(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定者の肉眼と被測定物１００との間に位置し前記被測定物１００の画像を写す光学素子３０と、
前記光学素子３０に対向され前記測定者の肉眼に前記被測定物１００の画像を反射する回転可能な反射ミラーと、
前記反射ミラーと前記光学素子を通して前記被測定物１００の画像を取り込む画像取り込み装置２０と、
異なる複数の被測定物１００の画像に対して予め設定された値の空間周波数を保存するデータベース４０と、
前記光学素子３０に接続され、該光学素子３０を動かして光学素子３０と被測定物１００との間の距離を調整することにより前記光学素子３０の前記被測定物１００に対する拡大・縮小倍率を調節する駆動機構６０と、
前記画像取り込み装置２０が取り込んだ前記被測定物１００の画像の空間周波数を算出するとともに該算出された空間周波数と前記データベース４０に保存された空間周波数のデータとを比較し、前記算出された空間周波数が前記データベース４０に保存された空間周波数になるように前記駆動機構６０を制御して光学素子３０を移動することにより前記被測定物１００の画像の拡大／縮小倍率を調整し、かつ前記被測定物１００の画像の空間周波数が、前記被測定物と低照明背景間の肉眼のコントラスト感度が最高となる視神経細胞の感知周波数と同一になるように前記被測定物１００の画像サイズを前記光学素子３０で拡大・縮小して前記画像の空間周波数を調整する制御ユニット５０とを備える、
ことを特徴とする肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項２】
前記ミラーが全反射ミラーであることを特徴とする請求項１記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項３】
前記ミラーがハーフミラー１０であることを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項４】
前記光学素子３０は、前記駆動機構６０の手動操作により微調整可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項５】
前記光学素子３０が凸面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項６】
前記光学素子３０が凹面レンズであることを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項７】
前記光学素子３０がズームレンズであることを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項８】
前記光学素子３０が光学レンズであることを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項９】
前記画像取り込み装置２０は、前記被測定物１００の画像の輝度を測定する機能も有し、前記データベース４０には予め各種被測定物の最適な輝度値が保存され、前記制御ユニット５０には前記被測定物１００の画像の輝度を測定するための輝度調節装置５１が更に接続され、前記制御ユニット５０は前記画像取り込み装置２０で測定された輝度と前記データベース４０に保存された輝度値とを比較し、前記測定された輝度が前記データベース４０に保存された輝度値になるように前記輝度調節装置５１を制御して前記被測定物１００の画像輝度を調整する機能を有することを特徴とする請求項１に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項１０】
前記輝度調節装置５１は、前記被測定物１００の画像を映し出すディスプレイに内蔵されることを特徴とする請求項９に記載の肉眼による低コントラスト画像認臓時の補助システム。
【請求項１１】
前記輝度調節装置５１は、被測定物１００の画像を映し出す際に用いられるバックライトユニットに内蔵されることを特徴とする請求項９に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【請求項１２】
前記輝度調節装置５１は外部光源内に設けられ、該外部光源は反射型ディスプレイの画面上に投射されることを特徴とする請求項９に記載の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に肉眼のコントラスト感度と空間周波数と光源の輝度及び／又は色との関係を利用して、肉眼により画像及び/又は図形の状態、欠陥を認識し易くする、肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、市場の発展や歩留まり、生産量などの向上により、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどの平面ディスプレイが、ブラウン管ディスプレイに代わって広く使用されるようになってきている。
