KR100352974B1 - Projector Using a Color Drum - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전체 광학계의 크기를 줄이고 화질을 향상시킬 수 있는 화상투사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image projection apparatus capable of reducing the size of the entire optical system and improving image quality.

본 발명의 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치는 광을 발생하는 광원과, 적어도 하나 이상의 메니스커스 형태의 볼록렌즈로 구성되어 광을 집광시키는 제1 광학부와, 적어도 하나 이상의 메니스커스 오목렌즈로 구성되어 집광된 광을 광분포가 균일하도록 분산시키는 제2 광학부와, 제2 광학부로부터 입사되는 광을 순차적으로 색분리하여 투과시키는 실린더형태의 칼라드럼과, 분리된 색광을 이용하여 영상신호에 따른 화상을 표시하는 화상표시소자와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈를 구비한다.An image projection apparatus using a color drum of the present invention includes a light source for generating light, a first optical unit configured to condense light by at least one meniscus type convex lens, and at least one meniscus concave lens. A second optical unit configured to disperse the collected light so that the light distribution is uniform, a color drum in the form of a cylinder that sequentially transmits the color incident light from the second optical unit, and a video signal using the separated color light And an projection lens for enlarging and projecting the image.

본 발명의 실시예에 따른 화상투사 장치는 칼라드럼을 사용하여 시스템의 크기를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 화면상에서 중심이 밝거나 어두워지는 불균일을 줄이기 위한 조명 광학계를 이용하여 화질을 향상시킬 수 있게 된다.Image projection apparatus according to an embodiment of the present invention can not only reduce the size of the system by using a color drum, but also improve the image quality by using an illumination optical system for reducing the unevenness of the bright or dark center on the screen.

Description

칼라드럼을 이용한 화상투사 장치{Projector Using a Color Drum}Projector Using a Color Drum {Projector Using a Color Drum}

본 발명은 소형의 화상표시소자를 광학계를 이용하여 스크린에 확대 투사시키는 화상투사 장치에 관한 것으로, 특히 전체 광학계의 크기를 줄이고 화질을 향상시킬 수 있는 화상투사 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image projection apparatus for expanding and projecting a small image display element onto a screen using an optical system, and more particularly, to an image projection apparatus capable of reducing the size of an entire optical system and improving image quality.

화상투사 장치는 내부적으로 구현된 소화상을 투사렌즈를 이용하여 확대 투사하여 대화면의 스크린에 원하는 크기의 화상을 구현하는 표시 장치이다. 화상투사 장치는 스크린에 화상이 투사되는 방식에 따라 전면투사 방식과 후면투사 방식으로 나뉘어진다. 후면투사 방식을 이용한 투사장치의 대표적인 예로서 프로젝션 텔레비젼을 들 수 있다.The image projection apparatus is a display apparatus that implements an image of a desired size on a large screen by projecting an internally implemented digest image using a projection lens. The image projection apparatus is divided into a front projection method and a rear projection method according to a method of projecting an image on a screen. A representative example of the projection apparatus using the rear projection method is a projection television.

화상투사 장치는 소화상을 확대시켜서 대화면으로 표시함으로써 한 화면을 먼 지점에서 여러사람이 볼 수 있는 장점이 있다. 이런 장점 때문에 투사장치는 오락, 화상회의등 여러 분야에 걸쳐 이용되고 있고, 응용분야에 따라 여러 종류의 화상투사 장치가 보급 되고 있다.An image projection apparatus has an advantage of allowing a large number of people to see one screen at a distant point by enlarging the image and displaying it in a large screen. Because of these advantages, projection apparatuses are used in various fields such as entertainment and video conferencing, and various kinds of image projection apparatuses are spread according to application fields.

