ES2880740T3 - Formación de imágenes de múltiples medios tonos y proyección de modulación dual/proyección láser de modulación dual - Google Patents

Formación de imágenes de múltiples medios tonos y proyección de modulación dual/proyección láser de modulación dual Download PDF

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Abstract

Un método implantado en un controlador para representar visualmente una imagen de entrada en un proyector de modulación dual, comprendiendo, el proyector de modulación dual: fuentes de luz láser para iluminar una pluralidad de mosaicos de un modulador previo para representar visualmente imágenes de medios tonos de modulador previo, el modulador previo para iluminar un modulador primario con las imágenes de medios tonos de modulador previo, y el modulador primario para representar visualmente imágenes de modulador primario, en el que cada mosaico del modulador previo corresponde a una región de imagen del modulador primario; donde el método comprende los pasos de: recibir la imagen de entrada para representarla visualmente en un período de tiempo de un solo fotograma; dividir el período de tiempo de un solo fotograma en una pluralidad de intervalos de tiempo de fotogramas subordinados; caracterizado porque para cada mosaico del modulador previo: se generará una parte de la imagen de medios tonos de modulador previo en base a una parte correspondiente de la imagen de entrada, en el que generar la parte de la imagen de medios tonos de modulador previo comprende calcular una cantidad de píxeles de modulador previo que se enciende a través de un número consecutivo de intervalos de tiempo de fotogramas subordinados del período de tiempo de un solo fotograma; se generará una región de imagen de la imagen de modulador primario correspondiente al mosaico respectivo en base a la parte correspondiente de la imagen de entrada, en el que generar la región de imagen de la imagen de modulador primario comprende calcular, para cada píxel de la región de imagen, un valor de modulación que es seleccionado de tal modo que un componente significante de bit más alto del valor de modulación respectivo se distribuya a lo largo del período de tiempo de un solo fotograma repitiendo el componente significante más alto del valor de modulación en cada intervalo de entre la pluralidad de intervalos de tiempo de fotograma subordinado; y se enviará una señal de energización de modulador previo al modulador previo para provocar la representación visual de la imagen de medios tonos de modulador previo generada y emitir una señal de energización de modulador primario al modulador primario para provocar la representación visual de la imagen de modulador primario generada en sincronización con la correspondiente imagen de medios tonos de modulador previo.

Description

DESCRIPCIÓN
Formación de imágenes de múltiples medios tonos y proyección de modulación dual/proyección láser de modulación dual
Aviso de derechos de autoría
Una parte de la divulgación de este documento de patente contiene material que está sujeto a la protección de derechos de autoría. El propietario de los derechos de autoría no tiene ninguna objeción a la reproducción facsímil por cualquiera del documento de patente o de la divulgación de la patente, tal como aparece en el archivo o registros de patentes de la oficina de patentes y marcas, pero se reserva todos los derechos de autoría.
Antecedentes de la invención
Campo de la invención
La presente invención se refiere a dispositivos de representación visual, y, más particularmente, a proyectores de modulación dual (incluidos los proyectores láser) y a la creación de imágenes de medios tonos en un modulador previo del proyector.
Análisis de los antecedentes
Las representaciones visuales y los proyectores de modulación dual incluyen dispositivos de representación visual (por ejemplo, Whitehead US7403332 y Daly US7064740) y proyectores (por ejemplo, Sayag US7002533).
El documento US 2010/315441 A1 divulga un dispositivo emisor de luz y un método de accionamiento del mismo, y un método para reducir los fenómenos del parpadeo y el desenfoque de movimiento de una representación visual. Se proporciona un dispositivo emisor de luz para proporcionar luz a un dispositivo de representación visual que representa visualmente imágenes. El dispositivo incluye una unidad de representación visual que incluye líneas de escaneado, líneas de columna y píxeles de emisión de luz, aplicando las líneas de escaneado respectivamente con las primeras señales de escaneado y las segundas señales de escaneado durante un período de fotograma; un controlador local de brillo que genera una señal de atenuación que tiene información de brillo de los píxeles de emisión de luz, genera señales de indicador de movimiento que tienen información de movimiento correspondiente a los píxeles de emisión de luz y genera señales de control de relación que tienen información de división de la señal de atenuación de acuerdo con las señales de indicador de movimiento; y un controlador que divide la señal de atenuación en primeros datos de atenuación divididos y segundos datos de atenuación divididos de acuerdo con las señales de control de relación.
