KR101559790B1 - A project device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스크린에 투사되는 레이저 광을 시간에 따라 연속적 변화시켜 중첩 투사함으로써, 스펙클을 효율적으로 감소시킬 수 있는 투사 표시 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a projection display apparatus capable of efficiently reducing a speckle by superposing and projecting a laser beam projected on a screen continuously changing over time.
Description
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광을 사용하여 영상을 스크린에 투사 표시하는 투사 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 디스플레이 분야의 급격한 발전으로 인해 소비자들은 소형화 및 밝고 선명한 영상을 좀더 큰 화면에 보기를 원하고 있다. 이러한 소비자들의 욕구를 충족시키기 위한 수단의 하나로써 레이저 광을 이용한 디스플레이 장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.Recently, with the rapid development of the display field, consumers are demanding miniaturization and bright and clear images on a larger screen. As a means for meeting these consumers' needs, the development of display devices using laser light is actively under way.
레이저를 광원으로 사용하면 화상의 색상이 선명하고 순색에 가까우며 색을 재현하는 범위가 넓은 장점이 있고 또한 콘트라스트가 높아서 선명한 화상을 얻을 수 있다.When a laser is used as a light source, the color of the image is clear, the color is close to pure, and the range of color reproduction is wide. In addition, a sharp image can be obtained because the contrast is high.
상기와 같이, 종래 기술의 레이저 표시 장치는 레이저를 사용함으로써 색의 선명도를 높이고 색 재현성이 우수하고 자연색에 가까운 영상을 표시할 수 있으며 콘트라스트가 높아서 선명한 화질을 재현할 수가 있게 된다.As described above, the laser display device of the related art can enhance sharpness of color, excellent color reproducibility, display images close to natural colors, and high contrast, so that sharp image quality can be reproduced.
그러나, 레이저가 갖고 있는 특성인 간섭성(coherence)에 의해 스크린상에서 레이저의 간섭 현상이 일어나서 화면상에서 작은 알갱이들이 반짝거리는 듯한 스펙 클(Speckle) 현상이 나타난다.However, due to the coherence characteristic of the laser, a laser interference phenomenon occurs on the screen, and a speckle phenomenon appears in which small grains glow on the screen.
이러한 스펙클 현상은 화질을 저하시키는 요인으로써 콘트라스트와 해상도를 저하시키게 된다.This speckle phenomenon degrades the contrast and resolution as a factor of deteriorating the image quality.
이와 같은 스펙클 현상을 제거하기 위해 확산자(diffuser)와 같은 광학 소자를 사용하는 경우도 있으나 확산자의 경우 빛의 투과율을 현저히 떨어뜨리게 되는 문제점을 안고 있다.In order to eliminate such a speckle phenomenon, an optical element such as a diffuser may be used. However, the diffuser has a problem that the transmittance of light is significantly lowered.
본 발명의 목적은, 스크린에 투사되는 레이저 광을 시간에 따라 연속적 변화시켜 중첩 투사함으로써, 스펙클을 효율적으로 감소시킬 수 있는 투사 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a projection display device capable of efficiently reducing speckle by superimposing and projecting laser light projected on a screen continuously changing with time.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 광을 생성하여 출사하는 광학 조명부와; 상기 광학 조명부에서 출사된 광을 이용하여 스크린상에 영상을 투사하는 영상 투사부와; 상기 영상 투사부와 스크린 사이에 형성되어, 상기 영상 투사부로부터 입사된 광을 복수 이상의 광들로 분리하고, 상기 분리된 광들을 상기 스크린으로 출사하는 광분리부와; 상기 광분리부에서 분리된 광들의 경로를 변화시켜 상기 광들이 상기 스크린 상에 중첩 투사되어 스펙클이 감소되도록 상기 광분리부를 일정 방향으로 진동시키는 진동부;를 포함하여 이루어진다.According to an aspect of the present invention, there is provided a projection display apparatus including: an optical illumination unit for generating and emitting light; An image projection unit for projecting an image on a screen using light emitted from the optical illumination unit; A light splitting part formed between the image projecting part and the screen and separating the light incident from the image projecting part into a plurality of lights and emitting the separated lights to the screen; And a vibration unit which vibrates the optical isolator in a predetermined direction so that a speckle is reduced by projecting the lights on the screen by changing the paths of the lights separated by the optical isolator.
이때, 상기 광분리부는 상기 영상 투사부로부터 입사된 광을 복수 이상의 광으로 분리하여 출사하는 빔 스플리터와; 상기 빔 스플리터에서 분리된 광들을 상기 스크린의 광 투사 경로로 각각 반사시키는 복수 이상의 반사 미러;를 포함하여 이루어진다.In this case, the optical splitting unit may include a beam splitter for splitting the light incident from the image projection unit into a plurality of lights, And a plurality of reflection mirrors respectively reflecting the beams separated by the beam splitter to a light projection path of the screen.
이때, 상기 빔 스플리터는 상기 영상 투사부로부터 입사된 광 경로에 대해 수직한 방향으로 상기 광들을 분리하여 출사할 수 있다. 또한, 상기 빔 스플리터는 상기 영상 투사부로부터 입사된 광량의 일정량을 상기 스크린 방향으로 투과하고, 상기 광량의 나머지 양을 상기 반사 미러로 반사할 수 있다.At this time, the beam splitter can separate and emit the lights in a direction perpendicular to the optical path from the image projection unit. The beam splitter may transmit a predetermined amount of light incident from the image projection unit in the direction of the screen, and may reflect the remaining amount of the light amount to the reflection mirror.
또한, 상기 반사 미러는 상기 빔 스플리터의 광 출사면에 일정 거리 이격되어 배치되거나 또는 상기 광 출사면에 미러 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 반사 미러는 평판, 메니스커스(meniscus) 및 컨케이브(concave) 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성될 수 있다.The reflection mirror may be disposed at a predetermined distance from the light exit surface of the beam splitter, or may be mirror-coated on the light exit surface. At this time, the reflection mirror may be formed in any one of a flat plate, a meniscus, and a concave shape.
또한, 본 발명에 따른 광분리부는, 상기 반사 미러들과 연결되어, 상기 반사 미러의 중심축을 기준으로 상기 반사 미러를 상/하 또는 좌/우 방향으로 왕복 회전시키는 회전부;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The optical isolator according to the present invention may further include a rotation unit connected to the reflection mirrors and reciprocatingly rotating the reflection mirror in the up / down or left / right direction with respect to the center axis of the reflection mirror. have.
또한, 상기 진동부는 상기 광분리부에서 분리된 광들이 상기 스크린의 제1 픽셀에 투사 시, 상기 제1 픽셀 범위 내에서 상기 광들이 중첩 투사되도록 상기 광분리부를 진동시킬 수 있다.In addition, the vibrating unit may vibrate the light splitting unit such that when the light separated by the optical splitting unit is projected onto the first pixel of the screen, the light beams are superimposed and projected within the first pixel range.
이때, 상기 진동부는 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들이 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 중첩 투사되도록 상기 광분리부를 진동시킬 수 있다.At this time, the vibrator may vibrate the optical isolator such that the light beams are superimposed and projected in a predetermined pattern or a random pattern within the range of the first pixel.
또한, 상기 진동부는 상기 빔 스플리터와 연결되어 상기 빔 스플리터를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킬 수 있고, 상기 반사 미러와 연결되어 상기 반사 미러를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킬 수도 있다.The vibrator may be connected to the beam splitter to vibrate the beam splitter in the up / down or left / right direction, and may be coupled to the reflection mirror to vibrate the reflection mirror in the up / down or left / It is possible.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 광분리부와 상기 스크린 사이에 형성되고, 상기 광분리부에서 분리된 광들의 투사 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시키는 광경로 변환부;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.The projection display apparatus according to the present invention further includes a light path changing unit formed between the light separating unit and the screen and continuously changing the projection direction of the light separated by the light separating unit with time .
이때, 상기 광경로 변환부는 중심축을 기준으로 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 각도의 범위내에서 상/하 또는 좌/우 왕복 회전할 수 있다.At this time, the optical path changing unit may be reciprocated up / down or left / right within a predetermined angle range for a predetermined time based on the central axis.
또한, 상기 광경로 변환부는 상기 광분리부에서 분리된 광들을 투과할 수 있는 플레이트(Plate) 형상의 물질로 형성되고, 상기 광들의 투사 방향을 회전시키는 투과판과; 상기 투과판을 왕복 회전시키는 회전 모터;를 포함하여 이루어진다.The optical path changing unit may include a transmitting plate formed of a plate-like material capable of transmitting the lights separated by the optical splitting unit and rotating the projection direction of the lights; And a rotating motor reciprocatingly rotating the transmitting plate.
본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 스크린에 투사되는 레이저 광을 시간에 따라 연속적 변화시켜 중첩 투사함으로써, 스펙클을 효율적으로 감소시켜 선명한 화질을 제공하는 효과가 있다.The projection display apparatus according to the present invention has the effect of providing a sharp image quality by efficiently reducing the speckle by superposing and projecting the laser light projected on the screen continuously changing over time.
이하, 본 발명과 관련된 투사 표시 장치에 대하여 도면을 참조하여, 더욱 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. Hereinafter, a projection display apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The suffix "module" and " part "for the components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification, and do not have their own meaning or role.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는 피코(pico) 프로젝터 형태로, 휴대폰, 스마트폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 방송을 수신하여 재생 가능한 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등의 휴대용 단말기에 내장 또는 외장될 수 있고, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 내장 또는 외장될 수 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이 다.Before the present invention is described, the projection display apparatus according to the present invention may be in the form of a pico projector, such as a mobile phone, a smart phone, a laptop computer, a terminal capable of receiving and reproducing a broadcast, The present invention can be embodied or externally mounted on a portable terminal such as a personal digital assistant (PMP), a portable multimedia player (PMP), navigation, or the like, or can be embedded or externally mounted on a fixed terminal such as a digital TV, a desktop computer, It will be possible.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 구성 요소에 대해 설명한다.Hereinafter, the components of the projection display apparatus according to the present invention will be described with reference to Fig.
도 1은 본 발명에 따른 투사 표시 장치를 나타낸 개략적인 기능 블럭도이다.1 is a schematic functional block diagram showing a projection display apparatus according to the present invention.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 전반적인 구성에 대해 설명한다.First, referring to Fig. 1, the overall configuration of the
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)는, 광학 조명부(110)과, 영상 투사부(120)와, 광분리부(130)와, 진동부(140)와, 광경로 변환부(150)를 포함하여 이루어진다.1, a
물론, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)는 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것(조작부, 메모리 및 전원공급부 등등)이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자세한 설명은 이하 생략된다. Of course, the
한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다. On the other hand, it should be noted that when the components are implemented in a practical application, two or more components may be integrated into one component as needed, or one component may be divided into two or more components.
먼저, 이하의 도 2를 참조하여 본 발명에 따른 광학 조명부(110)에 대해 상세히 설명한다.First, an
도 2는 본 발명에 따른 광학 조명부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.2 is a block diagram showing an optical illumination unit according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 상기 광학 조명부(110)는 적색(R)과 녹색(G), 및 청색(B) 레이저 발광소자들(111a, 111b, 111c)과 제1 및 제2 다이크로익 미러(112a, 112b)로 구성된다.2, the
상기 R/G/B 레이저 발광소자들(111a, 111b, 111c)은 투사 표시 장치(100)의 전원 공급부(도시되지 않음)에서 공급되는 구동 전류에 의해 각각의 R/G/B 레이저 광을 발생하여 출사한다.The R / G / B
제1 및 제2 다이크로익 미러(112a, 112b)는 특정 파장을 갖는 빛만을 선택적으로 반사 또는 투과시켜 원하는 파장대의 빛을 얻을 수 있는 미러 형태의 합성부로써, 상기 레이저 발광소자들(111a, 111b, 111c)에서 발생된 광의 일부를 투과 또는 반사한다.The first and second
이때, 제1 다이크로익 미러(112a)는 적색 레이저 광과 녹색 레이저 광이 교차하는 지점에 구비될 수 있다. 즉, 제1 다이크로익 미러(112a)는 적색 레이저 광은 투과시키고, 녹색 레이저 광은 반사시켜 출사한다.At this time, the first
또한, 제2 다이크로익 미러(112b)는 상기 제1 다이크로익 미러(112a)를 통과한 적색 레이저 광 및 녹색 레이저 광은 투과시키고, 청색 레이저 광은 반사시켜 출사한다.The second
이와 같이, 적색 레이저 광과 녹색 레이저 광 및 청색 레이저 광은 두 개의 다이크로익 미러(112a, 112b)를 통과하면서 합성되어 결상하여야 할 이미지에 따라 다양한 컬러의 레이저 광으로 합성된다.Thus, the red laser light, the green laser light, and the blue laser light are combined while passing through the two
본 발명에서는 제1 다이크로익 미러(112a)가 적색 레이저 광과 녹색 레이저 광이 교차되는 지점에 구비된다는 가정하에 설명하였을 뿐, 본 발명에 따른 다이크 로익 미러들(112a, 112b)의 위치를 이에 한정하는 것은 아니다.In the present invention, it is assumed that the first
이어서, 본 발명에 따른 광분리부(130)와, 진동부(140) 및 광경로 변환부(150)를 설명하기 이전에 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 영상 투사부(120)에 대해 상세히 설명한다.3 to 6, an
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an image projection unit according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 3을 참조하면, 상기 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부(120)는 반사판(121)과, 디스플레이 패널(122)과, 투사 렌즈(123)를 포함하여 구성된다.3, the display panel type
즉, 상기 광학 조명부(110)에서 출사된 광은 반사판(121)에 의해 디스플레이 패널(122)로 반사된다.That is, the light emitted from the
디스플레이 패널(122)은 반사판(121)을 통해 반사된 레이저 광을 입사받고, 상기 레이저 광을 이용하여 스크린(200)에 영상을 투사한다.The
상기와 같은 디스플레이 패널(122)는 입사된 레이저 광을 각 화소 단위로 선택적으로 반사시킴에 의해 화상을 형성하는 디지털 마이크로 미러 소자, 반사형 액정표시소자(Liquid Crystal on Silicon; 이하 'LCS') 등의 반사형 화상 형성 유닛등으로 형성될 수 있다.The
한편, 투사렌즈(123)는 상기 디스플레이 패널(122)에서 형성된 영상을 스크린(200)으로 확대 투사한다.On the other hand, the
또한, 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부(120)는 상기 광학 조명부(110)와 반사판(121) 사이에 광터널(도시되지 않음)을 더 구비할 수도 있 다.In addition, the
상기 광터널은 유리(Bulky Glass) 재질의 로드 렌즈(Rod lens)로 구성될 수 있으며, 로드 렌즈는 공기보다 굴절률이 높은 고 굴절률의 특성을 가지므로 그 내부에서 전반사가 이루어진다.The light tunnel may be formed of a rod lens made of glass (Bulky Glass), and the rod lens has a high refractive index with a refractive index higher than that of air, so that total reflection is performed inside the rod lens.
또는, 광터널은 미러(Mirror)로 둘러싸여 입/출사구가 개방된 형태의 라이트 터널(Tunnel)로 이루어질 수 있으며, 가령 네 개의 미러면으로 둘러싸여 터널의 형태를 이루도록 구성된다.Alternatively, the light tunnel may be formed of a light tunnel surrounded by a mirror and opened / closed at an entrance / exit, for example, in the form of a tunnel surrounded by four mirror surfaces.
즉, 상기 광학 조명부(110)에 출사된 광들은 상기 광터널을 통해 불규칙하게 전반사되며 균일하게 혼합된다.That is, the lights emitted to the
또한, 본 발명에 따른 영상 투사부(120)는 이하의 도 4에 도시된 바와 같이, 스캐너 방식의 영상 투사부(120)로 형성될 수도 있다.In addition, the
도 4는 본 발명에 따른 스캐너 방식의 영상 투사부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.4 is a block diagram of an image projection unit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 상기 광학 조명부(110)에서 출사된 레이저 광은 반사판(121)에 의해서 스캐너(124)로 입사된다.Referring to FIG. 4, the laser light emitted from the
상기 스캐너(124)는 상기 반사판(121)을 통해 입사된 레이저 광을 수평 및/또는 수직 방향으로 반사하여 스크린에 래스터 스캔(Raster Scan)한다.The
상기 스캐너(124)는 회동 가능한 거울을 가진 마이크로 스캐너를 적어도 하나 구비한다. 이러한 마이크로 스캐너의 일 예로 2축 구동 마이크로 스캐너가 도 5 및 도 6에 도시되어 있다.The
이하, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로 스캐너(124)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 스캐너를 나타낸 일 실시예 사시도이다.5 is a perspective view showing an embodiment of a micro scanner according to the present invention.
도 6은 도 5의 마이크로 스캐너에서 연결부가 형성된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.6 is a schematic diagram for explaining a state in which a connecting portion is formed in the micro scanner of FIG.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 마이크로 스캐너(124)는 레이저 광을 반사시키는 반사면이 형성된 박막과, 상기 박막 하부에 위치되어 상기 박막을 지지하는 지지 프레임으로 이루어지는 미러 판(51)과, 상기 미러 판(51)의 외곽으로부터 이격되어 위치된 외부 프레임(52)과, 상기 미러 판(51)과 상기 외부 프레임(52)을 연결하는 복수개의 연결부(53A, 53B, 54)와, 상기 외부 프레임(52)의 외곽으로부터 이격되어 위치된 짐벌(gimbal)(56)과, 상기 짐벌(56)과 상기 외부 프레임(52)에 연결되며, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(57)과, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 상기 짐벌(56)과 한 쌍의 지지부(75)에 연결되어 상기 미러 판(51)과 외부 프레임(52)과 짐벌(56)을 하부로부터 부상시키는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물(58)로 구성된다.5 and 6, the
여기서, 상기 미러 판(51)과 상기 외부 프레임(52)을 연결하는 복수개의 연결부(53A, 53B, 54)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 탄성 굴신 구조물(58)을 연결한 제1 선상(P1)에 형성되며 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 제2 연결부와, 상기 제1 선상(P1)과 수직한 제2 선상(P2)에 형성되며, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 제1 연결부(54)로 구성된다.5, a plurality of
상기 짐벌(56)은 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)에 의해 상기 외부 프레임(52)과 연결되어 있으며, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)과 수직한 선상에 상호 대칭적으로 형성되는 외부 탄성 굴신 구조물(58)에 의해 지지부(75)와 연결된다.The
상기 외부 탄성 굴신 구조물(58)은 상기 짐벌(56)을 지지부(75)와 연결하여 상기 미러 판(51), 외부 프레임(52) 및 짐벌(56)을 하부로부터 부상시킨다. 여기서, 상기 지지부(75)는 일부분만 개략적으로 나타내었다.The outer
상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)과 외부 탄성 굴신 구조물(58)은 마이크로 미러의 구동시 복원력 토오크(torque)를 제공하며, 회전축으로서 작용한다.The inner elastic working
즉, 상기 외부 프레임(52)은 내부 탄성 굴신 구조물(57)을 축(도 5과 같이, X와 X'를 연결하는 축, 이하 X축이라 칭함.)으로 하여 회전하며, 상기 짐벌(56)은 외부 탄성 굴신 구조물(58)을 축(도 5와 같이, Y와 Y'를 연결하는 축, 이하 Y축이라 칭함.)으로 하여 회전한다.That is, the
이와 같은 구조의 마이크로 스캐너(124)의 경우, 2축 자유도의 회전운동이 가능하다.In the case of the
즉, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)을 축으로 한 X축과 상기 외부 탄성 굴신 구조물(58)을 축으로 한 Y축 방향으로의 회전운동이 가능하며, 각 축 방향의 운동은 짐벌(56) 구조에 의해 서로 영향을 주지 않게 되어 독립적인 제어가 가능하므로 2차원 평면 내에서 임의의 각도를 갖는 마이크로 미러를 구현할 수 있게 된다.That is, it is possible to rotate in the Y-axis direction about the X-axis about the inner elastic working
상기와 같은 마이크로 스캐너(124)를 이용하면 상기 미러 판(51)의 미소 회동에 의하여 주사되므로, 매우 빠른 속도로 스위핑(sweeping)하는 것이 가능하다.When the
이와 같이 빠르게 스위핑함으로써 종래의 디스플레이 장치에 비해 본 실시예의 투사 표시 장치(100)는 콘트라스트비(contrast ratio)를 높일 수 있다.By rapidly sweeping in this way, the
한편, 본 발명에 따른 광분리부(130)는 상기 영상 투사부(120)와 스크린(200) 사이에 형성되어, 상기 영상 투사부(130)로부터 입사된 광을 복수 이상의 광들로 분리하고, 상기 분리된 광들을 상기 스크린(200)으로 출사한다.The
진동부(140)는 상기 광분리부(130)에서 분리된 광들의 경로를 변화시켜 상기 광들이 상기 스크린(200) 상에 중첩 투사되어 스펙클이 감소되도록 상기 광분리부(130)를 일정 방향으로 진동시킨다.The
이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여, 본 발명에 따라 스펙클을 감소시키는 광분리부(130) 및 진동부(140)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the
도 7은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제1 실시예 구성도이다.FIG. 7 is a block diagram of a first embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 광분리부(130)는 상기 영상 투사부(120)로부터 입사된 광을 복수 이상의 광으로 분리하여 출사하는 빔 스플리터(131)와, 상기 빔 스플리터(131)에서 분리된 광들을 상기 스크린(200)의 광 투사 경로로 각각 반사시키는 복수 이상의 반사 미러(132)를 포함하여 구성된다.7, the
이때, 상기 빔 스플리터(131)는 사이드 글라스(side glass) 또는 큐브 형태의 프리즘 형상을 가질 수 있고, 상기 영상 투사부(120)로부터 입사된 광 경로에 대해 수직한 방향으로 상기 광들을 분리하여 출사한다.At this time, the
또한, 본 발명에 따른 빔 스플리터(131)는 상기 영상 투사부로부터 입사된 광량의 일정량을 상기 스크린 방향으로 투과하고, 상기 광량의 나머지 양을 상기 반사 미러로 반사하는 하프 미러(half mirror)가 될 수 있다.The
또한, 본 발명에 따른 빔 스플리터(131)는 상기 영상 투사부로부터 입사된 광의 P파 및 S파 성분 중 어느 하나의 성분을 상기 스크린 방향으로 투과하고, 나머지 성분을 상기 반사 미러로 반사하는 PBS(polarizing beam splitter)가 될 수도 있다.In addition, the
한편, 도 7에서 반사 미러(132)는 상기 빔 스플리터(131)의 광 출사구에 각각 미러 코팅되어 형성된다.7, the reflection mirror 132 is mirror-coated on the light output port of the
즉, 본 발명의 제1 실시예에 따른 빔 스플리터(131)와 반사 미러(132)는 일체형으로 형성된다.That is, the
이때, 반사 미러(132)의 반사면은 평판, 메니스커스(meniscus) 및 컨케이브(concave) 형상 중 어느 하나의 형상으로 형성됨으로써, 상기 빔 스플리터(131)에서 입사되는 광을 확산하여 반사시켜 중첩 효과를 더욱 높힐 수 있다.At this time, the reflective surface of the reflective mirror 132 is formed in a shape of a flat plate, a meniscus, or a concave shape, so that light incident from the
도 7에는 빔 스플리터(131)가 일 예로 하프 미러인 것으로 도시되어 있고, 빔 스플리터(131)는 영상 투사부(120)에서 입사된 광량의 일 부분을 광경로 변환부(150) 방향으로 투과시키고, 상기 광량의 나머지 부분을 제1 반사 미러(132a)로 반사시킨다.7 shows that the
그러면, 제1 반사 미러(132a)는 상기 빔 스플리터(131)로부터 반사된 광을 다시 빔 스플리터(131)로 반사시키고, 빔 스플리터(131)는 상기 제1 반사 미러(132a)로부터 반사된 광량의 일 부분을 광경로 변환부(150)로 반사시키고, 상기 광량의 나머지 부분을 제2 반사 미러(132b)로 투과시킨다.The first reflecting
이때, 본 발명에 따른 진동부(140)는 상기 반사 미러들(132a, 132b) 중 어느 하나와 연결되거나 또는 상기 빔 스플리터(131)와 연결되고, 상기 빔 스플리터(131)와 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)가 상술한 광의 투과 또는 반사 동작을 수행할 때, 상기 일체화된 빔 스플리터(131)와 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)를 일정 방향으로 진동시킨다.Here, the
즉, 진동부(140)는 상기 일체화된 빔 스플리터(131)와 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킨다.That is, the
상기와 같이, 진동부(140)는 상기 일체화된 빔 스플리터(131)와 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킴으로써, 상기 빔 스플리터(131)와 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)에서 투과 또는 반사되는 광들의 광 경로를 시간적/공각적으로 연속적 변화시켜, 상기 광들이 스크린(200) 상에 중첩 투사되도록 하여 스펙클을 감소시키는 것이다. As described above, the
이때, 진동부(140)가 상기 광들의 광 경로를 너무 크게 변화시켰을 경우, 스크린(200)에 투사되는 영상이 왜곡될 수 있다.At this time, if the
따라서, 진동부(140)은 상기 광들이 스크린(200)의 특정 제1 픽셀에 투사 시, 사용자가 영상의 왜곡을 느끼지 못하도록 하기 위해 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들의 광 경로를 시간/공간에 따라 연속적으로 변화시켜, 상기 광들이 상기 제1 픽셀에 중첩 투사되도록 상기 빔 스플리터(131)와, 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)를 진동시키는 것이 바람직하다.Accordingly, when the light is projected on a specific first pixel of the
또한, 진동부(140)은 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들이 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 중첩 투사되도록 상기 빔 스플리터(131)와, 제1 및 제2 반사 미러(132a, 132b)를 진동시킬 수 있다.The
도 8은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제2 실시예 구성도이다.8 is a block diagram of a second embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 8을 참조하면, 반사 미러들(132a, 132b)은 상기 빔 스플리터(131)의 광 출사구에 일정 거리 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 8, the reflection mirrors 132a and 132b are spaced apart from the light output port of the
이때, 진동부(140)는 상기 반사 미러들(132a, 132b)에 각각 연결되고, 상기 반사 미러들(132a, 132b)를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킴으로써, 상기 반사 미러들(132a, 132b)에서 반사되는 광들의 광 경로를 시간적/공각적으로 연속적 변화시켜, 상기 광들이 스크린(200) 상에 중첩 투사되도록 하여 스펙클을 감소시킨다.The
이때, 진동부(140)가 상기 광들의 광 경로를 너무 크게 변화시켰을 경우, 스크린(200)에 투사되는 영상이 왜곡될 수 있다.At this time, if the
따라서, 진동부(140)은 상기 광들이 스크린(200)의 특정 제1 픽셀에 투사 시, 사용자가 영상의 왜곡을 느끼지 못하도록 하기 위해 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들의 광 경로를 시간/공간에 따라 연속적으로 변화시켜, 상기 광들이 상기 제1 픽셀에 중첩 투사되도록 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 진동시키는 것이 바람직하다.Accordingly, when the light is projected on a specific first pixel of the
또한, 진동부(140)은 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들이 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 중첩 투사되도록 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 진동시킬 수 있다.In addition, the
도 9는 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제3 실시예 구성도이다.FIG. 9 is a block diagram of a third embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 9를 참조하면, 반사 미러들(132a, 132b)은 상기 빔 스플리터(131)의 광 출사구에 일정 거리 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 9, the reflection mirrors 132a and 132b are spaced apart from the light output port of the
진동부(140)는 상기 빔 스플리터(131)의 일 영역과 연결되고, 상기 빔 스플리터(131)를 상/하 또는 좌/우 방향으로 진동시킴으로써, 상기 빔 스플리터(131)에서 반사 및 투과되는 광들의 광 경로를 시간적/공각적으로 연속적 변화시켜, 상기 광들이 스크린(200) 상에 중첩 투사되도록 하여 스펙클을 감소시킨다.The vibrating
이때, 진동부(140)가 상기 광들의 광 경로를 너무 크게 변화시켰을 경우, 스크린(200)에 투사되는 영상이 왜곡될 수 있다.At this time, if the
따라서, 진동부(140)은 상기 광들이 스크린(200)의 특정 제1 픽셀에 투사 시, 사용자가 영상의 왜곡을 느끼지 못하도록 하기 위해 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들의 광 경로를 시간/공간에 따라 연속적으로 변화시켜, 상기 광들이 상기 제1 픽셀에 중첩 투사되도록 상기 빔 스플리터(131)를 진동시키는 것이 바람직하다.Accordingly, when the light is projected on a specific first pixel of the
또한, 진동부(140)은 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들이 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 중첩 투사되도록 상기 빔 스플리터(131)를 진동시킬 수 있다.Also, the
도 10은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제4 실시예 구성도이다.10 is a block diagram of a fourth embodiment of the optical isolator and the oscillator according to the present invention.
도 11을 참조하면, 반사 미러들(132a, 132b)은 상기 빔 스플리터(131)의 광 출사구에 일정 거리 이격되어 형성된다.Referring to FIG. 11, the reflection mirrors 132a and 132b are spaced apart from the light output port of the
이때, 본 발명의 제4 실시예에서는, 상기 반사 미러들(132a, 132b)의 중심축과 연결되고, 상기 반사 미러들(132a, 132b)의 중심축을 기준으로 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 상/하 또는 좌/우 방향으로 왕복 회전시키는 회전부(141)가 구비된다.In the fourth embodiment of the present invention, the
이때, 상기 회전부(141)는 도 11에는 도시되지 않았지만, 상기 반사 미러들(132a, 132b)의 중심축과 연결되는 회전축과, 상기 회전축과 연결되어 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 상/하 또는 좌/우 방향으로 왕복 회전시키는 회전모터로 구성될 수 있다.11, the
즉, 회전부(141)는 상기 반사 미러들(132a, 132b)의 중심축에 각각 연결되고, 상기 반사 미러들(132a, 132b)를 상/하 또는 좌/우 방향으로 왕복 회전시킴으로써, 상기 반사 미러들(132a, 132b)에서 반사되는 광들의 광 경로를 시간적/공각적으로 연속적 변화시켜, 상기 광들이 스크린(200) 상에 중첩 투사되도록 하여 스펙클을 감소시킨다.That is, the
이때, 회전부(141)가 상기 광들의 광 경로를 너무 크게 변화시켰을 경우, 스크린(200)에 투사되는 영상이 왜곡될 수 있다.At this time, when the
따라서, 회전부(141)는 상기 광들이 스크린(200)의 특정 제1 픽셀에 투사 시, 사용자가 영상의 왜곡을 느끼지 못하도록 하기 위해 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들의 광 경로를 시간/공간에 따라 연속적으로 변화시켜, 상기 광들이 상기 제1 픽셀에 중첩 투사되도록 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 왕복 회전시키는 것이 바람직하다.Accordingly, when the light is projected on a specific first pixel of the
또한, 회전부(141)은 상기 제1 픽셀의 범위 내에서 상기 광들이 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 중첩 투사되도록 상기 반사 미러들(132a, 132b)을 왕복 회전시킬 수 있다.Also, the
한편, 도 1에 도시된 광경로 변환부(150)는 상기 광분리부(130)와 스크린(200) 사이에 형성되고, 상기 광분리부(130)에서 출사된 광들의 투사 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시킴에 따라, 스펙클을 추가적으로 감소시킨다.The optical
이하, 도 11 내지 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 광경로 변환부(150)에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the optical
도 11은 본 발명에 따른 광경로 변환부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.11 is a block diagram of an optical path changing unit according to an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 광경로 변환부(150)는 투과판(151) 및 회전 모터(152)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 11, the
회전 모터(152)는 상기 투과판(151)과 결합되어, 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 각도의 범위내에서 상기 투과판(151)을 상/하 또는 좌/우 방향으로 왕복 회전시킨다.The
이때, 투과판(151)은 광분리부(140)에서 출사된 광을 투과할 수 있는 플레이트(Plate) 형상의 물질로 형성될 수 있다.At this time, the
상기와 같은 투과판(151)은 회전 모터(152)에 의해 중심축을 기준으로 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 각도의 범위내에서 상/하 또는 좌/우 방향으로 회전함으로써, 상기 레이저 광의 투사 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시킨다.The
이때, 투과판(151)은 상기 레이저 광의 투사 방향을 너무 크게 변화시켰을 경우, 스크린(200)에 투사되는 영상이 왜곡될 수 있다.At this time, if the transmission direction of the laser beam is changed too much, the image projected on the
따라서, 투과판(151)은 상기 레이저 광이 스크린(200)의 제1 픽셀에 투사 시, 사용자가 영상의 왜곡을 느끼지 못하도록 하기 위해 상기 제1 픽셀의 영역내에서 상기 레이저 광의 투사 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시키는 것이 바람직하다.Accordingly, when the laser beam is projected on the first pixel of the
이때, 투과판(151)은 상기 제1 픽셀의 영역내에서 미리 정해진 패턴 또는 랜덤(Random)한 패턴으로 상기 레이저 광의 투사 방향을 시간에 따라 연속적으로 변화시킬 수 있다.At this time, the
상기와 같은, 레이저 광의 투사 방향 변화량은 이하의 수학식 1인 스넬(snell)의 공식과 도 12를 이용하여 구할 수 있다.The amount of change in the projection direction of the laser light as described above can be obtained by using the formula of Snell of
도 12는 본 발명에 따른 레이저 광의 투사 방향 변화량을 구하기 위한 투과판의 조건을 나타낸 도면이다.12 is a view showing conditions of a transmission plate for obtaining a variation amount of a laser beam in a projection direction according to the present invention.
이때, n1은 공기면 굴절율이고, n2는 투과판(151)의 내부 굴절율이고, θ1은 수직 방향에 대한 투과판(151)의 기울어진 각도(이때, 각도는 0° ~ 90°)이고, θ2는 투과판(151)의 내부 굴절 각도이고, x는 투과판(151)의 내부에서 굴절된 레이저 광의 길이이고, D는 구하고자 하는 레이저 광의 투사 방향 변화량이고, T는 투과판(171)의 두께이다.In this case, n 1 is the refractive index of the air plane, n 2 is the internal refractive index of the transmitting
상기와 같이, 도 12 및 수학식 1을 참조하면, D는 이하의 수학식 2 및 3을 이용하여 구할 수 있다.As described above, referring to FIG. 12 and Equation (1), D can be obtained by using Equations (2) and (3) below.
상기 수학식 2 및 3을 조합하면, 구하고자 하는 D는 이하의 수학식 4와 같고, 이하의 수학식 4를 이용하여 스크린상의 제1 픽셀내에서 레이저 광의 투사 방향 변화량인 D를 구할 수 있다.When the above equations (2) and (3) are combined, D to be obtained is represented by Equation (4) below, and D, which is the amount of change in the projection direction of the laser light, in the first pixel on the screen can be obtained by using Equation (4) below.
이하, 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명에 따른 광경로 변환부(150)를 이용하여 스펙클을 저감시키는 과정에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the process of reducing the speckle using the optical
도 13은 본 발명에 따른 경로 변환부에 의해 시간에 따라 변화된 레이저 광의 투사 방향을 나타낸 도면이다.13 is a diagram showing a projection direction of laser light changed with time by the path converting unit according to the present invention.
도 14는 도 13의 레이저 광의 투사 방향 변화에 따른 스펙클의 강도 분포를 나타낸 도면이다.14 is a diagram showing the intensity distribution of the speckle according to the change of the projection direction of the laser light in Fig.
먼저, 도 13의 (a)와 도 14의 (a)는, 투과판(151)이 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 각도 범위로 회전 중 Time 1에서의 레이저 광 투사 방향의 변화량과, 상기 Time 1에 따른 레이저 광이 스크린(200)에 투사 시에 상기 레이저 광에 따른 스펙클의 강도 분포를 나타내고 있다.13A and 14A are diagrams for explaining the relationship between the amount of change of the laser beam projection direction at
먼저, 도 13의 (b)와 도 14의 (b)는, 투과판(151)이 미리 정해진 시간 동안 미리 정해진 각도 범위로 회전 중 Time 2에서의 레이저 광 투사 방향의 변화량과, 상기 Time 2에 따른 레이저 광이 스크린(200)에 투사 시에 상기 레이저 광에 따른 스펙클의 강도 분포를 나타내고 있다.13 (b) and 14 (b) show the relationship between the amount of change in the laser beam projection direction at
상기와 같이, 본 발명에 따른 투과판(151)이 시간에 따라 연속적으로 레이저 광의 투사 방향을 변화시키면, 이에 따라 상기 스크린(200)상에 스펙클의 강도 분포 또한 변화하게 된다.As described above, when the
상기와 같은 시간에 따라 연속적으로 변화되는 스펙클의 강도 분포들은 도 14의 (c)와 같이 상기 스크린(200)상에 보여질 때는 상기 스펙클 강도 분포들의 평균으로 보여지기 때문에 스펙클이 감소된 것과 같은 효과를 나타낸다.The intensity distributions of the speckles continuously varying according to the above-mentioned time are seen as an average of the speckle intensity distributions when they are shown on the
결과적으로, 본 발명에 따른 광경로 변환부(150)에 의해 레이저 광은 시간에 따라 투사 방향이 연속적으로 변화되고, 상기 투사 방향이 변화된 레이저 광들 각각이 상기 스크린(200)상에 중첩되는 스펙클 강도 분포를 형성하게 되어 스펙클이 감소된 것과 같은 효과를 나타낸다.As a result, the laser light is continuously changed in the projection direction by the optical
이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.Accordingly, the above description should not be construed in a limiting sense in all respects and should be considered illustrative.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.The scope of the present invention should be determined by rational interpretation of the appended claims, and all changes within the scope of equivalents of the present invention are included in the scope of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 투사 표시 장치를 나타낸 개략적인 기능 블럭도이다.1 is a schematic functional block diagram showing a projection display apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 광학 조명부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.2 is a block diagram showing an optical illumination unit according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an image projection unit according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
도 4는 본 발명에 따른 스캐너 방식의 영상 투사부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.4 is a block diagram of an image projection unit according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 마이크로 스캐너를 나타낸 일 실시예 사시도이다.5 is a perspective view showing an embodiment of a micro scanner according to the present invention.
도 6은 도 5의 마이크로 스캐너에서 연결부가 형성된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.6 is a schematic diagram for explaining a state in which a connecting portion is formed in the micro scanner of FIG.
도 7은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제1 실시예 구성도이다.FIG. 7 is a block diagram of a first embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제2 실시예 구성도이다.8 is a block diagram of a second embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 9는 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제3 실시예 구성도이다.FIG. 9 is a block diagram of a third embodiment of the optical isolator and vibrator according to the present invention.
도 10은 본 발명에 따른 광분리부 및 진동부를 나타낸 제4 실시예 구성도이다.10 is a block diagram of a fourth embodiment of the optical isolator and the oscillator according to the present invention.
도 11은 본 발명에 따른 경로 변환부를 나타낸 일 실시예 구성도이다.FIG. 11 is a block diagram of a path switching unit according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명에 따른 레이저 광의 투사 방향 변화량을 구하기 위한 투과 판의 조건을 나타낸 도면이다.12 is a view showing conditions of a transmission plate for obtaining a variation amount of a laser beam in a projection direction according to the present invention.
도 13은 본 발명에 따른 경로 변환부에 의해 시간에 따라 변화된 레이저 광의 투사 방향을 나타낸 도면이다.13 is a diagram showing a projection direction of laser light changed with time by the path converting unit according to the present invention.
도 14는 도 13의 레이저 광의 투사 방향 변화에 따른 스펙클의 강도 분포를 나타낸 도면이다.14 is a diagram showing the intensity distribution of the speckle according to the change of the projection direction of the laser light in Fig.
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