KR100906800B1 - 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법 - Google Patents

스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100906800B1
KR100906800B1 KR1020070060837A KR20070060837A KR100906800B1 KR 100906800 B1 KR100906800 B1 KR 100906800B1 KR 1020070060837 A KR1020070060837 A KR 1020070060837A KR 20070060837 A KR20070060837 A KR 20070060837A KR 100906800 B1 KR100906800 B1 KR 100906800B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
optical modulator
light
reflective optical
signal
control signal
Prior art date
Application number
KR1020070060837A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080112439A (ko
Inventor
아나톨리 렙척
유로프 빅토르
양행석
Original Assignee
삼성전기주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전기주식회사 filed Critical 삼성전기주식회사
Priority to KR1020070060837A priority Critical patent/KR100906800B1/ko
Publication of KR20080112439A publication Critical patent/KR20080112439A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100906800B1 publication Critical patent/KR100906800B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G02B26/105—Scanning systems with one or more pivoting mirrors or galvano-mirrors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
    • G09G3/346—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on modulation of the reflection angle, e.g. micromirrors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3161—Modulator illumination systems using laser light sources

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이 장치가 개시된다. 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치는 광원; 제어 신호에 따라 상기 광원으로부터 조사되는 빛의 입사 각도를 소정 범위 내에서 연속적으로 변화시킬 수 있는 반사형 광변조기; 상기 반사형 광변조기의 동작을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력시키는 제어부; 및 상기 반사형 광변조기로부터 반사된 빛이 입사되는 투영렌즈를 포함하며, 상기 반사형 광변조기는 각각 하나의 픽셀을 담당하는 복수의 마이크로 미러를 포함할 수 있으며, 상기 제어 신호는 온(on) 또는 오프(off) 신호 일 수 있으며, 상기 반사형 광변조기로부터 반사된 빛이 흡수되는 광흡수기를 더 포함할 수 있다. 이에 의해 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 스페클이 저감된 깨끗한 영상을 얻을 수 있다.
광변조기, 반사, 스페클, 저감

Description

스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이 장치 및 방법 {Apparatus and method for speckle suppression in display system using optical modulator}
도 1은 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 2a 및 2b는 각각 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 온(on)과 오프(off)상태를 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부로부터 온 신호가 인가되었을 때 마이크로 미러의 동작을 나타내는 예시도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 예시도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 시간에 따른 밝기 조절의 관계를 나타낸 그래프.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 감소를 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법을 나타낸 제어 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 410: 광원
20, 430: 반사형 광변조기
30, 460: 광흡수기
40, 440: 투영렌즈
50, 420: 제어부
60, 470: 스크린
본 발명은 디스플레이 장치 및 방법에 대한 것으로, 특히 반사형 광변조기를 이용하여 디스플레이하는 경우 생성될 수 있는 스페클을 감소시키기 위한 디스플레이 장치 및 방법에 대한 것이다.
도 1을 참조하여 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 알아본다. 도 1은 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
광원(10)에서 반사형 광변조기(20)로 빛이 입사된다. 이렇게 입사된 빛 중 일부는 반사되어 광흡수기(30)로 진행하게 되어 디스플레이에 영향을 미치지 않게 되고, 광흡수기(30)로 진행하지 않은 나머지 입사 빛은 투영렌즈(40)를 통해 진행 하여 스크린(60)에 결상되게 된다. 이때 반사형 광변조기(20)는 광원(10)으로부터 입사되는 빛을 반사시켜 빛의 진행경로를 변경시킴으로써 스크린(60)에 다양한 밝기의 픽셀로 구성된 프레임이 결상되도록 한다.
이 때, 반사형 광변조기(20)가 광원(10)으로부터 입사되는 빛을 변조시키는 방법을 도 2a 및 2b를 참조하여 상세하게 살펴 본다. 도 2a 및 2b는 각각 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 온(on)과 오프(off) 상태를 보여주는 예시도이다.
먼저, 도 2a를 참조하여 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 오프(off) 상태를 살펴 본다.