El documento US 2008/007514 A1 da a conocer un dispositivo de representación visual de cristal líquido formado al laminar al menos dos paneles primero y segundo de cristal líquido, formándose cada uno de los paneles de cristal líquido al disponer una capa de cristal líquido entre dos sustratos transparentes dispuestos como para situarse opuestos entre sí y disponiendo píxeles bidimensionales en forma de matriz en uno de los dos sustratos, y disponiendo una luz de fondo en un lado del primer panel de cristal líquido. El dispositivo de representación visual de cristal líquido incluye un primer accionador configurado para accionar el primer panel de cristal líquido en un lado de la luz de fondo mediante un accionamiento de velocidad n veces en el que un período de fotograma está dividido en n campos; y un segundo accionador configurado para accionar el segundo panel de cristal líquido en un lado de la superficie de la representación visual mediante el accionador normal en el que no está dividido el período de fotograma.
El documento WO 2012/125756 A1 divulga una matriz de fuentes de luz láser desde las que se propaga la luz para cubrir la cara de modulación de un DMD o de otro modulador. La propagación se puede realizar mediante una matriz de lentillas de curvatura variable, siendo cada luz láser dirigida a una de las lentillas. La luz de las fuentes de luz vecinas y/o cercanas se superpone en un modulador. Los láseres se energizan a diferentes niveles de energía/brillo, lo que hace que la luz que ilumina el modulador se module (atenúe localmente). El modulador modula luego adicionalmente las luces atenuadas localmente para producir la imagen deseada. Un proyector de acuerdo con la invención puede utilizar, por ejemplo, un modulador único iluminado secuencialmente o moduladores de colores primarios separados iluminados simultáneamente.
Sumario de la invención
La invención está definida por las reivindicaciones independientes. Las realizaciones que no caen dentro del alcance de las reivindicaciones no forman parte de la invención, sino que representan ejemplos ilustrativos que son útiles para comprender la invención. Los presentes inventores se han dado cuenta de la necesidad de mejorar los medios tonos de las imágenes de modulador previo. La invención permite el uso de mosaicos de medios tonos más pequeños en el primer modulador de un sistema de proyección de modulación dual. Esta técnica utiliza múltiples medios tonos por fotograma en el modulador previo sincronizados con una secuencia de bits modificada en el modulador primario para aumentar efectivamente el número de niveles proporcionados por un tamaño de mosaico dado en el modulador de medios tonos. Aborda el problema de la relación reducida de contraste a niveles bajos de luz para tamaños de mosaico pequeños, y permite el uso de PSF más pequeñas que reducen los artefactos de halo en la imagen proyectada. Los medios tonos también se pueden utilizar para mejorar la proyección de imágenes en 3D separadas por color o polarización.
Partes tanto del dispositivo como del método pueden implantarse convenientemente en la programación en un ordenador de fines generales, o en ordenadores en red, y los resultados pueden representarse visualmente en un dispositivo de salida conectado a cualquiera de los ordenadores de fines generales, en red, o transmitirse a un dispositivo remoto para salida o representación visual. Además, cualesquiera componentes de la presente invención representados en un programa de ordenador, en secuencias de datos y/o en señales de control pueden incorporarse como una señal electrónica difundida (o transmitida) a cualquier frecuencia en cualquier medio, incluyendo, pero sin limitarse a, difusiones inalámbricas, y transmisiones por cable/s de cobre, cable/s de fibra óptica y cable/s coaxial/es, etc.
Breve descripción de los dibujos
Se obtendrá fácilmente una apreciación más completa de la invención y muchas de las ventajas concomitantes de la misma a medida que la misma se entienda mejor por referencia a la siguiente descripción detallada cuando se considere en conexión con los dibujos que se acompañan, en los que:
La figura 1 es una ilustración de los efectos del número de niveles de modulación previa discretos en contraste local. La figura 2 es una ilustración de resultados mejorados obtenidos cuando la imagen de medios tonos se distribuye a través de 4 fotogramas subordinados;
la figura 3 es una ilustración de una PSF de ejemplo y de una PSF corregida; y
la figura 4 es un diagrama de una secuencia de bits de ejemplo.
