KR100858602B1 - 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템 - Google Patents

디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

회전식 미러(2)와, 상기 미러(2)를 통하여 스크린(5)의 화상을 촬영하기 위한 카메라(5)와, 상기 스크린(5)의 일부를 덮는 검출 영역을 갖는 광검출기(4)와, 제어 섹션(6)을 포함하는 시스템이 개시된다. 상기 스크린(5) 상에 표시된 동화상 내에 포함된 측정 패턴이 상기 광검출기(4)에 의해 검출될 때, 검출 신호가 상기 광검출기(4)에서 출력된다. 상기 검출 신호를 기초로 하여, 상기 제어 섹션은 상기 미러(2)의 회전을 개시하고, 상기 미러(2)가 회전을 시작한 후에, 상기 제어 섹션(6)은 상기 미러(2)가 회전하여 상기 측정 패턴의 상기 이동을 추종하도록 제어한다. 동화상 신호와 상기 미러의 회전의 전기적인 동기화에 의지하지 않고 상기 카메라(3)의 검출기 평면 상의 상기 동화상의 이동을 추적하는 화상을 얻을 수 있고, 상기 디스플레이의 동화상 화질을 간단한 구조로 측정할 수 있다.
미러, 스크린, 카메라, 광검출기, 동화상 화질, 디스플레이

Description

디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템{MEASUREMENT SYSTEM FOR EVALUATING MOVING IMAGE QUALITY OF DISPLAYS}
본 발명은 평가 받는 표시 장치의 스크린 상에 표시된 측정 패턴의 이동을 기초로 디스플레이의 동화상 화질을 측정 및 평가할 수 있는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템에 관한 것이다.
동화상 화질의 평가는 액정 표시 장치(LCD), 음극선관(CRT) 표시장치, 플라즈마 표시 패널(PDP), 또는 전장 발관(EL) 표시장치와 같은 표시 장치의 스크린 상에 표시된 동화상의 이동을 측정함으로써 수행된다. 이러한 평가의 한 방법은 카메라가 안구와 같이 동화상의 이동을 따라가서 정지 화상으로서 이들 화상을 촬영하도록 구성되어 촬영된 정지 화상의 선명도(sharpness)를 평가하는 공정이다. 특히, 긴 화상 유지 시간을 갖는 LCD와 같은 표시 장치의 경우에, 화상의 선명도는 에지에서 저하된다. 선명도의 저하가 디지털화되고(digitized) 인덱스로 사용되는 방법이 디스플레이의 동화상 화질을 평가하는 방법이다.
회전식 미러와 상기 미러를 통하여 평가 받는 표시 장치의 스크린의 화상을 촬영하기 위한 카메라를 포함하고, 상기 미러의 회전이 스크린의 화상을 정지 화상으로서 촬영하도록 동화상의 영상 신호의 동기 신호를 사용하여 제어되는 동화상 화질 평가를 위한 종래의 측정 시스템이 알려져 있다. (심사되지 않은 일본 특허 공개 번호 제2001-54147A호)
그러나 동화상 화질을 측정 및 평가하기 위한 전술된 장치는 동화상 영상 신호의 동기 신호를 기초로 하여 미러가 회전을 개시하도록 하는 트리거 신호를 생성할 필요가 있어서, 트리거 신호를 생성하기 위한 신호 생성 회로의 개발이 요구된다. 이러한 개발에는 많은 시간과 비용이 소요되기 때문에, 미러가 보다 용이하게 회전을 개시할 수 있는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템을 기대하고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 화상 센서의 검출기 평면 상에서 평가 받는 표시 장치의 스크린 상에 표시되는 동화상의 이동을 추적하는 화상을 얻을 수 있고, 동화상 신호와의 전기적 동기화에 의지하지 않는 단순한 구조로 실현될 수 있는, 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템은, 청구항 제1항과 같이, 회전식 미러와, 상기 미러를 통하여 상기 스크린의 화상을 촬영하기 위한 화상 센서와, 상기 미러를 회전식으로 구동하기 위한 회전 구동 섹션과, 상기 스크린의 일부를 덮는 검출 영역을 갖는 광검출기와, 상기 광검출기와 회전 구동 섹션에 연결된 제어 섹션을 포함한다. 상기 제어 섹션은 상기 광검출기가 상기 스크린 상에 표시된 상기 측정 패턴을 검출할 때 출력된 상기 광검출기로부터의 검출 신호를 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션이 회전을 개시하도록 트리거 신호를 상기 회전 구동 섹션으로 출력하고, 상기 미러가 상기 측정 패턴의 이동을 추종하여 회전하도록 제어한다.
상기 장치에 따라서, 광검출기가 마련된다. 상기 광검출기가 상기 스크린 상에 표시된 동화상 내에 포함된 측정 패턴을 감지할 때, 상기 광검출기는 검출 신호를 출력한다. 상기 검출 신호를 기초로 하여, 상기 제어 섹션은 상기 회전 구동 섹션의 회전을 개시한다. 상기 미러가 회전하기 시작한 후, 상기 제어 섹션은 상기 미러가 상기 측정 패턴의 이동을 추종하여 회전하도록 제어한다. 따라서, 상기 동화상의 이동을 추적하는 화상은 동화상 신호와의 전기적 동기화에 의지하지 않고 화상 센서의 검출기 평면 상에서 얻어질 수 있다.
청구항 제2항과 같이, 상기 측정 패턴은 일정한 속도로 상기 스크린 상에서 이동하는 것일 수 있다.
