JP2004003952A

JP2004003952A - ディスプレイ画質測定システム

Info

Publication number: JP2004003952A
Application number: JP2002374620A
Authority: JP
Inventors: Akira Yamaguchi; 山口　晃
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-03-29
Filing date: 2002-12-25
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-12-25
Also published as: JP4133303B2

Abstract

【課題】デジタルカメラを用いて、ディスプレイの画質を、簡便かつ定量化して測定することができるディスプレイ画質の測定システムを提供する。
【解決手段】階調特性が飽和しない撮影条件、この撮影条件での階調特性、暗レベルが既知である撮像手段と、ディスプレイに調整用パターンおよび測定用パターンを表示させる手段と、撮像手段による撮影データを解析する解析手段とを用い、ディスプレイに調整用パターンを表示させて撮像手段によって撮影して解析手段に供給し、解析手段が、撮影データ、撮影条件、階調特性および暗レベルを用いて測定撮影条件を決定し、ディスプレイに測定用パターンを表示させて設定した測定撮影条件下で撮像手段によって撮影して撮影データを解析手段に供給し、解析手段が撮影データを解析することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示の技術分野に属し、詳しくは、ミクロデンシトメータ等の測定機器を用いることなく、デジタルカメラによって簡易にディスプレイの画質評価を行うことができるディスプレイ画質測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＲＩ診断装置、Ｘ線診断装置、ＦＣＲ（富士コンピューテッドラジオグラフィー）等の医療用測定装置で撮影された診断画像は、通常、Ｘ線フィルムやフィルム感光材料等の光透過性の画像記録フィルムに記録され、光透過性の画像として再生される。この診断画像が再生されたフィルムは、シャーカステンと呼ばれる光源装置にセットされて、背面から光を照射された状態で観察され、診断が行われる。
これに対して、近年では、医療用測定装置で撮影した診断画像をＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）やＬＣＤ（液晶表示装置）などのディスプレイに表示して、観察／診断することが行われている（電子シャーカステン）。
【０００３】
フィルムに再生した画像を用いて診断を行う場合には、言うなれば画像は固定されたものであり、シャーカステンの輝度や観察環境による若干の違いは有するものの、基本的に、同じ画像を観察して診断を行うことができる。
しかしながら、ディスプレイ画像を用いて診断（以下、ディスプレイ診断とする）を行う場合には、固定されているのは画像データであって、表示画像すなわち診断画像は、ディスプレイの種類や状態、経時的な変動等によって変わってしまう。このような画像の違いは、誤診の原因とも成り得る重大な問題である。そのため、ディスプレイ診断を行う場合には、ディスプレイの状態を適正に保つための、ディスプレイの品質管理（ＱＣ）が重要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、ＣＲＴでは経時等によって輝度劣化を生じた場合には、電子ビーム出力を強くして、輝度を回復することが行われる。ところが、この輝度補正方法では、輝度は回復するものの、出力向上に応じて電子ビームのビーム径が太くなってしまい、その結果、画像の鮮鋭度が低下する。
【０００５】
従来の方法では、ディスプレイの鮮鋭度の適正／不適正は目視によって行われている。しかしながら、この方法では、定量的な鮮鋭度の評価を行うことはできない。
一方で、ディスプレイの鮮鋭度の評価を定量的に行うためには、例えば、表示画像をフィルムに撮影して、この画像をミクロデンシトメータで測定して、鮮鋭度を測るという、手間がかかり、かつ、専門的な機器を用いる測定方法が必要である。このような測定が必要なディスプレイの品質管理は、病院などのディスプレイの使用現場で行うことは、極めて困難である。
【０００６】
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決することにあり、デジタルカメラを用いて、ディスプレイの画質を、簡便に、かつ、定量化して測定することができるディスプレイ画質の測定システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明は、階調特性が飽和しない撮影条件、この撮影条件下における階調特性、ならびに暗レベルが既知である、二次元固体センサおよび結像光学系を有する撮像手段と、ディスプレイに調整用パターンおよび測定用パターンを表示させる手段と、前記撮像手段による撮影データを解析する解析手段とを用い、前記ディスプレイに調整用パターンを表示させて前記撮像手段によって撮影して、この調整用パターンの撮影データを前記解析手段に供給し、解析手段が、撮影データ、撮影条件、前記階調特性および暗レベルを用いて、測定撮影条件を決定し、前記ディスプレイに測定用パターンを表示させて設定した測定撮影条件下で前記撮像手段によって撮影して、この測定用パターンの撮影データを前記解析手段に供給し、解析手段が、この測定用パターンの撮影データを解析することを特徴とするディスプレイ画質測定システムを提供する。
