KR100994894B1 - Optical Engine Apparatus for reducing speckle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스펙클을 감소시키기 위한 광학 엔진 장치에 있어서, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 상기 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 배치함으로써, 스펙클을 감소시킬 수 있다.The present invention provides an optical engine apparatus for reducing speckle, comprising: a light source unit emitting a plurality of color lights through a plurality of laser light sources, and a color including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color lights onto the same optical axis And a fly-eye lens for shaping the light synthesized by the same optical axis into a uniform light, wherein the fly-eye lens is provided with a plurality of small lenses and the size of the small lenses is not fixed. Can be reduced.

스펙클, 플라이아이렌즈, 렌즈 크기, 배열 Speckle, Fly Eye Lens, Lens Size, Array

Description

스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치{Optical Engine Apparatus for reducing speckle}Optical Engine Apparatus for reducing speckle

본 발명은 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 배치하는 광학 엔진 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an optical engine device for reducing speckle, and more particularly, a light source unit for emitting a plurality of color lights through a plurality of laser light sources, and a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color lights onto the same optical axis. An optical engine device including a color synthesis unit and a fly-eye lens for shaping the light synthesized by the same optical axis into uniform light, wherein the fly-eye lens is provided with a plurality of small lenses and the size of the small lenses is not fixed. It is about.

일반적으로, 레이저를 이용한 디스플레이 장치는 레이저 다이오드에서 방출된 레이저를 SLM(Spatial Light Modulator)이나 미러(mirror)를 통해 스크린으로 주사하여 화상을 형성한다. 레이저 광을 광원으로 사용하면 화상의 색상이 선명하고 순색에 가까우며 색을 재현하는 범위가 넓은 장점이 있다.In general, a display apparatus using a laser forms an image by scanning a laser emitted from a laser diode to a screen through a spatial light modulator (SLM) or a mirror. The use of laser light as a light source has the advantage that the color of the image is clear, close to pure color, and a wide range of color reproduction.

그런데, 레이저 광을 광원으로 이용한 디스플레이 장치에 있어서 문제점 중 하나가 스펙클(speckle)이다. 스펙클은 거친 표면에 높은 가간섭성(coherence)을 갖는 광을 비출 때 발생하는 간섭 패턴이다.By the way, one of the problems in the display apparatus using a laser light as a light source is a speckle. Speckles are interference patterns that occur when shining light with high coherence on rough surfaces.

예를 들어, 레이저 광이 스크린에 입사되면, 스크린에 화상이 형성된다. 스크린에 형성된 화상은 광학계를 통해 검출기로 검출된다. 여기서, 검출기는 인간의 눈이나 CCD(charged coupled device) 카메라와 같은 화상을 검출하는 기기이다.For example, when laser light is incident on the screen, an image is formed on the screen. The image formed on the screen is detected by the detector through the optical system. Here, the detector is a device that detects an image such as a human eye or a charged coupled device (CCD) camera.

여기서, 스크린은 완전한 평면이 아니고, 물리적으로 보면 미세하게 거친 표면을 갖는다. 일반적으로 스크린 표면의 거칠기가 레이저 광의 파장보다 1/4 이상 크다면 간섭이 발생한다. 즉 레이저 광이 스크린에 비추어지면 간섭으로 인해 검출기에는 원래의 화상 외에 주위에 다수의 밝고 어두운 무늬와 같은 반점이 발생한다. 레이저 광의 간섭으로 인해 검출기에서 검출되는 반점을 스펙클이라 할 수 있다. 스펙클은 레이저 광의 높은 가간섭성에 기인한다. 스펙클은 인간의 눈에 실재적으로 보여지는 반점이므로, 스펙클이 발생하는 것은 디스플레이 장치의 화상 품질을 저하시키는 주요인 중의 하나가 된다. 따라서 스펙클을 줄이기 위한 다양한 방법이 제안되어 왔다.Here, the screen is not a perfect plane, but has a finely rough surface in physical view. In general, interference occurs when the surface roughness of the screen is greater than 1/4 of the wavelength of the laser light. In other words, when the laser light hits the screen, the interference causes the detector to have many bright and dark spots around it besides the original image. Speckles that are detected by the detector due to interference of laser light can be referred to as speckles. Speckles are due to the high coherence of the laser light. Since speckles are spots that are actually seen by the human eye, the occurrence of speckles is one of the main factors that degrade the image quality of a display device. Therefore, various methods have been proposed to reduce speckle.

