KR100251113B1 - 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 - Google Patents
액츄에이티드 미러 어레이 광학계 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100251113B1 KR100251113B1 KR1019970028899A KR19970028899A KR100251113B1 KR 100251113 B1 KR100251113 B1 KR 100251113B1 KR 1019970028899 A KR1019970028899 A KR 1019970028899A KR 19970028899 A KR19970028899 A KR 19970028899A KR 100251113 B1 KR100251113 B1 KR 100251113B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- stop
- light
- source
- field lens
- ama
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
- G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
- G02B26/0858—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting means being moved or deformed by piezoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
- G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
- G09G3/3433—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices
- G09G3/346—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by an electric field and being other than liquid crystal devices and electrochromic devices based on modulation of the reflection angle, e.g. micromirrors
-
- G—PHYSICS
- G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
- G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
- G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
- G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
- G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
- G09G3/3493—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using light modulating elements actuated by a piezoelectric effect
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3197—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using light modulating optical valves
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
액츄에이티드 미러 어레이(AMA) 패널을 광 변조기로 사용하는 광학계가 개시되어 있다. AMA 패널은, 그 위에 광원에서 발생된 광선이 조명되는 다수의 미러들로 구성되며, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형된다. 소오스 스톱은 개구를 가지며, 상기 AMA 패널로 조사되는 광선의 양을 결정하고, 필드 렌즈는 상기 소오스 스톱을 통과한 광선을 상기 AMA 패널에 평행광으로 조사한다. 프로젝션 스톱은 개구를 가지며, 상기 AMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선의 플럭스를 집중시킨다. 상기 필드 렌즈의 초점 거리 F'는 필드 렌즈와 소오스 스톱간의 거리 S'가 필드 렌즈와 프로젝션 스톱간의 거리 S보다 크도록 결정된다. 따라서, 광학계의 크기를 고정시키면서 고스트 광량을 줄이거나 램프의 전력을 증가시키고 소오스 부의 설치 공간을 확보할 수 있다.
Description
본 발명은 광학계에 관한 것으로, 특히 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하 AMA라 칭함) 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 필드 렌즈의 초점 거리를 길게 하여 시스템 크기는 고정시키면서 고스트(ghost) 광량을 줄이거나 램프 전력을 증가시킬 수 있는 AMA 광학계에 관한 것이다.
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.
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.
투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함), 디포머블 미러 디바이스(Deformable Mirror Device; 이하 DMD라 칭함), 및 액츄에이티드 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.
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.
DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다.
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.
AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광 효율 (10% 이상의 광 효율)을 얻을 수 있다. 또한, 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.
AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT (Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT ((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN (Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.
이러한 AMA는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 벌크형 AMA는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 AMA는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 예를 들면, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 이러한 박막형 AMA가 개시되어 있다.
박막형 AMA는 반도체 산업 분야에서 널리 알려진 박막 공정을 이용하여 제조된다. 박막형 AMA는 보통의 실내 조명 조건 하에서 디지털 화상을 고 휘도(high brightness)와 고 콘트라스트(high contrast)로 디스플레이하기에 충분한 빛을 스크린상에 전송하기 위하여 개발된 것이다. 박막형 AMA는 100μm-100μm 크기의 현미경적인 거울들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기이다. 박막형 AMA는 고 콘트라스트를 위한 향상된 경사각, 고 휘도를 위한 충분한 광효율 및 단일 패널로 이루어진 미러의 300,000 개의 화소(pixel)에 걸쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 박막형 AMA는 각각 적색, 녹색 및 청색을 나타내는 640×480 화소의 패널들로 구성된다. 상기 화소들은 광 효율을 높이도록 거울 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물은 크게 화상 신호 전압이 인가되는 액티브 매트릭스와 인가된 신호 전압에 의해서 작동되는 캔틸레버 미러를 포함한다.
