(57)【要約】  右及び左画像データを使用する３Ｄ又は多視点ディスプレイ用バックライトの０次元減光方法。この方法は、右及び左画像データの右及び左ピクセル輝度値を受信し、平均輝度値に基づく、若しくは輝度の百分位数値に基づく係数、又は左及び右ピクセル輝度値の絶対差を更に含む修正係数を使用して、右及び左ピクセル輝度値をリマッピングする。係数又は修正係数は、視差の考慮に基づいて特定の右及び左ピクセル輝度値をリマッピングするように選択的に使用される。この方法は、ディスプレイの輝度を知覚可能に又は実質的に損なうことなくバックライトを減光することにより節電をもたらす。
2013514003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
右及び左画像データを使用するディスプレイの０次元減光方法であって、
右ピクセル輝度値を有する右画像データを受信する工程と、
左ピクセル輝度値を有する左画像データを受信する工程と、
平均又は百分位数統計値に基づく輝度値（Ｌａ）に基づいて第１係数を使用し、前記右ピクセル輝度値と前記左ピクセル輝度値との差に基づいて第２係数を使用し、前記右及び左ピクセル輝度値を修正する工程と、を含み、
前記修正工程が、視差の考慮に基づいて前記第１係数又は第２係数を選択的に使用することを含む、方法。
【請求項２】
前記第１係数がＬｓ／Ｌａを含み、ＬｓがＬａに基づいて変換された輝度値である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
Ｌａが、輝度視差を有する前記右及び左画像データの値に基づく輝度値又は百分位数に基づく平均である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２係数が絶対差｜Ｌｒ−Ｌｌ｜を含み、Ｌｒが前記右ピクセル輝度値の１つであり、Ｌｌが前記左ピクセル輝度値の１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａ以下の場合、前記修正工程が、前記第１係数を選択的に使用して、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａより大きい場合、前記修正工程が、前記第２係数を選択的に使用し、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記受信工程が、３Ｄディスプレイ用の前記右及び左画像データを受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記受信工程が、多視点ディスプレイ用の前記右及び左画像データを受信することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
右及び左画像データを使用するディスプレイを０次元減光するためのシステムであって、
右ピクセル輝度値を有する右画像データを受信し、
左ピクセル輝度値を有する左画像データを受信し、
平均又は百分位数統計値に基づく輝度値（Ｌａ）に基づいて第１係数を使用し、前記右ピクセル輝度値と前記左ピクセル輝度値との差に基づいて第２係数を使用し、前記右及び左ピクセル輝度値を修正するように、構成されたコントローラを備え、
前記修正が、視差の考慮に基づいて前記第１係数又は第２係数を選択的に使用することを含む、システム。
【請求項１０】
前記第１係数がＬｓ／Ｌａを含み、ＬｓがＬａに基づいて変換された輝度値である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２係数が絶対差｜Ｌｒ−Ｌｌ｜を含み、Ｌｒが前記右ピクセル輝度値の１つであり、Ｌｌが前記左ピクセル輝度値の１つである、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａ以下の場合、前記コントローラが、前記第１係数を選択的に使用して、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａより大きい場合、前記コントローラが、前記第２係数を選択的に使用して、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラが、３Ｄディスプレイ用の前記右及び左画像データを受信するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラが、多視点ディスプレイ用の前記右及び左画像データを受信するように構成される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
０次元減光を有する３Ｄディスプレイであって、
液晶ディスプレイパネルと、
右画像データと左画像データとの間で変調可能な光源を有するバックライトと、
