KR20070113110A - Optical modulator, optical modulator module for reducing laser speckle - Google Patents

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KR20070113110A
KR20070113110A KR1020070044462A KR20070044462A KR20070113110A KR 20070113110 A KR20070113110 A KR 20070113110A KR 1020070044462 A KR1020070044462 A KR 1020070044462A KR 20070044462 A KR20070044462 A KR 20070044462A KR 20070113110 A KR20070113110 A KR 20070113110A
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optical modulator
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렙척 아나톨리
송종형
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Abstract

An optical modulator and an optical modulator module are provided to improve an image quality by reducing laser speckles without using an intermediate image plane. An optical modulator module has an optical modulator(405) and an optical transmissive substrate. The optical modulator receives an incident ray, modulates the incident ray, and outputs an output ray. The optical transmissive substrate is arranged on the optical modulator, and includes a phase adjusting pattern, which is formed on a portion of an optical path. The incident and output rays pass through the optical transmissive substrate. The phase adjusting pattern is formed on a portion of a surface of the optical path for the incident ray or on a portion of a surface of the optical path for the output ray.

Description

레이저 반점을 감소시키는 광변조기 및 광변조기 모듈{Optical modulator, optical modulator module for reducing laser speckle}Optical modulator, optical modulator module for reducing laser speckle}

도 1은 사람의 눈이 확산 표면(diffuse surface)를 보는 것을 도시한 도면.1 shows a human eye seeing a diffuse surface.

도 2는 밝은 점, 중간 밝기의 점, 어두운 점이 그레인성(granular) 패턴을 보이는 반점의 사진.2 is a photograph of spots in which light, medium brightness, and dark spots exhibit a grainy pattern.

도 3은 종래의 레이저 반점을 감소시키기 위한 디스플레이 장치의 개략적인 평면도.3 is a schematic plan view of a display device for reducing conventional laser spots.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도.4 is a plan view of a display device according to an embodiment of the present invention;

도 5는 도 4에 도시된 광축을 따라 전개한 디스플레이 장치의 측면도.FIG. 5 is a side view of the display device deployed along the optical axis shown in FIG. 4. FIG.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 광변조기의 사시도.6 is a perspective view of an optical modulator included in a display device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광투과성 기판에 위상 조정 패턴이 형성된 광변조기 모듈의 단면도.7 is a cross-sectional view of an optical modulator module having a phase adjusting pattern formed on a light transmissive substrate according to an embodiment of the present invention.

도 8은 바커 코드 시퀀스 패턴의 일례.8 is an example of a Barker code sequence pattern.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 위성 조정 패턴을 가지는 광변조기의 사시도.9 is a perspective view of an optical modulator having a satellite adjustment pattern according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 1차원 선형광을 스캔하여 2차원 영상을 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 광변조기 또는 광변조기 모듈에 위상 조정 패턴을 형성하여 레이저 반점(laser speckle)을 감소시키는 디스플레이 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device that scans a 1-dimensional linear light, and more particularly, to a display device that forms a phase adjustment pattern on an existing optical modulator or an optical modulator module to reduce laser speckle. It is about.

인간의 눈은 분해능(resolution)에 있어서 유한한 한계를 가지고 있다. 눈을 통해 물체를 보는 경우, 눈은 물체를 분해능에 따라 다수의 점들로 양자화한다. 예를 들어, 특정 물체의 표면이 사람으로부터 3미터 정도의 간격을 가지고 앞에 있는 경우 사람의 눈은 표면을 각각 1㎜의 직경을 가지는 점들로 분해하여 인지한다. The human eye has a finite limitation in resolution. When viewing an object through the eye, the eye quantizes the object into multiple points according to the resolution. For example, if the surface of a particular object is in front of a person about three meters apart, the human eye perceives the surface by decomposing it into dots each having a diameter of 1 mm.

도 1은 사람의 눈이 확산 표면(diffuse surface)를 보는 것을 도시하고 있다. 레이저 광원에 의한 레이저 광(16)은 확산 표면(14)에 비춰지고 있다. 사람의 눈(12)의 망막 상에는 확산 표면(14)의 특정 점(18)에 관한 상이 맺힌다. 특정 점(18)보다 작은 확산 표면(14) 상의 모양들은 눈(12)에 의해 분해될 수는 없다. 하나의 특정 점(18) 내에는 다수의 산란 중심(scattering center)들이 포함되어 있고, 이들은 레이저 광(16)을 산란시킨다. 레이저 광(16)은 특성상 간섭성을 가지고 있으므로, 산란 중심들은 눈(12)에 간섭(interference)을 발생시킨다. 간섭으로 인해 눈(12)은 가장 밝은 점으로부터 가장 어두운 점까지의 명암도(gray scale) 범위 내에 있는 특정 점(18)을 인지한다. 특정 점(18) 내의 각각의 산란 중심은 다양한 광파(lightwave)의 중심이 되고, 각 광파들은 보강간섭 및/또는 상쇄간섭을 하여 특정 점(18)의 명암도를 결정한다. 예를 들어, 특정 점(18)은 각 광파들이 보강간섭을 하면 밝은 점이 되며, 상쇄간섭을 하면 어두운 점이 된다. 따라서, 눈(12)은 확산 표면(14)에 대해 밝은 점, 중간 밝기의 점, 어두운 점 등이 랜덤으로 패터닝된 입자성 패턴을 만들게 되고, 이러한 입자성 패턴을 반점(speckle)이라 한다. 1 shows the human eye seeing a diffuse surface. The laser light 16 by the laser light source is shined on the diffusing surface 14. On the retina of the human eye 12 there is an image about a particular point 18 of the diffusing surface 14. Shapes on the diffuse surface 14 that are smaller than a particular point 18 may not be resolved by the eye 12. Within one particular point 18 a number of scattering centers are included, which scatter the laser light 16. Since the laser light 16 is coherent in nature, the scattering centers cause interference in the eye 12. Due to the interference, the eye 12 perceives a particular point 18 that is in the gray scale range from the lightest point to the darkest point. Each scattering center within a particular point 18 becomes the center of the various lightwaves, each of which undergoes constructive and / or destructive interference to determine the intensity of the particular point 18. For example, the specific point 18 becomes a bright point when each light wave interferes with constructive interference, and becomes a dark point when canceling interference. Thus, the eye 12 produces a particulate pattern in which light dots, medium brightness dots, dark dots, and the like are randomly patterned with respect to the diffuse surface 14, and the particulate pattern is called speckle.

도 1에서 예시를 든 것은 사람의 눈(12)이지만, 일반적인 광학 시스템 역시 사람의 눈(12)과 동일한 원리에 의해 레이저 광과 같은 간섭광에 의해 확산 표면(14)과 같은 거친 표면을 비추게 되면 반점을 검출하게 된다. The example illustrated in FIG. 1 is the human eye 12, but the general optical system also illuminates a rough surface such as the diffuse surface 14 by interfering light such as laser light by the same principle as the human eye 12. When the spot is detected.

도 2는 밝은 점, 중간 밝기의 점, 어두운 점이 그레인성(granular) 패턴을 보이는 반점의 사진이다. 이러한 반점은 표시되는 영상의 화질을 저하시키는 원인이 되므로 감소시킬 필요가 있다. FIG. 2 is a photograph of spots in which light, medium brightness, and dark spots exhibit a grainy pattern. Such spots need to be reduced because they cause a deterioration in the image quality of the displayed image.

