KR0162391B1 - Optical device of lcd projector using diffraction optical element - Google Patents

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KR0162391B1 KR1019950025658A KR19950025658A KR0162391B1 KR 0162391 B1 KR0162391 B1 KR 0162391B1 KR 1019950025658 A KR1019950025658 A KR 1019950025658A KR 19950025658 A KR19950025658 A KR 19950025658A KR 0162391 B1 KR0162391 B1 KR 0162391B1
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Abstract

본 발명은 액정프로젝터의 광학계에 관한 것으로, 종래의 액정프로젝터 광학계가 광원에서 발광된 광의 분리를 위해 다수개의 다이크로익미러를 상호간에 일정거리를 가지고 소정의 각도만큼 기울어지도록 배치되어야 하는 등 공간효율이 좋지 않은 문제점이 있어 이를 해결하기 위한 것이다. 이와 같은 본 발명은 리플렉터(21)를 구비한 광원(20)과, 상기 광원(20)에서 나온 광(L)을 회절시켜 분리하는 회절광학소자(22)와, 상기 회절광학소자(21)에서 분리된 광(L)을 주어진 화상정보에 따라 투과시키는 액정판넬블록(30)과, 상기 액정판넬블록(30)을 거쳐 나온 광(L)을 수렴시켜주는 프레넬렌즈(33)와, 상기 프레넬렌즈(33)에 의해 수렴된 광(L)을 스크린(36)상에 결상시키는 투사렌즈(35)로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면 광원(20)에서 발광된 광(L)의 분리를 위해 회절광학소자(21)를 사용하므로 광분리를 위한 구성이 간단하게 되어 광학계의 공간효율이 높아지고, 상기 회절광학소자는 반사식과 투과식의 2가지 모두가 사용가능하여 광학계설계의 자유도가 커지게 되는 이점이 있다.The present invention relates to an optical system of a liquid crystal projector, and the conventional liquid crystal projector optical system has to be arranged such that a plurality of dichroic mirrors are inclined by a predetermined angle with a predetermined distance therebetween for separation of light emitted from a light source. This is a bad problem and is intended to solve it. In the present invention, a light source 20 having a reflector 21, a diffractive optical element 22 which diffracts and separates the light L emitted from the light source 20, and the diffraction optical element 21 A liquid crystal panel block 30 for transmitting the separated light L according to given image information, a Fresnel lens 33 for converging the light L emitted through the liquid crystal panel block 30, and the fres It consists of the projection lens 35 which forms the light L converged by the Nel lens 33 on the screen 36. According to the present invention, since the diffraction optical element 21 is used for the separation of the light L emitted from the light source 20, the configuration for light separation is simplified, thereby increasing the spatial efficiency of the optical system, and the diffraction optical element Since both reflection and transmission can be used, there is an advantage that the degree of freedom of optical system design is increased.

Description

회절광학소자를 이요한 액정프로젝터의 광학계Optical system of liquid crystal projector using diffractive optical element

제1도는 종래 기술에 의한 액정프로젝터 광학계의 요부구성을 보인 구성도.1 is a block diagram showing a main configuration of a liquid crystal projector optical system according to the prior art.

제2도는 다른 종래 기술에 의한 액정프로젝터 광학계의 요부구성을 보인 구성도.2 is a block diagram showing a main configuration of another liquid crystal projector optical system according to the prior art.

제3도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 구성을 보인 구성도.3 is a block diagram showing the configuration of an optical system of a liquid crystal projector according to the present invention.

제4도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작동원리를 보인 작동 원리도.4 is a working principle showing the operating principle of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention.

제5도의 a,b는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작동원리를 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining the principle of operation of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention.

제6도는 본 발명에 의한 회절광학소자의 상세구성을 보인 단면도.6 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of a diffractive optical element according to the present invention.

제7도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 다른 실시예를 보인 구성도.7 is a block diagram showing another embodiment of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention.

