KR100829586B1 - Speckle reducing and cooling system for laser optical laser engine and display employing the same - Google Patents

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문용권
원종화
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삼성전자주식회사
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Abstract

A speckle reducing heat sink structure of a laser optical engine and a laser display device employing the same are provided to reduce a space for a driving motor by driving a diffuser wheel and a cooling fan with a single driving motor. A speckle reducing heat sink structure of a laser optical engine includes a diffuser wheel, a cooling fan, and a driving motor. The diffuser wheel rotates and diffuses laser beam for reducing coherence. The cooling fan cools the heat discharged from a laser optical engine by rotating blades. The driving motor drives a speckle reduction cooling wheel(20) having the diffuser wheel and the cooling fan.

Description

레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치{Speckle reducing and cooling system for laser optical laser engine and display employing the same}Speckle reducing and cooling system for laser optical laser engine and display employing the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 개략적인 광학 구성을 도시한다.1 shows a schematic optical configuration of a laser display device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 도 1의 레이저 디스플레이 장치에 채용되는 광원 모듈의 일 실시예를 도시한다.FIG. 2 illustrates an embodiment of a light source module employed in the laser display device of FIG. 1.

도 3a 및 도 3b는 도 1의 레이저 디스플레이 장치에 채용되는 일체형 스펙클 저감 냉각 휠을 나타낸다.3A and 3B show an integrated speckle reducing cooling wheel employed in the laser display device of FIG. 1.

도 4는 도 1의 레이저 디스플레이 장치에 채용되는 일체형 스펙클 저감 냉각 휠의 변형예를 나타낸다.4 shows a modification of the integrated speckle reducing cooling wheel employed in the laser display device of FIG. 1.

도 5는 일체형 스펙클 저감 냉각 휠의 회전속도에 따른 스펙클 콘트라스트비의 감소를 나타내는 그래프이다.5 is a graph showing a decrease in speckle contrast ratio according to the rotational speed of the integrated speckle reduction cooling wheel.

도 6과 도 7은 도 1의 레이저 디스플레이 장치에 채용되는 광원 모듈의 다른 실시예를 도시한다.6 and 7 illustrate another embodiment of a light source module employed in the laser display device of FIG. 1.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 개략적인 광학 구성을 도시한다.8 shows a schematic optical configuration of a laser display device according to another embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

10,50,70...광원 모듈 11,51...하우징10,50,70 ... light source module 11,51 ... housing

13R, 13G, 13B, 53R, 53G, 53B...레이저 광원13R, 13G, 13B, 53R, 53G, 53B ... laser light source

18,58...개구 19,91...방열판18,58 ... opening 19,91 ... heat sink

15...X-프리즘 15 ... X-prism

20, 30, 60...일체형 스펙클 저감 냉각 휠20, 30, 60 ... Integrated Speckle Reduced Cooling Wheel

21,31,61...확산부 22,32,62,75...냉각 팬21,31,61 ... Diffuser 22,32,62,75 ... Cooling Fan

25,65,77...구동 모터 75a...구동축25,65,77 ... drive motor 75a ... drive shaft

28,80...DMD 패널 29,89...투사 렌즈28,80 ... DMD panel 29,89 ... projection lens

54R, 54G, 54B...콜리메이팅 렌즈 55,57...이색 미러54R, 54G, 54B ... collimating lens 55, 57 ... diagonal mirror

59,85,86...반사 미러 73...확산판59,85,86 ... reflective mirror 73 ... diffusion plate

90...지지대 L...레이저광90 ... support L ... laser light

S...스크린 S ... screen

본 발명은 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a speckle reduced heat dissipation structure of a laser optical engine and a laser display device employing the same.

반도체 레이저는 매우 높은 광전자변환효율을 가지며, 높은 지향성을 가지고 있어, 디스플레이 장치의 광원으로 바람직한 특성을 가지고 있다. 그러나, 높은 가 간섭성(coherence)으로 인해 발생하는 스펙클 노이즈 때문에 디스플레이 장치의 조명광원으로 사용되기에 어려운 문제점이 있다. 스펙클이란, 레이저 광원으로부터 정렬된 위상을 갖는 결맞은 빔이 임의의 위상면인 스크린에 산란되고, 스크린 표면의 인접한 영역에서 산란되어 나오는 교란된 파면들(wave fronts)이 관측면인 망막에서 서로 간섭되는 과정에서 발생되는 현상이다. 스펙클 노이즈는, 관측면상에 불균일한 광세기 분포로서 나타나며, 결과적으로 디스플레이 장치의 화질저하의 원인이 된다.Semiconductor lasers have very high photoelectric conversion efficiency and high directivity, and have desirable characteristics as light sources of display devices. However, due to speckle noise caused by high coherence, it is difficult to be used as an illumination light source of a display device. Speckle means that a coherent beam with phases aligned from a laser light source is scattered on a screen, which is an arbitrary phase plane, and the disturbed wave fronts that are scattered in adjacent areas of the screen surface are separated from each other in the observation plane. This phenomenon occurs during the process of interference. Speckle noise appears as a non-uniform light intensity distribution on the observation surface, resulting in a deterioration in image quality of the display device.

