KR100717015B1 - 화상 표시 장치 - Google Patents

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KR100717015B1
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카쥬시 요시다
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Abstract

장치를 소형화하고 조명 효율을 높일 수 있으며, 또한 장치의 콘트라스트를 억제하여 고스트의 발생을 없앨 수 있는 화상 표시 장치를 제공한다.
광원과, 상기 광원으로부터의 광선을 집광하여 가상적인 2차 광원을 만드는 집광 미러와, 집광 미러로부터 출사되는 백색광으로부터 광의 3원색을 경시적으로 만들어내는 칼라 필터와, 칼라 필터를 통과한 광선이 입사하는 라이트 터널과, 라이트 터널을 나온 광선이 통과하는 릴레이 렌즈계와, 릴레이 렌즈계를 통과한 광선이 입사하는 미러와, 기판 상에 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 미소미러를 구비하고, 그 복수의 미소미러는 각각 기울기를 독립적으로 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써 온 상태와 오프 상태를 만드는, 미러에 의한 반사광이 입사하는 반사 표시 소자와, 복수의 미소미러에 의한 온 상태의 반사광이 입사하고, 상기 입사광을 확대하여 투영하는 투영 렌즈를 가지며, 릴레이 렌즈계와 미러는 투영 렌즈의 광축을 사이에 두고 서로 반대쪽에 배치되어 있다.

Description

화상 표시 장치{Image display}
도 1a는 본 발명의 실시형태에 따른 화상 표시 장치의 구성을 나타낸 개관도이고, 도 1b는 투영 렌즈측에서 화상 표시 장치를 보았을 때의 라이트 터널의 출사단에서 미러까지의 구성을 도시한 개관도이고,
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 칼라 필터의 구성을 나타낸 평면도이고,
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 라이트 터널과 릴레이 렌즈계 중, 라이트 터널로부터의 출사광이 입사하는 렌즈와의 배치 및 이들에서의 광의 진로를 나타낸 개관도이고,
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 반사 표시 소자로의 입사 각도를 변경했을 때의 반사 표시 소자 및 커버 유리로부터의 반사광의 진행 방향을 나타낸 개관도이고,
도 5는 본 발명의 실시형태의 변형예 1에 따른 라이트 터널과, 릴레이 렌즈계 중, 라이트 터널로부터의 출사광이 입사하는 렌즈와의 배치 및 이들에서의 광의 진로를 나타낸 개관도이고,
도 6은 본 발명의 실시형태의 변형예 2에 관한 화상 표시 장치의 구성을 나타낸 개관도이고,
도 7은 본 발명의 실시형태의 변형예 3에 관한 화상 표시 장치의 구성을 나 타낸 개관도이고,
도 8은 종래의 화상 표시 장치의 구성을 나타낸 개관도이다.
본 발명은 매트릭스 형태로 배열되고, 반사광의 출사 각도를 변화시킬 수 있는 복수의 미소미러를 사용한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
매트릭스 형태로 배열되고, 각각 독립적으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 투영 렌즈로의 입사(온 상태) 및 비입사(오프 상태)를 선택할 수 있는 미소 미러를 사용한 화상 표시 장치로는, 종래에는 예를 들면 일본특허공개 1996-0014691호에 개시되어 있다.
상기 화상 표시 장치에서는 도 8에 도시된 바와 같이 광원(미도시)으로부터 출사한 광은 집광 미러(미도시)에서 반사된 후, 칼라 필터(미도시)에서 색 분해되고, 라이트 터널(미도시)에 입사한다. 라이트 터널(미도시)로부터 출사한 광은 릴레이 렌즈계(101)를 통해서 전반사 프리즘(102)에 입사한다. 전반사 프리즘(102)에서 반사된 광은, 커버 유리(103)를 통과한 후 반사 표시 소자(104)에 입사한다. 반사 표시 소자(104)는, 매트릭스 형태로 배열된 복수의 미소 미러(104a)를 구비하고, 상기 미소 미러(104a)들은 각각 기울기를 독립적으로 변화시켜 반사광의 출사 각도를 독립적으로 변화시킬 수 있다. 상기 미소 미러(104a)에서는, 그 출사 각도를 변화시킴으로써, 반사광이 상기 투영 렌즈(105)를 향해 출사되는 온 상태와, 반 사광이 온 상태와는 다른 방향으로 출사되는 오프 상태 중 어느 하나를 취할 수 있으며, 이러한 온오프의 전환에 의해 원하는 화상을 투영 렌즈(105)에 의해 투영 표시시킬 수가 있다.
