KR200141983Y1

KR200141983Y1 - Optical system for projector

Info

Publication number: KR200141983Y1
Application number: KR2019950041618U
Authority: KR
Inventors: 남성우
Original assignee: 전주범; 대우전자주식회사
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR970048269U

Abstract

본 고안은 편광빔분할기와 차폐막을 사용하여 광학계를 구성함으로써 스크린상에서 광효율을 증가시키고 화상중의 고스트(ghost)를 제거해 화질을 개선시키고 아울러 광학계의 설계에 있어서 균일성(uniformity)을 개선시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 그 구성은 고휘도의 백색광을 방사하는 광원(11)과, 상기 광원(11)으로부터 방사된 광을 소정비율(50:50)으로 투과 및 반사시켜 분리하는 분할기(21)와, 상기 편광빔 분할기(21)에 의해 투과 및 반사된 광의 입사위치에 설치되어 광변조시키는 제1 및 제2광변조수단(30,40)과, 상기 제1 및 제2광변수단(30,40)에 의해 광변조된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈(16)로 구성된다.The present invention is to use the polarizing beam splitter and shielding film to construct the optical system to increase the light efficiency on the screen, to remove the ghost in the image to improve the image quality and to improve the uniformity (uniformity) in the design of the optical system The present invention relates to an optical system of a projected image display apparatus, the configuration of which includes a light source 11 emitting high brightness white light and a light beam emitted from the light source 11 at a predetermined ratio (50:50). A splitter 21 for separating and separating the light, first and second light modulating means 30 and 40 installed at an incidence position of light transmitted and reflected by the polarization beam splitter 21, and the first and second light modulating means 30 and 40; And a projection lens 16 for projecting light modulated by the second optical variable stages 30 and 40 onto the screen.

Description

Optical system of projection image display device

제1도는 종래 일반적인 투사형화상표시장치의 광학계를 개략적으로 나타낸 평면도.1 is a plan view schematically showing an optical system of a conventional general projection image display device.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면이다.2 is a view showing an optical system of a projection image display device according to the present invention.

제3도는 제2도의 광변조수단의 구성을 나타낸 도면.3 is a diagram showing the configuration of the light modulation means of FIG.

제4도 (a) 및 (b)는 제2도의 차폐막을 나타낸 도면이다.4 (a) and 4 (b) show the shielding film of FIG.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

10 : 투사형화상표시장치 16 : 투사렌즈10: projection image display device 16: projection lens

21 : 편광빔 분할기 30,40 : 제1,2 광변조수단21 polarizing beam splitter 30, 40 first, second optical modulation means

32,42 : 차폐막 34,44 : 마이크로렌즈어레이32,42: shielding film 34,44: microlens array

36,46 : 광로조절기36,46: Light path regulator

본 고안은 투사형화상표시장치(projector)의 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 편광빔분할기와 차폐막을 사용하여 광학계를 구성함으로써 스크린상에서 광효율을 증가시키고 화상중의 고스트(ghost)를 제거해 화질을 개선시키고 아울러 광학계의 설계에 있어서 균일성(uniformity)을 개선시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system of a projection-type image display apparatus, and more particularly, to construct an optical system using a polarizing beam splitter and a shielding film to increase light efficiency on a screen and to remove image ghosts, thereby improving image quality. In addition, the present invention relates to an optical system of a projection image display device which can improve uniformity in the design of an optical system.

화상표시장치는 표시방법에 따라, 직시형화상표시장치와 투사형화상표장치로 구분된다.An image display apparatus is classified into a direct image display apparatus and a projection image display apparatus according to the display method.

직시형 화상표시장치는 CRT(Cathode Ray Tube)등이 있는데, 이러한 CRT(화상표시장치는 화질은 좋으나 화면이 커짐에 따라 중량 및 두께의 증대와, 가격이 비싸지는 등의 문제점이 있어 대화면을 구비하는데 한계가 있다.The direct view type image display device includes a CRT (Cathode Ray Tube), and such a CRT (image display device has good image quality but has a problem such as an increase in weight and thickness as the screen is enlarged, and a price is expensive. There is a limit.

투사형화상표시장치는 대화면 액정표시장치(liquid Crystal Display: 이하 LCD라 칭함)등 있는데, 이러한 대화면 LCD의 박형화가 가능하여 중량을 작게 할 수 있다. 그러나, 이러한 LCD는 편광판에 의한 광손실이 크고 LCD를 구동하기 위한 박막트랜지스터가 화소마다 형성되어 있어 개구율(광의 투과면적)을 높이는데 한계가 있으므로 광의 효율이 매우 낮다.Projection type image display devices include a large crystal display (hereinafter referred to as an LCD), and such a large screen LCD can be thinned to reduce the weight. However, the LCD has a high light loss due to the polarizing plate, and a thin film transistor for driving the LCD is formed for each pixel, so that there is a limit in increasing the aperture ratio (light transmission area).

