KR100376239B1 - 순차적컬러이미징을위한방법및장치 - Google Patents

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Abstract

프로세서(22)가 메모리(24) 및 수신기(27)에 결합되어 있는 순차적 컬러 시스템이 제공된다. 영상들은 광원(28)으로부터 컬러 휘일(30)을 통하여 DMD 배열(26)로 광을 비춤으로써 생성된다. DMD 배열(26)로부터의 광은 스크린(32)상에 비춰진다. 컬러 휘일(30)의 속도 및 제조를 조정함으로써 컬러 분리는 상당히 감소하거나 제거된다. 또한 CRT 기술등과 같은 다른 기술에도 적용할 수 있는 순차적 이미징 기술도 개시되어 있다.

Description

순차적 컬러 이미징을 위한 방법 및 장치{Method And Apparatus For Sequential Color Imaging}
본 발명은 일반적으로 이미징 시스템(imaging system)에 관한 것으로서, 특히, 순차적 컬러 이미징(sequential color imaging)을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
이미징 기술 분야에서는, 영상(image)의 질은 높이면서도 동시에 비용과 복잡성을 낮춰야할 필요가 상당히 있다. 불행하게도, 이들 목표는 종종 상충된다. 예를 들어, 순차적 컬러 시스템으로 알려진 특정 종류의 이미징 시스템은 다른 이미징 시스템보다 비용 및 복잡성은 낮지만 반면에 영상의 질이 떨어진다.
순차적 컬러 시스템은 1/60초동안 지속되는 하나의 영상 프레임에 적색, 녹색 및 청색광을 순차적으로 레이다운(lay down)함으로써 영상을 생성한다. 비순차적 컬러 시스템(non-sequential color system)에서는, 적색, 녹색 및 청색광이 동시에 레이다운된다. 그러므로, 비순차적 컬러 시스템은 순차적 컬러 시스템보다 약 3배의 하드웨어를 필요로 하며 복잡성도 약 3배 증가한다.
순차적 컬러 시스템과 비순차적 컬러 시스템을 구별하는 좋은 예는 공간적 광 변조기(spatial light modulator)("SLM") 프로젝션 시스템(projection system)에 의하여 제공된다. 한 형태의 SLM 이미징 시스템은, 프로젝션 스크린 상으로 광을 반사시키거나 프로젝션 스크린 밖으로 광을 반사시키기 위하여 변형가능 미러 장치(deformable mirror device : "DMD") 등과 같은 개별 요소의 배열(array)을 사용한다. 비순차적 컬러 시스템에서는, 적색, 녹색 및 청색 광 각각에 대하여 하나씩 3개의 DMD 배열을 병렬로 사용하고 있다. 그와 반대로, 순차적 컬러 시스템 SLM 장치는 이와 같은 배열을 단지 하나만 필요로 하는데, 적색, 녹색 및 청색 광이 단 하나의 DMD 배열에 의하여 순차적으로 반사된다. 비순차적 컬러 시스템에서 이와 같은 배열 3개를 필요로 하므로 순차적 컬러 시스템에서 필요로 하는 DMD 배열 및 부수적 하드웨어가 3배로 늘어난다.
그러나, 상기한 바와 같이, 순차적 컬러 시스템은 어떤 제한을 가지고 있다. 이와 같은 제한의 하나로서 컬러 분리(color separation)가 있다. 컬러 분리는, 순차적 컬러 시스템에서 이미징된 물체가 프로젝션 스크린을 가로질러 이동하고 사람의 눈이 그를 따라갈 때에 발생한다. 제1도 내지 제3도는 컬러 분리의 문제를 설명하고 있다.
제1a도는 프로젝션 스크린(projection screen)(10)과 이 스크린(10)을 가로질러 이동하는 이미징된 물체(imaged object)(12)를 도시하고 있다. 제1b도에는 5개의 다른 시간 구간에서의 물체(12)의 여러가지 위치를 도시하고 있다, 이 시간 구간 각각은 하나의 영상 프레임에 해당한다. 적색, 녹색 및 청색의 순서로 컬러를 레이다운하는 순차적 컬러 시스템에서, 물체(12)는 먼저 적색을 레이다운하고 그 다음에 녹색을, 그 다음에 청색을 레이다운함으로써 생성된다. 그러므로, 물체가 이동할 때에, (물체의 이동에 대하여) 그 물체(12)의 선단 엣지(leading edge)는 적색으로 나타나는 반면, 그 물체의 후단 엣지(trailing edge)는 청색으로 나타난다. 이 현상을 컬러 분리라고 한다.
제2도 및 제3도는 어떻게 컬러 분리가 일어나는지를 설명한다. 제2도에 도시된 바와 같이, 이미징 프레임의 약 1/3동안에 적색이 먼저 스크린 상에 레이다운된다. 적색 광이 턴오프(turn off)된 이후에, 녹색 광이 그 다음에 컬러 프레임의 약 1/3 동안에 턴온되고 그 다음에 녹색이 턴오프되고 청색이 컬러 프레임의 나머지 1/3 동안에 턴온된다. 제2도에 도시된 바와 같이, 인지된 광의 세기(intensity)는 광이 턴오프된 이후에 점근적으로 약해진다. 이와 같은 점근적 감소는 사람의 눈이 "메모리"를 가지고 있다는 사실을 설명해주는데, 이에 따라서 사람의 눈은 광이 사라진 이후에 잠시동안(시상수동안) 계속하여 광을 인지할 수 있게 된다.