도 2에 도시된 것과 같은 반점은 N개의 무상관(uncorrelated) 반점 패턴을 중첩시킴으로써 감소될 수 있다. N개의 무상관 반점 패턴이 동일한 평균 강도를 가지면, 반점 감소 인자는

Figure 112007034081513-PAT00001
이 될 수 있다. 또한, N개의 무상관 반점 패턴이 동일하지 않은 평균 강도를 가지면, 반점 감소 인자는
Figure 112007034081513-PAT00002
이하가 될 것이다. 또한, 무상관 반점 패턴은 공간적으로 중첩되지 않고서도 평균 시간, 주파수 또는 편파에 의해 획득될 수 있다. Spots as shown in FIG. 2 can be reduced by superimposing N unrelated correlated spot patterns. If the N uncorrelated spot patterns have the same average intensity, the spot reduction factor is
Figure 112007034081513-PAT00001
This can be Also, if the N uncorrelated spot patterns have unequal average intensities, the spot reduction factor is
Figure 112007034081513-PAT00002
Will be In addition, the uncorrelated spot pattern can be obtained by average time, frequency or polarization without spatially overlapping.

도 3은 종래의 레이저 반점을 감소시키기 위한 디스플레이 장치의 개략적인 평면도이다. 3 is a schematic plan view of a display apparatus for reducing conventional laser spots.

레이저 광원(146)은 레이저 광(172)을 방출한다. 발산 렌즈(174), 시준 렌즈(176) 및 원통 렌즈(178)를 포함하는 조명 광학장치(148)는 레이저 광(172)을 광변조기(150) 상에 집중시킨다. 광변조기(150)에 의해 변조된 변조광은 제1 및 제2 릴리즈 렌즈(182 및 184)와 쉬리렌 정지(Schlieren stop, 180)을 포함하는 쉬리렌 광학장치(152)와, 여러 번의 스캔에 의해 위상 변이를 생성하는 2차원의 직사각형 배열을 가지는 확산기(154)와, 프로젝션 렌즈(186) 및 스캐닝 미러(188)를 포함하는 프로젝션 장치(156)를 통과하여 스크린(164) 상에 조명된다. The laser light source 146 emits laser light 172. The illumination optics 148, including the diverging lens 174, the collimating lens 176, and the cylindrical lens 178, concentrate the laser light 172 on the light modulator 150. The modulated light modulated by the optical modulator 150 includes the Shrylene optics 152 including the first and second release lenses 182 and 184 and the Schlieren stop 180 and a plurality of scans. And is illuminated on screen 164 through a diffuser 154 having a two-dimensional rectangular arrangement that produces a phase shift, and a projection device 156 that includes a projection lens 186 and a scanning mirror 188.

여기서, 여러 번의 스캔시 위상 변이를 생성하기 위해 N개의 무상관 반점 패턴에 상응하는 2차원의 직사각형 배열을 가지는 확산기(154)를 통해 레이저 반점을 감소시키게 되지만, 이는 기존의 디스플레이 장치(142)에서 별도로 구비될 필요가 있다. 또한, 중간 영상 평면(intermediate image plane)이 반드시 필요하고, 이로 인해 디스플레이 장치(142)의 전체 부피가 커지게 되고 복잡하게 되는 문제점이 있다. Here, laser spots are reduced through a diffuser 154 having a two-dimensional rectangular array corresponding to N uncorrelated spot patterns in order to generate phase shifts during multiple scans, but this is separately in the conventional display device 142. It needs to be provided. In addition, an intermediate image plane is necessary, which causes a problem that the overall volume of the display device 142 becomes large and complicated.

그리고 소형 프로젝터와 같은 소형의 디스플레이 장치가 요구되는 곳에서는 사용하기가 힘든 단점이 있다. And it is difficult to use where a small display device such as a small projector is required.

따라서, 본 발명은 별도의 추가적인 장치가 구비되지 않고 레이저 반점을 감소시키는 위상 조정 패턴이 광변조기 또는 광변조기 모듈과 일체화되어 부피 증가 가 없는 광변조기 및 광변조기 모듈을 제공한다. Accordingly, the present invention provides an optical modulator and an optical modulator module having no volume increase since a phase adjusting pattern for reducing laser spots is not provided without any additional device and is integrated with the optical modulator or the optical modulator module.

또한, 본 발명은 레이저 반점을 감소시켜 표시되는 영상의 화질 저하를 방지하는 것이 가능한 광변조기 및 광변조기 모듈을 제공한다. The present invention also provides an optical modulator and an optical modulator module capable of reducing laser spots and preventing deterioration of image quality of the displayed image.

또한, 본 발명은 모바일 광학계와 같은 소형 광학계에서도 적용 가능한 광변조기 및 광변조기 모듈을 제공한다. In addition, the present invention provides an optical modulator and an optical modulator module applicable to a small optical system such as a mobile optical system.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다. Other objects of the present invention will be readily understood through the following description.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 입사광을 입사받고, 상기 입사광을 변조한 출력광을 출력하는 광변조기; 및 상기 광변조기 상에 위치하여 상기 입사광과 상기 출력광이 통과하며, 광경로가 되는 표면 일부에 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 광투과성 기판을 포함하는 광변조기 모듈이 제공될 수 있다.According to an aspect of the present invention, an optical modulator for receiving incident light and outputting output light modulated by the incident light; And an optically transmissive substrate positioned on the optical modulator, wherein the incident light and the output light pass, and a light transmissive substrate having a phase adjustment pattern formed on a portion of a surface of the optical path.

바람직하게는, 상기 광투과성 기판은 상기 입사광의 광경로가 되는 표면 일부에 상기 위상 조정 패턴이 형성되어 있을 수 있다. 또는 상기 광투과성 기판은 상기 출력광의 광경로가 되는 표면 일부에 상기 위상 조정 패턴이 형성되어 있을 수 있다. Preferably, the light transmissive substrate may have the phase adjustment pattern formed on a portion of a surface of the incident light that is an optical path of the incident light. Alternatively, in the light transmissive substrate, the phase adjustment pattern may be formed on a portion of the surface of the light transmissive light path.

바람직하게는, 상기 입사광은 레이저 광일 수 있다. 여기서, 상기 위상 조정 패턴은 상기 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반점(speckle)을 감소시킬 수 있 다. Preferably, the incident light may be laser light. Here, the phase adjustment pattern may reduce laser speckles generated by the laser light.

또한, 상기 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이(π) 라디안인 제1 및 제2 상대 위상 변이들을 유도할 수 있다. 그리고 상기 위상 조정 패턴은 음각으로 형성되고 바커 코드(Barker code) 시퀀스 패턴의 깊이를 가질 수 있다. 또는 상기 위상 조정 패턴은 양각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 높이를 가질 수 있다. 여기서, 상기 깊이(h) 또는 상기 높이(h)는 하기의 수학식을 만족시킬 수 있다. In addition, the phase adjustment pattern may induce first and second relative phase shifts that are 0 and pi (π) radians, respectively. The phase adjustment pattern may be intaglio and have a depth of a Barker code sequence pattern. Alternatively, the phase adjustment pattern may be embossed and have a height of the Barker code sequence pattern. Here, the depth h or the height h may satisfy the following equation.

Figure 112007034081513-PAT00003
Figure 112007034081513-PAT00003

여기서, λ는 광의 파장, n0는 상기 광투과성 기판의 굴절률이다.Is the wavelength of light and n 0 is the refractive index of the light-transmissive substrate.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판; 상기 기판 상에 위치하는 절연층; 중앙 부분이 상기 절연층과의 사이에서 소정 간격 이격되어 위치하고, 표면에 상부 미러가 형성되어 있으며, 상기 중앙 부분에 제1 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 구조물층; 및 상기 구조물층의 양 측단 상에 형성되어 상기 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체를 포함하는 광변조기가 제공될 수 있다.In order to achieve the above objects, according to another aspect of the invention, a substrate; An insulating layer on the substrate; A structure layer in which a central portion is spaced apart from the insulating layer by a predetermined interval, an upper mirror is formed on a surface thereof, and a first phase adjustment pattern is formed in the central portion; And a piezoelectric driving body formed on both side ends of the structure layer to move the central portion of the structure layer up and down.

또한, 상기 구조물층은 상기 중앙 부분에 길이 방향으로 하나 이상의 슬릿(slit)이 형성되어 있고, 상기 절연층은 표면에 하부 미러가 형성되어 있으며 상기 제1 위상 조정 패턴 하부에 제2 위상 조정 패턴이 형성되어 있을 수 있다. In addition, the structure layer has at least one slit formed in a longitudinal direction in the center portion, the insulating layer has a lower mirror formed on the surface, and a second phase adjustment pattern under the first phase adjustment pattern. It may be formed.

바람직하게는, 상기 제1 위상 조정 패턴은 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반점을 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 제1 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이 (π) 라디안인 제1 및 제2 상대 위상 변이들을 유도할 수 있다. 상기 제1 위상 조정 패턴은 음각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 깊이를 가지거나 상기 제1 위상 조정 패턴은 양각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 높이를 가질 수 있고, 상기 깊이 또는 상기 높이는 광의 파장의 1/4일 수 있다. Preferably, the first phase adjustment pattern may reduce laser spots generated by laser light. Here, the first phase adjustment pattern may induce first and second relative phase shifts that are 0 and pi (π) radians, respectively. The first phase adjustment pattern may be intaglio and have a depth of a Barker code sequence pattern, or the first phase adjustment pattern may be embossed and have a height of a Barker code sequence pattern, wherein the depth or the height is a wavelength of light. May be 1/4.

또한, 상기 제2 위상 조정 패턴은 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반점을 감소시킬 수 있다. 여기서, 상기 제2 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이(π) 라디안인 제1 및 제2 상대 위상 변이들을 유도할 수 있다. 상기 제2 위상 조정 패턴은 음각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 깊이를 가지거나 상기 제2 위상 조정 패턴은 양각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 높이를 가질 수 있으며, 상기 깊이 또는 상기 높이는 광의 파장의 1/4일 수 있다.In addition, the second phase adjustment pattern may reduce laser spots generated by laser light. Here, the second phase adjustment pattern may induce first and second relative phase shifts, which are 0 and pi (π) radians, respectively. The second phase adjustment pattern may be intaglio and have a depth of a Barker code sequence pattern, or the second phase adjustment pattern may be embossed and have a height of a Barker code sequence pattern, wherein the depth or the height is a wavelength of light. May be 1/4.

또한, 상기 제1 위상 조정 패턴과 상기 제2 위상 조정 패턴은 동일한 형상을 가질 수 있다. In addition, the first phase adjustment pattern and the second phase adjustment pattern may have the same shape.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 1차원 선형광을 스캔하여 2차원 영상을 표시하는 디스플레이 장치에 있어서, 광원; 상기 광원으로부터의 입사광을 입사받고, 상기 입사광을 변조한 출력광을 출력하는 광변조기; 상기 광변조기 상에 위치하여 상기 입사광과 상기 출력광이 통과하며, 광경로가 되는 표면 일부에 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 광투과성 기판; 및 상기 출력광을 스크린 상에 소정 방향으로 스캔하는 스캐닝 미러를 포함하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, a display device for displaying a two-dimensional image by scanning a one-dimensional linear light, the light source; An optical modulator that receives incident light from the light source and outputs output light of modulating the incident light; A light transmissive substrate positioned on the optical modulator, through which the incident light and the output light pass, and having a phase adjustment pattern formed on a portion of a surface of the optical path; And a scanning mirror configured to scan the output light on a screen in a predetermined direction.

바람직하게는, 상기 광투과성 기판은 상기 입사광의 광경로가 되는 표면 일부에 상기 위상 조정 패턴이 형성되어 있거나 상기 광투과성 기판은 상기 출력광의 광경로가 되는 표면 일부에 상기 위상 조정 패턴이 형성되어 있을 수 있다. Preferably, the light transmissive substrate may have the phase adjustment pattern formed on a portion of the surface which becomes the optical path of the incident light, or the light transmissive substrate may have the phase control pattern formed on a portion of the surface which becomes the optical path of the output light. Can be.

여기서, 상기 광원은 레이저 광원이고, 상기 입사광 및 상기 출력광은 레이저 광일 수 있다. The light source may be a laser light source, and the incident light and the output light may be laser light.

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 1차원 선형광을 스캔하여 2차원 영상을 표시하는 디스플레이 장치에 있어서, 광원; 상기 광원으로부터의 입사광을 입사받고, 상기 입사광을 변조한 출력광을 출력하는 광변조기; 및 상기 출력광을 스크린 상에 소정 방향으로 스캔하는 스캐닝 미러를 포함하되, 상기 광변조기는, 기판과, 상기 기판 상에 위치하는 절연층과, 중앙 부분이 상기 절연층과의 사이에서 소정 간격 이격되어 위치하고, 표면에 상부 미러가 형성되어 있으며, 상기 중앙 부분에 제1 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 구조물층과, 그리고 상기 구조물층의 양 측단 상에 형성되어 상기 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치가 제공될 수 있다.In order to achieve the above object, according to another aspect of the present invention, a display device for displaying a two-dimensional image by scanning a one-dimensional linear light, the light source; An optical modulator that receives incident light from the light source and outputs output light of modulating the incident light; And a scanning mirror that scans the output light on a screen in a predetermined direction, wherein the optical modulator comprises a substrate, an insulating layer positioned on the substrate, and a center portion spaced apart from the insulating layer by a predetermined distance. And a top layer is formed on the surface, and a structure layer having a first phase adjustment pattern formed on the center portion, and formed on both side ends of the structure layer to move the center portion of the structure layer up and down. A display device may include a piezoelectric driver.

또한, 상기 구조물층은 상기 중앙 부분에 길이 방향으로 하나 이상의 슬릿(slit)이 형성되어 있고, 상기 절연층은 표면에 하부 미러가 형성되어 있으며 상기 제1 위상 조정 패턴 하부에 제2 위상 조정 패턴이 형성되어 있을 수 있다. In addition, the structure layer has at least one slit formed in a longitudinal direction in the center portion, the insulating layer has a lower mirror formed on the surface, and a second phase adjustment pattern under the first phase adjustment pattern. It may be formed.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 레이저 반점을 감소시키는 광변조기, 광변조기 모듈 및 이를 포함하는 디스플레이 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 순차적으로 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.Hereinafter, exemplary embodiments of an optical modulator, an optical modulator module, and a display device including the same, which reduce laser spots according to the present invention, will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Numbers (eg, first, second, etc.) used in the description of the present specification are merely identification symbols for sequentially distinguishing identical or similar entities.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디스플레이 장치의 평면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 광축을 따라 전개한 디스플레이 장치의 측면도이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 디스플레이 장치에 포함되는 광변조기의 사시도이다. 4 is a plan view of a display apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, FIG. 5 is a side view of the display apparatus deployed along the optical axis shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a display according to an exemplary embodiment of the present invention. A perspective view of an optical modulator included in the device.

디스플레이 장치(400)는 광원(401), 조명 광학계(402), 광변조기(405), 프로젝션 광학계(407) 및 스캐닝 미러(410)를 포함한다. 조명 광학계(402) 및 프로젝션 광학계(407)는 일반적인 디스플레이 장치에 포함되는 것임을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하 '당업자'라 한다)라면 용이하게 인식할 수 있다. The display apparatus 400 includes a light source 401, an illumination optical system 402, an optical modulator 405, a projection optical system 407, and a scanning mirror 410. The illumination optical system 402 and the projection optical system 407 can be easily recognized by those of ordinary skill in the art (hereinafter referred to as a person skilled in the art) that they are included in a general display device.

광원(401)은 조명 광학계(402)를 통과하여 광축(412)을 따라 광변조기(405)에 입사광을 방출한다. 본 발명에서는 레이저 광의 간섭성을 이용하고 그에 따른 레이저 반점을 감소시키는 것이 목적이므로, 광원(401)은 레이저 광을 방출하는 레이저 광원 또는 레이저 다이오드(laser diode)인 것이 바람직하다. The light source 401 passes through the illumination optical system 402 and emits incident light to the optical modulator 405 along the optical axis 412. In the present invention, since the purpose of using the coherence of the laser light and to reduce the laser spot accordingly, it is preferable that the light source 401 is a laser light source or a laser diode that emits laser light.

조명 광학계(402)는 광원(401)에서 방출되는 광(413)을 광축(412)에 평행하 도록 모으는 빛모음 렌즈(Condenser, 403)와, 광변조기(405)의 미러들 상에 빛모음 렌즈(403)에 의해 모인 광(413)을 집중시키는 원통 렌즈(404)를 포함한다. 이 외에도 도시되지 않았지만, 빛모음 렌즈(403) 대신에 발산 렌즈와 시준 렌즈를 이용하여 원통 렌즈(404)로 광(413)을 전달할 수 있음은 당업자에게 자명하다. 조명 광학계(402)는 광원(401)으로부터의 광(413)이 도 5의 Y축 방향으로 평행하게, 그리고 Z축에 수직인 평면 방향으로는 집중시켜 1차원 선형광 형태로 광변조기(405) 상에 입사하도록 한다. 여기서, 광변조기(403)로의 광(413), 즉 입사광(413)의 입사각은 반사광과 회절광이 프로젝션 광학계(407)의 쉬리렌 정지부(409)에 도달하도록 하는 각을 가진다. The illumination optical system 402 includes a light collecting lens (Condenser) 403 which collects the light 413 emitted from the light source 401 to be parallel to the optical axis 412, and a light collecting lens on the mirrors of the light modulator 405. And a cylindrical lens 404 that focuses the light 413 collected by 403. In addition, although not shown, it is apparent to those skilled in the art that light 413 may be transmitted to the cylindrical lens 404 using a diverging lens and a collimating lens instead of the light collection lens 403. The illumination optical system 402 concentrates the light 413 from the light source 401 in the Y-axis direction of FIG. 5 and in a plane direction perpendicular to the Z-axis, and thus the optical modulator 405 in the form of a one-dimensional linear light. Enter the phase. Here, the incident angle of the light 413 to the light modulator 403, that is, the incident light 413, has an angle such that the reflected light and the diffracted light reach the shriren stop 409 of the projection optical system 407.

조명 광학계(402) 이외에 다른 광학계에 의해서도 광변조기(405)에 입사광(413)을 비추는 것이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 렌즈는 단일 구성품 렌즈에 제한되지 않고 복합 렌즈 또는 반사성 광학 소자로 대체될 수 있음 역시 당업자에게 명백할 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that it is possible to illuminate the incident light 413 to the optical modulator 405 by other optical systems besides the illumination optical system 402. It will also be apparent to those skilled in the art that the lens used in the present invention is not limited to a single component lens but can be replaced by a composite lens or a reflective optical element.

광변조기(405)는 각각 미러층을 가지는 복수의 리본들(415-1 ~ 415-n, 여기서, n은 임의의 자연수)이 원통 렌즈(404)의 초점선(여기서는 도 5의 Y축)을 따라 선형 배열되어 있다. 광변조기(405)는 광변조기 구동회로(미도시)의 전기신호에 따라 각 리본(415-1, …, 415-n)을 상하 방향(여기서는 도 6의 Z축 방향)으로 구동시켜 입사광을 변조한다. The optical modulator 405 has a plurality of ribbons 415-1 to 415-n, each of which has a mirror layer, where n is an arbitrary natural number, so that the focal line (Y-axis in FIG. 5) of the cylindrical lens 404 is selected. Are arranged linearly. The optical modulator 405 modulates the incident light by driving the respective ribbons 415-1,..., 415-n in the vertical direction (here, Z-axis direction in FIG. 6) according to an electrical signal of the optical modulator driving circuit (not shown). do.

도 6을 참조하면, 광변조기(405)는 다수의 리본들(415-1, …, 415-n, 이하 415라 함)을 포함하는 바, 도 6에서는 (ℓ-1)번째, ℓ번째, (ℓ+1)번째 리본(415- (ℓ-1), 415-ℓ, 415-(ℓ+1))(여기서, ℓ＜n)을 중심으로 설명한다. Referring to FIG. 6, the optical modulator 405 includes a plurality of ribbons 415-1,..., 415-n (hereinafter, referred to as 415). The (L + 1) th ribbon 415- (L-1), 415-L, and 415- (L + 1) (here, L <n) will be described.

광변조기(405)는 기판(미도시) 상에 위치하는 절연층(610)과, 중앙 부분(630)이 절연층(610)과의 사이에서 소정 간격 이격되어 위치하는 구조물층(600)과, 구조물층(600)의 양 측단 상에 형성되어 구조물층(600)의 중앙 부분(630)을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체(미도시)를 포함한다. 구조물층(600)은 중앙 부분(630)을 포함하는 일표면 상에 광반사 특성을 가지는 상부 미러(650)가 형성되어 있다. 구조물층(600) 및 상부 미러(650)를 포함하여 일방향으로 긴 모양을 가지고 있는 바 리본(415)으로 칭한다. The optical modulator 405 includes an insulating layer 610 positioned on a substrate (not shown), a structure layer 600 in which a central portion 630 is spaced apart from the insulating layer 610 by a predetermined interval, Formed on both side ends of the structure layer 600 includes a piezoelectric drive (not shown) to move the central portion 630 of the structure layer 600 up and down. The structure layer 600 has an upper mirror 650 having light reflection characteristics on one surface including the central portion 630. It is referred to as a bar ribbon 415 having a long shape in one direction including the structure layer 600 and the upper mirror 650.

