KR101199566B1 - 프로젝션 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 본 발명은 R-발광 다이오드, G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드를 포함하는 광원부, 상기 광원부에서 순차적으로 주사되는 광을 이용하여 영상을 생성하고 이를 투사하는 영상 생성부, 상기 R-발광 다이오드, 상기 G-발광 다이오드 및 상기 B-발광 다이오드에서 주사되는 광의 세기를 측정하는 광센서, 상기 광센서에서 측정된 R-발광 다이오드의 광 세기를 기준으로 상기 R-발광다이오드의 광 세기와 상기 G-발광 다이오드의 광 세기의 비율이 설정된 제1 비율을 유지하도록 상기 G-발광 다이오드에 인가되는 구동 전류를 조절하는 구동부를 포함한다.
Figure R1020090124179
프로젝션, 발광 다이오드, LED, 전류, 광센서

Description

프로젝션 시스템{Projection system}
본 발명은 발광 다이오드를 이용하는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
프로젝션 시스템은 영상 신호를 입력 받아, 그에 해당하는 영상을 생성하여 스크린에 투사하는 장치로서, 통상 "프로젝터(projector)"로 지칭된다. 프로젝션 시스템은 백색램프에서 발생되는 백색광을, 컬러휠에 통과시켜 순차적으로 R광, G광, B광이 발생되도록 하며, 발생된 광들은 DMD(Digital Micromirror Device)에서 변조시켜 해당 영상을 생성하는 방식을 일반적으로 채택하고 있다.
백색램프는 부피가 크고 전력소모가 크다는 단점을 내포하고 있다. 따라서, 프로젝션 시스템의 광원으로서 백색램프를 이용하게 되면, 프로젝션 시스템의 부피가 증대되고 전력 소마가 커진다는 문제가 발생하게 된다. 만약, 배터리로 전원을 공급하고 휴대 가능한 프로젝션 시스템을 구현하는 경우에, 광원으로서 백색램프를 이용하게 된다면 이와 같은 문제점은 배가 될 것이다.
이에 따라, 광원으로서 3색(Red, Green, Blue)의 엘이디(LED; Light Emitting Diode, 발광 다이오드)들을 이용하여 프로섹션 시스템을 구현하려는 시도가 진행되고 있다.
발광 다이오드는 오랜 시간 구동하게 되면 그 온도가 상승하게 되고, 온도 상승은 발광 다이오드의 발광 레벨의 감소를 유발하게 된다. 이때, 온도상승에 따른 발광 다이오드의 발광 레벨 감소는 발광 다이오드의 종류마다 다를 뿐 아니라 제조사별로도 차이가 보인다. 이에 따라, 광원으로서 발광 다이오드들을 이용한 프로젝션 시스템을 오랫동안 사용하게 되면, 발광 다이오드들의 발광 레벨들에 대한 편차가 심해져, 주사되는 R광, G광 및 B광의 광량들에 대한 편차 역시 심해지게 된다.
광량들의 편차가 심해지면 프로젝션 시스템에서 주사되는 영상의 화이트 밸랜스(White Balance)가 맞지 않게 되는데, 이는 사용자에게 제공되는 영상의 화질 열화라는 심각한 문제를 유발하게 된다.
본 발명은 화이트 밸런스를 보상할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따르면, R-발광 다이오드, G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드를 포함하는 광원부; 상기 광원부에서 순차적으로 주사되는 광을 변조하여 영상을 생성하고 이를 투사하는 영상 생성부; 상기 광원부와 이격되고, 상기 R-발광 다이오드, 상기 G-발광 다이오드 및 상기 B-발광 다이오드에 대한 광의 세기를 순차적으로 측정하는 광센서; 및 상기 광센서에서 측정된 R-발광 다이오드의 광 세기를 기준으로, 상기 R-발광다이오드의 광 세기와 상기 G-발광 다이오드의 광 세기간 제 1 비율을 1:1로 유지하도록 상기 G-발광 다이오드에 인가되는 제 1 구동 전류를 조절하고, 상기 R-발광 다이오드의 광 세기와 상기 B-발광 다이오드의 광 세기간 제 2 비율을 1:1로 유지하도록 상기 B-발광 다이오드에 인가되는 제 2 구동 전류를 조절하는 구동부를 포함하는 프로젝션 시스템이 제공된다.
