KR102451213B1 - 추가의 변조를 제공하는 투사형 디스플레이 및 관련 방법들 - Google Patents

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Abstract

투사형 디스플레이 시스템은 프로젝터의 렌즈에서의 플레어를 보상하도록 제어되는 공간 변조기를 포함한다. 공간 변조기는 달성가능한 인트라-프레임 콘트라스트를 증가시키고 수용불가능한 블랙 레벨들 없이 증가된 피크 휘도를 용이하게 한다. 몇몇 실시예는 공간 변조기가 편광 제어 패널과 결합되는 3D 투사형 시스템을 제공한다.

Description

추가의 변조를 제공하는 투사형 디스플레이 및 관련 방법들{PROJECTION DISPLAY PROVIDING ADDITIONAL MODULATION AND RELATED METHODS}
본 발명은 디스플레이에 관한 것이다. 구체적으로는, 본 발명은 프로젝터들이 뷰잉(viewing)을 위해 스크린들 상에 이미지를 투사하는 투사형 디스플레이에 관한 것이다.
대부분의 디지털 프로젝터 시스템들(DLP, LCOS)은 반사형 스크린을 이미징할 때 대략 100:1의 낮은 인트라-프레임 콘트라스트 비를 갖는다. 이것은 대부분, 광을 산란하여 콘트라스트를 감소시키는 광학에서의 플레어(flare) 때문이다. 인간의 시각 시스템은 10,000:1 인트라-프레임 콘트라스트 비에 근접하게 식별할 수 있어서, 디지털 투사 기술에는 막대한 개선의 여지가 존재한다.
또한, 최대 휘도가 증가되는 경우에 낮은 콘트라스트 비로 인해, 블랙 레벨이 상승되기 때문에, 디지털 프로젝터들의 피크 휘도는 종종 바람직하지 못하게 낮은 레벨(예를 들면, 50cd/m2)로 제한된다. 예를 들면, 100:1의 콘트라스트 비에서 50cd/m2의 피크 휘도이면, 블랙 레벨은 0.5cd/m2이다. 프로젝터 피크 휘도가 500cd/m2로 증가되면, 블랙 레벨은 뷰어들이 명백하게 그레이로서 감지하는 5cd/m2로 상승한다.
몇몇 디스플레이들은 뷰어들의 좌안 및 우안에 의한 시청을 위해 개별 이미지들을 제공할 수 있는 3D 디스플레이들이다. 3D 디스플레이들에서 밝기를 유지하는 것은, 어느 눈이 각 이미지를 볼 수 있는지 제어하기 위해 이용된 편광자들, 필터들 및/또는 셔터들이 적어도 일부의 광을 흡수하기 때문에 특정한 문제점이다.
인트라-프레임 콘트라스트를 개선할 수 있는 투사형 디스플레이 시스템들에 대한 필요성이 존재한다. 더욱 효과적인 3D 투사형 디스플레이 시스템들에 대한 필요성이 이러한 필요성에 포함된다.
본 발명은 다양한 양태들을 갖는다. 일 양태는 프로젝터 렌즈와 스크린 사이에 공간 변조기들을 통합하는 투사형 디스플레이 시스템들을 제공한다. 스크린은 몇몇 실시예들에서 반사형 스크린이다. 다른 양태는, 투사형 디스플레이 시스템을 제어하는 방법들을 제공하고, 이 방법들은 투사형 디스플레이 시스템의 투사형 렌즈에서의 렌즈 플레어를 보상하기 위해 공간 변조기에서의 영역들의 투과율을 제어하는 단계를 포함한다. 다른 양태는 투사형 디스플레이 시스템의 투사 렌즈에서의 렌즈 플레어를 보상하기 위해 공간 변조기에서 영역들의 투과율을 제어하도록 구성되는 투사형 디스플레이 시스템에 대한 제어기를 제공한다. 몇몇 실시예들에서, 투사형 디스플레이 시스템은 편광 제어 패널을 포함하는 편광형 3D 디스플레이 시스템이다. 몇몇 실시예들에서, 편광 제어 패널 및 공간 변조기는 단일 유닛으로 집적된다.
예시적인 양태가, 프로젝터로부터의 광을 스크린상에 초점을 맞추도록 배열된 투사 렌즈를 포함하는 프로젝터를 포함하는 투사형 디스플레이 시스템을 제공한다. 공간 변조기는 투사 렌즈와 스크린 사이에 배치된다. 제어기가 이미지 데이터에 직접적으로 또는 간접적으로 기초하여 공간 변조기의 복수의 영역의 투과율을 제어하기 위해 연결된다.
본 발명의 다른 양태들 및 다양한 제한하지 않는 예시적인 실시예들의 특징들이 후술되고 첨부한 도면에 예시된다.
첨부한 도면들은 비제한적인 예시적인 실시예들을 예시한다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 투사형 디스플레이 시스템의 개략도.
도 2는 예시적인 제어 시스템의 블록도.
도 3은 다른 예시적인 제어 시스템의 블록도.
도 4는 다른 예시적인 실시예에 따른 3D 투사형 디스플레이 시스템의 개략도.
아래의 설명 전반적으로, 당업자에게 더욱 완전한 이해를 제공하기 위해 특정한 상세들이 설명된다. 그러나, 널리 공지된 엘리먼트들은 본 개시물을 불필요하게 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 상세히 도시되거나 설명되지 않는다. 따라서, 설명 및 도면들은 제한적인 관점 보다는 예시적 관점으로 간주된다.
증가된 콘트라스트 비를 갖는 투사형 디스플레이를 제공하는 것은, 블랙 레벨들을 상승시키지 않고 더 높은 피크 휘도들을 허용할 수 있어서, 더 양호한 뷰잉 경험을 제공할 수 있다.
도 1은 제 1 예시적인 실시예에 따른 투사형 시스템(10)을 예시한다. 시스템(10)은 이미지 프로젝터(12)를 포함한다. 이미지 프로젝터(12)는 입력부(14)에서 이미지 데이터를 수신하고, 스크린(18) 상의 디스플레이를 위해 렌즈(16)를 통해 이미지 데이터에 따라 변조된 광을 투사한다. 뷰어(V)는 스크린(18)과 상호작용한 광을 관측할 수 있다. 스크린(18)은 예를 들면, 반사형 스크린 또는 투과형 스크린을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예들은 정면-투사형 프로젝터 시스템들을 제공하고, 몇몇 실시예들은 배면-투사형 프로젝터 시스템들을 제공한다. 예시된 실시예들은 정면-투사형 프로젝터 시스템을 도시한다.
공간 광 변조기(20)가 렌즈(16)와 스크린(18) 사이에 제공된다. 공간 광 변조기(20)는 렌즈(16)로부터 스크린(18)으로의 광의 송신을 제어하도록 동작가능하다. 공간 광 변조기(20)는, 공간 광 변조기(20)의 상이한 부분들이 스크린(18) 상에 입사된 광의 상이한 비율들을 송신하도록 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공간 광 변조기(20)는 다수의 개별 영역들을 포함하고 이 영역들 각각의 투과율은 독립적으로 제어가능하다. 영역들은 어레이로 배열되고, 예를 들면, 셀들 또는 픽셀들의 어레이를 포함할 수도 있다.
공간 광 변조기(20)는 높거나 낮은 해상도일 수도 있다. 상이한 제어가능한 영역들 사이의 경계들은 선명(sharp)할 수도 있지만, 몇몇 실시예들에서는, 인접한 제어가능한 영역들 사이의 경계들은 흐릿해진다(예를 들면, 인접하는 영역들 사이의 투과율에서의 변화들이 다수의 단계들 또는 평활 연속체에서 발생하도록 영역들이 오버랩할 수도 있다). 공간 광 변조기(20)는 흑백 또는 컬러일 수도 있다.
공간 광 변조기(20)는, 임의의 그것의 제어가능한 영역들의 효과가 스크린(18)에서 흐릿해지는 포지션에 위치될 수도 있다. 렌즈(16)와 공간 광 변조기(20) 사이의 이상적 거리는 광학, 특히 렌즈(16)의 구경 및 초점 길이 뿐만 아니라 스크린(18)에 대한 거리 및 사이즈의 함수이다. 스크린(18) 상에 투사된 이미지가 초점이 맞는 평면에 공간 광 변조기(20)가 있지 않다는 사실로부터 발생하는 흐려짐은, 이미지 밝기에 걸쳐 몇몇 로컬 제어를 허용하면서 공간 광 변조기(20)의 제어가능한 엘리먼트가 뷰어(V)에게 감지될 수 없게 한다.
다수의 애플리케이션에 대해, 공간 광 변조기(20)가 스크린(18) 상의 이미지의 밝기에 걸쳐 저해상도 제어를 제공하는 것이 충분하다. 이러한 저해상도 제어는 렌즈 플레어 및 다른 영향들로 인할 수 있는 것 보다 어두운 스크린(18) 상에 큰 어두운 영역들을 만드는데 충분할 수 있다.
공간 광 변조기(20)가 렌즈(16)로부터 위쪽 보다는 렌즈(16)와 스크린(18) 사이에 있기 때문에, 공간 광 변조기는 렌즈(16)에서의 산란을 적어도 어느 정도로 보상하기 위해 이용될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 프로젝터(12)로부터 스크린(18)으로 입사한 광의 상대적으로 큰 부분을 투과할 수 있는 특성을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 투과 계수(T)는,
Figure 112020120063288-pat00001
에 의해 제공되고, 여기서,
Figure 112020120063288-pat00002
는 공간 광 변조기(20) 상에 입사한 광의 강도이고,
Figure 112020120063288-pat00003
는 공간 광 변조기(20)에 의해 통과된 광의 강도이다. 일반적으로, T는 적절한 제어 신호들을 공간 광 변조기(20)에 공급함으로써 개개의 영역 단위(예를 들면, 개개의 픽셀 단위)로 변화하도록 이루어질 수 있다. 이러한 실시예들에서, 최대 투과 계수(TMAX)는 임의의 허용된 제어 신호들에 대한 T의 최대값을 나타낼 수도 있다(즉, 공간 광 변조기(20)는 공간 광 변조기상에 입사한 광의 TMAX까지 스크린(18)으로 패스할 수도 있다). 몇몇 실시예들에서, TMAX는 1/2을 초과한다. 몇몇 실시예들에서, TMAX는 0.85를 초과한다(즉, 이러한 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 공간 광 변조기상에 입사한 광의 85% 이상까지 스크린(18)으로 패스할 수도 있다).