리본(415)의 중앙 부분(630)에 슬릿(640)이 형성되지 않은 경우에는 하나 이상의 리본들(415)이 모여 영상 중 하나의 화소를 담당하게 된다. 복수의 리본들(415)은 압전 구동체에 가해지는 전압(광변조기 구동회로의 전기신호에 따라 변화함)에 따라 상하로 구동하게 된다. 복수의 리본들(415)이 모두 일정한 높이를 유지하다가, 예를 들어 짝수번째 리본들에 제1 전압이 가해져 짝수번째 리본들이 상방향 또는 하방향으로 움직이게 되면, 짝수번째 리본들에서 반사되는 제1 반사광과, 홀수번째 리본들에서 반사되는 제2 반사광 간에 경로 차이가 발생하여 회절(간섭)이 발생하게 되고, 이 특성을 이용하여 광의 강도를 변조하게 된다. 이를 통해 영상의 각 화소의 명암도를 표현할 수 있다. When the slit 640 is not formed in the central portion 630 of the ribbon 415, one or more ribbons 415 are collected to cover one pixel of the image. The plurality of ribbons 415 are driven up and down according to the voltage applied to the piezoelectric driving body (which changes according to the electrical signal of the optical modulator driving circuit). When the plurality of ribbons 415 all maintain a constant height, for example, when a first voltage is applied to even-numbered ribbons and the even-numbered ribbons move upward or downward, the first ribbons reflected from the even-numbered ribbons are reflected. A path difference occurs between the reflected light and the second reflected light reflected by the odd-numbered ribbons, thereby causing diffraction (interference), and modulating the intensity of the light using this characteristic. Through this, the intensity of each pixel of the image can be expressed.

또는 리본(415)의 중앙 부분(630)에 하나 이상의 슬릿(640)이 형성된 경우(도 6에 도시)에는 하나의 리본(415)이 영상 중 하나의 화소를 담당하게 된다. 슬릿(640)은 리본(415)의 길이 방향(도 6의 x축 방향)으로 긴 직사각형의 홀(hole)인 것이 바람직하다. 이때 절연층(610)의 표면에 광반사 특성을 가지는 하부 미러(620)가 형성되어 있어야 한다. 압전 구동체에 가해지는 전압으로 조절하면 리본(415)이 상하로 움직이게 되어 리본(415) 표면의 상부 미러(650)와 절연층의 하부 미러(620) 간의 간격 조절이 가능해진다. 상부 미러(650)에서 반사되는 제3 반사광과, 하부 미러(620)에서 반사되는 제4 반사광 간에 경로 차이가 발생하게 되어 회절(간섭)이 발생하게 된다. Alternatively, when one or more slits 640 are formed in the central portion 630 of the ribbon 415 (shown in FIG. 6), one ribbon 415 may cover one pixel of the image. The slit 640 is preferably a rectangular hole that is long in the longitudinal direction (x-axis direction of FIG. 6) of the ribbon 415. In this case, the lower mirror 620 having the light reflection characteristic should be formed on the surface of the insulating layer 610. When the voltage is applied to the piezoelectric driving body, the ribbon 415 moves up and down, and thus the gap between the upper mirror 650 on the surface of the ribbon 415 and the lower mirror 620 of the insulating layer can be adjusted. A path difference occurs between the third reflected light reflected by the upper mirror 650 and the fourth reflected light reflected by the lower mirror 620, thereby causing diffraction (interference).

리본(415)에 슬릿(640)이 있는 경우와 없는 경우 모두 각 반사광 간의 경로 차이를 이용하여 하나의 화소의 명암도를 표현하게 되며, 각 반사광들은 회절(간섭) 원리에 의해 반사광(420) 이외에 +1 회절 차수와 -1 회절 차수(D+1, D-1) 등의 회절광(421, 422)을 만들어 낸다. 이하 본 발명에서는 후술할 프로젝션 광학계(407)에 포함되는 쉬리렌 정지부(409)에서 반사광(420)을 진행시키고 +1 회절 차수와 -1 회절 차수(D+1, D-1) 등의 회절광(421, 422)의 진행을 정지시키는 것을 중심으로 설명한다. 하지만, 필요에 따라 쉬리렌 정지부(409)가 반사광(420)을 정지시키고 +1 회절 차수와 -1 회절 차수(D+1, D-1) 등의 회절광(421, 422)을 진행시킬 수도 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 리본(415)을 상하로 구동시키기 위해 압전 구동체 이외에 정전 방식에 의한 구동체 등이 사용가능함은 당업자에게 명백할 것이다. In the case of the ribbon 415 with or without the slit 640, the intensity of one pixel is expressed using the path difference between each reflected light, and each reflected light has the + diffraction (interference) principle in addition to the reflected light 420. Diffraction lights 421 and 422 such as one diffraction order and -1 diffraction orders D + 1 and D-1 are produced. Hereinafter, in the present invention, the reflected light 420 is advanced in the Shyrylene stop 409 included in the projection optical system 407 to be described later, and diffractions such as +1 diffraction orders and -1 diffraction orders (D + 1 and D-1) A description will be given focusing on stopping the progress of the lights 421 and 422. However, if necessary, the shrill stop 409 stops the reflected light 420 and advances the diffracted light 421 and 422 such as the +1 diffraction order and the -1 diffraction order (D + 1, D-1). It will be apparent to those skilled in the art. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that an electrostatic driving device or the like may be used in addition to the piezoelectric driving body to drive the ribbon 415 up and down.

광변조기(405)는 하나 또는 둘 이상의 리본(415)이 영상의 한 화소의 명암도를 표현하도록 입사광을 변조하여 출력광을 방출한다. 출력광은 앞서 설명한 것과 같이 반사광(420)과 회절광(421, 422)을 포함한다. 광변조기(405)는 도 5 및 도 6 의 y축 방향으로 평행하게 배열된 다수의 리본들(415)에 의해 1차원 직선 영상을 표현하게 된다. 특정 시점에서 광변조기(405)는 2차원 영상 중 어느 하나의 1차원 직선 영상(수직 방향 또는 수평 방향)의 명암도를 표현하게 되고, 스캐닝 미러(410)는 스크린(411) 상의 특정 위치에 해당 1차원 직선 영상을 표시하게 된다. 스캔 주파수에 따라 광변조기(405)는 다수의 1차원 직선 영상을 변조하고 스캐닝 미러(410)가 소정 방향(일방향 또는 양방향)으로 스캔을 하여 전체적으로 2차원 영상을 표시하게 된다. The optical modulator 405 emits output light by modulating the incident light such that one or more ribbons 415 represent the intensity of one pixel of the image. The output light includes the reflected light 420 and the diffracted light 421 and 422 as described above. The optical modulator 405 represents a one-dimensional linear image by a plurality of ribbons 415 arranged in parallel in the y-axis direction of FIGS. 5 and 6. At a specific point in time, the optical modulator 405 expresses the contrast of the one-dimensional linear image (either in the vertical or horizontal direction) of the two-dimensional image, and the scanning mirror 410 corresponds to a specific position on the screen 411. The dimensional linear image is displayed. According to the scan frequency, the optical modulator 405 modulates a plurality of linear one-dimensional images, and the scanning mirror 410 scans in a predetermined direction (one or two directions) to display a two-dimensional image as a whole.

광변조기(405)에서의 출력광(420, 421, 422)은 프로젝션 광학계(407)를 통과하여 스캐닝 미러(410)로 전달된다. 프로젝션 광학계(407)는 프로젝션 렌즈(408) 및 쉬리렌 정지부(409)를 포함한다. 프로젝션 렌즈(408)는 1차원 직선 영상인 출력광(420, 421, 422)을 2차원 공간 영상(1차원 직선 영상이 좌우로 펼쳐진 형태)으로 펼친 후 스캐닝 미러(410)를 통해 최종적으로 스크린(411) 상에 1차원 직선 영상으로 투영되도록 한다. 쉬리렌 정지부(409)는 출력광 중에서 반사광(420) 또는 회절광(421, 422)를 선별하여 통과시키도록 한다. Output light 420, 421, 422 from the optical modulator 405 passes through the projection optical system 407 to the scanning mirror 410. Projection optics 407 include projection lens 408 and shriren stop 409. The projection lens 408 unfolds the output light 420, 421, and 422, which are the one-dimensional linear images, into a two-dimensional spatial image (a form in which the one-dimensional linear image is stretched to the left and right), and finally the screen (through the scanning mirror 410). 411 to project a one-dimensional linear image. The shylene stopper 409 selects and passes the reflected light 420 or the diffracted light 421 and 422 among the output light.

갈바노 미러는 제1 스캔 운동(A)에 의해 제자리로 돌아가고, 제2 스캔 운동(B)에 의해 1차원 직선 영상인 출력광을 스크린(411) 상에 투영한다. 혹은 그 반대일 수 있다. 또한, 갈바노 미러 대신에 폴리곤 미러(미도시)가 위치하여 일방향으로만 회전하면서 출력광을 스크린(411) 상에 투영할 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명에서는 갈바노 미러와 폴리곤 미러를 통칭하여 스캐닝 미러라 한다. The galvano mirror returns to its original position by the first scan motion A, and projects the output light, which is a one-dimensional linear image, on the screen 411 by the second scan motion B. FIG. Or vice versa. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that instead of the galvano mirror, a polygon mirror (not shown) can be located and rotated in one direction to project the output light onto the screen 411. In the present invention, the galvano mirror and the polygon mirror are collectively called a scanning mirror.

광변조기(405)에서 프로젝션 광학계(407)로 향함에 있어서, 레이저 반점을 감소시키기 위한 위상 조정 부분이 포함되는 바, 이하에서는 위상 조정을 통해 레이저 반점을 감소시키는 장치 및 그 방법을 상세히 설명한다. In the direction from the optical modulator 405 to the projection optical system 407, a phase adjusting portion for reducing the laser spot is included. Hereinafter, an apparatus and method for reducing the laser spot through phase adjustment will be described in detail.

도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 광투과성 기판에 위상 조정 패턴이 형성된 광변조기 모듈의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view of an optical modulator module having a phase adjusting pattern formed on a light transmissive substrate according to an exemplary embodiment of the present invention.

광변조기 모듈(700)은 광변조기(405)와, 광투과성 기판(710)을 포함한다. 광투과성 기판(710)은 광변조기(405)의 양 표면 중에서 광변조와 관련된 일면 상부에 위치하며, 입사광(413)과 출력광(420, 421, 422)을 통과시킨다. 광변조기(405)는 미소 전기(전압, 전류 등)에 따라 기계적인 운동을 하는 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) 장치이므로, 외부 환경에 의한 영향을 최소화하기 위해 모듈(module)화하게 된다. 모듈화를 통해 외부 환경(특히 공기)에 의한 영향을 최소화하면서 모듈 자체의 크기를 최소화하기 위해 도 7에 도시된 것과 같이 입사광(413)과 출력광(420, 421, 422)이 통과할 수 있는 광투과성 기판(710)을 이용하여 광변조기(405)에서 기계적인 운동을 하는 리본(415) 부분을 밀봉한다. The optical modulator module 700 includes an optical modulator 405 and a light transmissive substrate 710. The light transmissive substrate 710 is positioned above one surface associated with light modulation among both surfaces of the light modulator 405 and passes the incident light 413 and the output light 420, 421, and 422. The optical modulator 405 is a MEMS device that performs a mechanical motion in accordance with micro electricity (voltage, current, etc.), and thus is modularized to minimize the influence of the external environment. Light through which incident light 413 and output light 420, 421, and 422 can pass, as shown in FIG. 7, to minimize the size of the module itself while minimizing the influence of external environment (especially air) through modularization. The transparent substrate 710 is used to seal portions of the ribbon 415 which are mechanically moved in the optical modulator 405.

광투과성 기판(710)은 광을 99% 이상 투과시킬 수 있는 재질로, 유리 등으로 구성된다. The light transmissive substrate 710 is a material capable of transmitting more than 99% of light, and is made of glass or the like.

도 7을 참조하면, 광투과성 기판(710)의 표면 중 출력광(420, 421, 422)이 지나는 광경로 내에 위상 조정 패턴(720)이 형성되어 있다. Referring to FIG. 7, a phase adjustment pattern 720 is formed in an optical path through which output light 420, 421, and 422 pass among the surfaces of the light transmissive substrate 710.

위상 조정 패턴(720)은 음각으로 형성되며, 두 가지의 깊이(0 또는 h)를 가지고 있다. 각 깊이에 따라 출력광(420, 421, 422)는 0 라디안의 제1 상대 위상 변 이 또는 파이(π) 라디안의 제2 상대 위상 변이가 유도된다. 또는 위상 조정 패턴(720)은 도 7에 도시된 것과 달이 양각으로 형성될 수 있으며, 이 경우 두 가지의 높이(0 또는 h)를 가지게 된다. 각 높이에 따라 출력광(420, 421, 422)는 0 또는 파이(π) 라디안의 제1 또는 제2 상대 위상 변이가 유도된다. The phase adjustment pattern 720 is intaglio and has two depths (0 or h). According to each depth, the output light 420, 421, and 422 has a first relative phase shift of zero radians or a second relative phase shift of pi (π) radians. Alternatively, the phase adjustment pattern 720 may be embossed with the moon shown in FIG. 7, and in this case, have two heights (0 or h). According to each height, the output light 420, 421, and 422 induces a first or second relative phase shift of zero or pi (π) radians.

또한, 위상 조정 패턴(720)은 출력광(420, 421, 422)의 광경로 대신에 입사광(413)의 광경로가 되는 표면 일부(730)에 형성될 수도 있다. 그러나 이 경우 도 4 및 5에 도시된 디스플레이 장치(400)의 콘트라스트 비(contrast ratio)가 나빠진다. 그러므로 위상 조정 패턴(720)은 출력광(420, 421, 422)이 통과하는 광투과성 기판(710)의 표면(730) 중 일부에 형성되는 것이 바람직하다. In addition, the phase adjustment pattern 720 may be formed on a portion of the surface 730 that becomes an optical path of the incident light 413 instead of the optical paths of the output light 420, 421, and 422. However, in this case, the contrast ratio of the display apparatus 400 shown in FIGS. 4 and 5 becomes worse. Therefore, the phase adjustment pattern 720 is preferably formed on a portion of the surface 730 of the light transmissive substrate 710 through which the output light 420, 421, 422 pass.

광변조기(405)의 리본 표면으로부터 위상 조정 패턴(720)까지의 거리(z0, 즉 d+D)는 하기의 수학식 1을 만족해야 한다. The distance z 0 , ie, d + D, from the ribbon surface of the optical modulator 405 to the phase adjustment pattern 720 should satisfy Equation 1 below.

Figure 112007034081513-PAT00004
여기서, z0 > D
Figure 112007034081513-PAT00004
Where z 0 > D

또는 광투과성 기판(710)의 두께는 다음과 같은 조건을 만족한다: Alternatively, the thickness of the light transmissive substrate 710 satisfies the following conditions:

Figure 112007034081513-PAT00005
Figure 112007034081513-PAT00005

여기서, d는 광변조기(405)의 상면과 광투과성 기판(710)의 하면 간의 간격이다. Here, d is a gap between the upper surface of the light modulator 405 and the lower surface of the light transmissive substrate 710.

