KR100463525B1

KR100463525B1 - Ｐｃｃｒ 적분기를 갖는 광학계

Info

Publication number: KR100463525B1
Application number: KR10-2002-0037989A
Authority: KR
Inventors: 강호중
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-07-02
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2004-12-29
Also published as: KR20040003323A

Abstract

본 발명은 단판식 혹은 2판식 광학계에서 편광 변환과 동시에 컬러 리캡쳐링을 수행하는 PCCR 적분기를 제공하기 위한 것으로서, 광원부와, 상기 광원부로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 P/S 분리하고 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사를 통해 위상을 변화시킨 후 재 투과시켜 하나의 편광 방향으로 유지하는 PCCR 적분기와, 상기 PCCR 적분기의 출사면에 접촉되어 PCCR 적분기에서 출사되는 광속의 컬러를 분리하고 투과 및 반사하는 컬러바 필터와, 상기 컬러바 필터에서 출사된 컬러의 양을 조절하고, 상기 조절된 컬러의 양으로 컬러를 합성하여 컬러화상을 형성하는 회전형 프리즘을 포함하여 구성되어, 편광변환 및 컬러 리캡쳐링을 한 후, R/G/B의 각 컬러를 스크롤할 때, 상기 컬러 스크롤부에서 발생되는 광손실을 막아주는 효과가 있다.

Description

ＰＣＣＲ 적분기를 갖는 광학계{optical system using Polarization Converting and Color Recapturing Integrator}

본 발명은 프로젝션 TV 또는 프로젝션 모니터에 적용되는 광학계에 관한 것으로, 특히 편광변환과 동시에 컬러 리캡쳐링(recapturing)을 동시에 할 수 있으며 회전형 프리즘을 이용하여 LCD패널에서 컬러 스크롤링을 할 수 있는 PCCR(Polarization Converting and Color Recapturing) 적분기(integrator)를 갖는 광학계에 관한 것이다.

기존의 프로젝션(projection) TV 혹은 모니터(monitor)에 적용되는 광학계는 크게 광원램프에서 방사되는 편광 방향이 불규칙한 광원(이하, 불규칙한 편광 광속이라 함)을 일치하는 한 종류의 편광 방향을 갖는 편광 광속으로 변환시키는 편광 변환부와, 상기 편광 조명장치에서 한 종류의 편광 방향을 갖고 방사되는 편광 광속을 컬러 리캡쳐링을 수행하는 컬러 리캡쳐부와 이렇게 구성된 컬러를 반사형 또는 투과형 LCD에서 컬러 스크롤하기 위한 컬러 스크롤(color scroll)부로 구성된다.

도 1 은 일반적인 광학계에서 편광 변환부의 상세 구성도를 나타낸 도면이다.

도 1과 같이, 편광 변환부는 광원램프(11)와 포물면 반사경(12)으로 구성된광원부(10)와, 제 1 광학요소(30)와, 제 2 광학요소(40)로 구성된 편광 발생부(40)로 구성된다.

그리고 상기 제 1 광학요소(30)는 직사각형 형상의 외형을 갖는 복수개의 광속 분할렌즈(31)가 매트릭스 형상으로 배열하여 구성되어 있고, 상기 제 2 광학요소(40)는 집광 렌즈 어레이(41), 차광판(44), 편광 분리 유니트 어레이(43), 선택 위상차판(45), 그리고 결합 렌즈(46)가 하나로 이루어진 복합체로 구성된다.

이와 같이 구성되는 편광 변환부는 광원부(10)에서 제 1 광학요소(30)로 입사한 불규칙한 편광 광속을 광속 분할 렌즈(31)에 의해 복수의 중간광속으로 분할된다.

이어 상기 분할된 복수의 중간광속은 편광 분리 유니트 어레이(43)에 의해 각각을 P편광 광속과 S편광 광속에 공간적으로 분리한 후, 선택 위상차판(45)에 의해 공간적으로 분리된 편광방향을 하나로 일치시킨다. 그리고 이렇게 일치된 편광 광속을 결합 렌즈(46)를 통해 조명영역(50)으로 유도시킨다.

도 2a, 2b 는 일반적인 분리 및 합성하는 컬러 분리 및 합성부의 상세 구성도를 나타낸 도면이다.

도 2a는 투과형 LCD를 나타낸 도면으로, 상기 조명영역(50)을 통해 출사되는 광속은 먼저, 색광 분리수단인 적색광 반사미러(72)에서 청색 및 녹색광은 투과하고 적색광은 반사한다. 이어 반사된 적색광은 다음 단에 있는 반사미러(71)에서 반사되어 적색광용 액정부(61)에 도달한다.

한편, 상기 적색광 반사미러(72)에서 투과된 청색광 및 녹색광은 다시 색광분리 수단인 녹색광 반사미러(73)에 의해 녹색광은 반사되고, 청색광은 투과한다.

이어 반사된 녹색광은 녹색광용 액정부(62)에 도달하고, 상기 녹색광 반사미러(73)에 의해 투과된 청색광은 다음 단에 위치하는 반사미러(74)에서 반사되어 청색광용 액정부(63)에 도달한다.

그리고 상기 3개소 액정부(61)(62)(63)는 각각의 색광을 변조하여 각 색광에 대응한 화상 정보를 포함한 후에, 변조한 색광을 색광 합성 수단인 크로스 다이클로익 프리즘(60)에 입사되고, 상기 크로스 다이클로익 프리즘(60)은 각각의 변조광속을 합성하여 컬러화상을 형성한 후, 투사 광학계인 투사렌즈(70)에 의해 스크린(80)상에 확대 투영되어 투사화상을 형성한다.

도 2b는 반사형 LCD를 나타낸 도면으로, 상기 조명영역(50)을 통해 출사되는 광속은 먼저, 색광 분리수단인 청색광 반사미러(75)에 있어서 적색광 및 녹색광은 투과하고 청색광은 반사한다.

이어 반사된 청색광은 다음 단에 위치한 반사미러(77)로 반사되어 적색광용 PBS(94)에 반사되어 적색광용 액정부(95)에 도달한 후, 위상이 90도 반전된 후, 다시 적색광용 PBS(94)를 투과하여 크로스 다이클로익 프리즘(60)으로 입사된다.

한편, 상기 청색광 반사미러(75)에서 투과된 적색광 및 녹색광은 다시 색광 분리 수단인 녹색광 반사미러(76)에 의해 녹색광은 반사되고, 적색광은 투과한다.

이어 반사된 녹색광은 녹색광용 PBS(92)에 반사되어 녹색광용 액정부(93)에 도달한 후, 위상이 90도 반전된 후, 다시 녹색광용 PBS(92)를 투과하여 크로스 다이클로익 프리즘(60)으로 입사된다.

그리고 상기 녹색광 반사미러(76)에서 투과된 적색광은 적색광용 PBS(90)에 반사되어 적색광용 액정부(91)에 도달한 후, 위상이 90도 반전된 후, 다시 적색광용 PBS(90)를 투과하여 크로스 다이클로익 프리즘(60)으로 입사된다.

그리고 상기 크로스 다이클로익 프리즘(60)은 입사되는 각각의 변조광속을 합성하여 컬러화상을 형성한 후, 투사 광학계인 투사렌즈(70)에 의해 스크린(80)상에 확대 투영되어 투사화상을 형성한다.

이와 같이 구성되는 광학계는 디스플레이 디바이스(Display Device)인 액정부를 몇 개 사용하느냐에 따라 단판식, 2판식, 3판식으로 분류할 수 있다.

도 2a 및 도 2b에서 나타내고 있는 광학계는 3판식 광학계를 실시예로 나타내고 있다.

그러나, 이와 같은 3판식 광학계는 크게 다음 세 가지 문제점을 가지고 있다.

첫 번째는 광학부품의 수가 너무 많고, 조명계뿐만 아니라 광경로 차이를 보상하기 위한 릴레이(Relay)계까지 포함하고 있어서 복잡하며, 광학계의 크기 또한 커지는 문제점을 가지고 있다.

두 번째는 램프(Lamp)에서 출력된 적색(Red)광의 부족으로 인해 적색(Red)의 색순도가 저하되는데, 이로 인하여 색을 표현할 수 있는 능력 즉, 컬러 계조(Color gamut)의 넓이가 좁아지는 문제점을 가지고 있다.

마지막으로 세 번째는, 광학계의 주요 부품인 디스플레이 디바이스를 많이 사용함으로 인해 비용 상승 문제와 R, G, B 패널(Panel)의 얼라인먼트(Alignment)문제 등이 발생하게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 2판식 혹은 단판식의 광학계를 사용하고 있으나, 이런 2판식 혹은 단판식 광학계는 공간적으로 컬러를 분리/합성하는 3판식과는 달리 하나의 액정부에 다수개의 컬러를 갖는 광을 입사시켜 컬러 스크롤(scroll) 장치인 컬러 드럼(drum), 컬러 휠(wheel), 혹은 컬러 스위치를 통해 시간적으로 컬러를 분리/합성한다.

이로써, 기존의 3판식 광학계와 비교해보면 광량이 부족해지는 문제를 가지게 된다.

즉, 만약 적색광만을 투과시키는 컬러 스크롤 장치의 영역에 녹색광 혹은 청색광이 비춰진다면 적색광 이외의 광은 상기 컬러 스크롤 장치에 흡수 또는 반사되어 손실되게 되므로 상기 컬러 스크롤 장치를 거쳐 투과되는 광량이 그 만큼 적어지게 된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 단판식 혹은 2판식 광학계에서 편광 변환과 동시에 컬러 리캡쳐링을 수행하는 PCCR 적분기를 구성하고 컬러 스크롤 할 수 있는 구조를 제안하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 편광변환 및 컬러 리캡쳐링을 하는 과정에서 출력편광이 하나의 편광방향을 유지함으로써, DLP와 같이 편광된 빛을 시용하지 않는 표시소자뿐만 아니라, 편광된 빛을 사용하는 LCoS 및 LCD에서도 컬러 리캡쳐링이 가능하도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 LCoS 및 LCD와 같이 편광된 빛을 사용하는 디스플레이 소자를 사용하여, 단판식 혹은 2판식 광학계에서 광량의 증가를 꾀하고, 아울러 증가된 광량을 이용하여 색순도를 높이는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 편광변환 및 컬러 리캡쳐링을 한 후, R/G/B의 각 컬러를 스크롤할 때, 상기 컬러 스크롤부에서 발생되는 광손실을 막아주는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 간단한 구조를 구현함으로써, 크기가 작은 광학계를 구현하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 편광변환 장치의 구조를 간단히 하여 저렴한 광학계를 구성하는데 있다.

도 1 은 일반적인 광학계에서 편광 변환부의 상세 구성도를 나타낸 도면

도 2a, 2b 는 일반적인 투과형 LCD 및 반사형 LCD의 3판식 광학계의 구성도를 나타낸 도면

도 3 은 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 편광 변환부 및 컬러 리캡쳐를 나타낸 도면

도 4 는 본 발명에 따른 PCCR 적분기에서 반사형 편광판의 구조를 상세히 나타낸 도면

도 5 는 기존의 적분기에서 나선형 컬러휠의 구조를 나타낸 도면

도 6 은 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 전체 구성도를 실시예로 나타낸 도면

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 광원부 110 : 광원램프

120 : 포물면 반사경 200 : PCCR 적분기

210 : 위상차판 211 : 개구부

220 : 반사형 편광판 230 : 반사면

300 : 컬러바 필터 400 : 회전형 프리즘

500 : 릴레이 렌즈 600 : 액정부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 특징은 광원부와, 상기 광원부로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 P/S 분리하고 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사를 통해 위상을 변화시킨 후 재 투과시켜 하나의 편광 방향으로 유지하는 PCCR 적분기와, 상기 PCCR 적분기의 출사면에 접촉되어 PCCR 적분기에서 출사되는 광속의 컬러를 분리하고 투과 및 반사하는 컬러바 필터와, 상기 컬러바 필터에서 출사된 컬러의 양을 조절하고, 상기 조절된 컬러 바(color bar) 모양의 빛을 패널부분(표시소자)에서 컬러스크롤하기 위한 회전형 프리즘을 포함하여 구성되는데 있다.

이때, 상기 PCCR 적분기는 편광 방향이 불규칙한 광이 입사되는 홀이 형성된 개구부와, 상기 광이 반사되도록 하는 반사면으로 이루어진 소정 길이를 갖는 경로와, 상기 입사된 광의 출사면에 형성되어 P/S 편광으로 분리하여 반사 또는 투과시켜 일치되는 편광 광속만을 출력시키는 반사형 편광판과, 상기 반사형 편광판과 마주보는 상기 소정 경로 내에 형성되어 상기 반사형 편광판에서 반사되는 편광 광속의 위상을 90도 변환하여 반사시키는 위상차판을 포함하여 구성되는데 다른 특징이 있다.

이때, 상기 컬러바 필터가 직사각형 모양으로 형성되어 상기 반사형 편광판의 출사면에 고정시켜 부착되어 일차화된 구조를 갖는데 또 다른 특징이 있다.

그리고, 상기 회전형 프리즘은 상기 컬러바 필터를 통해 출사되는 광과 교차되는 중심축을 가지고 회전하는데 또 다른 특징이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 또 다른 특징은 광원램프와 포물면 반사경으로 구성된 광원부와, 상기 광원부로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 P/S 분리하고 투과 및 반사를 통해 하나의 편광 방향으로 유지시키는 PCCR 적분기와, 상기 PCCR 적분기와 일체화되어 상기 PCCR 적분기를 통해 입사되는 광속의 컬러를 분리하고 투과 및 반사하는 컬러바 필터와, 상기 컬러바 필터를 통해 입사되는 컬러를 컬러스크롤하여 컬러화상을 형성하는 회전형 프리즘과, 상기 회전형 프리즘을 통해 출사되는 컬러화상을 디스플레이하는 액정부를 포함하여 구성되는데 있다.

본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 따른 PCCR(Polarization Converting and Color Recapturing) 적분기를 갖는 편광 변환부를 나타낸 도면이다.

도 3을 보면, 광원램프(110)와 포물면 반사경(120)으로 구성된 광원부(100)와, 상기 광원부(100)로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 P/S 분리하고 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사를 통해 위상을 변화시킨 후 재 투과시켜 하나의 편광 방향으로 유지하는 PCCR 적분기(200)와, 상기 PCCR 적분기(200)에서 출사되는 광속의 컬러를 분리하고 투과 및 반사하여 출력된 컬러의 양을 조절하는 컬러바 필터(300)와, 상기 조절된 컬러의 양으로 컬러를 스크롤하여 컬러화상을 형성하는 회전형 프리즘(400)으로 구성된다.

또한, 상기 PCCR 적분기(200)는 편광 방향이 불규칙한 광이 입사되는 작은 개구부(211)와, 상기 광이 반사되도록 하는 반사면(230)으로 이루어진 소정의 경로와, 상기 입사된 광의 출사면에 형성되어 P편광 광속과 S편광 광속으로 분리하여 반사 또는 투과시키는 반사형 편광판(220)과, 상기 반사형 편광판(220)과 마주보는 상기 소정 경로 내에 형성되어 상기 반사형 편광판(220)에서 반사되는 광의 위상을 90도 변환시켜 반사시키는 위상차판(210)으로 구성된다.

그리고 상기 반사형 편광판(220)의 일면과 상기 컬러바 필터(300)의 일면이 서로 붙어서 고정되어 일차화된 구조를 갖는다.

좀더 자세히 살펴보면, 상기 작은 개구부(211)를 통하여 편광 방향이 불규칙한 편광 광(240)이 입사되고, 그 광은 반사형 편광판(220)에 의해서 S편광광속(250)은 통과시키고, P편광 광속(260)은 반사하게 된다. 이는 반사형 편광판의 특성에 따라 S편광 광속을 반사시키고, P편광 광속을 통과시킬 수도 있다.

그리고 상기 반사되는 P편광 광속(260)은 소정 경로면에 위치하는 반사면(230)에 반사 또는 직접 앞단에 위치하는 위상차판(210)으로 입사되고, 상기 위상차판(210)은 입사되는 P편광 광속의 위상을 90도 변환하여 S편광 광속(270)으로 변환하여 반사시킨다.

이렇게 반사된 광속(270)은 다시 반사형 편광판(220)으로 입사되어 통과되게 된다.

그래서 상기 반사형 편광판(220)은 최종적으로 PCCR 적분기(200)를 통하여 출사되는 빛을 S파로 만들어주는 P/S 변환기의 역할을 수행하여 기존 FEL과 PBS 어레이(Array)를 사용하여 편광변환을 하는 것보다 간단한 구조를 가지며, 광학계 가격을 낮추게 된다.

도 4 는 본 발명에 따른 PCCR 적분기에서 반사형 편광판의 구조를 상세히 나타낸 도면으로, 도 4와 같이 반사형 편광판(220)은 넓은 판 위에 막대형태의 편광자가 소정 간격을 두고 일 방향으로 형성되어 있다.

이와 같은 반사형 편광판(220)은 PBS(Polarizing Beam Splitter) 등 P/S 파의 분리기능을 가진 것이면 어떤 것이든 사용 가능하다.

또한, 반사형 편광판(220)의 앞쪽에 R/G/B의 각 컬러를 투과하고 나머지 빛은 반사하는 컬러바 필터(300)는 회전 및 이동하지 않으면서 단순히 위치에 따라 입사되는 광의 컬러를 투과 및 반사하는 역할을 한다.

그리고 상기 컬러바 필터(300)에서 반사된 광은 PCCR 적분기(200)내부로 들어가서 반사되고, 다시 상기 컬러바 필터(300)로 재 입사된다. 이렇게 재 입사된 광의 컬러를 상기 컬러바 필터(300)는 다시 투과 및 반사한다.

이런 방법으로 상기 컬러바 필터(300)에서 입사되는 광의 컬러를 분리하게 된다.

따라서, 이는 효과적으로 컬러를 분리할 수 있으면서도, 기존 컬러 휠 등을 이용하는 경우에 존재하는 적분기와 컬러 휠 사이의 간격을 없앨 수 있어서, 컬러 리캡쳐링 과정에서 적분기와 컬러 휠 사이의 간격에서 발생되는 광의 손실을 막을 수 있게 된다.

아울러, 기존 적분기를 사용하는 경우 컬러 스크롤방식은 컬러 리캡쳐링을 하기 위해 도 5와 같이 나선형의 형상을 하고 있는 컬러 휠을 사용하고, 이 컬러 휠의 회전을 통해 출사되는 컬러의 양을 조절하게 되었었다.

그러나 이러한 나선형의 컬러 셀을 가지고 있는 컬러 휠은 DMD 혹은 반사형 LCD의 면에서 컬러바의 모양은 원의 호 모양을 하고 있어서, 제작이 어려울 뿐만 아니라 시간에 따른 컬러바의 움직임 또한 선형적이지 못해 광효율의 저하를 가져온다.

이를 해결하기 위해 본 발명은 도 3에서 나타내고 있는 것과 같이, 컬러바 필터(300)는 직사각형 모양으로 유지시키고 PCCR 적분기(200)에 상기 컬러바 필터(300)을 고정시켜 부착함으로써, 기존 컬러 휠을 이용하는 시스템이나 나선형 모양의 컬러 휠을 이용하는 시스템 보다 작고 제작이 용이하며, 저렴한 컬러 스크롤링 시스템을 구현할 수 있다. 동시에 광효율의 저하를 막을 수 있다.

즉, 컬러바 필터(300)의 R,G,B 크기를 다르게 하여 컬러의 양을 조절하게 되며, 컬러바 필터(300)에서 출사되는 광을 회전형 프리즘(400)을 통해 컬러스크롤한다.

이때, 상기 회전형 프리즘의 회전방향은 상기 컬러바 필터를 통해 출사되는 광과 수직으로 교차되는 중심축을 가지고 회전한다.

그리고 광손실이 없는 컬러 리캡쳐링 시스템과 컬러 스크롤 시스템은 편광된 빛을 사용하는냐 하지 않느냐에 따라서 PCCR 적분기(200)의 구조가 조금 달라진다.

즉, 편광된 빛을 사용하는 반사형 및 투과형 LCD/LCoS의 경우는 반사형 편광판과 파장판, 컬러필터를 모두 포함하여 컬러 리캡쳐링뿐만 아니라 편광변환기능을 하는 반사형 위상차판으로 이루어져 있다.

반면, 편광된 빛을 사용하지 않는 DLP와 같은 경우 PCCR 적분기(200)의 구조는 반사판과 컬러필터를 사용하여 컬러 리캡쳐링 기능만을 수행하도록 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 광원부(100)로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속은 PCCR 적분기(200)의 작은 개구부(211)를 통하여 입사된다.

이렇게 입사된 불규칙한 편광 광속은 반사형 편광판(220)을 통해 S편광 광속(250)은 통과시키고, P편광 광속(260)은 반사하게 된다. 이는 반사형편광판(220)의 특성에 따라 S편광 광속을 반사시키고, P편광 광속을 통과시킬 수도 있다.

이와 같이 상기 반사형 편광판(220)을 통해 P/S 분리하고 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사된다.

이어 상기 반사형 편광판(220)에서 반사된 편광광속(여기서는 P편광 광속이라 한다)(260)은 PCCR 적분기(200)의 소정 경로면에 위치하는 반사면(230)에 반사되거나 또는 직접 앞단에 위치하는 위상차판(210)으로 입사된다.

이렇게 상기 위상차판(210)으로 입사된 P편광 광속은 위상이 90도 변환되어 S편광 광속(270)으로 변환된 후 반사된다.

그리고 상기 반사된 광속(270)은 다시 반사형 편광판(220)으로 입사되고, 이때 반사형 편광판(220)은 입사된 광속이 S편광 광속이므로 통과시키게 된다.

이와 같은 방법으로 상기 PCCR 적분기(200)에서는 하나의 편광 방향을 갖는 광속만이 출사되게 된다.

이어, 상기 PCCR 적분기(200)에서 출사되는 광속의 컬러는 컬러바 필터(300)에서 영역별로 정의된 R,G,B 컬러로 분리되어 각각 투과 또는 반사하게 된다.

그리고 상기 컬러바 필터(300)에서 반사된 광은 PCCR 적분기(200)내로 입사되고, 여기서 반사되어 컬러바 필터(300)의 다른 컬러 영역으로 재 입사되며, 상기 재 입사되는 광은 다시 투과 또는 반사되게 된다.

이 컬러바 필터의 크기에 의해 R,G,B의 양을 조절할 수 있으며, 이와 같은 방식으로 컬러바 필터(300)를 통해 R,G,B 컬러로 분리되어 다음단에 위치한 회전형프리즘(400)으로 출사되게 된다.

그러면 회전형 프리즘(400)은 상기 컬러바 필터(300)에서 출사된 컬러의 양을 회전을 통해 입사되는 조절하고, 상기 조절된 빛을 회전을 통해 표시소자에서 컬러 스크롤을 한다.

이상에서와 같이 PCCR 적분기(200)는 P/S 변환 및 컬러 리캡쳐링이 동시에 가능하게 되며, 또한 컬러 캡쳐링 후에도 편광성분을 유지시킬 수 있으므로 편광된 광을 사용하여 디스플레이를 하는 소자인, LCoS와 LCD의 경우에도 사용이 가능하게 된다.

또한, 기존의 P/S 변환장치보다 간단한 구조를 가지고 있어서 광학계의 구조를 단순화시킬 수 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계의 전체 구성도를 실시예로 나타낸 도면이다.

도 6과 같이, 광원램프와 포물면 반사경으로 구성된 광원부(100)와, 상기 광원부(100)로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 P/S 분리하고 투과 및 반사를 통해 하나의 편광 방향으로 유지시키는 PCCR 적분기(200)와, 상기 PCCR 적분기(200)와 일체화되어 상기 PCCR 적분기를 통해 입사되는 광속의 컬러를 분리하고 투과 및 반사하여 컬러의 양을 조절하는 컬러바 필터(300)와, 상기 컬러바 필터(300) 다음단에 위치하여 컬러 스크롤하는 회전형 프리즘(400)과 릴레이렌즈(500), 그리고 상기 릴레이 렌즈(500)를 통과한 빔을 편광빔 분리하는 PBS(700) 컬러화상을 표시하는 패널인 LCD 또는 LCOS(600)가 차례로 구성된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 PCCR 적분기를 갖는 광학계는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, P/S 변환 및 컬러 리캡쳐링을 동시에 가능하게 하며, 또한 컬러 리캡쳐링 과정에서 적분기와 컬러 휠 사이의 간격에 의한 광손실이 발생하지 않아 광 효율이 좋아지는 효과가 있다.

둘째, 컬러 스크롤 장치로 회전형 프리즘을 사용함으로써, 패널에서 컬러 스크롤 장치인 컬러 휠의 모양은 직사각형 모양을 유지하고, 그 컬러 휠의 스크롤 방향 또한 선형적이여서 광손실을 최소화 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

셋째, 기존의 P/S 변환 장치, 컬러 리캡쳐링 시스템, 컬러 스크롤링 시스템들보다 간단한 구조를 가지고 있어서 광학계의 경박 단소화는 물론 비용을 절감할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims

광원부와,

상기 광원부로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 입사된 광의 출사면에 형성되어 P/S 편광으로 분리하여 반사 또는 투과시켜 일치되는 편광 광속만을 출력시키는 반사형 편광판을 통해 P/S 분리하고 이렇게 P/S로 분리되는 편광 광속의 위상을 90도 변환하는 위상차판을 통해 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사를 통해 위상을 변화시킨 후 재 투과시켜 하나의 편광 방향으로 유지하는 PCCR 적분기와,

상기 PCCR 적분기의 출사면에 접촉되어 PCCR 적분기에서 출사되는 광속의 컬러를 영역별로 R,G,B 컬러로 분리된 영역에 투과 및 반사하여 컬러의 양을 크기를 통해 조절하는 컬러바 필터와,

상기 조절된 컬러의 양을 갖는 광을 컬러스크롤하는 회전형 프리즘을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항에 있어서, 상기 PCCR 적분기는

편광 방향이 불규칙한 광이 입사되는 홀이 형성된 개구부와,

상기 광이 반사되도록 하는 반사면으로 이루어진 소정 길이를 갖는 경로와,

상기 입사된 광의 출사면에 형성되어 P/S 편광으로 분리하여 반사 또는 투과시켜 일치되는 편광 광속만을 출력시키는 반사형 편광판과,

상기 반사형 편광판과 마주보는 상기 소정 경로 내에 형성되어 상기 반사형 편광판에서 반사되는 편광 광속의 위상을 90도 변환하여 반사시키는 위상차판을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학계.
제 1 항에 있어서, 상기 컬러바 필터는

직사각형 모양으로 형성되어 상기 반사형 편광판의 출사면에 고정시켜 부착되어 일차화된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 PCCR 적분기를 갖는 광학계.
제 1 항에 있어서, 상기 회전형 프리즘은

상기 컬러바 필터를 통해 출사되는 광과 교차되는 중심축을 가지고 회전하는 것을 특징으로 하는 PCCR 적분기를 갖는 광학계.
광원램프와 포물면 반사경으로 구성된 광원부와,

상기 광원부로부터 출사되는 불규칙한 편광 광속을 입사된 광의 출사면에 형성되어 P/S 편광으로 분리하여 반사 또는 투과시켜 일치되는 편광 광속만을 출력시키는 반사형 편광판을 통해 P/S 분리하고 이렇게 P/S로 분리되는 편광 광속의 위상을 90도 변환하는 위상차판을 통해 특정 편광 광속은 투과하고 나머지 편광 광속은 반사를 통해 위상을 변화시킨 후 재 투과시켜 하나의 편광 방향으로 유지하는 PCCR 적분기와,

상기 PCCR 적분기의 출사면에 접촉되어 PCCR 적분기에서 출사되는 광속의 컬러를 영역별로 R,G,B 컬러로 분리된 영역에 투과 및 반사하여 컬러의 양을 크기를 통해 조절하는 컬러바 필터와,

상기 조절된 컬러의 양을 갖는 광을 컬러스크롤하는 회전형 프리즘과,

상기 스크롤된 광을 통과시키는 릴레이렌즈와,

상기 릴레이렌즈를 통과한 광을 편광빔 분리하는 편광빔분리기와,

상기 변광빔 분리된 광을 표시하는 액정패널부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 광학계.