KR100270999B1

KR100270999B1 - Actuated mirror array projection system

Info

Publication number: KR100270999B1
Application number: KR1019970064736A
Authority: KR
Inventors: 황진
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1997-11-29
Filing date: 1997-11-29
Publication date: 2000-11-01
Also published as: KR19990043694A

Abstract

PURPOSE: An AMA(actuated mirror array) optical system is provided to improve light utilization efficiency by improving uniformity of light modulation. CONSTITUTION: A light generated from a light source(111) is reflected at a planar member(113) comprising a first plane(114), an edge(115). The incident light that passes through a first propagation path(132) is propagated along a second propagation path(134) after reflection. An AMA panel(118) positioned on the second propagation path(134) has many pixel mirrors(118a) within a determined angle range. A projection lens(120) projects light reflected from the each pixel mirror(118a) on a screen(122) along a third propagation path(136). Many first lenses(123a) of a first micro lens array plate(123) correspond to second lenses(124a) of a second micro lens array plate(124) 1:1.

Description

Actuated Mirror Array Optics

본 발명은 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하 AMA라 칭함) 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상을 스크린 상에 투영하는데 사용되는 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array; 이하 AMA라 칭함) 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 광원으로부터 발생되는 광선을 AMA 패널의 전면에 균일하게 조사할 수 있는 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an actuated mirror array (hereinafter referred to as AMA) optical system, and more particularly to an actuated mirror array (hereinafter referred to as AMA) used to project an image onto a screen. In an optical system using a panel as an optical modulator, the optical system is capable of uniformly irradiating light rays generated from the light source to the entire surface of the AMA panel.

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 다바이스(Deformable Mirror Device; 이하 DMD라 칭함), 및 액츄에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Array)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상 표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 투과형 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 devices include liquid crystal displays (hereinafter referred to as LCDs), deformable mirror devices (hereinafter referred to as DMDs), and actuated mirror arrays. have. 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 투과형 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 편광 특성을 이용함으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 투과형 광 변조기의 최대 광효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.Transmissive light 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 use of the polarization characteristics of 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 transmissive 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.

AMA는 그 내부에 설치된 각각의 거울들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿(slit)이나 핀홀(pinhole)과 같은 개구(aperture)를 통과하여 스크린에 투영되어 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD에 비해 높은 광효율 (10% 이상의 광효율)을 얻을 수 있다. 또한, 콘트라스트(contrast)가 향상되어 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.In the AMA, each of the mirrors installed therein reflects light incident from the light source at a predetermined angle, and the reflected light is projected on the screen through an aperture such as a slit or a pinhole. It is a device that can adjust the speed of light to form an image. Therefore, its structure and operation principle are simple, and high light efficiency (more than 10% light efficiency) can be obtained compared to LCD or DMD. In addition, contrast can be improved to obtain a bright and clear image.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 상기 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 거울들이 경사지게 된다. 따라서, 상기 경사진 거울들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 상기 각각의 거울들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT (Pb(Zr, Ti)O₃), 또는 PLZT ((Pb, La)(Zr, Ti)O₃) 등의 압전 물질이 이용된다. 또한, PMN (Pb(Mg, Nb)O₃) 등의 전왜 물질로서 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric image signal and the bias voltage. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Accordingly, the inclined mirrors reflect light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. Piezoelectric materials such as PZT (Pb (Zr, Ti) O ₃ ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O ₃ ) are used as actuators for driving the respective mirrors. The actuator can also be configured as a warping material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O ₃ ).

이러한 AMA는 크게 벌크형(bulk type)과 박막형(thin film type)으로 구분된다. 벌크형 AMA는 Gregory Um 등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,085,497호에 개시되어 있다. 벌크형 AMA는 다층 세라믹을 얇게 절단하여 내부에 금속 전극이 형성된 세라믹 웨이퍼를 트랜지스터가 내장된 액티브 매트릭스(active matrix)에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 거울을 설치함으로써 이루어진다. 그러나, 벌크형 AMA는 설계 및 제조에 있어서 매우 높은 정밀도가 요구되며, 변형층의 응답이 느리다는 단점이 있다. 이에 따라, 최근에는 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 예를 들면, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허 출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로 조절 장치의 제조 방법)에 이러한 박막형 AMA가 개시되어 있다.These AMAs are largely divided into bulk type and thin film type. Bulk AMA is disclosed in US Pat. No. 5,085,497 to Gregory Um et al. The bulk AMA is made by thinly cutting a multilayer ceramic to mount a ceramic wafer having a metal electrode formed therein in an active matrix in which a transistor is built, and then processing by a sawing method and installing a mirror thereon. However, bulk AMA requires very high precision in design and manufacture, and has a disadvantage of slow response of the strained layer. Accordingly, recently, a thin film type AMA that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. For example, such a thin film type AMA is disclosed in Korean Patent Application No. 95-13353 filed by the applicant of the Korean Patent Office.

TFAMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezo-electric actuators)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(Pixel)에 결쳐서 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 using thin film piezo-electric actuators in conjunction with microscopic mirrors, which combines more than 300,000 pixels of a single-plate mirror to achieve uniformity of large scale integration. It has been developed to have. 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 광원(11), 집광 렌즈(focusing lens)(12), 나이프-엣지(knife-edge) 평면(13), 반사경(25), 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)(16), AMA 패널(18), 프로젝션 렌즈(20) 및 스크린(22)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional AMA optical system 10 includes a light source 11, a focusing lens 12, a knife-edge plane 13, a reflector 25, and a collimating lens. (collimating lens) 16, AMA panel 18, projection lens 20, and screen 22.

광원(11)은 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출하는 백색 광원이며, 반사경(25)은 후방으로(rearwardly) 방출되는 광선을 반사하여 집광 렌즈(12)로 향하게 한다. 집광 렌즈(12)는 광원(11)으로부터 방출된 광선을 제1 전파 경로(32)를 따라 나이프-엣지 평면(13)의 제1 면(14) 상으로 집속시키는 역할을 한다. 광선이 집속되는 지점은 나이프-엣지 평면(13)의 엣지(15)에 근접하며, 상기 나이프-엣지 평면(13)의 제1 면(14)은 광학적으로 반사면이다.The light source 11 is a white light source that emits long-wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum, and the reflector 25 reflects the light emitted rearwardly and directs it to the condensing lens 12. The condenser lens 12 serves to focus the light rays emitted from the light source 11 onto the first face 14 of the knife-edge plane 13 along the first propagation path 32. The point where the light beam is focused is close to the edge 15 of the knife-edge plane 13, the first face 14 of the knife-edge plane 13 being an optically reflective surface.

