KR100209954B1 - Actuated mirror array optical projection system and a projection method using the same - Google Patents

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Abstract

필드 렌즈의 표면 반사에 의해 야기되는 고스트(Ghost)를 제거할 수 있는 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광학계 및 이를 이용한 투사 방법이 개시되어 있다. 상기 광학계는 광선을 발생하기 위한 광원과 그 위에 광선이 조명되는 다수의 미러를 포함하고, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 AMA 패널을 포함한다. 프로젝션 렌즈는 AMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 스크린 상에 투사한다. 소오스 미러는 프로젝션 렌즈의 광축 상에 -45°로 회전하여 위치하고, 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 AMA 패널로 입사시킨다. 필드 렌즈는 그 광축 윗 부분만이 사용되도록 반분되고, 소오스 미러로부터 반사된 광선을 AMA 패널에 평행광으로 조사한다. 콘-프리즘은 광원과 소오스 미러 사이에 위치하며, 광원으로부터 발생되는 광선을 그 축에 대하여 양분하여 각각 AMA 패널의 양쪽으로 조사한다. 광원으로부터 발생되는 광선이 콘-프리즘에 의해 그 축에 대해 양분된 후 소오스 미러면에서 겹쳐져서 AMA 패널의 양쪽에 균일하게 조사되기 때문에, 다크 상태의 스크린 중앙이 밝게 나타나는 노이즈를 제거할 수 있다.An actuated mirror array (AMA) optical system capable of removing ghosts caused by surface reflection of a field lens and a projection method using the same are disclosed. The optical system includes a light source for generating a light beam and a plurality of mirrors on which the light beam is illuminated, each mirror being modified to correspond to the intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen. Includes a panel. The projection lens projects light rays reflected from each mirror of the AMA panel onto the screen. The source mirror is rotated at -45 ° on the optical axis of the projection lens and reflects the light generated from the light source to enter the AMA panel. The field lens is half-divided so that only the portion above the optical axis is used, and the light reflected from the source mirror is irradiated to the AMA panel with parallel light. The cone-prism is located between the light source and the source mirror, and splits the light rays generated from the light source about its axis and irradiates to both sides of the AMA panel, respectively. Since the light rays generated from the light source are bisected by the cone-prism about their axes and then overlapped on the source mirror surface and irradiated uniformly on both sides of the AMA panel, it is possible to eliminate noise in which the center of the screen in the dark state appears bright.

Description

액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방법Actuated mirror array optics and projection method using the same

본 발명은 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하 AMA라 칭함) 광학계 및 이를 이용한 투사 방법에 관한 것으로, 특히 화상을 스크린 상에 투영하는데 사용되는 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 필드 렌즈의 표면 반사에 의해 야기되는 고스트(Ghost)를 제거할 수 있는 광학계 및 이를 이용한 투사 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an Actuated Mirror Array (hereinafter referred to as AMA) optical system and a projection method using the same, particularly in an optical system using an AMA panel used as a light modulator for projecting an image onto a screen, The present invention relates to an optical system capable of removing ghosts caused by surface reflection of a lens and a projection method using the same.

일반적으로, 광학 에너지(Optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(Spatial light modulator)는 광통신, 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.In general, a spatial light modulator, which is an apparatus for projecting optical energy onto a screen, may be applied to various fields such as optical communication, image processing, and information display apparatus. Typically, such devices are classified into a direct-view image display device and a projection-type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.

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.An example of a direct-view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube). The CRT device is called a CRT, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the screen is enlarged, leading to an increase in manufacturing cost. There is.

투사형 화상 표시 장치로는 액정 표시 장치(Liquid Crystal Display : 이하 LCD라 칭함), 디포머블 미러 어레이(Deformable Mirror Device; 이하 DMD라 칭함), 및 액튜에이티드 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.Projection type image display apparatuses include liquid crystal displays (hereinafter referred to as LCDs), deformable mirror devices (hereinafter referred to as DMDs), and activated mirror arrays (hereinafter referred to as AMAs). And the like). Such projection image display devices can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as Transmissive spatial light modulators, while DMD and AMA can be classified as Reflective spatial light modulators.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, due to the polarity of the light, the light efficiency is low, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, there is a disadvantage that the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission light modulators is limited to a range of 1-2%, requiring dark room conditions to provide acceptable display quality.

DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다. DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.Optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the problems of the aforementioned LCD type optical modulators. DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, but serious fatigue problems are caused by the hinge structure employed in the DMD. In addition, there is a disadvantage that a very complicated and expensive driving circuit is required.

이에 비해서, AMA는 압전식으로 구동하는 미러 어레이로서, 10% 이상의 광효율을 제공한다. AMA 광 변조기에서, 각각의 액튜에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액튜에이터가 변형을 일으킬 때, 상기 액튜에이터의 상부에 장착된 각각의 미러들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 미러들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 이러한 AMA 광 변조기는 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD 등에 비해 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한, 보통의 실온 광 조건하에서 밝고 선명한 화상을 제공하기에 충분한 콘트라스트(Contrast)를 제공한다. 더욱이, 입사되는 빛의 극성에 영향을 받지 않을 뿐만 아니라, 반사되는 빛의 극성에도 영향을 미치지 않는다. 또한, AMA의 반사 특성은 온도에 상대적으로 덜 민감하기 때문에, 고전력의 광원에 의해 쉽게 영향을 받는 다른 장치들에 비해서 스크린의 밝기를 향상시킬 수 있다는 잇점을 갖는다.In contrast, AMA is a piezoelectrically driven mirror array that provides light efficiency of 10% or more. In an AMA light modulator, each actuator causes a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electrical image signal and the bias voltage. When the actuator causes deformation, each of the mirrors mounted on top of the actuator is tilted. Accordingly, the inclined mirrors can reflect light incident from the light source at a predetermined angle. The AMA optical modulator has a simple structure and operation principle, and can obtain high light efficiency compared to LCD or DMD. It also provides enough contrast to provide a bright and clear image under normal room temperature light conditions. Moreover, it is not only affected by the polarity of the incident light, but also does not affect the polarity of the reflected light. In addition, the reflective properties of the AMA are relatively less sensitive to temperature, which has the advantage of improving the brightness of the screen compared to other devices that are easily affected by high power light sources.

