KR102625267B1 - 멤스 스캐너 패키지 및 이를 포함하는 스캐닝 프로젝터 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지는, 광을 반사하는 미러(mirror)면을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner), 멤스 스캐너의 후면에 배치되는 자석(magnet), 자석을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스, 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부를 구비하는 상부 케이스, 및,투명 부재로 형성되어 개구부를 커버하는 투명 커버부를 포함하고, 투명 커버부는, 멤스 스캐너에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상부 케이스에 결합될 수 있다.

Description

멤스 스캐너 패키지 및 이를 포함하는 스캐닝 프로젝터{MEMS SCANNER Package AND SCANNING PROJECTOR INCLUDING THE SAME}
본 발명은 멤스 스캐너 패키지에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 영상을 투사하는 프로젝터에 이용되는 멤스 스캐너 패키지 및 이를 포함하는 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, 스캐닝 프로젝터는, 광원, 필터(filter), 거울(mirror)이나 렌즈(lens) 등을 포함하는 광학계, 스캐너, 왜곡 보정 렌즈 등 다양한 광학 부품을 거친 광이 스크린에 투사된다.
도 1은 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.
도 1을 참조하면, 스캐닝 프로젝터 내의 스캐너(140)는, 입력되는 광을, 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하여, 외부 투사 영역에 출력할 수 있다.
한편, 상기 스캐너(140)는 상기 스캐너(140)에 전자기력을 제공하는 자성체 등을 포함하는 스캐너 패키지일 수 있다.
도 1에서는 스크린(102)의 투사 영역에, 스캐닝 프로젝터로부터 가시광(RGB)에 기초한 투사 영상이 출력되는 것을 예시한다.
도 1을 참조하면, 스캐닝 프로젝터는, 복수의 광원(110r, 110g, 110b), 광 반사부(123), 광파장 분리부(124, 125), 스캐너(140)를 포함할 수 있다.
한편, 광원(110r, 110g, 110b)은, 외부 대상물에, 광 투사를 위해, 광의 시준성이 중요하며, 이를 위해, 레이저 다이오드를 사용할 수 있다.
한편, 광원(110r, 110g, 110b)은, 청색 단일광을 출력하는 청색 레이저 다이오드(110b), 녹색 단일광을 출력하는 녹색 레이저 다이오드(110g), 적색 단일광을 출력하는 적색 레이저 다이오드(110r)를 포함할 수 있다.
한편, 광원 및 광학 부품들의 배치 순서와 위치는 설계에 따라 다양한 방식으로 구현될 수 있다.
예를 들어, 소정 광원(110b)에서 출력되는 광은, 광 반사부(123)에서 반사되고, 광파장 분리부(124)에서 투과되어, 스캐너(140)로 입사될 수 있다.
또한, 소정 광원(110g)에서 출력되는 광은, 광파장 분리부(124)에서 반사되고, 광파장 분리부(125)에서 투과되어, 스캐너(140)로 입사될 수 있다.
또한, 소정 광원(110r)에서 출력되는 광은, 광파장 분리부(125)에서 반사되어, 스캐너(140)로 입사될 수 있다.
광파장 분리부(124, 125)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(124, 125)는, 더 짧은 파장의 광은 투과시키고, 더 긴 파장의 광은 반사시킬 수 있다.
한편, 도 1에서 예시된 광학계(120)는 광 반사부(123), 광파장 분리부(124, 125)로 구성될 수 있다.
한편, 스캐너(140)는, 광원(110r, 110g, 110b)으로부터의 출력광을, 입력받아, 외부로 제1 방향 스캐닝 및 제2 방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다.
스캐너(140)는, 광학계(120)에서 합성된 광을, 입력받아, 수평 방향 및 수직 방향으로 투사할 수 있다. 예를 들어, 스캐너(140)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(140)는, 표시할 영상을 스크린(102)의 전 영역에 투사할 수 있게 된다.
도면과 같이, 스캐너(140)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.
한편, 스캐너(140)는, 멤스(MEMS: micro electro mechenical system) 스캐너일 수 있다. 스캐너(140)는, 자기 방식으로 자석과 코일에 의한 자기장이 형성되어 해상도나 시스템의 조건에 따라 수평/수직으로 구동되며 광을 반사시킬 수 있다.
만약, 스캐닝 프로젝터 내 어느 하나의 광학 부품에서 설계된 사양에 맞게 정확히 광을 반사하거나 전달하지 못한다면, 영상의 품질이 떨어지거나 부정확하게 표시될 수 있다.
또한, 스캐닝 프로젝터는, 스캐너를 회전시켜 영상을 구현하므로, 스캐닝 프로젝터에서 정확한 영상을 구현하기 위하여 스캐너를 정밀하게 회전하는 것이 중요하다.
또한, 스캐닝 프로젝터는, 장기 구동시 스캐너의 많은 회전 구동으로 인하여 부품이 손상되거나 반사율 등 그 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
도 2와 도 3은 구동시 스캐너의 반사율 저하 현상에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 2의 (a)와 (b)를 참조하면, 멤스 스캐너를 이용한 스캐닝 프로젝터에 있어, 멤스 스캐너가 구동하면서 멤스 스캐너의 미러면(211) 표면에 먼지 등 이물질(201)이 점점 쌓이게 되는 문제가 있다.
이로 인하여, 멤스 스캐너의 미러면(211) 반사율이 저하된다.
도 2의 (a)와 (b)를 참조하면, 멤스 스캐너의 미러면(211)의 중앙부(211a)보다 외곽부(211b)에 먼지 등 이물질이 많이 쌓이게 된다.
