KR20060048033A

KR20060048033A - 디스플레이의 평가 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20060048033A
Application number: KR1020050042275A
Authority: KR
Inventors: 고이찌 오까
Original assignee: 오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2005-05-20
Publication date: 2006-05-18
Also published as: JP4445327B2; US7394483B2; CN1700779A; TW200604963A; TWI276009B; NL1028896A1; KR100820017B1; JP2005333564A; CN100525473C; NL1028896C2; US20050259153A1

Abstract

디스플레이 상에서 측정 패턴을 이동시키고 화상 센서의 시야를 상기 측정 패턴의 이동에 추종시켜, 측정 패턴의 화상을 촬영한다. 이 촬영된 화상에 기초하여 동화상 응답 곡선을 구한다. 이어서 얻어진 동화상 응답 곡선을 MTF(Modulation Transfer Function)로 변환한다. 상기 MTF의 가장 밝은 부분으로부터 소정 비율 저하하기 시작하는 곳의 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 구한다. 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가한다. 직관적으로 이해하기 쉬운 동화상 품질 평가 지표를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가할 수 있다.

디스플레이, 측정 패턴, 화상 센서, 동화상 응답, 공간 주파수

Description

디스플레이의 평가 방법 및 장치{DISPLAY EVALUATION METHOD AND APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 디스플레이의 평가 방법을 실시하는 장치의 구성을 도시한 블록도.

도 2는 카메라의 검출면(31)과 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)와의 위치 관계를 나타낸 광로도.

도 3의 (a)는 측정 패턴 P가 화살표의 속도 vp로 이동하고, 카메라 검출면(31)에 대응하는 시야(33)도 이것에 추종하도록 이동 속도 vc로 이동하고 있는 모습을 나타낸 도면.

도 3의 (b)는 카메라 검출면(31)에서 검출되는 측정 패턴 P의 휘도 분포도를 나타낸 도면.

도 3의 (c)는 측정 패턴 P의 화상이 가장 흔들림이 적게 비춰질 때의 측정 패턴 P의 휘도 분포도를 나타낸 도면.

도 4는 각종 평가 대상 표시기에 대해서 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 나타낸 그래프.

도 5는 도 4에 있어서의 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 엣지 부분을 확대해서 모식적으로 나타낸 그래프.

도 6은 도 4의 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 이용하여 규격화된 MTF(N_-Sf)을 구하고, 이것을 규격화 공간 주파수 N_Sf의 함수로서 나타낸 그래프.

도 7은 각종 평가 대상 표시기의 동화상 흐릿함 시간 N_BET와 N_Sf(50%)와의 관계를 플로팅한 그래프.

도 8은 줄무늬 패턴의 화상을 관찰했을 때의 Contrast Sensitivity를 공간 주파수의 함수로서 그린 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2:검류계 미러

3:카메라

5:디스플레이

6:제어부

7:검류계 미러 구동 컨트롤러

8:화상 인식 I/O 보드

9:화상 신호 발생기

10:액정 모니터

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 2001-204049호 공보

본 발명은 평가 대상 표시기의 디스플레이에 비춰진 측정 패턴의 움직임에 기초하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가할 수 있는 디스플레이의 평가 방법 및 장치에 관한 것이다.

액정 표시기(LCD), 음극선관 표시기(CRT), 플라즈마 표시기(PDP), 일렉트로루미네센스 표시기(EL) 등의 각 표시기의 디스플레이에 동화상을 표시하고, 그 동화상의 움직임을 측정하여 동화상 품질을 평가하는 것이 행해지고 있다. 이 평가 방법중 하나로서 카메라를 안구처럼 동화상의 움직임에 추종시켜 정지 화상으로서 촬상하고, 그 촬상된 정지 화상의 선명도를 평가하는 방법이 있다. 특히 LCD와 같이 화상 유지 시간이 긴 표시기인 경우에는 화상의 엣지의 선명도가 저하한다. 이 선명도의 저하를 수치화하여 지표로 하는 방법이 디스플레이의 평가 방법이다.