공간 광 변조기 기술들이 TMAX에 대한 상대적으로 큰 값을 제공하는 특성을 반드시 갖지는 않는다. 1/2을 충분히 초과하는 TMAX의 값들을 제공할 수 있는 공간 광 변조기 기술들은, 전기습윤(electrowetting)(EW) 변조기들, 개발된 고분자 안정화 콜레스테릭 액정("PSCT") 변조기들, 고투과율 광 밸브들 및 몇몇 저콘트라스트 액정 디스플레이들을 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 전기습윤 변조기를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 염료 도핑된 PSCT 변조기를 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 적합한 액정 변조기, 적합한 광 밸브들의 어레이 등과 같은 1/2을 초과하는 TMAX를 갖는 다른 타입의 공간 광 변조기를 포함한다. 전기습윤 변조기들의 하나의 이점은, 이러한 변조기들이 (LCD 변조기들의 경우에서와 같이) 편광된 광을 요구하지 않는다는 것이다.
공간 광 변조기(20)가 편광된 광만을 통과시키는 LCD 변조기 또는 다른 타입의 변조기인 경우에서, 최대 광 효율을 위해, 프로젝터(16)가 편광된 광을 방출하는 타입이거나(예를 들면, 프로젝터(16)는 LCOS 프로젝터를 포함할 수도 있거나 그것의 광 경로에서 반사형 편광자를 포함할 수도 있다), 몇몇 수단이 공간 광 변조기(20)를 통과할 수 있는 방식으로 편광되지 않은 광을 재생하기 위해 제공되어야 하는 것이 바람직하다.
몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)의 제어가능한 영역들은 프로젝터(12)의 해상도 보다 크다(즉, 프로젝터(12)는 공간 광 변조기(20) 보다 큰 전체 이미지 해상도를 갖는다).
투사형 시스템(10)에 의해 달성가능한 전체 인트라-프레임 콘트라스트는 프로젝터(12) 및 공간 광 변조기(20)의 고유 콘트라스트들을 승산함으로써 추정될 수 있다. 예를 들면, 프로젝터(12)가 100:1의 콘트라스트 비를 갖고, 공간 광 변조기(20)가 100:1의 콘트라스트 비를 갖는 경우에, 투사형 시스템(10)의 콘트라스트 비는 10,000:1 만큼 클 수 있다. 전체 콘트라스트는 프로젝터(12)와 공간 광 변조기(20) 사이의 해상도들의 차이에 주로 의존하여, 모션 시퀀스들 동안 시간적 안정성 및 아티팩트 최소화의 요건에 기초하여 모든 이미지 콘텐츠에 대해 달성가능하지 못할 수도 있다.
몇몇 경우들에서, 공간 광 변조기(20)는 프로젝터(12) 보다 현저하게 작은 콘트라스트 비를 갖는다. 예를 들면, 공간 광 변조기(20)는 100:1 보다 작은 콘트라스트 비를 갖는 투과형 패널을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 공간 광 변조기(20)는 몇몇 실시예들에서 15:1 또는 10:1 또는 2:1의 콘트라스트 비를 가질 수도 있다.
이러한 작은 콘트라스트 비들이 투사형 시스템(10)의 콘트라스트 비에서 중요한 개선을 제공하는데 충분할 수 있더라도, 그 중에서도, 수용불가능하게 높은 블랙 레벨들 없이 더 큰 최대 휘도를 용이하게 한다.
공간 광 변조기(20)가 상대적으로 작은 콘트라스트 비를 갖는 실시예들에서도, 투사형 시스템(10)의 전체 콘트라스트 비에 대한 공간 광 변조기(20)의 영향은 매우 현저할 수도 있다. 예를 들면, 프로젝터(12)가 100:1의 인트라-프레임 콘트라스트 비를 갖고, 공간 광 변조기(20)가 단지 15:1의 콘트라스트 비를 갖는 경우를 고려한다. 전체 투사형 시스템(10)의 콘트라스트 비는 (프로젝터(12)에 의해 투사된 이미지 및 공간 광 변조기(20)의 영역들의 투과율 양자를 적절하게 제어함으로써 달성된) 1500:1 만큼 클 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 공간 광 변조기(20)는 선택된 영역들에서 휘도를 약하게 하기 위해 특정한 영역들에서 감광되는 실질적으로 투명 윈도우로서 동작된다. 선택된 영역들은 예를 들면, 이미지의 어둡거나 블랙 부분들에 대응할 수도 있어서, 공간 광 변조기(20)의 감광 영역들의 영향은 투사형 시스템(10)의 블랙 레벨을 약하게 하는 것이다.
예시된 실시예에서, 공간 광 변조기(20)는 렌즈(16) 다음에 위치된다. 따라서, 공간 광 변조기(20)는 렌즈(16)에서의 플레어를 보상하기 위해 이용될 수도 있다. 도 2는 투사형 시스템(10)과 같은 투사형 시스템에 대한 제어 시스템(30)의 일 실시예를 예시하는 블록도이다. 제어 시스템(30)은 디스플레이될 이미지 데이터(32)를 수신한다. 이미지 데이터(32)는 예를 들면, 스틸 이미지, 비디오 시퀀스를 포함하는 파일, 비디오 스트림, 그래픽스 어댑터 또는 미디어 플레이어로부터의 출력 들을 포함할 수도 있다.