しかし、一般に、平面ディスプレイの製造コストは高く、出荷前には高い品質管理が要求される。平面ディスプレイにおいて、例えば、黒点、白点、シミ・ムラ欠陥、線欠陥及び画面上における不均一の現象などを有する場合は、全て不良品とされる。
また、このようなムラは、面像におけるコントラストが低くなり過たり、方向性を有するなどの間題に係わることから、自動的に検出することは困難であり、そのため、人間の肉眼により検出を行なう必要がある。
【０００３】
しかしながら、人間の肉眼により検出を行なう場合には、例えば、被測定物の画像におけるコントラストが低すぎると、肉眼では画像の瑕疵を検出することが容易ではない。又、肉眼での検出には客観的な基準がないため、検出結果の信頼性に欠けるなどの問題を有する。要するに、低コントラストの画像に対する、肉眼による認識の限界は、視神経細胞の、画像の感知方式に関係しているので、肉眼が物体の空間周波数を認識する感度は異なっている（空間周波数は、目標物のサイズの反比例し、物体が大きいほど、対応する空間周波数が小さくなり、また、物体が小さいほど、対応する空間周波数が大きくなる）。
【０００４】
図５は視覚心理学においてよく用いられる図であり、水平座標は空間周波数で、１度あたりのサイクルを１単位として捉えたものであり、垂直座標はコントラスト感度である。図５において、ある特定の空間周波数における特定の範囲（通常は、１度あたり５〜１０サイクル）では、肉眼のコントラスト感度が最も高いことを示しており、その特定の周波数は目標物、例えばディスプレイの輝度や色彩波長と関係している。
即ち、例えば、物体が肉眼に形成する映像を前記のサイズに調整すれば、低コントラストの画像に対する認識度が最も高いので、画像に瑕疵を有するディスプレイを容易に確認することができる。
【０００５】
図６Ａ，Ｂは、視神経細胞により感知した画像の強弱を示す図であり、図６Ａでは、その中央は強化領域７０で、その周囲は抑制領域７１であり、該強化領域７０と抑制領域７１の感度は、図６Ｂの曲線に対応している。
【０００６】
また、肉眼により１本の線を見た時、視神経細胞が感知したものは、図７に示すように、一列に並んだ感知領域であり、中央は線状の強化領域７０'で、その両側は線状の抑制領域７１'であり、強化領域７０と抑制領域７１の幅は視神経細胞が感知した範囲と関係しているので、一定の幅を有する。この状況において、肉眼により画像の輝度コントラストを認識した時、有効に認識できるかどうかは、空間周波数に大きな関係がある。
【０００７】
図８Ａ〜Ｃはそれぞれ、画像が異なる空間周波数（異なる大きさ）である時の、視神経細胞の感知領域との対応関係を示したものである。図８Ａでは、画像の空間周波数と視神経細胞の感知周波数とが同一である時、感知領域における強化領域７０'は画像の、明るい縞パターン上に位置すると共に、抑制領域７１'も画像の暗い縞パターン上に位置することを示し、この状況が、その画像に対する視神経細胞の感度が最も高い場合である。
【０００８】
又、図８Ｂ，Ｃはそれぞれ、画像の空間周波数が視神経細胞の最も高い感知周波数より大きい又は小さい時の関係を示し、この場合、感知領域の強化領域、抑制領域は、画像における明るい縞パターン及び暗い縞パターンからずれたり或いは重なったりするので、肉眼のコントラスト感度が低くなる。
なお、参考文献として以下のような特許文献１〜３がある。
【特許文献１】特開平０９-３０７２９９号    公報
【特許文献２】特開平０９-２９４２２４号    公報
【特許文献３】特開２０００−２００８１３号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、肉眼のコントラスト感度と画像の空間周波数には密接な関係があることから、低コントラストの状態において、肉眼の、画像に対する認識力を向上させるためには、画像の空間周波数を重要なポイントとして考慮する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、測定者の肉眼と被測定物１００との間に位置し前記被測定物１００の画像を写す光学素子３０と、前記光学素子３０に対向され前記測定者の肉眼に前記被測定物１００の画像を反射する回転可能な反射ミラーと、前記反射ミラーと前記光学素子を介して前記被測定物１００の画像を取り込むための画像取り込み装置２０と、異なる複数の被測定物１００の画像に対して予め設定された値の空間周波数を保存するデータベース４０と、前記光学素子３０に接続され、該光学素子３０を動かして光学素子３０と被測定物１００との間の距離を調整することにより前記光学素子３０の前記被測定物１００に対する拡大・縮小倍率を調節する駆動機構６０と、前記画像取り込み装置２０が取り込んだ前記被測定物１００の画像の空間周波数を算出するとともに該算出された空間周波数と前記データベース４０に保存された空間周波数のデータとを比較し、前記算出された空間周波数が前記データベース４０に保存された空間周波数になるように前記駆動機構６０を制御して