청구항 제3항과 같이, 일정한 속도로 상기 스크린 상에서 이동하는 이동 패턴의 경우, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기에서의 검출 신호를 기초로 하여 상기 측정 패턴의 이동 속도를 계산하는 것일 수 있다.
상기 측정 패턴의 이동 속도를 알면, 상기 측정 패턴을 추종하도록 구성된 상기 미러의 각속도가 계산될 수 있다. 따라서, 상기 제어 섹션은 상기 미러가 측정 패턴의 이동을 추종하도록 미러의 회전을 제어할 수 있다.
청구항 제4항과 같이, 상기 측정 패턴의 이동 속도를 계산하기 위한 방법에 관하여, 상기 측정 패턴의 폭을 알고 있는 경우, 이는 상기 광검출기가 측정 패턴의 시작 점을 감지할 때부터 상기 광검출기가 측정 패턴의 끝 점을 감지할 때까지의 기간을 기초로 하여 계산될 수 있다. 상기 광검출기가 둘 이상의 검출 영역을 가질 때, 상기 계산은 하나의 검출 영역을 지날 때까지의 기간을 기초로 할 수 있다. 상기 광검출기가 둘 이상의 검출 영역을 갖고 상기 검출 영역 각각의 사이에 광 강도 신호의 차이를 가질 수 있을 때, 상기 계산은 상기 차이 신호가 있는 동안의 기간을 기초로 할 수 있다.
청구항 제5항과 같이, 상기 측정 패턴은 상기 스크린 상에 왕복 진동을 수행하는 것일 수 있다.
청구항 제6항과 같이, 상기 스크린 상에 왕복 진동을 수행하는 측정 패턴의 경우, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기의 검출 신호의 최대값 또는 최소값이 검출되는 시점 또는 검출 신호의 상승 또는 하강이 검출되는 시점을 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션이 회전을 개시한다.
청구항 제7항과 같이, 상기 왕복 진동의 사이클을 모르는 경우, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기의 검출 신호의 사이클을 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션에 대한 회전 사이클을 결정하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 청구항 제8항과 같이, 회전식 카메라와 상기 카메라를 회전 구동시키기 위한 회전 구동 섹션이 회전식 미러와, 상기 미러를 통하여 상기 스크린의 화상을 촬영하기 위한 화상 센서와, 상기 미러를 회전 구동하기 위한 회전 구동 섹션의 조합 대신 사용되는 본 발명이 구비될 수 있다.
상기 카메라가 경량인 경우, 이는 작은 회전 구동력에 의해 상기 측정 패턴의 이동을 추종하도록 회전될 수 있다.
청구항 제9항과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템은 스폿 조명에 의해 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 조명하기 위한 조명 장치를 더 포함하고, 상기 조명 장치의 조명 광학축의 각과 설치 위치가 상기 광검출기와 상기 회전 구동 섹션 모두에 대해 고정되는 것이 바람직하다. 상기 조명 장치를 사용함으로써, 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린 상의 좌표와 상기 광검출기의 검출 좌표 사이의 대응 관계를 쉽고 정확하게 설정할 수 있다.
청구항 제10항과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템이 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 반복 펄스의 광으로 조명하기 위한 조명 장치를 더 포함하는 경우, 상기 미러의 회전 동안 상기 광검출기의 검출 스크린 상에 형성된 상기 조명 장치에서 투사된 조명광 펄스의 화상들 사이의 거리를 측정함으로써 상기 미러의 각속도가 측정될 수 있다.
청구항 제11항과 같이, 본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템이 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 조명하는 조명장치를 더 포함하는 경우, 상기 미러의 회전 동안 상기 화상 센서의 검출 스크린 상에 형성된 상기 조명 장치에서 투사된 조명광의 화상의 폭을 측정함으로써 상기 광검출기의 노출시간이 측정될 수 있다.
지금까지 상술된 바와 같이, 본 발명에 따라서, 상기 광검출기가 스크린 상에 표시된 동화상 내에 포함된 측정 패턴을 감지하는 시점에 상기 광검출기가 검출 신호를 출력하고 상기 미러가 상기 측정 패턴의 이동을 추종하도록 회전하는 방식으로 제어가 수행된다. 따라서, 상기 동화상의 이동을 추적하는 화상은 동 화상 신호와 전기적인 동기화에 의지하지 않고 화상 센서의 검출기 평면 상에서 얻어질 수 있다. 그에 따라, 단순한 구조로 디스플레이의 동화상 화질을 측정 및 평가할 수 있다.
도1은 본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도2는 레이저 발진 장치(12)가 장착된 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도3은 반부 미러(13)와 측정 세트의 광학축에 일정 각으로 정렬된 레이저 발진 장치(12)가 장착된 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도4는 레이저광이 레이저 발진 장치(12)로부터 검류계 미러(2)로 경사지게 향하도록 배열된 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도5는 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 및 CCD 카메라의 검출기 평면(31) 사이의 위치 관계를 도시하는 평면도이다.
도6은 LED 광원(14)이 장착된 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다.
도7은 LED 광원(14)이 펄스광을 방출하도록 작동될 때 CCD 카메라(3)의 화상 평면(31) 상에 반복적으로 형성된 화상의 패턴을 설명하는 도면이다.
도8은 시간(t)에 대해 그려진 CCD 카메라(3)의 화상 평면(31) 상에 형성된 펄스 화상의 좌표(Yn)를 도시하는 그래프이다.
도9는 LED 광원(14)이 계속적으로 켜져 있고 검류계 미러(2)가 정지된 상태를 유지할 때 CCD 카메라(3)에 의해 촬영된 LED 광원(14)의 광점(light spot)의 화상을 설명하는 도면이다.
