JP2020144281A - 評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光装置が結像させる画像の画質を定量的に評価する評価方法を実現する【解決手段】評価方法は、発光装置および当該発光装置が結像させた評価用パターンの画像を含む評価用画像を撮像する画像取得ステップ（Ｓ１）と、評価用画像の、評価用パターンの画像上を通過する直線上における輝度分布に基づいて評価用パラメータを算出する算出ステップ（Ｓ２）と、を含む。【選択図】図８

Description

本発明は、発光装置の評価方法に関する。

特許文献１には、立体的な像を形成する光デバイスが開示されている。当該光デバイスは、導光板と、導光板によって導かれる光を空間上の１つの収束点又は収束線に実質的に収束する又は空間上の１つの収束点又は収束線から実質的に発散する方向の出射光を出射面から出射させる光集束部とを備える。

特開２０１６−１１４９２９号公報（２０１６年６月２３日公開）

しかしながら、特許文献１により形成された画像の画質（見栄え）については、官能的な評価しかできず、定量的な評価ができないという問題があった。

本発明の一態様は、発光装置が結像させる画像の画質を定量的に評価する評価方法を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一側面に係る評価方法は、光源から入射した光を導光板の光出射面から出射させ、空間に三次元画像を結像させる発光装置の評価方法であって、前記発光装置および当該発光装置が結像させた評価用パターンの画像を含む評価用画像を取得する画像取得ステップと、前記評価用画像の、前記評価用パターンの画像上を通過する直線上における輝度分布に基づいて評価用パラメータを算出する算出ステップと、を含む。

上記構成によれば、画像取得ステップにおいて、評価用パターンの画像を含む評価用画像を取得する。また、算出ステップにおいて、評価用パターンの画像上を通過する直線上における輝度分布に基づいて評価用パラメータを算出する。当該評価用パラメータに基づいて、発光装置が結像させる画像の画質について、定量的に評価することができる。

また、上記一側面に係る評価方法において、前記評価用パラメータは、前記輝度分布の半値幅およびコントラストのうち少なくとも一方を含む。

上記構成によれば、評価用画像における評価用パターンの画像上を通過する直線上における、輝度分布の半値幅またはコントラストに基づいて、発光装置が結像させる画像の画質について定量的に評価できる。

また、上記一側面に係る評価方法において、前記評価用パターンは、前記光源から前記導光板に入射した光が当該導光板内を導光される方向である第１方向に平行な線分の像であり、前記算出ステップにおいて、前記直線は前記第１方向に直交する。

上記構成によれば、評価用パターンの画像上を通過する直線上における輝度分布は、評価用パターンの画像上でピークを有し、評価用パターンの画像から離隔するにしたがって単調減少する。したがって、評価用パラメータの算出が容易になる。

また、上記一側面に係る評価方法では、前記算出ステップにおいて、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の直線のそれぞれについて、前記評価用パラメータを算出する。

上記構成によれば、発光装置が結像させる画像の画質について、光源からの距離ごとに評価することができる。

また、上記一側面に係る評価方法では、前記評価用パターンとして、前記導光板から結像位置までの距離が互いに異なる複数の評価用パターンを含み、前記算出ステップにおいて、前記複数の評価用パターンのそれぞれについて前記評価用パラメータを算出する。

上記構成によれば、発光装置が結像させる画像の画質について、導光板から結像位置までの距離に応じて評価することができる。

また、上記一側面に係る評価方法では、前記評価用パターンとして、互いの間隔が一定でない複数の評価用パターンを含み、前記算出ステップにおいて、前記複数の評価用パターンのそれぞれについて前記評価用パラメータを算出する。

上記構成によれば、発光装置が結像させる画像の画質について、隣接する評価用パターンとの間隔に応じて評価することができる。

また、上記一側面に係る評価方法では、前記画像取得ステップにおいて、所定の三次元画像を空間に結像させる製品用導光板によって、前記評価用パターンも結像させる。

上記構成によれば、画像取得ステップにおいて、製品用導光板によって結像させた評価用パターンを撮像することで、発光装置が結像させる画像の画質について、実際の製品に近い条件で評価することができる。

また、上記一側面に係る評価方法では、前記画像取得ステップにおいて、前記発光装置の画像を撮像する撮像装置から前記評価用画像を取得し、前記撮像装置が備える撮像素子が受光する光が前記導光板から出射される角度範囲は１°以下である。

上記の構成によれば、画質の評価の精度を向上させることができる。

本発明の一態様によれば、発光装置が結像させる画像の画質を定量的に評価する評価方法を実現できる。

本実施形態に係る評価装置の要部の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る評価方法の概略を示す図である。 発光装置の構成の具体例を示す図である。 撮像部により撮像した画像の例を示す図である。 撮像距離と、導光板から出射された光が撮像素子に入射する角度との関係を示す図であって、（ａ）は、撮像距離が小さい場合、（ｂ）は、撮像距離が大きい場合を示す図である。 撮像距離の例について説明するための図である。 図４に示した画像における輝度分布の例を示す図である。 本実施形態に係る評価方法の例を示すフローチャートである。 （ａ）は、本実施形態の第１の変形例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した発光装置を撮像した画像における輝度分布を示すグラフである。 本実施形態の第２の変形例を示す図である。 本実施形態の第３の変形例を示す図である。 本実施形態の第４の変形例を示す図である。 本実施形態の第５の変形例を示す図である。 （ａ）は、本実施形態の第６の変形例に係る発光装置の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す発光装置が備える導光板の構成を示す平面図である。 図１４の（ａ）に示した発光装置による立体画像の結像方法を示す斜視図である。 （ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において破線で囲んだパターンに対応する画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。 （ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において破線で囲んだパターンに対応する画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。 （ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において破線で囲んだパターンの中心を通る直線上の画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。 （ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）において破線で囲んだパターンの、それぞれの中心を通る直線上の画素の、輝度値の積分値に基づく輝度分布を示す図である。 （ａ）は、フォーカスを合わせた状態の評価用画像の一例を示す図であり、（ｂ）は、フォーカスをぼかした状態の評価用画像の一例を示す図である。

