JP2018013455A - モアレ評価装置およびモアレ評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易かつ精度よく測定対象物のモアレを評価できるモアレ評価装置およびモアレ評価方法を提供すること。【解決手段】モアレ評価装置１は、表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを有する透光部材３と、透光部材の参照パターンを透過した光により、透明な測定対象物の第１主面に画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する投影光学系４と、測定対象物の第１主面とは反対の第２主面側に配置され、測定対象物の第２主面を撮像する撮像部５と、撮像部で撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行うエッジ強調処理部６と、エッジ強調処理部でエッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、測定対象物のモアレを評価するモアレ評価部６と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、モアレ評価装置およびモアレ評価方法に関する。

液晶パネル等の表示パネルに貼り付けて、日光などの外光や蛍光灯の映り込みを軽減する反射防止フィルムが知られている。反射防止フィルムのうち、フィルム表面に光を散乱する粒子を含む膜をコーティングして反射防止の効果を得るフィルムは、アンチグレアフィルム（以下、ＡＧフィルム）と呼ばれている。

液晶パネル等の表示パネルの多くは、ブラックマトリクスを備えている。ブラックマトリクスは、バックライトの光漏れや各色成分の混色を防止するために各画素の境界エリアに配置されており、縦横に規則的な格子状の形状を有する。このように、ブラックマトリクスは、規則的な配列を有するため、ＡＧフィルム内の粒子のサイズや粒子の分散の度合、膜厚などによっては、ＡＧフィルムとブラックマトリクスのパターンとの間で干渉が生じ、モアレが生じるおそれがある。

モアレは、人の目には色のにじみや縞として視認され、表示品質を劣化させる要因になる。よって、できるだけモアレを低減するのが望ましい。上述したように、ＡＧフィルム内の粒子の状態によって、モアレの大小が変化するため、ＡＧフィルム等のモアレを測定する手法が提案されている（特許文献１，２参照）。

特開２００２−９０２６１号公報 特開平７−１４００４１号公報

従来は、モアレの測定対象物であるフィルム等を表示パネルに貼り付けるか、近接させた状態で、モアレの測定を行っており、モアレの測定に手間がかかるという問題があった。このため、フィルムに粒子をコーティングするコータにてモアレの測定を行うことも困難であった。

また、ＡＧフィルムは、粒子のサイズや分散の度合などが必ずしも一定ではなく、モアレの発生状況も場所によって異なる。このため、フィルムの一部分だけでモアレの測定を行っても、その測定結果が他の部分にも適用できるとは限らない。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易かつ精度よく測定対象物のモアレを評価できるモアレ評価装置およびモアレ評価方法を提供するものである。

上記の課題を解決するために、本開示の一態様では、表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを有する透光部材と、
前記透光部材の前記参照パターンを透過した光により、透明な測定対象物の第１主面に前記画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する投影光学系と、
前記測定対象物の前記第１主面とは反対の第２主面側に配置され、前記測定対象物の前記第２主面を撮像する撮像部と、
前記撮像部で撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行うエッジ強調処理部と、
前記エッジ強調処理部でエッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価するモアレ評価部と、を備える、モアレ評価装置が提供される。

前記エッジ強調処理部でエッジが強調された画像の輝度分布の標準偏差を算出する標準偏差算出部を備え、
前記モアレ評価部は、前記標準偏差に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価してもよい。

前記モアレ評価部は、前記標準偏差が所定の閾値以下であれば、前記測定対象物のモアレは問題ないと判断し、前記標準偏差が前記閾値より大きければ、前記測定対象物のモアレは問題ありと判断してもよい。

前記参照パターンは、前記表示パネル内の前記画素配列パターンと等倍のサイズを有し、前記投影光学系は、
光を照射する光源と、
前記光源から照射された光を平行化する平行化光学系と、を有し、
前記平行化光学系にて平行化された光が前記参照パターンを透過した後に、前記測定対象物の前記第１主面に前記画素配列パターンと等倍のサイズにて投影されてもよい。

前記投影光学系は、
前記参照パターンを均一な光強度で照明するケーラー照明器と、
前記測定対象物の前記第１主面上に前記参照パターンと等倍のパターン画像が投影されるように、前記参照パターンを透過した透過光を前記第１主面上に結像させる結像光学系と、を有してもよい。

前記表示パネル内の前記画素配列パターンは、前記表示パネル内のブラックマトリクスのパターンであってもよい。

前記測定対象物は、反射防止フィルムであってもよい。

本開示の他の一態様では、表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを透過した光により、透明な測定対象物の第１主面に前記画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影し、
前記測定対象物の前記第１主面とは反対の第２主面側で、前記測定対象物の前記第２主面を撮像し、
前記撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行い、
前記エッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価する、モアレ評価方法が提供される。

本開示によれば、簡易かつ精度よく測定対象物のモアレを評価できる。

本開示の一実施形態によるモアレ評価装置の概略構成を示すブロック図。 図１の一変形例のブロック図。 制御部の内部構成の一例を示すブロック図。 撮像部で撮像した画像の一例を示す図。 制御部の処理動作の一例を示すフローチャート。 エッジを強調した処理後の画像の例を示す図。 品種１の輝度ヒストグラムの一例を示す図。 品種２の輝度ヒストグラムの一例を示す図。 品種３の輝度ヒストグラムの一例を示す図。

以下、本開示の実施の形態について、詳細に説明する。図１は本開示の一実施形態によるモアレ評価装置１の概略構成を示すブロック図である。図１のモアレ評価装置１は、ＡＧフィルム等の測定対象物２のモアレを評価する装置である。測定対象物２は、液晶表示装置等の表示パネルに貼り付けられるか、あるいは近接配置される透明なシート部材である。透明とは、表示パネルの表示光と同じ帯域の光を透過させることを意味する。表示パネルは、画素配列パターンを有する。画素配列パターンとは、典型的にはブラックマトリクスである。ブラックマトリクスを備えていない表示パネルでは、画素の境界パターンを構成する任意の部材が画素配列パターンとなりうる。

図１のモアレ評価装置１は、透光部材３と、投影光学系４と、撮像部５と、制御部６とを備えている。透光部材３は、表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを有する。ここで、比例関係とは、参照パターンの縦横比が表示パネル内の画素配列パターンの縦横比と同じであり、かつ参照パターンの縦横サイズが、画素配列パターンの縦横サイズの係数倍であることを意味する。一具体例では、参照パターンは、ブラックマトリクスと同じサイズおよび形状の画素配列パターンを有する。

投影光学系４は、透光部材３の参照パターンを透過した光により、測定対象物２の第１主面２ａに画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する。例えば、参照パターンがブラックマトリクスと同じ画素配列パターンを有する場合、投影光学系４は、測定対象物２の第１主面２ａに、ブラックマトリクスと等倍のパターン画像を投影する。

これにより、測定対象物２を表示パネルに貼り付けなくても、測定対象物２の第１主面２ａにブラックマトリクスと同等のパターン画像を形成でき、モアレの評価を行うことができる。したがって、測定対象物２を表示パネルに貼り付けたり、近接配置させずに、測定対象物２のみでモアレの評価を行うことができる。

なお、測定対象物２を、種々の表示解像度や種々の表示サイズの表示パネルに貼り付けて使用することが想定される場合、予め、表示解像度や表示サイズが相違する複数の表示パネルの画素配列パターンに合わせた複数の参照パターンを用意しておき、これら参照パターンを順次に測定対象物２の第１主面２ａに投影させて、それぞれについてモアレの評価を行えばよい。

従前のように、測定対象物２を表示パネルに実際に貼り付けてモアレの評価を行う場合は、表示解像度や表示サイズが相違する複数種類の表示パネルに測定対象物２を貼り付けてモアレの評価を行うのは事実上困難であり、この点からも、本実施形態では、従前に比べてはるかに効率的にモアレの評価を行うことができる。

例えば、最近のスマートフォンやタブレットは、表示解像度が高くなっており、スマートフォンやタブレット向けの表示パネルのブラックマトリクスは、数μｍ〜数百μｍ角の格子サイズを有する。また、ＡＧフィルムの粒子径は数十ｎｍ〜数μｍ程度であり、ブラックマトリクスの格子サイズと粒子径のサイズが似通っているため、両者間で干渉が生じる場合がありうる。

図１の投影光学系４は、光源１１と、ピンホール１２と、平行化光学系（コリメート光学系）１３とを有する。光源１１は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Device）である。ピンホール１２は、光源１１からの光のビーム径を調整する。平行化光学系１３は、ピンホール１２を透過した光を平行化する。平行化光学系１３にて平行化された光は、参照パターンを透過した後に測定対象物２の第１主面２ａに投影される。