이는 선풍기 날개에 먼지 쌓이는 원인과 유사하게 멤스 스캐너 회전에 의해 외곽부(211b)의 선속도가 중앙부(211a)보다 커서 공기 중 먼지와의 노출빈도가 증가하기 때문이다.
멤스 스캐너의 미러면(211)의 중앙부(211a)는 반사율이 80% 이상을 유지하나, 먼지 등 이물질이 지속적으로 쌓인 외곽부(211b)의 반사율은 극단적으로 저하된다.
이에 따라, 스캐닝 프로젝터의 밝기도 절반 이하로 감소될 수 있다.
도 3은 스캐닝 프로젝터의 장기 구동 전, 후의 색상별 밝기와 그 변화율을 나타낸 것이다.
따라서, 위와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 스캐너가 외부 먼지와의 노출을 최소화하는 멤스 스캐너 패키지 구조를 제안한다.
또한, 스캐닝 프로젝터의 각 광학 부품이 정확한 동작을 수행하면서도 장기 구동시 신뢰성을 향상할 수 있는 방안에 관한 연구가 이루어지고 있다.
본 발명의 목적은, 오반사 등 오동작을 방지하면서 동시에 반사율 저하 현상을 방지할 수 있는 멤스 스캐너를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 스캐너가 외부 먼지와의 노출을 최소화하는 멤스 스캐너 패키지 구조를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 장기 구동 시에도 안정적으로 동작할 수 있는 신뢰성 높은 멤스 스캐너 패키지를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 오반사 등 오동작을 방지하면서 동시에 반사율 저하 현상을 방지할 수 있는 스캐닝 프로젝터를 제공함에 있다.
본 발명의 목적은, 장기 구동 시에도 안정적으로 동작할 수 있는 신뢰성 높은 스캐닝 프로젝터를 제공함에 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 멤스 스캐너 패키지는, 광을 반사하는 미러(mirror)면을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner), 멤스 스캐너의 후면에 배치되는 자석(magnet), 자석을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스, 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부를 구비하는 상부 케이스, 및, 투명 부재로 형성되어 개구부를 커버하는 투명 커버부를 포함하고, 투명 커버부는, 멤스 스캐너에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상부 케이스에 결합될 수 있다.
상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따른 스캐닝 프로젝터는, 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부, 광원부에서 출력되는 광을 합성하는 광학계, 합성된 광에 기초하여 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 멤스 스캐너 패키지를 포함하고, 멤스 스캐너 패키지는, 광을 반사하는 미러(mirror)면을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner), 멤스 스캐너의 후면에 배치되는 자석(magnet), 자석을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스, 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부를 구비하는 상부 케이스, 및, 투명 부재로 형성되어 개구부를 커버하는 투명 커버부를 포함하며, 투명 커버부는, 멤스 스캐너에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상부 케이스에 결합될 수 있다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 멤스 스캐너를 이용하여 고품질의 영상을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 오반사 등 오동작을 방지하면서 동시에 반사율 저하 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명의 목적은, 스캐너가 외부 먼지와의 노출을 최소화하는 멤스 스캐너 패키지 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 장기 구동 시에도 안정적으로 동작할 수 있는 신뢰성 높은 멤스 스캐너 패키지 및 스캐닝 프로젝터를 제공할 수 있다.
한편, 그 외의 다양한 효과는 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 것이다.
도 1은 스캐닝 프로젝터의 개념도를 예시한다.
도 2와 도 3은 구동시 스캐너의 반사율 저하 현상에 대한 설명에 참조되는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 정면도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 측면도이다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 조립 각도에 관한 개념도이다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 광학 엔진 모듈에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 15와 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 적용으로 인한 밝기 평가 결과에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 17과 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 적용으로 인한 온도 변화 평가에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
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.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 정면도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 측면도이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지(MEMS scanner package, 400)는, 광을 반사하는 미러(mirror)면(411)을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner, 410), 상기 멤스 스캐너(410)의 후면에 배치되는 자석(magnet, 420, 430), 상기 자석(420, 430)을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스(450), 및, 상기 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부(442)를 구비하는 상부 케이스(440)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지(400)는, 투명 부재로 형성되어 상기 개구부(442)를 커버하는 투명 커버부(470)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 투명 커버부(470)는, 상기 멤스 스캐너(410)의 전면에 배치되고, 상기 개구부(442)를 밀폐시키면서도 광이 통과할 수 있도록 투명 부재로 형성될 수 있다.
한편, 상기 상부 케이스(440)는, 상기 멤스 스캐너(410)의 일부와 접촉하고, 상기 멤스 스캐너(410)와의 접촉면에서 상기 미러면(411)를 향하는 방향으로 연장되는 경사부(441)를 구비할 수 있다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상부 케이스(540)는, 멤스 스캐너의 중앙부, 즉 미러면(411)를 향하는 방향으로 연장되는 경사부(441)와 상기 미러면(411)에서 반사되는 광을 외부로 출력시키기 위하여 소정 크기의 개구부(442)를 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 개구부(442)의 크기는 광을 외부로 출력시키는 것을 방해하지 않는 정도의 최소 크기로 설계될 수 있다.
또한, 상기 경사부(441)의 전면은 광을 외부로 출력시키는 것을 방해하지 않기 위해 소정 각도의 경사면을 가지도록 설계될 수 있다.
상기 투명 커버부(470)는 상기 개구부(442)를 통하여 외부의 먼지 등이 유입되지 않도록 멤스 스캐너 패키지(400)를 밀폐시킬 수 있다.
이에 따라, 멤스 스캐너(410) 및 미러면(411)의 외부 미물질과의 노출빈도를 최소화할 수 있다.
