(57)【要約】【課題】  表示画像のギラツキによる輝度のばらつきを定量的に評価できるようにし、視覚的にも表現できるようにする。【解決手段】  表示画像をCCDカメラにより取り込み、取り込んだ画像をフーリエ変換し、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分を除去した後、逆フーリエ変換を行うことを特徴とするギラツキの評価方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表示画像をCCDカメラにより取り込み、取り込んだ画像をフーリエ変換し、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分を除去した後、逆フーリエ変換を行うことを特徴とするギラツキの評価方法。
【請求項２】
請求項１に記載のギラツキの評価方法において、前記逆フーリエ変換した後、逆フーリエ変換像をデータ処理することにより、輝度のばらつきを評価することを特徴とするギラツキの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置による表示画像のギラツキ評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示装置において画像を表示するものとして、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマディスプレイ（PDP）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ELD）、プロジェクタなどの各種表示装置が広く利用されている。
これらの表示装置における表示画像を目視した際に、特に視線を移動させた際などに、表示画像の輝度のムラ（ギラツキ）が見られる場合がある。このようなギラツキは、表示装置の画素において輝度が周囲よりも高い画素が存在するために感じる場合や、外光の反射による像の映り込みを防止するためにディスプレイの最表面に配置される防眩フィルムの表面凹凸によるレンズ効果、表示装置表面のキズなどによる輝度ムラで発生することが知られている。
【０００３】
これまで、このようなギラツキの評価は一般的には目視による評価が行われてきた。例えば、特開２００５−１４０８９０では、防眩フィルムのギラツキを評価する方法として、防眩フィルムを高精細液晶パネルの上に置き、後方からバックライトで照射してギラツキを目視評価する方法が取られている。また特開２００７−１８７７４６では、解像度６０ｐｐｉのＶＡ（垂直配向）型ＬＣＤパネルの表面に実装し、目視評価する方法が取られている。これらの方法は目視による主観的な方法であり、個人差も生じる上に、定量的な評価が難しい方法である。
ギラツキは表示画像の視認性を劣化させ美観を損ねる要因であり、表示装置または光学フィルムの性能の良否を決める重要な指標である。従ってギラツキ程度の評価には高い正確性が要求され、良否を決定する際の基準としてはより正確性の高い、定量的な評価法が望まれる。
【０００４】
このようなギラツキの定量評価の必要性から、いくつかの試みがなされている。例えば、特開２０００−３０４６４８では白色光源からの光を、マトリックスフィルタを介して対象物表面へ入射させ、対象物からの反射光または透過光を撮影してデータとして取り込む。こうして得られた輝度分布を、ローパスフィルタリング、シェーディング補正、コントラスト強調を行い、マトリクスによる高周波成分を除去してマトリクスによる輝度変化を除いている。この処理した輝度のバラツキの標準偏差を求め、その値をギラツキ程度の指標とする評価法が提案されている。
しかしながらこの方法は、マトリクスの輝度変化成分をローパスフィルタリングを行って除くため、必然的にマトリクスに起因する周波数成分近傍をフィルタリングで除去せざるを得ない方法である。そのため実際に存在するギラツキの周波数成分も一部除去されてしまい、実際の目視での評価結果と大小関係が異なってしまう場合が多々あった。
【０００５】
また、特開２００３−２７９４８５では、光源上に格子パターンと防眩フィルムを配置し、光源からの光を格子パターンと防眩フィルムを介して撮影する。このデジタルデータに対して２次元フーリエ変換を施し、格子パターンに対応する輝線をカットする。続いて、この２次元スペクトルをＸ方向及びＹ方向に積分し、さらにn次関数でフィッティングして、この関数の値の比較評価を行い、ギラツキ程度を定量的に評価する方法が提案されている。
本発明者らの検討によれば、この方法では、ギラツキを視覚的に表現できていないため、格子パターンの輝線カット効果が不明瞭であり、過剰にカットされたのか、不完全なのか評価ができない。さらに、視覚的に表現できないため、ギラツキとフィルムとの対応を取ることが困難であり、防眩フィルムの特性に活かすことが難しい方法であった。さらに実際の表示装置においては、光が出てくるマトリクスやセルの形状は電極配線などの形状とも交絡して非常に様々な形状のパターンであり、単純な輝線カットでは実体と合わないことが生じることが分かった。
