KR100880426B1 - 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법 및 이를 적용한스캐닝 디스플레이 장치 - Google Patents

스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법 및 이를 적용한스캐닝 디스플레이 장치 Download PDF

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Abstract

선형적인 구동 특성을 가지는 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 스캐너의 구동 특성을 측정하는 단계; 상기 구동 특성에 따른 구동 특성 함수를 산출하는 단계; 상기 구동 특성 함수의 역함수를 산출하는 단계; 상기 역함수를 기초로 하여 디스플레이 화면 내의 소정 노드에 해당하는 입력 신호의 인덱스(Index)를 결정하는 단계-여기서, 상기 입력 신호는 상기 스캐너의 구동각을 제어하는 신호이고, 상기 노드는 상기 디스플레이 화면을 스캔 방향으로 등간격 구분함-; 및 상기 노드와 상기 인덱스 간의 관계에 대한 입력 신호 참조 테이블을 생성하여 저장하는 단계를 포함하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법이 개시된다. 이에 의하면, 스캐너의 구동각의 선형성을 확보할 수 있고, 이를 통해 화면 상의 블러링이나 컬러 미스매치가 발생하지 않도록 하여 화질을 개선시킬 수 있다.
스캐너, 선형, 구동

Description

스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법 및 이를 적용한 스캐닝 디스플레이 장치{Method for setting input signal to control scanner and Scanning display apparatus using this}
본 발명은 스캐너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선형적인 구동 특성을 가지는 스캐너 및 이를 이용한 스캐닝 디스플레이 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 광신호 처리는 많은 데이터 양과 실시간 처리가 불가능한 기존의 디지털 정보처리와는 달리 고속성과 병렬처리 능력, 대용량의 정보처리의 장점을 지니고 있으며, 공간 광변조이론을 이용하여 이진위상 필터 설계 및 제작, 광논리게이트, 광증폭기, 광소자, 광변조기에의 적용 등의 연구가 진행되고 있다. 이 중에서 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 광변조기와 스캐너를 이용한 디스플레이 장치를 도시한 모식도이다. 도 1을 참조하면, 광원(10), 제어부(20), 스캐너(30), 스크린(40)이 도시되어 있다. 여기서, 프로젝터에서는 반드시 광변조기를 이용할 필요는 없으나, 이하에서는 광변조기를 이용한 프로젝터를 중심으로 설명한다.
광원(10)은 광변조기를 포함하고 있으며, 광변조기에 의해 변조된 변조광을 발생하는 장치이다. 여기서, 광원(10)은 라인빔 형태의 변조광을 출사하며, 이러한 변조광은 스캐너(30)의 회전축에 집속되고, 스캐너(30)에 의해 스크린(40) 상에 스캔되어 2차원 또는 3차원 영상인 디스플레이 화면을 구현한다. 다른 예에 의하면, 광원(10)은 레이저나 레이저 다이오드로 구현될 수 있으며, 이러한 광원(10)은 제어부(20)의 구동 제어에 따라 온/오프(ON/OFF)되어 레이저 빔을 발생한다. 광원(10)으로부터 출사되는 레이저 빔은 스캐너(30)의 회전축으로 집속된다.
제어부(20)는 광원(10)의 동작 및 스캐너(30)의 구동을 제어한다.
스캐너(30)는 제어부(20)의 구동 제어에 따라 동작되며, 구동시 미리 설정된 회전 속도로 회전축을 중심으로 좌우로 회전한다. 여기서, 도 1에 도시된 스캐너(30)는 양방향(시계 방향과 반시계 방향) 회전이 가능한 갈바노 미러(galvano mirror) 타입을 가정한다. 하지만, 단방향 회전을 하는 폴리곤 미러 혹은 회전바 타입 등도 스캐너(30)로 적용가능하다.
스캐너(30)는 양방향으로 회전할 수 있는 모터(미도시)를 구비하고 있으며, 이 모터에 의해 회전하면서 입사되는 변조광을 스크린(40)으로 주사하게 된다.
도 2는 스캐너로부터 스크린에 투사되는 빛을 나타내고 있다.
스캐너(30)가 A 위치에 있는 경우 변조광은 스크린(40)의 A'위치에 투사되고, B 위치에 있는 경우 스크린(40)의 B'위치에 투사된다.
스캐너(30)는 스크린(40)에 디스플레이 화면이 표시되도록 A 위치에서 B 위치로, 그리고 B 위치에서 A 위치로 양방향 회전한다. 양방향 회전에 의해 광변조기로부터의 선형 영상에 해당하는 변조광이 스크린(40) 상에 좌우로 스캔되어 디스플레이 화면이 표현된다.
상술한 것과 같은 양방향 스캔을 통한 스캐닝 방법 또는 단방향 스캔을 통한 스캐닝 방법에 있어서, 이상적으로는 스캐너(30)에 인가되는 스캐너 제어 신호(구동 전압 또는 구동 전류)에 대해서 선형적으로(linearly) 구동각이 결정되는 것이 바람직하다.