(필요한 경우에, 디코딩된 이후, 및 임의의 원하는 예비 이미지 프로세싱 이후의) 이미지 데이터(32)는 프로젝터(12)를 구동하도록 제공되고, 또한 프로젝터 시뮬레이션(34)에 제공된다. 프로젝터 시뮬레이션(34)은 프로젝터(10)가 이미지 데이터(32)의 입력에 응답하여 방출하는 광의 추정치(35)를 계산한다. 몇몇 실시예들에서, 추정치는 개개의 프레임 단위로 실시간으로 결정된다. 몇몇 실시예들에서, 추정치는 각 프레임에 대해 결정된다. 몇몇 실시예들에서, 추정치는 유사한 이미지 콘텐츠를 갖는 프레임들의 그룹에 대해 결정된다. 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 생성된 추정치는 예를 들면, 포지션의 함수로서 추정된 휘도의 맵을 포함할 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 생성된 추정치는 공간 광 변조기(20)의 해상도를 갖는 맵이다. 이것은 프로젝터(12)에 의해 투사된 이미지들의 해상도 보다 현저하게 낮을 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로젝터 시뮬레이션(34)은 참조로 여기에 통합되는 RAPID IMAGE RENDERING ON DUAL-MODULATOR DISPLAYS라는 명칭의 PCT 국제 출원 공개 번호 WO2006/010244에 기재된 바와 같은 방법들 및 장치들을 적용한다.
프로젝터 시뮬레이션(34)은 렌즈(16)를 포함하는 프로젝터(12)의 수학적 모델을 적용한다. 모델은 바람직하게는 렌즈(16)에서의 플레어를 고려한다. 몇몇 실시예들에서, 모델은 이미지 데이터(32)에 의해 특정되는 바와 같은 이미지를 디스플레이할 때 프로젝터(12)의 픽셀들의 휘도를 결정하고, 렌즈(16)에서 픽셀들로부터의 광의 확산을 추정하기 위해 점상 강도 분포 함수(point spread function)를 적용하며, 문제의 픽셀로부터의 공간 광 변조기(20)에서의 광의 분포를 추정하기 위해 렌즈(16)내의 산란을 포함하는 렌즈(16)의 모델을 적용한다. 점상 강도 분포 함수 및 렌즈 모델의 적용은 개별적으로 또는 결합된 계산으로 실행될 수도 있다. 그 후, 스크린(18) 상에 투사된 관측가능한 이미지의 각 픽셀에서 입사된 광의 양은 프로젝터(16)의 픽셀들로부터의 기여도를 합산함으로써 추정될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로젝터 시뮬레이션(34)은 프로젝터(12)의 픽셀들의 그룹에 점상 강도 분포 함수 및 렌즈 모델을 적용함으로써 동작한다. 이러한 실시예들에서, 프로젝터 시뮬레이션(34)은 프로젝터(12)의 픽셀들의 그룹(예를 들면, 스크린(18) 상의 작은 영역을 조명하는 픽셀들의 세트)의 평균 휘도를 계산할 수도 있다. 이것을 달성하는 일 방식은 프로젝터(12)의 광원 컴포넌트의 모델을 이미지 데이터(32)에서의 값들에 적용하여, 프로젝터(12)내의 픽셀들에 의해 생성된 휘도의 추정치를 산출하고, 그 결과를 다운샘플링하며, 점상 강도 분포 함수 및 렌즈 모델을 다운샘플링된 결과의 픽셀들에 적용하는 것이다.
프로젝터 시뮬레이션(34)은 입력 신호(이미지 데이터(32))를 프로젝터(12)로부터 측정된 점상 강도 분포 함수로 필터링하여 콘트라스트의 결과적인 손실을 시뮬레이션하는 것을 포함할 수도 있다. 점상 강도 분포 함수는 예를 들면, 프로젝터(12)에서 하나의 픽셀 또는 픽셀들의 그룹을 턴 온하고, 스크린(18)에서 또는 렌즈(16)와 스크린(18) 사이의 다른 평면 또는 표면에서 하나의 픽셀 또는 픽셀들의 그룹에 의해 생성된 광의 분포를 측정함으로써 측정될 수도 있다. 점상 강도 분포 함수는, 광이 렌즈(16)를 포함하는 프로젝터(12)를 통해 전파할 때 프로젝터(12)의 하나의 픽셀 또는 픽셀들의 그룹으로부터의 광이 어떻게 분포되는지를 나타낸다.
정정 시스템(36)은 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 준비된 추정치를 이미지 데이터(32)에 대해 비교하고, 공간 광 변조기(20)의 제어가능한 영역들의 투과율들을 변화시킴으로써 적용될 정정을 결정한다. 정정 팩터는 예를 들면, 입력 이미지 데이터를 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 생성된 추정치(35)로 나눔으로써(또는 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 생성된 추정치의 역수로 승산함으로써) 결정될 수도 있다. 추정치가 입력 이미지 데이터에서 특정된 것 보다 높은 광 레벨을 나타내는 영역들에서, 정장 팩터는 1.0 보다 작을 것이다. 정정 시스템(36)에 의해 결정된 정정 팩터들에 기초한 정정 신호는 공간 광 변조기(20)를 구동하기 위해 연결된다. 정정 팩터가 1.0 미만인 영역들에 대해, 공간 광 변조기(20)는 스크린(18)으로 통과하는 광을 표시된 양 만큼 감소시키도록 제어된다. 정정 팩터들이 1.0 이상인 영역들에 대해, 공간 광 변조기(20)의 대응하는 영역(들)은 가장 높은 투과(예를 들면, 가장 투명) 상태로 유지하도록 제어될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어 방법은 반복적이다. 옵션의 정정 시스템(36A)은 프로젝터 시뮬레이션(34)에 의해 준비된 추정치, 공간 광 변조기(20)의 행위의 모델, 공간 광 변조기(20)를 구동하는 제어 신호들 및 이미지 데이터(32)에 기초하여 프로젝터(12)에 전달된 이미지 데이터를 변경한다. 조정은 예를 들면, 공간 광 변조기(20)에 의한 프로젝터(12)로부터의 광의 변경의 결과로서 스크린(18) 상에 디스플레이되는 이미지의 추정치에 이미지 데이터(32)를 비교함으로써 결정될 수도 있다. 프로젝터(12)를 구동하는 이미지 데이터는, 이미지 데이터에서 특정된 것 보다 어두운 것으로 추정된 픽셀들의 밝기를 증가시키고, 이미지 데이터에서 특정된 것 보다 밝은 것으로 추정된 픽셀들의 밝기를 감소시키도록 정정 시스템(36A)에 의해 변경될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 프로젝터(12)를 구동하는 이미지 데이터 및 공간 광 변조기(20)에 대한 제어 신호들에 대한 변경들은 렌즈(16)에서의 플레어 및/또는 스크린(18)으로의 광 경로에서의 결함들에 의해 도입된 다른 이미징 결함들에 대한 개선된 보상을 제공하기 위해 다수의 연속 반복을 통해 정교하게 된다.
