WO2023149337A1

WO2023149337A1 - ディスプレイ光計測装置及び光計測方法、データ処理装置並びにプログラム

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Publication number: WO2023149337A1
Application number: PCT/JP2023/002447
Authority: WO
Inventors: 敏増田
Original assignee: コニカミノルタ株式会社
Priority date: 2022-02-07
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2023-08-10

Abstract

Ａ／Ｄ変換器（１０５ｂ）より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置（１）において、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段（４）と、フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段（５）と、サンプリング周波数を、設定された着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段（６）と、刺激値取得手段（４）により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段（７）を備える。

Description

ディスプレイ光計測装置及び光計測方法、データ処理装置並びにプログラム

　この発明は、ディスプレイからの光を計測するディスプレイ光計測装置、特にディスプレイの目に見えるちらつき量であるフリッカの計測が可能なディスプレイ光計測装置及び光計測方法、データ処理装置並びにプログラムに関する。

　ディスプレイパネルの特性は個体毎にバラツキを持つ。この様なパネルを個体毎に調整・検査することにより、所望の特性でかつ一定品質のディスプレイ装置に仕上げている。

　例えば、静的特性の調整・検査としてはパネル入出力特性の補正があり、輝度・色度を所望の特性に再現させるためにガンマ特性やホワイトバランスを個体毎に調整・検査する。　静的特性を取得する光計測装置（輝度色度計測）は、ディスプレイの表示輝度域がワイド・ダイナミックレンジ化していることから、低輝度域の性能(低ノイズ、高精度)が特に重要視される。

　一方、動的特性としては、ちらつきを視認レベル以下にするためにフリッカ調整・検査が実施される。

　動的特性を取得する計測器（フリッカ計測）は、ディスプレイの機能・性能向上に伴い発光波形が高振幅かつ複雑化していることから、こちらも低輝度域の性能（低ノイズ、高精度）が特に重要視されている。

　例えばOLED（Organic light emitting diode）ディスプレイの場合、忠実な色再現を実現するために調光制御に振幅変調だけでなくパルス幅変調を組み合わせた発光制御などが採用されており、高振幅で複雑な形状をした発光が一般化している。

　特にパルス幅変調においては、１フレーム期間（垂直同期周期）に複数のパルス発光制御を行っており、発光波形は画像更新周期に比べ大幅に高速化している。

　ディスプレイの動的および静的特性の両方を計測可能とする光計測装置として、例えば、ディスプレイカラーアナライザーがある。この従来の光計測装置では、動的／静的特性のそれぞれの計測に適した専用のデータ取得回路を個別に持ち、両立を実現している。

　図８に従来のディスプレイ光計測装置の概略構成を示す。図８のディスプレイ光計測装置では、ディスプレイからの入射光を光計測装置１００の集光部１０１で集光した後、光路分岐部１０２で光路を４分岐しており、その内の３分岐の光路を使い、各光路の光を光センサ(X)１０３ａ、光センサ(Y) １０３ｂ、光センサ(Z)１０３ｃでそれぞれ受光し、刺激値XYZの静的特性を取得している（輝度色度計測）。静的特性取得には、低輝度域でのS/N特性が優れる各電流積分回路１０４ａ～１０４ｃによる積分方式、つまり決められた時間の積分値（≒平均値）を取得する方式が採用されている。また、積分方式による各取得値は、アナログ／デジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）１０５ａ～１０５ｃによりデジタル値に変換され、光計測装置１００の全体を制御する制御部１０６に出力される。なお、符号１０７は、取得されたデジタル値等を記憶する記憶部である。

　一方、動的特性であるフリッカの取得に関しては、光路分岐部１０２で分岐された残り１分岐の光路を使い、この光路の光を光センサ１１０で受光することで、刺激値Yの動的特性を取得している（フリッカ計測）。
動的特性取得には、電流－電圧変換回路１１１で電圧に変換することで瞬時値を取得する逐次比較方式が採用され、また高速性が優れ、かつ計測誤差を生じさせる高周波成分を除去するローパスフィルタ１１２が介在され、ローパスフィルタ１１２の出力をＡ／Ｄ変換器１１３でデジタル変換している。

