KR20110088104A

KR20110088104A - 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110088104A
Application number: KR1020100007848A
Authority: KR
Inventors: 권재욱; 이종권; 윤찬영
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-01-28
Filing date: 2010-01-28
Publication date: 2011-08-03
Also published as: KR101666898B1

Abstract

레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법에 관한 것으로, 레이저 광을 생성하는 광원부와, 광원부에 전원을 공급하는 전원부와, 입력되는 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 광원부에 공급하도록 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법{apparatus and method for decreasing speckle of laser display system}

본 발명은 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 특히 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 멀티미디어 사회로의 급진전과 함께, 디스플레이 화면의 대형화 및 고화질화가 요구되고 있으며, 최근에는 높은 해상도에 더하여, 자연스러운 자연색의 구현이 중요시되고 있다.

완벽한 자연색을 구현하기 위해서는 레이저와 같이 색순도가 높은 광원의 이용이 필수적인데, 레이저를 이용하여 영상을 구현하는 시스템 중의 하나가 광 스캐너를 이용한 레이저 디스플레이 시스템이다.

레이저 프로젝터 및 레이저 프로젝션 등과 같은 레이저 디스플레이 시스템은 입력받은 영상신호를 레이저 광원에서 방출되는 레이저 광을 이용하여 스크린(screen)에 투영시켜 화상을 보여주는 시스템으로서, 주로 회의실의 프리젠테이션(presentation), 극장의 영사기, 가정의 홈시어터(home theater) 등을 구현하는데 이용된다.

일반적인 광 스캐너를 이용한 레이저 디스플레이 시스템은 레이저 광원, 광 변조부, 광학계, 광 스캐너, 영상 제어부 등을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 레이저 광원은 적색 광을 생성하는 적색 레이저, 녹색 광을 생성하는 녹색 레이저, 청색 광을 생성하는 청색 레이저를 포함한다.

레이저 광원은 생성되는 레이저 광을 광 변조부로 출사하고, 광 변조부는 영상 제어부의 영상제어신호에 따라 입사되는 레이저 광을 변조하여 회절광을 생성하여 광학계로 출사한다.

이어, 생성된 회절광은 광학계를 거쳐 광 스캐너로 전달되고, 광 스캐너는 영상 제어부의 미러제어신호에 따라 소정 각도로 미러들이 회전하면서 광을 스캐닝하여 영상을 디스플레이한다.

본 발명의 목적은 픽셀 한 주기에 인가되는 레이저를 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태로 변조함으로써, 레이저 스펙클 현상을 줄일 수 있는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치는, 레이저 광을 생성하는 광원부와, 광원부에 전원을 공급하는 전원부와, 입력되는 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 광원부에 공급하도록 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 제어부는 비디오 데이터를 수신하는 수신부와, 수신된 비디오 데이터를 저장하는 저장부와, 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 분석부와, 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖도록 전원부의 전원을 스위칭하는 스위칭부를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 제어부는 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기의 온(on) 구간에 인가되는 전원의 세기를 조정하는 조정부와, 기설정된 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 분석부, 스위칭부 및 조정부를 제어하는 모드 제어부를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

여기서, 조정부는 모드 제어부의 제어신호에 따라, 각 픽셀마다 한 주기의 온 구간에 인가되는 전류의 세기를, 계산된 해당 픽셀의 실제 계조값에 따른 전류값보다 더 크게 조정할 수 있다.

또한, 기설정된 레이저 주파수 변조 모드는, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 1 레이저 주파수 변조 모드, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간시간이 서로 동일한 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 2 레이저 주파수 변조 모드, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간시간이 서로 다른 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 3 레이저 주파수 변조 모드 중 어느 하나일 수 있다.

그리고, 분석부는 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하는 계조값 추출부와, 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 계산부를 포함하여 구성될 수도 있다.

한편, 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감방법은, 외부로부터 비디오 데이터를 수신 및 저장하는 단계와, 저장된 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀에 대한 정보를 추출하는 단계와, 추출된 정보에 따라, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 레이저 광원에 공급하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 각 픽셀에 대한 정보를 추출하는 단계는 저장된 비디오 데이터로부터 각 픽셀의 계조값을 추출하는 단계와, 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

그리고, 전원을 생성하여 레이저 광원에 공급하는 단계는 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 구간을 설정하고, 설정된 온(on) 구간에 인가될 전원의 세기를 조정하는 단계와, 설정된 온/오프 구간 및 전원의 세기에 따라, 전원을 스위칭하여 레이저 광원에 공급하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.

여기서, 변조 파형은 적어도 한 번의 온 구간과 적어도 한 번의 오프 구간을 가지며, 온 구간에 인가되는 전류의 세기는 해당 픽셀의 실제 계조값에 따른 전류값보다 더 크고, 오프 구간에 인가되는 전류의 세기는 임계 전류값 또는 0mA일 수 있다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 레이저 광원의 전류량을 제어하여, 한 픽셀의 한 주기 동안에 인가되는 레이저를 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태로 변조함으로써, 레이저의 스펙클 현상을 감소시켜 시청자에게 제공되는 화질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치를 보여주는 블럭구성도
도 2는 도 1의 제어부를 상세히 보여주는 블럭 구성도
도 3은 도 2의 분석부를 보여주는 블럭 구성도
도 4a 및 도 4b는 일반적으로 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면
도 5a 및 도 5b는 본 발명 일 실시예에 따른 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 레이저 주파수 변조 모드에 따른 오프 구간에 레이저 광원에 인가되는 전류의 크기를 보여주는 도면
도 8은 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감방법을 설명하기 위한 흐름도

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

일반적으로, 레이저를 광원으로 사용하는 디스플레이 장치는 레이저 고유의 특징인 가간섭성(coherent)으로 인하여 공간적으로 보강간섭과 상쇄간섭이 발생하여 사람에게 노이즈(noise)로 인식되는 스펙클(speckle) 현상이 나타난다.

이 스펙클 현상을 줄이기 위한 방법으로서, 광원에서 나오는 빛의 위상을 임의상태로 변화시키기 위해 렌즈위상변화장치를 삽입하여 감소시키는 방법, 빛이 통과하는 렌즈를 물리적으로 흔드는 방법 등 다양한 방법들이 연구되었지만, 크게 효과적인 화질을 제공하지 못하였다.

이에 반해, 본 발명은 효과적인으로 스펙클을 저감시키기 위하여, 각 픽셀에 인가되는 레이저 광을, 한 픽셀 주기 동안 적어도 한 번 온/오프되는 수십 MHz 이상의 고주파로 변조시키는 방법을 제안하고 있다.

본 발명에서, 레이저를 고주파로 구동시키는 이유는, 한 픽셀 주기 동안, 레이저를 온 상태를 계속 유지시키는 것보다, 레이저를 중간에 오프 상태를 거치게 함으로써, 레이저 광의 방출 매커니즘의 하나인 자연 방출(spontaneous emission)에 의한 광의 양이 많아지고, 레이저 광의 가간섭성의 주된 원인이 되는 유도 방출(stimulated emission)의 양이 줄어들기 때문에, 레이저 광의 가간섭성이 줄어들게 되어 스펙클이 줄어들 수 있다.

일반적으로, 원자는 기저상태에서 제한을 받지 않고 오랫동안 존재할 수 있지만, 여기상태에서 정지되는 시간은 한정되어 있다.

따라서, 원자가 외부적인 원인이 아닌 내부의 에너지에 의해 보다 낮은 에너지 준위로 천이할 때, 이러한 원자의 자발적인 에너지 방출 과정을 자연방출 또는 자발방출이라 부른다.

자연방출에서 방출된 빛은 여러가지 빛이 혼합되어 있기 때문에 파장이나 위상도 일치하지 않으므로, 넓은 스펙트럼을 갖게 된다.

이와는 달리, 유도 방출 또는 강제 방출은 외부 작용에 의해 원자가 높은 에너지 준위로 천이할 때, 나타나는 에너지 방출 과정을 말한다.

유도 방출의 경우 입사된 에너지와 방출된 에너지의 파장이나 위상은 모두 동일하다.

이러한, 유도 방출은 레이저 광이 가간섭성을 갖게 되는 원인이 되는 요소이고, 가간섭성은 위상의 차이에 따라 명암의 무늬가 나타나는 현상이다.

유도 방출에 의한 레이저 광은 위상이 균일하기 때문에 약간의 장애물에 부딪히면 곧 간섭을 일으키는 반면에, 자연 방출에 의한 레이저 광은 파장이나 위상이 가지각색이므로 간섭이 일어나기 어렵다.

따라서, 본 발명은 한 픽셀 주기 동안, 레이저를 온 상태를 계속 유지하지 않고, 적어도 한 번 온/오프되는 수십 MHz 이상의 고주파로 변조시킴으로써, 자연 방출에 의한 레이저 광의 양이 많아지게 하고, 유도 방출의 레이저 광의 양이 줄어들게 하여, 간섭에 의한 스펙클을 감소시킬 수 있다.

여기서, 고주파 펄스 형태로 변조되는 파형은 한 개의 주파수, 두 개 이상의 주파수가 조합된 랜덤(random)한 주파수이며, 변조 파형의 크기는 듀티(duty)에 의해 변경될 수 있다.

변조 파형은 한 주기 내에서 한 번 이상의 온(on) 구간과 오프(off) 구간을 가지고, 온 구간의 크기는 픽셀 한 주기내에서 온 구간이 갖는 시간 비율인 듀티비에 따라 달라질 수 있다.

예를 들면, 듀티가 약 50%인 경우, 온 구간의 크기는 변조 전의 크기보다 두배 크기가 될 수 있다.

그리고, 오프 구간의 크기는 레이저의 임계값이거나 0이 될 수 있다.

또한, 변조 파형의 주파수가 두 개 이상의 주파수가 조합된 경우, 첫 번째 주파수(f0)와 두 번째 주파수(f1) - n번째 주파수(fn)로 구성되고, 각 주파수의 온 구간의 합이 매 픽셀 주기마다 동일하도록 조합된다.

도 1은 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감장치를 보여주는 블럭구성도로서, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 제어부(100), 전원부(110), 광원부(120)로 크게 나눌 수 있다.

먼저, 광원부(120)는 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원을 포함하며, 각 광원은 LED(light emitting diode) 또는 LD(laser diode) 등이 주로 사용된다.

그리고, 전원부(110)는 제어부(100)의 제어에 따라, 광원부(120)의 각 광원에 전원을 공급할 수 있다.

이어, 제어부(100)는 입력되는 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 광원부(120)에 공급하도록 전원부(110)를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

도 2는 도 1의 제어부를 상세히 보여주는 블럭 구성도로서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(100)는, 수신부(101), 저장부(102), 분석부(103), 스위칭부(104)로 구성될 수 있으며, 조정부(105)와 제어부(106)를 더 추가하여 구성할 수도 있다.

여기서, 수신부(101)는, 비디오 데이터 및 수평 및 수직 동기 데이터를 수신하고, 저장부(102)는 수신된 비디오 데이터 및 수평 및 수직 동기 데이터를 프레임 단위로 저장할 수 있다.

그리고, 분석부(103)은 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 역할을 수행할 수 있다.

도 3은 도 2의 분석부를 보여주는 블럭 구성도로서, 도 3에 도시된 바와 같이, 분석부(103)은 계조값 추출부(11)와 계산부(13)로 구성될 수 있다.

여기서, 계조값 추출부(11)는 저장부(102)로부터 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하는 역할을 수행하고, 계산부(13)는 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하여 계산된 정보를 조정부와 스위칭부 또는 제어부로 전달하는 역할을 수행할 수 있다.

그리고, 스위칭부(104)는 분석부(103)로부터 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 변조 파형을 갖도록 전원부(110)의 전원을 스위칭하는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 조정부(105)는 분석부(103)로부터 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기의 온(on) 구간에 인가되는 전원의 세기를 조정하는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 조정부(105)는 모드 제어부(106)의 제어신호에 따라, 각 픽셀마다 한 주기의 온 구간에 인가되는 전류의 세기를, 계산된 해당 픽셀의 실제 계조값에 따른 전류값보다 더 크게 조정할 수 있다.

본 발명에서는 한 픽셀의 한 주기 동안에 온(on) 구간과 오프(off) 구간이 존재하기 때문에, 온 구간에 인가되는 전류의 세기를 증폭하여 실제 픽셀의 계조값에 따른 전류값보다 더 크게 인가하도록 조정부(105)를 통해 조정할 수 있다.

이를 통해, 레이저를 고주파로 변조할 수 있다.

이러한, 조정부(105)의 역할은 경우에 따라, 스위칭부(104) 내에서 모두 실행될 수 있도록 설계가능하므로, 경우에 따라서, 조정부(105)는 생략될 수도 있다.

또한, 모드 제어부(106)는 기설정된 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 분석부(103), 스위칭부(104) 및 조정부(105)를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.

여기서, 모드 제어부(106)의 역할은 분석부(103) 내에서, 모두 실행될 수 있도록 설계가능하므로, 경우에 따라서, 모드 제어부(106)는 생략될 수도 있다.

여기서, 모드 제어부(106)는 설정된 여러 모드 중 어느 하나를 선택하여, 제어 동작을 수행하게 되는데, 기설정된 레이저 주파수 변조 모드는, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 1 레이저 주파수 변조 모드, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 2 레이저 주파수 변조 모드, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 또는 여러 번 불규칙적으로 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 3 레이저 주파수 변조 모드 중 어느 하나일 수 있다.

이때, 제 3 레이저 주파수 변조 모드에서, 각 픽셀의 한 주기 동안의 온 구간의 합은 모든 픽셀이 동일한 것이 바람직하다.

그리고, 제 1, 제 2 레이저 주파수 변조 모드에서, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 온/오프되는 구간 수는 모든 픽셀에서 동일할 수 있다.

이에 대해, 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 및 도 4b는 일반적으로 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면으로서, 도 4a는 인접한 각 픽셀의 계조가 동일한 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이고, 도 4b는 인접한 각 픽셀의 계조가 다를 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 기존에는 서로 인접한 픽셀의 계조가 동일한 경우, 그 계조값에 해당하는 전류(Ion)를 한 픽셀 주기 동안에 계속적으로 레이저 광원에 인가하였다.

그리고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 기존에는 서로 인접한 픽셀의 계조가 다를 경우에는, 각 픽셀의 계조값에 해당하는 전류(Ion)를 각 픽셀마다, 한 픽셀 주기 동안에 계속적으로 레이저 광원에 인가하였다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명 일 실시예에 따른 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면으로서, 도 5a는 인접한 각 픽셀의 계조가 동일한 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이고, 도 5b는 인접한 각 픽셀의 계조가 다를 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이다.

도 5a에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 각 픽셀의 계조가 동일한 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류는, 기존과는 달리, 온/오프 구간을 가지고, 온 구간에는 고주파가 되는 고주파 펄스 형태로 변조된다.

즉, 도 5a 및 도 5b를 본 발명 제 1 실시예락 할 때, 제 1 실시예의 주파수 변조 모드는, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전류를 생성하는 모드이다.

여기서, 변조 파형은 한 픽셀의 한 주기 동안에, 한 번의 온(on) 구간과 한 번의 오프(off) 구간을 가진다.

그리고, 해당 픽셀에 인가되는 영상의 듀티비(온 구간이 갖는 시간비율)가 약 50%인 경우, 변조 파형의 온 구간 동안 주파수의 크기는 원 신호의 2배가 될 수 있다.

즉, 도 5a와 같이, 듀티가 50%인 경우, 한 픽셀 주기 동안, 동일한 전류(Ion)가 인가되지 않고, 온 구간에서는 2배의 전류(2Ion)가 인가되고, 오프 구간에서는 임계전류(Ith)가 인가되거나 또는 0mA의 전류가 인가된다.

다음, 도 5b에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 각 픽셀의 계조가 다른 경우에도, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류는, 기존과는 달리, 온/오프 구간을 가지고, 온 구간에는 고주파가 되는 고주파 펄스 형태로 변조된다.

도 5b도 도 5a와 마찬가지로, 각 픽셀 마다, 한 픽셀 주기 동안, 해당하는 계조값에 상응하는 전류가 온 구간에서는 2배의 전류(2Ion)가 인가되고, 오프 구간에서는 임계전류(Ith)가 인가되거나 또는 0mA의 전류가 인가된다.

본 발명 제 1 실시예는, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 온/오프되는 구간 수가 모든 픽셀에서 동일할 수 있다.

또한, 본 발명은, 제 2 실시예로서, 도시하지는 않았지만, 변조 파형을 한 픽셀의 한 주기 동안에, 한 번 이상의 온(on) 구간과 한 번 이상의 오프(off) 구간을 가짐과 동시에 온 구간의 시간이 서로 동일하도록 변조할 수도 있다.

이 경우에도, 본 발명 제 1 실시예와 동일하게 적용되며, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 온/오프되는 구간 수가 모든 픽셀에서 동일할 수 있다.

또한, 본 발명 제 2 실시예는 각 픽셀의 한 주기 동안의 온 구간의 합은 모든 픽셀에서 동일해야 한다.

즉, 각 픽셀의 한 주기에 상응하는 듀티비는 일정하다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면으로서, 도 6a는 인접한 각 픽셀의 계조가 동일한 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이고, 도 6b는 인접한 각 픽셀의 계조가 다를 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류량을 보여주는 도면이다.

도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 서로 인접한 각 픽셀의 계조가 동일한 경우에, 한 픽셀 주기 동안에 레이저 광원에 인가되는 전류는, 한 번 또는 여러 번 불규칙적으로 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는다.

즉, 변조 파형은 한 픽셀의 한 주기 동안에, 한 번 이상의 온(on) 구간과 한 번 이상의 오프(off) 구간을 가짐과 동시에, 온 구간의 시간이 서로 다르도록 변조될 수 있다.

이 경우, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 온/오프되는 구간 수가 모든 픽셀에서 동일하거나 다르게 적용될 수 있다.

하지만, 각 픽셀의 한 주기 동안의 온 구간의 합은 모든 픽셀이 동일하도록 적용되는 것이 바람직하다.

즉, 각 픽셀의 한 주기에 상응하는 듀티비는 일정하다.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 레이저 주파수 변조 모드에 따른 오프 구간에 레이저 광원에 인가되는 전류의 크기를 보여주는 도면으로서, 도 7a는 오프 구간에 레이저 광원에 인가되는 전류의 크기가 임계전류(Ith)인 경우를 보여주는 도면이고, 도 7b는 오프 구간에 레이저 광원에 인가되는 전류의 크기가 0mA인 경우를 보여주는 도면이다.

도 7a 및 도 7b와 같이, 본 발명은 한 픽셀의 주기 동안에, 오프 구간에서는 임계전류(Ith)가 인가되거나 또는 0mA의 전류가 인가될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 모드 제어부(106)는, 상기와 같은 레이저 주파수 변조 모드에 따라서, 조정부(105) 및 스위칭부(104)를 제어함으로써, 전원부(110)는 제어신호에 따라 해당하는 전원을 생성하여 레이저 광원을 구동시킨다.

도 8은 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 먼저, 제어부(100)의 수신부(101)는 외부로부터 비디오 데이터 및 수평 및 수직 동기 데이터를 수신하고, 저장부(102)는 수신된 비디오 데이터 및 수평 및 수직 동기 데이터를 프레임 단위로 저장한다.(S201)

이어, 분석부(103)의 계조값 추출부(11)는 저장부(102)로부터 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 계산부(13)는 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산한다.(S203)

그리고, 모드 제어부(106)는 레이저 주파수 변조 모드에 따라서, 조정부(105) 및 스위칭부(104)를 제어하면, 스위칭부(104)는 분석부(103)로부터 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 변조 파형을 갖도록 전원부(110)의 전원을 스위칭하고, 동시에 조정부(105)는 분석부(103)로부터 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 각 픽셀마다 한 주기의 온(on) 구간에 인가되는 전원의 세기를 조정한다.

이어, 전원부(110)는 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 변조 파형을 갖는 전원을 생성한다.(S205)

마지막으로, 전원부(110)는 광원부(120)에 생성된 전원을 공급함으로써, 광원부(120)는 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 레이저 광을 생성한다.(S207)

이와 같이, 본 발명은 한 픽셀의 한 주기 동안에 인가되는 레이저를 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태로 변조되도록, 레이저 광원에 인가되는 전류를 제어함으로써, 레이저의 스펙클 현상을 감소시켜 시청자에게 제공되는 화질을 향상시킬 수 있다.

즉, 본 발명은 한 픽셀 주기 동안, 레이저를 온 상태를 계속 유지하지 않고, 적어도 한 번 온/오프되는 수십 MHz 이상의 고주파로 변조시킴으로써, 자연 방출에 의한 레이저 광의 양이 많아지게 하고, 유도 방출의 레이저 광의 양이 줄어들게 하여, 간섭에 의한 스펙클을 감소시킬 수 있다.

본 발명에서, 고주파 펄스 형태로 변조되는 파형은 한 개의 주파수, 두 개 이상의 주파수가 조합된 랜덤(random)한 주파수이며, 변조 파형의 크기는 듀티(duty)에 의해 변경될 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

레이저 광을 생성하는 광원부;
상기 광원부에 전원을 공급하는 전원부; 그리고,
입력되는 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프(on/off)되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 상기 광원부에 공급하도록, 상기 전원부를 제어하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부는,
상기 비디오 데이터를 수신하는 수신부;
상기 수신된 비디오 데이터를 저장하는 저장부;
상기 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하고, 상기 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 분석부; 그리고,
상기 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖도록 상기 전원부의 전원을 스위칭하는 스위칭부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 2 항에 있어서,
상기 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 상기 각 픽셀마다 한 주기의 온(on) 구간에 인가되는 전원의 세기를 조정하는 조정부; 그리고,
기설정된 레이저 주파수 변조 모드에 따라, 상기 분석부, 스위칭부 및 조정부를 제어하는 모드 제어부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 조정부는 상기 모드 제어부의 제어신호에 따라, 상기 각 픽셀마다 한 주기의 온 구간에 인가되는 전류의 세기를, 상기 계산된 해당 픽셀의 실제 계조값에 따른 전류값보다 더 크게 조정하는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 3 항에 있어서, 상기 기설정된 레이저 주파수 변조 모드는, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 1 레이저 주파수 변조 모드, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간 시간이 동일한 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 2 레이저 주파수 변조 모드, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간 시간이 다른 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하는 제 3 레이저 주파수 변조 모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2, 제 3 레이저 주파수 변조 모드에서, 상기 각 픽셀의 한 주기 동안의 온 구간의 합은 모든 픽셀이 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 5 항에 있어서, 상기 제 2, 제 3 레이저 주파수 변조 모드에서, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 온/오프되는 구간 수는 모든 픽셀에서 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 2 항에 있어서, 상기 분석부는,
상기 저장된 비디오 데이터를 분석하여 각 픽셀의 계조값을 추출하는 계조값 추출부;
상기 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 계산부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 각 픽셀의 한 주기 동안의 오프 구간의 전류값은 임계 전류값 또는 0mA인 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 장치.
레이저 광원을 포함하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감방법에 있어서,
외부로부터 비디오 데이터를 수신 및 저장하는 단계;
상기 저장된 비디오 데이터를 분석하여, 각 픽셀에 대한 정보를 추출하는 단계; 그리고,
상기 추출된 정보에 따라, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형을 갖는 전원을 생성하여 상기 레이저 광원에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 각 픽셀에 대한 정보를 추출하는 단계는,
상기 저장된 비디오 데이터로부터 각 픽셀의 계조값을 추출하는 단계;
상기 추출된 각 픽셀의 계조값에 상응하는 전류값 및 듀티비를 계산하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 전원을 생성하여 상기 레이저 광원에 공급하는 단계는,
상기 계산된 각 픽셀의 전류값 및 듀티비에 따라, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 적어도 한 번 온/오프되는 구간을 설정하고, 상기 설정된 온(on) 구간에 인가될 전원의 세기를 조정하는 단계;
상기 설정된 온/오프 구간 및 전원의 세기에 따라, 상기 전원을 스위칭하여 상기 레이저 광원에 공급하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 변조 파형은 적어도 한 번의 온 구간과 적어도 한 번의 오프 구간을 가지며, 상기 온 구간에 인가되는 전류의 세기는 상기 해당 픽셀의 실제 계조값에 따른 전류값보다 더 크고, 상기 오프 구간에 인가되는 전류의 세기는 임계 전류값 또는 0mA인 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.
제 10 항에 있어서, 상기 변조 파형은 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 한 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간시간이 서로 동일한 고주파 펄스 형태의 변조 파형, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되고 온 구간시간이 서로 다른 고주파 펄스 형태의 변조 파형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.
제 14 항에 있어서, 상기 각 픽셀마다 한 주기 동안에 여러 번 온/오프되는 고주파 펄스 형태의 변조 파형에서, 상기 각 픽셀의 한 주기 동안의 온 구간의 합은 모든 픽셀이 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 시스템의 스펙클 저감 방법.