KR20050036287A - 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치 - Google Patents

2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 2차원 광주사 장치 및 영상 표시 장치는 변조된 빛을 발광하는 시간을 주사되는 화면의 각 지점에서 달리하거나 주사 수단과 화면 사이에 보정용 프리즘 블럭을 배치하여 전체 화면 상에서 화질 및 해상도가 균일하도록 한다. 즉, 본 발명의 장치는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원과, 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단으로 이루어지되, 주사 수단의 최대 주사 각도 θmax를 소정의 해상도로 나누어 i번째 주사 각도 θi에서 직선형 광원이 변조된 빛을 발광하는 시간 Δt를 화면의 위치에 따라 변화시키거나, 입사면과 출사면이 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되는 프리즘 블럭을 사용한다.

Description

2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치 {Two-dimensional optical scanning apparatus and image display apparatus using the same}
본 발명은 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 주사되는 화면의 왜곡 현상을 최소화하고 화면 전체에서 균일한 해상도를 가지는 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치에 관한 것이다.
최근 대형 영상 표시 장치에 대한 수요가 늘어나고 있으며, 대형 영상 표시 장치는 대체로 CRT장치로 대표되는 직시형 영상표시장치, LCD 프로젝터로 대표되는 투사형 영상표시장치, 및 광학적 주사형 영상 표시장치로 대별된다.
직시형 영상 표시 장치인 CRT는 적/녹/청색 전자총에서 방사되어 형광패널상에 도달되는 적/녹/청색 전자빔의 절대적인 유동거리가 필요하기 때문에 그 전체적인 치수가 대형화될 뿐만 아니라 대중량으로 되어 컬러화면의 대형화는 제한을 받게 된다. 또한, 투사형 화상표시장치를 대표하는 LCD 프로젝터는 경박화가 가능하면서 비교적 대형 화면의 구성은 가능하게 되지만 편광판의 채용으로 말미암아 광손실이 초래되는 불리함이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 출원인은 광학적 주사 방식에 따른 영상 표시 장치를 제공하기 위하여, 특허 제0366155호와 특허출원 10-2003-0036882호와 같은 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치를 제안한 바 있다.
그러나 이러한 광학적 주사 방식에서는, 일반적으로 주사되는 화면이 평면이고, 광주사 장치에 사용되는 광학계의 광축을 중심으로 설계되기 때문에, 화면 상에서 광축에서 멀어질수록 화질 및 해상도가 낮아지는 문제점이 있었다. 즉, 도 8을 참조하여 설명하면, 주사 수단(30)이 일정한 각속도로 회전한다고 할 때, 주사되는 화면(50)이 구면이 아닌 평면인 경우에는 단위 시간 당 주사되는 거리가 광축에서 벗어날수록 커지게 된다.(Δd1 < Δd2 < Δd3) 따라서, 화면 상에서의 화소의 크기가 광축에서 벗어날 수록 커지게 되어, 광축에서 멀어질수록 화질 및 해상도가 낮아지게 된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 시간을 주사되는 화면의 각 지점에서 달리하여 전체 화면 상에서 화질 및 해상도가 균일하도록 하는 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 주사 수단과 화면 사이에 프리즘 블럭을 사용하여 전체 화면 상에서 화질 및 해상도가 균일하도록 하는 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
이러한 목적 및 기타 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 2차원 광주사 장치는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원과, 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단으로 이루어지며, 상기 주사 수단의 최대 주사 각도 θmax를 소정의 해상도로 나누어 i번째 주사 각도 θi와 (i+1)번째 주사각도 θi+1사이에서 직선형 광원이 변조된 빛을 발광하는 시간 간격 Δt는 다음 식을 만족한다.
tanθmax = k(tanθi - tanθi+1)
Δt = (θi - θi+1)/2ω
여기서 (2k+1)는 최대화소의 라인수;
θi는 i번째의 라인의 주사 각도;
θi+1은 (i+1)번째의 라인의 주사 각도;
ω는 주사 수단의 회전각속도이다.
