KR100200651B1

KR100200651B1 - 프로젝터용 조명장치

Info

Publication number: KR100200651B1
Application number: KR1019970005472A
Authority: KR
Inventors: 최순철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-02-22
Publication date: 1999-06-15
Also published as: KR980003782A

Abstract

본 발명은 프로젝터용 조명장치에 관한 것으로서, 반사경에 의해 집속되지 않고 외부로 발산되어 버리는 광을 집속하기 위하여, 광을 출사하는 램프; 상기 램프로부터 출사된 광을 반사하여 평행광으로 바꾸는 포물반사경; 상기 평행광은 굴절시켜 집속시키고, 상기 램프로부터 출사되어 상기 포물반사경에 의해 반사되지 않고 직접 입사하는 광은 평행광으로 바꾸는 볼록렌즈; 상기 볼록렌즈에 의해 집속된 광을 일정한 초점으로 집속시키는 제1렌즈와, 상기 볼록렌즈에 의해 바뀐 평행광을 상기 초점으로 집속시키는 제2렌즈로 구성된 복합렌즈; 및 상기 초점으로 집속된 광을 평행광으로 바꾸는 이미지 렌즈;를 포함하는 프로젝터용 조명장치가 개시되어 있다. 이와 같은 조명장치를 채용함으로써 프로젝터의 광 이용 효율을 높일 수 있다.

Description

프로젝터용 조명장치

본 발명은 프로젝터용 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 포물반사경에 의해 집속되지 않고 외부로 발산되어 버리는 광을 이용함으로써 광 이용 효율을 높일 수 있는 프로젝터용 조명장치에 관한 것이다.

도 1을 참조하면, 스크린 상에 화상을 투사하는 프로젝터의 광원으로서 사용되는 종래의 조명장치는 광을 출사하는 램프(1)와 상기 램프(1)로부터 출사된 광을 반사시켜 평행광(3)으로 바꾸는 포물반사경(2)을 포함한다. 상기 포물반사경(2)으로부터 반사된 평행광(3)은 신호에 따라 화상을 형성하는 액정 표시 소자(미도시)를 거쳐 스크린(미도시)에 투사된다.

상기 프로젝터에 있어서, 스크린에 화상을 형성시키는데 필요한 광은 램프(1)로부터 출사되는 광 중 포물반사경(2)에 의해 반사된 평행광(3)이다. 따라서, 포물반사경(2)에 의해 반사되지 않고 외부로 방출되는 비반사광(4)은 프로젝터의 화상을 형성하는데 기여하지 못한다. 그러나, 종래의 프로젝터용 조명장치는 이러한 비반사광(4)을 평행광으로 바꾸어 이용할 수 있는 수단이 마련되어 있지 않아 광손실에 따른 광이용 효율이 낮았다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 광원에서 출사된 광 중 포물반사경에 의해 반사되지 않은 비반사광을 평행광으로 바꾸어 이를 이용함으로써 광 이용효율을 높일 수 있는 프로젝터용 조명장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 종래의 프로젝터용 조명장치의 일부를 도시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치를 나타낸 도면.

도 3은 도 2에 도시된 프로젝터용 조명장치에 채용되는 복합렌즈의 분해사시도.

도 4는 도 2에 도시된 프로젝터용 조명장치에 있어서, 제1렌즈를 경유하는 광의 광경로를 나타내 보인 도면.

도 5는 도 2에 도시된 프로젝터용 조명장치에 있어서, 제2렌즈를 경유하는 광의 광경로를 나타내 보인 도면.

도 6은 비구면의 세그(sag)를 설명하기 위한 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 ... 램프 12 ... 반사경

20 ... 광원부 13 ... 반사경을 경유한 광

14 ... 램프로 부터 직접 출사되는 광

30 ... 볼록렌즈 40 ... 복합렌즈

43 ... 제1렌즈 46 ... 제2렌즈

50 ... 개구부 60 ... 이미지 렌즈

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치는, 광을 출사하는 램프; 상기 램프로부터 출사된 광을 반사하여 평행광으로 바꾸는 포물반사경; 상기 평행광은 굴절시켜 집속시키고, 상기 램프로부터 출사되어 상기 포물반사경에 의해 반사되지 않고 직접 입사하는 광은 평행광으로 바꾸는 볼록렌즈; 상기 볼록렌즈에 의해 집속된 광을 일정한 초점으로 집속시키는 제1렌즈와, 상기 볼록렌즈에 의해 바뀐 평행광을 상기 초점으로 집속시키는 제2렌즈로 구성된 복합렌즈; 및 상기 초점으로 집속된 광을 평행광으로 바꾸는 이미지 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치는, 광을 출사하는 램프(11)와 상기 광을 반사시켜 평행광으로 만드는 포물반사경(12)을 포함하는 광원부(20)를 구비한다. 상기 램프로는 메탈할라이드 램프, 크세논 램프 또는 제논 램프 등 다양한 램프가 채용될 수 있다.

상기 광원부(20)의 전방에는, 상기 포물반사경(12)으로부터 반사된 평행광(13)(일점쇄선으로 도시됨)은 굴절광(13')으로 바꾸어 집속시키고, 상기 포물반사경(12)에서 반사되지 않고 램프(11)로부터 직접 입사하는 광(14)은 굴절시켜 평행광(14')으로 바꾸는 볼록렌즈(30)가 놓인다. 이 때, 상기 볼록렌즈(30)의 적어도 한 면은 비구면(asphere)인 것이 람직하다.

