KR100201830B1

KR100201830B1 - Optical projection system of actuated mirror array

Info

Publication number: KR100201830B1
Application number: KR1019960052692A
Authority: KR
Inventors: 용 식 문; 희 중 이
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR19980034594A

Abstract

액튜에이티드 미러 어레이(AMA)의 광학적 투사 시스템이 개시되어 있다. 광학적 투사 시스템은 광선을 발생하기 위한 광원, 광선을 다수의 색 광선으로 분리하기 위한 색 분리 프리즘, 다수의 색 광선을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기, 색 분리 프리즘에 의해 분리된 다수의 색 광선을 그에 대응되는 액튜에이티드 미어 어레이 광 변조기로 조사하기 위한 모듈레이션 렌즈, 및 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기에 의해 변조된 다수의 색 광선을 스크린 상에 투사시키기 위한 프로젝션 렌즈를 포함한다. 색 분리 프리즘, 모듈레이션 렌즈 및 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기가 커버로 씌어져서 일체형으로 제작된다. 따라서, 투사 시스템 내의 먼지에 의한 노이즈를 제거할 수 있어 화질을 개선할 수 있다.An optical projection system of an actuated mirror array (AMA) is disclosed. Optical projection systems include light sources for generating light beams, color separation prisms for separating light beams into a plurality of color light beams, and actuating for modulating the plurality of color light beams according to an applied electrical signal and changing their light paths onto the screen. An activated mirror array light modulator, a modulation lens for irradiating a plurality of color rays separated by a color separation prism with a corresponding actuated mirror array light modulator, and a plurality of modulated by the actuated mirror array light modulator And a projection lens for projecting color light rays onto the screen. The color separation prism, the modulation lens and the actuated mirror array light modulator are covered with a cover to form a single piece. Therefore, noise caused by dust in the projection system can be removed, and image quality can be improved.

Description

액튜에이티드 미러 어레이의 광학적 투사 시스템Optical projection system of actuated mirror array

본 발명은 광학적 투사 시스템에 관한 것으로, 특히 디지탈 화상을 스크린 상에 투영하는데 사용되는 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirro Array; 이하 AMA라 칭함) 광 변조기를 이용하는 광학적 투사 시스템에 있어서, 투사 시스템 내의 먼지에 의한 노이즈(Noise)를 제거하여 화질을 개선할 수 있는 광학적 투사 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an optical projection system, in particular in an optical projection system using an Actuated Mirro Array (hereinafter referred to as AMA) light modulator used to project a digital image onto a screen, wherein The present invention relates to an optical projection system capable of improving image quality by removing noise caused by the noise.

일반적으로, 광학 에너지(Optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(Spatial light modulator)는 광 통신, 화상 처리, 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상 표시 장치(Direct-view image display device)와 투사형 화상 표시 장치(Projection-type image display device)로 구분된다.In general, spatial light modulators, which are devices for projecting optical energy onto a screen, can be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display devices. Typically, such devices are classified into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.

직시형 화상 표시 장치의 예로서는 CRT(Cathode Ray Tube)를 들 수 있는데, 이러한 CRT 장치는 소위 브라운관으로 불리는 것으로서 화질은 우수하나 화면의 대형화에 따라 그 중량과 용적이 증가하여 제조 비용이 상승하게 되는 문제가 있다.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is.

투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함), 디포머블 미러 어레이(Deformable Mirror Device; 이하 DMD라 칭함), 및 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하 AMA라 칭함)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광 변조기(Transmissive spatial light modulators)로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기(Reflective spatial light modulators)로 분류될 수 있다.Projection type image display apparatuses include liquid crystal displays (hereinafter referred to as LCDs), deformable mirror devices (hereinafter referred to as DMDs), and activated mirror arrays (hereinafter referred to as AMAs). And the like). Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as Transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as Reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광 효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광 효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2% and requires dark room conditions to provide acceptable display quality.

DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다.Optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the problems of the aforementioned LCD type optical modulators.

DMD는 5％ 정도의 비교적 양호한 광 효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, but serious fatigue problems are caused by the hinge structure employed in the DMD. In addition, there is a disadvantage that a very complicated and expensive driving circuit is required.

이에 비해서, AMA는 압전식으로 구동하는 미러 어레이로서, 10％ 이상의 광효율을 제공한다. AMA 광 변조기에서, 각각의 액튜에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액튜에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액튜에이터의 상부에 장착된 각각의 미러들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 미러들은 광원으로 부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이러한 AMA 광 변조기는 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD 등에 비해 높은 광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 보통의 실온 광 조건 하에서 밝고 선명한 화상을 제공하기에 충분한 콘트라스트(Contrast)를 제공한다. 더욱이, 입사되는 빛의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 반사되는 빛의 극성에도 영향을 미치지 않는다. 또한, AMA의 반사 특성은 온도에 상대적으로 덜 민감하기 때문에, 고전력의 광원에 의해 쉽게 영향을 받는 다른 장치들에 비해서 스크린의 밝기를 향상시킬 수 있다는 잇점을 갖는다.In contrast, AMA is a piezoelectrically driven mirror array that provides light efficiency of 10% or more. In an AMA light modulator, each actuator causes a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electrical image signal and the bias voltage. When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is tilted. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. The AMA optical modulator has a simple structure and operation principle, and can obtain high light efficiency compared to LCD or DMD. It also provides sufficient contrast to provide a bright and clear image under normal room temperature light conditions. Moreover, it is not only affected by the polarity of the incident light, but also does not affect the polarity of the reflected light. In addition, the reflective properties of the AMA are relatively less sensitive to temperature, which has the advantage of improving the brightness of the screen compared to other devices that are easily affected by high power light sources.

