KR20080094845A - 프로젝션 시스템을 동작시키는 방법 및 프로젝션 디바이스 - Google Patents

프로젝션 시스템을 동작시키는 방법 및 프로젝션 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR20080094845A
KR20080094845A KR1020087022977A KR20087022977A KR20080094845A KR 20080094845 A KR20080094845 A KR 20080094845A KR 1020087022977 A KR1020087022977 A KR 1020087022977A KR 20087022977 A KR20087022977 A KR 20087022977A KR 20080094845 A KR20080094845 A KR 20080094845A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
array
light sources
time
modulation
Prior art date
Application number
KR1020087022977A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101333030B1 (ko
Inventor
카스텐 데페
홀거 모엔츠
Original Assignee
코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이. filed Critical 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Publication of KR20080094845A publication Critical patent/KR20080094845A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101333030B1 publication Critical patent/KR101333030B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background
    • G09G3/002—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background to project the image of a two-dimensional display, such as an array of light emitting or modulating elements or a CRT
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G09G3/2011—Display of intermediate tones by amplitude modulation
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2310/00—Command of the display device
    • G09G2310/02—Addressing, scanning or driving the display screen or processing steps related thereto
    • G09G2310/0235—Field-sequential colour display
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/2007—Display of intermediate tones
    • G09G3/2014—Display of intermediate tones by modulation of the duration of a single pulse during which the logic level remains constant

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)

Abstract

본 발명은 서로 다른 컬러(13, 14, 15)의 여러 개의 고체 상태의 광원들(2, 3, 4)과, 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 공간 광 변조기(1)를 포함하는 프로젝션 시스템을 동작시키는 방법에 관한 것이다. 이 어레이는 여러 조명 기간 동안 상기 광원들(2, 3, 4) 중 적어도 하나에 의해 조명되며, 이 빛이 시·공간적으로 변조되어 이미지를 스크린상으로 투사하도록 어드레스된다. 본 방법에서, 상기 광원들(2, 3, 4)은 이 어레이의 조명 기간 동안 진폭(15) 및/또는 시간(18)으로 변조되는 빛을 방출하도록 제어된다. 본 방법으로, 프로젝션 시스템의 증가된 계조 분해능이 달성될 수 있다.
공간 광 변조기, 프로젝션 시스템, 프로젝션 디바이스, 광원

Description

프로젝션 시스템을 동작시키는 방법 및 프로젝션 디바이스{METHOD OF COLOUR IMAGE PROJECTION USING SPATIAL LIGHT MODULATION AND LIGHT SOURCE MODULATION}
본 발명은, 서로 다른 컬러의 여러 개의 고체 상태의 광원 및 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 공간 광 변조기를 포함하는 프로젝션 시스템(projection system)을 동작시키는 방법에 관한 것이며, 이 어레이는 여러 조명 기간동안 광원들 중 적어도 하나에 의해 조명되며, 광이 시·공간적으로 변조되어(timely in spatially) 스크린상으로 이미지를 투사하도록 어드레스된다. 본 발명은 또한 본 방법에 따라 동작되는 프로젝션 디바이스에 관한 것이다.
공간 광 변조기가 있는 프로젝션 시스템이 디스플레이 시스템의 근간(basis)으로서 자주 사용된다. 공간 광 변조기의 예로는, 액정 표시 장치(liquid crystal display;LCD), DMD(digital micro mirror device), 및 AMA(actuated mirror arrays)가 있다. 하나 또는 여러 광원은 이들 디바이스의 스위치가능한 각 엘리먼트의 어레이를 조명한다. 이 어레이는, 빛이 이미지로 변조되어 스크린상으로 투사되도록 어드레스된다.
공간 광 변조기들의 일부 종류는 디지털 방식으로 기능하는데, 개별적인 스위치가능한 엘리먼트 각각은 ON 또는 OFF 이며, ON 상태에서 엘리먼트는 빛을 스크 린에 전달한다. 이러한 유형의 변조기는 통상적으로 펄스 폭 변조(pulse width modulation;PWM)를 사용한다. 펄스 폭 변조에서는, 이미지의 각 픽셀의 세기에 하나의 디지털 값이 할당되는데, 이 값은 어레이의 엘리먼트를 그 값과 같은 시간 동안 ON 상태에 있는 픽셀에 대응시킴으로써 획득된다. 그러므로, 디바이스의 각각의 스위치가능한 엘리먼트가 엘리먼트로부터의 빛이 디스플레이된 이미지에 도달하게 되는 상태에 있는 시간을 조절함으로써, 계조(greyscale) 이미지를 제어하는 것이 가능하다. 사람 눈의 통합적인 응답(integrating response)으로 인해, 관찰자는 엘리먼트로부터 해당 계조 이미지를 인지할(perceive) 것이다.
공지된 3-패널 LCD 시스템 이외에도, 1-패널 DLP(Digital Light Processing) 시스템 또한 실현된다. 이러한 1-패널 시스템의 공지된 실시예들 중 하나에서, 백색 광원의 세 개 이상의 컬러 컴포넌트들은, 회전 컬러 휠(rotating colour wheel)을 이용하여 순차적인 방식으로 공간 광 변조기로 향한다. 컬러가 투과되는 각 조명 기간 동안, 공간 광 변조기는 이미지의 이 컬러 컴포넌트의 일부에 따라 제어된다.
백색 광원과 컬러 휠을 사용하는 대신, 서로 다른 컬러의 LED 광원들을 사용하는 것 또한 공지되어 있다. 이 LED 광원들은, 컬러 휠을 사용할 때와 유사한 순차적인 컬러 조명을 만들기 위해 순차적으로 동작된다. EP 1 489 854 A2의 예로 알려진 이러한 기법은, 빛이 동작 동안 차단되지 않기 때문에 컬러 휠이 있는 해결책에 비교하여 훨씬 더 효율적이다.
이러한 프로젝션 시스템의 일반적인 결점은 달성될 수 있는 계조 분해 능(greyscale resolution)이 작다는 것이다. 이것은, 공간 광 변조기에 있는 스위치가능한 엘리먼트들 어레이의 스위칭 시간이 제한되어 있기 때문이다. 차세대 DLP 시스템은 대략 10㎲의 스위칭 시간을 달성한다. 이 값에 기초하여, 밝기에서의 디지털 해상도가 산출될 수 있다. 60㎑의 이미지 주파수에서, 세 개의 기본 컬러의 투사는 550 스텝(step)으로 분할될 수 있어, 계조 분해능이 9비트가 되게 된다. 사람 눈의 비선형 거동으로 인해, 특히, 다른 효과로 인해 발생되는 추가의 손실이 일어날 수 있기 때문에, 이 해상도는 충분하지 않다.
본 발명의 목적은, 개선된 계조 분해능을 갖는 이미지의 투사를 가능하게 하는 프로젝션 시스템과 대응하는 프로젝션 디바이스를 동작시키는 방법을 제공하는 것이다.
본 목적은, 본원의 청구항 제1항 내지 제10항에 따른 방법과 디바이스로 달성된다. 본 방법과 디바이스의 이로운 실시예는 종속항들의 내용이거나 또는 후속되는 부분인 설명 및 예에서 설명된다.
프로젝션 시스템을 동작시키는 제안된 방법에서, 적어도 하나의 공간 광 변조기의 어레이가 여러 조명 기간 동안 광원들 중 적어도 하나에 의해 조명되며, 빛이 시·공간적으로 변조되어 이미지들을 스크린상으로 투사하도록 어드레스된다. 본 방법은, 광원들이 어레이의 조명 기간들 중 적어도 하나 동안 진폭 및/또는 시간 변조된 광을 방출하도록 제어되는 것을 특징으로 한다. 이것은, 해당 조명 기간 동안 어레이를 조명하는 각 광원이 조명 기간의 시작과 끝에서 스위치 온 및 스위치 오프될 뿐만 아니라, 부가적으로 이 조명 기간 동안 진폭 및/또는 시간이 활발하게(actively) 변조된다는 것을 의미한다. 진폭은, 0보다 큰 적어도 두 개의 서로 다른 진폭 값들 사이에서 진폭 변화를 달성하도록 변조된다. 대안의 또는 추가의 시간 변조로, 스위치가능한 엘리먼트들의 가장 짧은 스위칭 상태보다 더 짧은 펄스 폭을 갖는 적어도 하나의 광 펄스가 생성되며, 광은 스크린상으로 향한다(ON 상태). 가장 짧은 스위칭 상태는 어레이의 어드레싱에 죄우되며, 스위치가능한 엘리먼트들의 스위칭 시간에 의해 제한된다. 진폭 및/또는 시간 변조는, 통상적으로 모든 조명 기간 동안 수행된다. 그럼에도 불구하고, 감소된 양의 빛이 해당 투사 기간 동안 계조 분해능에 기여하는 조명 기간들 동안에만 이 변조를 수행하는 것 또한 가능하다.
본 방법은, 예를 들면, 세 개의 공간 광 변조기 각각이 서로 다른 컬러의 광원에 의해 조명되는 3-패널 시스템과 같은 여러 개의 공간 광 변조기를 갖는 프로젝션 시스템을 동작시키는 데에 사용될 수 있다. 이후 모든 광원들은, 공간 광 변조기 어레이들의 조명 기간 동안 진폭 및/또는 시간이 변조된 광을 방출하도록 제어된다. 제안된 방법은, 또한, 서로 다른 컬러의 여러 개의 고체 상태의 광원들에 의해 순차적인 방식으로 조명되는, 단 하나의 공간 광 변조기만을 갖는 프로젝션 시스템(1-패널 시스템)에서도 사용될 수 있다. 하나의 컬러를 갖는 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 조명하는 각 기간 동안, 해당 광원(컬러 혼합의 경우, 광원들)은 진폭 및/또는 시간이 활발하게 변조된다.
이 추가의 변조는, LED 또는 레이저 다이오드 또는 이러한 엘리먼트들의 어레이와 같은 최근의 고체 상태의 광원들이, 공간 광 변조기의 스위치가능한 엘리먼트들의 스위칭 시간에 비해 아주 짧은 시간에 스위치될 수 있기 때문에 가능하다. 펄스된 동작 시, 광원을 구동시키기 위해 정상 전류(normal current)보다 큰 전류가 사용될 수 있다. 스위칭 시간에서의 제한은 주로 전력에서의 제한에 의해 설정된다. 예를 들면, LED는 1㎲보다 훨씬 작은 스위칭 시간을 갖는다. 동일한 것이 상술된 레이저 다이오드에 적용된다. 그러므로, 고체 상태의 광원의 추가의 변조로 인해, 프로젝션 시스템의 계조 분해능은 공간 광 변조기에 의한 광의 변조에 부가하여, 고체 상태의 광원의 광 방출을 적절하게 제어함으로써 증가될 수 있다.
동작되는 투사 시스템의 서로 다른 컬러의 여러 개의 고체 상태의 광원들은, 적색, 녹색 및 청색 광을 방출하는 적어도 세 개의 고체 상태의 광원들인 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고, 다른 기본 색들의 광원들 및/또는 하나 또는 여러 개의 추가의 백색 광원들을 사용하는 것 또한 가능하다. 광원들의 개수 및 컬러는, 프로젝션 시스템의 개별 적용에 좌우된다. 프로젝션 시스템의 디지털 광 변조기의 예로는, LCD, 특히 강유전성의 LCD 디바이스 및 DMD가 있다.
1-패널 프로젝션 시스템의 동작 동안, 공간 광 변조기는 서로 다른 컬러의 광원들에 의해 순차적인 방식으로 조명된다. 이를 위해, 서로 다른 광원들은 규정된 시간 기간(이것을 본 발명에서는 조명 기간이라 함) 동안 차례로 동작된다. 가시적인 효과를 피하기 위해, 이 순차적인 조명의 반복 레이트는 디스플레이될 이미지의 이미지 주파수보다 더 높아야만 한다. 실제 시스템의 예에서, 시퀀스〉200㎐이며, 예를 들면, 60㎐(4x 시스템)의 이미지 주파수에서는 240㎐이다.
많은 응용에서, 공간 광 변조기의 전체 어레이의 스위치가능한 엘리먼트들은 연속적인 어드레스 기간들 사이에서 동시에 스위치된다. 이 경우, 필요한 정보를 광 변조기의 내장 메모리 내에 기입하기 위해 어느 정도의 시간(충전 시간)이 필요하다. 이 시간은 예를 들면 100㎲ 정도일 수 있고, 광 발생을 위해 없어져버린다. 본 방법에서는, 이 고체 상태의 광원은 에너지를 절약하기 위해 이 어드레싱 기간동안 스위치 오프되는 것이 바람직하다.
제안되는 방법의 하나의 바람직한 실시예에서, 광원은 스위치가능한 엘리먼트들의 적어도 하나의 ON 상태 동안, 진폭, 즉 세기가 감소된 빛을 방출하도록 제어된다. 이 진폭 변조로, 프로젝션 시스템의 계조 분해능은, 이전의 LSB(Least Significant Bit)의 계조 값보다 더 작은 계조 값들을 나타내는 하나 이상의 새로운 비트들을 추가함으로써 개선될 수 있다. 고체 상태의 광원들의 진폭 변조는, 예를 들면 특히 LED의 경우에서 이 광원들의 작동 전류를 제어함으로써 달성될 수 있다.
스위치가능한 엘리먼트의 적어도 하나의 ON 상태 동안 시간 변조를 이용하는 다른 이로운 실시예에서, 광원들은 이 스위칭 상태보다 지속기간이 더 짧은 광 펄스를 방출하도록 제어된다. 이들 광 펄스들의 펄스 폭을 달리함으로써, ON 상태 동안 스크린으로 향하는 빛의 양은 프로젝션 시스템의 계조 분해능을 향상시키기 위해 제어될 수 있다.
고체 상태의 광원들을 사용하기 때문에, 하나의 컬러를 지니는 공간 광 변조기를 조명하는 시간, 즉, 조명 기간은 또한 필요한 빛의 양과 계조 분해능에 따라 조정될 수 있다. 게다가, 단일의 컬러 각각에 대해, 조명 기간의 지속 기간을 제어함으로써, 최대 값으로의 동적 적응(최적 전력 사용, 콘트라스트 향상)이 달성될 수 있다. 1-패널 시스템에서는, (예를 들면, 적색, 녹색 및 청색의) 모든 광원들로 이들 조명 기간 동안 공간 광 변조기들을 동시에 조명함으로써, 이미지의 채도율(saturation rate)에 따라 백색의 조명 기간을 생성하는 것 또한 가능하다. 동일한 방식으로, 여러 광원의 동시 조명에 의한 이미지의 채도율에 따라 혼합 컬러가 생성될 수 있다. 이 방법으로, 소위 투사된 이미지에서의 색 분리 아티팩트(color breakup artifact)의 감소가 달성될 수 있다.
스위치가능한 엘리먼트들의 가장 짧은 스위칭 상태보다 더 짧은 지속 기간을 갖는 광 펄스들을 방출시키기 위해 광원들을 시간 변조시킬 때, 스위치가능한 엘리먼트들 중 몇몇은 어레이의 연속적인 어드레싱 기간들 사이에서 서로 다른 시간에(즉, 동시가 아님) 스위치되는 것이 바람직하다. 이 경우, 스위칭 시간은, 최종적인 스위칭 상태가 여전히 광 펄스와 시간적으로 동시에 일어나도록 제어되어야만 한다. 이러한 기법으로, 어레이의 스위칭은 어드레싱 기간 전체에 걸쳐 분산되어, 어레이를 형성하는 칩의 전류 수요(demand)에서의 피크를 감소시킨다.
본 방법으로, 프로젝션 시스템은 더 높은 품질의 이미지를 생성하도록 동작된다. 어두운 동안 빛의 손실의 감소는, 더 높은 이미지 밝기를 가능하게 한다. 빛의 양의 조정은 계조 및 컬러 스케일을 개선시켜, 통틀어 덜 성가신(less annoying) 아티팩트를 생성한다.
해당 프로젝션 디바이스는 서로 다른 컬러의 여러 개의 고체 상태의 광원, 제어 유닛 및 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 공간 광 변조기를 포함하며, 이 제어 유닛은 제안된 방법에 따라, 프로젝션 디바이스, 즉 광원들과 공간 광 변조기(들)를 동작시키도록 설계된다.
본 명세서 및 청구항에서, 단어 "포함하는(comprising)"이 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하는 것이 아닐 뿐만 아니라, "a" 또는 "an"이 복수를 배제하는 것도 아니다. 또한, 청구항에서의 임의의 참조 부호는 이들 청구항의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이하의 예시적인 실시예는 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하지 않고 첨부하는 도면을 참조하여 제안된 방법의 예를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따라 동작될 수 있는 프로젝션 시스템의 일례.
도 2는 서로 다른 컬러의 빛을 지니는 공간 광 변조기의 순차적인 조명의 일례.
도 3은 본 발명에 따라 광원을 제어함으로써 진폭을 변조하는 일례.
도 4는 본 발명의 방법에 따라 광원을 제어함으로써 시간을 변조하는 일례
도 5는 스위칭가능한 엘리먼트의 분산된 스위칭이 있는 본 방법의 일례.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 디지털 광 변조기
2 : 적색 LED 어레이
3 : 녹색 LED 어레이
4 : 청색 LED 어레이
5 : 이색성 컬러 결합기
6 : 프로넬 대물 렌즈
7 : 와이어-그리드 PBS
8 : 렌즈계
11 : 어드레싱 시간
12 : 적색 광
13 : 녹색 광
14 : 청색 광
15 : 서로 다른 진폭의 광 펄스들
16 : 어드레싱 시간
17 : 스위치가능한 엘리먼트의 스위칭 상태(ON)
18 : 서로 다른 펄스 폭을 갖는 광 펄스들
도 1은 본 방법에 따라 동작될 수 있는 프로젝션 시스템의 일례를 도시한다. 프로젝션 시스템은 제어 유닛(미도시), 디지털 광 변조기(1) 및, 적색(어레이 2), 녹색(어레이 3) 및 청색(어레이 4)의 세 개의 LED 어레이를 포함한다. 세 개의 LED 어레이의 빛은, 이색성 컬러 결합기(dichroic colour combiner)(5)와 프로넬 대물 렌즈(Fresnel field lens)(6)를 관통하여 디지털 광 변조기(1)의 스위칭가능한 엘리먼트의 어레이로 향한다. 이 광학계는, 디지털 광 변조기(1)로부터 반사되 는 변조된 빛을 스크린으로 향하게 하는, 와이어-그리드 PBS(wire-grid Polarising Beam Splitter)(7)와 렌즈계(8)를 더 포함한다.
고체 상태의 광원(본 예에서는 LED 어레이(2, 3, 4))의 빛은, 순차적인 방식으로 디지털 광 변조기(1)로 향한다. 디지털 광 변조기(1)의 스위치가능한 엘리먼트는, 세 컬러들 중 하나로 조명하는 매 조명 기간 동안 펄스 폭 변조에 의해 디스플레이되도록, 계조 및 컬러 정보에 따라 스위치된다. 스위치가능한 엘리먼트는 사람의 눈으로는 빛의 스위칭을 해상(resolve)할 수 없을 정도로 빠르게 스위치된다.
도 2는 서로 다른 컬러에 의한 디지털 광 변조기의 순차적인 조명을 개략적으로 도시한다. 각 컬러의 광원은, 디지털 광 변조기(1)가 이미지 정보에 따라 이 빛만을 스크린으로 향하게 하는 한정된 조명 기간 동안 동작된다. 도 2의 예에서는, 먼저 적색의 빛(12)을 방출하는 LED 어레이(2)가 한정된 시간 기간(조명 기간) 동안 동작된다. 이 조명 기간 후, 적색 광원(2)이 스위치 오프된다. 이어서, 녹색의 LED 어레이(3)가 한정된 조명 기간 동안 녹색 광(13)을 방출하면서 동작한다. 녹색의 LED 어레이(3)가 스위칭 오프된 후, 청색의 LED 어레이(4)가 한정된 조명 기간 동안 청색 광(14)을 방출하면서 동작한다. 이러한 순차적인 조명은 청색의 LED 어레이(4) 후에 적색의 LED 어레이(2)가 동작되는 등으로 계속된다. 불필요한 에너지 낭비(dissipation)를 피하기 위해, 한 광원의 스위칭 오프와 또 다른 광원의 후속하는 동작 사이에는 잠시 멈춰진다. 이러한 잠시 멈춤은 스위치가능한 엘리먼트의 다음 스위칭을 위한 새로운 제어 정보를 로드하는 데 필요한, 디지털 광 변조기(1)의 어드레싱 시간(11)에 대응한다.
도 2는 일례로서 녹색 광(13)의 조명 기간 동안의 광원들의 진폭 변조를 도시한다. 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이 녹색 광의 세기는 조명 기간의 끝에서 반만큼 줄어들어, 새로운 LSB(Least Significant Bit)가 디지털 광 변조기(1)로 달성가능한 계조 분해능에 추가된다. 이러한 진폭 변조는, 도 3의 예에 시연된 바와 같이 프로젝션 시스템의 계조 분해능을 더욱 증가시키기 위해 이용될 수 있다.
도 3은 진폭이 변조된 녹색 광(13)을 방출시키는 녹색 LED 어레이(3)의 변조를 도시한다. 제1 시간 기간 동안, 녹색 광(13)이 일정한 진폭으로 방출된다. 이 기간 후, 광원이 디지털 광 변조기(1)의 어드레싱 시간(16) 동안 스위치 오프되고, 이후 더 낮은 진폭을 갖는 광 펄스(15)를 방출한다. 이것이 두 번 반복되며, 진폭이 더 감소된 녹색 광이 방출된다. 서로 다른 세 개의 진폭이 도 3의 아래 부분에 도시되어 있으며, 또한 디지털 광 변조기의 대응하는 스위치가능한 엘리먼트가 ON 상태에 있는(즉, 빛이 스크린 위로 반사하는) 시간 기간이 도시되어 있다. 녹색 광원의 발광 지속기간은 스위치가능한 엘리먼트의 스위칭 상태(17)의 지속기간을 초과하도록 되어 있다. 진폭 변조로 인해, 이미지 시그널의 낮은 값 비트에 대응하여 더 높은 계조 분해능이 달성될 수 있다.
도 4는 광원(2 내지 4)에 의해 방출되는 빛의 펄스 폭이 변조되는, 본 방법의 실시예를 도시한다. 이 실시예는 또한 녹색 광(13)만을 참조하여 개략적으로 설명된다. 이 사례에서, 더 긴 기간의 일정한 발광 후에, 세 개의 펄스(18)가 서 로 다른 펄스 폭으로 방출된다. 이 펄스 폭들은, 도 4의 아래 부분에 도시되어 있는 바와 같이, 스위치가능한 엘리먼트의 가장 짧은 스위칭 상태(17)보다 더 짧다. 그러므로, 스크린에 도달하는 빛의 양은, 프로젝션 시스템의 계조 분해능을 증가시키기 위해, 방출된 빛의 이 펄스 폭 변조 기법으로 또한 감소될 수 있다.
광원들의 스위칭 시간이 스위치가능한 엘리먼트들의 스위칭 시간보다 상당히 더 빠르기 때문에, 이 기법은 디지털 광 변조기의 스위치가능한 엘리먼트들이 서로 다른 시간에 스위치될 수 있으며 동시에 스위칭되지 않으므로, 그 결과 고성능 디맨드(high power demand)가 생기게 된다는 추가의 이점을 갖는다. 이것이 도 5의 실시예에 개략적으로 표시되어 있다. 이 도면의 윗부분은 도 4와 관련하여 이미 설명했던 것과 동일한 변조를 도시한다. 아랫부분은 스위칭가능한 엘리먼트의 스위칭 상태(17)의 가능한 분산이 표시되어 있다. 이 엘리먼트의 스위칭은, 변조된 광 펄스가 결과적인 스위칭 상태와 시간적으로 동시에 일어나기만 하면, 연속적인 어드레스 기간 사이의 큰 기간에 걸쳐 분산될 수 있다. 이 경우 스크린에 도달하는 빛의 양은, 스위치가능한 엘리먼트의 스위칭 상태의 지속 기간에가 아니라 광 펄스의 펄스 폭에만 좌우된다.

Claims (10)

  1. 프로젝션 시스템(projection system)을 동작시키는 방법으로서,
    상기 프로젝션 시스템은 서로 다른 컬러(12, 13, 14)의 여러 개의 고체 상태의 광원들(2, 3, 4)과 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 공간 광 변조기(spatial light modulator)(1)를 포함하고,
    상기 어레이는 여러 조명 기간들 동안 상기 광원들(2, 3, 4) 중 적어도 하나에 의해 조명되며, 상기 빛이 시기적절하게 그리고 공간적으로 변조되어 이미지들을 스크린 상으로 투사하도록(project) 어드레스되며,
    상기 광원들(2, 3, 4)은 상기 어레이의 조명 기간들 중 적어도 하나의 기간 동안 진폭(15) 및/또는 시간(18) 변조된 광을 방출하도록 제어되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어레이는 순차적인 방식으로(in a sequential manner) 상기 광원들(2, 3, 4)에 의해 조명되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원들(2, 3, 4)은 상기 어레이의 어드레싱 기간들(11, 16) 동안 스위치 오프되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원들(2, 3, 4)은 상기 빛이 상기 스크린 상으로 향하는, 상기 스위치가능한 엘리먼트들의 적어도 하나의 스위칭 상태(17) 동안 감소된 양의 빛을 방출하도록 제어되는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광원들(2, 3, 4)은 상기 스위치가능한 엘리먼트들의 가장 짧은 스위칭 상태보다 더 짧은 지속기간을 갖는 광 펄스들(18)을 방출하도록 시간 변조되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 어레이의 연속적인 어드레싱 기간들(11, 16) 사이에서, 상기 스위치가능한 엘리먼트들 중 여러 개가 서로 다른 시간에 스위치되고, 상기 스위칭 시간은 최종적인 스위칭 상태들(17)이 상기 광 펄스들(18)의 방출과 시간적으로 동시에 일어나도록(timely coincide with) 제어되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진폭 변조는 상기 광원들(2, 3, 4)의 동작 전류의 변조에 의해 달성되 는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 조명 기간들은, 빛과 계조 분해능의 필요 양에 따라서 및/또는 상기 이미지의 대응 컬러의 최대 값에 따라서, 각 컬러에 대한 타임 듀레이션(time duration) 및/또는 진폭이 동적으로 조정되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 조명 기간들 중 적어도 하나의 기간 동안, 둘 이상의 광원(2, 3, 4)이 이미지 생성을 위한 요건에 따라, 혼합된 기본 컬러 또는 백색 광을 생성하도록 활성화되는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템 동작 방법.
  10. 서로 다른 컬러(12, 13, 14)의 여러 개의 고체 상태의 광원들(2, 3, 4), 스위치가능한 엘리먼트들의 어레이를 갖는 적어도 하나의 공간 광 변조기(1) 및 제어 유닛을 포함하는 프로젝션 디바이스(projection device)로서,
    상기 제어 유닛은 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항 또는 여러 항들의 방법에 따라 상기 프로젝션 디바이스를 동작시키도록 설계되는 프로젝션 디바이스.
KR1020087022977A 2006-02-22 2007-02-12 공간 광 변조 및 광원 변조를 이용한 컬러 이미지 투사 방법 KR101333030B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP06110265 2006-02-22
EP06110265.3 2006-02-22
PCT/IB2007/050455 WO2007096805A1 (en) 2006-02-22 2007-02-12 Method of colour image projection using spatial light modulation and light source modulation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080094845A true KR20080094845A (ko) 2008-10-24
KR101333030B1 KR101333030B1 (ko) 2013-11-26