그런데, 상기 동화상 품질 평가 방법은 이동하는 측정 패턴을 카메라로 촬영한 경우에 디스플레이에 나타난 촬상 프로파일의 형상을 객관적으로 해석하는 것에 중점을 두고 있는 것에 지나지 않는다. 이 동화상 품질 평가 방법에 있어서 표시기의 디스플레이의 동화상 품질 표시 성능을 나타내는 지표를 정확하게 직접 도출하는 방법은 개시되어 있지 않다.

디스플레이의 동화상 품질 표시 성능을 나타내는 지표로서는 예를 들면 어느 정도의 빠른 움직임(시각 속도)까지 표시할 수 있을지에 대한 직관적으로 이해하기 쉬운 지표가 요망된다.

그래서, 본 발명은 직관적으로 이해하기 쉬운 디스플레이의 동화상 품질 평가 지표를 간단한 수순으로 취득할 수 있는 디스플레이의 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 디스플레이의 평가 방법에 따르면, 디스플레이 상에서 측정 패턴을 이동시키고, 화상 센서의 시야를 상기 측정 패턴의 이동에 추종시켜 측정 패턴의 화상을 촬영한다. 이 촬영된 화상에 기초하여 시간 또는 각도 또는 거리의 함수로서 동화상 응답 곡선을 구한다. 이어서 얻어진 동화상 응답 곡선을 MTF(Modulation Transfer Function)로 변환한다. 상기 MTF의 가장 밝은 부분으로부터 소정 비율 저하하기 시작하는 곳의 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 구한다. 여기서 「규격화된」이라는 의미는 측정 패턴의 이동 시각 속도 Vθ를 포함하고 있다는 것이다. 그리고, 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가할 수 있다.

상기 동화상 응답 곡선은 촬영된 화상에 기초하여 얻어진, 시각도 θ의 스케일을 가진 동화상 응답 곡선 MPRC(θ)이어도 되지만, 시각도 θ를 시간의 스케일로 변환한 동화상 응답 곡선 MPRC(t)이어도 된다. 전자의 경우, MTF로 변환하고 나서 공간 주파수를 규격화된 공간 주파수로 변환할 필요가 있지만, 후자의 경우, MTF로 변환하면 MTF는 그대로 규격화된 공간 주파수의 함수로 되어 있다. 또한, 촬상하는 카메라의 화소수 또는 촬상면 상의 좌표의 함수이어도 된다.

상기 소정 비율 저하한 규격화 공간 주파수 N_Sf(a%)를 시각 인식의 한계값 에 대응하는 공간 주파수 Sf(csf)로 나누면, 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurL imit를 구할 수 있다. 따라서, 이 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가할 수 있다.

또한, 동화상의 표준 시각 속도 Vav를 결정하고, 상기 소정 비율 저하한 규격화 공간 주파수 N_Sf(a%)를 시각 속도 Vav로 나누어 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 구하고, 이 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가할 수도 있다.

이와 같이 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 흐릿함 한계 시각 속도나 한계 공간 주파수라고 하는, 디스플레이의 동화상 품질을 정확하게 평가하기 위한 직감적인 지표를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 디스플레이의 동화상 품질 평가 장치는 상기 디스플레이의 평가 방법을 실시하기 위한 장치이다.

본 발명에 있어서의 전술한, 또는 또 다른 이점, 특징 및 효과는 첨부 도면을 참조해서 다음에 기술하는 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.

<실시예>

도 1은 본 발명의 디스플레이의 평가 방법을 실시하기 위한 디스플레이의 동화상 품질 평가 장치의 구성을 도시하는 블록도이다.

디스플레이의 동화상 품질 평가 장치는 검류계 미러(2)와, 검류계 미러(2)를 통해서 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)를 촬영하는 카메라(3)를 구비하고 있다.

검류계 미러(2)는 코일에 전류를 흐르게 함으로써 발생하는 자계 중에 영구 자석을 회전 가능하게 배치하고, 그 영구 자석의 회전축에 미러를 장착한 것으로, 원활하고 신속한 미러의 회전이 가능하다.

카메라(3)는 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)의 일부 또는 전부를 촬상의 시야로 하고 있다.

카메라(3)와 표시 디스플레이(5) 사이에는 검류계 미러(2)가 존재하고, 검류계 미러(2)의 회전에 따라서 카메라(3)의 시야가 표시 디스플레이(5) 상을 일차원 방향(이하「주사 방향」이라고 함)으로 움직일 수 있다.

컴퓨터 제어부(6)로부터 검류계 미러 구동 컨트롤러(7)를 통해서 검류계 미러(2)에 회전 구동 신호가 보내진다.

카메라(3)로 취득한 화상 신호는 화상 인식 I/O 보드(8)를 통해서 컴퓨터 제어부(6)에 취입된다.

또한, 검류계 미러(2)와 카메라(3)를 따로 따로 구성하는 것이 아니고, 경량 디지털 카메라 등의 카메라 자체를 회전대에 설치하고, 회전 구동 모터로 회전 구동하여도 된다.

컴퓨터 제어부(6)로부터 화상 신호 발생기(9)에 표시 디스플레이(5)를 선택하는 표시 컨트롤 신호가 보내지고, 화상 신호 발생기(9)는 이 표시 컨트롤 신호에 기초하여 평가 대상 표시기에 측정 패턴 P를 동화상 표시하기 위한 화상 신호(화상 메모리(9a)에 저장되어 있음)를 공급한다.

또한 컴퓨터 제어부(6)에는 액정 모니터(10)가 접속된다.

도 2는 카메라(3)의 검출면(31)과 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)와의 위치 관계를 나타내는 광로도이다.

표시 디스플레이(5) 상의 카메라(3)의 시야(33)로부터의 광선은 검류계 미러(2)에 의해 반사되고, 카메라(3)의 렌즈에 입사되어 카메라(3)의 검출면(31)에서 검출된다. 검류계 미러(2)의 이면측에 카메라(3)의 검출면(31)의 거울상(32)을 파선으로 나타내고 있다.

평가 대상 표시기와 검류계 미러(2)의 광로에 따른 거리를 L로 한다. 평가 대상 표시기와 렌즈까지의 광로에 따른 거리를 a, 렌즈로부터 검출면(31)까지의 거리를 b로 한다. 렌즈의 촛점거리 f를 이미 알고 있으면, 식

1/f=1/a+1/b

를 이용하여 a, b의 관계를 구할 수 있다.

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)의 주사 방향의 좌표를 X로 한다. 카메라(3)의 검출면(31)의 주사 방향의 검출 좌표를 Y로 한다. X의 원점 X0을 평가 대상 표시기의 디스플레이 중앙에 잡고, Y의 원점 Y0을 X0에 대응하는 점에 잡는다. M을 카메라(3)의 렌즈의 배율로 하면,

X=MY

가 성립한다. 배율 M은 상기 a, b를 사용하여,

M=-b/a

로 나타내어진다.

이제 검류계 미러(2)를 각도 φ만큼 회전시키면, 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5) 상의 대응 위치는 검류계 미러(2)의 회전축을 중심으로 각도 2φ 어긋난다. 이 각도 2φ에 대응하는 평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)의 좌표 X는,

X=Ltan2φ

이다. 이 식을 변형하면,

φ=arctan(X/L)/2

가 된다.

상기 식 X=Ltan2φ를 시간 미분하여,

v=2Lωcos^-2(2φ)

가 유도된다. v는 시야(33)의 디스플레이 상의 이동 속도이고, ω는 검류계 미러의 회전 시각 속도이다(ω=dφ/dt).

φ가 미소한 각도이면 cos²(2φ)→1로 놓을 수 있기 때문에, 상기 식은

ω=v/2L

이 되고, 시야(33)의 디스플레이 상의 이동 속도 v와 검류계 미러의 회전 시각 속도 ω는 비례 관계라고 간주할 수 있다.

다음에 도 3의 (a) 내지 도 3의 (c)를 참조하면서 본 발명의 디스플레이의 평가 방법을 설명한다.

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5)에 표시되는 평가용 측정 패턴 P가, 주사 방향으로 일정한 길이에 걸쳐 땅보다도 밝은 휘도를 가진 띠 형상의 측정 패 턴 P인 것으로 한다.

