(57)【要約】【課題】色むらの定量的な評価を支援することができる色むら評価装置を提供する。【解決手段】評価装置は、表示部１２と、ＤＭＤへの入射光の入射波長、入射角及び入射光量、ＤＭＤのマイクロミラーのピッチ、投射レンズのＦナンバーの入力を受け付ける入力部１３と、入射波長、入射角、ピッチ及びＦナンバーの各入力値に基づいて、投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、標準偏差を平均値で除した変動係数をそれぞれ求め、該変動係数と各回折次数の回折効率の合計値とを投射画像の色のむらの度合いを示す指標値として表示部１２に表示させる演算処理部１１とを有する。【選択図】図１
2016189549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する装置であって、
表示部と、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーの入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された前記入射波長、入射角、ピッチ及び投射レンズのＦナンバーの各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として前記表示部に表示させる演算処理部とを有する、色むら評価装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色むら評価装置において、
前記演算処理部は、前記Ｆナンバーの入力値に基づいて決定した所定の入射角度の範囲を所定の間隔で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、前記入射角の入力値を取得して前記変動係数と前記各次数に対する回折効率の合計値とを計算する、色むら評価装置。
【請求項３】
請求項２に記載の色むら評価装置において、
定義ファイルを保持する記憶部を、さらに有し、
前記定義ファイルは、前記回折次数をｍ、前記入射波長をλ、前記入射角をα、前記ピッチをｄとして、回折角βを以下の第１の式で表した回折角定義ファイルを含み、
【数１】
2016189549.tif 000022
前記演算処理部は、前記入射角の入力値により決まる０次の回折光を基準とする所定の回折次数の範囲を前記回折次数ｍとして、各回折次数の回折角を前記第１の式に基づいて計算し、前記所定の回折次数の範囲のうちから前記Ｆナンバーの入力値により決まる角度内の回折角を有する回折次数を、前記投射レンズを通過する回折光の回折次数として求める、色むら評価装置。
【請求項４】
請求項３に記載の色むら評価装置において、
前記定義ファイルは、
回折効率ηを以下の第２の式で表した回折効率定義ファイルを含み、
【数２】
2016189549.tif 000023
前記演算処理部は、前記投射レンズを通過する回折光の回折次数毎に、該回折次数の回折光の回折光量を前記反射光量として電磁場解析を行うことにより回折効率を計算する、色むら評価装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の色むら評価装置において、
前記演算処理部は、前記複数の画像のそれぞれの色に対応する前記入射波長の数をｍ、前記所定の入射角度の範囲の分割数をｎとして、相対回折効率ηrを以下の第３の式で求め、
【数３】
2016189549.tif 000024
前記変動係数をC.V.として、相対変動係数C.V.rを以下の第４の式で求め、
【数４】
2016189549.tif 000025
前記相対変動係数の和C.V.aveを以下の第５の式で求め、
【数５】
2016189549.tif 000026
前記相対変動係数の和の計算結果を最終指標値として前記表示部に表示させる、色むら評価装置。
【請求項６】
請求項５に記載の色むら評価装置において、
前記変動係数の閾値に基づいて前記所定の入射角度の範囲である第１の角度範囲より狭い第２の角度範囲を設定し、前記第１及び第２の角度範囲のそれぞれについて前記相対変動係数の和を計算し、該計算結果を前記表示部に表示する、色むら評価装置。
【請求項７】
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する方法であって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する、色むら評価方法。
【請求項８】
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する処理を、前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を備えたプロジェクタの投射画像の色むら評価を支援するための装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタやディスプレイなどの映像表示装置においては、映像の高解像度化が求められている。それに伴い、表示デバイスの１つであるＤＭＤも高精細化されてきている。
