WO2023189479A1 - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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WO2023189479A1
WO2023189479A1 PCT/JP2023/009570 JP2023009570W WO2023189479A1 WO 2023189479 A1 WO2023189479 A1 WO 2023189479A1 JP 2023009570 W JP2023009570 W JP 2023009570W WO 2023189479 A1 WO2023189479 A1 WO 2023189479A1
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period
response
stimulus value
time
response function
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PCT/JP2023/009570
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敏 増田
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コニカミノルタ株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J11/00—Measuring the characteristics of individual optical pulses or of optical pulse trains
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00—Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00—Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements

Definitions

  • the present invention relates to a display light measurement device that measures light from a display, and particularly to a display light measurement device and light measurement method suitable for measuring flicker, which is the amount of visible flickering of a display, a data processing device, and a program.
  • light emission waveforms are becoming more complex.
  • OLED Organic Light-Emitting Diode
  • light emission control that combines not only amplitude modulation but also pulse width modulation is used for gradation control in order to achieve faithful color reproduction.
  • Light emission with complex waveforms is becoming common.
  • pulse width modulation a plurality of pulse light emission controls are performed in one frame period (vertical synchronization period), and the light emission waveform is faster than the image update period, and the waveform is steep and high in amplitude.
  • a display color analyzer (one example is CA-410 manufactured by Konica Minolta, Inc.) is known as an optical measurement device that measures visible flicker on a display.
  • Such a display color analyzer is equipped with an optical sensor inside to obtain fluctuations in stimulus values and measure flicker values.
  • a sequential acquisition method that acquires instantaneous values
  • an integral acquisition method that acquires integral values over a predetermined time.
  • the sequential acquisition method has excellent high-speed performance, while the integral method has excellent low-luminance measurement performance.
  • the JEITA method is a common method for measuring flicker that occurs on displays.
  • this method can effectively measure simple light emission waveforms such as liquid crystal (LCD), it is not suitable for complex waveforms because the measured values do not match visual observation.
  • LCD liquid crystal
  • This standard convolves the acquired continuous stimulus values with TCSF (temporal contrast sensitivity function), which indicates the sensitivity characteristics of the eye to the emission frequency, to create a stimulus that takes into account the temporal response of the eye.
  • a flicker index is derived from the stimulus value.
  • the specific processing procedure is as follows. (1) Continuously acquire the stimulus value of the display that is emitting light. (2) Perform discrete Fourier transform (DFT) processing on the acquired data and convert it into a frequency spectrum. (3) Convolution the obtained frequency spectrum with TCSF and superimpose the eye characteristics. (4) Perform inverse Fourier transform (iDFT) processing to generate TCSF-superimposed stimulus values. (5) Calculate (maximum value (Max) - minimum value (Min) / average value (Ave)) of the stimulus value data on which TCSF is superimposed, and index the amount of flicker.
  • DFT discrete Fourier transform
  • iDFT inverse Fourier transform
  • the digital Fourier transform (DFT, iDFT) is an operation that assumes that the input waveform has periodicity and is synchronized, and this digital Fourier transform is incorporated into the flicker measurement method.
  • DFT digital Fourier transform
  • iDFT the digital Fourier transform
  • FIG. 6 (A) shows the light emission waveform of a display operating under the driving condition of a vertical synchronization signal (Vsync) frequency of 29.126 Hz, and the light emission control is a hybrid control of pulse width modulation and amplitude modulation. The number of pulses is 4.
  • FIG. 3B is a graph of superimposed stimulus values after digital filter processing. As shown in FIG. 5B, spike-like noise occurs in the superimposed stimulus value.
  • the object of the present invention is to provide a display light measurement device, a light measurement method, a data processing device, and a program, which are capable of performing flicker measurement with high reliability and high measurement accuracy.
  • Stimulus value acquisition means that receives the light from the display and continuously acquires the intensity corresponding to the stimulation value at regular time intervals; a setting means for setting a period of light intensity fluctuation of the display as a period of interest; determining means that uses the time of a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulation response as a variable, and changes and determines the time of the response function according to the period of interest set by the setting means; A digital filter that performs digital filter processing on continuous data of stimulus value intensities acquired by the stimulus value acquisition means using a response function whose time is determined by the determination means to generate data on which the visual stimulus response is superimposed.
  • a display light measurement device equipped with (2) a stimulus value acquisition means that receives the light from the display and continuously acquires the intensity corresponding to the stimulus value at regular time intervals; The continuous data of the stimulus value intensity acquired by the stimulus value acquisition means is subjected to digital filter processing using a response function representing an impulse response characteristic corresponding to the visual stimulus response, and the data on which the visual stimulus response is superimposed is obtained.
  • digital filter processing means for generating Equipped with A display light measurement device that determines a time of the response function used for digital filter processing according to the period of interest, when a period of light intensity fluctuation of the display is a period of interest.
  • the display light measuring device according to item 1 or 2 wherein the time of the response function is an integral multiple of the period of interest.
  • the display light measurement device according to any one of items 1 to 3 above, which converts the time resolution of the response function or the unit time of the stimulus value acquisition period by the stimulus value acquisition means.
  • the display light measuring device according to any one of items 1 to 4 above, wherein the acquisition cycle of the stimulus value is changed according to the cycle of interest.
  • the response function is generated from the frequency characteristics of the eye by inverse Fourier transform, 6.
  • the display light measuring device according to any one of items 1 to 5 above, wherein the frequency characteristic of the eye is adjusted in frequency resolution and number of data so as to have a desired time before inverse Fourier transformation.
  • the continuous data of the stimulus value intensities acquired in the stimulus value acquisition step is digitally filtered using a response function representing an impulse response characteristic corresponding to the visual stimulus response, and the data on which the visual stimulus response is superimposed is obtained.
  • a digital filtering step to generate including; A display light measurement method, wherein when a period of light intensity fluctuation of the display is a period of interest, a time of the response function used for digital filter processing is determined according to the period of interest.
  • the display light measurement method according to any one of items 7 to 9, wherein the time resolution of the response function or the unit time of the stimulus value acquisition period by the stimulus value acquisition means is converted.
  • the display light measurement method according to any one of items 7 to 10, wherein the acquisition period of the stimulus value is changed according to the period of interest.
  • the response function is generated from the frequency characteristics of the eye by inverse Fourier transform, 12.
  • the display light measurement method according to any one of items 7 to 11, wherein the frequency characteristic of the eye is adjusted in frequency resolution and data number so as to have a desired time before inverse Fourier transformation.
