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課題・解決手段

表示される画像の品質への動的輪郭の影響を低減するような方法でディスプレイ装置を制御することを狙って、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムデジタルディスプレイ装置を制御する方法、および、その方法を実装する頭またはヘルメットに装着されるデジタルディスプレイシステムが提供される。この方法に従い、二値重み付けされるパルス持続期間に基づく光パルス変調の方式に従って明るさのレベルを規定する、受け取られる画像データは、最も高い明るさのレベルでの画素を達成するために、最も高い値の重み付けが、画像リフレッシュ期間の間に必要とされる明るくする全持続期間の半分より小さい持続期間のパルスを表す、二値と非二値で重み付けされた持続期間のパルスのシーケンスを規定するデータに変換される。更なる実施形態では、最も高い値の重み付けは、最も高い画素の明るさに必要とされる持続期間の4分の1より少ない持続期間のパルスを表す。

概要

背景

見る人の目とデジタルで制御される画像ディスプレイパネルの表面との、または、デジタルで生成される画像が投影されている面を横断する急速な相対的な動きがあるときに、動的輪郭が発生する。頭またはヘルメットに装着されるディスプレイ装置文脈では、当該分野に通常の技量を有する人は、眼と表示される画像アーチファクトの相対的な運動が、そのようなディスプレイシステムにおいて表示されることが知られる異なるタイプの画像アーチファクトとともに生じ得る異なる方法を良く知っている。相対的な運動は、隣接する画素の光に偽で加算される、または、その光から偽で減算される1つの画素の一部を形成するために意図される光を目が見るという影響を有し得、最悪の場合には、明るいフラッシュまたは閃光の影響が見られるようになる原因となる。この効果が生じることが可能な既知のタイプのデジタルディスプレイ装置は、デジタルマイクロミラー装置(Digital Micro-mirror Devices:DMD)、および、例えば、液晶-オン-シリコン(Liquid Crystal on Silicon:LCOS)を含む、液晶ディスプレイ(liquid crystal display:LCD)技術に基づくディスプレイ装置を含む。

デジタルディスプレイ装置を動作させる既知の方法では、見られるべき画像の画素の各々は、パルス変調技術を用いて生成され、それによって、知覚される画素の明るさと色は、「画像リフレッシュ期間(image refresh period)」の間に、当該画素についてディスプレイ装置によって放射される所与波長の光の総量によって決定される。画像リフレッシュ期間は、明るさまたは色への区別される変化に対する人間の目の最小反応期間よりも短くなるように選択される。16から20ミリ秒(ms)の範囲の画像リフレッシュ期間が典型的である。パルス変調技術を使用して、全てが画像リフレッシュ期間内に放射される場合、画像リフレッシュ期間にわたって一様な明るさを有するとして、見る者が画素を知覚するように、眼によって統合される、等しい明るさだが異なる持続期間の光ペルスの所定の組み合わせをディスプレイ装置に放射させることにより、必要とされる明るさの画素が生成される。異なる色が、よく知られているように、画像リフレッシュ期間内の適切な持続期間の赤、緑、および、青の光パルスの異なる組み合わせを生成することによって知覚される。

概要

表示される画像の品質への動的偽輪郭の影響を低減するような方法でディスプレイ装置を制御することを狙って、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムのデジタルディスプレイ装置を制御する方法、および、その方法を実装する頭またはヘルメットに装着されるデジタルディスプレイシステムが提供される。この方法に従い、二値重み付けされるパルス持続期間に基づく光パルス変調の方式に従って明るさのレベルを規定する、受け取られる画像データは、最も高い明るさのレベルでの画素を達成するために、最も高い値の重み付けが、画像リフレッシュ期間の間に必要とされる明るくする全持続期間の半分より小さい持続期間のパルスを表す、二値と非二値で重み付けされた持続期間のパルスのシーケンスを規定するデータに変換される。更なる実施形態では、最も高い値の重み付けは、最も高い画素の明るさに必要とされる持続期間の4分の1より少ない持続期間のパルスを表す。

目的

パルス持続期間(重み付け)の置き換えの組の目的は、受け取られる画像データにおいて規定されるのと同じ数の明るさのレベルに備えるが、最も重く重み付けされるパルスの知覚される偽の加算や偽の減算の影響が大幅に低減されるように、従来のディスプレイ駆動技術におけるよりも短い持続期間のパルスによって光が与えられ得るという利点を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

複数の明るさのレベルのいずれか1つで画素を明るくするように、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムデジタルディスプレイ装置を制御するための方法であって、前記デジタルディスプレイ装置は、所与の画素と複数の明るさのレベルの選択される1つについて、前記画素が、画像リフレッシュ期間の間に、選択される明るさのレベルを有するとして知覚されるように、前記画像リフレッシュ期間の中で、予め定められるシーケンス光パルスを生成するように制御可能であり、前記予め定められるシーケンスのパルスは、パルス重み付けの組から任意の組み合わせで選択される重み付けにより規定される相対的な持続期間の1つまたは複数のパルスの予め定められる組み合わせを備え、前記パルス重み付けの組における最も大きい重み付けは、前記複数の明るさのレベルの内の最も大きいもので前記画素を明るくすることを達成するために、画像リフレッシュ期間内で必要とされる画素を明るくすることの全持続期間の半分より小さいパルス持続期間を表す、方法。

請求項2

前記パルス重み付けの組は、複数の二値の重み付けと、1つまたは複数の非二値の重み付けを備える、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記パルス重み付けの組は、複数の非二値の重み付けを備える、請求項2に記載の方法。

