KR20180007570A - 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너, 및, 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계를 포함하고, 왜곡보정 광학계는, 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함한다.

Description

스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈{SCANNING PROJECTOR AND SHELF DISPLAY MODULE COMPRISING THE SAME}

본 발명은 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 화면 왜곡을 광학적으로 보정하여 이미지 품질을 높일 수 있는 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈에 관한 것이다.

통상적으로 진열대는 물건이나 상품을 놓고 진열할 수 있도록 하나 이상의 선반을 포함하고 있다. 단지 물건만 진열하는 선반의 경우, 선반이 물건의 적재 이외에 다른 역할을 하지 않으므로 물건 적재에 특화된 구조를 가지고 있다.

한편, 선반의 앞 또는 위에는, 매장에 관한 정보 또는 선반 상에 진열된 상품에 관한 정보를 포함하는 종이 프린트(print)물, 장식품 등이 부착되기도 한다.

이 경우에는 제공할 수 있는 정보의 종류 및 양에 한계가 있었다. 또한, 정보의 업데이트에도 불편함이 있었다.

따라서, 선반의 앞 또는 위에 소정 디스플레이 장치를 배치하여, 다양한 정보를 제공하는 진열대 및 진열 방법이 제안되었다.

디스플레이 장치 중 프로젝터(Projector)는 영상을 투사하는 장치로, 회의실의 프리젠테이션(presentation), 극장의 영사기, 가정의 홈시어터(home theater) 등을 구현하는데 이용될 수 있다.

스캐닝 프로젝터는, 스캐너를 이용하여, 스크린에 광을 스캐닝하여 영상을 구현함으로써, 다른 디스플레이 장치에 비하여, 대화면을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다.

이러한 스캐닝 프로젝터를 포함하는 선반 디스플레이 모듈 및 진열대가 제안되고 있다.

한편, 선반 디스플레이 모듈 및 진열대는, 기본적으로 상품의 진열 및 정보 제공을 목적으로 하는 것으로, 고객의 이용 행태, 매장의 인테리어, 배치 구역의 구조 등에 따라 다양한 디자인으로 구현될 수 있다.

도 1은 다양한 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상들을 예시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 선반 디스플레이 모듈은 선반 케이스(20) 내에 프로젝터(10)를 배치하고, 스크린(30a, 30b, 30c)의 후면에서 영상을 투사할 수 있다.

도 1의 (a)를 참조하면, 스크린(30a)은 선반 케이스(20) 외부로 볼록한 곡면형상을 가지질 수 있다.

또는, 도 1의 (b)와 같이, 스크린(30b)은 평평한 형상을 가질 수 있다.

또는, 도 1의 (c)와 같이, 스크린(30c)은 선반 케이스(20) 내부로 오목한 곡면 형상을 가지질 수 있다.

한편, 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상들이 다양화됨에 따라서, 화면에 발생하는 왜곡도 다양한 특성을 가질 수 있다.

도 2와 도 3은 도 1의 다양한 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상에 따른 왜곡 발생에 대한 설명에 참조되는 도면이다. 도 3의 (a), (b), (c)는 각각 도 1의 (a), (b), (c) 스크린 형태에 따른 화면 왜곡의 형태를 도시한 것이다.

도면들을 참조하면, 프로젝터(10)는 스크린(30a, 30b, 30c)의 후면에서 영상을 투사하고, 스크린(30a, 30b, 30c) 상에 화면이 구현될 수 있다.

통상적으로 프로젝터(10)는 평평(Flat)한 화면을 기준으로 영상을 처리하고, 광학적으로 구현할 수 있다.

이때, 평평(Flat)한 화면은 평면 스크린 형태(30b)에서는 왜곡이 발생하지 않으나, 곡면 스크린 형태(30a, 30c)에서는 평면 스크린 형태(30b)를 기준으로 위치(P1, P2)별 투사거리가 달라져서 화면에 왜곡이 발생할 수 있다.

또한, 상기 위치(P1, P2)에 따라 스크린에 표시되는 영상의 높이(Y1, Y2)가 위치별로 달라질 수 있다.

화면 왜곡의 정도는 프로젝터(10)를 기준으로 동일 직선 상에 스크린(30a, 30b, 30c)의 최단 위치(P1)과 최장 위치(P2)의 차이(X)에 비례할 수 있다. 즉, 평면 스크린 형태(30b)를 기준으로 스크린 내 위치 차이(X)가 커질수록 화면 왜곡이 커질 수 있다.

한편, 왜곡 화면의 보정은 회로적으로도 보정이 가능하나. 한계가 있고, 비용 증가의 한 원인이 될 수 있다.

따라서, 다양한 스크린 구조에 대응하여 화면 왜곡을 광학적으로 보정할 수 있는 방안에 대한 요구가 커지고 있다.

특히, 곡면 스크린에서도 고품질의 영상을 구현할 수 있는 방안에 대한 연구가 증가하고 있다.

본 발명의 목적은, 왜곡없는 고품질의 영상을 구현할 수 있는 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 다양한 스크린 구조에 대응하여 화면 왜곡을 광학적으로 보정할 수 있는 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 소음을 저감하면서도 와이드 화면을 구현할 수 있는 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은, 선반 디스플레이 모듈의 디자인 변경 시 광학 부품의 교체 설계 제작 없이 대응 가능한 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈을 제공함에 있다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 프로젝터는, 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너, 및, 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계를 포함하고, 왜곡보정 광학계는, 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 또는 다른 목적 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 선반 디스플레이 모듈은, 수납 공간을 구비하는 선반 케이스, 수납 공간의 전면에 배치되는 스크린, 및, 수납 공간의 내부에 배치되고, 소정 영상을 스크린으로 투사하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터를 포함하고, 스캐닝 프로젝터는 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너와 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계를 포함하며, 왜곡보정 광학계는 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 왜곡없는 고품질의 영상 구현이 가능하다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명의 목적은, 다양한 스크린 구조에 따른 다양한 화면 왜곡을 광학적으로 보정할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 소음을 저감하면서도 와이드 화면을 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 선반 디스플레이 모듈의 디자인 변경 시 광학 부품의 교체 설계 제작 없이 대응 가능하다.