여기서, T는 광 폭(beam width) 또는 X 축으로의 하나의 픽셀 크기 즉, 리본 피치(pitch)를 나타내고, λ는 광의 파장을 나타낸다. Here, T represents one pixel size, i.e., ribbon pitch, on the beam width or the X axis, and λ represents the wavelength of the light.

d << D 인 경우 광변조기(405)의 상면와 광투과성 기판(710) 간의 간격 d는 무시될 수 있고, 이 경우 광투과성 기판(710)의 두께는 다음과 같다. When d << D, the distance d between the top surface of the optical modulator 405 and the light transmissive substrate 710 may be ignored, and in this case, the thickness of the light transmissive substrate 710 is as follows.

Figure 112007034081513-PAT00006
Figure 112007034081513-PAT00006

위상 조정 패턴(720)은 바커 코드(Barker code) 시퀀스 패턴을 따르게 되며, 바커 코드 시퀀스 패턴은 최대 13의 길이를 가지는 무상관 시퀀스 패턴으로 하기의 수학식 2와 같은 바커 코드의 일례 및 하기의 수학식 3에 의해 생성된다. The phase adjustment pattern 720 follows a Barker code sequence pattern, and the Barker code sequence pattern is an unrelated sequence pattern having a maximum length of 13, and an example of the Barker code shown in Equation 2 below and the following equation Is generated by 3.

Figure 112007034081513-PAT00007
Figure 112007034081513-PAT00007

여기서, rect(x-i)는 x가 i 내지 i+1 구간에서만 1이고, 그 외 구간에서는 0인 함수이다. N(N = 13)은 바커 코드 길이이다. 상기의 수학식 2와 수학식 3에 의해 획득되는 바커 코드 시퀀스 패턴이 도 8에 도시되어 있다. Here, rect (x-i) is a function in which x is 1 in only i to i + 1 intervals and 0 in other intervals. N (N = 13) is the Barker code length. Barker code sequence patterns obtained by the above equations (2) and (3) are shown in FIG.

상기의 수학식 2에서 양(+)의 부호는 0 라디안인 제1 상대 위상 변이를, 음(-)의 부호는 파이(π) 라디안인 제2 상대 위상 변이를 의미한다. 혹은 그 반대 일 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 바커 코드 시퀀스 패턴에서의 깊이(또는 높이) h는 하기의 수학식 4를 만족시켜야 한다. In Equation 2, a positive sign means a first relative phase shift of 0 radians, and a negative sign means a second relative phase shift of pi (π) radians. It will be apparent to those skilled in the art that the vice versa may be reversed. Depth (or height) h in the Barker code sequence pattern should satisfy the following equation (4).

Figure 112007034081513-PAT00009
Figure 112007034081513-PAT00009

여기서, n0는 광투과성 기판(720)의 굴절률(refractive index)이다. Here, n 0 is a refractive index of the light transmissive substrate 720.

도 8에 도시된 것과 같은 바커 코드 시퀀스 패턴을 위상 조정 패턴(720)으로 이용함으로써 무상관 반점 패턴을 중첩하여 레이저 반점을 감소시킬 수 있다. 본 예에서는 바커 코드 시퀀스 패턴의 길이가 13이므로, 반점 감소 인자는 최대

Figure 112007034081513-PAT00010
이 될 수 있다. By using the Barker code sequence pattern as shown in FIG. 8 as the phase adjustment pattern 720, the laser spot may be reduced by overlapping the uncorrelated spot pattern. In this example, since the length of the Barker code sequence pattern is 13, the spot reduction factor is maximum.
Figure 112007034081513-PAT00010
This can be

도 9는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 위성 조정 패턴을 가지는 광변조기의 사시도이다. 9 is a perspective view of an optical modulator having a satellite adjustment pattern according to another preferred embodiment of the present invention.

광변조기(405)의 각 리본(415)은 슬릿(640)이 형성되어 있다. 각 리본(415)의 중앙 부분(630), 즉 상부 미러(650)에 제1 위상 조정 패턴(Hup(x), 910)이 형성되어 있다. 또한, 절연층(610) 표면의 하부 미러(620)가 형성된 부분에 제2 위상 조정 패턴(920, Hdn(x))에 형성되어 있다. Each ribbon 415 of the optical modulator 405 has a slit 640 formed therein. First phase adjustment patterns Hup (x) 910 are formed at the central portion 630 of the ribbon 415, that is, the upper mirror 650. The second phase adjustment pattern 920 (Hdn (x)) is formed at a portion where the lower mirror 620 is formed on the surface of the insulating layer 610.

제1 위상 조정 패턴(910) 및 제2 위상 조정 패턴(920)은 동일(Hup(x) = Hdn(x))한 것이 바람직하며, 도 8에 도시된 것과 같은 바커 코드 시퀀스 패턴(H(x))일 수 있다. 또한, 음각으로 형성(도 9에 도시됨)되거나 양각으로 형성될 수 있다. Preferably, the first phase adjustment pattern 910 and the second phase adjustment pattern 920 are the same (Hup (x) = Hdn (x)), and the Barker code sequence pattern H (x) as shown in FIG. May be)). It may also be formed intaglio (shown in FIG. 9) or embossed.

또한, 광변조기(405)의 각 리본(415)에 슬릿(640)이 형성되어 있지 않은 경우에는 각 리본(415)의 상부 미러(650)에만 제1 위상 조정 패턴(910)이 형성될 수 있다. 이 경우 둘 이상의 리본들(415)을 이용하여 하나의 화소의 명암도를 표현하게 된다. In addition, when the slit 640 is not formed on each ribbon 415 of the optical modulator 405, the first phase adjustment pattern 910 may be formed only on the upper mirror 650 of each ribbon 415. . In this case, two or more ribbons 415 are used to represent the intensity of one pixel.

어느 경우이든지 위상 조정 패턴(900)은 광변조기(405)의 리본(415) 표면에 형성되어 있으므로(즉, z0 = 0), 상기의 수학식 1을 항상 만족하게 된다. 여기서, 제1 위상 조정 패턴(910) 및/또는 제2 위상 조정 패턴(920)의 깊이(또는 높이) h는 λ/4이면 된다(위상 변이의 반사 타입).In any case, since the phase adjustment pattern 900 is formed on the surface of the ribbon 415 of the optical modulator 405 (that is, z 0 = 0), the above equation 1 is always satisfied. Here, the depth (or height) h of the first phase adjustment pattern 910 and / or the second phase adjustment pattern 920 may be λ / 4 (reflection type of phase shift).

상술한 바에 따르면 광변조기 모듈의 광투과성 기판(710) 또는 광변조기의 리본(415) 표면에 위상 조정 패턴을 형성한다. 1차원 선형광이었던 출력광은 프로젝션 광학계(407)에서 2차원 공간광으로 펼쳐졌다가 프로젝션 렌즈(408)에 의해 하나의 1차원 선형광으로 집광되고, 스캐닝 미러(410)에 의해 스크린(411) 상으로 향하게 된다. As described above, a phase adjustment pattern is formed on the light transmissive substrate 710 of the optical modulator module or the ribbon 415 surface of the optical modulator. The output light, which was one-dimensional linear light, is unfolded into two-dimensional spatial light by the projection optical system 407, and then collected as one one-dimensional linear light by the projection lens 408, and the screen 411 by the scanning mirror 410. Face up.