請求項4

前記パルス重み付けの組に含まれる最も高い値の重み付けは、前記複数の明るさのレベルの最も大きいもので画素を照明るくすることを達成するために、画像リフレッシュ期間内で必要とされる画素を明るくする全持続期間の4分の1を超えない持続期間のパルスを表す、請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の方法。

請求項5

前記パルス重み付けの組に含まれる前記最も高い値の重み付けは、非二値の重み付けであり、前記パルス重み付けの組は、同じ前記最も高い値の2つまたはそれより多くの非二値の重み付けを含む、請求項4に記載の方法。

請求項6

前記複数の明るさのレベルの各々は、各々が二値で重み付けされる持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値により、受け取られる画像データにおいて規定され、更に、受け取られる画像データにおいて規定される明るさのレベルを、前記パルス重み付けの組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間を有する光パルスのそれぞれのシーケンスに従って規定される明るさのレベルに変換することを備える、請求項1ないし請求項5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

前記複数の明るさのレベルの各々は、各々が二値で重み付けされる相対持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値により、受け取られる画像データにおいて規定され、更に、受け取られる二値の値を、前記パルス重み付けの組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換することを備え、更に、前記デジタルディスプレイ装置を制御するために、変換の結果を使用することを備える、請求項6に記載の方法。

請求項8

前記受け取られる画像データは、二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、64、および、128」から選択される二値で重み付けられる相対持続期間のパルスのシーケンスを各々が表す、「0」から「255」の範囲の8ビットの二値の値によって表される明るさのレベルを備え、更に、受け取られる8ビットの二値の値によって規定される明るさのレベルを、二値と非二値でのパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、および、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換することと、変換から結果として生じる前記光パルスの予め定められるシーケンスを使用して画素を明るくするように、前記デジタルディスプレイ装置を制御することと、を備える、請求項7に記載の方法。

請求項9

前記パルス重み付けの組は、更に、「24」の非二値の重み付けを備える、請求項8に記載の方法。

請求項10

更に、前記デジタルディスプレイ装置に関連付けられる画像バッファにおける記憶のための出力のシーケンスを生成することと、出力することとを備え、各出力は、前記パルス重み付けの組における重み付けに従って規定される持続期間のパルスについて、前記規定される持続期間の前記パルスで明るくされるべき当該画素の指示子を備える、請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記載の方法。

請求項11

前記出力のシーケンスは、より低い重み付けのパルスと混ぜられるより高い重み付けのパルスを表す、請求項10に記載の方法。

請求項12

頭またはヘルメットに装着可能なデジタルディスプレイシステムであって、画像を表示するためのデジタルディスプレイ装置と、画像における画素の各々を、明るさの必要とされるレベルで表示するために、前記デジタルディスプレイ装置を制御するように構成されるディスプレイコントローラと、を備え、前記ディスプレイコントローラは、表示される、または、更新されるべき画像における1つまたは複数の画素の各々について、予め定められる複数の明るさのレベルから選択される明るさのレベルを規定する画像データを受け取るための入力と、プロセッサであって、前記入力から画像データを受け取るように、および、受け取られる前記画像データにおいて画素について示される明るさのレベルを、パルス重み付けの予め定められる組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間のパルスの予め定められるシーケンスを規定する表現に変換するように、構成され、ここにおいて、前記パルス重み付けの組における最も高い値の重み付けは、前記複数の明るさのレベルの最も大きいもので画素を明るくすることを達成するために、および、前記デジタルディスプレイ装置に関連付けられる画像バッファにおける記憶のための出力のシーケンスを生成するために、画像リフレッシュ期間内に必要とされる画素を明るくする全持続期間の半分より少ない持続期間のパルスを表し、各出力は、前記パルス重み付けの組における重み付けに従って規定される持続期間のパルスについて、規定される前記持続期間のパルスで明るくされるべき当該画素の指示子を備える、プロセッサと、前記画像バッファの内容によって示される当該画素を明るくするように前記デジタルディスプレイ装置を制御するための手段と、を備える、システム

請求項13

前記パルス重み付けの予め定められる組は、複数の二値の重み付けと1つまたは複数の非二値の重み付けを備える、請求項12に記載のシステム。

請求項14

前記パルス重み付けの予め定められる組は、複数の非二値の重み付けを備える、請求項13に記載のシステム。

請求項15

前記パルス重み付けの組内の最も高い値の重み付けは、前記複数の明るさのレベルの最も大きいもので前記画素を明るくすることを達成するために、画像リフレッシュ期間内に必要とされる画素を明るくする全持続期間の4分の1より大きくはない持続期間のパルスを表す、請求項13に記載のシステム。

請求項16

前記パルス重み付けの組における最も高い値の重み付けは、非二値で重み付けされ、前記パルス重み付けの組は、同じ前記最も高い値を有する2つまたはそれより多くの非二値の重み付けを含む、請求項15に記載のシステム。

請求項17

前記複数の明るさのレベルの各々は、受け取られるデータにおいて、各々が二値で重み付けされる持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値によって規定され、前記プロセッサは、受け取られる画像データにおいて規定される明るさのレベルを、前記パルス重み付けの組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間を有する光パルスのそれぞれのシーケンスに従って規定される明るさのレベルに変換するように構成される、請求項12ないし請求項16のいずれか一項に記載のシステム。

請求項18

前記複数の明るさのレベルの各々は、受け取られる画像データにおいて、各々が二値で重み付けされる相対持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値によって規定され、前記プロセッサは、受け取られる二値の値を、前記パルス重み付けの組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換するように、および、前記出力のシーケンスを生成するために変換の結果を使用するように、構成される、請求項17に記載のシステム。

