KR20010089656A - 광학 어레이상에 그레이 레벨들을 디스플레이하기 위한수정되고 가중된 비트 플레인들 - Google Patents

Abstract

다중-레벨 공간 광 변조의 방법에서, n 자리 2진 숫자가 2진 픽셀들의 어레이에서의 각각의 픽셀의 의도된 그레이 레벨을 나타내는 가중된 비트 플레인 기술을 사용하여, 표시하는 2진 숫자들은 1들과 0들의 불균등성을 감소시키기 위해 가까이 인접하는 값들로 변경된다. 상기 방법은 단일 프레임에 적용되어서 그레이 스케일을 약간 수정하고, 또는 적어도 몇몇 2진 숫자들이 프레임들의 세트에 대한 1들과 0들의 불균등성을 줄이기위해 서로다른 프레임들내의 서로다른 값들로 변경되는 다중-프레임 방법은, 그레이 스케일 값을 시간 평균으로서 유지하거나 근사하는 동안, 사용될 수 있다. 상기 방법들은 액정 공간 어레이 변조기들에서 픽셀-방향 (wise) dc 밸련스를 유지하거나 근사하는데 특히 유용하다.

Description

광학 어레이상에 그레이 레벨들을 디스플레이하기 위한 수정되고 가중된 비트 플레인들{Modified weighted bit planes for displaying grey levels on optical arrays}

최근에 능동 반도체 후면(backplane)과 공통 앞쪽(front) 전극사이에 배치된 스멕틱(smectic) 액정층의 형태로 새로운 공간 광 변조기가 개발되었다. 디스플레이 장치로서 뿐아니라 상관(correlation) 및 홀로그래픽 스위칭과 같은 다른 형태의 광학 처리를 위한 잠재적 응용성이 있는 상대적으로 큰 수의 픽셀들(320×240에서 640×480까지)을 포함하는, 빠르고, 가능하면 값싼, 공간 광 변조기를 위한 요구조건에 응답하여 개발되었다. 구동되는 방식과 인가된 전압값에 의존하여, 변조기는 적어도 10 MHz의 라인 속도와 15 내지 20 kHz까지의 프레임 속도에서 구동될 수 있으며, 초당 약 1 내지 1.5 Gpixel의 데이터 입력을 필요로한다. 통상적으로, 픽셀 어드레스 시간은 약 100 나노초이고, 픽셀은 광학 상태들사이에서 스위칭하기 위해 약 1 내지 5 마이크로초가 걸리고, 전체 프레임 기록 시간은 24 마이크로초의 차수이지만, 플레임간 기록 시간은 약 80 마이크로초이다.

상기 공간 광 변조기는 단일 패스(pass) 계획에 따라 구동될 수 있으며, 여기서 앞쪽 전극은 후면 픽셀들에 대해 V/2의 전위에 위치하며, 상기 화소들은 0 볼트 또는 V 볼트로 스위칭된다.

대안으로, 한 패스에서 앞쪽 전극은 0 볼트에 위치하며 선택된 픽셀들이 후면 어레이의 픽셀 소자들을 V 볼트로 스위칭하여 턴온되고, 다른 패스에서, 앞쪽 전극이 V 볼트에 위치하고 선택된 픽셀들은 어레이의 소자들을 0 볼트로 스위칭하여 턴오프되는, 2중 패스 계획들에 따라 구동될 수 있다. 스위칭되는 프로세스에 있지 않은 픽셀들에 대해, 후면의 소자들은 앞쪽 전극의 전압을 따른다. 그사이에 동일한 전압차를 유지하기 위해, 어레이의 모든 후면 픽셀 소자들에서의 전압은 앞쪽 전극상의 전압이 0과 V 볼트 사이에서 변화됨에 따라 동시에 스위칭된다.

공동 출원중인 국제특허출원들(참조번호: P20957WO, 우선권 GB9827952.4; P20958WO와 P20958WO1, 우선권 GB9827965.6; P20959WO, 우선권 GB9827900.3; P20960WO, 우선권 GB9827901.1; P20961WO, 우선권 GB9827964.9; P20962WO, 우선권 GB9827945.8; 및 P20963WO1, 우선권 GB9827944.1)은 공간 광 변조기와 연관된 다른 발명의 측면들과 연관되며, 선행 문단에서 언급된 단일 및 이중 패스 계획을 포함한다.

상기 공간 광 변조기는 상기 언급된 비트 플레인 기술의 사용에 이상적으로 적합하다. 그러나, 본 발명은 액정 변조기들에 한정되지 않지만, 상기 언급된 임의의 공간 변조기에 적용될 수 있다.

