KR20070034666A - 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이장치 - Google Patents

Abstract

복수의 수직 주사선으로 형성되는 영상의 왜곡 현상을 보정하는 방법에 있어서, (a) 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 상기 수직 주사선 상의 화소를 데이터 스킵 간격마다 생략한 생략 수직 주사선을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 생략 수직 주사선을 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 수직 방향으로 데이터 이동시키는 단계를 포함하는 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 적용한 스캐닝 디스플레이 장치에 관한 것이다. 디지털 영상 처리 기법을 이용하여 투사 영상의 수직 방향의 왜곡을 줄일 수 있다.

영상 왜곡, 보정, 수직 주사선, 데이터 이동, 데이터 스킵 간격

Description

영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치{Image distortion compensating method and scanning display apparatus using it}

도 1은 멤스 소자를 적용한 광변조기 소자를 이용하는 종래의 프로젝션 장치 또는 스캐닝 디스플레이 장치의 일 실시형태.

도 2는 투사된 영상의 비선형적 왜곡 현상 및 보정하고자 하는 영상을 나타낸 도면.

도 3은 멤스 구조물의 구성을 나타낸 도면.

도 4는 도 3에 도시된 멤스 구조물에서의 입사광 변조 원리를 나타낸 도면.

도 5는 멤스 구조물이 복수개 모인 1차원 광변조기 소자를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 영상 왜곡 보정 방법을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 각 수직 주사선 별로 데이터 이동값 및 데이터 스킵 간격을 나타낸 도면.

도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 왜곡 보정 방법을 각 수직 주사선 별로 구체적으로 나타낸 도면.

도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 영상 정보의 생략 방법.

도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 제어 회로(180)에 저장 되는 참조표.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

110 : 광원

120 : 조명 광학계

130 : 1차원 광변조기 소자

140 : 릴레이 광학계

150 : 스캐닝 미러

160 : 투사 광학계

170 : 촬상면

180 : 영상 제어 회로

본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스캐너 미러에 의해 투사되는 영상의 왜곡을 보정하는 방법 및 이를 적용한 스캐닝 디스플레이 장치에 관한 것이다.

최근에는 디스플레이 기술이 발달함에 따라 대형화상의 구현에 대한 요구가 날로 증가하고 있다. 현재 대부분의 대형화상 표시장치(주로 프로젝터)는 액정을 광스위치로 사용하고 있다. 과거의 CRT 프로젝터에 비해서는 소형이고 가격도 저렴하고 광학계도 간단하여 많이 사용되고 있다. 그러나, 광원으로부터의 빛이 액정판을 투과하여 촬상면에 비춰지므로 광손실이 많다는 것이 단점으로 지적된다. 따라서, 반사를 이용하는 광변조기 소자 등의 마이크로머신을 활용하여 광손실을 줄여서 더 밝은 화상을 얻을 수 있다.

마이크로머신(Micromachine)은 육안으로 식별이 어려운 극히 소형의 기계를 의미한다. 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System)라고도 하며, 초소형 전기 기계 시스템 또는 소자라고 부를 수 있다. 주로 반도체 제조기술을 응용하여 만든다. 미소광학 및 극한소자를 이용하여 자기(磁氣) 및 광 헤드와 같은 각종 정보기기 부품에 응용하며, 여러 종류의 마이크로 유체제어기술을 이용하여 생명ㅇ의학 분야와 반도체 제조공정 등에도 응용한다. 마이크로머신은 그 역할에 따라서 감지 소자의 기능을 하는 마이크로 센서, 구동장치인 마이크로 액추에이터 및 기타 에너지의 전달 역할을 하는 미니어처 기계 등으로 나눌 수 있다.

멤스(MEMS)는 다양한 응용 분야의 하나로서 광학 분야에 응용되고 있다. 멤스(MEMS) 기술을 이용하면 1mm보다 작은 광학부품을 제작할 수 있으며, 이들로서 초소형 광시스템을 구현할 수 있다.

초소형 광시스템에 해당하는 광변조기 소자, 마이크로 렌즈 등의 마이크로 광학 부품은 빠른 응답속도와 작은 손실, 집적화 및 디지털화의 용이성 등의 장점으로 인하여 통신장치, 디스플레이 및 기록장치에 채택되어 응용되고 있다.

도 1은 멤스 소자를 적용한 광변조기 소자를 이용하는 종래의 프로젝션 장치 또는 스캐닝 디스플레이 장치의 일 실시형태를 나타내고, 도 2는 투사된 영상의 비선형적 왜곡 현상 및 보정하고자 하는 영상을 나타낸 도면이다.

종래 스캐닝 디스플레이(scanning display) 장치는 광원(110), 조명 광학계(120), 1차원 광변조기 소자(130), 릴레이 광학계(140), 스캐닝 미러(scanning mirror)(150), 투사 광학계(160), 촬상면(170) 및 영상 제어 회로(180)를 포함한다.

광원(110)에서 조사된 빛은 조명 광학계(120)에서 소정 각도로 반사되어 1차원 광변조기 소자(130)에 조사된다. 1차원 광변조기 소자(130)는 영상 제어 회로(180)로부터 수신한 영상제어신호에 따라 입사광을 변조하여 회절광을 생성하고, 릴레이 광학계(140)를 거쳐 스캐닝 미러(150)로 전달한다. 스캐닝 미러(150)는 영상 제어 회로(180)로부터 수신한 미러제어신호에 따라 소정 각도로 회전하며 상기 회절광을 투사 광학계(160)을 이용하여 촬상면(170) 상에 투사한다.

여기서, 투사 광학계(160)는 고정밀 투사렌즈를 사용하지 않는 경우에는 촬상되는 영상은 영상의 중심에서의 거리에 따라 스캐닝 미러(150)에서 촬상면(170)까지의 거리가 달라지게 된다.

이로 인해, 도 2의 (a)를 참조하면 촬상된 영상 또는 화상(220)은 촬상면(170)에 정상 촬상된 영상(210)과 비교할 때 비선형적인 왜곡을 가지게 된다. 도 2의 (a)를 참조하면, 촬상된 영상의 중심에 위치하는 수직 주사선인 A와 가장자리에 위치하는 수직 주사선인 B를 비교하면, B 수직 주사선이 A 수직 주사선보다 수직 방향으로 왜곡이 심하게 발생하였음을 알 수 있다(220a, 220b 참조). 이는 상술한 바와 같이 스캐닝 미러(150)에서 촬상면(170)까지의 거리가 A 수직 주사선과 B 수직 주사선에 따라 차이가 나기 때문에 촬상면에 동일한 개수의 화소가 표현되더라도 B 수직 주사선의 화소가 A 수직 주사선의 화소보다 크게 표현되기 때문이다.

따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위해 본 발명은 디지털 영상 처리 기법을 이용하여 도 2의 (b)에 도시된 것(230)과 같이 투사 영상의 수직 방향의 왜곡을 줄일 수 있는 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 각 수직 주사선 별로 각각의 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 정함으로써 투사 영상의 수직 방향의 왜곡을 줄일 수 있는 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 각 수직 주사선 별로 각각의 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 참조표(Look-up Table)로 프로세서에서 저장하고 있다가 각 수직 주사선 출력시 참조표에서 해당 수직 주사선에 해당하는 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 읽어 처리함으로써 별도의 연산 프로세서 없이 단순하고 빠르게 영상 왜곡을 보정하는 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이 다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 복수의 수직 주사선으로 형성되는 영상의 왜곡 현상을 보정하는 방법에 있어서, (a) 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 상기 수직 주사선 상의 화소를 데이터 스킵 간격마다 생략한 생략 수직 주사선을 생성하는 단계; 및 (b) 상기 생략 수직 주사선을 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 수직 방향으로 데이터 이동시키는 단계를 포함하는 영상 왜곡 보정 방법이 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 영상의 중심에서의 거리가 멀어질수록 상기 데이터 스킵 간격이 줄어드는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (a) 단계는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭적으로 화소가 생략된 상기 생략 수직 주사선을 생성할 수 있다.

또한, 상기 (b) 단계는 상기 생략 수직 주사선이 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭이 되도록 수직 방향으로 데이터 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 수직 주사선마다의 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 참조표(Look-Up Table)로 저장되어 있을 수 있다.

또한, 상기 영상의 중심을 지나는 중심 수직 주사선을 중심으로 좌우 방향으로 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 대칭이 될 수 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 광원; 상기 광원으로부터 조사되는 빔을 영상제어신호에 따라 변조한 회절광을 생성하고 상기 회절광은 영상의 수직 주사선 중 어느 하나에 상응하는 1차원 광변조기 소자; 상기 1차원 광변조기 소자로부터 입사되는 상기 회절광을 미러제어신호에 따라 촬상면 상에 스캔하여 투사하는 스캐닝 미러(scanning mirror); 및 입력된 한 프레임(frame)의 영상신호 중 상기 각 수직 주사선에 대하여 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 상기 수직 주사선 상의 화소를 소정 간격마다 생략하고 수직 방향으로 데이터 이동시키는 상기 영상제어신호를 생성하고, 상기 수직 주사선의 위치에 상응하여 상기 회절광이 상기 촬상면 상에 투사되도록 하는 상기 미러제어신호를 생성하여 각각 상기 1차원 광변조기 및 상기 스캐너 미러에 출력하는 영상 제어 회로를 포함하는 스캐닝 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 1차원 광변조기 소자는, 상기 영상제어신호에 포함된 상기 수직 주사선의 화소 중 어느 하나의 광강도 정보에 따라 구동전압을 생성하는 구동 집적회로; 및 상기 구동전압에 따라 입사된 상기 빔을 변조하여 상기 회절광을 생성하는 복수개의 리본을 포함한다. 여기서, 상기 리본의 수는 상기 수직 주사선의 화소 수 이상일 수 있다.

또한, 상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선이 상기 영상의 중심에서의 거리가 멀어질수록 상기 데이터 스킵 간격이 줄어들 수 있다.

또한, 상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭적으로 화소가 생략되도록 할 수 있다.

또한, 상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭이 되도록 수직 방향으로 데이터 이동시킬 수 있다.

또한, 상기 영상제어회로는 상기 수직 주사선마다의 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 저장된 참조표(Look-Up Table)를 포함하되, 상기 참조표에 따라 상기 영상제어신호를 생성할 수 있다.

또한, 상기 영상제어신호는 상기 영상의 중심을 지나는 중심 수직 주사선을 중심으로 좌우 방향으로 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 대칭이 되도록 할 수 있다.

이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 방법 및 이를 사용하는 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한 다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

여기서, 본 발명에 사용되는 1차원 광변조기 소자는 다음과 같다.

도 3은 멤스 구조물의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 도 3에 도시된 멤스 구조물에서의 입사광 변조 원리를 나타낸 도면이다. 도 5는 멤스 구조물이 복수개 모인 1차원 광변조기 소자를 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 멤스 구조물은 기판(310), 절연층(320), 희생층(330), 리본 구조물(340) 및 압전체(350)를 포함하는 광변조기로 구성된다.

도 4의 (a) 및 (b)는 도 3에서 C 부분을 확대하여 나타낸 단면도이다. 빛의 파장이 λ인 경우 광변조기가 변형되지 않은 상태에서(어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서) 상부 반사층(340a)이 형성된 리본 구조물(340)과 하부 반사층(320a)이 형성된 절연층(320) 간의 간격은 λ/2와 같다. 따라서 리본 구조물(340)과 절연층(320)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ와 같아서 빛은 보강 간섭을 한다(도 4의 (a) 참조).

또한, 적정 전압이 압전체(350)에 인가될 때, 리본 구조물(340)이 압전체(350)에서 발생한 압력에 의해 절연층(320) 쪽으로 이동하거나 또는 그 반대 방향으로 이동하게 된다. 이때 리본 구조물(340)과 하부 반사층이 형성된 절연층(320) 간의 간격은 λ/4 또는 3λ/4와 같게 된다. 따라서 리본 구조물(340)과 절연층 (320)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ/2와 같아서 빛은 상쇄 간섭을 한다(도 4의 (b) 참조).

이러한 간섭의 결과를 이용하여, 광변조기는 입사광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다. 여기서 희생층(330)의 일부가 식각되지 않고 리본 구조물(340)을 지지하는데 사용된다.

여기서, 리본 구조물(340) 및 하부 반사층(320a)이 형성된 절연층(320)이 입사되는 빛을 반사시켜 회절광을 생성하는 마이크로 미러가 된다.

도 3에 도시된 멤스 구조물은 하나의 화소(pixel)를 담당하여 그레이 스케일(gray scale) 즉, 광강도를 조절한다.

도 5를 참조하면, 하나의 화소를 담당하는 도 3에 도시된 멤스 구조물(300-1, 300-2, …, 300-m)이 복수 개 모여서 1차원 영상인 하나의 라인(화면을 구성하는 수평 주사선 또는 수직 주사선) 즉, 복수 개의 화소를 담당하는 광변조기 소자(130)를 형성한다. 광변조기 소자(130)는 멤스 구조물(300-1, 300-2, …, 300-n)이 병렬로 복수 개 모여서 간섭 원리에 의해 일정한 입사광에 대하여 다양한 신호 크기를 가지는 회절광을 생성하게 되고, 신호를 빛에 실을 수 있는 장치로써, 상술한 바와 같이 1차원 영상 화소를 담당하는 장치를 통칭한다.

이하 광변조기 소자(130)는 m(m은 자연수)개의 화소로 구성된 1차원 수직 주사선을 담당하는 것으로 설명하지만, 1차원 수평 주사선을 담당할 수도 있음은 물론이다.

본 발명에서의 스캐닝 디스플레이 장치는 프로젝션(projection) 장치를 포함한다. 본 발명에서의 스캐닝 디스플레이 장치는 도 1에 도시된 스캐닝 디스플레이 장치의 일반적인 구성을 따른다. 조명 광학계(120), 릴레이 광학계(140) 및 투사 광학계(160)는 스캐닝 디스플레이 장치 또는 프로젝션 장치에서 일반적인 구성요소로 상세한 설명은 생략한다.

광원(110)은 촬상면(170)에 영상이 투사될 수 있도록 빛을 조사한다. 광원(110)은 백색광을 조사할 수도 있고, 빛의 삼원색인 적색광, 녹색광 또는 청색광 중의 어느 하나를 조사할 수도 있다. 바람직하게는 광운(110)은 레이저광이다. 백색광을 조사하는 경우에는 색분리부(미도시)를 두어 백색광을 소정 조건에 따라 적색광, 녹색광 및 청색광으로 분리할 수 있다.

조명 광학계(120)는 광원(110)에서 투사되는 빛의 방향을 소정의 각도로 반사시켜 1차원 광변조기 소자(130)에 빛이 집중되도록 한다. 색분리부(미도시)에 의해 색분리가 이루어진 경우에는 상기 빛이 집중되도록 하는 기능이 추가될 수 있다.

1차원 광변조기 소자(130)는 조명 광학계(120)를 통해서 조사되는 빛을 영상 제어 회로(180)로부터 수신한 영상제어신호에 따라 변조하여 회절광을 생성한다. 1차원 광변조기 소자(130)는 상술한 바와 같이 촬상될 영상의 수직 주사선 중 어느 하나에 상응하여 광강도를 제어한다.

1차원 광변조기 소자(130)는 영상제어신호에 포함된 수직 주사선의 광강도 정보에 따라 각 화소에 대한 구동전압을 생성하는 구동 집적회로 및 구동 집적회로 에서 생성된 구동전압에 따라 도 4에 도시된 바와 같이 빛의 간섭 또는 회절 원리를 이용하여 광강도가 변조된 회절광을 생성하는 복수개의 리본으로 구성된다. 여기서, 리본이라 함은 도 3에 도시된 멤스 구조물을 의미한다.

복수개의 리본은 수직 주사선을 구성하는 화소의 수와 동일하거나 그 이상인 것이 바람직하다. 변조된 회절광은 추후 촬상면(170)에 투사될 수직 주사선의 영상정보(즉, 광강도 정보)가 반영된 빛이다.

릴레이 광학계(140)는 1차원 광변조기 소자(130)에서 생성된 회절광을 스캐닝 미러(150)에 전달되도록 해준다. 하나 이상의 렌즈가 포함될 수 있으며, 필요에 따라 배율을 조절하여 1차원 광변조기 소자(130)의 크기와 스캐닝 미러(150)의 크기에 맞도록 하여 회절광을 전달한다.

스캐닝 미러(scanning mirror)(150)는 릴레이 광학계(140)를 거쳐 입사되는 회절광을 소정 각도로 반사시켜 촬상면(170)에 투사한다. 이때 소정 각도는 영상 제어 회로(180)로부터 수신되는 미러제어신호에 의해 정해진다. 미러제어신호는 영상제어신호와 동기하여 영상제어신호에 상응하는 촬상면(170) 상의 수직 주사선 위치에 회절광이 투사될 수 있는 각도로 스캐닝 미러(150)를 회전시킨다.

스캐닝 미러(150)는 갈바노 미러(galvano mirror) 또는 폴리곤 미러(polygon mirror)일 수 있다. 갈바노 미러는 사각형 판자 형태를 가지고 있으며, 일면에 미러가 부착되어 있다. 축을 중심으로 소정 각도 범위 내에서 좌우로 회전을 하며, 본 발명에서는 좌 또는 우 중 어느 한방향 또는 좌우 양방향으로 회전할 때에 입사되는 빛의 반사각을 변화시켜 촬상면(170)에 영상을 투사한다. 폴리곤 미 러는 다각 기둥 형태를 가지고 있으며, 다각 기둥의 옆면에 미러가 부착되어 있다. 축을 중심으로 일방향으로 회전하며 각 옆면에 부착된 미러가 회전에 의해 입사되는 빛의 반사각을 변화시켜 촬상면(170)에 영상을 투사한다.

투사 광학계(160)는 스캐닝 미러(150)에 의해 반사된 회절광이 촬상면(170) 상에 투사되도록 한다. 프로젝션 렌즈(projection lens)(미도시)를 포함하며, 고정밀 프로젝션 렌즈의 경우에는 촬상면(170)의 중심에서 회절광이 투사되는 위치까지의 거리에 상관없이 도 2의 (a)에 도시된 바와 같은 가장자리의 왜곡이 발생하지 않는다.

하지만, 일반적인 프로젝션 렌즈를 사용하는 경우에는 도 2의 (a)와 같은 왜곡이 발생하게 되며, 본 발명에서는 일반적인 프로젝션 렌즈를 사용한 경우에도 디지털 영상 처리 기법을 통해 왜곡을 보정하여 도 2의 (b)와 같은 영상을 얻고자 한다.

영상 제어 회로(180)는 하나의 프레임(frame)에 해당하는 영상신호를 입력받고, 영상신호에 상응하는 영상제어신호를 생성하여 1차원 광변조기 소자(130)를 제어하고, 미러제어신호를 생성하여 스캐닝 미러(150)를 제어한다.

영상신호는 복수의 수직 주사선으로 나뉘어지며, 상기 각 수직 주사선 별로 추후 도 6 내지 도 12를 참고하여 설명할 영상 왜곡 보정 방법에 따라 새로이 생성된 영상정보를 영상제어신호로 변환하여 1차원 광변조기 소자(130)에 출력한다. 1차원 광변조기 소자(130)에 출력한 영상제어신호에 상응하는 수직 주사선이 촬상면(170) 상에서 제대로 투사되도록 스캐닝 미러(150)의 회전 각도를 조절하는 미러제 어신호 역시 동기하여 출력한다.

도 6은 본 발명에 따른 영상 왜곡 보정 방법을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 각 수직 주사선 별로 데이터 이동값 및 데이터 스킵 간격을 나타낸 도면이며, 도 8 내지 도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 왜곡 보정 방법을 각 수직 주사선 별로 구체적으로 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)를 참조하면, 영상 처리가 없는 경우 촬상면(170)에 투사되는 영상(520)을 나타낸다. 촬상면(170)에 이상적으로 투사되는 경우의 영상(510)과 비교할 때 중심부분에서는 왜곡이 적으나, 가장자리로 갈수록 왜곡이 심해진다.

영상의 중심(519)을 지나는 수직 주사선을 중심 수직 주사선(517)이라 하고, 영상의 중심(519)을 지나는 수평 주사선을 중심 수평 주사선(515)이라 한다.

수직 주사선에 대하여 영상의 중심(519) 또는 중심 수직 주사선(517)으로부터 가장자리로 감에 따라 일정 개수의 화소를 데이터 스킵 간격에 따라 생략한다.

투사 광학계(160)를 거침에 따라 중심 수직 주사선(517)에 가까운 화소들은 정상적인 크기를 가지고 있으며, 중심 수직 주사선(517)에서 멀고 가장자리에 가까운 화소들은 상대적으로 크기가 크다. 따라서, 가장자리의 화소들 중 일정 개수를 생략하게 되면 중심 수직 주사선(517) 근처에 투사되는 수직 주사선의 투사 영상과 가장자리 근처에 투사되는 수직 주사선의 투사 영상이 수직 방향으로 길이가 비슷하게 된다.

따라서, 영상의 중심(519) 또는 중심 수직 주사선(517)에 가까우면 데이터 스킵 간격이 커지고 생략되는 화소의 수가 줄어들며, 영상의 중심(519) 또는 중심 수직 주사선(517)에 멀어져서 가장자리에 가까우면 데이터 스킵 간격이 작아지고 생략되는 화소의 수가 늘어나는 것이 바람직하다.

생략된 화소를 제외한 나머지 화소들을 최상단의 수평 주사선에 맞추어 정렬하고, 이를 생략 수직 주사선이라고 한다. 생략 수직 주사선들에 의해 도 6의 (b)에 도시된 것과 같은 영상(530)이 생성된다.

이후 도 6의 (b)에 도시된 것과 같은 수직 주사선의 영상 정보에 대하여 수직 방향으로 각 수직 주사선 별로 데이터 이동값에 따라 데이터 이동(data shift)을 하여 도 6의 (c)에 도시된 것과 같이 수직 방향의 왜곡이 보정되도록 한다.

도 6의 (d)는 도 6의 (c)에서 D 부분을 확대한 도면으로, 수직 주사선인 V[1], V[2], …, V[n]에 대하여 V[1] 내지 V[5]를 구성하는 각 화소 중에서 어느 하나(본 예에서는 수직방향으로 4번째 화소들)가 생략되고 아래 방향으로 데이터 이동되어 참조번호 610에서처럼 영상 정보를 표현하지 못하고 빈 화소로 남게 된다. V[6]에서부터는 생략되는 화소가 없어 V[1] 내지 V[5]에서 생략된 4번째 화소들 대신에 참조번호 600에서부터 새로운 수평 주사선이 생겨난 것처럼 표시된다.

이하에서는 하나의 영상 프레임(frame)을 형성하는 수직 주사선의 개수를 n(n은 자연수)라 하고, 각 수직 주사선마다 m(m은 자연수)개의 화소를 가지고 있다고 가정한다. 첫번째 수직 주사선을 V[1], 두번째 수직 주사선을 V[2], n번째 수직 주사선을 V[n]이라고 한다. 이때 영상의 중심을 지나는 중심 수직 주사선은 V[n/2] 가 된다. 그리고 각 수직 주사선마다의 데이터 이동값(data shift)을 DS, 데이터 스킵 간격(date skip period)을 DP라고 한다.

중심 수직 주사선 V[n/2]의 각 화소들과 비교할 때 좌우 양쪽 가장자리의 수직 주사선인 V[1] 또는 V[n]의 화소들은 촬상면(170)에 투사될 때 각 화소의 투사 영상의 크기가 상대적으로 크다.

도 7을 참조하면, 영상 왜곡 보정에 있어서, 중심 수직 주사선 V[n/2]을 기준으로 하면, 중심 수직 주사선 V[n/2]에서의 데이터 이동값 DS[n/2]은 0이고 데이터 스킵 간격 DP[n/2]은 중심 수직 주사선 V[n/2]의 화소 수인 m이상이다. 즉, 중심 수직 주사선 V[n/2]에서는 생략되는 화소가 없는 것이 바람직하다.

중심 수직 주사선 V[n/2]에서 소정 거리 떨어진 k번째 수직 주사선 V[k]는 데이터 이동값 DS[k]는 1이 되고 데이터 스킵 간격 DP[k]는 m/2이다. 여기서, k는 1 이상 n/2 미만이거나 n/2 초과 n 이하이다.

이후 중심 수직 주사선 V[n/2]에서의 거리가 k번째 수직 주사선 V[k]보다 큰 첫번째 수직 주사선 V[1] 내지 (k-1)번째 수직 주사선 V[k-1]은 화면 왜곡 정도에 따라 각 수직 주사선 별로 중심 수직 주사선 V[n/2]에서의 거리에 상응하는 데이터 이동값 DS 및 데이터 스킵 간격 DP를 가진다.

중심 수직 주사선 V[n/2]을 중심으로 좌우 대칭인 것이 바람직하며, 따라서 첫번째 수직 주사선 V[1]과 n번째 수직 주사선 V[n]은 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격이 동일하다(즉, DS[1] = DS[n], DP[1] = DP[n]).

도 8 내지 도10을 참조하면, 실제로 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격을 이용하여 화소를 생략하는 방법 및 화소를 정렬하는 방법이 나타나 있다.

도 8에서, 첫번째 수직 주사선 V[1]은 P[1] 내지 P[m] 즉, m개의 화소들로 구성되어 있다. 첫번째 수직 주사선 V[1]의 경우 가장자리에 위치하고 있으므로, 투사 광학계(160)를 통과하여 촬상면(170)에 투사될 때 화소의 크기가 상대적으로 커지는 왜곡이 발생한다. 따라서, 일정 간격마다 화소를 생략함으로써 사용자의 실제 눈에 보이는 영상에서는 가장자리와 중심 부근이 동일한 수직 방향의 길이를 가지도록 한다.

일예로 첫번째 수직 주사선 V[1]은 17 화소의 데이터 스킵 간격 DP[1]을 가진다. 즉, 첫번째 화소인 P[1]부터 시작하여 17 화소 이후의 화소인 P[18]을 생략한다. 그리고 다시 데이터 스킵을 하여 17 화소 이후의 화소인 P[36]을 생략한다. 이를 반복적으로 마지막 화소 P[m]까지 수행한다.

두번째 수직 주사선 V[2]는 18 화소의 데이터 스킵 간격 DP[2]를 가진다. 즉, 첫번째 화소인 P[1]부터 시작하여 18 화소 이후의 화소인 P[19]을 생략한다. 그리고 다시 데이터 스킵을 하여 18 화소 이후의 화소인 P[38]을 생략한다. 이를 반복적으로 마지막 화소 P[m]까지 수행한다.

가장자리에 가까울수록 데이터 스킵 간격 DP는 작아지며, 이로 인해 생략되는 화소의 개수는 증가한다.