請求項19

前記受け取られる画像データは、二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、64、および、128」の組から選択される二値で重み付けられる相対持続期間のパルスのシーケンスを各々が表す、「0」から「255」の範囲の8ビットの二値の値により表される明るさのレベルを備え、前記プロセッサは、受け取られる8ビットの二値の値によって規定される明るさのレベルを、二値および非二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、および、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換するように、および、前記出力のシーケンスを生成するために変換の結果を使用するように、構成される、請求項18に記載のシステム。

請求項20

前記パルス重み付けの組は、更に、「24」の非二値の重み付けを備える、請求項19に記載のシステム。

請求項21

前記出力のシーケンスは、より低い重み付けのパルスと混ざったより高い重み付けのパルスを表す、請求項12ないし請求項20のいずれか一項に記載のシステム。

請求項22

請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の方法を実装するように構成されるディスプレイコントローラを組み込むか、または、そのディスプレイコントローラに関連付けられるデジタルディスプレイ装置を有する、頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステム。

請求項23

二値の重み付けと非二値の重み付けの組から任意の予め定められる組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成されるデジタルディスプレイ装置を有する、頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステム。

請求項24

前記デジタルディスプレイ装置は、重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成される、請求項23に記載の頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステム。

請求項25

前記デジタルディスプレイ装置は、重み付け「1、2、4、8、16、24、32、48、48、48、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成される、請求項23に記載の頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステム。

請求項26

実質的に、添付の図面を参照して本願明細書において記載され、および、添付の図面に示される、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムにおけるデジタルディスプレイ装置を制御するための方法。

請求項27

実質的に、添付の図面を参照して本願明細書において記載され、および、添付の図面に示される、頭またはヘルメットに装着されるデジタルディスプレイシステム。

技術分野

0001

この発明は、デジタルディスプレイに関する。排他的ではないが、特に、この発明は、頭またはヘルメットに装着可能なデジタルディスプレイシステム、および、表示される画像における「動的輪郭」として知られる影響の発生を低減するような方法で、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムにおけるデジタルディスプレイ装置を構成し、動作させるための方法に関する。

背景技術

0002

見る人の目とデジタルで制御される画像ディスプレイパネルの表面との、または、デジタルで生成される画像が投影されている面を横断する急速な相対的な動きがあるときに、動的偽輪郭が発生する。頭またはヘルメットに装着されるディスプレイ装置文脈では、当該分野に通常の技量を有する人は、眼と表示される画像アーチファクトの相対的な運動が、そのようなディスプレイシステムにおいて表示されることが知られる異なるタイプの画像アーチファクトとともに生じ得る異なる方法を良く知っている。相対的な運動は、隣接する画素の光に偽で加算される、または、その光から偽で減算される1つの画素の一部を形成するために意図される光を目が見るという影響を有し得、最悪の場合には、明るいフラッシュまたは閃光の影響が見られるようになる原因となる。この効果が生じることが可能な既知のタイプのデジタルディスプレイ装置は、デジタルマイクロミラー装置(Digital Micro-mirror Devices:DMD)、および、例えば、液晶-オン-シリコン(Liquid Crystal on Silicon:LCOS)を含む、液晶ディスプレイ(liquid crystal display:LCD)技術に基づくディスプレイ装置を含む。

0003

デジタルディスプレイ装置を動作させる既知の方法では、見られるべき画像の画素の各々は、パルス変調技術を用いて生成され、それによって、知覚される画素の明るさと色は、「画像リフレッシュ期間(image refresh period)」の間に、当該画素についてディスプレイ装置によって放射される所与波長の光の総量によって決定される。画像リフレッシュ期間は、明るさまたは色への区別される変化に対する人間の目の最小反応期間よりも短くなるように選択される。16から20ミリ秒(ms)の範囲の画像リフレッシュ期間が典型的である。パルス変調技術を使用して、全てが画像リフレッシュ期間内に放射される場合、画像リフレッシュ期間にわたって一様な明るさを有するとして、見る者が画素を知覚するように、眼によって統合される、等しい明るさだが異なる持続期間の光ペルスの所定の組み合わせをディスプレイ装置に放射させることにより、必要とされる明るさの画素が生成される。異なる色が、よく知られているように、画像リフレッシュ期間内の適切な持続期間の赤、緑、および、青の光パルスの異なる組み合わせを生成することによって知覚される。

0004

そのような方法において、動的偽輪郭が、隣接する画素のために意図されるパルスの知覚される偽の加算および偽の減算から生じる。本発明において、デジタルディスプレイ装置の駆動方法は、知覚される画像品質への動的偽輪郭の影響が大幅に低減されるという意図された利点をもって考案されている。

0005

第1の態様において、本発明は、複数の明るさのレベルのいずれか1つで画素を明るくするように、頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムのデジタルディスプレイ装置を制御する方法に帰し、
ディスプレイ装置は、所与の画素と複数の明るさのレベルの選択される1つについて、画素が画像リフレッシュ期間の間に選択された明るさのレベルを有するとして知覚され得るように、画像リフレッシュ期間の中で予め定められるシーケンスの光パルスを生成するように制御可能であり、
予め定められるシーケンスのパルスは、パルス重み付けの組に従って選択される相対的な持続期間の1つまたは複数のパルスの予め定められる組み合わせを備え、
重み付けの組における最も大きい重み付けは、複数の明るさのレベルの内の最も大きいもので画素を明るくすることを達成するために、画像リフレッシュ期間内で必要とされる画素を明るくすることの全持続期間の半分より小さいパルス持続期間を表す。

0006

本発明において、最も大きい明るさ(8ビット方式で「255」)のために必要とされる持続期間の半分より少なくディスプレイ装置を制御するためのパルス変調方式における最も長いパルスの持続期間を制限することによって、「128(27)」の相対的な持続期間を表す、従来の8ビット方式における最も長い持続期間のパルスは、1つまたは複数のより短い持続期間のパルスによって必ず置き換えられる。置き換えパルスは、例えば、「64」または「32」などの2のべき乗によって規定される最大持続期間を意味する二値重み付けされる持続期間のもの、または、(最大「255」の中からの)「48」または「24」の重み付けによって表される最大持続期間などの非二値で重み付けされる持続期間のもの、または、二値と非二値で重み付けされる持続期間の混合のものであってよい。パルス持続期間(重み付け)の置き換えの組の目的は、受け取られる画像データにおいて規定されるのと同じ数の明るさのレベルに備えるが、最も重く重み付けされるパルスの知覚される偽の加算や偽の減算の影響が大幅に低減されるように、従来のディスプレイ駆動技術におけるよりも短い持続期間のパルスによって光が与えられ得るという利点を提供することである。

0007

1つの実施例では、パルス重み付けの組は、複数の二値重み付けと、1つまたは複数の非二値重み付けとを備える。具体的には、パルス重み付けの組は、複数の非二値重み付けを備えてもよい。

0008

更なる変形例において、パルス重み付けの組に含まれる最も高い値の重み付けは、複数の明るさのレベルの最も大きいもので画素を明るくすることを達成するために、画像リフレッシュ期間内で必要とされる画素を明るくすることの全持続期間の1/4(4分の1)を超えない持続期間のパルスを表す。8ビットの例では、これは、二値重み付け「64」のパルスのより少ない重み付け(持続期間)のパルスでの置き換えを確実にし、更に、画素間のパルスの知覚される偽の加算や偽の減算の潜在的な影響を低減する。

0009

更なる例示的な実施形態では、パルス重み付けの組に含まれる最も高い値の重み付けは、非二値の重み付けであり、パルス重み付けの組は、同じ最も高い値の2つまたはそれより多くの非二値の重み付けを含む。従って、許されるパルス持続期間の全ての組が異なる必要はなく、同じ最も長い持続期間の2つまたはそれより多くのパルスが、パルスの所与のシーケンスにおいて画素を明るくするために使用され得る。

0010

他の例示的な実施形態では、複数の明るさのレベルの各々は、各々が二値で重み付けされる持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値により、受け取られる画像データにおいて規定され、方法は、更に、受け取られる画像データにおいて規定される明るさのレベルを、パルス重み付けの組に従って選択される相対持続期間を有する光パルスのそれぞれのシーケンスに従って規定される明るさのレベルに変換することを備える。

0011

更なる変形例において、複数の明るさのレベルの各々は、各々が二値で重み付けされる相対持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値により、受け取られる画像データにおいて規定され、方法は、更に、受け取られる二値の値を、パルス重み付けの組に従って選択される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換することを備え、方法は、更に、デジタルディスプレイ装置を制御するために、変換の結果を使用することを備える。

0012

例示的な実施形態では、受け取られる画像データは、二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、64、および、128」から選択される二値で重み付けられる相対持続期間のパルスのシーケンスを各々が表す、「0」から「255」の範囲の8ビットの二値の値によって表される明るさのレベルを備え、方法は、更に、
受け取られる8ビットの二値の値によって規定される明るさのレベルを、二値と非二値でのパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、および、48」の組に従って選択される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換することと、
変換から結果として生じる光パルスの予め定められるシーケンスを使用して画素を明るくするように、デジタルディスプレイ装置を制御することと、
を備える。オプションとして、パルス重み付けの組は、更に、特定の明るさのレベルを達成するために必要とされるパルスのシーケンスを選択することにおけるより大きな柔軟性を提供するために、「24」の非二値の重み付けを備える。

0013

更なる例示的な実施形態では、方法は、更に、ディスプレイ装置に関連付けられる画像バッファにおける記憶のための出力のシーケンスを生成することと、出力することとを備え、各出力は、パルス重み付けの組における重み付けに従って規定される持続期間のパルスについて、規定される持続期間のパルスで明るくされるべき当該画素の指示子(indication)を備える。特定の変形例では、出力のシーケンスは、より低い重み付けのパルスと混ぜられるより高い重み付けのパルスを表す。従って、増加するパルス持続期間の順序でのパルスで画素を明るくするようにディスプレイ装置をトリガする必要はなく、ディスプレイ装置は、依然、画像リフレッシュ期間の間に同じ画素明るさを達成するが、代わりに、パルスの異なる順序を規定するデータを提示されてもよい。

0014

第2の態様において、本発明は、頭またはヘルメットに装着可能なデジタルディスプレイシステムにあり、
画像を表示するためのデジタルディスプレイ装置と、
画像における画素の各々を、明るさの必要とされるレベルで表示するためにデジタルディスプレイ装置を制御するように構成されるディスプレイコントローラと、
を備え、
前記ディスプレイコントローラは、
表示される、または、更新されるべき画像における1つまたは複数の画素の各々について、予め定められる複数の明るさのレベルから選択される明るさのレベルを規定する画像データを受け取るための入力と、
プロセッサであって、
入力から画像データを受け取り、受け取られる画像データにおいて画素について示される明るさのレベルを、パルス重み付けの予め定められる組に従って選択される相対持続期間のパルスの予め定められる組み合わせを規定する表現に変換するように構成され、
パルス重み付けの組における最も高い値の重み付けは、複数の明るさのレベルの最も大きいものでの画素を明るくすることを達成するために、および、ディスプレイ装置に関連付けられる画像バッファにおける記憶のための出力のシーケンスを生成するために、画像リフレッシュ期間内に必要とされる画素を明るくすることの全持続期間の半分より少ない持続期間のパルスを表し、
各出力は、パルス重み付けの組における重み付けに従って規定される持続期間のパルスについて、規定される持続期間のパルスで明るくされるべき当該画素の指示子(indication)を備える、
プロセッサと、
画像バッファの内容によって示される当該画素を明るくするようにディスプレイ装置を制御するための手段と、
を備える。

