KR200141980Y1 - 투사형화상표시장치의 광학계 - Google Patents

Abstract

본 고안은 빔분할기와 차폐막을 사용하여 광학계를 구성함으로써 스크린상에서 광효율을 증가시키고 화상중의 고스트(ghost)를 제거해 화질을 개선시키고 아울러 광학계의 설계에 있어서 균일성(uniformity)을 개선시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 소정비율(50:50)으로 투과 및 반사시켜 분리하는 빔 분할기(21)와, 상기 빔 할기(21)에 의해 투과 및 반사된 광의 입사위치에 설치되어 광변조시키는 제1 및 제2광변조수단(30,40)과, 상기 제1 및 제2광변조수단(30,40)에 의해 광변조된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성된다.

Description

투사형화상표시장치의 광학계

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면이다.

제3도는 제2도의 광변조수단의 구성을 나타낸 도면.

제4도의 (a) 및 (b)는 제2도의 차폐막을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투사형화상표시장치 16 : 투사렌즈

21 : 빔 분할기 30,40 : 제1,2광변조수단

32,42 : 차폐막 34,44 : 마이크로렌즈어레이

36,46 : 광로조절기

본 고안은 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 빔분할기와 차폐막을 사용하여 광학계를 구성함으로써 스크린상에서 광효율을 증가시키고 화상중의 고스트(ghost)를 제거해 화질을 개선시키고 아울러 광학계의 설계에 있어서 균일성(uniformity)을 개선시킬 수 있도록 된 투사형상화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는 데 한계가 있다.

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.

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays: 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다.

상기 투사형화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 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.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.

이 투사형화상표시장치(1)는 광원(11), 반사거울(14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 필드렌즈(17), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.

상기에서 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사(emitting)되어 반사거울(14)에 의해 반사된다.

상기 필드렌즈(17)는 후술하는 광로조절기(20)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 반사거울(14)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.

상기 광로조절기(20)는 상기 필드렌즈(17)로부터 각도가 조절된 입사광에 대하여 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반시키는 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 연결되어 액츄에이티드미러어레이패널(20a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(20c)을 일정각도만큼 경사지게 한다.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절된 광을 스크린에 투사시킨다.

상기한 종래 투사형화상표시장치에 있어서는 스크린상에 광효율이 낮고, 고스트(ghost)가 생기는등 화질이 좋지 않은 문제점이 있었고, 또한 광학계의 균일성(uniformity)이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한 광로조절기의 미러어레이가 큰 틸팅각도를 가져야 하는 어려움이 있고, 렌즈의 수차조절이 어려운 문제점이 있었다.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 빔 분할기와 차폐막을 포함하여 광학계를 구성함으로써 광원으로부터 광효율을 증대시키고 또한 화질을 개선시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안의 바람직한 일실시예에 따르면, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터 방사광을 소정비율(50:50)로 투과 및 반사시켜 빔 분할기와, 상기 빔 분할기로부터 투과 및 반사된 광이 입사되는 위치에 설치되어 상기 투과 및 반사된 광을 광변조시키는 제1 및 제2광변조수단과, 상기 제1 및 제2광변조수단에 의해 광변조된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.

바람직하게는 상기 제1 및 제2광변조수단은 각각 차폐막이 형성된 마이크로렌즈어레이, 광로조절기의 순서로 설치되어 이루어진 것이다.

상기 실시예에 따르면, 광원으로부터 고휘도의 백색광이 방사되어 빔분할기에 소정비율로 투과 및 반사되어 분리되고 각각 제1 및 제2광변조수단의 해 광변조되어 다시 빔분할기를 지나 투사렌즈에 의해 스크린으로 투사되어 화상을 구현하게 되는 것이다.

이하 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면이고, 제3도는 제2도의 광변조수단의 구성을 나타낸 도면이고, 제4도(a) 및 (b)는 제2도의 차폐막을 나타낸 도면으로서, 종래기술과 동일부분에는 동일부호를 사용하여 설명한다. 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 빔 분할기(21), 제1 및 제2광변조수단(30,40), 투사렌즈(16)를 포함하고 있다.

상기 빔 분할기(21)는 광원(11)으로부터 방사된 광을 소정비율(50:50)로 투과 및 반사시킨다.

상기 제1광변조수단(30)은 차폐막(32)이 형성된 마이크로렌즈어레이(34)와, 광로조절기(36)로 구성되어, 상기 빔분리기(21)에 의해 반사된 반사광을 광변조시킨다.

상기 제2광변조수단(40)은 차폐막(42)이 형성된 마이크로 렌즈어레이(44)와, 광로조절기(46)로 구성되어, 상기 빔분리기(21)에 의해 투과된 투과광을 광변조시킨다.

상기 차폐막(32,42)은 상기 마이크로렌즈어레이(44)의 일측면에 형성되는데 각가 M×N개의 어레이로 이루어진 슬릿(32a,42a)을 가지고 있으며, 각각의 슬릿(32a,42a)은 서로 엇갈리게 되어있다.

상기 마이크로렌즈어레이(34,44)의 슬릿(32a,42a)을 통과한 광을 광로조절기(36,46)로 집속시키는 역할을 한다.

상기 광로조절기(36,46)에 입사된 광은 광로조절기(36,46)의 각 미러픽셀어레이에 의해 되반사되어 흑,백의 신호로 되어 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 화상을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 작용을 살펴보면, 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되고, 상기 방사광은 빔 분할기(21)에 의해 소정비율(50:50)으로 투과 및 반사된다. 이후 상기 빔 분할기(21)에 의해 반사된 반사광은 제1광변조수단(30)의 슬릿(32a)을 통과하여 마이크로렌즈어레이(34)에 의해 집속되어 광로조절기(36)에 의해 되반사되어 다시 빔분할기(21)를 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 투사되는 것이다.

또한, 상기 빔 분할기(21)를 투과한 투과광은 제2광변조수단(40)의 슬릿(42a)을 거쳐 마이크로렌즈어레이(44)에 의해 집속되어 광로조절기(46)에 의해 되반사되어 빔분할기(21)를 투과하여 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 투사되는 것이다. 상기와 같은 과정을 통해 스크린에는 제1 및 제2광변조수단(30,40)으로부터의 화상정보가 입사도어 하나로 합쳐져서 원하는 화상을 구현하게 되는 것이다.

상기 실시예에 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계는 빔분할기를 사용하여 광의 효율을 높일 수 있는 효과가 있고, 또한 빔 분할기와 마이크로렌즈어레이의 일측면에 설치된 차폐막과 슬릿을 이용함으로써 렌즈에서의 반사로 스크린상의 고스트를 제거함으로써 화질을 개선할 수 있는 효과가 있고, 아울러 작은 틸팅각도에서의 광변조가 가능하고 광변조 수단이 단순해지는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 소정비율(50:50)으로 투과 및 반사시켜 분리하는 빔 분할기(21)와, 상기 빔 분할기(21)에 의해 투과 및 반사된 광의 입사위치에 설치되어 광변조시키는 제1 및 제2광변조수단(30,40)과, 상기 제1 및 제2광변조수단(30,40)에 의해 광변조된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성되고, 상기 제1 및 제2광변조수단(30,40)은 각각 일측면에 M×N어레이로 서로 엇갈리게 형성된 차폐막(32,42)과 슬릿(32a,42a)을 가진 마아크로렌즈어레이(34,44)와, 광로조절기(36,46)의 순서로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.