JP2011514544A

JP2011514544A - ディスプレイの制御

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Publication number: JP2011514544A
Application number: JP2010544822A
Authority: JP
Inventors: レムコティジェイムイス; ヤンエフストロメル; バルトジービーバレンブルグ
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2008-01-30
Filing date: 2009-01-22
Publication date: 2011-05-06
Also published as: US20100309298A1; CN101933080B; WO2009095819A1; US8289272B2; EP2085961A1; EP2238586A1; CN101933080A

Abstract

ディスプレイ制御システム１１は、バックライト２及び透過パネル３によって表示されるべき画像を受信するための入力部１２を有する。バックライトコントローラ５が、バックライト２に、時間連続的なサブフィールドにおいて透過パネル３に対して異なる色又は輝度を連続的に適用させるための、該異なる色又は輝度を供給する。透過パネルコントローラ６は、透過パネル３に、該画像を表示するための該画像の時間連続的なサブフィールドにおいて該透過パネルに透過率を連続的に適用させるための、該透過率を供給する。透過パネルコントローラ６は、該透過パネルの軸外ガンマ歪の所定の量に基づいて、透過率を選択する。

Description

本発明は、ディスプレイの制御に関する。

ＬＣＤディスプレイは一般に、斜めの観測角で観測される場合には、幾分か悪化した性能を持つことが知られている。このことは、該ディスプレイが斯かる斜めの観測角から観測されるときに、低減されたコントラスト又は不正確な演色に帰着し得る。多くの場合、この効果は、低乃至中範囲の輝度レベルに対して、最も顕著となる。ＬＣＤディスプレイの他の欠点は、パネルが暗い輝度値を表示しているときの、残留光漏れによる、乏しいコントラストである。この後者の欠点は、バックライト技術における近年の進歩により部分的には軽減され得る。ＬＥＤ技術の出現は、局所的にアドレス指定可能なバックライトユニットを設計する可能性をもたらし、これにより、光が適切にビデオコンテンツを描写することが必要とされる領域にのみ光が生成されることができる。場面の暗い領域においては、バックライトが減光されることができ、より高いコントラスト及びより低い電力消費に帰着する。このことは、H. Seetzenらによる「High Dynamic Range Display Systems」（ACM Trans. Graph 23, 3, 760-768頁、2004年）において議論されている。

減光可能なバックライトを用いてディスプレイ上にビデオコンテンツを正確に描画するためには、パネル駆動値がバックライト変調に対して補償されるべきである。換言すれば、バックライト強度がファクタｄだけ低減されるときには、延在する画素のパネル透過度が、望ましい強度でこれら画素が表示されることを可能とするために対応するファクタだけ増大させられるべきである。しかしながら、パネル補償は完全ではない。

改善されたディスプレイ制御システムを持つことが有利となり得る。この問題に適切に対処するため、本発明の第１の態様においては、
バックライト及び透過パネルによって表示されるべき画像を受信するための入力部と、
前記バックライトに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの少なくとも一部に対して少なくとも２つの異なる色又は輝度を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの異なる色又は輝度を表す第１の駆動信号を、前記バックライトに供給するための、バックライトコントローラと、
前記透過パネルに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの前記一部の少なくとも１つの画素に対して少なくとも２つの透過率を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの透過率を表す第２の駆動信号を、前記透過パネルに供給するための、透過パネルコントローラと、
を有し、前記透過パネルコントローラは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び前記画像を表示するための前記第１の駆動信号の色又は輝度に基づいて、前記透過率を選択するための手段を有し、前記透過率の選択における残りの自由度は、低減された軸外ガンマ歪を持つ透過率を選択するために利用される、ディスプレイ制御システムが提示される。

パネルの透過特性は、バックライトにより生成される強度及び色と合わせて、ディスプレイ上で何が可視であるかを決定する。従って、透過パネルの透過率とバックライトの出力とが調整される必要がある。即ち、バックライトが減光されるときには、同じ実効輝度を得るために、パネルがより透明になる必要がある。バックライト出力が特定の色を持つ場合には、望ましい表示色及び／又は輝度を得るために、異なる色に対する透過パネルの透過率が同様に調節されても良い。幾つかの透過率パラメータ値は、例えば軸外ガンマ歪のような観測アーティファクトといった、望ましくない品質と関連し、他の透過率パラメータが、例えば高い画質又は低い軸外ガンマ歪といった、望ましい品質に関連する。軸外ガンマ歪は例えば、特定のグレイ駆動値（例えば曲線が最も異なる位置）の透過率値の差（０対４５度）、又は幾つかの透過率の差に亘る合計のような、幾つかの方法で定量化されることができる。少なくとも２つの連続するサブフィールドに対するバックライトにおける少なくとも２つの異なる輝度が、例えば少なくとも２つの透過率が同じバックライト輝度と組み合わせて利用される状況と比較して、パネル透過率の選択における大きな自由度を実現する。従って、画像描画の少なくとも２つの連続するサブフィールドに対する少なくとも２つの異なる輝度の利用が、透過型ディスプレイが、望ましい品質を持つ透過率をより活用することを可能とする。逆に、透過型ディスプレイは、望ましくない品質を持つ透過率をあまり利用しないようにする必要がある。従って、全体の画質は改善される。とりわけ、斜めの観測角に対する画質は改善され得る。前記軸外ガンマ歪は、直角の観測方向からディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、斜めの観測方向から前記ディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、の間の差に依存しても良い。該差は、本発明の実施例により低減され得る。

