JP2014185881A - 測定装置、及び測定方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】表示機器などの光学特性を、より短時間でフリッカーの影響を取り除いて、精度よく測定する。
【解決手段】測定装置は、測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、撮像部により撮像を行い、前記測定周期の測定値を取得する。また、前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算するとともに、前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する。また、前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像部により撮像を行い、測定値を取得する。
【選択図】図1
【解決手段】測定装置は、測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、撮像部により撮像を行い、前記測定周期の測定値を取得する。また、前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算するとともに、前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する。また、前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像部により撮像を行い、測定値を取得する。
【選択図】図1
Description
本発明は、測定装置、及び測定方法に関する。
プロジェクターや液晶ディスプレイなどの表示機器において、表示された画像のフリッカーなどの光振動を測定する技術が知られている。例えば、特許文献1には、測定対象のフリッカーの周期より所定の追加時間分長い時間間隔で、撮像部により撮像を行い、前記時間間隔毎の撮像信号における光の強さに基づいて、フリッカーの波形を演算する測定方法が記載されている。
上記の特許文献1の技術では、ある程度の精度でフリッカーの波形を再現するために、十分な回数(例えば、少なくとも6回)の撮像及びデータのサンプリングを行う。ここで、フリッカーの周期より長い時間間隔で撮像及びサンプリングを行うため、フリッカーの少なくとも6周期分よりも長い時間が必要となる。このように、特許文献1の技術では、フリッカーの測定に長い時間がかかるため、その後、フリッカーによる影響を取り除いて表示機器の輝度などの光学特性の測定を行うためには、さらに長い時間がかかる。
そこで、本発明は、表示機器などの光学特性を、より短時間でフリッカーの影響を取り除いて、精度よく測定することを目的とする。
上記の課題を解決する本発明の第一の態様は、撮像部を制御して、表示機器により表示される画像を撮像する撮像制御部と、測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、前記撮像制御部により撮像を行わせ、前記測定周期毎の測定値を取得する位相測定部と、前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算するとともに、前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する位相計算部と、前記計算された遅延時間の経過を判定する遅延制御部と、前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像制御部により撮像を行わせ、測定値を取得する光学特性測定部とを有することを特徴とする測定装置である。このようにすれば、表示機器などの光学特性を、より短時間でフリッカーの影響を取り除いて、精度よく測定することができる。
前記位相計算部は、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカー波形の振動の幅の平均値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算することを特徴としてもよい。このようにすれば、表示機器の輝度値などの光学特性を測定する場合に、フリッカーの影響をより効果的に取り除くことができる。
前記位相計算部は、前記フリッカーの基準の位相からの位相遅延時間を、前記フリッカーの位相として計算し、前記位相遅延時間と、所定の計算時間及び前記フリッカー周期の時間長の合計値との差分に応じて、前記遅延時間を計算することを特徴としてもよい。このようにすれば、位相等の計算等にかかる計算時間を考慮して、精度よく光学特性を測定するタイミングを特定することができる。
前記撮像部は、電子シャッター方式であり、前記撮像制御部は、前記撮像部に前記測定周期でトリガー信号を出力することで、前記撮像部から前記測定値を出力させることを特徴としてもよい。このようにすれば、レンズ絞り方式で露光時間を制御する場合と比べて、より低コストで測定装置を実現することができる。また、レンズ絞り方式のように複雑に変化する収差特性がないため、簡易に測定の制御を行うことができる。