　なお、複雑化した発光波形に対するフリッカの計測手法として、非特許文献１のIEC規格「62341-6-3」に規定された手法がある。

　しかし、図８に示した従来のディスプレイ光計測装置では、光路分岐部102による光路の分岐数が多いことから、それぞれの計測に使用できる光量が減少する。このため、低輝度における計測は、光量不足によるS/Nの観点から性能限界があった。また、それぞれの分岐に対して専用の回路を持つことによりコストアップにもつながっていた。
そこで、この対策として、図９に示すように、光センサ(Y)１０３ｂによる輝度色度計測回路（静的特性向け）を利用してフリッカ計測を行うことが提案されている。なお、図8において、図７と同一構成部分については同一の符号を付す。この構成であると、光路分岐部１０２による光路は３分岐となり光量アップとコストダウン化が見込める。

IEC規格「62341-6-3」

　しかしながら、図９に示したディスプレイ光計測装置の場合、以下に示す理由によりエリアシングが発生し、フリッカ計測値に誤差が生じる問題があった。

　即ち、輝度色度計測を精度良く行うためには、光センサ(Y)１０３ｂで発生した光電流を直接積分し、その積分値をＡ／Ｄ変換する必要がある。このため、Ａ／Ｄ変換器１０５ｂよりも前段に、不要な高周波をカットするアナログのローパスフィルタであるアンチ・エリアシング・フィルタを設けることができない。

　この様な、Ａ／Ｄ変換器１０５ｂより前段にアンチ・エリアシング・フィルタを設けていない回路構成において、フリッカ計測のために光波形計測を行うと、発光波形が持つ高周波成分が低周波域にエリアシング・ノイズ（折返し雑音）を発生させることから取得波形に歪みが生じ、この歪みにより動的特性の計測精度が低下するという課題がある。

　この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタが存在しない場合でも、フリッカ計測の精度を確保することができるディスプレイ光計測装置及び光計測方法、データ処理装置並びにプログラムの提供を目的とする。

　上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置において、
　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備えたディスプレイ光計測装置。
（２）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置において、
　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備え、
　前記サンプリング周波数がフリッカ計測の誤差要因となる着目周波数の２倍以上の自然数倍であるディスプレイ光計測装置。
（３）前記着目周波数は５５Hz以上である前項１または２に記載のディスプレイ光計測装置。
（４）前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である前項１～３の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（５）前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である前項１～４の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（６）前記フリッカ計測手段は、前記刺激値取得手段により取得されたデータをデジタルフィルタ処理する前項１～５の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（７）２次元計測を行う前項１～６の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（８）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置により、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定ステップと、
　前記サンプリング周波数を、前記設定ステップで設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定ステップと、
　前記刺激値取得ステップにより取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測ステップと、
　を含むディスプレイ光計測方法。
（９）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置により、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
　前記刺激値取得ステップにより取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測ステップと、
　を含み、
　前記サンプリング周波数がフリッカ計測の誤差要因となる着目周波数の２倍以上の自然数倍であるディスプレイ光計測方法。
（１０）前記着目周波数は５５Hz以上である前項８または９に記載のディスプレイ光計測方法。
（１１）前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である前項８～１０の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１２）前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である前項８～１１の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１３）前記フリッカ計測ステップでは、前記刺激値取得ステップにより取得されたデータをデジタルフィルタ処理する前項８～１２の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１４）２次元計測を行う前項８～１３の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１５）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置であって、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、を備えたディスプレイ光計測装置の前記サンプリング周波数を決定するデータ処理装置であって、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　を備えたデータ処理装置。
（１６）Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置であって、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段を備えたディスプレイ光計測装置の前記サンプリング周波数を決定するデータ処理装置であって、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備えたデータ処理装置。
（１７）前記着目周波数は５５Hz以上である前項１５または１６に記載のデータ処理装置。
（１８）前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である前項１５～１７の何れかに記載のデータ処理装置。
（１９）前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である前項１５～１８の何れかに記載のデータ処理装置。
（２０）前記フリッカ計測手段は、前記刺激値取得手段により取得されたデータをデジタルフィルタ処理する前項１５～１９の何れかに記載のデータ処理装置。
（２１）２次元計測を行う前項１５～２０の何れかに記載のデータ処理装置。
（２２）前項１５～２１の何れかに記載のデータ処理装置がコンピュータであり、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定ステップと、
　前記サンプリング周波数を、前記設定ステップで設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定ステップと、
　を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。

　この発明に係るディスプレイ光計測装置及び光計測方法によれば、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度が所定のサンプリング周波数で連続的に取得される。このサンプリング周波数は、フリッカ計測の誤差要因となる周波数を着目周波数とすると着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定される。これによって、発光波形が持つ高周波成分が低周波域にエリアシング・ノイズ（折返し雑音）を発生させるのを防止して取得波形に歪みが生じるのを防止できるから、Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタが存在しない場合でもフリッカ計測の精度を確保することができる。

　また、アンチ・エリアシング・フィルタの削除が可能となるため、コストダウンにもなる。

　この発明に係るデータ処理装置によれば、前記着目周波数を設定し、設定された着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように前記サンプリング周波数を決定することができる。

　この発明に係るプログラムによれば、前記着目周波数または周期を設定し、設定された着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように前記サンプリング周波数を決定する処理を、コンピュータに実行させることができる。

この発明の第１の実施形態に係るディスプレイ光計測装置の構成を示すブロック図である。（Ａ）はディスプレイの制御信号の波形図、（Ｂ）はその一部拡大図である。ディスプレイの発光波形を構成する周波数成分と強度（周波数スペクトル）を示す図である。視感度特性TCSFを示す図である。この発明の第２の実施形態を示すブロック図である。この発明の第３の実施形態を示すブロック図である。この発明の第４の実施形態を示すブロック図である。従来のディスプレイ光計測装置の構成を示すブロック図である。図８の従来のディスプレイ光計測装置の課題を解決するために提案されたディスプレイ光計測装置の構成を示すブロック図である。

　以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１の実施形態］
＜ディスプレイ光計測装置の構成＞
　図１は、この発明の一実施形態に係るディスプレイ光計測装置（以下、単に光計測装置ともいう）１の機能構成を示すブロック図である。図１に示すように、光計測装置１は集光部２と、光路分岐部３と、刺激値取得部４と、着目周波数設定部５と、サンプリング周波数決定部６と、フリッカ値導出部７等を１つの装置内に備え、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１０と通信可能に接続されている。符号１１はＰＣに対する操作部、符号１２は表示部である。

　集光部２は集光レンズ等からなり、計測対象物であるディスプレイから発光された光を集光する。

　光路分岐部３は、集光部２で集光された光の光路を３分岐する。

　刺激値取得部４は、光路分岐部３による３分岐の光路を使い、各光路の光を受光する光センサ(X)４１ａ、光センサ(Y)４１ｂ、光センサ(Z) ４１ｃと、出力部４２を備え、各光センサ４１ａ～４１ｃの出力を出力部４２により、後述する方法で決定されたサンプリング周波数に対応する一定時間間隔にて連続的に取得し、それを刺激値強度の連続データに変換する機能を有する。光センサ(Y) ４１ｂの出力はフリッカ計測用にも使用される。

　光センサ４１ａ～４１ｃは、三刺激値直読型でも良いし分光型でも良い（分光型の場合、光センサ数は取得波長数に依存する）。変換される刺激値は、例えば、輝度、色度(xy)、XYZで示される三刺激値などがある。刺激値の連続データ変換において、ノイズを除去するためにフィルタ処理を実施しても良い。例えば、前後データを活用した移動平均処理を適用しても良い。

　出力部４２は、図示は省略したが、図９に示した光計測装置１００と同様に、３個の光センサ４１ａ～４１ｃに対してそれぞれ１個合計３個の電流積分回路と、各電流積分回路の後段にそれぞれ１個合計３個のＡ／Ｄ変換器を備えている。本実施形態では、出力部４２は、電流積分回路での積分方式により各光センサ４１ａ～４１ｃのデータを取得する。積分方式はS/Nが優れるので計測精度を向上させる事ができる。一方で積分方式では、前述したように、Ａ／Ｄ変換器の前段にアンチ・エリアシング・フィルタを設けることができず、本実施形態でもアンチ・エリアシング・フィルタを備えていない。このため、フリッカ計測（波形計測）においては誤差が生じる、といった課題がある。