컬러 분리의 문제는 순차적 컬러 시스템에서 사람의 눈이 이동하는 물체를 따라갈 때에만 발생한다. 제3도에 도시된 바와 같이, 사람의 눈이 이동하는 물체를 따라가지 않는 경우에는, 이동하는 물체로부터의 광의 각 영상 프레임은 그 물체가 이동함에 따라 망막의 다른 위치에 맺히게 된다. 이와 같이, 각 영상 프레임에 대하여, 적색이 인지되기 이전에 녹색 및 청색 광이 한 위치에 레이다운되고 적당한 컬러가 인지된다. 그 다음의 영상 프레임으로부터의 광은 그 다음에 망막의 다른 위치에 맺히게 되고 적당한 컬러가 또다시 인지된다. 그러나, 눈이 물체를 따라가는 경우에는, 그 물체로부터의 적색 광은 항상 망막의 한 위치에 맺히게 되고 청색 광은 항상 망막의 다른 위치에 맺히게 되며 녹색 광은 항상 망막의 또다른 위치에 맺히게 된다. 이들 각각의 위치는 각 컬러 서브프레임의 일시적 분리로 인하여 서로 옵셋(offset)되곤 한다. 그러므로, 이동하는 물체의 선단 엣지는 항상 적색으로 나타나는 반면, 그의 후단 엣지는 항상 청색으로 나타난다. 이것은 예를 들어 청색 및 녹색이 선단 엣지에 레이다운되기 이전에 눈이 이동하기 때문에 발생한다. 물체가 더 빠르게 이동하게 되면, 컬러 분리는 더욱 커지게 되는데 그 이유는 한 영상 프레임으로부터 그 다음의 영상 프레임으로 물체가 이동하는 거리가 그 다음에 더욱 커지게 되기 때문이다.
컬러 분리는 물체가 더욱 빠르게 이동할수록 더욱 복잡해진다. 상기한 바와 같이, 적색 그 다음에 녹색 그 다음에 청색을 레이다운하는 순차적 컬러 시스템의 경우, 선단 엣지는 적색으로 나타나며 후단 엣지는 청색으로 나타난다. 그러나, 물체의 속도가 증가함에 따라, 선단 엣지가 적색으로 나타날 뿐만 아니라 선단 엣지 바로 뒤의 물체의 영역은 적색과 녹색의 결합으로 나타난다. 마찬가지로, 후단 엣지의 바로 앞의 영역은 청색과 녹색의 결합으로 나타난다.
컬러 분리의 문제는 이동하는 물체와 그의 배경이, 높은 콘트라스트(high contrast)에 있는 때에 (예를 들어, 흑색 배경에 대하여 백색 물체가 이동하거나 백색 배경에 대하여 흑색 물체가 이동하는 경우에) 가장 눈에 띈다. 사람의 눈이 이와 같은 이동하는 물체를 따라가는 경우의 일 예로서, 배경에 대하여 높은 콘트라스트에 있는 유니폼을 입고 있는 운동 선수를 사람의 눈이 따라가는 스포츠 경기, 사람의 눈이 댄서를 따라가는 댄스 프리젠테이션(dance presentation) 및 그 밖의 이와 유사한 경우가 포함된다.
그러므로, 인지된 컬러 분리를 감소시킴으로써 보다 양질의 영상을 제공하는 순차적 컬러 시스템을 필요로 한다.
본 발명의 제시한 바에 따르면, 종래의 기술의 이미징 시스템이 가지고 있는 단점 및 문제점들을 실질적으로 제거 또는 감소시키는 방법 및 장치가 제공된다.
특히, 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임, 제2 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임 및 제3 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임이 생성되는 순차적 이미징 방법이 개시된다. 이와 같이 컬러 서브프레임을 생성함으로써 컬러 분리가 현저히 감소된다.
본 발명의 또다른 실시예에서는, 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임, 제2 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임 및 제3 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임이 생성된다. 이 실시예에서는 예를 들어 제3 컬러의 컬러 서브프레임의 전후에 각각 하나씩 제2 컬러의 컬러 서브프레임이 2개 생성될 수 있다.
본 발명의 또다른 실시예에서는, 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 컬러 서브 프레임, 제2 컬러의 컬러 서브프레임 및 제3 컬러의 컬러 서브프레임이 생성되는 순차적 이미징 방법이 제공된다. 그 다음의 영상 프레임동안에, 컬러 서브프레임이 생성되는 순서는 거꾸로 된다.
