JP2008170378A - シンチレーション評価方法およびシンチレーション評価装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のシンチレーション評価装置は、シンチレーションの干渉パターンSを含む画像データを取得するピンホールカメラ10と、干渉パターンSを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去するとともに、干渉パターンSを含む画像データの解像度を低下させる画像処理を行う画像処理部と、ノイズ成分除去後かつ解像度低下後の干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出する演算部と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図2
Description
まず、それらの問題点について以下、説明する。
上では説明を省略したが、従来からもシンチレーション(スペックル)を定量化する試みはなされている。唯一知られているものは、人間の眼のF♯(5.6)と残像時間(1/30秒)に合わせたカメラを用い、スクリーン面をデフォーカス状態で撮影し、撮影結果からスペックルコントラスト値を求め、その値でシンチレーションを評価するというものである。スペックルコントラスト値は、干渉パターンを含む画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいて計算される。ところが、本方法は、レーザプロジェクタの画像(顕著なシンチレーションが生じる画像)とランプ光源プロジェクタの画像を比較する場合のように、シンチレーションの程度に顕著な差があるサンプル間の評価には有効である反面、ランプ光源プロジェクタ、液晶テレビジョン、CRT、PDP間等の微妙な差異を検出するのは困難であった。あるいは、シンチレーション対策を施したプロジェクタ間での対策の効果は人間の眼では識別できるにもかかわらず、それを定量化して示すことが困難であった。すなわち、従来の方法では、シンチレーションの検出感度が低く、スペックルコントラスト値の差が小さくて不安定であったばかりか、数値の優劣が人間の視感と逆転する結果がしばしば生じていた。
液晶テレビジョン、CRT、PDPは空間色合成型のディスプレイであるため、1色が1/3画素毎のストライプとなっている。特にCRTでは、画像を撮影すると、シャドウマスクやアパーチャグリルの存在のためにくっきりした画素格子が生じていた。また、プロジェクションテレビジョンにおいても、ライトバルブの画素分割に従って画像の中にセル状の格子が見られる。上述のスペックルコントラスト値による評価は、ヒストグラムが正規分布であることを前提としてそのばらつきを比較するものである。ところが、上述の画素格子の成分があると、それがノイズとなって画素の階調分布は正規分布から外れてしまう。その場合、このようなヒストグラムから計算したスペックルコントラスト値は甚だ不正確なものとなり、これも数値評価と視感評価との逆転現象の一因となっていた。
シンチレーション(スペックル)による干渉縞は、スクリーンの散乱層がランダム面であればランダムパターンとなる。すなわち、干渉縞のパターンは、全域にわたって一様に分布する。例えば単純なランダムパターンのヒストグラムはホワイトノイズ状であり、フラットになる。ところが、このようなヒストグラムでも、ある領域で移動平均をとると、正規分布が現れる。一方、人間の眼の空間解像度は有限であるため、これと同様の平均化の効果をもたらす。よって、これを考慮しなければ、本来シンチレーションを定量的に評価することはできない。ところが、従来の方法では、シンチレーションが干渉縞の画素階調のばらつきのみで評価されており、空間軸方向の条件が加味されていなかった。このことが数値評価と視感評価とがずれる一因となっていた。
より具体的には、コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
この構成によれば、シンチレーションの干渉パターンを撮影する際にピンホールによって入射光が制限されることで、平均化の効果が抑制されたり、オフセット成分が減る結果、コントラストを増大させることができる。ピンホールカメラを用いた場合、このような効果を簡単に得ることができる。この詳細は[発明を実施するための最良の形態]の項で後述する。
この構成によれば、画素格子に相当するノイズ成分が除去されることで階調値のヒストグラムが正規分布により近いものとなり、このヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値の精度を向上させることができる。その結果、人間の視感に合致した評価結果を得ることができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いてノイズ成分の除去を極めて容易に実施することができる。
この構成によれば、解像度を低下しない状態で作成したヒストグラムが人間の眼の空間解像度を考慮したヒストグラムに変換されることと等価になり、後者のヒストグラムに基づいて算出するスペックルコントラスト値による評価を人間の視感評価により合致させることができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いて解像度の低下を極めて容易に実施することができる。
より具体的には、前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いてノイズ成分の除去を極めて容易に実施することができる。
より具体的には、前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
この構成によれば、画像処理ソフトを用いて解像度の低下を極めて容易に実施することができる。
さらに、前記演算部においては、前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することができる。
以下、本発明の第1の実施の形態を図1〜図21を参照して説明する。
本実施形態では、リアプロジェクタのシンチレーション評価を行う場合を例に挙げて説明する。
図1はシンチレーションの発生状況を説明するための図である。図2は本実施形態のシンチレーション評価装置を含む評価システム全体の概略構成図である。図3は同評価装置のピンホールカメラの作用効果を説明するための図である。図4は画素格子ノイズの除去工程の概念図である。図5〜図20は同除去工程で用いる画像処理の各段階での画像を示す図である。図21は解像度低下工程の概念図である。
以下の図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の膜厚や寸法の比率などは適宜異ならせてある。
スクリーン上で干渉に寄与する2次波源の数が多いと、可干渉距離を過ぎて重ね合わされた光線同士は再干渉せず、足し合わされるため、やがて平均化されて一様になる。よって、この場合は干渉パターン(干渉縞)のコントラストは低下してしまう。これに対して、図3に示すように、ピンホールカメラ10のピンホール12を用いると、スクリーン6上の限られた数の2次波源Hからの光のみが抽出され、撮像素子14に捉えられる。この場合、それらの光により形成される干渉パターンはあまり平均化されないため、干渉パターンのコントラストが高くなる。その結果、より鮮明な干渉パターンを観測できるようになる。
散乱光を捉える撮影において、光源から直接発する光線成分はオフセット分となり、散乱光の明暗のコントラストを低下させる。これは明室でディスプレイのコントラストが低下するのと同じ原理である。そこで、光線の性質の違いを利用して散乱光と光源光とを分離し、散乱光のみを取り出す光学系が考えられる。本実施形態の構成では、散乱光はあらゆる角度からピンホールを通過することができるが、光源像を形成する平行光は僅かしかピンホールを通過することができない。したがって、散乱光が選択的に撮像素子に導かれる。このようにして、光源によるオフセット分が少なくなるので、高いコントラストで干渉パターンを観測することができるようになる。
スペックルコントラスト値=標準偏差/平均値 ……(1)
以下、本発明の第2の実施の形態を図22を参照して説明する。
以下では単独の評価装置としての構成例を5例列挙するが、本実施形態では、透過型スクリーン用のシンチレーション評価装置の例を説明する。
図22は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。
以下、本発明の第3の実施の形態を図23を参照して説明する。
本実施形態では、反射型スクリーン用のシンチレーション評価装置の例を説明する。
図23は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図22と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第4の実施の形態を図24を参照して説明する。
本実施形態は、反射型スクリーン用のシンチレーション評価装置の他の例である。
図24は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図22、図23と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第5の実施の形態を図25を参照して説明する。
本実施形態では、投射エンジンのシンチレーション評価装置の例を説明する。
図25は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図22〜図24と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
以下、本発明の第6の実施の形態を図26を参照して説明する。
本実施形態では、リアプロジェクタをはじめとする各種ディスプレイのシンチレーション評価装置の例を説明する。
図26は本実施形態のシンチレーション評価装置の概略構成図である。なお、本図において図22〜図25と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
Claims (15)
- シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンのコントラストを増大させる工程と、
コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。 - コントラスト増大後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項1に記載のシンチレーション評価方法。
- ピンホールカメラを用いてシンチレーションを撮像することにより、前記干渉パターンのコントラストを増大させた状態で前記干渉パターンを含む画像データを取得することを特徴とする請求項1または2に記載のシンチレーション評価方法。
- 前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載のシンチレーション評価方法。
- フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項4に記載のシンチレーション評価方法。
- 前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程を備えたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載のシンチレーション評価方法。
- 移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることを特徴とする請求項6に記載のシンチレーション評価方法。
- シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去する工程と、
前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。 - 前記ノイズ成分除去後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項8に記載のシンチレーション評価方法。
- フーリエ変換を用いた空間周波数フィルタ処理によって前記ノイズ成分を除去することを特徴とする請求項8または9に記載のシンチレーション評価方法。
- シンチレーションを定量的に評価する方法であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを少なくとも含む画像データを取得する工程と、
前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる工程と、
前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する工程と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価方法。 - 前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項11に記載のシンチレーション評価方法。
- 移動平均フィルタを用いた平均化処理によって前記解像度を低下させることを特徴とする請求項11または12に記載のシンチレーション評価方法。
- シンチレーションを定量的に評価するための装置であって、
前記シンチレーションの干渉パターンを含む画像データを取得するピンホールカメラと、
前記干渉パターンを含む画像データから画素格子に相当するノイズ成分を除去するとともに、前記干渉パターンを含む画像データの解像度を低下させる画像処理を行う画像処理部と、
前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データの輝度のばらつきの大きさを算出する演算部と、を備えたことを特徴とするシンチレーション評価装置。 - 前記演算部において、前記ノイズ成分除去後かつ前記解像度低下後の前記干渉パターンに相当する画像データを個々の階調値の出現頻度で表したヒストグラムに基づいてスペックルコントラスト値を算出することにより、前記輝度のばらつきの大きさを算出することを特徴とする請求項14に記載のシンチレーション評価装置。
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