KR100763396B1

KR100763396B1 - Optical Lighting System

Info

Publication number: KR100763396B1
Application number: KR1020060026196A
Authority: KR
Inventors: 강호중
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-03-22
Filing date: 2006-03-22
Publication date: 2007-10-05
Also published as: KR20070095688A

Abstract

본 발명은 반사형 조명 광학계에 관한 것으로, 광을 생성하고 상기 생성된 광을 집속 출사하는 조명부, 상기 조명부로부터 입사된 광을 반사 또는 투과하는 다이크로익 미러, 상기 반사 또는 투과된 광을 영상 정보를 실어 반사하는 제1, 2, 3 디스플레이 패널, 상기 반사 또는 투과된 광을 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널로 보내고, 상기 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널에서 선택적으로 반사된 광을 합성하여 영상을 구현하는 칼라쿼드, 및 상기 칼라쿼드와 제1, 2, 3 디스플레이 패널 사이에 위치하여 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널로 입사되는 광과 반사되는 광의 편광 방향을 변환하고, 다이크로익 코팅막을 구비하여 불필요한 파장의 광을 제거하는 적어도 하나의 편광 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a reflective illumination optical system, comprising: an illumination unit generating light and focusing the generated light, a dichroic mirror reflecting or transmitting light incident from the illumination unit, and image information of the reflected or transmitted light A first, second and third display panel reflecting the light, sending the reflected or transmitted light to the first, second and third display panel, and synthesizing the light selectively reflected from the first, second and third display panel. Color quadrangle, and the polarization direction of light incident to the first, second and third display panels and reflected light is disposed between the color quad and the first, second and third display panels, It is characterized in that it comprises at least one polarization converting unit having a wing coating film to remove light of an unnecessary wavelength.

반사형, 색 순도, 콘트라스트, 다이크로익 코팅막 Reflective, Color Purity, Contrast, Dichroic Coating

Description

Lighting optical system {Optical Lighting System}

도 1은 종래의 반사형 3판식 광학계의 구조를 도식화하여 나타낸 도면이다.1 is a diagram schematically illustrating the structure of a conventional reflective 3-plate optical system.

도 2는 본 발명에 의한 반사형 조명 광학계의 일 실시예를 도식화하여 나타낸 도면이다. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of a reflective illumination optical system according to the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 편광 변환부의 작용을 나타낸 도면이다. 3 is a view showing the operation of the polarization converting unit constituting an embodiment of the present invention.

도 4a, 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예를 구성하는 편광 변환부의 다이크로익 코팅막의 특성을 도시한 도면이다.4A, 4B, and 4C are diagrams illustrating characteristics of a dichroic coating film of a polarization converting unit constituting an embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명에 의한 또 다른 실시예에 의한 황색(Yellow) 광의 차단 경로를 도시한 도면이다. 5A and 5B illustrate a blocking path of yellow light according to still another embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

21: 광원 22a,22b: 플라이 아이 렌즈21: light source 22a, 22b: fly-eye lens

23,33: 다이크로익 미러 24,34: 칼라 셀렉트23, 33: dichroic mirror 24, 34: color select

25,35: 편광 분리 프리즘 26,36: 편광 변환부25,35: polarization splitting prism 26,36: polarization converting unit

27,37: 디스플레이 패널27,37: display panel

본 발명은 반사형 조명 광학계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구조적으로 간단하면서도 색 순도와 콘트라스트 등의 광학 성능은 높은 조명 광학계에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a reflective illumination optical system, and more particularly, to an illumination optical system that is structurally simple and has high optical performance such as color purity and contrast.

최근 디스플레이(display) 장치는 경량화, 경박화 뿐만 아니라 대화면화 추세에 놓여져 있다. 특히 대화면 디스플레이 장치는 디스플레이 분야에 있어서 중요한 문제로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발된 것 중에 하나가 프로젝터이다. Recently, display devices have been placed in a trend toward larger screens as well as weight reduction and thinning. In particular, a large screen display device has emerged as an important problem in the display field, and one of those developed as such a large display device is a projector.

이와 같은 대화면 디스플레이 장치인 프로젝터는 디스플레이 소자에 따라 크게 음극선관(Cathod-ray tube, CRT) 프로젝터와 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD) 프로젝터의 두 가지 형대로 구분된다. 그 중에서 액정 디스플레이 프로젝터는 다시 투과형 액정디스플레이를 이용하는 시스템과 반사형 액정 디스플레이(Lcos)를 이용하는 시스템으로 구분된다. 반사형 액정디스플레이는 투과형에 비하여 패널을 저렴한 가격으로 제작할 수 있는 장점이 있어 많이 이용된다. 또한, 상기 액정디스플레이 프로젝터는 사용되는 패널의 수에 따라 다시 1판식, 2판식, 3판식으로 분류된다. 상기 사용된 패널의 개수가 많으면 광학계 전체의 부피가 커지고, 액정디스플레이(LCD) 패널은 매우 고가이므로 제품의 가격을 상승시키는 원인이 된다. Projectors, such as large-screen display devices, are classified into two types, cathodic-ray tube (CRT) projectors and liquid crystal display (LCD) projectors, according to display elements. Among them, the liquid crystal display projector is further classified into a system using a transmissive liquid crystal display and a system using a reflective liquid crystal display (Lcos). Reflective liquid crystal displays are often used because of the advantage that the panel can be manufactured at a low cost compared to the transmissive type. In addition, the liquid crystal display projector is further classified into one plate type, two plate type, and three plate type according to the number of panels used. If the number of the panels used is large, the volume of the whole optical system is increased, and the liquid crystal display (LCD) panel is very expensive, which causes the price of the product to increase.