도10은 검류계 미러(2)가 알려진 각속도(ω)로 회전하면서 스폿이 투사될 때 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 형성된 화상과 일정 노출 시간으로 설정된 CCD 카메라(3)를 설명하는 도면이다.
도11은 CCD 카메라(3)에 의해 포착된 정지 화상의 스캔 방향으로의 휘도 분포를 설명하는 도면이다.
도12는 광검출기의 검출 영역(41)과 스크린 상에서 이동하는 측정 패턴(P)을 설명하는 도면이다.
도13은 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
도14는 광검출기가 2개의 검출 영역을 가질 때 광검출기의 검출 영역(41a, 41b)과 스크린 상에서 이동하는 측정 패턴(P)을 설명하는 도면이다.
도15는 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
도16은 광검출기가 아날로그 위치 센서일 때 광검출기의 검출 영역(41)과 스크린 상에서 이동하는 측정 패턴(P)을 설명하는 도면이다.
도17은 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
도18a 내지 도18d는 검류계 미러(2)의 회전을 제어한 결과 다양한 물리량의 일시적인 변동을 도시하는 그래프로서, 도18a는 평가 받는 표시 장치의 스크린 상에 스캔 방향으로 측정 패턴(P)의 이동을 도시하는 그래프이고, 도18b는 컴퓨터 제어 섹션 내에 생성된 트리거 신호를 도시하는 그래프이고, 도18c는 회전 신호의 수신을 기초로 하여 검류계 미러(2)가 회전함에 따라 회전각(θ)의 일시적인 변동을 도시하는 그래프이고, 도18d는 CCD 카메라의 검출기 평면 상의 노출값의 일시적인 변동을 도시하는 그래프이다.
도19는 광검출기의 검출 영역(41)과 사인 곡선으로 진동하는 측정 패턴(P)을 도시하는 도면이다.
도20은 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
도21은 직사각 파형을 생성하도록 진동하는 측정 패턴(P)을 도시하는 도면이다.
도22는 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
도23은 광검출기의 검출 영역(41)과 3개의 위치 사이에서 진동하는 측정 패턴(P)을 도시하는 도면이다.
도24는 광검출기의 검출 신호의 파형을 도시하는 그래프이다.
이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들이 상세히 설명된다.
<시스템 구성>
도1은 본 발명에 따른 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다. 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템은 검 류계 미러(2)와, 검류계 미러(2)를 통하여 평가 받는 표시 장치의 스크린(5)의 화상을 촬영하는 CCD 카메라(3)와, 스크린(5)의 일부를 덮는 검출 영역을 갖는 광검출기(4)를 포함한다.
검류계 미러(2)는 전류가 코일을 통하여 흐를 때 발생되는 자계 내에서 회전 가능하도록 배치된 영구 자석의 회전축에 부착된 미러를 포함하고, 상기 미러는 원활하고 빠르게 회전할 수 있다. 영구자석과 코일을 포함하는 "모터"는 "회전 구동 섹션"을 구성한다.
광검출기(4)는 평가 받는 표시 장치의 스크린(5)의 일부를 덮는 검출 영역을 갖는다. 이는 스크린(5) 내의 검출 영역에서의 평균 휘도를 측정하여 D/A 컨버터가 장착된 I/O 보드를 통하여 컴퓨터 제어 섹션(6)으로 결과 검출 신호(아날로그 신호)를 출력한다.
CCD 카메라(3)는 평가 받는 표시 장치의 스크린(5)의 전체 또는 일부를 덮는 시야를 갖는다. 검류계 미러(2)는 검류계 미러(2)가 회전함에 따라 CCD 카메라(3)의 시야가 일차원 방향(이후, 스캔 방향이라고 함)으로 이동할 수 있도록 CCD 카메라(3)와 스크린(5) 사이에 배치된다. 회전 신호는 검류계 미러 구동 제어기(7)를 통하여 컴퓨터 제어 섹션(6)에서 검류계 미러(2)로 전달된다. CCD 카메라(3)에 의해 수신된 화상 신호는 I/O 화상 포착 보드(8)를 통하여 컴퓨터 제어 섹션(6) 내로 오게 된다.
한편, 검류계 미러(2) 및 CCD 카메라(3)가 독립적으로 마련되는 장치 대신, 경량 디지털 카메라 그 자체와 같은 CCD 카메라가 회전 구동 모터에 의해 회전 구 동되도록 회전 테이블 상에 위치될 수 있다.
디스플레이 스크린(5)을 선택하기 위한 디스플레이 제어 신호는 컴퓨터 제어 섹션(6)에서, 디스플레이 제어 신호를 기초로 하여 측정 패턴의 이동을 평가 받는 표시 장치에 표시하기 위한 (화상 메모리(9a) 내에 저장된) 화상 신호를 제공하는 화상 신호 생성기(9)로 전달된다. 더욱이, 액정 모니터(10)는 컴퓨터 제어 섹션(6)에 연결된다.
<캘리브레이션>
이러한 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템에서, CCD 카메라(3)의 검출 좌표와 평가 받는 표시 장치의 스크린 상의 좌표는 서로 정확히 대응하여야 한다. 자(ruler) 등을 이용하여 사람이 이들을 이와 같이 정확하게 대응시키는 것은 많은 노력이 들고 상당히 어려운 일이다.
따라서 CCD 카메라의 검출 좌표와 평가 받는 표시 장치의 스크린 상의 좌표 사이의 대응 관계의 설정을 용이하게 할 필요가 있다.
도2는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 설명하는 블록도이다. 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템이 도1에 도시된 반면, 광검출기(4), 컴퓨터 제어 섹션(6), 검류계 미러 구동 제어기(7), 화상 신호 생성기(9) 및 액정 모니터(10)가 도2에는 도시되어 있지 않다. CCD 카메라(3) 및 검류계 미러(2)는 서로 고정된다.
레이저 발진 장치(12)는 검류계 미러(2)에 고정된다. 레이저 발진 장치(12)의 방위는 검류계 미러(2)의 각이 소정 각(예를 들어 45도)으로 설정될 때 레이저 발진 장치(12)의 광학축(12a)과 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)이 서로 평행하도록 고정된다. 광학축(12a)과 광학축(3a) 사이의 거리(d)는 알고 있는 것으로 가정한다.
레이저빔은 스크린(5)을 조사하여 x좌표가 d인 지점이 조명되도록 레이저 발진 장치(12)부터 내보내진다. 따라서 스크린 상의 x-좌표가 0인 원점은 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)에 대응한다.
스크린(5)으로부터 반사된 레이저빔이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 입사되는 지점의 좌표가 x-좌표 = d인 스크린(5) 상의 한 지점의 좌표에 대응한다는 것을 입증하는 것이 가능하다.
도3에서, 레이저 발진 장치(12)는 수직으로 설정되고, 반부 미러(13)는 검류계 미러(2)의 각이 소정의 각(예를 들어, 45도)으로 설정될 때 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)과 레이저 발진 장치(12)의 광학축(12a)이 교차하는 위치에 배치된다. 반부 미러(13)의 각은 45도로 설정된다. 이러한 장치에서, 레이저빔의 광학축(12a)과 광학축(3a)은 일치하기 때문에, 스크린(5) 상의 (x=0인 지점인) 원점이 레이저 광의 스폿을 스크린(5) 상의 원점 상에 단지 투사시킴으로써 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)에 일치하게 하는 것이 가능하다.
스크린(5)으로부터 반사되고 반부 미러를 통과하는 레이저빔이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 입사하는 지점의 좌표가 화상 평면 상의 원점에 있다는 것을 입증함으로써, 스크린(5) 상의 원점이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상의 원점에 대응한다는 것을 입증할 수 있다.
또한, 스크린(5)으로부터 강하게 규칙적으로 반사되고 반부 미러(13)를 통과 하는 레이저빔이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 입사하는 지점의 좌표가 화상 평면 상의 원점에 있다는 것을 입증함으로써, 스크린(5)이 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)에 직각인 것을 입증할 수 있다.
도4는 레이저빔이 검류계 미러(2)를 비추도록 소정의 각으로 향하고 그로부터 반사된 광이 스크린(5) 상의 원점을 비추도록 레이저 발진 장치(12)가 검류계 미러(2)에 대해 고정되는 장치를 도시한다. 실선으로 표시된 바와 같이, 검류계 미러(2)의 각은, 검류계 미러(2)의 각이 45도일 때의 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)이 검류계 미러(2)의 각이 점선으로 도시된 바와 같은 소정의 각도로 회전될 때의 레이저빔의 광학축(12a)과 일치하도록, 정확히 설정된다. 도3에서와 같이, 본 장치에서도, 레이저빔의 광학축(12a)과 광학축(3a)은 일치하기 때문에, 레이저 광의 스폿을 스크린(5) 상의 원점 상에 단지 투사시킴으로써 스크린(5) 상의 (x=0인 지점인) 원점이 CCD 카메라(3)의 광학축(3a)에 일치하게 하는 것이 가능하다.
검류계 미러(2)의 각속도와 측정 패턴의 이동 속도 사이의 관계가 이제 결정된다.
도5는 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 및 CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31) 사이의 위치 관계를 도시하는 평면도이다. 스크린(51)으로부터의 광은 CCD 카메라(3)의 렌즈 상에 입사되도록 검류계 미러(2)에서 반사되어 CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31)에서 검출된다. CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31)의 미러 화상(32)은 검류계 미러(2)의 후방측에서 점선으로 표시된다.
평가 받는 표시 장치와 검류계 미러(2) 사이의 광학 경로를 따르는 거리를 L1이라 하자. 평가 받는 표시 장치와 렌즈 사이의 광학 경로를 따르는 거리를 a라 하고, 렌즈에서 검출기 평면(31)까지의 거리를 b라 하자. 렌즈의 초점 거리를 안다고 할 때, a와 b 사이의 관계는 다음 식으로 알 수 있다.
1/f = 1/a + 1/b
주사 방향으로 평가 받는 표시 장치의 스크린(51)의 좌표를 X, 주사 방향으로 CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31)의 좌표를 Y라고 가정하자. 평가 받는 표시 장치의 스크린(51)의 중심에서 X의 원점을 X0라 하고, X0에 대응하는 위치에서 Y의 원점을 Y0라 하자. 만일 CCD 카메라(3)의 렌즈의 배율이 M이면,
X = -MY (M>0) 이다.
배율 M은 전술된 a 및 b를 이용하면 다음과 같다.
M = b/a
만일 검류계 미러(2)가 θ만큼 회전되면, 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 상의 대응 위치는 검류계 미러(2)의 회전축에 대해 2θ의 각만큼 벗어난다. 각(2θ)에 대응하는 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 상의 좌표(X)는 다음과 같이 표현된다.
X = L1 tan2θ
상기 식은 다음과 같은 식으로 변형된다.
θ = arctan(X/L1)/2
식 X = L1 tan2θ는 시간으로 미분되어 다음의 식이 얻어진다.
dX/dt = 2L1(dθ/dt) cos-2(2θ)
따라서 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 상의 측정 패턴이 dX/dt의 속도로 이동하면, CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31) 상의 검출 좌표가 정지하는 조건은 검류계 미러(2)가 다음 식(a)에 의해 표현되는 바와 같이 각속도 dθ/dt로 회전하는 것이다.
dθ/dt = (dX/dt) cos2(2θ)/(2L1) (a)
만일 θ가 매우 작은 값이면, cos2(2θ)는 1로 가정할 수 있기 때문에, 상기 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
dθ/dt = (dX/dt)/2L1 (b)
검류계 미러(2)의 전압과 각 사이의 관계가 주어졌기 때문에, 정지 화상을 얻기 위한 전압의 일시적인 변동은 이러한 식에서 얻을 수 있다.
이제, 수치의 예를 들어 설명한다. L1 = 200mm, 평가 받는 표시 장치의 스크린(51)의 화소 피치가 0.3mm, 측정 패턴의 이동 속도가 10화소/프레임, 일 프레임당 시간을 16.7ms라 하자. 만일 측정 패턴이 시간(t) = 0에서 -15mm의 위치에 있고, 상기 시간에서 검류계 미러(2)의 각(θ)은 -4.3도이면, 시간이 지남에 따른 측정 패턴의 이동과 각(θ) 사이의 관계는 표1에서와 같다.
시간(msec) 0.0 16.7 33.3 50.0 66.7 83.3 100.0 116.7 133.3 150.0 166.7
X1(mm) -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15
θ(도) -4.3 -3.4 -2.6 -1.7 -0.9 0.0 0.9 1.7 2.6 3.4 4.3
따라서 측정 패턴의 이동을 따르기 위하여 검류계 미러(2)의 각(θ)은 표1과 같이 변한다.
검류계 미러(2)가 전술된 바와 같이 소정의 각속도로 회전할 때, 각속도가 실제로 상기 소정의 각속도인가를 입증할 필요가 있다. 따라서 검류계 미러(2)가 회전할 때 검류계 미러(2)의 각속도를 외부에서 측정하는 방법을 설명한다.
도6은 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다. 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템이 도1에 도시되어 있는 한편, 광검출기(4), 컴퓨터 제어 섹션(6), 검류계 미러 구동 제어기(7), 화상 신호 생성기(9), 액정 모니터(10) 및 레이저 발진 장치(2)는 도6에 나타나 있지 않다.
스크린(5)에는 스폿 조명으로 스크린(5)을 조명하는 LED 광원(14)이 구비된다. LED 광원(14)이 아닌 어떤 광원도 스폿 조명을 스크린(5)을 조명할 수 있는 한 사용될 수 있다. 예를 들어, 도2의 레이저 발진 장치(12)가 사용될 수 있다.
스폿 조명으로 조명되는 스크린(5) 상의 지점의 좌표(X)가 고정된 채로 검류계 미러(2)가 각(θ)만큼 회전할 때, CCD 카메라(3)의 화상 평면(31) 상의 좌표(Y)는 다음과 같이 표현된다.
Y = btan(2θ)
이 식은 시간으로 미분하여 다음의 식으로 주어진다.
dY/dt = 2b[cos-2(2θ)](dθ/dt)
검류계 미러(2)의 각속도가 ω = dθ/dt로 주어지면, 상기 식은 다음과 같다.
dY/dt = 2b[cos-2(2θ)]ω
만일 θ가 매우 작은 값이면, cos-2(2θ)는 1로 가정할 수 있기 때문에, 상기 식은 다음과 같이 표현될 수 있다.
dY/dt = 2bω (c)
충분히 긴 노출 시간으로 설정된 CCD 카메라(3)와 검류계 미러(2)가 ω의 각속도로 회전하는 상태에서, LED 광원(14)은 정규 사이클(Δt)로 펄스광을 방출하도록 작동된다. 그 결과, 화상은 도7에 도시된 바와 같이 ΔY의 간격으로 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 반복적으로 형성된다. 전술된 식(c)으로부터, 상기 간격(ΔY)과 정규 사이클(Δt) 사이의 관계는 다음과 같이 표현된다.
ΔY = 2bωΔt (d)
원점에 대한 각 펄스의 좌표(Yn)(n은 정수)는 다음과 같이 표현된다.
Yn = 2bωtn
tn = nΔt
CCD 카메라(3)의 화상 평면(31) 상에 형성된 펄스 화상의 좌표(Yn)가 시간(t)에 대해 그려질 때, 도8의 그래프가 얻어진다. dY/dt로 표현되고 상기 식(c)에 대입되는 이 그래프의 경사가 결정되어, 검류계 미러(2)의 각속도(ω)가 측정될 수 있다.
다음으로, LED 광원(14)은 계속 켜지고, 검류계 미러(2)가 정지 상태를 유지하는 상태에서 CCD 카메라(3)에 의해 스폿이 비춰진다. 그 결과, 도9에 도시된 바와 같이, LED 스폿의 폭(SPT)과 렌즈와 같은 광학 시스템의 흐릿해진 부분의 폭의 합에 대응하는 폭을 갖는 화상이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 보인다.
이어서, 검류계 미러(2)와 일정 노출 시간으로 설정된 CCD 카메라(3)가 알고 있는 각속도로 회전하는 상태에서, 스폿이 비춰진다. 그 결과, 도10에 도시된 바와 같이, LED 스폿의 폭(SPT)과 렌즈와 같은 광학 시스템의 흐릿해진 부분의 폭과 CCD 카메라(3)의 노출 시간(At) 동안 화상에 의해 이동된 거리(ΔY)의 합에 대응하는 폭을 갖는 화상이 CCD 카메라(3)의 화상 평면 상에 보인다.
도10에 도시된 화상의 폭에서 도9에 도시된 화상의 폭을 제하여, CCD 카메라(3)의 노출 시간에 대응하는 화상 평면 상의 거리(ΔY)가 측정될 수 있다. 상기 식(d)의 변형이 다음과 같이 주어진다.
Δt = ΔY/2bω (e)
따라서 식(e)에 ΔY 및 각속도(ω)를 대입하면 노출 시간(Δt)을 측정할 수 있다.
<평가 방법>
평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 상에 표시되는 평가를 위한 측정 패턴은 배경보다 휘도가 크고 스캔 방향으로 일정 길이를 걸쳐 연장하는 띠 형상의 측정 패턴이라고 가정하자. 전술된 바와 같이, 평가 받는 표시 장치의 스크린(51) 상의 측정 패턴의 이동에 대응하도록 검류계 미러(2)가 식(a) 또는 식(b)을 만족시키는 각속도(ω)로 회전할 때, 정지 화상이 CCD 카메라(3)에 의해 포착된다. CCD 카메라(3)에 의해 포착된 정지 화상의 스캔 방향의 휘도 분포가 도11과 같이 도시된다. 휘도가 상한을 초과하는 부분은 측정 패턴의 내부로 인식되고, 휘도가 하한보다 작은 부분은 측정 패턴의 외부로 인식된다. 상한과 하한 사이의 중간부의 길이(BEW)는 "흐린 에지폭(BEW, Blurred Edge Width)"을 나타낸다. BEW는 평가 받는 표시 장치의 스크린(5)의 이동 속도(dX/dt)의 함수로서 기능을 한다. dX/dt가 클수록 BEW는 길어지고, dX/dt가 작을수록 BEW는 짧아진다. 따라서 BEW가 이동 속도에 대해 그려지고 (시간 단위로) 그의 기울기가 N_BEW로 정의되면, 동화상 화질의 평가는 N_BEW를 이용하여 수행될 수 있다. 한편, 화상의 흐림을 표현하기 위한 평가치로서 변조 전달 함수(MTF, Modulation Transfer Function)를 사용하는 동화상 화질의 평가를 위한 다른 방법이 있다.
<검류계 미러의 회전 제어>
전술된 바와 같이, 측정 패턴은 휘도를 갖고 주사 방향으로 일정 길이에 걸쳐 연장하는 띠 형상의 측정 패턴으로 가정된다. 이제, 측정 패턴이 평가 받는 표시 장치의 스크린(5) 상에서 일정한 속도로 이동한다고 가정하자. 이하에서, 상기 측정 패턴의 휘도는 배경보다 낮은 것으로 가정한다.
도12는 광검출기(4)의 검출 영역(41)과 스크린(5) 상에서 이동하는 측정 패턴(P)을 설명한다. 전술된 바와 같이, 광검출기(4)의 검출 신호는 스크린(5) 상의 검출 영역(41) 내의 평균 휘도에 대응하기 때문에, 측정 패턴이 광검출기(4)의 검출 영역을 지나갈 때, 검출 신호는 도13에 도시된 바와 같이 변한다. 검출치가 검출 영역(41)의 에지에서 감소하기 시작하기 때문에, 컴퓨터 제어 섹션(6)은 검출치가 감소하기 시작하는 시점(t0)에 의해 개시되는 검류계 미러 제어기(7)를 통하여 검류계 미러(2)로 회전 신호를 제공하도록 구성될 수 있다.
검출치가 감소하기 시작하는 시간부터 검출치가 증가하기 시작하는 시간까지의 시간 주기(T)는 측정 패턴의 통과 시간으로 표현된다. 만일 측정 패턴(P)의 폭(Z)을 알고 있으면, Z/T는 측정 패턴(P)의 이동 속도(dX/dt)에 대응한다. 따라서 Z/T를 계산하고 얻어진 값을 식(a) 또는 식(d)에 대입함으로써, 검류계 미러(2)의 각속도가 특정될 수 있다.
도14는 2개의 광검출기(4)가 검출 영역(41a, 41b)을 갖는 경우를 설명한다. 측정 패턴(P)이 광검출기(4)의 검출 영역(41a, 41b) 각각을 지날 때, 도15에 도시된 바와 같이, 2개의 광검출기(4)의 검출 신호의 각각에서 골 형상의 값이 나타난다. 회전 신호는 측정 패턴이 제1 검출 영역을 지나가는 시간(t3)에 의해 개시되는 검류계 제어기(7)를 통하여 검류계 미러(2)로 주어진다. 측정 패턴이 다음 검출 영역을 지나가는 시간이 t4로 표현되면, T = t4 - t3는 측정 패턴(P)이 통과하는 시간을 나타낸다. 만일 양 검출 영역(41a, 41b) 사이의 거리(V)를 알고 있으면, 측정 패턴(P)의 이동 속도는 결정될 수 있다. 따라서 검류계 미러(2)의 각속도는 측정 패턴(P)의 이동 속도를 기초로 하여 설정될 수 있다.
도16은 아날로그 위치 센서가 광검출기로 사용되는 경우를 설명한다. 위치 센서는 일정한 길이(L)를 갖는 영역을 감지하여, 상기 영역의 에지들에서 감지된 광량(A)과 광량(B)의 합과 차이를 출력한다. 측정 패턴의 동화상이 위치 센서를 지나갈 때, 합 신호와 차이 신호는 도17에 도시된 바와 같다. 이들 두 신호를 기초로 하여, 다음의 계산이 수행된다.