본 발명의 실시 예에서는 R-광의 세기를 기준으로 G-광의 세기 및 B-광의 세기가 일정한 비율을 유지하도록 G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드에 인가되는 전류의 세기를 조절함으로써, R-광의 세기와 G-광의 세기의 비율(R/G) 및 R-광의 세기와 B-광의 세기의 비율(R/B)이 일정하게 유지되어, 투사되는 영상에 대한 화이트 밸런스를 최적으로 유지할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기도 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프로젝션 시스템은 스크린(s)에 영상을 투사하는 광학 엔진부(100)와 광학엔진부의 구동을 제어하는 구동부(200)를 포함한다.
광학 엔진부(100)는 3색의 발광 다이오드(LED, Light Emitting Diode)를 포함하는 광원부(10)와, 광원부(10)에서 주사되는 광을 영상 생성부(30)로 반사하는 반사 미러(20)와, 광원부(10)에서 입사된 광을 이용하여 영상을 생성하는 영상 생성부(30)와, 영상 생성부(30)에서 생성된 영상을 투사하는 투사 렌즈(40)와, R-발광 다이오드, G-발광 다이오드, B-발광 다이오드에서 주사되는 광의 세기를 측정하는 광센서(50)를 포함한다.
광원부(10)는 R(Red)-발광 다이오드(11), G(Green)-발광 다이오드(12) 및 B(Blue)-발광 다이오드(13)를 포함하며, R-발광 다이오드(11)에서 발생하는 R-광을 주사하고, G-발광 다이오드(12)에서 발생하는 G-광을 주사하고, B-발광 다이오드(13)에서 주사하는 B-광을 주사한다.
이때, 광원부(10)는 구동부(200)의 RGB 구동 신호에 따라 R-광, G-광 및 B-광을 순차적으로 주사한다. 광원부(10)의 주사 주기는 프로젝션 시스템이 NTSC(National Television System Committee) 방식인지 PAL(Phase Alternation by Line) 방식인지에 따라 달라지며, NTSC 방식에서는 1/180초 주기로 R-광, G-광 및 B-광을 순차적으로 주사 하고, PAL 방식에서는 1/150초 주기로 R-광, G-광 및 B-광을 순차적으로 주사 한다.
R-광, G-광 및 B-광은 반사 미러(20)를 거쳐 영상 생성부(30)로 입사된다.
영상 생성부(30)는 순차적으로 입사되는 R-광, G-광 및 B-광을 변조하여 생성한 영상을 투사한다. 구체적으로, 영상 생성부(30)는 1인치 정도의 소형 크기로 엑스지에이(XGA)급 이상의 고해상도를 실현할 수 있는 LCOS(Liquid Cristal On Silicon) 패널로 구현된다.
이때, LCOS 패널은 R-광, G-광 및 B-광에 대응하는 3개의 LCOS을 구비하고, 각각의 LCOS가 구현한 R, G, B 영상을 하나의 영상으로 조합하는 3-패널 방식과, 광원에서 방출된 백색광을 R-광, G-광 및 B-광으로 순차 변환하여 하나의 LCOS를 시분할 구동하는 1패널-방식이 있다.
영상 생성부(30)에서 투사되는 영상은 투사 렌즈(40)를 거쳐 스크린(s)에 맺히게 된다.
광센서(50)는 투사 렌즈(40)의 반대쪽 홀에 위치하여 광원부(10)에서 순차적으로 주사되는 R-광, G-광 및 B-광의 세기를 측정하고, 측정 결과를 구동부(200)로 전달한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구동부(200)는 광센서(50)와 연결되어 R-광, G-광 및 B-광의 세기를 수신하는 제어부(210)와, R-광, G-광 및 B-광의 기준 세기가 저장되어 있는 메모리부(220), 제어부(210)의 출력 신호에 따라 R-발광 다이오드(11), G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)에 인가되는 구동 전류를 조절하는 전류 조절부(230) 및 상기 전류 조절부(230)에서 조절된 구동 전류에 따라 R-발광 다이오드(11), G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)를 구동하는 RGB 구동 신호를 출력하는 광원 구동부(240)를 포함한다.
