KR19990079944A

KR19990079944A - 영상투사장치

Info

Publication number: KR19990079944A
Application number: KR1019980012859A
Authority: KR
Inventors: 이진호
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-11-05
Also published as: KR100464300B1

Abstract

영상투사장치가 개시된다. 화면단위의 영상정보에 대응하는 광신호의 생성을 상호 분할 담당하도록 된 다수의 광원과, 광원들에서 출사된 광신호들을 편향시켜 스크린에 주사하는 주사수단 및 영상정보를 광원들 각각이 분담하는 화면분담영역에 따라 분배하여 광신호 출사를 위한 각 광원의 구동 데이터로 제공하는 영상신호 분배부를 구비한다. 이러한 영상투사장치에 의하면 화면분할 다중주사가 가능해져 화면표시를 위한 주사속도를 낮출수 있어 수평주사수단으로서 회전다면경 대신에 갈바노미터가, 그리고 영상정보에 대응한 광신호가 광원에서 직접 변조생성됨으로써 광이용효율 향상에 의한 반도체 레이저가 각각 적용부품으로 이용할 수 있어 제품을 소형화 할 수 있다. 또한 종래와 동일한 주사속도에 대해서는 그 표시화소수를 증가시킬 수 있다.

Description

영상투사장치

본 발명은 광에 의한 영상정보를 스크린에 투사하는 영상투사장치에 관한 것으로서, 상세하게는 한 화면을 구성하는 영상정보에 대응하는 광신호가 다수의 광원에 의해 분담 생성되어 스크린에 동시 주사할 수 있도록 된 영상투사장치에 관한 것이다.

기존의 대표적 영상 표시수단은 텔리비젼 수상기의 음극선관(CRT)이나 액정 표시소자(LCD)와 같은 평판 표시소자이다. 그러나 음극선관이나 액정 표시소자는 화면을 대형화 하고자 할 수록 제작이 어렵고, 해상도가 저하하여 실용화 할 수 있는 화면의 크기에 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위한 방안으로서, 음극선관이나 액정표시소자에서 얻은 영상을 렌즈로 확대하여 스크린에 투사함으로써 대형 화면을 얻고 있다. 특히 최근에는 렌즈에 의한 영상 확대에 따라 스크린상에 투영되는 화질의 저하를 줄이기 위해 거리에 따른 광 감쇠 특성이 양호한 레이저를 광원으로 사용하는 레이저 영상투사장치가 개발되고 있다.

이러한 레이저 영상투사장치는 최근 고도 정보화 사회 및 멀티미디어 산업의 급부상으로 디스플레이 장치의 대형화 및 고선명화에 대한 요구에 대응하면서도 자연색에 가까운 색재현성 및 고 휘도성과 같은 레이저가 갖는 여러 가지 장점 때문에 옥외용 광고, 레이저 쑈, 대형 텔레비젼 영상표시등 다양한 분야의 활용이 기대되고 있다.

도 1은 종래의 영상투사장치를 나타내 보인 사시도이다.

도시된 영상투사장치는 레이저 광빔을 출사하는 광원(11)과, 입사 광빔을 영상정보에 따라 변조하여 영상을 얻어내는 음향광 변조기(AOM)(13)와, 영상을 스크린(17)에 주사하기 위한 주사수단으로서의 회전다면경(15) 및 갈바노미터(16)가 마련되어 있다. 참조부호 12, 14는 광집속용 렌즈들이다.

이러한 구성을 갖는 종래의 영상투사장치의 스크린(17)으로의 영상표시과정을 살펴보면 먼저, 영상정보에 따른 음향광변조기(13)의 제어에 의해 개스 레이저가 적용된 광원(11)으로부터 집속렌즈(12)를 거쳐 연속적으로 입사되는 광빔이 음향광변조기(13)를 통과하면서 상기 영상정보에 대응하는 광신호가 얻어진다. 영상정보에 따른 음향광 변조기(13)의 제어에 의해 계속적으로 얻어지는 광신호들이 그 전진경로상에 놓인 회전다면경(15)의 회전에 의해 스크린(17)에 대한 수평주사방향으로 편향되고, 이후, 갈바노미터(16)의 상하진동에 의해 스크린(17)에 대한 수직주사방향으로 편향되어 스크린(17)상의 화면표시가 이루어진다. 이러한 주사방식에 의한 화면구성이 도 2에 도시되어 있다. 텔레비젼 영상의 경우에는 도 2의 주사방식에 의한 화면이 525개의 수평주사선(17a)에 의해 구성되고, 한 화면에 할당되는 표시시간이 1/30초이다. 이러한 조건을 만족시키기 위한 수평주사속도는 15.75KHz가 요구된다. 수직주사속도는 수평주사속도에 비해 충분히 느려도 되기 때문에 수직주사용으로 적용된 갈바노미터(16)가 기계적 응답을 하기에 충분하지만, 수평 주사의 경우에는 그 반사면이 24면으로된 회전다면경(15)의 경우 39,375rpm의 회전속도가 필요하다. 이와 같이 고속으로 회전다면경(15)을 구동시키기 위해서는 구동장치가 대형화되어야 하기 때문에 전체 표시장치를 소형화 하는데 장애가 되고, 특히 고속회전에 따른 소음이 발생되는 문제점이 있다.

한편, 한 화면을 구성하는 화소수를 배가시켜 고해상도의 화질 구현을 위한 HDTV에 동일 주사방식을 적용할 경우 그에 따른 회전다면경(15)의 회전속도 고속화가 요구되지만, 회전속도가 고속화 될수록 화면 떨림 발생 억제제어가 현실적으로 대단히 어려운 문제점을 안고 있어 회전다면경(15)의 회전속도증가의 한계점을 극복할 수 방안이 요구되고 있다.

또한, 음향광 변조기(13)에 입사된 광중 1차회절된 일부의 광이 영상정보에 대응한 광신호 생성에 기여하도록 종래의 영상투사장치가 구성되어 있어 광이용효율저하를 보상하기 위한 고출력 레이저 예컨데 개스 레이저가 광원(11)으로 사용됨으로써 역시 표시장치의 소형화에 걸림돌이 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 소형화에 기여할 수 있도록 화소단위 데이터당 주사속도를 감소시키면서도 화면표시가 가능하도록 한 화면에 대한 광신호 생성을 다수의 광원이 분할 담당하여 동시 주사할 수 있도록 하고, 상기 광신호가 광원에서 직접 변조되어 출사될 수 있도록 하는 영상투사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 영상투사장치를 개략적으로 나타내 보인 사시도이고,

도 2는 도 1의 영상투사장치에 의한 스크린상의 종래의 주사방법을 나타내보인 도면이고,

도 3은 본 발명에 따른 영상투사장치를 나타내보인 도면이고,

도 4는 도 3의 영상투사장치의 영상신호 분배부에서의 영상신호 분배경로를 나타내보인 신호 처리도이고,

도 5는 도 3의 영상투사장치에 의한 스크린상의 화면분할 다중주사방법을 나타내보인 도면이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

11, 40: 광원 12, 14: 렌즈

13: 음향광 변조기 15: 회전다면경

16, 70, 80: 갈바노미터 17, 90: 스크린

30: 영상신호 분배부 31: 버퍼

46: 콜리메이팅 렌즈 50: 집속점

60: 집속렌즈

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 영상투사장치는 화면단위의 영상정보에 대응하는 광신호의 생성을 상호 분할 담당하도록 된 다수의 광원과; 상기 광원들에서 출사된 광신호들을 편향시켜 스크린에 주사하는 주사수단; 및 상기 영상정보를 상기 광원들 각각이 분담하는 화면분담영역에 따라 분배하여 광신호 출사를 위한 각 광원의 구동 데이터로 제공하는 영상신호 분배부;를 구비한다.

바람직하게는 상기 광원은 반도체 레이저 다이오드가 적용되고, 상기 주사수단은 광원들 각각에서 출사되어 그 반사면에 입사된 광빔들을 상기 스크린에 대해 설정된 제1방향으로 주사시키는 제1갈바노미터와; 제1갈바노미터를 거쳐 입사되는 광빔들을 스크린에 대해 제1방향에 대해 직교하는 제2방향으로 주사시키는 수직 주사용 제2갈바노미터;를 포함한다.

