(57)【要約】【課題】  光源とスクリーン間に設置された反射ミラーを、所定の振幅で振動させることによって、光源からのレーザーがスクリーン上に平均化して、スペックルを除去する。  【解決手段】コイル２６０への反時計方向の電流に比例して、ハウジング２１０内に上方向の磁場が誘導され、誘導起電力が上方に作用して永久磁石２３０は上方に移動し、永久磁石２３０と一体に動く駆動軸２２０の先端面２２４に結合された反射ミラー１００も上方に移動する。永久磁石２３０の移動した距離に比例して上部及び下部スプリング２４０、２５０に弾性復元力が作用し、同時に、永久磁石２３０に作用する磁気力も共に発生して、誘導起電力と弾性復元力が相互に平衡をなす位置まで永久磁石２３０及び反射ミラー１００は上方に移動する。逆方向の電流では、誘導磁場によって永久磁石２３０に対して誘導起電力が下方に作用する。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーを光源として利用したディスプレイシステムにおいて、
前記光源からスクリーンへの光経路上に形成されて前記レーザーを反射させる反射ミラーと、
前記反射ミラーと連結され、電磁気力を利用して前記反射ミラーを所定の振幅で振動させる駆動ユニットと、
から構成されることを特徴とする画質劣化低減装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、ポリマー、金属、ガラスまたはシリコンなどの基板に、金またはアルミニウムなどでコーティングされた反射面を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画質劣化低減装置。
【請求項３】
前記駆動ユニットは、
中空円筒状に形成されたハウジングと、
前記ハウジングの中空の中央に挿入される駆動軸と、
前記駆動軸を囲むように形成された永久磁石と、
前記駆動軸を固定するために、前記ハウジングの内周面と前記駆動軸を連結固定するスプリングと、
前記ハウジングの外壁の一部を囲むように形成されたコイルと、
前記ハウジングの外壁を囲むヨークと、から構成されることを特徴とする請求項１に記載の画質劣化低減装置。
【請求項４】
前記ハウジングは、前記ハウジングの上下端を密閉する上部栓及び下部栓をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項５】
前記上部栓は、中央に前記駆動軸の先端面と前記反射ミラーが結合できるように前記駆動軸を貫通させる軸貫通孔を備えることを特徴とする請求項４に記載の画質劣化低減装置。
【請求項６】
前記永久磁石は、内部中央に前記駆動軸が挿入されるように貫通形成された設置孔を備えることで、前記駆動軸と一体に結合されることを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項７】
前記ヨークは、前記ハウジングの外壁中、コイルが囲んでいない部分を包むように形成された第１ヨークと、
前記コイルを包むように、互いに対応する形状に形成された第２及び第３ヨークと、から構成されることを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項８】
前記永久磁石は、前記コイルに電流が印加されない時、上面が前記第１ヨークの上面と同一の高さを維持するように、基準位置を設定することを特徴とする請求項７に記載の画質劣化低減装置。
【請求項９】
前記スプリングは、板状のスプリングで、中央に駆動軸が固定されるように貫通形成された中央貫通孔を備えたことを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項１０】
前記スプリングの外周部は、前記ハウジングの内周縁と結合されることによって、前記駆動軸を固定させることを特徴とする請求項９に記載の画質劣化低減装置。
【請求項１１】
前記スプリングは、非対称形状のスプリングで、前記ハウジングの中心軸を中心に、互いに円または楕円軌跡の揺動運動をすることを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項１２】
前記ヨークは、透磁率の高い物質からなることを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【請求項１３】
前記コイルは、１つ以上のソレノイドであることを特徴とする請求項３に記載の画質劣化低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザーを利用したディスプレイの画質劣化低減装置に関し、特に、レーザー光源を利用したディスプレイシステムにおいて、ディスプレイに表示されるスペックル(speckle)または荒い輪郭などによる画質低下を改善した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、レーザーは、単色性及び指向性を有し、このような性質を利用して、光通信、高精度の計測、ディスプレイシステムなどの多様な分野に使用されている。そのうち、ディスプレイシステムにおいては、レーザー光源を利用したプロジェクションディスプレイ方法が活発に研究されている。