도 1은 종래의 반사형 3판식 광학계의 구조를 도식화하여 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 광원(lamp,1)에서 방출된 광은 다이크로익(dichroic) 미러, 편 광분리 프리즘(Polarized Beam Splitter, PBS) 및 합성 프리즘을 통과하며 분리 및 합성되어 영상 정보를 전달한다. 이를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.1 is a diagram schematically illustrating the structure of a conventional reflective 3-plate optical system. As shown, the light emitted from the lamp 1 passes through a dichroic mirror, a polarized beam splitter (PBS), and a synthetic prism and is separated and synthesized to convey image information. . Looking at this in detail.

광원(1)에서 방출된 광은 집속 렌즈에 의해 집속되어 제1 다이크로익(dichroic) 미러(2)를 통과한다. 상기 제1 다이크로익 미러는 적색광(R), 녹색광(G)은 반사하고 청색광(B)은 투과한다. 상기 반사된 적색광(R)과 녹색광(G)은 제2 다이크로익 미러(3)를 통과한다. 이때, 상기 제2 다이크로익 미러(3)는 녹색광(G)은 반사하고 적색광(R)은 투과한다. 이를 통하여 상기 적색광(R), 녹색광(G), 청색광(B)은 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 디스플레이 패널(5a,5b,5c) 앞에 위치하는 편광 분리 프리즘(Polarized Beam Splitter, PBS)에 입사한다. The light emitted from the light source 1 is focused by the focusing lens and passes through the first dichroic mirror 2. The first dichroic mirror reflects red light (R), green light (G), and transmits blue light (B). The reflected red light R and green light G pass through the second dichroic mirror 3. In this case, the second dichroic mirror 3 reflects the green light G and transmits the red light R. Through this, the red light (R), green light (G), and blue light (B) are polarized separation prisms (Polarized) positioned in front of the red (R), green (G), and blue (B) display panels 5a, 5b, and 5c, respectively. Beam splitter (PBS).

이때, 상기의 편광 분리 프리즘은 선편광된 파장의 일부만을 통과시킨다. 예를 들면, 편광 방향에 따라 P편광과 S편광으로 구분하는 경우, 상기 편광 분리 프리즘은 P편광만을 통과시키고 S편광된 광은 반사한다. 이를 통해 편광 방향에 따라 광의 진행방향을 조절할 수 있다. 이때, 상기 P편광과 상기 S편광은 90도의 차이를 가진다. In this case, the polarization splitting prism passes only a part of the linearly polarized wavelengths. For example, when dividing P polarization and S polarization according to the polarization direction, the polarization separation prism passes only the P polarization and reflects the S polarized light. Through this, it is possible to adjust the traveling direction of the light according to the polarization direction. In this case, the P polarized light and the S polarized light have a difference of 90 degrees.

편광 분리 프리즘(4a,4b,4c)에 입사된 각 파장 대역의 광(R,G,B)은 반사되어 각각 패널(5a,5b,5c)에 입사한다. 그리고 상기 각각의 패널(5a,5b,5c)에 입사된 광은 반사되면서 위상이 변환된다. 즉, 제2 다이크로익 미러(3)를 통과한 적색광(R)은 제1 편광 분리프리즘(4a)에서 반사되어 적색 디스플레이 패널(R LCD, 5a)에 입사된다. 상기 적색 디스플레이 패널(5a)에 입사한 광은 반사되면서 편광 방향이 변환된다. 즉, 입사된 S편광의 적색광(R)은 반사되면서 P편광으로 변환되어 제1 편광 분리 프리즘(4a)을 통과한다. 상기와 같은 원리로 제2 다이크로익 미러(3)에서 반사된 S편광의 녹색광(G)은 제2 편광분리 프리즘(4b)에서 반사되어 녹색 디스플레이 패널(G LCD)에 입사된다. Light (R, G, B) of each wavelength band incident on the polarization split prism (4a, 4b, 4c) is reflected and incident on the panels (5a, 5b, 5c), respectively. The light incident on the panels 5a, 5b, and 5c is reflected and the phase is changed. That is, the red light R passing through the second dichroic mirror 3 is reflected by the first polarization splitting prism 4a and is incident on the red display panel R LCD 5a. The light incident on the red display panel 5a is reflected and the polarization direction is changed. That is, the incident red light R of the S-polarized light is reflected and converted into P-polarized light and passes through the first polarization splitting prism 4a. As described above, the green light G of the S-polarized light reflected by the second dichroic mirror 3 is reflected by the second polarization separation prism 4b and is incident on the green display panel G LCD.