하지만, 전반사 프리즘(102)을 사용하는, 위에서 설명한 화상 표시 장치에서는, 릴레이 렌즈계(101)를 구성하는 렌즈의 개수가 많아질 수밖에 없으므로 장치가 대형화된다. 또 전반사 프리즘(102)은 고가이므로 장치의 비용이 비싸진다. 또한 구성렌즈의 매수가 많은 릴레이 렌즈계(101)와 전반사 프리즘(102)에 의해 광경로가 구성되기 때문에 이들이 갖는 많은 광학면을 통과함으로써 조명효율이 저하된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 릴레이 렌즈계를 구성하는 렌즈의 개수를 줄임으로써 소형화함과 아울러 조명 효율을 향상시키고, 고가의 부품을 사용하지 않고 광학 성능을 보장함으로써 생산 비용을 절감시킨 화상표시장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 화상 표시 장치에 있어서는, 광원과, 광원으로부터의 광선을 집광하여 가상적인 2차 광원을 만드는 집광 미러와, 집광 미러로부터 출사하는 백색광으로부터 광의 3원색을 경시적으로 만들어내는 칼라 필터와, 칼라 필터를 통과한 광선이 입사하는 라이트 터널과, 라이트 터널을 나온 광선이 통과하는 릴레이 렌즈계와, 릴레이 렌즈계로부터의 출사광이 입사하는 제1미 러와, 기판 상에 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 미소 미러를 구비하며, 복수의 미소 미러는 각각 기울기를 독립적으로 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만드는 미소 미러에 의한 반사광이 입사하는 반사 표시 소자와, 복수의 미소 미러에 의한 온 상태의 반사광이 입사하고, 상기 입사광을 확대하여 투영하는 투영 렌즈를 가지며, 릴레이 렌즈계와 제1미러는 투영 렌즈의 광축을 사이에 두고 반대쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 제1미러는 복수의 미소 미러에 의한 반사광을 차단하지 않도록, 그 유효 직경의 일부가 절단되어 있어도 좋다.
상기 반사 표시 소자의 중심에 위치하는 온 상태의 미소 미러에 의한 반사광의 주광선이, 투영 렌즈의 광축에 대해 제1미러로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있어도 좋다.
상기 미소 미러는 기판의 단변 방향을 회전축으로 하고, 장변 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만들 수 있다. 반면에, 기판의 장변 방향을 회전축으로 하고, 단변 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만들 수도 있다. 더욱이, 상기 미소 미러를 정사각형으로 하고, 그 대각 방향을 회전축으로 하며, 다른 한쪽의 대각 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만들 수도 있다.
상기 제1미러는 그 반사면의 형상으로, 평면 형상, 구면 형상 및 회전 비대칭인 곡면 형상 중 어느 하나를 채용할 수 있다.
상기 라이트 터널은 그 중심축에 대해 출사단이 기울어져 있는 것이 바람직하다.
라이트 터널의 중심축에 대해, 릴레이 렌즈계의 광축을 편심시킬 수도 있다. 또한, 릴레이 렌즈계 내의 전군 또는 후군을 편심시킬 수도 있다.
본 발명의 화상 표시 장치에서는, 상기 릴레이 렌즈계로부터의 출사광이 입사하는 제2미러를 구비하고, 이 제2미러에 의한 반사광이 상기 미러에 입사하도록 구성하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 따른 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 화상 표시 장치는, 광원(10), 집광 미러(12), 라이트 터널(14), 릴레이 렌즈계(16), 미러(20), 반사 표시 소자(22) 및 투영 렌즈(24)를 갖는다.
