KR20070082799A - 투사형 영상표시기기 및 영상표시기기의 밝기제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투사형 영상표시기기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 투사형 영상표시기기는 빛이 발생되는 램프와, 상기 램프에서 발생된 빛이 통과하는 라이트 터널과, 상기 라이트 터널을 통과한 백색광이 R,G,B로 색분할되는 컬러 휠과, 상기 컬러 휠을 지난 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈와, 상기 컨덴싱 렌즈를 지난 빛이 반사되는 프리즘과, 상기 프리즘에서 반사된 빛을 이용하여 영상을 형성하는 디엠디와, 상기 디엠디에서 반사된 빛을 확대하여 스크린에 투사하는 투사렌즈와, 상기 디엠디와 투사렌즈 사이에 상기 투사렌즈를 통해 투사되는 광량을 조절하기 위한 광량 조절부와, 상기 광량 조절부를 입력된 영상신호에 따라 제어하는 광량 제어부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
영상표시기기, 밝기
Description
도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 DLP 프로젝션 방식의 투사형 영상표시기기의 광학엔진의 구성을 설명하는 도면.
도 3과 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 LCoS 패널을 이용한 투사형 영상표시기기의 광학엔진의 구성을 설명하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에서 광량 조절부의 구조를 설명하는 도면.
도 6은 광량 조절부가 작동되지 않는 경우의 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 빛이 100% 투과됨에 따라 밝은 영상이 표시되는 것을 도시한 도면.
도 8은 광량 조절부가 최대로 작동된 경우의 상태를 도시한 도면이고, 도 9는 빛이 최소한으로 투과됨에 따라 어두운 영상이 표시된 것을 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에서 광량 제어부를 설명하는 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영상표시기기의 밝기제어방법을 설명하는 도면.
본 발명은 투사형 영상표시기기에 관한 것이다.
일반적으로 투사형 영상표시기기로는 프로젝션 티브이, 프로젝터 등이 있다.
이러한 투사형 영상표시기기에서 영상을 투사하는 장치를 광학 엔진이라 하는데, 광학 엔진은 빛을 생성하는 조명계와, 상기 조명계에서 생성된 빛과 영상신호를 합성하여 영상을 형성하는 합성계와, 상기 합성계에서 형성된 영상을 투사하는 투사계로 구성된다.
상기 광학 엔진은 상기 합성계에서 영상을 형성하는 방식에 따라 LCD 프로젝션 및 DLP 프로젝션 방식으로 분류된다.
상기와 같은 투사형 영상표시기기의 광학 엔진은 광원으로 램프(10)를 사용하는데, 상기 램프(10)에서 발생된 누설광으로 인해 영상의 블랙 레벨 및 콘트라스트 비가 제대로 표현되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 투사형 영상표시기기의 광학 엔진은 상기 램프(10)의 빛으로 영상의 밝기 레벨을 효과적으로 표현하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 램프에서 방출되는 빛의 양을 조절함으로써 영상의 블랙 레벨 및 콘트라스트 비가 효과적으로 표현되도록 하는 투사형 영상표시기기 및 영상표시방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 램프에서 방출되는 빛의 양을 영상의 밝기 및 실제 방출되는 빛의 양에 따라 조절하여 영상이 효과적으로 표현되도록 하는 투사형 영상표시기기 및 영상표시방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 투사형 영상표시기기 및 영상표시방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 DLP 프로젝션 방식의 투사형 영상표시기기의 광학엔진의 구성을 설명하는 도면이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 광학엔진은 빛이 발생되는 램프(10)와, 상기 램프(10)에서 발생된 빛이 통과하는 라이트 터널(11)과, 상기 라이트 터널(11)을 통과한 백색광이 R,G,B로 색분할되는 컬러 휠(12)과, 상기 컬러 휠(12)을 지난 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈(13)와, 상기 컨덴싱 렌즈(13)를 지난 빛이 반사되는 프리즘(15)과, 상기 프리즘(15)에서 반사된 빛을 이용하여 영상을 형성하는 디엠디(14)와, 상기 디엠디(14)에서 반사된 빛을 확대하여 스크린(18)에 투사하는 투사렌즈(17)가 포함되어 구성된다.
또한, 상기 디엠디(14)와 투사렌즈(17) 사이에는 투사렌즈(17)를 통해 투사되는 광량을 조절하기 위한 광량 조절부(16)와, 상기 디엠디(14)에서 반사되어 상기 투사렌즈(17)로 입사되는 광량을 감지하기 위한 광학센서(19)와, 광량 제어부(20)가 포함된다.
상기 광량 제어부(20)는 입력되는 영상의 평균 밝기에 따라 상기 광량 조절부(16)를 구동함으로써, 어두운 영상은 더욱 어둡게 표현되고 밝은 영상은 더욱 밝게 표현될 수 있도록 한다.
또한, 상기 광량 제어부(20)는 상기 광학센서(19)에서 감지한 빛의 밝기에 따라 상기 광량 조절부(16)를 제어한다.
즉, 상기 광학센서(19)는 광 경로 중 어느 한 위치에 형성될 수 있으며, 상기 램프(10)에서 투사된 빛의 밝기를 측정하며, 상기 광량 제어부(20)는 램프(10)의 성능 저하 및 고장 등의 원인으로 빛의 밝기가 감소된 경우 상기 광학센서(19)에서 감지한 빛의 밝기에 따라 광량 조절부(16)를 제어하여 더 많은 빛이 투사될 수 있도록 한다.
도 3과 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 LCoS 패널을 이용한 투사형 영상표시기기의 광학엔 진의 구성을 설명하는 도면이다.
도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 광학 엔진은 램프(Lamp)(21)에서 조사된 빛은 제1광학소자(22)와 제2광학소자(23) 및 콘덴싱 렌즈(condensing lens)(24)를 지난다. 여기서, 상기 제1광학소자(22)는 FEL렌즈(Fly-eye lens)이고, 상기 제2광학소자(23)는 PBS어레이(Polarization Bean Splitter array)이다. 상기 제1광학소자(22)와 제2광학소자(23)는 상기 램프(21)에서 발생된 빛을 균일하게 만든다.
상기 콘덴싱 렌즈(24)를 지난 빛은 제 1 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(25)를 지나면서 레드(Red;R), 그린(Green;G)의 빛은 반사하고 블루(Blue;B)의 빛은 투과한다.
그리고 반사된 레드, 그린의 빛은 제 2 다이크로익 미러(26)를 통과하면서 그린의 빛은 반사하고, 레드의 빛은 투과 과정을 거쳐 상기 레드, 그린, 블루의 빛은 제 1,2,3 LCoS 패널(28a)(28b)(28c) 앞에 있는 제 1,2,3 PBS(Polarized Beam Splitter)(27a)(27b)(27c)에 입사된다.
각각 제 1,2,3 PBS(27a)(27b)(27c)에 입사된 각각의 R,G,B의 빛은 반사되어 제 1,2,3 LCoS 패널(28a)(28b)(28c)로 입사되고, 입사된 각각의 R,G,B의 빛은 제 1,2,3 LCoS 패널(28a)(28b)(28c)에 의해 위상이 바뀌며 반사되어 각각 제 1,2,3 PBS(27a)(27b)(27c)를 투과하게 된다.
상기 제1,2,3 LCoS 패널(28a)(28b)(28c)에서는 입력된 영상신호에 따라 영상이 형성된다.
상기 제1,2,3 LCoS 패널(28a)(28b)(28c) 및 1,2,3 PBS(27a)(27b)(27c)를 투과한 R, G, B의 영상은 X-프리즘(29)에서 합성되어 광량 조절부(16)를 지나 투사 렌즈(Projection Lens)(30)로 입사된다.
그리고, 투사 렌즈(30)를 지난 영상은 스크린(31)에 투사된다.
이때, 상기 광량 조절부(16)는 상기 X-프리즘(29)과 투사 렌즈(10)의 사이에 위치할 수 있으며, 상기 광량 제어부(20)는 입력되는 영상의 평균 밝기에 따라 상기 광량 조절부(16)를 구동함으로써, 어두운 영상은 더욱 어둡게 표현되고 밝은 영상은 더욱 밝게 표현될 수 있도록 한다.
또한, 상기 광량 제어부(20)는 상기 광학센서(19)에서 감지한 빛의 밝기에 따라 상기 광량 조절부(16)를 제어한다.
즉, 상기 광학센서(19)는 광 경로 중 어느 한 위치에 형성될 수 있으며, 상기 램프(21)에서 투사된 빛의 밝기를 측정하며, 상기 광량 제어부(20)는 램프(21)의 성능 저하 및 고장 등의 원인으로 빛의 밝기가 감소된 경우 상기 광학센서(19) 에서 감지한 빛의 밝기에 따라 광량 조절부(16)를 제어하여 더 많은 빛이 투사될 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 광량 조절부의 구조를 설명하는 도면이다.