ＤＭＤは、マトリクス状に等間隔で配置された多数のマイクロミラーからなる画像形成面を備える。各マイクロミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各マイクロミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
【０００３】
図７は、ＤＭＤの画像形成面と入射光の関係を示す模式図である。図８は、マイクロミラーと入射光の関係を示す模式図である。
図７に示すように、画像形成面１は、行列状に配置された複数のマイクロミラー１ａを有する。マイクロミラー１ａは、基板上に形成された四辺形の形状のミラーと、ミラー下に設けられたヒンジとを備え、駆動電圧が閾値に達した時、ヒンジが捻じれることで、ミラーが傾くように構成されている。画像形成面１に垂直な方向から見た場合における、入射光２と画像形成面１の水平方向（行方向）とのなす角度は約４５°である。
【０００４】
図８に示すように、オン状態を示す駆動電圧がマイクロミラー１ａに供給されると、マイクロミラー１ａは＋１２°の角度で傾く。一方、オフ状態を示す駆動電圧がマイクロミラー１ａに供給されると、マイクロミラー１ａは−１２°の角度で傾く。駆動電圧が供給されていない時または、駆動電圧が閾値に達していない電圧が供給された時のマイクロミラー１ａの傾きは０°であり、この状態がフラット状態である。図８に示すように、基板面（マイクロミラー１ａがフラット状態のときの画像形成面１に平行な面）に対する入射光２の入射角度は２４°である。オン状態のマイクロミラー１ａに対する入射光２の入射角度は、１２°（＝２４°−１２°）である。
画像形成面１は、回折光学素子としても働くために、各マイクロミラー１ａからの反射光には回折光が含まれてしまう。その結果、画像形成面１からの回折光を含む画像光が投射レンズによって投射される。画像形成面１からの回折光のうち、投射レンズを通過する回折光は、回折角によって決まる。しかし、回折角は波長によって異なるため、ＲＧＢの画像光をそれぞれ投射した場合、ＲＧＢの画像光それぞれに含まれる回折光の光強度分布が互いに異なってしまい、その結果、画像の色むらを生じる。近年のＤＭＤの高精細化に伴い、回折光に起因する色むらの影響が無視できなくなってきている。
【０００５】
特許文献１には、回折光により生じる色むらを低減することができる画像投映装置が記載されている。
この画像投映装置では、波長λ１、λ２の照明光がＤＭＤに照射される。ＤＭＤからの回折光のうち、進行方向がマイクロミラーからの鏡面反射光の進行方向に最も近い波長λ１、λ２の回折光に関し、波長λ２の回折光よりも波長λ１の回折光が鏡面反射光より遠い位置に回折される。この場合に、照明光の角度分布を、波長λ１の照明光のＦナンバーが波長λ２の照明光のＦナンバーより大きい条件を満たすように補正することで、回折光により生じる色むらを低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４８７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、これまでに、光学設計時にＤＭＤでの回折光による色むらを定量的に評価するための有効な方法は提供されていない。そのため、特許文献１に記載された画像投映装置等において、回折光により生じる色むらを定量的に評価することはできず、確実に色むらの低減を図ることは困難であった。
そこで、本発明の目的は、上記問題を解決し、色むらの数値化により色むらの評価を確実に行うことができる、色むら評価装置、方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する装置であって、表示部と、前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーの入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された前記入射波長、入射角、ピッチ及び投射レンズのＦナンバーの各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として前記表示部に表示させる演算処理部とを有する、色むら評価装置が提供される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する方法であって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する、色むら評価方法が提供される。
【００１０】
本発明のさらに別の態様によれば、