제어부(210)는 광센서(50)로부터 R-광, G-광 및 B-광의 세기를 수신하고, 메모리부(220)에 저장되어 있는 R-광의 기준 세기, G-광의 기준 세기 및 B-광의 기준 세기를 비교한다.
본 발명의 메모리부(220)에서는 R-광의 기준 세기와 G-광의 기준 세기의 비율(R/G)이 1:1로 저장되어 있으며, R-광의 기준 세기와 B-광의 기준 세기의 비율(R/B)이 1:1로 저장되어 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 메모리부(220)는 R-광의 기준 세기와 G-광의 기준 세기의 비율(R/G) 및 R-광의 기준 세기와 B-광의 기준 세기의 비율(R/B)을 1:1로 각각 저장하는 것으로 한정시켰으나, 이는 일실예를 든 것으로 이에 국한되지 않고 1:1 내지 1.5의 비율로도 실시 가능함에 유의한다.
예를 들어, 본 발명의 메모리부(220)에서 R-광의 기준 세기가 100%으로 저장되어 있다면, G-광의 기준 세기 및 B-광의 기준 세기도 100%으로 저장되어 있다.
프로젝션 시스템이 처음 구동될 때에는 검출된 R-광의 세기와 G-광의 세기의 비율(R/G)은 1:1을 유지하고, R광의 세기와 B-광의 세기의 비율(R/B)은 1:1을 유지 하나, 프로젝션 시스템의 구동 시간이 길어지면서 R-광의 세기, G-광의 세기 및 B-광의 세기에는 편차가 발생하게 되어 있다.
프로젝션 시스템이 구동 시간이 길어지면서 광센서(50)에서 검출된 R-광의 세기가 메모리부(220)에 저장된 R-광의 기준 세기보다 낮게 검출되면, 제어부(210)는 검출된 R-광의 세기와 검출된 G-광의 세기 비율(R/G)이 1:1로 일정하도록 G-발광 다이오드에 인가되는 구동 전류의 세기를 조절하라는 제어 신호를 전류 조절부(230)로 출력한다.
또한, 제어부(210)는 검출된 R-광의 세기와 검출된 B-광의 세기의 비율이 1:1로 일정하도록 B-발광 다이오드에 인가되는 구동 전류의 세기를 조절하라는 제어 신호를 전류 조절부(230)로 출력한다.
보다 구체적으로, 제어부(210)는 검출된 R-광의 세기에 비해 검출된 G-광 또는 B-광의 세기가 큰 경우, G-광 또는 B-광의 세기를 낮추라는 음(-)의 보상값을 전류 조절부(230)로 출력하고, 제어부(210)는 검출된 R-광의 세기에 비해 검출된 G-광 또는 B-광의 세기가 낮은 경우, G-광 또는 B-광의 세기를 높이라는 양(+)의 보상값을 전류 조절부(230)로 출력한다.
그러면, 전류 조절부(230)는 음의 보상값 또는 양의 보상값에 대응하는 크기만큼 G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)에 인가되는 G-구동 전류 및 B-구동 전류를 조절하여 광원 구동부(240)로 출력하고, R-구동 전류는 조절하지 않고 광원 구동부(240)로 출력한다.
광원 구동부(240)는 전류 조절부(230)에서 인가되는 R-구동 전류, G-구동 전 류 및 B-구동 전류에 따라 R-발광 다이오드(11), G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)를 구동한다.
일반적으로, 광원 구동부(240)에서 광원부(10)로 인가되는 신호는 펄스 신호로서, G-발광 다이오드(12)에 인가되는 G-구동 전류는 양의 보상값에 대응하는 크기의 전류일 경우, G-발광 다이오드(12)에 인가되는 펄스 신호는 이전에 비해 진폭이 커지거나 인가되는 주기가 늘어나는 펄스 신호일 수 있다.
또한, G-발광 다이오드(12)에 인가되는 G-구동 전류가 음의 보상값에 대응하는 크기의 전류일 경우, G-발광 다이오드(12)에 인가되는 펄스 신호는 이전에 비해 진폭이 줄어들거나 인가되는 주기가 짧아진 펄스 신호일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템의 구동 시간당 R, G, B의 세기를 나타낸 실험 그래프이다.
도 2a는 본 발명의 실시 예와 같이 R-광의 세기에 따라 G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)에 인가되는 구동 전류를 조절한 그래프이고, 도 2b는 R-광의 세기 변화에 관계없이 G-발광 다이오드(12) 및 B-발광 다이오드(13)에 인가되는 구동 전류를 일정하게 유지하여 휘도를 보상하지 않은 그래프이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 프로젝션 시스템이 장시간 구동됨에 따라 R, G, B-광의 세기에 편차가 발생하는 경우, R-광의 세기를 기준으로 G-광의 세기 및 B-광의 세기가 일정한 비율을 유지하도록 G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드에 인가되는 전류의 세기를 조절한다.
이로 인해, R-광의 세기와 G-광의 세기의 비율(R/G) 및 R-광의 세기와 B-광 의 세기의 비율(R/B)이 일정하게 유지되어, 투사되는 영상에 대한 화이트 밸런스를 최적으로 유지할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템의 구동 시간당 R, G, B의 세기를 나타낸 실험 그래프이다.

Claims (7)

  1. R-발광 다이오드, G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드를 포함하는 광원부;
    상기 광원부에서 순차적으로 주사되는 광을 변조하여 영상을 생성하고 이를 투사하는 영상 생성부;
    상기 광원부와 이격되고, 상기 R-발광 다이오드, 상기 G-발광 다이오드 및 상기 B-발광 다이오드에 대한 광의 세기를 순차적으로 측정하는 광센서; 및
    상기 광센서에서 측정된 R-발광 다이오드의 광 세기를 기준으로, 상기 R-발광다이오드의 광 세기와 상기 G-발광 다이오드의 광 세기간 제 1 비율을 1:1로 유지하도록 상기 G-발광 다이오드에 인가되는 제 1 구동 전류를 조절하고, 상기 R-발광 다이오드의 광 세기와 상기 B-발광 다이오드의 광 세기간 제 2 비율을 1:1로 유지하도록 상기 B-발광 다이오드에 인가되는 제 2 구동 전류를 조절하는 구동부를 포함하고,
    상기 구동부는,
    상기 R-발광 다이오드의 광 세기가 상기 G-발광 다이오드의 광 세기 또는 B-발광 다이오드의 광 세기보다 크면 제 1, 2 음(-) 보상값을 각각 출력하고, 상기 R-발광 다이오드의 광 세기가 상기 G-발광 다이오드의 광 세기 또는 B-발광 다이오드의 광 세기보다 작으면 제 1, 2 양(+) 보상값을 각각 출력하는 제어부;
    상기 제 1 음(-) 보상값 및 제 1 양(+) 보상값 중 선택된 하나인 제 1 구동 전류를 상기 G-발광 다이오드에 인가하여 상기 제 1 비율을 1:1로 유지시키고, 상기 제 2 음(-) 보상값 및 제 2 양(+) 보상값 중 선택된 하나인 제 2 구동 전류를 상기 B-발광 다이오드에 인가하여 상기 제 2 비율을 1:1로 유지시키는 전류 조절부; 및
    상기 전류 조절부에 의해 조절된 상기 제 1, 2 구동 전류에 따라 상기 R-발광 다이오드, G-발광 다이오드 및 B-발광 다이오드를 구동시키는 RGB 구동 신호를 출력하는 광원 구동부를 포함하는, 프로젝션 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구동 전류의 변화는 상기 광원부에 인가되는 펄스 신호의 진폭의 변화에 대응되는 프로젝션 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 구동 전류의 변화는 상기 광원부에 인가되는 펄스 신호의 주기의 변화에 대응되는 프로젝션 시스템.
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