KR0164179B1 - Optical system of projector - Google Patents

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KR0164179B1 KR1019950037475A KR19950037475A KR0164179B1 KR 0164179 B1 KR0164179 B1 KR 0164179B1 KR 1019950037475 A KR1019950037475 A KR 1019950037475A KR 19950037475 A KR19950037475 A KR 19950037475A KR 0164179 B1 KR0164179 B1 KR 0164179B1
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Abstract

본 발명은 광로조절기의 전면에 2중 렌즈어레이를 설치하고 광로조절기를 투과형으로하여 단순한 광학계를 구성한 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 입사된 광을 반사시키는 반사거울(13)과, 상기 반사거울(13)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(14)와, 입사되는 광을 소정 신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(50)와, 상기 광로 조절기(50)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어지는 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 광로조절기(50)와 필드렌즈의 사이에는 2중렌즈어레이(30,40)가 설치되어 이루어진 것이다.The present invention relates to an optical system of a projection type image display device in which a dual lens array is provided in front of an optical path controller and the optical path controller is transmitted to form a simple optical system. The configuration includes a light source 11 for emitting white light having high brightness, and A reflection mirror 13 for reflecting light incident from the light source 11, a field lens 14 for focusing incident light reflected from the reflection mirror 13 at a predetermined angle, and incident light according to a predetermined signal A projection image display device comprising: an optical path controller 50 for adjusting an optical path so as to correspond to a pixel; and a projection lens 16 for projecting light incident from the optical path controller 50 onto the screen, wherein the optical path The dual lens arrays 30 and 40 are provided between the controller 50 and the field lens.

Description

투사형화상표시장치의 광학계Optical system of projection image display device

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계의 개략적으로 나타낸 평면도.1 is a schematic plan view of an optical system of a conventional general projection image display device.

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도.2 is a plan view schematically showing an optical system of a projection image display device according to the present invention.

제3도는 제2도의 투사형화상표시장치에 있어서의 일부상세도이다.3 is a partial detailed view of the projection image display device of FIG.

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

10 : 투사형화상표시장치 13 : 반사거울10: projection image display device 13: reflection mirror

14,15 : 필드렌즈 16 : 투사렌즈14,15: field lens 16: projection lens

30,40 : 제1,2렌즈어레이 30a : 렌즈부30,40: 1st, 2nd lens array 30a: Lens part

30b : 코팅부 40a : 투과부30b: coating part 40a: transmission part

40b : 반사면 50 : 광로조절기40b: reflecting surface 50: optical path controller

본 발명은 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광로조절기의 전면에 2중 렌즈어레이를 설치하고 광로조절기를 투과형으로하여 단순한 광학계를 구성한 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical system of a projection image display apparatus, and more particularly, to an optical system of a projection image display apparatus in which a dual lens array is provided in front of an optical path controller and the optical path controller is made of a transmissive type to form a simple optical system. will be.

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 구비하는 데 한계가 있다.The direct view type image display apparatus includes a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT image display apparatus has a good image quality but has a problem such as an increase in weight and thickness as the screen is enlarged, and a high price. There is a limit.

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 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays:이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다.Therefore, 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 x 1 어레이로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M x N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M x 1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M x N개의 광속들을 투사시켜 M x 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 1D AMA pre-scans M x 1 rays using a scanning mirror, and a projection image display device using a 2D AMA projects M x N beams to produce an array of M x N pixels. Branches represent images.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional projection image display apparatus.

이 투사형화상표시장치(1)는 광원(11), 반사거울(13), 필드렌즈(14), 투사렌즈(15), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.The projection image display apparatus 1 includes a light source 11, a reflection mirror 13, a field lens 14, a projection lens 15, and an optical path controller 20.

상기에서 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 반사거울(13)에 의해 반사된다.The light source 11 emits high brightness white light, and the light emitted from the light source 11 is reflected by the reflection mirror 13.

상기 필드렌즈(14)는 광로조절기(20)의 전면에 위치하여 큰 반사각을 갖고 반사거울(13)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.The field lens 14 may be positioned in front of the optical path controller 20 to have a large reflection angle so that light reflected from the reflection mirror 13 is not lost and the optical path is reduced.

상기 광로조절기(20)는 상기 반사거울(13)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 액츄에이티드미러에러이패널(20a)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터(20b)는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액추에이티드미러어레이패널(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 the pixels incident from the reflective mirror 13, 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 error 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(15)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절된 광을 스크린에 투사시킨다.The projection lens 15 projects the light whose light amount is adjusted by the optical path controller 20 onto the screen.

