(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査画面の画質を定量的に評価する方法であって、検査画面の画像を取り込み、取り込んだ画像を微分して微分画像を求め、求めた微分画像をｎ階調化し、画質指数（Ｌ）を、
n
Ｌ＝ΣＳｉ・Ｉｉ
i=1
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
として求め、求めた画質指数（Ｌ）に基づき検査画面の画質を定量的に評価することを特徴とする画質評価方法。
【請求項２】
検査画面の画質を定量的に評価する方法であって、検査画面の画像を取り込み、取り込んだ画像を微分して微分画像を求め、求めた微分画像をｎ階調化し、画質指数（Ｌ）を、
n
Ｌ＝ΣＳｉ・（Ｉｉ−Ｉｂ）
i=1
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
Ｉｂ：バックグラウンド値
として求め、求めた画質指数（Ｌ）に基づき検査画面の画質を定量的に評価することを特徴とする画質評価方法。
【請求項３】
検査画面の画質を定量的に評価する方法であって、検査画面の画像を取り込み、取り込んだ画像を微分して微分画像を求め、求めた微分画像をｎ階調化し、画質指数（Ｌ）を、
n
Ｌ＝ΣＳｉ・Ｉｉ・δｉ
i=1
または、
n
Ｌ＝ΣＳｉ・（Ｉｉ−Ｉｂ）・δｉ
i=1
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
Ｉｂ：バックグラウンド値
δｉ：ｉ階調目の重み付け
として求め、求めた画質指数（Ｌ）に基づき検査画面の画質を定量的に評価することを特徴とする画質評価方法。
【請求項４】
前記δｉは、ｉがｎに近づくほどに実質的に値が大きくなる請求項３記載の画質評価方法。
【請求項５】
前記δｉが、
δｉ＝δｉ’・σ
ここで、δｉ’：目視検査の結果と算出結果とのあわせ込みのための定数              σ    ：輝度の標準偏差
である請求項３記載の画質評価方法。
【請求項６】
前記画質指数（Ｌ）を予め求めた画質指数の品質規格Ｌ０と比較し、ＬがほぼＬ０と一致する場合、検査対象の画面の画質が品質規格と同品質であるとする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画質評価方法。
【請求項７】
前記検査画面がＬＣＤパネルであり、ＬＣＤパネルの検査画面を点灯した状態で評価する請求項１記載の画質評価方法。
【請求項８】
輝度の絶対値を検出する画像取り込み装置と、この画像取り込み装置で取り込んだ画像データを処理するデータ処理装置とを備え、請求項１〜７のいずれか１項に記載の画質評価方法を実施するよう構成されたことを特徴とする画質評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にノートブックＰＣのディスプレイとして利用されている好ましくはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルの画質を定量的に評価するための画質評価方法およびそれを利用した画質評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートブックＰＣなどのディスプレイとして例えばＬＣＤパネルが広く使用されている。このＬＣＤパネルには斑などの不具合が発生する場合があり、このような不具合が限度を越えて発生すると、ディスプレイとして使用することができない。そのため、ＬＣＤパネル１個１個に対しその画質を評価する必要がある。従来、この画質の評価は、液晶表示の画質基準から斑などの品質限度サンプルを作成し、このサンプルと検査すべきＬＣＤパネルとを測定者が見比べることにより判定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の画質評価方法では、測定者による評価であるため、以下のような問題があった。
▲１▼品質限度サンプルとＬＣＤパネルとの比較判定は、人間の官能に依存する。また、サンプルの斑形状などが同一でないため、比較時に人間のさじ加減が必要となり、測定値が測定者に依存しやすい。もしくは、測定者の目合わせが必要になる。
▲２▼判定は、基本的に輝度差と面積の情報で判断されるので、点欠や線欠のような急峻な輝度差の斑と緩やかなグラデーションの斑との判別があいまいであり、測定者により判定が食い違う場合がある。
【０００４】
