JP5250871B2 - ムラ評価装置、ムラ評価方法、ディスプレイ検査装置、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、フラットパネルディスプレイの評価に関し、より詳細には、ディスプレイに対する観視角度の変化を考慮してフラットパネルディスプレイのムラを評価する技術に関する。

液晶表示装置、有機エレクトロ・ルミネッセンス表示装置、プラズマディスプレイ表示装置など、いわゆるFlat Panel Displayとして参照されるディスプレイ装置は、表示画面にわたり均一な表示を行うことが要求される。しかしながら、各部材の品質のばらつきにより、必ずしも表示領域の全面にわたり均一な表示特性を提供することができるというわけではない。このため、ディスプレイ装置の検査では、ディスプレイ装置を動作させて、表示領域に生じる表示ムラの検査が行われている。

図１０には、従来知られているムラの評価手法により生成されるムラ検出画像を示す。図１０に示すように、ディスプレイ装置の表示領域内には、４つのムラが観測されている。各ムラには、ムラの程度が、評価値の大小として示されていて、評価値が大きなムラがより顕著なムラであることが示されている。

図１０に示すように、角度を変えてムラを検出する従来の手法では、角度を変えて検出されたムラは、ムラの程度を示す評価値が変化し、またムラの領域も変化しているものの、観視方向のムラ分布が直感的に判断できないという問題があった。また、観視方向のムラを直感的に判断できないため、官能試験の評価に必ずしも対応するものではなく、またムラ内部におけるムラ分布などの情報も有効利用できないという問題もあった。

これまで、ディスプレイ装置のムラを評価する手法が各種提案されている。例えば、特開２００８−６４６２９号公報（特許文献１）では、検査対象となるパネル材を複数水準の条件で撮像し、この撮像結果から複数枚の一次画像を取得し、これらの一次画像に画像の変化を強調するような処理を施して複数枚の二次画像を作成し、これらの二次画像を所定の重み付けで合成して合成画像を作成し、この合成画像に基づいてムラの有無を判定する方法を開示している。特許文献１では、所定の重み付けを、ムラが発生している教示用のパネル材について二次画像を作成し、これらの二次画像を合成して合成画像を作成したときに、ムラが発生している領域とそれ以外の領域とを区別できるように決定する。

また、特開２００７−１７４３５５号公報（特許文献２）では、複数の撮像位置ごとにディスプレイの一部の画像を撮像する撮像部を備え、撮像部によって撮像された、ディスプレイの撮像位置ごとの撮像領域における画像情報を補間演算する手段と、該ディスプレイを一定の方向から測定した際の輝度画像を生成し、輝度画像よりムラの定量化を実施する手段とを備え、見込み角に起因する輝度変化を排除して評価を行う評価装置を開示する。

さらに、特開２００７−９３４６６号公報（特許文献３）では、観視方向が異なると表示色の見え方が異なる画素が二次元配列されることで画面が構成される表示装置の評価を行うとき、評価用カラー画像を表示する画面を第１位置から見るときの各画素ごとの観視方向を求めるとともに、求めた観視方向から当該画素を見たときの前記カラー画像の色の見え方を求め、前記カラー画像を表示する画面を第２位置から見るときの各画素ごとの観視方向を求めるとともに、求めた観視方向から当該画素を見たときの前記カラー画像の色の見え方を求め、第１位置から画面を見るときに求めた各画素毎の色の見え方と、第２位置から画面を見るときに求めた各画素毎の色の見え方との色差を求め、各画素毎の色差から表示装置の評価値を求めて、カラー画像表示装置の観視角度を変えた場合の色再現特性を評価する、評価支援装置を開示している。

一方、ディスプレイ装置の表示領域のムラを検出する方法として、本発明者らによる、中野、森:“マシンビジョンによる官能検査の定量化”、電気学会誌、Vol.125、No.11、pp.696-698 (2005)（非特許文献１）には、ディスプレイ装置の表示ムラを測定する官能検査を自動化する方法が開示されている。

また、森、中野、“ウェーブレット変換を用いた液晶ディスプレイのムラの定量評価手法”、２００５年、１１月２５日、研究会資料、論文番号IIS05020、（Ｄ）産業応用部門、産業システム情報化研究会、社団法人電気学会発行（非特許文献２）には、ムラをＳＥＭＵ手法を使用して定量化し、ウェーブレット変換によりムラを改善する方法が開示されている。

特許文献１に記載された方法は、角度などを変えて複数の画像を取得し、これらの画像からコントラストを変えた二次画像を作成し、二次画像をさらに合成してムラの有無を判断する。特許文献１では、角度を変えて撮影した複数の画像を使用して、検査員による官能検査の結果に近い結果を生成するものである。しかしながら、角度を変えて撮影した画像を画像処理し、合成することによってムラを判断するものであり、この結果、角度分布やムラの大きさを判断することはできないという問題がある。

また、特許文献２では、ディスプレイ装置の表示色の色調が観察方向でどのように変動するかを検出して観視角度方向での色再現性の分布としてムラを評価する。特許文献２の方法を使用することで、ムラを生成させる複合的な要因のうち、色相変化について評価することは可能である。しかしながら、ムラは、色相分布の他、輝度分布によっても発生するため、特許文献２の方法は、ディスプレイ装置のムラの絶対的な大きさが観視角度によってどのように変動するかについて評価することを可能とするものではない。

