KR100734677B1 - Display Device Of Laser Scannig Type - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 주사 방식 디스플레이 장치에 관한 것으로, 광을 조사하는 레이저, 상기 광원에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 제어하는 광변조기, 상기 레이저에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트, 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린을 포함한다.The present invention relates to a laser scanning display device, comprising: a laser for irradiating light, an optical modulator for controlling the light irradiated from the light source to be synchronized with an input image signal, and the direction of the irradiated light with the light irradiated from the laser A polarization beam splitter for reflecting in a direction to deviate, a quarter wave plate for transmitting the light reflected by the polarization beam splitter, a scanner for reflecting the light transmitted through the quarter wave plate to transmit the quarter wave plate again; And a screen that provides an image from the light reflected by the scanner.
이러한 특징으로 인해, 본 발명은 편향에 의하여 발생하는 화상의 비대칭 왜곡을 현저하게 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 디스플레이 장치의 소형화 및 비용절감을 달성할 수 있다.Due to this feature, the present invention can not only significantly reduce the asymmetrical distortion of the image caused by the deflection, but can also achieve miniaturization and cost reduction of the display device.
스캐너, 레이저 디스플레이Scanner, laser display
Description
도 1은 종래의 기술에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 개략적인 구성을 나타내는 도,1 is a view showing a schematic configuration of a laser scanning type display apparatus according to the prior art;
도 2a 및 2b는 종래의 기술에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치에 의해 구현된 화상,2a and 2b is an image implemented by a laser scanning display device according to the prior art,
도 3은 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 일실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도,3 is a view showing a schematic configuration of an embodiment of a laser scanning type display device according to the present invention;
도 4는 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 다른 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도,4 is a view showing a schematic configuration of another embodiment of a laser scanning type display device according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 또 다른 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도,5 is a view showing a schematic configuration of another embodiment of a laser scanning display device according to the present invention;
도 6은 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 또 다른 실시예의 개략적인 구성을 나타내는 도,6 is a view showing a schematic configuration of another embodiment of a laser scanning display device according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치에 의해 구현된 화상이다.7 is an image implemented by the laser scanning display device according to the present invention.
*** 도면의 주요 부호의 설명 ****** Explanation of the main signs in the drawings ***
10, 10a, 10b, 10c : 레이저 11, 11a, 11b, 11c : 광변조기10, 10a, 10b, 10c:
12, 12d : 편광 빔 스플리터 12a, 12b, 12c : 파장 선택 빔 스플리터12, 12d: polarizing
13 : 1/4 파장 플레이트 14 : 스캐너13: 1/4 wavelength plate 14: scanner
15 : 스크린 16, 16a, 16b, 16c : 레이저 다이오드15:
본 발명은 레이저 주사 방식 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스캐너에 입사된 광의 입사각과 반사되어 스크린에 맺히는 광의 반사각의 차이가 작도록 하는 광학계를 제시함으로써 편향에 의하여 발생하는 화상의 비대칭 왜곡을 현저하게 감소시킬 수 있는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser scanning display device. More particularly, the present invention relates to an optical system in which a difference between an incident angle of light incident on a scanner and a reflection angle of light reflected and formed on a screen is small. It is a laser scanning type display device that can be significantly reduced.
레이저 주사 방식 디스플레이 기술은 적색, 녹색, 청색 3개의 레이저를 발진시켜 화상을 디스플레이하는 방식이다. 레이저 주사 방식 디스플레이 기술은 레이저의 고유 특성인 장거리 투사능력과 레이저 빔의 고밀도 특성으로 고선명, 고화질 화면의 출력이 가능하여 최대 600 인치까지 비디오 화상을 디스플레이할 수 있는 것으로 알려져 있으며, 색 구현 능력이 매우 넓은 특징을 지니고 있다. 또, 전력소모가 적고 스크린의 제한이 적기 때문에 장치의 소형화가 가능하여 휴대용 소형 디스플레이 장치로서 장점을 지닌다.Laser scanning type display technology is a method of displaying images by oscillating three lasers of red, green, and blue. The laser scanning display technology is known to display video images up to 600 inches by displaying high-definition and high-definition screens due to the long-range projection capability and the high density of the laser beam, which are inherent in lasers. It has a wide range of features. In addition, since the power consumption is small and the screen is limited, the device can be miniaturized, which is advantageous as a portable small display device.
