KR100338609B1 - 공간광변조기를사용하는비디오디스플레이시스템용메모리및그관리방법 - Google Patents

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Abstract

SLM을 기초로 한 투사 디스플레이 시스템은 공간 광 변조기(SLM: 13c)로 전달하기 위해 비디오 데이타를 샘플하여 프로세스하고, SLM 발생 이미지를 칼라화 하기 위해 칼라 휠(14a)를 사용한다. 프레임 메모리(13b)는 SLM(13c)에 데이타를 제공하고, 유입되는 비디오 신호의 위상이 변경되면, 칼라 휠 위치와 SLM(13c)에 이용 가능한 데이타 사이에서 원하는 위상 관계가 유지될 수 있도록 관리된다. 또한, 모터 제어 유니트(15a)는 칼라 휠 모터(16a)용 구동 신호를 발생시키기 위해 수평 동기 신호를 사용하고, 모터 제어 유니트(15a)는 위상이 변경되는 동안에 전이 시간을 제한하며, 모터 제어 유니트(15a)는 구동 신호의 위상을 조정하기 위한 수단을 제공한다.

Description

공간 광 변조기를 사용하는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리 및 그 관리 방법{COLOR PHASE CONTROL FOR PROJECTION DISPLAY USING SPATIAL LIGHT MODULATOR}
본 발명은 이미지 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 공간 광 변조기, 백색 광원 및 칼라 휠을 사용하는 투사 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
공간 광 변조기(SLM)는 투사 디스플레이 시스템에서 점점 더 많이 사용되고 있다. DMD는 각각 전자 데이타에 의해 개별적으로 어드레스 가능한 마이크로 기계 소자의 어레이를 갖고 있는 SLM의 한 형태이다. 어드레싱 신호의 상태에 의존하여, 각각의 미러 소자는 이미지 플레인에 광을 모두 반사하거나 반사하지 않도록 이동된다.
SLM을 기초로 한 디스플레이 응용을 위해, 유입되는 비디오 신호는 SLM에 의해 사용 가능한 형태의 2진 데이타로 변환되어야만 한다. 아날로그에서 디지탈 형태로 변환된 결과로서, 데이타는 처음에 한 픽셀씩, 한 행씩 및 한 프레임씩 배열된다. 데이타가 인터레이스(interlace)되는 경우, 데이타는 또한 필드에서 프레임으로 스캔 변환(scan conversion)될 필요가 있다. 예를 들면, DMD는 한번에 미러 소자당 1 비트를 디스플레이한다. 다시 말하면, 한 순간에 DMD에 의해 반사된 이미지는 동일한 2진 가중치(binary weight)를 갖고 있는 한 셋트의 비트를 나타낸다. 따라서, SLM에 전달하기 전에, 데이타는 "비트 플레인(bit-plane)"으로 재포맷되어야만 한다. n 비트 해상도(resolution)를 갖고 있는 픽셀에 대하여, 이미지 프레임당 n 비트 플레인이 있게 된다.
발명의 명칭이 "펄스 폭 변조된 디스플레이 시스템에서 사용하기 위한 DMD 아키텍쳐 및 타이밍"인 미합중국 특허 제07/678,761호에는 DMD를 기초로 한 투사 디스플레이 시스템의 한 형태가 기술되어 있다. 상술된 특허에는 그러한 시스템에 사용하기 위해 비디오 데이타를 포맷하는 방법 및 변하는 강도를 제공하기 위해 비트 플레인을 변조시키는 방법이 또한 기술되어 있다.
칼라 이미지는 다른 칼라를 나타내는 비트 플레인으로부터 발생된다. 예로서, 비디오 데이타는 픽셀당 24 비트의 데이타를 가질 수 있다. 이러한 칼라가 24 비트의 적색, 녹색 및 청색이고, 이중에서 8 비트는 적색 데이타이고, 8 비트는 녹색이며, 8 비트는 청색이라고 가정하자. 1개의 완전한 비디오 프레임은 24비트 플레인 이미지를 포함할 수 있게 된다.
칼라 이미지를 제공하기 위한 기술은 SLM의 전방에 백색 광원 및 칼라 필터를 사용하는 것이다. 그러한 한 설계에서, 백색 광은 SLM을 조명하고, 칼라 필터는SLM과 이미지 플레인 사이에 배치되어, SLM으로부터 반사된 이미지는 그러한 칼라로 필터된다. 다른 설계에서, 칼라 필터는 백색 광원과 SLM 사이에 배치된다.
칼라 필터 접근 방식의 공통 수행은 적색부, 녹색부 및 청색부를 갖고 있는 모터 구동된 "칼라 휠(color wheel)"로 광을 일시적으로 필터시키는 것이다. 휠이 회전할 때, 적색, 녹색 및 청색 데이타는 대응하는 부분을 통하여 전송된다. 최종 이미지의 칼라는 각각의 칼라에 대한 비트 플레인 데이타에 따라 변하게 된다. 발명의 명칭이 "백색 광의 향상된 칼라 필드의 순차적인 투사"인 미합중국 특허 제07/809,816호에는 DMD를 기초로 한 투사 디스플레이 시스템용 칼라 휠의 사용이 기술되어 있다.
칼라 휠 응용에서, 칼라 휠의 회전 속도와 위상 및 SLM으로부터 반사된 이미지 데이타의 타이밍은 동기되어야만 한다. 다시 말하면, 칼라 휠은 데이타가 교정 시간에서 교정 칼라를 통하여 전송되도록 회전하여야만 한다.
