KR100832621B1

KR100832621B1 - 정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터

Info

Publication number: KR100832621B1
Application number: KR1020060079400A
Authority: KR
Inventors: 유승원; 여인재; 한규범
Original assignee: 삼성전기주식회사
Priority date: 2005-09-23
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2008-05-27
Also published as: KR20070034432A; JP2007114767A; US20070070310A1

Abstract

본 발명은 휴대용 단말기에 내장 또는 외장되어 광을 투사하여 영상을 스크린에 정역방향 스캐닝하면서 프로젝션하는 모바일용 프로젝터에 관한 것이다.

프로젝션, 휴대용 단말기, 휴대폰, 광변조, 회절형 광변조기

Description

정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터{Mobile projector which scans both forward path and backward path}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터가 내장된 휴대용 단말기의 블럭 구성도.

도 2는 도 1의 프로젝션 구동부의 내부 블럭 구성도.

도 3는 도 1의 회절형 광변조기의 사시도.

도 4는 도 3의 오픈홀 기반의 회절형 광변조기의 평면도.

도 5은 도 1의 스캐닝부의 상세 구성도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 시간대 거리의 스캐너의 궤적도.

도 7a는 통상적인 휴대용 단말기 등의 응용에 있어서 입력되는 영상 데이터의 횡방향으로 정렬된 구조를 보여주며, 도 7b는 480개의 상부 반사부들이 종방향으로 배열되어 있는 구조도.

도 8a는 480 X 640 픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상 데이터의 구조를 나타내며, 도 8b는 입력되는 영상 데이터는 횡방향 배열에서 종방향 배열로 트랜스포즈된 구조도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

116 : 베이스 밴드 프로세서 118 : 이미지 센서 모듈 프로세서

120 : 디스플레이부 122 : 멀티미디어 프로세서

140 : 프로젝션 제어부 150 : 광변조 광학계

151 : 광원계 152 : 조명 광학부

153 : 회절형 광변조기 154 : 필터부

155 : 투사 광학부 156 : 스캐닝부

160 : 스크린

본 발명은 휴대용 단말기에 내장 또는 외장되어 광을 확대 투사하여 영상 이미지를 스크린에 정역방향 스캐닝을 수행하며 프로젝션하는 모바일용 프로젝터에 관한 것이다.

최근 전자산업 및 정보통신기술의 급속한 발달로 거의 모든 산업부분에서 데스크탑 피씨(desk top personal computer)나 노트북 피씨 및 휴대폰과 같은 단말기(unit)를 통하여 각종 문자 및 화상정보를 처리하고 있으며, 특히 인터넷에 의한 정보 활용이 높아지면서 종전의 데스크탑 피씨나 노트북 피씨는 물론 휴대폰에 의해서도 인터넷과 연결하여 정보처리작업을 하는 추세이다.

그러나, 데스크탑 피씨나 노트북 피씨 및 휴대폰 등과 같은 단말기의 디스플레이장치들은 일정 규격의 모니터가 단말기 본체와 일체로 부착되어 있어서 화면의 시각범위와 판독성이 한정되는 문제점이 있다.

예를 들어 데스크탑 피씨의 디스플레이장치인 CRT(Cathode ray tube)모니터는, 화면의 크기가 한정되어 있으면서도 부피가 크고 무거우며, 비교적 높은 구동전압을 필요로 하기 때문에 설치조건이 불리하고, 휴대용으로 부적합하며, 화면방향이 주로 사용자의 정면으로 배치되어 있어서 시각범위가 모니터 화면의 전면으로 한정되는 문제점이 있다.

또한, 노트북 피씨의 디스플레이장치인 액정표시장치(Liquid crystal display)는, 화면의 크기가 상기 CRT에 비하여 더욱 한정되어 있고, 화면방향도 노트북 본체와 일체로 부착되어 있어서 주로 사용자의 전면으로만 시각범위가 한정되는 단점이 있다.

또한, 휴대폰의 디스플레이장치인 액정표시장치는 화면의 크기가 매우 작아서 시각범위와 정보표시면적이 극히 좁게 한정되고, 이에 따라 글자의 크기도 매우 작아서 판독성이 낮으며, 특히 웹브라우저를 내장하여 인터넷과 접속되는 인터넷 휴대폰에서는 단위 프레임 표시면적이 제한되므로서 전체적인 인터넷 화면을 디스플레이 할 수 없는 문제점들이 있었던 것이다.

상기와 같이 데스크탑 피씨나 노트북 피씨 및 휴대폰들은 상술한 문제점들에 의하여, 여러 명이 동시에 디스플레이 화면을 볼 필요가 있을 때에 매우 불편하고, 모니터의 양 측면이나 후면측에서는 전혀 화면을 볼 수 없는 문제점들이 있는 것이 다.

상기한 문제점들을 해결할 수 있는 디스플레이장치로는, 데스크탑 피씨,노트북 피씨 및 휴대폰에 커넥터로 연결하여 단말기용 데이터 메모리의 데이터를 인터페이스하여 TFT 액정표시장치와 렌즈를 통해 스크린에 투사하는 액정프로젝터가 제공되어 있으나, 이는 원거리 투사방식으로 밝은 광원을 필요로 하며 장치의 부피가 크고 휴대할 수 없는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 광변조기를 이용하여 광원으로부터 출사되는 광을 변조하여 영상 이미지를 생성하고 생성된 영상 이미지를 확대하여 스크린에 정역방향 스캐닝을 수행하면서 투사하도록 함으로써 휴대용 단말기가 요구하는 소형화의 요구와 저전력의 요구를 만족시킬 수 있는 모바일용 프로젝터를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 휴대용 단말기에 외장 또는 내장되며 광을 생성하여 출사하는 광원계와, 상기 광원계에서 출사된 광을 선형의 입사광으로 변환하는 조명 광학부와, 상기 조명 광학부에서 입사된 선형의 입사광을 구동 신호에 따라 변조하여 선형의 회절광을 생성하는 회절형 광변조기와, 상기 회절형 광변조기에서 출사되는 선형의 회절광을 스크린에 투사하는 투사 광학부와, 상기 회절형 광변조기에서 출사되는 선형의 회절광을 스크린에 정방향 스캐닝과 역방향 스캐닝을 반복적으로 수행하여 영상을 생성하는 스캐닝부를 포함하여 이루어진 광변조 광학계; 및 상기 휴대용 단말기에 외장 또는 내장되며 상기 휴대용 단말기의 영상을 처리하는 프로세서로부터 영상 데이터를 입력받아 입력받은 영상 데이터에 따른 구동 신호를 정방향 스캐닝을 수행할 때와 역방향 스캐닝을 수행할 때 각각 생성하여 상기 광변조 광학계의 회절형 광변조기로 출력하는 프로젝션 제어부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

여기에서 모바일용 프로젝터가 휴대폰에 사용되는 경우에 대하여 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며 PDA, MP3 유닛트, 손몬시계, 랩탑 컴퓨터, 카메라 등을 포함하는 휴대용 장치에 사용할 수 있다. 따라서, 이후의 "휴대용 단말기"라는 용어는 위에서 언급한 휴대용 장치와 그에 유사한 장치를 모두 포함한다.

도 1는 본 발명의 일실시예에 따른 정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터가 내장된 휴대용 단말기의 블럭 구성도이다.

도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터(130)가 내장된 휴대용 단말기는 무선통신을 수행하는 무선통신부(110), 정보를 입력하는 키 입력부(112), 영상 데이터 등을 저장하는 메모리(114), 멀티미디어 프로세서(122) 등을 제어하여 영상이 디스플레이부(120)에 디스플레이되도록 하거나 스크린(160)에 정역방향으로 스캐닝되면서 투사되도록 하 는 베이스 밴드 프로세서(116), 구비된 카메라 등으로부터 입력된 영상을 처리하여 처리된 영상 데이터를 멀티미디어 프로세서(122)로 전송하는 이미지 센서 모듈 프로세서(118), 멀티미디어 프로세서(122)로부터 영상 데이터를 입력받아 입력받은 영상 데이터에 따른 영상을 화면상으로 표시해주는 디스플레이부(120), 이미지 센서 모듈 프로세서(118)로부터 입력된 영상을 메모리(114)에 저장하거나 디스플레이부(120)나 프로젝션 제어부(140)로 전송하여 디스플레이되도록 하거나 프로젝션 되도록 하며 베이스 밴드 프로세서(116)로부터 영상 디스플레이 제어신호/영상 프로젝션 제어신호가 입력되면 메모리(114)에 저장된 영상 데이터를 읽어와서 디스플레이부(120)나 프로젝션 제어부(140)에 전송하여 액정화면 등에 디스플레이되도록 하거나 스크린(160)에 영상이 정역방향으로 스캐닝되면서 투사되도록 하는 멀티미디어 프로세서(122), 멀티미디어 프로세서(122)로부터 입력받은 영상 데이터에 따른 영상을 생성한 후에 생성된 영상을 확대하여 스크린(160)에 투사하는 모바일용 프로젝터(130)를 포함한다. 여기에서, 멀티미디어 프로세서(122)와 베이스 밴드 프로세서(116)는 단말 제어계로 총칭된다. 한편, 휴대용 단말기가 휴대폰이 아니라면 베이스 밴드 프로세서(116)는 다른 형태의 프로세서로 대체될 수 있다. 즉, 베이스 밴드 프로세서(116)라는 용어는 위에서 언급한 다른 종류의 휴대용 단말기에 사용될 수 있는 다른 형태의 프로세서를 포함한다.

한편, 도1에서 점선은 멀티미디어 프로세서(122)가 구비되지 않는 경우에 영상 데이터 등의 신호 흐름을 나타내는 것이다. 도 1을 참조하면, 멀티미디어 프로세서(122)가 구비되지 않는 경우에 이미지 센서 모듈 프로세서(118)는 카메라 등으 로부터 입력된 영상을 처리하여 처리된 영상 데이터를 베이스 밴드 프로세서(116)로 전송한다. 또한, 디스플레이부(120)는 베이스 밴드 프로세서(116)로부터 영상 데이터를 입력받아 입력받은 영상 데이터에 따른 영상을 화면상에 표시해준다. 그리고, 베이스 밴드 프로세서(116)는 이미지 센서 모듈 프로세서(118)로부터 입력된 영상을 메모리(114)에 저장하고 디스플레이부(120)나 프로젝션 제어부(140)로 전송하여 디스플레이되거나 프로젝션 되도록 한다. 또한, 베이스 밴드 프로세서(116)는 메모리(114)에 저장된 영상 데이터를 읽어와서 디스플레이부(120)나 프로젝션 제어부(140)에 전송하여 액정화면 등에 디스플레이되도록 하거나 스크린(160)에 영상이 정역방향 스캐닝되면서 투사되도록 한다.

여기에서 본 발명에 따른 상기 정역방향 스캐닝을 수행하는 모바일용 프로젝터(130)는 멀티미디어 프로세서(122)(멀티미디어 프로세서(122)가 구비되지 않은 경우에는 베이스 밴드 프로세서(116)가 동일한 기능을 수행한다)로부터 프로젝션 제어신호와 영상 데이터가 입력되면 입력받은 영상 데이터에 따른 영상을 광변조 광학계(150)가 생성하도록 광변조 광학계(150)를 제어하는 프로젝션 제어부(140)와, 프로젝션 제어부(140)로부터 입력되는 프로젝션 제어신호와 영상 데이터에 따라 영상을 생성하고 생성된 영상을 스크린(160)에 정역방향 스캐닝을 수행하며 투사하는 광변조 광학계(150)를 포함한다.

그리고, 상기 프로젝션 제어부(140)는 도 2에 도시된 영상 입력부(141), 영상 피봇부(142), 제어부(143), 메모리(144), 영상 데이터 출력부(145), 광변조기 구동회로(146), 스캐닝 구동회로(147), 광원 구동회로(148)를 구비하고 있다.

또한, 광변조 광학계(150)는 RGB 광원을 생성하여 출사하는 광원계(151), 광원계(152)에서 출사된 광을 회절형 광변조기(153)에 입사시키는 조명 광학부(152), 조명 광학부(152)에서 입사된 광을 회절시켜(즉, 조명 광학부(152)가 입사된 광을 회절시켜 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 형성하게 되는데 이때 복수의 회절차수의 회절광중에서 어느 한 차수 또는 복수 차수의 회절광이 원하는 영상 이미지를 생성하게 된다) 영상 이미지를 생성하는 회절형 광변조기(153), 회절형 광변조기(153)에서 생성된 복수 차수의 회절광에서 원하는 차수의 회절광을 통과시키는 필터부(154), 필터부(154)를 통과한 회절광으로 이루어진 영상을 투사하는 투사 광학부(155), 영상을 스크린(160)에 정역방향으로 스캐닝하는 스캐닝부(156)를 포함한다.

먼저, 광변조 광학계(150)의 각각의 구성요소의 기능과 동작을 설명하면 다음과 같다.

광변조 광원계(150)의 광원계(151)는 복수의 광원(일예로 Red 광원(151R), Green 광원(151G), Blue 광원(151B))으로 이루어져 있으며, 집광부(151S)를 포함하여 복수의 광을 집광하여 출사한다. 이때, 본 발명의 일실시예에서처럼 1판넬의 방식인 경우-즉, 회절형 광변조기(153)를 하나만 사용한 경우에는- 광원계(151)가 Red 광원(151R), Green 광원(151G), Blue 광원(151B)을 시분할하여 출사하면 회절형 광변조기(153)의 전단 또는 후단에 별도의 칼라휠(다중빔을 색깔별로 시간적으로 분할 할 수 있는 장치) 등을 구비할 필요가 없다. 물론, 광원계(151)가 복수의 광원을 다중빔으로 출사하면-즉, 시분할 하지 않고 출사하면-회절형 광변조기(153) 의 전단 또는 후단에 별도의 칼라휠(미도시) 등을 구비하여 다중빔을 색깔별로 시간적으로 분할 할 수 있는 장치가 필요하다.

이때, 집광부(151S)는 예컨데, Red 광원(151R)과 Green 광원(151G)과 Blue 광원(151B)을 사용하는 경우에 하나의 반사미러와 두개의 다이크로닉 미러를 이용하여 구성될 수 있으며, 청색광과 녹색광 그리고 적색광이 집광되어 다중빔이 형성되어 단일 조명계를 이룰 수 있다.

다음으로, 조명 광학부(152)는 광원계(151)에서 출사된 광을 선형의 평행광으로 변화시켜 회절형 광변조기(153)로 입사시킨다.

회절형 광변조기(153)는 조명 광학부(152)로부터 선형의 평행광이 입사되면 프로젝션 제어부(140)의 광변조기 구동회로(146)의 제어에 의해 입사되는 입사광에 대한 광변조를 수행하여 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 형성하여 영상을 생성한다(물론 이때 복수의 회절차수를 갖는 회절광에서 하나 또는 하나 이상의 회절광을 사용하여 영상을 생성하도록 할 수 있다).

여기에 사용되는 회절형 광변조기(153)의 일예가 도 3에 도시되어 있는데, 도 3는 오픈홀 기반의 회절형 광변조기를 보여주고 있다. 도 3를 참조하면, 오픈홀 기반의 회절 광변조기는 실리콘 기판(221)과, 절연층(222), 하부 반사부(223)와, 복수의 구동 엘리멘트(230a~230n))로 구성되어 있다.

여기에서, 하부 반사부(223)는 실리콘 기판(221)의 상부에 증착되어 있으며, 입사하는 빛을 반사한다. 하부 반사부(223)에 사용되는 물질로는 메탈(Al, Pt, Cr, Ag 등)이 사용될 수 있다.

구동 엘리멘트(대표적으로 도면부호 230a에 대해서만 설명하지만 나머지의 구동 엘리멘트에 대해서도 같다)는 리본 형상을 하고 있으며 중앙부분이 실리콘 기판(221)의 함몰부에 이격되어 위치하도록 양끝단의 하면이 각각 실리콘 기판(221)의 함몰부를 벗어난 양측지역에 부착되어 있는 하부 지지대(231a)를 구비하고 있다.

하부 지지대(231a)의 양측면에는 압전층(240a, 240a')이 구비되어 있으며, 구비된 압전층(240a, 240a')의 수축 팽창에 의해 구동 엘리멘트(230a)의 구동력이 제공된다.

그리고, 좌우측의 압전층(240a, 240a')은 압전 전압을 제공하기 위한 하부전극층(241a, 241a')과, 하부전극층(241a, 241a')에 적층되어 있으며 양면에 전압이 인가되면 수축 및 팽창하여 상하 구동력을 발생시키는 압전 재료층(242a, 242a')과, 압전 재료층(242a, 242a')에 적층되어 있으며 압전재료층(242a, 242a')에 압전 전압을 제공하는 상부 전극층(243a, 243a')을 구비하고 있다. 상부 전극층(243a, 243a')과 하부 전극층(241a, 241a')에 전압이 인가되면 압전재료층(242a, 242a')은 수축 팽창을 하여 하부 지지대(231a)의 상하 운동을 발생시킨다.

한편, 하부 지지대(231a)의 중앙 부분에는 상부 반사부(250a)가 증착되어 있으며 복수의 오픈홀(251a1, 251a2)을 구비하고 있다.

이러한 오픈홀(251a1, 251a2)은 구동 엘리멘트(230a)에 입사되는 입사광이 관통하여 오픈홀(251a1, 251a2)이 형성된 부분에 대응하는 하부 반사부(223)에 입사광이 입사되도록 하며, 이렇게 하여 하부 반사부(223)에서 반사되는 반사광과 상 부 반사부(250a)에서 반사되는 반사광이 회절광을 형성할 수 있도록 한다.

이때, 상부 반사부(250a)의 오픈홀(251a1, 251a2)이 형성된 부분을 관통하여 입사되는 입사광은 하부 반사부(223)의 해당 부분에 입사할 수 있으며 상부 반사부(250a)와 하부 반사부(223)의 간격이 λ/4의 홀수배가 될 때 최대의 회절광을 발생시킨다.

여기에서, 하나의 상부 반사부(250a)와 그에 대응되는 하부 반사부(223)는 스크린에 형성되는 영상의 픽셀을 형성하기 위한 스캐닝 회절 점광을 형성할 수 있다. 이를 좀더 상세하게 설명하기 위하여 도 4를 참조하면, 회절형 광변조기(153)는 스크린(160)에 형성되는 영상의 제a 픽셀, 제b 픽셀, 제c 픽셀, 제d 픽셀, 제e 픽셀, ..., 제n 픽셀의 각각에 대응되는 n개의 상부 반사부(250a~250n)로 구성되어 있다. 회절형 광변조기(153)는 도면부호 250a의 하나의 상부 반사부를 참고하여 설명하면 상부 반사부(250a)의 반사면(250a1, 250a2, 250a3)에서 반사된 반사광과 상부 반사부(250a)의 오픈홀(251a1, 251a2, 251a3-여기에서 251a3는 상부 반사부(250a)와 인접한 상부 반사부(250b)의 사이의 간격을 말한다)을 통과하여 하부 반사부(223)에서 반사된 반사광이 회절광을 형성하게 되는데 이러한 회절광은 스크린(160)에 형성되는 영상의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 된다.

즉, 상부 반사부(250a~250n)의 각각은 그에 대응되는 하부 반사부(223)의 반사면과 함께 스크린(160)에 형성되는 영상의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광을 형성하며 이러한 스캐닝 회절 점광은 복수개가 일렬로 정렬하여 주사선(여기에서, 주사선은 n개의 픽셀에 대응되는 n개의 스캐닝 회절 점광으로 구성되는 것으로 가 정함)을 형성한다.

한편, 필터부(154)는 일예로 퓨리에 렌즈와 색선별 필터로 구성되며, 회절광을 차수별로 분리하고 원하는 차수의 회절광을 투과/통과시킨다.

그리고, 투사 광학부(155)는 영상을 확대하여 투사하며, 스캐닝부(156)는 입사된 회절광을 스크린(160)에 스캐닝하여 영상을 스크린(160)상에 생성하여 시청자가 볼 수 있도록 한다.

이때, 스캐닝부(156)는 필터부(154)를 통과한 복수의 스캐닝 회절 점광으로 이루어진 주사선을 스크린(160)에 정방향과 역방향으로 스캐닝을 수행하여 2차원 영상을 생성한다.

이러한 스캐닝부(156)는 도 5에 도시된 바와 같이 스캐너(156a)와 프로젝션 렌즈(156b)로 구성되어 있으며, 입사된 회절광을 스크린(160)에 투사한다.

여기에서, 스캐너(156a)는 X 스캐닝 미러로서 프로젝션 제어부(140)의 스캐닝 구동회로(147)의 제어에 따라 입사된 라인 이미지를 스크린(160)에 좌에서 우로 스캐닝을 수행하고, 이후에 우에서 좌로 스캐닝을 수행하며, 이러한 동작을 반복한다.

이때, 일예로 도 6의 시간 대 거리의 스캐너 궤적도에서 알 수 있는 바와 같이 스캐너(156a)에 의해 첫번째 좌에서 우로 정방향 스캐닝을 수행할때 스크린(160)에 Red 칼라의 주사선을 스캐닝하고, 이후에 우에서 좌로 역방향 스캐닝을 수행할 때 스크린(160)에 Green 칼라의 주사선을 스캐닝하고, 다시 좌에서 우로 두번째 정방향 스캐닝을 수행할 때 스크린(160)에 Blue 칼라의 주사선을 스캐닝하면 Red, Green, Blue로 이루어진 하나의 칼라 영상이 완성된다. 물론, 이후에 스캐너(156a)는 다시 Red 칼라의 주사선을 역방향으로 스캔하고, Green 칼라의 주사선을 정방향으로 스캔하고, Blue 칼라의 주사선을 역방향 스캔하면 Red, Green, Blue로 이루어진 또 하나의 칼라 영상이 완성되며, 이후에 이러한 동작을 반복적으로 수행하면 동영상의 디스플레이가 가능하다.

그리고, 도 6의 시간 대 거리의 스캐너 궤적도를 부연 설명하면, 시간 구간은 R 구간, G 구간, B 구간으로 나눌 수 있으며, R 구간은 다시 시간 구간 A, B, C로, G 구간은 A', B', C'으로, B 구간은 A'', B'', C''으로 나눌 수 있다.

여기에서, R 구간은 정방향 스캔 구간이고, G 구간은 역방향 스캔 구간이며, B 구간은 정방향 스캔 구간이다.

R 구간에서 시간 구간 A는 스캔 준비 구간이고, B 구간은 정방향 스캔 구간으로 주사선을 화면에 디스플레이하는 구간이며, C 구간은 유휴 구간이다.

또한, G 구간에서 시간 구간 A'는 스캔 준비 구간이고, B' 구간은 역방향 스캔 구간으로 주사선-여기의 주사선은 영상 정보를 가지고 있는 주사선이다-을 화면에 디스플레이하는 구간이며, C' 구간은 유휴 구간이다.

그리고, B 구간에서 시간 구간 A"는 스캔 준비 구간이고, B" 구간은 두번째 정방향 스캔 구간으로 주사선을 화면에 디스플레이하는 구간이며, C" 구간은 유휴 구간이다.

이처럼, 정방향 스캔을 수행할 때 뿐만 아니라 역방향 스캔을 수행할 때에서 주사선에 영상 정보를 담도록 하면, 본 발명에서는 90Hz 정도의 속도로 스캐닝을 수행하여도 사람이 화면을 인식하는데 장애가 없는 -화면을 구성할 수 있다.

한편, 회절형 광변조기(153)가 형성하는 회절광은 여러 차수의 회절 계수를 가지고 있는데 0차 회절계수의 회절광을 사용하는 경우에는 저전력으로 고출력을 낼 수 있으며, 전력 소모를 줄일 수 있어 저전력을 원하는 휴대용 단말기에 사용하기에 용이하다. 또한, 회절형 광변조기(153)이 형성하는 회절광에서 0차 회절광을 사용하면 +1차 회절광과 -1차 회절광과 달리 회절광이 퍼지지 않기 때문에 +1차 회절광과 -1차 회절광을 사용할 때 회절광을 모아주기 위해 사용하는 큰 렌즈계가 불필요하여 소형화가 가능하다.

또한, 0차 회절광은 +1차 회절광이나 -1차 회절광에 비하여 초점 심도가 깊어 스크린(160)이 고정되지 않은 휴대용 단말기에 사용하기 용이하다. 여기에서, 초점 심도란 초점을 맞춘 물체의 앞뒤에 선명한 영상이 어느 정도까지 나오는가 하는 정보를 말하는데, 0차 회절광은 단일광이기 때문에 +차 회절광과 -차 회절광을 집광하여 사용하는 0차 이상의 회절광보다 초점 심도가 깊다. 즉, 0차 이상의 회절광을 사용한 경우에는 +차 회절광과 -차 회절광이 서로 교차되면서 초점을 형성하게 되어 초점 심도가 얕다. 따라서, 휴대용 단말기의 경우처럼 스크린(160)이 고정되어 있는 것이 아니라 사용자가 임의로 스크린(160)을 설정하고 육안을 사용하여 초점을 맞추는 응용에서는 초점 심도가 깊을 필요가 있으며 0차 회절광이 이러한 필요를 만족시킨다.

비록 상술한 광변조 광학계(150)는 하나의 회절형 광변조기(153)를 사용하여 영상 이미지를 생성하도록 하였지만 칼라별로 구분된 3개의 회절형 광변조기를 사 용하여-3판넬 방식으로 불리운다- 영상 이미지를 생성하도록 할 수 있으며, 이 경우에는 조명광학부가 별도로 3개 필요하고 또한 회절형 광변조기 이후에 색 합성계가 더 필요하다.

한편, 프로젝션 제어부(140)의 영상 입력부(141)는 멀티미디어 프로세서(122)로부터 영상 데이터를 입력받으며, 멀티미디어 프로세서(122)가 구비되지 않은 경우에는 베이스 밴드 프로세서(116)로부터 직접 영상 데이터를 전송받는다.

그리고, 영상 피봇부(142)는 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 메모리(144)에 저장한다. 이처럼 영상 피봇부(142)에서 데이터 트랜스포즈가 필요한 이유는 회절형 광변조기(153)에서 출사하는 주사선은 480개의 픽셀에 대응되는 스캐닝 회절 점광이 세로로 배열되어 있어 가로 방향으로 스캔하여 디스플레이 하도록 되어있기 때문이다.

즉, 도7a와 같이 표준 영상 데이터는 횡방향으로 정렬되어 있다. 그러나, 회절형 광변조기(153)는 도4에 도시된 바와 같이 복수개의 구동 엘리멘트(230a~230n)들이 종방향으로 배열되어 있어, 복수개의 영상 데이터를 횡방향으로 스캐닝하면서 디스플레이 하도록 되어있다.

따라서, 회절형 광변조기(153)를 이용하여 480 X 640개의 픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상을 주사선을 스캐닝하여 형성하기 위해서는 480개의 종방향으로 배열된 데이터를 필요로 한다.

다시 말하면, 도8a는 480 X 640 픽셀로 구성되는 한 프레임의 영상 데이터의 구조를 나타낸다. 도8a에 도시된 영상 데이터는 외부에서 횡방향으로, 즉 (0,0),(0,1),(0,2),(0,3)...의 순서로 입력된다.

그러나, 회절형 광변조기(153)를 이용하여 480개의 종방향으로 배열된 데이터가 요구되므로, 도8b에 도시된 바와 같이, 상기 입력되는 영상 데이터는 횡방향 배열에서 종방향 배열로 트랜스포즈되어야 한다.

그리고, 영상 데이터 출력부(145)는 정방향 스캐닝 시간 동안에는 영상 피봇부(142)에 의해 데이터 트랜스포즈되어 메모리(144)에 저장된 영상 데이터를 첫번째 열부터 마지막 열까지 순차적으로 읽어 와서 출력하며, 역방향 스캐닝 시간 동안에는 메모리(144)에 저장된 데이터 트랜스포즈된 영상 데이터를 마지막 열부터 첫번째 열로 역방향으로 읽어 와서 출력한다. 그렇게 함으로 역방향 스캔을 수행할 때 스크린(118)에 형성되는 영상이 뒤바뀌지 않고 올바르게 형성되도록 한다.

광변조기 구동회로(146)는 영상 데이터 출력부(145)에서 출력되는 영상 데이터에 따라 회절형 광변조기(153)를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.

즉, 광변조기 구동회로(146)는 회절형 광변조기(153)를 구동하는데 있어서, 정방향 스캔이 진행되는 동안뿐만 아니라 역방향 스캔이 진행되는 동안에도 회절형 광변조기(153)를 구동하여 입사되는 입사광을 변조하여 영상 정보를 가지고 있는 회절광을 형성한다.

다음으로, 광원 구동회로(148)는 레이저 광원(106R, 106G, 106B)에 전력을 선택적으로 제공한다. 그리고, 스캐닝 구동회로(147)는 스캐닝부(156)의 스캐 너(156a)를 제어하여 정방향 스캐닝 및 역방향 스캐닝을 순차적으로 수행하도록 한다. 스캐닝 구동회로(147)는 바람직하게 정방향 스캐닝 동안에 주사선이 스크린(160)의 어느 한 지점을 지나가는 속력과 역방향 스캐닝 동안에 주사선이 스크린(160)의 동일한 지점을 지나가는 속력이 같도록 한다.

물론, 스캐닝 구동회로(147)는 정방향 스캐닝 동안에 주사선이 스크린(160)의 어느 한 지점을 지나가는 속력과 역방향 스캐닝 동안에 주사선이 스크린(160)의 동일한 지점을 지나가는 속력이 약간 다르게 할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 광변조기를 이용하여 휴대용 단말기에 내장 또는 외장되는 프로젝터를 구현하게 되면 소형의 프로젝터를 구현할 수 있어 휴대용 단말기의 소형화의 요구를 충족시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 저전력의 회절형 광변조기를 사용하기 때문에 휴대용 단말기에서 요구되는 저전력의 요구를 충족시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시간적 광효율을 높일 수 있어 동일 광원이용시 밝기 증대 또는 동일 밝기 확보시 저전력 광원 사용이 가능하도록 하는 효과가 있다.

즉, 본 발명에 따르면 기존 75%~85%의 유효 주사 대비 당해 발명은 94~96%의 유휴 주사가 가능하다.

또한, 본 발명에 따르면, 스캐너의 구동 최대 가속도를 낮춰 스캐너 드라이버의 전력소모를 낮출 수 있다.

Claims

휴대용 단말기에 외장 또는 내장되며 광을 생성하여 출사하는 광원계와, 상기 광원계에서 출사된 광을 선형의 입사광으로 변환하는 조명 광학부와, 상기 조명 광학부에서 입사된 선형의 입사광을 구동 신호에 따라 변조하여 선형의 회절광을 생성하는 회절형 광변조기와, 상기 회절형 광변조기에서 출사되는 선형의 회절광을 스크린에 투사하는 투사 광학부와, 상기 회절형 광변조기에서 출사되는 선형의 회절광을 스크린에 정방향 스캐닝과 역방향 스캐닝을 반복적으로 수행하여 영상을 생성하는 스캐닝부를 포함하여 이루어진 광변조 광학계; 및

상기 휴대용 단말기에 외장 또는 내장되며 상기 휴대용 단말기의 영상을 처리하는 프로세서로부터 영상 데이터를 입력받아 입력받은 영상 데이터에 따른 구동 신호를 정방향 스캐닝을 수행할 때와 역방향 스캐닝을 수행할 때 각각 생성하여 상기 광변조 광학계의 회절형 광변조기로 출력하는 프로젝션 제어부를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
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제 1 항에 있어서,

상기 광변조 광학계와 상기 프로젝션 제어부가 일체로 상기 휴대용 단말기에 내장되는 것을 특징으로 하는 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광변조 광학계와 상기 프로젝션 제어부가 상기 휴대용 단말기에 연결잭을 이용하여 전기적으로 접속되면서 외장형으로 제작되는 것을 특징으로 하는 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 스캐닝부는,

상기 스크린에 정방향으로 스캐닝을 수행하고, 이후에 역방향으로 스캐닝을 수행하며, 이러한 동작을 반복 수행하여 상기 스크린에 영상을 생성하는 스캐너를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 6 항에 있어서,

상기 프로젝션 제어부는,

상기 스캐너를 제어하여 선형의 회절광이 정방향 스캐닝 동안에 상기 스크린의 특정 지점을 지나가는 속력과 선형의 회절광이 역방향 스캐닝 동안에 동일한 지점을 지나가는 속력이 유사하도록 상기 스캐너를 제어하는 스캐닝 제어부를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 프로젝션 제어부는,

상기 휴대용 단말기의 상기 프로세서로부터 영상 데이터를 입력받는 영상 입력부;

상기 영상 입력부로부터 입력된 영상 데이터를 저장하는 메모리;

상기 메모리에서 정방향 스캔 시간 구간에 입력된 영상 데이터의 첫번째 열의 데이터부터 마지막 열 데이터까지 순차적으로 읽어 출력하고, 정방향 스캔의 역방향 스캔 시간 구간에 입력된 영상 데이터의 마지막 열의 데이터부터 첫번째 열의 데이터까지 순차적으로 읽어 출력하는 영상 데이터 출력부; 및

상기 영상 데이터 출력부에서 출력되는 영상 데이터에 따른 구동 신호를 상기 회절형 광변조기에 제공하는 광변조기 구동회로를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 8 항에 있어서,

상기 프로젝션 제어부는,

상기 영상 입력부에 입력된 횡방향으로 정렬되어 있는 영상 데이터를 종방향으로 변환하는 데이터 트랜스포즈를 수행하여 횡방향으로 입력된 영상 데이터를 종방향의 영상 데이터로 변환하여 상기 메모리에 저장하는 영상 피봇부를 더 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 회절형 광변조기가 출사하는 회절광은 복수의 회절차수를 갖는 회절광인 것을 특징으로 하며,

상기 회절형 광변조기의 후단에 위치하여 상기 복수의 회절차수를 갖는 회절광에서 0차 또는 1차 회절차수의 회절광을 통과시키는 필터부를 더 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 10 항에 있어서,

상기 필터부는,

상기 회절형 광변조기로부터 출사되는 복수의 회절차수를 갖는 회절광을 차수별로 분리하는 푸리에 렌즈; 및

상기 푸리에 렌즈를 통과한 복수의 회절차수를 갖는 회절광에서 0차 또는 1차 회절차수의 회절광을 선택하여 통과시키는 필터를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광원계는 적색 광원과, 녹색 광원, 청색 광원을 포함하며,

상기 프로젝션 제어부는 상기 광원계를 제어하여 적색광, 녹색광 그리고 청색광이 순차적으로 출사되도록 하는 광원 구동회로를 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 광원계는 적색 광원과, 녹색 광원, 청색 광원을 포함하며,

상기 프로젝션 제어부는 상기 광원계를 제어하여 적색광, 녹색광 그리고 청 색광이 출사되도록 하는 광원 구동회로를 포함하며,

상기 광원계의 후단에 상기 적색광, 녹색광 그리고 청색광이 순차적으로 통과되도록 하는 칼라휠을 더 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 정방향은 상기 스크린에 수평 방향인 것을 특징으로 하는 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 정방향은 상기 스크린에 수직 방향인 것을 특징으로 하는 모바일용 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 회절형 광변조기는,

기판;

어레이를 형성하도록 배열되어 있고, 각각은 상기 기판에 의해 지지되고 있으며 중간 부분은 상기 기판과 이격되어 공간을 확보하고 있고 상기 기판에 배향하 는 표면이 반사면으로 형성되어 입사광을 반사하며 적어도 하나의 오픈홀이 형성되어 입사광을 통과시키도록 구성되어 있는 복수의 제1 반사부;

상기 기판과 상기 제1 반사부 사이에 상기 제1 반사부와 이격되어 공간을 확보하도록 위치하고, 상기 제1 반사부의 상기 오픈홀을 통과하여 입사되는 광을 반사시키는 반사표면을 가지고 있는 제2 반사부; 및

상기 디스플레이 전자계로부터 구동신호가 입력되면 입력된 구동신호에 따라 해당하는 각각의 상기 제1 반사부의 중간 부분을 상기 기판으로부터 멀어지거나 가까워지도록 움직여 상기 제1 반사부와 상기 제2 반사부의 반사광으로 형성되는 회절광의 광양을 변화시키는 복수의 구동 수단을 포함하여 이루어진 모바일용 프로젝터.
제 16 항에 있어서,

상기 제1 반사부는 상기 기판을 가로지르는 방향과 동일한 방향으로 정렬되어 있는 복수개의 오픈홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일용 프로젝터.