KR100767671B1 - 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템 - Google Patents

휴대가능한 프로젝터용 광학시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템에 관한 것으로, 광 투과성 부재(member), 상기 부재 내부로 광이 투과하도록 상기 부재의 제 1 면 위로 광을 출사하는 광원, 상기 부재의 제 2 면 위에 지지되고, 상기 광원으로부터 입사된 광을 회절시켜 부재 내부로 반사하는 적어도 하나 이상의 DOE(Diffraction Optical Element) 렌즈 및 상기 부재의 제 1면 또는 제 2 면 위에 지지되어, 부재의 내부로 반사되는 빛을 재반사하여 상기 부재 내부로 반사하거나 상기 부재 외부로 출사하는 적어도 하나 이상의 광학 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
광 투과성 부재, 광원, 광학 소자, 스캔 미러, 디스플레이 소자

Description

휴대가능한 프로젝터용 광학시스템{optical system for potable projector}
도 1은 일반적인 단판식 프로젝터의 구성을 보여주는 도면
도 2는 일반적인 3판식 프로젝터의 구성을 보여주는 도면
도 3a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 보여주는 사시도
도 3b는 도 3a의 단면도
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템에서 사용가능한 DOE 렌즈를 보여주는 도면
도 5a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 보여주는 사시도
도 5b는 도 5a의 단면도
도 6는 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 적용한 모바일 레이저 프로젝터 폰(mobile laser projector phone)을 보여주는 개략도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
50,60 : 광 투과성 부재 51,61 : 광원
52a - 52g : 광학 소자
62a - 62e : 제 1 광학 소자 63 : 디스플레이 소자
64a - 64c : 제 2 광학 소자
본 발명은 프로젝터(projector)에 관한 것으로, 특히 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템에 관한 것이다.
최근 디스플레이 장치는 경량화, 경박화뿐만 아니라 대화면으로 되어가는 추세에 있으며, 여러 디스플레이 장치 중 프로젝터가 100인치 이상의 대화면을 구현하는 디스플레이 장치로써 각광받고 있다.
이러한 프로젝터는 투과형 LCD(Liquid Crystal Display) 패널, 반사형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널, DMD(Digital Micromirror Device) 패널 등의 마이크로 소자(Micro device)로부터 생성된 영상을 스크린상에 투사하여 화면을 형성하는 장치이다.
일반적으로 프로젝터는 사용되는 마이크로 소자의 개수에 따라 단판식, 2판식, 3판식 프로젝터로 분류된다.
여기서, 단판식 프로젝터는 광으로부터 색을 시간적으로 분리하여 하나의 마이크로 소자에 조명하는 방식이고, 2판식 프로젝터는 광으로부터 색을 공간 및 시간적으로 분리하여 2개의 마이크로 소자에 조명하는 방식이며, 3판식 프로젝터는 광으로부터 색을 공간적으로 분리하여 3개의 마이크로 소자에 조명하는 방식이다.
도 1은 일반적인 단판식 프로젝터의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 일반 적인 3판식 프로젝터의 구성을 보여주는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 단판식 프로젝터는 광원(2), 컬러드럼(3), 로드렌즈(4), 조명렌즈들(5.6), 마이크로 소자(7), 프리즘(8), 투사렌즈(1) 등으로 구성된다.
단판식 프로젝터에서, 광원으로부터 발생된 광은 컬러드럼을 통해 적색광, 녹색광, 청색광으로 분리되고, 각 광들은 로드렌즈를 거치면서 균일한 휘도를 가지며, 다시 조명렌즈들 및 프리즘을 거쳐 마이크로 소자에 입사된다.