Descripción de las realizaciones preferidas
El proyector de EDR de POC de modulación dual actual utiliza una sola imagen de medios tonos por fotograma en el modulador previo. Para limitar el tamaño del halo en pequeñas características brillantes y conseguir un alto contraste local, es deseable una PSF pequeña. El primer nivel de modulación previa (premod) diferente de cero se consigue superponiendo un campo de PSF para conseguir un campo de luz relativamente plano. Para un tamaño (pequeño) de PSF dado, el espaciado de los píxeles de medios tonos distintos de cero debe ser más pequeño que la PSF, y lo suficientemente pequeño para lograr este campo plano. Esto limita el porcentaje de píxeles que tienen que ser distintos de cero a un cierto nivel, y esto determina el primer nivel promedio distinto de cero y el número de niveles de modulación previa lineal discretos. Por ejemplo, una PSF que tiene que repetirse en una cuadrícula de 5X5 requerirá que se encienda 1 de los 25 píxeles de modulador previo, lo que da como resultado un nivel mínimo de 1/25 distinto de cero y 25 niveles de modulación previa discretos.
La imagen del sistema descrito puede tener aproximadamente 25 veces la relación de contraste (CR) del modulador primario; si la CR original del modulador primario fuera 1800, entonces la imagen final podría tener una CR de 45000:1. Esto supone que 1 de 25 píxeles está siempre encendido. Dado que la premod de DMD es capaz de CR > 1800:1, con los píxeles de premod apagados, el nivel de negro podría ser mucho mejor que 1/45000 del pico de blanco; sin embargo, apagar todos los píxeles de premod puede tener efectos nocivos. Estos efectos también están presentes en las imágenes con niveles de luz bajos, incluso con algunos píxeles encendidos. Por ejemplo, algunas características de imagen varían con frecuencias espaciales más allá de las que se pueden representar mediante el campo de luz de premod. Para estas características de imagen, el campo de luz de premod será constante, no modulado. El nivel del campo de luz de premod será determinado por el máximo local de la característica de imagen. El DMD principal tiene que reducir el campo de luz de premod para producir todos los niveles de la característica de imagen local. Dependiendo del primer nivel de premod diferente de cero, el DMD primario podría no tener suficiente contraste para producir los niveles más bajos, lo que limita el contraste local de esa característica de imagen lo suficiente como para afectar a su apariencia. Esto es especialmente crítico en torno al área en la que se apagan los últimos píxeles de los mosaicos de premod. En esta área, el contraste local se reduce a alrededor de 20. Estos problemas podrían resolverse aumentando el tamaño de la PSF y del mosaico, pero esto aumentaría el tamaño del halo, que también puede producir artefactos visibles.
La figura 1 ayuda a ilustrar los problemas. La línea azul (que comienza en el eje horizontal entre 10E-6 y 10E-5) representa la mejor relación de contraste que podría conseguirse en este auditorio en particular con una relación de contraste infinita ideal para un proyector con capacidad de 100 nits. Este límite proviene de que la habitación tiene un nivel de oscuridad de 0,0005 nits medido en la pantalla. Esto procede de la luz ambiental de la habitación que llega a y se refleja en la pantalla para el espectador. La línea roja (que comienza en el eje horizontal entre 10E-4 y 10E-3) representa un solo proyector de modulación. El proyector tiene una relación de contraste de 1800:1 (simultánea y secuencial). A medida que el nivel pico de la imagen local se oscurece con este proyector, la relación de contraste en la imagen local disminuye proporcionalmente porque el nivel de oscuridad es constante. Este es un comportamiento normal y esperado.
La línea verde claro (la línea más delgada) representa la relación de contraste posible con un proyector de modulación dual con componentes de alta frecuencia espacial (donde la modulación previa es localmente constante). A medida que la imagen proyectada se oscurece localmente justo después del pico de blanco, la curva de relación de contraste coincide exactamente con el caso anterior. Sin embargo, cuando el nivel alcanza (en este ejemplo) alrededor del 24/25 del pico de blanco, la premod puede cambiar su valor de 25/25 a 24/25 píxeles en adelante, y el modulador primario puede usar nuevamente su gama completa. De este modo, para este nivel de luz más bajo, tenemos nuevamente una relación de contraste local completa de 1800:1. Para la situación justo antes de que la premod cambiara su valor (a 23/25), la relación de contraste local se reduciría a 24/25*1800. Esta situación procede a través de cada cambio en la premod, con la posible CR reiniciando de nuevo a 1800 después de cada cambio. Por ejemplo, cuando hay 2 píxeles activos, la CR baja a 144 (2/25*1800). Cuando sólo un píxel está encendido, la modulación previa no puede cambiar hasta que la luz de fuga a través del pre-modular sea lo suficientemente alta como para conseguir el nivel de salida deseado con el modulador primario solo (encendido completo). En el ejemplo ilustrativo, este nivel es 1/1800 del pico de salida. Existe una gran brecha entre el nivel de modulación más bajo, conseguido por la media tonelada a 1/25, y 1/1800, y en esta zona la premod tiene que mantenerse en el nivel de 1/25. El modulador principal es el único modulador para esta región, y la relación de contraste cae a un nivel de aproximadamente 1/25 antes de que los medios tonos de premod puedan establecerse en cero. Este nivel es significativamente más bajo (por debajo de la línea azul en aproximadamente un factor de 4) de lo que se podría obtener en esta sala con un proyector ideal.
