KR20150137874A - 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치이다. 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드와, 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부와, 편광 분리부에서 반사된 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠과, 휠에서 투과된 광을 제1 편광의 광으로 변환하여, 변환된 제1 편광의 광을 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부와, 편광 변환부로부터의 제1 편광의 광과, 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부를 포함한다. 이에 의해, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치의 제공이 가능하게 된다.

Description

광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치{Optical device and image projection apparatus including the same}
본 발명은 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치이며, 더욱 상세하게는 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치이다.
영상투사장치는 투사(projection)에 의해 영상을 투사하는 장치이다. 특히, 한편, 스크린 등으로, 영상을 투사할 수 있다.
한편, 영상의 해상도가 증가하는 추세에 따라, 영상투사시, 고효율의 광출력의 요구가 증대되고 있다. 이를 위해, 영상투사장치 내의 광학부에 대한 효율적인 설계가 필요하며, 이에 대한 다양한 연구가 진행되고 있다.
한편, 기존에는, 고출력의 투사을 위한 광원으로, 주로 HID(high intensity discharge), Metal halide, UHP(Ultra-High Pressure) 등의 램프가 사용되어 왔으나, 짧은 수명과 환경 규제, 낮은 효율로 인해 이에 대한 개선이 요구되어 왔다. 이에 고출력의 레이저 다이오드(LD)를 광원으로 사용하는 방법에 개발이 활발히 진행 되어왔다.
한편, 일본 특허공개공보 2011-013313에 따르면, 청색 발광 다이오드, 및 형광 휠을 사용하여, 청색광 외에, 적색광 및 청색광을 출력하는 광원장치를 예시한다. 그러나, 이 문헌에 따르면, 청색광과 적색광, 청색광의 광 경로가 구분되며, 광 경로 구분을 위해, 적어도 4개의 미러가 사용되므로, 컴팩트한 광학장치를 구현하기 힘들다는 문제가 있다.
본 발명의 목적은, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 광학 장치는, 소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드와, 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부와, 편광 분리부에서 반사된 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠과, 휠에서 투과된 광을 제1 편광의 광으로 변환하여, 변환된 제1 편광의 광을 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부와, 편광 변환부로부터의 제1 편광의 광과, 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부를 포함한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치는, 영상 신호를 출력하는 제어부와, 제어부로부터의 영상 신호에 기초하여, 투사 영상을 출력하는 영상 출력부를 포함하며, 영상 출력부는, 가시광을 출력하는 광학부를 포함하며, 광학부는, 소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드와, 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부와, 편광 분리부에서 반사된 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠과, 휠에서 투과된 광을 제1 편광의 광으로 변환하여, 변환된 제1 편광의 광을 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부와, 편광 변환부로부터의 제1 편광의 광과, 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학장치 및 이를 구비하는 영상투사장치는, 소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드와, 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부와, 편광 분리부에서 반사된 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠과, 휠에서 투과된 광을 제1 편광의 광으로 변환하여, 변환된 제1 편광의 광을 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부와, 편광 변환부로부터의 제1 편광의 광과, 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부를 포함으로써, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치의 구현이 가능하게 된다.
특히, 편광 변환부를 사용함으로써, 청색광, 녹색광, 및 적색광의, 휠에서 광출력부까지의 광 출력 경로를 일치시킬 수 있게 되어, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치의 구현이 가능하게 된다.
한편, 편광 변환부를 휠의 후방에 배치함으로써, 고출력의 광출력시, 편광 편환부에 특정광 예를 들어, 청색광만 입사되었다가 출력되므로, 편광 변환부의 신뢰성이 확보가 된다. 또한, 휠과 편광 분리부 사이 또는 편광 분리부와 편광 변환부 사이에 배치되는 광학 렌즈에 대한 설계 자유도가 증가하게 된다.
한편, 휠 내의 투과부가 확산부를 구비하는 경우, 확산부 경계 부근에 의한 컨트라스트 저하를 방지할 수 있게 된다.
한편, 광출력부와 편광 분리부 사이에, 제2 휠을 더 구비함으로써, 고출력의 적색광, 청색광, 녹색광이 출력되게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도의 일예이다.
도 4 및 도 5는 도 2의 광학부 구조의 일예이다.
도 6은 도 4 및 도 5의 휠 구조의 일예이다.
도 7은 도 4 및 도 5의 휠 구조의 다른 예이다.
도 8은 도 2의 광학부 구조의 다른 예이다.
도 9는 도 8의 프리즘의 다양한 예를 예시한다.
도 10은 도 2의 광학부 구조의 또 다른 예이다.
도 11은 본 발명과 관련된 광학부를 예시한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.
본 명세서에서 기술되는 광학장치는, 가시광을 출력할 수 있는 장치이다. 이러한 광학장치는, 영상투사장치에 적용될 수 있다. 또는, 조명장치에 적용되는 것도 가능하다.
한편, 본 명세서에서 기술되는 영상투사장치는, 외부에 영상을 투사할 수 있는 장치이다. 예를 들어, 프로젝터(projector)일 수 있다.
한편, 본 발명에서 기술되는 영상투사장치는, 하나의 부품으로서 다른 기기 내에 장착되는 것도 가능하다. 예를 들어, 이동 단말기에 장착되는 것이 가능하며, 또는 에어컨, 냉장고, 조리기기, 로봇 청소기 등의 가전기기 내에 포함되는 것도 가능하며, 또는 자동차 등의 차량 내에 장착되는 것도 가능하다.
이하에서는 이러한 영상투사장치에 대해 상세히 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상투사장치의 외관을 예시한다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 스크린(200) 상에 투사 영상을 출력할 수 있다.
도면에서는, 스크린(200)이 평평한 면을 가지는 것으로 예시하나, 곡면을 가지는 것도 가능하다.
사용자는, 스크린(200) 상에 투사된 투사 영상을 시청할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 영상투사장치의 내부 블록도의 일예이다.
도면을 참조하면, 영상투사장치(100)는, 메모리(120), 제어부(170), 통신 모듈(180), 영상출력부(180), 및 전원 공급부(190) 등을 구비할 수 있다.
한편, 영상출력부(180)는, 구동부(185)와, 광학부(210)를 구비할 수 있다.
구동부(185)는, 광학부(210)를 구동할 수 있다. 특히, 광학부(210) 내의 광원을 구동하 수 있다.
광학부(210)는, 광 출력, 특히 가시광 출력을 위해, 광원, 렌즈 등의 광학 부품을 구비할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에서는, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학부를 제공한다. 이에 대해서는, 도 4 이하를 참조하여 상술한다.
메모리(120)는 제어부(170)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입력되거나 출력되는 데이터들(예를 들어, 정지영상, 동영상 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
통신 모듈(135)은 영상투사장치(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부기기 또는 네트워크와의 인터페이스 역할을 수행한다. 통신 모듈(135)은 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 영상투사장치(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 영상투사장치(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.
특히, 통신 모듈(135)은, 인접하는 이동 단말기(미도시)로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자 데이터, 영상 데이터 등 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.
이를 위해, 통신 모듈(135)은, 근거리 통신 모듈(미도시)를 구비할 수 있다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication) 등이 이용될 수 있다.
제어부(170)는, 영상투사장치(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 영상투사장치(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
제어부(170)는, 메모리(120)에 저장되는 비디오 영상, 또는 통신 모듈(135)을 통해 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부에 출력되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 제어부(170)는, R,G,B 등의 가시광을 출력하는 광학부(210)를 제어하는 구동부(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R,G,B 신호를, 구동부(185)에 출력할 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
전원 공급부(190)는, 영상투사장치(100) 전반에 걸쳐 해당 전원을 공급한다. 특히, 시스템 온 칩(System On Chip,SOC)의 형태로 구현될 수 있는 제어부(170)와, 영상 표시를 위한 영상출력부(180), 및 오디오 출력을 위한 오디오 출력부(미도시)에 전원을 공급할 수 있다.
도 3은 도 2의 제어부의 내부 블록도이다.
도면을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에 의한 제어부(170)는, 역다중화부(310), 영상 처리부(320), 프로세서(330), OSD 생성부(340), 믹서(345), 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)를 포함할 수 있다. 그 외 오디오 처리부(미도시), 데이터 처리부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
역다중화부(310)는, 입력되는 스트림을 역다중화한다.
영상 처리부(320)는, 역다중화된 영상 신호의 영상 처리를 수행할 수 있다. 이를 위해, 영상 처리부(320)는, 영상 디코더(225), 및 스케일러(235)를 구비할 수 있다.
영상 디코더(225)는, 역다중화된 영상신호를 복호화하며, 스케일러(235)는, 복호화된 영상신호의 해상도를 영상출력부(180)에서 출력 가능하도록 스케일링(scaling)을 수행한다. 영상 디코더(225)는 다양한 규격의 디코더를 구비하는 것이 가능하다.
프로세서(330)는, 영상투사장치(100) 내 또는 제어부(170) 내의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(330)는, 제어부(170) 내의 역다중화부(310), 영상 처리부(320), OSD 생성부(340) 등의 동작을 제어할 수 있다.
OSD 생성부(340)는, 사용자 입력에 따라 또는 자체적으로 OSD 신호를 생성할 수 있다.
믹서(345)는, OSD 생성부(340)에서 생성된 OSD 신호와 영상 처리부(320)에서 영상 처리된 복호화된 영상 신호를 믹싱할 수 있다. 믹싱된 영상 신호는 프레임 레이트 변환부(350)에 제공될 수 있다.
프레임 레이트 변환부(Frame Rate Conveter, FRC)(350)는, 입력되는 영상의 프레임 레이트를 변환할 수 있다. 한편, 프레임 레이트 변환부(350)는, 별도의 프레임 레이트 변환 없이, 그대로 출력하는 것도 가능하다.
한편, 포맷터(Formatter)(360)는, 믹서(345)에서 믹싱된 신호, 즉 OSD 신호와 복호화된 영상 신호를 입력받아, 영상 출력부(180)로 입력을 위한, 신호 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 낮은 전압 차분 신호(LVDS)를 출력할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 제어부(170)의 블록도는 본 발명의 일실시예를 위한 블록도이다. 블록도의 각 구성요소는 실제 구현되는 제어부(170)의 사양에 따라 통합, 추가, 또는 생략될 수 있다.
특히, 프레임 레이트 변환부(350), 및 포맷터(360)는 제어부(170) 내에 마련되지 않고, 각각 별도로 구비되거나, 하나의 모듈로서 별도로 구비될 수도 있다.
도 4 및 도 5는 도 2의 광학부 구조의 일예이다.
도면을 참조하면, 광학부(210a)는, 레이저 다이오드(410), 편광 분리부(420), 휠(430), 편광 변환부(440), 및 광출력부(450)를 구비할 수 있다. 그 외, 미러(446)를 더 구비할 수 있다. 또한, 광학 렌즈들집광 렌즈(collimator lens)(461,462,463,464,465,466,467)을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는, 광원으로서, 레이저 다이오드(410)를 사용한다. 레이저 다이오드(410)는 레이저광을 출력할 수 있다.
레이저광은, 편광 분리부(420)를 거쳐, 휠(430)에 입사될 수 있으며, 이때, 레이저광은 여기원으로서, 휠(430)에 도포된 형광체에 입사되어, 다른 파장의 광이 출력되도록 할 수 있다.
고휘도의 다색 광원을 구현하기, 레이저 다이오드(LD) 대신에 복수의 발광 다이오드(LED)를 사용하는 것도 가능하다.
한편, 레이저 다이오드(410)는, UV 또는 청색광을 출력하는 것이 가능하다.
편광 분리부(420)는, 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 레이저광 중 제2 편광은 반사할 수 있다.
휠(430)은, 편광 분리부(420)에서 반사된 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비할 수 있다.
휠(430)은, 휠 모터(431)에 의해, 회전하며, 파장 변환부에 형광체가 도포될 수 있다. 이에 따라, 휠(430)은 형광 휠(phosphor wheel)이라 명명할 수도 있다.
편광 변환부(440)는, 휠(430)에서 투과된 제2 편광의 레이저광을 제1 편광의 광으로 변환하여, 변환된 제1 편광의 광을 휠(430) 방향으로 출력할 수 있다.
광출력부(450)는, 편광 변환부(440)로부터의 제1 편광의 광과, 휠(430)에서 반사된 광을 출력할 수 있다. 특히, 광출력부(450)는, 광의 집진성을 위한 light tunnel을 구비할 수 있다.
한편, 휠(430)은, 편광 변환부(440)로부터의 제1 편광의 광을 편광 분리부(420) 방향으로 투과하며, 편광 분리부(420)는, 휠(430)로부터의 제1 편광의 광을 투과하여 광출력부(450)로 출력하며, 휠(430)에서 반사된 광을 투과하여 광출력부(450)로 출력할 수 있다.
미러(446)는, 편광 변환부(440)에서 반사된 광을 반사하여 편광 변환부(440)로 출력할 수 있다.
제2 휠(460)은, 광출력부(450)와 편광 분리부(420) 사이에 배치되며, 편광 분리부(420)로부터의 청색광, 녹색광, 및 적색광을 순차적으로 광출력부(450) 방향으로 투과할 수 있다.
한편, 편광 분리부(420)는, 광의 편광에 따라, 반사 또는 투과를 하므로, 레이저 다이오드(410)는, S 편광의 청색광, 또는 P 편광의 청색광을 출력하는 것이 바람직하다.
특히, 편광 분리부(420)가, P 편광은 투과시키고, S 편광은 반사시키는 경우, 레이저 다이오드(410)는 S 편광의 청색광을 출력할 수 있다.
레이저 다이오드(410)에서 출력되는 S 편광의 청색광은, 광학 렌즈(461, 462)를 거쳐, 집광되어, 편광 분리부(420)로 입사되며, 광 경로가 굴절되어, 즉 반사되어, 휠(430)로 입사한다.
한편, 휠(430)의 파장 변환부에, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포된 상태에서, 휠(430)의 회전에 의해, S 편광의 청색광이, 파장 변환부에 입사되는 경우, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환되어 반사될 수 있으며, S 편광의 청색광이 복수의 형광체가 투과부에 입사되는 경우, S 편광의 청색광이 그대로 투과될 수 있다.
편광 변환부(440)는, S 편광의 청색광을 입력받아, 미러(446) 방향으로 광 경로를 굴절시키며, 미러(446)로부터 다시 광을 입력받아, 광 경로를 굴절시켜, 휠(430) 방향으로 출력한다.
편광 변환부(440)는, 광의 편광을 변환시키기 위해, 쿼터 파장 플레이트(Quarter Wavelength Plate;QWP)(442)를 구비할 수 있다. QWP는, S 편광의 청색광을 입력받아, 미러(446)로 광 경로 굴절시, 1/4 파장 만큼 위상을 변화시키며, 다시 미러(446)로부터 입력받아, 1/4 파장 만큼 위상을 변환시켜 결국, 1/2 파장 만큼 위상 변환된, 즉, P 편광의 청색광을 파장을 휠(430) 방향으로 출력한다.
편광 변환부(440)로부터의 P 편광의 청색광이, 휠(430)의 투과부에 입사되는 경우, 휠(430)을 투과하여, 편광 분리부(420)로 도달하며, 편광 분리부(420)에서, 투과되어, 제2 휠(460)로 전달된다.
한편, 휠(430)에서 반사된 무편광의 녹색광, 및 적색광은 편광 분리부(420)로 도달하며, 편광 분리부(420)에서, 투과되어, 제2 휠(460)로 전달된다.
제2 휠(460)은, 회전에 의해, 편광 분리부(420)로부터의 청색광, 녹색광, 및 적색광을 순차적으로 광출력부(450) 방향으로 출력한다. 그리고, 광출력부(450)는, 광집진된 청색광, 녹색광, 및 적색광을 출력한다.
한편, 휠(430)의 파장 변환부에, 노란색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포되는 것도 가능하다.
휠(430)의 파장 변환부에, 노란색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포된 상태에서, 휠(430)의 회전에 의해, S 편광의 청색광이, 파장 변환부에 입사되는 경우, 노란색광, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환되어 반사될 수 있으며, S 편광의 청색광이 복수의 형광체가 투과부에 입사되는 경우, S 편광의 청색광이 그대로 투과될 수 있다.
한편, 휠(430)에서 파장 변환되어 반사된 무편광의 노란색광, 녹색광, 및 적색광은 편광 분리부(420)로 도달하며, 편광 분리부(420)에서, 투과되어, 제2 휠(460)로 전달된다.
제2 휠(460)은, 회전에 의해, 편광 분리부(420)로부터의 노란색광, 청색광, 녹색광, 및 적색광을 순차적으로 광출력부(450) 방향으로 출력한다. 그리고, 광출력부(450)는, 광집진된 청색광, 노란색광, 녹색광, 및 적색광을 출력한다.
한편, 도 4 및 도 5의 광학부(210a)는, 편광 분리부(420)가 P 편광의 청색광을 반사하고, S 편광의 청색광을 투과하므로, 편광 변환부(440), 휠(430), 편광 분리부(420), 및 광출력부(450)는 일렬로 배치된다.
한편, 이러한 광학부(210a)를 고체 조명 장치(Solid State Illumination;SSI)라 명명할 수도 있다.
도 6은 도 4 및 도 5의 휠 구조의 일예이다.
도면을 참조하면, 도 6의 휠(430)은, 파장 변환부(433a,433b)와 투과부(436a,436b)를 구비할 수 있다.
파장 변환부(433a,433b)는, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포될 수 있다. 이에 의해, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환될 수 있다.
또는 파장 변환부(433a,433b)는, 노란색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포될 수 있다. 에 의해, 노란색광, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환될 수 있다.
투과부(436a,436b)는, 별도의 형광체 도포 등이 없이, 개구를 구비할 수 있다. 이에 의해, S 편광의 청색광이, 그대로 투과될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광학부(210a)는, 편광 변환부(440)를 구비함으로써, 청색광, 녹색광, 및 적색광의, 휠(430)에서 광출력부(450)까지의 광 출력 경로를 일치시킬 수 있게 되어, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치의 구현이 가능하게 된다.
한편, 편광 변환부(440)를 휠(430)의 후방에 배치함으로써, 고출력의 광출력시, 편광 편환부(440)에 청색광만 입사되었다가 출력되므로, 편광 변환부(440)의 소자 수명 증가 등의 신뢰성이 확보가 된다. 또한, 휠(430)과 편광 분리부(420) 사이 또는 편광 분리부(420)와 편광 변환부(440) 사이에 배치되는 광학 렌즈들(463,464,465,465)에 대한 설계 자유도가 증가하게 된다.
도 7은 도 4 및 도 5의 휠 구조의 다른 예이다.
도면을 참조하면, 도 7의 광학부(210b) 내의 휠(430)은, 파장 변환부(433a,433b)와 투과부(434a,434b)를 구비할 수 있다.
파장 변환부(433a,433b)는, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포될 수 있다. 이에 의해, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환될 수 있다.
또는 파장 변환부(433a,433b)는, 노란색 형광체, 녹색 형광체 및 적색 형광체가 도포될 수 있다. 이에 의해, 노란색광, 녹색광, 및 적색광으로 파장 변환될 수 있다.
투과부(434a,434b)는, 확산부를 구비하며, S 편광의 청색광을, 그대로 투과시킬 수 있다. 이러한 확산부에 의해, 확산부 경계 부근의, S 편광의 청색광이 확산되어, 결국, 청색광에 대한 컨트라스트 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 8은 도 2의 광학부 구조의 다른 예이다.
도 8의 광학부(210c)는, 도 4 및 도 5의 광학부(210a)와 유사하나, 편광 변환부(440)가, 쿼터 파장 플레이트(Quarter Wavelength Plate;QWP)(442)가 아닌, 리타더 레이어(retarder layer)가 코팅된 프리즘(444)를 구비하는 것에 그 차이가 있다.
도 9는 도 8의 프리즘의 다양한 예를 예시한다.
먼저, 도 9(a)의 프리즘(444)은, 제1 면에 도포되는 retarder layer 코팅(910)과, 제1 면에 교차하는 제2 면에 도포되는 미러 코팅(mirror coating)(920)을 구비할 수 있다. 도 9(a)의 구조에 의하면, 별도의 미러(446)가 생략되는 것도 가능하다.
다음, 도 9(b)의 프리즘(444)은, 제1 면에 도포되는 retarder layer 코팅(910)과, 제1 면에 교차하는 제2 면에는 미러 코팅이 도포되지 않는 것을 예시한다. 이에 의해, 별도의 미러(446)가 프리즘(444)와 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.
도 10은 도 2의 광학부 구조의 또 다른 예이다.
도면을 참조하면, 도 10의 광학부(210d)는, 편광 분리부(425)가, S 편광을 투과하고, P 편광을 반사하는 점에서, 도 4 내지 도 9의 설명과 차이가 있으며, 그외에는 유사하다.
이에 따라, 편광 변환부(440), 휠(430), 편광 분리부(420), 및 광출력부(450)의 배치가 도면과 같이 달라진다.
즉, 편광 변환부(440), 휠(430), 편광 분리부(420)는 일렬로 배치되며, 광출력부(450)는, 편광 변환부(440), 휠(430), 편광 분리부(420)의 배치 방향과 교차하는 방향으로 배치된다.
그 외, 휠의 형광체 도포가 적색 및 녹색 형광체이거나, 녹색, 적색, 녹색 형광체 일 수 있다.
그 외, 도 6과 같은 휠의 구조이거나, 도 7과 같은 휠의 구조일 수 있다.
그 외, 편광 변환부로 도 8과 같은 프리즘(444)을 구비할 수 있으며, 도 9와 같은, 다양한 프리즘(444)의 적용도 가능하다.
도 11은 본 발명과 관련된 광학부를 예시한다.
도 11은 본 발명과는 다른, 광학부(1000)를 예시한다.
도 11에 따르면, 청색 광원부(1010)에서의 제1 편광의 청색광이 미러(1011)에서 반사되어, 광학 렌즈(1012)를 거쳐, 편광 분리부(1020)에서 반사되어, 휠(1030)으로 입사되며, 청색광은 투과되어, 미러(1013), 광학 렌즈(1014), 미러(1015), 광학 렌지(1016,1017), 미러(1018), 광학 렌즈(1019)를 거쳐, 다시 편광 분리부(1020)에서 반사되어, 출력된다.
한편, 휠(1030)에서, 청색광을 제외한 적색광 및 녹색광이 반사되며, 적색광 및 녹색광이, 편광 분리부(1020)에서, 투과되어 출력된다.
도면과 같이, 청색광의 경로(Path_a)가, 복수의 미러(1013,1015,1018) 등을 거쳐야 하므로, 광학부의 컴팩트화가 수행될 수 없게 된다.
그러나, 본 발명에서는, 도 4 내지 도 10에서 도시한 바와 같이, 편광 변환부(440)를 사용함으로써, 청색광, 녹색광, 및 적색광의, 휠(430)에서 광출력부(450)까지의 광 출력 경로를 일치시킬 수 있게 되어, 고효율의 광출력이 가능하고 컴팩트한 광학장치의 구현이 가능하게 된다.
또한, 편광 변환부(440)를 휠(430)의 후방에 배치함으로써, 고출력의 광출력시, 편광 편환부에 특정광 예를 들어, 청색광만 입사되었다가 출력되므로, 편광 변환부(440)의 신뢰성이 확보가 된다. 또한, 휠(430)과 편광 분리부(420) 사이 또는 편광 분리부(420)와 편광 변환부(440) 사이에 배치되는 광학 렌즈에 대한 설계 자유도가 증가하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치는 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (15)

  1. 소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드;
    상기 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 상기 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부;
    상기 편광 분리부에서 반사된 상기 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠;
    상기 휠에서 투과된 광을 상기 제1 편광의 광으로 변환하여, 상기 변환된 제1 편광의 광을 상기 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부;
    상기 편광 변환부로부터의 상기 제1 편광의 광과, 상기 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부;를 포함하는 광학장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투과부는,
    상기 투과되는 광의 확산을 위한 확산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 휠은,
    상기 편광 변환부로부터의 상기 제1 편광의 광을 상기 편광 분리부 방향으로 투과하며,
    상기 편광 분리부는,
    상기 휠로부터의 상기 제1 편광의 광을 투과하여 상기 광출력부로 출력하며,
    상기 휠에서 반사된 광을 투과하여 상기 광출력부로 출력하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 편광 변환부는
    쿼터 파장 플레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 편광 변환부는
    리타더 레이어가 코팅된 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 편광 변환부에서 반사된 광을 반사하여 상기 편광 변환부로 출력하는 미러;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광출력부와 상기 편광 분리부 사이에 배치되며, 상기 편광 분리부로부터의 상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광을 순차적으로 상기 광출력부 방향으로 출력하는 제2 휠;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 청색광을 출력하며,
    상기 편광 분리부는,
    상기 청색광 중 제1 편광은 투과하고, 상기 청색광 중 제2 편광은 반사하며,
    상기 휠은,
    상기 편광 분리부에서 반사된 상기 제2 편광의 청색광의 입사에 의해 녹색광, 및 적색광을 반사하며, 상기 청색광을 투과하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저 다이오드는 청색광을 출력하며,
    상기 편광 분리부는,
    상기 청색광 중 제1 편광은 투과하고, 상기 청색광 중 제2 편광은 반사하며,
    상기 휠은 상기 편광 분리부에서 반사된 상기 제2 편광의 청색광의 입사에 의해 노란색광, 녹색광, 및 적색광을 반사하며, 상기 청색광을 투과하는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광은 P 편광이고, 상기 제2 편광은 S 편광이며,
    상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부, 및 상기 광출력부는 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 편광은 S 편광이고, 상기 제2 편광은 P 편광이며,
    상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부는 일렬로 배치되며, 상기 광출력부는, 상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부의 배치 방향과 교차하는q방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광학장치.
  12. 영상 신호를 출력하는 제어부;
    상기 제어부로부터의 영상 신호에 기초하여, 투사 영상을 출력하는 영상 출력부;를 포함하며,
    상기 영상 출력부는, 가시광을 출력하는 광학부를 포함하며,
    상기 광학부는,
    소정 파장의 레이저광을 레이저 다이오드;
    상기 레이저광 중 제1 편광은 투과하고, 상기 레이저광 중 제2 편광은 반사하는 편광 분리부;
    상기 편광 분리부에서 반사된 상기 제2 편광의 레이저광의 입사에 의해 청색광, 녹색광, 및 적색광 중 일부에 해당하는 광으로 파장 변환하는 파장 변환부와, 다른 일부에 해당하는 광을 투과하는 투과부를 구비하는 휠;
    상기 휠에서 투과된 광을 상기 제1 편광의 광으로 변환하여, 상기 변환된 제1 편광의 광을 상기 휠 방향으로 출력하는 편광 변환부;
    상기 편광 변환부로부터의 상기 제1 편광의 광과, 상기 휠에서 파장 변환되어 반사된 광을 출력하는 광출력부;를 포함하는 영상투사장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광출력부와 상기 편광 분리부 사이에 배치되며, 상기 편광 분리부로부터의 상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광을 순차적으로 상기 광출력부 방향으로 투과하는 제2 휠;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 편광은 P 편광이고, 상기 제2 편광은 S 편광이며,
    상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부, 및 상기 광출력부는 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제1 편광은 S 편광이고, 상기 제2 편광은 P 편광이며,
    상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부는 일렬로 배치되며, 상기 광출력부는, 상기 편광 변환부, 상기 휠, 상기 편광 분리부의 배치 방향과 교차하는 방향으로 배치되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
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