JP6290400B2 - 包括的調光を行う単一及びマルチ変調器プロジェクタシステム - Google Patents
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Description
調光器および第1の変調器を備えるプロジェクタディスプレイシステムを開示する。調光器は、第1の変調器に照射した光源の輝度を下げることができる調整可能なアイリス、調整可能な光源および/またはLCDスタックを備えることができる。第1の変調器は、複数のアナログミラー(例えばMEMSアレイ)を備えることができ、第2の変調器は、複数のミラー(例えばDMDアレイ)を備えることができる。ディスプレイシステムは、制御信号を調光器および第1の変調器に送信する制御装置をさらに備えることができる。ディスプレイシステムは、そのような制御信号を組み合わせて投影された画像をレンダリングするために、所望のダイナミックレンジをレンダリングできる。
例示的な実施形態を図面の参考図に示している。本明細書に開示した実施形態および図は、限定的なものではなく例示的なものと考えることが意図されている。
EDRプロジェクタシステムおよび二重変調プロジェクタシステムは、共同所有の特許および特許明細書に記載されており、
(1)2012年2月28日に発行された「SERIAL MODULATION DISPLAY HAVING BINARY LIGHT MODULATION STAGE」と題するWardらの米国特許第8,125,702号;
(2)2013年6月13日に公開された「PROJECTION DISPLAYS」と題するWhiteheadらの米国特許出願第20130148037号
(3)2013年6月13日に公開された「APPLICATION OF MEMS
PIXELS IN DISPLAY AND IMAGING DEVICES」と題するLauらの米国特許出願第20130147777号;および
(4)2012年2月16日に公開された「HIGH DYNAMIC RANGE PROJECTION SYSTEM」と題するKangらの米国特許出願第20120038693号
などがあり、これらの全容を参照することにより本願に援用する。
図1は、アイリスを使用する包括的調光を用いてEDR投影に作用し得るプロジェクタシステムの1つの実施形態である。プロジェクタ100は、光源(この例では、一組のレーザ光源102−1、102−2、102−3および102−1’、102−2’、102−3’)を備え、この光源は、2つの(またはそれ以上の)RGBレーザ光源をさらに備えることができる。先行技術でも公知のその他の光源(例えば、キセノンランプ、レーザのアレイ(例えばダイオードまたは他のもの)またはその他の固体発光体、アークランプなど)を用いてもよいことを理解すべきである。
のスペクトルに分割される可能性が高い。ただし、ほとんどの光を要求する変調器は、アイリスの要求を推し進めることができる。
光源からの白色光に対して包括的調光を実施する代替案として、様々なスペクトルチャネルに対して包括的調光を実施することが可能であり、これはプロジェクタシステムによって提供されてよい。図2は、(制御装置201の制御を受けて変調されてよい)光源202を備える代替実施形態のプロジェクタシステムである。前例と同じく、光源202は、可能であるどのような光源であってもよく、この光源は、そのスペクトル構成要素に分割され得る。図2では、光源202は、一組のレーザ光源(例えば赤色、緑色および青色のレーザ光)であり、各々の光は、光ファイバ204r、gおよびbに沿ってそれぞれ伝播され得る。各々の(またはいくつかの)カラーチャネルに対して、一組のアイリス206r、gおよびbがそれぞれ設けられてもよい。これらのアイリスは、制御装置201の制御を受けることができ、それによって、各光チャネルは、それぞれの光チャネルの包括的調光を実現できる。
図4Aおよび4Bは、光源からの光を変調して統合するための別の実施形態を示している。図4Aは、光がインテグレートロッド108(または任意のその他の適切な光のパイプおよび/または導管)に入る前に、ロッド108の前にLCDスタック402が配置されていてもよいことを示している。LCDスタック402は、第1の偏光層404、LCD406および第2の偏光層408をさらに備えることができる。LCDスタック402は、制御装置101による制御を受けることができ、所望できる通りに、光の付加的な変調点を提供できる。
CDスタックに応じて調光され得る。この場合のインテグレートロッド108は、それ自体が仕切られるおよび/またはセグメント化されることができ、その仕切りおよび/またはセグメントから生じた光は、投影スクリーン自体の様々な領域を照射して、プロジェクタシステムの領域ごとの調光に作用できる。
1つの実施形態では、フレームまたはシーンに対して全体的な(および/または局所的な)明るさレベルを決定する方法を作用させて、表示すべき所望の投影画像を達成できる。これらの方法は、フレーム単位および/またはシーン単位で実施されてよい。これらの方法は、この処理に作用させるためにヒストグラムおよび/またはメタデータを用いることができる。単なる一態様として、これらの方法は、一フレーム内の明るさレベル間で滑らかな移行を実現できる。いくつかの実施形態では、明るさレベルが変化する勾配の変動を、一シーン内で起こり得るシーンの変化、異なる種類のシーンの変化、および/または異なる種類の明るさレベルの変化に対して実施できる。別の実施形態では、これらの方法は、全体的なシーン情報があってもなくても、R、G、Bを独立して照射調整することを含んでいてもよい。全体的なシーン情報がない方法では、例えば、現在フレームまたは(前か後の)直近フレームを分析するなどの技術を用いることができる。
dynamic range)へ移行するためのさらに他の情報を提供できる。
全体的なシーン情報を含んでいないことがあるRGB(またはその他のスペクトル分離スキーム)に対して用いる方法の2つの実施形態のみに対して、ディスプレイシステムは
、以下の処理工程で1つまたは両方の方法に作用できる。
システムが全体的な(または実質的に全ての)シーン情報を有するような実施形態では、1つの適切な方法で、ヒストグラムのデータおよび所望のマッピングパラメータを、場合によってはメタデータを用いて、照射調整アルゴリズムに用いることができる。
ズの開口サイズ(例えば、コーナーボックスおよびANSIコントラスト)を小さくすることによってスクリーン上のコントラストを同時に改善できる。
図5および6は、画像処理の1つの例および実施形態を示し、この場合、ダイナミックレンジマッピングは、調整可能なアイリスおよび/または調整可能な光(例えばレーザおよび/またはLED)のシステムを備えることができるシステムで起こり得る。これらのシステムは、現在のフレーム(または、前または後のいくつかのフレーム)を用いてアイリスまたはLEDの設定を決定できる。いくつかのそのようなシステムでは、全体的なシーンの情報を有することが可能でないことがあり、そのため、視聴者の体験に不利に作用する調整が行われることがある。視聴者の体験を改善するために、ディスプレイ管理を向上させる情報の獲得を利用するアルゴリズムを用いることが可能であり得る。
Silicon)/液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)を基盤とする光変調構成要素であってよいが、これに限定されない。光制御構成要素(610)は、包括的開口、包括的アイリスなどであってよいが、これに限定されず、包括的光変調の設定によって部分的に制御される。LDR画像は、広いダイナミックレンジの映像信号入力で受信され得るVDR入力画像内の入力コード値を知覚により正確に調整することによって、大幅に導き出される。
変調ドライバ(602)は、包括的または局所的な光変調の一部としてレーザ変調制御を実施するようにも構成され得る。
外の画素の入力コード値を出力コード値に対してマッピングできる。
本明細書に開示したように、包括的調光の機構と単一の変調器プロジェクタシステムとの組み合わせが単一の変調器を提供するため、前段のプロジェクタシステムは単一の変調器を備えていた。
び806bを介して別々に調光できる点を除く。図8にある要素の番号は、図7にある番号に続いている(例えば、図8にある第1の変調器808は、図7にある第1の変調器708と同じまたは同様の構成要素を備えていてよく、その他も同様である)。
Claims (12)
- プロジェクタディスプレイシステムであって、該ディスプレイシステムは、
光源と、
制御装置と、
調光器であって、該調光器は前記光源によって照明され、且つ前記調光器は前記光源からの光の量を調光すべく前記制御装置によって制御される、前記調光器と、
第1の変調器であって、該第1の変調器は、前記調光器からの光に照明されるとともに前記制御装置から制御を受けて前記調光器からの光を変調可能である、前記第1の変調器と、
全カラー光源から結合された光を受け入るとともに前記第1の変調器に光を伝播するインテグレートロッドと、
前記インテグレートロッドの前に配置されたLCDスタックであって、該LCDスタックは、前記インテグレートロッドに入射する光を変調できる、前記LCDスタックと
を備え、
前記制御装置は、
プロセッサと、
メモリであって、該メモリが前記プロセッサと関連付けられており、前記メモリはプロセッサ可読命令をさらに含み、該プロセッサ可読命令は前記プロセッサが前記プロセッサ可読命令を読み込んだときに前記プロセッサに以下の命令を実行させる:
画像データを受信する、前記画像データは拡張ダイナミックレンジ(EDR)画像データを含み、
前記調光器が前記光源からの光の所望の割合を前記第1の変調器に割り当てることができるように、前記調光器に制御信号を送信する、および
前記光源からの光の前記所望の割合が所望のスクリーン画像を形成するべく変調されるように、前記第1の変調器に制御信号を送信する、前記メモリと
をさらに備える、
ディスプレイシステム。 - 前記光源は、群のうちの1つを備え、該群は、キセノンランプ、アークランプ、レーザ、レーザのアレイ、固体発光体のアレイからなる、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記光源はレーザのアレイを備え、前記レーザは、包括的かつ局所的に変調され得る、請求項2に記載のディスプレイシステム。
- 前記調光器は、群のうちの1つを備え、該群は、調整可能なアイリスおよび調整可能な光源からなる、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- 前記第1の変調器は、群のうちの1つを備え、該群は、MEMSアレイ、DMDアレイ、一組の制御可能なアナログミラーおよび一組の制御可能なデジタルミラーからなる、請求項4に記載のディスプレイシステム。
- 前記システムは、
一組のレーザ光源と、
調整可能なアイリスであって、前記アイリスは、前記レーザ光源によって照明される、前記アイリスと
をさらに備え、
前記調整可能なアイリスは、結合された前記一組のレーザ光源によって照明される、請求項5に記載のディスプレイシステム。 - 前記システムは、
一組のカラーレーザ光源と、
各色に対して、前記一組のカラーレーザ光源からの該当するカラー光に光路を提供する光管と、
各光管に対して、それに関連するカラーレーザ光の輝度を調整できる調整可能なアイリスと、
光結合器であって、それぞれの関連する調整可能なアイリスを通過するそれぞれの前記カラーレーザ光を結合できる、光結合器と
をさらに備える、請求項5に記載のディスプレイシステム。 - 前記インテグレートロッドは区切られており、前記インテグレートロッドの各セグメントは関連するLCDスタックをさらに備える、請求項1に記載のディスプレイシステム。
- プロジェクタディスプレイシステムであって、該ディスプレイシステムは、
光源と、
制御装置と、
調光器であって、該調光器は前記光源によって照明され、且つ前記調光器は前記光源からの光の量を調光すべく前記制御装置によって制御される、前記調光器と、
第1の変調器であって、該第1の変調器は、前記調光器からの光に照明されるとともに前記制御装置から制御を受けて前記調光器からの光を変調可能である、前記第1の変調器と、
第2の変調器であって、該第2の変調器は前記第1の変調器からの光に照明されるとともに前記光を変調可能である、前記第2の変調器と、
全カラー光源から結合された光を受け入るとともに前記第1の変調器に光を伝播するインテグレートロッドと、
前記インテグレートロッドの前に配置されたLCDスタックであって、該LCDスタックは、前記インテグレートロッドに入射する光を変調できる、前記LCDスタックと
を備え、
前記制御装置は、
プロセッサと、
メモリであって、該メモリが前記プロセッサと関連づけられており、前記メモリはプロセッサ可読命令をさらに含み、該プロセッサ可読命令は前記プロセッサが前記プロセッサ可読命令を読み込んだときに前記プロセッサに以下の命令を実行させる:
画像データを受信する、前記画像データは拡張ダイナミックレンジ(EDR)画像データを含み、
前記調光器が前記光源からの所望の割合の光を前記第1の変調器に割り当てることができるように、前記調光器に制御信号を送信する、および
前記光源からの光の前記所望の割合が所望のスクリーン画像を形成するべく変調されるように、前記第1の変調器および前記第2の変調器に制御信号を送信する、前記メモリと
をさらに備える、
ディスプレイシステム。 - 前記光源は、複数のカラー光源からなり、前記複数のカラー光源からの光は前記調光器に照射する前に結合される、請求項9に記載のプロジェクタディスプレイシステム。
- 前記光源は、複数のカラー光源からなり、前記複数のカラー光源からの光は対応する調光器に照射し、さらに、
それぞれの対応する調光器からの光は、前記第1の変調器に照射する前に結合される、請求項9に記載のプロジェクタディスプレイシステム。 - 前記プロジェクタディスプレイシステムは、
調整可能な偏光子であって、該調整可能な偏光子は偏光される光の量を調整すべく前記制御装置によって制御可能である、前記調整可能な偏光子と、
偏光ビームスプリッタであって、該偏光ビームスプリッタは前記調整可能な偏光子によって偏光された光の量を主要な光ビームから分割可能である、前記偏光ビームスプリッタと
をさらに備え、
さらに、前記偏光ビームスプリッタによって分割された光は前記第1の変調器に照射し、前記第1の変調器からの光は前記主要な光ビームと再結合され、再結合されたビームは前記第2の変調器に照射する、
請求項9に記載のプロジェクタディスプレイシステム。
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