영상 정보를 담은 녹색광(G)은 반사되어 P편광으로 변환되므로 상기 제2 편광분리 프리즘(4b)을 통과한다. 제1 다이크로익 미러(2)를 통과하여 미러에 반사된 편광의 청색광(B)은 제3 편광분리 프리즘(4c)에서 반사되어 청색 디스플레이 패널(B LCD)에 입사된다. 반사광은 역시 P편광되어 제3 편광분리 프리즘(4c)을 통과한다. The green light G containing the image information is reflected and converted into P-polarized light so that it passes through the second polarization separation prism 4b. The blue light B of polarized light passing through the first dichroic mirror 2 and reflected on the mirror is reflected by the third polarization split prism 4c and is incident on the blue display panel B LCD. The reflected light is also P-polarized and passes through the third polarization separation prism 4c.

이를 통해 각각의 디스플레이 패널(5a,5b,5c)에서 영상 정보를 담은 적색(R), 녹색(G), 청색광(B)은 합성 프리즘(6)에서 합성되어 투사렌즈를 포함하는 투사부(미도시)로 입사된다. 이를 통해 대화면의 영상을 구현할 수 있다. Through this, the red (R), green (G), and blue light (B) containing the image information in each display panel (5a, 5b, 5c) are synthesized by the synthesis prism 6 to include a projection unit (not shown) Incident). Through this, a large screen image can be realized.

그러나 상기와 같은 3판식 광학계는 광원 및 다이크로익 미러에 의한 1단계, 녹색 디스플레이 패널과 편광 분리부에 의한 2단계, 그리고 적색 및 청색 디스플레이 패널과 합성 프리즘 및 편광 분리부에 의한 3단계로 구성되어 전체 시스템의 광 경로가 길어지는 문제점이 있었다. However, the three-plate optical system is composed of one step by a light source and a dichroic mirror, two steps by a green display panel and a polarization separator, and three steps by a red and blue display panel, a synthetic prism and a polarization separator. There was a problem that the optical path of the entire system is long.

또한, 구성에 있어서 다수개의 다이크로익 미러 및 편광 분리부 등 많은 부품을 필요로 하므로, 광학계의 구성이 복잡하여 그 크기가 커지고, 경제적으로 부담이 되는 문제점이 있었다. In addition, since a large number of components, such as a plurality of dichroic mirrors and polarization splitters, are required in the configuration, the configuration of the optical system is complicated, the size thereof becomes large, and there is a problem in that it is economically burdensome.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것 으로, 본 발명의 목적은 구성이 간단하여 광학계의 크기가 작으면서도 색 순도와 콘트라스트 등의 광학 성능은 높은 조명 광학계를 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide an illumination optical system having a simple configuration and high optical performance such as color purity and contrast while having a small size of the optical system. .

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 광을 생성하고 상기 생성된 광을 집속 출사하는 조명부, 상기 조명부로부터 입사된 광을 반사 또는 투과하는 다이크로익 미러, 상기 반사 또는 투과된 광을 영상 정보를 실어 반사하는 제1, 2, 3 디스플레이 패널, 상기 반사 또는 투과된 광을 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널로 보내고, 상기 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널에서 선택적으로 반사된 광을 합성하여 영상을 구현하는 칼라쿼드, 및 상기 칼라쿼드와 제1, 2, 3 디스플레이 패널 사이에 위치하여 상기 제1, 2, 3 디스플레이 패널로 입사되는 광과 반사되는 광의 편광 방향을 변환하고, 다이크로익 코팅막을 구비하여 불필요한 파장의 광을 제거하는 적어도 하나의 편광 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is an illumination unit for generating light and focusing the generated light, a dichroic mirror for reflecting or transmitting the light incident from the illumination unit, the First, second and third display panels that reflect reflected or transmitted light with image information, and send the reflected or transmitted light to the first, second and third display panels, and the first, second and third display panels A color quad for synthesizing the light selectively reflected by an image to realize an image, and a light incident between the color quad and the first, second and third display panels and incident light reflected from the first, second and third display panels It comprises a at least one polarization converting unit for converting the polarization direction, and having a dichroic coating film to remove light of an unnecessary wavelength.

바람직하게는 상기 다이크로익(dichroic) 코팅막은, 상기 디스플레이 패널로 입사할 파장의 광은 투과하고 그 이외의 파장의 광은 반사하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the dichroic coating layer is characterized in that the light of the wavelength to be incident to the display panel transmits and the light of the other wavelengths is reflected.

바람직하게는 상기 편광 변환부은, 제1 파장의 광이 제1 디스플레이 패널로 입사하는 경로 상에 마련된 제1 파장 변환면과 제2 파장의 광이 제2 디스플레이 패널로 입사하는 경로 상에 마련된 제2 파장 변환면을 포함하며, 상기 제1 파장 변환면의 다이크로익 코팅막과 상기 제2 파장 변환면의 다이크로익 코팅막의 파장에 따른 투과율에 상응하여, 사용하지 않는 파장의 광을 차단하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the polarization converting part may include a second wavelength conversion surface provided on a path through which light of a first wavelength is incident to the first display panel and a second provided on a path through which light of a second wavelength is incident to the second display panel. It includes a wavelength conversion surface, and according to the transmittance according to the wavelength of the dichroic coating film of the first wavelength conversion surface and the dichroic coating film of the second wavelength conversion surface, it is characterized in that to block the light of the unused wavelength It is done.