【０００８】
このような本発明において、前記暗レベルを用いて撮影データを補正し、また、撮影データがカラーの撮影データである場合には、モノクロの撮影データに変換した後に、前記測定撮影条件の決定および撮影データ解析を行うのが好ましく、また、前記撮像手段がデジタルカメラであるのが好ましく、また、前記撮影条件のパラメータが、露光時間、絞り値、および撮影感度であるのが好ましく、また、前記ディスプレイの鮮鋭度を測定するに際し、前記測定用パターンとして、２種の輝度のベタ画像、および、鮮鋭度の測定方向と直交する方向に延在する前記２種の輝度の直線を、前記測定方向にＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）に交互に配列してなる高周波画像を前記ディスプレイに表示させ、前記高周波画像の撮影データを前記測定方向と直交する方向に平均化することにより、各画像の前記測定方向のプロファイルを算出し、前記プロファイルを移動平均処理したプロファイルを算出し、この移動平均処理によって得られたプロファイルの極大ピークの平均値および極小ピークの平均値と、前記ベタ画像の撮影データの平均値とを用いて、前記ディスプレイの鮮鋭度を測定するのが好ましく、また、前記調整用パターンと測定用パターンとが同じパターンであるのが好ましく、さらに、前記ディスプレイの鮮鋭度を測定する際の調整用パターンおよび測定用パターンの少なくとも一方が、１画面に、低輝度のベタ画像、高輝度のベタ画像、Ｈ方向に延在する前記高輝度のラインと前記低輝度のラインとをＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）にＶ方向に交互に配列してなる高周波画像、および、Ｖ方向に延在する前記高輝度のラインと前記低輝度のラインとをＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）にＨ方向に交互に配列してなる高周波画像を表示すると共に、前記撮影手段による撮影領域に対して、中央に前記高周波画像を、その外側に前記ベタ画像を配置し、かつ、画像をＨ方向およびＶ方向に延長した領域に他の画像が存在しないように、各画像を配置してなるものであるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のディスプレイ画質測定システムについて、添付の図面に示される好適実施例を基に、詳細に説明する。
【００１０】
図１（Ａ）に、本発明のディスプレイ画質測定システムの一例の概念図を示す。
図１（Ａ）に示されるディスプレイ画質測定システム１０（以下、測定システム１０とする）は、ディスプレイ１２の画質測定を行うもので、基本的に、デジタルカメラ１４とコンピュータ１６を有して構成される。
なお、本発明において、画質測定の対象となるディスプレイには、特に限定はなく、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（液晶表示装置）、プラズマディスプレイ装置等、各種のディスプレイの画質測定に、好適に利用可能である。
【００１１】
デジタルカメラ１４（以下、カメラ１４とする）は、公知のデジタルカメラ（ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ）であって、後述する、階調特性が飽和しない撮影条件、この撮影条件下における階調特性、ならびに暗レベル（輝度０で撮影した際の出力信号）が既知のものであれば、民生用のデジタルカメラであってもよく、例えば天文用などの科学用デジタルカメラであってもよい。
【００１２】
民生用のデジタルカメラは、通常、センサとしてＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサ等を用いており、８ビットのカラーの撮影データを出力し、被写体の輝度と出力信号（画像データ）との関係は非線形である。
他方、科学用デジタルカメラは、通常、センサとしてＣＣＤセンサを用い、モノクロの撮影データを出力するもので、ノイズを低減するために冷却する場合もある。科学用デジタルカメラは、低ノイズで、１４ビット等の高ビット分解能を有する。その反面、科学用デジタルカメラは、赤外領域に感度を有する場合が多いので、撮影時には、赤外吸収フィルタを装着する必要があり、さらに、視感度補正フィルタも装着するのが好ましい。これにより、被写体の輝度と出力信号との関係を線形にできる。
【００１３】
このようなカメラ１４としては、３μｍ〜１５μｍ程度の画素サイズを有するのが好ましく、また、画素数は１０００画素×１０００画素以上であるのが好ましい。さらに、撮影レンズとして、マクロレンズを用いるのが好ましい。
【００１４】
なお、本発明のディスプレイ画質測定システムにおいて、撮像手段は、図示例のようなデジタルカメラ１４に限定はされず、エリアＣＣＤセンサなどの二次元固体センサ（二次元固体撮像素子）、および、このセンサに測定対象（被写体）画像を結像する結像光学系を有し、かつ、階調特性が飽和しない撮影条件、この撮影条件下における階調特性、ならびに暗レベルが既知のものであれば、例えば、本発明のディスプレイ画質測定システム専用の撮像手段等、各種の撮像手段が利用可能である。
【００１５】
コンピュータ１６（以下、ＰＣ１６とする）は、ＣＰＵやメモリ等を有して構成される、通常のパーソナルコンピュータやワークステーションである。