중심 수직 주사선인 V[n/2]에서는 데이터 스킵 간격 DP[n/2]는 수직 주사선을 구성하는 전체 화소 수인 m 이상이 되어 생략되는 화소가 없는 것이 바람직하 다.

이후 타 가장자리인 n번째 수직 주사선 V[n]은 첫번째 수직 주사선 V[1]과 동일한 데이터 스킵 간격인 17 화소의 데이터 스킵 간격 DP[n]을 가진다. 즉, 중심 수직 주사선 V[n/2]을 중심으로 좌우 대칭적으로 생략되는 화소의 위치와 수가 동일하게 된다.

도 9를 참조하면, 상술한 바와 같이 각 수직 주사선 별로 일정 개수의 화소를 생략한 이후에 생략된 화소들을 제외한 나머지 화소들을 각 수직 주사선의 첫번째 화소 P[1]을 기준으로 정렬시킨 생략 수직 주사선을 생성한다. 중심 수직 주사선 V[n/2]는 생략된 화소가 없어 생략 수직 주사선이 중심 수직 주사선 V[n/2]와 동일하며, 중심에서 멀어질수록 생략된 화소가 많은 형태가 되어 생략 수직 주사선의 화소 수가 줄어들고 영상 정보의 아래 부분이 포물선 형태를 가지게 된다. 도 9의 영상 정보가 투사 광학계(160)를 통해 촬상면(170)에 투사되면 도 6의 (b)에서 참조번호 530과 같은 영상이 표시된다.

도 10을 참조하면, 도 9에서의 영상 정보에 대하여 데이터 이동을 한다. 각 수직 주사선 별로 데이터 이동값 DS는 차이가 있다. 바람직하게는 데이터 이동값은 DS는 중심 수평 주사선(515)에 대해서 투사되는 영상이 수직 방향으로 대칭이 되도록 한다. 즉, 데이터 이동값 DS는 각 수직 주사선 별로 생략된 화소 개수의 1/2이다.

k번째 수직 주사선 V[k]의 데이터 이동값 DS[k]와 데이터 스킵 간격 DP[k]와의 관계는 수학식 1과 같다.

<수학식 1>

도 9에서의 1번째 수직 주사선 V[1]의 생략된 화소는 8개이므로, 도 10에서의 데이터 이동값 DS[1]은 4가 되고, 2번째 수직 주사선 V[2]의 생략된 화소는 6개이므로, 데이터 이동값 DS[2]는 3이 되고, 3번째 수직 주사선 V[3]의 생략된 화소는 4개이므로, 데이터 이동값 DS[3]은 2가 되고, 4번째 수직 주사선 V[4]의 생략된 화소는 2개이므로, 데이터 이동값 DS[4]는 1이 된다. 이는 일 예시일 뿐이고 다양한 값이 가능함은 물론이다. 데이터 이동값에 따라 각 수직 주사선의 각 화소들의 영상 정보를 데이터 이동시킨 후 투사 광학계(160)을 통해 촬상면(170)에 투사하면 도 6의 (c)에 도시된 것과 같이 왜곡이 보정된 영상이 표시된다.

여기서, 보정된 영상 정보에 따른 영상제어신호가 1차원 광변조기 소자(130)에 출력되며, 1차원 광변조기 소자(130)을 구성하는 복수개의 리본 중에서 첫번째 화소부터 데이터 이동값만큼의 화소 및 m번째 화소부터 데이터 이동값만큼의 화소를 담당하는 리본은 동작을 하지 않게 된다.

도 11은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 영상 정보의 생략 방법이다. 도 11을 참조하면, 도 8에서와는 달리 각 수직 주사선 별로 데이터 스킵 간격 DP에 따른 화소 생략을 함에 있어서 첫번째 화소인 P[1]에서 시작하는 것이 아니라 중심 화소인 p[m/2]에서 시작하여 상하 양방향으로 진행한다. 이로 인해 중심 화소를 기준으로 수직 방향으로 동일한 거리에 있는 화소가 생략됨으로 인해 추후 화면 정렬시 좀더 왜곡에 따른 영향을 적게 받는 영상 정보를 얻을 수 있다.

도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 영상 제어 회로(180)에 저장되는 참조표이다. 각 수직 주사선에 대하여 데이터 이동값 DS 및 데이터 스킵 간격 DP를 참조표(Look-up table)로 작성하여 영상 제어 회로(180)가 저장하고 있다. 그리고 각 수직 주사선을 출력할 때마다 참조표에서 해당 수직 주사선의 데이터 이동값 및 데이터 스킵 간격을 읽고 그에 따라 영상 정보를 처리하여 별도의 타 연산 프로세서 없이도 단순하고 빠르게 영상 왜곡 보정이 가능해진다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 왜곡 보정 방법 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치는 디지털 영상 처리 기법을 이용하여 도 2의 (b)에 도시된 것(230)과 같이 투사 영상의 수직 방향의 왜곡을 줄일 수 있다.

또한, 각 수직 주사선 별로 각각의 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 정함으로써 투사 영상의 수직 방향의 왜곡을 줄일 수 있다.

또한, 각 수직 주사선 별로 각각의 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 참조표(Look-up Table)로 프로세서에서 저장하고 있다가 각 수직 주사선 출력시 참조표에서 해당 수직 주사선에 해당하는 데이터 이동값과 데이터 스킵 간격값을 읽 어 처리함으로써 별도의 연산 프로세서 없이 단순하고 빠르게 영상 왜곡을 보정한다.

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 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

1. 복수의 수직 주사선으로 형성되는 영상의 왜곡 현상을 보정하는 방법에 있어서,

   (a) 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 상기 수직 주사선 상의 화소를 데이터 스킵 간격마다 생략한 생략 수직 주사선을 생성하는 단계; 및

   (b) 상기 생략 수직 주사선을 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 수직 방향으로 데이터 이동시키는 단계

   를 포함하는 영상 왜곡 보정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 영상의 중심에서의 거리가 멀어질수록 상기 데이터 스킵 간격이 줄어드는 것을 특징으로 하는 영상 왜곡 보정 방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (a) 단계는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭적으로 화소가 생략된 상기 생략 수직 주사선을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 왜곡 보정 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (b) 단계는 상기 생략 수직 주사선이 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭이 되도록 수직 방향으로 데이터 이동시키는 것을 특징으로 하는 영상 왜곡 보정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 수직 주사선마다의 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 참조표(Look-Up Table)로 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 왜곡 보정 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 영상의 중심을 지나는 중심 수직 주사선을 중심으로 좌우 방향으로 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 대칭이 되는 것을 특징으로 하는 영상 왜곡 보정 방법.
7. 광원;

   상기 광원으로부터 조사되는 빔을 영상제어신호에 따라 변조한 회절광을 생성하고 상기 회절광은 영상의 수직 주사선 중 어느 하나에 상응하는 1차원 광변조기 소자;

   상기 1차원 광변조기 소자로부터 입사되는 상기 회절광을 미러제어신호에 따라 촬상면 상에 스캔하여 투사하는 스캐닝 미러(scanning mirror); 및

   입력된 한 프레임(frame)의 영상신호 중 상기 각 수직 주사선에 대하여 상기 영상의 중심에서의 거리에 따라 상기 수직 주사선 상의 화소를 소정 간격마다 생략하고 수직 방향으로 데이터 이동시키는 상기 영상제어신호를 생성하고, 상기 수직 주사선의 위치에 상응하여 상기 회절광이 상기 촬상면 상에 투사되도록 하는 상기 미러제어신호를 생성하여 각각 상기 1차원 광변조기 및 상기 스캐너 미러에 출력하는 영상 제어 회로

   를 포함하는 스캐닝 디스플레이 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 1차원 광변조기 소자는,

   상기 영상제어신호에 포함된 상기 수직 주사선의 화소 중 어느 하나의 광강도 정보에 따라 구동전압을 생성하는 구동 집적회로; 및

   상기 구동전압에 따라 입사된 상기 빔을 변조하여 상기 회절광을 생성하는 복수개의 리본을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
9. 제8항에 있어서,

   상기 리본의 수는 상기 수직 주사선의 화소 수 이상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
10. 제7항에 있어서,

    상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선이 상기 영상의 중심에서의 거리가 멀어질수록 상기 데이터 스킵 간격이 줄어드는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
11. 제7항에 있어서,

    상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으로 대칭적으로 화소가 생략되도록 하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
12. 제7항에 있어서,

    상기 영상제어신호는 상기 수직 주사선의 중심 화소에 대하여 상하 방향으 로 대칭이 되도록 수직 방향으로 데이터 이동시키는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
13. 제7항에 있어서,

    상기 영상제어회로는 상기 수직 주사선마다의 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 저장된 참조표(Look-Up Table)를 포함하되,

    상기 참조표에 따라 상기 영상제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
14. 제7항에 있어서,

    상기 영상제어신호는 상기 영상의 중심을 지나는 중심 수직 주사선을 중심으로 좌우 방향으로 상기 데이터 스킵 간격 및 상기 데이터 이동값이 대칭이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.

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