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5) 상의 측정 패턴 P의 이동에 대응하여 검류계 미러(2)를 임의의 시각 속도로 회전시키면, 카메라(3)에 측정 패턴 P의 화상이 비춰진다. 단, 카메라(3)의 노광은 검류계 미러(2)의 회전 중, 개방되어 있는 것으로 한다.

도 3의 (a)는 측정 패턴 P가 화살표의 속도 vp로 이동하고 카메라 검출면(31)에 대응하는 시야(33)도 이것에 추종하도록 속도 vc로 이동하고 있는 모습을 나타낸다.

카메라 검출면(31)에서 검출되는 화상의 휘도 분포는 도 3의 (b), 도 3의 (c)와 같이 된다.

도 3의 (b), 도 3의 (c)의 횡축은 주사 방향으로 배열한 화소, 종축은 휘도를 나타낸다. 검류계 미러(2)의 회전 시각 속도를 ω라고 쓰면, 회전 시각 속도 ω를 여러 가지로 바꿔 가면서, 측정 패턴 P의 화상이 가장 흔들림이 적게 비춰질 때의 회전 시각 속도를 ω0으로 한다. 이 때, 시야(33)의 이동 속도 vc는 측정 패턴 P의 이동 속도 vp와 같다.

도 3의 (c)는 회전 시각 속도 ω0일 때의 측정 패턴 P의 화상을 나타내고 있다.

또한, 이상에서는 회전 시각 속도 ω를 여러 가지로 바꿔 가면서, 「측정 패턴 P의 화상이 가장 흔들림이 적게 비춰질 때의 회전 시각 속도를 ω0」으로 했지만, 카메라(3)의 노광 시간을 매우 짧게 설정하여 검류계 미러(2)의 회전 중, 복수 회 촬영하고, 촬영한 각 화상에 있어서의 측정 패턴 P의 주사 방향에 따른 움직임이 가장 적을 때의 회전 시각 속도를 ω0으로 해도 된다.

다음에 동화상 응답 곡선 MPRC(y)와 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 설명을 한다.

위에 설명한, 카메라 검출면(31)에서 검출된 측정 패턴 P의 화상의 휘도 분포(도 3의 (b), 도 3의 (c))를 동화상 응답 곡선 MPRC(y)라고 한다. 여기서 y는 상술한 바와 같이 카메라(3)의 화소 좌표이다.

동화상 응답 곡선 MPRC(t)는 간단히 말하면 동화상 응답 곡선 MPRC(y)의 횡축 y를 시간 축으로 변환한 곡선이다.

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5) 상의 화소수와, 이것에 대응하는 카메라 검출면(31)의 화소수의 비를 R로 한다. 비 R은,

R=(Pi_LCD/Pi_CCD)M_opt

로 표시된다. 여기서 첨자 LCD는 평가 대상 표시기의 디스플레이인 것을 나타내고(본 발명에서 평가 대상 표시기를 LCD로 한정하는 의미가 아님), 첨자 CCD는 카메라의 검출면인 것을 나타낸다(본 발명에서 카메라를 CCD로 한정하는 의미가 아님). Pi_LCD는 평가 대상 표시기의 디스플레이의 화소 피치, Pi_LCD는 카메라(3)의 검출면의 화소 피치, M_opt는 카메라(3)의 배율이다(M_opt는 전술한 배율 M과 동일함).

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5) 상의 좌표 X_LCD와, 카메라(3)의 화소 좌표(카메라(3)의 검출면의 좌표 Y를 화소수로 환산한 것) y의 관계는 다음과 같이 표시된다.

X_LCD=(Pi_LCD/R)y

좌표 X_LCD의 시각 θ는,

θ=arctan(X_LCD/a)

로 표시된다. 여기서 a는 상술한 바와 같이 평가 대상 표시기로부터 렌즈까지의 거리이다.

평가 대상 표시기의 표시 디스플레이(5) 상의 시각 속도를 Vθ로 한다. 시각 속도 Vθ와, 카메라(3)의 검출면의 화소에 따른 속도(dy/dt)의 관계는,

Vθ=dθ/dt=(1/a)(dX_LCD/dt)=(Pi_LCD/aR)dy/dt

로 표시된다. t는 시간이다. 단, 이 식은 a가 충분히 클 때의 근사식이다.