그리고, 각 광원에서 출사되는 광신호의 동시주사를 위한 장치구성의 간략화를 위해 상기 광원들은 상호 이격배치되되 각각에서 출사되는 광빔모두가 상기 광원들로부터 일정거리 떨어진 위치상에 설정된 하나의 집속점을 통과하도록 배치되고, 상기 집속점을 통과하여 소정방향으로 상호 발산하여 진행하는 광빔들을 상기 제1갈바노미터의 상기 반사면에 집속시키기 위한 집속광학계;가 마련되고, 상기 영상신호분배부에는 화면분담영역에 따라 한 화면에 대해 분배처리된 상기 영상정보를 분류저장하여 해당 광원 각각의 구동데이터로 분리 제공하기 위한 다수의 버퍼가 구비된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상투사장치를 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 영상투사장치를 나타내보인 도면이다.

도면을 참조하면, 영상투사장치는 영상신호 분배부(30)와, 다수의 광원(40), 집속광학계인 집속렌즈(60), 제1 및 제2갈바노미터(70)(80) 및 스크린(90)을 갖는다.

영상신호분배부(30)는 기록매체로부터 판독되거나, 공중파를 통해 수신되어 아날로그 또는 디지털 형태의 영상신호로 입력되는 영상정보에 대해서 광원(40)들 각각이 분담해야 할 화면분담영역에 따라 상기 영상신호를 분배처리하여 광신호 출사를 위한 각 광원(40)의 구동 데이터로 제공하도록 되어 있다. 이때 영상신호 분배부(30)에 입력된 영상신호가 광원(40)의 광출사 온/오프의 구동데이터로 직접이용될 수 있도록 광원(40)이 그 구동드라이브(미도시)를 갖는 경우에는 별도의 데이터 변환과정없이 영상신호배분을 위한 내부회로구성이 이루어지고, 광원(40)의 구동드라이브에 맞도록 데이터를 변환처리 하여야 할 경우에는 그에 대응하는 데이터 변환회로가 구비된다. 그리고, 영상신호 분배부(30)에 입력된 영상신호가 광원(40)의 광출사 온/오프의 구동데이터로 직접이용될 수 있도록 광원(40)의 구동드라이브가 구성된 경우 각 광원(40)이 한 화면에 대한 영상정보에 대해 그 주사가 동시에 이루어질 수 있도록 하기 위한 바람직한 방안의 일예로서 한 화면에 대해 각 광원(40)이 분담하는 영상정보 데이터가 각 광원(40)에 동시에 출력되어 제공될 수 있도록 하기 위해 각 광원(40)으로의 데이터 출력을 설정된 시간동안 임시 저장하는 버퍼(도 4참조, 31)들이 영상신호 분배부(30)의 신호 출력단에 구비된다. 이때 입력된 영상신호중 그 화면분할 영역이 마지막인 광원(40)으로 출력되는 영상정보는 대기시간없이 출력되도록 하고, 나머지에 대해서만 대기시간없이 출력되는 영상정보에 동기시키도록 각각 소정시간 지연시키도록 하면 되기 때문에 버퍼(31)의 개수가 광원(40)의 개수보다 하나가 적게 마련되어 있다.

광원(40)들은 영상신호 분배부(30)에서 각각 분배된 영상정보에 따라 광출사의 온/오프를 제어하도록 된 구동드라이브를 갖고, 본 발명에 의한 이미지 형성방법에 의하면 광원(40)에서 직접 영상정보에 따라 변조된 광신호를 출사하도록 되어 있다.

이러한 광변조방법에 의하면 광원(40)에서 영상정보를 담고 출사된 광빔이 스크린(90)으로 향하는 진행과정에서의 광손실이 거의 없게 되고, 그에 따라 개스 레이저에 비해 최대 출력이 다소 떨어지나 상대적으로 크기가 대단히 작은 반도체 레이저 다이오드의 적용에 의해서도 적절한 휘도레벨을 갖는 고화질의 영상을 얻을 수 있어 장치의 소형화에 기여할 수 있게 된다.