또한 광원이 컬러 휘일(color wheel)을 통하여 광을 발산하는 순차적 이미징 시스템이 제공된다. 복수의 개별 요소들을 포함하는 공간적 광 변조기는 컬러 휘일로부터의 광을 스크린 상으로 반사한다. 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임, 제2 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임 및 제3 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임이 생성되도록 광원, 컬러 휘일 및 공간적 광 변조기를 제어하는 프로세서가 제공된다.
본 발명의 중요한 기술적 이점은 한 영상 프레임 내의 컬러 서브프레임의 수를 증가시켜 한 컬러가 인지되는 시간 양을 감소시킴으로써 컬러 분리가 현저히 감소한다는 것이다. 본 발명의 다른 중요한 기술적 이점은 순차적 이미징 시스템에서의 컬러 분리를 더욱 감소시키기 위하여 컬러 혼합 기술(color blending technique)을 사용할 수 있다는 사실이다.
본 발명 및 본 발명의 이점을 더욱 완전히 이해하기 위하여, 유사한 참조번호가 유사한 특징부를 나타내고 있는 첨부된 도면과 관련하여 기재된 이하의 설명을 참조하기 바란다.
제1a도 내지 제3b도는 본 발명의 배경과 관련하여 기재된 것이며 순차적 컬러 시스템에서의 컬러 분리의 문제를 설명하고 있다. 순차적 컬러 시스템은 SLM 기술(이의 일부가 DMD 기술임) 및 CRT 기술을 포함한 수많은 다른 기술들을 포함한다. 순차적 컬러 시스템의 특정 응용 분야로는 특히 종래의 컬러 텔레비젼(NTSC, PAL, SECAM 그 밖의 다른 포맷등), 종래의 광폭 텔레비젼, 고선명 텔레비젼, 산업용 프로젝터(projector), 가정용 프로젝터 및 영화 프로젝터 등의 응용분야 등이 있다.
제4도는 본 발명의 특정 응용분야의 블럭선도를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 순차적 컬러 이미징 시스템(20)은 DMD 이미징 시스템을 제어하는 프로세서(22)를 포함한다. 프로세서(22)는 메모리(24) 및 DMD 배열(26)에 결합된다. 메모리(24)는 또한 DMD 배열(26)로의 직접 메모리 입력을 위하여 DMD 배열(26)에 결합될 수도 있다. 프로세서(22)는 또한 수신기(27)에 결합될 수도 있다. 수신기(27)는 케이블 시스템 또는 무선파를 통하여 전송된 아날로그 또는 디지탈 비디오 영상과 같은 영상 입력을 수신한다. 수신기(27)로부터의 데이타는 메모리(24)에 저장된다. 메모리(24)는 또한 예를 들어 영상 입력이 디지탈 영상 데이타로 전송되는 때에는 영상 입력으로부터 직접 입력을 수신할 수도 있다. 수신기(27)가 수신한 영상 입력 데이타는 프로세서(22)에 의하여 처리되어 DMD 배열(26), 광원(28) 및 컬러 휘일(30)과의 동작을 위하여 적당한 포맷으로 변환될 수 있다.
프로세서(22)는 광원(28)으로부터의 광이 컬러 휘일(30)을 통하여 전송되어 DMD 배열(26)에서부터 스크린(32)상으로 반사되도록 광원(28), 컬러 휘일(30) 및 DMD 배열(26)을 제어한다.
제4도의 이미징 시스템(20)은 후방 프로젝션(rear projection) 또는 전방 프로젝션(front projection) 시스템 중 하나일 수 있다. 게다가, 상기한 바와 같이, 본 발명은 여러가지 기술에 적용되며 제4도에 도시된 특정 예는 예시적인 것에 불과하다.
제5a도 내지 제5d도는 본 발명이 제시한 바에 따라 구성된 컬러 휘일(30)의 여러 가지 실시예를 나타낸다. 컬러 휘일(30)은 순차적 컬러 필드(sequential color field)가 DMD 배열(26)로부터 스크린(32) 상으로 반사될 수 있도록 회전한다. 컬러 휘일(30)은 본 발명을 설명하는데 사용되며, 컬러 휘일(30)과 관련하여 논의된 기술들은 다른 장치들을 제어하는데 사용될 수 있다는 것으로 이해된다. 예를 들어, 3개의 광원, 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원은 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 필드를 생성하기 위하여 하나의 DMD 배열과 함께 사용될 수 있다. 마찬가지로, CRT 시스템에서 적색, 그 다음에 녹색, 그 다음에 청색을 생성하는데 사용하는 전자 비임은 다음과 같은 순서를 밟는다.
제5a도에 도시된 바와 같이, 컬러 휘일(30)에는 3개의 컬러 필드, 적색, 녹색 및 청색이 제공되어 있으며 그 각각은 컬러 휘일(30)의 유용한 부분의 약 1/3이 된다. 한 영상 프레임동안에, 일반적으로 1/60초 동안에, 종래의 시스템은 컬러 휘일(30)을 영상 프레임 하나당 30번 또는 분당 3600 회전수(RPM)의 속도로 회전시킨다. 이와 같은 시스템에는, 적색, 녹색 및 청색 각각에 대하여 하나씩 3개의 컬러 서브프레임이 있으며 각 영상 프레임은 제5a도에 도시된 종래의 프레임 동기화(SYNC) 포인트에서 시작된다(동기화된다).
본 발명의 한 실시예에서, 종래의 프레임 SYNC는 제5a도에 도시된 바와 같이 적색 서브프레임의 중간부분으로 이동한다. 이 개량된 프레임 SYNC에 있어서, 컬러 휘일은 3600 RPM으로 회전한다. 프레임 SYNC를 적색 서브프레임의 중간으로 이동시킴으로써 컬러 시퀀스는 적색 서브프레임 1/2, 녹색 서브프레임 1, 청색 서브 프레임 1 및 적색 서브프레임 1/2로 된다. 그 결과 사람의 눈이 이동하는 물체의 선단 엣지에서 적색을 인지하는데 걸리는 시간은 반으로 줄어든다. 그러므로, 사람의 눈은 적색과 녹색을 보다 신속하게 혼합하기 시작하고 따라서 종래의 시스템 보다 소망의 컬러에 더 가까운 선단 엣지를 제공한다. 이러한 개량된 프레임 SYNC 에서, 적색 서브프레임은 2개의 서브프레임으로 분할되며 그 하나는 녹색 서브프레임 앞에 오며 다른 하나는 청색 서브프레임 다음에 온다. 이와 같이, DMD 배열(26)의 미러(mirror)는, 적색 서브프레임이 비디오 프레임의 시작 부분에서 한번 셋팅(set)된 후 청색 서브프레임 다음에 완성되는 사실로부터 추가의 시간에 셋팅되어야 한다. 프레임 SYNC는 또한 청색 또는 녹색 컬러 서브프레임의 중간에 위치할 수도 있음을 알아야한다.
제5a도는, 컬러 휘일이 더 높은 속도로 회전하는 것을 제외하고는 영상 프레임이 종래의 비디오 프레임과 동일한 위치에서 시작되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이러한 더 높은 속도는 선단 엣지가 상기한 예에서의 적색과 같은 특정의 컬러가 되는 시간을 감소시키게 된다. 예를 들어, 컬러 휘일을 종래 속도의 2배로, 즉 7,200 RPM으로 회전시킴으로써, 하나의 영상 프레임은 2개의 적색 서브프레임, 2개의 녹색 서브프레임 및 2개의 청색 서브프레임을 포함하게 된다. 서브프레임의 순서는 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색이 된다. 이와 같은 체계를 실현하기 위하여 종래의 시스템의 컬러 서브프레임 각각은, 각각이 종래의 컬러 서브 프레임의 절반정도로 지속되는 2개의 서브프레임으로 분할된다. 실험에 의하면, 컬러 서브프레임의 시퀀싱은 컬러 분리의 인지를 제거하기 위하여 종래 속도의 4배로 증가되어야만 한다. 그러나, 종래 속도의 2배 등과 같이 더 낮은 속도를 사용하면 컬러 분리의 인지가 개량되지만, 완전하게 제거되지는 않는다. 속도가 증가함에 따라 복잡성 및 비용은 증가하게 되고 따라서 특정 애플리케이션이 어느 정도 속도를 증가하는 것이 적당한지를 명령한다.
제5b도는 컬러 휘일(30)이 각각이 컬러 휘일(30)의 유용한 영역의 약 1/6이 되는 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색 및 청색의 시퀀스를 가지는 6개의 컬러 서브프레임으로 분할되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 이 컬러 휘일은 제5b도에 도시된 바와 같이 종래의 속도 3,600 RPM로 회전하며 동기화된다. 제5b도의 실시예는 제5a도와 관련하여 논의한 더 높은 속도의 실시예와 동일한 이점을 가지는데, 그 이유는 각 컬러 서브프레임의 시간 길이는 종래 시스템의 시간 길이의 절반이기 때문이다. 제5b도의 실시예는 컬러 휘일을 구동하기 위하여 종래의 모터를 사용할 수 있는데, 그것은 종래의 속도 3,600 RPM으로 회전하기 때문이다. 그러나, 제5b도의 실시예는 제5a도의 실시예와 비교하여 약간의 밝기 감소가 발생하는데 이는 광원의 블랭킹 시간(blanking time)(컬러 서브프레임 사이의 전이(transition)를 할 수 있도록 하기 위한 것)이 증가하였기 때문이다.
제5b도에 도시된 특정의 컬러 휘일은 또한 3,600 RPM보다 더 높은 속도로 회전할 수 있으며, 그 결과 더욱 짧은 시간 길이를 가지는 컬러 서브프레임이 된다. 컬러 서브프레임이 제공되는 속도를 증가시킴으로써 컬러 분리를 상당히 감소시키거나 제거할 수 있게 된다.
