KR19990034630A - Projection type image display device - Google Patents

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KR19990034630A
KR19990034630A KR1019970056265A KR19970056265A KR19990034630A KR 19990034630 A KR19990034630 A KR 19990034630A KR 1019970056265 A KR1019970056265 A KR 1019970056265A KR 19970056265 A KR19970056265 A KR 19970056265A KR 19990034630 A KR19990034630 A KR 19990034630A
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light
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KR1019970056265A
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Inventor
양진세
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전주범
대우전자 주식회사
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컬러 휠을 이용하여 컬러 화상을 표시할 수 있는 단판식 AMA 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치가 개시된다. 상기 장치는, 광선을 발생하기 위한 광원, 그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러를 포함하고, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 AMA 모듈, 개구를 가지며 상기 개구를 통과하는 광선의 플럭스가 상기 AMA 모듈의 각 미러로부터 반사되는 광선의 세기를 제어하는 프로젝션 스톱, 상기 프로젝션 스톱을 통과한 광선을 적색, 녹색 또는 청색의 색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠, 그리고 상기 컬러 휠을 통과한 색 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈를 포함한다. 컬러 휠을 설치하기 위한 공간 확보가 용이하고, 프로젝션 스톱의 크기에 대응하여 상기 컬러 휠의 크기를 줄일 수 있으므로 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.Disclosed is a projection image display apparatus including a single-plate AMA module capable of displaying a color image using a color wheel. The apparatus comprises a light source for generating a light beam, a plurality of mirrors on which the light beam is illuminated, each mirror modified to correspond to the intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen. An AMA module having an opening, the projection stop of which the flux of the light rays passing through the opening controls the intensity of the light reflected from each mirror of the AMA module, the light beam passing through the projection stop in red, green or blue color rays And a projection lens for projecting the color light beams passing through the color wheel onto the screen. Since the space for installing the color wheel can be easily secured and the size of the color wheel can be reduced in response to the size of the projection stop, the optical system can be compactly configured.

Description

투사형 화상 표시 장치Projection type image display device

본 발명은 투사형 화상 표시 장치 및 이를 이용한 투사 방법에 관한 것으로, 특히 단판식 AMA(Actuated Mirror Array) 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 컬러 휠(color wheel)을 이용하여 컬러 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection image display device and a projection method using the same, and particularly, to a projection image display device including a single-plate Actuated Mirror Array (AMA) module, which displays a color image using a color wheel. The present invention relates to a projection type image display apparatus.

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 : LCD), DMD(Deformable Mirror Device), 및 AMA를 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.Examples of the projection image display apparatus include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an AMA. 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.

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, 스크린에 투영되는 화상의 콘트라스트(contrast)가 향상되어 보다 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, the contrast of the image projected on the screen is improved to obtain a brighter and clearer image.

AMA의 각 액츄에이터는 인가되는 전기적인 화상 신호 및 바이어스 신호에 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 물질을 사용하여 상기 액츄에이터를 구성할 수도 있다.Each actuator of the AMA generates a deformation in accordance with the electric field generated by the applied electric picture signal and the bias signal. 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. Further, the actuator may be configured by using 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 제5,085,497호에 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 특허출원한 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 (name of the invention: a method for manufacturing an optical path control device), filed by the applicant with the Korean Patent Office.

TFAMA(Thin Film Type Actuated Mirror Array)는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터(thin film piezoelectric actuator)를 이용하는 반사형 광 변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000개 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. 상기 캔틸레버 구조물은 화상 신호 전압이 인가되는 액티브 매트릭스 및 인가된 전기적인 신호에 의해 작동되는 미러를 포함한다.Thin Film Type Actuated Mirror Array (TFAMA) is a reflective light modulator that uses a thin film piezoelectric actuator in connection with microscopic mirrors, combined with more than 300,000 pixels of a single-plate mirror. It has been developed to have uniformity of massive accumulation. 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 an applied electrical signal.

도 1은 단판식 박막형 AMA를 이용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색의 광선들을 스크린 상에 투사하여 상기 색 광선(colored light)들에 상응하는 컬러 화상을 표시할 수 있는 종래의 투사형 화상 표시 장치를 도시한다.1 illustrates a conventional projection type image display apparatus which can display red, green and blue light rays sequentially on a screen using a single-plate thin film type AMA to display a color image corresponding to the colored light rays. Illustrated.

스크린 상에 컬러 화상을 표시하기 위해서는 적색, 녹색 및 청색의 3 개의 광선들이 AMA와 같은 공간적 광 변조기에 의해 변조되어야 하는데, 특히 단판식의 광 변조기를 이용하는 투사 시스템에서는 이러한 광 변조기에 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 광들을 조사시키기 위한 수단을 필요로 한다.In order to display a color image on the screen, three rays of red, green and blue must be modulated by a spatial light modulator such as an AMA, especially in projection systems using single-plate light modulators. There is a need for means for irradiating green and blue lights.

도 1을 참조하면, 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)는 광선을 방출하기 위한 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프(metal halide lamp)(11), 상기 램프(11)로부터 광선을 반사시키기 위한 반사경(reflector)(12), 상기 램프(11)로부터 방출된 광선을 집광시키기 위한 소오스 렌즈(13), 상기 광선을 순차적으로 적색, 녹색 및 청색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠(15), 광선을 통과시키기 위한 개구(aperture)를 갖고 화상을 형성하는 광선의 양을 결정하는 소오스 스톱(14), 상기 컬러 휠(15)에 의해 얻어진 색 광선을 1차적으로 광로를 변경시키기 위한 소오스 미러(16), 상기 소오스 스톱(14)의 이미지를 프로젝션 스톱(22)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(18), 다수의 미러를 구비하며 상기 필드 렌즈(18)로부터 조사되는 광선의 세기를 변조시키기 위한 AMA 모듈(20), 광선을 통과시키기 위한 개구를 가지며 상기 변조된 광선의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(22), 그리고 상기 프로젝션 스톱(22)을 통과한 광선을 스크린(28) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(26)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional projection type image display apparatus 10 includes a metal halide lamp 11 of 170 W to 250 W for emitting light, and a reflector for reflecting light from the lamp 11. reflector 12, a source lens 13 for condensing the light rays emitted from the lamp 11, a color wheel 15 for separating the light rays into red, green and blue light sequentially, passing the light rays through A source stop 14 having apertures for determining the amount of light rays forming an image, a source mirror 16 for primarily changing the light path of the color light beams obtained by the color wheel 15, the A field lens 18 for mapping the image of the source stop 14 to the projection stop 22 1: 1, an AMA having a plurality of mirrors and modulating the intensity of the light emitted from the field lens 18 Module 20, through light beam A projection stop 22 having an opening for concentrating the flux of the modulated light beam, and a projection lens 26 for projecting the light beam passing through the projection stop 22 onto the screen 28. .

도 2는 도 1의 장치 중 컬러 휠(15)을 확대 도시한 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컬러 휠(15)은 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들(transmission filters)의 일련의 컬러 단편들로 구성되며 모터와 같은 구동 장치에 의해 그 축에 대해 회전하면서 백색광의 컬러를 변화시킨다.FIG. 2 is an enlarged plan view of the color wheel 15 of the apparatus of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the color wheel 15 consists of a series of color segments of red, green and blue transmission filters and is rotated about its axis by a drive such as a motor. To change the color.

상기한 구조를 갖는 종래의 투사형 화상 표시 장치(10)의 동작 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional projection type image display apparatus 10 having the above structure will be briefly described as follows.

먼저, 할로겐 금속 램프(11)로부터 방출되는 광선이 소오스 렌즈(13)에 의해 집광된 후, 컬러 휠(15)을 향해 포커싱된다. 상기 컬러 휠(15)은 그것의 컬러 단편들이 순차적으로 백색광을 차단하도록 그 축에 대해 회전한다. 이에 따라, 백색광이 컬러 휠(15)을 통과한 후에는 적색, 녹색 및 청색의 색 광선들로 순차적으로 변하게 되며, 이러한 색 광선들은 소오스 스톱(14)의 개구를 통과하여 소오스 미러(16)로 조사되어 그 광로가 1차적으로 변경된 후 필드 렌즈(18)로 입사된다. 필드 렌즈(18)를 순차적으로 통과한 색 광선, 즉 적색, 녹색 및 청색 광선들은 평행광으로 AMA 모듈(20)에 순차적으로 조사된다. 상기 AMA 모듈(20)의 각 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 화상 신호 전압에 따라 상기 색 광선들을 변조시킨다. 그 결과, 상기 AMA 모듈(20)의 각 미러로부터 반사된 색 광선들은 필드 렌즈(18)에 집광된 후 프로젝션 스톱(22) 상에 조사된다.First, the light rays emitted from the halogen metal lamp 11 are focused by the source lens 13 and then focused toward the color wheel 15. The color wheel 15 rotates about its axis such that its color segments sequentially block white light. Accordingly, after the white light passes through the color wheel 15, the light turns into red, green, and blue color rays sequentially, which pass through the opening of the source stop 14 to the source mirror 16. It is irradiated and the light path is primarily changed and then incident on the field lens 18. The color light rays that have passed through the field lens 18 sequentially, ie, the red, green and blue light rays, are sequentially irradiated to the AMA module 20 with parallel light. Each mirror of the AMA module 20 modulates the color rays in accordance with an image signal voltage applied to an actuator provided thereunder. As a result, the color rays reflected from each mirror of the AMA module 20 are focused on the field lens 18 and then irradiated onto the projection stop 22.

프로젝션 스톱(22)의 전면 상에 입사된 색 광선은 개구를 통과하지 못하고 전부 반사되며, 개구를 통과한 색 광선은 프로젝션 렌즈(26)에 의해 스크린(28) 상에 투사됨으로써 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다. 예를 들어, 적색 광선이 상기 AMA 모듈(20)에 조사되면, 이때 AMA 모듈(20)은 적색에 상응하는 화상을 형성시켜 스크린(28) 상에 투사한다. 그리고, 순차적으로 녹색 광선에 의한 녹색 화상, 및 청색 광선에 의한 청색 화상이 스크린 상에 표시된다. 그러나, 육안으로는 적색, 녹색 및 청색 각각의 단색 화상들이 합쳐져서 모든 색상(full color)으로 인식된다.The color light rays incident on the front surface of the projection stop 22 do not pass through the openings but are totally reflected, and the color light rays passing through the openings are projected onto the screen 28 by the projection lens 26 to correspond to the color image corresponding thereto. Is displayed. For example, when red light is irradiated to the AMA module 20, the AMA module 20 forms an image corresponding to red and projects it on the screen 28. Then, the green image by green light and the blue image by blue light are sequentially displayed on the screen. However, with the naked eye, the monochrome images of each of the red, green, and blue colors are combined and recognized as full color.

상술한 종래의 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 컬러 휠(15)을 사용하여 백색광을 적색, 녹색 및 청색 광으로 순차적으로 변화시킨다. 이 경우, AMA 모듈(20)에 인가되는 신호와 컬러 휠(15)의 컬러를 일치시키기 위하여, 즉 컬러 휠(15)과 AMA 모듈(20)이 결상 관계를 유지하도록 하기 위하여 상기 컬러 휠(15)과 소오스 스톱(14) 사이에 소정의 렌즈부(30)가 추가된다. 또한, 소오스 렌즈(13)에 의해 집광된 광을 광 손실없이 AMA 모듈(20)로 조사하기 위해서 상기 컬러 휠(15)의 컬러 단편의 크기를 소오스 렌즈(13)보다 크게 만들어야 한다. 따라서, 광학계의 크기가 커지게 될 뿐만 아니라, 상기 컬러 휠(15)과 렌즈부(30)를 소오스 렌즈(13)와 소오스 스톱(14) 사이에 배치하기가 어렵다.According to the conventional projection type image display device described above, the color light 15 is used to sequentially change white light into red, green and blue light. In this case, in order to match the color of the color wheel 15 with the signal applied to the AMA module 20, that is, to maintain the imaging relationship between the color wheel 15 and the AMA module 20. ) And a predetermined lens unit 30 is added between the source stop 14. In addition, in order to irradiate the light collected by the source lens 13 to the AMA module 20 without light loss, the size of the color fragment of the color wheel 15 should be made larger than that of the source lens 13. Therefore, not only the size of the optical system is increased, but also it is difficult to arrange the color wheel 15 and the lens unit 30 between the source lens 13 and the source stop 14.

따라서, 본 발명의 목적은, 단판식 AMA 모듈을 포함하는 투사형 화상 표시 장치에 있어서, 컬러 휠을 배치할 공간 확보가 용이한 투사형 화상 표시 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a projection type image display apparatus which can easily secure a space for arranging a color wheel in a projection type image display apparatus including a single-plate AMA module.

도 1은 종래의 투사형 화상 표시 장치를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing a conventional projection type image display apparatus.

도 2는 도 1의 컬러 휠을 확대 도시한 평면도이다.FIG. 2 is an enlarged plan view of the color wheel of FIG. 1.

도 3은 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치를 나타내는 개략도이다.3 is a schematic diagram showing a projection image display device according to the present invention.

도 4는 도 3에 도시한 컬러 휠과 프로젝션 스톱과의 관계를 설명하기 위한 평면도이다.4 is a plan view for explaining a relationship between the color wheel and the projection stop shown in FIG.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 투사형 표시 장치 111 : 램프100: projection display device 111: lamp

112 : 소오스 렌즈 113 : 소오스 스톱112: source lens 113: source stop

114 : 소오스 미러 115 : 반사경114: source mirror 115: reflector

116 : 필드 렌즈 118 : AMA 모듈116: field lens 118: AMA module

120 : 프로젝션 스톱 122 : 프로젝션 렌즈120: projection stop 122: projection lens

124 : 스크린 125 : 컬러 휠124: screen 125: color wheel

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 투사형 화상 표시 장치는, 광선을 발생하기 위한 광원, 그 위에 상기 광선이 조명되는 다수의 미러를 포함하고, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하도록 변형되는 AMA 모듈, 개구를 가지며 상기 개구를 통과하는 광선의 플럭스가 상기 AMA 모듈의 각 미러로부터 반사되는 광선의 세기를 제어하는 프로젝션 스톱, 상기 프로젝션 스톱을 통과한 광선을 적색, 녹색 또는 청색의 색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠, 그리고 상기 컬러 휠을 통과한 색 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈를 포함하는 투사형 화상 표시 장치를 제공한다.In order to achieve the above object, a projection image display apparatus according to the present invention includes a light source for generating light rays, a plurality of mirrors on which the light rays are illuminated, and each mirror includes a plurality of pixels displayed on a screen. An AMA module deformed to correspond to an intensity of a corresponding pixel, a projection stop having an opening, and a flux of the light passing through the opening controlling the intensity of the light reflected from each mirror of the AMA module; Provided is a projection-type image display device including a color wheel for separating light rays passing through into red, green or blue color light rays, and a projection lens for projecting the color light rays passing through the color wheel on a screen.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠을 프로젝션 스톱의 바로 뒤에 설치한다. 따라서, 상기 컬러 휠을 설치하기 위한 공간 확보가 용이해진다. 또한, 상기 프로젝션 스톱의 크기만큼 컬러 휠의 크기를 정하면 되므로 컬러 휠의 크기를 줄일 수 있어 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.As described above, according to the present invention, a color wheel for separating white light into red, green and blue color light rays is provided immediately after the projection stop. Therefore, it becomes easy to secure space for installing the color wheel. In addition, since the size of the color wheel is determined by the size of the projection stop, the size of the color wheel can be reduced, and the optical system can be compactly configured.

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

도 3은 본 발명에 따른, 단판식 박막형 AMA를 이용하여 순차적으로 적색, 녹색 및 청색의 광선들을 스크린 상에 투사하여 상기 색 광선들에 상응하는 컬러 화상을 표시할 수 있는 투사형 화상 표시 장치를 도시한다.FIG. 3 shows a projection type image display apparatus capable of displaying color images corresponding to the color rays by projecting red, green and blue rays sequentially on a screen using a single-plate thin film type AMA according to the present invention. do.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)는 광선을 방출하기 위한 램프(111), 소오스 렌즈(112), 소오스 스톱(113), 반사경(115), 소오스 미러(114), 필드 렌즈(116), AMA 모듈(118), 프로젝션 스톱(120), 프로젝션 렌즈(122), 스크린(124), 그리고 컬러 휠(125)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the projection image display apparatus 100 according to the present invention includes a lamp 111, a source lens 112, a source stop 113, a reflector 115, and a source mirror 114 for emitting light rays. , Field lens 116, AMA module 118, projection stop 120, projection lens 122, screen 124, and color wheel 125.

광선을 방출하기 위한 상기 램프(111)는, 바람직하게는, 170W 내지 250W의 할로겐 금속 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 상기 반사경(115)은 소오스 렌즈(112)에 대해 반대 방향으로 램프로부터 방출되는 광선을 반사시켜 다시 소오스 렌즈(112)로 향하게 하는 역할을 한다.The 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 reflector 115 serves to reflect the light emitted from the lamp in the opposite direction with respect to the source lens 112 to be directed back to the source lens 112.

상기 소오스 렌즈(112)는 상기 램프(111)로부터 방출되는 광선을 평행광으로 집광시키는 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 광선의 경로를 1차적으로 변경시켜 AMA 모듈(118)로 향하게 한다.The source lens 112 collects light rays emitted from the lamp 111 into parallel light. 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 primarily changes the path of the light beams passing through the source stop 113 to the AMA module 118.

상기 필드 렌즈(116)는 상기 소오스 스톱(113)의 이미지가 프로젝션 스톱(120)에 1:1로 대응되도록 하기 위하여, 상기 소오스 미러(114)에 의해 반사된 광선을 광 손실 없이 AMA 모듈(118)로 조사하는 역할을 한다.The field lens 116 transmits the light reflected by the source mirror 114 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).

상기 AMA 모듈(118)은 조사된 광선을 반사시키기 위한 다수의 미러를 포함하며, 상기 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가되는 화상 신호에 따라서 광선의 세기를 변조한다. 즉, 각각의 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다.The AMA module 118 includes a plurality of mirrors for reflecting the irradiated rays, which modulate the intensity of the rays in accordance with an image signal applied to an actuator provided thereunder. That is, each mirror is deformed to a deformation size corresponding to the intensity of the corresponding one pixel among the plurality of pixels displayed on the screen.

상기 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 모듈(118)의 각 미러로부터 반사된 광선의 세기를 제어한다.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 module 118.

상기 컬러 휠(125)은 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들의 일련의 컬러 단편들로 구성되며, 모터와 같은 구동 장치에 의해 그 축에 대해 회전하면서 백색광의 컬러를 변화시킨다. 본 발명에서는 상기 컬러 휠(125)을 프로젝션 스톱(120)의 바로 뒤에 배치함으로써, 컬러 휠(125)을 설치할 공간 확보가 용이해진다. 또한, 상기 프로젝션 스톱(120)의 크기만큼 컬러 휠(125)의 크기를 정할 수 있으므로, 상기 컬러 휠(125)의 크기를 줄일 수 있다.The color wheel 125 consists of a series of color fragments of red, green and blue transmission filters and changes the color of the white light while rotating about its axis by a drive such as a motor. In the present invention, by arranging the color wheel 125 immediately after the projection stop 120, it becomes easy to secure a space for installing the color wheel 125. In addition, since the size of the color wheel 125 may be determined by the size of the projection stop 120, the size of the color wheel 125 may be reduced.

상기 프로젝션 렌즈(122)는 컬러 휠(125)에 의해 얻어진 색 광선을 스크린(124) 상에 투사하여 그에 상응되는 컬러 화상을 표시하는 기능을 수행한다.The projection lens 122 projects a color ray obtained by the color wheel 125 on the screen 124 to display a color image corresponding thereto.

상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the projection image display device 100 according to the present invention having the above-described structure will be described in more detail as follows.

먼저, 할로겐 금속 램프(111)로부터 방출된 광선이 소오스 렌즈(112)에 의해 집광된 후, 소오스 스톱(113)의 개구를 통과하여 소오스 미러(114)에 조사된다. 상기 소오스 미러(114)로부터 그 광로가 변경된 광선은 필드 렌즈(116)에 의해 평행광으로 AMA 모듈(118)에 조사된다.First, light rays emitted from the halogen metal lamp 111 are collected by the source lens 112, and then irradiated to the source mirror 114 through the opening of the source stop 113. The light beam whose light path is changed from the source mirror 114 is irradiated to the AMA module 118 by parallel light by the field lens 116.

만일, 상기 AMA 모듈(118)에 OFF 신호를 인가하면, AMA 모듈의 각 미러들이 진동하거나 기울어지거나 또는 구부러지지 않는다. 그 결과, 광선은 상기 프로젝션 스톱(120)에서 벗어나서 상을 맺게 되므로 스크린(124) 상에 도달되지 못한다.If the OFF signal is applied to the AMA module 118, the respective mirrors of the AMA module do not vibrate, tilt or bend. As a result, light rays are imaged out of the projection stop 120 and thus cannot reach on the screen 124.

만일, 상기 AMA 모듈(118)에 ON 신호를 인가하면, AMA 모듈(118)의 각 미러들이 완전히 기울어져서 AMA 모듈(118) 상에 조사된 모든 광선이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하도록 조준된다. 이때, 각각의 미러들로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(120)에 대한 AMA 모듈(118)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.If the ON signal is applied to the AMA module 118, the respective mirrors of the AMA module 118 are completely inclined so that all the light beams irradiated on the AMA module 118 pass through the opening of the projection stop 120. do. At this time, the path of the light beam reflected from each mirror determines the intensity of the light beam passing through the opening of the projection stop 120. That is, the flux of the light rays passing through the opening of the projection stop 120 is controlled by the direction of the mirror of the AMA module 118 relative to the projection stop 120.

이와 같이 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 광선은 컬러 휠(125)에 의해 적색, 녹색 또는 청색의 색 광선으로 변하여 프로젝션 렌즈(122)에 의해 스크린(124) 상에 투사됨으로써 그에 대응되는 컬러 화상을 표시한다. 예를 들어, 프로젝션 스톱(120)의 개구를 통과한 백색광이 상기 컬러 휠(125)의 적색 단편에 조사되면, 상기 컬러 휠(125)은 적색 화상을 스크린(124) 상에 투사한다. 그리고, 순차적으로 녹색 화상 및 청색 화상이 스크린(124) 상에 표시된다. 그러나, 육안으로는 적색, 녹색 및 청색 각각의 단색 화상들이 합쳐져서 모든 색상(full color)으로 인식된다.As such, the light rays passing through the opening of the projection stop 120 are changed into red, green, or blue color light rays by the color wheel 125 and are projected onto the screen 124 by the projection lens 122 to thereby correspond to the color corresponding thereto. Display an image. For example, when white light passing through the opening of the projection stop 120 is irradiated to the red fragment of the color wheel 125, the color wheel 125 projects a red image on the screen 124. Then, the green image and the blue image are sequentially displayed on the screen 124. However, with the naked eye, the monochrome images of each of the red, green, and blue colors are combined and recognized as full color.

한편, 상술한 바와 같이 컬러 휠을 프로젝션 스톱과 프로젝션 렌즈 사이에 배치하면, 컬러 휠의 컬러 경계와 AMA 모듈에 인가되는 신호가 동기화(synchronization)되지 않아 컬러 노이즈가 커질 수 있다. 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방법은 다음과 같다.On the other hand, if the color wheel is disposed between the projection stop and the projection lens as described above, the color noise of the color wheel of the color wheel and the signal applied to the AMA module may not be synchronized. The way to solve this problem is as follows.

첫 번째 방법은 프레임(frame) 방식으로 AMA 모듈을 구동시키는 것이다. 예를 들어, 적색 화상을 표시하고자 하는 경우, AMA 모듈의 화소들에 인가할 적색 신호를 소정의 버퍼(buffer)부에 저장한 후 어느 순간에 상기 신호들을 동시에 ON 시킨다. 이렇게 되면, 하나의 화면에 대응되는 하나의 프레임의 데이터(즉, 적색 화상)가 화면에 동시에 표시된다.The first method is to drive the AMA module in a frame manner. For example, when a red image is to be displayed, a red signal to be applied to the pixels of the AMA module is stored in a predetermined buffer unit, and the signals are simultaneously turned on at any moment. In this case, data of one frame (that is, a red image) corresponding to one screen is simultaneously displayed on the screen.

두 번째 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 컬러 휠(125)의 호의 길이(a)를 프로젝션 스톱(120)의 개구 크기(b)에 비해 매우 크게 만드는 것이다. 이렇게 하면, 컬러 휠(125)의 컬러 경계에 의해 발생하는 노이즈를 줄일 수 있다.The second method is to make the length (a) of the arc of the color wheel 125 very large compared to the opening size (b) of the projection stop 120, as shown in FIG. In this way, noise generated by the color boundary of the color wheel 125 can be reduced.

상술한 바와 같이 본 발명의 투사형 화상 표시 장치에 의하면, 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠을 프로젝션 스톱의 바로 뒤에 설치한다. 따라서, 상기 컬러 휠을 설치하기 위한 공간 확보가 용이해진다. 또한, 상기 프로젝션 스톱의 크기만큼 컬러 휠의 크기를 정하면 되므로 컬러 휠의 크기를 줄일 수 있어 광학계를 콤팩트하게 구성할 수 있다.As described above, according to the projection type image display device of the present invention, a color wheel for separating white light into red, green and blue color light rays is provided immediately after the projection stop. Therefore, it becomes easy to secure space for installing the color wheel. In addition, since the size of the color wheel is determined by the size of the projection stop, the size of the color wheel can be reduced, and the optical system can be compactly configured.

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 (3)

광선을 발생하기 위한 광원(111);A light source 111 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(Actuated Mirror Array) 모듈(118);Above that includes a plurality of mirrors in which the rays are illuminated, each mirror being modified to correspond to the intensity of the corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen. ; 개구를 가지며 상기 개구를 통과하는 광선의 플럭스가 상기 AMA 모듈(118)의 각 미러로부터 반사되는 광선의 세기를 제어하는 프로젝션 스톱(120);A projection stop (120) having an opening and controlling the intensity of light reflected from each mirror of said AMA module (118) by the flux of light passing through said opening; 상기 프로젝션 스톱(120)을 통과한 광선을 적색, 녹색 또는 청색의 색 광선으로 분리시키기 위한 컬러 휠(125); 그리고A color wheel 125 for separating the light beams passing through the projection stop 120 into red, green or blue color light beams; And 상기 컬러 휠(125)을 통과한 색 광선을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.And a projection lens (122) for projecting the color light beams passing through the color wheel (125) onto a screen. 제1항에 있어서, 상기 컬러 휠(125)은 적색, 녹색 및 청색 투과 필터들의 일련의 컬러 단편들로 구성된 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.The projection image display device according to claim 1, wherein the color wheel (125) is composed of a series of color fragments of red, green and blue transmission filters. 제1항에 있어서, 상기 프로젝션 스톱(120)의 개구 크기보다 상기 컬러 휠(125)의 호의 길이가 큰 것을 특징으로 하는 투사형 화상 표시 장치.The projection type image display device according to claim 1, wherein the arc length of the color wheel (125) is larger than the opening size of the projection stop (120).
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