단판식(Single panel) TFAMA를 광 변조기로 이용하는 종래의 광학계가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 AMA 광학계(10)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(Metal halide lamp)(11), 상기 램프(11)로 부터 광선을 반사시키기 위한 반사기(Reflector)(15), 상기 램프(11)로 부터 방출된 광선을 평행광으로 만들기 위한 소오스 렌즈(12), 광선을 통과시키기 위한 개구(aperture)를 갖고 화상을 형성하는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(13), 상기 소오스 스톱(13)을 통과한 광선을 반사시켜 그 광로를 변경시키기 위한 소오스 미러(14), 상기 소오스 스톱(13)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(16), 다수의 미러를 구비하며 상기 필드 렌즈(16)로 부터 조사되는 광선의 세기를 변조시키기 위한 AMA 패널(18), 광선을 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 변조된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(20), 및 상기 프로젝션 스톱(20)을 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(22)를 포함한다.
종래의 AMA 광학계(10)의 동작 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.
먼저, AMA 광학계(10)를 구동시키면, 할로겐 금속 램프(11)로 부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(12)에 의해 평행광으로 집광된 후, 소오스 스톱(13)의 개구를 통과하여 소오스 미러(14)에 의해 반사된 후 필드 렌즈(16)에 입사된다. 이어서, 상기 광선은 필드 렌즈(16)를 통해 평행광으로 AMA 패널(18) 상에 조사된다. AMA 패널(18)의 각각의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 화상 신호 전압에 따라서 진동하거나 기울어지거나 구부러지진다. 이에 따라, 필드 렌즈(16)를 통과한 광선은 상기 미러들로부터 반사된 후 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하여 프로젝션 렌즈(22)를 통해 스크린 상에 투사됨으로써 화상을 형성한다. 이때, 상기 AMA 패널(18)의 미러로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(20)에 대한 AMA 패널(18)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.
도 2는 상기한 종래의 AMA 광학계(10)에 있어서, 소오스 스톱(13), 필드 렌즈(16), 및 프로젝션 스톱(20) 간의 광로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 2를 참조하면, 종래의 필드 렌즈(16)는 소오스 스톱(13)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키도록 초점 거리 F를 갖는다. 즉, 상기 필드 렌즈(16)의 배율은 소오스 스톱(13)과 프로젝션 스톱(20)의 크기가 1:1로 동일하도록 정해진다. 이러한 광학계에서는 소오스 미러(14)를 설치할 공간이 비좁기 때문에, 소오스 미러(14)로 부터 반사되는 광선의 광 경로와 AMA 패널(18)로 부터 프로젝션 렌즈(22)로 향하는 광 경로가 충돌하는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 필드 렌즈의 초점 거리를 길게 하여 시스템 크기는 고정시키면서 고스트 광량을 줄이거나 램프 전력을 증가시키고 소오스 부(source part)의 설치 공간을 확보할 수 있는 AMA 광학계를 제공하는데 있다.
도 1은 종래 방법에 의한 액츄에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시한 광학계에 있어서, 소오스 스톱, 필드 렌즈, 및 프로젝션 스톱간의 광로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 3은 본 발명에 의한 액츄에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시한 광학계에 있어서, 소오스 스톱, 필드 렌즈 및 프로젝션 스톱간의 광로를 설명하기 위한 개략도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : AMA 광학계 111 : 램프
112 : 소오스 렌즈 113 : 소오스 스톱
114 : 소오스 미러 115 : 반사기
116 : 필드 렌즈 118 : AMA 패널
120 : 프로젝션 스톱 122 : 프로젝션 렌즈
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 발생하기 위한 광원; 그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러들로 구성되며, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 AMA 패널; 개구를 가지며, 상기 AMA 패널로 조사되는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱; 상기 소오스 스톱을 통과한 광선을 상기 AMA 패널에 평행광으로 조사하기 위한 필드 렌즈; 및 개구를 가지며, 상기 AMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱을 구비하고, 상기 필드 렌즈의 초점 거리 F'는 필드 렌즈와 소오스 스톱간의 거리 S'가 필드 렌즈와 프로젝션 스톱간의 거리 S보다 크도록 결정된 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.
