KR20120105286A - 휴대형 레이저 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 휴대형 레이저 프로젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 레이저 다이오드를 사용하여 출력을 높임으로써 고화질의 구현이 가능한 휴대형 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
본 발명은, R,G,B신호를 각각 발생하는 여러 개의 레이저 다이오드로 구성되는 멀티 레이저 모듈 유닛; 상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛 내의 다수의 레이저 다이오드 광원에서 나오는 RBG 광신호를 하나의 경로로 조사하기 위한 레이저 컴바이너(combiner) 유닛; 상기 컴바이너 유닛에서 나오는 레이저 광을 면광으로 전환하기 위한 멤스 스캐닝 미러 유닛; 상기 멤스 스캐닝 미러 유닛에서 반사된 면광을 평행광으로 변환하기 위한 콜리메이션(colliimation) 광학계 유닛; 상기 콜리메이션 광학계 유닛에서 나오는 면광을 처리하여 스크린에 비출 영상을 형성하는 디스플레이 패널 유닛; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터를 제공한다.
본 발명에 의하면 여러 개의 레이저 다이오드로 구성되는 멀티모드 레이저 모듈 유닛을 사용함으로써, 제작비용과 크기를 줄이면서도 고출력의 레이저를 사용할 수 있게 되어 밝기와 휘도를 높임으로써 해상도가 혁신적으로 향상된 영상 출력이 가능한 휴대형 레이저 프로젝터를 제공할 수 있다.

Description

휴대형 레이저 프로젝터{Portable Laser Projector}

본 발명은 휴대형 레이저 프로젝터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 복수의 레이저 다이오드를 사용하여 출력을 높임으로써 고화질의 구현이 가능한 휴대형 레이저 프로젝터에 관한 것이다.

프로젝터는 사용자가 원하는 면(일반적으로 스크린이라 불리는 하얀색 천으로 만들어진 면)에 영상을 투사하는 장치이다. 일상 생활 주변에서 가장 흔히 볼 수 있는 프로젝터는 극장에서 영화를 상영하기 위하여 사용되거나, 회의실에서 프레젠테이션을 하기 위해 사용되며, 일부의 가정에서는 홈 씨어터(Home theater) 용도로 프로젝터를 사용하기도 한다.

현재까지 가장 많이 사용되는 프로젝터는 램프 특히 메탈 핼라이드 램프(metal halide lamp))를 광원으로 사용하는 프로젝터인데, 이러한 램프 형 프로젝터는 램프의 수명이 약 2000시간 정도로 짧고, 시간이 지남에 따라 휘도가 크게 떨어지는 등의 문제점이 있다. 또한, 그 구조가 복잡하고 고가에 거래된다. 따라서, 램프의 수명이 짧아 주기적으로 램프를 교체해야 되는데 램프 교체에도 많은 비용이 소요되는 단점이 있다. 이러한 문제점으로 인해 프로젝터의 램프를 대체할 광원 개발의 연구가 지속되고 있다. 이러한 연구의 일환으로 엘이디(LED; Light Emitting Diode)나 레이저를 광원으로 이용하는 프로젝터에 대한 연구가 진행되고 있으며, 일부 제품은 이미 출시되고 있다.

엘이디를 광원으로 사용하는 프로젝터의 경우 엘이디 자체가 유한한 크기의 발광원 이고, 또한 넓은 각도로 (약 120도) 방출되는 비간섭성 광원(incoherent light)의 특성으로 인하여 엘이디에서 발생된 광원은 면광원(surfaced light source)이 될 수 밖에 없고 이 면광원은 DLP (Digital Light Processing), LCD (Liquid Crystal Display), LCoS (Liquid Crystal on Silicon) 등의 디바이스(device) 표면에 반사되어 스크린에 투사됨으로써 영상이 맺혀지는 구조로 되어있다. 이 기술은 보편화 되어있고 최근에는 높은 출력의 엘이디가 출시되어 상당히 밝은 (2000 ANCI Lumen 이상) 고해상도 (Full HD급 이상) 영상을 구연하는 프로젝터가 시판되고 있다.

