JP2012525789A - 高ダイナミックレンジ投影システム - Google Patents
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Abstract
Description
幾つかの実施形態では、光路154及び164は、同じ光路に一致し、更に、光路173だけでなく光路180にも一致する。幾つかの実施形態では、構成要素150及び160は、入射光を変化させて、入力画像104を表わす低解像度部分画像(例えば、光パターン、光フィールド)を、光源からの射光を使用して透過するか、または反射する。幾つかの実施形態では、1つの照明光はシアン色光であり、そして別の照明光はイエロー色光である。投影エンジン120は、原色群(例えば、レッド、ブルー、またはグリーン)をシアン色光及びイエロー色光から生成して、レッド、ブルー、またはグリーンの光パターンを生成する光学スペクトル構造(図示せず)を含む。1つの例では、投影エンジン120は、時間フィールドt1中に、緑味が強い光を使用する光パターン152と、青味が強い光を使用する光パターン162とを生成するのに対し、投影エンジン120は、時間フィールドt2中に、緑味が強い光を使用する光パターン152と、赤味が強い光を使用する光パターン163とを生成する。従って、時間フィールドt1では、(すなわち、部分画像152及び162の)重畳光パターン群169が構成要素170をシアン光で照射するのに対し、時間フィールドt2では、部分画像152及び163から生成される重畳光パターン群は、構成要素170をイエロー光で照射する。構成要素170は、シアン色低解像度部分画像及びイエロー色低解像度部分画像を、シアン色高解像度画像及びイエロー色高解像度画像に変換するように構成可能であり、これらの高解像度画像が今度は、構成要素171によってフィルタリングされて、投影可能画像180を生成する。幾つかの実施形態では、投影エンジン120から、原色群(例えば、レッド、ブルー、またはグリーン)をシアン色光及びイエロー色光から生成して、レッド、ブルー、またはグリーンの光パターン群を生成する光学スペクトル構造を取り除いていることに注目されたい。
図5A〜5Bは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの幾つかの例を示している。図5A〜5Bの投影システムは、2つの反射型低解像度後方変調器、及びより高い解像度の前方変調器により構成される。図5Aでは、投影システム500は、照明光エンジン512と、スペクトル光学アセンブリ513と、後方変調器550及び後方変調器560と、前方変調器570と、投影レンズアセンブリ574と、を含む。照明光エンジン512は、光源502と、光ホモジナイザー504L及び光ホモジナイザー504Rと、フィルタ506と、コリメート光学系508と、を含む。スペクトル光学アセンブリ513は、時間的色分離手段514と、位相差板スタックフィルタ522と、偏光ビームスプリッタ526と、を含む。
「液晶オンシリコン(LCoS)」への参照は、直線偏光入射光を受光し、光を、0〜90度(入射ビームに対する)の変化後のSOPを有する反射光ビームとして、ピクセルごとに(または、サブピクセルごとに)反射することができる反射型光学構成要素を示す。
光学システムの光学系における焦点比または口径比としても知られる「f値」への参照は、幾つかの実施形態によれば、レンズの焦点距離に関する入射瞳の直径を表わす。幾つかの例では、f値は、 幾つかの実施形態によれば、焦点距離を「有効」口径で割った値である。
本明細書において記載され、かつ説明される方法、技術、プロセス、装置、コンピュータ媒体、及びシステムは、多種多様な用途に適用することができる。幾つかの例では、1つ以上の実施形態は、動きのある画像(例えば、ビデオ)、動きの無い画像、絵入り画像、及びテキストのうちの少なくとも一方を表示するように構成されるデバイスの内部に実装される。