JP2006524457A - コントラスト向上のための電子ペーパに基づいたスクリーンの使用 - Google Patents

Abstract

本発明は、入力ビデオストリームを受信する制御システムを有するプロジェクションビデオシステムに係る。投影された画像の視覚性を向上させ、それによりプロジェクションビデオシステムが明るい部屋において申し分なく使用可能とするには、制御システムは、ビデオストリームを第１の画像成分グループと第２の画像成分グループとに分割する。プロジェクションビデオシステムは更に、第１の画像成分グループによって作成される画像を生成する電子ペーパスクリーンシステムと、第２の画像成分グループから作成される画像を、電子ペーパスクリーン上に投影するプロジェクタシステムを有する。

Description

本発明は、プロジェクションテレビジョンシステムに係り、より具体的には、プロジェクションテレビジョンによって投影されるビデオ画像のコントラストを向上させるよう電子ペーパに基づいたスクリーンを使用する方法及び機器に係る。

フロントプロジェクションビデオシステムは、プロジェクタからの投影光をプロジェクションスクリーンに案内することによって画像を表示する。プロジェクションスクリーンは、投影光をビューイング領域に戻すよう拡散して反射する。図１にフロントプロジェクションビデオシステム１００の１つの例を示す。表示されるべきビデオストリームは、制御システム１０１に送信される。制御システム１０１は、周知の方法でビデオストリームを処理し、処理したビデオストリームをプロジェクタ１０２に供給する。プロジェクタは、処理ビデオストリームをスクリーン１０３上に投影する。

フロントプロジェクションシステムの利点は、薄くて壁に取付け可能なユニットであるビデオプロジェクションスクリーンが、室内の様々な位置に設置可能であるビデオプロジェクタ１０２と別個であるということである。従来のフロントプロジェクションビデオシステムの顕著な不利点は、プロジェクションスクリーン上で相当のコントラストを有する画像を実現するためには部屋を暗くする必要があることである。部屋を暗くすることは、プロジェクタ１０２空の光と室内の周辺光がスクリーンから事実上戻され、それにより観察者にとって低いコントラストがもたされてしまうので必要である。室内の通常の照明条件下では、フロントプロジェクションビデオシステムの画質は、リアプロジェクションビデオシステムの画質に比べて劣る。

フロントプロジェクションビデオシステムの配置柔軟性によってそれらの使用が好適であるホテルのロビー、バー、教室、会議室等の場所では、良好な画質に必要な暗くする条件は完全に許容されない。従って、フロントプロジェクションビデオシステムが、明るい部屋でもフロントプロジェクションビデオシステムが満足に使用可能であるよう向上されたコントラストを有するフロントプロジェクションビデオシステムが必要である。

本発明は、プロジェクションシステムによって投影されるビデオ画像の高コントラスト画像成分を表示するよう電子ペーパスクリーンを制御することによって電子ペーパスクリーン上に投影されるビデオ画像の全体の明瞭さを高めることを目的とする。

本発明の１つの実施例では、電子ペーパスクリーン上にビデオ画像を表示する方法及び機器が開示される。入力ビデオ画像は、第１の画像成分グループと第２の画像成分グループとに分割される。第１の画像が、第１の画像成分グループを使用して、電子ペーパスクリーン上に生成される。第２の画像は、第２の画像成分グループを使用して、電子ペーパスクリーン上に投影され、第２の画像は第１の画像にオーバーレイする。

本発明のこれらの及び他の面は、以下に説明する実施例から明らかとなり、また、それらの実施例を参照しながら説明する。

本発明は、添付図面を参照しながら例示的に説明する。

本発明は、フロントプロジェクションビデオシステムの技術を電子ペーパと組み合わせて、両方の技術の利点を融合する新規のハイブリッドフロントプロジェクションディスプレイシステムを作成する。

本発明は、「ジリコン」（又はツイスト粒子）ディスプレイ、又は、粒子電気泳動ディスプレイといった他の形の電子ペーパといったアドレス指定可能で再使用可能なペーパ状のビジュアルディスプレイに係るが、本発明はそれに制限されない。ツイストボールディスプレイ、回転式ボールディスプレイ、粒子ディスプレイ、バイポーラ粒子ライトバルブ等とも呼ばれるジリコンディスプレイは、電子ペーパ及び他の電子制御されるディスプレイの１つの形を作成する技術を提供する。簡単に、ジリコンディスプレイは、多数の異方性粒子から構成されるアドレス指定可能なディスプレイであり、各粒子は、観察者に所望の面を提示するよう選択的に回転可能である。例えば、ジリコンディスプレイは、それぞれが２つのはっきりと識別される半球、１つは黒でもう１つは白の半球を有する「ボール」を組み込むことが可能である。各半球は、ボールが電気的並びに光学的に異方性であるようはっきりと識別される電気特性（例えば、誘電性流体に対するゼータ電位）を有する。ボールは、流体があると電気的に二極性であり、回転しやすい。１つのボールは、例えば、電界を印加することによって、そのそれぞれの流体で満たされたキャビティにおいて選択的に回転されることが可能であり、それにより、その黒又は白の半球を、電子ペーパのシートの表面を見ている観察者に示す。

反射画像が、個々の黒及び白の半球によって集合的に作成されたパターンによって形成される。（マトリクスアドレッシング方法と同様に）２次元でアドレス指定可能な電界の印加によって、ボールの黒及び白の面が、ディスプレイ画像の画像素子（例えば、画素又はサブ画素）として制御される。或いは、ディスプレイは、１つ以上の固定画像を形成するよう形作られた電極によって制御され得る。

ボールは一般的に、エラストマーシートといった光学的に透明な材料のシート内に埋め込まれる。ボールを有するエラストマーシートが膨らますために誘電性可塑剤といった誘電性流体が使用される。この膨張によって、誘電性流体は、各ボールの周りに流体が充填されたキャビティを事実上作成する。流体が充填されたキャビティは、ボールを収容し、ボールが、そのそれぞれの流体が充填されたキャビティに対してボールが回転することを可能にし、同時に、ボールがシートにおいて移動するのを阻止する。

電界がビーズに亘ってシートに印加されると、ビーズに亘る電気力は、ビーズのキャビティ壁への摩擦接着力を超え、ビーズの回転をもたらす。一旦回転が完了すると、各ビーズは、そのキャビティにおいて固定された回転位置のままとなる。従って、電界が取り除かれた後でも、構造（ボール）は、別の電界によって除去されるまでその位置に固定したままとなる。このビーズの双安定は、ジリコンディスプレイが電力無しで固定画像を維持することを可能にする。このジリコンディスプレイの双安定は、画像を維持するためにエネルギーを消費する液晶ディスプレイ又は発光ダイオードディスプレイといった他のタイプのディスプレイに比較して有益である。

ジリコンディスプレイは、白黒画像に制限されない。というのは、ジリコン及び他のディスプレイ媒体が、盛り込まれた色を有するとして当該技術において周知であるからである。ジリコンディスプレイは、２色、３色、又は４色のボールか、又は、３或いは４のセグメント化されたカラーボールを組み込んだジリコンディスプレイが展開されている。色付きボールは、液体からのイオンがボール面上に吸収されることによって帯電されることが可能である。或いは、色付きボールは、外部電荷の色付きボールの表面領域への注入によるエレクトレット形成によって帯電されることが可能である。

図２は、周知の電子ペーパスクリーン２００を示す。画像情報が、制御システム２０１に送信される。制御システム２０１は、入来画像データを解析し、その画像を作成するために電子ペーパスクリーン２０２が帯電されるべき方法を決定する。次に、電子ペーパスクリーン２０２は、スクリーン上にその画像を作成するよう適切な方法で帯電される。電子ペーパ技術は、低電力で最高のコントラストを供給することが証明されているが、電子ペーパ技術は、高速に動く画像を投影することができない。

本発明の１つの実施例では、スクリーン上に表示されるべき入力データストリームは、２つの成分画像に分割される。第１の成分画像は、粗い特徴の静止高コントラスト画像成分を有し、これは、電子ペーパスクリーンによって抽出され作成される。第２の成分画像は、本発明の１つの実施例では、細かい特徴の高速移動カラー成分を有する。ビデオ画像のこれらの成分は、プロジェクション画像システムによって生成され、電子ペーパスクリーン上に投影される。従って、プロジェクションシステムによって生成される第２の画像成分は、電子ペーパスクリーンによって作成され且つ表示される第１の画像成分上に重ねられる。

本発明の１つの実施例によるフロントプロジェクションビデオシステム３００を、図３を参照しながら説明する。表示されるべき入力ビデオストリームは、制御システム３０１に送信される。入力ビデオストリームは、ＤＶＤ、テープ、ケーブル又はワイヤレスリンクを介するライブビデオフィードといった多数のソースから供給されることが可能である。制御システム３０１は、図４により詳細に示す。入力ビデオストリームは、受信機４０１によって受信される。入力ビデオストリームは次に、画像分割器４０３に送信される。画像分割器４０３は、入力ビデオストリームを解析し、ビデオストリームを上述した２つの画像成分に分割する。具体的に、画像分割器４０３は、細かい特徴の高速移動カラー成分を、処理システム４０５に送信する。処理システム４０５は、プロジェクタシステム３０２に送信される画像を制御する。画像分割器４０３は更に、粗い特徴の静止高コントラスト画像成分を処理システム４０７に送信する。処理システム４０７は、電子ペーパスクリーン３０４に送信される画像を制御する。

アナログ画像については、画像のストリームは、デジタル化されるか、又は、デジタル形式でレンダリングされなければならない。画像圧縮用の規格技術、即ち、ＭＰＥＧ２エンコーディングが、このために使用されるべきである。圧縮デジタル形式にレンダリングされると、同じ画像分割技術を、画像のデジタルストリームと同様にアナログストリームにも使用することが可能である。

デジタル画像については、デジタル化処理は必要ではない。何故なら、画像は、デジタル形式で伝送されるからである。これらのデジタル画像形式は、一般的に、ビデオ圧縮用のＭＰＥＧ規格に基づいている。或いは、デジタル画像形式は、通信又はコンピュータアプリケーションのために考えられたプロプライエタリ形式であってもよい。従って、デジタル画像は、ディスプレイ装置の処理エンジンにおいてデジタル形式で格納且つ操作されることが可能である。情報を効率よく伝送し且つ格納するためには、ＭＰＥＧ又は類似の規格に定義される圧縮技術のような効率の良い圧縮技術を用いる必要がある。

圧縮技術は、画像のストリームにおける空間及び時間情報における冗長的詳細を除去することによって格納の効率を増加する。これは、人間の目によって知覚される画質を劇的に低下することなく帯域幅が低減されるよう行われる。ＭＰＥＧ２に使用される圧縮技術は、空間及び時間圧縮の両方の原理に基づいている。これらの圧縮技術を用いることによって、上述した発明対し簡単な画像分割方法を考えることが可能であるが、本発明はそれに制限されない。

投影された画像について、通常の処理画像データが処理され、表面上に変更されていない形式で投影される。しかし、電子ペーパスクリーンに送信される画像は、より少ない時間的及び空間的詳細で画像をレンダリングするよう再び圧縮される。

この処理における第１の段階は、画像から色データを除去し、モノクロ画像をレンダリングすることである。この画像は次に、これらのフレームを除去するよう試験される。フレームは、差分データ、ＭＰＥＧ２ストリームにおけるいわゆるＰ及びＢフレームを有する。これらのデータは、個々に完全な静画像を有するＩフレームを残すよう除去される。これらのＩフレームのサンプルが、電子ペーパスクリーンのリフレッシュレートに適合するようにされる。Ｉフレームのレートが低すぎる場合、擬似Ｉフレームが、ＭＰＥＧ２でコーディングの通常の方法におけるようにＰ及びＢフレームを用いて再生成されるべきである。これらのＩフレームのセットは、次に電子ペーパスクリーン上でレンダリングすることのできない空間詳細を除去するよう個々に圧縮される。このような圧縮技術は、ＭＰＥＧ２規格において明確にされている。他の圧縮技術も、空間圧縮のために同様の技術を使用し、また、同等に有効である。

バウンディングボックスを最終デジタル画像に加えて、電子ペーパスクリーン上の画像の周りに「黒い境界」を作ることも可能である。これは、人間の目に、スクリーン上の画像に対する黒い基準点を与えるために必要である。これは、人間の目に対する画像の知覚されるコントラストを高める。バウンディングボックスは、電子ペーパスクリーン上に投影された画像に縁を付けるべきである。投影画像の空間位置合わせがこれを配置するか、又は、画像は、同じ効果を達成するよう電子スクリーン上で再配置されるべきである。

上述したように、ライトアクティブ成分は、電子ペーパスクリーン３０４上への投影のためにプロジェクタ３０２に送られる。図５は、電子ペーパスクリーン３０４上に投影された画像を示す。粗く静的で暗い特徴は、プロジェクタ３０２によって投影される画像成分と連携してこれらの画像成分を表示するために電子ペーパスクリーン３０４を駆動する制御システム３０３に送信される。任意選択的に、制御システム３０３は、取り外すことが可能であり、また、制御システム３０１が電子ペーパスクリーン３０４を駆動する信号を生成するよう使用可能であり、また、本発明はそれに制限されないことを理解する物とする。図６は、電子ペーパスクリーンによって作成され表示される画像を示す。

本発明の別の実施例では、圧縮画像ストリームが作成され、電子ペーパスクリーン上にプロジェクタによって投影される画像ストリームと組み合わされることも可能である。画像化分割処理によってもたらされる圧縮のアーチファクトによって、電子ペーパスクリーンによって表示される画像は、プロジェクションシステムによって投影される画像より劣る。これらのアーチファクトは、それらが十分に長い継続時間を有する、又は、ディスプレイの解像度より大きい空間サイズを有する場合、人間の目にも可視となり得る。これらの影響は、これらのアーチファクトの影響を見越して投影された画像を再処理することによって補正される。図４に示すように、補正システム４０９が補正画像ストリームを作成可能である。補正画像は、電子ペーパスクリーンの特徴のモデルから作成される。この補正画像は、電子ペーパスクリーン上により良好な画像を作成するようプロジェクタによって投影された画像とミックスされる。

この補正は、電子ペーパスクリーンのために生成された個々のＩフレーム画像を、プロジェクションシステムのために生成された補正されていないモノクロ（輝度）のＩフレーム画像と合わせることによって可能である。これらの画像の和と実際の画像との差分は、差分信号画像である。これらの差分信号画像が、補正された投影画像シーケンスを作成するようプロジェクションシステム画像ＩフレームにＩフレーム毎に加えられるべきである。この場合、Ｐ及びＢフレームは、補正されたＩフレームに基づいて投影画像シーケンスのために作成されるべきであり、そして、ＭＰＥＧ２画像の標準の方法で表示される。

鮮明度、及び他の画像アスペクトに関して電子ペーパスクリーンとプロジェクションシステムとのマッチが、同様である場合は、補正画像は、画像全体に与える効果は殆どない。しかし、コストを低減し、柔軟性を向上するには、スクリーンとプロジェクションシステムは、表示属性に関してマッチングされない場合がある。特に、スクリーンは、空間及び時間解像度に関して非常に粗いことが可能である。スクリーンのこれらの特徴は、ハイブリッドプロジェクションシステム及び画像のシーケンスのインタラクションのモデルに基づいた処理アルゴリズムによって与えられることが可能である。

尚、本発明の様々な実施例は、上述した段階の順序に正確に制限されるものではないことを理解するものとする。何故なら、一部の段階のタイミングは、本発明の全体の動作に影響を与えることなく交換することが可能だからである。更に、「有する」という動詞及びその活用形の使用は、他の素子又は段階を排除するものではなく、また、単数形の名詞の使用は、そのような素子又は段階が複数存在することを排除するものではない。一方、単一のプロセッサ又は他のユニットが、請求項に記載する幾つかのユニット又は回路の機能を実現し得る。

周知のフロントプロジェクションビデオシステムを示すブロック図である。 周知の電子ペーパシステムを示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるフロントプロジェクションビデオシステムを示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるフロントプロジェクションビデオシステムの制御システムを示すブロック図である。 本発明の１つの実施例によるフロントプロジェクションビデオシステムによって投影された画像を示す図である。 本発明の１つの実施例による電子ペーパスクリーンによって作成された画像を示す図である。

Claims (20)

1. 入力ビデオストリームを受信し、前記ビデオストリームを第１の画像成分グループと第２の画像成分グループとに分割する制御システムと、
   前記第１の画像成分グループによって作成される画像を生成する電子ペーパスクリーンシステムと、
   前記第２の画像成分グループから作成される画像を、前記電子ペーパスクリーン上に投影するプロジェクタシステムと、
   を有するプロジェクションビデオシステム。
2. 前記第１の画像成分グループは、粗い特徴の静止高コントラスト画像成分を有する請求項１記載のプロジェクションビデオシステム。
3. 前記第２の画像成分グループは、細かい特徴の高速移動カラー成分を有する請求項１記載のプロジェクションビデオシステム。
4. 前記電子ペーパスクリーン上に投影される前に前記第２の画像成分グループと組み合わされる補正信号を作成する補正ユニットを更に有する請求項１記載のプロジェクションビデオシステム。
5. 前記補正信号は、前記プロジェクタと前記電子ペーパスクリーンとの異なる表示属性について補正する請求項４記載のプロジェクションビデオシステム。
6. 前記補正信号は、前記第２の画像成分のグループの各Ｉフレームに加えられる請求項４記載のプロジェクションビデオシステム。
7. 前記補正信号は、前記第１の画像成分グループに対し生成された個々のＩフレーム画像を、前記プロジェクションシステムに対し生成された補正されていないモノクロＩフレーム画像と合わせ、前記合わされた信号から実際の画像を差し引くことによって生成される請求項４記載のプロジェクションビデオシステム。
8. 前記電子ペーパスクリーンは、前記電子ペーパスクリーン上の画像の周りにバウンディングボックスを生成する請求項１記載のプロジェクションビデオシステム。
9. 前記バウンディングボックスは、黒の境界である請求項８記載のプロジェクションビデオシステム。
10. 電子ペーパスクリーン上にビデオ画像を表示する方法であって、
    入力ビデオ画像を第１の画像成分グループと第２の画像成分グループとに分割する段階と、
    前記第１の画像成分グループを用いて前記電子ペーパスクリーン上に第１の画像を生成する段階と、
    前記第２の画像成分グループを使用して前記電子ペーパスクリーン上に第２の画像を投影する段階と、
    を有し、
    前記第２の画像は前記第１の画像上にオーバーレイする方法。
11. 前記第１の画像成分グループは、粗い特徴の静止高コントラスト画像成分を有する請求項１０記載の方法。
12. 前記第２の画像成分グループは、細かい特徴の高速移動カラー成分を有する請求項１０記載の方法。
13. 前記電子ペーパスクリーン上に投影される前に前記第２の画像成分グループと組み合わされる補正信号を作成する段階を更に有する請求項１０記載の方法。
14. 前記補正信号は、前記プロジェクタと前記電子ペーパスクリーンとの異なる表示属性について補正する請求項１３記載の方法。
15. 前記補正信号は、前記第２の画像成分のグループの各Ｉフレームに加えられる請求項１３記載の方法。
16. 前記補正信号は、前記第１の画像成分グループに対し生成された個々のＩフレーム画像を、前記プロジェクションシステムに対し生成された補正されていないモノクロＩフレーム画像と合わせ、前記合わされた信号から実際の画像を差し引くことによって生成される請求項１３記載の方法。
17. 前記電子ペーパスクリーンは、前記電子ペーパスクリーン上の画像の周りにバウンディングボックスを生成する請求項１０記載の方法。
18. 前記バウンディングボックスは、黒の境界である請求項１０記載の方法。
19. 前記入力ビデオ画像の分割後に、前記第１の画像成分グループと前記第２の画像成分グループとを圧縮する段階を更に有する請求項１０記載の方法。
20. 前記電子ペーパスクリーン上でレンダリングされることができない空間的詳細を除去するために前記第１の画像成分グループに２回目の圧縮を行う段階を更に有する請求項１９記載の方法。

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