Un objeto de esta invención es reducir los efectos de estos artefactos aumentando el número de niveles en el modulador previo, pero sin aumentar el tamaño del mosaico o el tamaño de la PSF. El concepto es relativamente simple; usar más de una imagen de medios tonos por fotograma. En la descripción anterior se examinó un mosaico de 5X5. A continuación se describe el uso de un mosaico de 5X5, pero usando 4 medios tonos de fotograma subordinados por fotograma. En este ejemplo, sobre una base de píxel individual para cada mosaico, el píxel puede tomar una secuencia de 5 valores, que son 0, 1, 2, 3 o 4 fotogramas subordinados (0, % fotograma, ^ fotograma, % fotograma o 1 fotograma). Esto permite que el mosaico de 5X5 exprese 100 valores positivos (y 0) en lugar de los 25 valores originales (y 0). Si se utiliza un DMD (dispositivo de espejo digital de TI) para el modulador primario, se requerirá la modificación de las secuencias de bits para los microprocesadores de modulación. El d Md usa una forma de modulación de ancho de pulso para modular la luz; por lo tanto, se requiere que la luz sea constante durante todo el período del fotograma. Cambiar los medios tonos de premod durante el fotograma (4 veces) produciría una luz no constante e interferiría con el resultado de PWM.
Normalmente, el DMD se utiliza con una única secuencia por fotograma para obtener una modulación de 16 bits por píxel. Se propone modificar la secuencia de bits para que los bits de orden superior se distribuyan a lo largo del período del fotograma; por lo tanto, se repiten múltiples veces. Por ejemplo, si se repiten los 14 bits superiores (de 16), esto permitiría un patrón con los 14 bits superiores repetidos 4 veces. Los bits menos significantes no se verían afectados (distribuidos por todo el período del fotograma). Este tipo de secuenciación repetida se ha descrito en la bibliografía y se utiliza para reducir los artefactos de movimiento con sistemas de proyección basados en DMD. El documento US5986640 describe una técnica similar. La imagen de medios tonos en el modulador previo se sincronizaría con las secuencias repetidas en el modulador primario de modo que ambos moduladores cambiarían a una nueva secuencia al mismo tiempo.
La figura 2 ilustra los resultados mejorados obtenidos cuando la imagen de medios tonos se distribuye en 4 fotogramas subordinados como se describió anteriormente.
Para esta situación, la relación de contraste más baja del proyector es aproximadamente igual a los resultados que se podrían obtener con un proyector ideal en esta sala. Esta técnica reduce la reducción de la relación de contraste no deseada sin aumentar el tamaño del mosaico y el tamaño de la PSF correspondiente.
Partes de la presente invención pueden implantarse convenientemente usando un ordenador o microprocesador digital especializado o de fines generales convencional programado de acuerdo con las enseñanzas de la presente divulgación, como será evidente para el experto en la técnica informática.
El programador experto puede preparar fácilmente la codificación de software apropiada basándose en las enseñanzas de la presente divulgación, como resultará evidente para el experto en la técnica del equipo lógico informático (software). La invención también puede implantarse mediante la preparación de circuitos integrados específicos de aplicación o interconectando una red apropiada de circuitos de componentes convencionales, como será fácilmente evidente para el experto en la técnica en base a la presente divulgación.
La presente invención incluye un producto de programa informático que es un medio (medios) de almacenamiento que tiene instrucciones almacenadas en el mismo/en el cual se pueden usar para controlar, o para hacer que un ordenador realice cualquiera de los procesos de la presente invención. El medio de almacenamiento puede incluir, entre otros, cualquier tipo de disco, incluidos disquetes, minidiscos (MD), discos ópticos, DVD, CD-ROM, CD o DVD RW /-, discos micro-drive y magneto-ópticos, ROM, RAM, EPROM, EEPRo M, DRAM, VRAM, dispositivos de memoria flash (incluidas tarjetas flash, tarjetas de memoria), tarjetas magnéticas u ópticas, tarjetas SIM, MEMS, nanosistemas (incluidos IC de memoria molecular), dispositivos RAID, almacenamiento remoto de datos/archivo/almacenaje, o cualquier tipo de medios o de dispositivo adecuado para almacenar instrucciones y/o datos.