한편 레이저 빔(beam)은 간섭성 광원(coherent light source) 특성으로 인하여 광원의 크기가 작고 일직선으로 뻗으며 먼 거리까지 빛이 퍼지지 않는 강한 직진 성을 가지고 있다. 이에 레이저를 광원으로 사용하는 프로젝터의 경우, 레이저 다이오드에서 점광원(dotted light source)으로 방출되는 3색의 레이저 빔을 2축 구동의 멤스(MEMS, MicroElectroMechanical Systems) 스캐닝 미러 (Scanning mirror)가 영상의 픽셀(pixel) 단위로 레이저 빔의 강약을 전자적으로 제어하며 반사시켜 스크린에 영상을 주사하게 된다. 최근 프로젝터 기능을 가진 휴대전화가 출시되기도 하였는데, 초소형 휴대형 프로젝터 (일명 Pico projector)의 경우 무게를 줄이기 위하여 레이저광원을 사용하는 것이 거의 필수적이며, 멤스 스캐닝 미러를 이용한 프로젝터가 시판되고 있다.

레이저를 광원으로 사용하는 경우 레이저의 특성상 적은 출력으로 강력한 단일 파장의 순색을 구현하여 기존의 형광 램프 광원비교 3배 이상의 색 표현이 가능하며 콘트라스트가 높은 선명한 화상을 얻을 수 있다. 뿐만 아니라 레이저 광원은 프로젝터와 스크린의 거리와 관계없이 선명한 화상을 제공할 수 있어 프로젝터를 옮기거나 스크린과의 거리가 달라지는 경우에도 그때마다 초점을 따로 맞추지 않아도 되는 장점이 있다.

도 1은 기존에 시제품이 발표된 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 간단히 도시한 것이다. 도 1에 도시된 휴대형 레이저 프로젝터는 광원인 레이저 다이오드(1), 멤스 스캐닝 미러(2)로 구성되며 도면부호 (3)으로 표시된 것은 스크린이다. 도면상에는 레이저 다이오드(1)과 멤스 스캐닝 미러(2)가 분리 된 것으로 도시되어 있지만 하나의 모듈 형태로 제작되며, 도시되지는 않았지만 필요한 경우 렌즈 등의 광학계를 포함하여 이루어질 수 있으며, 광학계를 포함하는 경우에도 레이저 다이오드(1), 멤스 스캐닝 미러(2), 광학계 등은 하나의 케이싱 안에 실장되어 조립된다.

레이저 다이오드(1)는 일반적으로 시판 중인 각각의 RGB(red, green, blue) 광원을 형성하는 3개의 레이저 다이오드(laser diode)로 이루어져 있으며 수십에서 수백 밀리 와트 (mW)의 낮은 출력을 가진 레이저 다이오드 제품이 사용되고 있다.

멤스 스캐닝 미러는 2축으로 공진하는 초소형 스캐닝 거울로 레이저 다이오드(1)로부터 발생한 빛을 멤스 스캐너 제어회로에 의하여 스크린(3)에 반사시켜 사용자가 영상을 볼 수 있도록 구성되어 있다.

다만, 이러한 종래의 멤스 스캐닝 미러를 이용하는 레이저 프로젝터는 2가지의 근본적인 기술적 문제 때문에 현재 저 성능의 프로젝터만 제품으로 출시되고 있고, 레이저 광원의 우수성을 (높은 효율성, 색 표현력, 영상 콘트라스트 비율, 다 거리 초점 화면) 이용한 밝은 (2000 ANCI Lumen 이상) 고해상도 (Full HD급 이상) 영상을 구현하는 프로젝터의 개발은 요원한 실정이다. 앞에 언급한 2가지의 문제는; (a) 멤스 스캐닝 미러의 공진 주파수는 제조 공정상 제품마다 다르고, 온도 습도 등의 외부 조건에 민감하여 영상신호에 의한 레이저 빔의 강약과 공진 스캐닝 미러의 싱크 (sync)를 맞추기가 고해상도의 영상일수록 기술적으로 힘들어 진다. 또한 고해상도의 영상일수록 더욱 빠른 스캐닝 미러의 공진 주기 속도를 요구하나 현 기술의 한계로 인하여 고해상도 (Full HD급 이상)의 화질은 구현 할 수 없으며 (b)현재 시판되는 레이저 다이오드는 수십 내지 수백 밀리 와트(mW)의 낮은 출력으로서 광원의 밝기가 현저히 떨어져 아주 어두운 공간이 아니면 제대로 화면을 식별할 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 밝은 (2000 ANCI Lumen 이상) 고해상도 (Full HD급 이상) 영상을 구현하는 레이저 프로젝터를 현재 개발하려면 (a)현재 시판되는 레이저 다이오드보다 수배 또는 수십배 강력한 레이저 빔이 필요하고 (b)저화질의 멤스 스캐닝 미러가 아닌 Full HD급 제품의 LCD(Liquid Crystal Display)나 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 등의 디바이스(device) 표면에 강력한 레이저 빔을 반사하여 스크린에 영상을 투사 하여야 한다. 단, 멤스 스캐닝 미러가 레이저 점광원으로 작동 하는데 반해 LCD나 LCoS 디바이스는 균질한 면광이 광원으로 요구된다.