他の例では、1つ以上の実施形態は、デバイス群に適用することができ、これらのデバイスとして、例えばこれらには限定されないが、電化製品、建築構造物、美的芸術作品、オーディオビジュアルデバイス、計算機、カムコーダー、カメラディスプレイ、時計、コンピュータモニタ、デジタル変調器内蔵投影システム、データプロジェクタ、デジタル映画、デジタル時計、電子写真、電光掲示板、電子デバイス、電子サイン、ゲームコンソール及びペリフェラルデバイス、グラフィックアート、高ダイナミックレンジ(HDR)ディスプレイ、ホームシアターシステム及びメディアデバイス、フラットパネルディスプレイ、全地球測位センサ(GPS)及びナビゲータ、ハンドヘルドコンピュータ、大型ディスプレイ、医用デバイス、医用撮像デバイスまたはシステム、MP3プレーヤ、携帯電話機、パッケージング、携帯情報端末(PDA)、ポータブルコンピュータ、ポータブルプロジェクタ、投影システム、ステレオスコピックディスプレイ、監視モニタ、テレビジョン、テレビディスプレイ、(例えば、コックピットディスプレイ、ウインドシールドディスプレイ、ダッシュボードディスプレイ、オートバイ用ヘルメットバイザーディスプレイ、乗物に設置されるリアビューカメラディスプレイなどの)輸送手段関連コントロール及びモニタリングディスプレイのうちの少なくとも一方、腕時計、及びワイヤレスデバイスを挙げることができる。
幾つかの例では、本明細書において記載される方法、技術、及びプロセスは、ソフトウェア命令により、コンピュータプロセッサで実施すること、及び実行することのうちの少なくとも一方を行うことができる。例えば、コンピュータ内の、または他のディスプレイコントローラ内の1つ以上のプロセッサは、図1,2A〜2B,4A〜4B,及び9〜10Cの方法を、プロセッサからアクセスすることができるプログラムメモリ(例えば、図3のストレージ/メモリ322)内のソフトウェア命令を実行することにより実行することができる。更に、本明細書において記載される方法、技術、及びプロセスは、フルフレーム画像に対して、グラフィックス処理ユニット(GPU)または制御コンピュータ、或いはディスプレイに接続されるフィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)を使用して実行することができる。これらの方法、技術、及びプロセスは、プログラム製品の形態で提供することもでき、プログラム製品は、コンピュータ可読命令セットを格納する全ての媒体及び媒体群のうちの少なくとも一方を含むことができ、当該コンピュータ可読命令セットがデータプロセッサにより実行されると、当該コンピュータ可読命令セットによって、当該データプロセッサが、このような方法、技術、及びプロセスのうちの少なくとも一方を実行するようになる。プログラム製品は、これらには限定されないが、フロッピーディスケット(登録商標)及びハードディスクドライブを含む磁気データストレージ媒体のような物理媒体、CD ROM、及びDVDを含む光学データストレージ媒体、ROM、フラッシュRAM、不揮発性メモリ、サムドライブなどを含む電子データストレージ媒体、及びデジタルまたはアナログ通信リンク、仮想メモリ、ネットワークまたはグローバルコンピュータネットワーク上のホストストレージ、及びネットワーク構成サーバのような透過型媒体を含むことができる。
Claims (45)
- 投影システムであって、
光パターンサブセット群を複数の時間区間中に光路に供給するように構成される2つの後方変調器であって、各光パターンサブセットが、可視光スペクトルの波長範囲サブセットを有する低解像度の入力画像を表わす、前記2つの後方変調器と、
前記光路に配置される前方変調器と、を備え、
該前方変調器は、
複数のピクセルを含み、各ピクセルは、前記光路に沿って重畳を用いて、前記光パターン群の複数部分に対応する前記波長範囲群のうちの1つ以上の波長範囲を変化させ、前記光パターン群の前記複数部分に対応する輝度値を前記入力画像に基づいて変更するように構成され、
前記前方変調器は、前記光パターン群よりも高い解像度を有し、かつ前記可視光スペクトルの波長群を有する投影可能画像を生成するように構成される、投影システム。 - 前記光パターンサブセット群は、第1及び第2照明光に基づいて生成される、請求項1に記載の投影システム。
- 前記第1及び第2照明光は、ブルーとイエロー、シアンとイエロー、グリーンとマゼンタ、シアンとマゼンタ、レッドとシアン、及びマゼンタとイエローを含むグループから色ペアとして選択される、請求項2に記載の投影システム。
- 前記光路の一方の端部で、第1照明光及び第2照明光を、光源から受光される光スペクトルを使用して生成するように構成される時間的色分離手段を備える、請求項1に記載の投影システム。
- 前記光路を形成するように構成されるスペクトル光学アセンブリを備え、該スペクトル光学アセンブリの一部が、前記2つの後方変調器と前記前方変調器との間に配置される、請求項1に記載の投影システム。
- 前記光パターンサブセット群は、
前記光路に沿って第1時間フィールド中に第1照明光を使用して供給される第1光パターンサブセットと、