광원(10)으로부터 반사형 광변조기(20)로 빛이 입사된다. 제어부(50)로부터 반사형 광변조기(20)로 현재 오프(off) 상태라는 제어 신호가 인가된다. 즉, 제어부(50)는 반사형 광변조기(20)에 제어 신호를 인가하여 광변조기(20)의 동작을 제어함으로써 프레임 중 각 픽셀의 밝기를 조절할 수 있게 된다.
일 실시예로 반사형 광변조기(20)가 복수의 마이크로 미러를 포함하는 마이크로 미러 어레이(micro mirror array)인 경우, 마이크로 미러 각각에 온(on)/오프(off) 제어 신호를 인가하여 각각의 동작을 제어하고 이를 통해 프레임의 밝기를 조절할 수 있게 된다. 이하에서는 반사형 광변조기(20)는 복수의 마이크로 미러를 포함하는 마이크로 미러 어레이로 구성된 경우를 상정하도록 한다.
도 2a의 경우 반사형 광변조기(20) 즉, 모든 마이크로 미러 각각에 제어부로부터 오프(off)신호가 인가되고, 이 경우 반사형 광변조기(20)에서 반사된 빛은 투 영렌즈(40)로 진행하지 않고 모두 광흡수기(30)로 진행하여 스크린 상에 결상되지 않으므로 스크린의 밝기가 어둡게 된다. 전술한 바와 같이 광변조기(20)에서 반사되어 투영렌즈(40)를 지난 빛만이 스크린에 결상되므로 상기와 같이 광변조기(20)에서 반사된 빛이 반사법칙에 의해 모두 광흡수기(30)로 진행하게 되면 스크린으로 진행하는 빛이 없으므로 스크린 상 각 픽셀의 밝기가 어두워지게 된다.
반사의 법칙은 와 의 방향에 관한 법칙으로, 입사파와 반사파는 반사면에 수직인 동일 평면 위에 있으며, 반사면에 수직으로 세운 법선(法線)에 대해 서로 반대쪽에 있고, 과 은 같다는 법칙이다. 따라서 광원(10)으로부터 나온 모든 빛은 상기 반사의 법칙에 따라 그 진행 경로가 결정되게 된다.
도 2b의 경우 광변조기(20)에 제어부(50)로부터 온(on) 신호가 인가될 경우의 광원(10)에서 입사되는 빛의 경로를 보여주는 예시도이다. 복수의 마이크로 미러 중 제어부(50)로부터 오프 신호가 인가된 마이크로 미러(21, 23)의 경우 마이크로 미러에서 반사된 빛은 광흡수기(30)로 진행하게 된다. 그리고 온 신호가 인가된 마이크로 미러(22, 24)의 경우 특정 각도(210)만큼 기울어져 오프 신호가 인가된 경우의 입사 각도와 달라지게 되므로 마이크로 미러(22, 24)를 지난 빛의 경로가 오프 신호가 인가된 경우와 달라지게 된다. 이때 특정 각도라 함은 마이크로 미러가 표시하고자 하는 픽셀의 위치에 상응하는 각도로서 그 값은 마이크로 미러 각각에 대하여 달라지게 된다. 이렇게 온 신호가 인가된 마이크로 미러(22, 24)에서 반사된 빛은 투영렌즈(40)를 통과 하게 되고 후에 스크린(60)에 상을 결상시키게 된다. 이렇게 복수의 마이크로 미러의 일부에 제어부(50)로부터 온 신호가 인가되면 온 신호가 인가된 마이크로 미러에 서 반사된 빛은 스크린에 상을 결상시키게 되므로 모든 마이크로 미러에 오프 신호가 인가될 때에 비해 밝은 상이 디스플레이 됨은 당업자에게 자명하다.
이러한 원리로 마이크로 미러 전부에 모두 온 신호가 인가되어 광변조기(20)로 입사되는 모든 빛이 투영렌즈(40)를 통과하여 스크린에 가장 밝은 밝기의 상이 디스플레이된다.
그러나 이와 같은 종래의 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 경우 스페클 현상이 관측된다는 문제점이 있었다.
