JP2012098576A - スペックルノイズ評価方法、スペックルノイズ評価装置、及び画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より主観に近いスペックルノイズ評価を行うことのできるスペックルノイズ評価方法、スペックルノイズ評価装置、及び画像表示装置を提供する。
【解決手段】表示された画像のスペックルノイズの評価装置１である。画像データを取得する受光手段５と、波長を解析して波長分布データを取得するスペクトル解析手段７と、時間周波数を取得するフォトディテクタ９と、データ解析部１０とを備える。データ解析部１０は、スペックル評価指標を得るとともに、画像データをフーリエ変換することで空間周波数データを得、さらにコントラスト感度を求めて第１の補正係数とする。スペクトル解析手段で得た波長分布データに基づく比視感度を求めて第２の補正係数とする。フォトディテクタで得た時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求めて第３の補正係数とする。スペックル評価指標に各補正係数を積算し、スペックルノイズ評価値を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、被投射面に表示された画像に生じるスペックルノイズの評価として、より主観に近い評価を実現することができるスペックルノイズ評価方法、スペックルノイズ評価装置、及び画像表示装置に関する。

近年、プロジェクターやディスプレイ等の映像表示機器では、さらなる高性能化が求められている。例えば、プロジェクターの高性能化に関する検討では、広色域かつ高効率な光源として、レーザー光源が注目されている。レーザー光源は、その特徴の一つとしてコヒーレンス性が挙げられる。しかし、この高いコヒーレンス性の影響により、スクリーン面においてスペックルノイズが発生し、画像品質が劣化するという問題がある。

スペックルノイズは、通常の画像ノイズと異なり、スクリーン上には存在せず、スクリーンを散乱源としたコヒーレンス光が網膜上で干渉し、網膜上で発生するノイズである。粒子上のノイズが画面上に浮いて見えたり、低視力の人が視力矯正しない状態でも見える等の、スペックルノイズ特有の性質を有している。

従来の一般的なスペックルノイズの評価方法としては、光強度分布の標準偏差を平均光強度で割った「スペックルコントラスト」が用いられているが、測定条件によって値が大きく変化してしまうといった問題がある。したがって、スペックルノイズの評価方法としては、主観と一致した評価方法が確立されていないのが現状である。

このような背景のもとに従来では、照明装置として、輝度以外に画像の色相、彩度を取得することにより、主観に近いスペックルノイズ評価を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、画像評価装置として、色相、彩度に加えて、人の視覚系の空間周波数を考慮した評価方法を用いることにより、主観と一致させたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−３０６１４９号公報 特開２０００−２０７５６０号公報

ところで、レーザー光源により発生するスペックルノイズは、レーザープロジェクターやレーザーディスプレイを実現するための大きな課題であり、波長、偏光、振動などを用いた様々な対策が提案されている。スペックル対策の中には、光源の高速駆動など駆動方法による対策も用いられ、スペックル対策は多様化している。したがって、より主観に近いスペックルノイズの評価を行うためには、前記特許文献１、特許文献２のように光強度や波長、さらには空間周波数を取得し、評価を行うだけでは未だ不十分であった。また、特許文献１や特許文献２ではアルゴリズム的手法によって評価を行うようにしているが、評価装置やこの評価装置を備えた画像表示装置としては、より簡易な構成で前記各種の評価項目の情報を取得できるものが望まれている。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、より主観に近いスペックルノイズ評価を行うことのできるスペックルノイズ評価方法と、簡易な構成で評価項目の情報の取得を可能にしたスペックルノイズ評価装置、及び画像表示装置を提供することにある。

本発明のスペックルノイズ評価方法は、被投射面に表示された画像のスペックルノイズの評価方法であって、
被投射面に表示された画像の、単位領域毎の画像データを受光手段によって取得する工程と、
取得した前記画像データから前記画像における光強度分布の平均値と標準偏差とを求め、スペックル評価指標を得る工程と、
取得した前記画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、さらに取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数とする工程と、
被投射面に表示された画像の波長をスペクトル解析手段で解析して波長分布データを取得し、取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数とする工程と、
被投射面に表示された画像の時間周波数をフォトディテクタによって取得し、取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数とする工程と、
前記スペックル評価指標に前記第１の補正係数を積算して第１のデータを求め、該第１のデータに前記第２の補正係数を積算して第２のデータを求め、さらに該第２のデータに前記第３の補正係数を積算してスペックルノイズ評価値を求める工程と、を含むことを特徴としている。

このスペックルノイズ評価方法によれば、光強度、空間周波数、波長に加え、人の視覚系の時間周波数を考慮してスペックルノイズ評価値を求めるので、より主観に近い、すなわち、より主観に一致したスペックルノイズの評価を行うことができる。

本発明のスペックルノイズ評価装置は、被投射面に表示された画像のスペックルノイズの評価装置であって、
被投射面に表示された画像の、単位領域毎の画像データを取得する受光手段と、
被投射面に表示された画像の波長を解析して波長分布データを取得するスペクトル解析手段と、
被投射面に表示された画像の時間周波数を取得するフォトディテクタと、
前記受光手段とスペクトル解析手段とフォトディテクタとにそれぞれ接続するデータ解析部と、を備え、
前記データ解析部は、前記受光手段で取得した前記画像データから前記画像における光強度分布の平均値と標準偏差とを求めてスペックル評価指標を得るとともに、取得した前記画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、さらに取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数として記憶し、
前記スペクトル解析手段で取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数として記憶し、
前記フォトディテクタで取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数として記憶し、
さらに前記スペックル評価指標に前記第１の補正係数を積算して第１のデータを求め、該第１のデータに前記第２の補正係数を積算して第２のデータを求め、該第２のデータに前記第３の補正係数を積算してスペックルノイズ評価値を求めるよう構成されてなることを特徴としている。

このスペックルノイズ評価装置によれば、光強度、空間周波数、波長に加え、人の視覚系の時間周波数を考慮してスペックルノイズ評価値を求めるように構成されているので、より主観に近い、すなわち、より主観に一致したスペックルノイズの評価を行うことができる。また、簡易な構成で前記各補正係数を求めることができる。

また、前記スペックルノイズ評価装置においては、前記被投射面に表示された画像の光ビームを受け、該光ビームを前記受光手段、前記スペクトル解析手段、前記フォトディテクタにそれぞれ分岐して出射するビーム分岐手段を備えているのが好ましい。
このように、例えばビームスプリッターなどのビーム分岐手段を備えることで、スペックルノイズ評価装置の構成がより簡易になる。

なお、このスペックルノイズ評価装置では、前記ビーム分岐手段が可動ミラーを含んでなるのが好ましい。
このようにすれば、可動ミラーの反射面を時間的に変化させることにより、評価装置内に入射した光ビームを例えば受光手段とその他の測定部（スペクトル解析部、フォトディテクタ）とのどちらかのみに振り分けることが可能になり、より高い光強度で各評価項目の測定を行うことが可能になる。

また、このスペックルノイズ評価装置では、前記ビーム分岐手段が光ファイバーを含んでなるのが好ましい。
このようにすれば、評価装置内に入射した光ビームを例えばビームスプリッターや可動ミラーで受光手段とその他の測定部（スペクトル解析部、フォトディテクタ）側に分岐した後、さらにその他の測定部側に分岐した光ビームを光ファイバーに入射させ、スペクトル解析部とフォトディテクタとに光ビームを導くことにより、スペクトル解析部やフォトディテクタの配置の自由度が増し、測定手段の配置の設計自由度を高めることにより、装置の小型化を図ることが可能になる。

また、前記スペックルノイズ評価装置においては、前記スペクトル解析手段が、アレイ導波路回折格子からなるのが好ましい。
このようにすれば、例えばビーム分岐手段で分岐した光ビームをアレイ導波路回折格子に入射させ、入射した光ビームをアレイ導波路回折格子で波長ごとに分離してフォトディテクタに入射させることができる。すると、フォトディテクタでは、各波長の光強度分布の情報を得るとともに、比視感度の高い５５０ｎｍ付近の波長を受光するフォトディテクタにより、光強度の情報に加えて時間周波数の情報も取得することができる。

本発明の画像表示装置は、光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、前記光変調手段により形成された画像を投射する投射装置と、前記のスペックルノイズ評価装置とを備えてなり、
前記スペックルノイズ評価装置で得られたスペックルノイズの評価値に基づき、デスペックル処理を行うデスペックル制御部を有することを特徴としている。

この画像表示装置によれば、前記のスペックルノイズ評価装置を備えているので、より主観に一致したスペックルノイズの評価を行った後、この評価値に基づいてデスペックル制御部でデスペックル処理を行うことにより、画像品質の劣化を防止することができる。また、簡易な構成でこれを実現することができる。

本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第１実施形態を示す模式図である。 空間周波数毎の強度（頻度）を示すグラフである。 視覚系の空間周波数感度についてのグラフである。 比視感度曲線を示すグラフである。 周波数（時間周波数）と時間周波数感度との関係を示すグラフである。 本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第２実施形態を示す模式図である。 本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第３実施形態を示す模式図である。 本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第４実施形態を示す模式図である。 本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせてある。

［第１実施形態］
図１は、本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第１実施形態を示す図であり、全体の概略構成を説明するための模式図である。図１中符号１はスペックルノイズ評価装置であり、このスペックルノイズ評価装置１は、レーザー光源を有するレーザープロジェクターによって被投射面となるスクリーン２に表示された画像のスペックルノイズを、評価するための装置である。

このスペックルノイズ評価装置１は、スクリーン２に表示された画像の光ビームがレンズ３、第１ビームスプリッター４を通って入射するＣＣＤカメラ５と、前記第１ビームスプリッター４で分岐し、さらに第２ビームスプリッター６で分岐した光ビームが入射する分光器（スペクトルアナライザー）７と、前記第２ビームスプリッター６で分岐し、さらにミラー８で反射した光ビームが入射するフォトディテクタ（高速信号受光素子）９と、データ解析部１０とを備えて構成されたものである。

第１ビームスプリッター４、第２ビームスプリッター６、ミラー８は、本発明におけるビーム分岐手段を構成するもので、第１ビームスプリッター４は、前記したようにレンズ３を透過してきた光ビームの一部がＣＣＤカメラ５側に透過し、他の一部（例えば残部）が第２ビームスプリッター６側に反射するように形成されたものである。また、第２ビームスプリッター６は、第１ビームスプリッター４で反射した光ビームの一部が分光器７側に透過し、他の一部（例えば残部）がミラー８側に反射するように形成されたものであり、ミラー８は、第２ビームスプリッター６で反射した光ビームがフォトディテクタ９側に反射するように形成されたものである。

ＣＣＤカメラ５は、スクリーン２に表示された画像の、単位画素（単位領域）毎の画像データを取得する受光手段として機能するもので、特に画像データとして、単位画素毎の光強度を検出し、取得するものある。また、このＣＣＤカメラ５には、輝度測定部１１が備えられており、該ＣＣＤカメラ５が配置された位置での輝度が検出されるようになっている。なお、このような輝度測定部は、ＣＣＤカメラ５とは別に設けられていてもよく、その場合には公知の輝度センサー（輝度計）を評価装置１に備えるようにすればよい。

分光器７は、スクリーン２に表示された画像の波長を解析し、波長分布データを取得するスペクトル解析手段として機能するものである。
フォトディテクタ９は、スクリーン２に表示された画像の時間周波数を取得するものである。

データ解析部１０は、前記ＣＣＤカメラ５、分光器７、フォトディテクタ９にそれぞれ接続するもので、コンピューター等からなるものであり、ＣＣＤカメラ５、分光器７、フォトディテクタ９でそれぞれ取得されたデータに基づき、スペックルノイズ評価値を求めるように構成されたものである。

詳しくは、このデータ解析部１０はＣＣＤカメラ５で取得した単位画素毎の光強度から、前記画像における光強度分布の平均値と標準偏差とを求め、以下の式（１）からスペックル評価指標を算出する。
スペックル評価指標＝標準偏差／平均値 …式（１）
そして、このようにして算出したスペックル評価指標を元データとして記憶し、これに後述する補正係数を積算することで、スペックル評価値を求めるようにしている。

すなわち、データ解析部１０は、ＣＣＤカメラ５で取得した前記画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、さらに取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数として記憶する。なお、コントラスト感度の求め方については後述する。
また、データ解析部１０は、分光器７で取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数として記憶する。比視感度の求め方についても後述する。
さらに、データ解析部１０は、フォトディテクタ９で取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数として記憶する。視覚系の時間周波数感度の求め方についても後述する。

そして、このようにして記憶した前記スペックル評価指標（元データ）、第１の補正係数、第２の補正係数、第３の補正係数に基づき、スペックル評価値を求めるようにしている。すなわち、スペックル評価指標に第１の補正係数を積算して第１のデータを求め、この第１のデータに第２の補正係数を積算して第２のデータを求め、さらにこの第２のデータに第３の補正係数を積算することにより、スペックルノイズ評価値を求めるようにしている。

次に、本発明に係るスペックルノイズ評価方法の一実施形態として、前記構成のスペックルノイズ評価装置１による、スペックルノイズ評価値の具体的な求め方について説明する。
まず、ＣＣＤカメラ５で取得した単位画素毎の光強度から、前記したようにデータ解析部１０でスペックル評価指標を算出し、元データとして記憶する。また、これとは別に、ＣＣＤカメラ５に備えた輝度測定部１１によって該ＣＣＤカメラ５が配置された位置での環境の輝度を検出し、得られた輝度をデータ解析部１０で記憶する。

さらに、ＣＣＤカメラ５で取得した画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、続いて取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数とする。
すなわち、画像データを前記特許文献２と同様にしてフーリエ変換し、各単位画素毎の空間周波数を求める。そして、この各単位画素毎の空間周波数から、図２に示すように空間周波数毎の強度（頻度）、つまり空間周波数成分を求め、これを画像の空間周波数データとする。なお、この空間周波数成分は、スペックルノイズ（粒子状）の空間周波数成分であり、表示している画像の空間周波数成分とは異なる。

そして、この空間周波数データを、図３に示す視覚系の空間周波数感度についてのグラフにあてはめ、コントラスト感度を求める。ここで、図３のグラフは、出典を「Van Nes and Boumann,1967」とする公知のものであり、横軸を空間周波数とし、縦軸をコントラスト感度としている。また、図３中において「ｔｄ」はレチナール感度であり、以下の式（２）によって求められる。
ｔｄ（レチナール感度）＝輝度×瞳面積 …式（２）

前記式（２）に示すように、レチナール感度は人の目（瞳）に入った光の強度を示す指標である。なお、前記式（２）中の輝度には、前記輝度測定部１１によって検出された輝度が用いられる。また、瞳面積は、一般化された数値があり、これが用いられる。したがって、輝度測定部１１で検出された輝度からｔｄ（レチナール感度）が求まり、このｔｄに対応する線が図３中の複数の線から求められる。

そして、図２の複数の空間周波数成分を図３中にあてはめ、複数の空間周波数成分と先に求めたｔｄに対応する線との交点から、最も高いコントラスト感度を求める。図３では、前記のレチナール感度に関する式（２）から９００ｔｄに対応する線を採用するものとし、この線と複数の空間周波数成分とのそれぞれの交点から、最も高いコントラスト感度を求める。そして、このようにして求めたコントラスト感度を、第１の補正係数としてデータ解析部１０に記憶する。

なお、このように最も高いコントラスト感度を求めてこれを第１の補正係数とするのは以下の理由による。
含まれる空間周波数成分が離散的かつ強度も均一でない場合には、前記の補正が主観と異なる可能性もある。しかし、スペックルは特定の空間周波数にピークを持っておらず、なだらかな分布を持っていることが実験で確認されている。したがって、前記の補正を行うことで、主観に一致するように（より近づくように）なる。

そして、この第１の補正係数を、以下の式（３）に示すように先に記憶したスペックル評価指標（元データ）に積算し、第１のデータとする。その後、得られた第１のデータをデータ解析部１０に記憶する。
第１のデータ＝スペックル評価指標×第１の補正係数 …（３）

また、第１ビームスプリッター４を反射し、第２ビームスプリッター６を透過してきた光ビームを分光器７で受光し、その波長を解析することにより、波長分布データを取得する。そして、取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数とする。なお、ここでの補正は、混色（白色等の複数波長）のスペックルコントラストを、主観と一致した（主観により近い）スペックルコントラストにするために行う。

取得した波長分布データに基づいて比視感度を求める方法としては、図４に示す公知の比視感度曲線を用いて行う。すなわち、取得した波長分布データが単一の波長である場合には、図４から求まるその波長での比視感度を、そのまま第２の補正係数とする。また、複数の波長からなっている場合には、図４から各波長での比視感度を求め、得られた比視感度をそれぞれの第２の補正係数とする。そして、得られた第２の補正係数をデータ解析部１０に記憶する。

また、この第２の補正係数を、先に記憶した第１のデータに積算し、第２のデータとする。そして、得られた第２のデータをデータ解析部１０に記憶する。具体的には、取得した波長分布データが単一の波長である場合、以下の式（４）に示すように第２のデータを求める。
第２のデータ＝第１のデータ×第２の補正係数 …式（４）
ここで、前記式（４）中において第１のデータは、前記式（３）に示したように（スペックル評価指標×第１の補正係数）であり、また、前記式（１）に示したように［（標準偏差／平均値）×第１の補正係数］である。そして、スペックル評価指標については、波長分布データが複数の波長からなる場合、波長（λ）毎に計算すると以下の式（５）で表されるようになる。

ただし、前記式（５）中のΔＰ（λ）は、光強度分布における波長λでの標準偏差を表し、Ｐ（λ）は、光強度分布における波長λでの平均値を表している。波長分布データが単一の波長である場合には、前述したように第２の補正係数も一つとなるため、前記式（４）によって第２のデータを求めることができる。
また、波長分布データが複数の波長からなる場合、第２のデータは以下の式（６）で表されるようになる。

