KR102051351B1 - 백색빔 구현용 ｒｇｂ 레이저모듈시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템은, 제1빔다이오드, 제2빔다이오드, 제3빔다이오드가 순차적으로 일렬 배치되어, R빔, G빔 및 B빔이 방출되는 광원부; 일면에 제1a볼록렌즈, 제1b볼록렌즈, 제1c볼록렌즈가 일렬로 배치되어, R빔, G빔과 B빔을 집광하는 렌즈부; 및 렌즈부에서 집광된 R빔, G빔 및 B빔이 광결합되어 생성된 백색빔이 전달되는 광전달부를 포함하고, 렌즈부는 다른 일면에 제2a볼록렌즈, 제2b볼록렌즈, 제2c볼록렌즈가 일렬로 배치되고, 제2b볼록렌즈는 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 제2a볼록렌즈는 제1a볼록렌즈의 중심축과 제1a볼록렌즈의 중심축 사이에서, 제1a볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고, 제2c볼록렌즈는 제1a볼록렌즈의 중심축과 제1c볼록렌즈의 중심축 사이에서, 제1c볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고, 제1a볼록렌즈의 중심축과 제2a볼록렌즈의 중심축 간의 제2a편심간격은, 제1c볼록렌즈의 중심축과 제2c볼록렌즈의 중심축 간의 제2b편심간격과 동일하고, 광원부는 제2빔다이오드가 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 제1빔다이오드가 제1a볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되고, 제3빔다이오드가 제1c볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되게 배치되어, R빔, G빔 및 B빔 중 제1b볼록렌즈로 입사된 빔은 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축으로 광전달부를 향해 전달되고, R빔, G빔 및 B빔 중 제1a볼록렌즈와 제1c볼록렌즈로 입사된 빔은 제1b볼록렌즈의 중심축을 향해 꺽여 광전달부를 향해 전달되면서, R빔, G빔 및 B빔이 상호 간에 광결합되어 백색빔을 구현하는 것이 바람직하다.

Description

백색빔 구현용 ＲＧＢ 레이저모듈시스템{ＲＧＢ laser module system for implementating white beam}
본 발명은 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템에 관한 것이며, 상세하게는 간단한 구조로 RGB빔을 광결합하여 백색빔을 구현하는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템에 관한 것이다.
도 1은 레이저-피코 프로젝터의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 레이저-피코프로젝터(10)는 G레이저다이오드(11), R레이저다이오드(12), B레이저다이오드(13) 및 세 개의 콘택렌즈(21a, 22a, 23a), 세 개의 미러(21, 22, 23), 세 개의 통합미러(31, 32), 프리즘(40), 프로젝션시스템(20) 및 기타 광학부품으로 이루어진다.
세 개의 콘택렌즈(21a, 22a, 23a)는 설명의 편의를 위해 제1콘택렌즈(21a), 제2콘택렌즈(22a) 및 제3콘택렌즈(23a)로 구분하여 설명하기로 한다. 또한, 세 개의 미러(21, 22, 23)에 대해 G빔반사미러(21), R빔반사미러(22) 및 B빔투과미러(23)으로 구분하여 설명하기로 한다. G빔반사미러(21)는 G빔을 반사하는 미러이다. R빔반사미러(22)는 R빔을 반사하는 미러이다. B빔투과미러(23)는 B빔을 투과하고, R빔 및 G빔은 반사하는 미러이다.
G빔은 G레이저다이오드(11)에서 방출되어, 익스팬더를 통과하여 제1 반사미러(21)에서 반사되어, 제1콘택렌즈(21a), R빔반사미러(22), B빔투과미러(23)를 순차적으로 경유하여 제1통합미러(31)로 입사된다.
R빔은 R레이저다이오드(12)에서 방출되어, 제2콘택렌즈(22a)를 통과하여 R빔반사미러(22) 및 B빔투과미러(23)에서 순차적으로 반사된 후 제1통합미러(31)로 입사된다.
B빔은 B레이저다이오드(13)에서 방출되어, 제3콘택렌즈(23a)를 통과하여 B빔투과미러(23)를 투과하여 제1통합미러(31)로 입사된다.
제1통합미러(31)로 입사된 R빔, G빔, B빔은 상호간에 광결합되어 제2통합미러(32)로 반사된다. 광결합된 RGB빔은 프리즘(40)을 경유하여, 프로젝션시스템(20)을 통해 외부로 조사된다.
상술한 바와 같이, 레이저-피코프로젝터(10)는 G빔, R빔과 B빔이 광결합되어 백색빔을 형성하는데, G레이저다이오드(11), R레이저다이오드(12), B레이저다이오드(13), 제1콘택렌즈(21a) 내지 제3콘택렌즈(23a), G빔반사미러(21), R빔반사미러(22), B빔투과미러(23) 등의 광학부품이 사용된다. 백색빔을 형성하기 위해, 다수의 광학부품을 사용하는 경우, 광학부품 간의 얼라인이 부정확하면, 백색빔을 제대로 구현하기 어렵고, 다수의 광학부품의 사용으로 인해 제조단가가 상승하기도 한다.
한편, 일본특허공개 제2006-18162호에는 조명장치 및 프로젝터가 개시되어 있다. 일본특허공개 제2006-18162호에는 백색광을 구현하기 위해, 적어도 2개 이상의 다이로크로익 필터를 사용하여, R색, G색 및 B색을 광결합하는 내용이 개시되어 있다. 일반적으로 다이크로익 필터는 가격이 고가여서, 제품의 제조단가를 높일 수 밖에 없다.
기존의 프로젝터와 달리, 본 발명은 R빔, G빔, B빔이 한 개의 렌즈부를 통과하면서 광결합되어 백색빔을 구현할 수 있는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템를 제공하는 것을 목적으로 한다.
기존에 사용되는 3개의 다이크로닉미러와 레이저소스 간에 얼라인 공정을, 본 발명은 한 개의 광학부품인 렌즈부를 사용하여 얼라인을 맞출 수 있는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템은, 제1빔다이오드, 제2빔다이오드, 제3빔다이오드가 순차적으로 일렬 배치되어, R빔, G빔 및 B빔이 방출되는 광원부; 일면에 제1a볼록렌즈, 제1b볼록렌즈, 제1c볼록렌즈가 일렬로 배치되어, R빔, G빔과 B빔을 집광하는 렌즈부; 및 렌즈부에서 집광된 R빔, G빔 및 B빔이 광결합되어 생성된 백색빔이 전달되는 광전달부를 포함하고, 렌즈부는 다른 일면에 제2a볼록렌즈, 제2b볼록렌즈, 제2c볼록렌즈가 일렬로 배치되고, 제2b볼록렌즈는 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 제2a볼록렌즈는 제1a볼록렌즈의 중심축과 제1a볼록렌즈의 중심축 사이에서, 제1a볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고, 제2c볼록렌즈는 제1a볼록렌즈의 중심축과 제1c볼록렌즈의 중심축 사이에서, 제1c볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고, 제1a볼록렌즈의 중심축과 제2a볼록렌즈의 중심축 간의 제2a편심간격은, 제1c볼록렌즈의 중심축과 제2c볼록렌즈의 중심축 간의 제2b편심간격과 동일하고, 광원부는 제2빔다이오드가 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 제1빔다이오드가 제1a볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되고, 제3빔다이오드가 제1c볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되게 배치되어, R빔, G빔 및 B빔 중 제1b볼록렌즈로 입사된 빔은 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축으로 광전달부를 향해 전달되고, R빔, G빔 및 B빔 중 제1a볼록렌즈와 제1c볼록렌즈로 입사된 빔은 제1b볼록렌즈의 중심축을 향해 꺽여 광전달부를 향해 전달되면서, R빔, G빔 및 B빔이 상호 간에 광결합되어 백색빔을 구현하는 것이 바람직하다.