前記バックライトコントローラは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び予測される前記透過率を選択するための手段により選択される透過率に基づいて、前記色又は輝度を選択するための手段を有しても良く、前記色又は輝度の選択における自由度は、予測される低減された軸外ガンマ歪を持つ選択された透過率に対応する色又は輝度を選択するために利用される。このようにして、更に低減された軸外ガンマ歪を持つ透過率が利用され、画質の更なる改善に帰着する。

前記色又は輝度を選択するための手段は、前記少なくとも１つの画素の略最大の透過率である、予測される選択される透過率に対応する色又は輝度の少なくとも一方を選択するように構成されても良い。多くのディスプレイにおいて、とりわけ液晶ディスプレイにおいて、軸外ガンマ歪は、最大透過率の周囲において比較的低い。この特性は、最大透過率が透過パネルにより適用されるようにバックライト色又は輝度を選択することにより、軸外ガンマ歪を低減するために利用され得る。

前記バックライトコントローラは、前記少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドの間、前記透過パネルのそれぞれの部分に前記バックライトにより適用されるべき少なくとも２つの輝度のそれぞれの群を、前記第１の駆動信号に組み込むための手段を有しても良く、前記バックライトコントローラは更に、前記画像の局所的な画像コンテンツに依存して前記輝度の群を選択するための手段を有する。このことは、局所的に減光可能なバックライトを持つディスプレイに対しても、提示された手法を適用することを可能とする。このことは、とりわけ斜めの観測角の下で、異なる光源と組み合わせて利用される異なる透過率パラメータ値により、バックライトの光源パターンの可視性を更に低減させる。

本発明の更なる態様は、従属請求項に開示される。独立請求項は、有利な実施例を定義する。

本発明のこれらの及び他の態様は、図面を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

ディスプレイの図を示す。ディスプレイ制御システムの図を示す。異なる観測角におけるガンマ曲線を含むグラフである。サブフィールドにおける等しいバックライト輝度値の場合における、出力パネル駆動レベルに対して入力パネル駆動レベルをマッピングする伝達曲線を示す。サブフィールドにおける異なるバックライト輝度値の場合における、出力パネル駆動レベルに対して入力パネル駆動レベルをマッピングする伝達曲線を示す。異なるバックライト強度を持つ時間連続的なサブフィールドの導入前及び導入後のパネル駆動値のヒストグラムを示す。レンチキュラ３Ｄディスプレイの断面図を示す。傾斜型レンチキュラ３Ｄディスプレイの前面図を示す。他の傾斜型レンチキュラ３Ｄディスプレイの前面図を示す。画像を表示するための処理における処理ステップを示す。

ここでは、とりわけ、適応型バックライト駆動に基づいたＬＣＤパネルの観測角（ＶＡ）特性を改善するための方法が説明される。一般に観測角の不備に対して影響を受け易い低及び中程度のグレイ色調は、ディスプレイが異なる観測角から観測される場合により一貫した画像を生成するＬＣＤパネル値を用いて２つ以上の連続するサブフィールドに表示され得る。バックライト強度は、ビデオコンテンツに応じて、個々のサブフィールドに亘って変調され得る。該バックライト変調は、例えばＶＡ改善の点において、より優れた性能を得るために利用され得る、とり得るパネル駆動値の組み合わせの、より広い選択を可能とする。該方法は、局所的なバックライト減光及び局所的なバックライト増強手法と組み合わせられても良い。斯かる手法は、高いダイナミックレンジを持つＬＣＤディスプレイに対して利用されているものである。所望のバックライト強度のために適切な値、及びサブフィールドに亘る所望のバックライト強度の適切な分布は、入力されるビデオコンテンツの局所的な解析に基づいて確立され得る。局所的コンテンツ適応型の方法は、コントラスト及び／又は観測角を改善するために利用され得る。斯かる方法は好適には、局所的に減光可能なディスプレイシステムにおけるバックライト構造の軸外可視性が低減されることを可能とする。

ＬＣＤディスプレイは一般に、斜めの観測角の下では、幾分か悪化した性能を持ち、低減されたコントラスト又は不正確な演色に帰着し得ることが知られている。このことは、ディスプレイを利用するうえでの満足度を損ね得る。観測角による変動はしばしば、低グレイレベル乃至中グレイレベルを表示する場合に最も顕著となる。このことは図２に示されており、図２は、水平面における０度及び４５度の観測角に対して観測されたグレイ傾斜に対するＶＡ型ＬＣＤパネルのガンマ曲線の例を示している。該ガンマ曲線は、任意の単位で入力駆動レベル（Ｉ）と透過率（Ｔ）との間の関係を記述する。本例においては、２２０よりも高いパネル駆動値において、軸上及び軸外のパネル透過率が、略等しい。しかしながら、より低い駆動値においては、４５度の水平角の下でパネル透過率がかなり高く、ガンマ曲線が略直線であり、画像の消失に帰着する。図２は、中程度のグレイレベルに対しては最も高い絶対誤差が生じ、比較的低いグレイ色調に対しては相対誤差が大きいことを示している。しかしながら、このグラフは、特定のテストディスプレイの特性の例に過ぎない。他のディスプレイは、大きな軸外ガンマ歪を伴って、別のガンマ曲線及び別のグレイレベルを持ち得る。