적용되는 광원(40)들의 개수가 많을수록 허용되는 한 화면의 표시시간동안(텔레비젼 영상표시의 경우 1/30초) 각 광원(40)이 처리해야할 영상정보 데이터량이 줄어들게 되고, 그에 따라 요구되는 화소단위의 수평주사 속도 및 수직주사 속도가 늦추어지게된다. 이러한 점을 고려하여 소형화 및 주사구동제어에 적합하도록 설정된 주사속도에 대해서 광신호 생성을 분담할 광원(40)들의 개수를 결정하면된다.

주사수단으로서는 종래와 같이 수평방향으로의 주사를 위한 회전다면경(도 1참조, 15)과 수직방향으로의 주사를 위한 갈바노미터(도 1참조 16)를 각각 적용해도되고, 영상정보에 따른 광변조를 분할 담당하도록 된 복수의 광원(40) 채용에 의해 요구되는 광신호의 주사속도가 낮아지는 본 발명의 특징을 감안하면 도시된 바와 같이 저속 진동용인 갈바노미터(70)(80)를 채용해도된다. 수평주사용으로 갈바노미터(70)를 채용할 경우에도 광원(40)들에 의한 화면분할 다중 주사에 의해 실질적으로 요구되는 낮은 수평주사속도에 그 구동이 대응할 수 있어 화면표시에 어려움이 없기 때문에 소형화에 기여하게된다.

제1갈바노미터(70)와 제2갈바노미터(80)중 어느하나가 스크린(90)에 대해 수평방향주사를 담당하도록 구동되면 나머지 하나는 수직방향주사를 담당하도록 구동된다. 각 갈바노미터(70)(80)는 하나의 반사면을 갖는 반사경과 상기 반사경을 설정된 방향으로 구동시키는 구동원을 갖는다.

한 화면의 영상정보에 대해서 각 광원(40)에서 출사되는 광신호들을 제1갈바노미터(70)와 제2갈바노미터(80) 각각에 의해 화면분담 영역각각으로의 주사가 동시에 이루어질 수 있도록 하기 위한 방안으로서, 특히 주사를 위한 구성요소의 간략화를 위해 먼저 광원(40)들은 각각에서 출사되는 광빔모두가 일정거리 떨어진 위치상에 설정된 하나의 집속점(50)을 통과하도록 배치되어 있다. 그리고, 집속점(50)을 통과하여 소정방향으로 상호 발산하여 진행하는 광빔들을 상기 제1갈바노미터(70)의 상기 반사면에 집속시키기 위한 집속광학계는 적어도 하나 이상의 렌즈에 의해 구성된다. 도시된 예에서는 하나의 집속렌즈(60)가 적용되었으나, 렌즈의 설계난이도를 고려하여 집속점(50)을 통과한 광빔들을 평행광으로 바꾸는 콜리메이팅 렌즈(미도시)와 평행광을 다시 제1갈바노미터(70)의 반사면에 집속시키는 볼록렌즈(미도시)로 집속광학계를 구성할 수도 있다.

한편, 각 광원(40)들과 집속점(50) 사이에 마련된 콜리메이팅 렌즈들(46)은 광원(40)으로 적용된 반도체 레이저 다이오드에서 소정의 발산각도를 갖고 출사되는 광빔들의 빔단면적이 진행거리에 따라 변하지 않고, 평행하게 유지될 있도록 하여 영상정보에 대응한 광신호의 왜곡을 억제시키기 위해 마련된 것이다.

이러한 영상투사장치의 작동 및 다중주사동기방법을 도 3의 영상투사장치의 영상신호 분배부에서의 영상신호 분배경로를 나타내보인 도 4의 신호 처리도와, 도 3의 영상투사장치에 의한 스크린상의 화면분할 다중주사방법을 나타내보인 도 5를 도 3과 함께 참조하면서 설명한다.

광변조를 담당하는 광원(40)의 개수에 의해 화면 분할 수가 결정되고, 5개의 광원(40)이 적용된 경우를 예로서 설명하면, 도 5에 도시된 바와 같이 스크린(90)상에 표시될 전체화면이 각각의 광원(40)이 순차적으로 담당하는 5개표시영역(91 내지 95)으로 분할된다. 그리고 영상신호 분배부(30)는 입력되는 화면단위의 영상정보를 상기 5개 표시영역(91 내지 95)에 각각 대응하는 데이터 군으로 분할하여 화면상단으로부터 하단으로의 4개의 표시영역정보는 해당버퍼(31)로 저장하여 설정된 지연시간 이후 출력시키고, 마지막 최하단 영역의 영상정보는 곧바로 해당 광원(40)의 광출사 제어신호로 출력시킨다. 이때 각 버퍼(31)에 저장된 데이터의 출력시기는 버퍼(31)를 거치지 않고, 광원(40)에 직접출력되는 화면 최하단 영역(95)의 영상정보 출력시기에 동기시켜 일제히 출력되도록 하면 화면분할 다중주사에 의해 화면표시가 이루어진다. 이때 각 광원(40)은 설정된 화면표시시간(NTSC방식의 경우 1/30초)동안 화면단위 전체 데이터의 1/5에 해당하는 데이터량만 처리하면 되기 때문에 제1 및 제2갈바노미터(70)(80)가 한 화면에 대해 처리해야할 수평주사라인 개수 및 수직주사라인 개수가 종래보다 1/5로 줄어들게되어, 결국 요구되는 주사속도가 1/5로 줄어든다.

지금까지 설명된 바와 같이 본 발명에 의한 영상투사장치에 의하면 입력된 영상정보에 따라 직접 스크린에 형성할 영상에 대응하는 광신호를 출력하도록 된 광원의 광변조에 의해 광이용효율이 증가되고, 복수의 광원에 의한 표시영상 분할생성 및 동시주사에 의해 화면표시를 위한 주사속도를 낮출수 있어 소형화에 적합한 부품채용이 가능해진다. 또한 종래와 동일한 주사속도에 대해서는 그 표시화소수를 증가시킬 수 있다.

Claims

화면단위의 영상정보에 대응하는 광신호의 생성을 상호 분할 담당하도록 된 다수의 광원과;

상기 광원들에서 출사된 광신호들을 편향시켜 스크린에 주사하는 주사수단; 및

상기 영상정보를 상기 광원들 각각이 분담하는 화면분담영역에 따라 분배하여 광신호 출사를 위한 각 광원의 구동 데이터로 제공하는 영상신호 분배부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은 반도체 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제1항에 있어서, 상기 주사수단은

상기 광원들 각각에서 출사되어 그 반사면에 입사된 광빔들을 상기 스크린에 대해 설정된 제1방향으로 주사시키는 제1갈바노미터와;

상기 제1갈바노미터를 거쳐 입사되는 광빔들을 상기 스크린에 대해 상기 제1방향에 대해 직교하는 제2방향으로 주사시키는 수직 주사용 제2갈바노미터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제3항에 있어서, 상기 광원들은 상호 이격배치되되 각각에서 출사되는 광빔모두가 상기 광원들로부터 일정거리 떨어진 위치상에 설정된 하나의 집속점을 통과하도록 배치되어 있고,

상기 집속점을 통과하여 소정방향으로 상호 발산하여 진행하는 광빔들을 상기 제1갈바노미터의 상기 반사면에 집속시키기 위한 집속광학계;가 상기 광원들과 상기 제1갈바노미터 사이에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제4항에 있어서, 상기 집속광학계는 상기 집속점을 통과한 광빔들을 상기 제1갈바노미터의 반사면에 집속시키는 하나의 집속렌즈로 된 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제3항에 있어서, 상기 광원들 각각에서 출사된 광빔을 평형광으로 만들어 상기 집속점으로 향하게 하는 콜리메이팅 렌즈가 상기 광원들 각각의 전방에 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제1항에 있어서, 상기 영상신호분배부에는 화면분담영역에 따라 분배처리된 상기 영상정보를 분류저장하여 해당 광원 각각의 구동데이터로 분리 제공하기 위한 다수의 버퍼가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제7항에 있어서, 상기 버퍼들의 총 개수는 상기 광원들의 총 개수보다 하나가 적게 마련되어 있고, 상기 버퍼와 짝을 이루지 못하는 하나의 광원은 상기 버퍼를 거치지 않고, 직접 분배된 영상신호를 구동데이터로 입력받도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.