강력한 레이저 빔을 얻기 위하여 출력이 큰 레이저를 사용하는 것을 고려할 수 있지만 고출력의 레이저 다이오드는 제작하기도 힘들 뿐 아니라 크기도 커 휴대형 레이저 프로젝터에는 적절하지 않으며 고가이므로 상용화에도 문제점이 있다. 이에, 여러 개의 저 출력 레이저 다이오드를 합쳐 고출력의 레이저 빛을 만든 수는 있으나 일반적인 렌즈 등의 광학계를 이용하여 면광을 만들면 (a)각기 다른 광원의 구성에 의해 전체 빛의 균일도가 떨어지고 (b)가우시안(Gaussian) 분포를 가지는 레이저 광원의 특성상 각각의 광원 내에서도 광원의 중심부와 외곽의 현저한 밝기 차이에 의한 균일도 문제가 있어 프로젝터의 광원으로는 적당치 않다. 도 2는 본원 발명의 발명자가 여러 개의 저 출력 레이저 다이오드의 빛을 렌즈를 이용하여 하나로 묶은 후에 촬영한 빛의 사진이다. 도 2의 사진상에서 빛이 균일하지 못하며 여러 개의 작은 알갱이들이 보이는 현상이 나타남을 확인할 수 있다.

따라서 저화질의 멤스 스캐닝 미러가 아닌, Full HD급 제품의 LCD (Liquid Crystal Display)나 LCoS (Liquid Crystal on Silicon) 등의 디바이스(device)를 이용하여 고화질의 프로젝터를 구성하려면, 여러 개의 저 출력 레이저 다이오드를 합쳐 고출력의 레이저 빛의 균일도가 보장될 필요가 있으나 현재까지는 그러한 고출력의 레이저 빛이나 빛의 균일도를 제공하는 프로젝터가 없는 실정이다.

본 발명은 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여러 개의 저 출력 레이저 다이오드에서 나오는 레이저 광들을 조합하여 출력을 증가시켜 보다 밝은 화면을 구성하면서도 Full HD급의 고화질 영상을 함께 가능하게 하고자 한다. 레이저 광의 조합과정에서 발생할 수 있는 빛의 불균일성이나 스페클 (speckle) 현상을 현저히 줄인 휴대형 레이저 프로젝터를 제공하는 것이다. 레이저 점광원을 사용하는 멤스 스캐닝 미러 방식대신, Full HD급의 LCD나 LCoS 등을 사용하는데 있어 균일한 면광원은 필수적이다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

R,G,B신호를 각각 발생하는 여러 개의 레이저 다이오드로 구성되는 멀티 레이저 모듈 유닛;

상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛 내의 다수의 레이저 다이오드 광원에서 나오는 RBG 광신호를 하나의 경로로 조사하기 위한 레이저 컴바이너(combiner) 유닛;

상기 컴바이너 유닛에서 나오는 레이저 광을 면광으로 전환하기 위한 멤스 스캐닝 미러 유닛;

상기 멤스 스캐닝 미러 유닛에서 반사된 면광을 평행광으로 변환하기 위한 콜리메이션(colliimation) 광학계 유닛;

상기 콜리메이션 광학계 유닛에서 나오는 면광을 처리하여 스크린에 비출 영상을 형성하는 디스플레이 패널 유닛; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터를 제공한다.

상기 디스플레이 패널 유닛에서 조사된 영상을 확대하기 위한 조사 광학계 유닛;을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 디스플레이 패널 유닛은 서로 수직으로 배치되는 제1디스플레이 패널 유닛과 제2디스플레이 패넛 유닛을 포함하여 구성되며,

상기 제1디스플레이 패널 유닛과 제2디스플레이 패널 유닛에서 조사되는 광신호의 경로를 변환하기 위한 피비에스(PBS;Polarizing Beam Splitter) 광학계 유닛을 더 포함하여 이루어질 수도 있다.

상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛과 컴비네이션 유닛이 일체화된 RGB 레이저 모듈 유닛을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 디스플레이 패널 유닛은 엘코스(LCoS) 유닛인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면 여러 개의 레이저 다이오드로 구성되는 멀티모드 레이저 모듈 유닛을 사용함으로써, 제작비용과 크기를 줄이면서도 고출력의 레이저를 사용할 수 있게 되어 밝기와 휘도를 높임으로써 해상도가 혁신적으로 향상된 영상 출력이 가능한 휴대형 레이저 프로젝터를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 설명하기 위한 개략도.
도 2는 여러 개의 레이저 다이오드에서 나오는 레이저 광을 렌즈로 조합한 경우의 화면을 촬영한 사진.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 설명하기 위한 개략도.
도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 설명하기 위한 개략도.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명에 따른 휴대형 레이저 프로젝터는 광원으로 레이저를 사용하는 프로젝터로서, 멀티모드 레이저 모듈 유닛(10), 레이저 컴바이너 유닛(11), 멤스 스캐닝 미러 유닛(20), 콜리메이션 광학계 유닛(30), 디스플레이 패널 유닛, 조사 광학계 유닛(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛(10)은 전술한 바와 같이 프로젝터의 광원으로 사용되는 것으로서 Red 신호를 형성하는 레이저 다이오드(10R), Green 신호를 형성하는 레이저 다이오드(10G), Blue 신호를 형성하는 레이저 다이오드(10B)를 각각 여러 개씩 사용하여 구성한다. 현재 상용으로 판매되는 레이저 다이오드는 주로 수십 내지 수백 밀리 와트(mW)의 출력을 가지는데 이 정도의 출력을 가지는 레이저 다이오드로는 프로젝터의 광원으로써는 밝기가 현저히 떨어져 만족스러운 (2000 ANCI Lumen 이상) 영상을 제공할 수 없으므로 여러 개의 레이저 다이오드를 조합하여 사용한다. 도 3에 10R, 10G, 10B로 각각 표시된 멀티모드 레이저 모듈 유닛은 필요한 출력을 낼 수 있도록, 수 개에서 수십 개의 레이저 다이오드들을 조합한 구성이다.

상기 레이저 컴바이너 유닛(11)은 RGB 각 3개의 멀티모드 레이저 모듈 유닛(10R, 10G, 10B)에서 방출되는 레이저 빔이 하나의 경로를 통하여 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)으로 전달될 수 있도록 하기 위한 구성으로서, 내부에는 다이크로익 미러(특정 주파수대의 빛은 투과시키고, 특정 주파수대의 빛은 반사하는 거울)의 조합을 포함하여 이루어진다. RGB 각각의 레이저 빔은 전자적 제어회로에 의해 번갈아 가면서 방출되면서 레이저 컴바이너 유닛(11)을 거쳐 하나의 경로를 가지는 점광으로 한 색상씩 방출된다.

상기 멤스 스캐닝 미러 유닛(20;MEMS Scanning Mirror Unit)은 본 발명에서는 광 처리 수단의 하나로서 상기 레이저 광원에서 나오는 점광을 면광으로 전환하기 위한 구성이다.

멤스 스캐닝 미러 유닛(20)은 2축으로 공진하는 초소형 스캐닝 거울에 의하여 레이저 컴바이너 유닛(11)에서 나오는 점광을 디스플레이 패널 유닛(40)과 같은 모양의 사각형의 면광으로 자동 변형 시킨다. 일반적으로 오목렌즈 등의 광학계를 이용하여 만들어진 면광은 모양이 원형으로써 사각형 디스플레이 패널 밖 부분은 잘리게 되어 빛의 낭비가 되며, 원형의 면광은 가장자리가 중심보다 어두워 중심 부분만 광원으로 이용함에 따라 빛의 낭비가 더욱 심하여 진다. 이에 반해, 멤스 스캐닝 미러의 스캔에 의하여 만들어진 면광은 가장자리나 중심과 관계없이 밝기가 일정하며 입력되는 멀티모드 레이저 소스(source) 자체 불균일성에 상관없이 항상 균일하다.

본 발명은 레이저 컴바이너 유닛(11)에서 조사되는 점광원을 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)을 이용하여 디스플레이 패널 유닛(40)에 면광으로 조사 시키는 점이 발명의 핵심이라 할 수 있다. 종래의 레이저 프로젝터는 단일 모드(single mode) 레이저 다이오드의 점광원을 멤스 스캐닝 미러 유닛 내부의 거울에 직접 투사하여 바로 영상을 맺게 하기 위하여 사용되는 반면 본 발명에서는 멤스 스캐닝 미러의 구동 방법과 사용 목적이 종래의 레이저 프로젝터와 다른데, 이러한 차이가 본 발명의 핵심적인 기술적 사상이다.

그러한 차이점에 대해 설명하기로 한다.

종래의 레이저 프로젝터에서의 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)은 레이저 주사(scan)시 강약을 영상의 픽셀(pixel) 단위로 전자적으로 제어하여 바로 영상을 구현하는 방식으로써, 그러한 특징에 의해 영상신호에 의한 레이저 빔의 강약과 멤스 스캐닝 미러의 공진 주기를 일치 시키기가(sync를 맞추기가) 어려운데, 화면의 해상도가 커질수록 레이저 빔의 강약과 멤스 스케닝 미러의 공진 주기를 일치 시키는 것이 기술적으로 힘들어지고 또한 고해상도의 영상일수록 더욱 빠른 스캐닝 미러의 공진 주기 속도를 요구하나 기술의 한계로 인하여 고해상도 (Full HD급 이상)의 화질은 현재로써는 구현 할 수 없다.

반면, 본 발명에 의한 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)은 전자적으로 레이저 강약의 제어 없이 항상 같은 밝기의 점광을 주사하며 다만 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 각 3개의 멀티모드 레이저 모듈을 번갈아 가며 영상 프레임(frame) 수에 맞추어 훨씬 낮은 속도로 제어되며 깜빡인다. 따라서 고해상도 영상에 따른 멤스 스캐닝 미러 유닛의 빠른 제어가 본 발명에서는 불필요하며, 단지 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)이 기구적으로 면광을 형성하여 Full HD급 디스플레이 패널 유닛(40)에 조사하여 고해상도 영상을 사용자가 볼 수 있도록 구현한다. 또한, 멤스 스케닝 미러 유닛(20)의 주사방식으로 생성된 면광은 멀티모드 레이저 소스(source) 자체의 점광원으로서의 불 균일성에 상관없이 항상 균일하며 중심부와 외곽의 밝기 차이가 거의 없어 프로젝터의 광원으로 적당하다.

상기 콜리메이션 광학계 유닛(30)은 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)에서 면광으로 변환된 빛을 일정 크기의 평행광으로 만들어 준다. 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)에 의해 반사되면서 주사되어 생성된 면광은 거울의 공진 반경(amplitude)에 따라 일정 각도로 사방으로 퍼지게 되며, 이에 볼록렌즈로 이루어 진 콜리메이션 광학계 유닛(30)이 퍼지는 면광을 디스플레이 패널 크기의 평행광으로 만들어 주어 빛의 효율을 극대화 한다.

상기 디스플레이 패널 유닛은 상기 콜리메이션 광학계 유닛(30)에서 나오는 평행의 면광을 신호 처리하여 스크린(60)에 조사하는 구성으로서 본 실시 예에서는 엘코스(LCoS; Liquid Crystal on Silicon) 유닛(40)을 사용한다.

상기 조사 광학계 유닛(50)은 디스플레이 패널 유닛인 엘코스 유닛(40)에서 조사된 영상을 확대하여 스크린(60)에 비추기 위한 렌즈로서 오목렌즈를 포함하여 이루어진다.