시각 속도 Vθ가 일정한 경우, 이 식으로부터 카메라(3)의 검출면의 화소수와 시간을 대응시킬 수 있다. 카메라(3)의 검출면의 화소수의 변화분을 △y, 시간 변화분을 △t라고 쓰면,

△y=(aRVθ/Pi_LCD)△t

가 된다.

이 식에 의해 카메라(3)의 검출면에서의 화상의 흔들림을 시간 폭으로 환산할 수 있다. 따라서, 카메라 검출면(31)에서 검출된 측정 패턴 P의 화상의 휘도 분포인 동화상 응답 곡선 MPRC(y)의 횡축 y를 시간 축 t로 변환시킨 곡선, 즉 동화 상 응답 곡선 MPRC(t)를 구할 수 있다.

도 4는 엣지 형상의 측정 패턴 P(도 3의 (c)의 A로 나타낸 부분)의 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 모양을 예시한 그래프이다. 종축을 휘도 I, 횡축을 시간 t로 잡고 있다. 종축의 휘도 I는 0과 1 사이에서 규격화되어 있다. 1는 측정 패턴 P의 밝은 부분에 상당한다. 0은 측정 패턴 P의 어두운 부분에 상당한다. 횡축의, 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 휘도값이 0.9 부근으로 저하한 위치를 t=0으로 맞추고 있다.

도 4에 있어서 CRT는 음극선관, LCD는 액정 표시기를 나타내고, PC는 퍼스널 컴퓨터용, TV는 텔레비전용, Mon은 계측기용을 나타내고 있다.

일반적으로 평가 대상 표시기의 응답 시간(Response Time)이 충분히 짧으면, 동화상 응답 곡선 MPRC(t)는 t<0에서 1이 되고, t=0부근에서 급격히 저하하여 t>0에서 0이 된다. 그러나, 평가 대상 표시기의 응답 시간(Response Time)이 길어지면, 동화상 응답 곡선 MPRC(t)는 t=0의 전후에서 완만히 변화하는 곡선이 된다.

도 4를 보면 모든 표시기가 이러한 t=0 후에 완만히 저하하는 경향을 나타내고 있다. 단, 텔레비전용 음극선관 CRT-Mon만이 오버슈트를 나타내고 있는데, 이것은 텔레비전용에 엣지 처리하고 있기 때문이다.

이 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 t=0부근에서의 저하의 급경사도를 정량화하면 표시기의 동화상 품질 평가를 할 수 있다.

도 5는 도 4에 있어서의 동화상 응답 곡선 MPRC(t)의 엣지 부분의 확대도를 모식적으로 나타낸 그래프이다.

휘도의 최대값을 Imax로 하고, 최소값을 Imin으로 하고 있다. Imax로부터 임의의 비율(예를 들면 10%) 내려간 휘도를 Imax,th로 하고, Imin으로부터 임의의 비율(예를 들면 10%) 올라간 휘도를 Imin,th로 한다. Imax,th와 Imin,th 사이의 시간을 「동화상 흐릿함 시간 N_BET」(Normalized Blurred Edge Tie)이라고 한다.

종래, 평가 대상 표시기에 대해서 이 동화상 흐릿함 시간 N_BET를 각종 계조에서 구하여 각각의 N_BET의 평균값, 최대값, 최소값 등을 구하고, 이들 값을 표시기의 품질 지표로 하고 있었다.

본 발명에서는 더 나아가서 이하의 처리를 한다.

우선, 측정 패턴 P의 화상의 휘도 분포, 즉 동화상 응답 곡선 MPRC(y)에 기초하여 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 구한다. 이 환산 방법은 전술한 바와 같다.

다음에 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 MTF 함수로 변환한다.

MTF 함수는 이하의 식으로 구할 수 있다.

MTF(N_Sf)=∫VθMPRC(t)sinc(N_Sft)dt

여기서 적분 범위는 측정한 시간에 걸쳐 잡는 것이 원칙이지만, 실제의 적분에 있어서 측정한 범위의 외측에 일정값의 영역을 추가하여 적분 범위를 넓게 하는 방법을 취해도 된다.

