KR100866872B1 - 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법 - Google Patents

투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 투사 표시 장치에 관한 것으로 특히, 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명은, 광원과, 상기 광원의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자의 영상을 스크린으로 확대 투사시키는 투사 광학계를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치에 있어서, 입력된 영상신호의 각 픽셀들의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내에서 밝은 영역과, 어두운 영역 및 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 영역을 판별하고, 상기 판별된 영역들에 해당하는 픽셀들의 밝기를 각각 조절하기 위한 신호 정보를 생성하는 영상 밝기 감지부와; 상기 영상 밝기 감지부에서 생성된 신호 정보가 저장되는 영상 밝기 정보 저장부와; 상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 광원 콘트롤러와; 상기 입력된 영상신호를 처리하고, 상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 표시소자에 표시되는 영상의 각 픽셀들에 상기 신호 정보를 적용하여 상기 영상의 밝기를 보정하는 영상 신호 콘트롤러;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
투사 표시 장치, 화면 밝기, 픽셀(pixel) 제어

Description

투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법{Apparatus and method for controling light screen of projection display system}
도 1은 종래의 투사 표시 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치를 나타낸 도면
도 3은 도 2에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치의 영상 밝기 정보의 타이밍도
도 4는 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 방법을 보여주는 순서도
도 5는 도 4에 따른 화면 밝기 판단 조절 흐름을 보여주는 순서도
도 6은 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법의 실시예
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11 : 광원 12 : 반사경
13 : 조명광학계 14 : 표시소자
15 : 투사광학계 16 : 스크린
17 : 전원 콘트롤러 18 : 광원 콘트롤러
19 : 영상신호 콘트롤러 20 : 영상 밝기 감지부
21 : 영상 밝기 정보 저장부
본 발명은 투사 표시 장치에 관한 것으로, 특히 영상 신호에 따라 화면 밝기를 감지하여 표시 장치의 각 화소와 광원의 밝기를 조절하므로 밝고 선명한 화상을 얻은 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 화면 크기에 제한이 있고 시스템의 크기가 큰 기존의 브라운관 디스플레이를 대체하여, 두께가 얇으면서 대화면을 구현하는 평판 디스플레이가 주목을 받고 있다.
이러한 디스플레이 소자에는 LCD, PDP, 프로젝션(projection) 시스템 등이 있으며, 현재에는 대화면용으로 프로젝션을 이용한 디스플레이 방식이 주류를 이루고 있다.
일반적으로 LCD 프로젝션 시스템은 광원에서 나오는 광을 LCD 패널에 투사시키고, 이 LCD 패널의 영상을 투사광학계를 이용하여 스크린에 투사시켜 스크린에 결상된 상을 감상하게된다.
도 1은 종래의 투사 표시 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면, 램프(1)에서 발광된 빛은 반사경(2)에 의해 한 쪽 방향으로 모아져서 진행하고 조명광학계(3)에 의해 LCD 패널(4)에 조사된다.
그리고, 상기 LCD 패널(4)은 영상신호를 받아 처리되는 영상신호 컨트롤러(9)의 전기적 신호에 의해 빛의 양을 조절하여 영상을 표시한다.
상기 표시된 영상은 투사 광학계(5)에 의해 스크린(6)에 확대 투사되어 스크린(6)의 앞쪽 또는 뒤쪽에서 사용자가 화상을 감상하게 된다.
한편, 투사 표시 장치의 전원을 제어하는 전원 콘트롤러(8)를 동작시켜 램프를 기동시킨다.
상기와 같은 투사 표시 장치는 광원인 램프(1)가 일정한 전압과 전류가 인가되어 일정한 양의 광을 내고 영상신호에 따라 LCD 패널(4)의 각 픽셀(pixel)에서 투과율을 조정하여 각 픽셀의 밝기를 조절하고, 전체적인 화상을 구현하게 된다.