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type) 장치와 박막형(thin film type) 장치로 구분된다. 상기 벌크형 AMA는 2개의 압전층들 사이에 중앙 전극을 구비한다. 상기 중앙 전극은 신호 전압을 위한 도전성 에폭시를 갖는 액티브 매트릭스(Active matrix)에 연결된다. 벌크형 AMA의 상부에는 미러층이 위치하는데, 이 미러층은 최대 30V의 전압 하에서 +/-0.25°의 경사각을 갖는다. 이로 인하여, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 구조물의 조립에 있어서도 많은 어려움이 있다.Such AMA devices are largely classified into bulk type devices and thin film type devices. The bulk AMA has a center electrode between two piezoelectric layers. The central electrode is connected to an active matrix having a conductive epoxy for the signal voltage. On top of the bulk AMA is a mirror layer, which has an inclination angle of +/- 0.25 ° under a voltage of up to 30V. For this reason, bulk AMA requires very high precision in design and manufacture, and there are many difficulties in assembling the structure.

이에 따라, 최근에는 미러 어레이들의 질을 완전하게 하기 위하여 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 상기 박막형 AMA는 본 출원인에 의해서 1995년 5월 26일에 출원된 바 있는 한국 특허 출원 제95-13358호에 개시되어 있다.Accordingly, recently, a thin film type AMA that can be manufactured by using a semiconductor manufacturing process has been developed to complete the quality of mirror arrays. The thin film type AMA is disclosed in Korean Patent Application No. 95-13358, filed on May 26, 1995 by the present applicant.

박막형 AMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액튜에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(Pixel)에 결쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 박막형 AMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 640×480 화소의 판(panel)들로 구성된다. 상기 화소들은 광효율을 높이도록 미러 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(Cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물은 크게 화상 신호 전압이 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 신호 전압에 의해 작동되는 미러를 포함한다.Thin-film AMA is a reflective light modulator that uses thin film piezo-electric actuators in connection with microscopic mirrors, which combines more than 300,000 pixels of a single-plate mirror to achieve even-level integration. It has been developed to have. The thin film type AMA is composed of 640x480 pixels representing red (R), green (G), and blue (B), respectively. The pixels are designed as cantilever structures to maximize the mirror surface area to increase the light efficiency. The cantilever structure largely includes an active matrix to which an image signal voltage is applied and a mirror operated by an applied signal voltage.

3 판(Three panel)의 박막형 AMA를 이용하는 종래의 광학적 투사 시스템이 도 1에 도시되어 있다.A conventional optical projection system using a three panel thin film AMA is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 AMA 광학적 투사 시스템(10)은 광선을 방출하기 위한 170W의 할로겐 금속 램프(Metal halide lamp)(11), 소오스 렌즈(12), 소오스 스톱(13), 소오스 미러(14), 프로젝션 스톱(15), 프로젝션 렌즈(16), 제1 및 제2 다이크로익 필터)(Dichroic filter)(17, 18), R-, G- 및 B- AMA 광 변조기(20, 22, 24), 및 R-, G- 및 B- 모듈레이션 렌즈(30, 32, 34)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional AMA optical projection system 10 includes a 170 W metal halide lamp 11, a source lens 12, a source stop 13, and a source mirror for emitting light. 14), projection stop 15, projection lens 16, first and second dichroic filters 17, 18, R-, G- and B- AMA light modulators 20, 22 , 24), and R-, G- and B- modulation lenses 30, 32, 34.

종래의 AMA 투사 시스템(10)의 작동을 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation of the conventional AMA projection system 10 is briefly described as follows.

먼저, AMA 투사 시스템(10)을 구동시키면, 할로겐 금속 램프(11)로 부터 방출된 광선이 소오스 렌즈(12)에 집속된 후, 소오스 스톱(13)의 개구를 통과하여 소오스 미러(14) 상에 조사된다. 상기 소오스 미러(14) 상에 조사된 광선은 전량이 반사되어 제1 다이크로익 필터(17) 상에 조사된다.First, when the AMA projection system 10 is driven, the light beam emitted from the halogen metal lamp 11 is focused on the source lens 12 and then passes through the opening of the source stop 13 onto the source mirror 14. Is investigated. The light rays irradiated on the source mirror 14 are totally reflected and irradiated on the first dichroic filter 17.