적절히 동기된 칼라 휠을 제공하는데 어려운 점은 한 비디오 신호에서 다른 비디오 신호로의 변경이 일반적으로 칼라 위상을 변하게 한다는 점이다. 새로운 데이타가 이전의 데이타와 동일한 주파수를 갖고 있다고 하더라도, 위상은 변하게 된다. 예를 들면, 텔레비젼 시스템에서, 시청자가 채널을 변경시키면, 새로운 채널로부터 프로세스된 청색 데이타는 이전의 채널로부터 프로세스된 적색 데이타가 이용될 때에 SLM에서 이용될 수 있게 된다. 결과적으로, 데이타와 칼라 휠이 재동기되지 않으면, 청색 데이타는 칼라 휠의 적색 부분이 SLM의 전방에 있는 동안에 SLM에 제공된다.
데이타와 칼라 휠을 재동기시키기 위해 현재 이용되는 한 기술은 고 토크 모터(high torque-motor)로 칼라 휠을 구동시키는 것이며, 이러한 것은 위상을 조정하기 위해 칼라 휠을 빠르게 가속시키거나 감속시킬 수 있다. 그러나, 이러한 고 토크 모터는 값이 비싸다.
본 발명의 제1 특징은 프로세스된 비디오 데이타로부터 이미지들을 디스플레이하기 위해, SLM 및 다르게 칼라된 필터들을 갖는 모터 구동 칼라 휠을 사용하는 디스플레이 시스템용 메모리이다. 메모리는 프로세스된 데이타를 SLM에 송출하기에 적합한 형태로 저장한다. 메모리는 선택된 섹션으로부터 데이타가 주어진 순간에 메모리로부터 판독되도록, DMD에 의해 디스플레이되는 각각의 칼라를 나타내는 데이타를 저장하기 위한 분리 어드레스 가능한 섹션을 갖는다. 포인터 제어 유니트는 데이타가 판독되는 메모리내의 어드레스를 나타내는 판독 포인터를 생성한다. 포인터 제어 유니트는 현재 판독되고 있는 메모리의 섹션, 및 SLM내의 비디오 데이타에 관한 상기 칼라 휠의 위상을 나타내는 칼라 휠 모터로부터의 귀환 신호에 응답하는 판독 타이밍을 결정한다.
이 메모리의 기술적인 장점은 칼라 휠 및 디스플레이를 동기시킨다는 것이다. 칼라 휠과 SLM에 적합한 데이타 사이의 위상차는 판독 포인터를 제어하는 것에 의해 해결될 수 있다. 칼라 휠 모터는 시간 단위당 일정 회전율로 칼라 휠을 구동시키기 위해 요구된다. 위상차를 해결하기 위해 모터의 속도를 높이거나 내릴 필요는 없다. 그러므로, 그다지 비싸지 않은 모터가 사용될 수 있다. 또한, 동기화에 소요되는 시간이 최소화된다. 텔레비젼 응용에 대해, 채널 변화후에, SLM에 적합한데이타가 칼라 휠의 위치와 빠르게 재동기된다. 텔레비젼 뿐만아니라 다른 응용에 있어서, 빠른 재동기는 이미지에서의 원하지 않는 인위 구조를 감소시킨다.
본 발명의 다른 특징은 비디오 신호로부터 샘플되어 프로세스된 오디오 데이타로부터 칼라 이미지들의 프레임들을 디스플레이하기 위해, 모터 구동 칼라 휠을 사용하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트이다. 위상 로크된 발진기는 비디오 신호의 수평 동기 신호를 수신하고, 상기 수평 동기 신호에 선정된 주파수 승수를 곱한 주파수를 갖는 펄스 신호를 발생시킨다. 제1 n-분할(devide-by-n) 계수기는 위상 로크된 발진기로부터 펄스된 신호를 수신하고, 교번 신호의 주파수를 각각의 프레임내의 라인 수에 의해 분할하여, 선정된 승수를 곱한 프레임 길이와 동일한 프레임 펄스 신호를 발생시킨다. 제2 n-분할 계수기는 프레임 펄스된 신호를 수신하고, 선정된 젯수에 의해 이 신호를 분할하여, 프레임 길이와 동일한 길이를 갖는 구형 파형을 발생시킨다. 이 신호는 동기 교류 칼라 휠 모터를 구동시키는데 사용된다.
동기 칼라 휠 모터를 구동시키기 위해 수평 동기 신호를 사용하는 것은 그의 구동 신호가 텔레비젼 응용에서의 채널 변화와 같은 위상 변화의 결과로 파열되는 시간을 제한한다. 이는 수평 동기 펄스들 사이의 파열이 수직 동기 펄스들 사이의 파열보다 훨씬 작기 때문이고, 위상 로크된 발진기/분할기가 수평 재동기동안 모터 구동 파형을 유지하기 때문이다. 또한, 칼라 휠의 위상을 증가적으로 조절시킬 수 있고, 메모리 공간을 최대화시키는 다양한 메모리 관리 기술들이 사용될 수 있다.
발명의 명칭이 "펄스폭 변조 디스플레이 시스템에서의 사용을 위한 DMD 설계및 타이밍(DMD Architecture and Timing for Use in a Pulse-Width Modulated Display System)"인 미합중국 특허 출원 번호 제 07/678,761에는 본 발명의 특징은 없으나 참조를 위해 본 명세서에 병합된 DMD-기초 투사 디스플레이 시스템(DMD-based projection system)이 개시되어 있다. 또한, 이러한 시스템에 사용되는 비디오 데이타의 포맷팅 방법 및 그레이 스케일(gray-scale) 이미지들을 제공하기 위해 비트-플레인들을 변조하는 방법이 개시되어 있다. 순차적인 칼라 이미지들을 제공하기 위해 칼라 휠을 갖는 DMD-기초 투사 시스템의 일반적인 사용이 참조를 위해 본 명세서에 병합된 발명의 명칭이 "백색 광 보강 칼라 필드 순차 투사(White Light Enhanced Color Field Sequential Projection)"인 미합중국 특허 번호 제 07/809,816에 개시되어 있다.