前記撮像制御部は、前記表示機器により表示される前記画像の一部の範囲を撮像する、又は、所定範囲外の測定値を破棄するように前記撮像部を制御することを特徴としてもよい。このようにすれば、撮像部から出力されるデータの量が減るため、フリッカーの周期より十分小さな測定周期で測定値を取得して、精度よく位相の計算等を行うことができる。
上記の測定装置であって、前記フリッカー周期及び測定回数の設定を受け付け、前記受け付けたフリッカー周期及び測定回数に基づいて前記測定周期を設定する測定条件設定部を有することを特徴としてもよい。このようにすれば、ユーザーが測定対象に応じて所望の精度の測定を行うように設定することができる。
上記の課題を解決する本発明の第二の態様は、表示機器により表示される画像を、測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、撮像部により撮像し、前記測定周期毎の測定値を取得する位相測定ステップと、前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算する位相計算ステップと、前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、前記計算された遅延時間の経過を判定する遅延制御ステップと、前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像部により撮像し、測定値を取得する光学特性測定ステップとを含むことを特徴とする測定方法である。
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
最初に、本実施形態の特徴を分かり易くするため、従来の技術について説明する。図5は、従来のフリッカーの測定方法を説明する図である。図5に示すように、従来は、想定されるフリッカー(実線で表した波形)の周期T0´よりも所定時間長い周期T1´で、測定値を取得する。従って、フリッカー波形をある程度の精度で演算により再現するためには、例えば、6周期以上など十分な周期の測定を行う必要がある。すなわち、長い測定時間が必要となる。
図1は、本発明の一実施形態に係る測定装置1の概略構成の一例を示す図である。
本実施形態では、測定装置1は、プロジェクターなどの表示機器2によりスクリーン3に投影された画像を撮像して、輝度値などの測定値を取得する。ここで、測定装置1は、想定されるフリッカーの周期より十分小さな周期で測定値を取得する。また、測定装置1は、取得した測定値に基づいてフリッカーの位相を特定し、当該フリッカーの影響を受けないタイミングを特定し、当該タイミングで表示機器2の輝度値などの光学特性の測定を行う。もちろん、表示機器2は、プロジェクターに限られず、液晶ディスプレイなどの機器であってもよい。
測定装置1は、撮像部10と、タイミング発生部11と、制御部12と、入力部13と、出力部14と、を有する。
撮像部10は、画像から発せられた光が入射され、入射された光を光電変換して撮像信号を生成し、測定値として制御部12に出力する。本実施形態では、撮像部10は、タイミング発生部11から入力されるトリガー信号をトリガーとして、測定値を制御部12に出力する。すなわち、撮像部10は、いわゆる電子シャッター方式で高速に露光時間を制御して測定値を出力することができる。
なお、撮像部10は、例えば、CCDイメージセンサーやCMOSイメージセンサーと、A/Dコンバーターと、などを備える。イメージセンサーに蓄積された電荷は、トリガー信号をトリガーとして、撮像信号としてA/Dコンバーターに出力される。そして、撮像信号は、A/Dコンバーターを介してデジタルデータの測定値に変換され、制御部12に出力される。
タイミング発生部11は、制御部12及び撮像部10と通信可能に接続される。タイミング発生部11は、制御部12により設定された測定条件(後述の測定周期)に基づいてトリガー信号を生成し、撮像部10に出力する。
なお、タイミング発生部11は、例えば、水晶振動子などを備え、1/1000秒〜1/1000000秒などの極めて短い時間間隔を高精度に計時可能に構成されている。
制御部12は、測定装置1を統合的に制御する。そのため、制御部12は、測定条件設定部120と、撮像制御部121と、位相測定部122と、位相計算部123と、遅延制御部124と、光学特性測定部125とを有する。
測定条件設定部120は、入力部13を介して、測定条件(想定されるフリッカーの周期、測定値のサンプリング数など)を受け付ける。また、受け付けた測定条件に基づいて測定条件(測定周期など)を生成する。そして、これらの測定条件を設定する。なお、測定条件は、例えば不図示の記憶部等に格納すればよい。詳細は後述する。
撮像制御部121は、位相測定部122又は光学特性測定部125から指定された測定周期で、トリガー信号が発生されるようにタイミング発生部11の設定を行う。これにより、撮像制御部121は、撮像部10による撮像を制御する。
位相測定部122は、測定条件設定部120により設定された測定周期による撮像を撮像制御部121に指示する。また、位相測定部122は、当該測定周期で撮像部10から出力される測定値を、測定条件設定部120により設定されたサンプリング数分取得することで、フリッカーの位相を特定するために必要な測定値を取得する。詳細は後述する。