상기 광량 조절부(16)는 조정 정도에 따라 빛의 투과량을 제어하는 조리개(161)와, 상기 광량 제어부(20)의 제어신호에 따라 상기 조리개(161)의 열림을 제어하는 홀센서(162), 상기 조리개(161)의 구동력을 발생하는 피봇코일(163) 및 마그네트(164)를 포함하여 구성된다.
상기 광량 조절부(16)가 작동되지 않는 경우에는 상기 조리개(161)가 빛을 차단하지 않기 때문에 빛이 100% 투과된다. 반면에, 광량 조절부(16)가 최대로 작동된 경우 상기 조리개(161)가 빛을 차단하여 대략 13.2%의 빛만 투과한다.
도 6은 광량 조절부가 작동되지 않는 경우의 상태를 도시한 도면이고, 도 7은 빛이 100% 투과됨에 따라 밝은 영상이 표시되는 것을 도시한 도면이다.
그리고, 도 8은 광량 조절부가 최대로 작동된 경우의 상태를 도시한 도면이고, 도 9는 빛이 최소한으로 투과됨에 따라 어두운 영상이 표시된 것을 도시한 도면이다.
도 7과 도 9에 도시된 바와 같이 광량 조절부(16)가 작동됨에 따라 빛의 밝기만 조절될 뿐 영상의 디스플레이에는 문제가 없음을 알 수 있다.
상기 광량 조절부(16)의 구동은 입력 영상의 평균밝기에 따라 영상의 밝고 어두운 정도를 파악하여 상기 조리개(161)를 열고 닫음으로써 광량을 조절한다. 이때, 상기 조리개(161)의 이동 각도는 0도에서 15도까지 조절되도록 설정될 수 있 다.
따라서, 밝은 영상이 입력되면 상기 조리개(161)를 적절하게 오픈하여 빛의 밝기를 높이고, 어두운 영상이 입력되면 상기 조리개(161)를 적절히 닫아주어 광량을 줄여줌으로써 블랙 레벨의 표현과 컨트라스트 비를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 상기 광학 엔진을 구성하고 있는 광학 부품들의 편차를 최소화하기 위하여 광 경로상에 위치한 광학센서(19)를 이용하여 램프의 광량 저하를 감지하여 상기 입력 영상에 따른 영상의 밝기 이외에도 광학부품의 상태에 따라 광량을 제어할 수 있도록 한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에서 광량 제어부를 설명하는 도면이다.
영상표시기기의 밝기제어장치는 램프의 밝기 변화 또는 광 경로상의 밝기 변화를 감지하기 위한 광학센서(19)와, 입력되는 영상신호의 밝기 및 상기 광학센서(19)를 통해 입력되는 감지값에 따른 제어신호를 출력하기 위한 광량 제어부(20)와, 상기 광량 제어부(20)의 제어신호에 따라 투사렌즈를 통해 투사되는 빛의 양을 조절하는 광량 조절부(16)가 포함되어 구성된다.
상기 광량 제어부(20)는 영상신호를 입력받기 위한 영상신호 입력부(221)와, 상기 영상신호 입력부(221)를 통해 입력된 영상신호의 평균밝기를 산출하기 위한 평균밝기 산출부(222)와, 상기 광학센서(19)를 통해 감지되는 광량에 따라 상기 광량 조절부(240)를 제어하기 위한 제어값이 저장되는 메모리(224)와, 상기 평균밝기 산출부(222)에서 산출된 밝기 및 상기 광학센서(19)를 통해 감지된 광량에 따라 상기 메모리(224)에 저장된 제어값을 매칭시켜 제어신호를 출력하는 신호 처리부 (223)가 포함되어 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 투사형 영상표시기기의 동작을 설명하면 다음과 같다.
상기 평균밝기 산출부(222)는 상기 영상신호 입력부(221)를 통해 입력된 영상의 매 프레임(frame)마다 평균밝기를 계산하여 상기 신호처리부(223)에 전달한다.
상기 신호처리부(223)는 산출된 평균밝기를 입력받아 전반적인 영상의 밝고 어두움 정도에 따라 상기 조리개(161)의 열림과 닫힘을 제어함과 동시에, 상기 광학센서(19)를 통해 감지된 광량을 입력받아 상기 메모리(224)에 저장되어 있는 룩 업 테이블로부터 해당 광량에 따른 제어값을 추출하여 상기 광량 조절부(16)를 제어한다.