제1도는 비디오 신호로부터 샘플된 픽셀 데이타로부터 칼라 이미지들을 제공하는 SLM-기초 투사 디스플레이 시스템(10)의 블럭도이다. 비디오 신호는 샘플될 수 있는 픽셀 데이타로부터의 임의의 신호일 수 있다. 예를 들어, 비디오 신호는 REG 데이타로 샘플되거나 변환될 수 있는 텔레비젼 방송 신호일 수 있다. 비디오 신호는 또한 컴퓨터와 같은 소스로부터의 REG 신호이거나 디지탈 신호상의 REG 신호일 수 있다. 어느 경우에서든, 여러 형태의 비디오 신호들의 공통 특성은 수직 및 수평 동기 신호 및 샘플될 수 있는 디지탈 칼라 데이타로부터의 성분들이 존재한다는 것이다. 설명을 목적으로, 아날로그 신호가 가정된다.
시스템(10)의 개관으로서, 신호 인터페이스 유니트(11)이 비디오 신호를 수신하고, 신호 처리 유니트(12)에 대한 아날로그 비디오 및 동기 신호들을 발생시킨다. 인터페이스 유니트(11)로부터의 비디오 신호들은 인터레이스되거나 인터레이스되지 않은 신호일 수 있고, REG 데이타 또는 휘도/색도 데이타중의 하나를 나타낼 수 있다.
신호 프로세서 유니트(21)은 아날로그 비디오 신호를 디지탈 비디오 신호로 변환시킨다. 또한 픽쳐-인-픽쳐(picture-in-picture) 및 온-스크린(on-screen)디스플레이와 같은 특징들이 부가될 수 있다. 일반적으로, 신호 프로세서 유니트(12)는 디스플레이용 데이타의 필요 조건이고, 시스템(10)에 중심 타이밍(central timing)을 제공한다. 만일 데이타가 인터레이스된다면, 신호 처리 유니트(12)는 필드들로부터 프레임들로 스캔 변환을 제공한다.
디스플레이 전자 유니트(13)은 순차적인 칼라 이미지들의 구현을 위해 데이타의 비트-플레인들을 포맷하는 데이타 포맷기(13a)에서 디지탈 비디오 데이타를 재포맷시킨다. 적합한 데이타 포맷기(13a)에 대한 상술은 참조를 위해 본 명세서에 병합된 발명의 명칭이 "직교하는 입력/출력 및 공간 재배열을 갖는 데이타 포맷기(Data Formatter with Orthogonal Input/Output and Spatial Reordering)"인 미합중국 특허 출원 번호 제 07/755,981에 개시되어 있다. 프레임 메모리(13b)는 SLM(13c)로 송출되는 이미지 데이타의 프레임들을 저장하고, 본 명세서에 개시된 본 발명에 따라 관리된다. SLM(13c)는 SLM의 임의의 형태일 수 있다. 비록 본 기술이 SLM의 DMD형태에 관한 것이지만, 어떤 다른 형태의 SLM도 유니트에 대체될 수 있고 본 명세서에 기술된 방법에 사용될 수 있다. 적합한 DMD(13c)에 대한 상술은 참조를 위해 본 명세서에 병합된 발명의 명칭이 "공간 광변조기(Spatial LightModulator)"인 미합중국 특허 번호 제 4,956,619호에 개시되어 있다.
디스플레이 광학 유니트(14)는 SLM(13c)로부터 이미지를 수신하고, 디스플레이 스크린(17)과 같은 이미지 플레인에 디스플레이 이미지를 제공한다. 칼라 휠(14a)는 각각의 비트 플레인이 대응 칼라 필터를 통해 송신될 수 있도록 회전한다. 설명을 목적으로, 칼라 휠(14a)는 적색, 녹색 및 청색 칼라 데이타에 대응하였지만, 다른 칼라들도 사용될 수 있다.
제어 유니트(15)는 다양한 시스템 제어 기능을 제공한다. 제2도 내지 제4도를 참조하여 후술되는 대로, 제어 유니트는 SLM(13c)에 적합한 데이타 타이밍을 칼라 휠(14a)의 위치와 동기시키는 포인터 제어 유니트(15a)를 갖는다. 제어 유니트는 또한 제6도 및 제7도를 참조하여 후술되는 대로, 구동 신호 DS를 모터(16a)에 제공하는 모터 제어 유니트(15b)를 갖는다. 포인터 제어 유니트(15a) 및 모터 제어 유니트(15b)의 구성 및 동작은 독립적이고; 투사 디스플레이 시스템(10)은 상기 2개중의 하나 또는 2개 모두에 부과될 수 있다.
메카니칼 유니트(16)은 다양한 메카니칼 시스템 기능을 제공한다. 메카니칼 유니트는 칼라 휠(14a)를 구동시키기 위한 모터(16a)를 갖는다.
제2도는 포인터 제어 유니트(15a) 및 포인터 제어 유니트(15a)와 프레임 메모리(13b), SLM(13c), 칼라 휠(14a) 및 휠 모터(16a)와의 관계를 도시한다.
제2도의 구성의 기본 개념은 칼라 위상 변화가 칼라 휠(14b)의 위상을 변화 시키는 대신 메모리(13b)로부터 데이타를 판독하는 것을 제어하는 방법에 의해 재동기된다는 사실이다. 상술한 바와 같이, 이들 위상 변화는 텔레비젼 채널을 변화시킨 것과 같은 다양한 이유로 발생할 수 있다.