さらに、特許文献３についても、色再現特性におけるムラを評価するために、一次画像としてから二次画像を合成する場合に撮像角度に重み付けを行って二次画像の合成を行うものであり、ディスプレイ装置のムラの絶対的な大きさが観視角度に応じてどのように変化するのか、およびムラの絶対的な大きさを、官能的検査に対応する値として評価するものではない。

上述したように、ディスプレイ装置のムラは、観視角度によってその輝度や色調が変化する。この際に、ムラを評価するために画像合成するなどの画像処理を行ってしまうのでは、合成後についてムラが発生する範囲などについては情報を得ることができるものの、観視角度も考慮しながらムラ自体の官能検査に相当する心理的強度を与える定量化および官能検査に相当する定量化を官能検査の結果に対応させるように表示することはできない。

ディスプレイ装置のムラは、パネルの生産現場、メーカ、およびユーザにおける共通の品質項目として重要視され、視野角の広さに関しても表示品質のひとつとして重要視されている。したがってディスプレイ装置が対応しなければならない視野角の範囲内で、ムラが表示領域内でどのように存在しており、観視角度によってそれがどの程度に見えるかということを、官能検査に対応できる尺度とし、定量化することが、品質管理上および検査効率の改善という点から必要とされていた。
特開２００８−６４６２９号公報 特開２００７−１７４３５５号公報 特開２００７−９３４６６号公報 中野、森、"マシンビジョンによる官能検査の定量化"、電気学会誌、Vol.125、No.11、pp.696-698(2005) 森、中野、"ウェーブレット変換を用いた液晶ディスプレイのムラの定量評価手法"、２００５年、１１月２５日、研究会資料、論文番号IIS05020、（Ｄ）産業応用部門、産業システム情報化研究会

すなわち、これまで、フラットパネルディスプレイ装置の表示領域でのムラの存在、当該ムラの観視角度による人間の視覚に与える強度を、官能的検査に対応する尺度として定量化し、当該ムラをグラフィカルに表示し、直感的に判断することが可能な技術が必要とされていた。

本発明では、ディスプレイ装置の表示ムラを評価するため、ディスプレイ装置の表示領域を視野に含めてカメラ撮影する。撮影された表示領域に存在する表示ムラのうち、ムラ立体データを作成する表示ムラを抽出し、抽出した表示ムラごとにカメラへの仰角および方位角を変えて前記表示ムラの画像を撮影し、位置ごとの表示ムラの特徴値を計算して、観視方向に関連する位置および表示ムラの特徴値から、ムラ立体データを生成する。

本発明では、生成されたムラ立体データは、ムラ立体データ間をなめらかに接続するか、または最小残差を与えるムラ立体曲面を生成することができる。そして、本発明では、表示領域上に認識された表示ムラに対応するムラ立体データを、表示領域に対する観視角度に関連して、観視角度から見たときのムラ立体曲面の形状、すなわち、ディスプレイ空間内での位置座標を計算し、観視角度から見たときの表示表域に相当する仮想平面に、当該観視角度から見たときのムラ立体曲面を重畳して、ムラ重畳イメージを生成して表示させる。

さらに、本発明では、表示ムラの設定したしきい値以上の特徴値範囲の領域を、ムラ立体曲面のムラ立体の底面に対応する位置に色相または輝度の異なる領域として重畳し、表示ムラの視覚的な非等方性を表示することができる。

また、本発明では、表示領域に対応する仮想平面に、当該仮想平面を回転させるためのハンドルを定義しておき、ハンドルに対するオペレータの操作に対応して、仮想平面を回転させ、仮想平面の回転角に対応して情報処理装置が含むディスプレイ装置が当該観視角度からムラ立体を見こんだとした場合に表示するべきムラ立体曲面を再計算してムラ重畳イメージを更新することができる。

本発明によれば、ディスプレイ装置が対応しなければならない視野角の範囲内で、ムラが表示領域内でどのように存在しており、観視角度によってそれがどの程度に見えるか、およびムラの非当方性まで含め、ディスプレイ装置の表示ムラを、官能検査に対応できる尺度として定量化することを可能とする、ムラ評価装置、ムラ評価方法、ディスプレイ検査装置およびプログラムが提供できる。

以下、本発明を実施形態をもって説明するが、本発明は後述する実施形態に限定されるわけではない。図１は、本実施形態のムラ評価装置１００の実施形態を示す。ムラ評価装置１００は、本実施形態では、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、有機ＥＬ表示装置などのいわゆる画像を表示させるためのフラットディスプレイ装置のディスプレイ検査装置として実装されている。ムラ評価装置１００は、ムラ検出部１１０と、検出したムラを評価するための情報処理装置１５０とを含んでいる。

ムラ検出部１１０は、ステージ１１２と、カメラ１１４と、カメラ１１４を移動させるためのカメラ駆動部１１６とを含んで構成されている。ステージ１１２は、ディスプレイ装置を載置して、カメラ１１４に対して表示領域の特定のポイントがカメラ１１４の視野中心となるように移動させるように、ステージ駆動部１１８によって平面方向に移動自在に構成されている。

また、カメラ駆動部１１６は、カメラ１１４を、表示領域上の特定ポイントを中心とする半径Ｌの球面上を移動させ、特定ポイントに関連するムラ１２０を仰角（β）および方位角（α）を変えて撮影し、角度を変えた場合のムラの変化を画像として取得する。この目的のため、カメラ駆動部１１６は、カメラ１１４を表示領域に対して半径Ｌの球面の軌跡に沿って移動させるロボットアーム（図示せず）や、ステージ１１２を収容してカメラ１１４を半径Ｌの球面上に沿って移動させる球面ドーム（図示せず）などを備え、カメラ１１４を、ムラ１２０の中心に対して半径Ｌの球面で移動可能としている。なお、本実施形態とは、用語“ムラ”とは、輝度、色相、階調ズレなどを含む、画像表示上の表示ムラのことを意味する。

カメラ駆動部１１６と、ステージ駆動部１１８は、ステップ・モータまたはロボット・アームなどを介してディスプレイ装置およびカメラ１１４を移動させている。カメラ駆動部１１６およびステージ駆動部１１８の動作は、情報処理装置１５０により、例えばＧＰＩＢなどのインタフェースを介して制御されている。カメラ駆動部１１６およびステージ駆動部１１８は、オペレータの指令により、または予め情報処理装置１５０に実装された評価プログラムの実行に応じて、カメラ１１４およびディスプレイ装置を移動させ、ムラ１２０の画像を撮影する。

カメラ１１４の撮影した画像は、撮影した位置（α、β）の情報とともに情報処理装置１５０に送られて、評価処理のためのデータとして格納される。なお、角度αは、表示領域の面上に規定された基準方向からの方位角（反時計回りに増加する）であり、角度βは、ムラの中心からカメラを見上げた場合の仰角であって、位置（α，β）により、観視角度が規定される。本実施形態では、ディスプレイ装置の表示領域の面からの角度を、図１の面内で、反時計回りに０°〜１８０°として定義する。なお、撮影角度は、ディスプレイ装置の表示領域の法線方向＝０として制御され、図１の紙面左手側に（−θ）、右手側に（＋θ）として定義される。また、仰角βは、これに対応し、表示領域に対して正対視した場合（表示領域の法線方向）について０°、表示領域に平行な方向を９０°として定義する。

情報処理装置１５０は、パーソナルコンピュータまたはワークステーションとして実装されている。情報処理装置１５０の構成は、本実施形態の要旨ではないので詳細には説明しないが、中央処理装置（ＣＰＵ）１６０と、ＲＡＭ１５８とを含んで実装されている。ＣＰＵ１６０は、特に限定されるものではなく、これまで知られたいかなるシングルコア・プロセッサまたはマルチコア・プロセッサを含んでいてもよい。ＲＡＭ１５８は、メモリ装置として実装され、ＣＰＵ１６０がプログラムを実行するための実行空間を提供し、オペレーティング・システム（ＯＳ）を読み込んで、ＯＳの制御の下で、本実施形態の評価プログラムを実行し、評価結果を生成する。

ＯＳは、特に限定されず、WINDOWS（登録商標）、UNIX（登録商標）、LINUX（登録商標）、MAC OS（登録商標）など、これまで知られたいかなるＯＳでも使用することができる。また、情報処理装置１５０は、InternetExplorer（商標）、FireFox（登録商標）、Opera（登録商標）などのブラウザ・ソフトウェアを実装し、ネットワークを介してウェブ・サーバに接続できてもよい。

情報処理装置１５０は、撮像制御プロセッサ１５６と、画像取得Ｉ／Ｏユニット１５２と、駆動装置Ｉ／Ｏユニット１５４とを含んでいる。画像取得Ｉ／Ｏユニット１５２は、カメラ１１４が撮影した画像を受領し、ＲＡＭ１５８に格納させている。また、駆動装置Ｉ／Ｏユニット１５４は、カメラ駆動部１１６およびステージ駆動部１１８に対して駆動制御信号を送付、各駆動部の動作を制御している。また、画像取得Ｉ／Ｏユニット１５２および駆動装置Ｉ／Ｏユニット１５４は、撮像制御プロセッサ１５６からの指令に応答してカメラ駆動部１１６およびステージ駆動部１１８の駆動制御信号を生成し、各駆動部に送付する。

撮像制御プロセッサ１５６は、ＣＰＵ１６０からの指令を受領してカメラ駆動部１１６およびステージ駆動部１１８の運動を制御する駆動制御信号を生成させるための指令を各Ｉ／Ｏユニットに送付するとともに、画像取得Ｉ／Ｏユニット１５２を制御して、カメラ１１２の撮影した画像をＲＡＭ１５８に格納させている。

情報処理装置１５０は、さらに制御入出力ユニット１６４と、記憶装置Ｉ／Ｏユニット１６２とを備えている。制御入出力ユニット１６４は、キーボード１６８、およびマウス１７０といった入力装置を介してオペレータが入力する各種指令のイベントを検出し、ＣＰＵ１６０に対して指令を発行し、ＣＰＵ１６０による評価プログラムの実行などを開始させる。また、制御入出力ユニット１６４は、オペレータがＣＰＵ１６０への指令を行うためのイベントを生成させる。また、制御入出力ユニット１６４は、情報処理装置１５０の処理結果を確認するためのグラフィカルユーザ・インタフェース（ＧＵＩ）を、液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置などとして実装されるディスプレイ装置１６６に表示させている。また、制御入出力ユニット１６４は、ＣＰＵ１６０によりムラ評価の処理結果を表示するＧＵＩも生成し、ディスプレイ装置１６６に表示させ、またページプリンタ（図示せず）を介してハードコピーの取得を可能としていてもよい。

情報処理装置１５０は、また記憶装置Ｉ／Ｏユニット１６２を含み、ＲＡＭ１５８に格納された過渡的な画像データや位置データを、ＨＤＤ装置１７２などの不揮発性記憶装置１７２に格納させている。なお、記憶装置Ｉ／Ｏユニット１６２は、例えばＳＣＳＩ、ウルトラＳＣＳＩ、ＡＴＡ、ＡＴＡＰＩ、シリアルＡＴＡ、ウルトラＤＭＡなどの規格を使用して情報処理装置１５０と、ＨＤＤ装置１７２との間でデータ転送を可能とする限り、特に限定されるものではない。

図２は、本実施形態のムラ評価方法のフローチャートを示す。図２に示した処理ステップのうち、ステップＳ２０２〜ステップＳ２０６までの各処理ステップは、情報処理装置１５０が、ムラを評価するためのプログラムを、ＲＡＭ１５８内に読込んで、ＣＰＵ１６０がプログラムを実行することにより、情報処理装置１５０を各処理ステップを実行する処理手段として実現される。

本実施形態のムラ評価方法は、ステップＳ２００から開始し、ステップＳ２０１でカメラ１１４の視野内にディスプレイ装置の表示領域全体が見込まれるようにステージ駆動部１１８を制御し、表示領域の全体画像を撮影する。この段階で撮影されたディスプレイ装置の表示領域の輪郭は、以後、表示領域のディスプレイ空間内における物理的広がりおよび表示ムラを重畳して表示させるための仮想平面を生成するソースデータとして、ＲＡＭ１５８に格納される。なお、仮想平面は、表示領域に対応して生成される限り、その表示方法が限定されるものではない。ステップＳ２０２では、撮影した全体画像から表示領域中のムラを、ムラを特徴付ける特徴値を使用して検出し、検出されたムラについての特徴値から、補正式を使用して鉛直方向に対する鉛直方向のムラの特徴値を計算する。

なお、本実施形態ではムラの特徴値は、例示的には、非特許文献１および非特許文献２で記載されるＳＥＭＵ値とすることができる。しかしながら、表示ムラを適切に定量化できる限り、他の実施形態として、輝度変化、色相変化、階調変化、またはこれらの適宜的に組み合わせて、特定のディスプレイ装置に最適な特徴値を定義し、ムラ立体の生成のために使用することができる。

ステップＳ２０３では、鉛直方向の特徴値が所定のしきい値を超えたか否かに応じて評価対象とするムラを、ｎ個選定する。所定のしきい値は、ムラ領域の鉛直方向から観測したものとした場合の鉛直方向の特徴値に対して設定することができる。また、他の実施形態では、ムラ面積などについてもしきい値を設定することができ、ディスプレイ装置の製品規格における許容度に応じて、いかなるパラメータをも、しきい値として使用することができる。

ステップＳ２０４では、抽出したｎ個のムラそれぞれに対して、角度を変えてｍ個のムラ画像を撮影し、各画像のムラを数値化する。より具体的には、図１に示した実施形態を使用して説明すると、ステージ駆動部１１８により、カメラ１１４の視野中心と、対象とするムラ１２０の中心とを位置合わせする。その後、カメラ駆動部１１６を制御して、ムラ１２０との距離Ｌを一定に保ちながら、カメラ１１４を球面に沿って相対移動させ、撮影角度θを変えて複数の画像を撮影する。撮影角度θと、仰角βの間は、上述した関係により設定され、方位角αは、表示領域の基準方向からのカメラ１１４の方位角αで規定される。

角度αの範囲は、０〜３６０°の範囲とすることができ、角度βの範囲は、０°〜＋９０°の範囲とすることができる。角度αおよび角度βの１撮影処理ごとの変化量は、角度αについては３０°程度とし、角度βについては、１０°とすることができ、１つのムラ１２０について、説明する実施形態では、１０４点の画像データを使用してムラの観視方向からの特徴値で特徴付けする。

なお、角度α、角度βの変化量は、情報処理装置１５０の性能や、検査効率・検査精度などを考慮して、より少ないサンプルポイント数、またはより多くのサンプルポイント数を与えるように、適宜設定することができる。なお、β＝９０°付近でのムラ画像の測定は、表示領域からの散乱や形状特定の観点から、Ｓ／Ｎ比が充分でなくなることもあるため、本実施形態では、０°≦α≦３６０°、０°≦β≦＋８０°の範囲に設定することが好ましい。

ステップＳ２０５では、ｎ個のムラそれぞれについて観視方向のデータポイントを使用して特定のデータポイントｊを、ｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）として生成する。なお、ｓ_ｊは、当該撮影位置で測定されたムラの特徴値の積分値である。ステップＳ２０５ではその後、各データポイントｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）に対し、適切な３次元補間関数または３次元スプライン関数を適用して、データポイントｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）のセットに対応するムラ立体曲面を計算する。このムラ立体曲面は、さらに角度β＝９０°の位置まで外挿され、データポイントｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）のセットをムラ立体データとし、表示領域にまで延びた下記式（１）で与えられるムラ立体曲面を計算する。

上記式（１）中、ＭＵＲＡ（α_ｊ，β_ｊ）が、ムラ立体を与える曲面の方程式であり、ｓ（α_ｊ，β_ｊ）は、ムラの特徴値の角度依存の大きさであり、Ｆ（α_ｊ，β_ｊ）が、ムラのうち、観視角度依存の特徴値を規定する無次元の項である。また、Coefficientは、ディスプレイ装置の規格設定により与えられる観視角度に対応した無次元の重み付け係数である。したがって、上記式（１）のＭＵＲＡ（α_ｊ，β_ｊ）は、ムラの特徴値ｓ（α_ｊ，β_ｊ）と同一の次元を有する。上記式中、関数ｓおよび関数Ｆは、２次元多項式、２次元指数関数および多次元多項式および指数関数のいかなる線形結合としても与えることができる。例えば、観視角度が、０°≦β≦９０°の範囲では、データポイントの取得に拘わらず、Coefficient＝０と設定することによって、規格設定に対応したムラ評価を行うことができる。また、上記式（１）中、Ｆ（α，β）は、ムラの角度依存項である。なお、上記式（１）は、例示的な実施形態であり、特徴値項ｓ（α，β）および角度依存項Ｆ（α，β）について、方位角αと、仰角βとを変数分離し、α、βをそれぞれ独立させた関数で表現してもよい。

なお、本実施形態では、ムラ立体曲面は、解析関数の形式で、例えば、多次多項式、指数多項式などの係数をセットとしてＲＡＭ１５８に登録し、以後の処理の要求に対応してオンザフライで計算させ、利用させることもできる。また、予めムラ立体データを予め数値積分するポイント数分だけ計算してＲＡＭ１５８にムラ立体曲面データとして登録しておいてもよい。

図３に、上記式中（１）のCoefficientの角度分布の実施形態を、Coefficientの値を、β＝０°〜９０°の範囲についてプロットしたグラフを示す。図３に示すように、Coefficientの値は、観視角度が正対視に近い０°〜１０°の範囲で１に設定され、観視角度がより大きくなるにつれて値が小さくなるように設定されている。この理由は、ユーザは、ディスプレイ装置を正対視に近い状況で見ることが多く、観視角度が大きくなるにつれてムラの影響は、評価的にウェイトが低くなる。そして、説明する実施形態では、観視角度θ≧７５°（角度β≦２５°の角度範囲では、ディスプレイ装置の規格設定で、ムラ評価のウェイトが０とされることに対応し、Coefficientの値は０とされている。Coefficientの値は、図３に示した値に限定されるものではなく、ディスプレイ装置の用途や規格に応じてCoefficientの値は、適宜設定することができる。

上記式（１）で与えられたムラ立体は、ムラ立体曲面を角度αおよび角度βにわたって数値積分することによって、ムラの顕著性値として定量化することができる。ムラの顕著性値ＩＭを計算する際の数値積分法としては、これまで知られたいかなる方法で数値積分することによって計算することができる。

ステップＳ２０６では、ディスプレイの表示領域を、ムラのないことを示すＩＭ＝０のレベルに対応する（Ｘ，Ｙ，Ｚ＝０）とし、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間を適切な方向に横切る表記領域に相当する仮想平面を生成し、ムラ立体曲面を観視角度から見た場合の仮想平面に重畳し、ムラ重畳イメージとして表示する。作成したムラ重畳イメージは、情報処理装置１５０のディスプレイ装置１６６に表示され、オペレータにより、ムラの大きさ、分布、角度依存性などの判断のため使用される。また、当該ムラ重畳イメージは、各データポイントのムラの顕著性値ＩＭとともにハードコピーすることもできる。ステップＳ２０６でムラ重畳イメージの作成および顕著性値ＩＭの計算が終了した段階で、本実施形態のムラ評価方法は終了する。

なお、ＭＵＲＡ（α，β）であらわされるムラ立体を、（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間内の任意の観視角度から見た場合のムラ重畳イメージは、当該観視角度で見た場合の表示領域に相当する仮想平面を生成し、当該観視角度からムラ立体を見た場合のムラ立体の形状を、当該観視角度からムラ立体を見たときに、オペレータがディスプレイ装置に正対視した位置で当該観視角度から見たムラ立体曲面を与えるようにディスプレイ空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ）上で計算し、仮想平面に重畳して生成することができる。なお、仮想平面は、ディスプレイ装置の表示領域の形状を使用し、当該表示領域を所定の観視角度で見込んだ場合の形状に適合させるように変形することにより生成でき、観視角度に対応した形状の仮想平面に対してムラ立体を重畳する。このため、本実施形態では、ディスプレイ装置のムラをイメージ化しながらも、直感的なムラの判断に近づけることができる。

図４は、図２のステップＳ２０４の処理の詳細なフローチャートを示す。図４の処理は、図２のステップＳ２０３から処理を渡され、ステップＳ４００から開始し、ステップＳ４０１で、ｋ（正の整数）を画像カウンタとし、ｊ（正の整数）をデータポイント処理カウンタとして、それぞれ１に初期化する。ステップＳ４０２で、ｋのムラのムラ中心にカメラの視野中心を設定する。ステップＳ４０３では、カメラの視野中心を、対象のムラ中心に固定したまま、撮像位置を、（α_ｊ、β_ｊ）の角度位置に移動させ、ムラ画像を撮影し、画像識別値をＩ_ｋｊとし、ステップＳ４０４で画像Ｉ_ｋｊを保存する。

ステップＳ４０５では、画像Ｉ_ｋｊからムラを数値化し、データポイントｊ（α_ｊ、β_ｊ、ｓ_ｊ）を生成する。ステップＳ４０６では、画像カウンタｊを、データポイント数ｍ（非負の整数）と比較して、ｊ≦ｍであるか否かを判断し、ｊ≦ｍの場合（ｙｅｓ）、ステップＳ４１０で、ｊ＝ｊ＋１にインクリメントし、処理をステップＳ４０３に戻し、さらに画像取得を継続する。一方、ｊ＞ｍの場合（Ｎｏ）、取得するべきｍ個のデータポイントの取得を終了したので、ステップＳ４０７で、画像Ｉ _ｋｊ についてのｍ個のデータポイントｊ（α_ｊ、β_ｊ、ｓ_ｊ）をメモリに登録し、図２のステップＳ２０５の処理に提供可能とする。

さらに、ステップＳ４０８では、ｋ≦ｎを判断し、ｋ≦ｎである場合（ｙｅｓ）には、抽出したムラの全数の評価を終了していないので、ステップＳ４１１でｋ＝ｋ＋１にインクリメントして処理をステップＳ４０２に戻し、抽出したムラ全部について画像Ｉ_ｋｊを取得するまで画像取得を反復し、ｋ＞ｎとなった段階（ｎｏ）でステップＳ４０９で処理を終了する。

図５は、本実施形態により生成されたムラ立体の特徴値ｓ_ｊの分布についての実施形態を、α＝０°、α＝９０°、α＝２７０°の角度で、反時計回りに断面とし、ムラの角度β依存性を示した図である。図５（ａ）は、α＝０°、図５（ｂ）は、α＝９０°、図５（ｃ）は、α＝２７０°について得られたｓ_ｊの値を、それぞれ、角度βの範囲０〜７５°の範囲でプロットしたものである。なお、図５（ｄ）に、本実施形態での各角度の定義を示す。図５に示すように、角度αは、ムラ立体５００のライン５１０で示される位置をα＝０°とし、反時計回りに増加する向きで示す。図５に示されるように、例示するムラの特徴値ｓ_ｊは、概ね正対視する場合に大きいことが示されている。また、ムラの方向についてみれば、ムラは、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、αに依存してそのβ依存性が変化し、非等方的であることが示されている。

図６は、本実施形態で生成される角度座標表示でのムラ立体曲面と、当該ムラ立体から平面画像を作成する場合の、カーテシアン座標系への座標変換の実施形態を示す。図６（ａ）が角度座標表示でのムラ立体データであり、図６（ｂ）がカーテシアン座標系に変換された平面画像のカーテシアン座標系と、観測空間座標系（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）との対応付けを示す実施形態である。ムラ立体６００は、まず、データポイントｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）を使用し、角度α_ｊ、β_ｊでのムラの特徴値ｓ_ｊを、ｓ_ｊ＝mura（α_ｊ，β_ｊ）として、ｓ_ｊをなめらかに接続するスプライン曲面、または上記式（１）を使用し、下記式（２）で与えられる残差(RESIDUAL)を最小化させるように関数ｓ（α，β）、Ｆ（α、β）を適合化して与えられる最小残差曲面として生成される。

すなわち、最小残差曲面では、ムラ立体曲面ＭＵＲＡ(α_ｊ，β_ｊ）の関数は、MIN(RESIDUAL)を与えるようにして決定される。一方、ムラ立体６００の任意の表面ポイントの座標を、Ｐ（α_ｐ，β_ｐ，ｓ_ｐ）とした場合、表面ポイントＰを、情報処理装置１５０が表示のために生成する表示空間内のカーテシアン座標系で表現されたムラ立体データへの変換は、ムラ中心座標Ｏ（Ｏ_ｘ，Ｏ_ｙ）を使用して、下記式（３）で与えられる。

なお、上記式（３）では、ムラ中心座標Ｏは、予め取得されている表示領域の平面位置と対応付けられており、α_ｐ、β_ｐは、表面ポイントＰの方位角および仰角である。上記式（３）中、Ｘ座標、Ｙ座標、Ｚ座標は、概ね、図６（ｂ）に示した関係にあるものとして説明している。なお、図６（ｂ）の実施形態では、表示領域は、（Ｘ，Ｙ）平面に存在するものとして表示される。

本実施形態では、上記式（３）で与えられるカーテシアン座標を、好ましい実施形態では、ディスプレイ装置の表示領域に対する観視角度を法線ベクトルとして変形した仮想平面を生成する。その後、設定した観視方向がムラ重畳イメージを表示させるべきディスプレイ装置を正対視した位置となるように座標変換して、ムラ立体曲面を計算し、ムラ立体６００を、それぞれのムラについて生成する。

また、本実施形態のより好ましい実施形態では、ムラの最もコントラストが強くなる一定割合以上の領域を、仮想平面のムラ立体の仮想平面との交差面へと射影した形状として、ムラ立体曲面に重畳して表示する。なお、ムラ重畳イメージを表示させるためのグラフィックス処理については、ムラ立体の直感的認識性を損ねない限り、特定の目的に応じて適宜設定することができる。

図７は、本実施形態によるムラを表示したムラ重畳イメージの実施形態を示す。表示領域を示す仮想平面７００には、抽出されたムラ７０２〜７０８がそれぞれ示されている。また、各ムラ７０２〜７０８の表示領域に相当するレベルには、当該ムラで最も特徴値ｓ_ｊの高い領域の所定の領域範囲を、仮想平面とムラ立体とが交差する位置、すなわち表示領域の表面に相当する仮想平面の表面に対応する位置で、色相、輝度などの異なる領域７１０として示されている。このため、ムラがどの程度偏って生成されているかの判断を定量的にかつ直感的に把握することができ、ムラ発生の原因を突き止めるために利用することができる。

さらに、本実施形態では、図７に示すように、ムラ立体をディスプレイ装置の仮想平面７００に重畳して生成することにより、ムラを官能試験する際に得られる特性値をグラフィカルに表示することができ、さらに官能試験と比較して、より定量的なムラの評価が可能となる。

また、図７に示したムラ画像に対応付けて、ムラ立体の体積として顕著性値ＩＭを、ムラ立体に対応付けて数値的に表示させることにより、ムラのピーク特徴値、広がりなどを統合したムラの特性値を判断することも可能となり、官能試験に比較してより精度の高いムラ評価を行うことができる。

図８は、本実施形態において検出されたムラ立体の表示を行う他の実施形態を示す。図８に示す実施形態では、ムラ立体を含むムラ重畳イメージを、オペレータの指令に従って回転表示する実施形態である。図８では、仮想平面８００には、例えばコーナ・ポイント８５０にハンドルが設定されている。オペレータがマウス・カーソルをコーナ・ポイント８５０に重畳して、マウス動作を行うことにより、適宜に設定される回転中心を中心として仮想平面が変形され、図８（ａ）のムラ重畳イメージから、図８（ｂ）のムラ重畳イメージへと見かけ上の観視角度が修正される。

図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した観視角度から、表示領域を真上から見た場合の仮想平面８００ａ（すなわち、図１に示すカメラ１１４の位置）が表示されている。また、ムラ立体８１０ａ〜８４０ａは、当該情報処理装置１５０のディスプレイ装置の鉛直に向いたものとして、ムラ立体の位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を座標変換して重畳されている。図８（ｂ）においても、各ムラの、ムラの特徴値の高い領域は、色調または輝度などを変更して示されており、ムラの最大箇所およびムラの平面的広がりを評価することが可能とされている。

図９は、本実施形態のムラ立体の他の表示態様を示した図である。図９に示した実施形態では、ムラ立体９００を表示させるために、データポイントｊ（α_ｊ，β_ｊ，ｓ_ｊ）９１０が「●」で示され、撮像を行ったデータポイント９１０の平面上で対応する位置に「●」が表示されている。また、画像取得を行った増分レベルがライン９２０として示されていて、スプライン曲面などを表示せずとも、ムラ立体を識別可能としている。なお、図９に示した実施形態においても、スプライン曲面または最小残差曲面９３０を配置し、ムラ立体を表示させることもできる。

以上説明したように、本実施形態により、フラットディスプレイ装置の表示領域に存在するムラを、その角度依存性まで含めて官能試験に対応する評価を定量的、かつ直感的に可能とする、ムラ評価装置、ムラ評価方法、ディスプレイ検査装置、およびプログラムを提供することができる。

本実施形態の上記機能は、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｊａｖａ（登録商標）Ａｐｐｌｅｔ、Ｊａｖａ（登録商標）Ｓｃｒｉｐｔ、Ｐｅｒｌ、Ｒｕｂｙ、ＰＹＴＨＯＮなどのレガシープログラミング言語やオブジェクト指向プログラミング言語などで記述された装置実行可能なプログラムにより実現でき、当該プログラムは、ハードディスク装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、フレキシブルディスク、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭなどの装置可読な記録媒体に格納して頒布することができ、また他装置が可能な形式でネットワークを介して伝送することができる。

これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。

本実施形態のムラ評価装置１００の実施形態を示した図。 本実施形態のムラ評価方法のフローチャートを示した図。 本実施形態のCoefficientの角度分布の実施形態を、Coefficientの値を、β＝０°〜９０°の範囲についてプロットしたグラフ。 図２のステップＳ２０４の処理の詳細なフローチャート。 本実施形態により生成されたムラ立体の特徴値ｓ_ｊの分布についての実施形態を、α＝０°、α＝９０°、α＝２７０°の角度で、反時計回りに断面とし、ムラの角度β依存性を示した図。 本実施形態で生成されるムラ立体と、当該ムラ立体からムラ重畳イメージを作成する場合の座標変換の実施形態を示した図。 本実施形態によるムラを表示する平面画像の実施形態を示した図。 本実施形態において検出されたムラ立体の表示を行う他の実施形態を示した図。 本実施形態のムラ立体の他の表示態様を示した図。 従来のムラの評価手法により生成されるムラ画像を示した図。

１００…ムラ評価装置、１１０…ムラ検出部、１１２…ステージ、１１４…カメラ、１１６…カメラ駆動部、１１８…ステージ駆動部、１２０…ムラ、１５０…情報処理装置、１５２…画像取得Ｉ／Ｏユニット、１５４…駆動装置Ｉ／Ｏユニット、１５６…撮像制御プロセッサ、１５８…メモリ、１６０…ＣＰＵ、１６２…記憶装置Ｉ／Ｏユニット、１６４…制御入出力ユニット、１６６…ディスプレイ装置、１６８…キーボード、１７０…マウス、１７２…ＨＤＤ装置

Claims (4)

1. ディスプレイ装置の表示ムラを評価するためのムラ評価方法であって、前記ムラ評価方法は、
   前記ディスプレイ装置の表示領域を視野に含めてカメラ撮影するステップと、
   撮影された前記表示領域の画像からムラ立体データを作成する表示ムラを抽出するステップと、
   抽出した前記表示ムラごとにカメラへの仰角および方位角を変えて前記表示ムラの画像を撮影し、前記表示ムラの観視角度および方位角ごとの鉛直方向に沿った特徴値を計算してムラ立体データを生成し、前記ムラ立体データからムラ立体曲面を生成するステップと、
   前記表示領域を前記観視角度から見たときの前記ムラ立体曲面を計算し、前記表示領域に相当する仮想平面に対して重畳し、しきい値以上の前記特徴値を有する領域範囲を、前記表示領域の表面に相当する仮想平面の表面における対応する位置に識別可能な領域として表示したムラ重畳イメージとして表示するステップとを含み、
   前記表示するステップは、さらに、
   前記仮想平面を回転させるためのハンドルを定義するステップと、
   前記ハンドルに対する操作に対応して、前記仮想平面を回転させ、前記回転に対応して前記ムラ立体曲面を再計算し、前記ムラ重畳イメージを更新するステップと
   を含んでいて、ムラの角度依存性を含めた官能試験に対応する評価を可能とする、ムラ評価方法。
2. 前記表示するステップは、さらに前記表示ムラについて設定したしきい値以上の特徴値範囲の領域を、前記ムラ立体の底面に対応する位置で、色相または輝度の異なる領域として前記ムラ立体曲面に重畳して表示するステップを含む、請求項１に記載のムラ評価方法。
3. 前記ムラ立体曲面を生成するステップは、前記ムラ立体を、前記ムラ立体データをなめらかに接続するか、または最小残差を与えるムラ立体曲面として生成するステップを含む、請求項２に記載のムラ評価方法。
4. ディスプレイ装置の表示ムラを評価するためのムラ評価方法をムラ評価装置が実行するためのプログラムであって、前記プログラムは、前記ムラ評価装置が、
   前記ディスプレイ装置の表示領域を視野に含めてカメラ撮影するステップと、
   撮影された前記表示領域の画像からムラ立体データを作成する表示ムラを抽出するステップと、
   抽出した前記表示ムラごとに前記カメラへの仰角および方位角を変えて前記表示ムラの画像を撮影し、前記表示ムラの観視角度および方位角ごとの鉛直方向に沿った特徴値を計算することでムラ立体データを生成し、前記ムラ立体データからムラ立体曲面を生成するステップと、
   前記表示領域を前記観視角度から見たときの前記ムラ立体曲面を計算し、前記表示領域に対応する仮想平面に対して前記ムラ立体曲面を重畳してムラ重畳イメージとして表示するステップであって、前記ムラ重畳イメージとして表示するステップが、
   さらに前記表示ムラの設定したしきい値以上の前記特徴値を有する領域範囲を、前記表示領域の表面に相当する仮想平面の表面における対応する位置に識別可能な領域として重畳するステップと、
   前記仮想平面を回転させるためのハンドルを定義するステップと、
   前記ハンドルに対する操作に対応して、前記仮想平面を回転させ、前記回転に対応する前記観視角度から見たときの前記ムラ立体曲面を再計算して前記ムラ重畳イメージを更新するステップと
   を実行し、ムラの角度依存性を含めた官能試験に対応する評価を可能とする、装置実行可能なプログラム。

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