특히 액정 디스플레이와 변조기들을 동작할때 발생하는 한 문제는, 개별적인 픽셀들에서 dc 밸런스를 유지하는 것이다. 초기에, 액정 광 변조기들은, 판들중 적어도 하나는 투명한, 대향하는 전극을 갖고 있는 판(plate)들 사이에 삽입된 액정 물질의 한 층을 포함하는 단일 셀의 형태이다. 그와같은 셀들은 동작하기에는 느리며, 액정 물질의 퇴화로 인한 짧은 수명을 갖는 경향이 있다. 일찌기, 액정 셀에의 평균 유한(finite) dc 전압의 인가는 유익하지 않으며, 적어도 몇몇 경우들에서 액정 물질 자체에 의한 전기분해에 의한 퇴화를 발생시켰다는 것이 인식되었고, 평균 dc 전압을 0이 되게(dc 밸런스) 하려는 계획들이 발전되었다.

다른 효과들은 dc 전압이 인가될 때 또한 작용하고 있다는 것이 이제 이해가 된다. 임의 길이의 시간동안 액정 전기-광학 장치들을 구동시킬 때, 영상 스틱킹 (sticking)이라 알려진 현상이 발생할 수 있다. 상기 효과의 정확한 원인은 알려지지 않았지만, 전체적 dc 전계에 응답하여 이온들이 포획되고 공간 전하가 물질내에서 유도된다는 이론들이 있으며, 이것은 외부 dc 전계가 제거될 때에도 잔여 전계를 발생시킨다.

액정 물질에 인가된 시간 평균된 전압(즉, 외부 공급원으로부터 액정으로 실제적으로 전압이 인가되는 시간에 대한 평균)은, 퇴화를 피하기 위해서이든, 또는 영상 스틱킹을 피하기 위해서이든, 0이라는 점은 명백히 바람직한 것이다.

본 발명은, 디스플레이 또는 변조기에 의해 제공된 순간 세기(instantaneous intensity) 분포가 본질적으로 2진수이지만 시간 평균된 분포가 다중 세기 레벨들을 유효하게 가지거나, 또는 가진것처럼 보이는 방식으로 변경되는, 디스플레이 또는 공간 광 변조기(spatial light modulator)를 동작시키는 방법들에 관한 것이다. 디스플레이 목적들에 대해서, 이것은 상기 변경이, 양호하게는 임의의 플리커 (flicker)를 피하면서, 평균하는 것(averaging)이 눈에 보이도록 충분히 빨라야 한다는 것을 의미한다. 상기 요구조건은 다른 목적들에 적용될 수도 있고 안될 수도 있다.

본 발명은 2진 영상을 생성할 수 있는 임의의 공간 광 변조기와 연결되어 사용될 수 있으며, 개별적으로 어드레싱가능한 셀들 또는 픽셀들을 포함하는 것들과, 2진 영상이, 예를들어, 변조된 광 빔의 스캐닝에 의해 생성되는 것들을 포함한다. 본 명세서에 사용된 용어 "2진 공간 광 변조기"는, 상기 디바이스들이 디스플레이 또는 다른 목적들, 예를들어 정보 기록(information recordal), 및 광학 시스템들에서의 가변 요소들(예를들어 렌즈들, 필터들, 및 회절 격자들(diffractiongratings)을 위해 사용되든지 안되든지, 모든 그러한 디바이스들을 포함하도록 의도된다. 상기 용어는, 존재하는 광 빔이 변조기에 의해 영향받는 곳에서의 수동 변조기들과, 또한 광원들로서 작용하는 것들, 예를들어 광 에미터들의 어레이들과, 전자 발광(electroluminescent) 디바이스들을 커버하도록 의도된다.

본 명세서에 사용된 상기 용어 "영상"은, 반드시는 아니지만 통상적으로, 광 세기의 임의의 공간적으로 변화되는 광 분포를 표시하기 위해 사용되고, 그 생성 및 결과적인 분포는 용어 "디스플레이"에 의해 언급될 것이다.

또한, 상기 용어 "그레이 스케일"은 본 명세서에서 다중-레벨 분포를 표시하는 것으로 사용되지만, 상기 용어가 백색을 포함하는 임의의 컬러와 연결되어 사용된다는 것이 명확히 되어야 한다. 부가하면, 본 발명의 방법들, 어레이들, 후면들 (backplanes), 회로등과 그 실시예가 백색을 포함하는 단일 컬러(모노크롬 영상들)와 연결되어 기술되지만, 가변 컬러 영상들 또는 디스플레이 등은, 단일 어레이를 서로다른 컬러 핏셀들로 분할하고, 다르게 컬러링된(coloured) 모노크롬 어레이들로부터의 디스플레이들을 예를들어 투사(projection), 또는 시간 멀티플렉싱 (temporal multiplexing), 예를들어 적, 녹, 및 청색 영상들의 순차적 투사에 의해 겹치는 것과 같은것에 의해 그 자체로서(per se) 공지된 방식들에 의해 생성될 것이라는 점이 예견된다.

다중 세기(multiple intensity) 효과를 달성하도록 일시적으로 변하는 2진 변조는 공지되어 있으며, 다중 비트 플레인들의 사용에 의해 실행될 수 있다. 그와같은 계획에서, 어레이의 화소들에 할당된 그레이 스케일 값들에 대응하는 진폭들의, 한 어레이의 디지털화된 값들은, 다수의 비트 플레인들로 분해된다. 상기 다수의 비트 플레인 기술은 상기에 정의된 바와같은 임의의 2진 공간 광 변조기와 함께 사용될 수 있다.

n-레벨 그레이 스케일 영상을, 동일한 지속기간의 대응하는 다수의 비트 플레인들과 함께, 동일한 지속기간의 다수의 2진 영상 플레인들로 분해하는 것이 가능하다. 그러나, 가중된 비트 플레인 기술로서 공지된, 양호한 형태로, 상기 비트 플레인들의 지속기간들이 가중되며, 각각의 비트플레인은 상기 디지털화의 한 레벨(지수 (exponent))을 나타낸다. 이것은 영상을 합성하는데 필요한 비트 플레인들의 수를 감소시키고, 어드레싱의 요구조건을 약간 감소시킨다.

비록 어떤 경우들에서, 2와 다른 디지털 베이스들을 사용하는 것이 가능하지만, 이것은 각각의 비트 플레인이 2진수가 아니고 그래서 쉽게 저장되지 않는 한 문제들을 복잡하게 한다. 또한, 그와같은 비트 플레인의 각각의 위치는 그다음에 하나이상의 0이 아닌 값을 가지며, 상기 비트 플레인에 걸친 0이 아닌 값들에서의 변화는 각각의 픽셀의 동작의 지속기간들을 고려하기 위해 필요하다(상기 2진수가 아닌 플레인을 2개 이상의 2진 플레인으로 더 분해하여). 하기의 논의는 2진 가중(weighting)에 한정될 것이지만, 그와같은 상황에서 설면된 원리들은, 필요하거나 요구된다면, 당업자가 다른 지수(exponential) 베이스들에 외삽(extrapolate)하도록 하기에 충분한것으로 믿어진다.

상기 디지털화가 2진수이고, 그래서 각각의 비트 플레인이 디지털 1들과 0들의 어레이인 곳에서, 상기 디지털화된 그레이 스케일 영상과 동등한 시간 평균된영상을 제공하기 위해 2진 가중에 비례하는 총 기간에 대해 각각의 비트 플레인을 디스플레이 하는것이 필요한다.

가능한 곳에서, 각각의 2진 비트 플레인을 그레이 스케일 영상에 기여하는데 필요한 총 지속기간동안 1번 디스플레이하는 것이 편리하지만, 각각의 비트 플레인을 디스플레이하는데 소비된 총 시간이, 모든 비트 플레인들을 디스플레이 하는데 소비된 총 시간에 대해서, 그 2진 가중에 비례한다면, 하나이상의 비트 플레인들을 여러번, 반드시 순차적으로는 아니지만, 디스플레이하는 것도 가능하다.

본 발명은 적어도 몇몇의 비트 플레인들이 수정되는 상술된 바와같은 가중된 비트 플레인에 관한 것이다. 이것은 디스플레이 목적들을 위한 유효한 그레이 스케일 세기 분포들의 생성에 특히 적절하지만 그것만에 제한되지는 않으며, 여기서 2진 영상들의 유효 지속기간(반복의 길이 및/또는 수)은, 예를들어, 시청자에 의한시간적 통합이 그레이 스케일 영상을 주도록 한다. 이것은 액정 공간 광 변조기들에 특히 적절하지만 그것만에 제한되지는 않는 적용을 발견하게 한다.

하나의 그레이 스케일 영상에 대한 서로다른 비트 플레인들이 컴퓨터내에 순차적 2진 스트링(string)들로서 저장될 수 있으며, 임의의 원하는 순서로 한번에 하나씩 판독될 것이며 그후에 그 영상이 반복될 필요가 없으면 이것들은 버려질 수 있다. 비트 플레인들을 저장된 순서로 판독하는 것이 연산하기에 가장 용이한데, 그렇게하면 저장될 필요가 있는 유일한 어드레스는 제일 먼저 저장된 비트 플레인들의 시작 주소이기 때문이며, 모든 비트 플레인들은 소정 수의 데이터 비트들을 각각의 비트 플레인들에 대해 순차적으로 단순히 클럭 아웃(clocking out)함으로써 한번에 하나씩 판독된다.

판독된 비트 플레인들을 이어지는 영상에 대한 비트 플레인들로 즉시 바꾸는 것이 가능할 수 있으며, 상기 비트 플레인들이 실시간으로 생성되는 경우에 특히 그러하다. 그러나, 다른 상황들하에서 이것은 어려울 수 있고, 연속하는 영상에 대한 비트 플레인들의 세트는 정상적으로 다른 장소에 저장될 것이다. 어떤 경우들에서 단지 2개의 비트 플레인들에 대한 기억소(storage)를 제공하는 것이 가능할 것이며, 상기 비트 플레인들중 하나가 판독되는 동안 다른 비트 플레인이 기록되고, 그 역도 마찬가지이다.

예를들면, 라인 순차(line sequential)로부터 인터레이스 처리(interlaced)로 변환하는 것과 같이 원하는 영상 표준으로 변환하도록 판독 및/또는 기록 프로세스들을 제어하는 것도 가능할 것이다.

각각의 비트 플레인이 메모리로부터 판독되면서, 또는 판독된 후에, 그것은 예를들어, 상술된 단일 패스 계획을 사용하여 기록되고, 눈이 상기 의도된 그레이 스케일 영상을 합성하도록 그 가중치에 대응하는 기간동안 시청된다. 단일 패스 계획은, 제 2 패스, 즉 연관된 앞쪽 전극 스위칭, 및 블랭킹(blanking) 펄스들에 대한 필요없이 상기 선행하는 비트 프레임을 단지 겹쳐 기록(over-write)하는 한, 양호하다. 연속하는 유효 영상들사이의 손실 시간의 회피는 연속적 조사 (illumination) 및 정확하게 가중된 지속기간의 비트 프레임들의 더 용이한 제공을 가능하게 한다.

그와같은 계획에서, 각각의 픽셀은 그것이 나타내는 그레이 스케일내의 점에 따라 일련의 전압 펄스들에 놓여진다(그레이 스케일 레벨을 나타내는 수에서와 같으며, 반드시는 아니지만 대개는 상기 순서로). 사용된 가중으로 인해, 전압들의 인가가 있는 것보다 그레이 스케일내에는 더 많은 점들이 있고, 이것은 어레이를 실제적으로 구동하는데 소비된 시간을 감소시키기 때문에 유리하다. 각각의 인가된 전압은 선행하는 전압에 비해 동일한 또는 반대의 극성일 수 있고, 비트 플레인들의 수와 동일한(극성을 무시하면), 동일한 수의 전압 펄스들이 상기 영상을 합성하기 위해 각각의 픽셀에 인가된다.

예를 들어, 2진 가중이 있는 64 레벨 그레이 스케일에서, 2ⁿt(n은 0에서 5까지)의 상대적인 지속기간들이 있는 6개의 비트 플레인들이 있을 것이며, 각각의 픽셀은 대응하는 6 자리 2진 수에 의해 표현될 수 있다.

그러나, 이중 패스 계획들은 다중 또는 가중된 비트 플레인 계획들에서의 사용을 위해 대안으로 적응될 수 있다.

dc 밸런스를 달성하기 위해, 그자체가 dc 밸런스를 생성하는 임의의 2진 이미징(imaging) 방법에 의해 각각의 2 진 비트 플레인을 생성하는 것이 가능할 것이며, 예를 들어, 블랭크 영상으로부터 시작하여, 선택된 픽셀들만의 선택적인 활성화(+V) 및 구동된 블랭킹(-V)에 의해서 상기 2진 영상을 기록, 시청, 및 삭제하는 것에 의해 행해진다.

그러나, 그와같은 계획들의 대부분 또는 모두에서, 2진 영상의 실제적 지속기간은 그에 할당된 시간에 직접적으로 비례하지 않으며, 예를 들어 사이에 낀 (intervening) 블랭킹 단계들등 때문에, 비트 플레인 주기들의 2진 성질에서의 어느정도의 왜곡 및 그에따른 인식된 그레이 스케일 값들에서의 왜곡을 초래한다. 이것은 필요된다면 보상될수 있지만, 이것은 부가적인 복잡성을 나타낸다.

본 발명은 dc 밸런싱된 2진 영상들을 그 자체로서(per se) 사용하는 것과 다른 방법들로 dc 밸런스가 접근되거나 달성되는 다중 또는 가중된 비트 플레인 계획들을 제공한다.

임의의 선택된 픽셀에 대해, 각각의 그레이 스케일 레벨은 2진 수에 의해 나타내질 수 있고, 동일한 수의 0과 1의 숫자들을 갖는 어떤 2진 숫자들, 예를들어 111000과 010101이 있다. 상기 경우들에서 6비트 플레인들에 대한 평균 dc 전압은 0이 될 것이다. 011000과 010001과 같은, 다른 2진 수들은 상기 이상치에 가까이 오며, 다른것들 특히 111111과 000000은 그로부터 멀리 제거된다.