프레임 메모리(13b)는 3개의 섹션을 갖는데, 그 하나들은 각각의 칼라에 대한 것이다. 24 비트 픽셀 데이타의 예를 사용하여 이것을 설명하기 위해, 프레임 메모리(13b)는 각각의 이미지 프레임에 대해, "디스플레이 포맷"에서 각각의 칼라에 대한 8 비트 플레인을 포함하는 24 비트 플레인을 제공한다. 다시 말하면, 프레임 메모리(13b)로부터 판독된 데이타는 모든 칼라 변환, 스캔 변화 및 다른 프로세싱이 발생되도록 포맷된다. 출력시, 각각의 비트 플레인은 SLM(13c)에 의해 디스플레이되도록 준비된다. 상세한 설명의 예를 위해, 1/60초인 프레임 기간동안, 이들 24 비트 플레인은 SLM(13c)에 의해 디스플레이되고, 하나의 "이미지 프레임"을 포함한다. 프레임 메모리(13b)의 편제에 따라, DMD 디스플레이 준비 비트 플레인으로의 포맷팅은 입력 전, 입력시, 또는 출력시 중에서 일어날 수 있다. 비트 플레인으로 데이타 포맷팅, 및 SLM 디스플레이용 프레임 데이타에 대한 데이타 기입 및 데이타 판독은 상기한 미합중국 특허 및 특허 출원에 설명되어 있다.
동일한 2진 가중치(weight)를 갖는 각각의 비트의 플레인 데이타에 지정된 프레임 메모리(13b)의 일부분은 메모리(13b)의 "플레인"으로서 본 명세서에 참조 된다. 일반적으로, 메모리(13b)는 비트 플레인이 그들이 기록된 순서와 동일하게 그들의 메모리 플레인으로부터 SLM(13c)으로 판독되도록 선입 선출(first-in first-out) 버퍼로서 동작한다. 제3도와 관련하여 후술되는 것과 같이, 각각의 메모리 플레인은 실제적으로 다른 하나가 판독될 동안 하나가 기입될 수 있도록 "토글(tiggled)"되는 기록 버퍼 및 판독 버퍼를 갖는다. 이 기술은 또한 때때로 "핑-퐁(ping-ponging)" 버퍼로 불리운다.
기록 포인터 WP는 소스 비디오 신호와 일치하는 비율로 프레임 메모리(13b)내에 데이타를 기록하기 위해 사용된다. 전형적으로, 각각의 하나가 각각의 칼라에 대한 것인 3개의 메모리 플레인이 데이타의 비트 플레인을 동시에 수신하도록, 메모리(13b)의 모든 3개의 섹션들이 이 기록 포인터에 의해 제어된다. 수직 동기 신호는 인입 비디오 데이타가 투사 시스템에 의해 수신되는 것과 동일한 동일한 평균 비율로 메모리에 기입되도록 기록 포인터를 제어하는데 사용될 수 있다.
판독 포인터 RP는 기록시와 동일한 평균 비율로 프레임 메모리(13b)로부터 SLM(13c)로 데이타를 판독하는데 사용된다. 후술하는 바와 같이, 이 판독 포인터는 판독이 칼라 휠(14a)의 위상과 동기하도록 제어된다.
SLM(13c)는 한번에 1 비트 플레인씩 프레임 메모리(13b)로부터 데이타를 수신한다. SLM(13c)는 칼라 휠(14a)가 SLM(13c)로부터 이미지 플레인(17)으로 반사되는 광을 여과하도록 고정된 지점에 배치된다. SLM(13c)는 미러 요소들의 배치에 의해 형성된 이미지를 갖는, 소스(도시되지 않음)로부터의 백색광을 반사한다. 반사된 광은 칼라 휠(14a)를 통해 여과되고, 칼라-여과된 이미지는 이미지 플레인(17)상으로 투사된다. 칼라 휠(14a)가 회전함에 따라, 이미지 플레인(17)은 SLM(13c)의 현재 정면에 있는 칼라로 조사된다. 상기된 바와 같이, 칼라 휠(14a)는 또한 백색 광원과 SLM(13a) 사이에 위치될 수 있고, 본 명세서에 기술된 발명이 적용가능하게 된다.
제2도 내지 제4도를 참조하면, 칼라 휠 모터(16a)는 칼라 휠(14b)를 정속도로 구동시키는 소정 형태의 모터일 수 있다. 설명을 용이하게 하기 위해, 속도는 초당 60 프레임의 이미지 프레임율과 일치하는 즉, 초당 60 회전하는 것으로 가정한다.
제1도를 다시 참조하면, 칼라 휠(14a)는 서로 다른 칼라들 사이의 각각의 경계에서 칼라 경계 B를 포함한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 검출기(21)은 칼라 휠(14a) 근처에 배치되기 때문에, 칼라 휠(14a)가 회전될 때에 이들 경계들 중 한경계 상에서의 마커(marker)(23)을 감지한다. 검출기(21)은 칼라 휠(14a)의 매 회전에 대한 신호를 발생하는데, 이 신호는 타이밍 발생기(15a)로 전달된다. 이로 인해, 타이밍 발생기(15a)는 각각의 경계부가 고정된 기준 포인트를 지나는 시기를 결정한다.
SLM(13c)로 전달된 데이타와 칼라 휠(14a)의 위치 사이의 관계는 본 명세서에서는 "칼라 위상(color-phase)" 관계로서 인용된다. 데이타와 칼라 휠(14a)는 한가지 칼라에 대한 모든 비트 플레인들이 SLM(13c)에 의해 디스플레이되는 반면에 칼라 휠(14a)의 칼라 섹션은 SLM(13c)의 정면에서 통과되는 경우에는 "동상"이다.
"프레임 주기"가 수직 동기 펄스들 사이의 시간 주기를 나타내는 경우에, 칼라 휠(14a)는 프레임 주기당 한번 회전한다. 24 비트 픽셀 데이타에 있어서, 칼라 휠(14a)는 한번 회전하는 반면에, 모든 24 비트-플레인들은 SLM(13c)에 의해 디스플레이된다.
타이밍 발생기(15a)는 모터 구동 신호 DS를 발생시키는데, 이는 구동 모터(16a)로 전달되어, 초당 회전 단위의 정속도로 칼라 휠(14b)를 구동시킨다. 타이밍 발생기(15a)는 또한 기록 포인터 WP 및 판독 포인터 RP를 발생시켜, 프레임메모리(13b) 내외에서의 데이타 흐름을 제어한다.
제3도는 수직 동기 신호 V, 칼라 휠(14a)의 위치 및 SLM(13c)에 의해 디스플레이된 데이타 사이의 위상 관계를 위상 변화의 전후에 나타낸다. 예로서, 위상 변화는 텔레비젼 신호의 채널을 변경시키므로써 발생된 수직 동기 신호에서의 비연속성에 의해 발생된다.
채널 변경 전에는, 수직 동기 신호, 칼라 휠(14a) 및 데이타는 모두 동상이며, 수직 동기 신호는 칼라 휠(14a)의 각각의 청색-적색 경계부에 대응하고 적색 데이타가 개시된다.
채널 변경 후에는, 수직 동기 신호와 칼라 휠 회전의 개시가 부합될 필요가 없다는 점에서, 수직 동기 신호와 칼라 휠(14a)는 더 이상 동상이 아니다. 새로운 채널의 제1 프레임에 대한 데이타가 수직 동기 신호의 개시시에 SLM(13c)로 판독되면, 데이타와 칼라 휠(14a)는 부합하지 않는다. 즉, 데이타와 칼라 휠(14a)는 도위상이 아니다. 그러나, 지시한 바와 같이, 칼라 휠 위치와 DMD(13b)에 의해 디스플레이되는 데이타 사이의 동상 관계가 유지된다.
제4도는 프레임 메모리(13b)가 칼라 휠(14a)와 SLM(13c)에 의해 디스플레이된 데이타 사이의 동상 관계를 유지하도록 관리되는 방법을 도시한다. 메모리(13b)의 각각의 R, G 또는 B 칼라부에 대한 단일 메모리 플레인(41)이 도시되어 있지만, 각각의 R, B, 또는 G 칼라부는 해당 칼라에 대한 비트들이 존재하는 것만큼의 플레인들을 포함하는 것으로 이해되어진다. 24-비트 픽셀 예에 있어서, 각각의 R, B 또는 G 칼라부는 8개의 메모리 플레인(41)들을 포함한다.
프레임 메모리(13b)의 특징은 R, G 또는 B 칼라부들 중 소정의 칼라 섹션이 독립적으로 액세스되어 비트 플레인을 SLM(13c)로의 판독을 개시하는 것이다. 예를 들면, 칼라 휠(14a)의 적색 경계부가 적절한 포인트에 이르면, 포인터 제어 유니트(15a)는 판독 포인터 RP로 하여금 메모리(13b)의 적색 칼라 섹션으로부터 적색 비트 플레인을 판독하도록 지시할 수 있다. 그 다음, 판독은 녹색 및 청색 칼라 섹션들에 대해 반복된다. 청색 비트-플레인들이 청색 칼라부로부터 판독된 후에, 판독 포인터는 적색 칼라 섹션으로 복귀된다.
각각의 메모리 플레인(41)은 판독 버퍼 및 기록 버퍼용으로 할당된 스페이스를 갖는다. 이전의 비트 플레인이 판독 버퍼로부터 판독되는 동안에, 기록 버퍼는 비트 플레인 데이타로 기록된다. 판독 버퍼가 판독된 후에, 기록 포인터 및 판독 포인터는 "토글"되어, 기록 버퍼가 판독 버퍼로 되고, 이와 반대로도 된다. 또한, 각각의 메모리 플레인(41)은 기록 오버플로우(overflow) 스페이스(45)를 포함한다.
제4도에 있어서, 각각의 메모리 플레인(41)에 대해서는, 음영 영역은 현재의 판독 버퍼이고, 비음영 영역은 현재의 기록 버퍼이다. 판독 버퍼는 전체 비트 플레인 n을 포함한다. 청색 비트 플레인은 판독 포인터의 위치에 의해 표시된 바와 같이, 판독된다. 기록 버퍼는 비트 플레인 n+1로 기록된다. 오버플로우 영역(45)는 현재의 기록 버퍼에 유용하다. 버퍼가 토글된 후에, 기록 오버플로우 영역(45)는 이제 현재의 기록 버퍼로 되는 버퍼에 유용하다.
센서(21)은 기준 경계부와 SLM(13c)로부터의 이미지의 위치 사이에 공지된시간 관계가 존재하도록 SLM(13c)에 대해 배치된다. 간단한 예에 있어서, 센서(21)은 기준 경계부가 SLM(13c)의 정면에서 통과될 때에 기준 경계를 감지하도록 배치될 수 있다.
동작시에, 센서(21)은 기준 경계부를 검출하고, 귀환 신호를 포인터 제어 유니트(15a)로 전달한다. 그 정보로부터, 제어 유니트(15a)는 소정의 다음 경계부가 도달하는 시기를 결정한다. 대안적으로는, 칼라 휠(14a) 상의 각각의 경계부는 센서(21)을 통과할 때 독특한 신호를 제공하도록 검출될 수 있다. 어떤 경우에는, 포인터 제어 유니트(15a)는 적절한 시기에 메모리의 적절한 부분(13b)에 판독 포인터를 발생시킨다.
제4도에 있어서, 제3도의 위상 변경 후에, 칼라 휠(14a)는 다음 경계부, 즉 녹색-청색 경계가 센서(21)에 의 검출된 바와 같이, SLM(13c)의 정면에 있게 되는 위치로 이동된다. 이에 따라, 센서(21)은 신호를 제어 유니트(15a)로 전달하는데, 이는 판독 포인터를 메모리(13b)의 청색 칼라 섹션의 플레인(41)로 이동시키기 때문에, 청색 데이타는 SLM(13c)에 유용하게 되는 반면, 칼라 휠(14a)의 청색부분은 SLM(13c)의 전면에 있게 된다. 한편, 데이타의 판독은, 칼라 휠(14a)가 녹색-청색 경계부로 진행하는데 걸리는 시간 이외에, 새로운 채널 데이타의 한 프레임 동안 기록하는데 필요한 시간만큼 지연된다.
각각의 메모리 플레인(41)에 있어서, 기록 오버플로우 부분(45)의 용량은 최소한 1/3 비트 플레인이다. 따라서, 데이타 기록을 위해 할당된 각각의 메모리 플레인(41)의 부분은 최소한 1개의 1/3 비트 플레인의 용량을 갖는다. 이것은 경계부가 이미지 디스플레이를 막 통과했을 때에 "최악의 경우"의 상황을 수반하고, 새로운 경계부가 도달하기 전에 1/3 프레임 주기는 종료된다. 이러한 상항에서, 기록은 판독이 다시 개시되기 전에 1/3 프레임 주기 동안 지속된다.
제5도는 프로세서 유니트(12)를 더 상세히 도시한다. 프로세싱 타스크(processing task)는 2개의 기능 유니트(12a, 12c)로 분할되고, 필드 버퍼(12b)는 그들 사이의 데이타 경로 내에 있다. 필드 버퍼(12b)는 칼라 휠이 동기되지 않는 시간 동안에 이미지를 제공하고, 또한 "필드 스프레딩(field spreading)" 기능을 수행한다. 칼라 휠 동기화를 제공하기 위해서 상술한 바와 같이, 프레임 메모리(13b)를 관리하는 대안적인 방법에 있어서, 필드 버퍼(12b)는 동일한 방식으로 관리될 수 있다. 이러한 대안적인 방법은 비디오 신호가 인터레이스될 때에 특히 유용한데, 그 이유는 필드 버퍼(12b)가 프레임 버퍼(13b)보다 전형적으로 작고 저렴하며, 사이즈가 적은 비용으로도 증가될 수 있기 때문이다.
제3도를 다시 참조하면, 수직 동기 신호가 방해되는 시간 동안에 부합되는, 칼라 휠(14a)의 위치의 짧은 불연속이 가정된다. 실제로, 칼라 휠(14a)의 모터(15a)를 구동시키기 위한 한 수단은 수직 동기 신호를 사용한다. 따라서, 위상변경은, 모터(15a)가 구동 신호의 손실을 갖는 동안에, 그리고 모터(15a)가 수직 동기 신호로 재동기된 후에 일시적인 주기가 생기게 한다. 이러한 시간 동안에, 디스플레이된 이미지는 왜곡될 수 있거나, 다른 수단이 디스프레이를 블랭크시킬 수 있다.
제6도는 모터 제어 유니트(15b)를 도시하는데, 이는 수평 동기 신호로부터구동 신호를 유도한다. 후술하는 바와 같이, 이는 칼라 휠의 위상을 점진적으로 조절하는 것과 마찬가지로, 위상 변경 동안에 칼라 휠(14a)의 위치 상의 일시적 효과를 제거한다.
모터 제어 유니트(15b)가 SLM-기초 투사 시스템(10) 용도로 기술되었지만, 수평 동기 신호를 수신하고 칼라 휠을 사용하는 비디오 디스플레이 시스템의 다른 형태도 사용될 수 있다. 예를 들면, 모터 제어 유니트(15b)는 래스터 스캔 디스플레이 시스템에서 구현될 수 있다.
모터 제어 유니트(15b)는 수평 동기 신호를 수신하는 발진기(61)을 포함한다. 설명한 예에서, 수평 동기 신호는 프레임당 525개의 라인을 나타낸다. 후술하는 바와 같이, 발진기(61)은 선정된 주파수 승수만큼 신호를 증배시키기 때문에, n-분할 계수기(65)는 구형파를 발생한다. 이 예에서, 발진기(65)은 수평 동기 신호의 주파수의 4배에서 동작하여, 제1 펄스 신호를 발생한다. 전형적으로, 발진기(61)은 펄스 출력을 위해 제공된 전압 제어 발진기이다.
n-분할 계수기(65)는 발진기(61)로부터 펄스된 신호를 수신한다. 이 계수기는 신호를 프레임당 라인수로 분할한다. 본 기술의 예에서, n=525이다. 결과로서 발진기(61)의 주파수에 승수를 곱한 수직 동기 신호와 동일한 주파수를 갖는 "프레임-펄스(frame-pulsed)" 신호가 발생한다.
다음으로, 제2 n-분할 계수기(65)가 발진기(61)의 1/4 승수인 몇개의 선정된 주파수 젯수에 의해 신호를 분할한다. 이 예에서 승수는 4이고, 계수기(65)의 n값은 2이다. 결과로서 발생한 구형파는 대칭적이고, 수직 동기 신호의 초단 60 프레임의 주파수와 정합하는 초당 60 사이클의 주파수를 갖는다. 이러한 구형파는 증폭되거나 단상 교류 모터(16a)를 구동시키기 위한 필요 조건이 된다.