제5c도는 컬러 휘일(30)이 다음과 같이 분할되는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 컬러 휘일의 약 1/3은 적색이고, 컬러 휘일의 약 1/3은 청색이며, 컬러 휘일의 약 1/3은 녹색. 그러나, 녹색은 2개의 별도의 섹션으로 분할되어 그 각각은 컬러 휘일의 유용한 영역의 약 1/6이고 각도상 컬러 휘일(30)의 적색과 청색 부분 사이에 배치되어 있다. 프레임 SYNC는 컬러 휘일의 적색 부분의 중간에 제공되어 있다. 따라서, 한 영상 프레임동안, 시퀀스는 적색 서브프레임 1/2, 녹색 서브프레임 1/2, 청색 서브프레임 1, 녹색 서브프레임 1/2, 및 적색 서브프레임 1/2가 된다. 이 실시예는 제5a도와 관련하여 논의된 제1 실시예와 유사하나 녹색 서브프레임이 청색 서브프레임을 둘러싸는 2개의 서브프레임으로 분할된 점이 다르다. 이것은 특히 적색, 녹색, 및 청색 광이 서로 다른 인지상의 가중치(perceptual weighting)를 가지기 때문에 효율적이다. 일반적으로, 사람의 눈은 적색 광보다는 녹색 광을 더 잘 인지하며 청색 광을 가장 인지하지 못한다. 테스트의 결과를 볼때, 녹색 광은 청색 광 보다 약 5배 더 잘 인지되며, 녹색 광은 적색 광의 거의 2배 더 잘 인지된다. 따라서, 제5c도의 실시예에서 녹색 광을 2개의 컬러 서브프레임으로 분할함으로써 컬러 혼합이 더 양호하게 달성된다.
제5c도에 도시된 다른 실시예에 있어서, 청색 컬러 서브프레임의 중간에 그대신에 프레임 SYNC가 있을 수 있다. 적색 컬러 서브프레임의 중간이 아니라 오히려 청색 서브프레임의 중간에서 각 비디오 프레임을 동기화하는 것은 이동하는 물체의 선단 엣지 및 후단 엣지에 청색 광이 있게 한다. 상기한 바와 같이, 청색은 사람의 눈이 가장 인지하지 못하며 따라서 이 실시예는 컬러 분리의 인지가 더욱 감소하게 된다.
제5c도와 관련하여 논의된 이 두 실시예에서, 컬러 휘일의 속도는 또한 증가할 수 있으며, 그 결과 컬러 분리가 더욱 감소되게 되지만 상기한 바와 같이 복잡성이 증가한다.
제5d도는 컬러 휘일이 제5c도의 컬러 휘일과 유사하게 구성된 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 그러나, 컬러 휘일은, 컬러 휘일이 한번 회전하는 기간 내에 2개의 비디오 프레임이 기록될 수 있도록 하는 속도로 회전한다. 예를 들어, 1/60초의 종래의 영상 프레임에 있어서, 제5d도의 컬러 휘일(30)은 1,800 RPM으로 회전한다. 이와 같이, 2개의 프레임 SYNC가 한 회전마다 필요하게 된다. 제5d도에도시한 바와 같이, 프레임 SYNC를 적색 컬러 서브프레임의 중간 및 청색 컬러 서브프레임의 중간에 배치함으로써 컬러 분리의 인지가 상당히 감소된다. 제5d도의 컬러 휘일(30)의 경우 종래의 시스템에서와 같이 한 영상 프레임의 시퀀스는 적색, 녹색, 청색이다. 그러나, 그 다음의 영상 프레임 시퀀스는 청색, 녹색, 적색이 된다. 각 영상 프레임에 대한 이와 같은 대용적인 시퀀스로 인해, 이동하는 물체의 선단 엣지는 영상 프레임 주파수의 절반의 속도(예를 들어, 60Hz의 영상 프레임 주파수에 대하여 30Hz의 플리커(fliker))로 적색에서 청색으로 또한 청색에서 적색으로 플리커링(flikering)하게 된다. 이동하는 물체의 후단 엣지는 동일한 플리커를 갖게 된다. 이 플리커는 (예를 들어, 자홍색(magenta)과 같은) 적색과 청색의 결합 또는 플리커로서 인지된다. 그 결과 이동하는 물체의 선단 엣지 및 후단 엣지는 종래의 시스템보다 실제의 컬러(true color)에 더 가깝게 된다. 게다가, 이동하는 물체가 방향을 바꾸게 될 때는, 선단 엣지 및 후단 엣지는 종래의 시스템에서와 같이 컬러를 "질환"(switch)하지 않는다.
상기에서 논의한 바와 같이, 제5a도 내지 제5d도에 도시한 컬러 휘일의 예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로써 컬러 프레임을 시퀀싱하는 기술을 나타내고 있다. 이들 시퀀싱 기술들은 CRT 기술 등의 다른 기술 분야에도 적용할 수 있다. 게다가, 상기한 예들은 특정의 위치에 있는 프레임 SYNC를 개시하고 있다. 예를 들어, 제5b도의 실시예에서 프레임 SYNC는 청색 컬러 서브프레임과 적색 컬러 서브 프레임 사이에서 발생하는 것으로 도시되어 있다. 프레임 SYNC는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 예를 들어 녹색과 청색 컬러 서브프레임사이에서 이동될 수 있다.
제6도는 상기 논의한 기술을 확장하는데 사용할 수 있는 본 발명의 다른 측면을 나타내고 있다. 어떤 DMD 기반 이미징 시스템에서는, 어떤 컬러의 세기는 배열의 미러들의 펄스폭 변조에 의하여 생성된다. 예를 들어, 중간 레벨의 녹색을 발생하기 위하여, 미러는 컬러 서브프레임의 절반동안에는 온(on)일 수 있는데, 여기서 전체 온 시간은 다른 길이를 갖는 몇개의 온-오프 시퀀스의 결과이다. 온-오프 시간은 메모리에 저장된 비트에 의하여 제어된다. 최상위 컬러 세기 비트(most significant color intensity bits)의 온 시간을 컬러 세그먼트 각각에 걸쳐 배분함으로써, 추가의 컬러 혼합 및 그 결과 인지된 컬러 분리의 감소가 달성될 수 있다. 프로세서(22)는 DMD 배열의 펄스폭 변조를 제어한다. 제6도는 이 기술의 특정 일 예를 나타낸다.
도시한 바와 같이, 영상 프레임은 6개의 컬러 서브프레임, 즉, 청색 2개, 녹색 2개 및 적색 2개로 분할된다. 청색, 녹색, 적색, 적색, 녹색, 청색의 특정 시퀀스는 제5c도에 도시된 제2 실시예에 해당하지만, 도시된 기술은 제5도와 관련하여 논의된 기술 중 하나에 적용된다는 것을 알아야한다.
제6도에서 알 수 있는 바와 같이, 청색, 녹색 및 적색 서브프레임 각각의 펄스폭 변조에 대한 최상위 비트는, 다른 컬러에 가능한 한 근접하도록 턴온된다. 예를 들어, 녹색 컬러 서브프레임에 대한 최상위 비트는, 청색에서 녹색으로의 전이 및 녹색에서 적색으로의 전이에 시간상 가능한 한 근접하도록 턴온된다. 마찬가지로, 청색 서브프레임에 대한 최상위 비트는 녹색에서 청색으로의 전이 및 청색에서 적색으로의 전이에 시간상 가능한 한 근접하도록 턴온된다. 적색의 최상위 비트에대하여도 또한 마찬가지이다. 게다가, 최상위 비트 이외의 비트들도, 컬러 혼합을 증가시키기 위하여 컬러 전이에 가능한 한 근접하도록 턴온된다.
제7a도 및 제7b도는 상기에서 논의한 기술들을 포함하는 분리 리셋(split reset) DMD 프로젝터 시스템에 대하여 비트 패턴을 패킹할 수 있는 기술을 설명한다. 1993년 1월 8일 출원하여 텍사스 인스트루먼트사에 양도된 발명의 명칭이 "공간적 광 변조기에 대한 픽셀 제어 회로"인 미국 특허출원 제08/002,627호(TI-17333)는 분리 리셋 DMD 영상 시스템을 개시하고 있으며, 참조로서 본 발명에 포함된다. 일반적으로, 분리 리셋 DMD 시스템은 DMD 배열을 다수의 리셋 그룹으로 분할한다. 예를 들어, 하나의 배열은 각각 25,000 미러를 갖는 16개의 리셋 그룹으로 분할될 수 있다. 하나의 메모리 셀이 각 리셋 그룹 내의 하나의 미러를 제어하며, 따라서 2개의 리셋 그룹의 어떤 미러도 동시에 변경될 수 없다. 컬러 세기를 발생하기 위하여 펄스폭 변조를 사용하는 경우, 한 비트 위치로부터의 한 리셋 그룹의 모든 비트들은 메모리로 로드되어 그 리셋 그룹은 그 다음에 로드된 비트에 따라서 변경된다. 예를 들어, 8비트 펄스폭 변조의 경우, 리셋 그룹에 대한 8번째 위치의 비트 모두는 동시에 로드된다. 그 다음에 메모리는 다른 리셋 그룹에 대한 펄스폭 변조 비트로 로드되며, 그 리셋 그룹은 메모리의 그 로드에 따라서 변경되고, 각 리셋 그룹의 모든 펄스폭 변조 비트들이 하나의 영상 프레임 내에서 실행되고 로드되도록 이러한 사이클은 계속된다. 비트 패킹(bit packing)은 제4도의 프로세서(22)및 메모리(24)에 의하여 행해진다. 메모리(24)는 DMD 배열(26)과 분리되어 있거나 또는 일체로 되어 있을 수 있다.
분리 리셋 그룹의 로딩을 그래프로 나타낸 것이 제7a도에 나타나 있다. 제7a 도의 평행사변형으로 도시된 바와 같이, 첫번째 리셋 그룹은 포인트(40)에서 특정 비트와 함께 로드된다. 마지막 리셋 그룹은 포인트(42)에서 특정 비트와 함께 처음으로 로드된다. 시간이 흐름에 따라, (어느 두 리셋 그룹도 동시에 변경될 수 없으므로) 각 리셋 그룹에 대한 모든 펄스폭 변조 비트들은 상이한 시간에 로드된다. 첫번째 리셋 그룹은 포인트(44)에서 그의 펄스폭 변조의 모든 비트를 완료하는 반면, 마지막 리셋 그룹은 포인트(46)에서 그의 펄스폭 변조의 모든 비트들을 완료한다.
본 발명, 예를 들어, 각 영상 사이클동안에 2개 이상의 컬러 서브프레임이 있는 제5a도, 제5b도 및 제5c도에 도시된 실시예들의 경우에, 분리 리셋 DMD에 대한 비트 패킹이 제7b도에 도시한 바와 같이 행해진다. 제7b도는 특히 시퀀스가 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색일 수 있는 제5a도의 속도가 증가된 실시예를 나타내고 있다. 첫번째 적색 컬러 서브프레임에서, 제1 리셋 그룹은 제7a도에 도시된 바와 같이 포인트(40)에서 로드된다. 마찬가지로, 마지막 리셋 그룹은 제7a도에서 나타낸 바와 같이 포인트(42)에서 처음으로 로드된다. 특정 비트는 그 다음에 녹색 서브프레임이 시작하는 포인트(48)가 될 때까지 분리 리셋 그룹의 각각에 로드된다. 포인트(48)와 녹색 서브프레임의 시작부분 사이의 공간은 컬러 휘일 상의 컬러들 사이의 전이에 필요한 블랭킹 시간이다.
제7b도의 적색 컬러 서브프레임의 끝은 수직이며 제 7a도에서와 같이 경사진 것이 아닌데 그 이유는 모든 분리 리셋 그룹의 모든 미러들은 동시에 동일한 위치로 리셋 될 수 있기 때문이다. 두번째 적색 컬러 서브프레임동안에, 분리 리셋 그룹들은 첫번째 적색 컬러 서브프레임의 끝에서 아직 완료되지 않은 펄스폭 변조를 완료하기 위하여 로드된다. 이것은 두번째 적색 컬러 서브프레임에 대한 분리 리셋 그룹들을, 제7a도에서 적색 서브프레임의 절반이 완료되는 것과 역순으로 로딩 함으로써 달성된다. 이와 같이, 펄스폭 변조 비트 모두가 포인트(48)에서 로드되고 실행될 때까지, 첫번째 리셋 그룹은 포인트(44)에서 로드되며 마지막 리셋 그룹은 포인트(46)에서 로드된다. 이 기술은 제7b도에 도시된 바와 같이 녹색 및 청색 컬러 서브프레임에 대해서도 사용된다.
이와 같이, 하나의 영상 프레임에 있는 각 컬러에 대하여 2개의 컬러 서브프레임이 있는 경우에, 분리 리셋 DMD 이미징 시스템에 대한 펄스폭 변조 비트 모두는 비트 패킹 시퀀스로 인한 어떤 효율 상실도 없이 패킹될 수 있다. 있다면 단지 효율 상실은 추가의 컬러 서브프레임이 광이 한 컬러에서 다른 컬러로 변경될 때에 더 많은 블랭킹 시간을 필요로 하기 때문에 밝기가 어느 정도 감소된다는 사실에 기인한다.
각 컬러에 대하여 두개 이상의 컬러 서브프레임이 사용되는 경우, 예를 들어, 종래의 속도의 4배로 회전하는 컬러 휘일의 경우에, 종래의 리셋 시스템에서보다 더 많은 분리 리셋 시작 기간이 있게 되어 이에 따라 적당한 비디오 프레임 시간 내에 모든 펄스폭 변조 비트를 수행하기 위하여 각 분리 리셋 그룹의 로딩을 더 빠르게 할 필요가 있거나 또는 펄스폭 변조 비트 모두가 전부 완료되지 않은 경우에는 효율의 상실을 요한다.
비록 본 발명이 상세히 기록되어 있지만, 여러 가지 수정, 변경 또는 대체가 첨부된 특허청구의 범위로 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 알아야 한다.
제1a도 및 제1b도는 프로젝션 스크린 상의 이동하는 물체를 도시한 도면.
제2도는 순차적 컬러 시스템에서 인지된 강도를 나타내는 도면.
제3a도 및 제3b도는 사람의 눈과 이동하는 물체 사이의 상호작용을 나타내는 도면.
제4도는 본 발명의 제시한 바에 따른 특정의 이미징 시스템의 블럭선도.
제5a도 내지 제5d도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 도면.
제6도는 본 발명의 제시한 바에 따른 컬러 혼합을 설명하는 도면.
제7a도 및 제7b도는 본 발명의 제시한 바에 따른 분리 리셋 시스템에 대한 비트 패턴을 패킹하는 기술을 설명하는 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10:스크린 12:물체
22:프로세서 24:메모리
26:DMD 배열 27:수신기
28:광원 30:컬러 휘일

Claims (20)

  1. 한 영상 프레임(image frame)동안에 제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임(color subframe)을 생성하는 단계;
    한 영상 프레임동안에 제2 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임을 생성하는 단계; 및
    한 영상 프레임동안에 제3 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임을 생성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법(sequential imaging method).
  2. 제1항에 있어서,
    컬러 휘일(color wheel)을 통하여 공간적 광 변조기에 광을 비추는 단계; 및
    각각의 컬러 서브프레임을 생성하기 위하여 상기 컬러 휘일을 회전시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 적어도 2번 회전되는 것을 특징으로하는 순차적 이미징 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 한번 회전하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  5. 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임을 생성하는 단계;
    한 영상 프레임동안에 제2 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임을 생성하는 단계; 및
    한 영상 프레임동안에 제3 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 컬러의 컬러 서브프레임은 각 영상 프레임의 시작부분 및 끝부분에서 생성되는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    제1 컬러의 2개의 컬러 서브프레임이 생성되고;
    제3 컬러의 하나의 컬러 서브프레임이 생성되고;
    제2 컬러의 2개의 컬러 서브프레임이 생성되며, 상기 제2 컬러의 컬러 서브프레임의 각각은 제3 컬러의 컬러 서브프레임 이전에 및 이후에 생성되는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    컬러 휘일을 통하여 공간적 광 변조기에 광을 비추는 단계; 및
    각각의 컬러 서브프레임을 생성하기 위하여 상기 컬러 휘일을 회전시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 적어도 2번 회전하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  10. 제5항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 한번 회전하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  11. 제5항에 있어서,
    소정의 온 및 오프 시간 동안에 개별 구성요소의 펄스폭 변조를 통하여 컬러를 생성하는 단계; 및
    다른 컬러 서브프레임에 시간상 가능한 가깝게 되도록 각 컬러 서브프레임 내에 온 시간(on times)을 분배하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  12. 한 영상 프레임동안에 제1 컬러의 한 컬러 서브프레임을 생성하는 단계;
    제1 컬러 서브프레임 이후에, 한 영상 프레임동안에 제2 컬러의 한 컬러 서브 프레임을 생성하는 단계;
    제2 컬러 서브프레임 이후에, 한 영상 프레임동안에 제3 컬러의 한 컬러 서브 프레임을 생성하는 단계; 및
    그 다음의 영상 프레임동안에, 컬러 서브프레임을 생성하는 순서를 역전시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    컬러 휘일을 통하여 공간적 광 변조기에 광을 비추는 단계; 및
    각각의 컬러 서브프레임을 생성하기 위하여 상기 컬러 휘일을 회전시키는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 방법.
  14. 광원(light source);
    상기 광원으로부터의 광이 관통하여 비추어질 수 있게 되어 있는 컬러 휘일;
    복수의 개별 구성요소를 포함하는 공간적 광 변조기;
    제1 컬러의 적어도 2개의 컬러 서브프레임이 한 영상 프레임동안에 생성되고, 제2 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임이 한 영상 프레임동안에 생성되며 제3 컬러의 적어도 하나의 컬러 서브프레임이 한 영상 프레임동안에 생성되도록 상기 광원, 상기 컬러 휘일 및 상기 공간적 광 변조기를 제어하는 동작을 하는 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 제1 컬러의 컬러 서브프레임은 각 영상 프레임의 시작부분 및 끝부분에서 생성되는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 컬러 휘일은
    크기가 상기 컬러 휘일의 유용한 영역의 약 1/3인 제1 컬러의 제1 영역;
    크기가 상기 컬러 휘일의 유용한 영역의 약 1/6인 제2 컬러의 제2 영역;
    크기가 상기 컬러 휘일의 유용한 영역의 약 1/3인 제3 컬러의 제3 영역; 및
    크기가 상기 컬러 휘일의 유용한 영역의 약 1/6인 제2 컬러의 제4 영역을 구비하고 있으며, 상기 제2 및 제4 영역은 각도상으로 상기 제3 영역에 의하여 분리되어 있는
    것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  17. 제14항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 적어도 2번 회전하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  18. 제14항에 있어서, 상기 컬러 휘일은 각 영상 프레임당 한번 회전하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  19. 제14항에 있어서, 상기 개별 구성요소는 소정의 온 및 오프 시간동안에 펄스 폭 변조로 제어되며, 상기 프로세서는 시간상 다른 컬러 서브프레임에 가능한 가깝게 되도록 각각의 컬러 서브프레임 내에 온 시간을 분배하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
  20. 제14항에 있어서, 상기 시스템은 복수의 개별 구성요소의 그룹을 가지는 분리 리셋 DMD 시스템이고, 각 영상 프레임동안에 각 컬러에 대하여 2개의 컬러 서브 프레임이 있고, 상기 개별 구성요소는 소정의 온 및 오프 시간동안에 펄스폭 변조로 제어되며,
    각 컬러에 대한 제1 각각의 컬러 서브프레임동안에 각 컬러에 대한 상기 비트의 절반을 로드하고;
    각 컬러 서브프레임의 끝에서 상기 개별 비트들을 리셋하며;
    각 컬러에 대한 제2 각각의 컬러 서브프레임동안에 각 컬러에 대한 상기 비트의 나머지 부분을 로드하도록 동작하는 회로
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 순차적 이미징 시스템.
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