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する処理を、前記コンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、投射画像の色むらの数値化により色むらの評価を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による色むら評価装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ＤＭＤのマイクロミラーの一例を示す模式図である。
【図３】図１に示す色むら評価装置にて行われる色むら評価の第１の処理工程の一手順を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図３に示す第１の処理工程による青色波長についての回折効率及び変動係数の計算結果の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図３に示す第１の処理工程による緑色波長についての回折効率及び変動係数の計算結果の一例を示す図である。
【図４Ｃ】図３に示す第１の処理工程による赤色波長についての回折効率及び変動係数の計算結果の一例を示す図である。
【図５Ａ】図４Ａ〜図４Ｃに示す回折効率のグラフを示す図である。
【図５Ｂ】図４Ａ〜図４Ｃに示す変動係数のグラフを示す図である。
【図６】図１に示す色むら評価装置にて行われる色むら評価の第２の処理工程の一手順を示すフローチャートである。
【図７】ＤＭＤの画像形成面と入射光の関係を説明するための模式図である。
【図８】マイクロミラーと入射光の関係を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態による色むら評価装置の構成を示すブロック図である。
図１に示す色むら評価装置は、ＤＭＤよりなる少なくとも１つの表示素子と、この表示素子により形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むら評価を支援する。色むら評価装置は、演算処理部１１、表示部１２、入力部１３及び記憶部１４を有する。
表示部１２は、液晶ディスプレイ等の表示デバイである。入力部１３は、使用者による情報の入力を受け付けるものであって、例えばキーボード等の入力装置である。使用者は、入力部１３を用いて、色むら評価に必要な情報、例えば、入射波長、ＤＭＤへの入射角、ＤＭＤのマイクロミラーのピッチ（画素間隔）などの情報を入力する。これらの情報の入力は、各入力項目を表示部１２に表示し、使用者が、入力項目毎に情報を入力してもよい。入力部１３は、入力された情報を演算処理部１１に供給する。
【００１４】
記憶部１４は、半導体メモリやハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの記憶装置であって、色むら評価を行うのに必要なプログラム１４ａ及び定義ファイル１４ｂを保持する。プログラム１４ａは、色むら評価処理をコンピュータ（ＣＰＵ等）に実行させるためのプログラムである。プログラム１４ａは、通信網（例えばインターネット）を介して供給されてもよく、また、コンピュータ読み出し可能な記録媒体により供給されてもよい。コンピュータ読み出し可能な記録媒体、例えば、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクや、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリやメモリカードなどである。定義ファイル１４ｂは、回折角や回折効率を算出するための回折角／回折効率定義ファイルや変動係数を一般化するための拡張定義ファイルを含む。
演算処理部１１は、プログラム１４ａに従って動作するＣＰＵ（Central processing unit）よりなる。演算処理部１１は、入力部１３からの入力情報と記憶部１４に保持した定義ファイル１４ｂとに基づいて、投射画像を構成する各画像の色毎に、色むらの度合いを示す指標値を計算し、該計算結果に基づく色むら情報を表示部１２に表示する。
【００１５】
次に、色むらの評価方法について説明する。
色むらの評価支援処理は、第１の処理工程と第２の処理工程を含む。第１の処理工程では、演算処理部１１が、入力部１３からの入力情報と回折角／回折効率定義ファイルとに基づいて、各画像の色毎に、色むらの度合いを示す指標値（回折効率と変動係数）を計算する。第２の処理工程では、演算処理部１１が、入力部１３からの入力情報と拡張定義ファイルに基づいて、最終指標値である相対変動係数の和を計算する。
【００１６】
（第１の処理工程）
まず、回折角／回折効率定義ファイルについて具体的に説明する。ここでは、ＤＭＤは、図７及び図８に示した画像形成面１を備えるものと仮定する。定義ファイル１４ｂは、回折角定義ファイルと回折効率定義ファイルを含む。
一般に、ＤＭＤの回折角は、以下のグレーティング方程式に基づく式１で求められる。
【数１】
2016189549.tif 000003
【００１７】
上記式１において、βは回折角、ｍは回折次数、λは入射光の波長、αはＤＭＤへの入射角、ｄは回折格子の周期である。
ＤＭＤでは、入射光はマイクロミラー１ａのヒンジ方向（対角線の方向）と平行になるように入射させる必要がある。このＤＭＤでは、周期ｄは、マイクロミラー１ａのヒンジ方向（対角線の方向）の長さ（画素間隔）とされる。
【００１８】
例えば、図２に示すように、マイクロミラー１ａの、行方向（横方向）の長さをｄ１、列方向（縦方向）の長さをｄ２とし、横方向とヒンジ方向（一点鎖線）とのなす角度をθとする。マイクロミラー１ａのヒンジ方向（対角線の方向）の長さである画素間隔ｄ’は、以下の式２で与えられる。
【数２】
2016189549.tif 000004
ここで、θ＝４５°であるため、ｄ１＝ｄ２＝ｄとすることができる。この場合の画素間隔ｄ’は、
【数３】
2016189549.tif 000005
となる。よって、マイクロミラー１ａの一辺の長さをｄとした場合には、ＤＭＤの回折角は、以下の式４で与えられる。
【数４】
2016189549.tif 000006
【００１９】
回折角定義ファイルは、式１又は式４に基づいて回折角を定義したファイルである。式１に基づく回折角定義ファイルの場合は、周期ｄをマイクロミラーのピッチ、すなわち、マイクロミラー１ａのヒンジ方向（対角線の方向）の長さである画素間隔ｄ’とする。式４に基づく回折角定義ファイルの場合は、周期ｄをマイクロミラー１ａの一辺の長さとする。
回折角定義ファイルが式１に基づく回折角定義ファイルと式４に基づく回折角定義ファイルを含み、使用者が、入力部１３を用いて選択的に回折定義ファイルを決定してもよい。
【００２０】
一方、回折効率は、一般的に入射光に対する全回折光(反射or透過)の割合で表されるが、ここでは、投射レンズを通り、最終的に投射面に到達する光を考慮し、投射レンズのＦナンバーの条件を加えて、回折効率を以下の式５で定義する。
【数５】
2016189549.tif 000007
【００２１】
回折効率は、ＤＭＤのミラーサイズ、ミラーのヒンジ方向、材質、入射光の波長、入射角、偏光などのパラメーターによって決まる。一般的な投射レンズの場合、Ｆナンバーは２．４(≒回折角θ＝±１２°)であるため、回折効率ηは、以下のように書き換えることもできる。
【数６】
2016189549.tif 000008
回折効率定義ファイルは、式５又は式６に基づいて回折効率を定義したファイルである。回折効率定義ファイルが式５に基づく回折効率定義ファイルと式６に基づく回折効率定義ファイルを含み、使用者が、入力部１３を用いて選択的に回折効率定義ファイルを決定してもよい。
【００２２】
次に、第１の処理工程を説明する。図３に、第１の処理工程の一手順を示す。
ステップＳ１０のループ開始の後、ステップＳ１１で、演算処理部１１が、記憶部１４から回折角／回折効率定義ファイルを読み込むとともに、入力情報として、入射光量、入射波長λ、入射角α、ピッチｄ及び投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得する。ステップＳ１２で、演算処理部１１が、定義ファイルの読み込みが成功したか否かを判定する。
定義ファイルの読み込みに失敗した場合は、ステップＳ１３で、演算処理部１１が、所定のエラー処理を実行する。所定のエラー処理において、演算処理部１１は、例えば、定義ファイルの読み込みに失敗した旨を示すエラーメッセージを表示部１２に表示する。その後、第１の工程処理は終了する。
【００２３】
定義ファイル１４ｂの読み込みに成功した場合は、演算処理部１１は、ステップＳ１４〜ステップＳ１６の処理を行う。この処理において、演算処理部１１は、入射角αの入力値により決まる０次の回折光を基準とする所定の範囲の回折次数を回折次数ｍとして、各回折次数の回折角を式１（又は式４）に基づいて計算する。そして、演算処理部１１は、Ｆナンバーの入力値により決まる所定の角度内の回折角を有する回折次数を決定する。
ここで、上記の「所定の範囲の回折次数」とは、次のようなことを意味する。例えば、図４に示すように、波長５５０ｎｍの光がＤＭＤの画像形成面に対して入射角θi＝２４°で入射した場合、０次の回折光は−２４°方向、１次の回折光は−１７．７°方向、−１次の回折光は−３０．５°方向にそれぞれ出射される。各回折次数は各回折光に対応する。この場合の回折次数ｍは、＋１３〜−５になる。
【００２４】
また、回折角はＤＭＤの反射方向の範囲１８０°の全てに存在する可能性がある。上記の「Ｆナンバーの入力値により決まる所定の角度内の回折角」とは、あるＦナンバーを持つ投射レンズに取り込まれる回折光の回折角のことを意味する。例えば、投射レンズのＦナンバーが２．４である場合、回折角１８０°の内２４°の範囲が、投射レンズに取り込まれる回折光の回折角とされる。