한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.

도 1은 다양한 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상들을 예시한 도면이다.
도 2와 도 3은 도 1의 다양한 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상에 따른 왜곡 발생에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 디스플레이 모듈에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 5는 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.
도 6은 스캐닝 프로젝터의 구동 신호 파형의 일예를 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 블록도의 일예이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진열대에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9와 도 10은 스크린 형상에 따른 왜곡 보정 원리에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 상면도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 측면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 상면도이다.
도 14는 광학적인 왜곡들의 설명에 참조되는 도면이다.
도 15와 도 16은 종래 왜곡 보정의 일예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.
도 17 내지 도 19는 스캐닝 프로젝터의 스캐너 구동시 소음 발생에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정의 개념도이다.
도 21과 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘의 배치 각도에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 23 내지 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 왜곡보정 광학계에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 디스플레이 모듈의 상면도다.
도 29는 도 28의 선반 디스플레이 모듈에서의 왜곡 실험 결과를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.

도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.

한편, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 디스플레이 모듈에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 디스플레이 모듈(400)은, 수납 공간을 구비하는 선반 케이스(430), 상기 수납 공간의 전면에 배치되는 스크린(420) 및, 상기 수납 공간의 내부에 배치되고, 소정 영상을 상기 스크린(420)으로 투사하는 프로젝터(410)를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스크린(420)은 후면 투사 방식 스크린일 수 있다.

한편, 상기 스크린(420)은 상기 프로젝터(410)로부터 상기 프로젝터(410)의 영상 투사 방향, 즉 상기 수납 공간의 전면 방향으로 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.

또한, 상기 선반 케이스(430)의 상기 수납 공간의 전면 중 적어도 일부를 곡면으로 형성할 수 있다. 이에 따라, 상기 스크린(420)도 곡면으로 배치, 고정이 가능하다.

도 4는 선반 디스플레이 모듈(400)의 외관을 보여주기 위한 도면으로, 선반 케이스(430)의 상판 케이스(431)까지 도시하였다.

선반 케이스(430)의 상판 케이스(431)는 물품이 놓여지고, 물품을 지지하는 역할을 한다.

또한, 선반 케이스(430)의 하판 케이스(432)는 상판 케이스(431)와 함께 내부 수납 공간을 형성하고, 프로젝터(410)의 고정 및 상판 케이스(431), 측면판(433)을 지지할 수 있다.

하판 케이스(432)의 윗면은, 수납 공간의 내부 바닥면이 되고, 내부 바닥면에 프로젝터(410)를 배치할 수 있다.

한편. 선반 케이스(430)의 측면판(433)은 하판 케이스(432)와 일체형 혹은 분리형으로 구성 가능하며, 상판 케이스(431)/하판 케이스(432)와 함께 물품을 지지하는 역할을 할 수 있다.

선반 케이스(430)의 내부 수납 공간에는 프로젝터(410)가 배치된다.

스크린(420)은 프로젝터(410)의 전면, 즉, 영상 투사 방향으로 소정 거리 이격되어 배치되고, 후면에서 투사하는 프로젝터(410)에서 나온 영상을 표시할 수 있다.

현재 마트, 백화점등 소매 시장(retail market)에서 가격 등 제품의 정보를 표시해주는 방법으로 종이(paper price tag)를 가장 많이 사용하고 있다.

한편, 종이 태그의 문제점은 가격 정보를 수시로 변경하고자 할 때, 수작업으로 인한 교체 시간 및 비용이 증가하며, 잦은 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

종이 태그 대체 방안으로, 다양한 디스플레이 유닛을 이용하는 방안들이 제안되고 있다.

예를 들어, ESL(Electronic shelf label, 전자선반표시장치)를 이용하면, 중앙서버에서 가격 정보를 업데이트 가능하다.

하지만, e-ink로 구현되는 ESL은 검정(black)/회색(grey)/적색(red) 등 단색 표현만 가능하다는 단점과 정지화면만 디스플레이 가능하여 시인성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 액정 디스플레이 모듈(LCD)은, 진열대의 긴 화면을 구현하기 위해 막대한 시설투자 필요하고 평면 외의 곡면 등의 다양한 스크린에 적용이 불가하며 소비전력이 크다는 단점이 있다. 또한, 카트와의 충돌로 인한 파손 우려 및 교체비용이 크다는 단점이 있다.

본 발명은 기존 선반 가격 표시 방법들의 문제점을 개선하고자 프로젝터를 이용하여 상품 정보 등을 표시할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 프로젝터 및 선반 디스플레이 모듈은 멤스 스캐너(micro-electro-mechenical system(MEMS) scanner)를 이용하여 저전력으로 대화면이 구현이 가능하고, 가격 이외에도 진열되는 제품의 정보(e.g. 원산지), 이미지 및 영상을 표시할 수 있다.

상기 프로젝터(410)는 멤스 스캐너 및 레이저 광원, 광학계 등 광학 부품을 구비하는 광학 엔진을 포함할 수 있다.

한편, 멤스 스캐너는 수직 및 수평 구동하여, 시야 범위(Field Of View: FOV)를 형성할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 선반 디스플레이 모듈(400)은, 수납 공간을 구비하는 선반 케이스(430), 수납 공간의 전면에 배치되는 스크린(420), 및, 수납 공간의 내부에 배치되고, 소정 영상을 스크린(420)으로 투사하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터(410)를 포함하고, 스캐닝 프로젝터(410)는 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너와 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계를 포함하며, 왜곡보정 광학계는 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함할 수 있다.

즉, 상기 프로젝터(410)는 이하에서 상세히 기술하는 스캐닝 프로젝터일 수 있다.

도 5는 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.

도 5를 참조하면, 스캐닝 프로젝터(410)는, 복수의 광원을 구비하는 광원부(510)를 포함할 수 있다. 즉, 적색 광원부(510R), 녹색 광원부(510G), 청색 광원부(510B)를 구비할 수 있다. 한편, 광원부(510R, 510G, 510B)는, 레이저 다이오드를 구비할 수 있다.

