KR20200009352A - 투영장치 및 투영장치의 동작 방법 - Google Patents

투영장치 및 투영장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

투영장치 및 투영장치의 동작 방법이 개시된다. 투영장치는 광원에서 발생되는 광을 DMD(Digital Micromirror Device) 소자로 조사시키는 조명광학계와, 상기 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치되고, 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시키는 투사광학계를 포함할 수 있다.

Description

투영장치 및 투영장치의 동작 방법{PROJECTION APPARATUS AND METHOD FOR OPERATING PROJECTION APPARATUS}
투영장치에 연관되며, 보다 상세하게는 투영장치의 광학계 구조에 연관된다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 다음의 문헌에 개시되어 있다.
1) 등록번호: 10-0813988, "조명 장치 및 이를 이용한 화상 투영 장치".
2) 등록번호: 10-0813983, "조명 광학계, 조명 유니트 및 이를 채용한 화상 투영 장치"
투영장치는 조명광학계 및 투사광학계를 포함할 수 있으며, 구체적으로, 광원에서 발생하는 광을 조명광학계, 반사부재, DMD 소자 및 프리즘을 거쳐, 투사광학계에 전달할 수 있다.
이러한 투영장치는 다양한 분야에서의 활용 측면에서, 물리적인 크기를 축소시키는 것이 요구되고 있다.
그러나, 종래의 투영장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 조명광학계와 투사광학계가 평행하게 배치되어, 각 광학계의 가로 및 세로의 크기를 확보해야 함에 따라, 물리적인 크기를 축소시키는 데 한계가 있다.
투영장치가 제시된다. 실시예에 따른 투영장치는 조명광학계와 투사광학계가 설정된 각도를 이루도록 배치되어, 조명광학계와 투사광학계를 포함하는 투영장치의 물리적인 크기가 축소된다.
일측에 따르면, 투영장치는 광원에서 발생되는 광을 DMD(Digital Micromirror Device) 소자로 조사시키는 조명광학계와, 상기 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치되고, 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시키는 투사광학계를 포함할 수 있다.
투영장치의 동작 방법은 조명광학계에서, 광원으로부터 발생되는 광을 DMD 소자로 조사시키는 단계와, 상기 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치되는 투사광학계에서, 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시키는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 종래의 투영장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서 적용되는 반사의 법칙을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서 DMD 소자에 대한 구동 특성에 따라, DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정하는 일례를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 구성 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 물리적 크기를 종래의 투영장치와 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서의 광원 배치에 대한 일례를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치 내 반사부재에 대한 일례를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서 DMD 소자에 대한 구동 특성에 따라, DMD 소자에 입사되는 광의 방향을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치(200)는 조명광학계(210), 반사부재(220), DMD 소자(230), 프리즘(240), 투사광학계(250) 및 제어부(260)를 포함할 수 있다.
조명광학계(210)는 광원(예컨대, LED)를 구비할 수 있으며, 상기 광원에서 발생되는 광을 반사부재(220)를 통해, DMD(Digital Micromirror Device) 소자(230)로 조사시킬 수 있다.
반사부재(220)는 조명광학계(210)로부터 수신된 광을 반사시켜, DMD 소자(230)로 전달할 수 있다. 이때, 반사부재(220)는 상기 광에 대한 전달 영역의 크기 및 상기 광에 대한 분포도가 상이한, 평면 형상, 오목 형상 및 볼록 형상 중 어느 하나의 형상으로 구성될 수 있다. 반사부재(220)는 오목 형상으로 구성될 경우, 평면 형상일 때보다 좁은 영역의 광을 DMD 소자(230)에 조사시켜 효율을 증대시킬 수 있으며, 볼록 형상일 경우, 평면 형상일 때보다 넓은 영역의 광을 DMD 소자(230)에 조사시켜, 빛을 고르게 분포 시켜주는 균일도에 대한 증대 효과가 있다.
DMD 소자(230)는 반사부재(220)로부터 수신된 광을 프리즘(240)으로 전달할 수 있다.
프리즘(204)은 DMD 소자(230)로부터 반사된 이미지광을 수직으로 입사받고, 상기 이미지광에 대한 경로를 변경하여, 투사광학계(250)로 전달할 수 있다.
투사광학계(250)는 조명광학계(210)와 설정된 각도를 이루도록 배치되고, DMD 소자(230)로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시킬 수 있다. 조명광학계(210)와 투사광학계(250)가 설정된 각도를 이루도록 배치 됨에 따라, 조명광학계(210)와 투사광학계(250)를 포함하는 투영장치(200)는 물리적인 크기가 축소될 수 있다.
제어부(260)는 DMD 소자(230)에 대한 구동 특성에 기초하여, DMD 소자(230)에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정하고, 상기 결정된 조사 각도에 따라, 반사부재(220)의 기울기를 변경할 수 있다. 이때, 제어부(260)는 DMD 소자(230)에서 반사된 이미지광이 프리즘(240)에 수직으로 입사되어야 하는 조건과, 도 3에 도시된 반사의 법칙(즉, 반사면에 수직인 법선 기준으로 입사 광선의 입사각과 반사 광선의 반사각은 같음)에 기초하여, DMD 소자(230)에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정할 수 있다.
예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이, 제어부(260)는 DMD 소자(230)에 대한 구동 특성이, '반사면 구동 각도 12도'일 경우, DMD 소자(230)로 광이 조사되는 각도를 법선 방향 수직 출사 위해 '24도'로 결정할 수 있다. 또한, 제어부(260)는 DMD 소자(230)에 대한 구동 특성이, '반사면 구동 각도 17도'일 경우, DMD 소자(230)로 광이 조사되는 각도를 법선 방향 수직 출사 위해 '34도'로 결정할 수 있다.
또한, 제어부(260)는 투사광학계(250)와 평행하지 않는 배치 위치에서, 조명광학계(210)를 회전시켜 상기 각도를 상이하게 변경 함에 따라, 투영장치(250)가 점유하는 물리적 크기를 확인하고, 확인된 상기 물리적 크기 중 가장 작은 크기에서의 각도를 설정하여, 조명광학계(210)와 투사광학계(250)를 재배치 함으로써, 투영장치(200)의 물리적인 크기를 최소화할 수 있다.
이때, 제어부(260)는 투사광학계(250)와의 재배치를 위해 조명광학계(210)가 회전하는 정도에 따라 반사부재(220)의 기울기를 조정하여, DMD 소자(230)에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 일정하게 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 구성 일례를 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 투영장치(500)는 조명광학계(510), 반사부재(520), DMD 소자(530), 프리즘(540) 및 투사광학계(550)를 포함할 수 있다.
투영장치(500)는 광원에서 발생한 광을, 조명광학계(510), 반사부재(520), DMD 소자(530) 및 프리즘(540)을 거쳐, 투사광학계(550)에 전달할 수 있다.
이때, 투영장치(500)는 설정된 각도를 이루도록 배치된 조명광학계(510)와 투사광학계(550)를 포함하여, 종래의 투영장치 보다 물리적 크기를 축소시킬 수 있다. 즉, 투영장치(500)는 조명광학계(510)의 광 축(560)을 지나는 제1 가상선(570)과 투사광학계(550)의 광 축(580)을 지나는 제2 가상선(590)이 이루는 각도(591)가, 상기 설정된 각도가 되도록 조명광학계(510)와 투사광학계(550)를 배치시킬 수 있다.
