KR20050090071A - 조명 컬러 식별용의 광감성 센서가 장착된 단일 이미저를포함하는 영상 프로젝션 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광 밸브 위에 서로 다른 컬러 광의 대역을 이동시키기 위한 조명 시스템과, 이 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 식별하기 위한 수단과, 픽셀의 기록을 제어하기 위해 사익 영상의 비디오 데이터를 관리하는 수단과, 식별 수단에 의해 식별된 상기 행의 조명 컬러에 따라 픽셀의 각 행에 전송된 비디오 데이터를 동기화하기 위한 수단을 포함하는 시스템에 관한 것이다. 식별 수단은 광 밸브의 픽셀의 특정한 행과 동일한 높이에서 기판에 병합되고 각 행의 조명 컬러를 실시간으로 식별하도록 설계된 적어도 하나의 감광성 센서를 포함한다.
Description
본 발명은 광 밸브나 공간 광 변조기(SPL: Spatial Light Modulator)를 포함하는 영상 프로젝션 시스템 및/또는 영상 디스플레이 시스템에 관한 것이며, 이러한 시스템은 예컨대 액정온 실리콘 기판(Liquid Crystal On Silicon substrate)과 같은 픽셀 매트릭스 어레이와, 디지털 마이크로-미러 디바이스/디스플레이(DMD: Digital Micro-mirror Device/Display)와, 능동 매트릭스를 형성하는 주로 실리콘인 기판 상에 행 및 열로 배치된 고온 폴리실리콘(HTPS: High Temperature PolySilicon)과, 상기 행에 수직한 광 밸브 위에 서로 다른 컬러의 광 밴드를 이동, 즉 "컬러 스크롤링"하기 위한 이러한 광 밸브의 조명 시스템과, 광 밸브의 픽셀 행의 각 행 또는 픽셀 행의 각 그룹 상에 조명 컬러를 식별하기 위한 수단과, 광 밸브의 픽셀의 기록을 제어하기 위해 상기 영상의 비디오 데이터를 관리하는 수단과, 상기 식별 수단에 의해 식별된 상기 행의 조명 컬러에 따라 상기 광 밸브의 각 행에 전송된 비디오 데이터를 동기화하는 수단을 포함한다.
프로젝션이 프로젝터용의 스크린 전방으로부터 이뤄지는지 또한 후방 프로젝터용으로 후방으로부터 이뤄지는지에 따라 흔히 프로젝터 또는 후방 프로젝터로 호칭되는 영상 프로젝션 시스템은 동일한 원리에 따라 동작한다. 조명 시스템은 균일하게 하나 이상의 광 밸브를 조명하며, 광은 투과형 광 밸브의 경우에는 광 밸브(들)를 통과한 이후 변조되고, 반사형 광 밸브의 경우에는 광 밸브(들) 상에서 반사한 이후 변조된다. 그리하여, 적절히 변조된 광은 스크린 상에 투사된다.
최근 수 년 동안에, 더 작은 단일 광-밸브, 즉 단일-밸브, 투과형 또는 반사형 영상 프로젝션 시스템을 지향하는 추세였으며, 이러한 시스템은 더 낮은 광 효율을 제공하지만, 다수-광-밸브 영상 프로젝션 시스템보다 덜 고가이다.
컬러 영상을 생성하기 위해, 이러한 유형의 프로젝션 시스템은 스크린 상에 순차적으로 서로 다른 컬러의 영상, 보통은 3원색, 즉 적색, 녹색 및 청색(RGB)을 사람의 눈이 스크린 상의 컬러 변화를 인지하지 못할 만큼 충분히 빠르게 디스플레이 한다. 이들 영상 프로젝션 시스템은 보통은 컬러 휠의 사용에 의해 교대로 적색, 녹색 및 청색 광의 단일 광 밸브를 조명하거나 부분적으로 "컬러 스크롤링"에 의해 광 대역의 형태로 동시에 적색, 녹색 및 청색을 조명하고, 후술될 시스템의 사용에 의해 광 밸브의 픽셀 어레이의 행에 수직하게 스크롤링하기 위한 조명 디바이스를 포함한다. 그러면, 픽셀 기록을 제어하는 비디오 데이터는 컬러의 부적절한 혼합이나 스크린 상의 영상의 콘트래스트의 저하와 같은 시청자에 대한 결함이 없는 영상을 형성하기 위해 각 픽셀이 수신한 컬러에 따라 동기화되어야 한다.