바람직하게는 상기 조명 광학계는 적색 디스플레이 패널을 구비하며, 상기 적색 디스플레이 패널로 향하는 광의 경로상에 마련된 제1 편광 변환면의 다이크로 익 코팅막은 적색광의 투과율이 높은 것을 특징으로 한다. 또한, 녹색 디스플레이 패널을 더 구비하며, 상기 녹색 디스플레이 패널로 향하는 광의 경로상에 마련된 제2 편광 변환면의 다이크로익 코팅막은 청색 및 녹색광의 투과율이 높은 것을 특징으로 한다. Preferably, the illumination optical system includes a red display panel, and the dichroic coating layer of the first polarization conversion surface provided on a path of light directed to the red display panel has a high transmittance of red light. In addition, the display device further includes a green display panel, and the dichroic coating layer of the second polarization conversion surface provided on the path of light directed to the green display panel has high transmittance of blue and green light.

이하에서는 본 발명에 의한 조명 광학계의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the illumination system according to the present invention will be described in detail.

도 2는 본 발명에 의한 조명 광학계의 일 실시예를 도식화하여 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 조명 광학계는 광원(21), 플라이 아이 렌즈(22a,22b), 다이크로익 미러(23), 칼라 셀렉트(24a,24b,24c), 편광 분리 프리즘(25a,2b,25c), 편광 변환부(26a,26b,26c) 및 디스플레이 패널(27a,27b,27c)을 포함하여 구성된다. 2 is a diagram schematically showing an embodiment of an illumination optical system according to the present invention. As shown, the illumination optical system according to the present invention includes light sources 21, fly-eye lenses 22a and 22b, dichroic mirrors 23, color selects 24a, 24b and 24c, and polarization splitting prisms 25a and 2b. And 25c), polarization converters 26a, 26b, and 26c, and display panels 27a, 27b, and 27c.

상기 플라이 아이 렌즈(Fly Eye Lens, 22a,22b)는 입사된 광을 선편광으로 변환한다. 즉, 제1 플라이 아이 렌즈(22a)는 입사광을 셀(Cell) 단위로 분할하여 제2 플라이 아이 렌즈(22b)의 각 렌즈 셀에 포커싱되게 한다. 그리고 제2 플라이 아이 렌즈(22b)는 입사광을 특정한 부분에 대한 평행광으로 변환하여 어느 하나의 광축을 가지는 선편광, 즉 P편광과 S편광으로 변환한다. 이때, P편광 성분을 변환하여 입사되는 모든 광이 S편광이 되도록 구성한다. The fly's eye lenses 22a and 22b convert incident light into linearly polarized light. That is, the first fly's eye lens 22a splits incident light into cells so that the first fly's eye lens 22a is focused on each lens cell of the second fly's eye lens 22b. The second fly's eye lens 22b converts the incident light into parallel light with respect to a specific portion, and converts the light into linearly polarized light having one optical axis, that is, P-polarized light and S-polarized light. At this time, the P-polarized component is converted so that all incident light becomes S-polarized light.

상기 다이크로익 미러(dichroic mirror,23)는 그 특성에 따라 특정 파장의 광을 투과하거나 또는 반사하는 성질을 가진다. 이를 통해, 파장 차이를 이용하여 가시광선 영역에서 각 색을 분리할 수 있다. The dichroic mirror 23 has a property of transmitting or reflecting light of a specific wavelength according to its characteristics. Through this, each color may be separated in the visible light region using the wavelength difference.

상기 칼라 셀렉트(color select,24a,24b,24c)는 그 특성에 따라 특정 파장 광의 편광 방향을 변환한다. 예를 들어, 백색광의 S편광된 광이 입사한 경우 그 특성에 따라 일부 파장의 편광 방향을 변환한다. The color selects 24a, 24b, and 24c convert polarization directions of specific wavelength light according to their characteristics. For example, when S-polarized light of white light is incident, the polarization direction of some wavelengths is converted according to its characteristics.

상기 편광 분리 프리즘(Polarized Beam Splitter, PBS)은 선편광된 파장의 일부만을 통과시킨다. 즉, 편광 분리 프리즘의 특성상 수평 편광인 광은 대부분 투과시키나, 수직 편광인 경우는 대부분 반사가 된다. 편의상 이를 P편광과 S편광으로 구분하는 경우, 상기 편광 분리 프리즘은 P편광만을 통과시키고 S편광된 광은 반사한다. 이를 통해 편광 방향에 따라 광의 진행방향을 조절할 수 있다. 이때, 상기 P편광과 상기 S편광은 진동 방향에 있어서 90도의 차이를 가진다. The polarized beam splitter (PBS) passes only a portion of the linearly polarized wavelength. That is, most of the horizontally polarized light is transmitted by the polarization splitting prism, but most of the vertically polarized light is reflected. For convenience, when it is divided into P-polarized light and S-polarized light, the polarization splitting prism passes only P-polarized light and reflects S-polarized light. Through this, it is possible to adjust the traveling direction of the light according to the polarization direction. At this time, the P-polarized light and the S-polarized light have a difference of 90 degrees in the vibration direction.

상기 편광 변환부(26a,26b,26c/ 이하 모두 통칭하여 26으로 표시한다.)는 각각의 디스플레이 패널(27a,27b,27c/ 이하 모두 통칭하여 27로 표시한다.)의 전면에 마련되어 편광 방향을 변환한다. 이때, 바람직하게는 상기 편광 변환부(26)는 1/4 파장판(Ouarter Wave Plate)이다. The polarization converters 26a, 26b, and 26c / are referred to collectively as 26, respectively, and are provided on the front of each display panel 27a, 27b, and 27c /, collectively referred to as 27. Convert. In this case, preferably, the polarization converter 26 is a quarter wave plate.

도 3은 본 발명의 일 실시예를 구성하는 편광 변환부의 작용을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 편광 변환부(36)을 통과하여 디스플레이 패널(37)로 입사한 광은 디스플레이 패널(37)에 반사되어 다시 편광 변환부(36)를 통과하여 진행한다. 3 is a view showing the operation of the polarization converting unit constituting an embodiment of the present invention. As illustrated, light incident through the polarization converter 36 and incident on the display panel 37 is reflected by the display panel 37 and passes through the polarization converter 36 again.

이 과정에서 상기 1/4 파장판에 의하여 원형 편광된 광의 경우에는 다시 1/4 파장판을 투과하면, 직선편광으로 바뀌나 원래의 편광방향과는 수직으로 편광방향이 바뀌게 된다. 즉, 도시된 바와 같이 편광 변환부(36)은 입사하는 광을 좌원 편광하고 반사되어 나가는 광을 우원 편광한다. 그러므로 편광 변환부(36)와 디스플레이 패널(37)에 의해 반사되는 광은 입사광에 대해 직각이 된다. 그러므로 P편광이 입사하는 경우 반사되는 빛은 S편광이 되며, S편광이 입사하는 경우 반사되는 빛은 P편광이 된다.In this process, in the case of the light circularly polarized by the quarter wave plate, once the quarter wave plate is transmitted again, the polarization direction is changed perpendicularly to the original polarization direction. That is, as shown in the figure, the polarization converter 36 polarizes the incident light to the left and polarizes the reflected light to the right. Therefore, the light reflected by the polarization converter 36 and the display panel 37 is perpendicular to the incident light. Therefore, when P polarized light is incident, the reflected light becomes S-polarized light, and when S polarized light is incident, the reflected light is P-polarized light.

이때, 본 발명에 의한 조명 광학계는 상기 편광 변환부(26, 36)의 표면에 다이크로익(dichroic) 코팅막을 형성하여, 불필요한 파장의 광을 제거한다. 즉, 특정 파장의 광을 투과하거나 또는 반사하는 성질을 가지는 다이크로익 코팅막을 마련하여 필요없는 파장의 광을 제거하여 색 순도와 콘트라스트를 높히고자 한다. In this case, the illumination optical system according to the present invention forms a dichroic coating film on the surfaces of the polarization conversion units 26 and 36 to remove light of unnecessary wavelengths. That is, it is intended to increase color purity and contrast by providing a dichroic coating film having a property of transmitting or reflecting light of a specific wavelength to remove light of unnecessary wavelengths.

도 4a, 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 의한 편광 변환부의 다이크로익 코팅막의 특성을 도시한 도면이다. 도 4a는 적색 디스플레이 패널(27a)을 향하는 적색광(R)의 경로상에 마련된 제1 편광 변환부(26a)의 다이크로익 코팅막의 특성을 도시한다. 도시된 바와 같이 적색(R) 파장의 투과율은 높고 청색(B) 및 녹색(G)의 투과율은 매우 낮다.4A, 4B, and 4C are diagrams illustrating characteristics of a dichroic coating film of a polarization converting unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 4A illustrates the characteristics of the dichroic coating layer of the first polarization conversion unit 26a provided on the path of the red light R toward the red display panel 27a. As shown, the transmission of the red (R) wavelength is high and the transmission of the blue (B) and green (G) is very low.

도 4b는 녹색 디스플레이 패널(27b)을 향하는 녹색광(G)의 경로상에 마련된 제2 편광 변환부(26b)의 다이크로익 코팅막의 특성을 도시한다. 도시된 바와 같이 청색(B) 및 녹색(G) 파장의 투과율은 높고 적색(R)의 투과율은 매우 낮다. FIG. 4B illustrates the characteristics of the dichroic coating film of the second polarization converting part 26b provided on the path of the green light G toward the green display panel 27b. As shown, the transmittance of the blue (B) and green (G) wavelengths is high and the transmittance of the red (R) is very low.

도 4c는 상기한 바와 같이 제1 편광 변환부(26a)와 제2 편광 변환부(26b)에 마련된 다이크로익 코팅막의 특성을 함께 도시한다. 즉, 도시된 바와 같이 황색(Yellow,Y) 파장 영역의 투과율이 매우 낮다. 이를 통해 황색광(Y)에 대한 노취필터(Notch filter)를 사용하지 않고도 그와 동일한 효과를 가지는 광학계를 제공한 다. 즉, 상기와 같은 다이크로익 코팅막을 마련함으로써 적색광과 녹색광의 색 순도와 콘트라스트를 향상시킨다. 4C illustrates the characteristics of the dichroic coating film provided in the first polarization converting unit 26a and the second polarization converting unit 26b as described above. That is, as shown, the transmittance in the yellow (Yellow, Y) wavelength range is very low. This provides an optical system having the same effect without using a notch filter for yellow light (Y). That is, by providing the dichroic coating film as described above, the color purity and contrast of the red light and the green light are improved.

또한, 본 발명의 다른 실시예로 청색 디스플레이 패널(27c)과 녹색 디스플레이 패널(27b)의 전면에 위치한 제2 편광 변환부(26b)와 제3편광 변환부(26c)에 다이크로익 코팅막을 형성하여 시안(Cyan,C)광을 차단할 수 있다. 이와 같이 구성하는 경우 상기 다이크로익 코팅막의 특성에 의하여 시안(Cyan,C)광을 차단함으로써 청색(B) 및 녹색(G)광의 색 순도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.In another embodiment of the present invention, a dichroic coating layer is formed on the second polarization converter 26b and the third polarization converter 26c disposed on the front surface of the blue display panel 27c and the green display panel 27b. Cyan (C) light can be blocked. In this case, the color purity and contrast of the blue (B) and green (G) light may be improved by blocking cyan (Cyan, C) light by the characteristics of the dichroic coating film.

도 5a는 본 실시예에 입사한 광의 경로를 도시한다. 설명의 편의를 위하여 S편광은 점선으로 나타내고 P편광은 실선으로 나타내었다. 도시된 바와 같이, 입사된 S편광의 백색광은 다이크로익 미러(33)에 의해 청색광(B)은 투과하고 적색(R) 및 녹색광(G)은 반사된다. 반사된 적색(R) 및 녹색광(G)은 제1 칼라 셀렉트(34a)로 입사된다. 그리고 상기 제1 칼라 셀렉트(34a)는 적색광(R)을 P편광으로 변환하여 편광 분리 프리즘(35a)을 통과하여 직진한다. 그리고 S편광의 녹색광은 상기 제1 편광 분리 프리즘(35a)에서 반사되어 진행한다. 이때, 상기 진행 경로에 마련된 편광 변환부에 다이크로익 코팅막을 마련하여 불필요한 파장의 광을 제거한다. Fig. 5A shows the path of light incident on this embodiment. For the convenience of explanation, S polarization is indicated by a dotted line and P polarization is indicated by a solid line. As shown, the white light of the incident S-polarized light is transmitted by the dichroic mirror 33, and the blue light B is transmitted and the red light R and the green light G are reflected. The reflected red (R) and green light (G) is incident to the first color select 34a. The first color select 34a converts the red light R into P-polarized light and passes straight through the polarization separation prism 35a. The green light of the S-polarized light is reflected by the first polarization split prism 35a and proceeds. At this time, the dichroic coating film is provided on the polarization conversion part provided in the traveling path to remove unnecessary wavelength light.

즉, 상기 적색 디스플레이 패널(37a)을 향하는 적색광(R)의 경로상에 마련된 제1 편광 변환부(36a)에 적색(R) 파장의 투과율은 높고 청색(B) 및 녹색(G)의 투과율은 매우 낮도록 다이크로익 코팅막을 마련한다. 또한, 녹색 디스플레이 패널 (27b)을 향하는 녹색광(G)의 경로상에 마련된 제2 편광 변환부(26b)에 청색(B) 및 녹색(G) 파장의 투과율은 높고 적색(R)의 투과율은 매우 낮은 다이크로익 코팅막을 마련한다. That is, the transmittance of the red (R) wavelength is high and the transmittances of the blue (B) and green (G) are high in the first polarization converter 36a provided on the path of the red light R toward the red display panel 37a. Prepare a dichroic coating film to be very low. In addition, the transmittance of the blue (B) and green (G) wavelengths is high and the transmittance of the red (R) is very high in the second polarization converter 26b provided on the path of the green light G toward the green display panel 27b. Provide a low dichroic coating.

도 5b는 차단되는 황색광(Y)의 경로로 도시한다. 도시된 바와 같이, 황색 광의 일부가 P편광 변환되어 적색 디스플레이 패널(37a)로 향한 경우, 제1 편광 변환부(36a)에 마련된 다이크로익 코팅막에 의해 반사된다. 반사된 P편광의 황색(Y) 광은 제1 편광 분리 프리즘(35a)을 통과하여 제1 칼라 셀렉트(34a)에 의해 S편광으로 변환된다. 변환된 S편광의 황색 광은 다이크로익 미러(33)에 반사되어 출사된다. 5b shows the path of the yellow light Y being blocked. As shown, when a part of the yellow light is P-polarized converted to the red display panel 37a, it is reflected by the dichroic coating film provided in the first polarization converting unit 36a. The yellow (Y) light of the reflected P-polarized light passes through the first polarization splitting prism 35a and is converted into S-polarized light by the first color select 34a. The yellow light of the converted S-polarized light is reflected by the dichroic mirror 33 and emitted.

