KR20010001562A - Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel - Google Patents

Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel Download PDF

Info

Publication number
KR20010001562A
KR20010001562A KR1019990020851A KR19990020851A KR20010001562A KR 20010001562 A KR20010001562 A KR 20010001562A KR 1019990020851 A KR1019990020851 A KR 1019990020851A KR 19990020851 A KR19990020851 A KR 19990020851A KR 20010001562 A KR20010001562 A KR 20010001562A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
projection
source
stop
light
panel
Prior art date
Application number
KR1019990020851A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
황진
Original Assignee
전주범
대우전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전주범, 대우전자 주식회사 filed Critical 전주범
Priority to KR1019990020851A priority Critical patent/KR20010001562A/en
Publication of KR20010001562A publication Critical patent/KR20010001562A/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C9/00563—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys using personal physical data of the operator, e.g. finger prints, retinal images, voicepatterns
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B43/00—Time locks
    • E05B43/005—Timer devices controlling electrically operated locks
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E05—LOCKS; KEYS; WINDOW OR DOOR FITTINGS; SAFES
    • E05B—LOCKS; ACCESSORIES THEREFOR; HANDCUFFS
    • E05B47/00—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means
    • E05B47/0001—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof
    • E05B47/0002—Operating or controlling locks or other fastening devices by electric or magnetic means with electric actuators; Constructional features thereof with electromagnets
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00753—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys
    • G07C2009/00769—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means
    • G07C2009/00793—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys operated by active electrical keys with data transmission performed by wireless means by Hertzian waves
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07C—TIME OR ATTENDANCE REGISTERS; REGISTERING OR INDICATING THE WORKING OF MACHINES; GENERATING RANDOM NUMBERS; VOTING OR LOTTERY APPARATUS; ARRANGEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS FOR CHECKING NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • G07C9/00—Individual registration on entry or exit
    • G07C9/00174—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys
    • G07C2009/00968—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys shape of the data carrier
    • G07C2009/00976—Electronically operated locks; Circuits therefor; Nonmechanical keys therefor, e.g. passive or active electrical keys or other data carriers without mechanical keys shape of the data carrier card

Abstract

PURPOSE: A projector including TMA(thin-film micromirror array-actuated) panel is provided to prevent the mechanical collision between input and output parts and enhance optical efficiency. CONSTITUTION: A projector including thin-film micromirror array-actuated panel comprises a reflector(101), a light source(102), a source lens(104), a source stop(106), a total reflection prism(108), a field lens(110), a TMA panel(112), a projection stop(114), an optical path compensating prism(115) and a projection lens(116). The light source(102) emits infrared ray or ultraviolet ray. The reflector(101) reflects the lights emitted from the light source towards the source lens(104), which converts the lights from the light source into parallel lights. The source stop(106) is an opaque member and has an opening portion through which the light passes.

Description

박막형 미러 어레이 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치 {OPTICAL PROJECTION SYSTEM HAVING THIN-FILM MICROMIRROR ARRAY-ACTUATED PANEL}Projection type image display device including thin-film mirror array panel {OPTICAL PROJECTION SYSTEM HAVING THIN-FILM MICROMIRROR ARRAY-ACTUATED PANEL}

본 발명은 투사형 화상표시 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막형 미러 어레이(Thin-film Micromirror Array-actuated; 이하 TMA라 칭함) 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치에 있어서 입사부와 출사부의 기구적인 충돌을 방지하면서 광효율을 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection image display device, and more particularly, mechanical collision between an incident part and an exit part in a projection image display device including a thin-film micromirror array-actuated (hereinafter referred to as TMA) panel. The present invention relates to a projection type image display device which can improve light efficiency while preventing the damage.

광학 에너지를 스크린 상에 투영하기 위한 광로조절 장치 또는 공간적 광변조기는 광통신, 화상 처리 및 정보 디스플레이 장치와 같은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 통상적으로 이러한 광변조기를 이용한 화상 처리 장치들은 광학 에너지를 스크린 상에 표시하는 방법에 따라 직시형 화상표시 장치와 투사형 화상표시 장치로 구분된다.Optical path control devices or spatial light modulators for projecting optical energy onto the screen can be applied to various fields such as optical communication, image processing and information display devices. Typically, image processing apparatuses using such an optical modulator are classified into a direct view type image display device and a projection type image display device according to a method of displaying optical energy on a screen.

직시형 화상표시 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 화상표시 장치로는 액정표시 장치(LCD), DMD(Deformable Mirror Device) 및 AMA(Actuated Mirror Array)를 들 수 있다. 이러한 투사형 화상표시 장치는 다시 그들의 광학적 특성에 따라 2개의 그룹으로 나뉠 수 있다. 즉, LCD와 같은 장치는 전송 광변조기로 분류될 수 있는데 반하여, DMD 및 AMA는 반사 광 변조기로 분류될 수 있다.An example of a direct view image display device is a CRT (Cathode Ray Tube), which is a so-called CRT device, which has excellent image quality but increases in weight and volume as the size of the screen increases, leading to increased manufacturing costs. There is. Examples of the projection image display apparatus include a liquid crystal display (LCD), a deformable mirror device (DMD), and an actuated mirror array (AMA). Such projection image display apparatuses can be further divided into two groups according to their optical characteristics. That is, devices such as LCDs can be classified as transmit light modulators, while DMD and AMA can be classified as reflected light modulators.

LCD와 같은 전송 광변조기는 광학적 구조가 매우 간단하므로, 얇게 형성하여 중량을 가볍게 할 수 있으며 용적을 줄이는 것이 가능하다. 그러나, 빛의 극성으로 인하여 광효율이 낮으며, 액정재료에 고유하게 존재하는 문제, 예를 들면 응답 속도가 느리고 그 내부가 과열되기 쉬운 단점이 있다. 또한, 현존하는 전송 광변조기의 최대 광효율은 1∼2% 범위로 한정되며, 수용 가능한 디스플레이 품질을 제공하기 위해서 암실 조건을 필요로 한다. 따라서, 상술한 문제점들을 해결하기 위하여 DMD 및 AMA와 같은 광변조기가 개발되었다.Transmission optical modulators, such as LCDs, have a very simple optical structure, which makes them thinner, lighter in weight, and smaller in volume. However, the light efficiency is low due to the polarity of the light, there is a problem inherent in the liquid crystal material, for example, the response speed is slow and the inside is easy to overheat. In addition, the maximum light efficiency of existing transmission optical modulators is limited to a range of 1-2% and requires dark room conditions to provide acceptable display quality. Therefore, optical modulators such as DMD and AMA have been developed to solve the above problems.

DMD는 5% 정도의 비교적 양호한 광효율을 나타내지만, DMD에 채용된 힌지 구조물에 의해서 심각한 피로 문제가 발생할 뿐만 아니라, 매우 복잡하고 값비싼 구동 회로가 요구된다는 단점이 있다.Although DMD shows a relatively good light efficiency of about 5%, the hinge structure employed in the DMD not only causes serious fatigue problems, but also requires a very complicated and expensive driving circuit.

AMA는 그 내부에 설치된 각각의 미러들이 광원으로부터 입사되는 빛을 소정의 각도로 반사하고, 상기 반사된 빛이 슬릿이나 핀홀과 같은 개구를 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 콘트라스트가 향상되어 보다 밝고 선명한 화상을 얻을 수 있다.The AMA reflects the light incident from the light source at a predetermined angle, and each mirror installed therein adjusts the luminous flux so that the reflected light is projected on the screen through an opening such as a slit or pinhole to form an image. Device. 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 바이어스신호에 의하여 발생되는 전기장에 따라 변형을 일으킨다. 액츄에이터가 변형을 일으킬 때 그 상부에 장착된 각각의 미러들이 경사지게 된다. 따라서, 경사진 미러들은 광원으로부터 입사된 빛을 소정의 각도로 반사시켜 스크린 상에 화상을 맺을 수 있도록 한다. 각각의 미러들을 구동하는 액츄에이터로서 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), 또는 PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전물질이 이용된다. 또한, PMN(Pb(Mg, Nb)O3) 등의 전왜 물질로서 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 signal. As the actuator deforms, each of the mirrors mounted thereon is tilted. Therefore, the inclined mirrors reflect the light incident from the light source at a predetermined angle to form an image on the screen. As an actuator for driving the respective mirrors, a piezoelectric material such as PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), or PLZT ((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ) is used. It is also possible to configure the actuator as electrostrictive material such as PMN (Pb (Mg, Nb) O 3).

이러한 AMA는 크게 벌크형과 박막형으로 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 액티브매트릭스에 장착한 후, 쏘잉 방법으로 가공하고 그 상부에 미러를 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 AMA(TMA)가 개발되었다. 예를 들면, 본 출원인이 대한민국 특허청에 특허출원한 특허출원 제95-13353호(발명의 명칭 : 광로조절 장치의 제조방법)에 이러한 TMA가 개시되어 있다.These AMAs are classified into bulk and thin film types. 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 on the top. 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 (TMA) that can be manufactured using a semiconductor manufacturing process has been developed. For example, such a TMA 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.

TMA는 현미경적인 미러들과 관련하여 박막 압전 액츄에이터를 이용하는 반사형 광변조기로서, 단판식으로 이루어진 미러의 300,000 개 이상의 화소(Pixel)에 걸쳐서 대규모 집적의 균등도를 갖도록 개발되어 왔다. 이러한 TMA는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)을 나타내는 640×480 화소의 패널들로 구성된다. 화소들은 광효율을 높이도록 미러의 표면적을 최대화하기 위해서 캔틸레버(cantilever) 구조물로 고안된다. 캔틸레버 구조물은 화상신호 전압이 인가되는 액티브매트릭스 및 인가된 신호 전압에 의해 작동되는 미러를 포함한다.TMA is a reflective optical modulator using a thin film piezoelectric actuator in connection with microscopic mirrors, and has been developed to have uniformity of large scale integration over more than 300,000 pixels of a single plate mirror. This TMA 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 surface area of the mirror to increase 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 TMA를 포함하는 종래의 투사형 화상표시 장치가 도 1에 도시되어 있다.A conventional projection type image display apparatus including a single plate type TMA is shown in FIG.

