KR100188953B1 - 액정프로젝트의 조명장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액정표시소자에 평행한 광빔을 입사시키는 액정프로젝트의 조명장치에 관한 것으로서, 광원, 광원에서 방사된 광을 액정표시관으로 반사시키는 반사수단 및 이 반사광을 사각형의 액정표시소자내로 집속시키는 집속수단으로 구성된다.

집속수단은 그 외형이 사각형이고, 사각형의 액정표시소자의 수광면내로 반사수단으로부터의 반사광을 집속시키는 중앙집속부 및 액정표시소자의 수광면내로 입사되는 광선의 광선밀도가 균일하도록 중앙집속부의 측면에 배치되어 반사수단에서 출사된 광선중 중앙집속부를 벗어난 광선을 액정표시소자의 수광면내로 집속시키는 측면집속부로 구성됨으로써, 광원에서 출사된 방사광이 액정표시소자의 수광면에 집속되는 집속효율이 증대되고, 광의 강도분포가 균일한 광빔을 액정프로젝트의 수광면에 입사시킴으로써, 최종적으로는, 스크린상에 밝기가 일정한 화상을 제공하는 효과가 있다.

Description

액정프로젝트의 조명장치

제1도는 종래의 액정프로젝트의 조명장치의 개략적인 광학적 배치구성도.

제2도는 제1도의 A-A'부분에서의 광빔의 단면도.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정프로젝트의 조명장치의 개략적인 광학적 배치 구성도.

제4도의 (a) 및 (b)는 제3도의 액정프로젝트의 조명장치에서 집속수단의 분리 및 결합사시도.

제5도는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 액정프로젝트의 조명장치의 개략적인 광학적 배치 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 광원 2 : 포물경

3 : 집속렌즈 4 : 액정표시관

11 : 콜리메이팅 렌즈 12 : 타원경

13 : 집속수단 13a : 중앙집속부

13b : 측면집속부

본 발명은 액정표시소자에 평행한 광빔을 입사시키는 액정프로젝트의 조명장치에 관한 것이다.

액정프로젝트는 액정표시소자에 평행광선을 입사시켜 발생된 영상을 투사렌즈를 통해 확대시켜 대형스크린에 투사하는 방식의 영상표시장치이다.

이와같은 액정프로젝트에 있어서, 액정표시소자에 입사시키는 평행광선을 얻기 위한 조명장치가 다양한 방법으로 구현되고 있다.

제1도에 일반적인 액정프로젝터의 조명장치에 대한 광학계의 구성을 개략적으로 도시하였다.

도시된 바와 같이, 광원(1)에서 출사된 방사광을 포물경(2)에서 집속한 후, 평행빔으로 재배향시키고, 이 평행빔을 집속렌즈유니트(3)에 의해 액정표시관(4)에 입사시킨다. 여기서 집속렌즈(3)는 실질적인 광원(1)의 크기 및 포물경(2)의 반사명의 비균질한 곡률표면에 의해 야기되는 비평행광선을 보정하고, 액정표시관(4)의 수광면에 대해 최대 투과율을 얻을 수 있는 입사방향을 제공하도록 일매 이상의 렌즈에 의해 구성된다.

이와 같이, 구성배치된 조명장치에 있어서는 포물경의 특성에 의해 액정표시관(4)에 입사되는 광의 강도분포가 광축에서 가장높고 가장자리부근에서 가장낮은 가우스 분포(p1참조)를 갖는다. 이러한 광의 강도분포는 최종적으로, 액정표시소자(4)를 거쳐 투사렌즈(미도시)에 의해 확대 투사되어 스크린(미도시)상에 형성되는 화상의 휘도가 균일하지 않게 되어, 스크린의 중앙부근이 가장 밝고, 주변부가 어둡게 되는 문제점을 야기시킨다. 또한 일반적인 스크린의 영상면이 사각이고, 사각의 영상면내로 영상을 투사하기 위해 영상을 발생시키는 액정표시소자(4)의 수광면도 스크린의 영상면과 일치하도록 사각의 형상으로 이루어진다. 이와 같이 액정표시소자(4)의 수광면이 사각형상이지만, 광원(1)에서 방사된 광을 평행광으로 재배향시키는 포물경(2)의 광출사측 개구가 원형이기 때문에, 포물경(2)으로부터 출사된 원형의 단면을 갖는 평행빔중 액정표시소자(4)의 사각형 수광면내로 집속되지 않는 광은 무효광으로 된다.