도 1은 종래 기술에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치를 개략적으로 보여주는 도면으로서, 광을 방출하는 복수의 레이저(101a, 101b, 101c), 상기 레이저로부터 조사된 광을 입력된 화상신호에 동기되도록 변조하는 광변조기(102a, 102b, 102c), 상기 광변조기에서 변조된 광을 반사시키는 빔 스플리터(103a, 103b, 103c), 상기 반사경으로부터 반사된 광을 다시 편향 반사시키는 스캐너(104) 및 상기 스캐너에 의해 편향 반사된 광으로 화상을 제공하는 스크린(105)으로 구성되어 있다. 1 is a view schematically showing a laser scanning display device according to the prior art, a plurality of laser (101a, 101b, 101c) for emitting light, modulating the light emitted from the laser to be synchronized with the input image signal
상기 스캐너는 광(광 신호)을 화면 위의 적절한 위치에 반사시킴으로써 화상을 구현할 수 있도록 선형운동 또는 비선형 운동을 하는 소자이다. 상기 스캐너는 광이 입사되면 회전축을 중심으로 회전하면서 입사된 광의 반사 방향을 변화시킴으로써 광이 스크린으로 전송되게 된다. 축이 하나인 1축 스캐너의 경우 2차원의 화상을 구현하기 위하여는 수직 주사 스캐너 및 수평 주사 스캐너가 필요하다. 이러한 이유로 최근에는 2축 스캐너 소자가 개발되고 있는데 이러한 2축 스캐너는 한 스캐너가 서로 수직인 두 축을 중심으로 회전운동을 하면서 입사되는 광을 반사시킴으로써 수직 및 수평 방향을 모두 주사가 가능하다. 즉, 스캐너의 수직 및 수평 주사가 일정한 주기의 비를 가지고 진행이 되면 한 번의 수직 주사 시에 다수의 수평 주사선들로 화면이 채워지게 되어 화상을 구현한다. The scanner is a device that performs linear motion or nonlinear motion so that an image can be realized by reflecting light (a light signal) at an appropriate position on a screen. When the light is incident, the scanner rotates about the rotation axis to change the reflection direction of the incident light so that the light is transmitted to the screen. In the case of a single-axis scanner having one axis, a vertical scan scanner and a horizontal scan scanner are required to realize a two-dimensional image. For this reason, recently, two-axis scanner devices have been developed. The two-axis scanner can scan both the vertical and horizontal directions by reflecting the incident light while rotating one scanner about two vertical axes. That is, when the vertical and horizontal scanning of the scanner is performed with a ratio of a certain period, the screen is filled with a plurality of horizontal scanning lines in one vertical scanning to realize an image.
이러한 종래의 레이저 주사 방식 디스플레이 장치는 도시된 바와 같이, 스캐너에 입사되는 광이 편향되어 진행하는 구조를 취하고 있다. 도 2a 및 2b는 종래의 기술에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치에 의한 화상왜곡을 나타내는 것으로서, 스크린에 입사하는 광이 편향각을 가지고 입사하는 경우, 도시된 바와 같이, 화상은 왜곡이 발생하며 특히 비대칭 왜곡이 문제된다. 특히 1축 스캐너를 채용한 레이저 디스플레이 장치의 광 경로를 2축 스캐너에 그대로 적용한 레이저 디스플레이 장치의 경우에 문제가 크다. As shown in the related art, the conventional laser scanning type display apparatus has a structure in which light incident on a scanner is deflected and travels. 2A and 2B show image distortion by a laser scanning display device according to the prior art, and when light incident on a screen is incident with a deflection angle, as shown, the image is distorted and is particularly asymmetrical. Distortion is a problem. In particular, there is a problem in the case of the laser display device in which the optical path of the laser display device employing the 1-axis scanner is applied to the 2-axis scanner as it is.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있도록 구성된 스캐너 레이저 디스플레이 장치가 요구된다.Therefore, there is a need for a scanner laser display device configured to solve this problem.
본 발명은 스캐너에 입사된 광의 입사각과 반사되어 스크린에 맺히는 광의 반사각의 차이가 작도록 하는 광학계를 제시함으로써 편향에 의하여 발생하는 화상의 비대칭 왜곡을 현저하게 감소시킬 수 있는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치를 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a laser scanning display device that can significantly reduce the asymmetrical distortion of an image caused by deflection by providing an optical system in which the difference between the incident angle of the light incident on the scanner and the reflected angle of the light reflected on the screen is small. It is to.
본 발명은 광을 조사하는 레이저, 상기 레이저에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 제어하는 광변조기, 상기 레이저에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트, 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린을 포함하는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치이다.The present invention provides a laser for irradiating light, an optical modulator for controlling the light irradiated from the laser to be synchronized with an input image signal, a polarizing beam splitter for reflecting the light irradiated from the laser in a direction orthogonal to the direction of irradiated light, A quarter wave plate for transmitting the light reflected by the polarization beam splitter, a scanner for reflecting the light transmitted through the quarter wave plate to pass through the quarter wave plate, and an image from the light reflected by the scanner It is a laser scanning display device including a screen for providing.
또, 입력된 화상신호에 동기된 광을 조사하는 레이저 다이오드, 상기 레이저 다이오드에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트, 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린을 포함하는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치이다.A laser diode for irradiating light synchronized with an input image signal, a polarizing beam splitter for reflecting light emitted from the laser diode in a direction orthogonal to the direction of irradiated light, and for transmitting the light reflected by the polarizing beam splitter A laser scanning display comprising a quarter wave plate, a scanner for reflecting light transmitted through the quarter wave plate back through the quarter wave plate and a screen providing an image from the light reflected by the scanner Device.
또, 광을 조사하는 복수의 레이저, 상기 복수의 레이저에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 각각 제어하는 복수의 광변조기, 상기 복수의 레이저에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 각각 반사시키는 복수의 파장선택 빔 스플리터, 상기 복수의 파장선택 빔 스플리터에서 반사된 광을 반사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트, 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린을 포함하는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치이다.A plurality of lasers for irradiating light, a plurality of light modulators for respectively controlling the light irradiated from the plurality of lasers to be synchronized with the input image signal, and the light irradiated from the plurality of lasers orthogonal to the direction of the irradiated light A plurality of wavelength selective beam splitters each reflecting in a direction, a polarizing beam splitter reflecting the light reflected by the plurality of wavelength selective beam splitters in a direction orthogonal to the direction of the reflected light, and transmitting the light reflected by the polarizing beam splitter A laser scanning display comprising a quarter wave plate, a scanner for reflecting light transmitted through the quarter wave plate back through the quarter wave plate and a screen providing an image from the light reflected by the scanner Device.
또, 입력된 화상신호에 동기된 광을 조사하는 복수의 레이저 다이오드, 상기 복수의 레이저 다이오드에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 각각 반사시키는 복수의 파장선택 빔 스플리터, 상기 복수의 파장선택 빔 스플리터에서 반사된 광을 반사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터, 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트, 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린을 포함하는 레이저 주사 방식 디스플레이 장치이다.Also, a plurality of laser diodes for irradiating light synchronized with an input image signal, a plurality of wavelength selective beam splitters for reflecting light irradiated from the plurality of laser diodes in a direction orthogonal to the direction of irradiated light, the plurality of A polarization beam splitter for reflecting the light reflected by the wavelength selective beam splitter in a direction orthogonal to the direction of the reflected light, a quarter wave plate for transmitting the light reflected by the polarization beam splitter, and a quarter wave plate A laser scanning display device comprising a scanner that reflects light back through a quarter wavelength plate and a screen that provides an image from the light reflected by the scanner.