그러나, 이와 같은 투사 표시 장치는 영상 신호가 밝은 화면을 나타내거나 어두운 화면을 나타내더라도 광원 밝기는 변화가 없고, 표시소자인 LCD 패널에서만 투과율 조정에 의한 밝기 조정을 하게 되므로 밤 장면과 같은 어두운 화면을 표시할 때 LCD 패널에서 완벽하게 빛을 차단하지 못하므로 빛이 새어 화면이 뿌옇게 보이고, 계조 표현이 정확하지 않으며, 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 밝은 화면을 표시할 때도 밝기의 한계가 있고, 화면 계조 밝기가 포화되어 화상의 콘트라스트 저하와 화상 구현 범위(dynamic range)의 저하가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 영상 신호의 화면 밝기 제어 상태를 감지하여 영상 신호와 연동 된 광원의 밝기 조절을 통해 화면 휘도 향상, 콘트라스트 향상, 다이나믹 레인지 향상의 효과적인 투사 표시 장치 화면 밝기 제어 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원과, 상기 광원의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자의 영상을 스크린으로 확대 투사시키는 투사 광학계를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치에 있어서, 입력된 영상신호의 각 픽셀들의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내에서 밝은 영역과, 어두운 영역 및 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 영역을 판별하고, 상기 판별된 영역들에 해당하는 픽셀들의 밝기를 각각 조절하기 위한 신호 정보를 생성하는 영상 밝기 감지부와; 상기 영상 밝기 감지부에서 생성된 신호 정보가 저장되는 영상 밝기 정보 저장부와; 상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 광원 콘트롤러와; 상기 입력된 영상신호를 처리하고, 상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 표시소자에 표시되는 영상의 각 픽셀들에 상기 신호 정보를 적용하여 상기 영상의 밝기를 보정하는 영상 신호 콘트롤러;를 포함하여 이루어진다.
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또한, 본 발명은 광원과, 상기 광원의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자의 영상을 스크린으로 확대 투사시키는 투사 광학계를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 방법에 있어서, 입력된 영상신호의 각 픽셀들의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내에서 밝은 영역과, 어두운 영역 및 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 영역을 판별하는 단계와; 상기 판별된 영역들에 해당하는 픽셀들의 밝기를 각각 조절하기 위한 신호 정보를 생성하는 단계와; 상기 생성된 신호 정보를 저장하는 단계와; 상기 신호 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 단계와; 상기 신호 정보에 따라 상기 표시소자에 표시되는 영상의 각 픽셀들에 상기 신호 정보를 적용하여 상기 영상의 밝기를 보정하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
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상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치를 보여주는 도면이다.
도 2을 참조하면, 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치는 광원(11)과, 상기 광원(11)의 빛을 모아 한 방향으로 이동시키는 반사경(12)과, 상기 광원(11)의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자(14)와, 상기 표시소자(14)의 영상을 확대 투사시키는 투사광학계(15)와 영상을 결상시키는 스크린(16)으로 구성된다.
또한, 상기와 같이 구성된 투사 표시 장치의 동작 구동부로는 전원에 연결되어 각 회로부에 전력을 공급하는 전원 콘트롤러(17)와, 상기 광원(11)에 전력을 공급하고 광원(11)의 밝기를 제어하는 광원 콘트롤러(18)와, 영상신호를 입력 받아 영상 신호를 처리하고 표시소자(14)로 영상 신호를 전송하는 영상 신호 콘트롤러(19)와, 영상 신호의 밝기를 감지하는 영상 밝기 감지부(20)와, 영상 밝기 정보를 저장하는 영상 밝기 정보 저장부(21)로 구성된다.
상기와 같이 구성된 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치의 동작은 광원(11)에서 나온 광이 반사경(12)에 의해 한쪽 방향으로 모아져 진행된다.
상기 진행된 광은 상기 조명 광학계(13)에 의해 표시소자(14)에 조사된다.
상기 표시소자(14)는 신호 처리부의 영상 신호에 의해 영상을 표시하는데, 표시소자(14)로서는 투과형 LCD 패널, 반사형 LCD 패널, DMD(Digital micro mirror Device)등의 소자가 사용된다.
이어서, 상기 표시소자(14)에서 구현된 영상은 투사 광학계(15)에 의해 확대 투사되어 스크린(16)에 결상되며, 스크린(16)의 앞쪽 또는 뒤쪽에서 사용자가 화면을 감상하게 된다.
한편, 전원 콘트롤러(17)에서 외부 전원과 연결하여 투사 표시 장치 전체를 작동시키도록 전원을 공급한다.
상기 전원 콘트롤러(17)에서 전원을 인가 받은 광원 콘트롤러(18)는 광원(11)에 전압과 전류를 공급하여 광원(11)을 기동시킨다.
그리고, 입력된 영상 신호는 영상 밝기 감지부(20)에서 분석되어 해당 영상신호의 밝기를 감지한다.