ＰＣ１６は、本発明における調整用パターンおよび測定用パターン（以下、両者をまとめてテストパターンともいう）の表示手段、および撮影データの解析手段を構成するものであり、テストパターンの画像データや、後述する画質測定を行うための画像解析ソフト（ソフトウエア）等が搭載される。
さらに、ＰＣ１６は、前述のカメラ１４の階調特性が飽和しない場合の撮影条件、この撮影条件下における階調特性および暗レベルを記憶している。
【００１６】
カメラ１４とＰＣ１６は、グラバボード、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等の公知のインターフェイスで接続されている。また、ＰＣ１６とディスプレイ１２も、例えばビデオボード１６ａ等を用いた公知の手段で接続されている。
さらに、ＰＣ１６には、通常のパーソナルコンピュータと同様、出力用のプリンタ１８が接続されてもよく、あるいは、さらに画質測定対象となるディスプレイ１２以外のディスプレイ２０が接続されてもよい。
【００１７】
なお、図示例の測定システム１０においては、カメラ１４とＰＣ１６とが接続されており、オンラインで自動的に各種の処理を行うが、本発明はこれに限定はされず、カメラ１４とＰＣ１６とが接続されていない、オフラインでディスプレイ１２の画質測定を行うものであってもよい。
この際には、カメラ１４による撮影データをスマートメディア^ＴＭやコンパクトフラッシュカード^ＴＭ等の記憶媒体に撮影データを記憶し、ＰＣ１６に供給すればよい。また、この際には、後述するプレ撮影（調整用パターンの撮影）の代わりに、輝度計を使って、測定条件を設定してもよい。
【００１８】
このような本発明の測定システム１０において、ディスプレイ１２の画質測定は、基本的に、図２に示されるように行われる。
▲１▼　まず、ＰＣ１６が、レベル調整パターン（調整用パターン）をディスプレイ１２に表示させる。
▲２▼　次いで、レベル調整パターンをカメラ１４が撮影（プレ撮影）して、撮影データを転送して、ＰＣ１６が取り込む。
▲３▼　ＰＣ１６がプレ撮影の撮影データを解析して、レベル調整パターンの輝度を算出して、撮影条件（本撮影の撮影条件）を決定する。
▲４▼　ＰＣ１６が、測定用パターンをディスプレイ１２に表示させる。
▲５▼　測定用パターンをカメラ１４が撮影（本撮影）して、撮影データを転送して、ＰＣ１６が取り込む。
▲６▼　ＰＣ１６が本撮影の撮影データを処理（解析）する。
▲７▼　結果を出力する。
【００１９】
本発明において、プレ撮影および本撮影は、例えばＰＣ１６による制御の下、テストパターンの表示に応じて自動的に行うようにするのが好ましい。
さらに、プレ撮影および本撮影におけるカメラ１４の撮影条件の調整も、同様に自動的に行うのが好ましい。
【００２０】
プレ撮影でカメラ１４の出力が飽和してしまった場合には、条件を変えて▲２▼プレ撮影と▲３▼データ解析を再度行う。また、これを所定回数だけ繰り返しても適正なプレ撮影が行えない場合には、エラーが発生した旨を出力して処理を終了してもよい。さらに、レベル調整パターンが高輝度過ぎる場合には、ＮＤフィルタを装着して撮影を行ってもよい。
また、後述する鮮鋭度測定のように、測定項目によっては、▲４▼測定用パターン表示と▲５▼本撮影とを必要回数繰り返す。また、場合によっては、▲１▼レベル調整パターン表示と▲２▼プレ撮影とを複数回繰り返し行ってもよい。
【００２１】
このような本発明の測定システムにおいて、高精度な画質測定を行うためには、ディスプレイ１２の１画素に対して、カメラ１４の撮像素子の画素（例えば、ＣＣＤセンサの画素）の８×８＝６４画素以上が対応するような倍率Ｍで撮影するのが好ましい（すなわち、８倍以上のオーバーサンプリングを行うのが好ましい）。例えば、ディスプレイ１２の１画素のサイズが２００μｍ×２００μｍで、カメラ１４の１画素のサイズが１０μｍ×１０μｍである場合には、２００Ｍ／１０≧８すなわちＭ≧０．４となり、０．４倍以上の倍率で撮影するのが好ましい。マクロレンズは、一般的に、等倍撮影までは収差を少なく撮影できるので、この例は、この点でも妥当である。
また、後述するディスプレイ１２の輝度測定を適正に行うために、撮影は、室内灯を消灯し、および／または、暗幕を使用して、ディスプレイ１２を外部から遮光した状態で行うのが好ましく、さらに、三脚１４ａを用いて撮影を行うのが好ましい。
【００２２】
ここで、具体例の説明に先立ち、本発明の特徴の１つであるプレ撮影における輝度算出、および本撮影の撮影条件の設定について、説明する。
【００２３】
（デジタル）カメラ１４の露出すなわちＣＣＤ等のセンサの露出Ｅは、基本的に、被写体の明るさ（被写体輝度）Ｌ、露光時間（シャッタスピード）ｔ、絞り値ｆ、および撮影感度Ｓ（通常、デジタルカメラにもフィルムのＩＳＯ感度に相当する撮影感度がある）で決定され、下記式で示される。
Ｌ×ｔ×Ｓ／ｆ^２＝Ｅ
また、カメラ１４においては、同一の露出Ｅであれば、同一の撮影（画像）データｘが得られるはずである。すなわち、
ｘ＝ｇ（Ｌ×ｔ×Ｓ／ｆ^２）＝ｇ（Ｅ）＝ｇ（ｋＬ）
【００２４】
本発明においては、輝度計を用いて、予め、システムを構成するカメラ１４について、階調特性が飽和しない撮影条件（露光時間、絞り値、および撮影感度）と、この撮影条件下におけるカメラ１４の階調特性を調べ、両者をＰＣ１６（解析手段）に記憶しておく（以下、便宜的に、この撮影条件を基本撮影条件、この階調特性を基本階調特性とする）。