나이프-엣지 평면(13)은 상기 제1 전파 경로(32)에 대해 소정의 각도로 배치되어 제1 면(14)으로부터 반사된 광선이 제2 전파 경로(34)로 향하게 한다. 제2 전파 경로(34)를 따라 전파된 광선은 콜리메이팅 렌즈(16)를 통해 평행광으로 AMA 패널(18)에 입사한다.The knife-edge plane 13 is arranged at an angle with respect to the first propagation path 32 such that the light rays reflected from the first face 14 are directed to the second propagation path 34. Light rays propagating along the second propagation path 34 enter the AMA panel 18 as parallel light through the collimating lens 16.

AMA 패널(18)의 각 화소 미러는 제2 전파 경로(34) 내에 배치된다. 예컨대, 특정 미러의 평면이 제2 전파 경로(34)에 대해 수직인 경우, 상기 미러로부터 반사된 광선은 제2 전파 경로(34)를 따라 다시 나이프-엣지 평면(13)으로 되돌아간다. 그러나, 미러의 평면이 제2 전파 경로(34)에 대해 수직으로부터 벗어나 있다면, 상기 미러로부터 반사된 광선은 제2 전파 경로(34)로부터 벗어난 경로를 따라 전파되어 콜리메이팅 렌즈(16)에 의해 상기 나이프-엣지 평면(13)의 제1 면(14) 상으로 초기의 입사점으로부터 벗어난 점에 입사된다. 그 결과, 상기 광선의 일부가 나이프-엣지 평면(13)에 의해 차단되지 않고 그 엣지(15)를 통과하게 된다. 따라서, 미러 평면의 오프셋(offset)이 증가할수록 상기 제1 면(14)의 초기 입사점으로 되돌아가는 광선의 플럭스가 감소하므로, 상기 엣지(15)를 통과하는 광선의 플럭스가 증가하게 된다.Each pixel mirror of the AMA panel 18 is disposed in the second propagation path 34. For example, when the plane of a particular mirror is perpendicular to the second propagation path 34, the light rays reflected from the mirror return back along the second propagation path 34 to the knife-edge plane 13. However, if the plane of the mirror is off the perpendicular to the second propagation path 34, the light rays reflected from the mirror propagate along the path away from the second propagation path 34 and the collimating lens 16 causes the It is incident on the first face 14 of the knife-edge plane 13 at a point deviating from the initial point of incidence. As a result, part of the light beam passes through the edge 15 without being blocked by the knife-edge plane 13. Therefore, as the offset of the mirror plane increases, the flux of the light beam returning to the initial point of incidence of the first surface 14 decreases, so that the flux of the light ray passing through the edge 15 increases.

미러가 최대로 틸팅되는 경우에는, 어떠한 광선도 상기 제1 면(14) 상의 초기 입사점으로 되돌아가지 않고 모두 상기 나이프-엣지 평면(13)의 엣지(15)를 통과하게 된다. 상기 광선은 제3 전파 경로(36)를 따라 전파하여 프로젝션 렌즈(20)를 통해 스크린(22) 상에 투사된다.When the mirror is tilted to the maximum, no light rays pass through the edge 15 of the knife-edge plane 13 without returning to the initial point of incidence on the first face 14. The light beam propagates along the third propagation path 36 and is projected onto the screen 22 through the projection lens 20.

상술한 종래의 AMA 광학계에 있어서, AMA 패널의 각 화소 미러로부터 반사된 광선들은 콜리메이팅 렌즈를 지나 나이프-엣지 평면 상으로 다시 집속될 때 256개의 그레이 레벨(gray level)을 정확하게 구현하기 위하여 일정한 빔 사이즈를 가져야 한다. 이것은 종래의 AMA 광학계가 화소 미러의 틸팅 각도에 따라 광선이 이동(shift)하면서 프로젝션 렌즈의 개구 부분을 통과하는 광량이 달라지는 원리를 사용하기 때문이다. 따라서, 256개의 그레이 레벨을 구현하기 위해서는 AMA 패널의 각 화소 미러로부터 반사되어 나이프-엣지 평면 상으로 집속되는 광선의 세기 분포가 매우 균일하여야 할뿐만 아니라, AMA 패널의 모든 화소 미러에 도달하는 광선의 세기가 균일한 분포를 가져야 한다.In the above-described conventional AMA optics, the light rays reflected from each pixel mirror of the AMA panel are constant beams to accurately implement 256 gray levels when focused again through the collimating lens and onto the knife-edge plane. It must have a size. This is because the conventional AMA optical system uses the principle that the amount of light passing through the aperture of the projection lens varies as the light beam shifts according to the tilting angle of the pixel mirror. Thus, in order to achieve 256 gray levels, the intensity distribution of the light rays reflected from each pixel mirror of the AMA panel and focused onto the knife-edge plane must be very uniform, and the light rays reaching all the pixel mirrors of the AMA panel must be very uniform. The intensity should have a uniform distribution.

그러나, 일반적인 백색 광원과 반사경 및 렌즈 등을 통한 광선의 분포는 광원의 제한된 크기와 광원 자체 내의 밝기 및 색조 등의 불균일성으로 인하여, AMA 패널의 주변부에 조사되는 광선의 세기가 그 중심부에 조사되는 광선의 세기보다 작아진다. 따라서, AMA 패널의 각 화소 미러에 조사되는 광선의 세기가 균일하지 못하므로, 광량 변조가 불균일해지는 문제가 발생한다.However, the distribution of light through general white light sources, reflectors, and lenses is due to the limited size of the light source and the nonuniformity such as brightness and color tone within the light source itself. It becomes smaller than the intensity of. Therefore, since the intensity of the light beam irradiated to each pixel mirror of the AMA panel is not uniform, there arises a problem that the light amount modulation is uneven.

