ES2837676T3 - Sistemas de proyector con modulador único o múltiple con variación del flujo luminoso global - Google Patents

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Abstract

Un sistema (900) de visualización de proyector, comprendiendo dicho sistema (900): una fuente (902) de luz; un controlador (820); un variador (906) del flujo luminoso, estando dicho variador (906) del flujo luminoso iluminado por dicha fuente (902) de luz y siendo dicho variador (906) del flujo luminoso controlado por el controlador (820) para variar la cantidad de luz procedente de la fuente (902) de luz en la salida del variador (906) del flujo luminoso; un primer modulador (912), estando dicho primer modulador (912) iluminado por la luz procedente de dicho variador (906) del flujo luminoso y siendo capaz de modular la luz procedente de dicho variador (906) del flujo luminoso bajo el control del controlador (820); un segundo modulador (918), estando dicho segundo modulador (918) iluminado por la luz procedente de dicho primer modulador (912) y siendo capaz de modular dicha luz bajo el control del controlador (820); comprendiendo dicho controlador (820): un procesador; una memoria, dicha memoria asociada con dicho procesador y comprendiendo además dicha memoria instrucciones legibles por el procesador, de tal manera que cuando dicho procesador lee las instrucciones legibles por el procesador, hace que el procesador realice las siguientes instrucciones: recibir datos de imagen, comprendiendo dichos datos de imagen datos de imagen de Intervalo Dinámico Mejorado (EDR); enviar señales de control a dicho variador (906) del flujo luminoso de tal manera que dicho variador (906) del flujo luminoso pueda asignar una proporción deseada de la luz procedente de dicha fuente (902) de luz sobre dicho primer modulador (912) y segundo modulador (918); y enviar señales de control a dicho primer modulador (912) y a dicho segundo modulador (918) de tal manera que dicha proporción deseada de la luz procedente de dicha fuente (902) de luz se module para formar la imagen de pantalla deseada; y en donde dicho sistema (900) comprende además: un polarizador ajustable (905), en donde la cantidad de luz que ha de ser polarizada por dicho polarizador ajustable (905) es controlada por dicho controlador (820); un divisor (906) de haz de polarización, siendo dicho divisor (906) de haz de polarización capaz de dividir la cantidad de luz de polarización mediante dicho polarizador ajustable (905) a partir de un haz de luz principal, en donde una primera parte de la luz dividida por dicho divisor (906) de haz de polarización ilumina dicho primer modulador (912) y una segunda parte de la luz dividida incide sobre un dispositivo (916) para recombinar la luz polarizada, recombinando dicho dispositivo (916) para recombinar la luz polarizada la luz procedente de dicho primer modulador (912) con dicha segunda parte de la luz dividida, y en donde el haz de luz recombinado ilumina dicho segundo modulador (918) antes de ser proyectado a través de una lente (920) de proyección.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistemas de proyector con modulador único o múltiple con variación del flujo luminoso global
Referencia cruzada al campo técnico de aplicaciones relacionadas
Esta solicitud reivindica la prioridad de la Solicitud de Patente Provisional de EE.UU. N° 61/899.865 presentada el 4 de noviembre de 2013 y 61/988.692 presentada el 5 de mayo de 2014.
Campo técnico
La presente invención se refiere a sistemas de visualización y, más particularmente, a sistemas de visualización de proyector que tienen capacidad de Intervalo Dinámico Mejorado (EDR).
Antecedentes
En un sistema de proyector convencional, típicamente hay una única fuente de luz que ilumina una pantalla con una imagen que es modulada por algún sistema óptico dentro del proyector. Cada vez más, es deseable construir sistemas de proyector que tengan la capacidad de proyectar imágenes con un Intervalo Dinámico Mejorado (EDR). Tales dispositivos de visualización de proyector de EDR pueden tener típicamente una relación de contraste que exceda los estándares típicos de cine o pantallas de visualización modernas, incluyendo relaciones de contraste de más de 5.000 a 1 y pueden ser de 1.000.000 a 1 y más en algunas circunstancias. Tales dispositivos de visualización también pueden tener una gama de colores que exceda los estándares cinematográficos actuales.
El documento EP 3 028 099 A1, que entra en el ámbito del Art. 54(3) EPC y es relevante sólo para la cuestión de la novedad, describe un sistema de visualización de modulación dual que comprende sistemas de proyector con al menos un modulador que puede emplear una modulación de dirección de haz no mecánica. El sistema emplea una dirección de haz no mecánica y un polarizador para proporcionar un modulador de reflejos.
El documento JP 2012103642 A describe un dispositivo de visualización de video de tipo proyección capaz de ajustar de manera eficiente el brillo de un video proyectado. El proyector comprende una parte de fuente de luz que incluye una fuente de luz capaz de ajustar una cantidad de luz emitida, una parte de modulación de luz configurada para generar luz de imagen modulando la luz emitida desde la parte de fuente de luz basándose en una señal de video de entrada, un mecanismo de diafragma previsto en la trayectoria óptica que conecta la parte de fuente de luz y la parte de modulación de luz y configurado para ajustar la cantidad de luz incidente en la parte de modulación de luz, y una parte de control configurada para controlar la cantidad de luz incidente de acuerdo con el brillo de la señal de video. Basándose en el brillo de la señal de video, la parte de control establece un valor objetivo para la cantidad de luz incidente a la parte de modulación de luz. En un caso en el que una cantidad real de luz procedente de la fuente de luz es igual o menor que el valor objetivo, la parte de control ejecuta el control del variador del flujo luminoso para ajustar la cantidad de luz emitida desde la fuente de luz de acuerdo con el valor objetivo. Por otro lado, en un caso en el que la cantidad real de luz es mayor que el valor objetivo, la parte de control ejecuta el control del variador del flujo luminoso y también ejecuta un control de diafragma para ajustar una cantidad de luz incidente en la parte de modulación de luz controlando un mecanismo de diafragma de acuerdo con el valor objetivo y la cantidad real de luz.
