KR100604481B1

KR100604481B1 - 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치 및방법

Info

Publication number: KR100604481B1
Application number: KR1020040008682A
Authority: KR
Inventors: 김성민
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-02-10
Filing date: 2004-02-10
Publication date: 2006-07-25
Also published as: US20050179823A1; CN1655226A; US7414677B2; EP1566973A3; EP1566973A2; AU2005200579B2; AU2005200579A1; CN100527213C; KR20050080606A

Abstract

본 발명은 투사형 영상 표시 기기에서 채용되는 칼라 휠의 회전시 색 필터 변화 타이밍을 자동 감지하여 색 변경시 발생하는 라이트 뮤트 영역의 마진을 최소화할 수 있는 칼라 휠의 회전 감지 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치는 복수 개의 색 필터와, 상기 색 필터들의 각 경계선에 대응하는 중심 원통부의 소정 위치에 마련된 복수 개의 인덱스 마크를 포함하는 칼라 휠과, 상기 칼라 휠의 회전시 상기 각 인덱스 마크를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호에 응답하여, 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간를 판단하는 지연 시간 판단부와, 상기 지연 시간 판단부로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호 및 지연 시간에 기초하여, 상기 인덱스 마크 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간 동안 DMD 소자로 입사되는 모든 빛이 광흡수체로 반사되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 칼라 휠의 색 필터의 변화 타이밍을 정확하게 감지할 수 있게 되므로, 칼라 영상 신호 전환시 발생하는 라이트 뮤트 영역의 마진을 최소화할 수 있게 된다.

Description

투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR SENSING ROTATION OF COLOR WHEEL IN A PROJECTION IMAGE DISPLAY DEVICE}

도 1a는 종래의 DLP 프로젝터에서 채용되는 칼라 휠의 사시도.

도 1b는 도 1a의 칼라 휠의 정면도.

도 1c는 종래의 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터의 변화와 실제 디스플레이되는 R,G,B 영상 변화 사이의 위상 관계를 나타낸 도면.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 구성을 보다 상세히 도시한 사시도.

도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터의 변화 및 실제 디스플레이되는 R,G,B 영상의 변화 사이의 위상 관계를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치의 동작 원리를 개략적으로 도시한 흐름도.

< 도면의 주요 부분에 대한 설명 >

10 : 칼라 휠

12 : 인덱스 마크

14 : 광센서

16 : 지연 시간 판단부

18 : 제어부

20 : 램프

30 : DMD 소자

본 발명은 칼라 휠의 회전 감지 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 투사형 영상 표시 기기에서 채용되는 칼라 휠의 회전시 색 필터 변화 타이밍을 자동 감지하여 색 변경시 발생하는 라이트 뮤트(light mute) 영역의 마진을 최소화할 수 있는 칼라 휠의 회전 감지 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래, 정보 산업의 발달과 더불어 대화면의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기의 수요가 높아지고 있다. 이와 같이, 대형 크기의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기로는 투사형(projection) 영상 표시 기기가 있으며, 그 중에서도 DMD(Digital Micromirror Device) 소자를 이용한 DLP (Digital Light Processing) 프로젝터가 최근 각광을 받고 있다.

최근, 프로젝터의 소형화 및 경량화 추세에 따라 1매의 DMD 소자를 채용하여 칼라 영상를 구현하기 위하여 램프로부터 입사되는 백색광을 시간적으로 R,G,B를 분리하는 칼라 휠(color wheel)을 사용하고 있다.

도 1a 내지 도 1c를 참조하여, 종래의 DLP 프로젝터에서 채용되는 칼라 휠의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 도 1a는 종래의 DLP 프로젝터에서 채용되는 칼라 휠의 사시도이고, 도 1b는 도 1a의 칼라 휠의 정면도이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 상기 칼라 휠(10)은 각 2매씩의 R,G,B 색 필터(총 6개)의 색 필터를 포함하며, 소정의 회전 주파수(예컨대, 120Hz)로 회전하면서 램프(20)로부터 입사되는 백색광을 시간적으로 R,G,B로 분리하여 DMD 소자(30)로 공급한다. 이때, 상기 칼라 휠(10)을 통하여 상기 DMD 소자(30)로 입사되는 빛은 상기 DMD 소자(30) 내에 구비된 다수의 마이크로미러에 의하여 투사 렌즈 또는 광 흡수체(미도시)로 선택적으로 반사되어 스크린에 영상을 구현하게 된다.

상기 칼라 휠(10)이 회전함에 따라 상기 각 색 필터를 통과하여 발생하는 색 변화 타이밍은 DMD 소자(30)로 공급되는 마이크로미러의 구동 신호와 동기되어야만 한다. 이를 위하여, 칼라 휠(10)의 중심 원통부에는 칼라 휠의 회전 기준(reference) 지점을 표시하는 소정 형태의 인덱스 마크(index mark)(12)가 마련된다. 이에 따라, 상기 칼라 휠(10)의 회전시 광센서(미도시)가 상기 인덱스 마크(12)를 감지하여 상기 칼라 휠이 일정 속도로 회전하는지 여부를 체크하게 된다.

한편, 종래에는 상기 칼라 휠(10)의 회전 상태를 체크하기 위하여 1개의 인덱스 마크(12)를 채용하기 때문에 정확한 색 필터의 변화 타이밍(즉, R,G,B 색 필 터의 경계 위치)을 알 수 없었다. 따라서, 상기 인덱스 마크(12)의 위치를 기준으로한 산술적인 연산을 통하여 색 필터의 변화 타이밍을 추정하고, 그 추정된 타이밍의 전후 소정의 마진(margin) 구간 동안 빛을 오프시키는데, 이는 색 변경시 발생하는 라이트 뮤트(light mute) 영역이 나타나지 않도록 하기 위함이다. 이 때, 빛을 오프시키는 방법으로는 DMD 소자(30) 내에 구비된 마이크로미러의 각도를 -10도가 되도록 하여, 입사되는 모든 빛을 광흡수체(미도시)로 반사시키는 방법이 채용된다.

도 1c는 종래의 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터의 변화와 실제 디스플레이되는 R,G,B 영상 사이의 위상 관계를 나타낸 도면이다.

도 1c를 참조하면, (가)는 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터가 변화되는 위상을 나타낸 것이고, (나)는 실제 디스플레이되는 R,G,B 영상의 위상을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, R,G,B 색 필터가 변화되는 시점을 전후하여 소정의 마진 구간(M)이 존재한다.

상기 마진 구간(M)은 상기 인덱스 마크를 기준으로 산술적인 연산에 기초하여 충분히 크게 설정되는데, 그 이유는 전술한 바와 같이 종래에는 칼라 휠의 회전 속도를 체크하기 위한 인덱스 마크가 1개만 채용되기 때문에 색 필터의 변화 타이밍을 정확히 알 수 없었기 때문이다.

이와 같이, 상기 마진 구간(M)이 크게 설정되는 경우 그 구간에는 빛이 디스플레이되지 않기 때문에, 빛의 사용 효율성이 떨어지고 DLP 프로젝터의 전체 밝기가 낮아지는 문제점이 있다.

또한, 사용되지 않는 빛은 내부적으로 산란되어 시스템 내부의 열로 변환되거나, 화면에 투영되어 노이즈를 발생시킬 가능성이 높게 된다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 투사형 영상 표시 기기에 구비되는 칼라 휠의 회전시 색 필터 변화 타이밍을 정확하게 감지하여 라이트 뮤트 영역의 마진을 최소화할 수 있는 칼라 휠의 회전 감지 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 투사영 영상 표시 기기에 구비되는 칼라 휠의 색 필터 변화 타이밍을 정확하게 감지하여 라이트 뮤트 영역의 마진을 최소화함으로써, 빛의 사용 효율성을 높히고 투사형 영상 표시 기기의 전체 밝기를 높이는 것이다.

전술한 본 발명의 목적 및 장점 이외에 다른 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통하여 명백해 질 것이다.

본 발명의 제1 특징에 따르면, 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치는 복수 개의 색 필터와, 상기 색 필터들의 각 경계선에 대응하는 중심 원통부의 소정 위치에 마련된 복수 개의 인덱스 마크를 포함하는 칼라 휠과, 상기 칼라 휠의 회전시 상기 각 인덱스 마크를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 광센서와, 상기 광센서로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호에 응답하여, 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간를 판단하는 지연 시간 판단부 와, 상기 지연 시간 판단부로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호 및 지연 시간에 기초하여, 상기 인덱스 마크 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간 동안 DMD 소자로 입사되는 모든 빛이 광흡수체로 반사되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 제어부를 포함한다.

상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 색 필터는 R, G, B 색 필터이다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 방법은 (a) 복수 개의 색 필터와, 상기 색 필터들의 각 경계선에 대응하는 중심 원통부의 소정 위치에 마련된 복수 개의 인덱스 마크를 포함하는 칼라 휠의 회전시 상기 각 인덱스 마크를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 단계와, (b) 상기 인덱스 마크 감지 신호에 응답하여, 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간를 판단하는 단계와, (c) 상기 인덱스 마크의 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간 동안 DMD 소자로 입사되는 모든 빛이 광흡수체로 반사되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 단계를 포함한다.

상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 방법은 (d) 상기 지연 시간이 경과된 경우, 다음 순서의 칼라 영상 신호에 해당하는 영상이 디스플레이되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 단계를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 본 발명에 따르면, 칼라 휠의 색 필터의 변화 타이밍을 정확하게 감지할 수 있게 되므로, 칼라 영상 신호 전환시 발생하는 라이트 뮤트 영 역의 마진을 최소화할 수 있게 된다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 도 2b는 상기 칼라 휠의 구성을 보다 상세히 도시한 사시도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 상기 칼라 휠의 회전 감지 장치는 각 2매씩의 R,G,B 색 필터 및 상기 각 색 필터의 경계선에 대응하는 원통부의 소정 위치에 마련된 6개의 인덱스 마크(12)를 포함하는 칼라 휠(10)과, 상기 칼라 휠의 회전시 상기 인덱스 마크(12)를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 광센서(14)와, 상기 광센서로부터 입력되는 감지 신호에 응답하여 칼라 영상 신호 전환시(예컨대, R →G) 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간(d)를 판단하는 지연 시간 판단부(16)와, 상기 지연 시간 판단부로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 타이밍 및 지연 시간(d)에 기초하여, 상기 인덱스 마크 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간(d) 동안 상기 DMD 소자(30) 내의 마이크로미러를 OFF(즉, 기울기 -10도)시켜 입사되는 모든 빛을 광흡수체로 반사시키키고, 상기 지연 시간 경과 후에는 다음 순서의 칼라 영상 신호에 해당하는 영상이 디스플레이되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 제어부(18)를 포함한다.

본 실시예에서, 상기 색 필터는 각 2매씩의 R,G,B 색필터, 총 6개의 색 필터 및 6개의 인덱스 마크를 채용하였으나, 1 매씩이 R,G,B 색 필터, 총 3개의 색 필터 및 3개의 인덱스 마크를 채용하는 것도 무방하다.

또한, 상기 지연 시간(d)은 DMD 소자에서 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 시간인 것이 바람직하며, 이는 칼라 휠의 회전 속도, 색 필터의 개수 등에 따라 변화될 수 있다.

도 2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터의 변화 및 실제 디스플레이되는 R,G,B 영상의 변화 사이의 위상 관계를 나타낸 도면이다.

도 2c를 참조하면, (가)는 칼라 휠의 회전시 R,G,B 색 필터가 변화되는 위상을 나타낸 것이고, (나)는 실제 화면에 디스플레이되는 영상의 변화를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, (가)의 경우 R,G,B 색 필터의 변화시 마다 인덱스 마크(12)가 존재하며, (나)의 경우 R,G,B 색 필터 변화시 인덱스 마크(12)가 감지되는 타이밍으로부터 지연 시간(d) 동안 영상이 오프된다. 상기 지연 시간(d)은 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 시간으로 정확히 설정될 수 있기 때문에 도 1c에 도시된 마진 구간(M) 보다 현저히 짧아진다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치의 동작 원리를 개략적으로 도시한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 상기 칼라 휠(10)의 회전시, 광 센서(14)는 칼라 휠의 중심 원통부에 배치된 인덱스 마크(12)의 감지 여부를 확인한다(단계 10). 상기 광 센서(14)로부터 인덱스 마크(12)가 감지되는 경우(단계 10에서 "예"), 상기 지연 시간 판단부(16)는 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간(d)를 판단한다(단계 12). 여기서, 상기 지연 시간(d)은 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 시간이다.

다음, 제어부(18)는 상기 인덱스 마크가 검출된 타이밍으로부터 상기 DMD 소자를 제어하여 입사되는 빛을 OFF 시킨다(단계 14). 즉, DMD 소자 내의 마이크로미러의 각도가 -10도가 되도록 제어하여 입사되는 모든 빛을 모두 광흡수체로 반사시켜 투사 렌즈로는 빛이 반사되지 않도록 한다.

다음, 인덱스 마크가 검출된 타이밍으로부터 지연 시간(d)이 경과되었는지 여부를 확인한다(단계 16). 상기 지연 시간이 경과 된 경우(단계 16에서 "예"), 다음 순서의 칼라 영상 신호에 해당하는 영상이 디스플레이되도록 상기 DMD 소자를 제어한다. 이로써, 본 절차를 모두 종료한다.

본 발명에 따르면, 투사형 영상 표시 기기에 구비되는 칼라 휠의 색 필터의 변화 타이밍을 정확하게 감지할 수 있게 되므로, 칼라 영상 신호 전환시 발생하는 라이트 뮤트 영역의 마진을 최소화할 수 있게 된다. 이로써, 기존에 마진 확보를 위하여 사용하지 못했던 부분의 빛을 사용할 수 있게 되어 빛의 사용률을 높히고, 영상 표시 기기의 전체 밝기를 높힐 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 종전에 비하여 사용되지 않고 내부적으로 산란되는 빛이 양이 감소하므로 그로인한 시스템 내부 열 발생 및 화면 노이즈의 발생 가능성을 줄일 수 있게 된다.

이상으로, 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 이 분야의 당업자라면 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능하므로, 전술한 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.

Claims

투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치에 있어서,

복수 개의 색 필터와, 상기 색 필터들의 각 경계선에 대응하는 중심 원통부의 소정 위치에 마련된 복수 개의 인덱스 마크를 포함하는 칼라 휠과,

상기 칼라 휠의 회전시 상기 각 인덱스 마크를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 광센서와,

상기 광센서로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호에 응답하여, 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간를 판단하는 지연 시간 판단부와,

상기 지연 시간 판단부로부터 입력되는 인덱스 마크 감지 신호 및 지연 시간에 기초하여, 상기 인덱스 마크 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간 동안 DMD 소자로 입사되는 모든 빛이 광흡수체로 반사되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 제어부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 장치.
제1항에 있어서,

상기 색 필터는 R, G, B 색 필터인 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠 회전 감지 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부에 의한 상기 DMD 소자의 제어는 상기 DMD 소자 내에 구비된 마이크로 미러의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠 회전 감지 장치.
투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠의 회전 감지 방법에 있어서,

(a) 복수 개의 색 필터와, 상기 색 필터들의 각 경계선에 대응하는 중심 원통부의 소정 위치에 마련된 복수 개의 인덱스 마크를 포함하는 칼라 휠의 회전시 상기 각 인덱스 마크를 감지하여 그 감지 신호를 출력하는 단계와,

(b) 상기 인덱스 마크 감지 신호에 응답하여, 칼라 영상 신호 전환시 필요한 최소 마진에 해당하는 지연 시간를 판단하는 단계와,

(c) 상기 인덱스 마크의 감지 타이밍으로부터 상기 지연 시간 동안 DMD 소자로 입사되는 모든 빛이 광흡수체로 반사되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠 회전 감지 방법.
제4항에 있어서,

(d) 상기 지연 시간이 경과된 경우, 다음 순서의 칼라 영상 신호에 해당하는 영상이 디스플레이되도록 상기 DMD 소자를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠 회전 감지 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제어부에 의한 상기 DMD 소자의 제어는 상기 DMD 소자 내에 구비된 마이크로 미러의 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기용 칼라 휠 회전 감지 방법.