JP2013519103A - 軸外ハロ低減方法および装置 - Google Patents

Abstract

ディスプレイに表示される画像を調整する方法は、バックライトおよび透明パネルを備えた上記ディスプレイに表示される画像を受信する工程を含む。異なる特性を有する上記バックライトの異なる部分を選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号が送られる。上記特性は、異なる色および異なる輝度を少なくとも１つ含む。上記透明パネルに、その透過率を選択的に変更するために、パネル信号が送られる。少なくとも一つの上記バックライト信号およびパネル信号が、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整される。装置は、表示される画像を調整するために使用することも可能である。

Description

本発明は、ディスプレイが軸外から観測されているときにアーティファクトを減少させる方法および装置に関する。

液晶表示（ＬＣＤ）パネルもしくはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）ディスプレイの透過率を局所的に変化させた場合、上記パネルの領域を通過するバックライト光の強度が変化するので、多様な強度で画素を表示することができる。バックライト光源から発せられた光が上記パネルを通過して観察者に届くか、または、上記パネルによって遮られるかは、ライトバルブ内の液晶分子の配向によって決定される。

液晶自身は発光しないので、可視表示を行うためには外部光源が必要である。小型で廉価なＬＣＤパネルでは、このような外部光源として、上記パネルを通過後に観察者へと反射される外光を使用している。しかし、上記ＬＣＤパネルは完全に透明ではなく、上記ＬＣＤパネルを通過する光の相当量は吸収されるので、こうした種類のパネルに表示される画像は、最良の照明環境以外の環境下では見えづらい。一方、コンピュータディスプレイおよびビデオ画面に適用されるＬＣＤパネルの背面は、通常、パネルの側面または背面に備え付けられた蛍光管または発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイからの光によって照らされる。ディスプレイをより均一に照射するため、点光源または線光源からの光は、通常、観察者側への光の透過を制御するライトバルブに到達する前に拡散パネルによって分散される。

上記ライトバルブの透過率の制御は、第１偏光子と第２偏光子とからなる一組の偏光子の間に設けられた液晶層によって行われる。上記第１偏光子に到達する上記光源からの光は、複数の面で振動する電磁波からなる。このうち、上記第１偏光子の光軸と同一の面で振動する電磁波のみが、上記第１偏光子を通過する。ＬＣＤでは、各偏光子の光軸を傾けて配置することで、上記第１偏光子を通過した光が上記第２偏光子を通過することを通常防いでいる。しかし、半透明の液晶層が上記偏光子間のセルギャップを埋めている。上記液晶分子の物理的な配向を制御することができるので、上記セルギャップの一方側から他方側へ連なる液晶分子の列を透過する光の上記振動面を各偏光子の光軸と一致するように、または一致しないように、回転させることができる。

上記セルギャップの壁を構成する上記第１偏光子の表面と上記第２偏光子の表面とに溝を設けて、上記セルギャップの壁に隣接する液晶分子の向きを上記溝の方向に一致させるので、上記液晶分子の向きが各偏光子の光軸の向きに一致する。隣接する液晶分子同士の向きを揃えるように分子力が作用する結果、上記セルギャップの一方側から他方側に配列される液晶分子列が全域に渡ってねじれる。同様に、上記液晶分子列を通過する光の振動面は、上記第１偏光子の光軸から上記第２偏光子の光軸まで“ねじられる”。上記液晶分子がこうした配向状態にあるとき、上記光源からの光は上記半透明なパネルアセンブリの上記第１偏光子と上記第２偏光子とを通過するので、上記パネルを前方から見た場合、表示表面の領域が明るく照らされる。

画素を暗くするため、そして画像を形成するために、特に、薄膜トランジスタによって制御する電圧を上記セルギャップの壁に形成された電極アレイの任意の電極に印加する。これにより発生する場（フィールド）によって、上記電極近傍に隣接する液晶分子が上記場へと引き付けられ、上記場の向きと一致するように回転する。上記液晶分子が電界によって回転するので、このように上記液晶分子列の“ねじれが解消”するので、上記セルギャップの壁に隣接する液晶の光軸が、対応する偏光子の光軸からずれるように回転する。その結果、上記ライトバルブの透過率が局所的に次第に低下し、上記対応する表示画素の光強度も次第に低下する。表示画素を構成する複数の原色（典型的には特に、赤、緑、青）素子の各々について透過光の光強度を変化させることで、カラーＬＣＤ表示を実現する。

ＬＣＤは、明るく高解像度のカラー表示を実現でき、陰極線管（ＣＲＴ）に比べて、薄くて軽いうえ、消費される電力も低い。その結果、ＬＣＤは、ノート型パソコンのディスプレイ、デジタル時計および腕時計のディスプレイ、電気製品のディスプレイ、音声画像機器のディスプレイ、および他の電子装置のディスプレイに広く用いられている。画像診断およびグラフィックアートなどの特定の“高級品市場”においてＬＣＤを使用するためには、陰極管バックライト型のＬＣＤに利用可能なダイナミックレンジよりも大きなダイナミックレンジが求められる場合がある。