따라서, 미합중국 Aura사에 의해 액추에이티드 미러 어레이(Actuated Mirror Arrays: 이하 AMA라 칭함)를 이용한 투사형화상표시장치가 개발되었다.Accordingly, a projection image display device using Actuated Mirror Arrays (hereinafter referred to as AMA) has been developed by Aura, USA.

상기 투사형화상표시장치는 1차원 AMA를 이용하는 것과 2차원 AMA를 이용하는 것으로 구별된다. 1차원 AMA는 거울면들이 M×1 어레이로 배열되고, 2차 AMA는 거울면이 M×N 어레이로 배열되어 있다. 따라서 1차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 주사거울을 이용하여 M×1개의 광선들을 선주사시키고, 2차원 AMA를 이용하는 투사형화상표시장치는 M×N개의 광속들을 투사시켜 M×N화소의 어레이를 가지는 영상을 나타내게 된다.The projection image display device is divided into one-dimensional AMA and two-dimensional AMA. The one-dimensional AMA has mirror surfaces arranged in an M × 1 array, and the secondary AMA has mirror surfaces arranged in an M × N array. Therefore, a projection image display device using a one-dimensional AMA pre-scans M × 1 rays using a scanning mirror, and a projection image display device using a two-dimensional AMA projects M × N beams to produce an array of M × N pixels. Branches represent images.

제1도는 종래의 투사형화상표시장치의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a conventional projection image display apparatus.

이 투사형화상표시장치(1)는 광원(11), 반사거울(14), 투사스톱(15), 투사렌즈(16), 필드렌즈(17), 광로조절기(20)를 포함하고 있다.This projection image display apparatus 1 includes a light source 11, a reflection mirror 14, a projection stop 15, a projection lens 16, a field lens 17, and an optical path controller 20.

상기에서 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사(emitting)되어 반사거울(14)에 의해 반사된다.In the above, high-brightness white light is emitted from the light source 11 and reflected by the reflection mirror 14.

상기 필드렌즈(17)는 후술하는 광로조절기(20)앞에 위치하여 큰 반사각을 갖고 반사거울(14)에서 반사되는 광이 손실되지 않도록 하며 광로를 줄이는 것이 바람직하다.The field lens 17 is located in front of the optical path controller 20 to be described later, and has a large reflection angle so that the light reflected from the reflective mirror 14 is not lost and the optical path is reduced.

상기 광로조절기(20)는 상기 필드렌즈(17)로부터 각도가 조절된 입사광에 대하여 화소들과 대응하여 광의 경로가 조절되도록 반사시키는 거울(20c)과, 이 거울(20c)이 일정경로를 가지도록 하는 액츄에이터(20b)가 M×N개가 실장된 액츄에이티드미러어레이패널(20a)로 이루어진다. 상기 액츄에이티드미러어레이패널(20a)은 M×N개의 트랜지스터들(도시되지않음)이 내장되고, 액츄에이터(20b)는 트랜지스터들과 전기적으로 연결되게 액추에이티드미러어레이패널(20a)에 실장되어 화상신호에 의해 발생되는 전계에 의해 변형되어 상부에 실장된 거울(20c)을 일정각도만큼 경사지게 한다.The optical path controller 20 includes a mirror 20c for reflecting the incident light of which angle is adjusted from the field lens 17 to correspond to the pixels so that the path of the light is controlled, and the mirror 20c has a predetermined path. The actuator 20b is composed of an actuated mirror array panel 20a in which M × N pieces are mounted. The actuated mirror array panel 20a includes M × N transistors (not shown), and the actuator 20b is mounted on the actuated mirror array panel 20a so as to be electrically connected to the transistors. Deformed by the electric field generated by the image signal, the mirror 20c mounted on the top is inclined by a predetermined angle.

상기 투사렌즈(16)는 상기 광로조절기(20)에 의해 광량이 조절된 광을 스크린에 투사시킨다.The projection lens 16 projects the light whose light amount is adjusted by the optical path controller 20 onto the screen.

상기한 종래 투사형화상표시장치에 있어서는 스크린상에 광효율이 낮고, 고스트(ghost)가 생기는등 화질이 좋지 않은 문제점이 있었고, 또한 광학계의 균일성(uniformity)이 떨어지는 문제점이 있었다.In the conventional projection image display device, there is a problem of poor image quality such as low light efficiency on the screen, ghosting, and inferiority of uniformity of the optical system.

