KR0170054B1 - 디스플레이의 x-y 영상 왜곡을 자동으로 수정하기 위한 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

디스플레이된 영상 데이타의 X-Y 오류를 감지하여 자동으로 수정하는 시스템이다. 특정한 실시예에서, 본 발명은 디스플레이 화면의 소정의 위치에 영상의 화상 요소를 디스플레이 하도록 지시하는 디스플레이 구동기(12, 14, 16, 4)를 포함한다. 디스플레이된 화상 요소의 실제 위치를 감지하여(6), 실제 영상 데이타의 화상 요소의 위치를 실시간으로 수정하는 데에 사용되는 수정 인수의 집합을 계산하는데(20, 24, 5) 사용된다.

Description

[발명의 명칭]

디스플레이의 X-Y 영상 왜곡을 자동으로 수정하기 위한 시스템 및 그 방법

[발명의 배경]

[발명의 분야]

본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 대형 화면의 디스플레이 시스템에서 영상의 질을 향상시키기 위한 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 이하에서 특정한 실시예에 대하여 예시적으로 설명되었으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니라는 점을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술 분야의 전문가와 이하에서의 기술 내용에 관한 지식을 가진 자라면, 본 기술 분야 및 본 발명이 커다란 유용성을 갖는 분야에 있어서의 변형, 응용 및 실시예 등이 추가될 수 있음을 인식할 것이다.

[관련 기술의 설명]

대형 화면의 디스플레이를 설계할 때에 영상의 중첩(registration)과 왜곡은 중대한 논점이 된다. 매콜레이(Macorlay) 등의 1987년 7월 28일자 등록 미국 특허 제4,683,467호와 매콜레이의 1991년 5월 28일자 등록 미국 특허 제5,020,116호(그 기술 내용은 이하에서 참고 문헌으로 인용됨)는 대형 화면의 디스플레이에 칼라 영상(color image)을 정렬시키기 위한 광 감지기(photo detector) 장치를 포함하는 영상 중첩 시스템을 기술하고 있다. 불행하게도, 이러한 장치들은 디스플레이의 X 및 Y 영상 왜곡(X-Y image distortion) 즉, 디스플레이의 X 및 Y 평면내의 픽셀의 오위치의 문제를 해결하도록 설계되지 않았다.

통 왜곡(barrel distortion) 및 핀 쿠션 왜곡(pin cushion distortion)은 X-Y 영상 왜곡 효과의 잘 알려진 두가지 예이다. X-Y 영상 왜곡은 편향 회로의 비 선형성 및 편향 요크(deflection yoke)의 메카니즘 및 누설을 포함하는 여러가지 요소에 기인한다.

대형 화면 디스플레이의 왜곡을 수정하는 종래의 기술은 화면 상에 격자판을 얹어 놓고 시험용 패턴(test pattern)을 투사하는 것이다. 그리고나서, 조작자(human operator)가 커서(cursor)를 이용하여 이탈된 픽셀(pixels)을 격자판에 의해 결정된 적정 위치로 이동시킨다. 픽셀을 위치시키기 위하여 필요한 이동 정도를 저장시켜 실제 영상 데이타의 픽셀을 위치시키는 수정 인수(correction factor)로 사용한다.

불행하게도 이러한 과정은 지루한 것이며 쉽게 오류를 일으킨다. 각 조작자에 따라 수정 인수는 달라질 것이며, 직사 투시 음극선관 디스플레이(direct view cathod ray tube displays)의 경우에는 조작자의 머리가 움직이면 투시 위치도 변환하게 되고 시차 오류(parallax error)를 일으키게 된다. 또한, 기준 요소가 공통적으로 제공되지 못하여 정확한 선형성을 확립시킬 수 없다.

투영형 디스플레이(projection display)의 경우에, 정밀하게 규제된 보정 기준 화면이 요구된다. 그러한 화면을 수렴 처리 및 선형성 조정 처리 과정동안 일시적으로 설치하는 어떤 메카니즘이 요구된다. 영화관의 실제 구조는 일시적인 설치조차 어렵거나 비실용적이다. 게다가, 종종 조작자에게 안전하고 관찰하기 좋은 위치도 없다.

