KR20110075248A - 광원 제어 장치 및 화이트 밸런스 보정 방법 - Google Patents

광원 제어 장치 및 화이트 밸런스 보정 방법 Download PDF

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KR20110075248A KR1020090131651A KR20090131651A KR20110075248A KR 20110075248 A KR20110075248 A KR 20110075248A KR 1020090131651 A KR1020090131651 A KR 1020090131651A KR 20090131651 A KR20090131651 A KR 20090131651A KR 20110075248 A KR20110075248 A KR 20110075248A
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Abstract

본 발명은 광원 제어 장치 및 화이트 밸런스 보정 방법에 관한 것으로, ED 광원의 화이트 색좌표를 검출하는 단계; 상기 검출된 화이트 색좌표를 화이트 밸런스 기준 색좌표와 비교하는 단계; 상기 비교 결과 화이트 색좌표의 차이값 만큼 전류 보상 값을 연산하는 단계; 및 상기 전류 보상 값에 따라 상기 LED 광원으로 공급되는 전류를 조절하는 단계를 포함하여 이루어진다.
따라서, 본 발명은 광원 제어 장치가 실시간으로 보상된 광량을 갖는 R,G,B LED 광을 생성함으로써, 패널에 조사된 백색광의 광량이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
LED, 화이트 밸런스, 색좌표

Description

광원 제어 장치 및 화이트 밸런스 보정 방법{Light source control device and method of white-balance correction}
본 발명은 광원 제어 장치 및 화이트 밸런스 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 LED 광원의 밝기 비율을 연산하여 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 이용하여 화이트밸런스를 보정하는 광원제어장치에 관한 것이다.
프로젝션 TV는 영상신호를 입력받아 A/D 변환 작업을 수행하여 디지털 신호로 변환시킨다. 이렇게 변환된 영상 신호는 스케일러를 거치면서 원하는 포맷으로 변환되고 영상 처리부를 통해 R,G,B의 3가지 색상의 영상 신호로 출력된다.
R,G,B 영상 신호는 R,G,B 콘트라스트를 변경하여 피크점 즉, 최대 휘도를 구하고 신호 최대 밝기(화이트 패턴) 지점에서 R,G,B 콘트라스트를 보정하여 화이트 밸런스를 조정한다.
그러나 상기와 같은 종래의 프로젝션 TV는 R,G,B 3개의 패널로 구성된 마이크로 디스플레이 소자로서, 패널의 동작 편차, 광학 부품 및 광기구의 조립 형태에 따라 화이트밸런스(cool,medium,warm)가 세트별로 차이를 보이는 문제점이 있다.
따라서, 프로젝션 TV 세트 상태에서 색좌표를 측정한 후 화이트 밸런스의 스 펙(spec)에 벗어날 경우 세트에서 광학 엔진을 분리하여 다시 화이트 밸런스 공정으로 환입해야 하므로 작업 손실(loss) 이 크고, 프로젝션 TV 세트 상태에서 화이트 밸런스를 조정할 경우에는 설비 투자 및 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 LED 광원의 화이트밸런스를 조정하기 위해 LED에 인가되는 전류량을 제어하는 광원 제어 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광원 제어 장치는 LED 광원의 화이트 색좌표를 검출하는 색좌표 검출부; 상기 검출된 화이트 색좌표를 화이트 밸런스 기준 색좌표와 비교하여 상기 비교 결과 화이트 색좌표의 차이값 만큼 전류 보상 값을 연산하는 제어부; 및 상기 전류 보상 값에 따라 상기 LED 광원으로 공급되는 전류를 조절하는 전류 조정부를 포함한다.
상기 제어부는 상기 색좌표 검출부로부터 검출된 화이트 색좌표 x,y를 제 1 기준 값보다 작은 경우, 제 1 보정값으로 설정하고, 제 2 기준 값보다 큰 경우, 제 2 보정값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 화이트 색좌표 x,y를 제 1 보정 값 및 제 2 보정 값으로 설정하기 위해 전류 보상 값을 연산하는 것을 특징으로 한다.
상기 측정된 색좌표에 따른 R,G,B 광량 비를 조정하는 전류 보상 값을 맵핑 한 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 저장하는 메모리를 포함한다.
상기 R,G,B 광량 비는 상기 색좌표 값을 대입시켜 다음과 같은 행렬 연산
DR = (bf-ce)/det A
DG = (cd-af)/det A
DB = (ae-db)/det A, (Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa) 에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는 상기 화이트 밸런스의 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 확인한다.
상기 색온도 모드는 warm, medium, cool 모드를 포함한다.
상기 제어부는 상기 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 만족하지 않을 경우, 상기 색온도 모드의 목표치 색좌표 x,y 값을 보정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법에 있어서, LED 광원의 화이트 색좌표를 검출하는 단계; 상기 검출된 화이트 색좌표를 화이트 밸런스 기준 색좌표와 비교하는 단계; 상기 비교 결과 화이트 색좌표의 차이값 만큼 전류 보상 값을 연산하는 단계; 및 상기 전류 보상 값에 따라 상기 LED 광원으로 공급되는 전류를 조절하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 검출된 화이트 색좌표 x,y는 제 1 기준 값보다 작은 경우, 제 1 보정값으로 설정하고, 제 2 기준 값보다 큰 경우, 제 2 보정값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
상기 화이트 색좌표 x,y를 제 1 보정 값 및 제 2 보정 값으로 설정하기 위해 전류 보상 값을 연산한다.
상기 측정된 색좌표에 따른 R,G,B 광량비를 조정하는 전류 보상 값을 맵핑한 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 이용하는 것을 특징으로 한다.
상기 R,G,B 광량 비는 상기 색좌표 값을 대입시켜 다음과 같은 행렬 연산
DR = (bf-ce)/det A
DG = (cd-af)/det A
DB = (ae-db)/det A, (Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa) 에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
상기 화이트 밸런스의 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 확인하는 단계를 더 포함한다.
상기 색온도 모드는 warm, medium, cool 모드를 포함한다.
상기 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 만족하지 않을 경우, 상기 색온도 모드의 목표치 색좌표 x,y 값을 보정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명은 정확한 화이트 포인트 보정을 위해 LED 밝기 비를 연산하고 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 바탕으로 밝기 비를 조정함으로써 LED 광원의 세트별 편차 보정 및 색좌표 보정에 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 '..부', '..모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 광원 제어 장치의 내부 구성을 간략히 도시한 블럭도이다.
영상 신호 입력부(10)는 외부로부터 영상 신호를 입력받는다.
스케일러(20)는 제어부(60)의 제어 신호에 따라 입력된 영상 신호를 원하는 포맷으로 변환한다.
매트릭스 연산부(30)는 스케일러(20)로부터 출력되는 영상을 매트릭스 연산을 통해 R,G,B 데이터로 변환한다.
백라이트 구동부(40)는 매트릭스 연산부(30)로부터 출력되는 R,G,B 데이터에 따라서 적색(R) LED(91), 녹색(G) LED(93) 및 청색(B) LED(95)를 포함하는 LED 광 원(90)에 전류를 공급한다. LED 광원(90)은 백색광을 조사한다.
색좌표 검출부(70)는 LED 광원(90)에서 조사한 백색광의 밝기(Y)와 색좌표(x,y)를 측정한다. 적색,녹색 및 청색광의 광량을 이용해서 색좌표를 추정하는데 이때, R,G,B 색좌표(x,y) 값은 CIE-XYZ 좌표계를 이용하여 아래 수학식 1,2 및 3과 같이 유도한다.
Figure 112009080622618-PAT00001
YW = yW*(XW+YW+ZW) = YR + YG +YB = DR*LR + DG*LG + DB*LB
XW = xW*(XW+YW+ZW) = xR*YR/yR + xG*YG/yG + xB*YB/yB
XW + YW + ZW = YR/yR + YG/yG + YB/yB
DR + DG + DB = 1
제어부(60)는 색좌표 검출부(70)로부터 측정된 백색광의 밝기(Y)와 색좌표(x,y)를 기준이되는 화이트 밸런스 색온도의 색좌표 값과 비교하여 R,G,B LED의 밝기 비을 연산한다. 이때, 제어부960)는 아래 수학식 4에 도시된 매트릭스 연산을 이용하여 화이트 포인트 보정을 위한 R,G,B 밝기 비를 수학식 5와 같이 연산하고 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)를 이용하여 밝기 비를 제어하기 위한 전류 보정값을 검출한다. 수학식 6은 수학식 4의 R,G,B 밝기 비 매트릭스의 원소 값을 나타낸 것이다.
Figure 112009080622618-PAT00002
Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa
DR = (bf-ce)/det A
DG = (cd-af)/det A
DB = (ae-db)/det A
a = LR*(YR - XW)/YR
b = LG*(YG - XG)/YG
c = LB*(YB - XB)/YB
d = LR*(1 - yW)/YR
e = LG*(1 - yW)/YG
f = LB*(1 - yW)/YB
전류 조정부(50)는 제어부(60)에서 밝기 비에 의해 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)로부터 연산된 전류 보정값에 따라 백라이드 구동부(40)에 공급되는 전류량을 조절한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 전류 조정부(50)를 구체화하여 나타낸 회로도이다.
본 발명에 따른 전류 조정부(50)는 제어부(60)의 제어에 따라 OP AMP(A1)로 아날로그 디밍(dimming) 0 ~ 3.3V까지의 전압을 입력받아 전류 량을 조절하는 LED 전류 조정 회로(53)와 현재 흐르는 전류량을 감지하는 전류 센싱 피드백 회로(55)를 포함한다.
전류 조정부(50)는 전류 센싱 피드백 회로(55)의 민감도를 최소화하기 위해 아날로그 전류 조정부의 조정 범위에 사용되는 전류 값으로 줄임으로써 보드 간 편차를 ±0.3A이하의 전류 설정 값 오차로 최소화한다.
도 3은 본 발명의 화이트 색좌표 보정 연산식에 따라 R,G,B LED의 밝기 비율을 조정한 예시도이다.
보정 전(A) R,G,B LED 광원의 밝기 비에서 보정 후(B) R LED와 B LED의 밝기 비가 화살표 만큼 씩 감소 된 것으로 나타난다.
메모리(80)는 본 발명에 따라 LED 광원의 측정된 색좌표 값에 따라 R,G,B LED 밝기 비를 조정하는 전류 보정 값을 맵핑한 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 저장한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 측정된 R,G,B 및 W 밝기 및 색좌표를 나타낸 표이다.
LED 광원에서 조사한 백색광으로부터 측정된 R,G,B 및 W(화이트) 광량의 밝기(L)와 색좌표(x,y)를 유도식으로 연산하여 나타낸 수치들이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 화이트 색좌표 조건식을 난타낸 테이블이다.
본 발명에 따라 측정된 화이트 색좌표(XW,YW)는 기준이 되는 화이트 밸런스 색좌표값과 다음과 같은 조건식이 성립된다.
측정된 화이트 색좌표 x<0.270 이면, x = 0.280으로 설정하고, 측정된 화이트 색좌표 x>0.319 이면, x = 0.313으로 보정한다. 또한, 측정된 화이트 색좌표 y<0.286 이면 y = 0.290, y>0.340 이면 y = 0.335로 보정되어 설정된다.
도 4에 측정된 화이트 색좌표 x = 0.267이므로 x<0.270 범위에 포함된다. 따라서, 화이트 색좌표 x = 0.280으로 설정되고, 화이트 색좌표 y = 0.332 이므로 y<0.286 및 x>0.319 모두에 포함되지 않는 값으로 화이트 색좌표 y 는 보정 없이 그대로 측정된 데이터 0.332로 설정된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따라 도 4에 측정된 R,G,B 및 W(화이트) 밝기 및 색좌표 값을 대입시켜 매트릭스 원소 값을 연산한 테이블이다. 수학식 5 및 도 6의 연산된 매트릭스 원소 값을 이용하여 수학식 7과 같은 R,G,B 광량의 비를 연산한다.
Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa = 0.33,
DR = (bf-ce)/det A = 0.37
DG = (cd-af)/det A = 0.32
DB = (ae-db)/det A = 0.32
따라서, R,G,B 밝기 비율은 DR:DG :DB=1:0.87:0.86 되어 화이트 밸런스의 기준 좌표로 이동하게 된다.
그리고, 상기 화이트 밸런스 색좌표로 보정하기 위해 R,G,B 광량 비에 따른 전류 보정 값을 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)에서 검출하여 전류 보정 값을 바탕으로 R,G,B LED 광원에 공급되는 전류량을 조절한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 의한 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법을 나타낸 순서도이다.
LED 광원으로부터 조사되는 R,G,B 및 W(화이트) 밝기 및 색좌표를 측정한다(S701).
측정된 LED 광원의 화이트(W) 색좌표를 화이트 밸런스 색좌표 기준 값과 비교한다(S702). 이때, 측정된 화이트 색좌표 x,y가 0.280<x<0,313와 0.286<y<0.335 의 조건을 만족하는지 판단한다.
상기 조건을 만족하지 않는 경우, 측정된 화이트 색좌표 x,y의 범위를 아래와 같이 구분하여 해당 조건에서의 전류 보정값을 각각 연산한다(S707).
측정된 색좌표 x가 0.280보다 작을 경우, 0.280으로 셋팅하고, x가 0.313보다 큰 경우, 0.313 으로 셋팅한다. 측정된 색좌표 y가 0.335보다 큰 경우, 0.335로 셋팅하고, y가 0.286보다 작은경우 0.286으로 셋팅한다.
연산된 색좌표 x,y값의 밝기 비를 갖도록 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)에서 보정된 색좌표 값에 따른 전류 보정값을 검출하여 R,G,B LED로 공급하는 전류 값을 변경한다(S708).
측정된 색좌표 x,y가 기준 색좌표 값을 만족하는 경우 화이트 밸런스가 실행된다(S03).
화이트 밸런스의 색온도 warm 모드, medium 모드 및 cool 모드에서의 색좌표를 측정한다(S704). 측정된 warm 모드 및 cool 모드에서 각각 색좌표 x,y가 목표치 오차범위 0.004에 만족 여부를 판단한다(S705).
색좌표 x,y의 목표치 오차범위를 벗어나면, 색온도 warm 모드, medium 모드 및 cool 모드의 색좌표 x,y값을 보정한다(S706).
한편, 본 발명에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 용어들로써 이는 해당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이상의 본 발명은 상기에 기술된 실시 예들에 의해 한정되지 않고 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 광원 제어 장치의 내부 구성을 간략히 도시한 블럭도
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 전류 조정부를 구체화하여 나타낸 회로도
도 3은 본 발명의 화이트 색좌표 보정 연산식에 따라 R,G,B LED의 밝기 비율을 조정한 예시도
도 4는 본 발명의 화이트 색좌표 보정 연산식에 따라 측정된 R,G,B 및 W 밝기 및 색좌표를 나타낸 표
도 5는 본 발명의 화이트 색좌표 보정 연산식에 따라 화이트 색좌표 조건식을 난타낸 표
도 6은 본 발명의 화이트 색좌표 보정 연산식에 따라 행렬식의 원소값을 나타낸 표
도 7은 본 발명의 실시 예에 의한 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법을 나타낸 순서도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10. 영상 신호 입력부 20. 스케일러
30. 매트릭스 연산부 40. 백라이트 구동부
50. 전류 조정부 60. 제어부
70. 색좌표 검출부 80. 메모리
90. LED 광원

Claims (16)

  1. LED 광원의 화이트 색좌표를 검출하는 단계;
    상기 검출된 화이트 색좌표를 화이트 밸런스 기준 색좌표와 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 화이트 색좌표의 차이값 만큼 전류 보상 값을 연산하는 단계; 및
    상기 전류 보상 값에 따라 상기 LED 광원으로 공급되는 전류를 조절하는 단계를 포함하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 검출된 화이트 색좌표 x,y는 제 1 기준 값보다 작은 경우, 제 1 보정값으로 설정하고, 제 2 기준 값보다 큰 경우, 제 2 보정값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 화이트 색좌표 x,y를 제 1 보정 값 및 제 2 보정 값으로 설정하기 위해 전류 보상 값을 연산하는 단계를 더 포함하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 측정된 색좌표에 따른 R,G,B 광량비를 조정하는 전류 보상 값을 맵핑한 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 이용하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 R,G,B 광량 비는 상기 색좌표 값을 대입시켜 다음과 같은 행렬 연산
    DR = (bf-ce)/det A
    DG = (cd-af)/det A
    DB = (ae-db)/det A, (Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa) 에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 화이트 밸런스의 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 확인하는 단계를 더 포함하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 색온도 모드는 warm, medium, cool 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 만족하지 않을 경우, 상기 색온도 모드의 목표치 색좌표 x,y 값을 보정하는 단계를 더 포함하는 광원 제어 장치의 화이트 밸런스 보정 방법.
  9. LED 광원의 화이트 색좌표를 검출하는 색좌표 검출부;
    상기 검출된 화이트 색좌표를 화이트 밸런스 기준 색좌표와 비교하여 상기 비교 결과 화이트 색좌표의 차이값 만큼 전류 보상 값을 연산하는 제어부; 및
    상기 전류 보상 값에 따라 상기 LED 광원으로 공급되는 전류를 조절하는 전류 조정부를 포함하는 광원 제어 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 색좌표 검출부로부터 검출된 화이트 색좌표 x,y를 제 1 기준 값보다 작은 경우, 제 1 보정값으로 설정하고, 제 2 기준 값보다 큰 경우, 제 2 보정값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
  11. 제 10항에 있어서
    상기 제어부는 상기 화이트 색좌표 x,y를 제 1 보정 값 및 제 2 보정 값으로 설정하기 위해 전류 보상 값을 연산하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
  12. 제 9항에 있어서
    상기 측정된 색좌표에 따른 R,G,B 광량 비를 조정하는 전류 보상 값을 맵핑한 전류 제어 룩 업 테이블(LUT)을 저장하는 메모리를 더 포함하는 광원 제어 장치.
  13. 제 12항에 있어서
    상기 R,G,B 광량 비는 상기 색좌표 값을 대입시켜 다음과 같은 행렬 연산
    DR = (bf-ce)/det A
    DG = (cd-af)/det A
    DB = (ae-db)/det A, (Det A = ae+bf+cd-ce-bd-fa) 에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
  14. 제 9항에 있어서
    상기 제어부는 상기 화이트 밸런스의 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 확인하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
  15. 제 14항에 있어서
    상기 색온도 모드는 warm, medium, cool 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
  16. 제 14항에 있어서
    상기 제어부는 상기 색온도 모드에서 색좌표 오차 범위를 만족하지 않을 경우, 상기 색온도 모드의 목표치 색좌표 x,y 값을 보정하는 것을 특징으로 하는 광원 제어 장치.
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