JP2009222577A - スクリーン、光学特性測定システム、および光学特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、精度よく光学特性を測定可能なスクリーン、光学特性測定システム、および光学特性測定方法を提供する。
【解決手段】光学特性測定システムにおけるスクリーン３は、表示領域３１内に、複数の測定部３２が配置され、これらの測定部３２には反射率が異なる第一ないし第三測定領域３３１，３３２，３３３を備えた。このため、プロジェクタから出力される画像光を第一ないし第三測定領域３３１，３３２，３３３のうちいずれかの適切な反射率の領域で反射させることにより、撮像部の光電変換可能な許容量を越えることがなく、容易に、かつ精度よく画像光の光学特性を測定することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置の光学特性を測定する際に用いるスクリーン、表示装置の光学特性を測定する光学特性測定システム、およびその方法に関する。

従来、表示装置における表示画像の品質を検査するために、表示画像の明るさ、色、階調性、コントラスト、およびこれらの特性のばらつきなどの光学特性を測定する装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載のものは、ＲＧＢフィルタを装備する単板または三板のカラーカメラと、カメラによる測定値を補正する演算装置とを備えた色均一性測定装置である。この装置では、カメラ部の撮像レンズの絞りを手動、または自動により操作し、広範囲な明るさの光学特性を測定する構成が採られている。

また、特許文献２に記載のものは、三刺激値フィルタを装備した受光センサを利用し、シャッタ時間を変化させることで広範囲な明るさの光学特性の測定を実施する構成が採られている。この装置では、三刺激値のそれぞれのフィルタは、円形のフォルダにセットされ、このフォルダが回転することで受光素子に順次対向するように構成される。

特開平６−２３３３３３号公報 特開平６−２０１４７２号公報

ところで、近年、プロジェクタなどの表示装置の主な用途が、従来の文字表示から風景や人物などの自然画像あるいはグラフィック画像などのより色彩豊かな画像の表示にシフトしている。また、プロジェクタの高輝度化に伴う光エネルギー密度の増大により、光源ランプや液晶素子、光学部品などの光学的歪が生じ易くなり、これが表示装置の色均一性の劣化に繋がっている。これらの点で、高出力な光エネルギーを出力した場合でも、精度よく光学特性を測定することが可能な技術が望まれている。

しかしながら、特許文献１のような従来の測定装置では、高出力の光エネルギーを出力した場合、絞り部を調整することで光エネルギーに対応した測定を実施するが、絞り部を調整することで、撮像レンズの収差特性が悪化してしまう。このため、高精度な測定が実施できないという問題がある。

また、特許文献２のような測定装置では、通常の表示画像に生じるフリッカーの影響を低減させるために、フィルタ毎に測定値を積分する必要があり、フリッカー周期によるが、測定に数秒を要し、あるいはフリッカー周期が不明の場合にはそれ以上を要することがある。すなわち、測定時間の短縮が望めない。また、受光部の構成が複雑であり、装置が高価となるという問題がある。

本発明は、上記のような問題に鑑みて、簡単な構成で、精度よく光学特性を測定可能なスクリーン、光学特性測定システム、および光学特性測定方法を提供することを目的とする。

本発明のスクリーンは、表示装置から出力される画像光により画像が表示される表示領域を備えたスクリーンであって、前記表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光をそれぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域を有する測定部が複数配置されたことを特徴とする。

この発明では、スクリーンには、例えば全面均一な明るさの画像光が表示装置から出力された場合に、複数の測定領域において、それぞれ異なる明るさで画像が表示される。ここで、これらの測定領域は、照度が低い画像光をそのままの明るさで表示させる測定領域、照度の高い画像光の照度を所定量だけ落として表示させる測定領域をそれぞれ設ける。これにより、照度が低い画像光の光学特性を測定する場合では、照度が低い画像光をそのままの明るさで表示させる測定領域を測定する、例えばこの測定領域にて反射された画像光を撮像して、撮像画像に基づいて輝度値を求めることで、その光学特性を測定することができる。一方、照度が高い画像光の光学特性を測定する場合では、照度の高い画像光の照度を所定量だけ落として表示させる測定領域で反射された画像光を測定する、すなわち、照度が高い画像光を撮像部などにより撮像する場合、撮像部で光電変換可能な光量を越えるおそれがあり、この場合、正確な輝度値の撮像画像を取得することができない。しかしながら、上記のように、画像光の照度を所定量だけ落として表示させる測定領域では、照度を所定量だけ落とすことができるため、この照度が落とされた画像光を撮像することで、撮像部にて光電変換可能な許容値を超える光量が受光されることがなく、画像光に応じた輝度値の撮像画像を取得することができる。したがって、この撮像画像の輝度値を測定して、測定領域にて低減した分の照度を逆算することで、照度が高い画像光の光学特性をも容易に測定することが可能となる。これにより、低輝度の光エネルギーの画像光が出力される場合から高輝度の光エネルギーの画像光が出力される場合に至るまで広範囲な明るさの光学特性を精度よく測定することができる。
また、これらの測定領域を備えた測定部が表示領域内に複数配置されているため、それぞれの測定部の測定領域の光学特性を測定し、全測定部の測定領域の光学特性を比較することで、表示領域内における光学特性のばらつきをも容易に測定することができる。