ＬＣＤ構成の他の種類は、発光ダイオード型のバックライトアレイを備える。このようなバックライトアレイでは、上記バックライトアレイの個々の素子の輝度を互いに独立して選択することが可能になる。上記素子の選択的な照明により、上記ディスプレイの異なる領域の明かりを選択的に薄暗くするか、消してもよく、これにより、上記ディスプレイのダイナミックレンジを向上させる。

上記液晶ディスプレイの構造がどんなものであれ、それらは概して、斜め方向から見たとき、幾分かのパフォーマンスの低減がある。この低減したパフォーマンスは、例えば、コントラストの低減、誤ったカラーレンダリング、イメージアーティファクトの増大として現れる。多くの場合、これらのパフォーマンスの低減のいくらかは、より低い輝度レベルにおいてより顕著である。残光漏れもまた、特に斜め方向において、より低い光レベルにおけるディスプレイのコントラスト範囲を限定する傾向にある。

本発明は、ディスプレイに表示される画像を調整するための方法および装置を提供する。

本発明の一形態では、ディスプレイに表示される画像を調整する方法が提供される。上記方法は、バックライトおよび透明パネルを備えた上記ディスプレイに表示される画像を受信する工程と、上記ディスプレイが観察者によって該ディスプレイに直交する方向から観察されるときに上記ディスプレイが観察者によって斜め方向から観察されるときの色および輝度と比較して視認される色の違いおよび輝度の違いを少なくとも一つ含む特性であるディスプレイ特性が異なる上記バックライトの異なる部分を、上記バックライトに選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号を送信する工程と、上記透明パネルにおける、上記バックライトの上記異なる部分に対応する部分の透過率を選択的に変更するために、上記透明パネルにパネル信号を送信する工程とを含み、少なくとも一つの上記バックライト信号およびパネル信号が、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整される。

本発明の一形態では、表示される画像を調整する装置が提供される。上記装置は、ディスプレイに表示される画像を調整する装置であって、バックライトおよび透明パネルを備えたディスプレイと、上記ディスプレイに表示される画像を受信する受信部と、上記ディスプレイが観察者によって該ディスプレイに直交する方向から観察されるときに上記ディスプレイが観察者によって斜め方向から観察されるときの色および輝度と比較して視認される色の違いおよび輝度の違いを少なくとも一つ含む特性であるディスプレイ特性が異なる上記バックライトの異なる部分を、上記バックライトに選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号を送信するバックライト信号送信部と、上記透明パネルにおける、上記バックライトの上記異なる部分に対応する部分の透過率を選択的に変更するために、上記透明パネルにパネル信号を送信するパネル信号送信部と、少なくとも一つの上記バックライト信号およびパネル信号を、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整する調整部とを含む。

本発明の上記目的および他の目的、特徴、および利点は、添付図面を参照して、以下の発明の詳細な記載を考察することで、さらに容易に理解できるであろう。

液晶ディスプレイを示す図である。 ハロ低減アーキテクチャを示す図である。 ハロ検出プロセスを示す図である。 合成テストターゲットを示す図である。 図４に示す合成ターゲットを垂直方向から見た図である。 図４に示す合成ターゲットを軸外から見た図である。 バックライトの空間的な変動を示す図である。 図７に示すバックライトの空間的な変動に対する３つの平面図に対しての補正コード値を示す図である。 トーンスケールの変動を示す図である。 異なるトーンスケールの変動に対する一定の０コード値に対して生じるコード値を示す図である。 異なるトーンスケールの変動に対する一定の１６コード値に対して生じるコード値を示す図である。 異なるトーンスケールの変動に対する一定の３２コード値に対して生じるコード値を示す図である。 他のハロ低減アーキテクチャを示す図である。 表示される画像を調整する装置を示す図である。

図１を参照すると、好適な構成の液晶ディスプレイは、バックライト型ディスプレイ２０を含み、該バックライト型ディスプレイ２０は、通常、バックライト２２と、拡散器２４と、上記バックライトからパネル２８の表面に表示される映像を視認するユーザ側へ発光される光の透過率を制御するライトバルブ２６（２６の括弧内に示す）とを備える。上記ライトバルブ（透過パネル）は、一般的には液晶装置を備えており、絵素または画素の光透過率を電子的に制御するように構成されている。液晶自体は光を発光しないため、可視画像を形成するために外部光源が必要となる。デジタル時計または電子計算機などに使用する小型で安価なＬＣＤでは、上記外部光源として、パネルを通過後に上記パネルの裏面に反射される光を使用してもよい。同様に、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）装置では、ライトバルブの背面に反射される反射光によって表示画素を照らしている。