しかしながら、レーザービームをスクリーンまたはこれに相応する媒体に投射して画像を表示する場合、散乱や干渉によってスペックルノイズ(speckle noise)が発生する。
【０００３】
スペックルノイズは、画面上で無作為的に発生する局部的なきらめき現象で、画質を顕著に低下させる。従って、このスペックルノイズを減少させることが主要な課題である。
画質改善のためのスペックル低減装置は、スペックルを低減させながらも低い消耗電力を使用し、システムを簡単にすることで製造工程の単純化及び原価低減を図り、構成部品を減少させることで組み立てを容易にするべきである。
また、小型化が容易で、応答性が速くて、作動の信頼性が確保されるべきである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、前述した従来技術の問題点を解決するために提案されたもので、本発明の目的は、光源とスクリーン間に設置された反射ミラーを所定の振幅で振動させることによって、光源からのレーザーがスクリーン上に平均化され、それによって、スペックルを除去し得る画質劣化低減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記のような本発明の目的を達成するために、本発明による画質劣化低減装置は、レーザーを光源として利用したディスプレイシステムにおいて、前記光源からスクリーンへの光経路上に形成されて前記レーザーを反射させる反射ミラーと、前記反射ミラーと連結され、電磁気力を利用して前記反射ミラーを所定の振幅で振動させる駆動ユニットと、から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、光源とスクリーン間に設置された反射ミラーを所定の振幅で振動させることによって、光源からのレーザーがスクリーン上に平均化されるため、スペックルを除去し得るようになり、よって、ディスプレイ画面の劣化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明による画質劣化低減装置の実施形態を詳細に説明する。
本発明による実施形態は複数存在することができ、以下では、最も望ましい実施形態に対して説明する。
図１は、本発明による画質劣化低減装置の斜視図で、図２は、図１の画質劣化低減装置の断面図で、図３は、本発明による画質劣化低減装置のハウジングの内部の分解斜視図で、図４は、本発明による画質劣化低減装置のハウジング外部の結合を示す分解断面図である。
【０００８】
図示されるように、本発明による画質劣化低減装置は、レーザーを光源として利用したディスプレイシステムにおいて、前記光源からスクリーンへの光経路上に形成されて前記レーザーを反射させる反射ミラー１００と、反射ミラー１００と連結され、電磁気力を利用して反射ミラー１００を所定の振幅で振動させる駆動ユニット２００と、から構成される。
反射ミラー１００は、ポリマー、金属、ガラスまたはシリコンなどの基板に、金またはアルミニウムなどによってコーティングされた反射面を備えることで、レーザーを効果的に反射させる。
【０００９】
駆動ユニット２００は、中空を有する円筒状に形成されたハウジング２１０と、中空ハウジング２１０の中央に挿入される駆動軸２２０と、駆動軸２２０を囲むように形成された永久磁石２３０と、駆動軸２２０を固定するようにハウジング２１０の内周面と駆動軸２２０を連結固定する板形状の上部スプリング及び下部スプリング２４０、２５０と、ハウジング２１０の外壁の一部を囲むように形成されたコイル２６０と、ハウジング２１０の外壁中、コイル２６０が囲んでいない部分を包むように形成された第１ヨーク２７０と、コイル２６０を包むように形成され、互いに対応する形状に形成された第２及び第３ヨーク２８０、２９０と、から構成される。
【００１０】
ハウジング２１０は、内部に駆動軸２２０及び永久磁石２３０を収容するように中空円筒に形成され、ハウジング２１０の上下端を密閉させる上部栓２１２及び下部栓２１４を備える。
上部栓２１２は、反射ミラー１００と隣接したハウジング２１０の一面を密封させ、中央に駆動軸２２０の先端面と反射ミラー１００が結合されるように駆動軸２２０を貫通させる軸貫通孔２１３を備える。
下部栓２１４は、反射ミラー１００から遠いハウジング２１０の一面を密封させる。
【００１１】
駆動軸２２０は、ハウジング２１０の内周面に固定された上部及び下部スプリング２４０、２５０の中央貫通孔２４１、２５１を貫通した状態で結合されることによって、ハウジングの内壁と接触せず、ハウジング２１０の中空部に設置される。そして、駆動軸２２０は、電磁気力が加えられると、自由に動くことができる。駆動軸２２０の端部２２２には、縮径部２２１が備えられ、軸の径は反射ミラー１００が位置する方向に減少している。縮径部２２１は、永久磁石２３０、上部スプリング２４０の中央貫通孔２４１及び上部栓２１２に貫通挿入され、先端面２２４が反射ミラー１００に結合される。
