WO2017003141A1 - 스캐닝 프로젝터 - Google Patents

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WO2017003141A1
WO2017003141A1 PCT/KR2016/006786 KR2016006786W WO2017003141A1 WO 2017003141 A1 WO2017003141 A1 WO 2017003141A1 KR 2016006786 W KR2016006786 W KR 2016006786W WO 2017003141 A1 WO2017003141 A1 WO 2017003141A1
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WO
WIPO (PCT)
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plate
light
light source
unit
laser light
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/006786
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
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10—Scanning systems
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/02—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes by tracing or scanning a light beam on a screen
    • 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]

Definitions

  • the present invention relates to a scanning projector, and more particularly, to a scanning projector capable of reducing speckle.
  • a projector is an apparatus for projecting an image, and may be used to implement a presentation of a conference room, a projector of a theater, a home theater of a home, and the like.
  • the scanning projector has an advantage that a large screen can be easily implemented as compared to other display devices by implementing an image by scanning light on a screen using a scanner.
  • the interference of the laser may occur on the screen due to the coherence characteristic of the laser light, which may cause a speckle phenomenon in which small grains appear on the screen.
  • An object of the present invention is to provide a scanning projector that can reduce the speckle (Speckle).
  • Another object of the present invention is to provide a scanning projector capable of realizing a high quality image.
  • a scanning projector includes a light source unit including a plurality of laser light sources, a photosynthetic unit or a light wavelength separation unit for synthesizing or reflecting light output from the light source unit, A first plate for separating the light output from the photosynthesis unit or the light wavelength separation unit into a plurality of lights having different polarizations, a second plate for synthesizing and reflecting the light separated from the first plate, and the By including a scanner for scanning the light passing through the first plate and the second plate in the horizontal and vertical directions, it is possible to reduce speckle and to realize high quality images.
  • a scanning projector for achieving the above or another object object, a light source unit including a first blue laser light source, a first green laser light source, a first red laser light source, laser light sources of the light source unit A first plate that separates the light output from each into two lights having different polarizations, and second plate pairs that synthesize and reflect the light separated from the first plate.
  • the scanning projector for achieving the above or another object, the light source unit including a plurality of laser light source, a collimating lens (collimating lens) disposed in front of the light output from the laser light source And a hole aperture having a first hole and a second hole and separating light output from the collimating lens into first and second paths through the first and second holes.
  • a half wave plate disposed in one path or the second path, a plate for synthesizing light incident on the first and second paths, and scanning the light output from the plate in a horizontal direction and a vertical direction It may include a scanner.
  • 1 is a view referred to for the description of a speckle pattern.
  • 6 and 7 are examples of simplified internal structural diagrams of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram referred to for describing a speckle pattern observed by a user.
  • 9A and 9B are views referred to for describing a plate according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a simplified configuration example of a plate according to an embodiment of the present invention.
  • 11 and 12 are examples of simplified internal structural diagrams of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a simplified configuration example of a hole aperture according to an embodiment of the present invention.
  • 15 and 16 are examples of simplified internal structural diagrams of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • module and “unit” for the components used in the following description are merely given in consideration of ease of preparation of the present specification, and do not give particular meanings or roles by themselves. Therefore, the “module” and “unit” may be used interchangeably.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • 1 is a view referred to for the description of a speckle pattern.
  • the interference of the laser may occur on the screen due to the coherence characteristic of the laser light, which may cause a speckle phenomenon in which small grains appear on the screen.
  • a speckle pattern is formed in which bright grains appear at the point where constructive interference occurs on the screen and dark grains at the point where extinction interference occurs.
  • speckle contrast which is most often used as a unit representing the degree of speckle pattern, is shown in FIG. 1.
  • Speckle contrast divides the standard deviation of luminosity by an average value, and the smaller the value, the more uniform the light. Therefore, the smaller the standard deviation, which is the molecule of the above formula, the smaller the speckle contrast value.
  • speckle pattern acts as a noise component in a display system using a laser as a light source
  • techniques for reducing speckle have been developed.
  • various methods may be used. This can be used to induce artificial scattering through any patterned glass, and can also be eliminated by applying artificial vibration to a part of one or some of the optics.
  • the present invention proposes an invention for reducing speckle by overlapping two independent speckle patterns generated by P and S waves separated by an optical path difference (OPD) of a laser.
  • OPD optical path difference
  • the material cost can be increased due to the difficulty of manufacturing, it may cause reliability problems due to the addition of alignment (Alignment) structure, the assembly time is increased.
  • the scanner 240 in the scanning projector 100 may sequentially and repeatedly perform input direction light and first direction scanning and second direction scanning, and output the light to the external projection area.
  • the light sources 210r, 210g, and 210b include a blue laser diode 210b that outputs blue single light, a green laser diode 210g that outputs green single light, and a red laser diode 210r that outputs red single light. It may include.
  • the blue laser diode 210b having a short wavelength is disposed farthest from the scanner 240, and the green laser diode 210r and the red laser diode 210g are sequentially disposed.
  • the scanning projector 100 may include three light sources 210r, 210g, and 210b, and various other light sources may be used.
  • the optical wavelength separators 224 and 225 may be reflected or transmitted for each wavelength of light, and may be implemented as, for example, a dichroic mirror.
  • the light wavelength separation units 224 and 225 may transmit light of shorter wavelengths and reflect light of longer wavelengths.
  • the scanner 240 may receive the light synthesized by the photosynthesis unit and project the light in the horizontal direction and the vertical direction. For example, the scanner 240 projects (horizontal scanning) light synthesized in the horizontal direction with respect to the first line, and vertically moves (vertical scanning) to the second line under the first line. Then, the combined light in the horizontal direction with respect to the second line can be projected (horizontal scanning). In this manner, the scanner 240 can project an image to be displayed on the entire area of the screen 202.
  • the scanner 240 performs horizontal scanning from the left to the right, performs vertical scanning from the top to the bottom, and performs horizontal scanning from the right to the left again, and performs vertical scanning from the top to the bottom. Can be done. Such a scanning operation can be repeatedly performed for the entire projection area.
  • FIG. 3 is an example of a simplified internal structure diagram of a scanning projector according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is an example of a simplified internal block diagram of the scanning projector of FIG.
  • a scanning projector includes a light source unit 210 including a plurality of color light sources, and a light output from the light source unit 210 in a horizontal direction and a vertical direction. It may include a scanner 240 for scanning.
  • it may further include an optical system 220 for synthesizing the light output from the light source unit 210.
  • the light output from the light source unit 210 may be synthesized by the photosynthesis unit 221 in the optical system 220.
  • the scanning projector 100 may include an optical engine 200.
  • the optical engine 200 may include a light source unit 210, an optical system 220, and a scanner 240.
  • the optical engine 200 may include a plurality of laser light source units for generating laser light, a collimating lens for condensing laser light, and a photosynthesis unit for synthesizing the generated laser light (eg, a filter ( filter)), and the MEMS scanner 240 for projecting an image on the screen.
  • a photosynthesis unit for synthesizing the generated laser light (eg, a filter ( filter))
  • the MEMS scanner 240 for projecting an image on the screen.
  • each of the light source units 210R, 210G, and 210B may be driven by an electrical signal from the light source driver 185.
  • the electrical signal of the light source driver 185 may be generated by the control of the processor 170.
  • the optical system 220 may be composed of various optical components.
  • the optical system 220 may include optical components, such as a filter, a mirror, a lens, or the like, to implement an image using reflection or refraction of light.
  • the scanning projector according to the present invention may further include a collimating lens disposed in front of the light source unit 210 to make the light of the light source unit 210 into parallel light, the collimating lens A collimating lens may be provided to correspond to the number of each light source.
  • the photosynthesis unit 221 may include a predetermined number of filters or mirrors 221a, 221b, and 221c.
  • the first photosynthesis unit 221a, the second photosynthesis unit 221b, and the third photosynthesis unit 221c are respectively output from the red light and the green light source unit 210G output from the red light source unit 210R.
  • the green light and the blue light output from the blue light source unit 210B can be output in the direction of the scanner 240.
  • the individual photosynthetic parts may be composed of one or more optical parts, and such a set of optical parts may be collectively referred to as a photosynthetic part.
  • the light reflection part 226 of the optical system 220 reflects the red light, the green light, and the blue light that have passed through the photosynthesis part toward the scanner 240.
  • the light reflection unit 226 reflects light of various wavelengths, and for this purpose, may be implemented as Total Mirror (TM).
  • the optical system 220 may collectively refer to a configuration of optical components such as a filter, a mirror, a lens, or the like to implement an image of an object by using reflection or refraction of light.
  • the interface 135 may serve as an interface with all external devices connected to the scanning projector 100 by wire or wirelessly.
  • the interface 135 may receive data or power from the external device and transmit the data to each component inside the scanning projector 100, and may transmit the data inside the scanning projector 100 to the external device.
  • the scanner 240 may receive the visible light RGB from the light source unit 210 and sequentially and repeatedly perform the first direction scanning and the second direction scanning to the outside. Such a scanning operation can be repeatedly performed for the entire external scan area.
  • the visible light RGB output from the scanner 240 may be output to the projection area of the screen 202.
  • the scanner 240 is a device that horizontally / vertically scans a beam emitted from a light source unit 210, for example, a laser diode, to an image.
  • the scanner 240 scans input light in a first direction and a second direction.
  • Directional scanning can be performed sequentially and repeatedly, and output to the outside.
  • the scanner 240 may perform scanning of the entire external scan area in units of frames while sequentially and repeatedly performing left to right scanning and right to left scanning of the external scan area. By such a scanning, a projection image based on visible light can be output to the external scan area.
  • the 2D scanner which can sequentially perform the first direction scanning and the second direction scanning, a plurality of scanners are not necessary, and thus the scanning projector 100 can be miniaturized. In addition, the manufacturing cost can be reduced.
  • the scanner 240 may be a micro-electro-mechenical system (MEMS) scanner.
  • MEMS micro-electro-mechenical system
  • the embodiment of the present invention even if the screen 202 on which the projection image is displayed has a free-form, it is possible to display the projection image corresponding to the curved surface of the screen.
  • the processor 170 may perform an overall control operation of the scanning projector 100. Specifically, the operation of each unit in the scanning projector 100 may be controlled.
  • the processor 170 may control the video image received from the outside to be output to the external scan area as a projection image.
  • the processor 170 may control the light source driver 185 that controls the light source unit 210 that outputs visible light such as R, G, and B.
  • the R, G, and B signals corresponding to the video image to be displayed may be output to the light source driver 185.
  • the processor 170 may control the operation of the scanner 240. Specifically, the first direction scanning and the second direction scanning may be sequentially and repeatedly performed to control the output to the outside.
  • the scanner driver 145 may drive the horizontal scanning with a sine waveform and the vertical scanning with a sawtooth waveform.
  • the scanner driver 145 may generate a driving signal of the MEMS scanner 240.
  • the light source unit 210 may include a blue light source unit for outputting blue single light, a green light source unit for outputting green single light, and a red light source unit for outputting red single light.
  • each light source unit may be implemented by a laser diode.
  • the light source driver 185 controls the red light source, the green light source, and the blue light source in the light source driver 185 to output red light, green light, and blue light, respectively, in response to the R, G, and B signals received from the processor 170. can do.
  • the light source driver 185 may perform current modulation of the laser diode under the control of the video data and the processor 170.
  • the power supply unit 190 may receive an external power source or an internal power source under the control of the processor 170 to supply power for operation of each component.
  • FIG. 5 is an example of a simplified configuration of a plate according to an embodiment of the present invention
  • Figures 6 and 7 are examples of a simplified internal structure diagram of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram referred to a description of a speckle pattern observed by a user
  • FIGS. 9A, 9B, and 10 are diagrams referred to a description of a plate according to an embodiment of the present invention.
  • a scanning projector may include a first plate 510 for separating a plurality of lights having different polarizations, for example, two lights.
  • the first plate 510 may include a second plate 520 that synthesizes and reflects the light separated from the first plate 510.
  • one embodiment of the present invention may use two plates 510 and 520.
  • one surface 511, 521 of the plates 510, 520 may be a polarization beam splitter (PBS) coated surface.
  • the other surface of the plates 510 and 520 may be a reflective surface or a dichroic coated surface 512 and 522 on which light is reflected.
  • PBS polarization beam splitter
  • one surface 511, 521 is used with two PBS coatings, and the other surface 512, 522 uses two PBS plates 510, 520 to which a dichroic or reflective coating is applied.
  • the polarized light incident by the first plate 510 is separated into two P waves and two S waves.
  • Each spatially separated polarized light is synthesized into one light by the second plate 520 to which the same coating is applied, and at this time, an optical path difference (OPD) occurs between the P wave and the S wave.
  • OPD optical path difference
  • the optical path inside the plate may vary depending on the thickness t of the first and second plates 510 and 520.
  • the beam generated by the laser light source has a polarization component, and when the phase difference of the two waves becomes ⁇ , speckles generated on the detector surface or the human eye cell become independent of each other.
  • a plurality of different patterns may be formed, for example, two speckle patterns.
  • the two speckle patterns thus formed are averaged during the integration time of the observer cells, so that the speckle phenomenon felt by the observer's eyes may be reduced by 1 / ⁇ 2.
  • a scanning projector may include a light source unit 210 including a plurality of laser light sources, a photosynthesis unit 221 for synthesizing or reflecting light output from the light source unit 210, or The first plate 510 and the first plate for separating the light output from the light wavelength separation unit, the photosynthesis unit 221 or the light wavelength separation unit into a plurality of lights having different polarizations, for example, two lights.
  • the second plate 520 for synthesizing and reflecting the light separated from the 510 and the scanner 240 for scanning the light passing through the first plate 510 and the second plate 520 in the horizontal direction and the vertical direction. It may include.
  • the first plate 510 may serve to separate the P-polarized light and the S-polarized light from the incident laser light and reflect the light to different light paths at different times.
  • the PBS coating surfaces 511 and 521 may transmit P waves and reflect S waves.
  • the P-polarized light and the S-polarized light reflected from the first and second surfaces 511 and 512 of the first plate 510 may travel in the same direction through different optical paths.
  • the P-polarized light is combined with the S-polarized light reflected from the first plate 510 while passing through the second plate 520. Therefore, the P and S polarized light is mixed while passing through the first and second plates 510 and 520.
  • the laser light incident on the first and second plates 510 and 520 may be output as mixed light by retarding the phase difference of? From each other by the two reflective surfaces and the two PBS surfaces.
  • the scanning projector 100 may include a first mirror 631 that reflects light output from the photosynthesis unit 221 to the first plate 510. And a second mirror 632 reflecting light output from the second plate 520.
  • the scanning projector 100 may further include a light reflector 226 reflecting the light reflected from the second mirror 632 to the scanner 240.
  • the light reflection unit 226 reflects light of various wavelengths, and for this purpose, may be implemented as Total Mirror (TM).
  • the light source unit 210 may include red, green, and blue laser diodes 210R, 210G, and 210B.
  • the scanning projector 100 may further include a collimating lens disposed in front of the light source unit 210 to make the light of the light source unit 210 into parallel light.
  • a collimating lens may be provided to correspond to the number of the light sources 210B, 210G, and 210R, respectively.
  • a medium having a higher refractive index than the first plate 510 and the second plate 520 may be further included between the first plate 510 and the second plate 520.
  • a scanning projector 100 may include a quarter wave plate (QWP) 740 between the photosynthesis unit 221 and the first plate 510. ) May be further included.
  • QWP quarter wave plate
  • the photosynthesis unit 221 and the first mirror 631 further include a first mirror 631 reflecting light output from the photosynthesis unit 221 to the first plate 510.
  • a quarter wave plate 740 may be included between the mirrors 631.
  • the quarter wave plate 740 may change the incident linearly polarized light into circularly or elliptically polarized light.
  • the optical parts 210 and 221 may need to be disposed in combination so that the optical axis is inclined approximately 45 degrees with respect to the polarization direction.
  • the quarter wave plate 740 is further included, there is no need to limit the configuration, and thus there is an advantage of increasing the degree of freedom in projector design.
  • the beam generated by the laser light source has a polarization component, and when the phase difference of the two waves becomes ⁇ , speckles generated on the detector surface or the human eye cell become independent of each other.
  • the speckle contrast value is reduced to 1 / ⁇ n.
  • 9A and 9B are views referred to for describing a plate according to an embodiment of the present invention.
  • the angle ⁇ r formed between the beam P1 passing through the first plate 910 and the normal line L can be obtained by the following relationship.
  • P1 and P2 have the same angle as ⁇ r by L based on the law of reflection.
  • n1 sin ( ⁇ 2) n2 sin ( ⁇ r)
  • FIG. 10 is a simplified configuration example of a plate according to an embodiment of the present invention.
  • a medium 1030 having a higher refractive index than the first plate 1010 and the second plate 1020 may be further included between the first plate 1010 and the second plate 1020.
  • first and second plates 1010 and 1020 are filled with a prism medium.
  • the transmittance of the P wave and the reflectance of the S wave are increased and the bandwidth is increased.
  • 11 and 12 are examples of simplified internal structural diagrams of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • a scanning projector may include a light source unit 210 including a first blue laser light source 210B, a first green laser light source 210G, and a first red laser light source 210R. ), A first plate separating the light output from each of the laser light sources 210B, 210G, and 210R of the light source unit 210 into two lights having different polarizations and separated from the first plate. Plate portions 1111, 1112, and 1113 including second plate pairs for synthesizing and reflecting light; and photosynthesis portion 1121 for synthesizing light output from the plate portions 1111, 1112, and 1113. And 1122 and 1123, and a scanner 240 that scans the light output from the photosynthesis 1121, 1122 and 1123 in a horizontal and vertical manner.
  • the first plate and the second plate of the plate portions 1111, 1112, and 1113 may each include a polarization beam splitter (PBS) coating surface, and a reflective surface on which light is reflected or Dichroic coated surface may be included.
  • PBS polarization beam splitter
  • the photosynthesis unit 1121, 1122, 1123 may include a plurality of dichroic mirrors.
  • the plurality of dichroic mirrors By using the plurality of dichroic mirrors, only light having a specific wavelength may be selectively reflected or transmitted to obtain light having a desired wavelength band.
  • the second dichroic mirror 1122 is provided at the point where the blue laser light and the green laser light intersect to transmit the blue laser light passing through the first dichroic mirror 1121 and transmit the green laser light.
  • the second dichroic mirror 1123 transmits the reflected light
  • the third dichroic mirror 1123 transmits the blue laser light and the green laser light that pass through the second dichroic mirror 1122, and reflects the red laser light.
  • the arrangement of the light source unit in the light source unit 210 is exemplary and the present invention is not limited thereto.
  • the scanning projector according to an embodiment of the present invention, a mirror for reflecting the light output from each of the laser light source (210B, 210G, 210R) of the light source unit 210 to the plate portion 1111, 1112, 1113. It may further include the (1131, 1132, 1133).
  • quarter wave plates 1141, 1142, and 1143 may be further included between the laser light sources 210B, 210G, and 210R of the light source unit 210 and the first plate.
  • the light reflecting unit 226 may further include a light reflecting unit 226 reflecting the light output from the photosynthetic unit 1121, 1122, and 1123 to the scanner 240.
  • the light reflection unit 226 reflects light of various wavelengths, and for this purpose, may be implemented as Total Mirror (TM).
  • the scanning projector may further include a collimating lens unit 222.
  • the light source unit may further include a second blue laser light source, a second green laser light source, a second red laser light source.
  • a first filter synthesizing light output from the first and second blue laser light sources may further include a third filter for synthesizing the light output from the.
  • a scanning projector may include first and second blue laser light sources 210B and 211B, first and second green laser light sources 210G and 211G, and first and second red lasers.
  • the light output unit 210 including the light sources 210R and 211R, and the light output from each of the laser light sources 210B, 210G, 210R, 211B, 211G, and 211R of the light source unit 210 may have two different polarizations. Plate portions 1211, 1212, 1213, and a plate portion including a first plate separating the light and second plate pairs that synthesize and reflect the light separated from the first plate.
  • Photosynthesis units 1221, 1222, 1223 for synthesizing light output from the units 1211, 1212, 1213, and a scanner 240 for scanning the light output from the photosynthesis units 1221, 1222, 1223 horizontally and vertically. ) May be included.
  • the first filter 1231 for synthesizing the light output from the first and second blue laser light sources 210B and 211B and the light output from the first and second green laser light sources 210G and 211G.
  • a second filter 1232 for synthesizing the light and a third filter 1233 for synthesizing the light output from the first and second red laser light sources 210R and 211R.
  • the first to third filters 1231, 1232, and 1233 may be configured as polarization splitting elements such as dichroic mirrors.
  • the scanning projector may further include a collimating lens unit 222, quarter wave plates 1251, 1252, and 1253, mirrors 1231, 1232, and 1233.
  • FIG. 13 is an example of a simplified internal structure diagram of a scanning projector according to an embodiment of the present invention, and more specifically, illustrates a structure corresponding to any one light source in the light source unit.
  • 15 and 16 are examples of a simplified internal structure diagram of a scanning projector according to an embodiment of the present invention.
  • a scanning projector includes a light source unit 210 including a plurality of laser light sources 210B, 210G, and 210R, and the laser light sources 210B, 210G, and 210R. And a collimating lens 222, a first hole 1411 and a second hole 1412 disposed in front of the light output from the first hole 1411, and the first hole 1411 and the second hole 1412. Hole aperture 1410 for separating the light output from the collimating lens 222 into first and second paths, and a half wave plate disposed in the first path or the second path. (HWP) 1330, a plate 1310 for synthesizing light incident through the first and second paths, and a scanner 240 for scanning the light output from the plate 1310 in a horizontal direction and a vertical direction. It may include.
  • the plate 1310 may include a PBS (Polarization Beam Splitter) coating surface and a Dichroic coating surface.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the beams parallelized by the collimating lens 222 are spatially separated into the first and second paths using the holes 1411 and 1412 of the hole aperture 1410.
  • a fine angle difference between the two beams may exist so that an angle correction element having a wedge structure may be applied to compensate for this to make a complete parallel light.
  • the angle correction element 1320 is the hole aperture 1410 and the 1/2 wave plate 1330 Can be placed between).
  • the polarization of the two beams separated by the hole aperture 1410 is in the same state.
  • the phase difference is generated by ⁇ using one-half wave plate (HWP, 1330) in one of the beams, and then the plate 1310. ) And combines the two beams into one.
  • the OPD of the following formula can also be generated. Accordingly, the thickness t of the plate 1310 can be adjusted to bring the ⁇ OPD larger than the coherence length of the laser.
  • This embodiment has the advantage that the optical system can be configured by reducing a pair of plates to one plate 1310.
  • the scanning projector may further include an angle correction element 1321 disposed between the laser light source 210 and the collimating lens 220.
  • Scanning projector is not limited to the configuration and method of the embodiments described as described above, the above embodiments may be a combination of all or part of each embodiment selectively so that various modifications can be made It may be configured.

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 스캐닝(Scanning) 프로젝터는, 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부, 상기 광원부에서 출력되는 광을 합성 또는 반사하는 광합성부 또는 광파장 분리부, 상기 광합성부에 또는 광파장 분리부에서 출력되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 다수개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate), 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트, 및, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 거친 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너를 포함함으로써, 스펙클(Speckle)을 저감하고 고품질의 영상 구현이 가능하다.

Description

스캐닝 프로젝터
본 발명은 스캐닝 프로젝터에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 스펙클(Speckle)을 저감할 수 있는 스캐닝 프로젝터에 관한 것이다.
최근 고품질, 대용량의 멀티미디어(Multimedia) 컨텐츠 소비의 증가와 함께, 디스플레이 화면의 대형화 및 고화질화가 요구되고 있다.
디스플레이 장치 중 프로젝터(Projector)는 영상을 투사하는 장치로, 회의실의 프리젠테이션(presentation), 극장의 영사기, 가정의 홈시어터(home theater) 등을 구현하는데 이용될 수 있다.
스캐닝 프로젝터는 스캐너를 이용하여, 스크린에 광을 스캐닝하여 영상을 구현함으로써, 다른 디스플레이 장치에 비하여, 대화면을 용이하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
한편, 레이저를 광원으로 사용하는 프로젝터에서는 레이저 광이 가지는 특성인 간섭성에 의해 스크린 상에서 레이저의 간섭 현상이 일어나 화면상에서 작은 알갱이들이 반짝거리는 듯한 스펙클(Speckle) 현상이 나타날 수 있다
따라서, 스펙클(Speckle) 현상을 저감함으로써, 이미지 품질을 향상할 수 있는 스캐닝 프로젝터에 대한 연구가 증가하고 있다.
본 발명의 목적은, 스펙클(Speckle)을 저감할 수 있는 스캐닝 프로젝터를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 고품질의 영상을 구현할 수 있는 스캐닝 프로젝터 를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝(Scanning) 프로젝터는, 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부, 상기 광원부에서 출력되는 광을 합성 또는 반사하는 광합성부 또는 광파장 분리부, 상기 광합성부에 또는 광파장 분리부에서 출력되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 다수개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate), 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트, 및, 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 거친 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너를 포함함으로써, 스펙클(Speckle)을 저감하고 고품질의 영상 구현이 가능하다.
또한, 상기 또는 다른 목적 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 프로젝터는, 제1 청색 레이저 광원, 제1 녹색 레이저 광원, 제1 적색 레이저 광원을 포함하는 광원부, 상기 광원부의 레이저 광원들 각각에서 출력되는 광을, 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate)와 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(plate) 페어(pair)들을 포함하는 플레이트부, 상기 플레이트부에서 출력되는 광을 합성하는 광합성부, 및, 상기 광합성부에서 출력되는 광을 수평 및 수직으로 스캐닝하는 스캐너를 포함할 수 있다.
또한, 상기 또는 다른 목적 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부, 상기 레이저 광원에서 출력되는 광을 전방에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens), 제1홀과 제2홀을 구비하고, 상기 제1홀과 상기 제2홀을 통하여 상기 콜리메이팅 렌즈에서 출력되는 광을 제1,2 경로로 분리하는 홀 애퍼추어(Hole aperture), 상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로에 배치되는 1/2 파장판, 상기 제1,2 경로로 입사되는 광을 합성하는 플레이트(plate), 및, 상기 플레이트에서 출력되는 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 스캐닝(Scanning) 프로젝터의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 스펙클(Speckle)을 저감하고 고품질의 영상 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 저비용의 플레이트를 이용하여 함으로써, 제조 비용을 감소시킬 수 있다.
한편 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 스펙클(Speckle) 패턴에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 일예이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 블록도의 일예이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트의 간략한 구성 일예이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
도 8은 사용자에게 관측되는 스펙클(Speckle) 패턴에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 9a와 도 9b는 본 발명의 실시예에 따른 플레이트에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트의 간략한 구성 일예이다.
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 애퍼추어(Hole aperture)의 간략한 구성 예이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다.
한편, 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.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 스펙클(Speckle) 패턴에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
레이저를 광원으로 사용하는 디스플레이 시스템에서는 레이저 광이 가지는 특성인 간섭성에 의해 스크린 상에서 레이저의 간섭 현상이 일어나 화면상에서 작은 알갱이들이 반짝거리는 듯한 스펙클(Speckle) 현상이 나타날 수 있다
도 1을 참조하면, 가간섭성(coherence)이 높은 레이저 광(빔)이 표면 조도가 높은, 즉 거친 표면 구조를 갖는 물체에서 산란이 일어나게 될 때 파면(wavefront)들의 상호 작용에 의해서 보강 간섭과 소멸 간섭이 발생한다.
따라서, 스크린 상의 보강 간섭이 일어나는 지점에서는 밝은 알갱이가, 소멸 간섭이 발생하는 지점에서는 어두운 알갱이가 보이는 스펙클 패턴(speckle pattern)이 형성된다.
한편, 스펙클 패턴의 정도를 나타내는 단위로 가장 많이 사용되는 스펙클 컨트라스트(Speckle contrast)의 정의는 도 1과 같다. 스펙클 컨트라스트(Speckle contrast)는 광도의 표준편차를 평균값으로 나누어 나타내며 그 값이 작을수록 광이 균질함을 의미한다. 따라서, 상기 식 의 분자인 표준편차가 작아지면 스펙클 컨트라스트 값도 작아지게 된다.
이러한 스펙클 패턴은, 레이저를 광원으로 사용하는 디스플레이 시스템에서 노이즈 성분으로 작용하기 때문에 스펙클을 저감시키기 위한 기술들이 개발되고 있다.
이러한 스펙클 패턴을 제거하는 방법은 다양한 방법이 이용될 수 있다. 이는 임의의 패턴이 형성된 유리를 통과시켜 인위적인 산란을 유도하는 방법이 이용될 수 있고, 또한 광학계 중 하나 또는 일부의 부품에 인위적인 진동을 가함으로써 제거할 수 있다.
또한, 레이저의 편광 다양성을 이용한 방법이 있다.
본 발명에서는 레이저(laser)의 광 경로 차이(optical path difference: OPD)만큼 분리된 P파와 S파가 생성하는 서로 독립인 두 개의 스펙클 패턴을 중첩시켜 스펙클을 저감하는 발명을 제안하고자 한다.
한편, PBS 블록(block) 구조를 사용하는 방법의 경우 제작의 난이도로 인한 재료비 상승을 가져오고, 얼라인먼트(Alignment) 구조 추가로 인한 신뢰성 문제를 유발시킬 수 있으며, 조립시간이 증가된다.
따라서, 본 발명은 제작 난이도가 낮은 플레이트(Plate) 형상을 적용함으로써 부품의 가격 경쟁력이 높은 저비용 스펙클 저감 구조를 제안하고자 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 스펙클 저감을 저비용으로 구현하면서도 별도의 얼라인먼트(Alignment) 기구 구조물이 필요없어 신뢰성 측면에서 유리하며, 조립시간을 줄일 수 있는 구조를 제안하고자 한다.
도 2은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.
도 2을 참조하면, 스캐닝 프로젝터(100) 내의 스캐너(240)는, 입력되는 광을, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부 투사 영역에 출력할 수 있다.
도 2에서는 스크린(202)의 투사 영역에, 스캐닝 프로젝터(100)로부터 가시광(RGB)에 기초한 투사 영상이 출력되는 것을 예시한다.
도 2을 참조하면, 스캐닝 프로젝터(100)는, 복수의 광원(210r, 210g, 210b), 광 반사부(223), 광파장 분리부(224, 225), 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
한편, 광원(210r, 210g, 210b)은, 외부 대상물에, 광 투사를 위해, 광의 시준성이 중요하며, 이를 위해, 레이저 다이오드를 사용할 수 있다.
한편, 광원(210r, 210g, 210b)은, 청색 단일광을 출력하는 청색 레이저 다이오드(210b), 녹색 단일광을 출력하는 녹색 레이저 다이오드(210g), 적색 단일광을 출력하는 적색 레이저 다이오드(210r)를 포함할 수 있다.
한편, 도 2에서는, 파장이 짧은 청색 레이저 다이오드(210b)가 스캐너(240)에서 가장 멀리 배치되고, 순차적으로, 녹색 레이저 다이오드(210r)와 적색 레이저 다이오드(210g)가 배치되는 것을 예시한다.
도 2과 같이, 스캐닝 프로젝터(100)는 3개의 광원(210r, 210g, 210b)을 포함할 수 있고, 그 외 다양한 개수의 광원을 사용하는 것이 가능하다.
또한, 광원 및 광학 부품들의 배치 순서와 위치는 설계에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 소정 광원(210b)에서 출력되는 광은, 광 반사부(223)에서 반사되고, 광파장 분리부(224)에서 투과되어, 스캐너(240)로 입사될 수 있다.
또한, 소정 광원(210g)에서 출력되는 광은, 광파장 분리부(224)에서 반사되고, 광파장 분리부(225)에서 투과되어, 스캐너(240)로 입사될 수 있다.
또한, 소정 광원(210r)에서 출력되는 광은, 광파장 분리부(226)에서 반사되어, 스캐너(240)로 입사될 수 있다.
광파장 분리부(224, 225)는, 광 파장 별로, 반사 또는 투과가 가능한 것으로서, 예를 들어, 다이크로익 미러(Dichroic Mirror)로 구현될 수 있다.
한편, 어느 하나의 광원의 파장이 다른 광원의 파장 보다 더 짧은 경우, 광파장 분리부(224, 225)는, 더 짧은 파장의 광은 투과시키고, 더 긴 파장의 광은 반사시킬 수 있다.
한편, 스캐너(240)는, 광원(210r, 210g, 210b)으로부터의 출력광을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다.
스캐너(240)는, 광합성부에서 합성된 광을, 입력받아, 수평 방향 및 수직 방향으로 투사할 수 있다. 예를 들어, 스캐너(240)는, 제1 라인에 대해 수평 방향으로 합성된 광을 투사(수평 스캐닝)하며, 제1 라인 하의 제2 라인으로 수직 이동(수직 스캐닝)한다. 이후, 다시 제2 라인에 대해 수평 방향으로 합성된 광을 투사(수평 스캐닝)할 수 있다. 이러한 방식에 따라, 스캐너(240)는, 표시할 영상을 스크린(202)의 전 영역에 투사할 수 있게 된다.
도면과 같이, 스캐너(240)는, 스캐닝 가능한 영역을 중심으로, 좌에서 우로 수평 스캐닝을 수행하고, 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행하며, 다시 우에서 좌로 수평 스캐닝을 수행하고, 다시 상에서 하로 수직 스캐닝을 수행할 수 있다. 그리고, 이와 같은 스캐닝 동작을, 투사 영역의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 일예이고, 도 4는 도 2의 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 블록도의 일예이다.
도 3과 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 색상 광원을 포함하는 광원부(210), 상기 광원부(210)에서 출력되는 광을 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 주사하는 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 광원부(210)에서 출력되는 광을 합성하는 광학계(220)를 더 포함할 수 있다. 특히, 상기 광원부(210)에서 출력되는 광은 광학계(220) 내의 광합성부(221)에서 합성될 수 있다.
스캐닝 프로젝터(100)는, 광학 엔진(200)을 구비할 수 있다. 예를 들어, 광학 엔진(200)은 광원부(210), 광학계(220), 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
광학 엔진(200)은 레이저 광을 생성하는 복수 개의 레이저 광원부, 발광하는 레이저 광을 집광시켜주는 집광렌즈부(collimating lens), 상기 생성된 각 레이저 광을 합성하는 광합성부(예를 들어, 필터(filter)), 화면에 영상을 투사하는 MEMS 스캐너(240)로 구성될 수 있다.
도 3를 참조하면, 스캐닝 프로젝터(100)는, 복수의 광원을 구비하는 광원부(210)를 포함할 수 있다. 즉, 적색 광원부(210R), 녹색 광원부(210G), 청색 광원부(210B)를 구비할 수 있다. 한편, 광원부(210R, 210G, 210B)는, 레이저 다이오드를 구비할 수 있다.
한편, 각 광원부(210R, 210G, 210B)는, 광원 구동부(185)로부터의 전기 신호에 의해, 구동될 수 있다. 이러한 광원 구동부(185)의 전기 신호는, 프로세서(170)의 제어에 의해, 생성될 수 있다.
광원부(210)에서 출력되는 광은 광학계(220)를 거쳐 광 스캐너(240)로 전달될 수 있다.
광학계(220)는 다양한 광학 부품으로 구성될 수 있다. 광학계(220)는 광의 반사나 굴절을 이용하여 영상을 구현하기 위하여 필터(filter), 거울(mirror)이나 렌즈(lens) 등의 광학부품들을 포함할 수 있다.
각 광원부(210)에서 출력되는 광들은, 광학계(220), 특히 집광부 내의 각 집광 렌즈(collimator lens)를 통해, 시준될 수 있다(collimate).
즉, 본 발명에 따른 스캐닝 프로젝터는, 상기 광원부(210)의 전방에 배치되어 상기 광원부(210)의 빛을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 더 포함할 수 있고, 상기 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)는 각 광원의 수에 대응하도록 구비될 수 있다.
광합성부(221)는, 각 광원부(210R, 210G, 210B)에서 출력되는 광을 합성하여 일 방향으로 출력한다.
이를 위해, 광합성부(221)는, 소정 개수의 필터 또는 미러(mirror)(221a, 221b, 221c)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 제1 광합성부(221a), 제2 광합성부(221b), 및 제3 광합성부(221c)는, 각각, 적색 광원부(210R)에서 출력되는 적색광, 녹색 광원부(210G)에서 출력되는 녹색광, 청색 광원부(210B)에서 출력되는 청색광을, 스캐너(240) 방향으로 출력하도록 할 수 있다.
한편, 개별 광합성부들은 하나 이상의 광학 부품으로 구성될 수 있고, 이러한 광학 부품들의 집합을 광합성부로 통칭할 수도 있다.
광학계(220)의 광반사부(226)는, 광합성부를 통과한 적색광, 녹색광, 청색광을 스캐너(240) 방향으로 반사시킨다. 광반사부(226)는, 다양한 파장의 광을 반사시키며, 이를 위해, Total Mirror(TM)로 구현될 수 있다.
한편, 광학계(220)는 광의 반사나 굴절을 이용하여 물체의 영상을 구현하기 위하여 필터(filter), 거울(mirror)이나 렌즈(lens) 등의 광학부품들의 구성을 통칭할 수 있다.
인터페이스(135)는 스캐닝 프로젝터(100)에 유선 또는 무선으로 연결되는 모든 외부기기와의 인터페이스 역할을 수행할 수 있다. 인터페이스(135)는 이러한 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나 전원을 공급받아 스캐닝 프로젝터(100) 내부의 각 구성 요소에 전달할 수 있고, 스캐닝 프로젝터(100) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 할 수 있다.
한편, 스캐너(240)는, 광원부(210) 로부터의 가시광(RGB)을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이와 같은 스캐닝 동작을, 외부 스캔 영역의 전체에 대해, 반복하여 수행할 수 있다.
특히, 스캐너(240)에서 출력되는 가시광(RGB)은, 스크린(202)의 투사 영역에 출력될 수 있다.
스캐너(240)는, 광원부(210), 예를 들어, 레이저 다이오드(laser diode)에서 나온 빔을 영상에 맺히도록 수평/수직으로 스캐닝하는 장치로, 입력되는 광을, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부에 출력할 수 있다.
스캐너(240)는, 외부 스캔 영역에 대해, 좌에서 우 방향 스캐닝 및 우에서 좌방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하면서, 외부 스캔 영역 전체에 대한 스캐닝을 프레임 단위로 수행할 수 있다. 그리고, 이러한 스캐닝에 의해, 가시광에 기초한 투사 영상을, 외부 스캔 영역에 대해 출력할 수 있다.
제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로 수행 가능한, 2D 스캐너를 사용함으로써, 복수의 스캐너가 필요 없게 되며, 따라서 스캐닝 프로젝터(100)를 소형화할 수 있게 된다. 또한, 제조비용도 저감할 수 있게 된다.
한편, 스캐너(240)는, MEMS(micro-electro-mechenical system) 스캐너일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 투사 영상이 표시되는 스크린(202)이 자유 곡면(free-form)을 가져도, 해당 스크린의 곡면에 대응하여, 투사 영상을 표시하는 것이 가능하다.
한편, 프로세서(170)는, 스캐닝 프로젝터(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 구체적으로, 스캐닝 프로젝터(100) 내의 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서(170)는, 외부로부터 수신되는 비디오 영상을, 투사 영상으로서, 외부 스캔 영역에 출력되도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 프로세서(170)는, R, G, B 등의 가시광을 출력하는 광원부(210)를 제어하는 광원 구동부(185)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 광원 구동부(185)에, 표시할 비디오 영상에 대응하는 R, G, B 신호를 출력할 수 있다.
프로세서(170)는, 스캐너(240)의 동작을 제어할 수 있다. 구체적으로, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부에 출력하도록 제어할 수 있다.
한편, 실시예에 따라서는, 스캐너(240)를 구동하는 스캐너 구동부(145)를 더 포함할 수 있고, 프로세서(170)는, 스캐너(240)를 제어하는 스캐너 구동부(145)를 제어할 수 있다.
스캐너 구동부(145)는 사인파 생성회로, 삼각파 생성회로, 신호 합성 회로 등을 포함할 수 있다.
스캐너 구동부(145)는 수신되는 스캐너 구동 신호에 따라, 스캐너(240)를 구동시키기 위한 구동 주파수를 생성하고, 스캐너(240)는 수평 및 수직 구동 주파수에 따라, 수평 및 수직 구동하여 광을 스크린(202)에 스캐닝함으로써, 스크린(202)에 영상을 구현할 수 있다.
상기 스캐너 구동부(145)는, 상기 수평 방향 스캐닝은 사인(sine) 파형으로 구동하고, 상기 수직 방향 스캐닝은 톱니(sawtooth) 파형으로 구동할 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 스캐너 구동부(145)는 MEMS 스캐너(240)의 구동 신호를 생성할 수 있다.
광원부(210)는, 청색 단일광을 출력하는 청색 광원부, 녹색 단일광을 출력하는 녹색 광원부, 및 적색 단일광을 출력하는 적색 광원부를 포함할 수 있다. 이때, 각 광원부는, 레이저 다이오드로 구현될 수 있다.
광원 구동부(185)는, 프로세서(170)로부터 수신되는 R, G, B 신호에 대응하여, 광원 구동부(185) 내의 적색 광원부, 녹색 광원부, 청색 광원부에서, 각각 적색광, 녹색광, 청색광이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 광원 구동부(185)는, 비디오 데이터, 프로세서(170)의 제어에 따라 레이저 다이오드의 커런트 변조(current modulation)를 수행할 수 있다.
전원 공급부(190)는 프로세서(170)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트의 간략한 구성 일예이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
도 8은 사용자에게 관측되는 스펙클(Speckle) 패턴에 대한 설명에 참조되는 도면이며, 도 9a, 도 9b, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는 도면들에서 예시한 플레이트를 이용하여 스펙클(Speckle)을 저감시킬 수 있다.
먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 서로 다른 편광을 가지는 다수개의 광, 예를 들어, 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate, 510), 상기 제1 플레이트(510)에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(520)를 포함할 수 있다.
도 5와 같이, 본 발명의 일실시예는 두장의 플레이트(510, 520)를 사용할 수 있다. 이 경우에 플레이트(510, 520)의 한 면(511, 521)은 PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면일 수 있다. 또한, 플레이트(510, 520)의 나머지 한 면은 광이 반사되는 반사면 또는 다이크로익(Dichroic) 코팅면(512, 522)일 수 있다.
즉, 본 본 발명의 일실시예는 한 면(511, 521)이 PBS 코팅, 나머지 면(512, 522)은 Dichroic 혹은 반사 코팅이 적용된 PBS 플레이트(510, 520) 2장을 함께 사용한다.
도 5를 참조하면, 제1 플레이트(510)에 의해 입사된 편광은 P파와 S파 두 개로 분리된다. 공간적으로 분리된 각각의 편광은 동일한 코팅이 적용된 제2 플레이트(520)에 의해 한 개의 광으로 합성이 되며 이때 P파와 S파간에는 광경로차(optical path difference: OPD)가 발생한다.
한편, 레이저 광원의 특성 상 가간섭 길이(coherence length) 보다 큰 광 경로차(optical path difference)를 가지는 구조에서는 간섭 현상을 관측할 수 없다.
또한, 제1,2 플레이트(510, 520)의 두께 t에 따라 플레이트 내부에서의 광 경로가 달라질 수 있다.
따라서, △OPD를 레이저(laser)의 가간섭 길이(coherence length)보다 크게 가져가도록 제1,2 플레이트(510, 520)의 두께 t를 조절할 수 있다. 구성에 따라서 두 개의 제1,2 플레이트(510, 520)의 두께를 동일하게 가져가거나 서로 다르게 만들 수 있다.
레이저 광원에 의한 빔은 편광 성분을 지니게 되고, 두 개의 파동의 위상차가 π가 될 경우 디텍터(detector) 면이나 사람의 시세포상에 생성되는 스펙클은 서로 독립인 상태가 된다.
서로 독립인 n개의 스펙클 패턴이 중첩될 경우 1/√n으로 스펙클 컨트라스트 값이 줄어든다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 다수의 패턴, 예를 들어, 2개의 스펙클 패턴(pattern)들을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 2개의 스펙클 패턴들은 관찰자 시세포의 검출 시간(integration time) 동안 평균화(averaging)되어, 관찰자의 눈에서 느껴지는 스펙클 현상은 1/√2 만큼 감소할 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부(210), 상기 광원부(210)에서 출력되는 광을 합성 또는 반사하는 광합성부(221) 또는 광파장 분리부, 상기 광합성부(221) 또는 광파장 분리부에서 출력되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 다수개의 광, 예를 들어, 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(510), 상기 제1 플레이트(510)에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(520) 및, 상기 제1 플레이트(510)와 상기 제2 플레이트(520)를 거친 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1,2 플레이트(510, 520)는, PBS 코팅면(511, 521)을 포함할 수 있고, 광이 반사되는 반사면 또는 Dichroic 코팅면(512, 522)을 포함할 수 있다.
상기 제1 플레이트(510)는 입사되는 레이저 광으로부터 P편광과 S편광을 분리하여 서로 다른 시간에 서로 다른 광경로로 반사시키는 역할을 수행할 수 있다.
도 5와 도 6을 참조하면, PBS 코팅면(511, 521)은 P파는 투과시키고, S파는 반사시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 플레이트(510)의 제1,2 면(511, 512)으로부터 반사되는 P편광과 S편광은 서로 다른 광경로를 통해 동일한 방향으로 진행할 수 있다.
이후, 이러한 P편광은 상기 제2 플레이트(520)를 투과하면서 상기 제1 플레이트(510)에서 반사된 S편광과 합쳐지게 된다. 따라서, 상기 제1,2 플레이트(510, 520)를 거치면서 P편광과 S편광으로 혼합되게 된다.
또한, 제1,2 플레이트(510, 520)로 입사되는 레이저 광은 2개의 반사면과 2개의 PBS 면에 의해 서로 π의 위상차를 혼합 광으로 출력될 수 있다.
이와 같이, 서로 다른 편광상태로 변화된 편광 모드를 갖는 광의 결합은 광의 간섭성 특성을 저하시키게 되어 스펙클 감소 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터(100)는, 상기 광합성부(221)에서 출력되는 광을 상기 제1 플레이트(510)로 반사하는 제1 미러(631)와 상기 제2 플레이트(520)에서 출력되는 광을 반사하는 제2 미러(632)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 스캐닝 프로젝터(100)는 상기 제2 미러(632)에서 반사된 광을 상기 스캐너(240)로 반사하는 광 반사부(226)를 더 포함할 수 있다. 광 반사부(226)는, 다양한 파장의 광을 반사시키며, 이를 위해, Total Mirror(TM)로 구현될 수 있다.
한편, 상기 광원부(210)는 적색, 녹색, 청색 레이저 다이오드(210R, 210G, 210B)를 구비할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 스캐닝 프로젝터(100)는, 상기 광원부(210)의 전방에 배치되어 상기 광원부(210)의 빛을 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)를 더 포함할 수 있고, 상기 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)는 각 광원(210B, 210G, 210R)의 수에 대응하도록 구비될 수 있다.
또한, 실시예에 따라서는, 상기 제1 플레이트(510)와 상기 제2 플레이트(520) 사이에 상기 제1 플레이트(510)와 상기 제2 플레이트(520)보다 굴절율이 높은 매질을 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 프로젝터(100)는, 상기 광합성부(221)와 상기 제1 플레이트(510) 사이에 1/4 파장판(quarter wave plate: QWP, 740)을 더 포함할 수 있다.
도 7과 같이, 상기 광합성부(221)에서 출력되는 광을 상기 제1 플레이트(510)로 반사하는 제1 미러(631)를 더 포함하는 실시예의 경우에, 상기 광합성부(221)와 제1 미러(631) 사이에 1/4 파장판(740)을 포함할 수 있다.
레이저 광원에서 출사된 레이저 광은 통상적으로 주된 성분이 직선 편광이므로, 1/4 파장판(740)은 입사되는 직선 편광을 원편광 내지 타원편광으로 바꾸어 줄 수 있다.
또한, 도 6의 실시예의 경우에는, 실시예에 따라서, 편광방향에 대하여 광축이 대략 45도로 기울어지도록 광학 부품(210, 221)들이 조합되어 배치될 필요가 있을 수 있다. 하지만, 1/4 파장판(740)을 더 포함하는 경우에는 이러한 구성 제한이 필요가 없어, 프로젝터 디자인의 자유도를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 8을 참조하면, 레이저 광원을 사용하는 스캐닝 프로젝터(240)에서 출력되는 광은 스크린(202)상에서 산란 및 반사되어 사용자가 인식하게 된다.
본 발명에 따라, △OPD 만큼의 시간적인 분리가 존재하도록 구성된 △ P파+S파가 스크린(202)에서 산란되어, 디텍터나 사람의 시세포에 도달할 경우, 서로 독립인 두 개의 스펙클 패턴을 생성하게 되어 스펙클 컨트라스트를 줄일 수 있다.
레이저 광원에 의한 빔은 편광 성분을 지니게 되고, 두 개의 파동의 위상차가 π가 될 경우 디텍터(detector) 면이나 사람의 시세포상에 생성되는 스펙클은 서로 독립인 상태가 된다.
서로 독립인 n개의 스펙클 패턴이 중첩될 경우 1/√n으로 스펙클 컨트라스트 값이 줄어든다.
본 발명의 경우, 독립인 스펙클 패턴의 수가 2개이므로, 감소 비율은 1/√2=0.707이 된다. 즉, 본 발명에 따른 스펙클 저감 소자를 사용하게 되면 초기 대비 약 29%정도 스펙클을 김소시킬 수 있다.
도 9a와 도 9b은 본 발명의 실시예에 따른 플레이트에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
먼저, 도 9a를 참조하면, 제1 플레이트(910)의 법선(L)과 입사빔이 이루는 각도를 θi 라고 할때, 제1 플레이트(910)의 법선(L)과 S파 반사빔이 이루는 각도 θ1은 반사의 법칙에 의해 아래와 같은 관계를 지닌다.
θ1 = θi
스넬(Snell)의 법칙에 의해 제1 플레이트(910)을 투과하는 빔 P1과 법선L이 이루는 각도 θr 은 아래의 관계식으로 구할 수 있다.
n1 sin(θi) = n2 sin(θr)
θr = sin-1(n1 / n2 * sin(θi))
P1, P2는 반사의 법칙에 의해 L과 이루는 각은 θr 로 동일하다.
P2, P3는 다시 스넬(Snell)의 법칙을 적용할 수 있고, P3와 법선 L이 이루는 각도 θ2는 아래와 같은 관계식으로 구할 수 있다.
n1 sin(θ2) = n2 sin(θr)
θ2 = sin-1(n2 / n1 * sin(θr)) = sin-1(n2 / n1 * n1 / n2 sin(θi)) = θi
θ1 = θ2 = θi 이므로 법선(L)을 기준으로 P3와 S1이 이루는 각도는 모두 θi 로 동일하므로 제1 플레이트(910)의 두면이 평행할 경우 P3와 S1는 제1 플레이트(910)의 입사각에 무관하게 평행하다
따라서, 본 발명에 따르면, 입사각의 영향을 받지 않으므로 별도의 얼라인먼트(alignment)가 불필요하므로, 제조 비용 및 구동 안정성 면에서 장점이 있다.
도 9b를 참조하면, 제1 플레이트(910)에 의해 분리된 두 개의 빔은 평행하게 나와 제2 플레이트(920)에 입사한다. 법선(L)과 S1, P1이 이루는 각도를 θi 라고 할때, 앞 장의 결과에 따라 출사각 θ1 는 아래와 같이 된다.
θ1 = θi
즉, 제2 플레이트(920)의 두 면이 평행할 경우 동일한 입사각으로 들어온 S1, P1은 제2 플레이트(920)의 법선면을 기준으로 동일한 출사각 θi 로 반사 및 굴절되어 나간다.
제1 플레이트(910)에 의해 분리되었다가 제2 플레이트(920)에 의해 합성된 두 빔은 서로 평행하게 진행하므로, 스캐닝 시스템에서 해상도 저하를 발생시키지 않아 별도의 얼라인먼트(alignment) 방법을 적용할 필요가 없다.
따라서, 본 발명에 따르면 별도의 얼라인먼트(Alignment) 기구 구조물이 필요없어 신뢰성 측면에서 유리하며, 조립시간 및 제조비용을 줄일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트의 간략한 구성 일예이다.
도 10을 참조하면, 제1 플레이트(1010)와 제2 플레이트(1020) 사이에 상기 제1 플레이트(1010)와 상기 제2 플레이트(1020)보다 굴절율이 높은 매질(1030)을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1,2 플레이트(1010, 1020) 사이를 프리즘 매질로 채우는 형태이다.
제1,2 플레이트(1010, 1020)의 PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면이 공기 중에 그대로 노출되는 것보다 고굴절 매질이 존재하는 경우에, P파의 투과율, S파의 반사율을 높이고 밴드폭(bandwidth)를 넓혀주는 등 광학 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 11과 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 제1 청색 레이저 광원(210B), 제1 녹색 레이저 광원(210G), 제1 적색 레이저 광원(210R)을 포함하는 광원부(210), 상기 광원부(210)의 레이저 광원(210B, 210G, 210R)들 각각에서 출력되는 광을, 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate)와 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(plate) 페어(pair)들을 포함하는 플레이트부(1111, 1112, 1113), 상기 플레이트부(1111, 1112, 1113)에서 출력되는 광을 합성하는 광합성부(1121, 1122, 1123) 및, 상기 광합성부(1121, 1122, 1123) 에서 출력되는 광을 수평 및 수직으로 스캐닝하는 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
본 실시예에서도, 상기 플레이트부(1111, 1112, 1113)의 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는, 각각, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면을 포함할 수 있고, 광이 반사되는 반사면 또는 Dichroic 코팅면을 포함할 수 있다.
한편, 상기 광합성부(1121, 1122, 1123) 는 복수의 다이크로익 미러들을 포함할 수 있다. 상기 복수의 다이크로익 미러들을 이용해 특정 파장을 갖는 광 만을 선택적으로 반사 또는 투과시켜 원하는 파장 대의 광을 얻을 수 있다.
예를 들어, 제2 다이크로익 미러(1122)는 청색 레이저 광과 녹색 레이저 광이 교차하는 지점에 구비되어 상기 제1 다이크로익 미러(1121)를 통과한 청색 레이저 광은 투과시키고 녹색 레이저 광은 반사시켜 출사하며, 제3 다이크로익 미러(1123)는 상기 제2 다이크로익 미러(1122)를 통과한 청색 레이저 광 및 녹색 레이저 광은 투과시키고 적색 레이저 광은 반사시켜 출사할 수 있다.
한편, 본 명세서에서 광원부(210) 내의 광원부 배치는 예시적인 것으로 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 상기 광원부(210)의 레이저 광원(210B, 210G, 210R)들 각각에서 출력되는 광들을 상기 플레이트부(1111, 1112, 1113)로 반사하는 미러들(1131, 1132, 1133)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광원부(210)의 레이저 광원(210B, 210G, 210R)들과 상기 제1 플레이트 사이에 1/4 파장판들(1141, 1142, 1143)을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광합성부(1121, 1122, 1123)에서 출력되는 광을 상기 스캐너(240)로 반사하는 광 반사부(226)를 더 포함할 수있다. 광반사부(226)는, 다양한 파장의 광을 반사시키며, 이를 위해, Total Mirror(TM)로 구현될 수 있다.
한편, 본 실시예에서도 스캐닝 프로젝터는, 콜리메이팅 렌즈부(222),를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 상기 광원부는, 제2 청색 레이저 광원, 제2 녹색 레이저 광원, 제2 적색 레이저 광원을 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1,2 청색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제1 필터, 상기 제1,2 녹색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제2 필터, 상기 제1,2 적색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제3 필터를 더 포함할 수 있다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 제1,2 청색 레이저 광원(210B, 211B), 제1,2 녹색 레이저 광원(210G, 211G), 제1,2 적색 레이저 광원(210R, 211R)을 포함하는 광원부(210), 상기 광원부(210)의 레이저 광원(210B, 210G, 210R, 211B, 211G, 211R)들 각각에서 출력되는 광을, 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate)와 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(plate) 페어(pair)들을 포함하는 플레이트부(1211, 1212, 1213), 상기 플레이트부(1211, 1212, 1213)에서 출력되는 광을 합성하는 광합성부(1221, 1222, 1223), 및, 상기 광합성부(1221, 1222, 1223) 에서 출력되는 광을 수평 및 수직으로 스캐닝하는 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 상기 제1,2 청색 레이저 광원(210B, 211B)에서 출력되는 광을 합성하는 제1 필터(1231), 상기 제1,2 녹색 레이저 광원(210G, 211G)에서 출력되는 광을 합성하는 제2 필터(1232), 상기 제1,2 적색 레이저 광원(210R, 211R)에서 출력되는 광을 합성하는 제3 필터(1233)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 내지 제3 필터(1231, 1232, 1233)은 다이크로익 미러 등 편광분리소자로 구성될 수 있다.
한편, 본 실시예에서도 스캐닝 프로젝터는, 콜리메이팅 렌즈부(222), 1/4 파장판(1251, 1252, 1253), 미러(1231, 1232, 1233) 등을 더 포함할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예로, 더욱 상세하게는 광원부 내의 어느 하나의 광원에 대응하는 구조를 예시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 애퍼추어(Hole aperture)의 간략한 구성 일예이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 간략한 내부 구조도의 예들이다.
도 13 내지 도 15를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 레이저 광원(210B, 210G, 210R)을 포함하는 광원부(210), 상기 레이저 광원(210B, 210G, 210R)에서 출력되는 광을 전방에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens, 222), 제1홀(1411)과 제2홀(1412)을 구비하고, 상기 제1홀(1411)과 상기 제2홀(1412)을 통하여 상기 콜리메이팅 렌즈(222)에서 출력되는 광을 제1,2 경로로 분리하는 홀 애퍼추어(Hole aperture, 1410), 상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로에 배치되는 1/2 파장판(HWP, 1330), 상기 제1,2 경로로 입사되는 광을 합성하는 플레이트(plate, 1310), 및, 상기 플레이트(1310)에서 출력되는 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너(240)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 플레이트(1310)는, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면과 Dichroic 코팅면을 포함할 수 있다.
본 실시예의 경우는 콜리메이팅 렌즈(222)에 의해 평행광이 된 빔을 홀 애퍼추어(1410)의 홀(1411, 1412)를 이용하여 공간적으로 제1,2 경로로 분리시킨다.
이 경우에, 두 빔의 미세한 각도차가 존재할 수 있어 이를 보상하여 완전한 평행광을 만들기 위하여, 웨지(wedge) 구조의 각도 보정 소자를 적용할 수 있다.
도면들을 참조하면, 콜리메이팅 렌즈(222)에 의해 평행광이 된 빔의 미세한 각도차를 보정하기 위하여, 각도 보정 소자(1320)를 상기 홀 애퍼추어(1410)와 상기 1/2 파장판(1330) 사이에 배치할 수 있다.
상기 홀 애퍼추어(1410)에 의해 분리된 두 개 빔의 편광은 같은 상태이다, 이 중 한 개의 빔에 1/2 파장판(HWP, 1330)를 사용하여 위상차를 π만큼 발생시킨 후 플레이트(1310)에 입사시켜 두 개의 빔을 한 개로 합성한다.
이 경우에도 역시 아래와 같은 수식의 OPD를 발생시킬 수 있고 따라서, △OPD를 레이저(laser)의 가간섭 길이(coherence length)보다 크게 가져가도록 플레이트(1310)의 두께 t를 조절할 수 있다.
△OPD = n1*(P1 + P2) ? n2*S1
플레이트(1310)에 의해 합성된△ P파+S파가 스크린에서 산란되어 디텍터나 사람의 시세포에 도달할 경우 서로 독립인 두 개의 스펙클 패턴을 생성하게 되어 스펙클 컨트라스트를 줄일 수 있다.
본 실시예는 한 쌍의 플레이트를 한 개의 플레이트(1310)로 줄여서 광학계를 구성할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 도 16과 같이, 상기 레이저 광원(210)과 상기 콜리메이팅 렌즈(220) 사이에 배치되는 각도 보정 소자(1321)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 제작 난이도 및 제조 비용이 낮은 플레이트(Plate) 형상을 적용함으로써 부품의 가격 경쟁력이 높은 저비용 스펙클 저감 구조를 구현할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 스펙클 저감을 저비용으로 구현하면서도 별도의 얼라인먼트(Alignment) 기구 구조물이 필요없어 신뢰성 측면에서 유리하며, 조립시간을 줄일 수 있다.
본 발명에 따른 스캐닝 프로젝터는 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 (20)

  1. 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부;
    상기 광원부에서 출력되는 광을 합성 또는 반사하는 광합성부 또는 광파장 분리부;
    상기 광합성부에 또는 광파장 분리부에서 출력되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 다수개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate);
    상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트; 및,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트를 거친 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너;를 포함하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는, 광이 반사되는 반사면 또는 Dichroic 코팅면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광합성부에서 출력되는 광을 상기 제1 플레이트로 반사하는 제1 미러;와 상기 제2 플레이트에서 출력되는 광을 반사하는 제2 미러;를 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 미러에서 반사된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부;를 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광합성부와 상기 제1 플레이트 사이에 1/4 파장판;을 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는, 적색, 녹색, 청색 레이저 다이오드를 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트 사이에 상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트보다 굴절율이 높은 매질;을 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  9. 제1 청색 레이저 광원, 제1 녹색 레이저 광원, 제1 적색 레이저 광원을 포함하는 광원부;
    상기 광원부의 레이저 광원들 각각에서 출력되는 광을, 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate)와 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(plate) 페어(pair)들을 포함하는 플레이트부;
    상기 플레이트부에서 출력되는 광을 합성하는 광합성부; 및,
    상기 광합성부에서 출력되는 광을 수평 및 수직으로 스캐닝하는 스캐너;를 포함하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 플레이트와 상기 제2 플레이트는, 광이 반사되는 반사면 또는 Dichroic 코팅면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 광원부의 레이저 광원들 각각에서 출력되는 광들을 상기 플레이트부로 반사하는 미러들;을 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 광원부의 각 레이저 광원들과 상기 제1 플레이트 사이에 1/4 파장판들;을 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 광합성부에서 출력되는 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부;를 더 포함하는 스캐닝 프로젝터.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 광원부는, 제2 청색 레이저 광원, 제2 녹색 레이저 광원, 제2 적색 레이저 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1,2 청색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제1 필터, 상기 제1,2 녹색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제2 필터, 상기 제1,2 적색 레이저 광원에서 출력되는 광을 합성하는 제3 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  17. 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부;
    상기 레이저 광원에서 출력되는 광을 전방에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens);
    제1홀과 제2홀을 구비하고, 상기 제1홀과 상기 제2홀을 통하여 상기 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)에서 출력되는 광을 제1,2 경로로 분리하는 홀 애퍼추어(Hole aperture);
    상기 제1 경로 또는 상기 제2 경로에 배치되는 1/2 파장판;
    상기 제1,2 경로로 입사되는 광을 합성하는 플레이트(plate); 및,
    상기 플레이트에서 출력되는 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 스캐너;를 포함하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 플레이트는, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면과 Dichroic 코팅면을 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 홀 애퍼추어와 상기 1/2 파장판 사이에 배치되는 각도 보정 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 레이저 광원과 상기 콜리메이팅 렌즈 사이에 배치되는 각도 보정 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
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