JPWO2014050222A1 - 画質調整装置、補正データ生成方法及びこれらを用いた画質調整技術 - Google Patents

Abstract

【課題】 モアレの影響なく正確にムラ補正するための補正データを生成することができる画質調整装置を提供する。【解決手段】 表示パネル１０を撮影して表示パネル１０の表示ムラを補正するための補正データを得る画質調整装置３０が、表示パネル１０とカメラ２０とが所定の相対角度に位置するように制御するモアレ周波数制御部３２と、カメラ２０により撮影された画像に基づいて表示パネル１０の表示ムラを測定するムラ測定部３４と、ムラ測定部３４で測定された表示ムラに基づいて補正データを生成する補正データ生成部３５とを備え、表示パネル１０とカメラ２０とが所定の相対角度で配置されることにより、カメラ２０の撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、表示ムラの空間周波数成分が存在する領域からずらされている。【選択図】 図１

Description

本発明は、製造ばらつきに起因した表示ムラを補正するための補正データを生成する画質調整装置、補正データ生成方法及びこれらを用いた画質調整技術に関する。

液晶パネル、有機ＥＬ等の表示パネルは、製造ばらつきに起因して表示ムラが生じることが知られている。例えば、液晶パネルである場合はセルギャップのムラやバックライトの明るさムラに起因して表示ムラが生じ、有機ＥＬでは個々の画素を構成する発光素子の明るさムラに起因して表示ムラが生じることが知られている。この表示ムラをなくして品質のよい表示パネルを消費者に提供するために、画質調整装置により、製造ラインにおいて予め表示ムラ（ムラデータ）を測定して、この測定したムラデータに基づいて補正データを生成している。生成した補正データは、表示パネルに組み込まれた補正回路のＲＯＭに書き込まれる。表示パネルが表示データで駆動される際に、補正データが補正回路により読み出され、補正データに基づいて表示データを表示パネルに応じた補正をして表示ムラのない画像を表示させることができる。

表示ムラの測定は、表示パネルに所定のテストパターン画像を表示させて、これを、ＣＣＤを用いたカメラ（ＣＣＤカメラ）で撮影することによって行われる。しかしながら、表示パネルの画素ピッチとＣＣＤカメラの各ＣＣＤのピッチとは規則的な格子パターンで配列されているため、両者の配置が完全に一致しないとモアレが発生することになる。このモアレを含んだ撮影画像に基づいて補正データを算出すると、正確に表示ムラを補正することができなくなるという問題があった。

特開２０１２−８５２２５号公報

そこで本発明者らは、表示パネルに垂直な軸を中心として例えばＣＣＤカメラを回転することによってモアレ発生を抑制した状態で測定データを得ることで、モアレの影響を受けずに適切な補正データを算出する手法を提案した（特許文献１）。

上記手法は、モアレ強度自体を抑制しようとするものであるが、本発明者等のさらなる検討によると、ＣＣＤカメラを回転させてもモアレ強度が十分に抑制できない場合があることが判明した。

その原因をさらに探ってみると、モアレの空間周波数領域の２倍、３倍の高調波の空間折り返し歪みが画像（ムラ）の空間周波数領域に重なるためであることが分かった。そこで、モアレ強度自体を抑制するという上記手法以外の手法によって、表示ムラの画像とモアレとの干渉を除去可能な手法の開発が必要となった。

モアレ強度自体を抑制するためではなく、カメラとパネルとの相対角度を変化させることにより、モアレの空間周波数（折り返し歪みも含め）を、画像（ムラ）の空間周波数領域外へ又は当該周波数領域内でずらすことが有効、かつより実用的な手法であることを見出して本発明に至った。

本発明は上記従来の問題に艦みてなされたものであり、本発明の課題は、モアレの影響なく正確にムラ補正するための補正データを生成することができる画質調整装置、補正データ生成方法及びこれらを用いた画質調整技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態は、表示パネルをカメラで撮影して該表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを得る画質調整装置であって、前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン信号を発生させるテストパターン信号制御部と、前記表示パネルと前記カメラとが所定の相対角度に位置するように制御する相対位置制御部と、前記カメラにより撮影された画像データに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定部と、前記ムラ測定部で測定された表示ムラに基づいて前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成部とを備え、前記テストパターン画像が表示された前記表示パネルを前記カメラで撮影する際に、前記表示パネルと前記カメラとを所定の相対角度で配置することにより、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないことを特徴とする画質調整装置である。

上記態様において、前記相対位置制御部は、前記表示パネルと前記カメラとの相対距離を所定値に設定することが好ましい。

上記態様において、前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることが好ましい。

上記態様において、前記カメラで撮影して得られた撮影画像の高周波成分を除去するローパスフィルタをさらに備え、前記モアレの空間周波数成分が前記ローパスフィルタにより除去されることが好ましい。

上記態様において、前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることが好ましい。

上記態様において、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることにより、前記モアレの空間周波数成分が除去されることが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、表示パネルをカメラで撮影して該表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを得る補正データ生成方法であって、前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン画像表示ステップと、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記テストパターン画像表示ステップで表示されたテストパターン画像を撮影するテストパターン画像撮影ステップと、前記テストパターン画像撮影ステップで撮影されたテストパターン画像の撮影画像に基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定ステップと、前記ムラ測定ステップで測定された表示ムラに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成ステップとを備え、前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする補正データ生成方法である。

