KR100207728B1

KR100207728B1 - 반사형 프로젝트 장치

Info

Publication number: KR100207728B1
Application number: KR1019970027330A
Authority: KR
Inventors: 전기욱
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-06-25
Filing date: 1997-06-25
Publication date: 1999-07-15
Also published as: KR19990003460A

Abstract

스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치가 개시되어 있다.

이 개시된 반사형 프로젝트장치는 광원과, 광원쪽에서 입사되는 광을 편광성분에 따라 분기시키고 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록 하는 편광조절수단과, 입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과, 광경로변환수단의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와, 이색 빔스프리터의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자와, 광경로변환수단의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 프로젝트장치

본 발명은 반사형 프로젝트장치에 관한 것으로, 상세하게는 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치에 관한 것이다.

일반적으로 프로젝트장치는 화상생성수단에서 생성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치이다. 이 프로젝트장치는 상기한 화상생성수단의 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분된다.

도 1은 종래 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도면을 참조하면, 종래의 반사형 프로젝트장치는 광을 생성 조사하는 광원(10)과, 입사광선중 소정 색을 선택 투과시키는 칼라휠(20)과, 입사광을 혼합시켜 균일 광선이 되도록 하는 스크램블러(30)와, 집속렌즈(32)와, 콜리메이팅렌즈(34)와, 편광빔스프리터(40)와, 화상을 생성하는 표시소자(50) 및 입사광을 투사시키는 투사렌즈유니트(60)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(10)은 메탈 할라이드, 크세논등의 광을 생성하는 램프(11)와, 이 램프(11)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(13)으로 구성된다. 상기 칼라휠(20)은 상기 광원(10)과 스크램블러(30) 사이의 광경로 상에 구동모터(21)에 의해 회전가능하게 설치되며, 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색이 휠 전체에 등분 배치된다. 이 칼라휠(20)은 스크린(미도시)에 한 화면이 형성되는 동안 소정 횟수 회전된다.

상기 스크램블러(30)는 입사광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 밝기 분포가 균일광이 되도록 한다. 상기 콜리메이팅렌즈(34)는 입사되는 발산광을 수렴시켜 평행광이 되도록 한다.

상기 편광빔스프리터(40)는 상기 콜리메이팅렌즈(34)와 표시소자(50) 사이의 광경로 상에 배치되며, 그 경면(41)에서 입사광의 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환한다. 즉, 광원(10)쪽에서 입사되는 광은 그 편광성분 즉, p편광인지 s편광인지에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킨다. 도 1은 상기 편광빔스프리터(40)를 투과한 광을 유효광으로 이용한 예를 나타내었다. 상기 표시소자(50)로는 응답속도 특성이 뛰어난 강유전성 액정을 이용한 액정표시소자(FLCD: Ferroelectric Liquid Crystal Display)가 채용된다. 상기 표시소자(50)의 강유전성 액정층을 투과한 광은 이 표시소자(50)의 반사판에서 반사되어 다시 강유전성 액정층을 투과하여 편광빔스프리터(40)를 향한다. 이때 상기 강유전성 액정층을 투과하는 광은 화상을 표시하기 위해 각 화소단위로 구동되어 편광변환된다.

상기 표시소자(50)에서 반사되어 상기 편광빔스프리터(40)로 재입사되는 광 중 그 편광방향이 90도 바뀐 광은 상기 편광빔스프리터(40)의 경면(41)에서 반사되어 상기 투사렌즈유니트(60)쪽으로 향하고, 이 투사렌즈유니트(60)를 투과하여 스크린(미도시)에 투사된다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 반사형 프로젝트장치는 편광빔스프리터(40)를 구비하여, 광원(10)으로부터 입사되는 광 중 일방향으로 편광된 광이 표시소자(50)를 향하며, 표시소자(50)에서 편광변환된 반사광 중 다른 방향으로 편광된 광이 편광빔스프리터(40)의 경면(41)에서 반사되므로, 표시소자(40)의 각 화소단위로 편광변화량을 조절함으로써 화상을 표시하게 된다. 한편, 광원(40)에서 출사되는 광은 대략 자연광이므로, 상기 편광빔스프리터(40)를 투과하는 일 방향으로 편광된 광은 이 편광빔스프리터(40)에 입사되는 광의 대략 절반에 해당된다. 따라서, 광원에서 출사된 광량의 대략 1/6에 해당하는 광만을 사용하게 되어 광이용 효율이 떨어진다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 광원에서 출사된 광이 일 방향으로 편광된 채로 편광빔스프리터에 입사되어 광이용 효율이 향상되는 반사형 프로젝트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면,

