KR20170061502A - Laser pico projector having phase shifter for reducing speckle - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 레이저 피코 프로젝터를 구성하는 부품을 증가시키지 않으면서 피코 프로젝터 내 필요 광학계에 위상변이패턴을 넣음으로써, 피코 프로젝터의 불필요한 부피 및 중량의 증가를 방지하면서도 효과적으로 스페클을 저감할 수 있도록 하는, 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a phase shift pattern in a required optical system in a pico projector without increasing the number of components constituting the laser pico projector so that the speckle can be effectively reduced while preventing an unnecessary increase in volume and weight of the pico projector And a phase shifting device for reducing the speckle.

Description

스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터 {Laser pico projector having phase shifter for reducing speckle}[0001] The present invention relates to a laser pico projector having a phase shifting device for reducing speckle,

본 발명은 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 레이저를 광원으로 하는 프로젝터에서 발생되는 스페클을 위상변이패턴을 이용하여 저감함으로써 영상 품질을 향상함과 동시에 장치를 더욱 경량화 및 소형화할 수 있도록 하는 레이저 피코 프로젝터에 관한 것이다.The present invention relates to a laser pico projector having a phase shifting device for reducing speckle, more specifically, to improve image quality by reducing a speckle generated in a projector using a laser as a light source by using a phase shift pattern And a laser pico projector capable of making the apparatus lighter and smaller.

프로젝터란 빛을 이용하여 슬라이드나 동영상 이미지 등을 스크린에 비추는 장치를 말하는 것으로, 교육, 회의 등과 같은 현장에서 다수 인원에게 편리하게 자료를 보여주는 데에 사용되거나 일반 가정 등에서 오락 시청용으로 사용되는 등 매우 광범위한 목적으로 널리 사용되고 있다. 특히 최근 스마트폰이나 태블릿 PC, 노트북 등과 같은 모바일 기기의 발달로 인하여 대다수의 일반인들이 이러한 모바일 기기로 이미지, 동영상 등을 시청하고 있는데, 이러한 모바일 기기와 연결하여 보고자 하는 콘텐츠를 화면으로 영사하고자 하는 요구가 급격하게 증가하고 있는 바, 이러한 목적에 맞춘 형태의 프로젝터도 상용화되어 있다.A projector is a device that uses light to illuminate slides or moving images on the screen. It is used to display data conveniently to a large number of people in the field, such as education and conferences, and is used for entertainment viewing in general households. It is widely used for a wide range of purposes. Especially, due to the recent development of mobile devices such as smart phones, tablet PCs, notebooks, etc., most of the ordinary people are watching images and moving images with these mobile devices. In order to connect with such mobile devices, Has been rapidly increasing, and a projector adapted to this purpose has also been commercialized.

프로젝터의 구성은 빛을 조사하는 광원 및 동영상, 이미지 등을 투사할 수 있도록 해 주는 구조물을 포함하면 되는 것으로, 투사하고자 하는 매체의 형태에 따라 프로젝터 자체의 구성도 다양하게 달라진다. 과거에는 투사하고자 하는 매체가 슬라이드 형태로 이루어졌으며, 따라서 프로젝터는 광원 및 (빛의 투과가 가능한 이미지가 인쇄된) 슬라이드가 광경로 상에 배치되도록 하는 구조물을 포함하여 이루어지면 되었다. 한편 상술한 바와 같이 모바일 기기를 통한 콘텐츠를 영사하고자 하는 요구가 많은 최근에는, 레이저 광원을 사용하여 소형화 및 경량화를 추구하는 프로젝터 구성이 많이 사용되고 있다. 이처럼 소형화, 경량화를 통해 휴대성을 높인 프로젝터를 일반적으로 가리키는 말로서 나노 프로젝터, 또는 그보다 더 작다는 의미로서 피코 프로젝터 등이 있다.
The configuration of the projector may include a light source that emits light, a structure that allows moving images and images, and the configuration of the projector itself may vary depending on the type of the medium to be projected. In the past, the medium to be projected was made in the form of a slide, so that the projector was made to include a structure in which a light source and a slide (in which a light-transmissive image is printed) were placed on the optical path. Meanwhile, as described above, there is a great demand for projecting contents through a mobile device. In recent years, a projector having a small size and light weight using a laser light source has been widely used. In general, a projector that has increased portability through miniaturization and weight reduction is a nano projector, or a pico projector, which means that it is smaller.

상술한 바와 같이, 레이저 피코 프로젝터는 레이저 광원을 사용함으로써 충분한 광량을 확보하면서 또한 모바일 기기와의 연결이 용이하며, 또한 모바일 기기에 맞게 장치의 소형화 및 경량화 구성으로서 휴대성이 높다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 모바일 기기의 사용 확대로 인하여 피코 프로젝터의 수요 역시 꾸준히 늘고 있어, 보다 개선된 피코 프로젝터를 개발하고자 하는 연구 노력이 활발하게 이루어지고 있다.As described above, the laser pico projector is advantageous in that it can be easily connected to a mobile device while ensuring a sufficient amount of light by using a laser light source, and also has high portability as a compact and lightweight configuration of the device for a mobile device. In addition, the demand for pico projectors has been steadily increasing due to the increase in the use of mobile devices, and research efforts have been actively made to develop more advanced pico projectors.

레이저 피코 프로젝터에 있어서 해결되어야 할 문제들이 있는데, 그 중 가장 중요한 것은 스페클(speckle) 문제이다. 스페클 현상이란, 미소한 요철이 있는 표면에 레이저광과 같은 코히어런트한 빛을 댈 경우 산란된 빛이 간섭하여 산재된 점들의 모양이 나타나는 현상을 말하는 것이다. 레이저 피코 프로젝터에서는 바로 이러한 스페클로 인하여 화질이 저하되는 단점을 해소하는 것이 가장 큰 해결 과제이다.There are problems to be solved in the laser pico projector, the most important being the speckle problem. The speckle phenomenon refers to a phenomenon in which the scattered light interferes with coherent light such as a laser beam on a surface having minute concavities and convexities, resulting in the appearance of scattered dots. In laser pico projectors, the biggest problem is to solve the drawback that the picture quality is degraded due to the speckle.

일반적으로 스페클을 감소시키기 위해서는 디퓨져(diffuser)라고 불리는 광학 요소가 사용되기도 하며, 미국특허등록 제6,747,781호("METHOD, APPARATUS, AND DIFFUSER FOR REDUCING LASER SPECKLE", 2004.06.08)에는 레이저 광원에서 발사된 레이저의 광경로 상에 디퓨져를 배치하여 스페클을 감소시키는 기술이 개시되어 있다. 그런데 이처럼 디퓨져를 사용하는 방식의 경우 상당히 많은 공간을 차지할 뿐만 아니라 추가적인 구동 장치를 필요로 하기 때문에, 소형화 및 경량화를 추구하는 피코 프로젝터에 적용되기에는 적합하지 않다.In general, an optical element called a diffuser is used to reduce the speckle, and US Pat. No. 6,747,781 ("METHOD, APPARATUS, AND DIFFUSER FOR REDUCING LASER SPECKLE" A diffuser is disposed on an optical path of a laser beam to reduce speckle. However, such a method using a diffuser requires a considerably large space and requires an additional driving device, which is not suitable for application to a pico projector which is desired to be downsized and lightweight.

일본특허공개 제2012-155048호("프로젝터", 2012.08.16)에는 레이저 광경로 상에 별도의 구동 장치에 의하여 상시 회전하며 파도형의 반사면을 가진 미러를 더 구비함으로써, 인간의 눈에 인지되는 속도보다 빠른 속도로 스페클 패턴을 변화시킴으로써 결과적으로 인간의 눈으로 인지되는 스페클 노이즈가 감소되게 하는 기술이 개시되어 있다. 그런데 상기 기술 역시 별도의 구동 장치 및 미러를 추가 구비함으로써 발생되는 부피 및 중량 증가의 문제를 피할 수 없다.Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-155048 ("Projector", Aug. 16, 2012) discloses a mirror that is always rotated by a separate driving device on a laser light path and has a wave- A speckle pattern is changed at a speed faster than a speed at which a speckle noise is recognized as a result, thereby reducing the speckle noise recognized by the human eye. However, the above-described technique also can not avoid the problem of volume and weight increase caused by the additional driving device and the additional mirror.

한국특허공개 제2013-0120027호("피코 프로젝터 및 이에 적용되는 광학 렌즈", 2015.04.16)에는 피코 프로젝터에 특정 형상의 광학 렌즈를 구비하여 영상의 투영각을 확장하는 기술이 개시되며, 이 때 광학 렌즈의 출사면에 마이크로 렌즈 어레이를 형성함으로써 레이저 광의 산란을 통해 스페클을 감소시키도록 하는 기술이 개시된다. 상기 기술의 경우 앞서의 디퓨저 또는 회전 미러를 사용하는 기술에 비해서는 부피 및 중량 증가가 훨씬 줄어든다는 장점이 있으나, 역시 별도의 부품을 더 필요로 한다는 점에서 소형화 및 경량화에 한계가 있다는 문제점이 일부 남는다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-0120027 ("Pico Projector and Optical Lens Applied to It", 2015.04.16) discloses a technique of extending a projection angle of an image by providing an optical lens having a specific shape in a pico projector, A technique for reducing speckle through scattering of laser light by forming a microlens array on the exit surface of an optical lens is disclosed. Although the technique described above has the advantage that the volume and the weight increase are much smaller than the technology using the diffuser or the rotating mirror described above, there is a limitation in miniaturization and weight reduction because it requires a separate component. It remains.

1. 미국특허등록 제6,747,781호("METHOD, APPARATUS, AND DIFFUSER FOR REDUCING LASER SPECKLE", 2004.06.08)1. US Patent No. 6,747,781 ("METHOD, APPARATUS, AND DIFFUSER FOR REDUCING LASER SPECKLE ", June 2004) 2. 일본특허공개 제2012-155048호("프로젝터", 2012.08.16)2. Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-155048 ("Projector", Aug. 16, 2012) 3. 한국특허공개 제2013-0120027호("피코 프로젝터 및 이에 적용되는 광학 렌즈", 2015.04.16)3. Korean Patent Publication No. 2013-0120027 ("pico projector and optical lens applied thereto ", 2015.04.16)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 레이저 피코 프로젝터를 구성하는 부품을 증가시키지 않으면서 피코 프로젝터 내 필요 광학계에 위상변이패턴을 넣음으로써, 피코 프로젝터의 불필요한 부피 및 중량의 증가를 방지하면서도 효과적으로 스페클을 저감할 수 있도록 하는, 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터를 제공함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a laser pico projector which is capable of reducing the number of components constituting a laser pico projector by adding a phase shift pattern to a required optical system in a pico projector, A laser pico projector having a phase shifting device for speckle reduction that can effectively reduce the speckle while preventing an unnecessary volume and weight of the pico projector from being increased.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터는, 레이저 다이오드 형태로 형성되어 레이저 방식의 광을 제공하는 광원(110), MEMS 미러 형태로 형성되어 상기 광원(110)에서 출력되는 광을 다른 각도로 반사하는 스캐너(120)를 포함하는 레이저 피코 프로젝터(100)에 있어서, 상기 레이저 피코 프로젝터(100) 내 광경로 상에 포함되는 광 반사면 중 선택되는 적어도 어느 하나에 형성되며 요철 형태로 이루어진 위상변이패턴(P)을 포함하는 위상변이장치(500)를 구비하도록 이루어질 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a laser pico projector including a phase shifting device for reducing speckle. The laser pico projector includes a light source 110 formed in a laser diode shape and providing laser light, And a scanner 120 for reflecting the light output from the light source 110 at different angles in a laser pico projector 100. The laser pico projector 100 includes a laser light source 110, And a phase shifting device 500 having a phase shift pattern P formed in at least one of the recesses and protrusions.

이 때 상기 위상변이패턴(P)은, 적어도 두 단계의 서로 다른 깊이를 가지는 복수 개의 단위면(p)들이 행과 열로 나열되어 이루어지는 매트릭스 형태로 형성되어, 광이 각각의 상기 단위면(p)들에 반사됨으로써 발생되는 위상 차이에 의하여 스페클 현상을 저감시키도록 이루어질 수 있다.
In this case, the phase shift pattern P is formed in a matrix shape in which a plurality of unit planes p having at least two different depths are arranged in rows and columns, So that the speckle phenomenon can be reduced by the phase difference generated by the reflection.

또한 상기 위상변이패턴(P)은, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성될 수 있으며, 이 때 상기 위상변이장치(500)는, 상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 집속렌즈(focusing lens, 511), 상기 스캐너(120)에 반사되어 진행되는 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광의 진행 방향을 보정하는 보상렌즈(compensation lens, 512)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 이 때 상기 보상렌즈(512)는, 미소패턴이 임프린트된 투명필름이 미리 결정된 곡률로 휘어진 형태로 형성되거나, 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 형성될 수 있다.
The phase shift pattern P may be formed on a light reflection surface of the scanner 120. The phase shift device 500 may be formed on the light reflection surface of the scanner 120, A focusing lens 511 disposed on the optical path for focusing the light with the phase shift pattern P formed on the optical reflection surface of the scanner 120, And a compensation lens 512 provided on the optical path for correcting the traveling direction of the light reflected by the phase shift pattern P. [ In this case, the compensation lens 512 may be formed in a shape in which a transparent film imprinted with a minute pattern is curved at a predetermined curvature, or may be formed in the form of a Fresnel lens.

또는 상기 위상변이패턴(P)은, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성될 수 있으며, 이 때 상기 위상변이장치(500)는, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P) 상에 형성되며, 상기 위상변이패턴(P)의 중심점을 초점으로 가지는 표면렌즈(520)를 포함하여 이루어질 수 있다. 또한 이 때 상기 표면렌즈(520)는, 외면이 구형이거나 또는 타원형으로 형성될 수 있다.
Alternatively, the phase shift pattern P may be formed on the light reflection surface of the scanner 120, wherein the phase shift device 500 includes a phase shifting pattern P formed on the light reflection surface of the scanner 120, And a surface lens 520 formed on the phase shift pattern P and having a focal point of the phase shift pattern P as a focal point. At this time, the surface lens 520 may have a spherical shape or an elliptical shape.

또한 상기 레이저 피코 프로젝터(100)는, 상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어 상기 광원(110)에서 조사되는 광이 상기 스캐너(120)를 향하도록 반사시키는 미러(130)를 더 포함하여 이루어지며, 상기 위상변이패턴(P)은 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성될 수 있다. 이 때 상기 위상변이장치(500)는, 상기 광원(110) 및 상기 미러(130) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 집속렌즈(focusing lens, 531), 상기 미러(130) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광을 시준하는 시준렌즈(collimating lens, 532)를 포함하여 이루어질 수 있다.
The laser pico projector 100 includes a mirror 120 that is provided on an optical path between the light source 110 and the scanner 120 and reflects light emitted from the light source 110 toward the scanner 120. [ And the phase shift pattern P may be formed on the light reflection surface of the mirror 130. [ The phase shifter 500 may be disposed on the optical path between the light source 110 and the mirror 130 to detect the phase shift pattern P formed on the light reflection surface of the mirror 130. [ A focusing lens 531 that focuses the light on the phase shift pattern P and a condenser lens 531 that is disposed on the optical path between the mirror 130 and the scanner 120, and a collimating lens 532.

또한 상기 레이저 피코 프로젝터(100)는, 상기 스캐너(120)에 의한 광 스캐닝에 의한 영상 왜곡을 보정하는 왜곡보상렌즈(140)를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
The laser pico projector 100 may further include a distortion compensating lens 140 for correcting image distortion due to optical scanning by the scanner 120.

본 발명에 의하면, 레이저 피코 프로젝터 내의 필요 광학계에 위상변이패턴을 넣음으로써 레이저 빔의 특성을 다양화하여 효과적으로 스페클을 저감할 수 있도록 하는 큰 효과가 있다. 또한 본 발명에 의하면, 상술한 바와 같이 레이저 피코 프로젝터를 구성하는 원래의 부품들에 불필요하게 추가 부품을 넣지 않고도 스페클 저감 효과를 얻을 수 있기 때문에, 기존에 디퓨져나 회전 미러 등을 추가 구비하여 스페클을 저감하던 종래기술에 비하여 불필요한 중량 및 부피의 증가 문제가 원천적으로 제거된다는 효과 또한 있다. 즉 궁극적으로는 본 발명에 의하면, 스페클을 효과적으로 저감함과 동시에 레이저 피코 프로젝터를 소형화 및 경량화 한계를 더욱 낮춤으로써, 영상의 화질 향상 및 휴대성, 사용자 편의성 향상을 동시에 달성할 수 있다는 큰 효과가 있는 것이다.
According to the present invention, a phase shift pattern is provided in a required optical system in a laser pico projector to diversify the characteristics of the laser beam, thereby effectively reducing the speckle. Further, according to the present invention, since the speckle reduction effect can be obtained without unnecessarily inserting additional components in the original parts constituting the laser pico projector as described above, the diffuser, the rotating mirror, There is also an effect that unnecessary weight and volume increase problems are eliminated as compared with the prior art in which the size is reduced. In other words, according to the present invention, it is possible to effectively reduce the speckle and to further reduce the size and weight of the laser pico projector, thereby improving the image quality of the image, and improving the portability and user convenience. It is.

도 1은 레이저 피코 프로젝터의 기본 구성의 예시.
도 2는 위상변이패턴의 여러 실시예.
도 3은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제1실시예.
도 4는 집속렌즈의 원리.
도 5는 보상렌즈의 원리.
도 6은 보상렌즈의 여러 형상 실시예.
도 7은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제2실시예.
도 8은 표면렌즈의 원리.
도 9는 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제3실시예.
1 is an illustration of a basic configuration of a laser pico projector.
Figure 2 illustrates several embodiments of a phase shift pattern.
3 is a first embodiment of the laser pico projector of the present invention.
4 shows the principle of a focusing lens.
5 shows the principle of the compensation lens.
Figure 6 illustrates various embodiments of the compensation lens.
7 is a second embodiment of the laser pico projector of the present invention.
8 shows the principle of the surface lens.
9 is a third embodiment of the laser pico projector of the present invention.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
Hereinafter, a laser pico projector having a phase shifting device for speckle reduction according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저 레이저 피코 프로젝터의 구성을 설명하면 다음과 같다. 도 1은 레이저 피코 프로젝터의 기본 구성의 예시를 도시하고 있는 것으로, 도 1(A)는 가장 기본적인 구성을, 도 1(B)는 일반적으로 상용화된 피코 프로젝터에서 기본적으로 갖추어지는 구성을 도시한 것이다.First, the configuration of the laser pico projector will be described as follows. Fig. 1 shows an example of the basic configuration of a laser pico projector. Fig. 1 (A) shows a basic configuration and Fig. 1 (B) shows a configuration basically provided in a commercially available pico projector .

도 1(A)에 도시된 바와 같이, 레이저 피코 프로젝터(100)는 가장 기본적으로는 광원(110) 및 스캐너(120)만 구비하면 된다. 간략히 설명하자면, 상기 광원(110)은 레이저 다이오드 형태로 형성되어 레이저 방식의 광을 제공하는 역할을 하며, 상기 스캐너(120)는 MEMS 미러 형태로 형성되어 상기 광원(110)에서 출력되는 광을 다른 각도로 반사하는 역할을 한다.As shown in FIG. 1 (A), the laser pico projector 100 basically includes only the light source 110 and the scanner 120. The scanner 120 may be formed in the form of a MEMS mirror so that the light output from the light source 110 may be transmitted to the other side of the light source 110. The light source 110 may be a laser diode, It serves to reflect at an angle.

이상적으로는 상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120)만으로도 레이저 피코 프로젝터(100)를 구성할 수 있으나, 상용화 제품의 경우 광원 및 스캐너의 배치 위치 최적화 등의 문제가 있어, 통상적으로 도 1(A)와 같이 구성하지는 않는다. 즉 대부분의 경우에 레이저 피코 프로젝터(100)는, 도 1(B)에 도시된 바와 같이, 상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어 상기 광원(110)에서 조사되는 광이 상기 스캐너(120)를 향하도록 반사시키는 미러(130)를 더 포함하여 이루어짐으로써, 광원 및 스캐너의 배치 위치를 최적화하도록 이루어진다. 도 1(B)에서는 상기 미러(130)가 단일 개 도시되어 있으나, 실제로는 광경로를 원하는 대로 설계하기 위해 복수 개의 미러가 사용되거나 렌즈 등과 같은 광학 부품들을 더 포함하는 광학계가 구비되기도 한다.Ideally, the laser pico projector 100 can be constructed with only the light source 110 and the scanner 120, but in the case of a commercialized product, there is a problem in that the light source and the position of the scanner are optimized, ). That is, in most cases, the laser pico projector 100 is provided on the optical path between the light source 110 and the scanner 120, as shown in FIG. 1 (B) And a mirror 130 that reflects light emitted from the scanner 120 toward the scanner 120, thereby optimizing an arrangement position of the light source and the scanner. In FIG. 1 (B), the mirror 130 is shown as a single mirror. However, in reality, a plurality of mirrors may be used to design the optical path as desired, or an optical system may be provided that further includes optical components such as a lens or the like.

더불어, 역시 통상적으로 레이저 피코 프로젝터(100)는, 도 1(B)에 도시된 바와 같은 상기 스캐너(120)에 의한 광 스캐닝에 의한 영상 왜곡을 보정하는 왜곡보상렌즈(140)를 더 포함하여 이루어진다. 상기 왜곡보상렌즈(140)는 대부분의 상용화된 레이저 피코 프로젝터에 구비되는 것이므로, 그 형상이나 특성 등은 일반적으로 알려져 있는바 여기에서는 상세한 설명을 생략한다.
In addition, the laser pico projector 100 also includes a distortion compensating lens 140 for correcting image distortion due to optical scanning by the scanner 120 as shown in Fig. 1 (B) . Since the distortion compensating lens 140 is provided in most commercially available laser pico projectors, the shape and characteristics thereof are generally known, and a detailed description thereof will be omitted.

앞서 설명한 바와 같이, 레이저 광을 이용하여 영상을 프로젝팅할 때 레이저 광이 갖는 높은 간섭성(coherence) 때문에 스페클 현상이 일어나는 문제가 있었다. 또한 이러한 문제를 해소하기 위해 종래에 디퓨저나 회전 미러 등을 더 구비시키는 등의 시도가 있었으나, 이는 레이저 피코 프로젝터의 중량 및 부피를 증가시켜 레이저 피코 프로젝터의 휴대성을 저하시키고, 또한 별도의 구동 장치 및 동력을 필요로 함으로써 전력 사용량이 늘어나는 등과 같은 여러 문제가 있었다.As described above, there has been a problem that speckle occurs due to high coherence of laser light when projecting an image using laser light. Further, in order to solve such a problem, there has been an attempt to further provide a diffuser, a rotating mirror, or the like in the related art. However, this increases the weight and volume of the laser pico projector to lower the portability of the laser pico projector, And increased power usage due to the need for power.

본 발명에서는 상술한 바와 같은 레이저 피코 프로젝터(100)를 구성하는 구성 부품들 중 선택되는 어느 부품에 위상변이패턴(P)이 형성되도록 함으로써 효과적으로 스페클을 저감한다. 이 때 상기 위상변이패턴(P)을 형성함에 따라 광학 부품이 좀더 포함될 수 있으며, 상기 위상변이패턴(P) 및 추가 구비되는 광학 부품들에 의해 본 발명의 위상변이장치(500)가 구성된다. 그런데 이러한 광학 부품들은 광원 - 스캐너 광경로 설계를 위해 구비되는 광학 부품들 수준의 부품들일 뿐으로, 레이저 피코 프로젝터(100)의 중량이나 부피를 거의 증가시키지 않으며, 특히 동력 장치는 전혀 불필요하다.In the present invention, the speckle is effectively reduced by causing the phase shift pattern (P) to be formed on any selected part among the constituent parts constituting the laser pico projector (100) as described above. The phase shift pattern P may further include an optical component. The phase shift pattern P and the additional optical components constitute the phase shift device 500 of the present invention. However, these optical components are optical component-level components provided for the light source-scanner optical path design, and do not substantially increase the weight or volume of the laser pico projector 100, and in particular, the power unit is absolutely unnecessary.

즉 본 발명에서는 상술한 바와 같이 별도의 동력 장치 등을 더 구비시키지 않아도 되기 때문에, 종래 스페클 저감을 위한 기술들에서 중량, 부피, 전력 등이 증가하는 문제를 원천적으로 제거할 수 있다. 따라서 결과적으로 본 발명에서는, 스페클 저감을 통해 레이저 피코 프로젝터의 화질을 향상하면서도 동시에 소형화 및 경량화를 달성할 수 있는 큰 장점이 있는 것이다.
That is, since the present invention does not require a separate power device or the like as described above, it is possible to originally eliminate the problem of increase in weight, volume, power, etc. in the techniques for reducing speckle. As a result, in the present invention, there is a great merit that the image quality of the laser pico projector can be improved through speckle reduction, and at the same time, miniaturization and weight reduction can be achieved.

본 발명에서 스페클 저감을 위해 사용되는 위상변이패턴(P)에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 상기 위상변이패턴(P)은 요철 형태로 이루어지며, 상기 레이저 피코 프로젝터(100) 내 광경로 상에 포함되는 광 반사면 중 선택되는 적어도 어느 하나에 형성되는데, 구체적으로는, 도 1(B)를 참고하면 상기 스캐너(120)의 광 반사면 또는 상기 미러(130)의 광 반사면에 형성될 수 있다.The phase shift pattern P used for speckle reduction in the present invention will now be described in more detail. The phase shift pattern P may be formed on at least one of the light reflecting surfaces included in the optical path of the laser picocoupler 100, It may be formed on the light reflecting surface of the scanner 120 or the light reflecting surface of the mirror 130.

도 2는 상기 위상변이패턴(P)의 구체적인 여러 실시예들을 도시하고 있다. 도시된 바와 같이 상기 위상변이패턴(P)은, 적어도 두 단계의 서로 다른 깊이를 가지는 복수 개의 단위면(p)들이 행과 열로 나열되어 이루어지는 매트릭스 형태로 형성될 수 있다. 이와 같이 형성된 상기 위상변이패턴(P)에 광이 입사되면, 광이 각각의 상기 단위면(p)들에 반사됨으로써 서로 깊이가 다른 상기 단위면(p)들에 반사된 광들 간에 광경로 차이, 즉 위상 차이가 발생한다. 잘 알려진 바와 같이 스페클 현상은 서로 인접해 있으며 또한 위상이 동일한 광들 간에 간섭이 발생하는 것이 원인인 바, 이처럼 상기 위상변이패턴(P)을 이용하여 인접해 있는 광들 간에 위상 차이를 발생시키면 앞서 설명한 바와 같은 간섭 현상이 훨씬 줄어들게 되며, 궁극적으로 스페클 현상을 매우 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.FIG. 2 shows several specific embodiments of the phase shift pattern P. FIG. As shown in the figure, the phase shift pattern P may be formed in a matrix in which a plurality of unit planes p having at least two different depths are arranged in rows and columns. When the light is incident on the phase shifting pattern P thus formed, light is reflected on each of the unit planes (p), so that light reflected on the unit planes (p) That is, a phase difference occurs. As is well known, the speckle phenomenon is caused by interference between lights having the same phase and adjacent to each other. When a phase difference is generated between adjacent lights using the phase shift pattern P as described above, As a result, the interference phenomenon as described above can be reduced much more, and ultimately, the speckle phenomenon can be effectively reduced.

도 2에서는 상기 단위면(p)들이 두 단계의 서로 다른 깊이를 가지는 예시가 도시되었으나 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 R, G, B 각 파장별로 각각 서로 다른 두 단계씩의 깊이를 가지도록 하는 등과 같이, 상기 위상변이패턴(P)을 구성하는 복수 개의 상기 단위면(p)들은 더 많은 단계의 서로 다른 깊이를 가지도록 구성될 수도 있다.
In FIG. 2, the unit planes p have different depths in two stages, but the present invention is not limited thereto. A plurality of the unit planes p constituting the phase shift pattern P may be formed in a larger number of steps, for example, by making each of the R, G, and B wavelengths have different depths of two different steps, But may be configured to have different depths.

이하에서는, 상기 위상변이패턴(P)의 형성 위치 등에 따른 상기 위상변이장치(500)의 여러 실시예들을 보다 구체적으로 설명한다. 도 3은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제1실시예의 구성을, 도 7은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제2실시예의 구성을, 도 9는 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제3실시예의 구성을 각각 도시하고 있다.
Hereinafter, various embodiments of the phase shifter 500 according to the position and the like of the phase shift pattern P will be described in more detail. Fig. 3 shows the configuration of the first embodiment of the laser pico projector of the present invention, Fig. 7 shows the configuration of the second embodiment of the laser pico projector of the present invention, Fig. 9 shows the configuration of the third embodiment of the laser pico projector of the present invention Respectively.

[제1실시예][First Embodiment]

도 3은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제1실시예를 도시한 것으로, 제1실시예에서는, 상기 위상변이패턴(P)이 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된다. 도 3에는 미러(130) 및 왜곡보상렌즈(140)가 도시되어 있으나, 이들 부품은 앞서 도 1의 설명에서 언급한 바와 같이 대부분의 레이저 피코 프로젝터(100)에 통상적으로 구비되는 부품이기 때문에 도시되어 있는 것일 뿐이다. 즉 이들 부품은 스페클 저감에 있어서 상기 미러(130)나 상기 왜곡보상렌즈(140)는 특정한 역할을 하지 않으므로, 제1실시예 자체에는 이들 부품이 포함되지 않아도 무방하다.FIG. 3 shows a first embodiment of the laser pico projector of the present invention. In the first embodiment, the phase shift pattern P is formed on the light reflection surface of the scanner 120. The mirror 130 and the distortion compensating lens 140 are shown in FIG. 3, but these components are shown in FIG. 3 because they are components normally included in most laser pico projectors 100, It is only there. In other words, these components do not have a specific role in the speckle reduction of the mirror 130 and the distortion compensating lens 140, so that the first embodiment itself does not need to include these components.

제1실시예에 의한 위상변이장치(500)는, 상술한 바와 같이 상기 위상변이패턴(P)이 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성되게 하되, 여기에 집속렌즈(focusing lens, 511) 및 보상렌즈(compensation lens, 512)를 더 포함하여 이루어진다.The phase shifting device 500 according to the first embodiment allows the phase shift pattern P to be formed on the light reflecting surface of the scanner 120 as described above and a focusing lens 511 And a compensation lens (512).

상기 집속렌즈(511)는, 상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 역할을 한다. 도 3에서는 이해를 용이하게 하기 위해 개념적으로 도시하였으므로 광이 단일 개의 선으로 도시되나, 실제로는 상기 광원(110)에서 조사되는 광은 어느 정도의 직경을 가지는 형태로 형성된다(일반적인 레이저 피코 프로젝터에서 광 직경은 0.5~1mm 정도이다). 그런데 이처럼 광 직경이 클 경우 회절이 발생하는 경향이 강해지며, 이는 역시 영상의 화질을 떨어뜨리는 원인이 될 수 있다. 상기 집속렌즈(511)는 바로 이러한 문제를 해소하기 위한 것으로, 도 4에 도시된 바와 같이 광이 상기 집속렌즈(511)를 지나면서 집속됨으로써 빔 스팟 크기를 줄일 수 있으며, 따라서 회절에 의한 악영향을 훨씬 저감할 수 있다.The focusing lens 511 is provided on the optical path between the light source 110 and the scanner 120 and is provided with the phase shift pattern P formed on the light reflecting surface of the scanner 120 It acts as a collective. 3, the light is shown as a single line since it is conceptually shown for the sake of easy understanding, but in reality, the light emitted from the light source 110 is formed in a shape having a certain diameter (in a general laser pico projector The diameter of the light is about 0.5 to 1 mm). However, when the optical diameter is large, the tendency of diffraction increases, which may also cause the image quality to deteriorate. The focusing lens 511 is for solving such a problem. As shown in FIG. 4, the beam spot can be reduced by focusing the light passing through the focusing lens 511, It can be much reduced.

한편 이와 같이 상기 집속렌즈(511)로 광을 집속해 줌으로써 빔 스팟이 도 4에 도시된 바와 같이 국소 영역에 형성되는 바, 상기 위상변이패턴(P)은 상기 스캐너(120)의 광 반사면 전체에 형성되게 하지 않아도 된다. 즉 상기 위상변이패턴(P)은 빔 스팟이 형성되는 국소 영역에만 형성되게 하면 되며, 이에 따라 상기 위상변이패턴(P)을 포함하는 상기 스캐너(120)의 제작이 보다 용이해지고 제작 비용 또한 저감할 수 있다. 구체적으로는, 이러한 경우 도 2에 도시된 바와 같은 상기 위상변이패턴(P)의 상기 단위면(p) 하나의 크기가 수 μm 정도가 되게 형성할 수 있다.4, the phase shift pattern P is formed on the entire surface of the optical reflection surface of the scanner 120. In this case, As shown in Fig. In other words, the phase shift pattern P can be formed only in the local region where the beam spot is formed, thereby making it easier to manufacture the scanner 120 including the phase shift pattern P and reducing the manufacturing cost . Specifically, in this case, one unit surface p of the phase shift pattern P as shown in FIG. 2 may be formed to have a size of about several micrometers.

상기 보상렌즈(512)는, 상기 스캐너(120)에 반사되어 진행되는 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광의 진행 방향을 보정하는 역할을 한다. 상술한 바와 같이 상기 집속렌즈(511)로 집속된 광이 상기 위상변이패턴(P)에서 반사되면, 이 반사광은 앞서 설명한 바와 같이 스페클 저감 효과가 적용된 광이 된다. 이 때 상기 스캐너(120)가 움직이지 않고 고정된 부품이라면 상기 집속렌즈(511)와 동일한 초점 거리 위치에 동일한 사양의 렌즈를 배치시킴으로써 광을 시준(collimate)할 수 있을 것이다. 그러나 상기 스캐너(120)는 도 5에 도시된 바와 같이 영상 프로젝팅을 위해 계속 회전 운동을 하도록 되어 있기 때문에, 상기 집속렌즈(511)와 동일한 초점 거리 위치에 동일한 사양의 렌즈를 배치할 경우 올바르게 시준이 이루어지지 않는다.The compensation lens 512 is provided on the optical path reflected by the scanner 120 and corrects the traveling direction of the light reflected by the phase shift pattern P. [ As described above, when the light focused by the focusing lens 511 is reflected by the phase shift pattern P, the reflected light becomes the light to which the speckle reduction effect is applied as described above. At this time, if the scanner 120 is a fixed part without moving, the light can be collimated by disposing a lens of the same specification at the same focal distance as the focusing lens 511. 5, when the lens of the same specification is arranged at the same focal distance as the focusing lens 511, .

따라서 본 발명에서는, 광의 시준을 위해 상기 집속렌즈(511)와 동일한 초점 거리 위치에 상기 보상렌즈(512)를 배치하되, 광이 올바로 보상될 수 있도록 상기 집속렌즈(511)와는 그 형상이 달리 형성되게 한다. 도 6은 이러한 보상렌즈의 여러 형상 실시예이다. 도 6(A)의 실시예에서는, 상기 보상렌즈(512)는 미소패턴이 임프린트된 투명필름이 미리 결정된 곡률로 휘어진 형태로 형성된다. 이 때 상기 미소패턴은 도시된 바와 같이 각각 수 μm의 직경을 가지는 다수 개의 작은 렌즈 형상으로 될 수 있으며, 각각의 렌즈는 이미지 픽셀 하나씩을 커버하도록 이루어질 수 있다. 또한 상기 곡률은 광의 진행 방향으로 광을 시준하기 위해 필요한 정도로 적절히 결정될 수 있다. 도 6(B)의 실시예에서는, 상기 보상렌즈(512)는 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 형성된다. 프레넬 렌즈란 렌즈의 두께를 줄이기 위하여 렌즈를 여러 개의 원환상의 띠로 나누어 겹쳐져 형성되게 한 렌즈로서, 이 경우 각각의 원환상의 띠가 그에 상응하는 위치의 이미지 픽셀을 커버하도록 이루어질 수 있다. 또는, 상기 보상렌즈(512)는 도 6과 같은 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 상술한 바와 같은 역할을 할 수 있도록 설계된 자유 곡면을 가지는 단일 개의 렌즈 형태로 형성될 수도 있다.
Therefore, in the present invention, the compensation lens 512 is disposed at the same focal distance as the focusing lens 511 for collimating the light, and the shape of the compensation lens 512 is different from that of the focusing lens 511 . Fig. 6 shows various embodiments of such compensation lenses. In the embodiment of Fig. 6A, the compensation lens 512 is formed in such a shape that a transparent film imprinted with a minute pattern is curved at a predetermined curvature. In this case, the micropattern may be a plurality of small lens shapes each having a diameter of several micrometers as shown in the figure, and each lens may cover one image pixel. Also, the curvature can be appropriately determined to the extent necessary to collimate light in the traveling direction of light. In the embodiment of FIG. 6 (B), the compensation lens 512 is formed in the form of a Fresnel lens. A Fresnel lens is a lens in which a lens is divided into a plurality of annular bands so as to reduce the thickness of the lens. In this case, each of the annular bands can be made to cover image pixels corresponding to the positions. Alternatively, the compensation lens 512 is not limited to the embodiments shown in FIG. 6, but may be formed as a single lens having a free-form surface designed to function as described above.

[제2실시예][Second Embodiment]

도 7은 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제2실시예를 도시한 것으로, 제2실시예에서도 제1실시예에서와 마찬가지로, 상기 위상변이패턴(P)이 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된다. 또한 상기 미러(130) 및 상기 왜곡보상렌즈(140)의 포함 여부는 제1실시예에서의 설명과 동일하다. 제2실시예에 의한 위상변이장치(500)는, 상술한 바와 같이 상기 위상변이패턴(P)이 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성되게 하되, 여기에 표면렌즈(520)를 더 포함하여 이루어진다.7 shows a second embodiment of the laser pico projector of the present invention. In the second embodiment, as in the first embodiment, the phase shift pattern P is formed on the light reflection surface of the scanner 120 As shown in FIG. Whether the mirror 130 and the distortion compensating lens 140 are included is the same as that in the first embodiment. The phase shifting device 500 according to the second embodiment is configured such that the phase shift pattern P is formed on the light reflecting surface of the scanner 120 as described above, .

상기 표면렌즈(520)는, 상기 위상변이패턴(P)의 중심점을 초점으로 가지는 렌즈로서, 도시된 바와 같이 외면이 구형이거나 또는 타원형으로 형성될 수 있다. 앞서 제1실시예에서는, 광이 상기 스캐너(120)로 입사되는 광경로 상에 집속렌즈가 배치되게 하여 광을 집속하고, 또한 광이 상기 스캐너(120)에서 반사되어 진행되는 광경로 상에 보상렌즈가 배치되게 하여 광을 시준하도록 이루어졌다. 그러나 제2실시예에서는, 상기 표면렌즈(520) 하나만을 사용하여 광의 집속 및 시준이 이루어질 수 있게 한다.The surface lens 520 is a lens having a focal point of the phase shift pattern P as a focal point, and the outer surface may be spherical or elliptical. In the first embodiment, the condensing lens is disposed on the optical path on which the light is incident on the scanner 120, and the light is condensed on the optical path reflected by the scanner 120 The lens was placed so as to collimate the light. However, in the second embodiment, only the surface lens 520 can be used to focus and collimate light.

도 8은 표면렌즈의 원리를 도시한 것이다. 상기 스캐너(120)로 입사되는 광은 상기 표면렌즈(520)의 외면에서 굴절되는데, 이 때 상기 표면렌즈(520)의 초점이 상기 위상변이패턴(P)의 중심점과 겹치기 때문에, 상기 표면렌즈(520)의 외면에서 굴절된 광은 결국 상기 위상변이패턴(P)의 중심점 위치로 집속되게 된다. 상기 위상변이패턴(P)으로부터 반사된 광은 상기 표면렌즈(520) 외면에서 또다시 굴절되는데, 이 때 상기 스캐너(120)가 회전하더라도 상기 위상변이패턴(P)의 중심점은 (상기 스캐너(120)의 회전중심과 겹치므로) 회전하지 않으며, 따라서 제1실시예의 보상렌즈 원리에서 설명한 것과 같은 광경로의 보상이 필요하지 않다. 앞서도 설명하였던 바와 같이, 움직이지 않는 고정 미러에 광을 집속하여 반사시킬 경우, 반사광의 광경로 상에서 집속렌즈의 초점 거리와 동일 초점 거리 위치에 동일 사양의 렌즈를 배치함으로써 원활하게 광을 시준할 수 있다. 이 때 상기 표면렌즈(520)가 구형 또는 타원형과 같이 초점을 중심으로 방사상으로 대칭되는 외면 형상을 가지도록 하면, 상기 표면렌즈(520)로 입사되는 광은 그 외면에서 굴절됨으로써 초점으로 집속되고, 초점에서 반사된 광은 그 외면에서 다시 굴절됨으로써 자연히 시준이 이루어지게 되는 것이다.8 shows the principle of the surface lens. The light incident on the scanner 120 is refracted at the outer surface of the surface lens 520. At this time, since the focal point of the surface lens 520 overlaps the center point of the phase shift pattern P, 520 are concentrated at the center point position of the phase shift pattern P. As a result, The light reflected from the phase shift pattern P is further refracted at the outer surface of the surface lens 520. Even if the scanner 120 rotates, the center point of the phase shift pattern P ), And therefore, compensation of the optical path as described in the compensation lens principle of the first embodiment is not required. As described above, when the light is focused on the stationary mirror that is immovable and is reflected, a lens of the same specification is disposed at the same focal distance as the focal distance of the focusing lens on the optical path of the reflected light, have. In this case, if the surface lens 520 has a spherical or elliptical outer shape that is radially symmetric with respect to the focal point, the light incident on the surface lens 520 is refracted from its outer surface, Reflected light from the focal point is again refracted at its outer surface, so that collimation is naturally accomplished.

즉 제2실시예에서는, 상기 표면렌즈(520) 하나만을 사용하여 이러한 광의 집속 및 시준을 실현할 수 있다. 제1실시예와 비교하였을 때 부품 수도 보다 저감할 수 있고, 또한 상기 표면렌즈(520)가 상기 스캐너(120) 표면에 부착 형성되기 때문에 (상기 표면렌즈(520) 구비를 위한) 추가 공간도 거의 필요로 하지 않는 등 많은 장점이 있다. 한편으로는 상기 스캐너(120)에 상기 표면렌즈(520)가 더 부착 구비됨으로써 상기 스캐너(120)를 회전시키는 구동 장치에 약간의 부하가 더 발생될 수 있으며, 이는 전력 사용량의 증가와 상기 스캐너(120)의 동적 특성 등의 변화를 야기할 수 있다. 요약하자면, 제1실시예와 제2실시예를 비교할 때 제1실시예의 경우 전력 사용량 및 스캐너 동적 특성 면에서 보다 유리하며, 제2실시예의 경우 설계 용이성 및 프로젝터 중량, 부피 저감 면에서 보다 유리하므로, 사용자의 목적에 따라 더 중요하게 고려하여야 하는 요소를 선택하여 제1, 2실시예 중 적절한 것을 선택적으로 채용할 수 있다.
That is, in the second embodiment, it is possible to realize focusing and collimation of such light by using only one surface lens 520. Since the surface lens 520 is adhered to the surface of the scanner 120, the additional space (for the surface lens 520) is almost equal to or smaller than that of the first embodiment There are many advantages such as not needing. On the other hand, since the surface lens 520 is further attached to the scanner 120, a slight load may be applied to the driving device for rotating the scanner 120, 120, and the like. In summary, the first embodiment and the second embodiment are more advantageous in terms of power consumption and scanner dynamic characteristics in the first embodiment, and are more advantageous in terms of ease of design, weight of the projector, and volume reduction in the second embodiment , It is possible to selectively adopt an appropriate one of the first and second embodiments by selecting an element to be more importantly considered according to the purpose of the user.

[제3실시예][Third Embodiment]

도 9는 본 발명의 레이저 피코 프로젝터의 제3실시예를 도시한 것으로, 제1실시예 및 제2실시예와는 달리 제3실시예에서는 상기 위상변이패턴(P)이 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성된다. 즉 제3실시예의 경우 상기 레이저 피코 프로젝터(100)에 상기 미러(130)가 반드시 포함되어야 한다는 점에서 제1, 2실시예와는 일부 상이한 점이 있다. 그러나 반복적으로 설명한 바와 같이 대부분의 상용화된 레이저 피코 프로젝터에는 상기 미러(130) 또는 상기 미러(130)에 상응하는 광학계가 포함되는 것이 통상적이므로, 레이저 피코 프로젝터 전체 시스템의 관점으로 볼 때 실질적으로 부품의 추가가 크게 이루어지는 것은 아니다. 한편 상기 왜곡보상렌즈(140)의 포함 여부는 제1실시예에서의 설명과 동일하다.9 shows a third embodiment of the laser pico projector according to the present invention. Unlike the first and second embodiments, in the third embodiment, the phase shift pattern P is reflected by the mirror 130 Is formed on the light reflecting surface. That is, the third embodiment differs from the first and second embodiments in that the mirror 130 must be included in the laser pico projector 100. However, as has been repeatedly described, since most commercialized laser pico projectors typically include an optical system corresponding to the mirror 130 or the mirror 130, substantially all of the laser pico projectors The addition is not large. On the other hand, whether or not the distortion compensating lens 140 is included is the same as in the first embodiment.

제3실시예에 의한 위상변이장치(500)는, 상술한 바와 같이 상기 위상변이패턴(P)이 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성되게 하되, 여기에 집속렌즈(focusing lens, 531) 및 시준렌즈(collimating lens, 532)를 더 포함하여 이루어진다.The phase shifting device 500 according to the third embodiment is configured such that the phase shift pattern P is formed on the light reflecting surface of the scanner 120 as described above and a focusing lens 531 And a collimating lens 532. As shown in FIG.

상기 집속렌즈(531)는, 상기 광원(110) 및 상기 미러(130) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 역할을 한다. 제3실시예의 집속렌즈(531)와 제1실시예의 집속렌즈(511)는 배치 위치만이 다를 뿐 배치시키는 목적이나 역할이 동일하다.The condensing lens 531 is provided on the optical path between the light source 110 and the mirror 130 to reflect light with the phase shift pattern P formed on the light reflecting surface of the mirror 130 It acts as a collective. The focusing lens 531 of the third embodiment and the focusing lens 511 of the first embodiment have the same purpose and role to arrange only the arrangement position.

상기 시준렌즈(532)는, 상기 미러(130) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광을 시준하는 역할을 한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제1실시예에서는 광이 집속된 후 반사되는 대상이 회전 운동을 하는 스캐너였기 때문에, 광의 올바른 시준을 위해 집속렌즈와는 다른 형상으로 설계된 보상렌즈를 필요로 하였다. 그러나 제3실시예에서는, 광이 집속된 후 반사되는 대상이 상기 미러(130), 즉 고정되어 움직이지 않는 부품이기 때문에, 상기 시준렌즈(532)는 제1실시예에서의 보상렌즈(512)처럼 복잡하게 설계될 필요가 없다. 즉 앞서도 설명했던 바와 같이, 상기 시준렌즈(532)는 상기 집속렌즈(531)와 동일한 사양으로 형성되면 되며, 또한 상기 집속렌즈(531)의 초점 거리와 동일한 거리에 배치되면 된다.The collimator lens 532 is provided on the optical path between the mirror 130 and the scanner 120 and serves to collimate the light reflected by the phase shift pattern P. [ As described above, in the first embodiment, since the object to be reflected after the light is focused is a scanner that performs rotational movement, a compensation lens designed in a different shape from the focusing lens is required for correct collimation of light. However, in the third embodiment, since the object to be reflected after the light is focused is the mirror 130, that is, the fixed and immovable part, the collimator lens 532 is disposed on the compensation lens 512 in the first embodiment, It does not need to be as complicated. That is, as described above, the collimator lens 532 may have the same specifications as the condenser lens 531 and may be disposed at the same distance as the focal distance of the condenser lens 531. [

더불어 제3실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 미러(130)가 진동하게 형성할 수도 있다. 상기 미러(130)가 진동하면 광이 상기 위상변이패턴(P)에 닿는 부분이 시간에 따라 달라지는데, 이에 따라 인접한 광들 간의 위상 차이를 더욱 효과적으로 발생시킬 수 있어, 스페클 저감 효과를 더욱 향상된다.In addition, in the third embodiment, the mirror 130 may be vibrated as shown in FIG. When the mirror 130 vibrates, the portion of the light that touches the phase shift pattern P varies with time. Accordingly, the phase difference between adjacent light can be more effectively generated, and the speckle reduction effect is further improved.

제3실시예의 경우 상술한 바와 같이 광의 집속 및 반사가 이루어지는 대상이 고정된 부품(상기 미러(130))이기 때문에, 제1실시예에 비해 설계 용이성이 크게 향상된다는 장점이 있다. 한편 제2실시예에 비교하면, 제1실시예가 제2실시예에 비해 가지는 장점과 같은 장점(전력 사용량 및 스캐너 동적 특성 면에서 유리한 장점)을 갖는다. 다만 앞서 설명한 바와 같이, 제1, 2실시예의 경우 상기 레이저 피코 프로젝터(100)가 상기 미러(130)를 반드시 포함하지 않아도 되는 반면, 제3실시예의 경우 상기 레이저 피코 프로젝터(100)가 상기 미러(130)를 반드시 포함하여야 한다는 점에서, 약간의 부품 증가 요인이 될 수 있다.
In the case of the third embodiment, since the object to which the light is converged and reflected is fixed (the mirror 130) as described above, there is an advantage that the ease of design is greatly improved as compared with the first embodiment. Compared to the second embodiment, on the other hand, the first embodiment has the same advantages as the second embodiment (advantageous in terms of power consumption and scanner dynamic characteristics). However, as described above, in the first and second embodiments, the laser pico projector 100 does not necessarily include the mirror 130, whereas in the third embodiment, the laser pico projector 100 does not include the mirror 130 130), it may be a factor of increasing the number of parts.

본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It goes without saying that various modifications can be made.

100: 레이저 피코 프로젝터
110: 광원 120: 스캐너
130: 미러 140: 왜곡보상렌즈
P: 위상변이패턴 p: 단위면
500: 위상변이장치
511: 집속렌즈 512: 보상렌즈
520: 표면렌즈
531: 집속렌즈 532: 시준렌즈
100: Laser pico projector
110: light source 120: scanner
130: Mirror 140: Distortion compensation lens
P: phase shift pattern p: unit surface
500: phase shift device
511: focusing lens 512: compensation lens
520: surface lens
531: focusing lens 532: collimating lens

Claims (10)

레이저 다이오드 형태로 형성되어 레이저 방식의 광을 제공하는 광원(110), MEMS 미러 형태로 형성되어 상기 광원(110)에서 출력되는 광을 다른 각도로 반사하는 스캐너(120)를 포함하는 레이저 피코 프로젝터(100)에 있어서,
상기 레이저 피코 프로젝터(100) 내 광경로 상에 포함되는 광 반사면 중 선택되는 적어도 어느 하나에 형성되며 요철 형태로 이루어진 위상변이패턴(P)을 포함하는 위상변이장치(500)를 구비하는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
A light source 110 formed in the form of a laser diode to provide laser-based light, a laser pico projector (not shown) including a scanner 120 formed in the form of a MEMS mirror and reflecting the light output from the light source 110 at different angles 100,
And a phase shifting device (500) formed on at least one of the optical reflection surfaces included in the optical path in the laser pico projector (100) and including a phase shift pattern (P) And a phase shifting device for reducing the speckle.
제 1항에 있어서, 상기 위상변이패턴(P)은
적어도 두 단계의 서로 다른 깊이를 가지는 복수 개의 단위면(p)들이 행과 열로 나열되어 이루어지는 매트릭스 형태로 형성되어,
광이 각각의 상기 단위면(p)들에 반사됨으로써 발생되는 위상 차이에 의하여 스페클 현상을 저감시키는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
2. The method of claim 1, wherein the phase shift pattern (P)
A plurality of unit planes (p) having at least two different depths are formed in a matrix form arranged in rows and columns,
Wherein the speckle phenomenon is reduced by a phase difference generated when light is reflected on each of the unit planes (p).
제 1항에 있어서, 상기 위상변이패턴(P)은
상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
2. The method of claim 1, wherein the phase shift pattern (P)
Wherein the laser beam is formed on a light reflection surface of the scanner (120).
제 3항에 있어서, 상기 위상변이장치(500)는
상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 집속렌즈(focusing lens, 511),
상기 스캐너(120)에 반사되어 진행되는 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광의 진행 방향을 보정하는 보상렌즈(compensation lens, 512)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
4. The apparatus of claim 3, wherein the phase shifter (500)
A focusing lens disposed on an optical path between the light source 110 and the scanner 120 for focusing light with the phase shift pattern P formed on a light reflection surface of the scanner 120, 511),
A compensation lens 512 provided on the optical path reflected by the scanner 120 and correcting the traveling direction of the light reflected by the phase shift pattern P,
And a phase shifting device for reducing the speckle.
제 4항에 있어서, 상기 보상렌즈(512)는
미소패턴이 임프린트된 투명필름이 미리 결정된 곡률로 휘어진 형태로 형성되거나, 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
5. The apparatus of claim 4, wherein the compensation lens (512)
Wherein a transparent film imprinted with a minute pattern is formed in a curved shape with a predetermined curvature or in the form of a Fresnel lens.
제 3항에 있어서, 상기 위상변이장치(500)는
상기 스캐너(120)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P) 상에 형성되며, 상기 위상변이패턴(P)의 중심점을 초점으로 가지는 표면렌즈(520)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
4. The apparatus of claim 3, wherein the phase shifter (500)
A surface lens 520 formed on the phase shift pattern P formed on the light reflection surface of the scanner 120 and having a focal point of the phase shift pattern P as a focal point,
And a phase shifting device for reducing the speckle.
제 6항에 있어서, 상기 표면렌즈(520)는
외면이 구형이거나 또는 타원형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
The method of claim 6, wherein the surface lens (520)
And a phase shifting device for reducing the speckle. The laser pico projector as set forth in claim 1, wherein the outer surface is spherical or elliptical.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 피코 프로젝터(100)는
상기 광원(110) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어 상기 광원(110)에서 조사되는 광이 상기 스캐너(120)를 향하도록 반사시키는 미러(130)를 더 포함하여 이루어지며,
상기 위상변이패턴(P)은 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
The laser pico projector (100) according to claim 1, wherein the laser pico projector
And a mirror 130 disposed on an optical path between the light source 110 and the scanner 120 and reflecting the light emitted from the light source 110 toward the scanner 120,
Wherein the phase shift pattern (P) is formed on a light reflection surface of the mirror (130).
제 8항에 있어서, 상기 위상변이장치(500)는
상기 광원(110) 및 상기 미러(130) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 미러(130)의 광 반사면 상에 형성된 상기 위상변이패턴(P)으로 광을 집속하는 집속렌즈(focusing lens, 531),
상기 미러(130) 및 상기 스캐너(120) 사이의 광경로 상에 구비되어, 상기 위상변이패턴(P)에서 반사된 광을 시준하는 시준렌즈(collimating lens, 532)
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
9. The apparatus of claim 8, wherein the phase shifter (500)
A focusing lens disposed on an optical path between the light source 110 and the mirror 130 for focusing the light with the phase shift pattern P formed on the light reflection surface of the mirror 130, 531),
A collimating lens 532 provided on the optical path between the mirror 130 and the scanner 120 for collimating the light reflected by the phase shift pattern P,
And a phase shifting device for reducing the speckle.
제 1항에 있어서, 상기 레이저 피코 프로젝터(100)는
상기 스캐너(120)에 의한 광 스캐닝에 의한 영상 왜곡을 보정하는 왜곡보상렌즈(140)를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스페클 저감을 위한 위상변이장치를 구비하는 레이저 피코 프로젝터.
The laser pico projector (100) according to claim 1, wherein the laser pico projector
And a distortion compensating lens (140) for correcting image distortion due to optical scanning by the scanner (120). ≪ Desc / Clms Page number 19 >
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