이때 상기 메모리(224)에 기 저장되어 있는 룩 업 테이블(LUT)은 다음 표와 같다.
광학엔진밝기 | PWM 신호 | 조리개 이동각도 | 투과율 |
750~800cd/m2 | 230 | 1.77~16.77° | 3% ~ 89.8% |
700~750cd/m2 | 220 | 1.18~16.18° | 6.4% ~ 93.2% |
650~700cd/m2 | 210 | 0.59~15.59° | 9.8% ~ 96.6% |
600~650cd/m2 | 200 | 0~15° | 13.2% ~ 100% |
550~600cd/m2 | 190 | -0.59~14.41° | 16.6% ~ 100% |
500~550cd/m2 | 180 | -1.18~13.82° | 20% ~ 100% |
450~500cd/m2 | 170 | -1.77~13.23° | 23.4% ~ 100% |
400~450cd/m2 | 160 | -2.36~12.64° | 26.8% ~ 100% |
350~400cd/m2 | 150 | -2.95~12.05° | 30.2% ~ 100% |
300~350cd/m2 | 140 | -3.54~11.46° | 33.6% ~ 100% |
250~300cd/m2 | 130 | -4.13~10.87° | 37% ~ 100% |
따라서, 상기 광량 조절부(16)를 구동하는데 있어서, 상기 광량 제어부(20)는 광학부품들의 편차 및 사용시간 경과에 따른 광학 엔진(광 경로상의 빛)의 밝기 변화를 상기 광학센서(19)를 통해 감지하고, 이에 따라 표 1에 나타낸 바와 같은 제어조건을 매칭시켜 PWM 신호로 출력함으로써 상기 광량 조절부(16)를 구동한다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영상표시기기의 밝기제어방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 상기 광학센서를 통해 광학엔진 내부의 광량을 감지하여 상기 광량 제어부로 전달한다(S101).
그리고, 상기 전달된 감지값을 상기 메모리에 저장된 제어값에 매칭시켜 현재 광학 엔진의 밝기 상태를 판단한다(S102).
이어서 광학 엔진의 밝기를 고려한 광량 조절부의 조리개 이동각도를 설정한다(S103).
그리고, 광학 엔진의 밝기가 변화하는지 여부를 판단한다(S104).
이어서 상기 판단 결과(S104), 상기 광학 엔진의 밝기가 변화하면 상기 메모리(224)에 저장된 값에 따라 상기 광량 조절부의 조리개 각도를 변경한다(S105).
한편 상기 판단 결과(S104), 상기 광학 엔진의 밝기가 변화하지 않으면 초기에 설정된 값으로 광량을 조절한다(S106).
이와 같이 본 발명에 따른 투사형 영상표시기기 및 영상표시기기의 밝기 제어방법은 광학 엔진을 구비한 투사형 영상표시기기에서 입력되는 영상신호의 밝기 및 광학엔진의 밝기 변화를 감지하여 스크린에 투사되는 광량을 선택적으로 조절할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 투사형 영상표시기기는 광학 엔진(램프)의 밝기 차이로 인한 세트간 화면 밝기 차이를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투사형 영상표시기기는 광학 엔진의 사용시간 경과에 따라 엔진 밝기 저하로 인한 화질 열화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투사형 영상표시기기는 영상의 평균밝기 및 광학 엔진의 상태에 따라 투사되는 광량을 조절함으로써 만족스런 영상을 제공할 수 있다.
