KR20150136301A - 레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법 - Google Patents

레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법 Download PDF

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Abstract

각 컬러간의 미스얼라인먼트(misalignment)를 센싱하여 자동으로 보정할 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법에 관한 것으로, 레이저 광을 출사하는 광원부와, 레이저 광을 제 1 광과 제 2 광으로 분리하는 광 분리부와, 분리된 제 1 광을 화면에 주사하여 영상을 구현하는 광 스캐너와, 분리된 제 2 광을 센싱하는 센싱부와, 센싱부로부터 센싱된 제 2 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정하는 얼라인먼트 보정부를 포함하고, 광 분리부의 광출사면과 광 스캐너의 광입사면 사이의 거리는, 광 분리부의 광출사면과 센싱부의 광입사면 사이의 거리와 동일할 수 있다.

Description

레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법{LASER PROJECTION DISPLAY AND METHOD FOR ALIGNING COLOR OF THE SAME}
본 발명은 레이저 프로젝션 디스플레이에 관한 것으로, 특히 각 컬러간의 미스얼라인먼트(misalignment)를 센싱하여 자동으로 보정할 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 멀티미디어 사회로의 급진전과 함께, 디스플레이 화면의 대형화 및 고화질화가 요구되고 있으며, 최근에는 높은 해상도에 더하여, 자연스러운 자연색의 구현이 중요시되고 있다.
완벽한 자연색을 구현하기 위해서는 레이저와 같이 색순도가 높은 광원의 이용이 필수적인데, 레이저를 이용하여 영상을 구현하는 장치 중의 하나가 광 스캐너를 이용한 레이저 프로젝션 디스플레이이다.
이러한 레이저 프로젝션 디스플레이는, 광 스캐너를 이용하여 레이저 광원으로부터 발생되는 레이저 광을 스크린에 스캐닝하여 영상을 구현하는데, 고해상 및 고품질의 영상을 구현하기 위해서는, 적색광, 녹색광, 및 청색광 사이의 얼라인먼트가 중요한 요소이다.
만일, 각 컬러간에 미스얼라인먼트가 발생하는 경우, 화면에 구현되는 영상이 희미하게 보이므로, 영상의 해상도 및 품질이 저하되는 문제가 있다.
따라서, 각 컬러간의 미스얼라인먼트로 인하여, 손실된 광량을 보상하기 위해, 레이저 광원의 소비 전력을 높일 경우, 시스템 전체적으로 광효율이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
각 컬러간에 미스얼라인트가 발생하는 이유는, 레이저 프로젝터 디스플레이 시스템의 광학적 또는 기계적인 요인에 의해 발생될 수도 있고, 온도, 충격, 진동 등과 같은 환경적인 요인에 의해서도 발생될 수 있다.
따라서, 향후, 간단하게 자동으로 각 컬러간의 미스얼라인먼트를 보정할 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이의 개발이 필요할 것이다.
본 발명은 전술한 문제 및 다른 문제를 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은, 광 스캐너로 레이저 광이 입사되기 전에, 레이저 광의 일부를 센싱하여, 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 자동으로 보정함으로써, 소비전력을 줄이고, 광효율을 향상시킬 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이 및 그의 컬러 얼라인먼트 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 레이저 광을 출사하는 광원부와, 레이저 광을 제 1 광과 제 2 광으로 분리하는 광 분리부와, 분리된 제 1 광을 화면에 주사하여 영상을 구현하는 광 스캐너와, 분리된 제 2 광을 센싱하는 센싱부와, 센싱부로부터 센싱된 제 2 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정하는 얼라인먼트 보정부를 포함하고, 광 분리부의 광출사면과 광 스캐너의 광입사면 사이의 거리는, 광 분리부의 광출사면과 센싱부의 광입사면 사이의 거리와 동일할 수 있다.
여기서, 얼라인먼트 보정부는, 센싱부로부터 센싱된 제 2 광의 광량을 측정하여, 제 2 광이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별하는 컬러광 식별부와, 컬러광 식별부로부터 식별된 컬러광의 위치를 측정하는 위치 측정부와, 위치 측정부로부터 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출하는 제 1 산출부와, 제 1 산출부로부터 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값과 미리 설정된 상대 위치 초기값을 비교하여, 위치 변화값을 산출하는 제 2 산출부와, 컬러광 식별부, 위치 측정부 및 제 1, 제 2 산출부를 제어하고, 제 2 산출부로부터 산출된 위치 변화값에 따라, 컬러 얼라인먼트를 보정하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법은, 광원부로부터 출사되는 레이저 광을, 영상 구현을 위한 제 1 광과 컬러 얼라인먼트를 위한 제 2 광으로 분리하는 단계와, 분리된 제 2 광의 광량을 측정하여, 제 2 광이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별하는 단계와, 식별된 컬러광의 위치를 측정하는 단계와, 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출하는 단계와, 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값과 미리 설정된 상대 위치 초기값을 비교하여, 위치 변화값을 산출하는 단계와, 산출된 위치 변화값에 따라, 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 이동 단말기의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 광 스캐너로 레이저 광이 입사되기 전에, 레이저 광의 일부를 센싱하여, 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 자동으로 보정함으로써, 신뢰성이 개선되고 해상도 및 휘도가 향상되며, 소비전력을 줄이고, 광효율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은, 조립 공정상에서, 각 컬러광의 위치 파악을 위해, 광 스캐너의 표면을 확인할 필요가 없으므로, 검사장비의 비용을 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 당업자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면
도 2는 도 1의 얼라인먼트 보정부를 보여주는 블럭 구성도
도 3은 도 1의 센싱부와 광 스캐너에 입사되는 광의 위치를 보여주는 도면
도 4는 도 1의 다이크로익 미러를 보여주는 개략도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면
도 7은 도 6의 모션인지부를 보여주는 블럭 구성도
도 8은 포인터의 모션을 인지하는 모션 인지부를 보여주는 개략적으로 보여주는 도면
도 9는 본 발명에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법을 보여주는 흐름도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
본 명세서에서 설명되는 레이저 프로젝션 디스플레이는, 레이저 광원과 마이크로 디스플레이를 포함하는 프로젝터 및 초소형 광학 장치 등이 포함될 수 있다.
예를 들면, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)) 등이 포함되는 이동 단말기에 적용될 수 있다.
그러나, 본 명세서에 기재된 실시 예에 따른 구성은 이동 단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 광원부(10), 광 분리부(20), 광 스캐너(30), 센싱부(40), 그리고, 얼라인먼트 보정부(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 광 스캐너(30)의 광입사면(32) 사이의 거리는, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 센싱부(40)의 광입사면(42) 사이의 거리와 동일할 수 있다.
그 이유는, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량과 위치를, 센싱부(40)를 통해서 측정하기 위함이다.
즉, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량 및 위치와, 센싱부(40)에 입사되는 광의 광량 및 위치가 동일하도록 설계하기 위함이다.
따라서, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 위치가 제 1 거리만큼 이동하였다면, 센싱부(40)에 입사되는 광의 위치도 제 1 거리만큼 이동하였다고 볼 수 있으므로, 이를 통해, 위치의 변화량을 측정하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
경우에 따라, 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 제 1 광(110)의 광경로 길이는, 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 제 2 광(120)의 광경로 길이와 동일할 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 광(110)이 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 시간은, 제 2 광(120)이 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 시간과 동일할 수 있다.
그리고, 광원부(10)는, 레이저 광을 출사하는데, 적색광을 생성하는 제 1 광원(12), 녹색광을 생성하는 제 2 광원(14), 청색광을 생성하는 제 3 광원(16) 및 적외선광을 생성하는 제 4 광원(18) 중, 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
이어, 광원부(10)와 광 분리부(20) 사이에는, 다이크로익 미러부(60)가 배치될 수도 있고, 광원부(10)와 다이크로익 미러부(60) 사이에는, 레이저 광을 평행하게 하는 렌즈부(70)가 배치될 수도 있다.
여기서, 렌즈부(70)는, 집광 렌즈(collimating lens)로서, 제 1 광원(12)으로부터 생성된 적색광을 평행하게 하는 제 1 렌즈(72)와, 제 2 광원(14)으로부터 생성된 녹색광을 평행하게 하는 제 2 렌즈(74)와, 제 3 광원(16)으로부터 생성된 청색광을 평행하게 하는 제 3 렌즈(76)와, 제 4 광원(18)으로부터 생성된 적색광을 평행하게 하는 제 4 렌즈(78)를 포함할 수 있다.
또한, 다이크로익 미러부(60)는, 제 1 광원(12)으로부터 생성된 적색광을 반사하는 제 1 다이크로익 미러(62)와, 제 2 광원(14)으로부터 생성된 녹색광을 반사하는 제 2 다이크로익 미러(64)와, 제 3 광원(16)으로부터 생성된 청색광을 반사하는 제 3 다이크로익 미러(66)와, 제 4 광원(18)으로부터 생성된 적색광을 반사하는 제 4 다이크로익 미러(68)를 포함할 수 있다.
즉, 다이크로익 미러부(60)에 포함되는 다이크로익 미러와, 광원부(10)에 포함되는 광원은, 서로 일대일 대응되어 배치될 수 있다.
그리고, 다이크로익 미러부(60)는, 적어도 하나의 회전축을 포함하는 다이크로익 미러와, 얼라인먼트 보정부(50)의 제어신호에 따라, 다이크로익 미러의 반사면을 회전시키는 구동부(90)를 포함할 수 있다.
여기서, 구동부(90)는, 다이크로익 미러부(60) 내에 배치할 수도 있고, 경우에 따라, 다이크로익 미러부(60)의 외부에 배치할 수도 있다.
다음, 광 분리부(20)는, 레이저 광을 제 1 광(110)과 제 2 광(120)으로 분리할 수 있다.
일 예로, 광 분리부(20)는, 포토다이오드 필터로서, 일부 광을 센싱부(40)로 반사시키고, 나머지 광을 광 스캐너(30)로 입사시킬 수 있다.
이때, 광 분리부(20)의 표면은, 광의 파장에 따라, 투과량 혹은 반사량을 다르게 조절하도록, 필름이 코팅될 수 있다.
따라서, 광 분리부(20)는, 레이저 광을 분리할 때, 제 1 광(110)과 제 2 광(120)을 서로 다른 비율로 분리할 수 있지만, 경우에 따라, 서로 동일한 비율로 분리할 수도 있다.
일 예로, 광 분리부(20)는, 레이저 광을 분리할 때, 제 1 광(110)의 분리 비율이 제 2 광(120)의 분리 비율보다 더 클 수 있다.
그 이유는, 제 1 광(110)이 영상 구현을 위한 광이고, 제 2 광(120)이 컬러 얼라인먼트 측정을 위한 광이므로, 구현되는 영상의 밝기를 더 높이기 위함이다.
여기서, 제 1 광(110)과 제 2 광(120)의 분리 비율은, 약 1 : 0.9 - 1 : 0.01일 수 있다.
그리고, 광 스캐너(30)와 광 분리부(20) 사이에는, 광 반사부(80)가 배치되어, 광의 경로를 변경시킬 수 있다.
여기서, 광 반사부(80)는, 광학계의 설계에 따라, 다양하게 다수의 반사 미러들(82, 84)을 배치할 수 있다.
이어, 광 스캐너(30)는, 분리된 제 1 광(110)을 화면에 주사하여 영상을 구현할 수 있다.
즉, 광 스캐너(30)는, 제 1 광(110)이, 광 스캐너(30)의 광입사면(32)에 입사하면, 수평 및 수직 구동에 의해, 제 1 광(110)을 화면에 주사하여, 영상을 구현할 수 있다.
다음, 센싱부(40)는, 분리된 제 2 광(120)을 센싱하는데, 일 예로, 센싱부(40)는, 포토다이오드 센서로서, 4분할 광검출기를 사용할 수 있다.
그 이유는, 센싱부(40)를 4분할 광검출기를 사용함으로써, 광의 광량 및 위치를 측정하여, 각 컬러광들의 상대 위치를 측정할 수 있기 때문이다.
그리고, 얼라인먼트 보정부(50)는, 센싱부(40)로부터 센싱된 제 2 광(120)의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
여기서, 얼라인먼트 보정부(50)는, 위치 변화값에 따라, 광원부(10)와 광 분리부(20) 사이에 배치되는 다이크로익 미러에 대한 회전각을 산출하고, 산출된 회전각에 따라, 다이크로익 미러의 회전을 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
도 2는 도 1의 얼라인먼트 보정부를 보여주는 블럭 구성도이고, 도 3은 도 1의 센싱부와 광 스캐너에 입사되는 광의 위치를 보여주는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 얼라인먼트 보정부(50)는, 컬러광 식별부(52), 위치 측정부(54), 제 1, 제 2 산출부(56, 58) 및 제어부(59)를 포함할 수 있다.
여기서, 컬러광 식별부(52)는, 제어부(59)의 제어신호에 따라, 센싱부(40)로부터 센싱된 제 2 광(120)의 광량을 측정하여, 제 2 광(120)이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별할 수 있다.
즉, 컬러광 식별부(52)는, 제 2 광(120)의 광량을 측정하고, 측정된 광량을 미리 설정된 컬러광의 기준 광량값과 비교하여, 광의 컬러를 식별할 수 있다.
그리고, 위치 측정부(54)는, 제어부(59)의 제어신호에 따라, 컬러광 식별부(52)로부터 식별된 컬러광의 위치를 측정할 수 있다.
여기서, 도 3a와 같이, 위치 측정부(54)는, 센싱부(40)의 4분할된 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 분할 영역(45, 46, 47, 48) 중에서, 분포되는 광 분포율에 따라, 컬러광의 위치를 측정할 수 있다.
예를 들면, 위치 측정부(54)는, 적색광(13)의 분포율이 제 1 분할 영역(45)에서 가장 크면, 적색광(13)이 제 1 분할 영역(45)에 위치하는 것으로 측정할 수 있고, 녹색광(15)의 분포율이 제 2 분할 영역(46)에서 가장 크면, 녹색광(15)이 제 2 분할 영역(46)에 위치하는 것으로 측정할 수 있으며, 청색광(17)의 분포율이 제 3 분할 영역(47)에서 가장 크면, 청색광(17)이 제 3 분할 영역(47)에 위치하는 것으로 측정할 수 있다.
이 경우, 도 3b와 같이, 광 스캐너(30)는, 얼라인먼트 보정부(50)의 위치 측정부(54)에서, 광의 위치를 측정한 바와 같이, 적색광(13)이 광 스캐너(30)의 제 1 분할 영역(35)에 위치하고, 녹색광(15)이 광 스캐너(30)의 제 2 분할 영역(36)에 위치하며, 청색광(17)이 광 스캐너(30)의 제 3 분할 영역(37)에 위치할 수 있다.
다음, 제 1 산출부(56)는, 제어부(59)의 제어신호에 따라, 위치 측정부(54)로부터 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출할 수 있다.
여기서, 제 1 산출부(56)는, 미리 설정된 상대 위치 초기값에 따라, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출할 수 있다.
예를 들면, 미리 설정된 상대 위치 초기값이, 적색광과 녹색광 사이의 제 1 상대 위치값이고, 녹색광과 청색광 사이의 제 2 상대 위치값이고, 청색광과 적색광 사이의 제 3 상대 위치값이라면, 제 1 산출부(56)는, 적색광과 녹색광 사이의 제 1 상대 위치값, 녹색광과 청색광 사이의 제 2 상대 위치값, 및 청색광과 적색광 사이의 제 3 상대 위치값을 산출할 수 있다.
그리고, 제 2 산출부(58)는, 제어부(59)의 제어신호에 따라, 제 1 산출부(56)로부터 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값과 미리 설정된 상대 위치 초기값을 비교하여, 위치 변화값을 산출할 수 있다.
다음, 제어부(59)는, 컬러광 식별부(52), 위치 측정부(54) 및 제 1, 제 2 산출부(56, 58)를 제어하고, 제 2 산출부(58)로부터 산출된 위치 변화값에 따라, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
여기서, 제어부(59)는, 위치 변화값에 따라, 광원부(10)와 광 분리부(20) 사이에 배치되는 다이크로익 미러에 대한 회전각을 산출하고, 산출된 회전각에 따라, 다이크로익 미러의 회전을 제어하도록, 구동부를 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
경우에 따라, 제어부(59)는, 위치 변화값에 따라, 영상을 처리하도록, 영상 처리부를 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수도 있다.
다른 경우로서, 제어부(59)는, 센싱부(40)로부터 센싱되는 제 2 광(120)의 광량이 기준값보다 작으면, 광원부(10)를 제어하여, 레이저 광의 출력을 높일 수 있다.
그 이유는, 센싱부(40)로부터 센싱되는 제 2 광(120)의 광량이 기준값보다 작을 경우, 광의 광량 및 위치 측정값이 작아, 컬러광의 식별이 어렵고, 산출되는 위치 변화값에 오류가 발생하여, 신뢰성이 저하될 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 발명은, 도 3a 및 도 3b와 같이, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량 및 위치와, 센싱부(40)에 입사되는 광의 광량 및 위치가 동일하도록 설계함으로써, 센싱부(40)에 입사되는 광의 위치 변화량을 측정하여, 그 위치 변화량에 따라, 다이크로익 미러의 회전각을 변동하는 기구적 방법과, 또는 영상 처리부의 영상 처리를 제어하는 회로적 방법으로 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
도 4는 도 1의 다이크로익 미러를 보여주는 개략도로서, 도 4a는 Y축 방향으로 회전하는 다이크로익 미러이고, 도 4b는 X축 방향과 Y축 방향 사이의 대각선 방향으로 회전하는 다이크로익 미러이며, 도 4c는 X축 방향과 Y축 방향으로 회전하는 다이크로익 미러를 보여주고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 다이크로익 미러(62)는, 적어도 하나의 회전축(63)에 연동되어 조립되고, 회전축(63)은 구동부(90)에 연동되어 회전할 수 있다.
여기서, 구동부(90)는, 액츄에이터, 스텝핑 모터, 피에조 모터 등을 사용할 수 있다.
그리고, 구동부(90)는, 얼라인먼트 보정부의 제어신호에 따라, 회전축(63)을 소정 각도로 회전시킬 수 있다.
이때, 도 4a의 다이크로익 미러(62)는, 구동부(90)의 구동신호에 따라, Y축 방향으로 회전하는 회전축(63)에 의해, 소정 각도로 회전하고, 도 4b의 다이크로익 미러(62)는, 구동부(90)의 구동신호에 따라, X축 방향과 Y축 방향 사이의 대각선 방향으로 회전하는 회전축(63)에 의해, 소정 각도로 회전하며, 도 4c의 다이크로익 미러(62)는, 제 2 구동부(94)의 제 2 구동신호에 따라, X축 방향으로 회전하는 제 1 회전축(63)에 의해, 소정 각도로 회전하고, 제 1 구동부(92)의 제 1 구동신호에 따라, Y축 방향으로 회전하는 제 2 회전축(65)에 의해, 소정 각도로 회전할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 광원부(10), 광 분리부(20), 광 스캐너(30), 센싱부(40), 그리고, 얼라인먼트 보정부(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 광 스캐너(30)의 광입사면(32) 사이의 거리는, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 센싱부(40)의 광입사면(42) 사이의 거리와 동일할 수 있다.
그 이유는, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량과 위치를, 센싱부(40)를 통해서 측정하기 위함이다.
즉, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량 및 위치와, 센싱부(40)에 입사되는 광의 광량 및 위치가 동일하도록 설계하기 위함이다.
따라서, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 위치가 제 1 거리만큼 이동하였다면, 센싱부(40)에 입사되는 광의 위치도 제 1 거리만큼 이동하였다고 볼 수 있으므로, 이를 통해, 위치의 변화량을 측정하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
경우에 따라, 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 제 1 광(110)의 광경로 길이는, 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 제 2 광(120)의 광경로 길이와 동일할 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 광(110)이 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 시간은, 제 2 광(120)이 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 시간과 동일할 수 있다.
그리고, 얼라인먼트 보정부(50)는, 센싱부(40)로부터 센싱된 제 2 광(120)의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
여기서, 얼라인먼트 보정부(50)는, 위치 변화값에 따라, 영상을 처리하도록, 영상 처리부(100)를 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
즉, 영상 처리부(100)는, 얼라인먼트 보정부(50)의 제어신호에 따라, 각 컬러 영상에 대한 화소 좌표값을, 산출된 위치 변화값만큼, 컬러 얼라인먼트가 보정되도록, 각 컬러 영상의 데이터 인에이블(data enable) 구간을 수직 및 수평으로 딜레이(delay)시킬 수 있다.
따라서, 얼라인먼트 보정부(50)는, 센싱부(40)로부터 센싱된 제 2 광(120)의 위치 변화를 시간별로 산출하고, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 영상 처리부(100)를 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이를 개략적으로 보여주는 도면이고, 도 7은 도 6의 모션인지부를 보여주는 블럭 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 광원부(10), 광 분리부(20), 광 스캐너(30), 센싱부(40), 그리고, 얼라인먼트 보정부(50)를 포함할 수 있다.
여기서, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 광 스캐너(30)의 광입사면(32) 사이의 거리는, 광 분리부(20)의 광출사면(22)과 센싱부(40)의 광입사면(42) 사이의 거리와 동일할 수 있다.
그 이유는, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량과 위치를, 센싱부(40)를 통해서 측정하기 위함이다.
즉, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 광량 및 위치와, 센싱부(40)에 입사되는 광의 광량 및 위치가 동일하도록 설계하기 위함이다.
따라서, 광 스캐너(30)에 입사되는 광의 위치가 제 1 거리만큼 이동하였다면, 센싱부(40)에 입사되는 광의 위치도 제 1 거리만큼 이동하였다고 볼 수 있으므로, 이를 통해, 위치의 변화량을 측정하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
경우에 따라, 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 제 1 광(110)의 광경로 길이는, 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 제 2 광(120)의 광경로 길이와 동일할 수도 있다.
다른 경우로서, 제 1 광(110)이 광 분리부(20)로부터 광 스캐너(30)에 도달하는 시간은, 제 2 광(120)이 광 분리부(20)로부터 센싱부(40)에 도달하는 시간과 동일할 수 있다.
그리고, 얼라인먼트 보정부(50)는, 센싱부(40)로부터 센싱된 제 2 광(120)의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
이어, 본 발명은, 광원부(10)의 제 4 광원(18)로부터 생성된 적외선광이, 광 스캐너(30)로 입사되면, 광 스캐너(30)로부터 주사된 적외선 광이, 소정의 포인터(pointer)(150)에 반사되어, 입사되는 광을 수광하는 수광부(160)와, 수광부(160)에 수광되는 광의 광량을 검출하고, 검출된 광의 광량을 기초로 포인터(150)의 모션(motion)을 추출하며, 추출된 모션에 대응되는 동작을 수행하는 모션 인지부(170)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 모션 인지부(170)는, 도 7에 도시된 바와 같이, 검출부(172), 노이즈 필터부(174), 좌표 계산부(176), 모션 추출부(178) 및 제어부(179)를 포함할 수 있다.
여기서, 검출부(172)는, 수광부(160)를 통해, 포인터(150)로부터 반사된 광의 광량을 검출하고, 노이즈 필터부(174)는, 검출된 광의 광량으로부터, 기 설정된 파장대 이외의 파장대에 속하는 노이즈 광을 제거할 수 있다.
이어, 좌표 계산부(176)는, 노이즈가 제거된 광량을 기초로, 포인터의 X 좌표, Y 좌표, Z 좌표값을 계산하고, 모션 추출부(178)는, 포인터의 좌표에 따라, 포인터의 모션을 추출할 수 있다.
그리고, 제어부(179)는, 검출부(172), 노이즈 제거부(174), 좌표 계산부(176) 및 모션 추출부(178)를 제어하고, 추출된 모션에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 모션인지부(170)를 배치함으로써, 포인터(150)의 모션이 작거나, 또는, 원거리에서 포인터 모션이 있는 경우에도, 포인터 모션을 정밀하고 정확하게 추출하여 그에 상응하는 동작을 정확하게 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 근접 터치 모션이나 사용자의 공간 제스쳐 등의 모션 동작을 감지하여, 정확하게 동작할 수 있으므로, 신뢰성이 향상될 수 있으며, 활용성이 넓다.
도 8은 포인터의 모션을 인지하는 모션 인지부를 보여주는 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 모션 인지부(170)는, 레이저 프로젝션 디스플레이(1)의 출사면과 이격되게 위치한 포인터(pointer)로부터 반사된 광의 광량을 검출하고, 검출된 광의 광량을 기초로 포인터의 모션(motion)을 추출하고, 추출된 모션에 대응되는 동작을 수행할 수 있다.
여기서, 모션 인지부(170)는, 수광부로부터 전달받은 전기신호를 기초로 각 광센서 모듈과 포인터 사이의 거리 d를 계산할 수 있다.
통상적으로, 광센서 모듈과 포인터 사이의 거리는, 수광부에서 측정되는 반사된 빛의 광량과 반비례할 수 있다.
따라서, 모션 인지부(170)는, 특정 시점에 각 광센서 모듈과 포인터 사이의 거리를 계산할 때, 특정 시점에 광을 조사한 발광부와 수광부 사이의 거리를 이용할 수 있다.
이때, 모션 인지부(170)는, 일정한 주기별로 각 광센서 모듈과 포인터 사이의 거리정보를 획득할 수 있다.
여기서, 모션 인지부(170)는, 검출부, 노이즈 필터부, 좌표 계산부, 모션 추출부 및 제어부를 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 광원부로부터 출사되는 레이저 광을, 영상 구현을 위한 제 1 광과 컬러 얼라인먼트를 위한 제 2 광으로 분리한다.(S11)
그리고, 레이저 프로젝션 디스플레이의 얼라인먼트 보정부는, 분리된 제 2 광의 광량을 측정하여, 제 2 광이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별하고, 식별된 컬러광의 위치를 측정한다.(S13)
이어, 레이저 프로젝션 디스플레이의 얼라인먼트 보정부는, 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출한다.(S15)
다음, 레이저 프로젝션 디스플레이의 얼라인먼트 보정부는, 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값이, 미리 설정된 상대 위치 초기값보다 더 큰지를 확인한다.(S17)
그리고, 레이저 프로젝션 디스플레이의 얼라인먼트 보정부는, 확인결과, 컬러광에 대한 상대 위치값이 미리 설정된 상대 위치 초기값보다 더 크다면, 위치 변화값을 산출하고, 산출된 위치 변화값에 따라, 컬러 얼라인먼트를 보정한다.(S19)
여기서, 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계는, 위치 변화값에 따라, 광원부와 광 분리부 사이에 배치되는 다이크로익 미러에 대한 회전각을 산출하고, 산출된 회전각에 따라, 다이크로익 미러의 회전을 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수 있다.
경우에 따라, 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계는, 위치 변화값에 따라, 영상을 처리하도록, 영상 처리부를 제어하여, 컬러 얼라인먼트를 보정할 수도 있다.
하지만, 확인결과, 컬러광에 대한 상대 위치값이 미리 설정된 상대 위치 초기값보다 더 작다면, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출하는 단게를 반복 수행한다.
이어, 레이저 프로젝션 디스플레이는, 컬러 얼라인먼트 보정 종료 여부를 확인한다.(S21)
다음, 확인결과, 컬러 얼라인먼트 보정 종료라면, 모든 컬러 얼라인먼트 보정 과정을 종료하고, 확인결과, 컬러 얼라인먼트 보정 종료가 아니라면, 광원부로부터 출사되는 레이저 광을, 영상 구현을 위한 제 1 광과 컬러 얼라인먼트를 위한 제 2 광으로 분리하는 단계를 반복 수행한다.
여기서, 컬러 얼라인먼트 보정 종료는, 레이저 프로젝션 디스플레이의 턴 오프에 따라, 결정될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은, 광 스캐너로 레이저 광이 입사되기 전에, 레이저 광의 일부를 센싱하여, 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 자동으로 보정함으로써, 신뢰성이 개선되고 해상도 및 휘도가 향상되며, 소비전력을 줄이고, 광효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 조립 공정상에서, 각 컬러광의 위치 파악을 위해, 광 스캐너의 표면을 확인할 필요가 없으므로, 검사장비의 비용을 절감시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.
1: 레이저 프로젝션 디스플레이 10: 광원부
20: 광 분리부 30: 광 스캐너
40: 센싱부 50: 얼라인먼트 보정부
60: 다이크로익 미러부 70: 렌즈부
80: 광 반사부 90: 구동부
100: 영상 처리부

Claims (20)

  1. 레이저 광을 출사하는 광원부;
    상기 레이저 광을 제 1 광과 제 2 광으로 분리하는 광 분리부;
    상기 분리된 제 1 광을 화면에 주사하여 영상을 구현하는 광 스캐너;
    상기 분리된 제 2 광을 센싱하는 센싱부; 그리고,
    상기 센싱부로부터 센싱된 제 2 광의 위치 변화를 시간별로 산출하여, 상기 산출된 위치 변화값에 상응하도록 컬러 얼라인먼트를 보정하는 얼라인먼트 보정부를 포함하고,
    상기 광 분리부의 광출사면과 상기 광 스캐너의 광입사면 사이의 거리는, 상기 광 분리부의 광출사면과 상기 센싱부의 광입사면 사이의 거리와 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 분리부로부터 상기 광 스캐너에 도달하는 제 1 광의 광경로 길이는, 상기 광 분리부로부터 상기 센싱부에 도달하는 제 2 광의 광경로 길이와 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 광이 상기 광 분리부로부터 상기 광 스캐너에 도달하는 시간은, 상기 제 2 광이 상기 광 분리부로부터 상기 센싱부에 도달하는 시간과 동일한 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는, 적색광을 생성하는 제 1 광원, 녹색광을 생성하는 제 2 광원, 청색광을 생성하는 제 3 광원 및 적외선광을 생성하는 제 4 광원 중, 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광원부와 상기 광 분리부 사이에는, 다이크로익 미러부가 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 다이크로익 미러부에 포함되는 다이크로익 미러와, 상기 광원부에 포함되는 광원은, 서로 일대일 대응되어 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 다이크로익 미러부는,
    적어도 하나의 회전축을 포함하는 다이크로익 미러;
    상기 얼라인먼트 보정부의 제어신호에 따라, 상기 다이크로익 미러의 반사면을 회전시키는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 광원부와 상기 다이크로익 미러부 사이에는, 상기 레이저 광을 평행하게 하는 렌즈부가 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광 분리부는, 상기 레이저 광을 분리할 때, 상기 제 1 광과 제 2 광을 서로 다른 비율로 분리하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 광과 제 2 광의 분리 비율은, 1 : 0.9 - 1 : 0.01인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 센싱부는, 4분할 광검출기인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 얼라인먼트 보정부는,
    상기 센싱부로부터 센싱된 제 2 광의 광량을 측정하여, 상기 제 2 광이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별하는 컬러광 식별부;
    상기 컬러광 식별부로부터 식별된 컬러광의 위치를 측정하는 위치 측정부;
    상기 위치 측정부로부터 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출하는 제 1 산출부;
    상기 제 1 산출부로부터 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값과 미리 설정된 상대 위치 초기값을 비교하여, 위치 변화값을 산출하는 제 2 산출부; 그리고,
    상기 컬러광 식별부, 위치 측정부 및 제 1, 제 2 산출부를 제어하고, 상기 제 2 산출부로부터 산출된 위치 변화값에 따라, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 위치 변화값에 따라, 상기 광원부와 상기 광 분리부 사이에 배치되는 다이크로익 미러에 대한 회전각을 산출하고, 상기 산출된 회전각에 따라, 상기 다이크로익 미러의 회전을 제어하여, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 위치 변화값에 따라, 영상을 처리하도록, 영상 처리부를 제어하여, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 제어부는, 상기 센싱부로부터 센싱되는 제 2 광의 광량이 기준값보다 작으면, 상기 광원부를 제어하여, 상기 레이저 광의 출력을 높이는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 스캐너로부터 주사된 광이, 소정의 포인터(pointer)에 반사되어, 입사되는 광을 수광하는 수광부와,
    상기 수광부에 수광되는 광의 광량을 검출하고, 상기 검출된 광의 광량을 기초로 상기 포인터의 모션(motion)을 추출하며, 상기 추출된 모션에 대응되는 동작을 수행하는 모션 인지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 모션 인지부는,
    상기 수광부를 통해, 상기 포인터로부터 반사된 광의 광량을 검출하는 검출부;
    상기 검출된 광의 광량으로부터, 기 설정된 파장대 이외의 파장대에 속하는 노이즈 광을 제거하는 노이즈 제거부;
    상기 노이즈가 제거된 광량을 기초로, 상기 포인터의 X 좌표, Y 좌표, Z 좌표값을 계산하는 좌표 계산부;
    상기 포인터의 좌표에 따라, 상기 포인터의 모션을 추출하는 모션 추출부; 그리고,
    상기 검출부, 노이즈 제거부, 좌표 계산부 및 모션 추출부를 제어하고, 상기 추출된 모션에 대응되는 동작을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  18. 광 분리부와 광 스캐너 사이의 거리와, 상기 광 분리부와 센싱부 사이의 거리가 동일하게 배치되는 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법에 있어서,
    광원부로부터 출사되는 레이저 광을, 영상 구현을 위한 제 1 광과 컬러 얼라인먼트를 위한 제 2 광으로 분리하는 단계;
    상기 분리된 제 2 광의 광량을 측정하여, 상기 제 2 광이, 적색광, 녹색광, 청색광, 적외선광 중 어느 하나의 컬러광인지를 식별하는 단계;
    상기 식별된 컬러광의 위치를 측정하는 단계;
    상기 측정된 컬러광들의 위치값들 중, 서로 대응하는 컬러광들에 대한 상대 위치값을 산출하는 단계;
    상기 산출된 컬러광들에 대한 상대 위치값과 미리 설정된 상대 위치 초기값을 비교하여, 위치 변화값을 산출하는 단계; 그리고,
    상기 산출된 위치 변화값에 따라, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계는,
    상기 위치 변화값에 따라, 상기 광원부와 상기 광 분리부 사이에 배치되는 다이크로익 미러에 대한 회전각을 산출하고, 상기 산출된 회전각에 따라, 상기 다이크로익 미러의 회전을 제어하여, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 단계는,
    상기 위치 변화값에 따라, 영상을 처리하도록, 영상 처리부를 제어하여, 상기 컬러 얼라인먼트를 보정하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이의 컬러 얼라인먼트 방법.
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