  • receiving means for receiving continuous data of stimulus value intensity obtained by receiving light from the display and continuously acquiring intensity corresponding to the stimulus value at fixed time intervals; a setting means for setting a period of light intensity fluctuation of the display as a period of interest; determining means that uses the time of a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulation response as a variable, and changes and determines the time of the response function according to the period of interest set by the setting means; digital filter processing for performing digital filter processing on the continuous data of stimulus value intensities received by the receiving means using a response function whose time is determined by the determining means to generate data on which the visual stimulus response is superimposed; means and A data processing device equipped with (14) receiving means for receiving continuous data of stimulus value intensity obtained by receiving light from the display and continuously acquiring intensity corresponding to the stimulus value at fixed time intervals; Digital filter processing is performed on the continuous data of stimulus value intensities received by the receiving means using a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response to generate data on which the visual stimulus response is super
  • digital filter processing means Equipped with A data processing device that determines a time of the response function used for digital filter processing according to the period of interest, when the period of light intensity fluctuation of the display is the period of interest.
  • the data processing device according to any one of items 13 to 16 wherein the acquisition period of the stimulus value is changed according to the period of interest.
  • the response function is generated from the frequency characteristics of the eye by inverse Fourier transform, 18.
  • step and A program that causes a computer to execute (20) a receiving step of receiving continuous data of stimulus value intensity obtained by receiving light from the display and continuously acquiring intensity corresponding to the stimulus value at fixed time intervals; Digital filter processing is performed on the continuous data of stimulus value intensities received in the receiving step using a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response to generate data on which the visual stimulus response is superimposed. a digital filtering step; make the computer run A program for causing the computer to execute a process of determining a time of the response function used for digital filter processing according to the period of interest, when the period of light intensity fluctuation of the display is the period of interest. (21) The program according to item 19 or 20, wherein the time of the response function is an integral multiple of the period of interest.
  • the response function is generated from the frequency characteristics of the eye by inverse Fourier transform, 24.
  • Digital filter processing is performed on continuous intensity data using a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response.
  • the time of the response function is determined according to the cycle of light intensity fluctuation of the display, which is the cycle of interest.
  • the average luminance values in the period going back in time will match, making it possible to avoid offset even in the case of a steep emission waveform, and obtaining a superimposed stimulus value in which the generation of spike-like noise is suppressed. By using this superimposed stimulus value, it is possible to perform flicker measurement with high robustness while ensuring measurement accuracy.
  • continuous data of the stimulus value intensity obtained by receiving the light of the display and continuously acquiring the intensity corresponding to the stimulus value at fixed time intervals is received.
  • the time of the response function is adjusted according to the period of interest, which is the period of light intensity fluctuation of the display.
  • a computer can be made to execute the processing to be determined.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a display light measurement system according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of impulse response characteristics corresponding to a visual stimulation response.
  • (A) is a diagram showing an example of the light emission waveform of the display
  • (B) is a waveform diagram of the response function used
  • (C) is a waveform diagram of superimposed stimulus value data generated by digital filter processing.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a display light measurement device according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a waveform diagram showing an example of the frequency characteristics of the eye.
  • 2A and 2B are diagrams for explaining conventional problems, in which (A) is a diagram showing an example of a light emission waveform of a display, and (B) is a waveform diagram of superimposed stimulus value data generated by digital filter processing.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the functional configuration of a display light measurement system (hereinafter also simply referred to as an optical measurement system) 10 using a data processing device according to an embodiment of the present invention.
  • a display light measurement system hereinafter also simply referred to as an optical measurement system
  • the optical measurement system 10 includes a measurement head 20, a personal computer (PC) 30 as a data processing device, an operation section 11 for the PC, and a display section 12.
  • PC personal computer
  • the measurement head 20 includes a light condensing section 2, an optical path branching section 3, and a stimulus value acquisition section 4.
  • the condensing unit 2 is composed of a condensing lens, etc., and condenses the light emitted from the display, which is the object to be measured.
  • the optical path branching section 3 branches the optical path of the light focused by the light condensing section 2 into three.
  • the stimulus value acquisition unit 4 uses three branched optical paths by the optical path branching unit 3, and includes an optical sensor (X) 41a, an optical sensor (Y) 41b, and an optical sensor (Z) 41c that receive light from each optical path, and an output unit. 42, and has a function of continuously acquiring the output of each optical sensor 41a to 41c at a fixed time interval corresponding to the sampling frequency by the output unit 42, and converting it into continuous data of stimulus value intensity.
  • the output of the optical sensor (Y) 41b is also used for flicker measurement.
  • the optical sensors 41a to 41c may be of a tristimulus value direct reading type or a spectroscopic type.
  • Stimulus values to be converted include, for example, luminance, chromaticity (xy), and tristimulus values indicated by XYZ.
  • filter processing may be performed to remove noise. For example, moving average processing using previous and subsequent data may be applied.
  • the output section 42 includes a total of three current integrating circuits, one for each of the three optical sensors 41a to 41c, and a total of three A/C circuits, one after each current integrating circuit. Equipped with a D converter.
  • the output unit 42 acquires data from each of the optical sensors 41a to 41c using an integration method using a current integration circuit.
  • the integral method has an excellent S/N ratio, so it can improve measurement accuracy.
  • the integral method has the disadvantage that it cannot increase the data acquisition speed like the sequential method, but this does not pose a problem in flicker measurement applications because the human visual response is slow.
  • the outputs of each of the optical sensors 41a to 41c are acquired at a period of, for example, 333.3 ⁇ sec.
  • the data acquisition cycle may be changed depending on the type of display to be measured, driving conditions, etc. For example, if the driving condition is amplitude modulation driving, the speed is set low to give priority to S/N, and if the driving condition is PWM modulation driving, the speed is set to high speed.
  • the PC 30 functionally includes a period of interest setting section 5 and a flicker value deriving section 7.
  • the period of interest setting unit 5 sets a period of interest, which will be described later, in order to improve the measurement stability (robustness) of flicker measurement. Since frequency and period are two sides of the same coin, a configuration may be adopted in which the period of interest is automatically calculated and set by setting the frequency of interest. In this embodiment, it is assumed that the settings are performed based on instructions from the user to the PC 30. Alternatively, as will be described later, an optical waveform frequency detection unit may be provided and the setting may be made based on the detection result of the frequency detection unit.
  • the flicker value deriving unit 7 measures flicker using the data output from the optical sensor (Y) 41b and acquired by the output unit 42 by a method described later, and includes a response storage unit 71 and a response function. It includes a determining section 72, a digital filter processing section 73, and a flicker deriving section 74.
  • the response storage unit 71 stores a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response.
  • FIG. 2 An example of an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response is shown in FIG. 2.
  • the response period to be memorized is sufficient as long as it is the time until the eye response converges.
  • the eye response typically converges after 0.5 seconds.
  • the visual stimulus response which is a sensory characteristic, is highly dependent on the individual, the environment, and the display that is the object to be measured. For this reason, a plurality of response functions may be stored in the response storage section 31 and used depending on the conditions. Further, the configuration may be such that the user can store (register) the response function in the response storage section 31.