具体的には、例えば、図３に示される適正階調のような、露出過多や露出不足にならず、撮影データｘの全域において階調特性が飽和しない（８ビットであれば、撮影データ０〜撮影データ２５５まで全域を有効に使える）ような基本撮影条件を設定し、かつ、この基本撮影条件下における輝度Ｌと撮影データｘとの関係すなわち基本階調特性を調べ、ＰＣ１６に記憶しておく。
このような基本撮影条件において、露光時間ｔ_０、絞り値ｆ_０、および撮影感度Ｓとすると、前述の式から、
ｘ_ｉ＝ｇ（Ｌ_ｉ×［（ｔ_０×Ｓ_０）／ｆ_０ ^２］）
であり、このカーブがカメラ１４の基本階調特性である。
【００２５】
基本撮影条件は、カメラ１４の特性等に応じて、適宜、決定すればよい。
しかしながら、ディスプレイ１２の表示は、フレームが基準となる（６０Ｈｚであれば、１フレームは０．０１６７秒）。そのため、適正な測定を行うことができるように、基本撮影条件において、露光時間ｔ_０は、複数フレームを積分するように設定する必要がある。逆に、露光時間を長くしすぎるとセンサのノイズ成分の影響が大きくなり、好ましくない。以上の点を考慮すると、露光時間は０．１秒〜０．５秒程度とするのが好ましい。
【００２６】
ここで、このような撮影データには、カメラ１４の特性によって、出力信号に暗レベルが乗る場合がある。すなわち、撮影データに暗レベルデータｘ_ｄａｒｋが乗ってしまう場合がある。この際には、ＰＣ１６に暗レベルデータｘ_ｄａｒｋを記憶しておき、ＰＣ１６は、カメラ１４による撮影生データｘ_Ｏから、暗レベルデータｘ_ｄａｒｋを減算した撮影データｘとして、撮影データの処理を行うのが好ましい。すなわち、カラーであれば、
ｘ_Ｒ＝ｘ_ＯＲ−ｘ_ｄａｒｋ
ｘ_Ｇ＝ｘ_ＯＧ−ｘ_ｄａｒｋ
ｘ_Ｂ＝ｘ_ＯＢ−ｘ_ｄａｒｋ
【００２７】
暗レベルは、センサの暗電流やサーマルノイズに依存するものである。また、暗レベルデータｘ_ｄａｒｋは、シャッタを閉塞した状態もしくはレンズキャップをした状態（すなわち、光入射がない状態）で撮影することにより測定できる。なお、暗レベルデータｘ_ｄａｒｋは、カメラ１４の個々の画素毎に測定して補正を行うのが好ましいのは、もちろんであるが、これでは信号処理の負担が大きく、また、実用上、全画素の暗レベルデータｘ_ｄａｒｋの平均値による補正で十分である。
民生用のデジタルカメラでは、暗レベルデータｘ_ｄａｒｋ＝０となるように信号処理されているが、科学用のデジタルカメラでは、このような処理が行われていない場合が多いので、特に有効である。
【００２８】
さらに、カメラ１４がカラー撮影を行うものである場合には、撮影データは、赤に対応する撮影データｘ_Ｒ、緑に対応する撮影データｘ_Ｇ、および、青に対応する撮影データｘ_Ｂの３種が出力される。この際には、ＰＣ１６は、カラーの撮影データをモノクロの撮影データ（輝度データ）に変換して、撮影データの処理を行うのが好ましい。
モノクロ撮影データへの変換方法としては、一例として、下記式を用いる方法が例示される。これにより、テレビでの規格と同様に、視感度を考慮してカラーの撮影データをモノクロの撮影データに変換できる。
ｘ＝０．２９９ｘ_Ｒ＋０．５８７ｘ_Ｇ＋０．１１４ｘ_Ｂ
【００２９】
なお、ＰＣ１６における、撮影生データｘ_Ｏからの暗レベルデータｘ_ｄａｒｋの減算、および、カラー撮影データのモノクロ撮影データへの変換は、コンピュータ等における通常の方法で行えばよい。
【００３０】
上述のような、「ｘ_ｉ＝ｇ（Ｌ_ｉ×［（ｔ_０×Ｓ_０）／ｆ_０ ^２］）」の基本階調特性を有するカメラ１４によって、ある撮影条件ａ（露光時間ｔ_ａ、撮影感度Ｓ_ａ、絞り値ｆ_ａ）でディスプレイ１２を撮影した際の撮影データをｘ_ａとする。この撮影データを、上記基本階調特性に当てはめてｘ_ａ＝ｘ_ｉとする。
両者は、露出Ｅが等しい（Ｅ_ｉ＝Ｅ_ａ）。従って、
Ｌ_ｉ×［（ｔ_０×Ｓ_０）／ｆ_０ ^２］＝Ｌ_ａ×［（ｔ_ａ×Ｓ_ａ）／ｆ_ａ ^２］
Ｌ_ａ＝Ｌ_ｉ×［（ｔ_０×Ｓ_０×ｆ_ａ ^２）／（ｔ_ａ×Ｓ_ａ×ｆ_０ ^２）］
となる。すなわち、ディスプレイ１２を撮影した時の撮影条件ａが分かれば（自身の撮影であるので、当然、知見できる）、予め求めておいたカメラ１４の基本階調特性と基本撮影条件とから、ディスプレイ１２の輝度Ｌ_ａが求められる。
【００３１】
ここで、後述するが、本発明においては、プレ撮影と本撮影とで、基本的に同輝度のパターンを表示する。従って、このディスプレイの輝度Ｌ_ａに対応する本撮影の撮影データは、できるだけ、画像データ全域の中間付近となるようにするのが好ましい。
【００３２】
この輝度Ｌ_ａに対して、撮影データｘを所望の撮影データｘ_ｊとするには、前記式および基本階調特性を用いて、
Ｌ_ｊ×［（ｔ_０×Ｓ_０）／ｆ_０ ^２］＝Ｌ_ａ×［（ｔ_ｂ×Ｓ_ｂ）／ｆ_ｂ ^２］
（ｔ_０×Ｓ_０×ｆ_ｂ ^２）／（ｔ_ｂ×Ｓ_ｂ×ｆ_０ ^２）＝Ｌ_ａ／Ｌ_ｊ
となるように、本撮影の撮影条件、すなわち本撮影の露光時間ｔ_ｂ、撮影感度Ｓ_ｂおよび絞り値ｆ_ｂを設定すればよい。
【００３３】
すなわち、予め輝度計等を用いて、カメラ１４の基本撮影条件と、その際の基本階調特性を知見しておけば、それ以降は、輝度計が無くても、カメラ１４でディスプレイ１２の表示輝度を知見することができ、さらに、一度のプレ撮影で、最適な本撮影の撮影条件を決定することができる。
【００３４】
以下、本発明の測定システム１０を利用したディスプレイの画質測定の一例として、ディスプレイ１２の粒状性測定について説明する。
【００３５】
前述のように、まず、ＰＣ１６がディスプレイ１２にレベル調整パターンを表示させる。粒状性測定のレベル調整パターンとしては、図４（Ａ）に示されるような、黒（最低輝度）の背景として、中央に中間階調（中間輝度）の矩形のベタ画像を表示してなるパターンが例示される。
【００３６】
次いで、プレ撮影として、カメラ１４が、この中央のベタ画像を等倍で撮影し、撮影データを送り、ＰＣ１６が取り込む。
この際において、プレ撮影の条件には、特に限定はないが、露光時間ｔは０．１秒〜０．５秒程度とするのが好ましく、絞り値ｆは、被写界深度を大きくとるために、大きくする（絞る）ほうが好ましい。
【００３７】
プレ撮影の撮影データｘを受け取ったＰＣ１６は、前述のように、プレ撮影の撮影条件、カメラ１４の基本撮影条件および基本階調特性を用いて、ベタ画像の輝度Ｌを求める。
但し、撮影データｘが飽和してしまた場合等には、撮影条件を変え、再度、プレ撮影を行う。また、プレ撮影のカメラ１４の撮影条件の調整を、オペレータが行った場合には、カメラ１４から撮影条件の情報をＰＣ１６に転送し、もしくは、オペレータがプレ撮影の撮影条件をＰＣ１６に入力する。
【００３８】
なお、このような輝度Ｌの算出（撮影データの処理）の前に、カメラ１４が暗レベルを有する場合には、カメラ１４による撮影生データｘ_Ｏから、暗レベルデータｘ_ｄａｒｋを減算して撮影データｘとし、また、カメラ１４がカラーのカメラである場合には、前述の変換式を用いて、３原色の撮影データをモノクロの撮影データ（輝度データ）に変換し、モノクロ撮影データで演算を行うのは、前述のとおりである。
また、このような撮影データの処理は、粒状性測定における本撮影データの処理、および、後述する鮮鋭度測定（プレ撮影データおよび本撮影データ共）でも同じであるので、以下の説明では省略する。
【００３９】
次いで、この輝度Ｌをカメラ１４で撮影した際の撮影データが、中間付近の値（例えば、撮影データが８ビットであれば、１２７付近）の撮影データｘとなるように、前述のようにして、本撮影の撮影条件（露光時間ｔ、撮影感度Ｓおよび絞り値ｆ）を設定する。なお、本撮影の撮影条件も、露光時間ｔは０．１秒〜０．５秒程度とし、絞り値ｆは大きくするのが好ましい。
【００４０】
本撮影の撮影条件が決定したら、ＰＣ１６は、ディスプレイ１２に測定用パターンを表示させる。なお、粒状性測定においては、測定用パターンは、レベル調整用パターンと同じでよい。
次いで、カメラ１４が決定した撮影条件で中央のベタ画像を撮影して、本撮影を行い、撮影データを転送して、ＰＣ１６が取り込む。
【００４１】
測定用パターンの撮影データｘを取り込んだＰＣ１６は、
ｘ＝ｇ（Ｌ×ｔ×Ｓ／ｆ^２）＝ｇ（Ｅ）＝ｇ（ｋＬ）
から、
Ｅ＝ｇ^−１（ｘ）＝ｋＬ
Ｌ＝１／ｋ×ｇ^−１（ｘ）
により、撮影データｘを輝度データＬに変換する。なお、この変換は、カメラの撮影データｘと輝度データＬとの関係が非線形であるために必要である。
【００４２】
ＰＣ１６は、この輝度データＬを用いて、ディスプレイ１２の粒状性を解析する。なお、この解析方法、通常のディスプレイの画質評価における粒状性測定と同様に行えばよい。
例えば、ＰＣ１６は、輝度データＬの統計処理やフーリエ変換を行うことにより、ＲＭＳやウイナースペクトルを求める。これにより、ディスプレイ１２の粒状性を定量的に測定できる。
ＰＣ１６は、次いで、この測定結果を、ディスプレイ１２（あるいは、別のディスプレイ２０）に表示し、および／または、プリンタ１８によってハードコピーとして出力させる。
【００４３】
次いで、測定システム１０におけるディスプレイ１２の鮮鋭度測定について説明する。
粒状性測定と同様に、まず、ＰＣ１６がディスプレイ１２にレベル調整パターンを表示させる。鮮鋭度測定のレベル調整パターンとしては、先の図４（Ａ）と同様に黒を背景とした中央に、図４（Ｂ）に示されるような、半分が後述の矩形パターンの高輝度に相当する高輝度（低濃度）ベタ画像で、残り半分が後述の矩形パターンの低輝度に相当する低輝度（高濃度）ベタ画像となるような、矩形を表示してなるパターンが例示される。
【００４４】
次いで、カメラ１４によって、プレ撮影を行う。プレ撮影は、基本的に、粒状性測定と同様に行えばよく、従って、露光時間ｔは０．１秒〜０．５秒程度とし、絞り値ｆは大きくするのが好ましい。
【００４５】
なお、本発明においては、鮮鋭度測定のレベル調整パターン、および、プレ撮影は、これに限定はされず、黒背景に、低輝度ベタ画像および高輝度ベタ画像を、順次、表示して、２回のプレ撮影を行ってもよい。
【００４６】
プレ撮影の撮影データおよび撮影条件を受け取ったＰＣ１６は、前述のようにして低濃度ベタ画像および高濃度ベタ画像の輝度を算出する。次いで、この輝度算出結果から、この低輝度および高輝度の中間輝度付近が撮影データの中央付近となるように、本撮影の撮影条件を設定する。
なお、高輝度ベタ画像の撮影データが飽和し、あるいは、低輝度ベタ画像の撮影データが潰れた場合には、レベル調整パターンを表示して、撮影条件を変えて、再度、プレ撮影を行う。
【００４７】
本撮影の撮影条件を決定したら、次いで、ＰＣ１６は、ディスプレイ１２に鮮鋭度測定の測定用パターンを表示させ、カメラ１４が本撮影を行い、撮影データをＰＣ１６に取り込む。なお、本撮影の撮影条件も、露光時間ｔは０．１秒〜０．５秒程度とし、絞り値ｆは大きくするのが好ましい。
【００４８】
