KR20060016545A - 빔 스캐닝 광학 시스템 - Google Patents

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KR20060016545A
KR20060016545A KR1020040065033A KR20040065033A KR20060016545A KR 20060016545 A KR20060016545 A KR 20060016545A KR 1020040065033 A KR1020040065033 A KR 1020040065033A KR 20040065033 A KR20040065033 A KR 20040065033A KR 20060016545 A KR20060016545 A KR 20060016545A
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이주현
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삼성전자주식회사
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Abstract

입사광빔을 주사하는 스캐너와, 스캐너에 의해 주사된 광빔 이미지를 상면에 형성하는 투사광학계를 구비하는 빔 스캐닝 광학 시스템이 개시되어 있다.
개시된 빔 스캐닝 광학 시스템은, 스캐너와 투사광학계에 의한 해상도보다 향상된 해상도로 상면에 광빔 이미지가 형성되도록 해상도를 향상시키는 해상도 증대 유니트를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이 개시된 빔 스캐닝 광학 시스템은, 스캐닝면의 크기를 키우지 않고도 해상도를 높일 수 있다. 따라서, 스캐너의 물리적인 크기에 제약을 받지 않고, 해상도를 높이는 것이 가능하다.

Description

빔 스캐닝 광학 시스템{Optical system for scanning light beam}
도 1은 분해 가능한 최소 단위 픽셀의 정의를 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 해상도를 향상시키는 개념을 보여준다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템의 주요부분을 보인 평면도 및 측면도이다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3a 및 도 3b의 해상도 증대 유니트로 사용할 수 있는 빔 확장기의 예들을 보여준다.
도 6은 빔 확장기가 없는 경우의 스캐너에 의해 주사된 광빔이 투사광학계에 의해 상면에 포커싱되는 광경로를 보여준다.
도 7은 빔 확장기가 투사광학계 앞에 위치될 때, 스캐너에 의해 주사된 광빔이 빔 확장기에 의해 확대된 후 투사광학계에 의해 상면에 포커싱되는 광경로를 보여준다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템의 주요부분을 보인 평면도 및 측면도이다.
도 9는 해상도 증대 유니트를 구비하지 않는 경우의 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트를 보여준다.
도 10은 해상도 증대 유니트를 구비하는 경우, 해상도 증대 유니트를 이루는 렌즈의 초점 위치인 제2초점면(P2)에서의 빔 웨이스트가 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트에 비해 줄어들게 됨을 보여준다.
도 11은 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템에 스캐너로 입사광빔을 단방향으로 스캐닝하는 회전 다면경을 사용할 때의, 해상도 증대 유니트의 구체적인 실시예를 보여준다.
도 12는 도 11의 측면도이다.
도 13은 도 11 및 도 12에서와 같이 마련된 스캐너 및 해상도 증대 유니트에 의해, 스캐닝되는 광빔의 주사 위치 및 광학소자의 위치 관계를 보여준다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템에 스캐너로 입사광빔을 양방향으로 스캐닝하는 스캐너를 사용할 때의, 해상도 증대 유니트의 구체적인 실시예를 보여준다.
도 15는 도 14의 측면도이다.
도 16은 도 14 및 도 15에서와 같이 마련된 스캐너 및 해상도 증대 유니트에 의해, 스캐닝되는 광빔의 주사 위치 및 제1 및 제2광학소자 즉, 내측에 위치된 렌즈와 외측에 위치된 렌즈의 위치 관계를 보여준다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1,20,120,320...스캐너 10,110...조명 광학계
30,130...해상도 증대 유니트 31,35...빔 확장기
50,150...투사광학계 220...회전 다면경
231...홀더 휠 235...광학소자
331a,331b...제1 및 제2홀더 335a,335b...제1 및 제2광학소자
본 발명은 빔 스캐닝 광학 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해상도를 향상시킬 수 있도록 개선된 빔 스캐닝 광학 시스템에 관한 것이다.
멀티미디어 사회로의 급진전과 함께, 표시 화면의 대형화 및 고화질화가 요구되고 있다. 최근에는 높은 해상도에 더하여 보다 자연스러운 자연색의 구현이 중요시되고 있다.
완벽한 자연색 구현을 위해서는 레이저와 같은 색순도가 높은 광원의 이용이 필수적이다. 레이저를 이용해 화면을 구현하는 장치 중의 하나가 스캐너를 이용한 레이저 빔 스캐닝 장치이다. 스캐닝 방식의 레이저 빔 스캐닝 장치는, 회전 다면경(polygon mirror)과 갈바노 미터 미러(galvanometer mirror)를 이용하는 레이저 스캐닝 장치가 주종을 이루어 왔다. 그러나 이러한 회전 다면경과 갈바노 미터 미러를 이용한 스캐닝 방식의 레이저 스캐닝 장치는, 소형화가 어렵고 단가가 높다.
이러한 점을 감안하여, 본 출원인은 MEMS 스캐너를 이용한 레이저 빔 스캐닝 장치를 대한민국 특허 출원 2000-65257호 및 이에 대응하는 미국 특허 6,636,339호에서 제안한 바 있다.
MEMS 스캐너를 이용한 레이저 빔 스캐닝 장치는, 작은 형체 요소(small form factor), 저전력 소비 및 자연스러운 칼라 실현을 위한 유망한 프로젝션 디스플레 이 장치 중 하나이다.
MEMS 스캐너를 적용하여 대화면-고해상 레이저 빔 스캐닝 장치를 구현하기 위해서는, 충분한 주사속도, 주사 각도 및 미러 크기가 요구된다.
레이저광은 가간섭성 광(coherent light)이기 때문에, 레이저빔의 폭이 작을수록 진행하는 동안 회절이 많이 일어나 사용되는 레이저빔의 폭을 무한히 작게 하는 것은 곤란하다. 또한, 잘 알려져 있는 바와 같이, 광빔은 회절 특성(diffractive nature)으로 인하여 점으로 포커스 되지 않으며, 이에 의해 해상도 한계(limit of resolution)가 존재한다. 또한, 렌즈 시스템에 입사되는 광빔의 크기가 크면 포커스되는 광빔의 크기는 작아진다.
따라서, 해상도를 높이려면 광빔의 크기를 적절히 크게 할 필요가 있으며, 고 해상도 화상을 구현하기 위해서는, 큰 값의 스캐닝 주파수 및 θD값이 필요하다.
여기서, 래스터(raster) 주사 시스템의 성능은 θD [deg·mm]로서 정의된다. VGA급 및 XGA 급은 각각 θD가 대략 7.50 및 12.00 정도 요구되며, 고선명(HD:High Definition)급 디스플레이를 구현하려면, 이 θD product는 대략 22.5 정도가 요구되는 것으로 알려져 있다.
θ는 한 방향으로의 스캐너의 기계적인 주사 각도(단위:degree)이고, D는 빔 폭 즉, 레이저 스캐닝 장치에서는 스캐너의 유효 미러 크기(단위:mm)에 해당한다.
고해상 스캐닝 장치를 실현하려면 MEMS 스캐너의 미러 크기가 클 것이 요구된다. 또한, 대화면 고해상 레이저 스캐닝 장치를 구현하기 위해서는, 주사 속도가 빨라야 한다.
하지만, 미러의 크기를 키우면, 반대로 관성 모멘트 등의 물리적인 성질에 기인하여, MEMS 스캐너의 최대 구동 속도를 빠르게 하기가 어렵고, 이에 의해 주사 속도가 느려지게 된다. 따라서, 주사 속도를 빠르게 하면서, 동시에 미러의 크기를 크게 하는데는 어려움이 있다.
또한, MEMS 스캐너에 의한 주사 각도를 무한히 크게 할 수는 없으며, 그 주사 각도는 한정된다.
이와 같이, 대화면 고해상을 실현하려면, 미러의 크기, 주사 속도 및 주사 각도가 커야 하는데, 이들은 서로 트레이드-오프(trade-off) 관계에 있다. 따라서, 고해상도를 얻기 위해 MEMS 디바이스에 의해 큰 값의 θD를 실현하는데는 몇몇 제약이 있다.
현재의 MEMS 제조 기술로는, 충분한 미러 크기를 충족하면서, 고선명급의 대화면 고해상 디스플레이를 실현하기에 충분한 주사 속도 및 주사 각도를 달성할 수 있는 MEMS 스캐너를 얻기 어렵다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 스캐닝면의 크기를 키우지 않고도 해상도를 높일 수 있도록 개선된 빔 스캐닝 광학 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 입사광빔을 주사하는 스캐너와; 상 기 스캐너에 의해 주사된 광빔 이미지를 상면에 형성하는 투사광학계;를 구비하는 빔 스캐닝 광학 시스템에 있어서, 상기 스캐너와 투사광학계에 의한 해상도보다 향상된 해상도로 상면에 광빔 이미지가 형성되도록 해상도를 향상시키는 해상도 증대 유니트;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 해상도 증대 유니트는, 상기 스캐너에 의해 주사되어 입사되는 광빔을 확대하여 상기 투사 광학계로 진행시키도록 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 빔 확장기;를 구비할 수 있다.
이때, 상기 스캐너에 의해 주사된 후 상기 해상도 증대 유니트로 입사되는 광빔은 평행광빔인 것이 바람직하다.
상기 해상도 증대 유니트는, 상기 스캐너를 경유하여 진행하는 광빔의 빔 웨이스트를 줄여주기 위한 적어도 하나의 렌즈;를 포함할 수도 있다.
이때, 상기 해상도 증대 유니트로 입사되는 광빔은 그 해상도 증대 유니트에 앞서는 제1초점면에 포커싱되는 비평행광빔이고, 상기 렌즈는 입사광빔을 상기 제1초점면에서의 빔 웨이스트보다 작은 빔 웨이스트로 제2초점면에 포커싱하도록 마련된 것이 바람직하다.
한편, 상기 해상도 증대 유니트는, 상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 움직이도록 형성된 것이 바람직하다.
상기 스캐너는, 회전 다면경, MEMS 스캐너 및 갈바노미터 미러 스캐너 중 어느 하나일 수 있다.
상기 스캐너는 입사광빔을 단방향으로 스캐닝하는 복수의 스캐닝면을 구비하 며, 상기 해상도 증대 유니트는, 회전 가능하게 마련된 홀더 휠과; 상기 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도 간격으로 주기적으로 배치된 해상도를 향상시키는데 사용되는 복수의 광학소자;를 구비하며, 상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 상기 홀더 휠에 탑재된 상기 광학소자를 이동시키도록 된 구성을 가질 수도 있다.
이때, 상기 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회전축과 동일하며, 상기 홀더 휠에 탑재되는 상기 광학소자의 개수는 상기 스캐닝면의 수와 동일할 수 있다.
상기 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회전축과 서로 다를 수 있다.
특히, 상기 홀더 휠의 회전축은 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 상기 스캐너의 회전축으로부터 이격되어 있으며, 상기 홀더 휠에 탑재되는 광학소자의 개수는 상기 스캐닝면의 개수보다 많을 수 있다.
여기서, 상기 스캐너는 회전 다면경을 포함한다.
한편, 상기 스캐너는 입사광빔을 양방향으로 스캐닝하며, 상기 해상도 증대 유니트는, 서로 반대 방향으로 회전 가능하게 마련된 2개의 홀더 휠과; 일 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 복수의 제1광학소자와; 상기 제1광학소자 사이사이에 위치되도록, 다른 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 복수의 제2광학소자;를 구비하며, 상기 스캐너의 회전 구동에 대응되게 상기 두 홀더 휠을 서로 반대 방향으로 회전시켜, 상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 상기 두 홀더 휠에 탑재된 상기 제1 및 제2광학소자를 이동시키도록 된 구성을 가질 수도 있다.
이때, 상기 두 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회동 중심과 동일할 수 있다.
또한, 상기 두 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회동 중심과 서로 다를 수 있다.
특히, 상기 해상도 증대 유니트는, 상기 두 홀더 휠의 회전 중심이, 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 상기 스캐너의 회동 중심으로부터 이격되어, 상기 두 홀더 휠을 상기 스캐너보다 느린 회전 속도로 회전시키도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 스캐너는 MEMS 스캐너 및 갈바노미터 미러 스캐너 중 어느 하나일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광주사장치는, 투사광학계로, 에프-세타 렌즈를 포함하며, 상기한 빔 스캐닝 광학 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 장치는, 프로젝션 이미지를 형성하기 위하여 상기한 빔 스캐닝 광학 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
스캐너의 미러면의 직경을 D, 스캐너의 미러면에 입사되는 광빔의 입사각을 δ라 할 때, 스캐너의 유효 직경(Dmin)은 Dmin = D cosδ가 된다. 스캐너에 의해 주사된 광빔의 분해 가능한 한계(limit) 해상도 각도(resolvable angle)를 θmin이라 할 때, 한계 해상도 각도는, 원형 광빔에 대해서는 θmin = 1.22 λ/ Dmin 이 되고, 정사각형 광빔에 대해서는 θmin=λ/ Dmin 가 된다.
스캐너 미러면의 최대 틸트 각도를 ±θmax라 할 때, 원형 광빔에 대해 분해할 수 있는 픽셀의 최대 이론적인 개수 N은, 수학식 1과 같이 나타내질 수 있다.
Figure 112004036883613-PAT00001
도 1은 분해 가능한 최소 단위 픽셀의 정의를 보여준다.
도 1에 보여진 바와 같이, 스캐너(1)에 의해 반사되어 상면 또는 물체면에 조사되는 광빔의 스폿 반경을 a이라 할 때, 스캐너(1)에 의해 주사되는 광빔의 한계 해상도 각도 θmin은 스폿 중심 사이의 간격이 상기 반경 a 만큼 이격되는 각도를 말한다. 그리고, 분해가능한 최소 단위 픽셀의 크기는 상면 또는 물체면에 조사되는 광빔 스폿의 반경에 해당한다. 여기서, 상면은 프로젝션 시스템에서의 스크린이나 광 주사장치를 사용하는 화상형성장치의 화상형성면 예컨대, 인쇄기의 감광매체면이 될 수 있다. 상기 물체면은, 프로젝션 시스템에서 액정표시소자와 같은 화 상형성기(imager)가 배치되는 위치에 해당할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 해상도를 향상시키는 개념을 보여준다.
본 발명은, 도 2에 도시된 바와 같이, 스캐너(1)와 상면 또는 물체면 사이에 해상도를 증대시키기 위한 이동 광학계(5)를 둠으로써, 스캐너(1)에 의해 정해지는 해상도 한계보다 향상된 해상도로 상면 또는 물체면에 광빔 스폿을 형성할 수 있는 구성을 가진다.
상기 이동 광학계(5)는 적어도 하나의 렌즈(5a)를 포함한다. 이때, 렌즈(5a)는 상기 스캐너(1)에 의해 주사된 광빔의 광축이 렌즈의 중심축과 일치할 수 있도록 스캐너(1)의 회동 또는 회전 구동에 대응하여 움직여진다.
도 1에 비해, 도 2에서와 같이, 스캐너(1)와 상면 또는 물체면 사이에 해상도를 증대시키기 위한 이동 광학계(5)를 두면, 스캐너(1)를 θmin만큼 회동 또는 회전시키는 동안, 상면 또는 물체면에 분해가능한 광빔 스폿이 여러 개 형성될 수 있어, 도 1에 비해 더 많은 최소 단위 픽셀로 분해하는 것이 가능하다. 즉, 도 2에서와 같이 이동 광학계(5)를 구비하면, 도 1의 경우에 비해 최소 단위 픽셀 크기를 작게 할 수 있다. 따라서, 이러한 본 발명의 원리를 적용하면, 빔 스캐닝 광학 시스템의 해상도를 향상시킬 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템의 주요부분을 보인 평면도 및 측면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시 스템은 조명광학계(10)로부터 입사된 광빔을 주사하는 스캐너(20)와, 상기 스캐너(20)에 의해 주사된 광빔 이미지를 상면(또는 스크린)에 형성하는 투사광학계(50)와, 해상도를 향상시키는 해상도 증대 유니트(30)를 구비하며, 상기 스캐너(20)에 의해 주사된 후 해상도 증대 유니트(30)로 입사되는 광빔이 평행광빔이 되는 광학적 구성을 가진다.
상기 스캐너(20)로는, 입사광빔을 단방향으로 스캐닝 가능한 스캐너 예컨대, 복수의 스캐닝 미러면을 구비하는 회전 다면경을 구비할 수 있다.
상기 투사광학계(50)로는, 에프-세타(f-θ) 렌즈와 같은 투사광학계를 구비할 수 있다. 상기 투사광학계(50)로 에프-세타 렌즈를 구비하는 경우, 본 발명에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 프린터나 복사기와 같은 화상형성장치용 광주사장치로 사용될 수 있다. 여기서, 에프-세타 렌즈에 대해서는 광주사장치 분야에서 잘 알려져 있으므로, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템을 화상형성장치에 적용하는 경우, 상기 상면은 감광드럼과 같은 감광매체의 화상형성면이 된다.
상기 해상도 증대 유니트(30)는 스캐너(20) 및 투사광학계(50)에 의해 정해지는 해상도보다 향상된 해상도로 상면에 광빔 이미지가 형성되도록 한다.
본 실시예에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트(30)는, 스캐너(20)에 의해 주사되어 입사되는 광빔을 확대하여 상기 투사광학계(50)로 진행시키도록 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 빔 확장기(beam expander)를 구비할 수 있다.
도 4 및 도 5는 각각 도 3a 및 도 3b의 해상도 증대 유니트(30)로 사용할 수 있는 빔 확장기(31)(35)의 예들을 보여준다.
도 4를 참조하면, 빔 확장기(31)는, 입사되는 평행광빔을 소정 초점에 포커싱하는 제1렌즈(33)와, 상기 초점을 지나 발산하는 광빔을 집속하여 평행광빔으로 출사되도록 하는 제2렌즈(34)로 이루어질 수 있다. 이때, 제1 및 제2렌즈(33)(34)는, 제2렌즈(34)로부터 출사되는 광빔이 제1렌즈(33)로 입사되는 광빔보다 커져, 광빔이 확대되도록 구성된다. 도 4에서는 제1 및 제2렌즈(33)(34)로 평볼록 렌즈를 구비한 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 빔 확장기(35)는, 입사되는 평행광빔을 발산광빔으로 바꾸어주는 제1렌즈(37)와, 발산광빔을 평행광빔으로 바꾸어주는 제2렌즈(38)로 이루어질 수 있다. 이때, 제2렌즈(38)로부터 출사되는 광빔은 제1렌즈(37)로 입사되는 광빔보다 확대된다. 도 5에서는 상기 제1렌즈(37)로 평오목렌즈, 제2렌즈(38)로 평볼록렌즈를 구비한 예를 보여준다.
상기와 같이 해상도 증대 유니트(30)로 빔 확장기(31)(35)를 구비하는 경우, 투사광학계(50)로 입사되는 광빔의 크기를 크게 할 수 있기 때문에, 다음에서 설명하는 것처럼 해상도를 높일 수 있다.
즉, 광빔은 회절 특성(diffractive nature)으로 인하여 점으로 포커스 되지 않으며, 이에 의해 해상도 한계(limit of resolution)가 존재한다. 그리고, 렌즈 시스템에 입사되는 광빔의 크기가 크면 포커스되는 광빔의 크기는 작아진다.
그런데, 스캐너(20)의 미러 크기를 키우면 반대로 관성 모멘트 등의 물리적인 성질에 기인하여 구동 속도를 빠르게 하기가 어렵기 때문에, 주사 속도를 빠르 게 하면서 동시에 미러의 크기를 크게 하기는 어렵다. 이러한 점을 고려하여, 상기 스캐너(20)의 스캐닝면 즉, 미러면은 적정 크기로 정해진다.
따라서, 구동 속도 등을 고려한 스캐너(20)의 스캐닝면의 물리적인 크게 한계로 인하여, 포커스되는 광빔의 크기를 원하는 만큼 줄일 수가 없다.
하지만, 상기와 같이 해상도 증대 유니트(30)로 빔 확장기(30)를 구비하면, 투사광학계(50)로 입사되는 광빔의 크기를 크게 할 수 있으므로, 도 6 및 도 7의 비교에 의해 알 수 있는 바와 같이, 빔 확장기가 없는 경우에 비해 광빔을 보다 작은 크기로 포커싱할 수 있다. 이에 의해 최소 단위 픽셀 크기를 작게 할 수 있으므로, 해상도를 높일 수 있다.
여기서, 도 6은 빔 확장기가 없는 경우의 스캐너(20)에 의해 주사된 광빔이 투사광학계(50)에 의해 상면에 포커싱되는 광경로를 보여준다. 도 7은 빔 확장기(30)가 투사광학계(50) 앞에 위치될 때, 스캐너(20)에 의해 주사된 광빔이 빔 확장기에 의해 확대된 후 투사광학계(50)에 의해 상면에 포커싱되는 광경로를 보여준다. 이때, 빔 확장기(30)는 스캐너(10)에 의해 주사된 광빔의 광축과 빔 확장기(30)의 중심축이 동축 상에 위치되도록 스캐너(10)의 구동에 대응되게 회동 또는 회전 된다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 예를 들어, 프린터나 복사기와 같은 화상형성장치용 광주사장치로 사용될 수 있으며, 이외에도, 다양한 광학 시스템에 적용할 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스 템의 주요부분을 보인 평면도 및 측면도이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은 조명광학계(110)로부터 입사되는 광빔을 주사하는 스캐너(120)와, 스캐너(120)에 의해 주사된 광빔 이미지를 상면(또는 스크린)에 형성하는 투사광학계(150)와, 해상도를 향상시키는 해상도 증대 유니트(130)를 구비하며, 상기 스캐너(120)에 의해 주사된 후 해상도 증대 유니트(130)로 입사되는 광빔이 비평행광빔이 되는 광학적 구성을 가진다.
본 실시예에 있어서, 상기 스캐너(120)로는, 입사광빔을 양방향으로 스캐닝 가능한 스캐너를 구비하는 것이 바람직하다. 대안으로, 상기 스캐너(120)로 단방향으로 스캐닝하는 스캐너를 구비하는 것도 가능하다. 상기 양방향으로 스캐닝 가능한 스캐너에는 MEMS 스캐너 또는 갈바노미터 미러 스캐너가 있다. 상기 단방향으로 스캐닝 가능한 스캐너에는 복수의 스캐닝 미러면을 구비하는 회전 다면경이 있다.
상기 투사광학계(150)로는, 투사렌즈유니트 등과 같은 이미지 릴레이 광학계를 구비할 수 있다. 또한, 상기 투사광학계(150)로 에프-세타 렌즈를 구비하는 것도 가능하다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 상기 투사광학계(150)로 이미지 릴레이 광학계 들을 구비하여, 1차원 또는 2차원 프로젝션 이미지를 형성하는 프로젝션 장치, 예컨대, 프로젝터 또는 프로젝션 텔레비전과 같은 프로젝션 디스플레이나 사용자의 망막에 이미지를 형성하는 두부 장착용 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다. 여기서, 투사렌즈 유니트 등에 대해서는 프로젝션장치 분야에서 잘 알려져 있으므로, 여기서는 그 자세한 설명을 생략한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 상기 투사광학계로 에프-세타 렌즈를 구비하여, 인쇄기와 같은 화상형성장치의 광주사장치로 사용될 수도 있다. 이때, 광주사장치는, 화상을 양방향으로 주사한다.
본 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 스캐너(120)에 입사되는 광빔이 해상도 증대 유니트(130)에 앞서는 제1초점면(P1)에 포커싱되는 비평행광빔이 되는 광학적 구성을 가진다. 도 8a 및 도 8b에서는 콘덴싱 렌즈(115)가 조명광학계(110)로부터 조사되는 광빔을 상기 제1초점면(P1)에 포커싱하는 예가 도시되어 있다. 이 콘덴싱 렌즈(115)는 일매 또는 복수의 렌즈로 이루어질 수 있으며, 조명광학계(110)에 포함될 수 있다.
상기 해상도 증대 유니트(130)는 스캐너(120)를 경유하여 진행하는 광빔의 빔 웨이스트를 줄여주기 위한 적어도 하나의 렌즈(131)를 구비한다. 도 8a 및 도 8b에서는 상기 해상도 증대 유니트(130)가 단일의 렌즈(131)로 이루어진 경우를 보여주는데, 이를 예시일 뿐으로, 상기 해상도 증대 유니트(130)를 복수의 렌즈로 이루어질 수도 있다.
상기 렌즈(131)는 상기 제1초점면(P1)을 지나 발산하는 입사광빔을 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트보다 작은 빔 웨이스트로 제2초점면(P2)에 포커싱한다.
이때, 도 9 및 도 10의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 해상도 증대 유니트(130)를 구비하면, 해상도 증대 유니트(130)를 구비하지 않는 경우에 비해, 제2초점면(P2)에서의 빔 웨이스트를 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트보다 줄일 수 있기 때문에, 최소 단위 픽셀 크기를 작게 할 수 있으며, 이에 따라 해상도가 향상된다.
도 9는 해상도 증대 유니트(130)를 구비하지 않는 경우의 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트를 보여준다. 도 10은 해상도 증대 유니트(130)를 구비하는 경우, 해상도 증대 유니트(130)를 이루는 렌즈(131)의 초점 위치인 제2초점면(P2)에서의 빔 웨이스트가 제1초점면(P1)에서의 빔 웨이스트에 비해 줄어들게 됨을 보여준다.
도 9의 경우, 제1초점면(P1)이 물체면이 된다. 도 10의 경우, 제2초점면(P2)이 물체면이 된다. 즉, 제1초점면(P1)은 해상도 증대 유니트(130)를 구비하지 않을 때의 기존 물체면에 해당하고, 제2초점면(P2)은 제1초점면(P1)과 투사광학계(150) 사이에 해상도 증대 유니트(130)를 구비함에 의해 얻어지는 새로운 물체면이다.
여기서, 상기 해상도 증대 유니트(130)의 렌즈(131)는, 스캐너(120)에 의해 주사된 광빔의 광축이 이 렌즈(131)의 중심축과 동일하도록, 스캐너(120)의 구동에 대응되게 회동 또는 회전된다.
한편, 본 실시예에서와 같이, 해상도 증대 유니트(130)를 구비하는 경우에는, 상기 제2초점면(P2)이 액정표시소자(LCD) 프로젝터 등에서의 LCD 이미저(imager) 등이 놓이는 물체면에 해당하게 된다. 상기 제2초점면(P2)에 구현되는 가상적인 화상 이미지는 투사광학계(150)로 적용되는 이미지 릴레이 광학계에 의해 스크린에 형성된다. 상기 스크린은 프로젝션 장치의 투사 화상을 보여주기 위한 통상적인 스크린에 해당한다. 또한, 상기 프로젝션 장치가 두부장착용인 경우, 상기 스크린은 사용자의 망막에 해당한다.
여기서, 상기 해상도 증대 유니트(130)를 구비하지 않는 경우에는, 상기 제1초점면(P1)이 물체면이 되고, 이 제1초점면(P1)이 LCD 프로젝터 등에서의 LCD 이미저 소장 등이 위치하는 곳에 해당한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템에 의하면, 해상도 증대 유니트(130)에 의해 물체면에 포커싱되는 광빔의 빔 웨이스트를 보다 줄일 수 있기 때문에, 최소 단위 픽셀 크기를 줄일 수 있으며, 해상도가 증대된다.
도 11은 본 발명의 일 실시예 또는 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템에 스캐너(20 또는 120)로 입사광빔을 단방향으로 스캐닝하는 회전 다면경(220)을 사용할 때의, 해상도 증대 유니트(30 또는 130)의 구체적인 실시예를 보여주며, 도 12는 도 11의 측면도이다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 해상도 증대 유니트(30 또는 130)는, 회전 가능하게 마련된 홀더 휠(231)과, 상기 홀더 휠(231)에 회전 다면경(220)에 의한 스캐닝 각도 간격으로 주기적으로 배치된 해상도를 향상시키는데 사용되는 복수의 광학소자(235)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 광학소자(235)는 도 4 내지 도 7을 참조로 설명한 빔 확장기(31 또는 35) 또는 도 8a 내지 도 10을 참조로 앞서 설명한, 물체면에서의 빔 웨이스트를 축소하기 위한 적어도 하나의 렌즈(131)일 수 있다.
도 11에서 이점쇄선의 타원 부분은 회전 다면경(220)의 스캐닝미러면에 입사되는 광빔 높이를 조절하기 위한 미러들(225)을 보여주는 것으로, 이 미러들(225) 이 없는 구조도 가능하다. 도 11에서는 렌즈(131)를 일부만 도시하였는데, 이 렌즈(131)는 홀더 휠(231)의 원주 전체에 걸쳐 등간격으로 배치된다.
상기 홀더 휠(231)은, 구동원(미도시)에 의해 회전 구동되어, 상기 회전 다면경(220)의 스캐닝에 따른 광빔의 경로 변화에 대응되게 그 홀더 휠(231)에 탑재된 광학 소자(235)를 이동시킨다.
이때, 홀더 휠(231)의 회전 축(C1)과 회전 다면경(C2)의 회전축이 동축 상에 위치하지 않을 수도 있다.
도 11에서는, 홀더 휠(231)의 회전축(C1)이 회전 다면경(220)에 의해 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 회전 다면경(220)의 회전축(C2)으로부터 이격된 예를 보여준다. 이 경우, 홀더 휠(231)에 탑재되는 광학소자(235)의 개수는 회전 다면경(220)의 스캐닝면 즉, 스캐닝 미러면의 개수보다 많게 되며, 홀더 휠(231)은 회전 다면경(220)보다 느린 회전 속도로 회전하게 된다.
여기서, 회전 다면경(220)의 회전 속도(각도 주파수)를 f라 할 때, 스캐닝 시간은 1/(f × 스캐닝면수)가 되고, 최대 스캐닝 각도 θ1은 θ1=360°/ 스캐닝면수 ×2가 된다.
스캐닝면의 광빔이 조사되는 위치로부터 상기 광학소자(235)까지의 직선 거리를 r'이라 할 때, 일 스캐닝면에 의한 스캐닝동안 상기 광학소자(235)가 움직이는 거리는 θ1 ×r'이 된다.
상기 홀더 휠(231)의 회전축으로부터 광학소자(235)까지의 거리 즉, 홀더 휠(231)의 유효 반경을 r이라 할 때, 홀더 휠(231)의 회전축(C1)에 대한 광학소자 (235) 사이의 배치 각도 θ2는 θ2 = θ1 × r'/r이 되고, 홀더 휠(231) 원주에 배치되어야할 광학소자(235)의 개수(m)는 다음으로부터 구해진다. 즉, 360° = m × θ2(여기서, m은 정수)로부터 필요한 광학소자(235)의 개수(m)가 구해진다.
따라서, 홀더 휠(231)의 크기 r은 관계식 θ2 = θ1 × r'/r과 360° = m × θ2(여기서, m은 정수)로부터, r =2×m/스캐닝면수 ×r'이 된다. 여기서, r>r'이다.
그리고, 홀더 휠(231)의 회전 속도는 1/(스캐닝 시간 ×m) = f ×(스캐닝 면수/m)가 된다.
상기 홀더 휠(231) 상에는 광학 소자(235)가 θ2의 각도 거리(angular distance)로 주기적으로 배치된다.
도 13은 도 11 및 도 12에서와 같이 마련된 스캐너(20 또는 120) 및 해상도 증대 유니트(30 또는 130)에 의해, 스캐닝되는 광빔의 주사 위치 및 광학소자(235)의 위치 관계를 보여준다. 도 13에서 가로축은 시간, 세로축은, 각도이고, 빗금친 영역은 회전 다면경(220)의 에지(edge)로 사용하지 않는 영역이다.
한편, 상기와 같이 단방향으로 스캐닝하는 구조의 경우에도, 해상도 증대 유니트(30 또는 130)는, 그 홀더 휠(231)의 회전축(C1)과 회전 다면경(220)의 회전축(C2)이 일치하도록 배치될 수도 있다.
이 경우, 홀더 휠(231)에 탑재되는 광학소자(235)의 개수는 상기 회전 다면경(220)의 스캐닝면의 수와 동일하며, 홀더 휠(231)은 회전 다면경(220)과 동일 회전 속도로 회전하게 된다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템에 스캐너(120)로 입사광빔을 양방향으로 스캐닝하는 스캐너(320)를 사용할 때의, 해상도 증대 유니트(130)의 구체적인 실시예를 보여주며, 도 15는 도 14의 측면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 해상도 증대 유니트(130)는, 서로 반대 방향으로 회전가능하게 마련된 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)과, 제1홀더 휠(331a)에 스캐너(320)에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 해상도를 향상시키는데 사용되는 복수의 제1광학소자(335a)와, 상기 제1광학소자(335a) 사이사이에 위치되도록 제2홀더 휠(331b)에 스캐너(320)에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 해상도를 향상시키는데 사용되는 복수의 제2광학소자(335b)를 포함하여 구성된다. 여기서, 입사광빔을 양방향으로 스캐닝하는 스캐너(320)로는 MEMS 스캐너 및 갈바노미터 미러 스캐너 중 어느 하나를 구비할 수 있다.
상기 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)는 도 8a 내지 도 10을 참조로 앞서 설명한, 물체면에서의 빔 웨이스트를 축소하기 위한 렌즈(131)일 수 있다. 도 14에서는 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)를 일부만 도시하였는데, 이 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)는 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 원주 전체에 걸쳐 등간격으로 배치된다.
도 14에서 참조번호 325는 도 11에서의 미러(225)와 마찬가지로, 스캐너(320)에 입사되는 광빔 높이를 조절하기 위한 미러들로, 이 미러들이 없는 구조도 가능하다.
상기 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)은, 구동원(미도시)에 의해 서로 반대 방향으로 회전 구동되어, 상기 스캐너(320)의 스캐닝에 따른 광빔의 경로 변화에 대응되게 그 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)에 탑재된 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)를 이동시킨다.
상기 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)은 동축 상에 배치되는 것이 바람직하다. 그리고, 반경 방향으로 상기 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 사이의 간격은 최소화되는 것이 바람직하다. 즉, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')에 대해 반경 방향으로 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)가 설치되는 위치는 거의 같고, 상기 제1홀더 휠(331a)과 제2홀더 휠(331b)의 유효 반경은 거의 유사한 것이 바람직하다. 도 14에서는 제1광학소자(335a)가 제2광학소자(335b)보다 상대적으로 내경측에 위치되도록 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)이 형성되고, 이에 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)가 탑재된 예를 보여준다. 이때, 제1광학소자(335a)는 내측 렌즈, 제2광학소자(335b)는 외측 렌즈가 된다.
한편, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전 축(C1')과 스캐너(320)의 회동 중심은 동일 축 상에 위치하지 않을 수도 있다.
도 14에서는, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')이 스캐너(320)에 의해 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 스캐너(320)의 회동축으로부터 이격된 예를 보여준다. 이 경우, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)은 스캐너(320)의 회동 속도보다 느린 회전 속도로 회전하게 된다.
여기서, 스캐너(320)의 회동 속도를 f라 할 때, 일 방향으로의 스캐닝 시간 t1은 1/f가 되고, 스캐너(320)에 의한 광학적인 스캐닝 각도 θ1'은 스캐너(320)의 기계적인 스캐닝 각도(단방향 스캐닝 각도의 최대값)의 4배가 된다.
상기 광학적인 스캐닝 각도 θ1'에 대응하는 상기 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')에 대한 스캐닝 각도를 θ2'라 할 때, 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 각각은 2×θ2'의 각도 거리로 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b) 상에 주기적으로 배치된다. 그리고, 상기 스캐닝 각도 θ2'는 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 사이의 배치 각도에 해당한다.
스캐너(320) 상의 광빔이 조사되는 위치로부터 상기 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)까지의 대략적인 직선 거리를 R'이라 하고, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')으로부터 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)까지의 거리 즉, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 유효 반경을 R이라 하자. 여기서, 제1홀더 휠(331a)의 유효 반경(r1)과 제2홀더 휠(33b)의 유효 반경(r2)은 그 차이가 미소한 것으로 대략 같은 것(즉, r2 ∼r1)으로 간주한다.
이때, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')에 대한 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 사이의 배치 각도 θ2'는 θ2' = θ1' × R'/R이 된다. 그리고, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b) 원주에 배치되어야할 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 각각의 개수(M)는 다음으로부터 구해진다. 즉, 360° = 2× M × θ2'(여기서, M은 양의 정수)로부터 필요한 광학소자의 개수(M)가 구해진다.
상기 관계식 θ2' = θ1' × R'/R과 360° = 2× M × θ2'로부터, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 대략적인 유효 반경 R은 R=θ1'×2×M/360°×R'이 된다. 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 각각의 배치 각도는 2θ2' 즉, 2θ2' = 2×θ 1' × R'/R이 된다. 그리고, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전 속도는 1/(t1 ×M) = f /M이 된다.
도 16은 도 14 및 도 15에서와 같이 마련된 스캐너(320) 및 해상도 증대 유니트(130)에 의해, 스캐닝되는 광빔의 주사 위치 및 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 즉, 내측에 위치된 렌즈와 외측에 위치된 렌즈의 위치 관계를 보여준다. 도 16에서 가로축은 시간, 세로축은 각도이고, 빗금친 영역은 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)가 오버랩(overlap)되는 사용하지 않는 영역이다.
도 16을 참조하면, 광빔은 양방향으로 주사되며, 스캐너(320)가 일방향으로 회동된 후 다시 반대로 회동되어 원래의 위치로 돌아오는 시간 간격으로 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 예컨대, 내측 렌즈 및 외측 렌즈 각각이 배치됨을 알 수 있다. 그리고, 제1 및 제2광학소자(335a)(335b)는 서로 반대 방향으로 움직임을 알 수 있다.
한편, 상기와 같이 양방향으로 스캐닝하는 구조의 경우에도, 해상도 증대 유니트(130)는, 그 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전축(C1')과 스캐너(320)의 회동축이 일치하도록 배치될 수 있다.
이 경우, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)에 탑재되는 제1 및 제2광학소자(335a)(335b) 각각의 배치 간격은 2θ1'이 되고, 제1 및 제2홀더 휠(331a)(331b)의 회전 속도는 f/N이 된다. 여기서, N은 정수로, N= 360°/(2×θ1')을 만족한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 빔 스캐닝 광학 시스템은, 스캐너와 투사 광학계 사이에 입사 광빔을 확대하거나, 입사광빔을 재 포커싱하여 빔 웨이스트를 줄이도록 된 해상도 증대 유니트를 구비함에 의해, 스캐닝면의 크기를 키우지 않고도 해상도를 높일 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면, 스캐너의 물리적인 크기에 제약을 받지 않고, 해상도를 높이는 것이 가능하다.

Claims (23)

  1. 입사광빔을 주사하는 스캐너와; 상기 스캐너에 의해 주사된 광빔 이미지를 상면에 형성하는 투사광학계;를 구비하는 빔 스캐닝 광학 시스템에 있어서,
    상기 스캐너와 투사광학계에 의한 해상도보다 향상된 해상도로 상면에 광빔 이미지가 형성되도록 해상도를 향상시키는 해상도 증대 유니트;를 구비하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트는,
    상기 스캐너에 의해 주사되어 입사되는 광빔을 확대하여 상기 투사 광학계로 진행시키도록 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 적어도 하나의 빔 확장기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 스캐너에 의해 주사된 후 상기 해상도 증대 유니트로 입사되는 광빔은 평행광빔인 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트는,
    상기 스캐너를 경유하여 진행하는 광빔의 빔 웨이스트를 줄여주기 위한 적어도 하나의 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트로 입사되는 광빔은 그 해상도 증대 유니트에 앞서는 제1초점면에 포커싱되는 비평행광빔이고,
    상기 렌즈는
    입사광빔을 상기 제1초점면에서의 빔 웨이스트보다 작은 빔 웨이스트로 제2초점면에 포커싱하도록 마련된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 해상도 증대 유니트는,
    상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 움직이도록 형성된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스캐너는,
    회전 다면경, MEMS 스캐너 및 갈바노미터 미러 스캐너 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 스캐너는 입사광빔을 단방향으로 스캐닝하는 복수의 스캐닝면을 구비하며,
    상기 해상도 증대 유니트는,
    회전 가능하게 마련된 홀더 휠과;
    상기 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도 간격으로 주기적으로 배치된 해상도를 향상시키는데 사용되는 복수의 광학소자;를 구비하며, 상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 상기 홀더 휠에 탑재된 상기 광학소자를 이동시키도록 된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회전축과 동일하며,
    상기 홀더 휠에 탑재되는 상기 광학소자의 개수는 상기 스캐닝면의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회전축과 서로 다른 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 홀더 휠의 회전축은 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 상기 스캐너의 회전축으로부터 이격되어 있으며,
    상기 홀더 휠에 탑재되는 광학소자의 개수는 상기 스캐닝면의 개수보다 많은 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  12. 제8항에 있어서, 상기 스캐너는 회전 다면경을 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 스캐너는 입사광빔을 양방향으로 스캐닝하며,
    상기 해상도 증대 유니트는,
    서로 반대 방향으로 회전 가능하게 마련된 2개의 홀더 휠과;
    일 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 복수의 제1광학소자와;
    상기 제1광학소자 사이사이에 위치되도록, 다른 홀더 휠에 상기 스캐너에 의한 스캐닝 각도의 2배 간격으로 주기적으로 배치된 복수의 제2광학소자;를 구비하며, 상기 스캐너의 회전 구동에 대응되게 상기 두 홀더 휠을 서로 반대 방향으로 회전시켜, 상기 스캐너에 의한 광빔의 경로 변화에 대응되게 상기 두 홀더 휠에 탑재된 상기 제1 및 제2광학소자를 이동시키도록 된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 상기 두 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회동 중심과 동일한 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 상기 두 홀더 휠의 회전축은 상기 스캐너의 회동 중심과 서로 다른 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트는, 상기 두 홀더 휠의 회전 중심이, 스캐닝된 광빔이 진행하는 방향과는 반대쪽으로 상기 스캐너의 회동 중심으로부터 이격되어, 상기 두 홀더 휠을 상기 스캐너보다 느린 회전 속도로 회전시키도록 마련된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  17. 제13항에 있어서, 상기 스캐너는 MEMS 스캐너 및 갈바노미터 미러 스캐너 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  18. 제8항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학소자는,
    상기 스캐너에 의해 주사되어 입사되는 광빔을 확대하여 상기 투사 광학계로 진행시키도록 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 빔 확장기;를 구비하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 상기 스캐너에 의해 주사된 후 상기 해상도 증대 유니트으로 입사되는 광빔은 평행광빔인 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  20. 제8항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광학소자는,
    상기 스캐너를 경유하여 진행하는 광빔의 빔 웨이스트를 줄여주기 위한 적어도 하나의 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 해상도 증대 유니트로 입사되는 광빔은 그 해상도 증대 유니트에 앞서는 제1초점면에 포커싱되는 비평행광빔이고,
    상기 해상도 증대 유니트의 광학소자는,
    입사광빔을 상기 제1초점면에서의 빔 웨이스트보다 작은 빔 웨이스트로 제2초점면에 포커싱하도록 마련된 것을 특징으로 하는 빔 스캐닝 광학 시스템.
  22. 제1항 내지 제5항, 제8항 내지 제17항 중 어느 한 항의 빔 스캐닝 광학 시스템을 구비하며, 투사광학계로, 에프-세타 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
  23. 제1항 내지 제5항, 제8항 내지 제17항 중 어느 한 항의 빔 스캐닝 광학 시스템을 구비하여, 프로젝션 이미지를 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
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