한편, 각 광원부(510R, 510G, 510B)는, 광원 구동부(585)로부터의 전기 신호에 의해, 구동될 수 있다. 이러한 광원 구동부(585)의 전기 신호는 프로세서(570)의 제어에 의해, 생성될 수 있다.

광원부(510)에서 출력되는 광은 광학계를 거쳐 광 스캐너(540)로 전달될 수 있다.

각 광원부(510R, 510G, 510B)에서 출력되는 광들은, 집광부(522) 내의 각 집광 렌즈(collimator lens)를 통해, 시준될 수 있다(collimate).

광합성부(521)는, 각 광원부(510R, 510G, 510B)에서 출력되는 광을 합성하여 일 방향으로 출력한다.

이를 위해, 광합성부(521)는, 소정 개수의 미러, 다이크로익 미러 등 광학 부품 (521a, 521b, 521c)들을 구비할 수 있다.

예를 들어, 제1 광합성부(521a), 제2 광합성부(521b), 및 제3 광합성부(521c)는, 각각, 적색 광원부(510R)에서 출력되는 적색광, 녹색 광원부(510G)에서 출력되는 녹색광, 청색 광원부(510B)에서 출력되는 청색광을, 스캐너(540) 방향으로 출력하도록 할 수 있다.

광반사부(526)는, 광합성부(521)를 통과한 적색광, 녹색광, 청색을 스캐너(540) 방향으로 반사시킨다. 광반사부(226)는, 다양한 파장의 광을 반사시키며, 이를 위해, Total Mirror(TM)로 구현될 수 있다.

한편, 스캐너(540)는, 광원부(510)으로부터의 가시광(RGB)을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 스캔 영역의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.

특히, 스캐너(540)에서 출력되는 가시광(RGB)은, 스크린(502)의 투사 영역에 출력될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 상기 스캐너(540)의 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계(550)를 더 포함할 수 있다.

왜곡보정 광학계(550)는 상기 스캐너(540)에서 출력되는 광이 곡면을 가지는 스크린에 투사될 때 발생할 수 있는 왜곡을 보정할 수 있다.

왜곡보정 광학계(550)에 대해서는 도 9 내지 도 27을 참조하여 상세히 후출한다.

한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 투사 영상이 표시되는 스크린(502)이 자유 곡면(free-form)을 가져도, 해당 스크린의 곡면에 대응하여, 투사 영상을 표시하는 것이 가능하다.

한편, 도 5를 참조하면, 프로세서(570)는, 스캐닝 프로젝터(410)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스캐닝 프로젝터(410) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.

프로세서(570)는, 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부 스캔 영역에 출력되도록 제어할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(570)는, R, G, B 등의 가시광을 출력하는 광원부(510)를 제어하는 광원 구동부(585)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 광원 구동부(585)에, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R, G, B 신호를 출력할 수 있다.

프로세서(570)는, 스캐너(540)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부에 출력하도록 제어할 수 있다.

광원부(510)는, 청색 단일광을 출력하는 청색 광원부, 녹색 단일광을 출력하는 녹색 광원부, 및 적색 단일광을 출력하는 적색 광원부를 포함할 수 있다. 또한, 광원부(510)는, 적외선 방식의 출력광을 출력하는 출력광 광원부(510IR)를 구비할 수 있다. 이때, 각 광원부는, 레이저 다이오드로 구현될 수 있다.

광원 구동부(585)는, 프로세서(570)로부터 수신되는 R, G, B 신호에 대응하여, 광원 구동부(585) 내의 적색 광원부, 녹색 광원부, 청색 광원부에서, 각각 적색광, 녹색광, 청색광이 출력되도록 제어할 수 있다.

도 6은 스캐닝 프로젝터의 구동 신호 파형의 일예를 도시한 것이다.

도 6은 참조하면, 스캐너는 구동 신호 파형에 따라, 수평, 수직으로 스윕(sweep)하며, 초기 픽셀 위치에서 시작하여 최종 픽셀 위치까지 이미지 스캐닝을 수행하고, 스캐닝 과정을 반복한다.

도 6은 참조하면, 스캐너는, 수직으로는 램프(ramp) 구동, 예를 들어, 톱니 파형(sawtooth)으로 구동되고, 수평으로는 사인파로(Sinusoidal) 구동될 수 있다.

도 6의 (a)는 수직 주기 TV를 가지는 수직 톱니 파형(sawtooth)을 예시하고, 도 6의 (b)는 수평 주기 TH를 가지는 수평 사인 파형을 예시한다. 도 6의 (c)는 이미지를 스캐닝하는 액티브 비디오(Active Video) 구간과 영상이 표시되지 않는 블랭킹(Blanking) 구간을 예시한다.

예를 들어, 스캐너는, 수직 주기 TV를 가지는 수직 톱니 파형(sawtooth)을 따라, 이미지를 스캐닝하는 동안, 수직 방향으로 선형적으로 스윕(sweep)할 수 있다.

스캐너는, 수직 스윕(Vertical Sweep) 기간 동안에, 수직 방향, 예를 들어, 상부에서 하부로 스윕하고, 플라이 백(Fly-Back) 기간 동안에, 다시 픽셀 최초 위치로 돌아온 후, 다시 새로운 이미지의 스캐닝을 시작할 수 있다.

또한, 스캐너는, 수평 주기 TH를 가지는 사인 파형에 따라, 이미지를 스캐닝하는 동안, 스윕 주파수(1/TH)로 수평 방향으로 사인파 형태로 스윕할 수 있다.

한편, 수직 스윕(Vertical Sweep) 기간은, 이미지를 스캐닝하는 액티브 비디오(Active Video) 구간으로 광원이 온(on)되어 영상을 구현할 수 있다.

한편, 플라이 백(Fly Back) 기간은 영상이 표시되지 않는 블랭킹(Blanking) 구간으로 광원이 오프(off)될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 블록도의 일예이다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 색상 광원을 포함하는 광원부(710), 상기 광원부(710)에서 출력되는 광을 합성하는 광학계(720), 상기 합성된 광을 출력하여 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝(Scanning)하는 스캐너(740), 및, 상기 스캐너(740)를 구동하는 스캐너 구동 신호를 생성하는 프로세서(670)를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 상기 스캐너(740)의 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계(750)를 더 포함할 수 있다.