Family

ID=38025281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087022977A KR101333030B1 (ko) 2006-02-22 2007-02-12 공간 광 변조 및 광원 변조를 이용한 컬러 이미지 투사 방법

Country Status (8)

Country Link
US (2) US20090021456A1 (ko)
EP (1) EP1989886B1 (ko)
JP (1) JP5475290B2 (ko)
KR (1) KR101333030B1 (ko)
CN (1) CN101390404B (ko)
RU (1) RU2420024C2 (ko)
TW (1) TW200745604A (ko)
WO (1) WO2007096805A1 (ko)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013058813A1 (en) * 2011-02-25 2013-04-25 Barret Lippey Laser display method and system
CN102214451B (zh) * 2011-06-10 2012-11-28 华东师范大学 一种基于光波长带通滤波器的数字光处理显示系统
DE102012206525B4 (de) * 2012-04-20 2023-03-09 Osram Gmbh Verfahren zum Bestrahlen einer bildgebenden Optik und Projektor
CN106772431B (zh) * 2017-01-23 2019-09-20 杭州蓝芯科技有限公司 一种结合tof技术和双目视觉的深度信息获取装置及其方法
WO2018191694A1 (en) 2017-04-14 2018-10-18 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods and apparatus for angular and spatial modulation of light
WO2018191696A1 (en) 2017-04-14 2018-10-18 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods and apparatus employing angular and spatial modulation of light
WO2018191630A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Systems and methods for beam steering using a micromirror device
WO2019126637A1 (en) 2017-12-22 2019-06-27 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Methods and apparatus for angular and spatial modulation of light
CN111491144B (zh) * 2019-01-28 2023-04-07 深圳光峰科技股份有限公司 显示方法、显示系统及计算机存储介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0261896B1 (en) * 1986-09-20 1993-05-12 THORN EMI plc Display device
US5668611A (en) * 1994-12-21 1997-09-16 Hughes Electronics Full color sequential image projection system incorporating pulse rate modulated illumination
US5748164A (en) 1994-12-22 1998-05-05 Displaytech, Inc. Active matrix liquid crystal image generator
US6377236B1 (en) * 1999-07-29 2002-04-23 Hewlett-Packard Company Method of illuminating a light valve with improved light throughput and color balance correction
US6888529B2 (en) * 2000-12-12 2005-05-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Control and drive circuit arrangement for illumination performance enhancement with LED light sources
JP3781743B2 (ja) * 2002-08-21 2006-05-31 Ｎｅｃビューテクノロジー株式会社 映像表示装置
US7154458B2 (en) 2002-08-21 2006-12-26 Nec Viewtechnology, Ltd. Video display device with spatial light modulator
JP3990251B2 (ja) * 2002-10-11 2007-10-10 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 投写型表示装置
JP2005025160A (ja) * 2003-06-13 2005-01-27 Seiko Epson Corp 空間光変調装置の駆動方法及びプロジェクタ
JP2005250235A (ja) * 2004-03-05 2005-09-15 Seiko Epson Corp 光変調装置、光学表示装置、光変調制御プログラム及び光学表示装置制御プログラム、並びに光変調制御方法及び光学表示装置制御方法
US7916104B2 (en) * 2005-05-27 2011-03-29 Texas Instruments Incorporated Increased intensity resolution for pulse-width modulation-based displays with light emitting diode illumination

Also Published As

Publication number Publication date
US20120086702A1 (en) 2012-04-12
JP5475290B2 (ja) 2014-04-16
RU2008137619A (ru) 2010-03-27
EP1989886B1 (en) 2016-04-13
TW200745604A (en) 2007-12-16
JP2009527787A (ja) 2009-07-30
US20090021456A1 (en) 2009-01-22
RU2420024C2 (ru) 2011-05-27
CN101390404B (zh) 2012-03-21
WO2007096805A1 (en) 2007-08-30
EP1989886A1 (en) 2008-11-12
KR101333030B1 (ko) 2013-11-26
CN101390404A (zh) 2009-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101333030B1 (ko) 공간 광 변조 및 광원 변조를 이용한 컬러 이미지 투사 방법
CN2893733Y (zh) 投影系统中将发光器件排序的装置
KR100865325B1 (ko) 화상표시장치 및 화상표시방법
US9531982B2 (en) Multiple stage modulation projector display systems having efficient light utilization
US20060279710A1 (en) Image projection apparatus
US20070064007A1 (en) Image display system and method
US20070064008A1 (en) Image display system and method
KR20110008203A (ko) 휴대형 ｌｃｏｓ／ｌｃｄ／ｄｌｐ 투사 시스템에서의 전력 소실 감소
JP2006301649A (ja) 画像を投影する方法およびシステム
US6621615B2 (en) Method and system for image display
JP2007078866A (ja) 空間光変調システム、その駆動方法及びプロジェクタ
US20170200410A1 (en) Display control system and display device
JP3710455B2 (ja) 画像表示装置及び画像表示装置用光源ユニット
JP2005156711A (ja) 光源装置およびその駆動方法ならび映像表示装置
JP6102252B2 (ja) 表示装置
US8297759B2 (en) Display device with pulsed light source
CN110753880B (zh) 激光投影仪中的激光功率管理
US9773444B2 (en) Projector for projecting images
CN112312099A (zh) 投影显示设备
JP2014157320A (ja) 表示装置及び照明装置
WO2020261768A1 (ja) 表示装置、表示装置の制御方法、及び、プロジェクションシステム
US20080273044A1 (en) Semiconductor light-emitting device illuminated projection display with high grayscale resolution
CN114072728A (zh) 显示设备及投影系统
JP2014038184A (ja) 画像表示装置及び光源を制御する方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161115

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171110

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181108

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191108

Year of fee payment: 7