレーション対策効果の差を比較することが可能になる。また、画素格子によるバックグラウンドノイズの影響が低減されるので、高感度で再現性、確度の高いシンチレーション評価を行うことができる。また、異種ディスプレイのスペックルコントラスト値を一軸比較することができ、シンチレーション対策の目標値を設定することができる。また、評価結果に人間の眼の解像度が反映されるため、心理物理値との整合性が向上する。また、民生用カメラと汎用ソフトを用いた評価装置によって、世界中の誰もが低コストで同一の評価結果を得ることができる。
【００４３】
また、本実施形態の場合、第１の工程はピンホールカメラ１０による光学的な処理を用い、第２，第３の工程は画像処理によるソフト的な処理を用いているので、最も構成が簡易で汎用性のある評価装置を実現することができる。その理由は、第２，第３の工程で用いるフーリエ変換、逆フーリエ変換、移動平均フィルタ処理（解像度変換）等は市販のソフトで一般的に用いられている反面、画像処理を用いて干渉パターンのコントラスト（感度）を向上させるのは先の２つの工程に比べると若干難しいからである。
【００４４】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を図２２を参照して説明する。
以下では単独の評価装置としての構成例を５例列挙するが、本実施形態では、透過型スクリーン用のシンチレーション評価装置の例を説明する。
図２２は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【００４５】
本実施形態のシンチレーション評価装置２０は、図２２に示すように、筐体２１の内部に光源２とピンホールカメラ１０とデータ処理回路１５とが設置されている。筐体２１の上面には試料挿入口２１ａが設けられており、評価対象の試料である透過型スクリーンの切れ端（試料６ａ）が試料挿入口２１ａから筐体２１内に挿入される構成となっている。光源２は、射出された光が試料６ａに照射されるように配置されており、試料６ａを介して光源２と反対側にはピンホールカメラ１０が配置され、ピンホールカメラ１０は試料６ａの光照射面と反対側から試料６ａを撮影できるようになっている。また、筐体２１の上面には評価結果であるスペックルコントラスト値を表示するためのディスプレイ２２が設置されている。そして、ピンホールカメラ１０内の撮像素子が捉えた画像データはデータ処理回路１５に送られ、その画像データに対して第１実施形態で説明した画像処理およびスペックルコントラスト値の算出が行われ、算出されたスペックルコントラスト値がディスプレイ２２に表示される。本装置により、透過型スクリーン単体でのシンチレーション評価を行うことができる。
【００４６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を図２３を参照して説明する。
本実施形態では、反射型スクリーン用のシンチレーション評価装置の例を説明する。
図２３は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図２２と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４７】
本実施形態のシンチレーション評価装置２４は、図２３に示すように、第２実施形態のシンチレーション評価装置２０と略同一の構成である。唯一異なるのが、光源２とピンホールカメラ１０とが試料６ａ（反射型スクリーンの切れ端）の同一面側に配置されており、ピンホールカメラ１０が試料６ａの光照射面側から試料を撮影する点のみである。本装置により、反射型スクリーン単体でのシンチレーション評価を行うことができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を図２４を参照して説明する。
本実施形態は、反射型スクリーン用のシンチレーション評価装置の他の例である。
図２４は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図２２、図２３と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
本実施形態のシンチレーション評価装置２６は、図２４に示すように、第３実施形態のシンチレーション評価装置２４と略同一の構成である。唯一異なるのが、光源２とピンホールカメラ１０とが筐体２１の外部に向けて設置されており、光源２からの光は筐体２１の外部に向けて射出され、ピンホールカメラ１０は筐体２１の外部の試料６ａを撮影できる点のみである。したがって、本装置では、第３実施形態のようにスクリーンの切れ端を用いることなく、大型の反射型スクリーンをそのままの状態で評価することができる。
【００５０】
［第５の実施の形態］
以下、本発明の第５の実施の形態を図２５を参照して説明する。
本実施形態では、投射エンジンのシンチレーション評価装置の例を説明する。
図２５は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図２２〜図２４と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態のシンチレーション評価装置２８は、図２５に示すように、筐体２１の一側面の一部が開口し、その開口部に標準スクリーン２９が取り付けられている。そして、ピンホールカメラ１０が標準スクリーン２９を撮影できるように配置されている。標準スクリーン２９に対して外部の投射エンジン７から光を投射した際にピンホールカメラ１０がシンチレーション画像を捉えることができる。なお、標準スクリーン２９は交換可能に取り付けられることが好ましく、それにより各種スクリーンと投射エンジンとの相性を見ることもできる。本装置により、投射エンジンとしていかに低干渉光を投射できるかといった評価を行うことができる。
【００５２】
［第６の実施の形態］
以下、本発明の第６の実施の形態を図２６を参照して説明する。
本実施形態では、リアプロジェクタをはじめとする各種ディスプレイのシンチレーション評価装置の例を説明する。
図２６は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図２２〜図２５と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５３】
本実施形態のシンチレーション評価装置３０は、上記実施形態と異なり、光源も標準スクリーンも不要であり、基本的にはピンホールカメラ１０とデータ処理回路１５とディスプレイ２２があればよい。そして、ピンホールカメラ１０で試料（この例ではリアプロジェクタ１の画面）を撮影しさえすれば、シンチレーション評価を行うことができる。本装置によれば、スクリーン等の画面を含めた表示装置全体のシンチレーションを総合的に評価することができる。
【００５４】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態ででは干渉パターンのコントラストを増大させるためにピンホールカメラを用いて画像を撮影する手法を用いたが、この手法に画像処理を用いることもできる。また、各工程の順番は上記実施の形態に限ることはなく、適宜変更が可能である。さらに、上述の３つの問題点のうち、いずれかの問題点のみを解決できればよいのであれば、それに対応した工程のみを備えていればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】シンチレーションの発生状況を説明するための図である。
【図２】本発明の第１実施形態の評価システム全体の概略構成図である。
【図３】同評価装置のピンホールカメラの作用効果を説明するための図である。
【図４】画素格子ノイズの除去工程の概念図である。
【図５】液晶テレビジョン（１００ｍｍで接写）の元画像を示す図である。
【図６】元画像をフーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図７】画素格子ノイズを消去した後の画像を示す図である。
【図８】逆フーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図９】プラズマテレビジョン（１００ｍｍで接写）の元画像を示す図である。
【図１０】元画像をフーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図１１】画素格子ノイズを消去した後の画像を示す図である。
【図１２】逆フーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図１３】リアプロジェクタ（１００ｍｍで接写）の元画像を示す図である。
【図１４】元画像をフーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図１５】画素格子ノイズを消去した後の画像を示す図である。
【図１６】逆フーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図１７】リアプロジェクタ（０ｍｍで接写）の元画像を示す図である。
【図１８】元画像をフーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図１９】画素格子ノイズを消去した後の画像を示す図である。
【図２０】逆フーリエ変換した後の画像を示す図である。
【図２１】解像度低下工程の概念図である。
【図２２】本発明の第２実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【図２３】本発明の第３実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【図２４】本発明の第４実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【図２５】本発明の第５実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【図２６】本発明の第６実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…リアプロジェクタ、６…スクリーン、７…投射エンジン、１０…ピンホールカメラ、１２…ピンホール、１５…データ処理回路（画像処理部、演算部）、２０，２４，２６，２８，３０…シンチレーション評価装置。
【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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