| 【発明の名称】 |
陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】下薗 裕明
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| 【要約】 |
【課題】陰極線管のディスプレイ画面形状およびその平坦性をシミュレーションで求める。
【解決手段】パネル内面４上の点１０から出る光線群がアイエリア８に入射することにより形成される虚像点により、パネル１を介して観察されるパネル内面４の虚像点群を算出し、この虚像点群からディスプレイ画面の平坦性を評価する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】パネルを介して形成されるパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程と、該三次元形状をもってディスプレイ画面形状を評価する工程とを具備することを特徴とする陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法。
【請求項２】パネルを介して形成されるパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程が、パネル内面上の点から出発し、パネル外面で屈折してあらかじめ設定されたアイエリアへ向う光線群を求める工程と、該光線群を逆方向に延長し最も密集する点を虚像点として求める工程と、パネル内面上の多数の点から該虚像点を求めることによりパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程とからなることを特徴とする請求項１記載の陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法。
【請求項３】パネル内面の透視虚像の三次元形状を求める工程が、パネル内面形状と外面形状、パネル中心部の厚みおよびパネルの材質であるガラスの屈折率を得る工程、パネル外面と観察者のアイエリアの距離を設定する工程、観察者のアイエリアの大きさを設定する工程、パネル内面上に複数の点を設定する工程、設定したパネル内面上の一点から観察者のアイエリアに向かう光線群を、パネル外面における屈折を考慮して光線追跡により算出する工程、これらのアイエリアに向かう光線群を逆方向に延長し、それぞれが最も密集する位置を虚像点として算出する工程およびパネル内面上の他の点について同様にして得られる虚像点から虚像点群を算出し、該虚像点群からパネル内面の虚像の三次元形状を算出する工程とを有する請求項１または２記載の陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法。
【請求項４】前記パネル内面形状および外面形状が、パネル形状の設計段階のデータまたは製造されたパネルの測定形状であることを特徴とする請求項３記載の陰極線管ディスプレイ画像形状のシミュレーション方法。
【請求項５】パネル内面の透視虚像の三次元形状を用いてディスプレイ画面の形状を評価する工程が、該三次元形状の奥行幅または該三次元形状を平面に近似したときの残差をもって画面の平坦性を評価する方法であることを特徴とする請求項１記載の陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法。
【請求項６】パネル内面の透視虚像の三次元形状を断面図または斜視図に表示することにより、ディスプレイ画面の形状を評価することを特徴とする請求項１記載の陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法に関し、特に画面の平坦性の評価に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、テレビジョン用陰極線管では画面の大型化が進み、また同時に画面の平面化が開発の重要な課題となってきた。しかし、従来陰極線管のパネル形状は、爆縮を招かないよう安全性を確保したうえで軽量化がなされるよう設計されるため、そのなかでディスプレイ画面形状にできるだけ平坦性が得られるようにすることは容易でない。画像をパネルのガラスを通して虚像として観察するため、実際のパネル内面の形状と視認される画面形状との間にはずれがあり、パネル内面の形状および平坦性がそのままディスプレイ画面に再現されないからである。そのため、パネルを陰極線管としてテレビジョンセットに組込み実際に画像を映し出すまで、その平坦性の正確な評価ができなかった。通常は経験的にディスプレイ画面形状を想定することもあるが、ディスプレイ画面形状の平坦性が良い陰極線管を開発するような場合には、実際に形状の異なるパネルを成形してセットに組込み、そのなかから画面の平坦なものを選び出さなければならなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように実物のパネルを用いて平坦性の評価を行う方法は、実際にパネルを作って初めて判定可能となる。したがって、平坦性の要求を満足しない場合には、形状を再設計して成形することになり、金型製作に無駄が生じる、開発に時間を要する等の問題がある。
【０００４】本発明は、このような問題に鑑み、パネル形状の設計値を用いて、陰極線管に組込んだ場合の画面形状を予測できるようにすること、また、パネルを成形した段階でその内外面形状の測定値を用いて、陰極線管に組込んだ場合の画面形状を予測できるようにすることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達成するため、パネルを介して形成されるパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程と、該三次元形状をもってディスプレイ画面形状を評価する工程とを具備することを特徴とする陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法を提供する。
