KR100443679B1 - 인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터 - Google Patents

인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터 Download PDF

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KR100443679B1 KR10-2002-0021560A KR20020021560A KR100443679B1 KR 100443679 B1 KR100443679 B1 KR 100443679B1 KR 20020021560 A KR20020021560 A KR 20020021560A KR 100443679 B1 KR100443679 B1 KR 100443679B1
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Abstract

본 발명에 따른 인터그레이터(integrator)는, 외부의 램프(lamp)에서 생성된 광이 입사되는 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 제외한 소정 영역에 반사소자 및 위상변환소자가 순차적으로 적층 형성되어 있는 개구부와; 상기 개구부를 통해 입사된 광 중에서 소정의 선편광 광만을 외부로 출사시키는 편광부; 및 상기 개구부를 통해 입사된 광을 상기 편광부를 통해 출사될 때가지 소정 공간내에서 리싸이클 시키는 광 리싸이클부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 본 발명은 광 균질화 과정 및 편광변환 과정을 수행하였던 종래 다수의 광학소자들을 대체하며, 컬러스크롤 장치 등을 통한 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 실질적으로 사용되지 못한 일부 광을 리캡처링하여 재사용할 수 있게 하므로, 이를 이용한 프로젝터는 고휘도의 영상을 구현할 수 있다.

Description

인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터{Integrator and Projector using this}
본 발명은 인터그레이터(integrator) 및 프로젝터(projector)에 관한 것으로, 특히 프로젝터의 조명 광학계에 사용되는 프로젝터용 인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터에 관한 것이다.
최근, 디스플레이(display) 장치는 경량화, 경박화뿐만 아니라 대화면화 추세에 놓여져 있다. 특히 대화면 디스플레이 장치의 개발은 멀티미디어의 발달과 함께 중요한 문제로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발된 것 중에 하나로 프로젝터가 있다.
이와 같은 대화면 디스플레이 장치인 프로젝터는 디스플레이 소자에 따라 CRT 프로젝터와 LCD 프로젝터의 두 가지 형태로 구분되는데, LCD 프로젝터는 비교적 소형으로 제작할 수 있어 최근 각광을 받고 있다.
도 1은 종래의 단판식 LCD 프로젝터를 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 단판식 프로젝터는, 광을 생성하는 램프(110)와, 상기 광을 평행하게 진행시키는 포물반사경(120)과, 상기 포물반사경(120)을 경유하여 진행하는 광을 균질화시키는 파리눈 렌즈 어레이(130)와, 상기 파리눈 렌즈 어레이(130)에서 입사된 광의 편광특성을 변환시키는 편광변환소자(140)와, 상기 편광변환소자(140)에서 입사된 광을 R, G, B 광으로 분할하여 스크롤링(scrolling)을 수행하는 컬러스크롤 장치(150) 및 영상신호에 대응하여 상기 R, G, B 광을 선택적으로 변조하여 공간상에 소정의 영상을 구현하는 공간 광 변조기(160; 이하 '광 변조기') 등으로 구성된다.
이러한 종래의 프로젝터에 있어서, 상기 램프(110)에서 생성된 광은 포물반사경(120)에 의해 준평행광으로 진행되고, 도 2와 같은 파리눈 렌즈 어레이(130)를 거치면서 균질화되고, 도 3과 같은 편광변환소자(140)를 거치면서 소정의 편광특성을 갖게 된다. 도 2는 종래의 파리눈 렌즈 어레이의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래의 편광변환소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상기 파리눈 렌즈 어레이(130)는 같은 모양과 형태를 갖는 다수의 파리눈 렌즈가 일렬로 배열된 구조를 가지며, 각각의 파리눈 렌즈들은 상기 포물반사경(120)을 경유하여 진행하는 비균질 광빔을 입사 받아 각기 다른 위치에 조사시킴으로써, 그 중복영역(도 2의 A)에 균일한 광빔 영역을 형성시킨다.