【特許文献１】特開２００５−１４０８９０
【特許文献２】特開２００７−１８７７４６
【特許文献３】特開２０００−３０４６４８
【特許文献４】特開２００３−２７９４８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ギラツキによる輝度のばらつきを定量的に評価できるようにし、視覚的にも表現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本発明は、表示画像をCCDカメラにより取り込み、取り込んだ画像をフーリエ変換し、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分を除去した後、逆フーリエ変換を行うことでギラツキによる輝度のばらつきを定量的に評価する方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の評価方法は、実際に利用する表示装置においても表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分、つまり表示装置固有の構造に由来する輝度ムラ、例えばサブドットマトリクス表示でのサブドット形状、発光セルの形状、電極配線などの形状の影響による輝度ムラ、これらの輝度ムラを低減することで、表示画像のギラツキである輝度ムラを明瞭に区別して取得でき、定量的に評価することが可能である。また、ギラツキのムラを視覚的にも捕らえることができ、方法の妥当性も明確に判断可能であり、誤った判断を防止できる。さらに、視覚的に表現できるため、例えば防眩性フィルム等の開発に対して、フィルムの製造条件とギラツキの程度や輝度ムラの分布などの相関を知る手段として極めて有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明について、以下具体的に説明する。
図１に実際の各種表示装置で緑色の単色（添付図面では白色で表示）を表示させた表示画像を高分解能のＣＣＤカメラにより取り込んだ像（撮像）の例を示した。図1の(a),(b)は、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）で発光するセル形状の違いと配線構造によるサブドット構造が見られる。一方、図１の(c),(d)ではＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のサブドットマトリクス表示でのサブドット形状の違いが見られている。このように人間の目では緑色の単色に見える表示も（添付図面では白色で表示）実際には、表示装置固有の構造に由来する規則正しい周期的（数十μ〜数百μ）模様が輝度ムラとして現れている。このような表示装置固有の構造に由来する周期的な規則正しい輝度ムラとギラツキによる輝度ムラを分離することによってギラツキを評価することが初めて可能になる。
【００１０】
図２に本発明の好ましい実施態様の例をフローチャートに表した。
最初に「表示画像の撮像」（２１）を行う。これは表示画像をCCDカメラにより取り込むことを表している。表示画像は、表示装置で表示されている画像であり、単一色での画像をいう。この場合、単一色とは、ＣＣＤカメラに取り込むエリアが、表示装置としては均一な表示画像であることを示す。単一色の内、特に、サブドット表示が一つだけ点灯している状態が評価しやすく、便利に用いることができる。特に赤、緑、青のいずれかを表示画像の撮像に用いるのが好ましく、特に緑色表示が好ましく用いられる。表示装置は、ＣＲＴ、液晶ディスプレイ（LCD）、プラズマディスプレイ（PDP）、エレクトロルミネッセンスディスプレイ（ELD）、プロジェクタなどの各種表示装置を用いることができ、また、ギラツキ評価用にバックライトユニットに格子状の模様を模擬的に設置したものでも用いることができる。
【００１１】
ＣＣＤカメラによる取り込み方は、取り込んだデータ（撮像データ）の１ピクセルが表示装置の１画素（Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれのサブドットを合わせた一つの画素）の０．１〜１．５倍の範囲にするのが好ましい。1ピクセルが高分解能で表示範囲が小さすぎると表示装置固有の構造に由来する規則正しい輝度ムラが支配的になりすぎ、ギラツキによる輝度ムラを表すことが難しくなる傾向がある。一方、表示の1画素より撮像データの1ピクセルが大き過ぎると実際のギラツキの特性の高周波数成分が平均化されてしまう傾向があり、ギラツキの形状が実体よりも大きく表現されてしまう傾向がある。これらの内、1ピクセルが表示装置1画素の０．２〜０．８倍の大きさになるように調整するのが特に好ましく用いられる。この調整は、ＣＣＤカメラのレンズ（倍率）やＣＣＤ画素数、ＣＣＤカメラと表示画像との距離などによって調整することができる。
【００１２】
表示画像をCCDカメラにより取り込むエリアとしては、表示装置固有の構造に由来する規則正しい輝度ムラとギラツキによる輝度ムラを区別するため、撮像データのピクセルとして３００×３００ピクセル以上を撮像データとするのが好ましく、特に６００×６００ピクセル以上の撮像データを得るのが好ましい。また、表示装置の画素として８０×８０ドット以上のエリア、特に１６０×１６０ドット以上のエリアを撮像データとして得るのが好ましく用いられる。一定以上のデータ数とエリア範囲とすることで、その後のフーリエ変換及び逆フーリエ変換によるデータの精度を上げることができ、ギラツキの評価としての定量精度を上げることができる。
【００１３】
表示画像をＣＣＤカメラにより取り込むときの表示画像とＣＣＤカメラの距離は、撮像データの１ピクセルと表示装置の１ドットをカメラレンズ倍率やＣＣＤ画素数などで設定することができるが、表示装置から少なくとも１０ｃｍ以上距離をおいて測定するのが好ましい。近いと目視評価との対応も取りにくくなり、またギラツキ方も通常の距離で見えているギラツキと異なる評価をする可能性があり、データの検証上好ましくない。ＣＣＤカメラに取り込む際のＣＣＤのカメラ角度としては、表示画像を真正面から取り込んでもよく、また、ギラツキを強調して評価したい場合は、角度をつけて斜めから取り込んでもよい。ただ、斜めから取り込む場合は、ピントが中央と端とでずれるため、実際には０〜６０°の範囲で取り込むのが実用的である。
【００１４】
次に「２次元フーリエ変換」（２２）を行う。これは「表示画像の撮像」で取り込んだ画像をフーリエ変換することを表している。取り込んだ画像データは単一色のデジタルな輝度データ（光の強度データ）であり、これを２次元フーリエ変換する。この２次元フーリエ変換によって２次元のフーリエ変換スペクトルが得られる。この工程で、取り込んだ画像のピクセル数が多い方、また表示装置のドットエリアの広い方が表示装置固有の構造に由来する規則正しい輝度ムラの影響を少なくすることができる傾向がある。
得られたフーリエ変換スペクトルには、表示装置固有の構造に由来する規則正しい輝度ムラ成分が輝線として表れている。つまり表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分がフーリエ変換スペクトル上に輝線として表れている。この輝線は、直線状に表れる場合もあるが、斜めの短い輝線として表れる場合もある。
【００１５】
「輝線カット」（２３）は、２次元のフーリエ変換スペクトル上の輝線をカットすることことによって、表示画像の画素により生じる規則的な周期成分を除去できる。表示画像の画素由来の規則的な周期成分は、フーリエ変換スペクトル上輝線として表れている。この輝線は周囲よりも明らかに強いコントラストを示す部位として判断できる。輝線をカットする方法は、スペクトル輝線部分の数値をゼロにすることであり、そのカットする幅は輝線の断面プロファイルから得られるピークの半値幅に対して、２〜４倍程度の幅をカットするのが好ましい。この消去する際の幅が狭いと十分に表示画像の画素由来の規則的な輝度ムラを消去できない傾向があり、広すぎると本来の必要な情報まで消去してしまう傾向がある。
【００１６】
輝線カットした２次元のフーリエ変換スペクトルを「２次元逆フーリエ変換」（２４）を行う。この逆フーリエ変換によって逆フーリエ変換像が得られる。得られた逆フーリエ変換像は、もとの表示画像から、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分が除去された像を得ることができる。この逆フーリエ変換像は、表示画像のピクセル毎の相対輝度数値であり、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分が除去された相対輝度値である。
【００１７】
得られた逆フーリエ変換像は、ピクセルごとの相対輝度値であるため、様々なデータ処理することでいろいろな評価が可能であり、輝度のばらつきや分布を定量化することが可能である。ここでは一般的な統計処理を行うことも可能であり、例えば、ヒストグラムによる分布の把握、分布のばらつきとして偏差平方和、分散（variance）、標準偏差（standard  deviation）、範囲（range)などを用いて定量的に評価することができる。また、2次元の数値の凹凸を評価するという観点では、表面形状評価に用いられるパラメータ、例えばRa（平均粗さ）、Rｚ（十点平均粗さ）などJIS  B０６０１、ISO４２８７、ISO  １３０２に記載されているパラメータを用いることもでき、RMS（二乗平均粗さ）、Δa（算術平均傾斜）、Δｑ（二乗平均傾斜）、λa（算術平均波長）などを用いることもできる。これらの内、指標として標準偏差は一つの実用的な好ましい定量的な評価の態様である。さらに、逆フーリエ変換像の断面プロファイルを取り出して、周期解析、凹凸の様々な定量化も可能である。
【００１８】
得られた逆フーリエ変換像はそのままでも様相を視覚的に捕らえることができるが、さらに2値化（輝度の高いところと低いところの２つに層別）することで視覚的に捕らえることが容易になる。2値化を行う場合の閾値は、相対的な面積比が  ７：３〜３：７  の範囲で行うのが好ましい。特に2値化の面積比が４：６〜６：４の範囲は好ましく、視覚的にギラツキを表現できる。輝度のヒストグラムにおいてモード値（最頻度値）を選択するのも好ましい態様の一つである。モードまたはモードに近い値を選択することによって面積比が５：５に近いところで2値化できる。2値化した像は、ギラツキを視覚的に理解しやすいものであり、実際のギラツキの原因探索において、多大な情報を提供できる。例えば、防眩フィルムの表面形状との対応も明確にすることができるため、防眩フィルムの表面設計にも非常に有用に用いることができる。また、2値化したデータを画像処理することによって、粒子解析を行うこともでき、ギラツキの個々のサイズや、分布、ピッチなども定量的に解析することが可能になる。
【実施例】
【００１９】
本発明を実施例に基づいて説明する。
フルハイビジョンの４２inchプラズマディスプレイを表示装置（１）として用い、緑色一色の表示を信号発生器を用いて行った。ＣＣＤカメラとして２次元色彩輝度計（コニカミノルタ  CA2000）を用いた。表示装置の前面ガラス表面には目視によりギラツキ程度の異なる３つの防眩フィルムサンプルＡ〜Ｃを貼付した。これら防眩フィルムサンプルＡ〜Ｃは、透明フィルム（ＰＥＴフィルム）上に、表面に凹凸形状を持たせた厚さ数ミクロンのハードコート層を有し、さらにその最表層にはおよそ１００ｎｍの厚さの低屈折率層を有する防眩フィルムサンプルを用いた。これらの防眩フィルムサンプルのギラツキの程度は多人数の目視評価結果より、ギラツキの大きい順に、サンプルＡ＞サンプルＢ＞サンプルＣであった。
【００２０】
この表示装置（１）の画素サイズ（ＲＧＢを合わせた一つのドットサイズ）はおよそ５００μであった。取り込んだ画像の１ピクセルが約１２０μになるように、望遠レンズを用いて、距離９０ｃｍ、角度０度（真正面からの撮像）、ピクセル数９８０×９８０の条件で、それぞれのフィルムサンプルを透過してくる表示画像をＣＣＤカメラで取り込み、２次元の輝度の画像（撮像した画像）としてデータを得た。
次に、表示画像の画素由来の強い輝度分布の周期成分を除去するために、撮像した画像に対して２次元フーリエ変換を行う。フーリエ変換を行う画像処理ソフトウェアとしてImage Jを用いた。Image Jとは、はその思想的祖先であるNIH imageと同様にNIH（アメリカ国立衛生研究所）で開発されたオープンソースのパブリックドメインの画像処理ソフトウェアであり、各種の画像処理機能を有しており、科学研究目的などの画像解析ツールとして広く利用されているものである。
【００２１】
撮像した輝度像からサンプルＡ〜Ｃ上の評価対象領域データとしてそれぞれ３００×３００ピクセルを任意に抽出して、Image Jを用いて２次元フーリエ変換を行った。これにより、２次元のフーリエ変換スペクトルをそれぞれのフィルムサンプルの透過画像に対して得た。これらのフーリエ変換スペクトルには明確な輝線が見られた。
それぞれのフーリエ変換スペクトルの輝線について、１５ピクセルの幅で輝線のカットを行い（その輝線の領域のスペクトル値をゼロにした）、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分を除去した。
これら輝線のカットを行ったフーリエ変換スペクトルを、次いで逆フーリエ変換をImage Jを用いて行った。これによりそれぞれのフィルムサンプルにおける逆フーリエ変換像が得られた。
【００２２】
図３に本発明の方法を説明するための得られる画像やフーリエ変換スペクトルを示した。図３の（ａ）は目視評価でギラツキが中間のフィルムサンプルＢを透過した表示画像を撮像した画像であり、撮像した画像から任意に３００×３００ピクセルの領域を抽出した画像を示した。約５００μピッチの表示画像の画素により生じている規則的な周期の画像が強く表れている。図３の（ｂ）に、撮像した画像（ａ）をＩｍａｇｅ  Ｊで２次元フーリエ変換を行って得られたフーリエ変換スペクトルを示した。表示画像の画素による生ずる規則的な周期成分が輝線としてコントラスト上明確に表れている。輝線のカットする領域を点線で図３の（ｂ）に示した。この点線の領域をゼロにすることによって、規則的な周期成分を除去することができる。図３の（ｃ）は、図３の（ｂ）のフーリエ変換スペクトルから輝線をカットした後、逆フーリエ変換を行って得られた逆フーリエ変換像を示している。撮像した画像（ａ）から、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分が除去された画像が得られていることが分かる。
【００２３】
図４に防眩フィルムの有無の違いによる輝度のばらつき例を、本発明の手法を用いて例示した。図４の（ａ）は、防眩フィルムを貼らなかった場合のＰＤＰそのものの表示画像を撮像により得られた画像であり、任意に３００×３００ピクセルの領域を抽出した画像を示した。図４の（ｂ）は図３の（ａ）と同一のもの（フィルムサンプルＢを透過した表示画像）を比較のために再度並べて示した。これらの画像において破線部分での輝度の断面プロファイルを図５の（ｃ）に示した。これらも明らかなように、目視では確認しにくい表示画像の画素によって生じている規則的な周期成分が、断面プロファイルの輝度ばらつきとして支配的なばらつきになっていることが分かる。図６の（ｄ）には撮像した画像図４の（ａ）を、フーリエ変換し、輝線をカットしたのち、逆フーリエ変換を行って得られた逆フーリエ変換像を示した。図６の（ｅ）は図３の（ｃ）を比較のため再度示した。また、図７の（ｆ）には、それぞれの逆フーリエ変換像（ｄ）、（ｅ）の破線部分についての断面プロファイルを表しており、輝度のばらつきを表現したものである。これからも明らかなように、表示画像の画素により生ずる規則的な周期成分を除去し、逆フーリエ変換を行うことにより、防眩フィルムによる輝度のばらつき（ギラツキ）を区別して評価することが可能である。