상기와 같이 구성된 종래 투사형화상표시장치에 있어서는 하나의 스톱에 의해 광모듈레이션 구현을 하기때문에 화소 단위별로 스크린의 밝기를 조절하기가 어렵고 이로인해 스크린의 밝기를 균일하게 조절하기 위한 광학계의 설계 자유도에 있어서 제약을 가져오는 문제점이 있었다.In the conventional projection image display device configured as described above, since the optical modulation is implemented by one stop, it is difficult to adjust the brightness of the screen for each pixel unit, and thus, the degree of freedom in designing the optical system for uniformly adjusting the brightness of the screen There was a problem that brought a constraint.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 광학계를 구성하는 광로조절기의 전면에 2중렌즈어레이를 장착시킴으로써 광모듈레이션시 화소단위별로 스크린 밝기 조절이 쉽고 화소의 규일성을 증대시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the problems in the optical system of the conventional projection-type image display device as described above, by mounting a dual lens array on the front of the optical path controller constituting the optical system screen brightness for each pixel unit during optical modulation It is an object of the present invention to provide an optical system of a projection image display device that is easy to adjust and to increase the uniformity of pixels.

본 발명의 또 다른 목적은 하나의 스톱만으로 광을 모듈레이션시키는 대신 2중렌즈어레이를 장착시킴으로써 광학계의 설계상의 자유도를 증대시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide an optical system of a projection image display device which can increase the degree of freedom in design of an optical system by mounting a dual lens array instead of modulating light with only one stop.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 고휘도의 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터의 방사광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 반사된 광의 소정각도로 투과/반사시키는 필드렌즈와, 상기 필드렌즈를 투과한 광을 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기와, 상기 광로조절기로부터 광로가 조절된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서, 상기 광로조절기와 필드렌즈의 사이에는 2중렌즈어레이가 장착되어 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the object as described above, the transmission of the light source of high brightness, the reflection mirror for reflecting the emitted light from the light source, and at a predetermined angle of the light reflected from the reflection mirror A projection image including a field lens for reflecting, an optical path adjuster for adjusting the light path passing through the field lens to correspond to a pixel according to a predetermined signal, and a projection lens for projecting light whose light path is adjusted from the optical path controller onto a screen In the optical system of the display device, there is provided an optical system of a projection image display device, characterized in that a double lens array is mounted between the optical path adjuster and the field lens.

상기 2중렌즈어레이는 제1 및 제2렌즈어레이로 구성되고, 제2렌즈어레이는 광원측면이 스톱의 역할을 하도록 코팅되어있고, 타측면은 반사면으로 형성되어있다.The dual lens array is composed of first and second lens arrays, the second lens array is coated such that the light source side serves as a stop, and the other side is formed as a reflective surface.

상기 제2렌즈어레이를 투과한 광은 광로조절기에 의해 광로가 조절되어 제2렌즈어레이의 반사부에 의해 반사된 후 다시 광로조절기를 투과하여 광로조절기의 전면에 설치된 필드렌즈에 의해 각도가 조절된 후 투사렌즈를 지나 스크린에 상을 구현하게 된다.The light transmitted through the second lens array is controlled by an optical path controller, reflected by the reflector of the second lens array, and then transmitted again through the optical path controller to adjust an angle by a field lens installed in front of the optical path controller. The image is displayed on the screen through the rear projection lens.

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

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도로서, 제3도는 제2도의 일부상세도로서, 종래 도면과 동일부분에는 동일부호를 사용하였다. 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 반사거울(13), 필드렌즈(14), 광로조절기(50), 제1 및 2 렌즈어레이(30,40), 투사렌즈(15)로 구성되어 있다.FIG. 2 is a plan view schematically showing the optical system of the projection image display device according to the present invention. FIG. 3 is a partial detailed view of FIG. 2, and the same reference numerals are used for the same parts as the conventional drawings. As shown therein, the projection image display apparatus 10 includes a light source 11, a reflecting mirror 13, a field lens 14, an optical path controller 50, first and second lens arrays 30 and 40, and a projection. It consists of the lens 15.

상기 제1렌즈어레이(30)에 있어서, 렌즈부(30a)는 광로조절기(50)의 미러(50c)의 숫자와 같이 형성되어있고, 다수개의 렌즈부(30a)사이에는 크롬(Cr)등의 재질로 된 블랙스트라이프(black stripe)가 코팅된 코팅부(30b)로 구성되어있다.In the first lens array 30, the lens portion 30a is formed in the same manner as the number of the mirrors 50c of the optical path controller 50, and the plurality of lens portions 30a are made of chromium (Cr) or the like. It consists of a coating 30b coated with a black stripe made of a material.

상기 제2렌즈어레이(40)에 있어서, 일측은 광을 통과시키는 투과부(40a)가 형성되어있고, 타측은 반사면(40b)이 형성되어있고, 상기 투과부(40a)를 제외한 면에는 크롬등의 재질로 코팅되어 광을 흡수하도록 되어있다.In the second lens array 40, one side is formed with a transmissive portion 40a through which light passes, the other side has a reflective surface 40b formed thereon, and the surface except for the transmissive portion 40a is made of chromium or the like. It is coated with material to absorb light.

상기 광로조절기(50)는 종래의 일반적인 AMA어레이패널과 동일한 구조를 가지며, 다만 AMA어레이패널(50a)는 투명한 글래스(glass)로 제작되어 있다.The optical path controller 50 has the same structure as a conventional AMA array panel, except that the AMA array panel 50a is made of transparent glass.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 작용을 살표보면, 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방시되고, 반사거울(13)에 의해 반사되어 필드렌즈(14)에 의해 각도가 조절되어 제1렌즈어레이(30)의 렌즈부(30a)를 통과하게 되고, 이후 제2렌즈어레이(40)의 투과부(40a)를 통과하게 되는데, 광로조절기(20)의 미러(20c)들이 소정신호에 의해 틸팅(tilting)되면서 미러(20c)들의 틸팅각도에 따라 화소들이 대응되어 상기 제2렌즈어레이(40)의 투과부(40a)를 통과한 광은 광로가 조절되어 반사면(40a)에 의해 반사된 후 광로조절기(50)의 패널(50a)를 투과하여 필드렌즈(15)를 지나 투사렌즈(16)에 의해 스크린으로 투사되어 상을 구현하게 되는 것이다.Looking at the action of the optical system of the projection image display device according to the present invention configured as described above, white light of high brightness is emitted from the light source 11, reflected by the reflecting mirror 13, the angle by the field lens 14 It is adjusted to pass through the lens portion 30a of the first lens array 30, and then to pass through the transmission portion 40a of the second lens array 40, the mirror (20c) of the optical path controller 20 The light path is controlled by the reflecting surface 40a by tilting the signal and matching the pixels according to the tilting angle of the mirrors 20c so that the light passes through the transmission portion 40a of the second lens array 40. After being reflected, the light is passed through the panel 50a of the optical path controller 50, passes through the field lens 15, and is projected onto the screen by the projection lens 16 to implement an image.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계는 2중렌즈어레이를 광로조절기의 전면에 설치함으로써 입사되는 광의 화소에 대응하여 광모듈레이션이 가능하게 되므로 스크린에 맺히는 상의 밝기가 증대되는 효과가 있고, 또한 광로조절기를 투과형으로 함으로써 광학계의 구성이 간단해지는 효과가 있고 광학계의 설계자유도가 증대되는 효과가 있다.As described in the above embodiments, the optical system of the projection image display apparatus according to the present invention enables optical modulation to correspond to pixels of incident light by installing a dual lens array in front of the optical path controller, so that the brightness of an image formed on the screen is increased. There is an effect to be increased, and by making the optical path regulator a transmissive type, there is an effect of simplifying the configuration of the optical system and an effect of increasing the design freedom of the optical system.

Claims (4)

고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 입사된 광을 반사시키는 반사거울(13)과, 상기 반사거울(13)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(14)와, 입사되는 광울 소정신호에 따라 화소에 대응하도록 광로를 조절하는 광로조절기(50)와, 상기 광로조절기(50)로부터 광로가 조절되어 입사된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어지는 투사형화상표시장치에 있어서, 상기 광로조절기(50)와 필드렌즈의 사이에는 2중렌즈어레이(30,40)가 설치되어 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.A light source 11 emitting high brightness white light, a reflection mirror 13 reflecting light incident from the light source 11, and a field lens for focusing incident light reflected from the reflection mirror 13 at a predetermined angle ( 14), an optical path controller 50 for adjusting an optical path to correspond to a pixel according to an incident light beam, and a projection lens 16 for adjusting the optical path from the optical path controller 50 to project incident light onto a screen. A projection image display device comprising: a double lens array (30, 40) provided between the optical path controller (50) and a field lens. 제1항에 있어서, 상기 2중렌즈어레이(30,40)의 제1렌즈어레이(30)는 광로조절기(50)의 미러(50c)의 숫자와 같이 형성된 렌즈부(30a)와, 상기 다수개의 렌즈부(30a)사이에 코팅형성된 코팅부(30b)로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.The method of claim 1, wherein the first lens array 30 of the dual lens array (30, 40) is the lens portion 30a formed in the same manner as the number of the mirror (50c) of the optical path controller 50, and the plurality of An optical system of a projection image display device, characterized in that the coating portion 30b is formed between the lens portion 30a. 제1항에 있어서, 상기 2중렌즈어레이(30,40)의 제2렌즈어레이(40)는 투과부(40a)와 반사면(40b)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.The optical system of claim 1, wherein the second lens array (40) of the dual lens array (30, 40) comprises a transmission portion (40a) and a reflecting surface (40b). 제1항에 있어서, 상기 광로조절기(50)의 패널(50a)는 글래스(glass)로 이루어져 광을 투과시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 투사형화상표시장치의 광학계.The optical system of a projection image display device according to claim 1, wherein the panel (50a) of the optical path controller (50) is made of glass to transmit light.
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