Claims (18)
- 빛이 발생되는 램프와,상기 램프에서 발생된 빛이 통과하는 라이트 터널과,상기 라이트 터널을 통과한 백색광이 R,G,B로 색분할되는 컬러 휠과,상기 컬러 휠을 지난 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈와,상기 컨덴싱 렌즈를 지난 빛이 반사되는 프리즘과,상기 프리즘에서 반사된 빛을 이용하여 영상을 형성하는 디엠디와,상기 디엠디에서 반사된 빛을 확대하여 스크린에 투사하는 투사렌즈와,상기 디엠디와 투사렌즈 사이에 상기 투사렌즈를 통해 투사되는 광량을 조절하기 위한 광량 조절부와,상기 광량 조절부를 입력된 영상신호에 따라 제어하는 광량 제어부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 1항에 있어서,상기 램프에서 방출된 빛의 밝기를 감지하기 위해 광학 엔진 내부에 형성된 광학센서가 더 포함되고, 상기 광량 제어부는 상기 영상신호의 평균밝기와 상기 광학센서에서 감지한 밝기를 참조하여 상기 광량 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 1항에 있어서,상기 광량 조절부는 빛을 차단하는 조리개와, 상기 조리개가 움직이도록 하는 코일 및 마그네트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 1항에 있어서,상기 광량 제어부는 상기 영상신호의 평균 밝기에 따라 상기 광량 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 1항에 있어서,상기 광량 제어부는 상기 영상신호가 입력되는 영상신호 입력부와, 상기 영상신호의 평균밝기를 산출하는 평균밝기 산출부와, 상기 영상신호의 평균밝기에 따라 제어값을 산출하는 신호 처리부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 4항에 있어서,상기 영상신호의 평균 밝기는 영상신호의 각각의 프레임의 평균밝기인 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 2항에 있어서,상기 광학 센서는 상기 디엠디와 투사렌즈 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 빛이 발생되는 램프와,상기 램프에서 발생된 빛을 균일하게 하는 광학소자와,상기 광학소자를 통과한 백색광을 R,G,B로 색분할하는 복수의 다이크로익 미러와,입사되는 빛의 위상에 따라 반사 또는 투과하는 복수의 PBS와,상기 PBS로부터 입사된 빛과 영상신호를 이용하여 영상을 형성하는 복수의 LCoS 패널과,상기 LCoS 패널에서 입사된 영상을 합성하는 X-프리즘과,상기 X-프리즘에서 합성된 영상을 확대하여 스크린에 투사하는 투사렌즈와,상기 X-프리즘과 투사렌즈 사이에 상기 투사렌즈를 통해 투사되는 광량을 조절하기 위한 광량 조절부와,상기 광량 조절부를 입력된 영상신호에 따라 제어하는 광량 제어부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 8항에 있어서,상기 램프에서 방출된 빛의 밝기를 감지하기 위해 광학엔진 내부에 형성된 광학센서가 더 포함되고, 상기 광량 제어부는 상기 영상신호의 평균밝기와 상기 광 학센서에서 감지한 밝기를 참조하여 상기 광량 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 8항에 있어서,상기 광량 조절부는 빛을 차단하는 조리개와, 상기 조리개가 움직이도록 하는 코일 및 마그네트가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 8항에 있어서,상기 광량 제어부는 상기 영상신호의 평균 밝기에 따라 상기 광량 조절부를 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 8항에 있어서,상기 광량 제어부는 상기 영상신호가 입력되는 영상신호 입력부와, 상기 영상신호의 평균밝기를 산출하는 평균밝기 산출부와, 상기 영상신호의 평균밝기에 따라 제어값을 산출하는 신호 처리부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 11항에 있어서,상기 영상신호의 평균 밝기는 영상신호의 각각의 프레임의 평균밝기인 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 제 9항에 있어서,상기 광학 센서는 상기 X-프리즘과 투사렌즈 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상표시기기.
- 광학 엔진 내부에 위치한 광학 센서를 통해 램프에서 방출된 빛의 밝기를 감지하는 단계와,상기 빛의 밝기에 따라 광 경로상에 위치한 광량 조절부를 구동하여 투사렌즈를 통해 투사되는 광량을 조절하는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 밝기 제어방법.
- 제 15항에 있어서,상기 광량 조절부를 구동하는 단계는 상기 광학 센서를 통해 감지된 광량에 따른 제어값을 메모리에서 추출하는 단계와, 상기 추출된 제어값을 적용하여 상기 광량 조절부를 제어하는 단계와, 상기 광량 조절부의 제어에 따라 감지되는 밝기가 가변되는지 여부를 판단하는 단계와, 상기 감지되는 밝기의 가변 여부에 따라 상기 광량 조절부의 조절값을 가변하는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 밝기 제어방법.
- 제 15항에 있어서,영상신호가 입력되고, 입력된 영상신호의 밝기에 따라 광량 조절부를 구동하여 투사렌즈를 통해 투사되는 광량을 조절하는 단계가 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 밝기 제어방법.
- 제 17항에 있어서,상기 영상신호의 밝기는 각각의 영상 프레임의 평균 밝기인 것을 특징으로 하는 영상표시기기의 밝기 제어방법.
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Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20060217 |
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WITN | Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid |