KR101091209B1

KR101091209B1 - 프로젝션 시스템

Info

Publication number: KR101091209B1
Application number: KR1020090048028A
Authority: KR
Inventors: 정승만; 최현호
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2011-12-07
Also published as: KR20100129461A

Abstract

본 발명의 프로젝션 시스템은 광원; 상기 광원에서 출사된 광을 집속하는 콜리메이팅 렌즈; 상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 반사 혹은 투과하는 다이크로익 미러; 상기 다이크로익 미러로부터 입사된 광을 면광원화 시키는 플라이아이 렌즈; 상기 플라이아이 렌즈로부터 입사된 광을 반사시키는 반사거울; 상기 반사거울로부터 입사된 광을 화상 신호에 따라 미세구동거울의 반사각을 조절하여 투사렌즈계 또는 센싱제어부로 반사시키는 DMD; 상기 DMD에서 입사된 광을 스크린으로 확대하여 투사시키는 투사렌즈계; 및 상기 DMD에서 입사된 광을 감지하여 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정하는 센싱제어부를 포함한다.

프로젝션 시스템

Description

프로젝션 시스템{PROJECTION SYSTEM}

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

프로젝션 시스템은 발광장치에서 발광된 광에 화상 신호를 실어서, 스크린의 전면 또는 후면에 투사하여 그 화상을 시청하는 장치이다. 상기 프로젝션 시스템은 동작방식에 따라서, CRT방식, DMD(Digital Micro mirror Device)방식, 반사형 액정 패널 방식, 투과형 액정 패널 방식 등이 있다.

최근에는 프로젝션 시스템이 소형화되는 추세에 따라, 발광 다이오드(LED)나 레이저 다이오드(LD) 등이 광원으로서 각광받고 있다.

특히, 발광 다이오드는 수명이 길고 효율이 좋으며, 환경 친화적이고, 광의 삼원색인 적색, 녹색, 청색 발광 다이오드 및 백색 다이오드가 모두 개발됨에 따라, 그 수요가 증가하고 있다.

하지만, 적색, 녹색, 청색 및 백색 발광 다이오드는 온도와 같은 주변 환경에 따라 각각 상이하게 성능 저하가 발생되며, 이에 따라, 발광 다이오드의 휘도나 색감이 변화되어 삼색 간의 색상 균형(Color Balance)이 맞지 않게 되는 문제가 있다.

또한, 화상이 깜빡거리는 플리커링(Flickering) 현상이 발생하거나, 발광 다이오드와 DMD가 동기화 되지 않는 문제가 발생할 수 있다.

실시예는 센싱제어부를 이용해 광을 감지하여, 발광소자의 성능 저하, 플리커링 현상, 동기화 문제 등을 보정할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공한다.

실시예에 따른 프로젝션 시스템은 센싱제어부를 이용해 광을 감지하고, 발광소자의 성능 저하, 플리커링 현상, 동기화 문제 등 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 제시한다.

다만, 본 발명의 사상은 이하의 실시예로 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에 포함되는 다양한 실시예를 구성요소의 부가, 변경, 삭제 및 추가 등에 의해서 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상에 포함된다고 할 것이다.

이하에서는, 보다 상세하게 상기 프로젝션 시스템의 구성 및 작용을 설명한다.

도 1은 실시예에 따른 프로젝션 시스템을 설명하는 도면이다.

도 1을 참조하면, 프로젝션 시스템은, 광원으로서 적색광을 발광하는 제1 발광소자(1), 녹색광을 발광하는 제2 발광소자(2), 청색광을 발광하는 제3 발광소자(3)를 포함하고, 상기 광원에서 발광된 광을 집속하는 제1, 2, 3 콜리메이팅 렌즈(4,5,6), 적색, 녹색, 청색의 삼색이 포함되는 광을 선택적으로 반사 혹은 투과하여, 상기 삼색의 광의 경로를 일치시키는 제1,2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(7,8), 상기 경로가 일치된 광의 휘도를 화상의 전체 영역에 균등하게 면광원화 시키는 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens)(9), 상기 광을 집속시키는 릴레이 렌즈(10), 상기 광을 DMD(12)로 반사시키는 반사거울(11), 화상 신호에 따라 미세구동거울의 반사각이 조절되어 상기 광을 반사하여 센싱제어부(20) 또는 투사렌즈계(13)로 입사시키는 DMD(12), 입사된 광을 스크린에 확대하여 투사시키는 투사렌즈계(13), 및 입사된 광을 감지하여 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정하는 센싱제어부(20)를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 광원으로써, 제1, 제2, 제3 발 광소자(1)(2)(3) 중 적어도 하나를 포함하며, 바람직하게는 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)를 모두 포함한다. 상기 제1 발광소자(1)는 적색광을 발광하며, 상기 제2 발광소자(2)는 녹색광, 상기 제3 발광소자(3)는 청색광을 발광하여, 각각 빛의 삼원소에 해당하는 색을 발광한다.

한편, 실시예에서는 적색광, 녹색광, 청색광을 각각 발광하는 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)를 중심으로 설명하지만, 상기 발광소자는 필요에 따라 다른 색광을 방출하는 발광소자들이 조합되어 사용될 수 있다.

상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)는 형광 램프, 백열 전구, 레이저 다이오드(LD), 유기화학 다이오드(OLED) 등이 사용될 수 있으며, 실시예에서는 발광 다이오드(LED)가 사용된 것이 개시되어 있다.

상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)는 극히 짧은 순간에 온/오프(on/off)가 조절될 수 있으며, 상기 DMD(12)와 시간적으로 동기(Synchronized)되어 발광할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)와 상기 DMD(12)는 온/오프 시간이 동시에 또는 선택적인 시차를 두고서 연동되어 작동할 수 있다. 이에 대해서는 더 자세히 후술한다.

한편, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)는 짧은 시간에 순차적으로 적색, 녹색, 청색의 삼색광을 발광하여 상기 투사렌즈계(13)를 통해 스크린에 하나의 화상을 제공할 수 있는데, 사용자는 순차적으로 발광하는 광을 각각 개별적인 색들로 구분하지 못하고 단일의 색 또는 적어도 두 색이 혼합된 색으로 인식하게 된다.

상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)에서 발광된 광은 각각 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(4)(5)(6)로 입사된다.

상기 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(4)(5)(6)는 각각 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3) 입사된 광을 집속한다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3 콜리메이팅 렌즈(4)(5)(6)는 상기 광이 외부로 누설되지 않고, 상기 프로젝션 시스템에 의해 사용될 수 있도록 집속하는 역할을 한다.

상기 제1, 제2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(7)(8)는 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)로부터 각각 발광된 적색광, 녹색광, 청색광을 파장에 따라 선택적으로 투과 혹은 반사하여, 삼색의 광의 진행 경로를 일치시킨다.

상세히 설명하면, 상기 제1 다이크로익 미러(7)는 상기 제3 발광소자(3)로부터 발광되는 청색광은 투과하고, 상기 제2 발광소자(2)로부터 발광되는 녹색광은 반사시키는 작용을 한다. 상기 제2 다이크로익 미러(8)는 상기 제1 발광소자(1)로부터 발광되는 적색광은 투과하고, 상기 제2, 제3 발광소자(2)(3)로부터 발광되는 녹색광 및 청색광은 반사시키는 작용을 한다.

상기 과정에 의해 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)에서 발광되는 적색광, 녹색광, 청색광은 동일한 경로를 지나게 된다.

상기 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens)(9)는 상기 제1, 제2 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)(7)(8)에 의해 삼색이 혼합된 광을 면광원화 한다. 즉, 스크린에 투사될 화상이 동일 평면 상에서 동일한 휘도를 갖도록 면광원화 한다.

상세히 설명하면, 상기 플라이아이 렌즈(9)는 입사면과 출사면이 있다. 상기 입사면 및 출사면에는 셀(Cell)이 형성되어 있는데, 상기 입사면은 상기 입사면에 입사된 광을 셀(Cell) 단위로 분할하여, 출사면의 셀에 초점을 맞춘다(Focusing). 그리고, 출사면에서 상기 광을 평행광으로 변화시켜, 즉, 상기 광을 면광원화 시켜서 출사한다. 더 자세한 설명은 당업자가 용이하게 이해할 수 있으므로 생략한다.

상기 릴레이 렌즈(10)는 상기 플라이아이 렌즈(9)로부터 입사된 광이 확산되는 것을 방지하여 상기 광을 집속하는 역할을 한다. 상기 릴레이 렌즈(10)에 의해 집속된 광을 반사거울(11)로 입사시킨다.

상기 반사거울(11)은 상기 릴레이 렌즈(10)로부터 입사된 광을 상기 DMD(12)를 향해 반사시킨다.

상기 DMD(12)는 상기 반사거울(11)로부터 입사되는 광을 화상 신호에 따라 미세구동거울의 반사각을 조절하여, 상기 투사렌즈계(13) 또는 상기 센싱제어부(20)로 입사시킨다.

상세히 설명하면, 상기 DMD(12)는 반사각이 조절 가능한 상기 미세구동거울이 다수개, 예를 들어 수십만개 집적되는 구조로서, 상기 미세구동거울은 각 화소에 대응되어 반사각이 조절될 수 있다. 즉, 상기 미세구동거울은 각 화소에 입력되는 화상 신호에 따라 반사각이 조절되게 되며, 상기 반사각에 따라 광을 상기 투사렌즈계(13) 또는 상기 센싱제어부(20)로 입사시키게 된다.

예를 들어, 화소에 입력된 화상 신호가 온(on) 신호인 경우, 상기 미세구동거울의 반사각은 제1각을 가지게 되며, 이에 상기 DMD(12)는 상기 반사거울(11)로부터 입사되는 광을 상기 투사렌즈계(13)로 입사시킬 수 있다.

또한, 화소에 입력된 화상 신호가 오프(off) 신호인 경우, 상기 미세구동거 울의 반사각은 제2각을 가지게 되며, 이에 상기 DMD(12)는 상기 반사거울(11)로부터 입사되는 광을 상기 센싱제어부(20)로 입사시킬 수 있다. 즉, 기존에는 화소에 입력된 화상 신호가 오프(off) 신호인 경우, 상기 미세구동거울에 의해 상기 제2각을 따라 반사되는 광을 프로젝션 시스템 내부에서 흡수하여 제거하였으나, 실시예에서는 상기 광을 이용하여 상기 센싱제어부(20)에서 상기 프로젝션 시스템의 성능 향상 및 보정을 위해 사용한다. 이에 대해서는 자세히 후술한다.

상기 제1각과 제2각의 사잇각 θ는 대략 10° 내지 12°일 수 있다.

상기 DMD(12)는 주지의 물품이므로 더 자세한 설명은 생략한다.

상기 DMD(12)에 의해 상기 투사렌즈계(13)로 입사된 광은 확대되어 스크린에 투사된다.

상기 DMD(12)에 의해 상기 센싱제어부(20)에 입사된 광은, 상기 센싱제어부(20)에 의해 감지(Sensing)되게 되며, 상기 센싱제어부(20)는 상기 광을 이용해 상기 프로젝션 시스템, 예를 들어, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3) 및 상기 DMD(12)를 제어할 수 있다.

상기 센싱제어부(20)는 상기 DMD(12)에 의해 반사된 광을 정확히 감지하면서, 동시에, 상기 투사렌즈계(13)를 통해 스크린에 투사될 화상에 영향을 미치지 않는 위치에 형성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 센싱제어부(20)는 상기 DMD(12)의 미세구동거울의 반사각이 제2각인 경우, 상기 제2각을 따라 상기 DMD(12)에 의해 반사되는 광의 경로에 형성될 수 있다. 상기 위치는 상기 투사렌즈계(13)를 통해 스크린에 투사될 화상에 영향을 미치지 않으면서도, 효과적으로 상기 광을 감지할 수 있다.

앞에서 설명한 것처럼, 상기 DMD(12)의 화소에 입력된 화상 신호가 온(on) 신호인 경우, 상기 미세구동거울의 반사각은 제1각을 가지게 되며, 이에 상기 DMD(12)는 광을 상기 제1각을 따라 상기 투사렌즈계(13)로 입사시킨다. 또한, 상기 DMD(12)의 화소에 입력된 화상 신호가 오프(off) 신호인 경우, 상기 미세구동거울의 반사각은 제2각을 가지게 되며, 이에 상기 DMD(12)는 광을 상기 제2각을 따라 상기 센싱제어부(20)로 입사시킨다. 따라서 상기 센싱제어부(20)를 상기 DMD(12)의 미세구동거울의 반사각이 제2각인 경우 상기 DMD(12)에 의해 반사되는 광의 경로에 위치시키면, 상기 투사렌즈계(13)를 통해 스크린에 투사될 화상에 영향을 미치지 않으면서도, 효과적으로 상기 광을 감지할 수 있다.

이때, 상기 제1각과 제2각의 사잇각 θ는 대략 10° 내지 12°일 수 있다.

이하, 상기 센싱제어부(20)에 대해 더 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 상기 센싱제어부(20)는 광학센서(21)와 제어부(22)를 포함할 수 있다.

상기 광학센서(21)는 상기 센싱제어부(20)에 입사되는 광을 감지하는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 광학센서(21)는 포토(Photo) 센서일 수 있다. 상기 포토 센서는 상기 광의 휘도와 색감을 감지할 수 있다. 또한, 상기 광학센서(21)는 화상이 깜빡거리는 플리커링(Flickering) 현상을 감지하는 센서일 수 있다. 또한, 상기 광학센서(21)는 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)의 온/오프 시간과, 상기 DMD(12)의 온/오프 시간을 비교하여, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)와 상 기 DMD(12)가 동기화(Synchronized) 되었는지 여부를 감지하는 센서일 수 있다. 이 밖에도, 상기 광학센서(21)는 상기 프로젝션 시스템의 필요에 따라 다양한 센서가 선택될 수 있다.

상기 센싱제어부(20)는 반드시 하나의 센서를 포함하는 것으로 한정하지 않으며, 복수의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 센싱제어부(20)는 상기 포토 센서 및 플리커링 현상을 감지하는 센서를 포함할 수 있다.

상기 제어부(22)는 상기 광학센서(21)에서 감지한 상기 광에 대한 정보를 분석하고, 분석 결과에 따라 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)를 제어하는 역할을 한다. 상기 제어 과정은 테스트 모드(Test Mode)를 통해 진행될 수 있다.

상기 테스트 모드는 상기 프로젝션 시스템의 사용자에 의해 진입하거나, 상기 프로젝션 시스템의 전원을 켤 때 진입할 수 있다. 즉, 상기 테스트 모드에 필요에 따라 다양하게 진입될 수 있도록 설정할 수 있다.

도 3은 상기 제어부(22)의 테스트 모드가 동작하는 일 실시예를 나타내는 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 먼저, 테스트 모드에 진입한 상태에서 광원 즉, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)에서 광이 발광한다. (S1)

다음으로, 상기 DMD(12)에 의해 상기 센싱제어부(20)로 반사된 광이 상기 센싱제어부(20)의 광학센서(21)에 의해 감지된다. (S2)

다음으로, 상기 광학센서(21)에 의해 감지된 광은, 상기 센싱제어부(20)의 제어부(22)에 미리 입력된 테스트 색상(Test Color)과 비교될 수 있다. 상기 테스 트 색상은 이상적인 화상을 스크린에 확대 투사시키기 위한 기준이 될 수 있다.

상세히 설명하면, 상기 광의 색상 즉, 적색, 녹색, 청색은 미리 입력된 테스트 색상의 적색, 녹색, 청색과 비교될 수 있고, 비교 결과 테스트 색상의 휘도, 색감 등과 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)의 휘도, 색감 등이 어떠한 차이를 보이는지 판별할 수 있다. 즉, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)의 휘도, 색감이 테스트 색상의 휘도, 색감에 비해 변화되었는지를 판별할 수 있다.

또한, 상기 광에 플리커링(Flickering) 현상이 있는지 여부가 식별될 수 있다.

또한, 상기 DMD(12)와 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)가 동기화(Synchronized) 되어 동작되는지 여부 등도 식별될 수 있다. 상기 동기화 여부는 예를 들어, 상기 DMD(12)에 입력되는 화상 신호와 상기 광학센서(21)에 의해 감지된 광을 비교하여 식별할 수 있다. (S3)

다음으로, 상기 비교 및 식별 결과에 따라, 상기 제어부(22)에 의해 필요한 제어가 이루어질 수 있다.

예를 들어, 상기 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)의 전류, 전압, 저항 등을 조절하여 휘도, 색감을 보정 할 수 있다. 상세히 설명하면, 상기 광원 즉 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)는 상기 광원에 흐르는 전류에 의해 휘도나 색감이 결정되게 되므로, 전류를 많이 혹은 적게 흘려주는 등의 조절을 하여, 테스트 색상의 휘도, 색감과 동일하게 보정될 수 있다. 상기 전류는 전류를 직접 조절할 수도 있고, 전압을 조절하거나, 저항값을 조절함으로써 조절할 수도 있다.

또한, 상기 플리커링 현상이 감지된 경우, 상기 플리커링 현상의 원인이 되는 전류의 떨림이나, 직류 변환 장치의 성능 등을 보정할 수 있다.

또한, 상기 DMD(12)와 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)가 동기화 되어 동작되지 않는 경우, 상기 DMD(12)와 제1, 제2, 제3 발광소자(1)(2)(3)에 들어가는 전류 및 화상 신호를 조절하여, 동기화시키는 보정을 할 수 있다.

이 밖에도, 상기 프로젝션 시스템의 필요에 따라 다양한 보정이 이루어질 수 있다. (S4)

상기 테스트 모드는 반드시 상기한 과정에 따라 동작할 필요는 없고, 상기 프로젝션 시스템의 필요에 따라 다양하게 동작될 수 있다.

상기한 바와 같이, 상기 프로젝션 시스템은 상기 DMD(12)에 의해 상기 센싱제어부(20)로 반사되는 광을 감지하여, 상기 프로젝션 시스템의 성능을 제어 및 보정함으로써, 사용자에게 보다 최적화된 화상 품질을 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션 시스템을 설명하는 도면이다.

Claims

광원;

상기 광원에서 출사된 광을 집속하는 콜리메이팅 렌즈;

상기 콜리메이팅 렌즈로부터 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 반사 혹은 투과하여 광의 진행 경로를 일치시키는 다이크로익 미러;

상기 다이크로익 미러로부터 입사된 광을 면광원화 시키는 플라이아이 렌즈;

상기 플라이아이 렌즈로부터 입사된 광을 반사시키는 반사거울;

상기 반사거울로부터 입사된 광을 화상 신호에 따라 미세구동거울의 반사각을 조절하여 투사렌즈계 또는 센싱제어부로 반사시키는 DMD;

상기 DMD에서 입사된 광을 스크린으로 확대하여 투사시키는 투사렌즈계; 및

상기 DMD에서 입사된 광을 감지하여 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정하는 센싱제어부를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 화상 신호는 온 신호와 오프 신호를 포함하며,

상기 화상 신호가 온 신호인 경우, 상기 DMD의 미세구동거울의 반사각은 제1각을 가지고, 상기 반사거울로부터 입사된 광은 상기 제1각을 따라 상기 투사렌즈계로 반사되며,

상기 화상 신호가 오프 신호인 경우, 상기 DMD의 미세구동거울의 반사각은 제2각을 가지고, 상기 반사거울로부터 입사된 광은 상기 제2각을 따라 상기 센싱제어부로 반사되는 프로젝션 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 제1각과 제2각의 사잇각은 10° 내지 12°인 프로젝션 시스템.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 센싱제어부는 상기 제2각을 따라 반사되는 광의 경로에 형성되는 프로젝션 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 센싱제어부는 복수의 센서를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 센싱제어부는 포토 센서를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 센싱제어부는 플리커링 현상을 감지하는 센서를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 1항 또는 제 5항에 있어서,

상기 센싱제어부는 상기 광원과 상기 DMD의 동기화 여부를 감지하는 센서를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 센싱제어부는 광학 센서와 제어부를 포함하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 센싱제어부의 제어부는 테스트 모드를 통해 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정하며,

상기 테스트 모드는,

테스트 모드 상태에서 상기 광원이 광을 발광하면,

상기 센싱제어부가 광을 감지하여,

상기 광을 테스트 색상과 비교하거나,

상기 광에 플리커링 현상이 있는지 여부를 식별하거나,

상기 광원과 상기 DMD가 동기화 되었는지 여부를 식별하고,

상기 비교 또는 식별 결과에 의해 상기 프로젝션 시스템의 성능을 보정하는 프로젝션 시스템.
제 10항에 있어서,

상기 프로젝션 시스템의 성능의 보정은,

상기 광원에 흐르는 전류를 조절하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.