また、本発明のスクリーンは、前記表示領域は、前記表示装置から出力される画像光を所定反射率で反射させて画像を表示し、複数の前記測定領域は、それぞれ前記画像光を異なる反射率で反射させることが好ましい。
この発明によれば、上記した測定領域は、反射率の差により異なる明るさで画像を表示させる。ここで、各測定領域は、例えば反射率が１００％である白、反射率が約１％である黒、反射率が例えば１０％である白および黒の中心であるグレーなどのように、色分けすることで、容易に所定の反射率に設定することができる。
このようなスクリーンでは、各測定領域の反射率の違いにより、均一な明るさの画像光であっても各測定領域において、異なる明るさにて表示される。したがって、これら各測定領域における明るさを計測し、この計測値と各測定領域の反射率とにより、容易に光学特性を精度良く測定することができる。例えば、照度が１〜１００までのような低輝度の光エネルギーの画像光が出力される場合、反射率が例えば１００％である白色で形成される測定領域に表示される（反射される）画像を計測する。これにより、低輝度の光エネルギーの光学特性を精度良く測定することができる。また、照度が１００以上となる中輝度、高輝度の光エネルギーの画像光が出力される場合、反射率が１００％である測定領域の画像光を測定すると、例えば反射された画像光を撮像する撮像素子にて光電変換可能な光の許容量を越えるおそれがあり、正確な光学特性を測定することが困難となる。このような場合、例えば反射率が１％である黒色で形成された測定領域や、反射率が１〜１００％の間の所定値に設定されたグレーで形成された測定領域などで、この画像光を反射させる。これにより、この測定領域で反射された光は明るさが反射率に応じた値だけ減少するため、撮像素子にて光電変換可能な光の許容量を越えることなく、精度よく光学特性を計測することができる。この後、測定領域に対応した反射率により、計測値を補正することにより、実際の光学特性を測定することが可能となる。

さらに、本発明のスクリーンは、前記表示領域は、前記表示装置から出力される前記画像光を所定透過率で透過させて画像を表示し、複数の前記測定領域は、それぞれ前記画像光を異なる透過率で透過させる構成であってもよい。
すなわち、上述したスクリーンでは、プロジェクタなどにより投影された画像光を反射させる形式のスクリーンであったが、この発明では、例えばＰＤＰやリアプロジェクションテレビなどの表示装置から出力された画像光を透過させる透過型のスクリーンであってもよい。この場合では、上記したように、各測定領域における光の透過率をそれぞれ異なる値に設定することで、スクリーンの各測定領域において表示される画像の明るさを変えることができる。したがって、表示装置から出力される画像光の光エネルギーの大きさにより、測定する測定領域を変更することで、簡単な構成で容易に光学特性を測定することができる。

また、本発明のスクリーンでは、前記表示領域内の前記測定領域以外の領域である背景領域は、反射率が５０％以下であることが好ましい。
この発明によれば、背景領域の反射率が５０％以下に設定されているため、背景領域に表示される画像の明るさが暗くなり、測定領域の画像を認識しやすくなる。したがって、測定領域における測定精度を向上させることができる。

また、上記したような透過型のスクリーンを用いる場合には、透過率が５０％以下に設定されていることが好ましい。この場合でも、上記反射型のスクリーンと同様の作用効果が得られ、すなわち、測定領域以外の背景領域に表示される画像の明るさが低減し、測定領域の画像の明るさが認識しやすくなる。

そして、本発明の光学特性測定システムは、表示装置から出力される画像光により画像が表示する表示領域を備えたスクリーンと、このスクリーンにて表示された画像に基づいて光学特性を測定する測定装置と、を備えた光学特性測定システムであって、前記スクリーンは、前記表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光を、前記表示装置の画像光をそれぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域を有する複数の測定部を備え、前記測定装置は、前記表示領域を撮像する撮像部と、前記撮像手段により撮像された撮像画像の前記測定領域の明るさに基づいて光学特性を測定する測定手段と、を具備したことを特徴とする。

この発明によれば、測定装置は、上記したようなスクリーンに表示された画像を撮像部にて撮像する。そして、測定制御手段は、撮像画像における測定領域の明るさを測定する。ここで、測定制御手段は、例えば反射型のスクリーンにより反射された画像を撮像部で撮像した場合、各測定領域の反射率と、撮像画像から測定した各測定領域の輝度値から、出力された画像光の光学特性を演算する。また、例えば透過型のスクリーンにより反射された画像を撮像部にて撮像した場合は、各測定領域の透過率と、撮像画像から測定した各測定領域の輝度値から、出力された画像光の光学特性を演算する。この時、表示装置から低輝度の光エネルギーが出力されている場合、撮像画像における反射率（または透過率）が大きい測定領域に対応する画像領域の明るさを測定する。また、表示装置から高輝度の光エネルギーが出力されている場合、撮像画像における反射率（または透過率）が小さい測定領域に対応する画像領域の明るさを測定する。これにより、表示装置から出力される画像光の光エネルギーに対応した測定が実施でき、広範囲な明るさに対する光学特性が測定できる。

また、本発明の光学特性測定システムでは、前記測定装置は、前記表示装置と通信可能に設けられ、前記撮像画像に基づいて、前記測定領域の位置を認識する測定領域位置認識手段と、前記測定領域位置認識手段にて認識された前記測定領域の位置に、各測定領域に対応した明るさを設定したパターン画像を生成する画像生成手段と、前記表示装置を制御して、前記画像生成手段にて生成される前記パターン画像を出力させる表示制御手段と、を備えることが好ましい。

この発明によれば、測定装置の測定領域位置認識手段により撮像画像における測定領域の位置を認識し、画像生成手段により、この測定領域の位置が、測定領域の反射率または透過率に対応した所定の明るさで表示されるパターン画像を生成する。そして、表示制御手段は、このパターン画像を表示装置から出力させてスクリーンの表示領域上に表示させる制御をする。ここで、画像生成手段は、例えば反射率が１００％（透過率が１００％）の測定領域に対して例えば明るさが最大輝度の１％、反射率が１％（透過率が１％）の測定領域に対して例えば明るさが最大輝度の１００％、反射率が１０％（透過率が１０％）の測定領域に対して例えば明るさが最大輝度の１０％となるパターン画像を生成する。すなわち、撮像部に受光される画像光の光量が撮像部の光電変換可能な許容量を越えない値となるように、パターン画像の各測定領域に対応する部分の明るさを設定する。このようなパターン画像をスクリーンに表示させることで、明るさが最大輝度の１％である低輝度の光エネルギーは反射率が１００％の測定領域、明るさが最大輝度の１００％である高輝度の光エネルギーは反射率が１％の測定領域、明るさが最大輝度の１０％である中程度の輝度の光エネルギーは反射率が１０％の測定領域にて反射または透過される。これにより、測定装置は、この画像を撮像部にて撮像し、各測定領域における画像の明るさを測定することで、表示装置の低輝度の光エネルギー出力時の光学特性、高輝度の光エネルギー出力時の光学特性、中程度の輝度の光エネルギー出力時の光学特性を一度に測定することができる。よって、表示装置から、光エネルギーの異なる画像光を複数回に分けて出力させる必要がなく、迅速に広範囲な明るさの光学特性を測定することができる。

また、この際、光学特性測定システムでは、前記表示制御手段は、前記表示装置を制御して、前記スクリーンにおける前記表示領域を特定する表示領域特定画像を出力させ、前記測定装置は、前記撮像手段にて撮像された前記表示領域特定画像に基づいて、前記スクリーンの位置を特定するスクリーン位置特定手段を備え、前記画像生成手段は、前記スクリーン位置特定手段にて特定された前記スクリーン位置に対応した前記パターン画像を生成することが好ましい。
この発明によれば、スクリーンの表示領域上に表示領域特定画像を出力させ、スクリーン位置特定手段は、この出力された画像の撮像画像に基づいてスクリーンの位置を特定する。そして、画像生成手段は、この特定されたスクリーン位置に対応したパターン画像を生成する。これにより、スクリーンの表示領域内の測定領域を適切に認識できるため、測定領域を適切な明るさに設定可能なパターン画像を容易に生成することができる。したがって、スクリーンの表示領域上にパターン画像を表示させた際に、パターン画像がずれることがなく、測定領域にて適切な照度の画像光を反射（または透過）させることができる。これにより、測定誤差を防止でき、より精度のよい光学特性の測定が実施できる。

そして、本発明の光学特性測定方法では、表示装置から出力される画像光により画像が表示する表示領域を備え、この表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光を、それぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域が設けられたスクリーンと、このスクリーンにて表示された画像に基づいて光学特性を測定する測定装置と、を備えた光学特性測定システムにおける光学特性測定方法であって、前記測定装置は、前記表示領域に表示される画像を撮像し、この撮像された撮像画像の前記測定領域の明るさに基づいて光学特性を測定することを特徴とする。
この発明によれば、上記発明と同様に、測定装置は、スクリーンの表示領域上の画像を撮像し、表示装置から出力される光エネルギーに対応した測定領域の明るさを測定することで、容易にかつ広範囲な明るさに対して光学特性を測定することができる。

〔第一の実施の形態〕
以下、本発明の第一の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る第一の実施の形態の光学特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。
図２は、第一の実施の形態の光学特性測定システムにおけるスクリーンの表示領域を模式的に示す図である。

図１において、１は、光学特性測定システムであり、この光学特性測定システム１は、プロジェクタ２から出力される画像光をスクリーン３の表示領域３１上に投影し、投影された画像を撮像して撮像画像から光学特性を測定するシステムである。ここで、光学特性としては、例えばプロジェクタ２から出力される画像光の明るさ、色調、階調性、コントラスト、およびこれらの面内ばらつき性などが挙げられる。
そして、この光学特性測定システム１は、検査対象となる表示装置としてのプロジェクタ２と、画像が表示されるスクリーン３と、測定装置４と、を備えている。

プロジェクタ２は、画像光を形成してスクリーン３に向かって射出する装置である。このプロジェクタ２は、図示は省略するが、所定の光エネルギーの光束を射出する光源と、色分離光学系と、３つの液晶パネルと、色合成光学系と、投射光学系とが配置される光学系を備えている。このプロジェクタ２は、光源から射出された光束を、色分離光学系にてＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の色光に分離し、これらの各色光をそれぞれ対応した液晶パネルを透過させて光変調させる。そして、光変調された各色光を色合成光学系にて色合成して画像光を形成し、この画像光を投射光学系からスクリーン３に向かって拡大投射させる。また、プロジェクタ２の光源は、投射する画像光として、１００００（ｌｘ）程度の照度の光束を射出可能に構成されている。そして、このプロジェクタ２は、液晶パネルに印加する電圧を変化させることで、１〜１００００（ｌｘ）の画像光を投射可能に構成されている。
なお、本実施の形態では、３つの透過型液晶パネルを有する３板式のプロジェクタを例示するが、例えば、反射型の液晶パネル（ＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon））を用いたプロジェクタや、ＤＭＤ（Digital Mirror Device）を用いたプロジェクタなどを検査対象の表示装置とすることもできる。

スクリーン３は、図２に示すように、プロジェクタ２から投射された画像光が投影される面状の表示領域３１を備えている。この表示領域３１の４隅近傍および中心部近傍には、それぞれ、複数の測定領域３３を備えた測定部３２が設けられている。

具体的には、各測定部３２は、プロジェクタ２から投射される画像光を反射率１００％で反射させる第一測定領域３３１と、第一測定領域３３１に隣接して配置されるとともに、画像光を反射率１０％で反射させる第二測定領域３３２と、第一測定領域３３１および第二測定領域３３２に隣接して配置されるとともに、画像光を反射率１％で反射させる第三測定領域３３３と、を備えている。
また、表示領域３１内の測定部３２以外の領域である背景領域３４は、画像光の反射率が５０％以下に設定されており、例えば本実施の形態では、反射率１％に設定されている。
ここで、これらの測定領域３３および背景領域３４は、反射率が１％である黒色の黒微小領域と、反射率が１００％である白色の白微小領域との配置数により反射率が設定されている。すなわち、反射率が１００％である第一測定領域３３１では、白微小領域のみにより構成され、反射率が１％である第三測定領域３３３および背景領域３４では、黒微小領域のみにより構成される。また、反射率が１０％である第二測定領域３３２では、所定面積当たりに白微小領域が１０％、黒微小領域が９０％の割合で配置される。これにより、各領域における反射率を正確に設定することが可能となる。

測定装置４は、図１に示すように、スクリーン３に表示された画像を撮像する撮像部４１と、画像計測制御部４２とを備えている。

撮像部４１は、複数の撮像素子がマトリクス状に配設されたカラーカメラ（ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ）を備え、スクリーン３の表示領域３１に表示された画像を撮像する。すなわち、撮像部４１は、表示領域３１にて反射された画像光を複数の撮像素子にて受光して光電変換し、受光した画像光に応じた画像信号を画像計測制御部４２に出力する。ここで、この撮像部４１の撮像素子は、照度が１〜１００（ｌｘ）の範囲の画像光に対して光電交換を実施する。すなわち、撮像部４１にて光源変換が可能な許容量は１００（ｌｘ）に設定されている。
なお、本実施の形態では、照度が１〜１００（ｌｘ）の光束に対して光電変換可能な撮像部４１を例示するが、これに限定されず、例えば光電変換可能な許容量が１０００ｌｘに設定された撮像部４１などを用いてもよい。

画像計測制御部４２は、撮像部４１およびプロジェクタ２に接続されている。また、この画像計測制御部４２は、各種プログラムや各種データを記憶する図示しないメモリや、メモリに記録された各種プログラムを演算処理するＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備えている。具体的には、メモリには、表示制御手段４２１、画像認識手段４２２、測定領域位置認識手段４２３、スクリーン位置特定手段としての投射位置認識手段４２４、画像生成手段４２５、測定手段４２６、および出力制御手段４２７などのプログラムが記憶され、ＣＰＵにより適宜読み込まれ、演算処理が実施される。

表示制御手段４２１は、プロジェクタ２に所定の画像を表示させる旨の画像表示要求信号を出力し、プロジェクタ２から画像表示制御信号に応じた画像光を射出させる。ここで、プロジェクタ２から出力させる画像としては、スクリーン位置認識画像や、後述する画像生成手段にて生成されるパターン画像などが挙げられる。
ここで、スクリーン位置認識画像は、図２に示すような表示領域特定画像としての投射位置マーカ３５が配置される画像である。具体的には、このスクリーン位置認識画像は、予め設定された座標位置、例えば図２に示すように、表示領域３１の４隅に投射位置マーカ３５が投影されるように設定された画像である。
また、パターン画像の詳細な説明については後述する。

画像認識手段４２２は、撮像部４１から入力される画像信号に基づいて、撮像画像を認識する。

測定領域位置認識手段４２３は、画像認識手段４２２にて認識された撮像画像から測定部３２の位置を認識する。具体的には、測定領域位置認識手段４２３は、反射率が１００％である第一測定領域３３１の座標位置を認識する。また、スクリーン３の測定部３２内における第一測定領域３３１、第二測定領域３３２、および第三測定領域３３３の位置関係は予めメモリなどに記憶しておく。これにより、測定領域位置認識手段４２３は、第一測定領域３３１の座標位置を認識することで、第二測定領域３３２および第三測定領域３３３の座標位置をも認識することが可能となる。

投射位置認識手段４２４は、スクリーン３の表示領域３１における画像光の投射位置を認識する。具体的には、投射位置認識手段４２４は、表示制御手段４２１により、スクリーン位置認識画像を表示させる旨の画像表示制御信号が出力され、画像認識手段４２２にてスクリーン位置認識画像の撮像画像が認識された際に、この撮像画像に基づいて、投射位置マーカ３５の投射位置座標を認識する。また、投射位置認識手段４２４は、この投射位置座標に基づき、スクリーン３の位置や傾斜状態などを演算する。

画像生成手段４２５は、測定領域位置認識手段４２３および投射位置認識手段４２４により認識される、各測定部３２の座標位置、投射位置マーカの投射位置座標に基づいて、パターン画像を生成する。具体的には、画像生成手段４２５は、図３に示すようなパターン画像５を生成する。この時、画像生成手段４２５は、測定部３２の各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する測定対象画像部５１，５２，５３を、それぞれ異なる階調値に設定したパターン画像５を生成する。図３は、パターン画像の例を示す図である。
ここで、画像生成手段４２５は、パターン画像の各測定対象画像部５１，５２，５３の輝度値を次のように設定する。すなわち、画像生成手段４２５は、第一測定領域３３１に対応する第一測定対象画像部５１における明るさを最大輝度値の０〜１％、つまりプロジェクタ２からの照度が１〜１００（ｌｘ）の間となる所定の輝度値に設定する。また、画像生成手段４２５は、第二測定領域３３２に対応する第二測定対象画像部５２における明るさを最大輝度値の１〜１０％、すなわちプロジェクタ２からの照度が１００〜１０００（ｌｘ）の間となる所定の輝度値に設定する。さらに、画像生成手段４２５は、第三測定領域３３３に対応する第三測定対象画像部５３における明るさを最大輝度値の１０〜１００％、すなわちプロジェクタ２からの照度が１０００〜１００００（ｌｘ）の間となる所定の輝度値に設定する。さらには、画像生成手段４２５は、パターン画像５における測定対象画像部５１，５２，５３以外の領域である背景画像部５４の明るさを低輝度に設定する。
また、この時、各測定部３２の座標位置、投射位置マーカの投射位置座標に基づいて、プロジェクタ２からパターン画像５を出力させた際に各測定領域３３１，３３２，３３３に測定対象画像部５１，５２，５３が重畳するように、各測定対象画像部５１，５２，５３の座標位置を補正したパターン画像を生成する。

測定手段４２６は、表示制御手段４２１により、パターン画像を表示させる旨の画像表示制御信号が出力され、画像認識手段４２２にてパターン画像の撮像画像が認識された際に、この撮像画像の各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する部分の輝度値を計測し、次式に示すように、プロジェクタから射出される画像光の明るさを測定する。

（数１）
第一測定領域の輝度値に対して：
Ｙａ〜ｅ＝ａ〜ｅ（Ｙ１００） …（１）

第二測定領域の輝度値に対して：
Ｙａ〜ｅ＝ａ〜ｅ（Ｙ１０×１０） …（２）

第三測定領域の輝度値に対して：
Ｙａ〜ｅ＝ａ〜ｅ（Ｙ１×１００） …（３）

ここで、Ｙｘは、ｘ（図２中の各測定領域ａ〜ｅ）の測定領域３３の明るさの計測値（輝度値）を示し、Ｙ１００は、撮像画像における、反射率が１００％である第一測定領域３３１に対応する領域の輝度値、Ｙ１０は、撮像画像における、反射率が１０％である第二測定領域３３２に対応する領域の輝度値、Ｙ１は、撮像画像における、反射率が１％である第三測定領域３３３に対応する領域の輝度値である。
測定手段４２６は、上記（１）式に基づいて、撮像画像における第一測定領域３３１に対応する部分の輝度値に基づいて、プロジェクタ２から例えば照度が１〜１００（ｌｘ）の低輝度の光エネルギーの画像光を射出させた場合の画像光の照度を測定する。この閾値としては、例えば撮像素子により光電変換可能な最大光量が撮像部４１にて撮像された際の撮像画像の輝度値を設定する。すなわち、低輝度の画像光では、第一測定領域３３１で反射された光が撮像素子で光電変換可能な許容量を越えることがないため、この第一測定領域３３１に対応する第一測定対象画像部５１の輝度値を計測することで、この画像光の照度を測定することができる。

