KR100224901B1

KR100224901B1 - 반사형 프로젝트 장치

Info

Publication number: KR100224901B1
Application number: KR1019970013025A
Authority: KR
Inventors: 최순철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자주식회사
Priority date: 1997-04-09
Filing date: 1997-04-09
Publication date: 1999-10-15
Also published as: KR19980076345A

Abstract

한 화면 구성시 칼라화상 구현에 사용되는 세 칼라를 동시에 중첩시킴으로써, 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치가 개시되어 있다.

이 개시된 반사형 프로젝트장치는 광원과; 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시켜 분기시키는 제1이색미러와; 제1이색미러에서 분기된 일 광의 진행경로를 변환하는 제1광경로변환수단과; 제1광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제1화상생성수단과; 제1이색미러에서 분기된 다른 광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시키는 제2이색미러와; 제2이색미러에서 반사된 광의 진행경로를 변환하는 제2광경로변환수단과; 제2광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제2화상생성수단과; 제2이색미러를 투과한 광의 진행경로를 변환하는 제3광경로변환수단과; 제3광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제3화상생성수단과; 제1, 제2 및 제3광경로변환수단을 경유하여 입사된 광이 일 방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와; 이색 빔스프리터 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

반사형 프로젝트장치{Reflection type projector}

본 발명은 반사형 화상생성수단을 이용한 반사형 프로젝트장치에 관한 것으로서, 상세하게는 칼라화상 구현에 사용되는 세 칼라를 동시에 중첩시킴으로써 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치에 관한 것이다.

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

도 1은 종래의 반사형 프로젝터장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 광을 생성 조사하는 광원(10)과, 입사광선중 소정 색을 선택 투과시키는 칼라휠(20)과, 입사광을 혼합시켜 균일광선이 되도록 하는 스크램블러(30)와, 집속렌즈(32)와, 콜리메이팅렌즈(34)와, 입사광의 진행경로를 변환하는 편광빔스프리터(40)와, 입사광을 선택적으로 반사시켜 화상을 생성하는 표시소자(50) 및 입사광을 스크린(미도시)에 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 상기 스크램블러(30) 사이의 광경로 상에 구동모터(21)에 의해 회전 가능하게 설치되며, 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색이 휠 전체에 등분 배치된다. 이 칼라휠(20)은 상기한 스크린에 한 화면이 형성되는 동안 3회전하며, 상기 표시소자의 응답속도에 따라서 R, G, B 중 어느 한 색이 상기 광경로 상에 배치된다.

상기 스크램블러(30)는 입사광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 균일광이 되도록 한다. 상기 집속렌즈(32)는 상기 스크램블러(30)를 통과한 광을 집속 및 발산시켜 광의 투과폭을 확대한다. 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 변환시킨다. 즉, 상기 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 2차원 어레이 구조를 갖는 응답속도 특성이 뛰어난 강유전체 액정표시소자(FLCD: Ferroelectric Liquid Crystal Display)가 채용된다. 이 표시소자(50)는 2차원 어레이 구조의 다수의 반사영역을 가지며, 각각 독립적으로 구동되어 입사광의 편광방향을 변조시킴에 의해 화상을 형성한다.

상기 표시소자(50)에 입사된 광은 재반사되어 상기 편광빔스프리터(40)에 입사된다. 이때, 상기 편광빔스프리터(40)로 재입사되는 유효광은 상기 표시소자(50)에 의해 그 편광방향이 90도 바뀌게 되고, 상기 편광빔스프리터(40)의 경면(41)에서 전반사되어 상기 투사렌즈 유니트(60) 쪽으로 향한다. 이 광은 상기 투사렌즈 유니트(60)를 투과하여 스크린(미도시)에 투사된다.

또한, 상기 표시소자(50)로는 가동미러장치(DMD: Digital Mirror Device)가 구비될 수 있다. 이 가동미러장치는 2차원 어레이 구조를 가지며, 각각 독립적으로 회동될 수 있도록 힌지 결합된 다수의 반사미러를 포함한다. 각 화소별 선택적으로 구동되어 반사각을 달리하는 방식으로 화상을 형성한다. 상기 표시소자(50)로 가동미러장치를 채용한 경우, 상기 편광빔스프리터(40)는 불필요하다.

상기한 바와 같이, 구성된 종래의 반사형 프로젝트장치는 광경로 상에 칼라휠(20)을 구비하여 칼라를 구현함으로써, 스크린에 삼색을 순차로 조사하여 한 화면을 구현한다. 그러므로, 이론상 광원에서 출사된 광량의 1/3에 해당하는 광효율을 가지므로, 밝기가 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서 광효율이 개선되도록 삼색을 동시에 스크린에 조사하여 한 화면을 구현하도록 하여 화면의 밝기가 증대되도록 된 반사형 프로젝트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

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

도 3은 도 2에 도시된 파리눈렌즈의 개략적인 정면도.

도 4는 본 발명의 광혼합수단으로 채용된 스크램블러를 보인 사시도.

도 5는 본 발명의 제1프리즘과, 제1화상생성수단 사이의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110...광원 111...램프

113...반사경 120...광혼합수단

121,122...파리눈렌즈 123...콜리메이팅렌즈

125...스크램블러 131...제1이색미러

132,133,134...반사미러 135...제2이색미러

140...제1광경로변환수단 141...제1집광렌즈

143...제1프리즘 145,145'...제1화상생성수단

146...제1폴라라이저 147...제1강유전체 액정표시소자

148...제1애널라이저 149...제1가동미러장치

150...제2광경로변환수단 151...제2집광렌즈

153...제2프리즘 155,155'...제2화상생성수단

156...제2폴라라이저 157...제2강유전체 액정표시소자

158...제2애널라이저 159...제2가동미러장치

160...제3광경로변환수단 161...제3집광렌즈

163...제3프리즘 165,165'...제3화상생성수단

166...제3폴라라이저 167...제3강유전체 액정표시소자

168...제3애널라이저 169...제3가동미러장치

170...이색 빔스프리터 180...투사렌즈유니트

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 광경로 상에 배치되어 입사광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시켜 두 광경로로 분기시키는 제1이색미러와; 상기 제1이색미러를 투과한 광의 진행경로를 변환하는 제1광경로변환수단과; 상기 제1광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제1화상생성수단과; 상기 제1이색미러에서 반사된 광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시키는 제2이색미러와; 상기 제2이색미러에서 반사된 광의 진행경로를 변환하는 제2광경로변환수단과; 상기 제2광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제2화상생성수단과; 상기 제2이색미러를 투과한 광의 진행경로를 변환하는 제3광경로변환수단과; 상기 제3광경로변환수단을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성하는 제3화상생성수단과; 상기 제1, 제2 및 제3광경로변환수단을 경유하여 입사된 광이 일 방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와; 상기 이색 빔스프리터 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치의 실시예들을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 반사형 프로젝트장치는 광을 생성 투사하는 광원(110)과, 광경로 상에 배치되어 입사광을 그 파장영역에 따라 투과 및 반사시키는 제1 및 제2이색미러(131)(135)와, 입사광의 진행경로를 변환하는 제1, 제2 및 제3광경로변환수단(140)(150)(160)과 입사광으로부터 화상을 생성하는 제1, 제2 및 제3화상생성수단(145)(155)(165)과, 상기 제1, 제2 및 제3광경로변환수단(140)(150)(160)을 경유하여 입사된 광이 일 방향으로 출사되도록 하는 이색 빔스프리터(170)와, 상기 이색 빔스프리터(170) 쪽에서 입사되는 광을 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(180)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 광원(110)과 상기 제1이색미러(131) 사이의 광경로 상에는 광원(110)쪽에서 입사된 광을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단(120)이 더 구비되는 것이 바람직하다. 도 2는 상기 광혼합수단(120)으로 서로 이웃되게 배치된 제1 및 제2파리눈렌즈(121)(122)와, 상기 제2파리눈렌즈(122)를 투과한 광을 집속시키는 집속렌즈(123)를 포함한 예를 나타낸 것이다. 이 경우, 상기 반사경(113)으로 포물경이 사용되는 것이 바람직하다. 상기 제1 및 제2파리눈렌즈(121)(122) 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 입사면 및/또는 출사면에 사각형상의 다수의 볼록부(121a)(122a)가 형성되어 각각 입사광을 집속시킨다. 상기 볼록부(121a)(122a) 각각의 형상에 있어서, 그 가로 대 세로의 비율은 후술하는 강유전체 액정표시소자(147) 또는 가동미러장치(도 6)(149)(159)(169)의 가로대 세로의 비율에 대응한다. 상기 제1파리눈렌즈(121)의 각 볼록부(121a)에 의해 수속된 광은 상기 제2파리눈렌즈(122)의 주변에 초점이 맺히며, 집속렌즈(123)를 경유하여 발산하는 상태로 상기 제1이색미러(131)에 입사된다. 이에 따라, 상기 광원(110)에서 출사된 불균일 광은 상기 제1 및 제2파리눈렌즈(121)(122)에 의해 혼합되어 균일광이 된다.

상기 광혼합수단(120)으로 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 스크램블러(125)와, 집속렌즈(126)를 채용할 수 있다. 도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 스크램블러(125)는 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 직육면체 형상의 글래스이다. 상기 스크램블러(125)의 출사면(125a)에 있어서, 그 가로 대 세로 비율은 후술하는 강유전체 액정표시소자(147) 또는 가동미러장치(도 6의 149)의 가로 대 세로 비율에 비례한다. 이와 같이, 스크램블러(125)를 채용한 경우에 있어서 상기 반사경(113)은 타원경인 것이 바람직하다. 상기 집속렌즈(126)는 상기 스크램블러(125)와 상기 제1이색미러(131) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 집속시킨다.

상기 제1이색미러(131)는 상기 광원(110)쪽에서 입사되는 광을 파장영역에 따라 선택적으로 투과 및 반사시킨다. 예컨대, 상기 제1이색미러(131)는 유전체 코팅에 의해 제조되며, 녹색(G)과 적색(R)에 해당하는 광은 반사시키고, 청색(B)에 해당하는 광은 투과시킨다. 상기 제1이색미러(131)를 투과한 광은 제1반사미러(132)와 제2반사미러(133)에서 반사된 후 상기 제1광경로변환수단(140) 및 제1화상생성수단(145)에 입사된다.

상기 제1이색미러(131)에서 반사된 광은 제3반사미러(134)에서 반사된 후 상기 제2이색미러(135)에 입사된다. 상기 제2이색미러(135)는 입사광을 파장영역에 따라 선택적으로 투과 및 반사시킨다. 예컨대, 상기 제2이색미러(135)는 녹색(G)에 해당하는 광은 반사시키고, 적색(R)에 해당하는 광은 투과시킨다. 상기 제2이색미러(135)에서 반사된 광은 상기 제2광경로변환수단(150) 및 제2화상생성수단(155)에 입사된다. 그리고, 상기 제2이색미러(135)를 투과한 광은 상기 제3광경로변환수단(160) 및 제3화상생성수단(165)에 입사된다.

상기 제1광경로변환수단(140)은 상기 제1이색미러(131)를 투과하여 입사되는 광의 진행경로를 변환시킨다. 그리고 상기 제1화상생성수단(145)은 상기 제1광경로변환수단(140)을 경유한 입사광으로부터 화상을 생성한다. 상기 제1광경로변환수단(140)은 제1집광렌즈(141)와, 제1프리즘(143)을 포함하여 구성된다. 상기 제1집광렌즈(141)는 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 한다. 상기 제1프리즘(143)은 상기 제1집광렌즈(141)쪽에서 입사되는 광은 투과시키고 상기 제1화상생성수단(145)에 의해 반사된 광은 전반사시키도록 된 제1투과/반사면(143a)을 가진다. 도 5를 참조하면, 상기 제1투과/반사면(143a)을 투과하고, 상기 제1화상생성수단(145)에서 반사되어 재입사되는 광의 광축과 제1투과/반사면(143a)의 법선 사이의 각 theta_o~는 임계각 이상의 각도를 가지도록 배치된다. 물리법칙에서 내부 전반사는, 광이 굴절률이 높은 매질에서 낮은 매질로 진행할 때 경계면에서의 입사각이 임계각보다 클 경우 에너지의 손실 없이 반사되는 현상으로, 임계각 theta c=sin^-1(2차매질 굴절률 / 1차매질 굴절률)로 주어진다. 여기서 theta_o~를 임계각 theta c보다 크게 하면 에너지 손실없이 전반사가 일어난다.

상기 제1화상생성수단(145)은 제1폴라라이저(146)와, 제1강유전체 액정표시소자(이하, FLCD ; Ferroelectric Liquid Crystal Display)(147)와, 제1애널라이저(148)를 포함하여 구성된다. 상기 제1폴라라이저(146)는 상기 제1집광렌즈(141)와 상기 제1프리즘(143) 사이의 광경로 상에 배치되며, 무편광의 입사광이 선편광되도록 한다. 상기 제1FLCD(147)는 상기 제1프리즘(143)의 제1투과면(143b)에 대향되게 배치된다. 여기서, 상기 제1FLCD(147)와 상기 제1투과면(143b)은 서로 나란한 것이 바람직하다. 상기 제1FLCD(147)는 2차원 어레이 구조를 가지며 각각 독립적으로 구동하는 다수의 화소를 가지며, 이 각 화소별로 선택적으로 구동한다. 동일 편광방향의 선편광 또는 다른 편광방향의 선편광이 되도록 하고, 이를 상기 제1프리즘 쪽으로 반사시킨다. 상기 제1애널라이저(148)는 상기 제1프리즘(143)과 상기 이색 빔스프리터(170) 사이의 광경로 상에 배치되며, 상기 제1FLCD(147)에서 반사되어 상기 제1투과면(143b)을 투과하고 상기 제1투과/반사면(143a)에서 반사된 광을 그 편광방향에 따라 선택적으로 투과시킨다. 상기 제1애널라이저(148)를 투과한 광은 상기 제1이색미러(131)를 투과한 광 예컨대, 청색(B) 칼라를 가지며, 이 청색에 대한 화상을 포함한다.

상기 제2광경로변환수단(150)은 상기 제2이색미러(135)와 상기 이색 빔스프리터(170) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제2이색미러(135)에서 반사된 광에 대해 광의 진행경로를 변환시키도록 제2집광렌즈(151)와 제2프리즘(153)을 포함한다. 여기서, 상기 제2집광렌즈(151)와 제2프리즘(153) 각각의 역할 및 광학적 배치는 실질상 상기 제1집광렌즈(141)와 제1프리즘(143) 각각과 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다. 상기 제2화상생성수단(155)은 제2폴라라이저(156)와, 제2FLCD(157)와, 제2애널라이저(158)를 포함하여 구성되며, 그 각각의 역할 및 광학적 배치는 실질상 상기 제1화상생성수단(145)과 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다. 여기서 미설명된 참조번호 153a는 제2투과/반사면이고, 153b는 제2투과면이다.

상기 제3광경로변환수단(160)은 상기 제2이색미러(135)와 상기 이색 빔스프리터(170) 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제2이색미러(135)를 투과한 광에 대해 광의 진행경로를 변환시키도록 제3집광렌즈(161)와 제3프리즘(163)을 포함한다. 여기서, 상기 제3집광렌즈(161)와 제3프리즘(163) 각각의 역할 및 광학적 배치는 실질상 상기 제1집광렌즈(141)와 제1프리즘(143) 각각과 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다. 상기 제3화상생성수단(165)은 제3폴라라이저(166)와, 제3FLCD(167)와, 제3애널라이저(168)를 포함하여 구성되며, 그 각각의 역할 및 광학적 배치는 실질상 상기 제1화상생성수단(145)과 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다. 여기서 미설명된 참조번호 163a는 제3투과/반사면이고, 163b는 제3투과면이다.

상기 이색 빔스프리터(170)는 세 입사면(171)(172)(173)과 일 출사면(174)을 가진다. 상기 세 입사면(171)(172)(173) 각각은 상기 제1, 제2 및 제3광경로변환수단(140)(150)(160) 각각과 대면하며 각 광경로변환수단(140)(150)(160)을 경유하여 입사되는 광이 상기 일 출사면(174)을 향하도록 입사광의 진행경로를 변환한다. 이를 위하여, 상기 이색 빔스프리터(170)는 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면(176)(177)을 가진다. 상기 제1경면(176)은 파장영역에 따라 투과 및 반사시키도록 코팅되어 상기 제1광경로변환수단(140)을 경유하여 입사된 광은 반사시키고, 제2 및 제3광경로변환수단(150)(160)을 경유하여 입사된 광은 투과시킨다. 상기 제2경면(177)은 파장영역에 따라 투과 및 반사시키도록 코팅되어 상기 제1 및 제2광경로변환수단(140)(150)을 경유한 광은 투과시키고, 제3광경로변환수단(160)을 경유한 광은 반사시킨다. 상기한 바와 같이, 상기 이색 빔스프리터(170)가 제1 및 제2경면(176)(177)을 포함하므로, 세 입사면(171)(172)(173) 각각에서 입사된 광은 일 출사면(174)을 통해 출사된다.

상기 투사렌즈유니트(180)는 상기 이색 빔스프리터(170)와 스크린(미도시) 사이에 배치되어, 상기 이색 빔스프리터(170) 쪽에서 입사되는 광이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투사시킨다.

도 2에는 광원(110)에서 조사되고 제1이색미러(131)에서 투과된 광이 제1광경로변환수단(140)으로 입사되고, 반사된 광이 제2이색미러(135) 쪽으로 입사되는 경우의 반사형 프로젝트장치를 예로 들어 나타내었으나 이는 예시적인 것에 불과하다. 즉, 광원(110)과 광혼합수단(120)의 광학적 위치와 제1이색미러(131)의 파장에 따른 투과/반사특성을 바꿈으로써, 광원(110)에서 조사되고 제1이색미러(131)에서 반사된 광이 제1광경로변환수단(140)으로 입사되도록 하고, 투과된 광이 제2이색미러(135) 쪽으로 입사되도록 할 수 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 동작을 설명한다.

도 2를 참조하면, 광원(110)에서 조사된 광은 광혼합수단(120) 예컨대, 제1 및 제2파리눈렌즈(121)(122)와 집속렌즈(123)를 통과하면서, 균일광이 된 채로 상기 제1이색미러(131)에 입사된다. 상기 제1이색미러(131)에 입사된 광은 파장영역에 따라 선택적으로 투과 및 반사된다. 상기 제1이색미러(131)를 투과한 광은 제1광경로변환수단(140)을 경유하여 제1화상생성수단(145)에 입사된다. 상기 제1화상생성수단(145)은 입사광의 칼라에 해당하는 화상을 형성하도록 각 화소영역에 따라 입사광의 편광방향을 선택하여 제1프리즘(143)으로 반사시킨다. 제1프리즘(143)에 입사된 광은 이색 빔스프리터(170)의 입사면(171)에 입사된다. 상기 제1이색미러(131)에서 반사된 광은 제2이색미러(135)에 입사된다. 제2이색미러(135)는 입사광을 다시 파장영역에 따라 선택적으로 투과 및 반사시킨다. 반사된 광은 제2광경로변환수단(150) 및 제2화상생성수단(155)을 경유하여 상기 이색 빔스프리터(170)의 입사면(172)에 입사된다. 그리고, 상기 제2이색미러(135)를 투과한 광은 제3광경로변환수단(160) 및 제3화상생성수단(165)을 경유하여 상기 이색 빔스프리터(170)의 입사면(173)에 입사된다. 상기 이색 빔스프리터(170)에 입사된 각 칼라에 해당하는 광은 제1 및 제2경면(176)(177)에서 선택적으로 투과 및 반사되어 각 화소별로 서로 중첩된 채로 상기 투사렌즈유니트(180)를 통과하여 스크린으로 향한다.

도 6을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치를 상세히 설명한다. 여기서, 앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재이다.

본 실시예의 특징에 따르면, 입사광으로부터 화상을 생성하는 제1, 제2 및 제3화상생성수단(145')(155')(165')으로 제1, 제2 및 제3가동미러장치(이하, DMD)(149)(159)(169)를 채용한다. 이 경우 도 2를 참조하여 설명된 제1, 제2 및 제3폴라라이저와, 제1, 제2 및 제3애널라이저의 사용이 불필요하다는 이점이 있다.

상기 제1가동미러장치(149)는 제1프리즘(143)의 제1반사면(143a)에 대향되게 위치되며, 2차원 어레이 구조를 가지는 다수의 반사미러(미도시)를 포함한다. 각 반사미러는 입사광에 대하여 다양한 반사각을 가지도록 독립적으로 힌지 구동된다. 상기한 DMD의 구조는 널리 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치는 임계각과의 관계에 의해 입사광을 투과 또는 반사시키도록 된 제1, 제2 및 제3프리즘을 포함하는 제1, 제2 및 제3광경로변환수단을 광경로 상에 구비하고, 제1, 제2 및 제3화상생성수단을 이용하여 한 칼라화면을 구성하는 각 칼라를 동시에 중첩시킴으로써, 스크린의 밝기를 대폭 증가시킬 수 있다. 또한, 편광에 따른 광경로 변환시 광의 입사각에 민감한 편광빔스프리터의 사용을 배제함으로써 광학적 정렬을 용이하게 할 수 있다.

Claims

광을 생성 투사하는 광원과;

광경로 상에 배치되어 입사광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시켜 두 광으로 분기시키는 제1이색미러와;

입사광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 반사형 제1화상생성수단과;

상기 제1이색미러와 상기 제1화상생성수단 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 제1이색미러에서 분기되어 입사되는 광은 투과시키고 상기 제1화상생성수단에서 반사되어 입사된 광은 전반사시키도록 된 제1투과/반사면을 가지는 제1프리즘과;

상기 제1이색미러에서 분기된 다른 광을 파장영역에 따라 투과 및 반사시켜 분기시키는 제2이색미러와;

상기 제2이색미러에서 반사된 입사광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 반사형 제2화상생성수단과;

상기 제2이색미러와 상기 제2화상생성수단 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 제2이색미러에서 분기되어 입사되는 광은 투과시키고 상기 제2화상생성수단에서 반사되어 입사된 광은 전반사시키도록 된 제2투과/반사면을 가지는 제2프리즘과;

상기 제2이색미러를 투과한 입사광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 제3화상생성수단과;

상기 제2이색미러와 상기 제3화상생성수단 사이의 광경로 상에 배치되어, 상기 제3이색미러 쪽에서 입사되는 광은 투과시키고 상기 제3화상생성수단에서 반사되어 입사된 광은 전반사시키도록 된 제3투과/반사면을 가지는 제3프리즘과;

상기 제1, 제2 및 제3프리즘을 경유하여 입사된 광이 일 방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면을 가지는 이색 빔스프리터와;

상기 이색 빔스프리터 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3프리즘 각각으로 입사되는 광을 집속시키도록 상기 제1 내지 제3프리즘 각각에 대향되게 배치된 제1 내지 제3집광렌즈가 더 포함된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3투과/반사면 각각은 상기 제1 내지 제3화 생생성수단 각각에서 반사되어 재입사되는 광의 광축에 대해 임계각 이상의 각도를 가지도록 배치된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제1화상생성수단은 상기 제1이색미러와 상기 제1프리즘 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 선편광의 광이 되도록 하는 제1폴라라이저와;

상기 제1폴라라이저 및 상기 제1프리즘을 투과하여 입사된 광을 각 영역에 따라 독립적으로 선택된 편광방향을 가지는 선편광의 광이 되도록 하고 이를 상기 제1프리즘쪽으로 반사시키는 제1강유전체 액정표시소자와;

상기 제1강유전체 액정표시소자와 상기 이색 빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제1강유전체 액정표시소자 및 상기 제1프리즘에서 반사되어 입사된 광 중 일 편광방향의 광을 투과시키는 제1애널라이저;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 내지 제3화상생성수단 각각은 이차원 어레이 구조를 가지며 각각 독립적으로 구동되는 다수의 반사미러를 포함하는 가동미러장치인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제2화상생성수단은 상기 제2이색미러와 상기 제2프리즘 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 선편광의 광이 되도록 하는 제2폴라라이저와;

상기 제2폴라라이저 및 상기 제2프리즘을 투과하여 입사된 광을 각 영역에 따라 독립적으로 선택된 편광방향을 가지는 선편광의 광이 되도록 하고 이를 반사시키는 상기 제2프리즘쪽으로 반사시키는 제2강유전체 액정표시소자와;

상기 제2강유전체 액정표시소자와 상기 이색 빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제2강유전체 액정표시소자 및 상기 제2프리즘에서 반사되어 입사된 광 중 일 편광방향의 광을 투과시키는 제2애널라이저;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 제3화상생성수단은 상기 제2이색미러와 상기 제3프리즘 사이의 광경로 상에 배치되어 입사광을 선편광의 광이 되도록 하는 제3폴라라이저와;

상기 제3폴라라이저 및 상기 제3프리즘을 투과하여 입사된 광을 각 영역에 따라 독립적으로 선택된 편광방향을 가지는 선편광의 광이 되도록 하고 이를 반사시키는 상기 제3프리즘쪽으로 반사시키는 제3강유전체 액정표시소자와;

상기 제3강유전체 액정표시소자와 상기 이색 빔스프리터 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제3강유전체 액정표시소자 및 상기 제3프리즘에서 반사되어 입사된 광 중 일 편광방향의 광을 투과시키는 제3애널라이저;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제1항 내지 제3항, 제4항, 제5항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광원과 상기 제1이색미러 사이의 광경로 상에 광원쪽에서 입사된 광을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제8항에 있어서, 상기 광혼합수단은 입사면 및/또는 출사면에 다수의 볼록부가 형성되어 각각 입사광을 집속시키며 서로 이웃되게 배치된 제1 및 제2파리눈렌즈와, 상기 제2파리눈렌즈를 투과한 광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 집속렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.
제8항에 있어서, 상기 광혼합수단은 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 광경로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러인 것을 특징으로 하는 반사형 프로젝트장치.