KR100852279B1 - 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법 - Google Patents

프로젝션 시스템의 색상 보상 방법 Download PDF

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Abstract

프로젝션 시스템의 색상 보상 방법이 개시된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법은, 복수의 색상에 대응하는 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하며, 블랙 블레이드(Black blade)를 이용하여 광원의 광량을 조절하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법에 있어서, 영상신호의 밝기정보를 이용하여 블랙 블레이드의 이동각도를 결정하는 단계, 기설정된 색상 보상 비율 테이블을 이용하여, 결정된 이동각도에 대응하는 색상 보상 비율을 추출하는 단계, 추출된 색상 보상 비율에 의해 광원의 광량을 조절하는 단계, 및 조정된 광량에 따라 영상신호를 출력하는 단계를 포함한다. 이에 의해, 복수의 독립된 광원을 이용하는 프로젝션 시스템에서 안정적으로 블랙 블레이드를 적용할 수 있다.
프로젝션, 다이나믹 블랙 블레이드, 이동각도, 광량, 보상 비율

Description

프로젝션 시스템의 색상 보상 방법{Method for compensating color of projection system}
도 1은 종래의 프로젝션 TV 중 DLP 방식을 채택한 경우의 조명계와 광학계의 개략적 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랙 블레이드의 동작을 설명하기 위한 도면,
도 3은 도 2에 도시한 프로세서의 블럭도,
도 4는 렌즈 내에서의 각 색상별 광량의 분포 차이를 나타낸 도면,
도 5a 내지 도 5d는 블랙 블레이드 사용으로 인한 콘트라스트 증가를 설명하기 위한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 프로젝션 렌즈 200 : 블랙 블레이드
210 : 구동 모터 300 : 프로세서
본 발명은 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 색상별 광원을 사용하는 프로젝션 시스템에 블랙 블레이드를 적용시 광원의 광량을 보상하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 프로젝션 TV는 음극선관(CRT), 액정표시소자(LCD)와 같은 화상생성수단을 영상원으로 이용하여 화상을 생성하고, 이 화상을 조명계와 광학계 및 반사미러를 통해 대형 스크린에 확대 투영시킴으로써, 대화면을 구현한다.
도 1은 종래의 프로젝션 TV 중 DLP 방식을 채택한 경우의 조명계와 광학계의 개략적 구성도이다.
도 1은 종래의 프로젝션 TV 중 DLP(Digital Light Processing) 방식을 채택한 경우의 구성을 예시한 것이다. 프로젝션 TV는 영상의 투영을 위해 조명계(5), 디지털 마이크로 미러 장치(Digital Micro-mirror Device: 이하, 'DMD'라 한다)(30), 광학계(40)를 포함한다.
조명계(5)는 광원(7), 타원형 반사기(10)(Elliptical Reflector), 광터널(15), 릴레이 렌즈(20), 반사판(35)을 포함한다. 조명계(5)는 광학계(40)로 균일한 강도의 빛을 제공하기 위한 것으로, 광원(7)로부터 발광된 빛은 타원형 반사기(10)에 의해 반사되어 집광된 후, 광터널(15)로 제공된다.
타원형 반사기(10)로부터의 빛이 광터널(15) 내부를 이동하면서 반사된다. 이때, 광터널(15)의 가로 폭과 세로 폭이 상이하기 때문에, 빛이 광터널(15)을 통과하는 동안 광터널(15)의 내벽에서 반사된 빛은 광 강도가 균일해지며, 다수의 광 원으로부터 빛이 발광되는 효과를 발휘하게 된다.
릴레이 렌즈(20)는 소정 간격을 두고 배치된 한 쌍의 렌즈로, 광터널(15)을 통과하면서 발산된 빛을 집광시키며, 반사판(35)은 릴레이 렌즈(20)로부터의 빛을 반사하여 광학계(40)로 제공한다.
DMD(30)의 반사면에는 다수의 마이크로 미러가 평면을 이루도록 배치된다. 마이크로 미러는 DMD(30) 반사면에 대해 +10~12도 또는 -10~12도의 입사각을 형성하는 위치에 회동하도록 설치된다.