본 발명인 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 광학계는 다음과 같다. 레이저에서 조사된 광이 광변조기를 통과하면서 입력된 화상신호에 동기되고, 상기 광은 편광 빔 스플리터에 의해 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사된 다음 1/4 파장 플레이트를 투과한다. 1/4 파장 플레이트를 투과한 광은 원(圓)편광으로 바뀌고 스캐너에서 반사되어 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하면서 편광모드가 변하여 편광 빔 스플리터에서 반사되지 않고 그대로 투과하여 스크린에서 화상을 구현하게 된다.The optical system of the laser scanning display device of the present invention is as follows. The light irradiated from the laser is synchronized with the input image signal while passing through the optical modulator, and the light is reflected in a direction orthogonal to the direction of the light irradiated by the polarizing beam splitter and then transmitted through the quarter wave plate. The light transmitted through the quarter wave plate is converted into circular polarization, reflected by the scanner, and then passed through the quarter wave plate, and the polarization mode is changed to be transmitted without being reflected by the polarizing beam splitter. do.
또, 본 발명인 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 칼라 화상을 구현하기 위한 광학계는 다음과 같다. 복수의 레이저에서 조사된 광(예:녹색, 적색, 청색)이 각 광변조기를 통과하면서 입력된 화상신호에 동기되고, 상기 광은 파장에 따라 투과 및 반사를 달리하는 복수의 빔 스플리터에 의해 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 각각 반사되어 단일의 편광 빔 스플리터에 입사한다. 상기 편광 빔 스플리터에 입사한 광은 입사된 방향과 직교하는 방향으로 반사되어, 1/4 파장 플레이트를 투과한다. 1/4 파장 플레이트를 투과한 광은 원(圓)편광으로 바뀌고 스캐너에서 반사되어 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하면서 편광모드가 변하여 편광 빔 스플리터에서 반사되지 않고 그대로 투과하여 스크린에서 화상을 구현하게 된다.In addition, the optical system for implementing a color image of the laser scanning display device of the present invention is as follows. Light (e.g., green, red, and blue) irradiated from a plurality of lasers is synchronized with the input image signal while passing through each optical modulator, and the light is irradiated by a plurality of beam splitters that transmit and reflect differently depending on the wavelength. The light is reflected in a direction orthogonal to the direction of the light so as to be incident on a single polarizing beam splitter. Light incident on the polarizing beam splitter is reflected in a direction orthogonal to the incident direction, and passes through a quarter wavelength plate. The light transmitted through the quarter wave plate is converted into circular polarization, reflected by the scanner, and then passed through the quarter wave plate, and the polarization mode is changed to be transmitted without being reflected by the polarizing beam splitter. do.
또, 본 발명은 레이저 다이오드를 이용함으로써, 별도의 광변조기 없이 구현될 수 있다. 즉, 화상신호에 동기하여 레이저 다이오드의 입력 전압의 크기를 조절할 경우, 광변조기에 의한 것과 같은 변조된 광을 생성할 수 있다. In addition, the present invention can be implemented without a separate optical modulator by using a laser diode. That is, when adjusting the magnitude of the input voltage of the laser diode in synchronization with the image signal, it is possible to generate modulated light such as by an optical modulator.
본 발명의 스캐너는 가동미러로서, 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 반사되는 각이 다르도록 회전함으로써, 상기 광을 스크린에 주사한다. 본 발명은 2개의 축을 구비한 스캐너의 경우에 효과가 두드러지나, 1개의 축을 구비한 스캐너를 사용할 수도 있다.The scanner of the present invention, as a movable mirror, scans the light onto the screen by rotating the light having the quarter wavelength plate reflected at different angles. The present invention is remarkable in the case of a scanner having two axes, but a scanner having one axis may be used.
전술한 본 발명의 광학계에서 알 수 있듯이, 본 발명의 레이저 주사 방식 디스플레이 장치는 편향각이 없거나 작음으로 인하여, 즉, 스캐너에 입사된 광의 입사각과 반사된 광의 반사각의 차이를 작게 함으로써 편향에 의한 화상의 왜곡을 해결할 수 있다.As can be seen from the optical system of the present invention described above, the laser scanning display device of the present invention has no or small deflection angle, that is, an image due to deflection by reducing the difference between the incident angle of the light incident on the scanner and the reflected angle of the reflected light. Can solve the distortion.
이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 기술적 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 본 발명은 실시예에 의하여 보다 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시 목적을 위한 것이고, 첨부된 특허청구범위에 의하여 정해지는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the technical features of the present invention. The invention can be better understood by the examples, the following examples are for illustrative purposes of the invention and are not intended to limit the scope of protection defined by the appended claims.
도 3은 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 일실시예의 광학계를 개략적으로 나타내는 도면으로서, 도시된 바와 같이,광을 조사하는 레이저(10), 상기 레이저에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 제어하는 광변조기(11), 상기 레이저에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터(12), 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트(13), 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너(14) 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린(15)을 포함한다.3 is a view schematically showing an optical system of an embodiment of a laser scanning display device according to the present invention. As shown, a
상기 레이저(10)로는 간섭성이 우수하고 직선성이 뛰어난 레이저를 채용한 다. 바람직하게는 광학적으로 균질한 기체 매질을 사용하는 헬륨-네온 레이저가 좋다. 헬륨-네온 레이저는 헬륨 가스, 네온 가스, 헬륨가스와 네온가스가 혼합 봉입되는 방전관, 방전관의 양단에 설치되어 방전된 광을 공진시키는 공진기를 포함하여 구성된다. 광 방출 메카니즘을 간략히 설명하면, 상기 방전관에 인가된 전원에 의해 방전관 내에서 플라즈마 방전이 발생되고 소정 광이 방출되고, 방출된 광은 상기 공진기 사이에서 공진되며, 공진 조건에 맞는 소정의 파장을 갖는 광만이 상기 공진기를 투과하여 출사된다.The
본 실시예에서는 헬륨-네온 레이저를 예로 들어 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 엑시머 레이저 등의 가스 레이저, 루비 레이저 Nd:YAG 레이저 등의 고체 레이저 및 반도체 레이저 등이 사용될 수 있다.In the present embodiment, the helium-neon laser has been described as an example. However, this is only an example, and a solid state laser such as a gas laser such as an excimer laser, a ruby laser Nd: YAG laser, or a semiconductor laser may be used.
상기 레이저에서 조사되는 광은 편광되어 조사되는 것일 수도 있고, 편광되지 않은 것일 수도 있고, 조사된 후 편광기(미도시)에 의해 편광될 수도 있다.The light irradiated by the laser may be polarized and irradiated, may not be polarized, and may be polarized by a polarizer (not shown) after being irradiated.
상기 광변조기(11)는 상기 레이저에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 제어한다. 본 실시예에서는 음향광학 효과를 이용하는 광변조기를 사용한다. 음향광학 효과를 이용하는 광변조기는 압전체 기판 및 인가되는 전기에너지를 음향에너지로 변환하여 압전체 기판의 대향하는 면으로 음파를 발생시켜, 압전체 기판에 브래그(Bragg) 격자를 발생시키는 트랜스듀서(Tranducer)로 구성된다. The
상기 광변조기의 메카니즘을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 트랜스듀서에 전압을 인가하면, 트랜스듀서는 인가되는 전기에너지를 음향에너지로 변환한 다. 발생한 음향에너지는 상기 트랜스듀서가 부착된 압전체 기판의 일면으로부터 마주하는 다른 면의 방향으로 진행하는 음파의 형태로 나타난다. 상기 음파의 진행에 의해 상기 압전체 기판의 내부에 브래그 격자가 형성되며, 상기 브래그 격자의 격자 주기는 트랜스듀서에 인가하는 전기에너지에 따라 변화하게 된다. 상기와 같은 상태에서 음파가 진행하는 방향과 수직인 방향으로 압전체 기판에 레이저 광을 조사하면, 상기 브래그 격자의 주기에 반비례하는 각도로 광의 회절이 발생한다. 이와 같이 브래그 격자를 통해 회절되는 현상을 브래그 회절이라한다. 상기 음향광학 효과를 이용한 광변조기는 인가하는 전압의 주파수를 변경하면, 트랜스듀서에서 발생하는 음파의 주파수가 변경되고 이에 따라 상기 압전체 기판 내에서 발생하는 브래그 격자의 주기가 변경되어 압전체 기판 내에 입사된 광의 회절각이 변하게 된다. 