KR0170983B1 - 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이크로익프리즘(dichroic prism)을 사용하여 그의 외주면에 광반사부재를 설치함으로써 광반사부재의 부착이 용이하고 광반사부재들의 광축에 대한 정렬(alignment)가 단순해지도록 된 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치(projector)에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사광을 반사시키는 반사거울(14)과, 상기 반사거울(14)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(40)와, 입사되는 광을 적색,녹색 및 청색광으로 분리하는 코팅면을 가진 다이크로익프리즘(70)과, 상기 다이크로익프리즘(70)의 외주면에 부착설치되어 상기 프리즘(70)을 통과한 적색,녹색 및 청색의 광들을 영상정보에 따라 광로를 조절하여 반사시키는 광반사부재(52,54,56)와, 상기 광반사부재(52,54,56)를 통과한 광들중 필요한 광들을 통과시키는 투사스톱(15)과, 상기 투사스톱(15)을 통과한 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어진 것이다.

Description

광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도.

제2도는 본 발명에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 도시한 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 투사형화상표시장치 40 : 필드렌즈

52,54,56 : 광반사부재 62,64,66 : 광반사부재지지판

70 : 다이크로익프리즘(dichroic prism) 70a,70b,70c,70d : 코팅면

본 발명은 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치(projector)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이크로익프리즘(dichroic prism)을 사용하여 그의 외주면에 광반사부재를 설치함으로써 광반사부재의 부착이 용이하고 광반사부재들의 광축에 대한 정렬(alignment)가 단순해지도록 된 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치에 관한 것이다.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표시장치로 구분된다.

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 구비하는데 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 × 1 어레비로 배열되고, 2차원 AMA는 거울면이 M × N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M × 1 개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M × N개의 광속들을 투사시켜 M × N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.

상기 투사형화상표시장치(1)는 광원(11), 소스렌즈(12), 소스스톱(13),반사거울(14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 다이크로익 필터(17,18), 광반사부재(20,22,24)와, 필드렌즈(30,32,34)를 포함하고 있다.

상기 광원(11)은 고휘도의 백색광을 방사(emitting)하고, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광은 소스렌즈(12)에 의해 집속되고, 소스스톱(13)을 투과하여 반사거울(14)에 의해 반사된다.

상기 반사거울(14)에 의해 반사된 광은 다이크로익 필터(17,18)에 의해 각각 적색,청색 및 녹색광으로 분리된다.

상기 필드렌즈(30,32,34)는 후술하는 광반사부재(20,22,24)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 다이크로익 필터(17,18)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.

상기 광반사부재(20,22,24)는 상기 필드렌즈(30,32,34)로부터 입사된 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(도시안됨)과, 이 거울이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(도시안됨)가 M × N개가 실장된 액츄에이티드미러어레이패널(20a,22a,24a)로 이루어진다. 상기 액츄에이티드미러어레이패널(20a,22a,24a)은 M × N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액추에이티드미러어레이패널(20a,22a,24a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울을 일정각도만큼 경사지게 한다.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광반사부재(20,22,24)에 의해 반사되어 투사스톱(15)을 통과한 광을 스크린에 투사시킨다.

그러나, 상기와 같이 구성된 종래 투사형화상표시장치는 2장의 다이크로익 필터와 3개의 필드렌즈와 광반사부재의 공간적인 위치 및 분포가 넓기 때문에 전체 광학계의 부피도 커지고 조립시 광학계의 정렬(alignment)이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 종래 투사형화상표시장치에 비해 광학부품의 분포를 줄여서 전체 광학계의 부피를 줄여 광학계의 조립이 간편해질 뿐만아니라 광반사부재의 광축에 대한 정렬(alignment)이 간단하도록 된 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터 방사광을 반사시키는 반사거울과, 상기 반사거울로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈와, 입사되는 광을 적색,녹색 및 청색광으로 분리하는 코팅면을 가진 다이크로익프리즘과, 상기 다이크로익프리즘의 외주면에 부착설치되어 상기 프리즘을 통과한 적색,녹색 및 청색의 광들을 영상정보에 따라 광로를 조절하여 반사시키는 광반사부재와, 상기 광반사부재를 통과한 광들중 필요한 광들을 통과시키는 투사스톱과, 상기 투사스톱을 통과한 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치가 제공된다.

상기 다이크로익프리즘은 바람직하게는 4개의 프리즘이 서로 직각으로 교차하고, 그 교차면은 적색,녹색 및 청색광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 코팅면이고, 상기 필드렌즈측의 면을 제외한 외주면에는 광반사부재가 위치하는데, 상기 다이크로익프리즘과 상기 광반사부재들의 사이에는 광반사부재 지지판이 개재되어 있다.

이하 본 발명에 따른 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제2도는 본 발명에 따른 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치를 개략적으로 나타낸 평면도로서, 종래 도면과 동일부분에는 동일부호를 사용하였다. 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 소스렌즈(12), 소스스톱(13), 반사거울(14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 필드렌즈(40), 광반사부재(52,54,56), 광반사부재 지지판(62,64,66), 다이크로익 프리즘(70)을 포함하고 있다.

상기 필드렌즈(40)는 후술하는 다이크로익프리즘(70)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 반사거울(14)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.

상기 다이크로익프리즘(70)은 상기 필드렌즈(40)로부터 입사된 입사광중에 적색,녹색 및 청색광들을 분리하는 역할을 하는 4개의 프리즘이 서로 직각으로 교차하도록 설치되는데, 그 교차면(70a,70b,70c,70d)은 적색,녹색 및 청색광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 코팅면이고, 상기 필드렌즈(40)측의 면을 제외한 외주면에는 적색,녹색 및 청색광들을 광로를 조절하여 반사시키는 광반사부재(52,54,56)가 위치하여 광반사부재 지지판(62,64,66)이 그 사이에 개재되어 있다.

따라서, 상기 광반사부재(52,54,56)는 다이크로익 프리즘(70)을 통해 입사된 적색,녹색 및 청색광을 각각 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(도시안됨)과, 이 거울이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(도시안됨)가 M × N개가 실장된 액츄에이티드미러어레이패널(52a,54a,56a)로 이루어진다. 상기 액츄에이티드미러어레이패널(52a,54a,56a)은 M × N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액추에이티드미러어레이패널(52a,54a,56a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울을 일정각도만큼 경사지게 한다.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광반사부재(5a,54,56)에 의해 반사되어 투사스톱(15)을 통과한 광을 스크린에 투사시킨다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치의 작용은 다음과 같다.

먼저 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되어 반사거울(14)에 의해 반사되고, 이후 반사광은 필드렌즈(40)에 의해 각도가 조절되어 다이크로익 프리즘(70)에 입사되는데, 이 입사광은 상기 다이크로익프리즘(70)의 서로 직각으로 교차된 코팅면을 만나면서 세가지 색성분(주로 적색,녹색 및 청색광)으로 서로 직각으로 분리되어 각 광반사부재에 도달하게 된다. 이때 광반사부재의 영상정보에 의해 반사되는 광이 여러가지 각도로 되반사되는데, 즉, 광반사부재(52,54,56)의 각 미러들이 광의 화소에 대응되어 틸팅(tilting)되면서 미러들의 틸팅각도에 따라 광로가 조절되어 반사되고 다시 다이크로익 프리즘(70)의 코팅면을 지나 필드렌즈(40)를 통하여 투사스톱(15)에 도달하게 된다. 이때 광반사부재(52,54,56)의 영상정보에 의해 되반사각이 변조되어 필요한 광만 투사스톱(15)을 지나 투사렌즈(16)에 의해 스크린에 영상정보를 전달하게 된다.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치는 광부품이 차지하는 공간을 대폭 절감할 수 있어 제품의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 서로의 면이 직각으로 존재하는 다이크로익 프리즘을 사용함으로써 광반사부재의 부착이 용이하고 이들 광반사부재들의 장축에 대한 정렬이 기존방식보다 단순해지는 효과가 있다. 즉, 각 광반사부재의 영상정보의 스크린에서의 일치는 본 발명에서는 각 광반사부재의 다이크로익 프리즘면에 대해 상하자좌의 슬라이딩만으로 서로 포갤 수 있지만, 기존 방식에서는 상하좌우뿐만 아니라 서로의 광반사부재간의 기울어진 각, 각각의 광반사부재의 광축에 대한 회전, 그리고 정확한 투사렌즈까지의 거리의 조절등이 필요하기 때문이다.

본 발명은 바람직하게는 포터블 프로젝터(portable projector)에 적용하면 보다 좋은 효과를 나타낸다.

Claims (3)

1. 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사광을 반사시키는 반사거울(14)과, 상기 반사거울(14)로부터 반사된 입사광을 소정각도로 집속시키는 필드렌즈(40)와, 입사되는 광을 적색,녹색 및 청색광으로 분리하는 코팅면을 가진 다이크로익프리즘(70)과, 상기 다이크로익프리즘(70)의 외주면에 부착설치되어 상기 프리즘(70)을 통과한 적색,녹색 및 청색의 광들을 영상정보에 따라 광로를 조절하여 반사시키는 광반사부재(52,54,56)와, 상기 광반사부재(52,54,56)를 통과한 광들중 필요한 광들을 통과시키는 투사스톱(15)과, 상기 투사스톱(15)을 통과한 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 이루어진 것을 특징으로 하는 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 다이크로익프리즘(70)은 4개의 프리즘이 서로 직각으로 교차하도록 설치되되, 그 교차면(70a,70b,70c,70d)은 적색,녹색 및 청색광을 선택적으로 투과 및 반사시키는 코팅면인 것을 특징으로 하는 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 다이크로익프리즘(70)은 필드렌즈(40)측의 면을 제외한 외주면에는 광반사부재(52,54,56)가 위치하되, 상기 다이크로익프리즘(70)과 광반사부재(52,54,56)의 사이에는 광반사부재 지지판(62,64,66)이 개재된 것을 특징으로 하는 광반사부재를 이용한 투사형화상표시장치.