제1 다이크로익 필터(17)는 빛을 파장에 의해서 선택적으로 통과시키는 광 필터로서, 녹색광과 청색광은 상기 제1 다이크로익 필터(17)를 투과하는 반면 적색광은 그것에 반사된다. 이 적색광은 R-모듈레이션 렌즈(30)를 통해 R-AMA(20)에 조사된다. 상기 R-AMA(20)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 R-AMA(20)에 의해 변조된 적색광은 다시 R-모듈레이션 렌즈(30)를 통해 제1 다이크로익 필터(17)로 조사된 후, 제1 다이크로익 필터(17)에 의해 반사되어 프로젝션 스톱(15) 상에 조사한다. 프로젝션 스톱(15)의 개구를 통과한 적색광은 프로젝션 렌즈(16)로 들어간다.The first dichroic filter 17 is an optical filter for selectively passing light by the wavelength. Green light and blue light pass through the first dichroic filter 17 while red light is reflected on it. This red light is irradiated to the R-AMA 20 through the R-modulation lens 30. The reflecting surface of the R-AMA 20 modulates light rays in accordance with an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. As a result, the red light modulated by the R-AMA 20 is irradiated to the first dichroic filter 17 through the R-modulation lens 30, and then to the first dichroic filter 17. Reflected and irradiated onto the projection stop 15. The red light passing through the opening of the projection stop 15 enters the projection lens 16.

한편, 제1 다이크로익 필터(17)에 의해 투과된 녹색광 및 청색광은, 제2 다이크로익 필터(18)에 의해 청색광이 반사되고 녹색광이 투과된다. 상기 제2 다이크로익 필터(18)에 의해 반사된 청색광은 B-모듈레이션 렌즈(32)를 통해 B-AMA(22)에 조사된다. 상기 B-AMA(22)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 B-AMA(22)에 의해 변조된 청색광은 다시 B-모듈레이션 렌즈(32)를 통해 제2 다이크로익 필터(18)로 조사되고, 그것에 의해 반사되어 제1 다이크로익 필터(17)로 조사된다. 상기 제1 다이크로익 필터(17)는 청색광을 그대로 투과시키므로, 투과된 청색광은 프로젝션 스톱(15)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(16)로 들어간다.On the other hand, green light and blue light transmitted by the first dichroic filter 17 are reflected by the second dichroic filter 18 and blue light is transmitted. The blue light reflected by the second dichroic filter 18 is irradiated to the B-AMA 22 through the B-modulation lens 32. The reflecting surface of the B-AMA 22 modulates light rays in accordance with an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. As a result, the blue light modulated by the B-AMA 22 is irradiated back to the second dichroic filter 18 through the B-modulation lens 32, and is reflected by the first dichroic filter ( 17). Since the first dichroic filter 17 transmits blue light as it is, the transmitted blue light passes through the opening of the projection stop 15 and then enters the projection lens 16.

상기 제2 다이크로익 필터(18)를 투과한 녹색광은 G-모듈레이션 렌즈(34)를 통해 G-AMA(24)에 조사된다. 상기 G-AMA(24)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 G-AMA(24)에 의해 변조된 녹색광은 다시 G-모듈레이션 렌즈(34)를 통해 제2 다이크로익 필터(18)로 조사되고, 상기 제2 다이크로익 필터(18)를 투과하여 제1 다이크로익 필터(17)로 조사된다. 상기 제1 다이크로익 필터(17)는 녹색광을 그대로 투과시키므로, 투과된 녹색광은 프로젝션 스톱(15)의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈(16)로 들어간다.The green light transmitted through the second dichroic filter 18 is irradiated to the G-AMA 24 through the G-modulation lens 34. The reflecting surface of the G-AMA 24 modulates light rays in accordance with an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. As a result, the green light modulated by the G-AMA 24 is irradiated to the second dichroic filter 18 again through the G-modulation lens 34, and the second dichroic filter 18 is turned on. It is transmitted and irradiated to the first dichroic filter 17. Since the first dichroic filter 17 transmits green light as it is, the transmitted green light passes through the opening of the projection stop 15 and then enters the projection lens 16.

이러한 방식으로, 상기 프로젝션 렌즈(16)는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 색 광선을 포함하는 광선을 스크린 상에 투사하여 화상을 형성한다.In this way, the projection lens 16 projects an image of a ray including three color rays of red, green and blue onto the screen to form an image.

전술한 바와 같이 종래의 AMA 투사 시스템(10)에 의하면, 제1 및 제2 다이크로익 필터(17, 18)와 R-, G- 및 B-모듈레이션 렌즈(30, 32, 34)가 투사 시스템 내에 그대로 노출되어 있으므로, 상기 제1 및 제2 다이크로익 필터(17, 18)의 면 및 R-, G- 및 B- 모듈레이션 렌즈(30, 32, 34)의 면에 존재하는 먼지가 투사 시스템 내에서 난반사되어 노이즈(Noise)로 작용하게 된다. 이러한 노이즈는 스크린의 화질을 열화시키는 요소로 작용한다.As described above, according to the conventional AMA projection system 10, the first and second dichroic filters 17 and 18 and the R-, G- and B-modulated lenses 30, 32 and 34 are projected. Since it is exposed intact, dust present on the surfaces of the first and second dichroic filters 17, 18 and the surfaces of the R-, G- and B-modulated lenses 30, 32, 34 are projected. It is diffusely reflected within and acts as a noise. Such noise acts as a factor deteriorating the screen quality.

