KR101295240B1

KR101295240B1 - 키스톤 보정 방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR101295240B1
Application number: KR1020060058071A
Authority: KR
Inventors: 김성용
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2013-08-09
Also published as: KR20080000341A

Abstract

본 발명은 광학계를 이용한 키스톤 보정 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 키스톤 보정 방법은 광학계를 통해 거리 측정용 신호를 송출함으로써, 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 거리 측정용 신호를 송신하고, 측정점들로부터 반사되는 거리 측정용 신호를 수신한 후, 그 수신된 거리 측정용 신호에 기초하여 영상의 왜곡 정도를 계산하고, 계산 결과에 따라 키스톤 보정을 수행함으로써 보다 향상된 키스톤 보정을 수행하고 자동으로 키스톤을 보정하여 사용자가 편리하게 프로젝터를 사용할 수 있게 한다.

광학, 키스톤, 보정, 측정, 프로젝터

Description

키스톤 보정 방법 및 그 장치{Method for correcting keystone and apparatus therefor}

도 1A 및 도 1B는 프로젝터의 위치에 따라 왜곡된 영상의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 2는 종래의 키스톤 보정 장치를 도시한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 키스톤 보정 장치의 블록도를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 키스톤 보정 장치의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 5A 내지 도 5C는 본 발명에 따른 거리 측정 방법의 일실시예를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명에 따라 광학계를 통과한 거리 측정용 신호를 이용한 편삼각형 측거를 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명에 따라 거리 측정용 신호의 수직면과 스크린 사이의 경사각을 계산하는 과정을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 키스톤 보정 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

본 발명은 키스톤 보정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 특히 광학계를 이용한 키스톤 보정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디지털 텔레비전(TV)으로 인하여 고화질의 디스플레이가 가능하게 되고, 이에 따라서 기존에 많이 사용되던 다이렉트 뷰(direct view) 형식의 디스플레이장치의 수요가 줄고 있으며, 반면 대화면 프로젝션 TV, PDP TV, 프로젝터 등이 디지털 TV의 디스플레이 장치로 각광을 받고 있다. 특히, 프로젝터는 다른 디스플레이 장치에 비해서 가장 큰 화면을 구성할 수 있는 장점이 있다. 따라서 프로젝터는 기존에 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer ; PC)의 디스플레이 장치로 연결되어 세미나 발표등의 업무용으로 사용되던 용도 이외에도, 가정용에서 디지털 TV의 디스플레이 장치로 점차 용도가 넓어지고 있다.

프로젝터의 경우 다른 디스플레이 장치에 없는 부가 기능으로서, 키스톤(keystone) 보정이 필요하다. 다른 디스플레이 장치의 경우 디스플레이 장치 내에 영상 주사부와 스크린이 같이 있기 때문에 키스톤 보정을 자주 할 필요가 없으나 프로젝터의 경우 스크린을 별도로 사용하기 때문에 키스톤 보정 기능은 필수적이다. 즉, 프로젝터를 천장에 설치할 경우에는 영상을 하향으로 투사하게 되며 이로 인하여 영상의 위 부분에 대한 광로보다 아래 부분의 광로가 훨씬 길게 된다. 반면 프로젝터를 책상 위나 바닥 등에 설치할 경우는 위와 반대의 경우가 되어 위 부분의 광로가 아래 부분보다 길게 된다.

도 1A는 프로젝터가 하방의 중앙에 위치하여 윗부분의 광로가 아랫부분보다 긴 경우를 도시한 것이고, 도 1B는 프로젝터가 하방의 우측에 위치하여 윗부분의 광로뿐아니라, 왼쪽의 광로가 오른쪽의 광로보다 긴 경우를 도시한 것이다.

이러한 영상의 왜곡을 보정하기 위해서는 프로젝터에서 영상을 사다리꼴 형태로 변환하여 디스플레이하여야 한다. 그리고, 프로젝터의 설치 상태를 수시로 변경할 수 있기 때문에 키스톤을 임의로 조정할 수 있어야 한다.