本発明の目的は上述した課題を解消して、斑などの官能的画質評価を定量的に評価でき、例えばＬＣＤパネルの画像品質の安定化および高品質管理に大きく寄与することができる画質評価方法およびそれを利用した画質評価装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、検査画面の画質を定量的に評価する画質評価方法および装置を対象とする。この画質評価方法において、好ましくはＬＣＤパネルに検査画面を点灯した状態でＬＣＤパネルの画像を取り込み、取り込んだ画像を画像処理して評価する。また、画質評価装置では、輝度の絶対値を検出する画像取り込み装置と、取り込んだ画像データを処理するデータ処理装置とを備え、上記画質評価方法を実施するよう構成される。本発明では、人手による評価を全く行わないため、例えばＬＣＤパネルなどの検査画面の画質を定量的に評価することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の画質評価方法およびそれを利用した画質評価装置の適用分野は、ＬＣＤやプラズマディスプレイのようなフラットディスプレイ、ＣＲＴ、印刷物、塗装などであり、特にＬＣＤパネルの評価用として好適に利用することができる。本発明がＬＣＤパネルの評価用として特に好ましい理由は、ＬＣＤパネルは低消費電力達成のためにランプ輝度が低く、そのために液晶のさまざまな構成部材は透過率が高いものが用いられており、多少のムラでも目立ちやすいためである。以下、ＬＣＤパネルを例にとり本発明の画質評価方法およびそれを利用した画質評価装置を説明する。
【０００７】
図１は本発明の画質評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。図１に従って本発明を説明すると、まず、ＬＣＤパネルに検査用画面を表示する（ステップ１）。ここで、検査用画面としては、通常は全面白色に点灯された画面が好ましく、Ｒ、ＧまたはＢの単色に点灯された画面でも良い。また、検査用画面の輝度も高低いずれでも良い。次に、画像取り込み装置により検査用画面を表示したＬＣＤパネルの画像を例えば５１２×５１２画素のデジタルデータ画像として取り込み、取り込んだ画像を例えば２５６階調の値に数値化する（ステップ２）。ここで、画像入力装置としては、輝度の絶対値を検出する画像取り込み装置を使用することが好ましく、例えばミノルタＣＡ−１０００を利用する。銀塩写真カメラの代替として広く使用されているデジタルカメラは輝度の相対値を検出するものであるので、このようなデジタルカメラを用いるときには、検出された輝度を絶対値に対応する数値に変換して処理する。
【０００８】
画像取り込み装置で取り込んだ画像の一例を図２に示す。図２の例は見やすいように取り込み画像のうち同じ階調のデータを線で結んで表示している。取り込み画像の輝度絶対値を示す図２に基づくと、輝度の低い部分である上辺部、左下隅部、右下隅部が不良部分として把握されるように思われる。しかし、視覚官能的には左下隅部と右下隅部のみが不良である。取り込み画像と官能検査とでこのような差が生じるのは、なだらかな輝度の変化は視覚的に不良とは認識されず、急激な変化のみが視覚に悪影響を与えるためだと考えられる。
【０００９】
次に、数値化した画像を微分し、斑の輪郭部分を顕在化する（ステップ３）。その一例を図３に示す。図３の微分画像は視覚官能的にムラが気になる領域と一致する。次に、階調値ごとの面積を利用して画質指数（Ｌ）を求める（ステップ４）。ここで、各階調での微分値とその階調における面積率とを掛け合わせ、階調値の面積に応じた総和として画質指数（Ｌ）を求めることができる。本発明では、後に具体例を詳述するように、画質指数（Ｌ）としてバックグラウンドの影響や目視官能検査とのズレを小さくするために数種類画質指数（Ｌ）を使用することができる。
【００１０】
その後、求めた画質指数（Ｌ）を、予め決めておいた品質規格（Ｌ０）と比較する（ステップ５）。ＬがＬ０とほぼ同一であれば、検査しているＬＣＤパネルが品質規格と同品質レベルのものであることがわかる（ステップ６）。また、ＬがＬ０と同じかそれ以下であれば、検査しているＬＣＤパネルは品質規格を満たすと考え合格とし、ＬがＬ０を越えれば、検査しているＬＣＤパネルは品質規格を満たさないと考え不合格とすることも考えられる。
【００１１】
以下、画質指数（Ｌ）の具体例について詳述する。まず、画質指数（Ｌ）の基本的な例を以下の（１）式に示す。
0004288340.tif 000002
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
上述した（１）式に示す例では、階調値ごとの面積を利用して画質指数（Ｌ）を求めている。ここで、階調値の面積に応じた総和として画質指数（Ｌ）を求めればよく、数式自体の多少の変形は本発明の範囲内と考えられる。例えば、微分値としては、ｎ階調化して、０、１、……、ｎ−１の値をとらせてもよく、規格化して０、１／ｎ、……、（ｎ−１）／ｎという値をとってもよい。また、面積率を、測定面積に対する当該微分値をとる面積の比率とするだけでなく、測定領域の実際の面積やドット数としたり、単位面積あたりのドット数とすることもできる。また、ここで求めた値を元に、さらなる別の指数を求めることもできる。なお、取り込んだ画像を微分とは、取り込んだ画像の輝度の絶対値を微分することをいう。また、微分画像は、例えば隣接点（隣の１点、周囲の８点など）との差分をとることで求めることができる。さらに、画像微分を求める前に輝度データをｎ階調化しても、画像微分後に微分値をｎ階調化してもよい。
【００１２】
次に、画質指数（Ｌ）の変形例を以下の（２）式に示す。
0004288340.tif 000003
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
Ｉｂ：バックグラウンド値