以下、本発明の一側面に係る実施の形態（以下、「本実施形態」とも表記する）を、図面に基づいて説明する。

§１ 適用例
図２は、本実施形態に係る評価方法の概略を示す図である。本実施形態に係る評価方法は、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の評価を評価装置２により行う評価方法である。

図２に示すように、発光装置１は、導光板１１と、光源１２とを備える。発光装置１は、光源１２から入射した光を導光板１１の光出射面から出射させ、空間に評価用パターンＩ１を結像させる。各図面では、光源１２から導光板１１に入射した光が当該導光板内を導光される方向（第１方向）をＹ軸方向、導光板１１から光が出射される方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の両方に垂直な方向をＺ軸方向とする。

図３は、発光装置１の構成の具体例を示す図である。図３では、発光装置１が立体画像Ｉ、より具体的には、「ＯＮ」の文字が表示されたボタン形状の立体画像Ｉを表示している様子を示している。

導光板１１は、直方体形状を有しており、透明性および比較的高い屈折率を有する樹脂材料で形成されている。導光板１１を形成する材料は、例えばポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、またはガラスなどであってよい。導光板１１は、光を出射する出射面１１ａ（光出射面）と、出射面１１ａとは反対側の背面１１ｂと、四方の端面である、端面１１ｃ、端面１１ｄ、端面１１ｅおよび端面１１ｆとを備えている。端面１１ｃは、光源１２から投射された光が導光板１１に入射する入射面である。端面１１ｄは、端面１１ｃとは反対側の面である。端面１１ｅは、端面１１ｆとは反対側の面である。導光板１１は、光源１２から入射した光を導光して出射面１１ａから出射させ、空間に画像を結像させる。光源１２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting diode）光源である。

導光板１１の背面１１ｂには、光路変更部１３ａ、光路変更部１３ｂ、および光路変更部１３ｃを含む複数の光路変更部１３が形成されている。光路変更部１３ａ、光路変更部１３ｂ、および光路変更部１３ｃは、線Ｌａ、線Ｌｂおよび線Ｌｃに沿ってそれぞれ形成されている。ここで、線Ｌａ、線Ｌｂおよび線Ｌｃは、Ｚ軸方向に略平行な直線である。任意の光路変更部１３は、Ｚ軸方向に実質的に連続して形成されている。換言すれば、複数の光路変更部１３は、出射面１１ａに平行な面内でそれぞれ予め定められた線に沿って形成されている。

光路変更部１３のＺ軸方向の各位置には、光源１２から投射され導光板１１によって導光されている光が入射する。光路変更部１３は、光路変更部１３の各位置に入射した光を、各光路変更部１３にそれぞれ対応する定点に実質的に収束させる。図３には、光路変更部１３の一部として、光路変更部１３ａ、光路変更部１３ｂ、および光路変更部１３ｃが特に示されている。さらに図３には、光路変更部１３ａ、光路変更部１３ｂ、および光路変更部１３ｃのそれぞれにおいて、光路変更部１３ａ、光路変更部１３ｂ、および光路変更部１３ｃのそれぞれから出射された複数の光が収束する様子が示されている。

具体的には、光路変更部１３ａは、立体画像Ｉの定点ＰＡに対応する。光路変更部１３ａの各位置からの光は、定点ＰＡに収束する。したがって、光路変更部１３ａからの光の波面は、定点ＰＡから発するような光の波面となる。光路変更部１３ｂは、立体画像Ｉ上の定点ＰＢに対応する。光路変更部１３ｂの各位置からの光は、定点ＰＢに収束する。このように、任意の光路変更部１３の各位置からの光は、各光路変更部１３に対応する定点に実質的に収束する。これにより、任意の光路変更部１３によって、対応する定点から光が発するような光の波面を提供できる。各光路変更部１３が対応する定点は互いに異なり、光路変更部１３にそれぞれ対応する複数の定点の集まりによって、空間上（より詳細には、導光板１１から出射面１１ａ側の空間上）にユーザにより認識される立体画像Ｉが結像される。

評価装置２は、発光装置１により結像された評価用パターンＩ１について評価を行う。評価装置２は、評価用画像として、図２に示す領域Ｒの画像を取得する。領域Ｒの画像は、発光装置１の画像および当該発光装置１が結像させた評価用パターンＩ１の画像を含む。その後、評価装置２は、評価用画像の、評価用パターンＩ１の画像上を通過する直線上における輝度分布に基づいて、評価用パラメータを算出する。評価装置２の具体的な構成については後述する。

§２ 構成例
図１は、本実施形態に係る評価装置２の要部の構成を示すブロック図である。評価装置２は、本実施形態に係る評価方法を実行するための装置である。図１に示すように、評価装置２は、撮像部２１、画像処理部２２および記憶部２３を備える。

撮像部２１は、発光装置１の画像を撮像する撮像装置である。撮像部２１は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）またはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）といった固体撮像素子を備える撮像装置である。

