KR101717527B1

KR101717527B1 - 레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법

Info

Publication number: KR101717527B1
Application number: KR1020100114248A
Authority: KR
Inventors: 서정훈; 최정환; 김용기; 권재욱
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-11-17
Filing date: 2010-11-17
Publication date: 2017-03-27
Also published as: US20120120116A1; US9451224B2; KR20120053146A

Abstract

레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법에 관한 것으로, 입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와, 생성된 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 픽셀 위치 검출부와, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 보상값 결정부와, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 결정된 밝기 보상값에 따라, 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 보상부와, 보상된 레이저 구동신호에 의해, 레이저 광을 생성하는 레이저 광원과, 스캐너 구동신호에 의해, 레이저 광을 스캐닝하는 스캐너를 포함할 수 있다.

Description

레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법{laser projector and method for compensating brightness of the same}

본 발명은 레이저 프로젝터에 관한 것으로, 특히 스캐너를 이용한 레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 프로젝터는 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.

이러한, 레이저 프로젝터는 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 발명은 스캐너의 운동속도에 따라 달라지는 영상의 밝기를 균일한 밝기로 보상함으로써, 전체적인 영상의 밝기에 대한 균일성을 유지할 수 있고, 소비전력을 줄일 수 있는 레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 레이저 프로젝터는 입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부와, 생성된 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 픽셀 위치 검출부와, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 보상값 결정부와, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 결정된 밝기 보상값에 따라, 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 보상부와, 보상된 레이저 구동신호에 의해, 레이저 광을 생성하는 레이저 광원과, 스캐너 구동신호에 의해, 레이저 광을 스캐닝하는 스캐너를 포함할 수 있다.

여기서, 보상값 결정부는 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 픽셀들의 밝기 보상값이 저장되는 저장부와, 픽셀 검출부로부터 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 저장부로부터 서치하는 서치부와, 서치된 밝기 보상값을 추출하는 추출부와, 서치부 및 추출부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

이어, 보상값 결정부는 외부 요청 신호에 따라, 저장부에 저장된 밝기 보상값을 변경하는 변경부를 더 포함할 수도 있다.

여기서, 변경부는 외부 요청 신호에 따라, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정하는 기준 픽셀 결정부와, 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산하는 연산부와, 저장부에 미리 저장된 밝기 보상값을 연산된 밝기 보상값으로 보정하는 보정부를 포함할 수 있다.

또한, 밝기 보상값은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀로부터 1번째 픽셀로 갈수록 또는 상기 N/2번째 픽셀로부터 N번째 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소할 수 있다.

본 발명에 따른 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법은, 입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성하는 단계와, 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 단계와, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 단계와, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 결정된 밝기 보상값에 따라, 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 단계와, 보상된 레이저 구동신호에 의해, 레이저 광원을 구동시키는 단계와, 스캐너 구동신호에 의해 스캐너를 구동시켜 레이저 광원의 광을 스캐닝하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 단계는, 밝기 보상값의 변경에 대한 외부 요청 신호가 있는지를 판단하는 단계와, 판단결과, 외부 요청 신호가 없다면, 미리 저장된 밝기 보상값 중, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 서치하는 단계와, 서치된 밝기 보상값을 추출하는 단계를 포함할 수 있다.

그리고, 밝기 보상값의 변경에 대한 외부 요청 신호가 있는지를 판단하는 단계에서, 판단결과, 외부 요청 신호가 있다면, 외부 요청 신호에 따라, 미리 저장된 밝기 보상값을 변경하고, 변경된 밝기 보상값 중, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 서치할 수도 있다.

다음, 미리 저장된 밝기 보상값을 변경하는 단계는, 외부 요청 신호에 따라, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정하는 단계와, 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산하는 단계와, 미리 저장된 밝기 보상값을 연산된 밝기 보상값으로 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 밝기 보상값은 미리 결정된 기준 픽셀과 미리 설정된 보상 함수식에 의해, 연산되어 디폴트값로 미리 설정될 수도 있다.

본 발명에 따른 레이저 프로젝터 및 그의 밝기 보상방법은 다음과 같은 효과가 있다.

본 발명은 스캐너의 운동속도에 따라 달라지는 영상의 밝기를 균일한 밝기로 보상함으로써, 전체적인 영상의 밝기에 대한 균일성을 유지할 수 있고, 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 임의로 밝기 보상값을 변경하여 그에 상응하는 출력 영상의 밝기 및 소비전력을 제어할 수 있으므로, 사용자의 만족도를 높일 수도 있다.

도 1은 스캐너의 운동 속도 변화를 설명하기 위한 도면
도 2는 스캐너의 운동 속도 변화에 따른 영상의 밝기 변화를 보여주는 도면
도 3은 스캐너의 수평 운동에 따른 상대적인 밝기를 보여주는 그래프
도 4는 본 발명에 따른 스캐너 프로젝터를 보여주는 블럭 구성도
도 5는 도 4의 보상값 결정부를 보여주는 블럭구성도
도 6은 본 발명에 따른 균일 보상 함수를 보여주는 그래프
도 7은 도 4의 보상값 결정부의 다른 실시예를 보여주는 블럭구성도
도 8은 도 7의 변경부를 보여주는 블럭 구성도
도 9는 본 발명에 따른 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법을 설명하기 위한 순서도
도 10은 도 9의 보상값 결정 방법을 설명하기 위한 순서도
도 11은 도 10의 보상값 변경 방법을 설명하기 위한 순서도

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 핸드폰 등에 적용되는 초소형 레이저 프로젝터에 관한 것으로, 스캐너의 운동 속도에 따른 영상의 밝기 변화를 보정함으로써, 출력되는 영상을 균일한 밝기로 보상하고, 영상의 좌우 밝기를 줄여 소비전력을 줄일 수 있는 기술이다.

일반적으로, 스캐너 미러를 이용한 프로젝터는 스캐너의 운동에 의해 레이저 광의 속도 변화가 발생할 수 있다.

이것은 스캐너 미러의 위치에 따라, 레이저 광의 조사량이 달라지는 것을 의미한다.

즉, 디스플레이되는 영상에서, 좌우 양끝 영역은 중앙 영역에 비해 상대적으로 밝고, 중앙 영역은 좌우 양끝 영역에 비해 상대적으로 어둡게 된다.

도 1은 스캐너의 운동 속도 변화를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원으로 구성되는 광원(10)에서 생성되는 레이저 광들은 컬러 합성기(color combiner)(20)를 통해 합성되고, 합성된 광은 2차원 스캐너 미러(30)에 의해 스크린(40)에 2차원 영상을 디스플레이한다.

여기서, 스캐너 미러(30)는 수평으로 사인(sine) 운동을 하게 되는데, 한 프레임 영상의 각 수평 라인을 이동할 때, 각 수평 라인의 좌우 양끝 영역에서는 스캐너 미러(30)의 운동속도가 느리고, 각 수평 라인의 중앙 영역에서는 스캐너 미러(30)의 운동속도가 빠른 현상이 나타날 수 있다.

이러한 운동속도 차이에 의해, 각 수평 라인의 좌우 양끝 영역에서는 레이저 광의 스캐닝 시간이 길어 밝은 영상이 디스플레이되고, 각 수평 라인의 중앙 영역에서는 레이저 광의 스캐닝 시간이 짧아 어두운 영상이 디스플레이될 수 있다.

도 2는 스캐너의 운동 속도 변화에 따른 영상의 밝기 변화를 보여주는 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 스크린에 디스플레이된 한 프레임 영상에서, 중앙영역에서 가장자리 영역으로 갈수록 영상의 밝기가 점차적으로 밝아지는 것을 알 수 있다.

도 2에서, 디스플레이된 영상의 중앙영역에서는 스캐너의 운동속도가 가장 빠르기 때문에 영상의 밝기가 가장 어둡게 나타나지만, 만일 외부의 환경 변화에 의해서, 스캐너의 운동속도가 영상의 중앙영역 이외에 다른 영역에서 빨라진다면, 해당 영역에서 영상의 밝기가 가장 어둡게 나타날 수도 있다.

도 3은 스캐너의 수평 운동에 따른 상대적인 밝기를 보여주는 그래프이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스캐너의 수평 운동 위치 중 어느 한 위치를 기준으로 다른 위치의 상대적 밝기를 측정하면, 기준 위치에서 멀어질수록 상대적 밝기가 기하급수적으로 증가하는 것을 알 수 있다.

즉, 도 3은 중앙영역의 밝기가 1인 X좌표에 대한 상대 밝기를 보여주고 있다.

이와 같이, 스캐너 프로젝터는 영상 신호에 따라, 그에 상응하는 밝기로 영상을 디스플레이하여야 하지만, 스캐너의 구동 특성으로 인하여, 영상의 밝기가 균일하게 디스플레이되지 않는다.

따라서, 본 발명은 영상에서 가장 어두운 영역의 밝기를 기준으로 밝은 영역의 밝기를 상대적으로 줄임으로써, 전체적으로 균일한 밝기를 갖는 영상으로 보정할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 스캐너 프로젝터를 보여주는 블럭 구성도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은 구동신호 생성부(100), 레이저 구동부(200), 레이저 광원(300), 스캐너 구동부(400), 스캐너(500), 픽셀 위치 검출부(600), 보상값 결정부(700), 보상부(800)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 구동신호 생성부(100)는 PC(personal computer)나 AV(audio/video) 시스템과 같은 영상 신호 출력 장치로부터 입력되는 영상 신호를 수신하고, 수신된 영상 신호를 신호처리하여 적색, 녹색, 청색 레이저 광원을 각각 구동하기 위한 레이저 구동 신호와, 스캐너 구동 신호를 생성할 수 있다.

이때, 레이저 구동 신호는 적색, 녹색, 청색에 대한 비디오 신호, 수평동기신호, 수직동기신호를 포함하고, 스캐너 구동 신호는 레이저 구동 신호의 수평동기신호 및 수직동기신호를 이용하여 생성된 수평 및 수직 스캐너 구동 신호를 포함할 수 있다.

이어, 레이저 구동부(200)는 수신되는 레이저 구동 신호에 따라, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원을 포함하는 레이저 광원(300)을 구동시키기 위한 전압 또는 전류를 생성하고, 레이저 광원(300)은 인가되는 전압 또는 전류값에 의해, 그에 해당하는 레벨로 레이저 광을 생성한다.

다음, 스캐너 구동부(400)는 사인파 생성회로, 삼각파 생성회로, 신호 합성 회로 등을 포함하며, 수신되는 스캐너 구동 신호에 따라, 스캐너(500)를 구동시키기 위한 구동 주파수를 생성하고, 스캐너(500)는 수평 및 수직 구동 주파수에 따라, 수평 및 수직 구동하여 레이저 광을 스크린(900)에 스캐닝함으로써, 스크린(900)에 영상을 구현할 수 있다.

하지만, 앞서 설명한 바와 같이, 한 프레임 영상의 각 수평 라인을 진행하는 스캐너(500)의 구동속도가 달라, 디스플레이되는 영상의 밝기가 균일하지 않는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 본 발명은 픽셀 위치 검출부(600), 보상값 결정부(700) 및 보상부(800)를 이용하여, 구동신호 생성부(100)에서 생성되는 레이저 구동 신호를 보상함으로써, 디스플레이되는 영상의 밝기를 균일하게 보정할 수 있다.

여기서, 픽셀 위치 검출부(600)는 생성된 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 역할을 수행할 수 있다.

즉, 픽셀 위치 검출부(600)는 스크린(900)에 디스플레이하고자 하는 영상의 현재 픽셀 위치를 검출할 수 있다.

이어, 보상값 결정부(700)는 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 역할을 수행할 수 있다.

도 5는 도 4의 보상값 결정부를 보여주는 블럭구성도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 보상값 결정부는 저장부(710), 서치부(720), 추출부(730), 제어부(740)를 포함할 수 있다.

여기서, 저장부(710)는 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 픽셀들의 밝기 보상값을 미리 저장할 수 있다.

이때, 밝기 보상값은 영상 신호에 포함된 각 픽셀의 초기(original) 밝기값을 보상하기 위한 값이다.

즉, 밝기 보상값은 스캐너의 구동속도 변화에 따른 영상의 밝기 왜곡을 보정하기 위해, 소정의 보상 함수식을 이용하여, 한 프레임에 해당하는 각 픽셀의 밝기 보상값을 연산한 것이다.

실시예로서, 밝기 보상값은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀로부터 1번째 픽셀로 갈수록 또는 N/2번째 픽셀로부터 N번째 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하도록 설정될 수 있다.

여기서, 밝기 보상값은 N/2번째 픽셀로부터 1번째 픽셀로 갈수록 또는 N/2번째 픽셀로부터 N번째 픽셀로 갈수록, 기하급수적으로 증가 또는 감소할 수 있다.