입사된 광은 마이크로 소자를 통해 영상신호를 가지게 되고, 다시 프리즘 및 투사렌즈를 거쳐 스크린에 투영된다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 삼판식 프로젝터는 광원(2)에서 생성된 광을 분리하기 위해 다이크로익 미러(dichroic mirror)(9)를 사용하고, 분리된 적색광, 녹색광, 청색광은 각각 해당하는 LCD 패널(10)에 입사되며, 입사된 광은 합성되어 투사렌즈(1)를 통해 스크린에 투영된다.
그러나, 이와 같이 구성되는 기존의 프로젝터들은 많은 수의 광학 소자(optical element)들이 필요할 뿐만 아니라 광학계의 구성이 3차원적으로 이루어져야 하므로 매우 큰 공간을 필요로 한다.
이러한 광학계의 구성은 프로젝터 자체의 크기를 소형화시키는데 한계를 갖게된다.
또한, 기존의 프로젝터는 광원으로부터 투사렌즈까지의 광의 이동로가 길기 때문에 광 손실이 발생하여 밝고 선명한 영상을 표현하는데에는 한계가 있다.
그리고, 기존의 프로젝터는 광학계의 구성이 3차원적으로 이루어져 광학 소자들의 배열이 불안정한 문제들이 있었다.
본 발명의 목적은 새로운 형태로 광학계를 구성하여 광학계의 공간을 최소화함으로써, 프로젝터의 크기를 소형화할 수 있는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 광 경로를 최소화하여 광 손실을 줄일 수 있는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 광학 소자들의 배열을 안정화시킬 수 있는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템은 광 투과성 부재(member), 상기 부재 내부로 광이 투과하도록 상기 부재의 제 1 면 위로 광을 출사하는 광원, 상기 부재의 제 2 면 위에 지지되고, 상기 광원으로부터 입사된 광을 회절시켜 부재 내부로 반사하는 적어도 하나 이상의 DOE(Diffraction Optical Element) 렌즈 및 상기 부재의 제 1 면 또는 제 2 면 위에 지지되어, 부재의 내부로 반사되는 빛을 재반사하여 상기 부재 내부로 반사하거나 상기 부재 외부로 출사하는 적어도 하나 이상의 광학 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 광 투과성 부재는 유리, 플라스틱, 내부가 공기 또는 진공인 중공형 부재(hollow type member)일 수 있다.
그리고, 광 투과성 부재의 단면은 원, 반원, 삼각형, 다각형일 수 있으며, 광 투과성 부재는 선형적(linear)이고 편평한 표면을 가질 수 있다.
또한, 광 투과성 부재의 전체 표면 중 광학 소자가 지지되는 영역은 표면이 돌출(projection)되거나 오목(hollow)할 수 있고, 광 투과성 부재의 제 1 면과 제 2 면은 서로 마주보는 면일 수 있다.
그리고, 광원은 레이저 다이오드, 발광 다이오드, 유기 전계 발광 소자 중 어느 하나일 수 있으며, 광원은 단일 파장 또는 서로 다른 파장의 빔을 조사하는 발광 소자 또는 발광 소자 어레이일 수 있다.
또한, 광원은 제 1 면 위에 지지되거나 또는 제 1 면으로부터 소정 간격 떨어져 위치할 수 있고, 광원은 적색 광을 생성하는 적색 광원, 녹색 광을 생성하는 녹색 광원, 청색 광을 생성하는 청색 광원으로 구성될 수 있으며, 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원은 서로 동일한 면에 일직선으로 나란히 배열될 수 있다.
그리고, 광학 소자는 회절광학소자(Diffraction Optical Element), 홀로그램 광학 소자(Hologram Optical Element), 플레인 미러(plane mirror), 마이크로 디스플레이(micro display), 스캔 미러(scan mirror) 중 적어도 어느 하나일 수 있으며, 광학 소자는 플랫 플레이트(flat plate) 타입일 수 있다.
다음, 광 투과성 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되는 광학 소자는 서로 일직선상에 나란히 배열될 수도 있고, 광 투과성 부재의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자들과 광 투과성 부재의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자들은 소정의 각도만큼 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.