前記液晶ディスプレイパネルと前記バックライトとの間に配置された両面プリズムフィルムと、
前記バックライトに連結されたコントローラと、を含み、前記コントローラが、
右ピクセル輝度値を有する前記右画像データを受信し、
左ピクセル輝度値を有する前記左画像データを受信し、
平均又は百分位数統計値に基づく輝度値（Ｌａ）に基づいて第１係数を使用し、前記右ピクセル輝度値と前記左ピクセル輝度値との差に基づいて第２係数を使用し、前記右及び左ピクセル輝度値を修正するように、構成されており、
前記修正が、視差の考慮に基づいて前記第１係数又は第２係数を選択的に使用することを含む、３Ｄディスプレイ。
【請求項１７】
前記第１係数がＬｓ／Ｌａを含み、ＬｓがＬａに基づいて変換された輝度値である、請求項１６に記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１８】
前記第２係数が絶対差｜Ｌｒ−Ｌｌ｜を含み、Ｌｒが前記右ピクセル輝度値の１つであり、Ｌｌが前記左ピクセル輝度値の１つである、請求項１６に記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項１９】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａ以下の場合、前記コントローラが、前記第１係数を選択的に使用して、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正するように構成される、請求項１６に記載の３Ｄディスプレイ。
【請求項２０】
前記ピクセル値Ｌｒ又はＬｌがＬａより大きい場合、前記コントローラが、前記第２係数を選択的に使用して、前記右及び左画像データの特定フレームで前記右及び左ピクセル輝度値（Ｌｒ及びＬｌ）の一方を修正するように構成される、請求項１６に記載の３Ｄディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
典型的な０次元のバックライト減光は、減光されたバックライト及び変換された画像が１００％のバックライト及び通常の画像と比べて同等の輝度感覚をもたらすように、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のピクセルを変換（リマッピング（remap））又は開放する。この０次元減光の利点はバックライトの節電であり、これは携帯用バッテリーで作動するディスプレイにおいて重要な利点である。ピクセル修正アルゴリズムは、０次元減光を実行するために開発されてきた。これらのアルゴリズムは、ピクセル輝度の統計分析を伴い、例えば、平均フレーム輝度又は輝度の百分位数統計値に基づくことがある。これらのアルゴリズムを使用する節電性能は、実験的に実証されており、適度なディスプレイ輝度感覚を維持しながらも３倍程度になることがある。ただし、これらのアルゴリズムは、単視点ディスプレイで使用するために開発されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
したがって、３Ｄ又は多視点ディスプレイ用の０次元減光の必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明に従った方法は、右及び左画像データを使用するディスプレイの０次元減光を提供する。この方法は、右ピクセル輝度値を有する右画像データと、左ピクセル輝度値を有する左画像データと、を受信する工程を含む。右及び左ピクセル輝度値は、平均又は百分位数統計値に基づく輝度値に基づいた第１係数と、右ピクセル輝度値と左ピクセル輝度値との差に基づいた第２係数とを使用して修正される。修正工程は、起こり得る視差を減らす分析を考慮して、第１係数又は第２係数を選択的に使用することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
添付図面は本明細書の一部に組み込まれ、及びそれを構成するものであって、本発明の利点と原則を、その記述と共に説明する。これらの図面では、
【図１】例示のディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ａ】動作中の例示の自動立体３Ｄディスプレイ装置の概略的側面図。
【図２Ｂ】動作中の例示の自動立体３Ｄディスプレイ装置の概略的側面図。
【図３】直線的なピクセルリマッピングアルゴリズムを示すグラフ。
【図４】リマッピングアルゴリズムのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
本発明の実施形態は、右及び左画像データの輝度の視差情報を維持する３Ｄディスプレイ用バックライトの均一又は０次元減光方法を含む。
【０００６】
３Ｄディスプレイ
図１は、例示の３Ｄ自動立体ディスプレイ装置１０の概略的側面図である。ディスプレイ装置は、所要フレーム応答時間を有するＬＣＤパネル２０と、ＬＣＤパネル２０に光を供給するように配置されたバックライト３０と、を含む。バックライト３０は、少なくとも９０ヘルツの速度で光源３２と３４との間で変調可能な、右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４を含む。バックライト３０は、光源３４から受光するための端部３３と、光源３２から受光するための端部３１と、を有するライトガイド３５を含む。光源３２及び３４は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）で実施されてもよい。片側にプリズム、もう片側に小型レンズを有する両面プリズムフィルム４０が、ＬＣＤパネル２０とバックライト３０との間に配置されている。
【０００７】
同期駆動素子５０は、バックライト３０、光源３２及び３４、並びにＬＣＤパネル２０と電気的に接続されている。同期駆動素子５０は、１秒当たり９０フレーム以上の速度で画像フレームがＬＣＤパネル２０に供給されるように、右目画像用固体光源３２及び左目画像用固体光源３４の作動及び停止（変調）を同期させて、ちらつきのないビデオ又はレンダリングされたコンピューターグラフィックスを生成する。画像供給装置６０は、同期駆動素子５０に接続され、画像フレーム（右目画像及び左目画像）をＬＣＤパネル２０に供給する。画像供給装置６０により供給される画像は、ビデオ又はコンピュータでレンダリングされたグラフィックスを含んでいてもよい。同期駆動素子５０が、例えば、カスタムの固体光源駆動電子装置と連結したＷｅｓｔａｒ  ＶＰ−７ビデオアダプタ（Ｗｅｓｔａｒ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｓｔ．Ｃｈａｒｌｅｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ））などの、ビデオインターフェースを含むことができる。
【０００８】
図２Ａ及び２Ｂは、動作中のディスプレイ装置１０の概略的側面図である。図２Ａでは、左目画像用固体光源３４が点灯しており、右目画像用固体光源３２は点灯していない。この状態で、左目画像用固体光源３４から放射された光は、バックライト３０を通過し、両面プリズムシート４０、及びＬＣＤパネル２０を通過して、視聴者又は観察者の左目１ａに向けられた左目画像を供給する。図２Ｂでは、右目画像固体光源３２が点灯しており、左目画像固体光源３４は点灯していない。この状態で、右目用固体光源３２から放射された光は、バックライト３０を通過し、両面プリズムシート４０、及びＬＣＤパネル２０を通過して、視聴者又は観察者の右目１ｂに向けられた右目画像を供給する。
【０００９】
毎秒少なくとも４５の左目画像及び少なくとも４５の右目画像を視聴者に供給することにより（右目画像と左目画像を交互に、また画像は前回の画像ペアの繰り返しである可能性がある）、ちらつきのない３Ｄ画像を視聴者に提供する。したがって、光源３２及び３４の切り換えと同期化して交代することで、コンピュータでレンダリングされた又は適切に配置された静止画像カメラ若しくはビデオ画像カメラによって得られた右及び左の異なる視点の画像を表示することにより、視聴者は２つの異なる画像を視覚的に融合させることができ、その結果、平面のディスプレイパネルから奥行きの感覚を作り出す。３Ｄディスプレイの実施例は、米国特許第７，５２８，８９３号により詳細に記載されている。
【００１０】
３Ｄディスプレイの０次元減光
上記の３ＤディスプレイなどのＬＥＤバックライトディスプレイでは、ピクセル輝度Ｌは、赤、緑、及び青（ＲＧＢ）サブピクセル値を合計することにより、すなわち、Ｌ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１４４Ｂにより得られる。それぞれの１バイトのＲＧＢ値は０〜２５５である。つまり、０≦Ｌ≦２５５である。Ｌ値におけるＲＧＢの重み付け係数は、視聴者に知覚される強度に対する各ＲＧＢ構成要素の寄与の程度に基づいて選択されており、緑が最大で青が最小であるが、異なる係数を使用してもよい。正規化された小数のパルス幅変調（ＰＷＭ）値及びＬＥＤバックライトのデューティサイクルは、ＰＷＭ＝Ｌ／２５５に等しい。バックライトの減光は、バックライト内のＬＥＤを駆動する信号のＰＷＭにより実施される。
【００１１】
本発明の実施形態のピクセル輝度アルゴリズムは、このような３Ｄディスプレイの減光の修正を提供する。特に、３Ｄディスプレイでは、左及び右画像の特定ピクセルの輝度が高コントラストを示す場合、左及び右画像を特別に考慮する必要がある。望ましい３Ｄ体験を維持するには、このコントラストを維持する必要がある。したがって、ピクセル輝度修正アルゴリズムは、左及び右のピクセル輝度値の差を考慮に入れる。
【００１２】
ピクセルリマッピングの方法は図３に示されており、新しい又はリマッピングされたピクセル輝度値Ｌｎが旧ピクセル輝度値Ｌｏに対してプロットされている。「変更なし」の状態は単一勾配を有する実線６２で示され、旧ピクセル輝度値Ｌｏに等しい新ピクセル輝度値Ｌｎが得られる。破線は、２本の直線（線分６４及び６６）を使用した変換又はリマッピングを示す。図３の破線の変曲点（６８）は、平均フレーム輝度Ｌａ又は他の好適な統計パラメーターに基づくことができ、新輝度値Ｌｎの目盛り上に値Ｌｓが得られる。線分６６で示されるように、Ｌａより大きい値でのピクセル差は圧縮されるであろう。したがって、この領域（線分６６）に生じる左及び右視点の視差は、０次元減光により失われる危険性がある。３Ｄディスプレイの０次元減光は、輝度視差を有する画像ピクセルのピクセル輝度値に基づいて変曲点６８を修正する。視差とは、両目の水平隔離から生じる、左目及び右目で見た物体の画像位置の差を意味する。視差は、立体視における２次元網膜像から奥行き情報を得るために使用される。この場合、視差とは、３Ｄの奥行き感覚を引き起こす、水平隔離に基づく左及び右画像の差を意味する。別の実施態様では、修正アルゴリズムは、すべての視差値を考慮に入れるわけではなく、むしろヒトの視覚系の感度の点から著しく異なるそれらのピクセル差を考慮に入れるだけであってもよい。
【００１３】
図３から、引き上げ係数ＦをＬｓ／Ｌａの比として定義することができる。Ｆの値は、１より大きく、ディスプレイ製造業者又は視聴者により設定される。アルゴリズムは、画像データの特定フレームでの左ピクセル輝度値Ｌｌと右ピクセル輝度値Ｌｒとの差を考慮に入れ、式（１）で修正引き上げ係数Ｆｍを決定する。
【００１４】
【数１】
2013514003.tif 000003
【００１５】
２本の直線線分６４及び６６のリマッピングの式は、式（２）により与えられる。
【００１６】
【数２】
2013514003.tif 000004
【００１７】
式（１）及び（２）は電子的に実施される。図４は、式（１）及び（２）の結果を使用するリマッピングアルゴリズム７０のフローチャートである。アルゴリズム７０は、例えば、同期駆動素子５０内のコントローラなどのプロセッサにより実行されるソフトウェアで、又はハードウェアモジュールを使用するコントローラで、又はソフトウェア及びハードウェアの組み合わせで実施されてもよい。例えば、式（１）及び（２）に加えて、アルゴリズム７０は、上記のＷｅｓｔａｒ  ＶＰ−７ビデオアダプタで電子的に実施されてもよい。表１は、アルゴリズム７０の実施に用いる視差値を決定するためのコードの例を提供する。表１のコードは、説明のみを目的として値Ｌａに輝度視差を有するピクセルの第７５百分位数値を使用しているが、例えば、特定のディスプレイ装置に応じてＬａに異なる百分位数値を使用してもよい。
【００１８】
アルゴリズム７０は、係数Ｆ及びＦｍを使用してリマッピングを実行する。係数Ｆは、Ｌｓ及びＬａから決定される（工程７２）。値Ｌｓは、例えば、輝度視差を有するピクセルの百分位数値として設定され（工程７４）、Ｌａは、ピクセルの統計値を使用して決定される（工程７６）。つまり、ピクセル輝度値に統計手法を適用し、対応するディスプレイの外観又はディスプレイの算出輝度に基づいてＬａに最適な又は所望の値を決定し、様々なＬａ値を使用できる。値Ｌａは、バックライト減光のためにＰＷＭ値を得るためにも使用される（工程７８）。係数Ｆｍは、｜Ｌｒ−Ｌｌ｜を使用してＦから決定される（工程８６）。アルゴリズムは、画像データの特定フレームに対して元の右及び左ピクセル輝度値Ｌｒ及びＬｌを決定し（工程８０）、それらをリマッピングする。Ｌｒ又はＬｌがＬａ以下の場合（工程８２）、Ｆを使用して右及び左ピクセル輝度値Ｌｒ、ｌを修正する（工程８４）。Ｌｒ又はＬｌがＬａより大きい場合（工程８２）、Ｆｍを使用して右及び左ピクセル輝度値Ｌｒ、ｌを修正する（工程８８）。用語「フレーム」は、特定のディスプレイでの右及び左画像データの全フレーム、又はディスプレイ上のデータの任意の部分フレームを意味する。
【００１９】
３Ｄディスプレイに関して記載されているが、０次元減光は、右及び左画像データを使用するいずれの多視点システムにも実行され得る。多視点ディスプレイの実施例は、米国特許出願公開第２００９／０１６７６３９号に記載されている。
【００２０】
【表１】
2013514003.tif 000005
【図１】
2013514003.tif 000006
【図２Ａ】
2013514003.tif 000007
【図２Ｂ】
2013514003.tif 000008
【図３】
2013514003.tif 000009
【図４】
2013514003.tif 000010
【国際調査報告】
2013514003.tif 000011