도 1을 참조하면, 종래의 투사형 화상표시 장치(10)는 광선들을 방출하기 위한 170W 내지 270W의 할로겐 금속 램프(11), 램프(11)로부터 광선들을 반사시키기 위한 반사경(19), 램프(11)를 통과한 광선들을 평행광으로 만들기 위한 소오스 렌즈(12), 광선들을 통과시키기 위한 개구를 갖고 화상을 형성하는 광선들의 양을 결정하는 소오스 스톱(13), 소오스 스톱(13)을 통과한 광선들을 반사시키기 위한 소오스 미러(14), 소오스 스톱(13)의 이미지를 프로젝션 스톱(20)에 1:1로 대응시키기 위한 필드 렌즈(16), 다수의 미러를 구비하며 필드 렌즈(16)로부터 조사되는 광선들의 세기를 변조시키기 위한 TMA 패널(18), 광선들을 통과시키기 위한 개구를 가지며 변조된 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(20), 그리고 프로젝션 스톱(20)을 통과한 광선들을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(22)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a conventional projection type image display apparatus 10 includes a halogen metal lamp 11 of 170 W to 270 W for emitting light rays, a reflector 19 for reflecting light rays from the lamp 11, and a lamp 11. Source lens 12 for turning the light beams passing through the beam into parallel light, a source stop 13 having an opening for passing the light beams, and determining an amount of light rays forming an image, and a light beam passing through the source stop 13 A source lens 14 for reflecting the light, a field lens 16 for correspondingly matching the image of the source stop 13 to the projection stop 20, and a plurality of mirrors and irradiated from the field lens 16. The TMA panel 18 for modulating the intensity of the light rays to be made, the projection stop 20 having an opening for passing the light rays and focusing the flux of the modulated light rays, and the light rays passing through the projection stop 20 are screened ( Degree And a projection lens 22 for projection on a not).

종래의 투사형 화상표시 장치(10)의 동작 원리를 간단히 설명하면 다음과 같다.The operation principle of the conventional projection image display apparatus 10 will be briefly described as follows.

먼저, 램프(11)로부터 방출된 광선들이 소오스 렌즈(12)에 의해 평행광으로 만들어져 소오스 스톱(13)으로 향한다. 소오스 스톱(13)의 개구를 통과한 광선은 소오스 미러(14)에 의해 θ의 각도로 반사되어 필드 렌즈(16)에 입사한 후, 평행광으로 TMA 패널(18) 상에 조사된다.First, the light rays emitted from the lamp 11 are made into parallel light by the source lens 12 and directed to the source stop 13. The light rays passing through the opening of the source stop 13 are reflected by the source mirror 14 at an angle of θ, enter the field lens 16, and are irradiated onto the TMA panel 18 with parallel light.

TMA 패널(18)의 각각의 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 화상 신호 전압에 따라서 진동하거나 기울어지거나 구부러진다. 이에 따라, 필드 렌즈(16)를 통과한 광선들은 TMA 패널(18)의 각 미러들로부터 반사된 후 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하여 프로젝션 렌즈(22)를 통해 스크린 상에 투사됨으로써 화상을 형성한다. 이때, TMA 패널(18)의 미러로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(20)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(20)에 대한 TMA 패널(18)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.Each mirror of the TMA panel 18 vibrates, tilts or bends in accordance with an image signal voltage applied to an actuator provided below it. Accordingly, the light rays passing through the field lens 16 are reflected from the respective mirrors of the TMA panel 18 and then projected on the screen through the projection lens 22 through the opening of the projection stop 20 to display an image. Form. At this time, the path of the light beam reflected from the mirror of the TMA panel 18 determines the intensity of the light beam passing through the opening of the projection stop 20. That is, the flux of light rays passing through the opening of the projection stop 20 is controlled by the direction of the mirror of the TMA panel 18 with respect to the projection stop 20.

상술한 종래의 투사형 화상표시 장치에 의하면, 소오스 스톱을 통과한 광선을 반사하여 그 광로를 TMA 패널로 향하도록 변경시키기 위한 소오스 미러로 사용되는 알루미늄 미러가 입사 광선의 90% 정도를 반사하고 10% 정도를 흡수하므로 광 손실을 초래한다.According to the conventional projection type image display device described above, an aluminum mirror used as a source mirror for reflecting light rays passing through the source stop and directing the light path toward the TMA panel reflects about 90% of the incident light and is 10%. Absorbs the degree, resulting in light loss.