그리고, 광 투과성 부재의 제 1 면 위에는 구동 회로를 갖는 광학 소자들을 배치하고, 광 투과성 부재의 제 2 면 위에는 구동 회로를 갖지 않는 광학 소자들을 배치할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템은 광 투과성 부재(member)와, 부재의 내부로 광이 투과되도록 외부의 영상 신호에 따라 부재의 제 1 면으로 광을 출사하는 광원과, 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고 광원으로부터 입사된 광을 부재 내부로 회절 및 반사시키는 적어도 하나의 광학 소자와, 광학 소자로부터 회절 및 반사된 광을 외부의 제어신호에 따라 부재 외부의 스크린 위로 스캐닝하는 적어도 하나의 스캔 미러를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학 시스템은 광 투과성 부재와, 부재의 내부로 광이 투과되도록 부재의 제 1 면으로 광을 출사하는 광원과, 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고 광원으로부터 입사된 광을 합성하고 광의 단면적을 증가시키는 적어도 하나의 제 1 광학 소자와, 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고 제 1 광학 소자로부터 합성된 광을 받아 영상을 구현하는 디스플레이 소자와, 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고 디스플레이 소자로부터 생성된 영상을 확대하여 출사하는 적어도 하나의 제 2 광학 소자를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
본 발명의 개념은 광 투과성 부재의 양면에 광학 소자들을 배치하여 광학 소자들의 배열을 안정화시키고, 광 투과성 부재를 통해 광을 전송하여 광로의 길이를 줄임으로써, 휴대가능한 프로젝터에 적합한 광학시스템을 제공하는데 있다.
도 3a는 본 발명 제 1 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 보여주는 사시도이고, 도 3b는 도 3a의 단면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 시스템은 광 투과성 부재(member)(50), 광원(51), 그리고 광학 소자들(52a - 52g)로 크게 구성된다.
여기서, 광 투과성 부재(50)는 유리, 플라스틱, 내부가 공기 또는 진공인 중공형 부재(hollow type member) 등일 수 있고, 광이 잘 전달될 수 있는 재질이면 모두 가능하며, 광학 설계에 따라 광 투과성 부재(50)의 크기는 결정된다.
그리고, 경우에 따라 광 투과성 부재(50)의 단면은 원, 반원, 삼각형, 다각형 등으로 제작될 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 광 투과성 부재(50)는 선형적(linear)이고 편평한 표면을 갖도록 제작된다.
또한, 설계에 따라, 광 투과성 부재(50)의 전체 표면 중 광학 소자(52a - 52g)가 지지되는 영역은 표면이 돌출(projection)되거나 오목(hollow)하게 제작될 수도 있다.
그리고, 광원(51)은 광 투과성 부재 내부로 광이 투과하도록 상기 부재의 제 1 면 위로 광을 출사한다.
여기서, 광원(51)은 레이저 다이오드, 발광 다이오드, 유기 전계 발광 소자 등일 수 있으며, 바람직하게는 레이저 다이오드를 사용하여 광학 시스템을 구성하는 것이 프로젝터의 크기를 더 줄일 수 있는 효과가 있다.
경우에 따라서는 단일 파장의 빔을 조사하는 발광 소자나 또는 서로 다른 파장의 빔을 조사하는 발광 소자들을 어레이 형태로 제작하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서는 광원(51)으로서, 적색 광을 생성하는 적색 광원(51a), 녹색 광을 생성하는 녹색 광원(51b), 청색 광을 생성하는 청색 광원(51c)으로 구성하였으며, 적색 광원(51a), 녹색 광원(51b), 청색 광원(51c)은 서로 동일한 면에 일직선으로 나란히 배열되도록 제작하였다.
광원(51)은 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에 지지되거나 또는 제 1 면으로부터 소정 간격 떨어져 다른 부재에 지지될 수도 있다.