본 발명은 필드 렌즈의 초점 거리를 종래의 AMA 광학계에서 사용되는 필드 렌즈의 초점 거리보다 길게 만든다. 이와 같은 초점 거리를 가지고 소오스 스톱의 사이즈를 고정시키게 되면, 프로젝션 스톱에 도달하는 소오스 스톱의 이미지 사이즈가 줄어들게 되므로 상기 프로젝션 스톱의 사이즈가 작아진다. 따라서, 상기 프로젝션 스톱을 통과하는 고스트 광량이 1/4 정도로 줄어들게 된다.
또한, 상기한 초점 거리를 가지고 프로젝션 스톱의 사이즈를 고정시키고 소오스 스톱의 사이즈를 증가시킴으로써, 종래의 광학계보다 큰 전력을 갖는 램프를 사용할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면 AMA 광학계의 크기를 종래의 것과 동일하게 고정시키면서 고스트 광량을 줄이거나 램프의 전력을 증가시킬 수 있다. 또한, 종래의 광학계에 비해 광 경로 길이가 증가하므로, 이를 이용하여 충분한 광로를 확보하면서 소오스 부의 설치 공간을 확보할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 3은 본 발명에 의한 단판식 AMA 광학계를 나타내는 개략도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)는 광선을 방출하기 위한 램프(111), 소오스 렌즈(112), 소오스 스톱(113), 소오스 미러(114), 반사기(115), 필드 렌즈(116), AMA 패널(118), 프로젝션 스톱(120), 및 프로젝션 렌즈(122)를 포함한다.
광선을 방출하기 위한 램프(111)는 바람직하게는, 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프와 같은 아크 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 반사기(115)는 소오스 렌즈(112)에 대해 반대 방향으로 램프로부터 방출되는 광선을 반사시켜 다시 소오스 렌즈(112)로 향하게 하는 역할을 한다.
소오스 렌즈(112)는 램프(111)로 부터 방출되는 광선을 평행광으로 집광시키는 역할을 한다. 소오스 스톱(113)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 갖는다. 상기 소오스 스톱(113)은 화상을 형성하는 광선의 양을 결정한다. 소오스 미러(114)는 소오스 스톱을 통과한 광선을 반사시켜 그 경로를 AMA 패널(118)로 향하도록 변경시키는 역할을 한다.
필드 렌즈(116)는 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 각각의 광선을 광 손실 없이 AMA 패널(118)로 조사하는 역할을 한다.
AMA 패널(118)은 조사된 광선을 반사시키기 위한 다수의 미러를 포함하며, 상기 미러는 그 아래에 구비된 액튜에이터에 인가되는 화상 신호 전압에 따라서 광선의 세기를 변조한다. 즉, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다.
프로젝션 스톱(120)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 상기 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 AMA 광 변조기(118)의 각 미러로부터 반사된 광선의 세기를 제어한다. 프로젝션 렌즈(122)는 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 광선을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하여 그에 상응되는 화상을 표시하는 기능을 수행한다.
도 4는 상기 소오스 스톱(113), 필드 렌즈(116) 및 프로젝션 스톱(120) 간의 광로를 설명하기 위한 개략도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'는 필드 렌즈(116)와 소오스 스톱(113) 간의 거리 S'가 필드 렌즈(116)와 프로젝션 스톱(120) 간의 거리 S보다 크도록 결정한다. 즉, 상기 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'는 도 2에 도시한 종래의 필드 렌즈(16)의 초점 거리 F보다 크다. 이를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서 상기 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'는
의 관계를 만족하고, 배율 m은
로 구해진다.
따라서, 도 2에 도시한 종래의 광학계에 비해 상기 초점 거리 F'을 증가시키고 필드 렌즈(116)와 프로젝션 스톱(120) 간의 거리 S를 고정시키게 되면, 상기한 식(1)으로 부터 필드 렌즈(116)와 소오스 스톱(113) 간의 거리 S'이 길어지게 된다. 그 결과, 소오스 스톱(113)의 사이즈가 프로젝션 스톱(120)의 사이즈보다 증가하게 된다 (상기 식 (2) 참조).
만일, 상기한 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'을 가지고 소오스 스톱(113)의 사이즈를 도 2에 도시한 종래의 광학계의 것과 동일하게 한다면, 프로젝션 스톱(120)에 도달하는 소오스 스톱(113)의 이미지 사이즈(image size)가 줄어들게 되므로 결국 상기 프로젝션 스톱(120)의 사이즈가 작아진다. 따라서, 필드 렌즈(116)의 각 면, 특히 광축 아래 부분에 있는 각 면으로부터 반사되는 광선이 프로젝션 스톱(120)을 통과하여 스크린에서 중심의 좌우에 대칭적으로 집중된 고스트(ghost)를 형성하는 광량이 1/4 정도로 감소하게 되므로 신뢰성있는 광학계를 구성할 수 있다.
만일 상기한 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'을 가지고 프로젝션 스톱(120)의 사이즈를 고정하면서 소오스 스톱(113)의 사이즈를 증가시키게 되면, 종래의 광학계에서 보다 큰 램프(111)를 사용할 수 있다. 일반적으로 램프의 반사기(115) 사이즈가 클수록 안정적이고 전력을 증가시킬 수 있으며 점 광원(point source)의 성질에 가깝게 된다. 따라서, 본 발명에 의하면 램프(111)의 전력을 증가시켜 화면의 밝기를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 두가지 경우 모두 소오스 부 (소오스 스톱, 소오스 미러)에서 필드 렌즈(116)로 향하는 광 경로 길이가 길어지게 되므로, 충분한 광로를 확보하면서 상기 소오스 부의 설치 공간을 확보할 수 있다.
이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명한다.
먼저, AMA 광학계(100)를 구동시키면, 할로겐 금속 램프와 같은 아크 램프로 구성된 램프(111)로 부터 방출된 광선이 소오스 렌즈(112)를 통해 평행광으로 집광된 후, 소오스 스톱(113)을 통과하여 소오스 미러(114) 상에 조사된다. 상기 소오스 미러(114)로 부터 반사된 광선은 그 경로가 1차적으로 변경된 후, 필드 렌즈(116)를 통해 평행광으로 AMA 패널(118) 상에 조사된다.
만일, 상기 AMA 패널(118)의 액츄에이터들에 화상 신호 전압을 인가하지 않으면 (즉, 전압 OFF시), AMA 패널(118)의 각 미러들이 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않는다. 그 결과, 광선은 상기 프로젝션 스톱(120)에서 벗어나서 상을 맺게 되므로 스크린(도시되지 않음) 상에 도달되지 못한다.
만일, 상기 AMA 패널(118)의 액츄에이터들에 최대 전압 미만의 소정 전압이 인가되면, AMA 패널(118)의 각 미러들이 어느 정도 기울어지게 되어 AMA 패널(118) 상에 조사되는 광선 중의 일부가 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과함으로써 스크린 상에 투사된다. 즉, 조사되는 광선 중의 일부는 프로젝션 스톱(120)의 전면에 의해 반사되고, 그 나머지의 광선이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한다.
만일, 상기 AMA 패널(118)의 액츄에이터들에 최대 신호 전압을 인가하면, AMA 패널(118)의 각 미러들이 완전히 기울어져서 AMA 패널(118) 상에 조사된 광선이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하도록 조준된다. 그 결과, AMA 패널(118)의 미러에 의해 반사된 광선은 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하여 프로젝션 렌즈(122)에 의해 스크린 상에 투사됨으로써 그에 대응되는 화상을 표시한다. 이때, 각각의 미러들로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(120)에 대한 AMA 패널(118)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.
여기서, 도 3은 단판식 AMA를 사용한 단색 시스템을 예시하고 있으나, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들(Transmission filters)의 일련의 색 단편들로 이루어진 컬러 휠(Colour wheel)을 사용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색광을 단판식(Single panel) AMA에 조사함으로써 적색, 녹색 및 청색 화상들을 표시할 수 있는 단판식 컬러 시스템에 본 발명을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의하면, 3판식(Three panel) AMA를 사용하는 다판식 컬러 시스템에 본 발명을 적용할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 필드 렌즈와 소오스 스톱간의 거리 S'가 필드 렌즈와 프로젝션 스톱간의 거리 S보다 크도록 필드 렌즈의 초점 거리를 증가시킴으로써, 상기 필드 렌즈의 배율을 1 이상으로 만든다.
따라서, AMA 광학계의 크기를 종래의 것과 동일하게 고정시키면서 프로젝션 스톱의 사이즈를 작게 하여 고스트 광량을 줄일 수 있으며, 또는 소오스 스톱의 사이즈를 크게 하여 램프의 전력을 증가시킬 수 있다. 또한, 종래의 광학계에 비해 소오스 부에서 필드 렌즈로 향하는 광 경로 길이가 증가하므로, 이를 이용하여 충분한 광로를 확보하면서 소오스 부의 설치 공간을 확보할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 광선을 발생하기 위한 광원(111);그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러들로 구성되며, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 액츄에이티드 미러 어레이(AMA) 패널(118);개구를 가지며, 상기 액츄에이티드 미러 어레이 패널로 조사되는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(113);상기 소오스 스톱을 통과한 광선을 상기 액츄에이티드 미러 어레이 패널에 평행광으로 조사하기 위한 필드 렌즈(116); 및개구를 가지며, 상기 액츄에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러로부터 반사된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(120)을 구비하고,상기 필드 렌즈(116)의 초점 거리 F'는 필드 렌즈(116)와 소오스 스톱(113) 간의 거리 S'가 필드 렌즈(116)와 프로젝션 스톱(120) 간의 거리 S보다 크도록 결정된 것을 특징으로 하는 광학계.
- 제1항에 있어서, 상기 필드 렌즈(116)는 1 이상의 배율을 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
- 제1항에 있어서, 상기 소오스 스톱(113)의 사이즈가 프로젝션 스톱(120)의 사이즈보다 큰 것을 특징으로 하는 광학계.
- 제1항에 있어서, 상기 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(122)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광학계.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970028899A KR100251113B1 (ko) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970028899A KR100251113B1 (ko) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR19990004758A KR19990004758A (ko) | 1999-01-25 |
KR100251113B1 true KR100251113B1 (ko) | 2000-04-15 |
Family
ID=19512172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1019970028899A KR100251113B1 (ko) | 1997-06-30 | 1997-06-30 | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100251113B1 (ko) |
-
1997
- 1997-06-30 KR KR1019970028899A patent/KR100251113B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19990004758A (ko) | 1999-01-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100251113B1 (ko) | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 | |
KR100201827B1 (ko) | 광로 조절 장치의 투사 시스템 | |
KR100257604B1 (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR100208675B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 | |
KR100208679B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방법 | |
KR100208662B1 (ko) | 투사형 화상 표시장치 및 이를 이용한 투사 방법 | |
KR19990004785A (ko) | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방 | |
KR100251112B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방법 | |
KR19980040064A (ko) | 광학적 투사 시스템 및 이를 이용한 광 투사 방법 | |
KR100209955B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방법 | |
KR100209954B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사방법 | |
KR19990035324A (ko) | 고스트 제거 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 | |
KR100208661B1 (ko) | 광학적 투사 시스템 및 이를 이용한 광 투사 방법 | |
KR100209956B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사방법 | |
KR100201829B1 (ko) | 광학적 투사 시스템 | |
KR100257607B1 (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR19990034630A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR20000044179A (ko) | 박막형 미러 어레이 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치 | |
KR19990047453A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR19980034584A (ko) | 광학적 투사 시스템 | |
KR19990047454A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR20000044171A (ko) | 박막형 미러 어레이 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치 | |
KR20000044173A (ko) | 박막형 미러 어레이 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치 | |
KR19990047455A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR19990034631A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20031230 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |