JPH102800A

JPH102800A - カラーディスプレイ装置の画質評価方法と画質評価装置およびカラーディスプレイ装置の製造方法

Info

Publication number: JPH102800A
Application number: JP15550596A
Authority: JP
Inventors: Taiji Kitagawa; 泰治北川; Toshiro Asano; 敏郎浅野; Keisuke Kawame; 啓介川目; Atsushi Mochizuki; 望月　　淳; Kaoru Sakai; 薫酒井; Nobuo Kawai; 信雄河合
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-06-17
Filing date: 1996-06-17
Publication date: 1998-01-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】カラーブラウン管の単色表示画像のむらを画面
全体および局所部分それぞれについて検出し従来人間に
頼っていた輝度むら、色むらに関する品質を自動判定す
ることを可能にする。【解決手段】カラーブラウン管１に単色画像を映出させ
る信号発生装置３、カラーブラウン管１の画面を撮像す
るＲ、Ｇ、Ｂ信号を出力するカメラ４、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号
をディジタル化し記憶する画像処理装置５、画像処理装
置の制御、色度変換、およびカラーブラウン管１の単色
表示画像の品質を自動定量評価する演算処理装置６から
構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラウン管、液晶
ディスプレイ、プラズマディスプレイ、エレクトロルミ
ネッセンスディスプレイ等を用いたカラーディスプレイ
装置の画質評価方法および画質評価装置とカラーディス
プレイ装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラーディスプレイ装置においては、そ
の製造工程中および完成後に、多項目にわたる検査が行
われている。その中でも画質検査は、作業者の目で見
て、画質が良好であるか否かを評価する官能検査である
ため、ほとんどの工程が自動化された製造ラインにおい
ても、作業者による目視検査に頼らざるを得ないのが現
状である。

【０００３】このような目視検査の項目の中でも、特
に、単色画面の均一性の評価は、主観性の高い検査であ
る。具体的な検査方法は、検査対象となるカラーディス
プレイ装置に単色画面を表示させ、画面の色むらや輝度
むらの程度を目視で判定する。カラーディスプレイ装置
の画面に表示される単色画面は、理想的には完全に均一
な単色にならなければならない。しかし、たとえば、カ
ラーブラウン管を用いたカラーディスプレイ装置おいて
は、コンバーゼンス、電子ビームのランディングなど必
要な調整を行った後でも、蛍光体の発光状態に多少のば
らつきが存在するために、画面に表示される色は、均一
な単色にはならず、薄く色のつく部分や、輝度の低いあ
るいは高い部分が現れる。これを「色むら」や「輝度む
ら」と呼んでいる。

【０００４】この色むら、輝度むらの程度は非常に小さ
く、その見え方には、作業者間の個人差や、その時の体
調などによるばらつきが発生する。さらに、色むらや輝
度むらの出現状態、たとえば、色あい、色の鮮やかさ、
形状、大きさ、画面内での出現位置、出現個数などが極
めて多種多様である。そのため単色均一性の目視評価
は、他の目視検査に比べても主観的な要素が大きいもの
となっている。

【０００５】この色むら、輝度むらの程度を、作業者が
画面を観察しながらその主観によって評価し、グレード
と呼ばれる数値で表現する。たとえば、数値が大きけれ
ば大きいほど色むら、輝度むらが大きいことを示すよう
にしている。

【０００６】そこで、検査工数の削減を図り、また、物
理的・定量的な評価法を確立して検査精度・信頼性を向
上させるため、目視検査の自動化を要求する声が高い。
この単色均一性の評価の自動化の中で特に白色の場合を
自動化しようという試みが過去にいくつか行われてい
る。その内の一つとして、特開平２−２４３９３０号公
報に開示された色むら検査装置が提案されている。

【０００７】この色むら検査装置では、カラーＣＣＤチ
ップの色むらを検査する上で、白色発光面を撮像したと
きのカラーＣＣＤチップからのＲ、Ｇ、Ｂ出力を、マン
セル色空間等の座標系に変換し、モニタ上にカラーＣＣ
Ｄ上の各位置における色度ベクトルとして表示してい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような色
むら検査装置をカラーディスプレイ装置の画面の画質の
評価に用いた場合、撮像系を構成するレンズ、カラーフ
ィルタおよびカラーＣＣＤの屈折異常や感度のばらつき
については何も考慮されていないため、カラーディスプ
レイ装置の画面の画質を正しく評価することができな
い。このため、カラーディスプレイ装置の品質が不安定
になることがある。

【０００９】上記の事情に鑑み、本発明の目的は、撮像
系のレンズ、カラーフィルタ、およびカラーＣＣＤの屈
折異常や感度のばらつきを補正して検査し、カラーディ
スプレイ装置の画面の画質を正しく高精度に定量評価す
ることにより、高品質のカラーディスプレイ装置を得ら
れるようにしたカラーディスプレイ装置の画質評価方法
と画質評価装置およびカラーディスプレイ装置の製造方
法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
め、本出願の第１の発明は、カラーディスプレイ装置の
画面に表示された単色表示画面を撮像した画面情報を、
画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮
像手段の各画素を構成する受光素子ごとの感度差を補正
して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換した後、画面中の
任意の画素と画面全体の他の画素との色度差を算出し、
その絶対値の総和に基づいて画質を評価する。