Almacenada en cualquiera de los medios legibles por ordenador (medios), la presente invención incluye software para controlar tanto el hardware del ordenador o microprocesador de fines generales/especiales, y para permitir que el ordenador o microprocesador interactúe con un usuario humano o con otro mecanismo que utilice los resultados de la presente invención. Tal software puede incluir, pero sin limitarse a, controladores de dispositivos, sistemas operativos y aplicaciones de usuario. En última instancia, tales medios legibles por ordenador incluyen adicionalmente software para realizar la presente invención, como se describió anteriormente.
En la programación (software) del ordenador o microprocesador general/especializado hay módulos de software para implantar las enseñanzas de la presente invención, que incluyen, pero sin estar limitados a, la preparación de imágenes de medios tonos correspondientes a datos de imagen, fotogramas de división, sincronizar y aplicar secuencias de bits a DMD, y la representación visual, almacenamiento o comunicación de resultados de acuerdo con los procesos de la presente invención.

Claims (3)

REIVINDICACIONES
1. Un método implantado en un controlador para representar visualmente una imagen de entrada en un proyector de modulación dual, comprendiendo, el proyector de modulación dual:
fuentes de luz láser para iluminar una pluralidad de mosaicos de un modulador previo para representar visualmente imágenes de medios tonos de modulador previo,
el modulador previo para iluminar un modulador primario con las imágenes de medios tonos de modulador previo, y el modulador primario para representar visualmente imágenes de modulador primario, en el que cada mosaico del modulador previo corresponde a una región de imagen del modulador primario;
donde el método comprende los pasos de:
recibir la imagen de entrada para representarla visualmente en un período de tiempo de un solo fotograma; dividir el período de tiempo de un solo fotograma en una pluralidad de intervalos de tiempo de fotogramas subordinados;
caracterizado porque para cada mosaico del modulador previo:
se generará una parte de la imagen de medios tonos de modulador previo en base a una parte correspondiente de la imagen de entrada, en el que generar la parte de la imagen de medios tonos de modulador previo comprende calcular una cantidad de píxeles de modulador previo que se enciende a través de un número consecutivo de intervalos de tiempo de fotogramas subordinados del período de tiempo de un solo fotograma;
se generará una región de imagen de la imagen de modulador primario correspondiente al mosaico respectivo en base a la parte correspondiente de la imagen de entrada, en el que generar la región de imagen de la imagen de modulador primario comprende calcular, para cada píxel de la región de imagen, un valor de modulación que es seleccionado de tal modo que un componente significante de bit más alto del valor de modulación respectivo se distribuya a lo largo del período de tiempo de un solo fotograma repitiendo el componente significante más alto del valor de modulación en cada intervalo de entre la pluralidad de intervalos de tiempo de fotograma subordinado; y se enviará una señal de energización de modulador previo al modulador previo para provocar la representación visual de la imagen de medios tonos de modulador previo generada y emitir una señal de energización de modulador primario al modulador primario para provocar la representación visual de la imagen de modulador primario generada en sincronización con la correspondiente imagen de medios tonos de modulador previo.
2. Un controlador para representar visualmente una imagen de entrada en un proyector de modulación dual, comprendiendo, el proyector de modulación dual:
fuentes de luz láser para iluminar una pluralidad de mosaicos de un modulador previo para representar visualmente imágenes de medios tonos de modulador previo,
el modulador previo para iluminar un modulador primario con las imágenes de medios tonos de modulador previo, y el modulador primario para representar visualmente imágenes de modulador primario, en el que cada mosaico del modulador previo corresponde a una región de imagen del modulador primario;
en el que el controlador está configurado para realizar el método de la reivindicación 1.
3. Un proyector de modulación dual, que comprende:
fuentes de luz láser para iluminar una pluralidad de mosaicos de un modulador previo para representar visualmente imágenes de medios tonos de modulador previo,
el modulador previo para iluminar un modulador primario con las imágenes de medios tonos de modulador previo, el modulador primario para representar visualmente imágenes de modulador primario, en el que cada mosaico del modulador previo corresponde a una región de imagen del modulador primario, y
el controlador de la reivindicación 2.
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