도 3은 도 2의 편광조절수단의 일 예를 개략적으로 보인 도면,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 : 광원 111 : 램프

113 : 반사경 120 : 편광조절수단

121,311,331,351 : 편광빔스프리터 123 : 반사거울

124,125...파장판 127,325,345,365 : 프레낼 프리즘

129 : 광혼합수단 130 : 릴레이렌즈유니트

133 : 집속렌즈 135 : 콜리메이팅렌즈

150 : 광경로변환수단 160 : 이색 빔스프리터

161,371 : 제1경면 163,373 : 제2경면

171,181,191 :수속렌즈

170,180,190 : 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트

173,183,193 : 발산렌즈 175,185,195 : 제1, 제2 및 제3표시소자

200 : 투사렌즈유니트 211,213,215 : 제1, 제2 및 제3광원

310,330,350 : 제1, 제2 및 제3편광조절수단

315,335,355 : 반사거울 320,340,360 : 제1, 제2 및 제3파장판

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는 광원과; 상기 광원쪽에서 입사되는 광을 편광성분에 따라 분기시키고, 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록 하는 편광조절수단과; 입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와; 상기 이색 빔스프리터의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자와; 상기 광경로변환수단의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

또한, 각각 다른 파장의 광을 생성 출사하는 제1, 제2 및 제3광원과; 상기 제1, 제2 및 제3광원 각각에 대응되게 배치되어, 광원쪽에서 입사된 광 각각을 편광성분에 따라 분기시키고, 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록 하는 제1, 제2 및 제3편광조절수단과; 상기 제1 및 제3편광조절수단쪽에서 입사되는 광은 반사시키고, 상기 제2편광조절수단쪽에서 입사되는 광은 투과시키도록 경면을 가지는 제1이색 빔스프리터와; 상기 제1이색 빔스프리터의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과; 상기 광경로변환수단의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 경면을 가지는 제2이색 빔스프리터와; 상기 제2이색 빔스프리터의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자와; 상기 광경로변환수단의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이고, 도 3은 도 2의 편광조절수단의 일 예를 개략적으로 보인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치는 광원(110)과, 상기 광원(110)으로부터 출사된 광을 일 직선편광된 광으로 바꾸어주며 합성 투과시키는 편광조절수단(120)과, 입사광의 진행 경로를 변환시키는 광경로변환수단(150)과, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 이색 빔스프리터(160)와, 화상을 표시하는 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)와, 입사광을 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(200)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(110)은 광을 생성하는 램프(111)와, 이 램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(113)을 포함한다. 상기 반사경(113)은 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(111)에서 출사되고 상기 반사경(113)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.

상기 편광조절수단(120)은 상기 광원(110)과 광경로변환수단(150) 사이에 배치되어 입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시키는 편광빔스프리터(121)와, 입사광을 각각 편광 변환시키는 제1 및 제2파장판(124)(125)과, 두 광선을 합성 투과시키는 프레넬 프리즘(127)을 포함하여 구성된다.

상기 편광빔스프리터(121)는 상기 광원(110)으로부터 입사되는 광 중 일 편광성분 즉 일 직선편광성분의 광은 투과시키고, 다른 직선편광성분의 광은 반사시켜 제1 및 제2광선(126a)(126b)으로 분기시킨다. 그리고 상기 제2광선(126b)은 반사거울(123)에 의해 반사되어 상기 제2 파장판(125)에 입사된다.

상기 제1 및 제2파장판(124)(125)은 상기 편광빔스프리터(121)의 다른 출사면과 프레넬 프리즘(127) 사이, 상기 반사거울(123)과 프레넬 프리즘(127) 사이에 각각 배치된다. 상기 제1파장판(124)은 입사되는 제1광선(126a)을 편광변환시켜 제1원편광성분의 광으로 바꾼다. 상기 제2파장판(125)은 입사되는 제2광선(126b)을 편광 변환시켜 상기 제1원편광성분의 광과 회전 방향이 다른 제2원편광성분의 광으로 바꾼다. 이때 상기 제1 및 제2 파장판(124)(125)은 상기 광원(110)에서 출사되는 삼색광 중 그 출사광량이 작은 광에 대해 사반파장판(qurter wave plate)인 것이 바람직하다. 이 경우, 화상의 칼라 밸런스와 색순도가 향상되어 칼라 밸런스 및 색순도 향상을 위한 칼라보정필터가 불필요한 잇점이 있다. 여기서 상기 광원(110), 편광빔스프리터(121) 및 반사거울(123)은 상기 프레넬 프리즘(127)에 입사되는 제1 및 제2광선(126a)(126b)광빔이 서로 소정 각도를 이루어 입사될 수 있도록 배치된다.

상기 프레넬 프리즘(127)은 상기 제1 및 제2파장판(124)(125)을 투과하여 입사되는 광을 합성 투과시키며, 서로 회전방향이 다른 원편광성분의 광을 일 직선편광된 광으로 바꾸어준다. 이 프레넬 프리즘(127)은 소정 각도를 이루어 입사되는 두 원편광성분의 광이 일방향으로 진행하는 선편광으로 변환되어 출사되도록 우선성 수정(right handed crystal) 및 좌선성 수정(left handed crystal)을 교대로 복수개 예컨대, 4개 결합시켜 형성될 수 있다. 상기 우선성 수정에서는 우원편광된 광이 느끼는 굴절율이 좌원편광된 광이 느끼는 굴절율보다 크며, 좌선성 수정에서는 그 반대이다. 그러므로 프레넬 프리즘(127)에 서로에 대해 소정 각도로 입사되는 두 원편광성분의 광은 서로를 향해 굴절되므로, 그 출사면(127a)에서 합성되어 출사된다. 이때 출사면(127a)에서 합성된 두 원편광성분의 광은 직선편광된 광이다.

도 3은 상기 편광조절수단(120)의 예를 도시한 것으로 R은 우선성수정, L은 좌선성수정을 의미한다. 광원(110)으로부터 자연편광된 광이 편광빔스프리터(121) 입사되면, 편광빔스프리터(121)에서 s편광의 광은 투과되고, p편광의 광은 반사된다. 상기 s편광의 광 즉 제1광선(126a)은 제1파장판(124)에 입사되고, 상기 p편광의 광 즉 제2광선(126b)은 반사거울(123)에서 반사되어 제2파장판(125)에 입사된다. 상기 제1 및 제2파장판(124)(125)에 입사된 제1 및 제2광선(126a)(126b)은 좌원편광과 우원편광으로 변환되어 출사된다. 이 좌원편광과 우원편광으로 변환된 제1 및 제2광선(126a)(126b)은 서로 소정 각도를 이루어 프레넬 프리즘(127)에 입사된다. 이 두 원편광은 프레넬 프리즘(127)의 각 우선성 및 좌선성 수정의 경계면에서 굴절각이 다르므로, 프레넬 프리즘(127)의 출사면(127a)에서 합성되고 일 직선편광 즉 p편광의 광이 출사된다.

여기서, 상기 광원과 광경로변환수단 사이의 광경로 상에는 입사광을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단(129)과, 광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈유니트(130)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 상기 광혼합수단(129)으로는 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러를 채용할 수 있으며, 파리눈렌즈도 가능하다.

상기 릴레이렌즈유니트(130)는 상기 광혼합수단(129)을 투과한 광을 집속시켜 평행광이 되도록 한다. 이 릴레이렌즈유니트(130)는 입사광을 발산시키는 집속렌즈(133)와, 상기 집속렌즈(133)와 광경로변환수단(150) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(135)를 포함한다. 따라서, 상기 광원(110)쪽에서 입사된 광은 빔 크기가 확대된채로 평행하게 광경로변환수단(150)에 입사된다.

상기 광경로변환수단(150)은 상기 릴레이렌즈유니트(130)와 이색 빔스프리터(160) 사이의 광경로 상에 배치되며, 그 경면(151)에서 입사광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키도록 편광빔스프리터를 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 광원(110)에서 출사되어 편광조절수단(120)을 통과한 광이 p편광인지 s편광인지에 따라 선택적으로 모두 투과 또는 반사된다. 도 2는 상기 편광조절수단(120)에서 일 직선편광으로 바뀐 광이 상기 광경로변환수단(150)을 투과하여 유효광으로 이용된 예를 보여준다.

상기 이색 빔스프리터(160)는 상기 광경로변환수단(150)의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면(161)(163)을 가진다. 상기 제1경면(161)은 파장영역에 따라 투과 또는 반사시키도록 코팅되어 소정 파장영역의 광 예컨대, 적색(R) 광은 반사시키고, 다른 파장영역의 광은 투과시킨다. 상기 제2경면(163)은 파장영역에 따라 투과 또는 반사시키도록 코팅되어 소정 파장영역의 광 예컨대, 청색(B) 광은 반사시키고, 다른 파장영역의 광 예컨대, 녹색(G) 광은 투과시킨다.

상기 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)는 상기 이색 빔스프리터(160)의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시킨다. 이 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195) 각각은 강유전체 액정표시소자(FLCD: Ferroelectric Liquid Crystal Display)인 것이 바람직하다. 상기 각 표시소자(175)(185)(195)는 인가전압에 따라 각 화소단위로 구동되어 강유전체 액정층을 투과하는 광의 편광상태가 변화되고, 그 배면에 설치된 반사판에 의해 입사되는 광이 반사될 수 있도록 마련된다. 그러므로 이 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)에서 화소단위로 각각 편광변환된 광은 다시 상기 이색 빔스프리터(160)를 향하게 된다. 상기 이색 빔스프리터(160)에 재입사된 광은 제1 및 제2경면(161)(163)에서 각 파장영역에 따라 선택적으로 투과 또는 반사되어 광경로변환수단(150)을 향한다. 이때 상기 이색 빔스프리터(160)에서 광경로변환수단(150)을 향하는 광은 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)에서 각 칼라별로 형성된 화상이 중첩되어 한 화면을 이루는 광이다. 여기서 상기 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)는 가동미러장치(DMD: Digital Mirror Device)일 수 있다. 이 DMD는 2차원 어레이 구조를 가지는 다수의 반사미러를 포함하는데, 이 각 반사미러는 화소에 해당하며, 입사광에 대해 다양한 반사각을 가지도록 각각 독립적으로 힌지 구동된다. 따라서, 상기 DMD는 인가된 신호에 따라 각 반사미러의 반사방향을 달리하여 화상을 형성한다.

상기 투사렌즈유니트(200)는 상기 광경로변환수단(150)의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어, 입사광을 스크린쪽(미도시)으로 확대 투사시킨다.

한편, 본 발명은 상기 제1이색 빔스프리터(160)의 세 출사면과 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광의 광폭을 축소시키는 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트(170)(180)(190)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트(170)(180)(190)는 각각 입사광을 수속하는 수속렌즈(171)(181)(191)와, 상기 각 표시소자의 크기에 맞도록 각 표시소자로 향하는 광을 발산시키는 발산렌즈(173)(183)(193)를 포함하여 구성된다. 따라서, 상기 이색 빔스프리터(160) 쪽에서 입사되어 상기 각 콘덴서렌즈유니트(170)(180)(190)를 투과한 광은 그 광폭이 각각 상기 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)의 크기에 맞도록 축소된 채로 평행하게 각 표시소자(175)(185)(195)에 입사된다.

이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 동작을 설명한다.

광원(110)에서 출사된 광은 편광빔스프리터(121)에서 그 편광상태에 따라 선택적으로 투과 또는 반사된다. 상기 편광빔스프리터(121)를 투과한 일 직선편광의 광 즉 제1광선은 제1파장판(124)를 통과하면서 대략 원편광 즉, 좌원편광으로 변환되어 프레넬 프리즘(127)에 소정각도로 입사된다. 상기 편광빔스프리터(121)에서 반사된 다른 직선편광의 광 즉, 제2광선은 반사거울(123)에서 반사되고 제2파장판(125)을 통과하면서 대략 원편광 즉, 우원편광으로 변환되어 상기 좌원편광된 광과 소정 각도를 이루면서 프레넬 프리즘(127)에 입사된다. 그리고 이 대략적으로 편광된 좌,우원편광된 광은 상기 프레넬 프리즘(127)에서 경로 변환되면서 합성되어 직선편광으로 출사된다.

따라서, 광원(110)에서 출사된 광은 상기 편광조절수단(120)에서 거의 모두 일 직선편광으로 바뀌며, 광혼합수단(129) 예컨대, 스크램블러를 통과하면서 균일광이 되어 상기 릴레이렌즈유니트(130)에 입사된다. 이 릴레이렌즈유니트(130)는 입사광의 폭을 확대시키며, 평행광이 되도록 한다. 이 평행광은 경로변환수단(150)에 입사된다. 상기 경로변환수단(150)에 입사된 광은 그 경면(151)에서 모두 투과되어 제1이색 빔스프리터(160)에 입사되고, 이 제1이색 빔스프리터(160)에서 각 파장영역에 따라 세부분으로 분기된다. 이 분기된 광은 각각 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트(170)(180)(190)를 통과하여 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)에 입사된다.

상기 세 표시소자(175)(185)(195)에 입사된 광은 각 화소단위의 구동신호에 따라 편광변환되고 반사된다. 이 반사된 광은 각각 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트(170)(180)(190)를 경유하여 이색 빔스프리터(160)로 재입사된다. 재입사된 광은 상기 이색 빔스프리터(160)에 의해 파장별로 투과 또는 반사됨으로써 합성되어 광경로변환수단(150)쪽을 향한다. 그리고 광경로변환수단(150)과 투사렌즈유니트(200)를 경유하여 스크린에 투영된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는 각각 다른 칼라의 광을 생성 출사하는 제1, 제2 및 제3광원(211)(213)(215)과, 입사광을 일 직선편광된 광으로 바꾸어주는 제1, 제2 및 제3편광조절수단(310)(330)(350)과, 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단(150)과, 파장에 따라 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2이색 빔스프리터(370)(160)와, 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)와, 입사광을 스크린(미도시)쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(200)를 포함하여 구성된다. 여기서 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예와 동일 참조부호는 그 구조 및 기능이 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.

상기 제1 제2 및 제3광원(211)(213)(215)은 각각 다른 칼라의 광 예컨대 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 파장의 광을 출사한다. 이 제1 제2 및 제3광원(211)(213)(215)으로는 각각 다른 칼라의 광을 생성 출사하는 발광다이오드 또는 반도체레이저를 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1, 제2 및 제3편광조절수단(310)(330)(350)은 상기 제1, 제2 및 제3광원(211)(213)(215)쪽에서 입사되는 광을 각각 편광성분에 따라 분기시키고, 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성투과시켜 일 직선편광된 광이 되도록 한다. 이를 위하여 제1, 제2 및 제3편광조절수단(310)(330)(350) 각각은 편광빔스프리터(311)(331)(351)와, 제1, 제2 및 제3파장판(320)(340)(360)과, 프레넬 프리즘(325)(345)(365)를 구비한다.

상기 편광빔스프리터(311)(331)(351) 각각은 상기 제1 제2 및 제3광원(211)(213)(215)쪽에서 입사되는 광 중 일 직선편광성분의 광은 투과시키고 다른 직선편광성분의 광은 반사시켜 제1광선(321a)(341a)(361a) 및 제2광선(321b)(341b)(361b)으로 분기시킨다. 그리고 상기 제2광선(321b)(341b)(361b)은 각각 반사거울(315)(335)(355)에 의해 반사되어 파장판(320b)(340b)(360b)에 입사된다. 여기서 상기 편광빔스프리터(311)(331)(351) 각각은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예의 편광빔스프리터(121)와 구조 및 기능이 동일하다.

상기 제1파장판(320a)(320b)은 편광빔스프리터(311)와 프레넬 프리즘(325) 사이, 반사거울(315)과 프레넬 프리즘(325) 사이의 광경로 상에 각각 배치된다. 이 각 제1파장판(320a)(320b)은 입사되는 제1 및 제2광선(321a)(321b)을 각각 편광변환시켜 서로 회전방향이 다른 원편광성분의 광으로 바꾸어준다. 상기 제2파장판(340a)(340b)은 편광빔스프리터(331)와 프레넬 프리즘(345) 사이, 반사거울(335)과 프레넬 프리즘(345) 사이의 광경로 상에 각각 배치된다. 그리고 상기 제3파장판(360a)(360b)은 편광빔스프리터(351)와 프레넬 프리즘(365) 사이, 반사거울(355)과 프레넬 프리즘(365) 사이의 광경로 상에 각각 배치된다. 이 각 제2파장판(340a)(340b)과 각 제3파장판(360a)(360b)은 상기의 제1파장판(320a)(320b)과 마찬가지로 입사되는 제1광선(341a)(361a)과 제2광선(341b)(361b)을 각각 편광변환시켜 서로 직교하는 원편광성분의 광으로 바꾸어준다. 이때 상기 제1, 제2 및 제3파장판(320)(340)(360) 각각은 상기 제1 제2 및 제3광원(211)(213)(215)과 대응되게 마련된 사반파장판(quarter wave plate)인 것이 바람직하다.

상기 프레넬 프리즘(325)(345)(365) 각각은 상기 각 제1, 제2 및 제3파장판(320)(340)(360)을 투과하여 소정 각도로 입사되는 회전방향이 서로 다른 두 원편광을 합성 투과시켜 일 직선편광된 광이 되도록 한다. 이때 이 프레넬 프리즘(325)(345)(365) 각각은 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한 일 실시예의 프레넬 프리즘(127)과 그 구조 및 기능이 동일하다.

여기서, 상기 제1 및 제3편광조절수단(310)(350)은 상기 프레넬 프리즘(325)(365)을 투과한 광이 제1 및 제2반사거울(329)(369)에 의해 각각 반사되어 상기 제1이색 빔스프리터(370)를 향하도록 배치될 수 있다.

상기 제1이색 빔스프리터(370)는 프레넬 프리즘(345)과 광경로변환수단(150) 사이의 광경로 상에 배치되며, 입사되는 광을 칼라에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면(371)(373)을 가진다. 상기 제1 및 제2경면(371)(373)은 상기 프레넬 프리즘(325)(365)쪽에서 입사되는 광은 각각 반사시켜 상기 광경로변환수단(150)을 향하도록 하며, 상기 프레넬 프리즘(345)으로부터 입사된 광은 투과시킨다.

이와 같이 제1, 제2 및 제3광원(211)(213)(215)에서 출사되고 제1, 제2 및 제3편광조절수단(310)(330)(350)에 의해 거의 일 직선편광으로 변환된 광은 릴레이렌즈유니트(130)로 입사되며, 이 릴레이렌즈유니트(130)를 경유한 광은 광경로변환수단(150)을 투과하여 제1, 제2 및 제3표시소자(175)(185)(195)의 각 칼라별 화상을 표시하는데 사용된다. 이하의 구성 및 동작은 도 2를 참조하여 설명한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 그 설명을 생략한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 반사형 프로젝트장치는 광원으로부터 출사된 광을 일 직선편광된 광으로 바꾸어 광경로변환수단에 입사시키므로, 광원에서 출사되는 거의 모든 광을 사용하게 되어 광이용효율이 향상된다. 따라서 스크린에 투영되는 광량이 증대되어 밝기를 향상시킬 수 있다.

Claims

광원과;

상기 광원쪽에서 입사되는 광을 편광성분에 따라 분기시키고, 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록 하는 편광조절수단과;

입사광을 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과;

상기 광경로변환수단의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와;

상기 이색 빔스프리터의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자와;

상기 광경로변환수단의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 편광조절수단은 상기 광원과 광경로변환수단 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 서로 다른 편광성분을 갖는 제1광선과 제2광선으로 분기시키는 편광빔스프리터와;

상기 제1광선을 제1원편광성분의 광이 되도록 편광 변환시키는 제1파장판과;

상기 제2광선을 상기 제1원편광성분의 광과 그 회전 방향이 다른 제2원편광성분의 광이 되도록 편광 변환시키는 제2파장판과;

상기 제1 및 제2파장판을 투과하여 입사된 광선을 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록하는 프레넬 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제2항에 있어서, 상기 프레넬 프리즘은 우선성 수정과 좌선성 수정을 교번 결합시켜 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은 광을 생성하는 램프와; 상기 램프에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 광원과 광경로변환수단 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 광원쪽에서 입사된 광을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단과; 입사광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈유니트;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치
제5항에 있어서, 상기 광혼합수단은 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제5항에 있어서, 상기 릴레이렌즈유니트는 광을 발산시키는 집속렌즈와; 상기 집속렌즈와 제2편광빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 제1, 제2 및 제3표시소자 중 적어도 하나는 입사된 광을 각 화소 단위로 편광변환 및 반사시키는 강유전체 액정표시소자인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 이색 빔스프리터와 제1, 제2 및 제3표시소자 사이의 광경로 상에 각각 배치되어 상기 이색 빔스프리터에서 출사된 광을 집속 및 발산시켜 입사광의 광폭을 축소시키는 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트.
제9항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트는 각각 입사광을 수속하는 수속렌즈와, 상기 수속렌즈와 제1, 제2 및 제3표시소자 사이에 각각 배치되어 상기 제1, 제2 및 제3표시소자의 크기에 맞도록 이 제1, 제2 및 제3표시소자를 향하는 광을 발산시키는 발산렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
각각 다른 파장의 광을 생성 출사하는 제1, 제2 및 제3광원과;

상기 제1, 제2 및 제3광원 각각에 대응되게 배치되어, 광원쪽에서 입사된 광 각각을 편광성분에 따라 분기시키고, 이 분기된 광의 편광을 각각 조절하고 합성 투과시켜 일 편광된 광이 되도록 하는 제1, 제2 및 제3편광조절수단과;

상기 제1 및 제3편광조절수단쪽에서 입사되는 광은 반사시키고, 상기 제2편광조절수단쪽에서 입사되는 광은 투과시키도록 경면을 가지는 제1이색 빔스프리터와;

상기 제1이색 빔스프리터의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과;

상기 광경로변환수단의 일 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광이 파장에 따라 분리되도록 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 경면을 가지는 제2이색 빔스프리터와;

상기 제2이색 빔스프리터의 세 출사면 각각에 이웃되게 배치되어 각 칼라에 해당하는 화상을 생성하고 반사시키는 제1, 제2 및 제3표시소자와;

상기 광경로변환수단의 다른 출사면에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3광원은 각각 다른 칼라의 광을 내는 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3광원은 각각 다른 칼라의 광을 내는 반도체레이저인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3편광조절수단 각각은 상기 제1, 제2 및 제3광원과 제1이색 빔스프리터 사이의 광경로 상에 각각 배치되며,

입사광을 편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 서로 다른 편광성분을 갖는 제1광선과 제2광선으로 분기시키는 편광빔스프리터와;

상기 제1 및 제2광선 각각을 서로 회전 방향이 다른 원편광성분의 광으로 편광 변환시키는 제1 및 제2파장판과;

상기 제1 및 제2파장판을 투과하여 입사된 광선을 합성 투과시켜 일 편광된 광선이 되도록 하는 프레넬 프리즘;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제14항에 있어서, 상기 프레넬 프리즘은 우선성 수정과 좌선성 수정을 교번 결합시켜 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제1이색 빔스프리터와 광경로 변환수단 사이의 광경로 상에 입사광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3표시소자 중 적어도 하나는 입사된 광을 각 화소 단위로 편광변환 및 반사시키는 강유전체 액정표시소자인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제11항에 있어서, 상기 제2이색 빔스프리터와 제1, 제2 및 제3표시소자 사이의 광경로 상에 각각 배치되어 상기 제2이색 빔스프리터에서 출사된 광을 집속 및 발산시켜 입사광의 광폭을 축소시키는 제1, 제2 및 제3콘덴서렌즈유니트를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.