KR101121156B1 - 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치에 관한 것이다. 본 발명은 녹색 광을 출력하는 펌프 레이저부 및 상기 녹색 광을 출력하고, 상기 녹색 광을 펌핑 광원으로 하여 생성된 적색 광을 출력하고, 상기 녹색 광 및 아이들러 광을 이용하여 생성된 청색 광을 출력하는 광 매개 발진부를 포함하되, 상기 광 매개 발진부는 상기 녹색, 적색 및 청색 광을 포함하는 가시광선은 반사하고 상기 아이들러 광은 투과시키는 하나 이상의 광소자를 포함한다. 본 발명에 따르면, 가시광선에 대해서는 높은 반사율, 아이들러 광에 대해서는 높은 투과율을 갖는 소자를 제공하여 레이저 디스플레이용 광원을 용이하게 발생시킬 수 있는 장점이 있다.
레이저 빔, 삼색, 광원, 디스플레이, 아이들러, 투과, 반사, 코팅
Description
도 1은 종래기술에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도 면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
200: 펌프 레이저부 202: 광 매개 발진부
210: 레이저 소스 212: 2차 조화파 발생부
220: 입력 광소자 222: 광 매개 이득부
224: 합주파수 발생부 226: 출력 광소자
228: 반사부
본 발명은 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적은 비선형 물질을 이용하여 레이저 디스플레이에 필요한 광원을 생성할 수 있는 장치에 관한 것이다.
레이저 빔은 지향성, 가간섭성, 단색성, 높은 에너지 밀도를 갖는 광으로서, 과학 연구 분야뿐만 아니라 레이저 용접, 의료분야에 이르기까지 널리 활용되고 있으며, 나아가 디스플레이용으로도 사용되고 있다.
레이저 디스플레이는 적녹청(RGB) 3색의 레이저 빔을 이용하는 것으로서, 3색의 레이저 빔을 광변조기를 이용하여 영상 신호를 변조하고, 이후에 이들을 하나로 합성하여 광 편향기로 수직 및 수평 편향하여 화면에 투영하는 방식을 이용한다.
도 1은 종래기술에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 레이저 디스플레이용 삼색 광원 장치는 펌프 레이저부(100) 및 광 매개 발진부(공진기, 102 내지 108)로 구성되며, 광 매개 발진부(102 내지 108)는 입력 결합기(Input Coupler, 102), 광 매개 이득부(104), 합주파수 발생부(106), 출력 결합기(Output Coupler, 108)를 포함한다.
펌프 레이저부(100)는 소정 파장의 레이저를 출력하는 소스와 2차 조화파 물질로 구성된다. 펌프 레이저부(100)는 일반적으로 1.0㎛ 대인 레이저를 2차 조화파 물질을 통과시켜 녹색 광(G)을 출력한다.
광 매개 발진부(102 내지 108)는 하나 이상의 비선형 광학 결정을 포함하는 것으로서 비선형 광학 결정을 적게 사용하기 위해 광 매개 발진 과정에서 적색 광(R)과 파장이 3 내지 5㎛에 해당하는 적외선 아이들러 광(I)을 발생시키고, 또한 청색 광(B)의 발생 효율을 높이기 위해 적색 광이 아닌 적외선 아이들러 광이 공진되도록 한다.
도 1을 참조하면, 광 매개 발진부(102 내지 108)의 입력 결합기(102)는 펌프 레이저부(100)에서 출력되는 녹색 광(G)을 투과시키는 반면, 적외선 아이들러 광(I)을 반사한다.
즉, 입력 결합기(102)의 광 매개 이득부(104) 측의 일면은 녹색 광(G)에 대해서는 높은 투과율을 가지며, 적외선 아이들러 광(I)에 대해서는 높은 반사율을 가지게 된다.
한편, 비선형 광학 결정인 광 매개 이득부(104)는 녹색 광(G)을 펌핑 광원으로 하여 적색 광(R)과 적외선 아이들러 광(I)을 출력한다. 합주파수 발생부(106)는 역시 비선형 광학 결정이며, 녹색 광(G) 및 적외선 아이들러 광(I)의 합주파수를 발생시키며, 이에 따라 청색 광(B)을 출력한다.
출력되는 녹색 광(G), 적색 광(R) 및 청색 광(B)은 출력 결합기(108)를 통해 출력된다.
한편, 종래의 광 매개 발진부(102 내지 108)에서는 청색 광의 발생 효율을 높이기 위해 적색 광이 아닌 적외선 아이들러 광을 공진시키는데 이를 위해 입력 결합기(102)뿐만 아니라 출력 결합기(108) 역시 가시광선에 대해서는 높은 투과율, 적외선에 대해서는 높은 반사율을 가지고 있어야 한다.
그러나 종래기술에 따르면 3 내지 5㎛의 파장대에 속하는 적외선 영역에 대해서는 높은 반사율을 갖고, 이보다 짧은 400 내지 700nm의 파장대에 속하는 가시광선 영역에 대해서는 높은 투과율을 갖는 소자를 제작하는데 큰 어려움이 있었다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 광 매개 발진부의 제작이 용이한 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 제안하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치에 있어서, 녹색 광을 출력하는 펌프 레이저부; 및 상기 녹색 광을 출력하고, 상기 녹색 광을 펌핑 광원으로 하여 생성된 적색 광을 출력하고, 상기 녹색 광 및 아이들러 광을 통해 생성된 청색 광을 출력하는 광 매개 발진부를 포함하되, 상기 광 매개 발진부는 가시광선은 반사하고 상기 아이들러 광은 투과시키는 하나 이상의 광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치가 제공된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광원 발생 장치는 펌프 레이저부(200) 및 광 매개 발진부(202)를 포함할 수 있다.
펌프 레이저부(200)는 광 매개 발진부(202)의 펌핑 광원으로 이용되는 녹색 광(G)을 출력한다. 펌프 레이저부(200)는 레이저 소스(210) 및 2차 조화파 발생부(212)로 구성되며, 레이저 소스(210)는 1.0㎛ 대의 레이저를 출력하며, 2차 조화파 발생부(212)는 상기와 같이 출력된 레이저의 파장을 변환하여 펌핑 광원으로 이용되는 녹색 광(G)을 출력한다.
본 발명에 따르면, 광 매개 발진부(202)는 복수의 광소자(220,226), 광 매개 이득부(222), 합주파수 발생부(224) 및 복수의 반사부(228)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 복수의 광소자는 펌프 레이저부(200)에서 출력한 녹색 광(G)을 반사하는 입력 광소자(220)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광 매개 발진부(202)는 아이들러 광(I)이 공진되도록 하는데, 이때, 입력 광소자(220)는 인접한 반사부(228)를 통해 입사되는 아이들러 광(I)을 투과시킨다. 여기서 아이들러 광(I)은 3 내지 5㎛ 파장대의 적외선 광이다.
도 2의 입력 광소자(220)의 확대 도면을 보면, 입력 광소자(220)의 광 매개 발진부(202)측의 일면(220-1)에는 가시광선에 대해서는 높은 반사율, 아이들러 광에 대해서는 높은 투과율을 갖도록 코팅된다. 한편 입력 광소자(220)의 타면(220-2), 즉 아이들러 광(I)이 입사되는 면에는 아이들러 광(I)의 투과 효율이 높도록 적외선 무반사 코팅이 될 수 있다.
본 발명에서와 같이 단파장인 가시광선은 반사하고 장파장인 적외선을 투과하는 소자는 단파장을 투과하고 장파장을 반사하는 종래의 입력 결합기에 비해 제작이 용이하다.
한편, 광 매개 이득부(222)는 녹색 광(G)을 펌핑 광원으로 하여 적색 광(R)을 출력하며, 합주파수 발생부(224)는 공진되는 적외선 아이들러 광(I)과 녹색 광(G)의 합주파수에 해당하는 청색 광(B)을 출력한다.
여기서, 광 매개 이득부(222) 및 합주파수 발생부(224)는 니오븀산 리튬(LN), 마그네슘 첨가된 니오븀산 리튬 (MgO:LN), 티타닐인산칼리(KTP), 주기분극반전된 니오븀산 리튬(PPLN), 주기분극반전된 마그네슘 첨가 니오븀산 리튬(PPMgOLN), 주기분극반전된 티타닐인산칼리(PPKTP), 주기분극반전된 탄탈륨산 리튬(PPLT), 주기분극반전된 마그네슘 첨가 니오븀산 리튬(PPMgOLT) 중 적어도 하나에 해당하는 광학 결정이 이용될 수 있다.
또한 광 매개 이득부(222) 및 합주파수 발생부(224)는 별개의 광학 결정일 수도 있으나 바람직하게는 하나의 광학 결정으로 구성되어 적색 광(R) 및 청색 광(B)을 출력할 수 있도록 구성될 수 있다. 광 매개 이득부와 합주파수 발생부를 한 덩이로 하여 사이에 존재하던 공기 영역을 없애면 반사 손실을 없애거나 매우 작게 줄일 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 광 매개 발진부(202)는 청색 광(B)의 발생 효율을 높이기 위해 광 매개 이득부(222)에서 출력된 적색 광(R)이 아닌 적외선 아이들러 광(I)이 광 매개 발진부(202) 내에서 공진되도록 한다.
이때, 본 발명에 따른 출력 광소자(226)는 광 매개 발진부(202) 내부에서 생성된 가시광선을 반사하며, 아이들러 광(I)을 투과시킨다.
여기서 상기한 입력 광소자(220) 및 출력 광소자(226)는 가시광선에 대해 높은 반사율을 가지는 코팅 거울일 수 있으며, 만일 아이들러 광(I)과 가시광선의 편광 방향이 다른 경우에는 복굴절 편광자가 사용될 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 광 매개 발진부(202)는 아이들러 광(I)을 반사하는 복수의 반사부(228)가 제공된다.
여기서 4개의 반사부(228)는 적외선 반사 거울에 해당하는 것으로서 반사되는 아이들러 광(I)을 입력 광소자(220)로 입사하며, 출력 광소자(226)를 투과한 아이들러 광(I)을 연속적으로 반사한다.
도 2에서는 아이들러 광(I)이 광 매개 이득부(222) 및 합주파수 발생부(224)를 통과하면서 발생하는 손실을 줄이기 위해 4개의 반사부(228)가 제공되었으나 반사 손실이 문제가 되지 않는 경우에는 더 적은 수의 반사부(228)가 제공될 수 있다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광 매개 발진부(202)는 입력 광소자(220), 광 매개 이득부(222), 합주파수 발생부(224) 및 출력 광소자(226) 사이에서 아이들러 광(I)을 반사하는 2개의 반사부(228)가 제공될 수 있다.
이러한 경우, 입력 광소자(220) 및 출력 광소자(226)의 특성은 역시 가시광선에 대해서는 높은 반사율, 적외선 아이들러 광(I)에 대해서는 높은 투과율을 가진다.
이와 같은 입출력 광소자(220,226)의 주변에 배치되는 반사부(228)를 제공하는 경우 입출력 광소자(220,226)의 제조가 용이해지며 높은 효율로 레이저 디스플레이용 광원을 발생시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 광 매개 발진부의 내부에 가시광선은 반사하고 아이들러 광은 투과하는 소자를 제공하기 때문에 소자 제작이 용이하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 입출력 광소자의 주변에 아이들러 광을 반사하는 반사부를 제공하기 때문에 입출력 광소자의 특성을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
Claims (8)
- 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치에 있어서,녹색 광을 출력하는 펌프 레이저부; 및가시광선은 반사하고 아이들러 광은 투과시키는 하나 이상의 광소자를 포함하고, 상기 펌프 레이저부로부터 제1 광소자에 입력된 녹색 광을 제2 광소자로 반사시켜 출력하고, 상기 펌프 레이저부로부터 제1 광소자에 입력된 상기 녹색 광을 펌핑 광원으로 하여 적색 광 및 아이들러 광을 발생시켜 발생된 상기 아이들러광은 상기 제1 광소자 및 상기 제2 광소자를 통해 공진시키고 상기 적색광은 상기 제2 광소자로 반사시켜 출력하고, 상기 펌프 레이저부로부터 제1 광소자에 입력된 녹색 광 및 상기 아이들러 광의 주파수를 합하여 발생된 청색 광을 상기 제2 광소자로 반사시켜 출력하는 광 매개 발진부를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 광소자는,상기 펌프 레이저부에서 입사되는 상기 녹색 광을 반사하고, 상기 아이들러 광을 투과시키는 입력 광소자; 및상기 녹색 광 및 상기 생성된 적색 광 및 청색 광을 반사하고, 상기 아이들러 광을 투과시키는 출력 광소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제2항에 있어서,상기 입력 광소자는 상기 녹색 광을 반사하는 일면이 가시광선의 반사 및 상기 아이들러 광의 투과성을 갖도록 코팅되고, 타면이 아이들러 광 무반사 코팅되는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제2항에 있어서,상기 광 매개 발진부는 상기 입력 광소자 및 출력 광소자의 주변에 배치되어 상기 입력 광소자 및 출력 광소자를 투과한 아이들러 광을 반사하는 복수의 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 광 매개 발진부는,상기 적색 광을 생성하는 광 매개 이득부; 및상기 청색 광을 생성하는 합주파수 발생부를 더 포함하되,상기 광 매개 이득부 및 합주파수 발생부는 비선형 광학 결정인 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제5항에 있어서,상기 비선형 광학 결정은 니오븀산 리튬(LN), 마그네슘 첨가된 니오븀산 리튬 (MgO:LN), 티타닐인산칼리(KTP), 주기분극반전된 니오븀산 리튬(PPLN), 주기분극반전된 마그네슘 첨가 니오븀산 리튬(PPMgOLN), 주기분극반전된 티타닐인산칼 리(PPKTP), 주기분극반전된 탄탈륨산 리튬(PPLT), 주기분극반전된 마그네슘 첨가 니오븀산 리튬(PPMgOLT) 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 광 매개 발진부는 상기 적색 광 및 청색 광을 생성하는 단일의 비선형 광학 결정을 포함하는 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
- 제1항에 있어서,상기 투과되는 아이들러 광 및 반사되는 가시광선의 편광 방향이 다른 경우에 상기 광소자는 복굴절 편광자인 것을 특징으로 하는 광원 발생 장치.
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| KR1020070055545A KR101121156B1 (ko) | 2007-06-07 | 2007-06-07 | 레이저 디스플레이용 광원 발생 장치 |
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| KR20080107594A KR20080107594A (ko) | 2008-12-11 |
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Citations (1)
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|---|---|---|---|---|
| JP2004020621A (ja) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Hitachi Ltd | 反射型映像投射装置と、それを用いた投写型映像ディスプレイ装置、及び、それに用いる光源装置 |
-
2007
- 2007-06-07 KR KR1020070055545A patent/KR101121156B1/ko not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2004020621A (ja) * | 2002-06-12 | 2004-01-22 | Hitachi Ltd | 反射型映像投射装置と、それを用いた投写型映像ディスプレイ装置、及び、それに用いる光源装置 |
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