Ultra-small Projector 분해

일본의 모 회사의 Tear Down Team에서 2대의 Ultra-Small Project를 분해하였다.
그 내용을 간략하게 정리한다.

1. Product Specifiation.

Model	MPro110	PK101
Manufacturer	3M	Optoma
Aspect Ratio	4:3 (Native)	3:2
Brightness	7 ANSI Lumens	11 ANSI Lumens
Contrast Ratio	80:1	1000:1
Display Type	LCoS	DLP
Resolution(Native / Max)	VGA(640 X 480)  WXGA(1280 X 768)	320 X 240
Video Compatibility	NTSC, PAL	NTSC, PAL
Dimensions	4.5in. x 2.0in x 4.5in. (11.43cm x 5.08cm x 11.43cm)	1.97in. x 0.59in. x 4.06in (5cm x 1.5cm x 10.3cm)
Weight	0.3 lbs. (0.14 kg)	4 oz (0.114 kg) with Battery
Inputs	1 x VGA D-Sub 15pin 1 x Composite	2.5mm jack AV input(Composite Video and Stereo Audio-In)
Outputs	1 x VGA D-Sub 15pin
Lamp Type	LED	LED
Lamp Life	10,000 hrs	20,000 hrs
Projection Distance	0.8ft. ~ 5.9ft. (0.24m ~ 1.8m)	10in. ~ 102in. (0.24 ~ 2.6m)
Projection Screen Size(Diagonal)	6in. ~ 50in. (15.24cm ~ 127cm)	10in. ~ 50in. (15cm ~ 150cm)
Features	Instant On and Off Tripod Threads	2.5 to 3.5mm Cable for Nokia Phones

왼쪽이 PK101 이고, 오른쪽이 MPro110 이다.

PK101의 Projection 모습.

MPro110의 Projection 모습.

초첨.
두 제품은 어두운 곳에서는 나름 괜찮은 성능을 보이며 PK101이 약간 우세하다고 한다.
두 제품 모두 초점을 맞추는 다이얼이 있으며 이 다이얼을 돌려서 초점을 맞출수 있다. 그러나 초점을 맞추었음에도 불구하고
이미지를 바꾸면 블러 현상이 있어서 매번 초점을 조정해야 했다고 한다.

초점을 조정하는 것은 PK101이 MPro110보다 쉽다.

발열.
MPro110은 체온보다 약간 더 따뜻했으며, PK101은 체온 정도의 온도까지 상승한다. 그 이유는 MPro110은 내부의 뜨거운 공기를 순환시키기 위한 구멍이 있어서 온도가 더 높게 느껴졌다고...

색온도
MPro110의 경우 white LED를 사용해서 프로젝션된 이미지가 차갑게 느껴진다고 한다. white LED는 일반적으로 Blue LED를 여러개로 구성되기 때문에 Red 색상이 약하다고 한다.
PK101은 RGB LED를 사용하기 때문에 보다 깨끗하고 깊은 색상을 표현할 수 있다.

Gradation
두 프로젝터 모두 Gradation 단계에 한계가 있음.

선택!
PK101이 세가지 이유로 보다 좋은 선택이 될 수 있다고 한다.
  -. Smaller, Looks cool, and provides more beautiful images.

PK101

배터리 커버를 제거한 모습. 배터리는 3.7V 에 용량은 1,100mAh 이다.

기구는 Front 와 Back Side로 2개로 구성되어 있다.

Back Side 커버를 제거한 모습니다. Optical Module과 주기판으로 구성되어 있다.

주 기판의 Top면으로 DMD 와 LED Ligit Source, Optical part등으로 구성되어 있다.
가운데에 있는 Chip은 대만의 회사인 Weltrend Semiconductor의 Image Processing LSI이며 14 x 14 의 사이즈로 패키징 되어있다. 그 오른쪽에 있는 것은 Texas Instruments 사의 DMD driver LSI 이다.
TI는 이 칩을을 Ultra-Small Projectors를 타켓으로 마케팅을 하고 있다고 한다.

DMD는 오른쪽의 Sub 기판에 실장되어 있고 Connector를 이용해 주 기판과 연결되어 있다.

위의 사진에서 Light Source인 LED 가 실장되어 있는 FPCB의 LED가 아래의 사진이다.
사진과 같이 Red, Green, Blue의 LED가 각각 실장 되어 있다.

위의 사진을 보면 구리로 된 Sheet가 LED  뒷면에 붙어 있는 것을 알 수 있다.
LED가 동작할 때 많은 열이 발생하므로 그 열을 확산 시켜주기 위해 구리 Sheet를 뒷면에 붙이고 이 구리 sheet를 금속 섀시에 접촉 시켜서 열을 빼주기 위함이다.
그래서 이 프로젝트에는 별도의 Air Cooling 장치나 구멍이 없다. 오직 스피커를 위한 하나의 구멍이 있을 뿐...

위의 기구물 안쪽에 붙어 있는 것 역시 구리 Sheet 다.

오른쪽의 렌즈는 Fly-eye Lens로 커다란 렌즈 안쪽에 아주 많은 작은 렌즈들이 있다.

이 렌즈는 빛을 모아주는 역할도 하지만, 나타나는 이미지의 밝기의 차이를 줄여준다.








MPro110

배터리의 전압은 PK101과 동일하게 3.7V 이고 용량은 1050mAh 이다.

Rear Cover를 제거한 모습니다. PK101과 유사한 모습이다.
왼쪽에 붙어 있는 광학 모듈에는 LCOS Display와 LED light Source와 기타 광학 소자들로 이루어져 있고,
메인 보드에는 LCOS driver LSI 와 기타 다양한 전기 부품들이 실장 되어 있다. 

이건 Metal 새시의 외부 모습이다. 접촉 면적을 더 확보하기 위해 주름 처리를 했다.

MPro110의 배터리 컨택부품이 좀 특이하다. PK101은 휴대폰에서 사용하는 배터리 컨택부품과 유사하지만,
이건... 음... 그냥... 플라스틱 하우징이 없고 그냥 컨택 핀만 SMD를 덜렁 해 놓은 듯한것 같다...ㅋ
아마도 제품의 원가 절감을 위해서... 우리 회사도 원가 절감을 위해 뼈를 깎고 있다... OTL...

이 모듈에는 LCOS display 장치와 white LED light source가 있다.

Driver LSI 칩에 인쇄된 로고로 판단할 때 LCOS는 대만의 Himax Technologies 사의 제품일거라고 하는데...
내가 알게 뭐냐...(믿거나 말거나...??)

그 사이즈는 0.55 inches이고, 해상도는 640 x 480 pixels.
LCOS에 Color Filter가 있을 것 같다고 한다. 왜냐하면 white light source에서 RGB color로 분리하기 위한 광학 장치가 없다고 한다.

프로젝터에 사용되는 광학 시스템의 빛의 사용 효율은 대략 10% 라고 한다. MPro110의 Luminance가 10lm. 이니까,
MPro110에 사용된 LED는 대략 100lm의 소스가 아닐까...??? 추측하고 있다...

소형 프로젝터이다 보니 아무래도 광학 부품이 중요한 것 같다.
특히 MPro110에서는 PBS(polarizing Beam Splitter)라는 것이 상당히 특이했다 한다.
독특한 형상을 하고 있으며 매우 흥미롭다고...

그 표면은 다양한 모양을 하고 있으며, PBS는 여러가지 기능을 집적 해 놓았다고 한다.
예를 들면, 광원을 LCOS의 Aspect Ratio로 조정하는 기능을 하며, Projection Lens 의 기능도 수행한다.
프로젝터의 광학 시스템을 전공한 연구원은 이렇게 말했다고 한다.
" This component can only be realized by resin, which has superior workability."
resin 이란???? 한국말로 레진? 합성수지? 흠... 송진?

이 멀티 기능을 하는 PBS 덕분에 이 프로젝터는 더 작고 더 간단한 광학 시스템을 구현할 수 있다고 한다.

다른 두개의 부품은 Projection Lens와 Fresnel Lens처럼 생긴 광학 부품이다.
이 Fresnel Lens처럼 생긴 부품은 LED로부터 빛을 모아서 평행한 빛으로 만들어 주는 역할을 하는 것 같다.
왼쪽 사진처럼 이 렌즈는 Reflective polarazing plate와 함께 검은색의 기구물에 고정되어 있다.

이 부품은 빛을 Polarazing plate에서 LED로 반사시키기 위해 설계되었고, 그 결과 다시 LED 칩의 bottom face에서 반사시켜서 빛을 다시 활용할 수 있다고... 엔지니어가 말했다고 한다...

그렇다니까... 그런가보다... 실제 빛이 이동하는 걸 볼 수도 없고... 흠...

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어쨌든...
휴대폰에 프로젝터가 내장된 제품이 곧 나온다고 하니...
이러한 Ultra-Small Projector의 구조를 밴치마킹하고, 추가 개선해서 멋진 제품이 나오길 기대한다...