일반적인 전면투사 방식의 화상투사장치는 화상정보를 제공하는 소형의 화상표시소자와, 구현된 소화상을 스크린 상에 확대하여 투사시키는 투사렌즈계와, 광원으로 사용되는 램프 및 점등장치와, 램프에서 발생한 광의 진행경로를 조절하기위한 조명렌즈계와, 신호처리를 하는 회로부로 크게 구성되어 있다. 현재 화상투사 장치에 대한 연구는 효율좋은 광학계의 구성 또는 램프의 변경 등을 통하여 고휘도를 구현하려는 추세와, 밝기는 다소 떨어지더라도 소형화, 경량화를 통해 휴대 및 설치의 간편성 등을 강조하려는 추세가 병행되고 있다.A general front projection type image projecting device includes a small image display device that provides image information, a projection lens system that enlarges and implements an image of the implemented image on a screen, a lamp and a lighting device used as a light source, It is largely composed of an illumination lens system for adjusting the light propagation path and a circuit unit for signal processing. Currently, the research on image projection apparatus has a trend to realize high brightness through efficient optical system configuration or lamp change, and to emphasize the simplicity of carrying and installation through miniaturization and light weight even though the brightness is somewhat low. have.

화상투사 장치는 그 내부에서 화상표시소자로 사용되는 표시소자의 종류에 따라 투과형과 반사형 장치로서 나눌 수 있으며, 현재 화상표시소자들이 3매 또는 1매가 사용되는 투사장치가 개발되고 있다. 대부분의 경우 3매 사용의 화상투사 장치들은 고휘도를 구현하기 위함을 목적으로 하고 1매를 사용하는 것들은 소형, 경량화를 목적으로 보급되고 있다.Image projecting apparatuses can be divided into transmissive and reflective apparatuses according to the type of display elements used as image display elements therein. Projection apparatuses in which three or one image display elements are used are currently being developed. In most cases, image projection apparatuses using three sheets are being used for the purpose of realizing high brightness, while those using one sheet are being distributed for the purpose of small size and light weight.

화상표시소자가 1매 사용되는 화상투사 장치들은 색을 구현하기 위해서 칼라필터를 사용하는 방법과, 빛의 삼원색인 적색, 녹색, 청색을 분리하여 특정한 각도로 입사시키는 방법 및 삼원색을 순차적으로 화상표시소자에 보내주는 방법 등을 이용하고 있다. 위의 방법들중에서 삼원색을 순차적으로 화상표시소자에 보내주는 화상투사 장치는 시간적으로 삼원색(적, 녹, 청)을 분리해 주는 칼라 휠을 사용하고 있다. 그런데 현재의 칼라 휠은 크기가 크기 때문에 화상투사 장치를 소형화하는 것이 곤란하다.Image projectors using one image display device use a color filter to realize color, a method of separating red, green, and blue, which are three primary colors of light, and incident them at a specific angle, and displaying three primary colors sequentially. The method of sending to a device is used. Among the above methods, the image projection apparatus that sequentially sends the three primary colors to the image display device uses a color wheel that separates the three primary colors (red, green, blue) in time. However, current color wheels have a large size, making it difficult to downsize the image projection apparatus.

이하 도 1 내지 도 2d룰 참조하여 칼라 휠을 이용한 종래의 화상투사 장치를살펴보기로 한다.Hereinafter, a conventional image projection apparatus using a color wheel will be described with reference to FIGS. 1 to 2D.

도 1은 종래의 칼라 휠을 사용한 화상투사 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.1 is a view showing the internal structure of an image projection apparatus using a conventional color wheel.