　この実施形態では、この課題を後述する手段で抑制する。また、積分方式では逐次方式のようにデータ取得速度を大きくできないという欠点があるが、フリッカ計測用途においては人間の視覚応答が遅いので問題とならない。

　着目周波数設定部５は後述する着目周波数を設定する。周波数と周期は表裏一体の関係にあることから、「着目周波数の設定」には、着目周波数そのものの設定のみならず、着目周期を設定することによって、その着目周期に対応する着目周波数が自動的に設定される場合も含まれる。この実施形態では、設定は外部のＰＣ１０を介してユーザーからの指示に基づいて行われるものとするが、光計測装置１に対するユーザーの直接の入力に基づいて行われても良い。あるいは、後述するように、光波形の周波数検知部を設け、周波数検知部の検知結果を基に設定しても良い。周波数検知部の検知結果を基にした着目周波数の設定についても後述する。

　サンプリング周波数決定部６は、刺激値取得部４が光センサ４１ａ～４１ｃの出力を取得するためのサンプリング周波数を決定する。なお、「サンプリング周波数の決定」には、サンプリング周波数そのものの決定のみならず、サンプリング周期の決定により、サンプリング周波数が自動的に決定される場合も含まれる。

　フリッカ値導出部７は、光センサ(Y)４１ｂから出力され出力部４２で取得されたデータを用いて、後述する方法によりフリッカの計測を行うものであり、TCSF(temporal contrast sensitivity function：時間コントラスト感度関数)を記憶する視感度視感度記憶部７１と、TCSFを畳み込んでフリッカ値を導出するフリッカ導出部７２を備えている。

　操作部１１は、ユーザーが光計測装置１に対しＰＣ１０を介してデータ入力その他の操作を行うものである。

　表示部１４は、ＰＣ１０を介して、出力部４２で取得された光波形や、フリッカ値導出部７で導出されたフリッカ値等を表示する。

　着目周波数設定部５による着目周波数の設定処理、サンプリング周波数決定部６によるサンプリング周波数の決定処理は、ディスプレイ光計測装置１に搭載されたプロセッサが、図示しない記憶部に格納された動作プログラムに従って動作することにより実行される。
＜着目周波数の設定＞
　この実施形態では、垂直同期信号（Vsync）の周波数15Hzの駆動条件で動作しているディスプレイの光波形計測を例に取って説明する。発光制御はパルス幅変調と振幅変調のハイブリッド制御であり、パルス幅変調のパルス数は１６とした。制御信号を図２（Ａ）に、その拡大図を同図（Ｂ）に示す。

　着目周波数設定部５は、フリッカ計測において誤差要因となる周波数を着目周波数として設定する。着目周波数の設定は、前述したように、光計測装置１とＰＣ１０を通信接続し、ユーザーがＰＣ１０を介して書き込んで設定する方式としたが、ユーザーが光計測装置１に直接書き込んで設定する方式でも良い。
着目周波数は、従来の輝度計測の場合だとVsync周波数を選択するが、本実施形態では異なる周波数を選択することも可能である。フリッカ計測においては、光量変動量（振幅）が最大値となる周波数を選択することが好ましい。具体的には、本実施形態の場合、着目周波数は従来のVsync周波数15Hzではなく、パルス幅変調制御を実施している周期が光量変動量の最大値となり、その周波数は15×16=240Hzとなる。
＜サンプリング周波数の決定＞
　サンプリング周波数決定部６は、サンプリング周波数を着目周波数の２倍以上の自然数倍となるように決定し、決定したサンプリング周波数に対応する一定時間間隔で出力部４２は刺激値に相当する強度を取得する。サンプリング周波数を着目周波数の２倍以上の自然数倍となるように決定することで、後述するように、エリアシング・ノイズ周波数を人間が感度を有する周波数帯域から最大限遠ざけることが可能となる。なお、サンプリング周波数を着目周波数と同じ（１倍）とするのは実用性に乏しい。

　サンプリング周波数については使用可能な上限値を設け、下記式（１）に従い導出しても良い。これにより、S/Nを確保する条件において最速のサンプリング周波数を選択可能となる。