출력광은 프로젝션 광학계(407) 내에서 2차원 공간광으로 펼쳐지는 때에 공간적으로 위상 조정 패턴에 의해 제1 및/또는 제2 상대 위상 변이를 가지는 다수의(본 예에서는 13개의) 광들로 분해된다. 각 광들은 위상 조정 패턴에 각각 무상관(uncorrelated) 특성을 가지는 반점 패턴 특성을 가지게 된다. 그리고 이후, 스캐닝 미러(410)에서 반사되어 스크린(411)에서 다시 하나의 1차원 직선 영상으로 모아지면서 다수의 광들은 하나의 1차원 직선 영상으로 집광되면서 무상관 반점 패 턴이 중첩되는 효과를 획득하게 된다. The output light is decomposed into a plurality of (13 in this example) lights having first and / or second relative phase shifts spatially by the phase adjustment pattern when unfolded into two-dimensional spatial light in the projection optical system 407. . Each light has a spot pattern characteristic having an uncorrelated characteristic in the phase adjustment pattern. Afterwards, the light is reflected from the scanning mirror 410 and collected again on the screen 411 into a single one-dimensional linear image, and a plurality of lights are condensed into a single one-dimensional linear image to obtain an effect of overlapping the uncorrelated spot pattern. do.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 광변조기 및 광변조기 모듈은 별도의 추가적인 장치가 구비되지 않고 레이저 반점을 감소시키는 위상 조정 패턴이 광변조기 또는 광변조기 모듈과 일체화되어 부피 증가가 없는 효과가 있다. As described above, the optical modulator and the optical modulator module according to the present invention are not provided with an additional device, and a phase adjustment pattern for reducing laser spots is integrated with the optical modulator or the optical modulator module, thereby having no effect of increasing the volume.

또한, 레이저 반점을 감소시켜 표시되는 영상의 화질 저하를 방지하는 것이 가능하다. In addition, it is possible to reduce laser spots and to prevent deterioration of image quality of the displayed image.

또한, 모바일 광학계와 같은 소형 프로젝션 장치에서도 적용 가능하다. 그리고 추가 장치가 필요하지 않으므로 전체 장치를 구성하는 비용이 적게 들고 무게가 가벼운 장점이 있다.It is also applicable to small projection devices such as mobile optical systems. And since no additional device is required, the cost of configuring the entire device is low and light.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art can understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. There will be.

Claims (18)

입사광을 입사받고, 상기 입사광을 변조한 출력광을 출력하는 광변조기; 및An optical modulator for receiving incident light and outputting output light of modulating the incident light; And 상기 광변조기 상에 위치하여 상기 입사광과 상기 출력광이 통과하며, 광경로가 되는 표면 일부에 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 광투과성 기판A light-transmitting substrate positioned on the optical modulator, through which the incident light and the output light pass, and having a phase adjustment pattern formed on a portion of a surface of the optical path; 을 포함하는 광변조기 모듈.Optical modulator module comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 광투과성 기판은 상기 입사광의 광경로가 되는 표면 일부 또는 상기 출력광의 광경로가 되는 표면 일부에 상기 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.The light transmissive substrate is a light modulator module, characterized in that the phase adjustment pattern is formed on a portion of the surface of the light path of the incident light or a portion of the surface of the light path of the output light. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 입사광은 레이저 광인 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.And the incident light is laser light. 제3항에 있어서, The method of claim 3, 상기 위상 조정 패턴은 상기 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반 점(speckle)을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.And said phase adjustment pattern reduces laser speckle generated by said laser light. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이(π) 라디안의 상대 위상 변이들을 유도하는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.And wherein said phase adjustment pattern induces relative phase shifts of 0 and pi ([pi]) radians respectively. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 위상 조정 패턴은 음각 또는 양각으로 형성되고 바커 코드(Barker code) 시퀀스 패턴의 깊이 또는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.And the phase adjustment pattern is engraved or embossed and has a depth or height of a Barker code sequence pattern. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 깊이(h) 또는 상기 높이(h)는 하기의 수학식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 광변조기 모듈.The depth (h) or the height (h) is an optical modulator module, characterized in that to satisfy the following equation.
Figure 112007034081513-PAT00011
Figure 112007034081513-PAT00011
 여기서, λ는 광의 파장, n0는 상기 광투과성 기판의 굴절률임.Is the wavelength of light and n 0 is the refractive index of the light transmissive substrate. 기판;Board; 상기 기판 상에 위치하는 절연층;An insulating layer on the substrate; 중앙 부분이 상기 절연층과의 사이에서 소정 간격 이격되어 위치하고, 표면에 상부 미러가 형성되어 있으며, 상기 중앙 부분에 제1 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 구조물층; 및A structure layer in which a central portion is spaced apart from the insulating layer by a predetermined interval, an upper mirror is formed on a surface thereof, and a first phase adjustment pattern is formed in the central portion; And 상기 구조물층의 양 측단 상에 형성되어 상기 구조물층의 중앙 부분을 상하로 움직이게 하는 압전 구동체Piezoelectric driving body formed on both side ends of the structure layer to move the central portion of the structure layer up and down 를 포함하는 광변조기.Light modulator comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 구조물층은 상기 중앙 부분에 길이 방향으로 하나 이상의 슬릿(slit)이 형성되어 있고, The structure layer is formed with one or more slits in the longitudinal direction in the central portion, 상기 절연층은 표면에 하부 미러가 형성되어 있으며 상기 제1 위상 조정 패턴 하부에 제2 위상 조정 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광변조기.The insulating layer has a lower mirror formed on the surface of the optical modulator, characterized in that the second phase adjustment pattern is formed under the first phase adjustment pattern. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제1 위상 조정 패턴은 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반점을 감소 시키는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the first phase adjustment pattern reduces laser spots generated by laser light. 제10항에 있어서, The method of claim 10, 상기 제1 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이(π) 라디안의 상대 위상 변이들을 유도하는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the first phase adjustment pattern induces relative phase shifts of 0 and pi (π) radians, respectively. 제11항에 있어서, The method of claim 11, 상기 제1 위상 조정 패턴은 음각 또는 양각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 깊이 또는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the first phase adjustment pattern is engraved or embossed and has a depth or height of a Barker code sequence pattern. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 깊이 또는 높이는 광의 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 광변조기.And the depth or height is one quarter of the wavelength of light. 제9항에 있어서, The method of claim 9, 상기 제2 위상 조정 패턴은 레이저 광에 의해 발생되는 레이저 반점을 감소시키는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the second phase adjustment pattern reduces laser spots generated by laser light. 제14항에 있어서, The method of claim 14, 상기 제2 위상 조정 패턴은 각각 0 및 파이(π) 라디안의 상대 위상 변이들을 유도하는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the second phase adjustment pattern induces relative phase shifts of zero and pi (π) radians, respectively. 제15항에 있어서, The method of claim 15, 상기 제2 위상 조정 패턴은 음각 또는 양각으로 형성되고 바커 코드 시퀀스 패턴의 깊이 또는 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the second phase adjustment pattern is engraved or embossed and has a depth or height of the Barker code sequence pattern. 제16항에 있어서, The method of claim 16, 상기 깊이 또는 상기 높이는 광의 파장의 1/4인 것을 특징으로 하는 광변조기.Wherein said depth or said height is one quarter of the wavelength of light. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제1 위상 조정 패턴과 상기 제2 위상 조정 패턴은 동일한 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 광변조기.And the first phase adjustment pattern and the second phase adjustment pattern have the same shape.
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