JP4047174B2 - 表示装置の電磁適合性を検査するための方法および検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、表示装置の電磁適合性の検証方法およびそれを用いたシステムに関する。

表示装置の電磁適合性は、通常、検査人によって検査される。調べるために検査人は検査対象の装置の画面表示を観察し、この画面表示は、乱されていない場合には、平行なカラーバーを含むテストイメージである。電磁適合性を検証するため、検査対象の装置にはテストイメージの信号に加えて干渉信号が付与され、この干渉信号は様々な方法で組み込むことができる。これに関連して、組み込みはテストイメージの信号経路上でも電源ラインなどを介しても可能である。

組み込まれた干渉信号によるテストイメージの乱れは検査人によって検出されて記録される。干渉信号は、検査対象の装置へのテストイメージ用の信号の送信も行う検査生成器によって生成される。検査は多くの異なった周波数の干渉信号について繰り返される。

上述の検査方法の欠点は、１人以上の検査人による主観的な査定である。特に干渉信号の様々な周波数およびレベルでの検査の多数回の繰り返しの結果として、集中力の低下を想定しなければならない。したがって、広範囲にわたる検査においては、間違って検出されたり検出されなかったりした干渉の推定値であるいわゆる誤検出率を求めなければならない。

特に、主観的な査定は大きく変動しやすく、その結果、同じ検査対象の装置が異なった検査シリーズにおいて異なった結果を生じる場合がある。したがって、有効な査定は結果の統計的検証によってのみ可能である。しかしながら、検査人を用いる結果として、このことは検査関連費用の著しい増大をもたらす。

本発明の目的は、表示装置の電磁適合性を調べるための、客観的な評価を可能にし、高い再現可能性を保証する検査方法またはその検査装置を提供することである。

上記目的は、それぞれ請求項１または１２に記載の特徴を有する本発明の方法および本発明の検査装置によって達成される。

検査画像の画面表示に対する干渉信号の干渉効果を査定するために、最も簡単な場合には、平均信号値がセグメントごとに作成される。乱されていない画像に対して決定される参照値からの前記セグメントの信号の平均値の偏差は、干渉効果が存在するかどうかを判断するための基礎になる。確実に干渉を検出できるようにするために、好ましくは一定の角度増分で検査窓が回転され、複数の角度について評価が行われる。よって、帯型の干渉の一定の角度について、それとほぼ平行な配列となったセグメントの測定が行われる。したがって、画像が干渉のないものであるか否かについての判断は、もはや検査人には委ねられておらず、再現可能である。検査や検査人にそれぞれ関係なく、この方法は、検査対象の装置について再現可能な結果をもたらし、したがって、異なった検査シリーズの比較可能性を高める。

従属請求項に挙げる手段は、本発明の方法および本発明のシステムの有益な発展を可能にする。適切な色空間、好ましくはグレーへのテストイメージの変換は、適切に処理することができる値を提供する。この処理においては、全画像情報をグレー値画像に変換できるだけでなく、テストイメージの一部を抜き出して後続の評価方法の基礎としてもよい。

所定の角度増分の検査窓の回転は、検査窓の回転の合計が１８０°に達するまで繰り返される。帯型の干渉画像の場合には、このことによって、各角度の測定のうちの１つの測定で検査窓のセグメントが干渉帯とほぼ平行な配列となり、その結果平均値に有意義な偏差が発生することが確実となる。

さらなる利点は、図形表示によって偏差の分散を簡単に比較できることである。偏差の分散がこの場合に回転の角度の関数としてプロットされた場合には、検査窓の角度が干渉現象の向きと一致すると図形表示中に容易に検出可能なピークが現れる。

検査窓の大きさおよび位置を設定するには、検査窓の対角線は、検査窓のいかなる回転に対しても検査窓の内部にあるすべての画素がテストイメージの同じカラーバーに属するように寸法決めすればよい。これによって、様々なカラーバーからなるテストイメージのカラーバー境界の影響が防止される。

さらに、検査窓の初期位置は、１８０°の回転後、ある長さ増分だけカラーバーの境界と平行にカラーバーの端の方向に移動され、検査窓の回転がこの新しい初期位置において繰り返される。したがって、帯間隔が非常に大きな干渉パターンの場合に、比較的小さな検査窓の場合であっても確実に干渉パターンが正確に記録されるようにすることができる。カラーバーに沿った検査窓の少しずつの移動によって、テストイメージのほぼ全体が確実に対象範囲とされる。

上述の手順は、異なったカラーバーについて繰り返される。干渉パターンは異なったカラーバーにおいては異なった程度に顕著になりうるので、検査対象の装置が１つのカラーバー内では「良」と評価され、他のカラーバーでは顕著な干渉現象を有する可能性が回避される。調査は異なった振幅および周波数の干渉信号について実施される。

コンピュータユニットが検査生成器の制御を引き受け、さらに画像情報を処理する検査装置は、方法の個々の工程を時間的に最適に調整できる。特に利点であるのは、評価を行う基礎となる画像情報を直接にも間接にも得ることが可能なことである。このために、カメラがコンピュータユニットに接続されるか、または、画像情報が検査対象の装置からコンピュータユニットへ直接に送信される。例えば、表示装置の映像出力ソケットを用いることができる。

ＣＣＤカメラが用いられる場合、検査装置は、散乱光または反射の結果として発生しうる測定誤差を排除するために暗室に配置される。ＣＣＤカメラを表示装置の反対側の位置にしてカメラ側には筒を配置することによって、映像角度を表示画面だけに限定することができる。

好ましくはＤＳＰおよび／またはＦＰＧＡを含むコプロセッサをコンピュータユニットに組み入れることは、評価処理のための演算時間を短縮するという利点がある。

参照値は乱されていないテストイメージ、好ましくは一定の画像の明るさおよび規定された画像の鮮明さにされたテストイメージから計算され、その結果として、再現可能な検査条件が確保され、さらに、光学成分によるモアレ形成およびビューイングスクリーンマスク（viewing screen mask）構造によるいかなる影響も重大な影響を及ぼすことがない。

電磁適合性を調べるための本発明の方法およびシステムを図面において模式的に示し、以下の記述においてより詳細に説明する。

図１は、表示装置の電磁適合性を調べるための本発明の検査装置の第１の実施形態の例を示す。検査対象の装置１は、少なくともディスプレー面４が暗室２の一部に突出しているように暗室２に配置される。ディスプレー面４の反対側に配置されるのは、ディスプレー面４に向けられた対物レンズを有するＣＣＤカメラ５である。画像評価における誤りを回避するために、ＣＣＤカメラ５の対物レンズは、ディスプレー面４からの直接光だけがＣＣＤカメラ５によって検出されるように筒６の中に配置される。さらに、暗室２の内壁３は反射を避けるために黒くされている。

例えばテレビ受像機またはコンピュータモニタである検査対象の装置１は、その信号入力によって検査システム７に接続される。検査システム７では信号接続線１０を介して検査対象の装置１へ送信されるテストイメージ信号が生成される。さらに、検査システム７は周波数や振幅が調節可能な干渉信号を生成する。

検査システム７は制御線９を介してコンピュータユニット８に接続される。与えられる干渉信号の調節対象となる振幅や周波数についての情報は、制御線９を介してコンピュータユニット８から検査システム７へ送信することができる。

コンピュータユニット８の入力８ａはＣＣＤカメラ５に接続され、これにより、ＣＣＤカメラ５によるディスプレー面４の撮影によって得られた画像情報がコンピュータユニット８で処理される。コンピュータの能力を高めるために、プラグインカード８ｂ上のコプロセッサをコンピュータユニット８に配置することができる。さらに、ＣＣＤカメラ５によって撮影された結果を表示できるようにするために、モニタ１２がＣＣＤカメラ５の出力に接続される。

図２は、本発明の検査装置の第２の実施形態の例を示す。この場合、画像情報は検査対象の装置１の出力によってコンピュータユニット８の入力８ａへ直接に伝達される。例えば検査対象の装置１の映像出力ソケットをこのために用いてもよい。映像出力からコンピュータユニット８に届く信号は、検査対象の装置１に画像構成のために与えられる全ての画像情報を有している。

検査対象の装置１に接続されたモニタ１２は、画像を視覚化するために用いられる。画像情報のさらなる処理は図５に関する記述において詳細に説明するが、どちらのシステムについても同様に行われる。

図３は、テストイメージ１３、セクタ１４および評価に用いられる検査窓１５の構造を模式的に示す。テストイメージ１５は複数のカラーバー１６を含み、その接合部には色境界１７として直線が形成されている。

カラーバー１６の内部では、中に検査窓１５が位置決めされたセクタ１４がテストイメージ１３から抜き出される。検査窓１５は矩形、好ましくは正方形の形状を有しており、その対角線は長くても個々のカラーバー１６の内部に配置されたセクタ１４の幅と同じである。検査窓１５は、２つの対角線の交点がカラーバー１６の中心線上にあるようにカラーバー１６内に位置決めされるのが好ましい。

複数のセグメント１８が検査窓１５の内部に形成される。セグメント１８は矩形の検査窓１５の側線と平行な向きになっており、セグメント１８自身も矩形の面である。

図４は、検査窓１５の初期位置に加えて、評価方法の実施の際の検査窓１５に想定される検査窓１５の２つの更なる位置を示している。
初期位置として、検査窓１５は、セグメント１８がカラーバー１６の色境界１７と平行に延伸するようにテストイメージ１５のカラーバー１６内に位置決めされる。

色境界１７に対して異なった角度で延伸する線状の干渉を検出できるようにするために、検査窓１５はその対角線の交点の周りを回転させられる。この工程において、角度増分は２度近辺で選ばれるのが好ましい。２つの対角線の交点の位置は、最初のうちはそのままである。検査窓１５の角の点は、回転の際、外郭が完全にカラーバー１６の内部にある円１９を描く。画像情報は検査窓１５の各角度位置について評価される。画像情報の評価は図５を参照して詳しく説明する。ある角度増分の検査窓１５の回転は、検査窓１５がその初期位置に対して１８０°の回転に達するまで続けられる。

初期位置に対して１８０°の回転により、大半の場合において適当な情報内容が確保される。その後、検査窓１５の中心点は新しい位置に移動される。上記の検査窓１５の回転が、新しい中心点の周りで１８０°の回転に再び達するまで繰り返される。検査窓１５は色境界１７と平行に移動される。この工程において、移動の際には、一定の長さ増分が用いられるのが好ましい。その結果、カラーバー１６の全ての長さが評価の対象に含まれる。

図５は、方法の手順を模式的に示している。方法の最初に、テストイメージ信号２０が検査システム７によって検査対象の装置１へ送信される。表示されるテストイメージはＣＣＩＲ勧告４７１に準拠しているのが好ましい。テストイメージ信号に対応する画像が検査対象の装置１に表示される。画像情報２１がコンピュータユニット８によって読み込まれる。このために、検査対象の装置１の出力が直接に用いられるか、または、検査対象の装置１の画面表示がＣＣＤカメラ５によって撮影される。どちらの場合にも画像情報はケーブルによってコンピュータユニット８の入力８ａに送信される。実施形態の例においてはさらなる処理のために６４０×４８０画素の解像度が用いられる。コンピュータユニット８はＰＣであり、ＤＳＰを有するＦＰＧＡとして設計されたコプロセッサを含むプラグインカード８ｂを用いることによって演算能力が高められている。評価のための計算は追加のプラグインカード８ｂ上で行われ、ＰＣのメインプロセッサの負荷が低減される。

読み込まれた画像情報から、カラーバー１６に対応する画像情報の一部がセクタの形成２２によって抜き出される。セクタに対しては、２４ビットＲＧＢ色で表示されたテストイメージの表示の色空間変換２３、好ましくはグレー値変換が行われ、８ビットのグレー値にされる。カラーバー１６の幅のために、セクタ１４の幅は、色境界１７がセクタ１４内部に存在しないように最大８０画素に限定される。カラーバー１６の垂直範囲全体の４８０画素が高さとして用いられる。

ここでグレー値として存在するセクタ１４においては、複数の平行な矩形のセグメント１８からなる検査窓１５の位置決め２５が実施される。位置決めは、検査窓１５がセクタ１４の短辺に対して中央で、セクタ１４の縦方向の一方の端に配置されるように行われる。セグメント１８は、始めと仮定される、検査窓１５の初期位置の場合には、長辺がセクタ１４の長辺と平行である向きになっている。後続の評価のための参照値２６を決定するための参照測定はこの初期位置から実施される。参照測定として、検査窓１５の初期位置における各セグメント１８内のグレー値から各セグメント１８についてそれぞれの場合に平均値が作成される。各セグメント１８についての平均グレー値のさらなる平均化は参照値を決定する簡単な方法である。しかしながら、参照測定は、後続の測定の各角度増分および後続の測定の際の検査窓１５の各位置について繰り返されるのが好ましい。そして、検査窓１５の各角度および各位置に関して全セグメント１８について回帰関数が計算される。

参照値は、好ましくは一定の画像の明るさおよび規定された画像の鮮明さの設定について、乱されていないテストイメージから計算される。画像の明るさは、このために、映像信号の過変調が確実に防止されるように調節される。画像の鮮明さは、光学成分によるモアレ形成および／又はビューイングスクリーンマスク（viewing screen mask）構造が計算される偏差に重大な影響を及ぼすことがないように選ばれる。画像の鮮明さは、調節のために適切な装置パラメータＩＳによって変化させられる。画像の鮮明さのパラメータが変化する際、参照値が変わり、それにより例えば図７に示す参照値についての特性曲線がもたらされる。画像の鮮明さは、ここで、参照値ＲＶの特性曲線が全体の最大値ＭＡＸの後で最小値ＭＩＮを有する箇所のパラメータ値によって調節される。

参照値が定義された後、同様に検査システム７によって生成された干渉信号の検査対象の装置１への付与２７が行われる。干渉が現れると変更される画像情報について、参照測定と同様の色空間変換２８が、例えばグレー値変換としてセクタ１４に対して再び実施される。

セグメントごとの平均値作成２９によって、それぞれ１つの値、例えばグレー値が検査窓１５の各セグメント１８について決定される。このようにして決定された個々のセグメント１８の平均値について参照値からの偏差３０が計算される。線状であるすべての干渉パターンを対象として含むことができるようにするため、正負のない値、例えば参照値の平均値との差の二乗がこのために用いられる。判断基準として、現れるいかなる干渉についても偏差の分散３１が決定され、これにより、検査窓１５全体について各位置や向きに関してそれぞれ１つの値が得られる。

偏差の分散の計算の完了後、検査窓１５が既にその初期位置に対して１８０°の回転に達したかどうかが判断される。まだ１８０°の回転に達していない場合は、所定の角度増分３３、例えば２度の回転が行われ、セグメントごとの平均値作成２９および偏差の計算３０が繰り返され、偏差の分散の計算３１も同様に繰り返される。検査窓１５の新しい角度のすべてについて、ひいてはセグメント１８の新しい配列のすべてについて、それぞれ１つの偏差分散値が得られる。ある向きの検査窓１５においてセグメントの配列が干渉と平行である場合には、変更された値（グレー値）によって偏差の分散が著しく大きくなる。その場合、偏差の二乗の計算および適切な正規化によって、線状の干渉パターンとの一義的関係が得られる。

図６を参照して検査窓１５の回転を再び例示し、干渉パターンの発生に対するその効果を説明する。平行な干渉帯３８を有し、カラーバー１６と角度αをなす干渉パターンが、カラーバー内に形成される。図６の部分図ａ、ｂおよびｄにおいては、干渉帯３８は複数のセグメント１８を通って延伸し、その結果、それぞれのセグメント１８の領域の大半は干渉がなく平均値作成に同等に寄与するので、個々のセグメント１８の信号の平均値にはわずかにしか影響を与えないのに対し、図６の部分図ｃにおいては、検査窓１５は干渉帯３８がセグメントと平行に延伸するような向きになっている。このため、干渉パターンの影響を受けないセグメント１８ａと、領域に非常に高い割合で干渉帯３８が存在し、その結果平均値がセグメント１８ａの平均値から大きく外れるセグメント１８ｂとができる。セグメント１８が干渉帯３８と平行な配列となる検査窓１５についての偏差の分散は、著しく大きくなる。

偏差の分散３１の計算後に検査窓の回転が１８０°に達すると、偏差の分散が図形表示３４として出力される。偏差の分散は回転の角度に対してプロットされる。線状の干渉パターンがある場合、セグメント１８を有する検査窓の向きが干渉帯の方向と同じである回転角度について、プロットされた偏差の分散のピークが現れる。

方法の次の工程においては、セクタ１４内部の検査窓１５の位置がもとの位置と反対側の端に達したかどうかが判断される。検査窓１４がまだ反対側の端に達していない場合は、検査窓１５の縦方向の移動３６が一定の長さ増分で行われる。画像情報は、方法の工程２９と、それに続く工程に従って再び評価される。セクタ１４の反対側の端に達すると、カラーバー１６の評価は終了される。その後、またはそれと並行して、テストイメージの別のカラーバー１６内部で新しいセクタの形成を行うことができる。

以上には１つの干渉周波数についての評価のための方法の工程を示した。電磁適合性を検査するため、検査対象の装置に例えばＥＮ５５０２０に従って干渉信号を与えることができる。評価は、干渉信号を組み込む個々の方法および様々な周波数について繰り返し行われる。

本発明の方法はまた、デジタル画像送信方法、例えばＭＰＥＧにおいて干渉を検出するのにも適している。その場合、干渉はマクロブロック（例えば、８×８画素）の脱落および／またはモーションアーチファクトによって特徴づけられ、脱落したマクロブロックの縁部で線の干渉が発生し、それを上記のようにして検出することができる。これらの状況下では検査窓１５の大きさおよび色空間変換を相応に適合させなければならない。必要に応じて画像に予めフィルタをかけなければならないこともある。

本発明のシステムの第１の実施形態の例の模式図を示す。 本発明のシステムの第２の実施形態の例の模式図を示す。 初期位置に検査窓があるテストイメージの構造の模式図を示す。 本発明の方法における様々な時点の検査窓の向きの模式図を示す。 本発明の方法のフローチャートを示す。 本発明の動作を説明するための模式図を示す。 画像の鮮明さに影響を与えるパラメータの関数としての平均参照値の特性曲線を示す。

符号の説明

１……検査対象の装置 ２……暗室 ３……内壁 ４……ディスプレー面 ５……ＣＣＤカメラ ６……筒 ７……検査システム（検査生成器） ８……コンピュータユニット ８ａ……入力 ８ｂ……プラグインカード １３……テストイメージ １４……セクタ １５……検査窓 １６……カラーバー １８……セグメント

Claims (17)

1. テストイメージ信号に加えて干渉信号を検査対象の装置（１）に与えることができる検査生成器（７）からテストイメージ用の信号を受信する表示装置の電磁適合性を検査する方法であって、
   検査窓（１５）の画像情報の複数の平行なセグメント（１８）への分割の工程と、
   前記検査窓（１５）内の干渉のないテストイメージ（１３）からの参照値の決定の工程と、
   各セグメント（１８）の信号の平均値の計算の工程と；
   前記参照値からの前記各セグメント（１８）の平均値のそれぞれの偏差の計算の工程と、
   前記検査窓（１５）のすべてのセグメント（１８）の前記偏差の分散の計算の工程と、
   それぞれある角度増分回転させられた複数の検査窓（１５）についての前記偏差の分散の計算の繰り返しの工程と；
   前記検査窓（１５）の前記各回転角度について計算された前記偏差の分散の比較の工程とを含む方法。
2. 前記テストイメージ（１３）の画像情報がグレー値画像に変換される請求項１記載の方法。
3. 前記方法が前記テストイメージ（１３）のセクタ（１４）について実施され、そのセクタ内部に前記検査窓（１５）が位置決めされる請求項１記載の方法。
4. 前記セクタ（１４）の画像情報がグレー値画像に変換される請求項３記載の方法。
5. 前記分散が前記参照値からの偏差の二乗の平均値として計算される請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の方法。
6. 前記検査窓（１５）のある角度増分の回転およびその後の前記偏差の分散の計算が、前記検査窓（１５）の初期位置に対して合計で１８０°の回転角度に達するまで繰り返される請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の方法。
7. 比較のために前記分散が前記検査窓（１５）のそれぞれの回転角度について図形で示される請求項１乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
8. 前記参照値が、乱されていないテストイメージ（１３）の場合の検査窓（１５）の全てのセグメント（１８）の信号の平均値、又は平均値から得られる回帰関数を作成することによって生成される請求項１乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
9. 前記テストイメージ（１３）が複数のカラーバー（１６）を有し、前記検査窓（１５）の大きさが隣接するカラーバー（１６）の画素がいかなる回転角度についても前記検査窓（１５）内部に配置されることがないように決定される請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
10. １８０°の回転に達した後の前記初期位置の場所が、ある長さ増分だけカラーバー境界（１７）と平行に移動される請求項６記載の方法。
11. 評価が複数のカラーバー（１６）について繰り返される請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
12. 表示装置の電磁適合性を調べるための検査装置であって、テストイメージおよび干渉信号を送信するために検査対象の装置（１）に接続可能な検査生成器（７）と、前記検査生成器（７）に接続可能であって、画像情報を読み込むための入力（８ａ）を有するコンピュータユニット（８）とを含み、前記コンピュータユニット（８）が、
    検査窓（１５）の画像情報の複数の平行なセグメント（１８）への分割と、
    前記検査窓（１５）内の干渉のないテストイメージ（１３）からの参照値の決定と、
    各セグメント（１８）の信号の平均値の計算と、
    前記参照値からの前記各セグメント（１８）の平均値の偏差の計算と；
    前記検査窓（１５）のすべてのセグメント（１８）の前記偏差の分散の計算と、
    それぞれある角度増分回転させられた複数の検査窓（１５）についての前記偏差の分散の計算の繰り返しと、
    前記検査窓（１５）の各回転角度について計算された前記偏差の分散の比較という計算を実施する検査装置。
13. 前記コンピュータユニット（８）の入力（８ａ）が、前記画像情報を読み込むためにカメラ（５）に接続される請求項１２記載の検査装置。
14. 前記検査対象の装置（１）が低反射の暗室（２）に配置され、前記暗室（２）内の視野角を小さくするために筒（６）が前記カメラ（５）に配置される請求項１３記載の検査装置。
15. 前記カメラ（５）によって撮影された画像を監視するためにモニタ（１２）が前記カメラ（５）に接続される請求項１３または１４のいずれか１項記載の検査装置。
16. 段階的に設定可能な画像の鮮明さが、干渉のないテストイメージ（１３）の画像誤り、特にモアレパターンの前記参照値に対する影響が最小であるように調節可能である請求項１３乃至請求項１５のいずれか１項記載の検査装置。
17. 前記コンピュータユニット（８）がＦＰＧＡおよび／またはＤＳＰをコプロセッサとして有するパーソナルコンピュータである請求項１２乃至請求項１６のいずれか１項記載の検査装置。

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