光学素子３０を移動することにより前記被測定物１００の画像の拡大／縮小倍率を調整し、かつ前記被測定物１００の画像の空間周波数が、前記被測定物と低照明背景間の肉眼のコントラスト感度が最高となる視神経細胞の感知周波数と同一になるように前記被測定物１００の画像サイズを前記光学素子３０で拡大・縮小して前記画像の空間周波数を調整する制御ユニット５０とを備えることを特徴とする肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システムを提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、肉眼のコントラスト感度と画像の空間周波数との関係を利用して、肉眼で測定すべき画像及び/又は図形を見た時の空間周波数を調節することにより、低コントラストの画像及び／又は図形の状態及び欠陥を認識し易くするものである。
【００１２】
前記の目的を達成するために、本発明は、測定者の肉眼と被測定物の画像との間に位置する光学素子と、前記光学素子と被測定物の画像との距離を調整することにより、光学素子の、被測定物に対する拡大・縮小倍率を調節する駆動機構と、を含み、前記被測定物の画像の空間周波数を調整することにより、測定者の肉眼における、低コントラストの被測定物の画像に対する認識能力を高めている。
【００１３】
また、前記低コントラスト画像の補助助システムは、更に前記駆動機構と接続される制御ユニットを含んでいてもよく、また、前記低コントラスト画像の認識補助システムは、異なる被測定物の画像における予め設定された空間周波数の値を保存すると共に、前記制御ユニットに接続され、前記駆動機構を制御する根拠となるデータベースを更に含んでもよく、また、前記低コントラスト画像の認識補助システムは、更に被測定物に対して一定距離離れた位置に設けられるハーフミラーと、その画像取り込み角度が前記ハーフミラーを介して被測定物側を向くと共に前記制御ユニットに接続される画像取り込み装置と、を含んでもよい。
【００１４】
上述したように、本発明は画像取り込み装置により、ハーフミラー，光学素子を介して、被測定物を撮像し、制御ユニットヘ送信して、データベースに予め保存された所定の空間周波数の値と比較し、該制御ユニットで駆動機構を制御して光学素子を昇降させることにより、所定の空間周波数に調整する。
【００１５】
また、この時、測定者とハーフミラーとの間には一定の距離を有することから、ミラーを介して既に空間周波数の調整を行なった被測定物を観察するので、測定者は肉眼により最適なコントラスト感度で画像の認識を行なうことができる。故に、画像認識の正確性をより高めることができる。
【００１６】
また、前記画像取り込み装置は、被測定物の画像の輝度を測定する機能も有し、前記制御ユニットには、該被測定物の画像の輝度を測定するための輝度調節装置が更に接続され、また、前記輝度調節装置は、被測定物の画像を映し出すディスプレイに内蔵され、また、前記輝度調節装置は、被測定物の画像を映し出す際に用いられるバックライトユニットに内蔵され、また、前記輝度調節装置は外部光源内に設けられ、該外部光源は反射型ディスプレイの画面上に投射されてもよい。
【００１７】
前記ステップにより、測定者は肉眼のコントラスト感度が最適な状態で被測定物の画像に対する認識動作を行なうことができるので、認識動作の正確性をより高めることができる。
【００１８】
また、前記ステップでは更に、空間周波数を測定した後、該測定した空間周波数データベースに予め保存された空間周波数のデータとの比較を行ない、空間周波数と所定の空間周波数とが異なる場合は、測定者の、被測定物の画像に対する空間周波数を調節することにより、肉眼のコントラスト感度を最適な状態とすることができる。
【００１９】
更に、前記ステップにおいては、測定者の肉眼に対する被測定物の画像の空間周波数を調節した後、肉眼のコントラスト感度と特定の波長の光源と光源強度との関係を利用して、被測定物の画像の色彩、該画像に対するバックライト（或いは反射光）の強弱を変更することにより、肉眼のコントラスト感度をより向上させてもよい。
【００２０】
更に、前記ステップにおいては、被測定物の画像における空間周波数を測定する時、それと同時に前記被測定物の画像における輝度を測定することにより、映像に対するバックライト或いは反射光の強度を調節する否か判断してもよい。
【００２１】
また、前記被測定物の画像における光源色、背景色は一般に、緑色が好ましいが、特定の被測定物に対して実験により好ましい色を得てもよい。
【００２２】
また、前記被測定物の画像は、平面ディスプレイの画面に映し出された画像、Ｘ線フィルム、回路板上の配線パターンであってもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２４】