鮮鋭度測定における測定用パターンとしては、今までのパターンと同様の黒背景を有し、その中央に、図４（Ｃ）に示されるような、Ｖ（垂直）方向に延在する高輝度ラインと低輝度ラインとを１画素毎（すなわちＫ＝１（Ｋは１以上の整数））に交互に有する矩形を表示してなる測定用パターン（ナイキスト周波数のＨ（水平）方向ＣＴＦパターン）；　図４（Ｄ）に示されるような、Ｈ方向に延在する高輝度ラインと低輝度ラインとを交互に有する矩形を表示してなる測定用パターン（Ｖ方向ＣＴＦパターン）；　図４（Ｅ）に示されるような、矩形の高輝度ベタ画像を表示してなる測定用パターン；　図４（Ｆ）に示されるような、矩形の低輝度ベタ画像を表示してなる測定用パターン；　の、計４種の測定用パターンが例示される。なお、何れの測定用パターンにおいても、低輝度および高輝度は、レベル調整用パターンにおける低輝度ベタ画像および高輝度ベタ画像と同輝度である。
本撮影では、測定用パターンの表示と本撮影とを交互に行い、計４つの本撮影の撮影データを得る。
【００４９】
なお、ナイキスト周波数（ｆ_Ｎ）以外の周波数のＣＴＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を測定したい場合には、適宜設定されたＫ画素（Ｋは１以上の整数）に対応して、ｆ_Ｎ／Ｋの周波数でＣＴＦを測定するのが好ましい。
【００５０】
各測定用パターンの撮影データを取り込んだＰＣ１６は、粒状性測定の際と同様にして、撮影データを輝度データに変換して、ディスプレイ１２の鮮鋭度を解析する。なお、この解析は、ディスプレイの画質評価の鮮鋭度測定における、通常の方法でよい。
一例として、まず、Ｈ方向ＣＴＦパターンについて、Ｖ方向に平均を取って、パターンのＨ方向（測定方向）のプロファイルを求め、さらに、このプロファイルのピーク値（極大ピークおよび極小ピーク）の平均を算出し、Ｈ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗとする。次いで、Ｖ方向ＣＴＦパターンについて、Ｈ方向に平均を取って、同様にして、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗを算出する。さらに、高輝度ベタ画像の平均輝度Ａ_ｈｉｇｈおよび低輝度ベタ画像の平均輝度Ａ_ｌｏｗを算出する（これが、ＤＣ成分となる）。
【００５１】
ここで、本発明においては、より高精度な測定を行うために、両ＣＴＦパターンのＨ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗ、ならびに、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗは、移動平均処理を行う以下の方法を用いて求めるのが好ましい。
この方法によれば、ノイズによる悪影響を低減して、高精度な鮮鋭度の測定を行うことができ、ディスプレイ１２がＬＣＤのようにマトリクス構造を有するものである場合には、特に有効である。
【００５２】
ディスプレイ１２がマトリクス構造を有する場合には、所定輝度で発光しているべき１画素中に極低輝度部が生じてしまう。そのため、ディスプレイ表示の１画素に対して、多数画素（前述のように、本発明では８倍以上のオーバーサンプリングが好ましい）でパターンの撮影を行うと、この極低輝度部がノイズとなってプロファイルが変動してしまい、ＣＴＦパターンのＨ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗ、ならびに、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗを適正に求めることができない。
それに対して、この移動平均処理を用いる方法によれば、このノイズによる悪影響を排除して、高精度にＣＴＦパターンのＨ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗ、ならびに、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗを求めて、高精度な鮮鋭度の測定を行うことができる。
【００５３】
移動平均処理を行う場合には、同様に、Ｈ方向ＣＴＦパターンについて、Ｖ方向に平均を取って、このパターンのＨ方向（測定方向）のプロファイルを求める。次いで、このプロファイルをＨ方向に移動平均処理して、移動平均処理したプロファルを得る。さらに、この移動平均処理したプロファイルについて、極大ピークの平均値および極小ピークの平均値を算出して、それぞれ、Ｈ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗとする。
他方、Ｖ方向ＣＴＦパターンについても、同様に、Ｈ方向に平均を取ってプロファイルを求め、このプロファイルをＶ方向に移動平均処理して、移動平均処理したプロファイルの極大ピークの平均値および極小ピークの平均値を算出して、それぞれ、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗとする。
【００５４】
本発明において、移動平均処理の際に、平均化する画素数Ｎ（平均化のフィルタサイズ）は、ディスプレイ表示の１画素に対するカメラ１４（撮像手段）の撮影画素数を、平均化する画素数Ｎとするのが好ましい。
また、移動平均処理の方法には、特に限定はなく、各種の手段が利用可能である。例えば、鮮鋭度の測定方向と直交する方向に平均を取って得られたプロファイルのｍ個の輝度データｘ_ｉ（ｉ＝１〜ｍ）に対して、ｉ番目〜ｉ＋［Ｎ−１］番目のＮ個の輝度データｘ_ｉの単純平均Ｙ_ｉを求める（すなわち、Ｙ_ｉ＝ａｖｅ（ｘ_ｉ〜ｘ_ｉ＋［Ｎ−１］））。この計算を、ｉ＝１〜ｍ−Ｎ＋１について行い、移動平均処理したプロファイル（データ数「ｍ−Ｎ＋１個」）とする。
【００５５】