ＬＣＤディスプレイは、パネルが閉状態にある場合、残留光漏れを呈し得る。この欠点は、適応型バックライト技術により部分的には軽減され得る。ＬＥＤ技術の出現は、局所的にアドレス指定可能なバックライトユニットを設計する可能性をもたらし、これにより、光が適切にビデオコンテンツを描写することが必要とされる領域にのみ光が生成されることができる。場面の暗い領域においては、バックライトが減光されることができ、より高いコントラスト及びより低い電力消費に帰着する。減光可能なバックライトを用いてディスプレイ上にビデオコンテンツを正確に描画するためには、パネル駆動値がバックライト変調に対して補償されるべきである。換言すれば、バックライト強度がファクタｄだけ低減されるときには、延在する画素のパネル透過度が、望ましい強度でこれら画素が表示されることを可能とするために対応するファクタだけ増大させられるべきである。しかしながら、パネル補償は完全ではなく、バックライト変調が、場面の画面の前の外観において可視となり得る。パネル補償は通常、軸上性能に対して最適化され、バックライト変調は、斜めの角度の下で斯かるディスプレイを観る場合に、より可視となり得る。バックライト変調の斯かる可視性は、明るいオブジェクトの周囲のハローアーティファクトの出現に帰着し得る。

バックライトが種々の色で光を生成することが可能である場合、少なくとも２つの異なるサブフィールドが、異なる色及び／又は輝度を持ち得る。透過パネルのサブ画素は、バックライトの生成される色に従って、各時間連続的なサブフィールドに対して調節され得る。以下、バックライト輝度がサブフィールドに亘って変化する場合について、本発明が詳細に説明される。しかしながら、このことは限定するものではない例に過ぎないことは、理解されるであろう。

図１Ａは、ディスプレイ１の実施例を示す。ディスプレイ１は、コンピュータモニタのようなスタンドアロン型ディスプレイであっても良いし、又はテレビジョン、例えば携帯電話やＰＤＡ（personal digital assistant）等のようなモバイルビューアのような、装置の一部であっても良い。図示された構成要素は、単に例である。異なる電子部品を用いる又は異なる構造を持つ実施例が利用されても良い。また、図示された構成要素は、本発明に関連してここで説明されるもの以上の機能を持っても良い。例えば、ＣＰＵ７は、ＰＤＡのＣＰＵであっても良く、従ってＰＤＡの機能を動作させるのみならず、表示電子回路を制御する機能を果たす。ディスプレイ１は、バックライト２と、該バックライトの前面の透過パネル３とを有する。該バックライトはバックライトコントローラ５により制御され、該透過パネルは透過パネルコントローラ６により制御される。バックライトコントローラ５及び透過パネルコントローラ６は、ディスプレイ制御システム１１の一部である。バックライトコントローラ５と透過パネルコントローラ６とは、両方の機能を提供する１つのモジュールへと組み合わせられても良い。ディスプレイ１は更に、コネクタ１０を介して画像又はビデオ信号を得るための入力部９を有する。該ビデオ信号は、描画されるべき画像のシーケンスを有する。該入力部は、コネクタ１０を介して、いずれの種類のアナログ又はディジタル信号を受容しても良い。図示されていないが、入力部９は、コネクタ１０を介する代わりに、例えばＷＬＡＮ又はＤＶＢ−Ｔを介して、信号を無線で受信するように構成されても良い。コネクタ１０は、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ、同軸ケーブル、ＳＤカード、ＵＳＢのいずれか１つ以上に準拠するものであっても良いが、他のプロトコルを除外するものではない。ＣＰＵ７は、幾つかの構成要素を制御するために備えられても良く、揮発性及び／又は不揮発性メモリ８は、後の描画のため局所的にコンテンツを保存するために備えられても良い。構成要素５乃至９は、例えば通信バス４を介して接続されても良い。

バックライト２は、画像描画の少なくとも２つの連続するサブフィールドに対して少なくとも２つの異なる輝度値を順次適用するように構成される。透過パネル３は、得られた画像を描画するための透過パネルの少なくとも一部の透過率パラメータを調節することにより、バックライトと協働するように構成される。コントローラ５、６及び図示される他の構成要素はこの構成を実装するために利用されても良いが、他の構造も同様に可能である。

図１Ｂは、ディスプレイ制御システム１１をより詳細に示す。類似するオブジェクトに対しては、同じ参照番号が利用されている。

透過パネルコントローラ６は、少なくとも１つの透過率に対する透過パネルの軸外ガンマ歪の所定の量に基づいて、少なくとも２つの透過率のうち少なくとも１つの透過率を選択するための手段１３を有する。該手段は、例えばルックアップテーブルにより実装されても良い。手段１３は好適には、比較的低い軸外ガンマ歪を持つ透過率パラメータ値が可能な限り利用されるように、透過パネル３により適用されるべき透過率を選択する。この目的のため、観測者２０によりディスプレイ３のいずれかの画素に対して知覚される総輝度が描画される画像に対応するという制約の下で、２つの連続するサブフィールドが異なる透過率を割り当てられる。

バックライトコントローラ５は、画像を表示するための選択された透過率に対応する少なくとも２つの色又は輝度を選択する手段１４を有し、ここで少なくとも１つの透過率が、該少なくとも１つの透過率に対する透過パネルの軸外ガンマ歪の所定の量に基づいて選択される。好適には、適用される輝度の少なくとも１つが、透過パネルが、所望の透過パラメータ値の所定のセットにおける少なくとも１つの透過率パラメータ値を適用することを可能とする。バックライトコントローラ５は斯くして、透過型ディスプレイ３が画像の特定の部分を描画するために利用できる透過率パラメータ値を考慮に入れる。バックライトコントローラ５は、透過型ディスプレイ３が、高い望ましさを持つ透過率パラメータ値を利用することができるように、バックライト輝度を調節する（これら望ましい透過率パラメータ値は例えば、パネルによりサポートされる透過率の上限に近い及び／又は下限に近い範囲であっても良い）。所定の画像の特性（例えば画素値）に属する輝度値を効率的に探すため、ルックアップテーブルが利用されても良い。