따라서, 대형 화면 디스플레이 시스템에서 조작자의 관여를 최소화하는 자동 영상 왜곡 수정 시스템 및 그 기술이 해당 기술 분야에 필요하다.

[발명의 요약]

디스플레이된 영상 데이타의 X-Y 오류를 감지하여 자동으로 수정하는 시스템에 관한 필요성을 본 발명에서 개시하였다. 한 실시예에서, 본 발명은 디스플레이 화면 상의 소정 위치에 영상의 화소(a picture element of an image)를 디스플레이할 것을 지시하는 디스플레이 구동기를 포함한다. 디스플레이된 화소의 실제 위치는, 실제 영상 데이타의 화소 위치를 실시간으로 수정하는데 사용되는 수정 인수의 집합을 계산하는데 사용된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템의 간단한 블럭도.

제2도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템을 상세히 도시한 제1도의 디스플레이 시스템의 블럭도.

제3도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템을 패턴 발생기의 실시예의 블럭도.

제4도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템에서 사용하는 마스크의 실시예를 도시한 도면.

[발명의 설명]

이하에서 본 발명의 장점을 개시하기 위하여 설명상의 실시예와 응용예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하겠다.

제1도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템(10)을 포함하는 디스플레이 시스템(1)의 간략화된 블럭도이다. 디스플레이 시스템(1)에는 투영기 또는 직사 투시 평면 화면(direct view flat screen)이거나 음극선관(cathod ray tube; 이하 'CRT')인 종래의 디스플레이 장치(2)가 포함된다. 도시된 개략적 시스템에서는 디스플레이는 직사 투시 음극선관으로 구현된다. 본 발명의 기술 분야에서 잘 알려진 바대로, 음극선관은 디스플레이 화면 상의 화소(픽셀)을 선택적으로 비추는 주사 비임(scan beam)을 자기적으로(magnetically) 제어하는 편향 요크를 하나 이상 포함한다. 영상원(3)으로부터의 영상 데이타는 디스플레이의 전자 비임(electron beam)을 구동하는데 필요한 신호 레벨(signal level)을 제공하는 디스플레이 구동기(4)를 제어한다. 디스플레이(2)의 요크(도시되지 않음)는 편향 회로(5)에 의하여 구동된다.

상술하였듯이, X-Y 영상 왜곡은 편향 회로의 비 선형성 및 편향 요크의 메카니즘 및 누설을 포함하는 여러가지 요소에 기인한다. 본 발명의 시스템(10)은 선행 기술에서의 지루한 수정 수작업을 사용하지 않고 X-Y 왜곡을 자동으로 수정한다. 시스템(10)은 광 감지기(6)과 함께 작동한다. 제1도의 개략적인 시스템(1)에서 광 감지기(6)은 디스플레이(2)에 대해 상대적으로 크게 도시되었다. 실제로는, 디스플레이(2)는 대형 화면 디스플레이 일 수 있으며, 광 감지기(6)은 개별 광 감지기 소자일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 설명을 위하여 제1도의 광 감지기(6)은 감지기 소자 배열로서 구현되었다. 제1도의 광 감지기(6)은 광섬유 면판(fiber optic faceplate)(7)을 통해 디스플레이(2)와 인터페이스한다. 면판(7)은 하나의 광 감지기가 디스플레이(2)의 하나의 픽셀 또는 작은 집단의 픽셀들에 의해 비춰진다는 것을 명백히 하도록 빽빽하게 짜여진 광섬유의 배열(array of tightly packed optical fibers)이다.

본 발명에 따르면, 디스플레이(2)를 보정하는 동안, 감지기 배열(6)은 왜곡 수정 시스템(10)으로부터 공급된 시험용 패턴으로부터 벗어난 픽셀의 위치를 지시하는 데이타를 왜곡 수정 시스템(10)으로 제공한다.