また、測定手段４２６は、撮像画像における第二測定領域３３２に対応する部分の輝度値を計測し、（２）式に示すように、この輝度値を１０倍した値を演算する。ここで、プロジェクタ２から射出される画像光の照度が例えば１００〜１０００（ｌｘ）である中程度の照度の画像光では、第一測定領域３３１で反射された光を撮像すると、反射光が撮像素子で光電変換可能な許容量を越えるため、正確な光学特性の測定が困難となる。これに対して、第二測定領域３３２では、画像光のうち１０％を反射するため、実際に撮像部４１の撮像素子にて受光される光量は、１０〜１００（ｌｘ）となり、光電変可能な許容量を越えることがない。したがって、測定手段４２６は、撮像画像における第二測定対象画像部５２の輝度値を計測し、（２）式に示すように、この輝度値の１０倍の値を演算することで、プロジェクタ２から射出される中程度の照度の画像光の照度を測定することが可能となる。

さらに、測定手段４２６は、撮像画像における第三測定領域３３３に対応する部分の輝度値を計測し、（３）式に示すように、この輝度値を１００倍した値を演算する。すなわち、プロジェクタ２から射出される画像光の照度が例えば１０００〜１００００（ｌｘ）である高輝度光エネルギーの画像光では、第一測定領域３３１や第二測定領域３３２で反射された光を撮像すると、反射光が撮像素子で光電変換可能な許容量を越えるため正確な光学特性の測定が困難となる。これに対して、第三測定領域３３３では、画像光のうち１％だけを反射するため、実際に撮像部４１の撮像素子にて受光される光量は、１０〜１００（ｌｘ）となり、光電変可能な許容量を越えることがない。したがって、測定手段４２６は、撮像画像における第三測定対象画像部５３の輝度値を計測し、（３）式に示すように、この輝度値の１００倍の値を演算することで、プロジェクタ２から射出される高輝度の画像光の照度を測定することが可能となる。

また、測定手段４２６は、各測定部３２における各測定領域３３１，３３２，３３３の輝度値を計測することで、プロジェクタ２から投射される画像光の明るさのばらつきをも測定する。これには、例えば、測定手段４２６は、表示領域３１内の全第一測定領域３３１の照度の平均値を演算し、この平均値と各第一測定領域３３１の照度との差分値を演算する。そして、測定手段４２６は、この差分値が所定閾値以上となる第一測定領域３３１をばらつきがある場所として検出する。また、全第一測定領域３３１の照度の平均値と、パターン画像における第一測定対象画像部５１の輝度値との比に基づいて、面内ばらつきを測定する構成などとしてもよい。

なお、本実施の形態では、測定手段４２６は、各測定領域３３１，３３２，３３３の輝度値を計測することで、プロジェクタ２から射出される画像光の照度を測定する構成としたが、これに限定されない。例えば、プロジェクタ２から所定色の画像光を射出させる構成としてもよく、この場合、各測定領域３３１，３３２，３３３の輝度値を測定することで、色度の測定も可能となる。また、プロジェクタ２から出力される画像光の照度を徐々に変化させ、その都度、各測定領域３３１，３３２，３３３の輝度値を測定して測定結果を例えば図示しない記憶領域に蓄積することで、これらの記憶領域に蓄積された測定結果に基づいて、階調性やコントラストなどの光学特性をも測定することが可能となる。さらには、上記輝度値のばらつきの測定と同様に、色度や階調性、コントラストの面内ばらつきをも測定することも可能となる。

出力制御手段４２７は、例えば測定装置４に所定のケーブル線を介して接続される例えばモニタやプリンタなどの出力機器に出力させる制御をする。

〔光学特性測定システムの動作〕
次に、上述したような光学特性測定システムの動作について、図面に基づいて説明する。
図４は、光学特性測定システムにおける光学特性測定動作のフローチャートである。

図４において、光学特性測定システム１における光学特性測定処理では、まず、測定装置４は、スクリーン３の位置を計測する（ステップＳ１０１）。
これには、測定装置４は、まず、撮像部４１にてスクリーン３の表示領域３１を撮像する。そして、画像計測制御部４２の画像認識手段４２２によりこの撮像画像が認識されると、測定領域位置認識手段４２３は、撮像画像内で最も輝度値が大きい領域、すなわち第一測定領域３３１の位置座標を認識する。また、第二測定領域３３２および第三測定領域３３３は、予め設定入力されて例えば図示しない記憶領域に記憶されたスクリーンの座標情報に基づき、第一測定領域３３１の座標位置から演算する。

次に、スクリーン３の表示領域３１における画像の投射位置を計測する（ステップＳ１０２）。これには、画像計測制御部４２の表示制御手段４２１は、プロジェクタ２からスクリーン３にスクリーン位置認識画像を投射させ、表示領域３１に投射位置マーカ３５を表示させ、撮像部４１にてこのスクリーン位置認識画像を撮像させる。そして、投射位置認識手段４２４は、この撮像画像から投射位置マーカ３５の位置座標を認識し、スクリーン３の位置や傾斜状態を演算する。

この後、測定装置４は、画像生成手段４２５にてパターン画像を生成する。具体的には、画像生成手段４２５は、上述したように、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２に基づいた測定領域３３１，３３２，３３３の位置に測定対象画像部５１，５２，５３を投射可能に、これら測定対象画像部５１，５２，５３の位置座標を設定する。そして、画像生成手段４２５は、第一測定対象画像部５１に明るさが最大輝度の０〜１％、第二測定対象画像部５２に明るさが最大輝度の１〜１０％、第三測定対象画像部５３に明るさが最大輝度の１０〜１００％のパターンを設定したパターン画像５を作成する。そして、測定装置４の表示制御手段４２１は、この画像生成手段４２５により生成されたパターン画像５をプロジェクタ２からスクリーン３の表示領域３１に投射させる制御をする（ステップＳ１０３）。

そして、測定装置４は、スクリーン３の表示領域３１に表示されたパターン画像を撮像部４１にて撮像する。また、画像認識手段４２２によりこの撮像画像が認識されると、測定領域位置認識手段４２３は、撮像画像における各測定部３２における各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域を識別する（ステップＳ１０４）。

このステップＳ１０４の後、測定装置４の測定手段４２６は、識別された各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域の輝度値を計測し、プロジェクタ２から投射された照度を演算する（ステップＳ１０５）。
具体的には、上記したように、測定手段４２６は、ステップＳ１０４にて識別した各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域の輝度値を計測し、上述した（１）〜（３）式に基づいて、各測定領域３３１，３３２，３３３に投射された画像光の照度を測定する。

また、測定装置４は、上記ステップＳ１０３にて生成されるパターン画像の、各測定対象画像部５１，５２，５３の輝度値を変化させて、ステップＳ１０４およびステップＳ１０５の処理を実施し、測定結果を適宜記憶手段に記憶する。そして、測定手段４２６は、この記憶手段に記憶された測定結果に基づいて、プロジェクタ２から射出される画像光の階調性、コントラストを演算する。さらに、測定手段４２６は、各測定部３２の所定測定領域３３の輝度値を認識して、色度、明るさやコントラスト、階調性の面内バラツキを測定する。

この後、出力制御手段４２７は、ステップＳ１０５にて測定された各種光学特性を測定装置４に接続される他の出力機器に出力させるなどして、測定結果の光学特性を表示させる。

ここで、上記光学特性測定システム１にて測定された画像光の明るさの測定結果を図５に示す。図５において、線Ａは、光学特性測定システム１における測定値であり、線Ｂは従来の装置の測定値である。
図５に示すように、従来の光学特性測定装置では、スクリーンにて反射される光をそのまま撮像カメラにより撮像する構成であるため、撮像カメラの光電変換可能な光量の許容量を越える場合、図中破線にて示されるように、測定が不可能、または測定精度が低下する問題がある。これに対して、本実施の形態の光学特性測定システム１では、線Ａに示すように、各測定領域３３１，３３２，３３３において、それぞれ異なる反射率で画像光を反射するため、それぞれの測定領域３３１，３３２，３３３で測定可能な範囲を設定することができる。したがって、線Ａのように、最大輝度値（１００００ｌｘ）の画像光が出力された場合でも、精度よくその照度を測定することができる。

〔光学特性測定システムの作用効果〕
上述したように、上記第一の実施の形態の光学特性測定システム１におけるスクリーン３は、表示領域３１内に、複数の測定部３２が配置され、これらの測定部３２には反射率が異なる第一ないし第三測定領域３３１，３３２，３３３が設けられている。
このため、プロジェクタ２から出力される画像光がそのまま撮像部４１の撮像素子にて入射した際に光電変換可能な許容量を越える場合でも、この画像光を第一ないし第三測定領域３３１，３３２，３３３のうちいずれかの適切な反射率の領域で反射させることにより、撮像部４１に入射する反射光の光量が減少し、撮像部４１の光電変換可能な許容量を越えることがない。したがって、撮像部４１にて撮像される画像における各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域の輝度値を計測し、この計測値を反射率に応じて補正することで容易に、かつ精度よくプロジェクタ２から射出された画像光の光学特性を測定することができる。

また、スクリーン３の表示領域３１における背景領域３４は、反射率が１％に設定されている。
このため、この背景領域３４に投射された画像光は、ほぼ反射されないため、撮像部４１にて撮像された撮像画像は、測定部３２の部分のみが輝度値が大きくなる。したがって、測定領域位置認識手段４２３により測定領域３３を認識する際に、測定部３２の特に第一測定領域３３１に投射された画像光を認識しやすくなり、精度よく第一測定領域３３１の位置座標を認識することができる。したがって、この第一測定領域３３１の正確な位置座標に基づいて、第二測定領域３３２および第三測定領域３３３の位置座標をも容易に正確に認識することができる。したがって、各測定領域３３１，３３２，３３３の位置を正確に把握することができ、これらの領域の輝度値の計測もより精度よく実施することができる。
また、画像生成手段４２５は、背景画像部５４を低輝度に設定したパターン画像を生成する。これにより、スクリーン３の表示領域３１内の背景領域３４により反射される画像光がより少なくなり、より正確に測定部３２の位置座標を認識することができる。

また、測定装置４は、測定領域位置認識手段４２３により、撮像部４１にて撮像された撮像画像における各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域を認識し、これらの領域の輝度値に基づいて、プロジェクタ２から射出される画像光の光学特性を測定する。
このため、測定装置４は、撮像画像における各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域をそれぞれ認識することで、撮像画像中の各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域の位置座標を認識し、これらの領域における輝度値をそれぞれ計測することで、例えば撮像部４１における絞りを調整したり、複雑な演算を実施したりすることなく、容易に光学特性を計測することができる。

さらに、測定装置４は、画像生成手段４２５により、各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する測定対象画像部５１，５２，５３の輝度値を、各測定領域３３１，３３２，３３３に応じて設定したパターン画像を生成する。そして、このパターン画像をプロジェクタ２からスクリーン３に表示させ、そのパターン画像の撮像画像に基づいて光学特性の測定を実施する。
このため、第一測定対象画像部５１、第二測定対象画像部５２、および第三測定対象画像部５３における明るさをそれぞれ、低輝度、中輝度、高輝度に設定することにより、第一測定領域３３１、第二測定領域３３２、および第三測定領域３３３にそれぞれ低輝度の画像光、中輝度の画像光、および高輝度の画像光が投射される。したがって、測定装置４は、撮像部４１によりスクリーン３の表示されたこのパターン画像を撮像し、各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する領域の輝度値をそれぞれ測定することで、同時に３つの明るさの光学特性の測定を実施することができる。したがって、広範囲の明るさの画像光に対して、同時に測定を実施することができ、測定に要する時間を短縮させることができる。