이와 같은 스펙클 노이즈를 제거하는 방법은, 예를 들면, 국내 특허 공개 공보 제10-2004-0068725호에 개시되어 있다. 이 공보에는 광원에서 출사된 레이저광의 광로 상에 확산판(diffuser wheel)을 배치하고, 이 확산판을 회전시키는 것에 의해 스펙클 노이즈를 제거하는 방법이 기재되어 있다.A method of removing such speckle noise is disclosed, for example, in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2004-0068725. This publication describes a method of removing speckle noise by arranging a diffuser wheel on an optical path of a laser beam emitted from a light source and rotating the diffuser plate.

한편, 레이저 광원을 포함하는 레이저 광학 엔진은 자체적으로 열을 많이 발생한다. 예를 들어, 레이저 광원에서도 열을 방출하며, DMD(Digital Micromirror Device) 칩과 같은 화상 형성 소자는, 광원에서 발생되는 빛을 지속적으로 받아 반사하기 때문에 온도가 상승하게 된다. 이에 따라, 레이저 광원나, DMD와 같은 소자를 안정적으로 동작시키기 위해서는 적정 온도를 유지시키기 위한 방열구조가 필요하다.On the other hand, the laser optical engine including the laser light source generates a lot of heat itself. For example, a laser light source emits heat, and an image forming device such as a digital micromirror device (DMD) chip continuously receives and reflects light generated from a light source, thereby causing a temperature increase. Accordingly, in order to stably operate a laser light source or an element such as a DMD, a heat dissipation structure for maintaining an appropriate temperature is required.

이와 같이 레이저를 광원으로 채용하는 레이저 광학 엔진의 경우, 스펙클을 제거하기 위한 확산판 및 이의 구동 장치나 광학 엔진을 냉각시키기 위한 방열 구조로 말미암아 장치 규모가 커지게 되는 문제점이 있다.As described above, in the case of a laser optical engine employing a laser as a light source, there is a problem in that the size of the device increases due to a diffusion plate for removing speckles and a heat dissipation structure for cooling the driving device or the optical engine.

본 발명은, 상술한 종래의 레이저 광학 엔진의 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 그 구조가 보다 단순한 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the problems of the conventional laser optical engine described above, and an object thereof is to provide a speckle reduced heat dissipation structure of a laser optical engine having a simpler structure and a laser display device employing the same.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조는, 레이저 광학 엔진에서 발생되는 열을 방열시키면서 레이저광에 의한 스펙클을 저감시키는 스펙클 저감 방열 구조로서, 회전하면서 레이저광을 산란시켜 레이저광의 가간섭성을 저감시키는 확산판과; 회전하는 복수의 날개를 이용하여 상기 레이저 광학 엔진에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각 팬;을 포함하며, 상기 확산판과 냉각 팬은 동일한 구동 모터로부터 구동력을 얻는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine according to the present invention is a speckle reduction heat dissipation structure that reduces speckle by laser light while dissipating heat generated from the laser optical engine, and rotates. A diffuser plate which scatters the laser light while reducing coherence of the laser light; And a cooling fan that cools the heat emitted from the laser optical engine by using the plurality of rotating blades, wherein the diffusion plate and the cooling fan obtain a driving force from the same driving motor.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 레이저 디스플레이 장치는, 회전하면서 레이저광을 산란시켜 레이저광의 가간섭성을 저감시키는 확산판과; 회전하는 복수의 날개를 이용하여 상기 레이저 광학 엔진에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각 팬;을 포함하는 스펙클 저감 방열 구조를 갖는 레이저 광학 엔진을 포함하며, 상기 확산판과 냉각 팬은 동일한 구동 모터로부터 구동력을 얻는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the laser display device according to the present invention includes a diffuser plate for scattering the laser light while rotating to reduce the coherence of the laser light; And a cooling fan configured to cool the heat emitted from the laser optical engine by using a plurality of rotating blades. The laser optical engine includes a speckle reduction heat dissipation structure, wherein the diffusion plate and the cooling fan are formed from the same drive motor. It is characterized by obtaining a driving force.

상기 확산판과 냉각 팬이 일체로 형성되어 스펙클 저감 냉각 휠을 이루는 것이 바람직하다.Preferably, the diffusion plate and the cooling fan are integrally formed to form a speckle reduction cooling wheel.

이때, 상기 확산판은 원판형이며, 상기 복수의 날개는 상기 확산판의 외곽에 부착될 수 있다.In this case, the diffusion plate is a disk-shaped, the plurality of wings may be attached to the outside of the diffusion plate.

또는, 상기 확산판은 반경 방향으로 소정 폭을 갖는 링형의 형상을 가지며, 상기 냉각 팬의 외곽에 배치될 수 있다.Alternatively, the diffusion plate may have a ring shape having a predetermined width in a radial direction and may be disposed outside the cooling fan.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.Hereinafter, a speckle reduction heat dissipation structure of a laser optical engine and a laser display apparatus employing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals in the drawings refer to like elements, and the size or thickness of each element may be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 개략적인 광학 구성을 도시하며, 도 2는 본 실시예의 레이저 디스플레이 장치에 채용되는 광원 모듈의 단면도를 도시한다.1 shows a schematic optical configuration of a laser display device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a sectional view of a light source module employed in the laser display device of this embodiment.

도 1을 참조하면, 본 실시예의 레이저 디스플레이 장치는 광원 모듈(10)과, 스펙클 저감 냉각 휠(20)과, DMD 패널(28)과, 투사 렌즈(29)를 포함하는 레이저 광학 엔진을 구비한다. Referring to FIG. 1, the laser display device of this embodiment includes a laser optical engine including a light source module 10, a speckle reduction cooling wheel 20, a DMD panel 28, and a projection lens 29. do.

상기 광원 모듈(10)은 레이저광(L)을 조명하는 것으로, 도 2를 참조하면, 하우징(11)과, 하우징(11) 내에 수용되는 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(13R,13G,13B)와, X-프리즘(15)와 구동 모터(25)를 포함한다. The light source module 10 illuminates the laser light L. Referring to FIG. 2, the housing 11 and the red, green, and blue laser light sources 13R, 13G, and 13B accommodated in the housing 11 are provided. And an X-prism 15 and a drive motor 25.

상기 하우징(11)은 열 전도성이 좋은 금속 등의 재질로 만들어질 수 있다. 하우징(11)의 일측면에는 레이저광(L)이 출사될 수 있는 개구(18)가 마련되어 있다. 하우징(11)의 외면에는 열 방출을 돕는 방열판(19)이 마련되어 있는 것이 좋 다. The housing 11 may be made of a material such as metal having good thermal conductivity. One side of the housing 11 is provided with an opening 18 through which the laser light L can be emitted. The outer surface of the housing 11 is preferably provided with a heat sink (19) to help heat dissipation.

적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(13R,13G,13B)으로는 반도체 레이저가 채용될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 각 레이저 광원(13R,13G,13B)의 출력단에는 콜리메이팅렌즈(미도시)가 배치될 수 있다.Semiconductor lasers may be employed as the red, green, and blue laser light sources 13R, 13G, and 13B, but are not limited thereto. Collimating lenses (not shown) may be disposed at the output terminals of the respective laser light sources 13R, 13G, and 13B.

상기 X-프리즘(15)은 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(13R,13G,13B)에서 출력하는 적색, 녹색 및 청색 레이저광의 광 경로를 결합하기 위한 색광 합성 수단의 일례이다. X-프리즘(15)은, 직각 프리즘들이 서로 부착되어 형성되며, 프리즘 사이의 경계면에는 다이크로익 필터가 개재되어 있다. 이에 따라, X-프리즘(15)은, 예를 들면, 녹색 레이저광은 투과시키고, 적색 및 청색 레이저광은 반사시킬 수 있다. 이와 같은 구성에 의해 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(13R,13G,13B)에서 출사되는 적색, 녹색 및 청색 레이저광은 그 광경로가 합쳐져 동시에 진행할 수 있게 되거나, 순차적으로 점멸되어 시분할 방식으로 RGB 컬러영상을 구현할 수 있도록 한다. 본 실시예는 후술하는 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 레이저광이 순차적으로 점멸되면서 조명되어 컬러 영상을 구현한다.The X-prism 15 is an example of color light synthesizing means for combining the optical paths of the red, green and blue laser light output from the red, green and blue laser light sources 13R, 13G and 13B. The X-prism 15 is formed by attaching rectangular prisms to each other, and a dichroic filter is interposed between the prisms. Accordingly, the X-prism 15 can transmit, for example, green laser light and reflect red and blue laser light. With this configuration, the red, green, and blue laser light emitted from the red, green, and blue laser light sources 13R, 13G, and 13B can proceed simultaneously by combining the optical paths thereof, or sequentially flash to RGB colors in a time division manner. Allows to implement the image. As will be described later, the red, green, and blue laser lights are sequentially flashed to illuminate color images.

상기 구동 모터(25)는 스펙클 저감 냉각 휠(20)을 회전시키기 위한 것으로, 하우징(11)의 외부에 설치될 수도 있다.The drive motor 25 is for rotating the speckle reduction cooling wheel 20, may be installed outside the housing 11.