본 고안은 상기한 바와 같은 종래 투사형화상표시장치의 광학계에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 안출한 것으로, 편광빔 분할기와 차폐막을 포함하여 광학계를 구성함으로써 광원으로부터의 광효율을 증대시키고 또한 화질을 개선시킬 수 있도록 된 투사형화상표시장치의 광학계를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the problems in the optical system of the conventional projection-type image display device as described above, and comprises an optical system including a polarizing beam splitter and a shielding film to increase the light efficiency from the light source and to improve the image quality. It is an object of the present invention to provide an optical system of a projection image display device.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 고안의 바람직한 일실시예에 따르면, 고휘도의 백색광을 방사하는 광원과, 상기 광원으로부터 방사광을 소정비율(50:50)로 투과 및 반사시켜 분리하는 편광빔 분할기와, 상기 편광빔 분할기로부터 투과 및 반사된 광이 입사되는 위치에 설치되어 상기 투과 및 반사된 광을 광변조시키는 제1 및 제2광변조수단과, 상기 제1 및 제2광변조수단에 의해 광변조된 광을 스크린으로 투사시키는 투사렌즈로 구성된 것을 특징으로 투사형화상표시장치의 광학계가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention to achieve the object as described above, a light source for emitting white light of high brightness, and a polarization beam splitter for transmitting and reflecting the light emitted from the light source at a predetermined ratio (50:50) And first and second light modulating means provided at a position where light transmitted and reflected from the polarization beam splitter is incident to light modulate the transmitted and reflected light, and by the first and second light modulating means. An optical system of a projection image display device is provided, characterized by comprising a projection lens for projecting light modulated light onto a screen.

바람직하게는 상기 제1 및 제2광변조수단은 각각 차폐막, 마이크로렌즈어레이, 광로조절기의 순서로 설치되어 이루어진 것이다.Preferably, the first and second light modulation means are provided in order of a shielding film, a microlens array, and an optical path controller, respectively.

상기 실시예에 따르면, 광원으로부터 고휘도의 백색광이 방사되어 편광빔 분할기에 소정비율로 투과 및 반사되어 분리되고 각각 제1 및 제2광변조수단의해 광변조되어 다시 편광빔분할기를 지나 투사렌즈에 의해 스크린으로 투사되어 화상을 구현하게 되는 것이다.According to the above embodiment, high-brightness white light is emitted from the light source, transmitted and reflected to the polarization beam splitter at a predetermined ratio, separated, and then modulated by the first and second light modulation means, respectively, by the projection lens through the polarization beam splitter. It is projected onto the screen to produce an image.

이하 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an optical system of a projection image display device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제2도는 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계를 나타낸 도면이고, 제3도는 제2도의 광변조수단의 구성을 나타낸 도면이고, 제4도(a) 및 (b)는 제2도의 차폐막을 나타낸 도면으로서, 종래기술과 동일부분에는 동일부호를 사용하여 설명한다. 이에 도시한 바와 같이, 투사형화상표시장치(10)는 광원(11), 편광빔 분할기(21), 제1 및 제2광변조수단(30,40), 투사렌즈(16)를 포함하고 있다.2 is a view showing the optical system of the projection image display device according to the present invention, Figure 3 is a view showing the configuration of the optical modulation means of Figure 2, Figures 4 (a) and (b) is a shielding film of FIG. As shown in the drawings, the same parts as in the prior art will be described with the same reference numerals. As shown in the drawing, the projection image display apparatus 10 includes a light source 11, a polarization beam splitter 21, first and second light modulating means 30 and 40, and a projection lens 16.

상기 편광빔 분할기(21)는 광원(11)으로부터 방사된 광을 소정비율(50:50)로 투과 및 반사시킨다.The polarization beam splitter 21 transmits and reflects the light emitted from the light source 11 at a predetermined ratio (50:50).

상기 제1광변조수단(30)은 차폐막(32)과, 마이크로 렌즈어레이(34)와, 광로조절기(36)로 구성되어, 상기편광분리기(21)에 의해 반사된 반사광을 광변조시킨다.The first light modulating means 30 includes a shielding film 32, a micro lens array 34, and an optical path controller 36 to optically modulate the reflected light reflected by the polarization separator 21.

상기 제2광변조수단(40)은 차폐막(42)과, 마이크로 렌즈어레이(44)와, 광로조절기(46)로 구성되어, 상기 편광빔분리기(21)에 의해 투과된 투과광을 광변조시킨다.The second light modulating means 40 includes a shielding film 42, a micro lens array 44, and an optical path controller 46 to optically modulate the transmitted light transmitted by the polarization beam separator 21.