본 발명의 목적은 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계에 있어서, 광원으로부터 발생되는 광선을 AMA 패널의 모든 화소 미러의 유효 면적에 광을 집중하여 조사할 수 있는 광학계를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical system in which an AMA panel is used as an optical modulator, in which light rays generated from a light source can be concentrated and irradiated with light to the effective areas of all pixel mirrors of the AMA panel.

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

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 액츄에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.2 is a schematic diagram showing an actuated mirror array optical system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 광학계에 있어서, 액츄에이티드 미러 어레이의 미러가 틸팅되지 않을 경우에서의 광선의 전파 경로를 도시한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram showing a propagation path of light rays when the mirror of the actuated mirror array is not tilted in the optical system shown in FIG.

도 4는 도 2에 도시한 광학계에 있어서, 액츄에이티드 미러 어레이의 미러가 최대 각도 미만의 소정 각도로 틸팅될 경우에서의 광선의 전파 경로를 도시한 개략도이다.FIG. 4 is a schematic diagram showing a propagation path of light rays when the mirror of the actuated mirror array is tilted at a predetermined angle less than the maximum angle in the optical system shown in FIG.

도 5는 도 2에 도시한 광학계에 있어서, 액츄에이티드 미러 어레이의 미러가 최대 각도로 틸팅될 경우에서의 광선의 전파 경로를 도시한 개략도이다.5 is a schematic diagram showing a propagation path of light rays when the mirror of the actuated mirror array is tilted at the maximum angle in the optical system shown in FIG.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 액츄에이티드 미러 어레이 광학계를 나타내는 개략도이다.6 is a schematic diagram showing an actuated mirror array optical system according to another embodiment of the present invention.

도 7은 도 6의 마이크로 렌즈 어레이 판을 확대 도시한 개략도이다.7 is an enlarged schematic view of the microlens array plate of FIG. 6.

도 8은 도 7에 도시한 마이크로 렌즈 어레이 판에 입사되는 광선의 각도 분포를 도시한 그래프이다.FIG. 8 is a graph showing an angle distribution of light rays incident on the microlens array plate shown in FIG. 7.

도 9a 및 도 9c는 도 7에 도시한 마이크로 렌즈 어레이 판으로부터 출사되는 광선의 각도 분포를 도시한 그래프들이다.9A and 9C are graphs showing the angle distribution of light rays emitted from the micro lens array plate shown in FIG. 7.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

100 : AMA 광학계 111 : 광원100: AMA optical system 111: light source

112 : 집광 렌즈 113 : 평면 부재112: condenser lens 113: flat member

130 : 반사경 116 : 콜리메이팅 렌즈130: reflector 116: collimating lens

118 : AMA 패널 120 : 프로젝션 렌즈118: AMA panel 120: projection lens

122 : 스크린 123, 124, 125 : 마이크로 렌즈 어레이 판122: screen 123, 124, 125: micro lens array plate

132 : 제1 전파 경로 134 : 제2 전파 경로132: first propagation path 134: second propagation path

136 : 제3 전파 경로136: third propagation path

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 발생하기 위한 광원; 상기 광원으로부터 제1 전파 경로를 따라 방출되는 광선을 반사하기 위한 제1 면과 엣지를 가지며, 상기 광선을 제2 전파 경로로 향하게 하는 평면 부재(planar member); 상기 제2 전파 경로에 대해 소정 각도의 범위 내에 위치하는 다수의 화소 미러들을 가지고 상기 제2 전파 경로에 배치되는 AMA 패널; 상기 AMA 패널의 각 화소 미러로부터 반사되어 상기 평면 부재의 엣지 외부에 인접한 제3 전파 경로로 향하는 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈; 및 상기 제2 전파 경로에 배치되고, 다수의 제1 렌즈 셀들로 구성된 제1 마이크로 렌즈 어레이 판과 상기 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀들로 구성된 제2 마이크로 렌즈 어레이 판을 구비한다.In order to achieve the above object, the present invention is a light source for generating a light ray; A planar member having a first surface and an edge for reflecting light rays emitted along the first propagation path from the light source and directing the light rays to a second propagation path; An AMA panel disposed in the second propagation path with a plurality of pixel mirrors positioned within a range of an angle with respect to the second propagation path; A projection lens for projecting light rays reflected from each pixel mirror of the AMA panel and directed to a third propagation path adjacent to the outside of the edge of the planar member on the screen; And a first micro lens array plate disposed in the second propagation path, the second micro lens array plate comprising a plurality of first lens cells and the second micro lens array plate having the same number of second lens cells as the number of the first lens cells. do.

각각의 제1 렌즈 셀은 상기 광선을 대응되는 제2 렌즈 셀에 포커싱하며, 상기 제2 렌즈 셀은 포커싱된 광선을 중계(relay)하여 대응되는 AMA 패널의 각 화소 미러에 입사시킨다.Each first lens cell focuses the light beam on a corresponding second lens cell, and the second lens cell relays the focused light beam to each pixel mirror of the corresponding AMA panel.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선을 발생하기 위한 광원; 상기 광원으로부터 제1 전파 경로를 따라 방출되는 광선을 반사하기 위한 제1 면과 엣지를 가지며, 상기 광선을 제2 전파 경로로 향하게 하는 평면 부재; 상기 제2 전파 경로에 대해 소정 각도의 범위 내에 위치하는 다수의 화소 미러들을 가지고 상기 제2 전파 경로에 배치되는 AMA 패널; 상기 AMA 패널의 각 화소 미러로부터 반사되어 상기 평면 부재의 엣지 외부에 인접한 제3 전파 경로로 향하는 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈; 및 상기 광선을 AMA 패널의 각 화소 미러에 집속시키기 위하여 제2 전파 경로에 배치되고 두 개의 외면(outer surface)을 갖는 마이크로 렌즈 어레이 판을 구비한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, a light source for generating a light ray; A planar member having an edge and a first surface for reflecting light rays emitted along the first propagation path from the light source and directing the light beams to a second propagation path; An AMA panel disposed in the second propagation path with a plurality of pixel mirrors positioned within a range of an angle with respect to the second propagation path; A projection lens for projecting light rays reflected from each pixel mirror of the AMA panel and directed to a third propagation path adjacent to the outside of the edge of the planar member on the screen; And a micro lens array plate disposed in a second propagation path and having two outer surfaces to focus the light beams on each pixel mirror of the AMA panel.