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

20 : 광원 21 : 리플렉터20: light source 21: reflector

22 : 회절광학소자 23 : 회절격자22 diffraction optical element 23 diffraction grating

30 : 액정판넬블록 31 : 미소렌즈30: liquid crystal panel block 31: microlens

32 : 액정셀 33 : 프레넬렌즈32 liquid crystal cell 33 Fresnel lens

35 : 투사렌즈 36 : 스크린35 Projection Lens 36 Screen

본 발명은 액정프로젝터의 광학계에 관한 것으로, 특히 회절광학소자를 사용하여 광원에서 발광된 광을 분리하여 액정판넬블록에 전달하도록 하여 광분리를 위한 구성의 단순화를 통해 공간효율을 최대로 높인 액정프로젝터의 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system of a liquid crystal projector, and in particular, a diffraction optical element uses a diffraction optical element to separate light emitted from a light source and transmit the same to a liquid crystal panel block. It relates to an optical system.

제1도는 종래 기술에 의한 액정프로젝터 광학계의 요부구성을 보인 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계는 광(L)을 발광하는 광원(1)과, 상기 광원(1)에서 나온 광(L)의 경로상에 놓여지는 액정판넬(2)과, 상기 액정판넬(2)을 거쳐나온 광(L)을 수렴시켜 주는 프레넬렌즈(5)와, 상기 프레넬렌즈(5)를 거쳐나온 광(L)을 스크린(7) 상에 결상시켜 주는 투사렌즈(6)로 구성된다.1 is a block diagram showing a main configuration of a liquid crystal projector optical system according to the prior art. As shown in the drawing, the optical system of the liquid crystal projector according to the prior art includes a light source 1 for emitting light L and a light source ( A fresnel lens 5 converging the liquid crystal panel 2 placed on the path of light L emitted from 1), the light L passing through the liquid crystal panel 2, and the fresnel lens And a projection lens 6 for forming an image L on the screen 7 through the light L. As shown in FIG.

한편 상기 액정판넬(2)에 구비되어 있는 액정셀(4)에는 각각 녹색, 적색, 청색의 색필터(4g)(4r)(4b)가 구비되어 있다.On the other hand, the liquid crystal cell 4 of the liquid crystal panel 2 is provided with green, red and blue color filters 4g, 4r and 4b, respectively.

도면중 미설명 부호 3은 투명기판이다.Reference numeral 3 in the drawings is a transparent substrate.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계는 광원(1)에서 발광된 광(L)이 상기 액정판넬(2), 프레넬렌즈(5), 투사렌즈(6)를 거치면서 화상정보를 스크린(7) 상에 나타나게 된다.In the optical system of the liquid crystal projector according to the related art configured as described above, the light L emitted from the light source 1 passes through the liquid crystal panel 2, the Fresnel lens 5, and the projection lens 6. It will appear on the screen 7.

상기와 같이 구성된 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계에 의하면 광원(1)에서 발광된 광(L)중에서 원하는 색을 나타내기 위해서는 상기 액정셀(4)에 구비되어 있는 색필터(4g)(4r)(4b)중 원하는 색필터(4g)(4r)(4b)를 가진 액정셀(4)로만 광(L)을 투과시키게 되므로, 전체 광선중 1/3에 해당하는 광(L)만이 화상정보를 전달하기 위해 실제로 사용된다. 또한 광(L)의 투과률면에서도 색필터(4g)(4r)(4b)를 사용하여야 하므로 투과률이 떨어져 실제로 광원(1)에서 발광된 광(1)중에서 1/3도 화상정보를 나타내는데 사용되지 못하여 스크린(7)에 맞혀지는 상이 어둡게 되는 문제점이 있었다.According to the optical system of the liquid crystal projector according to the prior art configured as described above, in order to display a desired color among the light L emitted from the light source 1, the color filters 4g and 4r provided in the liquid crystal cell 4 are provided. Since the light L is transmitted only to the liquid crystal cell 4 having the desired color filters 4g, 4r, and 4b, the light L corresponding to one third of the total light beams is used for image information. It is actually used to convey. In addition, since the color filters 4g, 4r, and 4b should also be used in terms of the transmittance of the light L, the transmittance is lowered so that 1/3 of the light 1 actually emitted from the light source 1 is used to represent image information. There was a problem that the image to be fitted to the screen 7 is not dark.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 종래에는 사용되지 못하던 광(L)까지도 특정셀에 수렴시키고 또한 색필터(4g)(4r)(4b)를 사용하지 않게 되어 종래 기술에 비해 3배 이상 밝기의 개선을 가져오는 액정프로젝터의 광학계가 제2도에 개시되어 있다.In order to solve this problem of the prior art, even light L, which has not been used conventionally, converges to a specific cell, and color filters 4g, 4r, and 4b are not used. An optical system of a liquid crystal projector that leads to an improvement in is disclosed in FIG.

제2도는 다른 종래 기술에 의한 액정프로젝터 광학계의 요부구성을 보인 구성도로서, 이에 도시된 바와 같이, 다른 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계의 구성은 광원(11)과, 광원(11)에서 발광된 광(L)을 소정의 각도로 반사하는 다이크로익미러(12b)(12r)(12g)들과, 상기 다이크로익미러(12b)(12r)(12g)에서 반사된 광(L)을 선택적으로 투과하면서 화상정보를 표시할 수 있게 하는 액정판넬(13)과, 상기 액정판넬(13)을 거친 광(L)을 수렴시켜 주는 프레넬렌즈(17)와, 상기 프레넬렌즈(17)를 거친 광(L)을 스크린(19)상에 결상시키는 투사렌즈(18)로 구성된다.2 is a block diagram showing the main structure of the liquid crystal projector optical system according to another prior art. As shown in FIG. 2, the optical system of the liquid crystal projector according to the prior art is light source 11 and light emitted from the light source 11. The dichroic mirrors 12b, 12r and 12g reflecting the light L at a predetermined angle, and the light L reflected by the dichroic mirrors 12b, 12r and 12g. A liquid crystal panel 13 for selectively transmitting image information while transmitting therethrough; a Fresnel lens 17 for converging light L passing through the liquid crystal panel 13; and the Fresnel lens 17 The projection lens 18 forms an image of light L having passed through the screen 19.

상기 다이크로익미러(12b)(12r)(12g)는 3장의 미러가 소정의 각도만큼씩 경사지게 차례로 설치되어 각각 청색광(B), 적색광(R), 녹색광(G)만을 소정의 각도로 반사하게 된다.The dichroic mirrors 12b, 12r, and 12g are provided with three mirrors sequentially inclined by a predetermined angle to reflect only the blue light B, the red light R, and the green light G at a predetermined angle, respectively. do.

상기 액정판넬(13)의 광원(11)쪽 부분에는 청,적,녹의 화상신호를 표시하기 위한 액정셀(16)에 해당하는 마이크로 렌즈(14)가 구비되어 있다.The light source 11 side of the liquid crystal panel 13 is provided with a micro lens 14 corresponding to the liquid crystal cell 16 for displaying blue, red and green image signals.

도면중 미설명 부호 15는 기판이다.In the figure, reference numeral 15 is a substrate.

상기와 같은 다른 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작동을 살펴보면, 광원(11)에서 발광된 광(L)은 상기 다이크로익미러(12b)(12r)(12g)를 거치면서 청색, 적색, 녹색의 광(B)(R)(G)으로 분리된다. 여기서 광(L)이 분리되는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.Looking at the operation of the optical system of the liquid crystal projector according to another prior art as described above, the light (L) emitted from the light source 11 passes through the dichroic mirrors (12b) (12r) (12g), blue, red, Green light (B) (R) (G) is separated. Herein, the process of separating the light L will be described in detail.

