(57)【要約】  本開示は、デジタル画像のトーンベースのハーフトーン化のための方法、装置、およびコンピュータ記憶媒体上で符号化されたコンピュータプログラムを提供する。ローカル画像特徴およびトーンレベルの知識を活用することによって、ハーフトーン化方法は、誤差拡散とマスクベースのディザリングとの間で適応的に切り替えられ得、境界アーティファクトが低減される。スマートな量子化誤差切り詰め方式をさらに利用することによって、誤差拡散の方法に固有のアーティファクトもまた低減される。この方法は、従来の方法と比較して、スチールアプリケーションとビデオアプリケーションの両方で、より高品質のハーフトーン画像を常に生成する。
2014531619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ上に画像をレンダリングする方法であって、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップと、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するステップと、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、
前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するステップと、
そうでない場合、
ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記方法が、前記ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることから生じるディザリング誤差を、誤差拡散フィルタに追加するステップをさらに含み、前記入力ピクセルの量子化から生じる前記量子化誤差を拡散することが、前記誤差拡散フィルタに基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記量子化誤差しきい値を上回る量子化誤差が、スパースでないテクスチャを示し、前記量子化誤差しきい値を下回る量子化誤差が、スパースなテクスチャを示す、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記量子化誤差しきい値が、入力画像ビット深度の割合に少なくとも部分的に基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記量子化誤差しきい値が、前記入力ピクセルの最大値の約2パーセントと3パーセントとの間である、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記エッジ強度測定値が、ラプラシアンフィルタを用いて前記領域をフィルタ処理する、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記エッジしきい値が、前記ラプラシアンフィルタの最大値の約6パーセントである、請求項6に記載の方法。
【請求項８】
前記誤差拡散プロセスが、フロイドスタインバーグ誤差拡散である、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記ディザリング誤差を前記拡散フィルタに追加する前に、前記ディザリング誤差が切り詰められる、請求項2に記載の方法。
【請求項１０】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域の寸法が、5ピクセル×5ピクセルである、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域の寸法が、7ピクセル×7ピクセルである、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
前記入力ピクセルの前記領域が、前記入力画像中の前記入力ピクセルの約1パーセント未満を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを中心とする、請求項1に記載の方法。
【請求項１５】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、入力ピクセル値がスパーストーン範囲内であると見なされる、請求項1に記載の方法。
【請求項１７】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項1に記載の方法。
【請求項１８】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項1に記載の方法。
【請求項１９】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
ディスプレイ上に画像をレンダリングするための方法であって、
前記画像の複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
第1のハーフトーン化プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第1のハーフトーンピクセルを計算するステップと、
第2のハーフトーン化プロセスを前記それぞれの入力ピクセルに適用して、第2のハーフトーンピクセルを計算するステップと、
前記それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、前記第1および前記第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するステップと
を含む方法。
【請求項２１】
前記第1のハーフトーン化プロセスが、マスクベースのディザリングであり、前記第2のハーフトーン化プロセスが、誤差拡散である、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２３】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の3ピクセル×3ピクセル領域である、請求項20に記載の方法。
【請求項２４】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の5ピクセル×5ピクセル領域である、請求項20に記載の方法。
【請求項２５】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の7ピクセル×7ピクセル領域である、請求項20に記載の方法。
【請求項２６】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルを含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２７】
電子ディスプレイと、
ディスプレイ制御モジュールであり、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信すること、
前記複数の前記入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断すること、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成すること
によって、出力ピクセルを生成すること、
そうでない場合、ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成すること、および
前記生成された出力ピクセルの各々を前記電子ディスプレイ上にレンダリングして、表示されたハーフトーン画像を形成すること
を行うように構成されたディスプレイ制御モジュールと
を備えるディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記ディスプレイ制御モジュールが、前記ノイズ成分を追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることから生じるディザリング誤差を、誤差拡散フィルタに追加するようにさらに構成され、前記入力ピクセルの量子化から生じる前記量子化誤差を拡散することが、前記誤差拡散フィルタに基づく、請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
前記エッジ強度測定値が、ラプラシアンフィルタを用いて前記領域をフィルタ処理する、請求項27に記載の装置。
【請求項３０】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項27に記載の装置。
【請求項３１】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルである、請求項27に記載の装置。
【請求項３２】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項27に記載の装置。
【請求項３３】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項27に記載の装置。
【請求項３４】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項27に記載の装置。
【請求項３５】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項27に記載の装置。
【請求項３６】
前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項35に記載の装置。
【請求項３７】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項36に記載の装置。
【請求項３８】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項35に記載の装置。
【請求項３９】
前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項38に記載の装置。
【請求項４０】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項35に記載の装置。
【請求項４１】
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するための手段と、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するための手段と、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するための手段と、
前記量子化誤差が前記量子化誤差しきい値よりも大きいか、または、前記エッジ強度測定値が前記エッジしきい値未満である場合、ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するための手段と
を備えるディスプレイ装置。
【請求項４２】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項41に記載の装置。
【請求項４３】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項41に記載の装置。
【請求項４４】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項41に記載の装置。
【請求項４５】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項41に記載の装置。
【請求項４６】
画像の複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
第1のハーフトーン化プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第1のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、
第2のハーフトーン化プロセスを前記それぞれの入力ピクセルに適用して、第2のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、
前記それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、前記第1および前記第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための手段と
を備えるディスプレイ装置。
【請求項４７】
第1のハーフトーン化プロセスを適用するための前記手段が、フロイドスタインバーグ誤差拡散を実施するディスプレイコントローラを含む、請求項46に記載の装置。
【請求項４８】
第2のハーフトーン化プロセスを適用するための前記手段が、マスクベースのディザリングを実施するディスプレイコントローラを含む、請求項46に記載の装置。
【請求項４９】
前記第1および前記第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための前記手段が、入力トーン、ならびにそのローカルエリアの空間周波数成分を解析して、前記第1のハーフトーンピクセルを選択するか、前記第2のハーフトーンピクセルを選択するかを判断する、ディスプレイコントローラによって実施されるスイッチである、請求項46に記載の装置。
【請求項５０】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項46に記載の装置。
【請求項５１】
処理回路に方法を実行させる、その上に記憶された命令を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法が、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップと、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するステップと、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、
前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するステップと、
そうでない場合、
ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するステップと
を含むコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５２】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５３】
前記方法が、マスクを用いて前記入力ピクセルをディザリングすることから生じるディザリング誤差を、誤差拡散フィルタに追加するステップをさらに含み、前記入力ピクセルの量子化から生じる前記誤差を拡散することが、前記誤差拡散フィルタに基づく、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５４】
前記量子化誤差しきい値を上回る量子化誤差が、スパースでないテクスチャを示し、前記量子化誤差しきい値を下回る量子化誤差が、スパースなテクスチャを示す、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５５】
前記誤差拡散プロセスが、フロイドスタインバーグ誤差拡散を含む、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５６】
前記ディザリング誤差を前記拡散フィルタに追加する前に、前記誤差が切り詰められる、請求項53に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５７】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５８】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項５９】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項51に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電子ディスプレイ、たとえば、干渉変調器を含むディスプレイのための、ハーフトーン化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気機械システム(EMS)は、電気的および機械的要素と、アクチュエータと、トランスデューサと、センサーと、光学的構成要素(たとえば、ミラー)と、電子回路とを有するデバイスを含む。電気機械システムは、限定はしないが、マイクロスケールおよびナノスケールを含む、様々なスケールで製造され得る。たとえば、マイクロ電気機械システム(MEMS:microelectromechanical system)デバイスは、約1ミクロンから数百ミクロン以上に及ぶサイズを有する構造を含むことができる。ナノ電気機械システム(NEMS:nanoelectromechanical system)デバイスは、たとえば、数百ナノメートルよりも小さいサイズを含む、1ミクロンよりも小さいサイズを有する構造を含むことができる。電気および電気機械デバイスを形成するために、堆積、エッチング、リソグラフィを使用して、ならびに/あるいは、基板および/または堆積された材料層の部分をエッチング除去するかまたは層を追加する、他の微細加工プロセスを使用して、電気機械要素が作成され得る。
【０００３】
1つのタイプの電気機械システムデバイスは干渉変調器(IMOD:interferometric modulator)と呼ばれる。本明細書で使用する干渉変調器または干渉光変調器という用語は、光学干渉の原理を使用して光を選択的に吸収および/または反射するデバイスを指す。いくつかの実施態様では、干渉変調器は伝導性プレートのペアを含み得、そのペアの一方または両方は、全体的にまたは部分的に、透明でおよび/または反射性であり、適切な電気信号の印加時の相対運動が可能であり得る。一実施態様では、一方のプレートは、基板上に堆積された固定層を含み得、他方のプレートは、エアギャップによって固定層から分離された反射膜を含み得る。別のプレートに対するあるプレートの位置は、干渉変調器に入射する光の光学干渉を変化させることがある。干渉変調器デバイスは、広範囲の適用例を有しており、特にディスプレイ能力がある製品の場合、既存の製品を改善し、新しい製品を作成する際に使用されることが予期される。
【０００４】
デジタル画像は、1ピクセル当たり24ビット(bpp)のRGBデータとして符号化され得、このデータは、典型的には、より高いビット深度のものであると見なされる。しかしながら、多数の画像レンダリングデバイス(たとえば、プリンタ、ディスプレイなど)は、1ピクセル当たりほんのいくつかの異なる色またはグレーレベル(白黒画像の場合)をもつバイレベル(bi-level)またはマルチレベルなど、より低いビット深度を有する。たとえば、多数のプリンタは、1チャネル当たり1ビット(3bpp)のみをレンダリングし得る。いくつかの色反射型ディスプレイ、たとえば、アナログ電気機械ディスプレイデバイスは、1チャネル当たり2ビット(3チャネル色では合計6bpp)をレンダリングし得る。より低いビット深度デバイスを使用して入力画像をレンダリングするために、より高いビット深度の入力画像を量子化することは、多数の画像アーティファクト(バンディング、疑似色、輪郭化(contouring)など)が出力画像中に現れることにつながり得る。
【０００５】
量子化アーティファクトを低減するために、ハーフトーン化と呼ばれるプロセスが、連続階調(または、高ビット深度)画像を、限られた数のトーンレベルをもつ画像(または、低ビット深度画像)まで低減するために使用され得る。ハーフトーン化は、人間の視覚系の空間色弁別(spatio-chromatic discrimination)能力の知識を使用することによって、限られた数のトーンレベルをもつ連続階調カラー画像の知覚を生じるために使用され得るプロセスである。
【０００６】
一般に、ハーフトーン化方法は、3つのカテゴリー、すなわち、反復法、誤差拡散、およびマスクベースのディザリング(または、スクリーニング)にグループ化され得る。反復法は、上記の3つのカテゴリーの方法の中で最高品質のハーフトーン画像を作成することが知られている。しかしながら、反復法は、大量の計算を必要とすることがあり、いくつかのリアルタイムの適用例によっては非実用的であり得る。1975年にフロイドおよびスタインバーグによって導入されて以来、誤差拡散法(たとえば、フロイドスタインバーグ誤差拡散(FSE:Floyd Steinberg Error Diffusion)が、グラフィックスコミュニティにおいて多くの注目を集めている)は、量子化の問題を緩和するために人気を得ている。FSEの主要な利点は、その簡単さと、その方法によって生成される二値画像の全体的な許容可能な視覚的品質が得られることである。マスクベースのディザリングまたはスクリーニングは、3つのカテゴリーの方法の中で最も少ない計算を必要とする。3つのカテゴリーでは、マスクは一般に、最悪の品質のハーフトーンを生成する。
【０００７】
誤差拡散法は、緩やかに変化する領域における滑らかなテクスチャと、詳細をもつ画像領域の鮮鋭なレンダリングとを用いて、ハーフトーン画像を生成し得る。しかしながら、誤差拡散はまた、いくつかの好ましくないアーティファクト(たとえば、「ワーム」)をも発生させ得る。
【０００８】