또한, 다이크로익 필터의 두께에 의해 제1 다이크로익 필터(17)만 통과하는 광선과 제1 및 제2 다이크로익 필터(17, 18)를 모두 통과하는 광선의 광 경로 차이가 발생하여 스크린 상의 화질이 열화되는 현상이 초래된다. 또한, 두 개의 제1 및 제2 다이크로익 필터(17, 18)를 사용하여 색 분리를 수행하기 때문에, 광학적 투사 시스템의 크기가 커지며 상기 투사 시스템을 콤팩트하게 구성하기가 어렵다.In addition, due to the thickness of the dichroic filter, the optical path difference between the light rays passing through only the first dichroic filter 17 and the light rays passing through both the first and second dichroic filters 17 and 18 occurs. The picture quality on the screen is deteriorated. In addition, since color separation is performed using the two first and second dichroic filters 17 and 18, the size of the optical projection system becomes large and it is difficult to make the projection system compact.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 AMA 광 변조기를 이용하는 광학적 투사 시스템에 있어서, 시스템 내의 먼지에 의한 노이즈를 제거하여 화질을 개선할 수 있는 광학적 투사 시스템을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an optical projection system using an AMA optical modulator, which can improve image quality by removing noise caused by dust in the system. To provide.

도 1은 종래의 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기를 이용한 광학적 투사 시스템을 나타는 개략도이다.1 is a schematic diagram illustrating an optical projection system using a conventional actuated mirror array light modulator.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기를 이용한 광학적 투사 시스템을 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram illustrating an optical projection system using an actuated mirror array light modulator according to an embodiment of the present invention.

도 3A는 도 2에 도시된 색 분리 프리즘의 확대도이다.3A is an enlarged view of the color separation prism shown in FIG. 2.

도 3B는 도 2의 광학적 투사 시스템에서, 일체형으로 제작된 색 분리 프리즘과 액튜에이티드 미러 어레이 판을 나타내는 개략도이다.3B is a schematic diagram illustrating an integrally formed color separation prism and an actuated mirror array plate in the optical projection system of FIG. 2.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

10,100 ... AMA 투사 시스템11,111 ... 램프10,100 ... AMA projection system 11,111 ... lamp

15,115 ... 프로젝션 스톱16,116 ... 프로젝션 렌즈15,115 ... projection stop 16,116 ... projection lens

17,18 ... 제1 및 제2 다이크로익 필터17,18 ... first and second dichroic filters

20,120 ... R-AMA22,122 ... B-AMA20,120 ... R-AMA22,122 ... B-AMA

24,124 ... G-AMA125 ... 색 분리 프리즘24,124 ... G-AMA125 ... Color Separation Prism

30,130 ... R-모듈레이션 렌즈32,132 ... B-모듈레이션 렌즈30,130 ... R-modulated lens 32,132 ... B-modulated lens

34,134 ... G-모듈레이션 렌즈140 ... 커버34,134 ... G-Modulation Lens 140 ... Cover

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

광선을 발생하기 위한 광원;A light source for generating light rays;

상기 광선을 다수의 색 광선으로 분리하기 위한 색 분리 프리즘;A color separation prism for separating the light beam into a plurality of color light beams;

상기 다수의 색 광선을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광 변조기;An active mirror array (AMA) light modulator for modulating the plurality of color light rays according to an applied electrical signal and changing the light path to project on a screen;

상기 색 분리 프리즘에 의해 분리된 다수의 색 광선을 그에 대응되는 AMA 광 변조기로 조사하기 위한 모듈레이션 렌즈; 및A modulation lens for irradiating a plurality of color light rays separated by the color separation prism with a corresponding AMA light modulator; And

상기 AMA 광 변조기에 의해 변조된 다수의 색 광선을 스크린 상에 투사시키기 위한 프로젝션 렌즈를 포함하며,A projection lens for projecting a plurality of color light beams modulated by the AMA light modulator on a screen,

상기 색 분리 프리즘, 모듈레이션 렌즈 및 AMA 광 변조기가 커버(Cover)로 씌어져서 일체형으로 제작된 것을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템을 제공한다.The color separation prism, the modulation lens and the AMA light modulator are covered with a cover to provide an integral optical projection system.

전술한 바와 같이 본 발명은, 광원으로 부터 방출된 광선을 색 분리 프리즘을 이용하여 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 색 광선으로 분리시킨다. 이와 같이 분리된 적색, 녹색 및 청색 광선들은 그에 대응되는 모듈레이션 렌즈들을 통해 3 판의 AMA 광 변조기에 의해 변조된 후, 상기 색 분리 프리즘을 거쳐 프로젝션 렌즈로 들어간다. 상기 프로젝션 렌즈는 상기한 세 개의 색 광선을 포함하는 광선을 스크린 상에 투사하여 화상을 형성한다. 여기서, 상기 색 분리 프리즘, 모듈레이션 렌즈 및 AMA 광 변조기는 내열성이 강한 플라스틱과 같은 재료로 이루어진 커러로 씌어져서 일체형으로 제작된다.As described above, the present invention separates the light rays emitted from the light source into three color light rays of red, green, and blue color using a color separation prism. The separated red, green and blue light beams are modulated by three AMA light modulators through corresponding modulation lenses, and then enter the projection lens via the color separation prism. The projection lens forms an image by projecting light rays including the three color light beams on the screen. Here, the color separation prism, the modulation lens and the AMA light modulator are fabricated integrally by covering with a color made of a material such as plastic having high heat resistance.