上記のステップＳ１４〜ステップＳ１６の処理の後、演算処理部１１は、ステップＳ１７〜ステップＳ２０の処理を行う。この処理において、演算処理部１１は、ステップＳ１４〜ステップＳ１６の処理で決定した各回折次数について、該回折次数の回折光の光量（回折光量）を計算し、この回折光量を反射光量として式５（又は式６）に基づいて回折効率を計算する。式５（又は式６）で用いられる反射光量（回折効率）は、ＤＭＤの構造（形状、周期、材質など）、入射波長、入射角に基づく電磁場解析を行うことで算出することができる。演算処理部１１は、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値をそれぞれ計算し、標準偏差を平均値で割った値である変動係数（ステップＳ１８）と各回折次数の回折効率の合計値（ステップＳ１９）とを指標値として求める。
ステップＳ２１のループ終了において、演算処理部１１は、ステップＳ１０からの一連処理を終了する。
【００２５】
使用者は、波長λ及び入射角αの入力値を任意に変更することができる。例えば、演算処理部１１は、波長λの入力値として青色画像の波長を示す４５０ｎｍを取得する。そして、所定の入射角度の範囲（例えば、１２°〜３６°の範囲）を所定の間隔（例えば２°間隔）で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、入射角αの入力値を取得して、ステップＳ１０〜Ｓ２１の処理を実行する。これにより、図４Ａに示したような青色画像の色むら情報を得ることができる。
また、演算処理部１１は、波長λの入力値として緑色画像の波長を示す５３０ｎｍを取得する。そして、所定の入射角度の範囲（例えば、１２°〜３６°の範囲）を所定の間隔（例えば２°間隔）で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、入射角αの入力値を取得して、ステップＳ１０〜Ｓ２１の処理を実行する。これにより、図４Ｂに示したような緑色画像の色むら情報を得ることができる。
【００２６】
さらに、演算処理部１１は、波長λの入力値として赤色画像の波長を示す６３０ｎｍを取得する。そして、所定の入射角度の範囲（例えば、１２°〜３６°の範囲）を所定の間隔（例えば２°間隔）で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、入射角αの入力値を取得して、ステップＳ１０〜Ｓ２１の処理を実行する。これにより、図４Ｃに示したような赤色画像の色むら情報を得ることができる。
図４Ａ〜図４Ｃに示した色むら情報では、所定の入射角度の範囲が１２°〜３６°の範囲であり、所定の間隔が２°間隔である。入射角は、１２°、１４°、１６°、１８°、２０°、２２°、２４°、２６°、２８°、３０°、３２°、３４°、３６°であり、それぞれの入射角の回折効率及び変動係数が求められている。
【００２７】
図５Ａは、図４Ａ〜図４Ｃに示した色むら情報の回折効率を、縦軸に回折効率、横軸に入射角をとったグラフで表した図である。図５Ｂは、図４Ａ〜図４Ｃに示した色むら情報の変動係数を、縦軸に回折効率、横軸に入射角をとったグラフで表した図である。各グラフにおいて、菱型印、四角印、三角印のグラフはそれぞれ青色画像（４５０ｎｍ）、緑色画像（５３０ｎｍ）、赤色画像（６３０ｎｍ）に対応する。
各画像の色毎に計算した指標値（変動係数及び回折効率）の計算結果は、入力情報とともに記憶部１４に保持される。
なお、回折効率を算出するためには電磁場解析を行う必要があり、ここでは、３次元のＤＭＤに対する計算を行っているため、２次元の回折次数の２乗分の計算が必要となる。計算量や時間の制約等のため、回折次数ｍの範囲を制限して指標値を計算してもよい。
【００２８】
（第２の処理工程）
まず、拡張定義ファイルを説明する。この拡張定義ファイルは、以下の式７〜９を含む。ここでは、相対的な回折効率を相対回折効率、相対的な変動係数を相対変動係数とする。
各画像の色（波長）の数をｍ、入射角の所定の角度範囲の分割数をｎとすると、相対回折効率ηrを以下の式７で表すことができる。
【数７】
2016189549.tif 000009
【００２９】
例えば、青色画像、緑色画像及び赤色画像の３つの画像で、それぞれ４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍである場合、ｍ＝３となり、上記の式７の分母のλjはλ1〜λ3の範囲となる。このλ1〜λ3がそれぞれ４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍに対応する。
また、例えば、入射角１２°〜３６°を２°間隔で分割する場合、ｎ＝１３となり、上記の式７のθiはθ1〜θ13の範囲となる。このθ1〜θ13がそれぞれ１２°、１４°、１６°、１８°、２０°、２２°、２４°、２６°、２８°、３０°、３２°、３４°、３６°に対応する
【００３０】
一方、相対変動係数Ｃ.Ｖ.rは、変動係数と相対回折効率の積で求められ、以下の式８で表すことができる。
【数８】
2016189549.tif 000010
相対変動係数を用いて、全ての光を考慮に入れた変動係数は全ての相対変動係数の和で表すことができる。相対変動係数の和Ｃ.Ｖ.aveは、以下の式９で表すことができる。
【数９】
2016189549.tif 000011
【００３１】
次に、第２の処理工程を説明する。第２の処理工程では、投射面に到達する全ての回折光を考慮するために、演算処理部１１は、第１の処理工程で取得した変動係数及び回折効率を相対的な値に変換し、相対変動係数の和を計算する。
図６に、第２の処理工程の一手順を示す。
ステップＳ３１のループ開始の後、ステップＳ３２で、演算処理部１１が、記憶部１４から拡張定義ファイル及び必要な入力情報（第１の処理工程で取得した変動係数及び回折効率）を読み込む。ステップＳ３３で、演算処理部１１が、拡張定義ファイルの読み込みが成功したか否かを判定する。
【００３２】
拡張定義ファイルの読み込みに失敗した場合は、ステップＳ３４で、演算処理部１１が、所定のエラー処理を実行する。所定のエラー処理において、演算処理部１１は、例えば、拡張定義ファイルの読み込みに失敗した旨を示すエラーメッセージを表示部１２に表示する。その後、第２の工程処理は終了する。
拡張定義ファイルの読み込みに成功した場合は、演算処理部１１は、ステップＳ３５〜ステップＳ４０の処理を行う。
ステップＳ３５〜Ｓ３６の処理において、演算処理部１１は、第１の処理工程で取得した色むら情報（例えば、図４Ａから図４Ｃ）からＣ．Ｖ．条件を満たすデータを抽出する。ここで、Ｃ．Ｖ．条件は、ある特定の変動係数の入射光を除去するための条件であって、閾値として与えられる。
【００３３】
例えば、図４Ａの色むら情報からＣ．Ｖ．条件を満たすデータを抽出する場合、入射角が最も小さい側（入射角１２°の側）と入射角が最も大きい側（入射角３６°の側）の両側方向から中心に向かって順次、変動係数がＣ．Ｖ．条件を満たすか否かを判定する。変動係数がＣ．Ｖ．条件を満たすと判定されれば、その側については、それ以上判定処理は行わない。図４Ｂ及び図４Ｃの色むら情報についても、同じ手順で、データを抽出する。
次に、演算処理部１１は、ステップＳ３７で、式７に基づき、ステップＳ３６で抽出した回折効率を用いて相対回折効率ηrを計算する。ステップＳ３８で、演算処理部１１は、式８に基づき、ステップＳ３６で抽出した変動係数とステップＳ３７で取得した相対回折効率ηrの計算値とを用いて相対変動係数Ｃ.Ｖ.rを計算する。ステップＳ３９で、演算処理部１１は、式９に基づき、ステップＳ３８で取得した相対変動係数を用いて相対変動係数の和Ｃ.Ｖ.aveを計算する。そして、演算処理部１１は、相対変動係数の和Ｃ.Ｖ.aveの計算結果を表示部１２に表示する。
【００３４】
使用者は、表示部１２に表示された各色の画像の色むら情報や相対変動係数の和の計算結果に基づいて投射画像の色むらを定量的に評価することができる。相対変動係数の和の計算値が大きければ大きいほど、色むらが顕著になり、小さければ小さいほど、色むらが少ない。
なお、ステップＳ３５の処理は削除してもよい。この場合は、第１の処理工程で取得した色むら情報を全て用いて相対変動係数の和を計算する。
【００３５】
Ｃ．Ｖ．条件なしでの相対変動係数の和の計算値と、Ｃ．Ｖ．条件有りでの相対変動係数の和の計算値とを表示部１２に表示してもよい。この場合、使用者は、それらの計算値を比較して色むらの削減量を見積もることができる。例えば、ある波長において、入射角に対して１．５〜３．０の変動係数が得られたとする。変動係数が大きいと、投射画像への色むらの影響が大きいため、変動係数が２．５以上の入射光を除去することで、どの程度色むらの影響が少なくなったかを見積もることができる。
【００３６】
（実施例）
ここでは、マイクロミラーのピッチが７．５６μｍ、ヒンジの角度が４５°であるＤＭＤをオフ状態とした場合で、主光線の入射角を２４°、投射レンズのＦナンバーを２．４とした例を説明する。入射光の波長は、簡単のために、カラー表示に必要なＲＧＢの３波長とし、それぞれ、４５０ｎｍ、５３０ｎｍ、６３０ｎｍとする。本実施例では、RCWA(Rigorous coupled-wave analysis：厳密結合波理論)法を用いて、回折効率の計算を行う。
【００３７】
第１の処理工程において、演算処理部１１は、３波長それぞれについて、入射角１２°〜３６°(２°間隔)の各回折次数の回折効率と回折角を求める。次に、演算処理部１１は、求めた回折角からＦナンバー２．４内の回折角の回折光を抽出する。次に、演算処理部１１は、抽出した回折光の回折効率から変動係数を求め、図４Ａ〜図４Ｃに示した色むら情報を取得する。
