JP2013077020A - Lcdフレアの軽減 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】バックライトをLCDフレアが見えなくなるレベルまで調整し、その後にシミュレートしたベーリンググレアを導入することにより、LCDフレアが低減される。そのグレアは、バックライトシミュレーションによりさらに調整され、バックライトの形状(たとえば、LED配列)を隠す。その低減は、たとえば、二重変調ディスプレイ装置(300)でバックライト変調器(330)とフロント変調器(340)を駆動する信号を処理することにより実行される。
【選択図】図2
Description
本願の書面で開示されるものの一部に、著作権で保護されるものが含まれる。特許庁の出願に関するファイルや記録で閲覧できるものであれば、特許出願の書面や開示を誰が複製しても著作権者にとってはこれに対して異議を有するものではないが、それ以外については著作権者は全ての著作権を維持する。
本願は、2008年1月9日出願の米国仮特許出願第61/020,104に基づく優先権を主張し、該仮特許出願はその全体を本願に参照して組み込む。
[発明の分野]
本発明は、アーティファクトの低減に関し、具体的にはLCDフレアの低減に関する。本発明は、LCDやLEDイメージを計算する既存のプロセスの改良を備える。
・小さな明るい中央の対象
・LCDの完全な黒の部分でのLEDの周囲のスカート(フレアすなわちリーク)。これは、レベルの高い駆動LED上に位置する「中央スカート」を含み、「これを囲む周囲スカート部分」はLEDの広い点広がり機能(PSF)から形成される
・LCDの更に離れた黒い部分は、LEDによってあまり照らされず、完全に黒く見える
移動LED問題(Walking LED problems)は、小さな明るい対象を明るく照らそうとすることにより拡大される。しかし、その問題の重要な点は、入力イメージからLED駆動値を計算するのに用いるダウンサンプルスキームである。
1.標準的方法を用いて、LCD1イメージとシミュレートしたバックライトイメージB1を計算する。
2.最小LCD透過率を用いて、最終HDRディスプレイD1をシミュレートする。
3.シミュレートしたディスプレイからオリジナルの(スケーリングされた)HDRであるH0を減じ、LED「スカート」を位置決めする。これをイメージL1とする。
4.下記のベーリンググレア畳み込み式を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする。これをイメージG1とする。グレアフィルタのサイズに+/−3LEDを用いる。
5.スカートがグレアを超過する領域を識別することにより、どこでLEDスカートが抑制されなければならないかを決定する。このことは、上記の畳み込みイメージG1を(3)で計算されたスカートイメージL1から減じることにより行われ、その値があるイプシロン(ここでは0.0005を用いる)を超えたならば、そのピクセルでベール/スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、1.0(単位スケーリング)を用いる。抑制を必要とするのは実際のLED値であるので、結果として得られるイメージを最小化関数(たとえば、ガウス核)を用いてバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。これをバックライト抑制イメージRbとする。
6.上記のスケーリングRbをLEDに適用した後、調整したバックライトコントロール値を用いて(1)のようにシミュレートしたバックライトイメージを再計算する。これをB2とする。
7.新しいディスプレイシミュレーションD2をオリジナルの(スケーリングした)HDR入力H0から減じることにより、調整したディスプレイでの「見つからない」グレア光源を計算する。差のイメージの負の値をゼロにセットする。これをSmとする。
8.(4)からの畳み込み式に上記の光源Smを用いて、見つからないフレアを決定し、観察者は経験するはずだが、明るい点は今ではぼやけているので経験しないであろう見つからないフレアを決定する。これを見つからないフレアGmとする。
9.計算した「見つからないフレア」をオリジナル入力HDR値に加え、新たな目標イメージH0+Gmとなる。この目標を用いて、バックライトイメージB2でのLCD2イメージ出力の実際の前面ピクセル値を計算する。
[説明]
B1 = 物理単位
LCD1イメージ = 正規化単位
D1 = 物理単位
H0 = 物理単位(もともとは、正規化単位)
L1 = 物理単位
G1 = 物理単位
L1−G1= 物理単位
Rb = 正規化単位
B2 = 物理単位
D2 = 物理単位
Sm = 物理単位
Gm = 物理単位
L0+Gm = 物理単位
LCD2イメージ = 正規化単位
この計算で最も費用の掛かる部分は、ディスプレイのベーリンググレアを計算する工程4と工程8である。LCDパネルの全解像度で比較的大きなグレアフィルタを用いるよりは、グレアフィルタを低周波数成分と高周波数成分に分離して、
・低周波数成分をダウンサンプルされたイメージに適用し、それからその結果をアップスケールする、
・高周波数成分をオリジナルイメージに適用する、
・2つの結果を一緒に足し合わせる。
本発明で実施される緩和技術は、黒い周囲の小さな明るい対象を照らす問題を解決するためのプロセスを含む。そのプロセスでは、先ずイメージの対象に対する予測ベーリンググレアを見直し/決定し、それを超えるLEDスカートを抑制する。それから、プロセスは、見つからない刺激から存在するフレアのシミュレーションを加える。プロセスは、太陽や他の強いハイライトなど、通常存在するよりも遥かに明るい光源をシミュレートする追加の利益を有する。
(1)LED駆動値を計算し、シミュレートしたバックライトイメージを計算し、LCDイメージを計算する工程。
(2)最小LCD透過率を用いて最終HDRをシミュレートする工程。
(3)シミュレートしたディスプレイからオリジナルの(スケーリングした)HDRを減じてLED「スカート」を位置決めする工程。
(4)畳み込み核を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする工程。
(5)スカートがグレアを超過する領域を識別することによりどこでLEDスカートを抑制すべきかを決定する工程。スカートがグレアを超過する領域を識別することは、(3)で計算したLEDスカートイメージから畳み込みイメージを減じることにより行われ、その値がイプシロン(たとえば、0.0005)を超えたとき、そのピクセルにベール/スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、たとえば、単位スケーリング(1.0)を用いる。抑制を必要とするのは実際のLED値であるので、結果として得られるイメージをバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。ダウンサンプルすることは、たとえば、工程(1)でLED駆動値を計算するのに用いたのと同じダウンサンプル関数(たとえば、最小化関数{理想的に}、ガウス核など)を用いて行われる。
(6)調整したバックライトコントロール値を用いて(1)と同様にシミュレートしたバックライトイメージを再計算する工程。
(7)新たなディスプレイシミュレーションをオリジナルの(スケーリングした)HDR入力から減じて、調整したディスプレイにおける「見つからない」グレア光源を計算する工程。差のイメージにおける負の値をゼロにセットする。
(8)見つからないフレアを決定するために(4)からの畳み込み式での上記の光源を用いる工程。見つからないフレアは、観察者が経験するはずであったが、今は明るいポイントがあまりにぼやけているので経験しないであろう。
(9)計算した「見つからない」フレアをオリジナルの入力HDR値に加えて新たな目標イメージに到達する工程。この目標をLCD出力用の実際の前面ピクセル値を計算するのに用いる工程。
for angle = [0:degreesPerPixel:max_angle]
if angle < 0.5
mag (index) = 9.2 / (0.5^2);
else
mag (index) = 9.2 / (angle^2);
end
index++
end
他に使用可能な畳み込みは以下に類似したものである。
9.2 / ((t>.00291)?t:.00291)^3.44 :
9.2 * (1.5+t)/t)) ;
離心率(角)は角ピクセルからの角度で表現され、予測による見える距離に基づいて計算される。max_angleは、おおよそ1と4のLED間隔の間であるのが典型的で、見える距離に基づき、たとえば7度に設定され、あるいは、畳み込み式がその最大値のパーセントの1/2未満に低下するとangle=0に設定される。
Claims (17)
- 観察者によって見られるべきイメージを投影するように構成された二重変調装置を駆動する方法であって、
第1の変調光を生成するように構成された第1の変調システムのために、所望のイメージデータに基づいて第1の駆動信号を計算すること、
前記観察者によって見られるべき前記イメージを生成するように前記第1の変調光をさらに変調するように構成された第2の変調システムのために、前記イメージデータに基づいて第2の駆動信号を計算することを備え、
前記第1の駆動信号および前記第2の駆動信号のうちの少なくとも一つは、前記観察者によって見られるべき前記イメージの比較的暗い領域において高輝度部分を囲むスカート効果を取り除き、且つ前記観察者によって見られるべき前記イメージにアーティフィシャルグレアを付与するように調整される変調信号を含む、方法。 - 前記アーティフィシャルグレアの形状は、バックライトの可視である領域を最小化する、請求項1に記載の方法。
- 前記アーティフィシャルグレアは、安定したグレアを含むシミュレーションしたベーリンググレアを含む、請求項2に記載の方法。
- 前記第1の駆動信号は、光アレイからのレーザを制御するように構成された信号を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記第1の駆動信号を、DLP装置上のレーザを含む前記第1の変調システムに適用することを備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- DLP上のレーザを有する前記第2の変調システムを照明すること、
前記第2の駆動信号を前記第2の変調システムに適用することを備える、請求項5に記載の方法。 - 前記アーティフィシャルグレアは、ベーリンググレアを含む、請求項6に記載の方法。
- レーザー光およびLED源のうちの少なくとも1つを含む複数の光源を含む前記第1の変調システムに前記第1の駆動信号を適用する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- イメージを表示するディスプレイであって、
前記イメージを投影するように構成された一連の光学要素であって、
第2の変調システムの変調器上に光パターンを投影するように構成される照明要素のアレイを含む第1の変調システムと、
光パターンを変調して前記イメージを生成するように構成される第2の変調システムと、
前記第1及び第2の変調システムを活性化させて、前記イメージのスカート効果又はフレアを最小化し、ディスプレイの望ましくないアーティファクトを目立たなくするアーティフィシャル効果を付与するように構成されるコントローラとを含む、前記一連の光学要素を備える、ディスプレイ。 - 前記アーティフィシャル効果は、最小化されたスカート効果又はフレアを含む前記イメージの領域に付与されたアーティフィシャルグレアである、請求項9に記載のディスプレイ。
- 前記望ましくないグレアは、移動アーティファクトを含み、前記アーティフィシャル効果は、安定したグレアを含む、請求項9に記載のディスプレイ。
- 前記第1の変調システムは、DLP装置上のレーザを含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載のディスプレイ。
- 前記アーティフィシャル効果は、二重変調ディスプレイの第1の変調システムの1個から4個の照明要素に対応する表示されるべきイメージの領域を畳み込みする畳み込み核に基づくアーティフィシャルグレアである、請求項12に記載のディスプレイ。
- 前記第1の変調システムは、複数のLED、LEDアレイ、レーザ、デジタル光処理(DLP)装置、変調に基づくマイクロミラー、反射シリコン変調器、DLPシステム上のレーザのうちの少なくとも1つを含む、請求項9〜11のいずれか1項に記載のディスプレイ。
- 前記アーティフィシャル効果は、0度の視野角で最大値のパーセントの1/2未満に低下する値を生成する小さな明るい領域を含む表示すべきイメージの領域の畳み込みに基づく、請求項14に記載のディスプレイ。
- 前記畳み込みは、高ダイナミックレンジ(HDR)イメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、1000:1以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ(HDR)を生成する、請求項15に記載のディスプレイ。
- 前記第1の変調システムは、シリコン上の液晶(LCoS)変調器を含み、
前記畳み込みは、HDRイメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、1000:1以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ(HDR)を生成する、請求項9〜11のいずれか1項に記載のディスプレイ。
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