ＬＣＤフレアの軽減
【課題】ＬＣＤおよびＬＥＤイメージを計算する既存プロセスに対する改良すること
【解決手段】バックライトをＬＣＤフレアが見えなくなるレベルまで調整し、その後にシミュレートしたベーリンググレアを導入することにより、ＬＣＤフレアが低減される。そのグレアは、バックライトシミュレーションによりさらに調整され、バックライトの形状（たとえば、ＬＥＤ配列）を隠す。その低減は、たとえば、二重変調ディスプレイ装置（３００）でバックライト変調器（３３０）とフロント変調器（３４０）を駆動する信号を処理することにより実行される。
【解決手段】バックライトをＬＣＤフレアが見えなくなるレベルまで調整し、その後にシミュレートしたベーリンググレアを導入することにより、ＬＣＤフレアが低減される。そのグレアは、バックライトシミュレーションによりさらに調整され、バックライトの形状（たとえば、ＬＥＤ配列）を隠す。その低減は、たとえば、二重変調ディスプレイ装置（３００）でバックライト変調器（３３０）とフロント変調器（３４０）を駆動する信号を処理することにより実行される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［著作権に関する注記］
本願の書面で開示されるものの一部に、著作権で保護されるものが含まれる。特許庁の出願に関するファイルや記録で閲覧できるものであれば、特許出願の書面や開示を誰が複製しても著作権者にとってはこれに対して異議を有するものではないが、それ以外については著作権者は全ての著作権を維持する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年１月９日出願の米国仮特許出願第６１／０２０，１０４に基づく優先権を主張し、該仮特許出願はその全体を本願に参照して組み込む。
【０００３】
［発明の背景］
［発明の分野］
本発明は、アーティファクトの低減に関し、具体的にはＬＣＤフレアの低減に関する。本発明は、ＬＣＤやＬＥＤイメージを計算する既存のプロセスの改良を備える。
【背景技術】
【０００４】
ダイナミックレンジは、あるシーンの最高輝度部分と最低輝度部分との強度の比である。たとえば、ビデオ投影装置で投影されたイメージは、最大３００：１のダイナミックレンジを有する。
【０００５】
人間の視覚システムは、非常に高いダイナミックレンジのシーンの特徴を認識することができる。たとえば、ある人は、明るく陽に晒された昼間に、陽の差し込まないガレージの暗がりをのぞき込み、隣接した陽に晒された部分の輝度がそのシーンの暗がりの部分での輝度の数千倍高いような場合でも、その暗がりの物体の細部を見ることができる。そのようなシーンの現実的な表示を生成することは、１０００：１を超えるダイナミックレンジのディスプレイを必要とする。用語「高ダイナミックレンジ」は８００：１以上のダイナミックレンジを意味する。
【０００６】
最新のデジタルイメージ処理システムは、シーンのデジタル表現を捕捉し記録することができ、そのシーンのダイナミックレンジを保持する。コンピュータイメージ処理システムは、高ダイナミックレンジのイメージを合成することができる。しかし、現在のディスプレイ技術では、高ダイナミックレンジを忠実に再生する方法でイメージを表示することはできない。
【０００７】
Blackhamらの特許文献１は、スクリーンにイメージを投影するシステムを開示する。そのシステムは、光源からの光を変調する第１光変調器と第２光変調器とを有する。それぞれの光変調器は、光源からの光をピクセルレベルで変調する。両方の光変調器で変調された光はスクリーン上に投影される。
【０００８】
Gibbonらの特許文献２は、プレ変調器を含む投影システムを開示する。プレ変調器は、可変鏡ディスプレイ装置への入射光の光量をコントロールする。分かれたプレ変調器を用いて選定した領域（たとえば、ある象限）を暗くしてもよい。
【０００９】
Whiteheadらの特許文献３並びに関連特許および関連特許出願は、多くの技術を説明し、とりわけ、二重変調ディスプレイの実施と改良を説明しており、そこでは変調されたバックライト（局所輝度変調とも言われる）をディスプレイのフロント変調器（たとえば、ＬＣＤ）に投影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，９７８，１４２号
【特許文献２】国際出願第ＰＣＴ／ＵＳＯｌ／２１３６７号
【特許文献３】米国特許第６，８９１，６７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者らは、ＬＣＤおよびＬＥＤイメージを計算するためのプロセスを改良する必要性を認識している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施の形態で、本発明は、フロント変調器と、フロント変調器を照らす変調光を生成するようになされたバックライトと、イメージ信号をバックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号に処理するようになされたコントローラとを備えるディスプレイを提供し、バックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号の少なくとも一つは、アーティファクトを除去し、人為的影響（artificial effect）をそれらの信号により生成されるイメージに導入するコントロール信号を含む。アーティファクトは、たとえばＬＣＤフレアを含んでもよく、人為的影響は、たとえばベーリンググレア（veiling glare）を含んでもよい。ベーリンググレアは、たとえば、バックライトの形状により生ずる影響を最小にするようになされる。
【００１３】
別の実施の形態では、本発明は、フロント変調器と、フロント変調器を照らす変調光を生成するようになされたバックライトと、イメージ信号からバックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号を生成するようになされたコントローラとを備えるディスプレイを提供し、バックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号の少なくとも一つはＬＣＤフレアの発生を最小にする値の調整を含む。値の調整は、たとえば表示されるイメージの可視フレアの減少を含み、ベーリンググレアの導入は、たとえばバックライトに関連するアーティファクトを目立たなくするようになされてもよい。
【００１４】
本発明はまた、ディスプレイの出力で可視であるフレアを決定する工程と、フレアが減少するようにバックライトの駆動レベルを調整する工程と、シミュレートしたベーリンググレアを追加する工程と、バックライトの形状を隠すようにベーリンググレアの形状を生成するバックライトのシミュレーションを調整する工程とを備える二重変調ディスプレイの駆動方法を含む、方法として具体化されてもよい。バックライトは、たとえばＬＥＤ配列を備えてもよく、バックライトシミュレーション調整はＬＥＤ配列の形状を隠す。
【００１５】
さらに別の実施の形態では、本発明は、変調バックライトと該変調バックライトにより照らされたフロント変調器とを備えるディスプレイを駆動する方法であって、イメージデータからフロント変調器イメージとシミュレートしたバックライトイメージとを計算する工程と、少なくとも一つのＬＥＤ「スカート」の位置を決定する工程と、ベーリンググレアをシミュレートする工程と、「スカート」がシミュレートしたグレアを超える領域を打ち消すようになされたバックライト抑制イメージを計算する工程と、バックライト抑制イメージを考慮してシミュレートしたバックライトを再計算する工程と、「見つからない」グレア光源を決定する工程と、見つからないグレア光源のそれぞれにベーリンググレアを計算する工程と、計算されたベーリンググレアを含む新しいＬＣＤイメージを構築する工程とを備える方法を含む。フロント変調器は、たとえばＬＣＤパネルを含み、バックライトは、たとえばＬＥＤ配列を含む。バックライトは、ＲＧＢ、ＲＧＢＷ、または、ＲＧＢプラス追加の色（単数あるいは複数）もしくは白色のＬＥＤ配列でもよい。