【００１２】
また、駆動軸２２０の所定位置には、半径方向に所定高さを有するように突出形成されて、永久磁石２３０が掛止するように突出部２２３が形成される。
永久磁石２３０は、内部中央部に駆動軸２２０が挿入できるように貫通形成された設置孔２３１を備える。永久磁石２３０は、駆動軸２２０と一体に形成され、前述したように、駆動軸２２０に形成された突出部２２３に掛止されるように設置される。ハウジング２１０の外壁を囲むように形成されるコイル２６０に電流が印加されて磁場が形成されると、該形成された磁場との相互作用によって駆動軸２２０を軸方向に移動させる駆動力が発生する。
【００１３】
永久磁石２３０は、磁場が第１ヨーク２７０の上段周囲に集束されるように、コイル２６０に電流が印加されない時は、永久磁石２３０の上面が、前記第１ヨーク２７０の上面と同一の高さを維持するように基準位置を設定することが望ましい。
上部及び下部スプリング２４０、２５０は、板形状に形成されたスプリングで、中央部に駆動軸２２０を固定するように貫通形成された中央貫通孔２４１、２５１を備える。また、上部及び下部スプリング２４０、２５０の外周部２４２、２５２は、ハウジング２１０の内周と結合されることによって駆動軸２２０を浮上固定させ、反射ミラー１００と一体に動く駆動軸２２０を設定された基準位置に復元する弾性力を作用させる役割をする。
【００１４】
このとき、ハウジング２１０の内周に上部及び下部スプリング２４０、２５０を設置することは、例えば、駆動軸２２０の偏心の防止するため、駆動軸２２０の位置制御の安定性を図るためである。また、駆動軸２２０の過度な変位によって上部及び下部スプリング２４０、２５０が弾性限界を越えて過度に変形することを防止するように、上部栓２１２と駆動軸２２０との間の距離と、下部栓２１４と駆動軸２２０との間の距離を適切に維持することが望ましい。
【００１５】
一方、本実施形態では、上部及び下部スプリング２４０、２５０の２つのスプリングを使用したが、１つのスプリングのみから構成することも可能である。また、駆動軸に対して非対称形状を有するスプリングを設置して、ハウジング２１０の中心軸を中心に、円または楕円軌跡の揺動(wobbling)運動をすることによって、本発明の実施形態と同一の効果を得ることができる。
コイル２６０は、１つ以上のソレノイドで、巻線形態でハウジング２１０の外周を囲むように形成され、超小型巻線コイルを使用することが望ましい。
【００１６】
第１ヨーク２７０は、透磁率(permeability)が高い物質からなり、永久磁石２３０の上段周囲に磁場を集束させる役割をすることで、コイル２６０に駆動電流が印加されない状態で、永久磁石２３０と反射ミラー１００の垂直位置が常に一定の基準位置に復元されるようにする。
第２及び第３ヨーク２８０、２９０は、透磁率が高い物質で、コイル２６０を囲むように形成され、コイル２６０による磁場が外部に損失されることを防止する。
【００１７】
以下、前述したような画質劣化低減装置の組み立てを説明する。
永久磁石２３０を駆動軸２２０に挿入して突出部２２３に掛止するように嵌めた後、上部及び下部スプリング２４０、２５０の中央貫通孔２４１、２５１を駆動軸２２０の上下部に貫通して固定させる。このとき、上部及び下部スプリング２４０、２５０の外周部２４２、２５２は、ハウジング２１０の内周に固定させる。
その後、ハウジング２１０の上下部の開放側面を上部栓２１２及び下部栓２１４によって密閉し、このとき、上部栓２１２の軸貫通孔２１３を通じてハウジング２１０の外部に露出された駆動軸２２０の先端面２２４を反射ミラー１００に結合させる。
【００１８】
その後、ハウジング２１０の外周を囲むようにコイル２６０を巻き付け、コイル２６０を囲むように第２及び第３ヨーク２８０、２９０を取り付け、第１ヨーク２７０をハウジング２１０の外壁中のコイル２６０が囲んでいない部分を包むように組み立てる。
【００１９】
以下、本発明の実施形態の作用及び効果を説明する。
まず、コイルに電流が印加されなかった状態を説明する。図５は、コイルに電流が印加されなかった時、本発明の主要部を切断した斜視図で、図６は、永久磁石の変位による浮上力の変化を示すグラフである。
永久磁石２３０が図５のＺ軸に沿って上下に移動する場合、永久磁石２３０と第１、第２、第３ヨーク２７０、２８０、２９０によって永久磁石２３０の周辺には強力な磁場が形成される。このような磁場によって永久磁石２３０に加えられる磁気力(Fm)は、図６に示すような特性を有する。ここで、図６のＺ軸の値は、永久磁石２３０の上面高さで、Ｚ０は、第１ヨーク２７０の上面高さと同一の高さにある時の永久磁石２３０の上面高さである。
【００２０】