しかし、上記アセンブリを通過する光のうちのかなりの部分はＬＣＤに吸収されてしまう。そこで、図１に示すように蛍光管または光源３０（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ））の配列を備える上記バックライト２２などの人工光源を使用して、可視性の高い可視画像を構成するのに十分な光強度を持つ画素を実現したり、明かりの乏しい照明条件下で上記ディスプレイを照らしたりている。上記ディスプレイの各画素に光源３０が設けられていない場合もある。そのため、通常、点光源または線光源からの光を拡散パネル２４によって分散させて、上記パネル２８の表面を照らす光をより均一にさせている。大抵の場合、光源の密集度は、上記液晶層の画素の密集度と比較して大幅に低い。

上記バックライト２２の上記光源３０から放射される光は、ランダムな面で振動する電磁波からなる。この電磁波のうち、偏光子の光軸と同一の面で振動している光波のみが、上記偏光子を通過することができる。上記ライトバルブ２６は第１偏光子３２と第２偏光子３４とを備え、各偏光子の光軸をずらして配置することで、通常、光が上記第１偏光子３２と上記第２偏光子３４との両方を通過することができないようにしている。上記第１の偏光子３２と上記第２の偏光子３４との間に設けられた液晶層３６の領域を局所的に電気制御することで、上記光の振動面の並びを偏光子の光軸と相対的に変化させ、且つ、表示画素列の各画素３６に対応する上記パネルの領域の透過率を局所的に変化させる。このため、画像が表示可能になる。言い換えれば、これによって上記ライトバルブ２６（透過パネル）に自身の透過率を選択的に変化させる。

上記第１偏光子３２と上記第２偏光子３４との各表面を壁とするセルギャップを液晶分子３６の層が埋めている。上記セルギャップの各壁を擦り、微細な溝を形成する。この溝は、対応する偏光子の光軸の向きと一致するように配置している。上記溝により、上記セルギャップの壁近傍の液晶分子層の向きが、対応する偏光子の光軸の向きと一致する。上記セルギャップ一方側から他方側に延びる各液晶分子列では、隣接する液晶分子同士の向きを揃えるように分子力が作用する。この結果、液晶分子層は、上記セルギャップの片側から反対側へねじれて伸びる無数の液晶分子列を含む。光源素子４２から発光し、上記第１偏光子３２を通過した光４０が液晶分子列を構成する半透明な各液晶分子を通過するにつれ、上記光４０の振動面が“ねじられる”。そのため、上記光４０が上記セルギャップの入射側とは反対の側に到達したとき、上記振動面の向きは、上記第２偏光子３４の光軸の向きと一致する。上記第２偏光子３４の光軸面で振動する光４４は上記第２偏光子３４を通過することが可能なので、上記ディスプレイ２８の表面に点灯画素３８が実現される。
上記点灯画素３８を暗くするために、上記セルギャップの壁に矩形の配列をなすように形成した透明電極のうちの上記点灯画素３８と空間的に対応する透明電極に電圧を印加する。これにより発生する電界によって、上記透明電極に隣接する液晶分子が上記電界の向きと一致するように回転する。上記液晶分子が電界によって回転するので、上記液晶分子列の“ねじれが解消（ｕｎｔｗｉｓｔ）”し、上記電界の強度が増すにつれて上記光の振動面が次第に上記第２偏光子３４の光軸からずれ、且つ、上記ライトバルブ２６の透過率が低減するという効果を奏する。そして、上記ライトバルブ２６の透過率が低減するにつれて、上記光源４２からの上記光４０の減衰が最大限に達するまで、上記点灯画素３８が徐々に暗くなる。表示画素を構成する複数の原色（典型的には、赤、緑、および青）素子の各々に対する透過光の光強度を変化させることで、カラーＬＣＤ表示を実現する。

ダイナミックレンジを拡大した上記バックライト型ディスプレイ２０では、上記バックライト２２が、局所的に制御可能な光源３０の配列を備える。上記バックライトの各光源３０として、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光体および小型レンズからなる構成、または他の好適な発光装置を使用してよい。上記バックライトアレイ２２の各光源３０は、他の光源が発光する光の輝度レベルから独立した輝度レベルの光を発光するように互いに独立して制御可能であるため、対応する画像画素の輝度に応じて各光源を変調することが可能である。

上記画像がカラー画像の場合、データ処理ユニットが上記画素データから上記表示画素の輝度を抽出すればよい。例えば、上記画素データの赤緑青（ＲＧＢ）の各色の成分の加重和（例えば、０．３３Ｒ＋０．５７Ｇ＋０．１１Ｂ）を算出することで、上記輝度信号を得ることができる。一方、上記画像が白黒画像の場合には、上記画像データから上記輝度を直接得ることができるので、上記抽出工程を省略することができる。上記拡散器２４が作用する上記光源３０からの照明のプロファイルと人間の視覚体系の特性とによってパラメータが決定されるフィルタを使用して、上記輝度信号をローパスフィルタリングしてよい。フィルタリング後、上記輝度信号をサブサンプリングして、上記バックライトアレイ２２の光源３０に対応する空間的座標上の光源照明信号を生成する。こうして得られた画像画素のラスタデータを順次使用して上記ＬＣＤライトバルブ２６の上記表示画素を駆動しつつ、サブサンプリングした輝度信号を使用して上記光源ドライバに電源信号を出力して、上記画像画素の輝度と上記光源の輝度との関係に応じた輝度レベルを出力するように適切な光源を駆動する。上記バックライト光源３０を変調させた場合、主に“暗画素”の照明を減衰させる一方、完全にオン状態にある画素内の照明は通常変化させないで、上記ＬＣＤの画素のダイナミックレンジを増大させる。

一般的に、個別に選択可能な発光素子を複数備えた液晶ディスプレイが好適であるが、調整可能なバックライトを一つだけ備えた液晶ディスプレイ、もしくは、調節できないバックライトを備えた液晶ディスプレイが同様に使用されてもよい。

前述の通り、上記バックライトの強度と組み合わされた、上記ディスプレイの透過特性は、上記ディスプレイから何が視認可能であるかを決定する。それゆえ、上記液晶スタックの透過率および上記バックライトの輝度は調整されるべきである。上記バックライトの一部が選択的に照度を減少された（減光された）場合には、上記液晶スタックの対応する部分は、同じ有効輝度を維持するために、それらの透過率が増大される（より透明になる）べきである。上記バックライトの一部が選択的に照度を増大された（明るくされた）場合には、上記液晶スタックの対応する部分は、同じ有効輝度を維持するために、それらの透過率が減少される（より透明でなくなる）べきである。この方法により、異なる、対応する透明度と共に、異なるバックライトの強度を、上記画像の均一な輝度レベル（均一な画像レベル）を得るために使用することができる。いくつかのディスプレイ特性は、軸外ガンマ歪みから生じるアーティファクトのような、望ましくない特性と関連している。上記軸外ガンマ歪みは、上記ディスプレイを、該ディスプレイに直交する観察方向から観察したときに視認される色または輝度と、上記ディスプレイを斜めの観察方向から観察したときに視認される色もしくは輝度とを比較したときの違いによって決まる。場合によっては、上記軸外ガンマ歪みは、“ハロ”アーティファクトとして現れる。

上記システムは、上記色もしくは輝度を、上記画像の内容および予想選択透過率に基づいて選択することが可能であり、上記色もしくは輝度の選択は、少なくとも一部において、減少された軸外ガンマ歪みを持つ予想選択透過率に基づく。この方法において、減少された軸外ガンマ歪みを持つ透過率は、画像の質を高めるために使用することができる。

上記色もしくは輝度は、上記画素の増大した透過率および／または上記画素の減少した透過率に対応した色もしくは輝度のために選択されてもよい。多くのディスプレイ、特に液晶ディスプレイにおいて、上記軸外ガンマ歪みは、上記最大透過率および上記最小透過率に対して相対的に低い。この特性は、上記バックライトの色もしくは輝度を、他のものが使用された場合と比較して、増大した透過率および／または減少した透過率が使用されたように選択することで、軸外ガンマ歪みを減少させるために使用することができる。

先述の通り、駆動画素値を算出するために使用される上記トーンスケールは、一般的に、上記ディスプレイが、上記出力画像の観察者によって、該ディスプレイに直交する方向（垂直な方向）から観察されているときに観察されたトーンスケールに一致する。一方、例えば軸外観測の結果のように、上記観察者によって得られたトーンスケールが、上記駆動画素を算出するために使用される上記トーンスケールと異なる場合には、上記画像はアーティファクトを持っているように見える。特に、上記ＬＣＤの局所的な減光によって、この視角によるトーンスケールの違いは、偏角から観測したときの、薄暗い背景の上の明るい物体の周囲の視認可能なハロを生じさせる。この効果は、以下の要因の変化、例えば、環境光レベルの減少、視角の増大、および／または画像コントラストの増大などの何れによってもより顕著になる。

局所的な減光機能を有するＬＣＤは、上記液晶層上に表示された画像の空間的な補正と組み合わされた空間的エリア変調が可能なバックライトを使用することで、省電力および高いフレーム内コントラストを達成できる。上記オリジナル画像の画素値は、対応する透過率値を決定するために、上記選択されたバックライトに基づいて調整される。一般的に、上記システムは、上記バックライトにより、所望の出力画像を、上記液晶に対する上記値を決定するために分割する。上記液晶を駆動させるために使用される上記信号は、上記ディスプレイのトーンスケールをさらに使用することで決定される。上記観察者によって使用されるトーンスケールが、上記駆動画素値を算出するために使用されるトーンスケールと一致するとき、上記所望の出力画像が観察される。先述の通り、上記観察者によって得られたトーンスケールが、上記駆動画素値を算出するために使用されるトーンスケールと異なる場合には、アーティファクトが生じる。この場合、上記駆動画素値は、上記所望の出力を再現しない。局所的なバックライトの減光機能を有するディスプレイは、偏角から観測したときの、薄暗い背景上の明るい物体の周囲の視認可能なハロを生じさせる視角でトーンスケールの変化をもたらす。この効果は、以下の要因の変化、例えば、環境光レベルの減少、視角の増大、および／または画像コントラストの増大などの何れによってもより顕著になる。