왜곡보정 광학계(750)는 상기 스캐너(740)에서 출력되는 광이 곡면을 가지는 스크린에 투사될 때 발생할 수 있는 왜곡을 보정할 수 있다.

왜곡보정 광학계(750)에 대해서는 도 9 내지 도 27을 참조하여 상세히 후출한다.

상기 프로세서(670)는, 상기 광 감지부에서 감지되는 적외선 광의 패턴 변화에 기초하여, 상기 스캐너 구동 신호를 변경할 수 있다.

도 7을 참조하면, 스캐닝 프로젝터는, 광학 엔진(700)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 광학 엔진(700)은 광원부(710), 광학계(720), 스캐너(740), 왜곡보정 광학계(750)를 포함할 수 있다.

프로세서(670)는, 스캐닝 프로젝터의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스캐닝 프로젝터 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.

프로세서(670)는, 영상 비디오 데이터 및 비디오 데이터의 수직 동기 신호 등을 수신하여, 영상을 표시하기 위한 스캐닝 프로젝터의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다.

상기 프로세서(670)는, 메모리(620)에 저장되는 비디오 영상, 또는 인터페이스(635)를 통해 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부 영역에 출력되도록 제어할 수 있다.

이를 위해, 프로세서(670)는, R, G, B 등의 가시광을 출력하는 광원부(710)를 제어하는 광원 구동부(685)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 프로세서(670)는, 광원 구동부(685)에, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R, G, B 신호를 출력할 수 있다.

프로세서(670)는, 스캐너(740)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부에 출력하도록 제어할 수 있다.

한편, 실시예에 따라서는, 스캐닝 프로젝터는 스캐너(740)를 구동하는 스캐너 구동부(645)를 더 포함할 수 있고, 프로세서(670)는, 스캐너(740)를 제어하는 스캐너 구동부(645)를 제어할 수 있다.

전원 공급부(690)는 프로세서(670)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.

인터페이스(635)는 스캐닝 프로젝터에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부기기와의 인터페이스 역할을 수행한다. 상기 인터페이스(635)는 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 스캐닝 프로젝터 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 스캐닝 프로젝터 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 진열대에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진열대(800)는, 각각 프로젝터를 포함하는 복수의 선반 디스플레이 모듈(841, 842), 상기 선반 디스플레이 모듈(841, 842)과 결합되는 하나 이상의 암(Arm, 820)과 상기 암(820)에 수직으로 배치되는 메인(main) 프레임(810)을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 암(820)은 상기 선반 디스플레이 모듈(841, 842)의 측면 구조물에 결합하는 홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 암(820)은, 상기 메인 프레임(810)의 측면에 상하로 소정 간격을 두고 순차적으로 배치될 수 있다.

한편, 상기 메인 프레임(810)과 상기 암(820)은 일체형으로 제작되거나, 별도로 제작된 후 조립될 수 있다.

실시예에 따라서, 진열대(800)는 진열대(800)의 강성 보강 및 안정적인 배치를 위하여 진열대 하단의 지지부(830)를 더 포함할 수 있다. 상기 지지부(830)는 상기 메인 프레임(810)의 하단을 지지할 수 있다.

한편, 메인 프레임(810)은 지지부(830)로부터 수직 방향으로 형성되거나, 별도로 제작되어 결합될 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진열대(800)는, 메인 프레임(810)의 일측면에 배치되는 복수의 선반 디스플레이 모듈(841, 842)을 포함할 수 있다.

상기 복수의 선반 디스플레이 모듈(841, 842)은, 각각, 수납 공간을 구비하는 선반 케이스, 상기 수납 공간의 전면에 배치되는 스크린, 및, 상기 수납 공간의 내부에 배치되고, 소정 영상을 상기 스크린으로 투사하는 스캐닝 프로젝터를 포함할 수 있다. 이때, 각 스캐닝 프로젝터는 왜곡보정 광학계를 포함할 수 있다.

도 9와 도 10은 스크린 형상에 따른 왜곡 보정 원리에 대한 설명에 참조되는 도면이다.

도 9를 참조하면, 곡면 스크린에 입사되는 화면을, 볼록 스크린(a)의 경우 오목에서 발생하는 왜곡 화면을 사용하여 보정할 수 있다. 또한, 오목 스크린(b)의 경우 볼록에서 발생하는 화면을 사용하여 보정이 가능하다.

이러한 곡면 스크린에서의 화면 왜곡 보정 원리는 회로적 보정과 광학계 보정 모두에 적용될 수 있다.

후면 투사 방식 선반 디스플레이 모듈은 고객사 마다 외관 스크린 디자인에 관련된 요구사항이 다르다. 이에 따라, 스크린 형태에 대응하여 왜곡 화면의 형태가 변경되므로, 이를 보정할 수 있는 수단이 필요하다.

원리적으로는 왜곡 보정은 평면 형태로 타겟(Target)을 설정하고 스크린 곡면 형태에 따른 추가 왜곡 보정은 회로적으로 보정이 가능하다. 하지만, 회로적 보정도 그 보정 정도에 한계가 있고, 회로 부품 단가를 높일 수 있어 광학적으로도 부품 변경 없이 왜곡 보정을 수정할 수 있는 수단이 필요하다.

따라서, 본 발명은 화면의 왜곡을 광학적으로 보정하는 왜곡보정 광학계를 제안한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계(1020)는 스캐닝 프로젝터(1010)의 전면에 배치될 수 있다.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계(1020)는 스캐닝 프로젝터(1010)의 내부에 구비될 수 있다. 이 경우에, 왜곡보정 광학계(1020)는 스캐닝 프로젝터(1010)의 최종 출력단에 배치될 수 있다. 즉, 왜곡보정 광학계(1020)는 광을 투사하는 스캐너의 전면에 배치될 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 상면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 측면도이다.

도 11과 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너(1140), 및, 상기 스캐너(1140) 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계(1150)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 왜곡보정 광학계(1150)는, 상기 스캐너(1140)의 전면에 배치되는 프리즘(1151)과 상기 프리즘(1151)의 전면에 배치되는 발산 렌즈부(1152, 1153)를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계는 왜곡 보정 기능, 뿐만 아니라, 화면의 해상도를 화면 전체적으로 균일하게 유지하는 화질 보정 기능을 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계(1150)는, 왜곡 보정 기능과 화질 보정 기능을 분리하여 광학 부품을 설계, 구성할 수 있다. 즉, 왜곡보정 광학계(1150)는 왜곡 보정 기능을 담당하는 프리즘(1151)과 화질 보정 기능을 담당하는 발산 렌즈부(1152, 1153)를 포함할 수 있다.

이에 따라, 왜곡 보정을 담당하는 광학 부품- 프리즘(1151)의 물리적인 위치를 변경하여 왜곡량(보정량)을 조정할 수 있고, 스크린 형태에 따라서 변경되는 왜곡량을 상기 조정 기능으로 대응 가능하다.

따라서, 후면 투사 방식 선반 디스플레이에서 스크린 디자인 변경에 따라서 변경되는 화면 왜곡을 부품 변경 없이 보정할 수 있고, 회로적 왜곡 보정에 대한 부담을 광학적 왜곡 보정으로 줄일 수 있어 전체 단가를 줄일 수 있다.

한편, 상기 발산 렌즈부(1152, 1153)는, 상기 프리즘(1151)과 상이한 굴절률을 가질 수 있다.

상기 발산 렌즈부(1152, 1153)는 상기 프리즘(1151)을 통과한 광의 입사각도를 확대할 수 있다.

한편, 상기 발산 렌즈부(1152, 1153)는, 적어도 일면이 오목 렌즈로 형성되는 발산렌즈(1152)와 적어도 일면이 비구면(Aspherical)렌즈로 형성되는 색수차보정렌즈(1153)를 포함할 수 있다.

상기 발산렌즈(1152)는 적어도 일면이 오목 렌즈로 형성될 수 있고, 상기 발산렌즈(1152)는, 평면오목렌즈(plano-concave), 양면오목렌즈(bi-concave), 오목 메니스커스(diverging meniscus) 등일 수 있다.

예를 들어, 상기 발산렌즈(1152)는 플라스틱 오목 싱글렛 렌즈(Plastic Concave Singlet Lens)일 수 있다. 플라스틱 렌즈는 사출 방식 생산이 용이하므로 대량 생산에 적합할 수 있다.

더욱 바람직하게는 상기 발산렌즈(1152)도 비구면렌즈로 형성될 수 있다.

한편, 상기 발산 렌즈부(1152, 1153)는, 상기 프리즘(1151)을 통과한 광을 확대할 수 있다. 특히, 상기 발산렌즈(1152)는 화면크기를 제어하는 광학부품으로서 상기 프리즘(1151)의 전면에 배치되어 상기 프리즘(1151)을 통과한 광을 확대할 수 있다.

또한, 색수차보정렌즈(1153)는 색수차보정 및 해상도를 제어하며, 적어도 일면이 비구면렌즈로 형성될 수 있다.

한편, 상기 색수차보정렌즈(1153)도 플라스틱 오목 싱글렛 렌즈(Plastic Concave Singlet Lens)일 수 있다.

상기 프리즘(1151)은 소정 각도로 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 프리즘(1151)의 틸트 각도는 광이 투사되는 스크린의 곡률 또는 틸트 각도에 대응할 수 있다. 프리즘(1151)의 틸트 각도에 대해서는 도 21과 도 22를 참조하여 후술한다.

한편, 상기 프리즘(1151)은 웨지 프리즘(wedge prism)일 수 있다.

한편, 도 12에서는 상기 왜곡보정 광학계(1150)의 광학 부품들(1151, 1152, 1153)이 스캐너(1140)의 중심축 대비 상측에 배치되는 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

도 12는 광이 스캐너(1140)의 중심축 하측에서 투사되는 상향 투사 방식에 왜곡보정 광학계(1150)를 적용한 것으로, 광 투사 방식에 따라 왜곡보정 광학계(1150)의 광학 부품들(1151, 1152, 1153)의 배치 위치는 조정될 수 있다.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정 광학계의 상면도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너(1340), 및, 상기 스캐너(1340) 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계(1350)를 포함할 수 있다.

상기 왜곡보정 광학계(1350)는, 상기 스캐너(11340)의 전면에 배치되는 프리즘(1351)과 상기 프리즘(1351)의 전면에 배치되는 발산 렌즈부(1354)를 포함할 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 발산 렌즈부(1354)는 하나의 비구면렌즈로 구성될 수 있다. 상기 발산 렌즈부(1354)를 하나의 렌즈로 구성함으로써 제조비를 더욱 절감할 수 있다.

즉, 도 13의 실시예는 발산 렌즈부(1354)는 하나의 비구면렌즈로 구성되는 점에서 도 11, 도 12의 실시예와 차이가 있다.

이 경우에, 상기 비구면렌즈(1354)의 전면(1354a)과 후면(1354a)이 모두 비구면으로 형성될 수 있고, 상기 비구면렌즈(1354)의 전면(1354a)이 후면(1354a)보다 높은 차수의 비구면계수를 가지도록 형성될 수 있다.

이에 따라, 상기 비구면렌즈(1354)의 전면(1354a)과 후면(1354b)은 도 11과 도 12의 실시예의 색수차보정렌즈(1153)의 기능과 발산렌즈(1152)의 기능을 함께 수행할 수 있다.

도 14는 광학적인 왜곡들의 설명에 참조되는 도면으로, 도 14는 편의상 일반적으로 광학적인 왜곡이 발생하는 카메라 렌즈의 경우를 이용하여 왜곡 현상 및 보정 원리에 대하여 설명하는데 참조되는 도면이다.