즉, 한 화상을 구성하는 영상 신호 중에서 밝기를 나타내는 휘도 신호인 Y 신호 또는 R, G, B 신호를 통한 영상 밝기를 추출하여 밝기 판단 기준에 근거하여 화상의 밝기 상태를 분석한다.
또한, 해당 화상의 영상신호로부터 화상의 각 픽셀(pixel)의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내의 밝은 영역과 어두운 영역, 경계 영역을 판별하여 해당 픽셀을 각각 구동하기 위한 신호정보를 만든다.
예를 들어, NTSC 방식에서 휘도 신호인 Y 신호에 대해 단계를 설정하여 100을 기준으로 80이상을 밝은 화면, 60이상을 밝은 화면, 중간 단계를 보통화면, 40이하를 약간 어두운 화면, 20이하를 어두운 화면으로 분류할 수 있다.
상기 화상의 분류 상태에 따라 해당 밝기에 적합하게 표시되도록 광원(11)과 표시소자(14)를 조정한다.
상기 영상 밝기 감지부(20)에서 분석된 화상의 밝기 정보는 영상 밝기 정보 저장부(21)에 기록 저장되는데, 한 화상의 전체적인 밝기 정보와 화상의 각 픽셀의 밝기 정보를 기록 저장하고 그 정보를 영상신호 콘트롤러(19)로 전송한다.
상기 영상 밝기 정보 저장부(21)는 동화상을 구현하는 경우 연속되는 화상신호를 받아서 한 화상의 밝기 정보를 기록 저장한 후, 영상 신호 콘트롤러(19)로 전송시키고, 다음 화상의 밝기 정보를 입력받아 이전 화상의 밝기 정보를 지우고 새로 기록 저장한다.
결국, 한 프레임의 화상에 대한 밝기 정보를 순차적으로 기록 저장하고 정보를 전송하게 된다.
도 3은 도 2에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치의 영상 밝기 정보 저장부의 타이밍도이다.
도시된 바와 같이, 60Hz로 한 프레임의 화상을 표시하는 경우, 1/60초 동안의 한 프레임의 화상의 밝기 정보를 기록 저장한 후 다음 프레임의 화상 밝기 정보를 순차적으로 기록 저장한다.
그러면, 상기 영상 밝기 정보 저장부(21)는 램(RAM) 또는 플레쉬 메모리와 같은 메모리 소자를 사용하여 입력되는 영상 신호에 대해 밝기 정보를 기록하는데, 영상 신호 콘트롤러(19)는 영상 밝기 정보 저장부(21)에서 영상 신호 정보를 받아서 영상 신호를 처리하고 표시 소자(14)의 각 픽셀을 구동하여 해당 영상 신호의 화상을 표시하도록 한다.
이때, 표시소자(14)의 각 픽셀에 대응되는 영상신호의 밝기 정보는 최초 입력되는 영상 신호가 아니고 영상 밝기 감지부(20)에서 판별하여 영상 밝기 정보 저장부(21)에 기록 저장된 최적화된 밝기 정보이다.
즉, 최초 영상신호에 밝기 정보가 더해져 보정된 영상 신호에 맞추어 각 해당 픽셀을 구동시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 방법을 보여주는 도면으로, R, G, B 영상 신호가 입력된다(S11)
그러면, 상기 입력된 영상 신호가 기 설정된 알고리즘에 의해 밝기를 판단한다(S12).
상기 판단 결과, 입력된 영상이 밝은 영상일 경우, 램프의 구동 전력을 증가 시켜 램프의 밝기를 증가시킨 후, 전체 화상의 밝기를 증가시킨다(S13~S15).
한편, 상기 판단 결과, 입력된 영상이 어두운 영상일 경우, 램프의 구동 전력을 감소시켜 램프의 밝기를 감소시킨 후, 전체 화상의 밝기를 감소시킨다(S16~S18).
도 5는 도 4에 따른 알고리즘에 의한 픽셀의 밝기를 나타낸 순서도로, R, G, B 영상 신호가 입력되면, 밝기를 판단한다(S21~S22)
상기 밝기 판단은 휘도 신호인 Y 신호에 대해 단계를 임으로 설정하여 100을 기준으로 80 이상이면 밝은 영상, 60 이상은 약간 밝은 영상, 중간 단계를 보통 밝기 영상, 40 이하이면, 약간 어두운 영상, 20 이하를 어두운 영상을 분류하여, 밝은 영상이면, 픽셀의 구동 전압을 증가시켜, 픽셀을 광량을 증가시킨 후, 픽셀의 밝기를 증가시킴으로 픽셀 구성의 화상 밝기를 증가시킨다.(S23~S26).