예컨대, 도 6에 도시된 바와 같이, 투영장치(500)는 '30도'를 이루도록 배치된 조명광학계(510)와 투사광학계(550)를 포함하여, 세로측으로 제1 크기(610) 만큼 축소시킬 수 있으며, 가로측으로 제2 크기(620) 만큼 축소시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서의 광원 배치에 대한 일례를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 투영장치는 n(n은 자연수)개의 광원을 구비할 수 있다. 이때, 투영장치는 예컨대, 조명광학계의 일측 또는 다른 일측에 1개 또는 2개의 광원(710)을 구비할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치 내 반사부재에 대한 일례를 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 투영장치 내 반사부재는 조명광학계로부터 수신된 광을 반사시켜, DMD 소자로 전달할 수 있다. 이때, 반사부재는 평면 형상, 오목 형상 및 볼록 형상 중 어느 하나의 형상으로 구성될 수 있다.
예컨대, 반사부재는 오목 형상(820)으로 구성될 경우, 평면 형상(810)일 때보다 좁은 영역의 광을 DMD 소자에 조사시켜 효율을 증대시킬 수 있으며, 볼록 형상(830)일 경우, 평면 형상(810)일 때보다 넓은 영역의 광을 DMD 소자에 조사시켜, 빛을 고르게 분포 시켜주는 균일도에 대한 증대 효과가 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치에서 DMD 소자에 대한 구동 특성에 따라, DMD 소자에 입사되는 광의 방향을 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 투영장치 내 DMD 소자에 대한 구동 특성에 따라, DMD 소자에 입사되는 광은 예컨대, 3가지 방향(Diagonal, Side, Bottom)일 수 있다. 이때, DMD 소자에서 반사된 이미지광은 수직 출사되어 투사광학계로 전달 됨에 따라, 투사광학계에 의해 투영될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 투영장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 단계(1010)에서, 투영장치 내 조명광학계는 광원으로부터 발생되는 광을 DMD 소자로 조사시킬 수 있다. 이때, 투영장치 내 제어부는 상기 DMD 소자에 대한 구동 특성에 기초하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정하고, 상기 결정된 조사 각도에 따라, 반사부재의 기울기를 변경할 수 있다. 이후, 투영장치 내 반사부재는 상기 조명광학계로부터 수신된 광을 반사시켜, 상기 DMD 소자로 전달할 수 있다.
상기 반사부재는 상기 광에 대한 전달 영역의 크기 및 상기 광에 대한 분포도가 상이한, 평면 형상, 오목 형상 및 볼록 형상 중 어느 하나의 형상으로 구성될 수 있다. 반사부재는 오목 형상으로 구성될 경우, 평면 형상일 때보다 좁은 영역의 광을 DMD 소자에 조사시켜 효율을 증대시킬 수 있으며, 볼록 형상일 경우, 평면 형상일 때보다 넓은 영역의 광을 DMD 소자에 조사시켜, 빛을 고르게 분포 시켜주는 균일도에 대한 증대 효과가 있다.
단계(1020)에서, 투영장치 내 투사광학계는 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시킬 수 있다. 상기 투사광학계는 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
이때, 투영장치 내 프리즘은 상기 DMD 소자로부터 반사된 이미지광을 수직으로 입사받고, 상기 이미지광에 대한 경로를 변경하여, 상기 투사광학계로 전달할 수 있다.
한편, 투영장치 내 제어부는 상기 투사광학계와 평행하지 않는 배치 위치에서, 상기 조명광학계를 회전시켜 상기 각도를 상이하게 변경 함에 따라, 상기 투영장치가 점유하는 물리적 크기를 확인하고, 상기 확인된 상기 물리적 크기 중 가장 작은 크기에서의 각도를 설정하여, 상기 조명광학계와 상기 투사광학계를 재배치 함으로써, 투영장치의 물리적 크기를 최소화할 수 있다.
또한, 투영장치 내 제어부는 상기 투사광학계와의 재배치를 위해 상기 조명광학계가 회전하는 정도에 따라 상기 반사부재의 기울기를 조정하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 일정하게 한다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 저장되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광저장 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
200: 투영장치 210: 조명광학계
220: 반사부재 230: DMD 소자
240: 프리즘 250: 투사광학계
260: 제어부

Claims (12)

  1. 광원에서 발생되는 광을 DMD(Digital Micromirror Device) 소자로 조사시키는 조명광학계; 및
    상기 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치되고, 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시키는 투사광학계
    를 포함하는 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투사광학계와 평행하지 않는 배치 위치에서, 상기 조명광학계를 회전시켜 상기 각도를 상이하게 변경 함에 따라, 상기 투영장치가 점유하는 물리적 크기를 확인하고, 확인된 상기 물리적 크기 중 가장 작은 크기에서의 각도를 설정하여, 상기 조명광학계와 상기 투사광학계를 재배치하는 제어부
    를 더 포함하는 투영장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조명광학계로부터 수신된 광을 반사시켜, 상기 DMD 소자로 전달하는 반사부재; 및
    상기 DMD 소자에 대한 구동 특성에 기초하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정하고, 상기 결정된 조사 각도에 따라, 상기 반사부재의 기울기를 변경하는 제어부
    를 더 포함하는 투영장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 반사부재는,
    상기 광에 대한 전달 영역의 크기 및 상기 광에 대한 분포도가 상이한, 평면 형상, 오목 형상 및 볼록 형상 중 어느 하나의 형상으로 구성되는
    투영장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 투사광학계와의 재배치를 위해 상기 조명광학계가 회전하는 정도에 따라 상기 반사부재의 기울기를 조정하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 일정하게 하는
    투영장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 DMD 소자로부터 반사된 이미지광을 수직으로 입사받고, 상기 이미지광에 대한 경로를 변경하여, 상기 투사광학계로 전달하는 프리즘
    을 더 포함하는 투영장치.
  7. 조명광학계에서, 광원으로부터 발생되는 광을 DMD 소자로 조사시키는 단계; 및
    상기 조명광학계와 설정된 각도를 이루도록 배치되는 투사광학계에서, 상기 DMD 소자로부터 상기 광이 반사된 이미지광을 수신하여, 투영시키는 단계
    를 포함하는 투영장치의 동작 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    제어부에서, 상기 투사광학계와 평행하지 않는 배치 위치에서, 상기 조명광학계를 회전시켜 상기 각도를 상이하게 변경 함에 따라, 상기 투영장치가 점유하는 물리적 크기를 확인하는 단계; 및
    상기 제어부에서, 상기 확인된 상기 물리적 크기 중 가장 작은 크기에서의 각도를 설정하여, 상기 조명광학계와 상기 투사광학계를 재배치하는 단계
    를 더 포함하는 투영장치의 동작 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    제어부에서, 상기 DMD 소자에 대한 구동 특성에 기초하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 결정하고, 상기 결정된 조사 각도에 따라, 반사부재의 기울기를 변경하는 단계; 및
    상기 기울기가 변경된 반사부재에서, 상기 조명광학계로부터 수신된 광을 반사시켜, 상기 DMD 소자로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 투영장치의 동작 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반사부재는,
    상기 광에 대한 전달 영역의 크기 및 상기 광에 대한 분포도가 상이한, 평면 형상, 오목 형상 및 볼록 형상 중 어느 하나의 형상으로 구성되는
    투영장치의 동작 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부에서, 상기 투사광학계와의 재배치를 위해 상기 조명광학계가 회전하는 정도에 따라 상기 반사부재의 기울기를 조정하여, 상기 DMD 소자에 전달되는 광에 대한 조사 각도를 일정하게 하는 단계
    를 더 포함하는 투영장치의 동작 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    프리즘에서, 상기 DMD 소자로부터 반사된 이미지광을 수직으로 입사받고, 상기 이미지광에 대한 경로를 변경하여, 상기 투사광학계로 전달하는 단계
    를 더 포함하는 투영장치의 동작 방법.
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