이하에서 보다 상세히 설명되듯이, 왜곡 수정 시스템(10)은 시험용 패턴으로부터 벗어난 각 픽셀을 소정의(즉, 적절한) 위치로 복귀시키는데 필요한 수정 방향 및 크기를 나타내는 오류 신호를 저장한다. 이것은 영상원(3)으로부터의 영상 데이타를 디스플레이(2)에 정확히 디스플레이 되도록 한다.

제2도는 본 발명의 X-Y 왜곡 수정 시스템(10)을 포함하는 제1도의 개략적인 디스플레이 시스템(1)을 보다 상세히 도시한 블럭도이다. 본 발명에 따르면, 본 발명의 기술 분야의 전문가들이 인식하는 바대로, 시스템(10)은 패턴 발생기(14)에 입력되는 클럭(clock)(12) 및 다른 몇가지 디지탈 회로(digital circuit)를 포함한다.

제3도는 패턴 발생기(14)의 한 실시예의 블럭도이다. 클럭 펄스(clock pulse)는 천이 레지스터(shift register)로 구현할 수 있는 수평(픽셀) 계수기(26)에 의해 계수된다. 원하는 시험용 패턴에 따라 소정의 픽셀 계수(pixel count)에 이르게 될 때 제1 및 제2 수평 계수 논리 회로(32 및 34)는 결합기(16)에 신호를 공급한다. 최대 픽셀 계수에 이를 때, 제2계수기가 증가된다. 제2계수기는 수직(선) 계수기(28)이다. 원하는 시험용 패턴에 따라 소정의 선 계수(line count)에 이르게 될 때 제1 및 제2수직 계수 논리 회로(36 및 38)은 결합기(16)에 신호를 공급한다. 수평 및 수직 계수 논리 회로는 디지탈 회로 설계 기술 분야에서의 통상의 전문가에 의해 구현될 수 있다. 본 실시예에서는, 패턴 발생기(14)는 각 색상에 대하여 순차적으로 각 픽셀을 활성화시킴으로써 평활한 필드(a flat field)를 생성한다. 그리고 나서, 화면의 상단으로 비임을 리셋(reset) 시키고, 다음 색상에 대해 재시작시킨다.

제2도를 다시 참조하면, 패턴 발생기(14)의 출력은 디스플레이(2)에 대하여 적색, 녹색, 청색 및 동기 신호를 발생시키는 결합기(16)로 공급된다. 결합기(16)으로부터의 신호는 시험용 패턴이 디스플레이되는 보정 모드(calibrate mode)로부터 정규 영상 데이타가 디스플레이 되는 정규 동작 모드로 모드(mode)를 전환시키는 스위치(18)로 입력된다.

선택된 신호는 종래의 디스플레이 구동 회로(4)로 입력된다. 디스플레이 구동기(4)의 출력은 편향 수정 회로(5)를 통해 디스플레이로 입력된다. 광 감지기 배열(6)은 디스플레이 된 시험용 패턴으로부터 벗어난 픽셀의 주소에 관한 정보를 프로세서(20)로 제공한다. 프로세서(20)은 각 픽셀에 대하여, 각 픽셀의 실제 디스플레이 되는 위치와 리드 온리 메모리(read-only memory; ROM)(22)에 의하여 제공되는 소정의 픽셀의 적정 위치에 근거하여 X 및 Y 수정 인수 집합을 계산한다. X, Y 수정 인수는 랜덤 액세스 메모리(random access memory; RAM)(24)의 해당 주소에 저장된다. 정규 동작시에는, 주어진 주소의 픽셀이 활성화되려고 할 때에, 램(24)은 최적의 선형성과 수렴성을 위한 적절한 픽셀 위치에 필요한 X 및 Y 수정 인수를 공급한다. 수정 인수는 필요한 조정을 하기 위하여 편향 회로 및 수정 회로(5, 7)에 의하여 사용된다. 즉, 적절히 수렴되고 선형성을 가지는 영상을 확립하기 위하여 수정 회로는 디스플레이의 편향 회로를 활성화시키는 수정 신호를 생성하도록 적분 및 내삽 기능(integration and interpolation function)을 수행한다. 수정 회로는 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가의 기술 수준에서 구현할 수 있다. 예를 들어, 수정 회로(7)은 램(RAM)으로부터의 신호에 의해 별도로 구동되는 보조 요크(yoke)를 포함할 수 있다.

다른 실시에로서, 본 발명은 하나의 광 감지기를 이용하여 구현될 수 있다. 상술한 실시예 대로 래스터 주사 영상 기술(raster scan image technology)에서는, 전자 비임이 디스플레이(2)의 표면을 횡단함에 따라 한 픽셀씩 수선대로 영상이 표현된다. 동기 펄스에 의해 화상 필드(picture field)의 시작과 각 주사선의 시작이 지시된다. 미국의 N.T.S.C 상용 텔레비젼 표준에 따르면, 칼라 영상 복조 및 영상 주사를 위한 기준을 확립하기 위하여 3.579545 Mhz의 주파수를 가진 클럭을 사용한다. 각 주사선의 시작점을 지시하는 수평 동기 펄스의 주파수는 2 x 3579545/455, 즉 15734 Hz이다. 그러므로, 매 63.5마이크로초마다 새로운 선이 시작된다. 262.5개의 선이 디스플레이 될 화상의 한 필드(field)를 구성하므로, 새로운 디스플레이 필드의 시작은 매 16.67 밀리초마다 발생하는 주파수 59.94 Hz의 수직 동기 펄스의 신호를 받는다. 이미 인식하였겠지만, 수평 동기 펄스의 개시시로부터 시간을 측정하면 화상의 좌측 모서리로부터 주어진 픽셀까지의 거리를 알 수 있다. 여기에 수직 동기 펄스의 개시시로부터의 수평 동기 펄수의 갯수를 더하면, 화상의 상단으로부터 주어진 픽셀까지의 거리를 얻을 수 있다. 시스템 클럭(system clock)으로부터 시간을 안다면, 각 픽셀의 적절한 위치를 계산할 수 있다. 따라서, 시험용 패턴은 모든 픽셀이 차례로 활성화되는 화상인 평평한 필드이다. 수평 동기 펄스 이후의 처음 21개의 선은 활성화된 화상 요소의 선이 아니다. 각 필드는 262.5개의 선으로 이루어진다. 활성화된 화상 요소는 수평 동기 펄스 이후 약 11마이크로초후에 시작된다. 예를 들어, 만약 광 감지기가 화면의 정확한 중심에 있는 화상 요소에만 반응할 수 있도록 광 차단 마스크(light blocking mask)를 설치하였다면, 수평 동기 펄스 이후 약 43 마이크로초 후에 152번째 선상에 원하는 픽셀이 비추어질 것이다. 만약 픽셀이 비추어지는 순간의 현재 선의 수가 152보다 작다면, 화상은 원하는 위치에 비해서 아래에 있다. 만약 선의 수가 152보다 크다면, 화상은 원하는 위치에 비해서 위에 있다. 만약 수평 동기 신호로부터 픽셀이 비추어지기까지의 시간이 43마이크로초보다 작다면, 화상은 원하는 위치에 비해서 오른쪽에 있다. 만약 이 시간 간격이 43마이크로초보다 크다면, 화상은 원하는 위치에 비해서 왼쪽에 있다.

광 감지기에 의한 신호를 이용하여 그 순간의 현재 선의 수와 수평 횟수를 저장하므로써 영상의 위치에 관한 동적 정보(dynamic information)를 제공한다. 이 데이타와 미리 저장시킨 원하는 선 및 시간 좌표에 관한 정적 데이타(static data)를 비교하면, 필요한 수정을 계산하는데 필요한 데이타를 얻는다. 이러한 순차적인 사건(events)간의 시간 간격은 디지탈 회로의 반응 속도와 비교하여 긴 것이므로, 적절히 배치된 다수의 어퍼츄어를 가진 마스크를 통해 디스플레이를 관찰하는 단일 광감지기는 각 선택된 위치에서의 기입 비임(writing beam)의 이동을 감지할 수 있다.