이 변환은 실제로는 FFT(고속 푸리에 변환)의 알고리즘을 이용하여 주파수로 나눗셈하는 방법을 이용한다. 이 경우에서도 일정값의 영역을 추가한다. 경계 영역의 문제를 없애기 위해서 COS 함수로 대표되는 각종 함수에서 가중치를 부여하거 나, 평균을 제로로 하기도 하는 보정을 행한다.

sinc(x)=sin(πx)/πx이다. Vθ는 동화상의 시각 속도, N_-Sf는 규격화 공간 주파수이다.

상기의 방법에서는 측정 패턴 P의 화상의 휘도 분포, 즉 동화상 응답 곡선 MPRC(y)에 기초하여 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 구하고, 이것을 MTF 함수로 변환하고 있었다.

그러나, 동화상 응답 곡선 MPRC(y)의 y를 시각 θ로 변환하고 나서 다음 식에 의해 MTF 함수를 구하고, 그것을 규격화할 수 있다. 동화상 응답 곡선 MPRC(y)를 시각 θ로 나타낸 것을 MPRC(θ)라고 쓰면, 그 MTF 함수는 이하의 식으로 구할 수 있다.

MTF(Sf)=∫MPRC(θ)sinc(Sfθ)dθ

여기서 θ는 동화상의 시각, Sf는 MPRC(θ)의 공간 주파수(단위: 사이클/도)이다. 적분 범위는 측정한 시각의 범위에 걸치는 것이 원칙이지만, 실제의 적분에 있어서 측정한 측정한 범위의 외측에 일정값의 영역을 추가하여 적분 범위를 넓게 하는 방법을 취해도 된다.

시각 θ는 동화상의 시각 속도 Vθ와 시간 t의 곱이기 때문에, 다음 식을 이용하여 시각 θ를 시간 t로 변환할 수 있다.

θ=t·Vθ

그 결과, 다음의 변환식을 얻을 수 있다.

MTF(N_Sf)=∫VθMPRC(t)sinc(N_Sft)dt

MTF는 규격화 공간 주파수 N_Sf의 함수로 된다. N_Sf=Vθ·Sf이다.

이 식은 상기한 수학식 1과 동일한 식이다.

도 6은 도 4의 엣지 형상의 측정 패턴의 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를 이용하여 규격화된 MTF 함수 MTF(N_Sf)를 구하고, 이것을 규격화 공간 주파수 N_Sf의 함수로서 나타낸 그래프이다.

이 MTF(N_Sf)의 형상은 화상의 흐릿함의 정도를 나타낸다. 규격화 공간 주파수 N_Sf의 넓은 범위에 걸쳐 MTF값이 1인 경우, 가장 흐릿함이 적다. 통상적으로 규격화 공간 주파수 N_Sf가 커짐에 따라서 MTF값은 1로부터 작아져 가는데, MTF값이 어느 정도 일찍부터 저하하는가를 수치로 나타내면, 그것을 동화상의 흐릿함의 지표로 할 수 있다. 또한, CRT-Mon에서는 MTF값>1의 부분이 있는데, 이것은 전술한 바와 같이 엣지가 강조되어 있기 때문이다.

그래서, MTF값이 1로부터 a% 내려간 곳의 규격화 공간 주파수 N_Sf를 측정한다. 이 규격화 공간 주파수 N_Sf를 N_Sf(a%)라고 쓴다. 이 N_Sf(a%)는 동화상 패턴을 어디까지 시각 인식할 수 있는지의 지표로 된다. 즉, 동화상 표시 패턴을 인식할 수 있는 최고 공간 주파수라고 생각할 수 있다.

표 1에 각종 표시기의 동화상 흐릿함 시간 N_BET와, 규격화 공간 주파수 N_Sf(50%)와, 규격화 공간 주파수 N_Sf(80%)의 관계를 예시한다.

이 표 1에 있어서 동화상 흐릿함 시간 N_BET는 도 5의 방법을 이용하여 산출한 것이다. Ave., Max. 및 Min.라고 하는 것은 측정 패턴의 계조를 6종류 준비하고, 각각에 대해서 측정한 것의 평균값, 최대값 및 최소값을 나타낸다.

