JP2004157294A

JP2004157294A - Method for evaluating image of reflective image display device

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Publication number: JP2004157294A
Application number: JP2002322284A
Authority: JP
Inventors: Tatsuhiko Matsumoto; 達彦松本
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-06
Filing date: 2002-11-06
Publication date: 2004-06-03
Also published as: TW200411210A; AU2003280589A1; WO2004042459A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To evaluate an image corresponding to impression acquired when the image is viewed visually with respect to the image displayed on a reflective image display device. <P>SOLUTION: Image quality of the image displayed on an image display screen is evaluated based on the contrast ratio defined by an optical density ratio which is the ratio of an optical density of the image displayed on the image display screen of the reflective image display device to an optical density of a background image which is the background of the image displayed. By evaluating the image based on the contrast ratio defined by the optical density ratio, the image is evaluated corresponding to the case in which the image is viewed visually. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型画像表示装置の画像評価方法に関する、さらに詳しくは、反射型画像表示装置により表示された画像の画質を、実際に反射型画像表示装置を観る観測者が受ける画質の印象に対応した指標に基づいて評価することができる反射型画像表示装置の画像評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像情報を表示するディスプレイとしては、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）ディスプレイ、プラズマディスプレイなどの自発光型の画像表示装置が広く知られている。このような自発光型の画像表示装置に表示される表示画像の画質を評価するための指標の一つとして、画像表示面による外光反射を含まない、黒色で表示される黒表示部の明るさを示す輝度と、白色で表示され、黒表示部の背景画像とされる白表示部の明るさを示す輝度との比で規定されるコントラスト比が用いられている。これら輝度の比で規定されるコントラスト比によれば、表示画像の明暗比を定量化することが可能であり、表示画像の画質を評価するためには充分有効な指標とされてきた。
【０００３】
また、近年、外光を反射することにより画像を表示する反射型液晶ディスプレイ及びエレクトロデポジションディスプレイ（ＥｌｅｃｔｒｏＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ：以下、ＥＤＤと称す。）のような反射型画像表示装置も開発されている。このような反射型画像表示装置により表示される表示画像の画質を評価する際にも、自発光型の画像表示装置と同様に、表示画像の黒表示部の明るさを示す光の反射率と、白表示部の明るさを示す光の反射率との比で規定されるコントラスト比が指標の一つとして用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示画像の黒表示部の明るさを示す光の反射率と、白表示部の明るさを示す光の反射率との比で規定されるコントラスト比は、黒表示部の光の反射率と白表示部の光の反射率との相対的な値を示す指標である。したがって、反射型画像表示装置の画像表示面に表示された黒表示部の光の反射率比が低い場合には、白表示部の光の反射率が白紙のような白色物体による光の反射率より低い場合でも、黒表示部と白表示部の光の反射率の比で規定されるコントラスト比は大きな値となる場合がある。
【０００５】
このようなコントラスト比に基づいて黒表示部と白表示部との明暗差が大きいと判断され、画質が良好であると評価される場合でも、実際の見た目では画質が充分良好な状態であると感じられない場合もある。さらに、同じコントラスト比でも、黒表示部による光の反射率の違いによって白表示部による光の反射率が異なり、表示画像全体に対する見た目の印象が異なる場合もある。
【０００６】
黒表示部と白表示部の光の反射率の比で規定されるコントラスト比は、反射型画像表示装置により表示される表示画像の画質を評価するためには適切な指標とされない場合があり、表示画像の画質に対して実際に人間が感じる感覚と近い指標が求められていた。
【０００７】
よって、本発明は、人間が実際に表示画像を見た場合に感じる画質に対する印象と対応するように、画質の良し悪しを定量化することができる反射型画像表示装置の画像評価方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の反射型画像表示装置の画像評価方法は、反射型画像表示装置の画像表示面に表示された被表示画像の光学濃度と、被表示画像の背景となる背景画像の光学濃度との比である光学濃度比で規定されるコントラスト比に基づいて、画像表示面に表示される画像の画質を評価することを特徴とする。
【０００９】
このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、被表示画像は、文字情報が表示された文字画像であることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の反射型画像表示装置の画像評価方法においては、被表示画像の表示色は黒色であるとともに、背景画像の表示色は白色であることを特徴とする。黒色で表示された被表示画像の光学濃度と、白色で表示された背景画像の光学濃度と比で規定されるコントラスト比に基づいて画質を評価することにより、実際に人間が画像を見た場合に近い画像評価を行うことができる。
【００１１】
さらにまた、本発明の反射型画像表示装置の画像評価方法においては、コントラスト比に基づいて画質を評価する際には、被表示画像による光の反射率は約１３％以下であることを特徴とする。被表示画像による光の反射率が約１３％以下では、光の反射率から算出されるコントラスト比を用いる場合に比べて、光学濃度から算出されるコントラスト比を用いたほうがより実際の見た目に対応した画像評価を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の反射型画像表示装置の画像評価方法においては、光学濃度は、画像表示面を観る観測者が画像表示面に表示された画像から受ける刺激として定量化される視覚濃度に基づいて規定されることを特徴とする。人間が感じる感覚を定量化した視覚濃度と対応した光学濃度を用いることにより見た目に近い画像評価を行うことができる。
【００１３】
このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、光学濃度は、観測者が画像に対して着目する着目領域における光の反射率により規定されることを特徴とする。着目領域における光の反射率により光学濃度を規定することにより実際の見た目に近い感覚を定量化することができる。
【００１４】
さらに、このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、画像表示面の表面には光透過性を有する光透過部が形成されていることを特徴とする。画像表示面に光透過部が形成されている場合でも、見た目の感覚に近い指標に基づいて画像を評価することができる。
【００１５】
さらにまた、このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、光透過部は、反射型画像表示装置に配設された表示素子を駆動するための駆動電極を有することを特徴とする。表示素子から直接光が反射されない場合でも、光学濃度比に基づいて規定されるコントラスト比を用いて画像を評価することができる。
【００１６】
また、このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、コントラスト比に基づいて画質を評価する際の画像表示面に照射される照射光、及び画像表示面により反射される反射光の光路は、全方位平行光照射方式により決められた幾何学的条件に従うことを特徴とする。全方位型光照射方式により光の照射及び受光を行うことにより、正確なコトラスト比を求めることができる。
【００１７】
また、このような反射型画像表示装置の画像評価方法においては、コントラスト比に基づいて画質を評価する際の画像表示面に照射される照射光、及び画像表示面により反射される反射光の光路は、部分拡散照射方式により決められた幾何学的条件に従うことを特徴とする。部分拡散照射方式により光の照射及び受光を行うことにより、正確なコトラスト比を求めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の反射型画像表示装置の画像評価方法について、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
先ず、図１乃至図４を参照しながら、反射型画像表示装置の画像評価方法における指標として光学濃度を用いたコントラスト比が好適であるか否かについて確認するために、本願発明者が行った実験について説明する。
【００２０】
図１に示すように、本願発明者は、白地の紙２と、この紙に印刷された黒色の文字Ａとからなるサンプル１を被験者３に見せ、画質の印象について調べた。本実験では、印刷された文字Ａの光学濃度（ＯｐｔｉｃａｌＤｅｎｓｉｔｙ：以下、ＯＤと称す。）を０．２，０．５，０．８，１．０，１．２，１．５，２．０の７水準とし、紙２のＯＤも文字ＡのＯＤと同様に０．２〜２．０まで振り、それぞれのＯＤで文字Ａが印刷されたサンプル１を１０人の被験者３に見せた。また、文字Ａは、文字Ａの背景領域２ａとともにＯＤにより画質を評価することができる形状の図形が印刷されたものであれば、文字に限らず任意の図形でも良い。
【００２１】
また、被験者３がサンプル１の画質に対して感じた印象を数値化し、数値化された画質の印象を見た目の印象としてＶＩ（ＶｉｓｕａｌＩｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）とした。尚、被験者３が画質が良いと感じるほどＶＩを大きい値とした。
【００２２】
サンプル１における文字Ａの光反射率及び背景領域２ａによる光の反射率を測定する際には、サンプル１の文字Ａが印刷された背景領域２ａの面鉛直方向に対して４５°の角度から平行光を照射し、面鉛直方向に対して０°の角度から受光することにより光の反射率を測定する。また、光の照射角と受光角の位置が逆でも良い。本実験における反射率の測定方法における光を照射する光源、サンプル１、及び反射光を受光するための測光器の位置は後述するＥＩＡＪＥＤ−２５２３の反射型液晶表示モジュール測定方法で規定されている標準構成Ａと同様である。
【００２３】
ここで、本実験において画質を評価する際の指標として用いられるＯＤについて説明しておく。一般的に、ある刺激の強さＩが微少量ΔＩだけ変化する場合、被験者がΔＩの刺激の変化を識別できたときの刺激の強さＩと微小量ΔＩとの関係は近似的に式（１）で示され、ウェーバの法則として実験的に見出されている。
【００２４】
【数１】

