WO2016148510A1 - 레이저 프로젝터 - Google Patents

레이저 프로젝터 Download PDF

Info

Publication number
WO2016148510A1
WO2016148510A1 PCT/KR2016/002659 KR2016002659W WO2016148510A1 WO 2016148510 A1 WO2016148510 A1 WO 2016148510A1 KR 2016002659 W KR2016002659 W KR 2016002659W WO 2016148510 A1 WO2016148510 A1 WO 2016148510A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
collimator lens
lens
laser
light source
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/002659
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
윤찬영
권재욱
박우제
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Publication of WO2016148510A1 publication Critical patent/WO2016148510A1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/142—Adjusting of projection optics
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a laser projector.
  • Laser scanning projectors that take advantage of laser color reproduction, efficiency, and straightness are used in the small projector market and portable devices such as HUD and HMD.
  • a laser projector may include a laser light source, a light collecting unit, a light combining unit, a 2D scanner, a controller, and the like.
  • the laser light source may include a red laser that generates red light, a green laser that generates green light, and a blue laser that generates blue light.
  • the amount of laser light is modulated for each pixel according to the signal of the image controller, and is emitted from the laser light source.
  • the emitted beam is synthesized into a single beam by a red, green, and blue color mirror in the form of straight light by a collimator lens.
  • the beam reflected by the optical scanner scans the light while the 2D MEMS scanner mirror rotates at a predetermined angle according to the signal of the scanner controller to display an image according to the signal of the image controller.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0091810 which is a prior document, discloses a display method using a laser diode and a display system employing the method.
  • An object of the present invention is to provide a laser projector which solves a problem of resolution reduction by applying a cylinder lens.
  • a laser projector includes: a light source unit including a plurality of laser diodes respectively emitting laser light having an elliptical beam cross section; A light collecting unit converting light emitted from each laser diode into parallel light; A light synthesizing unit for synthesizing the light passing through the light collecting unit; And a scanner for projecting the light synthesized by the light synthesizing unit to a screen, wherein the light collecting unit passes through the first collimator lens and the first collimator lens that primarily collimate the light emitted from the respective laser diodes.
  • a second collimator lens for collimating light secondaryly, wherein the first collimator lens includes a cylindrical lens having a curved surface forwardly curved along the long axis of the beam cross section of the light emitted from the respective laser diodes.
  • the second collimator lens may include a cylindrical lens having a curved surface curved forward in a short axis direction of the beam cross section of the light emitted from the respective laser diodes.
  • a laser projector includes: a light source unit emitting laser light having an elliptical beam cross section; And a light converging unit converting light emitted from the light source unit into parallel light, wherein the light converging unit receives light emitted from the light source unit and curves forward along a long axis direction of a beam cross section of the light emitted from the light source unit.
  • a first cylinder lens having a curved surface; And a second cylinder lens having light curved through the first cylinder lens and having a curved surface forward in a short axis direction of a beam cross section of the light emitted from the light source unit.
  • the focal length may be shorter than the focal length of the second cylinder lens.
  • a laser projector includes: a light source unit configured to emit a laser light having an elliptical beam cross section forward; And a light collecting unit for converting light emitted from the light source unit into parallel light, wherein the light collecting unit includes a first collimator lens placed in front of the light source unit and a second collimator lens placed in front of the first collimator lens.
  • the first collimator lens may include a cylindrical lens having a curved surface curved forward in the longitudinal direction of the beam cross section of the light emitted from each laser diode, and the second collimator lens may have a forward curved shape. And a rotationally symmetric lens with a curved surface.
  • the laser projector proposed in the present invention can prevent the problem of resolution deterioration even when a high output laser diode is used by using the cylinder lens as the collimator lens.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser projector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the laser projector of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view showing a detailed configuration of an optical system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a state in which laser light is collimated by a conventional collimator lens.
  • FIG. 5 is a view comparing light emitting points formed by low and high power laser diodes formed on the screen by the collimator lens of FIG. 4.
  • FIG. 6 is a view showing a state in which laser light is collimated by the collimator lens according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view of FIG. 6 viewed in the x-axis direction.
  • FIG. 8 is a view of FIG. 6 viewed in the y-axis direction.
  • FIG. 9 is a view showing a collimator laser light collimated by a collimator lens according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which laser light is collimated by a collimator lens according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which laser light is collimated by a collimator lens according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a laser projector according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a detailed configuration of the optical system of FIG. 1
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a detailed configuration of the laser projector of FIG. 1.
  • a laser projector 100 includes a processor 110, a memory 120, an input unit 130, a power supply unit 140, a scanner 150, and a driving unit. 160, the optical system 170 may be included.
  • the processor 110 may perform an overall control operation of the laser projector 100. That is, the processor 110 may control the operation of each unit constituting the laser projector 100.
  • the processor 110 may control the laser projector 100 to output an image stored in the memory 120 to the external screen 2.
  • the screen 2 refers to a region in which the projection image by the laser projector 100 is output.
  • the memory 120 may store a program for processing and controlling the processor 110. In addition, the memory 120 may perform a function of temporarily storing data input through the input unit 130.
  • the input unit 130 may serve to receive various commands for controlling the laser projector 100 from a user.
  • the input unit 130 may include a remote controller or a control panel provided in the laser projector 100 to communicate with each other.
  • the image received through the input unit 130 may be output to the screen 2 by the processor 110.
  • the power supply unit 140 may receive the external power or the internal power under the control of the processor 110 to supply power required for each unit.
  • the processor 110 may control the scanner 150 and the driver 160.
  • the driver 160 may control the optical system 170 according to a control command of the processor 110. Accordingly, the optical system 170 may output visible light signals such as R, G, and B corresponding to the video image to be displayed.
  • the scanner 150 may output a projection image based on the visible light input through the optical system 170 to the screen 2.
  • the scanner 150 sequentially and repeatedly performs left to right scanning and left to right scanning, and scans the entire scan area in units of frames.
  • the scanner 150 may include an optical scanner such as a MEMS scanner.
  • the MEMS scanner refers to a scanner manufactured by micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology.
  • MEMS Scanner is also called a micro scanner.
  • the processor 110 when controlling the operation of the scanner 150, by varying the frame rate, it is possible to vary the scanning speed of the scanner 150.
  • the optical system 170 may include a light source unit 210, a light collecting unit 220, a light combining unit 230, and a light reflecting unit 240.
  • the light source unit 210 may include a laser diode.
  • the light source unit 210 may be implemented as a light emitting diode (LED).
  • the light source unit 210 includes a red light source unit 210R for outputting red single light, a green light source unit 210G for outputting green single light, and a blue light source unit 210B for outputting blue single light.
  • the amount of light output from the red light source unit 210R, the green light source unit 210G, and the blue light source unit 210B may be individually controlled by the current applied by the driver 160.
  • Light output from each of the light source units 210R, 210G, and 210B may be collimated by the light collecting unit 220.
  • the condenser 220 may include a collimator lens 300 that collimates the light output from the red light source 210R, the green light source 210G, and the blue light source 210B.
  • the light combiner 230 combines the light output from each of the light source units 210R, 210G, and 210B and outputs the light in one direction.
  • the light combining unit 230 may include a 2D MEMS mirror.
  • the light combining unit 230 may include a first mirror 230a, a second mirror 230b, and a third mirror 230c.
  • the first mirror 230a, the second mirror 230b, and the third mirror 230c respectively emit light output from the red light source unit 210R, the green light source unit 210G, and the blue light source unit 210B. The light is reflected toward the light reflecting part 240.
  • the light reflector 240 reflects the red light, the green light, and the blue light passing through the light combiner 230 toward the scanner 150.
  • the light reflection unit 240 may include a total mirror (TM) for reflecting light of various wavelengths.
  • the scanner 150 may receive the visible light reflected from the light reflecting part 240 and sequentially and repeatedly perform the first direction scanning and the second direction scanning to the outside. Accordingly, visible light output from the scanner 150 may be output to the screen 2.
  • a light source that outputs laser light to the collimator lens 300 is called a laser diode 200.
  • Figure 4 is a view showing a state in which laser light is collimated by a conventional collimator lens
  • Figure 5 is a view comparing the appearance of the light-emitting point formed by the low and high power laser diode formed by the collimator lens of Figure 4, respectively.
  • the laser light output from the laser diode 200 is collimated by the collimator lens 300 to form an image on the screen 2.
  • the collimator lens 300 may be formed in a rotationally symmetrical shape by a combination of plane, spherical or aspherical.
  • the light emitted through the laser diode 200 is substantially elliptical in the vertical cutting plane with respect to the optical axis.
  • the divergence angle ⁇ 1 of one direction of the light emitted from the laser diode 200 of the present invention forms 20 to 40 degrees
  • the divergence angle ⁇ 2 of the direction perpendicular to the one direction may be 8 to 20 degrees. . That is, the ⁇ 1 direction and the ⁇ 2 direction form 90 degrees to each other.
  • the ⁇ 1 direction and the ⁇ 2 direction may be changed according to the arrangement angle of the laser diode 200. Therefore, when the axis parallel to the optical path direction of the laser light emitted from the laser diode 200 is defined as the z axis, the axis parallel to the ⁇ 1 direction is defined as the y axis, and the axis parallel to the ⁇ 2 direction is defined as the x axis.
  • the beam cross section of the light emitted through the laser diode 200 has an ellipsoidal direction in which a large beam diameter corresponding to its major axis coincides with a ⁇ 1 direction and a smaller beam diameter corresponding to its short axis coincides with a ⁇ 2 direction.
  • the directions of ⁇ 1 and ⁇ 2 are perpendicular to and horizontal to the ground, but the directions of ⁇ 1 and ⁇ 2 may be appropriately changed according to the characteristics of the laser diode 200.
  • the point where the laser light passes through the collimator lens 300 to form an image on the screen 2 may be referred to as light emitting points S1 and S2.
  • the size of the light emitting points S1 and S2 may be determined according to the focal length or magnification of the collimator lens 300.
  • FIG. 5A illustrates a light emitting point S1 when the laser diode 200 is in a low power transverse single mode or multimode of 200 mW or less
  • FIG. 5B Shows a light emitting point S2 when the laser diode 200 has a high output of 500 mW or more.
  • the ratio of the horizontal and vertical lengths of the light emitting point S1 may be about 1.1: 1 to 4: 1.
  • the size of the light emitting point S1 may be formed to correspond to a pixel size P of a pixel which is a unit pixel of the display.
  • the ratio of the horizontal and vertical lengths of the light emitting point S2 may be about 10: 1 or more.
  • FIG. 6 is a view showing a collimator laser collimated by the collimator lens according to the first embodiment of the present invention
  • Figure 7 is a view of Figure 6 in the x-axis direction
  • Figure 8 is a y-axis direction This is the view seen from.
  • the collimator lens 300 of the present invention may include a first collimator lens 310 and a second collimator lens 320.
  • the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 may make the laser light output from the laser diode 200 parallel.
  • the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 may have a rotationally asymmetric shape.
  • the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 may be formed of a cylinder lens.
  • the first collimator lens 310 is placed in front of the laser diode 200, and the second collimator lens 320 is placed in front of the first collimator lens 310.
  • the laser light output from the laser diode 200 is collimated primarily by the first collimator lens 310 and collimated secondly by the second collimator lens 320.
  • the first collimator lens 310 may have a cylindrical lens shape having a curved surface forward in the long axis direction ⁇ 1 of the laser light emitted from the laser diode 200.
  • the long axis direction ⁇ 1 may coincide with the y axis direction in the drawing.
  • the z-axis direction which is the direction in which light is emitted from the laser diode 200, is defined as the front. Therefore, the first collimator lens 310 may be defined in front of the laser diode 200, and the second collimator lens 320 may be defined in front of the first collimator lens 310.
  • the first collimator lens 310 may play a role of collecting the laser light emitted from the laser diode 200 in the long axis direction ⁇ 1. However, the first collimator lens 310 may not play a role of collecting the laser light emitted from the laser diode 200 in the short axis direction ⁇ 2 due to the characteristics of the cylinder lens.
  • the second collimator lens 320 may have a cylindrical lens shape having a curved surface forward in the short axis direction ⁇ 2 of the laser light emitted from the laser diode 200.
  • the short axis direction ⁇ 2 may coincide with the x axis direction on the drawing.
  • the second collimator lens 320 may serve to collect the laser light emitted from the laser diode 200 in the short axis direction ⁇ 2. However, the second collimator lens 320 may not play a role of collecting the laser light emitted from the laser diode 200 in the long axis direction ⁇ 1.
  • the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 may be formed of a cylinder lens, but the axes of the cylinder lenses may be arranged to form 90 degrees to each other. In addition, the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 may have different focal lengths.
  • the first collimator lens 310 may be a cylindrical lens having a shorter focal length than the second collimator lens 320.
  • Fv and Fh may be represented by the following equation.
  • ⁇ may have a value of 2 or more and 8 or less, and may be appropriately changed according to design.
  • the distance between the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 becomes wider as the output of the laser diode 200 increases.
  • the laser light emitted from the laser diode 200 is horizontal and vertical of the light emitting point even if the output of the laser diode 200 is increased by the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320.
  • the ratio of the length may be converted to correspond to the size of the pixel.
  • FIG. 9 is a view showing a collimator laser light collimated by a collimator lens according to a second embodiment of the present invention.
  • a laser projector includes a laser diode 200 and a collimator lens 330.
  • the collimator lens 330 may be formed by combining the first collimator lens 310 and the second collimator lens 320 of the first embodiment.
  • one surface of the collimator lens 330 forms the shape of the first collimator lens 310 of the first embodiment, and the other surface of the collimator lens 330 forms the shape of the second collimator lens 320 of the first embodiment. Can be achieved.
  • the surface facing the laser diode 200 among the both surfaces of the collimator lens 330 is called the rear portion of the collimator lens 330
  • the opposite side of the rear portion of the collimator lens 330 is the collimator lens It is referred to as the front portion of (330).
  • the rear surface of the collimator lens 330 may be formed as a curved surface forward in the long axis direction ( ⁇ 1) of the laser light emitted from the laser diode 200, like the first collimator lens 310 of the first embodiment.
  • the front part of the collimator lens 330 has a curved surface forward curved along the short axis direction ⁇ 2 of the laser light emitted from the laser diode 200, like the second collimator lens 320 of the first embodiment It may be made in the shape of a lens.
  • the size of the light emitting point of the laser diode 200 may be reduced.
  • the distance between the rear part and the front part of the collimator lens 330 should be increased. Accordingly, the thickness of the collimator lens 330 may increase.
  • FIG. 10 is a view showing a state in which laser light is collimated by a collimator lens according to a third embodiment of the present invention.
  • a laser projector includes a laser diode 200, a first collimator lens 1310, and a second collimator lens 1320.
  • the first collimator lens 1310 is a cylindrical lens having a curved surface forward along the long axis direction ⁇ 1 of the laser light emitted from the laser diode 200, like the first collimator lens 310 of the first embodiment. Is done.
  • the second collimator lens 1320 may be formed of a rotationally symmetric lens unlike the first embodiment.
  • the focal length of the first collimator lens 1310 is the first collimator lens 310 of the first embodiment. Can be longer than the focal length.
  • FIG. 11 is a view showing a state in which laser light is collimated by a collimator lens according to a fourth embodiment of the present invention.
  • a laser projector includes a laser diode 200 and a collimator lens 1330.
  • the collimator lens 1330 may be configured to combine the first collimator lens 1310 and the second collimator lens 1320 of the third embodiment.
  • one surface of the collimator lens 1330 forms the shape of the first collimator lens 1310 of the third embodiment, and the other surface of the collimator lens 1330 forms the shape of the second collimator lens 1320 of the third embodiment. Can be achieved.
  • the surface facing the laser diode 200 among the both surfaces of the collimator lens 1330 is called the rear part of the collimator lens 1330
  • the opposite side of the rear part of the collimator lens 1330 is the collimator lens It is referred to as the front portion of (1330).
  • the rear surface of the collimator lens 1330 may be formed as a curved surface forward in the longitudinal direction ( ⁇ 1) of the laser light emitted from the laser diode 200, like the first collimator lens 1310 of the third embodiment.
  • the front part of the collimator lens 1330 may have a rotationally symmetric lens shape like the second collimator lens 1320 of the third embodiment. Accordingly, the collimator lens 1330 may perform a function similar to that of the third embodiment.
  • the size of the light emitting point of the laser diode 200 may be reduced to prevent a decrease in resolution.
  • the distance between the rear part and the front part of the collimator lens 1330 should be increased. Accordingly, the thickness of the collimator lens 1330 may increase.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 집광부는, 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고, 제1실린더 렌즈의 초점거리는 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 프로젝터
본 발명의 실시예는 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
레이저의 특징인 색재현력, 효율성, 직진성등의 장점을 살린 레이저 스캐닝 방식 프로젝터들이 소형 프로젝터 시장 및 HUD, HMD와 같은 포터블 기기들에 사용되고 있다. 이러한 레이저 프로젝터는 레이저 광원, 집광부, 광 합성부, 2D 스캐너, 제어부 등을 포함할 수 있다. 여기서 레이저 광원은 적색 광을 생성하는 적색 레이저, 녹색 광을 생성하는 녹색 레이저, 청색 광을 생성하는 청색 레이저를 포함한다. 영상 제어부의 신호에 따라 화소별로 레이저의 광량이 변조되어 레이저 광원으로부터 출사된다. 출사된 빔은 collimator 렌즈에 의해 직진광의 형태로 적색, 녹색, 청색 광합성부(color mirror)에 의해 한 개의 단일 빔으로 합성된다. 그 후 광 스캐너에 의해 반사된 빔은 스캐너 제어부의 신호에 따라 소정의 각도로 2D MEMS 스캐너 미러가 회전하면서 광을 스캐닝하여 영상 제어부의 신호에 따라 영상을 디스플레이한다.
선행문헌인 대한민국 공개특허공보 제 10-2012-0091810호에는 레이저 다이오드를 이용한 디스플레이 방법 및 그 방법을 채용한 디스플레이 시스템에 관한 사상이 개시된다.
한편, 레이저광원과 스캐너를 사용하여 이미지를 구현하는 스캐닝방식 레이저 프로젝터에서 광출력을 높이기 위해 고출력 레이저 다이오드를 적용할 경우, 발광점의 좌우상하 비대칭성의 증가로 인하여 해상도 저하문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 실린더 렌즈를 적용하여 해상도 저하 문제를 해결한 레이저 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 각각 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 광원부; 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부; 상기 집광부를 통과한 광을 합성하는 광 합성부; 및 상기 광 합성부에서 합성된 광을 스크린에 투사하는 스캐너를 포함하고, 상기 집광부는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사된 광을 1차적으로 시준하는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 2차적으로 시준하는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고, 상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제2콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함한다.
다른 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 상기 집광부는, 상기 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및 상기 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제1실린더 렌즈의 초점거리는 상기 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 전방으로 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 상기 집광부는, 상기 광원부의 전방에 놓이는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈의 전방에 놓이는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고, 상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제2콜리메이터 렌즈는 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 회전대칭형 렌즈를 포함한다.
본 발명에서 제안된 레이저 프로젝터는, 실린더 렌즈를 콜리메이터 렌즈로 이용함으로써 고출력 레이저 다이오드를 사용하는 경우에도 해상도 저하 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터의 개념도이다.
도 2는 도 1의 레이저 프로젝터의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 콜리메이터 렌즈에 의해 저출력 및 고출력 레이저 다이오드에 의한 발광점이 각각 스크린에 결상된 모습을 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6을 x축 방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 6을 y축 방향에서 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터의 개념도이며, 도 2는 도 1의 광학계의 상세 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 레이저 프로젝터의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력부(130), 전원공급부(140), 스캐너(150), 구동부(160), 광학계(170)를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(110)는 상기 레이저 프로젝터(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 즉, 상기 프로세서(110)는 상기 레이저 프로젝터(100)를 구성하는 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세서(110)는 상기 메모리(120)에 저장된 영상을 외부 스크린(2)에 출력되도록 상기 레이저 프로젝터(100)를 제어할 수 있다. 상기 스크린(2)은 상기 레이저 프로젝터(100)에 의한 투사 영상이 출력되는 영역을 의미한다.
상기 메모리(120)는 상기 프로세서(110)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리(120)는 상기 입력부(130)를 통해 입력되는 데이터들을 임시 저장하는 기능을 수행할 수도 있다.
상기 입력부(130)는 사용자로부터 상기 레이저 프로젝터(100)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 역할을 수행할 수 있다. 상기 입력부(130) 유무선으로 통신 가능한 리모컨 또는 상기 레이저 프로젝터(100)에 구비되는 컨트롤 패널 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력부(130)를 통해 수신되는 영상은 상기 프로세서(110)에 의해 상기 스크린(2)에 출력될 수 있다.
상기 전원공급부(140)는 상기 프로세서(110)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 유닛들에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 프로세서(110)는, 상기 스캐너(150) 및 상기 구동부(160)를 제어할 수 있다. 상기 구동부(160)는 상기 프로세서(110)의 제어 명령에 따라 광학계(170)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(170)는 표시할 비디오 영상에 대응하는 R, G, B 등의 가시광 신호를 출력할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 상기 광학계(170)를 통해 입력된 가시광에 기초한 투사 영상을 상기 스크린(2)에 출력할 수 있다. 상기 스캐너(150)는 좌에서 우 방향 스캐닝 및 우에서 좌방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하면서, 스캔 영역 전체에 대한 스캐닝을 프레임 단위로 수행할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 맴스 스캐너(MEMS Scanner)와 같은 광 스캐너를 포함할 수 있다. 상기 맴스 스캐너(MEMS Scanner)는 MEMS (micro-electro-mechanical systems) 기술에 의해 제조된 스캐너를 의미한다. 상기 맴스 스캐너(MEMS Scanner)는 마이크로 스캐너 (micro scanner)라고 불리기도 한다.
한편, 상기 프로세서(110)는, 상기 스캐너(150)의 동작 제어 시, 프레임 레이트를 가변하여, 상기 스캐너(150)의 스캐닝 속도를 가변할 수 있다.
상기 광학계(170)는, 광원부(210), 집광부(220), 광 합성부(230), 광 반사부(240)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(210)는 상기 광원부(210)는 레이저 다이오드를 포함 수 있다. 또한, 상기 광원부(210)는 발광 다이오드(LED)로 구현될 수도 있다.
상기 광원부(210)는 적색 단일광을 출력하는 적색 광원부(210R), 녹색 단일광을 출력하는 녹색 광원부(210G) 및 청색 단일광을 출력하는 청색 광원부(210B)를 포함한다.
상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력되는 광량은 상기 구동부(160)에 의해 인가되는 전류에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
각각의 광원부(210R, 210G, 210B)에서 출력되는 광은, 상기 집광부(220)에 의해 시준(collimate)될 수 있다.
상기 집광부(220)는 상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력된 광을 각각 시준하는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(300)를 포함할 수 있다.
상기 광 합성부(230)는 상기 각각의 광원부(210R, 210G, 210B)에서에서 출력되는 광을 합성하여 일 방향으로 출력한다. 이를 위해, 상기 광 합성부(230)는 2D MEMS 미러(mirror)를 포함할 수 있다.
상기 광 합성부(230)는 제1미러(230a), 제2미러(230b) 및 제3미러(230c)를 포함할 수 있다.
상기 제1미러(230a), 상기 제2미러(230b) 및 상기 제3미러(230c)는 각각 상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력되는 빛을 상기 광 반사부(240) 방향으로 반사시킨다.
상기 광 반사부(240)는 상기 광 합성부(230)를 통과한 적색광, 녹색광, 청색광을 스캐너(150) 방향으로 반사시킨다. 상기 광 반사부(240)는, 다양한 파장의 빛을 반사시키는 Total Mirror(TM)를 포함할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 상기 광 반사부(240)으로부터 반사된 가시광을 입력받아 외부로 제1방향 스캐닝 및 제2방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 스캐너(150)에서 출력되는 가시광은 상기 스크린(2)에 출력될 수 있다.
이하, 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광이 시준되는 과정에 대하여 상세히 설명한다. 상기 콜리메이터 렌즈(300)로 레이저 광을 출력하는 광원을 레이저 다이오드(200)라 이름한다.
도 4는 종래의 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 5는 도 4의 콜리메이터 렌즈에 의해 저출력 및 고출력 레이저 다이오드에 의한 발광점이 각각 스크린에 결상된 모습을 비교한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광은 상기 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 시준되어 상기 스크린(2)에 결상된다. 상기 콜리메이터 렌즈(300)는 평면, 구면 또는 비구면의 조합으로 회전대칭 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 레이저 다이오드(200)를 통해 출사되는 광은 그 광학축에 대한 수직절단면이 실질적으로 타원형으로 이루어진다.
본 발명의 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 광의 일 방향의 발산각(θ1)은 20∼40도를 이루며, 상기 일 방향과 수직한 방향의 발산각(θ2)은 8~20도를 이룰 수 있다. 즉, θ1 방향 및 θ2 방향은 서로 90도를 이룬다.
θ1 방향 및 θ2 방향은 상기 레이저 다이오드(200)의 배치 각도에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 레이저 광의 광로 방향과 나란한 축을 z축으로 정의할 때, θ1 방향과 나란한 축을 y축으로 정의하고, θ2 방향과 나란한 축을 x축으로 정의한다.
상기 레이저 다이오드(200)를 통해 출사되는 광의 빔 단면은 그 장축에 해당하는 빔 직경이 큰 방향은 θ1 방향과 일치하며 그 단축에 해당하는 빔 직경이 작은 방향은 θ2 방향과 일치하는 타원형이 된다.
본 발명에서는 θ1 및 θ2의 방향이 지면과 수직 및 수평을 이루는 경우로 설명하나, θ1 및 θ2의 방향은 상기 레이저 다이오드(200)의 특성에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상기 레이저 광이 상기 콜리메이터 렌즈(300)을 통과하여 상기 스크린(2)에 결상된 지점을 발광점(S1, S2)이라 이름할 수 있다. 상기 발광점(S1, S2)의 크기는 상기 콜리메이터 렌즈(300)의 초점거리 혹은 배율에 따라 결정될 수 있다.
도 5의 (a)에는 상기 레이저 다이오드(200)가 200mW이하의 저출력의 단일 가로 모드(transverse single mode) 또는 다중 모드(multimode)인 경우의 발광점(S1)이 도시되며, 도 5의 (b)에는 상기 레이저 다이오드(200)가 500mW급 이상의 고출력인 경우의 발광점(S2)이 도시된다.
상기 레이저 다이오드(200)가 200mW이하의 저출력인 경우, 상기 발광점(S1)의 가로 및 세로 길이의 비율은 대략 1.1:1~4:1로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 발광점(S1)의 크기는 디스플레이의 단위 화소인 픽셀의 크기(pixel size)(P)에 대응되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록, 발광점의 크기는 수평 방향으로 증가하게 된다. 상기 레이저 다이오드(200)가 500mW 이상의 고출력인 경우 상기 발광점(S2)의 가로 및 세로 길이의 비율은 대략 10:1 이상으로 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 발광점(S2)이 비대칭성을 가지면서 상기 픽셀의 크기(P)보다 커지게 되면, 상기 레이저 프로젝터(100)의 해상도 저하 문제가 발생한다.
이하, 본 발명에 따른 콜리메이터 렌즈에 대하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 7은 도 6을 x축 방향에서 바라본 도면이며, 도 8은 도 6을 y축 방향에서 바라본 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 콜리메이터 렌즈(300)는 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 제2콜리메이터 렌즈(320)를 포함할 수 있다. 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광을 평행하게 만들 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 회전 비대칭 형상으로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 실린더 렌즈로 이루어질 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)의 전방에 놓이며, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 전방에 놓인다.
이에 따라, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광은 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)에 의해 1차적으로 시준되고, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 의해 2차적으로 시준된다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 장축 방향(θ1)은 도면 상의 y축 방향과 일치할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상기 레이저 다이오드(200)에서 광이 출사되는 방향인 z축 방향을 전방으로 정의한다. 따라서, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)의 전방에 놓이며, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 전방에 놓이는 것으로 정의할 수 있다.
따라서, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 장축 방향(θ1)으로 모아주는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 실린더 렌즈의 특성상 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 단축 방향(θ2)으로 모아주는 역할을 수행할 수 없다.
상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 단축 방향(θ2)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 단축 방향(θ2)은 도면 상의 x축 방향과 일치할 수 있다.
상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 단축 방향(θ2)으로 모아주는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 장축 방향(θ1)으로 모아주는 역할을 수행할 수 없다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 실린더 렌즈로 이루어지나 실린더 렌즈의 축이 서로 90도를 이루도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 비해 짧은 초점 거리는 갖는 실린더 렌즈일 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 초점 거리를 Fv는 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)의 초점거리를 Fh라 하면, Fv와 Fh는 다음과 같은 관계식으로 나타낼 수 있다.
Fh=αFv
이때, α는 2이상 8이하의 값을 가질 수 있으며, 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.
한편, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320) 사이의 간격은 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 넓어진다.
이에 따라, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광은 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 의해 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가하더라도 발광점의 가로 세로 길이의 비율을 픽셀의 크기에 대응하도록 변환될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200) 및 콜리메이터 렌즈(330)를 포함한다.
상기 콜리메이터 렌즈(330)는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 제2콜리메이터 렌즈(320)를 결합한 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 일면은 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)의 형상을 이루며, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 타면은 제1실시예의 제2콜리메이터 렌즈(320)의 형상을 이룰 수 있다.
이 때, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 양쪽 면 중에서 상기 레이저 다이오드(200)와 마주보는 면을 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부라 하고, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부의 반대쪽 면을 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 전면부라 한다.
상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면으로 이루어질 수 있다.
반면, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 전면부는 제1실시예의 제2콜리메이터 렌즈(320)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 단축 방향(θ2)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 경우 제1실시예와 같이 상기 레이저 다이오드(200)의 발광점의 크기를 축소하는 역할을 수행할 수 있다.
다만, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부 및 전면부 사이의 거리가 증가되어야 한다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 두께가 증가할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 10를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200), 제1콜리메이터 렌즈(1310) 및 제2콜리메이터 렌즈(1320)를 포함한다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(1310)는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈로 이루어진다.
반면, 상기 제2콜리메이터 렌즈(1320)는 제1실시예와 달리 회전대칭형 렌즈로 이루어질 수 있다.
다만, 상기 제2콜리메이터 렌즈(1320)가 레이저 광의 장축 방향(θ1)으로도 빛을 모아주는 역할을 수행하므로 상기 제1콜리메이터 렌즈(1310)의 초점거리가 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)의 초점거리보다 길어질 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 11를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200) 및 콜리메이터 렌즈(1330)를 포함한다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)는 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310) 및 제2콜리메이터 렌즈(1320)를 결합한 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 일면은 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310)의 형상을 이루며, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 타면은 제3실시예의 제2콜리메이터 렌즈(1320)의 형상을 이룰 수 있다.
이 때, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 양쪽 면 중에서 상기 레이저 다이오드(200)와 마주보는 면을 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부라 하고, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부의 반대쪽 면을 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 전면부라 한다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부는 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면으로 이루어질 수 있다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 전면부는 제3실시예의 제2콜리메이터 렌즈(1320)와 같이 회전대칭형 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)는 제3실시예와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 경우 제1실시예와 같이 상기 레이저 다이오드(200)의 발광점의 크기를 축소하여 해상도 저하를 방지할 수 있다.
다만, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부 및 전면부 사이의 거리가 증가되어야 한다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 두께가 증가할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 각각 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 광원부;
    각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부;
    상기 집광부를 통과한 광을 합성하는 광 합성부; 및
    상기 광 합성부에서 합성된 광을 스크린에 투사하는 스캐너를 포함하고,
    상기 집광부는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사된 광을 1차적으로 시준하는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 2차적으로 시준하는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고,
    상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제2콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하는 레이저 프로젝터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리는 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리에 대한 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리의 비율은 상기 각각의 레이저 다이오드의 출력에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리에 대한 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리의 비율은 상기 광원부의 출력이 증가함에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈와 상기 제2콜리메이터 렌즈는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 합성부에서 합성된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부를 포함하는 레이저 프로젝터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부 및 상기 스캐너의 구동을 각각 제어하는 프로세서를 포함하는 레이저 프로젝터.
  8. 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및
    상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고,
    상기 집광부는,
    상기 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및
    상기 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제1실린더 렌즈의 초점거리는 상기 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  9. 전방으로 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및
    상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고,
    상기 집광부는,
    상기 광원부의 전방에 놓이는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈의 전방에 놓이는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고,
    상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제2콜리메이터 렌즈는 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 회전대칭형 렌즈를 포함하는 레이저 프로젝터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실린더 렌즈의 초점거리는 상기 회전대칭형 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 실린더 렌즈와 상기 회전대칭형 렌즈는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
PCT/KR2016/002659 2015-03-18 2016-03-16 레이저 프로젝터 WO2016148510A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150037646A KR20160112285A (ko) 2015-03-18 2015-03-18 레이저 프로젝터
KR10-2015-0037646 2015-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016148510A1 true WO2016148510A1 (ko) 2016-09-22

Family

ID=56919969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/002659 WO2016148510A1 (ko) 2015-03-18 2016-03-16 레이저 프로젝터

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20160112285A (ko)
WO (1) WO2016148510A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019011613A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Robert Bosch Gmbh Projektionsvorrichtung für eine datenbrille, datenbrille sowie verfahren zur verbesserung einer symmetrie eines lichtstrahls und/oder zur reduktion des durchmessers des lichtstrahls
CN112091420A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 松下知识产权经营株式会社 光源装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070042765A (ko) * 2005-10-19 2007-04-24 삼성전자주식회사 콜리메이터 렌즈 및 이를 이용한 광주사유닛
KR20080076540A (ko) * 2007-02-16 2008-08-20 삼성전기주식회사 개구수에 의존하는 초점심도를 갖는 회절형 광변조기를이용한 디스플레이 장치
KR20090046302A (ko) * 2007-11-05 2009-05-11 엘지전자 주식회사 프로젝터
KR20130083118A (ko) * 2012-01-12 2013-07-22 (주)미토스 라인 레이저 빔 제너레이터
KR101399985B1 (ko) * 2013-09-13 2014-05-28 (주)엘투케이플러스 실린더형 광학계를 이용한 레이저 빔의 포컬 스폿 사이즈 조절 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070042765A (ko) * 2005-10-19 2007-04-24 삼성전자주식회사 콜리메이터 렌즈 및 이를 이용한 광주사유닛
KR20080076540A (ko) * 2007-02-16 2008-08-20 삼성전기주식회사 개구수에 의존하는 초점심도를 갖는 회절형 광변조기를이용한 디스플레이 장치
KR20090046302A (ko) * 2007-11-05 2009-05-11 엘지전자 주식회사 프로젝터
KR20130083118A (ko) * 2012-01-12 2013-07-22 (주)미토스 라인 레이저 빔 제너레이터
KR101399985B1 (ko) * 2013-09-13 2014-05-28 (주)엘투케이플러스 실린더형 광학계를 이용한 레이저 빔의 포컬 스폿 사이즈 조절 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019011613A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Robert Bosch Gmbh Projektionsvorrichtung für eine datenbrille, datenbrille sowie verfahren zur verbesserung einer symmetrie eines lichtstrahls und/oder zur reduktion des durchmessers des lichtstrahls
CN110832383A (zh) * 2017-07-12 2020-02-21 罗伯特·博世有限公司 用于数据眼镜的投影装置、数据眼镜及用于改进光束的对称性和/或减小光束的直径的方法
CN112091420A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 松下知识产权经营株式会社 光源装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160112285A (ko) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7483216B2 (en) Integrated TIR prism and lens element
CN106154716B (zh) 照明系统与投影装置
US7339742B2 (en) High brightness optical device
US6902310B2 (en) Illumination system and projection display device employing the same
KR101616635B1 (ko) 레이저 합성 광학 장치
TWI531853B (zh) 投影機
US6951394B2 (en) Digital light processing projection system and projection method of the same
US9348207B2 (en) Illuminating optical system and projection display apparatus
WO2016148510A1 (ko) 레이저 프로젝터
TWI454740B (zh) 投影裝置
US8215777B2 (en) Light guide module and projection apparatus having the same
KR20130066281A (ko) 프로젝션 시스템
US6890079B2 (en) Method of manufacturing different types of image display apparatuses and image display apparatus manufactured by the method
WO2017097248A1 (zh) 光源模组和投影设备
CN115343902A (zh) 照明系统及投影装置
WO2019093679A1 (en) Projector and operating method thereof
CN218158706U (zh) 照明系统及投影装置
CN111796475B (zh) 一种光源合束模组、投影显示装置及投影显示设备
CN214540355U (zh) 一种光源合束结构和光源模组
CN214540362U (zh) 一种光纤耦合且清晰度高的激光投影模组
WO2019231080A1 (ko) 광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치
CN113093463A (zh) 光机模组以及投影设备
JP2023119544A (ja) 照明装置及びプロジェクタ
CN116736618A (zh) 一种基于微发光二极管显示器的微型投影光学系统
CN117311067A (zh) 投影光机

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16765266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16765266

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1