하지만, 스캐너(30)의 기구적인 문제, 제어 및 센서부의 문제 등으로 인해 신호 대 구동각의 선형적 특성이 100% 만족시키는 것에는 한계가 있다. 또한, 스캐너(30) 제품마다 고유한 특성차가 존재하는 경우 동일한 구동 파형으로 설정되는 스캐너 제어 신호에 대한 출력 특성(구동각 특성)은 제품마다 다를 수 있다.
이러한 선형성 문제는 상술한 스캐닝 방법을 이용하는 스캐닝 디스플레이 장치에 있어서 우수한 화질을 구현하는 데 중요한 요소이며, 선형성이 확보되지 못하는 경우 디스플레이 화면에 블러링(blurring)이나 컬러 미스매치(color mismatch) 등의 문제점이 발생한다.
본 발명은 스캐너의 구동각의 선형성을 확보하기 위한 스캐너를 제어하는 입력 신호의 설정 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 스캐너의 구동각의 선형성을 확보함으로써 화면 상의 블러링이나 컬러 미스매치가 발생하지 않도록 하는 스캐닝 디스플레이 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 스캐너의 구동 특성을 측정하는 단계; 상기 구동 특성에 따른 구동 특성 함수를 산출하는 단계; 상기 구동 특성 함수의 역함수를 산출하는 단계; 상기 역함수를 기초로 하여 디스플레이 화면 내의 소정 노드에 해당하는 입력 신호의 인덱스(Index)를 결정하는 단계-여기서, 상기 입력 신호는 상기 스캐너의 구동각을 제어하는 신호이고, 상기 노드는 상기 디스플레이 화면을 스캔 방향으로 등간격 구분함-; 및 상기 노드와 상기 인덱스 간의 관계에 대한 입력 신호 참조 테이블을 생성하여 저장하는 단계를 포함하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법이 제공된다.
상기 구동 특성 함수는 상기 스캐너의 입력 신호에 대한 상기 스캐너의 구동각의 관계를 나타낼 수 있다.
한편, 상기 구동 특성 함수는 단조 함수일 수 있다.
또한, 상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 인덱스가 결정된 노드들 사이의 지점에 대해서는 선형 보간법을 이용하여 상기 입력 신호의 인덱스를 결정함으로써 생성될 수 있다.
상기 스캐너는 양방향 타입이고, 정방향 및 역방향에 대하여 각각 상기 단계들을 수행할 수도 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 선형 영상을 연속적으로 출사하는 광원; 상기 선형 영상을 스캔하여 디스플레이 화면을 구현하는 스캐너; 및 영상신호를 입력받고, 상기 영상신호 및 입력 신호 참조 테이블에 따라 상기 스캐너의 구동각을 제어하는 입력 신호를 출력하는 제어부를 포함하되, 상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 디스플레이 화면을 등간격으로 구분한 노드들에 해당하는 상기 입력 신호의 인덱스들의 관계에 대한 참조 테이블(LUT)인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치가 제공된다.
상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 스캐너의 구동 특성을 반영한 구동 특성 함수의 역함수를 기초로 한 상기 노드와 상기 인덱스 간의 관계에 대한 참조 테이블일 수 있다. 여기서, 상기 구동 특성 함수는 상기 스캐너의 입력 신호에 대한 상기 스캐너의 구동각의 관계를 나타낼 수 있다. 한편, 상기 구동 특성 함수는 단조 함수일 수 있다.
상기 스캐너는 양방향 타입이고, 상기 제어부는 정방향 및 역방향에 대하여 각각 별도의 상기 입력 신호 참조 테이블을 참조할 수 있다.
또한, 상기 광원은 입사광을 변조한 변조광을 출사하는 광변조기를 포함하 되, 상기 변조광은 상기 선형 영상일 수 있다. 상기 광변조기는, 상기 입사광을 변조하는 복수의 마이크로 미러와, 그리고 인가되는 구동 전압에 의해 상기 마이크로 미러를 상하로 구동시키는 구동 수단을 포함하되, 상기 하나의 마이크로 미러가 상기 디스플레이 화면 내의 일 픽셀을 담당하며, 상기 제어부는 상기 구동 수단에 상기 영상신호에 상응하는 구동 전압을 인가할 수 있다.
한편, 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법은 컴퓨터에 의하여 수행될 수 있으며, 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명에 따른 스캐너를 제어하는 입력 신호의 설정 방법 및 이를 적용한 스캐너와 스캐닝 디스플레이 장치는 스캐너의 구동각의 선형성을 확보할 수 있고, 이를 통해 화면 상의 블러링이나 컬러 미스매치가 발생하지 않도록 하여 화질을 개선시킬 수 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 선형적인 출력 특성을 보여주는 디스플레이 화면이고, 도 4는 스캐너의 출력 특성 중 선형성이 떨어지는 경우의 디스플레이 화면이다.
스캐너를 통해 스크린 상에 하나의 영상 프레임, 즉 디스플레이 화면이 스캐닝되는 시간은 T로 가정하고, 스캐닝 시간 T는 T1, T2, T3, T4, T5, T6에 의해 등간격으로 구분된다.