画像処理部２２は、評価用パターンＩ１の画像を含む画像に基づいて、発光装置１が結像させた評価用パターンＩ１の画質の評価を行う制御装置である。画像処理部２２は、画像取得部２２１と、パラメータ算出部２２２とを備える。画像取得部２２１は、評価用パターンＩ１の画像を含む画像を撮像部２１から取得する。パラメータ算出部２２２は、画像取得部２２１が取得した画像に基づいて、発光装置１の評価に使用するパラメータを算出する。

記憶部２３は、画像処理部２２が評価用パターンＩ１の画質の評価を行うために必要な情報を記憶する記憶装置である。記憶部２３は、例えば画像取得部２２１が取得した画像、および、パラメータ算出部２２２が評価用パラメータを算出するためのプログラムなどを記憶する。具体的には、記憶部２３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）などであってよい。

なお、評価装置２は必ずしも撮像部２１を備える必要はなく、外部の撮像装置により撮像した画像を用いて評価用パターンＩ１の画質の評価を行ってもよい。また、評価装置２は必ずしも記憶部２３を備える必要はなく、発光装置１の評価を行うために必要な情報を記憶している外部の記憶装置と通信可能に構成されていてもよい。

また、評価装置２は、評価の結果をユーザに示す表示装置をさらに備えていてもよい。この場合、表示装置は、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどであってよい。

なお、上述した適用例では、評価用パターンＩ１の結像位置は、導光板１１よりも評価装置２の側である。しかし、本実施形態の評価方法において、評価用パターンＩ１の結像位置は、導光板１１に対して評価装置２とは逆側であってもよい。

§３ 動作例
図４は、上述した領域Ｒを撮像部２１により撮像した評価用画像である画像ＰＲの例を示す図である。図４に示すように、画像ＰＲは、発光装置１により空間に結像された評価用パターンＩ１の画像ＰＩを含む。画像ＰＩの近傍の領域では、評価用パターンＩ１のボケにより輝度が高くなっている。このようなボケが生じる理由としては、（ｉ）光源１２が点光源ではなく一定の大きさを有すること、（ｉｉ）導光板１１内の光路変更部も一定の大きさを有すること、および（ｉｉｉ）視点方向だけでなく、他の方向に対して結像させる光も出射面から出射されていること、が挙げられる。

本動作例では、評価用パターンＩ１は、光源１２から導光板１１へ光が入射する方向に平行であり、かつ微細な幅を有する線分の像である。評価用パターンＩ１は、連続的な線分の画像であってもよく、破線（短い線）または点線（ドット）の列といった断続的な線分の画像であってもよい。また、評価用パターンＩ１は、単一の点の画像であってもよい。

評価用パターンＩ１が断続的な複数の線分の画像である場合、当該複数の線分の間隔は、０．４ｍｍ以上であることが好ましい。上記間隔を０．４ｍｍ以上とすることで、当該線分の画像を結像させるための光路変更部を導光板１１内に形成することが容易になる。逆に、上記間隔を０．４ｍｍ未満とする場合、当該線分の画像を結像させるための光路変更部を導光板１１内に形成することが著しく困難になる。

また、評価用パターンＩ１の幅は、１ｍｍ以下であることが好ましい。評価用パターンＩ１がこのような幅を有する場合には、パラメータ算出部２２２が後述する評価用パラメータを適切に算出できる。逆に、評価用パターンＩ１の幅が１ｍｍを超える場合には、当該幅に起因して評価用パラメータの精度が低下する虞がある。

パラメータ算出部２２２は、評価用パターンＩ１の画像ＰＩ上を通過する直線Ｌ上における輝度分布に基づいて評価用パラメータを算出する。本実施形態において、直線Ｌは、光源１２から導光板１１に入射した光が導光板１１内を導光される方向に対して直交する直線である。ただし、直線Ｌは、光源１２から導光板１１に入射した光が導光板１１内を導光される方向に対して交差していればよく、必ずしも直交していなくてもよい。

評価用パターンＩ１を用いて評価を行うためには、評価用パターンＩ１の画像ができるだけ大きくなるように画像ＰＲを撮像することが好ましい。評価用パターンＩ１の画像ができるだけ大きくなるように画像ＰＲを撮像する方法として、導光板１１の近傍から撮像する方法と、導光板１１から離隔した位置からズーム機能を用いて撮像する方法とが挙げられる。

図５は、撮像距離ｘｄと、導光板１１から出射された光が撮像素子２１ａに入射する角度との関係を示す図であって、（ａ）は、撮像距離ｘｄが小さい場合、（ｂ）は、撮像距離ｘｄが大きい場合を示す図である。図５の（ａ）および（ｂ）には、導光板１１から出射された光がレンズ２１ｂにより撮像素子２１ａへ向けて集光されて入射する様子が示されている。ここでいう撮像距離ｘｄとは、撮像部２１が備えるレンズ２１ｂと導光板１１との間の距離である。

図５の（ａ）に示すように撮像距離ｘｄが小さい場合に、撮像素子２１ａの中央に入射する光が導光板１１から出射される角度をθ１１、撮像素子２１ａの端部に入射する光が導光板１１から出射される角度をθ１２とする。また、図５の（ｂ）に示すように撮像距離ｘｄが大きい場合に、撮像素子２１ａの中央に入射する光が導光板１１から出射される角度をθ２１、撮像素子２１ａの端部に入射する光が導光板１１から出射される角度をθ２２とする。この場合、θ１１＞θ２１であり、θ１２＞θ２２である。すなわち、撮像距離ｘｄが小さい場合には、撮像距離ｘｄが大きい場合と比較して、より広い角度に導光板１１から出射された光が撮像素子２１ａに入射する。このため、撮像距離ｘｄが小さい場合には、本来は評価用パターンＩ１の画質に影響しない方向に出射された光を含む画像を撮像することになり、画質の評価の精度が低下する。

そこで、本実施形態においては、撮像部２１は、導光板１１から離隔した位置からズーム機能を用いて領域Ｒの画像ＰＲを撮像する。これにより、撮像素子２１ａに入射する光が導光板１１から出射される角度範囲が小さくなる。具体的には、撮像素子２１ａが受光する光が導光板１１から出射される角度範囲は、１°以下であることが好ましい。これにより、画質の評価の精度を向上させることができる。

図６は、撮像距離の例について説明するための図である。図６に示す例において、レンズ２１ｂの焦点距離ｘｆ（すなわちレンズ２１ｂから撮像素子２１ａまでの距離）を５０ｍｍ、撮像距離ｘｄを５００ｍｍ、レンズ２１ｂのＦ値を３６とする場合、レンズ２１ｂの有効口径は１．３９ｍｍとなる。この場合、撮像素子２１ａの中央に入射する光が導光板１１から出射される角度範囲θは、tan（θ／２）＝（１．３９／２）／５００を解くことで求められ、θ＝０．１５９°となる。

図７は、図４に示した画像の、直線Ｌ上における輝度分布の例を示す図である。図７において、横軸は直線Ｌ上における位置、縦軸は輝度を示す。直線Ｌ上における位置は、評価用パターンＩ１の画像ＰＩの中央からの距離を示す。

パラメータ算出部が算出するパラメータは、輝度分布の半値幅およびコントラストのうち少なくとも一方を含んでいてよい。これらのパラメータによれば、発光装置について定量的に評価できる。本実施形態では、パラメータ算出部２２２は、評価用パラメータとして、輝度分布の半値幅およびコントラストの両方を算出する。

半値幅は、ピークにおける輝度をＬ１とした場合、輝度がＬ１／２となる２つの位置の間隔（図７中におけるＷ）である。コントラストは、輝度のピーク位置から１０ｍｍ離隔した位置における輝度をＬ２とした場合、Ｌ１／Ｌ２である。なお、１０ｍｍという位置は、評価用パターンＩ１が導光板１１の出射面１１ａから１０ｍｍ離隔した位置に結像する場合において、結像位置から出射面１１ａへ向かう直線に対して４０°傾斜した方向における、出射面１１ａの表面の位置である。

上述したとおり、本実施形態における直線Ｌは、光源１２から導光板１１に入射した光が導光板１１内を導光される方向に対して直交する直線である。図７に示すように、直線Ｌ上における輝度は、０近傍の位置（すなわち画像ＰＩの中央の近傍）にピークを有し、０から離隔するに従い小さくなる。したがって、直線Ｌをこのように設定することで、上述した半値幅およびコントラストを適切に算出できる。

半値幅が狭い画像は、半値幅が広い画像と比較して、画質が良いと評価することができる。また、コントラストが大きい画像は、コントラストが小さい画像と比較して、画質が良いと評価することができる。本実施形態に係る評価方法によれば、これらの評価を定量的に行うことができる。

なお、パラメータ算出部２２２は、評価用パラメータとして、上述した半値幅およびコントラスト以外の値を算出してもよい。

また、パラメータ算出部２２２がコントラストを算出するための輝度Ｌ２を取得する位置について、１０ｍｍという位置は一例であり、異なる位置であってもよい。例えば、評価用パターンＩ１が導光板１１の出射面１１ａから２０ｍｍ離隔した位置に結像する場合を考える。この場合において、結像位置から出射面１１ａへ向かう直線に対して４５°傾斜した方向における、出射面１１ａの表面の位置における輝度をＬ２として用いてコントラストを算出する場合には、パラメータ算出部２２２は上記の位置を２０ｍｍとする。

図８は、本実施形態に係る評価方法の例を示すフローチャートである。本実施形態に係る評価方法では、まず、画像取得部２２１が、撮像部２１により、発光装置１および評価用パターンＩ１の画像を取得する（Ｓ１、画像取得ステップ）。次に、画像取得部２２１が取得した画像に基づき、パラメータ算出部２２２が、評価用パラメータを算出する（Ｓ２、算出ステップ）。上記の評価方法により、発光装置１が結像させる画像の画質について、定量的に評価することができる。このような評価方法は、例えば遊技機、車両用灯具、車両用表示装置、または空中スイッチなどに用いられる発光装置の評価に適用可能である。

§４ 変形例
以上、本発明の実施の形態を詳細に説明してきたが、前述までの説明はあらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。例えば、以下のような変更が可能である。なお、以下では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、上記実施形態と同様の点については、適宜説明を省略した。以下の変形例は適宜組み合わせ可能である。

＜４．１＞
図９の（ａ）は、本実施形態の第１の変形例を示す図である。本変形例では、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の代わりに、発光装置１Ａが結像させる評価用パターンＩ１について評価を行う。図９の（ａ）に示すように、発光装置１Ａは、導光板１１の代わりに導光板１１Ａを備える点で発光装置１と相違する。導光板１１Ａは、導光板１１と同様の方式で、光源１２から入射した光を出射面から出射させ、評価用パターンＩ１を互いに等しい間隔ｄで３本結像させる。

図９の（ｂ）は、図９の（ａ）に示した発光装置１Ａを撮像した画像における輝度分布を示すグラフである。ただし、簡単のため、図９の（ｂ）には、互いに隣接する２つの評価用パターンＩ１の画像における輝度分布のグラフを示している。図９の（ｂ）における横軸および縦軸は、それぞれ図４に示したグラフにおける横軸および縦軸と同様である。

図９の（ｂ）に示すように、互いに隣接する２つの評価用パターンＩ１の輝度分布は互いに重畳している。この場合には、算出ステップにおいてコントラストを測定するための輝度Ｌ２を取得する位置を、ピークの位置（すなわち輝度Ｌ１を取得する位置）から間隔ｄの半分以下の距離だけ離隔した位置とすることが好ましい。換言すれば、評価用パターンが一定の周期で同じデザインを繰り返すものである場合、輝度Ｌ２を取得する位置をピークの位置から周期の半分以下の距離だけ離隔した位置とすることが好ましい。これにより、評価用パターンの周期が小さい場合であっても、隣接する評価用パターンによる評価への影響を最小限に抑制できる。

なお、図９に示す例では、発光装置１Ａは、単一の光源１２から入射した光を出射面から出射させて、３本の評価用パターンＩ１を結像させている。しかし、発光装置１Ａは、評価用パターンＩ１のそれぞれを結像させるための、別個の光源を備えていてもよい。また、発光装置１Ａが結像させる評価用パターンＩ１の数は複数であればよく、３本に限定されない。

＜４．２＞
図１０は、本実施形態の第２の変形例を示す図である。本変形例では、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の代わりに、発光装置１Ｂが結像させる評価用パターンＩＢ１、ＩＢ２、ＩＢ３、およびＩＢ４について評価を行う。図１０に示すように、発光装置１Ｂは、導光板１１Ｂと、４つの光源１２１、１２２、１２３および１２４とを有する。導光板１１Ｂは、導光板１１と同様の方式で、光源１２１〜１２４から入射した光をそれぞれ出射面から出射させ、４つの評価用パターンＩＢ１〜ＩＢ４を結像させる。光源１２１〜１２４は、それぞれ光源１２と同様の光源である。

評価用パターンＩＢ１〜ＩＢ４は、いずれも光源から導光板１１Ｂに光が入射する方向に延伸する線分の画像である。評価用パターンＩＢ１〜ＩＢ４は、導光板１１Ｂから結像位置までの距離が互いに異なる。

本変形例に係る評価方法では、算出ステップにおいて、上述した評価用パターンＩＢ１〜ＩＢ４のそれぞれについて評価用パラメータを算出する。これにより、導光板１１Ｂから結像位置までの距離に応じた当該評価用パラメータの変化により発光装置１Ｂが結像させる評価用パターンＩＢ１〜ＩＢ４を評価することができる。なお、本変形例において結像される評価用パターンの数は、複数であればよく、４つに限定されない。

＜４．３＞
図１１は、本実施形態の第３の変形例を示す図である。本変形例では、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の代わりに、発光装置１Ｃが結像させる評価用パターンＩＣ１、ＩＣ２、ＩＣ３、ＩＣ４、ＩＣ５、およびＩＣ６について評価を行う。図１１に示すように、発光装置１Ｃは、導光板１１Ｃと、６つの光源１２１〜１２６とを備える。導光板１１Ｃは、導光板１１と同様の方式で、光源１２１〜１２６から入射した光をそれぞれ出射面から出射させ、６つの評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６を結像させる。光源１２１〜１２６は、それぞれ光源１２と同様の光源である。

評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６は、いずれも光源から導光板１１Ｃに光が入射する方向に延伸する線分の画像である。評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６は、互いの間隔が一定でないように結像される。

第１の変形例と同様、本変形例においても、評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６の輝度分布は互いに重複する。評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６の画質は、隣接する評価用パターンとの間隔が小さいものほど、当該隣接する評価用パターンの影響により悪化する。

本変形例に係る評価方法では、パラメータ算出部２２２は、算出ステップにおいて、上述した評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６のそれぞれについて評価用パラメータを算出する。これにより、隣接する評価用パターンとの間隔に応じた当該評価用パラメータの変化により発光装置１Ｃが結像させる評価用パターンＩＣ１〜ＩＣ６を評価することができる。なお、本変形例において結像される評価用パターンの数は、３以上であればよく、６つに限定されない。

＜４．４＞
図１２は、本実施形態の第４の変形例を示す図である。本変形例では、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の代わりに、発光装置１Ｄが結像させる評価用パターンＩＤ１およびＩＤ２について評価を行う。図１２に示すように、発光装置１Ｄは、導光板１１Ｄおよび光源１２を備える。導光板１１Ｄは、導光板１１と同様の方式で、光源１２から入射した光を光路変更し、評価用パターンＩＤ１およびＩＤ２を結像させる。

評価用パターンＩＤ１およびＩＤ２はいずれも、光源１２から導光板１１Ｄに光が入射する方向に延伸する同一の直線に重畳する線分の画像である。本変形例において、パラメータ算出部２２２は、（ｉ）評価用パターンＩＤ１の画像上を通る直線上における輝度分布、および（ｉｉ）評価用パターンＩＤ２の画像上を通る直線上における輝度分布のそれぞれに基づいて評価用パラメータを算出する。すなわち、本変形例において、パラメータ算出部２２２は、光源１２から導光板１１Ｄに入射した光が導光される方向における位置が互いに異なる複数の直線のそれぞれについて、評価用パラメータを算出する。これにより、光源１２からの距離に応じた評価用パラメータの変化により発光装置１Ｄが結像させる評価用パターンＩＤ１およびＩＤ２を評価することができる。

なお、上述した例では、パラメータ算出部２２２は、光源１２から導光板１１Ｄに入射した光が導光される方向における位置が互いに異なる２本の直線のそれぞれについて、評価用パラメータを算出した。しかし、パラメータ算出部２２２は、光源１２から導光板１１Ｄに入射した光が導光される方向における位置が互いに異なる３本以上の直線のそれぞれについて、評価用パラメータを算出してもよい。

また、図１２に示した例では、発光装置１Ｄは、評価用パターンＩＤ１およびＩＤ２を結像させるものであった。しかし、発光装置１Ｄは、例えば図２に示した評価用パターンＩ１と同様のパターンを結像させるものであってもよい。この場合であっても、パラメータ算出部２２２は、評価用パターンＩ１の画像上において、光源１２から導光板１１Ｄに入射した光が導光される方向における位置が互いに異なる複数の直線のそれぞれについて、評価用パラメータを算出できる。

＜４．５＞
図１３は、本実施形態の第５の変形例を示す図である。本変形例では、発光装置１が結像させる評価用パターンＩ１の代わりに、発光装置１Ｅが結像させる評価用パターンＩＥ２について評価を行う。図１３に示すように、発光装置１Ｅは、導光板１１Ｅ（製品用導光板）および光源１２を備える。導光板１１Ｅは、導光板１１と同様の方式で、光源１２から入射した光を出射面から出射させることで、製品として、「Ａ」という文字の立体画像ＩＥ１（所定の三次元画像）を結像させる。さらに、導光板１１Ｅは、導光板１１と同様の方式で、評価用パターンＩＥ２を結像させる。評価用パターンＩＥ２は、光源１２から導光板１１Ｅに光が入射する方向に延伸する線分の画像である。すなわち、本変形例に係る評価方法では、画像取得ステップにおいて、立体画像ＩＥ１を空間に結像させる導光板１１Ｅによって、評価用パターンＩＥ２も結像させる。

この場合、画像取得ステップにおいて、実際の製品に近い条件で評価用パターンＩＥ２の画像を含む評価用画像を取得し、算出ステップにおいて当該評価用画像に基づいて評価用パラメータを算出できる。したがって、評価の精度を向上させることができる。

導光板１１Ｅにおいて、評価用パターンＩＥ２を結像させる光路変更部は、導光板１１Ｅが製品に取り付けられた状態において当該製品のカバーなどにより外部から見えなくなる位置に配されることが好ましい。この場合、製品の使用時に使用者が評価用パターンＩＥ２を視認する虞が低減されるため、立体画像ＩＥ１の視認性が向上する。

なお、導光板１１Ｅは、必ずしも立体画像ＩＥ１とは別の評価用パターンＩＥ２を結像させるものである必要はない。導光板１１Ｅが評価用パターンＩＥ２を結像させない場合、算出ステップにおいて、パラメータ算出部２２２は、製品としての画像である立体画像ＩＥ１の画像を通る直線上の輝度分布を用いて評価用パラメータを算出してもよい。図１３に示す例では、パラメータ算出部２２２は、例えば「Ａ」という文字の画像の左右下部の部分、または上部の頂点を通る直線上における輝度分布を用いて評価用パラメータを算出できる。

＜４．６＞
図１４の（ａ）は、本実施形態の第６の変形例に係る発光装置１Ｆの構成を示す断面図である。図１４の（ａ）に示すように、発光装置１Ｆは、光源１２と、導光板１５（第１導光板）とを備えている。図１４の（ｂ）は、発光装置１Ｆが備える導光板１５の構成を示す平面図である。本変形例では、発光装置１および１Ａ〜１Ｅとは異なる方式で画像を結像させる発光装置１Ｆが結像させる評価用パターンについて評価を行う。

導光板１５は、光源１２から入射された光（入射光）を導光する部材である。導光板１５は、透明で屈折率が比較的高い樹脂材料で成形される。導光板１５を形成する材料としては、例えばポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂などを使用することができる。本実施形態では、導光板１５は、ポリメチルメタクリレート樹脂によって形成されている。導光板１５は、図１４の（ａ）に示すように、出射面１５ａ（光出射面）と、背面１５ｂと、入射面１５ｃとを備えている。

出射面１５ａは、導光板１５の内部を導光され、光路変更部１３と同様の光路変更部１６により光路変更された光を出射する面である。出射面１５ａは、導光板１５の前面を構成している。背面１５ｂは、出射面１５ａと互いに平行な面であり、後述する光路変更部１６が配置される面である。入射面１５ｃは、光源１２から出射された光が導光板１５の内部に入射される面である。

光源１２から出射され、入射面１５ｃから導光板１５に入射した光は、出射面１５ａまたは背面１５ｂで全反射され、導光板１５内を導光される。

図１４の（ａ）に示すように、光路変更部１６は、導光板１５の内部において背面１５ｂに形成されており、導光板１５内を導光された光を光路変更して出射面１５ａから出射させるための部材である。光路変更部１６は、導光板１５の背面１５ｂに複数設けられている。

光路変更部１６は、入射面１５ｃに平行な方向に沿って設けられている。光路変更部１６は、三角錐形状となっており、入射した光を反射（全反射）する反射面１６ａを備えている。光路変更部１６は、例えば、導光板１５の背面１５ｂに形成された凹部であってもよい。なお、光路変更部１６は、三角錐形状に限られるものではない。導光板１５の背面１５ｂには、図１４の（ｂ）に示すように、複数の光路変更部１６からなる複数の光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…が形成されている。

各光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…では、複数の光路変更部１６は、反射面１６ａが光の入射方向に対する角度が互いに異なるように、導光板１５の背面１５ｂに配置されている。これにより、各光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…は、入射光を光路変更して、出射面１５ａから様々な方向へ出射させる。

次に、発光装置１Ｆによる立体画像Ｉの結像方法について、図１５を参照しながら説明する。ここでは、導光板１５の出射面１５ａに垂直な面である立体画像結像面Ｐに、光路変更部１６により光路変更された光によって面画像としての立体画像Ｉを結像する場合について説明する。

図１５は、発光装置１Ｆによる立体画像Ｉの結像方法を示す斜視図である。なお、ここでは、立体画像結像面Ｐに立体画像Ｉとして円内に斜線が入った画像を結像することについて説明する。

発光装置１Ｆでは、図１５に示すように、例えば、光路変更部群１７ａの各光路変更部１６によって光路変更された光は、立体画像結像面Ｐに線Ｌａ１および線Ｌａ２で交差する。これにより、立体画像結像面Ｐに立体画像Ｉの一部である線画像ＬＩを結像させる。線画像ＬＩは、ＹＺ平面に平行な線画像である。このように、光路変更部群１７ａに属する多数の光路変更部１６からの光によって、線Ｌａ１および線Ｌａ２の線画像ＬＩが結像される。なお、線Ｌａ１および線Ｌａ２の像を結像する光は、光路変更部群１７ａにおける少なくとも２つの光路変更部１６によって提供されていればよい。

同様に、光路変更部群１７ｂの各光路変更部１６によって光路変更された光は、立体画
像結像面Ｐに線Ｌｂ１、線Ｌｂ２および線Ｌｂ３で交差する。これにより、立体画像結像面Ｐに立体画像Ｉの一部である線画像ＬＩを結像させる。

また、光路変更部群１７ｃの各光路変更部１６によって光路変更された光は、立体画像結像面Ｐに線Ｌｃ１および線Ｌｃ２で交差する。これにより、立体画像結像面Ｐに立体画像Ｉの一部である線画像ＬＩを結像させる。

各光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…によって結像される線画像ＬＩのＸ軸方向における位置は互いに異なっている。発光装置１Ｆでは、光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…間の距離を小さくすることによって、各光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…によって結像される線画像ＬＩのＸ軸方向の距離を小さくすることができる。その結果、発光装置１Ｆでは、光路変更部群１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…の各光路変更部１６によって光路変更された光によって結像された複数の線画像ＬＩを集積することにより、実質的に面画像である立体画像Ｉを立体画像結像面Ｐに結像する。

なお、立体画像結像面Ｐは、Ｘ軸に垂直な平面であってもよく、Ｙ軸に垂直な平面であってもよく、またＺ軸に垂直な平面であってもよい。また、立体画像結像面Ｐは、Ｘ軸、Ｙ軸、またはＺ軸に垂直でない平面であってもよい。さらに、立体画像結像面Ｐは、平面ではなく曲面であってもよい。すなわち、発光装置１Ｆは、光路変更部１６によって空間上の任意の面（平面および曲面）上に立体画像Ｉを結像させることができる。また、面画像を複数組み合わせることにより、３次元の画像を結像することができる。

このような発光装置１Ｆが結像させる評価用パターンについても、本実施形態に係る評価方法により評価することができる。

＜４．７＞
本発明の一態様に係る発光装置が備える導光板において、光路変更部群は、右眼用光路変更部および左眼用光路変更部を含んでもよい。右眼用光路変更部は右眼用画像を結像させ、左眼用光路変更部は左眼用画像を結像させる。この場合、発光装置により結像される立体画像を、立体感のある画像とすることができる。また、光路変更部群は、右眼用光路変更部および左眼用光路変更部に限らず、互いに異なる複数の視点に対応した画像を結像させる光路変更部を含んでもよい。このような発光装置が結像させる評価用パターンについても、本実施形態に係る評価方法により評価することができる。

＜４．８＞
上述した輝度分布とは異なる輝度分布に基づくパラメータの算出方法について、以下に説明する。以下の説明では、評価用パターンの長手方向を縦方向とし、縦方向に直交する方向を横方向とする。

図１６の（ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図である。図１６の（ａ）においては、評価用パターンの画像は、複数の円形のパターンの画像を有する。それぞれの円形パターンの色は輝度を示し、色が黒に近い円ほど輝度が高いことを示す。また、図１６の（ａ）においては、輝度の算出に用いる画素を破線で囲んでいる。図１６の（ｂ）は、図１６の（ａ）において破線で囲んだパターンに対応する画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。

パラメータ算出部２２２は、図１６の（ａ）において破線で囲んだ、横一列に並ぶ円形のパターンについて、個々のパターンに対応する領域に含まれる画素の輝度値を積分したものを、図１６の（ｂ）に黒丸で示すように横方向における位置ごとにプロットする。さらに、パラメータ算出部２２２は、プロットした点をつなぐ曲線を輝度分布として、上述したパラメータを算出することができる。

このように、パターンに対応する領域ごとの輝度値の、積分値の分布を用いることで、個々の画素における輝度値のバラツキの影響を低減することができる。

図１７の（ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図である。図１７の（ａ）において、輝度分布の決定に用いる円形パターンを破線で囲んでいる。図１７の（ｂ）は、図１７の（ａ）において破線で囲んだパターンに対応する画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。

パラメータ算出部２２２は、図１７の（ａ）において破線で囲んだ、縦に並ぶ複数の円形のパターンについて、対応する領域に含まれる画素の輝度値を積分したものを、図１７の（ｂ）に黒丸で示すように横方向における位置ごとにプロットする。さらに、パラメータ算出部２２２は、プロットした点をつなぐ曲線を輝度分布として、上述したパラメータを算出することができる。

このように、複数のパターンに対応する領域ごとの輝度値の、積分値の分布を用いることで、縦方向に並ぶパターンごとの輝度値のバラツキの影響を低減することができる。

図１８の（ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図である。図１８の（ａ）においては、輝度分布の決定に用いる円形パターンを破線で囲んでいる。図１８の（ｂ）は、図１８の（ａ）において破線で囲んだパターンの中心を通る直線上の画素の輝度値に基づく輝度分布を示す図である。

図１８の（ａ）において破線で囲んだ、横一列に並ぶ円形のパターンについて、中心を通る直線上に位置する画素の輝度値は、図１８の（ｂ）における破線のようになる。すなわち、円形のパターンの中心付近では輝度が高くなり、パターンの間では輝度が低くなる。パラメータ算出部２２２は、図１８の（ｂ）に実線で示した、輝度値の包絡線を輝度分布として、上述したパラメータを算出することができる。

このような包絡線を用いてパラメータを算出することによっても、個々の画素における輝度値のバラツキの影響を低減することができる。

図１９の（ａ）は、評価用画像における、評価用パターンの画像を示す図である。図１９の（ａ）において、輝度分布の決定に用いる円形パターンを破線で囲んでいる。図１９の（ｂ）は、図１９の（ａ）において破線で囲んだパターンの、それぞれの中心を通る直線上の画素の、輝度値の積分値に基づく輝度分布を示す図である。

図１９の（ａ）において破線で囲んだ円形のパターンについて、縦に並ぶ複数個のパターンの、それぞれの中心を通る直線上に位置する画素の輝度値の積分値は、図１９の（ｂ）における破線のようになる。パラメータ算出部２２２は、図１９の（ｂ）に実線で示した、積分値の包絡線を輝度分布として、上述したパラメータを算出することができる。

このような包絡線を用いてパラメータを算出することによっても、縦方向に並ぶパターンごとの輝度値のバラツキの影響を低減することができる。

＜４．９＞
図２０の（ａ）は、フォーカスを合わせた状態の評価用画像の一例を示す図である。図２０の（ｂ）は、フォーカスをぼかした状態の評価用画像の一例を示す図である。

撮像部２１により評価用画像を撮像する場合、フォーカスを合わせて撮像すると、図２０の（ａ）に示すような、複数の離散的なパターンを含む画像が撮像される。このような場合には、フォーカスをぼかして撮像してもよい。フォーカスをぼかして撮像することで、図２０の（ｂ）に示すような、輝度値が単一のピークを有する画像を得ることができる。

〔ソフトウェアによる実現例〕
評価装置２の制御ブロック（特に画像取得部２２１およびパラメータ算出部２２２）は、集積回路（ＩＣチップ）等に形成された論理回路（ハードウェア）によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。

後者の場合、評価装置２は、各機能を実現するソフトウェアであるプログラムの命令を実行するコンピュータを備えている。このコンピュータは、例えば１つ以上のプロセッサを備えていると共に、上記プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えている。そして、上記コンピュータにおいて、上記プロセッサが上記プログラムを上記記録媒体から読み取って実行することにより、本発明の目的が達成される。上記プロセッサとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。上記記録媒体としては、「一時的でない有形の媒体」、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の他、テープ、ディスク、カード、半導体メモリ、プログラマブルな論理回路などを用いることができる。また、上記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）などをさらに備えていてもよい。また、上記プログラムは、該プログラムを伝送可能な任意の伝送媒体（通信ネットワークや放送波等）を介して上記コンピュータに供給されてもよい。なお、本発明の一態様は、上記プログラムが電子的な伝送によって具現化された、搬送波に埋め込まれたデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 発光装置
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１５ 導光板
１１Ｅ 導光板（製品用導光板）
１１ａ、１５ａ 出射面（光出射面）
１２、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６ 光源
Ｉ１、ＩＢ１〜ＩＢ４、ＩＣ１〜ＩＣ６、ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＥ２ 評価用パターン

Claims (8)

1. 光源から入射した光を導光板の光出射面から出射させ、空間に三次元画像を結像させる発光装置の評価方法であって、
   前記発光装置および当該発光装置が結像させた評価用パターンの画像を含む評価用画像を取得する画像取得ステップと、
   前記評価用画像の、前記評価用パターンの画像上を通過する直線上における輝度分布に基づいて評価用パラメータを算出する算出ステップと、を含む評価方法。
2. 前記評価用パラメータは、前記輝度分布の半値幅およびコントラストのうち少なくとも一方を含む請求項１に記載の評価方法。
3. 前記評価用パターンは、前記光源から前記導光板に入射した光が当該導光板内を導光される方向である第１方向に平行な線分の像であり、
   前記算出ステップにおいて、前記直線は前記第１方向に直交する請求項１または２に記載の評価方法。
4. 前記算出ステップにおいて、前記第１方向における位置が互いに異なる複数の直線のそれぞれについて、前記評価用パラメータを算出する請求項３に記載の評価方法。
5. 前記評価用パターンとして、前記導光板から結像位置までの距離が互いに異なる複数の評価用パターンを含み、
   前記算出ステップにおいて、前記複数の評価用パターンのそれぞれについて前記評価用パラメータを算出する請求項１から４のいずれか１項に記載の評価方法。
6. 前記評価用パターンとして、互いの間隔が一定でない複数の評価用パターンを含み、
   前記算出ステップにおいて、前記複数の評価用パターンのそれぞれについて前記評価用パラメータを算出する請求項１から４のいずれか１項に記載の評価方法。
7. 前記画像取得ステップにおいて、所定の三次元画像を空間に結像させる製品用導光板によって、前記評価用パターンも結像させる請求項１から６のいずれか１項に記載の評価方法。
8. 前記画像取得ステップにおいて、前記発光装置の画像を撮像する撮像装置から前記評価用画像を取得し、
   前記撮像装置が備える撮像素子が受光する光が前記導光板から出射される角度範囲は１°以下である請求項１から７のいずれか１項に記載の評価方法。