KR101530369B1

KR101530369B1 - 피코 프로젝터

Info

Publication number: KR101530369B1
Application number: KR1020130087583A
Authority: KR
Inventors: 변성호; 박지용; 노진기; 김혜진; 박정규; 신호석
Original assignee: (주)아이엠
Priority date: 2013-07-24
Filing date: 2013-07-24
Publication date: 2015-06-23
Also published as: KR20150013984A

Abstract

본 발명은 피코 프로젝터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 피코 프로젝터는 멀티 광원에 의한 포토 다이오드 검출의 누화 현상을 방지하고, 레이저 빔의 방향을 용이하게 일치시켜 일정한 광 출력, 고화질의 높은 선명도와 정확한 색 재현성을 구현하기 위해, 다수의 콜리메이트 렌즈, 주광과 보조광을 투과 또는 반사를 통해 나눠주는 다수의 다이크로익 필터 및 이를 검출할 수 있는 전용의 포토 다이오드로 광학계를 구성하게 된다.

Description

피코 프로젝터{PICO PROJECTOR}

본 발명은 피코 프로젝터에 관한 것이다.

정보 통신 매개체로서 현대사회에서 여러 형태의 융,복합기기의 수요가 급증하고 있다. 최근에는 휴대용 모바일 멀티미디어 기기가 많이 사용되는데 그 중 저출력, 대형화면, 초소형의 장점이 있는 피코 프로젝터를 휴대용 모바일 기기에 내장시켜 제작되고 있다.

즉 상기 피코 프로젝터는 작은 엔진 사이즈로 큰 화면을 구성하여 사용할 수 있어 이를 채택한 휴대용 모바일 기기가 증가하고 있는 추세이다. 한편 피코 프로젝터를 포함하여 디스플레이장치에서 화면을 디스플레이하기 위해서는 일정한 광 출력을 유지해주며 정확한 색 재현성을 표현해 주어야 한다.

여기서 통상의 디스플레이장치는 (특허문헌 1)에서 개시하고 있다. 이를 참조하여 설명하면, 종래기술에 따른 디스플레이장치는 해상도 및 컬러표시, 화질의 밸런스를 맞추기 위해 감도파장이 넓고 응답속도가 빠른 포토 다이오드(Photo Diode: PD)로 광을 검출하여 피드백해 밸런스를 유지하고 있다.

그러나 상기 (특허문헌 1)을 포함하여 종래기술에 따른 디스플레이장치는 광학계의 구조상 3가지 광(R,G,B)이 한꺼번에 입사될 때에 생기는 간섭을 완벽하게 피할 수가 없고, 하나의 포토 다이오드(PD)에 3가지 색을 입혀야 하기 때문에 면적이 상대적으로 줄어들어 광을 감지할 수 있는 감도가 줄어들어 정확한 컬러 표시 및 화이트 밸런스(White Balance)를 맞추는데 상당한 어려움이 있다.

또한 종래기술에 따른 디스플레이장치는 포토 다이오드(PD)로써, 각각의 색을 구분(분할)하여 검출해 주는 컬러 포토 다이오드(Color Photo Diode)를 채택하여 사용하고 있는데, 상기 컬러 포토 다이오드의 경우 제작시 공정이 복잡하여 단가가 상승하게 되는 문제점도 발생하고 있다.

KR

2008-0095412

A

따라서 본 발명은 (특허문헌 1)을 포함하여 종래기술에 따른 디스플레이장치의 광학계를 개선하여 광 출력의 유지 및 정확한 색 재현성이 표현되도록 하기 위한 것이다.

본 발명의 관점은, 3가지 컬러를 갖는 레이저 빔의 방향을 최대한 일치시켜 광 출력과 정확한 색 재현성을 용이하게 표현할 수 있도록 한 피코 프로젝터를 제공하는 데 있다.

상기 관점을 달성하기 위해,

본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터는 제1,2,3 광원;

상기 제1,2,3 광원의 전방에 배치되어 청색, 적색, 녹색 빔을 각각 평행하게 하는 제1,2,3 콜리메이트 렌즈;

상기 제1 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔을 투과 또는 반사하는 제1 다이크로익 필터;

상기 제2 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔 및 제2 광원의 적색 빔을 투과 또는 반사하는 제2 다이크로익 필터;

상기 제3 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔, 제2 광원의 적색 빔 및 제3 광원의 녹색 빔을 투과 또는 반사하는 제3 다이크로익 필터;

상기 제1 다이크로익 필터의 일 측면에 배치되어 투과된 청색 광을 검출하는 제1 포토 다이오드;

상기 제2 다이크로익 필터의 일 측면에 배치되어 투과된 적색 광을 검출하는 제2 포토 다이오드; 및

상기 제3 다이크로익 필터의 일 측면에 배치되어 반사된 녹색 광을 검출하는 제3 포토 다이오드;

를 포함한다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터에 있어서, 상기 제1,2,3 다이크로익 필터는 오토콜리메이터 및 마스터 미러를 통해 기울기 각도가 보정될 수 있다.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터에 있어서, 상기 제1,2,3 다이크로익 필터는 오토콜리메이터에서 발생한 광을 상기 제1,2,3 다이크로익 필터에 입사시켜 마스터 미러로 반사하고, 상기 마스터 미러가 이를 다시 상기 오토콜리메이터로 반사시켜 기울기 각도가 보정될 수 있다.

삭제

이러한 해결 수단들은 첨부된 도면에 의거한 다음의 발명의 상세한 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다.

이에 앞서, 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

본 발명에 따르면, 다이크로익 필터를 통해 주광과 보조광이 나뉘어 단색 광만 전용의 포토 다이오드에 입사됨으로써, 광 경로가 단순하여 콤팩트한 광학계의 레이아웃 설계가 가능하고, 이에 따른 누화 현상의 방지로 인해 검출효율이 높아 광 파워 제어가 용이하며, 색 재현성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명에 따르면, 광원에 따른 다이크로익 필터의 기울기 각도를 마스터 미러와 오토콜리메이터의 각도측정 원리를 이용하여 정량적으로 측정하여 보정됨으로써, 3가지 컬러의 레이저 빔의 방향을 용이하게 일치시킬 수 있으며, 이로 인해 오정렬 없이 고화질의 높은 선명도와 색감을 구현할 수 있다.

따라서 소프트웨어적인 보정이 불필요하여 이에 대한 비용의 지출을 방지할 수 있으며, 생산성 및 신뢰성을 현저하게 개선할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터의 광학계를 나타내 보인 개략도.
도 2는 내지 4는 도 1의 요부 확대도.
도 5 내지 7은 본 발명의 실시 예에 따른 다이크로익 필터의 정렬방법을 나타내 보인 평면도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터를 위에서 바라봤을 때를 나타내 보인 평면도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터의 광학계를 통해 각각의 광원이 일치되는 것을 나타내 보인 개략도.

본 발명의 특이한 관점, 특정한 기술적 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어 지는 이하의 구체적인 내용과 실시 예로부터 더욱 명백해 질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한 "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 피코 프로젝터(PICO Projector)는 다이크로익 필터(Dichroic Filter: DF)를 통해 광원(Laser)의 주광과 보조광을 나누어 단색 광만 전용의 포토 다이오드(Photo Diode: PD)에 입사되는 광학계의 레이아웃(Layout)을 설계하여 누화(Cross talk)를 방지하고, 주광의 컬러표시 및 화질, 화이트 밸런스(White Balance)를 용이하게 맞추게 된다.

이를 위해 상기 다이크로익 필터(DF)의 코팅과 두께를 변경하게 된다. 즉 광원의 레이저 빔을 선택적으로 반사 또는 투과시키는 코팅 구조의 다이크로익 필터(DF)를 포함하고, 상기 다이크로익 필터(DF)의 두께를 조절하여 레이저 빔의 경로를 이동시킴으로써, 누화 현상(Cross talk)을 방지하고, 아울러 경로가 같은 두 빔의 경우 하나의 색은 투과하고, 나머지 색은 반사하여 누화(Cross Talk) 현상을 방지하게 된다.

따라서 본 발명에 따른 피코 프로젝터는 멀티 광원(Multi Laser)에 의한 포토 다이오드(PD) 검출의 누화(Cross Talk) 현상을 용이하게 방지하여 일정한 광 출력과 정확한 색 재현성을 용이하게 달성할 수 있게 된다.

또한 본 발명에 다른 피코 프로젝터는 각각의 광원을 입사시켰을 때 레이저 빔(Beam)과 빔 사이의 거리를 정확하게 하여 면에 맺히는 상의 위치를 최대한 일치시킴으로써, 고화질의 높은 선명도와 색감을 구현하기 위한 것이다.

이를 위해 다이크로익 필터에 입사시킬 광을 발생시키는 오토콜리메이터(Auto Collimator)와 상기 다이크로익 필터로부터 반사된 광을 재반사시키는 마스터 미러(Master mirror)를 포함한다. 즉 상기 오토콜리메이터의 각도측정원리를 이용하여 다이크로익 필터(DF)의 미세한 기울기 각도를 정량적으로 측정하여 보정됨으로써, 오정렬(Miss alignment) 없이 배치 가능하다. 따라서 소프트웨어적인 보정이 불필요하게 된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1에서 보듯이, 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터는 광학계(1)로써, 3개의 광원을 채택하여 멀티 광원을 구성하게 된다. 여기서 상기 3개의 광원은 각각 제1,2,3 광원(10)(11)(12)으로 지칭하게 된다. 그리고 상기 3개의 광원의 청색, 적색, 녹색 빔을 각각 평행하게 하는 3개의 콜리메이트 렌즈(Collimate lens)를 포함하며, 이들을 각각 제1,2,3 콜리메이트 렌즈(10a)(11a)(12a)로 지칭하게 된다.

또한 3개의 광원의 주광과 보조광의 경로를 나누기 위하여 3개의 다이크로익 필터(DF)를 해당 광원의 전방에 경사지게 배치하게 되며, 이들을 각각 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)로 지칭하게 된다. 그리고 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)를 통해 나누어진 단색 광이 입사되도록 3개의 포토 다이오드(PD)를 채택한 후 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)의 일 측면, 즉 반사 면 또는 투과 면에 배치하게 되며, 이들을 각각 제1,2,3 포토 다이오드(30)(31)(32)로 지칭하게 된다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터는 1차적으로 제1,2,3 포토 다이오드(30)(31)(32)에서 단색 광만을 검출할 수 있게 광학계(1)의 레이아웃(Layout)을 설계하게 된다. 그리고 2차적으로 제1,2,3 콜리메이트 렌즈(10a)(11a)(12a)를 통해 평행하게 한 후 3차적으로 광학계(1)에 경사지게 배치된 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)를 통해 3가지 광(R,G,B)의 경로를 분리하게 된다.

여기서 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)는 그 두께를 조절함으로써, 경로가 간섭되지 않도록 하여 누화(Cross Talk) 현상을 방지한다. 한편 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)는 전술한 바와 같이, 주광과 보조광의 경로를 나눌 수 있도록 코팅되어 제공된다.

도 2 내지 4에서 보듯이, 상기 제1 다이크로익 필터(20)는 제1 광원(10)의 청색 빔(Blue beam)을 투과 또는 반사시키는 코팅을 하고, 제2 다이크로익 필터(21)는 제1 광원(10)의 청색 빔(Blue beam) 및 제2 광원(11)의 적색 빔(Red beam)은 투과 또는 반사시키는 코팅을 하고, 제3 다이크로익 필터(22)는 제1,2,3 광원(10)(11)(12)의 적색,녹색,청색 빔(R.G.B beam)을 투과 또는 반사시키는 코팅을 하게 된다.

따라서 상기 제3 다이크로익 필터(22)는 제3 광원(12)의 녹색 빔(Green beam)이 반사되는 면과 제2 광원(11)의 적색 빔(Red bean) 및 제1 광원(10)의 청색 빔(Blue beam)이 반사되는 면이 다르게 된다. 그리고 제2 다이크로익 필터(21)는 제2 광원(11)의 적색 빔(Red beam)이 반사되는 면과 제3 광원(12)의 청색 빔(Blue beam)의 투과되는 면이 각각 다르게 된다.

한편 상기 제2,3 다이크로익 필터(21)(22)는 그 두께가 0.82㎜이상을 갖도록 형성된다.

삭제

즉 상기 제2,3 다이크로익 필터(21)(22)는 제2,3 광원(11)(12)의 반사 또는 투과에 의해 발생할 수 있는 누화(Cross Talk) 현상에 대비해 그 두께를 0.82㎜이상으로 하여 빔 사이의 간격(t)을 넓히게 된다.

삭제

따라서 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)를 통해 제1,2,3 광원(10)(11)(12)의 주광과 보조광의 경로를 용이하게 나누어 제1 광원(10)의 검출은 제1 포토 다이오드(30)가 전담하게 된다. 그리고 제2 광원(11)의 검출은 제2 포토 다이오드(31)가 전담하게 된다.

마지막으로 제3 광원(12)의 검출은 제3 포토 다이오드(33)가 전담하게 됨으로써, 적색,녹색,청색(R.G.B) 광이 각각 출사되는 디스플레이(Display) 화면의 색 재현 및 화이트 밸런스(White Balance)를 용이하게 맞출 수 있게 된다.

한편 상기 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)는 다음과 같은 정렬방법을 통해 광학계(1)에 배치하게 된다.

도 5 내지 7에서 보듯이, 먼저 제3 광원의 녹색 빔을 담당하는 제3 다이크로익 필터(22)를 제3 콜리메이트 렌즈(12a)의 전방에 배치하되, 상기 제3 다이크로익 필터(22)는 조립 지그(Jig)를 이용하여 약 45°각도로 메인베이스(40)의 기준면에 밀착시키고, 오토콜리메이터(41)의 각도측정원리를 이용하여 제3 다이크로익 필터(22)의 기울어진 정도를 정량적으로 측정하여 보정토록 하게 된다.

즉 상기 오토콜리메이터(41)에서 발생한 광을 상기 제3 다이크로익 필터(22)에 입사시켜 마스터 미러(42)로 반사하고, 상기 마스터 미러(42)가 이를 다시 상기 오토콜리메이터(41)로 반사시켜 조립 공차(±0.2°)를 확인한 후 접착제(Bond) 도포하고 자외선으로 경화하게 된다.

다음으로 제1 광원의 청색 빔을 담당하는 제1 다이크로익 필터(20)를 제1 콜리메이트 렌즈(10a)의 전방에 배치하되, 상기 제1 다이크로익 필터(20)는 조립 지그를 이용하여 메인베이스(40) 상에서 X, Y 방향으로 틸트(Tilt)하여 조정하고, 오토콜리메이터(41)에서 발생한 광을 제3 다이크로익 필터(22)에 입사시켜 상기 제1 다이크로익 필터(20)를 거쳐 마스터 미러(42)로 반사하고, 상기 마스터 미러(42)가 이를 다시 상기 오토콜리메이터(41)로 반사시켜 조립 공차(±0.1°)를 확인한 후 접착제(Bond) 도포하고 자외선으로 경화하게 된다.

마지막으로 제2 광원의 적색 빔을 담당하는 제2 다이크로익 필터(21)를 제2 콜리메이트 렌즈(11a)의 전방에 배치하되, 상기 제2 다이크로익 필터(20)는 조립 지그를 이용하여 메인베이스(40) 상에서 X, Y 방향으로 틸트하여 조정하고, 오토콜리메이터(41)에서 발생한 광을 제3 다이크로익 필터(22)에 입사시켜 상기 제2 다이크로익 필터(21)를 거쳐 마스터 미러(42)로 반사하고, 상기 마스터 미러(42)가 이를 다시 상기 오토콜리메이터(41)로 반사시켜 조립 공차(±0.1°)를 확인한 후 접착제(Bond) 도포하고 자외선으로 경화하게 된다.

도 8에서 보듯이, 제1,2,3 다이크로익 필터(20)(21)(22)의 배치에 따른 정렬(Align)이 완료된 후에는 메인베이스(40)에 제1,2,3 광원(10)(11)(12) 및 제1,2,3 포토 다이오드(30)(31)(32)를 조립함으로써, 피코 프로젝터(100)를 구성하게 된다.

도 9에서 보듯이, 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 피코 프로젝터는 서로 떨어져 있는 제1,2,3 광원(10)(11)(12)의 적색,녹색,청색(R.G.B)의 레이저 빔을 하나로 일치시킬 수 있게 되며, 이로 인해 고화질의 높은 선명도와 색감의 구현이 가능하게 된다.

이상 본 발명을 실시 예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 피코 프로젝터는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.

1 - 광학계 10 - 제1 광원
10a - 제1 콜리메이트 렌즈 11 - 제2 광원
11a - 제2 콜리메이트 렌즈 12 - 제3 광원
12a - 제3 콜리메이트 렌즈 20 - 제1 다이크로익 필터
21 - 제2 다이크로익 필터 22 - 제3 다이크로익 필터
30 - 제1 포토 다이오드 31 - 제2 포토 다이오드
32 - 제3 포토 다이오드 40 - 메인베이스
41 - 오토콜리메이터 42 - 마스터 미러
100 - 피코 프로젝터

Claims

제1,2,3 광원(Laser);
상기 제1,2,3 광원의 전방에 배치되어 적색,녹색,청색(R.G.B) 빔을 각각 평행하게 하는 제1,2,3 콜리메이트 렌즈(Collimate lens);
상기 제1 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔(Blue beam)을 투과 또는 반사하는 제1 다이크로익 필터(Dichroic Filter);
상기 제2 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔(Blue beam) 및 제2 광원의 적색 빔(Red beam)을 투과 또는 반사하게 되며, 광 경로가 간섭되지 않고 서로 다르도록 두께가 조절된 제2 다이크로익 필터(Dichroic Filter);
상기 제3 콜리메이트 렌즈의 전방에 경사지게 배치되어 제1 광원의 청색 빔(Blue beam), 제2 광원의 적색 빔(Red beam) 및 제3 광원의 녹색 빔(Green beam)을 투과 또는 반사하게 되며, 광 경로가 간섭되지 않고 서로 다르도록 두께가 조절된 제3 다이크로익 필터(Dichroic Filter);
상기 제1 다이크로익 필터의 투과 면에 배치되어 제1 다이크로익 필터를 투과한 단색의 청색 광(Blue light)만을 검출하는 제1 포토 다이오드(Photo Diode);
상기 제2 다이크로익 필터의 투과 면에 배치되어 제2 다이크로익 필터를 투과한 단색의 적색 광(Red light)만을 검출하는 제2 포토 다이오드(Photo Diode); 및
상기 제3 다이크로익 필터의 반사 면에 배치되어 제3 다이크로익 필터에 반사된 단색의 녹색 광(Green light)만을 검출하는 제3 포토 다이오드(Photo Diode);
를 포함하는 피코 프로젝터.
청구항 1에 있어서,
상기 제1,2,3 다이크로익 필터는 오토콜리메이터(Auto Collimator) 및 마스터 미러(Master mirror)를 통해 기울기 각도가 보정된 것을 특징으로 하는 피코 프로젝터.
청구항 2에 있어서,
상기 제1,2,3 다이크로익 필터는 오토콜리메이터에서 발생한 광을 상기 제1,2,3 다이크로익 필터에 입사시켜 마스터 미러로 반사하고, 상기 마스터 미러가 이를 다시 상기 오토콜리메이터로 반사시켜 기울기 각도가 보정된 것을 특징으로 하는 피코 프로젝터.
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