도 14의 (a)와 같은, 왜곡이 없는 상태(No Distortion)를 기준으로, 도 14의 (b)는 배럴 왜곡(Barrel Distortion), 도 14의 (c)는 핀쿠션 왜곡(Pincushion Distortion)을 예시한다.

도 14의 (b)와 같은 배럴 왜곡(Barrel Distortion)은 카메라 렌즈의 초점거리가 짧은 광각/어안 렌즈에서 많이 발생하는 현상으로, 왜곡이 없는 이미지(도 14의 (a))보다 축소되는 방향으로 왜곡이 발생한다.

따라서, 왜곡 보정은 광학계를 '확대'되는 방향으로 설계하는 것이 일반적이고 용이한 설계 방향이다.

도 14의 (c)와 같은 핀쿠션 왜곡(Pincushion Distortion)은 카메라 렌즈의 초점거리가 긴 망원 렌즈에서 많이 발생하는 현상으로, 왜곡이 없는 이미지(도 14의 (a))보다 확대되는 방향으로 왜곡이 발생한다.

따라서, 왜곡 보정은 광학계를 “축소”되는 방향으로 설계하는 것이 일반적이고 용이한 설계 방향이다.

도 15와 도 16은 종래 왜곡 보정의 일예를 설명하기 위해 참조되는 도면이다.

도 15를 참조하면, 종래에는 타겟 화면 길이(T)를 가지는 화면(1502)보다 큰 길이(L)를 가지는 화면(1501)을 형성한 후에 화면을 축소하는 방식으로 왜곡 보정을 수행하였다.

도 16은 스캐너(1540)의 전면에 배치되는 글래스 렌즈 2매의 접합 구조를 가지는 종래 왜곡 보정 렌즈(1560)의 일예를 도시한 것이다.

종래 왜곡 보정 렌즈(1560)는 큰 화면(1501)을 축소하여 작은 화면(1502)을 구현한다. 따라서, 종래 왜곡 보정 렌즈(1560)는 핀쿠션 왜곡 화면을 축소하는 방향으로 설계하고, 화면을 축소하는 방향의 설계는 큰 화면을 구현하고자 하는 작은 영역에 매핑(mapping)시키는 것이므로 상대적으로 설계 난이도가 낮다.

도 15를 참조하면, 멤스 스캐너를 수직 및 수평 구동하여, 시야 범위(a)를 형성할 수 있다. 만약, 멤스 스캐너의 구동각이 ±33도인 경우를 예로 들면, 상기 시야 범위(a)는 4*33도에 해당할 수 있다.

이를 위해, 길이(L)를 가지는 화면(1501)에 대응하는 시야 범위(a)를 형성하도록 멤스 스캐너를 광각 구동하였다.

하지만, 와이드 화면 및 큰 화면을 구현하기 위한 멤스 스캐너의 구동각을 크게 설계하는 경우에는 멤스 스캐너의 수율이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 멤스 스캐너의 구동각이 큰 경우에, 장기 구동시 회전 부위가 손상되는 등 신뢰성 저하를 가져올 수 있었다.

또한, 멤스 스캐너의 구동각이 큰 경우에는 소음이 증가할 수 있다.

도 17 내지 도 19는 스캐닝 프로젝터의 스캐너 구동시 소음 발생에 관한 설명에 참조되는 도면이다.

멤스 스캐너(MEMS scanner)를 이용한 스캐닝 프로젝터에 있어서, 16:9, 24:1 등 와이드(wide) 화면, 고해상도 화면을 구현할 필요성이 점점 더 증가하고 있다.

한편, 와이드(wide) 화면, 고해상도 화면을 구현하기 위해 멤스 스캐너의 수평 구동각이 증가하며, 미러 진폭량이 커지게 된다.

멤스 스캐너의 구동각(mechanical angle) 증가에 따라 멤스 스캐너의 미러의 진폭량이 증가하며, 이에 따라 음압이 증가하여 소음 레벨(level)이 증가한다.

이 경우에, 해상도 변경에 따른 가청 주파수 영역대(10~20kHz)에 스캐너 수평 공진주파수가 있을 경우, 고주파의 쇠소리 같은 불쾌한 소음이 발생할 수 있다.

도 17을 참조하면, 멤스 스캐너의 미러(mirror, 1711)는 통상적인 화면보다 더 폭이 큰 와이드 화면을 스크린(1702) 상에 구현하기 위해 더 큰 각도로 회전하게 된다.

이 경우에 구동시 미러(1711)와 자기장 형성을 위한 자성체(1720) 사이에 거리가 감소한다. 또한, 미러(1711)와 자성체(1720) 사이의 압력이 증가한다.

뿐만 아니라, 미러(1711)와 자성체(1720) 사이에 충분한 거리가 확보되지 않는 경우에는, 구동시 미러(1711)가 자성체(1720)에 부딪혀 간섭받는 상황이 발생할 수도 있다.

한편, 화면 해상도 변화에 따라, 이를 구현하기 위한 멤스 스캐너의 수평 공진주파수가 결정된다.

예를 들어, 수평 공진 주파수는 다음과 같은 수식에 따라 구해질 수 있다.

F_horizontal = N/2 * (active+blank)*F_vertical

F_horizontal = 수평 주파수 (Hz)

N = 수직 해상도

active = 비디오 액티브(video active) 구간

Blank = 비디오 오프(video off) 구간

F_vertical= 수직 주파수 (Hz)

예를 들어, active = 1, blank = 0.1로 가정하고, 수직 주파수(F_vertical)는 60Hz인 경우로 가정한다면, 해상도가 1280x720p인 경우에는 수평 주파수는 다음과 같이 25,920 Hz가 된다.

F_horizontal = 720/2 * (1+0.1) * 60 = 25,920 Hz

도 18은 다양한 해상도에 대응하는 주파수별 소음 레벨(level) 측정 결과를 도시한 것이다.

도 18을 참조하면, 25,920 Hz는 사람이 인지 불가능한 영역으로 사용자는 소음을 인식하지 못한다.

한편, 스캐닝 프로젝터는 소형화와 고품질의 영상 구현이 동시에 가능하므로 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 이에 따라, 다양한 해상도, 화면 비율이 요구될 수 있다. 예를 들어, 해상도가 3840x160인 와이드(wide) 화면인 경우에, 수평 주파수는 다음과 같이 5,280 Hz가 된다.