第２の処理工程において、演算処理部１１は、全波長、全入射角を考慮するため、相対回折効率と相対変動係数を求め、最終的な相対変動係数の和であるＣ.Ｖ.aveを算出する。このＣ.Ｖ.aveの値は、Ｃ.Ｖ.条件なしでの計算結果であり、その値は、２．５６８１９８である。
【００３８】
次に、演算処理部１１は、Ｃ.Ｖ.条件有りで最終的な相対変動係数の和であるＣ.Ｖ.aveを計算する。Ｃ.Ｖ.条件は、波長４５０ｎｍの場合で２．４以上、波長５３０ｎｍの場合で、３．０以上、波長６３０ｎｍの場合で、３．０以上である。この条件によれば、図４Ａに示した色むら情報において、抽出データは入射角１６°〜３０°の範囲である。図４Ｂに示した色むら情報において、抽出データは入射角１４°〜３０°の範囲である。図４Ｃに示した色むら情報において、抽出データは入射角１８°〜３０°の範囲である。これら抽出データを用いて計算した最終的な相対変動係数の和であるＣ.Ｖ.aveは２．３１９５９３である。
【００３９】
Ｃ.Ｖ.条件なしでのＣ.Ｖ.aveの計算結果である２．５６８１９８と、Ｃ.Ｖ.条件有りでのＣ.Ｖ.aveの計算結果である２．３１９５９３とを比較すると、Ｃ.Ｖ.条件に基づいて入射光の角度制限を行うことで、回折光による色むらの影響が９．６８％だけ低減することができることがわかる。これは、Ｃ.Ｖ.条件に基づく角度制御フィルターを照明光学系内、望ましくは、ＤＭＤの直前に配置することで、回折光による色むらの影響を９．６８％だけ低減することができることを意味する。
入射光をカットすると、色むらは低減できるが、その代わりに投射画像の明るさ(照度)が低下する。このトレードオフな関係を考慮して、Ｃ.Ｖ.条件を適切に設定することが望ましい。
以上説明した実施形態は、本発明の一例であり、その構成及び動作は適宜に変更することができる。
【００４０】
また、本発明は、以下の付記１〜１３に記載のような形態をとり得るが、これら形態に限定されない。
［付記１］
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する装置であって、
表示部と、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記デジタルマイクロミラーデバイスのマイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーの入力を受け付ける入力部と、
前記入力部に入力された前記入射波長、入射角、ピッチ及び投射レンズのＦナンバーの各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として前記表示部に表示させる演算処理部とを有する、色むら評価装置。
［付記２］
付記１に記載の色むら評価装置において、
前記演算処理部は、前記Ｆナンバーの入力値に基づいて決定した所定の入射角度の範囲を所定の間隔で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、前記入射角の入力値を取得して前記変動係数と前記各次数に対する回折効率の合計値とを計算する、色むら評価装置。
［付記３］
付記２に記載の色むら評価装置において、
定義ファイルを保持する記憶部を、さらに有し、
前記定義ファイルは、前記回折次数をｍ、前記入射波長をλ、前記入射角をα、前記ピッチをｄとして、回折角βを以下の第１の式で表した回折角定義ファイルを含み、
【数１０】
2016189549.tif 000012
前記演算処理部は、前記入射角の入力値により決まる０次の回折光を基準とする所定の回折次数の範囲を前記回折次数ｍとして、各回折次数の回折角を前記第１の式に基づいて計算し、前記所定の回折次数の範囲のうちから前記Ｆナンバーの入力値により決まる角度内の回折角を有する回折次数を、前記投射レンズを通過する回折光の回折次数として決定する、色むら評価装置。
［付記４］
付記３に記載の色むら評価装置において、
前記定義ファイルは、
回折効率ηを以下の第２の式で表した回折効率定義ファイルを含み、
【数１１】
2016189549.tif 000013
前記演算処理部は、前記投射レンズを通過する回折光の回折次数毎に、該回折次数の回折光の回折光量を前記反射光量として電磁場解析を行うことにより回折効率を計算する、色むら評価装置。
［付記５］
付記２から４のいずれか一つに記載の色むら評価装置において、
前記演算処理部は、前記複数の画像のそれぞれの色に対応する前記入射波長の数をｍ、前記所定の入射角度の範囲の分割数をｎとして、相対回折効率ηrを以下の第３の式で求め、
【数１２】
2016189549.tif 000014
前記変動係数をC.V.として、相対変動係数C.V.rを以下の第４の式で求め、
【数１３】
2016189549.tif 000015
前記相対変動係数の和C.V.aveを以下の第５の式で求め、
【数１４】
2016189549.tif 000016
前記相対変動係数の和の計算結果を最終指標値として前記表示部に表示する、色むら評価装置。