이들 시스템에서, 조명 시스템과 광 밸브의 픽셀의 기록을 제어하는 비디오 데이터 사이의 동기화는 한편으로는 컬러 휠이나 조명 시스템에 의해 광 밸브의 각 픽셀에 전송된 광의 조명 컬러를 동기화 수단에 통보하기 위해 서로 다른 컬러의 광 대역의 스크롤링을 광 밸브 상에서 발생시키는 조명 시스템의 요소의 위치 신호를 측정하고, 다른 한편으로는 상기 측정된 신호에 따라 픽셀의 기록을 제어하는 동기화 수단에 의해 처리된다. 이러한 동기화는, 광 밸브가 예컨대 컬러 휠을 사용하여 적색, 녹색 및 청색 광에 의해 교대로 조명되는 경우에 상대적으로 쉽지만, 이것은, 광 밸브의 조명, 또는 좀더 정확하게 말하면 광 밸브 상에 입사된 광의 컬러가 서로 다른 컬러의 광의 상기 대역으로 이루어지고, 광 밸브의 픽셀의 행에 따라 변하는 경우에 좀더 복잡하게 된다. 특히, 영상의 품질 저하, 특히 콘트래스트 손실을 초래하는 컬러의 서로 간의 번짐(bleeding)을 방지하기 위해, 동기화 수단은 보통은 비디오 데이터의 생성 시에 세이프티 마진(safety margin)을 갖도록 프로그램된다.
특허출원, 제 US 5, 416, 514호는 다이크로익 미러 디바이스{상기 특허 출원의 도 1의 참조번호(12)}를 사용하여, 서로 다른 컬러의 광 대역으로 광원으로부터의 백색광을 분리하는 조명 시스템{상기 특허출원의 도 1에서 참조번호(10, 12, 14, 및 16)}을 포함하는 투과형 광 밸브를 구비한 프로젝션 시스템을 기술하고 있다. 모터{상기 특허출원의 도 1의 참조번호(14)} 및 렌즈{상기 특허출원의 도 1의 참조번호(16)}에 의해 이동되는 회전 프리즘 조립체를 통과한 이후, 서로 다른 컬러의 직사각형 대역이 교대로 광 밸브{상기 특허출원의 참조번호(18)} 위에 스크롤링한다. 상기 특허출원에서, 및 도 6을 참조하면, 비디오 소스{참조번호(110)}로부터의 비디오 데이터{참조번호(112)}는 비디오 메모리{참조번호(114)}에 전송되고, 제어 회로{참조번호(140)}에 의해 제어되며, 이러한 제어 회로는 동기화 신호(SYNC){참조번호(118)}를 비디오 소스{참조번호(112)}로부터 수신한다. 그러면, 비디오 메모리{참조번호(114)}로부터 출력된 비디오 데이터는 광 밸브{참조번호(122)}에 기록하기 위해 전송된다. 특히 동기화 신호(SYNC){참조번호(118)}를 수신하기 위해 제 1 제어 회로{참조번호(140)}에 링크된 제 2 제어 회로{참조번호(142)}는 광 밸브{참조번호(122)}의 픽셀의 기록{참조번호(132)}과 비디오 메모리{참조번호(114)}의 판독{참조번호(130)}을 제어한다. 조명 시스템{참조번호(124)}에서 회전하는 프리즘의 회전을 작동시키는 모터{참조번호(125)}는 동기화 신호(SYNC){참조번호(118)}에 따라 회전하는 프리즘의 회전을 얻기 위해 제 2 제어 회로{참조번호(142)}에 동기화되어, 광학 밸브의 기록을 제어하는 비디오 데이터와 동기화하여 광 밸브 위에 서로 다른 컬러 광 대역의 스크롤링을 초래한다. 제어 회로{참조번호(142)}는 또한 조명 시스템에 병합된 위치 인코더{참조번호(127)}로부터 회전 프리즘 조립체의 위치 또는 상태에 관한 신호를 실시간으로 수신한다. 회전 프리즘 조립체의 각 위치나 상태에 대해, 서로 다른 컬러의 광 대역의 광 밸브 상의 대응하는 고유한 위치가 존재하며, 이러한 위치나 상태 신호를 공급하는 위치 인코더{참조번호(127)}는 여기서 광 밸브의 각 행의 조명 컬러의 식별 수단을 구성한다.
그러나, 회전 프리즘 조립체의 순간 위치를 측정하기 위한 디바이스를 포함하는 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 식별하는 수단은, 시간이 지남에 따라 회전 응력을 받게 되어 오조정되고, 약간이지만 광 밸브의 각 픽셀에 전송된 광의 조명 컬러의 동기화 수단에 통보하는 것으로 추정되는 회전 프리즘 조립체의 위치 측정치와 광 밸브의 픽셀 어레이 상의 서로 다른 컬러 광 대역의 실제 위치 사이의 오프셋을 초래하는 경향이 있는 높은-관성의 기계적 요소, 프리즘의 조립체의 측정치에 의존한다는 단점을 갖고 있다. 그리하여, 이러한 오프셋은 전술한 바와 같이 동기화 결함, 컬러 혼합, 및 콘트래스트 손실을 초래한다.
중요한 포인트 중 하나는 회전 프리즘 디바이스의 기계적 조립체이다. 각 회전 프리즘 전방에 위치한 직사각형 슬롯은 보통은 스크린 상에 영상을 맺는다. 특히 광 밸브의 수직 평면 상의 위치가 중요하고, 그 회전은 프리즘 동기화 시스템이 검출할 수 없는 에러를 초래한다.