최근 디스플레이 분야의 급격한 발전이 이루어지면서 소비자들은 좀더 밝고 선명한 이미지를 좀더 큰 화면으로 보기 원하고 있다. 이러한 소비자의 욕구를 충족시키기 위한 수단의 하나로 레이저를 이용한 디스플레이의 개발이 활발하게 진행되고 있다.
하지만 레이저 조명은 간섭성이 있기에 스크린에 의해 확산될 때, 인간의 눈에 밝고 어두운 간섭무늬인 레이저 스페클을 만들게 된다. 따라서 이러한 현상으로 인해 본래의 이미지를 선명하게 보지 못하게 되는 현상이 나타나게 된다.
이러한 레이저 스페클을 없애기 위해 사용된 종래의 방법은 N개의 무관계(uncorrelated) 스페클 패턴을 중첩시킴으로써 스페클을 감소시키는 방법이다. 즉, 시간평균을 사용하는 스윙으로 스크린이나 파이버를 움직임으로써 다중 스페클 패턴을 생성하는 방법이다. 이는 관찰자의 눈에 대해 스페클 패턴을 변이 되도록 하여 일정 시간 동안 다중 스페클 패턴을 형성한다.
따라서 임의의 시간에서 스페클의 양이 변화되지 않더라도, 눈은 스윙 속도가 임계속도 이상이 되는 경우 감소된 스페클을 인지 한다. 즉 눈은 스윙이 통함 시간 내에서 무관계 스페클패턴을 생성할 만큼 눈에 대한 통합시간이 충분히 길다면 감소된 스페클을 검출하게 된다.
스페클을 감소시키기 위한 또 다른 방법으로 회절성 광학 소자를 레이저 조명 디스플레이 시스템에 부가시키는 방법이 있다. 즉, 회절성 광학 소자는 중간 영상 평면에 또는 중간 영상 평면 근처에 위치되고 스크린에서 변화하는 위상을 생성하기 위해 디스플레이 시스템 광학 축을 중심으로 회전 하거나 환상 패턴인 중간 영상 평면에서 이동하게 된다. 이렇게 변화하는 위상은 시간에 따라 무관계 스페클 패턴을 생성하며 시간 평균을 사용하여 감소된 스페클을 검출한다.
하지만, 이와 같이 스크린이나 파이버를 움직임으로써 다중 스페클 패턴을 생성하여 감소된 스페클을 검출하는 방법은 화면의 출렁거림으로 시청에 불쾌감을 유발할 수 있으며, 또한 밝기 저하와 같은 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 반사형 광변조기로 입사하는 빛의 입사 각도를 변화시킴으로써 스페클을 저감하는 디스플레이 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 종래 스크린이나 파이버를 움직임으로써 스페클을 감소하는 경우 발생될 수 있는 화면의 출렁거림과 밝기 저하의 문제점이 제거된 디스플레이 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치가 제공된다. 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 광원; 제어 신호에 따라 상기 광원으로부터 조사되는 빛의 입사 각도를 소정 범위 내에서 연속적으로 변화시킬 수 있는 반사형 광변조기; 상기 반사형 광변조기의 동작을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 출력시키는 제어부; 및 상기 반사형 광변조기로부터 반사된 빛이 입사되는 투영렌즈를 포함한다.
이때, 반사형 광변조기는 각각 하나의 픽셀을 담당하는 복수의 마이크로 미러를 포함할 수 있으며 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호는 온(on) 신호 또는 오프(off) 신호일 수 있으며 상기 반사형 광변조기로부터 반사된 빛이 흡수되는 광흡수기를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 제어 신호가 상기 복수의 마이크로 미러 각각에 인가될 수 있으며 상기 광변조기는 제어 신호가 온(on) 신호일 경우에만 광원의 입사 각도를 일정 범위 내에서 연속적으로 변화시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법이 제공된다. 이 방법은 광원으로부터 상기 광변조기로 빛이 입사되는 단계; 상기 광변조기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호가 상기 광변조기로 인가되었는지 여부를 판단하는 단계; 상기 광변조기로 인가된 상기 제어 신호에 상응하여 소정 범위 내에서 연속적으로 광변조기의 기울어진 각도를 변화시키는 단계; 및 상기 광변조기로부터 반사된 빛이 투영렌즈로 입사되는 단계를 포함한다.
