KR20070007108A - 공간 광 변조(ｓｌｍ) 디스플레이 시스템에 의해 제공된영상을 개선하는 방법 및 장치 - Google Patents

공간 광 변조(ｓｌｍ) 디스플레이 시스템에 의해 제공된영상을 개선하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공간 광 변조(SLM) 요소를 사용하는 디스플레이 시스템(100)에 의해 제공된 영상의 왜곡을 감소시키는 방법 및 시스템을 제공한다. 이러한 방법은 디스플레이될 영상의 픽셀에 대응하는 픽셀 값의 세트(620)를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 세트를 포함하는 픽셀 값의 수는 이용 가능한 SLM 요소의 수보다 더 크다. 픽셀 값 중 적어도 일부는 조정된 픽셀 값 세트(678)를 제공하도록 조정된다. 적어도 제 1 픽셀 세트와 제 2 픽셀 세트는 조정된 픽셀 값 세트로부터 생성된다. 영상은 제 1 픽셀 세트(410)와 제 2 픽셀 세트(430)를 포함하는 픽셀 매트릭스(450)로서 디스플레이된다. 제 1 세트 내의 픽셀 중 적어도 하나는 제 2 세트 내의 픽셀 중 적어도 하나와 겹치며, 매트릭스 내의 겹치는 픽셀로 인한 영상 왜곡을 보상하기 위해 픽셀 데이터 세트의 픽셀 값을 조정함으로써 조정 단계가 실행된다.

Description

공간 광 변조(ＳＬＭ) 디스플레이 시스템에 의해 제공된 영상을 개선하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IMPROVING IMAGES PROVIDED BY SPATIAL LIGHT MODULATED(SLM) DISPLAY SYSTEMS}
관련출원에 관한 교차참조
본 출원은 2004년 3월 22일자로 출원된 미국가특허출원(일련번호 60/555,253)의 이익을 청구하며, 이러한 가특허출원은 참조로서 본 명세서에서 병합되어 있다.
일반적으로, 본 발명은 공간 광 변조(SLM: Spatial Light Modulation) 디스플레이 시스템에 관한 것이며, 구체적으로, SLM 시스템에서 사용하기 위한 필터 및 필터링 방법에 관한 것이다.
공간 광 변조(SLM) 시스템은 디지털 광 처리TM(DLPTM) 시스템을 포함한다. DMD 및 DLPTM은 텍사스 인스트루먼트 사의 상표이다. SLM 기술 분야에서 최근의 개발은 정사각형 픽셀 대신 다이아몬드형 픽셀을 제공하는 SLM 요소에 의존한다. SLM 시스템용 처리 기술은 소위 "매끄러운 픽셀(smooth pixel)" 처리 기술을 포함한다. 매끄러운 픽셀 기술에 따르면, 디스플레이된 영상은 제 1 픽셀 세트를 제 2 픽셀 세트와 결합하여 형성된다. 제 2 세트는 제 1 세트로부터 떨어져 있다. 결합된 제 1 및 제 2 픽셀 세트는 디스플레이된 영상을 형성한다.
SLM 시스템의 한 예로, 다수의 SLM 요소를 포함하는 SLM 어레이는 디스플레이될 각 인입 화상, 또는 프레임에 제 1 및 제 2 픽셀 세트를 제공한다. 제 1 및 제 2 픽셀 세트로부터 결합된 픽셀은 이 픽셀 세트를 제공하는데 사용된 SLM 요소의 수보다 더 많은 디스플레이된 픽셀을 제공한다.
그러나, 이 기술과 관련된 단점이 있다. 제 1 및 제 2 픽셀 세트 내의 픽셀은 디스플레이된 영상에서 겹친다. 제 1 세트로부터의 픽셀 중 적어도 일부는 제 2 세트로부터의 픽셀 중 적어도 일부와 효과적으로 겹친다. 그 결과, 이러한 픽셀 세트가 영상을 형성하기 위해 함께 디스플레이될 때, 겹쳐진 픽셀의 영역 내의 광은 겹쳐진 픽셀 각각으로부터의 광이 결합된 것이 된다. 이로 인해, 때때로 예정한 영상 부분보다 더 밝거나 덜 밝은 영상 부분을 얻게 된다.
그에 따라, 이 기술을 다른 디스플레이 기술들과 비교할 때, 영상 품질의 얼마간의 손실이 초래된다. 따라서, SLM 디바이스의 디스플레이된 픽셀 세트에서 겹쳐진 픽셀로 인한 왜곡을 해결하는 영상 처리 디바이스 및 방법이 필요하다.
본 발명의 여러 실시예에 따라, 공간 광 변조(SLM) 요소를 사용하는 디스플레이 시스템(100)에 의해 제공된 영상에서 왜곡을 감소시키는 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 한 실시예에 따른 방법은 디스플레이될 영상의 픽셀에 대응하는 픽셀 값 세트(620)를 제공하는 단계를 포함한다. 이 세트를 포함하는 픽셀 값의 수는 이용 가능한 SLM 요소의 수보다 더 크다. 이 픽셀 값 중 적어도 일부는 조정된 픽셀 값 세트(678)를 제공하도록 조정된다. 적어도 제 1 픽셀 세트와 제 2 픽셀 세트가 조정된 픽셀 값 세트로부터 생성된다. 영상이 제 1 픽셀 세트(410)와 제 2 픽셀 세트(430)를 포함하는 픽셀 매트릭스(450)로서 디스플레이된다. 이러한 제 1 세트의 픽셀 중 적어도 하나는 제 2 세트의 픽셀 중 적어도 하나와 겹치며, 상기 조정 단계는 이러한 매트릭스의 겹친 픽셀로 인한 영상 왜곡을 보상하기 위해 이러한 픽셀 값 세트의 픽셀 값을 조정함으로써 실행된다.
본 발명의 실시예는 수반하는 도면을 참조하여 이하에서 좀더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 여러 실시예를 구현하는데 적합한 공간 광 변조(SLM) 요소 어레이를 포함하는 디스플레이 시스템을 예시한 블록도.
도 2는 도 1에 예시된 디스플레이 시스템의 전자장치 하위 시스템을 좀더 상세하게 예시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 픽셀 필터를 포함하는 SLM 시스템을 예시한 블록도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 수신된 픽셀 데이터, 조정된 픽셀 데이터 및 픽셀 매트릭스 사이의 관계를 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 필터의 블록도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 도 5의 픽셀 데이터 필터에서 사용하는데 적합한 예시적인 룩업(lookup) 표를 예시한 도면.
도 7은 도 5에 예시된 픽셀 데이터 처리 디바이스의 실시예를 상세하게 도시한 도면.
공간 광 변조(SLM) 디바이스는 비디오 영상 프로젝션 및 인쇄와 같은 넓은 범위의 영상 응용에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 전형적인 공간 광 변조기는 액정 디바이스(LCD) 및 디지털 마이크로-미러 디바이스(DMDsTM)와 같은 디바이스를 포함한다. 전형적인 공간 광 변조기는 변조기 요소의 2차원 어레이를 포함하며, 이러한 요소는 디스플레이 표면에 2차원 영상을 형성하기 위해 입사된 광 상에서 작동한다. LCD 기반 디바이스는 이 어레이 내의 각 광 요소를 변조하기 위해 광 편광 특징을 사용한다. DMD 기반 디바이스는 개별 광 요소를 변조하기 위해 작은 마이크로-미러 어레이를 사용한다. 공간 광 변조기 어레이 내의 각 요소는 대응하는 구동 전압 레벨에 응답하여 가변적인 광 세기를 보인다. 본 발명의 한 실시예에서, SLM 어레이의 각 요소는 디스플레이된 영상의 적어도 한 픽셀에 대응한다.
도 1은 본 발명의 여러 실시예를 구현하는데 적합한 공간 광 변조(SLM) 어레이(500)를 포함한 예시적인 시스템(100)을 예시한 도면이다. 시스템(100)은 광 시스템(400)에 연결된 적어도 하나의 광원(301)을 포함한다. 광학 시스템(400)은 중계 및 조명 광학기기(300) 및 프로젝션 광학기기(200)를 포함한다. 광학 시스템(400)은 공간 광 변조 요소(502)의 적어도 한 어레이(500)를 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 어레이(500)는 반사형 광 요소(502)의 반도체-기반 어레이를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, SLM 어레이(500)는 스위칭 요소(502)의 이진 펄스 폭 변조(PWM) 어레이(500)를 포함한다. 일실시예에서, PWM 어레이(500)의 요소(502)는 예컨대 디지털 마이크로미러 디바이스TM(DMD TM)의 미러와 같은 마이크로-전자기계 시스템(MEMS) 디바이스를 포함한다.
전자장치 하위 시스템(600)은 비디오 신호(601)를 수신하기 위한 입력과, SLM 어레이(500)에 연결된 출력을 포함한다. 전자장치 하위 시스템(600)은 어레이(500)의 구동 요소(502)에 PWM 신호를 제공하기 위해 인입 비디오 신호(601)를 처리한다. PWM 신호는 어레이(500) 내의 요소(502)의 각 및 거주 시간을 비디오 신호(601)에 의해 제공된 픽셀 값에 따라 제어한다. 디스플레이 스크린(499) 상에 디스플레이된 픽셀의 속성, 특히 밝기는 대응하는 각각의 마이크로-미러 요소(502)의 거주 시간에 관련된다.
전자장치 하위 시스템(600)은 비디오 신호원(미도시)으로부터 비디오 신호(601)를 수신한다. 비디오 신호(601)는 디스플레이 디바이스(499)에 투사되어 디스플레이될 비디오 영상에 대응하는 비디오 영상 데이터를 포함한다. 전자장치 하위 시스템(600)은 비디오 신호(601)를 처리하며, 어레이(500)를 구동하기 위해 처리된 비디오 신호(602)를 제공한다.
광학 시스템(400)은 적어도 하나의 중계 및 조명 광학장치 부분(300)과, 적어도 하나의 프로젝션 광학장치 부분(200)과, 적어도 하나의 광원(301)을 포함한 다. 광원(301)으로부터의 광은 적어도 하나의 중계 광학장치 부분(300)을 거쳐 투과된다. 중계 광학장치 부분(300)으로부터의 광은 SLM 어레이(500)의 광 반사 요소(502) 상에 투사된다.
본 발명의 실시예에 따라, 비디오 신호(601)는 넓은 범위의 적절한 비디오 신호원 중 적어도 하나에 의해 제공된다. 본 발명의 여러 실시예에 대해 포함된 적절한 비디오 신호원은 너무 많아서 그 전체를 열거할 수 없다. 그러나, 일부 예로 몇 가지를 열거하자면 디지털 다용도 디스크(DVD) 시스템, 셋톱 박스, 방송 비디오 소스, 인터넷 비디오 소스, 케이블 비디오 소스, 위성 비디오 소스, 무선 및 전화 소스가 있으며, 이들로 제한되지 않는다. 본 발명의 실시예는 디지털 비디오 조정 시스템을 포함하며, 여기서, 비디오 소스는 영화, 텔레비전 영화(telecines), 비디오 마스터(video masters) 등을 포함한다.