【００１１】また、本出願の第２の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、画面の任意の画素と画面全体の他の画素との色度
差、輝度差を算出し、その絶対値の総和に基づいて画面
全体の色むら、輝度むらの画質を評価する。

【００１２】また、本出願の第３の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、前記画面情報を所定の位置、大きさで分割し、そ
の分割領域をもとに、空間周波数の異なる色むら、輝度
むらを評価し、各評価結果の組合せにより画質を評価す
る。

【００１３】また、本出願の第４の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、前記画面情報を異なった位置、大きさで複数回繰
返し分割し、その分割領域内に存在する画素の間の輝度
差を算出し、その最大値で画質を評価する。

【００１４】また、本出願の第５の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、前記画面情報を異なった位置、大きさで複数回繰
返し分割し、各分割領域の平均色度を求め、各分割領域
間の色度差もしくは色度勾配により画質を評価する。

【００１５】また、本出願の第６の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、前記画面情報を異なった位置、大きさで分割し、
各分割領域の平均輝度を求め、各分割領域間の輝度差も
しくは輝度勾配により画質を評価する。

【００１６】また、本出願の第７の発明は、カラーディ
スプレイ装置の画面に表示された単色表示画面を撮像し
た画面情報を、画面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信
号に分解し、撮像手段の各画素を構成する受光素子ごと
の感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換し
た後、画面中の任意の画素と画面全体の他の画素との色
度差、輝度差を算出し、その絶対値の総和に基づいて画
面全体の色むら、輝度むらを評価し、前記画面情報を異
なった位置、大きさで複数回繰返し分割し、その分割領
域をもとに、空間周波数の異なる色むら、輝度むらを評
価し、各評価結果の組合せによりカラーディスプレイ装
置の良否を判定する。

【００１７】また、本出願の第８の発明は、前記第１な
いし第７の発明で、均一単色表示画面を撮像したときの
画面上の任意の画素と、それ以外の画素のＲ、Ｇ、Ｂ信
号の比を求め、この比の基づいて撮像系の感度差を補正
する。

【００１８】また、本出願の第９の発明は、前記第１な
いし第７の発明で、レンズを外した撮像手段で白色画面
を撮像し、撮像領域内の任意の画素とそれ以外の画素の
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の比を求め、この比に基づいて撮像手段
の各画素を構成する受光素子ごとの感度差を補正した
後、撮像手段にレンズを装着した状態で白色画面を撮像
し、撮像領域内の任意の画素とそれ以外の画素のＲ、
Ｇ、Ｂ信号の比を求め、この比に基づいて撮像系の感度
差を補正する。

【００１９】また、本出願の第１０の発明は、前記第１
ないし第７の発明で、カラーディスプレイ装置の画面に
表示された単色表示画面の色度、輝度を変えて繰返し撮
像し、撮像手段から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号と、色度
測定手段による測定結果との関係を下記行列式で表し色
度変換する。

【００２０】

【数２】

【００２１】また、本出願の第１１の発明は、評価対象
となるカラーディスプレイ装置に単色表示画面を表示さ
せる信号発生装置と、前記単色表示画面を撮像し、画面
情報をＲ、Ｇ、Ｂ信号に分けて出力するカメラと、前記
カラーディスプレイ装置の画面の任意の位置の色度を測
定する色度測定器と、前記カメラと色度測定器の出力を
ディジタル化し記憶する画像処理装置と、予め色度変換
処理テーブルおよび品質評価テーブルが記憶されたメモ
リを備え、前記画像処理装置に記憶されたディジタル信
号に基づいて、色度変換、品質評価を行う演算処理装置
と、前記カメラで撮像した画像、品質評価結果を表示す
るモニタとを設けた。

【００２２】また、本出願の第１２の発明は、ディスプ
レイ単体、ディスプレイ単体に画像表示のための機器取
付け工程、あるいはディスプレイ装置としての調整工程
等の各工程のうち、少なくともいずれか１の工程終了
後、カラーディスプレイ装置の画面に表示された単色表
示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する画素ごと
にＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素を構成す
る受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を
表色系に変換した後、少なくとも、画面中の任意の画素
と画面全体の他の画素との色度差もしくは輝度差を求
め、その結果に基づいて画質を評価する工程を設け、前
工程における異常の有無を診断する。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、カ
ラーブラウン管を用いたカラーディスプレイ装置の場合
を例として説明する。図１は、本発明による画質評価装
置の構成図である。

【００２４】同図において、１はカラーブラウン管、２
は偏向ヨークで、カラーブラウン管１に取り付けられて
いる。３は信号発生装置で、カラーブラウン管１に検査
用の単色画面を表示させる。４は撮像手段を形成するカ
メラで、レンズと、色フィルタと、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を取
り込むためのカラー固体撮像装置（ＣＣＤ）等で構成さ
れ、カラーブラウン管１と対向するように設置されてい
る。５は画像処理装置で、カメラ４に接続されている。
６は演算処理装置で、画像処理装置５に接続され、色度
変換処理方法および品質評価方法が記録されたメモリ装
置を備え、色度変換および画質評価のための計算処理を
行う。７はモニタで、カメラ４で撮像した画像および評
価結果等を表示する。８は色度測定器で、画像処理装置
５に接続され、カラーブラウン管１と対向するように設
置されている。