透過率値の望ましさは、斜めの観測角に対する関連するガンマ歪に依存し得る。多くの透過パネルについて、斜めの観測角に対するガンマ歪は、幾つかの透過率について、他の透過率よりも大きい。軸外ガンマ歪は、斜めの観測角からディスプレイを観測するときに知覚される色又は輝度と、直角の観測角からディスプレイを観測するときに知覚される色又は輝度との間の差によって、少なくとも部分的に決定され得る。

バックライト２は、少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドの間、透過パネルのそれぞれの部分に対して少なくとも２つの輝度値のそれぞれの群を局所的に適用するための手段を有しても良い。バックライトコントローラ５は、少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドの間、透過パネルのそれぞれの部分に対してバックライトにより適用されるべき少なくとも２つの輝度のそれぞれの群を、第１の駆動信号に組み込むための手段１５を有しても良い。バックライトコントローラ５は更に、画像の局所的な画像コンテンツに依存して、輝度の群を選択するための手段１６を有しても良い。輝度が適用されるこれら部分は、バックライトにおいて独立して減光可能又は制御可能であっても良い複数の光源のうちのそれぞれに対応しても良い。バックライトコントローラは、画像の局所的な画像コンテンツに依存して、局所的な輝度値の群を制御するように構成されても良い。このことは、いずれの観測角の下でも、バックライト光源パターンのいずれの視覚性をも、低減及び好適には回避することを支援する。これら光源パターンは、特定の観測角の下で可視となり得、とりわけ、異なって減光されるバックライト光源により提供される隣接する画像部分において類似する色が出現する場合に可視となり得る。

手段１７は、バックライトの異なる色成分について別個の輝度を制御するために備えられ得る。このことは特に、全体の輝度のみでなく色もが制御可能であるバックライトに適用される。色を制御することにより、事実上、異なる色成分の輝度を制御することができる。制御可能な色成分は、赤、緑及び青を含んでも良いが、他の色成分構成も可能である。バックライトは、各色成分に対して、少なくとも２つの連続的な輝度値を適用するように構成されても良い。

一実施例は、画像コンテンツに関連するそれぞれの値を、輝度値に関連するそれぞれの値にマッピングする、少なくとも１つのルックアップテーブル１８を有する。バックライトコントローラは、画像の少なくとも一部における画像コンテンツを表す値に対応する輝度値に関連する値を探すために該ルックアップテーブルを適用するための手段１９を有する。

一実施例においては、バックライトコントローラ５は、画像の少なくとも一部における画像コンテンツに関連する値のヒストグラムに依存して前記少なくとも２つの輝度値を選択するためのヒストグラム手段２０を有する。例えば、ヒストグラム手段２０は、最も大きな値を持つヒストグラムビンに対応する輝度値を選択するように構成されても良い。

一実施例においては、バックライトコントローラ５は、画像の少なくとも一部に出現する最大輝度と第１の輝度値に対応する輝度との間の差に基づいて、第２の輝度値を選択するための手段２１を有する。このことは、２つのサブフレームの総輝度が、画像の該一部に出現する最大輝度と対応するようにする。このようにして、バックライトの総輝度が最小化され、エネルギーの節約及び／又は改善された画像コントラストに帰着する。

ディスプレイは、ディスプレイ制御システム１１、バックライト２、及び透過パネル３を有しても良い。斯かるディスプレイは、テレビジョンの一部であっても良い。斯かるディスプレイはまた、ＰＤＡ（personal digital assistant）又は携帯電話に内蔵されても良い。

一実施例においては、ディスプレイ制御システム１１、バックライト２、透過パネル７０４、及び少なくとも２つの立体ビューの異なる一方に寄与する画素の空間的なインタリーブのための手段６０４を有する３Ｄディスプレイが提供される。斯かる３Ｄディスプレイにおいては、空間的なインタリーブのための手段は、傾斜したレンチキュラ７０２を有しても良い。

図２に示されるように、最も顕著な観測角歪は、低乃至中程度のグレイ色調を表示する際に生じ得る。それ故、幾つかの観測角改善手法は、入力画素を、より極端なパネル駆動レベル（即ち、観測角歪をあまり生じないパネル駆動レベル）を持つ２つ以上の寄与へと分割することによって、これら駆動レベルを回避することを含む。斯かる分割は、複数のサブ画素に亘って入力（サブ）画素を分散させることにより空間ドメインで実現されても良いし、又は一連の時間的なサブフィールドにおける所望の輝度及び色を生成することにより時間ドメインで実現されても良い。これら手法は、肌の色調のような特定の色の最適な描画のために調整されても良い。しかしながら、これら手法は、入力されるビデオコンテンツの特性に対して動的に適応はされない。

近年、ディスプレイのダイナミックレンジを改善するため、及び電力消費を低減するため、動的なバックライト減光の方法が考慮されてきている。しかしながら、バックライト減光は、利用されるべきＬＣＤパネル駆動値に影響を与える。従って、観測角歪をあまり生じないパネル駆動レベルをパネルが利用することを可能とするために、バックライト減光を調節することが可能である。

複数のサブ画素に亘って又は一連の時間的なサブフィールドにおける所望の輝度及び色を生成することにより時間ドメインで入力（サブ）画素を分散させる場合、サブフィールドに亘る平均透過光出力は、元のビデオのものと等しいべきである。バックライト強度が全てのサブフィールドについて等しい場合、この条件は、以下のように表現され得る：

ここでＴ_ｏｒは元のパネル透過率（サブフィールドに亘る分散のない）を示し、Ｔ_ｉはサブフィールドｉのパネル透過率を示し、Ｎ_ｆはサブフィールドの数を示す。単純さのため、本明細書の残りの部分においてはＮ_ｆ＝２を仮定するが、本発明はこの状況に限定されるものではない。Ｎ_ｆ≧２であるいずれのサブフィールドの数が利用されても良い。

図３Ｂ及び３Ｃは、第１のサブフィールド（ＯＤＬ１）について及び第２のサブフィールド（ＯＤＬ２）について出力駆動レベルに対して入力駆動レベル（Ｉ）をマッピングする伝達曲線の例を示す。図３Ａは、特定のディスプレイについての解空間、即ち２つのサブフィールドの出力輝度が入力駆動レベル（Ｉ）に対応する元の輝度と略同じとなるように両方のサブフィールド出力レベル（ＯＤＬ）が選択される範囲の例を示す。バックライト変調がない場合には、２つのフィールドの許容可能な伝達曲線についての境界は同一となることに留意されたい。図３Ｂ及び３Ｃにおける伝達曲線の例は、より極端な（０及び２５５に近い）値を持つ時間的なサブフィールドについての駆動レベルの対により入力画素を置き換える戦略を表す出力駆動値を示す。これら図は、図２に示されたパネル特性を用いて両方のサブフィールドにおいてバックライトが完全にオンとなる（Ｂ_１＝Ｂ_２＝２５５）状況に基づく。伝達曲線（ＯＤＬ１及びＯＤＬ２）は、これら曲線が合わせて式（１）の条件を満たすように選択される。バックライト強度は一定であるから、２つのフィールドの許容可能な伝達曲線についての境界は同一である（図３Ａに示される）。フィールド１及びフィールド２についての伝達曲線の例（ＯＤＬ１及びＯＤＬ２）は、図２に示されたパネル特性を用いて軸外輝度誤差の最小二乗法による最小化によって決定されたものである。

異なるサブフィールドにおいてバックライト強度が異なる場合には、伝達曲線は好適には、サブフィールドに亘る平均光出力が入力の平均光出力と等しいという条件が依然として満たされるように適応される。このことは、以下のように表現され得る：

ここで、Ｂ_ｏｒは元のバックライト強度を示し、Ｂ_ｉはｉ番目のサブフィールドのバックライト強度を示す。サブフィールドにおけるバックライト駆動値と許容可能なＬＣＤ駆動値との間に、密接な関連があることが、式（２）から直ちに明白である。個々のサブフィールドに亘ってバックライト強度を適切に分散させることにより、例えば観測角改善の点で、より効果的なパネル駆動値の組み合わせを利用することが可能となる。

このことは図４に示されており、図４は、バックライト強度が第１のフィールド（図４Ａ）において５０％だけ増強され（Ｂ_１＝３８２）、第２のフィールド（図４Ｂ）において５０％だけ減光された（Ｂ_２＝１２８）状況を示している。第１及び第２のフィールドについての関連する解空間は、図４Ａ及び４Ｂにおける破線の曲線により示される。第１のフィールド（ＯＤＬ１）についてのパネル伝達曲線は、図４Ａの破線の曲線間に位置すべきであり、第２のフィールド（ＯＤＬ２）についてのパネル伝達曲線は、図４Ｂの破線の曲線間に位置すべきである。２つのフィールドの許容可能な伝達曲線についての境界は、バックライト強度の変調のため、同一ではない点に留意されたい。これら図から、バックライト変調を用いることにより、一定のバックライトの条件においては実現できなかったパネル駆動値の組み合わせが可能となったことが明らかである。結果として、ＬＣＤパネルは、２つのサブフィールドにおいて、異なる、より極端な駆動レベルで駆動されることができ、観測角特性の改善に帰着する。図４Ａ及び４Ｂはまた、図１Ａに示されたパネル特性を用いた軸外輝度誤差の最小二乗法による最小化に基づく、それぞれ第１及び第２のサブフィールドについての提案される伝達関数を示す。平均すると、図２のグラフを作成するためにテストされたディスプレイパネルにおけるこれら伝達関数を用いることにより、軸外画像歪が３３％低減され得る。

以上の例においては、ビデオコンテンツの特性は考慮されていない。その代わり、２つのサブフィールドについてのバックライト強度が、２つの異なる固定値に設定されている。画像コンテンツを解析することにより、サブフィールドについてのバックライト強度を確立することによって、効果が更に増大させられ得る。斯かる解析は、ヒストグラム情報に基づくものであっても良いし、又は例えば優位色情報に基づくものであっても良い。このことは、画像に出現する色及び／又は輝度に対して、バックライトの色及び／又は輝度が適応されることを可能とする。バックライトはこのとき、ＬＣＤパネル駆動値が、描画される画像に対して重要な色のために望ましい範囲内となるように駆動されても良い。

更に一歩進むため、とりわけ局所的に異なる輝度及び／又は色を持つ光を供給するためにバックライトが局所的に制御される場合には、局所的な画像コンテンツが考慮に入れられても良い。最初に、必要な全体の光出力Ｂ_ｏｒ及び任意に関連するパネル透過率Ｔ_ｏｒを確立するため、２Ｄ減光アルゴリズムが適用されても良い。次いで、観測角特性の点で最も大きな利得が達成されるような態様で、バックライト強度が利用可能なサブフィールドに亘って分散されても良い。例えばこのことは、バックライト強度の１つ又は幾つかが、局所的なヒストグラムのピーク又は優位色に関連して選択される場合に達成される。また、例えば肌の色のような、特に重要であることが知られている幾つかの色が、他のあまり重要でない色よりも、大きな重みをヒストグラム算出において与えられても良い。

図５は、局所的な画像コンテンツ、とりわけ局所的なヒストグラム情報を利用する方法を示す。図５Ａは、入力として利用される画像の該略図を示す。局所的領域５０２は、該領域におけるバックライトを制御することを可能とするために解析される。図５Ｂは、固定されたバックライトについての、ガンマドメインにおける領域５０２におけるＬＣＤパネルの入力駆動値のヒストグラムを示す。該ヒストグラム及び他のヒストグラムにおいて、Ｆは画像の少なくとも一部における駆動値（Ｉ）の頻度を示す。図５Ｃは、線形輝度ドメインにおける領域５０２における画像のヒストグラムを示す。入力が及び図を適切に表示するための十分な光が生成されることを確実にするため、全体のバックライト強度Ｂ_ｏｒは、いずれかのドメイン（図５Ｂ又は５Ｃ）における最も高い画素値により決定されても良い。このことは、利用される２Ｄ減光アルゴリズムに依存する。この場合、該値は、輝度ドメイン（図５Ｃ）において１５０に達する。次いで、この必要となる全体の輝度が、サブフィールドについての２つ以上の適切なバックライト駆動レベルに亘って分散されても良い。線形輝度ドメインにおいて約３５の駆動レベルを持つ多くの入力画素を仮定すると、画質（例えば軸外ガンマ歪）が約３５のこれら駆動レベルに対して適したものとなるように、第１のフィールドのバックライト強度を選択することが有利となり得る。例えば、バックライト輝度は、この３５のレベルに設定される。なぜなら、この場合には、ＬＣＤパネルの透過率を第１のサブフィールドにおいて凡そ最大値に、及び第２のサブフィールドにおいて約ゼロに設定する（これらは軸外観測特性に関して好適な値である）ことによって、約３５の輝度レベルが実現され得るからである。換言すれば、約３５の画素値は、パネルを一方のフィールドにおいて（略）完全に開き、他方において略完全に閉じることにより、生成されることができる。十分な光が生成されることを確実にするため、サブフィールドに亘る平均強度は、少なくともＢ_ｏｒであるべきである。好適には、平均強度はＢ_ｏｒを大きく超えない。このことは、本例については、バックライト強度：Ｂ_１＝２＊３５＝７０、Ｂ_１＝２＊（１５０−３５）＝２３０に帰着する（２のファクタは、各駆動値の有効継続時間が、２つのサブフィールドにより半分とされるという事実に起因する）。

バックライトが減光される場合、望ましい強度で画素が表示されることを確実にするため、パネルがバックライト変調に対して補償される。図５Ｄは、信号を２つのサブフィールドに分割する前の、減光補償（即ち単一のバックライト値への減光であり、ここでバックライトの輝度は、図５Ｃにおいては１５０に達する画像領域５０２における最大画素値に対応する）の適用の後のＬＣＤ駆動レベルを示す。バックライト減光により、ＬＣＤ駆動値は増大させられ、対象となる領域における最高の画素は、２５５の最大パネル駆動レベルへとマッピングされる。図５Ｅ及び５Ｆは、入力駆動値に対する適切な伝達曲線（図４に示されたものと比較される）の適用の後の、それぞれサブフィールド１及び２についてのＬＣＤパネル駆動値のヒストグラムを示す。２つの時間的なサブフィールドへの分割の後、これらヒストグラムは、時間的な分割の後に、パネルの観測角特性がかなり好適である（Ｄ＞２００及びＤ＜５）スケールの両極端において駆動値が高度に密集していることを示している。

図６は、３Ｄディスプレイの断面図を示す。斯かる３Ｄディスプレイは、（異なる角度から観測される）同一の場面の異なるビューを異なる方向へと送り、それにより観測者が左目と右目とで異なるビューを観るようにすることによって動作する。図６は、上端にレンチキュラ（円筒形）レンズ６０４を持つＬＣＤサブ画素６０２を示す。斯かるレンチキュラは、２Ｄディスプレイから３Ｄディスプレイを作り出す。正レンズ６０４は、レンズの下の画素の位置に依存して、画素又は画素の下のサブ画素６０２の光を異なる方向にフォーカスさせる。

図７は、３Ｄディスプレイの前面図を示す。本図は、レンチキュラ７０２が通常、下に存在する画素グリッド構成７０４に対する或る角度で（傾斜して）装着されることを示している。この傾斜を用いることにより、数あるなかでも、水平及び垂直解像度を、結果の３Ｄ解像度に均等に寄与するように利用することが可能となる。図６に示されるように、レンズの下の位置（レンチキュラの円筒軸に垂直）は、画像が光を送る方向を決定する。例えば、斜線の画素７０６は、光を同じ方向に送出する。

図８において、ガンマ曲線が好ましいように選択された異なる強度に各半画素を設定することにより、観測角改善を提供するための方法として、画素が半画素に分割される。２Ｄディスプレイにおいては、２つの半画素の総強度を目が統合し、斜めの観測角の下での改善されたガンマ振る舞いが得られ得る。しかしながら、（傾斜した）レンチキュラを適用する場合には、２つの半画素は、光を同じ方向に投射しない。図８に示されるように、上端の半画素８０２からの光は、下端の半画素８０４よりも左にフォーカスされる。なぜなら、レンズの下で画素がより右に位置しているからである。それ故、観測者は、２つの強度を適切に統合しない。換言すれば、観測者が画面を観測する方向に、誤った強度が投射される。

従って、２つの半画素の２つの強度の統合の空間的な適用は、３Ｄディスプレイのために利用されたようなビューの空間的なインタリーブと好適に組み合わせられない。しかしながら、２つの時間連続的なサブフレームにおいて時間連続的に２つの強度が示される場合には、図７の構成が維持され得る。従って、２つの強度が、３Ｄディスプレイによって正確に等しい方向に投射され、それにより観測者は強度を適切に統合する。このことは、３Ｄディスプレイの画質が、特に斜めの観測角について、改善されることを可能とする。

ここで開示された方法及び手法は、より極端なパネル駆動値が利用され得るように、バックライト強度がサブフィールド間で変調されることを可能とすることにより、観測角改善手法の効率を著しく改善する。更に、局所的なヒストグラム解析が、サブフィールドについての最適なバックライト強度を確立するために利用され得る。後者の特性は、対象となる領域における画素に対して観測角改善の点で最も大きな利得が実現され得るような態様で、バックライトが駆動されることを可能とする。記載された方法は、観測角の不備に起因するものであり得る２Ｄ減光可能なシステムにおけるバックライト構造の可視性が低減されることを可能とする。従って、本方法は、局所的に減光可能なＬＥＤバックライト機能を持つハイエンドのＬＣＤのＴＶに特に適している。ＬＥＤの高速な切り替え時間は、異なる強度を持つ短いサブフィールドの生成を容易化する。

図９は、画像を表示する方法の処理ステップを示す。本処理は、ステップ９０４において開始する。ステップ９０１において、画像が受信される。該画像は、バックライト及び透過パネルにより表示されるべきものである。ステップ９０２において、第１の駆動信号が供給される。該第１の駆動信号は、バックライトに、画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおける透過パネルの少なくとも一部に対して少なくとも２つの異なる色又は輝度を連続的に適用させるための、少なくとも２つの異なる色又は輝度を表す。ステップ９０３において、第２の駆動信号が供給される。該第２の駆動信号は、透過パネルに、画像を表示するための少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおける透過パネルの前記一部の少なくとも１つの画素に対して少なくとも２つの透過率を時間連続的に適用させるための、少なくとも２つの透過率を表す。本処理は、ステップ９０５において終了する。本処理は、表示されるべきいずれかの画像について、例えばビデオ信号に含まれる画像のシーケンスについて、繰り返されても良い。

ここで説明された観測角改善手法は、ＬＣＤのＴＶ、コンピュータモニタ、ラップトップ、携帯電話、ＰＤＡ、３Ｄディスプレイ等のような、全ての種類のディスプレイシステムにおいて適用され得ることは、理解されるであろう。

ディスプレイ制御システムの更なる幾つかの実施例は、例えば、
バックライトコントローラが、バックライトの別個の色成分について別個の輝度を供給するための手段を有する、ディスプレイ制御システム、
透過パネルコントローラが、異なる色の透過フィルタと関連した複数のサブ画素を持つ画素を有する透過パネルを制御するように構成された、ディスプレイ制御システム、
画像コンテンツに関連するそれぞれの値を色又は輝度に関連するそれぞれの値にマッピングする少なくとも１つのルックアップテーブルを有するディスプレイ制御システムであって、バックライトコントローラが、画像の少なくとも一部における画像コンテンツを表す値に対応する輝度値に関連する値を探すために該ルックアップテーブルを適用するための手段を有する、ディスプレイ制御システム、
バックライトコントローラヒストグラム手段が、最も大きな値を持つヒストグラムビンに対応する色又は輝度を選択するように構成された、ディスプレイ制御システム、及び
バックライトコントローラが、画像の少なくとも一部に出現する最大輝度と第１の輝度値に対応する輝度との間の差に基づいて、第２の輝度を選択するための手段を有する、ディスプレイ制御システム
である。

本発明は、コンピュータプログラム、とりわけディスプレイ用の制御ソフトウェア、特に本発明を実行するように構成された、担体上又は担体中のコンピュータプログラムにも拡張されることは、理解されるであろう。該プログラムは、ソースコード、オブジェクトコード、部分的にコンパイルされた形態のようなコード中間ソース及びオブジェクトコード、又は本発明による方法の実装における使用に適した他のいずれかの形態であっても良い。斯かるプログラムは、多くの異なる構造的な設計を持ち得ることも理解されるであろう。例えば、本発明による方法又はシステムの機能を実装するプログラムコードは、１つ以上のサブルーチンに分割されても良い。これらサブルーチンに機能を分散させる多くの方法が、当業者には明らかであろう。これらサブルーチンは、１つの実行可能ファイルに合わせて保存され、内蔵型プログラムを形成しても良い。斯かる実行可能ファイルは、例えばプロセッサ命令及び／又はインタプリタ命令（例えばＪａｖａ（登録商標）インタプリタ命令）のような、コンピュータ実行可能な命令を有しても良い。代替として、これらサブルーチンの１つ以上又は全てが、少なくとも１つの外部のライブラリファイルに保存され、例えば実行時に、静的又は動的にメインプログラムとリンクされても良い。メインプログラムは、これらサブルーチンの少なくとも１つに対する少なくとも１つの呼び出しを含む。また、これらサブルーチンは、互いに対する関数呼び出しを有しても良い。コンピュータプログラムに関連する実施例は、開示された方法の少なくとも１つの処理ステップの各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。コンピュータプログラムに関連する他の実施例は、開示されたシステム及び／又はコンピュータプログラムの少なくとも１つの手段の各々に対応するコンピュータ実行可能な命令を有する。これら命令はサブルーチンに分割されても良く、及び／又は静的又は動的にリンクされ得る１つ以上のファイルに保存されても良い。

コンピュータプログラムの担体は、該プログラムを担持することが可能ないずれのエンティティ又は装置であっても良い。例えば、該担体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ若しくは半導体ＲＯＭといったＲＯＭのような記憶媒体、又は例えばフロッピー（登録商標）ディスク若しくはハードディスクのような磁気記録媒体を含んでも良い。更に、該担体は、電気若しくは光ケーブル、無線、又はその他の手段を介して搬送され得る、電気又は光信号のような、送信可能な媒体であっても良い。該プログラムが斯かる信号において実施化される場合には、該担体は斯かるケーブル又はその他の装置若しくは手段により構成されても良い。代替として、該担体は、関連する方法を実行するように又は関連する方法の実行における使用のために構成された、該プログラムが組み込まれた集積回路であっても良い。

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。動詞「有する（comprise）」及びその語形変化の使用は、請求項に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素に先行する冠詞「１つの（a又はan）」は、複数の斯かる要素の存在を除外するものではない。本発明は、幾つかの別個の要素を有するハードウェアによって、及び適切にプログラムされたコンピュータによって実装されても良い。幾つかの手段を列記した装置請求項において、これら手段の幾つかは同一のハードウェアのアイテムによって実施化されても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

Claims

バックライト及び透過パネルによって表示されるべき画像を受信するための入力部と、
前記バックライトに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの少なくとも一部に対して少なくとも２つの異なる色又は輝度を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの異なる色又は輝度を表す第１の駆動信号を、前記バックライトに供給するための、バックライトコントローラと、
前記透過パネルに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの前記一部の少なくとも１つの画素に対して少なくとも２つの透過率を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの透過率を表す第２の駆動信号を、前記透過パネルに供給するための、透過パネルコントローラと、
を有し、前記透過パネルコントローラは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び前記画像を表示するための前記第１の駆動信号の色又は輝度に基づいて、前記透過率を選択するための手段を有し、前記透過率の選択における残りの自由度は、低減された軸外ガンマ歪を持つ透過率を選択するために利用される、ディスプレイ制御システム。
前記軸外ガンマ歪は、直角の観測方向からディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、斜めの観測方向から前記ディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、の間の差に依存する、請求項１に記載のディスプレイ制御システム。
前記バックライトコントローラは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び予測される前記透過率を選択するための手段により選択される透過率に基づいて、前記色又は輝度を選択するための手段を有し、前記色又は輝度の選択における自由度は、予測される低減された軸外ガンマ歪を持つ選択された透過率に対応する色又は輝度を選択するために利用される、請求項１に記載のディスプレイ制御システム。
前記色又は輝度を選択するための手段は、前記少なくとも１つの画素の略最大の透過率である、予測される選択される透過率に対応する色又は輝度の少なくとも一方を選択するように構成される、請求項３に記載のディスプレイ制御システム。
前記バックライトコントローラは、前記少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドの間、前記透過パネルのそれぞれの部分に前記バックライトにより適用されるべき少なくとも２つの輝度のそれぞれの群を、前記第１の駆動信号に組み込むための手段を有し、前記バックライトコントローラは更に、前記画像の局所的な画像コンテンツに依存して前記輝度の群を選択するための手段を有する、請求項１に記載のディスプレイ制御システム。
前記バックライトコントローラは、前記画像の少なくとも一部における画像コンテンツに関連する値のヒストグラムに依存して、前記少なくとも２つの色又は輝度を選択するためのヒストグラム手段を有する、請求項３に記載のディスプレイ制御システム。
請求項１に記載のディスプレイ制御システム、透過パネル、及び前記透過パネルを照明するためのバックライトを有する、ディスプレイ。
請求項１に記載のディスプレイ制御システム、透過パネル、及び前記透過パネルを照明するためのバックライトを有する、テレビジョン。
請求項１に記載のディスプレイ制御システム、透過パネル、及び前記透過パネルを照明するためのバックライトを有する、モバイルビューア。
請求項１に記載のディスプレイ制御システム、透過パネル、及び少なくとも２つの立体ビューのうちの異なる１つに寄与する画素の空間的なインタリーブのための手段を有する、３次元ディスプレイ。
前記空間的なインタリーブのための手段が傾斜したレンチキュラを有する、請求項１０に記載の３次元ディスプレイ。
バックライト及び透過パネルによって表示されるべき画像を受信するステップと、
前記バックライトに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの少なくとも一部に対して少なくとも２つの異なる色又は輝度を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの異なる色又は輝度を表す第１の駆動信号を、前記バックライトに供給するステップと、
前記透過パネルに、前記画像の少なくとも２つの時間連続的なサブフィールドにおいて前記透過パネルの前記一部の少なくとも１つの画素に対して少なくとも２つの透過率を連続的に適用させるための、前記少なくとも２つの透過率を表す第２の駆動信号を、前記透過パネルに供給するステップと、
を有し、前記第２の駆動信号を供給するステップは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び前記画像を表示するための前記第１の駆動信号の色又は輝度に基づいて、前記透過率を選択するステップを有し、前記透過率の選択における残りの自由度は、低減された軸外ガンマ歪を持つ透過率を選択するために利用される、ディスプレイを制御する方法。
前記軸外ガンマ歪は、直角の観測方向からディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、斜めの観測方向から前記ディスプレイを観測したときに知覚される色又は輝度と、の間の差に依存する、請求項１２に記載の方法。
前記第１の駆動信号を供給するステップは、前記画像のコンテンツに基づいて、及び予測される前記透過率を選択するステップにより選択される透過率に基づいて、前記色又は輝度を選択するステップを有し、前記色又は輝度の選択における自由度は、予測される低減された軸外ガンマ歪を持つ選択された透過率に対応する色又は輝度を選択するために利用される、請求項１２に記載の方法。
請求項１２に記載の方法をプロセッサに実行させるための命令を有する、コンピュータプログラム。