상기 볼록렌즈(30)의 전방에는 복합렌즈(40)가 설치되는데, 이 복합렌즈(40)는 상기 볼록렌즈(30)를 통과한 굴절광(13')이 집속되는 지점에 위치하는 제1렌즈(43)와, 평행광(14')을 굴절시켜 집속시키는 제2렌즈(46)로 구성된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제2렌즈(46)는 그 중앙에 구멍이 형성된 도우넛 형상이며, 상기 제2렌즈(46)의 구멍에 제1렌즈(43)가 끼워맞춤 결합됨으로써 복합렌즈(40)가 구성된다. 대안으로서, 상기 제1렌즈(43)와 제2렌즈(46)는 일체로 제작될 수 있다.

상기 제1렌즈(43)는 적어도 한 면이 비구면이며 전체적으로 광을 발산시키는 오목렌즈이고, 상기 제2렌즈(46) 역시 적어도 한 면이 비구면이며 전체적으로 광을 수렴시키는 볼록렌즈이다. 상기 제1, 2렌즈(43,46)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 광축에 대해 동축상으로 설치되며, 상기 렌즈(43,46)를 통과한 광은 모두 한 점에 수렴된다.

본 발명자의 실험에 의해 상기 포물반사경(12), 볼록렌즈(30) 및 복합렌즈(40)의 가장 바람직한 구성이 밝혀졌다. 도 4는 상기 제1렌즈(43)를 경유하는 광(13)(도 2참조)에 대해 구성된 광학계를, 도 5는 상기 제2렌즈(46)를 경유하는 광(14)에 대해 구성된 광학계를 나타낸다. 도면을 참조하면 본 발명에 따른 상기 구성요소들의 바람직한 구성은 다음 표 1과 같다.

여기서, S1,S2,S3,S4,S3',S4'는 볼록렌즈(30), 제1렌즈(43) 및 제2렌즈(46)의 표면들을 각각 나타내고, R1,R2,R3,R4,R3',R4'는 상기 표면들의 곡률반경을 각각 나타낸다. 또한, D_0,Dr,D1,D2,D3,D4 는 상기 광학계를 이루는 각 구성부들 사이의 간격이고, k는 코닉상수이며, a, b 는 계수이다. 이 때, 상기 표면들의 비구면 정도는 다음 비구면 방정식에 따라 정의된다.

여기서 Z 는 도 6에 도시된 비구면의 세그(sag)이고, h 는 높이이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝트용 조명장치에 있어서, 램프(11)로부터 출사되어 포물반사경(12)에 반사되지 않은 비반사광(14)은 상기 볼록렌즈(30)에 의해 굴절되어 평행광(14')으로 바뀌어 제2렌즈(46)를 통과하여 일정한 초점위치에 집속된다. 또한, 상기 램프(11)로부터 출사되어 상기 포물반사경(12)에 의해 반사된 평행광(13)은 볼록렌즈(30)를 통과하면서 굴절되어 굴절광(13')으로 바뀐 뒤 제1렌즈(43)로 집속 및 통과하여 상기 제2렌즈(46)를 통과한 평행광(14')의 초점위치와 동일한 위치로 집속된다. 즉, 볼록렌즈(30)를 각각 통과한 광(13')(14')들은 복합렌즈(40)를 통과함에 따라 동일 초점으로 수렴되는 것이다.

동일 지점으로 수렴된 광(13',14')은 슬릿(50)을 통과한 후 이미지 렌즈(60)에 의해 다시 평행광으로 바뀌어 미도시된 액정 표시 소자로 투사된다.

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.

이상과 같이, 본 발명에 따른 프로젝터용 조명장치는, 볼록렌즈를 통과한 평행광과 굴절광을 각각 동일 초점으로 수렴시키는 복합렌즈를 채용함으로써 포물반사경에 의해 반사되지 않은 광까지도 이용함으로써 투사 광량이 많아 광 이용 효율을 높일 수 있다.

Claims

광을 출사하는 램프;

상기 램프로부터 출사된 광을 반사하여 평행광으로 바꾸는 포물반사경;

상기 평행광은 굴절시켜 집속시키고, 상기 램프로부터 출사되어 상기 포물반사경에 의해 반사되지 않고 직접 입사하는 광은 평행광으로 바꾸는 볼록렌즈;

상기 볼록렌즈에 의해 집속된 광을 일정한 초점으로 집속시키는 제1렌즈와, 상기 볼록렌즈에 의해 바뀐 평행광을 상기 초점으로 집속시키는 제2렌즈로 구성된 복합렌즈; 및

상기 초점으로 집속된 광을 평행광으로 바꾸는 이미지 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 초점으로 집속된 광이 통과하는 슬릿을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 볼록렌즈의 적어도 한 면은 비구면인 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 제1렌즈는 적어도 한 면이 비구면이며, 전체적으로 광을 발산하는 오목렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제4항에 있어서, 상기 제2렌즈는 적어도 한 면이 비구면이며, 전체적으로 광을 집속하는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제5항에 있어서, 상기 제2렌즈는 그 중앙에 구멍이 형성된 도우넛 형상이며, 상기 제1렌즈는 상기 구멍에 끼워맞춤 결합되는 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제6항에 있어서, 상기 제1렌즈와 상기 제2렌즈는 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 제2렌즈는 적어도 한 면이 비구면이며, 전체적으로 광을 집속하는 볼록렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝터용 조명장치.