【００２５】前記カメラ４には、レンズの屈折むら、色
フィルタの膜厚のむら、カラー固体撮像装置を構成する
受光素子間の感度のばらつき等、カメラ４自体に感度の
ばらつきがある。このため、均一な単色画面を撮像して
も、その出力には、カメラ４の感度に起因して、色む
ら、感度むらに相当するばらつきが発生する。

【００２６】図２は、図１に示す画質評価装置におい
て、カメラ４の感度のばらつきを補正するのに必要なパ
ラメータを得るための手順の１つを示すフローチャート
図である。

【００２７】予め、カメラ４にキャップを取り付けて、
カメラ４のＹセットアップレベル、暗電流等によるオフ
セット信号を計測する（２０４）。

【００２８】次に、前記カメラ４にレンズを装着せずに
白色面を撮像する（２０６）。このとき、レンズを装着
していない撮像面は狭い領域となるため、撮像した領域
は理想的な白色均一画面になっているものとみなす。撮
像面中の任意の画素とそれ以外の画素とのＲ、Ｇ、Ｂ出
力を補正するための係数を求める（２０８）。

【００２９】さらに、前記カメラ４にレンズを装着し白
色画面を撮像する（２１０）。このとき、撮像面は広い
領域となるため撮像面を何点かサンプリングし、色度測
定器８によって色度を求めておく。

【００３０】前記（２０４）によって得られた線形式の
Ｒ、Ｇ、Ｂの項に乗ずる補正係数を求めることにより、
サンプリングした点におけるレンズによる色むら補正を
行う（２１２）。

【００３１】前記カラーブラウン管１に、Ｒ、Ｇ、Ｂの
組合せによって表示される４色以上の単色画面を表示
し、前記カメラ４でその単色画面を撮像する。撮像面中
央部でのｘ、ｙ、Ｙの色度測定器８の測定結果と、その
時の前記カメラ４のＲ、Ｇ、Ｂ出力との関係のデータを
取得する（２１４）。

【００３２】その色度測定器８の測定結果とＲ、Ｇ、Ｂ
出力の関係を線形式によって近似し、Ｒ、Ｇ、Ｂ出力を
色度に変換するパラメータを得る（２１６）。なお、こ
のカメラ４の感度の補正方法については、後で詳細に説
明する。

【００３３】図３は、図１に示す画質評価装置において
カラーブラウン管の画質評価を行うための手順の１つを
示すフローチャート図である。なお、同図は、ＣＩＥ
（国際照明委員会）の定義する表色系Ｌ＊ｕ＊ｖ＊を用
いた場合の例を示すものである。ただし、ＣＩＥ表色系
ｘ、ｙ、Ｙ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊やカラー映像信号から抽出し
たＲ−Ｙ、Ｂ−Ｙ、Ｙ等を用いてもよい。

【００３４】まず、図１に示した画質評価装置を用い
て、単色ラスタ画面の映し出されているカラーブラウン
管１の画面の発光状態をカメラ４の各画素毎に取得し、
Ｒ、Ｇ、Ｂのデータを画像処理装置に取り込む（１０
２）。取り込んだデータは各画素毎に撮像系によって生
じる感度差を除去する（１０４）。

【００３５】感度差を除去したＲ、Ｇ、Ｂの出力を、表
色系Ｌ＊ｕ＊ｖ＊に変換する（１０６）。次に、画面中
の任意の画素と画面全体の他の画素との間で色度差、輝
度差を算出し、その絶対値の総和から、画面全体の色む
ら、輝度むらの定量評価を行う（１０８）。

【００３６】次に、撮像した画面内を異なった大きさと
異なった開始位置で分割してその分割領域をもとに、様
々な大きさで空間周波数の異なる色むら、輝度むらを定
量的に評価する（１１０）。そして、それらの評価方法
の組み合わせからカラーブラウン管の品質評価と良品・
不良品の判断を行う（１１２）。

【００３７】前記図２における撮像系の感度の補正に必
要なパラメータを得るための処理は、以下のようにして
行う。カメラの出力には、Ｙセットアップレベルや暗電
流などが乗っているので、予めカメラにキャップをした
状態でＲ、Ｇ、Ｂの出力（画像）を測定しておき、それ
をオフセットレベルとして測定対象画像から差し引くよ
うにしておく。

【００３８】カメラから得たＲ、Ｇ、Ｂの信号は、オフ
セットレベルを差し引き、〔式３〕、〔式４〕、〔式
５〕に基づいてＣＩＥの規定するＸ、Ｙ、Ｚ、ｘ、ｙ、
ＹおよびＬ＊ｕ＊ｖの表色系に変換する。

【００３９】

【数３】

【００４０】

【数４】

【００４１】

【数５】

【００４２】ここで、Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎは、通常物体色
を測色する際の照明下の完全拡散面に対するＸ、Ｙ、Ｚ
の値で定義されるが、ディスプレイの場合光源色である
ため画面中央のＸ、Ｙ、Ｚ値をＸｎ、Ｙｎ、Ｚｎとして
採用するものとする。