광원(11)에서 나온 광(L)은 제일 먼저 청색광(B)만을 반사하고 나머지는 투과시키는 다이크로익미러(12b)에 입사되어 청색광(B)은 액정판넬(13)의 일면에 구비되어 있는 마이크로 렌즈(14)로 소정의 각도를 가지고 입사된다. 그리고 상기 청색광(B)만을 반사시키는 다이크로익미러(12b)를 투과한 적색광(R)과 녹색광(G)은 다시 적색광(R)만을 반사시키는 다이크로익렌즈(12r)에 입사되어 적색광(R)은 상기 마이크로 렌즈(14)로 수평으로 반사되고, 녹색광(G)은 투과된다. 상기 적색광(R)만을 반사시키는 다이크로익렌즈(12r)를 투과한 녹색광(G)은 녹색광만(G)을 반사시키는 다이크로익렌즈(12g)에서 반사되어 상기 마이크로 렌즈(14)로 소정의 각도롤 가지고 입사된다.The light L emitted from the light source 11 is first incident on the dichroic mirror 12b that reflects only the blue light B and transmits the rest, so that the blue light B is provided on one surface of the liquid crystal panel 13. The micro lens 14 is incident at a predetermined angle. In addition, the red light R and the green light G passing through the dichroic mirror 12b reflecting only the blue light B are incident on the dichroic lens 12r reflecting only the red light R, and the red light R is reflected. ) Is horizontally reflected by the micro lens 14, and the green light G is transmitted. The green light G transmitted through the dichroic lens 12r reflecting only the red light R is reflected by the dichroic lens 12g reflecting only the green light G and is predetermined by the microlens 14. It is incident with an angular roll.

이때, 상기 광(L:B,R,G)들은 적색광(R)과 이를 기준으로 서로 대칭을 이루며 소정의 각으로 마이크로 렌즈(14)에 입사되고 렌즈(14)를 통과하면서 수렴되어 해당되는 액정셀(16)로 입사된다. 상기 광(L)들은 소정의 화상정보에 따라 액정셀(16)을 통과하게 되고, 이와 같이 액정셀(16)을 통과한 광(L)은 프레넬렌즈(17)를 통과하면서 광(L)의 경로가 투사렌즈(18)쪽으로 수렴된다. 투사렌즈(18)로 전달된 광(L)은 투사렌즈(18)에 의해 스크린(19) 상에 결상시켜 사용자가 화상정보를 볼 수 있도록 한다.At this time, the light (L: B, R, G) is a red light (R) and symmetrical with each other on the basis of the incident on the micro lens 14 at a predetermined angle and passes through the lens 14, the corresponding liquid crystal Is incident on the cell 16. The lights L pass through the liquid crystal cell 16 according to predetermined image information. As such, the light L passing through the liquid crystal cell 16 passes through the Fresnel lens 17 while the light L passes through the liquid crystal cell 16. The path of is converged toward the projection lens 18. The light L transmitted to the projection lens 18 forms an image on the screen 19 by the projection lens 18 so that the user can view image information.

그러나, 상기와 같은 다른 종래 기술에 의한 액정프로젝터의 광학계에 의하면 광원(11)에서 발광된 광(L)을 청색, 적색, 녹색광(B)(R)(G)으로 분해하기 위해서는 3장의 다이크로익미러(12b)(12r)(12g)가 필요하고, 또한 이들 미러(12b)(12r)(12g)를 통해 상기 각각의 광(L)들이 소정의 각도를 가지고 마이크로 렌즈(14)로 반사되도록 하기 위해서는 반드시 반사형태를 이루어야 하고, 또한 미러(12b)(12r)(12g)들이 소정의 각도를 가지고 배치되어야 하므로 광학계가 차지하는 공간이 커지게 된다. 또한 이와 같은 3장의 미러(12b)(12r)(12g)를 서로에 대해서 특정 위치에 정확하게 조절하는 작업은 용이한 작업이 아니라는 문제점이 있다.However, according to the optical system of the liquid crystal projector according to another conventional technique as described above, in order to decompose the light L emitted from the light source 11 into blue, red, and green light (B) (R) (G), three dichroic lenses are used. After the mirrors 12b, 12r, and 12g, the mirrors 12b, 12r, and 12g are also used so that the respective lights L are reflected to the microlens 14 at a predetermined angle. In order to achieve this, a reflection shape must be achieved, and since the mirrors 12b, 12r, and 12g must be disposed at a predetermined angle, the space occupied by the optical system becomes large. In addition, there is a problem that the operation of accurately adjusting the three mirrors 12b, 12r, 12g at a specific position with respect to each other is not easy.