El documento US 2002/105621 A1 describe un aparato de visualización de imágenes de tipo proyección que mantiene la uniformidad del brillo y la nitidez al mismo tiempo que logra un alto intervalo dinámico. La cantidad de luz de proyección es controlada de conformidad con el nivel de luminancia máximo de una señal de entrada para expandir el intervalo dinámico de visualización de una señal de imagen de entrada para expandir el intervalo dinámico de visualización, mientras se mantiene una distribución del brillo uniforme mediante el contraste entre el dispositivo de visualización máxima y el dispositivo de visualización negro.
El documento US 2009/225234 A1 describe un dispositivo de visualización con un primer y segundo moduladores de luz espacial para modular la luz procedente de una fuente de luz. El primer modulador de luz espacial tiene una pluralidad de elementos conmutables entre los estados de encendido y apagado de acuerdo con un patrón que tiene una densidad que varía espacialmente. Transfiere el desenfoque óptico y transporta la luz modulada por el primer modulador de luz espacial al segundo modulador de luz espacial para producir un campo de luz en el segundo modulador de luz espacial. El segundo modulador de luz espacial tiene una pluralidad de elementos conmutables entre los estados de encendido y apagado para realizar un difuminado temporal del campo de luz para proporcionar una reconstrucción de la imagen.
Compendio
La invención está definida por la reivindicación independiente, teniendo en cuenta cualquier elemento que sea equivalente a un elemento especificado en la reivindicación.
Las realizaciones dependientes se refieren a características opcionales de algunas realizaciones de la invención. Se han descrito en la presente memoria varias realizaciones de sistemas de visualización y métodos para su fabricación y utilización.
Se han descrito sistemas de visualización de proyector que comprenden un variador del flujo luminoso y un primer y segundo moduladores. El variador del flujo luminoso puede comprender un iris ajustable, capaz de rebajar la luminancia de la fuente de luz que ilumina los moduladores utilizando medios de dirección de luz de polarización. El primer modulador puede comprender una pluralidad de espejos analógicos (p. ej., agrupación MEMS) y el segundo modulador puede comprender una pluralidad de espejos (p. ej., una agrupación DMD). El sistema de visualización puede comprender además un controlador que envía señales de control al variador del flujo luminoso, a un polarizador ajustable y a los dos moduladores. El sistema de visualización puede generar un intervalo dinámico deseado para reproducir una imagen proyectada mediante una combinación de tales señales de control.
Otras características y ventajas del presente sistema se presentan a continuación en la Descripción Detallada cuando se lee en relación con los dibujos presentados en esta solicitud.
Breve descripción de los dibujos
Las realizaciones ejemplares se han ilustrado en las figuras de referencia de los dibujos. Se pretende que las realizaciones y figuras descritas en la presente memoria han de ser consideradas ilustrativas en lugar de restrictivas. La Fig. 1 es una realización de un sistema de visualización de proyector que comprende un iris para afectar a la variación del flujo luminoso global que puede ser adecuado para los sistemas, métodos y técnicas de la presente solicitud descritos en la presente memoria.
La Fig. 2 representa otra realización del sistema de visualización de proyector que comprende un iris para más de un canal de color para afectar a la variación del flujo luminoso global como se ha realizado de acuerdo con los principios de la presente solicitud.
La Fig. 3 representa aún otra realización de un sistema de visualización de proyector que comprende un iris en más de un canal de color que se separa de un conjunto de fuentes de luz de color.
Las Figs. 4A y 4B representan otras realizaciones de sistemas de visualización de un proyector que comprenden una barra de integración y un modulador en la trayectoria de la barra de integración donde la barra de integración puede ser un tubo de luz unitario o segmentado.
La Fig. 5 representa una correspondencia de intervalo dinámico ejemplar que puede verse afectado por un sistema de proyector fabricado de acuerdo con los principios de la presente solicitud.
La Fig. 6 representa un diagrama de alto nivel de un sistema de procesamiento de imágenes que puede afectar al procesamiento mediante un sistema de proyector como se ha realizado de acuerdo con los principios de la presente solicitud.
La Fig. 7 representa una realización de un sistema de proyector de modulador dual con un solo iris de variación del flujo luminoso global que varía el flujo luminoso de todas las fuentes de luz.
La Fig. 8 representa una realización de un sistema de proyector de modulador dual que comprende un iris para más de un canal de color para afectar a la variación del flujo luminoso global en el extremo de emisión de un conjunto de fuentes de luz.
La Fig. 9 representa otra realización de un sistema de proyector de modulador múltiple con un conjunto de iris de variación del flujo luminoso global en el extremo de emisión de un conjunto de fuentes de luz.
Descripción detallada
A lo largo de la siguiente descripción, se establecen detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión más completa a los expertos en la técnica. Sin embargo, es posible que los elementos bien conocidos no se hayan mostrado o descrito en detalle para evitar oscurecer innecesariamente la descripción. Por consiguiente, la descripción y los dibujos deben ser considerados en un sentido ilustrativo, más que restrictivo.
Como se han utilizado en la presente memoria, los términos "componente", "sistema", "interfaz", "controlador" y similares están destinados a hacer referencia a una entidad relacionada con la informática, ya sea hardware, software (p. ej., en ejecución) y/o firmware. Por ejemplo, cualquiera de estos términos puede ser un proceso que se ejecuta en un procesador, un procesador, un objeto, un ejecutable, un programa y/o un ordenador. A modo de ilustración, tanto una aplicación que se ejecuta en un servidor como el servidor pueden ser un componente y/o controlador. Uno o más componentes/controladores pueden residir dentro de un proceso y un componente/controlador puede estar ubicado en un ordenador y/o ser distribuido entre dos o más ordenadores.
El objeto reivindicado se ha descrito con referencia a los dibujos, en los que se utilizan números de referencia similares para referirse a elementos similares en todos ellos. En la siguiente descripción, con fines explicativos, se exponen numerosos detalles específicos con el fin de proporcionar una comprensión exhaustiva de la innovación en cuestión. Sin embargo, puede resultar evidente que el objeto reivindicado puede ser llevado a la práctica sin estos detalles específicos. En otros casos, se muestran estructuras y dispositivos bien conocidos en forma de diagrama de bloques para facilitar la descripción de la innovación en cuestión.
Realización del proyector de EDR con variación del flujo luminoso global
Los sistemas de proyector de EDR y los sistemas de proyector de modulación dual se han descrito en patentes de propiedad común y solicitudes de patentes, que incluyen:
(1) Patente de EE.UU. Número 8.125.702 de Ward et col., expedida el 28 de febrero de 2012 y titulada “SERIAL MODULATION DISPLAY HAVING BINARY LIGHT MODULATION STAGE” ("PANTALLA DE VISUALIZACIÓN DE MODULACIÓN EN SERIE QUE TIENE ETAPA DE MODULACIÓN DE LUZ BINARIA");
(2) Solicitud de Patente de EE.UU. 20130148037 de Whitehead et col., publicada el 13 de junio de 2013 y titulada “PROJECTION DISPLAYS” ("DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN DE PROYECCIÓN")
(3) Solicitud de Patente de EE.UU. 20130147777 de Lau et col., publicada el 13 de junio de 2013 y titulada “APPLICATION OF MEMS PIXELS IN DISPLAY AND IMAGING DEVICES” ("APLICACIÓN DE PÍXELES MEMS EN DISPOSITIVOS DE VISUALIZACIÓN Y DE FORMACIÓN DE IMÁGENES”); y
(4) Solicitud de Patente de los Estados Unidos 20120038693 de Kang et col., publicada el 16 de febrero de 2012 y titulada "HIGH DYNAMIC RANGE PROJECTION SYSTEM” (“SISTEMA DE PROYECCIÓN DE ALTO INTERVALO DINÁMICO").
En muchos de esos sistemas de EDR, puede haber una arquitectura de modulador dual que afecte a la proyección de EDR. Por ejemplo, un sistema puede comprender uno o más DMD que pueden modular por separado la luz procedente de una fuente de luz y producir una proyección de EDR variando localmente el flujo luminoso de partes de una imagen de pantalla de entrada.
Como se ha tratado más adelante en la presente memoria, existen sistemas, técnicas y métodos para realizar una variación del flujo luminoso global que pueden afectar a la proyección de EDR de las imágenes de pantalla deseadas.
La Fig. 1 es una realización de un sistema de proyector que puede afectar a la proyección de EDR empleando variación del flujo luminoso global con la utilización de un iris. El proyector 100 comprende una fuente de luz - en este ejemplo, un conjunto de fuentes de luz láser 102-1, 102-2, 102-3 y 102-1', 102-2' y 102-3' - que además puede comprender dos (o más) fuentes de luz láser RGB. Debería apreciarse que se pueden emplear otras fuentes de luz que también son conocidas en la técnica - p. ej., una lámpara de Xenón, una agrupación de láseres (p. ej., diodos o de otro tipo) u otros emisores de luz de estado sólido, una lámpara de arco o similares.
La luz procedente de la fuente 102 de luz puede ser dirigida a lo largo de una trayectoria óptica (p. ej., una barra 104 de integración en la realización de la Fig. 1) y encontrar un iris 106. En algunas realizaciones, la fuente de luz se puede modular bajo el control del controlador 101. El iris 106 puede (bajo el control del controlador 101) expandir y/o restringir la cantidad de luz en la trayectoria para afectar de manera deseable una variación del flujo luminoso global del sistema de proyector. A partir de entonces, la luz 109 puede continuar a lo largo de una trayectoria óptica más (p. ej., integrando la barra 108) hasta un primer modulador. En la realización de la Fig. 1, el primer modulador 110 puede comprender una (o más) agrupaciones DMD. En este ejemplo, hay tres agrupaciones DMD 110-1, 110-2 y 110-3 (o alternativamente, un conjunto DLP de tres chips) respectivamente, ya que los componentes ópticos 112 pueden dividir la luz blanca entrante en sus componentes espectrales (p. ej., rojo, verde y azul respectivamente). El iris 106 puede ser un ejemplo de un variador del flujo luminoso para el sistema de proyector que varía el flujo luminoso de la luz procedente de la fuente de luz del sistema. Otro ejemplo de un variador del flujo luminoso adecuado puede ser una fuente de luz ajustable que puede ajustar los niveles de luminancia bajo el control del controlador 101.
El primer modulador 110 puede afectar, a partir de entonces, a una modulación deseada (bajo el control del controlador 101) de la luz - de tal manera que, cuando se proyecta (113) a través de la óptica 114 de proyector, puede afectar a una imagen proyectada deseada en una pantalla (no mostrada) a uno o más espectadores. En una realización alternativa, la luz de fuera de estado también puede reciclarse - proporcionando otro parámetro de control para el iris. En el caso del reciclaje, es probable que la luz se divida en espectros individuales para cada uno de los moduladores. Sin embargo, el modulador que requiera la mayor cantidad de luz puede controlar los requisitos del iris.
Realización alternativa del proyector de EDR con variación del flujo luminoso global
Como alternativa a realizar una variación del flujo luminoso global en la luz blanca procedente de una fuente de luz, es posible realizar una variación del flujo luminoso global en los diferentes canales espectrales que puede proporcionar un sistema de proyector. La Fig. 2 es un sistema de proyector de una realización alternativa que comprende una fuente 202 de luz (que puede ser modulada bajo el control del controlador 201). Como antes, la fuente 202 de luz puede ser cualquier fuente de luz posible que pueda dividirse en sus componentes espectrales. En la Fig. 2, la fuente 202 de luz es un conjunto de fuentes de luz láser (p. ej., luz láser roja, verde y azul) en la que se puede transmitir a lo largo de las fibras 204r, g y b de luz, respectivamente. Para cada (o algún) canal de color, puede haber un conjunto 206r, g y b de iris, respectivamente. Estos iris pueden estar bajo el control del controlador 201 - de tal manera que cada canal de luz puede experimentar una variación del flujo luminoso global del canal de luz, respectivamente.
A partir de entonces, la luz puede ser combinada en un mezclador de luz (p. ej., una barra 208 de integración) y - como antes - la luz puede iluminar el primer modulador 210 que puede comprender una (o más) agrupaciones d Md . Aquí, como antes, hay tres agrupaciones DMD (o alternativamente, un conjunto DLP de tres chips) respectivamente, ya que los componentes ópticos pueden dividir la luz blanca entrante en sus componentes espectrales (p. ej., rojo, verde y azul respectivamente). Como ejemplos de otras realizaciones de las Figs. 1 y 2, un segundo modulador (no mostrado - pero similar a 110 y/o 210) puede afectar, a partir de entonces a otra modulación deseada (bajo el control del controlador 201) de luz - de tal manera que, cuando se proyecta a través de la óptica 214 de proyector, puede afectar a una imagen proyectada deseada en una pantalla (no mostrada) a uno o más espectadores.
La Fig. 3 es aún otra realización de un sistema de proyector que afecta a la variación del flujo luminoso global en canales de color separados. El sistema 300 de proyector puede comprender una fuente 302 de luz blanca (de cualquier fuente conocida, p. ej., lámpara de xenón, lámpara de arco o similar). Los divisores 303 y 305 de haz dicroicos son capaces de dividir la luz verde, roja y azul sobre sus trayectorias ópticas separadas. Los iris 306 r, g y b pueden afectar a la variación del flujo luminoso global deseada en estos canales de color separados. La luz resultante se puede colocar en las trayectorias ópticas 308 r, g y b respectivamente - y a partir de entonces, puede modularse por separado (mediante Mod, para cada canal respectivamente, como se conoce en la técnica). La luz de estos modulados por separado se puede enviar a lo largo de las trayectorias ópticas 309 r, g y b, respectivamente - y recombinar según se desee para formar un haz de luz combinado.
Realizaciones alternativas para la integración y modulación de la luz
La Figs. 4A y 4B representan otra realización para modular e integrar la luz procedente de la fuente de luz. La Fig. 4A representa que - antes de que la luz entre en una barra 108 de integración (o cualquier otro tubo y/o conducto de luz adecuado) - se puede colocar antes de la barra 108, un apilamiento 402 de LCD. El apilamiento 402 de LCD puede comprender además una primera capa 404 de polarización, un LCD 406 y una segunda capa 408 de polarización. El apilamiento 402 de LCD puede estar bajo el control del controlador 101 y puede proporcionar un punto adicional de modulación de la luz, según se desee.
La Fig. 4B representa una realización en la que el apilamiento de LCD puede dividirse en sí mismo (p. ej., 402-1,402-2, 402-3 y 402-4 - o cualquier otro número de particiones) - de modo que la luz que entra en la barra integrada 108 pueda ser variada en el flujo luminoso de acuerdo con los apilamientos de LCD individuales que están en la trayectoria óptica. La barra integrada 108 en este caso puede estar dividida y/o segmentada en sí misma y la luz de esa división y/o segmentación puede iluminar diferentes áreas de la propia pantalla de proyección, para afectar a una variación del flujo luminoso regional del sistema de proyector.
Realizaciones de procesamiento de imágenes con variación del flujo global
En una realización, los métodos para determinar los niveles de brillo globales (y/o regionales) para un fotograma o escena pueden verse afectados para lograr una imagen proyectada deseada para ser visualizada. Estos métodos pueden ser implementados sobre la base de un fotograma y/o una escena. Estos métodos pueden emplear histogramas y/o metadatos con el fin de afectar este procesamiento. Por solo un aspecto, estos métodos pueden proporcionar una transición suave entre los niveles de brillo en un fotograma. En algunas realizaciones, se pueden implementar variaciones en el gradiente de los cambios de nivel de brillo para cambios de escena, diferentes tipos de cambios de escena y/o diferentes tipos de cambios de nivel de brillo que pueden ocurrir dentro de una escena. En otra realización, estos métodos pueden incluir ajustes de iluminación independientes de R, G, B con o sin conocimiento completo de la escena. Los métodos que no tienen un conocimiento completo de la escena pueden emplear técnicas tales como, p. ej., analizar el fotograma actual o los fotogramas cercanos (antes o después).
Los niveles de brillo se pueden registrar en regiones a través de, por ejemplo, un tubo de luz segmentada, y los niveles de brillo se pueden analizar entonces - p. ej., basándose en factores similares y también con respecto a otros segmentos en los mismos o en fotogramas relacionados temporalmente. Además, se puede calcular o proporcionar un histograma a través de metadatos codificados en los datos de imagen (y/o proporcionados desde una fuente separada) de datos de fotograma o datos de fotograma basados en regiones.
Otras realizaciones alternativas pueden emplear suposiciones inteligentes (p. ej., Al, heurística) para determinar cambios de escena o casos especiales basados en regiones en los que los espectadores pueden ser más tolerantes a cambios abruptos de brillo. En otra realización, los metadatos basados en el procesamiento fuera de línea o la modificación o la intervención de posproducción pueden incluirse en metadatos codificados o proporcionados por separado. Se puede proporcionar más información para las transiciones de alto intervalo dinámico (HDR) a bajo intervalo dinámico (LDR) para la compatibilidad retroactiva con los sistemas heredados o para proporcionar nuevas características especiales tales como un intervalo dinámico superior mejorado, 3D mejorado, etc.
En una realización, los metadatos se pueden proporcionar en un archivo separado junto con las claves para desbloquear el contenido del fotograma o diferentes características para mostrar la película con mejoras proporcionadas por un procesamiento especial del contenido y/o según lo indiquen los metadatos. En una extensión, se pueden proporcionar los parámetros de brillo para ajustar todos los primarios a la vez o en pares o cualquier otra combinación de agrupamiento cuando se utiliza el ajuste de fuente.
Para las diferentes realizaciones descritas en la presente memoria con un iris, se pueden utilizar estos métodos ajustando los primarios - p. ej., se puede ajustar el iris en lugar de las fuentes. Si bien es potencialmente menos eficiente, permite que se aplique el contraste del panel sobre un intervalo de brillo mayor (p. ej., aumentando el contraste secuencial) y puede mejorar el contraste simultáneo en la pantalla reduciendo el tamaño de apertura en la lente de proyección (p. ej., contraste de caja de esquina y ANSI).
Ajuste de iluminación independiente R, G, B sin conocimiento de la escena completa
Para simplemente dos realizaciones de métodos a emplear en un RGB (u otro esquema de separación espectral) que pueden no tener el conocimiento de la escena completa, el sistema de visualización puede afectar a uno o ambos métodos durante el curso del procesamiento de la siguiente manera:
(1) Analizar el fotograma de la imagen actual para determinar el volumen de la gama de colores; en particular, la contribución máxima requerida para cada canal primario individual (p. ej., fuente de iluminación controlable individualmente de intervalo de longitud de onda fija). Utilizar estos requisitos máximos para establecer los niveles de cada primario individual.
(2) Analizar el fotograma de la imagen actual y los fotogramas antes y/o después de determinar los requisitos máximos a lo largo del tiempo y proporcionar una transición más suave de los ajustes de iluminación a lo largo del tiempo.
Puede ser posible utilizar cualquiera de los métodos anteriores si hay fuentes de iluminación controlables individualmente para cada primario y cada una de esas fuentes se puede registrar en una parte del dispositivo de modulación (p. ej., utilizando un método como una barra de integración segmentada). Se puede realizar un cálculo de requisitos máximos sobre una base regional asociada con cada fuente controlable individualmente. Esto puede tender a proporcionar un contraste simultáneo mejorado si se utiliza apropiadamente junto con otros algoritmos de compensación de modulación dual para eliminar errores asociados con los límites de los segmentos.
Estos ajustes pueden tender a reducir el consumo de energía y prolongar la vida útil. Además, estos ajustes pueden permitir aplicar el contraste del panel sobre un intervalo de brillo más grande (p. ej., contraste secuencial mejorado).
Ajuste de iluminación independiente primario con conocimiento de la escena completa:
En aquellas realizaciones en las que el sistema tiene el conocimiento de la escena completa (o sustancialmente completa), entonces un método adecuado puede emplear datos de histograma y parámetros de correspondencia deseados para el algoritmo de ajuste de iluminación - posiblemente por medio de metadatos.
En otra realización, puede ser posible retrasar la reproducción suficientes fotogramas para calcular una transición suave de las fuentes de iluminación a lo largo del tiempo. Sin embargo, incluso si esto se implementó, puede hacerlo sin el conocimiento de las ubicaciones de los cortes de escena y puede necesitar confiar en suposiciones inteligentes para saber cuándo se tolerarían los cambios más abruptos. Al proporcionar histogramas para cada escena, un método adecuado puede permitir que las fuentes de iluminación tengan perfiles de ajuste que pueden implementar cambios abruptos además de eliminar la necesidad de retrasar y analizar el contenido.
Los histogramas - incluso con conocimiento de la escena que se puede generar automáticamente - tienden a carecer de la capacidad de proporcionar las preferencias de correspondencia ideales cuando transforman contenido de alto intervalo dinámico en dispositivos de visualización de intervalo dinámico más bajo. Se pueden generar metadatos de EDR con el conocimiento de estas preferencias directamente a partir de la interacción creativa. Como tal, la utilización de metadatos con los parámetros de correspondencia deseados puede mejorar aún más los ajustes del nivel de iluminación para producir una secuencia final de imágenes que representan sustancialmente la intención creativa independientemente del rendimiento general del dispositivo de visualización.
Aún en otra realización, puede ser posible ajustar todos los primarios a la vez o en pares o cualquier otra combinación de agrupamiento cuando se utiliza el ajuste de fuente. Además, toda la iluminación que sale de la lente de proyección puede ser ajustada utilizando un iris ajustable bajo control de algoritmo, como se ha descrito en la presente memoria. En algunas realizaciones, puede ser posible ajustar la fuente, ajustar los iris o alguna combinación de ambos.
Estos métodos que implican el ajuste de la iluminación pueden permitir aplicar el contraste del panel sobre un intervalo de brillo mayor (p. ej., aumentando el contraste secuencial) y pueden mejorar el contraste simultáneo en la pantalla reduciendo el tamaño de apertura en la lente de proyección (p. ej., contraste de caja de esquina y ANSI).
Realizaciones de correspondencia de intervalo dinámico
Las Figs. 5 y 6 representan un ejemplo y una realización de procesamiento de imágenes donde la correspondencia de intervalo dinámico puede producirse en un sistema que puede comprender iris ajustables y/o sistemas de luz ajustable (p. ej., láser y/o LED). Estos sistemas pueden emplear el fotograma actual (o algunos fotogramas antes o después) para determinar las configuraciones del iris o LED. En algunos de tales sistemas, puede que no sea posible tener conocimiento de la escena completa - y, por lo tanto, se pueden realizar ajustes que afecten negativamente a la experiencia del espectador. Para mejorar la experiencia del espectador, puede ser posible emplear algoritmos utilizando el conocimiento adquirido desarrollando la gestión de visualización.
La Fig. 5 representa una correspondencia 500 de intervalo dinámico que ilustra varias realizaciones. El intervalo dinámico completo potencial (Mínimo a Máximo) del contenido (501) de la imagen de entrada puede ser particularmente grande. Si el intervalo dinámico del contenido actual que será reproducido se ha mostrado en 504, entonces el contenido solicita que se reproduzca contenido muy brillante. Sin embargo, los valores oscuros en el contenido también serán reproducidos también relativamente brillantes. El sistema de visualización puede ser capaz de ajustar el nivel de luminancia al intervalo 506 (p. ej., a través de las técnicas de variación del flujo luminoso (iris y/o fuente de luz ajustable, descritos en la presente memoria) para lograr valores más oscuros con un valor máximo que puede ser adecuado para la reproducción.
La Fig. 6 es una realización de un método que puede ser adecuado para afectar el procesamiento de imágenes para los sistemas de proyector descritos en la presente memoria. En particular, la Fig. 6 ilustra un procesamiento y trayectorias de modulación de luz ejemplares en un sistema de visualización actual con capacidad de modulación de luz global. En algunas realizaciones, la trayectoria de procesamiento incluye un controlador (602) de modulación global y un módulo (604) de gestión de visualización que están configurados respectivamente para controlar componentes de generación de luz, componentes (612) de modulación de luz, componentes (610) de control, etc., en la trayectoria de proyección con el fin de reproducir imágenes de LDR en una pantalla (606) de visualización. Los componentes (612) de modulación de luz pueden ser, pero no están limitados a, componentes de modulación de luz basados en Procesamiento de Luz Digital (DLP)/Cristal Líquido sobre Silicio (LCoS)/Dispositivo de Visualización de Cristal Líquido (LCD). Los componentes (610) de control de luz pueden ser, pero no están limitados a, una apertura global, un iris global, etc., y están controlados en parte por una configuración de modulación de luz global. Las imágenes de LDR se obtienen en gran medida ajustando perceptualmente con precisión los valores de código de entrada en las imágenes de entrada de VDR que pueden ser recibidas en una entrada de señal de vídeo de un amplio intervalo dinámico.
En la trayectoria de procesamiento, una imagen de entrada de VDR en la entrada de señal de video es analizada por el controlador (602) de modulación global para determinar una distribución del nivel de luminancia (p. ej., histograma, tablas, etc.) de la imagen de entrada de VDR, y para determinar una ventana de intervalo dinámico óptimo (que es un caso del LDR bajo una configuración específica de modulación de luz global) a la que se hacen corresponder los valores de código de entrada en la imagen de entrada de VDR. La determinación de la ventana de intervalo dinámico óptimo incluye una determinación de los niveles de luminancia mínimos y máximos absolutos que han de ser generados por un módulo (608) de fuente de luz global y/o por componentes de modulación de luz global tales como una apertura global, un iris global, etc. El controlador (602) de modulación global puede estar configurado para realizar operaciones de control de fuente de luz, así como para realizar operaciones de control de los componentes (612) de modulación de luz global, y para modular la cantidad global de luz para iluminar una o más capas de modulación local con este propósito de reproducir una imagen de LDR - que corresponde a la imagen de entrada de VDR - en la pantalla (606) de visualización. En algunas realizaciones, el controlador (602) de modulación global también puede estar configurado para realizar el control de modulación láser como parte de la modulación de luz global o local.
El módulo (604) de gestión de visualización de la Fig. 6 puede estar configurado para actualizar continuamente sus parámetros de entrada, tales como los niveles de luminancia mínimo y máximo de las ventanas de intervalo dinámico óptimo. En algunas realizaciones, los niveles de luminancia mínimo y máximo de las ventanas de intervalo dinámico óptimo varían en función de las configuraciones de modulación de luz global de una imagen a otra. Las configuraciones específicas de la modulación de luz global dependen de los datos de imagen de imágenes de entrada de VDR específicas y se utilizan para colocar el módulo (608) de fuente de luz y los componentes (612) de modulación de luz en estados específicos para producir niveles de luminancia mínimos y máximos específicos e intervalos dinámicos óptimos.
El módulo (604) de gestión de visualización de la Fig. 6 puede estar configurado para realizar un ajuste continuo entre los valores de código de entrada en las imágenes de entrada de VDR y los valores de código de salida en las imágenes de LDR correspondientes. El módulo (604) de gestión de visualización puede estar configurado para hacer corresponder de manera perceptiva los valores de código de entrada en una imagen de entrada de VDR en una ventana de intervalo dinámico óptimo específico determinado basándose en la imagen de entrada de VDR. Los ajustes de píxeles generados o determinados por el módulo (604) de gestión de visualización pueden ser utilizados para controlar los componentes (612) de modulación de luz a nivel de píxel o a nivel de bloque de píxeles para representar en una pantalla (606) de visualización una imagen de LDR correcta en términos perceptivos correspondiente a la imagen de entrada de VDR.
Para evitar artefactos de "bombeo" (p. ej., oscilaciones no intencionadas o cambios repentinos de los niveles de luminancia mínimo y máximo absolutos en ventanas de intervalo dinámico consecutivas, etc.), se puede aplicar amortiguación temporal de modo que dos ventanas de intervalo dinámico diferentes puedan pasar entre sí de forma relativamente gradual. , por ejemplo, en un intervalo de tiempo de 0,5 segundos, 1 segundo, 3 segundos, etc., en lugar de hacerlo de repente, hablando en términos perceptivos.
El sistema de visualización está configurado para determinar/seleccionar una ventana de intervalo dinámico para una imagen de entrada de VDR y para identificar/determinar un intervalo de valores de código de entrada para la preservación perceptiva en la ventana de intervalo dinámico. Por ejemplo, el sistema de visualización puede determinar una distribución del nivel de luminancia de la imagen de entrada de VDR, seleccionar la ventana de intervalo dinámico para cubrir tanto en la distribución del nivel de luminancia como sea posible y determinar, basándose en la capacidad de modulación de luz global del sistema de visualización, una configuración particular de la modulación de luz global para producir la ventana de intervalo dinámico. Los niveles de luminancia en la distribución del nivel de luminancia se pueden ponderar de manera diferente. A los niveles de luminancia que tienen un número relativamente grande de píxeles se les asignan pesos relativamente altos en relación con otros niveles de luminancia que tienen un número relativamente pequeño de píxeles. El sistema de visualización puede estar predispuesto para seleccionar la ventana de intervalo dinámico para cubrir más niveles de luminancia que tienen relativamente numerosos píxeles. Además, el sistema de visualización puede utilizar la distribución del nivel de luminancia para identificar el intervalo de valores de código de entrada para la preservación perceptiva en la ventana de intervalo dinámico.
El sistema de visualización puede estar configurado para minimizar el número de píxeles "fuera de intervalo" fuera del intervalo de valores de código de entrada para la preservación perceptiva y/o minimizar el número de niveles que necesitan compresión de luminancia. El sistema de visualización puede estar configurado para minimizar el número de niveles de luminancia que necesitaban compresión de luminancia (p. ej., mediante correspondencia de tonos, operaciones de gestión de visualización, que incluyen, pero no están limitadas a, las desarrolladas por Dolby Laboratories, Inc., San Francisco, California, etc.).
El sistema de visualización puede ajustar de manera perceptiva y precisa los valores de código de entrada de los píxeles dentro de intervalo a los valores de código de salida, y hacer corresponder los valores de código de entrada de los píxeles fuera de intervalo con los valores de código de salida con niveles de luminancia comprimidos a través de la correspondencia de tonos, etc.
Las operaciones para seleccionar ventanas de intervalo dinámico óptimas para cubrir al menos las partes destacadas de las imágenes de entrada de VDR y las operaciones para establecer la configuración de la modulación de luz global están correlacionadas. Se puede implementar un bucle de realimentación entre el módulo (604) de gestión de visualización y el controlador (602) de modulación global para seleccionar continuamente ventanas de intervalo dinámico y establecer configuraciones de modulación de luz global. Como resultado, las imágenes perceptivamente correctas pueden mantenerse incluso cuando los niveles de luminancia general de las imágenes de entrada de VDR cambian a lo largo del tiempo.
Los niveles de luminancia de VDR de los píxeles dentro de intervalo de una imagen de entrada de VDR pueden mantenerse perceptivamente mediante los niveles de luminancia de LDR en una o más partes de una ventana de intervalo dinámico reservada para la preservación de la perceptiva. Dependiendo de los intervalos dinámicos de las imágenes de entrada de VDR recibidas por el sistema de visualización, es posible que ciertos niveles de luminancia de VDR de la imagen de entrada de VDR aún se encuentren fuera de la ventana de intervalo dinámico seleccionado y, por lo tanto, terminen recortados o comprimidos. El recorte y la compresión de algunos niveles de luminancia de VDR se pueden ocultar perceptivamente haciendo corresponder esos niveles de luminancia de VDR en niveles de luminancia de LDR en algunas partes de la ventana de intervalo dinámico reservada para la gestión de visualización. En cualquier momento dado, cero o más partes de una ventana de intervalo dinámico reservada para la gestión de visualización y una o más partes de la ventana de intervalo dinámico reservada para la preservación perceptiva constituyen la ventana de intervalo dinámico completa.
Sistemas de proyector de modulador dual con variación del flujo luminoso global
Como la combinación de un mecanismo de variación del flujo luminoso global con un sistema de proyector de modulador único proporciona como se ha descrito en la presente memoria, los sistemas de proyector anteriores de modulador único comprendían un modulador único.
La Fig. 7 es una realización de un sistema 700 de visualización de modulador dual que comprende una fuente 702 de luz (y en esta realización, diferentes conjuntos 702-1, 702-2, 702-3, 702-1', 702-2' y 702-3' de fuentes de luz láser) que se pueden combinar en la barra 704-1 de integración, con variación del flujo luminoso global por el iris 704 y continuar a través del tubo 704-2. La trayectoria 703 de luz puede tener componentes ópticos 706 antes de iluminar el primer modulador (p. ej., modulador previo) 708 que puede comprender un modulador 708-1, 708-2, 708-3 de tres chips. El primer modulador 708 puede formar la imagen modulada previamente (o, también, reflejos como un modulador de reflejos) para crear el campo de luz para el segundo y/o el primer modulador 716. Antes del segundo/primer modulador 716, la luz puede difuminarse a través del conjunto óptico 712 que muchos comprenden componentes ópticos 710 y 714. Como se ha mencionado, el primer modulador 708 puede afectar a varios procesamientos de luz - tales como, p. ej., un modulador previo de semitono, un modulador de reflejos o cualquiera combinación de los mismos.
La luz puede arrojarse a las Luces 1 y 2 Fuera de Estado (“Offstate”), según se desee. Una vez que la luz deseada se convierte en iluminación 713 de imagen proyectada, esta luz puede pasar a través de un sistema 718 de lente de proyector para producir la imagen proyectada final que se va a ver. Como se ha señalado, diferentes componentes pueden estar bajo el control del controlador 720, incluyendo el primer y segundo moduladores (708 y 716), las fuentes (702) de luz - así como el propio iris (704).
La Fig. 8 es aún otra realización de un sistema de modulador dual como se ha representando en la Fig. 7 - con la excepción de que la luz que proviene de la fuente 802 de luz puede dividirse en sus colores constituyentes - p.ej., rojo (804-r), verde (804-g) y azul (804-b) - y cada canal de color puede tener una variación del flujo luminoso por separado a través de los iris 806r, 806g y 806b. La numeración de elementos en la Fig. 8 sigue la numeración en la Fig. 7 (p. ej., el primer modulador 808 en la Fig. 8 puede comprender los mismos componentes o componentes similares al primer modulador 708 en la Fig. 7, y así sucesivamente).
La Fig. 9 es aún otra realización de un sistema de visualización de proyector de modulador dual/múltiple. El sistema de visualización de la Fig. 9 puede comprender sustancialmente la misma configuración que la Fig. 8 para la primera parte de la trayectoria de la luz - p. ej., 902, 904-x, 906-x se corresponden con los elementos de la Fig. 8. El haz combinado 904 puede entonces ser procesado por el polarizador ajustable 905 - que puede ser utilizado junto con el divisor 906 de haz de polarización.
El haz dividido 908 puede ser reflejado por el conjunto 910 de espejo a un modulador previo y/o modulador 912 de reflejos. Este primer modulador 912 puede tener un procesamiento igual o similar como se ha mencionado, por ejemplo, con respecto al modulador 708 u 808 anterior. En una realización, el modulador 912 puede crear un campo de luz no uniforme para el modulador 918 como se ha descrito en la presente memoria - que puede combinarse con un campo de luz uniforme. Debería señalarse que el modulador 912 puede ser de nuevo un modulador previo y/o un modulador de reflejos. En una realización, la división de luz en campos de luz uniformes y no uniformes puede ser útil - ya que el modulador 912 puede necesitar entonces generar las áreas brillantes (p. ej., reflejos) de la imagen y la iluminación uniforme puede manejar el resto de la luz requerida por modulador 918.
Después de recibir los datos de imagen, un controlador (no mostrado) puede calcular el porcentaje de luz uniforme frente a luz no uniforme y configurar el polarizador ajustable 905 en consecuencia. El controlador también puede controlar los iris 906r, 906g y 906b para permitir que solo la luz necesaria entre al sistema para cada canal de color para formar la imagen deseada. En otra realización, puede ser posible construir el sistema de visualización para procesar cada canal de color por separado - p. ej., donde los elementos 905 en adelante al 918 pueden ser replicados para ser controlados por separado para cada canal de color.
Se ha proporcionado ahora una descripción detallada de una o más realizaciones de la invención, leídas junto con las figuras adjuntas, que ilustran los principios de la invención. Ha de apreciarse que la invención se describe en relación con tales realizaciones, pero la invención no está limitada ninguna realización. El alcance de la invención está limitado únicamente por las reivindicaciones y la invención abarca numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes. Se han establecido numerosos detalles específicos en esta descripción con el fin de proporcionar una comprensión completa de la invención. Estos detalles se proporcionan a modo de ejemplo y la invención se puede poner en práctica de acuerdo con las reivindicaciones sin algunos o todos estos detalles específicos. Para mayor claridad, el material técnico que se conoce en los campos técnicos relacionados con la invención no se ha descrito en detalle de modo que la invención no se oscurezca innecesariamente.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (900) de visualización de proyector, comprendiendo dicho sistema (900):
una fuente (902) de luz;
un controlador (820);
un variador (906) del flujo luminoso, estando dicho variador (906) del flujo luminoso iluminado por dicha fuente (902) de luz y siendo dicho variador (906) del flujo luminoso controlado por el controlador (820) para variar la cantidad de luz procedente de la fuente (902) de luz en la salida del variador (906) del flujo luminoso;
un primer modulador (912), estando dicho primer modulador (912) iluminado por la luz procedente de dicho variador (906) del flujo luminoso y siendo capaz de modular la luz procedente de dicho variador (906) del flujo luminoso bajo el control del controlador (820);
un segundo modulador (918), estando dicho segundo modulador (918) iluminado por la luz procedente de dicho primer modulador (912) y siendo capaz de modular dicha luz bajo el control del controlador (820); comprendiendo dicho controlador (820):
un procesador;
una memoria, dicha memoria asociada con dicho procesador y comprendiendo además dicha memoria instrucciones legibles por el procesador, de tal manera que cuando dicho procesador lee las instrucciones legibles por el procesador, hace que el procesador realice las siguientes instrucciones:
recibir datos de imagen, comprendiendo dichos datos de imagen datos de imagen de Intervalo Dinámico Mejorado (EDR);
enviar señales de control a dicho variador (906) del flujo luminoso de tal manera que dicho variador (906) del flujo luminoso pueda asignar una proporción deseada de la luz procedente de dicha fuente (902) de luz sobre dicho primer modulador (912) y segundo modulador (918); y
enviar señales de control a dicho primer modulador (912) y a dicho segundo modulador (918) de tal manera que dicha proporción deseada de la luz procedente de dicha fuente (902) de luz se module para formar la imagen de pantalla deseada; y
en donde dicho sistema (900) comprende además:
un polarizador ajustable (905), en donde la cantidad de luz que ha de ser polarizada por dicho polarizador ajustable (905) es controlada por dicho controlador (820);
un divisor (906) de haz de polarización, siendo dicho divisor (906) de haz de polarización capaz de dividir la cantidad de luz de polarización mediante dicho polarizador ajustable (905) a partir de un haz de luz principal,
en donde una primera parte de la luz dividida por dicho divisor (906) de haz de polarización ilumina dicho primer modulador (912) y una segunda parte de la luz dividida incide sobre un dispositivo (916) para recombinar la luz polarizada, recombinando dicho dispositivo (916) para recombinar la luz polarizada la luz procedente de dicho primer modulador (912) con dicha segunda parte de la luz dividida, y en donde el haz de luz recombinado ilumina dicho segundo modulador (918) antes de ser proyectado a través de una lente (920) de proyección.
2. El sistema (900) de visualización de proyector de la reivindicación 1, en donde dicha fuente (902) de luz comprende conjuntos de fuente de luz láser.
3. El sistema (900) de visualización de proyector de la reivindicación 1, en donde dicho primer modulador (912) comprende uno de un grupo, comprendiendo dicho grupo: agrupación MEMS, agrupación DMD, un conjunto de espejos analógicos controlables y un conjunto de espejos digitales controlables.
4. El sistema (900) de visualización de proyector de la reivindicación 3, en donde dicha fuente (902) de luz comprende un conjunto de fuentes de luz láser de color;
en donde dicho sistema (900) comprende, para cada color, un conducto de luz que proporciona una trayectoria de luz para la luz de color correspondiente procedente de dicho conjunto de fuentes de luz láser de color;
en donde dicho variador (906) del flujo luminoso comprende, para cada conducto de luz, un iris ajustable (906r, 906g, 906b) capaz de ajustar la luminancia de su luz láser de color asociada; y
en donde dicho sistema (900) comprende un dispositivo para combinar la luz, combinando dicho dispositivo para combinar la luz dicha luz láser de color que pasa a través de cada iris ajustable asociado (906r, 906g, 906b).
5. El sistema (900) de visualización de proyector de la reivindicación 4, en el que el sistema (900) comprende además una barra (904) de integración, aceptando dicha barra (904) de integración la luz combinada procedente de todas las fuentes de luz de color y transmite luz a dicho polarizador ajustable (905).
6. El sistema (900) de visualización de proyector de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en donde el controlador (820) está configurado para implementar un bucle de realimentación entre un módulo de gestión de visualización y el variador (906) del flujo luminoso de tal manera que enviar señales de control a dicho variador (906) del flujo luminoso comprende configurar continuamente el variador (906) del flujo luminoso que incluye una cantidad de variación del flujo luminoso global y una ventana de intervalo dinámico.
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