이하에서는 멀티 모드 레이저 모듈 유닛(10)에서 나온 레이저 광이 스크린(60)에 프로젝션 될 때까지의 경로에 대하여 정리해봄으로써 전술한 각 구성의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

R, G, B신호를 각각 발생하는 여러 개의 레이저 다이오드들로 구성되는 멀티 모드 레이저 모듈 유닛(10; 10R, 10G, 10B)에서 방출되는 각각의 레드(R), 그린(G), 블루(B) 레이저 빔은 레이저 컴바이너 유닛(11)에 의하여 하나의 선 속으로 합쳐진 후, 전자적 제어회로에 의해 번갈아 가면서 켜지면서 레이저 컴바이너 유닛(11)에서 점광으로 한 색상씩 방출된다. 레이저 컴바이너 유닛(11)에서 방출된 점광은 2축으로 공진하는 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)에 의하여 사각형의 면광으로 도 3에 간략하게 도시된 바와 같이 일정 각도로 사방으로 퍼지게 되고, 볼록렌즈로 이루어 진 콜리메이션 광학계 유닛(30)를 통과 하면서 디스플레이 패널인 엘코스 유닛(40) 크기의 평행광으로 변환 되어 빛의 효율은 극대화 된다. 엘코스 유닛(40)에 의하여 맺혀진 영상은 조사 광학계 유닛(50)에 의해 확대되어 사용자가 스크린(60)에 비친 화면을 볼 수 있게 되는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 하나의 실시 예에 따른 휴대형 레이저 프로젝터의 구조를 설명하기 위한 개략도이다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

본 발명에 따른 다른 하나의 휴대형 레이저 프로젝터는 광원으로 레이저를 사용하는 프로젝터로서, RGB 레이저 모듈 유닛(10), 멤스 스캐닝 미러 유닛(20), 콜리메이션 광학계 유닛(30), 1쌍의 디스플레이 패널 유닛(41, 42), 피비에스 광학계 유닛(45), 조사 광학계 유닛(50)을 포함하여 이루어진다.

상기 RGB 레이저 모듈 유닛(12)은 전술한 바와 같이 프로젝터의 광원으로 사용되는 것으로서 Red 신호를 형성하는 레이저 다이오드, Green 신호를 형성하는 레이저 다이오드, Blue 신호를 형성하는 레이저 다이오드를 여러 개씩 사용하여 구성한다. 현재 상용으로 판매되는 레이저 다이오드는 주로 수십 내지 수백 밀리 와트(mW)의 출력을 가지는데 이 정도의 출력을 가지는 레이저 다이오드로는 프로젝터의 광원으로써는 밝기가 현저히 떨어져 만족스러운 (2000 ANCI Lumen 이상) 영상을 제공할 수 없으므로 여러 개의 레이저 다이오드를 조합하여 사용한다.

본 실시 예에서는 앞선 실시 예에서와는 달리 RGB 레이저 모듈 유닛(10)은 각 RGB 색상을 이루는 다수의 레이저 다이오드들이 내장된 마이크로(Micro) 광학계(11)를 이용하여 내부에서 레이저 빔을 모아 방출하는 구조로서, Red, Green, Blue 각각의 색상의 빛을 조사하는 레이저 다이오드들과 그 레이저 다이오드들에서 나오는 레이저를 조합하기 위한 레이저 컴바이너 유닛(11)을 하나의 유닛으로 조합하여 사용하는 것에서 차이가 있다. 이를 표현하기 위하여 도 4에 10으로 표시한 RGB 레이저 모듈 유닛은 레이저 컴바이너 유닛과 레이저 다이오드 유닛이 조합된 장치이며, 내부에 마이크로 광학계(11)가 포함된 것을 설명하기 위하여 RGB 레이저 모듈 유닛(10)의 내부에 마이크로 광학계(11)가 마련되는 것으로 간략히 도시하였다.

상기 멤스 스캐닝 미러 유닛(20;MEMS Scanning Mirror Unit)은 본 발명에서는 광 처리 수단의 하나로서 상기 레이저 광원에서 나오는 점광을 면광으로 전환하기 위한 구성으로서 앞선 실시예의 대응되는 구성과 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 콜리메이션 광학계 유닛(30)은 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)에서 면광으로 변환된 빛을 일정 크기의 평행광으로 만들어 주는데 역시 앞서 설명된 실시예의 대응된 구성과 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 디스플레이 패널 유닛(40)은 상기 콜리메이션 광학계 유닛(30)에서 나오는 평행의 면광을 신호 처리하여 스크린(60)에 조사하는 구성으로서 본 실시 예에서는 서로 직교되도록 배치되는 한 쌍의 엘코스(LCoS; Liquid Crystal on Silicon) 유닛(41, 42)을 사용한다.

상기 피비에스(PBS) 광학계 유닛(45)은 레이저를 2개의 편광으로 분리하는데, 두 개의 분리된 면광이 각각 한 쌍의 엘코스 유닛(41,42)으로 반사되며 각각의 엘코스 유닛(41,42)에서 반사된 각각의 면광에 의한 영상이 맺혀진 후 조사 광학계 유닛(50)을 통과하게 된다. 피비에스 광학계 유닛(45)에서 분리된 2개의 편광이 각각의 엘코스 유닛(41,42)에 반사되어 영상이 형성됨에 의해 3차원(3D) 영상의 출력이 가능해진다.

상기 조사 광학계 유닛(50)은 디스플레이 패널(40)에서 조사된 영상을 확산시켜 스크린(60)에 비추기 위한 렌즈로서 오목렌즈를 포함하여 이루어진다.

이하에서는 RGB 레이저 모듈 유닛(10)에서 나온 레이저 광이 스크린(60)에 프로젝션 될 때까지의 경로에 대하여 정리해봄으로써 전술한 각 구성의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

RGB 레이저 모듈 유닛(10)에서 방출된 점광은 2축으로 공진하는 멤스 스캐닝 미러 유닛(20)에 의하여 사각형의 면광으로 도 4에 간략하게 도시된 바와 같이 일정 각도로 사방으로 퍼지게 되고, 볼록렌즈로 이루어 진 콜리메이션 광학계 유닛(30)를 통과 하면서 디스플레이 패널인 엘코스 유닛(41, 42)과 동일한 크기의 평행광으로 변환 되어 빛의 효율은 극대화된다. 콜리메이션 광학계 유닛(30)을 투과한 빛은 피비에스 광학계 유닛(45)에 의해 2개의 편광으로 나뉘어져 각각의 엘코스 유닛(41,42)에 반사되면서 분리된 각각의 편광에 의한 영상이 맺혀진다. 디스플레이 패널 유닛(41, 42)에 의하여 맺혀진 영상은 조사 광학계 유닛(50)에 의해 확대되어 사용자가 스크린(60)에 비친 화면을 볼 수 있게 되는 것이다.

본 실시예의 경우 앞선 실시 예와 달리 피비에스 광학계 유닛(45)을 사용함으로 한 쌍의 엘코스 유닛(41,42)에 의해 각기 다른 2개의 편광 영상으로 3D 영상을 제공할 수 있는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 하나의 바람직한 실시 예에 대하여 설명함으로써 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 제공하였으나 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시 예에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 휴대형 레이저 프로젝터로 구체화될 수 있다.

10 : 멀티모드 레이저 모듈 유닛
11 : 레이저 컴바이너 유닛
20 : 멤스 스캐닝 미러 유닛
30 : 콜리메이션 광학계 유닛
40 : 엘코스 유닛
50 : 조사 광학계 유닛
60 : 스크린

Claims (5)

1. R,G,B신호를 각각 발생하는 여러 개의 레이저 다이오드로 구성되는 멀티 레이저 모듈 유닛;
   상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛 내의 다수의 레이저 다이오드 광원에서 나오는 RBG 광신호를 하나의 경로로 조사하기 위한 레이저 컴바이너(combiner) 유닛;
   상기 컴바이너 유닛에서 나오는 레이저 광을 면광으로 전환하기 위한 멤스 스캐닝 미러 유닛;
   상기 멤스 스캐닝 미러 유닛에서 반사된 면광을 평행광으로 변환하기 위한 콜리메이션(colliimation) 광학계 유닛;
   상기 콜리메이션 광학계 유닛에서 나오는 면광을 처리하여 스크린에 비출 영상을 형성하는 디스플레이 패널 유닛; 을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널 유닛에서 조사된 영상을 확대하기 위한 조사 광학계 유닛;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이 패널 유닛은 서로 수직으로 배치되는 제1디스플레이 패널 유닛과 제2디스플레이 패넛 유닛을 포함하여 구성되며,
   상기 제1디스플레이 패널 유닛과 제2디스플레이 패널 유닛에서 조사되는 광신호의 경로를 변환하기 위한 피비에스(PBS;Polarizing Beam Splitter) 광학계 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 멀티모드 레이저 모듈 유닛과 컴비네이션 유닛이 일체화된 RGB 레이저 모듈 유닛을 사용하는 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터.
   
5. 제1항 또는 제3항에 있어서
   상기 디스플레이 패널 유닛은 엘코스(LCoS) 유닛인 것을 특징으로 하는 휴대형 레이저 프로젝터.
   

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