광학계(40)는 DMD(30)로부터 반사된 광속을 입력받는 전방렌즈군(45)과 후방렌즈군(55)을 포함하며, DMD(30)에 의해 단속된 광속을 확대하여 화면에 이미지를 형성한다. 여기서, 복수의 렌즈로 이루어진 전방렌즈군(45)은 DMD(30)로부터의 광속을 집광시키고, 복수의 후방렌즈군(55)은 광속을 발산시켜 스크린에 도달하도록 한다.
전방렌즈군(45)과 후방렌즈군(55) 사이에는 중앙영역에 관통된 투사공을 갖는 투사구경(50)이 배치되어 있으며, 전방렌즈군(45)으로부터 집광된 광속은 투사공을 통과하여 후방렌즈군(55)으로 제공된다.
도 1에 도시한 바와 같은 구조의 프로젝션 TV에서는 블랙(Black) 영상에서도 특정 세기의 빛이 투사구경(50)을 통해 새어 나온다. 이때, 투사구경(50)을 통해 새어 나오는 빛의 세기가 전체 화면의 기본 콘트라스트(contrast) 비율을 결정하게 된다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 종래의 프로젝션 TV에서는 블랙 블레이드(Black blade)를 사용한다.
블랙 블레이드는 회전 이동하여 물리적으로 투사구경(50)을 통과하는 빔의 양을 조절하는 것으로, 블랙 블레이드에 의해 빔의 양이 가려진 만큼 화면에서의 영상의 밝기도 감소한다. 이때, 영상 신호의 세기를 증폭하여 출력하면 화면의 영상 밝기를 보상할 수 있다.
종래의 프로젝션 TV에 블랙 블레이드를 삽입하고, 영상 신호의 세기를 증폭하여 출력하면, 블랙 블레이드에 의해 빔이 가려진 만큼 블랙 영상의 세기(밝기)는 감소하나, 기존 영상의 세기는 신호-회로적 보상에 의해 유지되므로, 전체적인 콘트라스트 비율은 증가한다.
종래의 블랙 블레이드를 사용한 프로젝션 TV는 광이 줄어드는 비율이 레드(red), 그린(green), 및 블루(blue)에서 모두 동일함을 전제로 한다. 통상의 램프를 백라이트 광원으로 사용하는 프로젝션 TV에서는 투사구경(50)에서의 레드, 그린, 및 블루 광의 분포가 모두 동일하므로, 블랙 영상의 세기는 감소시키고, 전체적인 콘트라스트 비율을 증가시키는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, LED와 같이 레드, 그린, 및 블루 광의 분포가 상이한 광원을 사용하는 경우, 종래의 방식과 같이 블랙 블레이드를 사용하게 되면, 블랙 블레이드의 회전 각도에 따라 화면의 색이 실시간으로 변화되는 문제점이 있다. 즉, 어두운 화면에서는 밝은 화면에 비해 다른 색을 보이는 현상이 발생한다.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 색상별 광원을 백라이트로 이용하는 프로젝션 시스템에 블랙 블레이드를 적용하였을 경우, 블랙 블레이드의 동작에 따라 적 절하게 색상별 광원의 광량을 조절할 수 있는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법은, 복수의 색상에 대응하는 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하며, 블랙 블레이드(Black blade)를 이용하여 광원의 광량을 조절하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법에 있어서, 영상신호의 밝기정보를 이용하여 블랙 블레이드의 이동각도를 결정하는 단계, 기설정된 색상 보상 비율 테이블을 이용하여, 결정된 이동각도에 대응하는 색상 보상 비율을 추출하는 단계, 추출된 색상 보상 비율에 의해 광원의 광량을 조절하는 단계, 및 조정된 광량에 따라 영상신호를 출력하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 광원은 복수의 색상별 LED, 및 레이저(Laser) 중 어느 하나일 수 있다.
또한 바람직하게, 기설정된 색상 보상 비율 테이블은, 블랙 블레이드의 이동각도별로, 복수의 색상 중 기준 색상을 제외한 다른 색상의 광량을 기준 색상의 광량과 대비하여 각각의 보상 비율을 나타낸 테이블일 수 있다.
또한 바람직하게, 복수의 독립된 광원은 레드(Red), 그린(Green), 및 블루(Blue) 색상의 광원이며, 기준 색상은 그린 색상일 수 있다.
또한 바람직하게, 블랙 블레이드는 프로젝션 시스템에서 광학계의 투사구경 및 조명계의 투사구경 중 어느 하나에 삽입되며, 결정된 이동각도로 이동될 수 있 다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랙 블레이드의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 블랙 블레이드(200)는 도 1에 도시한 일반적인 형태의 프로젝션 시스템에 적용될 수 있다. 다만, 본 발명의 프로젝션 시스템은 복수의 색상에 대응하는 복수의 독립된 광원을 백라이트 광원으로 사용하는 경우에 한하여 적용된다. 즉, 색상별 LED 및 레이저(Laser) 중 어느 하나를 백라이트 광원으로 사용할 수 있다. 여기서, 복수의 색상은 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue) 색상이다.
프로젝션 시스템에서, 블랙 블레이드(200)는 광학계(40)의 투사구경(50) 혹은 조명계(5)의 투사구경 중 어느 하나에 삽입될 수 있으며, 각 투사구경을 통과하는 광량을 조절할 수 있다. 다만, 본 실시예에서는 블랙 블레이드(200)가 삽입되는 렌즈를 설명의 편의상 광학계(40)의 투사구경(50) 및 조명계(5)의 투사구경을 포괄하는 의미로 프로젝션 렌즈(100)라 한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 프로젝션 렌즈(100)에 블랙 블레이드(200)가 삽입되고, 블랙 블레이드(200)는 구동 모터(210)와 연결되며, 블랙 블레이드(200) 및 구동 모터(210)를 제어하기 위한 프로세서(300)가 구비된다.
블랙 블레이드(200)는 구동 모터(210)와 연결되어 구동 모터(210)에 의해 화살표 A 방향으로 이동 가능하도록 설치되며, 이동 각도에 따라 프로젝션 렌즈(100) 를 통과하는 광량을 조절한다.
구동 모터(210)는 블랙 블레이드(200)를 구동시키는 것으로, 프로세서(300)의 제어에 의해 블랙 블레이드(200)를 소정 각도 이동시킨다. 구동 모터(210)에 의해 블랙 블레이드(200)는 소정 각도 예를 들어, 2도, 4도, 6도 이동될 수 있으며, 블랙 블레이드(200)의 이동각도에 따라, 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 광량이 조절된다.
프로세서(300)는 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 광량을 조절하기 위하여, 블랙 블레이드(200)를 이동시킬 이동각도를 결정하고, 결정된 이동각도로 블랙 블레이드(200)를 이동시키도록 구동 모터(210)를 제어한다.
또한, 프로세서(300)는 블랙 블레이드(200)의 동작에 의한 각 색상별 광량을 보정하기 위한 보정비율을 결정하고, 결정된 보정비율에 따라 광량을 조절한다. 프로세서(300)에 관하여는 후술하는 도 3에서 보다 상세히 설명한다.
도 3은 도 2에 도시한 프로세서의 블럭도이다.
도 3을 참조하면, 프로세서(300)는 부스트량 산출부(310), 각도 결정부(320), 저장부(330), 광량 조절부(340), 및 제어부(350)를 포함한다.
부스트량 산출부(310)는 영상신호로부터 밝기정보를 검출하고, 검출된 밝기정보에 대한 부스트(Boost)량을 산출한다. 부스트량 산출부(310)에 의해 산출되는 부스트량은 복수의 색상별 광원 중 기준이 되는 색상에 대한 부스트량이다.
각도 결정부(320)는 부스트량 산출부(310)에 의해 산출된 부스트량을 기준으로, 블랙 블레이드(200)의 이동각도를 결정한다. 예를 들어, 각도 결정부(320)는 블랙 블레이드(200)의 이동각도를 0도, 2도, 4도, 6도와 같이 2도 간격으로 결정할 수 있다.
저장부(330)는 기설정된 색상 보상 비율 테이블을 저장한다. 저장부(330)에 저장되는 색상 보상 비율 테이블은 블랙 영상을 출력할 때, 각 색상별 광원의 광량을 측정하여 테이블화 한 후, 복수의 색상 중 기준 색상을 제외한 다른 색상의 광량을 기준 색상의 광량과 대비하여 각각의 보상 비율을 산출하여 이를 테이블화한 것이다. 이를 표 1 및 표 2에 예시하였다.