  • parameters on which the visual stimulus response depends include the measurement area of the stimulus value acquisition unit 20, brightness, color, gender, age, ambient brightness, and individuals.
  • the selection of the response function may be performed manually by the user, or may be automatically selected by the optical measurement device 1. For example, when using different colors as parameters, automatic selection can be achieved by utilizing the stimulus values acquired for flicker measurement.
  • a sensor may be provided in the optical measuring device 1, and the currently measured color may be checked by the sensor and switched automatically.
  • the response storage unit 31 does not need to be built into the data processing device 3, and may exist externally.
  • the response function may be acquired from the external response storage section 31 and processed.
  • the response function determination unit 72 uses the time of the response function selected from the plurality of response functions stored in the response storage unit 71 (also referred to as response function time) as a variable, and uses the time of interest set in the attention period setting unit 5 as a variable. Change and decide the time according to the cycle. In this embodiment, it is desirable that the time of the response function be an integral multiple of the period of interest.
  • the average luminance value in the period going back from the current time in response function time will be the same at any time, and offset can be avoided even in steep waveforms. This makes it possible to eliminate spike-like noise that occurs in superimposed stimulus values.
  • the time of the response function is derived according to the following formula (1), with a lower limit set in consideration of the time required for the eye to react. This makes it possible to set the time of the response function that shortens the invalid period (see explanation of digital filter processing below) under measurement conditions that avoid noise.
  • Time of response function ⁇ Period of interest ⁇ (natural number) ⁇ Period of interest ⁇ RoundUp (lower limit of response time/period of interest) ...Formula (1)
  • the lower limit of response time was set to 0.5 seconds.
  • the response function time was 0.515 seconds.
  • the determination of the time of the response function is not limited to the above.
  • the user may select/determine the magnification from among the magnifications for which the time of the response function is equal to or greater than the lower limit value.
  • the user may simply specify and determine the magnification.
  • the selection of magnification may be changed according to the response characteristics used for flicker measurement.
  • the response function determining unit 72 also have a function of converting the time resolution of the response function as a pre-processing of the digital filter processing.
  • the response function previously stored in the response storage unit 71 is converted to 333 ⁇ sec, which is the same as the stimulus value period, using a linear interpolation method.
  • the time interval matching method is not limited to this, and may be multidimensional interpolation. Further, the interpolation target may be continuous stimulus value data.
  • the digital filter processing unit 73 receives the continuous data of the stimulus value intensity acquired by the output unit 42 of the stimulus value acquisition unit 4, acquires the response function whose time has been determined from the response function determination unit 72, and receives the received stimulus value.
  • the continuous intensity data is digitally filtered using the acquired response function to generate data on which a visual stimulus response is superimposed (also referred to as superimposed stimulus value data in the following description).
  • the impulse response period is set to 0.5 seconds or less, at which time the eye response converges. Digital filter processing is performed using only this response of 0.5 seconds or less.
  • the timing of digital filter processing is not limited; it may be performed after successive stimulus values have been acquired, or the acquired stimulus values may be processed sequentially even if all data have not yet been acquired. .
  • the flicker deriving unit 74 derives a flicker index using the superimposed stimulus value data generated by the digital filter processing unit 73.
  • (Max-Min)/Ave is derived for the entire time period of the superimposed stimulus value data and converted into an index value (percent flicker). More preferably, measurement errors can be reduced by setting the time range for deriving the index value to a synchronized condition, that is, an integral multiple of the light emission period.
  • synchronization methods include, but are not limited to, a method using an external synchronization signal and a method in which the user inputs a synchronization frequency.
  • the flicker index derivation is not limited to the above method, and other methods such as a method of deriving an index using an area ratio (Flicker Index based on the IES method) may be used.
  • a method of deriving an index using an area ratio (Flicker Index based on the IES method) may be used.
  • the operation unit 11 is used by a user to input data and perform other operations on the optical measurement device 1 via the PC 10 .
  • the display unit 14 displays the optical waveform acquired by the output unit 42, the flicker value derived by the flicker value derivation unit 7, etc. via the PC 10.
  • the period of interest setting section 5 performs a process of setting the period of interest
  • the response function determining section 72 processes a change and determines the response function time
  • the digital filter processing section 73 performs digital filter processing
  • the flicker derivation section 74 deduces a flicker index. etc. are executed by a processor installed in the PC 30 operating according to an operation program stored in a storage unit (not shown).
  • the optical measurement system 10 includes the measurement head 20 and the data processing device 30, but one display optical measurement device (hereinafter also simply referred to as an optical measurement device) is configured.
  • the functions of the measurement head 20 and the data processing device 30 may be provided.
  • the period of interest may be set by the user directly in the optical measurement device, or may be written via the PC by communicatively connecting the optical measurement device and the PC.
  • FIG. 3(C) The superimposed stimulus value data generated by the digital filter processing unit 73 is shown in FIG. 3(C).
  • (A) in the same figure is a light emission waveform diagram of the display when the Vsync frequency is 29.126Hz, the light emission control is a hybrid control of pulse width modulation and amplitude modulation, and the number of pulses of pulse width modulation is 4.
  • (B) is the response function used.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the functional configuration of the optical measurement device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the optical measuring device 1 is configured as a brightness measuring device that directly reads stimulus values, and also has a function of controlling the acquisition cycle of stimulus values.
  • the optical measurement device 1 includes a stimulus value acquisition section 4, a period of interest setting section 5, a sampling period determination section 6, and a flicker value derivation section 7 in one device. Further, the flicker value derivation section 7 includes a frequency characteristic storage section 75, a response conversion section 76, a response function determination section 72, a digital filter processing section 73, and a flicker derivation section 74.
  • the stimulus value acquisition section 4 includes one optical sensor (Y) 43 that receives light from the display, and an output that continuously acquires the output of the optical sensor 43 at a sampling period determined by the sampling period determination section 6. 44.
  • Y optical sensor
  • the period of interest setting unit 5 sets the period of interest.
  • the period of interest may be set based on the user's writing via the PC 13, but in this embodiment, a frequency detection section 51 is provided, and the period corresponding to the frequency detected by the frequency detection section 51 is optically measured.
  • the device 1 sets it as the period of interest.
  • the frequency detection unit 51 performs discrete Fourier transform (DFT) on the data obtained by pre-photometry to convert it into a frequency spectrum.
  • DFT discrete Fourier transform
  • the fluctuation frequency is derived by frequency analysis, and the period corresponding to the fluctuation frequency is set as the period of interest.
  • the detection of the frequency of interest by the frequency detection unit 51 is not limited to this method.