비록 제6도에는 도시되지 않았지만, 제어 유니트(60)도 또한 직각 위상 모터용 한 쌍의 구동 신호를 제공하는데 사용될 수 있다. 이러한 경우, 발진기(61)은 수평 동기 신호의 주파수의 8배인 주파수를 갖는다. 계수기(65)는 각각 초당 60 사이클의 주파수를 갖지만 서로에 대해 1/2 사이클 위상차를 갖는 2개의 출력 신호들에 대한 4분할 존슨 계수기(divide-by-4 Johnson counter)일 수 있다.
제7도에는 제3도와 동일하지만 과도 주기를 없앤 칼라 휠 위치를 갖는 채널 변화가 도시되어 있다. 제6도에는 또한 모터 제어 유니트(15b)에 의해 생성된 구동 신호 DS도 도시되어 있다. 구동 모터에(16a)에 대해 수평 동기 신호를 사용한 결과로, 위상 변화가 발생할 때, 구동 신호가 현저한 불연속성없이 연속적으로 생성된다. 과도 시간은 신호의 프레임 주기보다는 오히려 라인 주기에 대해 제한된다. 다시 말해, 최대 파열은 525 라인 프레임에 대해 64 μs의 크기에 있는 2개의 수평 동기 펄스들 사이의 시간 주기이다.
모터 제어 유니트(15b)의 다른 장점은 수직 동기 신호에 대해 카라 휠(14a)를 재동기시킬 수 있다는 것이다. 제3도를 다시 참조하면, 위상 변화 후에, 일반적으로, 칼라 휠(14a)는 수직 동기 신호와 동상이 되지 않는다. 기록 포인터가 수직 동기 신호에 의해 구동되는 시스템에서, 칼라 휠이 수직 동기 신호와 이상(out-of phase)이므로 판독 포인터는 현재 디스플레이되고 있는 프레임의 말미에 있는 반면 기록 포인터는 다음 프레임의 초기에 있는 상황이 결과로서 발생한다. 이로 인해메모리 공간이 최대로 사용되게 된다. 그러나, 만일 칼라 휠(14a)의 위상이 수직 동기 신호의 위상에 증가적으로 정합될 수 있다면, 판독 포인터 및 기록 포인터는 서로 매우 근접하게 위치된다. 이는 희망된 위상 관계에 도달할 때까지 계수기(65)의 n값을 중가적으로 증가시키거나 감소시키는 것에 의하는 것과 같은 구동 파형 주기에 대한 작은 변화로 달성된다. 메모리 사용을 최적화하기 위해 상황은 판독 포인터가 메모리(13b)의 각각의 섹션이 임의의 주어진 시간에 1/2만 채워지도록 배치되게 유지될 수 있다.
다른 실시예
비록 본 발명이 특정 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 여기에 한정되지는 않는다. 개시된 실시예들의 다양한 변형들 및 대체 실시예들이 본 분야에 숙련된 자들에게는 명백히 인식될 것이다. 그러므로, 첨부된 특허 청구는 본 발명의 범위내에 포함되는 모든 다른 변형들을 포함하도록 구성되었다.
제1도는 본 발명에 따른 프레임 메모리와 모터 제어 유니트를 갖고 있는 SLM을 기초로 한 투사 디스플레이 시스템의 기본적인 블럭 다이어그램.
제2도는 제1도의 포인터 제어 유니트 및 프레임 메모리와 칼라 휠과의 상호접속을 도시한 도면.
제3도는 위상이 변하기 이전과 이후에 수직 동기 신호, 칼라 휠의 위치 및 SLM에 의해 디스플레이되는 데이타 사이의 위상 관계를 도시한 도면.
제4도는 포인터 제어 유니트가 어떠한 방법으로 칼라 휠과 SLM에 의해 디스플레이되는 데이타 사이에서 동상(in-phase) 관계를 유지하기 위해 사용되는 지를 도시한 도면.
제5도는 본 발명에 따라 관리될 수 있는 필드 버퍼를 도시한 도면.
제6도는 제1도의 모터 제어 유니트 및 수평 동기 신호와 칼라 휠 모터의 상호 접속을 도시한 도면.
제7도는 제6도의 모터 제어 유니트에 생성된 구동 신호 및 칼라 휠 위치와 거의 일정한 위상 관계를 도시한 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 시스템 11 : 신호 인터페이스 유니트
12 : 신호 처리 유니트 13 : 디스플레이 전자 유니트
13a : 데이타 포맷기 13b : 프레임 메모리
13c : SLM 14 : 광학 유니트
15 : 제어 유니트 15a : 포인터 제어 유니트
15b : 모터 제어 유니트 16 : 메카니컬 유니트
16a : 모터 21 : 신호 프로세서 유니트

Claims (21)

  1. 공간 광 변조기(SLM)와 모터 구동 칼라 휠을 사용하여, 상기 SLM에 이용 가능한 데이타와 상기 SLM에 관한 모터 구동 칼라 휠의 위치 사이에 칼라 위상 관계가 존재하게 하는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리에 있어서,
    상기 SLM에 의해 디스플레이될 각각의 칼라를 나타내는 데이타를 저장하기 위한 개별적으로 어드레스 가능한 섹션을 구비하여, 선택된 섹션으로부터의 데이타가 주어진 순간에 판독될 수 있게 하는 메모리; 및
    데이타가 판독될 프레임 메모리 내의 어드레스를 나타내는 판독 포인터를 발생시키고, 상기 SLM에 관한 상기 칼라 휠의 현재 위치를 나타내는 상기 칼라 휠 모터로부터의 귀환 신호에 응답하여 상기 어드레스와 판독 타이밍을 결정하기 위한 포인터 제어 유니트
    를 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비디오 신호의 위상 변화 시에 데이타를 저장하기 위한 기록 오버플로우 메모리(write overflow memory)를 더 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리.
  3. 제1항에 있어서, 상기 메모리는 데이타의 비트 플레인(bit-plane)을 저장하기 위한 한 셋트의 메모리 플레인(memory-plane)을 갖는 프레임 메모리인 비디오디스플레이 시스템용 메모리.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메모리의 각각의 섹션은 교번 기록 및 판독 버퍼를 갖는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리.
  5. 제1항에 있어서, 상기 포인터 제어 유니트는, 데이타가 상기 메모리에 기록될 어드레스를 나타내는 기록 포인터를 발생시키기 위한 수단을 갖는 비디오 디스플레이 시스템용 메모리.
  6. 공간 광 변조기(SLM)와 모터 구동 칼라 휠을 사용하여, 상기 SLM에 이용 가능한 데이타와 상기 SLM에 관한 모터 구동 칼라 휠의 위치 사이에 칼라 위상 관계가 존재하게 하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법에 있어서,
    메모리에 데이타를 저장하는 단계;
    상기 SLM에 관한 상기 칼라 휠의 칼라 경계의 위치를 검출하는 단계; 및
    판독 포인터를 발생시켜, 상기 칼라 휠의 상기 칼라가 상기 SLM의 전방에 있을 때에, 상기 경계에 뒤이어 상기 칼라 휠의 칼라를 나타내는 데이타가 상기 메모리로부터 동시에 판독되게 하는 단계
    를 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 각각의 단계들 동안에 일정한 속도로 상기 칼라 휠을회전시키는 단계를 더 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 칼라 휠의 알려진 경계가 알려진 위치에 있게될 때까지, 상기 메모리로부터 상기 SLM으로의 데이타 판독을 지연시키는 단계를 더 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 판독을 지연시키는 단계 동안에 상기 메모리에 데이타를 기록하는 단계를 더 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법.
  10. 제6항에 있어서, 비디오 신호의 수평 동기 신호를 사용하여 상기 칼라 휠에 대한 구동 신호를 발생시키는 단계를 더 포함하는 비디오 디스플레이 시스템용 프레임 메모리 관리 방법.
  11. 모터 구동 칼라 휠을 사용하여, 수평 동기 신호와 수직 동기 신호를 갖는 비디오 신호로부터 칼라 이미지의 프레임을 디스플레이하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트에 있어서,
    상기 수평 동기 신호를 수신하고, 상기 수평 동기 신호의 주파수에 주파수 승수를 곱한 주파수를 갖고 있는 제1 펄스 신호를 발생시키기 위한 발진기;
    상기 발진기로부터 상기 제1 펄스 신호를 수신하고, 상기 교번되는 신호를 각각의 프레임의 라인 수와 동일한 값으로 분할하여, 프레임 펄스 신호를 발생시키는 제1 n-분할 계수기; 및
    상기 프레임 펄스 신호를 수신하고, 상기 프레임 펄스 신호를 미리 정해진 주파수 젯수로 분할하여, 상기 수직 동기 신호와 동일한 주기를 갖는 구형파 신호를 발생시키도록 제2 n-분할 계수기
    를 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  12. 제11항에 있어서, 상기 발진기는 상기 수평 동기 신호의 주파수의 4배의 주파수로 상기 제1 펄스 신호를 발생시키고, 상기 제2 n-분할 계수기는 상기 프레임 펄스 신호를 2로 분할하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  13. 제11항에 있어서, 상기 발진기가 전압 제어 발진기인 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  14. 제11항에 있어서, 상기 구형파 신호를 위상 모터 구동용의 2개의 이상(out-of-phase) 신호로 변환하기 위한 수단을 더 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제2 n-분할 계수기가 2개의 구형파 신호를 제공하기위한 존슨(Johnson) 계수기인 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  16. 제11항에 있어서, 상기 제1 n-분할 계수기가 한 가지 값 이상의 n으로 변경될 수 있는 디그플레이 시스템용 칼라 휠 모터 제어 유니트.
  17. 모터 구동 칼라 휠을 사용하여, 수평 동기 신호와 수직 동기 신호를 갖는 비디오 신호로부터 칼라 이미지의 프레임을 디스플레이하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터에 구동 신호를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 수평 동기 신호를, 상기 수평 동기 신호의 주파수에 주파수 승수를 곱한 주파수를 갖는 제1 펄스 신호로 변환하는 단계;
    상기 제1 펄스 신호를 각각의 프레임 내의 라인 수와 동일한 값으로 분할하여, 프레임 펄스 신호를 발생시키는 단계;
    상기 프레임 펄스 신호를 선정된 주파수 젯수로 분할하여, 상기 수직 동기 신호와 동일한 주기를 갖는 구형파 신호를 발생시키는 단계; 및
    상기 구형파로부터 유도된 구동 신호로 상기 칼라 휠 모터를 구동시키는 단계
    를 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터용 구동 신호 제공 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 주파수 승수는 4이고, 상기 주파수 젯수는 2인 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터용 구동 신호 제공 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 구형파 신호를 2개의 이상 구형파 신호로 분할하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터용 구동 신호 제공방법.
  20. 제17항에 있어서, 상기 제1 n 분할 계수기의 상기 젯수 값을 변경시켜, 상기 구형파의 위상을 변경시키는 단계를 더 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터용 구동 신호 제공 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 젯수 값을 변경시켜, 상기 구형파와 상기 수직동기 신호 사이에서 원하는 위상 관계를 점진적으로 얻는 단계를 반복하는 단계를 더 포함하는 디스플레이 시스템용 칼라 휠 모터용 구동 신호 제공 방법.
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