撮像部５は、図１に示すように、測定対象物２の第１主面２ａとは反対の第２主面２ｂ側に配置されている。撮像部５は、測定対象物２の第２主面２ｂを撮像する。測定対象物２は、透明であるため、投影光学系４によって、測定対象物２の第１主面２ａにパターン画像が投影されている場合には、そのパターン画像が第２主面２ｂ側に透けて視認される。よって、撮像部５は、パターン画像を測定対象物２を通して撮像することになる。例えば、このパターン画像と測定対象物２内の粒子等によって干渉が生じる場合には、干渉によるモアレが撮像部５によって撮像される。撮像部５は、より詳細には、測定対象物２の第２主面２ｂに焦点を合わせるレンズ５ａと、第２主面２ｂの画像をレンズ５ａを介して撮像するエリアセンサ５ｂとを有する。

図１の投影光学系４は、平行化光学系１３にて生成した平行光を透光部材３に照射するため、透光部材３の参照パターンを等倍のまま測定対象物２の第１主面２ａに投射できる。よって、参照パターンが表示パネルの画素配列パターンと等倍である場合に都合がよい。これに対して、透光部材３の参照パターンと表示パネルの画素配列パターンのサイズが互いに相違している場合は、投影光学系４によって、倍率変換を行う必要がある。この場合、透光部材３と測定対象物２との間に、凸レンズ等からなる拡大光学系を配置すればよい。

なお、図１の投影光学系４は一例であり、投影光学系４の具体的構成は問わない。例えば図２に示す一変形例による投影光学系４は、ケーラー照明器１４と、結像光学系１５とを有する。ケーラー照明器１４は、参照パターンを場所によらず均一な光強度で照明する。結像光学系１５は、測定対象物２の第１主面２ａ上に画素配列パターンと等倍のパターン画像が投影されるように、参照パターンを透過した透過光を第１主面２ａ上に結像させる。

図１と図２の投影光学系４はいずれも、内部の光学構成は異なるものの、測定対象物２の第１主面２ａ上に画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する点では共通する。図２の場合、透光部材３と測定対象物２との間に結像光学系１５を配置しているため、測定対象物２の第１主面２ａにパターン画像をより鮮明に結像でき、表示パネルの画素配列パターンが微細なパターンを含む場合であっても、再現性よく、同等のパターン画像を第１主面２ａに結像できる。

制御部６は、撮像部５が撮像した画像に基づいて、測定対象物２のモアレを評価する。制御部６の処理動作は、例えばコンピュータがソフトウェア処理により実行することができる。あるいは、制御部６の処理動作を実行する専用のハードウェア機器を設けてもよい。

図３は制御部６の内部構成の一例を示すブロック図である。図３の制御部６は、より具体的には、エッジ強調処理部６ａと、モアレ評価部６ｂとを有する。

エッジ強調処理部６ａは、撮像部５で撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行う。エッジとは、撮像部５で撮像された画像内の輝度が大きく変化する境界位置である。モアレは、画像内の輝度変化として現れる。よって、画像内の輝度が大きく変化するエッジを強調する処理を行うことで、モアレの抽出が容易になる。

モアレ評価部６ｂは、エッジ強調処理部６ａでエッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、測定対象物２のモアレを評価する。

制御部６は、標準偏差算出部６ｃを有していてもよい。標準偏差算出部６ｃは、エッジ強調処理部６ａでエッジが強調された画像の輝度分布の標準偏差を算出する。モアレ評価部６ｂは、標準偏差に基づいて、測定対象物２のモアレを評価する。より具体的には、モアレ評価部６ｂは、標準偏差が所定の閾値以下であれば、測定対象物２のモアレは問題ないと判断し、標準偏差が閾値より大きければ、測定対象物２のモアレは問題ありと判断する。モアレが問題ありと判断された測定対象物２は不良品として扱われるか、あるいは再度モアレの検査が行われる。

また、制御部６は、輝度ヒストグラム生成部６ｄを有していてもよい。輝度ヒストグラム生成部６ｄは、エッジ強調処理部６ａでエッジが強調された画像の輝度分布を分析して、輝度ヒストグラムを生成する。輝度ヒストグラムとは、後述するように、画像内で個々の輝度を取る度数をグラフ化したものである。標準偏差算出部６ｃは、輝度ヒストグラムの標準偏差を算出する。

この他、図１のモアレ評価装置１は、コンローラ電源７を備えていてもよい。コントローラ電源は、制御部６からの指示により、投影光学系４内の光源１１やケーラー照明器１４等の点灯／消灯を制御する。

本実施形態によるモアレ評価装置１は、モアレの評価を行うべき測定対象物２を、モアレの要因となる表示パネルに貼り付けたり、近接配置しなくても、モアレの評価を精度よく行えることを特徴としている。モアレの評価を行うにあたって、図１に示すように、測定対象物２の第１主面２ａ側に投影光学系４を配置して、第１主面２ａに表示パネル内の画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する。これにより、表示パネルがなくても、擬似的に測定対象物２を表示パネルに貼り付けた場合と同等のモアレを視認できるようになる。

制御部６は、測定対象物２の第１主面２ａに表示パネル内の画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影した状態で、測定対象物２の第２主面２ｂを撮像部５で撮像した画像に基づいて、モアレを評価する。図４は撮像部５で撮像した画像の一例を示す図である。図示のように、測定対象物２の第１主面２ａに投影されたパターン画像と測定対象物２内の粒子の状態とによって、不均一なモアレが発生している。このモアレは、測定対象物２内で輝度が場所によって変化することによって視認されるものである。

図５は制御部６の処理動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御部６内のエッジ強調処理部６ａにて、撮像部５が撮像した画像内のエッジを強調した画像を生成する処理を行う（ステップＳ１）。図６はエッジを強調した処理後の画像の例を示す図である。図示のように、輝度変化が大きい箇所（エッジ）がより目立つような画像が得られる。測定対象物２の画像に皺や光源に起因する輝度ムラがある場合、エッジ強調処理を行うことで、モアレによるエッジのみを抽出でき、測定対象物２の画像の輝度ムラの影響を除外できる。

次に、制御部６は、ステップＳ１で生成した画像の輝度ヒストグラムを生成する（ステップＳ２）。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃは輝度ヒストグラムの一例を示す図である。図７Ａ、図７Ｂおよび図７Ｃの横軸は輝度、縦軸は相対度数である。図７Ａは品種１、図７Ｂは品種２、図７は品種３の輝度ヒストグラムであり、品種１、品種２、品種３の順にモアレが大きくなる例を示している。これらの図からわかるように、モアレが強いほど、輝度ヒストグラムの分布が広がる傾向になる。

次に、標準偏差算出部６ｃにて、輝度ヒストグラムの標準偏差σを算出する（ステップＳ３）。モアレが強いほど、輝度ヒストグラムの分布が広がり、輝度ヒストグラムの分布が広がるほど標準偏差σは大きくなる。

次に、制御部６は、標準偏差σを閾値σthと比較する（ステップＳ４）。制御部６は、標準偏差σが閾値σth未満であれば、測定対象物２のモアレは問題ないと判断し（ステップＳ５）、標準偏差σが閾値σth以上であれば、測定対象物２のモアレは問題ありと判断し（ステップＳ６）、何らかの警告処理を行う（ステップＳ７）。警告処理の具体的内容は問わないが、例えば、制御部６に接続された表示部に測定対象物２のモアレは問題ありであることを表示してもよいし、あるいは、アラーム音などでモアレが問題ありであることを報知してもよい。

このように、本実施形態では、測定対象物２の第１主面２ａに、表示パネル内の画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影した状態で、測定対象物２の第２主面２ｂを撮像部５にて撮像して、モアレを評価する。これにより、測定対象物２を表示パネルに貼り付ける必要がなくなり、表示パネルなしで測定対象物２のモアレの評価を行うことができる。すなわち、本実施形態では、モアレの要因となる表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを予め用意しておき、この参照パターンを用いて、測定対象物２の第１主面２ａに表示パネル内の画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影するため、擬似的に測定対象物２を表示パネルに貼り付けた場合と同じ環境でモアレの評価を行うことができる。よって、例えば、測定対象物２がフィルム基材に粒子をコーティングしたＡＧフィルムの場合、その製造工程の中でモアレの評価を行う工程を組み込むことが比較的容易になり、ＡＧフィルムの品質を向上できる。また、表示解像度や表示サイズの異なる複数の表示パネルの画素配列パターンに対応する複数の参照パターンを予め用意しておくことにより、種々の表示パネルとの間でモアレが発生するか否かの検査を短時間で行うことができる。