한편, 도 3을 참조하면, 상기 편광변환소자(140)는 입사광을 P파와 S파로 분리하는 편광빔스프리터(Polarizing Beam Splitter; 이하 'PBS') 어레이(141)와 광의 편광특성을 변환시키는 λ/2 판(142)으로 구성된다. 상기 파리눈 렌즈 어레이(130)를 경유하면서 공간적으로 균질화된 광은 상기 PBS어레이(141)에 의해 P파와 S파로 분리되고, 상기 P파는 상기 PBS어레이(141)의 배면에 부착된 λ/2판(142)에 의해 S파로 변환된다. 이에 따라, 편광변환소자(140)는 출력되는 광의 편광특성을 균일하게 확보할 수 있게 된다.
그러나, 이와 같은 종래의 프로젝터는 램프(110)에서 입사된 광을 균질화시키고, 균질화된 광을 편광 시키기 위하여 파리눈 렌즈 어레이(130) 및 편광변환소자(140)와 같은 고가의 광학소자를 사용함으로 인한 제조비용의 상승, 다수의 광학소자를 사용함으로 인한 얼라인먼트(alignment)의 어려움 및 광학계의 부피 증가와 같은 여러 문제점이 있었다.
특히, 종래의 단판식 또는 2판식 프로젝터에 있어서 주로 사용되는 컬러스크롤 장치인 컬러휠(150)은 상기 편광변환소자(140)를 통해 입사된 R, G, B 성분의 백색광 중에서 어느 한 성분의 광을 투과시키고, 나머지 광은 반사시킴으로써 시간적으로 R, G, B 컬러를 분리하고, 분리된 각 R, G, B컬러를 순차적으로 스크롤하여 컬러를 구현하게 되는데, 상기 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 반사된 광을 리캡쳐링하여 재사용하는 수단이 없었다. 따라서, 도 4와 같이 R, G, B 투과필터로 구성된 컬러휠(150)을 사용하는 경우 상기 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 많게는 약 2/3 정도의 입사광이 손실되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로, 광 균질화 과정 및 편광변환 과정을 하나의 광학소자로 수행함으로써, 광학계의 부피를 감소시키고, 광학소자들 간의 얼라인먼트(alignment)에 이로움이 있으며, 또한 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 실제 사용되지 않고 소실되는 광을 재 이용함으로써 광이용률이 높은 인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터를 제시하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 단판식 LCD 프로젝터를 개략적으로 나타낸 구성도.
도 2는 종래의 파리눈 렌즈 어레이의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 3은 종래의 편광변환소자의 동작 원리를 설명하기 위한 도면.
도 4는 일반적인 컬러스크롤 장치인 컬러휠을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터그레이터를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터그레이터를 나타낸 도면.
도 7은 도 5와 같은 인터그레이터에서의 편광변환 과정을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터를 나타낸 구성도.
도 9는 도 8의 컬러드럼을 설명하기 위한 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터에 있어서의 광 리캡처링 과정을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110...램프(lamp) 120...포물반사경
130...파리눈 렌즈 어레이(fly lenz array)
140...편광변환소자 150...컬러스크롤 장치
160...공간 광 변조기 141...PBS어레이
142...λ/2 판 510, 610, 831...반사면
520, 620...개구판 521, 832a...개구
522, 832b...전반사 미러면 523, 832c...λ/4 판
530, 630, 833...제 1편광판 540, 640, 834...제 2편광판
810...램프 820...타원반사경
830...인터그레이터 840...컬러드럼
850...공간 광 변조기
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 인터그레이터는, 외부의 램프에서 생성된 광이 입사되는 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 제외한 소정 영역에 반사소자 및 위상변환소자가 순차적으로 적층 형성되어 있는 개구부와; 상기 개구부를 통해 입사된 광 중에서 소정의 선편광 광만을 외부로 출사시키는 편광부; 및 상기 개구부를 통해 입사된 광을 상기 편광부를 통해 출사될 때가지 소정 공간내에서 리싸이클 시키는 광 리싸이클부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 개구부에 있어서, 개구는 반사성 개구이고, 반사소자는 내부전반사 또는 반사 미러이며, 위상변환소자는 λ/4 판임을 특징으로 한다.
그리고, 상기 편광부는, 반사형 P/S파 분리 수단으로 구성되는 제 1, 제 2편광판을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 제 1편광판은 상기 개구부와 상기 제 2편광판의 광로상에 위치하며, 상기 제 2편광판과 45°의 내각을 갖고 설치됨이 바람직하다.