【００１６】
ベーリンググレアは、たとえば畳み込みを介してシミュレートされてもよい。領域を識別する工程は、たとえばシミュレートしたグレアを生成するのに使用される畳み込みを「スカート」のイメージから減じることを含んでもよい。識別された領域を抑制する工程は、たとえばシミュレートしたグレアの所定のイプシロンを「スカート」が超えるピクセルのそれぞれで乗算を用いることを備えてもよい。再計算の工程は、たとえばバックライト抑制イメージをバックライトシミュレーションを生成するのに用いるイメージデータの少なくとも一部に適用し、それからバックライトシミュレーションを再計算することを備えてもよい。
【００１７】
装置と方法のいずれの部分も、好都合なことに、汎用コンピュータまたはネットワークコンピュータのプログラムとして実施されてもよく、その結果は、いかなる汎用コンピュータまたはネットワークコンピュータに接続された出力装置上で表示され、または、出力または表示用のリモート装置に伝達されてもよい。さらに、コンピュータプログラム、データシーケンスおよび／またはコントロール信号で表現された本発明のいかなる構成要素は、無線放送および銅線、光ケーブル、同軸ケーブル等で伝送されるものを含むがこれらには限定されない、いかなる媒体における、ある周波数の電子信号放送（または伝送）として具体化されてもよい。
【００１８】
本発明のより完全な理解と本発明の付随する多くの長所は、添付の図面と関連して考慮したときに以下の詳細な説明を参照して本発明をよりよく理解すると、容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ＬＣＤフレアの図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の実施を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＬＣＤおよびＬＥＤイメージを計算する既存プロセスに対する改良を備える。ＨＤＲディスプレイで適用されるのが好ましいが、本発明の原理と特徴は、二重変調ディスプレイであって、変調器の１つがＬＣＤパネルであるディスプレイにも適用できる。ディスプレイのダイナミックレンジは、低くてよく、たとえば現在知られている変調バックライトＬＣＤパネルのいかなるものでもよい。
【００２１】
本発明の特定の改良は、暗い周囲の小さな明るい対象を照らす問題に取り組む。この場合、ＬＣＤパネルは暗い周囲でバックライト（たとえばＬＥＤ）からの全ての光をブロックすることはできず、よって、これらのＬＥＤのフレアは、ディスプレイの意図された外観を縮小する光のスカートを生成する。その対象が小さいので、輝度にベールを掛ける知覚効果ではＬＥＤフレアを隠すのには十分ではない。ＬＥＤを用いる変調バックライトでは、その対象がディスプレイを横切って移動すると、近接するＬＥＤはその対象を照らす必要に応じて点いたり消えたりして、これらのＬＥＤからのフレアは可視となり、よってＬＥＤ配列の形状が観察者に分かってしまう。
【００２２】
ここで図面を参照する。図面では類似の符号は同一のまたは対応する部品を示す。より具体的には図１を参照すると、ＬＣＤフレア１００の例が示される。図１に示されるように、フレア１００は、（１）小さな白い円、（２）ＬＥＤフレア、（３）意図された黒い周囲の３つの基本的部分から成る。
【００２３】
一実施の形態では、本発明は、ＬＥＤからのフレアがどこで可視となるのかを計算し、フレアが可視でなくなるまでＬＥＤ駆動レベルを調整し、追加でシミュレートしたベイリンググレアをイメージに追加して明るい小さな対象をシミュレートするプロセスである。そして、追加されたグレアは、ＬＥＤバックライトシミュレーションにより調整され、ＬＥＤ配列形状を隠す安定したグレア形状を生成する。例示のプロセスは、たとえばディスプレイのプロセッサやコントローラで実行されるが、図２に示され、ＬＣＤフレアの計算工程２１０、ＬＥＤ駆動レベルの調整（工程２２０）、シミュレートしたグレアの追加（工程２３０）、バックライトシミュレーションの調整（工程２４０）を含んでいる。
【００２４】
ＨＤＲディスプレイでは全ての対象のサイズに対してピーク明度とすることが難しいので、ディスプレイの輝度にベールを掛ける理想的な能力に全面的に依存することは好ましくはない。その代わり、小さな対象は、大きな対象と比較してはるかにぼやけてしか見えない。よって、小さな対象については、ＬＣＤパネルのコントラスト比は高周波数（空間）の詳細を提供する。
【００２５】
上記したように、現在のＬＣＤは、全ての光をブロックするわけではなく、よって、ＬＣＤを黒にセットしたとき、ＬＥＤバックライトからの光は弱まるが、完全に消されることはない。小さな明るい対象を照らすには、明るいＬＥＤを用いる（大きな明かるい対象だけでは十分ではなく、小さな明るい対象も必要とされる）。残念なことに、ＬＣＤが完全な黒にセットされても、ある光は通り抜ける。
【００２６】
よって、暗い（黒い）背景上の小さな明るい、たとえば円のような対象を照らすとき、一般的に３つの領域が観察される。
・小さな明るい中央の対象
・ＬＣＤの完全な黒の部分でのＬＥＤの周囲のスカート（フレアすなわちリーク）。これは、レベルの高い駆動ＬＥＤ上に位置する「中央スカート」を含み、「これを囲む周囲スカート部分」はＬＥＤの広い点広がり機能（ＰＳＦ）から形成される
・ＬＣＤの更に離れた黒い部分は、ＬＥＤによってあまり照らされず、完全に黒く見える
移動ＬＥＤ問題（Walking LED problems）は、小さな明るい対象を明るく照らそうとすることにより拡大される。しかし、その問題の重要な点は、入力イメージからＬＥＤ駆動値を計算するのに用いるダウンサンプルスキームである。
【００２７】
ぼやけ修正用に設計された種々のアルゴリズムの実施において、入力イメージは、ある量のフィルタでＬＣＤの解像度からＬＥＤバックライトユニット（ＢＬＵ）配列の解像度にスケーリング（平均）される。たとえば、ダウンサンプリングスキームは、基本的にボックスフィルタ（あるいはＬＥＤ目標値を計算する他のフィルタ）でよく、その実施により、たとえば黒の上の小さな明るい対象の１ピクセルの移動のような、入力イメージの小さな変更がＬＥＤの「目標値」をゼロへ、またはゼロからジャンプさせるシステムとなる。
【００２８】
Ｂｒｉｇｈｔｓｉｄｅ ＤＲ３７−Ｐディスプレイプロセッサを用いて、ＬＥＤを、孤立した小さな明るい対象を十分に照らすように「過駆動（over-drive）」することができる。ＭＡＴＬＡＢ上での参考実施と、ＤＲ３７−Ｐディスプレイプロセッサでの通常作動は、ＬＥＤの周囲のブロック平均輝度レベルを用いてＬＥＤ駆動レベルを決定する。よって、一般的に小さな明るい対象が一般的に照らされるのが不足し、より大きく明るい対象が小さな明るい対象の近くに移動すると、その小さな対象の明るさは増す。明るさのこの変化は好ましくはなく、スカートのアーティファクトは、小さな対象を一杯に照らそうとする、意図しない副次的影響である。
【００２９】
ダウンサンプルに続いて、ＬＥＤ駆動値が、隣接するＬＥＤの寄与を受けた光量を考慮しようとする「交換」プロセスにより計算される。交換工程は、均一な領域のＬＥＤ駆動値を低減し、周縁や孤立した対象で駆動値を増加する鮮鋭化フィルタと考えることができる。ＬＥＤ駆動値は、［０．０，１．０］の範囲に制限されるので、単一のＬＥＤは１フレームから次のフレームでオフと完全なオンの間でジャンプすることができる。
【００３０】
一実施の形態では、本発明は、たとえば以下の工程で具体化される。
１．標準的方法を用いて、ＬＣＤ１イメージとシミュレートしたバックライトイメージＢ１を計算する。
２．最小ＬＣＤ透過率を用いて、最終ＨＤＲディスプレイＤ１をシミュレートする。
３．シミュレートしたディスプレイからオリジナルの（スケーリングされた）ＨＤＲであるＨ０を減じ、ＬＥＤ「スカート」を位置決めする。これをイメージＬ１とする。