ここで、前記式（６）中においてＶ（λ）は、各波長（λ）での比視感度、すなわち各波長での第２の補正係数である。なお、前記式（６）中における第１の補正係数は、先に求められたもので、波長（λ）に関係なく一定の値となる。
このように複数波長の場合では、各波長（例えば赤色、緑色、青色の各波長）でのデータを足し合わせているが、これは、人の目の色細胞が各色（赤、緑、青）毎に異なっており、したがって各色のスペックルが独立して見えるためである。

また、第１ビームスプリッター４、第２ビームスプリッター６をそれぞれ反射し、さらにミラー８を反射してきた光ビームをフォトディテクタ９で受光し、時間周波数を取得する。そして、取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数とする。
なお、この第３の補正係数を求めるにあたっては、先に求めた式（２）のレチナール感度（ｔｄ）を用いる。

まず、先に求めた空間周波数に対応する、周波数（時間周波数）と時間周波数感度との関係を示すグラフとして、例えば図５を用意する。ここで、図５中の周波数（時間周波数）とは、フォトディテクタ９で検出された光源の周波数であり、本実施形態ではスクリーン２に画像を表示するレーザープロジェクターの、レーザー光源の周波数となる。なお、図５の出典は、「Robson JG: “Spatial and temporal contrast-sensitivity functions of the visual system.” Journal of the Optical Society of America, 56:1141-1142, 1966.」である。

また、先に求めた空間周波数としては、図３中において最も高いコントラスト感度を求めたときの、空間周波数成分が用いられる。なお、図５に示したような周波数と時間周波数感度との関係を示すグラフについては、予め空間周波数毎に多数求めておき、これらをデータ解析部１０に記憶しておく。空間周波数毎の、周波数と時間周波数感度との関係を示すグラフについては、例えば「Robson JG: “Spatial and temporal contrast-sensitivity functions of the visual system.” Journal of the Optical Society of America, 56:1141-1142, 1966.」に記載された内容に基づいて求めることができる。

図５のグラフには、図３の場合と同様に、ｔｄ（レチナール感度）に対応する複数の線がある。したがって、先に輝度測定部１１で検出された輝度から求められたｔｄに基づいて一つの線を選択し、この線の、前記周波数（フォトディテクタ９で検出された光源の周波数）の位置での、時間周波数感度（視覚系の時間周波数感度）を求める。そして、得られた時間周波数感度を第３の補正係数とし、データ解析部１０に記憶する。なお、光源がパルス駆動でなく連続光である場合には、時間周波数感度、すなわち第３の補正係数は１となる。

また、この第３の補正係数を、以下の式（７）に示すように先に記憶した第２のデータに積算し、スペックルノイズ評価値を求める。
スペックルノイズ評価値＝第２のデータ×第３の補正係数 …式（７）
このようにして求められたスペックルノイズ評価値は、光強度分布、波長、空間周波数、時間周波数の情報（評価項目）が総合されていることから、より主観に近い評価値となる。

したがって、本実施形態のスペックルノイズ評価方法によれば、光強度、空間周波数、波長に加え、人の視覚系の時間周波数を考慮してスペックルノイズ評価値を求めるようにしたので、より主観に近い、すなわち、より主観に一致したスペックルノイズの評価を行うことができる。
また、本実施形態のスペックルノイズ評価装置１によれば、ＣＣＤカメラ（受光手段）５、分光器（スペクトルアナライザー）７、フォトディテクタ９、データ解析部１０、さらには第１ビームスプリッター４、第２ビームスプリッター６、ミラー８からなるビーム分岐手段を備えた簡易な構成で前記各補正係数を求めることができるため、より主観に一致したスペックルノイズの評価を容易に行うことができる。

［第２実施形態］
図６は、本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第２実施形態を示す図であり、全体の概略構成を説明するための模式図である。図６中符号２０はスペックルノイズ評価装置であり、このスペックルノイズ評価装置２０が図１に示したスペックルノイズ評価装置１と異なるところは、レンズ３を通って入射する光ビームを分岐して出射するビーム手段の構成にある。

すなわち、このスペックルノイズ評価装置２０では、前記ビーム分岐手段が可動ミラーを含んで構成されている。具体的には、図１に示した第１ビームスプリッター４に代えて、図６に示すように第１可動ミラー２１を設けている。第１可動ミラー２１は、時間的にその反射面を変化させるもので、回転ミラーやＭＥＭＳミラー、ポリゴンミラー等からなるものである。

このような第１可動ミラー２１を用いることで、レンズ３を通って入射した光ビームは、ＣＣＤカメラ５とその他の測定部（分光器７、フォトディテクタ９）側とのいずれか一方のみに、振り分けられるようになる。すなわち、光ビームは時間的に分割され、ＣＣＤカメラ５側とその他の測定部側とに分岐されるようになる。したがって、より高い光強度の光ビームがＣＣＤカメラ５や分光器７、フォトディテクタ９に入射するようになり、各評価項目についての測定精度が高まる。または、各評価項目についての測定が比較的低感度でも可能になるため、容易になる。ただし、時間周波数の測定値には、可動ミラー２１の回転速度が影響するため、データ解析時にミラー回転数を反映させて、光源の（周波数）時間周波数を求める必要がある。

なお、輝度分布からスペックルコントラストを導く場合には、高い光強度で測定することにより、その測定精度を高めることができる。これは、暗電流等のノイズを本来測定すべきスペックルノイズと分離することが困難であるためである。したがって、本実施形態のスペックルノイズ評価装置２０では、高い光強度で測定することができるため、輝度分布からスペックルコントラストを導き、これをスペックルノイズの評価に加えることが可能になる。

なお、本実施形態では、ビーム分岐手段を、第１可動ミラー２１と第２ビームスプリッター６とミラー８とによって構成しているが、例えば第２ビームスプリッター６とミラー８とを第２可動ミラー（図示せず）に代えてもよい。すなわち、ビーム分岐手段を、第１可動ミラー２１と第２可動ミラーとで構成するようにしてもよい。

［第３実施形態］
図７は、本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第３実施形態を示す図であり、全体の概略構成を説明するための模式図である。図７中符号３０はスペックルノイズ評価装置であり、このスペックルノイズ評価装置３０が図６に示したスペックルノイズ評価装置２０と異なるところは、ビーム分岐手段を、第１可動ミラー２１と集光レンズ３１と光ファイバー３２とによって構成している点である。

すなわち、このスペックルノイズ評価装置３０では、図６における第２ビームスプリッター６、ミラー８に代えて、集光レンズ３１と光ファイバー３２とを設けている。集光レンズ３１は、第２ビームスプリッター６とほぼ同じ位置に配置され、光ファイバー３２は、集光レンズ３１と分光器７との間、および集光レンズ３１とフォトディテクタ９との間に配置されている。なお、光ファイバー３２は、集光レンズ３１側では１本となっており、その後２本に分岐し、分光器７およびフォトディテクタ９側にそれぞれ延びて配置されている。

このようなスペックルノイズ評価装置３０にあっては、特にビーム分岐手段に光ファイバー３２を用いているので、この光ファイバー３２によって任意の位置に光ビームを導くことができる。したがって、分光器７やフォトディテクタ９を任意の位置に配することができるため、その配置の自由度を高めることができる。
よって、分光器７やフォトディテクタ９の配置の設計自由度を高めることにより、装置の小型化を図ることができる。また、光ファイバー３２を自由に曲げることができるため、図１に示したスペックルノイズ評価装置１や図６に示したスペックルノイズ評価装置２０に比べ、ビームスプリッター４、６や可動ミラー２１のアライメント工程を削減することができる。

［第４実施形態］
図８は、本発明に係るスペックルノイズ評価装置の第４実施形態を示す図であり、全体の概略構成を説明するための模式図である。図８中符号４０はスペックルノイズ評価装置であり、このスペックルノイズ評価装置４０が図７に示したスペックルノイズ評価装置３０と主に異なるところは、分光器７に代えて、スペクトル解析手段としてアレイ導波路回折格子４１（Arrayed Waveguide Grating ：ＡＷＧ）を用いた点である。

すなわち、このスペックルノイズ評価装置４０では、第１可動ミラー２１で反射し集光レンズ３１を透過した光ビームを、アレイ導波路回折格子４１に入射させている。アレイ導波路回折格子４１は、入射した光ビームを波長ごとに分離するようになっている。したがって、分離された波長毎に光ビームを取り出し、これら光ビームを、光ファイバー（図示せず）を介してフォトディテクタアレイ（アレイ受光素子）４２の各フォトディテクタ９で受光するようにしている。なお、光ファイバーについては、図７に示した光ファイバー３２と異なり、アレイ導波路回折格子４１と各フォトディテクタ４２との間に配置されている。また、フォトディテクタアレイ４２は、アレイ導波路回折格子４１で分離する波長の数に対応してフォトディテクタ９を複数有している。

このようなスペックルノイズ評価装置４０にあっては、アレイ導波路回折格子４１およびフォトディテクタアレイ４２を備えたことで、各フォトディテクタ９から各波長の光強度分布の情報（データ）を得ることができる。また、比視感度の高い５５０ｎｍ付近の波長を受光するフォトディテクタ９からは、光強度の情報に加えて時間周波数の情報（データ）も取得することができる。

ここで、全ての波長が混ざった状態で時間周波数を測定した場合、例えば比視感度の低い青波長の時間周波数情報も比視感度の高い緑と同様に取得してしまい、主観と一致しない一因となる。緑と青とが同じ駆動周波数で駆動している場合には問題はないが、異なる周波数で駆動している場合には、比視感度の高い緑の時間周波数が主観に大きく影響する。よって、より人の目の主観に近い状態にするため、比視感度が高い緑の時間周波数を選択して受光し、解析を行うのが好ましい。

すなわち、緑の時間周波数のみを用いて時間周波数に関する第３の補正係数を求め、スペックルノイズ評価値を求めるのが好ましい。
このようにすれば、部品点数を少なくし、さらにアライメントの簡易化を可能にするとともに、より主観に一致したスペックルノイズ評価値を求めることができる。

［画像評価装置］
図９は、本発明に係る画像表示装置の一実施形態を示す図であり、全体の概略構成を説明するための模式図である。図９中符号５０は画像表示装置であり、この画像表示装置５０は、図７に示したスペックルノイズ評価装置３０を備えて構成されたものである。
すなわち、この画像表示装置５０は、光源（光源装置）５１と、光源５１から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調手段５２と、光変調手段５２により形成された画像を投射する投射装置５３と、スペックルノイズ評価装置３０とを備え、スペックルノイズ評価装置３０で得られたスペックルノイズの評価値に基づき、デスペックル処理を行うデスペックル制御部５４を有したものである。

光源５１は、レーザー光等のコヒーレント光を射出するコヒーレント光源であり、光変調手段５２、投射装置５３は、従来公知の構成からなるものである。また、これら光源５１や光変調手段５２、投射装置５３等には、従来公知のデスペックル機構（図示せず）が備えられている。ここで、デスペックル機構としては、例えば特開２００８−８５２９８号公報、特開２００９−２１４２７号公報、特開２００９−５８６４６号公報等に開示されたものを挙げることができる。

デスペックル制御部５４は、スペックルノイズ評価装置３０で得られたスペックルノイズの評価値がフィードバックされることにより、この評価値に基づいて前記デスペックル機構を制御し、種々のデスペックル対策、例えば時間重畳や波長重畳、さらには偏光制御などによるデスペックルをなすものである。
ここで、前記したようなデスペックル対策を行うと、スペックル低減とトレードオフの関係にある発光効率の低下や光の利用効率の低下が生じることがある。すなわち、必要以上にデスペックル対策を行うと、例えば以下に示すように動作することがある。

例えば、特開２００８−８５２９８号公報に開示された光源装置（画像表示装置）では、デスペックル機構が過剰な場合、波長選択素子に設けられた複数の圧電素子に同一の電圧を印加し、各エリアに同一の歪みを発生させ、全てのエリアから同一の波長を出力させる。（通常デスペックルを行う際は、異なる印加電圧を各エリアに印加するため歪みが各位置により異なり、各エリアで異なる波長を選択する。）

また、特開２００９−２１４２７号公報に開示された光源装置（画像表示装置）では、デスペックル機構が過剰な場合、エリアごと異なる温度になるよう調整していたものを全て同じ温度にする。その結果、全て同じ波長を出力する。スペックル測定素子で測定した際に、デスペックル機構が過剰と判定された場合は「波長分布を設定」する際に、全て同じ波長を設定する。
また、特開２００９−５８６４６号公報に開示された光源装置（画像表示装置）では、デスペックル機構が過剰な場合、温度分布、歪み分布を一様にする素子は、共振器内のフィルター（波長選択素子）でもよい。

また、デスペックル機構が過剰な場合の動作によって起こる問題を、以下に列挙する。
（１）波長変換光源の波長重畳によるデスペックル機構の場合には、波長変換素子を変換効率の良い波長から波長をずらすことになり、光の利用効率が下がる。
（２）拡散板などを用いてスペックルパターンを重畳するデスペックル機構の場合には、過剰なデスペックルは拡散度を高める方向になり、光利用効率が下がる。
（３）温度や歪などを電気素子によって与えるデスペックル機構の場合には、過剰な電力消費につながる。

このような問題に対して本実施形態の画像表示装置５０では、スペックルノイズ評価装置３０で得られたより主観と一致したスペックルノイズ評価値に基づき、デスペックル対策の必要が無い程度の低スペックルノイズ評価値の場合に、デスペックル機能を低下させ、もしくは停止させるようにデスペックルを行うようにしている。