컬러 휠{다르게는 스크롤링 컬러 휠(SCR)로도 알려져 있음}이 텍사스 인스트루먼트사의 특허출원, 제 EP1098536호에 소개되어 있는 나선형 적색, 녹색 및 청색 대역과 함께 사용되는 조명 시스템의 경우에, 조정 및 제조 허용오차는 광 밸브 및 비디오 데이터 상의 광 대역의 스크롤링 동기화를 어렵게 한다. 더나아가, 광 밸브 상의 대역 스크롤링은 약간 구부려져 있으며, 회전 프리즘이나 회전 드럼을 사용하는 경우에는 그렇지 않다.
특허출원, 제 E1199896호(히타치 사) 및 US 제 2002/0149749호(필립스 사)는 광 밸브 상의 서로 다른 컬러 대역의 스크롤링을 갖는 프로젝션 시스템을 기술하고 있으며, 이것은 조명 컬러 식별에 동일한 에러의 위험을 야기하며; 즉, 어떠한 감광성 센서도 각 순간에 직접 또는 간접적으로 조명 컬러를 식별하기 위해 이들 시스템에서 사용되지 않는다.
도 1은 단일-밸브 영상 프로젝션 시스템의 주요한 요소들을 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 픽셀의 각 행에 대한 적어도 하나의 감광성 센서를 포함하는 예컨대 LCOS 유형의 광 밸브를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따라 비디오 데이터를 광 밸브 상의 조명 컬러로 동기화하기 위해 비디오 데이터를 동기화하는 수단을 기술하는 도면.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 LCOS 유형의 광 밸브(12)의 한 측면 상의 픽셀 행, 본 발명에 따른 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 적어도 하나의 감광성 센서(121)에 걸친 횡단면도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예의 변형에 따른 픽셀의 각 행에 대한 세 개의 감광성 센서를 포함하는 예컨대 LCOS 유형의 광 밸브를 도시한 도면.
본 발명의 한 목적은 전술된 문제점을 피하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은 능동 매트릭스를 형성하는 기판 상에 행과 열로 배치된 픽셀 매트릭스 어레이를 포함하는 광 밸브와, 상기 행에 수직하게 광 밸브 위에 서로 다른 컬러 광의 대역을 이동시키기 위한 조명 시스템과, 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 식별하기 위한 수단과, 광 밸브의 상기 픽셀의 기록을 제어하기 위한 상기 광 밸브의 비디오 데이터를 관리하는 수단과, 상기 식별 수단에 의해 식별된 상기 행의 조명 컬러에 따라 광 밸브의 픽셀의 각 행에 전송된 비디오 데이터를 동기화하는 수단을 포함하는 영상 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 이러한 영상 프로젝션 시스템은 식별 수단이 광 밸브의 상기 픽셀과 동일한 높이로 배치되는 적어도 하나의 감광성 센서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 변형에 따라, 각 센서는 광 밸브의 픽셀의 행과 동일한 높이로 배치되며, 픽셀 행 보다 더 적은 수의 센서가 존재하며, 프로젝션 시스템은 상기 센서에 의해 전달된 데이터에 따라 센서가 제공되지 않은 픽셀 행의 조명 컬러를 유도하기 위한 계산 수단을 포함한다.
이러한 변형은 이제 광 밸브에 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 식별하는 수단으로서 단일 감광성 센서만 제공되는 특정한 경우에 대해 기술될 것이며; 실제로, 이러한 단일 센서는 예컨대 특정한 픽셀 행과 동일한 높이로 광 밸브 상에 위치하며; 그리하여 이러한 단일 센서는 이러한 행의 픽셀의 조명 컬러를 식별하기 위해 설계된다.
본 단일-센서 변형에 따라, 프로젝션 시스템은 픽셀의 이러한 특정한 행의 픽셀의 조명 컬러로부터 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 유도하도록 설계된 계산 수단을 포함한다. 이들 계산 수단은 광 밸브를 조명하는 컬러 대역의 폭과, 적절한 경우, 컬러 대역 사이에 산재한 검은색 대역의 폭 및/또는 행에 수직한 대역 이동 속도에 관계된 데이터를 병합한다.
광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러는 다음과 같이 식별될 수 있다:
- 컬러 대역의 이동 동안에, 감광성 센서는 픽셀의 특정한 행과 동일한 높이에서 컬러 대역의 각 변화나 전이 순간을 감지하고; 이러한 데이터는 계산 수단에 송신되고, 이러한 계산 수단은 알려진 방식으로 이러한 데이터로부터 이 순간에 광 밸브 상에 컬러 대역의 주어진 위치를 유도하고;
- 두 개의 연속적인 변화 사이에 경과하는 시간 기간으로부터, 계산 수단은 컬러 대역의 이동 속도를 유도하고;
- 전이 순간과, 이들 순간에서의 컬러 대역의 위치와, 대역의 이동 속도로부터, 계산 수단은 각 순간에 컬러 대역의 위치를 계산하고, 이로부터 각 순간에 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러를 유도한다.
동일한 변형이 광 밸브에 픽셀 행과 동일한 높이로 각각 배치되는 복수의 센서가 제공되는 경우에 적용되며, 센서의 수는 행의 수보다 적으며; 각 센서는 이 센서와 관계된 픽셀 행의 조명 컬러를 직접 식별하는데 사용되고, 전술된 계산 수단을 사용하여 센서가 제공되지 않는 픽셀 행의 조명 컬러를 간접적으로 식별하는데 사용될 수 있다.
바람직하게, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서, 식별 수단은 광 밸브(12)의 픽셀의 각 행과 동일한 높이의 적어도 하나의 감광성 센서를 포함하며, 한 행의 각 센서는 이 행의 조명 컬러를 식별하도록 설계된다. 그리하여, 이것은 전술된 계산 수단을 회피하고, 픽셀의 각 행의 조명 컬러의 좀더 신뢰할만하고 정밀한 식별이 달성된다.
그에 따라, 광 밸브의 픽셀의 각 행의 감광성 센서는 동일한 행의 각 픽셀에 의해 실제로 수신된 광의 컬러를 광 밸브 모두에 대해 단일 센서의 경우에서처럼 간접적으로가 아니라, 즉 종래기술에 기술된 바와 같이 "선험적으로"가 아니라, 실시간으로 신뢰할만하게 직접 또는 "귀납적으로" 식별한다. 조명 컬러의 직접 식별은 결국 광 밸브의 픽셀의 실제 식별된 조명 컬러로의 기록을 제어하는 비디오 데이터의 더 양호한 동기화를 초래한다. 다시 픽셀의 각 행에 대해 실행된 동기화는 특히 비디오 데이터의 복잡한 처리를 필요로 하지 않고도 서로 다른 컬러 광 대역의 스크롤링, 즉 "컬러 스크롤링"을 생성하는 정교한 조명 시스템의 사용을 허용한다. 이것은 동일한 행의 각 픽셀이 가능한 이르게 기록될 수 있고, 그러므로, 비디오 데이터를 처리하고 컬러 순도를 보존하기 위한 특정한 동기화 수단에 프로그램된 세이프티 마진이 감소될 수 있다는 점을 의미한다. 그 결과 밝기에서 전체적으로 이득이 있게 된다.
바람직한 실시예에 따라, 광 밸브의 픽셀이나 광 밸브의 픽셀의 각 행과 동일한 높이로 배치된 감광성 센서는 광 밸브의 기판, 보통은 실리콘인 기판 상에 병합된다.
감광성 센서(들)는 광 빔이 광 밸브의 활성 영역을 조명하는 유용한 광빔과 동일한 특징을 여전히 갖는 위치에 조명되어야 한다. 광 밸브의 픽셀의 행 및 열을 제어하는 논리 회로는 보통은 기판 상에서 에칭되며, 그리하여 각 감광성 센서는 유리하게는 광 밸브의 픽셀을 지지하는 기판과 동일한 기판 상에서 에칭되는 회로를 갖는다. 더나아가, 감광성 센서를 그 표면상에 포함시키고, 광 밸브의 다른 회로와의 이들 센서의 연결부를 그 표면상에 포함시키기 위해 광 밸브의 기판 상에 충분한 공간이 있다면, 또한 제어 회로 및 이들 센서와 유사한 기술에 의해 형성될 수 있다면, 기판에서의 감광성 센서의 통합은 구성요소의 크기나 생산 비용 중 어느 하나라도 상당히 증가시키지 않고도 광 밸브 제조 공정 동안에 유리하게는 실행된다.
특징에 따라, 상기 감광성 센서는 이러한 센서가 위치한 높이와 동일한 높이에서 광 밸브의 픽셀의 행에 의해 수신된 조명 세기를 측정하도록 설계된다. 영상을 형성하기 위해 광 밸브에 의한 광의 변조는 보통은 세 개의 원칙에 따라 실행된다. 제 1 원리는 정해진 기간 동안에 광의 감쇠이며, 제 2 원리는 광이 감쇄되지 않고도 이 기간의 변조이며, 제 3 원리는 2진 코드와 유사한 가변 지속기간의 펄스 생성이다. 조명 광의 세기를 인지함으로써, 경우에 따라 감쇠 값, 펄스 지속기간이나 생성된 코드의 조정을 최적화하고, 더 큰 정밀도로 컬러를 복구하는 것이 가능케 된다. 광 플리커 현상(light flicker phenomena)은 일반적으로 광원에 의해 유도되며, 광 밸브 상의 광 세기의 의사(spurious) 변형을 생성한다. 감광성 센서는 이들 낮은 주파수의 비트 현상을 인지하고, 대응하는 신호를 비디오 데이터 관리 수단에 전송하며, 이러한 관리 수단은 그러면 이들 현상을 보상하기 위해 광 밸브의 픽셀의 기록을 유리하게 정정한다. 광원의 마모는 시간이 지남에 따라 플리커 현상을 증가시키는데 기여하므로, 광 밸브 상의 감광성 센서의 존재는 유리하게는 광원의 수명 내내 고품질 영상을 보존한다.