이러한 AMA 장치는 크게 벌크형(bulk type) 장치와 박막형(thin film type) 장치로 구분된다. 상기 벌크형 AMA는 2개의 압전층들 사이에 중앙 전극을 구비한다. 상기 중앙 전극은 신호 전압을 위한 도전성 에폭시를 갖는 액티브 매트릭스(Active matrix)에 연결된다. 벌크형 AMA의 상부에는 미러층이 위치하는데, 이 미러층은 최대 30V의 전압 하에서 +/-0.25°의 경사각을 갖는다. 이로 인하여, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 구조물의 조립에 있어서도 많은 어려움이 있다.Such AMA devices are largely classified into bulk type devices and thin film type devices. The bulk AMA has a center electrode between two piezoelectric layers. The central electrode is connected to an active matrix having a conductive epoxy for the signal voltage. On top of the bulk AMA is a mirror layer, which has an inclination angle of +/- 0.25 ° under a voltage of up to 30V. For this reason, bulk AMA requires very high precision in design and manufacture, and there are many difficulties in assembling the structure.

이에 따라, 최근에는 미러 어레이들의 질을 완전하게 하기 위하여 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA (이하 TFAMA라 칭함)가 개발되었다. 상기 TFAMA는 본 출원인에 의해서 1995년 5월 26일에 출원된 바 있는 한국 특허 출원 제95-13358호에 개시되어 있다.Accordingly, recently, a thin film type AMA (hereinafter referred to as TFAMA) has been developed that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process in order to complete the quality of mirror arrays. The TFAMA is disclosed in Korean Patent Application No. 95-13358, filed May 26, 1995 by the applicant.

TFAMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액튜에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(Pixel)에 걸쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 TFAMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 640×480 화소의 판(panel)들로 구성된다. 상기 화소들은 광효율을 높이도록 미러 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(Cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물은 화상 신호 전압이 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 신호 전압에 의해 작동되는 미러를 포함한다.TFAMA is a reflective light modulator that uses thin film piezo-electric actuators in conjunction with microscopic mirrors to provide uniformity of large scale integration across more than 300,000 pixels of a single-plate mirror. Has been developed. This TFAMA consists of panels of 640x480 pixels representing red (R), green (G) and blue (B), respectively. The pixels are designed as cantilever structures to maximize the mirror surface area to increase the light efficiency. The cantilever structure includes an active matrix to which an image signal voltage is applied and a mirror operated by the applied signal voltage.

단판식(Single panel) TFAMA를 광 변조기로 이용하는 종래의 광학계가 도 1에 도시되어 있다.A conventional optical system using a single panel TFAMA as an optical modulator is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 AMA 광학계(10)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(Metal halide lamp)(11), 상기 램프(11)로부터 광선을 반사시키기 위한 반사기(Reflector)(15), 상기 램프(11)로부터 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)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(16), 다수의 미러를 구비하며 상기 필드 렌즈(16)로부터 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.Referring to FIG. 1, the conventional AMA optical system 10 includes a 170W to 250W metal halide lamp 11 for emitting light, and a reflector for reflecting light from the lamp 11. (15), a source lens (12) for making the light beam emitted from the lamp (11) into parallel light, a source stop (13) having an aperture for passing the light beam and determining an amount of light beam forming an image ), A field lens 16 for mapping the image of the source stop 13 to the projection stop 20 1: 1, and a plurality of mirrors, and modulating the intensity of light emitted from the field lens 16. A projection panel (20) having an opening for passing the light beam, and a projection stop (20) for concentrating the flux of the modulated light beam, and a light beam passing through the projection stop (20). Projection to project onto And a Sean lens 22.

종래의 AMA 광학계(10)의 동작 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional AMA optical system 10 is briefly described as follows.

먼저, AMA 광학계(10)를 구동시키면, 할로겐 금속 램프(11)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(12)에 의해 평행광으로 집광된 후, 소오스 스톱(13)의 개구를 통과하여 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 액튜에이터에 인가된 화상 신호 전압에 따라서 진동하거나 기울어지거나 구부러진다. 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.First, when the AMA optical system 10 is driven, the light rays emitted from the halogen metal lamp 11 are condensed into parallel light by the source lens 12, and then pass through the opening of the source stop 13 and then the field lens 16. ) Is incident. The light is then irradiated onto the AMA panel 18 with parallel light through the field lens 16. Each mirror of the AMA panel 18 vibrates, tilts or bends in accordance with an image signal voltage applied to an actuator provided below it. Accordingly, light rays passing through the field lens 16 are reflected from the mirrors and then passed through the opening of the projection stop 20 to be projected on the screen through the projection lens 22 to form an image. At this time, the path of the light beam reflected from the mirror of the AMA panel 18 determines the intensity of the light beam passing through the opening of the projection stop 20. In other words, the flux of light rays passing through the opening of the projection stop 20 is controlled by the direction of the mirror of the AMA panel 18 with respect to the projection stop 20.

도 1에서, 참조 부호 P1은 AMA 패널(18)로 조사되는 광선을 나타내고, P2는 틸팅되지 않은 광선을 나타내며, P3는 틸팅된 광선을 나타낸다.In Fig. 1, reference numeral P1 denotes a light beam irradiated to the AMA panel 18, P2 denotes an untilted light beam, and P3 denotes a tilted light beam.