제어 시스템은 전체 스크린(18)을 산란된 광으로 비추는 일반적 산란을 제공하는 렌즈 플레어의 컴포넌트의 모델을 고려할 수도 있다. 나머지 보다 어두운 투사된 이미지의 영역들을 어둡게 함으로써, 제어 시스템은 이러한 산란된 광을 감소시킬 수 있다. 이렇게 함으로써, 이미지의 더 어두운 영역들에서 프로젝터(12)에 의해 투사되도록 의도되는 광의 강도가 또한 감소된다. 이것은 공간 광 변조기(20)에 의해 제공된 조광(dimming)을 보상하기 위해 이미지의 더 어두운 부분들에 대응하는 이미지 데이터의 강도를 증가시키도록 이미지 데이터(32)를 수정함으로써 보상될 수 있다.
대안의 제어 장치(30A)가 도 3에 예시되어 있다. 제어 장치(30A)는 공간 광 변조기(20)의 구동값들을 결정한 후, 프로젝터(12)를 구동하는 수정된 이미지 데이터를 결정함으로써 동작한다. 수정된 이미지 데이터는 공간 광 변조기(20)의 변화하는 투과율을 고려한다. 제어 시스템(30A)에서, 이미지 데이터(32)는 공간 변조기 드라이버(40)에 대한 입력으로서 제공된다. 공간 변조기 드라이버(40)는 이미지 데이터(32)에 기초하여 공간 광 변조기(20)에 대한 구동 신호들을 결정한다. 예를 들면, 공간 변조기 드라이버(40)는 이미지 데이터(32)의 흑백(휘도) 버전을 추출하거나 계산할 수도 있다.
휘도 이미지는 공간 광 변조기(20)의 해상도에 매칭하는 해상도로 다운샘플링될 수도 있다. 공간 광 변조기(20)의 엘리먼트들에 대한 구동 신호들(41)은, 입력 값들의 가중 합산을 취하고, 이미지의 각 영역의 최대 및 평균의 가중 조합을 계산하고 이미지를 다운샘플링하는 것 등과 같은 다양한 방식들로 도달될 수도 있다. 구동 신호들(41)을 준비하는 것은, 필터 커널(가우시안 또는 그 외)을 적용함으로써 이미지 데이터(32)를 평활화하는 것을 포함할 수도 있다.
구동 신호들(41)은 또한 프로젝터(12)로부터의 광에 대한 공간 광 변조기(20)의 영향의 모델을 포함하는 변조기 시뮬레이션(44)에 제공된다. 변조기 시뮬레이션(44)은 각 이미지 픽셀에 대해 프로젝터(12)에 의해 생성된 광이 공간 광 변조기(20)가 구동 신호들(41)에 의해 구동되는 경우에 대해 스크린(18)에 도달하도록 얼마나 많이 추정되는지를 특정하는 맵(45)을 출력으로서 제공할 수도 있다. 이러한 경우에서, 변조기 시뮬레이션(44)은 공간 광 변조기(20)의 모델 및 광이 렌즈(16) 및 공간 광 변조기(20)를 포함하는 프로젝터(12)를 통해 스크린(18)으로 통과할 때 프로젝터(12)의 픽셀들로부터의 광의 확산을 설명하는 점상 강도 분포 함수를 포함할 수도 있다.
그 후, 정정 시스템(36A)은 프로젝터(12)를 구동하는 수정된 이미지 데이터(32A)를 획득하여 스크린(18) 상에 이미지 데이터(32)의 이미지(들)의 개선될 디스플레이를 달성하기 위해 맵(45)에서의 대응하는 값들로 이미지 데이터(32)를 나눈다.
장치(30A)와 유사한 제어 장치가 2개 이상의 반복들을 반복적으로 통해 구동 신호들(41) 및 수정된 이미지 데이터(32A)를 결정하기 위해 또한 구성될 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 제어 시스템은 (렌즈(16)를 포함하는) 프로젝터(12)의 광학 시스템의 흐려짐을 시뮬레이션하는 필터를 통해 이미지 데이터(32)를 통과시킴으로써 동작한다. 필터는 프로젝터(12)에 의해 투사된 테스트 패턴들의 측정에 기초하여 설계될 수도 있거나 프로젝터(12) 및 렌즈(16)의 설계에 기초하여 추정될 수도 있다. 필터링된 이미지는 제거하는 것이 소망되는 플레어를 나타낸다. 플레어는 입력 이미지로부터 예측 플레어(또는 가중 팩터로 승산된 예측 플레어)를 감산하고, 공간 광 변조기(20)의 영향을 보상하기 위해 더 어두운 영역들에서 이미지 데이터의 강도를 증가시키면서 이미지의 더 어두운 영역들에 대응하는 공간 광 변조기(20)의 부분의 흡수를 증가하는 것 중 하나 또는 양자에 의해 제거될 수도 있다. 이미지 데이터에 대한 변화는 예측 플레어에 영향을 미친다. 그 결과, 프로세스는 렌즈(16)에서의 플레어에 대한 충분한 보상이 달성될 때까지 반복될 수도 있다.
대안의 제어 장치에서, 수정된 이미지 데이터(32A) 및 구동 신호들(41)은 이미지 데이터(32)로부터 직접적으로 각각 유도된다. 예를 들면, 구동 신호들(41)은 이미지 데이터(32)를 다운샘플링 및/또는 필터링하고, 임계값을 초과하는 평균 밝기를 갖는 이미지 데이터(32)에서의 높은 밝기 영역들을 식별하며, 공간 광 변조기(20)로 하여금 조광 기능에 따라 높은 밝기 영역들을 둘러싸는 영역들을 어둡게 하게 하도록 제어 신호들(41)를 설정함으로써 결정될 수도 있다. 수정된 이미지 데이터(32A)는 높은 밝기 영역들 외부의 영역들에서 픽셀들에 대한 픽셀 값들을 약간 부스팅(boosting)(또는 가장 밝은 픽셀 값들 또는 임계값을 초과하는 픽셀 값들을 부스팅)함으로써 생성될 수도 있다.
대안의 제어 장치에서, 수정된 이미지 데이터(32A) 및 구동 신호들(41)은 이미지 데이터(32)로부터 직접적으로 각각 초기에 유도되고, 그 후, 예를 들면, 상술한 바와 같이 반복적으로 정교하게 된다.
렌즈(16)는 조정가능할 수도 있다. 예를 들면, 렌즈(16)는 배럴 왜곡(barrel distortion) 등에 대한 조정을 제공하는 렌즈 또는 줌 렌즈를 포함할 수도 있다. 이러한 경우에서, 렌즈의 설정은 렌즈(16)를 통과한 광에 대한 점상 강도 분포 함수의 다른 특징 및 렌즈 플레어에 영향을 미친다. 렌즈(16)가 조정가능한 경우에, 프로젝터 시뮬레이터(34) 또는 변조기 시뮬레이터(44)는 렌즈(16)의 특정한 설정을 위해 구성될 수도 있다. 예를 들면, 렌즈(16)는 원하는 설정으로 조정될 수도 있고, 그 후, 교정이 실행될 수도 있다. 교정의 실행은 예를 들면, 프로젝터(12)의 픽셀 또는 픽셀들의 그룹을 이용하여 광을 투사하는 것 및 스크린(18) 또는 공간 광 변조기(20 또는 30)의 다른 적절한 표면에서 광의 결과적인 분포를 모니터링하는 것을 포함할 수도 있다. 그 후, 광의 결과적인 분포에 기초한 교정 정보가 프로젝터 시뮬레이터(34) 또는 변조기 시뮬레이터(44)를 구성하기 위해 이용될 수도 있다.
다른 실시예들에서, 제어 시스템은 렌즈(16)의 다중의 설정들을 위해 교정 정보를 포함하고 렌즈(16)의 줌 레벨 및/또는 하나 이상의 다른 설정들을 나타내는 신호를 수신한다. 이 신호에 기초하여, 제어 시스템은 교정 정보의 적절한 세트를 선택하고, 프로젝터(12) 및/또는 공간 광 변조기(16)를 제어하는데 그 교정 정보를 적용한다.
몇몇 실시예들의 이점은, 프로젝터(12)가 임의의 적합한 프로젝터를 포함할 수도 있다는 것이다. 예를 들면, 프로젝터(12)는 의도한 애플리케이션에 대해 적합한 임의의 상업적으로 입수가능한 프로젝터일 수도 있다. 이러한 프로젝터들(12)은 몇몇 실시예들에서 변경없이 이용될 수도 있다. 새로 장착한 시스템은 예를 들면, 디스플레이될 비디오 데이터(32)를 반송하는 인커밍 비디오 신호를 연결하는 제 1 커넥터 및 제어 박스에 의해 제어되도록 연결가능한 프로젝터(12) 및 공간 광 변조기(20)의 비디오 입력에 연결하는 제 2 커넥터를 갖는 제어 박스를 포함한다. 새로 장착한 시스템은 공간 광 변조기(20)에 대한 최적의 배치(즉, 변조기(20)가 전체 스크린(18)에 걸쳐 광을 변조하기 위해 렌즈(16)에 충분히 근접하고 밝기의 적절한 로컬 제어를 제공하기 위해 스크린(18)에 충분히 근접한 위치)를 찾음으로써 설정될 수도 있다. 그 후, 제어 박스는 공간 광 변조기(20)를 제어하여 동조 또는 교정 단계에서 렌즈(16)에서의 플레어를 보상하도록 구성될 수도 있다.
제어 시스템들(30 및 30A)은 하드웨어, 소프트웨어('펌웨어'를 포함) 또는 하드웨어와 소프트웨어의 적절한 조합에서 구현될 수도 있다. 본 발명의 특정한 구현물들은 프로세서로 하여금 본 발명의 방법을 실행하게 하는 소프트웨어 명령들을 실행하는 컴퓨터 프로세서들을 포함한다. 예를 들면, 투사형 시스템에서의 하나 이상의 프로세서들은 프로젝터 및/또는 공간 광 변조기의 광학 시스템의 이미지 데이터 및 모델들을 조작하는 프로세서들에 액세스가능한 프로그램 메모리에서 소프트웨어 명령들을 실행함으로써 공간 광 변조기(20) 및 프로젝터(12)에 대한 구동 신호들을 생성하는 상술한 바와 같은 방법들을 실행할 수도 있다. 예를 들면, 이러한 이미지 프로세싱은 데이터 프로세서로 하여금 여기에 설명한 바와 같은 방법들을 구현하게 하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어 명령들을 실행하는 (하나 이상의 마이크로프로세서, 그래픽스 프로세서들, 디지털 신호 프로세서들 등과 같은) 데이터 프로세서에 의해 실행될 수도 있다. 여기에 설명된 소프트웨어 및 다른 모듈들은 범용 컴퓨터, 예를 들면, 서버 컴퓨터 또는 개인 컴퓨터에 의해 실행될 수도 있다. 또한, 시스템의 양태들은 여기에 설명한 바와 같은 방법들을 실행하도록 구체적으로 프로그래밍되고, 형성되거나 구성되는 특수 목적 컴퓨터 또는 데이터 프로세서에서 구현될 수도 있다.
프로그램가능한 데이터 프로세서들 대신에 또는 그에 추가하여, 제어 시스템들(30 및 30A)은 (예를 들면, 필드 프로그램가능한 게이트 어레이 "FPGA"에 의해 제공된 로직 회로들과 같은) 하드 구성되거나 구성가능할 수도 있는 로직 회로들을 포함할 수도 있다.
본 발명은 또한 프로그램 제품의 형태로 제공될 수도 있다. 프로그램 제품은 데이터 프로세서에 의해 실행될 때, 데이터 프로세서로 하여금 본 발명의 방법을 실행하게 하는 명령들을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 신호들의 세트를 반송하는 임의의 비일시적 매체를 포함할 수도 있다. 본 발명에 따른 프로그램 제품은 임의의 다양한 형태들일 수도 있다. 프로그램 제품은 예를 들면, 플로피 디스켓들, 하드 디스크 드라이브들을 포함하는 자기 데이터 저장 매체, CD ROM들, DVD들을 포함하는 광학 데이터 저장 매체, ROM들, 플래시, RAM, 하드웨어 접속되거나 사전 프로그래밍된 칩들(예를 들면, EEPROM 반도체 칩들)을 포함하는 전자 데이터 저장 매체, 나노기술 메모리 등과 같은 매체를 포함할 수도 있다. 컴퓨터 제품 상의 컴퓨터 판독가능한 신호들은 옵션으로 압축되거나 암호화될 수도 있다. 컴퓨터 명령들, 데이터 구조들, 및 기술의 실시에 이용된 다른 데이터는 기간에 걸쳐 전파 매체(예를 들면, 전자기파(들), 사운드파 등) 상에서 전파된 신호에 대해 인터넷 또는 다른 네트워크들(무선 네트워크를 포함)에 걸쳐 분포될 수도 있거나, 이들은 임의의 아날로그 또는 디지털 네트워크(패킷 스위칭, 회로 스위칭, 또는 다른 방식) 상에 제공될 수도 있다.
본 발명의 유리하게 적용될 수도 있는 하나의 애플리케이션은 3D 이미지들을 투사하는데 이용하기 위한 투사형 시스템들을 제공하는 것이다. 이러한 시스템들은 뷰어의 안경의 대응하는 렌즈들과 관련된 2개의 직교 편광들 사이에서 편광을 순차적으로 스위칭함으로써 3D 이미지를 생성하도록 제어될 수 있는 편광 제어 패널을 포함할 수도 있다. 이러한 시스템에서, 상이한 이미지들이 입체 효과를 생성하는 뷰어의 우안 및 좌안에 디스플레이될 수도 있다. 예시적인 편광 제어 패널이 참조로 여기에 통합되는 US2011/032345A1에 기재되어 있다. 적합한 편광 제어 패널들이 미국 캘리포니아 Beverly Hills의 REALD® Inc.에 의해 상업적으로 생산된다.
도 4는 뷰어의 좌안 및 우안에 의해 각각 보기 위해 이미지들에 대응하는 2개의 상태들 사이에서 편광을 스위칭할 수 있는 편광 제어 패널(50)을 포함하는 실시예에 따른 예시적인 투사형 시스템(10A)을 도시한다. 제어기(도 4에서 미도시)가 뷰어의 좌안 및 우안에 의해 보기 위해 좌측 이미지 및 우측 이미지를 교호로 투사하고, 좌안 이미지들이 일 방향으로 편광되고 우안 이미지들이 다른 방향으로 편광되도록 이미지들의 투사에 맞춰 편광 제어 패널(50)의 편광을 스위칭하기 위해 프로젝터(12)를 제어한다.
도 4의 실시예에서, 공간 광 변조기(20)는 편의상, 공간 광 변조기(20)의 출력 편광이 편광 제어 패널(50)의 입력 편광과 정렬되도록 배열된 편광 변조기일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 공간 광 변조기(20)는 렌즈 플레어를 보상하기 위해 밝기를 변조하고 좌안과 우안 투사들 사이에서 편광을 스위칭하는 이중 역할을 한다. 공간 광 변조기(20)는 좌안 이미지의 디스플레이 동안 어떤 의미에서는 편광을 회전시키고 우안 이미지의 디스플레이 동안 다른 의미에서 편광을 회전시킴으로써 밝기를 제어하도록 구성될 수도 있다.