図６に示すように、永久磁石２３０の上面位置がＺ０より高い場合、下方に復元力が作用する。また、永久磁石２３０の上面位置がＺ０より低い場合、上方に磁気力が作用する。また、永久磁石２３０の位置がＺ０を離脱して上昇するか、下降するようになると、上部及び下部スプリング２４０、２５０には弾性エネルギーが蓄積されて永久磁石２３０を基準位置に復元しようとする弾性復元力が作動する。このように、磁気力と上部及び下部スプリング２４０、２５０の弾性復元力の相互作用によって、永久磁石２３０は、コイル２６０に電流が印加されなかった時、非常に安定的に基準位置に浮上された状態を維持することができる。
【００２１】
次に、コイルに電流が印加された状態を説明する。
図７及び図８は、コイルに電流が印加された時、本発明の主要部を切断した斜視図で、図７は、コイルに半時計方向に電流が印加された時の様子を、図８は、コイルに時計方向に電流が印加された時の様子を示す。ここで、図面符号Ｍは、永久磁石２３０の磁気力の強度(Magnetic Field Intensity)を示し、Ｂｕ及びＢｄは、コイル２６０に電流が印加された場合に発生する誘導磁場(Induction Magnetic Field)を示し、Ｆｕ及びＦｄは、コイル２６０に電流が印加された場合に発生する誘導起電力を示す。
【００２２】
図７に示すように、コイル２６０に半時計方向に電流が印加されると、磁気誘導法則によってハウジング２１０内に上方向の磁場Ｂｕが誘導される。該誘導された磁場Ｂｕの大きさは、コイル２６０に印加された電流の強度に比例する。前記誘導磁場Ｂｕによって永久磁石２３０に対して誘導起電力Ｆｕが上方に作用するので、永久磁石２３０は上方に移動し、永久磁石２３０と一体に動く駆動軸２２０の先端面２２４に結合された反射ミラー１００も上方に移動する。このとき、永久磁石２３０の上方に移動した距離に比例して上部及び下部スプリング２４０、２５０に弾性復元力が作用し、同時に、永久磁石２３０に作用する磁気力も共に発生して、誘導起電力Ｆｕと弾性復元力が相互に平衡をなす位置まで永久磁石２３０及び反射ミラー１００は上方に移動する。
【００２３】
同様に、図８に示すように、コイル２６０に時計方向に電流が印加されると、磁気誘導法則によってハウジング２１０内には上方の磁場Ｂｄが誘導され、該誘導された磁場Ｂｄの大きさは、コイル２６０に印加された電流の強度に比例する。この誘導磁場Ｂｄによって永久磁石２３０に対して誘導起電力Ｆｄが下方に作用するので、永久磁石２３０は下方に移動し、永久磁石２３０と一体に動く駆動軸２２０の先端面２２４に結合された反射ミラー１００も下方に移動する。このとき、永久磁石２３０が下方に移動した距離に比例して上部及び下部スプリング２４０、２５０に弾性復元力が作用し、同時に、永久磁石２３０に作用する磁気力も共に発生して、誘導起電力Ｆｄと弾性復元力が相互に平衡をなす位置まで永久磁石２３０及び反射ミラー１００は下方に移動する。
【００２４】
反射ミラー１００が所定の位置に移動した状態でコイル２６０に印加された電流の供給を中断すると、前述した弾性復元力及び磁気力によって永久磁石２３０及び反射ミラー１００は基準位置に復帰する。このとき、電流の印加量を徐々に減らしながら供給を中断すると、一定の減衰(damping)効果を誘発するようになり、上部及び下部スプリング２４０、２５０に無理な力が加わるか、駆動軸２２０が上部及び下部栓２１２、２１４とぶつかることによる破損や騷音の可能性を減らすことができる。即ち、駆動力の強度と反射ミラー１００の変位は比例する特性を有するため、コイル２６０に印加される駆動電流の方向及び強度を調節することによって、多様な周波数及び駆動変位を調節すると共に小型に設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による画質劣化低減装置の斜視図である。
【図２】図１の画質劣化低減装置の断面図である。
【図３】本発明による画質劣化低減装置のハウジング内部を示す分解斜視図である。
【図４】本発明による画質劣化低減装置のハウジング外部の結合を示す分解断面図である。
【図５】コイルに電流が印加されなかった時、本発明の主要部を切断して示す斜視図である。
【図６】コイルに電流が印加されなかった時、永久磁石の変位による浮上力の変化を示すグラフである。
【図７】コイルに反時計方向に電流が印加された時、本発明の主要部を切断した斜視図である。
【図８】コイルに時計方向に電流が印加された時、本発明の主要部を切断した斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００：反射ミラー
２００：駆動ユニット
２１０：ハウジング
２１２：上部栓
２１３：軸貫通孔
２１４：下部栓
２２０：駆動軸
２２１：半径縮小部
２２２：段差部
２２３：突出部
２２４：先端部
２３０：永久磁石
２３１：設置孔
２４０：上部スプリング
２５０：下部スプリング
２４１、２５１：中央貫通孔
２４２、２５２: 外周部
２６０：コイル
２７０：第１ヨーク
２８０：第２ヨーク
２９０：第３ヨーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005250473.tif 000009
【図８】
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