그리고, 상기 광 리싸이클부는 내부 표면의 소정 영역에 반사면이 형성되어있는 공동 직각 실린더(hallow cylinder) 또는 미러형 유리 로드(mirrored glass rod)로 구성될 수 있다.
한편, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝터는, 백색광을 생성하는 램프와; 상기 백색광을 집광시키는 타원반사경과; 입사된 광을 R, G, B광으로 분할하여 컬러스크롤을 행하는 스크롤부와; 상기 타원반사경에서 집광된 광을 편광 시켜 상기 스크롤부에 입사시키고, 이때 반사된 광을 리싸이클 시켜 상기 스크롤부에 재입사시키는 인터그레이터; 및 상기 R, G, B 광을 선택적으로 변조하여 공간상에 영상을 형성하는 공간 광 변조기; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 램프 및 인터그레이터의 개구는 상기 타원반사경을 연장시킴에 따라 정의되는 가상 타원의 제 1, 제 2초점에 위치함이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인터그레이터를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 인터그레이터를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 상기 인터그레이터는, 내부가 비어있는 중공 구조물의 내표면에 반사면(510)이 형성되어 있으며, 상기 중공 구조물의 한 쪽에는 개구(521)가 형성된 개구판(520)이 부착되고, 다른 한 쪽에는 P/S파를 분리하는 제 1편광판(530)이 경사지게 설치되어 있다. 그리고, 상기 제 1편광판(530)과 소정의 내각을 갖는 위치에 제 2편광판(540)이 설치되어 있다.
상기 개구(521)는 반사성 개구로써 외부에서 입력되는 광은 투과시키지만 인터그레이터 내부에서 입력되는 광은 반사시킴으로써, 상기 개구(521)를 통해 입력된 광이 상기 개구(521)를 통해 외부로 출력되는 것을 방지한다.
상기 제 1편광판(530)과 제 2편광판(540)은 약 45°의 내각을 갖는 것이 바람직하고, 상기 제 1편광판(530)의 배면 쪽에 형성된 반사면(510)은 도 6과 같이 제 1편광판(630)의 배면부에 직접 형성될 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 상기 반사면(510)은 개구(521)를 통해 입력된 광이 상기 제 2편광판(540)을 통해 출력될 때까지 상기 광을 소정 공간내에서 순환시키기 위한 수단으로써, 여기서는 사각 단면을 갖는 공동 구조물의 내표면에 전반사 미러를 부착하여 구성하였지만(hallow type), 원형 또는 사각형 이상의 다각형, 예를 들면 8각형, 12각형의 단면을 갖는 공동 구조물의 내표면에 형성할 수 있고, 전반사 효과를 이용할 경우 유리바(bar)로 대체 구성할 수 있다(solid type).
상기 개구판(520)에는 개구(521)를 제외한 영역에 전반사 미러면(522)이 형성되어 있으며, 그 위에 λ/4 판(523)이 형성되어 있다.
상기 제 1, 제 2편광판(530)(540)은 상기 개구(521)를 통해 입사된 무편광 광을 소정의 편광 광으로 변환하기 위한 수단으로써, 상기 제 1편광판(530)은 S파 광은 반사시키고, P파 광은 투과시키는 반사형 P/S파 분리수단이 사용되며, 상기 제 2편광판(540)은 P파는 반사시키고, S파는 투과시키는 반사형 P/S파 분리수단이 사용된다. 여기서, 상기 반사형 P/S파 분리수단으로는 PBS 또는 PBS 빔 스프리터 또는 반사형 편광판 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 구성을 갖는 인터그레이터는 상기 개구(521)를 통해 입사된 비균질 광을 공간적으로 균질화하여 출력하는 광 균질화 과정과, 상기 개구(521)를통해 입사된 무편광 광을 소정 편광상태로 변환하여 출력하는 편광변환 과정 및 제 2편광판(540)을 통해 인터그레이터 내부로 되돌아온 광을 리싸이클(recycle)하여 상기 제 2편광판(540)을 통해 재출력하는 광 리캡처링(recapturing) 과정을 수행한다. 상기 광 리캡처링 과정은 컬러드럼 및 컬러휠과 같은 컬러스크롤 장치와 연동하여 기능 하므로, 이러한 컬러스크롤 장치가 사용되는 단판식 또는 2판식 프로젝터에서 특히 유용하다.