【０００６】また、本発明は、パネルを介して形成されるパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程が、パネル内面上の点から出発し、パネル外面で屈折してあらかじめ設定されたアイエリアへ向う光線群を求める工程と、該光線群を逆方向に延長し最も密集する点を虚像点として求める工程と、パネル内面上の多数の点から該虚像点を求めることによりパネル内面の透視虚像の三次元形状を得る工程とからなることを特徴とする前記の陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法を提供する。
【０００７】また、本発明は、パネル内面の透視虚像の三次元形状を用いてディスプレイ画面の形状を評価する場合に、該三次元形状の奥行幅または該三次元形状を平面に近似したときの残差をもって画面の平坦性を評価することを特徴とする。
【０００８】また、本発明は、パネル内面の透視虚像の三次元形状を用いてディスプレイ画面の形状を評価する場合、該三次元形状の断面図または斜視図を表示することにより行うことを特徴とする。
【０００９】さらにまた、本発明は、前記パネル内面の透視虚像の三次元形状を、パネル形状の設計段階のデータまたは製造されたパネルの測定形状を用いて算出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】初めに、陰極線管の構造について説明する。図２にテレビジョン等に用いる陰極線管の断面図を示す。図示するように陰極線管は、映像を表示するパネル部（パネル）１、偏向コイルを装着するファンネル部２、および電子銃６を格納するネック部３からなるガラスバルブで構成され、前記パネル１のパネル内面４には、電子銃の照射により蛍光を発する蛍光膜５が塗布されている。
【００１１】次に、この陰極線管の画面についてみると、通常テレビジョン映像を見る場合、人はパネル内面４に塗布された蛍光膜５の蛍光を、透明物体であるパネル１を介して見ていることになる。したがって、蛍光膜の厚みを無視すると、画面はパネルを透過して形成されるパネル内面の透視虚像ということになる。本発明は、このように観察者が実際に視認するディスプレイ画面は、パネルを透過して形成されるパネル内面の透視虚像であるとの考え方に基づきなされたものである。
【００１２】図１、図３は、本発明による陰極線管ディスプレイ画面形状のシミュレーション方法を例示したものである。図１はシミュレーション方法のフローシートであり、図３はパネル１の画像面部における光線の光路を説明する部分断面図である。
【００１３】図１を用いて、パネル内面の透視虚像の三次元形状を求める工程と該三次元形状を評価する工程のシミュレーション方法を具体的に説明する。図示するように該シミュレーション方法は、主として次の各ステップによって得られる。
【００１４】（ステップ１）パネルの内面形状および外面形状、ならびにパネル中心部の厚みおよびパネルの材質であるガラスの屈折率を設計値から得て設定する。これらパネルの内面形状および外面形状とパネル中心部の厚みとにより、パネルの内面および外面は、三次元座標により表示し特定できる。ここで、前記パネルの内面形状および外面形状は、設計式または設計データ等の設計段階のデータより容易に得ることができるが、実際に成形されたパネルの形状測定値または該測定値から関数近似された形状式を用いて算出してもよい。
【００１５】（ステップ２）パネル外面と観察者の距離を設定する。この距離は、パソコン等に用いられるモニターでは、３００〜１０００ｍｍ程度に、大型テレビモニターでは１０００〜５０００ｍｍ以上と、使用される状況を想定して設定するのがよい。
【００１６】（ステップ３）観察者のアイエリアの大きさを設定する。観察者のアイエリアの大きさは、単眼で観察するとして２〜１０ｍｍ程度の直径を持つ円としても、また両眼で観察するとして６０〜１２０ｍｍ程度の直径を持つ円としてもよい。また、両眼における視差を求めるため、直径２〜１０ｍｍ程度の円を２個、６０〜１２０ｍｍ離して設定してもよい。この場合には、片側ずつ虚像を求め、その差異から視差を求めることができる。
【００１７】（ステップ４）パネル内面上に複数の点を設定する。これらの点に基づいて平面性を判断するので、ディスプレイ画面形状を評価する観点からは通常１００〜２００個程度を選定するのがよい。パネルの内面または外面の例えば成形で生じる局所的な形状変化を一緒に評価する場合は、更に点数を増加する。そして、パネル内面全体の透視虚像を評価できるように、これらの点はできるだけパネルの全域に分散させる。
【００１８】（ステップ５）設定したパネル内面上の一点から観察者のアイエリアに向う光線群を、パネル外面における屈折を考慮して光線追跡により算出する。
【００１９】（ステップ６）これらのアイエリアに向う光線群を逆方向に延長し、それぞれが最も密集する位置を虚像点として算出する。
【００２０】前記ステップ５およびステップ６を図３を用いて説明する。パネルの内面４上に設定した点１０から観察者のアイエリア８へ向う光線群を、パネル外面７での屈折を考慮して算出する。その光線群を逆方向に延長し、最も密集する点１１として虚像点を求める。この虚像点１１は、光線群が最も密集する位置として、各光線との距離の二乗の総和が最小となる点として算出することができる。パネル内面上の他の点について、この計算を繰返すことにより虚像点群を算出する。
【００２１】図３の破線９は、かくして得られる虚像点により形成される、つまり前記虚像点群により得られる虚像面である。したがって、この虚像点群がパネル内面の虚像、すなわち観察者が見ているディスプレイ画面の三次元形状を表している。
【００２２】（ステップ７）最後に前記虚像点群として得られるパネル内面の透視虚像の三次元形状をもってディスプレイ画面の評価を行う。この評価方法の一つであるディスプレイ画面の平坦性の評価は、前記三次元形状の奥行幅または三次元形状を平面に近似したときの残差をもって行うのが有効である。前者は、虚像点群の座標のｚ方向の最大値および最小値の差すなわち奥行幅を用いるもので、次式により算出することができる。ここで、ｚ方向とはパネルから観察者へ向う方向であり、Ｚmax は虚像点のｚ座標の最大値、Ｚmin は虚像点のｚ座標の最小値である。奥行幅＝Ｚmax −Ｚｍｉｎ【００２３】また、後者は虚像点群を平面に最小二乗近似し、残差の二乗和の平均の平方根をもって虚像の平坦度を表現するものである。数１に残差二乗和の平均の平方根の算出式を示す。この式で、Ｎはパネル内面に設定した点の数、ｍは虚像点のｚ座標の平均値である。
【００２４】
【数１】
【００２５】これら奥行幅、または残差二乗和の平均の平方根は、パネルの設計値から計算で求めることができる。またパネルを成形した段階でパネル内外面形状の実測値から計算することもできる。しかし、このパネルをテレビジョンセットに組み込んだときのディスプレイ画面の平坦性の官能評価は、一般に直ちには分からない。そこで、パネルの奥行幅、残差二乗和の平均の平方根と、このパネルが組み込まれたテレビジョンセットの官能評価との対応データが蓄積されれば、あらかじめ平坦性として許容される奥行幅、または平面からの残差二乗和の平均の平方根を設定またはデータベース化しておくことによって、このパネルが実際に使用可能なものであるか否かをテレビジョンセットに組み込まない状態で効率的に判定ができる。
【００２６】また、前記虚像の三次元形状の評価は、前記虚像点群をＸＺ面またはＹＺ面の断面における形状として図示することにより、またはその虚像面形状を斜視図として図示することにより行うこともできる。
【００２７】
【実施例】（例１）パネル内面形状を半径５０００ｍｍの凹球面、パネル外面形状を半径１００００ｍｍの凸球面、パネル中心部の厚みを１５ｍｍ、パネルガラスの屈折率を１．５４、観察者のアイエリアを直径４ｍｍの円、パネル外面から観察者のアイエリアまでの距離を１０００ｍｍ、パネルサイズを横方向（ｘ方向）５７５ｍｍ、縦方向（ｙ方向）３２３ｍｍとし、本発明による計算を実施した。その結果、奥行幅は４．３ｍｍ、残差二乗和の平均の平方根は１．２２ｍｍであった。
【００２８】このディスプレイ画面におけるｘｚ面の虚像の断面図を図４に示す。図４において、横軸はパネルから観察者へ向うｚ方向、縦軸はパネルの横方向（ｘ方向）である。さらに、虚像面の斜視図を図５に示す。これら図により、ディスプレイ画面形状の平坦性の評価を視覚的に行うことができる。
【００２９】（例２）パネル内面および外面を平面とし、他の条件は例１と同様として計算を実施した。その結果、奥行幅は０．４１ｍｍ、残差二乗和の平均の平方根は０．１１ｍｍであった。
【００３０】そして、同様にｘｚ面の虚像の断面図を図６に、虚像面の斜視図を図７にそれぞれ示す。例１と比較すると明らかのように、例２は奥行幅および残差二乗和の平均の平方根、並びに図面において平坦性が顕著である。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、陰極線管の爆縮を招かないよう安全性を確保した上で軽量化がなされるよう設計されたパネルのパネル内面形状および外面形状、パネル中心部の厚み、ガラスの屈折率を用いて、このパネルをテレビジョンセットに組込んだ場合のディスプレイ画面形状若しくはその平坦性を、計算により算出することによりまたはその結果を図示することにより容易に求めることができる。特に図示によれば、平坦性のみならずディスプレイ画面形状の全体を視覚することができる。
【００３２】従来の強度を考慮したパネルの設計の後、本発明の方法で画像の平坦性の評価を行い、平坦性が不満足の場合には、パネル内面、パネル外面の少なくとも一方の形状を平坦性を満足する方向へ補正し、補正後のパネルが強度を満足するか否かを確認する。これを繰返すことで、強度と画像の平坦性を同時に満足するパネルを容易に得ることが可能となる。
【００３３】また、実際に成形されたパネルの内面および外面の形状を測定により求め、この測定結果を本発明の方法に適用することで、成形されたパネルをテレビジョンセットに組込んだ場合の画像の平坦性の予測が可能であり、更に平坦性の許容差（許容値）を設定することで、パネル成形の品質管理を効率よくできる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００４４
【氏名又は名称】旭硝子株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年７月１日（１９９８．７．１） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１８９３４（Ｐ２０００−１８９３４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１月２１日（２０００．１．２１） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１８６４５４ |
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