L (합 신호 + 차이 신호)/2(합 신호) = LA/(A+B)
이러한 계산에 의해, 상기 영역의 하나의 에지 부분에서부터 측정 패턴의 위치는 결정될 수 있다. 측정 패턴(P)의 통과 시간 및 통과 속도는 측정 패턴(P)의 위치를 기초로 계산될 수 있다.
도18a 내지 도18d는 지금까지 설명된 검류계 미러(2)의 회전을 제어한 결과로서 관찰되는 다양한 물리량의 일시적인 변동을 도시하는 그래프이다. 수평축은 시간을 나타낸다.
도18a는 평가 받는 표시 장치의 스크린(5) 상에 측정 패턴(P)의 이동을 도시하는 그래프이다. 수직축은 측정 패턴(P)의 임의의 점(예를 들면 중심)의 X좌표를 나타낸다. 도18b는 트리거 신호가 컴퓨터 제어 섹션(6) 내에 생성되는 시간을 도시한다. 트리거 신호가 존재하는 시간은 측정 패턴(P)의 이동의 개시점과 연동된다. 도18c는 회전 신호의 수신에 응답하여 회전하는 검류계 미러(2)의 회전각(θ)의 일시적인 변동을 도시하는 그래프이다. 중공 화살표는 CCD 화상 포착이 이루어진 시간을 표시한다. 도18d는 CCD 카메라(3)의 검출기 평면(31)에서 노출값의 일시적인 변동을 도시하는 그래프이다. 측정 패턴(P)의 컬러가 배경보다 흑색에 가깝게 배열되기 때문에, 측정 패턴(P)이 포착될 때의 노출값은 측정 패턴(P)이 포착되지 않을 때의 노출값보다 작다.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 실시예에서, 검류계 미러(2)는 스크린(5) 상에 표시된 동화상 내에 포함된 측정 패턴(P)의 검출 신호를 기초로 하여 회전이 개시될 수 있고, 또한 측정 패턴(P)이 일정한 이동 속도로 이동한다는 가정을 기초로 하여 검류계 미러(2)는 측정 패턴(P)의 이동 속도에 대응하는 각속도로 회전하도록 제어될 수 있다. 따라서 동화상의 이동을 추적하는 화상은 동화상 신호와 전기적 동기화에 의존하지 않고 화상 센서의 검출기 평면(5) 상에서 얻어질 수 있다.
<동화상의 다른 이동>
측정 패턴(P)의 이동 속도가 일정하지 않을 때에도, 측정 패턴(P)의 위치가 시간의 함수로 예측할 수 있는 한, 광검출기(4)의 검출 신호를 기초로 하여 검류계 미러(2)의 회전을 개시시킬 수 있다.
도19는 광검출기(4)의 검출 영역(41)과 사인 곡선으로 진동하는 측정 패턴(P)을 설명한다. 측정 패턴(P)의 진동의 진폭은 광검출기(4)의 검출 영역(41)의 적어도 일부를 포함하도록 가정된다. 측정 패턴(P)의 진동의 결과로 광검출기(4) 상에 보이는 검출 신호는 대략 사인 파형을 이룬다. 검류계 미러(2)는 파의 산과 골의 시간에서 왕복하도록 개시될 수 있다.
측정 패턴(P)의 진동의 사이클이 처음부터 주어지지 않을 때, 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 사이클은 검출 신호의 사이클(Tp)로 조정될 수 있다. 측정 패턴(P)의 진동의 진폭이 처음부터 주어지지 않을 때, 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭은 도 11에 도시된 응답을 측정하도록 점차 증가 또는 점차 감소될 수 있어 BEW가 가장 작아질 때의 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭이 채택된다.
도21은 광검출기(4)의 검출 영역(41)과 직사각 파형을 생성하도록 진동하는 측정 패턴(P)을 도시한다. 측정 패턴(P)의 진동의 진폭은 광검출기(4)의 검출 영역(41)의 적어도 일부를 포함하는 것으로 가정된다. 측정 패턴(P)의 직사각 파형을 생성하기 위한 진동의 결과로 광검출기(4) 상에 보이는 검출 신호는 도22에 도시된 바와 같이 대략 직사각형 파를 형성한다. 검류계 미러(2)는 파의 상승 또는 하강 시 회전하도록 개시될 수 있다.
측정 패턴(P)의 진동의 사이클이 처음부터 주어지지 않을 때, 이는 검출 신호의 사이클(Tp)로 조절될 수 있다. 따라서 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 사이클은 결정된다. 진동의 진폭이 처음부터 주어지지 않을 때, 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭은 도 11에 도시된 응답을 측정하도록 점차 변화될 수 있어 BEW이 가장 작아질 때의 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭이 채택된다. 이와 같은 신속한 이동은 검류계 미러(2)의 우수한 회전 응답으로 인해 추종될 수 있다. 큰 관성 모멘트로 인하여, 직사각형 파형을 생성하도록 하는 이동을 수행하도록 모터를 제어하는 것은 곤란하다.
도23은 광검출기(4)의 검출 영역(41)과 3개의 위치 사이에서 진동하는 측정 패턴(P)을 도시한다. 측정 패턴(P)의 진동의 진폭은 광검출기(4)의 검출 영역(41)의 적어도 일부를 포함하도록 가정된다. 측정 패턴(P)의 3개의 위치 사이에서의 진동의 결과로 광검출기(4) 상에 보이는 검출 신호는 도24에 도시된 바와 같은 3개의 단으로 된 직사각형 파형의 형태로 왕복한다. 검류계 미러(2)는 파의 상승 또는 하강 시 회전하도록 개시될 수 있다.
측정 패턴(P)의 진동의 사이클이 처음부터 주어지지 않을 때, 이는 검출 신호의 사이클(Tp)로 조절될 수 있다. 따라서 검류계 미러의 왕복 이동의 사이클은 결정될 수 있다. 진동의 진폭이 처음부터 주어지지 않을 때, 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭은 도 11에 도시된 응답을 측정하도록 점차 변화될 수 있어 BEW이 가장 작아질 때에 검류계 미러(2)의 왕복 이동의 진폭이 채택된다.
부수적으로, 지금까지 기술된 바와 같은 본 발명에서, 측정 패턴의 이동은 일차원이다. 이러한 이유로, CCD 카메라(3)의 검출기 평면 상에 형성된 화상은 직사각형 형상을 갖는다. 측정 패턴의 이동 방향에 직각인 방향으로 정보가 포함되지 않기 때문에, 측정 패턴의 이동 방향에 직각인 방향으로 CCD 카메라의 검출기 평면 상의 화소 신호들의 합을 취함으로써, 각각의 화소 신호의 노이즈 성분이 감소될 수 있어, 검출 민감도는 향상될 수 있다.
더욱이, 상기 CCD 카메라로서 컬러 CCD 카메라를 사용하면 화상이 검출기 평면 상에 컬러로 표시되고, 컬러 차이는 각 컬러의 N_BEW의 차이를 계산함으로써 측정될 수 있다. 이와 달리, 흑백 CCD 카메라와 복수의 교환식 컬러 필터의 사용에 의한 측정은 컬러 CCD 카메라의 사용과 동일한 효과를 갖는다.
본 발명의 몇몇 실시예들이 전술되어 있으나, 본 발명의 수행은 전술된 실시예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 검류계 미러를 사용한 장치 대신, 미러가 스텝 모터 또는 서보 모터의 회전축에 부착된 장치일 수 있다. 더욱이, 전술된 바와 같이, 검류계 미러와 CCD 카메라가 독립적으로 마련된 장치 대신에, CCD 카메라 자체가 회전 구동 모터에 의해 회전식으로 구동될 수 있다. 이들 외에도, 다양한 변형이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있다.

Claims (11)

  1. 평가 받는 표시 장치의 스크린 상에 표시된 측정 패턴의 이동을 기초로 한 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템에 있어서,
    회전식 미러와,
    상기 미러를 통하여 상기 스크린의 화상을 촬영하기 위한 화상 센서와,
    상기 미러를 회전식으로 구동하기 위한 회전 구동 섹션과,
    상기 스크린의 일부를 덮는 검출 영역을 갖는 광검출기와,
    상기 광검출기와 회전 구동 섹션에 연결된 제어 섹션을 포함하고,
    상기 광검출기가 상기 스크린 상에 표시된 상기 측정 패턴을 검출할 때 출력된 상기 광검출기로부터의 검출 신호를 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션이 회전을 개시하도록 상기 제어 섹션이 트리거 신호를 상기 회전 구동 섹션에 출력하고, 상기 제어 섹션은 상기 미러가 상기 측정 패턴의 이동을 추종하여 회전하도록 제어 신호를 상기 회전 구동 섹션에 출력하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 측정 패턴은 일정한 속도로 상기 스크린 상에서 이동하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기에서의 검출 신호를 기초로 하여 상기 측정 패턴의 이동 속도를 계산하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제어 섹션은
    (1) 상기 측정 패턴의 폭을 알고 있는 경우와,
    (2) 상기 광검출기가 복수의 검출 영역을 갖는 경우와,
    (3) 상기 광검출기가 복수의 검출 영역을 갖고 상기 검출 영역 각각의 사이에 광 강도 신호의 차이를 갖는 경우
    중 하나의 경우에 상기 측정 패턴의 이동 속도를 계산하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 측정 패턴은 상기 스크린 상에 왕복 진동을 수행하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기의 검출 신호의 최대값 또는 최소값이 검출되는 시점 또는 검출 신호의 상승 또는 하강이 검출되는 시점을 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션이 회전하게 하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제어 섹션은 상기 광검출기의 검출 신호의 사이클을 기초로 하여 상기 회전 구동 섹션에 대한 회전 사이클을 결정하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 회전식 카메라 및 상기 카메라를 회전 구동시키기 위한 회전 구동 섹션이 회전식 미러와, 상기 미러를 통하여 상기 스크린의 화상을 촬영하기 위한 화상 센서와, 상기 미러를 회전 구동하기 위한 회전 구동 섹션의 조합 대신 사용되는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 스폿 조명에 의해 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 조명하기 위한 조명 장치를 더 포함하고,
    상기 조명 장치의 조명 광학축의 각과 설치 위치가 상기 광검출기와 상기 회전 구동 섹션 모두에 대해 고정된 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 반복 펄스의 광으로 조명하기 위한 조명 장치를 더 포함하고,
    상기 미러의 회전 동안 상기 광검출기의 검출 스크린 상에 형성된 상기 조명 장치에서 투사된 조명광 펄스의 화상들 사이의 거리를 측정함으로써 상기 제어 섹션은 상기 미러의 각속도를 측정하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 평가 받는 표시 장치의 스크린을 조명하는 조명장치를 더 포함하고,
    상기 미러의 회전 동안 상기 화상 센서의 검출 스크린 상에 형성된 상기 조명 장치에서 투사된 조명광의 화상의 폭을 측정함으로써 상기 제어 섹션은 상기 화상 센서의 노출시간을 측정하는 디스플레이의 동화상 화질의 평가용 측정 시스템.
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