하지만, 상기 투명 커버부(470)의 추가로 인하여, 상기 투명 커버부(470) 자체의 광 반사 성분이 발생할 수 있다.
이러한 광 반사에 의해, 원래 표시하고자 하는 영상 외에 의도하지 않은 광반사로 인한 이미지가 표시되는 오동작이 발생할 수 있다. 의도하지 않은 광반사로 인한 이미지는 정확한 이미지를 그리지 못하고 불분명하게 표시되거나, 구현하고자 하는 영상이 스크린 상 원하는 위치가 아닌 다른 위치에도 표시되는 비침 노이즈 이미지(noise image) 형태로 표시될 수 있다. 이에 따라, 영상 품질이 저하될 수 있다.
이를 방지하기 위하여, 상기 투명 커버부(470)는, 상기 멤스 스캐너(410)에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상기 상부 케이스(440)에 결합될 수 있다.
도 6과 도 7을 참조하면, 투명 부재로 형성되는 투명 커버부(470)는, 상기 멤스 스캐너(410)에 대해 소정 경사각(a)을 가지도록 기울어져 배치된다.
한편, 상기 투명 부재는, 글래스(glass) 또는 프리즘(prism)일 수 있다. 도 6과 도 7에서는 상기 투명 부재가 글래스(glass)인 경우를 예시하였다.
한편, 상기 투명 커버부(470)는 입사되는 광을 멤스 스캐너(410)로 통과시키고, 멤스 스캐너(410)에서 반사되는 광은 외부로 통과시킨다.
하지만, 상기 투명 커버부(470)는 입사되는 광 중 일부 광을 통과시키지 않고 반사시킬 수 있고, 이는 노이즈 이미지 발생의 한 원인이 될 수 있다.
따라서, 상기 투명 커버부(470)는 입사되는 광 중 통과되지 않고, 상기 투명 커버부(470)에서 반사되는 광이 스크린(102)으로 진행되지 않도록, 상기 투명 커버부(470)의 배치 각도를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명은 투명 커버부(470)를 상기 멤스 스캐너(410)에 대해 소정 경사각(a)을 가지도록 기울여 배치함으로써, 입사되는 광(g1) 중 투명 커버부(470)에서 반사되는 광(g2)을 스크린(102)의 이미지 영역 외부로 보낼 수 있다.
여기서, 소정 경사각(a)은, 상기 멤스 스캐너(410)로 입사되는 광의 입사각에 대응할 수 있다.
즉, 광원으로부터 상기 멤스 스캐너(410)로 입사되는 광의 입사각과 동일한 각도만큼, 상기 멤스 스캐너(410)를 기준으로 상기 투명 커버부(470)를 기울여 배치할 수 있다.
또는, 소정 경사각(a)은, 상기 멤스 스캐너(410)로 입사되는 광의 입사각보다 클 수 있다.
상기 투명 커버부(470)에서 반사되는 광(g2)의 반사각은 상기 경사각(a)에 비례할 수 있다. 따라서, 상기 경사각(a)이 커질수록 스크린(102)에서 멀도록 광을 보낼 수 있다.
그러므로, 상기 경사각(a)을 상기 멤스 스캐너(410)로 입사되는 광의 입사각보다 크게 설정하여 충분한 마진(margin)을 확보할 수 있다.
또한, 상기 투명 부재의 적어도 일면은, 반사 방지 코팅(Anti-reflection Coating) 처리하는 것이 더욱 바람직하다.
도 6과 도 7을 참조하면, 상기 상부 케이스(440)는 상기 투명 커버부(470)의 경사각(a)에 대응하는 경사면을 가지는 결합부(443, 444, 445)를 포함할 수 있다.
상기 결합부(443, 444, 445)는 상기 투명 커버부(470)의 형상과 배치 각도에 대응하는 형상을 가질 수 있다.
상기 결합부(443, 444, 445)는 상기 투명 커버부(470)의 경사각(a)과 동일한 각도로 기울어지는 경사면을 가질 수 있다.
또한, 상기 결합부(443, 444, 445)는 상기 투명 커버부(470)가 결합되기 위한 홈 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 도면들을 참조하면, 상기 투명 커버부(470)는, 일측은 상기 멤스 스캐너(410)에 가깝게 배치되고, 타측은 상기 멤스 스캐너(410)에 멀도록 배치되어, 미러면(411)의 평행선(R)을 기준으로 상기 소정 경사각(a)을 가지도록 기울어 질 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 상부 케이스(440)는 상기 투명 커버부(470)의 경사각(a)에 대응하는 경사면을 가지는 결합부(443, 444, 445)를 포함할 수 있다.
상기 투명 커버부(470)가 상기 멤스 스캐너(410)에 가깝게 배치되는 일측에 대응하는 결합부(444)는, 타측의 결합부(443, 445)보다 작을 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 투명 커버부(470)가 상기 멤스 스캐너(410)에 멀게 배치되는 타측에 대응하는 결합부(443, 445)는 둔턱을 가지는 2단 구조로 형성될 수 있다.
도 7을 참조하면, 투명 커버부(470)가 없는 경우의 입사광 광 경로(Ra1)와 투명 커버부(470)가 있는 경우의 입사광 광 경로(Ra2)는, 투명 커버부(470)로 인한 굴절, 반사 때문에, 차이가 발생한다.
본 발명은, 입사광 중 투명 커버부(470)로 인해 스크린(102) 이미지 영역에 반사되는 노이즈 광을 차단하기 위하여, 상기 투명 커버부(470)이 소정 경사각(a)을 가지도록 기울여 배치한다.
상기 투명 커버부(470)의 경사각(a)으로 인하여 상기 투명 커버부(470)에서 반사되는 광은 스크린(102) 이미지 영역 바깥으로 향하는 광 경로(R2)를 따라 진행하게 된다.
한편, 상기 자석(420, 430)은 상기 멤스 스캐너(410)의 구동력이 되는 전자기력(electromagnetic)을 유발시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 상기 멤스 스캐너(410)는 전자기력에 의해 수평/수직으로 구동될 수 있다.
한편, 상기 멤스 스캐너(410)에는 FPCB(Flexible Printed circuit board), PCB(Printed circuit board) 등의 회로기판(미도시)이 연결될 수 있다.
한편, 상기 미러면(411)는 수직 방향과 수평 방향으로 회전할 수 있다.
즉, 상기 미러면(411)는 두 방향으로 회전 가능하고, 두 방향으로 회전하면서 광을 반사시킬 수 있다.
이에 따라, 상기 멤스 스캐너(410)는 수직 방향 및 수평 방향으로 스캐닝(scanning)할 수 있다.
실시예에 따라서는, 멤스 스캐너 패키지 내부의 내부 반사를 효과적으로 제거하기 위하여 자석(420, 430)이 블랙(black) 무광색을 띄도록 구성할 수 있다.
상기 자석(420, 430)은, 상기 미러면(411)의 후면과 마주보며 배치되는 내부 자석(Inner magnet, 420), 및, 상기 내부 자석(520)의 외부에 배치되는 외부 자석(Outer magnet, 430)을 포함할 수 있다.
상기 내부 자석(420)과 외부 자석(430)은 상기 미러면(411)의 후면과 소정의 간격을 가지도록 배치될 수 있다.
상부 케이스(440)와 하부 케이스(450)는 상기 멤스 스캐너(410), 상기 자석(420, 430)을 고정하고 지지하는 역할을 할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지는 요크(yoke, 460)를 더 포함할 수 있다. 요크(460)는 전류가 인가되는 경우 형성되는 자속(magnetic flux)의 통로가 될 수 있다.
상기 요크(460)의 형상은 자석(420, 430)의 형상에 대응할 수 있고, 연자성 재료로 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 내부 자석(420)에는 일정한 부피를 가지는 홈(421)이 형성될 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 내부 자석(420)에는 일정한 부피를 가지는 홀(hole)이 형성될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지(400))는, 소음 저감을 위해 내부 자석(420) 형상 내에 일정한 부피를 기지는 홈(421) 또는 홀이 형성될 수 있다.
멤스 스캐너(410) 구동 시 회전에 의해 소음(Air-Borne Noise)이 발생할 수 있다.
미러면(411)과 자석(420, 430) 사이 공기에서 발생된 압력(소음)은 내부 자석(420)에 형성된 홈(421) 또는 홀 내부의 공기에 국부적으로 전달될 수 있다.
여기서, 내부 자석(420)에 형성된 홈(421) 또는 홀 내부의 공기로 전달된 압력의 에너지가 소모되면서 소음 레벨을 줄일 수 있다.
또한, 홈 또는 홀 형상에 따라서 발생하는 압력(또는 소음) 레벨을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 홈(421) 또는 홀은 멤스 스캐너 패키지(400) 내에서 구동으로 발생하는 고압 영역과 저압 영역의 압력차에 의해 발생하는 소음을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 홈(421) 또는 홀의 형상은, 상기 미러면(411)의 형상에 대응할 수 있다. 예를 들어, 미러면(411)가 원형일 경우에 홈(421) 또는 홀의 형상도 원형일 수 있고, 미러면(411)가 사각형일 경우에 홈(421) 또는 홀의 형상도 사각형일 수 있다.
한편, 상기 내부 자석(420)과 상기 외부 자석(430)은, 상기 멤스 스캐너(410) 및 상기 미러면(411)의 후면으로부터 기설정된 소정 거리 이격되어 배치될 수 있다.
또한, 상기 내부 자석(420)의 윗면 높이와 상기 외부 자석(430)의 윗면 높이는 실질적으로 동일할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 내부 자석(420)의 홈이 형성되지 않은 윗면과 상기 외부 자석(430)의 윗면은, 상기 멤스 스캐너(410) 및 상기 미러면(411)의 후면과 평행한 면으로부터 실질적으로 동일한 거리만큼 이격되어 배치될 수 있다.
한편, 상기 홈(421) 또는 홀의 크기는, 상기 미러면(411)의 크기보다 클 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 멤스 스캐너(410)는, 미러면(41)이 형성된 중앙부보다 돌출된 외곽부를 포함할 수 있다.
이 때, 상기 멤스 스캐너(410)의 돌출된 외곽부는, 상기 상부 케이스(440)와 접촉할 수 있고, 상기 상부 케이스(440)와 상기 멤스 스캐너(410)의 접촉면은 상기 상부 케이스(440)와 상기 멤스 스캐너(410)의 조립 안착면일 수 있다.
도 8과 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 조립 각도에 관한 개념도로, 이해를 돕기 위하여 투명 커버부(470)를 과장하여 도시하였지만 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지(400)는, 광원으로부터 출력된 광이 광학 부품들을 거쳐 아래 쪽(R3)에서 멤스 스캐너로 입사될 수 있다.
도 8은 상향 투사시 멤스 스캐너 패키지(400)와 투명 커버부(470)의 조립 각도를 도시한 것이다.
한편, 이 경우에, 멤스 스캐너 패키지(400)를 수평으로 배치하는 경우에, 프로젝터 외부로 출력되는 광은 스크린의 위쪽으로 치우칠 수 있다.
그러므로, 멤스 스캐너 패키지(400)는 수직 방향에 소정 각도, 예를 들어, 약 4도 기울어지게 고정될 수 있다.
또는, 도 9의 (a)와 (b)를 참조하면, 광원으로부터 출력된 광이 광학 부품들을 거쳐 측면(R4, R5)에서 멤스 스캐너로 입사될 수 있다.
도 9는 측면 투사시 멤스 스캐너 패키지(400)와 투명 커버부(470)의 조립 각도를 도시한 것이다.
한편, 상기 투명 커버부(470)와 상기 상부 케이스(440)는 일체형 또는 분리형으로 조립될 수 있다.
도 10과 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스캐닝 프로젝터의 광학 엔진 모듈에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 10은 광학 엔진 모듈에 조립되는 광학 부품들을 예시한 상면 투영도이고, 도 11은 광학 엔진 모듈에 조립되는 광학 부품들을 예시한 측면 투영도이다.
도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 스캐닝 프로젝터의 광학 부품들을 포함하는 모듈로, 복수의 레이저 광원(1010B, 1010G, 1010R)을 포함하는 광원부(1010B, 1010G, 1010R), 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서 출력되는 광에 기초하여 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 멤스 스캐너 패키지(1005)를 포함할 수 있다.
여기서, 멤스 스캐너 패키지(1005)는 도 4 내지 도 9를 참조하여 설명한 멤스 스캐너 패키지(400)일 수 있다.
한편, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서 출력되는 광을 합성하는 광학(1020, 1025 등)을 더 포함할 수 있고, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)는 상기 광학계를 거친 광을 스캐닝 프로젝터 외부로 출력할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 프로젝터 케이싱 수납 공간의 내부에 배치되는 베이스부(1000)를 포함하고, 각종 광학 부품들이 베이스부(1000) 상에 배치될 수 있다.
상기 베이스부(1000)는, 마그네슘/알루미늄 합금 또는 플라스틱(plastic) 재질등으로 가공 가능하며, 광학 부품들이 조립되는 베이스(base)가 될 수 있다.
여기서, 상기 베이스부(1000)의 제1면은, 도 10에서 보여지는 광학 엔진 모듈의 상면일 수 있다. 상기 베이스부(1000)의 제2면은, 상기 제1면의 반대측면, 광학 엔진 모듈의 저면일 수 있다.
한편, 상기 베이스부(1000)의 제1면 및/또는 제2면에는 보강 리브(rib)가 형성될 수 있다.
상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)는 적색 레이저 다이오드(1010R), 녹색 레이저 다이오드(1010G), 청색 레이저 다이오드(1010B)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)는 2개의 적색 레이저 다이오드, 2개의 녹색 레이저 다이오드, 2개의 청색 레이저 다이오드를 구비할 수 있다.
실시예에 따라서는, 편광 소자를 배치하여, 동일 색상(color)간 편광을 달리하여 스펙클(speckle)을 개선할 수 있다.
상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)의 각 레이저 광원들은, 상기 베이스부(1000)에 고정될 수 있다. 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)는 상기 베이스부(1000)의 제1면에 배치될 수 있다.
상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)의 각 레이저 광원들은, 상기 베이스부(1000)의 제1면에 형성된 개구부에 장착 또는 삽입될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 상기 복수의 레이저 광원(1010B, 1010G, 1010R)의 전방에 배치되는 콜리메이팅 렌즈(collimating lens, 1012)를 더 포함할 수 있다. 또한, 각각의 렌즈(1012)는 렌즈 홀더(holder)에 고정되어 각 광원(1010B, 1010G, 1010R)의 일측에 정렬되어 고정되게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R) 중 1개의 적색 레이저 다이오드, 1개의 녹색 레이저 다이오드, 1개의 청색 레이저 다이오드의 전방에 1/2 파장판 및 홀더(1060)를 더 포함할 수 있다.
상기 1/2 파장판(1060)은 레이저 다이오드 광의 파장을 90도 회전하여 P파와 S파로 분리할 수 있다.
도 10과 도 11을 참조하면, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)는 베이스부(1000)의 제1면에 형성된 안착부(1001)에 배치될 수 있다.
한편, 상기 안착부(1001)는 상기 베이스부(1000)의 제1면 중 일부가 함몰되어 형성될 수 있다.
또한, 멤스 스캐너 패키지(1005)에서 반사된 광이 외부로 출력될 수 있도록, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)가 삽입되어 고정되는 방향 외에, 상기 안착부(1001)의 적어도 일면은 개방(open)될 수 있다.
한편, 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈, 특히 광학계는, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서 출력되는 광을 합성하는 다이크로익(Dichroic) 미러(1020)와 합성된 광을 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)로 반사하는 광 반사부(1075)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 광 반사부(1075)는 토탈 미러(Total mirror)일 수 있다.
또한, 상기 광 반사부(1075)는 상기 베이스부(1000)의 제2면에 배치될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광학 부품들이 상기 베이스부(1000)의 제1면과 제2면에 나누어 조립될 수 있다. 이에 따라, 광학 엔진 모듈을 더 컴팩트(compact)하게 설계할 수 있다.
한편, 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 플레이트 타입(Plate type) 소자(1030)을 포함할 수 있다.
한편, 플레이트 타입 소자(1030)는 각 색상 광원들에 대응하여 구비될 수 있다.
또한, 각 플레이트 타입 소자(1030)는 상/하로 배치되는 2개의 플레이트(1032, 1031) 쌍(pair)으로 구성될 수 있다.
또한, 플레이트 타입 소자(1030)는 광경로와 45도를 기울어져 형성될 수 있다.
한편, 플레이트 타입 소자(1030)의 한면은, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅, 다른 한면은 반사면 혹은 다이크로익(dichroic) 코팅으로 이루어져 있어, 스펙클(speckle) 저감 효과가 있다.
도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈, 특히 광학계는, 입사되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate, 1031)와 상기 제1 플레이트(1031)에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트(1032)를 더 포함할 수 있다.
이 경우에, 상기 제1 플레이트(1031)와 상기 제2 플레이트(1032)는, 상기 베이스부(1000)의 제1면에 배치될 수 있다.
한편, 상기 제1 플레이트(1031)와 상기 제2 플레이트(1032)는, 광경로에 45도 기울어지게 조립될 수 있다. 이에 따라, 다른 면에 배치된 광학 부품에도 광을 전달할 수 있다.
상기 제1 플레이트(1031)와 상기 제2 플레이트(1032)는, PBS(Polarization Beam Splitter) 코팅면을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 플레이트(1031)와 상기 제2 플레이트(1032)는, 광이 반사되는 반사면 또는 다이크로익(Dichroic) 코팅면을 포함할 수 있다.
한편, 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈, 특히 광학계는, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서 출력되는 광을 상기 제1 플레이트(1031)로 반사하는 제1 미러(1025)와 제2 미러(1020)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 미러(1025)는 토탈 미러(Total mirror)이고, 상기 제2 미러(1020)는 다이크로익(Dichroic) 미러일 수 있다.
토탈 미러(Total mirror)는 광을 전반사할 수 있고, 다이크로익 미러(Dichroic mirror)는 입사되는 광의 파장에 따라 분리되거나 합파해주는 역할을 할 수 있다. 다이크로익 미러의 표면은 파장별 광에 따라 투과 혹은 반사를 달리하는 코팅을 사용하며, 또한 반사율을 최소화하기 위하여 AR 코팅(anti-reflection coating)을 사용할 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 제1 미러(1025)와 상기 제2 미러(1020)는 상기 베이스부(1000)의 제1면에 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 광학 엔진 모듈, 특히 광학계는, 상기 제2 플레이트(1032)에서 반사된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부(1075)를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따라서는, 상기 광 반사부(1075)는 상기 베이스부(1000)의 제2면에 배치될 수 있고, 상기 광 반사부(1075)는 토탈 미러일 수 있다.
제1 플레이트(1031)에 의해 입사된 편광은 P파와 S파 두 개로 분리된다. 공간적으로 분리된 각각의 편광은 동일한 코팅이 적용된 제2 플레이트(1032)에 의해 한 개의 광으로 합성이 되며 이때 P파와 S파간에는 광경로차(optical path difference: OPD)가 발생한다.
한편, 레이저 광원의 특성상 가간섭 길이(coherence length) 보다 큰 광 경로차(optical path difference)를 가지는 구조에서는 간섭 현상을 관측할 수 없다.
또한, 제1,2 플레이트(1031, 1032)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(1031, 1032)의 두께 t를 조절할 수 있다. 구성에 따라서 두 개의 제1,2 플레이트(1031, 1032)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
한편, 실시예에 따라서는, 상기 광학 엔진 모듈은, 상기 베이스부(1000)의 제2면에 배치되는 프리즘(prism) 소자(1080)를 더 포함할 수 있다.
상기 프리즘 소자(1080)는, 밝기 효율을 높이기 위해 레이저 다이오드 광의 일부를 조정하여 멤스 스캐너 패키지(1005) 표면에 되도록 많이 입사시켜주는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 타원형으로 입사되는 광을 원형으로 조정할 수 있다. 또한, 상기 프리즘 소자(1080)는, 광 경로를 변경할 수도 있다.
한편, 상기 프리즘 소자(1080)를 포함하는 실시예의 경우, 상기 프리즘 소자(1080)를 광경로 상 광 반사부(1075) 이전에 배치할 수 있다. 또한, 상기 프리즘 소자(1080)를 광경로 상 플레이트 타입 소자(1030) 이후에 배치할 수 있다. 이 경우에, 광은 플레이트 타입 소자(1030), 프리즘 소자(1080), 광 반사부(1075) 순서로 진행될 수 있다.
한편, 도 10과 도 11을 참조하면, 광학 엔진 모듈은, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)의 전면에 배치되는 왜곡 보정 렌즈(1090)를 더 포함할 수 있다.
상기 왜곡 보정 렌즈(1090)는 프리즘 소자(1080) 등에 의해 발생한 색수차 및 왜곡 이미지를 보정하는 렌즈일 수 있다.
한편, 멤스 스캐너 패키지(1005)에서 반사된 광이 외부로 출력될 수 있도록, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)가 삽입되어 고정되는 방향 외에, 상기 안착부(1001)의 적어도 일면은 개방(open)될 수 있다.
이 때, 상기 왜곡 보정 렌즈(1090)는, 상기 베이스부(1000)의 제2면에 배치될 수 있고, 상기 안착부(1001)의 오픈된 면의 전면에 배치될 수 있다.
이에 따라, 상기 왜곡 보정 렌즈(1090)는, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)의 전면에 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 스캐닝 프로젝터는, 스캐닝 프로젝터) 내부에서 광을 감지하는 광 감지부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 광 감지부는, 포토 다이오드(photo diode)일 수 있다. 광 감지부는, 레이저 다이오드 밝기를 감지(detection)하여, 밝기, 색감(white balance) 등을 조정하기 위한 데이터로 사용할 수 있다.
