KR100216906B1

KR100216906B1 - 투사형 화상표시장치의 광학계

Info

Publication number: KR100216906B1
Application number: KR1019960032033A
Authority: KR
Inventors: 진 황
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1999-09-01
Also published as: KR980013358A

Abstract

본 발명은 프로젝션 TV 또는 프로젝터와 같은 투사형 화상표시장치에 적용가능한 광학계에 관한 것으로, 마이크로렌즈어레이(44)를 통해 입사되는 R/G/B컬러비임을 R/G/B화소에 의해 투광조절하여 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임을 발광하는 LCD패널(46)과 그 LCD패널(46)을 투광하여 집광렌즈(48)에 의해 집광된 컬러비임을 스크린상에 투사하는 투사렌즈(50)를 갖춘 광학구조에서 상기 R/G/B컬러비임을 독립적으로 발광하는 R/G/B광원(30,34,38)과, 그 R/G/B광원(30,34,

38)에서 발광된 R/G/B컬러비임의 중심을 조절하기 위해 상기 R/G/B광원에 대응하도록 설치된 비임변위렌즈(32,36,40), 각 비임변위렌즈(32,36,40)에서 입사되는 R/G/B컬러성분을 합성하는 비임합성미러수단(42)을 포함하여 구성되고, 상기 비임변위렌즈(32,36,40)는 각 비임변위렌즈에 대해 제공되는 렌즈홀더(52)에 고착되고, 상기 렌즈홀더(52)의 저면에는 해당의 광학계가 장착되는 하우징 본체의 저면에 형성된 가이드홈(56)에서 슬라이드가능하게 형성된 가이드돌기(54)가 형성되어 구성된 것이다.

Description

투사형 화상표시장치의 광학계{OPTIC SYSTEM OF PROJECTION IMAGING APPARATUS}

본 발명은 프로젝션 TV 또는 프로젝터와 같은 투사형 화상표시장치에 적용가능한 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 R/G/B광원에서 방사되어 마이크로렌즈어레이에 입사되는 컬러비임의 입사각의 조정이 가능하도록 해서 마이크로렌즈어레이와 컬러발색을 위한 LCD패널의 R/G/B화소가 최적상태로 정합되도록 한 투사형 광학계에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, R/G/B전자총에서 방사되는 R/G/B컬러비임을 형광패널상에 형성된 R/G/B형광점에 입사되도록 해서 컬러영상을 얻는 CRT장치에서는 컬러비임의 유동을 위한 절대거리가 필요하게 된다는 점에서 화면의 대형화가 곤란하게 되는 바, 그러한 점을 고려하여 최근에는 광원에서 방사되는 백색광을 컬러화상에 대응하여 분리하고서 그 분리된 컬러비임을 투사렌즈에 의해 스크린상에 투사되도록 함으로써 대형의 화면을 얻기 위한 프로젝션 TV라던지 프로젝터가 상품화된 상태이다.

도 1은 그러한 프로젝션 TV라던지 프로젝터에 적용가능한 일반적인 광학계의 예시적인 구성을 나타낸 도면으로, 그 광학계의 구성에 따르면 비교적 고휘도의 백색광 비임을 방사하는 광원(10)과, 그 광원(10)에서 방사된 백색광으로부터 R(red)컬러성분의 비임을 분리·반사하는 R-다이크로익 미러(12), 상기 광원(10)에서 방사된 백색광으로부터 G(green)컬러성분의 비임을 분리·반사하는 G-다이크로익 미러(14), 상기 광원(10)으로부터의 백색광에서 B(blue)컬러성분의 비임을 분리·반사하는 B-다이크로익 미러(16)를 갖추게 된다.

또한, 상기 광학계에는 상기 R/G/B-다이크로익 미러(12, 14, 16)에서 분리·반사되는 R/G/B컬러성분의 비임이 입사되는 마이크로렌즈어레이(18)와 그 마이크로렌즈어레이(18)에서 입사되는 R/G/B컬러성분의 비임에 의해 컬러화상신호의 R/G/B성분에 대응하여 R/G/B컬러화소를 발색(發色)시키는 LCD패널(20), 그 LCD패널(20)에서 발색된 R/G/B컬러신호를 집광하는 집광렌즈(22) 및, 그 집광렌즈(22)에 의해 집광된 R/G/B컬러신호를 스크린(도시 생략)상에 투사하는 투사렌즈(24)를 포함하게 된다.

따라서, 상기한 구성의 광학계에 따르면 프로젝션 TV 또는 프로젝터에 적용된 경우 광원(10)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되면 그 백색광은 R/G/B-다이크로익 미러(12,14,16)에서 R/G/B컬러성분의 비임으로 분리되어 상기 마이크로렌즈어레이(18)측으로 입사되고, 그 마이크로렌즈어레이(18)에 입사된 R/G/B컬러성분의 비임은 R/G/B화소에 컬러화상신호의 R/G/B신호의 전위가 인가되는 LCD패널(20)에 입사된다.

따라서, 상기 LCD패널(20)에서는 상기 컬러화상신호의 R/G/B화소에 대응하여 상기 마이크로렌즈어레이(18)에서 입사되는 R/G/B컬러비임이 통과하면서 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임이 얻어지게 되고, 그 컬러비임이 집광렌즈(22)에서 집광되어 상기 투사렌즈(24)에 입사되어 스크린상에 투사됨에 따라 스크린상에 컬러화상신호가 투영되게 된다.

그런데, 도 1에 도시된 광학계에 따르면 상기 마이크로렌즈어레이(18)와 상기 LCD패널(20)은 대개 프로젝션TV 또는 프로젝터에서 고정적인 위치로 배열되는 바, 그 고정적인 위치로 배열된 상태에서는 상기 마이크로렌즈어레이(18)와 LCD패널(20)의 대응관계성이 백색광을 방사하는 하나의 광원(10)의 사용으로 말미암아 민감하게 된다.

즉, 상기 마이크로렌즈어레이(18)를 통해 입사되는 R/G/B컬러비임의 위치와 상기 LCD패널(20)에 형성된 R/G/B화소의 위치가 정확하게 정합되지 않게 되면 인접한 화소간에 컬러성분의 간섭 등이 발생되게 되어 화질의 열화가 초래되는 등의 불리함이 있게 된다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 프로젝션 TV 또는 프로젝터에 적용가능한 광학계에 대해 R/G/B컬러비임을 발광하는 레이저광원을 채용하면서 그 R/G/B레이저광원에서 발광된 R/G/B컬러비임의 중심이 변위가능하도록 해서 마이크로렌즈어레이와 LCD패널의 화소가 최적화된 위치정합을 이루도록 하기 위한 투사형 화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 마이크로렌즈어레이를 통해 입사되는 R/G/B컬러비임을 R/G/B화소에 의해 투광조절하여 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임을 발광하는 LCD패널과 그 LCD패널을 투광하여 집광렌즈에 의해 집광된 컬러비임을 스크린상에 투사하는 투사렌즈를 갖춘 광학계에 있어서, 상기 R/G/B컬러비임을 독립적으로 발광하는 R/G/B광원과, 그 R/G/B광원에서 발광된 R/G/B컬러비임의 중심을 조절하기 위해 상기 R/G/B광원에 대응하도록 설치된 비임변위렌즈, 각 비임변위렌즈에서 입사되는 R/G/B컬러성분을 합성하는 비임합성미러수단을 갖추어 구성된 광학계가 제공된다.

바람직하게, 상기 비임변위렌즈는 그 비임변위렌즈의 형상에 대응하는 형상의 렌즈홀더에 고착되고, 그 렌즈홀더는 그 하단에 해당의 광학계가 장착되는 투사형 화상표시장치의 하우징 저면에 돌출형성된 가이드홈에 슬라이드가능하게 장착되는 가이드돌기가 형성되게 된다.

상기한 구성의 본 발명에 따른 광학계에 의하면, R/G/B광원에서 발광된 R/G/B컬러비임이 비임합성미러수단에서 합성되어 마이크로렌즈어레이에 입사되는 경우 그 마이크로렌즈어레이에서 LCD패널에 입사되는 위치가 부정합하게 되면 상기 비임변위렌즈의 렌즈홀더를 위치변위시켜 비임합성미러수단에서 마이크로렌즈어레이에 입사되는 컬러비임의 입사각을 조정하여 마이크로렌즈어레이와 LCD패널의 화소위치정합이 실현되게 된다.

도 1은 프로젝션 TV 또는 프로젝터와 같은 투사형 화상표시장치에 적용가능한 일반적인 광학계의 예시적인 구성을 설명하는 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계의 구성을 설명하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계에서 마이크로 렌즈에 대한 R/G/B컬러비임의 입사각을 조절하기 위한 비임변위렌즈의 비임변위구조를 설명하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계에서 마이크로 렌즈와 LCD패널 사이에서의 R/G/B컬러비임의 위치정합상태를 설명하는 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광원, 12 : R-다이크로익 미러,

14 : G-다이크로익 미러, 16 : B-다이크로익 미러,

18 : 마이크로렌즈어레이, 20 : LCD패널,

22 : 집광렌즈, 24 : 투사렌즈,

30,34,38 : R/G/B광원, 32,36,40 : R/G/B비임변위렌즈,

42 : 비임합성미러부재, 44 : 마이크로렌즈어레이,

46 : LCD패널, 48 : 집광렌즈,

50 : 투사렌즈, 52 : 렌즈홀더,

54 : 가이드돌기, 56 : 가이드홈.

이하, 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 2는 예컨대 프로젝션 TV라던지 프로젝터에 적용가능한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계의 구성을 나타낸 도면이다.

그 도 2에서 참조부호 30은 예컨대 컬러화상의 구현을 위한 R컬러비임을 발광하는 R광원을 나타내고, 32는 그 R광원(30)에 대응적으로 제공되어 그 R광원(30)에서 발광된 R컬러비임을 평행하게 변환해주는 한편 상기 R광원(30)에서 발광된 R컬러비임의 중심이 수평방향으로 변위되도록 위치조정이 가능한 R비임변위렌즈를 나타낸다.

또, 34는 G컬러비임을 발광하는 G광원을 나타내며, 36은 그 G광원(34)에 대응적으로 제공되어 그 G광원(34)에서 발광된 G컬러비임을 평행하게 변환해주는 한편 그 G컬러비임의 중심이 수평방향으로 변위되도록 위치조정이 가능한 G비임변위렌즈를 나타낸다.

또, 도 2에서 참조부호 38은 B컬러비임을 발광하는 B광원을 나타내고, 40은 그 B광원(38)에 대응적으로 제공되어 그 B광원(38)에서 발광된 B컬러비임을 평행하게 변환해주는 한편 그 B컬러비임의 중심이 수평방향으로 변위되도록 위치조정이 가능한 B비임변위렌즈를 나타낸다.

그리고, 참조부호 42는 상기 R/G/B광원(30,34,38)에서 발광되어 대응하는 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)을 통과한 R/G/B컬러비임을 합성하는 수단으로 작용하는 비임합성미러부재를 나타내는 바, 그 비임합성미러(42)는 상기 R컬러비임의 반사를 위한 미러면(42a)과 상기 B컬러비임의 반사를 위한 미러면(42b)을 갖추어 구성되고, 상기 G컬러비임은 그 비임합성미러부재(42)를 그대로 통과하게 된다.

또, 도 2에서 참조부호 44는 도 1에서 설명한 마이크로렌즈어레이(18)와 동일한 구성요소로서의 마이크로렌즈어레이를 나타내고, 46은 그 마이크로렌즈어레이(44)를 통해 입사되는 R/G/B컬러비임을 컬러화상신호에 대응하여 투광조절하여 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임을 발색하는 LCD패널을 나타내며, 48은 그 LCD패널(46)에서 발색된 컬러비임을 집광하는 집광렌즈를 나타내고, 50은 그 집광렌즈(48)에서 집광된 컬러비임을 스크린(도시 생략)상에 투영하는 투사렌즈를 나타낸다.

도 3은 상기 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)에 대한 비임변위구조를 R비임변위렌즈 (32)로 대표해서 나타낸 도면으로, 그 비임변위렌즈(32)는 대체로 4각형상의 렌즈홀더(52)에 고정적으로 지지되고, 그 렌즈홀더(52)의 저면에는 그 렌즈홀더(52)에 고정지지되는 비임변위렌즈(32)를 수평방향으로 이동시켜 R광원(30)에서 발광된 R컬러성분의 비임을 편향시키기 위한 가이드돌기(54)가 형성된다.

또한, 그 비임변위렌즈(32)가 위치하는 예컨대 프로젝션 TV 또는 프로젝터의 하우징 본체의 저면에는 상기 렌즈홀더(52)의 저면에 형성된 가이드돌기

(54)에 대응하는 형상의 가이드홈(56)이 형성되어 그 가이드홈(56)에 상기 렌즈홀더(52)의 가이드돌기(54)가 삽입장착되게 된다.

이어, 상기한 구성의 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계의 작용에 대해 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)는 대응하는 렌즈홀더(52)에 고정적으로 지지되고, 그 렌즈홀더(52)는 해당의 광학계가 적용되는 예컨대 프로젝션 TV 또는 프로젝터의 하우징 본체의 저면에 형성된 상기 가이드홈(56)에 그 저면에 형성된 가이드돌기(54)가 삽입장착되어 위치가 결정되게 된다.

그 상태에서, 상기 R/G/B광원(30, 34, 38)에서 발광된 R/G/B컬러성분의 비임은 대응하는 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)에서 평행한 비임으로 변환되어 상기 비임합성미러부재(42)에 입사되어 합성된다. 즉, 상기 R광원(30)에서 발광된 R컬러비임은 상기 비임합성미러부재(42)의 제 1미러면(42a)에서 상기 마이크로렌즈어레이(44)측으로 반사되어 진행하게 되고, 상기 G광원(34)에서 발광된 G컬러성분의 비임은 대응하는 G비임변위렌즈(36)에서 평행광으로 변환되고나서 상기 비임합성미러부재(42)를 그대로 통과하여 상기 마이크로렌즈어레이(44)측으로 진행하게 된다. 또한, 상기 B광원(38)에서 발광된 B컬러성분의 비임은 대응하는 B비임변위렌즈(40)에서 평행광으로 변환되어 상기 비임합성미러부재(42)의 제 2미러면(42b)에서 상기 마이크로렌즈어레이(44)측으로 반사되어 진행하게 된다.

따라서, 상기 마이크로렌즈어레이(44)에는 상기 비임합성미러부재(42)에서 합성적으로 입사되는 R/G/B컬러비임을 LCD패널(46)에 투과시키게 되고, 그 LCD패널(46)에서는 입사되는 R/G/B컬러비임을 컬러화상신호에 의거하여 투광조절하게 되며, 그에 따라 LCD패널(46)에서는 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임이 얻어지게 된다.

상기 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임은 집광렌즈(48)에서 집광되어 투사렌즈(50)로 인가되고, 그 투사렌즈(50)에서 스크린상에 그 컬러비임을 투사함으로써 스크린상에는 컬러화상이 투영되게 된다.

여기서, 상기 마이크로렌즈어레이(44)에서 상기 LCD패널(46)에 입사되는 R/G/B컬러비임은 그 LCD패널(46)상에 형성된 R/G/B화소점에 정합되어야만 되는 바, 그 정합이 어긋난 경우(예컨대 도 4에서 점선으로 표시된 비임)에는 상기 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)중에서 정합이 어긋난 비임변위렌즈의 렌즈홀더

(52)를 수동적으로 수평위치조정하게 되고, 그에 따라 R/G/B광원(30,34,38)에서 발광된 R컬러성분, G컬러성분 또는 B컬러성분의 비임이 그 중심위치가 변위되게 됨에 따라 상기 마이크로렌즈어레이(44)에 입사되는 R컬러비임, G컬러비임 또는 B컬러비임의 입사각이 조정되게 되므로 결국 도 4에 예시된 형태로 마이크로렌즈어레이(44)로부터 LCD패널(46)의 R/G/B화소에 입사되는 R/G/B컬러성분의 비임이 정합되게 된다.

한편, 이상에서는 상기 R/G/B컬러성분의 비임에 대한 중심의 변위가 렌즈홀더(52)의 이동에 의해 조정되는 구성예가 설명되어 있지만, 본 발명은 그러한 예로 한정되지는 않고 상기 R/G/B비임변위렌즈(32,36,40)의 렌즈홀더(52)에 대한 위치변위구조는 다른 적절한 구조로 변형될 수 있음은 물론이다.

그에 대해, 상기 R/G/B광원(30, 34, 38)의 위치변위가 가능하도록 해서 마이크로렌즈어레이(44)와 LCD패널(46)의 사이에서 R/G/B컬러비임의 위치가 정합되도록 해도 바람직하게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형 화상표시장치의 광학계에 의하면 프로젝션 TV 또는 프로젝터에 구성가능한 광학계에 대해 R/G/B광원을 독립적으로 설치함과 더불어 각 R/G/B광원에서 발광된 R/G/B컬러비임에 대해 수평방향으로 중심의 변위를 가능하게 하는 비임변위렌즈를 대응적으로 설치하여 R/G/B컬러비임이 마이크로렌즈어레이로부터 LCD패널의 대응하는 R/G/B화소에 정확하게 정합되도록 조정가능하게 되므로, 인접한 화소간의 컬러성분의 간섭 또는 혼입에 의한 화질의 열화가 방지될 수 있게 된다.

Claims

마이크로렌즈어레이(44)를 통해 입사되는 R/G/B컬러비임을 R/G/B화소에 의해 투광조절하여 컬러화상신호에 대응하는 컬러비임을 발광하는 LCD패널(46)과 그 LCD패널(46)을 투광하여 집광렌즈(48)에 의해 집광된 컬러비임을 스크린상에 투사하는 투사렌즈(50)를 갖춘 투사형 화상표시장치의 광학계에 있어서,

상기 R/G/B컬러비임을 독립적으로 발광하는 R/G/B광원(30,34,38)과,

상기 R/G/B광원(30,34,38)에서 발광된 R/G/B컬러비임의 중심을 조절하기 위해 상기 R/G/B광원에 대응하도록 설치된 비임변위렌즈(32,36,40),

상기 각 비임변위렌즈(32,36,40)에서 입사되는 R/G/B컬러성분을 합성하는 비임합성미러수단(42)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광학계.
제 1항에 있어서, 상기 비임변위렌즈(32,36,40)는 각 비임변위렌즈에 대해 제공되는 렌즈홀더(52)에 고착되고, 상기 렌즈홀더(52)의 저면에는 해당의 광학계가 장착되는 하우징 본체의 저면에 돌출형성된 가이드홈(56)에서 슬라이드가능하게 형성된 가이드돌기(54)가 형성된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시장치의 광학계.