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본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1빔다이오드의 중심축과 제1a볼록렌즈의 중심축 간의 제1a 편심간격은, 제3빔다이오드의 중심축과 제1c볼록렌즈의 중심축 간의 제1b 편심간격과 동일한 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1a편심간격과 제1b편심간격은, 제2a편심간격과 제2b편심간격보다 큰 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템은, R빔, G빔 및 B빔이 각각 방출되는 제1빔다이오드, 제2빔다이오드, 제3빔다이오드가 구비된 광원부; 일면에 제1a볼록렌즈, 제1b볼록렌즈, 제1c볼록렌즈가 일렬로 배치되고, 제1a볼록렌즈의 바닥면과 제1c볼록렌즈의 바닥면이 광원부를 바라보는 방향으로 제1b볼록렌즈의 바닥면에 대해 경사지게 형성되어, 광원부에서 방출된 R빔, G빔 및 B빔을 백색빔으로 집광하는 렌즈부; 및 백색빔이 전달되는 광전달부를 포함하고, 광원부는 제2빔다이오드가 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 제1빔다이오드가 제1a볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되고, 제3빔다이오드가 제1c볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되게 배치된 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 제1빔다이오드의 중심축과 제1a볼록렌즈의 중심축 간의 제1a 편심간격은, 제3빔다이오드의 중심축과 제1c볼록렌즈의 중심축 간의 제1b 편심간격과 동일한 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 렌즈부는 제1b볼록렌즈에 대한 제1a볼록렌즈와 제1c볼록렌즈의 제2경사각도가 커질수록, 초점거리는 짧아지는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 렌즈부는 제1a볼록렌즈와, 제1b볼록렌즈와 제1c볼록렌즈가 일체로 형성된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
기존의 프로젝터와 달리, 본 발명은 R빔, G빔, B빔이 한 개의 렌즈부를 통과하면서 광결합되어 백색빔을 구현할 수 있어, 광학부품간의 얼라인이 맞지 않음에 따른 백색빔의 성능저하를 방지할 수 있다.
본 발명은 한 개의 광학부품인 렌즈부를 사용하여 얼라인을 맞출 수 있어, 기존에 사용되는 3개의 다이크로닉미러와 레이저소스 간에 얼라인 공정과 비교하여 얼라인 공정을 최소화함으로써, 다이크로익 필터를 사용한 것과 동일한 성능을 가지되, 제조단가를 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 기존에 다이크로익필터를 대체하여, 여러 개의 콘택렌즈, 미러 등의 광학부품을 이용하여 R빔, G빔, B빔을 광결합하던 프로젝터와 달리, 한 개의 렌즈부를 통해 R빔, G빔, B빔을 백색빔으로 구현할 수 있어, 제조효율을 향상시키고 제조단가를 절감시킬 수 있다.
도 1은 레이저-피코 프로젝터의 구성도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 A부분에서, 레이저빔의 방출전의 구성요소 간의 확대도이다.
도 5는 도 3에서 R빔, G빔과 B빔의 전달경로의 확대도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에서, 광원부에서 바라본 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에서, 광섬유에서 바라본 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템의 사시도를 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템의 측면도를 개략적으로 도시한 것이다.
이하에서는 첨부도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템에 대해 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템(100)은, 광원부(110), 렌즈부(120)와 광전달부(130)를 포함한다. 본 발명은 한 개의 렌즈부(120)를 이용하여, R빔, G빔 및 B빔을 백색빔 형태로 광결합할 수 있다.
광원부(110)는 세 개의 빔다이오드(111, 112, 113)를 포함한다. 세 개의 빔다이오드(111, 112, 113)는 R빔, G빔 및 B빔이 각각 방출되는 구성요소이다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 세 개의 빔다이오드(111, 112, 113)에 대해 제1빔다이오드(111), 제2빔다이오드(112) 및 제3빔다이오드(113)로 구분지어 설명하기로 한다. 예를 들어, R빔은 제1빔다이오드(111)에서 방출된다. G빔은 제2빔다이오드(112)에서 방출된다. B빔은 제3빔다이오드(113)에서 방출된다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 광원부(110)는 제1빔다이오드(111), 제2빔다이오드(112) 및 제3빔다이오드(113)가 일렬로 순차적으로 배열된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1빔다이오드(111) 내지 제3빔다이오드(113)는, 제1빔다이오드의 중심축(CR), 제2빔다이오드의 중심축(CG), 그리고 제3빔다이오드의 중심축(CB)이 상호 간에 평행을 이루도록 배열된 것이 바람직하다.
광원부(110)는 제2빔다이오드(112)가 제1b볼록렌즈의 중심축(L1B)과 동축상에 배치되고, 제1빔다이오드(111)가 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)의 바깥방향으로 편심되고, 제3빔다이오드가 제1c볼록렌즈의 중심축(L1C)의 바깥방향으로 편심되게 배치된다.
본 실시예에서, 렌즈부(120)와 광전달부(130)는 R빔, G빔 및 B빔의 전달경로 상에 위치된다. 광전달부(130)는 렌즈부(120)의 초점거리(L)에 설치된다. 광전달부(130)는 백색빔이 전달되는 통로이다. 광전달부(130)로는 광섬유가 사용될 수 있다.
렌즈부(120)는 광원부(110)와 광전달부(130) 사이에 위치된다. 렌즈부(120)는 R빔, G빔 및 B빔을 집광한다. R빔, G빔 및 B빔은 렌즈부(120)를 통과하면서 집광되어, 초점거리(L)에서 광결합되어 백색빔을 구현한다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 렌즈부(120)는 세 개의 제1볼록렌즈(121A, 122A, 123A)와 세 개의 제2볼록렌즈(121B, 122B, 123B)로 이루어진다. 세 개의 제1볼록렌즈(121A, 122A, 123A)는 광원부(110)와 마주보는 면에 마련된다. 세 개의 제2볼록렌즈(121B, 122B, 123B)는 광전달부(130)와 마주보는 면에 마련된다.
렌즈부(120)는 세 개의 제1볼록렌즈(121A, 122A, 123A)로 나란하게 입사된 R빔, G빔과 B빔을 굴절시킨 후, 세 개의 제2볼록렌즈(121B, 122B, 123B)를 통해 다시 한번 더 굴절시켜, 집광효율을 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 설명의 편의를 위해, 세 개의 제1볼록렌즈(121A, 122A, 123A)에 대해 제1a볼록렌즈(121A), 제1b볼록렌즈(122A)와, 제1c볼록렌즈(123A)로 구분하여 지칭하기로 한다. 그리고, 세 개의 제2볼록렌즈(121B, 122B, 123B)에 대해 제2a볼록렌즈(121B), 제2b볼록렌즈(122B)와 제2c볼록렌즈(123B)로 구분하여 지칭하기로 한다.
제1a볼록렌즈(121A) 내지 제1c볼록렌즈(123A)는 광원부(110)와 마주보며, 상호 간에 일렬로 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1b볼록렌즈의 중심축(L2A)을 기준으로, 제1a볼록렌즈(121A)와 제1c볼록렌즈(123A)는 제1b볼록렌즈(122A)의 양측으로 동일한 간격만큼 이격된다.
제1b볼록렌즈(122A)는, 제1b볼록렌즈의 중심축(L2A)과 제2b볼록렌즈의 중심축(L2B)이 동축이 되도록, 렌즈부의 일면에 마련된다. 제2b볼록렌즈(122
B)는 제1b볼록렌즈의 중심축(L1B)과 동축상에 배치되게, 렌즈부의 다른 일면에 마련된다.
제1a볼록렌즈(121A)는 제1b볼록렌즈(122A)의 일측 바깥방향에 배치된다. 구체적으로, 제1a볼록렌즈(121A)는 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)이 제1빔다이오드의 중심축(CR)과 제2빔다이오드의 중심축(CG) 사이에서, 제1빔다이오드의 중심축(CR)에 대해 제1a편심간격만큼 이격된다.
그리고, 제2a볼록렌즈(121B)는 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)과 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A) 사이에서, 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)의 내측방향으로 편심되게 배치된다. 도 4를 참고하여 설명하면, 제2a볼록렌즈(121B)는 제2a볼록렌즈의 중심축(L1B)이 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)과 제1b볼록렌즈의 중심축(L2A) 사이에서, 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)에 대해 제2a편심간격만큼 이격된다.
도 4를 참조하면, 렌즈부(120)는 제1a볼록렌즈(121A)가 제1빔다이오드(111)에 대해 제1a편심간격만큼 제2빔다이오드의 중심축(CG)에 인접하게 편심되고, 제2a볼록렌즈(121B)가 제1a볼록렌즈(121A)에 대해 제2a편심간격만큼 제2빔다이오드의 중심축(CG)에 인접하게 편심되게 형성된다. 이로 인해, 제1빔다이오드(111)에서 방출된 R빔은 제1a볼록렌즈(121A)와 제2a볼록렌즈(121B)에서 통과하면서, 제2빔다이오드의 중심축(CG)을 향해 경사진 전달경로를 형성한다.
제1c볼록렌즈(123A)는 제1b볼록렌즈(122A)의 타측 바깥방향에 배치된다. 구체적으로, 제1c볼록렌즈(123A)는 제1c볼록렌즈의 중심축(L3A)이 제3빔다이오드의 중심축(CB)과 제2빔다이오드의 중심축(CG) 사이에서, 제3빔다이오드의 중심축(CB)에 대해 제1b편심간격만큼 이격된다. 제1b편심간격은 제1a편심간격과 동일한 것이 바람직하다.
제2c볼록렌즈(123B)는 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)과 제1c볼록렌즈의 중심축(L1C) 사이에서, 제1c볼록렌즈의 중심축(L1C)의 내측방향으로 편심되게 배치된다. 도 4를 참조하면, 제2c볼록렌즈(123B)는 제2c볼록렌즈(123B)의 중심축이 제1c볼록렌즈의 중심축(L3A)과 제1b볼록렌즈의 중심축(L2A) 사이에서, 제1c볼록렌즈의 중심축(L3A)에 대해 제2b편심간격만큼 이격된다. 제2b편심간격은 제2a편심간격과 동일하고, 제1b편심간격보다 작은 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 렌즈부(120)는 제1c볼록렌즈(123A)가 제3빔다이오드(113)에 대해 제1b편심간격만큼 제2빔다이오드의 중심축(CG)에 인접하게 편심되고, 제2c볼록렌즈(123B)가 제1c볼록렌즈(123A)에 대해 제2b편심간격만큼 제2빔다이오드의 중심축(CG)에 인접하게 편심되게 형성된다. 이로 인해, 제3빔다이오드(113)에서 방출된 B빔은 제1c볼록렌즈(123A)와 제2c볼록렌즈(123B)에서 통과하면서, 제2빔다이오드의 중심축(CG)을 향해 경사진 전달경로를 형성한다.
도 5를 참조하여, 광원부(110)에서 조사된 R빔, G빔과 B빔이 렌즈부(120)를 통과하면서 광전달부(130)로 전달되는 경로를 살펴보면 다음과 같다.
G빔은 제1b볼록렌즈(122A)로 입사되어 제1b볼록렌즈(122A)를 통과하면서 굴절된 후, 다시 제2b볼록렌즈(122B)를 통과하면서 집광되어, 제2빔다이오드의 중심축(CG)과 동축상으로 일직선으로 전달된다.
R빔은 제1a볼록렌즈(121A)로 입사된다. 제1빔다이오드(111)는 제1a볼록렌즈(121A)에 대해 편심배치되어, R빔은 제1a볼록렌즈의 중심축(L1A)의 바깥방향으로 입사되어 제2a볼록렌즈(121B)를 향해 굴절된다. R빔은 제2a볼록렌즈(121B)를 통과하면서 제2b볼록렌즈의 중심축(L2B)를 향해 다시한번 더 굴절된다.
R빔의 전달경로는, 제1a볼록렌즈(121A)의 제1빔다이오드(111)에 대한 편심배치, 그리고, 제2a볼록렌즈(121B)의 제1a볼록렌즈(121A)에 대한 편침배치에 의해 경사지게 굴절되어, 제2a볼록렌즈의 중심축(L1B)을 향한다.
B빔은 제1c볼록렌즈(123A)로 입사된다. 제3빔다이오드(113)는 제1c볼록렌즈(123A)에 대해 편심배치되어, B빔은 제1c볼록렌즈의 중심축(L3A)의 바깥방향에서 입사되어 제2c볼록렌즈(123B)를 향해 굴절된다.
B빔은 제2c볼록렌즈(123B)를 통과하면서 제2c볼록렌즈의 중심축(L3B)를 향해 다시한번 더 굴절된다. B빔의 전달경로는 제1c볼록렌즈(123A)의 제3빔다이오드(113)에 대한 편심배치, 제2c볼록렌즈(123B)의 제1c볼록렌즈(123A)에 대한 편침배치에 의해 경사지게 굴절되어, 제2b볼록렌즈의 중심축(L2B)을 향하게 된다.
제1a편심간격과 제1b편심간격이 상호 간에 동일하고, 제2a편심간격가 제2b편심간격이 상호 간에 동일하고, 제1a편심간격이 제2a편심간격보다 클 때, R빔의 전달경로는 G빔의 전달경로의 일측에서 θ각도로 경사지고, B빔의 전달경로는 G빔의 전달경로의 타측에서 θ각도로 경사진다.
구체적으로, 제1a편심간격과 제1b편심간격이 320um이고, 제2a편심간격가 제2b편심간격이 60um일 때, 초점거리(L)는 14.00mm이고, 초점거리를 기준으로 R빔과 B빔의 G빔에 대한 경사각도(θ)는 7.5°이다.
상기와 같은 렌즈부(120)의 구조에 의해, R빔, G빔과 B빔은 별다른 광학부품의 사용없이도 한 개의 렌즈부(120)를 통과하는 것만으로도 초점거리에서 집광되어, 백색빔을 생성할 수 있다.
기존의 프로젝터와 달리, 본 발명은 R빔, G빔, B빔이 한 개의 렌즈부를 통과하면서 광결합되어 백색빔을 구현할 수 있어, 광학부품간의 얼라인이 맞지 않음에 따른 백색빔의 성능저하를 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 R빔, G빔, B빔을 광결합하기 위해 사용되던 고가의 다이크로익 필터 없이도, R빔, G빔, B빔을 광결합하여 백색빔을 구현함으로써, 다이크로익 필터를 사용한 것과 동일한 성능을 가지되, 제조단가는 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 기존에 다이크로익필터를 대체하여, 여러 개의 콘택렌즈, 미러 등의 광학부품을 이용하여 R빔, G빔, B빔을 광결합하던 프로젝터와 달리, 한 개의 렌즈부를 통해 R빔, G빔, B빔을 백색빔으로 구현할 수 있어, 제조효율을 향상시키고 제조단가를 절감시킬 수 있다.
제 2 실시예
이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템(200)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에 따른 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템(200)은 광원부(210), 렌즈부(220)와 광전달부(230)로 이루어진다. 본 실시예에 따른 광원부(210)와 광전달부(230)는 상술한 제1실시예의 광원부(110)와 광전달부(130)와 실질적으로 동일한 바, 이하에서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다. 이하에서는 설명의 반복을 피하기 위해 상술한 제1실시예와 구조가 상이한 렌즈부(220)에 대해 설명하기로 한다.
본 실시예에서, 렌즈부(220)는 R빔, G빔과 B빔을 각각 집광하는 제1a볼록렌즈(221A)와, 제1b볼록렌즈(222A)와 제1c볼록렌즈(223A)로 이루어진다. 렌즈부(220)는 제1a볼록렌즈(221A)와, 제1b볼록렌즈(222A)와 제1c볼록렌즈(223A)가 일체로 형성된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
제1a볼록렌즈(221A)의 바닥면은 제1b볼록렌즈(222A)의 바닥면의 일측에 대해 제2경사각도(θ2)로 경사진다. 그리고, 제1c볼록렌즈(223A)의 바닥면은 제1b볼록렌즈(222A)의 바닥면의 타측에 대해 제2경사각도(θ2)로 경사진다. 렌즈부의 제2경사각도(θ2)는 제품의 사양에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 렌즈부의 제2경사각도(θ2)가 커질수록 초점거리는 짧아진다.
제1a볼록렌즈(221A) 내지 제1c볼록렌즈(223A)는 광원부(210)와 마주보며, 상호 간에 일렬로 배치된다. 제1b볼록렌즈의 중심축(L2A)을 기준으로, 제1a볼록렌즈(221A)와 제1c볼록렌즈(223A)는 제1b볼록렌즈(222A)의 양측으로 동일한 간격만큼 이격된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1b볼록렌즈(222A))는, 제1b볼록렌즈의 중심축(L2)이 제2빔다이오드의 중심축(CG)과 동축이 되도록 배치된다.
제1a볼록렌즈(221A)는 제1빔다이오드의 중심축(CR)에 대해 편심되게 위치된다. 구체적으로, 제1a볼록렌즈(221A)는 제1빔다이오드의 중심축(CR)에 대해 제1a편심간격만큼 이격된다.
제1c볼록렌즈(223A)는 제3빔다이오드의 중심축에 대해 편심되게 배치된다. 구체적으로, 제1c볼록렌즈(223A)는 제3빔다이오드의 중심축(CB)에 대해 제1b편심간격만큼 이격된다. 제1b편심간격은 제1a편심간격과 동일한 것이 바람직하다.
도 8를 참조하여, 광원부(210)에서 조사된 R빔, G빔과 B빔이 렌즈부(220)를 통과하면서 광전달부(230)로 전달되는 경로를 살펴보면 다음과 같다.
G빔은 제1b볼록렌즈(222A)로 입사되어 제1b볼록렌즈(222A)를 통과하면서 집광되어 제2빔다이오드의 중심축(CG)과 동축상으로 일직선으로 전달된다.
R빔은 제1a볼록렌즈(221A)가 제1빔다이오드(211)에 대해 편심배치되었기 때문에, R빔은 제1a볼록렌즈의 중심축(L1)을 향해 입사되는 것이 아니라, 제1a볼록렌즈의 중심축(L1)의 바깥방향으로 편심되어 입사된다. 이로 인해, R빔은 제1a볼록렌즈(221A)를 통과하면서 제2b볼록렌즈의 중심축(L2B)을 향해 굴절된다.
B빔은 제1c볼록렌즈(223A)가 제3빔다이오드(213)에 대해 편심배치되었기 때문에, B빔은 제1c볼록렌즈의 중심축(L3)으로 입사되는 것이 아니라, 제1c볼록렌즈의 중심축(L3)의 바깥방향에서 입사된다. B빔은 제1c볼록렌즈(223A)를 통과하면서 제2b볼록렌즈의 중심축(L2B)을 향해 굴절된다.
예시적으로, 제1a편심간격과 제1b편심간격이 320um으로 상호 간에 동일하고, 제2경사각도(θ2)가 10°일때, 초점거리는 14.00mm이고, 초점거리를 기준으로 R빔과 B빔의 G빔에 대한 경사각도(θ)는 7.5°이다.
상기와 같은 렌즈부(220)의 구조에 의해, R빔, G빔과 B빔은 별다른 광학부품의 사용없이도 한 개의 렌즈부(220)를 통과하는 것만으로도 초점거리에서 집광되어, 백색빔을 생성할 수 있다.
기존의 프로젝터와 달리, 본 발명은 R빔, G빔, B빔이 한 개의 렌즈부를 통과하면서 광결합되어 백색빔을 구현할 수 있어, 광학부품간의 얼라인이 맞지 않음에 따른 백색빔의 성능저하를 방지할 수 있다.
아울러, 본 발명은 R빔, G빔, B빔을 광결합하기 위해 사용되던 고가의 다이크로익 필터 없이도, R빔, G빔, B빔을 광결합하여 백색빔을 구현함으로써, 다이크로익 필터를 사용한 것과 동일한 성능을 가지되, 제조단가는 현저히 줄일 수 있다.
또한, 본 발명은 기존에 다이크로익필터를 대체하여, 여러 개의 콘택렌즈, 미러 등의 광학부품을 이용하여 R빔, G빔, B빔을 광결합하던 프로젝터와 달리, 한 개의 렌즈부를 통해 R빔, G빔, B빔을 백색빔으로 구현할 수 있어, 제조효율을 향상시키고 제조단가를 절감시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100, 200: 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템
110, 210: 광원부 111, 212: 제1빔다이오드
112, 212: 제2빔다이오드 113, 213: 제3빔다이오드
120, 220: 렌즈부 121A, 221A: 제1a볼록렌즈
122A, 222A: 제1b볼록렌즈 123A, 223A: 제1c볼록렌즈
121B: 제2a볼록렌즈 122B: 제2b볼록렌즈
123B: 제2c볼록렌즈 130, 230: 광전달부

Claims (8)

  1. 제1빔다이오드, 제2빔다이오드, 제3빔다이오드가 순차적으로 일렬 배치되어, R빔, G빔 및 B빔이 방출되는 광원부;
    일면에 제1a볼록렌즈, 제1b볼록렌즈, 제1c볼록렌즈가 일렬로 배치되어, 상기 R빔, 상기 G빔과 상기 B빔을 집광하는 렌즈부; 및
    상기 렌즈부에서 집광된 상기 R빔, 상기 G빔 및 상기 B빔이 광결합되어 생성된 백색빔이 전달되는 광전달부를 포함하고,
    상기 렌즈부는 다른 일면에 제2a볼록렌즈, 제2b볼록렌즈, 제2c볼록렌즈가 일렬로 배치되고,
    상기 제2b볼록렌즈는 상기 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고,
    상기 제2a볼록렌즈는 상기 제1a볼록렌즈의 중심축과 상기 제1a볼록렌즈의 중심축 사이에서, 상기 제1a볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고,
    상기 제2c볼록렌즈는 상기 제1a볼록렌즈의 중심축과 상기 제1c볼록렌즈의 중심축 사이에서, 상기 제1c볼록렌즈의 중심축의 내측방향으로 편심되게 배치되고,
    상기 제1a볼록렌즈의 중심축과 상기 제2a볼록렌즈의 중심축 간의 제2a편심간격은, 상기 제1c볼록렌즈의 중심축과 상기 제2c볼록렌즈의 중심축 간의 제2b편심간격과 동일하고,
    상기 광원부는 상기 제2빔다이오드가 상기 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축상에 배치되고, 상기 제1빔다이오드가 상기 제1a볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되고, 상기 제3빔다이오드가 상기 제1c볼록렌즈의 중심축의 바깥방향으로 편심되게 배치되어,
    상기 R빔, 상기 G빔 및 상기 B빔 중 상기 제1b볼록렌즈로 입사된 빔은 상기 제1b볼록렌즈의 중심축과 동축으로 상기 광전달부를 향해 전달되고,
    상기 R빔, 상기 G빔 및 상기 B빔 중 상기 제1a볼록렌즈와 상기 제1c볼록렌즈로 입사된 빔은 상기 제1b볼록렌즈의 중심축을 향해 꺾여 상기 광전달부를 향해 전달되면서, 상기 R빔, 상기 G빔 및 상기 B빔이 상호 간에 광결합되어 상기 백색빔을 구현하는 것을 특징으로 하는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1빔다이오드의 중심축과 상기 제1a볼록렌즈의 중심축 간의 제1a 편심간격은, 상기 제3빔다이오드의 중심축과 제1c볼록렌즈의 중심축 간의 제1b 편심간격과 동일한 것을 특징으로 하는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    제1a편심간격과 제1b편심간격은, 상기 제2a편심간격과 상기 제2b편심간격보다 큰 것을 특징으로 하는 백색빔 구현용 RGB 레이저모듈시스템.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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