상술한 종래의 AMA 광학계(10)에 의하면, 램프(11)로부터 방출된 광선이 필드 렌즈(16)를 통하여 AMA 패널(14) 상에 조사되는 과정에서, 그 일부가 필드 렌즈(16)의 각 면으로부터 반사된다. 즉, 필드 렌즈(16)는 제1 면(16a), 제2 면(16b) 및 제3 면(16c)으로 이루어지는데, 광축 윗 부분에 있는 각 면으로부터 반사되는 광선은 프로젝션 스톱(20)을 통과하지 못하지만, 광축 아래 부분에 있는 각 면으로부터 반사되는 광선은 프로젝션 스톱(20)을 통과하여 스크린에서 중심의 좌우에 대칭적으로 집중된 고스트를 형성한다. 통상적으로, 스크린 상에서 배경(Background)과 고스트 패턴의 조도 차는 6∼7 : 1 인데, 배경의 밝기가 낮을수록 고스트의 영상이 뚜렷하게 감지된다. 특히, AMA 패널에 제로의 전압이 인가되어 스크린이 다크(Dark) 상태가 되는 경우에 있어서 이러한 고스트의 영상이 뚜렷하게 나타난다. 고스트는 항상 노이즈(Noise)로 작용하여 화질을 열화시키기 때문에, 신뢰성있는 광학계를 구현하기 위해서는 이러한 고스트를 제거하여야만 한다.According to the conventional AMA optical system 10 described above, in the process of irradiating the light emitted from the lamp 11 onto the AMA panel 14 through the field lens 16, a part of the angle of the field lens 16 Reflected from the surface. That is, the field lens 16 is composed of a first surface 16a, a second surface 16b, and a third surface 16c. The light reflected from each surface above the optical axis causes the projection stop 20 to fall. Although not passing through, the light rays reflected from each side below the optical axis pass through the projection stop 20 to form a symmetrically concentrated ghost on the left and right of the center on the screen. Typically, the illuminance difference between the background and the ghost pattern on the screen is 6 to 7: 1, and the lower the brightness of the background, the clearer the ghost image is detected. In particular, when a zero voltage is applied to the AMA panel and the screen becomes dark, the image of such ghost is clearly displayed. Since ghost always acts as noise and degrades image quality, it is necessary to remove such ghost in order to realize a reliable optical system.

이에 따라, 본 출원인은 고스트를 제거할 수 있는 AMA 광학계를 발명하여, 이를 1996년 12월 27일 한국 특허청에 한국 특허출원 제96­74015호로 출원하여 현재 계속 중이다.Accordingly, the present applicant invented the AMA optical system that can remove the ghost, and filed it with the Korean Patent Application No. 96 # 74015 on December 27, 1996 to the Korean Patent Office.

도 2를 참조하면, AMA 광학계(50)는 할로겐 금속 램프(51), 반사기(55), 소오스 렌즈(52), 소오스 스톱(53), 필드 렌즈(56), AMA 패널(58), 프로젝션 스톱(60), 및 프로젝션 렌즈(62)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the AMA optical system 50 includes a halogen metal lamp 51, a reflector 55, a source lens 52, a source stop 53, a field lens 56, an AMA panel 58, and a projection stop. 60, and projection lens 62.

도 1에 도시된 종래의 AMA 광학계(10)에 의하면, 필드 렌즈(16)의 제2 면(16b)에서 발생되는 고스트는 그 반사율이 떨어져서 눈에 잘 띄지 않는다. 따라서, 필드 렌즈(16) 하단부의 제1 면(16a)과 제3 면(16c)으로부터 반사되는 광선에 의해 발생되는 고스트를 제거하여야 한다. 이에 따라, 도 2의 AMA 광학계(50)에서는 필드 렌즈의 하단부 (즉, 광축 아래 부분)에서 발생하는 고스트 패턴을 제거하기 위하여 필드 렌즈(56)의 상단부만이 사용되도록 상기 필드 렌즈(56)를 반분하였다.According to the conventional AMA optical system 10 shown in FIG. 1, the ghost generated in the second surface 16b of the field lens 16 is less visible due to its low reflectance. Therefore, the ghost generated by the light rays reflected from the first surface 16a and the third surface 16c of the lower end of the field lens 16 should be removed. Accordingly, in the AMA optical system 50 of FIG. 2, the field lens 56 is used such that only the upper end of the field lens 56 is used to remove the ghost pattern occurring at the lower end of the field lens (ie, the lower part of the optical axis). Half.

상기한 AMA 광학계(50)에서는 소오스 스톱(53)을 통과한 광선을 반사시켜 그 경로를 AMA 패널(58)로 향하도록 변경시키기 위한 소오스 미러(54)를 프로젝션 렌즈(62)의 광축 상에 -45°로 회전하여 배치하였다. 따라서, 소오스 미러(54)는 프로젝션 렌즈(62)의 구경 안쪽에 위치하게 되므로, 소오스 미러(54)와 프로젝션 렌즈(62)가 맞부딪히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소오스 미러(54)로부터 AMA 패널(58)에 입사되는 광점(Beam spot)의 중심이 프로젝션 렌즈(62)의 광축에 위치하게 되므로, 프로젝션 렌즈(62)에 구면 수차 및 코마와 같은 수차들이 발생하지 않아 그 설계 코스트를 절감시킬 수 있다.In the AMA optical system 50 described above, a source mirror 54 is formed on the optical axis of the projection lens 62 to reflect the light beam passing through the source stop 53 and change its path to the AMA panel 58. Placed by rotating at 45 °. Therefore, since the source mirror 54 is located inside the aperture of the projection lens 62, the source mirror 54 and the projection lens 62 can be prevented from colliding with each other. In addition, since the center of the beam spot incident from the source mirror 54 to the AMA panel 58 is located at the optical axis of the projection lens 62, aberrations such as spherical aberration and coma are introduced into the projection lens 62. It does not occur, reducing the design cost.

상기한 AMA 광학계(50)에서, AMA 패널의 미러들(58a)은 프로젝션 렌즈(62)의 광축을 기준으로 그 양측에 있는 미러들이 상반된 방향, 즉 서로 마주보는 방향으로 틸팅되도록 배치된다. 만일, 상기 AMA 패널(58)에 화상 신호 전압을 인가하지 않으면 (즉, 전압 OFF시), AMA 패널의 각 미러들(58a)이 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않는다. 이때, 상기 소오스 미러(54)로부터 AMA 패널(58)로 입사되는 광점의 중심이 AMA 패널(58)의 중심축에 위치하기 때문에, 틸팅되지 않은 미러(58a)로부터 반사된 광선은 소오스 미러(54)를 통해 램프(51)로 되돌아간다.In the AMA optical system 50, the mirrors 58a of the AMA panel are disposed such that the mirrors on both sides of the AMA panel tilt in opposite directions, that is, facing each other, based on the optical axis of the projection lens 62. If no image signal voltage is applied to the AMA panel 58 (ie, when the voltage is OFF), the respective mirrors 58a of the AMA panel do not vibrate, tilt or bend. At this time, since the center of the light spot incident from the source mirror 54 to the AMA panel 58 is located at the central axis of the AMA panel 58, the light reflected from the non-tilted mirror 58a is the source mirror 54. Return to the lamp (51).

만일, 상기 AMA 패널(58)에 화상 신호 전압을 인가하면, AMA 패널의 각 미러들(58a)이 사용되어지는 실시예에 따라 진동하거나 기울어지거나 구부러지게 된다. 상기 AMA 패널의 미러들(58a)이 프로젝션 렌즈(62)의 광축을 기준으로 상반된 방향으로 틸팅되도록 배치되지 않는다면, 틸팅된 미러로부터 반사된 광선들의 일부가 소오스 미러(54)에 맞게 되어 램프(51)로 되돌아가는 문제가 발생한다. 그러나, 상기한 AMA 광학계(50)에서는 프로젝션 렌즈(62)의 광축을 기준으로 그 양측에 있는 미러들이 서로 마주보는 방향으로 틸팅되므로, 상기 미러(58a)로부터 반사된 광선은 소오스 미러(54)의 양측으로 빠져나가서 스크린 상에 투사된다.If an image signal voltage is applied to the AMA panel 58, each of the mirrors 58a of the AMA panel is vibrated, tilted or bent, depending on the embodiment in which it is used. If the mirrors 58a of the AMA panel are not arranged to tilt in opposite directions with respect to the optical axis of the projection lens 62, a part of the rays reflected from the tilted mirror is fitted to the source mirror 54 so that the lamp 51 The problem of returning to) occurs. However, in the AMA optical system 50, the mirrors on both sides of the projection lens 62 are tilted in opposite directions with respect to the optical axis of the projection lens 62, so that the light reflected from the mirror 58a is reflected by the source mirror 54. Exit to both sides and project onto the screen.

도 3은 상기한 AMA 광학계(50)에서 소오스 미러(54) 면에서의 광점을 나타내는 개략도이다.3 is a schematic view showing light spots on the surface of the source mirror 54 in the AMA optical system 50 described above.

도 3을 참조하면, 상기한 AMA 광학계에서는 램프로부터 발생된 광선이 소오스 미러(54)의 중심부에 완전히 집광되지 못한다. 이와 같이 램프로부터 발생된 광선이 퍼지면서 소오스 미러(54)의 주변부에 입사되면, 상기 소오스 미러(54)의 주변부에 입사된 광선 (도 3의 빗금친 부분 참조)이 소정의 각도를 갖고 AMA 패널로 조사된다. AMA 패널에 화상 신호 전압을 인가하지 않아 스크린이 다크(Dark) 상태가 되는 경우, 상기 AMA 패널의 중심부에 조사되는 광선은 AMA 패널의 미러로부터 반사되어 소오스 미러(54)를 통해 램프로 되돌아간다. 그러나, 상기 소오스 미러(54)의 주변부로부터 AMA 패널의 주변부로 입사되는 광선은 그 입사 각도가 그대로 유지되므로 소오스 미러(54)를 벗어나서 프로젝션 렌즈를 통해 스크린 상에 투사된다. 따라서, 다크 상태의 스크린 중앙이 밝게 나타나는 노이즈가 발생하여, 화질이 열화되는 문제가 생긴다.Referring to FIG. 3, in the AMA optical system, the light rays generated from the lamps may not be fully concentrated at the center of the source mirror 54. When the light rays emitted from the lamp are spread and incident on the periphery of the source mirror 54, the light incident on the periphery of the source mirror 54 (see the hatched portion in FIG. 3) has a predetermined angle and is AMA panel. Is investigated. When the screen is dark because no image signal voltage is applied to the AMA panel, light rays irradiated to the center of the AMA panel are reflected from the mirror of the AMA panel and returned to the lamp through the source mirror 54. However, light rays incident from the periphery of the source mirror 54 to the periphery of the AMA panel are projected onto the screen through the projection lens out of the source mirror 54 since the incidence angle is maintained. Therefore, noise appears bright at the center of the screen in the dark state, a problem that the image quality deteriorates.

본 발명은 상술한 종래 방법의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제1의 목적은 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 소오스 미러의 주변부로 입사되는 광선에 의해 다크 상태의 스크린 중앙이 밝게 나타나는 노이즈를 제거하여 화질을 개선할 수 있는 광학계를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the conventional method, and a first object of the present invention is a screen in a dark state due to light incident on the periphery of a source mirror in an optical system using an AMA panel as an optical modulator. It is to provide an optical system that can improve the image quality by removing the noise appearing bright center.

본 발명의 제2의 목적은 상기 광학계를 이용하여 화질을 개선할 수 있는 투사 방법을 제공하는데 있다.It is a second object of the present invention to provide a projection method capable of improving image quality using the optical system.

도 1은 종래의 액튜에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional actuated mirror array optical system.

도 2는 본 출원인의 선행 출원에 기재된 액튜에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing the actuated mirror array optical system described in the applicant's prior application.

도 3은 도 2의 광학계에 있어서, 소오스 미러면에서의 광점을 나타내는 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram showing light spots on a source mirror surface in the optical system of FIG. 2. FIG.

도 4는 본 발명에 의한 액튜에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.4 is a schematic diagram showing an actuated mirror array optical system according to the present invention.

도 5는 도 4의 광학계에 있어서, 소오스 미러면에서의 광점을 나타내는 개략도이다.FIG. 5 is a schematic diagram showing light spots on a source mirror surface in the optical system of FIG. 4. FIG.

도 6은 도 4의 광학계에 사용되는 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of an actuated mirror array panel used in the optical system of FIG. 4.

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

10, 50, 100 : AMA 광학계 11, 51, 111 : 램프10, 50, 100: AMA optical system 11, 51, 111: lamp

12, 52 : 소오스 렌즈 13, 53, 113 : 소오스 스톱12, 52: source lens 13, 53, 113: source stop

112 : 콘-프리즘 54, 114 : 소오스 미러112: cone-prism 54, 114: source mirror

16, 56, 116 : 필드 렌즈 18, 58, 118 : AMA 패널16, 56, 116: field lens 18, 58, 118: AMA panel

20, 60, 120 : 프로젝션 스톱22, 62, 122 : 프로젝션 렌즈20, 60, 120: projection stop 22, 62, 122: projection lens

상기한 본 발명의 제1의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the first object of the present invention described above,

광선을 발생하기 위한 광원;A light source for generating light rays;

그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러를 포함하고, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 AMA 패널;An AMA panel comprising a plurality of mirrors on which the rays are illuminated, each mirror adapted to correspond to an intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen;

상기 AMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈;A projection lens for projecting light rays reflected from each mirror of the AMA panel onto a screen;

상기 프로젝션 렌즈의 광축 상에 -45°로 회전하여 위치하고, 상기 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 상기 AMA 패널로 입사시키기 위한 소오스 미러;A source mirror positioned at -45 ° on the optical axis of the projection lens and reflecting light rays generated from the light source to be incident on the AMA panel;

그 광축 윗 부분만이 사용되도록 반분되고, 상기 소오스 미러로부터 반사된 광선을 상기 AMA 패널에 평행광으로 조사하기 위한 필드 렌즈; 및A field lens for dividing only the portion above the optical axis to be used, and irradiating the light reflected from the source mirror to the AMA panel with parallel light; And

상기 광원과 소오스 미러 사이에 위치하며, 상기 광원으로부터 발생되는 광선을 그 축에 대하여 양분하여 각각 AMA 패널의 양쪽으로 조사하기 위한 콘-프리즘(Cone-prism)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계를 제공한다.Located between the light source and the source mirror, to provide an optical system comprising a cone-prism for dividing the light beams generated from the light source about the axis and irradiating to both sides of the AMA panel, respectively. do.

상기한 본 발명의 제2의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the second object of the present invention described above,

광원으로부터 광선을 발생시키는 단계;Generating light rays from the light source;

상기 광원으로부터 발생된 광선을 콘-프리즘에 입사시켜 상기 광선을 그 축에 대해 양분시키는 단계;Injecting a light beam generated from the light source into a cone-prism, dividing the light beam about its axis;

상기 양분된 광선을 소오스 미러에 조사하여 그 광로를 변경시키는 단계;Irradiating the dividing light beam with a source mirror to change its optical path;

상기 소오스 미러로부터 반사된 광선을 그 광축 윗 부분만이 사용되도록 반분된 필드 렌즈에 입사시켜 평행광으로 만들고, 이를 다수의 미러를 포함하는 AMA 패널에 조사하는 단계;Injecting the light reflected from the source mirror into a half-field field lens so that only the upper portion of the optical axis is used to make parallel light, and irradiating the AMA panel including a plurality of mirrors;

상기 AMA 패널의 각 미러를 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형시키는 단계; 및Transforming each mirror of the AMA panel into a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen; And

상기 AMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 프로젝션 렌즈를 통해 스크린 상에 투사하는 단계를 포함하는 투사 방법을 제공한다.And projecting light reflected from each mirror of the AMA panel onto a screen through a projection lens.

상술한 바와 같이 본 발명은, 광원으로부터 발생되는 광선을 콘-프리즘에 의해 그 축에 대해 양분한 후 AMA 패널에 조사한다. 이에 따라, 소오스 미러면에서 양분된 광점이 겹쳐진 후 AMA 패널의 양쪽으로 균일하게 조사되기 때문에, 다크 상태의 스크린 중앙이 밝게 나타나는 노이즈를 제거하여 화질을 개선할 수 있다.As described above, the present invention irradiates the AMA panel after dividing the light rays generated from the light source by the cone-prism about its axis. Accordingly, since light points bisected on the source mirror surface are superimposed on both sides of the AMA panel uniformly, the image quality can be improved by removing noises in which the dark center of the screen is bright.

또한, 필드 렌즈의 각 면으로부터 반사된 광선으로 인하여 발생하는 고스트를 제거하기 위하여 그 상단부 (즉, 광축 윗 부분) 만이 사용되도록 상기 필드 렌즈를 반분한다. 상기 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 그 경로를 AMA 패널로 향하도록 변경시키기 위한 소오스 미러를 프로젝션 렌즈의 광축에 대해 -45°로 회전하여 설치한다. 상기 소오스 미러는 프로젝션 렌즈의 구경 안쪽에 위치하게 되므로, 소오스 미러를 통해 AMA 패널로 입사되는 광점의 중심이 프로젝션 렌즈의 광축에 위치하게 된다. 따라서, 상기 소오스 미러와 프로젝션 렌즈가 맞부딪히는 것을 방지할 수 있으며, 프로젝션 렌즈에 수차가 발생하지 않아 그 설계 코스트를 절감시킬 수 있다.In addition, the field lens is half-divided so that only its upper end (i.e., above the optical axis) is used to remove ghosts caused by the light reflected from each side of the field lens. A source mirror for reflecting light rays generated from the light source and changing its path to the AMA panel is installed by rotating at -45 ° with respect to the optical axis of the projection lens. Since the source mirror is located inside the aperture of the projection lens, the center of the light spot incident on the AMA panel through the source mirror is positioned on the optical axis of the projection lens. Therefore, the source mirror and the projection lens can be prevented from colliding with each other, and aberration does not occur in the projection lens, thereby reducing the design cost.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의한 단판식 박막형 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계를 나타내는 개략도로서, 단판식 단색(Monochrome) 시스템을 예시한다.Fig. 4 is a schematic diagram showing an optical system using a single plate thin film type AMA panel according to the present invention as an optical modulator, and illustrates a single plate monochrome system.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)는 광선을 방출하기 위한 램프(111), 콘-프리즘(112), 소오스 스톱(113), 소오스 미러(114), 반사기(115), 필드 렌즈(116), AMA 패널(118), 프로젝션 스톱(120), 및 프로젝션 렌즈(122)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the AMA optical system 100 according to the present invention includes a lamp 111 for emitting light, a cone-prism 112, a source stop 113, a source mirror 114, a reflector 115, Field lens 116, AMA panel 118, projection stop 120, and projection lens 122.

광선을 방출하기 위한 램프(111)는 바람직하게는, 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 타원형의 반사기(115)는 콘-프리즘(112)에 대해 반대 방향으로 램프로부터 방출되는 광선을 반사시켜 다시 콘-프리즘(112)으로 향하게 하는 역할을 한다.Lamp 111 for emitting light is preferably a 170 W to 250 W halogen metal lamp that emits long wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum. The elliptical reflector 115 serves to reflect the light emitted from the lamp in the opposite direction to the cone-prism 112 and back to the cone-prism 112.

콘-프리즘(112)은 램프(111) 및 반사기(115)로부터 방출되는 광선을 그 축에 대해 양분하여 소오스 스톱(113)으로 조사하는 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 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 광선을 반사시켜 그 경로를 AMA 패널(118)로 향하도록 변경시키는 역할을 한다. 상기 소오스 미러(114)는 프로젝션 렌즈(122)의 광축 상에 -45°로 회전하여 배치한다. 따라서, 상기 소오스 미러(114)는 프로젝션 렌즈(122)의 구경 안쪽에 위치하게 되므로, 소오스 미러(114)를 통해 AMA 패널(118)로 입사되는 광점의 중심이 프로젝션 렌즈(122)의 광축에 위치하게 된다. 도 5는 도 4의 광학계에 있어서, 소오스 미러(114)면에서의 광점을 나타내는 개략도이다.The cone-prism 112 serves to irradiate the source stop 113 by dividing the light rays emitted from the lamp 111 and the reflector 115 about its axis. The source stop 113 is an optically opaque member and has an opening formed to allow light to pass therethrough. The source stop 113 determines the amount of light that forms the image. The source mirror 114 serves to reflect the light rays passing through the source stop 113 to redirect its path towards the AMA panel 118. The source mirror 114 is disposed to rotate at -45 ° on the optical axis of the projection lens 122. Therefore, since the source mirror 114 is located inside the aperture of the projection lens 122, the center of the light spot incident on the AMA panel 118 through the source mirror 114 is located at the optical axis of the projection lens 122. Done. FIG. 5 is a schematic diagram showing light spots on the surface of the source mirror 114 in the optical system of FIG. 4.

필드 렌즈(116)는 상기 소오스 스톱(113)의 이미지가 프로젝션 스톱(120)에 1:1로 대응되도록 하기 위하여, 상기 소오스 스톱(113)을 통과한 각각의 광선을 광 손실 없이 AMA 패널(118)로 조사하는 역할을 한다. 종래의 AMA 광학계에서는, 램프로부터 방출된 광선이 필드 렌즈를 통하여 AMA 패널에 조사되는 과정에서, 그 일부가 필드 렌즈의 각 면으로부터 반사된다. 이때, 필드 렌즈의 광축 윗 부분에 있는 각 면으로부터 반사되는 광선은 프로젝션 스톱을 통과하지 못하지만, 광축 아래 부분에 있는 각 면으로부터 반사되는 광선은 프로젝션 스톱을 통과하여 스크린 상에 노이즈로 작용하는 고스트를 형성하게 된다. 이에 따라, 본 발명의 AMA 광학계(100)에서는 필드 렌즈(116)의 광축 윗 부분, 즉 상단부만을 사용하도록 상기 필드 렌즈(116)를 반분하였다. 따라서, 고스트를 제거하면서 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다는 잇점을 제공한다.The field lens 116 transmits each ray passing through the source stop 113 without light loss so that the image of the source stop 113 corresponds to the projection stop 120 in a 1: 1 manner. Investigate with). In a conventional AMA optical system, a part of light is reflected from each side of the field lens in a process in which light emitted from the lamp is irradiated to the AMA panel through the field lens. At this time, the light rays reflected from each side above the optical axis of the field lens cannot pass through the projection stop, but the light rays reflected from each side below the optical axis pass through the projection stop to prevent ghosts acting as noise on the screen. To form. Accordingly, in the AMA optical system 100 of the present invention, the field lens 116 is divided in half so as to use only an upper portion of the field axis 116, that is, an upper end portion. Therefore, it provides the advantage that the optical system can be compactly constructed while removing the ghost.

AMA 패널(118)은 조사된 광선을 반사시키기 위한 다수의 미러(118a)를 포함하며, 상기 미러(118a)는 그 아래에 구비된 액튜에이터에 인가되는 화상 신호 전압에 따라서 광선의 세기를 변조한다. 즉, 각각의 미러(118a)는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다. 여기서, 상기 AMA 패널의 미러들(118a)은 도 6에 도시된 바와 같이, 프로젝션 렌즈(122)의 광축을 기준으로 그 양측에 있는 미러들이 상반된 방향, 즉 서로 마주보는 방향으로 틸팅되도록 배치된다.The AMA panel 118 includes a plurality of mirrors 118a for reflecting the irradiated rays, which modulate the intensity of the rays in accordance with an image signal voltage applied to an actuator provided thereunder. That is, each mirror 118a is deformed to a deformation size corresponding to the intensity of the corresponding one pixel among the plurality of pixels displayed on the screen. Here, the mirrors 118a of the AMA panel are arranged such that the mirrors on both sides of the AMA panel are tilted in opposite directions, that is, facing each other, based on the optical axis of the projection lens 122.

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.The projection stop 120 is an optically opaque member and has an optically reflective surface and an opening formed to pass a light beam. Preferably, the opening is a pinhole or slit. The flux of light rays passing through the opening of the projection stop 120 controls the intensity of light rays reflected from each mirror of the AMA light modulator 118. The projection lens 122 projects a ray passing through the opening of the projection stop 120 on a screen (not shown) to display a corresponding image.

상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation principle of the AMA optical system 100 according to the present invention having the above-described structure in more detail as follows.

먼저, AMA 광학계(100)를 구동시키면, 할로겐 금속 램프(111)로부터 방출된 광선이 반사기(115)에 의해 반사된 후 콘-프리즘(112)에 집광된다. 상기 콘-프리즘(112)은 상기 광선을 양분하여 소오스 스톱(113)을 통해 소오스 미러(114)에 입사시킨다. 이와 같이 콘-프리즘(112)에 의해 양분된 광선들은 도 5에 도시된 바와 같이 소오스 미러(114) 면에서 겹쳐진 후 필드 렌즈(116)에 의해 평행광으로 AMA 패널(118)에 조사된다. 이때, 소오스 미러(114) 면에서 겹쳐진 광점은 균일한 각도를 가지고 AMA 패널(118)의 양쪽에 입사된다.First, when the AMA optical system 100 is driven, the light rays emitted from the halogen metal lamp 111 are reflected by the reflector 115 and then focused on the cone-prism 112. The cone-prism 112 bisects the light beam and enters the source mirror 114 through the source stop 113. The light beams bisected by the cone-prism 112 are superimposed on the source mirror 114 surface as shown in FIG. 5 and then irradiated to the AMA panel 118 with parallel light by the field lens 116. At this time, the light spots overlapped at the surface of the source mirror 114 are incident on both sides of the AMA panel 118 at a uniform angle.