上記態様において、前記テストパターン画像撮影ステップで前記表示パネルと前記カメラとの相対距離が所定値に設定されていることが好ましい。

上記態様において、前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることが好ましい。

上記態様において、前記撮影画像におけるモアレの空間周波数成分をローパスフィルタにより除去した上で、前記ムラ測定ステップで前記表示パネルの表示ムラを測定することが好ましい。

前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることが好ましい。

前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記テストパターン画像撮影ステップで前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、表示パネルと、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部が設けられた画質調整回路とを備える画質調整型表示パネルの製造方法であって、前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン画像表示ステップと、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記テストパターン画像表示ステップで表示されたテストパターン画像を撮影するテストパターン画像撮影ステップと、前記テストパターン画像撮影ステップで撮影されたテストパターン画像の撮影画像に基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定ステップと、前記ムラ測定ステップで測定された表示ムラに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成ステップと、前記補正データ生成ステップで生成された補正データを前記格納部に格納する補正データ格納ステップと、前記画質調整回路が、前記格納部に格納する補正データに基づいて前記表示パネルの入力信号を補正することによって、前記表示パネルの表示ムラを補正するように、前記画質調整回路を前記表示パネルに搭載する画質調整回路搭載ステップとを備え、前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整型表示パネルの製造方法である。

上記態様において、前記テストパターン画像撮影ステップで前記表示パネルと前記カメラとの相対距離が所定値に設定されていることが好ましい。

上記態様において、前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることが好ましい。

上記態様において、前記撮影画像におけるモアレの空間周波数成分をローパスフィルタにより除去した上で、前記ムラ測定ステップで前記表示パネルの表示ムラを測定することが好ましい。

上記態様において、前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることが好ましい。

上記態様において、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記テストパターン画像撮影ステップで前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることが好ましい。

本発明の他の一実施形態は、表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部を備え、前記表示パネルに搭載される画質調整回路であって、前記補正データは、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記表示パネルに表示されたテストパターン画像を撮影して得られた撮影画像について測定した表示ムラに基づいて生成されており、前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整回路である。

本発明の他の一実施形態は、表示パネルと、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部が設けられた画質調整回路とを備える画質調整型表示パネルであって、前記補正データは、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記表示パネルに表示されたテストパターン画像を撮影して得られた撮影画像について測定した表示ムラに基づいて生成されており、前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整型表示パネルである。

上記態様において、前記表示パネルのサイズは、前記表示パネルの対角線の長さが４０インチ以上であることが好ましい。

本実施形態の画質調整装置を用いた画質調整システムの一例を説明するための図である。 モアレ成分の空間周波数を移動させて表示ムラの空間周波数から分離することを説明するための図である。 画質調整装置におけるモアレの空間周波数の測定方法の処理流れを示すフロー図である。 カメラを回転して撮影した撮影画像を示す図である。 撮影画像に基づいて算出された空間周波数の測定データを示す図である。 モアレの原因となる水平ＲＧＢ並びの縦縞の周波数成分を示す図である。 高調波成分がナイキスト周波数で折り返された結果実際に観測される位置を示す図である。 図７の周波数成分を折り返さずに示す図である。 撮影画像の補正データを生成する処理の処理流れを示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態の画質調整装置を用いた画質調整システムの一例を説明するための図である。画質調整システム１では、図１に示すように、画質調整の対象となる表示パネル１０と、表示パネル１０を撮影して撮影画像を取得するカメラ２０と、カメラ２０を制御して撮影した撮影画像について表示ムラの測定をして補正データを生成する画質調整装置３０と、表示パネル１０にテストパターン画像を表示させる信号を生成するテストパターン発生装置４０とを主に用いて構成される。

本実施形態の画質調整装置３０は、表示パネル１０の表示状態をカメラ２０で撮影して得られた撮影画像についてムラ測定を行い、表示パネル１０の製造ばらつきに起因する表示ムラを補正する補正データを生成している。画質調整システム１では、この補正データをＲＯＭライタ５３により表示パネル１０に搭載される補正回路５０のＲＯＭ５２に記録することにより画質調整を行っている。

本実施形態で用いられる表示パネル１０の具体例としては、画像信号に基づいて画像を表示する液晶パネルや有機ＥＬパネルなどが挙げられ、ピクセルが規則的な格子パターンで配列されている表示パネルであることが好ましい。一方、カメラ２０は、汎用性や製造工程での使いやすさから、ＣＣＤ等の規則的な格子パターンで配列された受光素子により撮影画像を取得する撮影手段を用いることが好ましい。格子状の画素からなるパネルを格子状の撮像素子からなるカメラで撮影すると、撮影画像にはモアレが発生する。本実施形態では、表示パネル１０とカメラ２０との相対的な回転角度（相対角度）を変化させることによって、モアレの空間周波数成分のみを、ムラの空間周波数成分の強度が小さいか又は空間周波数成分が存在しない高周波成分に移動させた上で、表示パネル１０の出力画像を撮影する。これによって、ムラ画像とモアレとの干渉の影響を小さくするか又は干渉をなくすことができるようになる。