상기 차폐막(32,42)는 각각 N개의 슬릿(32a,42a)을 가지고 있으며, 각각의 슬릿( 32a,42a)은 서로 엇갈리게 되어있다.The shielding films 32 and 42 each have N slits 32a and 42a, and the slits 32a and 42a are staggered from each other.

상기 마이크로렌즈어레이(34,44)는 상기 차폐막(32,42)의 슬릿(32a,42a)을 통과한 광을 광로조절기(36,46)로 접속시키는 역할을 한다.The microlens arrays 34 and 44 serve to connect the light passing through the slits 32a and 42a of the shielding films 32 and 42 to the optical path controllers 36 and 46.

상기 광로조절기(36,46)에 입사된 광은 광로조절기(36,46)의 각 픽셀어레이가 구동함에 따라 흑,백의 신호로 되어 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 화상을 제공한다.The light incident on the optical path controllers 36 and 46 becomes a black and white signal as each pixel array of the optical path controllers 36 and 46 is driven to provide an image to the screen through the projection lens 16.

상기와 같이 구성된 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계의 작용을 살펴보면, 광원(11)으로부터 고휘도의 백색광이 방사되고, 상기 방사광은 편광빔 분할기(21)에 의해 소정비율(50:50)으로 투과 및 반사된다. 이후 상기 편광빔 분할기(21)에 의해 반사된 반사광은 제1광변조수단(30)의 차폐막(32)의 슬릿(32a)을 거쳐 마이크로렌즈어레이(34)에 의해 집속되어 광로조절기(36)에 의해 광로가 조절되어 되반사되어 다시 편광빔분할기(21)를 투과하여 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 투사되는 것이다.Looking at the operation of the optical system of the projection image display device according to the present invention configured as described above, the white light of high brightness is emitted from the light source 11, the radiation light is a predetermined ratio (50:50) by the polarizing beam splitter 21 Transmitted and reflected. Thereafter, the reflected light reflected by the polarization beam splitter 21 is focused by the microlens array 34 via the slit 32a of the shielding film 32 of the first light modulating means 30 to the optical path controller 36. By the optical path is adjusted and reflected back, it passes through the polarization beam splitter 21 and is projected onto the screen through the projection lens 16.

또한, 상기 편광빔 분할기(21)를 투과한 투과광은 제2광변조수단(40)의 차폐막(42)의 슬릿(42a)을 거쳐 마이크로렌즈어레이(44)에 의해 집속되어 광로조절기(46)에 의해 광로가 조절되어 되반사되어 편광빔분할기(21)를 투과하여 투사렌즈(16)를 통해 스크린에 투사되는 것이다. 상기와 같은 과정을 통해 스크린에는 제1 및 제2광변조수단(30,40)으로부터의 화상정보가 입사되어 하나로 합쳐져서 원하는 화상을 구현하게 되는 것이다.In addition, the transmitted light transmitted through the polarization beam splitter 21 is focused by the microlens array 44 via the slit 42a of the shielding film 42 of the second light modulating means 40 to the optical path controller 46. By the optical path is adjusted and reflected back through the polarization beam splitter 21 is projected on the screen through the projection lens 16. Through the above process, the image information from the first and second light modulation means 30 and 40 is incident on the screen and merged into one to realize a desired image.

상기 실시예에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 투사형화상표시장치의 광학계는 편광빔분할기를 사용하여 광의 효율을 높이게 된 효과가 있고, 또한 편광빔 분할기와 차폐막을 이용함으로써 렌즈에서의 반사로 스크린상의 고스트를 제거함으로써 화질을 개선할 수 있는 효과가 있다.As described in the above embodiment, the optical system of the projection image display device according to the present invention has the effect of increasing the light efficiency by using a polarization beam splitter, and by using a polarization beam splitter and a shielding film on the screen by reflection from the lens. Removing the ghost has the effect of improving image quality.

Claims

A light source 11 emitting white light having high luminance, a polarization beam splitter 21 for separating and transmitting the light emitted from the light source 11 at a predetermined ratio (50:50), and the flat beam splitter 21 The first and second light modulation means 30 and 40 installed at the incidence position of the light transmitted and reflected by the second light modulation means, and the light modulated by the first and second light modulation means 30 and 40. A projection lens 16 for projecting light onto the screen, and the first and second light modulation means 30 and 40 respectively include shielding films 32 and 42, microlens arrays 34 and 44, and optical path controllers. 36 and 46, wherein the shielding films 32 and 42 are formed by staggering N lattice slits 32a and 42a, respectively.