KR100812997B1 - 키스톤 보정 방법 및 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

(a) 일 프레임의 영상 신호 내에 포함된 복수의 픽셀 데이터를 입력받는 단계, (b) 입력받은 픽셀 데이터 중 행 방향으로 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하는 단계, (c) 상기 프레임 내의 임의의 행의 모든 픽셀에 대해서 상기 단계 (b)를 반복하는 단계, (d) 상기 프레임 내의 모든 행에 대해 상기 단계 (c)를 반복하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법 및 이를 이용하는 디스플레이 장치가 개시된다. 최소의 자원을 가지고서 키스톤을 보정하는 것이 가능하다.

디스플레이, 키스톤(keystone), 보정, 메모리

Description

키스톤 보정 방법 및 디스플레이 장치{Keystone compensating method and display apparatus}

도 1은 종래 기술에 따른 디스플레이 장치에서 영상이 투사되는 개념도.

도 2는 키스톤(keystone) 왜곡이 발생한 투사 영상의 정면도.

도 3은 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 도시한 도면.

도 4a는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 압전체를 이용한 일 형태의 회절형 광 변조기 모듈의 사시도.

도 4b는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 압전체를 이용한 다른 형태의 회절형 광 변조기 모듈의 사시도.

도 4c는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기 어레이의 평면도.

도 4d는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 회절형 광 변조기 어레이에 의해 스크린에 이미지가 생성되는 모식도.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤의 보정전 영상과 보정후 영상을 나타낸 도면.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정의 원리를 설명한 도면.

도 8a 내지 도 8c는 키스톤 보정을 위한 발생가능한 케이스별 픽셀 데이터의 매핑 방법을 나타낸 도면.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털적인 키스톤 보정 방법의 순서도.

도 10은 영상 신호의 픽셀 데이터 입력 순서.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정을 위한 버퍼 메모리의 구조도.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정 블록과 다른 보정 블록 간의 연관 관계를 나타낸 도면.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 원본 영상을 키스톤 보정을 수행하고, 디스플레이 장치를 이용하여 스크린에 투사한 최종 영상을 나타낸 도면.

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최소의 자원을 이용하여 키스톤(keystone) 왜곡을 보정하는 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광신호 처리는 많은 데이타 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지탈 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점 을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있다. 이 중에서 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 그리고 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 이를 이용한 광빔 스캐닝 장치의 연구 개발이 진행되어 오고 있다.

이러한 광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치, 예를 들면, 레이저 프린터, LED 프린터, 전자 사진 복사기, 워드 프로세서 및 프로젝터 등에서 스캐닝을 통해 광빔을 감광매체에 스폿(spot)시켜 화상 이미지를 결상시키는 역할을 한다.

최근에는 프로젝션(Projection) 텔레비젼 등이 개발됨에 따라 영상 디스플레이에 빔을 주사하는 수단으로서 광빔 스캐닝 장치가 이용되고 있다.

디스플레이 장치는 광변조기 및 스캐너를 포함한다. 광변조기는 광원으로부터의 입사광을 변조시킨 변조광을 출력한다. 여기서, 광변조기는 복수의 마이크로 미러가 일렬로 배치되어 있고, 각 마이크로 미러는 하나의 픽셀을 담당하여 1차원 영상(수직 주사선 또는 수평 주사선)에 해당하는 변조광을 출력한다.

스캐너는 광변조기로부터의 변조광을 소정 방향으로 스캔함으로써 다수의 1차원 영상이 연속적으로 표시되어 최종적으로 2차원 영상을 스크린 상에 표현한다.

도 1은 종래 기술에 따른 디스플레이 장치에서 영상이 투사되는 개념도이고, 도 2는 키스톤(keystone) 왜곡이 발생한 투사 영상의 정면도이다.

디스플레이 장치(100)는 외부의 스크린에 2차원 영상을 투사하여 표시한다. 디스플레이 장치(100)에서 투사되는 빛과 스크린(12)의 각도가 90도에 가까워야 디 스플레이 장치(100)에서 스크린(12)의 위와 아래로의 거리가 같게 된다. 이 경우 표시하고자 하는 2차원 영상이 화면 왜곡 없이 스크린 상에 표시될 수 있다. 하지만, 투사되는 빛과, 스크린(12) 간의 상대적인 각도에 따라 영상의 위가 아래보다 커보이거나 또는 작아보이는 사다리꼴 현상이 발생한다. 이러한 사다리꼴 현상을 키스톤이라 한다.

따라서, 본 발명은 최소의 자원을 가지고서 키스톤을 보정하는 디지털 보정 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 매우 간단한 연산을 통해 키스톤 보정을 수행함으로써 연산 프로세서의 연산 자원을 절약하고, 4 픽셀 정보를 저장하는 버퍼 만으로 키스톤 보정이 가능하여 메모리를 절약하는 디지털 보정 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 연산 자원과 메모리를 절약하여 소형의 프로젝션 시스템에서도 키스톤 보정이 가능한 디지털 보정 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치를 제공한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 디스플레이 장치의 키스톤을 보정하는 방법에 있어서, (a) 일 프레임의 영상 신호 내에 포함된 복수의 픽셀 데이터를 입력받는 단계; (b) 입력받은 픽셀 데이터 중 행 방향으로 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하는 단계; (c) 상기 프레임 내의 임의의 행의 모든 픽셀에 대해서 상기 단계 (b)를 반복하는 단계; 및 (d) 상기 프레임 내의 모든 행에 대해 상기 단계 (c)를 반복하는 단계를 포함하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법이 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 단계 (a)는 상기 프레임에 대해서 임의의 행 내의 픽셀들에 대한 픽셀 데이터가 행 방향으로 순차적으로 입력된 이후 차순의 행 내의 픽셀 데이터가 입력될 수 있다.

여기서, 상기 단계 (b)는, (b1) 4개의 픽셀 버퍼를 가지는 버퍼 메모리에 순차적으로 입력되는 픽셀 데이터를 저장하는 단계; (b2) 상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼에 저장된 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하는 단계; 및 (b3) 상기 단계 (b2)에서 이용되지 않는 상기 픽셀 버퍼에 차순의 픽셀 데이터를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 그리고 상기 단계 (b2) 및 (b3)는 동시에 수행될 수 있다.

또한, 상기 단계 (b)는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 보정 픽셀의 좌표를 산출할 수 있다.

또한, 상기 단계 (b)는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터의 상기 보정 픽셀 내에서의 가중치를 결정함으로써 상기 보정 픽셀 데이터를 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 광원으로부터의 빛에 보정 영상 신호에 상응하는 영상 정보를 담아 스크린 상에 투사하는 투사부; 및 일 프레임의 영상 신호를 입력받고, 입력받은 상기 영상 신호에 포함된 픽셀 데이터 중 행 방향으로 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하며, 상기 영상 신호의 모든 행 및 상기 행 내의 픽셀들에 대해서 상기 산출을 반복하여 산출한 상기 보정 픽셀의 좌표 및 상기 보정 픽셀 데이터를 포함하는 상기 보정 영상 신호를 생성하여 출력하는 영상 제어부를 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 영상 제어부는 각각 하나의 픽셀 데이터를 저장하는 4개의 픽셀 버퍼를 포함하는 버퍼 메모리를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼는 행 방향으로 순차적으로 입력되는 상기 영상 신호의 픽셀 데이터를 저장하고, 상기 영상 제어부는 상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼에 저장된 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하되, 상기 영상 제어부에서 이용되지 않는 상기 픽셀 버퍼에는 상기 영상 신호의 픽셀 데이터 중 차순의 픽셀 데이터가 저장될 수 있다.

그리고 상기 영상 제어부는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 보정 픽셀의 좌표를 산출할 수 있다.

또한, 상기 영상 제어부는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터의 상기 보정 픽셀 내에서의 가중치를 결정함으로써 상기 보정 픽셀 데이터를 산출할 수 있다.

또한, 상기 투사부는, 입력되는 구동 신호에 따라 입사광을 변조시켜 1차원 직선 영상에 상응하는 변조광을 출력하는 광변조기; 입력되는 영상 제어 신호를 상기 구동 신호로 변환하여 상기 광변조기에 출력하는 구동 회로; 스캐너 제어 신호에 따라 회전함으로써 상기 광변조기로부터의 변조광을 스크린 상에 스캐닝하여 2차원 영상을 표시하는 스캐너; 및 입력되는 광원 제어 신호에 상응하여 상기 광변조기에 상기 입사광을 조사하는 상기 광원을 포함하되, 상기 영상 제어부는 상기 보정 영상 신호에 동기화된 상기 광원 제어 신호 및 상기 스캐너 제어 신호를 상기 광원 및 상기 스캐너에 제공하여 상기 광변조기에 의한 영상 투사를 제어할 수 있다. 여기서, 상기 광변조기는, 상기 입사광을 반사시키는, 일렬로 배치된 복수의 마이크로 미러; 및 상기 구동 신호에 의해 상기 마이크로 미러를 상하로 구동시키는 구동 수단을 포함하되, 상기 하나의 마이크로 미러가 상기 스크린 내의 일 픽셀을 담당할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르 게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 설명할 키스톤 보정 방법은 키스톤이 발생하는 디스플레이 장치라면 모두 적용가능하다. 특히 스크린이 특정되지 않은 투사형 디스플레이 장치에 최적화되어 있으며, 이하에서는 투사형 디스플레이 장치 중 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 중심으로 설명하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

도 3은 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 디스플레이 장치(100)는 광원(110), 광변조기(120), 구동 회로(125), 스캐너(130) 및 영상 제어부(150)를 포함한다. 여기서, 광원(110), 광변조기(120), 구동 회로(125) 및 스캐너(130)는 투사형 디스플레이 장치의 투사부의 일 실시예에 해당한다.

광원(110)은 스크린(140)에 영상이 투사될 수 있도록 광을 조사한다. 광원(110)은 백색광을 조사할 수도 있고, 빛의 삼원색인 적색광, 녹색광 또는 청색광 중의 어느 하나를 조사할 수도 있다. 바람직하게는 광원(110)은 레이저, LED 또는 레이저 다이오드일 수 있다. 백색광을 조사하는 경우에는 색분리부(미도시)를 두어 백색광을 소정 조건에 따라 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분리할 수 있다.

광원(110)과 광변조기(120) 사이에 조명 광학계(115)가 있어 광원(110)에서 투사되는 광의 방향을 소정의 각도로 반사시켜 광변조기(120)에 광이 집중되도록 할 수 있다. 색분리부(미도시)에 의해 색분리가 이루어진 경우에는 상기 광이 집중되도록 하는 기능이 추가될 수 있다.

광변조기(120)는 구동 회로(125)에서 제공하는 구동 신호에 따라 광원(110)으로부터 조사된 입사광을 변조한 변조광을 출력한다. 광변조기(120)는 일렬로 배치된 복수의 마이크로 미러로 구성되며, 광변조기(120)는 하나의 프레임 영상에서 수직 주사선 또는 수평 주사선에 해당하는 1차원 직선 영상을 담당한다. 즉, 1차원 직선 영상에 대하여 광변조기(120)는 인가되는 구동 신호에 따라 1차원 직선 영상의 각 픽셀에 해당하는 각 마이크로 미러의 변위를 변화시킴으로써 입사광의 휘도를 변화시킨 변조광을 출력한다.

복수의 마이크로 미러는 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 픽셀의 수와 동일하거나, 그 배수인 것이 바람직하다. 변조광은 추후 스크린(140)에 투사될 수직 주사선 또는 수평 주사선의 영상 정보(예를 들어, 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 각 픽셀의 휘도값)가 반영된 빛이며, 0차 회절광(즉, 반사광) 또는 +n차 회절광, -n차 회절광(n은 자연수)일 수 있다.

구동 회로(125)는 영상 제어부(150)로부터의 영상 제어 신호에 따라 출력되는 변조광의 휘도를 변화시키는 구동 신호를 광변조기(120)에 제공한다. 구동 회로(125)가 광변조기(120)에 제공하는 구동 신호는 구동 전압 또는 구동 전류일 수 있다.

집속 광학계(131)는 광변조기(120)에서 출력되는 변조광이 스캐너(130)에 전달되도록 해준다. 하나 이상의 렌즈가 포함될 수 있으며, 필요에 따라 배율을 조절하여 광변조기(120)의 크기와 스캐너(130)의 크기에 맞도록 확대 또는 축소된 변조광을 전달한다.

스캐너(130)는 광변조기(120)로부터 입사되는 변조광을 소정 각도로 반사시켜 스크린(140)에 투사한다. 이때 소정 각도는 영상 제어부(150)로부터 입력되는 스캐너 제어 신호에 의해 정해진다. 스캐너 제어 신호는 영상 제어 신호와 동기하여 영상 제어 신호에 상응하는 스크린(140) 상의 수직 주사선(또는 수평 주사선) 위치에 변조광이 투사될 수 있는 각도로 스캐너(130)를 회전시킨다. 즉, 스캐너 제어 신호는 구동각 및 구동속도에 대한 정보를 포함하고 있으며, 구동각 및 구동속도에 따라 스캐너(130)는 특정 시점에 특정 위치에 위치하게 된다. 스캐너(130)는 폴리곤 미러(Polygon Mirror), 회전바(Rotating bar) 또는 갈바노 미러(Galvano Mirror) 등이 될 수 있다.

광변조기(120)로부터의 변조광은 상술한 것과 같이 0차 회절광, +n차 회절광 또는 -n차 회절광 등일 수 있다. 각 회절광은 스캐너(130)에 의해 스크린(140)에 투사된다. 이 경우 각 회절광의 경로가 서로 다르기 때문에 슬릿(133, slit)을 두어 필요로 하는 차수의 회절광을 선택하여 스크린(140)에 투사되도록 한다.

투사 광학계(132)는 광변조기(120)로부터의 변조광이 스캐너(130)에 투사되도록 한다. 투사 렌즈(projection lens)(미도시)를 포함한다.

영상 제어부(150)는 하나의 프레임에 해당하는 영상 신호를 입력받고, 영상 신호로부터 키스톤을 보정한 보정 영상 신호를 생성하고, 구동 회로(125)에 제공한다. 또한, 영상 제어부(150)는 보정 영상 신호와 동기화된 스캐너 제어 신호 및 광원 제어 신호를 각각 스캐너(130) 및 광원(110)에 제공한다. 서로 연동되는 보정 영상 신호, 스캐너 제어 신호, 광원 제어 신호에 의해 한 프레임 영상이 스크린(140) 상에 디스플레이된다. 영상 제어부(150)는 프레임을 구성하는 각 픽셀에 대하여 표시하고자 하는 휘도 정보에 상응하는 보정 영상 신호를 구동 회로(125)에 제공하고, 보정 영상 신호에 상응하여 수직 주사선(또는 수평 주사선)이 스크린(140) 상의 소정 위치에 투사되도록 스캐너(130)의 회전 각도 또는 회전 속도를 조절한다.

영상 제어부(150)는 디스플레이 장치(100)에 장착된 버튼 또는 스위치,혹은 또 다른 입력 수단에 의한 사용자 입력에 의해 정해진 양만큼 프레임 영상의 윗부분 또는 아랫부분의 키스톤을 보정한다. 디스플레이 장치(100)가 사용되는 환경에 따라 키스톤이 발생하는 정도는 일정하지 않으므로, 사용자에 의한 간단한 조작으로 다양한 환경 하에서의 다양한 정도의 키스톤을 보정하기 위함이다.

보정 영상 신호의 생성 방법 즉, 키스톤의 디지털적인 보정 방법에 대해서는 추후 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 적용되는 광변조기(120)는 다음과 같다.

광변조기는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광변조기는 구동되는 방식에 상관없이 본 발명에 적용이 가능하다.

미국특허번호 제5,311,360호에 개시된 정전 구동 방식 격자 광변조기는 반사 표면부를 가지며 기판 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본을 포함한다.

먼저, 절연층이 실리콘 기판상에 증착되고, 이후 희생 이산화실리콘 막 및 질화실리콘 막의 증착 공정이 후속한다. 질화실리콘 막은 리본으로 패터닝되고 이산화실리콘층의 일부가 에칭되어 리본이 질화물 프레임에 의해 산화물 스페이서층 상에 유지되도록 한다.

리본상의 반사 표면과 기판의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기의 격자 진폭은 리본(제1 전극으로서의 역할을 하는 리본의 반사 표면)과 기판(제2 전극으로서의 역할을 하는 기판 하부의 전도막) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.

도 4a는 본 발명에 적용 가능한 간접 광변조기 중 압전체를 이용한 일 형태의 광변조기의 마이크로 미러의 사시도이며, 도 4b는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 압전체를 이용한 다른 형태의 광변조기의 마이크로 미러의 사시도이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 기판(210), 절연층(220), 희생층(230), 리본 구조물(240) 및 압전체(250)를 포함하는 마이크로 미러가 도시되어 있다.

기판(210)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(220)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착되며, 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 여기서 절연층(220) 상에는 입사광을 반사하기 위해 반사층(220(a), 220(b))이 형성될 수 있다.

희생층(230)은 리본 구조물(240)이 절연층(220)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(240)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.

리본 구조물(240)은 상술한 바와 같이 입사광에 대하여 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 리본 구조물(240)의 형태는 상술한 바와 같이 복수의 리본 형상으로 구성될 수도 있고, 리본의 중심부에 복수의 오픈홀(240(b), 240(d))을 구비할 수도 있다. 또한, 압전체(250)는 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(240)을 상하로 움직이도록 제어한다. 여기서, 반사층(220(a), 220(b))은 리본 구조물(240)에 형성된 홀(240(b), 240(d))에 대응하여 형성된다.

예를 들면, 빛의 파장이 λ인 경우, 리본 구조물(240)에 형성된 상부 반사층(240(a), 240(c))과 절연층(220)에 형성된 하부 반사층(220(a), 220(b)) 간의 간격이(2ℓ)λ/4(ℓ은 자연수)가 되도록 하는 제1 전압이 압전체(250)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 반사층(240(a), 240(c))으로부터 반사된 광과 하부 반사층(220(a), 220(b))으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 ℓλ와 같아서 보강 간섭을 하여 변조광은 최대 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 밝기는 상쇄 간섭에 의해 최소값을 가진다.

또한, 리본 구조물(240)에 형성된 상부 반사층(240(a), 240(c))과 절연층(220)에 형성된 하부 반사층(220(a), 220(b)) 간의 간격이 (2ℓ+1)λ/4(ℓ은 자연수)가 되도록 하는 제2 전압이 압전체(250)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광(반사광)의 경우 상부 반사층(240(a), 240(c))으로부터 반사된 광과 하부 반사층(220(a), 220(b))으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 (2ℓ+1)λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 변조광은 최소 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 보강 간섭에 의해 광의 휘도는 최대값을 가진다.

이러한 간섭의 결과, 마이크로 미러는 반사광 또는 회절광의 광량을 조절하여 하나의 픽셀에 대한 신호를 빛에 실을 수 있다. 이상에서는, 리본 구조물(240)과 절연층(220) 간의 간격이 (2ℓ)λ/4 또는 (2ℓ+1)λ/4인 경우를 설명하였다. 하지만, 리본 구조물(240)과 절연층(220) 간의 간격을 조절하여 입사광의 회절, 반사에 의해 간섭되는 광의 휘도를 조절할 수 있는 다양한 실시예가 본 발명에 적용될 수 있음은 당연하다.

이하에서는, 상술한 도 4a에 도시된 형태의 마이크로 미러를 중심으로 설명한다. 또한, 이하 0차 회절광(반사광), +n차 회절광, -n차 회절광(n은 자연수) 등을 변조광이라고 통칭한다.

도 4c는 도 4a에 도시된 마이크로 미러를 복수 개 포함하는 광변조기의 평면도이다.

도 4c를 참조하면, 광변조기는 각각 제1 픽셀(pixel #1), 제2 픽셀(pixel #2), …, 제m 픽셀(pixel #m)을 담당하는 m개의 마이크로 미러(200-1, 200-2, …, 200-m)로 구성된다. 광변조기는 수직 주사선 또는 수평 주사선(여기서, 수직 주사선 또는 수평 주사선은 m개의 픽셀로 구성되는 것으로 가정함)의 1차원 영상에 대한 영상 정보를 담당하며, 각 마이크로 미러(200-1, 200-2, …, 200-m)는 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 m개의 픽셀 중 하나씩의 픽셀을 담당한다. 따라서, 각각의 마이크로 미러에서 반사 및/또는 회절된 광은 이후 광 스캔 장치에 의해 스크린에 2차원 영상으로 투사된다. 예를 들면, VGA 640×480 해상도의 경우 480개의 수직 픽셀에 대해 광 스캔 장치(미도시)의 한 면에서 640번 모듈레이션을 하여 광 스캔 장치의 한 면당 스크린 1 프레임이 생성된다.

이하 제1 픽셀(pixel #1)을 중심으로 광변조의 원리에 대하여 설명하지만, 다른 픽셀들에 대해서도 동일한 내용이 적용가능함은 물론이다.

본 실시예에서 리본 구조물(240)에 형성된 홀(240(b)-1)은 2개인 것으로 가정한다. 2개의 홀(240(b)-1)로 인하여 리본 구조물(240) 상부에는 3개의 상부 반사층(240(a)-1)이 형성된다. 절연층(220)에는 2개의 홀(240(b)-1)에 상응하여 2개의 하부 반사층이 형성된다. 그리고 제1 픽셀(pixel #1)과 제2 픽셀(pixel #2) 사이의 간격에 의한 부분에 상응하여 절연층(220)에는 또 하나의 하부 반사층이 형성된다. 따라서, 각 픽셀당 상부 반사층(240(a)-1)과 하부 반사층의 개수는 3개로 동일하게 되며, 도 4a를 참조하여 전술한 바와 같이 변조광(0차 회절광 또는 ±1차 회절광)을 이용하여 변조광의 밝기를 조절하는 것이 가능하다.

도 4d를 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용 가능한 회절형 광변조기 어레이에 의해 스크린에 이미지가 생성되는 모식도가 도시된다.

수직으로 배열된 m개의 마이크로 미러(200-1, 200-2, …, 200-m)에 의해 반사 및 회절된 광이 광 스캔 장치에서 반사되어 스크린(270)에 수평으로 스캔되어 생성된 스크린(280-1, 280-2, 280-3, 280-4, …, 280-(k-3), 280-(k-2), 280-(k-1), 280-k)이 도시된다. 광 스캔 장치가 한번 회전하는 경우 하나의 영상 프레임이 투사될 수 있다. 여기서, 스캔 방향은 왼쪽에서 오른쪽 방향(화살표 방향)으로 도시되어 있으나, 그 역 방향으로도 영상이 스캔될 수 있음은 자명하다.

본 발명은 상술한 1차원 회절형 광변조기를 포함하는 디스플레이 장치에 적용가능하다. 다양한 멀티미디어 기능을 구비한 휴대용 전자기기(예를 들어, 휴대폰, PDA(Personal digital assistants), 노트북(Notebook) 등)가 투사형 표시부를 추가적으로 가지는 모바일 디스플레이 장치에서 소비 전력의 감소를 위해 본 발명의 내용을 적용하는 것도 가능하다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤의 보정전 영상과 보정후 영상을 나타낸 도면이다.

영상 처리부(150)에서 입력된 영상 신호를 광변조기(120)를 통해 스크린(140)에 표시하기 위한 구동 출력을 생성하는 이미지 처리 과정(500)만을 거치는 경우 최종적으로 스크린(140)에 표시되는 2차원 영상은 참조번호 12와 같이 윗변이 아랫변보다 더 긴 사다리꼴 형상을 나타낸다. 또는 아랫변이 윗변보다 더 긴 사다리꼴 형상을 나타낼 수도 있음은 물론이다.

아랫변 내의 한 픽셀(12a)과 윗변 내의 한 픽셀(12b)을 비교하면, 윗변 내의 한 픽셀(12b)가 수직 방향 및 수평 방향으로 모두 배율이 증가한 것을 확인할 수 있다.

여기서, 수직 방향 및 수평 방향의 배율을 모두 보정하고자 하면 별도의 프레임 버퍼가 필요하다. 키스톤 시 수직 방향의 픽셀 배율 변화는 시각적으로 명확히 감지되지 않으나, 수평 방향의 픽셀 배율 변화는 사다리꼴 모양의 변형으로 인해 시청자에게 인지적 측면에서 불편하고 불안한 영향을 미친다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 수직 방향의 배율 변화에 대한 보정은 무시하고, 수평 방향의 배율 변화만 보정함으로써 사다리꼴 영상을 직사각형 영상으로 보정하기로 한다. 참조번호 520을 참조하면, 영상 제어부(150)에 입력된 영상 신호가 키스톤 보정(510) 및 이미지 처리 과정(500)을 거침으로써 스크린(140)에 표시되는 2차원 영상이 도시되어 있다. 아랫변 내의 한 픽셀(520a)과 윗변 내의 한 픽셀(520b)을 참조하면, 윗변 내의 한 픽셀(520b)의 크기가 수평 방향으로 아랫변 내의 한 픽셀(520a)의 크기와 동일 또는 유사해지게 된다.

이하에서는 영상 제어부(150)에서 수평 방향으로의 키스톤을 디지털적으로 보정하는 방법에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정의 원리를 설명한 도면이다.

이하에서, 디스플레이 장치(100)에 의해 투사되는 2차원 영상은 도 6과 같이 수평 방향으로 W 개의 픽셀을 포함하는 m 개의 행으로 구성되는 것으로 가정(즉, 도 13의 참조번호 1300과 같은 원본 영상 참조)한다. 또한, 디스플레이 장치(100)에 의해 스크린(140)에 투사될 때의 2차원 영상에는 아랫변을 중심으로 윗변이 상대적으로 긴 키스톤(즉, 도 6의 참조번호 610 또는 도 13의 참조번호 1320과 같이 점선으로 표시된 키스톤)이 발생하는 것으로 가정한다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정을 통해 스크린(140)에 구현하고자 하는 목표 2차원 영상은 윗변과 아랫변의 길이가 동일한 직사각형 형태의 영상(즉, 도 6의 참조번호 620 또는 도 13의 참조번호 1330과 같은 영상)이다.

따라서, 위와 같은 키스톤 보정의 수행을 위해, 본 발명의 영상 제어부(150)는 스크린(140) 상에 발생될 키스톤과 반대되는 형태의 보정 영상을 미리 생성시킬 필요가 있다. 즉, 도 13의 경우를 예로 들어 설명하면, 2차원 영상에 도 13의 참조번호 1320과 같은 키스톤이 발생될 경우, 영상 제어부(150)는 도 13의 참조번호 1310과 같은 형태의 보정 영상의 구현을 위한 보정 영상 신호를 생성할 필요가 있는 것이다. 이를 위해서 키스톤이 발생될 것으로 예상되는 행(610(M), 1≤M≤m)에 대해서는 W 개의 픽셀 정보가 모두 키스톤이 보정된 이후의 행인 620(M) 내에 포함되도록 디지털적으로 보정한다. 이하, 이를 도 7 및 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다. 이때, 설명의 이해를 돕기 위하여 도 13을 함께 참조하여 설명한다.

도 7을 참조하면, 원본 영상의 행(610(M))과 길이 축소된 행(620M)이 도시되어 있다. 이때, 원본 영상의 행(610(M))과 길이 축소된 행(620(M))은 모두 각각 W 개의 픽셀로 구성되며, 다만 길이 축소된 행(620(M))은 원본 영상의 행(610(M))에 비해 축소된 길이를 가진다. 이는 원본 영상(도 13의 참조번호 1300 참조)에 발생될 키스톤(도 13의 참조번호 1320 참조)에 대비하여 영상 제어부(150)가 그와 반대되는 형태를 갖는 보정 영상(도 13의 참조번호 1310 참조)을 생성할 필요가 있기 때문이다. 이를 위해, 영상 제어부(150)는 먼저 원본 영상의 행(610(M))을 참조번호 620(M)과 같이 길이 축소시킨 후, 길이 축소된 행(620(M)) 내의 각 픽셀의 픽셀 데이터를 다시 원래의 행(610(M)) 내에서 대응되는 위치 구간에 매핑시킨다. 이때, 각 행(610(M), 620(M))의 중심선(700)은 일치되도록 한다.

A를 확대한 부분을 참조하면, 길이 축소된 행의 제1 픽셀(620(M1))은 원래의 행의 제2 픽셀(610(M2))과 제3 픽셀(610(M3))에 걸치고, 길이 축소된 행의 제2 픽셀(620(M2))은 원래의 행의 제3 픽셀(610(M3))과 제4 픽셀(610(M4))에 걸치며, 길이 축소된 행의 제3 픽셀(620(M3))은 원래의 행의 제4 픽셀(610(M4))에 포함되고, 길이 축소된 행의 제4 픽셀(620(M4))은 원래의 행의 제4 픽셀(610(M4))과 제5 픽셀(610(M5))에 걸친다.

따라서, 원래의 행의 제2 픽셀의 제2 구간(610(M2)(2))에는 길이 축소된 행의 제1 픽셀(620(M1))의 픽셀 데이터가 매핑된다. 원래의 행의 제3 픽셀의 제1 구간(610(M3)(1))에는 길이 축소된 행의 제1 픽셀(620(M1))의 픽셀 데이터가, 제2 구간(610(M3)(2))에는 길이 축소된 행의 제2 픽셀(620(M2))의 픽셀 데이터가 매핑된다. 원래의 행의 제4 픽셀의 제1 구간(610(M4)(1))에는 길이 축소된 행의 제2 픽셀(620(M2))의 픽셀 데이터가, 제2 구간(610(M4)(2))에는 길이 축소된 행의 제3 픽셀(620(M3))의 픽셀 데이터가, 제3 구간(610(M4)(3))에는 길이 축소된 행의 제4 픽셀(620(M4))의 픽셀 데이터로 매핑된다.

위와 같이, 원본 영상의 행(610(M))을 참조번호 620(M)와 같은 길이로 길이 축소시킨 후, 길이 축소된 행(620(M)) 내의 각 픽셀의 픽셀 데이터를 다시 원래 길이를 갖는 행(610(M)) 내에서 대응되는 위치 구간에 매핑되도록 재구성하게 되면, 키스톤이 발생하더라도 사용자의 시각에는 최종적으로 직사각형 형태의 목표 2차원 영상(도 13의 참조번호 1330 참조)이 보이도록 하는 것이 가능하게 된다.

상술한 보정 전 픽셀과 보정 후 픽셀 간의 관계는 키스톤 보정을 위한 보정 비율에 따라 변화될 수 있다.

매핑 방법에 대해서 이하 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 상세히 설명한다.

도 8a 내지 도 8c는 키스톤 보정을 위한 발생가능한 케이스별 픽셀 데이터의 매핑 방법을 나타낸 도면이다. 여기서, 2차원 영상은 m개의 행으로 구성된다고 할 때, y 번째 행(1≤y≤m)의 키스톤 보정 영상 수축 배율을 m(y)(여기서, m(y)는 수축이므로 항상 1.0 이하임)라 한다. 즉, 도 7의 M 번째 행의 x 번째 픽셀을 참조하면, 원래의 y 번째 행(610(y)) 내의 x 번째 픽셀의 길이를 1이라 할 때, 길이 축소된 y 번째 행(620(y)) 내의 x 번째 픽셀의 길이는 m(M)이 된다. 예를 들어, 키스톤 보정 영상 수축 배율이 0.8이고, 원래의 y 번째 행(610(y)) 내의 x 번째 픽셀의 길이가 1로 표준화된 경우를 가정할 때, 길이 축소된 y 번째 행(620(y)) 내의 x 번째 픽셀의 길이는 0.8이 됨이 바로 그것이다. 이때, 원래의 y 번째 행(610(y))과 길이 축소된 y 번째 행(620(y))의 중심선(700)은 일치시키도록 한다.

여기서, 각 행의 키스톤 보정 영상 수축 배율은 미리 설정되어 있거나 혹은 사용자의 입력에 의해 가변될 수 있다.

길이 축소된 y 번째 행(620(y))의 x 번째 픽셀(820)에 대해서 중심선(700)으로부터의 거리를 u(x)라 한다. u(x)는 x 번째 픽셀(820) 중 중심선(700)으로부터 가장 거리가 먼 부분의 거리이다.

중심선(700)을 0으로 설정하고, 각 픽셀의 픽셀 데이터를 매핑하고자 하는 원래의 y 번째 행(610(y))의 각 픽셀 간의 구분선(811, 821, 823)을 각각 연속적인 정수로 설정한 좌표축(w 위치로 구분됨)을 가정한다. 여기서, [ k ]는 k 이하의 자연수 중 최대값을 나타내는 수학 기호이다. 이하, 설명의 편의를 위해, 길이 축소된 행(620(y)) 내에 존재하는 각 픽셀은 보정 전 픽셀이라 하고, 이에 의해 하기의 3가지 케이스에 따라 매핑 처리된 이후의 원래의 행(610(y)) 내의 각 픽셀은 보정 픽셀이라 한다.

키스톤 보정을 위한 매핑시 발생할 수 있는 케이스는 하기의 3가지 경우가 존재한다.

Case 1: [u(x) - m(y)] = [u(x)] - 도 8a 참조

u(x)-m(y)=u(x-1)이고, 이 경우 x 번째 픽셀(820)은 매핑하고자 하는 w 번째 픽셀(810)에 완전히 포함된다. 즉, w 픽셀(810)의 키스톤 보정 후의 픽셀 데이터는 보정 전 x-1, x, x+1의 3개 픽셀의 픽셀 데이터에 의해 하기의 수학식 1과 같이 결정된다. 예를 들어, 영상 구현을 위해 계조값 0 ~ 255까지의 8비트 영상 픽셀 데이터를 이용하고, 보정 전의 x-1번째 픽셀의 픽셀 데이터(P(x-1))가 240이고, 보정 전의 x번째 픽셀의 픽셀 데이터(P(x))가 255이고, 보정 전 x+1번째 픽셀의 픽셀 데이터(P(x+1))가 220이며, 보정 전 픽셀들이 보정 픽셀인 w 픽셀(810) 내에서 차지하는 구간 길이의 가중치가 각각 A는 0.8, B는 0.05, C는 0.15인 경우를 가정할 때, 보정 픽셀인 w 픽셀(810)의 픽셀 데이터(즉, 보정 픽셀 데이터)는 하기의 수학식 1에 따라 249(240×0.05 + 255×0.8 + 220×0.15)으로 결정됨이 바로 그것이다. 또한 여기서, 키스톤 보정 후의 보정 픽셀 w 픽셀(810)의 좌표는 보정 전 x 픽셀(820)의 중심선(700)으로부터의 거리인 u(x)를 이용하여 획득가능하다. 즉, 보정 픽셀인 w 픽셀(810)의 보정 후 좌표는 보정 전 픽셀인 x 픽셀(820)의 중심선(700)으로부터의 거리 u(x)에 수축 배율 m(y)을 곱한 값(예를 들어, u(x) × m(y) 로서, m(y) = 0.8 이고 u(x) = 100 인 경우 w = 80 이므로, 보정 전 100번째 픽셀의 끝이 보정 후 80번째 픽셀의 끝에 일치하게 됨)으로 결정되는 것이다. 상술한 보정 픽셀의 좌표 산출 및 보정 픽셀 데이터 산출의 원리는 이하의 Case 2 및 Case 3의 경우에도 동일하게 적용되는 것임은 물론이다.

P(w) = B×P(x-1) + A×P(x) + C×P(x+1)

A = m(y), B = u(x)-[u(x)-m(y)]-A, C = 1-A-B

여기서, P(x)는 x번째 픽셀의 픽셀 데이터이다.

Case 2: 1-m(y) < u(x) - [u(x)] < m(y) - 도 8b 참조

이 경우 w 번째 픽셀(830)에는 2개의 픽셀(840, 845)이 매핑된다. 즉, w 픽셀(830)의 키스톤 보정 후의 픽셀 데이터는 보정 전 x, x+1의 2개 픽셀의 픽셀 데이터에 의해 하기의 수학식 2과 같이 결정된다. 여기서, 키스톤 보정 후의 보정 픽셀 w 픽셀(830)의 좌표는 보정 전 x 픽셀(840)의 중심선(700)으로부터의 거리인 u(x)를 이용하여 획득가능하다.

P(w) = A×P(x) + C×P(x+1)

A = u(x)-[u(x)], C = 1-A

Case 3: u(x) - [u(x)] < 1-m(y) - 도 8c 참조

이 경우 w 번째 픽셀(850)에는 3개의 픽셀(860, 863, 866)이 매핑된다. 즉, w 픽셀(850)의 키스톤 보정 후의 픽셀 데이터는 보정 전 x, x+1, x+2의 3개 픽셀의 픽셀 데이터에 의해 하기의 수학식 3과 같이 결정된다. 여기서, 키스톤 보정 후의 보정 픽셀 w 픽셀(850)의 좌표는 보정 전 x 픽셀(860)의 중심선(700)으로부터의 거리인 u(x)를 이용하여 획득가능하다.

P(w) = A×P(x) + B×P(x+1) + C×P(x+2)

A = u(x)-[u(x)], B = m(y), C = 1-A-B

또는 Case 3의 경우 보정 전 x+1 번째 픽셀을 중심으로 하여 Case 1로 분류하여 픽셀 데이터를 계산하는 것도 가능하다.

이하에서는 도 9 이하 도면을 참조하여 영상 제어부(150)에서의 디지털적인 키스톤 보정 방법을 상세히 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털적인 키스톤 보정 방법의 순서도이고, 도 10은 영상 신호의 픽셀 데이터 입력 순서가 도시되어 있으며, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정을 위한 버퍼 메모리가 도시되어 있다.

단계 S910에서, 영상 제어부(150)는 영상 신호를 입력받는다. 영상 신호는 하나의 2차원 영상을 구성하는 각 픽셀들의 픽셀 데이터를 포함한다. 영상 신호는 첫번째 행(610(1))의 픽셀 데이터가 수평 방향(즉, 행 방향)으로 하나의 픽셀씩 입력된 이후, 두번째 행(610(2)), 세번째 행(610(3))의 순 즉, 지그재그식으로 픽셀 데이터가 순차적으로 입력된다(도 10 참조).

단계 S920에서, 영상 제어부(150)는 도 5 내지 도 8c를 참조하여 설명한 키스톤 보정을 위해 버퍼 메모리(1100)에 픽셀 데이터를 순차적으로 저장한다(도 11 참조). 버퍼 메모리(1100)는 4개의 픽셀 버퍼(1100(1) 내지 1100(4))를 가지고 있어 4개의 픽셀 데이터가 저장될 수 있다.

단계 S930에서, 버퍼 메모리(1100)의 4개의 픽셀 버퍼에 저장된 픽셀 데이터 중에서 3개의 연속된 픽셀 데이터를 이용하여 보정 픽셀의 좌표와 보정 픽셀 데이터를 계산한다. 이 경우 도 8a 내지 도 8c를 참조하여 설명한 3가지 케이스 중 해당하는 케이스를 검색하여 상응하는 방법에 의한다.

동시에 버퍼 메모리(1100)의 4개의 픽셀 버퍼 중 상술한 계산에 이용되지 않는 픽셀 데이터가 저장되거나 또는 픽셀 데이터가 저장되지 않은 픽셀 버퍼에 차순의 픽셀 데이터를 입력받아 저장한다.

상세하게는 다음과 같다.

우선 버퍼 메모리(1100)의 4개의 픽셀 버퍼 중 1번째 내지 3번째 픽셀 버퍼(1100(1) 내지 1100(3))에 픽셀 데이터가 저장되면, 3개의 픽셀 데이터를 이용하여 보정된 픽셀의 좌표와 픽셀 데이터를 계산한다. 그리고 동시에 버퍼 메모리(1100)의 4번째 픽셀 버퍼에 4번째 픽셀 데이터를 입력받아 저장한다.

이후 4번째 픽셀 데이터의 저장이 완료되면, 버퍼 메모리(1100)의 4개의 픽셀 버퍼 중 2번째 내지 4번째 픽셀 버퍼(1100(2) 내지 1100(4))에 저장된 3개의 픽셀 데이터를 이용하여 보정된 픽셀의 좌표와 픽셀 데이터를 계산한다. 그리고 동시에 버퍼 메모리(1100)의 1번째 픽셀 버퍼에 5번째 픽셀 데이터를 입력받아 저장한다.

단계 S940에서, 단계 S930을 반복함으로써 특정 행 내의 모든 픽셀에 대해서 키스톤 보정을 완료한다.

그리고 단계 S950에서, 한 프레임의 모든 행에 대해서 단계 S940을 반복함으로써 2차원 영상 전체에 대해서 키스톤이 보정된 보정 영상 신호를 획득할 수 있다.

버퍼 메모리(1100)에서 항상 3개의 픽셀 버퍼가 키스톤 보정된 픽셀의 좌표 및 픽셀 데이터를 계산하는데 사용되고, 차순의 픽셀 데이터를 입력받아 저장하기 위한 하나의 픽셀 버퍼가 요구된다. 따라서, 버퍼 메모리(1100)는 최소 4개의 픽셀 버퍼로 구성될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 키스톤 보정 블록과 다른 보정 블록 간의 연관 관계를 나타낸 도면이다.

도 12를 참조하면, 영상 제어부(150) 내에서 키스톤 보정 블록(1210)은 디스토션(distortion) 보정 블록(1220), 픽셀 캘리브레이션(pixel calibration) 블록(1230), 이미지 처리(image processing) 블록(1240) 등의 타 블록들보다 선행한다.

본 발명의 실시예에서는 입력되는 영상 신호에 대해서 키스톤 보정을 최초로 수행하고, 이후 다른 보정들을 수행한다. 이는 최소의 버퍼 메모리를 활용하여 키스톤 보정을 수행하기 위해서 최초로 수평 방향으로 입력되는 영상 신호의 픽셀 데이터를 이용하기 위함이다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 원본 영상을 키스톤 보정을 수행하고, 디스플레이 장치를 이용하여 스크린에 투사한 최종 영상을 나타낸 도면이다.

최초 원본 영상은 참조번호 1300과 같다. 이에 대해서 상술한 키스톤 보정을 수행하면 참조번호 1310과 같이 키스톤에 의한 사다리꼴의 상하를 뒤집어 놓은 듯한 형태의 픽셀 데이터들이 획득된다. 이는 원본 영상에 대해서 키스톤이 발생할 것을 예상하여 미리 각 행들의 픽셀 데이터를 키스톤 발생 이후의 위치로 배치하였기 때문이다.

이후 디스플레이 장치를 이용하여 참조번호 1310과 같은 영상을 스크린에 투 사하면, 사다리꼴 형태의 키스톤(1320)이 발생하게 되어 최종적으로 참조번호 1330과 같이 직사각형 형태의 최종 영상이 표시되도록 하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 키스톤 보정 방법 및 이를 적용한 디스플레이 장치는 최소의 자원을 가지고서 키스톤을 보정하는 것이 가능하다.

또한, 매우 간단한 연산을 통해 키스톤 보정을 수행함으로써 연산 프로세서의 연산 자원을 절약하고, 4 픽셀 정보를 저장하는 버퍼 만으로 키스톤 보정이 가능하여 메모리를 절약할 수 있다.

또한, 연산 자원과 메모리를 절약하여 소형의 프로젝션 시스템에서도 키스톤 보정이 가능하다.

상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

1. 디스플레이 장치의 키스톤을 보정하는 방법에 있어서,

   (a) 일 프레임의 영상 신호 내에 포함된 복수의 픽셀 데이터를 입력받는 단계-여기서, 상기 일 프레임의 영상 신호는 하나의 2차원 영상을 구성하는 각 픽셀들의 픽셀 데이터를 포함함-;

   (b) 상기 입력받은 픽셀 데이터 중 행 방향으로 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하는 단계;

   (c) 상기 일 프레임의 2차원 영상에서 어느 하나의 행을 구성하는 모든 픽셀에 대해 상기 보정 픽셀의 좌표 산출 및 보정 픽셀 데이터 산출이 완료될 때까지 상기 단계 (b)를 반복하는 단계; 및

   (d) 상기 일 프레임 내의 각각의 모든 행에 대해 상기 단계 (c)를 반복함으로써, 상기 일 프레임의 2차원 영상을 구성하는 모든 픽셀에 대해 상기 보정 픽셀의 좌표 산출 및 보정 픽셀 데이터 산출을 완료하는 단계

   를 포함하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (a)는 상기 일 프레임의 2차원 영상에서 임의의 행을 구성하는 픽셀들에 대한 픽셀 데이터가 행 방향으로 순차적으로 입력된 이후, 차순의 행을 구성하는 픽셀들에 대한 픽셀 데이터가 입력되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 단계 (b)는,

   (b1) 4개의 픽셀 버퍼를 가지는 버퍼 메모리에 순차적으로 입력되는 픽셀 데이터를 저장하는 단계;

   (b2) 상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼에 저장된 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하는 단계; 및

   (b3) 상기 단계 (b2)에서 이용되지 않는 상기 픽셀 버퍼에 차순의 픽셀 데이터를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 단계 (b2) 및 (b3)는 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)는 상기 일 프레임의 2차원 영상의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 보정 픽셀의 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 단계 (b)는 상기 일 프레임의 2차원 영상의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터의 상기 보정 픽셀 내에서의 가중치를 결정함으로써 상기 보정 픽셀 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치의 키스톤 보정 방법.
7. 광원으로부터의 빛에 보정 영상 신호에 상응하는 영상 정보를 담아 스크린 상에 투사하는 투사부; 및

   일 프레임의 영상 신호를 입력받고, 입력받은 상기 영상 신호에 포함된 픽셀 데이터 중 행 방향으로 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하며, 상기 영상 신호의 모든 행 및 상기 행 내의 픽셀들에 대해서 상기 산출을 반복하여 산출한 상기 보정 픽셀의 좌표 및 상기 보정 픽셀 데이터를 포함하는 상기 보정 영상 신호를 생성하여 출력하는 영상 제어부를 포함하는 디스플레이 장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 영상 제어부는 각각 하나의 픽셀 데이터를 저장하는 4개의 픽셀 버퍼를 포함하는 버퍼 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼는 행 방향으로 순차적으로 입력되는 상기 영상 신호의 픽셀 데이터를 저장하고,

   상기 영상 제어부는 상기 버퍼 메모리의 각 픽셀 버퍼에 저장된 연속된 3개의 픽셀 데이터로부터 보정 픽셀의 좌표 및 보정 픽셀 데이터를 산출하되,

   상기 영상 제어부에서 이용되지 않는 상기 픽셀 버퍼에는 상기 영상 신호의 픽셀 데이터 중 차순의 픽셀 데이터가 저장되는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 영상 제어부는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 보정 픽셀의 좌표를 산출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 영상 제어부는 상기 프레임의 행 방향으로의 중심선과 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터 중 두번째 픽셀 데이터 간의 거리를 이용하여 상기 연속된 3개의 픽셀 데이터의 상기 보정 픽셀 내에서의 가중치를 결정함으로써 상기 보정 픽셀 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
12. 제7항에 있어서, 상기 투사부는,

    입력되는 구동 신호에 따라 입사광을 변조시켜 1차원 직선 영상에 상응하는 변조광을 출력하는 광변조기;

    입력되는 영상 제어 신호를 상기 구동 신호로 변환하여 상기 광변조기에 출력하는 구동 회로;

    스캐너 제어 신호에 따라 회전함으로써 상기 광변조기로부터의 변조광을 스크린 상에 스캐닝하여 2차원 영상을 표시하는 스캐너; 및

    입력되는 광원 제어 신호에 상응하여 상기 광변조기에 상기 입사광을 조사하는 상기 광원을 포함하되,

    상기 영상 제어부는 상기 보정 영상 신호에 동기화된 상기 광원 제어 신호 및 상기 스캐너 제어 신호를 상기 광원 및 상기 스캐너에 제공하여 상기 광변조기에 의한 영상 투사를 제어하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 광변조기는,

    상기 입사광을 반사시키는, 일렬로 배치된 복수의 마이크로 미러; 및

    상기 구동 신호에 의해 상기 마이크로 미러를 상하로 구동시키는 구동 수단을 포함하되,

    상기 하나의 마이크로 미러가 상기 스크린 내의 일 픽셀을 담당하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.

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