KR20010047896A - 광 스캐닝 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광 스캐닝 시스템을 제공한다.

그 광 스캐닝 시스템은, 휘도 신호에 의해 변조하여 화면에 주사하는 프로젝션 타입 디스플레이에 있어서: 영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔이 입사되며, 그 입사된 레이저빔을 렌즈의 굴절각과 렌즈의 움직임 운동을 통해 화면에 스캐닝하는 구동렌즈수단(10); 상기 구동렌즈수단(10)을 자기장을 이용하여 수직/수평 방향으로 운동시키기 위한 X-Y운동수단(20); 및 상기 X-Y운동수단(20)에 의해 수직/수평 방향으로 운동하는 상기 구동렌즈수단(10)을 고정 지지하기 위해 연결되는 지지수단(30)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 빔 손실이 줄어들고, 프로젝터(Projector)의 소형화가 가능하며, 빔 스폿의 찌그러짐이 보상되며, 화면의 크기 및 투사각에 따른 화면왜곡의 조절이 가능하며, 또한, 화질이 선명한 고해상도 화상이 구현됨에 따라 신뢰성이 향상되고, 또한, 스캐너의 수명이 보장되는 등의 효과가 있다.

Description

광 스캐닝 시스템{optical scanning system}

본 발명은 광 스캐닝 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입사되는 영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔을 렌즈의 굴절각과 자기장을 이용한 렌즈의 수평 수직방향으로의 운동을 통하여 스크린에 화상을 스캐닝시키는 광 스캐닝 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저빔을 이용한 프로젝션(Projection) 디스플레이(display)에 2차원 화면을 구성하기 위해서는 빔 스캐닝(beam scanning)이 필수적이다.

종래의 스캐닝 장치는, 미러를 이용하는 기계식 스캐닝 장치와 마이크로 미러 어레이를 사용하는 전자기식 스캐닝 장치가 도 1 및 도 2에 도시된다.

먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 기계식 스캐닝 장치는, 입사되는 레이저빔을 수직 주사하는 갈바노메터(1)와, 레이저빔을 수평 주사하는 폴리곤 미러(2)와, 상기 갈바노메터(1)와 폴리곤 미러(2) 사이에 설치되어 수직 주사된 레이저빔이 수평 주사 면인 폴리곤 미러(2)의 유효면적 내로 입사되도록 레이저빔을 모아주는 릴레이 렌즈계(3a,3b) 및 전면에 화상을 구현하는 스크린(4) 등으로 구성된다.

또한, 전자기식 스캐닝 장치는, 도 2에서 보여지는 바와 같이, MEMS 기술의 급격한 발달에 의해 개발되고 있는 마이크로 미러 어레이(예; DMD등) 타입이나 Pop Up Mirror 타입을 사용하고 있다.

상기와 같은 종래의 스캐닝 장치 중 도 1에 도시되는 기계식 스캐닝 장치의 동작과정을 예로 들어 상세히 설명하면, 다음과 같다.

그와 같이 구성된 종래의 기계식 스캐닝 장치는, 백색광의 레이저빔이 갈바노메터(1)에 입사되며, 그 입사된 레이저빔은 수직동기신호에 의해 동기된 속도로 상하 진동하는 갈바노메터(1)에 의해 주사 경로가 세로방향으로 변화하게 된다.

또한, 상기 갈바노메터(1)에서 반사되어진 레이저빔은 다면경으로 형성된 폴리곤 미러(2)에 입사되며, 그 입사된 레이저빔은 수평동기신호에 의해 동기된 속도로 고속 회전하는 폴리곤 미러(2)에 의해 주사 경로가 가로 방향으로 변화되어 스크린(4)에 주사됨으로써 화상을 구현하게 된다.

또한, 릴레이 렌즈계(3a,3b)는 상기 갈바노메터(1)와 폴리곤 미러(2) 사이에 설치되어 수직 주사된 레이저빔이 수평 주사 면인 폴리곤 미러(2)의 유효면적 내로 입사되도록 광을 모아주는 역할을 하며, 그 릴레이 렌즈계(3a,3b)는 동일한 초점 거리를 가지는 렌즈 두 개로 구성되며, 초점 거리의 합만큼의 간격을 두어 배치된다.

그러나, 그러한 종래의 미러(Mirror)를 이용한 기계식 또는 전자기식 스캐닝 장치는, 선명한 화질의 구현이 용이하지 않아 화질의 신뢰성이 떨어지며, 또한, 그 스캐너의 수명이 제한되는 등의 문제가 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 구동렌즈수단의 구동 폭과 속도를 제어함으로써, 화면의 크기 및 투사각에 따른 화면왜곡의 조절이 가능하고, 빔(Beam) 손실이 줄고 빔 스폿의 찌그러짐이 보상되며, 프로젝터(Projector)의 소형화가 가능하며, 또한, 고 해상도를 갖는 높은 화질의 신뢰도와 스캐너의 수명을 보장받을 수 있는 광 스캐닝 시스템을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 기계식 스캐닝 장치를 개략적으로 도시한 사시도,

도 2는 종래의 전자기식 스캐닝 장치를 도시하는 참고도,

도 3은 본 발명에 따른 광 스캐닝 시스템의 개략적인 사시도,

도 4는 도 3의 X-Y운동수단을 확대 도시하는 사시도 이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 구동렌즈수단 20 : X-Y운동수단

21 : 수직구동코일 22 : 수평구동코일

23a : 내부코일 23b : 외부코일

30 : 지지수단 31 : 와이어

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 광 스캐닝 시스템은, 영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔이 입사되며, 그 입사된 레이저빔을 렌즈의 굴절각과 렌즈의 움직임 운동을 통해 화면에 스캐닝하는 구동렌즈수단; 상기 구동렌즈수단을 자기장을 이용하여 수직/수평 방향으로 운동시키기 위한 X-Y운동수단; 및 상기 X-Y운동수단에 의해 수직/수평 방향으로 운동하는 상기 구동렌즈수단을 고정 지지하기 위해 연결되는 지지수단을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 구동렌즈수단은, 화면조건에 맞추어 수평축 R과 수직축 R이 설계된 하나의 구형 또는 실린더리컬 렌즈를 사용하며, 또한, 상기 구동렌즈수단은, 수평 또는 수직으로 분리되어진 각각의 렌즈를 사용할 수도 있다.

또한, 상기 X-Y운동수단은, 상기 구동렌즈수단을 수직방향으로 운동시키기 위한 수직구동코일과, 수평방향으로 운동시키기 위한 수평구동코일로 이루어지며, 상기 각각의 수직/수평구동코일은, 내부코일과 외부코일 한 쌍으로 이루어진다.

또한, 상기 X-Y운동수단은, 구동렌즈수단의 구동 폭과 속도를 조절하여 임의의 상대적 위치로부터의 투사가 가능하며, 또한 화면왜곡을 조절할 수 있으며, 또한, 상기 지지수단은 수직/수평으로 운동하는 구동렌즈수단을 안정되게 고정 지지하는 4개의 와이어로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 와이어는 상기 구동렌즈수단을 고정 지지함에 있어서 숫자에 대한 제한을 받지 않도록 구성되어 질 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하면, 다음과 같다.

도 3에는 본 발명 광 스캐닝 시스템을 도시한 사시도가 개략적으로 도시되며, 도 4에는 본 발명 광 스캐닝 시스템의 X-Y운동수단이 확대 도시된다.

먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명 광 스캐닝 시스템은, 구동렌즈수단(10), X-Y운동수단(20), 및 지지수단(30)을 포함하여 구성한다.

상기 구동렌즈수단(10)은, 수직축 R(Refraction)과 수평축 R(Refract

ion)을 가지는 구형 또는 실린더리컬 렌즈로 형성되며, 그 렌즈로 입사되는 영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔을 화면을 통해 스캐닝 시키게 된다. 또한, 상기 구동렌즈수단(10)의 렌즈는 수직/수평으로 분리된 2개의 렌즈를 사용할 수도 있다.

상기 X-Y운동수단은(20)은 도4에서 확대 도시되는 바와 같이, 내/외부코일(23a,23b) 한 쌍으로 이루어진 수직구동코일(21)과, 내/외부코일(23a,23b) 한 쌍으로 이루어진 수평구동코일(22)로 형성되며, 상기 수직구동코일(21)은 상기 구동렌즈수단(10)의 상하에 위치되어 그 구동렌즈수단(10)을 상하로 운동시키며, 상기 수평구동코일(22)은 상기 구동렌즈수단(10)의 좌우에 위치되어 그 구동렌즈수단(10)을 좌우로 운동시킬 수 있도록 형성되어 진다.

또한, 상기 X-Y운동수단(20)은 외부의 콘트롤수단(도시하지 않음)에 연결되어 상기 구동렌즈수단(10)의 수직, 수평 구동 폭과 속도를 자동으로 조절 및 제어가 가능하게 구성되어 질 수 있다.

상기 지지수단(30)은, 4개의 와이어(31)로 형성되어, 상기 X-Y운동수단(20)에 의해 수직/수평으로 운동하는 상기 구동렌즈수단(10)을 고정 지지할 수 있도록 연결되어 형성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스캐닝 시스템의 상세한 작용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 3 및 도 4에서 도시되는 바와 같이 구성되어진 본 발명 광 스캐닝 시스템은, 영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔이 광원(도시하지 않음)으로부터 투사되어 구동렌즈수단(10)에 입사되며, 그 구동렌즈수단(10)에 입사된 레이저빔은 굴절각을 가지는 렌즈의 구경 내를 통과하게 된다.

이때, 상기 구동렌즈수단(10)에 형성되는 렌즈는 구형 또는 실린더리컬 렌즈가 사용되며, 그 구형 또는 실린더리컬 렌즈는 화면조건에 따라 수평축 R(Refraction)과 수직축 R(Refraction)을 갖도록 설계된다.

또한, 상기 구동렌즈수단(10)에 형성된 렌즈의 구경 내를 통과하는 레이저빔은 자기장을 형성시켜 그 구동렌즈수단(10)을 수직방향과 수평방향으로 운동시키는 X-Y운동수단(20)에 의해 수직방향과 수평방향으로 빔 주사 방향이 변화된다.

또한, 상기 구동렌즈수단(10)의 렌즈의 굴절각과 상기 X-Y운동수단(20)의 수직 수평방향의 운동에 의해 수직 수평 방향으로 주사되는 레이저빔이 스크린(4)에 투사되며, 그 스크린(4)에 입사되는 수직 수평방향의 레이저빔에 의해 화상을 구현하게 된다.

또한, 상기 X-Y운동수단(20)은 상기 구동렌즈수단(10)의 상하에 형성되는 수직구동코일(21)과, 그 구동렌즈수단(10)의 좌우에 형성되는 수평구동코일(22)로 이루어지며, 상기 각각의 수직/수평구동코일(21,22)은 내,외부코일(23a,23b)로 이루어져 형성되어진다.

이와 같이 구성되는 X-Y운동수단(20)에 의해 상기 구동렌즈수단(10)이 수직 수평방향으로 구동하게 되며, 또한, 상기 X-Y운동수단(20)은 외부의 콘트롤수단(도시하지 않음)에 의해 상기 구동렌즈수단(10)의 렌즈의 수직, 수평 구동 폭과 속도를 조절 제어하게 된다.

또한, 상기 구동렌즈수단(10)은 4개의 와이어(31)로 형성된 지지수단(30)에 의해 안정되게 고정 지지된다.

또한, 상기 구동렌즈수단(10)은 렌즈의 동작특성과 화면의 조건등에 따라 상기 구형 또는 실린더리컬 렌즈를 수직/수평으로 분리한 2개의 렌즈로 구성하여 상기와 같이 동작될 수 있다.

또한, 프로젝터(projector)와 화면의 크기에 따라 화면과의 거리가 제안되며, 이것이 구동렌즈수단(10)의 렌즈의 구동 폭과 렌즈의 수평축 R, 수직축 R의 굴절 범위를 넘게 되는 경우, 화면의 크기를 넓히는 쪽으로 반사각이 다른 미러(Mirror)를 설계하여 채용할 수도 있다.

따라서, 렌즈의 굴절각과 X-Y운동수단(20)의 수직 수평 방향의 운동을 통해 그 구동렌즈수단(10)에 입사되는 영상신호를 가지는 레이저빔을 영상 신호의 스캐닝 주파수에 따라 수직 수평 방향으로 레이저빔을 주사시키게 됨으로써, 화질이 선명한 화상을 구현할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 광 스캐닝 시스템의 구성과 작용에 의하면, 빔 손실이 줄어들고, 프로젝터(Projector)의 소형화가 가능하며, 빔 스폿의 찌그러짐이 보상되며, 또한, 화면의 크기 및 투사각에 따른 화면왜곡의 조절이 가능하며, 또한, 화질이 선명한 고해상도의 화상이 구현되며, 또한, 스캐너의 수명이 보장되는 등의 효과가 있다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 일 실시예에 의해 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 의해 제한되는 것은 아니고, 당업자의 통상적인 지식의 범위 내에서 그 변형이나 개량 내지 응용이 가능하다.

Claims (7)

1. 휘도 신호에 의해 변조하여 화면에 주사하는 프로젝션 타입 디스플레이에 있어서:

   영상신호를 가지는 백색광의 레이저빔이 입사되며, 그 입사된 레이저빔을 렌즈의 굴절각과 렌즈의 움직임 운동을 통해 화면에 스캐닝하는 구동렌즈수단(10);

   상기 구동렌즈수단(10)을 자기장을 이용하여 수직/수평 방향으로 운동시키기 위한 X-Y운동수단(20); 및

   상기 X-Y운동수단(20)에 의해 수직/수평 방향으로 운동하는 상기 구동렌즈수단(10)을 고정 지지하기 위해 연결되는 지지수단(30)을 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동렌즈수단(10)은, 화면조건에 맞추어 수평축 R(Refraction)과 수직축 R(Refraction)이 설계된 하나의 구형 또는 실린더리컬 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2항에 있어서, 상기 구동렌즈수단(10)은, 수평/수직으로 분리된 2개의 렌즈를 사용하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 X-Y운동수단(20)은, 상기 구동렌즈수단(10)을 수직방향으로 운동시키기 위한 수직구동코일(21)과, 상기 구동렌즈수단(10)을 수평방향으로 운동시키기 위한 수평구동코일(22)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 각각의 수직/수평구동코일(21,22)은, 내부코일(23a)과 외부코일(23b) 한 쌍으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
6. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 X-Y운동수단(20)은, 상기 구동렌즈수단(10)의 구동 폭과 속도를 조절하여 임의의 상대적 위치로부터의 투사가 가능하며, 화면왜곡을 조절하는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 지지수단(30)은, 상기 수직/수평으로 운동하는 구동렌즈수단(10)을 안정되게 고정 지지하는 4개의 와이어(31)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광 스캐닝 시스템.