바람직하게, 광 밸브의 광학 밸브의 각 행과 동일한 높이로 배치된 적어도 하나의 감광성 센서는 컬러 필터와 관련된다. 감광성 센서와 관련된 컬러 필터는 한편으로는 수신된 광의 컬러, 이 경우에는 컬러 필터의 컬러와 동일한 컬러의 정밀한 식별을 위해 사용되고, 다른 한편으론 감광성 센서가 위치한 높이와 동일한 높이에 있는 픽셀의 행을 조명하는 상기 컬러 광의 광 세기를 측정하는데 사용된다. 예컨대 RGB와 같은 서로 다른 컬러 필터와 각각 관계되는, 광 밸브의 픽셀의 각 행과 동일한 높이인 적어도 세 개의 감광성 센서를 포함하는 구성은 유리하게는 픽셀의 각 행에 의해 수신된 광 대역의 3원색 컬러 RGB를 정밀하게 식별하고, 그 광 세기를 실시간으로 측정하는데 사용될 수 있다. 이렇게, 세 개의 RGB 신호 각각의 시간 변형 및 높이는 3개의 컬러에 대한 비디오 데이터를 조정하고 동기화하는데 사용된다.
바람직하게, 광 밸브의 픽셀의 각 행의 감광성 센서와 관련된 상기 컬러 필터는 예컨대, 적색, 녹색 또는 청색과 같은 특정한 컬러를 식별하는데 책임이 있는 광 밸브의 픽셀의 각 행의 감광성 센서 세트와 관련된 연속 대역을 형성한다. 그에 따라, 컬러 필터는 간단히 생성되고, 예컨대 광 밸브의 픽셀의 각 행과 동일한 높이에 위치한 감광성 센서 또는 각 감광성 센서의 행에 마주보는 광 밸브를 덮는 유리 판 상에 에칭된 다중층 증착 또는 흡습성 층의 증착에 의해 배치되는 컬러 대역을 형성한다.
본 발명은 비제한적인 예에 의해 주어져 있는 다음의 상세한 설명을 첨부된 도면을 참조하여 읽음으로써 더 잘 이해될 것이다.
상세한 설명을 간략화하고, 종래기술에 비해 본 발명에 의해 제공된 차이점 및 장점을 개시하기 위해, 동일한 참조번호는 동일한 기능을 제공하는 동일한 요소에 사용된다.
단일-밸브 프로젝션 시스템은 도 1에 개략적으로 표시되어 있다. 시스템은 예컨대 서로 다른 컬러 광 대역에서 광을 서로 다른 컬러 광빔으로 분리하는데 책임이 있는 디바이스(10)에 보통은 시준 디바이스인 중간 광학 디바이스(3)를 거쳐서 광을 전송하는 광원(2)을 주로 포함하는 조명 시스템(1)을 포함한다. 이러한 관점에서, 특히 텍사스 인스트루먼트 사의 특허출원, 제 EP1098536호에 기술된 나선형의 필터링된 컬러 휠을 사용하거나 예컨대 Matthew S. Brennesholtz에 의한 논문, SID 정보 디스플레이의 20쪽 내지 22쪽(2002년 7월) 또는 필립스 사 특허출원, 제 US6097352호에서 기술된 회전 프리즘 디바이스를 사용함으로써 예컨대 컬러 광 대역을 스크롤링하는 단일 광 밸브 상에 적색, 녹색 및 청색을 형성하기 위한 서로 다른 디바이스가 있다. 서로 다른 컬러 광 대역을 갖는 광 밸브를 조명하기 위한 또 다른 유형의 디바이스는 올림푸스 사 특허출원, 제 JP60-053901호에 기술된 바와 같은 진동 컬러 필터 대역 상에서 광원으로부터의 광을 전송하는 단계로 구성된다.
조명 시스템(1)으로부터의 광은 픽셀 어레이를 포함하는 투과형 또는 반사형 광 밸브(12)를 조명하며, 이들 광 밸브의 기록은, 픽셀 조명 시스템으로부터의 광을 비디오 데이터 생성기로부터의 비디오 데이터와 동기화시키거나 역으로 이들 밸브 상에 광의 조명 컬러에 따라 입사된 광을 변조하기 위해 광 밸브(12)의 픽셀의 기록을 제어하는 비디오 데이터를 동기화하기 위한 동기화 수단(11)과 주로 관계된 비디오 데이터 생성기(여기서 미도시됨)에 의해 관리된다. 광 밸브(12) 상에서 투과 또는 반사한 이후, 적절히 변조된 광은 스크린(5) 상에 광학 디바이스(4)를 통해서 투사된다. 디바이스(3 및 4)와 광원(2)은 본질적으로 알려져 있고, 후술되지 않을 것이다.