예를 들어, 디스플레이 장치에 확산자(diffuser)를 구비하여 스펙클을 감소시킬 수 있다. 즉, 레이저 광을 회전하는 확산자에 투과시킨다. 확산자가 회전함에 따라 레이저 광이 투과되어 확산되는 정도를 불규칙하게 만들어 레이저 광의 위상을 불규칙하게 한다. 따라서 레이저 광의 고유한 성질인 가간섭성을 줄인다.For example, the speckle may be reduced by providing a diffuser in the display device. That is, the laser beam is transmitted to the rotating diffuser. As the diffuser rotates, the laser beam is transmitted and diffused irregularly, thereby making the phase of the laser light irregular. This reduces the inherent coherence of laser light.

또한, 디스플레이 장치에 파면변조기를 구비하여 스펙클을 감소시킬 수 있다. 레이저 광을 파면변조기에 통과시키면 레이저 광의 위상이 변화한다. 위상 공 간 변화를 갖는 파면은 다중 스펙클 패턴을 발생시킴으로써 스펙클이 감소된다.In addition, the display device may include a wave modulator to reduce speckle. Passing the laser light through the wavefront modulator changes the phase of the laser light. Wavefronts with phase-space variations reduce speckle by generating multiple speckle patterns.

또한, 디스플레이 장치에 스크린에 표면 음파(surface acoustic wave)를 발생시키는 트랜스듀서(transducer)를 배치함으로써, 스크린에 표면 음파를 쏘아 스크린에 입사되는 레이저 광의 입사각을 변화시켜 스펙클을 감소시킨다.In addition, by placing a transducer that generates surface acoustic waves on the screen in the display device, the surface acoustic waves are shot on the screen to change the incident angle of the laser light incident on the screen to reduce speckle.

상기 예들에 의하면 스크린을 이동시키거나, 레이저 광의 입사 각도 등을 변화시킴으로써 스펙클을 감소시키지만 상기 예들에 의해서도 스펙클이 완전히 제거되지 않고 남아 있으므로 추가적으로 스펙클을 감소시키기 위한 수단이 필요하다.According to the above examples, the speckle is reduced by moving the screen or changing the angle of incidence of the laser light, but the speckle is not completely removed even by the above examples, and therefore, a means for further reducing the speckle is required.

본 발명의 목적은 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 배치함으로써, 스펙클이 감소되도록 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to uniformly combine a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light sources, a color combining unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color light beams on the same optical axis, and light synthesized on the same optical axis. A fly's eye lens includes a shape of a single light, and the fly's eye lens includes a plurality of small lenses, and the size of the small lenses is not fixed, thereby providing an optical engine device that reduces speckle to reduce speckle. It is.

본 발명의 다른 목적은 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light source, a color synthesis unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color light to the same optical axis and the light synthesized to the same optical axis A fly's eye lens shaping uniform light, wherein the fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form, so that each of the adjacent small lenses in the transverse or longitudinal direction are staggered, An optical engine device for reducing speckle is provided.

본 발명의 또 다른 목적은 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 하고, 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 함으로써, 스펙클을 감소 시키는 광학 엔진 장치를 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light source, a color synthesis unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color light to the same optical axis and the light synthesized by the same optical axis It comprises a fly-eye lens for shaping a uniform light, the fly-eye lens is provided with a plurality of small lenses and the small lenses are arranged in a matrix form and each of the adjacent small lenses in the transverse direction or longitudinal direction are staggered The present invention provides an optical engine apparatus that reduces speckle by making the size of a small lens not constant.