【００２４】
図８に、本発明の方法を行って得られた逆フーリエ変換像と、ローパスフィルターで表示画像の画素による周期的な成分を除去した場合の像を、それぞれ２値化して比較した画像を示した。図８の（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）はそれぞれサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣを透過して得られた表示画像を撮像し、得られた画像を示した。図９の（２−ａ）、（２−ｂ）、（２−ｃ）はそれぞれサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣの撮像を本発明の方法によって逆フーリエ変換像を得、これを輝度の最頻度値（モード）で２値化した像を示した。図１０の（３−ａ）、（３−ｂ）、（３−ｃ）は、撮像した画像（１−ａ）、（１−ｂ）、（１−ｃ）を用い、これらをローパスフィルタリング処理を行い、最頻度値（モード）で２値化した像を示した。ローパスフィルターとしては表示画像の画素サイズ以下の高周波成分として４ピクセル以下をカットするようにフィルター処理を２回行い、その後、面全体を平坦にするためにレベリング処理を行ったものを用いた。
【００２５】
本発明の方法によって得られた図９の（２−ａ）、（２−ｂ）、（２−ｃ）は、実際のギラツキの傾向と比較して、輝度ムラのサイズやピッチがよく一致していた。
ローパスフィルター処理を行った図１０の（３−ａ）、（３−ｂ）、（３−ｃ）では実際のギラツキよりもかなり大きな周期の輝度ムラとして表現されていていた。実際のギラツキの輝度ムラピッチは目視ではサンプルＡ＞サンプルＢ＞サンプルＣであったが、ローパスフィルター処理を行った結果は、３つのサンプルとも同様のギラツキピッチに表現されていた。表示画像の画素に由来する規則的な周期成分を除去する場合、ローパスフィルターで除去すると画素サイズ近傍の周期成分を除去せざるを得ず、実際のギラツキまでもフィルタリングにより除去されてしまうことが分かった。
【００２６】
一方、画像処理方法としてスムージング処理によって表示画像の画素に由来する規則的な周期成分を除去する方法も種々試みたが、ローパスフィルターと同様の結果が得られた。
サンプルＡ〜Ｃについて表示画像の画素の規則的な周期成分を除去した後、逆フーリエ変換を行い、その逆フーリエ変換像に対して各ピクセルの輝度の標準偏差をそれぞれ計算して定量的に評価した。その結果
サンプルＡ  ：  ６．８７０
サンプルＢ  ：  ６．４８５
サンプルＣ  ：  ５．００４
の値が得られた。この数値の順列は実際の目視によるギラツキの強さの順番と一致していた。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のギラツキの評価方法は、画像表示装置の関連分野で好適に利用でき、ぎらつきの評価に適しているため、画像表示装置の開発や、防眩（ＡＧ）フィルムの開発に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】各種表示装置の表示画像を高倍率で撮影した画素単位形状を示す画像である。
【図２】本発明の方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の方法の具体的な手法例を示す説明図である。
【図４】表示画像の画素由来の輝度ばらつきの除去効果を説明する図である。
【図５】表示画像の画素由来の輝度ばらつきの除去効果を説明する図である。
【図６】表示画像の画素由来の輝度ばらつきの除去効果を説明する図である。
【図７】表示画像の画素由来の輝度ばらつきの除去効果を説明する図である。
【図８】本実施形態の逆フーリエ変換像の２値化処理例を示す説明図である。
【図９】本実施形態の逆フーリエ変換像の２値化処理例を示す説明図である。
【図１０】本実施形態の逆フーリエ変換像の２値化処理例を示す説明図である。
【図５】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【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６】
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【図８】
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