上述のとおり、本実施形態では、表示パネル１０とカメラ２０との相対的な回転角度（相対角度）を変化させることによって、モアレの空間周波数成分のみを、ムラの空間周波数成分の強度が小さいか又は空間周波数成分が存在しない高周波成分に移動させた上で、表示パネル１０の出力画像を撮影するが、その後、撮影画像の高周波成分をカットするフィルタ等によりモアレ成分のみを予め除去している。予めモアレ成分が除去された撮影画像についてムラ測定を行なって補正データを生成することにより、モアレの影響なく正確にムラ補正するための補正データを生成することができるものである。ただし、上記高周波成分のカットは必須の工程ではない。

表示パネル１０のサイズは、表示パネル１０の対角線の長さが４０インチ以上であることが好ましい。本発明の効果をより発揮する観点から、表示パネル１０の対角線の長さが、４２インチ以上であることが好ましく、４６インチ以上であることがより好ましく、５０インチ以上であることがさらに好ましく、５５インチ以上であることが特に好ましく、６０インチ以上であることが最も好ましい。

本実施形態では、カメラを回転させることにより表示パネル１０とカメラ２０との相対的な回転角度（相対角度）を変化させる態様を例に挙げて説明する。なお、本発明においては、表示パネル１０とカメラ２０との相対角度を変化させればよいので、例えば、表示パネル１０を回転させる手法も採用可能であるし、表示パネル１０及びカメラ２０の双方を回転可能としてもよいことはいうまでもない。

図１において、カメラ２０は、カメラレンズの光軸がパネルに垂直になるように設置され、表示パネル１０に垂直な軸を中心に回転可能に構成されている。カメラ２０は、回転することにより、表示パネル１０との相対的な回転角度（相対角度）が変更され、カメラ２０の水平線又は垂直線が表示パネル１０の水平線と平行であるときの相対角度を０とする。回転軸はカメラレンズの光軸と一致しているのが理想的であるが、回転軸がカメラレンズの光軸と並行であるならば、かならずしも一致していなくてもよい。カメラ２０は、また、表示パネル１０に対して、前後に移動可能に構成されている。換言すれば、カメラ２０と、表示パネル１０との距離（カメラ２０から表示パネル１０に下ろした垂線の長さをいう。）が変化可能となっている。すなわち、カメラ２０は、前後に移動することにより、ＣＣＤの画素ピッチとＣＣＤ上に映る表示パネル１０の画素ピッチの比率を変化させるために表示パネル１０との相対的な距離（相対距離）を変更することができる。移動方向は表示パネル１０のパネル面に垂直な向きであることが好ましい。

画質調整装置３０は、テストパターン制御部３１と、モアレ周波数制御部３２と、モアレ周波数カットフィルタ３３と、ムラ測定部３４と、補正データ生成部３５と、補正データ記憶部３６とを備えている。

テストパターン制御部３１は、テストパターン発生装置４０にテストパターンを発生させる制御信号を出力する。例えば、液晶パネル１０全面に表示させる８ｂｉｔのＲＧＢ信号をテストパターン信号として出力するようテストパターン発生装置４０に指示する。

モアレ周波数制御部３２は、モアレの空間周波数を測定したり、カメラ２０を制御して回転および前後に移動させて表示パネル１０とカメラ２０との相対角度と相対距離とを変化させる制御を行う。表示パネル１０とカメラ２０との相対角度と相対距離とを変化させると、表示パネル１０を撮影して得られる撮影画像に現れるモアレの空間周波数が移動する。モアレ周波数制御部３２は、ムラ測定を行う前に、カメラ２０を所定角度回転させることにより、撮影画像のモアレ成分のみを比較的高周波数側に追い出す。

モアレ周波数カットフィルタ３３は、カメラ２０で撮影した撮影画像をフィルタリングするローパスフィルタである。モアレ周波数制御部３２によりモアレの周波数が比較的高周波数側に追い出される一方で、ムラが観測される空間周波数帯域は低周波数側に存在することとなるので、撮影画像の持つ周波数成分のうち、モアレ成分のみをカットできるのである。モアレ周波数カットフィルタ３３は、ムラが観測される空間周波数帯域のみ通過するように、所定の周波数以下の水平周波数成分のみを通過させるフィルタと所定の周波数以下の垂直周波数成分のみを通過させるフィルタとの２つを組み合わせたディジタルフィルタとして構成することができる。例えば、水平周波数成分として０からナイキスト周波数の１／２までを通過させ、垂直周波数成分として０からナイキスト周波数の１／２までを通過させるように設定することができる。

ムラ測定部３４は、モアレ周波数カットフィルタ３３を通過させた撮影画像を解析して、表示パネル１０上に発生しているムラを測定してムラデータを得る。ムラの測定手法は特に限定されないが、例えば、既知のテストパターン画像と撮影画像との差分を求めることによってムラを測定することができる。

補正データ生成部３５は、補正計算部５１のデータ形式に合うように、測定したムラデータを加工して、表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する。補正データ記憶部３６は、生成した補正データを格納しておくハードディスクなどを含む記憶装置である。

ＲＯＭライタ５３は、補正データ記憶部３６に格納された補正データを補正回路５０のＲＯＭ５２に書き込む装置である。

補正回路５０は、補正計算部５１とＲＯＭ５２とから構成される。補正計算部５１は、ＲＯＭ５２に格納された補正データおよび、入力される映像（画像信号）のＲＧＢレベル、映像表示位置から補正量を計算して表示パネル１０に表示する映像（画像）を補正する回路である。

テストパターン発生装置４０は、テストパターン制御部３１からの制御信号に基づいて、モアレ周波数測定時やムラ測定時に、表示パネル１０に表示させる必要なテストパターンを発生するための映像発生装置である。位置合わせパターンおよびラスター（全面素同一値）などを発生する。

なお、本実施形態では、表示パネル１０は、補正回路５０、補正計算部５１、及びＲＯＭ５２を有している。ＲＯＭ５２は、初期状態では補正データが記録されていないが、画質調整システム１における処理によって生成された補正データが記録されることにより、表示パネル１０が完成するようになっている。図１では、補正回路５０、補正計算部５１、及びＲＯＭ５２を有する表示パネル１０を用いているが、例えば、補正回路５０、補正計算部５１を用いず、補正データをＲＯＭ５２に記録した後に、このＲＯＭ５２を、補正回路５０、及び補正計算部５１とともに表示パネル１０に取り付けるようにしてもよい。

次に、上記画質調整システムの処理工程を説明する。本実施形態では、予めモアレを除去した画像に基づいてムラ測定を行うので、まず、モアレ除去について説明する。

図２は、モアレ成分の空間周波数を移動させて表示ムラの空間周波数から分離することを説明するための図である。図２において、横軸に周波数、縦軸に信号強度を示し、これらの軸と曲線ｕで囲まれた領域は表示ムラ成分が存在する空間周波数、曲線Ｍ１からＭ３で囲まれた領域は様々な相対角度でのモアレ成分が存在する空間周波数を示している。表示ムラの画像やモアレは、後述する図５のように、本来は水平周波数成分、垂直周波数成分の空間周波数に対する信号強度をプロットすることによって得られるが、ここでは説明を簡単にするために周波数を一次元とした例を説明する。

表示ムラ成分は、図２に示すような周波数依存性がある。カメラ２０と表示パネル１０との相対角度を調整しない場合、モアレに対応する周波数成分は、同図のＭ１の周波数領域に存在し、表示ムラの強度と重なっている。この場合、表示ムラの画像とモアレとが干渉するために、表示ムラを正確に測定することが難しくなる。そこで、カメラ２０を回転させて表示パネル１０との相対角度を調整することにより、モアレに対応する周波数成分を図２のＭ１の周波数領域から同図のＭ２又はＭ３の周波数領域へとずらすことができる。周波数領域を同図のＭ２にずらした状態が、表示ムラの空間周波数成分が存在する領域内でずらした場合であって、周波数領域を同図のＭ３にずらした状態が、表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずらした場合である。

図２のＭ２の周波数領域にモアレ成分を移動させることで、表示ムラの画像に対するモアレの影響を少なくすることができる。その上で、モアレ成分をフィルクリングして除去すれば、表示ムラの画像を構成する周波数成分の一部も同時に除去されるもののその影響は小さい。したがって、モアレが良好に除去された表示ムラ画像を得ることができる。

他方、図２のＭ３の周波数領域にモアレ成分を移動させることで、モアレ成分が表示ムラ画像の周波数領域外に存在することとなるため、表示ムラの画像に対するモアレの影響を除去することができる。その上で、モアレ成分をフィルクリングして除去すれば、表示ムラの画像に影響を与えることなく、モアレが除去された表示ムラ画像を得ることができる。

以下、モアレ除去についてより詳細に説明する。具体的には、モアレ除去を行うために、モアレの空間周波数を測定する方法について説明する。図３は画質調整装置におけるモアレの空間周波数の測定方法の処理流れを示すフロー図である。

テストパターン制御部３１がテストパターン発生装置４０にテストパターン信号を発生させるための制御信号を入力する（Ｓ２０１）。テストパターン発生装置４０により、表示パネル１０に取り付けられた補正回路５０にテストパターン信号が入力されると表示パネル１０にテストパターン画像が表示される。

一方、モアレ周波数制御部３２によりカメラ２０を所定の相対角度・相対距離に移動させた状態とし、テストパターン画像が表示された表示パネル１０を撮影して撮影画像を取得する（Ｓ２０２）。カメラを回転して撮影すると、図４に示すような撮影画像が得られる。図４において、最外周部分Ａは、カメラの撮影画像全体を示し、内側の傾いた長方形Ｂがパネルの表示範囲を示している。なお、中心のハッチをかけた正方形部分Ｃは、モアレ測定範囲を示している。表示パネル１０の撮影は、図４に示すように、カメラの撮影画像の範囲に表示パネル１０全体が含まれるように表示パネル１０とカメラ２０との相対距離が調整されたうえで行われる。このときの所定の相対角度・相対距離は、撮影画像と紐付けて図示しない記憶手段に一時的に格納される。