즉, 밝기 보상값은 스캐너의 스캐닝 속도에 비례하여 증가 또는 감소할 수 있다.

보상 함수식을 이용하여, 밝기 보상값을 연산하는 방법은 다음과 같다.

먼저, 영상의 밝기는 스크린 위에 스캐닝되는 레이저 광의 스캐닝 속도에 반비례할 수 있다.

만일, 레이저 광의 스캐닝 속도가 빠르면, 영상의 밝기는 어두워질 것이다.

이와 같이, 스크린 상의 위치에 따라, 레이저 광의 스캐닝 속도가 변하므로, 영상의 밝기는 균일하게 보상되어야 할 것이다.

따라서, 레이저 광의 스캐닝 속도값을 구하기 위해서, 하기 방정식 1과 같이, 영상 왜곡 함수 X, Y는 시간 t에 의해 달라질 수 있다.

방정식 1

밝기(brightness)/면적(area) ∝ 1/스캐닝 속도(scanning speed) ∝ 1/(∂X/∂t ∂Y/∂t)

그리고, 시간 t는 입력 좌표 x, y에 비례하므로, 상기 방정식 1은 하기 방정식 2로 다시 쓸 수 있다.

방정식 2

밝기(brightness)/면적(area) ∝ 1/(∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y))

이와 같이, 어느 한 면적에 대한 밝기는 도 3의 그래프와 같이, 상대 밝기가 1인 X좌표의 중심영역을 기준으로 양끝 영역으로 갈수록 상대 밝기가 점차 증가한다.

따라서, 밝기를 균일하게 보상하기 위한 균일 보상 함수 U는 하기 방정식 3으로 정의될 수 있다.

방정식 3

U ∝ 1/(밝기/면적) ∝ ∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y)

U = (∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y))/Max(∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y))

즉, 밝기 보상값은 각 픽셀에 미리 설정된 상대 밝기값의 역수일 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 균일 보상 함수를 보여주는 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상대 밝기가 1인 X좌표의 중심영역을 기준으로 양끝 영역으로 갈수록 상대 밝기가 점차 감소함을 알 수 있다.

즉, 도 6의 밝기 보상값은 도 3의 그래프와 같이 각 픽셀에 미리 설정된 상대 밝기값의 역수일 수 있다.

한편, 도 5의 서치부(720)은 제어부(740)의 제어신호에 따라, 픽셀 검출부(600)로부터 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 저장부(710)로부터 서치하는 역할을 수행할 수 있다.

이어, 추출부(730)는 제어부(740)의 제어신호에 따라, 서치된 밝기 보상값을 저장부(710)로부터 추출하여 추출된 밝기 보상값을 출력하는 역할을 수행할 수 있다.

그리고, 제어부(740)는 픽셀 검출부(600)로부터 검출된 픽셀의 위치 정보에 따라 서치부(720) 및 추출부(730)를 제어할 수 있다.

또한, 다른 실시예로서, 보상값 결정부(700)는 외부 요청 신호에 따라, 저장부(710)에 저장된 밝기 보상값을 변경하는 변경부를 더 포함할 수도 있다.

도 7은 도 4의 보상값 결정부의 다른 실시예를 보여주는 블럭구성도이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 보상값 결정부는 저장부(710), 서치부(720), 추출부(730), 제어부(740), 변경부(750)를 포함할 수 있다.

여기서, 변경부(750)는 사용자가 미리 저장된 밝기 보상값을 변경하고자 하는 경우, 제어부(740)의 제어신호에 따라, 저장부(710)에 저장된 밝기 보상값을 변경하는 역할을 수행할 수 있다.

예를 들면, 외부의 환경이 변하여, 스캐너의 구동속도가 추가적으로 변할 경우, 영상의 밝기도 추가적으로 변할 수 있다.

이 경우, 미리 설정된 밝기 보상값을 이용하여 레이저 구동신호를 보상한다 하여도, 균일한 밝기로 영상을 보상하기 어려울 수 있다.

따라서, 사용자는 보상값 결정부(700)의 변경부(750)를 통해, 저장부(710)에 미리 저장된 밝기 보상값을 추가로 보정할 수 있다.

도 8은 도 7의 변경부를 보여주는 블럭 구성도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 변경부(750)는 기준픽셀 결정부(751), 연산부(753), 보정부(755)를 포함할 수 있다.

여기서, 기준픽셀 결정부(751)는 외부 요청 신호에 따라, 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정하는 역할을 수행한다.

