KR100851071B1 - Display method using diffractive optical modulator for controlling scanning period and Apparatus thereof - Google Patents
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Abstract
모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환하는 영상 데이터 처리부; 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 주사 처리 수단에 의해 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광 주사 주기를 제어하는 주사 주기 제어부; 및 상기 주사 주기 제어부로부터 수신한 상기 광 주사 주기 및 상기 영상 데이터 처리부로부터 수신한 상기 변환된 영상 신호를 이용하여 상기 광변조기로부터 출사된 광이 주사 처리 수단의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 광변조기 및 상기 주사 처리 수단을 제어하는 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치가 제시된다. 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 방법 및 그 장치는 고비용의 에프 쎄타(F-theta) 렌즈를 이용하지 않고, 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.An image input unit configured to receive an image signal from a mobile terminal; An image data processor converting the format of the image signal into a format of an image signal suitable for an optical modulator; A scanning period control unit controlling an optical scanning period to make the interval of the light spots arranged on the screen constant by scanning processing means for reflecting and scanning the light incident from the optical modulator; And the light emitted from the optical modulator by using the light scanning period received from the scanning period control unit and the converted image signal received from the image data processing unit so that the light emitted from the optical modulator can be reflected in a predetermined area of the scanning processing unit. A display apparatus using an optical modulator including a modulator and a drive signal controller for controlling the scan processing means is provided. The mobile display method and the device using the optical modulator according to the present invention has the effect of maintaining a constant interval of the light spot corresponding to the image signal without using a costly F-theta lens.
광변조기, 폴리곤 미러, 모바일, 주사 주기. Light modulator, polygon mirror, mobile, scanning cycle.
Description
도 1a는 종래 기술에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 디스플레이 장치를 도시한 모식도.Figure 1a is a schematic diagram showing a display device using a light modulator and a polygon mirror according to the prior art.
도 1b 및 도 1c는 종래 기술에 따른 스크린 상에 배열된 광 스팟의 간격 및 선속도를 도시한 도면. 1b and 1c show the spacing and linear velocity of light spots arranged on a screen according to the prior art;
도 2는 본 발명에 적용 가능한 압전체를 이용한 회절형 광 변조기 모듈의 사시도. 2 is a perspective view of a diffractive optical modulator module using a piezoelectric body applicable to the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 모바일 디스플레이 장치를 도시한 모식도.Figure 3 is a schematic diagram showing a mobile display device using an optical modulator and a polygon mirror according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 주사 주기를 제어하기 위한 처리부의 기능 블록도.4 is a functional block diagram of a processing unit for controlling an optical scanning cycle according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제어된 광 주사 주기를 도시한 도면. 5 shows a controlled light scanning period in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 주사 주기를 제어하기 위한 흐름도. 6 is a flowchart for controlling an optical scan period according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
410 : 모바일 단말기 플랫폼410: mobile terminal platform
420 : 영상 입력부420: image input unit
430 : 영상 데이터 처리부430: image data processing unit
440 : 구동 신호 제어부440: drive signal controller
450 : 회절형 광변조기450: diffraction type optical modulator
460 : 스캐닝 드라이버460: Scanning Driver
470 : 주사 주기 제어부470: scanning cycle control unit
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 주사 주기를 제어하는 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 방법 및 그 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display apparatus and a method thereof, and more particularly to a mobile display method and apparatus using an optical modulator for controlling a scanning period.
일반적으로, 광신호처리는 많은 데이타 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지탈 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기 등과 영상처리 기법, 광소자, 광변조기 등의 연구가 진행되고 있다. 이중 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 그리고 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 이를 이용한 광빔 스캐닝 장치의 연구 개발이 진행되어 오고 있다. In general, optical signal processing has advantages of high speed, parallel processing capability, and large-capacity information processing, unlike conventional digital information processing, which cannot process a large amount of data and real-time processing, and design a binary phase filter using spatial light modulation theory. Research on fabrication, optical logic gates, optical amplifiers, image processing techniques, optical devices, optical modulators, etc. Dual optical modulators are used in the fields of optical memory, optical display, printer, optical interconnection, hologram, etc., and research and development of light beam scanning apparatus using them have been in progress.
이러한 광빔 스캐닝 장치는 화상 형성장치 예를 들면, 레이저 프린터, LED 프린터, 전자 사진 복사기, 워드 프로세서 및 프로젝터 등에서 광빔을 스캐닝하여 광빔을 감광매체에 스폿(spot)시켜 화상 이미지를 결상시키는 역할을 한다. Such a light beam scanning device scans a light beam in an image forming apparatus such as a laser printer, an LED printer, an electrophotographic copying machine, a word processor, and a projector to form an image image by spotting the light beam on a photosensitive medium.
최근에는 프로젝션(Projection) 텔레비젼 등이 개발됨에 따라 영상 디스플레이에 빔을 주사하는 수단으로서 광빔 스캐닝 장치가 이용되고 있다. Recently, with the development of projection television and the like, a light beam scanning device has been used as a means for scanning a beam on an image display.
도 1a는 종래 기술에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용하여 스크린에 영상을 투영하기 위한 디스플레이 장치를 도시한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 광원(110), 제어부(120), 렌즈(130), 폴리곤 미러(140), 스크린(150)이 도시된다. 여기서, 모바일 프로젝터에서는 반드시 광변조기를 이용할 필요는 없으나, 이하에서는 광변조기를 이용한 모바일 프로젝터를 중심으로 설명한다. FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a display apparatus for projecting an image onto a screen using an optical modulator and a polygon mirror according to the related art. Referring to FIG. 1, a
광원(110)은 광변조기에 의해 반사 및 회절된 레이저빔을 발생하는 장치이다. 여기서, 광원(110)은 수직 방향으로 동시에 레이저빔을 발생하며, 이러한 레이저빔은 회전하는 폴리곤 미러(140)에 의해 2차원 영상을 구현한다. 다른 실시예에 의하면, 광원(110)은 레이저나 레이저 다이오드로 구현될 수 있으며, 이러한 광원(110)은 제어부(120)의 구동 제어에 따라 온/오프(ON/OFF)되어 레이저 빔을 발생한다. The
제어부(120)는 광원(110)의 온/오프 및 폴리곤 미러(140)의 구동을 제어한 다. The
렌즈(130)는 광원(110)으로부터 발생되는 레이저빔을 폴리곤 미러(140)의 회전축 방향으로 집속시킨다. The
폴리곤 미러(140)는 제어부(120)의 구동 제어에 따라 온/오프되며, 구동시 미리 설정된 회전 속도로 일정하게 회전한다. 이러한 폴리곤 미러(140)는 다각형으로 구현되어 있어 회전시 각 면을 통해 입사되는 빔을 반사시킨다. The
폴리곤 미러(140)는 일정 각속도로 회전할 수 있는 모터(미도시)를 구비하고 있으며, 이 모터에 의해 회전하면서 렌즈(130)를 통해 주사되는 빔을 스크린(150) 방향으로 반사하게 된다. The
여기서, 폴리곤 미러(140)와 스크린(150) 사이에 에프 쎄타(F-theta) 렌즈(미도시)를 사용함으로써, 광 스팟 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 즉, 에프 쎄타(F-theta) 렌즈는 폴리곤 미러(140)에 의해 반사되는 빔을 스크린(150)에 주사시키되, 폴리곤 미러(140)의 현재 반사면과 스크린(150)의 주사면 사이의 주사 거리를 일정하게 유지시켜 주어 스크린(150) 상의 주사 선속도를 일정하도록 유지시켜 줌으로써, 광 스팟(spot)의 배열 간격이 일정하도록 조절하여 준다. 이러한 에프 쎄타(F-theta) 렌즈의 유무에 따라 피스캐닝 객체(180) 상에 형성되는 빔 스팟의 배열 간격이 변화된다. 그러나 이러한 광 스팟의 간격을 일정하게 유지시킬 수 있는 에프 쎄타(F-theta) 렌즈는 가공 및 설계 상의 어려움으로 개발 시간이 많이 소요되고 제조 단가가 높은 문제점이 있다. Here, by using an F-theta lens (not shown) between the
도 1b 및 도 1c는 종래 기술에 따른 에프 쎄타(F-theta) 렌즈와 같이 광 스 팟 간격을 제어하는 장치가 없는 경우 스크린 상에 배열된 광 스팟의 간격 및 선속도를 도시한 도면이다. 도 1b를 참조하면, x축은 스캐닝 축이며, y축은 수직축이다. 폴리곤 미러(140)는 스크린(150)의 중심부에서 스크린(150)과의 거리가 가장 작으므로, 동일한 광 주사 주기에 의할 때 스크린(150)의 중심부에서 광 스팟이 촘촘하다. 또한, 도 1c를 참조하면, x축은 스캐닝 축이며, y축은 스크린(150) 상의 선속도이다. 상술한 바와 같이 동일한 이유로 동일한 광 주사 주기에 대한 광 스팟간에 거리인 스크린(150) 상의 선속도는 스크린(150)의 중심부에서 가장 작다. 1B and 1C are diagrams showing the spacing and linear velocity of light spots arranged on a screen when there is no device for controlling the light spot spacing, such as an F-theta lens according to the prior art. Referring to FIG. 1B, the x axis is a scanning axis and the y axis is a vertical axis. Since the
이러한 이유로 모바일 프로젝터에서 출사되는 영상은 스크린(150)에서 왜곡된 영상으로 출력되는 문제점이 있다. 따라서, 모바일 프로젝터에서는 광변조기 및 폴리곤 미러(140)를 이용하는 경우 투영되는 영상을 왜곡시키지 않기 위해서는 스크린(150)에 소정의 빔을 주사하기 위해서는 스크린(150) 상에 주사되는 광 스팟이 일정하게 배열시킬 필요성이 대두된다. For this reason, there is a problem in that the image emitted from the mobile projector is output as a distorted image on the
본 발명은 고비용의 에프 쎄타(F-theta) 렌즈를 이용하지 않고, 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치를 제공한다.The present invention provides a display method and apparatus using an optical modulator capable of maintaining a constant distance between light spots corresponding to an image signal without using an expensive F-theta lens.
또한, 본 발명은 크기가 작은 모바일 디스플레이에서 에프 쎄타(F-theta) 렌즈를 이용하지 않고 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지함으로써 전체적인 크기를 줄일 수 있는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장 치를 제공한다.In addition, the present invention provides a display method using an optical modulator that can reduce the overall size by maintaining a constant interval of the light spot corresponding to the image signal without using an F-theta lens in a small mobile display and Provide the device.
또한, 본 발명은 광 주사 주기를 제어함으로써, 스크린 상에 주사되는 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 주사 주기를 제어하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치를 제공한다. In addition, the present invention provides a display method and apparatus using an optical modulator for controlling the scanning period so as to maintain a constant interval of the light spot corresponding to the image signal scanned on the screen by controlling the light scanning period.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환하는 영상 데이터 처리부; 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 주사 처리 수단에 의해 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광 주사 주기를 제어하는 주사 주기 제어부; 및 상기 주사 주기 제어부로부터 수신한 상기 광 주사 주기 및 상기 영상 데이터 처리부로부터 수신한 상기 변환된 영상 신호를 이용하여 상기 광변조기로부터 출사된 광이 주사 처리 수단의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 광변조기 및 상기 주사 처리 수단을 제어하는 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.According to an aspect of the invention, the image input unit for receiving an image signal from the mobile terminal; An image data processor converting the format of the image signal into a format of an image signal suitable for an optical modulator; A scanning period control unit controlling an optical scanning period to make the interval of the light spots arranged on the screen constant by scanning processing means for reflecting and scanning the light incident from the optical modulator; And the light emitted from the optical modulator by using the light scanning period received from the scanning period control unit and the converted image signal received from the image data processing unit so that the light emitted from the optical modulator can be reflected in a predetermined area of the scanning processing unit. A display device using an optical modulator including a modulator and a driving signal controller for controlling the scan processing means may be provided.
여기서, 상기 주사 처리 수단은 상기 광변조기에 의해 회절 및 변조된 광을 일정 속도로 이동시켜 반사하는 회전 미러일 수 있다. Here, the scanning processing means may be a rotating mirror that reflects the light diffracted and modulated by the optical modulator at a constant speed.
여기서, 상기 회전 미러는 회전 모터에 의해 일정 각속도로 회전하는 폴리곤 미러일 수 있다. Here, the rotating mirror may be a polygon mirror that rotates at a constant angular velocity by a rotating motor.
여기서, 상기 구동 신호 제어부는 상기 광 주사 주기에 상응하여 상기 광변조기의 각 픽셀의 구동 주기를 제어할 수 있다. The driving signal controller may control the driving period of each pixel of the optical modulator in correspondence to the optical scanning period.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 구동 신호 제어부로부터 상기 주사 처리 수단의 제어 신호를 수신하여 상기 주사 처리 수단의 회전을 제어하는 스캐닝 드라이버를 더 포함할 수 있다. In addition, the display apparatus using the optical modulator according to the present invention may further include a scanning driver for receiving a control signal of the scan processing means from the drive signal controller to control the rotation of the scan processing means.
여기서, 상기 주사 주기 제어부는 상기 광 주사 주기를 하기 수학식에 의해 정해질 수 있다. Here, the scanning period control unit may determine the optical scanning period by the following equation.
여기서, Δt는 광 주사 주기, Δx는 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격, Ω는 폴리곤 미러의 각속도, V는 스크린 상의 광 스팟의 선속도이다. Where Δt is the light scan period, Δx is the spacing of the light spots arranged on the screen, Ω is the angular velocity of the polygon mirror, and V is the linear speed of the light spot on the screen.
본 발명의 다른 측면에 따르면, (a) 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 단계; (b) 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환하는 단계; (c) 상기 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 상기 회전 미러에 의해 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광 주사 주기를 제어하는 단계; 및 (d) 상기 광 주사 주기 및 영상 신호를 이용하여 상기 광변조기로부터 출사된 광이 주사 처리 수단의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 광변조기 및 상기 주사 처리 수단을 제어하는 단계를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법을 제공할 수 있다. According to another aspect of the invention, (a) receiving a video signal from a mobile terminal; converting the format of the video signal into a format of a video signal suitable for an optical modulator; (c) controlling a light scanning period to uniformly space the light spots arranged on the screen by the rotating mirror for reflecting and scanning the light incident from the light modulator; And (d) controlling the optical modulator and the scanning processing means such that the light emitted from the optical modulator using the optical scanning period and the image signal can be reflected in a predetermined area of the scanning processing means. A display method using a modulator can be provided.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법은 (e) 스캐닝 드라이버에서 특정한 주기를 가지는 펄스를 수신하여 상기 주사 처리 수단의 회전을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the display method using the optical modulator according to the present invention may further comprise the step of (e) receiving a pulse having a specific period in the scanning driver to control the rotation of the scanning processing means.
여기서, 상기 주사 처리 수단은 상기 광변조기에 의해 회절 및 변조된 광을 일정 속도로 이동시켜 반사하는 회전 미러일 수 있다. Here, the scanning processing means may be a rotating mirror that reflects the light diffracted and modulated by the optical modulator at a constant speed.
여기서, 상기 회전 미러는 회전 모터에 의해 일정 각속도로 회전하는 폴리곤 미러일 수 있다. Here, the rotating mirror may be a polygon mirror that rotates at a constant angular velocity by a rotating motor.
여기서, 상기 단계 (d)에서, 상기 광 주사 주기에 상응하여 상기 광변조기의 각 픽셀의 구동 주기를 결정함으로써 상기 광변조기를 제어할 수 있다. In the step (d), the optical modulator may be controlled by determining a driving period of each pixel of the optical modulator in correspondence to the optical scanning period.
여기서, 상기 단계 (c)에서, 상기 광 주사 주기를 하기 수학식에 의해 정해질 수 있다. Here, in the step (c), the optical scan period can be determined by the following equation.
여기서, Δt는 광 주사 주기, Δx는 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격, Ω는 폴리곤 미러의 각속도, V는 스크린 상의 광 스팟의 선속도이다. Where Δt is the light scan period, Δx is the spacing of the light spots arranged on the screen, Ω is the angular velocity of the polygon mirror, and V is the linear speed of the light spot on the screen.
이하, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기에 앞서 본 발명에 적용되는 광변조기에 대해서 먼저 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a display method and a device using the optical modulator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals are the same. Reference numerals will be omitted and duplicate description thereof will be omitted. In addition, the optical modulator applied to the present invention will be described first before describing the preferred embodiments of the present invention in detail.
광 변조기 소자는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광변조기 소자는 구동되는 방식 또는 제조 회사의 제품명(예를 들면, 실리콘 라이트 머신사(社)의 광변조기인 GLV(Grating Light Valve) 디바이스)에 상관없이 본 발명에 적용이 가능하다.The optical modulator element is largely divided into a direct method of directly controlling the on / off of light and an indirect method using reflection and diffraction, and the indirect method may be divided into an electrostatic method and a piezoelectric method. Herein, the optical modulator device may be applied to the present invention regardless of the method of driving or the product name of the manufacturing company (for example, a Grating Light Valve (GLV) device which is an optical modulator of Silicon Light Machine Co., Ltd.).
미국특허번호 제5,311,360 호에 개시된 정전기 방식 격자 광변조기는 반사 표면부를 가지며 기판 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본을 포함한다. 절연층이 실리콘 기판상에 증착된다. 다음으로, 희생 이산화실리콘 막 및 질화실리콘 막의 증착 공정이 후속한다. The electrostatic grating light modulator disclosed in US Pat. No. 5,311,360 includes a plurality of uniformly spaced deformable reflective ribbons having reflective surface portions and suspended above a substrate. An insulating layer is deposited on the silicon substrate. Next, the deposition process of the sacrificial silicon dioxide film and the silicon nitride film is followed.
질화물 막은 리본으로부터 패터닝되고 이산화실리콘층의 일부가 에칭되어 리본이 질화물 프레임에 의해 산화물 스페이서층상에 유지되도록 한다. 단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본의 두께와 산화물 스페이서의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다. The nitride film is patterned from the ribbon and a portion of the silicon dioxide layer is etched so that the ribbon is held on the oxide spacer layer by the nitride frame. To modulate light with a single wavelength [lambda] 0, the modulator is designed such that the thickness of the ribbon and the thickness of the oxide spacers are [lambda] 0/4.
리본상의 반사 표면과 기판의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기의 격자 진폭은 리본 (제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본의 반사 표면)과 기판(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판 하부의 전도막) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.The lattice amplitude of this modulator, defined by the vertical distance d between the reflective surface on the ribbon and the reflective surface of the substrate, is the conduction of the ribbon (reflective surface of the ribbon serving as the first electrode) and the substrate (substrate serving as the second electrode). Film).
도 2는 본 발명에 적용 가능한 간접 광변조기 중 압전체를 이용한 회절형 광 변조기 모듈의 사시도이다. 도 2를 참조하면, 기판(211), 절연층(212), 희생층(213), 리본 구조물(214) 및 압전체(215)를 포함하는 광변조기가 도시되어 있다. 2 is a perspective view of a diffractive light modulator module using a piezoelectric element among indirect light modulators applicable to the present invention. Referring to FIG. 2, an optical modulator including a
기판(211)은 일반적으로 사용되는 반도체 기판이며, 절연층(212)은 식각 정지층(etch stop layer)으로서 증착되며, 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 여기서 절연층(212)은 입사광을 반사하기 위해 반사층(미도시)이 도포될 수 있다. The
희생층(213)은 리본 구조물이 절연층(212)과 일정한 간격으로 이격될 수 있도록 양 사이드에서 리본 구조물(214)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다. The
리본 구조물(214)은 상술한 바와 같이 입사광의 회절 및 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 리본 구조물(214)의 형태는 정전기 방식에 따라 복수의 리본 형상으로 구성될 수도 있고, 압전 방식에 따라 리본의 중심부에 복수의 오픈홀을 구비할 수도 있다. 또한, 압전체(215)는 압전 방식에 따라 리본 구조물(214)을 상하로 움직이도록 제어한다.The
빛의 파장이 λ인 경우 광변조기가 변형되지 않은 상태에서(어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서) 리본 구조물(214)과 하부 반사층이 형성된 절연층(212) 간의 간격은 λ/2와 같다. 따라서 리본 구조물(214)과 절연층(212)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ와 같아서 빛은 보강 간섭을 한다. When the wavelength of light is λ, the distance between the
또한, 적정 전압이 압전체(215)에 인가될 때, 리본 구조물(214)과 하부 반사층이 형성된 절연층(212) 간의 간격은 λ/4와 같게 된다. 따라서 리본 구조물(214)과 절연층(212)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ/2와 같아서 빛은 상쇄 간섭을 한다. 이러한 간섭의 결과, 광변조기는 입사광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다. 여기서 광 변조기 소자는 리본 구조물(214)의 형태에 따라서 함몰형과 돌출형으로 분류될 수도 있다.In addition, when an appropriate voltage is applied to the
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 모바일 디스플레이 장치를 도시한 모식도이다. 이하에서는 압전 방식의 회절형 광변조기를 중심으로 설명한다. 도 3을 참조하면, 회절형 광변조기(310), 구동신호 제어부(320), 주사 처리 수단(330) 및 스크린(340)이 도시된다. 여기서, 주사 처리 수단(330)은 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하는 장치로서, 회전 미러, 회전 바(bar), 폴리곤 미러 등을 포함한다. 이하에서는 주사 처리 수단(330)이 폴리곤 미러인 경우를 중심으로 설명한다.3 is a schematic diagram showing a mobile display device using an optical modulator and a polygon mirror according to a preferred embodiment of the present invention. Hereinafter, the piezoelectric diffraction type optical modulator will be described. Referring to FIG. 3, a diffractive
회절형 광변조기(310)는 레이저 빔을 영상 신호에 상응하여 반사 및 회절시키는 장치이다. 여기서, 회절형 광변조기(310)는 수직 방향으로 동시에 레이저빔을 발생하며, 이러한 레이저빔은 회전하는 폴리곤 미러(330)에 의해 2차원 영상을 구현한다. 본 발명에 따른 회절형 광변조기(310)는 프로젝션의 화소에 따라서 리본의 개수가 결정되며, 일반적으로 VGA 640*480 해상도의 경우 480개의 리본이 배열되어, 수직 화소에 대한 레이저 빔을 반사 및 회절시켜 스크린(340)에 주사할 수 있 다. The diffractive
구동신호 제어부(320)는 주사 주기 제어부(미도시)로부터 수신한 광 주사 주기 및 영상 데이터 처리부로부터 수신한 변환된 영상 신호를 이용하여 회절형 광변조기(310)로부터 출사된 광이 폴리곤 미러(330)의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 회절형 광변조기(310) 및 폴리곤 미러(330)의 구동을 제어한다. 여기서, 주사 주기 제어부는 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 폴리곤 미러(330)에 의해 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광원에서 출사되는 광의 주사 주기를 제어한다. 여기서, 광원은 광변조기가 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식에 따르는 경우에는 광변조기가 이에 해당하며, 광변조기가 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식에 따르는 경우에는 회절형 광변조기에 광을 조사하는 광원(예를 들면, 레이저 다이오드(LD))을 지칭한다. The driving
구동신호 제어부(320)는 폴리곤 미러(330)의 위치 및 회전에 관련된 폴리곤 미러 기준 신호 또는 위치 프로파일 신호 등을 기준으로 영상 신호를 동기화함으로써, 회절형 광변조기(310)로부터 출사된 광이 폴리곤 미러(330)의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 폴리곤 미러 제어 신호와 광변조기 제어 신호를 생성한다. 여기서 영상 신호는 폴리곤 미러 기준 신호에 대해 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 동기화될 수 있다. 여기서, 렌즈(미도시)는 회절형 광변조기(310)로부터 발생되는 레이저빔을 폴리곤 미러(330)의 회전축 방향으로 집속시킨다. 여기서, 위치 프로파일 신호는 일반적으로 아날로그 신호로 구성되며, 폴리곤 미러(330)의 위치는 위치 프로파일 신호의 초기값에 의해 미리 설정될 수 있다. 폴리곤 미러 기준 신호 또는 위치 프로파일 신호는 폴리곤 미러(330)의 현재 위치, 회전 속도 등 폴리곤 미러(330)가 회절형 광변조기(310)로부터 출사된 광을 반사하기 위해 설정되는 위치와 관련된 데이터를 나타낸다. The driving
여기서, 영상 신호는 일반적으로 영상 동기 신호와 영상 데이터로 구성된다. 즉, 영상 동기 신호는 새로운 프레임 시작과 프레임 내에 새로운 주사선 시작을 알리는 신호이다. 새로운 프레임 시작은 수직 동기 신호, 새로운 주사선 시작은 수평 동기 신호에 의해서 제어된다. 본 발명에 따른 회절형 광변조기(310)는 수직방향으로 일정한 리본이 형성되어 있으므로, 수평 방향에서 동기화될 필요가 있다. 본 발명에 따르면, 영상 동기 신호를 이용하여 회절형 광변조기(310)로부터 출사된 광이 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 영상 동기 신호와 동기화된 폴리곤 미러(330)의 폴리곤 미러 기준 신호 또는 위치 프로파일 신호를 이용하여 영상 신호에 상응하는 광이 폴리곤 미러(330)의 미리 설정된 유효면에서 반사하여 스크린에 도달할 수 있도록 제어할 수 있다. Here, the video signal generally consists of a video synchronization signal and video data. That is, the image synchronization signal is a signal for notifying the start of a new frame and the start of a new scan line in a frame. The new frame start is controlled by the vertical sync signal and the new scan line start by the horizontal sync signal. Since the diffraction type
폴리곤 미러(330)는 구동신호 제어부(320)의 구동 제어에 따라 온/오프되며, 구동시 미리 설정된 회전 속도로 일정하게 회전한다. 이러한 폴리곤 미러(330)는 다각형으로 구현되어 있어 회전시 각 면을 통해 입사되는 빔을 반사시킨다. 이때, 폴리곤 미러(330)의 한 면으로부터 반사되는 빔은 스캐닝에 의해서 일정 간격의 스팟(Spot) 배열을 형성시키며 스크린(340)에 주사되되, 이 스팟 배열은 스크린(340)의 하나의 화면을 생성한다. 예를 들면, VGA 640*480 해상도의 경우 480개의 수직 화소에 대해 폴리곤 미러(330)의 한 면에서 640번 모듈레이션을 하여 폴리곤 미러(330)의 한 면당 화면 1 프레임이 생성된다.The
폴리곤 미러(330)는 일정 각속도로 회전할 수 있는 모터(미도시)를 구비하고 있으며, 이 모터에 의해 회전하면서 렌즈(130)를 통해 주사되는 빔을 스크린(340) 방향으로 반사하게 된다. 여기서, 폴리곤 미러(Polygon Mirror)(330)는 회전바(Rotating bar) 또는 갈바노 미러(Galvano Mirror) 등으로 갈음할 수도 있다.The
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 신호와 폴리곤 미러의 동기를 맞추기 위한 처리부의 기능 블록도이다. 도 4를 참조하면, 모바일 단말기 플랫폼(410), 영상 입력부(420), 영상 데이터 처리부(430), 구동 신호 제어부(440), 회절형 광변조기(450), 스캐닝 드라이버(460) 및 주사 주기 제어부(470)가 도시되어 있다. 4 is a functional block diagram of a processing unit for synchronizing an image signal with a polygon mirror according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the
모바일 단말기 플랫폼(410)는 포켓 PC, 핸드폰, 스마트폰 등의 모바일 기기에 탑재되는 플랫폼이다. 사용자의 설정 또는 디폴트의 조작에 의해서 영상 신호가 발생하는 경우 영상 입력부(420)에 신호를 전송하며, 영상 입력부(420)는 입력받은 신호를 영상 데이터 처리부(430)에 전송한다. 여기서 영상 신호는 영상 동기 신호 및 영상 데이터를 포함한다. The
영상 데이터 처리부(430)는 입력된 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환한다. The
구동 신호 제어부(440)는 주사 주기 제어부로부터 수신한 광 주사 주기 및 상기 영상 데이터 처리부로부터 수신한 변환된 영상 신호를 이용하여 광변조기로부 터 출사된 광이 폴리곤 미러(330)의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 광변조기 및 폴리곤 미러(330)을 제어한다. 여기서, 구동 신호 제어부(440)는 폴리곤 미러(330)의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호 또는 위치 프로파일 신호를 생성할 수 있다. 즉, 폴리곤 미러(330)의 일면에서 미리 설정된 유효면에 영상 데이터에 해당하는 광이 투사될 수 있도록 폴리곤 미러(330)의 회전 및/또는 위치를 제어할 수 있는 위치 프로파일 신호를 생성한다. 이러한 위치 프로파일 신호는 이후 스캐닝 드라이버에서 보정 절차에 의해서 위치가 보정할 수 있으므로, 초기값은 임의의 값으로 설정될 수 있다. The driving
회절형 광변조기(450)는 구동 신호 제어부(440)로부터 전송된 광 주사 주기에 상응하여 각 픽셀의 구동 주기가 제어됨으로써 작동된다. 여기서, 회절형 광변조기(450)의 픽셀은 각각의 리본에 상응하여 영상 신호가 구현되는 단위이다. 다른 실시예에 의하면, 구동 신호 제어부(440)로부터 광변조기 제어 신호를 수신하여 회절형 광변조기(450)를 제어하는 광변조기 제어부가 더 마련되어 회절형 광변조기(450)를 제어할 수도 있다. The diffractive
스캐닝 드라이버(460)는 구동 신호 제어부(440)로부터 폴리곤 미러(330)의 제어 신호를 수신하여 폴리곤 미러(330)의 회전을 제어한다. 예를 들면, 스캐닝 드라이버(460)는 특정한 주기를 가지는 펄스를 구동 신호 제어부(440)로부터 수신하여 폴리곤 미러(330)의 회전을 제어한다. 여기서, 구동 신호 제어부(440)가 스캐닝 드라이버(460)를 갈음하여 직접 폴리곤 미러(330)의 위치 및 회전 속도를 제어할 수도 있다.The
주사 주기 제어부(470)는 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 폴리곤 미러(330)가 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광원으로부터 주사되는 광의 주사 주기를 제어한다. 여기서, 광 주사 주기는 다음과 같은 수학식에 의해 정해질 수 있다. The scanning
스크린에 배열되는 광 스팟의 간격은 다음과 같이 상수로 설정된다.The spacing of the light spots arranged on the screen is set to a constant as follows.
(1) (One)
여기서, 는 폴리곤 미러의 회전 각이며, V는 스크린 상의 광 스팟의 선속도이다. 또한, 폴리곤 미러의 각속도는 다음과 같이 정의된다. here, Is the rotation angle of the polygon mirror, and V is the linear velocity of the light spot on the screen. In addition, the angular velocity of the polygon mirror is defined as follows.
(2) (2)
따라서, 상술한 수학식들을 정리하면, 광의 주사 주기는 다음과 같이 정해질 수 있다. Therefore, in summary, the scan period of light can be determined as follows.
(3) (3)
여기서, Δt는 광의 주사 주기, Δx는 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격, Ω는 폴리곤 미러의 각속도, V는 스크린 상의 광 스팟의 선속도이다. Δx는 원하는 일정한 간격이므로 상수이며, Ω는 폴리곤 미러의 각속도이므로 상수이다. 따라서 Δt는 V에 반비례한다. 즉, 스크린 상의 선속도가 작은 스크린의 중심의 경우 광 주사 주기인 Δt는 V에 반비례하여 커지므로, 광원에서는 단위 시간당 주사되는 광의 개수가 작아진다. 스크린 상의 선속도가 큰 스크린의 양 사이드의 경우에는 그 반대가 된다. Where? T is the scan period of light,? X is the spacing of the light spots arranged on the screen,? Is the angular velocity of the polygon mirror, and V is the linear velocity of the light spot on the screen. Δx is a constant since it is a desired constant interval, and Ω is a constant because of the angular velocity of the polygon mirror. Δt is therefore inversely proportional to V. That is, in the case of the center of the screen having a small linear velocity on the screen, Δt, which is a light scanning period, becomes large in inverse proportion to V, so that the number of light scanned per unit time in the light source is small. The opposite is true for both sides of the screen where the linear velocity on the screen is large.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 스크린상에서 광 스팟의 선속도에 상응하여 제어된 광 주사 주기를 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, x축은 스캐닝 축이며, y축은 광 주사 주기를 나타내는 축이다. 도 1c와 도 5를 비교하면, 도 5에 도시된 광 주사 주기는 스캐닝 선속도와 반비례하여 도시됨을 알 수 있다. 5 is a diagram illustrating a light scanning period controlled in correspondence with the linear velocity of the light spot on the screen according to the preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the x-axis is the scanning axis and the y-axis is the axis representing the light scanning period. Comparing FIG. 1C with FIG. 5, it can be seen that the light scanning period shown in FIG. 5 is shown in inverse proportion to the scanning linear velocity.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 주사 주기를 제어하기 위한 흐름도이다. 6 is a flowchart for controlling an optical scan period according to a preferred embodiment of the present invention.
단계 S610에서, 영상 입력부에서 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는다. 여기서, 이외의 초기 값들, 예를 들면, 폴리곤 미러의 위치를 조정하는 기준값이 되는 위치 프로파일 신호 또는 폴리곤 미러 기준 신호 등을 설정한다. In operation S610, the image input unit receives an image signal from the mobile terminal. Here, other initial values, for example, a position profile signal or a polygon mirror reference signal, which is a reference value for adjusting the position of the polygon mirror, are set.
단계 S620에서, 영상 데이터 처리부에서 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷을 변환한다. 여기서, 영상 신호는 영상 동기 신호와 영상 데이터를 포함한다. In operation S620, the image data processor converts the format of the image signal into a format suitable for the optical modulator. Here, the video signal includes a video synchronization signal and video data.
단계 S630에서, 주사 주기 제어부에서 광변조기로부터 입사된 광을 반사하여 스캐닝하기 위한 상기 회전 미러에 의해 스크린에 배열되는 광 스팟의 간격을 일정하게 하기 위해 광 주사 주기를 제어한다. 여기서 광 주사 주기는 상술한 바와 같이 스크린 상에 형성되는 광 스팟의 선속도를 이용하여 산출할 수 있다. In step S630, the scanning period control unit controls the light scanning period to make the interval of the light spots arranged on the screen constant by the rotating mirror for reflecting and scanning the light incident from the optical modulator. The optical scanning period may be calculated using the linear velocity of the light spot formed on the screen as described above.
단계 S640에서, 구동 신호 제어부에서 광 주사 주기 및 영상 신호를 이용하여 광변조기로부터 출사된 광이 회전 미러(폴리곤 미러)의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 광변조기 및 회전 미러를 제어한다. 단계 S650에서, 스캐닝 드라이버는 구동 신호 제어부로부터 회전 미러(폴리곤 미러)의 제어 신호를 수신하여 회전 미러의 회전을 제어하여 광변조기로부터 조사된 소정의 영상을 스크린에 투영한다.In step S640, the drive signal controller controls the light modulator and the rotation mirror so that the light emitted from the light modulator can be reflected in a predetermined area of the rotation mirror (polygon mirror) using the light scanning period and the image signal. In step S650, the scanning driver receives the control signal of the rotation mirror (polygon mirror) from the drive signal controller to control the rotation of the rotation mirror to project a predetermined image irradiated from the optical modulator onto the screen.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 고비용의 에프 쎄타(F-theta) 렌즈를 이용하지 않고, 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다. As described above, the display method and the apparatus using the optical modulator according to the present invention have the effect of maintaining a constant interval of the light spot corresponding to the image signal without using an expensive F-theta lens. have.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 크기가 작은 모바일 디스플레이에서 에프 쎄타(F-theta) 렌즈를 이용하지 않고 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지함으로써 전체적인 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, the display method and the device using the optical modulator according to the present invention is the overall size by maintaining a constant interval of the light spot corresponding to the video signal without using an F-theta lens in a small mobile display There is an effect to reduce.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 광 주사 주기를 제어함으로써, 스크린 상에 주사되는 영상 신호에 상응하는 광 스팟의 간격을 일정하게 유지할 수 있도록 주사 주기를 제어하는 효과가 있다.In addition, the display method and the apparatus using the optical modulator according to the present invention has the effect of controlling the scanning period to maintain a constant interval of the light spot corresponding to the image signal scanned on the screen by controlling the light scanning period have.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명 및 그 균등물의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention and equivalents thereof described in the claims below It will be understood that various modifications and changes can be made.
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