KR100642874B1 - 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치 - Google Patents

광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치 Download PDF

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한규범
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삼성전기주식회사
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Abstract

폴리곤 미러와 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 장치에 있어서, 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 감지 장치; 및 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하기 위한 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치가 제시된다. 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 영상 신호와 감지 장치에 의해 생성된 폴리곤 미러 기준 신호를 이용함으로써 폴리곤 미러의 회전을 제어할 수 있는 효과가 있다.
폴리곤 미러, 광변조기, 영상 신호, 동기.

Description

광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치{Display method using diffractive optical modulator and Apparatus thereof}
도 1은 종래 기술에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 모바일 디스플레이 장치를 도시한 모식도.
도 2는 본 발명에 적용 가능한 압전체를 이용한 회절형 광 변조기 모듈의 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 모바일 디스플레이 장치를 도시한 모식도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 신호와 폴리곤 미러의 동기를 맞추기 위한 처리부의 기능 블록도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지 장치를 이용하여 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 모식도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미리 설정된 시간만큼 지연되어 영상 신호가 폴리곤 미러 기준 신호에 동기된 상태를 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임 버퍼에 저장되는 영상 데이터 포맷을 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 디스플레이 방법을 도시한 흐름도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
410 : 모바일 단말기 플랫폼
420 : 영상 입력부
430 : 영상 데이터 처리부
440 : 프레임 버퍼
450 : 구동 신호 제어부
460 : 회절형 광변조기
470 : 스캐닝 드라이버
본 발명은 디스플레이 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 특히 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
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, 광논 리게이트, 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.
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.
최근에는 프로젝션(Projection) 텔레비젼 등이 개발됨에 따라 영상 디스플레이에 빔을 주사하는 수단으로서 광빔 스캐닝 장치가 이용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 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.
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.
제어부(120)는 광원(110)의 온/오프 및 폴리곤 미러(140)의 구동을 제어한다.
렌즈(130)는 광원(110)으로부터 발생되는 레이저빔을 폴리곤 미러(140)의 회전축 방향으로 집속시킨다.
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.
폴리곤 미러(140)는 양방향으로 회전할 수 있는 모터(미도시)를 구비하고 있으며, 이 모터에 의해 회전하면서 렌즈(130)를 통해 주사되는 빔을 스크린(150) 방향으로 반사하게 된다.
여기서, 모바일 프로젝터에서는 광변조기 및 폴리곤 미러(140)를 이용하는 경우 스크린(150)에 소정의 빔을 주사하기 위해서는 폴리곤 미러(140)와 영상 신호를 동기화 시킬 필요성이 대두된다. 즉, 폴리곤 미러(140)의 일면에 특정되는 유효면에 영상 신호가 반사되기 위해서는 유효면에 영상 신호에 따른 레이저 빔이 조사될 수 있도록 영상 신호와 폴리곤 미러 회전을 제어할 필요성이 있다.
본 발명은 영상 신호와 폴리곤 미러의 회전 및 위치를 동기화시킬 수 있는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 영상 신호와 감지 장치에 의해 생성된 폴리곤 미러 기준 신호를 이용함으로써 폴리곤 미러의 회전을 제어할 수 있는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치를 제공한다.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 폴리곤 미러와 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 장치에 있어서, 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 감지 장치; 및 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하기 위한 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 구동 신호 제어부로부터 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 스캐닝 드라이버를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광변조기를 제어하는 광변조기 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 영상 입력부; 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환하는 영상 데이터 처리부; 상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 감지 장치; 및 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하기 위한 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 영상 데이터 처리부로부터 변환된 영상 신호를 수신하여 저장하는 하나 이상의 프레임 버퍼를 더 포함하되, 상기 변환된 영상 신호는 프레임 버퍼에 저장된 후 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 광변조기에 의해 변조되어 출사될 수 있다.
여기서, 상기 프레임 버퍼는 각각 한 화면의 영상을 저장할 수 있다.
여기서, 상기 프레임 버퍼가 복수인 경우 상기 각각의 프레임 버퍼는 연속된 화면의 영상을 저장할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 구동 신호 제어부로부터 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생 성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 스캐닝 드라이버를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 장치는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광변조기를 제어하는 광변조기 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 단계; 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷을 변환하는 단계; 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 단계; 및 구동 신호 제어부에서 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하는 단계를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법은 상기 영상 데이터 처리부로부터 변환된 영상 신호를 수신하여 저장하는 단계를 더 포함하되, 상기 변환된 영상 신호는 프레임 버퍼에 저장된 후 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 광변조기에 의해 변조되어 출사될 수 있다.
여기서, 상기 구동 신호 제어부는 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호를 수신한 후 미리 설정한 시간 이후 상기 저장된 영상 신호를 수평 동기 신호에 맞추어 상기 광변조기에 출력할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법은 스캐닝 드라이버에서 상기 구동 신호 제어부로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법은 광변조기 제어부에서 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광변조기를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
희생층(213)은 리본 구조물이 절연층(212)과 일정한 간격으로 이격될 수 있 도록 양 사이드에서 리본 구조물(214)을 지지하고, 중심부에서 공간을 형성하는 역할을 한다.
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.
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.
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.
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), 폴리곤 미러(330) 및 스크린(340)이 도시된다.
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 있다.
구동신호 제어부(320)는 감지 장치(미도시)로부터 입력되는 빔 주사에 대한 타이밍값을 입력받아 회절형 광변조기(310) 및 폴리곤 미러(330)의 구동을 제어한다. 여기서, 구동신호 제어부(320)는 감지 장치로부터 수신한 폴리곤 미러 기준 신호를 기준으로 영상 신호를 미리 설정된 시간만큼 지연시켜 제어함으로써, 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, 렌즈(미도시)는 회절형 광변조기(310)로부터 발생되는 레이저빔을 폴리곤 미러(330)의 회전축 방향으로 집속시킨다. 여기서, 폴리곤 미러 제어 신호는 스캐닝 드라이버(미도시)가 폴리곤 미러를 제어할 수 있는 신호이다. 이러한 신호는 별도로 생성될 수도 있고 또는 폴리곤 미러 기준 신호로 갈음할 수도 있다.
여기서, 영상 신호는 일반적으로 영상 동기 신호와 영상 데이터로 구성된 다. 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 이용하지 않고도 회절형 광변조기(310)로부터 출사된 광이 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 제어할 수 있다. 즉, 영상 신호는 주기적으로 반복되는 신호이므로, 이러한 주기를 미리 체크하고, 감지한 폴리곤 미러 기준 신호 발생 시점부터 미리 설정된 시간 이후 영상 신호에 상응하는 광이 스크린에 도달할 수 있도록 제어할 수 있다.
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.
폴리곤 미러(330)는 양방향으로 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)로 갈음할 수도 있다.
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), 프레임 버퍼(440), 구동 신호 제어부(450), 회절형 광변조기(460) 및 스캐닝 드라이버(470)가 도시되어 있다.
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.
영상 데이터 처리부(430)는 입력된 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환한다. 예를 들면, 영상 신호의 열과 행을 광변조기에 적합하게 트랜스포즈(transpose)해서 프레임 버퍼(440)에 저장한다. 이러한 포맷 변환의 방식은 일반적인 영상 신호와 광변조기의 포맷에 상응하여 다양한 방식을 이용할 수 있다.
프레임 버퍼(440)는 영상 데이터 처리부로부터 처리된 데이터를 저장한다. 이후 폴리곤 미러 기준 신호가 들어오면 프레임 버퍼(440)에 저장된 영상 데이터는 수평 동기 주기에 맞추어 출력된다. 여기서, 하나의 프레임 버퍼(440)는 한 화면의 영상을 저장하며, 복수로 구비될 수도 있다. 프레임 버퍼(440)가 복수인 경우 복수 의 프레임 버퍼(440)는 복수개의 연속된 영상 데이터를 저장한다. 폴리곤 미러 기준 신호 입력 시 프레임 버퍼(440)에 저장되어 있는 한 프레임의 영상 데이터는 수평 동기 신호에 맞추어 회절형 광변조기(460)에 적용될 수 있다.
구동 신호 제어부(450)는 감지 장치(미도시)로부터 수신한 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 광변조기(460)로부터 출사된 광이 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 폴리곤 미러와 광변조기를 제어한다. 여기서 구동 신호 제어부(450)는 각각의 장치를 제어하기 위한 폴리곤 미러 제어 신호와 광변조기 제어 신호를 생성할 수 있다. 여기서, 감지 장치는 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성한다. 즉, 폴리곤 미러의 일면에서 미리 설정된 유효면에 영상 데이터에 해당하는 광이 투사될 수 있도록 폴리곤 미러의 회전 및 위치를 제어할 수 있는 폴리곤 미러 기준 신호를 생성한다.
회절형 광변조기(460)는 구동 신호 제어부(450)로부터 전송된 광변조기 제어 신호를 수신하여 해당 제어 신호에 따라 작동된다. 다른 실시예에 의하면, 구동 신호 제어부(450)로부터 광변조기 제어 신호를 수신하여 회절형 광변조기(460)를 제어하는 광변조기 제어부가 더 마련되어 회절형 광변조기(460)를 제어할 수도 있다.
스캐닝 드라이버(470)는 구동 신호 제어부(450)로부터 폴리곤 미리 기준 신호 또는 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 폴리곤 미러의 회전을 제어한다. 여기서, 폴리곤 미러의 회전 속도는 일정한 속도로 미리 설정되어 있을 수 있다. 따라 서 폴리곤 미러는 일정한 속도로 회전하고, 폴리곤 미러 기준 신호와 프레임 버퍼(440)에 저장된 영상 데이터의 동기를 맞추어 폴리곤 미러의 유효면에 영상 데이터에 상응하는 광이 반사될 수 있도록 제어한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감지 장치를 이용하여 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 모식도이다. 도 5를 참조하면, 폴리곤 미러(330), 감지 장치(510), 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 광의 경로(a) 및 영상 신호에 상응하는 광의 경로(b)가 도시된다.
감지 장치(510)는 스크린(340)의 일측에 마련될 수 있으며, 폴리곤 미러(330)로부터 반사되는 폴리곤 미러 기준 레이저를 감지할 수 있는 위치이면 본 발명에 적용이 가능하다. 여기서, 폴리곤 미러 기준 레이저는 폴리곤 미러의 위치를 모니터링하기 위한 신호를 생성하기 위해서 폴리곤 미러의 일면에서 반사되는 레이저이다. 여기서, 이러한 폴리곤 미러 기준 레이저는 회절형 광변조기(460)로부터 조사될 수 있다. 일반적으로 폴리곤 미러의 양측 첨단에서 반사되는 광은 스크린에 조사되는 경우 이미지를 왜곡시킬 수 있기 때문에 폴리곤 미러의 일면에서 일정한 유효면(유효면의 너비는 w)이 특정된다. 즉, 폴리곤 미러(330)와 스크린(340)간의 거리는 스크린(340)의 중심부와 양 사이드에서 서로 차이가 있으므로 화면 왜곡이 생긴다. 따라서 이러한 화면 왜곡이 허용 범위 이내로 제한되도록 폴리곤 미러(330) 상에 일정 범위의 유효면을 특정할 수 있다.
따라서 폴리곤 미러 기준 레이저는 이러한 유효면 외부에서 반사되는 레이 저가 될 수 있으며, 이러한 폴리곤 미러 기준 레이저를 감지 장치(510)가 감지함으로써, 폴리곤 미러 기준 신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 영상 데이터가 유효면을 이용하여 스크린(340)에 투영되기 위해서는 폴리곤 미러 기준 신호와 영상 신호와는 미리 설정된 시간만큼 지연되어 동기화될 수 있다. 여기서 미리 설정된 시간은 폴리곤 미러 기준 레이저가 유효면 외부에서 반사된 후 최초 영상 신호에 상응하는 레이저가 처음으로 유효면에서 반사될 때까지 소요되는 시간이 될 수 있다.
이러한 미리 설정된 지연 시간은 도 6에서 자세히 설명된다. 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미리 설정된 시간만큼 지연되어 영상 신호가 폴리곤 미러 기준 신호에 동기된 상태를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 시간대별로 폴리곤 미러 기준 신호(a), 폴리곤 미러 기준 신호(a)로부터 미리 설정된 시간만큼 지연된 폴리곤 미러의 유효면 데이터(b) 및 수평 동기 신호(c)가 도시된다.
유효면 데이터(b)는 각각 폴리곤 미러 기준 신호(a)와 일정 시간(Δt)만큼 지연되어 동기화된다. 여기서, 동기화는 하나의 프레임당 수평 해상도만큼 있는 수평 동기 신호에 의해 수행될 수 있다. 출력되는 데이터 컬럼 개수는 수평 해상도에 해당된다. 예를 들면, 해상도 640*480 VGA의 경우 640의 컬럼 개수를 갖는다.
이러한 지연 시간(Δt)은 폴리곤 미러에 형성된 일면의 크기 및 회전 속도에 따라 상대적으로 결정될 수 있다. 즉, 지연 시간(Δt)은 폴리곤 미러의 모서리로부터 유효면까지 도달하는 소요시간이 될 수 있으므로, 폴리곤 미러에 형성된 일면이 크면 지연 시간(Δt)도 이에 상응하여 커질 수 있다. 또한, 회전 속도가 커지면, 폴리곤 미러의 모서리로부터 유효면까지 도달하는 소요시간이 작아지므로, 지 연 시간(Δt)은 작아진다. 즉, 지연 시간(Δt)은 폴리곤 미러의 한 면의 유효면 외부에서 폴리곤 미러 기준 신호가 발생한 시간과 그 유효면 시초점(start point)과의 시간의 차가 될 수 있다. 이러한 지연 시간(Δt)의 결정 요소는 대략적으로 다음과 같이 유효면이 폴리곤 미러의 한 면에서 정해진 위치, 폴리곤 미러의 회전 각속도 및 폴리곤 미러의 회전 반경에 의해 결정된다.
Figure 112005055223534-pat00001
(1)
Figure 112005055223534-pat00002
(2)
여기서, Δt는 지연 시간, r은 폴리곤 미러 회전 반경, d는 폴리곤 미러 기준 신호에 상응하는 광이 폴리곤 미러에 반사된 위치와 유효면의 시초점과의 거리, T는 폴리곤 미러의 회전 주기, Ω는 폴리곤 미러의 각속도이다. 실제로는 회전 반경의 차이 등에 따라 신호 튜닝 과정을 거쳐 정밀 튜닝이 필요하다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프레임 버퍼에 저장되는 변환된 영상 데이터 포맷을 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 영상 데이터의 첫번째 컬럼부터 N번째 컬럼까지 순서대로 배열되어 있다. 여기서, 컬럼 수(N)는 광변조기에서 한번에 변조할 수 있는 신호수에 상응한다. 예를 들면, VGA 640*480 해상도의 경우 N은 480이 될 수 있고, 수직 화소에 대해 폴리곤 미러의 한 면에서 640번 모듈레이션을 하여 폴리곤 미러의 한 면당 화면 1 프레임이 생성된다.
영상 입력이 X Hz로 입력되는 경우 영상 데이터 처리부에서는 영상 데이터를 컬럼 데이터로 트랜스포즈해서 프레임 버퍼에 저장한다. 하나의 프레임 버퍼는 컬럼 데이터 변환된 한 화면의 영상을 저장하고 있으며, 복수개의 프레임 버퍼가 구비된 경우에는 복수개의 연속된 영상 프레임을 저장할 수 있다. 폴리곤 미러 기준 신호 입력 시 프레임 버퍼에 저장되어 있는 한 프레임의 영상 데이터는 수평 동기 신호에 맞추어 광변조기에 적용된다. 여기서, 폴리곤 미러의 회전 속도는 X/m(m은 폴리곤 면수) rps 로 미리 설정되어 있을 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광변조기와 폴리곤 미러를 이용한 디스플레이 방법을 도시한 흐름도이다.
단계 S810에서, 초기 폴리곤 미러 기준 신호를 설정할 수 있다. 여기서 설정된 폴리곤 미러 기준 신호는 디폴트 값으로서, 이후 감지된 폴리곤 미러 기준에 의해 수정되는 값이다. 이후 영상 입력부에서 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는다.
단계 S820에서, 영상 데이터 처리부에서 상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷을 변환하며, 감지 장치에서 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성한다. 여기서 포맷이 변환된 영상 신호는 프레임 버퍼에 저장된다. 즉, 영상 데이터 처리부에서 처리되어 트랜스포즈된 데이터를 프레임 단위로 프레임 버퍼에 저장한다.
단계 S830에서, 구동 신호 제어부에서 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호를 영상 데이터 처리부에서 변환된 영상 신호와 미리 설정된 시간 만큼 지연되어 동기화시킴으로써 광변조기로부터 출사된 광이 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 폴리곤 미러 제어 신호와 광변조기 제어 신호를 생성한다. 여기서, 폴리곤 미러 기준 신호 입력과 동시에 계산된 미리 설정된 시간(Δt) 이후 프레임 버퍼로부터 컬럼단위의 영상을 수평 동기 신호에 맞추어 광변조기에 출력시킨다. 여기서, 수평 동기 신호의 개수는 수평 해상도와 같도록 구성될 수 있다. 폴리곤 미러의 한 면에 대한 스캐닝이 이루어지면 하나의 프레임 버퍼에 저장되었던 한 프레임 영상이 구현된다. 이후 다음 폴리곤 미러면에서는 새로운 폴리곤 미러 기준 신호가 입력되며 앞의 과정을 반복함으로써 연속된 영상이 구현될 수 있다.
단계 S840에서, 폴리곤 미러 제어 신호를 이용하여 폴리곤 미러를 제어하고, 광변조기 제어 신호를 이용하여 광변조기를 제어하며, 단계 S850에서, 소정의 영상을 스크린에 투영한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 영상 신호와 폴리곤 미러의 회전 및 위치를 동기화시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 광변조기를 이용한 디스플레이 방법 및 그 장치는 영상 신호와 감지 장치에 의해 생성된 폴리곤 미러 기준 신호를 이용함으로써 폴리곤 미러의 회전을 제어할 수 있는 효과가 있다.
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.

Claims (14)

  1. 폴리곤 미러와 광변조기를 이용한 모바일 디스플레이 장치에 있어서,
    상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 감지 장치; 및
    상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하기 위한 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 제어부로부터 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 스캐닝 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광 변조기를 제어하는 광변조기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  4. 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 영상 입력부;
    상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷으로 변환하는 영상 데이터 처리부;
    상기 폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 감지 장치; 및
    상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하기 위한 구동 신호 제어부를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 영상 데이터 처리부로부터 변환된 영상 신호를 수신하여 저장하는 하나 이상의 프레임 버퍼를 더 포함하되,
    상기 변환된 영상 신호는 프레임 버퍼에 저장된 후 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 광변조기에 의해 변조되어 출사되는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼는 각각 한 화면의 영상을 저장하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 프레임 버퍼가 복수인 경우 상기 각각의 프레임 버퍼는 연속된 화면의 영상을 저장하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 구동 신호 제어부로부터 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 스캐닝 드라이버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광변조기를 제어하는 광변조기 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 장치.
  10. 모바일 단말기로부터 영상 신호를 입력받는 단계;
    상기 영상 신호의 포맷을 광변조기에 적합한 영상 신호의 포맷을 변환하는 단계;
    폴리곤 미러의 일면으로부터 반사된 광을 감지하여 상기 폴리곤 미러의 위치를 특정하기 위한 폴리곤 미러 기준 신호를 생성하는 단계; 및
    구동 신호 제어부에서 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 상기 광변조기로부터 출사된 광이 상기 폴리곤 미러의 미리 설정된 영역에서 반사될 수 있도록 상기 폴리곤 미러와 상기 광변조기를 제어하는 단계를 포함하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영상 데이터 처리부로부터 변환된 영상 신호를 수신하여 저장하는 단계를 더 포함하되,
    상기 변환된 영상 신호는 프레임 버퍼에 저장된 후 상기 폴리곤 미러 기준 신호의 발생 시점부터 미리 설정한 시간 이후 광변조기에 의해 변조되어 출사되는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 구동 신호 제어부는 상기 감지 장치로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호를 수신한 후 미리 설정한 시간 이후 상기 저장된 영상 신호를 수평 동기 신호에 맞추어 상기 광변조기에 출력하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    스캐닝 드라이버에서 상기 구동 신호 제어부로부터 수신한 상기 폴리곤 미러 기준 신호 또는 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 폴리곤 미러 제어 신호를 수신하여 상기 폴리곤 미러의 회전을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    광변조기 제어부에서 상기 구동 신호 제어부에서 생성된 광변조기 제어 신호를 수신하여 상기 광변조기를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광변조기를 이용한 디스플레이 방법.
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