광원(10)은 백색 광원으로, 예를 들면 할로겐 램프, 크세논 램프, 메탈 할라이드 램프, 초고압 수은 램프를 사용할 수 있다.
집광 미러(12)는, 광원(10)의 주위를 둘러싸도록 배치되어 있고, 라이트 터널(14)쪽이 출사구(12a)로서 오픈된 형상으로 되어 있다. 상기 집광 미러(12)는, 광원(10)으로부터 방사상으로 출사한 광을 반사 및 집광하여, 출사구(12a)로부터 라이트 터널(14)을 향해 출사한다.
라이트 터널의 단부(14a)의 바로 앞에는, 입사한 광을 경시적으로 RGB의 3원색으로 색 분해하여 출사할 수 있는 주지의 칼라 필터(13)가 설치되어 있다. 상기 칼라 필터(13)로는, 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 원판 형상의 기판에, 그 회전축(13a)에 대해 RGB의 3색의 필터(13b~13d)가 등각도 간격으로 배치된 것을 사용할 수 있다. 상기 칼라 필터를 일정 속도로 회전시키면서, 집광 미러(12)로부터 칼라 필터 상의 일정 위치에 광을 조사하면, RGB의 필터의 배치 간격에 대응된 시간 간격마다(경시적으로), R(적색), G(녹색), B(청색)의 광이 라이트 터널(14)을 향해 출사한다.
라이트 터널(14)은 그 직사각형 형상의 한쪽 단부(입사단)(14a)로부터 입사한 광을 내면에서 전반사시킴으로써, 광량이 균일화된 광을 다른 쪽 단부(출사단)(14b)로부터 출사할 수 있는 것이다. 여기서, 도 3에 나타낸 바와 같이, 단부(14a) 및 단부(14b)는, 함께 라이트 터널(14)의 중심축(14c)에 대해 직교하도록 설치되어 있고, 단부(14b)로부터는 중심축(14c)에 대해 대칭으로 광이 출사한다. 이처럼 라이트 터널(14)로부터 출사한 광은, 4개의 렌즈(16a, 16b, 16c, 16d)로 구성되는 릴레이 렌즈계(16)를 통과함으로써 소정 배율로 확대되어, 미러(20)를 향해 출사된다. 즉 릴레이 렌즈계(16)로부터의 출사광은 직접 미러(20)에 입사한다.
미러(제1미러)(20)는 평판 형상을 구비하며, 이 평면에 의해 릴레이 렌즈계(16)를 출사한 광을 반사 표시 소자(22)를 향해 반사한다. 상기 반사광은, 반사 표시 소자(22)에 있어서, 반사면 상의 반사 위치에 대응하는 미소 미러를 향해 집광된다. 미러(20)는, 그 유효 직경의 일부(20a)(도 1의 점선 부분)가 절단되어 있기 때문에, 반사 표시 소자(22)의 미소 미러에 의한 반사광의 일부가 미러(20)에 의해 차단되어 투영 렌즈(24)에 도달하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 투영 렌즈(24)를 통해서 스크린(미도시)에 투영되는 광의 조도 분포를 균일하 게 할 수 있다. 또한, 투영 렌즈(24)의 광축(24a)을 사이에 두고 한쪽에 릴레이 렌즈계(16)를, 다른 한쪽에 미러(20)를 배치하는 구성(도 1a, 도 1b 참조)으로 함으로써, 위에서 설명한 바와 같이 스크린에 투영되는 광의 조도 분포를 균일하게 함과 동시에, 릴레이 렌즈계(16)로부터 출사되는 광 중, 스크린을 향해서 출사되지 않고 끝나버리는 광량을 줄일 수 있다. 더욱이, 라이트 터널(14) 단부(14b)의 상을, 릴레이 렌즈계(16)와 미러(20)를 통해, 반사 표시 소자(22) 위에 결상시키는 조명 광학계의 전체 길이를 짧게 할 수 있으므로, 장치 전체를 소형화시킬 수 있게 된다.
