KR101167747B1 - An optical engine for micro projector - Google Patents

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Abstract

본 발명은 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진에 관한 것으로, 각각의 R/G/B 광원으로부터 방사되는 R/G/B 광축의 틀어짐을 다이크로익 미러를 이용하여 용이하게 얼라인함으로써, 공정 생산성을 향상시키고, 마이크로 프로젝터에 구비되는 광학 부품수를 감소시켜 프로젝터의 소형화를 더욱 효과적으로 달성할 수 있는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical engine for a micro-projector, which improves process productivity by easily aligning a distortion of an R / G / B optical axis emitted from each R / G / B light source using a dichroic mirror. It is an object of the present invention to provide an optical engine structure for a micro projector that can achieve miniaturization of the projector more effectively by reducing the number of optical components provided in the micro projector.

본 발명은 레이져 다이오드를 포함하고 있는 광원부와, 상기 광원부로부터 방출된 R/G/B 광을 집속시켜 주는 집광 렌즈와, 입사된 광을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 다이크로익 미러와, 광축의 틀어짐을 얼라인하기 위하여 상기 미러에 설치되는 조정 장치와, 상기 광원부로부터 방사되는 광을 영상 이미지로 변환하는 광 모듈레이터와, 상기 다이크로익 미러와 광 모듈레이터 사이에 위치되어 상기 광원부로부터 입사된 R/G/B 광을 광 모듈레이터의 액티브 영역의 형상으로 변환하는 빔 쉐이퍼 및 상기 광 모튤레이터를 통해 출사된 영상 이미지를 확대 투사하여 스크린에 결상시키는 투사 렌즈로 구성되어 있다.The present invention provides a light source unit including a laser diode, a condenser lens for focusing R / G / B light emitted from the light source unit, a dichroic mirror for selectively reflecting or transmitting incident light, and an optical axis twisting. An adjustment device installed in the mirror to align the light, an optical modulator for converting light emitted from the light source unit into an image image, and an R / G located between the dichroic mirror and the optical modulator and incident from the light source unit. / B is composed of a beam shaper for converting light into the shape of the active region of the optical modulator, and a projection lens for magnifying and projecting an image image emitted through the optical modulator to form an image on a screen.

레이져 광원, 마이크로 프로젝터 Laser light source, micro projector

Description

마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진{An optical engine for micro projector}An optical engine for micro projector

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating an optical engine for a micro projector of an embodiment according to the present invention.

도 2 는 광 모듈레이터의 액티브 평면을 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing an active plane of the optical modulator.

도 3 은 조정 장치에 안착된 미러에 입사되는 광의 반사각과 틸트각을 나타낸 도면이다.3 is a view showing a reflection angle and a tilt angle of light incident on a mirror seated in the adjusting device.

도 4 는 미러가 안착 및 고정되는 조정 장치의 구성을 나타낸 사시도이다.4 is a perspective view showing the configuration of an adjusting device in which a mirror is mounted and fixed;

도 5 는 경통에 삽입된 조정 장치의 움직임을 나타낸 도면이다.5 is a view showing the movement of the adjustment device inserted into the barrel.

도 6 는 광축을 X 축 방향으로 조정하기 위한 미러 조정 장치의 움직임을 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram showing the movement of the mirror adjusting device for adjusting the optical axis in the X axis direction.

도 7 은 광축을 Y 축 방향으로의 조정을 위한 미러 조정 장치의 움직임을 나타낸 개략도이다.Fig. 7 is a schematic diagram showing the movement of the mirror adjusting device for adjusting the optical axis in the Y axis direction.

도 8 은 빔 쉐이퍼에 도달하는 광을 얼라인하기 위하여 미러 조정 장치를 전진하거나 후퇴시키는 움직임을 나타낸 개략도이다.8 is a schematic diagram showing a motion of advancing or retracting the mirror adjusting device to align light reaching the beam shaper.

도 9 은 본 발명에 따른 일 실시예로서 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진 을 개략적으로 나타낸 구성도이다.9 is a configuration diagram schematically showing an optical engine for a micro projector according to an embodiment of the present invention.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

5 : 한 세트로 패키징된 광원부5: light source packaged in one set

10, 20, 30 : 광원 40 : 집광 렌즈10, 20, 30: light source 40: condensing lens

50, 120 : 미러 60, 70 : 다이크로익 미러50, 120: mirror 60, 70: dichroic mirror

80 : 빔 쉐이퍼 90 : 광 모듈레이터 80: beam shaper 90: optical modulator

100 : 투사 렌즈 110 : 무빙 확산 소자 100 projection lens 110 moving diffusion element

130 : 필드 렌즈 140 : 광 모듈레이터의 액티브 평면130: field lens 140: active plane of the optical modulator

150 : 광축 얼라인 조정 장치 151 : 프레임150: optical axis alignment device 151: frame

152 : 돌출부 153 : 광축 조작부152: protrusion 153: optical axis operation unit

154 : 경통 155 : 그루브154: barrel 155: groove

156 : 보조 그루브156: auxiliary groove

본 발명은 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진으로서, 보다 상세하게는 각각의 R/G/B 광원으로부터 방사되는 R/G/B 광의 광축의 틀어짐을 다이크로익 미러를 이용하여 용이하게 얼라인함으로써, 공정 생산성을 향상시키고, 마이크로 프로젝터 에 구비되는 광학 부품수를 감소시켜 프로젝터의 소형화를 더욱 효과적으로 달성할 수 있는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진에 관한 것이다.The present invention is an optical engine for a micro projector, and more particularly, by easily aligning the optical axis of the R / G / B light emitted from each R / G / B light source using a dichroic mirror, The present invention relates to an optical engine for a micro projector, which can improve productivity and reduce the number of optical components included in the micro projector, thereby achieving the miniaturization of the projector more effectively.

손바닥 크기보다 작은 휴대용 소형 프로젝터 또는 노트북, 휴대폰 등의 소형 멀티미디어 단말기에 임베디드로 들어갈 정도의 프로젝터를 상용화하기 위해서는 크기가 작고, 저 소비 전력의 프로젝터를 개발하여야 한다. 프로젝터의 크기를 소형화하기 위해서는 단판식 프로젝터 방식을 적용하여야 하며, 이에 사용되는 광학 시스템의 구조를 단순화하여야 한다. 또한 저전력의 프로젝터를 달성하기 위해서는 광원의 광이용 효율을 증가시켜야 한다.In order to commercialize a portable small projector smaller than the size of a palm, or a projector enough to be embedded in a small multimedia terminal such as a laptop or a mobile phone, a projector having a small size and low power consumption must be developed. In order to reduce the size of the projector, a single-panel projector method should be applied, and the structure of the optical system used for this should be simplified. In addition, to achieve a low power projector, the light utilization efficiency of the light source must be increased.

프로젝터는 R/G/B광을 이미지로 변환하여 투사하는 장치이다. 프로젝터에는 입사되는 광을 이미지로 변환하는 광 모듈레이터가 사용되는데 광 모듈레이터로는 액정 디스플레이소자, LCoS (Liquid Crystal on Silicon), DMD (Digital Micromirror Device) 등이 사용된다.A projector is a device that converts R / G / B light into an image and projects it. An optical modulator that converts incident light into an image is used, and a liquid crystal display device, a liquid crystal on silicon (LCoS), and a digital micromirror device (DMD) are used as the optical modulator.

