JP3694559B2 - 表示画面の比色測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示画面（ディスプレイスクリーン）、特に液晶スクリーン用の比色測定装置であって、スクリーンの素子面が自らの観察方向に沿って有する輝度および比色座標を決定するための比色測定装置に関連しており、当該装置は、
自身の結像面において、フーリエ変換した素子面の像を形成する第１集光レンズと、
マトリクス状に分散配置した検出器群からなるセンサ上に該変換像を投影する第２集光レンズと、ただし、各検出器は素子面の光強度に比例した電気信号を供給し、
光ビームの光路中に配置されて素子面のアパーチャを形成するダイアフラムと、
コントラストを決定するためにセンサの各検出器が生成した電気信号を処理する回路と、を備えてなる。

このような装置はＦＲ−８７ ０４ ９４４および対応する特開昭６４−２０４２６号公 報によって既知である。

一般に、その構造に関係なく、ディスプレイストリームと、特に液晶ディスプレイスクリーンには、視認性が観察方向の関数として非常に大きく変化するという特性がある。この特性は、スクリーンの素子面の表示状態と非表示状態との比であるところのコントラストに対応している。

スクリーンの品質を評価するための、観察方向におけるコントラストを測定する技術が開発されており、そのようなやり方で所定のコントラストに対応した曲線（アイソコントラスト曲線）をプロットすることが知られている。このような分析は、スクリーンの製造段階および最終段階において、スクリーンの製造業者が製品の品質を監視する上で不可欠である。また、このような分析を行うことによって、異なる製品ラン間での比較を行うことができる。

図１に、スクリーンのコントラストを測定するための既知の原理を示す。この原理によれば、図に例示された素子面２のコントラストを分析してスクリーン１のコントラストを測定する。

このような分析を各素子面２に対して行う。

このために、スクリーン１の面内にＸＹ座標軸をプロットした。素子面２の中心Ｏに対する法線がＺ軸である。

フォトセンシティブディテクタ３が素子面２に向けられ、フォトセンシティブディテクタの所定の傾きに応じた、表示状態および非表示状態における面のコントラスト、つまりこれら２つの量の比率を測定するための当該面の像を分析する。

模式的に図示したフォトセンシティブディテクタ３が測定を行う方向は２つの角度、つまり、その一つは点Ｏを出射して法線Ｚでフォトセンシティブディテクタ３に入射する光線Ｒによって形成される角度、によって決まる。この角度をθとする。

法線Ｚ周りにも傾斜角、つまり、例えばＯＹ方向などの基準方向に光線ＲおよびＺ軸を通過する面によって形成される角度が形成されている。この角度をφとする。

素子面２のコントラストの測定は、角度φを一定に維持したままＺＯＰ面内で角度θを変化させながら複数の測定を実行することによって達成される。その後、角度φを変化させて処理を繰り返す。

上述の原理を適用するにあたっては、異なる角度θおよびφについて分析を行うために、中心点Ｏにアライメントされて中心点Ｏの球面上を可動なフォトディテクタ３を備えた設備を用いて測定していた。

素子面２についてすべての測定を行なってから、視界の中心Ｏに新たな素子面を配置するためにスクリーン１を移動させ、さまざまな測定を繰り返し実行した。

上記文献（特開昭６４−２０４２６号公報，ＦＲ−８７ ０４ ９４４）に記載された測定装置がこうした面倒な方法に取って代わってきた。

この文献に記載された原理によれば、マトリクス状に分散配置した検出素子からなるセンサで全体測定を行う。各検出素子はそれぞれ１対１で１つの発光方向（１つの角度対φ，θ）を有する光学系に対応している。

したがって、このような測定原理によれば、単一のステップで、素子面のコントラストを全方向について測定することができる。測定の解像度、つまり、測定を実行する角度対（φ，θ）の数はセンサ内の検出素子の数に依存する。

しかしながら、ディスプレイスクリーンの品質は、表示状態および非表示状態における素子面のコントラストにだけでなく、表示状態および非表示状態における素子面の色にも依存している。
特開昭６４−２０４２６号公報

本発明の目的は、ディスプレイスクリーン、特に液晶ディスプレイスクリーン用の比色測定装置を得ることである。

かかる目的を達成するため、本発明は、上記タイプに対応した測定装置であって、第２レンズがビームの伝達方向に入力レンズと、カラーフィルターと、出力レンズを備えた光学系であることを特徴とする測定装置に関するものである。
当該入力レンズは、第１レンズの結像面の後段に配置されて、集束ビームをカラーフィルターを通過するよう平行ビームに変換する。
当該カラーフィルターは、それぞれが分析色に対応しており必要に応じて入力レンズの出射側の光ビームの光路中に配置可能なフィルター群によって構成されている。
当該出力レンズはカラーフィルターの下流に配置されて、フィルターを出射した平行ビームが出力レンズに入射して出力レンズが平行ビームをセンサの検出器上に集光する。
センサからの信号を処理する回路が、異なる色の分析をするためのカラーフィルターのスイッチング、及び、各信号の当該信号の記録処理および／またはディスプレイ処理の関数としての処理を制御する。

本発明の装置によれば、異なる色ごとにディスプレイスクリーンを自動分析することができる。センサからの信号に重み付け処理を行うためのシステムは各色に対応しており、よって、各色に対応したアイソコントラストゾーンまたはアイソコントラスト曲線を用いてスクリーンの比色マップを得ることができる。各色に対応した信号に対しては、各色の生理学的知覚に応じて重み付けを行うことができる。

本発明の別の特徴に係る装置は分析した素子面の像を定めるダイアフラムを備えており、このダイアフラムは光学系の出力レンズの上流側に配置される。

本発明の別の特徴に係る装置はダイアフラムと出力レンズの間に配置された半透明板を備え、半透明板で光ビームの一部をサンプリングし、伝達レンズと接眼レンズを用いて測定範囲を画像化する。

分析した面の像を形成することによって、接眼レンズを通してこの像を検査したり、この像をディスプレイスクリーン上に投射して像を記録したり検証したりすることができる。

次に、添付図面を参照しつつ本発明についてより詳細に説明する。

図２によれば、既知の設備はさまざまな素子面２を順次分析することによってスクリーン１のコントラストを測定するようになっており、素子面２の像５を形成する第１レンズ４を備えている。この像はこの面をフーリエ変換した像である。像５は第２レンズ６に入射し、第２レンズ６は像５を検出素子７ｉ，ｊによって構成されるセンサ７上に投射する。なお、検出素子７ｉ，ｊはセンサ７の面内に座標Ｘｉ，Ｙｊを有する。各検出素子７ｉ，ｊはそれぞれ１対１で素子面２からの１本の光ビーム方向に対応している。

第２レンズ６の前段には、素子面２のサイズを決定するダイアフラム８が配置される。

本発明に係る比色測定装置（図３）は、スクリーン１の素子面２より自身の結像面（Ｆｉ）内にスクリーン１の素子面２の光学的フーリエ変換像を形成する第１レンズ４を備えてなる。この像５は光学系１０に入射し、光学系１０は、図２に図示する検出素子７ｉ，ｊなどのマトリクス状に分散配置した検出素子（７ｉ，ｊ）からなるセンサ７上に像５を投射する。

光学系１０は、入力レンズ１１と、カラーフィルター１２と、出力レンズ１３とからなる。入力レンズ１１に像５のビームが入射し、入力レンズ１１はこのビームをフィルター１２に適した平行ビームに変換する。フィルター１２の出射側で、平行ビームは出力レンズ１３に入射し、出力レンズ１３が平行ビームをセンサ７の検出素子（７ｉ，ｊ）上に集光させる。

カラーフィルター１２は実際には複数のカラープレート１２１によって構成されている。カラープレート１２１はレンズ１１および１３の間の光路中に一つずつ配置可能で、そうすることにより、色に応じて光ビームをフィルターにかけることができる。

模式的に示した通り、カラープレート１２１は、例えば軸１２２周りに回転する（矢印Ａ）ディスクなどの可動素子の上に配設されており、適切なフィルターを順次、あるいは選択した色の関数として光ビームの光路中に配置することができるようになっている。