먼저, 상기 광 균질화 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
상기 개구(521)를 통해 입력된 광은 각기 다른 광로로 진행하는 다수의 광선 다발로써, 상기 광선들의 진행 광로는 서로 간에 차이가 커서 이를 중첩시키더라도 균질한 광빔을 얻지 못한다. 즉, 상기 광선들의 진행 광로가 일치하는 공간에서의 광밀도는 크고, 불일치하는 공간에서의 광밀도는 작다. 그러나, 상기 인터그레이터에 있어서 광순환 리싸이클을 제공하는 반사면(510)은 비교적 길게 형성된 반면, 광이 출력되는 영역인 제 2편광판(540)은 비교적 작게 형성되어 있다. 이러한 인터그레이터의 구조는 상기 제 2편광판(540)을 통해 출력되는 광선들의 광로를 현저히 제한하며, 결과적으로 각 광선들의 진행 광로의 차이를 감소시킨다. 이로 인해, 상기 제 2편광판(540)에서 출력되는 광선들은 소정의 공간상 위치에서 서로 광로가 겹치면서 균질화된다.
다음으로, 상기 편광변환 과정에 대해 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 여기서, 도 7은 도 5와 같은 인터그레이터에서의 편광변환 과정을 나타낸 도면이다.
상기 개구(521)를 통해 입력된 광은 그 입사각에 따라 반사면(510)을 경유하거나 혹은 곧바로 진행하여 상기 제 1편광판(530)에 도달되고, 상기 제 1편광판(530)을 거치면서 P파와 S파로 분리되어 각기 상이한 광로로 진행된다.
이때, 상기 제 1편광판(530)에서 반사된 S편광 광은 제 2편광판(540)을 투과하여 외부로 출사되지만, 상기 제 1편광판(530)을 투과한 P편광 광은 배면 쪽에 위치한 반사면(510)을 경유하여 제 1편광판(530)에 재입사된 후 그 반대편에 위치한 λ/4판(523)에 도달된다.
상기 P편광 광은 λ/4판(523)을 투과하면서 그 위상이 λ/4 만큼 바뀌게 되고, 그 아래의 전반사 미러면(522)에 의해 상기 λ/4판(523)을 재투과하면서 다시 그 위상이 λ/4 만큼 바뀌게 된다. 따라서, 상기 λ/4판(523)에 최초 입사된 P편광 광은 종국적으로 그 위상이 λ/2만큼 변화되어 출사된다. 즉, 최초 P편광 광은 S편광 광이 되어 출사된다.
이어서, 상기 S편광 광은 그 반대편에 위치한 제 1편광판(530)에 도달되어 반사된 후 제 2편광판(540)을 통해 외부로 출력된다.
이와 같이 상기 인터그레이터는 광 리싸이클(recycle)을 통해 입력된 광의 대부분을 소정의 편광 광으로 변환하여 출력하므로 편광변환 과정에서의 광손실이 적다.
다음으로, 상기 광 리캡처링 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터를 나타낸 구성도이다.
도 8을 참조하면, 상기 프로젝터는, 광을 생성하는 램프(810)와, 상기램프(810)에서 생성된 광을 반사하여 소정위치에 집광시키는 타원반사경(820)과, 입사된 광을 R, G, B광으로 분할하여 컬러스크롤을 행하는 컬러드럼(840)과; 상기 타원반사경(820)을 통해 집광된 광을 편광 시켜 상기 컬러드럼(840)에 입사시키고, 이때 반사된 광을 리싸이클 시켜 상기 컬러드럼(840)에 재입사시키는 인터그레이터(830); 및 영상신호에 대응하여 상기 R, G, B 광을 선택적으로 변조하여 공간상에 영상을 형성하는 공간 광 변조기(850; 이하 '광 변조기'); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 램프(810)는 상기 타원반사경(820)의 반사면을 연장시킴에 따라 정의되는 가상 타원의 제 1초점에 위치하며, 상기 인터그레이터(830)의 개구는 상기 가상 타원의 제 2초점에 형성된다. 따라서, 상기 램프(810)에서 생성된 광은 상기 타원반사경(820)에서 반사되어 상기 제 2초점, 즉 인터그레이터(830)의 개구에서 집광되고, 집광된 광은 상기 개구를 통해 인터그레이터(830)의 내부로 입력된다.