撮影が行われた結果、撮影画像を得ると、モアレ周波数制御部３２は、撮影画像に基づいてモアレの空間周波数を算出する（Ｓ２０３）。モアレの空間周波数は、図４のハッチ部分Ｃで示すようなパネルの一部分の撮影画像に基づいて算出すればよい。モアレは表示パネル１０の撮影画像の全体に亘り発生しているが、ＣＣＤの画素ピッチ（素子ピッチ）とパネルの画素ピッチ（素子ピッチ）はそれぞれ一定しているので、モアレの空間周波数は画面全面に亘りほぼ一定して現れるからである。すなわち、ＣＣＤの画素ピッチを１としたときの、ＣＣＤ上に結像した表示パネル１０の画像の画素ピッチをＰとすると、表示パネルの各画素が一般にＲＧＢの発光部を有し、ＲＧＢのストライプで構成されていることや、画素同士の境界部分が発光しないこと等から、相対角度０であれば空間周波数ｆ＝１／Ｐにパネル格子の格子模様の主成分が発生する。モアレ測定の範囲は、回転角度や撮影距離によってパネル表示範囲からはみ出ない範囲を選べばよい。

図５は撮影画像に基づいて算出された空間周波数の測定データを示す図である。モアレ周波数制御部３２のＳ２０３の処理では図５に示す空間周波数が測定される。図５に示す空間周波数の測定データは、切り出したモアレ測定範囲のデータを２次元フーリエ変換することにより得られる。図５において、ｘ軸−ｙ軸は水平周波数成分、垂直周波数成分の空間周波数がプロットされ、ｚ軸方向にそれぞれの空間周波数における撮影画像の成分の大きさ（パワー）を示している。図５に示すように、撮影画像の空間周波数には、いくつかの鋭いピークｐ１、ｐ２が存在している。このピークｐ１、ｐ２は、モアレの空間周波数に現れる。したがって、このピークの位置を調べることで、モアレの空間周波数を測定することができる。

また、もし仮に、一定の空間周波数成分を特つムラが強く発生している場合、そのムラ成分も２次元フーリエ変換されて鋭いピークとして現れるため、モアレと識別できないと考えられる。しかしながら、このようなパネルは目で見て容易に判別できるため、モアレ空間周波数を測定する用途に使わないようにすればよい。測定したモアレの空間周波数は、同一のカメラ２０を用いて同一の撮影条件（角度、距離）で撮影すれば、同一品種のパネルに対しては同じ位置に発生する。一度測定しておけば、撮影条件を変更しない限り、毎回測定する必要は無い。

以上の通り、図３の処理方法によってモアレの空間周波数を測定できるが、相対角度・相対距離を変化させると、撮影画像に現れるモアレの空間周波数が移動するので、相対角度・相対距離を順次変化させて図３に示す処理工程を所定回繰り返すことにより、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が最大となるときの相対角度・相対距離をモアレの空間周波数をムラの空間周波数から分離可能な条件として特定する。この特定した撮影条件下では、表示パネルとカメラとのピッチの不一致によって生じる連続的な細かい模様であるモアレは主に高周波成分として測定されるが、表示パネルの製造ばらつきによって生じる表示ムラは緩やかに変化するものであり、主に低周波成分として測定される。したがって、モアレを直流成分から遠ざけて空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数を最大にすれば、モアレとムラの分離がより確実にできるのである。

次に、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が最大となる相対角度・相対距離を特定する手法についてさらに詳細に説明する。

表示パネル１０とカメラ２０の相対距離を変化させると、表示パネル１０をカメラ２０で撮影して得られる撮影画像に生じるモアレの空間周波数の水平周波数成分が変化する。一方、表示パネル１０とカメラ２０の相対角度を変化させると、表示パネル１０をカメラ２０で撮影して得られる撮影画像に生じるモアレの空間周波数の水平周波数成分および垂直周波数成分が変化する。この理由を二次元周波数平面を用いて説明する。

一例として、モアレの原因となる水平ＲＧＢ並びの縦縞が図６のような周波数成分を持っていた場合を例に挙げて説明する。図６においては、横軸が縦縞の空間周波数成分（水平周波数成分）を示し、縦軸が横縞の空間周波数成分（垂直周波数成分）を示している。×の位置がモアレの周波数成分であり、第４次の高調波（十１から十４で示す）まで示されている。第４次の高調波よりも高次の高調波はレンズ光学系の解像度を超えるため、その振幅はほとんど観測されることがない。同図において、ＣＣＤの画素ピッチから決まるナイキスト周波数を点線ａで示し、ムラの周波数成分が存在し得る領域を実線ｂで囲まれた範囲として示している。

図６に示されたモアレの周波数成分は、実際には、十１から十４で示された×の位置の高調波成分についてはナイキスト周波数を示す点線ａで折り返された位置の周波数成分として観測される。図７は高調波成分がナイキスト周波数で折り返された結果実際に観測される位置を示している。図７の実線ｂに重なった×や原点（直流成分）に重なった×はモアレ成分であるが、ムラの周波数成分が存在し得る領域ｂ内に存在することとなる。ムラの周波数成分が存在し得る領域ｂ内にモアレ成分が存在する伏態ではローパスフィルタなどを用いてムラの画像と分離することはできない。そこで、本実施形態では、以下に示すように相対角度を変化させてモアレの空間周波数を移動させている。

相対角度の変化による空間周波数の変化についての説明を容易にするために、図７の点線ａ、実線ｂと実際に観測されるモアレの周波数成分との関係が明確になるように書きなおしたものが図８である。図８においては、複数の点線ａに囲まれた領域と複数の実線ｂに囲まれた領域とが示されているが、これは、それぞれの位置に示された空間周波数成分が折り返しにより図７のいずれの領域に観測されるのかを示している。