도 2는 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 적어도 하나의 감광성 센서(121)를 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 포함하는 광 밸브(12)를 도시한다. 광 밸브(12)는 예컨대 액정온 실리콘(LCOS) 유형이나 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD) 유형의 픽셀 매트릭스 어레이(120)를 포함하며, 그 기록은 도 2에 미도시된 비디오 데이터 생성기와 동기화 수단에 의해 제어된다. 감광성 센서(121) 또는 각 감광성 센서(121)는 예컨대 LCOS 유형의 광 밸브의 경우에 실리콘 기판 상의 광 밸브(12)의 기판에 병합되어 있다. 제 1 실시예에 따라, 컬러 필터가 없는 단일 감광성 센서(121)는 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이로 기판(100)에서 병합되며, 이들 센서(121) 모두는 그러면 예컨대 센서(121)의 열을 형성한다. 이들 감광성 센서(121) 중 하나가 조명될 때, 센서와 관련되는 픽셀 행과 같이, 컬러 광 대역에 의해, 이러한 센서는 인지된 조명 컬러에 대응하는 신호를 송신한다. 이 신호는 조명 컬러가 변한다면 달라질 것이다. 이러한 신호 차이는 비디오 데이터 생성기에서 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행 상에 조명 컬러를 식별하기에 충분하다. 본 실시예의 변형에 따라, 감광성 센서(121)는 수신된 조명을 좀더 신뢰할만하고 대칭적으로 측정하기 위해 광 밸브(12)의 픽셀 어레이의 각 행의 어느 한 측면 상의 광 밸브의 기판에 병합된다.
이제 기술될 변형에 따라, 세 개의 감광성 센서(121')는 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이로 병합된다. 다른 실시예에 따라, 감광성 센서(121)는 광 밸브(12)의 바로 그 픽셀 어레이(120) 내에서 광 밸브(12)의 기판에 또는 보통은 유리인 카운터-전극을 수용하는 투명한 판의 기판 상에 병합된다.
도 3을 참조하면, 다음에는 회전 프리즘 유형 조명 시스템을 포함하는 프로젝션 시스템의 동기화 수단(11)이 이제 설명될 것이다. 주로 비디오 스트림과 동기화 신호(SYNC)를 공급하는 비디오 소스(13)가 한편으로는 비디오 데이터(131)를 비디오 데이터 생성기(15)에 송신하고, 다른 한편으로는 컬러 대역 형성 디바이스(10)의 기계적인 부분을 구동하는데 책임을 지는 제어기(14)에 링크된다. 컬러 대역 형성 디바이스(10)는 예컨대 회전 프리즘 조립체(17)와, 특히 그 기계적인 부분에서 이 회전 프리즘을 회전시키기 위한 동기화된 모터(16)를 포함한다. 제어기(14)는 또한 특히 동기화 신호(SYNC)를 사용하여 "선험적으로" 광 밸브(12)의 픽셀(120)을 기록하기 이전에 생성기(15) 내의 비디오 데이터(131')의 생성과 화전 프리즘 조립체의 각 위치를 구동 모터(161)의 동기화 디바이스를 통해 동기화하는것을 책임진다. 이러한 동기화는 특히 필립스 사 특허출원, 제 US5416514호(7 및 8열)에 종래기술에서 알려져 있다.
본 발명에 따라, 광 밸브(12)와 동일한 높이에 있는 각 감광성 센서(121)는 이 센서가 관련된 픽셀(120)의 행과 같이, 광 밸브 상에 회전 프리즘 조립체(17)를 통해 투사되는 이동하는 컬러 광 대역에 의해 조명되며, 인지된 조명 컬러에 대응하는 신호(18)를 식별하기 위해 비디오 데이터 생성기(15) 내의 신호 처리 디바이스(151)에 실시간으로 송신한다. 조명 컬러는 수신된 신호 레벨을 분석하고, 적색, 녹색, 또는 청색 상태 각각에 대해 광의 스펙트럼 조성을 선험적으로 인지하고, 감광성 센서(121)의 스펙트럼 응답을 인지하여 예컨대 비디오 데이터 생성기(15)에서 결정된다. 비디오 데이터 생성기(15)는 광 밸브(12)의 각 행의 픽셀(120)의 기록을 실시간으로 제어하고, 그에 따라 조명 컬러가 직접적으로 식별되게 하기 위해 컬러에 대한 정보를 이 정보에 대응하는 비디오 데이터와 함께 처리한다. 이러한 "귀납적인" 동기화는 결국 픽셀(120)의 각 행 상의 조명 컬러의 직접 식별로부터 초래되며, 따라서, 이것은 실시간으로 실행되며, 매우 정확하다.
본 발명에 따른 감광성 센서(121)의 존재 및 이 센서와 관련된 "귀납적인" 동기화 수단(11')에 의해 픽셀의 각 행 상의 조명 컬러의 식별은 예컨대 조명 시스템(10)의 기계적인 부분(16)에 발생할 수 있는 오프셋이나 오조정을 정정하기 위해 전술된 "선험적인" 유형의 동기화를 사용하여 영상 프로젝션 시스템의 경우에 특히 사용된다.
변형에 따라, 본 발명에 따른 "귀납적인" 동기화 수단(11')은 비디오 데이터(131)를 광 밸브(12) 상의 조명 컬러와 동기화시키는데는 그 자체만으로도 충분하며; 선험적인 동기화가 없을 때에는, 저가의 비-동기화된 구동 모터(161)의 사용이 그에 따라 가능하게 되고, 따라서 조명 시스템(10)을 간략화시킨다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이인 적어도 하나의 감광성 센서(121)를 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 포함하는 LCOS 유형의 광 밸브(12)의 한 측면 상의 횡단면도가 이제 다음에서 설명된다. 구성요소의 논리 제어 회로가 표기된 실리콘 기판(100) 상에서, 반사율을 최대화하고, 입사된 방사선으로부터 회로를 분리시키기 위한 알루미늄 층(101)과 유전층(102)이 증착된다. 상기에서, 두 정렬 층(103) 사이에, 균일한 두께의 공간이 제공되며, 그 공간 내에 액정(104)이 삽입되어 보통은 유리인 투명 판(106)에 의해 제 2 정렬 층(103) 위에서 밀봉되며, 이러한 투명 판(106) 상에는 기판(100) 쪽을 향해 있는 그 면 상에서 인듐주석산화물(ITO)로된 매우 투명한 금속 트랙(105)이 배치된다. 마지막으로, 구성요소의 둘레 주위에는, 밀봉부(122)가 밀봉의 양호한 엄격함(tightness)을 보장하기 위해 기판(100)과 투명 판(106)을 밀봉한다. 본 발명에 따라, 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 적어도 하나의 감광성 센서(121)는 금속 층(101) 및 간략하게 전술한 광 밸브에 특정되는 다른 공정이 없이도 기판(100) 상에 실리콘 영역(110)을 예비함으로서 광 밸브의 기판(100)에 병합된다. 변형에 다라, 기판 상에 예비된 실리콘 영역(110)의 세트가 예컨대 수직인 대역을 형성하며, 이 대역 내에서 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 유용한 행과 정확히 정렬된 감광성 센서(121)에 병합된다.
이 경우 LCOS 유형의 광 밸브의 기판(100)은 실리콘으로 제조되지만, 본 발명은 좀더 일반적으로는 능동 매트릭스를 형성하는 기판에 감광성 센서(121)의 세트의 병합에 관한 것이다. 본 발명은 DMD 유형 광 밸브에도 동일하게 적용된다. 도 4는 또한 예컨대 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이로 실리콘으로 제조된 넓은 스펙트럼 유형인 감광성 센서(121)를 도시한다. 이러한 유형의 센서는 강한 신호를 검출하는데 사용되며, 접합은 P(107)에 의해서 N(108) 챔버 내에서 형성되며, 그 역으로도 생성된다. 픽셀 어레이(120)의 둘레에 위치한 센서는 LCOS(12)의 활성 영역, 다시 말해 픽셀 어레이(120)에 조명하는 유용한 빔과 동일한 특징을 제공하는 광빔으로부터의 광선에 의해 조명되어야 한다. 이러한 광빔은 LOCS인 광 밸브(12)를 덮는 유리 시트(106), 액정(104) 및 임의의 투명한 층, 예컨대 반사도를 개선하는 층(102)을 통과한다.
트랜지스터가 감광성 센서(들)와 관련되는 실시예는 예컨대 인지된 조명 컬러 상에 정보를 저장하고, 조명이 변화할 경우에만 비디오 데이터 생성기(15)의 신호 처리 디바이스(151)에 신호를 전송하기 위한 "메모리"를 갖는 능동 디바이스를 구성한다.
변형에 따라, 각 감광성 센서(121)는 예컨대 적색, 또는 녹색, 또는 청색인 컬러 필터(109)와 관계되었다. 컬러 필터(109)와 관련된 단일 감광성 센서(121)가 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이로 병합되게 하는 간단한 구성은 컬러, 즉 예컨대 컬러 필터(109)의 컬러의 정밀한 식별 및/또는 광 대역의 광 세기 측정을 제공한다. 단일 조명 컬러의 실시간의 정밀한 식별은, 서로 다른 컬러 광 대역 각각의 스크롤링 속도 및 조명 영역이 비디오 데이터 생성기에서 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행과 동일한 조명 컬러를 결정하도록 알려지거나 정해지는 경우에 충분하다.
도 5를 참조하면, 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 세 개의 감광성 센서(121)를 기판(100)에 병합하는 것으로 구성된 본 발명의 변형이 제공되며, 이때 각 센서는 예컨대 적색, 녹색, 및 청색과 같은 서로 다른 컬러의 컬러 필터(109)와 관련된다. 이 구성에서, 시간적인 변동 및 세 개의 신호, 즉 적색, 녹색, 및 청색 각각의 레벨은 비디오 데이터 생성기에서 세 개의 컬러에 대해 비디오 데이터를 동기화하고 조정하는데 사용된다. 포화되지 않는 영상에 대한 광 스트림의 사용을 최대화하기 위한 특정한 경우의 응용은 세 조명 컬러, R, G, B 중 하나 이상을 제 2차 컬러, 즉 예컨대 황색, 자홍색, 또는 청록색으로, 1차 및 2차 컬러의 조합으로 대체하는 것으로 구성된다. 비디오 데이터 생성기는, 감광성 센서로부터의 신호를 사용하여, 영상의 원 컬러를 정확하게 복구하기 위해 픽셀의 기록을 최적으로 한정한다.
감광성 센서와 관련된 동일한 컬러의 컬러 필터 세트는 본 발명의 변형에 다라 예컨대 수직인 컬러 대역을 형성한다. 감광성 센서와 관련된 이들 컬러 필터나 대역은 도 4를 참조하여 센서와 접촉하도록 배치되거나{도 4의 필터(109)}, 본 발명의 변형에 따라 이들 대역이 관계되는 센서와 마주보는 투명한 판(106) 상에서 또는 그 내부에 새겨진다{도 4의 필터(109')}.
전술된 실시예의 변형에 따라, 이러한 또는 각 감광성 센서(121)는 수신된 조명을 좀더 신뢰할만하고 대칭적으로 측정하기 위해 광 밸브(12)의 픽셀 어레이의 각 행의 어느 한 측면 상에서 광 밸브의 기판에 병합된다.
마지막으로, 본 발명에서 벗어나지 않고도, 감광성 센서의 임의의 다른 유형이 사용될 수 있다.
본 발명은 전술된 바와 같이 광 밸브의 픽셀의 각 행의 조명 컬러의 간접 식별에 사용된 단일 감광성 센서만이 제공되는 경우에 또한 적용된다.
본 발명은 광 밸브에 픽셀의 행의 수보다는 적고 각각 광 밸브의 픽셀의 행과 관련되는 복수의 감광성 센서가 제공되는 중간 경우에도 적용되며, 상기 광 밸브의 픽셀은 관계되는 픽셀의 행의 조명 컬러의 직접 식별에서 사용될 뿐만 아니라 픽셀의 다른 행의 조명 컬러의 간접 식별에도 사용된다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 광 밸브나 공간 광 변조기(SPL)를 포함하는 영상 프로젝션 시스템 및/또는 영상 디스플레이 시스템에 에 이용된다.
Claims (8)
- 영상 프로젝션 시스템으로서,- 능동 매트릭스를 형성하는 기판(100) 상에 행 및 열로 배치된 픽셀 매트릭스 어레이(120)를 포함하는 광 밸브(12)와,- 상기 광 밸브(12) 위에 서로 다른 컬러의 광의 대역을 상기 행에 수직하게 이동시키기 위한 조명 시스템(1)과,- 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행의 조명 컬러를 식별하기 위한 수단과,- 상기 광 밸브(12)의 상기 픽셀의 기록을 제어하기 위해 상기 영상의 비디오 데이터(15)를 관리하는 수단과,- 상기 식별 수단에 의해 식별된 상기 행의 상기 조명 컬러에 따라 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행에 전송된 상기 비디오 데이터를 동기화하는 수단(11)을, 포함하는 영상 프로젝션 시스템에 있어서,상기 식별 수단은 상기 광 밸브(12)의 상기 픽셀과 동일한 높이로 배치된 적어도 하나의 감광성 센서를 포함하는,것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 1항에 있어서, 각 센서는 상기 광 밸브의 픽셀의 행과 동일한 높이로 배치되고, 픽셀의 행보다 더 적은 수의 센서가 있고, 상기 센서에 의해 전달된 데이터에 따라 센서가 제공되지 않은 픽셀의 행의 상기 조명 컬러를 유도하기 위한 계산 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 1항에 있어서, 상기 식별 수단은 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 적어도 하나의 감광성 센서(121)를 포함하고, 행의 각 센서는 상기 행의 상기 조명 컬러를 식별하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 밸브(12)의 상기 또는 각 감광성 센서(121)는 상기 기판(100)에 병합되는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 3항 또는 제 3항에 따른 제 4항에 있어서, 픽셀(120)의 각 행과 동일한 높이의 상기 또는 각 감광성 센서(121)는 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행의 조명 세기를 측정하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 또는 각 감광성 센서(121)는 컬러 필터(109)와 관련되는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 6항에 있어서, 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행의 상기 감광성 센서(121)와 관련된 상기 컬러 필터(109)는 상기 광 밸브(12)의 픽셀(120)의 각 행의 감광성 센서(121)의 각 세트와 관련된 연속 대역을 형성하는 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
- 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 밸브(12)는 반사형인 것을 특징으로 하는, 영상 프로젝션 시스템.
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