マスクベースのディザリングは、多数の適用例のために使用されている低複雑度の方法である。マスクベースのディザリングでは、画像ピクセルの行アドレスと列アドレスとを用いて「ディザマスク」をモジュール的にアドレス指定することによって、ディザ値が決定される。ディザ値が、次いで各ピクセルの入力値に加算され、固定しきい値と比較され、ディザ値+加算値がしきい値未満であるか、しきい値よりも大きいかに基づいて、ピクセル値が設定される。マスクベースのハーフトーン化方法は、ピクセル並列、高速、かつ簡単である。一般に、しかしながら、マスクベースのディザリングによって生成されたハーフトーン画像は、パターン可視性、(特に、中間トーンエリア中の)ノイズの多い外観、詳細を再生できないこと、および生成することができるグレーレベルの数が限られていることのために、最低画質を有する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示のシステム、方法およびデバイスは、それぞれいくつかの発明的態様を有し、それらのうちの単一の態様が、単独で、本明細書で開示する望ましい属性を担当するとは限らない。
【００１０】
本開示で説明する主題の1つの発明的態様は、ディスプレイ上に画像をレンダリングするための方法において実施され得、この方法は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップを含む。各入力ピクセルについて、入力ピクセルのトーンがトーン範囲内である場合、または、入力ピクセルに関連付けられた、もしくは近い、ピクセルのグループもしくは領域内のエッジの強度(高周波成分の強度)が、エッジしきい値よりも大きい場合、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルが生成され、また、入力ピクセルのトーンがトーン範囲内ではなく、入力ピクセルに関連付けられた、もしくは近い領域内のエッジの強度が、エッジしきい値よりも大きくない場合、マスクを用いて入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルが生成される。他の実施態様はまた、マスクを用いて入力ピクセルをディザリングすることから生じる量子化誤差を、誤差拡散フィルタに追加するステップをも含み得、入力ピクセルの量子化から生じる誤差を拡散することは、誤差拡散フィルタに基づく。いくつかの実施態様は、フロイドスタインバーグ誤差拡散を使用して、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成し得る。いくつかの実施態様は、量子化誤差を拡散フィルタに追加する前に、誤差を切り詰め(clip)得る。
【００１１】
いくつかの実施態様では、入力ピクセルの領域は、3ピクセル×3ピクセルである。他の実施態様では、入力ピクセルの領域は、5ピクセル×5ピクセルである。さらに他の実施態様では、入力ピクセルの領域は、7ピクセル×7ピクセルである。
【００１２】
いくつかの実施態様では、入力ピクセルの領域は、入力画像中の入力ピクセルの1パーセント未満を含む。他の実施態様では、入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域は、入力ピクセルを中心とする。いくつかの実施態様では、入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域は、入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の入力ピクセルを含む。
【００１３】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ装置において実施され得、このディスプレイ装置は、電子ディスプレイと、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するように構成されたディスプレイ制御モジュールとを含む。各入力ピクセルについて、入力ピクセルのトーンがトーン範囲内であるか、または、入力ピクセルの領域内のエッジの強度がエッジしきい値よりも大きい場合、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルが生成される。入力ピクセルのトーンがトーン範囲内ではなく、入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域内のエッジの強度が、エッジしきい値よりも大きくない場合、マスクを用いて入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルが生成される。生成された出力ピクセルの各々が電子ディスプレイ上にレンダリングされて、表示されたハーフトーン画像が形成される。いくつかの実施態様はまた、ディスプレイと、ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスとを含む。さらに他の実施態様はまた、ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路をも含み得る。他の実施態様は、ドライバ回路に画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラを含み得る。いくつかの実施態様は、プロセッサに画像データを送るように構成された画像ソースモジュールを含み得る。いくつかの実施態様では、画像ソースモジュールは、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施態様はまた、入力データを受信し、プロセッサに入力データを通信するように構成された入力デバイスをも含み得る。いくつかの実施態様では、入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域は、入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の入力ピクセルである。
【００１４】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するための手段を含む、ディスプレイ装置として実施され得る。各ピクセルについて、ディスプレイ装置はまた、入力ピクセルのトーンがトーン範囲内であるか、または、入力ピクセルに関連付けられた、もしくは近い領域内のエッジの強度が、エッジしきい値よりも大きい場合、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するための手段をも含む。これらの実施態様はまた、各ピクセルについて、入力ピクセルのトーンがトーン範囲内ではなく、入力ピクセルに関連付けられた、もしくは近い領域内のエッジの強度が、エッジしきい値よりも大きくない場合、マスクを用いて入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するための手段をも含む。
【００１５】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、第1のハーフトーン化プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第1のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、第2のハーフトーン化プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第2のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための手段とを含む、ディスプレイ装置として実施され得る。
【００１６】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ上に画像をレンダリングする方法として実施され得、この方法は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップと、複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するステップと、量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、誤差拡散プロセスを入力ピクセルに適用し、量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するステップとを含む。そうでない場合、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルが生成される。
【００１７】
いくつかの実施態様では、この方法は、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることから生じるディザリング誤差を、誤差拡散フィルタに追加するステップを含み得る。入力ピクセルの量子化から生じる量子化誤差を拡散することは、誤差拡散フィルタに基づき得る。いくつかの実施態様では、量子化誤差しきい値を上回る量子化誤差は、スパースでないテクスチャを示し、量子化誤差しきい値を下回る量子化誤差は、スパースなテクスチャを示す。
【００１８】
いくつかの実施態様では、量子化誤差しきい値は、入力画像ビット深度の割合に少なくとも部分的に基づく。量子化誤差しきい値は、入力ピクセルの最大値の約2パーセントと3パーセントとの間であり得る。いくつかの実施態様では、エッジ強度測定値は、ラプラシアンフィルタを用いて領域をフィルタ処理する。これらの実施態様のうちのいくつかでは、エッジしきい値は、ラプラシアンフィルタの最大値の約6パーセントである。いくつかの実施態様では、誤差拡散プロセスは、フロイドスタインバーグ誤差拡散である。
【００１９】
いくつかの他の実施態様では、ディザリング誤差を拡散フィルタに追加する前に、ディザリング誤差が切り詰められる。いくつかの実施態様では、入力ピクセルに関連付けられた領域は、入力ピクセルを実質的に囲み、入力ピクセルに隣接するピクセルを含む。いくつかの実施態様では、入力ピクセルの領域は、入力画像中の入力ピクセルの約1パーセント未満を含む。
【００２０】
本開示で説明する主題の別の発明的態様は、ディスプレイ装置として実施され得る。このディスプレイ装置は、電子ディスプレイと、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するように構成されたディスプレイ制御モジュールとを含む。次いで、複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、ディスプレイ制御モジュールは、入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断することによって、出力ピクセルを生成するように構成される。量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、ディスプレイ制御モジュールは、誤差拡散プロセスを入力ピクセルに適用し、量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成する。そうでない場合、ディスプレイ制御モジュールは、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成する。ディスプレイ制御モジュールはまた、生成された出力ピクセルの各々を電子ディスプレイ上にレンダリングして、表示されたハーフトーン画像を形成する。
【００２１】
別の発明的態様は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するための手段を含む、ディスプレイ装置を含む。複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、このディスプレイ装置はまた、入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するための手段と、量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、誤差拡散プロセスを入力ピクセルに適用し、量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するための手段と、量子化誤差が量子化誤差しきい値よりも大きいか、または、エッジ強度測定値がエッジしきい値未満である場合、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するための手段とを含む。
【００２２】
開示する1つの他の発明的態様は、処理回路に方法を実行させる、その上に記憶された命令を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体である。この方法は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップを含む。複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、この方法はまた、入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断する。量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、この方法は、誤差拡散プロセスを入力ピクセルに適用し、量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成する。そうでない場合、この方法は、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成する。
【００２３】
本明細書で説明する主題の1つまたは複数の実施態様の詳細が、添付の図面および以下の説明において示されている。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面、および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図の相対寸法は一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例である。
【図２】3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例である。
【図３】図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例である。
【図４】様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示す図である。
【図５Ａ】図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例である。
【図５Ｂ】図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例である。
【図６Ａ】図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例である。
【図６Ｂ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｃ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｄ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図６Ｅ】干渉変調器の異なる実施態様の断面図の一例である。
【図７】干渉変調器のための製造プロセスを示す流れ図の一例である。
【図８Ａ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｂ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｃ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｄ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図８Ｅ】干渉変調器を製作する方法における様々な段階の断面概略図の一例である。
【図９Ａ】量子化前のデジタル画像の表現を示す図である。
【図９Ｂ】量子化後のデジタル画像の表現を示す図である。
【図１０】電子ディスプレイ上に画像をレンダリングするための装置の一実施態様を示すブロック図である。
【図１１】フロイドスタインバーグ誤差拡散(FSE)を使用して、24bpp(8:8:8)画像を6bpp(2:2:2)まで低減することによって生成された、ハーフトーン画像1110を示す図である。
【図１２】トーンレベルと、生じる量子化誤差と、生じるハーフトーンテクスチャとの間の関係を示す図である。
【図１３】マスクベースのディザリングの一実施態様を示すデータフロー図である。
【図１４】32×32マスクを用いて、図9Aにおける24bpp sRGB(8:8:8)画像を6bpp(2:2:2)まで低減することによって生成された、ハーフトーン画像1410を示す図である。
【図１５】ハイブリッドハーフトーン化方法の一実施態様の概念データフロー図である。
【図１６Ａ】画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。
【図１６Ｂ】4つの量子化レベルを使用して、どのように8ビットピクセル値が2bppに量子化され得るかを示す図である。
【図１６Ｃ】8bpp画像の各量子化レベルの周囲で定義されたスパースゾーン(sparse zone)を示す図である。
【図１６Ｄ】画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。
【図１６Ｅ】画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。
【図１７】ハイブリッドハーフトーン化の別の実施態様を示すフローチャートである。
【図１８Ａ】いくつかの実施態様における、(a)1bppのためのスパースハーフトーンドットゾーンのためのトーン範囲を示す図である。
【図１８Ｂ】いくつかの実施態様における、(b)2bppのためのスパースハーフトーンドットゾーンのためのトーン範囲を示す図である。
【図１９】バイレベルハーフトーン化(1ビット/ピクセル出力)およびマルチレベルハーフトーン化(2ビット/ピクセル出力)をサポートする、誤差切り詰め(error clipping)方式の一実施態様を示す図である。
【図２０Ａ】誤差切り詰めの利点を示す図である。
【図２０Ｂ】誤差切り詰めの利点を示す図である。
【図２１】ハイブリッドハーフトーン化を用いて、図9Aにおける24bpp(8:8:8)画像を低減することによって生成された、ハーフトーン画像を示す図である。
【図２２Ａ】FSE(a)を用いて得られた画像のクロップされた領域を示す図である。
【図２２Ｂ】ディザマスクを使用したノイズベースのディザリング(b)を用いて得られた画像のクロップされた領域を示す図である。
【図２２Ｃ】ハイブリッドハーフトーン化(c)を用いて得られた画像のクロップされた領域を示す図である。
【図２３Ａ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の一例である。
【図２３Ｂ】複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
様々な図面中の同様の参照番号および名称は同様の要素を示す。
【００２６】
以下の詳細な説明は、発明的態様について説明する目的で、いくつかの実施態様を対象とする。しかしながら、本明細書の教示は、多数の異なる方法で適用され得る。説明する実施態様は、動いていようと(たとえば、ビデオ)、静止していようと(たとえば、静止画像)、およびテキストであろうと、グラフィックであろうと、絵であろうと、画像を表示するように構成された任意のデバイスにおいて実施され得る。より具体的には、実施態様は、限定はしないが、携帯電話、マルチメディアインターネット対応セルラー電話、モバイルテレビジョン受信機、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Bluetooth（登録商標）デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信機、ハンドヘルドまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、プリンタ、コピー機、スキャナ、ファクシミリデバイス、GPS受信機/ナビゲータ、カメラ、MP3プレーヤ、カムコーダ、ゲーム機、腕時計、クロック、計算器、テレビジョンモニタ、フラットパネルディスプレイ、電子リーディングデバイス(電子リーダー)、コンピュータモニタ、自動車ディスプレイ(たとえば、オドメータディスプレイなど)、コックピットコントロールおよび/またはディスプレイ、カメラビューディスプレイ(たとえば、車両における後部ビューカメラのディスプレイ)、電子写真、電子ビルボードまたは標示、プロジェクタ、アーキテクチャ構造物、電子レンジ、冷蔵庫、ステレオシステム、カセットレコーダーまたはプレーヤ、DVDプレーヤ、CDプレーヤ、VCR、ラジオ、ポータブルメモリチップ、洗濯機、乾燥機、洗濯機/乾燥機、パーキングメーター、パッケージング(電気機械システム(EMS)、MEMSおよび非MEMSアプリケーションなど)、審美構造物(たとえば、1つの宝飾品上の画像のディスプレイ)、ならびに様々な電気機械システムデバイスなど、様々な電子デバイス中に実施されるかまたはそれらに関連付けられ得ると考えられる。また、本明細書の教示は、限定はしないが、電子スイッチングデバイス、無線周波フィルタ、センサー、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁力計、コンシューマーエレクトロニクスのための慣性構成要素、コンシューマーエレクトロニクス製品の部品、バラクタ、液晶デバイス、電気泳動