【００４３】また、ａ₁ ₁ 〜ａ₃ ₃ 、ｂ₁ 〜ｂ₃ の係数
はあらかじめ４色あるいは５色以上の単色画像を撮像し
たときのＲ、Ｇ、Ｂと、色度測定器のｘ、ｙ、Ｙのデー
タを取得して算出しておく。この場合、４色のときは、
係数を一意に求めることができるが、５色以上の場合、
最小二乗近似によってＲ、Ｇ、Ｂと、ｘ、ｙ、Ｙの関係
を誤差最小で近似させる係数を求める。以下に４色と５
色以上それぞれの場合のの求め方を説明する。

【００４４】まず、４色の場合、撮像したカメラの信号
Ｒ、Ｇ、Ｂと、撮像した色に対し色度測定器によって得
たｘ、ｙ、Ｙの値から、〔式４〕を用いて算出したＸ、
Ｙ、Ｚの値を使用する。カメラに取り込んだ４色のＲ、
Ｇ、Ｂデータのセットが（Ｒ１、Ｇ１、Ｂ１）、（Ｒ
２、Ｇ２、Ｂ２）、（Ｒ３、Ｇ３、Ｂ３）、（Ｒ４、Ｇ
４、Ｂ４）で、それに対応するＸ、Ｙ、Ｚの値がそれぞ
れ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）、（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）、（Ｘ
３、Ｙ３、Ｚ３）、（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）だとすると
〔式３〕によりそれらの間には、

【００４５】

【数６】

【００４６】という関係が成り立つ。これを解く１つの
方法としては、ｉ＝１、２、３の式からｉ＝４の式を引
いて、

【００４７】

【数７】

【００４８】として、

【００４９】

【数８】

【００５０】を得る。ａ₁ ₁ 〜ａ₃ ₃ が求まれば、例え
ばｉ＝１の式から、

【００５１】

【数９】

【００５２】として、ｂ₁ 〜ｂ₃ を決定できる。

【００５３】５色以上の場合、色の数をＮ個とし、その
中のｎ番目の色のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｘ、Ｙ、Ｚのデータをそ
れぞれｘ₁ _n 、ｘ₂ _n 、ｘ₃ _n 、ｙ₁ _n 、ｙ₂ _n 、ｙ₃
_n とするときｘ_j _n （ｊ＝１、２、３）を〔式３〕の右
辺に代入したものと、ｙ_i _n（ｉ＝１、２、３）との差
の二乗についてｉ、ｎに関しての総和を、二乗誤差Ｅと
すると、

【００５４】

【数１０】

【００５５】となる。

【００５６】このＥをａ_k _l 、ｂ_k （ｋ＝１、２、３
、ｌ＝１、２、３）で偏微分したものを０とおくこ
とにより、二乗誤差Ｅを最小にするａ_i _j ｂ_i を求め
る。

【００５７】ここで、ｔを転置として、

【００５８】

【数１１】

【００５９】とおく。

【００６０】また、

【００６１】

【数１２】

【００６２】とおくと、∂Ｅ／∂ａ_k _l ＝０のとき〔式
１０〕より

【００６３】

【数１３】

【００６４】これを行列の形に改めると、

【００６５】

【数１４】

【００６６】となる。

【００６７】また、∂Ｅ／∂ｂ_k ＝０のとき〔式１０〕
より

【００６８】

【数１５】

【００６９】となる。

【００７０】これを行列式に改めると、Ａｘ＋Ｎｂ＝ｙ
となる。

【００７１】〔式１３〕〔式１４〕を解くと

【００７２】

【数１６】

【００７３】となる。

【００７４】この〔式１６〕にｘ₁ _n 、ｘ₂ _n 、ｘ₃
_n 、ｙ₁ _n 、ｙ₂ _n 、ｙ₃ _n を代入しａ₁ ₁ 〜ａ₃ ₃ 、
ｂ₁ 〜ｂ₃ を得ることができる。なお、この式は４色の
場合にも適用することができる。

【００７５】図４は、この自動画質評価装置における撮
像系の色むら除去方法を示す説明図である。

【００７６】面内の色度、輝度が理想的に均一な白色光
源を撮像する。この時の中心画素のＲ、Ｇ、Ｂ出力値を
Ｒｃ、Ｇｃ、Ｂｃとし，中心以外の各画素の位置を座標
（ｉ、ｊ）とし、出力をＲ（ｉ、ｊ）、Ｇ（ｉ、ｊ）、
Ｂ（ｉ、ｊ）とする。このとき生じるカメラおよびレン
ズによって生じるむらはカメラの各画素ごとにＲ、Ｇ、
Ｂの感度が，中心の画素のＲ、Ｇ、Ｂの感度に対して，
撮像面の任意の座標（ｉ、ｊ）ではそれぞれα（ｉ、
ｊ）、β（ｉ、ｊ）、γ（ｉ、ｊ）倍になっているとみ
なす。このとき、

【００７７】

【数１７】

【００７８】と表せる。任意の被写体を撮像したとき
は，カメラの出力を、Ｒ（ｉ、ｊ）、Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｂ
（ｉ、ｊ）とすると、これを１／α（ｉ、ｊ）、１／β
（ｉ、ｊ）、１／γ（ｉ、ｊ）倍することによって、カ
メラおよびレンズのむらの補正を行う。ただし、カメラ
の出力にはＹセットアップレベルや暗電流などが乗って
いるので、予めカメラにキャップをした状態で、Ｒ、
Ｇ、Ｂの出力（画像）を測定しておき、それをオフセッ
トレベルとして測定対象画像から差し引いておくことに
する。

【００７９】しかし、理想的な均一白色光源を用意する
ことは困難であるため、カメラそのものの感度むらと、
レンズによる屈折むらを分け、２段階に補正する。

【００８０】まず、色フィルタの膜厚むらなどによるカ
メラの色むらに関する感度係数を与えるため、レンズを
はずした状態で、白色光源をカメラで撮像する。このと
き、光源とカメラの距離をできるだけ近づけることによ
って、カメラで撮像する視野を小さくして、光源の輝度
・色むらの影響を極力避ける。

【００８１】カメラの中心画素のＲ、Ｇ、Ｂ出力値を、
Ｒ１ｃ、Ｇ１ｃ、Ｂ１ｃとし、中心以外の各画素の位置
を座標（ｉ、ｊ）とし、その出力をＲ１（ｉ、ｊ）、Ｇ
１（ｉ、ｊ）、Ｂ１（ｉ、ｊ）とする。このとき生じる
カメラのむらはカメラの各画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂの感度
が、中心の画素のＲ、Ｇ、Ｂの感度に対して、撮像面の
任意の座標（ｉ、ｊ）ではそれぞれα１（ｉ、ｊ）、β
１（ｉ、ｊ）、γ１（ｉ、ｊ）倍になっているとみな
し、〔式１８〕で表す。

【００８２】

【数１８】

【００８３】そして、各画素ごとにα１（ｉ、ｊ）、β
１（ｉ、ｊ）、γ１（ｉ、ｊ）を求め、任意の被写体を
撮像したときには、カメラの出力Ｒ（ｉ、ｊ）、Ｇ
（ｉ、ｊ）、Ｂ（ｉ、ｊ）を、１／α１（ｉ、ｊ）、１
／β１（ｉ、ｊ）、１／γ１（ｉ、ｊ）倍し補正を行
う。

【００８４】よって、座標（ｉ、ｊ）の位置において、Ｒ（ｉ、ｊ）／α１（ｉ、ｊ）Ｇ（ｉ、ｊ）／β１（ｉ、ｊ）Ｂ（ｉ、ｊ）／γ１（ｉ、ｊ）は、カメラそのものの色むらの影響を取り除いたＲ、
Ｇ、Ｂの出力と考えることができる。

【００８５】次に、カメラにレンズを装着し、実際の使
用状態する状態で白色光源を撮像し、以下のように、各
画素におけるレンズの影響による色むらの補正を行う。
なお、この対象となる白色光源には、多少の輝度むら・
色むらが存在しても良い。

【００８６】中心画素のＲ、Ｇ、Ｂとｘ、ｙ、Ｙとの間
には〔式３〕〔式４〕に示した関係がある。そこで、カ
メラにレンズを装着したとき、レンズの影響がカメラの
色むらと同様に、カメラの色むらを補正した後の各画素
の出力Ｒ２（ｉ，ｊ）＝Ｒ（ｉ、ｊ）／α１（ｉ、ｊ）Ｇ２（ｉ、ｊ）＝Ｇ（ｉ、ｊ）／β１（ｉ、ｊ）Ｂ２（ｉ、ｊ）＝Ｂ（ｉ、ｊ）／γ１（ｉ、ｊ）が中央の画素の出力Ｒ２ｃ、Ｇ２ｃ、Ｂ２ｃに対してそ
れぞれ、α２（ｉ、ｊ）、β２（ｉ、ｊ）、γ２（ｉ、
ｊ）倍となっているとする。

【００８７】そのとき各座標位置（ｉ、ｊ）において、
色彩計にを用いてｘ、ｙ、Ｙを測定して〔式４〕を用い
て算出したＸ、Ｙ、Ｚの値をＸ（ｉ、ｊ）、Ｙ（ｉ，
ｊ）、Ｚ（ｉ、ｊ）としたとき〔式１９〕の関係式が記
述できる。

【００８８】

【数１９】

【００８９】ただし、ａ₁ ₁ 〜ａ₃ ₃ 、ｂ₁ 〜ｂ₃ の係
数は中心画素でのそれと同一のものとすると、この式
は、以下のように解くことができる。

【００９０】

【数２０】

【００９１】よって、

【００９２】

【数２１】

【００９３】実際には全画素について、Ｘ（ｉ、ｊ）、
Ｙ（ｉ、ｊ）、Ｚ（ｉ、ｊ）を求めることは困難である
ため、画面内の複数の点、例えば、縦４点×横５点の格
子点について、カメラで光源を撮像したＲ、Ｇ、Ｂの値
を測定し、更に、対応する点のＸ、Ｙ、Ｚを、色彩色度
計で測定する。各点のＲ、Ｇ、ＢとＸ、Ｙ、Ｚの関係
を、３次のスプライン補間や、２次関数等によって補間
または関数のあてはめを行う。