図２を参照すると、軸外アーティファクトおよび低減技術の一手段は、ハロ緩和（ミティゲーション）技術である。ある領域に対して適用された修正の強さは、上記画像の領域内のハロの視認性の測定に基づく。これは、強力なハロ緩和技術が、同時に、十分なハロを含む領域に対して適用されることを許可する一方で、十分なハロアーティファクトを含まないエリアへの、他のアーティファクトの導入を回避する。

バックライトおよび透明パネルを有するディスプレイ上に表示される入力画像１１０を受信する。バックライト信号が上記バックライトへ送信される。これにより、バックライト値のセット１２０が、上記バックライトのそれぞれの領域に対する上記システムにより選択され、上記バックライト層１３０に、照明のために送信される。これにより上記バックライトは上記バックライトの異なる部分（領域）を選択的に照明する。上記対応するＬＣＤ層１４０に対して適切な値を決定するために、バックライト補正１５０は、上記バックライト選択１２０による上記画像１１０の分割、もしくは何か他の適切な技術に基づいている。この方法により、パネル信号（補正ＬＣＤ画像）は、上記バックライトから上記透明パネルへと送信される。これにより、上記透明パネルは、自身の透過率を選択的に変更する。

加えて、上記バックライト補正１５０は、上記ディスプレイの直交トーンスケール１６０に、さらに基づくことができる。ハロ検出１７０技術は、上記補正ＬＣＤ画像１４０（上記パネル信号に基づく）、もしくは上記画像１１０を表す上記バックライト選択１２０（上記バックライト信号に基づく）に基づいて適用されることができる。このハロ技術は、ハロアーティファクトのような軸外アーティファクトを、上記ディスプレイの選択された領域で低減させるために使用する。いかなる適切なハロ検出技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記ディスプレイの画像上の選択された領域で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域を識別できないようにする。

加えて、上記ハロ検出技術は、環境光レベル１８０、および／または偏角トーンスケール１９０に基づくことができる。ハロ検出１７０の後、ハロ緩和１９５技術は、上記検出されたハロの視認性を低減させるために使用される。いかなる適切なハロ検出技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記画像上で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域をミティゲーションしないようにする。上記ハロ緩和１９５に基づき、調整されたデータのセットが上記ＬＣＤ層１８５へと送信される。一般的に、軸外アーティファクトの局所的なミティゲーションは、上記画像の局所的なエリアに基づくことができる。さらに、映像の個々の画像に対する上記局所的なミティゲーションは、望ましくは、該映像の上記シングルフレームの処理によって実行される。

図３を参照すると、上記ハロ検出１７０は、画素／サブ画素ハロ尤度マップ２１０を使用してハロアーティファクトの一因となる画素および／もしくはサブ画素に基づくことができる。上記尤度マップ２１０によるハロ検出１７０は、次に、上記検出されたハロの上記空間的な広がりを明らかにするような空間的にフィルタ処理された２２０となる。すなわち、分離された画素もしくは小さな領域が、識別されたハロアーティファクトの一因となってはならない。

より具体的には、輝度ハロは、一般的に、暗い背景で観測されるときの明るい物体の周囲の輝度の変動に関連する。いくらかの上記輝度ハロは、上記目の視覚で分散されることで生じるものであり、自然なものである。ハロアーティファクトは、ディスプレイが自然に見られるものよりも大きなハロを導入したときに起こる。一般的に、これらのアーティファクトは以下の状況（低い環境光レベルコンテンツ、高周波の高いコントラスト画像、および／または軸外観測）のセットでより顕著である。

図４を参照すると、合成画像が上記ハロ効果を示すために使用されている。図４には、黒い背景の上の垂直の白い棒から構成されるサンプルテスト画像が示されている。図４の合成画像を使用して、アクティブエリアバックライトを持つＬＣＤにおいて生じるハロアーティファクトの実例が図５に示されている。図５には、上記ディスプレイを垂直方向から観察したときの図４のサンプルテスト画像の概観が示されている。この概観は、図４で見られる概観と同じである。図６は、図４の合成画像を軸外から観察した影響を示している。図６には、斜めから観察したときの図４のサンプルテスト画像の概観が示されている。この概観において、上記垂直の白い棒は視認可能であるが、灰色のハロの部分が周囲にある。

ハロアーティファクトの低減は、フレーム内コントラストおよび省電力といった、他のディスプレイの特性を弱めることがある。極端な例として、ハロアーティファクトは、フレーム内コントラストおよび省電力を犠牲にして、局所的なバックライト調整よりも全体的なバックライト調整が使用された場合に低減される。同様に、上記バックライト調整の制限を低くすることで、上記ハロアーティファクトは、高められた黒レベルおよび増大した電力消費を負担することによって低減される。

図示されたように、ハロの視認性は、軸外から上記ディスプレイを観察したときのトーンスケールの変動に起因する。加えて、軸外アーティファクトおよび／またはハロアーティファクトは、上記画像が平面であるときであっても、偏角から観測されたときの、空間的に変動するバックライトおよび補正画像から生じる。例として、空間的に変動するバックライトによって表示された平面図は、補正液晶値と共に、上記バックライトの生成物および軸上に観測される上記液晶画像が均一であるように計算される。上記バックライトの変動は、上記ＬＣＤ画像の変動によって補正される。異なるトーンスケールを使用して観察するとき、すなわち軸外であるとき、空間的な調整が、上記補正画像と上記バックライトの変動との間の不適当な組み合わせのために見られる。これは、主に、上記補正画像の計算に使用する上記トーンスケールと上記画像を観察するために使用する上記トーンスケールとの間の相違の結果である。

バックライト補正のために使用する上記画像の計算式が、数式１に示されている。表示する画像、Ｉ_０（ｘ）、およびバックライト信号Ｂ（ｘ）を考えると、上記ＬＣＤ画像は、反転トーンスケールの適用後の線形領域における除算から、Ｉ_１（ｘ）というように計算される。上記補正画像は、上記バックライト信号と組み合わされたとき、上記要望のディスプレイ出力を生成する。上記ＬＣＤ画像の計算は、線形的な光出力を、上記ＬＣＤに対しての駆動値の集合に変換するためのトーンスケールによって決まる。以下の数式１において、これは直交トーンスケールＴ_⊥で示される。

数式１ バックライト補正：

次に、軸外から観察した時に見られる上記画像の計算式が与えられている。上記画像が、上記空間的なバックライト信号Ｂ（ｘ）、上記補正ＬＣＤ画像Ｉ１（ｘ）、そして偏角トーンスケールＴ∠を使用することで生成される。この計算は数式２に要約されている。

数式２ 補正画像の偏角からの概観：

上記垂直画像と偏角画像との間の誤差は数式３において計算される。空間的な調整の誤差の影響を導出するために、上記ディスプレイ誤差の空間的な導関数が数式４において計算される。数式４の第一項は画像勾配項であり、上記表示された画像の空間的な導関数に比例する。数式４の第二項はバックライト勾配項であり、上記バックライト信号の空間的な導関数に比例する。

数式３ ディスプレイ誤差（線形領域）：

数式４ ディスプレイ誤差の空間的な導関数：

上記画像勾配項は、トーンスケール変化による偏角の変動を持つ画像の勾配に比例する。すなわち、トーンスケールの偏角に変化がなければゼロである。上記バックライト勾配項は、バックライトの空間上の勾配に比例する。このタームはアクティブエリアバックライト調整なしでは存在しない。すなわち、全体的なバックライト調整ではゼロである。このエラーは、上記画像コンテンツが一定であっても非ゼロ（nonzero）であり得る。これにより上記画像アーティファクトおよび偏角で見られる視認可能な空間的なハロ変動を、上記ＬＣＤ画像が平面図であるときであっても定量化する。

結果として、トーンスケールの変化により、空間上の変動がなくとも、上記補正された画像に空間的な情報を含ませるバックライト変動があれば、空間的な変動を生じさせることができる。この情報は、上記トーンスケールに通じている上記バックライト変動を除去するために、計算される。上記トーンスケールが、補正計算に使用されているものと異なる場合、その結果生じる画像は、空間的な変動を含む。

図７を参照すると、図示のため、空間的に変動するバックライトおよび一定のコード値を持つ平面画像を仮定している。これは、近傍の平面領域へのハイライトによる上記バックライトの広がりの典型例である。図８を参照すると、補正されたＬＣＤ画像信号は、上述の数式１および空間上のバックライト信号に基づいて決定することができる。いくつかの平面背景：０、１６、および３２に対して、上記補正されたＬＣＤ信号が示されている。図９を参照すると、サンプルトーンスケールが示されている。コード値５０よりも下で、上記トーンスケールは著しく異なる。それゆえ、上記補正された画像が６００未満の水平位置に対して５０より下のコード値を持つとき、誤りのある補正が生じる。

“完全な補正”がされた上記垂直方向からの概観と、異なるトーンスケールをエミュレートしている上記画像信号とを比較することは、上記効果を観測するのに役立つ。図１０に、一定値０に対する異なるトーンスケールが示されている（図７参照）。図１１に、一定値１６に対する異なるトーンスケールが示されている（図７参照）。図１２に、一定値３２に対する異なるトーンスケールが示されている（図７参照）。全ての場合において、上記垂直方向からの概観は一定であり、そして上記エミュレートされた画像において示される上記調整は、空間上のバックライト調整および上記補正画像における調整との組み合わせによるものである。これらの画像は全て、上記補正画像が低いコード値を持つ領域内で、さらなる明るさを示す。上記効果は、上記トーンスケール変動が大きいほどより顕著である。

図１３を参照すると、軸外アーティファクトおよび低減技術の他の手段は、ハロ緩和技術である。領域に対して適用された上記修正の強さは、上記画像の領域内のハロの鮮明度の測定に基づく。これは、十分なハロを含む領域に対して強力なハロ緩和（ミティゲーション）技術の適用を同時に許可する一方で、十分なハロアーティファクトを含まないエリアへの、他のアーティファクトの導入を回避する。

入力画像４１０を受信する。バックライト値のセット４２０が、上記バックライトのそれぞれの領域に対する上記システムにより選択される。上記入力画像４１０に基づいて、ハロ検出４７０技術を適用することができる。いかなる適切なハロ検出技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記ディスプレイの画像上の選択された領域で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域を識別できないようにする。加えて、上記ハロ検出４７０技術は、環境光レベル４８０、および／または偏角トーンスケール４９０に基づくことができる。上記ハロ検出技術は、上記視認者の予想される視認角度に基づくこともできる。上記ハロ検出技術は、画像コントラストに基づくこともできる。上記ハロ検出４７０および上記バックライト選択４２０に基づき、上記ハロ効果を低減するために上記バックライトの調整４２５が行われる。いかなる適切なハロ緩和技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記画像上で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域をミティゲーション補正しないようにする。上記バックライト調整４２５からの上記データは、上記バックライト層４３０へと送信される。上記対応するＬＣＤ層４４０に対して適切な値を決定するために、バックライト補正４５０が、上記バックライト選択１２０による上記画像４１０の分割、もしくは他の何らかの適切な技術に基づいて行われる。加えて、上記バックライト補正１５０はさらに、上記ディスプレイに対する直交トーンスケール４６０に基づくことができる。一般的に、軸外アーティファクトの局所的なミティゲーションは、上記画像の局所的なエリアに基づくことができる。さらに、映像の個々の画像に対する上記局所的なミティゲーションは、望ましくは、上記映像の上記シングルフレームの処理によって実行される。

図１４は、表示される画像の調整に使用することが可能な装置を開示している。

上記装置は、バックライトおよび透明パネルを有するディスプレイを含む。これらの特徴は、図１に示される、バックライト２２および透明パネル（ライトバルブ）２６を有するディスプレイと類似していてもよい。

上記装置は、上記ディスプレイに表示される画像を受信する受信部５００も含む。

上記装置は、上記バックライトに、異なるディスプレイ特性を有する上記バックライトの異なる部分を選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号を送信するバックライト信号送信部５１０もまた含んでいる。ここで、上記ディスプレイ特性は、上記ディスプレイが観察者によって該ディスプレイに直交する方向から観察されるときに上記ディスプレイが観察者によって斜め方向から観察されるときの色および輝度と比較して視認される色の違いおよび輝度の違いを少なくとも一つ含んでいる。

また、上記装置は、上記透明パネルに、上記透明パネルにおける、上記バックライトの上記異なる部分に対応する部分の透過率を選択的に変更させるために、上記バックライトから上記透明パネルにパネル信号を送信するパネル信号送信部５２０をさらに含んでいる。

また、上記装置は、少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号を、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整するための調整部５３０をさらに含んでいる。

本明細書の上述の説明において使用したタームならびに表現は本発明を説明するものであり、何ら制限を加えるものではない。したがって、このようなタームおよび表現の使用において、図示および説明した構成またはその一部と同等の構成を排除する意図はなく、本発明の範囲を下記のクレームのみによって規定および制限していることが認識されるであろう。

入力画像４１０を受信する。バックライト値のセット４２０が、上記バックライトのそれぞれの領域に対する上記システムにより選択される。上記入力画像４１０に基づいて、ハロ検出４７０技術を適用することができる。いかなる適切なハロ検出技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記ディスプレイの画像上の選択された領域で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域を識別できないようにする。加えて、上記ハロ検出４７０技術は、環境光レベル４８０、および／または偏角トーンスケール４９０に基づくことができる。上記ハロ検出技術は、上記視認者の予想される視認角度に基づくこともできる。上記ハロ検出技術は、画像コントラストに基づくこともできる。上記ハロ検出４７０および上記バックライト選択４２０に基づき、上記ハロ効果を低減するために上記バックライトの調整４２５が行われる。いかなる適切なハロ緩和技術を使用することも可能である。特に、上記ハロ検出技術は、望ましくは、上記画像上で局所的に実行され、十分なハロ効果がなかった領域をミティゲーション補正しないようにする。上記バックライト調整４２５からの上記データは、上記バックライト層４３０へと送信される。上記対応するＬＣＤ層４４０に対して適切な値を決定するために、バックライト補正４５０が、上記バックライト選択４２０による上記画像４１０の分割、もしくは他の何らかの適切な技術に基づいて行われる。加えて、上記バックライト補正４５０はさらに、上記ディスプレイに対する直交トーンスケール４６０に基づくことができる。一般的に、軸外アーティファクトの局所的なミティゲーションは、上記画像の局所的なエリアに基づくことができる。さらに、映像の個々の画像に対する上記局所的なミティゲーションは、望ましくは、上記映像の上記シングルフレームの処理によって実行される。

Claims (18)

1. ディスプレイに表示される画像を調整する方法であって、
   （ａ）バックライトおよび透明パネルを備えた上記ディスプレイに表示される画像を受信する工程と、
   （ｂ）上記ディスプレイが観察者によって該ディスプレイに直交する方向から観察されるときに上記ディスプレイが観察者によって斜め方向から観察されるときの色および輝度と比較して視認される色の違いおよび輝度の違いを少なくとも一つ含む特性であるディスプレイ特性が異なる上記バックライトの異なる部分を、上記バックライトに選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号を送信する工程と、
   （ｃ）上記透明パネルにおける、上記バックライトの上記異なる部分に対応する部分の透過率を選択的に変更するために、上記透明パネルにパネル信号を送信する工程とを含み、
   （ｄ）少なくとも一つの上記バックライト信号およびパネル信号が、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整される方法。
2. 上記バックライトの一部で選択的に照度を減少させ、上記透明パネルの対応する部分で透過率を選択的に増大させることで、上記ディスプレイの選択された領域内の上記軸外アーティファクトを減少させる請求項１に記載の方法。
3. 上記バックライトの一部で選択的に照度を増大させ、上記透明パネルの対応する部分で透過率を選択的に減少させることで、上記ディスプレイの選択された領域内の上記軸外アーティファクトを減少させる請求項１に記載の方法。
4. 上記バックライトの異なる部分は異なる輝度を有しており、上記透明パネルの異なる部分は異なる透過率を有しており、上記画像の実質上均一な画像レベルを、上記ディスプレイを該ディスプレイに直交する方向から観察している上記観察者に送信する請求項１に記載の方法。
5. 上記軸外アーティファクトがハロアーティファクトである請求項２または３に記載の方法。
6. 上記透過率は潜在的な軸外アーティファクトを有する上記透明パネルの領域内での最大透過率に合わせて十分に調整されており、その調整度合いは上記潜在的な軸外アーティファクトが無い場合よりも大きい請求項２に記載の方法。
7. 上記透過率は潜在的な軸外アーティファクトを有する上記透明パネルの領域内での最小透過率に合わせて十分に調整されており、その調整度合いは上記潜在的な軸外アーティファクトが無い場合よりも大きい請求項３に記載の方法。
8. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号が、環境光レベルに基づいて調整される請求項１に記載の方法。
9. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号が、上記観察者により予想される視認角度に基づいて調整される請求項１に記載の方法。
10. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号が、画像コントラストに基づいて調整される請求項１に記載の方法。
11. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号が、上記ディスプレイのトーンスケールに基づいて調整される請求項１に記載の方法。
12. 上記ディスプレイの上記選択された領域のうちの、ある領域が十分な軸外アーティファクトを持たないと判定された場合、該領域は上記ディスプレイの上記選択された領域内の軸外アーティファクトを低減するように調整されない請求項１に記載の方法。
13. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号の上記調整の強さが、上記ディスプレイの上記選択された領域内の上記軸外アーティファクトの程度に基づいている請求項１に記載の方法。
14. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号の上記調整が、上記画像のシングルフレームに基づいており、上記画像の上記シングルフレームを調整する請求項１に記載の方法。
15. 上記少なくとも一つの上記バックライト信号および上記パネル信号の上記調整が、上記ディスプレイの選択されたサブ画素に基づいている請求項１に記載の方法。
16. 十分な軸外アーティファクトを持つと判定された上記ディスプレイの選択された領域が、上記軸外アーティファクトを低減するように調整される請求項１に記載の方法。
17. 上記選択された領域は、上記選択された領域の上記軸外アーティファクトの空間的な拡がりに基づいている請求項１６に記載の方法。
18. ディスプレイに表示される画像を調整する装置であって、
    バックライトおよび透明パネルを備えたディスプレイと、
    上記ディスプレイに表示される画像を受信する受信部と、
    上記ディスプレイが観察者によって該ディスプレイに直交する方向から観察されるときに上記ディスプレイが観察者によって斜め方向から観察されるときの色および輝度と比較して視認される色の違いおよび輝度の違いを少なくとも一つ含む特性であるディスプレイ特性が異なる上記バックライトの異なる部分を、上記バックライトに選択的に照明させるために、上記バックライトにバックライト信号を送信するバックライト信号送信部と、
    上記透明パネルにおける、上記バックライトの上記異なる部分に対応する部分の透過率を選択的に変更するために、上記透明パネルにパネル信号を送信するパネル信号送信部と、
    少なくとも一つの上記バックライト信号およびパネル信号を、上記ディスプレイの選択された領域において軸外アーティファクトを低減するように調整する調整部とを含む装置。

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