스펙클 저감 냉각 휠(20)은, 도 3a 및 도 3b에 도시되듯이, 원형의 확산부(21)와 그 외곽에 복수의 날개로 형성된 냉각 팬(22)이 부착된 원판형 구조를 갖는다. 이와 같은 구성은 확산판과 냉각 팬이 일체로 형성되어 있다는 점에서 그 특징이 있다. 일체로 된 스펙클 저감 냉각 휠(20)은 확산판과 냉각 팬을 하나의 구동 모터(25)로 구동시키는 구조의 일례이다. 그러나, 스펙클 저감 냉각 휠의 구조가 이에 한정되는 것은 아니다. 도 4에 도시되듯이, 스펙클 저감 냉각 휠(30)은 반경 방향으로 소정 폭을 갖는 링형의 확산부가 냉각 팬(32)의 외곽에 배치된 구조를 가질 수도 있다. The speckle reduction cooling wheel 20 has a disk-shaped structure in which a circular diffusion portion 21 and a cooling fan 22 formed of a plurality of wings are attached to the outer portion, as shown in FIGS. 3A and 3B. This configuration is characterized in that the diffusion plate and the cooling fan are integrally formed. The integrated speckle reduction cooling wheel 20 is an example of a structure for driving the diffuser plate and the cooling fan with one drive motor 25. However, the structure of the speckle reduction cooling wheel is not limited thereto. As shown in FIG. 4, the speckle reduction cooling wheel 30 may have a structure in which a ring-shaped diffuser having a predetermined width in the radial direction is disposed outside the cooling fan 32.

스펙클 저감 냉각 휠(20)은, 확산부(21)의 일부가 개구(18) 쪽에 위치하도록 하우징(11)의 외부에 설치된다. The speckle reduction cooling wheel 20 is provided outside the housing 11 so that a part of the diffusion part 21 is located toward the opening 18 side.

확산부(21)는 투과되는 레이저광(L)을 산란시키는 것으로, 예를 들어 다수의 산란체가 매립된 투명 기판이거나, 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판일 수 있다. 확산부(21)는 냉각 팬(22)과 함께 상기 구동 모터(25)에 의해 회전된다. 이러한 확산부(21)는 종래의 확산판에 해당된다. 레이저광(L)을 산란시키는 확산판의 구성을 당해 분야에 잘 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. The diffuser 21 scatters the transmitted laser light L, and may be, for example, a transparent substrate in which a plurality of scatterers are embedded, or a transparent substrate on which a hologram pattern is formed. The diffusion portion 21 is rotated by the drive motor 25 together with the cooling fan 22. This diffusion portion 21 corresponds to a conventional diffusion plate. Since the configuration of the diffusion plate for scattering the laser light (L) is well known in the art, detailed description thereof will be omitted.

냉각 팬(22)은 상기 확산부(21)와 함께 회전하면서, 광원 모듈(10)에서 발생되는 열을 냉각시킨다. 레이저 광학 엔진의 부품들이 설치되는 지지대(미도시)의 구조에 따라서는 냉각 팬(22)에 의해 송풍되는 공기의 흐름을 좋게 하기 위한 덕트(미도시)가 마련될 수도 있다. The cooling fan 22 rotates with the diffusion part 21 to cool the heat generated by the light source module 10. Depending on the structure of the support (not shown) where the components of the laser optical engine are installed, a duct (not shown) may be provided to improve the flow of air blown by the cooling fan 22.

DMD 패널(28)은 DMD 칩과 DMD 칩을 제어하기 위한 프로세서와 메모리로 구성된다. DMD 칩은 화소수에 대응되는 SRAM(Static Random Access Memory)의 각 셀 위에 미세구동거울을 집적한 반도체 광스위치이다. 미세구동거울은 바로 밑에 배치되어 있는 SRAM의 정전계 작용에 의해 기울어지며, 이 미세구동거울의 경사를 온/오프함으로써 미세구동거울에 반사되는 빛을 조절하여 각 화소의 온/오프를 표현할 수 있다. DMD 패널(28)은 영상 신호에 따라 입사되는 레이저광(L)을 변조하여 반사시킨다. The DMD panel 28 is composed of a DMD chip and a processor and a memory for controlling the DMD chip. The DMD chip is a semiconductor optical switch in which a fine driving mirror is integrated on each cell of a static random access memory (SRAM) corresponding to the number of pixels. The micro-driving mirror is inclined by the action of the electrostatic field of the SRAM disposed directly below, and by turning on / off the inclination of the micro-driving mirror, the light reflected on the micro-driving mirror can be controlled to express on / off of each pixel. . The DMD panel 28 modulates and reflects the laser light L incident according to the image signal.

DMD 패널(28)은 화상 형성 소자의 일례이다. 화상 형성 소자로서 투과형 LCD나 LCoS 등이 채용될 수도 있다. The DMD panel 28 is an example of an image forming element. As the image forming element, a transmissive LCD, LCoS, or the like may be employed.

투사 렌즈(29)는 DMD 패널(28)에서 변조되어 반사된 레이저광(L)을 확대하여 스크린(S)에 투사함으로써 사용자가 볼 수 있는 대화면의 영상을 표현한다.The projection lens 29 magnifies the laser light L reflected and modulated by the DMD panel 28 and projects it on the screen S to express an image of a large screen that can be viewed by a user.

다음으로, 상기와 같은 구성을 갖는 본 실시예에 따른 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조의 작동에 대해 설명하기로 한다.Next, the operation of the speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine according to the present embodiment having the above configuration will be described.

광원 모듈(10)에서 조명되는 레이저광(L)은 스펙클 저감 냉각 휠(20)의 확산부(21)를 통과한다. 확산부(21)는 냉각 팬(22)과 함께 구동 모터(25)에 의해 회전된다. 회전하는 확산부(21)는, 투과되는 레이저광(L)을 광 단면의 각 점에 대하여 랜덤(random)하게 산란시킴으로써 레이저광(L)이 가지는 시공간적 광강도, 위상, 편광 방향에 대해 평균화시켜, 레이저광(L)의 가간섭성을 약화시킨다. 도 5는 스펙클 저감 냉각 휠의 회전속도에 따른 스펙클 콘트라스트비의 감소를 나타내는 그래프이다. 도 5를 참조하면, 스펙클 저감 냉각 휠의 회전 속도가 증가함에 따라 스펙클 콘트라스트가 점차 감소함을 알 수 있다. 가령, 레이저광(L)이 투과하는 확산부(21)의 선속도가 44cm/s 근방에서, 스펙클 콘트라스트가 충분히 감소되었음을 볼 수 있다. 이는 확산부(21)의 직경이 3cm인 경우, 대략 300rpm 정도로 회전하면 스펙클 콘트라스트가 충분히 감소될 수 있음을 의미한다. 냉각 팬(22)은 확산부(21)와 함께 회전되는바, 상기 회전 속도면 레이저 광학 엔진에 대한 냉각 기능을 충분 히 수행할 수 있다.The laser light L illuminated by the light source module 10 passes through the diffuser 21 of the speckle reduction cooling wheel 20. The diffusion portion 21 is rotated by the drive motor 25 together with the cooling fan 22. The rotating diffuser 21 scatters the transmitted laser light L randomly with respect to each point of the light cross section, and averages the spatiotemporal light intensity, phase, and polarization direction of the laser light L. The coherence of the laser light L is weakened. 5 is a graph showing a decrease in speckle contrast ratio according to a rotation speed of a speckle reduction cooling wheel. Referring to FIG. 5, it can be seen that the speckle contrast gradually decreases as the rotation speed of the speckle reduction cooling wheel increases. For example, it can be seen that the speckle contrast is sufficiently reduced when the linear velocity of the diffusion portion 21 through which the laser beam L transmits is around 44 cm / s. This means that when the diameter of the diffusion portion 21 is 3 cm, the speckle contrast can be sufficiently reduced by rotating about 300 rpm. The cooling fan 22 is rotated together with the diffusion part 21, so that the rotation speed may sufficiently perform a cooling function for the laser optical engine.

한편, 본 실시예의 레이저 디스플레이 장치는, 확산판과 냉각 팬을 일체로 형성함으로써 확산판과 냉각 팬이 차지하는 공간을 줄일 수 있으며, 확산판과 냉각 팬을 하나의 구동 모터(25)로 구동시킴으로써 구동 모터가 차지하는 공간도 줄일 수 있다.On the other hand, the laser display device of the present embodiment can reduce the space occupied by the diffuser plate and the cooling fan by integrally forming the diffuser plate and the cooling fan, and is driven by driving the diffuser plate and the cooling fan by one drive motor 25. The space taken up by the motor can also be reduced.

다음으로, 도 1의 레이저 광학 엔진에 채용될 수 있는 광원 모듈의 다른 실시예를 설명하기로 한다.Next, another embodiment of a light source module that can be employed in the laser optical engine of FIG. 1 will be described.

도 6은 도 1의 레이저 광학 엔진에 채용될 수 있는 광원 모듈의 다른 실시예를 나타내며, 도 7은 도 6의 광원 모듈의 VII-VII선의 단면도이다. 본 실시예의 광원 모듈(50)은, 생광 합성 수단 및 광경로 외의 점에서는 도 2를 참조하여 설명된 광원 모듈(10)과 실질적으로 동일하므로, 그 차이점을 중심으로 설명하기로 한다. 6 shows another embodiment of a light source module that may be employed in the laser optical engine of FIG. 1, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII of the light source module of FIG. 6. The light source module 50 of the present embodiment is substantially the same as the light source module 10 described with reference to FIG. 2 in terms of the light synthesizing means and the light path except for the difference.

도 6과 도 7을 참조하면, 본 실시예의 광원 모듈(50)은 하우징(51)과, 하우징(51) 내에 수용되는 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(53R,53G,53B)와, 제1 내지 제3 콜리메이팅 렌즈(54R,54G,54B)와, 제1 및 제2 이색 미러(55,57)와, 반사 미러(59)와, 구동 모터(25)를 포함한다. 참조번호 60은 스펙클 저감 냉각 휠을 나타내며, 참조번호 65는 스펙클 저감 냉각 휠(60)을 구동하는 구동 모터를 나타낸다. 스펙클 저감 냉각 휠(60)은 도 3a 및 도 3b 또는 도 4를 참조하여 설명된 스펙클 저감 냉각 휠을 그대로 채용할 수 있다.6 and 7, the light source module 50 of the present embodiment includes a housing 51, red, green, and blue laser light sources 53R, 53G, and 53B accommodated in the housing 51, and the first through the first to the light sources. The third collimating lens 54R, 54G, 54B, the first and second dichroic mirrors 55, 57, the reflection mirror 59, and the drive motor 25 are included. Reference numeral 60 denotes a speckle reduction cooling wheel, and reference numeral 65 denotes a drive motor for driving the speckle reduction cooling wheel 60. The speckle reduction cooling wheel 60 may employ the speckle reduction cooling wheel described with reference to FIGS. 3A and 3B or 4 as it is.

적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(53R,53G,53B)에서 출력하는 적색, 녹색 및 청색 레이저광은 제1 내지 제3 콜리메이팅 렌즈(54R,54G,54B)에서 각각 평행광으로 된다. The red, green, and blue laser lights output from the red, green, and blue laser light sources 53R, 53G, and 53B become parallel lights in the first to third collimating lenses 54R, 54G, and 54B, respectively.

제1 및 제2 이색 미러(55,57)는 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(53R,53G,53B)에서 출력하는 적색, 녹색 및 청색 레이저광의 광 경로를 결합하기 위한 색광 결합기의 일례이다. 제1 이색 미러(55)는 적색 레이저광을 그래로 투과시키고 청색 레이저광을 반사시킨다. 제2 이색 미러(57)는 적색 및 청색 레이저광을 그대로 투과시키고 녹색 레이저광을 반사시킨다. 이와 같은 구성에 의해 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원(53R,53G,53B)에서 출사되는 적색, 녹색 및 청색 레이저광은 그 광경로가 합쳐져 동시에 진행할 수 있게 되거나, 순차적으로 점멸되어 시분할 방식으로 RGB 컬러영상을 구현할 수 있도록 한다.The first and second dichroic mirrors 55 and 57 are examples of color light combiners for combining the optical paths of the red, green and blue laser light output from the red, green and blue laser light sources 53R, 53G and 53B. The first dichroic mirror 55 transmits the red laser light to the graph and reflects the blue laser light. The second dichroic mirror 57 transmits the red and blue laser light as it is and reflects the green laser light. With this configuration, the red, green, and blue laser light emitted from the red, green, and blue laser light sources 53R, 53G, and 53B can proceed simultaneously by combining the optical paths thereof, or flash sequentially to RGB color in a time division manner. Allows to implement the image.

반사 미러(59)는 하나의 광 경로를 통해 입사되는 적색, 녹색 및 청색 레이저광(L)을 반사시킨다. The reflection mirror 59 reflects the red, green, and blue laser light L incident through one light path.

상기 반사 미러(59)는 광원 모듈(50)의 광학 부품이 놓인 면에 대해 수직한 방향으로 광 경로를 변환시켜, 광학 부품을 실장하는 하우징(61)의 보다 넓은 면 쪽에 마련된 개구(58)를 통해 레이저광(L)이 출사될 수 있도록 한다. 스펙클 저감 냉각 휠(60)의 확산부(61)는 출사되는 레이저광(L)이 통과될 수 있도록 배치되어야 하므로, 스펙클 저감 냉각 휠(60)은 하우징(61)의 보다 넓은 면 쪽에 배치되며, 이에 따라 광원 모듈(50)과 스펙클 저감 냉각 휠(60)이 차지하는 공간의 크기가 슬림화될 수 있다. 나아가, 스펙클 저감 냉각 휠(60)의 냉각 팬(62)이 하우징(61)의 보다 넓은 면 쪽에 배치되므로, 냉각 효율이 보다 향상될 수 있다.The reflection mirror 59 converts the optical path in a direction perpendicular to the surface on which the optical component of the light source module 50 is placed, thereby opening the opening 58 provided on the wider side of the housing 61 on which the optical component is mounted. Through the laser light (L) can be emitted. Since the diffuser 61 of the speckle reduction cooling wheel 60 should be arranged so that the laser beam L emitted can pass therethrough, the speckle reduction cooling wheel 60 is disposed on the wider side of the housing 61. Accordingly, the size of the space occupied by the light source module 50 and the speckle reduction cooling wheel 60 may be reduced. Furthermore, since the cooling fan 62 of the speckle reduction cooling wheel 60 is disposed on the wider side of the housing 61, the cooling efficiency can be further improved.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치를 설명하 기로 한다.Next, a laser display device according to another embodiment of the present invention will be described.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 레이저 디스플레이 장치의 개략적인 광학 구성을 도시한다. 도 8을 참조하면, 본 실시예의 레이저 디스플레이 장치는, 광원 모듈(70)과, 확산판(73)과, 냉각 팬(75)과, 구동 모터(77)와, DMD 패널(80)과, 제1 및 제2 반사 미러(85,86)와, 투사 렌즈(89)를 포함하는 레이저 광학 엔진을 구비한다. 광원 모듈(70)과 DMD 패널(80)은 지지대(90)에 설치되어 있다. 8 shows a schematic optical configuration of a laser display device according to another embodiment of the present invention. Referring to Fig. 8, the laser display device of this embodiment includes a light source module 70, a diffusion plate 73, a cooling fan 75, a drive motor 77, a DMD panel 80, And a laser optical engine including first and second reflecting mirrors 85 and 86 and a projection lens 89. The light source module 70 and the DMD panel 80 are installed on the support 90.

제1 및 제2 반사 미러(85,86)는 광원 모듈(70)에서 출사된 레이저광(L)이 DMD 패널(80)에 입사될 수 있도록 광경로를 변경한다. 상기 제1 및 제2 반사 미러(85,86)는 예시적인 것으로, 레이저 광학 엔진의 구체적인 배치설계에 따라 적절한 수의 반사 미러가 채용될 수 있다.The first and second reflection mirrors 85 and 86 change light paths so that the laser light L emitted from the light source module 70 may be incident on the DMD panel 80. The first and second reflecting mirrors 85 and 86 are exemplary and an appropriate number of reflecting mirrors may be employed depending on the specific arrangement of the laser optical engine.

상기 광원 모듈(70)은 구동 모터(77)가 하우징의 외부에 마련되어 있다는 점을 제외하고는 도 6과 도 7을 참조하여 설명한 광원 모듈과 실질적으로 동일하므로, 상세한 설명은 생략하기로 한다.Since the light source module 70 is substantially the same as the light source module described with reference to FIGS. 6 and 7 except that the driving motor 77 is provided outside the housing, a detailed description thereof will be omitted.

확산판(73)은 광원 모듈(70)의 레이저광(L)이 출사되는 쪽에 배치된다. 냉각 팬(75)은 광원 모듈(70)이 설치된 지지대(90)의 배면 쪽에 배치된다. 상기 확산판(73)과 냉각 팬(75)은 하나의 구동축(77a)에 연결되어 구동 모터(77)에 의해 구동된다. 지지대(90)은 열 전도성이 우수한 구리와 같은 금속 판이나 파이프로 형성될 수 있다. 지지대(90)에는 냉각 효율을 향상시키기 위해 방열판(91)이 더 마련될 수 있다. 특히, DMD 패널(80)의 배면 쪽에 방열판(91)을 배치함으로써, 레이저광(L)의 조명에 의해 DMD 패널(80)에서 발생되는 열을 효율적으로 방출할 수 있다. 나아가, 냉각 팬(75)에서 송풍되는 공기가 DMD 패널(80)의 배면을 효과적으로 냉각시킬 수 있도록 공기 흐름을 가이드하는 덕트(미도시)가 마련될 수도 있다.The diffusion plate 73 is disposed on the side from which the laser light L of the light source module 70 is emitted. The cooling fan 75 is disposed on the rear side of the support 90 on which the light source module 70 is installed. The diffusion plate 73 and the cooling fan 75 are connected to one drive shaft 77a and driven by the drive motor 77. The support 90 may be formed of a metal plate or pipe such as copper having excellent thermal conductivity. The support 90 may be further provided with a heat sink 91 to improve the cooling efficiency. In particular, by arranging the heat sink 91 on the rear side of the DMD panel 80, the heat generated in the DMD panel 80 can be efficiently released by the illumination of the laser light L. FIG. Furthermore, a duct (not shown) may be provided to guide the air flow so that the air blown from the cooling fan 75 effectively cools the rear surface of the DMD panel 80.

상기 확산판(73)을 대신하여, 도 3a 및 도 3b 또는 도 4를 참조하여 설명한 스펙클 저감 냉각 휠이 채용될 수도 있다. 이 경우, 냉각 팬이 광원 모듈(60)의 상하면에 배치되므로, 냉각효율을 보다 향상시킬 수 있다.Instead of the diffusion plate 73, the speckle reduction cooling wheel described with reference to FIGS. 3A and 3B or 4 may be employed. In this case, since the cooling fan is disposed on the upper and lower surfaces of the light source module 60, the cooling efficiency can be further improved.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치는, 확산판과 냉각 팬을 하나의 구동 모터로 구동시킴으로써 구동 모터가 차지하는 공간도 줄일 수 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 스펙클 저감 냉각 팬을 채용한 경우, 확산판과 냉각 팬을 일체로 형성함으로써 확산판과 냉각 팬이 차지하는 공간을 더욱 줄일 수 있다.As described above, the speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine according to the present invention and the laser display apparatus employing the same can reduce the space occupied by the drive motor by driving the diffusion plate and the cooling fan with one drive motor. . In addition, when the speckle reduction cooling fan according to an embodiment of the present invention is adopted, the space occupied by the diffusion plate and the cooling fan may be further reduced by integrally forming the diffusion plate and the cooling fan.

이러한 본 발명인 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조 및 이를 채용한 레이저 디스플레이 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine of the present invention and the laser display device employing the same have been described with reference to the embodiments shown in the drawings for clarity, but these are merely exemplary and have ordinary knowledge in the art. It will be appreciated that various modifications and other equivalent embodiments are possible from this. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.

Claims (9)

레이저 광학 엔진에서 발생되는 열을 방열시키면서 레이저광에 의한 스펙클을 저감시키는 스펙클 저감 방열 구조에 있어서,In the speckle reduction heat dissipation structure that reduces the speckle by the laser light while dissipating heat generated by the laser optical engine, 회전하면서 레이저광을 산란시켜 레이저광의 가간섭성을 저감시키는 확산판과;A diffusion plate which scatters the laser light while rotating to reduce the coherence of the laser light; 회전하는 복수의 날개를 이용하여 상기 레이저 광학 엔진에서 방출되는 열을 냉각시키는 냉각 팬;을 포함하며,And a cooling fan configured to cool the heat emitted from the laser optical engine by using the plurality of rotating blades. 상기 확산판과 냉각 팬은 동일한 구동 모터로부터 구동력을 얻는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The diffuser plate and the cooling fan obtain a driving force from the same drive motor, speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 확산판과 냉각 팬이 일체로 형성되어 스펙클 저감 냉각 휠을 이루는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.Speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine, characterized in that the diffusion plate and the cooling fan are integrally formed to form a speckle reduction cooling wheel. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 확산판은 원판형이며, 상기 복수의 날개는 상기 확산판의 외곽에 부착되는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The diffuser plate is disc-shaped, the plurality of wings are speckle reduced heat dissipation structure of the laser optical engine, characterized in that attached to the outside of the diffuser plate. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 확산판은 반경 방향으로 소정 폭을 갖는 링형의 형상을 가지며, 상기 냉각 팬의 외곽에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The diffuser plate has a ring-shaped shape having a predetermined width in the radial direction, and speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine, characterized in that disposed on the outside of the cooling fan. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 스펙클 저감 냉각 휠은 레이저광을 방출하는 광원 모듈의 하우징의 넓은 쪽 면에 배치되는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The speckle reduction cooling wheel is arranged on a wide side of the housing of the light source module for emitting a laser light speckle reduction heat dissipation structure. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 확산판은 다수의 산란체가 매립된 투명 기판 또는 홀로그램 패턴이 형성된 투명 기판인 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The diffusion plate is a speckle reduction heat dissipation structure of a laser optical engine, characterized in that the transparent substrate having a plurality of scattering material is embedded or a transparent substrate formed with a hologram pattern. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 5, 상기 확산판을 통과한 레이저광을 화상 신호에 따라 변조하는 화상 형성 소자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.And an image forming element for modulating the laser light passing through the diffusion plate according to an image signal. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 화상 형성 소자는 DMD 패널, 투과형 LCD 또는 LCoS인 것을 특징으로 하는 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조.The image forming element is a speckle reduction heat dissipation structure of a laser optical engine, characterized in that the DMD panel, transmission LCD or LCoS. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 레이저 광학 엔진의 스펙클 저감 방열 구조를 채용한 것을 특징으로 하는 레이저 디스플레이 장치.The speckle reduction heat dissipation structure of the laser optical engine of any one of Claims 1-5 was employ | adopted, The laser display apparatus characterized by the above-mentioned.
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