상기 컬러드럼(840)은 도 9와 같이 원통 형상의 투과면을 가지며, 상기 투과면에는 R, G, B 광이 선택적으로 투과되도록 다이크로익 코팅 처리되어있다. 그리고, 상기 투과면은 입사광 중에서 R 또는 G 또는 B 성분의 광만을 투과시키는 R, G, B 필터 셀(840a)(840b)(840c)이 교대로 배치된 구조를 갖는다. 이러한, 컬러드럼(840)은 회전구동장치에 의해 일정속도로 회전하여 입사된 백색광을 시간적으로 R, G, B 광으로 분할하고, 분할된 R, G, B광을 순차적으로 조사시킴으로써 컬러를 구현하는 컬러스크롤 장치로써, 다른 일반적인 컬러스크롤 장치 예컨대, 컬러휠(color wheel)등으로 대체될 수 있다. 여기서, 도 9는 도 8의 컬러드럼을 설명하기 위한 도면이다.
상기 광 변조기(850)는, 렌즈 어레이(851), PBS(852), 액정 패널(853) 및 투사렌즈 유니트(854)가 결합된 광학 시스템으로, 상기 컬러드럼(840)을 통해 시간적으로 분리된 각 R, G, B 광의 투과 광량을 상기 액정패널(853)에 인가된 영상신호에 대응하여 조절함으로써, 소정의 영상 이미지를 생성하고, 이를 상기 투사렌즈 유니트(854)를 통해 확대 결상시킨다.
이하, 상기 프로젝터의 동작에 대해 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 10 및 도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터에 있어서의 광 리캡처링 과정을 설명하기 위한 도면이다.
상기 램프(810)에서 생성된 백색광은 타원반사경(820)에서 반사된 후 집광되고, 인터그레이터(830)를 통과하면서 소정의 편광 광이 되어 상기 컬러드럼(840)의 각 필터 셀(840a)(840b)(840c)에 입사된다.
각 필터 셀(840a)(840b)(840c)은 입사된 편광 광 중에서 해당 필터의 투과조건을 만족시키는 광은 광 분할기(850)로 보내지만, 투과조건을 만족시키지 못한 나머지 광은 상기 인터그레이터(830)로 되돌려 보낸다.
예컨대, 상기 인터그레이터(830)에서 출력된 백색 편광 광이 R 필터 셀(840a)에 입사되었다면, 상기 백색 편광광을 구성하는 R, G, B 광 중에서, R 광은 광 분할기(850)로 진행되고, 나머지 G, B 광은 상기 R 필터 셀(840a)에서 반사되어 상기 인터그레이터(830)로 되돌아간다.
이후, 상기 G, B 광은 인터그레이터 (830) 내부를 리싸이클한 후 제2편광판(834)을 통해 상기 컬러드럼(840)의 각 필터 쎌에 재입사되는데, 이때, 상기 G, B 광이 G 필터 셀(840b)에 입사되었다면, G 광은 광 분할기(850)로 진행되고, 나머지 B 광은 상기 G 필터 셀(840b)에서 반사되어 다시 상기 인터그레이터(830)로 되돌아가 상기 과정을 반복하게 된다.
결국, 최초 인터그레이터(830)에서 출사된 편광 광은 상기와 같은 리캡처링 과정을 거치면서, 거의 대부분이 컬러드럼(840)을 통과하게 되므로, 상기 컬러드럼(840)을 통한 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 광손실이 적다.
이후, 상기 컬러드럼(840)을 거치면서 시간적으로 분할된 R, G, B 광은 렌즈 어레이(851)를 경유하여 PBS(852)에 입사되고, 상기 PBS(852)는 액정패널(852)과 연동하여 영상신호에 대응하는 컬러 영상을 구현한다. 그리고, 상기 영상은 투사렌즈 유니트(854)를 통해 스크린 등에 확대 결상된다.
이상, 전술한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경, 개량, 대체 및 부가 등의 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 이하 첨부되는 특허청구의 범위에 의하여 정하여야만 한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 인터그레이터 및 이를 이용한 프로젝터는 하나의 광학소자로 광 균질화 과정 및 편광변환 과정을 수행함으로써 프로젝터의 전체 부피를 감소시킬 수 있으며, 광학소자들(특히, 광 균질화 소자 및 편광변환 소자) 간의 얼라인먼트(alignment) 문제를 해결한다.
또한, 본 발명에 따른 인터그레이터는, 컬러스크롤 장치 등을 통한 컬러분리 과정 및 컬러스크롤 과정에서 실질적으로 사용되지 못한 일부 광을 리캡처링하여 재사용할 수 있게 해주므로 광 이용률이 높고, 이를 이용한 프로젝터는 고휘도의 영상을 구현할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 외부의 램프에서 생성된 광이 입사되는 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 제외한 소정 영역에 반사소자 및 위상변환소자가 순차적으로 적층 형성되어 있는 개구부와;
    상기 개구부를 통해 입사된 광 중에서 소정의 선편광 광만을 외부로 출사시키는 편광부; 및
    상기 개구부를 통해 입사된 광을 상기 편광부를 통해 출사될 때가지 소정 공간내에서 리싸이클 시키는 광 리싸이클부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터그레이터.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 개구부의 개구는,
    반사성 개구임을 특징으로 하는 인터그레이터.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 개구부의 반사소자는,
    내부전반사 또는 반사 미러임을 특징으로 하는 인터그레이터.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 개구부의 위상변환소자는,
    λ/4 판임을 특징으로 하는 인터그레이터.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 편광부는,
    반사형 P/S파 분리 수단으로 구성되는 제 1, 제 2편광판을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터그레이터.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 1편광판은,
    상기 개구부와 상기 제 2편광판의 광로상에 위치하며, 상기 제 2편광판과 45°의 내각을 갖고 설치됨을 특징으로 하는 인터그레이터.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 광 리싸이클부는,
    내부 표면의 소정 영역에 반사면이 형성되어 있는 공동 직각 실린더(hallow cylinder)임을 특징으로 하는 인터그레이터.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 광 리싸이클부는,
    미러형 유리 로드(mirrored glass rod)임을 특징으로 하는 인터그레이터.
  9. 백색광을 생성하는 램프와;
    상기 백색광을 집광시키는 타원반사경과;
    입사된 광을 R, G, B광으로 분할하여 컬러스크롤을 행하는 스크롤부와;
    상기 타원반사경에서 집광된 광을 편광 시켜 상기 스크롤부에 입사시키고, 이때 반사된 광을 리싸이클 시켜 상기 스크롤부에 재입사시키는 인터그레이터; 및
    상기 R, G, B 광을 선택적으로 변조하여 공간상에 영상을 형성하는 공간 광 변조기; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 인터그레이터는,
    상기 램프에서 생성된 광이 입사되는 개구가 형성되어 있고, 상기 개구를 제외한 소정 영역에 반사소자 및 위상변환소자가 순차적으로 형성되어 있는 개구부와;
    상기 개구부를 통해 입사된 광 중에서 소정의 선편광 광만을 외부로 출사시키는 편광부; 및
    상기 개구부를 통해 입사된 광을 상기 편광부를 통해 출사될 때가지 소정 공간내에서 리싸이클 시키는 광 리싸이클부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 램프 및 인터그레이터의 개구는,
    상기 타원반사경을 연장시킴에 따라 정의되는 가상 타원의 제 1, 제 2초점에 위치함을 특징으로 하는 프로젝터.
  12. 제 9항에 있어서, 상기 스크롤부는,
    컬러드럼임을 특징으로 하는 프로젝터.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000002859A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Canon Inc 投射表示装置
JP2000347130A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Nec Viewtechnology Ltd 投写型表示装置
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Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000002859A (ja) * 1998-06-15 2000-01-07 Canon Inc 投射表示装置
JP2000347130A (ja) * 1999-06-01 2000-12-15 Nec Viewtechnology Ltd 投写型表示装置
KR20010077976A (ko) * 2000-01-28 2001-08-20 구사마 사부로 프로젝터
KR20010078318A (ko) * 2000-02-04 2001-08-20 구사마 사부로 프로젝터

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