또한, 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 상기 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서 출력되는 광의 일부를 상기 광 감지부로 전달하는 제1 필터(1050)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 필터(1050)는, 광원부(1010B, 1010G, 1010R)에서의 광 중 일부, 예를 들어, 1 내지 4%의 광을 광 감지부 PD(photo diode) 센서로 보내고 나머지는 투과할 수 있다.
한편, 상기 제1 필터(1050)는, 광원부(1010B, 1010G, 1010R)의 출력 광을 센싱(sensing)하기 위한 광을 획득하기 위하여, 광원부(1010B, 1010G, 1010R)의 전방에 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1 필터(1050)는, 콜리메이팅 렌즈(1012)와 각종 미러(1020, 1025) 사이에 배치될 수 있다.
한편, 도 10과 도 11을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광학 엔진 모듈은, 상기 멤스 스캐너 패키지(1005)에서 출력되는 광의 일부를 상기 광 감지부로 전달하는 제2 필터(1055)를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 필터(1055)는, 색감(whitebalance) 및 광학 엔진 모듈의 얼라이먼트(alignment)를 위해 광 중 일부 예를 들어, 1 내지 4%의 광을 광 감지부 PD(photo diode) 센서로 보내고 나머지는 투과할 수 있다.
한편, 상기 제2 필터(1055)를 포함하는 실시예의 경우, 상기 제2 필터(1055)를 광경로 상 광 반사부(1075) 이전에 배치할 수 있다. 또한, 상기 제2 필터(1055)를 광경로 상 상기 프리즘 소자(1080) 이후에 배치할 수 있다. 이 경우에, 광은 플레이트 타입 소자(1030), 프리즘 소자(1080), 제2 필터(1055), 광 반사부(1075), 멤스 스캐너 패키지(1005) 순서로 진행될 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 프리즘 소자(1080), 제2 필터(1055), 광 반사부(1075), 왜곡 보정 렌즈(1090)의 조립 방향은 베이스부(1000)의 제2면일 수 있다.
한편, 본 명세서에서 도시하지는 않았지만, 광학 엔진 모듈은 광학 부품을 고정하기 위해 체결/고정 부재, 안착홈 등을 포함할 수 있다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
한편, 투명 커버부의 투명 부재는, 글래스(glass) 또는 프리즘(prism)일 수 있다. 도 12과 도 13은 상기 투명 부재가 프리즘(prism)인 경우를 예시한다.
도 12과 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지(1300)는, 프리즘(prism)으로 형성되어 멤스 스캐너의 전면을 커버하는 투명 커버부(1400)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 투명 커버부(1400)는, 상기 멤스 스캐너의 전면에 배치되고, 멤스 스캐너 패키지(1300)를 밀폐시킬 수 있다.
상기 프리즘(prism)으로 형성된 투명 커버부(1400)는 경사면을 가지고, 경사면의 각도를 조절하여, 투명 커버부(1400)에서 반사되는 광이 스크린의 이미지 영역에 투사되지 않도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 프리즘(prism)으로 형성된 투명 커버부(1400)도 소정 각도(b)로 기울어져 배치될 수 있다. 예를 들어, 투명 커버부(1400)의 중심선(P)과 멤스 스캐너, 특히 미러면은 소정 각도(b)로 겨사지게 배치될 수 있다.
이에 따라, 투명 커버부(1400)에서 반사되는 광으로 인한 노이즈 이미지 발생을 방지할 수 있다.
도 14를 참조하면, 스캐닝 프로젝터에서 출력되어 표시되는 영상은 핀 쿠션 왜곡(1210)이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 스캐닝 프로젝터는 왜곡 보정 렌즈(1090)를 더 포함하여 왜곡 부분을 축소, 보정한 영상(1220)을 구현할 수 있다.
하지만, 투명 커버부(1400)가 프리즘(prism)으로 형성되면, 상기 왜곡 보정 렌즈(1090) 없이도 핀쿠션 왜곡을 보정할 수 있다.
이에 따라, 왜곡 보정 렌즈(1090)를 제거할 수 있으므로, 제조비가 절감되고, 설계 자유도가 향상될 수 있다.
도 15와 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 적용으로 인한 밝기 평가 결과에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
더욱 상세하게는, 종래의 맴스 스캐너 패키지 구조와 글래스(glass)로 형성된 투명 커버부를 상부케이스와 결합시킨 2개의 샘플 멤스 스캐너 패키지의 소정 시간 동안 밝기 평가 결과를 도시한 것이다..
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 커버부가 미적용된 종래 구조의 시험 결과로, 청색은 29.8%, 녹색은 30.0%, 청색은 31.4%의 밝기 저하가 발생하였다, 평균적으로 약 30%의 밝기 저하가 발생하였다.
도 16의 (a)와 (b)를 참조하면, 제1 샘플(a)은 색상별로 0.3%, 0.4%, 0.4%, 평균 0.4% 밝기가 저하되었고, 제2 샘플(b)은 색상별로 0.1%, 0.5%, 0.7%, 평균 0.5% 밝기가 저하되었다. 또한, 1000시간 구동시에도 그 밝기는 실질적으로 변화가 없었다. 이는 장시간 구동하여도 실질적으로 밝기 저하 현상이 발생하지 않는다고 판단될 수 있다.
도 17과 도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 스캐너 패키지의 적용으로 인한 온도 변화 평가에 관한 설명에 참조되는 도면이다.
도 17과 도 18은 투명 커버부 적용시 스캐너 온도가 내부에 갇혀 스캐너 동작에 영향을 주는 위험 여부를 확인하기 위하여 스캐너 내부 온도를 확인하는 실험에 관한 도면이다.
도 17은 실험시 온도 계측 지점을 나타내는 도면으로, 수평센서 위(1), 수직센서 위(2), 웨이퍼(wafer) 접촉면(3, 4)의 4개 지점에서 온도 변화를 계측하였다.
도 18의 (a)에서 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 투명 커버부가 미적용된 종래 구조의 시험 결과와, 도 18의 (b)와 (c)에 도시된 제1,2 샘플의 시험 결과를 비교하면, 최고 온도 기준으로 약 4도의 차이로 스캐너 패키지 내부온도 변화는 미미하였다. 또한, 스캐너의 이상 동작도 없었다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 멤스 스캐너를 이용하여 고품질의 영상을 구현할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 오반사 등 오동작을 방지하면서 동시에 반사율 저하 현상을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명의 목적은, 스캐너가 외부 먼지와의 노출을 최소화하는 멤스 스캐너 패키지 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 장기 구동 시에도 안정적으로 동작할 수 있는 신뢰성 높은 멤스 스캐너 패키지 및 스캐닝 프로젝터를 제공할 수 있다.
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 이해되어서는 안될 것이다.
멤스 스캐너: 410
미러면: 411
내부 자석: 420
외부 자석: 430
상부 케이스: 440
하부 케이스: 450
투명 커버부: 470

Claims (20)

  1. 광을 반사하는 미러(mirror)면을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner);
    상기 멤스 스캐너의 후면에 배치되는 자석(magnet);
    상기 자석을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스;
    상기 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부를 구비하는 상부 케이스; 및,
    투명 부재로 형성되어 상기 개구부를 커버하는 투명 커버부;를 포함하고,
    상기 투명 커버부는, 상기 멤스 스캐너에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상기 상부 케이스에 결합되며,
    상기 상부 케이스는,
    상기 멤스 스캐너의 일부와 접촉하고, 상기 멤스 스캐너와의 접촉면에서 상기 미러면을 향하는 방향으로 연장되는 경사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투명 커버부는, 일측은 상기 멤스 스캐너에 가깝게 배치되고, 타측은 상기 멤스 스캐너에 멀도록 배치되어, 상기 미러면의 평행선을 기준으로 상기 소정 경사각을 가지도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소정 경사각은, 상기 멤스 스캐너로 입사되는 광의 입사각에 대응하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소정 경사각은, 상기 멤스 스캐너로 입사되는 광의 입사각보다 큰 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 투명 부재는, 글래스(glass) 또는 프리즘(prism)인 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 투명 부재의 적어도 일면은, 반사 방지 코팅(Anti-reflection Coating) 처리된 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자석은, 상기 미러의 후면과 마주보며 배치되는 내부 자석(Inner magnet)과 상기 내부 자석의 외부에 배치되는 외부 자석(Outer magnet)을 포함하고, 상기 내부 자석에는 홈 또는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 상부 케이스는 상기 투명 커버부의 경사각에 대응하는 경사면을 가지는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 스캐너 패키지.
  9. 복수의 레이저 광원을 포함하는 광원부;
    상기 광원부에서 출력되는 광을 합성하는 광학계;
    상기 합성된 광에 기초하여 광을 수평 방향 및 수직 방향으로 스캐닝하는 멤스 스캐너 패키지;를 포함하고,
    상기 멤스 스캐너 패키지는, 광을 반사하는 미러(mirror)면을 포함하는 멤스 스캐너(MEMS scanner), 상기 멤스 스캐너의 후면에 배치되는 자석(magnet), 상기 자석을 수납하는 수납 공간을 형성하는 하부 케이스,상기 멤스 스캐너에서 반사되는 광이 통과하는 개구부를 구비하는 상부 케이스, 및, 투명 부재로 형성되어 상기 개구부를 커버하는 투명 커버부를 포함하며,
    상기 투명 커버부는, 상기 멤스 스캐너에 대해 소정 경사각을 가지도록 기울어져 상기 상부 케이스에 결합되며,
    상기 상부 케이스는,
    상기 멤스 스캐너의 일부와 접촉하고, 상기 멤스 스캐너와의 접촉면에서 상기 미러면을 향하는 방향으로 연장되는 경사부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 스캐닝(Scanning) 프로젝터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 투명 커버부는, 일측은 상기 멤스 스캐너에 가깝게 배치되고, 타측은 상기 멤스 스캐너에 멀도록 배치되어, 상기 미러면의 평행선을 기준으로 상기 소정 경사각을 가지도록 기울어지는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 소정 경사각은, 상기 멤스 스캐너로 입사되는 광의 입사각에 대응하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 소정 경사각은, 상기 멤스 스캐너로 입사되는 광의 입사각보다 큰 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 투명 부재의 적어도 일면은, 반사 방지 코팅(Anti-reflection Coating) 처리된 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 투명 부재는, 글래스(glass) 또는 프리즘(prism)인 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 자석은, 상기 미러의 후면과 마주보며 배치되는 내부 자석(Inner magnet)과 상기 내부 자석의 외부에 배치되는 외부 자석(Outer magnet)을 포함하고, 상기 내부 자석에는 홈 또는 홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 상부 케이스는 상기 투명 커버부의 경사각에 대응하는 경사면을 가지는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 광원부에서 출력되는 광을 합성하는 다이크로익(Dichroic) 미러와 상기 합성된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 광학계는, 입사되는 광을 서로 다른 편광을 가지는 2개의 광으로 분리하는 제1 플레이트(plate)와 상기 제1 플레이트에서 분리된 광들을 합성하여 반사하는 제2 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 광원부에서 출력되는 광을 상기 제1 플레이트로 반사하는 제1 미러와 제2 미러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 광학계는, 상기 제2 플레이트에서 반사된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스캐닝 프로젝터.

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