【００２５】
微小量ΔＩによって被験者が生じる感覚の変化ΔＳは、心理物理学における感覚尺度で示される感覚の最小単位であり、感覚の変化ΔＳは式（１）を用いて式（２）で示される。尚、式（２）のｋは定数とされる。
【００２６】
【数２】

【００２７】
また、外部から加わる刺激に対して、被験者が刺激に対して感じる感覚における最小の刺激値を絶対閾値という。このような絶対閾値の値をＩｏとすると、式（２）を積分することにより、被験者が感じる感覚Ｓは、式（３）により示される。このように、被験者が刺激に対して感じる感覚が刺激により定量化される法則は、ウェーバー・フェヒナーの法則と呼ばれ、広く知られている。
【００２８】
【数３】

【００２９】
白色刺激に対して、輝度レベルＬとΔＬの関係は、Ｌ＞１００ｃｄ・ｍ２以上では、この法則が成立し、実用的には、ΔＬ／Ｌ＝０．０１としてよい。したがって、マンセルバリュー以外の等明度尺度として三刺激値Ｙの対数を用いることができる。
【００３０】
これがいわゆる視覚濃度（ｖｉｓｕａｌｄｅｎｓｉｔｙ）として、写真の評価などに広く用いられているものである。このような視覚濃度に対応する指標が光学濃度（ＯＤ）である。また、画像の着目部の光の反射率をＲとすると、ＯＤは式（４）で示すことができる。
【００３１】
【数４】

【００３２】
このようなＯＤによれば、実際の感覚と近い指標に基づいて画質を評価することができることになり、従来の指標に基づいた画質の評価に比べて、人間の目で実際に感じる画質の良し悪しに近い評価を行うことが可能となる。
【００３３】
図２は、文字Ａの明るさを示す光の反射率と、文字Ａの背景とされる背景領域２ａの明るさを示す光の反射率との比で規定される従来の指標であるコントラスト比に対して、文字ＡのＯＤ毎にＶＩをプロットした図である。尚、図２においては、従来の指標としてのコントラスト比を横軸とし、ＶＩを縦軸とした。
【００３４】
図２によれば、被験者３の画質に関する印象（ＶＩ）の変化の傾向は、黒色の文字Ａの光反射率と、背景領域２ａの光の反射率との比で求められたコントラスト比に対し、文字ＡのＯＤが０．２〜２．０までの各ＯＤに関して殆ど一致することはなく、コントラスト比とＶＩの変化の傾向は対応関係が希薄であった。
【００３５】
また、図３は、図２において横軸としたコントラスト比を、文字ＡのＯＤと背景領域２ａのＯＤとの比で示されるコントラスト比で置き換えて、図２に示した結果を書き直した図である。
【００３６】
図３によれば、文字ＡのＯＤが０．２〜２．０までの各ＯＤに関して、コントラスト比に対するＶＩが殆ど一致し、コントラスト比に対するＶＩの変化の傾向は、文字ＡのＯＤによらず同様の変化の傾向を示した。また、文字ＡのＯＤが低い領域から高い領域までの広いＯＤの範囲において、コントラスト比が高いほど被験者３が文字Ａと背景領域２ａとからなる画像の画質が良好であると感じる傾向にあることがわかる。
【００３７】
また、文字ＡのＯＤが低い場合、つまり文字Ａの黒色が薄い場合でも文字ＡのＯＤと背景領域２ａのＯＤとの比で示されるコントラスト比を用いて画質の良し悪しを評価することができることがわかる。また、被験者３がサンプル１の画質が良いと感じる際のコントラスト比は５以上であった。さらに、文字Ａの光学濃度が背景領域２ａのＯＤよりも高く、文字ＡのＯＤが０．８以上の場合で被験者３はサンプル１の画質が良いと感じる傾向にあった。よって、文字の光学濃度が約０．８未満である場合には、コントラスト比の値が５以上であっても、被験者３はサンプル１の画質が悪いと感じることがわかった。
【００３８】
すなわち、図２及び図３によれば、サンプル１に印刷された文字ＡのＯＤと背景領域２ａのＯＤとの比で示されるコントラスト比は、文字Ａの光の反射率と背景領域２ａの光の反射率との比で示される指標に比べて、人間が画像を見た際に感じる画質の良し悪しを定量化するためにはより好適な指標であることがわかる。したがって、反射型画像表示装置の画像表示面に表示される被表示画像のＯＤと、被表示画像の背景画像のＯＤとの比で規定されるコントラスト比は、背景領域の光の反射率が自発光型の画像表示装置における背景領域の光反射率に比べて低い反射型画像表示装置では、画質の評価に好適であると考えられる。
【００３９】
次に、図４を参照しながら、被表示画像の光の反射率と、背景画像の光の反射率との比により示されるコントラスト比と画質との関係、及び被表示画像のＯＤと、背景画像のＯＤとの比で示されるコントラスト比と画質との関係について本願発明者が行った考察を説明する。
【００４０】
図４は、被表示画像の一例である文字画像の光の反射率と、背景画像の光の反射率との比により示されるコントラスト比を示す曲線１０と、被表示画像の一例である文字画像のＯＤと、背景画像のＯＤとの比で示されるコントラスト比を示す曲線１１を示した図である。曲線１０，１１は、各コントラスト比が５になるために必要な背景画像の光の反射率を示した曲線である。尚、図中横軸は、被表示画像の一例である文字画像の光の反射率であり、図中縦軸は背景画像における光の反射率である。
【００４１】
図４によれば、文字画像のＯＤが高く、光の反射率が低い場合には、曲線１０に示される背景画像の光の反射率に比べて、曲線１１で示される背景画像の光の反射率が高い傾向にある。曲線１０，１１で示される背景画像の光の反射率が逆転する際の文字画像の光の反射率は約１３％とされる。また、文字画像の光の反射率が約１３％である場合の文字画像の光学濃度を式（４）に基づいて算出すると、約０．８８となる。
【００４２】
さらに、図４を参照しながら図３を考察すると、文字画像のＯＤが０．８以上の場合のＶＩの増加率に比べ、文字画像のＯＤが０．８以下の場合、コントラスト比が５以上であっても、ＶＩの増加率が低下する傾向にあった。よって、図３及び図４によれば、被表示画像のＯＤと、被表示画像の背景画像のＯＤとの比で規定されるコントラスト比を基づいて反射型画像表示装置により表示された表示画像の画質の評価を行う際には、文字画像の光の反射率が約１３％以下であれば、見た目の画質に対応した画像評価を行うことが可能であると考えられる。
【００４３】
次に、図５乃至図１０を参照しながら、反射型画像表示装置の画像評価方法における光学系を検討するために、本願発明者が各種光学系で光の反射率の測定を行った実験について説明する。
【００４４】
本実験において測定対象とされるサンプルは、白と黒との中間調を有する諧調情報により指定されるグレースケールで表示される無彩色で表現されるものであり、マンセル表色系における明度（Ｎ）と、光の反射率がそれぞれ８．５、６８．４％の値で指定されるグレースケールのものである。これら明度及び光の反射率は、サンプルを予め目視によりＭｕｎｓｅｌｌＮｅｕｔｒａｌＳｃａｌｅと比較し、一番近いＭｕｎｓｅｌｌＮｅｕｔｒａｌＳｃａｌｅに値付けされた値とした。
【００４５】
ところで、マンセル表色系は、色を３つの属性で表現する表色系の一つであり、一つの色を色の種類を表す色相、色の明るさを示す明度、及び色の鮮やかさを示すクロマで表現する。このようなマンセル表色系の明度は、物体色で相対的な知覚系の明るさを表すために参照され、三刺激値のＹとおおむね対応する。三刺激値とは、赤（７００ｎｍの単色光）・緑（５４６．１ｎｍの単色光）・青（４３５．８ｎｍの単色光）の独立な三色である原刺激により決まる。また、三刺激値のＹは、光を反射する反射物体において視感反射率と呼ばれる。三刺激値のＹは、明度に対して均等間隔ではないため、明度が均等になるようにＹを修正した尺度として等明度尺度が用いられる。このような等明度尺度の一例が、マンセル表色系の明度である。
【００４６】
また、実際の反射型画像表示装置は、画像を表示する表示素子の表面に光透過性を有する、例えばガラス板の如き光透過板が配設されており、画像表示面に入射する入射光は、光透過板を介して表示素子に入射する。さらに、表示素子又は入射光を反射する反射板により反射される反射光は、入射光と同様に光透過板を介して外部に出射される。このような光透過板による画質への影響も考慮するために、測定対象となるサンプルの表面にガラス板を配設した場合と、ガラス板を配設しない場合についての光の反射率についても合わせて比較した。
【００４７】
さらに、光の反射率を測定する際には、電子情報技術産業協会規格（ＥＩＡＪＥＤ−２５２３）に規定されている反射型液晶表示モジュール測定方法（マトリクス型液晶表示モジュール）に基づいて測定を行った。
【００４８】
図５は、光の反射率を測定する際の光源、測定対象となるサンプルの光反射面、及び反射光を測定するための測光器との位置関係を指定するために用いられる座標について説明するための図である。図５に示すように、サンプル２０の右方向を３時方向（方位角φ＝０°）、左方向を９時方向（方位角φ＝１８０°）、上方向を１２時方向（方位角φ＝９０°）、下方向を６時方向（方位角φ＝２７０°）とする。サンプル２０の表面の法線方向に対する各方位への傾き角をθとする。よって、法線方向がθ＝０°であり、θの範囲は０°≦θ≦９０°である。
【００４９】
また、サンプル２０の光の反射率を測定する際の照射光の光路、及び反射光を受光する幾何学的な条件は、電子情報技術産業協会規格（ＥＩＡＪＥＤ−２５２３）に規定されている標準構成Ａ：平行光照射方式、標準構成Ｂ：全方位（リング）平行光照射方式、標準構成Ｃ：部分拡散照射方式、標準構成Ｄ：全方向拡散照射方式の４つの標準構成とした。
【００５０】
このような標準構成Ａ〜Ｄを構成する際の光源として、本例では、ＳＵＰＥＲＢＲＩＧＨＴ１５２ＳＸＥＬｉｇｈｔＳｏｕｒｃｅ（ＳＡＮＥＬＥＣＴＲＩＣ社製）を用いた。また、光源を含む各種測定機材を台座（ミノルタ株式会社製）に配設し、標準構成Ａ〜Ｄにおける光学系を構成した。また、測定値に誤差を生じさせる外光を低減するために、暗室中で光の反射率の測定を行った。さらに、光源を点灯していない場合には、サンプルの表示面の中央において鉛直面の照度が１ｌｘ（ルクス）以下で、光源点灯時は、３００ｌｘ以上であるように設定した。測定は、温度＝２５℃±２℃、湿度＝２５％〜８５％、気圧＝８６ｋＰＡ〜１０６ｋＰａの環境下で行った。
【００５１】
図６は、標準構成Ａの幾何学的な条件を示す図であり、図６（ａ）は側面方向からみた構成を示す図であり、図６（ｂ）は平面方向からみた構成を示す図である。同図（ａ）及び（ｂ）によれば、標準構成Ａにおける光の照射角と反射光の受光角は、それぞれ設計照射角（θ_１，φ_１）、設計受光角（θ_２，φ_２）とされる。光源２１は、設計照射角方向の（θ_１±２°，φ_１±２°）からサンプル２０の表面に光を照射し、設計受光角方向（θ_２±２°，φ_２±２°）で反射光を測光器２２で受光する。光を照射及び受光する際には、照明光線束２３及び受光光線束２４は、それぞれ中心線２３ａ，２４ａに対して５°以上の傾きを持つ光線が含まない。本例では、設計照射角（θ_１，φ_１）及び設計受光角（θ_２，φ_２）は、それぞれ（３０°，９０°）、（０°，２７０°）とされる。また、照射径ｄ_１と受光径ｄ_２の関係は常にｄ_１＞ｄ_２、若しくはｄ_１＜ｄ_２とする。
【００５２】
図７は、標準構成Ｂの幾何学的な条件を示す図であり、図７（ａ）は側面方向からみた構成を示す図であり、図７（ｂ）は平面方向からみた構成を示す図である。同図（ａ）及び（ｂ）によれば、光源３１から照射される光は、遮光板３５に形成されたリング形状とされるスリット３６を介してサンプル３０に入射して、サンプル３０に入射する入射光線束３７とされる。また、入射光線束３７は、空気以外のものに遮られないようにする。さらに、入射光線束３７とサンプル３０の表面の法線３９とがなす角度の中央値（最大角と最小角の平均）をサンプル３０への入射する入射光線束３７の入射角θ_１とする。本例では、入射角θ_１は、θ_１＝２０°とされる。また、入射光線束３７と法線３９とがなす角度は入射角θ_１±３°である。
【００５３】
また、入射光線束３７がサンプル３０により反射されたに後に測光器３２で受光される受光光線束３８は、測光器３２に受光される。受光光線束３８は、測光器３２の受光部とサンプル３０の表面の測光スポットとを結ぶ線に囲まれた領域で反射された光であり、測光器３２に受光されるまで空気以外のものに遮られないようにする。さらに、受光３８とサンプル３０の表面の法線とが３９とがなす角度の中心値を受光角θ_２とする。受光角θ_２は、視野角測定を除いてはθ_２＝０°とする。また、受光光線束３８と法線３９とがなす角度は、受光角±５°以内とする。
【００５４】
光源３１は、サンプル３０の表面に対して略全方位から均等に光を照射することができるものであれば良い。また、視野角を測定するために光源３１の一部に切り込み部を設ける場合には、切り込み部のなす角度は全方位の１０％（３６°）以内とする。さらに、このような切り込み部は、視野角測定を除いては、サンプル３０の表面の６時方向に配置するものとする。
【００５５】
図８は、標準構成Ｃの幾何学的な条件を示す図であり、図８（ａ）は側面方向から見た構成を示す図であり、図８（ｂ）は平面方向から見た構成を示す図であり、同図（ｃ）は、積分球を用いてサンプルに光照射する構成を側面から見た図である。尚、同図（ａ）及び（ｂ）では、同図（ｃ）で説明する積分球４６及び光源４１は図示していない。
【００５６】
同図（ａ）及び（ｂ）によれば、サンプル４０は、サンプル４０の表面に光を取り込むための取り込み角度がθ_１±５°の範囲で均等に照射光４７が照射される。反射光４８は、サンプル４０の表面の法線４９に対して６時方向（方位角２７０°）へ光軸がθ_２±２°だけ傾いた方向に反射され、測光器４２に受光される。また、反射光４８の束とされる受光光線束は、その中心線に対して５°以上の傾きを有する光線が含まれないようにする。さらに、θ_１及びθ_２は、それぞれθ_１＝４５°、θ_２＝０°とする。
【００５７】
また、図８（ｃ）に示すように、積分球４６は、光源４１から出射される光を集光し、照射光４７としてサンプル４０に照射する。積分球４６の光源から光を取り込む受光開口、サンプル４０に臨む試料面開口、及びサンプル４０の表面からの光の正反射光を低減するためのトラップ開口などのすべての開口面積の和は、積分球４６の内面の全面積の１０％を超えないようにする。光トラップは、平滑な鏡面からの正反射光を少なくとも９５％は除くことが好ましい。また、サンプル４０の表面で反射された反射光４８は、積分球４６の内側を通って測光器４２に受光される。また、標準構成Ｃで使用される測光器４２としては、Ｌａｐｓｈｅｒｅ社製の積分球を用いた。また、測光器としては、色彩輝度計ＣＳ−１００Ａ（ミノルタ株式会社製）を用いた。
【００５８】
図９は、標準構成Ｄの幾何学的な条件を示す図であり、図９（ａ）は側面方向から見た構成を示す図であり、図８（ｂ）は平面方向から見た構成を示す図であり、同図（ｃ）は、積分球を用いてサンプルに光照射する構成を側面から見た図である。尚、同図（ａ）及び（ｂ）では、同図（ｃ）で説明する積分球５６及び光源５１は図示していない。
【００５９】
図９（ａ）及び（ｂ）によれば、サンプル５０の表面をあらゆる方向から均等に照明し、サンプル５０の表面の法線５９に対して６時方向（方位角２７０°）に向かう反射光のうち、光軸がθ_２±２°の方向である反射光５８を測光器５２で受光する。反射光５８からなる受光光線束は、その中心線に対し、５°以上の傾きを持つ光線が含まれないようにする。光トラップを用いる場合には、サンプル表面からの正反射光が測光器５２に受光されないようにし、受光されない仮想的な光線束には、その中心線に対して５°以上の傾きを有する仮想光線が含まれないようにする。また、θ_２は、θ_２＝０°とする。
【００６０】
図９（ｃ）に示すように、標準構成Ｄでは、標準構成Ｃと同様に測定のための光学系に積分球５６を用いる。積分球５６は、光源５１から出射される光を集光し、照射光５７としてサンプル５０に照射する。また、積分球４６、光源５１、サンプル５０及び測光器５２の位置関係は、標準構成Ｃと同様とする。尚、測定に使用される光源５１、積分球４６及び測光器５２は、標準構成Ｃと同様のものをした。また、光源５１及び積分球５６からなる照射ユニットとサンプル５０は、密着させることが望ましいが、密着できない場合には、サンプル５０から積分球５６の受光開口への見込み角（標準構成Ｃのθ_１に相当）を明示すればよい。
【００６１】
続いて、上述した標準構成Ａ〜Ｄによりサンプルの光の反射率を測定した結果について説明する。
【００６２】
図１０は、測定対象となるサンプルの光の反射率を測定した場合の標準構成Ａ〜Ｄによる測定値を比較した図である。
【００６３】
図１０によれば、ガラス板を配設しない場合、幾何学的な条件が標準構成Ａ，Ｂ及びＣで測定された光の反射率は、測定対象であるサンプルのグレースケールの反射率である６８．４％と略等しい測定値であった。一方、ガラス板を測定対象となるサンプルに載せた状態で測定した場合の光の反射率は、標準構成Ｂ，Ｃにおける反射率の低下に比べて、標準構成Ａ，Ｄにおける反射率の低下が大きい結果となった、また、標準構成Ａ，Ｄにおける反射率は、目視により測定された反射率６８．４％に比べて大きく低下していた。したがって、本例のように紙で形成されたサンプルの如き理想的な拡散反射媒体の光の反射率の測定においては、標準構成Ｂ，Ｃは、ある程度、ガラスを載せた場合でも目視に近い光の反射率が得られることがわかった。つまり、標準構成Ｂ，Ｃの如き光学系を用いることにより反射型画像表示装置が表示する画像の画質を評価すれば、目視に感じる画質の評価と同等の評価を行うことができると考えられる。
【００６４】
さらに、図１１に示すように、反射型画像表示装置の一例であるＥＤＤについて、上述した標準構成Ａ〜Ｄと同様の測定方法によって光の反射率を測定した。尚、標準構成Ｂで測定を行う際には、光の入射角θ_１をθ_１＝２０°，４５°の２条件として測定した。また、ＥＤＤの画像表示面に表示される画像は、黒色の文字画像と、文字画像の背景として白色で表示された背景画像とのそれぞれについて光の反射率を測定した。尚、図中Ｗｈｉｔｅと示したプロットが背景画像による光の反射率を示す値であり、Ｗｒｉｔｅと示したプロットが文字画像により光の反射率を示す値である。
【００６５】
また、光の反射率の測定するためにサンプルとして使用したＥＤＤの表示素子は、透明電極であるＩＴＯを含むガラスが表示電極となっているため、表示素子と、表示素子で表示された画像を見る人間との間に配設されたガラスによる影響を受けることなく、ＥＤＤで表示される画像の画質を目視で感じる印象に近い指標で評価することが重要となる。
【００６６】
図１１によれば、ＥＤＤによる光の反射率は、標準構成Ｂ，Ｃで測定した値に比べ、標準構成Ａ，Ｄで測定した値が低くなる傾向にあることがわかった。従って、例えば、文字画像による光の反射率と、背景画像による光の反射率との比で規定されるコントラスト比が標準構成Ａ〜Ｄによって殆ど変わらない場合であっても、標準構成Ａ，Ｄで測定したように背景画像の光の反射率が他の標準構成に比べて低い値であれば、実際の目視により感じる画質の印象と異なる評価結果となることがある。しかしながら、標準構成Ｂ，Ｃにより光の反射率を測定すれば、白色で表示された背景画像の反射率が低く測定されることがなく、画像に対して目視で感じた印象と対応する評価を行うことが可能となる。さらに、標準構成Ｂ，Ｃで測定された光の反射率により算出されるＯＤの比によれば、目視で感じる印象に近い指標に基づいて反射型画像表示装置の画像評価を行うことができる。
【００６７】
また、上述したようなＯＤの比に基づいて画像を評価する方法は、ＥＤＤに限定されるものではなく、反射型表示装置であれば如何なる表示装置に対しても好適であることが勿論である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、反射型画像表示装置の画像評価を行う際に、画像表示面に表示された文字画像のような被表示画像の光学濃度と、被表示画像の背景画像の光学濃度との比で規定されるコントラスト比に基づいて画質を評価することにより、実際に目視した場合に感じる画質に対応した画像評価を行うことができる。特に、反射型画像表示装置は、白色で表示された背景画像の光反射率が低い場合があり、目視により感じる画質と、光の反射率の比で規定されるコントラスト比に基づいた評価結果との間で画質の良し悪しについて差が生じる場合があるが、光学濃度比で規定されるコントラスト比に基づいて評価を行うことにより、目視での評価と同等の画像の評価を行うことが可能となる。
【００６９】
また、反射型画像表示装置の光の反射率を測定する際に、電子情報技術産業協会規格（ＥＩＡＪＥＤ−２５２３）に規定されている標準構成である全方位（リング）平行光照射方式、又は部分拡散照射方式を用いることにより、ガラスなどを介した場合の光の反射率の測定を正確に行うことができる。よって、このような標準構成によれば、ＥＤＤなどの反射型画像表示装置の画像を目視で感じる画質と大差なく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明者が行った実験を説明するための図であり、被験者とサンプルとの位置関係を説明するための図である。
【図２】従来の光の反射率で規定されるコントラスト比に対して被験者の画質に対する印象を文字Ａの各ＯＤ毎にプロットした図である。
【図３】本発明で用いられるＯＤで規定されるコントラスト比に対して被験者の画質に対する印象を文字Ａの各ＯＤ毎にプロットした図である。
【図４】被表示画像の一例である文字画像の光の反射率と、背景画像の光の反射率との比により示されるコントラスト比を示す曲線１０と、被表示画像の一例である文字画像のＯＤと、背景画像のＯＤとの比で示されるコントラスト比を示す曲線１１を比較した図である。
【図５】各標準構成で位置関係を指定するための座標を説明するための図である。
【図６】標準構成Ａの幾何学的な条件を説明するための図であり、（ａ）は標準構成Ａを側面方向から見た図、（ｂ）は標準構成Ａを平面方向から見た図である。
【図７】標準構成Ｂの幾何学的な条件を説明するための図であり、（ａ）は標準構成Ｂを側面方向から見た図、（ｂ）は標準構成Ｂを平面方向から見た図である。
【図８】標準構成Ｃの幾何学的な条件を説明するための図であり、（ａ）は標準構成Ａを側面方向から見た図、（ｂ）は標準構成Ａを平面方向から見た図、（ｃ）は積分球を含む要部を側面方向から見た図である。
【図９】標準構成Ｄの幾何学的な条件を説明するための図であり、（ａ）は標準構成Ａを側面方向から見た図、（ｂ）は標準構成Ａを平面方向から見た図、（ｃ）は積分球を含む要部を側面方向から見た図である。
【図１０】測定対象となるサンプルの光の反射率を測定した場合における標準構成Ａ〜Ｄによる測定値を比較した図である。
【図１１】反射型画像表示装置の一例であるＥＤＤについて、標準構成Ａ〜Ｄと同様な測定方法によって光の反射率を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
２ａ背景領域、２１，３１，４１，５１光源、２２，３２，４２，５２測光器、２３照明光線束、２３ａ，２４ａ中心線、２４，３８受光光線束、３５遮光板、３６スリット、３７入射光線束、４６，５６積分球、４７，５７照射光、４８，５８反射光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image evaluation method for a reflection-type image display device, and more particularly, to an image quality of an image displayed by a reflection-type image display device, to an impression of image quality received by an observer who actually views the reflection-type image display device. The present invention relates to an image evaluation method for a reflection type image display device that can be evaluated based on a corresponding index.
[0002]
[Prior art]
As displays for displaying image information, self-luminous image display devices such as a CRT (Cathode Ray Tube) display and a plasma display are widely known. One of the indices for evaluating the image quality of a display image displayed on such a self-luminous image display device is the brightness of a black display portion displayed in black, not including external light reflection by the image display surface. The contrast ratio is defined by the ratio of the luminance indicating the brightness of the white display unit, which is displayed in white, and which is the background image of the black display unit as the background image of the black display unit. According to the contrast ratio defined by these luminance ratios, it is possible to quantify the contrast ratio of a display image, and it has been used as a sufficiently effective index for evaluating the image quality of a display image.
[0003]
In recent years, a reflection type image display device such as a reflection type liquid crystal display and an electro deposition display (hereinafter, referred to as EDD) for displaying an image by reflecting external light has been developed. When evaluating the image quality of a display image displayed by such a reflection type image display device, similarly to the self-luminous type image display device, the reflectance of light indicating the brightness of the black display portion of the display image and The contrast ratio defined by the ratio with the reflectance of light indicating the brightness of the white display unit is used as one of the indices.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the contrast ratio defined by the ratio of the reflectance of light indicating the brightness of the black display portion of the display image to the reflectance of light indicating the brightness of the white display portion is equal to the reflectance of the black display portion. It is an index indicating a relative value between the light reflectance of the white display section and the white display section. Therefore, when the reflectance ratio of the light of the black display portion displayed on the image display surface of the reflection type image display device is low, the reflectance of the light of the white display portion is low. Even in a lower case, the contrast ratio defined by the ratio of the reflectance of light between the black display portion and the white display portion may have a large value.
[0005]
Based on such a contrast ratio, it is determined that the difference in brightness between the black display portion and the white display portion is large, and even when the image quality is evaluated as good, it is considered that the image quality is sufficiently good in actual appearance. Sometimes you can't feel it. Furthermore, even with the same contrast ratio, the reflectivity of light by the white display unit differs due to the difference in the reflectivity of light by the black display unit, and the appearance of the entire display image may be different.
[0006]
The contrast ratio defined by the ratio of the reflectance of light between the black display unit and the white display unit may not be an appropriate index for evaluating the image quality of the display image displayed by the reflective image display device, There has been a demand for an index that is close to the sensation actually felt by humans with respect to the image quality of a display image.
[0007]
Therefore, the present invention provides an image evaluation method of a reflection type image display device capable of quantifying the quality of image quality so as to correspond to the impression of image quality that a human perceives when actually viewing a display image. The purpose is to:
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The image evaluation method for a reflective image display device according to the present invention is a method for evaluating the ratio between the optical density of an image to be displayed displayed on the image display surface of the reflective image display device and the optical density of a background image serving as a background of the image to be displayed. The image quality of an image displayed on an image display surface is evaluated based on a contrast ratio defined by an optical density ratio.
[0009]
In such an image evaluation method for a reflection-type image display device, the displayed image is a character image on which character information is displayed.
[0010]
Further, in the image evaluation method of the reflection type image display device of the present invention, the display color of the display target image is black, and the display color of the background image is white. When a human actually views the image by evaluating the image quality based on the contrast ratio defined by the optical density of the displayed image displayed in black and the optical density of the background image displayed in white Can be evaluated.
[0011]
Furthermore, in the image evaluation method of the reflection type image display device of the present invention, when evaluating the image quality based on the contrast ratio, the reflectance of the light to be displayed by the image to be displayed is about 13% or less. I do. When the light reflectance of the displayed image is about 13% or less, using the contrast ratio calculated from the optical density corresponds to the actual appearance as compared with using the contrast ratio calculated from the light reflectance. Image evaluation can be performed.
[0012]
Further, in the image evaluation method of the reflection type image display device of the present invention, the optical density is based on a visual density which is quantified as a stimulus that an observer watching the image display surface receives from an image displayed on the image display surface. It is characterized by being specified. By using the optical density corresponding to the visual density obtained by quantifying the sensation felt by humans, it is possible to perform image evaluation close to the appearance.
[0013]
In such an image evaluation method for a reflection type image display device, the optical density is characterized by being defined by the reflectance of light in a region of interest where an observer focuses on the image. By defining the optical density based on the reflectance of light in the region of interest, the sensation close to the actual appearance can be quantified.
[0014]
Further, in such an image evaluation method for a reflection type image display device, a light transmitting portion having light transmitting property is formed on the surface of the image display surface. Even when a light transmitting portion is formed on the image display surface, the image can be evaluated based on an index that is close to the visual sense.
[0015]
Furthermore, in such an image evaluation method for a reflection type image display device, the light transmission portion has a drive electrode for driving a display element provided in the reflection type image display device. Even when light is not directly reflected from the display element, the image can be evaluated using the contrast ratio defined based on the optical density ratio.
[0016]
Further, in such an image evaluation method of a reflection type image display device, in the image quality evaluation based on the contrast ratio, the irradiation light irradiating the image display surface and the optical path of the reflection light reflected by the image display surface Is characterized by obeying a geometric condition determined by an omnidirectional parallel light irradiation system. By irradiating and receiving light by an omnidirectional light irradiation method, an accurate contrast ratio can be obtained.
[0017]
Further, in such an image evaluation method of a reflection type image display device, in the image quality evaluation based on the contrast ratio, the irradiation light irradiating the image display surface and the optical path of the reflection light reflected by the image display surface Is characterized by obeying a geometric condition determined by the partial diffusion irradiation method. By irradiating and receiving light by the partial diffusion irradiation method, an accurate contrast ratio can be obtained.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an image evaluation method of the reflection type image display device of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0019]
First, with reference to FIGS. 1 to 4, the inventors of the present invention conducted an experiment to confirm whether a contrast ratio using optical density as an index in an image evaluation method of a reflection type image display device is suitable. The experiment will be described.
[0020]
As shown in FIG. 1, the inventor of the present application showed a sample 1 composed of a white paper 2 and a black letter A printed on the paper to a subject 3, and examined the impression of image quality. In this experiment, the optical density (Optical Density: hereinafter, referred to as OD) of the printed character A is 0.2, 0.5, 0.8, 1.0, 1.2, 1.5, 2.. The OD of the paper 2 was changed from 0.2 to 2.0 in the same manner as the OD of the character A, and the sample 1 on which the character A was printed at each OD was shown to ten subjects 3. In addition, the character A is not limited to the character, and may be an arbitrary figure as long as a graphic having a shape whose image quality can be evaluated by OD is printed together with the background area 2a of the character A.
[0021]
Further, the impression that the subject 3 felt on the image quality of the sample 1 was digitized, and the impression of the digitized image quality was set as VI (Visual Impression). Note that VI was set to a larger value as the subject 3 felt that the image quality was better.
[0022]
When measuring the light reflectance of the character A and the light reflectance of the background region 2a in the sample 1, the light reflectance of the sample 1 is parallel to the surface vertical direction of the background region 2a on which the character A is printed from an angle of 45 °. The reflectance of light is measured by irradiating light and receiving light from an angle of 0 ° with respect to the surface vertical direction. Further, the positions of the light irradiation angle and the light receiving angle may be reversed. The positions of the light source for irradiating the light, the sample 1, and the photometer for receiving the reflected light in the reflectance measuring method in this experiment are defined in a reflective liquid crystal display module measuring method of EIAJ ED-2523 described later. Same as standard configuration A.
[0023]
Here, the OD used as an index when evaluating the image quality in this experiment will be described. In general, when the intensity I of a certain stimulus changes by a small amount ΔI, the relationship between the stimulus intensity I and the small amount ΔI when the subject can identify the change in the stimulus of ΔI is approximately expressed by an equation ( 1), and is experimentally found as Weber's law.
[0024]
(Equation 1)

[0025]
The change ΔS in sensation caused by the subject due to the minute amount ΔI is the minimum unit of sensation indicated by a sensation scale in psychophysics, and the change ΔS in sensation is expressed by equation (2) using equation (1). Note that k in Expression (2) is a constant.
[0026]
(Equation 2)

[0027]
In addition, the minimum stimulus value in the sensation felt by the subject with respect to the stimulus applied from the outside is called an absolute threshold. Assuming that the value of the absolute threshold is Io, the sensation S felt by the subject is expressed by Expression (3) by integrating Expression (2). The law in which the sensation of the subject perceived by the stimulus is quantified by the stimulus is called Weber-Fechner's law and is widely known.
[0028]
[Equation 3]

[0029]
With respect to the white stimulus, the relationship between the luminance level L and ΔL holds when L> 100 cd · m 2 or more, and ΔL / L = 0.01 may be practically used. Therefore, the logarithm of the tristimulus value Y can be used as an equal lightness scale other than the Munsell value.
[0030]
This is widely used as a so-called visual density in the evaluation of photographs and the like. An index corresponding to such visual density is optical density (OD). Further, if the reflectance of light at the target portion of the image is R, OD can be expressed by Expression (4).
[0031]
(Equation 4)

[0032]
According to such an OD, the image quality can be evaluated based on an index close to the actual feeling, and the quality of the image actually sensed by human eyes is better than the evaluation of the image quality based on the conventional index. It is possible to make an evaluation that is close to bad.
[0033]
FIG. 2 is a conventional index defined by the ratio of the reflectance of light indicating the brightness of the character A to the reflectance of light indicating the brightness of the background area 2a as the background of the character A. 6 is a diagram in which VI is plotted for each OD of character A. In FIG. 2, the horizontal axis represents the contrast ratio as a conventional index, and the vertical axis represents VI.
[0034]
According to FIG. 2, the tendency of the change in the impression (VI) regarding the image quality of the subject 3 is different from the contrast ratio obtained by the ratio between the light reflectance of the black character A and the light reflectance of the background area 2a. The OD of the letter A hardly coincided with each OD from 0.2 to 2.0, and the correspondence between the contrast ratio and the change in VI was weak.
[0035]
FIG. 3 is a diagram in which the result shown in FIG. 2 is rewritten by replacing the contrast ratio on the horizontal axis in FIG. 2 with the contrast ratio indicated by the ratio between the OD of the character A and the OD of the background area 2a. is there.
[0036]
According to FIG. 3, for each of the ODs of the character A whose OD is from 0.2 to 2.0, the VI with respect to the contrast ratio almost coincides, and the tendency of the change of the VI with respect to the contrast ratio does not depend on the OD of the character A. It showed a similar trend of change. In a wide OD range from the low OD region to the high OD region of the character A, the subject 3 tends to feel that the image quality of the image composed of the character A and the background region 2a is better as the contrast ratio is higher. I understand.
[0037]
Further, even when the OD of the character A is low, that is, even when the black color of the character A is light, the quality of the image can be evaluated using the contrast ratio indicated by the ratio of the OD of the character A to the OD of the background area 2a. I understand. The contrast ratio when the subject 3 felt that the image quality of the sample 1 was good was 5 or more. Furthermore, when the optical density of the character A is higher than the OD of the background area 2a and the OD of the character A is 0.8 or more, the subject 3 tends to feel that the image quality of the sample 1 is good. Thus, it was found that when the optical density of the character was less than about 0.8, the subject 3 felt that the image quality of the sample 1 was poor even if the value of the contrast ratio was 5 or more.
[0038]
That is, according to FIGS. 2 and 3, the contrast ratio indicated by the ratio between the OD of the character A printed on the sample 1 and the OD of the background area 2a is determined by the reflectance of the light of the character A and the light of the background area 2a. It can be seen that this is a more suitable index for quantifying the quality of the image quality that a human perceives when viewing an image, as compared to the index indicated by the ratio with respect to the reflectance. Therefore, the contrast ratio defined by the ratio of the OD of the displayed image displayed on the image display surface of the reflective image display device to the OD of the background image of the displayed image is such that the reflectance of light in the background region is It is considered that a reflective image display device that is lower than the light reflectance of a background region in a light-emitting image display device is suitable for evaluating image quality.
[0039]
Next, referring to FIG. 4, the relationship between the contrast ratio and the image quality represented by the ratio of the light reflectance of the displayed image to the light reflectance of the background image, the OD of the displayed image, and the background Consideration made by the present inventor on the relationship between the contrast ratio indicated by the ratio to the OD of the image and the image quality will be described.
[0040]
FIG. 4 shows a curve 10 indicating a contrast ratio represented by a ratio between the light reflectance of a character image as an example of a display image and the light reflectance of a background image, and a character image as an example of a display image. FIG. 11 is a diagram showing a curve 11 indicating a contrast ratio represented by a ratio of the OD of the background image to the OD of the background image. Curves 10 and 11 are curves showing the reflectance of the background image light necessary for each contrast ratio to be 5. Note that the horizontal axis in the drawing is the light reflectance of a character image as an example of the displayed image, and the vertical axis in the drawing is the light reflectance of the background image.
[0041]
According to FIG. 4, when the OD of the character image is high and the light reflectance is low, the reflection of the light of the background image indicated by the curve 11 is smaller than that of the background image indicated by the curve 10. Rates tend to be high. When the reflectance of the light of the background image shown by the curves 10 and 11 is reversed, the reflectance of the light of the character image is about 13%. Further, when the optical density of the character image when the light reflectance of the character image is approximately 13% is calculated based on the equation (4), it is approximately 0.88.
[0042]
Further, when FIG. 3 is considered with reference to FIG. 4, when the OD of the character image is 0.8 or less, the contrast ratio is 5 or more compared with the increase rate of VI when the OD of the character image is 0.8 or more. However, the rate of increase in VI tended to decrease. Therefore, according to FIGS. 3 and 4, the display image displayed by the reflection-type image display device based on the contrast ratio defined by the ratio of the OD of the display image to the OD of the background image of the display image. When evaluating the image quality, if the light reflectance of the character image is about 13% or less, it is considered that the image evaluation corresponding to the apparent image quality can be performed.
[0043]
Next, with reference to FIG. 5 to FIG. 10, in order to examine an optical system in an image evaluation method of a reflection type image display device, an experiment was performed in which the inventor of the present application measured light reflectance with various optical systems. explain.
[0044]
The sample to be measured in this experiment is represented by an achromatic color represented by a gray scale specified by gradation information having a halftone between white and black, and has a lightness (N ) And light reflectance of 8.5 and 68.4%, respectively. The lightness and the reflectance of light were determined by comparing the sample with the Munsell Neutral Scale in advance by visual observation and assigning the closest value to the Munsell Neutral Scale.
[0045]
By the way, the Munsell color system is one of the color systems expressing colors by three attributes, and one color is represented by a hue representing a type of a color, a lightness representing a brightness of a color, and a vividness of a color. Expressed by the chroma shown. Such lightness of the Munsell color system is referred to to express relative brightness of the perceptual system with the object color, and generally corresponds to the tristimulus value Y. The tristimulus value is determined by original stimuli that are independent three colors of red (700 nm monochromatic light), green (546.1 nm monochromatic light), and blue (435.8 nm monochromatic light). The tristimulus value Y is called a luminous reflectance of a reflective object that reflects light. Since the tristimulus values Y are not at equal intervals with respect to the lightness, an equal lightness scale is used as a scale obtained by correcting Y so that the lightness becomes uniform. One example of such an equal lightness scale is the lightness of the Munsell color system.
[0046]
Further, in an actual reflection type image display device, a light transmitting plate such as a glass plate having light transmissivity is provided on a surface of a display element for displaying an image, and incident light incident on the image display surface is Incident on the display element via the light transmitting plate. Further, the reflected light reflected by the display element or the reflecting plate that reflects the incident light is emitted to the outside via the light transmitting plate in the same manner as the incident light. In order to consider the effect of such a light transmitting plate on the image quality, the light reflectance of the case where the glass plate is provided on the surface of the sample to be measured and the case where the glass plate is not provided are also combined. And compared.
[0047]
Furthermore, when measuring the light reflectance, the measurement was performed based on the reflection type liquid crystal display module measurement method (matrix type liquid crystal display module) specified in the Electronic Information Technology Industries Association Standard (EIAJED-2523). .
[0048]
FIG. 5 illustrates a light source for measuring the light reflectance, a light reflecting surface of a sample to be measured, and coordinates used to specify a positional relationship with a photometer for measuring reflected light. FIG. As shown in FIG. 5, the right direction of the sample 20 is the 3 o'clock direction (azimuth angle φ = 0 °), the left direction is the 9 o'clock direction (azimuth angle φ = 180 °), and the upward direction is the 12 o'clock direction (azimuth angle φ). = 90 °), and the downward direction is the 6 o'clock direction (azimuth angle φ = 270 °). The angle of inclination in each direction with respect to the normal direction of the surface of the sample 20 is defined as θ. Therefore, the normal direction is θ = 0 °, and the range of θ is 0 ° ≦ θ ≦ 90 °.
[0049]
The optical path of the irradiation light when measuring the reflectance of the light of the sample 20 and the geometrical conditions for receiving the reflected light are standardized by the Electronic Information Technology Industries Association Standard (EIAJ ED-2523). Configuration A: four standard configurations of a parallel light irradiation system, standard configuration B: omnidirectional (ring) parallel light irradiation system, standard configuration C: partial diffusion irradiation system, standard configuration D: omnidirectional diffusion irradiation system.
[0050]
In this example, SUPERBRIGHT 152S XE Light Source (manufactured by SAN ELECTRIC) was used as a light source when configuring such standard configurations A to D. Further, various measuring devices including a light source were arranged on a pedestal (manufactured by Minolta Co., Ltd.), and optical systems in standard configurations A to D were configured. Further, in order to reduce external light that causes an error in the measured value, the light reflectance was measured in a dark room. Furthermore, when the light source was not turned on, the illuminance on the vertical plane at the center of the display surface of the sample was set to be 1 lx (lux) or less, and when the light source was turned on, it was set to be 300 lx or more. The measurement was performed under the environment of temperature = 25 ° C. ± 2 ° C., humidity = 25% to 85%, and air pressure = 86 kPA to 106 kPa.
[0051]
6A and 6B are diagrams showing geometric conditions of the standard configuration A, FIG. 6A is a diagram showing a configuration viewed from a side direction, and FIG. 6B is a diagram showing a configuration viewed from a plane direction. It is. According to FIGS. 7A and 7B, the light irradiation angle and the light reception angle of the reflected light in the standard configuration A are respectively the design irradiation angle (θ ₁ , Φ ₁ ), Design acceptance angle (θ ₂ , Φ ₂ ). The light source 21 has a design irradiation angle direction (θ ₁ ± 2 °, φ ₁ (± 2 °) to irradiate the surface of the sample 20 with light, and the designed light receiving angle direction (θ ₂ ± 2 °, φ ₂ (± 2 °) and the reflected light is received by the photometer 22. When irradiating and receiving light, the illumination light beam bundle 23 and the received light beam bundle 24 do not include light beams having an inclination of 5 ° or more with respect to the

center lines

23a and 24a, respectively. In this example, the design irradiation angle (θ ₁ , Φ ₁ ) And the design acceptance angle (θ ₂ , Φ ₂ ) Are (30 °, 90 °) and (0 °, 270 °), respectively. Also, the irradiation diameter d ₁ And light receiving diameter d ₂ Is always d ₁ > D ₂ Or d ₁ <D ₂ And
[0052]
7A and 7B are diagrams illustrating the geometric conditions of the standard configuration B, FIG. 7A is a diagram illustrating the configuration viewed from the side, and FIG. 7B is a diagram illustrating the configuration viewed from the plane. It is. According to FIGS. 6A and 6B, light emitted from the light source 31 enters the sample 30 through the ring-shaped slit 36 formed in the light shielding plate 35, and enters the sample 30. Incident light beam 37. Further, the incident light beam 37 is not blocked by anything other than the air. Further, the median (the average of the maximum angle and the minimum angle) between the incident light beam 37 and the normal line 39 of the surface of the sample 30 is determined by the incident angle θ of the incident light beam 37 incident on the sample 30. ₁ And In this example, the incident angle θ ₁ Is θ ₁ = 20 °. The angle formed by the incident light beam 37 and the normal 39 is the incident angle θ. ₁ ± 3 °.
[0053]
The light beam bundle 38 received by the photometer 32 after the incident light beam 37 is reflected by the sample 30 is received by the photometer 32. The received light beam bundle 38 is light reflected in a region surrounded by a line connecting the light receiving portion of the photometer 32 and the photometric spot on the surface of the sample 30, and is reflected by something other than air until it is received by the photometer 32. Be unobstructed. Further, the central value of the angle formed between the light receiving 38 and the normal to the surface of the sample 30 by 39 is the light receiving angle θ. ₂ And Receiving angle θ ₂ Is θ except for viewing angle measurement ₂ = 0 °. The angle formed between the received light beam 38 and the normal 39 is within ± 5 ° of the received light angle.
[0054]
The light source 31 only needs to be capable of uniformly irradiating the surface of the sample 30 with light from substantially all directions. In the case where a notch is provided in a part of the light source 31 for measuring the viewing angle, the angle formed by the notch is within 10% (36 °) of all directions. Further, such cuts are arranged in the 6 o'clock direction on the surface of the sample 30 except for the viewing angle measurement.
[0055]
8A and 8B are diagrams showing the geometric conditions of the standard configuration C. FIG. 8A is a diagram showing the configuration viewed from the side, and FIG. 8B is a diagram showing the configuration viewed from the plane. FIG. 3C is a diagram of a configuration of irradiating a sample with light using an integrating sphere as viewed from a side. In FIGS. 7A and 7B, the integrating sphere 46 and the light source 41 described with reference to FIG.
[0056]
According to FIGS. 6A and 6B, the sample 40 has a capturing angle θ for capturing light on the surface of the sample 40. ₁ The irradiation light 47 is evenly applied within a range of ± 5 °. The reflected light 48 has an optical axis θ in the direction of 6 o'clock (azimuth 270 °) with respect to the normal 49 of the surface of the sample 40. ₂ The light is reflected in a direction inclined by ± 2 ° and received by the photometer 42. Also, the received light beam bundle, which is the bundle of the reflected light 48, does not include a light beam having an inclination of 5 ° or more with respect to the center line. Furthermore, θ ₁ And θ ₂ Is θ ₁ = 45 °, θ ₂ = 0 °.
[0057]
Further, as shown in FIG. 8C, the integrating sphere 46 condenses the light emitted from the light source 41 and irradiates the sample 40 as irradiation light 47. The sum of all aperture areas, such as a light receiving aperture for taking in light from the light source of the integrating sphere 46, a sample surface aperture facing the sample 40, and a trap aperture for reducing the specular reflection of light from the surface of the sample 40, is integrated. The total area of the inner surface of the sphere 46 should not exceed 10%. Preferably, the optical trap removes at least 95% of the specularly reflected light from the smooth mirror surface. The reflected light 48 reflected on the surface of the sample 40 passes through the inside of the integrating sphere 46 and is received by the photometer 42. As the photometer 42 used in the standard configuration C, an integrating sphere manufactured by Lapshore was used. In addition, a color luminance meter CS-100A (manufactured by Minolta Co., Ltd.) was used as a photometer.
[0058]
9A and 9B are diagrams showing geometric conditions of the standard configuration D, FIG. 9A is a diagram showing a configuration viewed from a side direction, and FIG. 8B is a diagram showing a configuration viewed from a plane direction. FIG. 3C is a diagram of a configuration of irradiating a sample with light using an integrating sphere as viewed from a side. In FIGS. 7A and 7B, the integrating sphere 56 and the light source 51 described with reference to FIG.
[0059]
According to FIGS. 9A and 9B, the surface of the sample 50 is uniformly illuminated from all directions, and the reflected light traveling in the 6 o'clock direction (270 ° azimuth) with respect to the normal 59 of the surface of the sample 50. Of which the optical axis is θ ₂ The reflected light 58 in the direction of ± 2 ° is received by the photometer 52. The received light beam bundle composed of the reflected light 58 does not include a light beam having an inclination of 5 ° or more with respect to the center line. When an optical trap is used, the specular light from the sample surface is prevented from being received by the photometer 52, and a virtual light beam that is not received has a virtual light beam having an inclination of 5 ° or more with respect to its center line. Should not be included. Also, θ ₂ Is θ ₂ = 0 °.
[0060]
As shown in FIG. 9C, in the standard configuration D, an integrating sphere 56 is used for an optical system for measurement as in the standard configuration C. The integrating sphere 56 condenses the light emitted from the light source 51 and irradiates the sample 50 as irradiation light 57. The positional relationship between the integrating sphere 46, the light source 51, the sample 50, and the photometer 52 is the same as in the standard configuration C. The light source 51, the integrating sphere 46, and the photometer 52 used for the measurement were the same as those in the standard configuration C. It is desirable that the sample 50 and the irradiation unit including the light source 51 and the integrating sphere 56 be in close contact with each other, but if they cannot be in close contact, the expected angle from the sample 50 to the light receiving opening of the integrating sphere 56 (θ of the standard configuration C) ₁ ).
[0061]
Subsequently, the result of measuring the light reflectance of the sample using the standard configurations A to D described above will be described.
[0062]
FIG. 10 is a diagram comparing measured values obtained by standard configurations A to D when measuring the light reflectance of a sample to be measured.
[0063]
According to FIG. 10, when the glass plate is not provided, the reflectance of light measured in the geometrical configuration A, B, and C is the gray scale reflectance of the sample to be measured. The measured value was approximately equal to 68.4%. On the other hand, when the reflectance is measured in a state where the glass plate is placed on the sample to be measured, the reflectance of the standard configurations A and D is lower than that of the standard configurations B and C. The results were large, and the reflectances in the standard configurations A and D were significantly lower than the reflectance measured by visual inspection of 68.4%. Therefore, in the measurement of the light reflectance of an ideal diffuse reflection medium such as a sample formed of paper as in this example, the standard configurations B and C have a certain degree of light close to visual observation even when glass is placed. It was found that the reflectance was obtained. That is, if the image quality of the image displayed by the reflection type image display device is evaluated by using an optical system such as the standard configurations B and C, it is considered that the same evaluation as the evaluation of the image quality perceived by the naked eye can be performed.
[0064]
Further, as shown in FIG. 11, the light reflectance of the EDD, which is an example of the reflection type image display device, was measured by the same measurement method as in the standard configurations A to D described above. When the measurement is performed in the standard configuration B, the light incident angle θ ₁ To θ ₁ = 20 ° and 45 °. As for the image displayed on the image display surface of the EDD, the reflectance of light was measured for each of a black character image and a background image displayed in white as a background of the character image. In the drawing, a plot indicated by White is a value indicating the light reflectance by the background image, and a plot indicated by Write is a value indicating the light reflectance by the character image.
[0065]
In addition, since the display element of the EDD used as a sample for measuring the light reflectance is a glass including ITO which is a transparent electrode as a display electrode, the display element and an image displayed by the display element are displayed. It is important to evaluate the image quality of an image displayed by the EDD using an index close to the impression visually perceived without being affected by the glass disposed between the viewer and the viewer.
[0066]
According to FIG. 11, it was found that the reflectance of light by EDD tends to be lower in the values measured in the standard configurations A and D than in the values measured in the standard configurations B and C. Therefore, for example, even when the contrast ratio defined by the ratio between the reflectance of light from a character image and the reflectance of light from a background image hardly changes between the standard configurations A to D, the standard configurations A and D If the reflectance of the light of the background image is lower than that of the other standard configurations as measured in the above, the evaluation result may be different from the impression of the image quality felt by actual visual observation. However, when the reflectance of light is measured by the standard configurations B and C, the reflectance of the background image displayed in white is not measured to be low, and the evaluation corresponding to the visual impression on the image is evaluated. It is possible to do. Further, according to the ratio of the OD calculated based on the reflectances of the light measured in the standard configurations B and C, it is possible to perform the image evaluation of the reflection type image display device based on the index close to the impression visually felt.
[0067]
Further, the method of evaluating an image based on the OD ratio as described above is not limited to the EDD, and it is a matter of course that the method is suitable for any display device as long as it is a reflective display device. .
[0068]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, when performing an image evaluation of a reflective image display device, the optical density of an image to be displayed such as a character image displayed on an image display surface and the background of the image to be displayed By evaluating the image quality based on the contrast ratio defined by the ratio with the optical density of the image, it is possible to perform image evaluation corresponding to the image quality that is actually felt when visually observed. In particular, the reflection-type image display device may have a low light reflectance of a background image displayed in white, and an image quality felt visually, and an evaluation result based on a contrast ratio defined by a ratio of light reflectance. There may be a difference in the quality of the image between the two, but by performing the evaluation based on the contrast ratio defined by the optical density ratio, it is possible to evaluate the image equivalent to the visual evaluation Become.
[0069]
Further, when measuring the light reflectance of the reflection type image display device, an omnidirectional (ring) parallel light irradiation system which is a standard configuration specified by the Electronic Information Technology Industries Association standard (EIAJ ED-2523), or By using the partial diffusion irradiation method, it is possible to accurately measure the light reflectance when light passes through glass or the like. Therefore, according to such a standard configuration, it is possible to evaluate the image quality of a reflection-type image display device such as an EDD without much difference from the image quality that is visually perceived.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining an experiment performed by the inventor of the present application, and is a diagram for explaining a positional relationship between a subject and a sample.
FIG. 2 is a diagram in which an impression of a subject's image quality with respect to a contrast ratio defined by a conventional light reflectance is plotted for each OD of a character A.
FIG. 3 is a diagram in which an impression of a subject on image quality is plotted for each OD of a character A with respect to a contrast ratio defined by an OD used in the present invention.
FIG. 4 is a curve 10 showing a contrast ratio represented by a ratio between the light reflectance of a character image as an example of a display image and the light reflectance of a background image, and a character image as an example of a display image. FIG. 11 is a diagram comparing a curve 11 indicating a contrast ratio indicated by a ratio of the OD of the background image to the OD of the background image.
FIG. 5 is a diagram for explaining coordinates for specifying a positional relationship in each standard configuration.
6A and 6B are diagrams for explaining geometric conditions of the standard configuration A, wherein FIG. 6A is a diagram of the standard configuration A viewed from the side, and FIG. 6B is a diagram of the standard configuration A viewed from the plane. FIG.
7A and 7B are diagrams for explaining the geometrical conditions of the standard configuration B. FIG. 7A is a diagram of the standard configuration B viewed from a side direction, and FIG. 7B is a diagram of the standard configuration B viewed from a plane direction. FIG.
8A and 8B are diagrams for explaining geometric conditions of the standard configuration C. FIG. 8A is a diagram of the standard configuration A viewed from the side, and FIG. 8B is a diagram of the standard configuration A viewed from the plane. FIG. 3C is a diagram of a main part including the integrating sphere viewed from the side.
9A and 9B are diagrams for explaining the geometric conditions of the standard configuration D, wherein FIG. 9A is a diagram of the standard configuration A viewed from the side, and FIG. 9B is a diagram of the standard configuration A viewed from the plane direction. FIG. 3C is a diagram of a main part including the integrating sphere viewed from the side.
FIG. 10 is a diagram comparing measured values obtained by standard configurations A to D when the light reflectance of a sample to be measured is measured.
FIG. 11 is a diagram showing the results of measuring the light reflectance of an EDD, which is an example of a reflection type image display device, by a measurement method similar to the standard configurations A to D.
[Explanation of symbols]
2a background area, 21, 31, 41, 51 light source, 22, 32, 42, 52 photometer, 23 illumination light flux, 23a, 24a center line, 24, 38 light reception light flux, 35 light shielding plate, 36 slit, 37 incidence Ray bundle, 46, 56 integrating sphere, 47, 57 irradiation light, 48, 58 reflected light

Claims

In the image evaluation method of the reflection type image display device,
A contrast ratio defined by an optical density ratio which is a ratio of an optical density of an image to be displayed displayed on an image display surface of the reflection type image display device and an optical density of a background image serving as a background of the image to be displayed. An image evaluation method for a reflection type image display device, comprising: evaluating an image quality of an image displayed on the image display surface based on the image quality.

2. The image display method according to claim 1, wherein the display target image is a character image on which character information is displayed.

2. The image evaluation method according to claim 1, wherein a display color of the display target image is black, and a display color of the background image is white.

2. The image evaluation method according to claim 1, wherein when the image quality is evaluated based on the contrast ratio, the reflectance of the image to be displayed is about 13% or less. .

2. The reflection according to claim 1, wherein the optical density is defined based on a visual density quantified as a stimulus received from an image displayed on the image display surface by an observer viewing the image display surface. Image evaluation method for a portable image display device.

The image evaluation method according to claim 5, wherein the optical density is defined by a reflectance of light in a region of interest where the observer focuses on the image.

7. The method according to claim 6, wherein a light transmitting portion having a light transmitting property is formed on a surface of the image display surface.

8. The method according to claim 7, wherein the light transmitting unit has a drive electrode for driving a display element provided in the reflective image display device.

When evaluating the image quality based on the contrast ratio, the irradiation light irradiated to the image display surface, and the optical path of the reflected light reflected by the image display surface are geometrically determined by an omnidirectional parallel light irradiation method. 8. The method for evaluating an image of a reflection type image display device according to claim 7, wherein the image evaluation method conforms to a biological condition.

When evaluating the image quality based on the contrast ratio, the irradiation light applied to the image display surface, and the optical path of the reflected light reflected by the image display surface are geometrical paths determined by a partial diffusion irradiation method. 8. The image evaluation method for a reflection type image display device according to claim 7, wherein a condition is satisfied.