도 1을 참조하면, 종래의 화상투사 장치는 광을 발생하는 램프(2)와, 광을 전방의 초점을 향해 집중시키는 반사경(4)과, 집중하는 광의 광폭을 좁히기 위한 제 1 조명렌즈(6)와, 광의 특정한 색광만을 투과시키는 칼라 휠(24)의 광필터와, 광필터를 통과한 광빔중 불필요한 광빔을 차단하기 위한 필드조리개(10)와, 발산되는 광의 폭을 좁혀주는 제 2 및 제 3 조명렌즈(7,14)와, 발산폭이 좁혀진 광을 다른방향으로 전부 반사시키는 전반사거울(16)과, 반사된 광을 집중시켜 반사형 화상표시소자(20)에 조명해주는 제 4 조명렌즈(18)와, 제 4 조명렌즈를 거친 광을 영상신호에 따라 반사시켜 화상정보가 실린 화상빔을 구현하는 반사형 화상표시소자(20)와, 구현된 화상빔을 임의의 거리로 확대 투사시키는 투사렌즈(22)를 구비한다. 도 1의 화상투사 장치에서 램프(2)는 반사경(4)의 제 1 초점에 해당하는 지점에 위치하여 광을 발생한다. 반사경(4)은 램프(2)에서 발생하는 광을 전방의 제 2 초점으로 반사하여 집중시킨다. 이 경우 제 1 조명렌즈(6)는 반사경(4)에 의해 집중하는 광의 광폭을 좁히기 위해 제 2 초점에 해당하는 지점의 소정 거리 앞에 설치된다. 제 1 조명렌즈(6)에 의해 광폭이 줄어든 광은 필드조리개(10)로 향한다. 제 1 조명렌즈(6)와 필드조리개(10) 사이에 위치하는 칼라 휠(24)의 색필터부분은 칼라 휠(24)의 회전에 따라서 적색, 녹색, 청색의 색광들을 순차적으로 투과시킨다. 칼라 휠(24)의 필터부를 통과한 광빔 중 소정 광폭을 벗어난 불필요한 광빔은 필드조리개(10)에서 제거된다. 제 2 및 제 3 조명렌즈(7,14)는 제 2 초점을 지나 발산하는 광빔의 광폭을 좁혀 전반사거울(16)의 소정 영역에 모두 입사되게끔 한다. 전반사거울(16)에 입사된 광빔은 모두 반사되어 제 4 조명렌즈(18)을 거쳐 반사형 화상표시소자(20)에 입사한다. 제 4 조명렌즈(18)는 전반사거울(16)에 의해 반사된 광빔이 발산되지 않고, 특정 집중각으로 반사형 화상표시소자(20)에 집중되어 입사되게끔 한다. 화상표시소자(20)는 입사광을 영상신호에 따라 반사시킴으로써 화상정보가 실린 화상광을 투사렌즈(22)에 전송한다. 투사렌즈(22)는 화상광을 확대하여 임의의 거리앞에 설치된 스크린 상에 투사시킨다.Referring to FIG. 1, a conventional image projection apparatus includes a lamp 2 for generating light, a reflector 4 for focusing light toward a front focus, and a first illumination lens 6 for narrowing the width of focused light. ), An optical filter of the color wheel 24 that transmits only specific color light of light, a field stopper 10 for blocking unnecessary light beams from the light beams passing through the optical filter, and second and second narrowing widths of emitted light. A third illumination lens (7,14), a total reflection mirror (16) that reflects all the light having a narrow divergence in different directions, and a fourth illumination lens that concentrates the reflected light to illuminate the reflective image display device (20) 18 and a reflection type image display device 20 for reflecting light passing through the fourth illumination lens according to an image signal to implement an image beam loaded with image information, and to enlarge and project the implemented image beam at an arbitrary distance. The projection lens 22 is provided. In the image projection apparatus of FIG. 1, the lamp 2 is positioned at a point corresponding to the first focus of the reflector 4 to generate light. The reflector 4 reflects and concentrates the light generated by the lamp 2 to the front second focal point. In this case, the first illumination lens 6 is provided in front of a predetermined distance of the point corresponding to the second focal point in order to narrow the width of the light concentrated by the reflector 4. Light whose width is reduced by the first illumination lens 6 is directed to the field stop 10. The color filter portion of the color wheel 24 positioned between the first illumination lens 6 and the field stop 10 transmits the red, green, and blue color lights sequentially as the color wheel 24 rotates. Of the light beams passing through the filter portion of the color wheel 24, the unnecessary light beams outside the predetermined width are removed from the field stop 10. The second and third illumination lenses 7 and 14 narrow the width of the light beam diverging through the second focal point so that all of them are incident on the predetermined area of the total reflection mirror 16. The light beams incident on the total reflection mirror 16 are all reflected and enter the reflective image display device 20 through the fourth illumination lens 18. The fourth illumination lens 18 causes the light beam reflected by the total reflection mirror 16 not to diverge, but is concentrated and incident on the reflective image display device 20 at a specific concentration angle. The image display element 20 transmits the image light containing the image information to the projection lens 22 by reflecting the incident light in accordance with the image signal. The projection lens 22 magnifies the image light and projects it on a screen installed in front of an arbitrary distance.

이와 같은 구조를 갖는 종래의 화상투사 장치는 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이 대형 칼라 휠(24)을 사용함에 따라 칼라 휠(24)이 차지하는 공간이 크고, 조명부의 길이가 길어지게 되므로 전체 시스템의 크기가 커지는 단점이 있다. 또한 종래의 화상투사 장치는 조명부에서 제 1 조명렌즈(6)만을 사용하여 광을 필드조리개(10)로 입사시키기 때문에 집중광과 평행광의 입사후 중앙에 집중되어 광량이 증가하는 등의 광분포가 균일하지 않아 최종적인 화상의 밝기 균일성이 나빠지는 단점이 있다.In the conventional image projection apparatus having such a structure, as the large color wheel 24 is used as shown in FIGS. 2A to 2D, the space occupied by the color wheel 24 becomes large and the length of the lighting unit becomes long. The disadvantage is that the size of the system increases. In addition, the conventional image projection apparatus uses only the first illumination lens 6 in the illumination unit to inject the light into the field stop 10 so that the light distribution such as the amount of light increases due to concentration in the center after the incident light and the parallel light is incident. There is a disadvantage that the uniformity of the brightness of the final image is deteriorated because it is not uniform.

따라서, 본 발명의 목적은 전체 광학계의 크기를 줄이고 화질을 향상시킬 수 있는 화상투사 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an image projection apparatus capable of reducing the size of the entire optical system and improving image quality.

도 1은 종래의 화상투사 장치의 구성을 도시한 도면.1 is a diagram showing the configuration of a conventional image projection apparatus.

도 2a 내지 도2d는 종래의 화상투사 장치를 입체적으로 도시한 도면.2A to 2D are three-dimensional views of a conventional image projection apparatus.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치의 구성을 도시한 도면.3 is a diagram showing the configuration of an image projection apparatus using a color drum according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4b는 종래의 조명렌즈와 본 발명에 사용된 조명렌즈의 작동원리를 비교하여 도시한 도면.Figures 4a to 4b is a view showing a comparison of the operating principle of the conventional illumination lens and the illumination lens used in the present invention.

도 5는 본 발명에 사용되는 칼라드럼의 구성과 작동원리를 도시한 도면.5 is a view showing the configuration and operation principle of the color drum used in the present invention.

도 6a 내지 도 6d는 도 3에 도시된 화상투사 장치를 입체적으로 도시한 도면.6A to 6D are three-dimensional views of the image projection apparatus shown in FIG.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상투사 장치의 구성을 도시한 도면.7 is a diagram showing the configuration of an image projection apparatus according to another embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

2 : 램프 4 : 반사경2: lamp 4: reflector

6 : 제 1 조명렌즈 7,8 : 제 2 조명렌즈6: first illumination lens 7, 8: second illumination lens

10 : 필드조리개 12 : 칼라드럼10: field aperture 12: color drum

13 : 칼라드럼 회전체 14,15 : 제 3 조명렌즈13: color drum rotating body 14, 15: third illumination lens

16 : 전반사거울 18 : 제 4 조명렌즈16: total reflection mirror 18: fourth illumination lens

20 : 반사형 화상표시소자 21 : 투과형 화상표시소자20: reflective image display element 21: transmissive image display element

22 : 투사렌즈 24 ; 칼라 휠22: projection lens 24; Collar wheel

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치는 광을 발생하는 광원과, 적어도 하나 이상의 메니스커스 형태의 볼록렌즈로 구성되어 광을 집광시키는 제1 광학부와, 적어도 하나 이상의 메니스커스 오목렌즈로 구성되어 집광된 광을 광분포가 균일하도록 분산시키는 제2 광학부와, 제2 광학부로부터 입사되는 광을 순차적으로 색분리하여 투과시키는 실린더형태의 칼라드럼과, 분리된 색광을 이용하여 영상신호에 따른 화상을 표시하는 화상표시소자와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈를 구비한다.In order to achieve the above object, an image projection apparatus using a color drum of the present invention comprises a light source for generating light, at least one meniscus type convex lens for condensing light and at least one A second optical part configured by the meniscus concave lens to uniformly disperse the collected light so that the light distribution is uniform, a cylindrical color drum which sequentially separates and transmits the light incident from the second optical part, and is separated from the second optical part An image display element for displaying an image according to an image signal using the color light, and a projection lens for enlarging and projecting the image.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will become apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치의 내부 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the internal structure of the image projection apparatus using a color drum according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 화상투사 장치는 광을 발생하는 램프(2)와, 광을 전방의 초점을 향해 반사시키는 반사경(4)과, 반사한 광을 집중시키는 제 1 조명렌즈(6) 및 집중한 광의 광분포를 균일하게 하는 제 2 조명렌즈(8)로 이루어진 제 1 조명부와, 불필요한 광을 제거하기 위한 필드조리개(10)와, 회전에 의해 삼원색의광을 순차적으로 분리하여 투과시키는 칼라드럼(12)과, 전반사거울(16)로 입사하는 광빔의 발산을 방지하기 위한 제 3 조명렌즈(15)와, 입사된 광빔을 반사시켜 진행방향을 다른 방향으로 전환시키는 전반사거울(16)과, 반사된 광빔의 발산을 억제하면서 광빔이 화상표시소자(20)에 집중 조명되도록 하는 제 4 조명렌즈(18)와, 조명된 광빔을 영상신호에 따라 반사시켜 화상정보가 실린 화상광을 생성시키는 화상표시소자(20)와, 생성된 화상광을 임의의 거리로 확대 투사시키는 투사렌즈(22)를 구비한다.Referring to FIG. 3, an image projection apparatus according to the present invention includes a lamp 2 for generating light, a reflector 4 for reflecting light toward a front focus, and a first illumination lens for concentrating the reflected light. 6) and a first illumination unit composed of a second illumination lens 8 for uniformly distributing the concentrated light, a field stop 10 for removing unnecessary light, and three primary colors of light by rotation A color drum 12 for transmitting, a third illumination lens 15 for preventing divergence of the light beam incident on the total reflection mirror 16, and a total reflection mirror for reflecting the incident light beam to change the traveling direction to another direction ( 16) a fourth illumination lens 18 which concentrates the light beam on the image display device 20 while suppressing divergence of the reflected light beam, and image light containing the image information by reflecting the illuminated light beam according to an image signal. An image display element 20 for generating a And a projection lens 22 for enlarging and projecting the image lights to any distance.

도 3의 화상투사 장치에서 반사경의 제 1 초점 근방에 위치한 램프(2)는 광을 발생시킨다. 반사경(4)은 램프(2)로부터의 광을 반사시켜 전방의 제 2 초점을 향해 집광시킨다. 제 1 조명부에서 제 1 조명렌즈(6)는 반사경(4)에 의해 집광되는 광의 광폭을 줄이기 위해 램프(2)측을 향해 볼록한 형태를 갖는 메니스커스 타입의 볼록렌즈이며, 제 2 초점에 해당하는 지점으로부터 램프(2)방향으로 소정 거리 앞에 위치하게 된다. 제 1 조명렌즈(6)와 필드조리개(10)사이에 마련된 제 2 조명렌즈(8)는 램프(2)방향으로 오목하게 형성된 오목렌즈이며, 광이 중앙으로 집중하는 것을 방지한다. 도 4a 내지 도 4b를 참조하면, 종래의 제 1 조명렌즈(6)와 본 발명에서 제 1 조명부에 형성된 렌즈부(6,10)가 비교하여 도시 되어 있다.In the image projection apparatus of FIG. 3, the lamp 2 located near the first focal point of the reflector generates light. The reflector 4 reflects the light from the lamp 2 and focuses it toward the front second focal point. In the first lighting unit, the first illumination lens 6 is a meniscus-type convex lens having a convex shape toward the lamp 2 side in order to reduce the width of the light collected by the reflector 4 and corresponds to the second focal point. It is located in front of the predetermined distance in the direction of the lamp 2 from the point. The second illumination lens 8 provided between the first illumination lens 6 and the field stop 10 is a concave lens formed concave in the direction of the lamp 2 and prevents light from concentrating to the center. 4A to 4B, the conventional first illumination lens 6 is compared with the lens parts 6 and 10 formed in the first illumination part in the present invention.

도 4a에 있어서 램프(2)에서 나온 광이 반사경(4)에 의해 반사되어 제 1 조명렌즈(6)로 입사하게 된다. 이때 광의 입사방향이 제 1 조명렌즈(6)를 향해 집중하는 광과 광축과 나란하게 진행하여 제 1 조명렌즈(6)에 입사하는 광의 사이에 대부분의 광이 분포하게 된다. 그런데, 종래의 조명부에서는 제 1 조명렌즈(6)만을 사용하여 필드조리개(10)로 광을 입사시킴으로써 집중광과 평행광의 광분포가 균일하지 않아 실제 화면상에서의 밝기의 균일성이 좋지 않았다. 반면에, 도 4b에 도시된 본 발명의 제 1 조명부에서는 제 1 조명렌즈(6)와 필드조리개(10)의 사이에 오목렌즈인 제 2 조명렌즈(8)를 설치하여 오목렌즈의 초점거리를 조절함으로써 집중광과 평행광에 따른 광분포 차이를 줄일 수 있게 한다. 그 결과 화면에서의 밝기의 균일성을 확보할수 있게 된다. 다시 말하면, 제 2 조명렌즈(8)의 중심에 입사하는 광은 렌즈를 통과하더라도 그 방향이 변하지 않는다. 그러나 외곽에 입사하는 광은 오목렌즈의 발산하는 굴절력에 의해 광의 진행경로가 외곽방향으로 변경된다. 이러한 원리를 이용하여 광이 중앙에 집중하는 정도를 오목렌즈의 굴절력을 변화시켜 조절할 수 있기 때문에 종래의 화상투사 장치에 비해서 본 발명의 화상투사 장치는 보다 균질한 화면을 보여 줄 수 있게 된다. 필드조리개(10)는 제 1 조명부에서 나온 광의 불필요한 광을 차단하여 유효광만이 칼라드럼(12)으로 향하게 한다. 칼라드럼(12)은 입사되는 광을 회전에 의해서 순차적으로 특정한 색광으로 변화시키게 된다. 상세히 하면, 칼라드럼(12)은 도 5에 도시된 바와 같이, 회전체(13)에 의해서 실린더 형태의 드럼이 회전을 할 수 있도록 구성된다. 칼라드럼(12)은 적색, 녹색, 청색의 광을 투과 시킬 수 있도록 3부분으로 나뉘어져 그 표면이 코팅 혹은, 착색되어 있는 광학적인 필터이다. 이와는 달리, 칼라드럼(12)이 적색, 녹색, 청색의 코팅외에 광을 그대로 투과시키는 부분을 포함하여 4부분으로 분리될 수도 있다. 칼라드럼(12)은 도 6a 내지 도 6c에서와 같이 외부에서 입사된 광중에서 그 입사면에 해당하는 광학필터의 특성에 맞는 색광만 투과시키고, 칼라드럼(12)이 회전함에 따라 순차적으로 특정한 색광이 투과되게 한다. 칼라드럼(12)을 통해 투과된 특정한 색광은 제 2 조명부에 해당하는 제 3 조명렌즈(15)에 입사되게 된다. 제 3 조명렌즈(15)는 입사된 색광이 발산하는 것을 억제하여, 전반사거울(16)의 소정 영역에 모두 입사되도록 한다. 전반사거울(16)은 발산이 억제된 색광을 입사 진행방향과는 다른 방향으로 반사시켜서 제 4 조명렌즈(18)로 입사시킨다. 제 4 조명렌즈(18)는 반사된 색광의 발산을 억제하면서, 화상표시소자(20)에 입사되도록 한다. 화상표시소자(20)는 제 4 조명렌즈(18)에 의해서 입사된 색광을 영상신호에 따라 반사시켜 화상정보가 실린 화상광을 생성시키고, 화상광을 투사렌즈(22)로 입사되게 한다. 투사렌즈(22)는 화상표시소자(20)로부터 반사된 색광을 임의의 거리에 확대 투사시킨다.In FIG. 4A, the light emitted from the lamp 2 is reflected by the reflector 4 and is incident on the first illumination lens 6. At this time, the direction of incidence of light travels in parallel with the optical axis concentrating toward the first illumination lens 6 and the light is distributed between the light incident on the first illumination lens 6. However, in the conventional lighting unit, when the light is incident on the field stop 10 using only the first illumination lens 6, the light distribution of the concentrated light and the parallel light is not uniform, and the uniformity of the brightness on the actual screen is not good. On the other hand, in the first lighting unit of the present invention shown in FIG. 4B, a second illumination lens 8, which is a concave lens, is installed between the first illumination lens 6 and the field aperture 10 to adjust the focal length of the concave lens. By adjusting the light distribution difference according to the concentrated light and parallel light can be reduced. As a result, the uniformity of brightness on the screen can be secured. In other words, the light incident on the center of the second illumination lens 8 does not change its direction even though it passes through the lens. However, the light propagating in the outside is changed in the outward direction by the diverging refractive power of the concave lens. By using this principle, the degree of light concentration in the center can be adjusted by changing the refractive power of the concave lens, so that the image projection apparatus of the present invention can show a more homogeneous screen than the conventional image projection apparatus. The field stop 10 blocks the unnecessary light of the light from the first lighting unit so that only the effective light is directed to the color drum 12. The color drum 12 sequentially changes the incident light into a specific color light by rotation. In detail, as shown in FIG. 5, the color drum 12 is configured to allow the drum in the form of a cylinder to rotate by the rotating body 13. The color drum 12 is an optical filter which is divided into three parts to transmit red, green, and blue light, and whose surface is coated or colored. Alternatively, the color drum 12 may be separated into four parts, including a part that transmits light as it is, in addition to the red, green, and blue coatings. The color drum 12 transmits only the color light suitable for the characteristics of the optical filter corresponding to the incidence surface among the light incident from the outside as shown in FIGS. 6A to 6C, and sequentially color light as the color drum 12 rotates. To be transmitted. Specific color light transmitted through the color drum 12 is incident on the third illumination lens 15 corresponding to the second illumination unit. The third illumination lens 15 suppresses the emission of the incident color light so as to be incident on all of the predetermined region of the total reflection mirror 16. The total reflection mirror 16 reflects the color light whose divergence is suppressed in a direction different from the incident propagation direction and enters the fourth illumination lens 18. The fourth illumination lens 18 is incident on the image display element 20 while suppressing the divergence of the reflected color light. The image display device 20 reflects the color light incident by the fourth illumination lens 18 according to the image signal to generate image light containing image information, and causes the image light to enter the projection lens 22. The projection lens 22 enlarges and projects the color light reflected from the image display element 20 at an arbitrary distance.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 화상투사 장치는 크기가 작은 칼라드럼(12)을 이용함으로써 도 6a 내지 도 6d에 도시된 것처럼 종래에 비하여 소형화 될 수 있게 된다.As described above, the image projection apparatus according to the embodiment of the present invention can be miniaturized as shown in FIGS. 6A to 6D by using the color drum 12 having a small size.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치를 나타낸 것이다. 도 7의 화상투사 장치는 도 3에 도시된 화상투사 장치가 반사형 화상 표시소자(20)를 사용하는 것과는 달리 투과형 화상표시소자(21)를 이용한다.7 shows an image projection apparatus using a color drum according to another embodiment of the present invention. The image projection apparatus of FIG. 7 uses the transmissive image display element 21 unlike the image projection apparatus shown in FIG. 3 uses the reflective image display element 20.

도 7에서 램프(2)로부터 발생된 광이 반사경(4)을 거쳐 제 1 조명부와 필드조리개(10)를 거치고 칼라드럼(12)과 제 2 조명부에 의해서 입사 진행방향이 변경되어 화상표시소자(21)에 입사하는 동작원리는 도 3에 도시된 화상투사 장치와 같다. 이렇게 제 2 조명부에서 나온 색광을 투과형 화상표시소자(21)에 입사시켜 화상정보를 가진 화상광으로 변조시킨다. 화상광은 투사렌즈(22)로 입사되며, 투사렌즈(22)는 화상광을 임의의 거리에 확대 투사시키게 된다.In FIG. 7, the light generated from the lamp 2 passes through the reflector 4, passes through the first illumination unit and the field aperture 10, and the incident direction of the incident light is changed by the color drum 12 and the second illumination unit so that the image display device ( 21 is the same as the image projection apparatus shown in FIG. In this way, the color light emitted from the second lighting unit is incident on the transmissive image display element 21 to be modulated into image light having image information. Image light is incident on the projection lens 22, and the projection lens 22 enlarges and projects the image light at an arbitrary distance.

이와 같이 본 발명의 화상투사 장치는 칼라 휠 대신 소형의 칼라드럼을 사용함으로써 화상투사 장치의 크기를 줄일 수 있게 된다. 또한 본 발명의 화상투사 장치는 제 1 조명부에서 메니스커스 형태의 볼록렌즈와 오목렌즈를 함께 사용해 광분포를 균일하게 해줌으로써 화면상에서 중심이 밝거나 어두워지는 불균일을 줄일 수 있게 된다.As described above, the image projection apparatus of the present invention can reduce the size of the image projection apparatus by using a small color drum instead of the color wheel. In addition, the image projection apparatus of the present invention uses a meniscus-shaped convex lens and a concave lens together in the first lighting unit to uniformly distribute the light, thereby reducing unevenness in the center of the screen.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화상투사 장치는 종래의 칼라 휠 보다 상대적으로 작은 공간을 차지하는 칼라드럼을 사용함에 따라서 화상투사 장치의 전체 시스템의 크기를 줄일 수 있다.As described above, the image projection apparatus according to the embodiment of the present invention can reduce the size of the entire system of the image projection apparatus by using a color drum that occupies a relatively small space than the conventional color wheel.

또한, 본 발명의 화상투사 장치는 화면상에 있어서 중심이 밝거나 어두워지는 불균일을 줄이기 위한 조명 광학계를 이용하여 화질을 향상시킬 수 있게 된다.In addition, the image projection apparatus of the present invention can improve the image quality by using an illumination optical system for reducing the unevenness of the center of light or dark on the screen.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (4)

광을 발생하는 광원과,A light source for generating light, 적어도 하나 이상의 메니스커스 형태의 볼록렌즈로 구성되어 상기 광을 집광시키는 제1 광학부와,A first optical unit configured to condense at least one light having at least one meniscus convex lens; 상기 적어도 하나 이상의 메니스커스 오목렌즈로 구성되어 상기 집광된 광을 광분포가 균일하도록 분산시키는 제2 광학부와,A second optical part composed of the at least one meniscus concave lens to disperse the focused light so that light distribution is uniform; 상기 제2 광학부로부터 입사되는 광을 순차적으로 색분리하여 투과시키는 실린더형태의 칼라드럼과,A color drum in the form of a cylinder that sequentially transmits the color incident light from the second optical unit, and 상기 분리된 색광을 이용하여 영상신호에 따른 화상을 표시하는 화상표시소자와,An image display element for displaying an image according to an image signal using the separated color light; 상기 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치.And a projection lens for enlarging and projecting the image. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 칼라드럼을 투과한 색광의 입사각이 커지는 것을 방지하기 위한 제3 광학부와,A third optical unit for preventing an incident angle of color light transmitted through the color drum from increasing; 상기 제3 광학부에 의해 조명되는 색광의 입사 진행방향을 다른 방향으로 바꾸는 전반사거울과,A total reflection mirror for changing an incident light propagation direction of color light illuminated by the third optical unit to another direction; 상기의 색광을 화상표시소자로 집광시키는 제4 광학부를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치.An image projection apparatus using a color drum, further comprising a fourth optical unit for condensing the color light with the image display device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 칼라드럼은 실린더형태로 구성되어 적색, 녹색, 청색의 색광을 순차적으로 분리해내는 칼라필터와,The color drum is formed in a cylinder shape and a color filter for separating the red, green, blue color light sequentially; 상기 칼라필터를 회전시키는 회전체로 구성된 것을 특징으로 하는 칼라드럼을 이용한 화상투사 장치.An image projection device using a color drum, characterized in that consisting of a rotating body for rotating the color filter. 삭제delete
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