［付記６］
付記５に記載の色むら評価装置において、
前記変動係数の閾値に基づいて前記所定の入射角度の範囲である第１の角度範囲より狭い第２の角度範囲を設定し、前記第１及び第２の角度範囲のそれぞれについて前記相対変動係数の和を計算し、該計算結果を前記表示部に表示する、色むら評価装置。
［付記７］
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する方法であって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する、色むら評価方法。
［付記８］
付記７に記載の色むら評価方法において、
前記Ｆナンバーの入力値に基づいて決定した所定の入射角度の範囲を所定の間隔で複数の角度に分割し、分割した角度毎に、前記入射角の入力値を取得して前記変動係数と前記各次数に対する回折効率の合計値とを計算する、色むら評価方法。
［付記９］
付記８に記載の色むら評価方法において、
前記回折次数をｍ、前記入射波長をλ、前記入射角をα、前記ピッチをｄとして、回折角βを以下の第１の式で表した回折角定義ファイルを用い、
【数１５】
2016189549.tif 000017
前記入射角の入力値により決まる０次の回折光を基準とする所定の回折次数の範囲を前記回折次数ｍとして、各回折次数の回折角を前記第１の式に基づいて計算し、前記所定の回折次数の範囲のうちから前記Ｆナンバーの入力値により決まる角度内の回折角を有する回折次数を、前記投射レンズを通過する回折光の回折次数として決定する、色むら評価方法。
［付記１０］
付記９に記載の色むら評価方法において、
回折効率ηを以下の第２の式で表した回折効率定義ファイルを用い、
【数１６】
2016189549.tif 000018
前記投射レンズを通過する回折光の回折次数毎に、該回折次数の回折光の回折光量を前記反射光量として電磁場解析を行うことにより回折効率を計算する、色むら評価方法。
［付記１１］
付記７から１０のいずれか一つに記載の色むら評価方法において、
前記複数の画像のそれぞれの色に対応する前記入射波長の数をｍ、前記所定の入射角度の範囲の分割数をｎとして、相対回折効率ηrを以下の第３の式で求め、
【数１７】
2016189549.tif 000019
前記変動係数をC.V.として、相対変動係数C.V.rを以下の第４の式で求め、
【数１８】
2016189549.tif 000020
前記相対変動係数の和C.V.aveを以下の第５の式で求め、
【数１９】
2016189549.tif 000021
前記相対変動係数の和の計算結果を最終指標値として前記表示部に表示する、色むら評価方法。
［付記１２］
付記１１に記載の色むら評価方法において、
前記変動係数の閾値に基づいて前記所定の入射角度の範囲である第１の角度範囲より狭い第２の角度範囲を設定し、前記第１及び第２の角度範囲のそれぞれについて前記相対変動係数の和を計算し、該計算結果を前記表示部に表示する、色むら評価方法。
［付記１３］
入射光を変調して画像を形成する少なくとも一つのデジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより形成された互いに色が異なる複数の画像をそれぞれ投射する投射レンズとを有する投射型表示装置の投射画像の色むらの評価を支援する処理を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記入射光の入射波長、入射角及び入射光量、前記マイクロミラーのピッチ、前記投射レンズのＦナンバーそれぞれの入力値を取得し、各入力値に基づいて、前記投射レンズを通過する回折光、該回折光の回折次数毎の回折効率、各回折次数の回折効率の標準偏差及び平均値、前記標準偏差を前記平均値で除した変動係数を求め、該変動係数と前記各回折次数の回折効率の合計値とを前記色のむらの度合いを示す指標値として表示部に表示する処理を、前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
【符号の説明】
【００４１】
１１  演算処理部
１２  表示部
１３  入力部
１４  記憶部
１４ａ  プログラム
１４ｂ  定義ファイル
【図１】
2016189549.tif 000027
【図２】
2016189549.tif 000028
【図３】
2016189549.tif 000029
【図４Ａ】
2016189549.tif 000030
【図４Ｂ】
2016189549.tif 000031
【図４Ｃ】
2016189549.tif 000032
【図５Ａ】
2016189549.tif 000033
【図５Ｂ】
2016189549.tif 000034
【図６】
2016189549.tif 000035
【図７】
2016189549.tif 000036
【図８】
2016189549.tif 000037