KR20070070930A - 레이저 프로젝션 디스플레이 - Google Patents

레이저 프로젝션 디스플레이 Download PDF

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KR20070070930A
KR20070070930A KR1020050133955A KR20050133955A KR20070070930A KR 20070070930 A KR20070070930 A KR 20070070930A KR 1020050133955 A KR1020050133955 A KR 1020050133955A KR 20050133955 A KR20050133955 A KR 20050133955A KR 20070070930 A KR20070070930 A KR 20070070930A
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Abstract

본 발명의 레이저 프로젝션 디스플레이(100)는 소정 파장의 광빔을 출사하기 위한 광원(110)과, 광원(110)에서 오는 광빔을 반사하여 스크린(190)에 주사하기 위한 반사수단(170,170')을 포함하며, 반사수단(170,170')은 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성된다. 이때, 반사수단은 다수의 반사면을 가지며 소정 속도로 회전하면서 광빔을 반사하는 다면거울(170)이거나, 하나의 반사면을 가지며 소정 각도로 떨리면서 광빔을 반사하는 평판거울(170')일 수 있다. 또한, 반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면일 수 있다.
레이저 프로젝션 디스플레이, 광변조, 렌즈, 화상, 왜곡, 보정, 다면거울, 평판거울, 반사면, 곡면

Description

레이저 프로젝션 디스플레이{Laser Projection Display}
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이의 개략도;
도 2는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이의 개략도;
도 3a는 도 1과 도 2에 적용되는 반사수단인 다면거울의 개략적인 사시도;
도 3b는 도 3a의 다면거울과 교체 가능한 다른 반사수단인 평면거울의 개략적인 사시도; 및
도 4는 종래기술의 레이저 프로젝션 디스플레이의 개략도이다.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
100, 200 : 레이저 프로젝션 디스플레이
110, 210 : 광원 120, 220 : 조명렌즈
130, 230 : 광변조기 140, 250 : 색혼합기
150, 260 : 투사렌즈 160 : 갈바노거울
170, 270 : 다면거울 240 : 여과기
190, 290 : 스크린
본 발명은 레이저 프로젝션 디스플레이에 관한 것으로, 보다 상세하게는 별도의 화상왜곡보정수단없이 화상왜곡을 보정할 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이에 관한 것이다.
레이저 프로젝션 디스플레이(Laser Projection Display)는 예를 들어, 휴대폰, PDA, 미니 랩탑 디스플레이와 같은 소형의 핸드헬드(handheld) 기기에 연결하여, 예를 들어 벽이나 천장 등의 스크린에 크게 확대하여 보여주는 장치이다. 이러한 소형의 LPD 모듈이 적용되면 휴대폰이나 PDA 등에 들어 있는 멀티콘텐츠를 어느 곳에서나 크게 확대해 볼 수 있기 때문에 휴대폰이나 PDA로 볼 때 화상이 작아 답답했던 DMB 영상이나 영화, 교육, 게임 콘텐츠 등을 큰 화상으로 볼 수 있게 되며, 굳이 노트북에 프로젝터를 연결해 프리젠테이션을 하지 않아도 PDA 등으로 쉽게 프리젠테이션을 할 수 있다.
이러한 디스플레이는 점형태(point type)의 광빔을 출사하는 광원을 사용하는 경우, 2개의 반사거울, 즉 갈바노거울과 다면거울을 사용하여 광빔을 각각 수직방향과 수평방향으로 이동시키면서 스크린에 주사하고, 이와 달리 선형태(line type)의 광빔을 출사하는 광원을 사용하는 경우, 1개의 반사거울, 즉 다각형거울을 사용하여 광빔을 수평방향으로 이동시키면서 스크린에 주사하여 스크린에 영상을 표시하게 된다.
이러한 디스플레이의 일례가 도 4에 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 종래의 디스플레이(10)는 광원(11), 조명렌즈(12), 광변조기(13), 색혼합기(14), 투사렌즈(15), 갈바노거울(16), 다면거울(17), 왜곡보정렌즈(18)로 구성되어 있다.
광원(11)은 소정 파장의 모노 또는 적색, 녹색, 청색의 광빔을 출사한다.
조명렌즈(12)는 광원(11)에서 출사된 광빔을 광변조기(13)로 파장별로 독립되게 집광시키기 위한 것으로, 발산렌즈, 시준렌즈, 원통형렌즈 등의 다수의 렌즈를 포함하여 구성된다.
광변조기(13)는 집광된 광빔을 변조하여 색혼합기(14)로 보내기 위한 것으로, 광빔이 점광원인 경우 반사형가 사용되고, 광빔이 선광원인 경우 회절형 광변조기가 사용된다.
색혼합기(14)는 광변조기(13)에 의해 0차와 ±1차의 광으로 회절된 광빔을 집속하여 혼합한다.
투사렌즈(15)는 색혼합기(14)에 의해 혼합된 광빔을 갈바노거울(16)과 다면거울(17)로 투사시키며, 갈바노거울(16)과 다면거울(17)에서 반사된 광빔은 각 거울에 의해 각각 수직방향과 수평방향으로 이동되면면서 스크린(19)에 주사되어 영상을 표시하게 된다.
이때, 스크린(19)에 표시되는 영상은 광빔이 반사되는 다면거울(17)의 반사면이 평면이기 때문에 반사면에서 스크린(19)까지의 거리가 점마다 모두 달라 점선과 같은 화상왜곡현상이 나타난다. 이런 화상왜곡현상을 방지하기 위하여 종래에는 다면거울(17)과 스크린(19) 사이에 화상왜곡을 보정하기 위한 별도의 수단인 왜곡 보정렌즈(18)를 설치하였다.
그러나, 상술한 구성을 갖는 종래기술의 디스플레이(10)는 화상의 왜곡을 보정하기 위하여 다면거울(17)과 스크린(19) 사이에 별도의 보정수단인 왜곡보정렌즈(19)를 반드시 설치하여야 했기 때문에, 부품수가 증가할 뿐만 아니라 이를 설치하기 위한 공간이 필요하게 되어 디스플레이(10) 자체가 커지는 문제가 있었다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 본 발명의 목적은 화상의 왜곡을 보정하기 위한 수단을 반사수단이 다면거울이나 평면거울에 직접 형성함으로써 별도의 독립된 보정수단없이 화상왜곡을 보정할 수 있는 레이저 프로젝션 디스플레이를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소정 파장의 광빔을 출사하기 위한 광원과, 광원에서 오는 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며, 반사수단은 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이를 제공한다.
본 발명에서, 반사수단은 다수의 반사면을 가지며 소정 속도로 회전하면서 광빔을 반사하는 다면거울이거나, 하나의 반사면을 가지며 소정 각도로 떨리면서 상기 광빔을 반사하는 평판거울일 수 있다. 또한, 반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면 일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 디스플레이는 점형태의 광빔을 출사하기 위한 광원과, 광원에서 출사된 광빔을 반사하고 변조하기 위한 반사형 광변조기과, 광변조기에서 변조된 광빔의 색상을 혼합하기 위한 색혼합기와, 색혼합기에서 색상이 혼합된 광빔을 반사하기 위한 갈바노거울과, 갈바노거울에서 오는 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며, 광빔은 갈바노거울에 의해 수직방향으로 이동되고 반사수단에 의해 수평방향으로 이동되며, 반사수단은 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 디스플레이는 광원이 광세기 제어가 가능하거나, 광세기 제어를 위하여 광변조기 앞에 소정의 광세기 제어수단을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 디스플레이는 선형태의 광빔을 출사하기 위한 광원과, 광원에서 출사된 광빔을 회절하고 변조하기 위한 회절형 광변조기와, 광변조기에서 변조된 광빔의 색상을 혼합하기 위한 색혼합기와, 색혼합기에서 색상이 혼합된 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며, 광빔은 반사수단에 의해 수평방향으로 이동되고, 반사수단은 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 상기 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
앞선 두 실시예에서, 반사수단은 다수의 반사면을 가지며 소정 속도로 회전하면서 광빔을 반사하는 다면거울이거나, 하나의 반사면을 가지며 소정 각도로 떨리면서 상기 광빔을 반사하는 평판거울일 수 있다. 또한, 반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1을 참조로 본 발명의 일실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이(100)에 대하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이(100)는 광원(110), 조명렌즈(120), 광변조기(130), 색혼합기(140), 투사렌즈(150), 갈바노거울(160) 및 다면거울(170)을 포함한다.
광원(110)은 소정 파장의 모노 또는 적색, 녹색, 청색의 광빔을 출사하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 점형태의 광빔을 출사하며 광의 세기가 제어되는 광원을 채택하였다. 한편, 이와 달리 광의 세기가 제어되지 않는 광원을 채택하는 경우, 광변조기(130) 앞에 광세기를 제어하기 위한 제어수단을 두어야 한다. 이렇게 광의 세기를 제어하여야 화상의 밝기를 조절할 수 있기 때문이다.
조명렌즈(120)는 광원(110)에서 출사된 광빔을 광변조기(130)로 파장별로 독립되게 집광시키기 위한 것으로, 발산렌즈, 시준렌즈, 원통형렌즈 등의 다수의 렌즈로 구성된다.
광변조기(130)는 집광된 광빔을 변조하여 색혼합기(140)로 보내기 위한 것으 로, 본 실시예는 광의 세기가 앞의 광원(110)이나 광세기 제어수단에 의해 제어되기 때문에 반사형 광변조기를 채택하였다. 여기서, 정전력, 압전/전왜력 또는 자기력 등의 구동력을 이용한 미세구동기의 변위를 제어함으로써 광변조기(130)의 반사를 제어할 수 있다.
색혼합기(140)는 광변조기(130)에 의해 반사된 광빔을 집속하여 혼합한다.
투사렌즈(150)는 색혼합기(140)에 의해 혼합된 광빔을 갈바노거울(160)과 다면거울(170)로 투사시킨다.
갈바노거울(160)은 투사렌즈(150)에서 투사된 광빔을 스크린(190)의 수직방향으로 이동시키며, 다면거울(170)에서 투사렌즈(150)에서 투사된 광빔을 스크린(190)의 수평방향으로 이동시킨다. 이때, 갈바노거울(160)은 미도시한 구동수단에 의해 소정 각도로 기울어짐과 복원이 반복적으로 이루어짐으로써 광빔을 수직방향으로 이동시키며, 다면거울(170)은 미도시한 다른 구동수단에 의해 일정속도로 회전함으로써 광빔을 수평방향으로 이동시킨다.
이렇게 하여, 스크린(190)에 광빔이 수직방향과 수평방향으로 주사되어 영상이 표시된다. 본 실시예에 채택된 다면거울(170)에 대해서는 나중에 도 3a를 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
다음, 도 2를 참조로 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 프로젝션 디스플레이(200)에 대하여 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이(200)는 광원(210), 조명렌즈(220), 광변조기(230), 여과기(240), 색혼합기(250), 투사렌즈(260) 및 다 면거울(270)를 포함한다.
광원(210)은 소정 파장의 모노 또는 적색, 녹색, 청색의 광빔을 출사하기 위한 것으로, 본 실시예에서는 선형태의 광빔을 출사하는 광원을 채택하였다.
조명렌즈(220)는 광원(210)에서 출사된 광빔을 광변조기(230)로 파장별로 독립되게 집광시키기 위한 것으로, 발산렌즈, 시준렌즈, 원통형렌즈 등의 다수의 렌즈로 구성된다.
광변조기(230)는 집광된 광빔을 변조하여 색혼합기(240)로 보내기 위한 것으로, 본 실시예에서는 앞선 실시예와 달리 회절형 광변조기를 채택하였다. 회절형 광변조기는 출사된 적색, 녹색, 청색의 광빔을 해당 픽셀의 반사/회절 제어량에 따라 각 파장별 세기를 결정한다. 이때, 디지털방식이나 아날로그방식 또는 이들의 혼합방식으로 픽셀을 제어할 수 있다. 또한, 정전력, 압전/전왜력 또는 자기력 등의 구동력을 이용한 미세구동기의 변위를 제어함으로써 광변조기(230)의 회절을 제어할 수 있다.
여기서, 광빔은 광변조기(230)의 픽셀별 변위제어로 발생한 적색, 녹색, 청색 광빔을 0차와 ±1차 또는 그 이상의 회절차수의 광빔으로 분리된다.
여과기(240)는 광변조기(230)에 의해 회절 분리된 회절광을 여과하여 그 중에서 원하는 회절광을 얻는다. 본 실시예에서, 여과기(240)는 색혼합기(250)의 앞에 배치하였으나, 이와 달리 색혼합기(250)의 뒤에 배치하여도 된다.
색혼합기(250)는 광변조기(230)에 의해 회절된 광빔을 집속하여 혼합한다.
투사렌즈(260)는 색혼합기(250)에 의해 혼합된 광빔을 다면거울(270)로 투사 시킨다.
다면거울(270)은 투사렌즈(260)에서 투사된 광빔을 스크린(290)의 수평방향으로 이동시킨다. 이때, 다면거울(270)은 미도시한 다른 구동수단에 의해 일정속도로 회전함으로써 광빔을 수평방향으로 이동시킨다.
본 실시예에서는, 앞선 실시예와 달리 광원(210)이 선형태의 광빔을 출사하기 때문에 광빔을 수직방향으로 이동시키는 수단인 갈바노거울이 요구되지 않으며, 다면거울(270)에 의해 수평방향으로 이동되는 것만으로 스크린(290)에 영상이 표시된다. 본 실시예에 채택된 다면거울(270)에 대해서는 나중에 도 3a를 참조로 상세하게 설명하기로 한다.
상술한 도 1과 도 2의 디스플레이(100,200)에 채택된 다면거울(170,270)에 대해서 도 3a를 참조로 상세하게 설명한다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 다면거울(170,270)은 6개의 반사면을 갖는 육면체형상을 하고 있다. 각 반사면은 종래기술에서 반사면이 평면일 경우 나타나는 화상왜곡형상과 대응하는 형상을 갖도록 곡면처리된다. 이렇게 하면, 각 반사면의 모든 반사점으로부터 스크린의 해당 주사점까지의 거리가 동일하게 형성되기 때문에, 반사면과 스크린 사이의 거리의 차이로 인해 화상이 왜곡되는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 다면거울(170,270)은 6개의 반사면을 갖도록 형성하였지만, 이와 달리 스캔 반사 조건에 따라 4개나 8개 또는 그 이상의 반사면을 갖도록 형성할 수 있다.
앞의 실시예에서는 광빔을 스캔 반사하여 스크린에 수평방향으로 주사하기 위한 수단으로 다면거울을 사용하였지만, 이와 달리 도 3b와 같이 평판거울을 사용할 수 있다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 평판거울(170',270')은 반사면이 한쪽에만 도 3a의 곡면과 같은 곡면이 형성된다. 평판거울(170',270')은 미도시한 구동수단에 의해 일정 각도로 시계/반시계방향으로 반복적으로 떨리면서 반사되는 광빔을 스크린에 수평방향으로 이동시킨다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조로 본 발명의 레이저 프로젝션 디스플레이에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 수정, 변경 및 다양한 변형실시예가 가능함은 당업자에게 명백하다.
본 발명의 레이저 프로젝션 디스플레이에 따르면, 스캔 반사수단인 다면거울이나 평판거울에 화상의 왜곡을 보정하기 위한 수단이 직접 형성되기 때문에 종래와 달리 다면거울과 스크린 사이에 별도의 왜곡보정수단을 설치할 필요가 없어 부품수가 감소될 뿐만 아니라 이를 설치하기 위한 공간이 불필요하게 되어 디스플레이의 크기를 줄일 수 있다.