광효율을 높이기 위해서는 R/G/B광원으로부터 출사되는 광이 광 모듈레이터의 액티브 평면(active area)에 정확하게 일치되도록 입사하는 것이 바람직하다. R/G/B광원으로 입사되는 각각의 색광이 광 모듈레이터의 액티브 평면 사이즈보다 적은 영역에 입사될 경우에는 투사렌즈를 통해서 확대되는 영상의 외곽 부분이 어두워지게 된다. 이와는 반대로 R/G/B광원으로 입사되는 각각의 색광이 광 모듈레이터의 액티브 평면 사이즈보다 큰 영역에 입사될 경우에는 이미지로 전환되지 않고 열로 소모되는 에너지가 증가하므로 광 효율을 저하시키게 되는 것이다. 이러 한 두 가지 점을 고려할 때 프로젝터의 구현할 때 R/G/B광원으로부터 출사된 각각의 색광은 광 모듈레이터의 액티브 평면 사이즈보다 약간 크게 입사되도록 하는 것이 바람직하다.In order to increase the light efficiency, it is preferable that the light emitted from the R / G / B light source is incident so as to exactly match the active area of the optical modulator. When each color light incident on the R / G / B light source enters an area smaller than the active plane size of the optical modulator, the outer portion of the image enlarged through the projection lens becomes dark. On the contrary, when each color light incident to the R / G / B light source enters an area larger than the active plane size of the optical modulator, the energy consumed as heat is increased without being converted into an image, thereby degrading light efficiency. In consideration of these two points, it is desirable that each color light emitted from the R / G / B light source is slightly larger than the active plane size of the optical modulator when implementing the projector.

광 모듈레이터의 액티브 평면이라 함은 광 모듈레이터의 입사면 또는 출사면 중에서 실질적인 이미지 형성에 기여하는 영역을 의미하는 것이며, R/G/B광원으로부터 출사된 각각의 색광이 입사되는 면적이 광 모듈레이터의 입사면의 액티브 평면을 포함하면서 액티브 평면을 벗어나는 부분을 조명마진이라고 정의하기로 한다.The active plane of the optical modulator means an area that contributes to the actual image formation among the entrance plane or the exit plane of the optical modulator, and the area where each color light emitted from the R / G / B light source is incident is entered by the optical modulator. The margin beyond the active plane, including the active plane of the face, will be defined as the lighting margin.

프로젝터는 R/G/B 광원에서 출사되는 각각의 색광을 합성하여서 컬러 조명광을 발생시키게 되는데 이러한 색광을 합성하기 위해서는 광원을 광축상에 일직선으로 정렬시키는 얼라인 (Align)이 필요하다.The projector generates color illumination light by synthesizing each color light emitted from the R / G / B light source. In order to synthesize the color light, alignment is required to align the light source in a straight line on the optical axis.

R/G/B광원으로 구성된 각각의 색광원으로부터 방사된 광을 광 모듈레이터의 액티브 평면에 정확히 일치되도록 정렬시키는 방법 중의 하나는 각 광원의 물리적 위치를 조정하여 광축을 얼라인하는 방식이다.One of the methods of aligning the light emitted from each color light source composed of the R / G / B light sources with the active plane of the optical modulator is to align the optical axis by adjusting the physical position of each light source.

하지만 광원의 위치를 조정하여 광축을 얼라인시키는 방법은 용이하게 적용할 수 있으나, 생산시마다 각각의 광원의 물리적 위치를 조정해야 하므로 생산성을 저하시키게 된다. 또한 광원에서 발생하는 열을 외곽으로 발산시키기 위해서는 광원의 표면이 외곽 세트의 구조물과 최대한 밀착되도록 하여야 하나, 이러한 얼라인 방법을 사용할 경우에는 광원의 표면을 외곽 세트 구조물과 이격이 생기므로 광원이 빠른 시간에 열화되어 광원으로부터 출사되는 출력광 파장이 변하는 문제점이 발생한다.However, the method of aligning the optical axis by adjusting the position of the light source can be easily applied. However, since the physical position of each light source must be adjusted at every production time, the productivity is reduced. In addition, in order to dissipate the heat generated from the light source to the outside, the surface of the light source should be as close as possible to the structure of the outer set.However, when using this alignment method, the surface of the light source is separated from the outer set structure so that the light source is fast. There is a problem that the wavelength of the output light emitted from the light source due to deterioration in time changes.

광축을 얼라인하는 다른 방법으로는 빔 쉐이퍼로 두 장의 플라이아이 렌즈를 사용하고, 그 중 한 장의 플라이아이 렌즈를 조정하여 얼라인하는 방법이 있다. 그러나 마이크로 프로젝터와 같이, 크기의 소형화가 필요한 광학 엔진에서는 부피를 줄이기 위해 보통 두 장의 플라이아이 렌즈를 양면으로 구성하여 한 개의 옵틱 소자가 되도록 형성한 후 사용하게 되는데, 상기와 같이 양면의 일체형으로 형성된 플라이아이 렌즈를 이용한 조정을 통해서는 정밀한 광축 얼라인을 달성할 수 없는 문제가 발생되었다.Another method of aligning the optical axis is to use two fly-eye lenses as beam shapers, and to adjust one of them. However, in an optical engine such as a micro-projector, in order to reduce the volume, two fly-eye lenses are usually formed by forming two optical eyes and forming one optical element to reduce volume. The adjustment using the fly's eye lens caused a problem that precise optical axis alignment could not be achieved.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 R/G/B 광원으로부터 방사되어 광 모듈레이터에 도달하는 3색광이 최적의 조명마진을 구현하며 용이하게 광축상에 얼라인할 수 있는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is that the three-color light emitted from the R / G / B light source to reach the optical modulator implements the optimal illumination margin and easily the optical axis It is to provide an optical engine for a micro projector that can be aligned on the image.

본 발명의 다른 목적은 효율적인 얼라인 방식을 적용함으로써 R/G/B 광원을 한 세트로 패키징하는 것을 가능하게 하여, 광원에서 발생되는 열의 발산과 공정 생산성을 향상시킬 수 있는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to enable the packaging of R / G / B light sources into a set by applying an efficient alignment method, thereby improving the heat dissipation and the productivity of the light generated by the light source. To provide.

본 발명의 또 다른 목적은 마이크로 프로젝터에 구비되는 광학 부품수를 감소시켜 프로젝터의 소형화를 더욱 극대화할 수 있는 마이크로 프로젝터를 위한 광 학 엔진을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an optical engine for a micro projector that can further maximize the miniaturization of the projector by reducing the number of optical components provided in the micro projector.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진은 레이져 다이오드를 포함하고 있는 광원부와, 광원부를 구성하고 있는 적(R),녹(G),청(B)색의 제 1 광원, 제 2 광원, 제 3 광원과, 상기 각 광원 전단에 설치되어, 방출된 광을 집속시켜 주는 집광 렌즈와, 상기 제 1 광원으로부터 입사된 광을 전반사하는 제 1 미러와, 상기 제 2 광원으로부터 입사된 광은 반사시키고 상기 제 1 광원으로부터 입사된 광은 투과시키는 제 1 다이크로익 미러와, 상기 제 3 광원으로부터 입사된 광은 반사시키고 상기 제 1 광원 및 제 2 광원으로부터 입사된 광은 투과시키는 제 2 다이크로익 미러와, 광축의 틀어짐을 얼라인하기 위하여 상기 미러에 설치되는 조정 장치와, 상기 광원부로부터 방사되는 광을 영상 이미지로 변환하는 광 모듈레이터와, 상기 제 2 다이크로익 미러와 상기 광 모듈레이터 사이에 위치되어 상기의 각 미러들로부터 출사되는 제 1 광 내지 제 3 광을 상기 광 모듈레이터의 액티브 영역의 형상으로 변환하는 빔 쉐이퍼 및 상기 광 모튤레이터를 통해 출사된 영상 이미지를 확대 투사하여 스크린에 결상시키는 투사 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an optical engine for a micro-projector according to the present invention includes a light source unit including a laser diode, and red (R), green (G), and blue (B) first colors constituting the light source unit. A light source, a second light source, a third light source, a condensing lens provided at the front of each light source to focus emitted light, a first mirror which totally reflects the light incident from the first light source, and the second light source A first dichroic mirror that reflects light incident from the first light source and transmits light incident from the first light source; and light incident from the third light source reflects light incident from the first and second light sources; A second dichroic mirror for transmitting, an adjusting device provided in the mirror to align the distortion of the optical axis, an optical modulator for converting light emitted from the light source into an image image, A beam shaper and an optical modulator positioned between the second dichroic mirror and the optical modulator to convert first to third light emitted from the mirrors into a shape of an active region of the optical modulator; And a projection lens configured to enlarge and project the image image emitted through the image.

이하에서, 본 발명의 장점, 특징 및 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보고자 한다.Hereinafter, the advantages, features and preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시예의 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic diagram illustrating an optical engine for a micro projector of an embodiment according to the present invention.

도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진은 프로젝터 광원 (10, 20, 30), 집광 렌즈 (40), 제 1 미러 (50), 제 1 다이크로익 미러 (60), 제 2 다이크로익 미러 (70), 광축의 틀어짐을 얼라인하기 위하여 상기 미러 (50, 60, 70) 에 설치되는 조정 장치 (150), 빔 쉐이퍼 (80), 광 모듈레이터 (90) 및 투사 렌즈 (100) 로 구성된다.Referring to FIG. 1, an optical engine for a micro projector according to the present invention includes a projector light source 10, 20, 30, a condenser lens 40, a first mirror 50, a first dichroic mirror 60, Second dichroic mirror 70, adjusting device 150, beam shaper 80, optical modulator 90 and projection lens installed in the mirrors 50, 60, 70 to align the optical axis distortion; It consists of 100.

낮은 발광에너지 특성을 갖는 광원 (10, 20, 30) 의 대표적인 예로는 레이저 다이오드라 불리우는 레이저 광원과 LED (전계발광소자) 광원을 들 수 있다. 보다 구체적으로는 R 레이저 다이오드로는 한 개의 발광 에너지가 60mW인 레이저 다이오드를 6개 결합하여 사용하였다. 이는 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식에서는 듀티를 33% 씩 나누어 쓰게 되고 이를 고려하면 약 200mW 정도가 필요하다. 그러나 다중 레이저 다이오드를 한 개의 옵틱 소자로서의 한 개의 광빔으로 만드는 과정에서 효율이 감소하게 되어 6개를 결합하여 사용하는 것이다. 따라서 옵틱 설계를 효율적으로 설계한다면 3개 또는 4개의 R 레이저 다이오드 결합만으로도 가능할 수 있다.Representative examples of the light sources 10, 20, and 30 having low luminous energy characteristics include a laser light source called a laser diode and an LED (electroluminescent element) light source. More specifically, as the R laser diode, six laser diodes having one luminous energy of 60 mW were used in combination. In field sequential color display, the duty is divided by 33%, which requires about 200mW. However, in the process of making multiple laser diodes as one optical beam as one optical element, the efficiency is reduced, and six are used in combination. Therefore, if the optical design is designed efficiently, a combination of three or four R laser diodes may be possible.

G 레이저 다이오드로는 적외선 레이저 다이오드에 비선형소자를 결합하여 녹생광을 만들어낸다. 일반적으로는 800nm 대의 IR 광을 500nm 대의 광으로 컨버젼해주는 역할을 하는 DPM이 사용된다. 보다 상세히 설명하면 DPM 은 Nd:YV04 와 KTP의 결합으로 이루어져 있다. Nd:YV04 크리스탈은 800nm 대의 IR 광을 1000nm 대로 펌핑하여 주고 KTP 는 주파수 더블링을 하여 1/2 파장의 광으로 변환하여 500nm 대의 녹색광을 만들어 낸다. 이것은 비선형소자에 로드가 걸리면 고조파를 발생하는 원리를 이용한 것이다.G laser diodes combine nonlinear elements with infrared laser diodes to produce green light. Generally, DPM is used to convert 800nm IR light into 500nm light. In more detail, DPM consists of a combination of Nd: YV04 and KTP. Nd: YV04 crystal pumps 800nm IR light into 1000nm and KTP frequency doubling to convert 1/2 wavelength of light to produce 500nm green light. This uses the principle of generating harmonics when a nonlinear element is loaded.

B 레이저 다이오드로는 화이트 밸런스를 고려하여, 한 개의 발광 에너지가 150mW 정도인 레이저 다이오드 한 개를 사용하였다. 이러한 크기 및 발광 에너지 이하의 광원을 구비해야 대략 핸드폰 정도 크기의 휴대가 가능한 소형 프로젝터에 용이하게 적용할 수 있다.As the B laser diode, one laser diode having a light emission energy of about 150 mW was used in consideration of the white balance. It should be provided with a light source having such a size and luminous energy or less, so that it can be easily applied to a small projector that is about the size of a mobile phone.

광원 (10, 20, 30) 은 R/G/B 광을 순차적으로 조사하는 것이 바람직하다. R/G/B 광원 (10, 20, 30) 을 순차적으로 조사한다는 것은 하나의 프레임을 조사할 전체 시간을 T라 할 때, T/3 시간 동안에는 R 광원을 조사하고, 연이은 T/3 시간 동안에는 G 광원을 조사하고, G 광원 조사 시간에 연이은 T/3 시간 동안에는 B 광원을 조사하는 것을 의미하는 것이다.It is preferable that the light source 10, 20, 30 irradiates R / G / B light sequentially. Irradiating the R / G / B light sources 10, 20, and 30 sequentially means that the total time to irradiate one frame is T, irradiating the R light source for T / 3 hours, and subsequently for T / 3 hours. Irradiating the G light source, and irradiating the B light source for T / 3 hours subsequent to the G light source irradiation time.

또한, R/G/B 광 중에서 어느 광의 경우도 광원 (10, 20, 30) 으로 LED 광원을 사용하여도 무방하지만, 비교적 고가인 청색(B) 레이져 광원 대신 청색(B) LED 광원을 사용하는 것이 바람직하다.In addition, although any of the R / G / B light may use an LED light source as the light source 10, 20, 30, a blue (B) LED light source is used instead of a relatively expensive blue (B) laser light source. It is preferable.

또한, 공정 생산성을 증가시키기 위하여 R/G/B 광원 (10, 20, 30) 을 한 세트 (5) 로 패키징할 수 있는데, 이러한 세트 단위로 패키징되는 광원은 각각의 광원의 물리적 위치를 별개로 조정할 수 없으므로 다른 광학 소자, 즉 본 발명에 따른 조정 장치 (150) 를 통하여 광축을 얼라인 하는 방식이 필요하다.In addition, R / G / B light sources 10, 20, and 30 can be packaged into a set 5 to increase process productivity, with the light sources packaged in sets of units separately for the physical position of each light source. Since it cannot be adjusted, a method of aligning the optical axis through another optical element, that is, the adjusting device 150 according to the present invention is required.

집광 렌즈 (40) 는 광원 (10, 20, 30) 에서 방사되는 각 광을 전단의 각 미러 (50, 60, 70) 에 집속시키는 기능을 한다.The condenser lens 40 functions to focus each light emitted from the light sources 10, 20, 30 to each mirror 50, 60, 70 at the front end.

제 1 미러 (50) 는 광을 선택적으로 투과 또는 반사하는 다이크로익 미러 (60, 70) 를 사용하여도 무방하지만 생산 비용 측면을 고려하면, 가시 광선 영역을 모두 반사하는 일반 미러를 사용하는 것이 바람직하다.The first mirror 50 may use dichroic mirrors 60 and 70 that selectively transmit or reflect light, but in view of production cost, it is preferable to use a general mirror that reflects all visible light regions. desirable.

집광 렌즈 (40) 에 의해 집속된 제 1 광 (10a) 은 전단에 설치된 제 1 미러 (40) 에 도달 후 전반사되어 제 1 다이크로익 미러 (60) 및 제 2 다이크로익 미러 (70) 를 투과하여 빔 쉐이퍼 (80) 에 도달한다.The first light 10a focused by the condensing lens 40 is totally reflected after reaching the first mirror 40 provided at the front end, so that the first dichroic mirror 60 and the second dichroic mirror 70 are separated. It passes through and reaches the beam shaper 80.

집광 렌즈 (40) 에 의해 집속된 제 2 광 (20a) 은 전단에 설치된 제 1 다이크로익 미러 (60) 에 의해 반사되어 제 2 다이크로익 미러 (70) 를 투과하여 빔 쉐이퍼 (80) 에 도달한다.The second light 20a focused by the condenser lens 40 is reflected by the first dichroic mirror 60 provided at the front end, passes through the second dichroic mirror 70, and transmits the light to the beam shaper 80. To reach.

집광 렌즈 (40) 에 의해 집속된 제 3 광 (30a) 은 전단에 설치된 제 2 다이크로익 미러 (70) 에 의해 반사되어 빔 쉐이퍼 (80) 에 도달한다.The third light 30a focused by the condenser lens 40 is reflected by the second dichroic mirror 70 provided at the front end to reach the beam shaper 80.

빔 쉐이퍼 (80) 에 도달된 R/G/B 광은 빔 쉐이퍼 (80) 에 의해 빔 형상이 변형된다. 빔 형상을 변형시키는 이유는 광 모듈레이터의 액티브(Active) 평면 (140) 에 적합하게끔 입사되는 빔 모양을 성형하여 광 효율을 좋게 하기 위함이다.The R / G / B light reaching the beam shaper 80 is deformed by the beam shaper 80. The reason for modifying the beam shape is to improve the light efficiency by shaping the beam shape incident to the active plane 140 of the optical modulator.

빔 쉐이퍼 (80) 의 대표적인 예로는 플라이아이 렌즈, 라이트 파이프를 들 수 있다. 플라이아이 렌즈는 투명 기판 상에 다수 개의 소형 렌즈체가 형성되는데 소형 렌즈체의 직경은 50um 내지 2mm의 범위가 적당하다. 이러한 소형 렌즈체의 직경이 50um보다 작으면 레이저의 코히어런스에 의한 격자 무늬 형태가 빔 안에 나타나게 되며, 2mm보다 크게 되면 균일한 광을 얻지 못하여 광 모듈레이터 (90) 로부터 깨끗한 영상 이미지를 형성할 수 없게 되므로 빔 쉐이퍼 (80) 로 사용할 수 없게 된다. Representative examples of the beam shaper 80 include a fly's eye lens and a light pipe. In the fly's eye lens, a plurality of small lens bodies are formed on a transparent substrate, and the diameter of the small lens bodies is appropriately in the range of 50 μm to 2 mm. When the diameter of such a small lens body is smaller than 50 μm, a lattice pattern due to coherence of the laser appears in the beam, and when larger than 2 mm, uniform light cannot be obtained and a clean image image can be formed from the optical modulator 90. It is not possible to use it as the beam shaper 80.

특히 소형 렌즈체를 동일한 직경의 것으로만 구성하지 않고, 다양한 크기의 직경을 갖는 소형 렌즈체를 혼합하여 사용할 경우 코히어런스에 의한 격자 무늬 형태가 나타는 것을 더욱 효과적으로 감소시킬 수 있다. 다양한 크기의 소형 렌즈체를 혼합하여 사용하는 경우 소형 렌즈체의 직경(D)이 50um 내지 2mm의 범위를 벗어나는 소형 렌즈체가 전체 소형 렌즈체의 부피를 기준으로 대략 20% 미만 정도는 포함되어도 코히어런스를 제거하는 데에는 효과가 있다.In particular, when the small lens body is not composed only of the same diameter, but mixed with the small lens body having various diameters, it is possible to more effectively reduce the appearance of the grid pattern due to coherence. In the case of using a mixture of small lens bodies of various sizes, the coherent lens body having a diameter (D) of the small lens body outside the range of 50 μm to 2 mm is included even if less than about 20% of the total lens lens volume is included. It is effective in removing the run.

또한, 본 발명에 따른 광학 엔진에서는 광축 얼라인을 위한 조정 장치가 별도로 구비되어 있으므로, 빔 쉐이퍼 (80) 로 사용되는 두 장의 플라이 아이렌즈를 양면의 일체형으로 구성하여 1개의 옵틱으로 형성할 수 있게 되어 광학 소자의 부피를 감소시킬 수 있게 된다.In addition, in the optical engine according to the present invention, since an adjustment device for optical axis alignment is separately provided, two fly-eye lenses used as the beam shaper 80 may be formed in one body on both sides to form one optic. This can reduce the volume of the optical element.

광 모듈레이터 (90) 는 입사된 광을 선택적으로 투과, 차단하거나 또는 광경로를 변경시켜 영상 이미지를 형성하는 소자를 의미한다. 광 모듈레이터 (90) 의 대표적인 예로는 DMD (Digital Micromirror Device), 액정 디스플레이 소자, LCOS 등이 있다. DMD는 필드 시퀀셜을 이용한 구동 방법으로 화소의 수만큼 매트릭스 형태로 배열된 디지털 거울 (digital mirror) 을 이용하여 DLP (Digital Light Processing) 프로젝터에 사용되는 소자이다. DLP는 광원으로부터 조사된 광을 디지털 거울에 의한 광 경로를 조절하여 스크린으로 반사시킴으로 계조 및 이미지를 구현하는 프로젝터이다. 액정 디스플레이 소자 (Liquid Crystal Display Device) 는 액정을 선택적으로 온/오프하여 이미지를 형성하는 소자이다. 액정 디스플레이 소자를 이용하는 프로젝터로는 직시형과 투사형 및 반사형이 있다. 직시형 프로젝터는 액정 디스플레이 소자 뒤의 백라이트로부터의 광이 액정 패널을 통과하면서 생성된 이미지를 직접적으로 관찰하는 방식이며, 투사형 프로젝터는 액정 디스플레이 소자를 통과하면서 생성된 이미지를 투사렌즈를 이용하여 확대한 뒤 스크린에 투사하여 스크린에서 반사되는 이미지를 관찰하는 방식이다. 반사형은 투사형과 거의 같은 구조이지만 하부기판 상에 반사막을 형성하여서 반사되는 광을 스크린에 확대 투사하는 방식이다. LCoS (Liquid Crystal on Silicon) 는 반사형 액정 디스플레이의 일종으로 종래 액정 디스플레이 소자의 양면 기판 중에서 하부 기판을 투명한 유리 대신에 실리콘 기판을 사용하여 반사형으로 동작시키는 광학 소자이다. The optical modulator 90 refers to an element that selectively transmits, blocks, or changes an optical path of incident light to form an image image. Representative examples of the optical modulator 90 include a digital micromirror device (DMD), a liquid crystal display device, and an LCOS. DMD is a driving method using field sequential and is a device used in a DLP (Digital Light Processing) projector using a digital mirror arranged in a matrix form by the number of pixels. DLP is a projector that realizes gray scales and images by reflecting light emitted from a light source to a screen by adjusting a light path by a digital mirror. Liquid crystal display devices (Liquid Crystal Display Device) is a device for forming an image by selectively turning on and off the liquid crystal. Projectors using liquid crystal display elements include direct view type, projection type and reflective type. The direct view projector is a method in which light from the backlight behind the liquid crystal display device directly observes an image generated while passing through the liquid crystal panel, and the projection projector enlarges an image generated while passing through the liquid crystal display device using a projection lens. Projected onto the back screen to observe the image reflected from the screen. The reflective type has the same structure as the projection type, but forms a reflective film on the lower substrate to enlarge and reflect the reflected light onto the screen. Liquid crystal on silicon (LCoS) is a type of reflective liquid crystal display, and is an optical device that operates a reflective substrate using a silicon substrate instead of transparent glass among double-sided substrates of a conventional liquid crystal display device.

또한, 본 발명에 따른 광 모듈레이터 (90) 에 적용되는 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식은 R/G/B의 광원을 순차적으로 점등시킴으로써, 사람의 눈에 의한 잔상 효과를 이용하여 컬러를 표시하는 것이다. 상기의 필드 시퀀셜 방식은 R/G/B 3색의 광원과 단색 표시 소자를 구비하고, 3색 광원의 점멸을 고속으로 절환하면서 동시에 각 색의 데이터를 단색 표시 소자로 컬러 표시하는 것으로서 단색 표시 소자는 반사형 또는 투과형 어느 쪽이든 가능하다. In addition, the field sequential color display method applied to the optical modulator 90 according to the present invention sequentially turns on the light source of R / G / B, thereby displaying color using the afterimage effect of the human eye. The field sequential method includes a light source of three colors of R / G / B and a monochromatic display element, and switches the flashing of the three color light sources at high speed while simultaneously displaying the data of each color in a single color display element. Can be either reflective or transmissive.

필드 시퀀셜 컬러 표시 방식을 이용하면 하나의 광 모듈레이터 (90) 를 사용하면서도 삼판식과 동등한 해상도를 달성할 수 있고, 광학계도 단순해지는 등의 이점이 있다.By using the field sequential color display method, it is possible to achieve a resolution equivalent to the three-plate type while using one optical modulator 90, and to simplify the optical system.

투사 렌즈 (100) 는 다수 개의 렌즈를 이용하여 형성되는 것으로서, 광 모듈 레이터 (90) 를 통해 출사된 영상 이미지를 확대 투사하여 스크린에 결상시킨다.The projection lens 100 is formed by using a plurality of lenses, and enlarges and projects an image image output through the optical modulator 90 to form an image on a screen.

도 2 에 도시되어 있는 사각형은 광 모듈레이터의 액티브 평면을 표시한 것이다.The rectangle shown in FIG. 2 represents the active plane of the optical modulator.

도 3 내지 도 8 은 본 발명에 따른 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진에 구비되는 미러에 설치되어, 입사되는 R/G/B 광의 광축 얼라인을 위한 조정 장치의 움직임과 구성을 나타낸 도면이다.3 to 8 are views showing the movement and configuration of the adjusting device for aligning the optical axis of the incident R / G / B light installed in the mirror provided in the optical engine for the micro projector according to the present invention.

광원부 (5) 로부터 방사되어 광 모듈레이터 (90) 에 입사되는 각 R/G/B 색광은 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 과 일치하는 형상을 지녀야 한다. 만약 광 모듈레이터 (90) 에 도착하는 각각의 색광 (10a, 20a, 30a) 이 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 보다 작다면 투사 렌즈 (100) 를 통해서 확대되는 영상의 외곽 부분이 어두워지게 되고, 만약 광 모듈레이의 액티브 평면 (140) 보다 크다면 그만큼 광손실이 발생하게 된다. Each R / G / B color light emitted from the light source unit 5 and incident on the optical modulator 90 should have a shape that matches the active plane 140 of the optical modulator. If each of the color lights 10a, 20a, 30a arriving at the optical modulator 90 is smaller than the active plane 140 of the optical modulator, the outer portion of the image enlarged through the projection lens 100 becomes dark, If it is larger than the active plane 140 of the optical modulation, the optical loss is generated by that amount.

최적의 조명마진은 광 모듈레이터 (90) 에 도달하는 각 색광의 형상이 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 보다 약간 크게 조정하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 이러한 조명마진을 구현하기 위해서는 광축 얼라인이 그만큼 정밀해져야 한다.The optimum illumination margin is most preferably adjusted so that the shape of each color light reaching the optical modulator 90 is slightly larger than the active plane 140 of the optical modulator. However, in order to realize such lighting margin, the optical axis alignment must be precise.

도 4 및 도 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 조정 장치 (150) 는 미러가 안착 및 고정되는 프레임 (151) 과 상기 프레임 (151) 의 돌출부 (152) 에 결합되어 조정 장치 (150)의 반사각 (θ1) 및 틸트각 (θ2) 조정을 위한 육면체 형태의 광축 조작부 (153) 로 구성되어 있다. 또한, 상기 프레임 (151) 세로축의 양 모서리는 반원 모양으로 형성되어 경통 (154) 에 밀착하여 삽입된다. 조정 장치 (150) 가 삽입된 경통 (154) 의 양 측면에는 그루브 (Groove:155) 가 형성되어 진다. 상기 그루브 (155) 는 반타원 모양으로 형성되어 한정된 범위 내에서 조정 장치 (150) 의 회전 및 전.후로의 움직임이 가능할 수 있게 된다.4 and 5, the adjustment device 150 according to the present invention is coupled to the frame 151 on which the mirror is seated and fixed and the projection 152 of the frame 151 to reflect the reflection angle of the adjustment device 150. and an optical axis operating portion 153 in the form of a hexahedron for adjusting θ1 and tilt angle θ2. In addition, both edges of the vertical axis of the frame 151 are formed in a semicircle shape and are inserted in close contact with the barrel 154. Grooves 155 are formed at both sides of the barrel 154 into which the adjusting device 150 is inserted. The groove 155 is formed in a semi-elliptic shape to enable the rotation of the adjustment device 150 and the movement of the front and the back within a limited range.

도 3, 도 5 및 도 6 을 참조하면, 미러 (50, 60, 70) 에 설치되는 조정 장치 (150) 는 상기 조정 장치 (150) 에 부착된 광축 조작부 (153) 의 회전 조작을 통하여 상기 각 미러 (50, 60, 70) 에 도달하는 광축 (10a, 20a, 30a) 의 반사각 (θ1) 을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 조정 장치 (150) 가 기준축 (160) 을 중심으로 5°정도의 범위 내에서 좌ㆍ우 회전이 가능하도록 경통 (154) 의 양 측면에 반타원 모양의 그루브 (155) 가 형성된다. 상기 조정 장치 (150) 의 좌ㆍ우 회전에 의한 반사각 (θ1)의 조정을 통하여, 도 2 에 도시된 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 에 도달하는 광축 (10a, 20a, 30a) 의 X 축상의 광축 얼라인이 수행된다.3, 5, and 6, the adjustment device 150 installed on the mirrors 50, 60, 70 is formed by rotating the optical axis operation unit 153 attached to the adjustment device 150. It is comprised so that the reflection angle (theta) 1 of the optical axis 10a, 20a, 30a which may reach the mirror 50, 60, 70 may be adjusted. Semi-elliptical grooves 155 are formed on both sides of the barrel 154 so that the adjustment device 150 can rotate left and right about the reference axis 160 within a range of about 5 °. On the X axis of the optical axes 10a, 20a, 30a reaching the active plane 140 of the optical modulator shown in FIG. 2 through adjustment of the reflection angle θ1 by left and right rotation of the adjusting device 150. Optical axis alignment is performed.

도 3, 도 5 및 도 7 을 참조하면, 미러 (50, 60, 70) 에 설치되는 조정 장치 (150) 는 상기 조정 장치 (150) 에 부착된 광축 조작부 (153) 의 기울기 조작을 통하여 상기 각 미러 (50, 60, 70) 의 광축 (10a, 20a, 30a) 에 대한 틸트각 (θ2) 을 조정할 수 있도록 구성되어 있다. 상기 조정 장치 (150) 의 상ㆍ하 틸트를 통하여 도 2 에 도시된 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 에 도달하는 광 (10a, 20a, 30a) 의 Y 축상의 광축 얼라인이 수행된다.3, 5, and 7, the adjustment device 150 installed on the mirrors 50, 60, 70 is formed by tilting the optical axis operation unit 153 attached to the adjustment device 150. It is comprised so that the tilt angle (theta) 2 with respect to the optical axis 10a, 20a, 30a of the mirror 50, 60, 70 may be adjusted. The optical axis alignment on the Y axis of the light 10a, 20a, 30a that reaches the active plane 140 of the optical modulator shown in FIG. 2 through the up / down tilt of the adjusting device 150 is performed.

또한, 빔 쉐이퍼 (80) 에 광이 도달하도록 얼라인함에 있어서, 도 5 및 도 8 에 도시된 바와 같이 미러 (50, 60, 70) 에 설치되는 상기 조정 장치 (150) 를, 상기 경통 (154) 에 형성된 그루브 (155) 및 보조 그루브 (156) 의 범위 내에서 앞으로 전진하거나 뒤로 후퇴하는 조작을 통하여, 출사된 광이 빔 쉐이퍼 (80) 의 원하는 지점에 도달하도록 하며, 빔 쉐이퍼에 입사되는 각도의 조정을 할 수 있게 된다.Further, in aligning the light to reach the beam shaper 80, the barrel 154 is provided with the adjusting device 150 provided in the mirrors 50, 60, 70 as shown in Figs. Through the operation of advancing forward or retracting back within the range of the groove 155 and the auxiliary groove 156 formed in the above), the emitted light reaches the desired point of the beam shaper 80, and the angle incident on the beam shaper Can be adjusted.

R/G/B 삼색광을 얼라인하는 순서와 방법은 다음과 같다.The order and method of aligning the R / G / B tricolor light are as follows.

먼저, 제 1 광 (10a) 이 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 과 일치하도록 조정 및 고정한 후 이어서 차례로, 나머지 제 2 광 (20a) 및 제 3 광 (30a) 을 상기 고정된 제 1 광 (10a) 에 맞추어 일치하도록 조정 및 고정한다. 예를 들어, 제 1 광 (10a) 에 해당하는 청색광을, 투사 렌즈 (100) 를 통해서 나오는 광 모듈레이터 액티브 평면 (140) 의 형상을 보면서 조정 및 고정한 후, 녹색광에 해당하는 제 2 광 (20a) 을 다시 청색의 액티브 평면에 일치되도록 조정 및 고정하고 이어서 적색광도 같은 방식으로 얼라인 한다. R/G/B 광축의 얼라인이 모두 완료되면, 상기 조정 장치 (150)를 경통 (154) 에 접착시킨다.First, the first light 10a is adjusted and fixed to coincide with the active plane 140 of the optical modulator, and then in turn, the remaining second light 20a and the third light 30a are fixed to the fixed first light 10a. Adjust and fix to match. For example, after adjusting and fixing the blue light corresponding to the first light 10a while viewing the shape of the optical modulator active plane 140 exiting through the projection lens 100, the second light 20a corresponding to the green light is provided. Is adjusted and fixed again to match the blue active plane and then the red light is aligned in the same way. When the alignment of the R / G / B optical axis is completed, the adjusting device 150 is attached to the barrel 154.

그러므로 광학 엔진 기구물이 매우 정밀하게 설계 및 제작될 경우에는, 첫번째로 액티브 평면 (140) 에 도달하여 나머지 광원 (20a, 30a) 의 기준 역할을 하는 제 1 광 (10a) 은 얼라인 과정 없이 이미 광 모듈레이터 액티브 평면 (140) 에 일치하여 도달하도록 설치될 수 있으므로 이 경우 첫번째로 고정되는 제 1 광 (10a) 이 반사되는 제 1 미러 (50) 는 광축의 얼라인을 위한 조정 장치 (150) 가 필요없 게 된다.Therefore, when the optical engine apparatus is designed and manufactured with high precision, the first light 10a, which first reaches the active plane 140 and serves as a reference for the remaining light sources 20a, 30a, is already lighted without alignment. Since the first mirror 50 to which the first fixed light 10a is reflected in this case may be installed to coincide with the modulator active plane 140, the adjustment device 150 for aligning the optical axis is required. It will not be.

조명 마진을 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 보다 약간 크게 유지하기 위해서는 상기의 정밀한 광축 얼라인 과정이 필요하다. 그런데 상기의 광축 얼라인 과정에 있어서, 경우에 따라서는 조명마진의 크기, 즉 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 에 도달하는 조명 화면의 전체 면적 자체를 용이하게 변화시키기 위한 수단이 필요할 수 있다.In order to maintain the illumination margin slightly larger than the active plane 140 of the optical modulator, the precise optical axis alignment process described above is required. However, in the optical axis alignment process, in some cases, a means for easily changing the size of the illumination margin, that is, the entire area of the illumination screen reaching the active plane 140 of the optical modulator may be needed.

이 경우 상기 수단으로 빔 쉐이퍼 (80) 와 광 모듈레이터 (90) 사이에 2장의 필드 렌즈 (130) 를 설치할 수 있다. 그 중 1 장의 필드 렌즈에는 광축 방향으로의 전/후 이동을 가능하게 하는 위치 조절 장치를 구비하여, 광축 방향과 평행하게 앞ㆍ뒤로 움직임에 따라 필드 렌즈 (130) 사이의 거리가 변화하고 이에 따라서 조명 마진의 면적이 변화된다.In this case, two field lenses 130 can be provided between the beam shaper 80 and the optical modulator 90 by the above means. One of the field lenses is provided with a position adjusting device which enables forward / backward movement in the optical axis direction, and the distance between the field lenses 130 changes as the front and back movements are parallel to the optical axis direction. The area of the lighting margin is changed.

도 9 는 본 발명에 따른 일 실시예로서 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진을 나타낸 구성도이다.9 is a block diagram showing an optical engine for a micro projector as an embodiment according to the present invention.

도 9 를 참조하면, 본 발명에 따른 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진은 프로젝터 광원부 (5), 집광 렌즈 (40), 제 1 미러 (50), 제 1 다이크로익 미러 (60), 제 2 다이크로익 미러 (70), 상기 미러 (50, 60, 70) 에 설치되는 조정장치 (150), 빔 쉐이퍼 (80), 무빙 확산 소자 (110), 제 2 미러 (120), 필드 렌즈 (130), 광 모듈레이터 (90) 및 투사 렌즈 (100) 로 구성된다.9, an optical engine for a micro projector according to the present invention includes a projector light source unit 5, a condenser lens 40, a first mirror 50, a first dichroic mirror 60, a second dichro Wing mirror 70, adjusting device 150 installed in the mirrors 50, 60, 70, beam shaper 80, moving diffusion element 110, second mirror 120, field lens 130, It consists of an optical modulator 90 and a projection lens 100.

도 9 에 제시된 광학 엔진 구조는 도 1 실시예의 광학 엔진 구조에 무빙 확 산 소자 (110), 제 2 미러 (120) 및 필드 렌즈 (130) 를 더 포함하고 있는 점에서 차이가 있다.The optical engine structure shown in FIG. 9 differs in that the optical engine structure of FIG. 1 further includes a moving diffusion element 110, a second mirror 120, and a field lens 130.

레이저가 광학 시스템을 통과하거나 확산될 때, 위상 패턴은 스펙클(specle)이라 불리는 특정한 간섭 패턴을 만들게 된다. 간섭 패턴은 흔히 서로 상쇄되어 결과적으로 잡음, 얼룩 화면을 발생시키므로 스펙클된 화면은 선명하게 관찰할 수 없게 되며, 이러한 현상은 R/G/B 색상의 3 개의 레이저를 사용할 경우 더욱 심하게 발생되어 디스플레이하고자 하는 화면이 손상되게 된다. 이러한 스펙클 현상을 제거하기 위하여 광원부 (5) 로부터 방사된 광이 광 모듈레이터 (90) 에 도달되기 전 단계에 무빙 확산 소자 (110) 즉, 디퓨져를 통과하도록 하는 것이 바람직하다. 디퓨저 대신에 진동자로 빔 쉐이퍼(80)를 진동시킴으로써 동일한 효과를 보일 수도 있다.As the laser passes through or diffuses through the optical system, the phase pattern creates a specific interference pattern called a speckle. Interference patterns often cancel each other, resulting in noisy and smeared screens, so speckles cannot be seen clearly, which is more severe when three lasers of R / G / B color are used. The screen you want to damage will be damaged. In order to eliminate this speckle phenomenon, it is preferable to allow the light emitted from the light source unit 5 to pass through the moving diffusion element 110, that is, the diffuser, before the light modulator 90 reaches the optical modulator 90. The same effect may be obtained by vibrating the beam shaper 80 with a vibrator instead of a diffuser.

디퓨저는 확산 소자와 이러한 확산 소자를 회전시키거나 진동시키는 구동 소자로 구성되는 광학 소자로서, 디퓨저에 의해 스펙클이 확산되게 함으로써 레이저 광원에 의한 패턴 간의 간섭을 방지할 수 있게 된다. 디퓨저의 확산 소자를 빠르게 회전시키거나 진동시키게 되면, 스펙클은 사라진 것처럼 보이게 된다. 이런 현상은 움직이는 물체에 대한 인간 눈의 인식 시간(integration time)에서 기인하는 것으로 눈이 스펙클을 감지할 수 있는 시간보다 더 빠르게 움직이면 스펙클은 인간의 눈에 보이지 않게 되는 것이다.The diffuser is an optical element composed of a diffuser element and a drive element that rotates or vibrates such a diffuser element. The diffuser allows speckle to be diffused by the diffuser, thereby preventing interference between patterns by the laser light source. If the diffuser's diffusion element is rotated or vibrated quickly, the speckle will appear to disappear. This is due to the integration time of the human eye on a moving object. If the eye moves faster than the time it can detect the speckle, the speckle becomes invisible to the human eye.

마이크로 프로젝터의 소형화를 극대화하기 위해서는 무엇보다도 광학 부품수 의 감소, 광학 엔진 구조의 단순화 및 조밀한 배치가 달성되어야 한다.In order to maximize the miniaturization of micro-projectors, first of all, the reduction of the number of optical parts, the simplification of the optical engine structure, and the compact layout must be achieved.

제 2 미러 (120) 를 빔 쉐이퍼 (80) 전단에 설치함으로써 광원부 (5) 로부터 출사된 각 R/G/B 광을 광원부 (5) 가 위치한 방향으로 반사시킨 후 광 모듈레이터 (90) 에 도달하게 함으로써, 광학 엔진에 설치되는 광학 부품 배치의 조밀도를 한층 더 높일 수 있다.By installing the second mirror 120 in front of the beam shaper 80, each R / G / B light emitted from the light source unit 5 is reflected in the direction in which the light source unit 5 is located, and then reaches the optical modulator 90. By doing this, the density of the optical component arrangement installed in the optical engine can be further increased.

또한, 빔 쉐이퍼 (80) 와 광 모듈레이터 (90) 사이에 2장의 필드 렌즈 (130) 를 설치할 수 있다. 그 중 1 장의 필드 렌즈에는 광축 방향으로의 전/후 이동을 가능하게 하는 위치 조절 장치를 구비하여 광축 방향과 평행하게 앞ㆍ뒤로 움직임에 따라 필드 렌즈 (130) 사이의 거리가 변화하고, 이에 따라 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140) 에 도달하는 조명 화면의 면적 자체를 용이하게 변화시킬 수 있다.In addition, two field lenses 130 can be provided between the beam shaper 80 and the optical modulator 90. One of the field lenses includes a position adjusting device that enables forward / backward movement in the optical axis direction so that the distance between the field lenses 130 changes as the front and rear motions move in parallel with the optical axis direction. The area itself of the illumination screen reaching the active plane 140 of the optical modulator can be easily changed.

본 발명에 따른 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진에 의하면, 투사계의 렌즈, 미러, 패널 등의 광학 부품수를 줄일 수 있게 되어 프로젝터의 소형화와, 원가 절감이 가능해져 휴대폰, PDA, 게임기, 디지털 카메라 등 소형 멀티미디어 단말기에 활용할 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the optical engine for a micro-projector according to the present invention, it is possible to reduce the number of optical components, such as lenses, mirrors, panels, etc. of the projection system to reduce the size of the projector, it is possible to reduce the cost, such as mobile phones, PDAs, game machines, digital cameras, etc. There is a remarkable effect that can be utilized in small multimedia terminals.

또한, 미러에 부착된 조정 수단을 이용하여 R/G/B 광원으로부터 광 모듈레이터에 도달하는 3색광의 광축을 용이하고 정밀하게 얼라인함으로써, 최적의 조명마진과 광효율을 달성할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, by using the adjustment means attached to the mirror, the optical axis of the three-color light that reaches the optical modulator from the R / G / B light source is easily and precisely aligned, so that a remarkable effect of achieving optimal lighting margin and light efficiency is achieved. have.

또한, 각 광축의 얼라인이 다른 광학 소자에 의해 달성 가능하므로, 각 R/G/B 광원을 한 세트로서 패키징이 가능하여 공정 생산성을 향상시킬 수 있으며 광원을 외곽 세트 표면에 일정하게 밀착하여 고정되도록 설치하여 광원으로부터 발생되는 열을 효율적으로 발산할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, since the alignment of each optical axis can be achieved by different optical elements, each R / G / B light source can be packaged as a set to improve process productivity, and the light source is fixed in close contact with the outer set surface. There is a remarkable effect that can be installed so as to efficiently dissipate heat generated from the light source.

상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명 및 도시되었지만, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the technical spirit of the present invention. Such modified embodiments should not be understood individually from the spirit and scope of the present invention, but should fall within the claims appended to the present invention.

Claims (16)

적(R),녹(G),청(B)색의 제 1 광원 (10) , 제 2 광원 (20), 제 3 광원 (30) 을 포함하는 광원부 (5)와, 상기 광원부 (5) 로부터의 출사광을 화상 신호에 대응하여 변조를 행하는 광모듈레이터 (90) 와, 상기 광모듈레이터 (90) 에 의해 변조된 광을 투사하는 투사 장치를 가지는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진에 있어서,A light source unit 5 including a first light source 10, a second light source 20, and a third light source 30 of red (R), green (G), and blue (B) colors, and the light source unit (5) An optical engine for a micro-projector having an optical modulator 90 for modulating output light from an image signal in response to an image signal, and a projection device for projecting light modulated by the optical modulator 90, 상기 광원부 (5) 는 적어도 하나의 레이저 광원을 포함하고, 상기 광원부 (5) 와 상기 광모듈레이터 (90) 사이의 광로 위에는 상기 제 1 광원 (10), 제 2 광원 (20), 제 3 광원 (30) 에 대응하는 복수의 미러가 배치되고,The light source unit 5 includes at least one laser light source, and on the optical path between the light source unit 5 and the optical modulator 90, the first light source 10, the second light source 20, and a third light source ( A plurality of mirrors corresponding to 30) are disposed, 광축의 틀어짐을 얼라인 하기 위하여, 적어도 하나의 상기 미러에 조정 장치 (150) 가 각각 설치되며,In order to align the distortion of the optical axis, at least one adjustment device 150 is installed in each of the mirrors, 상기 조정 장치 (150)는 상기 미러가 안착되어 고정되는 프레임 (151) 과 상기 프레임 (151)의 돌출부 (152) 에 결합되어 상기 조정 장치 (150)의 반사각 (θ1) 및 틸트각 (θ2)을 조정하는 광축 조작부(153)로 구성되고,The adjustment device 150 is coupled to the frame 151 on which the mirror is seated and fixed and the protrusion 152 of the frame 151 to adjust the reflection angle θ1 and the tilt angle θ2 of the adjustment device 150. It is comprised by the optical-axis operation part 153 to adjust, 상기 프레임 (151) 세로축의 양 모서리는 반원 모양으로 형성되어 경통 (154) 에 밀착하여 삽입되며, 상기 조정 장치(150)가 삽입된 상기 경통(154) 의 양 측면에는 상기 조정 장치 (150)가 한정된 범위 내에서 회전 및 전.후로 움직일 수 있도록 하는 반원 모양의 그루브 (Groove:155)가 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.Both edges of the vertical axis of the frame 151 are formed in a semicircular shape and are inserted in close contact with the barrel 154. An optical engine for a micro projector, characterized in that a semi-circular groove (groove: 155) is formed to rotate and move back and forth within a limited range. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 복수의 미러는 상기 제 1 광원으로부터 입사된 광을 전반사하는 제 1 미러 (50);The plurality of mirrors include a first mirror (50) for total reflection of the light incident from the first light source; 상기 제 2 광원 (20) 으로부터 입사된 광은 반사시키고 상기 제 1 광원 (10) 으로부터 입사된 광은 투과시키는 제 1 다이크로익 미러 (60) 및A first dichroic mirror 60 which reflects light incident from the second light source 20 and transmits light incident from the first light source 10; 상기 제 3 광원 (30) 으로부터 입사된 광은 반사시키고 상기 제 1 광원 (10) 및 제 2 광원 (20) 으로부터 입사된 광은 투과시키는 제 2 다이크로익 미러 (70) 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.And a second dichroic mirror 70 for reflecting light incident from the third light source 30 and transmitting light incident from the first light source 10 and the second light source 20. Optical engine for micro projector. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원은 적색 레이저 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.And the laser light source comprises a red laser diode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 레이저 광원은 IR 레이저 다이오드에서 비선형광학 소자를 통하여 녹색 레이저를 방출하는 녹색 레이저 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.Wherein said laser light source comprises a green laser light source that emits a green laser through a nonlinear optical element at an IR laser diode. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원부 (5) 는The light source unit 5 R광을 조사하는 R 레이져 광원, G광을 조사하는 G 레이져 광원 및 B광을 조사하는 B 레이져 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.An optical engine for a micro projector, comprising: an R laser light source for irradiating R light, a G laser light source for irradiating G light, and a B laser light source for irradiating B light. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원부 (5) 는 R/G/B 광을 조사하는 광원 중에서 적어도 어느 하나의 광원은 LED 광원으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.The light source unit (5) is an optical engine for a micro-projector, characterized in that at least one of the light sources irradiating the R / G / B light is made of an LED light source. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 모듈레이터 (90) 는 액정디스플레이 소자, LCoS, DMD 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.The optical modulator (90) is an optical engine for a micro projector, characterized in that any one selected from a liquid crystal display element, LCoS, DMD. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 무빙 확산 소자 (110) 로서, 디퓨저 또는 진동자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.An optical engine for a micro projector, comprising: a moving diffusion element (110), further comprising a diffuser or a vibrator. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원부 (5) 와 상기 광모듈레이터 (90) 사이에 위치되며, 상기 광원 (5) 로부터 방사된 광을 상기 광 모듈레이터의 액티브 평면 (140)의 형상으로 변환하는 빔 쉐이퍼 (80) 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위 한 광학 엔진.A beam shaper (80) positioned between the light source unit (5) and the optical modulator (90) and converting light emitted from the light source (5) into the shape of the active plane (140) of the optical modulator. Optical engine for micro projector, characterized in that. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 빔 쉐이퍼 (80) 는 두 개의 플라이 아이렌즈를 양면으로 구성하여 한 개의 옵틱 소자로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.The beam shaper (80) is an optical engine for a micro-projector, characterized in that two fly-eye lenses composed of two optical elements. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12, 상기 빔 쉐이퍼 (80) 와 광 모듈레이터 (90) 사이에 2장의 필드 렌즈 (130) 를 더 포함하고 상기 2장의 필드 렌즈 (130) 중 적어도 1장은 광축 방향으로 전/후 이동이 가능한 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.And further comprising two field lenses 130 between the beam shaper 80 and the optical modulator 90, wherein at least one of the two field lenses 130 is capable of forward / backward movement in the optical axis direction. Optical engine for micro projectors. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광 모듈레이터 (90) 는 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식인 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.The optical modulator (90) is a field sequential color display method. 제 15 항에 있어서,16. The method of claim 15, 상기 필드 시퀀셜 컬러 표시 방식은 반사형으로 구현되는 것을 특징으로 하는 마이크로 프로젝터를 위한 광학 엔진.The field sequential color display method is an optical engine for a micro-projector, characterized in that the reflection is implemented.
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