이때 제어 신호가 상기 복수의 마이크로 미러 각각에 인가될 수 있으며 상기 제어부로부터 상기 광변조기로 인가되는 제어 신호는 온(on)/오프(off) 신호 일 수 있다.
또한 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호가 오프(off)일 경우 상기 광변조기로부터 반사된 빛은 광흡수기에 흡수될 수 있으며 상기 제어부로부터 출력되는 제어 신호가 온(on)일 경우에만 실시간으로 광원의 입사 각도를 변화시키는 단계를 수행할 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 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 변환, 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 하나 의 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.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 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, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 미러가 스페클 저감을 위해 일정 범위 내에서 기울어진 각도를 변화시키는 방법을 살펴 본다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부로부터 온 신호가 인가되었을 때 마이크로 미러의 동작을 나타내는 예시도이다. 이하, 본 발명의 이해와 설명의 편의를 위해 반사형 광변조기(330)가 마이크로 미러 어레이(micro mirror array)인 경우를 가정한다. 이때 마이크로 미러 어레이는 복수의 마이크로 미러를 포함한다. 그러나 광변조기(330)가 복수의 마이크로 미러를 포함하는 마이크로 미러 어레이인 경우만으로 본 발명이 한정되지 않는다.
전술한 바와 같이 종래 반사형 광변조기(20)를 이용한 디스플레이 장치의 경우 제어부(50)로부터 온 신호가 인가되는 경우 마이크로 미러가 특정 각도(210)만큼 기울어져 광원(10)으로부터 마이크로 미러로 입사되는 빛의 입사 각도를 변화시켜 마이크로 미러에서 반사되는 빛은 스크린(60)로 진행하게 된다.
그러나 본 발명에 따르면 스페클을 저감하기 위하여 광원(310)에서 광변조기(330)로 입사되는 입사 각도를 연속적으로 변화시키게 되는데 이렇게 입사 각도를 연속적으로 변화시키기 위한 일 실시예로 마이크로 미러를 스윙(swing)시키는 방법이 있다.
본 명세서에서 스윙(swing)이라 함은 일정한 축(360)을 중심으로 회전하는 동작을 일컫는다. 도 3에 따르면 마이크로 미러가 일정한 축(360)을 중심으로 제1 스윙 위치(331)와 제2 스윙 위치(332) 사이를 회전하는 것을 말한다. 이하에서 스윙은 상기와 같은 동작을 의미한다.
마이크로 미러에 온 신호가 인가되었을 때 일정한 축(360)을 중심으로 제1 스윙 위치(331)과 제2 스윙 위치(332) 사이를 스윙하게 된다. 이 때 제1 스윙 위치(331)에서 반사된 빛이 투영렌즈(340)로 입사하는 빛의 경로와 제2 스윙 위치(332)에서 반사된 투영렌즈(340)로 입사하는 빛의 경로 사이의 각도를
Figure 112007044826511-pat00001
(350)이라고 한다.
이렇게 마이크로 미러로부터 반사되어 투영렌즈(340)로 입사되는 빛의 입사 각도가
Figure 112007044826511-pat00002
(350)의 각도 범위에서 연속적으로 변하게 됨으로써 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 생길 수 있는 스페클을 줄이는 효과가 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 스페클을 저감시키는 원리에 대해 살펴보도록 한다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 구성을 나타낸 예시도이다.
광원(410)으로부터 반사형 광변조기(430)로 빛이 입사된다. 전술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면 반사형 광변조기(430)는 복수의 마이크로 미러를 포함하는 마이크로 미러 어레이로 구성될 수 있다.
광원(410)으로부터 입사된 빛은 복수의 마이크로 미러(431, 432, 433, 434)에서 반사된다. 이때, 제어부(420)로부터 오프 신호를 인가 받은 마이크로 미러(431, 433)에서 반사된 빛은 반사 법칙에 의해 광흡수기(460)로 진행하고 투영렌즈(440) 및 스크린(470)으로 진행하지 않는다. 그리고 제어부(420)로부터 온 신호를 인가 받은 마이크로 미러(432, 434)에서 반사된 빛은 오프 신호를 인가 받은 마 이크로 미러(431, 433)에서 반사된 빛과 입사 각도가 달라지게 되므로 반사 법칙에 의해 투영렌즈(440) 및 스크린(470)으로 진행하게 된다.
이 때, 스페클을 감소시키기 위해 제어부(420)로부터 온 신호를 인가 받은 마이크로 미러(432, 434)의 경우 일정 범위의 각도 내에서 스윙하게 된다. 상술하면 온 신호를 인가받은 마이크로 미러(423, 434)는 제1 스윙 위치(331)와 제2 스윙 위치(332) 사이를 스윙하게 된다. 이때 제1 스윙 위치(331)에서 투영렌즈(440)로 입사하는 빛과 제2 스윙 위치(332)에서 투영렌즈(440)로 입사하는 빛 사이의 각도를
Figure 112007044826511-pat00003
(411)이라고 하면
Figure 112007044826511-pat00004
(411)범위 내에서 온 신호를 인가받은 마이크로 미러가 스윙하여 빛의 입사되는 각도를 변화시킴으로써 스페클을 감소시킬 수 있게 된다.
도면 상 실선은 종래 반사형 광변조기를 사용한 디스플레이 장치에 서 광변조기 상에 온 신호가 인가되었을 때 빛의 경로를 나타낸 것이고, 점선의 경우 본 발명의 일 실시예에 따라 광원(410)에서 마이크로 미러의 제1 스윙 위치(331)와 제2 스윙 위치(332)로 빛이 입사되어 진행하는 경우의 빛의 경로를 나타내고 있다.
이때, 광원(410)으로부터 입사된 빛이 제1 스윙 위치(331)와 제2 스윙 위치(332)에서 각각 반사되어 투영렌즈(440)를 지나고 스크린(470)에 결상되게 된다. 이때, 제1 스윙 위치(331)에서 반사된 빛이 투영렌즈(440)를 지나 스크린(470)으로 진행하는 경로와 제2 스윙 위치(332)에서 반사된 빛이 투영렌즈(440)를 지나 스크린(470)으로 진행하는 경로 사이의 각도를
Figure 112007044826511-pat00005
(413)라고 한다.
그리고 스크린(470)에 맺힌 상을 관찰하는 관찰자 눈의 수정체 직경은 d (490)이고, 스크린(470)에서 관찰자까지의 거리를 L(480)이라 한다.
이때, 하기와 같은 관계식이 존재한다.
Figure 112007044826511-pat00006
Figure 112007044826511-pat00007
상기 수학식에서 M 은 투영렌즈의 배율이고,
Figure 112007044826511-pat00008
(412)는 무상관 각도로 스페클 저감을 위한 무상관 픽셀파워를 만들기 위해 투영렌즈로 입사되는 빛의 입사 각도를 변화시키게 되는데 이때, 스페클 저감을 위해 필요한 최소의 입사 각도 변화 값이다. 또한 N은 무상관 수이며 C는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치에 의해 마이크로 미러가 스윙하는 경우의 콘트라스트(contrast) 값이고, C0는 마이크로 미러가 스윙 동작을 수행하지 아니하는 종래 경우의 콘트라스트 값이다.
따라서 본 발명의 일 실시예에 의한 스페클 저감의 효과를 콘트라스트의 비율로 나타낸다면 그 값은 무상관 개수의 루트에 비례함을 알 수 있다. 그리고 이러한 무상관 수는
Figure 112007044826511-pat00009
(413)와
Figure 112007044826511-pat00010
(412)의 비율이며 입사되는 빛의 각도 변화 값을 크게 하여
Figure 112007044826511-pat00011
(413)값이 증가되는 경우 스페클 저감의 효과가 증가됨을 알 수 있 다.
상기와 같은 수식을 참조하여 스페클 저감하기 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 원리에 대해 살펴 보았다. 이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 있어서 마이크로 미러의 스윙 동작에 의한 마이크로 미러의 기울어진 각도와 본 발명의 동작 시간 사이의 관계에 대해 살펴 본다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치의 시간에 따른 밝기 조절의 관계를 나타낸 그래프이다.
그래프의 가로축은 시간의 흐름을 나타낸다. 그리고 그래프의 세로축은 마이크로 미러의 기울어진 각도를 보여준다. 다크(dark)픽셀의 그래프(530)의 경우 전술한 바와 같이 광변조기에 오프 신호가 인가되는 경우로 마이크로 미러는 기울어지지 않고 본래 상태 즉 기판에 수평 상태를 유지하고 있다. 따라서 마이크로 미러의 기울어진 각도는 프레임 시간(570) 동안 변화하지 않고 일정하게 0도로 유지하고 있다. 프레임 시간(570)은 하나의 프레임을 형성하기 위한 시간을 말한다.
이 경우 마이크로 미러에서 반사된 빛은 광흡수기로 모두 진행하고 스크린으로 진행하지 않게 되어 다크 픽셀을 형성하게 된다. 본 그래프(530, 540, 550)에서 다크 픽셀이나 브라이트(bright) 픽셀 등 디스플레이 되는 상의 밝기는 그래프가 시간 축과 이루는 면적의 넓이에 비례하게 된다. 따라서 다크 픽셀의 경우 그래프(530)와 시간 축이 이루는 면적이 없으므로 스크린 상에 디스플레이 되는 밝기는 제일 어둡게 된다.
다음으로 그레이(grey)픽셀의 그래프(540)의 경우, 마이크로 미러의 기울어진 각도는 특정 각도(560)의 각도를 중심으로 일정한 범위의 각도(510)의 내에서 연속적으로 변화하고 있다. 이 때 특정 각도(560)라 함은 종래 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치에 있어서 온 신호가 인가되었을 때 마이크로 미러가 기울어졌던 각도이다. 즉, 마이크로 미러가 표시하고자 하는 픽셀의 위치에 상응하는 각도로서 그 각도는 마이크로 미러 각각의 위치에 따라 달라질 수 있다. 그레이 픽셀의 그래프(540)를 살펴보면 프레임 시간(570)의 특정 시각 이후에는 그 기울어진 각도가 변화되지 않고 0도로 유지됨을 알 수 있다.
전술한 바와 같이 디스플레이 되는 밝기는 각 그래프가 시간 축과 이루는 면적의 넓이에 비례하므로 그레이 픽셀의 경우 다크 픽셀보다 밝지만 후술할 브라이트(bright) 픽셀보다는 어두움을 알 수 있다. 즉, 그레이 픽셀의 그래프(540)가 시간 축과 이루는 면적의 넓이는 브라이트 픽셀(550)이 시간 축과 이루는 면적의 넓이와 다크 픽셀(530)의 그래프가 시간 축과 이루는 면적의 넓이 사이의 값이므로 그 밝기 역시 브라이트 픽셀과 다크 픽셀의 밝기의 사이값 된다. 다만, 그레이 픽셀의 그래프(540)가 시간 축과 이루는 면적의 넓이가 다크 픽셀(530)의 그래프가 시간 축과 이루는 면적의 넓이에 가까울수록 어두워 지고, 반대로 브라이트 픽셀(550)의 그래프가 시간 축과 이루는 면적의 넓이에 가까울수록 밝아진다.
마지막으로 브라이트 픽셀의 그래프(550)의 경우, 시간의 흐름과 함께 마이크로 미러의 기울어진 각도가 특정 각도(560)를 중심으로 일정한 범위의 각도(510)의 범위에서 연속적으로 변화하고 있다. 그레이 픽셀의 그래프(540)와 달리 프레임 시간(570)동안 계속적으로 그 기울어진 각도가 연속적으로 변화하고 있는 것을 볼 수 있다. 즉, 프레임 시간(570)동안 계속적으로 제어부로부터 온 신호가 인가 되므로 광변조기에 입사되어 반사되는 모든 빛은 스크린에 결상되어 브라이트(bright) 픽셀을 형성하게 된다.
