KR19980034590A

KR19980034590A - 광로 조절 장치의 투사 시스템

Info

Publication number: KR19980034590A
Application number: KR1019960052688A
Authority: KR
Inventors: 황진
Original assignee: 배순훈; 대우전자 주식회사
Priority date: 1996-11-07
Filing date: 1996-11-07
Publication date: 1998-08-05
Also published as: KR100201827B1

Abstract

광로 조절 장치의 투사 시스템이 개시되어 있다. 투사 시스템은 각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선을 방출하는 3개의 레이저 광원들, 상기 레이저 광원으로 부터 방출된 각각의 단색 광선들을 집속시키기 위한 콘덴서 렌즈, 상기 콘덴서 렌즈에 의해 집속된 단색 광선들을 반사시켜 그 광로를 변경하기 위한 반사 수단, 및 상기 반사 수단에 의해 반사된 각각의 단색 광선들을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광 변조기를 구비한다. 시간에 따라 온/오프되는 적색, 녹색 및 청색 레이저들을 이용하여 순차적으로 AMA 광 변조기에 적색, 녹색 및 청색 광선들을 조사시킴으로써, 광 손실 없이 컬러 화상을 표시할 수 있다.

Description

광로 조절 장치의 투사 시스템

본 발명은 광학적 투사 시스템에 관한 것으로, 특히 단판식(single panel) 액튜에이티드 미러 어레이(Actuated Mirro Array; 이하 AMA라 칭함) 모듈을 이용하여 컬러 화상을 표시하기 위한 투사 시스템에 있어서, 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 3개의 레이저(Laser)를 광원으로 사용하여 적색, 녹색 및 청색의 3색 화상을 광 손실 없이 스크린 상에 표시할 수 있는 광로 조절 장치의 투사 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 광학 에너지(Optical energy)를 스크린 상에 투영하기 위한 장치인 공간적인 광 변조기(Spatial light modulator)는 광 통신, 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.

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.

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.

LCD와 같은 전송 광 변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광 효율이 낮으며, 액정 재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광 변조기의 최대 광 효율은 1 내지 2 % 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다.

DMD 및 AMA와 같은 광 변조기는 전술한 LCD 타입의 광 변조기가 갖고 있는 문제점들을 해결하기 위하여 개발되었다.

DMD는 5％ 정도의 비교적 양호한 광 효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생한다. 또한, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.

이에 비해서, AMA는 압전식으로 구동하는 미러 어레이로서, 10％ 이상의 광효율을 제공한다. 상기의 AMA 장치는, 그 내부에 설치된 각각의 미러들이 광원으로 부터 유입되는 빛을 소정의 각도로 반사하며, 상기 반사된 빛은 슬릿(Slit)을 통과하여 스크린에 화상을 맺도록 광속을 조절할 수 있는 장치이다. 따라서, 그 구조와 동작 원리가 간단하며, LCD나 DMD 등에 비해 높은 광 효율을 얻을 수 있다. 또한, 보통의 실온 광 조건 하에서 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.

일반적으로, 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 광원으로 부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시킬 수 있게 된다. 각각의 미러들을 구동하는 액튜에이터의 구성 재료로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O₃) 나 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O₃)등의 압전 세라믹이나 PMN(Pb(Mg, Nb)O₃) 등의 전왜 세라믹이 이용된다.

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.

이에 따라, 최근에는 미러 어레이들의 질을 완전하게 하기 위하여 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있는 박막형 AMA가 개발되었다. 상기 박막형 AMA는 본 출원인에 의해서 1995년 5월 26일에 출원된 바 있는 한국 특허 출원 제95-13358호에 개시되어 있다.

박막형 AMA는 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 결쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 박막형 AMA는 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 크게 화상 신호 전압이 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 신호 전압에 의해 작동되는 미러를 포함한다. 박막형 AMA의 경사각은 인가된 전압에 따라 선형적으로 변하며, 거의 순간적인 주파수 반응 특성을 갖는다.

단판식 박막형 AMA를 이용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색의 광선들을 스크린 상에 투사하여 상기 단색 광선들에 상응하는 단색 화상을 표시할 수 있는 종래의 AMA 투사 시스템이 도 2에 도시되어 있다.

스크린 상에 컬러 화상을 표시하기 위해서는 적색, 녹색 및 청색의 세 개의 광선들이 광로 조절 장치에 의해 변조되어야 하는데, 특히 단판식 광로 조절 장치를 이용하는 투사 시스템에서는 이러한 광로 조절 장치에 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 광들을 조사시키기 위한 수단을 필요로 한다.

도 2를 참조하면, 종래의 단판식 AMA 투사 시스템(10)은 광원(12), 소오스 렌즈(13), 소오스 스톱(Source stop)(14), 컬러 휠(Colour wheel)(15), 미러(16), 필드 렌즈(Field lens)(18), AMA 광 변조기(20), 프로젝션 스톱(Projection stop)(22), 프로젝션 렌즈(26) 및 스크린(28)을 포함한다.

상기 광원(12)은 광학 에너지의 광대역 소오스로서 고 휘도(High intensity)의 백색광(White light)을 방사하며, 예를 들어 할로겐 금속 램프(Metallic halide lamp)를 사용한다. 상기 소오스 렌즈(13)는 광원(12)으로 부터 방사되는 백색광을 평행한 빛으로 분광시키는 기능을 수행한다. 상기 소오스 스톱(14)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광선을 통과시키도록 형성된 개구(Aperture)를 갖는다.

상기 컬러 휠(15)은 도 3에 확대 도시된 바와 같이, 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들(Transmission filters)의 일련의 색 단편들로 구성되며, 모터와 같은 구동 수단에 의해 그 축에 대해 회전하면서 백색광의 컬러를 변화시키는 기능을 수행한다. 도 2에는 컬러 휠(15)이 소오스 스톱(14) 다음에 배치된 구조가 도시되어 있으나, 상기 컬러 휠(15)은 광원(12)과 소오스 렌즈(13) 사이에 배치될 수도 있다.

상기 컬러 휠(15)의 다음에는 미러(16)가 배치되는데, 상기 미러(16)는 컬러 휠(15)에 의해 얻어진 단색 광선을 1차적으로 광로를 변경시키는 역할을 한다. 상기 필드 렌즈(18)는 AMA 광 변조기(20) 앞에 배치되며, 미러(16)에 의해 광로가 변경된 단색 광선이 손실되지 않고 AMA 광 변조기(20)로 조사될 수 있도록 그 광로를 줄이는 역할을 한다. 상기 프로젝션 스톱(22)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면(23) 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구(24)를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구(24)는 핀홀(Pinhole) 또는 슬릿이다. 상기 프로젝션 렌즈(26)는 프로젝션 스톱(22)의 개구(24)를 통과한 단색 광선을 스크린(28) 상에 투사하여 그에 상응하는 단색 화상을 표시하는 기능을 수행한다.

상기 AMA 광 변조기(20)는 다수의 반사면을 포함하며, 이들 반사면은 압전 액튜에이터 상에 장착된다. 압전 액튜에이터는 각 액튜에이터에 인가되는 전기 신호에 반응하여 각각의 반사면을 액튜에이팅시키며, 이에 따라 필드 렌즈(18)를 통과한 단색 광선이 반사면으로 부터 반사된다. 각 반사면으로 부터 반사된 단색 광선은 프로젝션 스톱(22)의 개구(24)를 통과하는 광선의 플럭스에 의해서 변조된다. 단색 광선의 플럭스는 개구(24)에 대한 AMA(20)의 반사면의 방향에 의해서 제어된다.

상술한 구조를 갖는 종래의 AMA 투사 시스템(10)의 작동 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단판식 박막형 AMA 모듈을 AMA 투사 시스템(10)에 자동적으로 정렬시킨 후 이를 구동하면, 광원(12), 예컨대 할로겐 금속 램프로 부터 방사된 백색광은 소오스 렌즈(13)로 입사된 후 소오스 스톱(14)의 개구를 통과하여 컬러 휠(15)을 향해 포커싱된다. 상기 컬러 휠(15)은 그것의 색 단편들이 순차적으로 백색광을 차단하도록 그 축에 대해 회전한다. 이에 따라, 백색광이 컬러 휠(15)을 통과한 후에는 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들로 순차적으로 변하게 되며, 이러한 단색 광선들은 미러(16)로 조사되어 그 광로가 1차적으로 변경된 후 필드 렌즈(18)로 입사된다.

필드 렌즈(18)를 순차적으로 통과한 단색 광선, 즉 적색, 녹색 및 청색 광선들은 평행광으로 AMA 광 변조기(20)에 순차적으로 조사된다. 상기 AMA 광 변조기(20)의 반사면은 그 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라 상기 단색 광선들을 변조시킨다. 그 결과, 반사된 단색 광선들은 필드 렌즈(18)에 집광된 후 프로젝션 스톱(22) 상에 조사된다.

프로젝션 스톱(22)의 전면(23) 상에 입사된 단색 광선은 개구(24)를 통과하지 못하고 전부 반사되며, 개구(24)를 통과한 단색 광선은 프로젝션 렌즈(26)에 의해 스크린(28) 상에 투사됨으로써 그에 대응되는 단색 화상을 표시한다. 예를 들어, 적색 광선이 상기 AMA 광 변조기(20)에 조사되면, 이때 AMA 광 변조기(20)는 적색에 상응하는 화상을 형성시켜 스크린(28) 상에 투사한다. 그리고, 순차적으로 녹색 광선에 의한 녹색 화상, 및 청색 광선에 의한 청색 화상이 스크린(28) 상에 표시된다. 그러나, 육안으로는 적색, 녹색 및 청색 각각의 단색 화상들이 합쳐져서 모든 색상(Full color)으로 인식된다.

전술한 바와 같은 종래의 단판식 AMA 투사 시스템에 의하면, 컬러 휠을 사용하여 백색광을 적색, 녹색 및 청색 광으로 순차적으로 변화시킨다. 상기 컬러 휠은 각각 1/3의 면적을 차지하고 있는 세 개의 색 단편들 (즉, 적색, 녹색 및 청색 단편들)이 순차적으로 백색광을 차단하도록 그 축에 대해 회전하고 있으므로, 램프로 부터 방사되는 전체 백색광의 2/3가 항상 손실된다.

또한, 컬러 휠의 색 단편들의 경계 영역에 백색광이 조사될 경우, 단색의 광선이 나오지 않고 두 영역에 걸쳐진 색상의 광선이 나오기 때문에 콘트라스트가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단판식 AMA 모듈을 이용하는 투사 시스템에 있어서, 각각 적색광, 녹색광 및 청색광을 방출하는 3개의 레이저 광원을 사용하여 적색, 녹색 및 청색의 3색 화상을 광 손실 없이 스크린 상에 표시할 수 있는 광로 조절 장치의 투사 시스템을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명에 의한 광로 조절 장치의 투사 시스템을 나타내는 개략도이다.

도 2은 종래기술에 의한 광로 조절 장치의 투사 시스템을 나타내는 개략도이다.

도 3는 도 2에 도시된 컬러 휠의 확대도이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,100 ... 투사 시스템12 ... 광원

13... 소오스 렌즈14,104 ... 소오스 스톱

15 ... 컬러 휠16,106 ... 미러

102 ... 레이저 광원103 ... 다이크로익 프리즘

105 ... 콘덴서 렌즈18,108 ... 필드 렌즈

20,110 ... AMA 광 변조기22,112 ... 프로젝션 스톱

26,116 ... 프로젝션 렌즈28,118 ... 스크린

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선을 방출하는 3개의 레이저 광원들;

상기 레이저 광원으로 부터 방출된 각각의 단색 광선들을 집속시키기 위한 콘덴서 렌즈(Condenser lens);

상기 콘덴서 렌즈에 의해 집속된 단색 광선들을 반사시켜 그 광로를 변경하기 위한 반사 수단; 및

상기 반사 수단에 의해 반사된 각각의 단색 광선들을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광 변조기를 구비하는 광로 조절 장치의 투사 시스템을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 방출하는 3개의 레이저를 광원으로 이용하며, 상기 레이저들을 시간에 따라 온/오프시켜서 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 순차적으로 AMA 광 변조기에 조사한다. 상기 AMA 광 변조기의 반사면으로 부터 순차적으로 반사된 각각의 단색 광선들은 프로젝션 스톱의 개구를 통과한 후, 프로젝션 렌즈에 의해 스크린 상에 투사되어 그에 대응되는 각각의 단색 화상들을 표시한다.

따라서, 시간에 따라 온/오프되는 3개의 레이저를 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 순차적으로 방출하기 위한 광원으로 사용하기 때문에 광의 손실이 전혀 없게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

먼저, 본 발명에서 사용하는 레이저(Light amplification by simulated emission of radiation; laser)의 기본 원리는 다음과 같다.

물질 내부에서 두 진동 상태에 있는 전자 중에서 낮은 에너지 준위에 있는 전자는 전자계의 세기에 비례하여 전자계에서 에너지를 흡수하고, 높은 준위에 있는 전자는 같은 위상으로 에너지를 방출한다. 이와 같은 빛의 유도 방출(Simulated emission)을 이용하여 빛을 증폭 및 발진을 시키는 것이 레이저이며, 특별한 방법으로 높은 에너지 준위의 전자수를 낮은 에너지 준위의 전자수보다 많게 하여 실효적으로는 음의 절대 온도를 만들고 전자의 공진 주파수와 같은 주파수의 입사파를 선택적으로 증폭한다.

레이저는 그 종류마다 여러 가지 특성이 있지만, 3가지의 기본적이고 공통적인 특징, 즉 직진성, 단색성(Monochromatic) 및 간섭성(Coherency)을 갖는다. 특히, 반도체 레이저는 반도체의 표면 상에 형성된 공진기 캐비티 내의 발광 다이오드(Light-emitting diode)로 구성되며, 전자 및 정공이 pn 접합에서 재결합될 때 빛을 방출하는 다이오드를 통해 흐르는 전류에 의해 여기된다. 이러한 다이오드 레이저는 그 액티브 매체가 작기 때문에 레이저 출력이 매우 발산되므로 우수한 빔 형태를 생성시키기 위한 특별한 광학계가 요구되어진다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광로 조절 장치의 투사 시스템을 나타내는 개략도이다.

도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 단판식 AMA 투사 시스템(100)은 레이저 광원(102), 다이크로익 프리즘(103), 콘덴서 렌즈(105), 소오스 스톱(104), 미러(106), 필드 렌즈(108), AMA 광 변조기(110), 프로젝션 스톱(112), 프로젝션 렌즈(116) 및 스크린(118)을 포함한다.

상기 레이저 광원(102)은 각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 방출하는 3개의 다이오드 레이저들(102a, 102b 및 102c)로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 적색 레이저(102a), 녹색 레이저(102b) 및 청색 레이저(102c)는 30∼60 Hz의 속도로 온/오프(ON/OFF)된다. 레이저 광은 그 특성상 단색성을 갖기 때문에, 색 순도(Color purity)가 매우 높다.

상기 다이크로익 프리즘(103)은 적색 광만을 반사시키는 다이크로익 미러(Dichroic mirror)와 척색 광만을 반사시키는 다이크로익 미러가 X 자 형태로 이루어진 것이다. 따라서, 프리즘의 서로 수직인 세 면으로 입사되어지는 적색 광 및 청색 광을 콘덴서 렌즈(105)로 반사시키고 콘덴서 렌즈(105)에 수평한 방향으로 입사되어지는 녹색광은 다이크로익 프리즘(104)에 영향을 받지 않고 그대로 콘덴서 렌즈(105)로 투과시킴으로써, 세 개의 단색 광들이 모두 콘덴서 렌즈(105)를 향하게 하는 역할을 한다.

상기 콘덴서 렌즈(105)는 적색 레이저(102a), 녹색 레이저(102b) 및 청색 레이저(102c)로 부터 순차적으로 방출되어 다이크로익 프리즘(104)을 순차적으로 통과한 적색, 녹색 및 청색 광선들을 집속시키는 기능을 수행한다. 상기 소오스 스톱(104)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 개구를 갖는다. 바람직하게는, 상기 개구는 핀홀이다. 소오스 스톱(104)은 콘덴서 렌즈(105)를 순차적으로 통과한 적색, 녹색 및 청색 광선들의 플럭스를 집중시키는 기능을 수행한다. 상기 필드 렌즈(108)는 AMA 광 변조기(110) 앞에 배치되며, 상기 소오스 스톱(104)을 통과한 후 미러(106)에 의해 1차적으로 그 광로가 변경된 적색, 녹색 및 청색 광선들을 평행광으로 AMA 광 변조기(110)에 순차적으로 조사하는 기능을 수행한다.

상기 프로젝션 스톱(112)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면(113) 및 광선을 통과시키도록 형성된 개구(114)를 구비한다. 바람직하게는, 상기 개구(114)는 핀홀이다. 상기 프로젝션 렌즈(116)는 프로젝션 스톱(112)의 개구(114)를 순차적으로 통과한 적색, 녹색 및 청색의 광선들을 스크린(118) 상에 순차적으로 투사하여 상기 적색, 녹색 및 청색 광선들에 상응되는 적색, 녹색 및 청색 화상들을 표시하는 기능을 수행한다.

상기 AMA 광 변조기(110)는 다수의 반사면을 포함하며, 이들 반사면은 압전 액튜에이터 상에 장착된다. 압전 액튜에이터는 각 액튜에이터에 인가되는 전기 신호에 반응하여 각각의 반사면을 액튜에이팅시키며, 이에 따라 필드 렌즈(108)를 통과한 단색 광선이 반사면으로 부터 반사된다. 각 반사면으로 부터 반사된 단색 광선은 프로젝션 스톱(112)의 개구(114)를 통과하는 광선의 플럭스에 의해서 변조된다. 단색 광선의 플럭스는 개구(114)에 대한 AMA 광 변조기(110)의 반사면의 방향에 의해서 제어된다. 압전 액튜에이터에 인가되는 전기 신호는 원하는 변조의 정도에 따라 그 인가 정도가 결정된다.

상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 단판식 AMA 투사 시스템(100)의 작동 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 적색 다이오드 레이저(102a), 녹색 다이오드 레이저(102b), 및 청색 다이오드 레이저(102c)를 소정 속도, 바람직하게는 30∼60 Hz의 속도로 온/오프(ON/OFF)시킴으로써, 상기 레이저들로 부터 순차적으로 적색 광선, 녹색 광선 및 청색 광선을 방출시킨다. 이와 같이 순차적으로 방출된 적색, 녹색 및 청색 광선들은 다이크로익 프리즘(103)을 통해 그에 상응되는 전파 경로를 따라 콘덴서 렌즈(105)로 향한다.

상기 콘덴서 렌즈(105)는 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 광선들을 집속시키고, 집속된 각각의 단색 광선들은 소오스 스톱(104)에 의해 그 플러스가 집중되어 미러(106)로 반사된다. 상기 미러(106)는 각각의 단색 광선들의 광로를 1차적으로 변경하여 필드 렌즈(108)로 조사한다.

상기 필드 렌즈(108)를 순차적으로 통과한 단색 광선, 즉 적색, 녹색 및 청색 광선들은 평행광으로 AMA 광 변조기(110)에 순차적으로 조사된다. 상기 AMA 광 변조기(110)에 형성된 각각의 반사면들은 반사면 아래에 구비된 압전 액튜에이터에 인가된 전기 신호에 따라 상기 단색 광선을 변조한다.

만일, 상기 압전 액튜에이터에 오프(OFF) 전압, 즉 제로(0)의 전압이 인가되면, 상기 AMA 광 변조기(110)의 각 반사면들이 진동하거나 기울어지거나 구부러지지 않으며, 그 결과 상기 단색 광선은 프로젝션 스톱(112)을 통과하지 못한다.

그러나, 상기 압전 액튜에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 상기 AMA 광 변조기(110)의 각 반사면들은 사용되어지는 실시예에 따라 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러진다. 이때, 상기 AMA 광 변조기(110)의 반사면의 진동, 기울어짐 또는 구부러짐의 정도에 의해서 프로젝션 스톱(112)의 전면(113)으로 부터 반사되는 광선의 양이 결정되고, 그 결과 각각의 화소의 세기가 결정된다. 즉, AMA 광 변조기(110)의 반사면의 경사각 변화는 스크린(118) 상의 대응되는 지점에서의 광선의 세기의 변화로서 표현된다.

전술한 바와 같이, 압전 액튜에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, AMA 광 변조기(110)에 순차적으로 조사된 단색 광선들은 상기 AMA 광 변조기(110)의 반사면으로 부터 순차적으로 반사되어 필드 렌즈(108)에 집광된 후 프로젝션 스톱(112)으로 향한다. 프로젝션 스톱(112)의 개구(114)를 순차적으로 통과한 단색 광선들은 프로젝션 렌즈(116)에 의해 스크린(118) 상에 투사되어 그에 대응되는 단색 화상들을 표시한다. 예를 들어, 적색 광선이 상기 AMA 광 변조기(110)에 조사되면, 이때 AMA 광 변조기(110)는 적색에 상응하는 화상을 형성시켜 스크린(118) 상에 투사한다. 그리고, 순차적으로 녹색 광선에 의한 녹색 화상, 및 청색 광선에 의한 청색 화상이 스크린(118) 상에 표시된다.

여기서, 상기 적색, 녹색 및 청색 레이저(102a, 102b 및 102c)들이 30∼60 Hz의 속도로 온/오프되어 각각 적색, 녹색 및 청색 광선들을 방출하기 때문에, 상기 적색, 녹색 및 청색 광선들에 상응되어 형성되어지는 각각의 단색 화상들 또한 30∼60 Hz의 매우 빠른 속도로 온/오프되어 스크린 상에 표시된다. 따라서, 육안은 적색, 녹색 및 청색 각각의 단색 화상들을 합쳐서 모든 색상으로 인식한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 방출하는 3개의 레이저를 광원으로 이용하며, 상기 레이저들을 시간에 따라 온/오프시켜서 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 순차적으로 AMA 광 변조기에 조사시킨다. AMA 광 변조기의 반사면으로 부터 순차적으로 반사된 단색 광선들은 프로젝션 스톱의 개구를 통과한 후 프로젝션 렌즈에 의해 스크린 상에 투사됨으로써, 그에 대응되는 단색 화상들을 표시한다.

따라서, 본 발명에 따른 광로 조절 장치의 투사 시스템에 의하면, 시간에 따라 온/오프되는 3개의 레이저를 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 순차적으로 방출하기 위한 광원으로 사용하기 때문에 광의 손실이 전혀 없게 된다. 또한, 레이저의 특성상 단색성의 광이 방출되기 때문에, 색 순도가 매우 높은 컬러 화상을 얻을 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로 부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할수 있을 것이다.

Claims

각각 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선을 방출하는 3개의 레이저 광원들(102);

상기 레이저 광원(102)으로 부터 방출된 각각의 단색 광선들을 집속시키기 위한 콘덴서 렌즈(105);

상기 콘덴서 렌즈에 의해 집속된 단색 광선들을 반사시켜 그 광로를 변경하기 위한 반사 수단(106); 및

상기 반사 수단(106)에 의해 반사된 각각의 단색 광선들을 인가된 전기적 신호에 따라 변조하고 그 광로를 변경하여 스크린 상에 투영시키기 위한 액튜에이티드 미러 어레이(AMA) 광 변조기(110)를 구비하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저 광원들(102)은 적색광, 녹색광 및 청색광 다이오드 레이저들(102a, 102b, 102c)인 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(110)는 단판식인 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 레이저 광원(102)들로 부터 방출되는 각각의 단색 광선들을 상기 콘덴서 렌즈(105)로 반사시키기 위한 다이크로익 프리즘(Dichroic prism)(103)을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 콘덴서 렌즈(105)에 의해 집속된 각각의 단색 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 소오스 스톱(104); 상기 소오스 스톱(104)을 통과한 각각의 단색 광선들을 평행광으로 상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(110)에 조사하기 위한 필드 렌즈(108); 상기 액튜에이티드 미러 어레이 광 변조기(108)에 의해 변조된 각각의 단색 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(112); 및 상기 프로젝션 스톱(112)을 통과한 각각의 단색 광선들을 스크린(118)상에 투사시켜 각 단색 광선에 상응하는 각 단색 화상을 표시하기 위한 프로젝션 렌즈(116)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제1항에 있어서, 상기 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들을 방출하는 3개의 레이저 광원들(102a, 102b, 102c)은 30∼60 Hz의 속도로 온/오프되는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.
제6항에 있어서, 상기 적색, 녹색 및 청색의 단색 광선들에 상응되어 형성되어지는 상기 단색 화상들은 30∼60 Hz의 속도로 온/오프되어 스크린(118)상에 표시되어 모든 색상으로 구현되는 것을 특징으로 하는 광로 조절 장치의 투사 시스템.