４．下記のベーリンググレア畳み込み式を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする。これをイメージＧ１とする。グレアフィルタのサイズに＋／−３ＬＥＤを用いる。
５．スカートがグレアを超過する領域を識別することにより、どこでＬＥＤスカートが抑制されなければならないかを決定する。このことは、上記の畳み込みイメージＧ１を（３）で計算されたスカートイメージＬ１から減じることにより行われ、その値があるイプシロン（ここでは０．０００５を用いる）を超えたならば、そのピクセルでベール／スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、１．０（単位スケーリング）を用いる。抑制を必要とするのは実際のＬＥＤ値であるので、結果として得られるイメージを最小化関数（たとえば、ガウス核）を用いてバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。これをバックライト抑制イメージＲｂとする。
６．上記のスケーリングＲｂをＬＥＤに適用した後、調整したバックライトコントロール値を用いて（１）のようにシミュレートしたバックライトイメージを再計算する。これをＢ２とする。
７．新しいディスプレイシミュレーションＤ２をオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲ入力Ｈ０から減じることにより、調整したディスプレイでの「見つからない」グレア光源を計算する。差のイメージの負の値をゼロにセットする。これをＳｍとする。
８．（４）からの畳み込み式に上記の光源Ｓｍを用いて、見つからないフレアを決定し、観察者は経験するはずだが、明るい点は今ではぼやけているので経験しないであろう見つからないフレアを決定する。これを見つからないフレアＧｍとする。
９．計算した「見つからないフレア」をオリジナル入力ＨＤＲ値に加え、新たな目標イメージＨ０＋Ｇｍとなる。この目標を用いて、バックライトイメージＢ２でのＬＣＤ２イメージ出力の実際の前面ピクセル値を計算する。
【００３１】
結果は、観察者が、実際のフレアを経験した領域でシミュレートしたフレアのある、残りのＬＥＤスカートを十分にマスキングした、ディスプレイとなる。
［説明］
Ｂ１ ＝ 物理単位
ＬＣＤ１イメージ ＝ 正規化単位
Ｄ１ = 物理単位
Ｈ０ = 物理単位（もともとは、正規化単位）
Ｌ１ = 物理単位
Ｇ１ = 物理単位
Ｌ１−Ｇ１= 物理単位
Ｒｂ = 正規化単位
Ｂ２ = 物理単位
Ｄ２ = 物理単位
Ｓｍ = 物理単位
Ｇｍ = 物理単位
Ｌ０＋Ｇｍ = 物理単位
ＬＣＤ２イメージ ＝ 正規化単位
この計算で最も費用の掛かる部分は、ディスプレイのベーリンググレアを計算する工程４と工程８である。ＬＣＤパネルの全解像度で比較的大きなグレアフィルタを用いるよりは、グレアフィルタを低周波数成分と高周波数成分に分離して、
・低周波数成分をダウンサンプルされたイメージに適用し、それからその結果をアップスケールする、
・高周波数成分をオリジナルイメージに適用する、
・２つの結果を一緒に足し合わせる。
【００３２】
この計算で次に費用の掛かる部分は、バックライトをシミュレートする工程１と工程６である。１つのオプションでは、工程１の結果を用い、それを工程６でＬＥＤの値が大きな量（または、どんな量でも）変化したときだけ調整する。このことは、光照射野シミュレーション計算を、ディスプレイの全てのＬＥＤに対してではなく、変化するＬＥＤ値に対してに制限する。しかし、入力のどんなフレームの全バックライトを計算するのに十分な処理能力が与えられる。
【００３３】
最後に、標準的方法を用いて工程１でＬＣＤ１とＢ１を計算するのではなく、一つの代案として大きな誤差（たとえば全ての／または多くのＬＥＤを点灯する）で開始して、アルゴリズムにそれらを小さくさせる（工程２−９）。
【００３４】
緩和アルゴリズムは、ＬＥＤの値を最初に設定するのに用いるダウンサンプルアルゴリズムに敏感にとてもなり易い。アルゴリズム対種々のダウンサンプルスキームの性能の分析によれば、それでも、ＬＥＤはオフからオンへそしてオフへの急激な切り換えに、イメージ中の小さな明るい対象の位置に非常に敏感であるダウンサンプルスキームを与える。
【００３５】
重大なパラメータは、ベイリング輝度関数（これは、観察者の広い分類に対してほぼ同じ関数であり、特定のディスプレイに縛られない）である。
本発明で実施される緩和技術は、黒い周囲の小さな明るい対象を照らす問題を解決するためのプロセスを含む。そのプロセスでは、先ずイメージの対象に対する予測ベーリンググレアを見直し／決定し、それを超えるＬＥＤスカートを抑制する。それから、プロセスは、見つからない刺激から存在するフレアのシミュレーションを加える。プロセスは、太陽や他の強いハイライトなど、通常存在するよりも遥かに明るい光源をシミュレートする追加の利益を有する。
【００３６】
本発明による例示的緩和技術は以下の工程を備える。
（１）ＬＥＤ駆動値を計算し、シミュレートしたバックライトイメージを計算し、ＬＣＤイメージを計算する工程。
（２）最小ＬＣＤ透過率を用いて最終ＨＤＲをシミュレートする工程。
（３）シミュレートしたディスプレイからオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲを減じてＬＥＤ「スカート」を位置決めする工程。
（４）畳み込み核を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする工程。
（５）スカートがグレアを超過する領域を識別することによりどこでＬＥＤスカートを抑制すべきかを決定する工程。スカートがグレアを超過する領域を識別することは、（３）で計算したＬＥＤスカートイメージから畳み込みイメージを減じることにより行われ、その値がイプシロン（たとえば、０．０００５）を超えたとき、そのピクセルにベール／スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、たとえば、単位スケーリング（１．０）を用いる。抑制を必要とするのは実際のＬＥＤ値であるので、結果として得られるイメージをバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。ダウンサンプルすることは、たとえば、工程（１）でＬＥＤ駆動値を計算するのに用いたのと同じダウンサンプル関数（たとえば、最小化関数｛理想的に｝、ガウス核など）を用いて行われる。
（６）調整したバックライトコントロール値を用いて（１）と同様にシミュレートしたバックライトイメージを再計算する工程。
（７）新たなディスプレイシミュレーションをオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲ入力から減じて、調整したディスプレイにおける「見つからない」グレア光源を計算する工程。差のイメージにおける負の値をゼロにセットする。
（８）見つからないフレアを決定するために（４）からの畳み込み式での上記の光源を用いる工程。見つからないフレアは、観察者が経験するはずであったが、今は明るいポイントがあまりにぼやけているので経験しないであろう。
（９）計算した「見つからない」フレアをオリジナルの入力ＨＤＲ値に加えて新たな目標イメージに到達する工程。この目標をＬＣＤ出力用の実際の前面ピクセル値を計算するのに用いる工程。
【００３７】
工程（４）の畳み込み核は、たとえば、次のように表わされる。
for angle = [0:degreesPerPixel:max_angle]
if angle < 0.5
mag (index) = 9.2 / (0.5＾2);
else
mag (index) = 9.2 / (angle＾2);
end
index++
end
他に使用可能な畳み込みは以下に類似したものである。
【００３８】
convolve[t=0,max_theta] ((1.58724464>t) ?
9.2 / ((t>.00291)?t:.00291)^3.44 :
9.2 * (1.5+t)/t)) ;
離心率（角）は角ピクセルからの角度で表現され、予測による見える距離に基づいて計算される。max_angleは、おおよそ１と４のＬＥＤ間隔の間であるのが典型的で、見える距離に基づき、たとえば７度に設定され、あるいは、畳み込み式がその最大値のパーセントの１／２未満に低下するとangle＝０に設定される。
【００３９】
このプロセスの結果は、観察者が実際のフレアを経験したはずの領域での、残りのＬＥＤスカートをマスキングするのに十分な、シミュレートしたフレアを有するディスプレイとなる。
【００４０】
上記のプロセスあるいは技術は、たとえば、図３に示す構造３００を備える二重変調ディスプレイで実施される。イメージデータ３０５はコントローラ３１０に入力され、プロセッサ３２０を含むコントローラにより処理され、プロセッサ３２０は、フレア識別装置３２２、駆動レベル調整装置３２４、ベールシミュレータ３２６、バックライトシミュレーション調整装置３２８を含み、それぞれは、上記のプロセス／技術の１つ以上に従って構成される。
【００４１】
バックライトインターフェース３３０は、ＬＥＤ配列３５０を駆動するデータを提供し、ＬＣＤインターフェースはフロントパネル３６０のＬＣＤを駆動するように構成される。ＬＥＤ配列３５０とフロントパネル３６０のＬＣＤは、上記のプロセスや技術の１つ以上に従って計算され／調整されるように二重変調を提供する。
【００４２】
図面に示された本発明の好適な実施の形態の説明において、明確化のために特定の専門用語を用いる。しかし、そのように選定された特定の専門用語に本発明を限定することは意図しておらず、それぞれの技術的要素は、類似の方法で作動する技術的に均等なもの全て含むことを理解すべきである。たとえば、ＬＥＤ ＢＬＵと記載したとき、レーザまたはシリコンベースの光アレイのようなもの、シリコン反射アレイ（たとえば、ＬＣｏＳ）、ＤＬＰ上のレーザ、電子ペーパー、有機光源（たとえば、ＯＬＥＤ）、あるいは、均等な機能や能力を有する他の光源装置など、いかなる他の均等な装置が、本書に記載されたか否かに関わらず、記載したものに取って代わることができる。さらに、本発明者らは、現在知られていない新たに開発された技術が、説明した部分に取って代わりうることも理解しており、それらも本発明の範囲から離れるものではない。二重変調ディスプレイシステム、サンプラ、フィルタ、ＬＣＤ、ＬＥＤ等を含むがそれらには限定されない全ての他の説明した項目もまた、いかなる全ての使用しうる均等物を考慮して理解されなければならない。
【００４３】
本発明の一部分は、コンピュータ技術の当業者にとっては明らかなように、本開示による教示に従ってプログラムされたマイクロプロセッサまたは専用デジタルコンピュータまたは従来の汎用コンピュータを用いて、都合よく実施される。
【００４４】
適切なソフトウェアコーディングは、ソフトウェア技術の当業者にとっては明らかなように、本開示による教示に基づいて優れたプログラマにより容易に作成できる。本発明を、本開示に基づいて当業者には明らかなように、特定用途向け集積回路の作成により、または、従来の構成回路の適切なネットワークを相互連結することにより実施してもよい。
【００４５】
本発明は、本発明のあるプロセスをコンピュータが実行するようにさせる、またはコントロールするのに使用される命令をそこに有する記憶媒体である、コンピュータプログラム製品を含む。記憶媒体は、フロッピディスク、ミニディスク（ＭＤ）、光ディスク、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤもしくはＤＶＤ ＲＷ＋／−、マイクロドライブ、および、光磁気ディスクを含むいかなるタイプのディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ，ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリ装置（フラッシュカード、メモリスティックを含む）、磁気または光カード、ＳＩＭカード、ＭＥＭＳ、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、ＲＡＩＤ装置、リモートデータストレージ／アーカイブ／貯蔵、あるいは、命令および／またはデータを記憶するのに適したいかなるタイプの媒体や装置を含むが、これらには限定されない。
【００４６】
コンピュータ可読媒体のいずれか１つに記憶されて、本発明は汎用／専用コンピュータのハードウェアまたはマイクロプロセッサのいずれをもコントロールし、コンピュータまたはマイクロプロセッサがユーザまたは本発明の結果を利用する別の機構と情報交換できるようにするソフトウェアを含む。そのようなソフトウェアには、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、および他のユーザアプリケーションが含まれるが、これらには限定されない。最終的に、そのようなコンピュータ可読媒体は、上記のように、本発明を実行するソフトウェアをさらに含む。
【００４７】
汎用／専用コンピュータまたはマイクロプロセッサのプログラミング（ソフトウェア）には、イメージのバックライトと最終的なディスプレイを計算／シミュレートすること、イメージ、イメージの対象、収差、フレア、グレア、スカート、ベール、および、本発明のプロセスの結果のディスプレイ、記憶または通信を識別し、加え、減じ、畳み込みおよび比較する計算を含むが、これらには限定されない本発明の教示を実施するソフトウェアモジュールが含まれる。
【００４８】
本発明は、本発明の要素、一部あるいは特徴のいずれか、またはそれらの均等物を適切に備え、それらからなり、または、それらから基本的になる。さらに、本書で説明として開示された本発明は、具体的に本書で開示されていてもいなくても、ある要素がなくても実行できる。明らかに、本発明の数値の修正や改変は上記の教示を踏まえれば可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本書で具体的に説明されたのとは別に、本発明は実行することができる。
【符号の説明】
【００４９】
３００：二重変調ディスプレイ（二重変調装置）、３３０：バックライトインターフェース（第１の変調システム）、３４０：ＬＣＤインターフェース（第２の変調システム）。
【技術分野】
【０００１】
［著作権に関する注記］
本願の書面で開示されるものの一部に、著作権で保護されるものが含まれる。特許庁の出願に関するファイルや記録で閲覧できるものであれば、特許出願の書面や開示を誰が複製しても著作権者にとってはこれに対して異議を有するものではないが、それ以外については著作権者は全ての著作権を維持する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２００８年１月９日出願の米国仮特許出願第６１／０２０，１０４に基づく優先権を主張し、該仮特許出願はその全体を本願に参照して組み込む。
【０００３】
［発明の背景］
［発明の分野］
本発明は、アーティファクトの低減に関し、具体的にはＬＣＤフレアの低減に関する。本発明は、ＬＣＤやＬＥＤイメージを計算する既存のプロセスの改良を備える。
【背景技術】
【０００４】
ダイナミックレンジは、あるシーンの最高輝度部分と最低輝度部分との強度の比である。たとえば、ビデオ投影装置で投影されたイメージは、最大３００：１のダイナミックレンジを有する。
【０００５】
人間の視覚システムは、非常に高いダイナミックレンジのシーンの特徴を認識することができる。たとえば、ある人は、明るく陽に晒された昼間に、陽の差し込まないガレージの暗がりをのぞき込み、隣接した陽に晒された部分の輝度がそのシーンの暗がりの部分での輝度の数千倍高いような場合でも、その暗がりの物体の細部を見ることができる。そのようなシーンの現実的な表示を生成することは、１０００：１を超えるダイナミックレンジのディスプレイを必要とする。用語「高ダイナミックレンジ」は８００：１以上のダイナミックレンジを意味する。
【０００６】
最新のデジタルイメージ処理システムは、シーンのデジタル表現を捕捉し記録することができ、そのシーンのダイナミックレンジを保持する。コンピュータイメージ処理システムは、高ダイナミックレンジのイメージを合成することができる。しかし、現在のディスプレイ技術では、高ダイナミックレンジを忠実に再生する方法でイメージを表示することはできない。
【０００７】
Blackhamらの特許文献１は、スクリーンにイメージを投影するシステムを開示する。そのシステムは、光源からの光を変調する第１光変調器と第２光変調器とを有する。それぞれの光変調器は、光源からの光をピクセルレベルで変調する。両方の光変調器で変調された光はスクリーン上に投影される。
【０００８】
Gibbonらの特許文献２は、プレ変調器を含む投影システムを開示する。プレ変調器は、可変鏡ディスプレイ装置への入射光の光量をコントロールする。分かれたプレ変調器を用いて選定した領域（たとえば、ある象限）を暗くしてもよい。
【０００９】
Whiteheadらの特許文献３並びに関連特許および関連特許出願は、多くの技術を説明し、とりわけ、二重変調ディスプレイの実施と改良を説明しており、そこでは変調されたバックライト（局所輝度変調とも言われる）をディスプレイのフロント変調器（たとえば、ＬＣＤ）に投影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，９７８，１４２号
【特許文献２】国際出願第ＰＣＴ／ＵＳＯｌ／２１３６７号
【特許文献３】米国特許第６，８９１，６７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明者らは、ＬＣＤおよびＬＥＤイメージを計算するためのプロセスを改良する必要性を認識している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
一実施の形態で、本発明は、フロント変調器と、フロント変調器を照らす変調光を生成するようになされたバックライトと、イメージ信号をバックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号に処理するようになされたコントローラとを備えるディスプレイを提供し、バックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号の少なくとも一つは、アーティファクトを除去し、人為的影響（artificial effect）をそれらの信号により生成されるイメージに導入するコントロール信号を含む。アーティファクトは、たとえばＬＣＤフレアを含んでもよく、人為的影響は、たとえばベーリンググレア（veiling glare）を含んでもよい。ベーリンググレアは、たとえば、バックライトの形状により生ずる影響を最小にするようになされる。
【００１３】
別の実施の形態では、本発明は、フロント変調器と、フロント変調器を照らす変調光を生成するようになされたバックライトと、イメージ信号からバックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号を生成するようになされたコントローラとを備えるディスプレイを提供し、バックライトコントロール信号とフロント変調器コントロール信号の少なくとも一つはＬＣＤフレアの発生を最小にする値の調整を含む。値の調整は、たとえば表示されるイメージの可視フレアの減少を含み、ベーリンググレアの導入は、たとえばバックライトに関連するアーティファクトを目立たなくするようになされてもよい。
【００１４】
本発明はまた、ディスプレイの出力で可視であるフレアを決定する工程と、フレアが減少するようにバックライトの駆動レベルを調整する工程と、シミュレートしたベーリンググレアを追加する工程と、バックライトの形状を隠すようにベーリンググレアの形状を生成するバックライトのシミュレーションを調整する工程とを備える二重変調ディスプレイの駆動方法を含む、方法として具体化されてもよい。バックライトは、たとえばＬＥＤ配列を備えてもよく、バックライトシミュレーション調整はＬＥＤ配列の形状を隠す。
【００１５】
さらに別の実施の形態では、本発明は、変調バックライトと該変調バックライトにより照らされたフロント変調器とを備えるディスプレイを駆動する方法であって、イメージデータからフロント変調器イメージとシミュレートしたバックライトイメージとを計算する工程と、少なくとも一つのＬＥＤ「スカート」の位置を決定する工程と、ベーリンググレアをシミュレートする工程と、「スカート」がシミュレートしたグレアを超える領域を打ち消すようになされたバックライト抑制イメージを計算する工程と、バックライト抑制イメージを考慮してシミュレートしたバックライトを再計算する工程と、「見つからない」グレア光源を決定する工程と、見つからないグレア光源のそれぞれにベーリンググレアを計算する工程と、計算されたベーリンググレアを含む新しいＬＣＤイメージを構築する工程とを備える方法を含む。フロント変調器は、たとえばＬＣＤパネルを含み、バックライトは、たとえばＬＥＤ配列を含む。バックライトは、ＲＧＢ、ＲＧＢＷ、または、ＲＧＢプラス追加の色（単数あるいは複数）もしくは白色のＬＥＤ配列でもよい。
【００１６】
ベーリンググレアは、たとえば畳み込みを介してシミュレートされてもよい。領域を識別する工程は、たとえばシミュレートしたグレアを生成するのに使用される畳み込みを「スカート」のイメージから減じることを含んでもよい。識別された領域を抑制する工程は、たとえばシミュレートしたグレアの所定のイプシロンを「スカート」が超えるピクセルのそれぞれで乗算を用いることを備えてもよい。再計算の工程は、たとえばバックライト抑制イメージをバックライトシミュレーションを生成するのに用いるイメージデータの少なくとも一部に適用し、それからバックライトシミュレーションを再計算することを備えてもよい。
【００１７】
装置と方法のいずれの部分も、好都合なことに、汎用コンピュータまたはネットワークコンピュータのプログラムとして実施されてもよく、その結果は、いかなる汎用コンピュータまたはネットワークコンピュータに接続された出力装置上で表示され、または、出力または表示用のリモート装置に伝達されてもよい。さらに、コンピュータプログラム、データシーケンスおよび／またはコントロール信号で表現された本発明のいかなる構成要素は、無線放送および銅線、光ケーブル、同軸ケーブル等で伝送されるものを含むがこれらには限定されない、いかなる媒体における、ある周波数の電子信号放送（または伝送）として具体化されてもよい。
【００１８】
本発明のより完全な理解と本発明の付随する多くの長所は、添付の図面と関連して考慮したときに以下の詳細な説明を参照して本発明をよりよく理解すると、容易に得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、ＬＣＤフレアの図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の実施を説明する線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、ＬＣＤおよびＬＥＤイメージを計算する既存プロセスに対する改良を備える。ＨＤＲディスプレイで適用されるのが好ましいが、本発明の原理と特徴は、二重変調ディスプレイであって、変調器の１つがＬＣＤパネルであるディスプレイにも適用できる。ディスプレイのダイナミックレンジは、低くてよく、たとえば現在知られている変調バックライトＬＣＤパネルのいかなるものでもよい。
【００２１】
本発明の特定の改良は、暗い周囲の小さな明るい対象を照らす問題に取り組む。この場合、ＬＣＤパネルは暗い周囲でバックライト（たとえばＬＥＤ）からの全ての光をブロックすることはできず、よって、これらのＬＥＤのフレアは、ディスプレイの意図された外観を縮小する光のスカートを生成する。その対象が小さいので、輝度にベールを掛ける知覚効果ではＬＥＤフレアを隠すのには十分ではない。ＬＥＤを用いる変調バックライトでは、その対象がディスプレイを横切って移動すると、近接するＬＥＤはその対象を照らす必要に応じて点いたり消えたりして、これらのＬＥＤからのフレアは可視となり、よってＬＥＤ配列の形状が観察者に分かってしまう。
【００２２】
ここで図面を参照する。図面では類似の符号は同一のまたは対応する部品を示す。より具体的には図１を参照すると、ＬＣＤフレア１００の例が示される。図１に示されるように、フレア１００は、（１）小さな白い円、（２）ＬＥＤフレア、（３）意図された黒い周囲の３つの基本的部分から成る。
【００２３】
一実施の形態では、本発明は、ＬＥＤからのフレアがどこで可視となるのかを計算し、フレアが可視でなくなるまでＬＥＤ駆動レベルを調整し、追加でシミュレートしたベイリンググレアをイメージに追加して明るい小さな対象をシミュレートするプロセスである。そして、追加されたグレアは、ＬＥＤバックライトシミュレーションにより調整され、ＬＥＤ配列形状を隠す安定したグレア形状を生成する。例示のプロセスは、たとえばディスプレイのプロセッサやコントローラで実行されるが、図２に示され、ＬＣＤフレアの計算工程２１０、ＬＥＤ駆動レベルの調整（工程２２０）、シミュレートしたグレアの追加（工程２３０）、バックライトシミュレーションの調整（工程２４０）を含んでいる。
【００２４】
ＨＤＲディスプレイでは全ての対象のサイズに対してピーク明度とすることが難しいので、ディスプレイの輝度にベールを掛ける理想的な能力に全面的に依存することは好ましくはない。その代わり、小さな対象は、大きな対象と比較してはるかにぼやけてしか見えない。よって、小さな対象については、ＬＣＤパネルのコントラスト比は高周波数（空間）の詳細を提供する。
【００２５】
上記したように、現在のＬＣＤは、全ての光をブロックするわけではなく、よって、ＬＣＤを黒にセットしたとき、ＬＥＤバックライトからの光は弱まるが、完全に消されることはない。小さな明るい対象を照らすには、明るいＬＥＤを用いる（大きな明かるい対象だけでは十分ではなく、小さな明るい対象も必要とされる）。残念なことに、ＬＣＤが完全な黒にセットされても、ある光は通り抜ける。
【００２６】
よって、暗い（黒い）背景上の小さな明るい、たとえば円のような対象を照らすとき、一般的に３つの領域が観察される。
・小さな明るい中央の対象
・ＬＣＤの完全な黒の部分でのＬＥＤの周囲のスカート（フレアすなわちリーク）。これは、レベルの高い駆動ＬＥＤ上に位置する「中央スカート」を含み、「これを囲む周囲スカート部分」はＬＥＤの広い点広がり機能（ＰＳＦ）から形成される
・ＬＣＤの更に離れた黒い部分は、ＬＥＤによってあまり照らされず、完全に黒く見える
移動ＬＥＤ問題（Walking LED problems）は、小さな明るい対象を明るく照らそうとすることにより拡大される。しかし、その問題の重要な点は、入力イメージからＬＥＤ駆動値を計算するのに用いるダウンサンプルスキームである。
【００２７】