다음, 광학 소자들(52a - 52g)은 광 투과성 부재(50)의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고, 광원(51)으로부터 입사된 광을 광 투과성 부재(50) 내부로 반사 및 영상화하여 광 투과성 부재(50) 외부로 출사한다.
본 발명의 실시예에서는 광 투과성 부재(50)의 제 1 면과 제 2 면은 서로 마주보도록 형성한다.
여기서, 광학 소자(52)는 회절광학소자(Diffraction Optical Element), 홀로그램 광학 소자(Hologram Optical Element), 플레인 미러(plane mirror), 마이크로 디스플레이(micro display), 스캔 미러(scan mirror) 등을 사용할 수 있으며, 광학 소자(52)는 플랫 플레이트(flat plate) 타입으로 제작하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명 제 1 실시예에서, 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈(52d)와 적어도 하나의 스캔 미러(52f)로 구성되고, 광 투과성 부재(50)의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈(52a - 52c)와 적어도 하나의 플레인 미러(52e)로 구성되며 적어도 하나의 스캔 미러(52g)가 더 구성될 수도 있다.
여기서, 광 투과성 부재(50)의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되는 광학 소자는 서로 일직선상에 나란히 배열되도록 구성되며, 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자들(52d, 52f)과 광 투과성 부재(50)의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자들(52a, 52b, 52c, 52e, 52g)은 소정의 각도만큼 서로 어긋나도록 배치될 수 있다.
그 이유는 광의 전달 경로를 최소화할 수 있기 때문이다.
그리고, 본 발명의 광학 시스템의 구성을 최적화하기 위해서, 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에는 구동 회로를 갖는 광학 소자들을 배치하고, 광 투과성 부재(50)의 제 2 면 위에는 구동 회로를 갖지 않는 광학 소자들을 배치하는 것이 바람직하다.
그 이유는 회로 구성이 필요한 소자들을 일 측으로 구성하면, 공간적 활용이 유용하여 광학 시스템의 크기를 더욱 줄일 수 있기 때문이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템에서 사용가능한 DOE 렌즈를 보여주는 도면으로서, 광학 시스템의 설계에 따라 다양한 DOE 렌즈들을 사용할 수 있다.
이와 같이, 구성되는 본 발명 제 1 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템의 동작 방법은 다음과 같다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 먼저, 적색 광원(51a), 녹색 광원(51b), 청색 광원(51c)은 외부의 영상 신호에 따라 광 투과성 부재(member)(50)의 제 1 면으로 광을 출사한다.
광원(51)으로부터 출사된 광들은 광 투과성 부재(50)를 투과하여 광 투과성 부재(50)의 반대 면인 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자(52a, 52b, 52c)인 DOE 렌즈로 각각 입사된다.
이 때, 광학 소자(52a, 52b, 52c)인 DOE 렌즈는 광원(51)으로부터 소정 각도만큼 어긋나도록 배치되므로, 광원(51)은 광들을 소정 각도로 기울여 출사시킨다.
이어, 광학 소자(52a, 52b, 52c)인 DOE 렌즈들은 각각 입사된 광들을 회절시켜 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에 지지되는 다른 광학 소자(52d)인 DOE 렌즈로 출사한다.
그리고, 다른 광학 소자(52d)인 DOE 렌즈는 광학 소자(52a, 52b, 52c)로부터 회절된 광들을 합성하고, 광 투과성 부재(50)의 제 2 면 위에 형성된 또 다른 광학 소자(52e)인 플레인 미러로 출사한다.
광학 소자(52e)인 플레인 미러는 광학 소자(52d)로부터 합성된 광을 광 투과성 부재(50)의 제 1 면 위에 형성되는 다른 광학 소자(52f)인 스캔 미러로 반사시 킨다.
다른 광학 소자(52f)인 스캔 미러는 광학 소자(52e)인 플레인 미러로부터 반사된 광을 외부의 제어신호에 따라 좌우 방향으로 스캐닝하여 또 다른 광학 소자(52g)인 스캔 미러로 출사한다.
이어, 광학 소자(52g)인 스캔 미러는 외부의 제어 신호에 따라 좌우 방향으로 스캐닝된 광을 상하 방향으로 스캐닝하여 광 투과성 부재(50) 외부의 스크린 위로 출사한다.
도 5a는 본 발명 제 2 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 보여주는 사시도이고, 도 5b는 도 5a의 단면도이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학 시스템은 광 투과성 부재(60), 광원(61), 제 1 광학 소자(62a - 62e), 디스플레이 소자(63), 그리고 제 2 광학 소자(64a - 64c)로 구성된다.
여기서, 광원(61)은 레이저 다이오드인 적색 광을 생성하는 적색 광원(61a), 녹색 광을 생성하는 녹색 광원(61b), 청색 광을 생성하는 청색 광원(61c)으로 구성하되며, 본 발명 제 1 실시예와 같이 다양한 광원들을 사용할 수도 있다.
그리고, 제 1 광학 소자(62a - 62e)들은 광 투과성 부재(60)의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고, 광원(61)으로부터 입사된 광을 합성하고 광의 단면적을 증가시키는 역할을 수행한다.
여기서, 제 1 광학 소자(62a - 62e)는 플레이트 타입의 회절광학소자(Diffraction Optical Element), 홀로그램 광학 소자(Hologram Optical Element), 플레인 미러(plane mirror) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성되는 제 1 광학 소자(62a - 62c)로서 회절광학소자인 DOE 렌즈를 사용하였고, 각 DOE 렌즈들은 각각 대응하여 광원(61)으로부터 발생된 레이저 광을 회절시킨다.
그리고, 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성되는 다른 제 1 광학 소자(62d)는 회절광학소자인 DOE 렌즈를 사용하였고, 제 1 광학 소자(62a - 62c)로부터 회절된 광들을 합성한다.
이어, 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성되는 또 다른 제 1 광학 소자(62e)는 회절 광학 소자인 DOE 렌즈를 사용하였고, 제 1 광학 소자(62d)로부터 합성된 광을 디스플레이 소자(63)로 회절시킨다.
경우에 따라, 제 1 광학 소자는 하나로만 구성할 수도 있다.
다음, 디스플레이 소자(63)는 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성되고, 제 1 광학 소자(62e)로부터 합성된 광을 받아 영상을 구현한다.
이어, 제 2 광학 소자(64a - 64c)는 광 투과성 부재(60)의 제 1, 제 2 면 중 적어도 어느 하나 위에 형성되며, 디스플레이 소자(63)로부터 생성된 영상을 확대하여 출사하는 역할을 수행한다.
여기서, 제 2 광학 소자(64a - 64c)는 플레이트 타입의 회절광학소자(Diffraction Optical Element), 홀로그램 광학 소자(Hologram Optical Element), 플레인 미러(plane mirror) 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성되는 제 2 광학 소자(64a)로서 플레인 미러를 사용하였고, 플레인 미러는 디스플레이 소자(63)로부터 영상이 포함된 광을 반사시키다.
그리고, 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성되는 다른 제 2 광학 소자(64b)는 회절광학소자인 DOE 렌즈를 사용하였고, 제 2 광학 소자(64a)로부터 반사된 광을 회절시킨다.
이어, 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성되는 또 다른 제 2 광학 소자(64c)는 DOE 렌즈로서, 제 2 광학 소자(64b)로부터 회절된 광을 확대하여 외부의 스크린으로 출사시킨다.
이와 같이, 구성되는 본 발명 제 2 실시예에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템의 동작 방법은 다음과 같다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 먼저, 적색 광원(61a), 녹색 광원(61b), 청색 광원(61c)은 외부의 영상 신호에 따라 광 투과성 부재(member)(60)의 제 1 면으로 광을 출사한다.