前記光路に沿って第2時間フィールド中に第2照明光を使用して供給される第2光パターンサブセットと、を含み、
前記2つの後方変調器は、前記第1光パターンサブセット及び前記第2光パターンサブセットを、前記前方変調器に交互に照射して時間的色合成を容易にするように構成される、請求項1に記載の投影システム。 - 前記前方変調器は、
前記光パターン群の前記複数部分を受光し、可視光スペクトルの前記波長範囲群のうちの1つ以上の波長範囲を、それぞれ第1時間フィールド中及び第2時間フィールド中に変化させて前記投影可能画像を形成するように構成されるカラー素子アレイを含む、請求項1に記載の投影システム。 - 前記カラー素子群の各々は、2サブピクセル素子を含む、請求項7に記載の投影システム。
- 前記2サブピクセル素子は、
第1サブピクセルカラーフィルタサブセットと、
第2サブピクセルカラーフィルタサブセットと、
を含む、請求項8に記載の投影システム。 - 前記複数のピクセルの各々は、
前記光パターン群の前記複数部分が前記第1サブピクセルカラーフィルタサブセットを透過するように構成可能な第1サブピクセルサブセットと、
前記光パターン群の前記複数部分が前記第2サブピクセルカラーフィルタサブセットを透過するように構成可能な第2サブピクセルサブセットと、を含み、
前記第1サブピクセルサブセット及び前記第2サブピクセルサブセットの各サブピクセルは、個々に制御可能である、請求項9に記載の投影システム。 - 前記2サブピクセル素子は、マゼンタとグリーン、シアンとマゼンタ、シアンとイエロー、ブルーとイエロー、マゼンタとイエロー、及びレッドとシアンを含むグループから色ペアとして選択される、請求項8に記載の投影システム。
- 前記2サブピクセル素子は、前記光パターン群の前記複数部分を、第1照明光及び第2照明光に基づいて空間的に合成して、前記投影可能画像に対応する原色群を含む可視光スペクトルを可視化するように構成される、請求項8に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、
第1後方変調器であって、前記可視光スペクトルの第1波長範囲を第1時間フィールド中に受光して第1光パターンを生成し、前記可視光スペクトルの第2波長範囲を第2時間フィールド中に受光して第2光パターンを生成するように構成される変調素子群を含む、前記第1後方変調器と、
第2後方変調器であって、前記可視光スペクトルの少なくとも第3波長範囲を前記第1時間フィールド及び前記第2時間フィールド中に受光して第3光パターンを生成するように構成される変調素子群を含む、前記第2後方変調器とを備え、
前記変調素子群の数量は前記ピクセル群の数量よりも少ない、請求項1に記載の投影システム。 - ピクセルに対応する第1輝度値を前記第1時間フィールド中に、前記第1輝度値が、前記第1光パターン及び前記第3光パターンのうちの前記ピクセルに関連する部分に対応する第1合成輝度値に基づくように予測し、前記ピクセルに対応する第2輝度値を前記第2時間フィールド中に、前記第2輝度値が、前記第2光パターン及び前記第3光パターンのうちの前記ピクセルに関連する部分に対応する第2合成輝度値に基づくように予測するように構成されるコントローラを備え、
前記コントローラは更に、前記ピクセルに対応する前記入力画像のピクセルデータを、前記第1合成輝度値及び第2合成輝度値で、前記第1時間フィールド及び前記第2時間フィールド中にそれぞれスケーリングするように構成される、請求項13に記載の投影システム。 - 第1及び第2照明光の生成を行なって、これらの照明光を前記2つの後方変調器に、それぞれの第1及び第2時間区間中に照射するように構成される同期手段を備え、前記同期手段は、前記前方変調器と連携して動作することにより、前記光パターンサブセット群の時間的色合成を可能にするように適合させる、請求項1に記載の投影システム。
- 前記複数のピクセルを動作させて、空間的色合成をカラー素子群と前記光パターン群の前記複数部分との間で可能にするように構成されるコントローラを備える、請求項1に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器の動作を、前記前方変調器の動作に整合させて、前記光パターン群の前記複数部分を、前記複数のピクセルを動作させることにより生成される光パターンで、カラー素子群で空間的かつ時間的に色合成することができるように構成されるコントローラを備える、請求項1に記載の投影システム。