만일, 상기 AMA 패널(118)에 화상 신호 전압을 인가하지 않으면 (즉, 전압 OFF시), AMA 패널의 각 미러들(118a)이 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않는다. 이때, 상기 소오스 미러(114)로부터 AMA 패널(118)로 입사되는 광점의 중심이 AMA 패널(118)의 중심축에 위치하기 때문에, 틸팅되지 않은 미러들(118a)로부터 반사된 광선은 상기 소오스 미러(114)를 통해 램프(111)로 다시 되돌아간다. 또한, 콘-프리즘(112)에 의해 양분된 광선이 소오스 미러(114) 면에서 겹쳐진 후 AMA 패널(118)의 양쪽으로 균일하게 조사되기 때문에, 상기 광선이 소오스 미러(114)를 벗어나서 스크린 상에 투사되는 문제를 해결할 수 있다.If no image signal voltage is applied to the AMA panel 118 (ie, when the voltage is OFF), the respective mirrors 118a of the AMA panel do not vibrate, tilt or bend. At this time, since the center of the light spot incident from the source mirror 114 to the AMA panel 118 is located at the central axis of the AMA panel 118, the light rays reflected from the non-tilted mirrors 118a are not reflected. Back to lamp 111 via 114. In addition, since the light beam divided by the cone-prism 112 is uniformly irradiated to both sides of the AMA panel 118 after overlapping on the source mirror 114 side, the light beam leaves the source mirror 114 on the screen. The projected problem can be solved.

만일, 상기 AMA 패널(118)에 화상 신호 전압을 인가하면, AMA 패널의 각 미러들(118a)이 사용되어지는 실시예에 따라 진동하거나 기울어지거나 구부러지게 된다. 이때, 상기 AMA 패널의 미러들(118a)이 프로젝션 렌즈(122)의 광축을 기준으로 상반된 방향으로 틸팅되도록 배치되지 않는다면, 틸팅된 미러로부터 반사된 광선들의 일부가 소오스 미러(114)에 맞게 되어 램프(111)로 다시 되돌아가는 문제가 발생한다. 따라서, 본 발명의 AMA 광학계(100)에서는 AMA 패널의 미러들(118a)의 틸팅각도의 균일성을 유지하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이 프로젝션 렌즈(122)의 광축을 기준으로 그 양측에 있는 미러들이 상반된 방향, 즉 서로 마주보는 방향으로 틸팅되도록 배치하였다. 이에 따라, 상기 미러(118a)로부터 반사된 광선은 소오스 미러(114)의 양측으로 빠져나가서 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 후, 프로젝션 렌즈(112)를 통해 스크린 상에 투사된다.If an image signal voltage is applied to the AMA panel 118, the respective mirrors 118a of the AMA panel are vibrated, tilted or bent, depending on the embodiment used. At this time, if the mirrors 118a of the AMA panel are not arranged to tilt in opposite directions with respect to the optical axis of the projection lens 122, a part of the rays reflected from the tilted mirror is matched with the source mirror 114 so that the lamp The problem of returning to 111 again occurs. Therefore, in the AMA optical system 100 of the present invention, in order to maintain the uniformity of the tilting angle of the mirrors 118a of the AMA panel, as shown in FIG. 6, on both sides of the projection lens 122 based on the optical axis. The mirrors were placed so as to tilt in opposite directions, ie facing each other. Accordingly, the light rays reflected from the mirror 118a exit to both sides of the source mirror 114, pass through the opening of the projection stop 120, and are then projected onto the screen through the projection lens 112.

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.Here, FIG. 3 illustrates a monochromatic system using a single-plate AMA, but according to another preferred embodiment of the present invention, a color wheel consisting of a series of color fragments of red, green and blue transmission filters The present invention can be applied to a single plate color system capable of displaying red, green and blue images by sequentially irradiating red, green and blue light to a single panel AMA using a color wheel.

또한, 본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 의하면, 3판식(Three panel) AMA를 사용하는 다판식 컬러 시스템에 본 발명을 적용할 수 있다.In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, the present invention can be applied to a multi-panel color system using a three panel AMA.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 광학계 및 이를 이용한 투사 방법에 의하면, 다음과 같은 효과들을 갖는다.As described above, the optical system and the projection method using the same according to the present invention have the following effects.

첫째, 램프 및 반사기로부터 발산되는 광선을 콘-프리즘에 입사시켜 상기 광선을 그 축에 대해 양분한 후 AMA 패널에 조사한다. 이에 따라, 소오스 미러면에서 양분된 광점이 겹쳐진 후 AMA 패널의 양쪽에 균일하게 조사되기 때문에, 다크 상태의 스크린 중앙이 밝게 나타나는 노이즈를 제거하여 화질을 개선할 수 있다.First, the light emitted from the lamp and reflector is incident on the cone-prism, bisects the light about its axis and then irradiates the AMA panel. Accordingly, since light spots bisected on the source mirror surface are superimposed on both sides of the AMA panel uniformly, the image quality can be improved by removing noises in which the dark center of the screen is bright.

둘째, 필드 렌즈의 각 면으로부터 반사된 광선으로 인하여 발생하는 고스트를 제거하기 위하여 그 상단부 (즉, 광축 윗 부분) 만이 사용되도록 상기 필드 렌즈를 반분함으로써, 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.Second, the optical system can be made compact by dividing the field lens so that only its upper end (i.e., the upper part of the optical axis) is used to remove the ghost generated by the light reflected from each side of the field lens.

셋째, 상기 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 그 경로를 AMA 패널로 향하도록 변경시키기 위한 소오스 미러를 프로젝션 렌즈의 광축 상에 -45°로 회전하여 설치한다. 따라서, 상기 소오스 미러는 프로젝션 렌즈의 구경 안쪽에 위치하게 되므로, 소오스 미러와 프로젝션 렌즈가 맞부딪히는 것을 방지할 수 있다. 또한, 소오스 미러로부터 AMA 패널에 입사되는 광점의 중심이 프로젝션 렌즈의 광축에 위치하므로, 프로젝션 렌즈에 수차들이 발생하지 않아 그 설계 코스트를 절감시킬 수 있다.Third, a source mirror for reflecting the light rays generated from the light source and changing its path to the AMA panel is installed by rotating at -45 ° on the optical axis of the projection lens. Therefore, since the source mirror is located inside the aperture of the projection lens, the source mirror and the projection lens can be prevented from colliding with each other. In addition, since the center of the light spot incident on the AMA panel from the source mirror is located on the optical axis of the projection lens, aberrations do not occur in the projection lens, thereby reducing the design cost.

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.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below I can understand that you can.

Claims (8)

광선을 발생하기 위한 광원(111);A light source 111 for generating light rays; 그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러(118a)를 포함하고, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 액튜에이티드 미러 어레이 패널(118);And a plurality of mirrors 118a on which the light beams are illuminated, each mirror being modified to correspond to the intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen. 118); 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(122);A projection lens 122 for projecting light rays reflected from each mirror of the actuated mirror array panel onto a screen; 상기 프로젝션 렌즈의 광축 상에 -45°로 회전하여 위치하고, 상기 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널로 입사시키기 위한 소오스 미러(114);A source mirror 114 which is rotated at -45 ° on the optical axis of the projection lens and reflects light rays generated from the light source to be incident on the actuated mirror array panel; 그 광축 윗 부분만이 사용되도록 반분되고, 상기 소오스 미러(114)로부터 반사된 광선을 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널에 평행광으로 조사하기 위한 필드 렌즈(116); 및A field lens 116 for half-radiating only the upper portion of the optical axis so as to be used, and irradiating light reflected from the source mirror 114 to the actuated mirror array panel with parallel light; And 상기 광원과 소오스 미러 사이에 위치하며, 상기 광원으로부터 발생되는 광선을 그 축에 대하여 양분하여 각각 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 양쪽으로 조사하기 위한 콘-프리즘(112)을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.An optical system, positioned between the light source and the source mirror, comprising a cone-prism 112 for dividing the light rays generated from the light source into their respective axes and irradiating them to both sides of the actuated mirror array panel. . 제1항에 있어서, 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 미러들(118a)은 상기 프로젝션 렌즈(122)의 광축을 기준으로 양측에 있는 미러들이 상반된 방향으로 변형되도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학계.The optical system according to claim 1, wherein the mirrors (118a) of the actuated mirror array panel are arranged such that mirrors on both sides thereof are deformed in opposite directions with respect to the optical axis of the projection lens (122). 제1항에 있어서, 상기 소오스 미러(114)는 상기 프로젝션 렌즈(122)의 구경 안쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학계.The optical system according to claim 1, wherein the source mirror (114) is located inside the aperture of the projection lens (122). 제1항에 있어서, 상기 콘-프리즘에 대해 반대 방향으로 광원으로부터 방출되는 광선을 반사시키기 위한 반사기(115), 개구를 가지며 상기 콘-프리즘에 의해 양분된 광선의 플럭스를 집중시켜 상기 소오스 미러로 조사하기 위한 소오스 스톱(113), 및 개구를 가지며 상기 개구를 통과하는 광선의 플럭스가 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러로부터 반사되는 광선의 세기를 제어하는 프로젝션 스톱(120)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학계.The source mirror according to claim 1, further comprising a reflector (115) for reflecting light rays emitted from a light source in a direction opposite to the cone-prism and having an opening concentrating the flux of light beams bisected by the cone-prism. A source stop 113 for irradiating, and a projection stop 120 having an opening and controlling the intensity of the light beam from which the flux of light passing through the opening is reflected from each mirror of the actuated mirror array panel; Optical system, characterized in that. 광원으로부터 광선을 발생시키는 단계;Generating light rays from the light source; 상기 광원으로부터 발생된 광선을 콘-프리즘에 입사시켜 상기 광선을 그 축에 대해 양분시키는 단계;Injecting a light beam generated from the light source into a cone-prism, dividing the light beam about its axis; 상기 양분된 광선을 소오스 미러에 조사하여 그 광로를 변경시키는 단계;Irradiating the dividing light beam with a source mirror to change its optical path; 상기 소오스 미러로부터 반사된 광선을 그 광축 윗 부분만이 사용되도록 반분된 필드 렌즈에 입사시켜 평행광으로 만들고, 이를 다수의 미러를 포함하는 액튜에이티드 미러 어레이 패널에 조사하는 단계;Injecting the light reflected from the source mirror into a half-field field lens so that only the upper portion of the optical axis is used to produce parallel light, and irradiating the actuated mirror array panel including the plurality of mirrors; 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러를 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형시키는 단계; 및Transforming each mirror of the actuated mirror array panel into a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding one of a plurality of pixels displayed on the screen; And 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 프로젝션 렌즈를 통해 스크린 상에 투사하는 단계를 포함하는 투사 방법.Projecting light reflected from each mirror of the actuated mirror array panel through a projection lens onto a screen. 제5항에 있어서, 상기 소오스 미러는 상기 프로젝션 렌즈의 광축 상에 -45°로 회전하여 위치시키는 것을 특징으로 하는 투사 방법.6. The projection method according to claim 5, wherein the source mirror is rotated and positioned at -45 degrees on the optical axis of the projection lens. 제5항에 있어서, 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 미러들을 상기 프로젝션 렌즈의 광축을 기준으로 양측에 있는 미러들이 상반된 방향으로 변형되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 투사 방법.The projection method according to claim 5, wherein the mirrors of the actuated mirror array panel are arranged such that mirrors on both sides thereof are deformed in opposite directions with respect to the optical axis of the projection lens. 제5항에 있어서, 상기 액튜에이티드 미러 어레이패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 스크린 상에 투사하는 단계 전에, 상기 액튜에이티드 미러 어레이 패널의 각 미러로부터 반사된 광선을 개구를 갖는 프로젝션 스톱으로 보내서 상기 개구를 통과하는 광선의 플럭스가 상기 미러로부터 반사된 광선의 세기를 제어하도록 하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 투사 방법.6. The projection stop according to claim 5, wherein before the projecting light reflected from each mirror of the actuated mirror array panel onto a screen, the light beam reflected from each mirror of the actuated mirror array panel is moved to a projection stop having an opening. And sending a flux of light rays passing through the opening to control the intensity of the light rays reflected from the mirror.
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