JP2003280095A - 照明系及びこれを採用したプロジェクションシステム - Google Patents

照明系及びこれを採用したプロジェクションシステム

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JP2003280095A JP2002322929A JP2002322929A JP2003280095A JP 2003280095 A JP2003280095 A JP 2003280095A JP 2002322929 A JP2002322929 A JP 2002322929A JP 2002322929 A JP2002322929 A JP 2002322929A JP 2003280095 A JP2003280095 A JP 2003280095A
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舜▲チョル▼ 崔
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーホイールなくしてカラー画像を具現で
きて小型化された照明系及びこれを採用したプロジェク
ションシステムを提供する。 【解決手段】 相異なる波長の光ビームを照射する第
１，第２及び第３発光素子と、前記第１，第２及び第３
発光素子に対して所定角度に傾いてＸ型に配され、入射
光を波長により透過または反射させる第１及び第２ホロ
グラム素子とを含み、また相異なる波長の光ビームを照
射する第１，第２及び第３発光素子と、前記第１，第２
及び第３発光素子に対して所定角度に傾いてＸ型に配さ
れ、入射光を波長により透過または反射させる第１及び
第２ホログラム素子と、前記第１及び第２ホログラム素
子により１方向に入射されるビームを入力された画像信
号により処理して画像を形成するディスプレイ素子と、
前記ディスプレイ素子により形成された画像をスクリー
ン側に拡大投射する投射レンズユニットとを含むことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は照明系及びこれを採
用したプロジェクションシステムに係り、特にカラーホ
イールなしにカラー画像を具現できて小型化の可能な照
明系及びこれを採用したプロジェクションシステムに関
する。
【０００２】
【従来の技術】図１を参照すれば、従来のプロジェクタ
は光源１００と、この光源１００から出射されたビーム
を集束する第１リレーレンズ１０２、入射光をＲ（Ｒｅ
ｄ），Ｇ（Ｇｒｅｅｎ），Ｂ（Ｂｌｕｅ）３色ビームに
分離させるカラーホイール１０５、前記カラーホイール
１０５を通過したビームを均一にするフライアイレンズ
１０７、前記フライアイレンズ１０７を経由したビーム
を集束する第２リレーレンズ１１０、前記カラーホイー
ル１０５を介して順次入射されるＲ，Ｇ，Ｂ３色により
カラー画像を形成するディスプレイ素子１１２及び前記
ディスプレイ素子１１２により形成された画像を拡大し
てスクリーン１１８に向かわせる投射レンズ系１１５を
含んで構成される。
【０００３】前記光源１００はキセノンランプ、金属−
ハロゲンランプ、ＵＨＰ（ＵｌｔｒａＨｉｇｈ Ｐｅｒ
ｆｏｒｍａｎｃｅ）ランプなどが使われるのであるが、
このようなランプは不必要な赤外線と紫外線とが多量に
放出される。これにより、多くの熱が発生するにつれて
熱を除去するための冷却ファンが使われるのであるが、
この冷却ファンは騷音発生の原因になる。また、ランプ
光源のスペクトル分布を見れば、全波長にわたり広く分
布していて狭いカラーガマットを有するのでカラー選択
の幅が減り、色純度が不良なだけではでなく、寿命が短
くてランプの安定した使用が制限される問題点がある。
【０００４】一方、従来のプロジェクションシステムで
は前記カラーホイール１０５を駆動モータ（図示せず）
により高速で回転させ、Ｒ，Ｇ，Ｂを順次前記ディスプ
レイ素子１１２に照明する方式でカラー画像を具現す
る。前記カラーホイール１０５はＲ，Ｇ，Ｂ３色フィル
タがホイール全体に等分配置され、１画面が形成される
間カラーホイールが回転し、前記ディスプレイ素子１１
２の応答速度により前記カラーホイール１０５の回転時
に１カラーずつ順次使用するので、入射光に対して２／
３の光損失が生じる。また、望ましいカラー具現のため
に前記カラーホイール１０５の各カラーの境界部分で所
定間隔のギャップが形成されており、この部分でも光損
失が生じる。
【０００５】それだけではなく、前記カラーホイール１
０５は高速で回転するので騷音が生じ、機械的な運動に
より安全性に不利なだけではなく、駆動モータの機械的
な限界のゆえに一定速度以上の速度を得難いので、カラ
ーブレークアップ現象が引き起こされる。さらに、カラ
ーホイール自体のコストが非常に高価なのでコスト高の
一要因になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
を解決するために案出されたものであり、相異なる波長