따라서, 본 발명에 의한 AMA 광 변조기를 이용한 광학적 투사 시스템에 의하면, 색 분리 프리즘을 사용하여 색 분리를 수행하기 때문에 종래의 투사 시스템에서 문제시되었던 다이크로익 필터 면에서의 먼지에 의한 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 상기 색 분리 프리즘과 모듈레이션 렌즈 및 AMA 광 변조기를 일체형으로 제작하기 때문에, 모듈레이션 렌즈 면에 먼지가 투입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 투사 시스템 내의 먼지에 의한 노이즈를 제거할 수 있으므로 화질을 개선할 수 있다.Therefore, according to the optical projection system using the AMA light modulator according to the present invention, since color separation is performed using a color separation prism, noise caused by dust on the dichroic filter surface, which has been a problem in the conventional projection system, can be removed. Can be. In addition, since the color separation prism, the modulation lens, and the AMA light modulator are integrally manufactured, it is possible to prevent dust from being introduced into the modulation lens surface. Therefore, noise due to dust in the projection system can be removed, so that image quality can be improved.

또한, 색 분리 프리즘을 이용하여 백색광을 적색, 녹색 및 청색 광선을 분리시키기 때문에 종래의 투사 시스템에서 문제시되었던 다이크로익 필터의 두께에 의한 광 경로 차이가 없어져서 스크린의 화질을 개선시킬 수 있다. 더욱이, 하나의 색 분리 프리즘을 이용하기 때문에 광학적 투사 시스템의 구조가 간단해지고 상기 투사 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있다.In addition, since the color separation prism separates the red, green, and blue light from the white light, the optical path difference due to the thickness of the dichroic filter, which has been a problem in the conventional projection system, is eliminated, thereby improving the image quality of the screen. Moreover, the use of one color separation prism simplifies the structure of the optical projection system and makes the projection system compact.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 3 판의 AMA 광 변조기를 이용한 광학적 투사 시스템을 나타내는 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing an optical projection system using a three-plate AMA light modulator according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 AMA 광학적 투사 시스템(100)은 광선을 방출하기 위한 170W의 할로겐 금속 램프(111), 프로젝션 스톱(115), 프로젝션 렌즈(116), R-, G- 및 B- AMA 광 변조기(120, 122, 124), R-, G- 및 B- 모듈레이션 렌즈(130, 132, 134), 색 분리 프리즘(125), 및 커버(140)를 포함한다.2, the AMA optical projection system 100 according to the present invention is a 170W halogen metal lamp 111, projection stop 115, projection lens 116, R-, G- and B-AMA light modulators 120, 122, 124, R-, G- and B-modulation lenses 130, 132, 134, color separation prisms 125, and covers 140.

할로겐 금속 램프(111)는 광학 에너지의 광대역 소오스로서, 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다.The halogen metal lamp 111 is a broadband source of optical energy and emits long wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum.

색 분리 프리즘(125)은 도 3에 도시된 바와 같이, 적색광(R) 만을 반사시키는 제1 면(125a)과 청색광(B) 만을 반사시키는 제2 면(125b)이 X 자 형태로 이루어진 것이다. 따라서, 프리즘으로 입사되는 백색광(W) 중에서, 적색광(R) 및 청색광(B)은 제1 면(125a)과 제2 면(125b)에 의해 그에 대응되는 R-모듈레이션 렌즈(130) 및 B-모듈레이션 렌즈(132)로 반사되고, 녹색광(G)은 그대로 그에 대응되는 G-모듈레이션 렌즈(134)로 투과된다. 본 발명에서는 색 분리 프리즘(125)을 사용하여 색 분리를 수행하기 때문에, 종래의 투사 시스템에서 문제시되었던 다이크로익 필터 면에서의 먼지에 의한 노이즈를 제거할 수 있다. 또한, 색 분리 프리즘을 이용하여 백색광을 적색, 녹색 및 청색 광선으로 분리시키기 때문에, 종래의 투사 시스템에서 문제시되었던 다이크로익 필터의 두께에 의한 광 경로 차이를 제거할 수 있다.As shown in FIG. 3, the color separation prism 125 is formed in an X shape with a first surface 125a reflecting only the red light R and a second surface 125b reflecting only the blue light B. FIG. Accordingly, among the white light W incident on the prism, the red light R and the blue light B are corresponding to the R-modulation lens 130 and B- by the first surface 125a and the second surface 125b. The light is reflected by the modulation lens 132, and the green light G is transmitted through the G-modulation lens 134 corresponding thereto. In the present invention, since color separation is performed using the color separation prism 125, it is possible to remove noise caused by dust on the dichroic filter surface which has been a problem in the conventional projection system. In addition, since the white light is separated into red, green and blue light using a color separation prism, it is possible to eliminate the light path difference due to the thickness of the dichroic filter, which has been a problem in the conventional projection system.