또한, 상기 광원으로부터 입사된 S편광의 황색 광의 일부가 녹색 디스플레이 패널(37b)로 향하는 경우, 제2 편광 변환부(36b)에 마련된 제2 다이크로익 코팅막에 의해 반사된다. 상기 반사된 S편광의 황색(Y) 광은 제1 편광 분리 프리즘(35a)에 다시 반사되고, 다이크로익 미러(33)에 반사되어 출사된다. 이를 통하여 필요로 하지 않는 황색(Y) 광을 차단하여 적색(R) 및 녹색(G)광의 순도와 콘트라스트를 향상 시킨다. In addition, when a part of the yellow light of the S-polarized light incident from the light source is directed to the green display panel 37b, it is reflected by the second dichroic coating film provided in the second polarization converting unit 36b. The yellow (Y) light of the reflected S-polarized light is reflected back to the first polarization splitting prism 35a and reflected by the dichroic mirror 33 to be emitted. This improves the purity and contrast of red (R) and green (G) light by blocking yellow (Y) light that is not needed.

이하에서는 본 발명에 따른 조명 광학계의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the illumination optical system according to the present invention will be described in detail.

도 2에 도시된 바와 같이, 광원(21)에서 방출된 백색광은 플라이 아이 렌즈(22a,22b)를 통과하여 집광 렌즈에 의해 집속된다. 이때, 상기 플라이 아이 렌즈(22a,22b)에 의해 S편광된 백색광은 집속 렌즈에 의해 집속되어 다이크로익 미러(23)에 의해 파장에 따라 분리된다. 즉, 상기 다이크로익 미러(23)는 적색(R) 및 녹색(G)광은 투과하며 청색(B)광은 반사하는 성질을 가진다. 이를 통해 상기 다이크로익 미러(23)를 투과한 적색(R) 및 녹색(G)광은 제1 칼라 셀렉트(24a)로 입사된다. 그리고 상기 제1 칼라 셀렉트(24a)는 적색광(R)을 P편광으로 변환한다. As shown in FIG. 2, the white light emitted from the light source 21 passes through the fly's eye lenses 22a and 22b and is focused by the condenser lens. At this time, the white light polarized by the fly-eye lenses 22a and 22b is focused by the focusing lens and separated by the dichroic mirror 23 according to the wavelength. That is, the dichroic mirror 23 has a property of transmitting red (R) and green (G) light and reflecting blue (B) light. Through this, the red (R) and green (G) light transmitted through the dichroic mirror 23 is incident to the first color select 24a. The first color select 24a converts the red light R into P-polarized light.

상기 변환된 광은 제1 편광 분리 프리즘(25a)으로 입사한다. 이때, P편광인 적색광(R)은 투과하고 S편광인 녹색광(G)은 반사한다. 분리된 상기 적색광(R)과 녹색광(G)은 각각 적색과 녹색 디스플레이 패널(27a,27b)에 입사되고 영상 정보를 담아 반사된다. The converted light is incident on the first polarization splitting prism 25a. At this time, red light R that is P-polarized light is transmitted and green light G that is S-polarized light is reflected. The separated red light R and green light G are incident on the red and green display panels 27a and 27b, respectively, and are reflected with image information.

이때, 각각의 디스 플레이 패널(27a,27b)을 향하는 광 경로에 편광 변환부(26a,26b)을 마련한다. 즉, 제1 편광 변환부(26a)와 제2 편광 변환부(26b)를 마련하며, 각각의 편광 변환부은 상기한 바와 같은 다이크로익 코팅막을 구비한다. 그러므로 제1 편광 변환부(26a)은 적색광(R)만을 통과시키고 제2 편광 변환부(26b)은 녹색광(R)만을 통과시킨다. 이를 통해, 필요하지 않은 황색(Y)광을 제거할 수 있다. In this case, the polarization converters 26a and 26b are provided in the optical paths toward the display panels 27a and 27b. That is, the first polarization converting section 26a and the second polarization converting section 26b are provided, and each polarization converting section includes the dichroic coating film as described above. Therefore, the first polarization converter 26a passes only the red light R and the second polarization converter 26b passes only the green light R. Through this, yellow (Y) light that is not necessary can be removed.

상기 적색 디스플레이 패널(27a)에 입사한 P편광의 적색광(R)은 영상 정보를 담아 반사되면서 상기 편광 변환부(26a)에 의하여 S편광으로 변환된다. 그러므로 반사된 S편광의 적색광(R)은 제1 편광 분리 프리즘(25a)에 반사되어 제2 칼라 셀렉트(24b)로 입사한다. The red light R of P-polarized light incident on the red display panel 27a is reflected by image information and converted into S-polarized light by the polarization converter 26a. Therefore, the reflected red light R of the polarized light is reflected by the first polarization splitting prism 25a and enters the second color select 24b.

제1 편광 분리 프리즘(25a)에서 반사된 상기 S편광의 녹색광(G)은 상기 적색광(R)의 경우와 같이, 녹색 디스플레이 패널(27b)에 입사되고 영상 정보를 담아 반사된다. 이때, 경로상에 마련된 제2 편광 변환부(26b)에 의해 P편광으로 변환된다. 그러므로 반사된 P편광의 녹색광(G)은 상기 제1 편광 분리 프리즘(25a)을 통과하게 된다. As in the case of the red light R, the green light G of the S-polarized light reflected by the first polarization split prism 25a is incident on the green display panel 27b and reflects the image information. At this time, it converts into P-polarized light by the 2nd polarization conversion part 26b provided on the path | route. Therefore, the reflected green light G of P-polarized light passes through the first polarization splitting prism 25a.

상기 영상 정보를 담은 S 편광의 적색광(R)과 P 편광의 녹색광(G)은 제1 편광분리 프리즘(25a)에 입사하여 상기 S 편광의 적색광(R)은 반사되고 상기 P 편광의 녹색광(G)은 투과된다. 이를 통해 동일한 방향으로 출력되어 제2 칼라 셀렉트(24b)로 향한다. 상기 제2 칼라셀렉트(14b)는 녹색광(G)만 S편광으로 편광변환한다. The red light (R) of the S-polarized light and the green light (G) of the P-polarized light containing the image information are incident on the first polarization splitting prism (25a), and the red light (R) of the S-polarized light is reflected and the green light (G) of the P-polarized light is reflected. ) Is transmitted. This outputs the same direction to the second color select 24b. The second color select 14b polarizes only the green light G to the S polarized light.

상기 다이크로익 미러(23)에서 반사된 청색광(B)은 제2 편광분리 프리즘(25b)에 입사하여 반사된다. 이때, 상기 광 경로상에 제3 편광 변환부(26c)을 마련한다. 이를 통해 청색 디스플레이 패널(27c)에 입사한 청색광(B)은 영상 정보를 담아 반사되면서 P편광으로 변환된다. 그러므로 반사된 청색광(B)은 상기 제2 편광분리 프리즘(25b)을 투과하여 제3 칼라셀렉트(24c)로 입사한다. 상기 제3 칼라셀렉트(24c)는 청색광(B)을 S편광으로 변환한다. 그러므로 청색광은 제3 편광분리 프리즘(25c)에서 반사되어 상기 적색(R) 및 녹색(G)광과 동일한 방향으로 출력된다. The blue light B reflected by the dichroic mirror 23 is incident and reflected by the second polarization split prism 25b. In this case, a third polarization converter 26c is provided on the optical path. As a result, the blue light B incident on the blue display panel 27c is reflected into the P-polarized light while containing the image information. Therefore, the reflected blue light B passes through the second polarization separation prism 25b and enters the third color select 24c. The third color select 24c converts the blue light B into S-polarized light. Therefore, blue light is reflected by the third polarization separation prism 25c and output in the same direction as the red (R) and green (G) light.

결과적으로 제3 편광분리 프리즘(15c)에 의해 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)광은 모두 동일한 편광방향을 가지며 동일한 방향으로 출력되어 합성된다. 즉, 편광분리 프리즘에 의해 편광 방향에 따라 분리 및 합성되어 투사렌즈를 포함하는 투사부(미도시)로 입사된다. As a result, the red (R), green (G), and blue (B) lights all have the same polarization direction by the third polarization separation prism 15c, and are output in the same direction and synthesized. That is, the light is separated and synthesized according to the polarization direction by the polarization separation prism and incident on the projection unit (not shown) including the projection lens.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above, but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self-evident.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 반사형 조명 광학계에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.In the reflective illumination optical system according to the present invention as described in detail above, the following effects can be expected.

즉, 단순한 구성과 저렴한 비용으로 색 순도와 콘트라스트 등의 광학 성능이 높은 조명 광학계를 제공하는 장점이 있다. That is, there is an advantage in providing an illumination optical system having high optical performance such as color purity and contrast at a simple configuration and low cost.

Claims

An illumination unit generating light and focusing the generated light;

A dichroic mirror that reflects or transmits light incident from the illumination unit;

First, second and third display panels reflecting the reflected or transmitted light with image information;

A color quad configured to send the reflected or transmitted light to the first, second and third display panels, and to synthesize an image selectively reflected from the first, second and third display panels to implement an image; And

Located between the color quad and the first, second, and third display panels, the polarization direction of the light incident to the first, second, and third display panels and the reflected light are changed, and a dichroic coating layer is provided to provide light having an unnecessary wavelength. Illumination optical system comprising at least one polarization converting unit for removing the.

The method of claim 1, wherein the dichroic coating film,

Illumination optical system, characterized in that for transmitting the light of the wavelength to be incident to the display panel, and reflects light of other wavelengths.

The method of claim 1, wherein the polarization converter,

A first wavelength conversion surface provided on a path through which light of a first wavelength is incident on the first display panel;

And a second wavelength conversion surface provided on a path through which light of a second wavelength is incident on the second display panel.

An illumination optical system according to claim 1, wherein light corresponding to a wavelength of the dichroic coating film of the first wavelength conversion surface and the dichroic coating film of the second wavelength conversion surface is blocked according to the wavelength.

The method of claim 1, wherein the illumination optical system,

And a red display panel, wherein the dichroic coating layer of the first polarization conversion surface provided on the path of light directed to the red display panel has a high transmittance of red light.

The method of claim 4, wherein the illumination optical system,

And a green display panel, wherein the dichroic coating film of the second polarization conversion surface provided on the path of light directed to the green display panel has high transmittance of blue and green light.