本発明の測定システム１０において、移動平均処理を実施する際に、プロファイルをグラフ等で表示する場合には、移動平均処理した後のプロファイルを表示するのが好ましい。
【００５６】
このようにして、Ｈ_ｈｉｇｈおよびＨ_ｌｏｗ、Ｖ_ｈｉｇｈおよびＶ_ｌｏｗ、ならびに、Ａ_ｈｉｇｈおよびＡ_ｌｏｗを求めたら、次いで、下記式によって、Ｈ方向ＣＴＦ（ナイキスト周波数のＨ方向ＣＴＦ）、および、Ｖ方向ＣＴＦを算出し、同様に、ディスプレイ表示および／またはプリント出力等によって、結果の出力を行う。
Ｈ方向ＣＴＦ＝［（Ｈ_ｈｉｇｈ−Ｈ_ｌｏｗ）／（Ｈ_ｈｉｇｈ＋Ｈ_ｌｏｗ）］／［（Ａ_ｈｉｇｈ−Ａ_ｌｏｗ）／（Ａ_ｈｉｇｈ＋Ａ_ｌｏｗ）］
Ｖ方向ＣＴＦ＝［（Ｖ_ｈｉｇｈ−Ｖ_ｌｏｗ）／（Ｖ_ｈｉｇｈ＋Ｖ_ｌｏｗ）］／［（Ａ_ｈｉｇｈ−Ａ_ｌｏｗ）／（Ａ_ｈｉｇｈ＋Ａ_ｌｏｗ）］
【００５７】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、ミクロデンシトメータ等の測定機器を用いることなく、デジタルカメラを利用して、前述のように最適な測定条件を設定した上で、ディスプレイの画質測定を行うことができる。従って、使用現場でもディスプレイの品質管理を簡易かつ適正に行って、例えば、医療機関であれば、電子シャーカステンを用いた診療において、適正な診断画像を表示して正確な診療を行うことができる。
【００５８】
本発明のディスプレイ画質測定システムにおいては、レベル調整パターンと、測定用パターンとで、同じパターン（同じ表示画像）を用いるのが好ましい。
このような構成とすることにより、用意するパターンの数を低減できると共に、以下のような効果を得ることができる。
【００５９】
図１（Ａ）に示されるような測定システム１０では、１台のＰＣ１６が、ディスプレイ１２によるパターン表示と、カメラ１４による撮影データの処理とを行っているので、両パターンが異なるものであっても、特に、問題は無い。
【００６０】
これに対し、図１（Ｂ）に示されるように、ディスプレイ１２にパターンを表示させるＰＣ３０と、カメラ１４による撮影データを処理するＰＣ３２とが、互いに異なり、ＰＣ３２が処理した画質測定結果を、ＰＣ３０が有するＱＣ用のメモリ３４に転送するようなシステムでは、ディスプレイ１２によるパターン表示と、カメラ１４による撮影とを連動させることができないため、効率が悪い。
しかしながら、このようなシステムであっても、レベル調整パターンと測定用パターンとを同一の画像とすれば、ディスプレイ１２は、レベル調整および測定用のパターンを表示した状態としておき、カメラ１４およびＰＣ３２が、「プレ撮影〜撮影条件決定〜本撮影〜データ処理」を連続的に行うことができ、良好な効率で、ディスプレイ１２の画質測定を行うことが可能になる。
【００６１】
ここで、粒状性測定では、前述のように、レベル調整パターンと、測定用パターンとで、同じ画像を用いるので、何ら問題は無い。
しかしながら、鮮鋭度測定の場合には、前述の例では、レベル調整パターンと、測定用パターンとで画像が異なる。
そのため、鮮鋭度測定においては、レベル調整パターンおよび測定用パターンとして（いずれか一方のみで使用してもよいのは、もちろんである）、図５に示すような、背景を黒として、１画面に、前記図４（Ｃ）〜（Ｆ）に示す、Ｈ方向ＣＴＦパターン、Ｖ方向ＣＴＦパターン、高輝度ベタ画像、および、低輝度ベタ画像の、４つの画像（パターン）を配置してなるパターンを用いるのが好ましい。この際においては、高輝度ベタ画像および低輝度ベタ画像を用いて、プレ撮影および撮影条件の決定を行い、先と同様に４つの画像を用いて本撮影および鮮鋭度測定を行えばよい。
【００６２】
ここで、ディスプレイ１２の１画面中に測定対象（撮影データの取得対象）となる画像を複数配置する場合には、図５に示されるように、各画像をＨ方向およびＶ方向に延長した際に、この延長部分が他の測定対象となる画像と重ならないように、各画像を配置する必要がある。
【００６３】
周知のように、ＣＲＴやアナログ接続されたＬＣＤでは、主走査方向（通常、Ｈ方向）に尾引きが出てしまい、同方向に存在する画像に悪影響を与える場合がある。また、ＬＣＤでは、その構成上、Ｖ方向にクロストークを生じる場合があり、同様に、悪影響を与える場合がある。そのため、Ｖ方向およびＨ方向の同位置に複数の画像が存在すると、アーチファクトの影響が出てしまい、適正な画像が表示できない。
これに対し、Ｖ方向およびＨ方向の同位置に複数の画像が存在しない、上記構成を有することにより、各画像が互いに影響を与えることを防止して、アーチファクトの影響を無くすことができ、調整用および測定用パターンとして高画質で適正な画像を表示して、高精度な測定を行うことができる。
【００６４】
また、パターン中に測定対象となる画像を複数配置する場合には、全画像をカメラ１４による撮影領域内に表示する必要があるのはもちろんであるが、周波数成分（特に、高周波数成分）を有する画像を有する場合には、これをカメラ１４による撮影領域の中央に配置して、それ以外の画像は、それよりも外側に配置するのが好ましい。
すなわち、図示例であれば、両ＣＴＦパターンは撮影領域の中央に配置し、低輝度および高輝度のベタ画像は、その外側に配置する。
【００６５】
周知のように、カメラ１４のレンズ（結像光学系）は、収差を有する。通常、中央部分は、殆ど収差による悪影響を無視できるが、中央から外方向に向かって、次第に収差による歪等が大きくなる。すなわち、ＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ
Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性は、中央のほうが良好である。
従って、ＣＴＦパターンのように、高周波数成分を有する画像を撮影領域の中央（カメラ１４の光軸近傍）に配置することにより、収差による悪影響を排除して、正確な撮影データを得ることができ、より高精度な鮮鋭度測定等を行うことが可能になる。
【００６６】
以上、本発明のディスプレイ画質測定方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
例えば、本発明のディスプレイ画質測定方法によれば、ディスプレイの粒状性や鮮鋭度のみならず、尾引きのようなアーチファクトの測定、輝度均一性の測定等、各種のディスプレイの画質測定を行うことができる。
【００６７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明のディスプレイ画質測定システムによれば、ミクロデンシトメータ等の測定機器を用いることなく、ユーザが、デジタルカメラを用いてディスプレイの粒状性や鮮鋭度を、簡易かつ適正に測定し、ディスプレイの品質管理を好適に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明のディスプレイ画質測定システムの一例の概念図である。
【図２】本発明のディスプレイ画質測定システムを説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明のディスプレイ画質測定システムを説明するためのグラフである。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明のディスプレイ画質測定システムにおける調整用パターンの一例で、（Ｃ）〜（Ｆ）は、同測定用パターンの一例である。
【図５】本発明のディスプレイ画質測定システムにおいて、鮮鋭度測定に用いるパターンの一例の概念図である。
【符号の説明】
１０　（ディスプレイ画質）測定システム
１２，２０　ディスプレイ
１４　デジタルカメラ
１６，３０，３２　ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
１８　プリンタ

Claims

階調特性が飽和しない撮影条件、この撮影条件下における階調特性、ならびに暗レベルが既知である、二次元固体センサおよび結像光学系を有する撮像手段と、ディスプレイに調整用パターンおよび測定用パターンを表示させる手段と、前記撮像手段による撮影データを解析する解析手段とを用い、
前記ディスプレイに調整用パターンを表示させて前記撮像手段によって撮影して、この調整用パターンの撮影データを前記解析手段に供給し、解析手段が、撮影データ、撮影条件、前記階調特性および暗レベルを用いて、測定撮影条件を決定し、
前記ディスプレイに測定用パターンを表示させて設定した測定撮影条件下で前記撮像手段によって撮影して、この測定用パターンの撮影データを前記解析手段に供給し、解析手段が、この測定用パターンの撮影データを解析することを特徴とするディスプレイ画質測定システム。
前記暗レベルを用いて撮影データを補正し、また、撮影データがカラーの撮影データである場合には、モノクロの撮影データに変換した後に、前記測定撮影条件の決定および撮影データ解析を行う請求項１に記載のディスプレイ画質測定システム。
前記撮像手段がデジタルカメラである請求項１または２に記載のディスプレイ画質測定システム。
前記撮影条件のパラメータが、露光時間、絞り値、および撮影感度である請求項１〜３のいずれかに記載のディスプレイ画質測定システム。
前記ディスプレイの鮮鋭度を測定するに際し、
前記測定用パターンとして、２種の輝度のベタ画像、および、鮮鋭度の測定方向と直交する方向に延在する前記２種の輝度の直線を、前記測定方向にＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）に交互に配列してなる高周波画像を前記ディスプレイに表示させ、
前記高周波画像の撮影データを前記測定方向と直交する方向に平均化することにより、各画像の前記測定方向のプロファイルを算出し、前記プロファイルを移動平均処理したプロファイルを算出し、この移動平均処理によって得られたプロファイルの極大ピークの平均値および極小ピークの平均値と、
前記ベタ画像の撮影データの平均値とを用いて、前記ディスプレイの鮮鋭度を測定する請求項１〜４のいずれかに記載のディスプレイ画質測定システム。
前記調整用パターンと測定用パターンとが同じパターンである請求項１〜５のいずれかに記載のディスプレイ画質測定システム。
前記ディスプレイの鮮鋭度を測定する際の調整用パターンおよび測定用パターンの少なくとも一方が、
１画面に、低輝度のベタ画像、高輝度のベタ画像、Ｈ方向に延在する前記高輝度のラインと前記低輝度のラインとをＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）にＶ方向に交互に配列してなる高周波画像、および、Ｖ方向に延在する前記高輝度のラインと前記低輝度のラインとをＫ画素毎（Ｋは１以上の整数）にＨ方向に交互に配列してなる高周波画像を表示すると共に、
前記撮影手段による撮影領域に対して、中央に前記高周波画像を、その外側に前記ベタ画像を配置し、かつ、画像をＨ方向およびＶ方向に延長した領域に他の画像が存在しないように、各画像を配置してなるものである請求項１〜６のいずれかに記載のディスプレイ画質測定システム。