공간 광 변조기(20)는 몇몇 실시예들에서 반사형 변조기이다. 이러한 실시예들에서, 렌즈(16)로부터 스크린(18)으로의 광 투과 경로는 접힐 수도 있다. 공간 광 변조기(20)는 편평할 수도 있지만 반드시 편평하지는 않다. 공간 광 변조기(20)는 몇몇 실시예들에서 굴곡된다. 공간 광 변조기(20)는 스크린(18)에 반드시 평행이 아닐 수도 있다. 공간 광 변조기는 몇몇 실시예들에서 스크린(18)에 대해 경사진다.
컴포넌트(예를 들면, 디스플레이, 공간 광 변조기, 프로젝터, 모델, 렌즈, 소프트웨어 모듈, 프로세서, 어셈블리, 디바이스, 회로 등)가 상기 지칭되는 경우에서, 다르게 나타내지 않으면, ("수단"에 대한 레퍼런스를 포함하는) 컴포넌트에 대한 레퍼런스는 본 발명의 예시된 예시적인 실시예들에서의 기능을 실행하는 개시된 구조와 구조적으로 등가가 아닌 컴포넌트들을 포함하는 설명한 컴포넌트(즉, 기능적으로 등가인) 기능을 실행하는 임의의 컴포넌트를 그 컴포넌트의 등가물들로 포함하는 것으로서 해석되어야 한다.
문맥이 다르게 명백하게 요구하지 않으면, 설명 및 청구범위 전반적으로, 단어들 "포함한다", "포함하는" 등은 배타적이거나 한정적 의미와 반대로 포괄적 의미로 해석된다. 여기에서 이용된 바와 같이, 용어들 "연결된", "결합된" 또는 이들의 임의의 변형은 2개 이상의 엘리먼트들 사이의 직접적 또는 간접적인 임의의 연결 또는 결합을 의미하고, 엘리먼트들 사이의 연결의 결합은 물리적, 논리적, 또는 이들의 조합일 수 있다. 추가로, 단어들 "여기에서", "상기", "아래" 및 유사한 의미의 단어들은, 본 출원에서 이용될 때, 본 출원의 임의의 특정한 부분들이 아니라 전체로서 본 출원을 지칭한다. 문맥이 허용하면, 단수 또는 복수를 이용하는 상기 상세한 설명에서의 단어들은 또한 복수 또는 단수를 각각 포함할 수도 있다. 2개 이상의 아이템들의 리스트에 관한 단어 "또는"은 단어의 모든 다음의 해석들: 리스트에서 임의의 아이템들, 리스트에서 모든 아이템들, 및 리스트에서 아이템들의 임의의 조합을 커버한다.
여기에 제공된 기술은 상술한 예시적인 시스템 이외의 시스템들에 적용될 수도 있다. 상술한 다양한 예들의 엘리먼트들 및 동작들은 다른 예들을 제공하기 위해 결합될 수 있다.
상술한 바로부터, 시스템들 및 방법들의 특정한 예들이 예시 목적을 위해 여기에 설명되었지만, 다양한 변경물들이 본 발명의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고 이루어질 수도 있다는 것이 이해될 것이다. 당업자들은 여기에 설명된 실시예들의 특정한 특징들이 여기에 설명된 다른 실시예들의 특징들과 결합하여 이용될 수도 있고, 여기에 설명된 실시예들이 여기에서의 실시예들에 부여된 모든 특징들 없이 실시되거나 구현될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 상이한 실시예들로부터의 특징들의 믹싱 및 매칭(mixing and matching)을 포함하는 변동물들을 포함하는 당업자에게 명백한 설명된 실시예들에 대한 이러한 변동물들이 본 발명의 범위내에 있다.
12: 프로젝터 20: 공간 광 변조기
34: 프로젝터 시뮬레이션 36, 36A: 정정 시스템
40: 공간 변조기 드라이버 44: 변조기 시뮬레이션

Claims (4)

  1. 프로젝터에 있어서:
    제 2 변조 디바이스 상에 가변 패턴의 강도를 발생하도록 구성된 제 1 유형의 제 1 변조 디바이스와;
    광 강도를 공간적으로 변조하도록 구성된 상기 제 2 변조 디바이스와;
    상기 제 2 변조 디바이스 상에 가변 패턴의 강도를 모델링하도록 구성된 광 확산 모델을 포함하는 제어기를 포함하고,
    상기 제 1 변조 디바이스는 대응하는 이미지 데이터에서 요구되는 것보다 증가된 밝기로 투사될 이미지의 일부를 생성하고, 상기 제 2 변조 디바이스는 대응하는 이미지 데이터에서 요구되는 레벨로 상기 증가된 밝기를 정정하며,
    상기 제 1 변조 디바이스와 상기 제 2 변조 디바이스의 콘트라스트는 동일하지 않은, 프로젝터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    정정 메카니즘을 더 포함하고,
    상기 정정 메카니즘은, 상기 제 2 변조 디바이스 상의 광 확산에 포함된 렌즈 구조에 대한 보상을 포함하는, 프로젝터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로젝터는 뷰어에 의해 시청하기 위해 스크린 상에 상이한 품질을 갖는 개별 이미지들을 투사하는 투사 시스템의 일부이고, 상이한 품질의 개별 이미지들은 뷰어에 의해 감지되려는 이미지를 형성하도록 조합하는, 프로젝터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어기는 이미지 데이터에 의해 특정되는 투사되는 이미지를 생성하기 위해 제 2 변조 디바이스에 의해 실행되는 변조 양을 결정하기 위해 제 2 변조 디바이스에서의 밝기를 결정하고 제 2 변조 디바이스에서의 밝기를 적용하는 모델링 및 점상 강도 분포 함수를 적용하도록 구성된, 프로젝터.
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