ぼやけ修正用に設計された種々のアルゴリズムの実施において、入力イメージは、ある量のフィルタでＬＣＤの解像度からＬＥＤバックライトユニット（ＢＬＵ）配列の解像度にスケーリング（平均）される。たとえば、ダウンサンプリングスキームは、基本的にボックスフィルタ（あるいはＬＥＤ目標値を計算する他のフィルタ）でよく、その実施により、たとえば黒の上の小さな明るい対象の１ピクセルの移動のような、入力イメージの小さな変更がＬＥＤの「目標値」をゼロへ、またはゼロからジャンプさせるシステムとなる。
【００２８】
Ｂｒｉｇｈｔｓｉｄｅ ＤＲ３７−Ｐディスプレイプロセッサを用いて、ＬＥＤを、孤立した小さな明るい対象を十分に照らすように「過駆動（over-drive）」することができる。ＭＡＴＬＡＢ上での参考実施と、ＤＲ３７−Ｐディスプレイプロセッサでの通常作動は、ＬＥＤの周囲のブロック平均輝度レベルを用いてＬＥＤ駆動レベルを決定する。よって、一般的に小さな明るい対象が一般的に照らされるのが不足し、より大きく明るい対象が小さな明るい対象の近くに移動すると、その小さな対象の明るさは増す。明るさのこの変化は好ましくはなく、スカートのアーティファクトは、小さな対象を一杯に照らそうとする、意図しない副次的影響である。
【００２９】
ダウンサンプルに続いて、ＬＥＤ駆動値が、隣接するＬＥＤの寄与を受けた光量を考慮しようとする「交換」プロセスにより計算される。交換工程は、均一な領域のＬＥＤ駆動値を低減し、周縁や孤立した対象で駆動値を増加する鮮鋭化フィルタと考えることができる。ＬＥＤ駆動値は、［０．０，１．０］の範囲に制限されるので、単一のＬＥＤは１フレームから次のフレームでオフと完全なオンの間でジャンプすることができる。
【００３０】
一実施の形態では、本発明は、たとえば以下の工程で具体化される。
１．標準的方法を用いて、ＬＣＤ１イメージとシミュレートしたバックライトイメージＢ１を計算する。
２．最小ＬＣＤ透過率を用いて、最終ＨＤＲディスプレイＤ１をシミュレートする。
３．シミュレートしたディスプレイからオリジナルの（スケーリングされた）ＨＤＲであるＨ０を減じ、ＬＥＤ「スカート」を位置決めする。これをイメージＬ１とする。
４．下記のベーリンググレア畳み込み式を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする。これをイメージＧ１とする。グレアフィルタのサイズに＋／−３ＬＥＤを用いる。
５．スカートがグレアを超過する領域を識別することにより、どこでＬＥＤスカートが抑制されなければならないかを決定する。このことは、上記の畳み込みイメージＧ１を（３）で計算されたスカートイメージＬ１から減じることにより行われ、その値があるイプシロン（ここでは０．０００５を用いる）を超えたならば、そのピクセルでベール／スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、１．０（単位スケーリング）を用いる。抑制を必要とするのは実際のＬＥＤ値であるので、結果として得られるイメージを最小化関数（たとえば、ガウス核）を用いてバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。これをバックライト抑制イメージＲｂとする。
６．上記のスケーリングＲｂをＬＥＤに適用した後、調整したバックライトコントロール値を用いて（１）のようにシミュレートしたバックライトイメージを再計算する。これをＢ２とする。
７．新しいディスプレイシミュレーションＤ２をオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲ入力Ｈ０から減じることにより、調整したディスプレイでの「見つからない」グレア光源を計算する。差のイメージの負の値をゼロにセットする。これをＳｍとする。
８．（４）からの畳み込み式に上記の光源Ｓｍを用いて、見つからないフレアを決定し、観察者は経験するはずだが、明るい点は今ではぼやけているので経験しないであろう見つからないフレアを決定する。これを見つからないフレアＧｍとする。
９．計算した「見つからないフレア」をオリジナル入力ＨＤＲ値に加え、新たな目標イメージＨ０＋Ｇｍとなる。この目標を用いて、バックライトイメージＢ２でのＬＣＤ２イメージ出力の実際の前面ピクセル値を計算する。
【００３１】
結果は、観察者が、実際のフレアを経験した領域でシミュレートしたフレアのある、残りのＬＥＤスカートを十分にマスキングした、ディスプレイとなる。
［説明］
Ｂ１ ＝ 物理単位
ＬＣＤ１イメージ ＝ 正規化単位
Ｄ１ = 物理単位
Ｈ０ = 物理単位（もともとは、正規化単位）
Ｌ１ = 物理単位
Ｇ１ = 物理単位
Ｌ１−Ｇ１= 物理単位
Ｒｂ = 正規化単位
Ｂ２ = 物理単位
Ｄ２ = 物理単位
Ｓｍ = 物理単位
Ｇｍ = 物理単位
Ｌ０＋Ｇｍ = 物理単位
ＬＣＤ２イメージ ＝ 正規化単位
この計算で最も費用の掛かる部分は、ディスプレイのベーリンググレアを計算する工程４と工程８である。ＬＣＤパネルの全解像度で比較的大きなグレアフィルタを用いるよりは、グレアフィルタを低周波数成分と高周波数成分に分離して、
・低周波数成分をダウンサンプルされたイメージに適用し、それからその結果をアップスケールする、
・高周波数成分をオリジナルイメージに適用する、
・２つの結果を一緒に足し合わせる。
【００３２】
この計算で次に費用の掛かる部分は、バックライトをシミュレートする工程１と工程６である。１つのオプションでは、工程１の結果を用い、それを工程６でＬＥＤの値が大きな量（または、どんな量でも）変化したときだけ調整する。このことは、光照射野シミュレーション計算を、ディスプレイの全てのＬＥＤに対してではなく、変化するＬＥＤ値に対してに制限する。しかし、入力のどんなフレームの全バックライトを計算するのに十分な処理能力が与えられる。
【００３３】
最後に、標準的方法を用いて工程１でＬＣＤ１とＢ１を計算するのではなく、一つの代案として大きな誤差（たとえば全ての／または多くのＬＥＤを点灯する）で開始して、アルゴリズムにそれらを小さくさせる（工程２−９）。
【００３４】
緩和アルゴリズムは、ＬＥＤの値を最初に設定するのに用いるダウンサンプルアルゴリズムに敏感にとてもなり易い。アルゴリズム対種々のダウンサンプルスキームの性能の分析によれば、それでも、ＬＥＤはオフからオンへそしてオフへの急激な切り換えに、イメージ中の小さな明るい対象の位置に非常に敏感であるダウンサンプルスキームを与える。
【００３５】
重大なパラメータは、ベイリング輝度関数（これは、観察者の広い分類に対してほぼ同じ関数であり、特定のディスプレイに縛られない）である。
本発明で実施される緩和技術は、黒い周囲の小さな明るい対象を照らす問題を解決するためのプロセスを含む。そのプロセスでは、先ずイメージの対象に対する予測ベーリンググレアを見直し／決定し、それを超えるＬＥＤスカートを抑制する。それから、プロセスは、見つからない刺激から存在するフレアのシミュレーションを加える。プロセスは、太陽や他の強いハイライトなど、通常存在するよりも遥かに明るい光源をシミュレートする追加の利益を有する。
【００３６】
本発明による例示的緩和技術は以下の工程を備える。
（１）ＬＥＤ駆動値を計算し、シミュレートしたバックライトイメージを計算し、ＬＣＤイメージを計算する工程。
（２）最小ＬＣＤ透過率を用いて最終ＨＤＲをシミュレートする工程。
（３）シミュレートしたディスプレイからオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲを減じてＬＥＤ「スカート」を位置決めする工程。
（４）畳み込み核を用いて、入力イメージの「完全な」ディスプレイと関連するベーリンググレアをシミュレートする工程。
（５）スカートがグレアを超過する領域を識別することによりどこでＬＥＤスカートを抑制すべきかを決定する工程。スカートがグレアを超過する領域を識別することは、（３）で計算したＬＥＤスカートイメージから畳み込みイメージを減じることにより行われ、その値がイプシロン（たとえば、０．０００５）を超えたとき、そのピクセルにベール／スカートの乗算を用いる。他のピクセルには、たとえば、単位スケーリング（１．０）を用いる。抑制を必要とするのは実際のＬＥＤ値であるので、結果として得られるイメージをバックライト六角格子分解能にダウンサンプルする。ダウンサンプルすることは、たとえば、工程（１）でＬＥＤ駆動値を計算するのに用いたのと同じダウンサンプル関数（たとえば、最小化関数｛理想的に｝、ガウス核など）を用いて行われる。
（６）調整したバックライトコントロール値を用いて（１）と同様にシミュレートしたバックライトイメージを再計算する工程。
（７）新たなディスプレイシミュレーションをオリジナルの（スケーリングした）ＨＤＲ入力から減じて、調整したディスプレイにおける「見つからない」グレア光源を計算する工程。差のイメージにおける負の値をゼロにセットする。
（８）見つからないフレアを決定するために（４）からの畳み込み式での上記の光源を用いる工程。見つからないフレアは、観察者が経験するはずであったが、今は明るいポイントがあまりにぼやけているので経験しないであろう。
（９）計算した「見つからない」フレアをオリジナルの入力ＨＤＲ値に加えて新たな目標イメージに到達する工程。この目標をＬＣＤ出力用の実際の前面ピクセル値を計算するのに用いる工程。
【００３７】
工程（４）の畳み込み核は、たとえば、次のように表わされる。
for angle = [0:degreesPerPixel:max_angle]
if angle < 0.5
mag (index) = 9.2 / (0.5＾2);
else
mag (index) = 9.2 / (angle＾2);
end
index++
end
他に使用可能な畳み込みは以下に類似したものである。
【００３８】
convolve[t=0,max_theta] ((1.58724464>t) ?
9.2 / ((t>.00291)?t:.00291)^3.44 :
9.2 * (1.5+t)/t)) ;
離心率（角）は角ピクセルからの角度で表現され、予測による見える距離に基づいて計算される。max_angleは、おおよそ１と４のＬＥＤ間隔の間であるのが典型的で、見える距離に基づき、たとえば７度に設定され、あるいは、畳み込み式がその最大値のパーセントの１／２未満に低下するとangle＝０に設定される。
【００３９】
このプロセスの結果は、観察者が実際のフレアを経験したはずの領域での、残りのＬＥＤスカートをマスキングするのに十分な、シミュレートしたフレアを有するディスプレイとなる。
【００４０】
上記のプロセスあるいは技術は、たとえば、図３に示す構造３００を備える二重変調ディスプレイで実施される。イメージデータ３０５はコントローラ３１０に入力され、プロセッサ３２０を含むコントローラにより処理され、プロセッサ３２０は、フレア識別装置３２２、駆動レベル調整装置３２４、ベールシミュレータ３２６、バックライトシミュレーション調整装置３２８を含み、それぞれは、上記のプロセス／技術の１つ以上に従って構成される。
【００４１】
バックライトインターフェース３３０は、ＬＥＤ配列３５０を駆動するデータを提供し、ＬＣＤインターフェースはフロントパネル３６０のＬＣＤを駆動するように構成される。ＬＥＤ配列３５０とフロントパネル３６０のＬＣＤは、上記のプロセスや技術の１つ以上に従って計算され／調整されるように二重変調を提供する。
【００４２】
図面に示された本発明の好適な実施の形態の説明において、明確化のために特定の専門用語を用いる。しかし、そのように選定された特定の専門用語に本発明を限定することは意図しておらず、それぞれの技術的要素は、類似の方法で作動する技術的に均等なもの全て含むことを理解すべきである。たとえば、ＬＥＤ ＢＬＵと記載したとき、レーザまたはシリコンベースの光アレイのようなもの、シリコン反射アレイ（たとえば、ＬＣｏＳ）、ＤＬＰ上のレーザ、電子ペーパー、有機光源（たとえば、ＯＬＥＤ）、あるいは、均等な機能や能力を有する他の光源装置など、いかなる他の均等な装置が、本書に記載されたか否かに関わらず、記載したものに取って代わることができる。さらに、本発明者らは、現在知られていない新たに開発された技術が、説明した部分に取って代わりうることも理解しており、それらも本発明の範囲から離れるものではない。二重変調ディスプレイシステム、サンプラ、フィルタ、ＬＣＤ、ＬＥＤ等を含むがそれらには限定されない全ての他の説明した項目もまた、いかなる全ての使用しうる均等物を考慮して理解されなければならない。
【００４３】
本発明の一部分は、コンピュータ技術の当業者にとっては明らかなように、本開示による教示に従ってプログラムされたマイクロプロセッサまたは専用デジタルコンピュータまたは従来の汎用コンピュータを用いて、都合よく実施される。
【００４４】
適切なソフトウェアコーディングは、ソフトウェア技術の当業者にとっては明らかなように、本開示による教示に基づいて優れたプログラマにより容易に作成できる。本発明を、本開示に基づいて当業者には明らかなように、特定用途向け集積回路の作成により、または、従来の構成回路の適切なネットワークを相互連結することにより実施してもよい。
【００４５】
本発明は、本発明のあるプロセスをコンピュータが実行するようにさせる、またはコントロールするのに使用される命令をそこに有する記憶媒体である、コンピュータプログラム製品を含む。記憶媒体は、フロッピディスク、ミニディスク（ＭＤ）、光ディスク、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ、ブルーレイ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤもしくはＤＶＤ ＲＷ＋／−、マイクロドライブ、および、光磁気ディスクを含むいかなるタイプのディスク、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ，ＤＲＡＭ、ＶＲＡＭ、フラッシュメモリ装置（フラッシュカード、メモリスティックを含む）、磁気または光カード、ＳＩＭカード、ＭＥＭＳ、ナノシステム（分子メモリＩＣを含む）、ＲＡＩＤ装置、リモートデータストレージ／アーカイブ／貯蔵、あるいは、命令および／またはデータを記憶するのに適したいかなるタイプの媒体や装置を含むが、これらには限定されない。
【００４６】
コンピュータ可読媒体のいずれか１つに記憶されて、本発明は汎用／専用コンピュータのハードウェアまたはマイクロプロセッサのいずれをもコントロールし、コンピュータまたはマイクロプロセッサがユーザまたは本発明の結果を利用する別の機構と情報交換できるようにするソフトウェアを含む。そのようなソフトウェアには、デバイスドライバ、オペレーティングシステム、および他のユーザアプリケーションが含まれるが、これらには限定されない。最終的に、そのようなコンピュータ可読媒体は、上記のように、本発明を実行するソフトウェアをさらに含む。
【００４７】
汎用／専用コンピュータまたはマイクロプロセッサのプログラミング（ソフトウェア）には、イメージのバックライトと最終的なディスプレイを計算／シミュレートすること、イメージ、イメージの対象、収差、フレア、グレア、スカート、ベール、および、本発明のプロセスの結果のディスプレイ、記憶または通信を識別し、加え、減じ、畳み込みおよび比較する計算を含むが、これらには限定されない本発明の教示を実施するソフトウェアモジュールが含まれる。
【００４８】
本発明は、本発明の要素、一部あるいは特徴のいずれか、またはそれらの均等物を適切に備え、それらからなり、または、それらから基本的になる。さらに、本書で説明として開示された本発明は、具体的に本書で開示されていてもいなくても、ある要素がなくても実行できる。明らかに、本発明の数値の修正や改変は上記の教示を踏まえれば可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の範囲内で、本書で具体的に説明されたのとは別に、本発明は実行することができる。
【符号の説明】
【００４９】
３００：二重変調ディスプレイ（二重変調装置）、３３０：バックライトインターフェース（第１の変調システム）、３４０：ＬＣＤインターフェース（第２の変調システム）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
観察者によって見られるべきイメージを投影するように構成された二重変調装置を駆動する方法であって、
第１の変調光を生成するように構成された第１の変調システムのために、所望のイメージデータに基づいて第１の駆動信号を計算すること、
前記観察者によって見られるべき前記イメージを生成するように前記第１の変調光をさらに変調するように構成された第２の変調システムのために、前記イメージデータに基づいて第２の駆動信号を計算することを備え、
前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のうちの少なくとも一つは、前記観察者によって見られるべき前記イメージの比較的暗い領域において高輝度部分を囲むスカート効果を取り除き、且つ前記観察者によって見られるべき前記イメージにアーティフィシャルグレアを付与するように調整される変調信号を含む、方法。
【請求項２】
前記アーティフィシャルグレアの形状は、バックライトの可視である領域を最小化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アーティフィシャルグレアは、安定したグレアを含むシミュレーションしたベーリンググレアを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の駆動信号は、光アレイからのレーザを制御するように構成された信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の駆動信号を、ＤＬＰ装置上のレーザを含む前記第１の変調システムに適用することを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ＤＬＰ上のレーザを有する前記第２の変調システムを照明すること、
前記第２の駆動信号を前記第２の変調システムに適用することを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アーティフィシャルグレアは、ベーリンググレアを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
レーザー光およびＬＥＤ源のうちの少なくとも１つを含む複数の光源を含む前記第１の変調システムに前記第１の駆動信号を適用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
イメージを表示するディスプレイであって、
前記イメージを投影するように構成された一連の光学要素であって、
第２の変調システムの変調器上に光パターンを投影するように構成される照明要素のアレイを含む第１の変調システムと、
光パターンを変調して前記イメージを生成するように構成される第２の変調システムと、
前記第１及び第２の変調システムを活性化させて、前記イメージのスカート効果又はフレアを最小化し、ディスプレイの望ましくないアーティファクトを目立たなくするアーティフィシャル効果を付与するように構成されるコントローラとを含む、前記一連の光学要素を備える、ディスプレイ。
【請求項１０】
前記アーティフィシャル効果は、最小化されたスカート効果又はフレアを含む前記イメージの領域に付与されたアーティフィシャルグレアである、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記望ましくないグレアは、移動アーティファクトを含み、前記アーティフィシャル効果は、安定したグレアを含む、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１の変調システムは、ＤＬＰ装置上のレーザを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記アーティフィシャル効果は、二重変調ディスプレイの第１の変調システムの１個から４個の照明要素に対応する表示されるべきイメージの領域を畳み込みする畳み込み核に基づくアーティフィシャルグレアである、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記第１の変調システムは、複数のＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、レーザ、デジタル光処理（ＤＬＰ）装置、変調に基づくマイクロミラー、反射シリコン変調器、ＤＬＰシステム上のレーザのうちの少なくとも１つを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記アーティフィシャル効果は、０度の視野角で最大値のパーセントの１／２未満に低下する値を生成する小さな明るい領域を含む表示すべきイメージの領域の畳み込みに基づく、請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記畳み込みは、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）イメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、１０００：１以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を生成する、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１の変調システムは、シリコン上の液晶（ＬＣｏＳ）変調器を含み、
前記畳み込みは、ＨＤＲイメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、１０００：１以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を生成する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１】
観察者によって見られるべきイメージを投影するように構成された二重変調装置を駆動する方法であって、
第１の変調光を生成するように構成された第１の変調システムのために、所望のイメージデータに基づいて第１の駆動信号を計算すること、
前記観察者によって見られるべき前記イメージを生成するように前記第１の変調光をさらに変調するように構成された第２の変調システムのために、前記イメージデータに基づいて第２の駆動信号を計算することを備え、
前記第１の駆動信号および前記第２の駆動信号のうちの少なくとも一つは、前記観察者によって見られるべき前記イメージの比較的暗い領域において高輝度部分を囲むスカート効果を取り除き、且つ前記観察者によって見られるべき前記イメージにアーティフィシャルグレアを付与するように調整される変調信号を含む、方法。
【請求項２】
前記アーティフィシャルグレアの形状は、バックライトの可視である領域を最小化する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アーティフィシャルグレアは、安定したグレアを含むシミュレーションしたベーリンググレアを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の駆動信号は、光アレイからのレーザを制御するように構成された信号を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の駆動信号を、ＤＬＰ装置上のレーザを含む前記第１の変調システムに適用することを備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
ＤＬＰ上のレーザを有する前記第２の変調システムを照明すること、
前記第２の駆動信号を前記第２の変調システムに適用することを備える、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アーティフィシャルグレアは、ベーリンググレアを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
レーザー光およびＬＥＤ源のうちの少なくとも１つを含む複数の光源を含む前記第１の変調システムに前記第１の駆動信号を適用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
イメージを表示するディスプレイであって、
前記イメージを投影するように構成された一連の光学要素であって、
第２の変調システムの変調器上に光パターンを投影するように構成される照明要素のアレイを含む第１の変調システムと、
光パターンを変調して前記イメージを生成するように構成される第２の変調システムと、
前記第１及び第２の変調システムを活性化させて、前記イメージのスカート効果又はフレアを最小化し、ディスプレイの望ましくないアーティファクトを目立たなくするアーティフィシャル効果を付与するように構成されるコントローラとを含む、前記一連の光学要素を備える、ディスプレイ。
【請求項１０】
前記アーティフィシャル効果は、最小化されたスカート効果又はフレアを含む前記イメージの領域に付与されたアーティフィシャルグレアである、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１１】
前記望ましくないグレアは、移動アーティファクトを含み、前記アーティフィシャル効果は、安定したグレアを含む、請求項９に記載のディスプレイ。
【請求項１２】
前記第１の変調システムは、ＤＬＰ装置上のレーザを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１３】
前記アーティフィシャル効果は、二重変調ディスプレイの第１の変調システムの１個から４個の照明要素に対応する表示されるべきイメージの領域を畳み込みする畳み込み核に基づくアーティフィシャルグレアである、請求項１２に記載のディスプレイ。
【請求項１４】
前記第１の変調システムは、複数のＬＥＤ、ＬＥＤアレイ、レーザ、デジタル光処理（ＤＬＰ）装置、変調に基づくマイクロミラー、反射シリコン変調器、ＤＬＰシステム上のレーザのうちの少なくとも１つを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【請求項１５】
前記アーティフィシャル効果は、０度の視野角で最大値のパーセントの１／２未満に低下する値を生成する小さな明るい領域を含む表示すべきイメージの領域の畳み込みに基づく、請求項１４に記載のディスプレイ。
【請求項１６】
前記畳み込みは、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）イメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、１０００：１以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を生成する、請求項１５に記載のディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１の変調システムは、シリコン上の液晶（ＬＣｏＳ）変調器を含み、
前記畳み込みは、ＨＤＲイメージデータ上で実行され、前記ディスプレイは、１０００：１以上のコントラスト比を有する高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）を生成する、請求項９〜１１のいずれか１項に記載のディスプレイ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−７７０２０（Ｐ２０１３−７７０２０Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２７４６０８（Ｐ２０１２−２７４６０８）
【出願日】平成２４年１２月１７日（２０１２．１２．１７）
【分割の表示】特願２０１０−５４２３１１（Ｐ２０１０−５４２３１１）の分割
【原出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（５０７２３６２９２）ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション (82)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月１７日（２０１２．１２．１７）
【分割の表示】特願２０１０−５４２３１１（Ｐ２０１０−５４２３１１）の分割
【原出願日】平成２１年１月６日（２００９．１．６）
【出願人】（５０７２３６２９２）ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション (82)
【Ｆターム（参考）】
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