AMA 광 변조기는 상기 색 분리 프리즘(125)에 의해 반사된 적색광, 청색광 및 녹색광을 반사시키도록 각기 다른 반사 각도로 배치된 R-AMA(120), B-AMA(122), 및 G-AMA(124)를 포함한다. 상기 R-AMA(120), G-AMA(124) 및 B-AMA(122)는 다수의 반사면을 포함하며, 이들 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가되는 전기 신호에 따라서 각각의 색 광선을 변조한다.The AMA light modulator is arranged at different angles of reflection to reflect the red, blue and green light reflected by the color separation prism 125 and the R-AMA 120, B-AMA 122, and G-AMA ( 124). The R-AMA 120, G-AMA 124 and B-AMA 122 comprise a plurality of reflecting surfaces, each reflecting an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. Modulate the color rays.

모듈레이션 렌즈는 상기 R-AMA(120), B-AMA(122) 및 G-AMA(124) 앞에 각각 배치된 R-모듈레이션 렌즈(120), B-모듈레이션 렌즈(122) 및 G-모듈레이션 렌즈(124)를 포함하며, 상기 색 분리 프리즘(125)에 의해 분리된 적색광, 청색광 및 녹색광을 그에 대응되는 R-AMA(120), B-AMA(122) 및 G-AMA(124) 상에 평행광으로 조사하는 기능을 수행한다.The modulation lens is an R-modulation lens 120, a B-modulation lens 122, and a G-modulation lens 124 disposed in front of the R-AMA 120, the B-AMA 122, and the G-AMA 124, respectively. And red, blue and green light separated by the color separation prism 125 as parallel light on the corresponding R-AMA 120, B-AMA 122, and G-AMA 124. Investigate the function.

여기서, 상기 색 분리 프리즘(125), 모듈레이션 렌즈(130,132,134) 및 3 판의 R-, G- 및 B- AMA 광 변조기(120, 122, 124)는 도 3B에 도시된 바와 같이, 커버(140)로 씌어져서 일체형으로 제작된다 (여기서, 편의상 도 3B에는 모듈레이션 렌즈를 도시하지 않았다). 따라서, 상기 R-, B-, 및 G-모듈레이션 렌즈(130, 132, 134) 면에 먼지가 투입되는 것을 방지할 수 있다. 이때, 상기 커버(140)는 내열성이 강한 물질, 예컨대 플라스틱으로 이루어진다. 양질의 화면을 스크린 상에 형성하기 위해서는 많은 광량을 가진 광선을 생성하여 화소를 형성하여야 한다. 따라서, AMA 투사 시스템에서는 가능한 한 고출력을 갖는 할로겐 금속 램프를 광원으로 사용하게 되는데, 이 경우 상기 램프로 부터 방출되는 빛은 자외선, 적외선 및 가시광선의 넓은 파장 분포를 갖고 있으므로 그 빛의 일부가 열로 변하여 투사 시스템 내부의 온도를 증가시키게 된다. 따라서, 상기 색 분리 프리즘 및 모듈레이션 렌즈 등의 열적 파손을 방지하기 위하여 상기 커버(140)를 내열성이 강한 물질로 형성하여야 한다.Here, the color separation prism 125, the modulation lenses (130, 132, 134) and the three-plate R-, G- and B- AMA light modulators (120, 122, 124), as shown in Figure 3B, cover 140 It is manufactured in one piece (here, for convenience, no modulation lens is shown in Fig. 3B). Therefore, it is possible to prevent dust from being injected into the surfaces of the R-, B-, and G-modulation lenses 130, 132, and 134. In this case, the cover 140 is made of a heat resistant material, for example, plastic. In order to form a high quality screen on a screen, light rays having a large amount of light must be generated to form pixels. Therefore, in the AMA projection system, a halogen metal lamp having as high power as possible is used as a light source. In this case, since the light emitted from the lamp has a wide wavelength distribution of ultraviolet, infrared and visible light, part of the light is converted into heat. This will increase the temperature inside the projection system. Therefore, in order to prevent thermal damage of the color separation prism and the modulation lens, the cover 140 should be formed of a material having high heat resistance.

상기 프로젝션 스톱(115)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 상기 프로젝션 렌즈(116)는 프로젝션 스톱(115)의 개구를 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하여 그에 상응되는 화상을 표시하는 기능을 수행한다.The projection stop 115 is an optically opaque member and has an optically reflective surface and an opening formed to pass a light beam. Preferably, the opening is a pinhole or slit. The projection lens 116 projects a ray passing through the opening of the projection stop 115 on a screen (not shown) to display an image corresponding thereto.

이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 AMA 광학적 투사 시스템(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the operating principle of the AMA optical projection system 100 according to the present invention having the above-described structure will be described in more detail.

먼저, AMA 투사 시스템(100)을 구동시키면, 할로겐 금속 램프(111)로 부터 방출된 광선이 소오스 렌즈(도시되지 않음)에 집속된 후, 소오스 스톱(도시되지 않음) 상에 입사된다. 상기 소오스 스톱은 광학적으로 불투명한 부재로서, 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 가지며 소오스 렌즈를 통과한 광선의 플럭스를 집중시키는 기능을 수행한다. 상기 소오스 스톱의 개구를 통과한 광선은 소오스 미러(도시되지 않음)에 의해 1차적으로 광로가 변경되어 색 분리 프리즘(125) 상에 조사된다.First, when the AMA projection system 100 is driven, light rays emitted from the halogen metal lamp 111 are focused on a source lens (not shown) and then incident on a source stop (not shown). The source stop is an optically opaque member, has an opening formed to pass the light beam, and performs a function of concentrating the flux of the light beam passing through the source lens. The light rays passing through the opening of the source stop are primarily irradiated on the color separation prism 125 by changing the light path by a source mirror (not shown).

색 분리 프리즘(125)는 녹색광(G)은 그대로 투과시키면서 각각 적색광(R) 및 청색광(B)을 반사시킨다. 즉, 백색광(W)에서, 적색광(R)은 상기 색 분리 프리즘(125) 내의 적색광 만을 반사시키는 제1 면(125a)에 의해 반사된 후, R-모듈레이션 렌즈(130)로 들어간다. 상기 R-모듈레이션 렌즈(130)는 이 적색광을 평행광으로 R-AMA(120)에 조사한다. 상기 R-AMA(120)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 만일, 상기 압전 액튜에이터에 오프(OFF) 전압, 즉 제로(0)의 전압이 인가되면, 상기 R-AMA(120)의 반사면이 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않으며, 그 결과 상기 적색광은 프로젝션 스톱(115)을 통과하지 못하게 된다. 그러나, 상기 압전 액튜에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 상기 R-AMA(120)의 반사면이 사용되어지는 실시예에 따라 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러져서 상기 적색광이 변조된다. 그 결과, 변조된 적색광은 다시 R-모듈레이션 렌즈(130)를 통해 색 분리 프리즘(125)으로 들어간다. 다시 상기 적색광은 색 분리 프리즘(125) 내의 적색광 만을 반사시키는 제1 면(125a)에 의해 반사된 후, 프로젝션 스톱(115)을 통과하여 프로젝션 렌즈(116)로 들어가게 된다.The color separation prism 125 reflects the red light R and the blue light B while transmitting the green light G as it is. That is, in the white light W, the red light R is reflected by the first surface 125a reflecting only the red light in the color separation prism 125 and then enters the R-modulation lens 130. The R-modulation lens 130 irradiates the red light to the R-AMA 120 as parallel light. The reflective surface of the R-AMA 120 modulates light rays in accordance with an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. If an OFF voltage, i.e., zero voltage, is applied to the piezoelectric actuator, the reflection surface of the R-AMA 120 does not vibrate, tilt or bend, and as a result, the red light is stopped at the projection stop ( 115) will not pass. However, when an ON voltage is applied to the piezoelectric actuator, the red light is modulated by vibrating, tilting, or bending the reflective surface of the R-AMA 120 according to an embodiment in which the piezoelectric actuator is used. As a result, the modulated red light enters the color separation prism 125 through the R-modulation lens 130 again. Again, the red light is reflected by the first surface 125a reflecting only the red light in the color separation prism 125, and then passes through the projection stop 115 to enter the projection lens 116.

상술한 적색광의 경우와 마찬가지로, 청색광(B)은 상기 색 분리 프리즘(125) 내의 청색광 만을 반사시키는 제2 면(125b)에 의해 반사된 후, B-모듈레이션 렌즈(132)를 통해 B-AMA(122)에 조사된다. 상기 B-AMA(122)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 B-AMA(122)에 의해 변조된 청색광은 다시 B-모듈레이션 렌즈(132)를 통해 색 분리 프리즘(125)으로 들어간다. 다시, 상기 청색광은 색 분리 프리즘(125) 내의 청색광 만을 반사시키는 제2 면(125b)에 의해 반사된 후, 프로젝션 스톱(115)을 통과하여 프로젝션 렌즈(116)로 들어가게 된다.As in the case of the red light described above, the blue light B is reflected by the second surface 125b reflecting only the blue light in the color separation prism 125, and then the B-AMA (through the B-modulation lens 132). 122). The reflective surface of the B-AMA 122 modulates the light beam in accordance with an electrical signal applied to the piezoelectric actuator provided thereunder. As a result, the blue light modulated by the B-AMA 122 enters the color separation prism 125 through the B-modulation lens 132 again. Again, the blue light is reflected by the second surface 125b reflecting only the blue light in the color separation prism 125 and then passes through the projection stop 115 to enter the projection lens 116.

한편, 녹색광(G)은 상기 색 분리 프리즘(125)을 그대로 투과하여 G-모듈레이션 렌즈(134)로 입사된다. 상기 G-모듈레이션 렌즈(134)는 상기 녹색광을 평행광으로 G-AMA(124)에 조사한다. 상기 G-AMA(124)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라서 광선을 변조한다. 그 결과, 상기 G-AMA(124)에 의해 변조된 녹색광은 다시 G-모듈레이션 렌즈(134)를 통해 색 분리 프리즘(125)으로 들어간다. 이어서, 상기 녹색광은 색 분리 프리즘(125)을 그대로 투과하여 프로젝션 스톱(115)을 통해 프로젝션 렌즈(116)로 들어가게 된다.Meanwhile, the green light G passes through the color separation prism 125 as it is and enters the G-modulation lens 134. The G-modulation lens 134 irradiates the G-AMA 124 with the green light as parallel light. The reflective surface of the G-AMA 124 modulates light rays in accordance with an electrical signal applied to a piezoelectric actuator provided thereunder. As a result, the green light modulated by the G-AMA 124 enters the color separation prism 125 through the G-modulation lens 134 again. Subsequently, the green light passes through the color separation prism 125 as it is and enters the projection lens 116 through the projection stop 115.