【００９４】これにより任意の画素でのＲ、Ｇ、Ｂの値
を、Ｘ、Ｙ、Ｚに撮像系のむらを除いて変換可能とな
る。つまり、予め求めておいたα１（ｉ、ｊ）、β１
（ｉ、ｊ）、γ１（ｉ、ｊ）、α２（ｉ、ｊ）、β２
（ｉ、ｊ）、γ２（ｉ、ｊ）によって、各座標位置
（ｉ、ｊ）において得られたカメラのＲ、Ｇ、Ｂ出力、
Ｒ（ｉ、ｊ）、Ｇ（ｉ、ｊ）、Ｂ（ｉ、ｊ）から、カメ
ラとレンズの影響による色むらを除去したＸ、Ｙ、Ｚの
値Ｘ（ｉ、ｊ）、Ｙ（ｉ、ｊ）、Ｚ（ｉ、ｊ）は、以下
の式で得られる。

【００９５】

【数２２】

【００９６】次に、得られたカラーブラウン管の画面上
の色度分布データを使用して自動画質評価を行う。以下
に自動画質評価方法の例をＬ＊ｕ＊ｖ＊表色系を用いた
場合について６種類説明する。

【００９７】第１の評価方法について説明する。まず、
カラーブラウン管の画面の任意の点を色度計測し、画面
中央の色度ベクトル（ｕ＊ｃ、ｖ＊ｃ）と画面上の任意
のｎ番目の計測点の色度ベクトル（ｕ＊ｎ、ｖ＊ｎ）と
〔式２１〕の色度差（Δｕ＊ｎ、Δｖ＊ｎ）を算出す
る。

【００９８】

【数２３】

【００９９】図５は、カラーブラウン管の画面上の各点
における色度差ベクトルを可視化表示した図である。

【０１００】図５において、色度計測面上に並ぶ点から
伸びる線分が点を始点とするベクトルであり、左下部に
示すように水平方向がΔｕ*、垂直方向がΔｖ*の値を表
す。評価する値は、ベクトルの総数をＮ個とするとき
〔式２１〕に示すベクトルの長さの総和Ｅ１であり、

【０１０１】

【数２４】

【０１０２】のように定義する。これが、カラーブラウ
ン管の画面全体の色むらの程度を表し、許容値内であれ
ば合格品とする。

【０１０３】第２の評価方法について説明する。第１の
方法と同様に輝度Ｌ＊について画面中央と画面上の計測
点との輝度差を算出し、その総和を評価する値Ｅ２とす
る。これが、カラーブラウン管の画面全体の輝度むらの
程度を表し、許容値内であれば合格品とする。

【０１０４】第３の評価方法について説明する。まず計
算機内でカラーブラウン管の画面上の単色ラスタの抽出
を行った後、ラスタ撮像画面を例えば横×縦の分割が、
図６のように４×３、８×６、１６×１２等に大きさを
変えて領域分割を行う。次に各分割領域内の全画素どう
しの組み合わせについてｕ＊ｖ＊の色差を算出する。例
えば、図７の画素Ａと画素Ｂの色度差の大きさＣを、

【０１０５】

【数２５】

【０１０６】と定義して各領域内でＣが最大となる画素
Ａと画素Ｂを探索し、そのときのＣを評価する値とす
る。

【０１０７】例えば、図８のように、カラーブラウン管
の単色ラスタを、左上を原点とするｘｙ座標系に配置し
たとき、横×縦がＭ画素×Ｎ画素になっているとする。
このときカラーブラウン管の単色ラスタを、１領域の大
きさが横Ｍ／ｍ１画素、縦Ｎ／ｎ１画素のｍ１×ｎ１個
の領域に分割する。左からｍ番目、上からｎ番目の領域
をＤｍｎと表すとＤｍｎに含まれる。画素の座標は、

【０１０８】

【数２６】

【０１０９】と表される。

【０１１０】以上より〔式１６〕を用いて、領域Ｄｍｎ
のＣの最大値を、

【０１１１】

【数２７】

【０１１２】と定義する。さらに、全ラスタ内でのＥｍ
ｎの最大値を

【０１１３】

【数２８】

【０１１４】と定義する。

【０１１５】各領域内でのＥ３ｍｎとＥ３値の許容値
は、分割の大きさによってあらかじめ決定しておき、許
容値内であればその領域については合格とする。このこ
とによって、局所的に存在し、異なる空間周波数を持つ
色むらの抽出が可能となる。さらに、むらがラスタの分
割によって分断されて見逃されることを避けるため、分
割開始位置を、例えば分割領域の大きさの２分の１上下
左右に移動させて、同様の処理を同時に行う。

【０１１６】第４の評価方法について説明する。第３の
評価方法と同様に図７の画素Ａと画素Ｂの輝度差の大き
さΔＬを、

【０１１７】

【数２９】

【０１１８】としたとき、評価方法３と同様に各領域内
でΔＬが最大となる画素Ａと画素Ｂを探索しそのときの
をΔＬを評価する値とする。

【０１１９】〔式２７〕を用いて領域ＤｍｎのΔＬの最
大値を、

【０１２０】

【数３０】

【０１２１】と定義する。さらに、全ラスタ内でのＥｍ
ｎの最大値Ｅ４を、

【０１２２】

【数３１】

【０１２３】と定義する。

【０１２４】各領域内でのＥ４ｍｎとＥ４値の許容値
は、分割の大きさによってあらかじめ決定しておき、許
容値内であればその領域については合格とする。このこ
とによって、局所的に存在し、異なる空間周波数を持つ
輝度むらの抽出が可能となる。この場合も、むらがラス
タの分割によって分断されて見逃されることを避けるた
め、分割開始位置を、例えば、分割領域の大きさの２分
の１上下左右に移動させて、同様の処理を同時に行う。

【０１２５】第５の評価方法について図９を用いて説明
する。評価方法３、４のようにラスター撮像面を分割
し、それぞれの領域内で平均の色度を算出する。その次
に各領域のすべての組み合わせから色度差が最大となる
領域の平均色度の組み合わせを探索し、それぞれの色度
を（ｕ＊１、ｖ＊１）、（ｕ＊２、ｖ＊２）とし、Ｅ５
を〔式３２〕に定義する。

【０１２６】

【数３２】

【０１２７】ここでｄは領域ＡＢ間の距離，ｎは任意の
実数を表す。

【０１２８】このＥ５の値によって、カラーブラウン管
の画面内全体の色度変化を検査することが出来る。各分
割状態において、あらかじめ定めていた許容値よりも値
が小さければ合格とする。

【０１２９】第６の評価方法について説明する。第５の
評価方法と同様にラスター撮像面を分割し、それぞれの
領域内で平均の輝度を算出する。次に、各領域のすべて
の組み合わせから輝度差が最大となる領域の平均輝度の
組み合わせを探索し、それぞれの輝度をＬ＊１、Ｌ＊２
とし、Ｅ６を〔式３３〕に定義する。

【０１３０】

【数３３】

【０１３１】ここでｄは領域ＡＢ間の距離、ｎは任意の
実数を表す。

【０１３２】このＥ６の値によって、カラーブラウン管
の画面内全域での輝度変化を検査することが出来る。各
分割状態において、あらかじめ定めていた許容値よりも
値が小さければ合格とする。

【０１３３】以上の評価方法を総合して、例えば良品限
度値をＥ０としたとき、

【０１３４】

【数３４】

【０１３５】（ｋ₁ 〜ｋ₆ は実験によって得る数値）を
満たすようなカラーブラウン管を、良品とするなどして
カラーブラウン管の単色表示画面の自動画質評価を行
う。

【０１３６】カラーブラウン管を用いたカラーディスプ
レイ装置、たとえば、テレビジョン受像器の組立てにお
いては、カラーブラウン管に偏向コイル、電子ビームの
収束コイル等を取り付ける工程と、プリント基板を組み
立てる工程と、筐体にスピーカなどを取り付ける工程を
並列に行い、筐体にプリント基板とカラーブラウン管を
取付けてテレビジョン受像器とした後、画質の調整を行
ない梱包、出荷している。

【０１３７】このような組立て工程の中で、カラーブラ
ウン管単体で、あるいはカラーブラウン管に偏向コイ
ル、電子ビームの収束コイル等を取り付けた状態で、カ
ラーブラウン管の画質を評価するか、テレビジョン受像
器の画質の調整を行なった後、カラーブラウン管の画質
を評価することにより、高品質のテレビジョン受像器を
出荷することができる。

【０１３８】上述のように、カラーディスプレイ装置の
画質の評価を、定量的に行なうことにより、画質評価の
信頼性を向上させ、高品質なカラーディスプレイ装置を
得ることができる。また、前記画質評価パラメータを用
いることにより、〔式２７〕Ｅ３ｍｎの値は任意の領域
内での色むら、輝度むらの大きさを表すが、この値が左
右の端で高くなっているときには、カラーブラウン管に
組付けた偏向ヨークに起因する画質不良、また、同心円
状に数値の高い部分が存在するときには、蛍光体塗布プ
ロセスに起因する画質不良等、画質評価パラメータの結
果から製造工程の不具合を同定することができる。

【０１３９】また、評価結果の評価値の推移を観察する
ことにより、製造工程の変化を知ることができるので、
不良の発生を未然に防止することもできる。さらに、カ
ラーディスプレイ装置の製造工程中の複数個所におい
て、画質を評価することにより、より早く異常を発見す
ることができ、作業工数や資材のむだを減らすことがで
きる。

【０１４０】

【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、カ
ラーディスプレイ装置の単色表示画面の色むらを画面全
体および所定分割領域内で高精度に定量評価することに
よって、カラーディスプレイ装置の品質評価を自動化
し、高品質なカラーディスプレイ装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】画質評価装置の構成図

【図２】カメラの感度調整用のパラメータ算出手順を示
すフローチャート図

【図３】カラーブラウン管の画質評価手順を示すフロー
チャート図

【図４】撮像系の感度の調整方法の説明図

【図５】カラーブラウン管画質可視化表示の例を示す説
明図

【図６】撮像画面分割の例を示す説明図

【図７】撮像画面の分割領域内の画素間での色度差を評
価する方法の説明図

【図８】カラーブラウン管単色ラスターの分割方法の説
明図

【図９】撮像画面の分割領域間の平均色度の差を評価す
る方法の説明図

【符号の説明】

１・・・カラーブラウン管、２・・・偏向ヨーク、３・
・・信号発生装置、４・・・カメラ、５・・・画像処理
装置、６・・・演算処理装置、７・・・モニタ、８・・
・色度測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者望月淳神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者酒井薫神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者河合信雄岐阜県美濃加茂市加茂野町471番地株式会社日立製作所ＡＶ機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、画面中の任意の画素と画
面全体の他の画素との色度差を算出し、その絶対値の総
和に基づいて画質を評価することを特徴とするカラーデ
ィスプレイ装置の画質評価方法。
【請求項２】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、画面の任意の画素と画面
全体の他の画素との色度差、輝度差を算出し、その絶対
値の総和に基づいて画面全体の色むら、輝度むらの画質
を評価することを特徴とするカラーディスプレイ装置の
画質評価方法。
【請求項３】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、前記画面情報を所定の位
置、大きさで分割し、その分割領域をもとに、空間周波
数の異なる色むら、輝度むらを評価し、各評価結果の組
合せにより画質を評価することを特徴とするカラーディ
スプレイ装置の画質評価方法。
【請求項４】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、前記画面情報を異なった
位置、大きさで分割し、その分割領域内に存在する画素
の間の輝度差を算出し、その最大値で画質を評価するこ
とを特徴とするカラーディスプレイ装置の画質評価方
法。
【請求項５】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、前記画面情報を異なった
位置、大きさで複数回繰返し分割し、各分割領域の平均
色度を求め、各分割領域間の色度差もしくは色度勾配に
より画質を評価することを特徴とするカラーディスプレ
イ装置の画質評価方法。
【請求項６】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、前記画面情報を異なった
位置、大きさで複数回繰返し分割し、各分割領域の平均
輝度を求め、各分割領域間の輝度差もしくは輝度勾配に
より画質を評価することを特徴とするカラーディスプレ
イ装置の画質評価方法。
【請求項７】カラーディスプレイ装置の画面に表示され
た単色表示画面を撮像した画面情報を、画面を構成する
画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像手段の各画素
を構成する受光素子ごとの感度差を補正して、Ｒ、Ｇ、
Ｂ信号を表色系に変換した後、画面中の任意の画素と画
面全体の他の画素との色度差、輝度差を算出し、その絶
対値の総和に基づいて画面全体の色むら、輝度むらを評
価し、前記画面情報を異なった位置、大きさで複数回繰
返し分割し、その分割領域をもとに、空間周波数の異な
る色むら、輝度むらを評価し、各評価結果の組合せによ
りカラーディスプレイ装置の良否を判定することを特徴
とするカラーディスプレイ装置の画質評価方法。
【請求項８】均一単色表示画面を撮像したときの画面上
の任意の画素と、それ以外の画素のＲ、Ｇ、Ｂ信号の比
を求め、この比の基づいて撮像系の感度むらを補正する
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の
カラーディスプレイ装置の画質評価方法。
【請求項９】レンズを外した撮像手段で白色画面を撮像
し、撮像領域内の任意の画素とそれ以外の画素のＲ、
Ｇ、Ｂ信号の比を求め、この比に基づいて撮像手段の各
画素を構成する受光素子ごとの感度差を補正した後、撮
像手段にレンズを装着した状態で白色画面を撮像し、撮
像領域内の任意の画素とそれ以外の画素のＲ、Ｇ、Ｂ信
号の比を求め、この比に基づいて撮像系の感度差を補正
することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記
載のカラーディスプレイ装置の画質評価方法。
【請求項１０】カラーディスプレイ装置の画面に表示さ
れた単色表示画面の色度、輝度を変えて繰返し撮像し、
撮像手段から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ信号と、色度測定手
段による測定結果との関係を下記行列式で表し色度変換
することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記
載のカラーディスプレイ装置の画質評価方法。【数１】
【請求項１１】評価対象となるカラーディスプレイ装置
に単色表示画面を表示させる信号発生装置と、前記単色
表示画面を撮像し、画面情報をＲ、Ｇ、Ｂ信号に分けて
出力するカメラと、前記カラーディスプレイ装置の画面
の任意の位置の色度を測定する色度測定器と、前記カメ
ラと色度測定器の出力をディジタル化し記憶する画像処
理装置と、予め色度変換処理テーブルおよび品質評価テ
ーブルが記憶されたメモリを備え、前記画像処理装置に
記憶されたディジタル信号に基づいて、色度変換、品質
評価を行う演算処理装置と、前記カメラで撮像した画
像、品質評価結果を表示するモニタとを設けたことを特
徴とするカラーディスプレイ装置の画質評価装置。
【請求項１２】ディスプレイ単体、ディスプレイ単体に
画像表示のための機器取付け工程、あるいはディスプレ
イ装置としての調整工程等の各工程のうち、少なくとも
いずれか１の工程終了後、カラーディスプレイ装置の画
面に表示された単色表示画面を撮像した画面情報を、画
面を構成する画素ごとにＲ、Ｇ、Ｂ信号に分解し、撮像
手段の各画素を構成する受光素子ごとの感度差を補正し
て、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号を表色系に変換した後、少なくと
も、画面中の任意の画素と画面全体の他の画素との色度
差もしくは輝度差を求め、その結果に基づいて画質を評
価する工程を設けることを特徴とするカラーディスプレ
イ装置の製造方法。