の光ビームを照射する発光素子からのビームを簡単な構
造により単一経路に合成することによりカラーホイール
なくしてカラー画像を具現して小型化が可能な照明系及
びこれを採用したプロジェクションシステムを提供する
ところに目的がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明による照明系は、相異なる波長の光ビームを照
射する第１，第２及び第３発光素子と、前記第１，第２
及び第３発光素子に対して所定角度に傾いてＸ型に配さ
れ、入射光を波長により透過または反射させる第１及び
第２ホログラム素子とを含むことを特徴とする。
【０００８】また、前記第１，第２及び第３発光素子が
アレイ構造よりなることを特徴とする。
【０００９】また、前記第１，第２及び第３発光素子は
ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｅｄ Ｄｉｏｄｅ）、レ
ーザダイオード、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉ
ｎｅｓｃｅｎｔ）及びＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）のうちいずれ一つよりなるこ
とを特徴とする。
【００１０】また、前記第１，第２及び第３発光素子か
ら照射されたビームを平行にするための平行光形成手段
がさらに備わることを特徴とする。
【００１１】また、前記平行光形成手段は、コリメーテ
ィングレンズアレイまたはフレネルレンズアレイである
ことを特徴とする。
【００１２】前記目的を達成するために本発明による照
明系を採用したプロジェクションシステムは、相異なる
波長の光ビームを照射する第１，第２及び第３発光素子
と、前記第１，第２及び第３発光素子に対して所定角度
に傾いてＸ型に配され、入射光を波長により透過または
反射させる第１及び第２ホログラム素子と、前記第１及
び第２ホログラム素子により１方向に入射されるビーム
を入力された画像信号により処理して画像を形成するデ
ィスプレイ素子と、前記ディスプレイ素子により形成さ
れた画像をスクリーン側に拡大投射する投射レンズユニ
ットとを含むことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】本発明による照明系５は、図２を参照すれ
ば相異なる波長を照射する第１，第２及び第３発光素子
１０，１３，１５、前記第１，第２及び第３発光素子１
０，１３，１５に対してＸ型に配された第１及び第２ホ
ログラム素子３０，３５を含んで構成される。
【００１５】前記第１ないし第３発光素子１０，１３，
１５はＬＥＤ、ＬＤ（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）、有機Ｅ
ＬまたはＦＥＤなどが使われうる。また、必要な光量を
確保するために複数の発光素子が２次元的なアレイ構造
に配列されうる。前記第１ないし第３発光素子または発
光素子アレイ１０，１３，１５は相異なる波長のビーム
を照射すべく構成されうる。例えば、前記第１発光素子
または発光素子アレイ１０はＲ波長のビームを照射し、
前記第２発光素子または発光素子アレイ１３はＧ波長の
ビームを照射し、前記第３発光素子または発光素子アレ
イ１５はＢ波長のビームを照射すべく構成されうる。
【００１６】前記第１ないし第３発光素子１０，１３，
１５はコの字型に配され、前記第１及び第２ホログラム
素子３０，３５は前記第１ないし第３発光素子１０，１
３，１５それぞれに対して所定角度に傾きいてＸ型に配
される。前記第１及び第２ホログラム素子３０，３５は
それぞれ所定波長の入射光だけを透過または反射する。
例えば、前記第１ホログラム素子３０はＲ波長のビーム
を反射し、他波長のビームは透過する一方、前記第２ホ
ログラム素子３５はＢ波長のビームを反射し、他波長の
ビームは透過すべく構成されうる。これによれば、前記
第１発光素子１０から照射されたＲビームは前記第１ホ
ログラム素子３０により反射されてＡ方向に進み、前記
第３発光素子１５から照射されたＢビームは前記第２ホ
ログラム素子３５により反射されてＡ方向に進む。ま
た、前記第２発光素子１３から照射されたＧビームは前
記第１及び第２ホログラム素子３０，３５を透過してＡ
方向に直進する。このように、前記第１ないし第３発光
素子１０，１３，１５から照射されたＲ，Ｇ，Ｂ３色ビ
ームは前記第１及び第２ホログラム素子３０，３５によ
り簡単に単一経路に合成される。
【００１７】ここで、前記第１及び第２ホログラム素子
３０，３５は回折パターンにより入射ビーム反射角を調
節できる。従って、ミラーやダイクロイックフィルタな
どと異なり、前記第１及び第２ホログラム素子３０，３
５の配置角度を任意に調節できる。言い換えれば、前記
第１及び第２ホログラム素子３０，３５をＸ型に配する
時にその傾度を調節でき、これによりビームの断面積を
圧縮できる。ミラーやダイクロイックフィルタなどは入
射ビームに対して４５°を保持してこそ入射ビームの光
路を９０°に反射できる一方、前記第１及び第２ホログ
ラム素子３０，３５は４５°より小さい角度に配しても
回折パターンにより反射角を９０°にできる。従って、
前記第１及び第２ホログラム素子３０，３５を傾度が４
５°より小さくすべく配することにより、入射ビーム断
面積に比べて出射ビームの断面積を狭くできる。このよ
うに、本発明による照明系は小型化できる。
【００１８】また、前記第１ないし第３発光素子または
発光素子アレイ１０，１３，１５の次にそれら発光素子
から照射される光ビームを平行にするコリメーティング
レンズアレイまたはフレネルレンズアレイのような平行
光形成手段２０，２３，２５がさらに備わりうる。
【００１９】次は、本発明による照明系を採用したプロ
ジェクションシステムについて説明する。
【００２０】図２に示された通り、本発明によるプロジ
ェクションシステムは相異なる波長のビームを照射する
第１，第２及び第３発光素子１０，１３，１５、前記第
１，第２及び第３発光素子１０，１３，１５に対してＸ
型に配列された第１及び第２ホログラム素子３０，３
５、前記第１及び第２ホログラム素子３０，３５を介し
て同一経路で入射される所定波長のビームを入力された
映像信号により処理して画像を形成するディスプレイ素
子４５、前記ディスプレイ素子４５により形成された画
像をスクリーン５０方向に拡大投射する投射レンズユニ
ット４８を含む。
【００２１】前記第１ないし第３発光素子１０，１３，
１５は前述のように相異なる波長のビームを照射する光
源として、ＬＥＤ、ＬＤ、有機ＥＬまたはＦＥＤなどが
使われうる。また、前記第１ないし第３発光素子１０，
１３，１５から照射されたビームを平行にするコリメー
ティングレンズアレイやフレネルレンズアレイのような
平行光形成手段がさらに備わりうる。
【００２２】相異なる方向から出射された３色ビームが
前記第１及び第２ホログラム素子３０，３５により波長
により選択的に透過または反射されて同じ方向に進む。
そして、前記ディスプレイ素子４５に入射されたビーム
は画像を形成するための入力信号により画素単位でオン
／オフされる。前記ディスプレイ素子４５は、例えば画
像信号によりマイクロミラーのオン／オフスイッチング
動作によりカラー画像を具現する可動ミラー装置や入射
ビームを偏光変調することによりカラー画像を具現する
液晶表示素子でありうる。
【００２３】また、前記第１及び第２ホログラム素子３
０，３５と前記ディスプレイ素子４５間の光路上にビー
ム強度を均一にするためのインテグレーティングロッド
やフライアイレンズのような均一光形成手段４０がさら
に配される。そして、前記第１及び第２ホログラム素子
３０，３５から出射されたビームを前記均一光形成手段
４０に集束する第１リレーレンズ３８と前記均一光形成
手段４０から出射されたビームを前記ディスプレイ素子
４５方向に集束する第２リレーレンズ４２とがさらに備
わりうる。
【００２４】前記第１ないし第３発光素子または発光素
子アレイ１０，１３，１５からＲ，Ｇ，Ｂ３色ビームが
順次出射され、相異なる方向からのビームが前記第１及
び第２ホログラム素子３０，３５により同一経路に向か
う。この時、前記第１及び第２ホログラム素子３０，３
５を通過して出射されたビームは前記ホログラム素子３
０，３５の傾度を調節することにより、前記第１ないし
第３発光素子１０，１３，１５から出射されたビームの
断面積より狭く圧縮することができる。それにより、前
記照明系５の体積を減らすことができ、全体的にプロジ
ェクションシステムを小型化できる。
【００２５】前記第１及び第２ホログラム素子３０，３
５により単一経路に合成されたビームは前記第１リレー
レンズ３８、均一光形成手段４０及び第２リレーレンズ
４２を経由して均一状態で前記ディスプレイ素子４５に
入射される。そして、前記ディスプレイ素子４５により
画像信号により画素別にオン／オフスイッチングされて
カラー画像を形成する。このように形成されたカラー画
像は前記投射レンズユニット４８により拡大されてスク
リーン５０に結ばれる。
【００２６】
【発明の効果】本発明による照明系は所望の波長帯の狭
いスペクトルを有する光を照射する発光素子または発光
素子アレイを利用して色純度が向上され、より広い分布
を有するカラーガマットを確保できる。また、ホログラ
ム素子を利用した簡単な構造によりビームの断面積を圧
縮すると同時に、相異なる方向から出射されるビームを
同一経路に向かわせることにより、照明系をコンパクト
化して光損失を減らせる。さらに、発光素子または発光
素子アレイを光源に利用して従来のランプ光源に比べて
熱発生が少なくて寿命が延びるメリットもある。
【００２７】それだけではなく、本発明による照明系を
採用したプロジェクションシステムでは発光素子または
発光素子アレイを有した照明系によるタイムシーケンス
駆動が可能なのでカラーホイールが必要なく、それによ
りカラーホイールを駆動させるためのモータによる騷音
問題が解消される。また、カラーホイールの回転速度よ
り速いオン／オフスイッチング作動が可能なために高い
フレームレートを具現できて電力消耗も減らせる。従っ
て、本発明による照明系を採用したプロジェクションシ
ステムは高鮮明及び高画質の画面を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のプロジェクタの概略的な構成図であ
る。
【図２】 本発明による照明系及びプロジェクションシ
ステムの概略的な構成図である。
【符号の説明】
１０，１３，１５ アレイ ２０，２３，２５ 平行光形成手段 ３０，３５ 第１，第２ホログラム素子 ３８ 第１リレーレンズ ４０ 均一光形成手段 ４２ 第２リレーレンズ ４５ ディスプレイ素子 ４８ 投射レンズユニット ５０ スクリーン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 崔 舜▲チョル▼ 大韓民国京畿道水原市八達区靈通１洞957 −６番地 清明マウル三益アパート324棟 1201号 (72)発明者 キリル・セルゲヴィッチ・ソコロフ 大韓民国京畿道水原市八達区梅灘４洞810 −４番地 成一アパート206棟1105号 Ｆターム(参考） 2H049 CA01 CA05 CA08 CA09 CA15 CA22 2K103 AA01 AB07 BA01 BA11 BC24 BC26 BC32

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 相異なる波長の光ビームを照射する第
    １，第２及び第３発光素子と、 前記第１，第２及び第３発光素子に対して所定角度に傾
    いてＸ型に配され、入射光を波長により透過または反射
    させる第１及び第２ホログラム素子とを含むことを特徴
    とする照明系。
  2. 【請求項２】 前記第１，第２及び第３発光素子がアレ
    イ構造よりなることを特徴とする請求項１に記載の照明
    系。
  3. 【請求項３】 前記第１，第２及び第３発光素子はＬＥ
    Ｄ、レーザダイオード、有機ＥＬ及びＦＥＤのうちいず
    れか一つよりなることを特徴とする請求項１または２に
    記載の照明系。
  4. 【請求項４】 前記第１，第２及び第３発光素子から照
    射されたビームを平行にするための平行光形成手段がさ
    らに備わることを特徴とする請求項３に記載の照明系。
  5. 【請求項５】 前記平行光形成手段は、 コリメーティングレンズアレイまたはフレネルレンズア
    レイであることを特徴とする請求項４に記載の照明系。
  6. 【請求項６】 相異なる波長の光ビームを照射する第
    １，第２及び第３発光素子と、 前記第１，第２及び第３発光素子に対して所定角度に傾
    いてＸ型に配され、入射光を波長により透過または反射
    させる第１及び第２ホログラム素子と、 前記第１及び第２ホログラム素子により１方向に入射さ
    れるビームを入力された画像信号により処理して画像を
    形成するディスプレイ素子と、 前記ディスプレイ素子により形成された画像をスクリー
    ン側に拡大投射する投射レンズユニットとを含むことを
    特徴とするプロジェクションシステム。
  7. 【請求項７】 前記第１，第２及び第３発光素子がアレ
    イ構造よりなることを特徴とする請求項６に記載のプロ
    ジェクションシステム。
  8. 【請求項８】 前記第１，第２及び第３発光素子はＬＥ
    Ｄ、レーザダイオード、有機ＥＬ及びＦＥＤのうちいず
    れか一つよりなることを特徴とする請求項６または７に
    記載のプロジェクションシステム。
  9. 【請求項９】 前記第１，第２及び第３発光素子から照
    射されたビームを平行にするための平行光形成手段がさ
    らに備わることを特徴とする請求項８に記載のプロジェ
    クションシステム。
  10. 【請求項１０】 前記平行光形成手段は、 コリメーティングレンズアレイまたはフレネルレンズア
    レイであることを特徴とする請求項９に記載のプロジェ
    クションシステム。
  11. 【請求項１１】 前記第１及び第２ホログラム素子から
    出射されたビーム強度を均一にするための均一光形成手
    段をさらに含むことを特徴とする請求項９に記載のプロ
    ジェクションシステム。
  12. 【請求項１２】 前記均一光形成手段はインテグレーテ
    ィングロッドまたはフライアイレンズであることを特徴
    とする請求項１１に記載のプロジェクションシステム。
  13. 【請求項１３】 前記均一ビーム形成手段の前後に入射
    ビームを所定位置に集束するためのリレーレンズがさら
    に備わることを特徴とする請求項１１または１２に記載
    のプロジェクションシステム。
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