이때, 브라이트 픽셀의 그래프(550)가 시간 축과 이루는 면적의 넓이는 프레임 시간(570) 동안 마이크로 미러가 특정 각도(560)만큼 일정하게 기울어져 있을 때와 동일하다. 즉, 마이크로 미러가 특정 각도(560)만큼 기울어져 그 기울기가 프레임 시간(570)동안 일정하게 유지되는 경우의 밝기와 동일하다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 감소를 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법에 대해 살펴 본다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 감소를 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법을 나타낸 제어 흐름도이다. 전술한 바 있는 본 발명의 일 실시예에 따른 스페클 감소를 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치와 설명이 중복되는 경우 자세한 설명은 생략하고자 한다.
광원으로부터 마이크로 미러로 빛이 입사된다(610). 이렇게 마이크로 미러로 빛이 입사되는 경우 제어부로부터 제어 신호가 광변조기 상으로 인가되었는지 여부를 판단한다(620). 다음으로 마이크로 미러로 온 신호가 인가되는 경우, 온 신호가 인가된 마이크로 미러의 기울어진 각도는 일정 각도의 범위 내에서 연속적으로 변화하게 된다(630). 그리고 이렇게 온 신호가 인가된 마이크로 미러에서 반사된 빛 은 투영렌즈로 진행하게 된다(640). 그리고 마지막으로 스크린에 결상되게 되어 종료된다(650).
그리고 광변조기 상으로 인가된 제어 신호가 오프 신호인 경우, 오프 신호를 인가 받은 마이크로 미러에서 반사된 빛은 광흡수기로 진행하게 되어 종료된다(660).
전술한 과정에 의해 본 발명은 스페클 저감을 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법을 수행하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 스페클을 저감하기 위한 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 장치 및 방법에 의해 반사형 광변조기를 사용한 디스플레이에 있어서 스페클이 저감된 깨끗한 영상을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 스크린이나 파이버를 움직임으로써 다중 스페클 패턴을 생성하여 감소된 스페클을 검출하는 방법과 달리 화면의 출렁거림 없이 밝기가 일정한 영상을 얻을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 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 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 광원;
    각각 1 픽셀의 광변조를 담당하는 복수개의 마이크로 미러를 포함하는 반사형 광변조기;
    상기 반사형 광변조기에 포함된 상기 마이크로 미러들의 동작을 각각 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부; 및
    상기 반사형 광변조기로부터 전달된 빛을 스크린 상에 투영시키는 투영 렌즈를 포함하되,
    상기 마이크로 미러들 중 상기 제어 신호에 따라 온(on)될 마이크로 미러는 상기 광원으로부터 미러로 입력될 빛의 입사 각도에 변화가 발생되도록, 미리 설정된 스윙 범위 내에서 미러 위치를 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어 신호는 온(on) 신호 또는 오프(off) 신호인 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 반사형 광변조기에 포함된 각각의 마이크로 미러는 전달된 제어 신호가 상기 온(on) 신호일 경우에만 광원으로부터 입사되는 빛의 입사 각도를 일정 범위 내에서 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로 미러들 중 상기 제어 신호에 따라 오프(off)된 마이크로 미러로부터 반사된 빛을 흡수하는 광흡수기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 장치.
  7. 복수개의 마이크로 미러를 포함하는 반사형 광변조기를 이용한 디스플레이 방법에 있어서,
    광원으로부터 상기 반사형 광변조기로 빛이 입사되는 단계;
    상기 반사형 광변조기에 포함된 상기 마이크로 미러들의 동작을 각각 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 단계;
    상기 마이크로 미러들 중 상기 제어 신호에 따라 온(on)된 마이크로 미러의 경우, 상기 광원으로부터 미러로 입사될 빛의 입사 각도에 변화가 발생되도록, 상기 온된 마이크로 미러의 미러 위치를 미리 설정된 스윙 범위 내에서 연속적으로 변화시키는 단계; 및
    상기 반사형 광변조기로부터 전달된 빛을 투영 렌즈를 통해 스크린 상에 투영시키는 단계
    를 포함하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어 신호는 온(on) 신호 또는 오프(off) 신호인 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 오프(off) 신호를 전달받은 마이크로 미러로부터 반사된 빛은 광흡수기에 의해 흡수되는 것으로 종료되는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 반사형 광변조기에 포함된 각각의 마이크로 미러는 전달된 제어 신호가 상기 온(on) 신호일 경우에만 상기 광원으로부터 입사되는 빛의 입사 각도를 일정 범위 내에서 연속적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 디스플레이 방법.
