KR0170975B1 - Optical system for projector - Google Patents

Abstract

본 발명은 광로조절기의 각 미러어레이의 틸팅각도를 다르게 하고 투사스톱의 투사공에는 컬러를 구현할 수 있도록 적색, 청색 및 녹색필터부를 접착설치함으로써 광효율을 증대시키고 구성이 간단해진 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 집속시키는 소스렌즈(12)와, 상기 소스렌즈(12)로부터의 광을 투과시키는 소스스톱(22)과, 상기 소스스톱을 투과한 투과광을 반사시키는 반사거울(14)과, 상기 반사거울(14)로부터 반사된 반사광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(40)와, 상기 광로조절기(40)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 투과시키는 투사스톱(24)과, 상기 투사스톱(24)을 투과한 투과량을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성된 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 소스스톱(22)은 중앙부에 직사각형형상의 투과공(22a)이 형성되어 있고, 상기 투사스톱(24)의 투과공(24a,24b,24c)에는 적색, 녹색 및 청색성분을 투과시킬 수 있도록 적색, 녹색 및 청색필터부(30a,30b,30c)가 접착설치되어 있고, 상기 광로조절기(40)는 소정신호에 따라 다른 각도로 틸팅되도록 된 적색, 녹색 및 청색대응 미러어레이(42,44,46)가 형성되어 이루어진 것이다.The present invention improves the light efficiency by simplifying the configuration of the optical system of the projection image display device by varying the tilting angle of each mirror array of the optical path controller and by attaching red, blue, and green filter parts to implement colors in the projection hole of the projection stop. The configuration of the present invention relates to a light source 11 emitting white light having high luminance, a source lens 12 for condensing the light emitted from the light source 11, and a light source for transmitting the light from the source lens 12. A source stop 22, a reflection mirror 14 for reflecting the transmitted light passing through the source stop, and an optical path adjuster for adjusting an optical path to correspond to the pixels according to a predetermined signal with the reflected light reflected from the reflection mirror 14 ( 40, a projection stop 24 through which the optical path is adjusted from the optical path controller 40 to transmit incident light, and a projection to project the transmission amount transmitted through the projection stop 24 onto the screen. In the projection image display device including the lens 16, the source stop 22 has a rectangular through hole 22a formed at the center thereof, and the through holes 24a, 24b, and 24c of the projection stop 24 are formed. ), The red, green, and blue filter units 30a, 30b, and 30c are attached to each other to transmit red, green, and blue components, and the optical path controller 40 is tilted at different angles according to a predetermined signal. Red, green, and blue corresponding mirror arrays 42, 44, and 46 are formed.

Description

투사형화상표시장치의 광학계Optical system of projection image display device

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도.1 is a plan view schematically showing an optical system of a conventional general projection image display device.

제2도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서 소스스톱을 나타낸 도면으로서,2 (a) and 2 (b) show source stops in the optical system of the projection image display device according to the present invention.

(a)는 정면도.(a) is a front view.

(b)는 우측면도.(b) is a right side view.

제3도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서 투사스톱을 나타낸 도면으로서,3 (a) and 3 (b) show projection stops in the optical system of the projection image display device according to the present invention.

(a)는 정면도.(a) is a front view.

(b)는 우측면도.(b) is a right side view.

제4도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 광로조절기에 있어서 각 미러어레이의 틸팅(tilting)각도를 나타낸 도면이다.4 is a diagram illustrating a tilting angle of each mirror array in the optical path controller of the optical system of the projection image display device according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 투사형화상표시장치 14 : 반사거울10: projection image display device 14: reflection mirror

16 : 투사렌즈 40 : 광로조절기16: projection lens 40: optical path adjuster

22 : 소스스톱 24 : 투사스톱22: Source stop 24: Projection stop

30a,30b,30c : 적색, 녹색 및 청색필터부30a, 30b, 30c: red, green and blue filter part

본 발명은 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 본 발명은 광로조절기의 각 미러어레이의 틸팅각도를 다르게 하고 투사스톱의 투사공에는 컬러를 구현할 수 있도록 적색, 청색 및 녹색필터부를 접착설치함으로써 광효율을 증대시키고 구성이 간단해진 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system of a projection image display (projector), and more particularly, the present invention is to change the tilt angle of each mirror array of the optical path controller and to implement colors in the projection hole of the projection stop, red, blue and The present invention relates to an optical system of a projection image display device in which light efficiency is increased by adhering the green filter unit and the configuration is simplified.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.An image display apparatus is classified into a direct image display apparatus and a projection image display apparatus according to a display method.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT 화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.The direct view type image display device includes a CRT (Cathode Ray Tube), but the CRT image display device has good image quality but has a problem such as an increase in weight and thickness as the screen is enlarged, and a price is expensive. There is.

투사형화상표시장치는 대화면 액정표시장치(Liquid Crystal Display:이하 LCD라 칭함)등이 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.Projection type image display devices include a large crystal display (hereinafter referred to as an LCD), and such a large screen LCD can be thinned to reduce weight. However, the LCD has a high light loss due to the polarizing plate, and a thin film transistor for driving the LCD is formed for each pixel, so that there is a limit in increasing the aperture ratio (light transmission area).

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액츄에이티드 미러어레이(Actuated Mirror Arrays:이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다.Accordingly, a projection image display device using Actuated Mirror Arrays (hereinafter referred to as AMA) has been developed by Aura, USA.

상기 투사형화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.The projection image display device is divided into one-dimensional AMA and two-dimensional AMA. The one-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × 1 array, and the two-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × N array. Therefore, a projection image display device using a one-dimensional AMA pre-scans M × 1 rays using a scanning mirror, and a projection image display device using a two-dimensional AMA projects M × N beams to produce an array of M × N pixels. Branches represent images.

제1도는 종래 AMA를 이용한 광로조절기를 포함하고 있는 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 소스렌즈(12), 소스스톱(13), 반사거울(14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.FIG. 1 is a plan view schematically showing an optical system of a projection image display device including an optical path controller using a conventional AMA. As shown therein, the projection image display device 10 includes a light source 11 and a source lens 12. As shown in FIG. And a source stop 13, a reflection mirror 14, a projection stop 15, a projection lens 16, and an optical path controller 20.

상기에서 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 소스렌즈(12)에 의해 집속되어 소스스톱(13)을 투과하고 반사거울(14)에 의해 반사된다.The light source 11 emits high brightness white light, and the light emitted from the light source 11 is focused by the source lens 12 to pass through the source stop 13 and to the reflective mirror 14. Is reflected by.

상기 광로조절기(20)는 상기 반사거울(14)로부터 입사된 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(20c)과, 이 거울(20c)이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(20b)가 M×N개가 실장된 액츄에이티드미러어레이패널(20a)로 이루어진다. 상기 액츄에이티드미러어레이패널(20a)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지 않음)이 내장되고, 액츄에이터(20b)는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액츄에이티드미러어레이패널(20a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(20c)을 일정각도만큼 경사지게 한다.The optical path controller 20 includes a mirror 20c that reflects a path of light to correspond to pixels incident from the reflective mirror 14, and an actuator 20b that allows the mirror 20c to have a predetermined path. Is made of an actuated mirror array panel 20a on which M × N pieces are mounted. The actuated mirror array panel 20a includes M × N transistors (not shown), and the actuator 20b is mounted on the actuated mirror array panel 20a so as to be electrically connected to the transistors. Deformed by the electric field generated by the image signal, the mirror 20c mounted on the top is inclined by a predetermined angle.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절되고 투사스톱(15)을 통과한 광을 스크린에 투사시킨다.The projection lens 16 adjusts the amount of light by the optical path controller 20 and projects the light passing through the projection stop 15 onto the screen.

그러나 상기와 같이 구성된 종래 투사형화상표시장치에 있어서는 컬러를 구현하기 위해서는 광원으로부터의 입사광중에서 적색, 청색 및 녹색성분을 분리하는 다이크로익미러와 적색, 청색 및 녹색광로조절기가 필요하므로 장치가 커지는 문제점이 있고, 제작비가 많이 드는 문제점이 있었다.However, in the conventional projection image display device configured as described above, in order to realize color, a dichroic mirror and a red, blue, and green optical path controller for separating red, blue, and green components from the incident light from the light source are required. There was a problem that costs a lot of production.

본 발명은 종래 투사형화상표시장치에 있어서 1판의 광로조절기를 통해 간단한 방식으로 컬러를 구현할 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광하계를 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emission system of a projection image display device in which colors can be realized in a simple manner through an optical path controller of a first plate in a conventional projection image display device.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터 방사된 광을 집속시키는 소스렌즈와, 상기 소스렌즈로부터의 광을 투과시키는 소스스톱과, 상기 소스스톱을 투과한 투과광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 반사된 반사광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기와, 상기 광로조절기로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 투과시키는 투사스톱과, 상기 투사스톱을 투과한 투과량을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 소스스톱은 중앙부에 직사각형형상의 투과공이 형성되어 있고, 상기 투사스톱의 투과공에는 적색, 녹색 및 청색성분을 투과시킬 수 있도록 적색, 녹색 및 청색필터부가 접착설치되어 있고, 상기 광로조절기는 소정신호에 따라 다른 각도로 틸팅되도록 된 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 미러어레이가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the above object, a light source for emitting white light of high brightness, a source lens for condensing the light emitted from the light source, and transmitting the light from the source lens A source stop, a reflection mirror for reflecting the transmitted light passing through the source stop, an optical path adjuster for adjusting the optical path to correspond to pixels according to a predetermined signal, and the reflected light reflected from the reflective mirror, and an optical path from the optical path controller A projection image display device comprising a projection stop for transmitting incident light and a projection lens for projecting a transmission amount through the projection stop onto a screen, wherein the source stop has a rectangular transmission hole formed at a central portion thereof, The penetrating hole of the stop allows the red, green and blue components to penetrate. And taboo installed bonded, the optical path adjuster is provided with an optical system of the projection type image display device, characterized in that comprising a mirror array which corresponds to the red, green and blue to be tilted at different angles according to a predetermined signal is provided.

이하 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical system of a projection image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서 소스스톱을 나타낸 정면도 및 우측면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 소스스톱(22)은 일정크기의 직사각형의 투과공(22a)이 형성되어 있다.2A and 2B are front and right side views showing a source stop in the optical system of the projection image display device according to the present invention. As shown therein, the source stop 22 has a constant size rectangle. The through hole 22a is formed.

제3도(a) 및 (b)는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서 투사스톱을 나타낸 정면도 및 우측면도로서, 이에 도시한 바와 같이, 투사스톱(24)은 일정간격을 가지고 형성되어 있는 투과공(24a,24b,24c)이 있고, 상기 투과공(24a,24b,24c)을 폐쇄하는 적색, 녹색 및 청색필터부(30a,30b,30c)가 접착설치되어 있다. 상기 적색, 녹색 및 청색필터부(30a,30b,30c)는 모두 폭 a를 가지며, 필터와 필터사이의 간격은 b로서, ba인 관계가 있다. 상기에서 영역 b는 이미지 스토퍼 영역이다.3A and 3B are front and right side views showing the projection stop in the optical system of the projection image display device according to the present invention. As shown therein, the projection stops 24 have a predetermined interval. There are formed through holes 24a, 24b and 24c, and red, green and blue filter parts 30a, 30b and 30c for closing the through holes 24a, 24b and 24c are bonded. The red, green, and blue filter units 30a, 30b, and 30c each have a width a, and the distance between the filter and the filter is b, which is ba. In the above, the area b is an image stopper area.

제4도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광로조절기의 틸팅각도를 나타낸 도면으로서, 이에 도시한 바와 같이, 광로조절기(40)상에 설치되어 있는 적색, 녹색 및 청색대응 미러어레이(42,44,46)들은 각각 일정각도를 가지고 틸팅되는데, 초기각도는 적색대응미러는 2α°+2β°, 녹색대응미러는 α°+β°, 청색대응미러는 0°, 최대구동각도는 적색대응미러는 2α°+3β°, 녹색대응미러는 α°+2β°, 청색대응미러는 β°이다.4 is a view showing a tilting angle of the optical path controller of the projection image display device according to the present invention. As shown therein, red, green, and blue corresponding mirror arrays 42 and 44 installed on the optical path controller 40 are shown in FIG. (46) are tilted with a certain angle. The initial angle is 2α ° + 2β ° for the red response mirror, α ° + β ° for the green response mirror, 0 ° for the blue response mirror, and 0 ° for the maximum response angle. 2α ° + 3β °, green response mirror is α ° + 2β °, and blue response mirror is β °.

참고로 상기 광로조절기(40)의 각 미러어레이의 초기각도와 초대구동각도시의 전압계산은 다음과 같다.For reference, the initial calculation of each mirror array of the optical path controller 40 and the voltage calculation of the super-driving angle are as follows.

여기서, V_M은 최대전압, V는 구동전압, V_R1, V_G1, V_B1는 적색, 녹색 및 청색미러어레이 초기인가전압, V_R2, V_G2, V_B2는 적색, 청색 및 녹색미러어레이의 최대구동전압을 나타낸다.Where V _M is the maximum voltage, V is the driving voltage, V _R1 , V _G1 , V _B1 are the red, green and blue mirror array initial applied voltages, and V _R2 , V _G2 and V _B2 are the red, blue and green mirror arrays. Maximum drive voltage.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 작용은 다음과 같다.The operation of the optical system of the projection image display device according to the present invention configured as described above is as follows.

먼저 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되어 소스렌즈(12)에 의해 집속되고, 소스스톱(13)의 투과공을 지나 반사거울(14)에 의해 반사되고, 이후 광로조절기(40)의 적색, 녹색 및 청색대응 미러어레이(42,44,46)들이 광의 화소에 대응되어 틸팅(tilting)되면서 미러(42,44,46)들의 틸팅각도에 따라 광로가 조절되어 투사스톱(24)의 청색, 적색 및 녹색필터부(30a,30b,30c)에 의해 색분리되어 스크린에는 컬러가 구현되는 것이다.First, high-brightness white light is emitted from the light source 11 and focused by the source lens 12, and then reflected by the reflection mirror 14 through the transmission hole of the source stop 13, and then the red color of the optical path controller 40. As the green and blue corresponding mirror arrays 42, 44 and 46 are tilted corresponding to the pixels of the light, the optical path is adjusted according to the tilt angles of the mirrors 42, 44 and 46, so that the blue, The color is separated by the red and green filter units 30a, 30b, and 30c to implement colors on the screen.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형화상표시장치에 의하면, 1판의 광로조절기와 투사스톱면에 형성된 컬러필터에 의해서 간단한 방식으로 컬러를 구현할 수 있으므로 장치가 간단해지고 제작비용이 저렴해지는 효과가 있다.As described in the above embodiment, according to the projection image display apparatus according to the present invention, since the color can be implemented in a simple manner by the optical path controller and the color filter formed on the projection stop surface of the first plate, the device is simple and the production cost is low. There is a repelling effect.

Claims (2)

고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 집속시키는 소스렌즈(12)와, 상기 소스렌즈(12)로부터의 광을 투과시키는 소스스톱(22)과, 상기 소스스톱을 투과한 투과광을 반사시키는 반사거울(14)과, 상기 반사거울(14)로부터 반사된 반사광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(40)와, 상기 광로조절기(40)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 투과시키는 투사스톱(24)과, 상기 투사스톱(24)을 투과한 투과량을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성된 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 소스스톱(22)은 중앙부에 직사각형형상의 투과공(22a)이 형성되어 있고, 상기 투사스톱(24)의 투과공(24a,24b,24c)에는 적색, 녹색 및 청색성분을 투과시킬 수 있도록 적색, 녹색 및 청색필터부(30a,30b,30c)가 접착설치되어 있고, 상기 광로조절기(40)는 소정신호에 따라 다른 각도로 틸팅되도록 된 적색, 녹색 및 청색대응 미러어레이(42,44,46)가 형성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.A light source 11 emitting high brightness white light, a source lens 12 focusing the light emitted from the light source 11, a source stop 22 transmitting light from the source lens 12, A reflection mirror 14 for reflecting the transmitted light transmitted through the source stop, an optical path controller 40 for adjusting an optical path so that the reflected light reflected from the reflection mirror 14 corresponds to a pixel according to a predetermined signal, and the optical path controller A projection image display device comprising: a projection stop 24 for transmitting an incident light by adjusting an optical path from 40; and a projection lens 16 for projecting a transmission amount transmitted through the projection stop 24 onto a screen, The source stop 22 has a rectangular through hole 22a formed at the center thereof, and the red, green, and blue components can be transmitted through the through holes 24a, 24b, and 24c of the projection stop 24. Red, green and blue filter parts 30a, 30b, 30c are bonded It is, and controls the optical path 40 is an optical system of the projection type image display device, characterized in that consisting of the red, green and blue corresponding to the mirror array (42,44,46) to be tilted at different angles according to a predetermined signal is provided. 제1항에 있어서, 상기 투사스톱(24)의 각 필터부(30a,30b,30c)는 폭 a이고, 필터와 필터간의 간격을 b라고 할 때, ba인 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.The projection image according to claim 1, wherein each of the filter portions 30a, 30b, and 30c of the projection stop 24 has a width a, and has a relationship of ba when a distance between the filter and the filter is b. Optical system of the display device.