비디오 신호원에 상관없이, 본 발명의 실시예에 적합한 비디오 신호(601)는 특히 아날로그 비디오 신호, 디지털 비디오 신호, 콤포넌트 비디오 신호 및 복합 비디오 신호를 포함한다. 적절한 신호 포맷은, 특히 미국 텔레비전 표준 위원회(NTSC: National Television Standards Committee) 포맷, 위상 반전 주사선(PAL: Phase Alternate Lines) 포맷 및 PAL+ 포맷을 포함한다. 디스플레이될 영상의 픽셀에 대응하는 픽셀 값을 제공하는 임의의 비디오 포맷은 본 발명의 여러 실시예에서 사용하기에 적절하다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 예시된 전자장치 하위 시스템(600)의 기능 블록도를 예시한다. 전자장치 하위 시스템(600)은 비디오 신호(601)를 수 신하는 수신기(610)를 포함한다. 수신기(610)는 비디오 처리 유닛(640)에 연결된다. 비디오 처리 유닛(640)은 SLM 어레이 구동기(690)에 연결된다.
본 발명의 실시예에 따라, 수신기(610)는 입력에서 비디오 신호(601)를 수신한다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 수신기(610)는 종래의 비디오 신호 수신 및 디코딩 기술에 따라 비디오 신호(601)를 디코딩하고, 비디오 신호(601)의 아날로그-디지털(A/D) 변환, 휘도-색차 분리(Y/C 분리) 및 색차 복조를 실행한다.
본 발명의 실시예에 따라, 비디오 처리 유닛(640)은 예컨대 종래기술에 따른 비디오 신호(601)의 순차주사변환 및 리샘플링과 같은 비디오 처리 기능을 추가로 제공한다. 비디오 처리 유닛(640)은 SLM 디바이스 구동기(690)에 연결된다. SLM 디바이스 구동기(690)는 SLM 어레이(500)의 구동 요소(502)에 구동 신호를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라, 비디오 프로세서는 비디오 신호(601)에 따라 광을 변조하기 위해 어레이(500)의 구동 요소(502)에서 구동기(690)에 의해 사용하기 위해 개선된 색차(2C) 및 휘도(2Y) 신호를 제공한다.
비디오 처리 유닛(640)은 픽셀 그룹 생성기(680)에 연결된 픽셀 필터(320)를 포함한다. 본 발명의 일실시예에서, 픽셀 그룹 생성기(680)는 소위 "매끄러운 픽셀" 처리 기술을 위해 픽셀 그룹을 제공하는 종래의 디바이스이다. 본 발명의 일실시예에 따라, 픽셀 필터(320)는 여기서 기술된 본 발명의 여러 실시예에 따라 픽셀 처리 기능을 구현하기 위해 비디오 처리 유닛(640)의 프로세서를 프로그래밍함으로서 구현된다. 본 발명의 대안적인 실시예에서, 픽셀 필터(320)의 기능은 프로세스를 프로그래밍할 필요 없이도 하드웨어에 의해 제공된다. 본 발명의 또 다른 실시 예는 픽셀 필터(320)의 일부 기능을 하드웨어로 구현하는 반면, 다른 기능은 다른 기능을 실행하기 위해 프로그래밍된 프로세서에 의해 구현된다. 그러나, 당업자가 본 명세서를 읽으면 쉽게 이해하게될 바와 같이, 넓은 범위의 하드웨어 및 소프트웨어 결합이 본 발명을 구현하는데 적절할 것이다. 그러므로, 본 발명의 픽셀 필터는 하나의 특정한 하드웨어 및 프로세서 배열로 제한되지 않는다.
본 발명의 일실시예에 따라, 수신기 부분(610)은 비디오 신호(601)에 기초하여 휘도(Y) 신호(620)를 픽셀 필터(320)에 제공한다. 본 발명의 일실시예에 따라, 수신기 부분(610)은 비디오 신호(601)에 기초하여 색차(C) 신호(649)를 픽셀 필터(320)에 제공한다.
본 발명의 일실시예에서, 비디오 신호 프로세서(640)는 예컨대 컬러 공간 변환, 감마 정정 제거, 에러 확산, 온스크린 디스플레이 성능, 적색, 녹색, 청색(RGB) 입력 수신 성능 및 유저-작동 가능 영상 제어를 포함하는 처리 기능을 추가로 제공한다. 본 발명의 일실시예에서, 구동기(690)는 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에서, 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA)(690)는 비디오 신호 프로세서(640)로부터 RGB 비디오 신호를 수신하고, RGB 비디오 신호를 적어도 부분적으로 기초로 해서 PWM 제어 기능, 영상 리포맷팅, 비트 평면 변환 및 DMD 구동 신호 기능을 제공한다. 본 발명의 실시예에 따라, 시스템(600)은 전자장치 하위 시스템(600)을 위해 메모리(622)와, 타이밍 및 제어 회로(621)를 추가로 포함한다.
당업자가 쉽게 이해하게될 바와 같이, 프로세서는 넓은 범위의 구성 및 성능에서 시스템에 걸쳐서 공통적으로 삽입된다. 본 발명의 회로를 구현하는 임의의 프로세서 구성, 여기서 기술된 시스템 및 방법은 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3은 본 발명의 실시예를 예시한 블록도이다. 디스플레이 스크린(499)은 픽셀 매트릭스(450)를 포함하는 영상을 디스플레이하기 위해 SLM 어레이(500)에 관해 배열된다. 매트릭스(450)는 적어도 제 1 픽셀 그룹(410)과, 제 2 픽셀 그룹(430)을 포함한다(도 4에도 예시되어 있음). 본 발명의 대안적인 실시예에 따라, 매트릭스(450)는 둘 이상의 픽셀 그룹을 포함한다. 본 발명의 실시예에 따라, 매트릭스(450)를 포함하는 픽셀의 수는 제 1 및 제 2 픽셀 그룹(410 및 430)을 제공하는데 사용되는 SLM 어레이(500) 내의 요소(502)의 수보다 더 크다.
도 3에 예시된 바와 같이, 광원(301)으로부터의 광은 중계 광학장치 하위 시스템(300)을 통해 투과된다. 본 발명의 일실시예에서, 광학장치 하위 시스템(300)은 컬러 광을 제공하는 수단을 포함한다. 본 발명의 일실시예에 따라, 광학장치 하위 시스템(300)은 적색, 녹색, 및 청색 광을 교대로 생성하는 컬러 휠을 포함한다. 본 발명의 대안적인 실시예에 따라, 광원(301)은 적색 광원, 녹색 광원 및 청색 광원을 포함한다. 컬러 광은 어레이(500) 상에 투사되며, 어레이(500)로부터 반사된다. 어레이(500)로부터 반사된 광은 프로젝션 광학장치 하위 시스템(200)을 통해 디스플레이(499)에 제공된다.
어레이(500)의 요소(502)는 픽셀 데이터 세트(620)에 의해 제공된 픽셀 값에 따라 구동된다. 매트릭스(450)의 각 픽셀은 인입 픽셀 데이터 세트(620)의 픽셀 값 에 대응한다. 픽셀 데이터 세트(620)는 비디오 신호(601)를 기초로 생성된다. 도 3에서, 픽셀 데이터 세트(620)는 문자(A 내지 O) 배열에 의해 표현된다.
픽셀 프로세서(320)는 픽셀 데이터 세트(620)의 픽셀 값을 조정하며, 조정된 픽셀 데이터 세트(678)를 픽셀 그룹 생성기(675)에 제공한다. 도 3에서, 조정된 픽셀 데이터 세트(678)는 문자 'A' 내지 'O'의 배열로 나타난다. 픽셀 그룹 생성기(675)는 조정된 픽셀 데이터 세트(678)를 제 1 및 제 2 픽셀 데이터 그룹(679 및 680)으로 분리한다. 본 발명의 일실시예에서, 픽셀 그룹 생성기(675)는 "매끄러운 픽셀" 처리 기술과 같은 알려진 픽셀 처리 기술에 따라 작동한다. 매끄러운 픽셀 처리에 따라, 입력 픽셀 데이터 세트, 예컨대 620은 제 1 및 제 2 픽셀 데이터 그룹으로 분리된다. 제 1 및 제 2 픽셀 데이터 그룹은 디스플레이된 매트릭스를 포함하는 제 1 및 제 2 픽셀 그룹을 제공한다.
그러나, 종래의 픽셀 처리 기술은 픽셀 필터(320)를 포함하지도 않으며, 또한 종래의 시스템은 조정된 픽셀 데이터 세트(678)를 픽셀 생성기(675)에 제공하지도 않는다. 그에 따라, 본 발명에 따라 매트릭스(450)를 포함하는 제 1 및 제 2 픽셀 그룹(410 및 430)은 종래의 매끄러운 픽셀 처리 기술에 비해 상당한 장점을 제공한다.
도 4는 픽셀 데이터 세트(620), 조정된 픽셀 데이터 세트(678), 픽셀 데이터 그룹(679 및 680), 픽셀 그룹(410 및 430), 및 픽셀 매트릭스(450) 사이의 관계를 본 발명의 실시예에 따라 예시한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 제 1 픽셀 그룹(410)은 인접한 픽셀(412)의 행(h)과 열(c)을 포함한다. 편의상, 하나의 지시자 (412)는 그룹(410)의 개별 픽셀을 지시한다. 제 2 픽셀 그룹(430)은 인접한 개별 픽셀(432)의 행(h) 및 열(c)을 포함한다.
픽셀 그룹(410 및 430)은 예컨대 거리(d)만큼 서로로부터 떨어져 보이도록 디스플레이 스크린(499) 상에 투사된다. 본 발명의 일실시예에서, 픽셀 그룹(410 및 430)은 디스플레이 스크린(499)의 표면 평면의 실질적으로 x-방향인 방향에서 서로로부터 떨어져 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 실시예에서, 제 2 픽셀 그룹(430)은 제 1 픽셀 그룹(410)으로부터 하나의 픽셀의 높이의 대략 절반인 거리만큼 이격되어 디스플레이된다. 그러므로, 결과적인 픽셀 매트릭스(450)는 겹쳐진 픽셀을 포함한다. 다시 말해, 제 1 픽셀 그룹(410)으로부터의 개별 픽셀은 제 2 픽셀 그룹(430)으로부터의 개별 픽셀과 겹친다.
본 발명의 일실시예에서, SLM 요소(502)는 다이아몬드 형 요소를 포함한다. 그러므로, 매트릭스(450)의 픽셀은 실질적으로 다이아몬드 형 픽셀을 포함한다(도 4에 예시된 예). 그러나, 예컨대 정사각형 픽셀과 같은 다른 픽셀 형태가 알려져 있고, 본 발명의 일부 응용에 적합하다.
도 3은 픽셀 그룹(410 및 430)에 간격을 제공하는 종래 수단의 일 예로서 광학 요소(200)를 예시한다. 광학 요소(200)는 픽셀 세트(410 및 430) 중 하나를 스크린(499) 상으로 제 1 각(φ1)으로 반사한다. 후속적으로, 광학 요소(200)는 다른 하나를 제 2 각(φ2)으로 투사한다. 이러한 기술은 매트릭스(450)에 SLM 디바이스 (500) 상의 이용 가능한 요소(502)의 수보다 더 많은 디스플레이된 픽셀을 제공하는 장점이 있다. 본 발명의 일실시예에서, 매트릭스(450)를 포함하는 픽셀의 수는 SLM 디바이스(500)의 이용 가능한 마이크로-미러(502)의 수의 대략 두 배이다.
그러나, 상술한 기술로 인해 결국 픽셀이 겹치게 된다. 겹쳐진 픽셀 각각으로부터의 광은 결합된다. 그러므로, 주어진 픽셀에 대해 디스플레이된 밝기는 종종 픽셀 데이터 세트(620)에 제공된 밝기 값에 대응하는데 실패한다. 일부 경우, 겹쳐진 픽셀의 디스플레이된 밝기는 예정한 밝기보다 더 크다. 다른 경우, 겹쳐진 픽셀의 디스플레이된 밝기는 예정한 밝기보다 더 작다.
본 발명의 실시예에 따라, 픽셀 데이터 세트(620)는 픽셀 필터(320)에 제공된다. 필터(320)는 변경된 픽셀 데이터 세트(678)를 제공한다. 픽셀 데이터 그룹(679 및 680)은 변경된 픽셀 데이터 세트(678)로부터 형성된다. 픽셀 데이터 그룹(679 및 680) 내의 픽셀의 픽셀 값은 픽셀 그룹(410 및 430)을 각각 생성하는데 사용된다. 디스플레이된, 결합된 픽셀 그룹(410 및 430)은 매트릭스(450)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따라, 픽셀 필터(320)는 다음의 도식에 의해 표현된 바와 같이 예시적인 조정된 데이터 세트(678)를 제공한다:
A' B' C' D' E'
F' G' H' I' J'
K' L' M' N' O'.
제 1 픽셀 데이터 그룹(679)은 A', C', E', G', I', K', M', O'로 표기된 픽 셀 데이터를 포함한다. 제 2 픽셀 데이터 그룹(680)은 B', D', F', H', J', L', N'로 표기된 픽셀 데이터를 포함한다. 픽셀 그룹(410 및 430)은 픽셀 데이터 그룹(679 및 680) 각각을 기초로 해서 생성된다. 매트릭스(450)는 제 1 픽셀 그룹(410)과 제 2 픽셀 그룹(430)을 포함한다.
매트릭스(450) 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 제 1 픽셀 그룹(410)으로부터의 픽셀은 적어도 부분적으로 픽셀 그룹(430)으로부터의 픽셀과 겹치고, 그 반대의 경우도 성립한다. 예컨대, 제 1 픽셀 그룹(410)에서 G 픽셀 위치는 제 2 픽셀 그룹(430)으로부터의 B, F, L, 및 H 픽셀 위치에 의해 겹친다. 이렇게 겹쳐지므로 인해, 매트릭스(450)에 의해 표현된 영상의 세기 왜곡이 초래된다.
본 발명의 실시예에 따라, 겹침에 의해 초래된 픽셀 세기의 왜곡은 도 3, 5 및 7에 예시된 영상 개선 필터 장치(320)에 의해 감소된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 필터(320)의 예를 예시한다. 픽셀 필터(320)는 적어도 하나의 2차원 필터를 포함하며, 이러한 필터는 다음의 형태로 주어진 어레이(h)에 따라 픽셀 데이터 세트(620)의 각 픽셀에 대해 작동한다:
-α
-α β -α
-α
여기서, β는 세기 왜곡이 제거될 픽셀 데이터 세트(620) 내의 픽셀과 관련된 크기조정(scaling) 인자이며; α는 세기 왜곡이 제거될 픽셀 데이터 세트(620) 내의 그러한 픽셀과 겹치는 픽셀들에 대한 크기조정 인자이다.
좀더 구체적으로, 필터(320)는 데이터 세트(620)의 각 픽셀의 세기 값(I)을 매트릭스(450) 내의 각 픽셀과 겹치는 픽셀들의 세기 기여도를 보상하기에 충분한 양만큼 조정한다. 예컨대, 도 4에서, 픽셀 데이터 세트(620) 내의 픽셀(G)의 세기(IG)는 양(β)만큼 크기조정되어, 디스플레이 매트릭스(450) 내의 겹치는 픽셀{B(IB), F(IF), L(IL) 및 H(IH)}에 의해 초래된 세기 왜곡이 감소하게 된다. 본 발명의 실시예에서, 조정된 픽셀(G')은 아래의 수학식에 예시된 관계에 따라 조정된 세기 값(IG')을 갖는다.
Figure 112006067927247-PCT00001
여기서, β는 세기 왜곡이 제거될 픽셀(G)과 관련된 크기조정 인자이며; α는 픽셀(G)의 세기에 기여하는 겹치는 픽셀과 관련된 크기조정 인자이다.
본 발명의 일실시예에 따라, β와 α 사이의 관계는 β= 1+4α로 주어진다. 이러한 관계는 단위 DC 이득을 제공한다. 그러나, 본 발명은 이러한 관점으로 제한되지 않는다. 본 발명의 일실시예에서, α는 대략 +1/8이며, β는 대략 3/2이다. 이들 예시적인 크기조정 인자를 선택하는 것이 본 발명의 일부 실시예에서의 왜곡을 보상하면서도 단위 DC 이득을 제공함이 알려지게 되었다.
상기 예에 따라, 예시적인 데이터 세트(620) 및 조정된 데이터 세트(678)에 대한 픽셀 데이터는 다음과 같이 표현된다:
Figure 112006067927247-PCT00002
도 5는 도 3에 예시된 세 개의 유사한 필터(320a, 320b, 320c) 중 하나를 표현하는 예시적인 필터 배열(320)을 예시한 블록도이다. 필터(320)는 콤포넌트 비디오 신호(620)의 각 적색, 녹색 및 청색 성분에서 각 픽셀에 대한 상기 수학식 1에서 기술된 관계를 구현한다. 편의상, 하나의 필터(320)의 동작은 예시적인 픽셀(G)에 관련하여 기술될 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 겹쳐진 픽셀 그룹(410 및 430)은 논의하기 위해 예로서 여기서 참조된다. 그러나, 인입 픽셀 세트(620)를 포함하는 픽셀 각각이 겹쳐진 픽셀에 의해 초래된 세기 왜곡을 제거하도록 동일한 방식으로 처리하는데 적합하다는 점을 이해해야 할 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 픽셀 필터(320)가 예시되어 있다. 픽셀 필터(320)는 지연 회로(646)를 포함한다. 지연 회로(646)는 픽셀 데이터 세트(620)의 픽셀 데이터를 수신한다. 지연 회로(646)는 복수의 픽셀에 픽셀 데이터를 실질적으로 동시에 제공하기 위해 수신된 픽셀 데이터를 지연시킨다. 도 5에 예시된 예에서, 지연 회로(646)는 {매트릭스(450)에서 예시적인 픽셀(G)과 겹치는} 픽셀(H, L, F 및 B)에 대한 픽셀 데이터를 가산기(648)에 제공한다. 동시에, 지연 회로(646)는 예시적인 픽셀(G)에 대한 데이터를 제 2 스케일러(652)에 제공한다. 가산기(648)는 픽셀(H, L, F 및 B)에 대한 픽셀 값의 합을 나타내는 출력을 제 1 스케일러(651)에 제공한다. 제 1 스케일러(651)는 크기조정 인자(α)를 그 입력에 인가하여 크기조정된 출력을 제공한다. 제 2 스케일러(652)는 크기조정 인자(β)를 그 입력에 인가하여 크기조정된 출력을 제공한다. 스케일러(651 및 652)의 크기조정된 출력은 감산기(653)에 의해 결합된다. 감산기(653)의 차이값 출력은 예시적인 픽셀(G)의 조정된 값(G')을 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따라, 감산기(653)의 차이값 출력은 선택적으로는 리미터에 제공된다. 그러한 경우에, 리미터(654)에 의해 제공된 연속 출력 값은 조정된 픽셀 데이터 세트(678)를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따라, 제 1 스케일러(651)의 크기조정 인자는 제 1 조정기(655)에 의해 제공된 조정 인자(X)에 의해 조정될 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따라, 제 2 스케일러(652)의 크기조정 인자는 제 2 조정기(657)에 의해 제공된 조정 인자(Y)에 의해 조정될 수 있다.
도 6은 조정 가능한 크기조정 인자를 포함하는 픽셀 필터(320)의 실시예를 구현하는 픽셀 필터 제어 회로(700)를 예시한다. 필터 제어 회로(700)는 룩업 표(150)를 포함한다. 룩업 표(150)는 X(154) 및 Y(156)에 대한 조정 인자의 복수 개의 선택 가능한 XY 쌍을 저장한다. 표 내의 각 XY 쌍은 표(150)의 필터 제어 설정(152) 중 하나에 대응한다. 도 6에 예시된 예에서, 예컨대 0 내지 8과 같은 8개의 가능한 필터 제어 설정이 제공된다. 스케일러 조정 인자(X 및 Y)를 선택하기 위해, 8개의 제어 설정 중 하나를 나타내는 필터 제어 신호가 표(150)의 필터 제어 입력(688)에서 제공되며, 입력(688)에 의해 선택된 필터 제어 설정에 대응하는 XY 값 쌍은 조정 인자(X 및 Y)를 제 1 및 제 2 조정기(655 및 657)에 제공한다. 그러한 방식으로, 룩업 표(150)는 스케일러(651 및 652)에 대한 조정 가능한 크기조정 인자를 제공한다.
본 발명의 일실시예에서, 표(150)의 X 및 Y 값은 크기조정 인자(α 및 β)의 조정을 허용하면서 크기조정 인자(α 및 β) 간에 주어진 관계를 유지하게 한다. 본 발명의 일실시예에서, α 및 β간의 주어진 관계는 다음과 같은 단위 이득 관계를 갖는다:
β= 1 + α.
도 7은 도 6에 예시된 필터의 일실시예의 좀더 상세한 도면이다. 픽셀 데이터 세트(620)를 나타내는 비디오 신호는 풀라인(full line) 지연 레지스터(803 및 805)에 제공된다. 라인 지연 레지스터(803 및 805)는 비디오 신호를 본 발명의 일실시예에 따라 디스플레이된 비디오의 전체 라인만큼 지연시킨다. 이러한 예를 위해, 라인 지연 레지스터(803 및 805)의 지연은 다음의 예에 의해 예시된 원리에 따라 선택된다. 픽셀(M)에 대한 데이터가 예컨대 입력(620)에 제공될 때, 라인 지연 레지스터(805)의 출력은 H이고, 라인 지연 레지스터(803)의 출력은 C일 것이다. 도 7에 예시된 바와 같이, 라인 지연 레지스터(805, 803)의 출력 및 예컨대 M인 원래의 비디오 입력 신호는 각각 지연 레지스터(807, 809 및 800)의 제 2 뱅크에 연결된다. 지연 레지스터(803 및 800)의 출력은 가산기(812)에 의해 가산된다. 가산기(812)의 출력은 가산기(823)의 제 1 입력에 제공된다.
가산기(823)로의 제 2 입력은 다음과 같이 제공된다. 지연 요소(809)의 출력은 지연 요소(811)에 제공된다. 지연 요소(811)의 출력은 가산기(813)의 한 입력에 제공된다. 가산기(813)의 다른 입력은 지연 요소(807)의 출력에 의해 제공된다. 가산기(813)의 합계된 출력은 가산기(823)의 제 2 입력에 연결된다.
상기 예에 따라, 합계(H+L+B+F)가 제공된다. 픽셀(H, L, B 및 F)은 도 1의 매트릭스(450) 내의 픽셀(G)과 겹쳐진 픽셀이다. 이러한 합계는 픽셀(G)과 겹치는 픽셀들 각각에 대한 픽셀 세기 값의 합계를 나타낸다. 그러면, 합계(H+L+B+F)는 크기조정 인자(α)에 의해 크기조정된다. 크기조정은 다음과 같이 본 발명의 일실시예에서 달성된다. 합계(H+L+B+F)는 곱셈기(814)에 제공된다. 곱셈기(814)는 이러한 합계(H+L+B+F)를 곱셈기 입력(657)으로 지시된 제 1 승수(X)와 곱한다. 곱셈기의 출력(655)은 분할기(651)에 제공된다. 도 7에 예시된 실시예에서, 분할기(651)는 곱셈기의 출력(655)을 32로 나눈다. 그러므로, 가산기(823)로부터 출력된 합계(H+L+B+F)는 x/32의 인자만큼 크기조정되며, 여기서 32는 상수이고, x/32는 크기조정 인자(α)를 포함한다. 예컨대, 만약 도 7에서 x=4라면, α=4/32 즉 1/8이다. 그에 따라, 상기 예에서 픽셀에 대한 크기조정된 합계는 (1/8)(H+L+B+F)이다.
유사하게, 제 2 크기조정 인자(β)는 데이터 값(G)을 곱셈기(804)에 제공함으로써 픽셀 데이터 값(G)에 인가된다. 곱셈기(804)의 출력은 1/8 분할기(652)에 제공된다. 그러므로, G는 크기조정 인자(β)를 포함하는 y/8의 인자만큼 크기조정된다. 감산기(817)는 크기조정된 픽셀 세기의 데이터 값{β(G)}과, 겹쳐진 픽셀의 세기 값의 크기조정된 합계, 즉 (α)(H+L+B+F) 사이의 차이를 나타내는 출력을 제공한다.
본 발명의 일실시예에서, 감산기(817)의 출력은 리미터(654)에 제공된다. 리미터(654)는 감산기(817)에 의해 제공된 이러한 차이값을 픽셀 세기 값의 한 범위 내에서 유지시킨다. 본 발명의 일실시예에 따라, 여러 추가적인 지연 레지스터, 예 컨대 819가 도 7의 필터 회로에 제공되어 회로 설정 시간을 허용한다.
β와 α간의 여러 다른 관계, 즉 단위 이득 이외의 이득 관계가 가능하다는 점이 당업자에게 이해될 것이다. 표(600)는 넓은 다양한 관계를 구현하기에 적합하다. 다른 관계들은 표(600)에서 xy 쌍의 적절한 값을 대체함으로써 쉽게 달성될 수 있다. 유리하게, 이러한 쌍은 미리 맞춰질 수 있어서, 특정한 관계가 이러한 표 상의 x 및 y쌍의 모든 값들에 대해 β와 α사이에서 유지되게 된다.
본 발명의 일실시예에 따라, 룩업 표(150)는 예컨대 반도체 메모리인 메모리(미도시)에서 구현된다. 그러한 경우, 이러한 메모리는 x 및 y의 값을 저장한다. 그러한 메모리는 도 7의 필터(645) 내의 입력{x(655로 지시됨)와 y(657로 지시됨)}에 연결된 x 및 y 출력을 포함한다. 룩업 표에서, 8개의 x, y쌍을 포함하는 실시예는, α의 범위가 0 내지 7/32 사이에서 1/32의 증분치를 갖게 되도록 선택될 수 있다. 같은 표에서, y는 β의 범위가 1 내지 15/8 사이에서 1/8의 증분치를 갖게 되도록 선택될 수 있다.
당업자는 상기 필터들이 소프트웨어, 하드웨어 및/또는 펌웨어의 여러 조합을 통해 구현될 수 있음을 쉽게 이해할 것이다. 본 발명의 한 실시예에 따라, 룩업 표의 값은 전자 메모리에 저장된다. 예컨대, 데이터 세트는 버스 레지스터, RAM 또는 DLP 시스템 마이크로프로세서와 관련된 다른 데이터 저장 디바이스에 저장될 수 있다. 또한, 본 발명은 메모리 타입으로 제한되지 않으며, 그러한 값을 저장하기 위한 다른 적절한 방법이 존재한다. 본 발명의 일실시예에서, 필터 제어 값은 DLP 디스플레이 시스템과의 유저-동작 가능 인터페이스를 통해 유저에 의해 선택될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따라, 필터 제어 값은 DLP 시스템을 제어하기 위해 제공된 시스템 마이크로프로세서(미도시)에 의해 자동으로 조정된다.
나아가, 도 5 및 도 7이 본 발명에 따른 필터의 실시예를 나타내고 있지만, 당업자는 본 발명이 특정한 구성의 배열로 제한되지 않는다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 다른 필터 아키텍쳐가 본 발명을 구현하는데 가능하다. 즉, 다른 필터 아키텍쳐가 겹쳐진 픽셀에 의해 초래된 세기 왜곡을 적어도 부분적으로 보상하도록 픽셀 세기를 조정하기 위해 픽셀 값에서 작동하기에 적합할 수 있다. 나아가, 본 발명의 많은 실시예에서, β= 1 + 4α를 선택하는 것이 유리하지만, 본 발명은 그러한 값으로 제한되지 않는다. β 및 α의 값은 본 발명의 여러 실시예에 따라 다른 값 및 관계를 갖도록 선택될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 공간 광 변조(SLM: Spatial Light Modulation) 디스플레이 시스템, 구체적으로는, SLM 시스템에서 사용하기 위한 필터 및 필터링 방법에 이용된다.

Claims (12)

  1. 공간 광 변조(SLM) 요소를 사용하는 디스플레이 시스템(100)에 의해 제공된 영상에서의 왜곡을 감소시키는 방법으로서,
    디스프레이될 영상의 픽셀에 대응하는 픽셀 값의 세트(620)를 제공하는 단계로서, 상기 세트를 포함한 픽셀 값의 수는 이용 가능한 SLM 요소의 수보다 더 큰, 픽셀 값의 세트 제공 단계와;
    조정된 픽셀 값 세트(678)를 제공하기 위해 상기 픽셀 값 중 적어도 일부를 조정하는 단계와;
    상기 조정된 픽셀 값 세트로부터 적어도 제 1 픽셀 세트와 제 2 픽셀 세트를 생성하는 단계와;
    상기 제 1 픽셀 세트(410)와 상기 제 2 픽셀 세트(430)를 포함하는 픽셀 매트릭스(450)로서 상기 영상을 디스플레이하는 단계로서, 상기 매트릭스 내의 픽셀의 수는 상기 SLM 요소의 수보다 더 크며, 상기 제 1 세트 내의 픽셀 중 적어도 하나는 상기 제 2 세트 내의 픽셀 중 적어도 하나와 겹치는, 영상 디스플레이 단계를 포함하며,
    상기 조정하는 단계는 상기 매트릭스 내의 겹쳐진 픽셀로 인한 영상 왜곡을 보상하기 위해 상기 픽셀 값 세트의 픽셀 값을 조정함으로써 실행되는,
    영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀 값 세트는 휘도 값을 포함하는, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 픽셀 값 세트는 색차 값을 포함하는, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 조정하는 단계는 제 1 크기조정 인자(β)에 따라 상기 픽셀 값 세트의 각 픽셀 값을 크기조정하는 단계를 포함하는, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 조정하는 단계는 상기 각 픽셀 값과 겹치는 픽셀의 값을 합하고, 그 합계를 제 2 크기조정 인자(α)만큼 크기조정하는 단계를 더 포함하는, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 제 1 크기조정 인자는 조정 가능한, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 제 2 크기조정 인자는 조정 가능한, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  8. 제 5항에 있어서, 상기 제 1 크기조정 및 제 2 크기조정 인자는 수학식: β= 1 + 4α에 따라 관련되는, 영상 왜곡을 감소시키는 방법.
  9. 비디오 영상을 디스플레이하기 위해 공간 광 변조(SLM) 요소의 어레이(500)를 사용하는 시스템(100)으로서,
    디스플레이될 영상의 픽셀에 대응하는 픽셀 값의 적어도 하나의 세트(620)를 포함하는 비디오 영상 데이터 소스로서, 상기 세트 내의 픽셀 값의 수는 상기 어레이를 포함하는 SLM 요소의 수보다 더 큰, 비디오 영상 데이터 소스와;
    상기 픽셀 값의 적어도 하나의 세트를 수신하기 위해 상기 소스에 연결된 필터(320)로서, 상기 세트 내의 적어도 하나의 픽셀 값을 조정하여 조정된 픽셀 값 세트(678)를 제공하도록 구성되는 필터(320)와;
    상기 조정된 픽셀 값 세트(678)를 수신하기 위해 상기 필터(320)에 연결된 픽셀 그룹 생성기(603)로서, 상기 조정된 픽셀 값 세트를 기초로 해서 적어도 제 1 픽셀 그룹과 제 2 픽셀 그룹을 제공하는 픽셀 그룹 생성기(603)를 포함하며,
    상기 SLM 요소는 상기 픽셀 그룹 생성기와 협력하여 상기 제 1 픽셀 그룹(410)과 상기 제 2 픽셀 그룹(430)을 포함하는 픽셀 매트릭스(450)로서 상기 영상을 디스플레이하며, 상기 제 1 그룹 내의 픽셀 중 적어도 하나는 상기 매트릭스 내에서 상기 제 2 그룹 내의 픽셀 중 적어도 하나와 겹치며;
    상기 필터는 상기 겹치는 픽셀로 인한 영상 왜곡을 보상하기 위해 상기 겹치는 픽셀의 픽셀 값을 조정하도록 구성되는,
    공간 광 변조 요소의 어레이를 사용하는 시스템.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 필터는 상기 제 1 및 제 2 크기조정 인자에 따라 픽셀 값을 크기조정하기 위한 제 1 및 제 2 스케일러 중 적어도 하나를 포함하는, 공간 광 변조 요소의 어레이를 사용하는 시스템.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 크기조정 인자 중 적어도 하나는 조정 가능한, 공간 광 변조 요소의 어레이를 사용하는 시스템.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 픽셀은 다이아몬드 형 픽셀을 포함하는, 공간 광 변조 요소의 어레이를 사용하는 시스템.
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