KR1020070060837A 2007-06-21 2007-06-21 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법 KR100906800B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060837A KR100906800B1 (ko) 2007-06-21 2007-06-21 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070060837A KR100906800B1 (ko) 2007-06-21 2007-06-21 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080112439A KR20080112439A (ko) 2008-12-26
KR100906800B1 true KR100906800B1 (ko) 2009-07-09

Family

ID=40370166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070060837A KR100906800B1 (ko) 2007-06-21 2007-06-21 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100906800B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2752128C1 (ru) 2017-12-14 2021-07-23 Боэ Текнолоджи Груп Ко., Лтд. Устройство отображения, узел для адаптивного модулирования контрастности изображения у устройства отображения и способ адаптивного модулирования контрастности изображения у устройства отображения

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050057727A1 (en) * 1998-05-01 2005-03-17 Diane Troyer Laser projection apparatus with liquid-crystal light valves and scanning reading beam
JP2006053495A (ja) 2004-08-16 2006-02-23 Canon Inc 表示光学系および画像表示システム
JP2006071991A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Sharp Corp 投射型表示装置
US20060227333A1 (en) 2003-03-31 2006-10-12 Tearney Guillermo J Speckle reduction in optical coherence tomography by path length encoded angular compounding

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050057727A1 (en) * 1998-05-01 2005-03-17 Diane Troyer Laser projection apparatus with liquid-crystal light valves and scanning reading beam
US20060227333A1 (en) 2003-03-31 2006-10-12 Tearney Guillermo J Speckle reduction in optical coherence tomography by path length encoded angular compounding
JP2006053495A (ja) 2004-08-16 2006-02-23 Canon Inc 表示光学系および画像表示システム
JP2006071991A (ja) * 2004-09-02 2006-03-16 Sharp Corp 投射型表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20080112439A (ko) 2008-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9022582B2 (en) High dynamic range projection system
US8004766B2 (en) Illuminating device, illuminating method, image signal processing device, image signal processing method, and image projecting apparatus
US11838691B2 (en) Laser illumination system with reduced speckle via phase shift
US20230276030A1 (en) Temporal modeling of phase modulators in multi-modulation projection
JP2002214697A (ja) 投射型表示装置
CN108459455A (zh) 一种投影显示系统
JPH1090795A (ja) 画像ディスプレイシステムおよび焦点合わせ方法
US20070047105A1 (en) Offner relay for projection system
US20160327783A1 (en) Projection display system and method
US20080094583A1 (en) Non-visible light control of active screen optical properties
JP6623584B2 (ja) 画像生成装置、ヘッドアップディスプレイ
CN113825003B (zh) 帧速率同步的显示系统、显示器及显示接收帧的视频流的方法
US20070047059A1 (en) Illumination path shifting
Lincoln Low latency displays for augmented reality
KR100906800B1 (ko) 스페클을 저감하기 위한 광변조기를 이용한 디스플레이장치 및 방법
JP2010224311A (ja) レーザ光源装置
US8113662B2 (en) System and method for reducing the effect of an image artifact
CN112335234A (zh) 加亮型投影仪的闭环驱动
US11880124B2 (en) Scrolling laser illumination with a phase light modulator
JP4913356B2 (ja) 視覚情報処理装置及びその視覚情報処理方法
JP2006064825A (ja) 画像表示装置及びその駆動方法
JP2014106378A (ja) 画像表示装置
US20070085979A1 (en) Method and apparatus to manage light and reduce blur in microdisplay based light engines
CN113687585A (zh) 显示装置
JP2011065021A (ja) 投射型画像表示装置およびその制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee