KR100335437B1 - Reflection type projector - Google Patents
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Abstract
광원에서 조사되어 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치가 개시되어 있다.Disclosed is a reflective project device capable of increasing the brightness of light emitted from a light source and projected onto a screen.
이 개시된 장치는 광을 생성 투사하는 광원과; 광원에서 조사된 광을 일 편광성분의 광으로 변환하는 편광변환기와; 광원과 편광 변환기 사이에 배치되어 입사광을 대략 평행광이 되도록 하는 전반부 릴레이렌즈계와; 편광 변환기를 투과한 일 편광의 광을 파장영역에 따라 분기시키는 광분기수단과; 광분기수단에 의해 분기된 광 각각의 진행 경로 상에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 광로변환수단과; 광분기수단과 광로변환수단 사이의 경로에 배치된 후반부 릴레이렌즈계와; 광로변환수단을 경유하는 일 편광성분의 입사광으로부터 화상을 생성하는 화상생성수단과; 화상생성수단에서 생성되고 광경로변환수단을 경유하여 입사된 광이 일방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 칼라프리즘과; 칼라프리즘 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 것을 특징으로 한다.This disclosed apparatus includes a light source for generating and projecting light; A polarization converter for converting light emitted from the light source into light of one polarization component; A first half relay lens system disposed between the light source and the polarization transducer to make incident light approximately parallel light; Optical branch means for branching light of one polarized light transmitted through the polarization converter according to the wavelength region; Optical path converting means disposed on a traveling path of each of the light branched by the optical branch means, and converting the traveling path of the light; A rear half relay lens system arranged in a path between the optical branch means and the optical path changing means; Image generating means for generating an image from incident light of one polarization component via the optical path changing means; A color prism generated by the image generating means and selectively transmitting or reflecting light according to the wavelength so that light incident through the light path converting means is emitted in one direction; A projection lens unit which enlarges and transmits the light incident from the color prism toward the screen; It is characterized by including.
Description
본 발명은 반사형 화상생성수단을 이용한 반사형 프로젝트장치에 관한 것으로서, 상세하게는 광원에서 출사된 무편광의 광을 모두 이용하여 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치에 관한 것이다.The present invention relates to a reflective project apparatus using reflective image generating means, and more particularly, to a reflective project apparatus that can increase the brightness of light projected on a screen by using all of unpolarized light emitted from a light source. will be.
일반적으로 프로젝트장치는 화상생성수단에서 생성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치이다. 이 프로젝터장치는 상기한 화상생성수단의 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분된다.In general, a project apparatus is an apparatus for providing an image by projecting an image generated by the image generating means onto a screen using a separate light source. This projector apparatus is classified into a transmission type and a reflection type according to the form of the image generating means described above.
본 출원인은 광원에서 조사된 광의 이용효율을 높이고자 임계각 프리즘을 이용한 2건의 '반사형 프로젝트장치'[(1997년 대한민국 특허출원 제13025호, 출원일; 1997년 4월 9일, 발명자; 최순철),(1997년 대한민국 특허출원 제13222호, 출원일; 1997년 4월 10일, 발명자; 최순철)]들을 제안한 바 있다.Applicant has applied two 'reflective project devices' using a critical angle prism to enhance the utilization efficiency of light irradiated from a light source (Korean Patent Application No. 132525, filing date; April 9, 1997, inventor; Choi Soon-Chul), (Korean Patent Application No. 1322, Application Date; April 10, 1997, Inventor; Choi Soon-Chul) in Korea.
이 제안된 반사형 프로젝트장치는 임계각 프리즘을 통해 광로를 변경하여 광학적 배치를 콤팩트화할 수 있다는 이점이 있으나, 광원에서 조사되는 무편광의 광중 폴라라이저를 통해 P편광 또는 S편광의 광만을 분리하여 화상형성에 이용함으로써, 이용하지 않는 일 편광 성분의 광에 해당하는 광량만큼 광손실이 발생한다는 문제점이 있다.The proposed reflective project device has the advantage that the optical arrangement can be compacted by changing the optical path through the critical angle prism, but only the P-polarized or S-polarized light is separated by the polarizer out of the unpolarized light emitted from the light source. By using it for formation, there exists a problem that light loss generate | occur | produces by the light quantity corresponding to the light of one polarization component which is not used.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 광손실이 거의 없이 입사광을 소정 편광의 광으로 변환하여 반사형 화상형성수단에 입사시킴으로써, 광효율을 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the reflection type project apparatus can improve the light efficiency by converting the incident light into the light of predetermined polarization with little light loss and entering the reflection type image forming means. The purpose is to provide.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.1 is a schematic view showing an optical arrangement of a reflective project apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 반사형 프로젝트장치의 윈도우에서 반사형 액정표시소자 사이의 일렬 정렬에 따른 전반부 및 후반부 릴레이렌즈계를 포함한 광학요소의 광학적 배치를 보인 도면.FIG. 2 is a view showing optical arrangement of optical elements including first and second half relay lens systems according to a line alignment between reflective liquid crystal display elements in a window of the reflective project apparatus shown in FIG.
도 3은 도 1에 도시된 반사형 프로젝트장치의 전반부 릴레이렌즈계의 광학적 배치를 보인 도면.FIG. 3 is a view showing an optical arrangement of the front relay lens system of the reflective project device shown in FIG. 1; FIG.
도 4는 본 발명에 따른 편광변환기의 광학적 배치를 보인 분리 사시도.Figure 4 is an exploded perspective view showing the optical arrangement of the polarization converter according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 편광변환기의 광학적 배치를 보인 도면.5 is a view showing an optical arrangement of the polarization converter according to the present invention.
도 6은 도 4에 도시된 편광변환기의 동작을 설명하기 위해 나타낸 도면.FIG. 6 is a view for explaining the operation of the polarizer shown in FIG.
도 7은 도 1에 도시된 반사형 프로젝터장치의 후반부 릴레이렌즈계의 광학적 배치를 보인 도면.FIG. 7 is a view showing an optical arrangement of a rear relay lens system of the reflective projector device shown in FIG. 1; FIG.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
10...광원 20...밴드필터 31...글래스로드10 ... light source 20 ... band filter 31 ... glass rod
33...윈도우 40...편광변환기 41...실린드리컬렌즈어레이33 Windows 40 Polarizer 41 Cylindrical Lens Array
43...편광빔스프리터 45...반사부재 47...위상지연판43.Polarizing beam splitter 45 ... Reflector 47 Phase delay plate
51...제1임계각프리즘 53...제2임계각프리즘 55...제3임계각프리즘51 ... first critical prism 53 ... second critical prism 55 ... third critical prism
60...화상생성수단 61...제1반사형 액정표시소자60 ... Image generating means 61 ... First reflective liquid crystal display element
62...제1폴라라이저 63...제2반사형 액정표시소자62 first polarizer 63 second reflective LCD
64...제2폴라라이저 65...제3반사형 액정표시소자64 ... 2nd Polarizer 65 ... 3rd Reflection LCD
66...제3폴라라이저 70...칼라프리즘 80...투사렌즈유니트66 3rd Polarizer 70 Color Prism 80 Projection Lens Unit
Ⅰ...전반부 릴레이렌즈계 Ⅱ...후반부 릴레이렌즈계Ⅰ ... Rear relay lens system Ⅱ ... Rear relay lens system
DM1...제1이색미러 DM2...제2이색미러 M1, M2, M3...반사미러DM1 ... Dichroic mirror DM2 ... Dichroic mirror M1, M2, M3 ... reflective mirror
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는, 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 일 편광성분의 광으로 변환하는 편광변환기와; 상기 광원과 편광 변환기 사이에 배치되어 입사광을 대략 평행광이 되도록 하는 전반부 릴레이렌즈계와; 상기 편광 변환기를 투과한 일 편광의 광을 파장영역에 따라 분기시키는 광분기수단과; 상기 광분기수단에 의해 분기된 광 각각의 진행 경로 상에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광분기수단과 상기 광로변환수단 사이의 경로에 배치된 후반부 릴레이렌즈계와; 상기 광로변환수단을 경유하는 일 편광성분의 입사광으로부터 화상을 생성하는 화상생성수단과; 상기 화상생성수단에서 생성되고 상기 광경로변환수단을 경유하여입사된 광이 일방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 칼라프리즘과; 상기 칼라프리즘 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a reflective project device according to the present invention comprises: a light source for generating and projecting light; A polarization converter for converting light emitted from the light source into light of one polarization component; A first half relay lens system disposed between the light source and the polarization transducer to make incident light approximately parallel light; Optical branch means for splitting light of one polarization transmitted through the polarization converter according to a wavelength region; Optical path converting means disposed on a traveling path of each of the light branched by the optical branch means to convert a traveling path of the light; A rear half relay lens system arranged in a path between the optical branch means and the optical path changing means; Image generating means for generating an image from incident light of one polarization component via the optical path changing means; A color prism selectively transmitting or reflecting light according to a wavelength such that light generated by the image generating means and incident upon the light path converting means is emitted in one direction; A projection lens unit which enlarges and transmits the light incident from the color prism toward the screen; It is characterized by including.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the reflective project apparatus according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 반사형 프로젝트장치는 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 조사된 무편광의 광을 일 편광성분의 광으로 변환하는 편광변환기(40)와, 입사광을 대략 평행광이 되도록 하는 전반부 릴레이렌즈계(I)와, 입사광을 파장영역에 따라 분기시키는 광분기수단과, 분기된 각 광의 진행경로를 변환하는 광로변환수단과, 후반부 릴레이렌즈계와, 상기 광로변환수단을 경유하는 일 편광성분의 입사광으로부터 화상을 생성하는 화상생성수단(60)과, 상기 화상생성수단(60)에서 생성된 화상이 일 경로로 투사되도록 하는 칼라프리즘(70) 및, 상기 칼라프리즘(70)쪽에서 입사되는 광을 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(80)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, the reflective project device according to the present invention includes a light source 10, a polarization converter 40 for converting unpolarized light emitted from the light source 10 into light of one polarization component, and incident light. The first half relay lens system (I) to make substantially parallel light, the optical branch means for splitting incident light along the wavelength region, the optical path converting means for converting the traveling path of each branched light, and the second half relay lens system And image generating means 60 for generating an image from incident light of one polarization component via the optical path changing means, and a color prism 70 for projecting the image generated by the image generating means 60 in one path. And a projection lens unit 80 which enlarges and transmits the light incident from the color prism 70 side.
상기 광원(10)은 광을 생성하는 램프(11)와, 이 램프(11)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(13)을 포함한다.The light source 10 includes a lamp 11 for generating light, and a reflector 13 for reflecting the light emitted from the lamp 11 and guiding a progress path thereof.
상기 반사경(13)은 상기 램프(11)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(11)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(11)에서 출사되고 상기 반사경(13)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.The reflector 13 is an ellipsoidal mirror with the position of the lamp 11 as one focal point, and the point where the light is focused as another focal point, or the lamp 11 with the position of the lamp 11 as one focal point. It may be a parabolic mirror emitted from the light reflected by the reflector 13 to be parallel light.
상기 광원(10)과 상기 전반부 릴레이렌즈계(I) 사이의 광로 상에는 상기 광원(10)에서 조사된 광을 난반사시켜 균일광이 되도록 함과 아울러 램프(11)에서 조사된 광의 단면 형상을 원형상에서 사각형상으로 변환하는 직육면체 형상의 글래스로드(31)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이 글래스로드(31)는 광로에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지며, 이 글래스로드(31)의 출사면에 있어서 가로 대 세로 비율은 상기 화상형성수단(60)의 가로 대 세로 비율에 비례한다. 여기서, 글래스로드(31)의 출사면에는 상기 글래스로드(31)를 거치하고, 출사면에 먼지 유입을 방지하기 위한 윈도우(33)가 구비된 것이 바람직하다. 이와 같이, 글래스로드(31)를 채용한 경우 상기 반사경(13)은 타원경이다.On the optical path between the light source 10 and the first half relay lens system I, the light irradiated from the light source 10 is diffused to be uniform light, and the cross-sectional shape of the light irradiated from the lamp 11 is square in a circular shape. It is preferable to further include the glass rod 31 of the rectangular parallelepiped shape converted into a shape. The glass rod 31 has an incidence plane and an exit plane perpendicular to the optical path, and the aspect ratio of the glass rod 31 is proportional to the aspect ratio of the image forming means 60. do. Here, it is preferable that the exit surface of the glass rod 31 is equipped with the glass rod 31 and a window 33 is provided on the exit surface to prevent dust from entering. As described above, when the glass rod 31 is employed, the reflector 13 is an ellipsoid.
또한, 상기 광원(10)과 상기 전반부 릴레이렌즈계(I) 사이의 광로 상에 배치되어, 상기 광원(10)에서 조사된 광 중 가시광선 파장영역의 광만을 투과시키는 대역필터(20)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 대역필터(20)는 적외선과 자외선 광을 차단한다.The apparatus may further include a band filter 20 disposed on an optical path between the light source 10 and the first half relay lens system I to transmit only light in a visible wavelength range among the light emitted from the light source 10. It is desirable to. That is, the band pass filter 20 blocks infrared and ultraviolet light.
상기 전반부 릴레이렌즈계(I)는 상기 글래스로드(31)의 출사면을 통해 출사된 발산광을 집속시켜 상기 편광변환기(40)에 대략 평행광이 입사되도록 한다. 이를 위하여 전반부 릴레이렌즈계(I)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 양의 파우어를 가지며 초점거리을 갖는 제1렌즈군(L1, L2)과, 양의 파우어를 가지며 상기 편광변환기(40)와 함께 초점거리를 갖는 제2렌즈군(L3, L4)을 포함한다. 여기서, 상기 제1렌즈군(L1, L2)과 상기 제2렌즈군(L3, L4)은 초점거리및가 서로 일치되도록 배치되어 상기 제2렌즈군(L3, L4)을 투과한 광이 대략 평행광이 되도록 한다. 상기 제1렌즈군은 두 매의 렌즈(L1, L2)로 구성되며, 상기 제2렌즈군 또한 두 매의 렌즈(L3, L4)로 구성된다.The first half relay lens system I focuses the diverging light emitted through the exit surface of the glass rod 31 so that approximately parallel light is incident on the polarization converter 40. To this end, the first half relay lens system I has a positive power and a focal length, as shown in FIGS. 2 and 3. The first lens group (L1, L2) having a positive, and has a positive power and the focal length with the polarization converter 40 And second lens groups L3 and L4 having a. Here, the first lens group L1 and L2 and the second lens group L3 and L4 are focal lengths. And Are arranged to coincide with each other so that the light transmitted through the second lens groups L3 and L4 becomes substantially parallel light. The first lens group is composed of two lenses L1 and L2, and the second lens group is also composed of two lenses L3 and L4.
여기서, 상기 전반부 릴레이렌즈계(I)에 입사되는 광의 폭()에 대한 출사되는 광의 폭()을 나타내는 배율은 아래의 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.Here, the width of the light incident on the first half of the relay lens system ( The width of the emitted light for Scaling factor Preferably satisfies Equation 1 below.
표 1은 상기한 전반부 릴레이렌즈계(I)를 이루는 각 렌즈 및 윈도우(33)와 편광변환기(40)에 대한 곡률반경, 렌즈두께 및 렌즈 사이 간격, 굴절률 및 분산의 실시예를 나타낸 것이다.Table 1 shows examples of curvature radii, lens thicknesses, and spacings, refractive indices, and dispersions of the lenses and the windows 33 and the polarization converter 40 constituting the first half relay lens system I.
상기 편광변환기(40)는 상기 광원(10)에서 조사된 무편광의 광을 일 편광성분의 광으로 변환시키는 광학부재이다.The polarization converter 40 is an optical member that converts unpolarized light emitted from the light source 10 into light of one polarization component.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 상기 편광변환기(40)는 실린드리컬렌즈 어레이(41)와, 편광빔스프리터(43)와, 반사부재(45) 및/2 위상지연판(47)을 포함하여 구성된다. 상기 실린드리컬렌즈어레이(41)는 상기 전반부 릴레이렌즈계(I)에 의해 평행하게 조사되며 단면이 사각형상인 입사광을 집속 및 발산시켜 단면의 면적이 작아진 평행광이 되도록 한다. 이 실린드리컬렌즈어레이(41)는 상기 반사부재(45)의 설치공간 확보시 입사광의 광 손실없도록 하기 위해 마련된 것이다. 상기 편광빔스프리터(43)는 복수개 구비되며, 각각은 상기 실린드리컬렌즈어레이(41)의 광출사면에 대향되게 설치되며 입사광을 편광성분에 따라 제1 및 제2광으로 분기시키고, 소정 편광의 제1광은 투과시키고, 다른 편광의 제2광은 반사시키는 경면(43a)을 가진다. 상기 반사부재(45)는 상기 편광빔스프리터(43)에 대응되는 위치에 복수개 구비되며 상기 제2광을 반사시키는 반사면(45a)을 가지며, 제2광을 제1광과 나란한 방향으로 반사시킨다. 이 반사부재(45)는 상기 실린드리컬렌즈어레이(41)에 의해 확보된 공간 즉, 상기 편광빔스프리터(43)를 경유하지 않는 광이 입사되지 않는 공간에 배치된다.4 to 6, the polarization converter 40 includes a cylindrical lens array 41, a polarization beam splitter 43, a reflection member 45, and / 2 phase delay plate 47 is configured. The cylindrical lens array 41 is irradiated in parallel by the first half relay lens system (I) and focuses and diverges incident light having a rectangular cross section so that the cross-sectional area becomes parallel light. The cylindrical lens array 41 is provided to prevent light loss of incident light when securing the installation space of the reflective member 45. The polarizing beam splitter 43 is provided in plural, each of which is disposed to face the light exit surface of the cylindrical lens array 41, and splits incident light into first and second light according to a polarization component, and polarizes a predetermined polarization. Has a mirror surface 43a that transmits the first light and reflects the second light of another polarization. The reflective member 45 has a plurality of reflection surfaces 45a provided at a position corresponding to the polarization beam splitter 43 and reflects the second light in a direction parallel to the first light. . The reflecting member 45 is disposed in a space secured by the cylindrical lens array 41, that is, in a space where light that does not pass through the polarizing beam splitter 43 does not enter.
상기한 편광변환기(40)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 도 6에 예시된 바와 같이, 입사된 무편광(P+S)의 광은 편광빔스프리터(43)의 경면(43a)에서 P편광의 제1광과 S편광의 제2광으로 분기된다. 상기 경면(43a)에서 반사된 S편광의 제2광은 상기 반사면(45a)에서 반사되어 상기 제1광과 나란한 방향으로 진행한다. 이 제2광은/2 위상지연판(47)을 투과하면서 위상이만큼 지연되어 편광방향이 P편광의 광으로 바뀐채로 출사된다.Looking at the operation of the polarization converter 40 as follows. As illustrated in FIG. 6, incident light of unpolarized light P + S is split from the mirror surface 43a of the polarization beam splitter 43 into the first light of P polarization and the second light of S polarization. The second light of S-polarized light reflected from the mirror surface 43a is reflected by the reflective surface 45a and travels in a direction parallel to the first light. This second light Phase is transmitted while passing through the / 2 phase delay plate 47. Delayed by, the polarization direction is emitted with the P-polarized light changing.
따라서, 상기 광원(10)에서 조사된 무편광의 광은 상기 편광변환기(40)를 투과하면서, 광의 손실이 거의 없이 일 편광성분의 광으로 변환하게 된다.Therefore, the unpolarized light irradiated from the light source 10 passes through the polarization converter 40 and is converted into light of one polarization component with little loss of light.
상기 광분기수단은 입사광을 파장영역에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 칼라별로 광의 진행경로를 변환한다. 즉, 입사된 일 편광의 백색광을 적색, 청색, 녹색의 광으로 분기시킨다.The optical branching means converts the advancing path of light for each color by selectively transmitting or reflecting the incident light according to the wavelength region. That is, the incident white polarized light splits into red, blue and green light.
이를 위하여 상기 광분기수단은 입사광을 파장영역에 따라 분기시키는 제1이색미러(DM1)와, 상기 제1이색미러(DM1)에서 분기된 광을 파장영역에 따라 재차 분기시키는 제2이색미러(DM2)를 포함하여 구성된다.To this end, the optical diverging means includes a first dichroic mirror DM1 for dividing incident light along a wavelength region and a second dichroic mirror DM2 for dividing light diverged from the first dichroic mirror DM1 again according to a wavelength region. It is configured to include.
예컨대, 상기 제1이색미러(DM1)는 유전체 코팅에 의해 제조되며, 상기 편광변환기(40)와 상기 광로변환수단 사이의 광로 상에 배치되어, 입사광 중 청색광은 반사시키고, 적색 및 녹색광은 투과시킨다. 상기 제1이색미러(DM1)를 투과한 광은 반사미러(M1)에서 반사되어 경로가 변환되고, 제1이색미러(DM1)에서 반사된 광은 반사미러(M2, M3)에서 반사되어 경로가 변환된다. 상기 제2이색미러(DM2)는 상기 반사미러(M1)에서 반사된 광의 경로 상에 배치되어, 입사된 적색 및 녹색광을 분기시킨다. 즉, 적색광은 반사시키고, 녹색광은 투과시킨다.For example, the first dichroic mirror DM1 is manufactured by a dielectric coating, and is disposed on an optical path between the polarization converter 40 and the optical path changing means to reflect blue light of incident light and transmit red and green light. . The light transmitted through the first dichroic mirror DM1 is reflected by the reflecting mirror M1 and the path is converted, and the light reflected by the first dichroic mirror DM1 is reflected by the reflecting mirrors M2 and M3. Is converted. The second dichroic mirror DM2 is disposed on a path of the light reflected by the reflective mirror M1 to branch the incident red and green light. That is, red light is reflected and green light is transmitted.
도 1, 도 2 및 도 7을 참조하면, 상기 후반부 릴레이렌즈계는 상기 제1이색미러(DM1)와 상기 화상생성수단(60) 사이에 배치되어, 입사광이 상기 화상생성수단(60)에 수렴되도록 한다. 이 후반부 릴레이렌즈계는 양의 파우어를 가지며 초점거리을 갖는 제3렌즈군(L5, L6)과, 양의 파우어를 가지며 초점거리를갖는 제4렌즈군(L7)과, 양의 파우어를 가지며 초점거리를 갖는 제5렌즈군(L8)을 포함한다. 여기서, 제3렌즈군(L5, L6) 및 제5렌즈군(L7)은 초점거리및가 서로 일치되도록 배치된다. 상기 제3렌즈군은 두 매의 렌즈(L5, L6)로 구성되며, 상기 제4 및 제5렌즈군 각각은 일 매의 렌즈(L7)(L8)로 구성된다.1, 2 and 7, the latter half relay lens system Is disposed between the first dichroic mirror DM1 and the image generating means 60 to allow incident light to converge on the image generating means 60. The second half relay lens system Has a positive power and the focal length The third lens group L5 and L6 having a positive power and a focal length Fourth lens group L7 with a positive power and focal length It includes a fifth lens group (L8) having a. Here, the third lens groups L5 and L6 and the fifth lens group L7 may be focal lengths. And Are arranged to coincide with each other. The third lens group is composed of two lenses L5 and L6, and each of the fourth and fifth lens groups is composed of one lens L7 and L8.
여기서, 상기 후반부 릴레이렌즈계에 입사되는 광의 폭()에 대한 출사되는 광의 폭()을 나타내는 배율은 아래의 수학식 2를 만족하는 것이 바람직하다.Here, the second half relay lens system The width of light incident on The width of the emitted light for Scaling factor Preferably satisfies Equation 2 below.
표 2는 상기한 후반부 릴레이렌즈계를 이루는 각 렌즈, 상기 광로변환수단 및 화상생성수단에 대한 곡률반경, 렌즈두께 및 렌즈 사이 간격, 굴절률 및 분산의 실시예를 나타낸 것이다.Table 2 shows an example of curvature radius, lens thickness and spacing, refractive index, and dispersion for each lens, the optical path converting means, and the image generating means constituting the above-described rear relay lens system.
표 2에서 조리개(미도시)의 위치되는 도 7의 광선 시작위치이다. 그리고, 임계각 프리즘, 폴라라이저 및, FLCD에 대한 상세한 설명은 후술한다.Table 2 shows the light beam starting position of FIG. 7 where the aperture (not shown) is located. The critical angle prism, polarizer, and FLCD will be described in detail later.
상기 광로변환수단은 상기 이색 프리즘의 세 입사면 각각에 대향되게 배치되어, 상기 광분기수단에서 분기되어 입사된 광은 투과시키고, 상기 화상생성수단에서 반사된 광은 반사시키도록 된 임계면(51a, 53a, 55a)을 갖는 제1 내지 제3임계각프리즘(51, 53, 55)을 포함한다.The optical path changing means is disposed to face each of the three incidence planes of the dichroic prism, and is configured to transmit the light incident upon branching from the optical splitting means, and to reflect the light reflected by the image generating means to reflect the critical surfaces 51a and 53a. , First to third critical prism (51, 53, 55) having 55a).
상기 화상생성수단(60)은 상기 제1 내지 제3임계각프리즘(51, 53, 55)을 경유하여 입사된 각각의 광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65)와, 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각과 상기 칼라프리즘(70) 사이에 배치되어, 일 편광방향의 광을 투과시키는 제1 내지 제3폴라라이저(62, 64, 66)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각은 강유전체 액정표시소자(이하, FLCD ; Ferroelectric Liquid Crystal Display)로 구성된다. 상기 FLCD는 2차원 어레이 구조를 가지며 각각 독립적으로 구동하는 다수의 화소를 가지며, 이 각 화소별로 선택적으로 구동된다. 이에 따라 화상이 형성되는 않는 화소에서 반사된 광은 입사된 광의 편광방향에 대해 다른 방향으로 그 편광방향을 변환한다.The image generating means 60 may include first to third reflective liquid crystal display elements which generate an image from each of the incident light beams through the first to third critical prisms 51, 53, and 55 and reflect the image. 61, 63, and 65, and the first through third reflection type liquid crystal display elements 61, 63, 65 and the color prism 70, respectively, the first through to transmit the light in one polarization direction And a third polarizer (62, 64, 66). Each of the first to third reflective liquid crystal display elements 61, 63, and 65 is formed of a ferroelectric liquid crystal display device (hereinafter referred to as a FLCD; Ferroelectric Liquid Crystal Display). The FLCD has a two-dimensional array structure and has a plurality of pixels each independently driven, and selectively driven for each pixel. Accordingly, the light reflected from the pixel on which the image is not formed converts the polarization direction in a direction different from the polarization direction of the incident light.
상기 제1 내지 제3폴라라이저(62, 64, 66)는 상기 편광변환기(40)에 의해 변환된 소정 편광의 광은 투과시키고, 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각에서 다른 편광의 광으로 변환된 광은 차단시켜 상기투사렌즈유니트(80)쪽으로 각각의 파장영역에 대응되는 화상을 제공한다.The first to third polarizers 62, 64, and 66 transmit light having a predetermined polarization converted by the polarization converter 40, and the first to third reflective liquid crystal display devices 61, 63, 65) The light converted to light of different polarization in each is blocked to provide an image corresponding to each wavelength region toward the projection lens unit 80.
상기 칼라프리즘(70)은 세 입사면과 일 출사면을 가진다. 상기 세 입사면각각은 상기 제1, 제2 및 제3임계각프리즘(51, 53, 55) 각각과 대면하며 각 임계각프리즘을 경유하여 입사되는 광이 상기한 일 출사면을 향하도록 입사광의 진행경로를 변환한다. 이를 위하여, 상기 칼라프리즘(70)은 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 경면을 가진다. 상기 경면은 파장영역에 따라 투과 및 반사시키도록 코팅되어 있다.The color prism 70 has three entrance faces and one exit face. The three incident plane angles face each of the first, second and third critical angle prisms 51, 53, and 55, and the path of the incident light such that light incident through each critical angle prism is directed toward the one exit surface is described above. Convert To this end, the color prism 70 has a mirror surface that selectively transmits or reflects light depending on the wavelength. The mirror surface is coated to transmit and reflect along the wavelength region.
상기 투사렌즈유니트(80)는 상기 칼라프리즘(70)과 스크린(미도시) 사이에 배치되어, 상기 칼라프리즘(70) 쪽에서 입사되는 광이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투사시킨다.The projection lens unit 80 is disposed between the color prism 70 and a screen (not shown) to enlarge and project the light incident from the color prism 70 toward the screen.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the drawings, look at the operation of the reflective project apparatus according to an embodiment of the present invention.
램프(11)에서 조사되고, 반사경(13)에서 반사된 광은 밴드필터(20)를 통해 적외선 광 및 자외선 광이 차단된 채로 가시광선 영역의 광이 글래스로드(31)에 입사된다. 입사된 가시광선의 광은 무편광 상태를 유지한 채로 글래스로드(31)를 투과하면서 균일광이 된다. 이 균일광은 전반부 릴레이렌즈계(I)를 투과하면서, 광손실이 최소화 된 채로 대략 평행한 상태로 편광변환기(40)에 입사된다. 편광변환기(40)를 투과하면서 광의 손실없이 무편광의 광은 P편광성분의 광이 된다.Light emitted from the lamp 11 and reflected from the reflector 13 is incident on the glass rod 31 in the visible light region while the infrared light and the ultraviolet light are blocked by the band filter 20. The light of the incident visible light becomes uniform light while passing through the glass rod 31 while maintaining the unpolarized state. The uniform light is incident on the polarization converter 40 in a substantially parallel state while minimizing light loss while passing through the first half relay lens system I. While passing through the polarization converter 40, the light without polarization becomes light of the P polarization component without loss of light.
이 P편광성분의 입사광은 제1이색미러(DM1)에서 파장에 따라 투과 또는 반사되어 서로 다른 경로로 분기된다. 즉, 제1이색미러(DM1)을 투과한 광은 적색 및 녹색 파장 영역의 광으로 제2이색미러(DM2)에 의해 재차 적색과 녹색 파장 영역의 광으로 분기된다. 즉, 제2이색미러(DM2)를 투과한 녹색 파장영역의 광은 제1임계각프리즘(51)의 임계면(51a) 및, 제1폴라라이저(62)를 투과하여 제1반사형 액정표시소자(61)에 입사된다. 그리고, 제2이색미러(DM2)에서 반사된 적색 파장영역의 광은 제2임계각프리즘(53)의 임계면(53a) 및, 제2폴라라이저(64)를 투과하여 제2반사형 액정표시소자(64)에 입사된다. 제1이색미러(DM1)에서 반사된 광은 청색 파장 영역의 광으로 반사미러(M2, M3)를 경유하여 제3임계각 프리즘(55)의 임계면(55a) 및, 제3폴라라이저(66)를 투과하여 제3반사형 액정표시소자(65)에 입사된다.The incident light of the P-polarized light component is transmitted or reflected according to the wavelength in the first dichroic mirror DM1 and branched in different paths. That is, the light transmitted through the first dichroic mirror DM1 is split into the light of the red and green wavelengths by the second dichroic mirror DM2 as the light of the red and green wavelengths. That is, light in the green wavelength region that passes through the second dichroic mirror DM2 passes through the critical surface 51a of the first critical prism 51 and the first polarizer 62 to allow the first reflective liquid crystal display device ( 61). In addition, the light of the red wavelength range reflected by the second dichroic mirror DM2 passes through the critical surface 53a of the second critical prism 53 and the second polarizer 64 to form the second reflective liquid crystal display device ( 64). The light reflected from the first dichroic mirror DM1 is light in a blue wavelength region, and passes through the reflecting mirrors M2 and M3 to the critical surface 55a of the third critical prism 55 and the third polarizer 66. The light penetrates and enters the third reflective liquid crystal display device 65.
여기서, 제1이색미러(DM1)과 제1 내지 제3임계각 프리즘(51, 53, 55) 각각의 사이에는 후반부 릴레이렌즈계가 설치되어, 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각에 균일광이 조사되도록 한다.The rear half relay lens system is disposed between the first dichroic mirror DM1 and each of the first to third critical angle prisms 51, 53, and 55. Is provided so that uniform light is irradiated to each of the first to third reflective liquid crystal display elements 61, 63, and 65.
상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각은 녹색, 적색, 청색 각각의 화상신호에 대응되게 각 화소별로 독립적으로 구동되어 선택적으로 편광방향이 바뀌게 된다. 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65)에서 반사된 광중 P편광성분을 유지하는 광만이 제1 내지 제3폴라라이저(62, 64, 66)를 투과하여 상기 칼라프리즘(70)의 세 입사면 각각에 입사된다.Each of the first, second, and third reflective liquid crystal display elements 61, 63, and 65 is independently driven for each pixel to correspond to image signals of green, red, and blue to selectively change the polarization direction. Only light that maintains the P polarization component among the light reflected by the first to third reflection type liquid crystal display elements 61, 63, and 65 passes through the first to third polarizers 62, 64, and 66, and the color prism Incident on each of the three incident surfaces of 70.
상기 칼라프리즘(70)은 세 경로를 통해 입사된 각 칼라의 화상을 합성하여 일 출사면으로 출사시키며, 이 출사된 광은 투사렌즈유니트(80)를 통해 확대된 채로 스크린(미도시)에 투영된다.The color prism 70 synthesizes an image of each color incident through three paths and emits them to one emission surface, and the emitted light is projected onto a screen (not shown) while being enlarged through the projection lens unit 80. do.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 반사형 프로젝션장치는 광원에서 출사된 광을 편광변환기를 이용하여 광손실없이 일 편광의 광으로 변환하여 화상형성에 이용함으로써 광효율을 대폭 높일 수 있다.As described above, the reflective projection apparatus according to the embodiment of the present invention can greatly increase the light efficiency by converting the light emitted from the light source into the light of one polarization without light loss using a polarization converter for image formation. .
또한, 전반부 및 후반부 릴레이렌즈계를 적절히 배치함으로써, 광손실을 줄이고 반사형 액정표시소자면에 균일광이 조사되도록 할 수 있어서, 화상품질을 높일 수 있다.In addition, the front and rear relay lens system By properly disposing the light source, the light loss can be reduced and uniform light can be irradiated onto the reflective liquid crystal display device surface, thereby improving image quality.
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