본 발명의 또 다른 목적은 빔쉐이퍼가 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 함으로써, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a beam shaper is provided with a fly-eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources synthesized on the same optical axis with uniform light, the fly-eye lens is a plurality of small lenses In order to provide a beam shaper for reducing speckle by providing a small lens and the size of the small lens is not constant.

본 발명의 또 다른 목적은 빔쉐이퍼가 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is a beam shaper is provided with a fly-eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources synthesized on the same optical axis with uniform light, the fly-eye lens is a plurality of small lenses The small lenses are arranged in a matrix form and the adjacent small lenses in the transverse or longitudinal direction are staggered to provide a beam shaper for reducing speckle.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 스펙클을 감소시키기 위한 광학 엔진 장치에 있어서, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 상기 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention to achieve the above object, in the optical engine device for reducing the speckle, a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light source, synthesizing the plurality of color light to the same optical axis A color synthesis unit including a plurality of dichroic mirrors and a fly's eye lens for shaping the light synthesized with the same optical axis into uniform light, wherein the fly's eye lens includes a plurality of small lenses and the small lenses An optical engine apparatus for reducing speckle is characterized in that the size of? Is not constant.

상기 플라이아이렌즈 전단에 구비되어 광축에 수직하게 진동하는 확산자, 상 기 쉐이핑된 광을 이용하여 이미지를 생성하는 광모듈레이터, 상기 생성된 이미지를 확대 투사하는 투사 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a diffuser provided in front of the fly's eye lens, the diffuser oscillating perpendicular to the optical axis, an optical modulator for generating an image using the shaped light, and a projection lens for magnifying and projecting the generated image. .

상기 광원부는, 엘이디(Light Emitting Diode) 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.The light source unit may include an LED light source.

상기 광모듈레이터는, 필드시퀀셜(Field Sequential) 액정표시장치인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is a field sequential liquid crystal display device.

상기 광모듈레이터는, 반사형 액정표시장치인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is a reflection type liquid crystal display device.

상기 광모듈레이터는, 엘코스(Liquid Crystal On Silicon)인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is Elcos (Liquid Crystal On Silicon).

상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 한다.The size of the small lens is characterized in that between 50μm to 20mm.

상기 플라이아이렌즈는, 양면으로 구성된 것을 특징으로 한다.The fly's eye lens is characterized in that composed of both sides.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 스펙클을 감소시키기 위한 광학 엔진 장치에 있어서, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 상기 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치가 제공된다.According to another aspect of the invention, in the optical engine device for reducing the speckle, a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light source, a plurality of dichroic to synthesize the plurality of color light to the same optical axis A color synthesis unit including a mirror and a fly-eye lens for shaping the light synthesized with the same optical axis into uniform light, wherein the fly-eye lens includes a plurality of small lenses and the small lenses are arranged in a matrix form. There is provided an optical engine device for reducing speckle, wherein each of the small lenses that are transversely or longitudinally adjacent are staggered.

상기 플라이아이렌즈에 구비된 복수의 소렌즈 각각의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.The size of each of the plurality of small lenses provided in the fly's eye lens is not constant.

상기 플라이아이렌즈 전단에 구비되어 광축에 수직하게 진동하는 확산자, 상기 쉐이핑된 광을 이용하여 이미지를 생성하는 광모듈레이터, 상기 생성된 이미지를 확대 투사하는 투사 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.And a diffuser provided at the front end of the fly's eye lens to vibrate perpendicular to the optical axis, an optical modulator to generate an image using the shaped light, and a projection lens to enlarge and project the generated image.

상기 광원부는, 엘이디(Light Emitting Diode) 광원을 포함하는 것을 특징으로 한다.The light source unit may include an LED light source.

상기 광모듈레이터는, 필드시퀀셜(Field Sequential) 액정표시장치인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is a field sequential liquid crystal display device.

상기 광모듈레이터는, 반사형 액정표시장치인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is a reflection type liquid crystal display device.

상기 광모듈레이터는, 엘코스(Liquid Crystal On Silicon)인 것을 특징으로 한다.The optical modulator is Elcos (Liquid Crystal On Silicon).

상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 한다.The size of the small lens is characterized in that between 50μm to 20mm.

상기 플라이아이렌즈는 양면으로 구성된 것을 특징으로 한다.The fly's eye lens is characterized in that composed of two sides.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼로서,상기 빔쉐이퍼는 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 하는 빔쉐이퍼가 제공된다.According to still another aspect of the present invention, a beam shaper for reducing speckle, wherein the beam shaper is a fly-eye shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources synthesized on the same optical axis with uniform light It is provided with a lens, wherein the fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses is provided with a beam shaper, characterized in that the size of the small lens is not constant.

상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 한다.The size of the small lens is characterized in that between 50μm to 20mm.

상기 플라이아이렌즈는, 양면으로 구성된 것을 특징으로 한다.The fly's eye lens is characterized in that composed of both sides.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼로서, 상기 빔쉐이퍼는 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 빔쉐이퍼가 제공된다.According to another aspect of the present invention, as a beam shaper for reducing speckle, the beam shaper is a fly-eye shaping the light synthesized with a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources in the same optical axis to a uniform light It is provided with a lens, wherein the fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form, the beam shaper is characterized in that each of the neighboring small lenses in the transverse or longitudinal direction are arranged staggered .

상기 플라이아이렌즈에 구비된 복수의 소렌즈 각각의 크기가 일정하지 않은 것을 특징으로 한다.The size of each of the plurality of small lenses provided in the fly's eye lens is not constant.

상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 한다.The size of the small lens is characterized in that between 50μm to 20mm.

상기 플라이아이렌즈는, 양면으로 구성된 것을 특징으로 한다.The fly's eye lens is characterized in that composed of both sides.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 배치함으로써, 스펙클이 감소되도록 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, a light source unit that emits a plurality of color lights through a plurality of laser light sources, a color combining unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color lights to the same optical axis, and the same optical axis And a fly's eye lens for shaping the light into a uniform light, wherein the fly's eye lens is composed of a plurality of small lenses and is arranged such that the size of the small lenses is not constant, thereby reducing speckle that reduces speckle. An engine device can be provided.

또한, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하 며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치를 제공할 수 있다.In addition, a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light sources, a color combining unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color light to the same optical axis and the light synthesized by the same optical axis into a uniform light It comprises a fly-eye lens shaping, the fly-eye lens is provided with a plurality of small lenses and the small lenses are arranged in a matrix form, each of the adjacent small lenses in the transverse or longitudinal direction are staggered, It is possible to provide an optical engine device for reducing.

또한, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부, 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부 및 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 하고, 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 함으로써, 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치를 제공할 수 있다.In addition, a light source unit for emitting a plurality of color light through a plurality of laser light sources, a color combining unit including a plurality of dichroic mirrors for synthesizing the plurality of color light to the same optical axis and the light synthesized by the same optical axis into a uniform light A fly's eye lens includes a shaping fly's eye lens. The fly's eye lens includes a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form, and the adjacent small lenses in the transverse or longitudinal direction are staggered, and the size of the small lenses is varied. By not making the constant constant, it is possible to provide an optical engine device that reduces speckle.

또한, 빔쉐이퍼가 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 소렌즈의 크기가 일정하지 않도록 함으로써, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼를 제공할 수 있다.In addition, the beam shaper is provided as a fly-eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources to a uniform light synthesized by the same optical axis, the fly-eye lens is provided with a plurality of small lenses and small lenses By not having a constant size of, it is possible to provide a beam shaper for reducing speckle.

또한, 빔쉐이퍼가 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 엇갈리게 배치되도록 함으로써, 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼를 제공할 수 있다.In addition, the beam shaper is provided with a fly's eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light source to the same optical axis into a uniform light, the fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, The lenses are arranged in a matrix and each adjacent small lens in the transverse or longitudinal direction can be staggered, thereby providing a beam shaper for reducing speckle.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치의 구성을 나타낸 도면이다.1 is a view showing the configuration of an optical engine device for reducing the speckle according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치는 제1 레이저 광원(102), 제2 레이저 광원(104) 및 제3 레이저 광원(106)을 포함하는 광원부, 제1 집광 렌즈(108), 제2 집광 렌즈(110), 제3 집광 렌즈(112), 제1 다이크로익 미러(114), 제2 다이크로익 미러(116) 및 제3 다이크로익 미러(118)를 포함하는 색합성부, 확산자(120), 미러(122), 광모듈레이터(124), 투사 렌즈(126) 및 빔쉐이퍼(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, an optical engine apparatus for reducing speckle according to the present invention includes a light source unit including a first laser light source 102, a second laser light source 104, and a third laser light source 106, and a first condenser. Lens 108, second condenser lens 110, third condenser lens 112, first dichroic mirror 114, second dichroic mirror 116 and third dichroic mirror 118 It includes a color combining unit, a diffuser 120, a mirror 122, an optical modulator 124, a projection lens 126 and a beam shaper 100 including a.

상기 광원부는 복수의 레이저 광원(102, 104, 106)을 통해 복수의 색광을 발광한다. 이때, 상기 광원부는 엘이디(Light Emitting Diode) 광원을 포함할 수 있다.The light source unit emits a plurality of color lights through the plurality of laser light sources 102, 104, and 106. In this case, the light source unit may include an LED light source.

상기 색합성부는 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러(114, 116, 118)를 포함한다. 이때, 다이크로익 미러(dichroic mirror)는 색선별 거울이다.The color synthesizing unit includes a plurality of dichroic mirrors 114, 116, and 118 for synthesizing a plurality of color lights into the same optical axis. In this case, the dichroic mirror is a dichroic mirror.

상기 빔쉐이퍼(100)는 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광인 Top-hat광으로 쉐이핑하며, 플라이아이렌즈로 구비될 수 있다.The beam shaper 100 may shape the light synthesized with the same optical axis into top-hat light, which is uniform light, and be provided as a fly's eye lens.

즉, 상기 빔쉐이퍼(100)는 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않다.That is, the beam shaper 100 is provided with a fly's eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources to a uniform light, the fly's eye lens is a plurality of small lenses And the size of the small lens is not constant.

상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되며 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않고 각각 다르다. 이때, 상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이일 수 있다. 만약 크기가 50μm 보다 작으면 레이저 광의 가간섭성(coherence)에 의한 격자 무늬 형태가 스크린에 나타나게 되며 20mm 보다 크면 레이저 광원이 사용되는 소형 광학 엔진 장치에서는 균일한 Top-hat광으로 변환할 수 없다. 즉, 플라이아이렌즈에 입사되는 빔의 단면 안에 너무 적은 수의 렌즈들만이 존재하는 경우 빔쉐이퍼로서의 역할을 수행하지 못하게 된다. 한편, 상기 플라이아이렌즈는 양면으로 구성될 수 있다.The fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, and the sizes of the small lenses are not constant but are different from each other. In this case, the size of the small lens may be between 50μm to 20mm. If the size is smaller than 50 μm, the lattice pattern due to the coherence of the laser light appears on the screen. If the size is larger than 20 mm, the small optical engine device using the laser light source cannot convert to uniform top-hat light. That is, when there are too few lenses in the cross section of the beam incident on the fly's eye lens, the beam shaper may not function. On the other hand, the fly's eye lens may be composed of both sides.

또한, 상기 빔쉐이퍼(100)는 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 이웃한 렌즈간에는 나란히 배치되지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the beam shaper 100 may be provided as a fly's eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources into uniform light, and the fly's eye lens includes a plurality of small lenses. The small lenses are arranged in a matrix form and are not arranged side by side between adjacent lenses.

즉, 상기 소렌즈들은 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향으로 이웃한 렌즈간에는 나란히 배치되지 않는다. 또한, 상기 소렌즈들은 매트릭스 형태로 배열되며 종방향으로 이웃한 렌즈간에는 나란히 배치되지 않는다.That is, the small lenses are arranged in a matrix and are not arranged side by side between adjacent lenses in the lateral direction. In addition, the small lenses are arranged in a matrix and are not arranged side by side between adjacent lenses in the longitudinal direction.

상기 확산자(120)는 플라이아이렌즈 전단에 구비되어 광축에 수직하게 진동한다.The diffuser 120 is provided at the front of the fly's eye lens to vibrate perpendicular to the optical axis.

상기 광모듈레이터(124)는 쉐이핑된 광을 이용하여 이미지를 생성한다.The optical modulator 124 generates an image using the shaped light.

이때, 상기 광모듈레이터는 필드시퀀셜(Field Sequential) 액정표시장치일 수 있다. 또한, 상기 광모듈레이터는 반사형 액정표시장치일 수 있다. 또한, 상기 광모듈레이터는 엘코스(Liquid Crystal On Silicon)일 수 있다.In this case, the optical modulator may be a field sequential liquid crystal display. The optical modulator may be a reflective liquid crystal display device. In addition, the optical modulator may be liquid crystal on silicon (Elcos).

상기 투사 렌즈(126)는 상기 생성된 이미지를 확대 투사한다.The projection lens 126 enlarges and projects the generated image.

도 2는 일반적인 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the configuration of a typical fly's eye lens.

도 2를 참조하면, 일반적인 플라이아이렌즈(200)에는 일정한 크기의 복수 렌즈들이 횡방향과 종방향으로 일정하게 배치되고 각각의 소렌즈를 통과하는 복수의 광들이 동일 영역에 중첩됨으로써 전체 광빔이 Top-Hat 형태로 변환된다.Referring to FIG. 2, in a typical fly's eye lens 200, a plurality of lenses having a constant size are uniformly disposed in a horizontal direction and a vertical direction, and a plurality of light passing through each small lens are superimposed on the same region, so that the entire light beam is Top. Convert to Hat form.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면이다.3 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈(300)는 복수의 소렌즈로 구비되며 상기 소렌즈의 크기가 일정하지 않다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈(300)는 복수의 소렌즈들 사이에 크기가 다른 소렌즈를 배치하여, 확산부를 통과한 광에 대해 랜덤니즈(randomness)를 증가시킴으로써 스펙클을 감소시킬 수 있다.Referring to FIG. 3, the fly's eye lens 300 according to an exemplary embodiment of the present invention is provided with a plurality of small lenses, and the size of the small lenses is not constant. That is, the fly's eye lens 300 according to an embodiment of the present invention places small lenses having different sizes between the plurality of small lenses, thereby increasing the randomness with respect to the light passing through the diffuser. Can be reduced.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면 이다.4 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈(400)는 복수의 소렌즈로 구비되고 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향으로 이웃한 렌즈간에는 나란히 배치되지 않는다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈(400)는 복수의 소렌즈들을 횡방향으로 엇갈리게 배치하여, 확산부를 통과한 광에 대해 랜덤니즈(randomness)를 증가시킴으로써 스펙클을 감소시킬 수 있다.4, the fly's eye lens 400 according to another embodiment of the present invention is provided with a plurality of small lenses and the small lenses are arranged in a matrix form and are not arranged side by side between adjacent lenses in the lateral direction. That is, the fly's eye lens 400 according to another embodiment of the present invention may alternately arrange the plurality of small lenses in the lateral direction, thereby reducing speckle by increasing randomness with respect to the light passing through the diffuser. have.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈(500)는 복수의 소렌즈로 구비되고 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향으로 이웃한 렌즈간에는 나란히 배치되지 않는다. Referring to FIG. 5, the fly's eye lens 500 according to another exemplary embodiment of the present invention is provided with a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form, and are not arranged side by side between adjacent lenses in the lateral direction.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈(500)는 종방향으로 크기가 동일하지 않은 복수의 소렌즈로 구비된다.In addition, the fly's eye lens 500 according to another embodiment of the present invention is provided with a plurality of small lenses having the same size in the longitudinal direction.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈(500)는 복수의 소렌즈들이 횡방향으로 엇갈리게 배치되며, 종방향으로 크기가 동일하지 않은 복수의 소렌즈로 구비됨으로써, 확산부를 통과한 광에 대해 랜덤니즈를 증가시켜 스펙클을 감소시킬 수 있다.That is, the fly's eye lens 500 according to another embodiment of the present invention is provided with a plurality of small lenses in which the plurality of small lenses are staggered in the lateral direction, and are provided with a plurality of small lenses having the same size in the longitudinal direction, thereby passing through the diffusion part. Speckle can be reduced by increasing randomness for light.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면도이다.6 is a side view of a fly's eye lens according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a side view of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면부(600)는 상기 본 발명의 실시예들에 따른 플라이아이렌즈(300, 400, 500)의 측면 부분이다.Referring to FIG. 6, the side portion 600 of the fly's eye lens according to the exemplary embodiment of the present invention is a side portion of the fly's eye lenses 300, 400, and 500 according to the embodiments of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면부(700)는 양면 플라이아이렌즈의 측면 부분이다. 플라이아이렌즈에 있어서 각 소렌즈를 통과한 각각의 광속들을 같은 지점에 중첩시키기 위해 두 개의 플라이아이렌즈를 사용하는 경우 두 개 플라이아이렌즈의 각 소렌즈들을 대응시키기 위한 정열이 어렵기 때문에 양면의 플라이아이렌즈를 사용할 수 있다. 또한, 광이 통과하는 렌즈도 결국 한 개이기 때문에 광손실 효과에도 유리한 면이 있다.Referring to FIG. 7, the side portion 700 of the fly's eye lens according to another exemplary embodiment is a side portion of the double-sided fly's eye lens. In the fly's eye lens, when two fly's eye lenses are used to overlap the respective beams passing through each of the small lenses at the same point, it is difficult to align each small lens of the two fly's eye lenses. Fly-eye lenses can be used. In addition, since there is also one lens through which light passes, there is an advantage in the light loss effect.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

전술한 본 발명의 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치는 빛을 내는 광원부, 영상을 구현하는 패널부, 영상을 확대하는 투사 광학계를 포함하며, 레이저를 광원으로 주로 사용하는 마이크로 프로젝터와 같은 디스플레이 장치에 적용될 수 있다.The above-described optical engine device for reducing the speckle of the present invention includes a light source unit for emitting light, a panel unit for realizing an image, a projection optical system for enlarging an image, and a display device such as a micro projector mainly using a laser as a light source. Can be applied.

도 1은 본 발명에 따른 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치의 구성을 나타낸 도면.1 shows a configuration of an optical engine apparatus for reducing speckle according to the present invention.

도 2는 일반적인 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing the configuration of a typical fly's eye lens.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면.3 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면.4 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 구성을 나타낸 도면.5 is a view showing the configuration of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면도.6 is a side view of a fly's eye lens according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이아이렌즈의 측면도.7 is a side view of a fly's eye lens according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 빔쉐이퍼 102, 104, 106 : 레이저 광원100: beam shaper 102, 104, 106: laser light source

108, 110, 112 : 집광 렌즈 114, 116, 118 : 다이크로익 미러 108, 110, 112: condenser lens 114, 116, 118: dichroic mirror

120 : 확산자 122 : 미러120: diffuser 122: mirror

124 : 광모듈레이터 126 : 투사 렌즈124: optical modulator 126: projection lens

Claims (24)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 스펙클을 감소시키기 위한 광학 엔진 장치에 있어서,In an optical engine apparatus for reducing speckle, 복수의 레이저 광원을 통해 복수의 색광을 발광하는 광원부;A light source unit emitting a plurality of color lights through the plurality of laser light sources; 상기 복수의 색광을 동일 광축으로 합성하기 위해 복수의 다이크로익 미러를 포함하는 색합성부; 및A color combining unit including a plurality of dichroic mirrors to combine the plurality of color lights into the same optical axis; And 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈를 포함하며,It comprises a fly-eye lens for shaping the light synthesized by the same optical axis into a uniform light, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 크기가 일정하지 않고 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.The fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form, and each of the adjacent small lenses in the transverse or longitudinal direction is not uniform in size, and reduces speckle. Optical engine device. 삭제delete 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 플라이아이렌즈 전단에 구비되어 광축에 수직하게 진동하는 확산자;A diffuser provided at a front end of the fly's eye lens to vibrate perpendicular to the optical axis; 상기 쉐이핑된 광을 이용하여 이미지를 생성하는 광모듈레이터;An optical modulator for generating an image using the shaped light; 상기 생성된 이미지를 확대 투사하는 투사 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.And a projection lens to enlarge and project the generated image. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 광원부는, 엘이디(Light Emitting Diode) 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.The light source unit, the optical engine device to reduce the speckle, characterized in that it comprises an LED (Light Emitting Diode) light source. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 광모듈레이터는, 필드시퀀셜(Field Sequential) 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.And the optical modulator is a field sequential liquid crystal display device. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 광모듈레이터는, 반사형 액정표시장치인 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.And the optical modulator is a reflective liquid crystal display device. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 광모듈레이터는, 엘코스(Liquid Crystal On Silicon)인 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.The optical modulator is an optical engine device for reducing speckle, characterized in that the liquid crystal on silicon (Elcos). 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.And the size of the small lens is between 50μm and 20mm. 제9항에 있어서, 10. The method of claim 9, 상기 플라이아이렌즈는, 양면으로 구성된 것을 특징으로 하는 스펙클을 감소시키는 광학 엔진 장치.The fly's eye lens, the optical engine device to reduce the speckle, characterized in that composed of two sides. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 스펙클을 감소시키기 위한 빔쉐이퍼로서,As a beamshaper to reduce speckle, 상기 빔쉐이퍼는 복수의 레이저 광원을 통해 발광된 복수의 색광을 동일 광축으로 합성한 광을 균일한 광으로 쉐이핑하는 플라이아이렌즈로 구비되며,The beam shaper is provided as a fly's eye lens for shaping a plurality of color light emitted through a plurality of laser light sources to a uniform light synthesized on the same optical axis, 상기 플라이아이렌즈는 복수의 소렌즈로 구비되고 상기 소렌즈는 매트릭스 형태로 배열되며 횡방향 또는 종방향으로 이웃한 소렌즈 각각은 크기가 일정하지 않고 엇갈리게 배치되는 것을 특징으로 하는 빔쉐이퍼.Wherein the fly's eye lens is provided with a plurality of small lenses, the small lenses are arranged in a matrix form each of the adjacent small lenses in the transverse direction or longitudinal direction are not uniform in size, the beam shaper, characterized in that arranged. 삭제delete 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 소렌즈의 크기는 50μm 내지 20mm 사이인 것을 특징으로 하는 빔쉐이퍼.The size of the small lens is a beam shaper, characterized in that between 50μm to 20mm. 제21항에 있어서,The method of claim 21, 상기 플라이아이렌즈는, 양면으로 구성된 것을 특징으로 하는 빔쉐이퍼.The fly's eye lens is a beam shaper, characterized in that composed of both sides.
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