位相計算部123は、位相測定部122により測定された測定値に基づいて、フリッカーの位相を計算する。また、位相計算部123は、計算したフリッカーの位相に基づいて、輝度値などの光学特性を測定する測定タイミングを特定するとともに、当該測定タイミングまでの遅延制御時間(単に「遅延時間」と呼んでもよい。)を計算する。詳細は後述する。
遅延制御部124は、位相計算部123により計算された遅延制御時間の経過を判定する。
光学特性測定部125は、遅延制御部124により遅延制御時間が経過したと判定されるタイミング、すなわち測定タイミングでの撮像を撮像制御部121に指示する。また、光学特性測定部125は、当該遅延制御時間が経過した測定タイミングで出力される測定値を取得することで、表示機器2により表示された画像の輝度など光学特性を測定する。
入力部13は、測定条件の入力をユーザーなどから受け付ける。
出力部14は、測定条件の入力をユーザーから受け付けるための画面などを表示する。
なお、上記の制御部12、入力部13、及び出力部14は、例えば、CPUと、メモリーと、HDD等の外部記憶装置と、無線や有線により通信ネットワークに接続するための通信インターフェイス(I/F)と、マウスやキーボードなどの入力装置と、液晶ディスプレイなどの出力装置と、DVD(Digital Versatile Disk)などの記録媒体に対する情報の読書きを行うメディアI/Fと、を備えるコンピューターで実現することができる。例えば、制御部12は、外部記憶装置に記憶されている所定のプログラムをメモリーにロードしてCPUで実行することで実現可能である。入力部13は、CPUが入力装置を利用することで実現可能である。出力部14は、CPUが出力装置を利用することで実現可能である。なお、制御部12の少なくとも一部の機能は、専用回路により実現するようにしてもよい。
もちろん、測定装置1は、上記の構成に限られない。また、一般的な測定装置が備える構成を排除するものではない。また、上記の測定装置1の構成は、測定装置1の構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。測定装置1の構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、1つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、1つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。
例えば、本実施形態では、測定装置1を一体の機器として構成しているが、本実施形態の目的を達成できれば、この態様に限られない。例えば、制御部12、入力部13、及び出力部14を、PC(Personal Computer)により実現し、撮像部10及びタイミング発生部11を、PCと通信可能に接続されるカメラで実現するようにしてもよい。この場合、PCを測定装置と呼ぶことができる。
次に、上記の測定装置1で実現される処理について説明する。
図2は、測定装置1による測定処理の一例を示すフロー図である。適宜、図3(測定装置1によるフリッカー及び輝度の測定方法を説明する図(その1))、及び図4(測定装置1によるフリッカー及び輝度の測定方法を説明する図(その2))を参照して説明する。なお、図3及び図4において、実線の波形は、測定されるフリッカー波形を示し、破線の波形は、フリッカー波形の基準となる位相を示している。
まず、測定装置1は、測定条件の設定を受け付ける(ステップS10)。具体的には、測定条件設定部120は、例えば、測定条件の入力を受け付けるためのユーザーインターフェイス画面(以下、「UI画面」ともいう。)を、出力部14を介して表示する。また、測定条件設定部120は、測定条件として、想定されるフリッカーの周期T0と、サンプリング数(「測定回数」と呼んでもよい)Nとを、入力部13を介して受け付ける。
ここで、測定条件設定部120は、フリッカーの測定を行う測定周期T1を求める。測定周期T1は、フリッカー周期T0よりも十分短い周期であり、例えば次の式(1)により求められる。
T1=T0/N ・・・(1)
フリッカー波形及び位相を精度よく測定するため、例えば、サンプリング数N=10に設定することが望ましい。もちろん、要求精度が緩和される場合には、例えば、サンプリング数N=3と設定してもよい。
T1=T0/N ・・・(1)
フリッカー波形及び位相を精度よく測定するため、例えば、サンプリング数N=10に設定することが望ましい。もちろん、要求精度が緩和される場合には、例えば、サンプリング数N=3と設定してもよい。
なお、測定条件設定部120は、測定周期T1の設定を、入力部13を介して受け付けるようにしてもよい。また、サンプリング数Nの設定を、入力部13を介して受け付けるようにしてもよい。
それから、測定装置1は、位相測定を行う(ステップS20)。具体的には、位相測定部122は、ステップS10で設定された測定周期T1による撮像を撮像制御部121に指示する。これにより、測定周期T1で撮像部10から測定値が出力される。また、位相測定部122は、撮像部10から出力される測定値を、ステップS10で設定されたサンプリング数N回分取得する。
測定周期T1=T0/10、サンプリング数N=10である場合、フリッカー周期T0(位相測定T0)の間に、本ステップS20の処理が行われる(図3及び図4の例を参照)。