F_horizontal = 160/2 * (1+0.1) * 60 = 5,280 Hz

도 18을 참조하면, 5,280 Hz는 사람이 인지할 수 있는 가청 주파수 영역으로 사용자는 소음을 인식하게 된다.

도 19는 수평 구동각에 따른 소음 레벨(level) 측정 결과를 도시한 것이다.

멤스 스캐너의 구동각(mechanical angle) 증가에 따라 멤스 스캐너의 미러의 진폭량이 증가하며, 이에 따라 음압이 증가하여 소음 레벨(level)이 증가한다.

도 19를 참조하면, 구동각이 증가함에 따라, 소음 레벨이 증가함을 확인할 수 있다.

또한, 해상도 변경에 따른 가청 주파수 영역대에 스캐너 수평 공진주파수가 있을 경우, 고주파의 쇠소리 같은 불쾌한 소음이 발생할 수 있다.

따라서, 멤스 스캐너의 수율, 신뢰성 및 소음 저감 측면에서 멤스 스캐너의 구동각이 작은 것이 유리하다.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 왜곡보정의 개념도이다.

도 20을 참조하면, 본 발명은 타겟 화면 길이(T)를 가지는 화면(2002)보다 작은 길이(L)를 가지는 화면(2001)을 형성한 후에 화면을 확대하는 방식으로 왜곡 보정을 수행한다.

따라서 도 15를 참조하여 설명한 종래의 광각 시야 범위(a)보다 작은 시야 범위(b)에 대응하도록 멤스 스캐너의 구동각을 감소시킬 수 있다.

이에 따라, 멤스 스캐너의 수율과 장기 구동시 신뢰성을 높일 수 있고, 구동시 소음을 저감할 수 있다.

도 21과 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘의 배치 각도에 대한 설명에 참조되는 도면이다.

도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘(2151)은 스캐너(2140)를 기준으로, 소정 각도(d4)로 틸트(tilt)되어 배치될 수 있다. 이 경우에, 상기 프리즘(2151)의 틸트 각도(d4)는 광이 투사되는 스크린의 곡률 또는 틸트 각도(d6)에 대응할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린은 곡면으로 형성되거나, 중앙의 평면 영역과 상기 평면 영역 좌우 측면에 배치되는 곡면 영역을 포함할 수 있다.

한편, 도 21에서 도시된 각도들의 정의는 아래와 같다.

d1: 프리즘 제1각(Prism angle 1)

d2: 프리즘 제2각(Prism angle 2)

d3: 프리즘 제3각(Prism angle 3)

d4: 프리즘 틸트 각도(Prism tilt angle)

d5: 스캐너 입사각(Angle of incidence on Scanner)

d6: 스크린 틸트 각도(Screen tilt angle)

본 발명에 따르면, 왜곡 보정을 담당하는 광학 부품-프리즘(2151)의 설계 인자를 조정하여 왜곡 보정 성능 조정이 가능하다.

다른 인자가 동일하다면, 본 발명은 프리즘 틸트 각도(d4)를 변경하여 왜곡 보정 성능을 조정하여 구현할 수 있다.

도 22는 다른 인자는 동일한 상태에서 프리즘 틸트 각도(d4)의 변화에 따른 왝곡 보정 설계 시뮬레이션 결과를 도시한 것이다.

도 22의 (a), (b), (c) 순서로 프리즘 틸트 각도(d4)는 작아진다.

도 22의 (b)는 평평한 평면(flat) 화면에 대응한다.

스크린이 내부로 오목한 곡면을 가진다면 도 22의 (a)와 같이 프리즘 틸트 각도(d4)를 크게 조정하여, 의도적으로 배럴 타입으로 왜곡시켜 최종적으로는 왜곡 보정된 영상을 구현할 수 있다.

스크린이 외부로 볼록한 곡면을 가진다면 도 22의 (c)와 같이 프리즘 틸트 각도(d4)를 작게 조정하여, 의도적으로 핀쿠션 타입으로 왜곡시켜 최종적으로는 왜곡 보정된 영상을 구현할 수 있다.

즉, 프리즘 틸트 각도(d4)를 작게 조정하면, 상기 프리즘(2150)은 스크린에서 발생하는 배럴 왜곡(Barrel Distortion)을, 크게 조정하면 핀쿠션 왜곡(Pincushion Distortion)을 보정할 수 있다.

또한, 프리즘(2151)의 설계 인자를 조정하여 광학 부품의 교체 및 재설계 없이 다양한 선반 디스플레이 모듈 및 스크린의 형상 변경에 대응할 수 있다.

도 23 내지 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 왜곡보정 광학계에 대한 설명에 참조되는 도면이다.

도 23은 왜곡보정 광학계가 미적용된 예를 도시한 것이다.

먼저, 도 23을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐너(2340)는, 왜곡보정 광학계가 없다면, 최종적으로 화면(2301)이 스크린에 구현할 타겟 크기보다 작은 크기(S)를 가지도록, 상대적으로 작게 구동될 수 있다(b).

도 23을 참조하면, 왜곡 화면(2301)의 전체 영역에서 색수차가 발생할 수 있다.

또한, 왜곡 화면(2301)의 좌/우측으로 갈수록 화면 중심보다 R/G/B 빔의 위치 차이가 커지므로 색수차 발생량이 커진다.

또한, 왜곡 화면(2301)의 좌/우측으로 갈수록 화면 중심보다 빔이 정확히 맺히지 못하므로 해상도가 저하될 수 있다.

도 24는 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)을 배치한 경우를 예시한다.

도 24를 참조하면, 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)을 배치한 경우에, 화면의 크기, R/G/B 빔의 위치(색수차 발생량)과 빔 형태와 크기(해상도)에 큰 변화없이 화면 왜곡만 보정된 화면(2302)이 구현될 수 있다.

도 25는 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)과 발산렌즈(2352)를 배치한 경우를 예시한다.

도 25를 참조하면, 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)과 발산렌즈(2352)를 배치한 경우에, 화면 왜곡이 보정되면서 타겟 길이(T)에 대응하도록 확대된 화면(2303)을 구현할 수 있다.

하지만, 도 25를 참조하면, R/G/B 빔의 위치(색수차 발생량)과 빔 형태와 크기(해상도)에는 열화가 발생할 수 있다.

도 26은 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)과 발산렌즈부(2352, 2353)를 배치한 경우를 예시한다. 즉, 도 26에서 예시되는 실시예는 발산렌즈부(2352, 2353)가 발산렌즈(2352)와 색수차보정렌즈(2353)를 포함하는 실시예로서, 도 11, 도 12를 참조하여 설명한 실시예와 동일하다.

도 26을 참조하면, 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351), 발산렌즈(2352)와 색수차보정렌즈(2353)이 배치됨에 따라, 화면 왜곡이 보정되면서 타겟 길이(T)에 대응하도록 확대된 화면(2304)을 구현할 수 있다.

또한, 상기 확대 화면(2304)은 좌/우측에서도 화면 중심과 R/G/B 빔의 위치 차이가 거의 없으므로, 색수차 발생량이 저감된다.

또한, 상기 확대 화면(2304)은 좌/우측에서도 화면 중심과 유사하게 빔이 정확히 맺히므로 해상도가 저하되지 않을 수 있다.

도 27은 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)과 발산렌즈부(2354)를 배치한 경우를 예시한다. 즉, 도 27에서 예시되는 실시예는 발산렌즈부(2354)가 1매의 비구면렌즈로 구성되는 실시예로서, 도 13을 참조하여 설명한 실시예와 동일하다.

도 27을 참조하면, 스캐너(2340)의 전면에 프리즘(2351)과 발산렌즈부(2354)배치됨에 따라, 화면 왜곡이 보정되면서 타겟 길이(T)에 대응하도록 확대된 화면(2305)을 구현할 수 있다.

또한, 상기 확대 화면(2305)은 좌/우측에서도 화면 중심과 R/G/B 빔의 위치 차이가 거의 없으므로, 색수차 발생량이 저감된다.

또한, 상기 확대 화면(2305)은 좌/우측에서도 화면 중심과 유사하게 빔이 정확히 맺히므로 해상도가 저하되지 않을 수 있다.

도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 선반 디스플레이 모듈의 상면도다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린은 곡면으로 형성될 수 있다.

또는, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린은 중앙의 평면 영역과 상기 평면 영역 좌우 측면에 배치되는 곡면 영역을 포함할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린은 평면과 곡면을 모두 포함할 수 있다.

도 28은 평면과 곡면이 함께 적용된 스크린 디자인에 따른 선반 디스플레이 모듈의 상면도이다. 도 28에서는, 선반 케이스(2830) 내에 구비되는 스캐닝 프로젝터를 스캐너의 투사 위치(2840)로 대체하여 생략하였다.

도 29는 도 28의 선반 디스플레이 모듈에서의 왜곡 실험 결과를 나타내는 도면이다.

도 28을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스크린(2802)은 중앙의 평면 영역(F)과 상기 평면 영역(F) 좌우 측면에 배치되는 곡면 영역(R)을 포함할 수 있다.

상기 평면 영역(F)과 곡면 영역(R)의 길이의 합은 상술한 타겟 길이(T)에 대응할 수 있다.

한편, 도 28를 참조하면, 멤스 스캐너를 구동각이 ±c도로 구동할 수 있다. 또한, 상술한 타겟 길이(T)에 대응하는 시야 범위(b)는 4*c도일 수 있다.

도 29는 도 28과 같이 평면과 곡면이 포함된 스크린 형태에 본 발명의 실시예에 따른 왜곡보정 광학계를 적용하여 스크린 왜곡 화면을 시뮬레이션 실험한 결과를 나타낸 것이다.

도 29를 참조하면, 화면의 좌/우 외곽 경계면(600)에서 약간의 왜곡이 있으나, 이는 스크린 끝부분으로 전체 화면에서 왜곡이 제거되었음을 확인할 수 있다.

본 발명에 따른 스캐닝 프로젝터 및 이를 포함하는 선반 디스플레이 모듈은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 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 이해되어서는 안될 것이다.

스캐너: 1140
왜곡보정 광학계: 1150
프리즘: 1151
발산렌즈: 1152
색수차보정렌즈: 1153

Claims (10)

1. 광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너; 및,
   상기 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계;를 포함하고,
   상기 왜곡보정 광학계는,
   상기 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과
   상기 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 발산 렌즈부는 적어도 일면이 오목 렌즈로 형성되는 발산렌즈와 적어도 일면이 비구면렌즈로 형성되는 색수차보정렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
3. 제1항에 있어서,
   상기 발산 렌즈부는 하나의 비구면렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 비구면렌즈의 전면이 후면보다 높은 차수의 비구면계수를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프리즘은 소정 각도로 틸트(tilt)되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프리즘의 틸트 각도는 광이 투사되는 스크린의 곡률 또는 틸트 각도에 대응하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 스크린은 중앙의 평면 영역과 상기 평면 영역 좌우 측면에 배치되는 곡면 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
8. 제1항에 있어서,
   상기 프리즘과 상기 발산 렌즈부의 굴절률을 상이한 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
9. 제1항에 있어서,
   상기 발산 렌즈부는 상기 프리즘을 통과한 광의 입사각도를 확대하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
10. 수납 공간을 구비하는 선반 케이스;
    상기 수납 공간의 전면에 배치되는 스크린; 및
    상기 수납 공간의 내부에 배치되고, 소정 영상을 상기 스크린으로 투사하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터;를 포함하고,
    상기 스캐닝 프로젝터는,
    광을 반사시켜, 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너와 상기 스캐너 전면에 배치되는 왜곡보정 광학계를 포함하며,
    상기 왜곡보정 광학계는,
    상기 스캐너의 전면에 배치되는 프리즘과 상기 프리즘의 전면에 배치되는 발산 렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선반 디스플레이 모듈.
    
    
    

Images