0015

本発明のこの第2の態様における1つの例示の実施形態において、パルス重み付けの予め定められる組は、複数の二値重み付けと1つまたは複数の非二値重み付けを備える。オプションとして、パルス重み付けの予め定められる組は、複数の非二値の重み付けを備える。

0016

ステムの他の例示的な実施形態では、パルス重み付けの組内の最も高い値の重み付けは、複数の明るさのレベルの最も大きいものでの画素を明るくすることを達成するために画像リフレッシュ期間内に必要とされる画素を明るくすることの全持続期間の1/4(4分の1)より大きくはない持続期間のパルスを表す。

0017

システムの更なる例示的な実施形態では、パルス重み付けの組内の最も高い値の重み付けは、非二値で重み付けされ、パルス重み付けの組は、同じ最も高い値を有する2つまたはそれより多くの非二値の重み付けを含む。

0018

システムの他の例示的な実施形態では、複数の明るさのレベルの各々は、受け取られるデータにおいて、各々が二値で重み付けされる持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値によって規定され、プロセッサは、受け取られる画像データにおいて規定される明るさのレベルを、パルス重み付けの組に従って選択される相対持続期間を有する光パルスのそれぞれのシーケンスに従って規定される明るさのレベルに変換するように構成される。

0019

システムの更なる例示的な実施形態では、複数の明るさのレベルの各々は、受け取られる画像データにおいて、各々が二値で重み付けされる相対持続期間であるパルスのシーケンスを表す二値の値によって規定され、プロセッサは、受け取られる二値の値を、パルス重み付けの組に従って選択される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換するように、および、出力のシーケンスを生成するために変換の結果を使用するように構成される。

0020

システムの特定の例示的な実施形態では、
受け取られる画像データは、二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、64、および、128」の組から選択される二値で重み付けられる相対持続期間のパルスのシーケンスを各々が表す、「0」から「255」の範囲の8ビットの二値の値により表される明るさのレベルを備え、
プロセッサは、受け取られる8ビットの二値の値によって規定される明るさのレベルを、二値および非二値のパルス重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、および、48」の組に従って選択される相対持続期間の光パルスの予め定められるシーケンスを表す二値の値に変換するように、および、出力のシーケンスを生成するために変換の結果を使用するように構成される。オプションとして、パルス重み付けの組は、更に、特定の明るさのレベルを達成するために必要とされるパルスの組み合わせを選択することにおけるより多くの自由度を提供するために、「24」の非二値の重み付けを備える。

0021

システムの更なる例示的な実施形態では、出力のシーケンスは、より低い重み付けのパルスと混ざったより高い重み付けのパルスを表す。

0022

第3の態様では、本発明は、本発明の第1の態様またはその例示の実施形態に従った方法を実装するように構成されるディスプレイコントローラを組み込むか、または、それに関連付けられるデジタルディスプレイ装置を有する頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステムにある。

0023

第4の態様では、本発明は、二値の重み付けと非二値の重み付けの組から任意の予め定められる組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成されるデジタルディスプレイ装置を有する頭またはヘルメットに装着可能なディスプレイシステムにある。

0024

本発明のこの第4の態様に係る特定の例示の実施形態では、デジタルディスプレイ装置は、重み付け「1、2、4、8、16、32、48、48、48、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成される。

0025

本発明のこの第4の態様に係る更なる特定の変形例において、デジタルディスプレイ装置は、重み付け「1、2、4、8、16、24、32、48、48、48、48」の組から任意の組み合わせで選択される重み付けによって規定される相対持続期間の光パルスで画素を明るくするように構成される。

0026

ここで、本発明の実施形態は、例示としてのみで、添付の図面を参照して、より詳細に説明される。

図面の簡単な説明

0027

図1は、表示されるべき画像における隣接する画素を明るくするための頭またはヘルメットに装着されるディスプレイシステムにおいてデジタルディスプレイ装置を制御するための既知の方法における光パルスの例示のシーケンスを示す。
図2は、図1に示される光パルスシーケンスを用いることにおいて、「動的偽輪郭」の影響がどのようにして生じ得るかを示す。
図3は、本発明の一実施形態に係る光パルスシーケンスの例を示す。
図4は、図3に示される光パルスシーケンスのための例示のタイミングおよび持続期間を提供するテーブルである。
図5は、本発明の他の実施形態に係る光パルスシーケンスの例を示す。
図6は、本発明の実施形態に係るデジタルディスプレイシステムの、機能ブロック図の形態での、簡略化された表示である。

詳細な説明

0028

様々なシンボルが外的なシーンに重ねて表示され得る頭またはヘルメットに装着されるディスプレイのためのデジタルディスプレイ装置の典型的な応用では、0(オフ)から255(最大の明るさ)までの256の異なる明るさのレベルの任意の1つで単色の画素を表示することが十分であり、明るさのレベルの各々は、8ビットの二値数を使用して規定される。従来のディスプレイ装置では、画素毎に8ビットの二値数は、ディスプレイ装置を制御するときに、各々が等しい明るさだが、最も大きい画素明るさの1/255を表す、最も短いパルスをトリガする最下位ビット値「1(20)」から、最も大きい画素明るさの半分より僅かに大きいことを表す、最も長いパルスをトリガする最上位ビット値「128(27)」までのビットの値に比例する持続期間である光のパルスの対応するシーケンスを放射するようディスプレイ装置をトリガするように、8つまでの信号のシーケンスとして解釈され、画素は、それぞれのビットが「1」に設定されるか、または、「0」に設定されるかに従って、所与の持続期間の間に明るくされるか、または、明るくされない。