カメラとパネルの相対角度を変えるためにカメラを回転させると、周波数平面上での周波数も同じ角度だけ回転する。モアレは一般に縦縞として発生するため、表示パネルとカメラとの相対角度が０であるときは、図８に示すように、周波数平面の横軸上に存在する。よって、モアレの周波数成分はナイキスト周波数ａで折り返された結果、ムラの空間周波数成分が存在し得る領域である実線ｂに囲まれた領域内部に観測されることとなる。この状態では、フィルタによりムラとモアレの周波数を区別してモアレ除去することは困難である。そこで、カメラまたは表示パネルを回転させて相対角度を変化させると、モアレの空間周波数成分が原点（直流成分）を中心として移動する。これは、カメラと表示パネルとの相対角度が変化することによって、表示パネルの縦縞として発生するモアレが、カメラでは斜め縞として撮影されることによって起こる。

より詳細には、パネル格子の空間周波数はｆ＞０．５の場合にナイキスト周波数で折り返し、低い周波数成分にモアレとして発生する。カメラ２０を表示パネル１０に対してθだけ回転させると、パネル格子の空間周波数もθだけ回転することから、θを調整してパネル格子の空間周波数がナイキスト周波数上に乗るようにすると、広い周波数範囲に亘ってモアレのない画像が得られて都合がよく、最適な回転角度（相対角度）はａｒｃｓｉｎ（０．５×Ｐ）となる。

このように、カメラ２０を回転して撮影画像の傾きを調整すると、カメラ特有の折り返し空間周波数（ナイキスト周波数）で折り返されたモアレの空間周波数の水平周波数成分と垂直周波数成分とがそれぞれ変化する。したがって、回転角度を調整すれば、折り返し周波数で折り返されたモアレの空間周波数の水平周波数成分と垂直周波数成分とが直流成分からなるべく遠くに観測される位置に移動させることができる。一方で表示パネルの製造ばらつきによって生じる表示ムラは緩やかに変化するものであり、ムラの周波数は高調波成分が存在せず、原点近くの実線ｂで囲まれた領域にのみ存在するので、カメラを回転させても、ほとんど変化しない。

以上のように、相対角度を変化させると、モアレの周波数成分のみが高周波側に移動するので、相対角度を変化させることで、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が変化することがわかる。したがって、相対角度が異なる複数の撮影位置で撮影画像を取得して、これらの撮影画像におけるモアレの周波数成分を測定し、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が最大となる撮影画像が得られたときの相対角度をモアレの空間周波数をムラの空間周波数から分離可能な条件として特定することができる。空間周波数０に最も近いモアレの周波数成分よりも低周波の成分が含まれる領域は、空間周波数の座標の縦軸および横軸にそれぞれ垂直な四角形に囲まれた領域として特定されるので、その四角形の面積が最大になるときに空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が最大になると特定される。

さらに、カメラと表示パネルの距離（相対距離）を変えて映像を拡大／縮小すると、結果的にナイキスト周波数とモアレ周波数との関係が変化して、図８上で等間隔に並ぶ×で示されるモアレ周波数の間隔が変化する。しかしこの方法のみでは、どこかの実線で示す正方形領域に×が入ってしまい、モアレを映像領域ｂから追い出すことができない。例えば、×（十３）を右に移動させるために表示パネルとカメラとの間隔を長くすると、×（十４）が正方形の範囲に入ってくる。逆に左に移動させると、×（十２）が正方形の範囲に入ってくる。したがって、カメラと表示パネルの相対角度の変化に加えて、相対距離の変化を行うことにより、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数をより詳細に設定できることになる。

全てのモアレの周波数成分が図８の実線ｂよりも外側にあるとき、ムラの周波数成分が存在し得る領域にはモアレの周波数成分が存在しなくなることがわかる。この状態で撮影画像に対して実線ｂ内部の周波数成分のみを通過させるローパスフィルタによりフィルタリングすれば、モアレを完全に除去できる。つまり、パネル格子の主成分以外にも、振幅は少ないが、主成分の整数倍の空間周波数に高調波成分が存在し、この高調波成分が、ナイキスト周波数で折り返されて、低周波領域にモアレを生じていることがあるから、この高調波成分をローパスフィルタによりカットすることによって、モアレが除去される。

あるいは、ローパスフィルタの代わりに（またはローパスフィルタとともに）光の回折ボケを生じさせ、このボケの形状（エアリーディスク）により高い空間周波数をカットしてもよい。カメラ２０のレンズの絞りを絞り込んでＦ値を大きくすると、良質なローパスフィルタと同様に高周波がカットされ、ＣＣＤ上に結像するパネルの格子模様を光学的に除去することができる。Ｆ値はレンズに入射する光の波長λとＣＣＤの画素ピッチｐによって決定され、エアリーディスクによって決定される最大分解能とｐが等しくなるときに最適となるから、Ｆ＝１．２２×ｐ／λとすることが最も望ましい。また、Ｆ値が１．２２×ｐ／λよりも小さくなるとモアレを十分に抑制することができなくなるから、Ｆ値は１．２×ｐ／λ以上であることが望ましい。

以上のように、モアレの周波数成分が存在しない領域が最大となるときの相対角度・相対距離にカメラ２０の位置を設定すれば、ムラの周波数成分が存在し得る領域の成分のみを通過するローパスフィルタや回折ボケを使ってムラを含む映像成分からモアレ成分のみを分離することが可能となる。

以上のように撮影画像の大きさと傾きを調整して、高周波成分にモアレ成分を追い出すことにより、撮影画像をローパスフィルタ等で処理するだけで、直流から広い範囲にわたってムラ補正データを生成するための映像信号を得ることが可能となる。

次に、以上の処理工程により特定された相対角度・相対距離を利用して調整された撮影画像の補正データを生成する処理について図１および図９を参照しながら説明する。

モアレ周波数制御部３２が、パネル種別に基づいて設定すべき相対角度・相対距離を特定する（Ｓ８０１）。例えば、予めパネル種別ごとに図３に示す処理によりモアレの空間周波数の測定を行ない特定された設定すべき相対角度・相対距離の値が保存されており、これから測定するパネルの種別が入力されると、対応する値が図示しない格納部から取り出される。

モアレ周波数制御部３２は、カメラ２０を移動させて特定された相対角度・相対距離に設定を行う（Ｓ８０２）。設定される相対角度・相対距離は、空間周波数０に最も近いモアレの空間周波数が最大となる撮影画像が得られたときの相対角度・相対距離が設定される。なお、Ｓ８０１、８０２では相対角度のみが特定され設定されてもよい。

テストパターン制御部３１は、テストパターン発生装置にテストパターンを発生させるための制御信号を送る（Ｓ８０３）。テストパターン発生装置４０は、制御信号を受け取ると、表示パネル１０にテストパターン画像を表示させる信号を補正回路５０に入力する。補正回路５０にテストパターン信号が入力されると表示パネル１０にテストパターン画像が表示される。

表示パネル１０にテストパターン画像が表示されると、テストパターン画像を表示した表示パネル１０をカメラ２０が撮影して得られた撮影画像が画像調整装置３０に入力されるので、モアレ周波数カットフィルタ３３により、撮影画像がフィルタリングされ（Ｓ８０４）、ムラ測定部３４に入力される。モアレカットフィルタ３３は、ローパスフィルタであり、ムラとして観測される空間周波数帯域の成分を通過させるので、モアレ成分がフィルタリングされた撮影画像がムラ測定部３４に入力される。

ムラ測定部３４は、フィルタリングされた撮影画像を受け取ると、ムラ測定を実行し（Ｓ８０５）、ムラ測定の結果得られたムラデータを補正データ生成部３５に送る。補正データ生成部３５は、ムラデータに基づいて補正データを生成し、生成した補正データは補正データ記憶部３６に格納される（Ｓ８０６）。

ＲＯＭライタ５３は、検査後の表示パネル１０の補正回路５０のＲＯＭ５２に補正データを書き込む。

以上の工程により、モアレ成分の影響なくムラ解消のための補正データ生成することができる。上記工程により生成された補正データを組み込んだ補正回路（画質調整回路）は、モアレ成分の影響のない補正データに基づいて表示データのＲＧＢを調整するので、よりきれいに画質が調整された表示信号を生成することが可能である。さらに、この補正回路を搭載したディスプレイ装置は、モアレ成分の影響のない補正データに基づいて表示データのＲＧＢが調整されているので、よりきれいに画質が調整された表示をすることが可能である。

以上の実施形態では、表示パネルに予め補正回路を組み込んでおき、補正回路の補正機能をオフにした状態でテストを行って表示パネルの補正データを生成し、生成した補正データを補正回路に書き込んで補正回路の補正機能をオンにし、補正回路を組み込んだ表示パネルを製品出荷する態様を例に挙げて説明している。しかしながら、補正回路は表示パネルに予め組み込まれていなくても、パネルを製品出荷するまでに組み込まれればよい。

表示パネルは、ピクセルが規則的な格子パターンで配列されている表示パネルであれば、特に限定されない。同様に、カメラも撮像素子がＣＣＤに構成されるものでなくても、ＣＭＯＳ等の撮像素子が規則的な格子パターンで配列されているものであれば特に限定されない。

以上の実施形態では、回転させる対象は図ではカメラとなっているが、カメラを固定してパネル側を回転させてもよい。このときの回転中心はパネル中心とするのが理想的だが、かならずしもパネル中心でなくてもよい。

また以上の実施形態では、パネルとカメラとの間の距離を変化させて相対的な距離を変更しているが相対的な距離を変化させる態様はこれに限定されない。別の方法としては、ズームレンズを使用してズーム倍率を変更することによっても実質的に相対的な距離を変更することができる。ズームを使用する場合、パネルとカメラとの間の距離を変化させる
必要はない。

以上の実施形態では、ローパスフィルタや回折ボケを使用して、移動させたモアレ成分の空間周波数を除去する手法を例に挙げて説明したが、移動させたモアレ成分を除去する手法はこれに限定されない。例えば、２次元フィルタを用いてピンポイントで発生しているモアレ成分に対応する空間周波数成分を除去してもよい。

１ 画質調整システム
１０ 表示パネル
２０ カメラ
３０ 画質調整装置
３１ テストパターン制御部
３２ モアレ周波数制御部
３３ モアレ周波数カットフィルタ
３４ ムラ測定部
３５ 補正データ生成部
３６ 補正データ記憶部
４０ テストパターン発生装置
５０ 補正回路
５１ 補正計算部
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＯＭライタ

Claims (20)

1. 表示パネルをカメラで撮影して該表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを得る画質調整装置であって、
   前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン信号を発生させるテストパターン信号制御部と、
   前記表示パネルと前記カメラとが所定の相対角度に位置するように制御する相対位置制御部と、
   前記カメラにより撮影された画像データに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定部と、
   前記ムラ測定部で測定された表示ムラに基づいて前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成部とを備え、
   前記テストパターン画像が表示された前記表示パネルを前記カメラで撮影する際に、前記表示パネルと前記カメラとを所定の相対角度で配置することにより、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないことを特徴とする画質調整装置。
2. 前記相対位置制御部は、前記表示パネルと前記カメラとの相対距離を所定値に設定することを特徴とする請求項１に記載の画質調整装置。
3. 前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画質調整装置。
4. 前記カメラで撮影して得られた撮影画像の高周波成分を除去するローパスフィルタをさらに備え、前記モアレの空間周波数成分が前記ローパスフィルタにより除去されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画質調整装置。
5. 前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることを特徴とする請求項４に記載の画質調整装置。
6. 前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることにより、前記モアレの空間周波数成分が除去されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の画質調整装置。
7. 表示パネルをカメラで撮影して該表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを得る補正データ生成方法であって、
   前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン画像表示ステップと、
   前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記テストパターン画像表示ステップで表示されたテストパターン画像を撮影するテストパターン画像撮影ステップと、
   前記テストパターン画像撮影ステップで撮影されたテストパターン画像の撮影画像に基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定ステップと、
   前記ムラ測定ステップで測定された表示ムラに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成ステップとを備え、
   前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする補正データ生成方法。
8. 前記テストパターン画像撮影ステップで前記表示パネルと前記カメラとの相対距離が所定値に設定されていることを特徴とする請求項７に記載の補正データ生成方法。
9. 前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることを特徴とする請求項７又は８に記載の補正データ生成方法。
10. 前記撮影画像におけるモアレの空間周波数成分をローパスフィルタにより除去した上で、前記ムラ測定ステップで前記表示パネルの表示ムラを測定することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の補正データ生成方法。
11. 前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることを特徴とする請求項１０に記載の補正データ生成方法。
12. 前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記テストパターン画像撮影ステップで前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の補正データ生成方法。
13. 表示パネルと、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部が設けられた画質調整回路とを備える画質調整型表示パネルの製造方法であって、
    前記表示パネルにテストパターン画像を表示させるテストパターン画像表示ステップと、
    前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記テストパターン画像表示ステップで表示されたテストパターン画像を撮影するテストパターン画像撮影ステップと、
    前記テストパターン画像撮影ステップで撮影されたテストパターン画像の撮影画像に基づいて、前記表示パネルの表示ムラを測定するムラ測定ステップと、
    前記ムラ測定ステップで測定された表示ムラに基づいて、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを生成する補正データ生成ステップと、
    前記補正データ生成ステップで生成された補正データを前記格納部に格納する補正データ格納ステップと、
    前記画質調整回路が、前記格納部に格納する補正データに基づいて前記表示パネルの入力信号を補正することによって、前記表示パネルの表示ムラを補正するように、前記画質調整回路を前記表示パネルに搭載する画質調整回路搭載ステップとを備え、
    前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整型表示パネルの製造方法。
14. 前記テストパターン画像撮影ステップで前記表示パネルと前記カメラとの相対距離が所定値に設定されていることを特徴とする請求項１３に記載の画質調整型表示パネルの製造方法。
15. 前記所定の相対角度は、前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチを前記カメラの画素ピッチで除した値をＰとして、略ａｒｃｓｉｎ０．５Ｐであることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画質調整型表示パネルの製造方法。
16. 前記撮影画像におけるモアレの空間周波数成分をローパスフィルタにより除去した上で、前記ムラ測定ステップで前記表示パネルの表示ムラを測定することを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の画質調整型表示パネルの製造方法。
17. 前記ローパスフィルタは、前記表示ムラが存在する領域の周波数成分を通過させるよう設定されていることを特徴とする請求項１６に記載の画質調整型表示パネルの製造方法。
18. 前記カメラの画素上に結像した前記表示パネルの画素ピッチをｐ、前記カメラに入射する光の波長をλとして、前記テストパターン画像撮影ステップで前記カメラのレンズのＦ値を１．２ｐ／λ以上とすることを特徴とする請求項１３〜１７のいずれか１項に記載の画質調整型表示パネルの製造方法。
19. 表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部を備え、前記表示パネルに搭載される画質調整回路であって、
    前記補正データは、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記表示パネルに表示されたテストパターン画像を撮影して得られた撮影画像について測定した表示ムラに基づいて生成されており、
    前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整回路。
20. 表示パネルと、前記表示パネルの表示ムラを補正するための補正データを格納する格納部が設けられた画質調整回路とを備える画質調整型表示パネルであって、
    前記補正データは、前記表示パネルと所定の相対角度をなすよう配置されたカメラにより、前記表示パネルに表示されたテストパターン画像を撮影して得られた撮影画像について測定した表示ムラに基づいて生成されており、
    前記所定の相対角度は、前記撮影画像に生じるモアレの空間周波数成分が、前記表示ムラの空間周波数成分が存在する領域外へずれるようにして、モアレ成分の影響を受けないように設定されていることを特徴とする画質調整型表示パネル。

Images