KR100754683B1 - 레이저 프로젝터 - Google Patents

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KR100754683B1
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Abstract

본 발명에 따른 레이저 프로젝터는 녹색 광을 생성하기 위한 광 모듈과, 적색 및 청색 광을 생성하기 위한 레이저 광원들을 포함하며, 상기 광 모듈 및 레이저 광원에서 생성된 각 광을 상기 레이저 프로젝터 내부에서 사각형의 경로를 형성하게 진행시킨 후 상기 레이저 프로젝터의 외부로 출력한다.
레이저, 프로젝터, 공간 광 변조

Description

레이저 프로젝터{LASER PROJECTOR}
도 1은 종래의 레이저 프로젝터를 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 프로젝터를 도시한 도면.
본 발명은 레이저 프로젝터에 관한 것으로서, 특히 공간 광 변조 모듈을 포함하는 휴대가 가능한 레이저 프로젝터에 관한 발명이다.
레이저 프로젝터는 서로 다른 가시 파장의 광을 생성하기 위한 반도체 레이저(laser) 등의 레이저 광원들과, 상기 광을 각 화소에 필요에 따라서 조사시키기 위한 공간 광 변조기(Spatial light modulator)를 포함해서 구성되며, 상기 공간 광 변조기는 다양한 형태가 이용되고 있다.
통상의 레이저 프로젝터는 적색, 청색, 녹색의 3 원색의 광들을 사용하며, 녹색은 반도체 레이저 등에서 직접 발진이 용이하지 않음으로 2차 조화파 생성기 등을 이용한다. 상기 각 파장의 광은 각각의 경로를 거쳐서 상기 공간 광 변조기로 입사되며, 상기 공간 광 변조기와 각 광원 사이에는 해당 파장의 광을 시준화시키 기 위한 렌즈계 등과 같은 다수의 광학 소자들이 배치된다.
도 1은 종래 레이저 프로젝터의 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 레이저 프로젝터(100)는 적색, 청색, 녹색의 광을 생성하기 위한 각각의 레이저 광원들(111,121,131)과, 각 광의 스폿 사이즈(Spot size)를 조절하기 위한 렌즈들(112,122,132)과, 시준화 렌즈계(141,142,143)와, 투사 렌즈계(151~153)와, 공간광 변조기(160)와, y방향 조리개를 구비한 스캐닝 미러(170)와, x방향 조리개(180)을 포함한다.
그러나, 종래의 레이저 프로젝터는 길이가 길어서 휴대가 용이하지 않은 문제가 있다. 또한, y방향 조리개가 구비된 스캐닝 미러(170)의 제작 및 광학적 정렬이 용이하지 못한 문제가 있다.
본 발명은 휴대가 가능한 레이저 프로젝터를 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명에 따른 레이저 프로젝터는,
녹색 광을 생성하기 위한 광 모듈과;
적색 및 청색 광을 생성하기 위한 레이저 광원들을 포함하며,
상기 광 모듈 및 레이저 광원에서 생성된 각 광을 상기 레이저 프로젝터 내부에서 사각형의 경로로 진행시킨 후 상기 레이저 프로젝터의 외부로 출력한다.
이하에서는 첨부도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능, 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 레이저 프로젝터(Laser projector; 200)를 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 본 실시 예에 따른 레이저 프로젝터(200)는 녹색 광을 생성하기 위한 광 모듈(211)과, 시준화된 적색 및 청색 광을 생성하기 위한 레이저 광원들(221,222)과, 제1 내지 제4 반사 미러(212,214,225,242)와, 제1 및 제2 밴드 패스 필터(223,224)와, 확산 렌즈(213)와, 광 검출기(215)와, 조사 광학계(230)와, 조리개(260)와, 공간 광 변조기(240)와, 제1 및 제2 결상 렌즈(241,243)와, 스캔 미러(250)를 포함한다.
상기 녹색 광 모듈(211)은 적외선 파장 대역의 광을 생성할 수 있는 레이저 광원(미도시)과, 적외선 파장 대역의 광을 녹색 파장 대역의 2차 고조파로 변환시키기 위한 2차 고조파 생성기(미도시)를 포함해서 구성될 수 있다.
