KR101548427B1 - 스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치 - Google Patents

스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 레이저 투영 영상 장치는, 레드(R) 레이저, 그린(G) 레이저 및 블루(B) 레이저를 구비하여 레이저 빔을 발생시키는 광원; 및 광원으로부터 제공되는 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제시키는 스펙클 억제부;를 포함하며, 스펙클 억제부는, 광원으로부터의 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시킴으로써 스펙클을 억제시키는 위상 변조 미러; 및 위상 변조 미러에 결합되어 위상 변조 미러를 이동시키는 이동 스테이지;를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 위상 변조 미러 및 이동 스테이지를 구비하는 간단한 구성의 스펙클 억제부로 인해 광원으로부터 제공되는 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며, 아울러 광손실을 최소화할 수 있고 스펙틀 억제에 의해 고해상도의 해상도를 화면 상에 구현할 수 있다.

Description

스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치{Apparatus to restrain speckle and laser projector having the same}
스펙클 억제부 및 레이저 투영 영상 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 위상 변조 미러의 반사 각도 조절 및 다방향으로의 선형 이동에 의해 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 위상으로 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며 이를 통해 고해상도의 화면을 구현할 수 있는 스펙클 억제부 및 레이저 투영 영상 장치가 개시된다.
최근 들어, 레이저를 광원으로 사용되는 프로젝션 디스플레이 장치가 많이 보급되고 있다. 프로젝션 디스플레이 장치는 일반적인 LCD, PDP 등의 디스플레이로는 구현하기가 어려운 초대형 영상으로부터 초소형 영상까지 구현할 수 있는 장점이 있다.
다만, 이러한 프로젝션 디스플레이 장치는, 레이저 광원을 픽셀 별로 변조한 광을 스크린에 주사하여 영상을 구현하고 있기 때문에 스크린에서 직접 발광하는 다른 디스플레이 장치에 비하여 영상의 질이 떨어지는 단점이 있다.
이는 레이저 프로젝션 디스플레이 장치 사용 시 영상에 스펙클 노이즈(speckle noise) 또는 스펙클 패턴(speckle pattern)이 생기기 때문이다. 이에, 스펙클을 억제하기 위한 여러 방식이 적용되고 있다.
종래에 사용되는 스펙클 억제 기술에는 디퓨져를 흔들어 스펙클을 억제하는 방식이 있는데, 이 방식의 경우 광손실이 발생하기 때문에 고휘도가 필요한 영상 장치에는 적합하지 않는 한계가 있다.
한편, PZT와 같은 압전소자 또는 galvomirror를 이용하여 빔을 흔들어 스펙클을 억제하는 방식은 진행하는 광을 평행광으로 만들기가 어려워 LCoS panel과 같은 장치에서 만들어진 영상 정보가 스크린에서 흔들릴 수 있으며 따라서 고해상도를 구현하기가 어렵다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 위상 변조 미러 및 이동 스테이지를 구비하는 간단한 구성의 스펙클 억제부로 인해 광원으로부터 제공되는 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며, 아울러 광손실을 최소화할 수 있고 스펙틀 억제에 의해 고해상도의 해상도를 화면 상에 구현할 수 있는 스펙클 억제부 및 그를 구비한 레이저 투영 영상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 레이저 투영 영상 장치는, 레드(R) 레이저, 그린(G) 레이저 및 블루(B) 레이저를 구비하여 레이저 빔을 발생시키는 광원; 및 상기 광원으로부터 제공되는 상기 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제시키는 스펙클 억제부;를 포함하며, 상기 스펙클 억제부는, 상기 광원으로부터의 상기 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시킴으로써 스펙클을 억제시키는 위상 변조 미러; 및 상기 위상 변조 미러에 결합되어 상기 위상 변조 미러를 이동시키는 이동 스테이지;를 포함할 수 있으며, 이러한 구성에 의해서, 위상 변조 미러 및 이동 스테이지를 구비하는 간단한 구성의 스펙클 억제부로 인해 광원으로부터 제공되는 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며, 아울러 광손실을 최소화할 수 있고 스펙틀 억제에 의해 고해상도의 해상도를 화면 상에 구현할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 위상 변조 미러의 반사면은 불규칙하거나 규칙적인 굴곡으로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 위상 변조 미러의 반사면은 식각 기술, 증착 기술 및 rod 성장 기술 중 어느 하나의 기술에 의해 형성될 수 있다.
상기 반사면은 은(Ag), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 중 어느 하나로 단층 코팅 처리될 수 있다.
상기 반사면은 이산화타이타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나로 다층 코팅 처리될 수 있다.
상기 이동 스테이지는, 전후방, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 선형 이동 가능하며, 제자리를 중심으로 회동할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 스펙클 억제부로부터 반사된 상기 레이저 빔을 다중의 광 경로로 형성하는 광 모듈을 더 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광 모듈은, 마이크로 렌즈를 갖는 호모게나이저(homogenizer); 광 파이프(light pipe); 다중모드 광섬유; 광섬유 번들; 및 다중코어 광섬유를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광 모듈의 후미에 장착되어 빛 반사 원리에 의해 상기 스펙클 억제부를 통과한 상기 레이저 빔의 선명도를 향상시키는 디지털 마이크로 미러 소자; 상기 디지털 마이크로 미러 소자를 제어하는 마이크로 미러 소자 제어부; 및 상기 디지털 마이크로 미러 소자의 후미에 장착되어 상기 디지털 마이크로 미러 소자를 통해 제어된 빔을 스크린으로 투영시키는 빔 확장 광학부;를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 스펙클 억제부는, 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제하는 스펙클 억제부로, 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시킴으로써 스펙클을 억제하는 위상 변조 미러; 및 상기 위상 변조 미러에 결합되어 상기 위상 변조 미러를 이동시키는 이동 스테이지;를 포함할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 위상 변조 미러의 반사면은 식각 기술, 증착 기술 및 rod 성장 기술 중 어느 하나의 기술에 의해 불규칙하거나 규칙적인 굴곡으로 형성될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 이동 스테이지는, 전후방, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 선형 이동 가능하며, 제자리를 중심으로 회동할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 위상 변조 미러 및 이동 스테이지를 구비하는 간단한 구성의 스펙클 억제부로 인해 광원으로부터 제공되는 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며, 아울러 광손실을 최소화할 수 있고 스펙틀 억제에 의해 고해상도의 해상도를 화면 상에 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투영 영상 장치의 개략적인 구성 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 스펙클 억제부의 구성을 개략적으로 도시한 도면들이다.
도 3은 도 1에 도시된 스펙클 억제부로부터 광 모듈로 레이저 빔이 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투영 영상 장치의 개략적인 구성 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 스펙클 억제부의 구성을 개략적으로 도시한 도면들이며, 도 3은 도 1에 도시된 스펙클 억제부로부터 광 모듈로 레이저 빔이 전달되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 투영 영상 장치(100)는, 레드(R) 레이저(101), 그린(G) 레이저(102) 및 블루(B) 레이저(103)를 구비하는 광원과, 광원으로부터의 발생되는 각각의 레이저 빔, 즉 R, G, B 레이저 빔을 반사하여 전달시키는 미러(104, 105)들과, 광원으로부터 제공되는 R, G, B 레이저 빔으로부터 스펙클(speckle)을 억제하도록 하는 스펙클 억제부와, 스펙클 억제부로부터 스펙클 억제되어 제공되는 레이저 빔의 경로를 다중화하는 광 모듈(108)과, 레이저 빔의 선명도를 향상시키는 디지털 마이크로 미러 소자(109) 및 스크린(112)으로 빔을 최종적으로 투영시키는 빔 확장 광학부(111)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제할 수 있어 스크린(112) 상에 고해상도의 화면을 구현할 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 먼저 본 실시예의 광원은, 도 1에 도시된 것처럼, 레드(red) 레이저 빔을 발산하는 레드 레이저(101)와, 그린(green) 레이저 빔을 발산하는 그린 레이저(102)와, 블루(bleue) 레이저 빔을 발산하는 블루 레이저(103)를 포함할 수 있다. 이들로부터 발생되는 레이저 빔은 상호 평행하다.
각각의 레이저(101, 102, 103)에는 미러(104)가 구비되며, 미러(104)들은 선형적으로 배치될 수 있다. 따라서 각 레이저(101, 102, 103)로부터 발산된 레이저 빔은 미러(104)의 반사에 의해 광 결합되며, 광 결합된 레이저 빔은 광원에 대해 일측에 배치된 반사 미러(105)에 반사되어 스펙클 억제부로 이동될 수 있다.
본 실시예의 스펙클 억제부는 제공되는 레이저 빔의 위상을 변조하거나 반사 각도를 변형시킴으로써 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제할 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
스펙클 억제부에 의해 스펙클 억제된 레이저 빔은 경로가 다중화되어 광 모듈(108)로 전달된 다음, 디지털 마이크로 미러 소자(109)로 전달될 수 있다.
본 실시예의 디지털 마이크로 미러 소자(109)는, 광 모듈(108)을 통과한 레이저 빔을 반사하는 원리를 이용하여 고선명의 화상을 구현할 수 있도록 한다. 디지털 마이크로 미러 소자(109)에는 많게는 수십만 개의 반사형 소자들이 집적되는데, 마이크로 미러 소자 제어부(110)에 의해 반사형 소자들을 선택적으로 작동시킬 수 있으며 따라서 빔 확장 광학부(111)로 고선명의 화상을 구현할 수 있는 레이저 빔을 제공할 수 있도록 한다.
한편, 본 실시예의 빔 확장 광학부(111)는, 스펙클 억제부에 의해 스펙클이 억제된 레이저 빔을 전방의 대형 스크린(112)으로 확장시키는 역할을 하는 부분이다.
한편, 본 실시예의 스펙클 억제부는 광원으로부터 제공되는 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제하는 부분으로서 이를 통해 예를 들면 대형의 스크린(112)에서 고해상도의 화면을 얻을 수 있다.
부연하면, 간섭(coherent) 광원인 레이저 빔은 레이저 빔의 파장의 4분이 1보다 큰 거칠기(roughness)를 갖는 스크린에 입사되는 경우 반사 또는 투과되는 빛이 관찰자에게 서로 다른 위상을 갖고 도달하게 된다.
예를 들면, 가시광선의 레이저 빔의 경우 파장의 4분의 1 크기가 최소 100나노미터 이하의 크기를 갖는 반면에 일반적인 스크린의 거칠기는 대략 수 마이크로 미터의 크기를 갖는다.
이처럼, 레이저 빔의 파장과 스크린(112)의 거칠기가 다름으로 인해서 스펙클이 발생될 수 밖에 없는데, 본 실시예의 경우, 스펙클을 억제하기 위한 방법으로서 사람의 눈이 인식하지 못하는 빠른 속도록 레이저 빔의 위상을 변화시켜 스펙클 패턴을 변조시키고 그에 따라 누적된 스펙클 영상 정보를 획득함으로써 스펙클을 억제시킬 수 있다. 여기서, 사람의 눈이 인식하지 못하는 속도로 레이저 빔의 위상을 변화시키기 위해 콜로이드 매질이 사용되며, 이를 통해 스펙클을 억제할 수 있다.
부연하면, 스펙클 형상을 변조시키기 위한 크기(v)와 스펙클 형상을 변조시키기 위한 주파수(f)가 있다. 사람 눈의 반응 속도보다 빠른 주파수로 스펙클 형상을 변조시킬 때 누적된 스펙클(I(x,y))은 다음의 식 1과 같다.
Figure 112013102830204-pat00001
......식 1
여기서, u0m, u0n는 초기 상태에서 전계들의 모드들이며, 총 M개의 모드가 있다. J는 베셀 함수(Bessel function)이며, Ψm, Ψn는 각 모드들의 초기 위상이다. 각 모드의 위상은 랜덤하며, 각각의 모드가 상호간에 영향을 주지 않는다는 가정 하에 스펙클 세기의 평균은 다음의 식 2와 같다.
Figure 112013102830204-pat00002
......식 2
식 2에서, A는 각 전계의 진폭이다. 스펙클의 이차 모멘트는 식 1을 이용하여 다음의 식 3과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013102830204-pat00003
......식 3
한편, 식 2 및 식 3을 통해 스펙클 크기를 나타내는 스펙클 명암비(c)는 다음의 식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112013102830204-pat00004
......식 4
상기 식 4를 통해 스펙클 형상을 변조시키는 크기(v)가 증가함에 따라 스펙클 명암비가 감소됨을 예측할 수 있다. 또한 변조시키는 주파수에는 영향을 받지 않음을 알 수 있다. 따라서 변조시키는 크기를 최대로 하는 동시에 사람 눈의 반응 속도보다 빠른 속도로 주파수를 변조시키면 되는데, 이는 본 실시예의 스펙클 억제부(106)에 의해 이루어질 수 있다. 이에 대해 상술하기로 한다.
도 2를 참조하면, 본 실시예의 스펙클 억제부는, 광원으로부터의 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시키는 위상 변조 미러(106)와, 위상 변조 미러(106)가 결합되며 위상 변조 미러(106)를 이동시키는 이동 스테이지(107)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서 레이저 빔의 위상에 따른 주파수를 사람 눈의 반응 속도보다 빠른 속도로 변조시킬 수 있다.
먼저, 위상 변조 미러(106)는, 레이저 빔을 반사시켜 반사된 레이저 빔을 광 모듈로 이동시킨다. 이러한 위상 변조 미러(106)는, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 불규칙적인 굴곡을 갖는 반사면을 구비할 수 있고, 또는 도 2의 (b)에 도시된 것처럼, 규칙적인 굴곡을 갖는 반사면을 가질 수 있다.
이러한 반사면의 굴곡 기울기에 따라 반사되는 레이저 빔의 광 경로가 변화될 수 있으며, 이를 통해 위상 변조가 가능하여 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제할 수 있다.
위상 변조 미러(106)의 반사면은 다양한 기술에 의해 불규칙 또는 규칙적인 형상으로 마련될 수 있다. 예를 들면, 식각 기술, 증착 기술 및 rod 성장 기술 중 어느 하나의 기술을 이용하여 위상 변조 미러(106)의 반사면을 형성할 수 있다. 다만, 위상 변조 미러(106)의 반사면의 제조 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.
아울러, 위상 변조 미러(106)의 반사면은 은(Ag), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 중 어느 하나로 단층 코팅 처리될 수 있으며, 이를 통해 반사율을 높일 수 있어 레이저 빔이 스펙클 억제부를 통과할 때 광 손실을 최소화할 수 있다.
다만, 위상 변조 미러(106)의 반사면의 코팅 처리 방법은 전술한 경우에 한정되는 것은 아니며, 단층 코팅 처리가 아닌 다층 코팅 처리가 적용될 수 있다. 예를 들면, 이산화타이타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나로 다층 코팅 처리될 수 있으며, 이를 통해 위상 변조 미러(106)에 반사되는 레이저 빔의 반사율을 높일 수 있다.
한편, 위상 변조 미러(106)로부터 반사되는 레이저 빔의 위상을 변조하고 레이저 빔의 반사 각도를 변화시킬 수 있도록, 본 실시예의 위상 변조 미러(106)는 이동 가능한 이동 스테이지(107)에 장착된다.
도 3을 참조하면, 본 실시예의 이동 스테이지(107)는, 전후방, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 선형 이동 가능할 뿐만 아니라 제자리를 중심으로 회동 가능하여 광원으로부터 스펙클 억제부의 위상 변조 미러(106)로 레이저 빔이 제공될 때 레이저 빔의 반사를 다방향 즉 복수의 경로로 형성할 수 있다.
예를 들면, 제1 시점(Time 1)에서는 제1 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 광 모듈(108)로 제공할 수 있고, 제2 시점(Time 2)에서는 제2 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 광 모듈(108)로 제공할 수 있으며, 제3 시점(Time 3)에서는 제3 방향으로 레이저 빔을 반사시켜 광 모듈(108)로 제공할 수 있다.
이처럼 시점 기준으로 레이저 빔의 반사 경로를 달리 할 수 있는 것은, 전술한 것처럼, 위상 변조 미러(106)가 장착된 이동 스테이지(107)가 제자리 회동 가능함은 물론 다방향으로 이동할 수 있기 때문이다.
이와 같이, 본 실시예의 스펙클 억제부는, 레이저 빔이 반사되는 위상 변조 미러(106)가 각도 조절은 물론 다방향으로 선형 이동 가능하여 사람의 눈이 인식하지 못하는 빠른 속도로 레이저 빔의 위상을 변조시켜 스펙클을 억제시킬 수 있다.
한편, 본 실시예의 광 모듈(108)은, 스펙클 억제부로부터 반사된 레이저 빔을 다중의 광 경로로 형성하는 역할을 한다.
이러한 광 모듈(108)은, 마이크로 렌즈를 갖는 호모게나이저(homogenizer)와, 광 파이프(light pipe)와, 다중모드 광섬유와, 광섬유 번들과, 다중코어 광섬유를 포함할 수 있다.
한편, 스펙클 억제부 및 광 모듈(108)에 의해서 레이저 빔의 광 경로와 위상이 변조된 후 디지털 마이크로 미러 소자(109) 및 빔 확장 광학부(111)를 거쳐 스크린(112)으로 입사되는데 이 때 시간에 따라 발생되는 많은 스펙클 패턴이 짧은 시간 안에 중첩된 후 사람의 눈에 입사됨으로써 스펙클이 억제된 영상 정보를 획득할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 위상 변조 미러(106) 및 이동 스테이지(107)를 구비하는 간단한 구성의 스펙클 억제부로 인해 광원으로부터 제공되는 레이저 빔의 위상을 사람 눈이 인식할 수 없는 변조시킴으로써 스펙클을 억제할 수 있으며, 아울러 광손실을 최소화할 수 있고, 스펙틀 억제에 의해 고해상도의 해상도를 화면 상에 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 레이저 투영 영상 장치
101, 102, 103 : 레이저
104 : 미러
105 : 반사 미러
106 : 위상 변조 미러
107 : 이동 스테이지
108 : 광 모듈
109 : 디지털 마이크로 미러 소자
111 : 빔 확장 광학부
112 : 스크린

Claims (12)

  1. 레드(R) 레이저, 그린(G) 레이저 및 블루(B) 레이저를 구비하여 레이저 빔을 발생시키는 광원;
    상기 광원으로부터 제공되는 상기 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제시키는 스펙클 억제부;
    상기 스펙클 억제부로부터 반사된 상기 레이저 빔을 다중의 광 경로로 형성하는 광 모듈;
    상기 광 모듈의 후미에 장착되어 빛 반사 원리에 의해 상기 스펙클 억제부를 통과한 상기 레이저 빔의 선명도를 향상시키는 디지털 마이크로 미러 소자;
    상기 디지털 마이크로 미러 소자를 제어하는 마이크로 미러 소자 제어부; 및
    상기 디지털 마이크로 미러 소자의 후미에 장착되어 상기 마이크로 미러 소자 제어부를 통해 제어된 빔을 스크린으로 투영시키는 빔 확장 광학부;
    를 포함하며,
    상기 스펙클 억제부는,
    상기 광원으로부터의 상기 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시킴으로써 스펙클을 억제시키는 위상 변조 미러; 및
    상기 위상 변조 미러에 결합되어 상기 위상 변조 미러를 이동시키는 이동 스테이지;
    를 포함하며,
    상기 이동 스테이지는, 상기 광원으로부터 상기 위상 변조 미러로 상기 레이저 빔이 제공될 때 제1 시점(Time 1)에서는 제1 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 광 모듈로 제공하고, 제2 시점(Time 2)에서는 제2 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 광 모듈로 제공하며, 제N 시점(N은 자연수)에서는 제N 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 광 모듈로 제공하도록, 전후방, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 선형 이동 가능하며, 제자리를 중심으로 회동 가능한 레이저 투영 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 위상 변조 미러의 반사면은 불규칙하거나 규칙적인 굴곡으로 형성되는 레이저 투영 영상 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 위상 변조 미러의 반사면은 식각 기술, 증착 기술 및 rod 성장 기술 중 어느 하나의 기술에 의해 형성되는 레이저 투영 영상 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 위상 변조 미러의 반사면은 은(Ag), 알루미늄(Al), 타이타늄(Ti), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 중 어느 하나로 단층 코팅 처리되는 레이저 투영 영상 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 위상 변조 미러의 반사면은 이산화타이타늄(TiO2), 이산화규소(SiO2) 중 어느 하나로 다층 코팅 처리되는 레이저 투영 영상 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광 모듈은,
    마이크로 렌즈를 갖는 호모게나이저(homogenizer);
    광 파이프(light pipe);
    다중모드 광섬유;
    광섬유 번들; 및
    다중코어 광섬유를 포함하는 레이저 투영 영상 장치.
  9. 삭제
  10. 광원으로부터 발생되는 레이저 빔으로부터 스펙클을 억제하는 스페클 억제부에 있어서,
    상기 레이저 빔을 반사시켜 위상 및 각도를 변조시킴으로써 스펙클을 억제시키는 위상 변조 미러; 및
    상기 위상 변조 미러에 결합되어 상기 위상 변조 미러를 이동시키는 이동 스테이지;
    를 포함하며,
    상기 이동 스테이지는, 상기 광원으로부터 상기 위상 변조 미러로 상기 레이저 빔이 제공될 때 제1 시점(Time 1)에서는 제1 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 스펙클 억제부의 후미에 구비 가능한 광 모듈로 제공하고, 제2 시점(Time 2)에서는 제2 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 광 모듈로 제공하며, 제N 시점(N은 자연수)에서는 제N 방향으로 상기 레이저 빔을 반사시켜 상기 광 모듈로 제공하도록, 전후방, 좌우 방향 또는 상하 방향으로 선형 이동 가능 가능하며, 제자리를 중심으로 회동 가능한 스펙클 억제부.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위상 변조 미러의 반사면은 식각 기술, 증착 기술 및 rod 성장 기술 중 어느 하나의 기술에 의해 불규칙하거나 규칙적인 굴곡으로 형성되는 스펙클 억제부.
  12. 삭제
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101651254B1 (ko) * 2015-07-22 2016-08-25 한국생산기술연구원 웨이퍼 평탄도 측정장치
JP6593696B2 (ja) * 2015-09-25 2019-10-23 大日本印刷株式会社 光走査装置、光学モジュール、照明装置及び投射装置
CN106647127A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 海信集团有限公司 一种激光投影系统
CN106647128A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 海信集团有限公司 一种光学引擎及激光投影设备
CN111381382B (zh) * 2018-12-28 2021-11-23 Tcl科技集团股份有限公司 一种激光匀光及消散斑装置
US11592145B2 (en) 2019-01-10 2023-02-28 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser light source and laser projection device
US11570411B2 (en) 2019-01-10 2023-01-31 Hisense Laser Display Co., Ltd. Laser light source and laser projection device
CN115755509A (zh) * 2019-02-20 2023-03-07 青岛海信激光显示股份有限公司 激光光源及激光投影装置
CN111752080B (zh) * 2019-03-29 2021-08-31 中强光电股份有限公司 照明系统及投影装置
CN113031287A (zh) * 2019-12-09 2021-06-25 觉芯电子(无锡)有限公司 一种光学积分器、散斑抑制装置及其激光显示系统
CN113031256B (zh) * 2019-12-09 2023-05-09 觉芯电子(无锡)有限公司 一种集成透镜阵列的微镜、微镜制备方法及激光显示系统
KR102364629B1 (ko) * 2019-12-19 2022-02-18 정용비 스펙클 노이즈 저감 장치
CN115315661B (zh) * 2020-03-31 2024-05-28 青岛海信激光显示股份有限公司 一种激光投影设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002198292A (ja) 2000-12-26 2002-07-12 Nikon Corp 露光装置
JP2002341269A (ja) 2001-05-11 2002-11-27 Sony Corp 光変調素子とそれを用いた光学装置、および光変調素子の製造方法
JP2011523468A (ja) 2008-05-15 2011-08-11 イーストマン コダック カンパニー 空間的及び時間的混合を用いるレーザ投影
JP2012527646A (ja) 2009-05-21 2012-11-08 イーストマン コダック カンパニー 面外運動可能なスペックル低減素子を有するレーザ光投射機

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4824855B2 (ja) * 2000-10-31 2011-11-30 浜松ホトニクス株式会社 空間光変調器および光パルス波形制御装置
AU2009235229A1 (en) * 2008-04-09 2009-10-15 Bae Systems Plc Laser displays
US20120206782A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 Hong Kong Applied Science and Technology Research Institute Company Limited Device for reducing speckle effect in a display system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002198292A (ja) 2000-12-26 2002-07-12 Nikon Corp 露光装置
JP2002341269A (ja) 2001-05-11 2002-11-27 Sony Corp 光変調素子とそれを用いた光学装置、および光変調素子の製造方法
JP2011523468A (ja) 2008-05-15 2011-08-11 イーストマン コダック カンパニー 空間的及び時間的混合を用いるレーザ投影
JP2012527646A (ja) 2009-05-21 2012-11-08 イーストマン コダック カンパニー 面外運動可能なスペックル低減素子を有するレーザ光投射機

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