  • the fluctuation period (frequency) may be directly determined by waveform analysis such as an autocorrelation method instead of spectrum analysis. In this example, it is assumed that 29 Hz is detected as the frequency of interest and a period of interest corresponding to this is set.
  • the sampling period determination unit 6 determines the acquisition period of stimulus values.
  • the length of time of the response function can only be adjusted in terms of time, where the basic unit is the stimulus value acquisition cycle. Therefore, there is a limit to the degree of matching between the time of the response function and the cycle of interest, and a slight error may remain.
  • the sampling period determination unit 6 has a function of making the acquisition period of the stimulus value variable, and the acquisition period is determined according to the period of interest, and the output unit under the determined conditions. 44 obtains the stimulus value.
  • the acquisition period is determined to be 1/natural number times the response function time derived using equation (1) above (note that the response function time is already set to the period of interest by equation (1). ). Specifically, the following formula (2) is followed.
  • the method for determining the acquisition cycle is not limited to the above. Since the period of interest matches the response function time according to equation (1), for example, by setting the acquisition period to 1/natural number times the period of interest as in equation (3), a matching error reduction effect can be obtained.
  • the response storage unit 71 stores a response function representing an impulse response characteristic corresponding to a visual stimulus response.
  • the frequency characteristic of the eye is stored in the frequency characteristic storage section 75, and the frequency characteristic of the eye is converted into an impulse response by the response conversion section 76. It is configured to perform the same function as the response storage section 71 of.
  • the frequency characteristics of the eye are stored in the frequency characteristics storage unit 75.
  • the response conversion unit 76 converts this frequency characteristic into an impulse response characteristic (response function) corresponding to a visual stimulus response by performing an inverse Fourier transform process.
  • FIG. 5 shows an example of the frequency characteristics of the eye used in this embodiment.
  • a plurality of frequency characteristics may be prepared and used appropriately. Further, the configuration may be such that the user can store (register) the frequency characteristics of the eyes in the frequency characteristic storage section 71, or any frequency characteristics may be automatically selected.
  • the response function determination unit 72 uses the time of the response function selected from the plurality of frequency characteristics stored in the frequency characteristic storage unit 71 and converted by the response conversion unit 76 as a variable, and calculates the time set by the period of interest setting unit 5. The time is changed and determined according to the cycle of interest. The method of determination is the same as in the first embodiment. If the time of the response function has already been determined by the sampling period determination unit 6 or the like, the already determined value may be used.
  • the digital filter processing unit 73 receives the continuous data of the stimulus value intensity acquired by the output unit 42 of the stimulus value acquisition unit 4, acquires the response function whose time has been determined from the response function determination unit 72, and receives the received stimulus value.
  • the continuous intensity data is digitally filtered using the acquired response function to generate superimposed stimulus value data.
  • the time data of the impulse response (response function) generated by the conversion in the response conversion unit 76 is often sufficiently longer than the response period of the eye (about 0.5 seconds). For example, if the frequency characteristics are stored in 0.1 Hz increments, the response data generated by inverse Fourier transform will be 10 seconds.
  • the impulse response period is directly connected to the length of the invalid period of the superimposed stimulus value data. In this embodiment, in order to suppress the invalid period, only the first part of 0.5 seconds or less of the converted response data is used for filter processing (see FIG. 3(B)).
  • the derivation of the flicker index by the flicker derivation unit 74 is the same as in the first embodiment, so a description thereof will be omitted.
  • the period of interest setting section 5 performs a period of interest setting process
  • the sampling period determining section determines the sampling period
  • the response converting section 76 converts the frequency characteristics of the eye into an impulse response
  • the response function determining section 72 processes a response function.
  • Each process such as time determination, digital filter processing by the digital filter processing section 73, and flicker index derivation processing by the flicker derivation section 74, is carried out by a processor included in the optical measurement device 1. It may also be executed by operating according to an operating program stored in a recording medium.