상기 마이크로 렌즈 어레이 판의 일 면에는 다수의 제1 렌즈 셀들이 제공되고 다른 면에는 상기 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀들이 제공된다. 상기 마이크로 렌즈 어레이 판의 유효 초점 거리(efl), 굴절율(n) 및 곡률 반경(R)은

의 관계를 갖는다.One surface of the micro lens array plate is provided with a plurality of first lens cells, and the other surface is provided with the same number of second lens cells as the number of first lens cells. The effective focal length (efl), refractive index (n) and radius of curvature (R) of the microlens array plate are

Has a relationship.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 AMA 광학계는, 평면 부재와 AMA 패널 사이에 다수의 렌즈 셀들로 구성된 마이크로 렌즈 어레이 판을 배치한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 다수의 제1 렌즈 셀들로 구성된 제1 마이크로 렌즈 어레이 판과 상기 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀들로 구성된 제2 마이크로 렌즈 어레이 판의 쌍으로 구성된다. 각각의 제1 렌즈 셀은 상기 광선을 대응되는 각각의 제2 렌즈 셀에 포커싱하며, 각각의 제2 렌즈 셀은 포커싱된 광선을 중계하여 대응되는 AMA 패널의 각 화소 미러에 입사시킨다. 또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 판은 두 개의 렌즈 판을 두 개의 외면을 갖는 하나의 판에 집적(integration)시켜 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 마이크로 렌즈 어레이 판의 일측 외면에 다수의 제1 렌즈 셀들이 제공되고, 다른 측 외면에는 상기 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀들이 제공된다.As described above, the AMA optical system according to the present invention arranges a micro lens array plate composed of a plurality of lens cells between the planar member and the AMA panel. According to a preferred embodiment of the present invention, the micro lens array comprises a first micro lens array plate composed of a plurality of first lens cells and a second micro lens composed of the same number of second lens cells as the number of first lens cells. It consists of a pair of lens array plates. Each first lens cell focuses the beam on each corresponding second lens cell, and each second lens cell relays the focused beam to enter each pixel mirror of the corresponding AMA panel. In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, the micro lens array plate may be formed by integrating two lens plates into one plate having two outer surfaces. In this case, a plurality of first lens cells are provided on an outer surface of one side of the micro lens array plate, and a second lens cell of the same number as the number of the first lens cells is provided on an outer side of the micro lens array plate.

따라서, 본 발명에 의하면 상술한 구조를 갖는 마이크로 렌즈 어레이 판을 이용하여 AMA 패널의 모든 화소 미러에 광선을 균일하게 조사하므로, AMA 패널의 중심부에 조사되는 광선의 세기와 그 주변부에 조사되는 광선의 세기가 균일해져서 광량 변조의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, AMA 패널에 입사되는 광의 손실을 줄일 수 있으므로, AMA 광학계의 광효율(Light utilization efficiency)을 향상시킬 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이 판에 의해 AMA 패널의 화소 미러들 사이의 갭(gap)으로 광선이 입사되는 것을 방지할 수 있으므로, AMA 패널의 개구율(aperture ratio; 전체 면적에 대해 화소 미러들이 차지하는 유효 구멍 면적의 비)을 증가시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the light beams are uniformly irradiated to all the pixel mirrors of the AMA panel by using the microlens array plate having the above-described structure, The intensity is made uniform so that the uniformity of the light amount modulation can be improved. In addition, since the loss of light incident on the AMA panel can be reduced, the light utilization efficiency of the AMA optical system can be improved. In addition, since the light beams can be prevented from entering the gap between the pixel mirrors of the AMA panel by the micro lens array plate, the effective hole area occupied by the pixel mirrors with respect to the total area of the AMA panel. Can be increased).

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 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 단판식 박막형 AMA 패널을 광 변조기로 이용하는 광학계를 나타내는 개략도로서, 단판식 단색(Monochrome) 시스템을 예시한다.FIG. 2 is a schematic view showing an optical system using a single plate thin film AMA panel according to an embodiment of the present invention as an optical modulator, and illustrates a single plate monochrome system.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)는 광원(111), 집광 렌즈 (112), 평면 부재(113), 콜리메이팅 렌즈(116), AMA 패널(118), 프로젝션 렌즈(120), 스크린(122), 제1 마이크로 렌즈 어레이 판(123) 및 제2 마이크로 렌즈 어레이 판(124), 그리고 반사경(130)을 구비한다.Referring to FIG. 2, the AMA optical system 100 according to the present invention includes a light source 111, a condenser lens 112, a flat member 113, a collimating lens 116, an AMA panel 118, and a projection lens 120. ), A screen 122, a first micro lens array plate 123 and a second micro lens array plate 124, and a reflector 130.

광선을 방출하기 위한 광원(111)은 바람직하게는, 170W 내지 250W의 금속 할로겐 램프(metal halide lamp)로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 반사경(130)은 후방으로 방출되는 광선을 반사하여 집광 렌즈(112)로 향하게 한다. 집광 렌즈(112)는 광원(111)으로부터 방출된 광선을 제1 전파 경로(132)를 따라 평면 부재(113), 예컨대 나이프-엣지 평면(113)의 제1 면(114) 상으로 집속시키는 역할을 한다. 광선이 집속되는 지점은 나이프-엣지 평면(113)의 엣지(115)에 근접하며, 상기 나이프-엣지 평면(113)의 제1 면(114)은 광학적으로 반사면이다.The light source 111 for emitting light preferably emits long wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum as a metal halide lamp of 170W to 250W. The reflector 130 reflects the light rays emitted backward and directs the light to the condenser lens 112. The condenser lens 112 focuses the light rays emitted from the light source 111 onto the first surface 114 of the planar member 113, for example, the knife-edge plane 113, along the first propagation path 132. Do it. The point where the light beam is focused is close to the edge 115 of the knife-edge plane 113, and the first face 114 of the knife-edge plane 113 is an optically reflective surface.

나이프-엣지 평면(113)은 상기 제1 전파 경로(132)에 대해 소정의 각도로 배치되어 제1 면(114)으로부터 반사된 광선이 제2 전파 경로(134)로 향하게 한다. 제2 전파 경로(134)를 따라 전파된 광선은 콜리메이팅 렌즈(116)를 통해 평행광으로 제1 마이크로 렌즈 어레이 판(123)에 입사한다.The knife-edge plane 113 is disposed at an angle with respect to the first propagation path 132 to direct the light reflected from the first surface 114 to the second propagation path 134. Light rays propagating along the second propagation path 134 enter the first micro lens array plate 123 as parallel light through the collimating lens 116.

제1 마이크로 렌즈 어레이 판(123)은 다수의 제1 렌즈 셀(123a)들로 구성되며 상기 제2 전파 경로(134)에 배치된다. 각각의 제1 렌즈 셀(123a)은 상기 광선을 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀(124a)들로 구성된 제2 마이크로 렌즈 어레이 판(124)의 대응되는 각각의 제2 렌즈 셀(124a)에 포커싱한다. 각각의 제2 렌즈 셀(124a)은 포커싱된 광선을 중계하여 대응되는 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)에 입사시킨다. 바람직하게는, 상기 제1 렌즈 셀(123a)과 제2 렌즈 셀(124a)은 상기 AMA 패널의 각 화소 미러(118a)에 1：1로 대응되며, 상기 AMA 패널(118)의 화소 미러(118a)들 간의 피치(pitch)와 동일한 피치로 배열된다.The first micro lens array plate 123 is composed of a plurality of first lens cells 123a and is disposed in the second propagation path 134. Each first lens cell 123a directs the beam of light to the corresponding second lens of the second micro lens array plate 124 composed of the same number of second lens cells 124a as the number of first lens cells. Focus on cell 124a. Each second lens cell 124a relays the focused beams and enters the respective pixel mirrors 118a of the corresponding AMA panel 118. Preferably, the first lens cell 123a and the second lens cell 124a correspond to the pixel mirror 118a of the AMA panel at a ratio of 1: 1, and the pixel mirror 118a of the AMA panel 118 is provided. It is arranged at the same pitch as the pitch between the ().

AMA 패널(118)은 제2 전파 경로(134) 내에 배치되며, 조사된 광선을 반사시키기 위한 다수의 화소 미러(118a)를 포함한다. 각각의 화소 미러(118a)는 상기 제2 전파 경로(134)에 대해 소정 각도의 범위 내에서 인가되는 화상 신호 전압에 따라 광선의 세기를 변조한다. 즉, 각각의 화소 미러(118a)는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다.The AMA panel 118 is disposed within the second propagation path 134 and includes a plurality of pixel mirrors 118a for reflecting the irradiated light rays. Each pixel mirror 118a modulates the light intensity in accordance with an image signal voltage applied within a range of a predetermined angle with respect to the second propagation path 134. That is, each pixel 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.

프로젝션 렌즈(120)는 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)로부터 반사되어 상기 나이프-엣지 평면(113)의 엣지 외부에 인접한 제3 전파 경로(136)로 향하는 광선을 스크린(122) 상에 투사하여 그에 상응되는 화상을 표시하는 기능을 수행한다.The projection lens 120 reflects light from each pixel mirror 118a of the AMA panel 118 toward the third propagation path 136 adjacent to the outside of the edge of the knife-edge plane 113 onto the screen 122. Projects to and displays the corresponding image.

이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, 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, 광원(111)으로부터 제1 전파 경로(132)를 따라 방출된 광선은 집광 렌즈(112)를 통해 나이프-엣지 평면(113)의 엣지(115) 부근에 집속된 후, 상기 나이프-엣지 평면(113)의 제1 면(114)으로부터 반사되어 제2 전파 경로(134)를 따라 전파된다. 이어서, 상기 광선은 콜리메이팅 렌즈(116)에 의해 집속된 후 제1 마이크로 렌즈 어레이 판(123)및 제2 마이크로 렌즈 어레이 판(124)을 거쳐 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)에 조사된다. 제2 전파 경로(134)를 따른 광선은 제1 마이크로 렌즈 어레이 판(123)의 각각의 제1 렌즈 셀(123a)을 통해 제2 마이크로 렌즈 어레이 판(124)의 대응되는 각각의 제2 렌즈 셀(124a)에 포커싱되고, 각각의 제2 렌즈 셀(124a)은 AMA 패널(118)의 대응되는 각각의 화소 미러(118a)에 상기 광선을 중계한다.First, when the AMA optical system 100 is driven, the light rays emitted from the light source 111 along the first propagation path 132 are collected near the edge 115 of the knife-edge plane 113 through the condenser lens 112. After focusing, it is reflected from the first face 114 of the knife-edge plane 113 and propagates along the second propagation path 134. The light beam is then focused by the collimating lens 116 and then through each of the first micro lens array plate 123 and the second micro lens array plate 124 to each pixel mirror 118a of the AMA panel 118. Is investigated. Light rays along the second propagation path 134 pass through respective first lens cells 123a of the first micro lens array plate 123 to each corresponding second lens cell of the second micro lens array plate 124. Focused at 124a, each second lens cell 124a relays the light beam to a corresponding pixel mirror 118a of the AMA panel 118.

예컨대, AMA 패널(118)의 특정 화소 미러(118a)에 화상 신호 전압을 인가하지 않으면, 상기 화소 미러(118a)의 평면은 제2 전파 경로(134)에 대해 수직이 된다. 따라서, 상기 화소 미러(118a)로부터 반사된 광선은 도 3에 도시된 바와 같이 제2 전파 경로(134)를 따라 다시 나이프-엣지 평면(113)으로 되돌아간다.For example, when no image signal voltage is applied to a specific pixel mirror 118a of the AMA panel 118, the plane of the pixel mirror 118a is perpendicular to the second propagation path 134. Accordingly, the light rays reflected from the pixel mirror 118a return back to the knife-edge plane 113 along the second propagation path 134 as shown in FIG. 3.

상기 AMA 패널(118)의 특정 화소 미러(118a)에 최대 전압 미만의 화상 신호 전압을 인가하게 되면, 상기 화소 미러(118a)의 평면은 제2 전파 경로(134)에 대해 수직으로부터 벗어나 있게 된다. 따라서, 상기 화소 미러(118a)로부터 반사된 광선은 도 4에 도시된 바와 같이 제2 전파 경로(134)로부터 벗어난 경로를 따라 전파되어 콜리메이팅 렌즈(116)에 의해 상기 나이프-엣지 평면(113)의 제1 면(114) 상으로 초기의 입사점으로부터 벗어난 점에 입사된다. 그 결과, 상기 광선의 일부가 나이프-엣지 평면(113)에 의해 차단되지 않고 그 엣지(115)를 통과하게 된다. 따라서, 미러 평면의 오프셋이 증가할수록 상기 제1 면(114)의 초기 입사점으로 되돌아가는 광선의 플럭스가 감소하므로, 상기 엣지(115)를 통과하는 광선의 플럭스가 증가하게 된다.When an image signal voltage of less than the maximum voltage is applied to a specific pixel mirror 118a of the AMA panel 118, the plane of the pixel mirror 118a is off from the perpendicular to the second propagation path 134. Accordingly, the light rays reflected from the pixel mirror 118a propagate along a path deviating from the second propagation path 134 as shown in FIG. 4, so that the knife-edge plane 113 is moved by the collimating lens 116. Is incident on the first surface 114 of the first point 114 away from the initial point of incidence. As a result, a portion of the light beam passes through the edge 115 without being blocked by the knife-edge plane 113. Therefore, as the offset of the mirror plane increases, the flux of the light beams returning to the initial point of incidence of the first surface 114 decreases, so that the flux of the light beams passing through the edge 115 increases.

상기 AMA 패널(118)의 특정 화소 미러(118a)에 최대 화상 신호 전압을 인가하면, 도 5에 도시된 바와 같이 어떠한 광선도 상기 제1 면(114) 상의 초기 입사점으로 되돌아가지 않고 모두 상기 나이프-엣지 평면(113)의 엣지(115)를 통과하게 된다. 상기 광선은 제3 전파 경로(136)를 따라 전파하여 프로젝션 렌즈(120)를 통해 스크린(122) 상에 투사된다.When a maximum image signal voltage is applied to a particular pixel mirror 118a of the AMA panel 118, as shown in FIG. 5, no light beams are returned to the initial incidence point on the first surface 114, and the knife Pass through the edge 115 of the edge plane 113. The light beam propagates along the third propagation path 136 and is projected onto the screen 122 through the projection lens 120.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 AMA 광학계를 나타내는 개략도로서, 단판식 단색 시스템을 예시한다. 도 6에 있어서, 도 2와 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용한다.6 is a schematic diagram showing an AMA optical system according to another embodiment of the present invention, illustrating a single plate monochromatic system. In Fig. 6, the same reference numerals are used for the same members as in Fig. 2.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 AMA 광학계(100)는 광원(111), 집광 렌즈(112), 평면 부재(113), 콜리메이팅 렌즈(116), AMA 패널(118), 프로젝션 렌즈(120), 스크린(122), 마이크로 렌즈 어레이 판(125), 그리고 반사경(130)을 구비한다.Referring to FIG. 6, the AMA optical system 100 according to the present invention includes a light source 111, a condenser lens 112, a flat member 113, a collimating lens 116, an AMA panel 118, and a projection lens 120. ), A screen 122, a micro lens array plate 125, and a reflector 130.

도 7은 상기 마이크로 렌즈 어레이 판(125)을 확대 도시한 개략도이다.7 is an enlarged schematic view of the microlens array plate 125.

도 7을 참조하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 판(125)은 제2 전파 경로(134)를 따라 전파되는 광선을 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)에 집속시키며, 두 개의 렌즈 판을 두 개의 외면을 갖는 하나의 판에 집적시켜 형성한다. 바람직하게는, 상기 마이크로 렌즈 어레이 판(125)의 정면에 다수의 제1 렌즈 셀(125a)들이 제공되고, 그 배면에 상기 제1 렌즈 셀(125a)의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀(125b)들이 제공된다. 따라서, 한쌍의 제1 렌즈 셀(125a) 및 제2 렌즈 셀(125b)은 곡선형의 입구면과 출구면을 갖는 투명 막대(rod)의 일부분을 형성한다.Referring to FIG. 7, the microlens array plate 125 focuses light rays propagating along the second propagation path 134 to each pixel mirror 118a of the AMA panel 118, and the two lens plates It is formed by integrating into one plate having two outer surfaces. Preferably, a plurality of first lens cells 125a are provided on the front surface of the micro lens array plate 125, and the second lens cells having the same number of second lens cells as the number of the first lens cells 125a on the rear surface thereof. 125b) are provided. Thus, the pair of first lens cells 125a and second lens cells 125b form part of a transparent rod having curved inlet and outlet surfaces.

상기 마이크로 렌즈 어레이 판(125)의 유효 초점 거리(efl), 굴절율(n) 및 곡률 반경(R)은

의 관계를 갖는다. 상기 제1 렌즈 셀(125a) 및 제2 렌즈 셀(125b)은 상기 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)에 1：1로 대응된다.The effective focal length efl, the refractive index n and the radius of curvature R of the microlens array plate 125 are

Has a relationship. The first lens cell 125a and the second lens cell 125b correspond to 1: 1 to each pixel mirror 118a of the AMA panel 118.

AMA 패널(118)이 바람직한 광량 변조를 수행하기 위해서는 상기 마이크로 렌즈 어레이 판(125)으로 입사되는 광선은 다음과 같은 조건을 가져야 한다.In order for the AMA panel 118 to perform the desired light amount modulation, the light incident on the microlens array plate 125 should have the following conditions.