반사 표시 소자(22)는, 기판 상에 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 미소 미러를 구비한 반도체 소자이다. 상기 반사 표시 소자(22)에서는, 복수의 미소 미러를 각각 기울기를 독립적으로 변화시켜, 반사광의 출사 각도를 독립적으로 변화시킴으로써, 반사광이 투영 렌즈를 향해 출사하는 온 상태와, 반사광이 온 상태와는 다른 방향으로 출사하는 오프 상태 중 어느 하나를 취할 수 있다. 출사 각도의 변화는, 미소 미러가 그 표면에 배치된 직사각형 기판의 단변 방향 또는 장변 방향을 회전축으로 하고, 장변 방향 또는 단변 방향으로 요동함으로써 이루어진다. 또는, 미소 미러를 정사각형으로 하여, 그 한쪽의 대각 방향을 회전축으로 하고, 다른 한쪽의 대각 방향으로 요동함으로써 이루어진다. 본 실시예는 단변 방향을 회전축으로 하는 반사 표시 소자를 사용한 예이다.
이러한 반사 표시 소자(22)로서, 예를 들면 텍사스 인스트루먼트사의 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)를 사용하면, 상기 장치에서는 미소 미러의 각도가 수평 상태에 대해 +12도와 12도의 두 가지 상태를 취할 수 있으므로, 상기 미소 미러에서 반사하는 광의 출사 각도로 두 가지 상태를 취할 수 있다. 이러한 구성의 반사 표시 소자(22)에 대해, 미러(20)에서 반사 및 집광된 광을 커버 유리(21)를 통해 입사하면, 온 상태(+12도의 상태)의 미소 미러에서 반사된 광은 투영 렌즈(24)를 향해 출사되고, 오프 상태(-12도의 상태)의 미소 미러에서 반사된 광은 투영 렌즈(24)와는 다른 방향으로 출사된다. 따라서, 온 상태의 미소 미러에서 반사된 광은 투영 렌즈(24)에서 확대되어 스크린에 투영되고, 오프 상태의 미소 미러에서 반사된 광은 스크린에는 투영되지 않으므로, 매트릭스 형상으로 배치된 미소 미러를 각각 온오프 제어함으로써 스크린에 원하는 화상을 표시시킬 수 있다.
또한, 미러(20)에서 반사된 광은 미소 미러에서 반사될 뿐만 아니라, 커버 유리(21)의 앞뒷면이나 반사 표시 소자 (22)의 기판 표면에 의해서도 반사하며, 또 미소 미러의 구조에 기인하는 산란광도 발생될 수 있다. 이러한 반사광이나 산란광이 투영 렌즈(24)에 입사하면, 스크린에 투영되는 광의 콘트라스트의 저하를 초래하는 문제가 발생될 수 있다. 이러한 상태를 모식적으로 나타낸 것이 도 4a이다. 도 4a에서는, 커버 유리(21)를 통해 반사 표시 소자(22)의 중심에 위치하는 미소 미러(23)에 대해서, 조명광(30)(주광선(30a))이 조사되었을 때, 온 상태의 미소 미러(23)로부터의 반사광(31)은, 그 주광선(31a)이 반사 표시 소자(22)의 기판(22a)에 대한 법선(22b) 방향으로 진행하여 투영 렌즈(24)에 입사된다. 한편, 커버 유리(21)의 앞뒷면이나 반사 표시 소자(22)의 기판 표면으로부터의 반사광(32)(주광선(32a))도 그 일부가 투영 렌즈(24)에 입사한다.