도 7은 표 1의 N_BET 평균값을 횡축에, N_Sf(50%) 평균값과 N_Sf(80%) 평균값을 각각 종축에 플로팅한 그래프이다. 이 그래프로부터 N_BET 평균값과 N_Sf(50%) 평균값 사이에 확실한 상관 관계가 인지되고, N_BET 평균값과 N_Sf(80%) 평균값 사이에도 확실한 상관 관계가 인지된다.

따라서, 규격화 공간 주파수 N_Sf(a%)는 평가 대상 표시기의 동화상 패턴표시 성능을 평가하는 지표로 될 수 있음을 알 수 있다.

그런데, 동화상 패턴 표시 성능을 종래부터 연구되고 있는 시각 인식의 파라미터, 예를 들면 Contrast Sensitivity를 이용하여 평가하는 것도 생각할 수 있다. 측정 패턴의 촬상 프로파일의 공간 주파수가 높아질수록 관찰되는 화상의 콘트라스트가 저하하는 것은 경험적 사실이다. 따라서, 콘트라스트 저하의 정도는 화상의 공간 주파수의 함수로서 생각할 수 있다.

도 8은 줄무늬 패턴의 화상을 관찰했을 때의 Contrast Sensitivity를 공간 주파수의 함수로서 그린 그래프이다. 동그라미표는 단색의 명암이 있는 줄무늬 모양(초록 526nm), 사각표는 빨강과 초록의 2색의 줄무늬 모양(빨강 602nm, 초록526nm)에 대응하고 있다((Mullen, K.T. "The Contrast Sensitivity of Human Color Vision to Red-Green and Blue-Yellow Chromatic Gratings", J.Physiol., 359, 381-400(1985)).

바람직한 시각 인식의 한계값 csf에 대응하는 공간 주파수를 Sf(csf)라고 쓴다.

상기 규격화 공간 주파수 N_Sf(50%)를 이 공간 주파수 Sf(csf)로 나누면, 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 구할 수 있다.

Vθ, BlurLimit=N_Sf(50%)/Sf(csf)

예를 들면 표 1의 LCD-PC(퍼스널 컴퓨터용의 액정 표시기)의 규격화 공간 주파수 N_Sf(50%)는 21도/sec이고, 바람직한 시각 인식의 한계값를 Contrast Sensitivity=100으로 하면, 도 3으로부터 그것에 대응하는 공간 주파수 Sf(csf=100)는 3사이클/sec이다. 따라서, 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit는,

Vθ, BlurLimit=7도/sec

로 구할 수 있다.

이와 같이 시각 속도라고 하는 직감적으로 알기 쉬운 개념을 이용하여 평가 대상 표시기의 평가를 할 수 있다.

또 다른 견해를 나타낸다. 임의의 거리로부터 표시기를 보고, 동화상의 표준 시각 속도 Vav를 정한다. 흐릿함이 눈에 띄기 시작하는 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)는 다음 식으로 구할 수 있다.

Sf(limit)=N_Sf(50%)/Vav

예를 들면 32인치, 종횡비가 16/9인 표시기는 표준 목시 거리는 1195mm이다. 표시기의 끝에서 끝까지 동화상이 1초 걸려 움직인다고 하면, 시각 속도 Vav는 18.9도/sec가 된다. 규격화 공간 주파수 N_Sf(50%)는 LCD-PC(퍼스널 컴퓨터용의 액정 표시기)의 경우, 상술한 바와 같이 21도/sec이고, 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)는,

Sf(limit)=21/18.9=1.1

로 된다. CRT-Mon(퍼스널 컴퓨터용의 CRT 표시기)의 경우,

Sf(limit)=100.5/18.9=5.3

로 된다. 이 경우도 공간 주파수라고 하는 직감적으로 알기 쉬운 개념을 이용하여 평가 대상 표시기의 평가를 할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 본 발명의 실시는 상기한 형태로 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 범위 내에서 여러 가지 변경을 실시하는 것이 가능하다. 예를 들면 MTF값이 1로부터 a% 내려간 곳의 규격화 공간 주파수 N_Sf를 측정하는 경우, a의 예로 한 50%, 80%를 나타내었지만, 이들 숫자에 한하지 않고 임의의 숫자를 채용해도 된다.

본 발명은 직관적으로 이해하기 쉬운 디스플레이의 동화상 품질 평가 지표를 간단한 수순으로 취득할 수 있는 디스플레이의 평가 방법 및 장치를 제공한다.

Claims

평가 대상 표시기의 디스플레이에 비춰진 측정 패턴의 움직임에 기초하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 방법으로서,

(a) 디스플레이 상에서 측정 패턴을 이동시키고, 화상 센서의 시야를 상기 측정 패턴의 이동에 추종시켜, 측정 패턴의 화상을 촬영하여 동화상 응답 곡선을 시간의 함수로서 구하는 단계와,

(b) 얻어진 동화상 응답 곡선 MPRC(t)를, MTF(Modulation Transfer Function)로 변환하는 단계와,

(c) 상기 MTF의 가장 밝은 부분으로부터 소정 비율(a%) 저하하기 시작하는 곳의, 측정 패턴의 이동 시각 속도 Vθ를 포함하는 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 구하는 단계와,

(d) 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (d)에서, 시각 인식의 한계값 csf에 대응하는 공간 주파수 Sf(csf)를 결정하고, 상기 규격화 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를, 이 공간 주파수 Sf(csf)로 나누어 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 구하고, 이 흐릿함 한 계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
제1항에 있어서,

상기 단계 (d)에서, 동화상의 표준 시각 속도 Vav를 결정하고, 상기 규격화 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를, 시각 속도 Vav로 나누어 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 구하고, 이 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
평가 대상 표시기의 디스플레이에 비춰진 측정 패턴의 움직임에 기초하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 방법으로서,

(a) 디스플레이 상에서 측정 패턴을 이동시키고, 화상 센서의 시야를 상기 측정 패턴의 이동에 추종시켜, 측정 패턴의 화상을 촬영하여 동화상 응답 곡선을 각도 또는 각도에 대응하는 거리의 함수로서 구하는 단계와,

(b) 얻어진 동화상 응답 곡선 MPRC(θ)또는 MPRC(y)를, MTF(Modulation Transfer Function)로 변환하는 단계와,

(c1) 상기 MTF의 가장 밝은 부분으로부터 소정 비율(a%) 저하하기 시작하는 곳의, 공간 주파수의 값 Sf(a%)를 구하는 단계와,

(c2) 상기 공간 주파수의 값 Sf(a%)를, 이동 시각 속도 Vθ를 포함하는 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)로 변환하는 단계와,

(d) 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (d)에서, 시각 인식의 한계값 csf에 대응하는 공간 주파수 Sf(csf)를 결정하고, 상기 규격화 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를, 이 공간 주파수 Sf(csf)로 나누어 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 구하고, 이 흐릿함 한계 시각 속도 Vθ, BlurLimit를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
제4항에 있어서,

상기 단계 (d)에서, 동화상의 표준 시각 속도 Vav를 결정하고, 상기 규격화 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를, 시각 속도 Vav로 나누어 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 구하고, 이 흐릿함 한계 공간 주파수 Sf(limit)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 평가 방법.
평가 대상 표시기의 디스플레이에 비춰진 측정 패턴의 움직임에 기초하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 장치로서,

(A) 디스플레이 상에서 측정 패턴을 이동시키고 화상 센서의 시야를 상기 측 정 패턴의 이동에 추종시켜, 측정 패턴의 화상을 촬영하는 수단과,

(B) 얻어진 측정 패턴의 화상으로부터 동화상 응답 곡선을 시간 또는 각도의 함수로서 구하는 수단과,

(C) 얻어진 동화상 응답 곡선을, MTF(Modulation Transfer Function)로 변환하는 수단과,

(D) 상기 MTF의 가장 밝은 부분으로부터 소정 비율 저하하기 시작하는 곳의, 측정 패턴의 이동 시각 속도 Vθ를 포함하는 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 구하는 수단과,

(E) 상기 규격화된 공간 주파수의 값 N_Sf(a%)를 이용하여 디스플레이의 동화상 품질을 평가하는 수단

을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이의 동화상 품질 평가 장치.