이러한 광주사 장치는 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭이 배치될 수 있으며, 프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하도록 형성된다.
직선형 광원은 바람직하게 길이 방향으로 배열된 다수의 발광 소자와, 각각의 발광 소자에서 발광하는 빛을 각각의 대략 평행한 빔으로 바꾸어 주는 콜리메이터 렌즈부로 이루어질 수 있다. 또한, 직선형 광원은 바람직하게 적어도 하나의 발광 소자, 및 광원에서 나온 빛을 상기 길이 방향으로 주사시키는 제2 주사 수단으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 양태에 따른 2차원 광주사 장치는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원과, 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어, 상기 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단과, 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭으로 이루어진다.
프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되며, 임의의 주사 각도 θi에서 상기 프리즘 블럭의 입사면의 각도 φi와 출사면의 각도 φi'은 다음의 식을 만족한다.
θi = θmax - (i-1)θmax /k,
sinαi = n sinαi',
n sinβi = sinβi'
θi' = θi-αi -βi+αi'+βi'
δ(i) = ai tanθi + bitan(θi-αi +αi ') + ci'tan(θi-αi -βi+αi'+βi ')
δ(i) - δ(i+1) = L tan(θmax) /k
φi = π/2-θi+αi
φi' = π/2-θi+βi-αi+αi'
여기서 θmax는 최대 주사 각도;
L은 주사 수단과 주사되는 면 사이의 거리;
(2k+1)은 최대화소의 라인수;
θi'는 주사각도 θi의 광선이 프리즘 블럭을 통해 나가는 최종 주사각도;
ω는 주사 수단의 회전각속도;
n은 프리즘 블럭의 굴절률;
αi와 αi'는 각각 프리즘 블럭의 입사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절각; 및
βi와 βi'은 각각 프리즘 블럭의 출사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절각이다.
본 발명의 다른 양태에 따른 영상 표시 장치는 위에서 기술한 본 발명의 제1 또는 제2 양태에 따른 2차원 광주사 장치를 이용한 영상 표시 장치이다.
이하에서는 본 발명에 따른 2차원 광주사 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1과 도2를 참고로 하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 표시 장치용 2차원 광주사 장치에 대하여 설명한다. 도 1에 도시된 2차원 광주사 장치는 직선형 광원(100)과, 광원과 같은 방향으로 연장된 회전다면경(300)으로 이루어진다.
직선형 광원(100)은 광축과 수직한 일 방향으로 소정의 크기를 갖는 1차원 광원이다. 즉, 직선형 광원(100)은 길이 방향으로 연장된 형태로서 표시될 영상에 해당하는 적색, 녹색, 청색의 변조된 빛을 방출한다. 직선형 광원(100)은 도 1에서와 같이 길이 방향으로 배열된 다수의 발광 소자(110)와, 각각의 발광 소자에서 발광하는 빛을 각각의 대략 평행한 빔으로 바꾸어 주는 콜리메이터 렌즈부(200)로 이루어질 수 있다. 또한, 직선형 광원(100)의 길이보다 확대된 화면을 주사하기 위한 것이 적절한 배율을 위하여 확대 렌즈가 배치될 수도 있다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 직선형 광원(100)은 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 점광원(101)과 길이 방향으로 납작한 형태의 회전다면경(102) 등의 주사 수단으로 이루어질 수 있다. 이러한 광원의 경우도 점광원(101)에서 나온 빛을 회전다면경(102)에서 반사시켜 주사 수단(300)으로 1차원적으로 주사시키게 된다. 도면에는 직선형 광원(100) 내에 주사 수단이 회전다면경(102)으로 도시되어 있으나 갈바노 미러나 오커스틱 모듈레이터(AO Modulator) 등을 사용할 수도 있다. 통상 2개의 주사 수단을 사용하는 경우에는 각각의 주사 수단이 주사하는 방향이 서로 독립적인 형태로 주사하는 것이 일반적이므로, 한 방향에 대하여 화질 및 해상도의 보정은 동일한 원리로서 다른 방향에 대하여도 실시할 수 있다.
이때, 직선형 광원(100)은 도시되지 않은 제어장치에 의하여 변조된 빛을 방출하며, 그 변조된 빛을 방출하는 발광 시간은 주사 각도에 따라 달라지게 된다.
회전다면경(300)은 그 회전축(310)이 직선형 광원(100)의 길이 방향과 평행하며, 회전축 방향으로 연장된 형태이며, 도시되지 않은 모터에 의하여 일정한 각속도 ω로 회전하게 된다. 본 실시예에서는 주사수단으로 회전다면경을 사용하고 있으나, 주사 수단이 이에 한정되는 것은 아니며 갈바노 미러나 오커스틱 모듈레이터 등의 적당한 주사 수단을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 회전 다면경을 사용하는 경우 회전 다면경의 반경이 주사 거리에 비하여 작은 경우는 회전 각도에 따라서 일정한 양의 축상의 변화가 발생하나, 이는 주사 거리에 비하여 작은 양이므로 이에 대한 것은 고려하지 않고 설명한다.
도 3을 참조하여, 직선형 광원(100)의 주사 각도에 따른 발광 시간의 변화를 설명한다.
도 3에서 같이, 화면(500)이 x축 상에 놓여 있고, 주사 장치의 중심축을 z축이라 할 때, 화면의 평균 화소의 크기 Dx는 다음 식으로 규정된다.
Dx = L tanθmax / k (1)
여기서, L은 주사거리이고, θmax는 최대 주사 각도이며, (2k+1)는 최대화소의 라인수이다.
한편, θi가 i번째 라인의 주사 각도이고, θi+1은 (i+1)번째 라인의 주사 각도라 할 때, 주사 수단(300)에서 주사된 빛이 화면의 한 지점 xi를 주사하고 다음 주사시 xi+1을 주사하게 되며, 임의의 지점에서 이들의 차이 xi-xi+1이 평균 화소의 크기 Dx가 되어야 해상도가 일정하게 된다. 즉, 화면의 임의의 지점에서 화소의 크기는 전체 화면에서 일정(Dx)해야 하므로 다음 식으로 규정될 수 있다.
xi - xi+1 = L (tanθi - tanθi+1) = Dx (2)
따라서, 식 (1)과 (2)를 정리하면, 다음과 같은 식 (3)을 얻을 수 있다.
tanθmax /k = (tanθi - tanθi+1) (3)
이때, i번째와 (i+1)번째 지점에서의 주사시간 간격 Δt는 고정된 광원에 대하여 회전다면경이 일정한 각속도 ω로 회전한다고 할 때 다음 식(4)과 같다.
Δt = (θi - θi+1)/2ω (4)
따라서, i번째와 (i+1)번째 지점에서의 주사시간 간격에서의 주사시간 Δt는 (3)과 (4)에 의하여 얻을 수 있다.
이러한 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 광주사 장치의 동작은 다음과 같다. 직선형 광원(100)에서 변조되어 나온 빛이 회전하는 회전 다면경(300)에 의하여 2차원으로 주사되어 스크린(500)에 영상이 표시된다.
이 때, 각각의 주사 각도에 대하여 위의 식 (3)과 (4)와 같이 발광 시간을 변경함으로 인하여 최종적으로 화면(500)에 주사되는 빛은 화소의 크기 Dx가 일정하게 된다. 즉, 화면 상의 전 지점에서 화질과 해상도가 균일하게 된다.
또한, 발광 시간을 변경하여 화질과 해상도를 균일하게 하는 것은 도 2와 같이 2개의 주사 수단을 가지는 경우에 대하여도 각각의 방향에 대하여 독립적으로 주사하는 화면의 라인에 대하여 적용하여 화질 및 해상도의 균일화를 꾀할 수 있다.
다음으로, 도 5를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 도 5에 도시된 2차원 광주사 장치는 직선형 광원(100), 보정 프리즘 블럭(600), 및 광원과 같은 방향으로 연장된 회전다면경(300)으로 이루어진다.
직선형 광원(100)은 지면과 수직한 방향(길이 방향)으로 연장된 형태로서 표시될 영상에 해당하는 적색, 녹색, 청색의 변조된 빛을 방출한다. 직선형 광원(100)은 제1 실시예에서 설명한 바와 같이, 길이 방향으로 배열된 다수의 발광 소자와, 각각의 발광 소자에서 발광하는 빛을 각각의 대략 평행한 빔으로 바꾸어 주는 콜리메이터 렌즈부로 이루어질 수 있으며, 직선형 광원의 길이보다 확대된 화면을 주사하기 위한 것이 적절한 배율을 위하여 확대 렌즈가 배치될 수도 있다. 또한, 제1 실시예의 제2도에서와 같이 점광원과 길이 방향으로 납작한 형태의 회전다면경으로 이루어져 주사 수단(300)으로 1차원적으로 주사시키는 형태의 직선형 광원도 가능하다.
이때, 직선형 광원(100)은 도시되지 않은 제어장치에 의하여 변조된 빛을 방출한다.
회전다면경(300)은 그 회전축(310)이 직선형 광원(100)의 길이 방향과 평행하며, 회전축 방향으로 연장된 형태이며, 도시되지 않은 모터에 의하여 일정한 각속도 ω로 회전하게 된다. 본 실시예에서는 주사수단으로 회전다면경을 사용하고 있으나, 주사 수단이 이에 한정되는 것은 아니며 갈바노 미러 등의 적당한 주사 수단을 사용하는 것도 가능하다.
프리즘 블럭(600)은 입사면(601)과 출사면(602)을 포함하며, 입사면(601)과 출사면(602)은 주사 장치의 해상도(평균 화소 크기)와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성된다. 물론 이러한 면이 특수한 경우에 있어서는 연속적인 면, 즉 평면 또는 곡면으로 될 수 있으며, 해상도가 아주 높은 경우에도 연속적인 면이 될 수 있음은 당연하다. 이러한 프리즘 블럭(600)은 단일 개로 제작할 수도 있고, 각 면에 대응하는 조각을 형성한 후 이를 접착하여 사용할 수도 있다.
도 5를 참조하여 입사면(601)과 출사면(602)의 기울기가 비연속적으로 변하는 것을 설명하도록 한다. 도 5에서도 화면(500)이 x축 상에 놓여 있고, 주사 장치의 중심축을 z축이라 하며, L을 주사거리라 할 때, a는 주사 수단(300)과 프리즘 블럭(600) 사이의 거리, b는 프리즘 블럭의 두께, c는 프리즘 블럭(600)과 화면(500) 사이의 거리이다. 즉, L = a + b + c 이다. (도 4 참조)
도 5에서 화면 상의 xi 지점을 주사하는 광선이 입사/출사하는 프리즘 블럭(600)의 입사면(601)과 출사면(602)을 각각 Ai면, Bi면이라 하고, 프리즘 블럭(600)의 굴절률을 n이라고 한다.
또한, θmax를 최대 주사 각도, (2k+1)는 최대화소의 라인수이라 할 때, 프리즘 블럭(300)에 입사하는 광선이 광축(z축)과 이루는 초기 주사 각도를 θi라 하면 θi는 다음과 같다.
θi = θmax - (i-1)θmax /k (5)
프리즘 블럭(300)의 입사면 Ai면에 입사하는 광선의 입사각을 αi, 굴절각을 αi', 프리즘 블럭(300)의 출사면 Bi면에 입사하는 입사각을 βi, 굴절각을 βi'이라 할 때, 스넬의 법칙에 따라 각 입사각과 굴절각의 관계는 다음 식과 같다.
sinαi = n sinαi', n sinβi = sinβi' (6)
또한, Ai면의 기울기의 각도φi는 π/2-θi+αi 이고, Bi 면의 기울기의 각도 φi'는 π/2-θi+βi-αi+αi'가 된다. 광선이 프리즘 블럭(300)을 출사하여 광축(z축)과 이루는 최종 주사 각도 θi' = θi-αi -βi+αi '+βi'이다.
따라서, 임의의 지점 xi는 다음 식으로 표시된다.
xi = δ(i)
= ai tanθi + bitan(θi-αi +αi') + ci'tan(θi-αi -βi+αi'+βi') (7)
주사 수단(300)에서 주사된 빛이 프리즘 블럭(600)을 통과하여 화면의 한 지점 xi를 주사하고 다음 주사시 xi+1을 주사하게 되며, 임의의 지점에서 이들의 차이 xi-xi+1이 평균 화소의 크기가 되어야 해상도가 일정하게 된다. 따라서, θmax 는 최대 주사 각도, (2k+1)는 최대화소의 라인수이라 할 때, 평균 화소의 크기 Dx가 다음식(8)과 같이 정의되므로 결국 다음의 식을 얻을 수 있다.
δ(i) - δ(i+1) = L tan(θmax) /k (8)
이와의 관계에 의하여 프리즘 블럭의 입사면(601)과 출사면(602)의 각각의 비연속적인 기울기각 φi와 φi+1 및 φi'와 φi+1'을 구할 수 있다.
이러한 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차원 광주사 장치의 동작은 다음과 같다. 직선형 광원(100)에서 변조되어 나온 빛이 회전하는 회전 다면경(300)에 의하여 반사/주사되고 프리즘 블럭(600)을 통과하여 스크린(500)에 영상이 표시된다.
이 때, 프리즘 블럭(600)의 입사면(601)과 출사면(602)은 각각 그 기울기가 불연속적인 다수의 면(Ai)(Bi)으로 나뉘어지고, 각각의 면 Ai와 Bi 의 기울기 φi와 φi'는 위의 식 (5) 내지 (8)에서 구할 수 있는 변수에 의하여 정하여 진다.
다음의 표 1 및 표 2는 이러한 제2 실시예의 일예로서, k = 4일 때, 즉 총 라인수가 9이고 프리즘 블럭(600)의 굴절률 n이 1.5인 경우이다.
초기 주사각 θi 거리ai 입사각αi Ai면의 기울기각φi 굴절각αi' 입사각βi Bi면의 기울기 각φi' 굴절각βi' 최종 주사각θi' xi
40 15 0 50 0 0 50 0 40 83.9099
30 15 2 62 1.3332 6.54 65.87318 9.83697 32.63019 62.9264
20 15 3 73 1.9995 8.55 77.54949 12.8858 23.33532 41.9543
10 15 5 85 3.331 7.77 86.10098 11.7005 12.26145 20.9762
0 15 0 90 0 0 90 0 0 0
표 1에 의한 프리즘 블럭의 형상은 도 6에 도시된 바와 같다.
초기 주사각 θi 거리ai 입사각αi Ai면의 기울기각φi 굴절각αi' 입사각βi Bi면의 기울기 각φi' 굴절각βi' 최종 주사각θi' xi
40 15 0 50 0 0 50 0 40 83.9099
30 15 2 62 1.333 6.54 65.8732 9.8370 32.6301 62.9264
20 15 3 73 1.999 8.55 77.5495 12.8858 23.3353 41.9543
10 15 5 85 3.331 7.77 86.1010 11.7005 12.2614 20.9762
0 15 0 90 0 0 90 0 0 0
표 1에 의한 프리즘 블럭의 형상은 도 7에 도시된 바와 같으며, 특히 프리즘 블럭(600)의 입사면(601)이 하나의 평면으로 형성된 예이다.
한편, 도시하지는 않았으나, 제1 실시예와 제2 실시예를 합한 형태의 실시예도 가능하다. 즉, 각 지점에서 비연속적인 기울기를 가지는 입사면과 출사면을 가지는 프리즘 블럭을 사용함과 아울러 주사 시간을 각 지점에 대하여 변경시켜 해상도를 균일하게 하는 2차원 광주사 장치도 가능하다. 이러한 광주사 장치의 경우, 배율의 변화의 차이에 의한 왜곡 현상의 보정이나, 화면 배율 차이에 의한 왜곡현상까지 쉽게 보정할 수 있게 된다.
또한, 도 2와 같은 직선형 광원, 즉 점광원이 주사 수단을 포함하여 광주사 장치가 2개의 주사 수단을 가지는 경우에 대하여도, 각각의 방향에 대하여 독립적으로 주사하는 화면의 라인에 대하여 적용할 수 있으므로, 각각의 축방향에 대하여 주사시간의 간격을 조정하거나 프리즘 블럭의 형상이 각각의 축에 독립적인 아나모픽 형태의 특성(anamorphic suface) 또는 토릭 형상(toric suface)를 가질 수 있고, 이를 이용하여 화질 및 해상도의 균일화를 꾀할 수 있다.
또한, 도시하지는 않았으나, 적절한 보정 렌즈가 광원과 주사 수단 사이 또는 주사 수단과 화면 사이에 배치되어, 회전 다면경과 같은 주사 수단에 의하여 주사되는 빛이 화면 상에 맺힐 때 보정하는 기능을 한다. 또한, 광원과 주사 수단 사이에 적절한 확대 렌즈가 배치되어 영상을 확대, 재생할 수도 있다.
이상과 같은 본 발명에 따른 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 시간을 주사되는 화면의 각 지점에서 달리하여 주사하여 전체 화면 상에서 화질 및 해상도가 균일하도록 할 수 있다.
또한, 주사 수단과 화면 사이에 프리즘 블럭을 사용하여 광학적으로 전체 화면 상에서 화질 및 해상도가 균일하도록 하여 고화질의 2차원 광주사 장치 또는 영상 표시 장치를 제공할 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 2차원 광주사 장치 및 이를 이용하는 영상 표시 장치는 필요에 따라 주사되는 시간을 변경시킴과 동시에 프리즘 블럭을 사용하여 화질 및 해상도가 균일하도록 할 수 있다.
이상에서 본원 발명의 기술적 특징을 특정한 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본원 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위 내에서도 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있음은 명백하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 광주사 장치의 일 예를 도시하는 사시도이고,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2차원 광주사 장치의 다른 예를 도시하는 사시도이고,
도 3은 제1 실시예에 다른 2차원 광주사 장치의 주사 시간 변화를 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 제2 실시예에 따른 2차원 광주사 장치를 개념적으로 도시하는 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 2차원 광주사 장치의 프리즘 블럭을 설명하기 위한 도면이고,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리즘 블럭의 일예를 도시하는 도면이고,
도 7 및 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리즘 블럭의 다른 예를 도시하는 도면이고,
8은 종래의 2차원 광주사 장치의 원리를 설명하는 도면이다.

Claims (12)

  1. 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원; 및
    상기 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어, 상기 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단;
    을 포함하며,
    상기 주사 수단의 최대 주사 각도 θmax를 소정의 해상도로 나누어 i번째 주사 각도 θi와 (i+1)번째 주사각도 θi+1사이에서 직선형 광원이 변조된 빛을 발광하는 시간 간격 Δt는 다음식
    tanθmax = k(tanθi - tanθi+1)
    Δt = (θi - θi+1)/2ω
    (여기서
    (2k+1)은 최대화소의 라인수;
    θi+1은 (i+1)번째의 주사 각도;
    ω는 주사 수단의 회전각속도임)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭
    을 더 포함하고,
    상기 프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 광 주사 장치.
  3. 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원;
    상기 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어, 상기 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단; 및
    상기 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭; 및
    을 포함하며,
    상기 프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 광 주사 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 임의의 주사 각도 θi에서 상기 프리즘 블럭의 입사면의 각도 φi와 출사면의 각도 φi'은 다음의 식
    θi = θmax - (i-1)θmax /k,
    sinαi = n sinαi',
    n sinβi = sinβi'
    θi' = θi-αi -βi+αi'+βi'
    δ(i) = ai tanθi + bitan(θi-αi +αi ') + ci'tan(θi-αi -βi+αi'+βi ')
    δ(i) - δ(i+1) = L tan(θmax) /k
    φi = π/2-θi+αi
    φi' = π/2-θi+βi-αi+αi'
    (여기서 θmax는 최대 주사 각도;
    L은 주사 수단과 주사되는 면 사이의 거리;
    (2k+1)은 최대화소의 라인수;
    θi'는 주사 각도 θi의 광선이 프리즘 블럭을 통해 나가는 최종 주사 각도;
    ω는 주사 수단의 회전각속도;
    n은 프리즘 블럭의 굴절률;
    αi와 αi'는 각각 프리즘 블럭의 입사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절각; 및
    βi와 βi'은 각각 프리즘 블럭의 출사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절각임)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  5. 제1항 또는 제3항 에 있어서,
    상기 직선형 광원은
    상기 길이 방향으로 배열된 다수의 발광 소자;
    상기 각각의 발광 소자에서 발광하는 빛을 각각의 대략 평행한 빔으로 바꾸어 주는 콜리메이터 렌즈부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  6. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 직선형 광원은
    적어도 하나의 발광 소자; 및
    상기 광원에서 나온 빛을 상기 길이 방향으로 주사시키는 제2 주사 수단
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  7. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 주사 수단이 회전 다면경이며 회전 다면경의 회전축이 상기 직선형 광원의 길이 방향과 평행하도록 연장된 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  8. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 주사 수단이 갈바노 미러인 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  9. 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원;
    상기 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어, 상기 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단; 및
    상기 주사 주단에서 주사된 빛이 맺히는 화면
    을 포함하며,
    상기 주사 수단의 최대 주사 각도 θmax를 소정의 해상도로 나누어 i번째 주사 각도 θi와 (i+1)번째 주사각도 θi+1사이에서 직선형 광원이 변조된 빛을 발광하는 시간 간격 Δt는 다음식
    tanθmax = k(tanθi - tanθi+1)
    Δt = (θi - θi+1)/2ω
    (여기서
    (2k+1)은 최대화소의 라인수;
    θi+1은 (i+1)번째의 주사 각도;
    ω는 주사 수단의 회전각속도임)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 주사 수단과 화면 사이에 배치되어, 상기 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭
    을 더 포함하고,
    상기 프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2차원 광주사 장치.
  11. 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 길이 방향으로 연장된 직선형 광원;
    상기 광원과 같이 길이 방향으로 연장되어, 상기 광원에서 나온 빛이 주사되는 주사 수단;
    상기 주사 수단에서 나온 빛이 입사하는 입사면과 출사하는 출사면을 포함하는 프리즘 블럭; 및
    상기 주사 수단에서 주사된 빛이 맺히는 화면
    을 포함하며,
    상기 프리즘 블럭의 입사면과 출사면은 각각 해상도와 주사각도에 따라 면의 기울기가 비연속적으로 변하는 다수의 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서, 임의의 주사 각도 θi에서 상기 프리즘 블럭의 입사면의 각도 φi와 출사면의 각도 φi'은 다음의 식
    θi = θmax - (i-1)θmax /k,
    sinαi = n sinαi',
    n sinβi = sinβi'
    θi' = θi-αi -βi+αi'+βi'
    δ(i) = ai tanθi + bitan(θi-αi +αi ') + ci'tan(θi-αi -βi+αi'+βi ')
    δ(i) - δ(i+1) = L tan(θmax) /k
    φi = π/2-θi+αi
    φi' = π/2-θi+βi-αi+αi'
    (여기서 θmax는 최대 주사 각도;
    L은 주사 수단과 주사되는 면 사이의 거리;
    (2k+1)은 최대화소의 라인수;
    θi'는 주사 각도 θi의 광선이 프리즘 블럭을 통해 나가는 최종 주사 각도;
    ω는 주사 수단의 회전각속도;
    n은 프리즘 블럭의 굴절률;
    αi와 αi'는 각각 프리즘 블럭의 입사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절각; 및
    βi와 βi'은 각각 프리즘 블럭의 출사면에 입사하는 광선의 입사각과 굴절임)
    을 만족하는 것을 특징으로 하는 영상 표시 장치.
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