이러한 결과를 설명하기 위해 제1도의 A-A'면에서의 광빔의 단면을 제2도에 도시하였다.

도시된 원형의 단면을 갖는 빔중 액정표시소자(4)의 사각형 수광면에 해당하는 유효단면을 제외한 부분(빗금친 부분)은 실질적으로 영상을 발생시키는데 기여하지 않게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 광원에서 출사된 광을 액정표시관내로 최대로 집속하면서, 균일한 광의 밀도를 제공하는 액정프로젝트의 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정프로젝트의 조명장치는 광원, 상기 광원의 후방에 마련되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 반사시키는 반사수단, 상기 제1반사수단에서 반사된 광을 집속하여 사각형의 액정표시관에 입사시키는 집속수단을 갖는 액정프로젝트의 조명장치에 있어서, 상기 집속수단은 그 외형이 사각형이고, 상기 사각형의 액정표시관의 수광면내로 상기 반사된 광을 집속시키는 중앙집속부; 및 상기 수광면내로 입사되는 광선의 광선밀도가 균일하도록 상기 중앙집속부의 측면에 배치되어 상기 반사수단에서 반사된 광중 상기 중앙집속부를 벗어난 광선을 상기 액정표시관의 수광면내로 집속시키는 측면집속부;를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 액정프로젝트의 조명장치를 상세히 설명한다. 참고적으로 동일한 기능을 하는 요소에 대해서는 동일참조부호로 표기한다.

제3도는 본 발명의 일 실시예에 따른 액정프로젝트의 조명장치의 개략적인 광학적 배치 구성도이다.

도시된 조명장치는 광원(1), 포물경(2) 및 집속수단(13)으로 구성된다.

광원(1)은 반사수단으로 채용된 포물경(2)의 초점(F)위치에 놓이고, 이 광원(1)에서 방사된 광을 포물경(2)에서 집속하여 평행빔으로 재배향시킨다. 재배향된 평행빔은 집속수단(13)에 의해 사각형상의 수광면을 갖는 액정프로젝트(4)에 밀도가 균질한 빔을 출사한다.

이와 같이 밀도가 균질한 광빔을 제공하는 집속수단(13)은 중앙집속부(13a)와 측면집속부(13b)의 두 개의 렌즈부로 구성되고, 이 집속수단(13)을 도시한 제4도를 참조하여 설명한다.

중앙집속부(13a)는 반사수단으로 채용된 포물경(2)에서 반사된 평행빔의 광로상의 원형단면중 액정프로젝트의 사각형 수광면에 대응되는 유효 사각단면(제2도참조)에 해당하는 평행빔을 집속시키는 렌즈부로서, 그 외형이 액정표시소자(4)의 외형과 유사한 사각형이다. 이 중앙집속부(13a)를 통과하여 액정표시소자(4)의 수광면에 입사되는 광선의 강도분포는 종래와 같이 광축에서 최대의 강도분포를 갖는 가우스 분포를 갖는다.

중앙집속부(13a)의 4개의 측면에 부착되는 4개의 렌즈(13b1, 13b2, 13b3, 13b4)로 구성된 측면집속부(13b)는 앞서에서도 설명된 바와 같이, 포물경(2)의 원형개구에 의해 그 단면이 원형인 평행빔중 중앙집속부(13a)를 벗어난 광빔을 액정표시소자(4)내로 집속시키고, 그 집속된 광빔의 경로상에서 액정표시소자(4)내의 위치가 중앙집속부(13a)에 의해 집속된 광의 강도분포중 광축을 크게 벗어난 위치로서, 결과적으로 광의 강도가 낮은 부분에 집속되도록 하여 광도분포를 균일하게 한다.

이와 같은 기능을 하는 측면집속부(13b)는 중앙집속부(13a)에 의해 결정되는 액정표시소자(4)의 수광면상에서의 광의 강도분포를 고려하여 그 표면의 곡률을 결정하는게 좋다. 그리고, 측면집속부(13b)의 4개의 렌즈(13b1, 13b2, 13b3, 13b4)는 반드시 그 곡률이 일치될 필요는 없고, 액정표시소자(4)의 수광면에 균일한 강도분포를 제공하도록 설계되는게 바람직하다.

이와 같이 설계되어, 집속효율과 균일한 광의 강도분포를 제공하는 중앙집속부(13a)와 측면집속부(13b)는 별도로 제작되어 서로 부착시키는 방법도 있지만, 광학적 배치구성의 난이도를 고려하여, 일체형으로 형성되는게 바람직하다. 즉, 중앙집속부(13a)와 측면집속부(13b)를 하나의 유리판으로부터 식각에 의해 제작하거나, 하나의 거푸집에 의해 성형물로서 제작할 수 있기 때문에 쉽게 일체화 시킬수 있다.

이와 같은, 집속수단(13)이 제공될 때 반사수단의 또 다른 예로서 타원경(12)이 적용되고, 타원경(12)에서 반사된 광을 평행빔으로 바꾸는 콜리메이팅 렌즈(11)가 구성배치된 액정프로젝트의 조명장치를 제5도에 도시하였다.

도시된 바와 같이, 광원(1)이 타원경(12)의 제1초점(F1)에 위치됨으로써, 타원경(12)의 오목한 타원표면에 집속된 광원(1)의 방사광은 타원경(12)에서 반사된 후, 제2초점(F2)에 수렴되고, 제2초점(F2)을 그 초점으로 갖는 콜리메이팅 렌즈(11)에 의해 평행광이 얻어진다.

콜리메이팅 렌즈(11)를 통과한 평행빔은 집속수단(13)에 입사되고, 앞서 설명된 바와 같이 중앙집속부(13a)를 통과한 광빔은 액정표시소자(4)의 사각 수광면 전체에 입사되고, 측면집속부(13b)에 의해 중앙집속부(13a)를 벗어난 광빔을 액정표시소자(4)의 수광면에서 강도가 낮게 분포된 영역으로 집속시킴으로써, 집속효율을 높임과 동시에 균일한 광의 밀도분포를 제공하게 된다.

여기서, 콜리메이팅 렌즈(11)는 제2초점을 그 초점으로 갖는 구면 볼록렌즈이다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명의 조명장치가 액정프로젝트에 채용됨으로써, 광원에서 출사된 방사광이 액정표시소자의 수광면에 집속되는 집속효율이 증대되고, 광의 강도분포가 균일한 광빔을 액정프로젝트의 수광면에 입사시킴으로써, 최종적으로는 스크린상에 밝기가 일정한 화상을 제공하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 광원, 상기 광원의 후방에 마련되어 상기 광원으로부터 출사된 광을 반사시키는 제1반사수단, 상기 제1반사수단에서 반사된 광을 집속하여 사각형의 액정표시소자에 입사시키는 집속수단을 갖는 액정프로젝트의 조명장치에 있어서, 상기 집속수단은 그 외형이 사각형이고, 상기 사각형의 액정표시소자의 수광면내로 상기 반사된 광을 집속시키는 중앙집속부; 및 상기 수광면내로 입사되는 광선의 광선밀도가 균일하도록 상기 중앙집속부의 측면에 배치되어 상기 반사수단에서 반사된 광중 상기 중앙집속부를 벗어난 광선을 상기 액정표시소자의 수광면내로 집속시키는 측면집속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 측면집속부는 상기 중앙집속부의 4개의 측면각각에 부착된 4개의 집속렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 4개의 집속렌즈는 적어도 하나이상의 렌즈의 곡률이 나머지 렌즈의 곡률과 다른 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 반사수단은 상기 광원이 그 초점위치에 놓이는 포물경인 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 반사수단은 상기 광원이 그 자체의 제1초점에 위치되고, 상기 광원에서 방사된 광을 집속하여 그 자체의 제2초점에 수렴시키는 타원경이고 상기 제2초점에서 수렴된 광을 평행광선으로 편향시키는 콜리메이팅 렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 중앙집속부와 상기 측면집속부가 일체로 된 것을 특징으로 하는 액정프로젝트의 조명장치.