그리고, 판단 결과, 약간 밝은 영상이면, 픽셀을 구동 전압을 약간 증가시켜, 픽셀의 광량을 약간 증가시킨 후, 픽셀의 밝기가 약간 증가되면, 픽셀 구성의 화상 밝기를 약간 증가시킨다(S27~S30).
이와 같은 방법으로 영상이 보통 밝기(S31~S34), 약간 어두운 밝기(S35~S38), 어두운 밝기(S39~S42)에 따라 각각의 픽셀 구성의 화상 밝기를 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치 및 방법의 실시예로, 태양과 나무와 그림자로 이루어진 화상을 표시하는 경우, 화면 전체 밝기에 대해 밝기 상태를 판별하고 각 픽셀에 대한 밝기 상태를 판별하여 픽셀이 이루는 화상의 일부분의 밝기 상태를 보정하는데, 도시된 화면에서 태양은 밝은 화면이므로 태양을 이루는 표시소자의 해당 픽셀을 구동할 때 최초 영상신호보다 광량이 증가하도록 구동시킨다.
그리고, 그림자는 어두운 부분이므로 그림자를 이루는 표시소자의 해당 픽셀을 구동할 때 최초 영상신호보다 광량이 줄어들도록 구동시킨다.
또한, 한 화면 내에서 밝은 부분은 더욱 밝게 표시되고 어두운 부분은 더욱 어둡게 표시되어 밝기 대비가 높아져 콘트라스트가 향상되며 또한 밝기를 표시할 수 있는 단계가 많아져 화상의 다이나믹 레인지를 향상시키게 된다.
상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 다양한 형태의 변형이 가능하고, 이러한 기술적 사상의 여러 실시 형태는 모두 본 발명의 보호범위에 속함은 당연하다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명은 밝은 영상을 더욱 밝게 구현하고 어두운 화면을 더욱 어둡게 구현하여 다양하고 풍부한 영상 표현이 가능하며, 화상의 휘도를 증가시켜 밝은 영상을 표시할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 화상의 콘트라스트를 증가시켜 선명한 화상을 표시할 수 있다.
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Claims (6)

  1. 광원과, 상기 광원의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자의 영상을 스크린으로 확대 투사시키는 투사 광학계를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치에 있어서,
    입력된 영상신호의 각 픽셀들의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내에서 밝은 영역과, 어두운 영역 및 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 영역을 판별하고, 상기 판별된 영역들에 해당하는 픽셀들의 밝기를 각각 조절하기 위한 신호 정보를 생성하는 영상 밝기 감지부;
    상기 영상 밝기 감지부에서 생성된 신호 정보가 저장되는 영상 밝기 정보 저장부;
    상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 광원 콘트롤러; 및
    상기 입력된 영상신호를 처리하고, 상기 영상 밝기 정보 저장부에 저장된 신호 정보에 따라 상기 표시소자에 표시되는 영상의 각 픽셀들에 상기 신호 정보를 적용하여 상기 영상의 밝기를 보정하는 영상 신호 콘트롤러;를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 광원과, 상기 광원의 빛을 받아 영상 신호에 의해 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자의 영상을 스크린으로 확대 투사시키는 투사 광학계를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 방법에 있어서,
    입력된 영상신호의 각 픽셀들의 밝기 상태를 분석하여 한 화상 내에서 밝은 영역과, 어두운 영역 및 상기 밝은 영역과 어두운 영역의 경계 영역을 판별하는 단계;
    상기 판별된 영역들에 해당하는 픽셀들의 밝기를 각각 조절하기 위한 신호 정보를 생성하는 단계;
    상기 생성된 신호 정보를 저장하는 단계;
    상기 신호 정보에 따라 상기 광원의 광량을 제어하는 단계; 및
    상기 신호 정보에 따라 상기 표시소자에 표시되는 영상의 각 픽셀들에 상기 신호 정보를 적용하여 상기 영상의 밝기를 보정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치의 화면 밝기 제어 방법.
  6. 삭제
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