상기 녹색 광 모듈(211)에서 생성된 녹색 파장의 광은 상기 제1 반사 미러(212)에서 상기 녹색 광 모듈(211)에서의 출사 방향에 대해서 수직한 방향으로 반사되며, 반사된 후 상기 확산 렌즈(213)에 의해 스폿(spot)이 커진 상태로 상기 제2 반사 미러(214)로 입사된다.
상기 제2 반사 미러(214)는 상기 제1 반사 미러(212)에서 반사된 녹색 광을 입사 경로에 대해서 수직한 방향으로 반사시키며, 일부 투과된 상기 녹색 광의 일부는 상기 광 검출기(215)로 입사된다. 상기 광 검출기(215)는 포토 다이오 드(photo diode) 등이 사용될 수 있으며, 상기 제2 반사 미러(214)에서 반사되지 못한 녹색 광의 일부로부터 상기 광 모듈(211)에서 생성되는 녹색 광의 세기를 감시한다.
상기 제1 내지 제3 반사 미러(212,214,225)는 유전체 미러 또는 금속 물질이 증착된 구조로서 입사된 각 광을 반사시킬 수 있다. 또한, 상기 제1 내지 제3 반사 미러(212,214,225)는 입사된 광을 100% 반사시킬 수 없다. 즉, 입사된 광의 일부는 내부에서 소멸되거나 해당 반사 미러를 투과하게 된다. 즉, 상기 광 검출기(215)는 상기 제2 반사 미러(214)에서 반사되지 못한 일부 녹색 광을 이용해서 전체 녹색 광의 세기를 감시할 수 있다.
상기 제1 및 제2 밴드 패스 필터(223,224)는 상기 제2 반사 미러(214)와 상기 제3 반사 미러(225)의 사이에 위치되며 상기 각 레이저 광원(221,222)에서 출사된 청색 및 적색 광을 상기 제3 반사 미러(225) 측으로 반사시키고, 상기 제2 반사 미러(214)로부터 입사된 녹색 광을 상기 제3 반사 미러(225) 측으로 투과시킨다. 상기 제1 및 제2 밴드 패스 필터(223,224)는 파장 선택이 가능한 광학 소자로서 유전체 물질 등의 증착에 의해서 형성될 수 있다. 상기 제3 반사 미러(225)는 상기 제2 밴드 패스(224)로부터 입사된 상기 녹색, 적색 및 청색 광을 입사 경로에 대해서 수직한 방향으로 반사시킨다. 상기 제3 반사 미러(225)에서 반사된 광들은 상기 조사 광학계(230)에 입사된다.
본 발명에 따른 레이저 프로젝터(200)는 휴대가 가능한 소형의 프로젝터로서 사용될 수 있으며, x, y, z의 삼축을 기준으로 하는 좌표계를 이용해서 설명될 수 있다. z축은 광의 진행 방향과 일치하는 광축으로 정의될 수 있고, y 축은 상기 z축에 수직 한 임의의 축으로 정의될 수 예다. 또한, x축은 y 및 z 축에 수직한 축으로 정의될 수 있다.
상기 조사 광학계(230)는 상기 제3 반사 미러(225)에서 반사된 상기 광들을 상기 공간 광 변조기(240)에 입사가 용이하도록 y축에 대해서는 시준화 시키고, x축에 대해서는 수렴시켜서 그 장축이 y축을 따라서 공간 광 변조기의 표면 위에 선(line)의 형태로 조사한다. 상기 조사 광학계(230)는 y축 방향으로의 확산렌즈(231) 및 시준화 렌즈(232)와, x축 방향으로 수렴 렌즈(233,234)를 포함해서 구성된다.
상기 공간 광 변조기(240)는 상기 제3 반사 미러(225)에서 반사된 후 상기 조사 광학계(230)로부터 입사된 라인 스캔 형태로 변환된 광들을 각 화소의 정보에 따라 0차 및 1차 이 외의 다수의 차수를 갖는 모드들(modes)로 회절시켜서 상기 스캔 미러(250) 측으로 출사한다. 상기 공간 광 변조기(240)는 SOM, GLV, GEMS 등과 같은 회절 격자 형태의 소자들이 사용될 수 있다.
상기 조리개(260)는 상기 공간 광 변조기(240)와 상기 스캔 미러(250)의 사이에 위치되며, 상기 공간 광변조기(240)로부터 입사되는 광들의 모드들 중에서 0차 모드 이외의 회절 차수를 갖는 모드들을 제거한다. 즉, 상기 조리개(260)는 상기 공간 광 변조기(240)로부터 입사되는 광들의 모드들 중에서 0차 모드만을 상기 스캔 미러(250) 측으로 통과시킨다.
상기 스캔 미러(250)는 입사된 0차 모드의 광들을 스크린(screen) 또는 드 럼(drum) 상의 특정 화소 상에 수렴시킨다. 상기 녹색, 적색, 청색 광은 각각 순차적으로 번갈아가면 조사되며, 라인 스캔되면서 특정 화소에 중첩됨으로써 전체 영상을 형성할 수 있다. 상기 스캔 미러(250)는 회전 가능한 다각형 미러가 사용될 수 있다.
상기 시준화 렌즈(216)는 상기 제2 반사 미러(214)와 상기 제1 밴드 패스 필터(223)의 사이에 위치되며, 상기 제2 반사 미러(214)에서 반사된 녹색 광을 시준화시켜서 상기 제1 밴드 패스 필터로 출사시킨다.
본 발명에 따른 레이저 프로젝터(200)는 광들을 다수에 걸쳐서 반사시킴으로 레이저 프로젝터 내부에서 270도 또는 360도 경유한 광들을 외부로 출력함으로써, 광들이 직진하는 상태로 광학계가 배열된 종래의 레이저 프로젝터에 비해서 소형화된 부피로도 동일한 기능을 제공할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 레이저 프로젝터(200)는 광들을 광 모듈(211)에서 녹색 광의 출사 경로에 대해서 270°또는 360°로 회전한 상태로서, 상기 레이저 프로젝터의 내부에서 직각 사각형 또는 유사한 사각형태의 경로를 진행한 후에 외부로 출력한다.
본 발명에 따른 레이저 프로젝터는 종래의 레이저 프로젝터에 비해서 적은 부피로도 구현될 수 있으며, 결과적으로 소형화된 디지털 기기 등에 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 레이저 프로젝터에 있어서,
    녹색 광을 생성하기 위한 광 모듈과;
    적색 및 청색 광을 생성하기 위한 레이저 광원들과;
    상기 녹색 광의 출사 방향에 대해서 수직한 방향으로 반사시키기 위한 제1 반사 미러와;
    상기 제1 반사 미러에서 반사된 녹색 광을 상기 제1 반사 미러로부터 진행 경로에 대해서 수직한 방향으로 반사시키기 위한 제2 반사 미러와;
    상기 제2 반사 미러에서 반사된 녹색 광을 투과시키고 상기 각 레이저 광원에서 출사된 적색 및 청색 광을 출사 방향에 대해서 수직방향으로 반사시키는 제1 및 제2 밴드 패스 필터와;
    상기 제1 및 제2 밴드 패스 필터로부터 입사된 상기 녹색, 적색 및 청색 광을 진행 경로에 대해서 수직한 방향으로 반사시키기 위한 제3 반사 미러와;
    상기 제3 반사 미러로부터 입사된 상기 광들을 공간 변조시키기 위한 공간 광 변조기와;
    상기 공간 광 변조기에서 공간 변조된 광들을 상기 레이저 프로젝터의 외부로 투영시키기 위한 스캔 미러를 포함함을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 레이저 프로젝터는,
    상기 제1 반사 미러와 상기 제2 반사 미러의 사이에 위치된 확산 렌즈와;
    상기 제2 반사 미러와 상기 제1 밴드 패스 필터의 사이에 위치된 시준화 렌즈와;
    상기 스캔 미러와 상기 공간 광 변조기의 사이에 위치된 조사 광학계와;
    상기 녹색 광 중에서 상기 제2 반사 미러에서 투과된 일부를 검출해서 상기 광 모듈에서 생성된 녹색 광의 세기를 감시하기 위한 광 검출기를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 광 검출기는 포토 다이오드를 포함함을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 스캔 미러는 회전 가능한 다각형 미러가 사용됨을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 조사 광학계는,
    상기 제3 반사 미러에서 반사된 광들을 y축 방향에 대해서 시준화시키기 위한 확산렌즈 및 시준화 렌즈와;
    상기 제3 반사 미러로부터 입사된 광들을, x축 방향으로 수렴시키기 위한 수렴 렌즈들을 포함함을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  8. 제3 항에 있어서, 상기 레이저 프로젝터는,
    상기 스캔 미러와 상기 공간 광 변조기의 사이에 위치된 조리개를 더 포함함을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
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