それから、測定装置1は、位相計算を行う(ステップS30)。具体的には、位相計算部123は、ステップS20で測定されたサンプリング数N回分の測定値に基づいて、例えば下記のようにしてフリッカー波形の位相(位相遅延時間)を計算する。
各測定値をD(n)と表す(ただし、n=1〜N)。位相計算部123は、D(n)に基づいて、位相測定の開始時刻から振動の最大幅(輝度の最大値)が表れた時刻までの時間Tmax(図3及び図4の例を参照)を求める。また、D(n)から、位相測定の開始時刻から振動の最小幅(輝度の最小値)が表れた時刻までの時間Tmin(図3及び図4の例を参照)を求める。
また、位相計算部123は、位相測定の開始時刻から、フリッカー波形の基準となる位相における位相角180°の位置に対応する時刻までの時間T180°(図3及び図4の例を参照)を、次の式(2)により求める。
T180°=(Tmax+Tmin)/2 ・・・(2)
T180°=(Tmax+Tmin)/2 ・・・(2)
また、位相計算部123は、測定対象のフリッカー波形の位相遅延時間Ttemp(図3及び図4の例を参照)を、次の式(3)により求める。
Ttemp=T180°+T0/2 ・・・(3)
Ttemp=T180°+T0/2 ・・・(3)
また、位相計算部123は、計算した測定対象のフリッカー波形の位相遅延時間Ttempが、フリッカー周期T0と予め定められた位相計算時間Tcal(図3及び図4の例を参照)との合計値以上である否かを判定する。そして、判定結果に応じて、次の式(4)又は式(5)により、遅延制御時間Tdelay(図3及び図4の例を参照)を求める。
Ttemp ≧ (T0+Tcal)の場合:
Tdelay=(T180°+T0/2)−(T0+Tcal) ・・・(4)
Ttemp < (T0+Tcal)の場合:
Tdelay=(T180°+T0)−(T0+Tcal) ・・・(5)
なお、Tcalは、本ステップS30で掛かる処理時間であり、上述の位相遅延時間Ttempの計算と後述の遅延制御時間Tdelayの計算に掛かる時間を含むものである。また、Tcalは、測定周期T1よりも小さい値であるものとする。
Ttemp ≧ (T0+Tcal)の場合:
Tdelay=(T180°+T0/2)−(T0+Tcal) ・・・(4)
Ttemp < (T0+Tcal)の場合:
Tdelay=(T180°+T0)−(T0+Tcal) ・・・(5)
なお、Tcalは、本ステップS30で掛かる処理時間であり、上述の位相遅延時間Ttempの計算と後述の遅延制御時間Tdelayの計算に掛かる時間を含むものである。また、Tcalは、測定周期T1よりも小さい値であるものとする。
上記の(4)又は式(5)で計算されるTdelayは、フリッカーの位相測定の開始からT0+Tcal時間が経過した後、最初に当該フリッカー波形の振動の幅の平均値(最大値と最小値の平均値)が表れるタイミングと同期をとる時間である。このタイミングでは、測定しようとする輝度などの光学特性に対して、フリッカーの影響が取り除かれている。なお、このタイミングは、平均的には、フリッカーの位相測定の開始からフリッカー周期の1.5倍の周期となる。
それから、測定装置1は、遅延制御を行う(ステップS40)。具体的には、遅延制御部124は、(T0+Tcal)時間の経過後、さらにステップS30で計算された遅延制御時間Tdelayの経過を判定する。
それから、測定装置1は、光学特性の測定を行う(ステップS50)。具体的には、光学特性測定部125は、ステップS40での遅延制御時間Tdelayが経過したと判定されるタイミングでの撮像を撮像制御部121に指示する。また、光学特性測定部125は、当該遅延制御時間が経過した測定タイミングで出力される測定値を取得する。なお、光学特性測定部125は、取得した測定値を、例えば記憶部に格納したり、出力部14を介して表示したりすることで、測定結果を出力する。
このようにして、測定装置1により測定処理が実行される。
なお、上記の図2のフローの各処理単位は、測定装置1の処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。測定装置1の処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、1つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。
以上、本発明の一実施形態について説明した。本実施形態によれば、表示機器などの光学特性を、より短時間でフリッカーの影響を取り除いて、精度よく測定することができる。
すなわち、本実施形態では、フリッカー周期よりも十分小さい測定周期で測定を行うことで、当該フリッカーの位相(位相遅延時間)を特定する。また、特定したフリッカーの位相に基づいて、当該フリッカーの一周期の経過後の、最初に当該フリッカー波形の振動の幅の平均値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングで光特性の測定を行う。このようにすることで、表示機器などの光学特性を、より短時間でフリッカーの影響を取り除いて、精度よく測定することができる。