그래서 그와같은 계획에서 dc 밸런스를 달성하기 위해, 다른 가능성은 (a)스스로 dc 밸런스를 달성하는 숫자들만을 사용하는것, 또는 (b) 그레이 스케일 숫자들을 dc 밸런스에 가까이 접근하는 가까이 인접한 숫자들로 적어도 변경하는 것이다. 이것은 단일 또는 이중 계획의 사용을 허용하며(상기 내용 및 공동출원중인 P20961WO와 20962WO를 본다), 각각의 스캔동안 모든 소자들을 어드레싱한다. 상기 계획들의 몇몇은 그자체로서 정상적으로 어떠한 고유의(inherent) dc 밸런스도 제공하지 않으며, 그럼에도 상기 경우에서 dc 밸런스 또는 적어도 그에대한 근사는 그레이 스케일 이미징 시간을 통해 얻어질 수 있다.

요구되는 그레이 레벨이 다른, 제 1 경우(a)에서, 값에서 가장 가까운 그와같은 숫자에 의해 근사되는데, 예를들어 000110은 000111이 되고, 100010은 100011이 된다. 단점은 그레이 스케일의 중요한 왜곡이 있을 수 있다는 것이다.

제 2 경우(b)에서, 그레이 스케일의 왜곡은 정확한 dc 밸런스를 희생하여서만 줄일수 있다. 예를들어, 숫자 001000은 001001이 될 수 있고, 110111은 110110이 될 수 있다.

어느 쪽 경우에도, 추가적 교정 단계들이 취해지지 않는다면, 그레이 스케일의 극단(extreme) 값들은 생략될 것이고(예를들어, 인접하는 덜 극단적인 값에 의해 대체되는), 그래서 상기 콘트라스트 범위를 약간 감소시키거나 압축한다.

따라서, 본 발명은 가중된 비트 플레인 기술을 사용하여 그레이 스케일 이미징의 방법을 제공하는것이고, 여기서 n 자리 2진 숫자는 2진 픽셀들의 어레이에서의 각각의 픽셀 위치의 의도된 그레이 레벨을 나타내고, 적어도 하나의 상기 2진 숫자는 1들과 0들의 같지않은 숫자를 가지고 있으며, 상기 방법은 1들과 0들의 불균등성(inequality)을 감소시키기 위한 것과 같은 가까이 인접한 값으로 상기 숫자를 변경시키는 단계를 포함한다(단일 영상 방법).

정밀하게 하면, dc 와 그레이 스케일 레벨의 시간 평균은, 2진 숫자들의 적합한 선택에 의해, 하나이상의 프레임에 대해 수행된다. 상기 방식으로, dc 밸런스는 가까이 근사될 수 있거나, 양호하게 달성되고, 반면에 상기 평균 그레이 스케일 레벨은 근사되거나 양호하게 유지될 수 있다. 예를들어, 110110(27)은 제 1 프레임에서 001110(28)에 의해 대치될 수 있고 제 2 프레임에서 010110(26)에 의해 대치될 수 있다. 평균 그레이 스케일 레벨은 바라는 바와같이 27이며, 실제로 사용된 2진 숫자들 둘다는 그자체로서 dc 밸런스를 제공한다.

더 복잡한 예에서, 그레이 스케일 레벨 15(111100)는 그레이 레벨 14 (011100)를 위한 부가적 프레임 및 그레이 레벨 16(000010)을 위한 또다른 부가적 프레임과 함께 두번 사용될 수 있고, 상기 프레임들은 임의의 요구되는 순서로 한다. 4개의 프레임들에 대해 평균 그레이 레벨은 15이고, 2진수 1들과 0들의 동일한 숫자들이 있다.

따라서, 본 발명은 가중된 비트 플레인 기술을 사용하여 그레이 스케일 영상을 기록하고 디스플레이하는 방법을 제공하며, 여기서 n 자리 2진 숫자는 2진 픽셀들의 어레이에서의 각각의 픽셀 위치의 의도된 그레이 레벨을 표시하고, 적어도 하나의 상기 2진 숫자는 1들과 0들의 동일하지 않은 숫자를 가지며, 여기서 상기 그레이 스케일 영상에 근사하는 다수의 영상들은 연속하여 기록되며, 상기 방법은 1들과 0들의 불균등성(inequality)을 줄이는 것(다수 영상 방법)과 같은 상기 다수의 영상들에 대해 가까이 인접한 값들로 상기 숫자를 변경하는 단계를 포함한다. 양호하게 상기 불균등성이 제거된다. 다수의 영상들을 통해 측정된 바와같은 그레이 스케일은 적어도 근사되지만, 양호하게 유지된다.

다시 상기 그레이 스케일의 극단들이 생략된다. 어느쪽 경우에도 상기 풀 (full) 그레이 스케일 범위들이 유지된다면, dc 밸런스는 다른 수단에 의해 주기적으로 복구될수 있으며, 예를들어, 상기된 바와같이, 축적된 dc 임밸런스 (imbalance)의 컴퓨터 시뮬레이션을 따르는 적절한 것으로서 교정(corrective) dc 펄스들을 인가하여 행해진다. 그러나, 이것은 정상적으로 양호하지 않은데, 이미징 기간을 통해 극단 그레이 스케일 값에 적어도 하나의 픽셀이 남아있는 가능성을 허용하기 위해, 사용된 비트 플레인들의 숫자와 숫자에서 동일한 다수의 교정 dc 펄스들을 사용하는 것을 잠재적으로 포함하기 때문이다.

그레이 스케일 이미징에서 dc 밸런스를 유지하는 상기 방법들은 적어도 부분적으로는 그레이 스케일 레벨들의 수와 비교하여 어드레스 단계들의 수의 감소로부터 발생한다. 다수의 또는 가중된 비트 플레인 계획의 동작에서의 사용을 위해 상기 그레이 스케일 값 또는 그레이 스케일 값들의 결합들을 유도하는, 즉, 상기 의도된 영상 자체로부터 유도된 입력 그레이 스케일 값을 대체하는 한 방법은 룩-업 표에의한 것이다.

상기에 동작된 바와같은 가중된 비트 플레인 방법은 액정 픽셀들의 완화 (relaxation)가 가장 긴 비트 플레인의 지속기간에 대해 무시될수 있는 것을 요구하며, 이것은 항상 가능하지는 않다. 그와같은 경우에서, 비트 플레인들은 비트 플레인 기간(들)동안 리프레시(refresh)될 수 있지만, dc 밸런스를 가능하게 희생하여 행해진다. 그럼에도 불구하고, 정확하게 시뮬레이션된 그레이 스케일을 얻는 것이 용이하다는 유리한 점이 있다.

기본적으로, 리프레시 단계는 픽셀의 스위칭된 상태를 복구하기 위해 비트 플레인의 시작에서 인가된 것과 동일한 전압의 인가를 반복하는 것을 포함한다. n번째 거듭제곱 2진수의 가중된 비트 플레인은 제 1 기록에 후속하여 (2ⁿ-1)번 리프레시될 필요가 있어서, 2ⁿ그레이 스케일은, 리프레시 기록 스테이지(stage)들이 포함될 때 2진 영상들의 2ⁿ프레임 기록들을 포함할것이라는 것 조차도 이루어질 수 있다. 그러나, 증가하는 수의 기록 단계들은 본 발명에 따른 비트 프레임들을 dc 밸런스를 제공하는 방향으로 변경하는 것을 점점 어렵게 하고, 2ⁿ프레임 기록들의 제한에서, 본 발명은 성공적으로 적용될 수 없다.

그러나, 리프레싱이 더 긴 지속기간 비트 플레인들과 함께만 필요한 경우들이 있을 것이다. 그와같은 경우에서, 이미 상술된 바와같은 픽셀들을 기술하는 실제의 2진 숫자들을 사용하여, 본 발명에 따른 방법을 실행하는 것도 다시 가능할 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 양호한 방법은 리프레싱된 값들을 포함하는 전체 프레임(단일 영상 방법) 또는 프레임들(다수 영상 방법)에 대해 발생하는 1들과 0들의 집합체를 결정하고, 불균등성을 감소시키기 위해 결정된 1들과 0들의 불균등성을 갖는 픽셀에 대한 수를 변경하는 것에 의해 실행된다. 즉, 상기 양호한 방법은 리프레싱할 필요에 따라 확장된 각각의 픽셀에 대한 2진 숫자들에 작용한다.

예를들어, 단지 4자리 픽셀, 여기서 위로부터 처음 2자리수는 리프레시될 필요가 있지만, 3번째와 4번째 자리수는 리프레시할 필요없이 디스플레이 될 수 있는, 상기 4자리 픽셀만을 포함하는 2진수에 의해 표시되는 픽셀들의 간단한 예를 취하여, 가장 긴 비트 플레인을 4번 그리고 다음으로 가장 긴 비트 플레인을 2번 리프레시하는 것이 필요할 것이다. 숫자 1001을 취하면, 이것은 그다음에 (1111)(00)01이 되고, 여기서 괄호는 5개의 1값들과 3개의 0값들을 가지는, 본래의 숫자들을 구분한다. 본래의 숫자의 1000로의 변환은 확장된 숫자(11110000)에서 값들의 균등성(equality)을 준다.

리프레시 계획(scheme)에서, 비트 플레인들은 그 지속기간에 의존하여, 한번 이상 판독된다. 그래서 마지막 판독을 할때까지 비트 플레인을 버리는 것은 가능하지 않다. 또한, 각각의 비트 플레인이 다음 비트 프레임으로 진행하기 전에 필요한 횟수동안 반복적으로 판독된다면, 2개의 비트 플레인들의 시작 어드레스를 저장하는 것이 필요하다.

예를들어, 각각 상대적인 지속기간들 4t, 2t, 및 t의 3개의 비트 플레인들 A,B, 및 C의 간단한 경우를 취하면, 이것들을 AAAABBC의 순서로 판독하는 것이 가능할 것이다. 그러나, 이것은 단지 한번 판독되는 프레임 C로부터 떨어져서, 리프레시 판독을 위한 정확한 장소가 도달될 수 있는 순서로, 비트 플레인들의 각각의 시작 어드레스들을 저장하는 것을 필요로 한다.

부가하면, 그리고 아마도 더 중요하게, 새로운 영상으로 진행하기 전에 전체적 그레이 스케일 영상을 재기록하는 것이 필요한 경우들이 있다. 그와같은 경우에서, 영상 정보가 더이상 요구되지 않을 때까지, 다음에 사용될 비트 플레인의 시작 어드레스를 저장하는 것뿐만 아니라, 전체적 순차(sequence)의 제 1 비트 플레인의 시작어드레스를 저장하는 것도 필요하다.

그와같은 경우들에서 판독의 개선된 방법은 다수의 시작 어드레스들의 저장을 피하는 것을 가능하게 한다. 양호한 실시예의 공간 광 변조기를 사용할 때 영상들을 판독하는데 포함된 높은 속도들에서, 상기 명백히 중요치 않은(minor) 단계는 계산적으로 중요하고 유리할 수 있다.

본질적으로, 다수의 최상위 차수(highest order) 비트 플레인들(또는 모든 비트 플레인들)은 의도된 지속기간(가중)의 내림차순으로, 메모리내의 순차적 위치들에서 2진 스트링들로서 저장되며, 소정 수의 판독 패스들은 다수의 가중된 비트 플레인들과 동일한 저장된 비트 플레인들의 세트로부터 이루어지고, 각각의 패스는 최상위 순차 비트 플레인으로 시작하여 상기 저장된 비트 플레인들을 따라 순차적으로 계속되며, 상기 순차들의 길이는 선택되고 변화되어서 소정수의 판독 패스들의 끝부분에서 각각의 비트 프레임은 그 지속기간(가중)과 비례하거나 동일한 다수의 횟수에 걸쳐 판독되었다. 빠른 판독의 상기 일반적 방법은 본 출원과 같은 날에 출원된 공동출원중인 국제 특허 출원(참조번호: P20963WO1)의 주제를 형성한다.

그래서 상기 계획에 따라, 상기에서 예시된 3중 비트프레임 영상은 판독 패스들 ABC(한번), AB(한번), 및 A(2번)로 판독될 것이며, 이것은 결합되었을때, 예를들어 요구되는 바와같은 ABCABAA 또는 ABCAAAB 또는 ABAAABC의 전체적 순서를 줄수 있다. 시작 어드레스 만이 저장될 필요가 있는데, 각각의 판독 패스가 동일한 장소에서 시작하기 때문이며, 카운터(counter)들에 의해 결정된 어드레스로 계속된다.

그레이 스케일 이미징이 본 발명에 따라 실행되지만, 다수의 최상위 차수 비트 플레인들이 리프레싱되는 곳에서, 리프레싱되는 비트 플레인들과 다음의 최하위 차수 비트 플레인을 포함하는 세트에 상기 빠른 판독 방법을 적용하는 것이 가능하다. 리프레싱되지 않은 임의의 남아있는 하위 차수 비트 플레인(들)은, 그것들의 가중에 따른 세트의 최하위 비트 플레인보다 적은 지속기간(들)동안, 한번 판독될 것이다. 이것은 임의의 시간에 실행될 수 있으며, 다수의 것으로부터의 판독내의 기간 또는 기간들을 포함하지만, 전체 세트가 빠른 판독을 실행하기 전 또는 후에 양호하게 수행된다.

그레이 스케일의 몇몇과 상기 리프레시 계획들은 자동적으로 dc 밸런스를 제공하는 반면에, 이것을 하지않는 계획들에 대한 추가 옵션은 dc 임밸런스가 축적되도록 허용하는 것이고, 예를들어 영상들을 기록하고, 그다음에 그것들이 완화되도록 허용하고, 상기 임밸런스(예를들어, 수반하는 컴퓨터 시뮬레이션에서)를 계산하고, 그다음에 0의 평균 dc를 제공하는 것과 같은 크기와 지속기간의 픽셀들에게 국소적 dc 전압들을 인가하는 동안 실행된다.

어드레싱가능한 어레이를 통합하는 액정 셀에 대한 상기 참조문헌들이 있으며, 본 발명의 방법들은 임의의 2진 공간 광변조기에 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 이미징 디바이스가 액정 디바이스인 곳에서, 그레이 스케일 영상을합성하는데 사용된 2진 영상들의 연장(prolongation)은 연속하는 2진 영상들사이의 ac 전계의 인가에 의해 공지된 방식으로 달성될 수 있다.

Claims (12)

1. 가중된 비트 플레인 기술(weighted bit plane technique)을 사용하는 그레이 스케일 이미징 방법에 있어서,

   n 자리 2진 숫자는 2진 픽셀들의 어레이에서의 각각의 픽셀 위치의 의도된 그레이 레벨을 표시하고, 적어도 하나의 상기 2진 숫자는 1들과 0들의 동일하지 않은 숫자를 가지고, 상기 방법은 1들과 0들의 불균등성(inequality)을 줄이는 것과 같은 것을 위해 상기 숫자를 가까이 인접된 값으로 변경하는 단계를 포함하는, 그레이 스케일 이미징 방법.
2. 가중된 비트 플레인 기술을 사용하여 그레이 스케일 영상을 기록하고 디스플레이하는 방법에 있어서,

   n자리 2진 숫자는 2진 픽셀들의 어레이에서의 각각의 픽셀 위치의 의도된 그레이 레벨을 표시하고, 적어도 하나의 상기 2진 숫자는 1들과 0들의 동일하지 않은 숫자를 가지며, 상기 그레이 스케일 영상에 각각 근사하는 다수의 그레이 스케일 영상들은 연속하여 기록되고, 상기 방법은 1들과 0들의 불균등성(inequality)를 줄이는 것과 같은 것을 위해 상기 다수의 영상들중 적어도 한 영상에서 상기 숫자를 가까이 인접된 값들로 변경하는 단계를 포함하는, 그레이 스케일 영상 기록 및 디스플레이 방법.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 다수의 영상들에 대한 상기 숫자의 상기 값들은 상기 의도된 그레이 스케일 레벨과 동일한 평균 그레이 스케일 레벨을 제공하는, 그레이 스케일 영상 기록 및 디스플레이 방법.
4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,

   1들과 0들의 상기 불균등성은 0(균등성(equality))으로 감소되는, 그레이 스케일 처리 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,

   상기 숫자는 룩-업 표에서의 데이터에 따라 변경되는, 그레이 스케일 처리 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한항에 따른 방법을 수정한 방법으로서,

   적어도 최상위 차수 비트 플레인이 리프레싱되고, 상기 불균등성의 결정은 각각의 비트 플레인이 리프레싱되는 횟수를 고려하는, 그레이 스케일 처리 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수정한 방법으로서,

   다수의 최상위 차수 비트 플레인들이 리프레싱되고, 상기 다수(plurality)에 다음의 최상위 비트 플레인을 더한 것은 세트를 구성하고, 여기서 상기 세트의 비트 플레인들은 메모리내의 순차적 위치들에서 2진 스트링들로서, 의도된 지속기간(가중(weighting))의 내림 차순으로 저장되며, 상기 다수와 동일한 다수의 판독 패스(read pass)들은 저장된 비트 플레인들의 세트로부터 이루어지고, 각각의 패스는 상기 최상위 차수 비트 플레인과 함께 시작하고, 순차적으로 상기 저장된 비트 플레인들을 따라 계속되며, 상기 순차들의 길이들은 변화되고 선택되어서 상기 숫자의 판독 패스들의 단부(end)에서 각각의 비트 플레인은 그 지속기간(가중)과 비례하거나 동일한 다수의 횟수로 판독되는, 수정된 그레이 스케일 처리 방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 세트는 모든 비트 플레인들인, 수정된 그레이 스케일 처리 방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   가중(weighting)에 따른 상기 세트의 최하위 차수 비트 플레인의 지속 기간보다 적은 지속기간동안, 한번 판독되는 적어도 하나의 부가적인 하위 차수 비트 플레인이 있는, 수정된 그레이 스케일 처리 방법.
10. 제 7 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 숫자의 판독 패스들은 반복되는, 수정된 그레이 스케일 처리 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서,

    액정 디스플레이의 형태로 공간 광 변조기를 어드레싱하는데 사용될 때의, 그레이 스케일 처리 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,

    작은 ac 전위차는 영상들이 기록되지 않는 기간들에서 상기 어레이의 픽셀들에 인가되는, 그레이 스케일 처리 방법.