도 2는 종래의 키스톤 보정 장치를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 키스톤 보정 장치(200)는 광학계(202)의 근처에 거리 측정용 신호 송신부(212,214)가 위치하였다. 종래의 키스톤 보정 장치(200)는 거리 측정용 신호 송신부에서 거리 측정용 신호를 스크린에 송신하여, 키스톤 보정 장치(200)와 스크린 사이의 거리를 측정하여 키스톤 보정을 수행하였다. 하지만, 종래의 키스톤 보정 장치(200)는 출력하고자 하는 영상의 크기와 상관없이 거리를 측정하여 키스톤 보정을 수행함으로써 효과적으로 키스톤 보정을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 광학계를 통하여 거리 측정용 신호를 송출하여 출력하고자 하는 영상의 경계에 위치한 측정점으로부터 거리를 측정함으로써, 보다 향상된 키스톤 보정을 수행하고 자동으로 키스톤을 보정하여 사용자가 편리하게 프로젝터를 사용할 수 있게 하는 키스톤 보정 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 키스톤 보정 방법은 광학계를 통해 거리 측정용 신호를 송출함으로써, 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계; 상기 측정점들로부터 반사되는 상기 거리 측정용 신호를 수신하는 단계; 상기 수신된 거리 측정용 신호에 기초하여 영상의 왜곡 정도를 계산하는 단계; 및 상기 계산 결과에 따라 키스톤 보정을 수행하는 단계를 포함한다.

바람직하게는 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계는 삼각점 측거, 마름모꼴 측거, 편삼각형 측거를 수행하기 위하여 적어도 3개 이상의 측정점들에 대하여 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계는 최초로 전원이 인가되는 경우 또는 사용자에 의하여 키스톤 보정 명령이 내려진 경우에 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 거리 측정용 신호는 적외선 신호인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목적은 스크린에 영상의 상을 생성하고, 통과되는 신호를 굴절시키는 광학계; 상기 광학계의 후방에 설치되고, 상기 광학계를 통하여 상기 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 신호 송신부; 상기 측정점들로부터 반사되는 상기 거리 측정용 신호를 수신하는 신호 수신부; 및 상기 수신된 거리 측정용 신호에 기초하여 영상의 왜곡 정도를 계산하고, 상기 계산 결과에 따라 키스톤 보정을 수행하는 제어부를 포함하는 키스톤 보정 장치에 의해서도 달성된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 키스톤 보정 장치(300)는 광학계(302), 신호 송신부(304), 신호 수신부(306) 및 제어부(308)를 포함한다.

광학계(302)는 스크린에 영상의 상을 생성하고, 신호를 통과시키는 경우에는 그 신호를 굴절시킨다. 광학계(302)는 빛의 반사나 굴절을 이용해서 물체의 상을 만들거나 빛에너지를 전송하기 위한 것으로 본 발명에서는 렌즈를 이용한다. 다만,광학계(302)는 렌즈에 한정되지 않고, 빛의 반사나 굴절을 이용하여 물체의 상을 만들 수 있는 장치들에 의해 구현될 수 있다.

신호 송신부(304)는 광학계(302)를 통해 거리 측정용 신호를 송출함으로써, 스크린에 표시되는 영상의 경계에 측정점들이 위치하게 하고, 그 측정점들에 대하여 거리 측정용 신호를 송신한다.

이때 일실시예에서는 거리 측정용 신호는 최초로 전원이 인가되는 경우 또는 사용자에 의하여 키스톤 보정 명령이 내려진 경우에 송신되는 것으로 한다.

바람직하게는, 이와 같이 사용자의 키스톤 보정 명령에 의하여 키스톤 보정 을 수행할 수 있도록, 키스톤 보정 장치(300)는 키스톤 보정 수행 명령을 내리는 키(key)를 더 포함할 수 있다.

신호 수신부(306)는 측정점들로부터 반사되는 거리 측정용 신호를 수신한다.

이때, 상기 거리 측정용 신호로서 적외선을 이용할 수 있다. 적외선을 이용하여 거리를 측정하는 방법에는 두 가지가 있다.

먼저, 하나는 반사광 측정방식으로 900nm이상의 파장을 갖는 적외선 LED를 이용하여 적외선을 방사하고, 물체에 맞고 되돌아 오는 적외선 양을 측정하여 거리를 측정하는 방식이다. 이때 반사량은 거리 제곱에 반비례하므로, 반사량이 많으면 센서와 물체와의 거리는 가까운 것이며, 반대로 반사량이 적으면 거리는 멀리 떨어져 있는 것으로 파악할 수 있다.

다른 하나는, 삼각 측정 방식으로 LED로 적외선을 방사하고, 그 적외선이 물체에 맞고 반사되는 것까지는 반사광 측정방식과 동일하다. 다만 그 이후 반사된 광원을 렌즈를 통해 집광하고, 이를 후면의 일차원 CCD센서에 투광시켜 가장 반사광이 집중되는 위치를 측정한다. 이때, 발광부와 일차원 CCD 센서의 거리를 미리 알고 있으므로 물체와의 거리를 바로 계산할 수 있다.