또, 상기 트랜스듀서에 인가되는 전압의 세기에 따라 음파의 세기가 변화하며, 이 때 회절되는 광의 회절효율이 변한다.The mechanism of the optical modulator is described in more detail as follows. When a voltage is applied to the transducer, the transducer converts the applied electrical energy into acoustic energy. The generated acoustic energy appears in the form of sound waves traveling in the direction of the other surface facing from one surface of the piezoelectric substrate to which the transducer is attached. The Bragg grating is formed inside the piezoelectric substrate by the progress of the sound wave, and the lattice period of the Bragg grating is changed according to the electric energy applied to the transducer. When laser light is irradiated onto the piezoelectric substrate in a direction perpendicular to the direction in which sound waves travel in the above state, light diffraction occurs at an angle inversely proportional to the period of the Bragg grating. This phenomenon of diffraction through the Bragg grating is referred to as Bragg diffraction. When the optical modulator using the acousto-optic effect changes the frequency of the voltage applied, the frequency of the sound wave generated from the transducer is changed, and thus the period of Bragg grating generated in the piezoelectric substrate is changed to enter the piezoelectric substrate. The diffraction angle of the light is changed. In addition, the intensity of the sound wave is changed according to the intensity of the voltage applied to the transducer, and the diffraction efficiency of the diffracted light is changed at this time.
상기 광변조기로는 전술한 음향광학 효과를 이용한 광변조기 외에도 자기장을 이용한 광변조기 등이 사용될 수 있다.As the optical modulator, an optical modulator using a magnetic field may be used in addition to the optical modulator using the above-described acoustic optical effect.
상기 편광 빔 스플리터(12)는 편광 상태에 따라 어떤 광은 투과시키고 어떤 광은 반사시킨다. 즉, 편광되지 않은 광이 입사할 경우에는 S 편광된 광은 반사시키고 P 편광된 광은 투과시킨다. 따라서, 미리 편광된 광이 입사할 경우에는 편광모드에 따라 반사 또는 투과시킨다. 본 발명에서는 편광되지 않은 광을 입사시켜 S 편광된 광을 얻을 수도 있고, 미리 편광된 광을 입사시킬 수도 있다. 어느 경우 에도 S 편광된 광은 편광 빔 스플리터에서 반사되어 조사된 방향과 직교하는 방향으로 진행방향이 바뀐다. The
상기 1/4 파장 플레이트(13)는 투과하는 광의 편광을 원(圓)편광으로 바꾸고, 상기 스캐너(14)에서 반사된 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과할 때 다시 편광 모드를 바꾼다. 따라서, 상기 광은 편광 빔 스플리터(12)에서 반사된 광과 수직인 편광 모드를 갖게 되므로 편광 빔 스플리터에서 반사되지 않고 투과되어 스크린(15)에 도달할 수 있다.The
상기 스캐너(14)는 입사된 광이 반사각을 달리하여 반사되도록 회전함으로써 광을 스크린에 주사한다. 상기 스캐너는 1개의 축 또는 2개의 축을 구비할 수 있는데 본 실시예에서는 2개의 축을 구비한 것을 사용한다. 상기 2개의 축을 구비한 스캐너는 상기 스캐너 둘레에 가동 프레임이 설치되고, 스캐너와 가동 프레임의 사이에 제1힌지축이 결합되어 스캐너가 제1힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 되어있다. 또, 상기 가동 프레임 둘레에 고정 프레임이 설치되고, 가동 프레임과 고정 프레임 사이에 제2힌지축이 결합되어 가동 프레임이 제2힌지축을 중심으로 회전할 수 있도록 되어 있다. 상기 제1힌지축과 제2힌지축은 상호 직교하도록 배치된다. 따라서 스캐너가 제1힌지축을 중심으로 회전하고, 가동 프레임이 제2힌지축을 중심으로 회전하여 2축 구동을 할 수 있다. The
이러한 2축 스캐너는 한 스캐너가 서로 수직인 두 축을 중심으로 회전운동을 하면서 입사되는 광을 반사시킴으로써 수직 및 수평 방향을 모두 주사가 가능하다. 즉, 스캐너의 수직 및 수평 주사가 일정한 주기의 비를 가지고 진행이 되면 한 번의 수직 주사 시에 다수의 수평 주사선들로 화면이 채워지게 되어 화상을 구현한다. Such a two-axis scanner is capable of scanning in both the vertical and horizontal directions by reflecting the incident light while one scanner rotates about two axes perpendicular to each other. That is, when the vertical and horizontal scanning of the scanner is performed with a ratio of a certain period, the screen is filled with a plurality of horizontal scanning lines in one vertical scanning to realize an image.
상기 스크린(15)은 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공한다. The
도 4는 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 다른 실시예의 광학계를 개략적으로 나타내는 단면도로서, 광을 조사하는 복수의 레이저(10a, 10b, 10c), 상기 복수의 레이저에서 조사된 광이 입력된 화상신호에 동기되도록 상기 광원을 각각 제어하는 복수의 광변조기(11a, 11b, 11c), 상기 복수의 레이저에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 각각 반사시키는 복수의 파장선택 빔 스플리터(12a, 12b, 12c), 상기 복수의 파장선택 빔 스플리터에서 반사된 광을 반사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터(12d), 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트(13), 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너(14) 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린(15)을 포함한다.4 is a cross-sectional view schematically showing an optical system of another embodiment of a laser scanning display device according to the present invention, in which a plurality of
상기 실시예는 칼라 화상을 구현하기 위하여 복수의 레이저(10a, 10b, 10c)으로부터 서로 다른 색상(파장)의 광을 얻는다. 본 실시예에서는 칼라 화상을 구 현하기 위하여 일반적으로 사용되는 R(적색), G(녹색), B(청색)의 조합을 사용한다. 상기 각 레이저에서 조사된 광들은 복수의 광변조기(11a, 11b, 11c)에서 각각 변조된 다음, 복수의 파장선택 빔 스플리터(12a, 12b, 12c)에서 각각 조사된 방향과 직교하는 방향으로 반사된다. The embodiment obtains light of different colors (wavelengths) from the plurality of
상기 파장선택 빔 스플리터는 특정 파장의 빛은 반사시키고 다른 파장의 빛은 투과시키는 역할을 한다. 따라서, 도시된 바와 같이, 각 광의 진행 경로가 동일하게 된다. 이 후, 편광 빔 스플리터 - 1/4 파장 플레이트 - 스캐너 - 1/4 파장 플레이트- 편광 빔 스플리터를 거치는 광경로는 전술한 실시예와 동일하다. The wavelength selective beam splitter serves to reflect light of a specific wavelength and transmit light of another wavelength. Thus, as shown, the propagation path of each light is the same. Thereafter, the optical path passing through the polarization beam splitter-quarter wave plate-scanner-quarter wave plate-polarization beam splitter is the same as in the above-described embodiment.
도 7은 상기 실시예에 의하여 구현된 화상의 사진이다. 종래의 기술에 의한 2a 및 2b에 비하여 비대칭 왜곡이 현저히 감소되었음을 알 수 있다.7 is a photograph of an image implemented by the above embodiment. It can be seen that the asymmetric distortion is significantly reduced compared to 2a and 2b according to the prior art.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 주사 방식 디스플레이 장치의 또 다른 실시예의 광학계를 개략적으로 나타내는 단면도로서, 입력된 화상신호에 동기된 광을 조사하는 레이저 다이오드(16), 상기 레이저 다이오드에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터(12), 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트(13), 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너(14) 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린(15)을 포함한다.FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an optical system according to another embodiment of a laser scanning display device according to the present invention, wherein a
상기 실시예는 광변조기를 사용하지 않고, 화상신호에 동기된 레이저 광을 얻기 위하여 레이저 다이오드(16)를 사용하는 것이 특징이다. 레이저 다이오드는 응답 속도가 우수하여 입력 전압을 조절함으로써 화상신호에 동기된 광을 생성하는 것이 가능하다. 상기 레이저 다이오드로부터 조사되는 광에 화상신호를 동기시키는 것은 레이저 변조 회로에 의하여 가능하다. 이러한 미리 화상신호에 동기된 광을 조사할 경우 광변조기가 필요치 않으므로, 소형화, 생산비의 절감 등의 여러 유리한 효과가 있다.This embodiment is characterized in that the
상기 화상신호에 동기된 레이저 광을 조사하는 레이저 다이오드를 칼라 화상을 구현하기 위한 광학계에 적용할 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 입력된 화상신호에 동기된 광을 조사하는 복수의 레이저 다이오드(16a, 16b, 16c), 상기 복수의 레이저 다이오드에서 조사된 광을 조사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 각각 반사시키는 복수의 파장선택 빔 스플리터(12a, 12b, 12c), 상기 복수의 파장선택 빔 스플리터에서 반사된 광을 반사된 광의 방향과 직교하는 방향으로 반사시키는 편광 빔 스플리터(12d), 상기 편광 빔 스플리터에서 반사된 광을 투과시키는 1/4 파장 플레이트(13), 상기 1/4 파장 플레이트를 투과한 광이 다시 1/4 파장 플레이트를 투과하도록 반사시키는 스캐너(14) 및 상기 스캐너에 의해 반사된 광으로부터 화상을 제공하는 스크린(15)을 포함한다.When a laser diode for irradiating laser light synchronized with the image signal is applied to an optical system for implementing a color image, as illustrated in FIG. 6, a plurality of laser diodes for irradiating light synchronized with an input image signal ( 16a, 16b, and 16c, a plurality of wavelength
전술한 본 발명의 레이저 주사 방식 디스플레이 장치는 보다 큰 화상을 얻기 위하여 스크린과 편광 빔 스플리터 사이의 광경로상에 확대 렌즈를 포함할 수 있 다.The above-described laser scanning display device of the present invention may include a magnification lens on the optical path between the screen and the polarizing beam splitter to obtain a larger image.
또, 본 발명의 레이저 주사 방식 디스플레이 장치는 스크린과 편광 빔 스플리터 사이의 광경로상에 보정렌즈(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 보정렌즈는 광의 수차 및 각 화소를 이루는 주사선들 사이의 간격 오차 등을 보정하는데 이용된다. 또, 스크린에 구현되는 화상의 광스팟의 크기를 조절한다.In addition, the laser scanning display device of the present invention may include a correction lens (not shown) on the optical path between the screen and the polarizing beam splitter. The correction lens is used to correct light aberrations and gaps between scanning lines constituting each pixel. In addition, the size of the light spot of the image implemented on the screen is adjusted.
본 발명은 스캐너에 입사된 광의 입사각과 반사되어 스크린에 맺히는 광의 반사각의 차이가 작도록 하는 광학계를 제시함으로써 편향에 의하여 발생하는 화상의 비대칭 왜곡을 현저하게 감소시킨다.The present invention significantly reduces asymmetrical distortion of an image caused by deflection by presenting an optical system in which the difference between the incident angle of the light incident on the scanner and the reflected angle of the light reflected on the screen is small.
또, 2개의 축을 구비한 스캐너를 이용하여 하나의 스캐너로 수직 및 수평 방향을 모두 주사가 가능함으로써, 디스플레이 장치의 소형화 및 비용절감을 달성할 수 있다.In addition, by using a scanner having two axes to scan both the vertical and horizontal directions with one scanner, it is possible to achieve miniaturization and cost reduction of the display device.
또, 레이저 다이오드를 이용하여 광변조기 없이 화상신호에 동기된 광을 생성함으로써, 디스플레이 장치의 소형화 및 비용절감을 달성할 수 있다.In addition, by generating light synchronized with an image signal without an optical modulator using a laser diode, it is possible to achieve miniaturization and cost reduction of the display device.
또, 스크린과 편광 빔 스플리터 사이의 광경로상에 보정렌즈를 포함하여 광의 수차 및 각 화소를 이루는 주사선들 사이의 간격 오차 등을 보정함으로써 보다 정밀한 화상을 구현할 수 있다.In addition, a more accurate image can be realized by including a correcting lens on an optical path between the screen and the polarizing beam splitter to correct aberrations of light and a gap error between scan lines constituting each pixel.
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