동일한 가로방향 길이를 가지는 흑색(black) 사각형이 순차적으로 표시되도록 하는 제어 신호를 스캐너에 제공한다. 이 경우 스캐너의 출력 특성이 선형적인 경우에는 도 3에 도시된 것과 같이 가로방향 길이가 L로 동일한 사각형이 순차적으로 표시된다.
하지만, 스캐너의 출력 특성이 선형적이지 않을 경우에는 도 4에 도시된 것과 같이 매 시간별로 사각형의 가로방향 길이가 서로 다르게 된다. 즉, 시간 간격이 동일함에도 불구하고 표시되는 사각형의 가로방향 길이는 각각 L1, L2, L3, L4, L5, L6, L7로 서로 다를 수 있다. 이는 스캐너에 의해 변조광이 스크린 상에 스캔됨에 있어서 동일한 시간 동안 동일한 길이의 영역 내에 스캔되지 못하기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 동일한 시간 동안에 스캐너를 통해 스캔되는 영상이 도 3에 도시된 것과 같이 선형성을 가지도록 스캐너 제어 신호를 설정하는 방법과, 이를 적용한 스캐너 및 스캐닝 디스플레이 장치를 설명하기로 한다.
스캐너를 제어하는 입력 신호를 설정하는 방법을 도 5 이하 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너에의 입력 신호를 설 정하는 방법의 흐름도이고, 도 6은 스캔 타임에 따른 선형적인 노드를 표시한 도면이며, 도 7은 스캔 타임과 노드의 관계 그래프이고, 도 8은 스캔 타임에 따른 구동각의 그래프이다. 도 9는 노드에 따라 측정된 구동각의 출력 특성 함수이며, 도 10은 도 9에 도시된 출력 특성 함수의 역함수 그래프이다.
구동각의 선형성을 보상하고자 하는 스캐너를 선택하고, 해당 스캐너에 대해서 출력 측정 장치를 이용하여 스캐너에 대한 입력 신호 대 구동각의 관계를 측정(단계 S50)하여 구동 특성 함수를 산출한다(단계 S51). 여기서, 구동각 대신에 구동속도를 측정하여 스캐너의 구동 특성을 파악할 수도 있다. 이러한 출력 측정 장치는 레이저 진동계(vibrometer) 등 일 수 있다.
스캐너의 회전 중심축(35)으로 입사된 후 스크린을 향해 반사되는 선형 영상이 스캔됨에 따라 구현되는 디스플레이 화면에서 노드 n(n=0, 1, …, N)은 스캔 타임과 선형 관계에 있다(도 6 참조).
0 내지 N까지의 N+1 개의 노드 간의 간격은 등 간격이며, 전체 스캔 타임을 t(t=0, 1, …, T)로 정의하고 스캔 타임 t 역시 등간격인 경우, n과 t는 도 7에 도시된 그래프(60)와 같이 직선 함수의 관계에 있다.
이 경우 단계 S50에서 산출된 출력 특성 함수는 스캔 구간에서 이상적으로 스캔되는 경우 스캔 타임 t에 대해서 구동각(angle)이 선형적인 이상 출력 그래프(70)를 따르게 된다(도 8 참조). 하지만, 출력 특성 함수는 스캐너의 제조 공정 상 오차 또는 오랜 사용으로 인해 선형성을 잃는 경우 실제 출력 그래프(75)를 따르게 된다. 도 8에서는 실제 출력 그래프(75)는 모든 스캔 타임에서 이상 출력 그 래프(70)보다 큰 구동각을 가지는 것으로 도시되었지만, 이 외에도 모든 스캔 타임에서 이상 출력 그래프(70)보다 작은 구동각을 가지거나 혹은 일정 스캔 타임에서는 큰 구동각을 가지고 나머지 스캔 타임에서는 작은 구동각을 가질 수도 있음은 자명하다.
도 8의 실제 출력 그래프(75)와 같이 스캔 타임에 대한 구동각의 함수가 비선형적인 이유는 스캔 타임 t에 따라서 입력 신호를 선형으로 인가하지만, 그에 따른 구동각의 비선형적으로 출력되기 때문이다. 여기서, 입력 신호는 Index 단위로 표시되며, Index는 DAC 출력 레벨, 즉 전압 또는 전류 레벨을 나타낸다.
출력 측정 장치가 측정한 스캐너의 구동 특성은 하기의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
angle = F1(Index)
여기서, Index는 입력 신호의 단위로서 DAC 출력 레벨(즉, 전압 또는 전류 레벨)을, angle은 스캐너의 구동각을 의미한다.
상기 수학식 1에 의한 그래프는 독립변수로 Index를, 종속변수로 angle을 가지는 함수로, 도 9의 참조번호 80과 같이 도시되어 있으며, 이러한 함수는 단조 증가 함수이기 때문에 역함수를 계산할 수 있다.
따라서, 구동 특성 함수를 산출한 이후 역함수를 산출한다(단계 S52). 구동 특성 함수의 역함수는 하기 수학식 2와 같이 표현되며, 해석법(analytic method) 또는 유한 차분법(finite difference method) 등을 이용하여 역함수 변환함으로써 산출가능하다.
Index = F2(angle) = F1-1(angle)
역함수 F2는 독립변수로 angle을, 종속변수로 Index를 가지는 함수이며, 도 10의 참조번호 90과 같이 표현된다.