図１は本発明に係る使用状態図であり、図２は本発明に係る他の使用状態図であり、図３は本発明に係るシステムのブロック図であり、図４は光源波長と肉眼のコントラスト感度との関係を示す曲線図であり、図５は肉眼のコントラスト感度の、空間周波数に対する特性を示した曲線図であり、図６のＡ，Ｂは視神経細胞により感知した画像の強弱や抑制を示す図であり、図７は肉眼により１本の線を見た時に、視神経細胞が感知した領域を示す図であり、図８のＡ〜Ｃはそれぞれ、空間間波数（異なる大きさ）の異なる画像に対する視神経細胞の感知効果を示した図である。
【００２５】
図１の実施例に示すように、本発明の肉眼による低コントラスト画像認識時の補助システムは、測定者の肉眼と被測定物１００の画像との間に位置する、レンズ（例えば、凹レンズ、凸レンズなど）、レンズ系、光学レンズ或いはズームレンズなどの光学素子３０と、前記光学素子３０と連結され、該光学素子３０と被測定物１００の画像との間の距離或いは焦点距雌（例えば、ズームレンズ）を調整することにより、光学素子３０の、被測定物１００に対する拡大・縮小倍率を調節する駆動機構（図示せず）を含む。
【００２６】
前記システムの方式としては、測定者が肉眼で光学素子３０を介して被測定物の画像を観察することにより測定を行なうが、更に詳しく脱明すると、この測定方式では、先ず光学素子３０が初期位置にある時における、肉眼に映った被測定物の画像サイズが認識し易いかを判断し、認識し難い場合は、駆動機構により光学素子３０を移動させて被測定物の画像の空間周波数を調整し、肉眼に映った被測定物の画像サイズを適当な大きさにする。これにより、測定者の肉眼における、低コントラストの被測定物の画像に対する認識能力を高めている。
【００２７】
図２に示すように、本発明の前記構成においては、更に自動化補助システムに拡充することができる。その構成を以下にて説明する。
【００２８】
被測定物１００に対して一定距離離れた位置に設けられ、測定者が測定を行なうための半反射と、画像取り込み装置（例えばディジタルカメラ）が自動化処理を行なうための半透過とを行うと共に、回動可能であり、被測定物１００に対する角度が４５度の時に、測定者により測定可能で、９０度の時に、画像取り込み装置により撮像可能な全反射を行うハーフミラー１０と、前記ハーフミラー１０の上に設けられ、前記ハーフミラー１０を介して被測定物１００の画像を取リ込む画像取り込み装置２０と、前記ハーフミラー１０と被測定物１００との間に位置すると共に駆動機構（図示せず）によりハーフミラー１０と被測定物１００との間の距離を調整して、ハーフミラー１０上に投射される被測定物１００の画像の拡大・縮小倍率を調節するレンズ（例えば、凹レンズ、凸レンズなど）、レンズ系、光学レンズ、或いはズームレンズの光学素子３０とを含む。
【００２９】
前記システムの測定方式では、ハーフミラー１０から測定者までの距離と、ハーフミラー１０から画像取り込み装置２０までの距離とには関係があり、即ち、測定者の肉眼と映像取り込み装置２０とはそれぞれハーフミラー１０から取り込む画像の空間周波数が同一である。これより、該画像取り込み装置２０はハーフミラー１０、光学素子３０を介して、被測定物１００の画像（例えば、平面ディスプレイの画面を撮像するが、測定した空間周波数が最適な値でない場合は、駆動機構により光学素子３０の、被測定物１００に対する距離（即ち、拡大或いは縮小率）が調整され、それに応じてハーフミラー１０上に投射された画像の空間周波数が最適な空間周波数に変更調整されるので、測定者は常に最適なコントラスト感度で測定を行なうことができる。
【００３０】
前記光学素子３０の拡大/縮小率の変更は、制御ユニット及びデータベースにより達成され、そのシステムの構成としては、図３に示すように、異なる被測定物の画像及び／又は図形の予め設定され最適な空間周波数の値が保存されるデータベース４０と、画像取り込み装置２０、光学素子３０の駆動機構６０及びデータベース４０と連結される制御の中枢である制御ユニット５０とを含む。
【００３１】
これにより、画像取り込み装置２０が被測定物の画像を取り込んで空間周波数を算出した後、制御ユニット５０に送り、該測定した空間周波数とデータベース４０に予め保存された空間周波数のデータとの比較を行ない、そして、制御ユニット５０により駆動機構６０を制御して光学素子３０を昇降させて、画像に対する拡大/縮小率を調整し、所定の空間周波数を達成する。
故に、測定者の肉眼はハーフミラー１０により最適なコントラスト感度で被測定物の画像を測定できるので、画像認識の正確性をより向上させることができる。
【００３２】
また、前記システムにおいては、被測定物の画像における空間周波数を調整する他に、更に肉眼のコントラスト感度と被測定物の画像の輝度、色彩の関係を組合せることにより、被捌定物の画像の輝度、色彩に対して調整を行なって、測定者の肉眼における正確性をより向上させるようにしてもよい。
【００３３】
図４は、光源波長と肉眼のコントラスト感度との関係を示す曲続図であり、同図からも分かるように、肉眼は、波長が５００ｎｍの光に対して最適なコントラスト感度を有し、該波長の光は緑色である。故に、若し、肉眼により測定した低コントラストの画像のコントラスト感度を高めたい場合は、被測定物に係る光源を緑色に調整すればよい。尚、前記方式において、被測定物が平面ディスプレイである場合は、緑色の背景の画像を発生させればよい。
【００３４】
また、前記本発明により反射型ディスプレイの画像を測定する場合は、該反射型ディスプレイ上に投射された外部光源が緑色であればよく、また、前記本発明によりＸ線フィルムの分析を行なう場合は、該Ｘ線フィルムの背景光源が緑色であればよい。
【００３５】
一方、輝度調整により肉眼のコントラスト感度を高める方式では、前記画像取り込み装置２０に被測定物１００の画像の輝度を測定する機能を持たせると共に、データベース４０には予め各種被測定物の最適な輝度値を保存し、制御ユニット５０により、その輝度値と測定した値との比較を行ない、その比較結果に基づいて、被測定物１００の画像の輝度を調節するための輝度調節装置５１が接続された制御ユニット５０により、被測定物の画像輝度を調整する。
【００３６】
上述したように、本発明を用いれば、各種低コントラストの画像（例えば、平面ディスプレイイ、Ｘ線フィルム、チップパターン、印刷回路板（ＰＣＢ）など）の測定を行なうことができるので、前記輝度調節装置５１の実施形態は、以下に示すように被測定物により異なってくる。
【００３７】
被測定物が液晶ディスプレイである場含は、輝度調節装置５１は該液晶ディスプレイに内蔵される。
被測定物が反射型ディスプレイである場合は、輝度調節装置５１は外部光源内に設けられる。
また、被測定物がＸ線フィルムである場合は、輝度調節装置５１はＸ線フィルムのバックライトユニット内に設けられる。
【００３８】
なお、上記の説明は、単に輝度調節装置５１の一つの実施例を示したものであり、本明細書に示す特許請求の範囲内であれば如何なる形態に構成させてもよく、また、容易に想到し得る範囲内である場合も、当然本発明の請求範囲に属することは言うまでもない。
【００３９】
更に、本発明ではデータベースに予め各種被測定物の画像の空間周波数の値が保存されるが、測定者により同一の空間周波数に対して同一のコントラスト感度を有するとは限らず、言い換えれば、データベースにより調整した被測定物の画像の空間周波数が、各測定者のコントラスト感度に適合するとは限らない。故に、本発明では光学素子の駆動機構を測定者自らが調整を行なうことにより、最適なコントラスト感度を得ることができる。
【００４０】
尚、前記テータベースのデータは、文献より得てもよく、特定の条件で実験を行なうことにより得てもよい。
【００４１】
また、予め空間周波数を得る方法としては、以下の表１に示す方法を採用してもよい。
【表１】
0004210618.tif 000002
【００４２】
上述したように、本発明は肉眼のコントラスト感度に対する空間周波数の関係を利用して、肉眼の、被測定物に対する空間周波数を調整することにより、測定者は肉眼のコントラスト感度が最適な状態で被測定物の画像に対する認識動作を行なうことができるので、低コントラストの画像に対する測定における正確性が向上する。更に、この技術では、各種低コントラストの画像に対する測定ができ、例えば、平面ディスプレイの瑕疵検出、回路板のパターン確認及びＸ線フィルムの分析などに用いられる他に、測定者の肉眼訓練や甚準の測定などにも用いられる。故に、本発明は明らかに従来の課題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る使用状態図である。
【図２】本発明に係る他の使用状態図である。
【図３】本発明に係るシステムブロック図である。
【図４】光源波長と肉眼のコントラスト感度との関係を示す曲線図である。
【図５】肉眼のコントラスト感度の、空間周波数に対する特性を示した曲線図である。
【図６】Ａ，Ｂは視神経細胞により感知した画像の強弱や抑制を示す図である。
【図７】肉眼により１本の線を見た時に、視神経細胞が感知した領域を示す図である。
【図８】Ａ〜Ｃはそれぞれ、空間周波数（異なる大きさ）の、異なる画像に対する視神経細胞の感知効果を示した図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      ハーフミラー
１００    被測定物
２０      画像取り込み装置
３０      光学素子
４０      データベース
５０      制御ユニット
５１      輝度調節装置
６０      駆動機構
７０，７０’    強化領域
７１，７１’    抑制領域
【図１】
0004210618.tif 000003
【図２】
0004210618.tif 000004
【図３】
0004210618.tif 000005
【図４】
0004210618.tif 000006
【図５】
0004210618.tif 000007
【図６】
0004210618.tif 000008
【図７】
0004210618.tif 000009
【図８】
0004210618.tif 000010