- 前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ(LCD)型デバイスを含み、前記2つの後方変調器は、2つの透過型変調器及び2つの反射型変調器を含むグループから選択される、請求項1に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、
2つの透過液晶ディスプレイ(LCD)型変調器を含む、請求項1に記載の投影システム。 - 前記2つの後方変調器は、
2つの反射型液晶オンシリコン(LCoS)変調器を含む、請求項1に記載の投影システム。 - 前記2つの後方変調器は、
2つのデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)変調器を含む、請求項1に記載の投影システム。 - 前記前方変調器は、
前記入力画像と前記低解像度の入力画像との色差を、前記光パターンサブセット群に加算して、前記投影可能画像を生成するように構成される高解像度変調器を含む、請求項1に記載の投影システム。 - 前記前方変調器は、高温ポリシリコン(HTP)透過型パネル、及び液晶ディスプレイデバイス(LCD)型変調器を含むグループから選択される、請求項1に記載の投影システム。
- 別の光路上に配置される別の前方変調器を備え、
前記前方変調器及び前記別の前方変調器は、前記光路及び前記別の光路を組み合わせて前記投影可能画像を生成するように構成される、請求項1に記載の投影システム。 - 前記別の前方変調器は、
別の複数のピクセルを含み、各ピクセルは、前記1つ以上の波長範囲のうちの少なくとも1つの波長範囲を変化させるように構成される、請求項24に記載の投影システム。 - 第1及び第2光パターンサブセットを生成するように構成される2つの後方変調器であって、各サブセットが低解像度の入力画像を表わし、前記第1光パターンサブセットが第1スペクトルパワー分布を有し、前記第2光パターンサブセットが第2スペクトルパワー分布を有し、前記第1スペクトルパワー分布と前記第2スペクトルパワー分布との輝度差が、3原色の最も明るいチャネルと最も暗いチャネルとの輝度差よりも小さい、前記2つの後方変調器と、
複数のピクセルと、1つのフィルタと、を有する前方変調器と、
前記2つの後方変調器を選択的に動作させて、前記第1及び第2光パターンサブセットを案内することにより、前記前方変調器に、それぞれ第1及び第2時間フィールド中に照射して、時間合成画像セットを生成するように構成されるコントローラと、を備え、
前記コントローラは更に、前記時間合成画像セットを、高解像度光パターン及び前記フィルタで、前記第1及び第2時間フィールドに亘って空間的に合成することにより、前記前方変調器に投影可能画像を生成させるように構成される、投影システム。 - 前記コントローラは更に、前記前方変調器に、前記複数のピクセルの透過率を調整させて、選択可能な量の前記第1及び第2光パターンサブセットが前記フィルタを透過して前記投影可能画像を形成することができるようにするように構成される、請求項26に記載の投影システム。
- 前記フィルタは、マゼンタとグリーン、シアンとマゼンタ、シアンとイエロー、ブルーとイエロー、マゼンタとイエロー、及びレッドとシアンを含む色ペア群から選択される複数の2サブピクセル素子を含む、請求項27に記載の投影システム。
- 第1及び第2スペクトルパワー分布をそれぞれ有する第1及び第2照明光を供給して、前記2つの後方変調器に照射するように構成される時間的色分離手段を備え、前記第1及び第2照明光は、照明光エンジンから受光する光スペクトルから成る、請求項26に記載の投影システム。
- 前記第1及び第2照明光は、ブルーとイエロー、シアンとイエロー、グリーンとマゼンタ、シアンとマゼンタ、レッドとシアン、及びマゼンタとイエローを含む色ペア群から選択される、請求項26に記載の投影システム。
- 各後方変調器は、変調素子グループを含み、各変調素子は、前記複数のピクセルの非重なり部分に対応する、請求項26に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、2つの透過型変調器及び2つの反射型変調器を含むグループから選択される、請求項26に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器、及び前記前方変調器はそれぞれ、透過液晶ディスプレイ(LCD)型変調器を含む、請求項26に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、2つの反射型液晶オンシリコン(LCos)変調器を含み、前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ(LCD)型変調器を含む、請求項26に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、2つのデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)変調器を含み、前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ(LCD)型変調器を含む、請求項26に記載の投影システム。
- 第1コントラスト比を有し、かつ低解像度の入力画像を表わす第1及び第2部分画像サブセットを生成するように構成される2つの後方変調器と、
前記第1及び第2部分画像サブセットで照射されて、時間合成画像セットを生成するように適合させた前方変調器であって、前記入力画像から生成され、かつ第2コントラスト比を有する高解像度部分画像を生成するように構成される前記前方変調器と、を備え、
前記前方変調器は、前記時間合成画像セットを前記高解像度部分画像及びカラー素子群で空間的に色合成することにより、投影可能画像を形成するように動作し、
前記投影可能画像は、前記第1コントラスト比を前記第2コントラスト比と乗算的に合成することにより導出されるコントラスト比を含む、
投影システム。 - 前記カラー素子群は、複数の2サブピクセル素子を含む、請求項36に記載の投影システム。
- 第1及び第2照明光を、前記第1及び第2部分画像サブセットにそれぞれ供給するように構成される時間的色分離手段を備え、
前記第1及び第2照明光は、照明光エンジンから供給される光スペクトルから成る、請求項36に記載の投影システム。 - 前記2つの後方変調器に、前記第1及び第2部分画像サブセットを案内させて、前記前方変調器に照射させるように構成され、かつ前記前方変調器に、前記第1及び第2部分画像サブセットを、前記高解像度部分画像及び前記カラー素子群で時間的かつ空間的に色合成して、前記投影可能画像を形成させるように構成されるコントローラを備える、請求項36に記載の投影システム。
- 前記2つの後方変調器は、前記第1及び第2部分画像サブセットを光路に沿って案内して、前記前方変調器に照射するように構成される2つの低解像度変調器を含む、請求項36に記載の投影システム。
- 前記前方変調器は、前記2つの後方変調器の各々よりも高い解像度に設定される、請求項40に記載の投影システム。
- 投影システムを動作させる方法であって、
低解像度の入力画像を表わす第1及び第2光パターンサブセットを、それぞれ第1及び第2時間フィールド中に、それぞれ第1及び第2照明光を用いて生成すること、
前記第1及び第2光パターンサブセットを、高解像度部分画像及びカラー素子群で時間的かつ空間的に合成して、投影可能画像を生成することを備え、
前記投影可能画像は、第1及び第2時間フィールドに亘って前記第1及び第2照明光を用いて作り出される原色群を含む可視光スペクトルを含む、方法。 - 照明光エンジンから受光する光スペクトルを前記第1及び第2照明光に分離すること、
前記第1及び第2照明光を時間的に供給して、前記第1及び第2光パターンサブセットをそれぞれ生成することを備える、請求項42に記載の方法。 - 投影システムを動作させるコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータ可読媒体は、
低解像度の入力画像を表わす第1及び第2光パターンサブセットを、それぞれ第1及び第2時間フィールド中に、それぞれ第1及び第2照明光を用いて生成させること、
前記第1及び第2光パターンサブセットを、高解像度部分画像及びカラー素子群で時間的かつ空間的に合成して投影可能画像を生成させることをプロセッサ上で実行可能な実行命令を備え、
前記投影可能画像は、前記第1及び第2時間フィールドに亘って前記第1及び第2照明光を用いて作り出される原色群を含む可視光スペクトルを含む、コンピュータ可読媒体。 - 照明光エンジンから受光する光スペクトルを前記第1及び第2照明光に分離させること、
前記第1及び第2照明光を時間的に供給して、前記第1及び第2光パターンサブセットをそれぞれ生成させることを前記プロセッサ上で実行可能な実行命令を備える、請求項44に記載のコンピュータ可読媒体。
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