　サンプリング周波数=着目周波数×自然数=着目周波数×Rounddown (上限周波数／着目周波数) 　　・・・式（１）
　本実施形態では、不要な高速化は、入射光量の低下や回路ノイズの増加を招くため、S/Nの悪化を生じさせることから、上限周波数を2.9kHzに設定した。その結果、倍率（オーバーサンプリング量）は１２倍、サンプリング周波数は2880Hzとなった。

　なお、サンプリング周波数の決定は、上記に限定されない。例えば、上限周波数以下となる倍率の中から、ユーザーが選択したものをサンプリング周波数として決定しても良い。　また、別の例としては、単純にユーザーが倍率を指定することで決定しても良い。

　倍率の選択は、測定対象種や駆動条件などに合わせて変更しても良い。例えば振幅変調駆動であれば低速にしてS/N優先とし、PWM変調駆動であれば高速にするなどである。　速度優先モードでは、ユーザーが予め最低倍率もしくは下限周波数（最低倍率＝Roundup（下限周波数／着目周波数））を設定できるようしても良い。この様に構成することで、ユーザー操作を簡略化できる。　
＜フリッカ値の導出について＞
　フリッカ値導出部７によるフリッカ値の導出は従来の手法を適用して行われる。例えば、IEC規格「62341-6-3」により、フリッカ値を導出する。この方法は、取得した連続刺激値に対して、フリッカ導出部７２が視感度記憶部７１に記憶されている視感度特性TCSF（図４に示す）の畳込みを行うことで、目の時間応答を考慮した刺激値を導出し、その刺激値からフリッカ指標を導出するものであり、以下のフローに従って処理される。すなわち、
（１）発光しているディスプレイの刺激値を連続取得する。
（２）取得データに対して離散フーリエ変換（DFT）処理を行い、周波数スペクトルに変換する。
（３）得られた周波数スペクトルをTCSFと畳込み演算し、目の特性を重畳させる。
（４）逆フーリエ変換（iDFT）処理を行い、TCSF重畳した刺激値を生成する。
（５）TCSFが重畳された刺激値データの（最大値（Max）－最小値（Min））/平均値（Ave）を計算し、フリッカ量を指標化する。
＜本実施形態の効果＞
　本実施形態によれば、フリッカ計測において、エリアシング・ノイズ（折り返し雑音）を低減できる原理を説明するために、まずは、本実施形態での発光波形を構成する周波数成分と強度（周波数スペクトル）を図３に示す。図３は、折り返しノイズが無視できる様な十分に高いサンプリング周波数で取得した周波数スペクトルで、横軸が周波数、縦軸が強度を示す。

　発光波形は、Vsync周波数15Hzを基本周波数とする成分と、パルス幅変調パルス240Hzを基本周波数とする成分、及びそれらの高調波により構成される。振幅は、パル幅変調している240Hzとその高調波が大きくなる。

　この様な周波数成分を持つ波形を、Ａ／Ｄ変換器の前段にアンチ・エリアシング・フィルタが無い光計測装置１で取得すると、エリアシング・ノイズが生じてしまう。これらノイズは、図４に示す視感度特性TCSFを重畳しても目が応答する低周波帯（例えば、55Hz以下）に成分が残ってしまい、これがフリッカ計測において誤差を生じさせてしまう。

　図３のスペクトルを持つ発光波形に対して一例を示すと、サンプリング周波数を本実施形態での上限周波数である2.9kHzとした場合、エリアシング・ノイズが周波数の低い順に20Hz（本来は2880Hzの成分）、220Hz(同3120Hz)、260Hz(同2640Hz)、460Hz(同3360Hz)、・・・で生じる。フリッカ計測においては、目の応答帯域に20Hzのノイズ成分が残存することになる。このため、ＩＥＣ規格によるフリッカ計測においては、このノイズ成分が上述のフロー（４）の工程で波形の歪みを生じさせ、フロー（５）の工程でフリッカ値に誤差を生じさせることになる。

　これに対し、本実施形態で決定したサンプリング周波数2880Ｈｚで波形取得した場合、エリアシング・ノイズが周波数の低い順に240Hz（本来は2640Hz、3120Hzの成分）、480Hz(同2400Hz、3360Hz)、240×nHz・・・に生じてしまう。しかし、最低周波数のノイズが240Hzであるため、ノイズ成分が55Hz以下の目の応答帯域に発生することを回避させることができる。故にフリッカ計測において、計測精度の確保が可能となる。

　また、アンチ・エリアシング・フィルタは用いないから、コストダウンにも資することができる。
［第２の実施形態］
　図５はこの発明の第２の実施形態を示すブロック図である。この実施形態では、計測ヘッド２０とデータ処理装置３０を備えたディスプレイ光計測システムを示している。そして、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得部４が計測ヘッド２０に備えられる一方、サンプリング周波数の決定やフリッカ値の導出はＰＣからなるデータ処理装置３０で行われ、データ処理装置３０で決定されたサンプリング周波数が計測ヘッド２０に送信される構成となっている。

　具体的には、計測ヘッド２０には、集光部２と、光路分岐部３と、刺激値取得部４が備えられている。集光部２、光路分岐部３、刺激値取得部４の構成は、図１に示した光測定装置１における集光部２、光路分岐部３、刺激値取得部４の構成と同じである。

　一方、データ処理装置３０には、着目周波数設定部５と、サンプリング周波数決定部６と、フリッカ値導出部７が備えられている。着目周波数設定部５、サンプリング周波数決定部６、フリッカ値導出部７の構成は、図１に示した光測定装置１における着目周波数設定部５、サンプリング周波数決定部６、フリッカ値導出部７の構成と同じである。

　また、計測ヘッド２０とデータ処理装置３０とは通信手段（図示せず）を介して相互に通信可能となっており、データ処理装置３０は着目周波数設定部５で設定された着目周波数を基にサンプリング周波数決定部６で決定されたサンプリング周波数を、計測ヘッド２０に送信する。計測ヘッド２０の出力部４２は、送信されてきたサンプリング周波数で刺激値に相当する強度を連続的に取得する。

　計測ヘッド２０は、出力部４２で取得された少なくとも光センサ(Y)からのデータをデータ処理装置３０に送信し、データ処理装置３０のフリッカ値導出部７は、受信したデータを用いてフリッカ値を導出する。

　着目周波数の設定、サンプリング周波数の決定、フリッカ値の導出等は、第１の実施形態と同じ方法によって行われる。データ処理装置３０による着目周波数の設定、サンプリング周波数の決定、フリッカ値の導出等は、データ処理装置３０のプロセッサが図示しない記憶部に格納された動作プログラムに従って動作することにより実行される。

　また、第２の実施形態では、フリッカ値導出部７がデータ処理装置３０に備えられている場合を示したが、フリッカ値導出部７は計測ヘッド２０に備えられていても良い。
［第３の実施形態］
　図６はこの発明の第３の実施形態を示すブロック図である。この実施形態においても、計測ヘッド２０とデータ処理装置３０を備えたディスプレイ光計測システムを示している。図５の第２の実施形態と比べて、データ処理装置３０に備えられたフリッカ値導出部７の構成が異なっており、デジタルフィルタを活用したフリッカ値の計測手法を採用している。フリッカ値導出部７以外の構成については図５に示した実施形態と同様であるので詳細な説明は省略する。

　具体的には、フリッカ導出部７は、応答記憶部７３と、デジタルフィルタ処理部７４と、フリッカ導出部７２を備えている。

　デジタルフィルタ処理部７４は、計測ヘッド２０の出力部４２で取得された刺激値強度の連続データに対し、応答記憶部７３に記憶されているインパルス応答特性によりデジタルフィルタ処理を施し、視感刺激応答が重畳されたデータを生成する。このデータを用いて、フリッカ導出部７２がフリッカ値を導出する。デジタル処理によって得られた重畳刺激値データは波形歪みが生じておらず視認性の高い波形となるから、フリッカの動的解析精度が向上し、良好なフリッカ計測を行うことができる。

　このように、デジタルフィルタを活用することにより、視感刺激値応答を導出し、フリッカ値の動的変化を計測できる。

　なお、第３の実施形態においても、フリッカ値導出部７は計測ヘッド２０側に備えられていても良い。
［第４の実施形態］
　図７はこの発明の第４の実施形態を示すブロック図である。この実施形態では、光計測装置１は刺激値直読型の輝度計測装置として構成されている。

　光計測装置１は、刺激値取得部４と、着目周波数設定部５と、サンプリング周波数決定部６と、フリッカ値導出部７を、１つの装置内に備えている。

　刺激値取得部４は、ディスプレイからの光を受光する光センサ４３と、光センサ４３の出力を、決定されたサンプリング周波数に対応する一定時間間隔にて連続的に取得する出力部４４を備えている。この実施形態では、取得方式として、高速サンプリングが可能な逐次比較方式を採用しているが、コスト削減のため、アンチ・エリアシング・フィルタに相当するローバスフィルタ（LPF）は削除している。

　着目周波数設定部５は着目周波数を設定するが、この実施形態では周波数検知部５１を備えており、この周波数検知部５１で検知された周波数を着目周波数として設定する。着目周波数の設定およびサンプリング周波数決定部６によるサンプリング周波数の決定については後述する。

　フリッカ値導出部７は、応答記憶部７３とデジタルフィルタ処理部７４とフリッカ導出部７２を有し、図６に示した第３の実施形態と同様に、デジタルフィルタを活用したフリッカ値の計測を行う。
＜着目周波数の設定＞
　次に、第４の実施形態における着目周波数の設定について説明する。この実施形態では、本測光の前にプレ測光を行い、プレ測光により得られたデータに対して周波数検知部５１が周波数スペクトル解析を実施し、振幅強度が大きい周波数を抽出して着目周波数として設定する。なお、周波数検知部５１による着目周波数の検出は、この方法に限定されることはない。例えば、スペクトル解析ではなく自己相関法などの波形解析により、変動周期（周波数）を直接求めても良い。
この例では、着目周波数として、振幅が最大である240Hzが検出され設定されたものとする。
＜サンプリング周波数の決定＞
　目が応答する低周波帯の閾値を55Hzとしたとき、着目周波数が110Hz（=55Hz×２）を超える高周波である場合、オーバーサンプリング量は、着目周波数の１/２に対する自然数倍（３倍以上）でも良い。この様にすることで、人間が感度を有する周波数帯域にエイリアシング・ノイズが発生することを抑制させることが可能となるとともに、選択可能なサンプリング周波数が増加する。

　一例を示すと、サンプリング周波数は、下記式（２）により速度優先モードにて決定した。本実施形態では、下限周波数は3kHzと設定した。その結果、倍率（オーバーサンプリング量）は12.5倍、サンプリング周波数は3kHzとなった。

　サンプリング周波数 = 着目周波数／２×（自然数）
= 着目周波数× Roundup（下限周波数／着目周波数）・・・式（２）
＜第４の実施形態の効果＞
　上記により決定したサンプリング周波数（3kHz）で波形取得した場合、エリアシング・ノイズが周波数の低い順に、120Hz（本来は2880Hz、3120Hzの成分）、240Hz(同5760Hz、6240Hz)、120×nHz・・・に生じてしまうが、ノイズ成分が55Hz以下の目の応答帯域に発生することを回避させることができる。故に視感刺激値応答の生成、およびフリッカ値導出において、計測精度の確保が可能となる。

　また、アンチ・エリアシング・フィルタに相当するローバスフィルタは用いないから、コストダウンにも資することができる。

　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。例えば、フリッカ値導出部７によるフリッカ値の導出は、JEITA方式にて行っても良い。

　また、光計測装置１や光計測システムは、静的特性と動的特性の取得を両立させたものでも良いし、動的特性取得のみに特化したいわゆるフリッカ計測専用機であっても良い。

　また、２次元センサを用いた光計測装置やシステムにも適用でき、２次元色彩輝度計（例えば、コニカミノルタ株式会社製の商品名「CA-2500」）や、特開２００３－２５４８６０号公報に開示されている２次元フリッカ計測装置に適用しても良い。２次元センサのフレームレートを本実施形態で決定したようなサンプリング周波数とし、連続画像を取得することにより本実施形態と同様の効果を得ることができる。これにより、フリッカの分布計測までもが可能となる。２次元センサの測光方式は、原理的に積分方式に該当するので、本発明と親和性が高い。

　本願は、２０２２年２月７日付で出願された日本国特許出願の特願２０２２－０１６９８８号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。

　この発明は、ディスプレイからの光の計測等に利用可能である。

　１　　ディスプレイ光計測装置
　２　　集光部
　３　　光路分岐部
　４　　刺激値取得部
　４１ａ～４１ｃ　光センサ
　４２　出力部
　５　　着目周波数設定部
　５１　周波数検知部
　６　　サンプリング周波数決定部
　７　　フリッカ値導出部（フリッカ計測手段）
　７１　視感度記憶部
　７２　フリッカ導出部
　７３　応答記憶部
　７４　デジタルフィルタ処理部
　１０　パーソナルコンピュータ
　１１　操作部
　１２　表示部
　２０　計測ヘッド
　３０　データ処理装置
　１０３ａ～１０３ｃ　光センサ
　１０４ａ～１０４ｃ　電流積分回路
　１０５ａ～１０５ｃ　Ａ／Ｄ変換器

Claims

　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置において、
　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備えたディスプレイ光計測装置。
　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置において、
　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備え、
　前記サンプリング周波数がフリッカ計測の誤差要因となる着目周波数の２倍以上の自然数倍であるディスプレイ光計測装置。
　前記着目周波数は５５Hz以上である請求項１または２に記載のディスプレイ光計測装置。
　前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である請求項１～３の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
　前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である請求項１～４の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
　前記フリッカ計測手段は、前記刺激値取得手段により取得されたデータをデジタルフィルタ処理する請求項１～５の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
　２次元計測を行う請求項１～６の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置により、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定ステップと、
　前記サンプリング周波数を、前記設定ステップで設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定ステップと、
　前記刺激値取得ステップにより取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測ステップと、
　を含むディスプレイ光計測方法。
　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置により、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
　前記刺激値取得ステップにより取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測ステップと、
　を含み、
　前記サンプリング周波数がフリッカ計測の誤差要因となる着目周波数の２倍以上の自然数倍であるディスプレイ光計測方法。
　前記着目周波数は５５Hz以上である請求項８または９に記載のディスプレイ光計測方法。
　前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である請求項８～１０の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
　前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である請求項８～１１の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
　前記フリッカ計測ステップでは、前記刺激値取得ステップにより取得されたデータをデジタルフィルタ処理する請求項８～１２の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
　２次元計測を行う請求項８～１３の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置であって、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段と、前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、を備えたディスプレイ光計測装置の前記サンプリング周波数を決定するデータ処理装置であって、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　を備えたデータ処理装置。
　Ａ／Ｄ変換器より前段にアンチ・エリアシング・フィルタを有していないディスプレイ光計測装置であって、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を所定のサンプリング周波数で連続的に取得する刺激値取得手段を備えたディスプレイ光計測装置の前記サンプリング周波数を決定するデータ処理装置であって、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定手段と、
　前記サンプリング周波数を、前記設定手段で設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定手段と、
　前記刺激値取得手段により取得されたデータを用いてフリッカを計測するフリッカ計測手段と、
　を備えたデータ処理装置。
　前記着目周波数は５５Hz以上である請求項１５または１６に記載のデータ処理装置。
　前記着目周波数が１１０Hz以上である場合、前記サンプリング周波数を前記着目周波数の１／２に対して３倍以上の自然数倍である請求項１５～１７の何れかに記載のデータ処理装置。
　前記着目周波数は、ディスプレイの垂直同期信号の周波数と異なり、振幅強度が垂直同期信号の振幅強度よりも大きい周波数である請求項１５～１８の何れかに記載のデータ処理装置。
　前記フリッカ計測手段は、前記刺激値取得手段により取得されたデータをデジタルフィルタ処理する請求項１５～１９の何れかに記載のデータ処理装置。
　２次元計測を行う請求項１５～２０の何れかに記載のデータ処理装置。
　請求項１５～２１の何れかに記載のデータ処理装置がコンピュータであり、
　フリッカ計測の誤差要因となる着目周波数を設定する設定ステップと、
　前記サンプリング周波数を、前記設定ステップで設定された前記着目周波数の２倍以上の自然数倍になるように決定する決定ステップと、
　を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。