광원(61)으로부터 출사된 광들은 광 투과성 부재(60)를 투과하여 광 투과성 부재(60)의 반대 면인 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자(62a, 62b, 62c)인 DOE 렌즈로 각각 입사된다.
이 때, 제 1 광학 소자(62a - 62c)인 DOE 렌즈는 광원(61)으로부터 소정 각도만큼 어긋나도록 배치되므로, 광원(61)은 광들을 소정 각도로 기울여 출사시킨다.
이어, 제 1 광학 소자(62a - 62c)인 DOE 렌즈들은 각각 입사된 광들을 회절 시켜 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성된 다른 제 1 광학 소자(62d)인 DOE 렌즈로 출사한다.
그리고, 다른 제 1 광학 소자(62d)인 DOE 렌즈는 제 1 광학 소자(62a - 62c)로부터 회절된 광들을 합성하고, 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성된 또 다른 제 1 광학 소자(62e)인 DOE 렌즈로 출사한다.
또 다른 제 1 광학 소자(62e)인 DOE 렌즈는 제 1 광학 소자(62d)로부터 합성된 광을 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성된 디스플레이 소자(63)로 회절시킨다.
다음, 디스플레이 소자(63)는 제 1 광학 소자(62e)로부터 합성된 광을 받아 영상을 구현하고, 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성된 제 2 광학 소자(64a)인 플레인 미러로 출사한다.
제 2 광학 소자(64a)인 플레인 미러는 디스플레이 소자(63)로부터 영상이 포함된 광을 광 투과성 부재(60)의 제 1 면 위에 형성되는 다른 제 2 광학 소자(64b)인 DOE 렌즈로 반사시킨다.
다른 제 2 광학 소자(64b)인 DOE 렌즈는 제 2 광학 소자(64a)로부터 반사된 광을 회절시키고, 광 투과성 부재(60)의 제 2 면 위에 형성되는 또 다른 제 2 광학 소자(64c)인 DOE 렌즈로 반사시킨다.
그리고, 또 다른 제 2 광학 소자(64c)인 DOE 렌즈는 제 2 광학 소자(64b)로부터 회절된 광을 회절 및 확대시켜 외부의 스크린으로 출사시킨다.
이와 같은 방법으로 동작되는 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시 스템은 광학 소자들의 배열을 안정화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 광 투과성 부재를 통해 광을 전송하여 광로의 길이를 줄임으로써, 소형화 및 경량화가 가능하여 휴대가능한 프로젝터에 적합하다.
도 6은 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템을 적용한 모바일 레이저 프로젝터 폰(mobile laser projector phone)을 보여주는 개략도로서, 도 6에 도시된 바와 같이, 모바일 폰과 같이 작은 공간을 갖는 환경에서도 간편하게 적용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템은 광 투과성 부재의 양면에 광학 소자들을 배치함으로써 광학 소자들의 배열을 안정화시킬 수 있고, 광 투과성 부재를 통해 광을 전송하므로 광로의 길이를 줄일 수 있다.
따라서, 본 발명은 프로젝터의 소형화 및 경량화가 가능하고, 모바일 폰 등 휴대가능한 기기들에 적용이 가능할 뿐만 아니라 필요에 따라 다양한 설계가 가능하므로 응용 분야가 넓다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (20)

  1. 광 투과성 부재(member);
    상기 부재 내부로 광이 투과하도록 상기 부재의 제 1 면 위로 광을 출사하는 광원;
    상기 부재의 제 2 면 위에 지지되고, 상기 광원으로부터 입사된 광을 회절시켜 부재 내부로 반사하는 적어도 하나 이상의 DOE(Diffraction Optical Element) 렌즈; 및
    상기 부재의 제 1 면 또는 제 2 면 위에 지지되어, 부재의 내부로 반사되는 빛을 재반사하여 상기 부재 내부로 반사하거나 상기 부재 외부로 출사하는 적어도 하나 이상의 광학 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재는 유리, 플라스틱, 내부가 공기 또는 진공인 중공형 부재(hollow type member)인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 단면은 원, 반원, 삼각형, 다각형인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재는 선형적(linear)이고 편평한 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 전체 표면 중 상기 광학 소자가 지지되는 영역은 표면이 돌출(projection)되거나 오목(hollow)한 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면과 제 2 면은 서로 마주보는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 레이저 다이오드, 발광 다이오드, 유기 전계 발광 소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 단일 파장 또는 서로 다른 파장의 빔을 조사하는 발광 소자 또는 발광 소자 어레이인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 상기 부재의 제 1 면 위에 지지되거나 또는 상기 부재의 제 1 면으로부터 소정 간격 떨어져 위치하는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 광원은 적색 광을 생성하는 적색 광원, 녹색 광을 생성하는 녹색 광원, 청색 광을 생성하는 청색 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 적색 광원, 녹색 광원, 청색 광원은 서로 동일한 면에 일직선으로 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 광학 소자는 회절광학소자(Diffraction Optical Element), 홀로그램 광학 소자(Hologram Optical Element), 플레인 미러(plane mirror), 마이크로 디스플레이(micro display), 스캔 미러(scan mirror) 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 DOE 렌즈와 상기 광학 소자는 플랫 플레이트(flat plate) 타입인 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈와 적어도 하나의 스캔 미러로 구성되고, 상기 광 투과성 부재의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈와 적어도 하나의 플레인 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈와 마이크로 디스플레이로 구성되고, 상기 광 투과성 부재의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자는 적어도 하나의 DOE 렌즈와 적어도 하나의 플레인 미러로 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되는 광학 소자는 서로 일직선상에 나란히 배열되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면 위에 지지되는 광학 소자들과 상기 광 투과성 부재의 제 2 면 위에 지지되는 광학 소자들은 소정의 각도만큼 서로 어긋나도록 배치되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 광 투과성 부재의 제 1 면 위에는 구동 회로를 갖는 광학 소자들을 배치하고, 상기 광 투과성 부재의 제 2 면 위에는 구동 회로를 갖지 않는 광학 소자들을 배치하는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  19. 광 투과성 부재(member);
    상기 부재의 내부로 광이 투과되도록 외부의 영상 신호에 따라 상기 부재의 제 1 면으로 광을 출사하는 광원;
    상기 부재의 제 2 면 위에 지지되고, 상기 광원으로부터 입사된 광을 상기 부재 내부로 회절 및 반사시키는 DOE 렌즈;
    상기 부재의 제 1 면 또는 제 2 면 중 어느 일면 위에 지지되어, 부재의 내부로 반사되는 광을 상기 부재 내부로 회절 및 반사시키는 적어도 하나 이상의 광학 소자; 및
    상기 광학 소자로부터 회절 및 반사된 광을 외부의 제어신호에 따라 상기 부재 외부의 스크린 위로 스캐닝하는 적어도 하나의 스캔 미러를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
  20. 광 투과성 부재;
    상기 부재의 내부로 광이 투과되도록 상기 부재의 제 1 면으로 광을 출사하는 광원;
    상기 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고, 적어도 하나 이상의 DOE 렌즈를 포함하여 상기 광원으로부터 입사된 광을 합성하고 광의 단면적을 증가시키는 적어도 하나 이상의 제 1 광학 소자;
    상기 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고, 상기 제 1 광학 소자로부터 합성된 광을 받아 영상을 구현하는 디스플레이 소자; 그리고,
    상기 부재의 제 1 면, 제 2 면 중 적어도 어느 한 면 위에 지지되고, 상기 디스플레이 소자로부터 생성된 영상을 확대하여 출사하는 적어도 하나 이상의 제 2 광학 소자를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 휴대가능한 프로젝터용 광학시스템.
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