0029

異なる色が必要とされる場合、異なる色の任意のものが画像を生成するために使用されるために各画素について全体的な色の明るさ提供するように、赤、緑、および、青の光源の異なる組み合わせを制御するために、256の利用可能な明るさのレベルが個別に適用される必要がある。

0030

画像のリフレッシュ期間は、「サブフィールド(sub-fields)」と呼ばれるものに分割され得る。各サブフィールドは、ディスプレイ装置が、それを必要とする任意の画素についてサブフィールド重み付けに比例する持続期間の光の離散的なパルスを放射または反射するようにトリガされ得る、予め定められる長さの時間の期間 −サブフィールドの「重み付け」− を表す。ディスプレイ装置の固有待ち時間レイテンシ—)は、サブフィールドに関して選択され得る最短の時間の期間を決定する。全ての重み付けは、画像リフレッシュ期間内の最大の明るさ(最大の明るさのレベル)の画素を表示するために必要とされる明るくする全持続期間の割合を表すものと仮定される。上記の8ビットの例において、画像リフレッシュ期間は、サブフィールドの重み付けが、「255」の最大の明るさの値の、従って、明るさ「255」の画素を達成するために必要とされる明るくする全持続期間の異なる割合を表す二値の値「1、2、4、8、16、32、64、128」である、8つの異なる重み付けをされるサブフィールドに分割され得る。所与のサブフィールドにおいて明るくされるべき当該画素を規定するデータは、「明るさのプレーン(brightness plane)」またはデータの「ビットプレーン(bit-plane)」と呼ばれる。

0031

所与のサブフィールドのためのビットプレーンは、当該サブフィールドにおける、それぞれの持続期間の光パルスで明るくすること、または、明るくしないことを必要とするディスプレイ装置の画像領域における各画素位置について「1」または「0」を含む。データの8つの異なるビットプレーンの各々は、それぞれのサブフィールドのタイミングに従ってディスプレイ装置のメモリアップロードされる。

0032

この例では、第1のビットプレーンは、8ビットの二値の明るさの値の最下位ビットによって表される、最も短い期間、「1」の重み付け、の間に明るくされるべき当該画素を規定する。第2のビットプレーンは、「2」の重み付けによって表される期間の間に照射されるべき当該画素を規定すし; 第3は、「4」の重み付けによって表される期間の間であり; 第8のビットプレーンが、「128」の重み付けによって表される、最も長い期間の間に明るくされるべき当該画素を規定するまで同様である。データの所与のビットプレーンを受け取ることの短い期間 −この期間は、ディスプレイ装置における固有の待ち時間によって決定される− の中で、ディスプレイ装置は、データのビットプレーンにおけるそれぞれの位置において「1」を有する全ての当該画素を明るくする。

0033

このようなディスプレイ駆動技術での1つの既知の課題は、眼の急速な動き、または、表示される画像と眼の少なくとも急速な相対運動に因り、画像リフレッシュ期間にわたっての隣接または近傍の画素について意図された1つまたは複数の光パルスと、1つの画素の1つまたは複数の光パルスとを眼が統合することが可能な「動的偽輪郭」の課題である。サブフィールド間での単一の画素について変化して明るくすることが眼によって検出され得ない場合でさえも、突然の相対運動は、眼が、所与の画素を、意図されるよりもより明るいまたは明るくないものとして知覚するようにさせ得る。この影響は、隣接する画素が、最も重く重み付けされるサブフィールドについて異なって明るくされる場合により顕著である。ここで、これがどのように生じるかという一例が、図1および図2を参照して説明される。

0034

まず、図1を参照して、8ビットの明るさのレベルの例において、画素AとBが、0(オフ)から255 −最も明るい− の範囲における可能な256の異なる明るさのレベルのレベル127と128のそれぞれで明るくされようとしている。明るさのレベル127と128は、眼に、画像リフレッシュ期間にわたって非常に類似して見えるべきである。図1は、それぞれ127と128の全体的に知覚される明るさのレベルを達成するために、画素Aと画素Bの各々のために表示されるべき光パルスの意図されるシリーズを示す。画素A(10)は、画像リフレッシュ期間にわたって127の全体的に知覚される明るさのレベルを達成するために、重み付け「1、2、4、8、16、32、および、64」のパルスに対応する、最初の7つのサブフィールドの各々において照射される。画素B(15)は、最初の7つのサブフィールドにおいて明るくされることを受けず、画像リフレッシュ期間にわたって必要とされる「128」の明るさのレベルを達成するために、「128」の重み付けのパルスをもった第8のサブフィールドで明るくされる。

0035

しかし、図2を参照すると、眼と表示される画像の急速な相対運動は、眼が、画素A(20)を、画素B(25)を明るくした「128」に重み付けられるパルスの「偽の加算(false addition)」を有するものとして知覚するようにさせ、画素B(25)を、その「128」に重み付けされるパルスが偽で減算される(falsely subtracted)ものとしてとして知覚するようにさせる。結果として、眼は、それぞれ「127」と「128」の代わりに、画素A(20)を「255」の全体的な明るさのレベルで、画素B(25)を「0」の全体的な明るさのレベルで知覚し、画素Aの近傍にフラッシュまたは閃光を生じさせる。これは、最悪の場合の状況である。しかし、隣接の画素間の偽の加算と減算の知覚は、を低減された強度の閃光をもたらすが、それにもかかわらず、画像の知覚される品質を低下させる可能性がある、より低く重み付けされるサブフィールドを含み得る。

0036

本発明の1つの実施例によれば、サブフィールドの数が、例えば、Forth Dimension Displays社によって提供されるマイクロディスプレイ装置パート番号M249 SXGAであってよい、ディスプレイ装置を駆動するために増加される。8ビットの明るさのレベルの例では、これは、ディスプレイ装置を駆動する目的のために、画像データにおける明るさの8ビット表現を明るさの10ビット表現に変形するために、変換ステップの導入を含む。本発明は、上述した従来の8つのサブフィールド方式で使用される重み付けの組に対する利用可能なサブフィールドの重み付け(パルス持続期間)の異なる組を生成するために、増加された数の利用可能なサブフィールドを利用する。サブフィールドの重み付けの選択される組は、最も重く重み付けされるサブフィールドの数を増加させるが、最大の重み付け(パルス持続期間)を減少させることによって、偽の加算および置換視覚的な影響を低減するために選択されている。

0037

サブフィールド重み付けのいくつかの可能な組み合わせを慎重に検討した後、本発明者らは、従来の二値で重み付けされるサブフィールドが、「0」から「255」の8ビット明るくする範囲の上で計測されるとして、明るくするレベル「48」より大きくはない最大の重み付けを有する、非二値で重み付けされるサブフィールド、即ち、2のべき乗に等しくはない重み付け、と組み合されるディスプレイ駆動方式が、動的偽輪郭の影響と、画像リフレッシュ期間を、ディスプレイ装置がサポートすることのできるよりも大きい数のサブフィールドに分割するとの要求との間の良好な妥協点を提供することを見出した。最大の重み付け「48」のサブフィールドに基づき、および、「10」と「11」のサブフィールドを使用する、本発明の実施形態に従った2つの例示的なディスプレイ駆動方式が、それぞれ、10個のサブフィールドの方式と、図3への、および、図4への参照とで始まり、説明される。

0038

図3を、および、図4を参照して、改良された画素を明るくする方式が提示される:図3においては、可能な画素を明るくする期間のシーケンスとして; および、図4においては、それぞれのサブフィールドの時間期間の、および、サブフィールドに割当てられる時間期間内に放射される光パルスの実際の明るくする期間の対応するサブフィールド重み付けのテーブルとして。図に見られ得るように、従来の8つのサブフィールドの方式の「64」と「128」の二値で重み付けされるサブフィールドは、10個のサブフィールドの方式を与えて、重み「48」の4つの非二値で重み付けされるサブフィールドによって置き換えられる。追加の変換ステップが、従来の8ビットの画素を明るくするレベルデータを受け取るために、および、それらのデータを、探索テーブルを参照して、図3図4に示される10個のサブフィールドのためのコントロールビットを提供するためにディスプレイドライバで使用するための10ビットの明るくするレベルに変換するために、典型的なディスプレイドライバ構成の中に導入される。デジタルディスプレイ装置は、画像リフレッシュ期間内にデータの10個のビットプレーンを受け取るように、および、相対持続期間「1、2、4、8、16、32、48、48、48、および、48」の任意の組み合わせの間に画素を明るくするように変更され得、従来方式と同様に、「0」から「255」の範囲で全体の明るさのレベルを提供する。

0039

例えば、従来の8つのサブフィールドの方式において「0 1 1 1 1 1 1 1」によって表される「127」の明るくするレベルは、重み「48」の非二値のサブフィールドを用いるそのような方式における6つの異なる表現のいずれか1つに変換することができるが、4つの利用可能な「48」の重み付けのサブフィールドの1つまたは2つのみの間に、画素が明るくされる必要がある場合にオプションとすることができるような遅延を採用することではなく、画像リフレッシュ期間中にできるだけ早く画素を明るくすることが望まれ得る。例えば、10個のサブフィールドの方式を表すために10ビットの二値数を使用すると、「127」の明るさのレベルは、原則的に、以下のいずれか1つに変換することができる:
0 0 1 1 0 1 1 1 1 1
0 1 0 1 0 1 1 1 1 1
1 0 0 1 0 1 1 1 1 1
0 1 1 0 0 1 1 1 1 1
1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 または、
1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 。

0040

しかし、画像リフレッシュ期間内で可能な限り短い期間で画素を明るくすることを完了すること、即ち、任意の必要とされる「48」の重み付けのサブフィールドをより低い二値の重み付けのサブフィールドと可能な限り詰めてグループ化することは、不可欠ではないが、有利であることが見出されている。従って、入力される8ビット画像データを10ビットディスプレイドライバ出力に変換するための探索テーブルを生成することにおいて、明るさのレベル「127」のために上記に列挙されたそれらの可能な表現の内の第1のものが好ましい。しかし、「48」の重み付けのサブフィールドの全てではないものが埋められる必要がある場合に所与の全体の明るさを達成するために、あるタイプの画像を表示するとき、または、画像の特定の領域について、「48」の重み付けのサブフィールドの代わりの組み合わせの1つを採用することが有利であり得る。

0041

また、「48」と「63」との間の明るさのレベルについて、「48」の重み付けのサブフィールドを、より低い二値の重み付けのサブフィールドのそれぞれの組合せと組み合わせて使用する機会が存在することが、この方式の下で明らかである。しかし、二値で重み付けされるサブフィールドを最大限活用し、そうして、「48」の重み付けのサブフィールドの偽の加算と減算のための機会を減らすことが可能である限り、「48」の重み付けのサブフィールドの真っ先の使用が避けられることが好ましい。この原則によって、「1」と「63」の間の全ての明るさのレベルは、6つの二値で重み付けされるサブフィールド「1、2、4、8、16、および、32」を使用して達成され得る。そして、「64」である明るさのレベルは、10ビット値「0 0 0 1 0 1 0 0 0 0」によって表現され、「64」から「111」までの明るさのレベルは、「96」と「111」が「48」の重み付けのサブフィールドの2つを使用するという選択肢をもつ場合であってさえ、同じ7つのサブフィールドのみを使用して表現される。

0042

本発明者らは、更に、最も重く重み付けされるサブフィールドを最も低い重み付けのサブフィールドと混ぜて、特定のビットプレーンの順序を使用して画素を明るくすることが有利であり得ることを理解した。例えば、図3図4に示される10個のサブフィールドの方式に基づいた1つの実施形態において、以下の順序で、ビットプレーンはディスプレイ装置にアップロードされ、画素は明るくされる:
ビットプレーン 9
ビットプレーン 0
ビットプレーン 8
ビットプレーン 1
ビットプレーン 7
ビットプレーン 2
ビットプレーン 6
ビットプレーン 3
ビットプレーン 5
ビットプレーン 4 。

0043

このシーケンス、または、本発明に従ったビットプレーンの任意の例示のシーケンスをデジタルディスプレイ装置の制御に適用する場合には、ディスプレイ装置へのアップロードの順序においてとタイミングにおいての両方で、ディスプレイ装置の技術のある特性を考慮に入れることが必要であり得る。例えば、本発明を、シリコン上液晶(liquid crystal on silicon:LCOS)ディスプレイ装置などの液晶ディスプレイ(liquid crystal display:LCD)装置に適用する場合、デジタルディスプレイ装置の技術の分野に通常の技量を有する者には明らかであるように、画素の「電荷平衡(charge balancing)」の要件が考慮に入れられる必要がある。

0044

図5を参照して、上述された代替の11個のサブフィールドの方式において、本発明の他の例示の実施形態によれば、画素の明るさの所与の全体のレベルを達成するように、より低い重み付けがされるサブフィールドの組み合わせを使用するための更なる選択肢を提供するために、追加の「24」である重み付けのサブフィールドが、「16」と「32」の重み付けのサブフィールドの間に挿入される。ディスプレイドライバにアップロードするためのビットプレーンの対応するシーケンスを生成することにおいて上述したのと同じ原則を採用して、11ビットの二値数が、この分野における理論上の技量をもった者に明らかであるように、この11個のサブフィールドの方式を表すために使用され得る。

0045

同じまたはより多くの数のビットプレーンに基づき、二値の重み付けと非二値の重み付けのサブフィールドの組合せを含み、従来の方式において使用されるよりも少ない最大の重み付けを有する、考案され得る非常に多くの代替の方式が存在することは、この分野における理論上の技量を有する者には明らかである。最大の重み付けが低ければ低いほど、サブフィールドの必要とされる数が、従って、所与の数の明るさのレベルを規定するためにディスプレイ装置により生成され、処理される必要があるデータのビットプレーンの必要とされる数が、より大きくなる。そのような組み合わせの全てが、本発明の範囲内に入ることが意図される。

0046

本発明の他の例示の実施形態では、デジタルディスプレイシステムは、例えば、8ビットを使用する、画素の明るさの従来の表現を、10個または11個のサブフィールドに基づくディスプレイドライバの表現、または、10または11ビットの表現に変換する上記の原則に従って考案された探索テーブルへのアクセスをもって構成される追加の処理機能を含むように提供される。ここで、このシステムは、図6を参照して説明される。

0047

図6を参照して、上述された機能性が実装され得るデジタルディスプレイシステム50の簡略化された説明を表すことを、機能ブロック図が提供している。デジタルディスプレイ装置55は、画像リフレッシュ期間の各サブフィールドに対応する時間の期間にわたって表示されるべき画像の構成要素を描画するために各画素に与えられるように、画素を明るくすること、および、特に、明るくするタイミングと持続期間とを制御するように構成されるディスプレイドライバ60によって制御される。ディスプレイドライバ60は、ビットプレーン記憶65から、サブフィールドのためにディスプレイ装置55を制御することに使用されるべきデータを取得する。各サブフィールドのためのデータのビットプレーンは、入力される8ビット画像データ80から、変換モジュール75において本発明の実施形態に従ってサブフィールド重み付け方式を規定する10ビット表現に変換されている入力画像データとして順次受け取る、画素からビットプレーンへの変換モジュール70により、ビットプレーン記憶65にアップロードされる。変換モジュール75は、受け取られる画像データの256個の可能な8ビット値の各々について、同じ明るさのレベルの結果となるが、上述の10個のサブフィールドの方式のためのサブフィールド重み付けのシーケンスに基づく10ビット表現を含む探索テーブル85の内容を参照した変換を実行する。等価な変換処理が、図5を参照して上述された11個のサブフィールドの実施形態に基づいた11ビット表現への変換を達成するために、対応する探索テーブル85を参照して、変換モジュール75により実装され得る。

0048

上述された本発明の例示的な実施形態は、必要とされる数の区別される画素の明るさのレベルの画素を生成する能力を保持するが、最大の重み付け(光パルスの持続期間)を減らし、同時に、画像リフレッシュ期間におけるサブフィールドの数を増やすような方法でデジタルディスプレイを駆動する利点を明らかにしている。本発明は、また、パルスの組み合わせが、画素間のパルスの偽の加算と減算の視覚的な影響を低減するディスプレイ装置を駆動するために選択されることを可能にするために、非二値で重み付けされる光パルスを二値で重み付けされる光パルスとの組み合わせで含むことにおける利点を明らかにしている。上述された発明の原則を提示されて、関連分野における理論上の技量を有する者は、代替の重み付けと組み合わせを選択し、画像の品質を改善することにおけるそれらの相対的な利点をテストすることが可能である。理論上の技量を有する者に明らかなような全ての変形例は、本発明の範囲内に入ることが意図される。

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