上述した（２）式に示す例では、（１）式に示した例と比較して、バックグラウンド値を引いておくことで、バックライト性能や周囲環境の明るさに起因するばらつきを小さくすることができる。なお、バックグラウンド値Ｉｂはパネル全面の平均値をとってもよく、上記のばらつきを小さくするのに寄与しうる値であれば何でもよい。
【００１３】
次に、画質指数（Ｌ）の他の変形例を以下の（３）式および（４）式に示す。
0004288340.tif 000004
または、
0004288340.tif 000005
ここで、Ｓｉ：微分値がｉ階調目である領域の面積率
Ｉｉ：ｉ階調目の微分値
Ｉｂ：バックグラウンド値
δｉ：ｉ階調目の重み付け
上述した（３）式および（４）式に示す例では、何階調目かにより重み付けを変えることで、目視官能検査とのズレを小さくすることができる。簡便には、すべての階調で同一の定数を用いてもよい。
【００１４】
上記ｉ階調目の重み付けδｉは、ｉがｎに近づくほどに実質的に値が大きくなることが好ましい。その理由は、微分値の大きな部分ほど視覚的には目立つので、より重み付けを大きくするためである。その変化は、直線的な増加、指数関数的な増加、その他、ミクロ的には増減しながらマクロ的に増加していてもよい。また、上記ｉ階調目の重み付けδｉが、
δｉ＝δｉ’・σ                    ……（５）
ここで、δｉ’：目視検査の結果と算出結果とのあわせ込みのための定数
σ    ：輝度の標準偏差
であるとさらに好ましい。
【００１５】
実際に、図１に示すフローチャートに従ってＬＣＤパネルの画質評価を行った例について説明する。被検査ＬＣＤパネルとしては、Ｔｈｉｎｋ  Ｐａｄ（商標名）用ＬＣＤパネルを用いた。このＬＣＤパネルの目視での画像レベル（画像全体）はＬｍ＝２．０であった。ここで、目視での画像レベルＬｍの判断基準は以下の通りである。
Ｌｍ＝１．０：全くムラが認識できない。
Ｌｍ＝１．５：検査員ならムラを認識できるが、一般人では認識できない。
Ｌｍ＝２．０：一般人でもムラを認識でき、画質には影響ないと考える程度。
Ｌｍ＝２．５：一般人でもムラを認識でき、半数が画質に影響あると考える程度。
Ｌｍ＝３．０：一般人でもムラを認識でき、全員が画質に影響あると考える程度。
【００１６】
その取り込み画像は図２に示す例であり、その微分画像は図３に示す例であった。図３に示す微分画像に対し、上述した（４）式に基づいて求めた以下の（６）式を利用して計算した。すなわち、図２におけるＡ〜Ｄの部分について画像を８階調化し、８階調化のための重み付けを用いて計算することで、以下のような結果を得ることができた。なお、４階調化、１６階調化でも同様の処理をしたところ、これらのデータに非常に近い値を得た。結果を以下の表１に示す。
0004288340.tif 000006
ここで、Ｓｉ    ：ｉ番目の微分値をとる領域の面積（ドット数）
Ｎ      ：測定領域の面積（ドット数）
Ｉｉ    ：ｉ番目の微分値、本実施例ではｉ
Ｇｒａｄ：微分値の階調数、本実施例では８
σ      ：測定領域における輝度ばらつきの標準偏差
δ      ：本実施例では１／５０（定数）
【００１７】
【表１】
0004288340.tif 000007
【００１８】
以上の結果から、ムラの大きい部分ほど画質指数Ｌが大きく算出されることがわかる。また、その画像全体に対する画質指数の値は目視の画像レベルとほぼ同一であり、本発明のＬＣＤパネルの画質評価方法によれば、人の知覚に近いムラや斑などの画質評価を行えることがわかる。
【００１９】
上述した本発明の画質評価方法の説明において、画像の取り込みおよび画像の微分については、従来から公知の画像の取り込み方法および微分方法のいずれをも使用することができる。通常は、画像処理装置の有する機能を使用することで十分である。また、画質指数Ｌについても、対象がデジタル画像であるため、プログラムを組むことで、ソフト的に簡単に計算を行うことができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、検査画面の画像を取り込み、取り込んだ画像を画像処理して評価しているため、斑などの官能的画質評価を定量的に評価でき、検査画面好ましくはＬＣＤパネルの画像品質の安定化および高品質管理に大きく寄与することができる。また、本発明による画像全体に対する画質指数の値は目視の画像レベルとほぼ同一であり、本発明のＬＣＤパネルの画質評価方法によれば、人の知覚に近いムラや斑などの画質評価を行うことができる。さらに、本発明の方法によると、パネル全体についてのみならず、パネルの一部分についても同様の基準での検査が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の画質評価方法の一例を説明するためのフローチャートである。
【図２】  実際にＬＣＤパネルを取り込んだ画像を同一の階調の部分に線を付して見やすく表示した例を示す図である。
【図３】  実際に図２に示す取り込んだ画像を微分した微分画像の一例を示す図である。
【図１】
0004288340.tif 000008
【図２】
0004288340.tif 000009
【図３】
0004288340.tif 000010