본 실시형태에서는, 커버 유리(21)의 앞뒷면이나 반사 표시 소자(22)의 기판 표면에 의한 반사광(32)에 의한 콘트라스트의 저하를 억제하기 위해, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 온 상태의 미소 미러(23)에 의한 반사광(31)의 주광선(31a)이 기판(22a)의 법선(22b)에 대해, 미러(20)로부터 멀어지는 방향으로 각도 θ만큼 기울어지도록 되어 있다. 이러한 경사는, 조명광(30)(주광선(30a))이 도 4a의 상태보다도, 반사 표시 소자(22)의 기판(22a)에 대한 법선(22b)으로부터 멀어지는 방향으로 각도 θ만큼 기울어져 조사됨으로써 실현할 수 있다. 이러한 구성에 의해, 커버 유리(21)의 앞뒷면이나 반사 표시 소자(22)의 기판 표면에 의한 반사광(32)의 주광선(32a)은 법선(22b)으로부터 멀어지기 때문에, 반사광(32) 중 투영 렌즈(24)에 입사하는 광량을 저감시킬 수 있다. 또 도 4는 설명의 편의상 광선을 간략화하여 표현하고 있다.
반사 표시 소자(22)에서 반사된 광은 투영렌즈에 입사하고, 소정 배율로 확대 및 출사되어 스크린에 투영된다. 각각의 미소 미러에서 반사되는 광은, 스크린 상에서의 화소에 대응되고, 각 화소에 대해 경시적으로 3원색의 광이 투영되고, 각 미소 미러의 온오프를 제어함으로써 스크린 상에 원하는 칼라 화상을 표시시킬 수가 있다.
이하에 변형예에 대해 설명한다.
위에서 설명한 실시형태에서는, 단부(14a) 및 단부(14b)는, 함께 라이트 터널(14)의 중심축(14c)에 대해 직교하도록 배치되어 있으나, 상기 라이트 터널(14) 대신에 도 5에 나타낸 라이트 터널(114)을 사용할 수도 있다(변형예 1). 상기 라이 트 터널(114)에서는, 출사단으로서의 단부(114b)가 중심축(114c)의 수직선(114d)에 대해 각도 α만큼 기울어져 있다. 미러(20)에서 반사된 광은, 반사 표시 소자(22)에 비스듬히 입사하기 때문에, 앞의 실시예와 같이, 단부(14b)가 라이트 터널(14)의 중심축(14c)에 대해 직교하도록 배치되어 있는 경우, 단부(14b)의 상은 반사 표시 소자(22)에 대해 기울어져 결상되고, 반사 표시 소자(22)의 좌우에서는 핀트가 빗나가 조명광이 커져, 반사 표시 소자(22)의 유효 반사면에서 반사하는 광량은 저하되며, 투영 렌즈(24)를 통해서 스크린에 투영되는 광량도 저하된다. 그런데, 상기 변형예 1과 같이 경사지도록 함으로써, 샤인프루프 법칙에 따라 단부(114b)의 상을 반사 표시 소자(22)에 대해 기울임 없이 결상시킬 수 있으므로, 광량의 전하를 방지할 수 있으며 효율이 높은 광학계를 구성할 수 있다. 또한, 입사단으로서의 단부(114a)는, 라이트 터널(14)의 단부(14a)와 마찬가지로 중심축(114c)에 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 각도 α는 임의의 값(음의 값 포함)을 취할 수 있다.
미러(20)는, 그 반사면이 평면 형상 대신에, 구면 형상이나 회전 비대칭인 곡면 형상인 것을 사용할 수도 있다. 이러한 형상으로 하면, 광학계를 소형화시킬 수 있어 바람직하다.
도 6을 참조하면서, 또 다른 변형예(변형예 2)에 대해서 설명한다.
상기 변형예 2에서는, 도 5에 나타낸 변형예 1과 동일한 라이트 터널(114)을 사용하며, 라이트 터널(114)의 중심축(114c)을 릴레이 렌즈계(16)의 광축(16f)에 대해 편심시키고 있다. 또는 라이트 터널(114)의 중심축(114c)에 대해 릴레이 렌즈계(16)의 전군 또는 후군의 광축을 편심시킬 수 있다. 또한, 반사면이 평면 형상인 미러(20) 대신에, 반사면이 구면 형상인 미러(120)를 사용하고 있다.
도 5에 나타낸 변형예 1에서는, 라이트 터널(114)의 출사단을 그 중심축(114c)에 대해 경사지도록 함으로써, 반사 표시 소자(22)에 대해 기울임 없이 결상시킬 수 있으나, 사다리꼴 변형이 발생하기 때문에 반사 표시 소자(22) 위의 좌우 조명광의 광량에 차이가 발생하며, 이것에 의해 투영 렌즈(24)를 통해서 투영되는 스크린 상의 광량이 좌우에서 불균일해지는 문제가 있었다. 이에 대해, 도 6에 나타내는 변형예 2에서는, 라이트 터널(114)의 중심축(114c)을 릴레이 렌즈계(16)의 광축(16f)에 대해 편심시켜 배치함으로써, 사다리꼴 변형을 보정하여 반사 표시 소자(22) 위에서의 광량의 균일성을 높일 수 있다. 또는 라이트 터널(114)의 중심축(114c)에 대해 릴레이 렌즈계의 전군 또는 후군의 광축을 편심시킬 수 있다. 또한, 미러(120)의 반사면을 구면 형상으로 함으로써, 광학계의 전체 길이를 단축시킬 수 있으므로 장치를 소형화시킬 수 있다. 또한, 미러(120)는 미러(20)와 마찬가지로, 그 유효 직경의 일부(120a)(도 6의 점선 부분)가 절단되어 있다. 이것에 의해, 반사 표시 소자(22)의 미소 미러에 의한 반사광이 미러(120)에 의해 차단되어, 투영 렌즈(24)에 도달하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 투영 렌즈로부터 스크린(미도시)에 투영되는 광의 조도 분포를 균일하게 할 수 있다.
또한, 라이트 터널(14) 대신에 플라이아이 렌즈나 로드 렌즈를 사용할 수 있으며, 이것들을 사용해도 집광 미러(12)로부터의 출사광을 광량이 균일화된 광으로서 릴레이 렌즈계(16)로 출사할 수 있다.
도 7을 참조하면서 또다른 변형예(변형예 3)에 대해서 설명한다. 도 7에서는 광축만을 표시하여 광선의 상세를 생략하고 있다. 또 칼라 필터(113)는 칼라 필터(13)와 마찬가지로 회전축(113a)에 대해 등각도 간격으로 RGB 3색의 필터가 배치된 원판형을 이루고 있다. 이 칼라 필터(113)를 일정 속도로 회전시키면서 집광 미러(12)로부터 칼라 필터 위의 일정 위치에 광을 조사하면 RGB 필터의 배치간격에 대응한 시간 간격마다 R, G, B의 광이 라이트 터널(14)을 향해 출사되는 것도 칼라 필터(13)와 동일하다.
이 변형예 3에서는 릴레이 렌즈계(116)가 렌즈(116a), (116b)로 이루어지며, 라이트 터널(14)로부터의 출사광이 입사하는 릴레이 렌즈계(116)로부터의 출사광은 우선 제2미러(210)에 입사한다. 이 제2미러(210)에 의한 반사광은 미러(제1미러)(220)에 입사하고, 미러(220)에 의한 반사광은 반사 표시 소자(22)에 입사한다. 즉 릴레이 렌즈계(116)로부터의 출사광은 미러(220)를 통해 간접적으로 미러(210)에 입사하고 있다. 이 반사 표시 소자(22)에 입사한 광 중 온 상태의 미소 미러에서 반사된 광은 투영 렌즈(24)를 향해 출사되고, 오프 상태의 미소 미러에서 반사된 광은 투영 렌즈(24)와는 다른 방향으로 출사된다. 여기에서 릴레이 렌즈계(116)와 미러(220)가 투영 렌즈(24)의 광축(24a)을 사이에 두고 반대쪽에 배치되어 있는 점은, 제2미러(210)에 의해 굴곡진 광원(10)으로부터 릴레이 렌즈계(116)까지의 부분을, 제2미러(210)와 제1미러(22) 사이의 광축의 방향으로 전개하여 생각하면, 상기 실시형태, 변형예 1 및 변형예 2와 동일하다. 제2미러(210) 및 미러(220)는 복수의 미소 미러가 배치된 반사 표시 소자(22)의 기판의 길이 방향(도 7의 좌우 방향)이, 광원(10)으로부터 릴레이 렌즈계(116)를 향하는 광축의 방향과 평행하도록 배치되어 있다. 이 구성에 의해 제2미러(210)와 제1미러(220) 사이의 광축 방향에서의 화상 표시 장치의 사이즈를 최소화할 수 있다.
본 발명에 따르면, 미러를 사용하여 반사 표시 소자에 집광함으로써, 릴레이 렌즈계를 구성하는 렌즈의 개수를 적게 할 수 있어, 장치를 소형화할 수 있는 동시에, 광이 통과하는 광학면이 적어 조명 효율을 높일 수 있다. 더욱이, 전반사 프리즘을 사용하지 않으므로 장치의 비용을 줄일 수 있다.
본 발명에 대해 상기 실시형태를 참조하면서 설명했으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 개량의 목적이나 본 발명의 사상의 범위 내에서 개량 또는 변경이 가능하다.

Claims (15)

  1. 광원과,
    상기 광원으로부터의 광선을 집광하여 가상적인 2차 광원을 만드는 집광 미러와,
    상기 집광 미러를 통과한 광선이 입사하는 라이트 터널과,
    상기 라이트 터널을 나온 광선이 통과하는 릴레이 렌즈계와,
    상기 릴레이 렌즈계로부터 나온 출사광이 직접 또는 간접적으로 입사하는 제1미러와,
    기판 상에 매트릭스 형상으로 배열된 복수의 미소 미러를 구비하며, 상기 복수의 미소 미러를 각각 기울기를 독립되게 변화시켜, 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로서 온 상태와 오프 상태를 만들며, 상기 미러에 의한 반사광이 입사하는 반사 표시 소자와,
    상기 복수의 미소 미러에 의한 온 상태의 반사광이 입사하고, 이 입사광을 확대하여 투영하는 투영 렌즈를 구비하며,
    상기 릴레이 렌즈계와 상기 제1 미러는, 상기 투영 렌즈의 광축을 사이에 두고 서로 반대쪽에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 미러는 복수의 미소 미러에 의한 반사광을 차단하지 않도록, 유효 직경의 일부가 절단되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 반사 표시 소자의 중심에 위치하는 온 상태의 미소 미러에 의한 반사광의 주광선이 상기 투영 렌즈의 광축에 대하여, 상기 제1 미러로부터 멀어지는 방향으로 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미소 미러는 상기 기판의 단변 방향을 회전축으로 하고, 장변 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만드는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 미러는 상기 기판의 장변 방향을 회전축으로 하고, 단변 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사 각도를 변화시킴으로써, 온 상태와 오프 상태를 만드는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 미소 미러는, 그 정사각형의 미소 미러의 대각 방향을 회전축으로 하고, 다른 한 쪽의 대각 방향으로 기울기를 변화시켜 반사광의 출사각도를 변화시킴 으로써, 온 상태와 오프 상태를 만드는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 미러는 반사면이 평면 형상인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 미러는 반사면이 구면 형상인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 미러는 반사면이 회전 비대칭인 곡면 형상인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 라이트 터널은 그 중심축의 수직선에 대해, 출사단이 기울어져 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 라이트 터널의 중심축에 대해, 상기 릴레이 렌즈계의 광축이 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 릴레이 렌즈계 내의 전군 또는 후군이 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 릴레이 렌즈계로부터의 출사광이 입사하는 제2미러를 구비하고, 상기 제2미러에 의한 반사광은 상기 제1 미러에 입사하는 화상표시장치.
  14. 제10항에 있어서, 상기 릴레이 렌즈계로부터의 출사광이 입사하는 제2미러를 구비하고, 상기 제2미러에 의한 반사광은 상기 제1 미러에 입사하는 화상표시장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 라이트 터널의 중심축에 대해, 상기 릴레이 렌즈계의 광축이 편심되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
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