블랙 블레이드의 이동각도 레드 광량 그린 광량 블루 광량
0도 100 100 100
2도 78 79 80
4도 55 53 54
6도 38 35 36
8도 26 23 24
10도 15 13 13
표 1은 블랙 영상 출력시, 각 색상별 광원의 광량을 측정하여 테이블화 한 것이다. 표 1의 각 색상별 광량을 기준 색상 즉, 그린 광량을 기준으로 레드 및 블루의 보상 비율을 산출하여 표 2에 예시하였다.
블랙 블레이드의 이동각도 레드 보상 비율 그린 (기준 색상) 블루 보상 비율
0도 1.00 1.00 1.00
2도 1.01 1.00 0.99
4도 0.96 1.00 0.98
6도 0.92 1.00 0.97
8도 0.88 1.00 0.96
10도 0.87 1.00 1.00
표 1에서 블랙 블레이드(200)의 이동각도가 2도일 경우를 살펴보면, 레드 광량은 기준 색상인 그린 광량보다 1만큼 낮다. 그러므로, 1만큼 낮은 광량을 기준 색상을 기준으로 보상해주어야 한다. 표 2에서 블랙 블레이드(200)의 이동각도가 2도일 경우, 레드 보상 비율이 '1.01'로, 표 1에서 기준 색상보다 1만큼 낮았던 레드 광량을 보상 비율에 의해 보상하는 것이 가능하다. 저장부(330)는 표 2와 같은 테이블을 저장한다.
광량 조절부(340)는 저장부(330)에 저장된 색상 보상 비율 테이블을 이용하여, 각도 결정부(320)에 의해 결정된 이동각도에 대응하는 색상 보상 비율을 추출하고, 추출된 색상 보상 비율에 의해 광원의 광량을 조정한다.
예를 들어, 각도 결정부(320)에 의해 블랙 블레이드(200)의 이동각도가 4도인 것으로 결정되었을 경우, 광량 조절부(340)는 저장부(330)에 저장된 색상 보상 비율 테이블로부터 레드 보상 비율 '0.96' 및 블루 보상 비율 '0.98'을 추출하고, 추출된 보상 비율에 의해 레드 및 블루의 광량을 조정한다.
제어부(350)는 프로세서(300)의 전반적인 기능을 제어하는 것으로, 부스트량 산출부(310), 각도 결정부(320), 저장부(330), 및 광량 조절부(340)들간의 신호 입출력을 제어한다.
제어부(350)는 각도 결정부(320)에 의해 블랙 블레이드(200)의 이동각도가 결정되면, 결정된 이동각도를 구동 모터(210)에 제공함으로써, 구동 모터(210)가 블랙 블레이드(200)를 결정된 이동각도만큼 이동시키도록 한다.
도 4는 렌즈 내에서의 각 색상별 광량의 분포 차이를 나타낸 도면이다.
도 4는 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 각 색상별 광량의 분포 차이를 예시한 것이다. 중앙 부분의 적색으로 표시된 부분이 광의 세기가 가장 강한 부분이고, 외측의 황색으로 표시된 부분이 광의 세기가 가장 약한 부분이다. 즉, 중앙으로 갈수록 광의 세기가 커지며, 외측으로 갈수록 광의 세기가 약해진다.
각 색상별 광이 동일한 렌즈를 통과하는 것이나, 도시한 바와 같이 레드, 그린, 및 블루 색상별로 광량의 분포에 차이가 있음을 알 수 있다. 그러므로, 표 2에 예시한 색상 보상 비율 테이블을 이용하여 그린 색상의 광량을 기준으로 하여 레드 및 블루 색상의 광량을 조절해 주어야 한다.
도 5a 내지 도 5d는 블랙 블레이드 사용으로 인한 콘트라스트 증가를 설명하기 위한 도면이다.
영상신호를 출력할 때, 광의 세기가 전체적인 화면의 기본 콘트라스트 비율을 결정한다. 이때, 일반 영상신호의 위치별 밝기의 크기 즉, 콘트라스트 비율을 그래프로 나타내면 도 5a와 같다.
이러한 영상신호를 화면에 출력하면, 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 광의 양이 가려진 만큼 화면에서 영상의 밝기도 감소된다. 이를 도 5b에 나타내었다. B는 블랙 영상을 출력할 때 프로젝션 렌즈(100)에서 새어 나오는 광의 세기이다.
도 5a에서와 동일한 영상신호를 2배 증폭하여 출력하였을 경우의 콘트라스트 비율을 도 5c에 나타내었다. 도 5c에서와 같이 증폭된 영상신호를 화면에 출력할 때, 블랙 블레이드(200)를 사용하여 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 광량을 조절하면, 도 5d에서와 같이 프로젝션 렌즈(100)에서 새어 나오는 광의 세기가 B'로 표기한 바와 같이 감소하였음을 알 수 있다. 또한, 도 5b에서와 같은 기존 영상신호의 세기(밝기)는 유사하게 유지됨을 알 수 있으며, 전체적인 콘트라스트 비율은 증가한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
부스트량 산출부(310)에서 영상신호로부터 밝기정보를 검출하고(S400), 검출된 밝기정보를 이용하여 기준 색상 예를 들어, 그린 색상에 대한 부스트량을 산출한다(S410).
각도 결정부(320)는 부스트량 산출부(310)에서 산출된 부스트량을 기준으로 하여 블랙 블레이드(200)의 이동각도를 결정한다. 이때, 이동각도는 0도, 2도, 4도, 6도와 같이 결정될 수 있다(S420). 각도 결정부(320)에 의해 이동각도가 결정되면, 결정된 이동각도는 구동 모터(210)에 의해 블랙 블레이드(200)를 이동시키는데 적용된다.
광량 조절부(340)는 저장부(330)에 저장된 색상 보상 비율 테이블을 이용하여 각도 결정부(320)에 의해 결정된 이동각도에 대한 레드 및 블루 색상의 보상 비율을 결정하고, 결정된 보상 비율에 의해 레드 및 블루 색상의 광량을 조절한다(S430, S440).
광량 조절부(340)에 의해 레드 및 블루 색상의 광량이 조절되면, 영상신호를 출력한다(S450).
블랙 블레이드(200)는 프로젝션 렌즈(100)를 통과하는 광을 물리적으로 조절할 수 있음에 따라, 광량을 조절하는데 매우 효과적이다. 그럼에도 불구하고, 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하는 프로젝션 시스템에서는 색상별 광량의 차이가 발생함에 따라 블랙 블레이드(200)를 사용할 수 없었다.
이에, 본 발명에서는 복수의 색상 중 기준이 되는 하나의 색상의 광량을 기준으로 다른 색상들의 광량의 비율을 조절함으로써, 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하는 프로젝션 시스템에서도 블랙 블레이드를 안정적으로 사용할 수 있게 하였다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법은 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하는 프로젝션 시스템에서 블랙 블레이드를 사용할 경우, 각 광원별로 광량의 세기가 다름으로 인한 부작용을 제거할 수 있는 이점이 있다. 또한, 복수의 독립된 광원을 기준 색상의 광량과 균일하게 보정함으로써, 안정된 화질을 제공할 수 있는 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (5)

  1. 복수의 색상에 대응하는 광의 분포가 상이한 복수의 독립된 광원을 백라이트로 이용하며, 블랙 블레이드(Black blade)를 이용하여 상기 광원의 광량을 조절하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법에 있어서,
    영상신호의 밝기정보를 이용하여 상기 블랙 블레이드의 이동각도를 결정하는 단계;
    기설정된 색상 보상 비율 테이블을 이용하여, 상기 결정된 이동각도에 대응하는 색상 보상 비율을 추출하는 단계;
    상기 추출된 색상 보상 비율에 의해 상기 광원의 광량을 조절하는 단계; 및
    상기 조절된 광량에 따라 상기 영상신호를 출력하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은, 상기 복수의 색상별 LED, 및 레이저(Laser) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 기설정된 색상 보상 비율 테이블은, 상기 블랙 블레이드의 이동각도별로, 상기 복수의 색상 중 기준 색상을 제외한 다른 색상의 광량을 상기 기준 색상 의 광량과 대비하여 각각의 보상 비율을 나타낸 테이블인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 독립된 광원은 레드(Red), 그린(Green), 및 블루(Blue) 색상의 광원이며, 상기 기준 색상은 상기 그린 색상인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 블레이드는, 상기 프로젝션 시스템에서 광학계의 투사구경 및 조명계의 투사구경 중 어느 하나에 삽입되며, 상기 결정된 이동각도로 이동되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 색상 보상 방법.
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