제4도는 이러한 목적에 부합하는 마스크를 도시한다. 마스크(100)은 광 차단 물질로 이루어졌다. 마스크는 영상의 경계(104)내에 일련의 어퍼츄어(102)를 갖는다.

마스크(100)의 주어진 구멍을 통해 비춰진 것을 감지한 시간과 그 픽셀 위치를 비춰주어야 하는 비디오 정보(video information)를 위하여 프로그램된 시간 사이의 차이가 픽셀 전위(戰位)의 척도이다. 감지된 픽셀 위치와 원하는 픽셀 위치 사이에 혼란을 일으킬 정도로 통상적이고 평범한 영상의 왜곡만큼 크지 않도록 마스크 구멍의 이격 거리는 충분히 멀어야 한다.

본 발명은 특정한 응용 분야에 관한 특정한 실시예에 관하여 설명되었다. 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 전문가가 본 발명을 정하였다면, 본 발명의 범위내에서 추가적인 변경된 응용 분야와 실시예를 인지할 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명은 선형 영상을 생성하는 것에 국한 되지 않는다. 본 기술 내용은 본 발명의 범위 내에서 구부러진 영상(warped image)을 생성하는 데 사용될 수 있다. 또한 본 발명은 개시된 실시예에 국한되지 않는다. 디스플레이 수정은 본 발명의 기술 분야의 전문가가 이해하는 바 대로 산술 장치(arithmetic unit)에 의하여 구현될 수도 있다.

따라서, 이하의 특허 청구의 범위는 그러한 본 발명의 범위에 속하는 모든 응용 분야, 수정 및 실시예를 포괄하는 것이다.

Claims (3)

1. X-Y 영상 위치 지정 에러(positioning error)를 수정하는 기능을 갖는 디스플레이 시스템(1)에 있어서, 정규 디스플레이 동작 모드 동안 영상을 형성하기 위해서 디스플레이 스크린 상에 화상 소자(픽셀)을 조사하기 위한 수단을 포함하는 디스플레이(2); 및 보정 모드 동안 X-Y 영상 위치 지정 에러를 검출하고 상기 디스플레이(2)의 동작을 수정하여 상기 동작 모드 동안 상기 픽셀이 적절한 소정의 위치에 실질적으로 조사되도록 하는 X-Y 영상 왜곡 수정 수단(10)을 포함하되, 상기 X-Y 영상 왜곡 수정 수단(10)은 상기 보정 모드 동안 소정의 가상 디스플레이 위치에서 픽셀들의 시험용 패턴을 생성하도록 동작 가능한 수단(14); 상기 보정 모드 동안 상기 시험용 패턴내에 이탈된 픽셀 각각의 실제 디스플레이된 위치의 X-Y 위치 지정 에러를 측정하도록 동작 가능한 수단(6); 상기 보정 모드 동안 상기 측정된 위치 지정 에러에 응답하여 상기 시험용 패턴에서 이탈된 픽셀 각각을 상기 소정의 가상 디스플레이 위치로 복구시키기 위해 필요한 수정의 크기 및 방향을 표시하는 위치 에러 수정 인수(pasition error correction factor)들을 결정하도록 동작 가능한 수단(20); 및 상기 정규 디스플레이 동작 모드 동안 상기 스크린 상에 실제 디스플레이된 픽셀 위치가 적절한 선정 위치에 있게 하기 위해 상기 측정된 X-Y 위치 지정 에러를 수정하도록 상기 위치 에러 수정 인수를 인가하도록 동작 가능한 수단(24)을 포함하는 디스플레이 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 디스플레이(2)가 래스터 주사 디스플레이 장치인 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 래스터 주사 디스플레이 장치는 음극선 튜브 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.