Claims (10)

  1. 소정 파장의 광빔을 출사하기 위한 광원; 및
    상기 광원에서 오는 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며,
    상기 반사수단은 상기 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 상기 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 상기 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서, 상기 반사수단은 다수의 반사면을 갖는 다면거울이며, 상기 다면거울은 소정 속도로 회전하면서 상기 광빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서, 상기 반사수단은 하나의 반사면을 갖는 평판거울이며, 상기 평판거울은 소정 각도로 떨리면서 상기 광빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  5. 점형태의 광빔을 출사하기 위한 광원;
    상기 광원에서 출사된 광빔을 반사하고 변조하기 위한 반사형 광변조기;
    상기 광변조기에서 변조된 광빔의 색상을 혼합하기 위한 색혼합기;
    상기 색혼합기에서 색상이 혼합된 광빔을 반사하기 위한 갈바노거울; 및
    상기 갈바노거울에서 오는 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며,
    상기 광빔은 상기 갈바노거울에 의해 수직방향으로 이동되고 상기 반사수단에 의해 수평방향으로 이동되며, 상기 반사수단은 상기 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 상기 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 상기 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서, 상기 디스플레이는 상기 광원이 광세기 제어가 가능하거나, 광세기 제어를 위하여 상기 광변조기 앞에 소정의 광세기 제어수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  7. 선형태의 광빔을 출사하기 위한 광원;
    상기 광원에서 출사된 광빔을 회절하고 변조하기 위한 회절형 광변조기;
    상기 광변조기에서 변조된 광빔의 색상을 혼합하기 위한 색혼합기; 및
    상기 색혼합기에서 색상이 혼합된 광빔을 반사하여 스크린에 주사하기 위한 반사수단을 포함하며,
    상기 광빔은 상기 반사수단에 의해 수평방향으로 이동되고, 상기 반사수단은 상기 광빔을 반사하기 위한 적어도 하나의 반사면을 가지며, 상기 반사면은 화상왜곡을 보정하기 위하여 각 반사점으로부터 상기 스크린 상의 해당 주사점까지의 거리가 같아지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝션 디스플레이.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사수단은 다수의 반사면을 갖는 다면거울이며, 상기 다면거울은 소정 속도로 회전하면서 상기 광빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사수단은 하나의 반사면을 갖는 평판거울이며, 상기 평판거울은 소정 각도로 떨리면서 상기 광빔을 반사하는 것을 특징으로 하는 디스플레이.
  10. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사면은 소정 곡률을 갖는 곡면인 것을 특징으로 하는 디스플레이.
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