이때, 기준 픽셀은 디폴트값로 미리 설정되거나, 또는 사용자가 직접 설정할 수도 있다.

추가적으로 변한 영상은 가장 어두운 부분이 영상의 중앙영역에서 다른 영역으로 이동하였기 때문에, 가장 어두운 부분에 위치하는 픽셀을 기준 픽셀로 재설정하는 것이 필요하다.

이와 같이, 기준 픽셀이 재설정되면, 재설정된 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀들의 상대적 밝기가 달라질 것이다,

그러므로, 변경부(750)는 달라진 상대적 밝기에 따라서, 밝기 보상값을 보정해야 한다.

결국, 외부의 요청 신호에 의해, 제어부(740)는 변경부(750)를 제어하고, 변경부(750)는 제어부(740)의 제어신호에 의해, 기준픽셀 결정부(751)를 구동시켜, 기존의 기준 픽셀을 새로운 기준 픽셀로 재설정한다.

예를 들면, 디폴트로 미리 저장된 기준 픽셀은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀일 수 있고, 사용자가 직접 설정하는 기준 픽셀은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N-1/2번째 픽셀 또는 N+1/2번째 픽셀일 수도 있다.

이어, 연산부(753)는 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산할 수 있다.

여기서, 미리 설정된 보상 함수식은 상기에 이미 설명한 방정식 3과 같다.

그리고, 보정부(755)는 저장부(710)에 미리 저장된 밝기 보상값을 연산부(753)에 의해 연산된 밝기 보상값으로 보정하는 역할을 수행할 수 있다.

이와 같이, 보상값 결정부(700)는 상기와 같은 과정을 거쳐, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정할 수 있다.

다음, 보상부(800)는 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 결정된 밝기 보상값에 따라, 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 보상신호를 생성할 수 있다.

보상부(800)에 의해, 생성된 보상신호는 구동신호 생성부(100)로 출력되고, 구동신호 생성부(100)는 입력된 보상신호에 의해, 보상된 레이저 구동신호를 생성한다.

그리고, 보상된 레이저 구동신호에 따라, 레이저 구동부(200)는 레이저 광원(300)을 구동시킴으로써, 레이저 광원(300)은 보상된 레이저 광을 생성할 수 있다.

다음, 스캐너(500)는 보상된 레이저 광을 스크린(900)에 스캐닝함으로써, 스캐너(500)의 속도 변화에 따른 영상의 밝기 왜곡이 보상된 균일한 밝기를 갖는 영상을 제공할 수 있다.

이와 같이, 구성된 본 발명에 따른 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법을 설명하면 다음과 같다.

도 9는 본 발명에 따른 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 영상신호가 구동신호 생성부(100)에 입력되면, 구동신호 생성부(100)는 입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성한다.(S100)

이어, 픽셀 위치 검출부(600)는 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출한다.(S200)

다음, 보상값 결정부(700)는 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정한다.(S300)

도 10은 도 9의 보상값 결정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 보상값 결정부(700)의 제어부(740)는 외부로부터 밝기 보상값 변경을 위한 요청 신호가 있는지를 판단한다.(S320)

판단결과, 외부 요청 신호가 없다면, 서치부(720)는 제어부(740)의 제어신호에 따라, 저장부(710)에 미리 저장된 밝기 보상값 중, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 서치한다.(S360)

그리고, 추출부(730)는 제어부(740)의 제어신호에 따라, 저장부(710)에 저장된 밝기 보상값 중, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 추출하여 출력한다.(S380)

그러나, 만일, 판단결과, 외부 요청 신호가 있다면, 제어부(740)는 변경부(750)을 제어하고, 변경부(750)는 제어부(740)의 제어신호에 따라, 저장부(710)에 미리 저장된 밝기 보상값을 변경한다.(S340)

도 11은 도 10의 보상값 변경 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 보상값 결정부(700)의 제어부(740)는 외부로부터 밝기 보상값 변경을 위한 요청 신호가 있다고 판단하면, 기준픽셀 결정부(751)를 제어한다.

그리고, 기준픽셀 제어부(751)는 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정한다.(S342)

이어, 연산부(753)는 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산한다.(S344)

다음, 보정부(755)는 미리 저장된 밝기 보상값을 연산된 밝기 보상값으로 보정한다.(S346)

이러한 과정을 거쳐 밝기 보상값을 변경할 수 있는데, 밝기 보상값은 미리 결정된 기준 픽셀과 미리 설정된 보상 함수식에 의해, 연산되어 디폴트값로 미리 설정될 수도 있다.

여기서, 미리 결정된 기준 픽셀은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀일 수 있다.

그리고, 밝기 보상값은 각 수평라인에서, 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록 기하급수적으로 증가 또는 감소할 수도 있다.

이와 같이, 밝기 보상값이 결정되면, 보상부(800)는 보상신호를 생성하여, 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상한다.(S400)

즉, 보상부(800)는 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 레이저 구동신호를 보상한다.

이어, 구동신호 생성부(100)는 보상신호에 따라, 보상된 레이저 구동신호를 생성하여 출력한다.

다음, 레이저 구동부(200)는 보상된 레이저 구동신호에 따라 레이저 광원(300)을 구동시키고, 스캐너 구동부(400)는 스캐너 구동신호에 따라 스캐너(500)를 구동시킨다.(S500)

그리고, 스캐너(500)는 밝기 변화에 따른 영상 왜곡이 보상된 레이저 광을 스크린(900)에 스캐닝하여 균일한 밝기를 갖는 영상을 디스플레이한다.

이와 같이, 스캐너의 구동속도 변화에 따라, 스크린 위에 디스플레이되는 영상의 밝기가 균일하지 못하므로, 영상의 밝기는 균일하게 보상되어야 할 것이다.

방정식 1

방정식 2

밝기(brightness)/면적(area) ∝ 1/(∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y))

다음, 밝기를 균일하게 보상하기 위한 균일 보상 함수 U는 하기 방정식 3으로 정의될 수 있다.

방정식 3

U ∝ 1/(밝기/면적) ∝ ∂²X/(∂x*∂y) ∂²Y/(∂x*∂y)

본 발명은 이러한 보상 함수식을 이용하여, 밝기 보상값을 생성하고, 생성된 밝기 보상값을 이용하여, 레이저 구동신호를 보상함으로써, 균일한 밝기의 영상을 제공할 수 있다.

그리고, 밝기 보상값은 가장 어두운 영역의 기준픽셀을 기준으로 하여 결정되므로, 전체적인 영상의 밝기에 대한 균일성을 유지할 뿐만 아니라, 소비전력을 줄일 수 있는 효과가 있다.

이와 같이, 본 발명에 따른 레이저 프로젝터는 핸드폰 등과 같은 제품에 적용할 경우, 저전력으로 구동이 가능하므로 사용시간을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 실시예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

또한, 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.

Claims

입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성하는 구동신호 생성부;
상기 생성된 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 픽셀 위치 검출부;
상기 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 보상값 결정부;
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 상기 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 상기 결정된 밝기 보상값에 따라, 상기 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 보상부;
상기 보상된 레이저 구동신호에 의해, 레이저 광을 생성하는 레이저 광원; 그리고,
상기 스캐너 구동신호에 의해, 상기 레이저 광을 스캐닝하는 스캐너를 포함하고,
상기 기준 픽셀은,
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 가장 어두운 영역에 위치하고,
상기 스캐너의 스캐닝이 한 프레임 영상의 수평라인을 따라 움직일 때, 상기 스캐너의 스캐닝 속도는,
상기 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중 첫 번째 픽셀로부터 상기 기준 픽셀 방향으로 점차 감소하고, 상기 기준 픽셀로부터 상기 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중 마지막 번째 픽셀 방향으로 점차 증가하며,
상기 보상값 결정부는,
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에서 가장 어두운 영역이 이동하면, 상기 이동된 가장 어두운 영역에 위치하는 픽셀을 기준 픽셀로 재설정하고,
상기 재설정된 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀들의 상대적 밝기에 따라서, 상기 밝기 보상값을 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 보상값 결정부는,
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 픽셀들의 밝기 보상값이 저장되는 저장부;
상기 픽셀 위치 검출부로부터 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 상기 저장부로부터 서치하는 서치부;
상기 서치된 밝기 보상값을 추출하는 추출부;
상기 서치부 및 추출부를 제어하는 제어부를 포함하는 레이저 프로젝터.
제 2 항에 있어서, 상기 보상값 결정부는,
외부 요청 신호에 따라, 상기 저장부에 저장된 밝기 보상값을 변경하는 변경부를 더 포함하는 레이저 프로젝터.
제 3 항에 있어서, 상기 변경부는,
외부 요청 신호에 따라, 상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정하는 기준 픽셀 결정부;
상기 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 상기 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산하는 연산부;
상기 저장부에 미리 저장된 밝기 보상값을 상기 연산된 밝기 보상값으로 보정하는 보정부를 포함하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀로부터 1번째 픽셀로 갈수록 또는 상기 N/2번째 픽셀로부터 N번째 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 상기 각 수평라인에서, 상기 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록 기하급수적으로 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 상기 스캐너의 스캐닝 속도에 비례하여 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 상기 각 픽셀에 미리 설정된 상대 밝기값의 역수인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 기준 픽셀은 디폴트값로 미리 설정되거나, 또는 사용자가 직접 설정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 상기 기준 픽셀은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
입력되는 영상 신호를 신호처리하여 레이저 구동신호와 스캐너 구동신호를 생성하는 단계;
상기 스캐너 구동신호로부터 한 프레임 영상에 상응하는 픽셀의 위치를 검출하는 단계;
상기 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 단계;
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 어느 하나의 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 상기 밝기 보상값이 점차적으로 증가 또는 감소하도록, 상기 결정된 밝기 보상값에 따라, 상기 검출된 픽셀에 상응하는 레이저 구동신호를 보상하는 단계;
상기 보상된 레이저 구동신호에 의해, 레이저 광원을 구동시키는 단계; 그리고,
상기 스캐너 구동신호에 의해 스캐너를 구동시켜 상기 레이저 광원의 광을 스캐닝하는 단계를 포함하고,
상기 기준 픽셀은,
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 가장 어두운 영역에 위치하고,
상기 스캐너의 스캐닝이 한 프레임 영상의 수평라인을 따라 움직일 때, 상기 스캐너의 스캐닝 속도는,
상기 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중 첫 번째 픽셀로부터 상기 기준 픽셀 방향으로 점차 감소하고, 상기 기준 픽셀로부터 상기 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중 마지막 번째 픽셀 방향으로 점차 증가하며,
상기 밝기 보상값을 결정할 때,
상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에서 가장 어두운 영역이 이동하면, 상기 이동된 가장 어두운 영역에 위치하는 픽셀을 기준 픽셀로 재설정하고,
상기 재설정된 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀들의 상대적 밝기에 따라서, 상기 밝기 보상값을 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 11 항에 있어서, 상기 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 결정하는 단계는,
상기 밝기 보상값의 변경에 대한 외부 요청 신호가 있는지를 판단하는 단계;
상기 판단결과, 외부 요청 신호가 없다면, 미리 저장된 밝기 보상값 중, 상기 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 서치하는 단계;
상기 서치된 밝기 보상값을 추출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 12 항에 있어서, 상기 밝기 보상값의 변경에 대한 외부 요청 신호가 있는지를 판단하는 단계에서,
상기 판단결과, 외부 요청 신호가 있다면, 상기 외부 요청 신호에 따라, 상기 미리 저장된 밝기 보상값을 변경하고, 상기 변경된 밝기 보상값 중, 검출된 픽셀에 상응하는 밝기 보상값을 서치하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 13 항에 있어서, 상기 미리 저장된 밝기 보상값을 변경하는 단계는,
상기 외부 요청 신호에 따라, 상기 한 프레임 영상의 각 수평라인에 해당하는 전체 픽셀 중, 적어도 하나의 기준 픽셀을 결정하는 단계;
상기 결정된 기준 픽셀 및 미리 설정된 보상 함수식에 따라, 상기 기준 픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록, 점차적으로 증가 또는 감소하는 밝기 보상값을 연산하는 단계;
상기 미리 저장된 밝기 보상값을 상기 연산된 밝기 보상값으로 보정하는 단계를 포함하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 11 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 미리 결정된 기준 픽셀과 미리 설정된 보상 함수식에 의해, 연산되어 디폴트값로 미리 설정되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 15 항에 있어서, 상기 미리 결정된 기준 픽셀은 1번째 픽셀에서 N번째 픽셀로 구성되는 각 수평라인의 전체 픽셀 중, N/2번째 픽셀인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.
제 15 항에 있어서, 상기 밝기 보상값은 각 수평라인에서, 상기 기준픽셀로부터 멀어지는 픽셀로 갈수록 기하급수적으로 증가 또는 감소하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터의 밝기 보상방법.