KR20000061077A - 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법 및 그 장치에 관한 것으로, 레이저 디스플레이용으로 사용되는 레이저광을 주사하는 장치(24), 레이저광을 반사하는 장치(22) 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치(20)의 일측에 선택적으로 소정의 공간 좌표축(X, Y, Z)으로 소정의 진동수를 가하는 진동수단(30, 32, 34, 26)을 장착하여 레이저광에 포함된 스펙클 노이즈를 사람의 잔상이나 착시효과를 이용하여 제거함으로써, 레이저 디스플레이용으로 사용되는 상업용 광고나 동영상 재생장치 또는 애니메이션 또는 홀로그래피 등에 적용하여 옥내 또는 옥외에서 선명한 레이저의 영상을 볼 수 있도록 한 것이다.

Description

레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법 및 그 장치{Removing method and apparatus of speckle noise of laser beam}

본 발명은 레이저광의 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 기술로, 더욱 상세하게는 레이저 주사장치에서 발생된 동영상을 갖는 레이저광의 상이 소정의 영상처리기에 맺혔을 때에 레이저광의 코히어런트(Coherent) 특성에 의하여 발생된 스펙클 노이즈를 눈의 잔상을 이용하여 인식하지 못하도록 함으로써 가시적인 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 레이저(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation; LASER)는 진동수가 광의 영역에 있는 것으로, 유도방사를 이용한 레이저광을 발생하는 장치 또는 소자를 일컫는 것이다.

이러한 레이저는 공진기 미러의 사이에 능동물질을 낀 일종의 발진기이고, 능동물질의 종류에 딸린 여기(勵起)를 하여 유도방출을 한다. 레이저광은 자연방사에 의한 빛과 달라서 거의 완전하게 위상이 갖추어져 단색상이 뛰어나고, 휘도온도가 극히 높고, 지향성이 좋다. 이와 같은 특징을 이용하여 고정도, 고밀도의 측정, 계측 및 광통신 등의 넓은 분야에서 응용되고 있다.

능동물질로는 He-Ne, Ar-Kr, CO₂등의 가스를 사용하는 경우(기체 레이저), 여기는 방전에 의해 이루어지고, 상온에서 연속발진이 가능한 것이 많다. 루비 등의 고체를 사용하는 경우(고체레이저), 레이저광보다 파장이 짧은 광에 의해 여기되고, 파루스발진이 일반적이다. 루비레이저는 측거장치, 레이저레이더 등에 응용되어 왔지만, 최근에는 효율이 높은 YAG(Y₃Al₅O₁₂: Nd³⁺)레이저, 글래스레이저가 일반적이다. 능동물질로서 반도체를 사용하는 경우, 전류의 직접주입에 의해 여기는 것이 보통이고, 광통신용으로 개발되어 있는 근적외의 반도체레이저는 여기전류를 변조하는 것에 의해 레이저광을 고주파 영역까지 변조할 수가 있다. 자외선에서 미러파의 영역에 걸치는 가변파장레이저는 고분해능, 고감조의 분광분석을 가능하게 한다.

이러한 레이저는 가공물을 열처리, 용접, 절단 등의 가공을 하는 열가공레이저나 분해능이 우수한 전자파로서 레이저광을 이용하는 레이저레이더 또는 홀로그래피나 디스플레이용으로 공중이나 스크린에 투사하기 위한 투사형 레이저 등 상당한 분야에서 응용되고 있다.

상기 레이저 디스플레이는 레이저를 광원으로 사용하는 투사형 화상 표시장치로서, 레이저 투사기 또는 레이저 주사장치로부터 발생되어 투사된 레이저광을 대형의 스크린이나 공간매질을 통해 동영상이나 입체영상을 연출할 수 있는 것이다.

도 1은 종래에 디스플레이용으로 사용되는 레이저 주사장치(10)로부터 주사된 레이저광이 스크린(16)이나 소정의 공간에 표시될 때에 레이저광선(12)에는 산란 및 상호 간섭에 의해 발생되는 얼룩반점과 같은 스펙클 노이즈(14)가 발생된다. 즉 레이저광선(12)에서 발생되는 스펙클 노이즈(14)는 스크린(16) 등에서 동영상으로 디스플레이될 때에 보는 사람의 시각에 장애를 일으키게 한다.

종래에 레이저 주사장치로부터 주사되어 동영상이나 입체영상을 재생하기 위한 레이저광은 코히어런트 특성에 의하여 광자가 일체로 되거나 또는 일정의 고정된 관계를 유지하면서 운동을 계속하는 것과 같이 둘 또는 그 이상인 파(波)의 위상 사이에 시간 또는 공간적인 일정한 관계가 유지되어 상호간섭을 일으키게 된다. 따라서, 분극상에서 발생된 양자가 소정의 거리밖에서도 사람의 눈에서 파장간의 간섭을 일으키는 스펙클 노이즈 현상이 발생되어 선명한 영상을 볼 수 없게 되는 문제가 있었다.

따라서, 레이저광의 주사에서 상이 맺히거나 반사된 광선은 아른거리는 반점과 같은 스펙클 노이즈로 인하여 동영상이나 애니메이션 또는 광고용으로 사용되는 영상을 또렷하게 표현하지 못한 단점이 노출되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 레이저광의 스펙클 노이즈를 제거하기 위하여 레이저광이 주사되는 장치나 레이저광을 반사하는 장치 또는 광선의 상이 맺히는 스크린 등을 소정주기의 진동을 가해서 착시 또는 잔상으로 인한 스펙클 노이즈를 인식하지 못하게 함으로써 스펙클 노이즈를 제거한 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래 레이저광의 스펙클 노이즈의 발생을 설명하기 위한 도면,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 레이저광의 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 실시예를 나타낸 설명도,

도 3은 본 발명에 따른 레이저광의 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 장치의 장착도.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣

10, 24: 레이저 주사장치12: 레이저광선

14: 스펙클 노이즈20: 스크린

22: 반사경26: 렌즈

30, 32, 34, 36: 진동수단

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위하여, 레이저 디스플레이용으로 사용되는 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치를 선택적으로 소정의 공간축 방향으로 소정의 진동수를 가하여 가시적인 스펙클 노이즈를 제거하는 방법을 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명은 레이저 디스플레이용으로 사용되는 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치의 일측에 선택적으로 소정의 공간축 방향으로 소정의 진동수를 가하는 진동수단을 장착한 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

이하 첨부된 도면에 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 레이저광의 스펙클 노이즈를 제거하기 위한 설명도로, 공간 좌표축(X, Y, Z)에서 각각 X축, Y축 또는 Z축 방향으로 진동수단을 장착하여 소정 주기의 진동을 가한다.

즉 도 2a는 레이저광을 발생하여 주사하는 주사장치(24)에 진동수단(30)을 장착하여 해당하는 공간 좌표축(X, Y, Z) 방향으로 진동을 주도록 한 것이다.

또한, 도 2b는 레이저 주사장치(24)로부터 주사된 레이저광의 상이 맺히는 스크린(20)에 진동수단(32)을 장착하여 스크린(20)을 공간 좌표축(X, Y, Z) 방향으로 진동을 주도록 한 것이고, 도 2c는 레이저 주사장치(24)와 스크린(20) 사이의 반사경(22)에 진동수단(34, 36)을 장착하여 반사경(22)을 공간 좌표축(X, Y, Z) 방향으로 진동을 주도록 한 것이다.

상기 진동수단(30, 32, 34, 26)에서 발생되는 진동의 주기는 분당 약 500 내지 100,000회 정도가 바람직하다.

이와 같이 레이저 주사장치(24)나 스크린(20) 또는 반사경(22)에 진동수단(30, 32, 34, 26)을 장착하여 공간 좌표축(X, Y, Z) 방향으로 선택적으로 소정 주기의 진동을 가함으로써, 레이저광선의 스펙클 노이즈를 제거한 것이다. 즉 레이저광에 포함된 스펙클 노이즈는 보는 사람의 눈으로 느끼는 것이므로, 통상적으로 사람이 눈이 정지된 영상을 동영상으로 느낄 수 있도록 하기 위한 잔상은 화상이나 애니메이션 등과 같은 경우의 동영상은 초당 약 32장 이상이 주사되어야만 한다. 따라서, 정지된 영상이 최소 32장의 화상으로 순간적으로 변화를 가져야만 화상이 움직이는 느낌을 가질 수가 있는 것이다. 그러므로, 진동수단은 최소한 분당 500회 이상의 진동이 발생되어야 하고, 더욱 바람직하게는 분당 1,920장 이상일 경우에는 사람의 눈은 거의 느낄 수 없는 상태가 된다.

또한, 이러한 진동수단(30, 32, 34, 26)의 진동은 사람 눈의 잔상에 의한 것과 착시 등에 의하여 동영상으로 주사되는 레이저광의 스펙클 노이즈는 거의 느낄 수 없는 상태가 되는 것이다.

도 3은 본 발명에서의 진동수단(30, 32, 34, 26)이 장착된 실시예로, 레이저 주사장치(24)의 일측이나 반사경(22)의 일측 또는 스크린(20)의 일측에 장착하여 해당하는 장치를 진동시키도록 한 것으로, 레이저 주사장치(24)에 장착된 진동수단(30)은 레이저광선이 발생되는 부분을 진동시키는 것이고, 반사경(22)에 장착된 진동수단(32)은 레이저 주사장치(24)로부터 주사된 레이저광을 스크린(20)이나 별도의 공간 또는 표시장치로 반사시키는 부분을 진동시키는 것이며, 스크린(20)에 장착된 진동수단(34, 36)은 반사경(22)으로부터 반사되어 온 것이나 레이저 주사장치(24)로부터 직접 주사된 레이저광을 표시하는 부분을 진동시키는 것이다. 상기 해당하는 부분에 장착되는 진동수단(30, 32, 34, 26)은 주사되는 레이저광을 차단하거나 간섭을 주지 않은 위치나 방향에 설치가 가능하다. 또한, 진동수단(30, 32, 34, 26)으로 진동모터를 적용하는 것이 바람직하고, 도면중에서 렌즈(26)는 레이저광을 확대하거나 축소하는 볼록렌즈나 오목렌즈가 사용되는 것이 바람직하다.

상기 스크린(20)은 주사된 레이저광을 전반사하는 반사판이어도 좋지만, 소정비율로 반사 및 투과하는 불투명한 스크린인 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에서 진동수단(30, 32, 34, 26)은 레이저 주사장치(24), 반사경(22) 또는 스크린(20) 중에서 반사경(22)을 진동시키는 것이 바람직하고, 진동주기는 분당 약 500 내지 100,000회 정도이면 된다. 또한, 진동방향은 공간 좌표축(X, Y, Z)에서 전후방향, 즉 Z축이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명의 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법과 그 장치의 기술적 사상이나 이점은 상술한 것에만 한정되지 않고, 변경, 치환 또는 변환될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 레이저 주사장치, 반사경 또는 스크린의 일측에 소정 주기의 진동을 소정의 공간 좌표축(X, Y, Z) 방향으로 가하여 레이저광에 포함된 스펙클 노이즈를 사람의 잔상이나 착시효과를 이용하여 제거한 것으로, 레이저 디스플레이용으로 사용되는 상업용 광고나 동영상 재생장치 또는 애니메이션 또는 홀로그래피 등에 적용함으로써, 옥내 또는 옥외에서 선명한 레이저의 영상을 볼 수 있어 레이저광의 상업적 활용을 극대화시킨 효과가 있다.

Claims (6)

1. 레이저 디스플레이용으로 사용되는 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치를 선택적으로 소정의 공간축 방향으로 소정의 진동수를 가하여 가시적인 스펙클 노이즈를 제거하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치에 진동을 주는 방향은 X축, Y축 또는 Z축 방향중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거방법.
3. 레이저 디스플레이용으로 사용되는 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치의 일측에 선택적으로 소정의 공간축 방향으로 소정의 진동수를 가하는 진동수단을 장착한 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 진동수단은 레이저광을 주사하는 장치, 레이저광을 반사하는 장치 또는 레이저광의 상이 맺히는 장치를 선택적으로 X축, Y축 또는 Z축 방향중에서 어느 하나의 방향으로 진동을 가하는 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거장치.
5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 진동수단에서 발생되는 진동수는 분당 500 내지 100,000회 인 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거장치.
6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 진동수단으로 진동모터를 적용한 것을 특징으로 하는 레이저광의 스펙클 노이즈 제거장치.