JP2007293226A - レーザーディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明はレーザーディスプレイ装置に関するもので、レーザー光を出射する多数のレーザーダイオード素子とレーザー光を反射してスクリーンに映像が投影されるようにするスキャン手段を備えた集束手段を持つレーザーディスプレイ装置に関する。
【解決手段】レーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に具備されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が一方向に互いに並行に直進されるように案内する平行レンズと、前記平行レンズの一側に具備されて、前記平行レンズによって一方向に進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点上を通過するようにガイドする集束手段と、前記集束手段を通過したレーザー光を反射するスキャン手段を含むことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明はレーザーディスプレイ装置に関するもので、レーザー光を出射する多数のレーザーダイオード素子とレーザー光を反射してスクリーンに映像が投影されるようにするスキャン手段を備えた集束手段を持つレーザーディスプレイ装置に関する。
また、レーザーダイオードアレイによって発生されるレーザーをスクリーンに直接投射して映像を表示するスキャン手段を具備したレーザーディスプレイ装置において、２個のスキャン手段を結合してレーザー光を２次元に走査するレーザーディスプレイ装置に関する。

最近ＬＣＤのような投射型表示装置は軽薄化が可能で、大型画面を構成するのに有利だが、製造費用が高くて偏光板の採用で光損失が招来される短所がある。従って、レーザーダイオードを光源にする光学的走査方式による新しい表示装置としてレーザーディスプレイ装置が登場している。

図１は従来のレーザーディスプレイ装置の構成図で、レーザーディスプレイ装置は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）波長の光をそれぞれ生成出射する第１ないし第３レーザー（１１）（２１）（３１）と、前記第１ないし第３レーザー（１１）（２１）（３１）のそれぞれで出射された光を合成する光合成光学系（４０）及び光走査ユニット（５０）で構成される。

前記光合成光学系（４０）は前記第３レーザー（３１)で出射された赤色（Ｒ）波長の光を反射させる全反射ミラー（４１）と、第１及び第２ダイクロイック(dichroic)ハーフミラー（４３）（４５）を含む。前記第１ダイクロイックハーフミラー（４３）は前記全反射ミラー（４１）で反射して入射された光は透過させて前記第２レーザー（２１）で出射された緑色（Ｇ）波長の光は反射させる。

従って、反射した緑色（Ｇ）波長の光と透過した赤色（Ｒ）波長の光を合成する。前記第２ダイクロイックハーフミラー（４５）は前記第１ダイクロイックハーフミラー（４３）の方で入射された光は反射させて、第１レーザー（１１）で入射された青色（Ｂ）波長の光は透過させて、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）が合成された光が同一経路で進行するようにする。

また, 前記第１ないし第３レーザー（１１）（２１）（３１）から出射された光の進行経路上には第１ないし第３集束レンズ（１３）（２３）（３３）と、第１ないし第３光変調器（１５）（２５）（３５）がそれぞれ配置されている。

前記光走査ユニット（５０）は入射された光を線形走査する回転多面鏡（５１）と、この線形走査された光を再び走査させて走査ビームが平面を成すようにするガルバノミラー（５５）を含む。従って、前記光走査ユニット（５０）は前記光合成光学系（４０）によって合成された光をスクリーン（６０）に平面走査することで、画像を具現することができるようになる。

しかし、従来の技術にはレーザーディスプレイ装置を構成するそれぞれのレーザー（１１）（２１）（３１）が大きいので携帯電話やポータブル時計などに装着される極小型のディスプレイ装置を具現しにくい問題点がある。例えば、前記第１レーザー（１１）の一端で第３レーザー（３１）の間の幅（Ｄ１）がおおよそ４５０ｍｍ程度になるので小型化に難しい短所がある。

本発明の先行技術でアメリカ特許登録第５１６６９４４号と第６１５４２５９号がある。また、他の従来技術でレーザーディスプレイ装置のスキャン手段として使う回転多面鏡はいくつかの鏡を円盤側面に附着するとか造成して構成する。

前記アメリカ特許登録第６，１５４,２５９号でＲ、Ｇ、Ｂ光源でマイクロレーザーアレイ（１３５０個）を使って、それぞれ異なる傾斜角（tilt angle）を持つ回転多面鏡（polygon mirror）が図２のように構成されている。即ち、図２では中心軸（７１）を向けて一定な傾きをそれぞれ持つ鏡（tilted mirror）を多数個附着して回転多面鏡（７０）を構成している。前記特許は傾斜角を持つ多面鏡（７２）は隣合う鏡の角度が漸次的に微細に変わって構成されるので製造が難しくて製造費用が非常に高くなるという問題点がある。

また、韓国公開特許公報２００４‐９０９０１号"２次元光走査装置を持つ映像表示装置"によれば、２枚の走査手段を利用して２次元的に偏向させて走査する２次元光走査装置を持つ映像表示装置を公開している。しかし、この技術は単一のレーザー光源を使っているので、水平走査のときに一点を表現する時間がとても短くて映像階調を微細に実現することができないという問題点があって、高出力（High power）のレーザー素子を使わなければならない短所もある。

アメリカ特許登録第５１６６９４４号 アメリカ特許登録第６１５４２５９号 韓国公開特許公報２００４‐９０９０１号

前記のような問題点を解決するための本発明の第１技術的課題は、多数のレーザーダイオード素子が一つ以上の列に配置される集束手段を持つレーザーディスプレイ装置を提供するのである。また、本発明の第２技術的課題はスクリーンが光源からどの距離に位置する場合であってもスクリーンに投射される映像の縦横比を一定に維持することができる集束手段を持つレーザーディスプレイ装置を提供するのである。

さらに、本発明の第３技術的課題は２個のスキャン手段を結合してレーザービームを２次元で反射させて高解像度の表示装置を具現することができるレーザーディスプレイ装置を提供することにある。また、本発明の第４技術的課題は、光源とスクリーンとの距離に無関係に横縦への一定な画面割合と最適画面の映像焦点を維持することができるレーザーディスプレイ装置を提供することである。

前記目的を果たすための本発明によるレーザーディスプレイ装置は、レーザー光を出射してスクリーンに映像を映すレーザーディスプレイ装置において、レーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に具備されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が一方向に互いに並行に直進されるように案内する平行レンズと、前記平行レンズの一側に具備されて、前記平行レンズによって一方向に進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点上を通過するようにガイドする集束手段と、前記集束手段を通過したレーザー光を反射するスキャン手段とを含むことを特徴とする。

また、前記発光素子アレイに具備される多数のレーザーダイオード素子は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）が合成されたレーザー光を走査することを特徴とするし、前記発光素子アレイは棒形状を持つ超小型のレーザーダイオード基板（LD wafer）またはチップ（chip）で構成されていることを特徴とする。

また、前記集束手段は前記平行レンズによって直進するレーザー光が仮想の一焦点に収斂されるようにする凸レンズまたは凹面鏡であることを特徴とする。さらに、前記集束手段は前記平行レンズによって直進するそれぞれのレーザー光と対応する多数の平面鏡を含む構成を持って、前記多数の平面鏡は前記それぞれのレーザー光が仮想の一焦点で集められるように設置されることを特徴とする。

また、前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する回転多面鏡またはガルバノミラーであることを特徴とし、前記スキャン手段の一側にはスキャン手段によって反射する平面スクリーンに走査されるレーザー光の左右移動速度が一定になるようにするエフシータレンズ（f-θ Lens）をさらに含むことと、前記回転多面鏡は回転する多角棒形状で、外面にはスキャン鏡（scan mirror）が形成されてレーザー光を反射するように構成されることを特徴とする。

また、レーザーダイオードから発生されたレーザーをスクリーンに投射して映像を表示するためにレーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に配列されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）を通過するようにガイドするコンデンサーレンズと、前記コンデンサーレンズを通過したレーザー光を走査するスキャン手段を含むレーザーディスプレイ装置において、前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する第１回転多面鏡と、前記第１回転多面鏡の回転軸と直交する方向に設置されるスウィングアクチュエーターと、前記第１回転多面鏡と前記スウィングアクチュエーターを同期制御する制御部とを含むことを特徴とする。

また、前記制御部は中央制御部と、映像制御部及び同期制御部が結合されて構成されており、前記中央制御部は多面鏡位置検出センサーによって検知された信号を前記同期制御部と映像制御部に入力させて、前記映像制御部はビデオ信号が入力されて同期信号を同期制御部に伝送し、映像信号は映像記憶装置に伝送して、前記同期制御部は多面鏡モーター、ドライバー及びモーター制御器で構成される第１回転多面鏡の制御信号とアクチュエーター、ドライバー及び波形発生器で構成されるスウィングアクチュエーターの制御信号が入力されて同期制御することを特徴とする。

さらに、レーザーダイオードから発生されたレーザーをスクリーンに投射して映像を表示するためにレーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に配列されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）を通過するようにガイドするコンデンサーレンズと、前記コンデンサーレンズを通過したレーザー光を走査するスキャン手段を含むレーザーディスプレイ装置において、前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する第１回転多面鏡と、前記第１回転多面鏡の回転軸と直交する方向に設置される第２回転多面鏡と、前記第１回転多面鏡と第２回転多面鏡を同期制御する制御部とを含むことを特徴とする。

また、前記制御部は中央制御部と、映像制御部及び同期制御部が結合されて構成されており、前記中央制御部は多面鏡位置検出センサーによって検知された信号を前記同期制御部と映像制御部に入力させて、前記映像制御部はビデオ信号が入力されて同期信号を同期制御部に伝送して、映像信号は映像記憶装置に伝送して、前記同期制御部は第１多面鏡モーター、ドライバー及び第１モーター制御機で構成される第１回転多面鏡の制御信号と第２モーター、ドライバー、第２モーター制御機で構成される第２回転多面鏡の制御信号が入力されて同期制御することを特徴とする。

本発明によるレーザーディスプレイ装置によれば、発光素子アレイは棒形状を持つマイクロのレーザーダイオード基板（LD wafer）またはチップ（chip）で構成されているので極小型のレーザーディスプレイ装置を製作することができる。従って、携帯電話や腕時計などのような小型器機に本発明による集束手段を持つ極小型レーザーディスプレイ装置を内蔵することができる。

また、本発明は一列に長く形成される多数のレーザーダイオード素子で走査されるそれぞれのレーザー光が集束手段によって一つの仮想焦点に収斂されるようにする一方、スキャン手段によってレーザー光を反射させてスクリーンに像が映すように構成した。従ってスクリーンと本発明による装置との距離にかかわらずスクリーン上に映る映像の縦横比が一定に維持できる効果がある。

また、本発明の一実施例でスキャン手段とスクリーンの間にエフシータレンズ（f-θ Lens）を設置すれば、スクリーンの左右側端部と中央部に走査されるレーザー光の左右移動速度が一定になるのでスクリーンに具現される映像の品質が向上する。即ち、スクリーンの左右側端部に具現される映像の左右で長く見えるとか明るさが低下される現象を防止することができる。

また、表示装置の解像度を高めることができるし一定な解像度を維持できるし、スクリーンと本発明による装置との距離にかかわらずスクリーン上に映る映像の縦横比を一定に維持することができる効果がある。

特に、従来のプロジェクション映像システムはスクリーンとの距離が変わればその時ごとにプロジェクションレンズを操作して映像の焦点を合わせなければならなかったが、本発明はそれぞれ光源で発生された光線が平行に整列されてそれぞれ広がることなしに進行されるのでスクリーン位置にかかわらずいつも最適の焦点映像を具現することができる。

以下、図面を参照して本発明について詳しく説明する。

図３に図示されたように、本発明はレーザーディスプレイ部（１００）と、メイン制御部（２００）と、スクリーン（１４０）とコンピューター（１５０）が結合され具現される。前記レーザーディスプレイ部（１００）は外部で入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイ（１０１）と、前記発光素子アレイ（１０１）で出射されるそれぞれのレーザー光が一方向に互いに並行に直進されるように案内する平行レンズ（１１０）と、それぞれのレーザー光が仮想の一焦点上を通過するようにガイドする集束手段（１２０）と、レーザー光を反射するスキャン手段（１３０）で構成される。

そして前記スキャン手段（１３０）によって反射されたレーザー光はスクリーン（１４０）に投射され使用者が外部で容易く映像を認識できるようにする。

また、コンピューター（１５０）から入力された映像データによって映像をスクリーンにディスプレイするためのデータ及び制御信号を発生させるメイン制御部（２００）が前記レーザーディスプレイ部（１００）と結合される。

前記、メイン制御部（２００）はコンピューター（１５０）から映像や広告資料などのデータを伝送してもらうための通信回路（２１０）と、前記通信回路（２１０）を通じて伝送してもらった映像や広告内容をレーザー光を通じてスクリーンに投射するためにレーザーダイオードの色相や明るさ及び時間による変化などを計算するメイン制御部プロセッサ（２２０）と、前記メイン制御部プロセッサ（２２０）で計算された値を保存するメインメモリー（２３０）と、図９及び図１０で説明する回転多面鏡（１３５）またはガルバノミラー（１３２）の位置を分かるためにミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）の位置及び回転角を感知するためのエンコーダー（２４０）と、前記エンコーダー（２４０）から検出されたミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）の位置及び回転角に対する情報とメイン制御部プロセッサ（２２０）から伝送してもらったデータを基本としてスクリーン（１４０）上の願う位置に映像が投射されるようにミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）の回転を制御するモータードライバー（２５０）と、前記メイン制御部プロセッサ（２２０）で伝送してもらったデータによって発光素子アレイ（１００）を構成するそれぞれのレーザーダイオード素子（１０４）が充分発光されるように下で説明するレーザーダイオード素子（１０４）に電力を供給する役割をするレーザーダイオードドライバー（２６０）で構成される。

図４に発光素子アレイ（１０１）の構成が図示されている。図４に図示されたように、前記発光素子アレイ（１０１）は光を発生する光源になることで、棒形状で超小型のレーザーダイオード基板（ＬＤ wafer；Laser Diode wafer）またはチップ（chip）で構成されている。

より詳しくは、前記発光素子アレイ（１０１）は所定の大きさのレーザーウエハー（Laser wafer、１０２）を棒形状に切断して使う。即ち、多数のレーザーダイオード素子（１０４）が蜂の巣（honeycomb）形態に形成されたレーザーウエハー（１０２）で一列のレーザーダイオード素子（１０４）をバー（bar）形状に切断して使う。

そして前記発光素子アレイ（１０１）ではカラー（color）レーザー光が走査される。即ち、従来のように青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）波長の光をそれぞれ生成出射するそれぞれのレーザー（図示せず）が具備されて、このようなそれぞれのレーザーで出射される光が合成されて前記発光素子アレイ（１０１）を通じて入力された映像と等しい色のレーザー光を走査するようになる。

図５はレーザーディスプレイ部（１００）の第１実施例の斜視図である。図５に図示されたように、発光素子アレイ（１０１）は超小型のレーザーダイオード基板（Laser Diode wafer）に形成されて、このような発光素子アレイ（１０１）の一側（図５では右側）には平行レンズ（１１０）がそれぞれ配置される。

前記平行レンズ（１１０）は前記発光素子アレイ（１０１）を構成する多数のレーザーダイオード素子（１０４）で出射されるそれぞれのレーザー光が一方向（図５では右側）に互いに並行に直進されるように案内することで、前記多数のレーザーダイオード素子（１０４）と対応される個数のレンズが配列される。

前記平行レンズ（１１０）はコリメーターマイクロレンズ（Collimate micro lens）と呼ばれるものでレーザー光を走射する機器に幅広く使用されている周知慣用技術であるので詳細な説明は略する。

前記平行レンズ（１１０）の一側には凸レンズ（１２２）が結合される。前記凸レンズ（１２２）は前記平行レンズ（１１０）によって一方向に進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点上を通過するようにガイドすることで、前記集束手段（１２０）の一実施例である。

図５に図示されたように、上下に一列に並んで形成された前記発光素子アレイ（１０１）のレーザーダイオード素子（１０４）でそれぞれ走査される光はすべて前記仮想の焦点（ｆ）に収斂される。前記凸レンズ（１２２）の機能は一般的に知られたことなので詳細な説明は略する。

前記凸レンズ（１２２）の一側には凸レンズ（１２２）を通過したレーザー光を反射するガルバノミラー（１３２）が具備される。前記ガルバノミラー（１３２）はスキャン手段（１３０）の一実施例で、所定の大きさの平面鏡で構成されて一定な範囲内で回転可能に設置される。

前記ガルバノミラー（１３２）の下側にはミラーモーター（１３３）が設置される。前記ミラーモーター（１３３）は前記ガルバノミラー（１３２）が一定な範囲内で繰り返し流動されるようにすることで、このようなミラーモーター（１３３）によって発生される動力はモーター軸（１３４）によって前記ガルバノミラー（１３２）に伝達される。

従って、前記ガルバノミラー（１３２）によって反射するレーザー光は一定大きさの映像をスクリーン（１４０）に投映するようになる。

図６は本発明の第２実施例で、図５に図示された第１実施例に使われるガルバノミラー（１３２）代わりに回転多面鏡（１３５）を使う。

第１実施例と同じく、カラー（color）レーザー光を発散する発光素子アレイ（１０１）が上下に配置されて、前記発光素子アレイ（１０１）の右側にはレーザー光を案内する多数の平行レンズ（１１０）がそれぞれ配列される。また前記平行レンズ（１１０）の右側にはレーザー光の進行方向を変える凸レンズ（１２２）が具備されて多数のレーザー光が仮想焦点（ｆ）に収斂されるようにする。

そして前記凸レンズ（１２２）を通過したレーザー光は回転多面鏡（１３５）によって反射され、スクリーン（１４０）に映像を投映するようになる。前記回転多面鏡（１３５）は断面が正多角形を成す所定の大きさの多角棒の形状として、外面にはスキャン鏡（scan mirror）が形成されてレーザー光を反射するようになる。前記回転多面鏡（１３５）は前記ガルバノミラー（１３２）のように前記スキャン手段（１３０）の一実施例である。

前記回転多面鏡（１３５）は一方向に回転されるように設置されるので前記回転多面鏡（１３５）の下側には図示されたように回転モーター（１３６）が具備され回転動力を発生して、このような回転モーター（１３６）で発生される動力は回転軸（１３７）によって前記回転多面鏡（１３５）で伝達される。

前記回転多面鏡（１３５）は多数の平面鏡（例えば、８角回転多面鏡の場合８個の平面鏡、１６角回転多面鏡の場合十六個の平面鏡）で構成される。

これらの中で一つの回転多面鏡（１３５）表面に発射されたレーザー光はその表面で反射された後スクリーン（１４０）に投射されるので、前記回転多面鏡（１３５）は回転状態にあるのでレーザー光はスクリーン（１４０）上に横軸に長く投射される。

この時、前記回転多面鏡（１３５）断面が８角形の場合にはスクリーン（１４０）に光源（即ち、回転多面鏡（１３５）に投射されたレーザー光の焦点）から９０度にわたって横軸長さでレーザー光が投射されて（視野角９０度）、前記回転多面鏡（１３５）の断面が１６角の場合にはスクリーン（１４０）に光源から４５度（視野角４５度）に掛けて横軸長さでレーザー光が投射される。

前記回転多面鏡（１３５）を何角形で形成するのかは、広告看板（即ち、スクリーン）の大きさ、広告看板に描かれる文字、映像などを考慮して決めるので、通常、視野角（光源からレーザー光が投射される最大横側角）は７２０角数によって決まる。

図７と図８は本発明の第３実施例及び第４実施例をそれぞれ図示したもので、図５と図６に図示された第１実施例及び第２実施例で集束手段（１２０）で使われた凸レンズ（１２２）代わりに凹面鏡（１２４）を使った場合である。

従って、図７では前記平行レンズ（１１０）を通過したレーザー光が前記凹面鏡（１２４）によって反射され仮想の一焦点（ｆ）を通過するようになって、凹面鏡（１２４）によって反射したレーザー光はガルバノミラー（１３２）によって再び反射してスクリーン（１４０）に相が映されることになる。

また、図８でも図７と同じく、平行レンズ（１１０）を通過したレーザー光が凹面鏡（１２４）によって反射され仮想の一焦点（ｆ）を通過するようになって、前記凹面鏡（１２４）によって反射したレーザー光は前記で説明したように回転多面鏡（１３５）によって再び反射されてスクリーン（１４０）に映像が現われるようになる。

図９と図１０は本発明の第５実施例及び第６実施例の構成図である。第５実施例及び第６実施例には多数の平面鏡（１２７）が使われる。即ち前記集束手段（１２０）の一実施例として多数の平面鏡（１２７）が形成されたミラーアセンブリー（１２６）が使われる場合を例示したのである。

図９に図示されたように、ミラーアセンブリー（１２６）は多数の平面鏡（１２７）が一面に所定の角度で傾くように形成された構造を持つ。即ち前記レーザーダイオード素子（１０４）の大きさと対応される極小型の平面鏡（１２７）が一面に傾くように設置されてレーザーダイオード素子（１０４）で走査されるレーザー光を反射する。

前記多数の平面鏡（１２７）は互いに傾斜角が違うように形成されることが望ましい。即ち前記平面鏡（１２７）によって反射するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）に収斂されるように一方向で傾くように設置されて、その傾斜角は互いに異なるようになる。

即ち、図９または図１０のように、前記ミラーアセンブリー（１２６）で反射するレーザー光をスキャンして再び反射するガルバノミラー（１３２）または回転多面鏡（１３５）がミラーアセンブリー（１２６）より相対的に下側に設置される場合には前記それぞれの平面鏡（１２７）は下側にますます傾斜角が小さくなるように形成される。

より詳しくは、前記スキャン手段（１３０）が前記集束手段（１２０）を成す前記ミラーアセンブリー（１２６）の下側にある場合には図示されたように、相対的に上側に形成される上側平面鏡（１２８）の傾斜角'１'が下側に形成される下側平面鏡（１２９）の傾斜角'２'よりその大きさが小さく形成される。このように一側にますます平面鏡（１２７）の傾斜角が変わるようにすることは集束手段（１２０）によって反射するレーザー光が集束手段（１２０）の一側に形成される仮想の一焦点（ｆ）に収斂されるようにするためである。

以下、本発明の実施例に対するレーザーディスプレイ装置の作用を調べることにする。図３でコンピューター（１５０）を通じて前記メイン制御部（２００）で映像が伝達される。即ち、コンピューター（１５０）の映像や広告資料が通信回路（２１０）を通じて前記メイン制御部プロセッサ（２２０）に伝達される。前記メイン制御部プロセッサ（２２０）では伝送してもらった映像や公告内容をレーザー光を通じてスクリーンに投射するためにレーザーダイオード素子（１０４）の色相や明るさ及び時間による変化などを計算する。

前記メイン制御部プロセッサ（２２０）で計算された値は前記メインメモリー（２３０）に保存されることと同時に前記レーザーダイオードドライバー（２６０）で伝達される。前記レーザーダイオードドライバー（２６０）は伝送してもらったデータによって発光素子アレイ（１０１）を構成するそれぞれのレーザーダイオード素子（１０４）が充分に発光できるようにレーザーダイオード素子（１０４）に電源を供給する。

前記レーザーダイオード素子（１０４）に電源が印加されれば、前記レーザーダイオード素子（１０４）はレーザー光を走査するようになる。即ち、それぞれのレーザー（図示せず）から発生される青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）波長の光が合成され入力される信号に対応される色相のレーザー光を走査するようになる。

そして前記レーザーダイオード素子（１０４）によって走査されるレーザー光は前記平行レンズ（１１０）によって一直線で平行に進行するようになって、このような平行レンズ（１１０）をパスして平行に進行されるレーザー光は前記集束手段（１２０）によって進行方向が変わるようになる。即ち、前記で例示したような凸レンズ（１２２）や凹面鏡（１２４）または多数の平面鏡（１２７）で成立つミラーアセンブリー（１２６）によって進行方向が変化されて、このようなそれぞれのレーザー光は仮想の一焦点（ｆ）に収斂される。

仮想の一焦点（ｆ）に収斂されるレーザー光は前記スキャン手段（１３０）によって反射されスクリーン（１４０）に映像を具現するようになる。即ち、前記で例示したガルバノミラー（１３２）または回転多面鏡（１３５）によってレーザー光が反射して前記スクリーン（１４０）に像を映すことになる。

前記ガルバノミラー（１３２）または回転多面鏡（１３５）はその下側に具備された前記ミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）によって作動されるこのようなミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）は前記モータードライバー（２５０）によって制御される。

即ち前記エンコーダー（２４０）では前記ミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）の位置及び回転角を感知して前記メイン制御部プロセッサ（２２０）に伝達されており、前記モータードライバー（２５０）では前記メイン制御部プロセッサ（２２０）から伝送されるデータを基にしてスクリーン（１４０）上の願う位置に映像が投射されるようにミラーモーター（１３３）や回転モーター（１３６）の回転を制御するのである。

一方、前記ガルバノミラー（１３２）または回転多面鏡（１３５）のようなスキャン手段（１３０）は回転状態にあるので反射するレーザー光は前記スクリーン（１４０）上に横側に長く投射される。前記スクリーン（１４０）に投射されるレーザー光の横側の長さはスクリーン（１４０）が前記スキャン手段（１３０）から遠くなるほどもっと長くなる。また前記発光素子アレイ（１０１）は上下に長く形成されているので前記スクリーン（１４０）に映る映像はスクリーン（１４０）が前記スキャン手段（１３０）から遠くなるほど上下の長さがもっと長くなる。

このように前記スクリーン（１４０）に投射されるレーザー光の横側の長さと縦側の長さはスクリーン（１４０）が前記スキャン手段（１３０）から遠くなるほど長くなるので、ディスプレイ装置からスクリーンの位置を少し変更してもスクリーンに現われる文字、画像等は決まった縦横比を持つようになる。

これは、前記集束手段（１２０）によって進行方向が転換されるそれぞれのレーザー光が仮想の空間に一焦点を形成するようにそれぞれ他の投射角を持って、前記スキャン手段（１３０）は回転をするからである。従って、前記スキャン手段（１３０）からスクリーン（１４０）の位置が多少近くなるとか遠くなる場合であっても、スクリーン（１４０）の縦軸に投射されるレーザー光またスクリーン（１４０）の縦軸に投射されるレーザー光と同じく一定な角を持ってスクリーン（１４０）に投射されるから、結果的にスクリーン（１４０）に現われる文字、画像などの縦横比はスクリーン（１４０）の位置が変わっても一定に維持できるのである。

図１０の第７実施例及び図１１の第８実施例に図示されたように、前記ガルバノミラー（１３２）または回転多面鏡（１３５）などのようなスキャン手段（１３０）と前記スクリーン（１４０）の間に別途のエフシータレンズ（f-θLens、１７０）をもっと設置することも可能である。前記エフシータレンズ（f-θLens、１７０）は前記スキャン手段（１３０）によって反射するレーザー光が平面スクリーン（１４０）に左右で一定速度に走査されるようにする。

前記スクリーン（１４０）は平面で成立つので、前記レーザーダイオード素子（１０４）から走査されて前記スキャン手段（１３０）によって反射するそれぞれのレーザー光はその角速度は一定であるが、スクリーン（１４０）に左右に走査されるレーザー光の速度は中心部に比べて左右側端で早くなる。従って、中心部に比べて左右側端部では映像が左右に拡がったように見えて、映像の明るさ（brightness）も低下される。

前記エフシータレンズ（f-θLens、１７０）はこのような問題点を解決するためのことで、前記スクリーン（１４０）の左右側端部に走査されるレーザー光の左右移動速度と中央部を左右に移動する速度が一定になるように補正する。前記エフシータレンズ（f-θLens、３００）はこの技術分野で最近一番良く使われるレンズで詳しい説明は略する。

このような本発明の範囲は前記で例示した実施例に限定されずに、前記のような技術範囲の中で当業者が本発明を基礎にして様々変形が可能である。

図１３はまた他の発明でレーザーディスプレイ装置の概略的な構成図で、レーザーディスプレイ部は外部から入力される映像信号によってレーザー光を出射する光源（３１０）と前記光源（３１０）で出射されるレーザー光が仮想の一焦点上を通過して反射するスキャン手段で構成される。即ち、前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射するスウィングアクチュエーター（３５０）と、前記スウィングアクチュエーター（３５０）の回転軸（３４０）と垂直方向に設置される第１回転多面鏡（３６０）が結合される。前記スキャン手段で反射するレーザー光はスクリーン（３７０）に走査される。前記第１回転多面鏡（３６０）は時計方向に早く回転し、スウィングアクチュエーター（３５０）は回転軸（３４０）を中心に前後スイング（swing）する。

また、図１３に図示されたように、光源（３１０）で一つのレーザーダイオードから発光したレーザー光がスクリーンに投射される過程は一つのレーザー光がスウィングアクチュエーター（３５０）から反射され、反射したレーザー光が第１回転多面鏡（３６０）に入射されて再反射されてスクリーン（３７０）に投射される。即ち、２個のスキャン手段がそれぞれ異なる角度で相互作用をするから反射するレーザーはスクリーン（３７０）の一番上端から下端に早く走査されながら映像を形成することになる。即ち、第１回転多面鏡（３６０）の回転でスクリーン（３７０）上で水平走査が進行されて、スウィングアクチュエーター（３５０）のスイング作用で垂直方向にレーザー走査が早く進行される。前記スキャン手段によって反射したレーザー光はスクリーン（３７０）に投射されて使用者が外部で容易く映像を認識できるようにディスプレイする。

また、コンピューター或は他の映像信号源（図示せず）で入力された映像データによって映像をスクリーンにディスプレイするためのデータ及び制御信号を発生させるメイン制御部（図示せず）が本発明のレーザーディスプレイ装置と結合される。

図１４は本発明の第９実施例の構成を表す斜視図であり、図１５は図１４の電気回路ブロック図である。図１４に図示されたように、光源（３１０）はレーザーダイオードアレイまたはＬＥＤアレイで、多数のレーザー光が平行レンズ（３２０）によって一方向に直進されるように案内されて、コンデンサーレンズ（３３０）によってスウィングアクチュエーター（３５０）の全面に仮想の一焦点（ｆ）が形成された後、レーザー光は第１回転多面鏡（３６０）で反射して、前記第１回転多面鏡（３６０）で再反射されてスクリーン（３８０）に走査される。第１回転多面鏡（３６０）は時計方向に高速で回転するのでスクリーン（３８０）上で水平走査が早く進行されて、スウィングアクチュエーター（３５０）の回転軸（３４０）を中心に前後スイング作用するのでスクリーン（３８０）上から垂直方向にレーザー光走査が早く進行されることになる。

前記平行レンズ（３２０）は"コリメーターマイクロレンズ（Collimate micro lens）"と呼ばれるレンズでレーザー光を走査する機器に広く使われている技術なので詳しい説明は略する。

前記平行レンズ（３２０）の一側には凸レンズであるコンデンサーレンズ（３３０）が結合される。前記コンデンサーレンズ（３３０）は前記平行レンズ（３２０）によって一方向に進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）上を通過するようにガイドするレンズである。

従来にはスクリーンを光源から遠ざければ映像が横に伸びる短所があったが、スクリーンと光源の間の距離とかかわらずいつも決まった画面の横縦割合が維持されて多数の光源が同時に水平走査実行されるので画面のフリッカー（flicker）を起こさない水平走査時間が長くなる。また垂直走査のためのスウィングアクチュエーターの振動角は隣合う光源と光源間角の半分（１／２）だけ動けば良いので微細振動だけでも高解像度画面具現が可能である。

図１５及び図１６に図示されたように、第１回転多面鏡（３６０）は回転多面鏡（３６１）と、前記回転多面鏡（３６１）を高速に駆動する第１モーター（３６２）、ドライバー（３６３）と、第１モーター制御機（３６４）で構成されて、スウィングアクチュエーター（３５０）はアクチュエーター（３５１）と、これを駆動するドライバー（３５２）及び波形発生機（３５３）で構成される。前記第１モーター（３５２）とドライバー（３５３）の駆動状態を制御するために制御部（４００）が具備される。そして、光源（３１０）で発生されたレーザー光はアクチュエーター（３５１）の仮想一焦点（ｆ）から反射して、アクチュエーター（３５１）で反射したレーザー光はまた回転多面鏡（３６１）に入射されて、鏡面で時間によって反射され、スクリーン（３７０）に映像を形成するようになる。

前記回転多面鏡（３６１）は多くの平面鏡（例えば、４００角回転多面鏡の場合８個の平面鏡、１６角回転多面鏡の場合１６個の平面鏡）で構成される。これらの中で一つの回転多面鏡（３６１）表面に発射されたレーザー光はその表面で反射した後スクリーン（３８０）に投射されるのに、前記回転多面鏡（３６１）は回転状態にあるのでレーザー光はスクリーン（３８０）上に横側に長く投射される。

この時、前記回転多面鏡（３６１）断面が４角形の場合にはスクリーン（３８０）に光源（即ち、回転多面鏡（３６１）に投射されたレーザー光の焦点）から９０度にわたって横側の長さでレーザー光が投射されて（発射角９０度）、前記回転多面鏡（３６１）の断面が１６角である場合にはスクリーン（３８０）に光源から４５度（発射角４５度）にわたって横側の長さでレーザー光が投射される。

図１６に図示されたように、第１実施例の本発明を駆動するための制御部（４００）は中央制御部（４２０）、映像制御部（４３０）、同期制御部（４５０）、映像記憶装置（４６０）で構成される。前記映像制御部（４３０）から同期制御部（４５０）で同期信号を送って、映像記憶装置（４６０）には映像信号を送る。前記映像制御部（４３０）にはビデオ信号が入力されて、多面鏡位置検出センサー（４１０）で検知された信号によって中央制御部（４２０）は映像制御部（４３０）を制御するようになる。

前記同期制御部（４５０）には第１回転多面鏡（３６０）とスウィングアクチュエーター（３５０）を駆動して制御するため、先に第１回転多面鏡（３６０）に第１モーター（３５２）と、ドライバー（３５３）と、第１モーター制御機（３６４）がそれぞれ繋がれて同期制御部（４５０）に結合される。

一方、スウィングアクチュエーター（３５０）を駆動するためにアクチュエーター（３５１）と、ドライバー（３５２）と、波形発生器（３５３）が同期制御部（４５０）に結合される。

前記映像記憶装置（４６０）にはレーザー、ＬＥＤなどのような光源（４７０）と、ドライバー（４７１）と、変調器（４７２）が繋がれて結合される。

図１７は本発明の第１０実施例の構成を表す斜視図で、図１８は図１７の電気回路ブロック図であり、図１９は図１８の制御部のブロック図である。

図１７に図示されたように、前記第９実施例と同じく、光源（３１０）はレーザーダイオードアレイ（laser diode array）で、多数のレーザー光が平行レンズ（３２０）によって一方向に直進されて、コンデンサーレンズ（３３０）によって第２回転多面鏡（３７０）の全面に仮想の一焦点（ｆ）が形成される。レーザー光は第１回転多面鏡（３６０）で反射して、前記第１回転多面鏡（３６０）の鏡面で時間によって再反射されてスクリーン（３８０）に走査される。第１回転多面鏡（３６０）は時計方向に高速で回転するのでスクリーン（３８０）上で水平走査が早く進行されており、第２回転多面鏡（３７０）は中心軸を中心に時計反対方向に回転するのでスクリーン（３８０）上から垂直方向にレーザー光走査が早く進行されことになる。

前記コンデンサーレンズ（３３０）は前記平行レンズ（３２０）によって一方向で進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）上を通過するようにガイドするレンズである。

スクリーンと光源間の距離にかかわらずいつも一定な画面の横縦割合が維持されて多数の光源が同時に水平走査されるので画面のフリッカー（flicker）を起こさない水平走査時間が長くなる。これは一点を表現することができる時間が長いからピクセル（一点）の最低明るさと最大明るさの段階（階調変換）を微細に表現することができる。また垂直走査のための第２回転多面鏡（３７０）が振動ではない回転なので無振動・無消音システムを具現することができる。

図１８に図示されたように、第１回転多面鏡（３６０）は回転多面鏡（３６１）と、前記回転多面鏡（３６１）を高速に駆動する第１モーター（３５２）で構成されて、第２回転多面鏡（３７０）は回転多面鏡（３７１）と、これを駆動する第２モーター（３７２）で構成される。前記第１モーター（３５２）と第２モーター（３７２）の駆動状態を制御するために制御部（４００）が具備される。

そして, 光源（３１０）から発生されたレーザー光は回転多面鏡（３６１）の仮想の一焦点（ｆ）から反射して、回転多面鏡（３６１）から反射したレーザー光はまた回転多面鏡（３７１）に入射されて、鏡面で時間によって反射され、スクリーン（３８０）に映像を形成するようになる。前記回転多面鏡（３６１、３７１）を何角形で形成するはずかは、広告看板（即ち、スクリーン)の大きさ、広告看板に描かれる文字、映像などを考慮して決めるのに、通常、視野角は光源からレーザー光が投射される"最大横側角＝７２０度多面鏡角数"公式によって決定される。

図１９に図示されたように、第１０実施例の発明を駆動するための制御部（４００）は中央制御部（４２０）、映像制御部（４３０）、同期制御部（４８０）、映像記憶装置（４６０）で構成される。前記映像制御部（４３０）から同期制御部（４５０）で同期信号を送って、映像記憶装置（４６０）には映像信号を送る。前記映像制御部（４３０）にはビデオ信号が入力されて、多面鏡位置検出センサー（４１０）で検知された信号によって中央制御部（４２０）は映像制御部（４３０）を制御するようになる。

前記同期制御部（４８０）には第１回転多面鏡（３６０）と第２回転多面鏡（３７０）を駆動して制御するため、先に第１回転多面鏡（３６０）に第１モーター（３５２）と、ドライバー（３５３）と、第１モーター制御機（３６４）がそれぞれ繋がれて同期制御部（４５０）に結合される。一方、第２回転多面鏡（３７０）を駆動するために第２モーター（３７２）と、ドライバー（３７３）と、第２モーター制御機（３７４）が同期制御部（４５０）に結合される。

前記映像記憶装置（４６０）にはレーザー、ＬＥＤ等のような光源（４７０）と、ドライバー（４７１）と、変調器（４７２）が繋がれて結合される。

以上で本発明に対して説明したが、これは一例の実施例に過ぎなくて、本発明の技術的思想の範囲内でいくらでも多様な変化及び変形が可能なことは本技術分野で通常的に熟練された当業者には明らかである。しかし、このような変化及び変形が本発明の範囲内に属するということは本願発明の特許請求範囲を通じて確認することができる。

従来のレーザーディスプレイ装置の構成図、 従来回転多面鏡の斜視図、 本発明の実施例に対する概略的な構成を現わしたブロック図、 本発明の発光素子アレイの構成を見せた平面図、 本発明の第１実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第２実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第３実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第４実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第５実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第６実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第７実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第８実施例の構成を表す斜視図、 本発明の第９実施例に対する概略的な構成を現わしたブロック図、 本発明の第９実施例の構成を表す斜視図、 図１４の電気回路ブロック図、 図１５の制御部ブロック図、 本発明の第１０実施例の構成を表す斜視図、 図１７の電気回路ブロック図、 図１８の制御部のブロック図。

符号の説明

１００ レーザーディスプレイ部 １０１ 発光素子アレイ
１０４ レーザーダイオード素子 １１０ 平行レンズ
１２０ 集束手段 １２２ 凸レンズ
１２４ 凹面鏡 １２６ ミラーアセンブリー
１２７ 平面鏡 １３０ スキャン手段
１３２ ガルバノミラー １３５ 回転多面鏡
１４０ スクリーン １５０ コンピューター
２００ メイン制御部 ２１０ 通信回路
２２０ メイン制御部プロセッサー ２３０ メインメモリー
２４０ エンコーダー ２５０ モータードライバー
３２０ 平行レンズ ３３０ コンデンサーレンズ
３５０ スウィングアクチュエーター(swing actuator)
３６０ 第１回転多面鏡 ３７０ 第２回転多面鏡
３８０ スクリーン（ｓｃｒｅｅｎ）

Claims (12)

1. レーザー光を出射してスクリーンに映像を映すレーザーディスプレイ装置において、
   レーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に具備されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、
   前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が一方向に互いに並行に直進されるように案内する平行レンズと、
   前記平行レンズの一側に具備されて、前記平行レンズによって一方向に進行するそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点上を通過するようにガイドする集束手段と、
   前記集束手段を通過したレーザー光を反射するスキャン手段とを含むことを特徴とする集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
2. 前記発光素子アレイに具備される多数のレーザーダイオード素子は青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）が合成されたレーザー光を走査することを特徴とする、請求項１に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
3. 前記発光素子アレイは棒形状を持つ超小型のレーザーダイオード基板（LD wafer）またはチップ（chip）で構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
4. 前記集束手段は前記平行レンズによって直進するレーザー光が仮想の一焦点に収斂されるようにする凸レンズまたは凹面鏡であることを特徴とする、請求項１に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
5. 前記集束手段は前記平行レンズによって直進するそれぞれのレーザー光と対応する多数の平面鏡を含む構成を有しており、前記多数の平面鏡は前記それぞれのレーザー光が仮想の一焦点で集められるように設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
6. 前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する回転多面鏡またはガルバノミラーであることを特徴とする、請求項１に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
7. 前記スキャン手段の一側にはスキャン手段によって反射する平面スクリーンに走査されるレーザー光の左右移動速度が一定になるようにするエフシータレンズ（f-θ Lens）をさらに含むことを特徴とする、請求項１または６に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
8. 前記回転多面鏡は回転する多角棒形状で、外面にはスキャン鏡（scan mirror）が形成されてレーザー光を反射するように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の集束手段を持つレーザーディスプレイ装置。
9. レーザーダイオードから発生されたレーザーをスクリーンに投射して映像を表示するためにレーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に配列されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）を通過するようにガイドするコンデンサーレンズ（３３０）と、前記コンデンサーレンズ（３３０）を通過したレーザー光を走査するスキャン手段を含むレーザーディスプレイ装置において、
   前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する第１回転多面鏡（３６０）と、
   前記第１回転多面鏡（３６０）の回転軸と直交する方向に設置されるスウィングアクチュエーター（３５０）と、
   前記第１回転多面鏡（３６０）と前記スウィングアクチュエーター（３５０）を同期制御する制御部（４００）とを含むことを特徴とするレーザーディスプレイ装置。
10. 前記制御部（４００）は中央制御部（４２０）と、映像制御部（４３０）及び同期制御部（４５０）が結合されて構成されており、前記中央制御部（４２０）は多面鏡位置検出センサー（４１０）の検知された信号を前記同期制御部（４５０）と映像制御部（４３０）に入力させて、前記映像制御部（４３０）はビデオ信号が入力されて同期信号を同期制御部（４５０）に伝送し、映像信号は映像記憶装置（４６０）に伝送して、前記同期制御部（４５０）は多面鏡モーター（３５２）、ドライバー（３５３）及びモーター制御器（３６４）で構成される第１回転多面鏡（３６０）の制御信号とアクチュエーター（３５１）、ドライバー（３５２）及び波形発生器（３５３）で構成されるスウィングアクチュエーター（３５０）の制御信号が入力されて同期制御することを特徴とする、請求項９に記載のレーザーディスプレイ装置。
11. レーザーダイオードから発生されたレーザーをスクリーンに投射して映像を表示するためにレーザー光を発生させる多数のレーザーダイオード素子が一列に配列されて、入力される映像信号によってレーザー光を出射する発光素子アレイと、前記発光素子アレイの一側に具備されて、前記多数のレーザーダイオード素子から出射されるそれぞれのレーザー光が仮想の一焦点（ｆ）を通過するようにガイドするコンデンサーレンズ（３３０）と、前記コンデンサーレンズ（３３０）を通過したレーザー光を走査するスキャン手段を含むレーザーディスプレイ装置において、
    前記スキャン手段は前記発光素子アレイで走査されるレーザー光を線形反射する第１回転多面鏡（３６０）と、
    前記第１回転多面鏡（３６０）の回転軸と直交する方向に設置される第２回転多面鏡（３７０）と、
    前記第１回転多面鏡（３６０）と第２回転多面鏡（３７０）を同期制御する制御部（４００）とを含むことを特徴とするレーザーディスプレイ装置。
12. 前記制御部（４００）は中央制御部（４２０）と、映像制御部（４３０）及び同期制御部（４５０）が結合されて構成されており、前記中央制御部（４２０）は多面鏡位置検出センサー（４１０）によって検知された信号を前記同期制御部（４５０）と映像制御部（４３０）に入力させて、前記映像制御部（４３０）はビデオ信号が入力されて同期信号を同期制御部（４５０）に伝送して、映像信号は映像記憶装置（４６０）に伝送して、前記同期制御部（４５０）は第１多面鏡モーター（３５２）、ドライバー（３５３）及び第１モーター制御機（３６４）で構成される第１回転多面鏡（３６０）の制御信号と第２モーター（３７２）、ドライバー（３７３）、第２モーター制御機（３７４）で構成される第２回転多面鏡（３７０）の制御信号が入力されて同期制御することを特徴とする、請求項１１に記載のレーザーディスプレイ装置。
    

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