KR20160112285A - 레이저 프로젝터 - Google Patents

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KR20160112285A
KR20160112285A KR1020150037646A KR20150037646A KR20160112285A KR 20160112285 A KR20160112285 A KR 20160112285A KR 1020150037646 A KR1020150037646 A KR 1020150037646A KR 20150037646 A KR20150037646 A KR 20150037646A KR 20160112285 A KR20160112285 A KR 20160112285A
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collimator lens
lens
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윤찬영
권재욱
박우제
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시 예에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 집광부는, 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고, 제1실린더 렌즈의 초점거리는 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 프로젝터 {Laser projector}
본 발명의 실시예는 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
레이저의 특징인 색재현력, 효율성, 직진성등의 장점을 살린 레이저 스캐닝 방식 프로젝터들이 소형 프로젝터 시장 및 HUD, HMD와 같은 포터블 기기들에 사용되고 있다. 이러한 레이저 프로젝터는 레이저 광원, 집광부, 광 합성부, 2D 스캐너, 제어부 등을 포함할 수 있다. 여기서 레이저 광원은 적색 광을 생성하는 적색 레이저, 녹색 광을 생성하는 녹색 레이저, 청색 광을 생성하는 청색 레이저를 포함한다. 영상 제어부의 신호에 따라 화소별로 레이저의 광량이 변조되어 레이저 광원으로부터 출사된다. 출사된 빔은 collimator 렌즈에 의해 직진광의 형태로 적색, 녹색, 청색 광합성부(color mirror)에 의해 한 개의 단일 빔으로 합성된다. 그 후 광 스캐너에 의해 반사된 빔은 스캐너 제어부의 신호에 따라 소정의 각도로 2D MEMS 스캐너 미러가 회전하면서 광을 스캐닝하여 영상 제어부의 신호에 따라 영상을 디스플레이한다.
선행문헌인 대한민국 공개특허공보 제 10-2012-0091810호에는 레이저 다이오드를 이용한 디스플레이 방법 및 그 방법을 채용한 디스플레이 시스템에 관한 사상이 개시된다.
한편, 레이저광원과 스캐너를 사용하여 이미지를 구현하는 스캐닝방식 레이저 프로젝터에서 광출력을 높이기 위해 고출력 레이저 다이오드를 적용할 경우, 발광점의 좌우상하 비대칭성의 증가로 인하여 해상도 저하문제가 발생한다.
본 발명의 목적은, 실린더 렌즈를 적용하여 해상도 저하 문제를 해결한 레이저 프로젝터를 제공하는 것에 있다.
일 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 각각 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 광원부; 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부; 상기 집광부를 통과한 광을 합성하는 광 합성부; 및 상기 광 합성부에서 합성된 광을 스크린에 투사하는 스캐너를 포함하고, 상기 집광부는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사된 광을 1차적으로 시준하는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 2차적으로 시준하는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고, 상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제2콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함한다.
다른 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 상기 집광부는, 상기 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및 상기 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제1실린더 렌즈의 초점거리는 상기 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 한다.
또 다른 측면에 따른 레이저 프로젝터는, 전방으로 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및 상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고, 상기 집광부는, 상기 광원부의 전방에 놓이는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈의 전방에 놓이는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고, 상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고, 상기 제2콜리메이터 렌즈는 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 회전대칭형 렌즈를 포함한다.
본 발명에서 제안된 레이저 프로젝터는, 실린더 렌즈를 콜리메이터 렌즈로 이용함으로써 고출력 레이저 다이오드를 사용하는 경우에도 해상도 저하 문제를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터의 개념도이다.
도 2는 도 1의 레이저 프로젝터의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광학계의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 콜리메이터 렌즈에 의해 저출력 및 고출력 레이저 다이오드에 의한 발광점이 각각 스크린에 결상된 모습을 비교한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 도 6을 x축 방향에서 바라본 도면이다.
도 8은 도 6을 y축 방향에서 바라본 도면이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터의 개념도이며, 도 2는 도 1의 광학계의 상세 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은 도 1의 레이저 프로젝터의 상세 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 프로젝터(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 입력부(130), 전원공급부(140), 스캐너(150), 구동부(160), 광학계(170)를 포함할 수 있다.
상기 프로세서(110)는 상기 레이저 프로젝터(100)의 전반적인 제어 동작을 수행할 수 있다. 즉, 상기 프로세서(110)는 상기 레이저 프로젝터(100)를 구성하는 각 유닛의 동작을 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 프로세서(110)는 상기 메모리(120)에 저장된 영상을 외부 스크린(2)에 출력되도록 상기 레이저 프로젝터(100)를 제어할 수 있다. 상기 스크린(2)은 상기 레이저 프로젝터(100)에 의한 투사 영상이 출력되는 영역을 의미한다.
상기 메모리(120)는 상기 프로세서(110)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수 있다. 또한, 상기 메모리(120)는 상기 입력부(130)를 통해 입력되는 데이터들을 임시 저장하는 기능을 수행할 수도 있다.
상기 입력부(130)는 사용자로부터 상기 레이저 프로젝터(100)의 제어를 위한 각종 명령을 입력받는 역할을 수행할 수 있다. 상기 입력부(130) 유무선으로 통신 가능한 리모컨 또는 상기 레이저 프로젝터(100)에 구비되는 컨트롤 패널 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 입력부(130)를 통해 수신되는 영상은 상기 프로세서(110)에 의해 상기 스크린(2)에 출력될 수 있다.
상기 전원공급부(140)는 상기 프로세서(110)의 제어에 의해 외부의 전원 또는 내부의 전원을 인가받아 각 유닛들에 필요한 전원을 공급할 수 있다.
상기 프로세서(110)는, 상기 스캐너(150) 및 상기 구동부(160)를 제어할 수 있다. 상기 구동부(160)는 상기 프로세서(110)의 제어 명령에 따라 광학계(170)를 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 광학계(170)는 표시할 비디오 영상에 대응하는 R, G, B 등의 가시광 신호를 출력할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 상기 광학계(170)를 통해 입력된 가시광에 기초한 투사 영상을 상기 스크린(2)에 출력할 수 있다. 상기 스캐너(150)는 좌에서 우 방향 스캐닝 및 우에서 좌방향 스캐닝을 순차 및 반복적으로 수행하면서, 스캔 영역 전체에 대한 스캐닝을 프레임 단위로 수행할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 맴스 스캐너(MEMS Scanner)와 같은 광 스캐너를 포함할 수 있다. 상기 맴스 스캐너(MEMS Scanner)는 MEMS (micro-electro-mechanical systems) 기술에 의해 제조된 스캐너를 의미한다. 상기 맴스 스캐너(MEMS Scanner)는 마이크로 스캐너 (micro scanner)라고 불리기도 한다.
한편, 상기 프로세서(110)는, 상기 스캐너(150)의 동작 제어 시, 프레임 레이트를 가변하여, 상기 스캐너(150)의 스캐닝 속도를 가변할 수 있다.
상기 광학계(170)는, 광원부(210), 집광부(220), 광 합성부(230), 광 반사부(240)를 포함할 수 있다.
상기 광원부(210)는 상기 광원부(210)는 레이저 다이오드를 포함 수 있다. 또한, 상기 광원부(210)는 발광 다이오드(LED)로 구현될 수도 있다.
상기 광원부(210)는 적색 단일광을 출력하는 적색 광원부(210R), 녹색 단일광을 출력하는 녹색 광원부(210G) 및 청색 단일광을 출력하는 청색 광원부(210B)를 포함한다.
상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력되는 광량은 상기 구동부(160)에 의해 인가되는 전류에 의해 개별적으로 제어될 수 있다.
각각의 광원부(210R, 210G, 210B)에서 출력되는 광은, 상기 집광부(220)에 의해 시준(collimate)될 수 있다.
상기 집광부(220)는 상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력된 광을 각각 시준하는 콜리메이터 렌즈(collimator lens)(300)를 포함할 수 있다.
상기 광 합성부(230)는 상기 각각의 광원부(210R, 210G, 210B)에서에서 출력되는 광을 합성하여 일 방향으로 출력한다. 이를 위해, 상기 광 합성부(230)는 2D MEMS 미러(mirror)를 포함할 수 있다.
상기 광 합성부(230)는 제1미러(230a), 제2미러(230b) 및 제3미러(230c)를 포함할 수 있다.
상기 제1미러(230a), 상기 제2미러(230b) 및 상기 제3미러(230c)는 각각 상기 적색 광원부(210R), 상기 녹색 광원부(210G) 및 상기 청색 광원부(210B)에서 출력되는 빛을 상기 광 반사부(240) 방향으로 반사시킨다.
상기 광 반사부(240)는 상기 광 합성부(230)를 통과한 적색광, 녹색광, 청색광을 스캐너(150) 방향으로 반사시킨다. 상기 광 반사부(240)는, 다양한 파장의 빛을 반사시키는 Total Mirror(TM)를 포함할 수 있다.
상기 스캐너(150)는 상기 광 반사부(240)으로부터 반사된 가시광을 입력받아 외부로 제1방향 스캐닝 및 제2방향 스캐닝을 순차적으로, 그리고 반복적으로 수행할 수 있다. 이에 따라, 상기 스캐너(150)에서 출력되는 가시광은 상기 스크린(2)에 출력될 수 있다.
이하, 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광이 시준되는 과정에 대하여 상세히 설명한다. 상기 콜리메이터 렌즈(300)로 레이저 광을 출력하는 광원을 레이저 다이오드(200)라 이름한다.
도 4는 종래의 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 5는 도 4의 콜리메이터 렌즈에 의해 저출력 및 고출력 레이저 다이오드에 의한 발광점이 각각 스크린에 결상된 모습을 비교한 도면이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광은 상기 콜리메이터 렌즈(300)에 의해 시준되어 상기 스크린(2)에 결상된다. 상기 콜리메이터 렌즈(300)는 평면, 구면 또는 비구면의 조합으로 회전대칭 형상으로 이루어질 수 있다.
상기 레이저 다이오드(200)를 통해 출사되는 광은 그 광학축에 대한 수직절단면이 실질적으로 타원형으로 이루어진다.
본 발명의 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 광의 일 방향의 발산각(θ1)은 20∼40도를 이루며, 상기 일 방향과 수직한 방향의 발산각(θ2)은 8~20도를 이룰 수 있다. 즉, θ1 방향 및 θ2 방향은 서로 90도를 이룬다.
θ1 방향 및 θ2 방향은 상기 레이저 다이오드(200)의 배치 각도에 따라 변경될 수 있다. 따라서, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사되는 레이저 광의 광로 방향과 나란한 축을 z축으로 정의할 때, θ1 방향과 나란한 축을 y축으로 정의하고, θ2 방향과 나란한 축을 x축으로 정의한다.
상기 레이저 다이오드(200)를 통해 출사되는 광의 빔 단면은 그 장축에 해당하는 빔 직경이 큰 방향은 θ1 방향과 일치하며 그 단축에 해당하는 빔 직경이 작은 방향은 θ2 방향과 일치하는 타원형이 된다.
본 발명에서는 θ1 및 θ2의 방향이 지면과 수직 및 수평을 이루는 경우로 설명하나, θ1 및 θ2의 방향은 상기 레이저 다이오드(200)의 특성에 따라 적절히 변경될 수 있다.
상기 레이저 광이 상기 콜리메이터 렌즈(300)을 통과하여 상기 스크린(2)에 결상된 지점을 발광점(S1, S2)이라 이름할 수 있다. 상기 발광점(S1, S2)의 크기는 상기 콜리메이터 렌즈(300)의 초점거리 혹은 배율에 따라 결정될 수 있다.
도 5의 (a)에는 상기 레이저 다이오드(200)가 200mW이하의 저출력의 단일 가로 모드(transverse single mode) 또는 다중 모드(multimode)인 경우의 발광점(S1)이 도시되며, 도 5의 (b)에는 상기 레이저 다이오드(200)가 500mW급 이상의 고출력인 경우의 발광점(S2)이 도시된다.
상기 레이저 다이오드(200)가 200mW이하의 저출력인 경우, 상기 발광점(S1)의 가로 및 세로 길이의 비율은 대략 1.1:1~4:1로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 발광점(S1)의 크기는 디스플레이의 단위 화소인 픽셀의 크기(pixel size)(P)에 대응되도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록, 발광점의 크기는 수평 방향으로 증가하게 된다. 상기 레이저 다이오드(200)가 500mW 이상의 고출력인 경우 상기 발광점(S2)의 가로 및 세로 길이의 비율은 대략 10:1 이상으로 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 발광점(S2)이 비대칭성을 가지면서 상기 픽셀의 크기(P)보다 커지게 되면, 상기 레이저 프로젝터(100)의 해상도 저하 문제가 발생한다.
이하, 본 발명에 따른 콜리메이터 렌즈에 대하여 상세히 설명한다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이며, 도 7은 도 6을 x축 방향에서 바라본 도면이며, 도 8은 도 6을 y축 방향에서 바라본 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 콜리메이터 렌즈(300)는 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 제2콜리메이터 렌즈(320)를 포함할 수 있다. 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광을 평행하게 만들 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 회전 비대칭 형상으로 이루어질 수 있다. 일례로, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 실린더 렌즈로 이루어질 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)의 전방에 놓이며, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 전방에 놓인다.
이에 따라, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출력된 레이저 광은 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)에 의해 1차적으로 시준되고, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 의해 2차적으로 시준된다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 장축 방향(θ1)은 도면 상의 y축 방향과 일치할 수 있다.
한편, 본 명세서에서는 상기 레이저 다이오드(200)에서 광이 출사되는 방향인 z축 방향을 전방으로 정의한다. 따라서, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)의 전방에 놓이며, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 전방에 놓이는 것으로 정의할 수 있다.
따라서, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 장축 방향(θ1)으로 모아주는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 실린더 렌즈의 특성상 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 단축 방향(θ2)으로 모아주는 역할을 수행할 수 없다.
상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 단축 방향(θ2)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 상기 단축 방향(θ2)은 도면 상의 x축 방향과 일치할 수 있다.
상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 단축 방향(θ2)으로 모아주는 역할을 수행할 수 있다. 다만, 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광을 장축 방향(θ1)으로 모아주는 역할을 수행할 수 없다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 실린더 렌즈로 이루어지나 실린더 렌즈의 축이 서로 90도를 이루도록 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)는 서로 다른 초점 거리를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310)는 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 비해 짧은 초점 거리는 갖는 실린더 렌즈일 수 있다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(310)의 초점 거리를 Fv는 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)의 초점거리를 Fh라 하면, Fv와 Fh는 다음과 같은 관계식으로 나타낼 수 있다.
Fh=αFv
이때, α는 2이상 8이하의 값을 가질 수 있으며, 설계에 따라 적절히 변경될 수 있다.
한편, 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320) 사이의 간격은 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 넓어진다.
이에 따라, 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광은 상기 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 상기 제2콜리메이터 렌즈(320)에 의해 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가하더라도 발광점의 가로 세로 길이의 비율을 픽셀의 크기에 대응하도록 변환될 수 있다.
이하, 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 대하여 설명한다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200) 및 콜리메이터 렌즈(330)를 포함한다.
상기 콜리메이터 렌즈(330)는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310) 및 제2콜리메이터 렌즈(320)를 결합한 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 일면은 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)의 형상을 이루며, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 타면은 제1실시예의 제2콜리메이터 렌즈(320)의 형상을 이룰 수 있다.
이 때, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 양쪽 면 중에서 상기 레이저 다이오드(200)와 마주보는 면을 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부라 하고, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부의 반대쪽 면을 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 전면부라 한다.
상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면으로 이루어질 수 있다.
반면, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 전면부는 제1실시예의 제2콜리메이터 렌즈(320)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 단축 방향(θ2)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 경우 제1실시예와 같이 상기 레이저 다이오드(200)의 발광점의 크기를 축소하는 역할을 수행할 수 있다.
다만, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 후면부 및 전면부 사이의 거리가 증가되어야 한다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(330)의 두께가 증가할 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 10를 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200), 제1콜리메이터 렌즈(1310) 및 제2콜리메이터 렌즈(1320)를 포함한다.
상기 제1콜리메이터 렌즈(1310)는 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면을 갖는 실린더 렌즈로 이루어진다.
반면, 상기 제2콜리메이터 렌즈(1320)는 제1실시예와 달리 회전대칭형 렌즈로 이루어질 수 있다.
다만, 상기 제2콜리메이터 렌즈(1320)가 레이저 광의 장축 방향(θ1)으로도 빛을 모아주는 역할을 수행하므로 상기 제1콜리메이터 렌즈(1310)의 초점거리가 제1실시예의 제1콜리메이터 렌즈(310)의 초점거리보다 길어질 수 있다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 콜리메이터 렌즈에 의해 레이저 광이 시준되는 모습을 보여주는 도면이다.
본 실시 예에서는 앞선 실시예와 비교하여 콜리메이터 렌즈에 있어서만 차이가 있으므로 나머지 구성요소에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 11를 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 레이저 프로젝터는 레이저 다이오드(200) 및 콜리메이터 렌즈(1330)를 포함한다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)는 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310) 및 제2콜리메이터 렌즈(1320)를 결합한 형태로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 일면은 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310)의 형상을 이루며, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 타면은 제3실시예의 제2콜리메이터 렌즈(1320)의 형상을 이룰 수 있다.
이 때, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 양쪽 면 중에서 상기 레이저 다이오드(200)와 마주보는 면을 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부라 하고, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부의 반대쪽 면을 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 전면부라 한다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부는 제3실시예의 제1콜리메이터 렌즈(1310)와 같이 상기 레이저 다이오드(200)에서 출사된 레이저 광의 장축 방향(θ1)을 따라 전방으로 만곡된 곡면으로 이루어질 수 있다.
상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 전면부는 제3실시예의 제2콜리메이터 렌즈(1320)와 같이 회전대칭형 렌즈 형상으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)는 제3실시예와 유사한 기능을 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 실시 예의 경우 제1실시예와 같이 상기 레이저 다이오드(200)의 발광점의 크기를 축소하여 해상도 저하를 방지할 수 있다.
다만, 상기 레이저 다이오드(200)의 출력이 증가할수록 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 후면부 및 전면부 사이의 거리가 증가되어야 한다. 이에 따라, 상기 콜리메이터 렌즈(1330)의 두께가 증가할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.

Claims (11)

  1. 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 각각 출사하는 복수의 레이저 다이오드를 포함하는 광원부;
    각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부;
    상기 집광부를 통과한 광을 합성하는 광 합성부; 및
    상기 광 합성부에서 합성된 광을 스크린에 투사하는 스캐너를 포함하고,
    상기 집광부는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사된 광을 1차적으로 시준하는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈를 통과한 광을 2차적으로 시준하는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고,
    상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제2콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하는 레이저 프로젝터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리는 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리에 대한 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리의 비율은 상기 각각의 레이저 다이오드의 출력에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈의 초점거리에 대한 상기 제2콜리메이터 렌즈의 초점거리의 비율은 상기 광원부의 출력이 증가함에 따라 커지는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1콜리메이터 렌즈와 상기 제2콜리메이터 렌즈는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 합성부에서 합성된 광을 상기 스캐너로 반사하는 광 반사부를 포함하는 레이저 프로젝터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원부 및 상기 스캐너의 구동을 각각 제어하는 프로세서를 포함하는 레이저 프로젝터.
  8. 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및
    상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고,
    상기 집광부는,
    상기 광원부에서 출사되는 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제1실린더 렌즈; 및
    상기 제1실린더 렌즈를 통과한 광이 입사되며, 상기 광원부에서 출사되는 광의 빔 단면의 단축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 제2실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제1실린더 렌즈의 초점거리는 상기 제2실린더 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  9. 전방으로 빔 단면이 타원형인 레이저 광을 출사하는 광원부; 및
    상기 광원부에서 출사되는 광을 평행광으로 변환하는 집광부를 포함하고,
    상기 집광부는,
    상기 광원부의 전방에 놓이는 제1콜리메이터 렌즈 및 상기 제1콜리메이터 렌즈의 전방에 놓이는 제2콜리메이터 렌즈를 포함하고,
    상기 제1콜리메이터 렌즈는 상기 각각의 레이저 다이오드에서 출사되는 광의 빔 단면의 장축 방향을 따라 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 실린더 렌즈를 포함하고,
    상기 제2콜리메이터 렌즈는 전방으로 만곡된 형상의 곡면을 갖는 회전대칭형 렌즈를 포함하는 레이저 프로젝터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 실린더 렌즈의 초점거리는 상기 회전대칭형 렌즈의 초점거리보다 짧은 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 실린더 렌즈와 상기 회전대칭형 렌즈는 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 프로젝터.

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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017211934A1 (de) * 2017-07-12 2019-01-17 Robert Bosch Gmbh Projektionsvorrichtung für eine Datenbrille, Datenbrille sowie Verfahren zur Verbesserung einer Symmetrie eines Lichtstrahls und/oder zur Reduktion des Durchmessers des Lichtstrahls
JP2020204734A (ja) * 2019-06-18 2020-12-24 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070042765A (ko) * 2005-10-19 2007-04-24 삼성전자주식회사 콜리메이터 렌즈 및 이를 이용한 광주사유닛
KR100890290B1 (ko) * 2007-02-16 2009-03-26 삼성전기주식회사 개구수에 의존하는 초점심도를 갖는 회절형 광변조기를이용한 디스플레이 장치
KR101328960B1 (ko) * 2007-11-05 2013-11-14 엘지전자 주식회사 프로젝터
KR20130083118A (ko) * 2012-01-12 2013-07-22 (주)미토스 라인 레이저 빔 제너레이터
KR101399985B1 (ko) * 2013-09-13 2014-05-28 (주)엘투케이플러스 실린더형 광학계를 이용한 레이저 빔의 포컬 스폿 사이즈 조절 장치

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