또한, 소오스 미러의 기울기 θm과 TMA 패널로 입사되는 광선의 입사각도 θ는 2 * (θm - 45°) = θ의 관계를 갖게 되는데, 예를 들어 TMA 패널의 단위 미러가 3°의 최대 경사각을 갖기 위해서 소오스 미러는 그로부터 반사되는 광선이 TMA 패널의 중심축에 대해 약 6°의 각도(θ)로써 입사되도록 48°의 기울기(θm)로 설치되어야 한다. 이 경우, 광학계에 소오스 미러를 설치할 공간이 비좁기 때문에 소오스 미러로부터 TMA 패널로 입사되는 광선의 광 경로와 TMA 패널로부터 프로젝션 렌즈로 향하는 광선의 광 경로가 충돌하는 문제가 발생한다.In addition, the inclination angle θ of the light incident on the TMA panel and the inclination angle θm of the source mirror has a relationship of 2 * (θm-45 °) = θ, for example, the unit mirror of the TMA panel has a maximum inclination angle of 3 ° In order to have a source mirror, a source mirror must be installed with a tilt of [theta] m of 48 [deg.] So that the light reflected therefrom is incident at an angle [theta] of about 6 [deg.] With respect to the central axis of the TMA panel. In this case, since the space for installing the source mirror in the optical system is small, there arises a problem that the light path of the light beam incident from the source mirror to the TMA panel collides with the light path from the TMA panel to the projection lens.

따라서, 본 발명의 목적은 TMA 패널을 포함하는 투사형 화상표시 장치에 있어서 입사부와 출사부의 기구적인 충돌을 방지하면서 광효율을 향상시킬 수 있는 투사형 화상표시 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a projection type image display apparatus which can improve light efficiency while preventing mechanical collision between the entrance portion and the exit portion in a projection type image display apparatus including a TMA panel.

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

도 2는 본 발명에 의한 투사형 화상표시 장치를 나타내는 개략도이다.Fig. 2 is a schematic diagram showing a projection image display apparatus according to the present invention.

도 3은 도 2에 도시한 전반사 프리즘에서의 광선의 전파 경로를 도시한 개략도이다.FIG. 3 is a schematic diagram showing a propagation path of light rays in the total reflection prism shown in FIG. 2.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

100 : 투사형 화상표시 장치 101 : 반사경100: projection image display device 101: reflector

102 : 광원 104 : 소오스 렌즈102: light source 104: source lens

106 : 소오스 스톱 108 : 전반사 프리즘106: source stop 108: total reflection prism

110 : 필드 렌즈 112 : TMA 패널110: field lens 112: TMA panel

114 : 프로젝션 스톱 115 : 광로 보상 프리즘114: projection stop 115: optical path compensation prism

116 : 프로젝션 렌즈116: projection lens

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 광선들을 방출하기 위한 광원; 광선들을 반사시키기 위한 미러의 화소들로 구성되며, 각 미러가 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형되는 TMA 패널, 광원으로부터 방출된 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 소오스 스톱, 소오스 스톱을 통과한 광선들을 반사하여 그 경로가 TMA 패널로 향하도록 변경시키기 위한 전반사 프리즘, TMA 패널의 각 미러로부터 반사된 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱, 그리고 프로젝션 스톱을 통과한 광선들을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈를 구비하는 투사형 화상표시 장치를 제공한다.The present invention to achieve the above object, the light source for emitting light rays; A TMA panel consisting of pixels of a mirror for reflecting light rays, each mirror being deformed to a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding one of the plurality of pixels displayed on the screen, of the light rays emitted from the light source A source stop for concentrating the flux, a total reflection prism for reflecting the rays passing through the source stop and directing its path towards the TMA panel, a projection stop for concentrating the flux of the rays reflected from each mirror of the TMA panel, and Provided is a projection image display apparatus having a projection lens for projecting light rays passing through a projection stop onto a screen.

본 발명에 의하면, 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 그 광로가 TMA 패널로 향하도록 변경시키기 위하여 전반사 프리즘을 사용함으로써 반사 효율을 극대화시킨다. 이를 위하여 전반사 프리즘은 1.5 이상의 높은 굴절률을 갖도록 형성하며, 그 입사면과 출사면을 무반사 코팅함으로써 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한, 전반사 프리즘을 사용함으로써 늘어난 입사부(소오스 스톱으로부터 TMA 패널까지)의 광 경로 길이(optical path length)를 보상하기 위하여 TMA 패널과 프로젝션 스톱의 사이에 광로 보상 프리즘을 설치한다.According to the present invention, the reflection efficiency is maximized by using a total reflection prism to reflect the light rays generated from the light source and change the light path to the TMA panel. To this end, the total reflection prism is formed to have a high refractive index of 1.5 or more, and high light efficiency can be obtained by antireflective coating of the entrance and exit surfaces. In addition, an optical path compensation prism is installed between the TMA panel and the projection stop to compensate for the optical path length of the increased incidence (from the source stop to the TMA panel) by using the total reflection prism.

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

도 2는 본 발명에 의한 단판식 TMA를 포함하는 투사형 화상표시 장치를 나타내는 개략도로서, 단판식 단색 시스템을 예시한다.Fig. 2 is a schematic diagram showing a projection type image display apparatus including a single plate type TMA according to the present invention, illustrating a single plate type single color system.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 투사형 화상표시 장치(100)는 반사경(101), 광원(102), 소오스 렌즈(104), 소오스 스톱(106), 전반사 프리즘(108), 필드 렌즈(110), TMA 패널(112), 프로젝션 스톱(114), 광로 보상 프리즘(115) 그리고 프로젝션 렌즈(116)를 포함한다.2, the projection image display apparatus 100 according to the present invention includes a reflector 101, a light source 102, a source lens 104, a source stop 106, a total reflection prism 108, and a field lens 110. ), A TMA panel 112, a projection stop 114, an optical path compensation prism 115 and a projection lens 116.

광선들을 방출하기 위한 광원(102)은 바람직하게는, 약 170∼270W의 할로겐 금속 램프로서 스펙트럼에서 장파장의 적외선(LWIR) 내지 자외선(UV)을 방출한다. 반사경(101)은 소오스 렌즈(104)에 대해 반대 방향으로 광원(102)으로부터 방출되는 광선들을 반사시켜 다시 소오스 렌즈(104)로 향하게 하는 역할을 한다.The light source 102 for emitting light rays is preferably a halogen metal lamp of about 170-270 W, which emits long wavelength infrared (LWIR) to ultraviolet (UV) light in the spectrum. The reflector 101 serves to reflect the light rays emitted from the light source 102 in the opposite direction to the source lens 104 to be directed back to the source lens 104.

소오스 렌즈(104)는 광원(102)으로부터 방출된 광선들을 평행광으로 만드는 역할을 한다. 소오스 스톱(106)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광선들을 통과시키도록 형성된 개구를 갖는다. 바람직하게는, 이 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 소오스 스톱(106)은 화상을 형성하는 광선들의 양을 결정한다.The source lens 104 serves to make the light rays emitted from the light source 102 into parallel light. The source stop 106 is an optically opaque member and has an opening formed to pass light rays. Preferably, this opening is a pinhole or slit. The source stop 106 determines the amount of light rays that form the image.

전반사 프리즘(108)은 소오스 스톱(106)을 통과한 광선을 반사시켜 그 경로를 TMA 패널(112)로 향하도록 변경시키는 역할을 한다. 전반사 프리즘(108)은 굴절률 n을 갖는 유리로 이루어지며, 입사면(S1)과 출사면(S2)을 무반사 코팅하고 광선이 반사되어질 경사면(S3)을 미러로 코팅한다. 따라서, 소오스 스톱(106)을 통과한 광선은 전반사 프리즘(108)의 평평한 유리 입사면(S1)을 거쳐 미러 코팅된 경사면(S3)으로부터 반사된 후 평평한 유리 출사면(S2)을 거쳐 TMA 패널(112)로 향하게 된다. 이하, 전반사 프리즘(108)에서의 전파 경로를 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The total reflection prism 108 serves to reflect the light rays passing through the source stop 106 and redirect its path towards the TMA panel 112. The total reflection prism 108 is made of glass having a refractive index n. The total reflection prism 108 is an antireflective coating on the entrance surface S1 and the exit surface S2 and a mirror of the inclined surface S3 to which light is reflected. Accordingly, the light rays passing through the source stop 106 are reflected from the mirror-coated inclined surface S3 through the flat glass entrance surface S1 of the total reflection prism 108 and then through the flat glass exit surface S2 and then the TMA panel ( 112). Hereinafter, the propagation path in the total reflection prism 108 will be described in more detail with reference to FIG. 3.

도 3을 참조하면, 굴절률 n을 갖고 θp의 각도로 기울어진 전반사 프리즘(108)은,Referring to FIG. 3, the total reflection prism 108 having a refractive index n and inclined at an angle of θp,

의 조건식에 의해 각도 θp를 조절함으로써 TMA 패널(112)로 입사되는 광선의 입사각도 θB를 만족시킬 수 있다.By adjusting the angle θp by the condition of Fig incident angle of the light beam incident on the TMA panel 112 it can satisfy θ B.

일반적으로 굴절률 n의 매체에 입사되는 광선은을 만족하여야 입사광의 100%가 반사된다. 전반사 프리즘(108)의 기울기 θp는 45°보다 약간 크고 θc는 45°보다 작아야 하므로, 전반사 프리즘(108)의 굴절률 n은 1.5이상이 되도록 한다. 예를 들어, θc가 36°이면 굴절률 n은 1.7이 되어야 한다.In general, light rays incident on a medium of refractive index n To satisfy 100% of incident light is reflected. Since the inclination θp of the total reflection prism 108 should be slightly larger than 45 ° and θc should be smaller than 45 °, the refractive index n of the total reflection prism 108 is 1.5 or more. For example, if θ c is 36 °, the refractive index n should be 1.7.

또한, TMA 패널(112)의 단위 미러가 3°의 최대 경사각을 갖기 위해서는 전반사 프리즘(108)으로부터 반사되는 광선이 TMA 패널(112)의 중심축에 대해 약 6°의 각도(θB)로써 입사되어야 하므로, 상기 수학식 1로부터 전반사 프리즘(108)은 약 46.8°의 기울기(θp)를 갖도록 배치됨을 알 수 있다. 따라서, 종래의 광학계에서는 소오스 미러를 약 48°의 기울기로 배치하여야 했으나, 본 발명에서는 전반사 프리즘(108)의 기울기를 종래보다 작은 값으로 조절할 수 있으므로 입사부의 광 경로와 출사부의 광 경로가 충둘하는 것을 방지할 수 있다.In addition, in order for the unit mirror of the TMA panel 112 to have a maximum inclination angle of 3 °, the light reflected from the total reflection prism 108 is incident at an angle θ B of about 6 ° with respect to the central axis of the TMA panel 112. Since it should be, it can be seen from Equation 1 that the total reflection prism 108 is arranged to have an inclination θp of about 46.8 °. Therefore, in the conventional optical system, the source mirror should be disposed at an inclination of about 48 °, but in the present invention, the inclination of the total reflection prism 108 can be adjusted to a smaller value than the conventional one, so that the light path of the incidence part and the light path of the outgoing part are full. Can be prevented.

필드 렌즈(110)는 소오스 스톱(106)의 이미지가 프로젝션 스톱(114)에 1:1로 대응되도록 하기 위하여, 소오스 스톱(106)을 통과한 각각의 광선들을 광 손실 없이 TMA 패널(112)로 조사하는 역할을 한다.The field lens 110 directs each ray passing through the source stop 106 to the TMA panel 112 without light loss, so that the image of the source stop 106 corresponds to the projection stop 114 1: 1. Investigate.

TMA 패널(112)은 조사된 광선들을 반사시키기 위한 다수의 미러를 포함하며, 각 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가되는 전기 신호에 따라서 광선들의 세기를 변조한다. 즉, 각 미러는 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중에서 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형된다.The TMA panel 112 includes a plurality of mirrors for reflecting the irradiated rays, each of which modulates the intensity of the rays in accordance with an electrical signal applied to an actuator provided thereunder. That is, each mirror is deformed to a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding pixel among the plurality of pixels displayed on the screen.

프로젝션 스톱(114)은 광학적으로 불투명한 부재이며, 광학적으로 반사면인 전면 및 광선들을 통과시키도록 형성된 개구를 구비한다. 바람직하게는, 이 개구는 핀홀 또는 슬릿이다. 프로젝션 스톱(114)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 TMA 패널(112)의 각 미러로부터 반사된 광선의 세기를 제어한다. 프로젝션 렌즈(116)는 프로젝션 스톱(114)의 개구를 통과한 광선들을 스크린(도시되지 않음) 상에 투사하여 그에 상응되는 화상을 표시하는 기능을 수행한다.The projection stop 114 is an optically opaque member and has an optically reflective surface and an opening formed to pass light rays. Preferably, this opening is a pinhole or slit. The flux of light rays passing through the opening of the projection stop 114 controls the intensity of the light rays reflected from each mirror of the TMA panel 112. The projection lens 116 functions to project light rays passing through the opening of the projection stop 114 on a screen (not shown) to display an image corresponding thereto.

광로 보상 프리즘(115)은 입사부의 광 경로와 출사부의 광 경로를 대칭적으로 만들기 위하여 TMA 패널(112)과 프로젝션 스톱(114)의 사이에 배치된다. 일반적으로, 물리적 길이 d를 갖는 프리즘의 광 경로 길이는 "d"가 되지만, 프리즘의 굴절률을 "n"으로 만들게 되면, 그 광 경로 길이는 n·d로 나타나게 된다. 따라서, 본 발명의 광학계에서는 입사부, 즉 소오스 스톱(106)으로부터 TMA 패널(112)까지의 광 경로 길이가 "nd - d = Δnd" 만큼 늘어나게 된다. 따라서, 소오스 스톱(106)의 이미지를 프로젝션 스톱(114)에 1:1로 대응시키기 위해서는 출사부, 즉 TMA 패널(112)에서 프로젝션 렌즈(116)까지의 광 경로 길이에서 입사부의 늘어난 Δnd를 보상해주어야 한다. 이에 따라, TMA 패널(112)과 프로젝션 스톱(114)의 사이에 광로 보상 프리즘(115)을 설치함으로써 입사부의 광 경로 길이와 투사부의 광 경로 길이를 같게 만든다. 또한, 바람직하게는 광효율을 향상시키기 위하여 광로 보상 프리즘(115)의 입사면(S4)과 출사면(S5)을 무반사 처리한다.The optical path compensation prism 115 is disposed between the TMA panel 112 and the projection stop 114 to make the light path of the entrance part symmetrical with the light path of the exit part. In general, the optical path length of a prism having a physical length d becomes "d", but when the refractive index of the prism is made "n", the optical path length is represented by n · d. Therefore, in the optical system of the present invention, the length of the light path from the incident portion, that is, the source stop 106 to the TMA panel 112, is increased by "nd-d = Δnd". Thus, in order to match the image of the source stop 106 1: 1 to the projection stop 114, the incident portion, i.e., the increased Δnd of the incident portion in the optical path length from the TMA panel 112 to the projection lens 116, is compensated for. You should. Accordingly, the optical path compensation prism 115 is provided between the TMA panel 112 and the projection stop 114 to make the optical path length of the incident portion equal to the optical path length of the projection portion. Further, in order to improve the light efficiency, the incident surface S4 and the exit surface S5 of the optical path compensation prism 115 are preferably antireflected.

이하, 상술한 구조를 갖는 본 발명에 따른 투사형 화상표시 장치(100)의 작동 원리를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation principle of the projection image display apparatus 100 according to the present invention having the above-described structure will be described in more detail.

먼저, 할로겐 금속 램프와 같은 아크 램프로 이루어진 광원(102)으로부터 방출된 광선들이 소오스 렌즈(104)에 의해 평행광으로 만들어진 후 소오스 스톱(106)을 통과하여 전반사 프리즘(108)에 조사된다. 전반사 프리즘(108)으로부터 반사된 광선들은 그 경로가 1차적으로 변경된 후, 필드 렌즈(110)를 통해 평행광으로 TMA 패널(112)에 조사된다.First, light rays emitted from a light source 102 made of an arc lamp such as a halogen metal lamp are made into parallel light by the source lens 104 and then irradiated to the total reflection prism 108 through the source stop 106. The light rays reflected from the total reflection prism 108 are irradiated to the TMA panel 112 with parallel light through the field lens 110 after its path is primarily changed.

TMA 패널(112)의 각 미러는 그 아래에 구비된 액츄에이터에 인가된 신호에 따라서 광선들을 변조한다. 만일, 특정 액츄에이터에 오프(OFF) 전압, 즉 제로(0)의 전압이 인가되면, 그 액츄에이터에 대응되는 미러가 틸팅되지 않으며 이에 따라 그 미러에 조사된 광선들은 프로젝션 스톱(114)을 통과하지 못하게 된다.Each mirror of the TMA panel 112 modulates light rays in accordance with a signal applied to an actuator provided thereunder. If an OFF voltage, i.e. a zero voltage, is applied to a particular actuator, the mirror corresponding to that actuator is not tilted so that the beams irradiated to the mirror do not pass through the projection stop 114. do.

그러나, 특정 액츄에이터에 온(ON) 전압이 인가되면, 그 액츄에이터에 대응되는 미러가 틸팅되고 이에 따라 그 미러에 조사된 광선들은 세기가 변조되어 필드 렌즈(110)와 광로 보상 프리즘(115)을 거쳐 프로젝션 스톱(114)으로 향한다. 이때, 미러로부터 반사되는 광선의 경로는 프로젝션 스톱(114)의 개구를 통과하는 광선의 세기를 결정한다. 즉, 프로젝션 스톱(114)의 개구를 통과하는 광선의 플럭스는 프로젝션 스톱(114)에 대한 TMA 패널(112)의 미러의 방향에 의해서 제어된다.However, when an ON voltage is applied to a specific actuator, the mirror corresponding to the actuator is tilted, and thus the light beams irradiated on the mirror are modulated in intensity so that they pass through the field lens 110 and the optical path compensation prism 115. Head to the projection stop 114. At this time, the path of the light beam reflected from the mirror determines the intensity of the light beam passing through the opening of the projection stop 114. That is, the flux of the light rays passing through the opening of the projection stop 114 is controlled by the direction of the mirror of the TMA panel 112 relative to the projection stop 114.

이와 같이 프로젝션 스톱(114)의 개구를 통과한 광선들은 프로젝션 렌즈(116)에 의해 스크린 상에 투사되어 그에 대응되는 화상을 표시한다.As such, the light rays passing through the opening of the projection stop 114 are projected on the screen by the projection lens 116 to display an image corresponding thereto.

상술한 바와 같이 본 발명의 투사형 화상표시 장치에 의하면, 광원으로부터 발생된 광선을 반사하여 그 광로가 TMA 패널로 향하도록 변경시키기 위하여 전반사 프리즘을 사용함으로써 반사 효율을 극대화시킨다. 이를 위하여 전반사 프리즘은 1.5 이상의 높은 굴절률을 갖도록 형성하며, 그 입사면과 출사면을 무반사 코팅함으로써 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한, 전반사 프리즘에 의해 늘어난 입사부의 광 경로 길이를 보상하기 위하여 TMA 패널과 프로젝션 스톱의 사이에 광로 보상 프리즘을 설치함으로써 입사부의 광 경로 길이와 출사부의 광 경로 길이를 같게 만든다.As described above, according to the projection type image display apparatus of the present invention, the reflection efficiency is maximized by using the total reflection prism to reflect the light rays generated from the light source and to change the light path toward the TMA panel. To this end, the total reflection prism is formed to have a high refractive index of 1.5 or more, and high light efficiency can be obtained by antireflective coating of the entrance and exit surfaces. Further, in order to compensate the optical path length of the incidence portion extended by the total reflection prism, an optical path compensation prism is provided between the TMA panel and the projection stop to make the optical path length of the incidence portion equal to the light path length of the emission portion.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 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 the above has been described 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 (5)

광선들을 방출하기 위한 광원(102);A light source 102 for emitting light rays; 광선들을 반사시키기 위한 미러의 화소들로 구성되며, 각 미러가 스크린 상에 표시되는 다수의 화소들 중 대응되는 하나의 화소의 세기에 상응하는 변형 크기로 변형되는 박막형 미러 어레이(TMA) 패널(112);A thin-film mirror array (TMA) panel 112 composed of pixels of a mirror for reflecting light rays, each mirror being deformed to a deformation size corresponding to the intensity of a corresponding one of a plurality of pixels displayed on the screen. ); 상기 광원(102)으로부터 방출된 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 소오스 스톱(106);A source stop (106) for concentrating the flux of light rays emitted from the light source (102); 상기 소오스 스톱(106)을 통과한 광선들을 반사하여 그 경로가 상기 TMA 패널(112)로 향하도록 변경시키기 위한 전반사 프리즘(108);A total reflection prism (108) for reflecting light rays passing through the source stop (106) and redirecting its path towards the TMA panel (112); 상기 TMA 패널(112)의 각 미러로부터 반사된 광선들의 플럭스를 집중시키기 위한 프로젝션 스톱(114); 그리고A projection stop 114 for concentrating the flux of light rays reflected from each mirror of the TMA panel 112; And 상기 프로젝션 스톱(114)을 통과한 광선들을 스크린 상에 투사하기 위한 프로젝션 렌즈(116)를 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시 장치.And a projection lens (116) for projecting light rays passing through the projection stop (114) onto a screen. 제1항에 있어서, 상기 전반사 프리즘(108)의 입사면(S1)과 출사면(S2)은 무반사 코팅된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시 장치.The projection image display apparatus according to claim 1, wherein the incident surface (S1) and the exit surface (S2) of the total reflection prism (108) are antireflective coated. 제1항에 있어서, 상기 전반사 프리즘(108)은 1.5 이상의 굴절률(n)을 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시 장치.The projection image display apparatus according to claim 1, wherein the total reflection prism (108) has a refractive index (n) of 1.5 or more. 제1항에 있어서, 상기 TMA 패널(112)과 프로젝션 스톱(114)의 사이에 평행 사변형 구조의 광로 보상 프리즘(115)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시 장치.The projection image display device according to claim 1, further comprising an optical path compensation prism (115) having a parallelogram structure between the TMA panel (112) and the projection stop (114). 제1항에 있어서, 상기 광로 보상 프리즘(115)의 입사면(S4)과 출사면(S5)은 무반사 코팅된 것을 특징으로 하는 투사형 화상표시 장치.The projection image display apparatus according to claim 1, wherein the incident surface (S4) and the exit surface (S5) of the optical path compensation prism (115) are antireflective coated.
KR1019990020851A 1999-06-05 1999-06-05 Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel KR20010001562A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990020851A KR20010001562A (en) 1999-06-05 1999-06-05 Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019990020851A KR20010001562A (en) 1999-06-05 1999-06-05 Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010001562A true KR20010001562A (en) 2001-01-05

Family

ID=19590350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019990020851A KR20010001562A (en) 1999-06-05 1999-06-05 Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20010001562A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100270999B1 (en) Actuated mirror array projection system
KR100257604B1 (en) Projection type image display apparatus
KR100201827B1 (en) Projection system of optical path control system
KR20010001562A (en) Optical projection system having thin-film micromirror array-actuated panel
KR100251113B1 (en) Optical system of ama
KR100201829B1 (en) Optical projection system
KR19990004785A (en) Actuated Mirror Array Optics and Projection Room Using the Same
KR100208675B1 (en) Optical system of an actuated mirror array
KR100208679B1 (en) Actuated mirror array optical projection system and a projection method using the same
KR100208662B1 (en) Projection image display system and a projection method using the same
KR100251112B1 (en) Optical system of ama and projection method by using the same
KR20000044178A (en) Projection type image display device
KR100209955B1 (en) Optical system of an actuated mirror array and a projection method by using the same
KR100208661B1 (en) Optical projection system and an optical projection method using the same
KR100201834B1 (en) The position error detection device of optical path controller engine system
KR100276661B1 (en) Projection type image display device including thin film mirror array (TMA) module
KR100209954B1 (en) Actuated mirror array optical projection system and a projection method using the same
KR19990035324A (en) Ghost Elimination Actuated Mirror Array Optics
KR19980034584A (en) Optical projection system
KR100201825B1 (en) Projection system for a light modulation apparatus
KR19990047455A (en) Projection type image display device
KR19990047453A (en) Projection type image display device
KR19990047454A (en) Projection type image display device
KR20000044179A (en) Projection type video display unit including thin-film micromirror array-actuated panel
KR20000044173A (en) Projection type image display device including thin film micromirror array-actuated panel

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination