KR100829584B1 - 스펙클 노이즈를 저감하는 복합 스캐닝 유닛 및 이를채용한 레이저 프로젝션 시스템 - Google Patents

스펙클 노이즈를 저감하는 복합 스캐닝 유닛 및 이를채용한 레이저 프로젝션 시스템 Download PDF

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Abstract

복합 스캐닝 유닛 및 이를 채용한 레이저 프로젝션 시스템이 개신된다. 개시된 복합 스캐닝 유닛은, 라인 광변조기를 구비하는 라인 스캔 방식의 레이저 프로젝션 시스템에 채용되어 라인 패널의 광을 스크린 상에 스캐닝 하기 위하여 회전 구동되는 것으로, 상기 회전의 중심축을 따라 배치된 복수의 미러면을 포함하며, 상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린 상에 순차적으로 스캐닝하는 것을 특징으로 한다.

Description

스펙클 노이즈를 저감하는 복합 스캐닝 유닛 및 이를 채용한 레이저 프로젝션 시스템{A composite scanning unit for speckle noise reduction and a laser projection system employing the same}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프로젝션 시스템의 광학적 배치를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 2는 도 1의 레이저 프로젝션 시스템에 채용된 복합 스캐닝 유닛의 실시에이다.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 복합 스캐닝 유닛에 의해 1차, 0차, -1차 회절광이 스크린 상에 순차적으로 스캐닝 되는 과정을 보이는 도면이다.
도 4는 도 1의 레이저 프로젝션 시스템에 채용된 복합 스캐닝 유닛의 다른 실시에이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 복합 스캐닝 유닛에 의해 1차, -1차 회절광 및 0차 회절광이 스크린 상에 순차적으로 스캐닝 되는 과정을 보이는 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110...광원 120...콜리메이팅 유닛
130...광변조기 170...투사렌즈 유닛
200,400...복합 스캐닝 유닛 210,410...제1스캐너
210a,410a...제1미러면 220,420...제2스캐너
220a,420a...제2미러면 230,430...제3스캐너
230a,430a...제3미러면
본 발명은 스펙클 노이즈가 저감되는 구조의 레이저 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 차수의 회절광을 스크린 상에 순차적으로 스캔하여 스펙클 노이즈를 감소시키는 복합 스캐닝 유닛 및 이를 채용한 레이저 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
프로젝션 시스템은 복수의 단색광을 화상정보에 대응되도록 변조시켜 스크린에 확대 투사하여 칼라 화상을 표시하기 위한 것이다. 프로젝션 시스템에는 여러 종류의 광원이 채용될 수 있으며, 레이저 광원은 다른 광원에 비해 광의 세기나 휘도 특성이 좋아 콘트라스트가 높은 선명한 영상을 제공할 수 있다는 이점이 있어 선호된다. 그러나, 레이저빔은 높은 가간섭성(coherence)을 가지며 이것이 스펙클 노이즈의 원인이 된다. 스펙클(speckle)이란 스크린의 표면 거칠기(roughness)에 의해 이에 입사하는 레이저빔의 고유한 파동 특성에 의해 생기는 반점 모양의 패턴(mottled pattern)으로, 이에 의해 화질 특성이 현저히 저하된다.
스펙클 노이즈를 감소시키는 방안들은 일반적으로 감지시스템 내에 시간에 따라 다른 스펙클 패턴(time varying speckle pattern)을 형성하는 것에 기초를 두 고 있다. 스펙클 노이즈는 감지기(예를 들어, 인간의 눈)에 대한 시간 평균에 의해 개선될 수 있으므로, 스펙클 노이즈를 감소하기 위하여 N개의 상호 연관되지 않은 스펙클 패턴(uncorrelated speckle pattern)을 가지는 이미지 프레임을 형성해야 한다. 스펙클 콘트라스트(C)는 스펙클이 나타내는 광 세기의 평균에 대한 분산으로 정의되며(C=σI/<I>), 따라서, N개의 상호 연관되지 않은 스펙클 패턴을 갖는 경우 스펙클 콘트라스트는
Figure 112006091278658-pat00001
으로 줄어든다. 따라서, 어떻게 N개의 상호 연관되지 않은 스펙클 패턴을 형성할 것인가가 관건이 되며, 이를 위하여, 레이저광을 공간적으로 분기시키는 방법, 시간적으로 분기시키는 방법, 대역 폭을 증가시키는 방법, 위상을 분기하는 방법 등이 제안된 바 있다.
한편, 스펙클 노이즈에 대한 해결책은 사용되는 광학계의 구성 및 그 기술적 요구사항에 의해 제한된다. 예를 들어, 광변조소자로 GLV와 같이 가변 회절 그레이팅 소자를 채용하는 경우, 이미지 콘트라스트는 상기 소자에 입사되는 광의 파장 대역폭에 매우 민감하며, 스크린 상의 픽셀의 밝기는 위상차를 발생시키는 가변 띠의 상대적 변이에 의해 영향을 받는다. 이 위상차는 파장의 함수이며 파장의 대역폭을 증가시키는 경우 이미지 콘트라스트는 악화된다. 따라서, 스펙클 노이즈를 감소할 수 있기에 충분한 만큼 대역폭을 증가시키는 경우 이미지 콘트라스트 특성은 현저히 저하된다. 즉, 이러한 장치에서는 단색성이 좋은(highly monochromatic) 레이저 광원이 채용되어야 하며 파장 대역폭의 증가에 의해 스펙클 노이즈 감소를 구현하는 방법은 사용될 수 없다.
본 발명은 상기한 필요성에 따라 도출된 것으로, 서로 다른 차수의 회절광을 스크린 상에 순차적으로 스캔하여 스펙클 노이즈를 감소시키는 복합 스캐닝 유닛 및 이를 채용한 레이저 프로젝션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 복합 스캐닝 유닛은 라인 광변조기를 구비하는 라인 스캔 방식의 레이저 프로젝션 시스템에 채용되어 라인 패널의 광을 스크린 상에 스캐닝 하기 위하여 회전 구동되는 것으로, 상기 회전의 중심축을 따라 배치된 복수의 미러면을 포함하며, 상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린 상에 순차적으로 스캐닝하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프로젝션 시스템은 레이저 광원; 상기 광원에서의 광을 화상 정보에 대응하도록 변조하여 라인 패널을 형성하는 라인 광변조기; 상기 라인 광변조기에 의해 형성된 라인 패널을 스크린을 향해 투사하는 투사렌즈 유닛; 상기 투사렌즈 유닛과 스크린 사이에 배치되어 상기 라인 패널을 스크린 상에 스캐닝 하기 위해 회전 구동되는 것으로, 상기 회전의 중심축을 따라 배치된 복수의 미러면을 포함하며, 상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린 상에 순차적으로 스캐닝하는 복합 스캐닝 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복합 스캐닝 유닛 및 이를 채용한 프로젝션 시스템을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 아래에 예시되는 실시예는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니며, 본 발명을 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 충분히 설명하기 위해 제공되는 것이다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 레이저 프로젝션 시스템의 광학적 배치를 개략적으로 보이는 도면이다. 도면들을 참조하면, 레이저 프로젝션 시스템은 레이저 광을 생성 조사하는 광원(110)과 광을 화상 정보에 대응하도록 변조하는 광변조기(130)와 변조된 광을 스크린(S) 상에 투사하는 투사렌즈 유닛(170)과 투사렌즈 유닛(170)과 스크린(S) 사이에 배치되어 광을 스크린(S)상에 스캐닝하는 복합 스캐닝 유닛(200 또는 400)을 포함한다. 광원(110)과 광변조기(130) 사이의 광경로에는 광을 콜리메이팅 시켜 광변조기(130)에 대응되도록 하는 콜리메이팅 유닛(120)이 배치될 수 있다. 광원(110)은 한 개로 도시되었으나 이는 예시적인 것이며, 복수개로 구성될 수 있으며, 복수의 단색광원과 색합성 유닛을 함께 구비하는 구성도 가능하다.
본 발명의 레이저 프로젝션 시스템은 라인 스캔 방식의 프로젝션 시스템으로, 광변조기(130)는 라인 광변조기로 구성된다. 라인 광변조기(130)로서는 예를 들어, GLV(grating light valve) 또는 SOM(samsung optical modulator)이 채용될 수 있다. GLV는 광의 회절 효과를 이용하여 광을 온/오프 변조하는 것으로, 가변 띠의 상대적 움직임에 따라 광을 반사시키거나, 회절광(I1,Io,I-1)을 발생시킨다. GLV는 당업계에 잘 알려진 것이므로 더 상세한 설명은 생략한다. 복합 스캐닝 유닛(200 또는 400)은 투사렌즈 유닛(170)과 스크린(S) 사이의 광경로 사이에 배치되어 광변조기(130)로부터 형성된 라인 패널을 스크린(S) 상에 스캐닝 함으로써 스크린(S)에 화상이 형성되게 한다. 복합 스캐닝 유닛(200 또는 400)은 투사렌즈 유닛(170)의 초점면 또는 그 근방에 배치되는 것이 바람직하다. 복합 스캐닝 유닛(200,400)은 스크린(S) 상에 광을 스캐닝 함에 있어, 상호 연관되지 않은 N개의 스펙클 패턴을 형성함으로써 눈의 반응시간에 대한 평균에 의해 스펙클 노이즈를 개선하기 위한 구성으로 되어 있다. 이를 위하며 복합 스캐닝 유닛(200,400)은 복수의 미러면을 포함하며, 상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린(S) 상에 순차적으로 스캐닝 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 복합스캐닝 유닛(200 또는 400)의 상세한 구성과 이에 의해 스펙클 노이즈가 감소되는 작용에 대해 설명한다.
도 2는 도 1의 프로젝션 시스템에 채용된 복합 스캐닝 유닛(200)의 실시예를 보이는 도면이고, 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 복합 스캐닝 유닛(200)에 의해 1차, 0차, -1차 회절광이 스크린(S) 상에 순차적으로 스캐닝 되는 과정을 보이는 도면이다. 도면들을 참조하면, 복합 스캐닝 유닛(200)은 복수의 미러면을 포함하며, 상기 복수의 미러면은 각각 다른 차수의 회절광을 스크린(S) 상에 순차적으로 스캐닝 하도록 구성된다. 특히, 본 발명은 상기 광변조기(도 1의 130)에 의해 -1차, 0차, 1 차의 회절광이 형성되는 점에 착안한 것으로, 복합 스캐닝 유닛(200)은 광변조기(도 1의 130)로부터 생성되는 1차 회절광(I1)을 스캐닝 하는 제1스캐너(210), 0차 회절광(I0)을 스캐닝하는 제2스캐너(220), -1차 회절광(I-1)을 스캐닝 하는 제3스캐너(230)를 포함한다. 제1스캐너(210), 제2스캐너(220), 제3스캐너(230)는 각각 광을 스크린(S)을 향하여 반사시키는 제1미러면(210a), 제2미러면(220a), 제3미러면(230a)을 갖는다. 또한, 제1스캐너(210), 제2스캐너(220), 제3스캐너(230)는 회전축(K)을 따라 배치되어, 복합 스캐닝 유닛(200)이 회정축에 대해 회전함에 따라 광을 스크린(S) 상에 Z 방향으로 스캔한다. 이 때, 제2미러면(220a)은 제1미러면(210a)에 대해 소정 각(α')으로 틸트되어 있고, 제3미러면(230a)은 제2미러면(220a)에 대해 소정 각(α')으로 틸트되어 있다. 이렇게 상기 제1 내지 제3미러면(210a,220a,230a)이 상호 틸트 배치된 것은 1차, 0차, -1차 회절광(I1,Io,I-1)을 스크린(S) 상에 순차적으로 스캐닝 하기 위한 것이다. 회전축(K)에서 스캐닝 되는 스크린(S) 양단을 바라본 각 크기가 2α라면, 스크린(S) 전 영역을 스캔하기 위한 복합 스캐닝 유닛(200)의 회전각은 α이며, 한 회절광이 스크린(S) 전체를 스캔한 후에 다른 회절광이 스크린(S) 상에 스캔되기 위해서, 상기 α'은 α보다 같거나 큰 값이어야 한다. 바람직하게는 α'은 α와 같은 값을 갖도록 한다. 복합 스캐닝 유닛(200)이 회전함에 따라 제1 내지 제3미러면(210a,220a,230a)이 회전하면, 소정 각도로 틸트 배치된 제1 내지 제3미러면(210a,220a,230a)은 1차 회절광(I1), 0차 회 절광(I0), -1차 회절광(I-1)을 각각 다른 방향으로 반사시킨다.
도 3a는 제1미러면(210a)이 1차 회절광(I1)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 것을 보이고 있다. 도면을 참조하면, 제1미러면(210a)이 1차 회절광(I1)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 동안 제2미러면(220a)과 제3미러면(230a)은 0차 회절광(I0)과 -1차 회절광(I-1)을 스크린(S)을 향하지 않는 방향으로 반사시킨다. 이 때, 제2미러면(220a)은 제1미러면(210a)에 대해 α' 만큼 틸트되고 α'는 스크린(S) 전체를 스캔하기 위한 회전각 α 와 같거나 또는 이보다 큰 값으로 되어 있기 때문에, 제1미러면(210a)이 스크린(S) 전체를 스캔할 때까지 제2미러면(220a)에서 반사하는 0차 회절광(I0)은 스크린(S)에 도달하지 않는다. 여기서, 제1미러면(210a)이 스크린(S) 전체를 스캔하는 시간은 τ+라고 한다.
도 3b는 제2미러면(220a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 것을 보이고 있다. 제1미러면(210a)이 스크린(S)을 스캐닝 하기 시작하는 시각을 t=0 이라 하면, t≥τ+ 인 소정 시각에 제2미러면(220a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝하기 시작한다. 제2미러면(220a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 동안 제1미러면(220a)과 제3미러면(230a)은 각각 1차 회절광(I1)과 -1차 회절광(I-1)을 스크린(S)을 향하지 않는 방향으로 반사시킨다. 여기서, 제2 미러면(220a)이 스크린(S) 전체를 스캔하는 시간은 τ0 이라 한다.
도 3c는 제3미러면(230a)이 -1차 회절광(I-1)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 것을 보이고 있다. t≥τ++τo인 소정 시각에 제3미러면(230a)이 -1차 회절광(I-1)을 스크린(S) 상에 스캐닝하기 시작한다. 제3미러면(230a)이 -1차 회절광을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 동안, 제1미러면(210a)과 제2미러면(220a)은 각각 1차 회절광(I1)과 0차 회절광(Io)을 스크린(S)을 향하지 않는 방향으로 반사시킨다.
이와 같이 복합 스캐닝 유닛(200)이 3α'만큼 회전하는 동안 스크린(S) 상에는 1차 회절광(I1), 0차 회절광(Io), -1차 회절광(I-1)이 순차적으로 스캔된다. 예를 들어, α'=α인 경우라 한다면, 0≤t≤τ+ 일 때, 1차 회절광(I1)만이 스크린(S)상에 스캔되고, τ+≤t≤τ++τo 일 때, 0차 회절광(Io)만이 스크린(S) 상에 스캔되며, τ++τo≤t≤τ++τo+τ-1 일 때 -1차 회절광(I-1) 만이 스크린(S) 상에 스캔된다. 각 단계에서 생성되는 이미지들은 각기 다른 시각에 스크린 상에 조사된 다른 회절광에 의해 형성된 것으로 이들을 눈의 반응시간에 대해 평균함으로써 한 개의 이미지 프레임이 생성된다. 즉, 이렇게 생성된 이미지 프레임은 3개의 상호 연관되지 않은 스펙클 노이즈 패턴을 포함하고 있으므로 스펙클 노이즈는 최대
Figure 112006091278658-pat00002
으로 감소할 수 있다. 스펙클 감소 인자 (R)은 다음과 같다.
Figure 112006091278658-pat00003
여기서 |Io|,|I+1|,|I-1|는 각각 0차 회절광(Io), 1차 회절광(I1), -1차 회절광(I-1)의 세기이다.
상기 R은 다음 식을 만족할 때, 최대값
Figure 112006091278658-pat00004
을 가지게 된다.
스캐닝 시간(τo,τ1,τ-1)복합 스캐닝 유닛(200)의 회전 각속도에 의해 결정되며, 일반적으로 |Io|,|I+1|,|I-1|를 조절하는 것이 스캐닝 시간(τo,τ1,τ-1)을 조절하는 것보다 용이하나, 스캐닝 시간(τo,τ1,τ-1)을 조절할 수 있는 범위 내에서 |Io|,|I+1|,|I-1|는 가능한 밝게 하는 것이 좋다.
도 4는 도 1의 프로젝션 시스템에 채용된 복합 스캐닝 유닛의 다른 실시예를 보이는 도면이고, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 복합 스캐닝 유닛(400)에 의해 1차, -1차 회절광(I1,I-1) 및 0차 회절광(Io)이 스크린(S) 상에 순차적으로 스캐닝 되는 과정을 보이는 도면이다. 본 실시예의 복합 스캐닝 유닛(400)은 2개의 상호 연관되지 않은 스펙클 노이즈 패턴을 형성하는 것으로, 스펙클 노이즈를 최대
Figure 112006091278658-pat00006
로 감소시킨다. 도면들을 참조하면, 복합 스캐닝 유닛(400)은 광변조기(도 1의 130)로부터 생성되는 1차 회절광(I1)을 스캐닝 하는 제1스캐너(410), 0차 회절광(Io)을 스캐닝하는 제2스캐너(420), -1차 회절광(I-1)을 스캐닝 하는 제3스캐너(430)를 포함한다. 제1스캐너(410), 제2스캐너(420), 제3스캐너(420)는 각각 광을 스크린(S)을 향하여 반사시키는 제1미러면(410a), 제2미러면(420a), 제3미러면(430a)을 갖는다. 또한, 제1스캐너(410), 제2스캐너(420), 제3스캐너(430)는 회전축(K)을 따라 배치되어, 복합 스캐닝 유닛(400)이 회전축(K)에 대해 회전함에 따라 광을 스크린(S) 상에 Z 방향으로 스캔한다. 상기 제1미러면(410a), 제2미러면(420a), 제3미러면(430a) 중 두 개의 미러면은 서로 나란하며, 나머지 한 개의 미러면에 대해 소정 각 α'만큼 틸트되어 있다. 예를 들어, 제2미러면(420a)은 제1미러면(410a)에 대해 소정 각(α')으로 틸트되어 있고, 제3미러면(430a)과 제1미러면(410a)은 나란하다. 이렇게 상기 제1, 제3미러면(430a)이 나란하고, 제2미러면(420a)이 제1, 제3미러면(430a)에 대해 틸트 배치되므로, 1차, -1차 회절광(I1,I-1)을 스크린(S)상에 동시에 스캐닝 한 후, 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하게 된다. 회전축(K) 상의 한 점에서 스캐닝 되는 스크린(S) 양단을 바라본 각 크기가 2α라면, 스크린(S) 전 영역을 스캔하기 위한 복합 스캐닝 유닛(400)의 회전각은 α이며, 1차, -1차 회절광(I1,I-1)이 스캔되는동안 0차 회절광(Io)이 스크린(S)을 향하지 않도록 상기 α' 은 α보다 같거나 큰 값이어야 한다. 바람직하게는 α'은 α와 같은 값을 갖도록 한다.
도 5a는 제1미러면(410a) 및 제3미러면이 1차, -1차 회절광(I1,I-1)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 것을 보이고 있다. 도면을 참조하면, 제1미러면(410a) 및 제3미러면(430a)이 1차, -1차 회절광(I1,I-1)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 동안 제2미러면(420a)은 0차 회절광(Io)을 스크린(S)을 향하지 않는 방향으로 반사시킨다. 여기서, 제1미러면(410a) 및 제3미러면(430a)이 함께 스크린(S) 전체를 스캔하는 시간을 τ±라고 한다.
도 5b는 제2미러면(420a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 것을 보이고 있다. 제1미러면(410a) 및 제3미러면(430a)이 스크린(S)을 스캐닝 하기 시작하는 시각을 t=0 이라 하면, t≥τ± 인 소정 시각에 제2미러면(420a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝하기 시작한다. 제2미러면(420a)이 0차 회절광(Io)을 스크린(S) 상에 스캐닝 하는 동안 제1미러면(410a)과 제3미러면(430a)은 각각 1차 회절광(I1)과 -1차 회절광(I-1)을 스크린(S)을 향하지 않는 방향으로 반사시킨다. 여기서, 제2미러면(420a)이 스크린(S) 전체를 스캔하는 시간을 τ0 이라 한다.
이와 같이 복합 스캐닝 유닛(400)이 2α'만큼 회전하는 동안 스크린(S) 상에 는 1차 회절광(I1)과 -1차 회절광(I-1)이 스캔되고 다음 0차 회절광(Io)이 스캔된다. 예를 들어, α'=α인 경우라 한다면, 0≤t≤τ± 일 때, 1차 및 -1차의 회절광(I1,I-1)만이 스크린(S)상에 스캔되고, τ±≤t≤τ±+τo 일 때, 0차 회절광(Io)만이 스크린(S) 상에 스캔된다. 이렇게 다른 시각에 스크린을 향해 조사된 다른 회절광에 의해 형성된 이미지들의 합으로 한 개의 이미지 프레임이 생성되며, 본 실시예에서 생성되는 이미지 프레임은 2개의 상호 연관되지 않은 스펙클 노이즈 패턴을 포함하고 있다. 따라서, 스펙클 노이즈는 최대
Figure 112006091278658-pat00007
로 감소할 수 있다. 스펙클 감소 인자 R은 다음과 같다.
Figure 112006091278658-pat00008
여기서 |Io|,|I+1|,|I-1|는 각각 0차 회절광(Io), 1차 회절광(I1), -1차 회절광(I-1)의 세기이다.
상기 R은 다음 식을 만족할 때, 최대값
Figure 112006091278658-pat00009
를 가지게 된다.
Figure 112006091278658-pat00010
스캐닝 시간(τo,τ±)복합 스캐닝 유닛(200)의 회전 각속도에 의해 결정되 며, 일반적으로 |Io|,|I+1|,|I-1|를 조절하는 것이 스캐닝 시간(τo,τ±)을 조절하는 것보다 용이하나, 스캐닝 시간(τo,τ±)을 조절할 수 있는 범위 내에서 |Io|,|I+1|,|I-1|는 가능한 밝게 하는 것이 좋다. 본 실시예에서는 2개의 상호 연관되지 않은 스펙클 노이즈 패턴을 형성하는 구성으로서, 1차 회절광과 -1차 회절광을 동시에 스캐닝하고, 다음 0차 회절광을 스캐닝 하는 것로 설명되고 있으나, 이는 예시적인 것이며 다른 조합도 가능함은 물론이다. 본 실시예의 경우 스펙클 감소 인자의 최대값은
Figure 112006091278658-pat00011
로 도 2의 실시예의
Figure 112006091278658-pat00012
보다 작으나, 한 개의 이미지 프레임을 형성하는 총 스캔시간을 줄일 수 있다는 점에서 이점이 있다.
본 발명에 의한 복합 스캐닝 유닛은 복수의 미러면을 구비하여 서로 다른 차수의 회절광을 스크린 상에 순차적으로 스캔하는 특징을 가진다. 이에 의해, 이를 채용하는 레이저 프로젝션 시스템은 광학계 구성을 크게 바꾸지 않으면서 상호 연관되지 않은 스펙클 패턴을 형성할 수 있으므로 스펙클 노이즈가 효과적으로 감소된다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위 내에서 정해져야만 할 것이다.

Claims (19)

  1. 라인 광변조기를 구비하는 라인 스캔 방식의 레이저 프로젝션 시스템에 채용되어 라인 패널의 광을 스크린 상에 스캐닝 하기 위하여 회전 구동되는 것으로,
    상기 회전의 중심축을 따라 배치된 복수의 미러면을 포함하며,
    상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린 상에 순차적으로 스캐닝하는 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두 개의 미러면은 소정 각도 α'만큼 틸트 배치되며,
    α'은 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
    <식>
    α'≥α
    여기서, α는 상기 복합 스캐닝 유닛이 스크린 전체를 스캔하기 위한 회전각이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 두 개의 미러면이 서로 틸트된 각은 α인 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 라인 광변조기는 -1차, 0차, 1차의 회절광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 라인 광변조기는 광변조소자로 GLV를 채용하는 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  6. 제4항에 있어서,
    1차 회절광을 스캐닝 하는 제1미러면을 가지는 제1스캐너;
    0차 회절광을 스캐닝 하는 제2미러면을 가지는 제2스캐너;
    -1차 회절광을 스캐닝 하는 제3미러면을 가지는 제3스캐너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1미러면, 제2미러면, 제3미러면 중 서로 인접하는 미러면들은 각각 상기 각 α'만큼 틸트된 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1미러면, 제2미러면, 제3미러면 중 두 개의 미러면은 서로 나란하며, 나머지 한 개의 미러면에 대해 상기 각 α'만큼 틸트된 것을 특징으로 하는 복합 스캐닝 유닛.
  9. 레이저 광원;
    상기 광원에서의 광을 화상 정보에 대응하도록 변조하여 라인 패널을 형성하는 라인 광변조기;
    상기 라인 광변조기에 의해 형성된 라인 패널을 스크린을 향해 투사하는 투사렌즈 유닛;
    상기 투사렌즈 유닛과 스크린 사이에 배치되어 상기 라인 패널을 스크린 상에 스캐닝 하기 위해 회전 구동되는 것으로,
    상기 회전의 중심축을 따라 배치된 복수의 미러면을 포함하며,
    상기 복수의 미러면 중 적어도 두 개의 미러면은 서로 다른 회절 차수의 광을 스크린 상에 순차적으로 스캐닝하는 복합 스캐닝 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복합 스캐닝 유닛은 상기 투사렌즈 유닛의 초점면 또는 그 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 두 개의 미러면이 서로 틸트된 각 α'은 다음 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
    <식>
    α'≥α
    여기서, α는 상기 복합스캐닝 유닛이 스크린 전체를 스캔하기 위한 회전각이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 두 개의 미러면이 서로 틸트된 각은 α인 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 라인 광변조기는 -1차, 0차, 1차의 회절광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 라인 광변조기는 광변조소자로 GLV를 채용하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    1차 회절광을 스캐닝 하는 제1미러면을 가지는 제1스캐너;
    0차 회절광을 스캐닝 하는 제2미러면을 가지는 제2스캐너;
    -1차 회절광을 스캐닝 하는 제3미러면을 가지는 제3스캐너;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1미러면, 제2미러면, 제3미러면 중 서로 인접하는 미러면들은 각각 각 α'만큼 틸트된 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
    <식>
    Figure 112006091278658-pat00013
    여기서, |I+1|,|Io|,|I-1|는 각각 1차 회절광, 0차 회절광, -1차 회절광의 세기이고, τ+,τo,τ-는 각각 1차 회절광이 스크린상에 스캐닝되는 시간, 0차 회절광이 스크린 상에 스캐닝되는 시간, -1차 회절광이 스크린 상에 스캐닝되는 시간이다.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제1미러면, 제2미러면, 제3미러면 중 두 개의 미러면은, 서로 나란하며 나머지 한 개의 미러면에 대해 상기 각 α'만큼 틸트된 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 시스템.
    <식>
    Figure 112006091278658-pat00014
    여기서, |I2|,|I3|는 나란한 두 개의 미러면이 각각 스크린에 스캔하는 회절광의 세기이고, |I1|은 나머지 한 개의 미러면이 스크린에 스캔하는 회절광의 세기이고, τ2,τ1는 각각 상기 나란한 두 개의 미러면이 광을 스크린상에 스캐닝하는 시간, 나머지 한 개의 미러면이 광을 스크린 상에 스캐닝하는 시간이다.
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