また、本実施形態では、電子シャッター方式で露光時間を制御する撮像部10を用いている。そのため、レンズ絞り方式で露光時間を制御する場合と比べて、より低コストで測定装置1を実現することができる。また、レンズ絞り方式のように複雑に変化する収差特性がないため、簡易に測定の制御を行うことができる。
なお、以上の本発明の実施形態は、本発明の要旨と範囲を例示することを意図し、限定するものではない。多くの代替物、修正、変形例は当業者にとって明らかである。
例えば、上記の実施形態では、Tdelayは、フリッカーの位相測定の開始からT0+Tcal時間が経過した後、最初に当該フリッカー波形の振動の幅の平均値が表れるタイミングと同期をとる時間としている。しかし、例えば測定対象とする光学特性に応じて、同期させるタイミングは異なっていてもよい。すなわち、Tdelayは、フリッカーの位相測定の開始からT0+Tcal時間が経過した後、最初に当該フリッカー波形において目標とする所定値が表れるタイミングと同期をとる時間とすればよい。
例えば、撮像部10により撮像する画像の範囲や、撮像部10が生成する測定値の範囲を制限するようにしてもよい。すなわち、撮像制御部121は、表示機器2により表示される画像の一部を撮像するように撮像部10を設定したり、所定閾値範囲外の測定値を破棄するように撮像部10を設定したりする。このようにすることで、撮像部10から制御部12に送られるデータの量が減るため、フリッカーの周期より十分小さな測定周期で測定値を取得して、精度よく位相の計算等を行うことができる。
1:測定装置、2:表示機器、3:スクリーン、10:撮像部、11:タイミング発生部、12:制御部、13:入力部、14:出力部、120:測定条件設定部、121:撮像制御部、122:位相測定部、123:位相計算部、124:遅延制御部、125:光学特性測定部
Claims (7)
- 撮像部を制御して、表示機器により表示される画像を撮像する撮像制御部と、
測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、前記撮像制御部により撮像を行わせ、前記測定周期毎の測定値を取得する位相測定部と、
前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算するとともに、前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する位相計算部と、
前記計算された遅延時間の経過を判定する遅延制御部と、
前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像制御部により撮像を行わせ、測定値を取得する光学特性測定部と
を有することを特徴とする測定装置。 - 請求項1に記載の測定装置であって、
前記位相計算部は、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカー波形の振動の幅の平均値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項2に記載の測定装置であって、
前記位相計算部は、前記フリッカーの基準の位相からの位相遅延時間を、前記フリッカーの位相として計算し、前記位相遅延時間と、所定の計算時間及び前記フリッカー周期の時間長の合計値との差分に応じて、前記遅延時間を計算する
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項2又は3に記載の測定装置であって、
前記撮像部は、電子シャッター方式であり、
前記撮像制御部は、前記撮像部に前記測定周期でトリガー信号を出力することで、前記撮像部から前記測定値を出力させる
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1〜4いずれか一項に記載の測定装置であって、
前記撮像制御部は、前記表示機器により表示される前記画像の一部の範囲を撮像する、又は、所定範囲外の測定値を破棄するように前記撮像部を制御する
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1〜5いずれか一項に記載の測定装置であって、
前記フリッカー周期及び測定回数の設定を受け付け、前記受け付けたフリッカー周期及び測定回数に基づいて前記測定周期を設定する測定条件設定部
を有することを特徴とする測定装置。 - 表示機器により表示される画像を、測定対象のフリッカー周期よりも小さい測定周期で、前記フリッカー周期の時間長の間、撮像部により撮像し、前記測定周期毎の測定値を取得する位相測定ステップと、
前記取得された測定値に基づいて前記フリッカーの位相を計算する位相計算ステップと、
前記フリッカーの位相に基づいて、前記フリッカーの測定の開始から前記フリッカー周期の時間長の経過後の、最初に前記フリッカーの所定値が表れるタイミングを特定し、当該タイミングと同期をとる遅延時間を計算する遅延時間計算ステップと、
前記計算された遅延時間の経過を判定する遅延制御ステップと、
前記遅延時間が経過した場合に、前記撮像部により撮像し、測定値を取得する光学特性測定ステップと
を含むことを特徴とする測定方法。
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