다만, 상기 거리 측정용 신호는 적외선으로 한정되지 않고, 레이저 등 광원을 이용한 신호는 모두 이용될 수 있다.

이하에서는 도 4 내지 도 6을 참조하여 신호 송신부(304) 및 신호 수신부(306)의 동작을 설명한다.

도 4를 참조하면, 좌측의 도면은 위에서 바라본 키스톤 보정 장치(300)를 도시한 것이고, 우측의 도면은 정면에서 바라본 키스톤 보정 장치(300)를 도시한 것으로서 신호 송신부(304)는 광학계(302)의 후방에 위치하고 있고, 신호 수신 부(306)는 광학계 근처에 위치하고 있다. 신호 송신부(304)로부터 송신된 거리 측정용 신호가 광학계(304)를 통과하게 되면 그 거리 측정용 신호는 굴절되어 스크린(410)에 도달하게 되고, 그 측정점으로부터 반사된 거리 측정용 신호를 신호 수신부(306)가 수신하게 된다.

도 5A는 수평인 두 점과 그 아래의 두 점 사이의 위치에 있는 한 점으로 구성되는 삼각형 모양의 측정점으로부터 키스톤 보정 장치(300)까지의 거리를 측정하는 방법이다. 도 5B는 수평인 두 점과 수직인 두 점으로 구성되는 마름모 모양의 측정점으로부터 키스톤 보정 장치(300)까지의 거리를 측정하는 방법이다. 도 5C는 수평인 두 점과 그 아래의 두 점 사이를 벗어난 위치에 있는 한 점으로 구성되는 편삼각형 모양의 측정점으로부터 키스톤 보정 장치(300)까지의 거리를 측정하는 방법이다.

도 6은 본 발명에 따라 광학계를 통과한 거리 측정용 신호를 이용한 편삼각형 측거를 설명하기 위하여 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면 편삼각형을 구성하는 세개의 측정점들(602,604,606)이 모두 직사각형의 영상의 경계에 위치하는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 광학계를 통과한 거리 측정용 신호는 영상의 경계에 위치하는 측정점들을 향하여 송신된다.

이와 같이 영상의 경계에 위치한 측정점들로부터 신호 송신부(304)까지의 거리를 계산하게 되면 실제 스크린에 표시되는 영상의 크기에 가장 적합한 측정점들 로부터 거리를 측정하는 것이 되어, 이를 기초로 한 키스톤 보정 성능이 향상되게 된다.

제어부(308)는 수신된 거리 측정용 신호에 기초하여 영상의 왜곡 정도를 계산하고, 계산 결과에 따라 키스톤 보정을 수행한다. 보다 구체적으로 설명하면, 제어부(308)는 스크린의 각 측정점과 신호 송신부 사이의 거리를 이용하여 거리 측정용 신호의 수직면과 스크린 사이의 경사각을 계산하여 영상의 왜곡 정도를 특정하고, 이에 기초하여 직사각형 형태의 영상을 사다리꼴 형태로 변형하는 키스톤 보정을 수행한다.

도 7을 참조하면, 스크린(710)이 측정점 602 근처에서

만큼 기울어졌다고 할때, 거리 측정용 신호의 수직면(720)과 스크린(710) 사이의 수직 경사각

는 수학식 1과 같이 코사인 법칙을 이용하여 계산할 수 있다.

[수학식 1]

즉 이를

에 대하여 다시 정리하면 경사각

는 수학식 2와 같이 정의된다.

[수학식 2]

이때

는 수학식 2로 표시된다.

[수학식 2]

또한 여기서

는 키스톤 보정 장치(300)와 스크린(710)까지의 수평거리를 나타내고,

은 키스톤 보정 장치(300)와 측정점 602까지의 거리를 나타내고,

는 측정점 602와 측정점 604까지의 거리를 나타낸다. 이때 송신되는 각도

는 줌의 크기 등에 따라 달라질 수 있으나 각각의 장치마다 그 값들이 결정되어 있다. 마지막으로

는 키스톤 보정 장치(300)와 거리 측정용 신호의 수직면(720) 사이의 거리를 나타낸다.

또한 상기와 같이 수직 방향의 경사각뿐만 아니라 상기 경사각을 계산하는 방법을 이용하여 수평 방향의 경사각을 얻을 수 있다. 예컨대, 측정점 604 및 606에 상술한 방법을 적용하여 수평 경사각을 계산할 수 있다.

다만, 상술한 거리 측정용 신호의 수직면과 스크린 사이의 경사각을 계산하는 방법은 종래 기술로서, 상기와 같은 방식 외에도 다른 방법에 의하여 경사각을 계산하는 것도 가능하다.

최종적으로, 이와 같이 제어부(308)에서 키스톤 보정이 수행되어 사다리꼴 형태로 변형된 영상을 프로젝터에서 스크린에 출력하게 되면, 스크린에는 왜곡이 없는 직사각형의 영상이 출력되게 된다.

도 8은 도 3에 도시된 키스톤 보정 장치에서 수행되는, 본 발명에 따른 키스톤 보정 방법을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.

802단계에서는, 광학계를 통해 거리 측정용 신호를 송출함으로써, 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 거리 측정용 신호를 송신한다.

상술한대로, 이때 거리 측정용 신호는 최초로 전원이 인가되는 경우 또는 사용자에 의하여 키스톤 보정 명령이 내려진 경우에 송신되는 것으로 하고, 이를 수행하기 위하여 키스톤 보정 장치(300)는 키스톤 보정 수행 명령을 내리는 키(key)를 더 포함할 수 있다.

804단계에서는, 측정점들로부터 반사되는 거리 측정용 신호를 수신한다.

806단계에서는, 수신된 거리 측정용 신호에 기초하여 영상의 왜곡 정도를 계산한다.

상술한대로, 제어부(308)는 스크린의 각 측정점과 신호 송신부 사이의 거리를 이용하여 거리 측정용 신호의 수직면과 스크린 사이의 경사각을 계산하여 영상의 왜곡 정도를 특정한다.

808단계에서는, 그 계산 결과에 따라 키스톤 보정을 수행한다.

상술한대로, 최종적으로는 이와 같이 제어부(308)에서 왜곡의 정도에 따라 키스톤 보정이 수행되고, 사다리꼴 형태로 변형된 영상이 프로젝터를 통해 스크린에 출력되 되어 왜곡이 없는 직사각형의 영상을 스크린에서 얻게 된다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

발명의 목적은 광학계를 통하여 거리 측정용 신호를 송출하여 출력하고자 하는 영상의 경계에 위치한 측정점으로부터 거리를 측정함으로써, 보다 향상된 키 스톤 보정을 수행하고 자동으로 키스톤을 보정하여 사용자가 편리하게 프로젝터를 사용할 수 있게 하는 효과가 있다.

Claims

키스톤 보정 장치에 의한 키스톤 보정 방법에 있어서,

상기 키스톤 보정 장치의 신호 송신부가 광학계를 통해 거리 측정용 신호를 송출함으로써, 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계;

상기 측정점들로부터 반사되는 상기 거리 측정용 신호를 수신하는 단계;

상기 수신된 거리 측정용 신호의 양을 기초로 상기 신호 송신부와 상기 측정점들 사이의 거리를 측정하는 단계;

상기 측정된 거리에 기초하여 상기 거리 측정용 신호의 수직면과 상기 스크린 사이의 경사각을 계산함으로써, 영상의 왜곡 정도를 계산하는 단계; 및

상기 계산된 영상의 왜곡 정도에 따라 키스톤 보정을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 보정 방법.
제1항에 있어서,

상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계는

삼각점 측거, 마름모꼴 측거, 편삼각형 측거를 수행하기 위하여 적어도 3개 이상의 측정점들에 대하여 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 키스톤 보정 방법.
제1항에 있어서,

상기 거리 측정용 신호를 송신하는 단계는

상기 키스톤 보정 장치에 최초로 전원이 인가되는 경우 또는 사용자에 의하여 키스톤 보정 명령이 내려진 경우에 상기 거리 측정용 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 키스톤 보정 방법.
제1항에 있어서,

상기 거리 측정용 신호는 적외선 신호인 것을 특징으로 하는 키스톤 보정 방법.
키스톤 보정 장치에 있어서,

스크린에 영상의 상을 생성하고, 통과되는 신호를 굴절시키는 광학계;

상기 광학계의 후방에 설치되고, 상기 광학계를 통하여 상기 스크린에 표시되는 영상의 경계에 위치하는 측정점들에 대하여 거리 측정용 신호를 송신하는 신호 송신부;

상기 측정점들로부터 반사되는 상기 거리 측정용 신호를 수신하는 신호 수신부; 및

상기 수신된 거리 측정용 신호의 양을 기초로 상기 신호 송신부와 상기 측정점들 사이의 거리를 측정하고, 상기 측정된 거리에 기초하여 상기 거리 측정용 신호의 수직면과 상기 스크린 사이의 경사각을 계산함으로써, 영상의 왜곡 정도를 계산하고, 상기 계산된 영상의 왜곡 정도에 따라 키스톤 보정을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 키스톤 보정 장치.