また、表示制御手段４２１は、ステップＳ１０２の投影位置の計測時に、プロジェクタ２からスクリーン位置認識画像を投射させて、スクリーン３の表示領域３１に投射位置マーカ３５を表示させる。そして、投射位置認識手段４２４は、このスクリーン位置認識画像を撮像した撮像画像に基づいて、スクリーン３の位置や傾きなどを認識する。そして、画像生成手段４２５は、このスクリーン位置や傾きなどを考慮して、各測定対象画像部５１，５２，５３を配置したパターン画像を生成する。
このため、画像生成手段４２５は、スクリーン３の各測定領域３３１，３３２，３３３に対応した正確な位置に、各測定対象画像部５１，５２，５３を投射可能な精度のよいパターン画像を生成することができる。したがって、例えば第一測定領域３３１の一部に高輝度の画像光が投射されるなどがなく、各測定領域３３１，３３２，３３３に対応する画像光を精度よく投射することができ、精度のよい光学特性の測定が実施できる。

〔第二の実施の形態〕
次に本発明に係る第二の実施の形態の光学特性測定システムについて図面に基づいて説明する。図６は、第二の実施の形態の光学特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。図７は、第二の実施の形態の光学特性測定システムにおけるスクリーンの概略を示す図である。なお、第一の実施の形態と同一構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略する。

第二の実施の形態の光学特性測定システム１Ａでは、図６に示すように、検査対象となる表示装置２Ａとして例えば液晶ディスプレイやＰＤＰなど、透明表示面に画像光を透過させて画像を表示させる装置を用いる。

また、スクリーン３Ａは、表示装置２Ａから出力される画像光を透過して、透過画像を表示させる表示領域３１Ａを備えている。この表示領域３１Ａには、図７に示すように、４隅近傍および中心部近傍には、それぞれ、複数の測定領域３３Ａを備えた測定部３２Ａが設けられている。
具体的には、各測定部３２Ａは、表示装置２Ａから投射される画像光を透過率１００％で透過させる第一測定領域３３１Ａと、第一測定領域３３１Ａに隣接して配置されるとともに、画像光を透過率１０％で透過させる第二測定領域３３２Ａと、第一測定領域３３１Ａおよび第二測定領域３３２Ａに隣接して配置されるとともに、画像光を透過率１％で透過させる第三測定領域３３３Ａと、を備えている。
また、表示領域３１Ａ内の測定部３２Ａ以外の領域である背景領域３４Ａは、画像光の透過率が５０％以下に設定されており、例えば第二の実施の形態では、透過率１％に設定されている。

測定装置４の構成については、第一の実施の形態と同様であり、ここでの説明を省略する。
すなわち、前記第一の実施の形態の光学特性測定システム１では、スクリーン３にて反射された画像光を撮像部４１にて撮像し、撮像画像に基づいて画像光の光学特性を測定したが、第二の実施の形態の光学特性測定システム１Ａでは、スクリーン３Ａを透過した画像光を撮像部４１にて撮像し、撮像画像に基づいて画像光の光学特性を測定する。この光学特性の測定方法としては、上記第一の実施の形態の測定装置の動作を同様の処理にて、実施することができる。

〔第二の実施の形態の光学特性測定システムの作用効果〕
上述したような光学特性測定システム１Ａでは、スクリーン３Ａは、表示領域３１Ａ内に、複数の測定部３２Ａが配置され、これらの測定部３２Ａには透過率が異なる第一ないし第三測定領域３３１Ａ，３３２Ａ，３３３Ａが設けられている。
このため、表示装置２Ａから出力される画像光がそのまま撮像部４１の撮像素子にて入射した際に光電変換可能な許容量を越える場合でも、この画像光を第一ないし第三測定領域３３１Ａ，３３２Ａ，３３３Ａのうちいずれかの適切な反射率の領域で反射させることにより、撮像部４１に入射する反射光の光量が減少させることができ、撮像部４１の光電変換可能な許容量を越えることがない。したがって、撮像部４１にて撮像される画像における各測定領域３３１Ａ，３３２Ａ，３３３Ａに対応する領域の輝度値を計測し、この計測値を透過率に応じて補正することで容易に、かつ精度よく表示装置２Ａから射出された画像光の光学特性を測定することができる。

また、スクリーン３Ａの背景領域３４Ａは、透過率が１％となるように形成されている。このため、撮像画像において、測定部３２Ａに対応する領域、特に第一測定領域に対応する領域を容易に認識することができ、処理負荷を軽減させるとともに、精度のよい光学特性の測定を実施することができる。

〔他の実施の形態〕
なお、本発明は、以上述べた実施形態には限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で種々の改良および変形を行うことが可能である。

例えば、図８に示すように、表示領域３１内にさらに多くの測定部３２を設ける構成などとしてもよい。このような構成では、各測定部３２，３２Ａの測定領域３３１，３３２，３３３を比較することで、画像光における光学特性の面内ばらつきをより詳細に測定することができる。
また、図８に示すように、測定部３２を構成する測定領域３３の数を増加させてもよい。たとえば、反射率（透過率）が、１００％、９０％、７５％、５０％、２５％、１０％、１％、０．１％となる測定領域を備える測定部３２Ｂを設けることで、さらに詳細に光学特性を測定することができ、より精度が良好な測定が実施できる。また、このような測定部３２Ｂをグレースケールとして用いることができ、より容易に階調性の測定を実施することができる。

そして、上述したように、検査対象の表示装置としては、第一の実施の形態では、透過型液晶パネルを用いたプロジェクタの他、ＬＣＯＳを用いたプロジェクタや、ＤＭＤを用いたプロジェクタを検査対象としてもよく、画像をスクリーン３に投影させる表示装置であればいかなるものも対象とできる。

また、上記第一の実施の形態では、所定面積当たりの白微小領域および黒微小領域の配置数の割合により、各測定領域３３１，３３２，３３３および背景領域３４の反射率を設定したが、これに限定されない。例えば、反射率に応じた色に形成されていてもよく、例えば反射率１０％の第二測定領域３３２では、投射される画像光の１０％を反射させる所定濃度の灰色により形成される構成などとしてもよい。第二の実施の形態のおいても、透過率が１％の光学部材と透過率が１００％の光学部材の配置数の割合により透過率を決定する構成としてもよく、例えば、透過率が１０％の第二測定領域３３２Ａでは、画像光の１０％を透過する光学部材により形成される構成などとしてもよい。

また、上記実施の形態では、パターン画像５をスクリーン３，３Ａ上に表示させて、各測定領域３３１，３３２，３３３に投射された画像光の光学特性を一度に測定する例を示したが、コレに限定されない。例えば、プロジェクタ２や表示装置２Ａから面内均一な明るさの画像光を投射させ、この画像光の光学特性を測定した後、他の明るさの画像光を投射させ、順次、広範囲の明るさの画像光に対して測定を実施する構成などとしてもよい。

さらに、画像計測制御部４２は、表示制御手段４２１、画像認識手段４２２、測定領域位置認識手段４２３、画像生成手段４２５、測定手段４２６、および出力制御手段４２７などのプログラムがメモリに記憶され、ＣＰＵにて適宜演算処理される構成を例示したが、これに限定されない。例えば、上記プログラムを同様の機能を有するＩＣチップなどを回路基板に組み込む構成などとしてもよい。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。

本発明に係る第一の実施の形態の光学特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。 前記第一の実施の形態の光学特性測定システムにおけるスクリーンの表示領域を模式的に示す図である。 スクリーンに表示させるパターン画像の例を示す図である。 前記第一の実施の形態の光学特性測定システムにおける光学特性測定動作のフローチャートである。 前記第一の実施の形態の光学特性測定システムにて測定された画像光の明るさの測定結果を示す図である。 第二の実施の形態の光学特性測定システムの全体構成を示すブロック図である。 第二の実施の形態の光学特性測定システムにおけるスクリーンの概略を示す図である。 他の実施の形態におけるスクリーンの表示領域の概略構成を示す図である。

符号の説明

１，１Ａ…光学特性測定システム、２…表示装置としてのプロジェクタ、２Ａ…表示装置、３，３Ａ…スクリーン、５…パターン画像、３１，３１Ａ…表示領域、３３，３３Ａ…測定領域、３４，３４Ａ…背景領域、３５…表示領域特定画像としての投射位置マーカ、４…測定装置、４１…撮像部、４２３…測定領域位置認識手段、４２４…スクリーン位置特定手段としての投射位置認識手段、４２５…画像生成手段、４２６…測定手段。

Claims (9)

1. 表示装置から出力される画像光により画像が表示される表示領域を備えたスクリーンであって、
   前記表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光をそれぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域を有する測定部が複数配置された
   ことを特徴としたスクリーン。
2. 請求項１に記載のスクリーンであって、
   前記表示領域は、前記表示装置から出力される画像光を所定反射率で反射させて画像を表示し、
   複数の前記測定領域は、それぞれ前記画像光を異なる反射率で反射させる
   ことを特徴としたスクリーン。
3. 請求項１に記載のスクリーンであって、
   前記表示領域は、前記表示装置から出力される前記画像光を所定透過率で透過させて画像を表示し、
   複数の前記測定領域は、それぞれ前記画像光を異なる透過率で透過させる
   ことを特徴としたスクリーン。
4. 請求項２に記載のスクリーンであって、
   前記表示領域内の前記測定領域以外の領域である背景領域は、反射率が５０％以下である
   ことを特徴としたスクリーン。
5. 請求項３に記載のスクリーンであって、
   前記表示領域内の前記測定領域以外の領域である背景領域は、透過率が５０％以下である
   ことを特徴としたスクリーン。
6. 表示装置から出力される画像光により画像が表示する表示領域を備えたスクリーンと、このスクリーンにて表示された画像に基づいて光学特性を測定する測定装置と、を備えた光学特性測定システムであって、
   前記スクリーンは、前記表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光を、前記表示装置の画像光をそれぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域を有する複数の測定部を備え、
   前記測定装置は、
   前記表示領域を撮像する撮像部と、
   前記撮像手段により撮像された撮像画像の前記測定領域の明るさに基づいて光学特性を測定する測定手段と、
   を具備したことを特徴とした光学特性測定システム。
7. 請求項６に記載の光学特性測定システムであって、
   前記測定装置は、前記表示装置と通信可能に設けられ、
   前記撮像画像に基づいて、前記測定領域の位置を認識する測定領域位置認識手段と、
   前記測定領域位置認識手段にて認識された前記測定領域の位置に、各測定領域に対応した明るさを設定したパターン画像を生成する画像生成手段と、
   前記表示装置を制御して、前記画像生成手段にて生成される前記パターン画像を出力させる表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とした光学特性測定システム。
8. 請求項７に記載の光学特性測定システムであって、
   前記表示制御手段は、前記表示装置を制御して、前記スクリーンにおける前記表示領域を特定する表示領域特定画像を出力させ、
   前記測定装置は、前記撮像手段にて撮像された前記表示領域特定画像に基づいて、前記スクリーンの位置を特定するスクリーン位置特定手段を備え、
   前記画像生成手段は、前記スクリーン位置特定手段にて特定された前記スクリーン位置に対応した前記パターン画像を生成する
   ことを特徴とした光学特性測定システム。
9. 表示装置から出力される画像光により画像が表示する表示領域を備え、この表示領域内に、前記表示装置から出力される画像光を、それぞれ異なる明るさで表示させる複数の測定領域が設けられたスクリーンと、このスクリーンにて表示された画像に基づいて光学特性を測定する測定装置と、を備えた光学特性測定システムにおける光学特性測定方法であって、
   前記測定装置は、
   前記表示領域に表示される画像を撮像し、
   この撮像された撮像画像の前記測定領域の明るさに基づいて光学特性を測定する
   ことを特徴とする光学特性測定方法。

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