したがって、この画像表示装置５０にあっては、より主観に一致したスペックルノイズ評価値に基づいてデスペックル制御部５４でデスペックル処理を行うことにより、画像品質の劣化を防止することができる。また、簡易な構成でこれを実現することができる。さらに、過剰なデスペックルを抑制することにより、消費電力を抑えた画像表示を行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、図９に示した画像表示装置５０では、図７に示したスペックルノイズ評価装置３０を備えるようにしたが、これに代えて、図１に示したスペックルノイズ評価装置１や、図６に示したスペックルノイズ評価装置２０、図８に示したスペックルノイズ評価装置４０などを用いることもできる。

１、２０、３０、４０…スペックルノイズ評価装置、２…スクリーン、３…レンズ、４…第１ビームスプリッター、５…ＣＣＤカメラ（受光手段）、６…第２ビームスプリッター、７…分光器（スペクトル解析手段）、８…ミラー、９…フォトディテクタ、１０…データ解析部、１１…輝度測定部、２１…可動ミラー、３１…集光レンズ、３２…光ファイバー、４１…アレイ導波路回折格子、４２…フォトディテクタ、５０…画像表示装置、５１…光源、５２…光変調手段、５３…投射手段、５４…デスペックル制御部

Claims (7)

1. 被投射面に表示された画像のスペックルノイズの評価方法であって、
   被投射面に表示された画像の、単位領域毎の画像データを受光手段によって取得する工程と、
   取得した前記画像データから前記画像における光強度分布の平均値と標準偏差とを求め、スペックル評価指標を得る工程と、
   取得した前記画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、さらに取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数とする工程と、
   被投射面に表示された画像の波長をスペクトル解析手段で解析して波長分布データを取得し、取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数とする工程と、
   被投射面に表示された画像の時間周波数をフォトディテクタによって取得し、取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数とする工程と、
   前記スペックル評価指標に前記第１の補正係数を積算して第１のデータを求め、該第１のデータに前記第２の補正係数を積算して第２のデータを求め、さらに該第２のデータに前記第３の補正係数を積算してスペックルノイズ評価値を求める工程と、を含むことを特徴とするスペックルノイズ評価方法。
2. 被投射面に表示された画像のスペックルノイズの評価装置であって、
   被投射面に表示された画像の、単位領域毎の画像データを取得する受光手段と、
   被投射面に表示された画像の波長を解析して波長分布データを取得するスペクトル解析手段と、
   被投射面に表示された画像の時間周波数を取得するフォトディテクタと、
   前記受光手段とスペクトル解析手段とフォトディテクタとにそれぞれ接続するデータ解析部と、を備え、
   前記データ解析部は、前記受光手段で取得した前記画像データから前記画像における光強度分布の平均値と標準偏差とを求めてスペックル評価指標を得るとともに、取得した前記画像データをフーリエ変換することで画像の空間周波数データを取得し、さらに取得した空間周波数データからコントラスト感度を求め、このコントラスト感度を第１の補正係数として記憶し、
   前記スペクトル解析手段で取得した波長分布データに基づく比視感度を求め、この比視感度を第２の補正係数として記憶し、
   前記フォトディテクタで取得した時間周波数から視覚系の時間周波数感度を求め、この視覚系の時間周波数感度を第３の補正係数として記憶し、
   さらに前記スペックル評価指標に前記第１の補正係数を積算して第１のデータを求め、該第１のデータに前記第２の補正係数を積算して第２のデータを求め、該第２のデータに前記第３の補正係数を積算してスペックルノイズ評価値を求めるよう構成されてなることを特徴とするスペックルノイズ評価装置。
3. 前記被投射面に表示された画像の光ビームを受け、該光ビームを前記受光手段、前記スペクトル解析手段、前記フォトディテクタにそれぞれ分岐して出射するビーム分岐手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のスペックルノイズ評価装置。
4. 前記ビーム分岐手段が可動ミラーを含んでなることを特徴とする請求項３記載のスペックルノイズ評価装置。
5. 前記ビーム分岐手段が光ファイバーを含んでなることを特徴とする請求項３又は４記載のスペックルノイズ評価装置。
6. 前記スペクトル解析手段が、アレイ導波路回折格子からなることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のスペックルノイズ評価装置。
7. 光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像信号に応じて変調する光変調手段と、前記光変調手段により形成された画像を投射する投射装置と、請求項２〜６のいずれか一項に記載のスペックルノイズ評価装置とを備えてなり、
   前記スペックルノイズ評価装置で得られたスペックルノイズの評価値に基づき、デスペックル処理を行うデスペックル制御部を有することを特徴とする画像表示装置。

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