따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액정판넬상에 색필터를 사용하지 않고 광을 분리하여 미소렌즈를 통해 광의 이용효율을 증가시키는 기술에 있어서 광을 분리하기 위해서 회절광학소저를 사용하여 부품수를 줄이고 공간효율을 높인 액정프로젝터의 광학계를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems of the prior art, and to separate the light in the technology to increase the utilization efficiency of the light through the micro lens by separating the light without using a color filter on the liquid crystal panel. In order to provide an optical system of a liquid crystal projector using a diffraction opticalizer to reduce the number of parts and increase the space efficiency.

상기와 같은 본 발명의 목적은 리플렉터를 구비한 광원과, 상기 광원에서 나온 광을 회절시켜 분리하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자에서 분리된 광을 주어진 화상정보에 따라 투과시키는 액정판넬블록과, 상기 액정판넬블록을 거쳐 나온 광을 수렴시키는 액정판넬블록과, 상기 액정판넬블록을 거쳐 나온 광을 수렴시켜주는 프레넬렌즈와, 상기 프레넬렌즈에 의해 수렴된 광을 스크린상에 결상시키는 투사렌즈로 구성됨을 특징으로 하는 액정프로젝터의 광학계에 의해 달성된다.An object of the present invention as described above is a light source having a reflector, a diffraction optical element for diffraction to separate the light from the light source, a liquid crystal panel block for transmitting the light separated from the diffraction optical element in accordance with a given image information and A projection panel for converging light emitted by the liquid crystal panel block, a fresnel lens for converging light emitted through the liquid crystal panel block, and light condensed by the fresnel lens on the screen It is achieved by the optical system of the liquid crystal projector characterized by consisting of a lens.

상기 회절광학소자의 상기 액정판넬블록쪽 면에는 소정형상을 가지는 회절격자가 구비되어 구성됨을 특징으로 한다.The diffraction grating having a predetermined shape is provided on the side of the liquid crystal panel block of the diffractive optical element.

상기 회절광학소자는 투과식 회절광학소자임을 특징으로 한다.The diffractive optical element is characterized in that the transmission diffraction optical element.

상기 회절광학소자는 반사식 회절광학소자임을 특징으로 한다.The diffractive optical element is characterized in that the reflective diffraction optical element.

상기한 바와 같은 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계를 첨부된 도면에 도시된 실시례를 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.If described in detail with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention as described above.

제3도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 구성을 보인 구성도이고, 제4도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작동원리를 보인 작동원리도이며, 제5(a),(b)도는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작동원리를 설명하기 위한 도면이며, 제6도는 본 발명에 의한 회절광학소자의 상세구성을 보인 단면도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention, Figure 4 is an operating principle showing the operation principle of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention, Figure 5 (a), (b) FIG. 6 is a view for explaining the operation principle of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing the detailed configuration of the diffraction optical element according to the present invention.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계는 리플렉터(21)를 구비한 광원(20)과, 상기 광원(20)에서 나온 광(L)을 회절시켜 분리하는 회절광학소자(22)와, 상기 회절광학소자(22)에서 분리된 광(L)을 주어진 화상정보에 따라 투과시키는 액정판넬블록(30)과, 상기 액정판넬블록(30)을 거쳐 나온 광(L)을 수렴시켜주는 프레넬렌즈(33)와, 상기 프레넬렌즈(33)에 의해 수렴된 광(L)을 스크린(36) 상에 결상시키는 투사렌즈(35)가 차례로 배치되어 구성된다.As shown therein, the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention includes a light source 20 having a reflector 21 and a diffraction optical element 22 which diffracts and separates the light L emitted from the light source 20. And converging the light L emitted through the liquid crystal panel block 30 and the liquid crystal panel block 30 for transmitting the light L separated from the diffraction optical element 22 according to given image information. The Fresnel lens 33 and the projection lens 35 for forming the light L converged by the Fresnel lens 33 on the screen 36 are arranged in this order.

상기 액정판넬블록(30)에는 광원(30)측에 상기 회절광학소자(22)에서 분리되어 전달되는 광(L)을 수렴시켜 주는 미소렌즈(31)가 구비되어 있고, 상기 미소렌즈(31)에서 수렴되어 전달되는 광(L)을 화상정보에 따라 투과시키도록 된 각각의 액정셀(32)들이 구비되어 있다.The liquid crystal panel block 30 includes a microlens 31 on the light source 30 side for converging the light L separated and transmitted from the diffractive optical element 22 and the microlens 31. Each of the liquid crystal cells 32 are configured to transmit light L, which is converged and transmitted, according to image information.

한편, 상기 회절광학소자(22)의 일면, 즉 액정판넬블록(30)쪽 면에는 회절격자(23)가 구비되어 구성되는 것으로, 상기 회절격자(23)는 회절광학소자(22)를 통과하는 광(L)이 회절되어 분리되도록 하는 것이다. 이와 같은 회절격자(23)의 형상에는 제6도에 도시된 것과 같이 여러가지가 있을 수 있으며, 이러한 회절격자(23)의 형상은 회절되는 광(L)의 방향 및 세기에 영향을 주므로 액정프로젝터의 특성이나 기능에 따라 그 형상을 달리하여 사용할 수 있게 된다. 한편, 제6도에 도시되어 있는 회절격자(23)의 형상에만 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.On the other hand, one side of the diffractive optical element 22, that is, the liquid crystal panel block 30 side is provided with a diffraction grating 23 is provided, the diffraction grating 23 is passed through the diffraction optical element 22 The light L is diffracted and separated. The shape of the diffraction grating 23 may be various, as shown in FIG. 6, and the shape of the diffraction grating 23 affects the direction and intensity of the light L to be diffracted. The shape can be changed depending on the characteristics and functions. In addition, the scope of the present invention is not limited only to the shape of the diffraction grating 23 shown in FIG.

그리고, 제3도에 도시된 본 발명의 회절광학소자(22)는 투과식 회절광학소자(22)이다.Incidentally, the diffraction optical element 22 of the present invention shown in FIG. 3 is a transmission diffraction optical element 22. As shown in FIG.

한편, 본 발명의 다른 실시예가 제7도에 도시되어 있는데, 이에 따르면 본 발명의 다른 실시예에서는 광원(20)에서 발광된 광(L)의 분리를 위해 반사식 회절광학소자(42)를 사용하고 있다. 이외의 다른 구성은 본 발명의 것과 동일하므로 설명을 생략한다.On the other hand, another embodiment of the present invention is shown in Figure 7, according to another embodiment of the present invention uses the reflective diffractive optical element 42 for the separation of the light (L) emitted from the light source 20 Doing. Since other configurations are the same as those of the present invention, description is omitted.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계의 작용효과를 설명하면, 광원(20)에서 발광된 광(L)은 회절광학소자(22)를 거치면서 회절현상을 일으켜 청색, 적색, 녹색광(B)(R)(G)으로 분리된다. 이와 같이 분리된 광(L)은 액정판넬블록(30)의 미소렌즈(31)로 전달되어 수련된다. 그리고 미소렌즈(31)에서 수렴된 광(L)은 각각의 액정셀(32)로 전달되어 화상정보에 따라 액정셀(32)을 투과하게 된다. 액정셀(32)을 투과하여 나온 광(L)은 프레넬렌즈(33)를 거치면서 다시 수렴되어 투사렌즈(35)로 전달된다. 투사렌즈(35)로 전달된 광(L)은 투사렌즈(35)에 의해 스크린(36)에 상을 맺히게 한다.Referring to the effect of the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention configured as described above, the light (L) emitted from the light source 20 causes the diffraction phenomenon while passing through the diffraction optical element 22, the blue, red, green light ( B) (R) (G). The light L separated as described above is transmitted to the microlenses 31 of the liquid crystal panel block 30 to be trained. The light L converged by the microlens 31 is transmitted to each liquid crystal cell 32 to pass through the liquid crystal cell 32 according to the image information. Light L transmitted through the liquid crystal cell 32 converges again through the Fresnel lens 33 and is transmitted to the projection lens 35. The light L transmitted to the projection lens 35 forms an image on the screen 36 by the projection lens 35.

한편, 상기와 같이 작동되는 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계에서 상기 회절광학소자(22)를 사용하여 광(L)을 분리하는 과정과 회절격자(23)에 대해 상세히 설명한다.On the other hand, the process of separating the light (L) and the diffraction grating 23 using the diffraction optical element 22 in the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention operated as described above will be described in detail.

제5도의 (a)에 도시된 바와 같이, 광원(20)에서 나온 광(L)이 회절광학소자(22)에 입사되어 회절격자(23)를 지나게 되면 회절현상이 발생하게 되면서 분리된다. 이와 같이 분리된 광(L)은 그 위상 차이에 의해 보강간섭과 상쇄간섭을 일으키게 된다. 즉 보강간섭은 위상이 λ만큼 차이가 나는 광(L)이 합성되어 더 밝은 광으로 되는 것이고, 상쇄간섭은 λ/2만큼의 위상차이를 가지는 광(L)이 서로 합성되어 소멸되어 버리는 것이다.As shown in FIG. 5A, when the light L emitted from the light source 20 enters the diffraction optical element 22 and passes through the diffraction grating 23, the diffraction phenomenon occurs and is separated. The light L separated in this way causes reinforcement interference and cancellation interference by the phase difference. In other words, constructive interference means that light L having a phase difference of λ is synthesized to become brighter light, and destructive interference means that light L having a phase difference of λ / 2 is synthesized and extinguished with each other.

상기와 같이 회절광학소자(22)에 입사된 광(L)은 회절격자(23)에 의해 여러방향으로 회절되고 mλ(여기서 m은 정수) 만큼의 위상차이를 갖는 광(L)이 모여 m=0인 0th order, m=1인 1th order등의 광(L)으로 된다.As described above, the light L incident on the diffractive optical element 22 is diffracted in various directions by the diffraction grating 23 and light L having a phase difference of mλ (where m is an integer) is collected m = Light (L) such as 0th order of 0 and 1th order of m = 1.

회절광학소자(22)의 회절격자(23)의 사이의 간격이 P이고 높이가 d라고 할 때, 광(L)의 광학길이(Optical Path)와의 경로차이가 λ의 정수배로 나는 경우 보강간섭이 일어나 광선이 소멸되지 않고 밝아지는데 이를 계산식으로 표현하면 다음과 같다.When the distance between the diffraction gratings 23 of the diffractive optical element 22 is P and the height is d, the optical path of the light L Wow If the path difference of f is an integer multiple of λ, constructive interference occurs and the light becomes bright without being destroyed.

단, P는 회절격자(23) 사이의 간격,은 광(L)의 굴절각,는 광(L)의 입사각이다.Where P is the distance between the diffraction gratings 23, The refraction angle of the silver light L, Is the incident angle of the light L.

여기서 광(L)이 회절광학소저(22)에 수직으로 입사한다면=0가 되므로 상기의 식은 다음과 같이 된다.If light L is incident perpendicularly to the diffractive opticalizer 22 Since 0 becomes 0, the above equation is as follows.

따라서 회절광학소자(22)에서 임의의 파장(λ)을 가지는 광(L)이 임의의 각도()로 진행하기 위해서는 회절격자(23)의 간격 P가 중요하다는 것을 알 수 있다. 이러한 원리를 이용하고 회절격자(23)의 형상을 잘 조절하면 원하는 파장의 빛을 원하는 방향으로 보낼 수 있게 된다. 즉, 특정방향에 대한 광(L)의 효율을 증가시키기 위해서는 회절격자(23)의 형상을 조절해주면 된다. 따라서 액정프로젝터의 광학계의 특성이나 기능에 따라 적절한 회절격자(23)의 형상, 길이 간격등을 구비하여 주게되면 된다.Therefore, in the diffractive optical element 22, the light L having an arbitrary wavelength? It can be seen that the interval P of the diffraction grating 23 is important for the process to proceed to By using this principle and adjusting the shape of the diffraction grating 23 well, it is possible to send light of a desired wavelength in a desired direction. That is, in order to increase the efficiency of the light L in a specific direction, the shape of the diffraction grating 23 may be adjusted. Therefore, what is necessary is just to provide the shape, length gap, etc. of the diffraction grating 23 suitable according to the characteristic or function of the optical system of a liquid crystal projector.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 액정프로젝터의 광학계에 의하면 광원에서 나온 광을 분리하기 위해서 회절광학소자를 사용하므로 광을 분리하기 위한 구성이 간단해지고, 이와 같은 회절광학소자로서 투과식 및 반사식 2종류를 모두 사용할 수 있게 되어 광학계의 공간효율이 좋아지고, 광학계의 설계에 많은 자유도를 가지게 되는 효과가 있다.According to the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention as described in detail above, since the diffraction optical element is used to separate the light emitted from the light source, the structure for separating the light is simplified, and the diffraction optical element is a transmissive and reflective type. Since both types can be used, the space efficiency of the optical system is improved and the degree of freedom in designing the optical system can be obtained.

Claims (4)

리플렉터를 구비한 광원과, 상기 광원에서 나온 광을 회절시켜 분리하는 회절광학소자와, 상기 회절광학소자에서 분리된 광을 주어진 화상정보에 따라 투과시키는 액정판넬블록과, 상기 액정판넬블록을 거쳐 나온광을 수렴시켜주는 프레넬렌즈와, 상기 프레넬렌즈에 의해 수렴된 광을 스크린상에 결상시키는 투사렌즈로 구성됨을 특징으로 하는 회절광학소자를 이용한 액정프로젝터의 광학계.A light source having a reflector, a diffraction optical element diffractive to separate light emitted from the light source, a liquid crystal panel block for transmitting the light separated from the diffraction optical element according to given image information, and a light exiting through the liquid crystal panel block An optical system of a liquid crystal projector using a diffractive optical element, characterized by comprising a Fresnel lens for converging light and a projection lens for forming the light converged by the Fresnel lens on the screen. 제1항에 있어서, 상기 회절광학소자의 상기 액정판넬블록쪽 면에는 소정형상을 가지는 회절격자가 구비되어 구성됨을 특징으로 하는 회절광학소자를 이용한 액정프로젝터의 광학계.The optical system of a liquid crystal projector using a diffraction optical element according to claim 1, wherein a diffraction grating having a predetermined shape is provided on the side of the liquid crystal panel block of the diffraction optical element. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회절광학소자는 투과식 회절광학소자임을 특징으로 하는 회절광학소자를 이용한 액정프로젝터의 광학계.The optical system of a liquid crystal projector using a diffractive optical element according to claim 1 or 2, wherein the diffractive optical element is a transmission diffraction optical element. 제1항에 있어서, 상기 회절광학소자는 반사식 회절광학소자임을 특징으로 하는 회절광학소자를 이용한 액정프로젝터의 광학계.The optical system of claim 1, wherein the diffraction optical element is a reflective diffraction optical element.
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