  • ⁇ Effects of the second embodiment> The same effects as the first embodiment can be achieved.
  • the response function time is an integer multiple of the period of interest, at any time of the superimposed stimulus value data, the original data before digital filter processing (specifically, the response function time from the current time) The average luminance values during the period) will match. As a result, even if steep stimulus value data is input, offset can be avoided, and highly accurate flicker measurement is possible.
  • This invention can be used for measuring light from a display, etc.
  • Display light measuring device 2 Light collecting section 3 Optical path branching section 4 Stimulus value acquisition section 41a to 41c, 43 Optical sensor 42, 44 Output section 5 Period of interest setting section 51 Frequency detection section 6 Sampling period determining section 7 Flicker value deriving section 71 Response storage section 72 Response function determination section 73 Digital filter processing section 74 Flicker derivation section 75 Frequency characteristic storage section 76 Response conversion section 10 Optical measurement measurement system 11 Operation section 12 Display section 13 Personal computer 20 Measurement head 30 Data processing device

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Abstract

ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得する刺激値取得手段（４）と、ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定手段（５）と、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定手段（５）で設定された着目周期に応じて変更し決定する決定手段（７２）と、刺激値取得手段（４）により取得した刺激値強度の連続データに対して、決定手段（７２）により時間を決定された応答関数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デジタルフィルタ処理手段（７３）を備えている。

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に好適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。
　ディスプレイの機能、性能向上に伴い、発光波形が複雑化している。例えばOLED（Organic Light-Emitting Diode）ディスプレイの場合だと、忠実な色再現を実現するために階調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が採用されるなど、高振幅で複雑な波形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高速化しており、波形は急峻かつ高振幅となっている。
　また近年では、VRR（Variable Refresh Rate:可変リフレッシュレート）機能を有するディスプレイが開発されている。このディスプレイにおいてはリフレッシュレートが動的かつ非周期に切り替わるため、切替わりポイントを起点に発光波形に過渡応答が観測されるなど、発光波形がますます複雑化している。
　発光波形の複雑化に伴い、フリッカ（目に見えるチラツキ）が顕在化している。これがディスプレイの品質課題となっている。
　ディスプレイに対して、目に見えるチラツキを計測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(一例としてコニカミノルタ株式会社製のＣＡ－４１０)が知られている。このようなディスプレイカラーアナライザーは、内部に光センサを備え、刺激値の変動を取得し、フリッカ値を計測する。
　刺激値の取得には、大きくは２種類の方式、つまり瞬時値を取得する逐次取得方式と、決められた時間の積分値を取得する積分取得方式がある。逐次取得方式は高速性に優れる一方、積分方式は低輝度計測性能に優れる、といった特徴を有する。
　ディスプレイで生じるフリッカ計測手法としてはJEITA方式が一般的である。しかしながらこの手法は、液晶（LCD）の様な単純な発光波形に対しては有効に計測できるが、複雑な波形に対しては計測値が目視と一致せず、適さない。
　そこで複雑化した発光波形に対する計測手法として、非特許文献１のIEC規格「62341-6-3」に規定された手法がある。
　この規格は、取得した連続刺激値に対して、発光周波数に対する目の感度特性を示すTCSF(temporal contrast sensitivity function：時間コントラスト感度関数)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というものである。
　具体的な処理手順は以下の通りである。
(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。
　しかし、この手法では、デジタルフーリエ変換（DFT, iDFT）は、入力波形が周期性を有し、かつ同期していることを前提とした演算であり、このデジタルフーリエ変換をフリッカ計測手法に取り入れているため、以下のような課題があった。すなわち、測定時間が発光波形の周期（例えばVsync期間）に整合していない（整数倍でない）場合において、取得した波形の先端部と後端部の光量値が不一致となることから、重畳刺激値が大きく歪み、フリッカ値に大きな誤差を生じさせるといった課題があった。
　そこで、この対策として、刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施すことで、視感刺激応答が重畳されたデータを生成し、このデータを使用してフリッカ計測を行う手法が提案されている。本手法により、測定時間に対する制約が解消され、歪みのない重畳刺激値（つまり刺激値応答特性）の取得が可能となる。
IEC規格「62341-6-3」
　しかしながら、上記デジタルフィルタを活用したフリッカ計測においては、輝度が急峻に変化する周期的な発光波形を計測する場合において、重畳刺激値にスパイク上のノイズが生じることがある。この様子を図６（Ａ）（Ｂ）に示す。
　図６（Ａ）は垂直同期信号（Vsync）の周波数29.126Hzの駆動条件で動作しているディスプレイの発光波形であり、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４である。同図（Ｂ）はデジタルフィルタ処理後の重畳刺激値のグラフである。同図（Ｂ）に示すように、重畳刺激値にスパイク状のノイズが生じている。
　具体的には、デジタルフィルタ処理において、応答関数が急峻な光量変動を跨ぐ際にフィルタ処理後出力値にオフセットが生じていた。この様に、発光波形によっては、デジタルフィルタ処理によっても正確にフリッカ計測を行うことができないという課題があり、ロバスト性が低い計測手法となっていた。
　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、ディスプレイの急峻な発光波形に対してデジタルフィルタ処理を行っても、スパイク状のノイズの発生を抑制した重畳刺激値を得ることができ、ひいては計測精度を確保しロバスト性が高いフリッカ計測を行う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）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得する刺激値取得手段と、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定手段と、
　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定手段で設定された着目周期に応じて変更し決定する決定手段と、
　前記刺激値取得手段により取得した刺激値強度の連続データに対して、前記決定手段により時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
　を備えたディスプレイ光計測装置。
（２）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔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した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
　を備え、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するディスプレイ光計測装置。
（３）前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である前項１または２に記載のディスプレイ光計測装置。
（４）前記応答関数の時間分解能または前記刺激値取得手段による刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する前項１～３の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（５）前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する前項１～４の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（６）前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される前項１～５の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
（７）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定ステップと、
　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定ステップで設定された着目周期に応じて変更し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した刺激値強度の連続データに対して、前記決定ステップにより時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
　を含むディスプレイ光計測方法。
（８）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔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した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
　を含み、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するディスプレイ光計測方法。
（９）前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である請求項７または８に記載のディスプレイ光計測方法。
（１０）前記応答関数の時間分解能または前記刺激値取得手段による刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する前項７～９の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１１）前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する前項７～１０の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１２）前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される前項７～１１の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
（１３）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信手段と、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定手段と、
　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定手段で設定された着目周期に応じて変更し決定する決定手段と、
　前記受信手段により受信した刺激値強度の連続データに対して、前記決定手段により時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
　を備えたデータ処理装置。
（１４）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信手段と、
　前記受信手段により受信した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
　を備え、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するデータ処理装置。
（１５）前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である前項１３または１４に記載のデータ処理装置。
（１６）前記応答関数の時間分解能または前記刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する前項１３～１５の何れかに記載のデータ処理装置。
（１７）前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する前項１３～１６の何れかに記載のデータ処理装置。
（１８）前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される前項１３～１７の何れかに記載のデータ処理装置。
（１９）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信ステップと、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定ステップと、
　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定ステップで設定された着目周期に応じて変更し決定する決定ステップと、
　前記受信ステップにより受信した刺激値強度の連続データに対して、前記決定ステップにより時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
　をコンピュータに実行させるためのプログラム。
（２０）ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信ステップと、
　前記受信ステップにより受信した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
　をコンピュータに実行させ、
　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定する処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
（２１）前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である前項１９または２０に記載のプログラム。
（２２）前記応答関数の時間分解能または前記刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する処理を前記コンピュータに実行させる前項１９～２１の何れかに記載のプログラム。
（２３）前記刺激値の取得周期を変数とし、刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する処理を前記コンピュータに実行させる前項１９～２２の何れかに記載のプログラム。
（２４）前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される前項１９～２３の何れかに記載のプログラム。
　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並びにデータ処理装置によれば、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理が施される。このデジタルフィルタ処理において、応答関数の時間は着目周期であるディスプレイの光量変動周期に応じて決定されるから、デジタルフィルタ処理で生成される重畳刺激値は、どの時刻においても、現時刻から応答関数時間を遡った期間における平均輝度値が一致することになり、急峻な発光波形においてもオフセットを回避する事ができ、スパイク状のノイズの発生を抑制した重畳刺激値を得ることができる。この重畳刺激値を使用することにより、計測精度を確保したロバスト性が高いフリッカ計測が可能となる。
　この発明に係るプログラムによれば、ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信するとともに、受信した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施す際に、応答関数の時間を着目周期であるディスプレイの光量変動周期に応じて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システムの構成を示すブロック図である。 視感刺激応答に相当するインパルス応答特性の一例を示す波形図である。 （Ａ）はディスプレイの発光波形の一例を示す図、（Ｂ）は使用した応答関数の波形図、（Ｃ）はデジタルフィルタ処理により生成された重畳刺激値データの波形図である。 この発明の第２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。 目の周波数特性の一例を示す波形図である。 従来の課題を説明するための図で、（Ａ）はディスプレイの発光波形の一例を示す図、（Ｂ）はデジタルフィルタ処理により生成された重畳刺激値データの波形図である。
　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］
　図１は、この発明の一実施形態に係るデータ処理装置が用いられたディスプレイ光計測システム（以下、単に光計測システムともいう）１０の機能構成を示すブロック図である。
　図１に示すように、光計測システム１０は計測ヘッド２０とデータ処理装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３０と、ＰＣに対する操作部１１と、表示部１２を備えている。
　計測ヘッド２０は、集光部２と、光路分岐部３と、刺激値取得部４を備えている。
　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。
＜刺激値の取得＞
　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。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、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。
　本実施形態では、光センサ４１ａ～４１ｃのS/N特性に鑑み、各光センサ４１ａ～４１ｃの出力を例えば333.3μsec周期で取得するものとする。なお、データ取得周期は測定対象であるディスプレイの種類や駆動条件などに合わせて変更しても良い。例えば駆動条件が振幅変調駆動の場合は低速にしてS/Nを優先し、PWM変調駆動の場合は高速にする、といった具合である。
　ＰＣ３０は機能的に、着目周期設定部５とフリッカ値導出部７を備えている。
＜着目周期の設定＞
　着目周期設定部５は、フリッカ計測の計測安定性（ロバスト性）を向上させるために、後述する着目周期を設定する。周波数と周期は表裏一体の関係にあることから、着目周波数を設定することで自動的に着目周期が演算され設定される構成であっても良い。この実施形態では、設定はＰＣ３０に対するユーザーからの指示に基づいて行われるものとする。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。
　着目周期は、ディスプレイの光量変動周期とする。垂直同期信号（Vsync）の周波数を29.126Hzとすると、着目周期としてVsync周期（1/29.126Hz）を設定しても良いし、異なる周期を設定することも可能である。例えば、光量変動量が最大値となる周期を選択してもスパイク状ノイズの抑制効果を得られる。具体的には、Vsync周波数を29.126Hzとし、発光制御をパルス幅変調と振幅変調のハイブリッド制御としパルス幅変調のパルス数は４　とした場合、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、その周期1/(29.126×4) = 8.583usecを設定しても良い。
　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、応答記億部７１と、応答関数決定部７２と、デジタルフィルタ処理部７３と、フリッカ導出部７４を備えている。
＜応答関数の記憶＞
　応答記憶部７１は、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数を記憶する。
　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性の一例を図２に示す。記憶する応答期間は、目の応答（反応）が収束するまでの時間があれば十分である。目の応答は、一般的に0.5秒経過すれば収束する。
　官能特性である視感刺激応答は、個体（個人）、環境、計測対象物であるディスプレイに大きく依存する。このため、応答記憶部３１に応答関数を複数記憶しておき、条件に合わせて応答関数を使い分けても良い。また、ユーザーが応答関数を応答記憶部３１に記憶（登録）できるように構成しても良い。
　視感刺激応答が依存するパラメータの例としては、刺激値取得部２０の計測面積、輝度、色、性別、年齢、周囲輝度、個人等がある。応答関数の選択は、ユーザーによる手動設定により行われても良いし、光計測装置１による自動選択であっても良い。例えば色をパラメータとして使い分ける場合、フリッカ計測用に取得した刺激値を活用することにより自動選択が実現できる。また別の例としては、光計測装置１にセンサを設けるとともに、現在の測定色をセンサで調べ、自動的に切り替えても良い。
　なお、応答記憶部３１はデータ処理装置３に内蔵されていなくても良く、外部に存在していても良い。この場合は、外部の応答記憶部３１から応答関数を取得して処理すれば良い。
＜応答関数の決定＞
　応答関数決定部７２は、応答記憶部７１に記憶された複数の応答関数の中から選択された応答関数の時間（応答関数時間とも記す）を変数とし、着目周期設定部５で設定された着目周期に応じて時間を変更し決定する。この実施形態では、応答関数の時間を着目周期の整数倍とするのが望ましい。これにより、デジタルフィルタ処理部７３でのデジタルフィルタ処理において、どの時刻においても 現時刻から応答関数時間を遡った期間における平均輝度値が一致することになり、急峻な波形においてもオフセットを回避する事が可能となり、重畳刺激値に生じるスパイク状のノイズを解消できるようになる。
応答関数の時間は、目が反応する時間を勘案し下限値を設け、下記式（１）に従い導出するのが望ましい。これにより、ノイズを回避させる計測条件において、無効期間（後述のデジタルフィルタ処理の説明参照）を短縮化させる応答関数の時間の設定が可能となる。　　　
　
　応答関数の時間 ≒ 着目周期 × (自然数) 
　　　　　　　　 ≒ 着目周期 × RoundUp（応答時間下限値／着目周期） ・・・式（１）
　本実施例では、応答時間下限値を0.5秒に設定した。応答関数の時間は0.515秒となった。
　なお、応答関数の時間の決定は、上記に限定されない。例えば、応答関数の時間が下限値以上となる倍率の中から、ユーザーが選択・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し決定しても良い。また、倍率の選択は、フリッカ計測に使用する応答特性などに合わせて変更しても良い。
　デジタルフィルタ処理を実現するためには、応答関数の時間分解能と刺激値を取得する周期の一致が必須となる。このため、応答関数決定部７２が、デジタルフィルタ処理の前処理として、応答関数の時間分解能を変換する機能を併せて有するのが望ましい。本実施形態では、応答記憶部７１に予め記憶していた応答関数を、一次補間法を用いて刺激値周期と同一の333μsecに変換した。なお、時間間隔の整合法は、これに限定されなく、多次元補間でも良い。また、補間対象が連続刺激値データでも良い。
＜デジタルフィルタ処理＞
　デジタルフィルタ処理部７３は、刺激値取得部４の出力部４２により取得した刺激値強度の連続データを受信するとともに、応答関数決定部７２から時間を決定した応答関数を取得し、受信した刺激値強度の連続データに対し、取得した応答関数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（以下の説明では重畳刺激値データともいう）を生成する。
　デジタルフィルタ処理を行うためには、応答期間分の刺激値データが少なくとも必要である。また、生成される重畳刺激値データの先頭は応答期間後からとなり、それ以前の期間はデータ欠落により無効期間となる。この欠落データ期間を縮小化するために、本実施形態では、インパルス応答期間を目の応答が収束する0.5秒以下とした。この0.5秒以下の応答分だけを使い、デジタルフィルタ処理を実施する。
　デジタルフィルタ処理の実施タイミングは限定されることはなく、連続した刺激値の取得が完了した後でも良いし、全データの取得が未完了であっても取得した刺激値を順次処理しても良い。
＜フリッカ値の導出＞
　フリッカ導出部７４は、デジタルフィルタ処理部７３で生成された重畳刺激値データを用いてフリッカ指標を導出する。
　本実施形態では、一例として、重畳刺激値データの時間全域に対して（Max-Min）/Ave を導出し、指標値化する（パーセント・フリッカ）。より好適には、指標値を導出する時間範囲を 同期が取れた条件、つまり発光周期の整数倍に設定できるようにすると、計測誤差が低減する。なお、同期の取り方としては、外部同期信号を使用する方法、ユーザーが同期周波数を入力する方法などがあるが、これらに限定されない。
　また、フリッカの指標導出は上記方式に限定されることは無く、他方式の指標、例えば面積比率で導出する方法(IES法によるFlicker Index)などであっても良い。
＜その他＞
　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。
　また、着目周期設定部５による着目周期の設定処理、応答関数決定部７２による応答関数の時間の変更・決定処理、デジタルフィルタ処理部７３によるデジタルフィルタ処理、フリッカ導出部７４によるフリッカ指標の導出処理等は、ＰＣ３０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。
　また、上記の第１の実施形態では、計測ヘッド２０とデータ処理装置３０とを備えた光計測システム１０として構成したが、１台のディスプレイ光計測装置（以下、単に光計測装置ともいう）が計測ヘッド２０とデータ処理装置３０の機能を備えていても良い。この場合、着目周期の設定はユーザーが光計測装置に直接に書き込んでも良いし、光計測装置とＰＣを通信接続し、ＰＣを介して書き込んでも良い。
＜第１の実施形態の効果＞
　デジタルフィルタ処理部７３により生成された重畳刺激値データを図３（Ｃ）に示す。なお、同図（Ａ）は、Vsync周波数を29.126Hzとし、発光制御をパルス幅変調と振幅変調のハイブリッド制御としパルス幅変調のパルス数は４である場合の、ディスプレイの発光波形図、同図（Ｂ）は使用した応答関数である。
　図３（Ｃ）の重畳刺激値データによれば、従来方式で観測された図６（Ｂ）に示したスパイク状のノイズが解消されていることが確認できる。
　つまり、本実施形態によれば、応答関数の時間を着目周期の整数倍とすることで、重畳刺激値データのどの時刻においても、デジタルフィルタ処理される前の元データ（具体的には、現時刻から応答関数時間を遡った期間）における平均輝度値が一致することになる。　この結果、急峻な刺激値データが入力されてもオフセットを回避させる事ができ、精度の高いフリッカ計測が可能となる。
［第２の実施形態］
　図４は、この発明の一実施形態に係る光計測装置１の機能構成を示すブロック図である。この光計測装置１は刺激値直読型の輝度計測装置として構成されており、刺激値の取得周期をも制御する機能を有している。
　光計測装置１は、刺激値取得部４と、着目周期設定部５と、サンプリング周期決定部６と、フリッカ値導出部７を、１つの装置内に備えている。また、フリッカ値導出部７は、周波数特性記憶部７５と、応答変換部７６と、応答関数決定部７２と、デジタルフィルタ処理部７３と、フリッカ導出部７４を備えている。
　刺激値取得部４は、ディスプレイからの光を受光する１つの光センサ(Y)４３と、光センサ４３の出力を、サンプリング周期決定部６で決定されたサンプリング周期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。
＜着目周期の設定＞
　着目周期設定部５は着目周期を設定する。着目周期はＰＣ１３を介したユーザーの書き込みを基に設定されても良いが、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に対応する周期を光計測装置１が着目周期として設定する。
　具体的には、本測光の前にディスプレイに対してプレ測光を行い、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が離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を行うことで周波数スペクトルに変換するとともに、それを周波数解析することにより変動周波数を導出し、変動周波数に対応する周期を着目周期として設定する。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29Hzが検出され、これに対応する着目周期が設定されたものとする。
＜サンプリング周期の決定＞
　サンプリング周期決定部６は刺激値の取得周期を決定する。
　第１の実施形態では、応答関数の時間の長さを　刺激値の取得周期を基本単位とした時間でしか調整できない。このため、応答関数の時間と着目周期の整合度合いには限界があり、僅かな誤差が残存することがある。この誤差を更に縮小させるために、本実施形態では、サンプリング周期決定部６で刺激値の取得周期を可変とする機能を備え、取得周期を着目周期に応じて決定し、決定した条件で出力部４４が刺激値を取得する。
　本実施形態では、取得周期は、前述の式（１）で導出した応答関数時間の1/自然数倍となるように決定した（なお、応答関数時間は、式（１）によって既に着目周期に依存した時間になっている）。具体的には下記式（２）に従う。
　取得周期 ≒ 応答関数時間／自然数
　　　　　 ≒ 応答関数時間／RoundDown（応答関数時間／基本取得周期）・・・式（２）
　応答時間下限値を0.5秒に設定して式（１）により応答関数の時間を求めると、0.51724secとなる。また、基本取得周期を250μsec(4kHz)に設定すると、式（２）は、
　取得周期≒0.51724sec／RoundDown{0.51724sec/(1/4000Hz)}=250.117usec(3998.13Hz)
となる。
　なお、取得周期の決定方法は、上記に限定されない。着目周期は式（１）により応答関数時間と整合するため、例えば、式（３）のように、取得周期を着目周期の1/自然数倍とする事でも、整合誤差縮小効果を得られる。　
　　　取得周期 ≒ 着目周期／自然数
　 　　　　　　≒ 着目周期 ／ RoundDown（着目周期／基本取得周期）・・・式（３）
　また、整合方法は切り捨てでなく、切り上げ、四捨五入などでも良い。
＜目の周波数特性の記憶＞
　第１の実施形態では、応答記憶部7１に、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数が記憶されている構成とした。
　これに対し第２の実施形態では、周波数特性記憶部７５に目の周波数特性を記憶させ、応答変換部７６により目の周波数特性をインパルス応答に変換するという２つの組合せにより、第１の実施形態の応答記憶部７１と同等の機能を果たす構成としている。
　目の特性は広く研究され、時間応答についてはTCSFが多数報告されている。 例えば、文献「De Lange, H.  Journal of the Optical Society of America, 1958 48, 777-785」では明るさ毎の違いを説明している。
　この様な研究成果を活用するために、本実施形態では、周波数特性記憶部７５にTCSFなど目の周波数特性を記憶させておく。応答変換部７６は、この周波数特性を逆フーリエ変換処理することにより、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性（応答関数）に変換する。
　図５に本実施形態で用いる目の周波数特性の一例を示す。変換に使用する周波数特性を下記の条件式に従いあらかじめ用意することにより、応答関数の時間分解能を所望値にさせることができる。変換による応答関数生成は、周波数特性が数式で表現されている場合において、誤差を最小化させる事ができる。
　　　　　最高周波数 = 1／(２×応答関数の時間分解能)
　　　　　周波数解像度 = 最高周波数／N　　　（N＝任意）
　例えば、応答関数の時間分解能が250μsecだった場合、最高2kHzまでの周波数スペクトルデータを用意する。周波数ピッチが0.1Hzピッチの場合（N=10）は、スペクトルデータ数は20001個となる（DC値を含む）。
　周波数特性は第１の実施形態と同様に複数個用意しておき、使い分けても良い。また、ユーザーが目の周波数特性を周波数特性記憶部７１に記憶（登録）できるように構成しても良いし、任意の周波数特性が自動的に選択されても良い。
＜応答関数の時間の決定、デジタルフィルタ処理、フリッカ値の導出＞
　応答関数決定部７２は、周波数特性記憶部７１に記憶された複数の周波数特性の中から選択され応答変換部７６で変換された応答関数の時間を変数とし、着目周期設定部５で設定された着目周期に応じて時間を変更し決定する。決定の仕方は第１の実施形態と同じである。サンプリング周期決定部６等で既に応答関数の時間が決定されている場合は、既に決定された値を用いても良い。
　デジタルフィルタ処理部７３は、刺激値取得部４の出力部４２により取得した刺激値強度の連続データを受信するとともに、応答関数決定部７２から時間を決定した応答関数を取得し、受信した刺激値強度の連続データに対し、取得した応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、重畳刺激値データを生成する。
　応答変換部７６での変換により生成されたインパルス応答（応答関数）の時間データは、目の応答期間（0.5秒程度）に比べ、十分に長くなることが多い。例えば、周波数特性が0.1Hz刻みでデータ記憶されている場合、逆フーリエ変換により生成される応答データは10秒になる。　デジタルフィルタ演算においては、実施例１で記載した通り、インパルス応答期間が重畳刺激値データの無効期間の長さに直結する。本実施形態では、無効期間の抑制のため、変換生成された応答データの先頭部0.5秒以下だけをフィルタ処理に使用している（図３（Ｂ）参照）。
　フリッカ導出部７４によるフリッカ指標の導出については、第１の実施形態と同じであるので説明は省略する。
　また、着目周期設定部５による着目周期の設定処理、サンプリング周期決定部によるサンプリング周期の決定処理、応答変換部７６による目の周波数特性のインパルス応答への変換処理、応答関数決定部７２による応答関数時間の決定、デジタルフィルタ処理部７３によるデジタルフィルタ処理、フリッカ導出部７４によるフリッカ指標の導出処理等の各処理は、光計測装置１に備えられているプロセッサが、光計測装置１に備えられている記録媒体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ても良い。
＜第２の実施形態の効果＞
　第１の実施形態と同様の効果を売ることができる。すなわち、応答関数の時間を着目周期の整数倍とすることで、重畳刺激値データのどの時刻においても、デジタルフィルタ処理される前の元データ（具体的には、現時刻から応答関数時間を遡った期間）における平均輝度値が一致することになる。この結果、急峻な刺激値データが入力されてもオフセットを回避させる事ができ、精度の高いフリッカ計測が可能となる。
　本願は、２０２２年３月３０日付で出願された日本国特許出願の特願２０２２－５５６９６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、４３　光センサ
　４２、４４　出力部
　５　　着目周期設定部
　５１　周波数検知部
　６　　サンプリング周期決定部
　７　　フリッカ値導出部
　７１　応答記憶部
　７２　応答関数決定部
　７３　デジタルフィルタ処理部
　７４　フリッカ導出部
　７５　周波数特性記憶部
　７６　応答変換部
　１０　光計測測定システム
　１１　操作部
　１２　表示部
　１３　パーソナルコンピュータ
　２０　計測ヘッド
　３０　データ処理装置
 

Claims (24)

  1. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得する刺激値取得手段と、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定手段と、
    　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定手段で設定された着目周期に応じて変更し決定する決定手段と、
    　前記刺激値取得手段により取得した刺激値強度の連続データに対して、前記決定手段により時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
    　を備えたディスプレイ光計測装置。
  2. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔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した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
    　を備え、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するディスプレイ光計測装置。
  3. 　前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である請求項１または２に記載のディスプレイ光計測装置。
  4. 　前記応答関数の時間分解能または前記刺激値取得手段による刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する請求項１～３の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
  5. 　前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する請求項１～４の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
  6. 　前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
    　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される請求項１～５の何れかに記載のディスプレイ光計測装置。
  7. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得する刺激値取得ステップと、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定ステップと、
    　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定ステップで設定された着目周期に応じて変更し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した刺激値強度の連続データに対して、前記決定ステップにより時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
    　を含むディスプレイ光計測方法。
  8. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔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した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
    　を含み、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するディスプレイ光計測方法。
  9. 　前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である請求項７または８に記載のディスプレイ光計測方法。
  10. 　前記応答関数の時間分解能または前記刺激値取得手段による刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する請求項７～９の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
  11. 　前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する請求項７～１０の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
  12. 　前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
    　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される請求項７～１１の何れかに記載のディスプレイ光計測方法。
  13. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信手段と、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定手段と、
    　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定手段で設定された着目周期に応じて変更し決定する決定手段と、
    　前記受信手段により受信した刺激値強度の連続データに対して、前記決定手段により時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
    　を備えたデータ処理装置。
  14. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信手段と、
    　前記受信手段により受信した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理手段と、
    　を備え、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定するデータ処理装置。
  15. 　前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である請求項１３または１４に記載のデータ処理装置。
  16. 　前記応答関数の時間分解能または前記刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する請求項１３～１５の何れかに記載のデータ処理装置。
  17. 　前記刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する請求項１３～１６の何れかに記載のデータ処理装置。
  18. 　前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
    　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される請求項１３～１７の何れかに記載のデータ処理装置。
  19. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信ステップと、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期として設定する設定ステップと、
    　視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数の時間を変数とし、応答関数の時間を前記設定ステップで設定された着目周期に応じて変更し決定する決定ステップと、
    　前記受信ステップにより受信した刺激値強度の連続データに対して、前記決定ステップにより時間を決定された応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
    　をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  20. 　ディスプレイの光を受光し、刺激値に相当する強度を一定時間間隔で連続的に取得することにより得られた刺激値強度の連続データを受信する受信ステップと、
    　前記受信ステップにより受信した刺激値強度の連続データに対して、視感刺激応答に相当するインパルス応答特性を表す応答関数によりデジタルフィルタ処理を施し、前記視感刺激応答が重畳されたデータを生成するデジタルフィルタ処理ステップと、
    　をコンピュータに実行させ、
    　前記ディスプレイの光量変動周期を着目周期とするとき、デジタルフィルタ処理に用いる前記応答関数の時間を前記着目周期に応じて決定する処理を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
  21. 　前記応答関数の時間は前記着目周期の整数倍である請求項１９または２０に記載のプログラム。
  22. 　前記応答関数の時間分解能または前記刺激値の取得周期のいずれかの単位時間を変換する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１９～２１の何れかに記載のプログラム。
  23. 　前記刺激値の取得周期を変数とし、刺激値の取得周期を前記着目周期に応じて変更する処理を前記コンピュータに実行させる請求項１９～２２の何れかに記載のプログラム。
  24. 　前記応答関数は目の周波数特性から逆フーリエ変換により生成され、
    　前記目の周波数特性は、逆フーリエ変換前に所望時間となるように周波数解像度とデータ数が調整される請求項１９～２３の何れかに記載のプログラム。
     
     
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