첫째, 각각의 제1 렌즈 셀(125a)로 입사되는 광선이 AMA 패널(118)의 대응되는 화소 미러(118a)에 도달하기 위해서, 각각의 제1 렌즈 셀(125a)에 입사되는 광선의 입사각(θi)은 대응되는 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)의 최대 경사각(θm)보다 작아야 한다. 특히, 상기 입사각(θi)이 충분히 작다면, 화소 미러(118a)들 사이의 갭으로 광선이 조사되지 않으므로 상기 갭에 의한 광 손실을 방지하여 AMA 패널(118)의 개구율을 향상시킬 수 있다.First, in order for the light rays incident on each first lens cell 125a to reach the corresponding pixel mirror 118a of the AMA panel 118, the angle of incidence of the light rays incident on each first lens cell 125a ( θ i) must be smaller than the maximum inclination angle θ m of each pixel mirror 118a of the corresponding AMA panel 118. In particular, if the incident angle θi is sufficiently small, light beams are not irradiated into the gaps between the pixel mirrors 118a, thereby preventing light loss caused by the gaps, thereby improving the aperture ratio of the AMA panel 118.

둘째, 각각의 제1 렌즈 셀(125a)로 입사되는 광선이 AMA 패널(118)의 대응되는 화소 미러(118a)에 도달하기 위해서, 각각의 제1 렌즈 셀(125a)의 유효 초점 거리(efl)에 상기 입사각(θi)의 2배를 곱한 값이 대응되는 화소 미러(118a)의 사이즈보다 작아야 한다.Second, the effective focal length efl of each first lens cell 125a in order for the light rays incident on each first lens cell 125a to reach the corresponding pixel mirror 118a of the AMA panel 118. Multiplied by 2 times the incident angle θi should be smaller than the size of the corresponding pixel mirror 118a.

셋째, AMA 패널(118)의 특정 화소 미러(118a)가 최대 각도로 틸팅될 때 상기 화소 미러(118a)로부터 반사되는 광선을 마이크로 렌즈 어레이 판(125)의 대응되는 제1 렌즈 셀의 이웃한 제1 렌즈 셀로 전달하여 광 손실을 줄이기 위해서, 각각의 제1 렌즈 셀(125a)의 유효 초점 거리(efl)에 대응되는 AMA 패널(118)의 각 화소 미러(118a)의 경사각(θm)의 2배를 곱한 값이 상기 화소 미러(118a)들 간의 피치보다 커야 한다.Third, when the specific pixel mirror 118a of the AMA panel 118 is tilted at the maximum angle, the light rays reflected from the pixel mirror 118a are adjacent to the corresponding first lens cells of the microlens array plate 125. 2 times the inclination angle θm of each pixel mirror 118a of the AMA panel 118 corresponding to the effective focal length efl of each first lens cell 125a in order to transfer to one lens cell to reduce light loss The value multiplied by must be greater than the pitch between the pixel mirrors 118a.

도 8은 상기 마이크로 렌즈 어레이 판의 특정 제1 렌즈 셀(A)에 입사되는 광선의 각도 분포(θin)를 도시한 그래프이고, 도 9a 및 도 9c는 상기 제1 렌즈 셀(A)에 대응되는 AMA 패널(118)의 제1 화소 미러로부터 반사되어 상기 마이크로 렌즈 어레이 판으로 출사되는 광선의 각도 분포(θout)를 도시한 그래프들이다.FIG. 8 is a graph illustrating an angle distribution θin of a light beam incident on a specific first lens cell A of the microlens array plate, and FIGS. 9A and 9C correspond to the first lens cell A. Referring to FIG. These graphs show the angle distribution θ out of the light rays reflected from the first pixel mirror of the AMA panel 118 and emitted to the micro lens array plate.

도 9a를 참조하면, 상기 제1 화소 미러가 틸팅되지 않을 경우, 상기 제1 화소 미러로부터 반사된 광선은 다시 마이크로 렌즈 어레이 판의 제1 렌즈 셀(A)로 포커싱된다. 따라서, 상기 제1 화소 미러로부터 반사된 광선은 제2 전파 경로(134)를 따라 다시 나이프-엣지 평면(113)으로 되돌아간다.Referring to FIG. 9A, when the first pixel mirror is not tilted, the light rays reflected from the first pixel mirror are focused back to the first lens cell A of the micro lens array plate. Accordingly, the light rays reflected from the first pixel mirror return back to the knife-edge plane 113 along the second propagation path 134.

도 9b를 참조하면, 상기 제1 화소 미러가 중간 크기로 틸팅될 경우, 상기 제1 화소 미러로부터 반사된 광선은 대응되는 제1 렌즈 셀(A)과 상기 제1 렌즈 셀(A)에 이웃한 제2 렌즈 셀(B)에 포커싱된다. 따라서, 상기 제1 화소 미러로부터 반사된 광선은 제2 전파 경로(134)로부터 벗어난 경로를 따라 전파되어 그 일부가 나이프-엣지 평면(113)에 의해 차단되지 않고 그 엣지(115)를 통과하게 된다. 상기 엣지(115)를 통과한 광선의 일부는 제3 전파 경로(136)를 따라 전파하여 프로젝션 렌즈(120)를 통해 스크린(122) 상에 투사된다.Referring to FIG. 9B, when the first pixel mirror is tilted to a medium size, the light rays reflected from the first pixel mirror are adjacent to the corresponding first lens cell A and the first lens cell A. FIG. Focused on the second lens cell (B). Accordingly, the light rays reflected from the first pixel mirror propagate along the path deviating from the second propagation path 134 so that a part thereof passes through the edge 115 without being blocked by the knife-edge plane 113. . Some of the light rays passing through the edge 115 propagate along the third propagation path 136 and are projected onto the screen 122 through the projection lens 120.

도 9c를 참조하면, 상기 제1 화소 미러가 최대 각도로 틸팅될 경우, 상기 제1 화소 미러로부터 반사된 광선은 대응되는 제1 렌즈 셀(A)에 이웃한 제2 렌즈 셀(B)에 포커싱된다. 따라서, 상기 광선은 모두 나이프-엣지 평면(113)의 엣지(115)를 통과하게 되어, 제3 전파 경로(136)를 따라 프로젝션 렌즈(120)를 통해 스크린(122) 상에 투사된다.Referring to FIG. 9C, when the first pixel mirror is tilted at the maximum angle, the light rays reflected from the first pixel mirror are focused on the second lens cell B adjacent to the corresponding first lens cell A. FIG. do. Thus, all of the light rays pass through the edge 115 of the knife-edge plane 113 and are projected onto the screen 122 through the projection lens 120 along the third propagation path 136.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 AMA 광학계에 의하면, 평면 부재와 AMA 패널 사이에 다수의 렌즈 셀들로 구성된 마이크로 렌즈 어레이 판을 배치한다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이는 다수의 제1 렌즈 셀들로 구성된 제1 마이크로 렌즈 어레이 판과 상기 제1 렌즈 셀의 개수와 동일한 개수의 제2 렌즈 셀들로 구성된 제2 마이크로 렌즈 어레이 판의 쌍으로 구성된다. 각각의 제1 렌즈 셀은 상기 광선을 대응되는 각각의 제2 렌즈 셀에 포커싱하며, 각각의 제2 렌즈 셀은 포커싱된 광선을 중계하여 대응되는 AMA 패널의 각 화소 미러에 입사시킨다. 또한, 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 의하면, 상기 마이크로 렌즈 어레이 판은 두 개의 렌즈 판을 두 개의 외면을 갖는 하나의 판에 집적시켜 형성할 수 있다.As described above, according to the AMA optical system according to the present invention, a micro lens array plate composed of a plurality of lens cells is disposed between the planar member and the AMA panel. According to a preferred embodiment of the present invention, the micro lens array comprises a first micro lens array plate composed of a plurality of first lens cells and a second micro lens composed of the same number of second lens cells as the number of first lens cells. It consists of a pair of lens array plates. Each first lens cell focuses the beam on each corresponding second lens cell, and each second lens cell relays the focused beam to enter each pixel mirror of the corresponding AMA panel. In addition, according to another preferred embodiment of the present invention, the micro lens array plate may be formed by integrating two lens plates into one plate having two outer surfaces.

따라서, 본 발명에 의하면 상술한 구조를 갖는 마이크로 렌즈 어레이 판을 이용하여 AMA 패널의 모든 화소 미러에 광선을 균일하게 조사하므로, AMA 패널의 중심부에 조사되는 광선의 세기와 그 주변부에 조사되는 광선의 세기가 균일해져서 광량 변조의 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, AMA 패널에 입사되는 광의 손실을 줄일 수 있으므로, AMA 광학계의 광효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 어레이 판에 의해 AMA 패널의 화소 미러들 사이의 갭으로 광선이 입사되는 것을 방지할 수 있으므로, AMA 패널의 개구율을 증가시킬 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the light beams are uniformly irradiated to all the pixel mirrors of the AMA panel by using the microlens array plate having the above-described structure, The intensity is made uniform so that the uniformity of the light amount modulation can be improved. In addition, since the loss of light incident on the AMA panel can be reduced, the light efficiency of the AMA optical system can be improved. In addition, since light rays can be prevented from entering the gap between the pixel mirrors of the AMA panel by the micro lens array plate, the aperture ratio of the AMA panel can be increased.

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

A light source 111 for generating light rays;

A plane having a first surface 114 and an edge 115 for reflecting light rays emitted along the first propagation path 132 from the light source 111 and directing the light beams to the second propagation path 134. Member 113;

An actuated mirror array (AMA) panel (118) disposed in the second propagation path (134) with a plurality of pixel mirrors (118a) positioned within a range of an angle with respect to the second propagation path (134);

For projecting light rays reflected from each pixel mirror 118a of the AMA panel 118 onto the screen 122 to the third propagation path 136 adjacent to the outside of the edge 113b of the planar member 113. Projection lens 120; And

The first microlens array plate 123 and the first lens cell 123a and the AMA panel 118 disposed in the second propagation path 134 and composed of a plurality of first lens cells 123a. Each pixel mirror 118a is provided with a second micro lens array plate 124 composed of second lens cells 124a corresponding to 1: 1.

Each first lens cell of the first micro lens array plate 123 focuses the light beam on a corresponding second lens cell 124a of the second micro lens array plate 124, and the second micro lens. And each second lens cell (124a) of the array plate (124) relays the focused beams and enters the respective pixel mirrors (118a) of the corresponding AMA panel (118).

The optical system according to claim 1, wherein the first lens cell (123a) and the second lens cell (124a) are arranged at the same pitch between the pixel mirrors (118a) of the AMA panel (118).

The planar member 113 of claim 1, wherein the planar member 113 is disposed in the condenser lens 112 and the second propagation path 134 for focusing the light rays emitted from the light source 111 along the first propagation path 132. And a collimating lens (116) for focusing the light rays reflected from the first surface (114) on the first microlens array (123) plate.

A light source 111 for generating light rays;

A microlens array plate 125 having two outer surfaces and disposed in the second propagation path 134 for focusing the light beams on each pixel mirror 118a of the AMA panel 118,

One surface of the micro lens array plate 125 is provided with a plurality of first lens cells 125a and the other surface of each of the pixel mirrors 118a of the first lens cell 125a and the AMA panel 118. Second lens cells 125b corresponding to 1: 1 are provided, and the effective focal length efl, the refractive index n, and the radius of curvature R of the microlens array plate 125 are

Optical system having a relationship of.

The optical system according to claim 4, wherein the pair of first lens cells (125a) and the second lens cells (125b) form part of a transparent rod having curved inlet and outlet surfaces.

The angle of incidence of light rays incident on each of the first lens cells 125a of the micro lens array plate 125 is smaller than the maximum inclination angle of each corresponding pixel mirror 118a of the AMA panel 118. Optical system, characterized in that.

The method according to claim 4, wherein the effective focal length of the micro lens array plate 125 is multiplied by twice the inclination angle of each corresponding pixel mirror 118a of the AMA panel 118 between the pixel mirrors 118a. An optical system characterized by being larger than a pitch.

5. The planar member of claim 4, wherein the planar member is disposed in the condenser lens 112 and the second propagation path 134 for focusing the light rays emitted from the light source 111 along the first propagation path 132. And a collimating lens (116) for focusing the light reflected from the first surface (114) of the (113) onto the micro lens array plate (125).