出力レンズ１３の前段には、分析した面を定めるダイアフラム１４が配置されている。つまり、このダイアフラム１４のアパーチャが分析した素子面２の関数として選択される。

ダイアフラム１４と素子面２とは光学的に共役である。すなわち、素子面２の像がダイアフラム１４の面内に形成される。

本発明に係る装置は、ダイアフラム１４の下流側に配置された、伝達レンズ１６を通過した光の一部を偏光する半透明板１５と、素子面の像を目視検査できるようにする接眼レンズ１７とを含む。よって、この像をスクリーンや結像系上に投射することもできる。

また、この装置は、センサ７の検出素子からの信号を処理し、フィルター１２１の動作の手順、すなわちフィルター１２１が回転動作などを行うことによる割出し位置決め動作、およびスクリーンの移動動作の手順を制御して、各素子面２を順次分析位置に移動させるための処理回路１８をも備えている。

処理回路１８はセンサ７を走査して各検出素子（７ｉ，ｊ）に対応した信号を取り込んでこれを処理し、これらの信号を系のキャリブレーションの関数として補償する。なお、この際の補償は、使用するフィルターの角度やタイプによって決まる光学系の透過性能に依存する。コントラストや比色用にこうして得たデータを解釈するときのために、コントラストマップや比色マップを表示したりプロットしたりすることによって当該データを記録しておく。

ディスプレイ表面の分析原理を示す線図である。 先行技術に係るコントラスト測定設備を示す線図である。 本発明に係るディスプレイスクリーンの比色測定装置を示す線図である。

Claims (4)

1. スクリーンの素子面が自らの観察方向に沿って有する輝度および比色座標を決定するための、ディスプレイスクリーン特に液晶スクリーン用の比色測定装置であって、
   自身の結像面（Ｆｉ）において、フーリエ変換した素子面（２）の像（５）を形成する第１集光レンズ（４）と、
   マトリクス状に分散配置した検出器群（７ｉ，ｊ）からなるセンサ上に該変換像を投影する第２集光レンズ（１０）と、ただし、各検出器は素子面（２）の光強度に比例した電気信号を供給し、
   光ビームの光路中に配置されて素子面のアパーチャを形成するダイアフラムと、
   コントラストを決定するためにセンサの各検出器（７ｉ，ｊ）が生成した電気信号を処理する回路（１８）と、
   を備え、第２集光レンズ（１０）が、ビームの伝達方向において、入力レンズ（１１）と、カラーフィルター（１２）と、出力レンズ（１３）とを備えた光学系であって、
   当該入力レンズ（１１）は、第１集光レンズ（４）の結像面（Ｆｉ）の後段に配置されて、集束ビームをカラーフィルター（１２）を通過するよう平行ビームに変換し、
   当該カラーフィルター（１２）は、それぞれが分析色に対応しており必要に応じて入力レンズ（１１）の出射側の光ビームの光路中に配置可能なフィルター群（１２１）によって構成されており、
   当該出力レンズ（１３）はカラーフィルター（１２）の下流に配置されて、フィルターを出射した平行ビームが出力レンズに入射して出力レンズが平行ビームをセンサ（７）の検出器（７ｉ，ｊ）上に集光し、
   センサ（７）からの信号を処理する回路（１８）が、異なる色の分析をするためのカラーフィルター（１２１）のスイッチング、及び、各信号の当該信号の記録処理および／またはディスプレイ処理の関数としての処理を制御する、
   ことを特徴とする測定装置。
2. 素子面（２）と光学的に共役であり、分析する素子面（２）の像を定めるダイアフラム（１４）であって、光学系（１０）の出力レンズ（１３）の上流側に配置されたダイアフラム（１４）を備えることを特徴とする、請求項１の装置。
3. 光ビームの一部をサンプリングする半透明板（１５）と、サンプリングした光ビームを画像化して測定範囲を可視化する伝達レンズ（１６）と接眼レンズ（１７）を備えることを特徴とする、請求項１又は２の装置。
4. 半透明板がダイアフラム（１４）と出力レンズ（１３）の間に配置されることを特徴とする、請求項３の装置。

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