이러한 방식으로, 상기 프로젝션 렌즈(116)는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 색 광선을 포함하는 광선을 스크린 상에 투사하여 화상을 형성한다.In this way, the projection lens 116 projects an image of the ray including three color rays of red, green and blue onto the screen to form an image.

상술한 바와 같이 본 발명은, 광원으로 부터 방출된 광선을 색 분리 프리즘을 이용하여 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 색 광선으로 분리시킨다. 이와 같이 분리된 적색, 녹색 및 청색 광선들은 그에 대응되는 모듈레이션 렌즈들을 통해 3 판의 AMA 광 변조기에 의해 변조된 후, 상기 색 분리 프리즘을 거쳐 프로젝션 렌즈로 들어간다. 상기 프로젝션 렌즈는 상기한 세 개의 색 광선을 포함하는 광선을 스크린 상에 투사하여 화상을 형성한다. 여기서, 상기 색 분리 프리즘, 모듈레이션 렌즈 및 AMA 광 변조기는 내열성이 강한 플라스틱과 같은 재료로 이루어진 커버로 씌어져서 일체형으로 제작된다.As described above, the present invention separates the light rays emitted from the light source into three color light rays of red, green, and blue using a color separation prism. The separated red, green and blue light beams are modulated by three AMA light modulators through corresponding modulation lenses, and then enter the projection lens via the color separation prism. The projection lens forms an image by projecting light rays including the three color light beams on the screen. Here, the color separation prism, the modulation lens and the AMA light modulator are fabricated integrally by being covered with a cover made of a material such as plastic having high heat resistance.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로 부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and modified without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. It will be understood that this can be changed.

Claims

광선을 발생하기 위한 광원(111);A light source 111 for generating light rays;

상기 광선을 다수의 색 광선으로 분리하기 위한 색 분리 프리즘(125);A color separation prism (125) for separating the light beam into a plurality of color light beams;

상기 다수의 색 광선을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광 변조기(120, 122, 124);An active mirror array (AMA) light modulator (120, 122, 124) for modulating the plurality of color light rays according to an applied electrical signal and for changing the light path to project on the screen;

상기 색 분리 프리즘(125)에 의해 분리된 다수의 색 광선을 그에 대응되는 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(120, 122, 124)로 조사하기 위한 모듈레이션 렌즈(130, 132, 134); 및A modulation lens (130, 132, 134) for irradiating a plurality of color light rays separated by the color separation prism (125) to the corresponding actuated mirror array light modulators (120, 122, 124); And

상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(120, 122, 124)에 의해 변조된 다수의 색 광선을 스크린 상에 투사시키기 위한 프로젝션 렌즈(116)를 포함하며,A projection lens 116 for projecting a plurality of color light rays modulated by the actuated mirror array light modulators 120, 122, 124 onto the screen,

상기 색 분리 프리즘(115), 모듈레이션 렌즈(130, 132, 134) 및 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(120, 122, 124)가 커버(140)로 씌어져서 일체형으로 제작된 것을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템.Optical projection, characterized in that the color separation prism 115, the modulation lenses (130, 132, 134) and the actuated mirror array light modulators (120, 122, 124) are covered with a cover 140 and integrally manufactured. system.

제1항에 있어서, 상기 색 분리 프리즘(125)은 적색광 만을 반사시키는 제1 면(125a)과 청색광 만을 반사시키는 제2 면(125b)이 X 자 형태로 이루어진 것임을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템.The optical projection system according to claim 1, wherein the color separation prism (125) has an X shape of a first surface (125a) reflecting only red light and a second surface (125b) reflecting only blue light.

제1항에 있어서, 상기 커버(140)는 내열성이 강한 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템.The optical projection system of claim 1, wherein the cover (140) is made of a material having high heat resistance.

제1항에 있어서, 상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기는 상기 광선을 파장 별로 변조시키기 위한 R-AMA(120), G-AMA(124), 및 B-AMA(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템.2. The actuated mirror array optical modulator comprises an R-AMA 120, a G-AMA 124, and a B-AMA 122 for modulating the light beam by wavelength. Optical projection system.

제1항에 있어서, 상기 모듈레이션 렌즈는 상기 광선을 파장 별로 상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(120, 122, 124) 상에 조사시키기 위한 R-모듈레이션 렌즈(130), B-모듈레이션 렌즈(132) 및 G-모듈레이션 렌즈(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학적 투사 시스템.The modulation lens 130 and the B-modulation lens 132 of claim 1, wherein the modulation lens is configured to irradiate the light beams on the activated mirror array light modulators 120, 122, and 124 on a wavelength-by-wavelength basis. And a G-modulation lens (134).