도 6에 도시된 것과 같이 디스플레이 화면을 등간격 구분한 N+1 개의 각 노드들에 대해서 역함수 F2에 대한 Index를 계산한다(단계 S53). 각 노드들은 angle로 표현될 수 있으며, 각 angle에 대해서 역함수 F2를 이용하여 Index를 산출한다.
이는 하기의 표 1과 같다.
n angle Index
0 min F2(min)
1 min + (max-min)/N F2(min + (max-min)/N)
2 min + 2*(max-min)/N F2(min + 2*(max-min)/N)
… … …
N min + N*(max-min)/N F2(min + N*(max-min)/N)
도 10을 참조하면, 연속적인 노드 k-1, k, k+1 (여기서, k는 0<k<N 인 자연수)에 대해서 대응하는 구동각 angle(k-1), angle(k), angle(k+1)은 등간격을 유지한다. 하지만, 이에 대해서 역함수 F2에 의해 계산된 Index(k-1), Index(k), Index(k+1)은 스캐너의 비선형적인 출력 특성을 반영하여 서로 다른 간격을 가질 수 있다.
즉, 스캔 타임에 대해서 입력 신호의 Index가 선형적이지 않고 스캐너의 비선형적인 구동 특성을 반영함으로써 최종적으로 출력되는 디스플레이 화면에서는 선형적인 스캔이 가능하도록 한다.
여기서, 디스플레이 화면을 도 6에 도시된 것과 같이 N+1 개의 노드로 등간격 구분하는 경우 N의 수가 클수록 정밀도가 향상된다. 스캐너의 분해능을 R이라고 가정할 경우, N은 R보다는 작은 값을 가진다. 여기서, 스캐너의 분해능은 디스플레이 화면을 구성함에 있어서 스캐너로부터 반사되어 스크린에 표시되는 선형 영상의 수이다.
N+1 개의 노드에 대해서는 상술한 표 1에 따라 입력 신호의 Index가 결정되며, 각 노드들 사이의 R-N-1 개의 포인트에 대해서는 선형 보간법(linear interpolation method)에 의해 입력 신호의 Index를 산출할 수 있다.
N+1 개의 노드에 대한 입력 신호의 Index 또는 스캐너의 분해능에 해당하는 R개의 포인트에 대한 입력 신호의 Index에 대해서 입력 신호 참조 테이블(LUT)을 생성하여 저장한다(단계 S54).
이후 해당 스캐너를 구동시키고자 하는 경우에 단계 S54에서 생성된 입력 신호 참조 테이블을 참조하여 스캐너 드라이버에 전달하고, 스캔되는 디스플레이 화면이 선형적인 출력 특성을 나타내도록 할 수 있다.
스캐너가 단방향 타입인 경우에는 입력 신호 참조 테이블이 하나 생성되지만, 양방향 타입인 경우에는 정방향과 역방향에 대해서 각각 하나씩 두 개의 입력 신호 참조 테이블에 생성될 수 있다.
상술한 스캐너를 제어하는 입력 신호의 설정 방법은 스캐닝 디스플레이 장치에 적용가능하다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 구성도이다. 도 11을 참조하면, 휴대용 전자기기(100), 메인 제어부(110), 무선 통신부(120), 입력부(130), 저장부(140), 카메라부(150), 멀티미디어 제어부(160), 메인 표시부(170), 투사형 표시 모듈(180)이 도시되어 있다. 투사형 표시 모듈(180)은 상술한 것과 같이 선형적인 출력 특성이 나타나도록 입력 신호를 설정한 스캐닝 디스플레이 장치일 수 있다.
메인 제어부(110)는 휴대용 전자기기(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 입력부(130)에서 사용자의 선택에 상응하는 신호를 생성하여 메인 제어부(110)에 전송하면 메인 제어부(110)는 이를 수신하여 상응하는 동작을 수행하도록 휴대용 전자기기(100)의 각종 기능부(예를 들어, 카메라부(150) 등)를 제어할 수 있다.
특히, 메인 제어부(110)는 투사형 표시 모듈(180)을 활성화시키고, 영상 데이터(예를 들어, 이미지 데이터(JPEG, BMP 등), 동영상 데이터(MPEG, AVI 등))를 투사형 표시 모듈(180)로 전송하는 기능을 수행한다. 이때 투사형 표시 모듈(180)을 활성화시키기 위한 신호(이하, '투사형 표시 모듈 활성화 명령'이라 칭함)는 사용자의 선택에 의하여 입력부(130)에서 생성할 수 있다. 또한, 영상 데이터는 저장부(140)에 저장되어 있거나 카메라부(150)로부터 메인 제어부(110)로 바로 전송(이때의 영상 데이터는 미리 설정된 방식으로 인코드(encode)되기 전의 원본 데이터(raw data)의 형태일 수 있음)될 수 있다. 예를 들어, 투사형 표시 모듈(180)이 활성화되어 있는 상태에서, 저장부(140)에 저장되어 있는 특정의 영상 데이터를 출력하기 위한 신호(이때 당해 신호는 사용자의 선택에 상응하는 신호를 입력부(130)에서 생성한 것일 수 있음)(이하, '영상 데이터 출력 명령'이라 칭함)가 전송되면 메인 제어부(110)는 상응하는 영상 데이터를 저장부(140)에서 독출(read)하여 이를 투사형 표시 모듈(180)로 전송한다. 물론 메인 제어부(110)는 영상 데이터를 메인 표시부(170)로 동시에 전송할 수도 있음은 자명하다. 이때, 메인 제어부(110)는 영상 데이터 표시 명령을 생성하여 영상 데이터와 동시에 또는 순차적으로 전송할 수 있다. 영상 데이터 표시 명령에는 투사형 표시 모듈(180)을 활성화시키기 위한 신호(이하 '투사형 표시 모듈 활성화 명령'이라 칭함) 및 한 화면을 형성하는 프레임에 대한 영상 데이터 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 영상 데이터 정보는 (수직 주사선의 화소 수) × (수평 주사선의 화소 수)만큼의 화소의 적색, 녹색 및 청색의 광강도 정보 및 출력될 영상 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 메인 제어부(110)는 영상 데이터가 메인 표시부(170) 및/또는 투사형 표시 모듈(180)로 출력되기 전에 영상 데이터를 미리 보정할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(110)는 출력될 영상을 보정하기 위한 신호(이하 '영상 보정 명령'이라 칭함)에 상응하도록 출력될 영상 데이터의 크기(size), 색채(color), 픽셀(pixel) 및 해상도(resolution) 중 하나 이상을 보정한 후 보정된 영상 데이터를 투사형 표시 모듈(180)로 전송할 수 있다. 이때, 영상 보정 명령은 사용자의 선택에 의하여 입력부(130)에서 생성되어 메인 제어부(110)에 전송된 신호일 수 있다.
또한, 휴대용 전자기기(100)가 멀티미디어 제어부(160)를 별도로 구비하지 않는 경우라면 메인 제어부(110)가 멀티미디어 기능을 제어할 수 있다. 예를 들어, 메인 제어부(110)는 카메라부(150)의 활성 제어 및 각종 동작들을 제어할 수 있다.
무선 통신부(120)는 휴대용 전자기기(100)의 무선 통신 기능을 수행한다. 예를 들어, 휴대용 전자기기(100)의 무선 통신 모드(mode)가 동작 중인 경우 무선 통신부(120)는 입력되는 음성 및/또는 데이터 신호들(예를 들어, 동영상 데이터, 사진 데이터 및 단문 메시지(Short message Service, SMS) 등)을 미리 지정된 방식으로 디코드(decode)하여 메인 제어부(110)로 전송하거나 메인 제어부(110)를 통하여 입력된 음성 및/또는 화상 신호들을 미리 지정된 방식으로 인코드(encode)하여 외부로 송출할 수 있다.
입력부(130)는 사용자의 선택에 상응하는 신호들을 생성하여 메인 제어부(110)로 전송한다. 특히, 입력부(130)는 상술한 기능들을 수행시키기 위한 투사형 표시 모듈 활성화 명령, 영상 데이터 출력 명령 및/또는 영상 보정 명령 등을 생성하여 메인 제어부(110)로 전송한다. 입력부(130)는 키패드 및/또는 터치패드 등일 수 있다.
저장부(140)는 휴대용 전자기기(100)에서 이용되는 각종 데이터를 저장할 수 있으며, 특히 영상 데이터를 저장할 수 있다. 예를 들어, 카메라부(150)를 통하여 입력된 영상 원본 데이터(raw data)는 메인 제어부(110) 및/또는 멀티미디어 제어부(160)에서 인코드(encode)되어 저장부(140)에 저장되며, 기저장된 영상 데이터는 메인 제어부(110)에 의하여 독출될 수 있다.
카메라부(150)는 외부로부터 입력되는 영상 신호를 전기적 신호로 변환하여 영상 원본 데이터(raw data)를 생성하여 메인 제어부(110) 및/또는 멀티미디어 제어부(160)로 전송할 수 있다. 이 때, 메인 제어부(110)는 입력된 영상 원본 데이터가 메인 표시부(170) 및/또는 투사형 표시 모듈(180)를 통하여 표시되도록 제어할 수 있다.
멀티미디어 제어부(160)는 휴대용 전자기기(100)에 구비된 각종 멀티미디어 기능(예를 들어, MP3 파일 재생 기능, 카메라 기능 등)들을 제어하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 입력되는 영상 데이터를 디코드(decode)하거나, 영상 원본 데이터를 인코드(encode)하는 기능을 수행할 수 있다. 다만, 멀티미디어 제어부(160)를 별도로 구비하지 아니하고 멀티미디어 제어부(160)에서 수행하는 기능들을 메인 제어부(110)에서 수행하도록 휴대용 전자기기(100)를 구현할 수 있음은 당업자에 있어서 자명하다.
메인 표시부(170)는 휴대용 전자기기(100)가 수행하는 각종 기능들을 사용자가 인식할 수 있도록 출력하는 기능을 수행한다. 예를 들어, 영상 데이터 출력 명령에 상응하는 영상 데이터는 메인 제어부(110)에서 처리되어 메인 표시부(170)를 통하여 외부로 출력될 수 있다. 메인 표시부(170)는 LCD(Liquid Crystal Display)일 수 있다.
투사형 표시 모듈(180) 또한 휴대용 전자기기(100)에 의해 수행되는 각종 기능들을 사용자가 인식할 수 있도록 출력하는 기능을 수행한다. 사용자의 선택에 따라 투사형 표시 모듈(180) 단독으로 또는 메인 표시부(170)와 동시에 동작할 수 있다.
도 12는 투사형 표시 모듈(180)의 디스플레이 장치 제어부의 블록 구성도이다.
도 12를 참조하면, R, G, B 영상 신호가 디스플레이 장치 제어부(220)의 영상 신호 입력부(221)로 입력된다. 여기서, 영상 신호 입력부(221)는 영상 신호를 영상 보정부(222)로 전달하며, 영상 신호는 R, G, B 디지털 데이터 및 타이밍 신호로 구성된다. 이후 영상 보정부(222)는 수신한 영상 신호를 소자간 편차에 따라 보정하거나 컬러 특성을 보정된다. 여기서 영상 보정부(222)는 메모리(230)와 연결되어 초기 설정값을 읽은 후 보정 로직에 의해 보정 프로세스를 수행할 수 있다. 또한, 상술한 것과 같은 입력 신호 참조 테이블은 메모리(230)에 저장되어 있던 중 스캐너 출력 제어부(226)에 의해 참조될 수 있다.
영상 데이터 동기 신호 출력부(225)는 라스트(raster) 스캔 방향의 영상 신호를 수직 방향으로 회전(pivot)시키고 프레임당 동기 신호, 픽셀 동기 신호 및 수직 라인 출력 타이밍 신호 등을 패널 드라이버(240)에 전달한다.
패널 드라이버(240)는 디지털 영상 데이터를 패널을 구동하기 위한 아날로그 신호로 변환시키며, 수직 라인 출력 타이밍 신호에 동기화되어 광변조기 패널(245)을 구동시킨다. 또한, 패널 드라이버(240)는 상부 전극 전압 범위 조정부(223)에서 결정된 아날로그 전압 범위를 참조하여 영상 계조도와 출력 전압 레벨을 서로 매칭시킨다.
광변조기 패널(245)은 광변조기를 구비하고 있으며, 상부 전극과 하부 전극(하부 전극 전압 제어부(224)에 의해서 전압이 인가됨) 간의 상대 전압 차에 의해 기계적 변형이 일어나고 광원(255)으로부터 입사된 광의 회절량을 변조한다.
스캐너 출력 제어부(226)는 수직 라인 출력 타이밍 신호에 동기되어 스캐닝 디바이스(265)의 위치 제어 신호를 스캐너 드라이버(260)에 출력한다. 광원 출력 제어부(227)는 영상 동기 신호에 동기되어 R, G, B 광원을 순차적으로 출력하도록 광원 제어 신호를 출력하여 광원(255)를 구동하는 광원 드라이버(250)에 전달한다. 메모리(230)는 영상 보정부(222)에 대한 보정 값(픽셀별, 컬러별) 및 상부 전극 전압 범위, 하부 전극 전압의 초기 설정값, 스캐너 프로파일 및 광원 출력 설정값 등을 저장한다.
여기서, 스캐너 출력 제어부(226)는 메모리(230)에 저장된 입력 신호 참조 테이블을 참조하여 스캔 타임에 따른 입력 신호의 Index를 결정하여 스캐너 드라이버(260)에 제공한다. 스캐너 드라이버(260)는 입력된 Index를 아날로그 변환하고 스캐너(265)에 제공하여 스캐너(265)의 위치를 제어한다.
본 발명에서, 광변조기 패널(245)에 구비되는 광변조기는 광의 온/오프를 제어하는 방식으로 또는 반사/회절을 이용하는 방식으로 광을 변조시킨다. 반사/회절을 이용하는 방식은 정전 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있으며, 이하에서는 압전 방식을 중심으로 설명하지만, 정전 방식에도 동일한 내용이 적용가능하다.
오픈 홀 구조의 광변조기에 포함되는 마이크로 미러가 도 13 내지 14에 도시되어 있다. 도 13은 마이크로 미러를 복수 개 포함하는 광변조기의 입체사시도이고, 도 14는 도 2에 도시된 마이크로 미러를 복수 개 포함하는 광변조기의 평면도이다. 본 실시예에서는 하나의 마이크로 미러가 하나의 픽셀을 담당하는 것으로 가정한다.
마이크로 미러(300-1, 300-2, … 300-m, 이하 300이라 통칭함)는 기판(310), 절연층(320), 희생층(330), 리본 구조물(340) 및 압전체(350)를 포함한다.
기판(310) 상에 절연층(320)이 적층되어 있으며, 리본 구조물(340)이 절연층(320)과 일정 간격으로 이격되도록 하는 희생층(330)이 존재한다. 리본 구조물(340)은 입사광에 대하여 간섭을 일으켜서 신호를 광변조하는 역할을 한다. 리본 구조물(340)의 형태는 중심부에 복수의 오픈홀(340b)을 구비할 수도 있다. 여기서, 오픈홀(340b)은 마이크로 미러(300)의 길이 방향으로 긴 직사각형 형태를 가진 것으로 도시되어 있으나, 원형, 타원형 등 다양한 형태가 가능하며, 또한 마이크로 미러(300)의 폭 방향으로 긴 직사각형의 오픈홀이 다수개 평행 배열될 수도 있다.
또한, 압전체(350)는 하부 전극(352), 압전층(354), 상부 전극(356)으로 구성되며, 상부 및 하부 전극간의 전압차에 의해 발생하는 상하 또는 좌우 방향의 수축 또는 팽창 정도에 따라 리본 구조물(340)이 상하로 움직이도록 제어한다. 여기서, 반사층(320a)은 리본 구조물(340)에 형성된 오픈홀(340b)에 대응하여 형성되거나, 절연층(320) 전체에 형성될 수 있다.
예를 들면, 빛의 파장이 λ인 경우, 리본 구조물(340)에 형성된 상부 반사층(340a)과 절연층(320)에 형성된 하부 반사층(320a) 간의 간격이(2ℓ)λ/4(ℓ은 자연수)가 되도록 하는 제1 전압이 압전체(350)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광의 경우 상부 반사층(340a)으로부터 반사된 광과 하부 반사층(320a)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 ℓλ와 같아서 보강 간섭을 하여 변조광은 최대 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 광의 밝기는 상쇄 간섭에 의해 최소값을 가진다.
또한, 리본 구조물(340)에 형성된 상부 반사층(340a)과 절연층(320)에 형성된 하부 반사층(320a) 간의 간격이 (2ℓ+1)λ/4(ℓ은 자연수)가 되도록 하는 제2 전압이 압전체(350)에 인가된다. 이 경우 0차 회절광의 경우 상부 반사층(340a)으로부터 반사된 광과 하부 반사층(320a)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 (2ℓ+1)λ/2와 같아서 상쇄 간섭을 하여 변조광은 최소 휘도를 가진다. 여기서, +1차 및 -1차 회절광의 경우 보강 간섭에 의해 광의 휘도는 최대값을 가진다.
이러한 간섭의 결과, 마이크로 미러는 회절광의 광량을 조절하여 하나의 픽셀에 대한 신호를 빛에 실을 수 있다. 이상에서는, 리본 구조물(340)과 절연층(320) 간의 간격이 (2ℓ)λ/4 또는 (2ℓ+1)λ/4인 경우를 설명하였다. 하지만, 리본 구조물(340)과 절연층(320) 간의 간격을 조절하여 입사광의 회절, 반사에 의해 간섭되는 광의 휘도를 조절할 수 있다. 0차 회절광, +n차 회절광, -n차 회절광(n은 자연수) 등이 변조광에 해당한다.
광변조기는 제1 픽셀(pixel #1), 제2 픽셀(pixel #2), …, 제m 픽셀(pixel #m)을 각각 담당하는 m개의 마이크로 미러(300-1, 300-2, …, 300-m)로 구성된다. 광변조기는 수직 주사선 또는 수평 주사선(여기서, 수직 주사선 또는 수평 주사선은 m개의 픽셀로 구성되는 것으로 가정함)의 1차원 영상에 대한 영상 정보를 담당하며, 각 마이크로 미러(300-1, 300-2, …, 300-m)는 수직 주사선 또는 수평 주사선을 구성하는 m개의 픽셀 중 하나씩의 픽셀을 담당한다. 따라서, 각각의 마이크로 미러에서 반사 및/또는 회절된 광은 이후 광 스캔 장치에 의해 스크린에 2차원 또는 3차원 영상으로 투사된다.
도 13 내지 14에 도시된 것과 같이 오픈홀이 구비되어 있어 하나의 마이크로 미러가 하나의 픽셀을 담당하게 되는 오픈홀 구조의 광변조기를 중심으로 설명하였지만, 이 외에도 다수의 마이크로 미러가 하나의 픽셀을 담당할 수도 있다. 또는 마이크로 미러에 오픈홀이 구비되어 있지 않고, 다수의 마이크로 미러 중 홀수번째 미러와 짝수번째 미러의 높이차에 따른 반사광의 경로차를 이용할 수도 있다. 이외에도 다양한 형태의 광변조기가 본 발명에 적용가능함을 당업자는 이해해야 할 것이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 적용 가능한 광변조기에 의해 스크린에 이미지가 생성되는 모식도가 도시된다.
수직으로 배열된 m개의 마이크로 미러(300-1, 300-2, …, 300-m)에 의해 반사 및 회절된 광이 광 스캔 장치에서 반사되어 스크린(400)에 수평으로 스캔되어 생성된 화면(410-1, 410-2, 410-3, 410-4, …, 410-(R-3), 410-(R-2), 410-(R-1), 410-R)이 도시된다. 여기서, R은 스캐너의 분해능을 나타낸다. 광 스캔 장치가 한번 회전하는 경우 하나의 영상 프레임이 투사될 수 있다. 여기서, 스캔 방향은 왼쪽에서 오른쪽 방향(화살표 방향)으로 도시되어 있으나, 그 역 방향으로도 영상이 스캔될 수 있음은 자명하다.
본 발명은 상술한 선형 회절형 광변조기를 포함하는 디스플레이 장치에 적용가능하다. 다양한 멀티미디어 기능을 구비한 휴대용 전자기기(예를 들어, 휴대폰, PDA(Personal digital assistants), 노트북(Notebook) 등)가 투사형 표시 모듈을 추가적으로 가지는 모바일 디스플레이 장치에서 소비 전력의 감소를 위해 본 발명의 내용을 적용하는 것도 가능하다.
한편, 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 문서 탐색 서비스 제공 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 광변조기와 스캐너를 이용한 디스플레이 장치를 도시한 모식도.
도 2는 스캐너로부터 스크린에 투사되는 빛을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너의 선형적인 출력 특성을 보여주는 디스플레이 화면.
도 4는 스캐너의 출력 특성 중 선형성이 떨어지는 경우의 디스플레이 화면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너에의 입력 신호를 설정하는 방법의 흐름도.
도 6은 스캔 타임에 따른 선형적인 노드를 표시한 도면.
도 7은 스캔 타임과 노드의 관계 그래프.
도 8은 스캔 타임에 따른 구동각의 그래프.
도 9는 노드에 따라 측정된 구동각의 출력 특성 함수의 그래프.
도 10은 도 9에 도시된 출력 특성 함수의 역함수 그래프.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 휴대용 전자기기의 구성도.
도 12는 투사형 표시 모듈의 디스플레이 장치 제어부의 블록 구성도.
도 13은 마이크로 미러를 복수 개 포함하는 광변조기의 입체사시도.
도 14는 도 2에 도시된 마이크로 미러를 복수 개 포함하는 광변조기의 평면도.
도 15는 본 발명의 실시예에 적용 가능한 광변조기에 의해 스크린에 이미지가 생성되는 모식도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10: 광원 20: 제어부
30: 스캐너 40: 스크린
100: 휴대용 전자기기
180: 투사형 표시 모듈

Claims (13)

  1. 스캐너의 구동 특성을 측정하는 단계;
    상기 구동 특성에 따른 구동 특성 함수를 산출하는 단계;
    상기 구동 특성 함수의 역함수를 산출하는 단계;
    상기 역함수를 기초로 하여 디스플레이 화면 내의 소정 노드에 해당하는 입력 신호의 인덱스(Index)를 결정하는 단계-여기서, 상기 입력 신호는 상기 스캐너의 구동각을 제어하는 신호이고, 상기 노드는 상기 디스플레이 화면을 스캔 방향으로 등간격 구분함-; 및
    상기 노드와 상기 인덱스 간의 관계에 대한 입력 신호 참조 테이블을 생성하여 저장하는 단계를 포함하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 특성 함수는 상기 스캐너의 입력 신호에 대한 상기 스캐너의 구동각의 관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동 특성 함수는 단조 함수인 것을 특징으로 하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 인덱스가 결정된 노드들 사이의 지점에 대해서는 선형 보간법을 이용하여 상기 입력 신호의 인덱스를 결정함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 스캐너를 제어하는 입력 신호 설정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 스캐너는 양방향 타입이고,
    정방향 및 역방향에 대하여 각각 상기 단계들을 수행하는 것을 특징으로 하는 스캐너을 제어하는 입력 신호 설정 방법.
  6. 선형 영상을 연속적으로 출사하는 광원;
    상기 선형 영상을 스캔하여 디스플레이 화면을 구현하는 스캐너; 및
    영상신호를 입력받고, 상기 영상신호 및 입력 신호 참조 테이블에 따라 상기 스캐너의 구동각을 제어하는 입력 신호를 출력하는 제어부를 포함하되,
    상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 디스플레이 화면을 등간격으로 구분한 노드들에 해당하는 상기 입력 신호의 인덱스들의 관계에 대한 참조 테이블(LUT)인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입력 신호 참조 테이블은 상기 스캐너의 구동 특성을 반영한 구동 특성 함수의 역함수를 기초로 한 상기 노드와 상기 인덱스 간의 관계에 대한 참조 테이블인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 구동 특성 함수는 상기 스캐너의 입력 신호에 대한 상기 스캐너의 구동각의 관계를 나타내는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 구동 특성 함수는 단조 함수인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 스캐너는 양방향 타입이고,
    상기 제어부는 정방향 및 역방향에 대하여 각각 별도의 상기 입력 신호 참조 테이블을 참조하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 광원은 입사광을 변조한 변조광을 출사하는 광변조기를 포함하되,
    상기 변조광은 상기 선형 영상인 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광변조기는,
    상기 입사광을 변조하는 복수의 마이크로 미러와, 그리고
    인가되는 구동 전압에 의해 상기 마이크로 미러를 상하로 구동시키는 구동 수단을 포함하되,
    상기 하나의 마이크로 미러가 상기 디스플레이 화면 내의 일 픽셀을 담당하며,
    상기 제어부는 상기 구동 수단에 상기 영상신호에 상응하는 구동 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 디스플레이 장치.
  13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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