デバイス、駆動方式、製造プロセスおよび電子テスト機器など、非ディスプレイ適用例において使用され得る。したがって、本教示は、単に図に示す実施態様に限定されるものではなく、代わりに、当業者に直ちに明らかになるであろう広い適用性を有する。
【００２７】
画像においてハイブリッドハーフトーン化を実行する方法および装置の様々な実施態様を、本明細書で開示する。ハイブリッドハーフトーン化のいくつかの実施態様では、複数のハーフトーン化方法が、画像の各入力ピクセルにおいて実行されて、入力ピクセルのための複数のハーフトーン値が生成される。複数のハーフトーン値が生成された後、ハーフトーン値のうちの1つが、ピクセルとその近傍ピクセルとの特性に基づいて、ピクセルのために選択される。いくつかの実施態様では、画像の各入力ピクセルの少なくとも2つのハーフトーン値が生成され、それぞれの入力ピクセルの近傍のローカル画像コンテンツに基づいて、少なくとも2つのハーフトーン値のうちの1つが選択されて、出力ピクセルが生成される。これらの方法および装置は、従来の方法において適用されるようなハーフトーン化に関連する視覚的アーティファクトを低減することによって、レンダリングされた画像の視覚的外観を向上させ得る。
【００２８】
本開示で説明する主題の特定の実施態様は、以下の潜在的な利点のうちの1つまたは複数を実現するように実施され得る。従来の方法によってもたらされる視覚的アーティファクトが、低減または除去され得る。たとえば、いくつかのトーンエリア中の誤差拡散によって引き起こされるワームアーティファクトが低減され得るが、マスクベースのディザリングによって引き起こされる中間トーン領域中の粗い外観もまた、低減または除去され得る。さらに、画像ディザリング処理リソース、および/または経過時間が、いくつかの画像では低減され得る。たとえば、従来の誤差拡散よりも迅速または効率的に実行され得るハーフトーン化方法を利用する画像は、ハーフトーン化プロセスを完了するために、より少ない処理リソースまたはより少ない経過時間を必要とし得る。加えて、開示する方法でディザリングされた画像の視覚的外観は、従来の方法でディザリングされた画像と比較すると、向上した視覚的外観を与え得る。本明細書で開示するハイブリッドハーフトーン化技法のいくつかの実施態様は、低ビット深度プリンタおよび低ビット深度ディスプレイデバイスなど、低ビット深度デバイスによってレンダリングされた画像中のアーティファクトを低減することにおいて、特に有用である。
【００２９】
説明する実施態様が適用され得る好適なEMSまたはMEMSデバイスの一例は、反射型ディスプレイデバイスである。反射型ディスプレイデバイスは、光学干渉の原理を使用してそれに入射する光を選択的に吸収および/または反射するために干渉変調器(IMOD)を組み込むことができる。IMODは、吸収器、吸収器に対して可動である反射体、ならびに吸収器と反射体との間に画定された光共振キャビティを含むことができる。反射体は、2つ以上の異なる位置に移動され得、これは、光共振キャビティのサイズを変化させ、それにより干渉変調器の反射率に影響を及ぼすことがある。IMODの反射スペクトルは、かなり広いスペクトルバンドをもたらすことができ、そのスペクトルバンドは、異なる色を生成するために可視波長にわたってシフトされ得る。スペクトルバンドの位置は、光共振キャビティの厚さを変更することによって、すなわち、反射体の位置を変更することによって調節され得る。
【００３０】
図1は、干渉変調器(IMOD)ディスプレイデバイスの一連のピクセル中の2つの隣接ピクセルを示す等角図の一例を示す。IMODディスプレイデバイスは、1つまたは複数の干渉MEMSディスプレイ要素を含む。これらのデバイスでは、MEMSディスプレイ要素のピクセルが、明状態または暗状態のいずれかにあることがある。明(「緩和」、「開」または「オン」)状態では、ディスプレイ要素は、たとえば、ユーザに、入射可視光の大部分を反射する。逆に、暗(「作動」、「閉」または「オフ」)状態では、ディスプレイ要素は入射可視光をほとんど反射しない。いくつかの実施態様では、オン状態の光反射特性とオフ状態の光反射特性は逆にされ得る。MEMSピクセルは、黒および白に加えて、主に、カラーディスプレイを可能にする特定の波長において、反射するように構成され得る。
【００３１】
IMODディスプレイデバイスは、IMODの行/列アレイを含むことができる。各IMODは、(光ギャップまたはキャビティとも呼ばれる)エアギャップを形成するように互いから可変で制御可能な距離をおいて配置された反射層のペア、すなわち、可動反射層と固定部分反射層とを含むことができる。可動反射層は、少なくとも2つの位置の間で移動され得る。第1の位置、すなわち、緩和位置では、可動反射層は、固定部分反射層から比較的大きい距離をおいて配置され得る。第2の位置、すなわち、作動位置では、可動反射層は、部分反射層により近接して配置され得る。それら2つの層から反射する入射光は、可動反射層の位置に応じて、強め合うようにまたは弱め合うように干渉し、各ピクセルについて全反射状態または無反射状態のいずれかを引き起こすことがある。いくつかの実施態様では、IMODは、作動していないときに反射状態にあり、可視スペクトル内の光を反射し得、また、作動しているときに暗状態にあり、可視範囲内の光を吸収し、および/または弱め合うようにそれに干渉し得る。いくつかの実施態様では、印加電圧の導入が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。いくつかの他の実施態様では、印加電荷が、状態を変更するようにピクセルを駆動することができる。
【００３２】
図1中のピクセルアレイの図示の部分は、2つの隣接する干渉変調器12を含む。(図示のような)左側のIMOD12では、可動反射層14が、部分反射層を含む光学スタック16からの所定の距離における緩和位置に示されている。左側のIMOD12の両端間に印加された電圧V0は、可動反射層14の作動を引き起こすには不十分である。右側のIMOD12では、可動反射層14は、光学スタック16の近くの、またはそれに隣接する作動位置に示されている。右側のIMOD12の両端間に印加された電圧Vbiasは、可動反射層14を作動位置に維持するのに十分である。
【００３３】
図1では、ピクセル12の反射特性が、概して、ピクセル12に入射する光13と、左側のピクセル12から反射する光15とを示す矢印を用いて示されている。詳細に示していないが、ピクセル12に入射する光13の大部分は透明基板20を透過され、光学スタック16に向かうことになることを、当業者なら理解されよう。光学スタック16に入射する光の一部分は光学スタック16の部分反射層を透過されることになり、一部分は反射され、透明基板20を通って戻ることになる。光学スタック16を透過された光13の部分は、可動反射層14において反射され、透明基板20に向かって(およびそれを通って)戻ることになる。光学スタック16の部分反射層から反射された光と可動反射層14から反射された光との間の(強め合うまたは弱め合う)干渉が、ピクセル12から反射される光15の波長を決定することになる。
【００３４】
光学スタック16は、単一の層またはいくつかの層を含むことができる。その層は、電極層と、部分反射および部分透過層と、透明な誘電体層とのうちの1つまたは複数を含むことができる。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であり、たとえば、透明基板20上に上記の層のうちの1つまたは複数を堆積させることによって、作製され得る。電極層は、様々な金属、たとえば酸化インジウムスズ(ITO)など、様々な材料から形成され得る。部分反射層は、様々な金属、たとえば、クロム(Cr)、半導体、および誘電体など、部分的に反射性である様々な材料から形成され得る。部分反射層は、材料の1つまたは複数の層から形成され得、それらの層の各々は、単一の材料または材料の組合せから形成され得る。いくつかの実施態様では、光学スタック16は、光吸収体と電気導体の両方として働く、金属または半導体の単一の半透明の膜(thickness)を含むことができるが、(たとえば、光学スタック16の、またはIMODの他の構造の)異なる、電気的により伝導性の高い層または部分が、IMODピクセル間で信号をバスで運ぶ(bus)ように働くことができる。光学スタック16は、1つまたは複数の伝導性層または電気伝導性/光吸収層をカバーする、1つまたは複数の絶縁層または誘電体層をも含むことができる。
【００３５】
いくつかの実施態様では、光学スタック16の層は、以下でさらに説明するように、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。当業者によって理解されるように、「パターニング」という用語は、本明細書では、マスキングプロセスならびにエッチングプロセスを指すために使用される。いくつかの実施態様では、アルミニウム(Al)などの高伝導性および反射性材料が可動反射層14のために使用され得、これらのストリップはディスプレイデバイスにおける列電極を形成し得る。可動反射層14は、(光学スタック16の行電極に直交する)1つまたは複数の堆積された金属層の一連の平行ストリップとして形成されて、ポスト18の上に堆積された列とポスト18間に堆積された介在する犠牲材料とを形成し得る。犠牲材料がエッチング除去されると、画定されたギャップ19または光キャビティが可動反射層14と光学スタック16との間に形成され得る。いくつかの実施態様では、ポスト18間の間隔は約1〜1000μmであり得、ギャップ19は10,000オングストローム(Å)未満であり得る。
【００３６】
いくつかの実施態様では、IMODの各ピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタである。電圧が印加されないとき、可動反射層14は、図1中の左側のピクセル12によって示されるように、機械的に緩和した状態にとどまり、可動反射層14と光学スタック16との間のギャップ19がある。しかしながら、電位差、すなわち電圧が、選択された行および列のうちの少なくとも1つに印加されたとき、対応するピクセルにおける行電極と列電極との交差部に形成されたキャパシタは帯電し、静電力がそれらの電極を引き合わせる。印加された電圧がしきい値を超える場合、可動反射層14は、変形し、光学スタック16の近くにまたはそれに対して移動することができる。光学スタック16内の誘電体層(図示せず)が、図1中の右側の作動ピクセル12によって示されるように、短絡を防ぎ、層14と層16との間の分離距離を制御し得る。その挙動は、印加電位差の極性にかかわらず同じである。いくつかの事例ではアレイ中の一連のピクセルが「行」または「列」と呼ばれることがあるが、ある方向を「行」と呼び、別の方向を「列」と呼ぶことは恣意的であることを、当業者は容易に理解されよう。言い換えれば、いくつかの配向では、行は列と見なされ得、列は行であると見なされ得る。さらに、ディスプレイ要素は、直交する行および列に一様に配置されるか(「アレイ」)、または、たとえば、互いに対して一定の位置オフセットを有する、非線形構成で配置され得る(「モザイク」)。「アレイ」および「モザイク」という用語は、いずれかの構成を指し得る。したがって、ディスプレイは、「アレイ」または「モザイク」を含むものとして言及されるが、その要素自体は、いかなる事例においても、互いに直交して配置される必要がなく、または一様な分布で配設される必要がなく、非対称形状および不均等に分布された要素を有する配置を含み得る。
【００３７】
図2は、3×3干渉変調器ディスプレイを組み込んだ電子デバイスを示すシステムブロック図の一例を示す。電子デバイスは、1つまたは複数のソフトウェアモジュールを実行するように構成され得るプロセッサ21を含む。オペレーティングシステムを実行することに加えて、プロセッサ21は、ウェブブラウザ、電話アプリケーション、電子メールプログラム、または他のソフトウェアアプリケーションを含む、1つまたは複数のソフトウェアアプリケーションを実行するように構成され得る。
【００３８】
プロセッサ21は、アレイドライバ22と通信するように構成され得る。アレイドライバ22は、たとえば、ディスプレイアレイまたはパネル30に、信号を与える行ドライバ回路24と列ドライバ回路26とを含むことができる。図2には、図1に示したIMODディスプレイデバイスの断面が線1-1によって示されている。図2は明快のためにIMODの3×3アレイを示しているが、ディスプレイアレイ30は、極めて多数のIMODを含んでいることがあり、列におけるIMODの数とは異なる数のIMODを行において有し得、その逆も同様である。
【００３９】
図3は、図1の干渉変調器についての可動反射層位置対印加電圧を示す図の一例を示す。MEMS干渉変調器の場合、行/列(すなわち、コモン/セグメント)書込みプロシージャが、図3に示すこれらのデバイスのヒステリシス特性を利用し得る。干渉変調器は、可動反射層またはミラーに緩和状態から作動状態に変更させるために、例示的な一実施態様では、約10ボルトの電位差を使用し得る。電圧がその値から低減されると、電圧が低下して、この例では、10ボルトより下に戻ったとき、可動反射層はそれの状態を維持するが、電圧が2ボルトより下に低下するまで、可動反射層は完全には緩和しない。したがって、図3に示すように、この例では、印加電圧のウィンドウがある電圧の範囲、約3〜7ボルトが存在し、そのウィンドウ内でデバイスは緩和状態または作動状態のいずれかで安定している。これは、本明細書では「ヒステリシスウィンドウ」または「安定性ウィンドウ」と呼ばれる。図3のヒステリシス特性を有するディスプレイアレイ30の場合、行/列書込みプロシージャは、一度に1つまたは複数の行をアドレス指定するように設計され得、その結果、所与の行のアドレス指定中に、作動されるべきアドレス指定された行におけるピクセルは、この例では、約10ボルトの電圧差にさらされ、緩和されるべきピクセルは、ほぼ0ボルトの電圧差にさらされる。アドレス指定後に、それらのピクセルは、それらが前のストローブ状態にとどまるような、この例では約5ボルトの定常状態またはバイアス電圧差にさらされ得る。この例では、アドレス指定された後に、各ピクセルは、約3〜7ボルトの「安定性ウィンドウ」内の電位差を経験する。このヒステリシス特性の特徴は、図1に示したピクセル設計などのピクセル設計が、同じ印加電圧条件下で作動または緩和のいずれかの既存の状態で安定したままであることを可能にする。各IMODピクセルは、作動状態にあろうと緩和状態にあろうと、本質的に、固定反射層および可動反射層によって形成されるキャパシタであるので、この安定状態は、電力を実質的に消費するかまたは失うことなしに、ヒステリシスウィンドウ内の定常電圧において保持され得る。その上、印加電圧電位が実質的に固定のままである場合、電流は本質的にほとんどまたはまったくIMODピクセルに流れ込まない。
【００４０】
いくつかの実施態様では、所与の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に従って、列電極のセットに沿って「セグメント」電圧の形態のデータ信号を印加することによって、画像のフレームが作成され得る。次に、フレームが一度に1行書き込まれるように、アレイの各行がアドレス指定され得る。第1の行におけるピクセルに所望のデータを書き込むために、第1の行におけるピクセルの所望の状態に対応するセグメント電圧が列電極上に印加され得、特定の「コモン」電圧または信号の形態の第1の行パルスが第1の行電極に印加され得る。次いで、セグメント電圧のセットは、第2の行におけるピクセルの状態の所望の変化(もしあれば)に対応するように変更され得、第2のコモン電圧が第2の行電極に印加され得る。いくつかの実施態様では、第1の行におけるピクセルは、列電極に沿って印加されたセグメント電圧の変化による影響を受けず、第1のコモン電圧行パルス中にそれらのピクセルが設定された状態にとどまる。このプロセスは、画像フレームを生成するために、一連の行全体、または代替的に、一連の列全体について、連続方式で繰り返され得る。フレームは、何らかの所望の数のフレーム毎秒でこのプロセスを断続的に反復することによって、新しい画像データでリフレッシュおよび/または更新され得る。
【００４１】
各ピクセルの両端間に印加されるセグメント信号とコモン信号の組合せ(すなわち、各ピクセルの両端間の電位差)は、各ピクセルの得られる状態を決定する。図4は、様々なコモン電圧およびセグメント電圧が印加されたときの干渉変調器の様々な状態を示す表の一例を示している。当業者によって理解されるように、「セグメント」電圧は、列電極または行電極のいずれかに印加され得、「コモン」電圧は、列電極または行電極のうちの他方に印加され得る。
【００４２】
図4に(ならびに図5Bに示すタイミング図に)示すように、開放電圧(release voltage)VCRELがコモンラインに沿って印加されたとき、コモンラインに沿ったすべての干渉変調器要素は、セグメントラインに沿って印加された電圧、すなわち、高いセグメント電圧VSHおよび低いセグメント電圧VSLにかかわらず、代替的に開放または非作動状態と呼ばれる、緩和状態に入れられることになる。特に、開放電圧VCRELがコモンラインに沿って印加されると、そのピクセルのための対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、変調器ピクセルの両端間の潜在的な電圧(代替的にピクセル電圧と呼ばれる)は緩和ウィンドウ(図3参照、開放ウィンドウとも呼ばれる)内にある。
【００４３】
高い保持電圧VCHOLD_Hまたは低い保持電圧VCHOLD_Lなどの保持電圧がコモンライン上に印加されたとき、干渉変調器の状態は一定のままであることになる。たとえば、緩和IMODは緩和位置にとどまることになり、作動IMODは作動位置にとどまることになる。保持電圧は、対応するセグメントラインに沿って高いセグメント電圧VSHが印加されたときも、低いセグメント電圧VSLが印加されたときも、ピクセル電圧が安定性ウィンドウ内にとどまることになるように、選択され得る。したがって、セグメント電圧スイング(voltage swing)、すなわち、高いVSHと低いセグメント電圧VSLとの間の差は、正または負のいずれかの安定性ウィンドウの幅よりも小さい。
【００４４】
高いアドレス指定電圧VCADD_Hまたは低いアドレス指定電圧VCADD_Lなどのアドレス指定または作動電圧がコモンライン上に印加されたとき、それぞれのセグメントラインに沿ったセグメント電圧の印加によって、データがそのコモンラインに沿った変調器に選択的に書き込まれ得る。セグメント電圧は、作動が印加されたセグメント電圧に依存するように選択され得る。アドレス指定電圧がコモンラインに沿って印加されたとき、一方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウ内のピクセル電圧をもたらし、ピクセルが非作動のままであることを引き起こすことになる。対照的に、他方のセグメント電圧の印加は、安定性ウィンドウを越えるピクセル電圧をもたらし、ピクセルの作動をもたらすことになる。作動を引き起こす特定のセグメント電圧は、どのアドレス指定電圧が使用されるかに応じて変動することができる。いくつかの実施態様では、高いアドレス指定電圧VCADD_Hがコモンラインに沿って印加されたとき、高いセグメント電圧VSHの印加は、変調器がそれの現在位置にとどまることを引き起こすことがあり、低いセグメント電圧VSLの印加は、変調器の作動を引き起こすことがある。当然の結果として、低いアドレス指定電圧VCADD_Lが印加されたとき、セグメント電圧の影響は反対であり、高いセグメント電圧VSHは変調器の作動を引き起こし、低いセグメント電圧VSLは変調器の状態に影響しない(すなわち、安定したままである)ことがある。
【００４５】
いくつかの実施態様では、変調器の両端間で同じ極性電位差を引き起こす保持電圧、アドレス電圧、およびセグメント電圧が使用され得る。いくつかの他の実施態様では、時間ごとに変調器の電位差の極性を交番する信号が使用され得る。変調器の両端間の極性の交番(すなわち、書込みプロシージャの極性の交番)は、単一の極性の反復書込み動作後に起こることがある電荷蓄積を低減または抑止し得る。
【００４６】
図5Aは、図2の3×3干渉変調器ディスプレイにおけるディスプレイデータのフレームを示す図の一例を示す。図5Bは、図5Aに示すディスプレイデータのフレームを書き込むために使用され得るコモン信号およびセグメント信号についてのタイミング図の一例を示す。それらの信号は、図2のアレイと同様の3×3アレイに印加され得、これは、図5Aに示すライン時間60eディスプレイ配置を最終的にもたらすことになる。図5A中の作動変調器は暗状態にあり、すなわち、その状態では、反射光の実質的部分が、たとえば、閲覧者に、暗い外観をもたらすように可視スペクトルの外にある。図5Aに示すフレームを書き込むより前に、ピクセルは任意の状態にあることがあるが、図5Bのタイミング図に示す書込みプロシージャは、各変調器が、第1のライン時間60aの前に、開放されており、非作動状態に属すると仮定する。
【００４７】
第1のライン時間60a中に、開放電圧70がコモンライン1上に印加され、コモンライン2上に印加される電圧が、高い保持電圧72において始まり、開放電圧70に移動し、低い保持電圧76がコモンライン3に沿って印加される。したがって、コモンライン1に沿った変調器(コモン1,セグメント1)、(1,2)および(1,3)は、第1のライン時間60aの持続時間の間、緩和または非作動状態にとどまり、コモンライン2に沿った変調器(2,1)、(2,2)および(2,3)は、緩和状態に移動することになり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、それらの前の状態にとどまることになる。図4を参照すると、コモンライン1、2または3のいずれも、ライン時間60a中に作動を引き起こす電圧レベルにさらされていないので(すなわち、VCREL-緩和、およびVCHOLD_L-安定)、セグメントライン1、2および3に沿って印加されたセグメント電圧は、干渉変調器の状態に影響しないことになる。
【００４８】
第2のライン時間60b中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72に移動し、コモンライン1に沿ったすべての変調器は、アドレス指定または作動電圧がコモンライン1上に印加されなかったので、印加されたセグメント電圧にかかわらず、緩和状態にとどまる。コモンライン2に沿った変調器は、開放電圧70の印加により、緩和状態にとどまり、コモンライン3に沿った変調器(3,1)、(3,2)および(3,3)は、コモンライン3に沿った電圧が開放電圧70に移動するとき、緩和することになる。
【００４９】
第3のライン時間60c中に、コモンライン1は、コモンライン1上に高いアドレス電圧74を印加することによってアドレス指定される。このアドレス電圧の印加中に低いセグメント電圧64がセグメントライン1および2に沿って印加されるので、変調器(1,1)および(1,2)の両端間のピクセル電圧は変調器の正の安定性ウィンドウの上端よりも大きく(すなわち、電圧差は、あらかじめ定義されたしきい値を超えた)、変調器(1,1)および(1,2)は作動される。逆に、高いセグメント電圧62がセグメントライン3に沿って印加されるので、変調器(1,3)の両端間のピクセル電圧は、変調器(1,1)および(1,2)のピクセル電圧よりも小さく、変調器の正の安定性ウィンドウ内にとどまり、したがって変調器(1,3)は緩和したままである。また、ライン時間60c中に、コモンライン2に沿った電圧は低い保持電圧76に減少し、コモンライン3に沿った電圧は開放電圧70にとどまり、コモンライン2および3に沿った変調器を緩和位置のままにする。
【００５０】
第4のライン時間60d中に、コモンライン1上の電圧は、高い保持電圧72に戻り、コモンライン1に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン2上の電圧は低いアドレス電圧78に減少される。高いセグメント電圧62がセグメントライン2に沿って印加されるので、変調器(2,2)の両端間のピクセル電圧は、変調器の負の安定性ウィンドウの下側端部(lower end)を下回り、変調器(2,2)が作動することを引き起こす。逆に、低いセグメント電圧64がセグメントライン1および3に沿って印加されるので、変調器(2,1)および(2,3)は緩和位置にとどまる。コモンライン3上の電圧は、高い保持電圧72に増加し、コモンライン3に沿った変調器を緩和状態のままにする。
【００５１】
最後に、第5のライン時間60e中に、コモンライン1上の電圧は高い保持電圧72にとどまり、コモンライン2上の電圧は低い保持電圧76にとどまり、コモンライン1および2に沿った変調器を、それらのそれぞれのアドレス指定された状態のままにする。コモンライン3上の電圧は、コモンライン3に沿った変調器をアドレス指定するために、高いアドレス電圧74に増加する。低いセグメント電圧64がセグメントライン2および3上に印加されるので、変調器(3,2)および(3,3)は作動するが、セグメントライン1に沿って印加された高いセグメント電圧62は、変調器(3,1)が緩和位置にとどまることを引き起こす。したがって、第5のライン時間60eの終わりに、3×3ピクセルアレイは、図5Aに示す状態にあり、他のコモンライン(図示せず)に沿った変調器がアドレス指定されているときに起こり得るセグメント電圧の変動にかかわらず、保持電圧がコモンラインに沿って印加される限り、その状態にとどまることになる。
【００５２】
図5Bのタイミング図では、所与の書込みプロシージャ(すなわち、ライン時間60a〜60e)は、高い保持およびアドレス電圧、または低い保持およびアドレス電圧のいずれかの使用を含むことができる。書込みプロシージャが所与のコモンラインについて完了されると(また、コモン電圧が、作動電圧と同じ極性を有する保持電圧に設定されると)、ピクセル電圧は、所与の安定性ウィンドウ内にとどまり、開放電圧がそのコモンライン上に印加されるまで、緩和ウィンドウを通過しない。さらに、各変調器が、変調器をアドレス指定するより前に書込みプロシージャの一部として開放されるので、開放時間ではなく変調器の作動時間が、ライン時間を決定し得る。詳細には、変調器の開放時間が作動時間よりも大きい実施態様では、開放電圧は、図5Bに示すように、単一のライン時間よりも長く印加され得る。いくつかの他の実施態様では、コモンラインまたはセグメントラインに沿って印加される電圧が、異なる色の変調器など、異なる変調器の作動電圧および開放電圧の変動を相殺するように変動し得る。
【００５３】
上記に記載した原理に従って動作する干渉変調器の構造の詳細は大きく異なり得る。たとえば、図6Aから図6Eは、可動反射層14とそれの支持構造とを含む、干渉変調器の異なる実施態様の断面図の例を示している。図6Aは、金属材料のストリップ、すなわち、可動反射層14が、基板20から直角に延在する支持体18上に堆積される、図1の干渉変調器ディスプレイの部分断面図の一例を示している。図6Bでは、各IMODの可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、コーナーにおいてまたはその近くでテザー32に接して支持体に取り付けられる。図6Cでは、可動反射層14は、概して形状が正方形または長方形であり、フレキシブルな金属を含み得る変形可能層34から吊るされる。変形可能層34は、可動反射層14の外周の周りで基板20に直接または間接的に接続することがある。これらの接続は、本明細書では支持ポストと呼ばれる。図6Cに示す実施態様は、変形可能層34によって行われる可動反射層14の機械的機能からのそれの光学的機能の分離から派生する追加の利益を有する。この分離は、反射層14のために使用される構造設計および材料と、変形可能層34のために使用される構造設計および材料とが、互いとは無関係に最適化されることを可能にする。
【００５４】
図6Dは、可動反射層14が反射副層(reflective sub-layer)14aを含む、IMODの別の例を示している。可動反射層14は、支持ポスト18などの支持構造上に載る。支持ポスト18は、たとえば、可動反射層14が緩和位置にあるとき、可動反射層14と光学スタック16との間にギャップ19が形成されるように、下側静止電極(すなわち、図示のIMODにおける光学スタック16の一部)からの可動反射層14の分離を可能にする。可動反射層14は、電極として働くように構成され得る伝導性層14cと、支持層14bとをも含むことができる。この例では、伝導性層14cは、基板20から遠位にある支持層14bの一方の面に配設され、反射副層14aは、基板20の近位にある支持層14bの他方の面に配設される。いくつかの実施態様では、反射副層14aは、伝導性であることがあり、支持層14bと光学スタック16との間に配設され得る。支持層14bは、誘電材料、たとえば、酸窒化ケイ素(SiON)または二酸化ケイ素(SiO2)の、1つまたは複数の層を含むことができる。いくつかの実施態様では、支持層14bは、たとえば、SiO2/SiON/SiO23層スタックなど、複数の層のスタックであり得る。反射副層14aと伝導性層14cのいずれかまたは両方は、たとえば、約0.5%の銅(Cu)または別の反射金属材料を用いた、アルミニウム(Al)合金を含むことができる。誘電支持層14bの上および下で伝導性層14a、14cを採用することは、応力のバランスをとり、伝導の向上を与えることができる。いくつかの実施態様では、反射副層14aおよび伝導性層14cは、可動反射層14内の特定の応力プロファイルを達成することなど、様々な設計目的で、異なる材料から形成され得る。
【００５５】
図6Dに示すように、いくつかの実施態様はブラックマスク構造23をも含むことができる。ブラックマスク構造23は、周辺光または迷光を吸収するために、光学不活性領域において(たとえば、ピクセル間にまたはポスト18の下に)形成され得る。ブラックマスク構造23はまた、光がディスプレイの不活性部分から反射されることまたはそれを透過されることを抑止し、それによりコントラスト比を増加させることによって、ディスプレイデバイスの光学的特性を改善することができる。さらに、ブラックマスク構造23は、伝導性であり、電気的バス層として機能するように構成され得る。いくつかの実施態様では、行電極は、接続された行電極の抵抗を低減するために、ブラックマスク構造23に接続され得る。ブラックマスク構造23は、堆積およびパターニング技法を含む様々な方法を使用して形成され得る。ブラックマスク構造23は1つまたは複数の層を含むことができる。たとえば、いくつかの実施態様では、ブラックマスク構造23は、それぞれ、約30〜80Å、500〜1000Å、および500〜6000Åの範囲内の厚さをもつ、光吸収体として働くモリブデンクロム(MoCr)層と、反射体として働くアルミニウム合金層と、バス層とを含む。1つまたは複数の層は、たとえば、MoCr層およびSiO2層の場合は、四フッ化炭素(CF4)および/または酸素(O2)、ならびにアルミニウム合金層の場合は、塩素(Cl2)および/または三塩化ホウ素(BCl3)を含む、フォトリソグラフィおよびドライエッチングを含む、様々な技法を使用してパターニングされ得る。いくつかの実施態様では、ブラックマスク23はエタロンまたは干渉スタック構造であり得る。そのような干渉スタックブラックマスク構造23では、伝導性吸収体は、各行または列の光学スタック16における下側静止電極間で信号を送信するかまたは信号をバスで運ぶために使用され得る。いくつかの実施態様では、スペーサ層35が、ブラックマスク23中の伝導性層から吸収層16aを概して電気的に絶縁するのに、役立つことができる。
【００５６】
図6Eは、可動反射層14が自立している、IMODの別の例を示している。図6Dとは対照的に、図6Eの実施態様は支持ポスト18を含まない。代わりに、可動反射層14は、複数のロケーションにおいて、下にある光学スタック16に接触し、可動反射層14の湾曲は、干渉変調器の両端間の電圧が作動を引き起こすには不十分であるとき、可動反射層14が図6Eの非作動位置に戻るという、十分な支持を与える。複数のいくつかの異なる層を含んでいることがある光学スタック16は、ここでは明快のために、光吸収体16aと誘電体16bとを含む状態で示されている。いくつかの実施態様では、光吸収体16aは、固定電極としても、部分反射層としても働き得る。
【００５７】
図6Aから図6Eに示す実施態様などの実施態様では、IMODは直視型デバイスとして機能し、直視型デバイスでは、画像が、透明基板20の正面、すなわち、変調器が配置された面の反対の面から、閲覧される。これらの実施態様では、デバイスの背面部分(すなわち、たとえば、図6Cに示す変形可能層34を含む、可動反射層14の背後のディスプレイデバイスの任意の部分)は、反射層14がデバイスのそれらの部分を光学的に遮蔽するので、ディスプレイデバイスの画質に影響を及ぼすことまたは悪影響を及ぼすことなしに、構成され、作用され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、バス構造(図示せず)が可動反射層14の背後に含まれ得、これは、電圧アドレス指定およびそのようなアドレス指定に起因する移動など、変調器の電気機械的特性から変調器の光学的特性を分離する能力を与える。さらに、図6Aから図6Eの実施態様は、たとえば、パターニングなどの処理を簡略化することができる。
【００５８】
図7は、干渉変調器のための製造プロセス80を示す流れ図の一例を示しており、図8Aから図8Eは、そのような製造プロセス80の対応する段階の断面概略図の例を示している。いくつかの実施態様では、製造プロセス80は、図1および図6に示した一般的なタイプの干渉変調器などの電気機械システムデバイスを製造するために実施され得る。電気機械システムデバイスの製造は、図7に示されていない他のブロックをも含むことができる。図1、図6および図7を参照すると、プロセス80はブロック82において開始し、基板20上への光学スタック16の形成を伴う。図8Aは、基板20上で形成されたそのような光学スタック16を示している。基板20は、ガラスまたはプラスチックなどの透明基板であり得、それは、フレキシブルであるかまたは比較的固く曲がらないことがあり、光学スタック16の効率的な形成を可能にするために、事前準備プロセス、たとえば、洗浄にかけられていることがある。上記で説明したように、光学スタック16は、電気伝導性であり、部分的に透明で、部分的に反射性であることがあり、たとえば、透明基板20上に、所望の特性を有する1つまたは複数の層を堆積させることによって、作製され得る。図8Aでは、光学スタック16は、副層16aおよび16bを有する多層構造を含むが、いくつかの他の実施態様では、より多いまたはより少ない副層が含まれ得る。いくつかの実施態様では、副層16aおよび16bのうちの1つは、組み合わせられた導体/吸収体副層16aなど、光吸収特性と電気伝導特性の両方で構成され得る。さらに、副層16aおよび16bのうちの1つまたは複数は、平行ストリップにパターニングされ得、ディスプレイデバイスにおける行電極を形成し得る。そのようなパターニングは、当技術分野で知られているマスキングおよびエッチングプロセスまたは別の好適なプロセスによって実行され得る。いくつかの実施態様では、副層16a、16bのうちの1つは、1つまたは複数の金属層(たとえば、1つまたは複数の反射層および/または伝導性層)上に堆積された副層16bなど、絶縁層または誘電体層であり得る。さらに、光学スタック16は、ディスプレイの行を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。図8Aから図8Eは、一定の縮尺で描かれていないことがあることに留意されたい。たとえば
、図8Aから図8Eでは、副層16a、16bはやや厚く示されているが、いくつかの実施態様では、光学スタックの副層のうちの1つである光吸収層は極めて薄いことがある。
【００５９】
プロセス80はブロック84において続き、光学スタック16上への犠牲層25の形成を伴う。犠牲層25は、キャビティ19を形成するために後で(たとえば、ブロック90において)除去され、したがって、犠牲層25は、図1に示した得られた干渉変調器12には示されていない。図8Bは、光学スタック16上で形成された犠牲層25を含む、部分的に作製されたデバイスを示している。光学スタック16上での犠牲層25の形成は、後続の除去後に、所望の設計サイズを有するギャップまたはキャビティ19(図1および図8Eも参照)を与えるように選択された厚さの、モリブデン(Mo)またはアモルファスシリコン(a-Si)など、フッ化キセノン(XeF2)エッチング可能材料の堆積を含み得る。犠牲材料の堆積は、物理堆積(PVD、たとえば、スパッタリング)、プラズマ強化化学堆積(PECVD)、熱化学堆積(熱CVD)、またはスピンコーティングなど、堆積技法を使用して行われ得る。
【００６０】
プロセス80はブロック86において続き、支持構造、たとえば、図1、図6および図8Cに示すポスト18の形成を伴う。ポスト18の形成は、支持構造開口を形成するために犠牲層25をパターニングし、次いで、PVD、PECVD、熱CVD、またはスピンコーティングなど、堆積方法を使用して、ポスト18を形成するために開口中に材料(たとえば、ポリマーまたは無機材料、たとえば、酸化ケイ素)を堆積させることを含み得る。いくつかの実施態様では、犠牲層中に形成された支持構造開口は、ポスト18の下側端部が図6Aに示すように基板20に接触するように、犠牲層25と光学スタック16の両方を通って、下にある基板20まで延在することがある。代替的に、図8Cに示すように、犠牲層25中に形成された開口は、犠牲層25は通るが、光学スタック16は通らないで、延在することがある。たとえば、図8Eは、光学スタック16の上側表面(upper surface)と接触している支持ポスト18の下側端部を示している。ポスト18、または他の支持構造は、犠牲層25上に支持構造材料の層を堆積させること、および犠牲層25中の開口から離れて配置された支持構造材料の部分をパターニングすることによって形成され得る。支持構造は、図8Cに示すように開口内に配置され得るが、少なくとも部分的に、犠牲層25の一部分の上で延在することもある。上述のように、犠牲層25および/または支持ポスト18のパターニングは、パターニングおよびエッチングプロセスによって実行され得るが、代替エッチング方法によっても実行され得る。
【００６１】
プロセス80はブロック88において続き、図1、図6および図8Dに示す可動反射層14などの可動反射層または膜の形成を伴う。可動反射層14は、1つまたは複数のパターニング、マスキング、および/またはエッチングステップとともに、たとえば、反射層(たとえば、アルミニウム、アルミニウム合金、または他の反射層)堆積を含む1つまたは複数の堆積ステップを採用することによって、形成され得る。可動反射層14は、電気伝導性であり、電気伝導性層(electrically conductive layer)と呼ばれることがある。いくつかの実施態様では、可動反射層14は、図8Dに示すように複数の副層14a、14b、14cを含み得る。いくつかの実施態様では、副層14a、14cなど、副層のうちの1つまたは複数は、それらの光学的特性のために選択された高反射性副層を含み得、別の副層14bは、それの機械的特性のために選択された機械的副層を含み得る。犠牲層25は、ブロック88において形成された部分的に作製された干渉変調器中に依然として存在するので、可動反射層14は、一般にこの段階では可動でない。犠牲層25を含んでいる部分的に作製されたIMODは、本明細書では「非開放」IMODと呼ばれることもある。図1に関して上記で説明したように、可動反射層14は、ディスプレイの列を形成する個々の平行ストリップにパターニングされ得る。
【００６２】
プロセス80はブロック90において続き、キャビティ、たとえば、図1、図6および図8Eに示すキャビティ19の形成を伴う。キャビティ19は、(ブロック84において堆積された)犠牲材料25をエッチャントにさらすことによって形成され得る。たとえば、MoまたはアモルファスSiなどのエッチング可能犠牲材料が、ドライ化学エッチングによって、たとえば、一般に、キャビティ19を囲む構造に対して選択的に除去される、所望の量の材料を除去するのに有効である期間の間、固体XeF2から派生した蒸気などの気体または蒸気エッチャントに犠牲層25をさらすことによって、除去され得る。他のエッチング方法、たとえば、ウェットエッチングおよび/またはプラズマエッチングも使用され得る。犠牲層25がブロック90中に除去されるので、可動反射層14は、一般に、この段階後に可動となる。犠牲材料25の除去後に、得られた完全にまたは部分的に作製されたIMODは、本明細書では「開放」IMODと呼ばれることがある。
【００６３】
図9Aおよび図9Bは、それぞれ量子化前後のデジタル画像の表現を示す。図9Aは、24bpp RGB画像910を示す。図9Aにおける画像910の24bppは、画像910の各ピクセル中に含まれる赤色、緑色、および青色の各々についての8ビットの情報を与える。画像910をより低ビット深度デバイス(たとえば、低ビット深度ディスプレイまたはプリンタ)上でレンダリングするために、画像910のbppの数が低減され得る。図9Bは、図9Aに示す画像910の6bpp画像920バージョンを示す。図9Bに示す画像を生成するために、量子化演算は、図9Aの24bpp RGB画像の各色チャネルから6つの最下位ビット(LSB)を落とす。この量子化プロセスは、3色、すなわち、赤色、緑色、および青色の各々を表すために残っている2ビットの情報を生じる。これなどのデジタル画像の量子化は、バンディング930、疑似色940、および輪郭化950など、多数の画像アーティファクトを引き起こし得る。たとえば、バンディングは、ある色から別の色への滑らかな移行を前に実行した画像の領域が、代わりに、ある量子化境界から別の量子化境界へ急に移動するとき、発生し得る。
【００６４】
図10は、電子ディスプレイ上に画像をレンダリングするための装置の一実施態様を示すブロック図である。この装置は、メモリ1050と通信しているプロセッサ56を含む。メモリ1050は、ホストソフトウェア1030とオペレーティングシステム1040とを含む。プロセッサ56は、入力デバイス48から入力を受信し得、また、ディスプレイコントローラ60と通信中でもあり得る。ディスプレイコントローラ60は、フレームバッファ64およびメモリ1010と通信している。メモリ1010は、ディスプレイ制御ファームウェア1020を含む。
【００６５】
いくつかの実施態様では、オペレーティングシステム1040内の命令は、装置機能を達成するために、装置のリソースを管理する。たとえば、オペレーティングシステム1040は、調整ハードウェア52を介してスピーカー45およびマイクロフォン46、ならびにアンテナ43およびトランシーバ47などのリソースを管理し得る。オペレーティングシステム1040はまた、ディスプレイコントローラ60によって制御されるディスプレイなど、電子ディスプレイを管理する、ディスプレイデバイスドライバをも含み得る。ディスプレイコントローラ60は、データをドライバ回路1060へ送るように構成され得、ドライバ回路1060は、データをディスプレイ要素のアレイ58に書き込み得る。オペレーティングシステム1040内のディスプレイデバイスドライバは、画像を電子ディスプレイ上にレンダリングする命令を含み得、電子ディスプレイは、アレイ58と、ドライバ回路1060と、ディスプレイコントローラ60とを含み得る。
【００６６】
オペレーティングシステム1040は、複数のピクセルを含む入力画像を受信するように、プロセッサ56を構成する命令をさらに含み得る。したがって、オペレーティングシステム1040内の命令は、複数のピクセルを含む入力画像を受信するための1つの方法を表し得る。
【００６７】
オペレーティングシステム1040内の命令はまた、個々の入力ピクセルのトーンが特定のトーン範囲内であるかどうかを判断するように、プロセッサ56を構成し得る。したがって、オペレーティングシステム1040内の命令は、入力ピクセルがトーン範囲内であるかどうかを判断するための1つの方法を表す。オペレーティングシステム1040内の命令はまた、入力ピクセルに関連付けられた、または近いピクセルのグループまたは領域内のエッジの強度がエッジしきい値よりも大きいかどうかを判断するように、プロセッサ56を構成し得る。したがって、オペレーティングシステム1040内の命令は、入力ピクセルに関連付けられた、または近いピクセルのグループまたは領域内のエッジの強度がエッジしきい値よりも大きいかどうかを判断するための1つの方法を表す。オペレーティングシステム1040内の命令はまた、プロセッサ56によって実行されたとき、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成することを、プロセッサ56に行わせ得る。入力ピクセルは、いくつかの実施態様では、ディザマスクを使用してディザリングされ得る。いくつかの他の実施態様では、入力ピクセルをディザリングするために、ノイズ成分が入力ピクセルに追加され得る。たとえば、ランダム化ノイズ成分が、入力ピクセルに追加され得る。オペレーティングシステム1040内の命令はまた、プロセッサ56によって実行されたとき、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成することを、プロセッサ56に行わせ得る。
【００６８】
他の実施態様では、オペレーティングシステム1040中に含まれるとして上記で説明した機能は、代わりに、図10に示すホストソフトウェア1030中に含まれ得る。代替的に、これらの機能は、代わりに、ディスプレイ制御ファームウェア1020に含まれる命令によって実施され得る。さらに他の実施態様では、これらの機能は、専用回路中で実施され得る。他の実施態様が、開示する方法の趣旨から逸脱することなしに、図10のブロック図とは異なり得ることは、当業者には認識されよう。
【００６９】
図11は、フロイドスタインバーグ誤差拡散(FSE)を使用して、24bpp(8:8:8)画像を6bpp(2:2:2)まで低減することによって生成された、ハーフトーン画像1110を示す。画像1110に示すように、誤差拡散法は、図9Bの画像920と比較すると、画像中のいくつかのエリアでは極めて滑らかで精細なテクスチャをレンダリングする。誤差拡散法はまた、エッジ1130a〜bを十分に保持し、ハーフトーン画像1110は、全体的に鮮明かつ鮮鋭に見え得る。しかしながら、画像のいくつかのエリア、たとえば、空では、誤差拡散が、ワームのあるパターンなどの方向性アーティファクト(directional artifact)1120を引き起こす。方向性アーティファクト1120は、画像領域のために生成されたハーフトーンテクスチャがスパースであるとき、現れ得る。
【００７０】
図12は、トーンレベルと、生じる量子化誤差と、生じるハーフトーンテクスチャとの間の関係を示す。一般に、方向性アーティファクトは、入力トーンレベルが量子化レベルに近いときに発生し、その理由は、より小さい量子化誤差が、よりスパースなハーフトーンテクスチャを生成するからである。たとえば、0または1の出力ピクセル値を生成するバイレベルハーフトーン化の場合、入力ピクセル値が極めて低い、ほぼ黒色1210、または高いトーン、ほぼ白色1240である場合、生じるハーフトーンテクスチャは、図12でわかるように、極めてスパースになる。たとえば、2ビット、4レベルの場合における0、1/3、2/3、および1の量子化値による、マルチレベルハーフトーン化では、これらのレベルのいずれかに近い入力ピクセル値は、スパースなハーフトーンテクスチャを生じ得る。
【００７１】
図12は、FSEを使用した2bppでの黒色から白色への入力画像の量子化(「グレーランプ(gray ramp)」とも呼ばれる)を示す。この実施態様では、0の強度レベル1210、1/3の強度レベル1220、2/3の強度レベル1230、および1の強度レベル1240の周囲に現れるワームパターンが、顕著である。このことは、FSEが、量子化誤差が低いトーンレベルの近くで、異なるように実行し得ることを示す。開示するハイブリッドハーフトーン化方法は、FSEの場合にアーティファクトを受けやすい入力トーンレベルに対して、異なるハーフトーン化方法を使用することによって、そのようなエリア中のアーティファクトに対処する。1つのそのような方法は、入力ピクセルにノイズを追加することによるディザリングである。いくつかの実施態様は、ディザマスクを使用して、入力ピクセルにノイズを追加する。
【００７２】
表示画像中で使用されるトーンレベルの数が量子化によって低減されるとき、誤差が入力画像と相関するようになるので、輪郭化などのアーティファクトが現れ得る。誤差を入力画像値から無相関化することは、そのような影響を緩和し得る。量子化前にノイズを追加することは、量子化誤差を、よりランダムでない画像信号の代わりに、よりランダムなノイズと相関させることによって、このことを達成し得る。ノイズは、所望の特性とともに、たとえば、量子化誤差を適切に整形するために(人間の眼によってより知覚できない)より高い周波数成分とともに、指定され得る。この方法は、ディザマスクベースのハーフトーン化のいくつかの実施態様において使用され得る。
【００７３】
図13は、マスクベースのディザリングの一実施態様を示すデータフロー図である。ディザマスク1310は、予想される入力値の範囲にわたってランダムに分散し得る要素を含む。いくつかの実施態様では、マスクは、画像ピクセル値とディザマスクの要素との間の対応を与えるために、画像上でタイル化される。他の実施態様では、特定のピクセルのためのディザ値は、画像ピクセルの行1330アドレスおよび列1320アドレスを用いて、ディザマスク1310をモジュール的にアドレス指定することによって決定され得る。
【００７４】
ディザマスクの要素と入力値1340との間の対応が確立されると、ディザ値1360が次いで入力値1340に加算されて、合成値1365が生成される。この合成値が次いで、固定しきい値1370、またはマルチレベルハーフトーン化の場合、一連のしきい値と比較される。
【００７５】
合成値1365がしきい値を下回る場合、出力値1350は、しきい値を下回る、より低い境界値に設定され得る。たとえば、(「オフ」であるピクセルと「オン」であるピクセルとを表す)0の出力値と1の出力値との間でディザリングする場合、.5のしきい値を下回る合成値1365は、ゼロまたは「オフ」の出力値1350を生じ得る。合成値1365がしきい値を上回る場合、出力値1350は、より高い境界値に設定され得る。前の例では、出力値は、1または「オン」の値に設定され得る。したがって、出力値1350は、合成値1365の、1つまたは複数のしきい値との関係に基づいて生成される。
【００７６】
マスクベースのハーフトーン化方法は、ピクセル並列、高速、かつ簡単である。一般に、しかしながら、マスクベースのディザリングからのハーフトーン画像は、パターン可視性、(特に、中間トーンエリア中の)ノイズの多い外観、詳細を再生できないこと、および生成され得るグレーレベルの数が限られていることのために、最低画質を有する。
【００７７】
図14は、32×32マスクを用いて、図9Aにおける24bpp標準RGB(sRGB)(8:8:8)画像を6bpp(2:2:2)まで低減することによって生成された、ハーフトーン画像1410を示す。このハーフトーン化画像は、ぼんやりとしており、平坦で、ノイズが多く見える。たとえば、粒状性が、テントウムシの背中1420上で観測され得る。しかしながら、空1430は、FSEを使用した結果と比較して、はるかにより均一にレンダリングされる。このワームのないハーフトーンテクスチャのために、マスクベースのディザリング(スクリーンとしても知られる)は、いくつかの静止画像適用例では誤差拡散よりも好適であり得る。
【００７８】
図15は、ハイブリッドハーフトーン化方法の一実施態様の概念データフロー図である。一実施態様では、この方法は、図10のオペレーティングシステムモジュール1040、ホストソフトウェアモジュール1030、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェアモジュール1020中に含まれる命令によって実施され得る。ハイブリッドハーフトーン化は、(たとえば、FSEによって引き起こされる)いくつかのトーンエリア中の可視のワームアーティファクトと、(たとえば、マスクベースのディザリングによって引き起こされる)中間トーンエリア中の粗い外観とを含む、従来の方法によってもたらされるアーティファクトを除去することによって、高品質のハーフトーン画像を生成し得る。しかしながら、ハイブリッドハーフトーン化は、これらの方法の利点を保持し得る。たとえば、FSEによって与えられる鮮鋭で精細なレンダリングが保持され得、マスクベースのディザリングによって与えられる低ドット密度エリア中の均一なテクスチャもまた保持され得る。このことを達成するために、ハイブリッドハーフトーン化のいくつかの実施態様は、入力トーンと、ローカルエリア中にある画像特徴とに基づいて、誤差拡散とランダムノイズディザリングとの間で切り替わる。これらの実施態様はまた、両方の方法によって受けた量子化誤差を結合または分散させることによって、異なる方法で処理されたハーフトーンピクセル間の境界アーティファクトをも低減し得る。
【００７９】
図15が示すように、(x,y)における所与のピクセル1510について、この方法は、ディザマスク1520を適用し、出力ハーフトーンピクセルOm(x,y)1540を生成する。この方法はまた、処理ブロック1530を介して、入力ピクセル値1510に誤差拡散を適用することによって、ハーフトーンピクセルOe(x,y)1550をも生成する。いくつかの実施態様では、誤差拡散とマスクベースのディザリングの両方が、実質的に同時に実行される。これによって、(x,y)における最終ハーフトーンピクセルのための2つの候補、すなわち、Om(x,y)1540とOe(x,y)1550とを生成する。いくつかの実施態様では、この方法は、処理ブロック1560を介して、入力トーン、ならびに少なくとも4つのピクセルのグループの空間周波数成分を解析して、どのハーフトーン化方法が所与のピクセルにとってより適切であるかを判断する。少なくとも4つのピクセルのグループは、画像内で不連続であり得る。少なくとも4つのピクセルのグループはまた、入力ピクセルに近い、または入力ピクセルに関連付けられた領域を含み得る。スイッチ1570が次いで、ハーフトーン化画像1580について、誤差拡散されたピクセル値1550またはマスクベースのディザリングが行われたピクセル値1540のいずれかを選択し得る。いくつかの実施態様では、ディザマスクが入力ピクセル1510をディザリングするために使用されなくてもよいことに留意されたい。たとえば、これらの実施態様は、代わりに、ディザマスク以外の技法によって、入力ピクセルに追加するべきノイズ成分を選択してもよい。たとえば、これらの実施態様では、ランダムノイズ成分がピクセルごとに生成され得る。
【００８０】
図16Aは、画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。プロセス1600は、一実施態様では、図10のオペレーティングシステムモジュール1040、ホストソフトウェアモジュール1030、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェアモジュール1020中に含まれる命令によって実行され得る。プロセス1600は、開始ブロック1605で開始し、次いでブロック1610へ移動し、そこで複数のピクセルを含む入力画像が受信される。ブロック1610は、たとえば、図10のホストソフトウェアモジュール1030、オペレーティングシステム1040、ディスプレイ制御ファームウェア1020、またはディスプレイコントローラ60中に含まれる命令によって実施され得る。入力画像は、いくつかの実施態様では、図10の入力デバイス48から受信され得る。したがって、図10におけるプロセッサ56などのプロセッサ上で実行する、ホストソフトウェアモジュール1030、オペレーティングシステム1040、ディスプレイ制御ファームウェア1020、またはディスプレイコントローラ60中に含まれる命令は、複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するための1つの方法を表し得る。
【００８１】
プロセス1600は、次いでブロック1612へ移動し、そこで複数のピクセルからピクセルが選択される。プロセス1600は、次いでブロック1615へ移動し、そこで、特定の入力ピクセルのトーンがスパーストーン範囲内であるかどうかを判断する。スパースなトーンレベルは、FSEではワームアーティファクトを受けやすい。トーン範囲は、ピクセルがスパーストーン範囲内であるかどうかを決定し得る。ピクセルのトーンがスパーストーン範囲内である場合、ピクセルは、スパースなトーンを有すると見なされる。そうでない場合、ピクセルは、スパースでないトーンを有すると見なされる。
【００８２】
ピクセルのスパース性は、量子化レベルへのピクセルのトーン値の近接を表し得る。第1のピクセルは、量子化レベルからの第1の距離である値を有し得る。この第1のピクセルは、第1のピクセルの値よりも量子化レベルから遠い値を有する第2のピクセルよりも、スパースなトーンを有し得る。
【００８３】
図16Bは、4つの量子化レベル1649a〜dを使用して、8ビットピクセル値範囲1645がどのように2bppに量子化され得るかを示す。図示のように、量子化後のピクセル値は、0(0x00)、85(0x01)、170(0x10)、および255(0x11)のトーン値を表すことになる。これらの量子化レベルのいずれかへの、特定の入力ピクセルのトーン値の相対的な近さは、この値をディザリングするために使用されるハーフトーンパターンのスパース性に対応する。
【００８４】
図16Cは、8bpp画像の各量子化レベルの周囲で定義されたスパースゾーン1647a〜dを示す。スパースゾーンのサイズまたは幅は、量子化されている画像のビット深度の割合に基づいて決定され得る。たとえば、8bpp画像は、255の最大値を有する。この値の割合は、各量子化レベルの周囲のスパースゾーンのサイズまたは幅を定義するために使用され得る。たとえば、一実施態様は、最大ピクセル値の約4パーセントに等しい幅をもつスパースゾーンを定義するように選択し得る。8bpp画像の場合、8ビットピクセルの最大値(255)の4パーセントは、ほぼ10である。
【００８５】
いくつかの実施態様では、スパースゾーンは、各量子化レベルから延びる入力ピクセル値の範囲を定義する。上記の例では、10ピクセルのスパースゾーンは、各量子化レベルから各方向に、10/2すなわち5ピクセル値だけ延びるスパースゾーンを定義し得る。2bpp量子化の場合、スパースゾーンは次いで、図16Cの項目1648a〜dに示すように定義されることになる。図16Cは、量子化値85および170に対応する、量子化レベル1649bおよび1649cの周囲の10ピクセル幅の範囲を示す。量子化レベル1649a(0の値を表す)および1649d(255の値を表す)がピクセル範囲を制限するので、スパース領域は、これらの量子化レベルの一方の側から延びる。他の実施態様は、最大ピクセル値の2、3、5、6、7、8、または9パーセントとして、スパースゾーンを定義するように選択し得る。
【００８６】
1bppに量子化するとき、最大ピクセル値の異なる割合が使用され得る。たとえば、1bpp量子化のスパースゾーンは、2bpp量子化のスパースゾーンよりも、最大ピクセル値の高い割合を含み得る。より大きいビット深度画像の量子化は、8bpp画像のために使用される割合と同様である、最大ピクセル値の割合を使用し得る。たとえば、2bppに量子化された16ビット画像は、その最大ピクセル値の4パーセントであるトーン範囲を選択し得る。この例では、これは1310ピクセル値のトーン範囲を表す。全体的に、これらの範囲は、各量子化レベルから各方向に、1310/2すなわち655ピクセル値だけ延びることになる。
【００８７】
図16Aおよび決定ブロック1615の説明に戻ると、入力ピクセルのトーンがスパーストーン範囲内でない場合、ピクセルは、従来の誤差拡散に関連するアーティファクトを受けにくい。プロセス1600は、次いで処理ブロック1625へ移動し、そこで、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルが生成される。ブロック1625もまた、図10に示すホストソフトウェア1030、オペレーティングシステム1040、ディスプレイ制御ファームウェア1020、またはディスプレイコントローラ60中に含まれる命令によって実施され得る。したがって、図10におけるプロセッサ56などのプロセッサ上で実行する、これらの命令は、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するための1つの方法を表す。
【００８８】
入力ピクセルがスパーストーン範囲内である場合、ピクセルは、誤差拡散アーティファクトを受けやすくなり得る。入力ピクセルがスパーストーン範囲内であるとき、入力ピクセルの性質をさらに理解するために、プロセス1600は、決定ブロック1615から決定ブロック1620へ移動し、そこで、入力ピクセルに近い領域内のエッジの強度が測定され、エッジしきい値と比較される。入力ピクセルに近い、または関連付けられた領域は、少なくとも4つの連続または不連続ピクセルのグループであり得る。入力ピクセルに近い領域はまた、開示する方法によって、入力ピクセルに関連付けられ得る。たとえば、開示する方法は、少なくとも4つのピクセルのグループの値に少なくとも部分的に基づいて、どのように入力ピクセルをディザリングするかを判断し得る。これらのピクセル値もまた、入力ピクセルに近い、または関連付けられた領域内であり得る。
【００８９】
領域内のエッジの強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、入力ピクセルの周囲の領域は、十分に不均一として特徴づけられる。いくつかの実施態様では、エッジの強度は、ラプラシアンフィルタの出力に少なくとも部分的に基づいて測定され得る。たとえば、3×3ラプラシアンフィルタが使用され得る。他のラプラシアンフィルタサイズもまた使用され得、たとえば、5×5、7×7、および9×9フィルタが使用され得る。フィルタの出力がエッジしきい値を上回る場合、ラプラシアンフィルタによって検討されたピクセル領域またはグループは、誤差拡散が使用される場合、画像アーティファクトを回避するために十分なエッジ成分を含むと見なされる。
【００９０】
以下のTable 1(表1)、Table 2(表2)、およびTable 3(表3)は、いくつかの実施態様における画像のピクセルの領域またはグループのエッジ成分の強度を判断するために使用され得る、ラプラシアンフィルタのいくつかの例を示す。
【００９１】
【表１】
2014531619.tif 000003
【００９２】
【表２】
2014531619.tif 000004
【００９３】
【表３】
2014531619.tif 000005
【００９４】
これらのフィルタのためのエッジしきい値は、フィルタの最大絶対値に基づいて決定され得る。説明のために、我々は、黒色ピクセルが255の値によって表され、白色ピクセルが0の値によって表される、8bppを利用する一実施態様を仮定する。この実施態様では、3×3領域が、中央位置の1つの黒色ピクセルとともに、白色ピクセルからなる場合、Table 2(表2)のフィルタは、たとえば、その最大値を生じることになる。その最大値は、4*255、すなわち1020となる。
【００９５】
いくつかの実施態様は、フィルタの最大値の割合であるエッジしきい値を選択し得る。たとえば、しきい値は、フィルタの最大値の4、5、6、7、または8パーセントに設定され得る。Table 2(表2)のラプラシアンフィルタを利用する一実施態様では、しきい値は、たとえば、1020の最大値の6パーセントである、61.2に設定され得る。しきい値をフィルタの最大値の割合として増すことによって、より多くの誤差拡散が画像中のエッジのために使用されることになる。しきい値をフィルタの最大値の割合として減らすことによって、ランダムノイズディザリングが、より高いしきい値が使用された場合にFSEでディザリングされたであろうエッジを含むいくつかの領域中で、使用されることになる。誤差拡散は、エッジを先鋭化し得るが、また、エッジをもつ領域に適用される場合に方向性アーティファクトをもたらし得る。したがって、エッジしきい値の慎重な調整が、これらの要因間の最良のバランスを決定し得る。
【００９６】
決定ブロック1620が、領域のエッジ強度の測定値がエッジしきい値を上回ると判断すると、プロセス1600は、処理ブロック1625へ移動し、入力ピクセルを量子化し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルが生成される。しかしながら、入力ピクセルに近い領域内のエッジの強度がエッジしきい値を下回る場合、入力ピクセルに近い領域は、誤差拡散が適用される場合に表示アーティファクトを受けやすくなるように、十分に均一である。したがって、プロセス1600は、処理ブロック1630へ移動し、そこで、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、出力ピクセルが生成される。いくつかの実施態様では、ノイズ成分は、入力ピクセルへのディザマスクの適用によって選択され得る。他の実施態様では、ノイズ成分は、乱数生成器の使用によって、直接または間接的に選択され得る。ブロック1630は、図10に示すホストソフトウェア1030、オペレーティングシステムモジュール1040、ディスプレイ制御ファームウェア1020、またはディスプレイコントローラ60中に含まれる命令によって実施され得る。したがって、プロセッサ上で実行するこれらの命令は、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するための1つの方法を表し得る。
【００９７】
プロセス1600は、次いで処理ブロック1630または処理ブロック1625のいずれかから、決定ブロック1640へ移動する。決定ブロック1640は、処理されるために残っている、ブロック1610で受信された複数のピクセルからのさらなるピクセルがあるかどうかを判断する。さらなるピクセルがある場合、プロセス1600はブロック1612へ戻り、新しいピクセルが選択され、プロセス1600は、ブロック1612からブロック1640を繰り返す。そうではなく、さらなるピクセルが残っていない場合、プロセス1600は、次いで終了ブロック1650へ移動する。
【００９８】
入力ピクセルに近い領域のサイズおよび形状は、実施態様によって異なり得る。いくつかの実施態様は、3ピクセル×3ピクセルの辺、合計9ピクセルをもつ正方形である領域を利用し得る。これらの領域は、より大きくなるように定義され得る。たとえば、いくつかの実施態様は、5ピクセル×5ピクセルの辺、合計25ピクセルをもつ正方形領域を使用し得るが、他の実施態様では、7ピクセル×7ピクセルの正方形領域が、合計49ピクセルをもつ領域のために使用される。いくつかの実施態様では、領域の境界内のピクセルの一部のみが考慮される。
【００９９】
他の実施態様は、実質的に円形である領域を利用し得る。たとえば、いくつかの領域は、2、3、4、5、6、7、8、9、または10ピクセルの半径を有し得る。他の実施態様は、長方形である領域を利用し得る。長方形の最も長い辺は、実施態様に応じて、3、4、5、6、7、8、9、または10ピクセルの長さであり得る。
【０１００】
他の実施態様は、入力画像のサイズに基づいて、領域のサイズを決定し得る。たとえば、いくつかの実施態様は、入力画像のピクセルエリアのわずか1パーセントを含む領域を利用し得る。他の実施態様は、入力画像中のピクセルのわずか5パーセントを含む領域を定義し得る。いくつかの実施態様は、正方形または長方形の領域の寸法のサイズを、入力画像の寸法の割合として定義し得る。たとえば、長方形領域の1つの寸法は、入力画像の同じ寸法のわずか5パーセントであり得る。同様に、長方形領域の他の寸法もまた、入力画像の対応する寸法のわずか5パーセントであり得る。他の実施態様は、入力画像の対応する寸法のある割合(たとえば、1%、2%、3%、4%、5%など)に対応する寸法を有するように、領域を定義し得る。
【０１０１】
いくつかの実施態様では、すべての側で入力ピクセルを囲む領域が、入力ピクセルに関連付けられるか、または近いと見なされる。他の実施態様では、入力ピクセルを中心とする領域が、入力ピクセルに関連付けられるか、または近いものであると見なされる。この領域は、実質的に入力ピクセルを囲むと見なされ得る。たとえば、3ピクセル×3ピクセルの正方形領域では、入力ピクセルは正方形内の中心に位置し得る。他の実施態様は、領域中で入力ピクセルを中心としなくてもよい。たとえば、入力画像のエッジの近傍におけるピクセルをハーフトーン化するとき、いくつかの実施態様は、入力画像の境界を超えて領域をシフトすることなしに、領域のサイズを維持するように入力ピクセルに対して領域をシフトし得、または、領域が入力画像の境界を過ぎて延びないように、領域が切り捨てられ得る。そのような領域は、すべての側でピクセルを囲むとは限らないとしても、特に、ピクセルが画像のエッジまたは境界に位置する場合、実質的に入力ピクセルを囲むと見なされ得る。
【０１０２】
いくつかの実施態様では、入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域内のピクセルは、入力ピクセルからの一定数のピクセル以内である。いくつかの実施態様では、入力画像の領域中の複数のピクセルの各々は、入力ピクセルの13ピクセル以内またはそれ未満であり得る。そのような実施態様の例は、限定はしないが、入力ピクセルから11ピクセル、7ピクセル、5ピクセル、または3ピクセル以内の複数のピクセルをもつ領域を含む。
【０１０３】
入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域のサイズおよび形状は、入力ピクセルに対するそれらの位置とともに、画像の複数の入力ピクセルにわたって異なり得ることに留意されたい。たとえば、入力画像の中心にある入力ピクセルのための領域のサイズおよび形状は、入力画像のエッジに沿った入力ピクセルに関連付けられた、または近い領域のサイズおよび形状とは異なり得る。同様に、その関連付けられた領域に対する入力ピクセル位置もまた異なり得る。たとえば、いくつかの入力ピクセルは、それらの関連付けられた領域内の中心に位置し得る。他の入力ピクセルは、領域の1つのエッジに相対的に位置し得、たとえば、これは、入力画像のエッジに位置する入力ピクセルの場合であり得る。
【０１０４】
図16Dは、画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。プロセス1658は、一実施態様では、図10のオペレーティングシステムモジュール1040、ホストソフトウェアモジュール1030、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェアモジュール1020中に含まれる命令によって実行され得る。プロセス1658は、開始ブロック1660で開始する。ブロック1662で、入力画像が受信される。入力画像は、複数のピクセルを含む。ブロック1664で、ブロック1662で受信された入力画像中の複数のピクセルから、ピクセルが選択される。ブロック1666で、入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じることになる量子化誤差が判断される。
【０１０５】
いくつかの実施態様では、量子化誤差は、量子化レベルからピクセル値を減算することによって判断され得る。たとえば、2bpp量子化では、図16Cに示すように、4つの量子化レベルがあり得る。量子化レベルは、1649a(0)、1649b(85)、1649c(170)、および1649d(255)である。これらの量子化レベルを使用する一実施態様では、量子化誤差が、ブロック1666で、入力ピクセル値と各量子化レベルとの間の差の絶対値を最初に計算することによって判断され得る。これらの絶対値の最小値が、量子化誤差であり得る。
【０１０６】
決定ブロック1668で、ブロック1666で判断された量子化誤差が、量子化誤差しきい値と比較される。誤差が量子化誤差しきい値以上である場合、プロセス1658は、ブロック1670へ移動する。いくつかの実施態様では、誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差が、誤差拡散誤差しきい値よりも大きいかどうかを判断することはまた、入力ピクセルがスパーストーン範囲内であるかどうかをも判断する。
【０１０７】
図16Aに関して説明したように、スパーストーン範囲は、各量子化レベルから各方向に延び得る。ブロック1658では、量子化誤差しきい値は、スパーストーン範囲のサイズを定義する。したがって、量子化誤差しきい値は、入力画像ビット深度の割合に基づき得る。図16Aに関して説明したように、スパーストーン範囲が最大ピクセル値の約4パーセントである場合、スパーストーン範囲は、10ピクセル値であり得る。各量子化レベルの周囲の10ピクセル値のスパーストーン範囲を実施するために、量子化誤差しきい値は、5に設定され得る。いくつかの実施態様では、量子化誤差は、入力ピクセル値と量子化レベルとの差の絶対値に基づいて決定されることに留意されたい。
【０１０８】
図16Aと同様に、1bppへの量子化は、量子化誤差しきい値を、最大ピクセル値の異なる割合に基づくようにさせ得る。たとえば、2bpp量子化と比較すると、より高い割合が使用され得る。
【０１０９】
ブロック1670で、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域のエッジ強度が測定される。いくつかの実施態様では、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域は、画像内の少なくとも4つの連続または不連続ピクセルのグループであり得る。いくつかの他の実施態様では、入力ピクセルに関連付けられたピクセル領域は、入力ピクセルのしきい値距離内のピクセルを含み得る。入力ピクセルに関連付けられた領域の形状または位置において、いくつかの変動が起こり得る。たとえば、画像のエッジの近くに位置するピクセルは、画像エッジを超えて延びないように整形される、関連付けられた領域を有し得る。いくつかの実施態様では、これらのピクセル領域は、各ピクセルの関連付けられた領域中で等しい数のピクセルを維持するために、領域の他の側からの追加のピクセルを含み得る。他の実施態様では、画像の入力ピクセルに関連付けられた領域は、すべて同じ数のピクセルを含むとは限らない。
【０１１０】
いくつかの実施態様では、エッジの強度は、ラプラシアンフィルタの出力に少なくとも部分的に基づいて判断され得る。たとえば、3×3ラプラシアンフィルタが使用され得る。他のラプラシアンフィルタサイズもまた使用され得、たとえば、5×5、7×7、および9×9フィルタが使用され得る。フィルタの出力がエッジしきい値を上回る場合、ラプラシアンフィルタによって検討されたピクセル領域は、誤差拡散が使用される場合、画像アーティファクトを回避するために十分なエッジ成分を含むと見なされる。
【０１１１】
決定ブロック1672は、エッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きいかどうかを判断する。入力ピクセルに関連付けられたピクセルの領域が、強力なエッジ成分を有する場合、誤差拡散プロセスによって引き起こされる画像アーティファクトを受けやすくなり得ない。この場合、プロセス1658は、処理ブロック1678へ移行する。エッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きくない場合、入力ピクセルに関連付けられた領域は、誤差拡散プロセスを使用して、領域内のピクセルがディザリングされる場合、画像アーティファクトを受けやすくなり得る。この場合、プロセス1658は、ブロック1674へ移行し、そこで、ノイズ成分を入力ピクセルに追加することによって、出力ピクセルが生成される。
【０１１２】
ランダムノイズ成分を入力ピクセルに追加することは、マスクを用いて入力ピクセルをディザリングすることによって実行され得る。これらの実施態様では、ディザマスクは、ランダムノイズ成分を含み得る。ディザマスクのどの要素が特定の入力ピクセルに適用されるかに応じて、各ピクセルに追加されるノイズ成分が異なり得る。いくつかの他の実施態様は、乱数生成器の使用によって、各ピクセルのためのノイズ成分を生成し得る。乱数発生器の結果は、ノイズプロファイルに適合するように数学的に調整され得る。たとえば、ノイズプロファイルは、いくつかの他の実施態様では、マスクによって与えられ得るノイズプロファイルを複製し得る。
【０１１３】
説明したように、決定ブロック1668が、量子化誤差が量子化誤差しきい値未満であると判断するか、または、決定ブロック1672が、エッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きいと判断する場合、プロセス1658は、処理ブロック1678へ移動する。ブロック1678で、誤差拡散プロセスを入力ピクセルに適用し、誤差を拡散することによって、出力ピクセルが生成される。いくつかの実施態様では、ブロック1678で適用される誤差拡散プロセスは、ブロック1666で依拠された量子化レベルを利用し得る。たとえば、上記で説明した2bppの例では、フロイドスタインバーグ誤差拡散プロセスが、ブロック1678で適用され得る。他の誤差拡散プロセスもまた企図される。たとえば、Stevenson Arceディザリングもまた使用され得る。
【０１１４】
決定ブロック1676は、さらなるピクセルが処理のために利用可能であるかどうかを判断する。いくつかの実施態様では、入力画像のピクセルのすべてがプロセス1658によって処理され得る。他の実施態様では、画像中のピクセルの一部分のみが処理され得る。たとえば、いくつかの実施態様では、画像のエッジに近いピクセルが、プロセス1658によって処理されなくてもよい。すべての適切なピクセルが処理されたとき、プロセス1658は、終了ブロック1680で終了する。
【０１１５】
図16Eは、画像をレンダリングするための方法の一実施態様のフローチャートである。プロセス1655は、一実施態様では、図10のオペレーティングシステムモジュール1040、ホストソフトウェアモジュール1030、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェアモジュール1020中に含まれる命令によって実行され得る。プロセス1655は、開始ブロック1682で開始する。ブロック1684で、入力ピクセルが画像から選択される。ブロック1686で、第1のハーフトーン化プロセスが入力ピクセルに適用されて、第1のハーフトーンピクセルが計算される。第1のハーフトーン化プロセスは、いくつかの実施態様では、フロイドスタインバーグ誤差拡散であり得る。他の実施態様では、第1のハーフトーン化プロセスは、ノイズベースのディザリングプロセスであり得る。たとえば、ノイズは、いくつかの実施態様では、ディザマスクの使用によって入力ピクセルに追加され得る。処理ブロック1688で、第2のハーフトーン化プロセスが入力ピクセルに適用されて、第2のハーフトーンピクセルが計算される。ブロック1686と同様に、第2のハーフトーン化プロセスは、FSEまたはノイズベースのディザリングであり得る。一実施態様では、ブロック1686および1688は、図10に示すホストソフトウェアモジュール1030、オペレーティングシステム1040、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェア1020中に含まれる命令によって実施され得る。したがって、図10に示すプロセッサ56などのプロセッサ上で実行する、これらの命令は、第1または第2のハーフトーン化プロセスを入力ピクセルにおいて適用して、ハーフトーンピクセルを計算するための1つの方法を表す。
【０１１６】
いくつかの実施態様では、第1のハーフトーン化プロセスと第2のハーフトーン化プロセスとは異なる。ブロック1688はブロック1686後に示されているが、第1および第2のハーフトーン化プロセスを適用して、第1および第2のハーフトーンピクセルを生成することに関する、特定の順序が暗示されるべきではないことに留意されたい。たとえば、いくつかの他の実施態様では、ブロック1688は、ブロック1686の前に行われ得る。さらに他の実施態様では、ブロック1686およびブロック1688は、実質的に並列に行われ得る。
【０１１７】
ブロック1690で、それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つが選択されて、出力ピクセルが生成される。いくつかの実施態様では、それぞれの入力ピクセルの近傍は、入力ピクセルを実質的に囲み、入力ピクセルに隣接するピクセルを含む。いくつかの実施態様では、それぞれの入力ピクセルの近傍は、入力ピクセル自体を含む。ブロック1690もまた、ホストソフトウェアモジュール1030、またはオペレーティングシステム1040、ディスプレイコントローラ60、またはディスプレイ制御ファームウェア1020中の命令によって実施され得る。したがって、プロセッサ56などのプロセッサ上で実行する、これらの命令は、それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための1つの方法を表し得る。
【０１１８】
ブロック1692で、画像から選択するためのさらなるピクセルがあるかどうかが判断される。そうでない場合、プロセス1655はブロック1694へ移動し、画像に対する処理を終了し得る。さらなるピクセルがある場合、プロセス1655はブロック1684へ戻る。
【０１１９】
図17は、ハイブリッドハーフトーン化の別の実施態様を示すフローチャートを示す。プロセス1700は、図10に示すオペレーティングシステム1040、ホストソフトウェア1030、またはディスプレイ制御ファームウェア1020中の命令によって実施され得る。プロセス1700は、RGB色空間によって定義された色深度を有する入力ピクセル値1705で開始する。RGB入力ピクセル値1705が、決定ブロック1710と3ラインバッファ1715の両方に送られる。決定ブロック1710で、RGBピクセルのトーンレベルがトーン範囲に対して比較される。トーン範囲について説明するために、図18Aから図18Bについて以下で簡単に説明する。
【０１２０】
図18Aから図18Bは、いくつかの実施態様における、(a)1bpp、および(b)2bppの実施態様のためのスパースハーフトーンドットゾーン1820のためのトーン範囲の例を示す。図17に示す、提案する方法は、入力ピクセルが、しきい値Ttoneによって定義されたトーン範囲に属するかどうかを判断する。たとえば、このことは、図17の決定ブロック1710で実行され得る。Ttoneは、Ttoneによって範囲が定められたトーンレベルがスパースなハーフトーンテクスチャを生じるように決定される。ほぼ10のTtone値は、大部分の画像に対してうまく行く。スパースなトーンレベルは、FSEではワームアーティファクトを受けやすい。図18Aでは、1bppの場合は、図18Bに示す2bppの場合よりも4倍大きいスパースドットゾーン1820を有し、その理由は、4倍大きい量子化間隔を有するからであることに留意されたい。より大きいスパースドットゾーンは、ディザリングされた1bpp画像を、一般に2bpp画像よりもワームアーティファクトを受けやすくする。
【０１２１】
図17に戻ると、入力トーンが、図18Aに示すスパースドットゾーン1820のいずれにも属しておらず、したがって、スパースなハーフトーンテクスチャを生じないことになる場合、入力ピクセル値のさらなる検査は必要とされず、その理由は、入力ピクセルのトーンは、誤差拡散が使用される場合に視覚的アーティファクトを受けやすくしないからである。したがって、プロセス1700は、誤差拡散ブロック1720へ移動する。入力ピクセル値に、加算器1725で、誤差拡散信号1730が加算される。新しい値が、次いで量子化ブロック1735で量子化され、量子化されたピクセル値1765が出力される。
【０１２２】
しかしながら、入力ピクセル値が、図18Aの暗いゾーン1820などのトーン範囲内である場合、プロセス1700は、決定ブロック1710から決定ブロック1740へ移動する。いくつかの実施態様では、トーン範囲は、しきい値を下回る量子化誤差を生じるトーン値のみを含み得る。たとえば、図18Aに示すように、1ピクセル当たり8ビットの画像を1ピクセル当たり1ビットの画像に量子化するとき、0と128との間の入力ピクセル値は、出力画像中でゼロに設定され得るが、129〜256の間の入力ピクセル/トーン値は、1の値に量子化され得る。この例では、入力ピクセル値がゼロに近づくにつれて、その入力ピクセルが量子化されるときに引き起こされる量子化誤差が低減される。同様に、入力ピクセル値が255に近づくにつれて、その入力ピクセル値を量子化することから生じる量子化誤差もまた低減される。小さい量子化誤差は、スパースなハーフトーンテクスチャを生じ得る。しきい値を下回る量子化誤差をもつトーン範囲を、図18Aの暗い領域1820として示す。したがって、決定ブロック1710で参照されるトーン範囲は、したがって、しきい値を下回る量子化誤差を生じる入力ピクセル値範囲であり得る。
【０１２３】
決定ブロック1740もまた、入力として、入力ピクセル1705に「関連付けられる」、または「近い」ピクセルの領域1742を受信する。このピクセルの領域は、3ラインバッファ1715と3×3高域フィルタ1745とを通過し得る。いくつかの実施態様では、3×3高域フィルタ1745は、3×3ラプラシアンフィルタ1745を含み、3×3ラプラシアンフィルタ1745は、入力ピクセルの周囲のエッジ成分の量を計算し、その出力をしきい値Tedgeと比較するために利用される。
【０１２４】
決定ブロック1740は、次いで、入力ピクセル1705に関連付けられた、または近い領域が空間特徴を含むかどうかを識別する。一実施態様では、これは、入力ピクセルの領域内のエッジの強度に基づいて判断される。領域内のエッジの強度が、次いで決定ブロック1740で、しきい値Tedgeと比較される。フィルタ出力がTedge未満である場合、ローカルエリアは、低ドット密度ゾーンであるのみでなく、いくぶん均一でもある。このことは、ローカルエリアが、従来の誤差拡散によって引き起こされるアーティファクトを受けやすくなり得ることを示す。この場合、プロセス1700は、加算器1750へ移動し、そこで、入力ピクセル値1705が、加算器1750とディザマスク1755とを使用してディザリングされる。ディザリングされた値1760が量子化器1735へ送られ、そこで、ディザリングされた値1760が量子化され、次いでRGB出力1765として送られる。図17は、ディザマスク1755を利用して、ノイズを入力ピクセルに追加する一実施態様を示すが、ディザマスクの使用は、本明細書で開示する方法を実行するため、または本明細書で開示する装置を実施するために必要とされないことに留意されたい。たとえば、他の実施態様は、入力ピクセルごとにランダムノイズ成分を生成することによって、ノイズを入力ピクセルに追加し得る。
【０１２５】
決定ブロック1740で、ピクセル値1705に関連付けられた、または近い領域中のエッジ成分の数が、しきい値Tedgeを上回ると判断される場合、入力ピクセル1705の値が決定ブロック1740から誤差拡散ブロック1720へ送られ、その理由は、領域が不均一であるとき、誤差拡散がマスクベースのディザリングよりもはるかによく詳細をレンダリングするからである。その上、ローカルエリアが特徴を有する場合、ピクセルがスパースなハーフトーンテクスチャのゾーンに属するとしても、発生するいかなる方向性パターンも、より可視ではなくなる。
【０１２６】
誤差拡散ブロック1720内に、量子化器1735がある。量子化器1735は、標準誤差拡散が使用されるとき、入力1785を受信する。量子化器1735は、マスクベースのディザリングが使用されるとき、入力1760を受信する。入力1760を受信したとき、量子化器1735の出力は、Om(x,y)である。入力1785を受信したとき、量子化器1735の出力は、Oe(x,y)である。
【０１２７】
量子化器出力1765が、次いで量子化誤差を計算するために使用され、量子化誤差が、誤差切り詰めブロック1770と、拡散フィルタ1775と、誤差バッファ1780とを含む、誤差拡散パス上で分散させられる。このようにして、使用されているハーフトーン化方法(ノイズベースのディザリング、または誤差拡散)にかかわらず、有効な量子化誤差が連続的に分散させられ、したがって、異なるハーフトーン化方法による境界効果が低減される。
【０１２８】
図19は、バイレベルハーフトーン化(1bpp出力)およびマルチレベルハーフトーン化(2bpp出力)をサポートする、誤差切り詰め方式の一実施態様を示す。いくつかの実施態様では、誤差切り詰めプロセス1900は、図10に示すオペレーティングシステム1040、ホストソフトウェア1030、またはディスプレイ制御ファームウェア1020中に含まれる命令によって実施され得る。図19に示す誤差切り詰め方式は、いくつかの実施態様では、図17のブロック1770で実施され得る。それの名が示す通り、ブロック1770は、量子化誤差を所望の誤差範囲に切り詰める。いくつかの誤差拡散法では、量子化誤差が制限され得る。たとえば、0(黒色)または1(白色)のいずれかの出力と、0.5のしきい値とによる、2値誤差拡散(bi-level error diffusion)では、量子化誤差の範囲は-0.5と0.5との間で制限される。これらの誤差拡散法において量子化誤差がこれらの制限に近づくとき、これらの方法は、誤差を、反対方向に(反対のしきい値または制限のほうへ)移動するように強制する。しかしながら、以下で説明するように、提案するハイブリッドハーフトーン化方法では、量子化誤差がこれらの境界を超え得る。
【０１２９】
この効果を、一例で説明する。最初に、この例は、現在の量子化誤差がバイレベルハーフトーン化において0.4であると仮定する。トーンおよびローカルエリア解析の後、さらに、マスクハーフトーン化が現在のピクセルに対して選択されると仮定される。マスクベースのハーフトーン化は、ノイズ信号を現在のピクセルに追加する。このノイズ信号の追加は、量子化間隔の数によって除算された入力信号のビット深度によって量子化誤差が制限される、従来のFSE法で受ける量子化誤差よりも、著しく大きい量子化誤差を生じ得る。ノイズの追加から生じるピクセル値が量子化されるとき、生じる量子化誤差は大きくなり得る。この大きい量子化誤差は、次いで蓄積され、誤差を分散させるために従来のFSE法が使用された場合、後続のピクセルに追加され得る。さらに大きいノイズ信号が後続のピクセルに追加される場合、量子化誤差のさらなる蓄積が行われ、色にじみ(color bleed)、大きいピクセルクラスタなど、ひどい可視のアーティファクトが生じ得る。この問題を回避するために、ハイブリッドハーフトーン化のいくつかの実施態様は、繰り越され、後続の入力ピクセルへ分散させられる量子化誤差を制限するために、誤差切り詰めプロセスを含む。誤差切り詰めプロセスの一実施態様について、図19を参照して以下で説明する。
【０１３０】
図19のプロセス1900は、開始ブロック1905で開始し、次いで決定ブロック1910へ移動し、そこで、1bpp値を切り詰めているか、2bpp値を切り詰めているかを判断する。プロセス1900が1bppデータを扱っている場合、プロセス1900は、決定ブロック1910から決定ブロック1920へ移動し、そこで出力ビットがゼロと比較される。出力ビットがゼロでない場合、プロセス1900は、処理ブロック1940へ移動し、そこで誤差が-0.5と0.0との間に切り詰められる。出力ビットがゼロである場合、プロセス1900は、処理ブロック1930へ移動し、そこで誤差が0と0.5との間に切り詰められる。
【０１３１】
プロセス1900が2bppデータを処理中である場合、プロセス1900は、決定ブロック1910から決定ブロック1950へ移動し、そこで出力ピクセルがゼロと比較される。出力ピクセルがゼロである場合、プロセス1900は、決定ブロック1950から処理ブロック1955へ移動し、そこで誤差が0.0と0.25との間に切り詰められる。出力ビットがゼロでない場合、プロセス1900は、決定ブロック1950から決定ブロック1960へ移動し、そこで出力ピクセルが1/3(0x01)と比較される。出力ビットが1/3に設定される場合、プロセス1900は、決定ブロック1960から処理ブロック1965へ移動し、そこで誤差が-1/12と1/6との間の値に切り詰められる。出力ピクセルが1/3に等しくない場合、プロセス1900は、決定ブロック1960から決定ブロック1970へ移動し、そこで出力ピクセルが2/3(0x10)の値と比較される。出力ピクセルがまさに2/3に等しい場合、プロセス1900は、決定ブロック1970から処理ブロック1975へ移動し、そこで誤差が-1/6と1/12との間の値に切り詰められる。出力ピクセルが2/3に等しくない場合、プロセス1900は、処理ブロック1980へ移動し、そこで誤差が-1/4と0との間の値に切り詰められる。プロセス1900は、次いで終了状態1990へ移動する。図19に示す誤差切り詰め方法は、より高いビット深度に対して容易に一般化され得る。
【０１３２】
図20Aおよび図20Bは、誤差切り詰めの利点を示す。図20Aは、誤差切り詰めがない場合のハーフトーン画像である、画像2010を含む。図20Bは、誤差切り詰めがある場合のハーフトーン画像である、画像2020を示す。誤差切り詰めがない場合の画像2010ハーフトーン中で可視のバンディング効果2030が観測され得るが、図20Bの画像中の対応するエリア2040は、誤差切り詰めが利用されるときに改善される。
【０１３３】
図21は、ハイブリッドハーフトーン化を用いて、図9Aにおける24bpp(8:8:8)画像を低減することによって生成された、ハーフトーン画像2110を示す。この画像は、十分に保持されたエッジ2130a〜bを呈し、画像のテクスチャは、滑らかで精細である。しかしながら、フロイドスタインバーグ誤差拡散のみを使用するときの結果とは異なり、空2120のスパースで均一な領域もまた、良好な視覚的外観を呈する。
【０１３４】
図22Aから図22Cは、それぞれFSE(a)、ディザマスクを使用したノイズベースのディザリング(b)、およびハイブリッドハーフトーン化(c)を用いて得られた画像のクロップされた領域を示す。ハイブリッドハーフトーン化方法の結果は、FSEから生じるワームのある背景2220aと比較して、はるかにより均一なパターン2220cで背景(空)をレンダリングする。また、ハイブリッドハーフトーン化の結果は、マスクベースのディザリングからのハーフトーンよりも、はるかにノイズの少ないテクスチャを示す(特に、花弁2240bおよび2240c、花の中心部分2250bおよび2250c、ならびにテントウムシ2260bおよび2260cに注目されたい)。背景誤差拡散およびスマートな誤差切り詰めは、ローカル画像コンテンツに基づく、誤差拡散とマスクベースのディザリングとの間の切り替えにもかかわらず、ハイブリッドハーフトーン化の可視の境界アーティファクトを低減する。
【０１３５】
FSEおよびマスクベースのディザリングを用いたビデオシーケンスに対するハイブリッドハーフトーン化の性能が比較された。FSEは、一般に、時間軸に沿った無相関なハーフトーンテクスチャのために、静止した均一な背景シーン中で「ボイリング(boiling)」の問題があり、すなわち、同じオブジェクトが経時的に異なるハーフトーンパターンを有する。このボイリングは、各連続フレームの誤差拡散の変動のために、静止したオブジェクト中でちらつきとして現れ得る。マスクベースのディザリングは、一方、より安定したビデオシーケンスを生成するが、なお、より低品質のレンダリングの問題がある。ハイブリッドハーフトーン化は、ディザリングの大部分に対して誤差拡散を利用することによって最高品質のビデオシーケンスを供給するが、たとえば、いくつかのトーンレベルをもつ均一な背景など、ボイリングを受けやすい画像エリアに直面するときはいつでも、マスクベースのディザリングに切り替える。
【０１３６】
図23Aおよび図23Bは、複数の干渉変調器を含むディスプレイデバイス40を示すシステムブロック図の例を示す。ディスプレイデバイス40は、たとえば、セルラー電話または携帯電話であり得る。ただし、ディスプレイデバイス40の同じ構成要素またはディスプレイデバイス40の軽微な変形はまた、テレビジョン、電子リーダーおよびポータブルメディアプレーヤなど、様々なタイプのディスプレイデバイスを示す。
【０１３７】
ディスプレイデバイス40は、ハウジング41と、ディスプレイ30と、アンテナ43と、スピーカー45と、入力デバイス48と、マイクロフォン46とを含む。ハウジング41は、射出成形および真空成形を含む様々な製造プロセスのうちのいずれかから形成され得る。さらに、ハウジング41は、限定はしないが、プラスチック、金属、ガラス、ゴム、およびセラミック、またはそれらの組合せを含む、様々な材料のうちのいずれかから製作され得る。ハウジング41は、異なる色の、または異なるロゴ、ピクチャ、もしくはシンボルを含んでいる、他の取外し可能な部分と交換され得る、取外し可能な部分(図示せず)を含むことができる。
【０１３８】
ディスプレイ30は、本明細書で説明する、双安定またはアナログディスプレイを含む様々なディスプレイのうちのいずれかであり得る。ディスプレイ30はまた、プラズマ、EL、OLED、STN LCD、またはTFT LCDなど、フラットパネルディスプレイ、あるいはCRTまたは他の管デバイスなど、非フラットパネルディスプレイを含むように構成され得る。さらに、ディスプレイ30は、本明細書で説明する干渉変調器ディスプレイを含むことができる。
【０１３９】
ディスプレイデバイス40の構成要素は図23Bに概略的に示されている。ディスプレイデバイス40は、ハウジング41を含み、それの中に少なくとも部分的に密閉された追加の構成要素を含むことができる。たとえば、ディスプレイデバイス40は、トランシーバ47に結合されたアンテナ43を含むネットワークインターフェース27を含む。トランシーバ47はプロセッサ21に接続され、プロセッサ21は調整ハードウェア52に接続される。調整ハードウェア52は、信号を調整する(たとえば、信号をフィルタ処理する)ように構成され得る。調整ハードウェア52は、スピーカー45およびマイクロフォン46に接続される。プロセッサ21は、入力デバイス48およびドライバコントローラ29にも接続される。ドライバコントローラ29は、フレームバッファ28に、およびアレイドライバ22に結合され、アレイドライバ22は次にディスプレイアレイ30に結合される。電源50は、特定のディスプレイデバイス40設計の一部または全部の構成要素に電力を与えることができる。
【０１４０】
ネットワークインターフェース27は、ディスプレイデバイス40がネットワークを介して1つまたは複数のデバイスと通信することができるように、アンテナ43とトランシーバ47とを含む。ネットワークインターフェース27はまた、たとえば、プロセッサ21によって実行されるデータ処理を軽減するための、何らかの処理能力を有し得る。アンテナ43は信号を送信および受信することができる。いくつかの実施態様では、アンテナ43は、IEEE16.11(a)、(b)、または(g)を含むIEEE16.11規格、あるいはIEEE802.11a、b、gまたはnを含むIEEE802.11規格に従って、RF信号を送信および受信する。いくつかの他の実施態様では、アンテナ43は、BLUETOOTH（登録商標）規格に従ってRF信号を送信および受信する。セルラー電話の場合、アンテナ43は、3Gまたは4G技術を利用するシステムなどのワイヤレスネットワーク内で通信するために使用される、符号分割多元接続(CDMA)、周波数分割多元接続(FDMA)、時分割多元接続(TDMA)、Global System for Mobile communications(GSM（登録商標）)、GSM（登録商標）/General Packet Radio Service(GPRS)、Enhanced Data GSM（登録商標） Environment(EDGE)、Terrestrial Trunked Radio(TETRA)、広帯域CDMA(W-CDMA)、Evolution Data Optimized(EV-DO)、1xEV-DO、EV-DO Rev A、EV-DO Rev B、高速パケットアクセス(HSPA)、高速ダウンリンクパケットアクセス(HSDPA)、高速アップリンクパケットアクセス(HSUPA)、発展型高速パケットアクセス(HSPA+)、Long Term Evolution(LTE)、AMPS、または他の知られている信号を受信するように設計される。トランシーバ47は、アンテナ43から受信された信号がプロセッサ21によって受信され、プロセッサ21によってさらに操作され得るように、その信号を前処理することができる。トランシーバ47はまた、プロセッサ21から受信された信号がアンテナ43を介してディスプレイデバイス40から送信され得るように、その信号を処理することができる。
【０１４１】
いくつかの実施態様では、トランシーバ47は受信機によって置き換えられ得る。さらに、ネットワークインターフェース27は、プロセッサ21に送られるべき画像データを記憶または生成することができる画像ソースによって置き換えられ得る。プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の全体的な動作を制御することができる。プロセッサ21は、ネットワークインターフェース27または画像ソースから圧縮された画像データなどのデータを受信し、そのデータを生画像データに、または生画像データに容易に処理されるフォーマットに、処理する。プロセッサ21は、処理されたデータをドライバコントローラ29に、または記憶のためにフレームバッファ28に送ることができる。生データは、一般に、画像内の各ロケーションにおける画像特性を識別する情報を指す。たとえば、そのような画像特性は、色、飽和、およびグレースケールレベルを含むことができる。
【０１４２】
プロセッサ21は、ディスプレイデバイス40の動作を制御するためのマイクロコントローラ、CPU、または論理ユニットを含むことができる。調整ハードウェア52は、スピーカー45に信号を送信するための、およびマイクロフォン46から信号を受信するための、増幅器およびフィルタを含み得る。調整ハードウェア52は、ディスプレイデバイス40内の個別構成要素であり得、あるいはプロセッサ21または他の構成要素内に組み込まれ得る。
【０１４３】
ドライバコントローラ29は、プロセッサ21によって生成された生画像データをプロセッサ21から直接、またはフレームバッファ28から取ることができ、アレイドライバ22への高速送信のために適宜に生画像データを再フォーマットすることができる。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29は、生画像データを、ラスタ様フォーマットを有するデータフローに再フォーマットすることができ、その結果、そのデータフローは、ディスプレイアレイ30にわたって走査するのに好適な時間順序を有する。次いで、ドライバコントローラ29は、フォーマットされた情報をアレイドライバ22に送る。LCDコントローラなどのドライバコントローラ29は、しばしば、スタンドアロン集積回路(IC)としてシステムプロセッサ21に関連付けられるが、そのようなコントローラは多くの方法で実施され得る。たとえば、コントローラは、ハードウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、ソフトウェアとしてプロセッサ21中に埋め込まれるか、またはハードウェアにおいてアレイドライバ22と完全に一体化され得る。
【０１４４】
アレイドライバ22は、ドライバコントローラ29からフォーマットされた情報を受信することができ、ビデオデータを波形の並列セットに再フォーマットすることができ、波形の並列セットは、ディスプレイのピクセルのx-y行列から来る、数百の、および時には数千の(またはより多くの)リード線に毎秒何回も適用される。
【０１４５】
いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29、アレイドライバ22、およびディスプレイアレイ30は、本明細書で説明するディスプレイのタイプのうちのいずれにも適している。たとえば、ドライバコントローラ29は、従来のディスプレイコントローラまたは双安定ディスプレイコントローラ(たとえば、IMODコントローラ)であり得る。さらに、アレイドライバ22は、従来のドライバまたは双安定ディスプレイドライバ(たとえば、IMODディスプレイドライバ)であり得る。その上、ディスプレイアレイ30は、従来のディスプレイアレイまたは双安定ディスプレイアレイ(たとえば、IMODのアレイを含むディスプレイ)であり得る。いくつかの実施態様では、ドライバコントローラ29はアレイドライバ22と一体化され得る。そのような実施態様は、セルラーフォン、ウォッチおよび他の小面積ディスプレイなどの高集積システムでは一般的である。
【０１４６】
いくつかの実施態様では、入力デバイス48は、たとえば、ユーザがディスプレイデバイス40の動作を制御することを可能にするように、構成され得る。入力デバイス48は、QWERTYキーボードまたは電話キーパッドなどのキーパッド、ボタン、スイッチ、ロッカー、タッチセンシティブスクリーン、あるいは感圧膜または感熱膜を含むことができる。マイクロフォン46は、ディスプレイデバイス40のための入力デバイスとして構成され得る。いくつかの実施態様では、ディスプレイデバイス40の動作を制御するために、マイクロフォン46を介したボイスコマンドが使用され得る。
【０１４７】
電源50は、当技術分野でよく知られている様々なエネルギー蓄積デバイスを含むことができる。たとえば、電源50は、ニッケルカドミウムバッテリーまたはリチウムイオンバッテリーなどの充電式バッテリーであり得る。電源50はまた、再生可能エネルギー源、キャパシタ、あるいはプラスチック太陽電池または太陽電池塗料を含む太陽電池であり得る。電源50はまた、壁コンセントから電力を受け取るように構成され得る。
【０１４８】
いくつかの実施態様では、制御プログラマビリティがドライバコントローラ29中に存在し、これは電子ディスプレイシステム中のいくつかの場所に配置され得る。いくつかの他の実施態様では、制御プログラマビリティがアレイドライバ22中に存在する。上記で説明した最適化は、任意の数のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成要素において、ならびに様々な構成において実施され得る。
【０１４９】
本明細書で開示する実施態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアとソフトウェアの互換性が、概して機能に関して説明され、上記で説明した様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路およびステップにおいて示された。そのような機能がハードウェアで実施されるか、ソフトウェアで実施されるかは、特定の適用例および全体的なシステムに課された設計制約に依存する。
【０１５０】
本明細書で開示する態様に関して説明した様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するために使用される、ハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用シングルチップまたはマルチチッププロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)または他のプログラマブル論理デバイス、個別ゲートまたはトランジスタ論理、個別ハードウェア構成要素、あるいは本明細書で説明した機能を実行するように設計されたそれらの任意の組合せを用いて実施または実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、あるいは任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であり得る。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つまたは複数のマイクロプロセッサ、あるいは任意の他のそのような構成として実施することもできる。いくつかの実施態様では、特定のステップおよび方法が、所与の機能に固有である回路によって実行され得る。
【０１５１】
1つまたは複数の態様では、説明した機能は、本明細書で開示する構造を含むハードウェア、デジタル電子回路、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、およびそれらの上記構造の構造的等価物において、またはそれらの任意の組合せにおいて実施され得る。また、本明細書で説明した主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置が実行するためにコンピュータ記憶媒体上に符号化された、またはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとして、実施され得る。
【０１５２】
ソフトウェアで実施する場合、機能は、1つまたは複数の命令またはコードとしてコンピュータ可読媒体上に記憶するか、あるいはコンピュータ可読媒体を介して送信することができる。本明細書で開示された方法またはアルゴリズムのステップは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る、プロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することを可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体とコンピュータ通信媒体の両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であり得る。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくは他の磁気ストレージデバイス、または、命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る、任意の他の媒体を含み得る。また、いかなる接続もコンピュータ可読媒体と適切に呼ばれ得る。本明細書で使用するディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピー（登録商標）ディスク(disk)およびブルーレイディスク(disc)を含み、ディスク(disk)は、通常、データを磁気的に再生し、ディスク(disc)は、データをレーザで光学的に再生する。上記の組合せもコンピュータ可読媒体の範囲内に含めるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上のコードおよび命令の、1つまたは任意の組合せまたはセットとして存在し得る。
【０１５３】
本開示で説明した実施態様への様々な修正は当業者には容易に明らかであり得、本明細書で定義した一般原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく他の実施態様に適用され得る。したがって、特許請求の範囲は、本明細書で示した実施態様に限定されるものではなく、本開示と、本明細書で開示する原理および新規の特徴とに一致する、最も広い範囲を与えられるべきである。「例示的」という単語は、本明細書ではもっぱら「例、事例、または例示の働きをすること」を意味するために使用される。本明細書に「例示的」と記載されたいかなる実施態様も、必ずしも他の実施態様よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。さらに、「上側」および「下側」という用語は、図の説明を簡単にするために時々使用され、適切に配向されたページ上の図の配向に対応する相対位置を示すが、実施されたIMODの適切な配向を反映しないことがあることを、当業者は容易に諒解されよう。
【０１５４】
また、別個の実施態様に関して本明細書で説明されたいくつかの特徴は、単一の実施態様において組合せで実施され得る。また、逆に、単一の実施態様に関して説明した様々な特徴は、複数の実施態様において別個に、あるいは任意の好適な部分組合せで実施され得る。その上、特徴は、いくつかの組合せで働くものとして上記で説明され、初めにそのように請求されることさえあるが、請求される組合せからの1つまたは複数の特徴は、場合によってはその組合せから削除され得、請求される組合せは、部分組合せ、または部分組合せの変形形態を対象とし得る。
【０１５５】
同様に、動作は特定の順序で図面に示されているが、これは、望ましい結果を達成するために、そのような動作が、示される特定の順序でまたは順番に実行されることを、あるいはすべての図示の動作が実行されることを必要とするものとして理解されるべきでない。さらに、図面は、流れ図の形態でもう1つの例示的なプロセスを概略的に示し得る。ただし、図示されていない他の動作が、概略的に示される例示的なプロセスに組み込まれ得る。たとえば、1つまたは複数の追加の動作が、図示の動作のうちのいずれかの前に、後に、同時に、またはそれの間で、実行され得る。いくつかの状況では、マルチタスキングおよび並列処理が有利であり得る。その上、上記で説明した実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を必要とするものとして理解されるべきでなく、説明するプログラム構成要素およびシステムは、概して、単一のソフトウェア製品において互いに一体化されるか、または複数のソフトウェア製品にパッケージングされ得ることを理解されたい。さらに、他の実施態様が以下の特許請求の範囲内に入る。場合によっては、特許請求の範囲に記載の行為は、異なる順序で実行され、依然として望ましい結果を達成することができる。
【符号の説明】
【０１５６】
12  干渉変調器、IMOD、ピクセル
13、15  光
14  可動反射層、層、反射層
14a  反射副層、伝導性層、副層
14b  支持層、誘電支持層、副層
14c  伝導性層、副層
16  光学スタック、層
16a  吸収層、光吸収体、副層、導体/吸収体副層
16b  誘電体、副層
18  ポスト、支持体、支持ポスト
19  ギャップ、キャビティ
20  透明基板、基板
21  プロセッサ、システムプロセッサ
22  アレイドライバ
23  ブラックマスク構造
24  行ドライバ回路
25  犠牲層、犠牲材料
26  列ドライバ回路
27  ネットワークインターフェース
28、64  フレームバッファ
29  ドライバコントローラ
30  ディスプレイアレイ、パネル、ディスプレイ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８Ａ】
2014531619.tif 000018
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図９Ａ】
2014531619.tif 000023
【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
2014531619.tif 000039
【図２０Ｂ】
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【図２１】
2014531619.tif 000041
【図２２Ａ】
2014531619.tif 000042
【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年11月13日(2013.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ上に画像をレンダリングする方法であって、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップと、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するステップと、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記量子化誤差が前記量子化誤差しきい値よりも大きいかもしくはそれに等しく、かつ、前記入力ピクセルに関連付けられた入力ピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、
前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するステップと、
そうでない場合、
ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記量子化誤差しきい値が、入力画像ビット深度の割合に少なくとも部分的に基づく、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記量子化誤差しきい値が、前記入力ピクセルの最大値の約2パーセントと3パーセントとの間である、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
前記エッジ強度測定値が、ラプラシアンフィルタを用いて前記領域をフィルタ処理する、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記エッジしきい値が、前記ラプラシアンフィルタの最大値の約6パーセントである、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記誤差拡散プロセスが、フロイドスタインバーグ誤差拡散である、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項８】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域の寸法が、5ピクセル×5ピクセルである、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域の寸法が、7ピクセル×7ピクセルである、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記入力ピクセルの前記領域が、前記入力画像中の前記入力ピクセルの約1パーセント未満を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを中心とする、請求項1に記載の方法。
【請求項１２】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルを含む、請求項1に記載の方法。
【請求項１３】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項1に記載の方法。
【請求項１４】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項1に記載の方法。
【請求項１５】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項1に記載の方法。
【請求項１６】
ディスプレイ上に画像をレンダリングするための方法であって、
前記画像の複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
誤差拡散プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第1のハーフトーンピクセルを計算するステップと、
ディザリングプロセスを前記それぞれの入力ピクセルに適用して、第2のハーフトーンピクセルを計算するステップと、
量子化誤差と、前記それぞれの入力ピクセルの近傍にある少なくとも4つのピクセルのグループの空間周波数成分とに基づいて、前記第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するステップと
を含む方法。
【請求項１７】
前記ディザリングプロセスが、マスクベースのディザリングである、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項１９】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の3ピクセル×3ピクセル領域である、請求項16に記載の方法。
【請求項２０】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の5ピクセル×5ピクセル領域である、請求項16に記載の方法。
【請求項２１】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルの周囲の7ピクセル×7ピクセル領域である、請求項16に記載の方法。
【請求項２２】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記それぞれの入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルを含む、請求項16に記載の方法。
【請求項２３】
電子ディスプレイと、
ディスプレイ制御モジュールであり、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信すること、
前記複数の前記入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断すること、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられた入力ピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成すること
によって、出力ピクセルを生成すること、
そうでない場合、ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成すること、および
前記生成された出力ピクセルの各々を前記電子ディスプレイ上にレンダリングして、表示されたハーフトーン画像を形成すること
を行うように構成されたディスプレイ制御モジュールと
を備えるディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記エッジ強度測定値が、ラプラシアンフィルタを用いて前記領域をフィルタ処理する、請求項23に記載の装置。
【請求項２５】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項23に記載の装置。
【請求項２６】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルのうちの1ピクセル、2ピクセル、3ピクセル、5ピクセル、7ピクセル、9ピクセル、または11ピクセル以内の前記入力ピクセルである、請求項23に記載の装置。
【請求項２７】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項23に記載の装置。
【請求項２８】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項23に記載の装置。
【請求項２９】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項23に記載の装置。
【請求項３０】
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信するように構成され、画像データを処理するように構成されたプロセッサと、
前記プロセッサと通信するように構成されたメモリデバイスと
をさらに備える、請求項23に記載の装置。
【請求項３１】
前記ディスプレイに少なくとも1つの信号を送るように構成されたドライバ回路をさらに備える、請求項30に記載の装置。
【請求項３２】
前記ドライバ回路に前記画像データの少なくとも一部分を送るように構成されたコントローラをさらに備える、請求項31に記載の装置。
【請求項３３】
前記プロセッサに前記画像データを送るように構成された画像ソースモジュールをさらに備える、請求項30に記載の装置。
【請求項３４】
前記画像ソースモジュールが、受信機、トランシーバ、および送信機のうちの少なくとも1つを含む、請求項33に記載の装置。
【請求項３５】
入力データを受信し、前記入力データを前記プロセッサに通信するように構成された入力デバイスをさらに備える、請求項30に記載の装置。
【請求項３６】
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するための手段と、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するための手段と、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記入力ピクセルに関連付けられた入力ピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するための手段と、
前記量子化誤差が前記量子化誤差しきい値よりも大きいかもしくはそれに等しく、かつ、前記エッジ強度測定値が前記エッジしきい値未満であるかもしくはそれに等しい場合、ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するための手段と
を備えるディスプレイ装置。
【請求項３７】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項36に記載の装置。
【請求項３８】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項36に記載の装置。
【請求項３９】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項36に記載の装置。
【請求項４０】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項36に記載の装置。
【請求項４１】
画像の複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
誤差拡散プロセスをそれぞれの入力ピクセルに適用して、第1のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、
ディザリングプロセスを前記それぞれの入力ピクセルに適用して、第2のハーフトーンピクセルを計算するための手段と、
前記それぞれの入力ピクセルの近傍にあるローカル画像コンテンツに基づいて、前記第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための手段とを備え、前記第1および第2のハーフトーンピクセルのうちの1つを選択して、出力ピクセルを生成するための前記手段が、量子化誤差、ならびに、前記それぞれの入力ピクセルに近い領域中の少なくとも4つのピクセルの空間周波数成分を解析して、前記第1のハーフトーンピクセルを選択するか、前記第2のハーフトーンピクセルを選択するかを判断する、ディスプレイコントローラによって実施されるスイッチであるディスプレイ装置。
【請求項４２】
誤差拡散プロセスを適用するための前記手段が、フロイドスタインバーグ誤差拡散を実施するディスプレイコントローラを含む、請求項41に記載の装置。
【請求項４３】
ディザリングプロセスを適用するための前記手段が、マスクベースのディザリングを実施するディスプレイコントローラを含む、請求項41に記載の装置。
【請求項４４】
前記それぞれの入力ピクセルの前記近傍が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項41に記載の装置。
【請求項４５】
処理回路に方法を実行させる、その上に記憶された命令を有する、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体であって、前記方法が、
複数の入力ピクセルを含む入力画像を受信するステップと、
前記複数の入力ピクセルの少なくとも一部について、
前記入力ピクセルにおける誤差拡散プロセスの適用から生じる量子化誤差を判断するステップと、
前記量子化誤差が量子化誤差しきい値未満である場合、または、前記量子化誤差が前記量子化誤差しきい値よりも大きいかもしくはそれに等しく、かつ、前記入力ピクセルに関連付けられた入力ピクセル領域のエッジ強度測定値がエッジしきい値よりも大きい場合、
前記誤差拡散プロセスを前記入力ピクセルに適用し、前記量子化誤差を拡散することによって、出力ピクセルを生成するステップと、
そうでない場合、
ノイズ成分を前記入力ピクセルに追加することによって、前記入力ピクセルをディザリングすることによって、出力ピクセルを生成するステップと
を含むコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４６】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力ピクセルを実質的に囲み、前記入力ピクセルに隣接するピクセルを含む、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４７】
前記誤差拡散プロセスが、フロイドスタインバーグ誤差拡散を含む、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４８】
ディザリング誤差を拡散フィルタに追加する前に、前記誤差が切り詰められる、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項４９】
ディザマスクを使用して、前記ノイズ成分が前記入力ピクセルに追加される、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５０】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの連続ピクセルのグループである、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【請求項５１】
前記入力ピクセルに関連付けられた前記領域が、前記入力画像中に含まれる少なくとも4つの不連続ピクセルのグループである、請求項45に記載のコンピュータ可読記憶媒体。
【国際調査報告】
2014531619.tif 000048
2014531619.tif 000049
2014531619.tif 000050