また、本実施形態では、図１のような投影光学系４を設けて、平行化光学系１３で平行化された光を透光部材３の参照パターンに照射することで、画素配列パターンと等倍のパターン画像を測定対象物２の第１主面２ａに形成できる。あるいは、図２のような投影光学系４を設けて、結像光学系１５の結像面を測定対象物２の第１主面２ａに合わせることで、表示パネルの画素配列パターンが微細なパターンを有する場合であっても、再現性よく微細なパターンを第１主面２ａに投影できる。

さらに、本実施形態による制御部６は、撮像部５が撮像した画像に対してエッジ強調処理を行うため、測定対象物２の皺や異物の付着等の影響を受けることなく、モアレのみを抽出できる。

上述した実施形態で説明したモアレ評価装置１の少なくとも一部は、ハードウェアで構成してもよいし、ソフトウェアで構成してもよい。ソフトウェアで構成する場合には、モアレ評価装置１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムをフレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に収納し、コンピュータに読み込ませて実行させてもよい。記録媒体は、磁気ディスクや光ディスク等の着脱可能なものに限定されず、ハードディスク装置やメモリなどの固定型の記録媒体でもよい。

また、モアレ評価装置１の少なくとも一部の機能を実現するプログラムを、インターネット等の通信回線（無線通信も含む）を介して頒布してもよい。さらに、同プログラムを暗号化したり、変調をかけたり、圧縮した状態で、インターネット等の有線回線や無線回線を介して、あるいは記録媒体に収納して頒布してもよい。

本開示の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本開示の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本開示の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ モアレ評価装置、２ 測定対象物、２ａ 第１主面、２ｂ 第２主面、３ 透光部材、４ 投影光学系、５ 撮像部、５ａ レンズ、５ｂ エリアセンサ、６ 制御部、６ａ エッジ強調処理部、６ｂ モアレ評価部、６ｃ 標準偏差算出部、１１ 光源、１２ ピンホール、１３ 平行化光学系、１４ ケーラー照明器、１５ 結像光学系

Claims (8)

1. 表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを有する透光部材と、
   前記透光部材の前記参照パターンを透過した光により、透明な測定対象物の第１主面に前記画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影する投影光学系と、
   前記測定対象物の前記第１主面とは反対の第２主面側に配置され、前記測定対象物の前記第２主面を撮像する撮像部と、
   前記撮像部で撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行うエッジ強調処理部と、
   前記エッジ強調処理部でエッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価するモアレ評価部と、を備える、モアレ評価装置。
2. 前記エッジ強調処理部でエッジが強調された画像の輝度分布の標準偏差を算出する標準偏差算出部を備え、
   前記モアレ評価部は、前記標準偏差に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価する、請求項１に記載のモアレ評価装置。
3. 前記モアレ評価部は、前記標準偏差が所定の閾値以下であれば、前記測定対象物のモアレは問題ないと判断し、前記標準偏差が前記閾値より大きければ、前記測定対象物のモアレは問題ありと判断する、請求項３に記載のモアレ評価装置。
4. 前記参照パターンは、前記表示パネル内の前記画素配列パターンと等倍のサイズを有し、
   前記投影光学系は、
   光を照射する光源と、
   前記光源から照射された光を平行化する平行化光学系と、を有し、
   前記平行化光学系にて平行化された光が前記参照パターンを透過した後に、前記測定対象物の前記第１主面に投影される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモアレ評価装置。
5. 前記投影光学系は、
   前記参照パターンを均一な光強度で照明するケーラー照明器と、
   前記測定対象物の前記第１主面上に前記画素配列パターンと等倍のパターン画像が投影されるように、前記参照パターンを透過した透過光を前記第１主面上に結像させる結像光学系と、を有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のモアレ評価装置。
6. 前記表示パネル内の前記画素配列パターンは、前記表示パネル内のブラックマトリクスのパターンである、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のモアレ評価装置。
7. 前記測定対象物は、反射防止フィルムである、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモアレ評価装置。
8. 表示パネル内の画素配列パターンと比例関係にある参照パターンを透過した光により、透明な測定対象物の第１主面に前記画素配列パターンと等倍のパターン画像を投影し、
   前記測定対象物の前記第１主面とは反対の第２主面側で、前記測定対象物の前記第２主面を撮像し、
   前記撮像された画像内の輝度変化によるエッジを強調する処理を行い、
   前記エッジが強調された画像の輝度分布に基づいて、前記測定対象物のモアレを評価する、モアレ評価方法。