KR100188698B1

KR100188698B1 - Lamp apparatus for projector

Info

Publication number: KR100188698B1
Application number: KR1019960018756A
Authority: KR
Inventors: 김동하; 박준수
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1999-06-01
Also published as: KR970078555A; JP3021390B2; JPH1048746A

Abstract

프로젝터에 사용되는 조명장치로서, 광원으로부터 입사되는 광빔을 균일한 광 강도분포로 출사시키기 위한 스크램블러를 이용한 프로젝터용 조명장치가 개시되어 있다. 개시된 조명장치는 광의 입사각에 따른 출사각 변동이 작도록 그 입사단보다 큰 단면적의 출사단을 가지며 그 입사단과 출사단 사이의 벽면이 중심축선에 대해 평면이 되며, 그 내부에 공동이 형성된 개선된 스크램블러를 가진다. 이 스크램블러를 이용한 조명장치에 의하면 그 개선된 스크램블러의 출사각이 입사각에 비해 작아지므로 그 출사광의 이용효율을 극대화시키는 데 효과적이다.As a lighting device used in a projector, a lighting device for a projector using a scrambler for emitting a light beam incident from a light source with a uniform light intensity distribution is disclosed. The disclosed illuminating device has an emitting end with a cross-sectional area larger than that of the incident end so that the fluctuation of the emitting angle according to the incident angle of light is small and a wall surface between the emitting end and the emitting end is flat with respect to the central axis, It has a scrambler. According to the illumination device using the scrambler, the angle of incidence of the improved scrambler is smaller than the incidence angle, so that it is effective to maximize utilization efficiency of the emitted light.

Description

Lighting equipment for projectors

제1도는 종래 프로젝터용 조명장치의 배치도.FIG. 1 is a layout diagram of a conventional projector lighting device. FIG.

제2도는 제1도에 도시된 프로젝터용 조명장치에 채용된 스크램블러의 사시도.Fig. 2 is a perspective view of a scrambler employed in the illumination device for projectors shown in Fig. 1; Fig.

제3도는 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치의 배치도.FIG. 3 is a layout diagram of a lighting device for a projector according to the present invention; FIG.

제4도는 제3도에 도시된 프로젝터용 조명장치에 채용된 스크램블러의 사시도.4 is a perspective view of a scrambler employed in the illumination device for a projector shown in Fig. 3; Fig.

제5도는 제4도에 도시된 스크램블러에 대한 광빔의 입사각과 출사각을 비교하여 나타낸 개요도.FIG. 5 is an outline view showing the incidence angle of the light beam and the angle of incidence of the scrambler shown in FIG. 4 in comparison with each other.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명DESCRIPTION OF THE REFERENCE NUMERALS

11 : 타원반사경 12 : 램프11: Oval reflector 12: Lamp

13 : 스크램블러 13a : 입사단13: Scrambler 13a: Incident end

13b : 출사단 14 : 이미지렌즈군13b: emitting end 14: image lens group

15 : 액정표시소자 16 : 프로젝션램프15: liquid crystal display element 16: projection lamp

본 발명은 프로젝터(Projector)용 조명장치에 관한 것으로, 특히 액정표시소자에 의한 화상을 확대투사하는 프로젝터에 있어서 그 액정표시소자의 배면광원 장치로서 사용되는 프로젝터용 조명장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a lighting device for a projector, and more particularly to a lighting device for a projector which is used as a backlight source device of the liquid crystal display device in a projector for enlarging and projecting an image by a liquid crystal display device.

일반적으로 프로젝터용 조명장치에서는, 예컨데 화상소스로서 액정표시소자를 구비한 경우에 그 액정표시소자를 고른 강도분포와 높은 효율로 조명할 필요가 있다.In general, in a lighting apparatus for a projector, for example, when a liquid crystal display element is provided as an image source, it is necessary to illuminate the liquid crystal display element with a uniform intensity distribution and high efficiency.

제1도 내지 제2도를 참조하여 종래의 프로젝터용 조명장치를 설명하면, 종래에는 타원반사경(1)내에 예컨데 메탈할라이드 램프(2)와 같은 광원이 설치되어 있고, 타원반사경(1)에 의해 광빔이 모아지는 지점에 입사단을 가지는 스크램블러가 구비되어 있다. 이때, 이 스크램블러(3)는 4각 기둥형상인 통유리부재로서 그 입사되는 광빔을 고른 광 강도분포로 출사시키는 역학을 하며 그 길이는 d1이다.A conventional illumination device for a projector will now be described with reference to FIGS. 1 to 2. In the prior art, a light source such as a metal halide lamp 2 is provided in the elliptic reflector 1, And a scrambler having an incident end at a point where the light beam is collected. At this time, the scrambler 3 is a columnar glass member having a quadrangular prism shape, and has a dynamics that allows the incident light beams to be emitted in a uniform light intensity distribution, and its length is d1.

즉, 타원반사경(1)에 의해 집속된 광빔은 스크램블러의 입사단(3a)을 통과하면서부터 그 스크램블러(3)의 매질 내에서 발산과 반사를 반복하게 되며, 이러한 과정을 거치는 동안 광 강도분포가 균일해진 상태로 상기 스크램블러(3)의 출사단(3b)에서 출사되는 균일한 광 강도분포를 가지는 광빔은 그 스크램블러(3)의 전방에 배치된 이미지렌즈군(4)에 의해 평행광으로 되고 액정표시소자(5)를 투과하여 그 이후에 프로젝션렌즈(60에 의해 도시되지 않은 스크린을 향해 확대투사되어진다.That is, the light beam focused by the elliptic reflector 1 passes through the incidence end 3a of the scrambler, and then diverges and reflects in the medium of the scrambler 3 repeatedly. During this process, A light beam having a uniform light intensity distribution emitted from the emission end 3b of the scrambler 3 in a uniform state is converted into parallel light by the image lens group 4 disposed in front of the scrambler 3, Is transmitted through the display element 5 and thereafter enlarged and projected toward the screen not shown by the projection lens 60. [

여기서, 상기와 같은 종래의 스크램블러(3)는 그 형상이 4각 기둥형이므로 그 입사단(3a)에서의 입사각은 거의 동일한 출사단(3b)의 출사각을 가진다. 따라서, 입사각이 커지면 그 출삭각도 커져서 상기 이미지렌즈군(4)에 의한 평행광을 얻기 어렵다. 이것은 스크린 상에서 화상 얼룩의 주요 원인이 된다.Since the conventional scrambler 3 as described above has a quadrangular prism shape, the incidence angle at the incidence end 3a of the conventional scrambler 3 is substantially the same as the incidence angle of the incidence end 3b. Therefore, when the angle of incidence is large, the angle of the angle of incidence becomes large, and it is difficult to obtain parallel light by the image lens group 4. This is a major cause of image stains on the screen.

본 발명의 목적은 입사각 변동에 따른 출사각 변동이 적고 균일한 광 강도분포를 갖는 광빔을 출사시킬 수 있게 개선한 스크램블러를 사용하여 광효율이 높은 프로젝터용 조명장치를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a lighting apparatus for a projector having a high light efficiency by using a scrambler which is improved so as to emit a light beam having a uniform light intensity distribution with a small emission angle variation due to an incident angle variation.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 광원과 이 광원 주위에서 광빔을 모으는 반사경과, 그리고 이 반사경에 의하여 모아지는 광빔이 입사하는 입사단과 그 광빔이 출사하는 출사단 및 그 입사단과 출사단 사이에서 광빔을 반사 확산시키는 벽면을 가지는 스크램블러를 구비하여 된 프로젝터용 조명장치에 있어서, 상기 스크램블러가 상기한 입사단보다 큰 단면적의 출사단을 가지며, 그 내부에 공동이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, there is provided a light source device comprising a light source, a reflector for collecting a light beam around the light source, and an incident end at which the light beam collected by the reflector enters, an exit end through which the light beam is emitted, And a scrambler having a wall surface for reflecting and diffusing light, wherein the scrambler has an outgoing end having a larger cross-sectional area than the incident end, and a cavity is formed in the inside of the outgoing end.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터용 조명장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a lighting apparatus for a projector according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3도 내지 제5도를 참조하여 본 발명의 프로젝터용 조명장치를 설명하면, 타원반사경(11)내에 예컨데 메탈할라이드 램프(12)와 같은 광원이 설치되어 있고, 타원반사경(11)에 의해 광이 모아지는 지점에 입사단을 가지는 스크램블러(13)가 구비되어 있다.A light source such as a metal halide lamp 12 is provided in the elliptic reflector 11 and a light source such as a metal halide lamp 12 is provided in the elliptic reflector 11, And a scrambler 13 having an incidence end is provided at a point where these points are gathered.

상기 스크램블러(13)는 입사되는 광빔을 그 입사각보다 작은 출사각으로 출사시키도록, 상기한 그 입사단(13a)보다 큰 단면적의 출사단(13b)을 가지며 그 입사단(13a)과 출사단(13b) 사이의 벽면은 평면을 이루는 형상으로 되어 있다. 한편, 그 스크램블러(13)의 내부에는 공동이 형성되어 있으며, 그 내부벽면에는 광빔의 반사가 용이하도록 반사코팅이 될 수도 있다. 이때, 상기 입사단(13a) 및 출사단(13b)의 형상은 액정표시소자(미도시)의 가로, 세로 비율과 동일한 비율의 직사각형을 이룬다. 이러한 형상의 스크램블러(13)는 일측이 4개의 사다리꼴 투명부재를 결합시켜 제작할 수도 있고, 일정한 형상의 판금부재를 판금하여 제작할 수도 있다.The scrambler 13 has an output end 13b having a sectional area larger than that of the incident end 13a so as to output an incident light beam at an output angle smaller than the incident angle of the incident end 13a, 13b are in a planar shape. Meanwhile, a cavity is formed in the inside of the scrambler 13, and a reflection coating may be formed on the inner wall surface thereof to facilitate reflection of the light beam. At this time, the shapes of the incident end 13a and the emitting end 13b are rectangular in the same ratio as the aspect ratio of the liquid crystal display element (not shown). The scrambler 13 having such a shape can be manufactured by joining four trapezoidal transparent members on one side or by sheeting a sheet member having a predetermined shape.

상기와 같은 프로젝터용 조명장치에 있어서, 타원반사경(11)에 의해 집속된 광빔은 스크램블러(13)의 입사단(13a)을 통과하면서부터 그 스크램블러(13)의 매질 내에서 발산과 반사를 반복하게 된다.The light beam focused by the elliptic reflector 11 is repeatedly diverged and reflected within the medium of the scrambler 13 while passing through the incident end 13a of the scrambler 13 do.

여기서, 상기와 같은 구조의 스크램블러(13)의 입사단(13a)과 출사단(13b)에서의 입사각과 출사각의 관계를 제5도를 참조하여 설명하면 다음 관계식으로 나타낼 수 있다.Here, the relationship between the incidence angle and the incidence angle at the incidence end 13a and the incidence end 13b of the scrambler 13 having the above-described structure will be described with reference to FIG. 5 as follows.

'=-2nθ '= -2n?

여기에서 ?는 스크램블러(13)의 중심축방향에 대한 광빔의 입사각이며, ? 는 상기 축방향에 대한 광빔의 출사각이다. 상기 ? 는 상기 스크램블러(13)의 중심축과 상기 스크램블러의 벽면(또는 측면) 사이의 각도이다. 즉 ? 에 의해 상기 스크램블러(13)의 형상이 결정된다. 그리고, 상기 n은 스크램블러(13)의 벽면에 광빔이 반사되는 횟수를 의미한다.? Is the incident angle of the light beam with respect to the central axis direction of the scrambler 13,? Is an outgoing angle of the light beam with respect to the axial direction. remind ? Is an angle between the central axis of the scrambler 13 and the wall surface (or side surface) of the scrambler. In other words ? The shape of the scrambler 13 is determined. Here, n denotes the number of times the light beam is reflected on the wall surface of the scrambler 13.

상기 스크램블러(13)의 입사단(13a)으로 입사되는 다양한 입사각도를 가지는 광빔은 스크램블러(13)의 벽면에서 반사되면서 상기 관계식에 따라 초기 입사각도보다 작게 되어 상기 출사단(13b)으로 진행된다. 만일 상기스크램블러(13)의 길이가 충분히 길어 내부의 벽면에 반사되는 횟수가 많게 되면, 그 출사각은 상기 관계식에 따라 입사각보다 더욱 작게 되고, 이러한 과정을 거치는 동안 광 강도분포가 균일해짐과 동시에 평행하게 된다.The light beam having various incidence angles incident on the incidence end 13a of the scrambler 13 is reflected on the wall surface of the scrambler 13 and is smaller than the initial incidence angle according to the relational expression and proceeds to the emergence end 13b. If the length of the scrambler 13 is sufficiently long and the number of times of reflection on the inner wall surface increases, the angle of incidence becomes smaller than the angle of incidence according to the relational expression. During this process, the light intensity distribution becomes uniform, .

이때, 종래의 조명장치에서는 액정표시소자로 입사되는 광빔을 평행광으로 만들기 위해서 이미지렌즈를 사용하였지만, 본 발명의 조명장치에서는 스크램블러의 θ각도를 조정하는 것에 의해 광빔을 평행광으로 만들 수 있으므로 이미지렌즈를 생략할 수 있다.At this time, in the conventional illumination device, the image lens is used to make the light beam incident on the liquid crystal display element into parallel light. However, in the illumination device of the present invention, since the light beam can be made into parallel light by adjusting the angle of the scrambler, The lens can be omitted.

일반적으로 입사단(13a)으로 입사되는 광빔의 입사각은 25°내외인데, 이러한 각도를 가지는 광빔은 스크램블러(13)의 θ각도를 조정함에 따라 10°내외의 출사각을 가지는 광빔으로 출사시킬 수 있다. 이러한 광빔은 출사단(3b)에서균일한 광 강도분포로 출사되어 그 스크램블러(13)의 전방에 배치된 액정표시소자(15)로 투사되고 프로젝션렌즈(16)를 거쳐 스크린에 투사된다.Generally, the incident angle of the light beam incident on the incident end 13a is about 25 degrees. The light beam having such an angle can be emitted as a light beam having an outgoing angle of about 10 degrees by adjusting the angle of the scrambler 13 . These light beams are output to a uniform light intensity distribution at the emission end 3b, projected onto the liquid crystal display element 15 disposed in front of the scrambler 13, and projected onto the screen via the projection lens 16. [

상술한 바와 같이, 상기와 같은 프로젝터용 조명장치에서는 광빔이 스크램블러 내부 벽면에서 반사되며 진행되는 과정에서 광 강도분포가 균일화됨과 동시에 입사각보다 작은 출사각으로 출사되므로 스크린 상에 화상얼룩이 생기지 않는다.As described above, in the illumination device for a projector as described above, since the light beam is reflected and progressed from the inner wall surface of the scrambler, the light intensity distribution is uniformed and at the same time, the light is emitted at an output angle smaller than the incident angle.

또한, 스크램블러에서 출사되는 광빔을 평행하게 하기 위한 이미지렌즈를 생략할 수 있으므로, 본 발명의 조명장치를 채용한 프로젝터의 부품 수를 줄일 수 있다.Further, since the image lens for parallelizing the light beams emitted from the scrambler can be omitted, the number of parts of the projector employing the illumination device of the present invention can be reduced.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention . Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

Claims

A reflector for collecting a light beam around the light source, and a scrambler having an incident end where the light beam collected by the reflector enters, an outgoing end from which the light beam exits, and a wall surface for reflecting and diffusing the light beam between the outgoing end and the outgoing end Wherein the scrambler has an output end having a larger cross-sectional area than the incident end, and a cavity is formed in the inside of the scrambler.