KR102186825B1 - Optical system and image projection device including the same - Google Patents

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KR102186825B1 KR1020180071292A KR20180071292A KR102186825B1 KR 102186825 B1 KR102186825 B1 KR 102186825B1 KR 1020180071292 A KR1020180071292 A KR 1020180071292A KR 20180071292 A KR20180071292 A KR 20180071292A KR 102186825 B1 KR102186825 B1 KR 102186825B1
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Abstract

본 발명은 광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치에 관한 것이다. 상기 영상투사장치는 3색 광원 중 녹색 광원을 여기시키기 위한 여기광원을 채택하여 광량 증가를 도모하면서도 상기 여기광원의 위치와 이를 전제로 하여 3색 광원의 위치를 제한함으로써 광원장치 및 영상투사장치 전체의 제품 소형화가 가능하고, 또한 영상투사장치의 조명계를 구성하는 디스플레이 패널과 녹색 광원 사이의 에텐듀 물리량에 주목하여 이를 기준으로 여기광원에 의해 형성되는 녹색 광원에 대한 결상 크기를 제어함으로써 최소한의 여기광원 광량으로도 충분한 광량 증가를 도모할 수 있어 광효율이 극대화될 수 있다.The present invention relates to a light source device and an image projection device including the same. The image projection device adopts an excitation light source to excite a green light source among the three color light sources to increase the amount of light, while limiting the position of the excitation light source and the position of the three-color light source as a premise. The miniaturization of the product of the image projection device is possible, and the minimum excitation by controlling the image size of the green light source formed by the excitation light source by paying attention to the physical quantity of etendue between the display panel and the green light source constituting the illumination system of the image projection device. A sufficient amount of light can be increased even with the amount of light from the light source, so light efficiency can be maximized.

Description

광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치{OPTICAL SYSTEM AND IMAGE PROJECTION DEVICE INCLUDING THE SAME}Light source device and image projection device including the same {OPTICAL SYSTEM AND IMAGE PROJECTION DEVICE INCLUDING THE SAME}

본 발명은 광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a light source device and an image projection device including the same.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 기기의 중요성이 강조되고 있으며, 대화면을 구현하는 기기의 일 예로서 영상을 확대하여 투사하는 기능을 갖춘 프로젝터(projector)가 있다. 이러한 프로젝터는 점점 소형화, 경량화되고 있는 추세로서, 현재는 미니 프로젝터(mini projector)나 피코 프로젝터(pico projector)와 같은 초소형 영상투사장치가 연구 개발되고 있다. With the rapid development of the information age, the importance of a display device that implements a large screen is being emphasized, and an example of a device that implements a large screen is a projector having a function to enlarge and project an image. As such projectors are gradually becoming smaller and lighter, microscopic image projection devices such as mini projectors and pico projectors are currently being researched and developed.

이와 같은 추세에서, 마이크로 디스플레이(350, MD; Micro Display)를 조명계(300)로 사용하는 영상투사장치(10')의 광원장치에서 발광다이오드(LED)를 광원으로 사용하는 경우에 도 1에 도시된 바와 같이 적색, 녹색, 청색 LED(111, 112, 113)를 각각 하나만 포함하여 구성하는 것이 일반적이다. 한편 전통적인 적색, 녹색, 청색 LED(111, 112, 113)을 하나씩 사용하는 경우보다 많은 광량을 얻기 위해, 상기 광원장치에 최근에 사용되는 녹색 LED(112)는 녹색 형광체에 청색 LED와 같은 여기광원으로부터 빛을 입사시켜 녹색 형광체에서 녹색 빛으로 전환시키는 구조를 갖는 추세이며, 적색, 녹색, 청색 LED의 기본 광원에 여기광원을 포함한 광원장치 및 영상투사장치의 일예가 대한민국특허 제10-1798158호에 개시되어 있다. In this trend, when a light emitting diode (LED) is used as a light source in the light source device of the image projection device 10' using the micro display 350 (MD; Micro Display) as the illumination system 300, Fig. 1 shows. As described above, it is common to include only one red, green, and blue LEDs 111, 112, and 113, respectively. Meanwhile, in order to obtain a larger amount of light than the conventional red, green, and blue LEDs 111, 112, and 113 are used one by one, the green LED 112 recently used in the light source device is an excitation light source such as a blue LED in a green phosphor. There is a trend to have a structure that converts light from a green phosphor to green light by incidence, and an example of a light source device including an excitation light source and an image projection device in the basic light source of red, green, and blue LEDs is disclosed in Korean Patent No. It is disclosed.

도 2은 대한민국특허 제10-1798158호와 같이 여기광원(114)을 수반하는 영상투사장치(10")의 광원장치 일예에 대한 구성도를 나타낸다. 그러나 상기 대한민국특허 제10-1798158호와 같이 여기광원(114)을 수반한 녹색 LED(112)를 채택하여 광원장치를 구성하는 경우 광량 증가는 기대할 수 있지만, 도 2에 도시된 바와 같이 투사렌즈부(400, Projection Lens)와 여기광원(114)용 청색 LED 사이에 사용하지 못하는 공간(S)이 존재하기 때문에, 광원장치의 부피가 커짐으로써 영상투사장치(10")의 소형화에 한계가 있다. 또한 조명계(300)를 구성하는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 결상 크기를 고려하지 않고 여기광원(114)을 조사하는 경우, 여기광원(114)의 광량이 활용성이 떨어짐으로써 광투사장치(10")의 광효율이 전체적으로 저하되는 문제가 있다. 따라서 적색, 녹색, 청색의 3색 광원과, 녹색 광원을 여기시키기 위한 여기광원(114)을 포함하는 광원장치를 채택하는 광투사장치에서 제품 소형화 및 광효율 개선의 필요성은 상존하고 있는 실정이다.2 shows a configuration diagram of an example of a light source device of an image projection device 10" accompanying an excitation light source 114 as in Korean Patent No. 10-1798158. However, as in Korean Patent No. 10-1798158, here When configuring the light source device by adopting the green LED 112 accompanying the light source 114, an increase in the amount of light can be expected, but as shown in FIG. 2, the projection lens unit 400 and the excitation light source 114 Since there is a space (S) that cannot be used between the blue LEDs, there is a limit to the miniaturization of the image projection device 10" by increasing the volume of the light source device. In addition, when the excitation light source 114 is irradiated without considering the image formation size between the display panel 350 and the green light source 112 constituting the illumination system 300, the amount of light of the excitation light source 114 is reduced There is a problem that the overall light efficiency of the projection device 10" is lowered. Therefore, a light projection device employing a light source device including a three-color light source of red, green, and blue, and an excitation light source 114 for exciting the green light source. The necessity of product miniaturization and improvement of light efficiency in the market still exists.

대한민국특허 제10-1798158호Korean Patent No. 10-1798158

본 발명 목적은, 여기광원을 포함하여 광원장치를 구성함으로써 광량 증가를 도모하면서도, 제품 소형화에 유리하고 광효율의 우수한 광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a light source device that is advantageous in product miniaturization and has excellent light efficiency and an image projection device including the same, while attempting to increase the amount of light by configuring a light source device including an excitation light source.

본 발명은 전술한 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과 이루어진 것으로, 3색 광원 중 녹색 광원을 여기시키기 위한 여기광원을 채택하여 광량 증가를 도모하면서도 상기 여기광원의 위치와 이를 전제로 하여 3색 광원의 위치를 제한함으로써 광원장치 및 영상투사장치 전체의 제품 소형화가 가능함을 지견하는 한편, 영상투사장치의 조명계를 구성하는 디스플레이 패널과 녹색 광원 사이의 에텐듀(Etendue) 물리량에 주목하여 이를 기준으로 여기광원에 의해 형성되는 녹색 광원에 대한 결상 크기를 제어하는 경우 최소한의 여기광원 광량으로도 충분한 광량 증가를 도모할 수 있어 광효율이 향상될 수 있음을 지견하고, 관련 광원장치 및 이를 포함하는 광투사장치에 대한 광학적인 설계를 보다 구체화함으로써 본 발명에 도달하게 되었다. 상기한 지견 및 착안과, 본 발명의 해결과제의 인식에 기초한 본 발명의 요지는 청구범위 기재와 동일한 아래의 내용이다. The present invention has been made as a result of careful examination in order to solve the above-described problems, and while attempting to increase the amount of light by adopting an excitation light source to excite a green light source among three color light sources, the position of the excitation light source and a three-color light source based on this While finding that miniaturization of the entire product of the light source device and the image projection device is possible by limiting the location of the image projection device, pay attention to the physical quantity of etendue between the display panel and the green light source constituting the illumination system of the image projection device, and use this as a reference In the case of controlling the image formation size for the green light source formed by the light source, it is possible to achieve sufficient increase in the amount of light even with the minimum amount of excitation light source, so that the light efficiency can be improved, and the related light source device and the light projection device including the same The present invention has been reached by further specifying the optical design for. The gist of the present invention based on the above knowledge and focus and the recognition of the problem of the present invention is the same as described in the claims below.

(1) 적색, 녹색, 청색의 3색 광원과, 녹색 광원을 여기시키기 위한 여기광원을 포함하는 광원장치; 복수의 이색성 미러를 포함하는 색상조합부; 디스플레이 패널을 포함하는 조명계; 및 투사렌즈부;를 포함하는 광투사장치에 있어서, 상기 3색 광원을 제1 광원 모듈, 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈의 조합으로 구성할 때, 상기 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈 쌍은 상기 색상조합부를 사이에 두고 상기 조명계의 반대측에 병렬 배치되고; 상기 제1 광원 모듈 및 여기광원은 상기 색상조합부를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되되, 상기 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈에 의한 광 조사 방향에 수직하게 배치되고; 상기 제3 광원 모듈은 상기 제1 광원 모듈 및 제2 광원 모듈보다 상기 여기광원에 인접하여 배치되며, 상기 색상조합부는, 상기 여기광원으로부터 조사된 광을 상기 조명계로 입사되지 않은 상태에서, 상기 제1 광원 모듈, 제2 광원 모듈 또는 제3 광원 모듈 중 녹색 광원을 구성하는 광원 모듈을 선택적으로 여기시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 광투사장치.(1) a light source device including a red, green, and blue three-color light source, and an excitation light source for exciting the green light source; A color combination unit including a plurality of dichroic mirrors; An illumination system including a display panel; And a projection lens unit, wherein when the three-color light source is configured as a combination of a first light source module, a second light source module, and a third light source module, the second light source module and the third light source module The pair is arranged in parallel on the opposite side of the illumination system with the color combination portion therebetween; The first light source module and the excitation light source are disposed to face each other with the color combination part therebetween, and are disposed perpendicular to a light irradiation direction by the second light source module and the third light source module; The third light source module is disposed closer to the excitation light source than the first light source module and the second light source module, and the color combination unit includes A light projection device, characterized in that controlling to selectively excite a light source module constituting a green light source among one light source module, a second light source module, or a third light source module.

(2) 상기 제3 광원 모듈은 녹색 광원인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 광투사장치.(2) The light projection device of (1), wherein the third light source module is a green light source.

(3) 제1 광원 모듈 또는 제2 광원 모듈 중 어느 하나가 녹색 광원이고, 상기 제3 광원 모듈은 청색 광원인 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 광투사장치.(3) The light projection apparatus of (1), wherein either the first light source module or the second light source module is a green light source, and the third light source module is a blue light source.

(4) 상기 녹색 광원이 갖는 가상의 크기로서 상기 디스플레이 패널과의 관계에서 에텐듀 매칭이 일어나는 크기를 제1 사이즈로 하고, 상기 여기광원으로부터 광조사시 상기 녹색 광원에 형성되는 결상 크기를 제2 사이즈로 할 때; 상기 녹색 광원과 상기 여기광원 사이의 광경로에 제공되어, 상기 제2 사이즈를 상기 제1 사이즈에 일치시키기 위한 광보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나의 광투사장치.(4) As the virtual size of the green light source, the size at which etendue matching occurs in relation to the display panel is set to a first size, and the image size formed on the green light source when light is irradiated from the excitation light source is set to a second size. When in size; Any one of the above (1) to (3), further comprising an optical correction means provided in an optical path between the green light source and the excitation light source and matching the second size to the first size. Light projection device.

(5) 상기 제1 사이즈가 녹색 광원의 실제 크기와 동일한 경우, 상기 광보정수단은 배율 렌즈인 것을 특징으로 하는 (4)의 광투사장치.(5) When the first size is the same as the actual size of the green light source, the optical correction means is a magnification lens.

(6) 상기 녹색 광원과 여기광원의 형태 및 크기가 동일한 경우, 상기 광보정수단은 1:1: 결상 렌즈인 것을 특징으로 하는 상기 (5)의 광투사장치.(6) When the shape and size of the green light source and the excitation light source are the same, the optical correction means is a 1:1: imaging lens.

(7) 상기 제1 사이즈가 녹색 광원의 실제 크기와 다른 경우, 상기 광보정수단은 비대칭 렌즈, 플라이아이렌즈(FEL; Fly Eye Lens), 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(rod lens) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 (4)의 광투사장치.(7) When the first size is different from the actual size of the green light source, the optical correction means is one of an asymmetric lens, a fly eye lens (FEL), a light tunnel, or a rod lens. The light projection apparatus of (4), comprising at least one.

본 발명에 따르면, 여기광원을 사용하여 광량을 증가시키면서도 3색 광원 및 여기광원의 위치를 조절하여 광원장치 및 영상투사장치 제품의 크기를 현저히 줄일 수 있고, 또한 조명계를 구성하는 디스플레이 패널과 녹색 광원 간 결상 크기를 고려하여 비대칭 렌즈, 플라이아이렌즈(FEL; Fly Eye Lens), 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(rod lens) 등을 포함하는 광보정수단을 이용해 녹색 광원에 대한 여기광원의 광조사 프로파일을 제어함으로써 광원장치의 광효율을 극대화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to significantly reduce the size of the light source device and the image projection device product by adjusting the position of the three-color light source and the excitation light source while increasing the amount of light using the excitation light source, and the display panel and the green light source constituting the illumination system. Light of the excitation light source for a green light source by using optical correction means including an asymmetric lens, a fly eye lens (FEL), a light tunnel, or a rod lens, taking into account the size of the inter-image By controlling the irradiation profile, the light efficiency of the light source device can be maximized.

도 1은 종래 일반적인 영상투사장치의 광원장치의 구성도.
도 2은 종래 여기광원을 수반하는 영상투사장치의 광원장치 구성도.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치 광원장치에서, 여기 광원의 특정 과정을 설명하기 위한 모식도.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 여기광원과 녹색 광원이 대향된 배치 구조를 갖는 영상투사장치의 구성도.
도 9 및 도 10는 본 발명의 실시예에 따라 여기광원과 녹색 광원이 인접된 배치 구조를 갖는 영상투사장치의 구성도.
도 11 및 도 12은 본 발명의 실시예에 따라 여기광원과 녹색 광원이 도 7 내지 15 외의 배치 구조를 갖는 영상투사장치의 구성도.
따른 영상 투사장치에서 Green LED가 도 7 내지 도 10외의 구조를 갖는 3색 광원의 배치도.
도 13은 에텐듀 정의에 관한 모식도.
도 14는 에텐듀 물리량에 관한 도면.
도 15은 표시소자와 광원 사이의 에텐듀 매칭에 관한 예시도.
도 16은 녹색 광원의 실제 크기를 기준으로 디스플레이 패널과 에텐듀 매칭시, 결상 렌즈를 포함하는 결상 광학계에 관한 모식도.
도 17는 본 발명의 실시예 따른 도 12의 광투사장치를 대상으로 도 16의 결상 광학계를 적용한 예.
도 18은 녹색 광원의 실제 크기를 기준으로 디스플레이 패널과 에텐듀 매칭이 이루어지지 않는 경우의 예시도.
도 19는 디스플레이 패널과 녹색 광원 간 에텐듀 비매칭시, 비대칭 결상 렌즈를 포함한 결상 광학계에 관한 모식도.
도 20는 본 발명의 실시예 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 19의 결상 광학계를 적용한 예.
도 21는 디스플레이 패널과 녹색 광원 간 에텐듀 비매칭시, 플라이아이렌즈(FEL)를 포함한 결상 광학계에 관한 모식도.
도 22은 본 발명의 실시예에 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 21의 결상 광학계를 적용한 예.
도 23는 디스플레이 패널과 녹색 광원 간 에텐듀 비매칭시, 결상 광학계를 구성하는 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(rod lens) 사진.
도 24은 본 발명의 실시예에 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 23의 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(rod lens)을 포함한 결상 광학계를 적용한 예.
1 is a configuration diagram of a light source device of a conventional general image projection device.
2 is a configuration diagram of a light source device of a conventional image projection apparatus accompanying an excitation light source.
3 to 6 are schematic diagrams for explaining a specific process of an excitation light source in an image projection apparatus light source device according to an embodiment of the present invention.
7 and 8 are configuration diagrams of an image projection apparatus having an arrangement structure in which an excitation light source and a green light source face each other according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are configuration diagrams of an image projection apparatus having an arrangement structure in which an excitation light source and a green light source are adjacent to each other according to an embodiment of the present invention.
11 and 12 are configuration diagrams of an image projection apparatus in which an excitation light source and a green light source have an arrangement structure other than those of FIGS. 7 to 15 according to an embodiment of the present invention.
In the image projection apparatus according to the arrangement of the green LED 3 color light source having a structure other than FIGS. 7 to 10.
13 is a schematic diagram of definition of etendue.
14 is a diagram of etendue physical quantities.
15 is an exemplary diagram of etendue matching between a display device and a light source.
16 is a schematic diagram of an imaging optical system including an imaging lens when matching a display panel and etendue based on an actual size of a green light source.
17 is an example of applying the imaging optical system of FIG. 16 to the light projection device of FIG. 12 according to an embodiment of the present invention.
18 is an exemplary diagram illustrating a case in which etendue matching with a display panel is not performed based on an actual size of a green light source.
19 is a schematic diagram of an imaging optical system including an asymmetric imaging lens when etendue mismatch between a display panel and a green light source.
20 is an example of applying the imaging optical system of FIG. 19 to the light projection device of FIG. 9 according to an embodiment of the present invention.
21 is a schematic diagram of an imaging optical system including a fly eye lens (FEL) when etendue is not matched between a display panel and a green light source.
22 is an example of applying the imaging optical system of FIG. 21 to the light projection device of FIG. 9 according to an embodiment of the present invention.
23 is a photograph of a light tunnel or a rod lens constituting an imaging optical system when etendue is not matched between a display panel and a green light source.
24 is an example of applying an imaging optical system including a light tunnel or a rod lens of FIG. 23 to the light projection device of FIG. 9 according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 도면에서 동일 또는 균등물에 대해서는 동일 또는 유사한 참조번호를 부여하였다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함' 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 어떤 구성요소가 '선택적으로' 제공, 구비 또는 포함된다고 할 때, 이는 본 발명의 해결과제를 위한 필수적으로 채택되는 구성요소는 아니나 그러한 해결과제와 견련성을 가지고 임의적으로 채택될 수 있음을 의미한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same or similar reference numbers are assigned to the same or equivalent. In addition, throughout the specification, when a certain part'includes' a certain element, this means that other elements may be further included rather than excluding other elements unless otherwise stated. In addition, when it is said that a certain component is provided, provided, or included'optionally', it is not an essential component for the solution of the present invention, but can be arbitrarily adopted with such a problem and reliability. it means.

[ 영상투사장치(10)의 기본 구성 ][Basic configuration of the image projection device 10]

본 발명에 따른 영상투사장치(10)는 광원장치, 색상조합부(200), 조명계(300) 및 투사렌즈부(400)를 기본 구성으로 한다. 이하, 각 구성요소들에 대해 설명한다.The image projection apparatus 10 according to the present invention has a light source device, a color combination unit 200, an illumination system 300, and a projection lens unit 400 as a basic configuration. Hereinafter, each component will be described.

상기 광원장치는 칼라 구현을 위한 적색, 녹색, 청색의 3색 광원(111, 112, 113)을 기본 광원으로 포함하며, 바람직하게는 발광다이오드(LED)일 수 있다. 이러한 3색 광원(111, 112, 113) 각각은 그 배치되는 위치 측면에서 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123)에 할당되는 조합으로 구성된다. 한편, 녹색 광원(112)은 녹색 형광체가 외부 여기광원(114)에 의해 여기됨으로써 녹색 광을 출사시키는 방식으로 동작하는 구조를 갖는다. 여기광원(114)은 청색 LED일 수 있으며, 녹색 광원(112)의 형광체 기판의 배면에 일체로 제공되거나 또는 별도 모듈, 즉 여기광원(114)으로 제작되어 외부에서 형광체 기판에 여기광을 조사하는 형태일 수 있다. 후술하는 바와 같이, 본 발명의 특징 중 하나는 별도의 여기광원(114)을 광원장치의 일부로 구성하는 경우에 있어서, 광원장치 및 이를 포함하는 영상투사장치(10) 전체의 사이즈를 줄이는 것에 관련된다. 한편 본 명세서에서 녹색 광원(112)은 경우에 따라 녹색 형광체 또는 그 기판을 지칭하는 것으로 기술되었다.The light source device includes red, green, and blue three-color light sources 111, 112, and 113 for color realization as a basic light source, and may preferably be a light emitting diode (LED). Each of these three-color light sources 111, 112, and 113 is composed of a combination allocated to the first light source module 121, the second light source module 122, and the third light source module 123 in terms of their arrangement position. Meanwhile, the green light source 112 has a structure in which a green phosphor is excited by the external excitation light source 114 to emit green light. The excitation light source 114 may be a blue LED, and is provided integrally on the rear surface of the phosphor substrate of the green light source 112 or manufactured as a separate module, that is, an excitation light source 114 to irradiate excitation light to the phosphor substrate from the outside. It can be a form. As will be described later, one of the features of the present invention relates to reducing the size of the light source device and the entire image projection device 10 including the light source device in the case of configuring the separate excitation light source 114 as a part of the light source device. . Meanwhile, in the present specification, the green light source 112 has been described as referring to a green phosphor or its substrate in some cases.

상기 색상조합부(200)는 적어도 둘 이상의 색상을 조합하기 위한 수단이며, 디스플레이 패널(350)과 같은 이미지 변환장치를 포함하는 조명계(300)와 상기 광원장치 사이에 배치되어 광원장치로부터 출사되는 빛을 조합하여 조명계(300)의 이미지 변화장치(250)로 전달하는 역할을 한다. 색상조합부(200)를 통해 조명계(300)로 출사되는 빛은 서로 다른 둘 이상의 색이 조합된 유색광 또는 백색광일 수 있고, 상기 복수의 광원 모듈(121, 122, 123)에 할당되어 조합 배치된 3색 광원(111, 112, 113)으로부터 조사된 광이 시간에 따라 교차 출력된 광일 수 있다. 이러한 색상조합부(200)는 적어도 둘 이상의 이색성 미러(210, 220)를 포함할 수 있으며, 이색성 미러(210, 220)는 기본적으로 상기 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123)에 할당되는 적색 광원(111), 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)의 종류에 따라 일부 색은 반사하고 일부 색은 선택적으로 투과시키는 방식으로 동작하되, 상기한 외부 여기광원(114)으로부터 출사되는 빛이 녹색 광원(112)으로 유도될 수 있도록 그 반사 또는 투과 여부도 고려되어야 한다.The color combination unit 200 is a means for combining at least two or more colors, and is disposed between the lighting system 300 including an image conversion device such as a display panel 350 and the light source device to be emitted from the light source device. It serves to combine and transmit the image to the image change device 250 of the illumination system (300). The light emitted to the illumination system 300 through the color combination unit 200 may be colored light or white light in which two or more different colors are combined, and is allocated to the plurality of light source modules 121, 122, 123 and arranged in combination. Light irradiated from the three-color light sources 111, 112, and 113 may be cross-output light over time. The color combination unit 200 may include at least two or more dichroic mirrors 210 and 220, and the dichroic mirrors 210 and 220 are basically the first light source module 121 and the second light source module. 122) and the third light source module 123, depending on the type of the red light source 111, green light source 112, and blue light source 113, some colors are reflected and some colors are selectively transmitted. In addition, whether the light emitted from the external excitation light source 114 is reflected or transmitted to the green light source 112 must be considered.

상기 조명계(300)는 이미지 변환 장치(350)를 포함할 수 있고, 상기 광원장치로부터 입사되는 광을 이용하여 이미지를 형성할 수 있도록 이루어질 수 있다. 이 때, 이미지 변환 장치(350)는, 예를 들어 광원 장치로부터 입사되는 광을 색변화 또는 색분리하고, 디스플레이 소자를 이용하여 이미지로 변환할 수 있다. 이미지 변환 장치(350)는 광에 이미지를 부여하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있고, 예컨대 반사형 디스플레이 패널(350)(LCOS 등), ?T과형 디스플레이 패널(350)(HTPS-LCD 등), 디엘피(DLP: Digital Light Process) 디스플레이 패널 중 어느 하나를 이용할 수 있다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 색상조합부(200)를 경유하여 동일한 방향으로 조사되는 적색 광원, 녹색 및 청색에 대한 시간 비율을 통해 광을 시간적으로 합성하는 단관식 디스플레이 패널(350)이 사용된 예를 나타내었다. The illumination system 300 may include an image conversion device 350, and may be configured to form an image using light incident from the light source device. In this case, the image conversion device 350 may change or color-separate light incident from the light source device, for example, and may convert the light into an image using a display device. The image conversion device 350 may use various methods to impart an image to light, for example, a reflective display panel 350 (LCOS, etc.), a T overtype display panel 350 (HTPS-LCD, etc.), and Any one of the DLP (Digital Light Process) display panels can be used. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, a single tube display panel 350 that temporally synthesizes light through a time ratio of a red light source irradiated in the same direction through the color combination unit 200 and green and blue is used. An example is shown.

한편, 조명계(300)에는 색상조합부(200)로부터 출사된 광에 대한 조도 및 색삭 균질성을 개선하기 위한 플라이 아이 어레이(FEA: Fly's Eye Array)를 포함할 수 있고, 또한 이미지 변환 장치에 반사형 디스플레이 패널(350)이 이용되는 경우 광 손실을 줄이기 위해 편광 빔 스플리터 어레이와 같은 편광 변환 장치가 구비할 수 있다. 이에 따라, 조명계(300)는 상기 편광 빔 스플리터 어레이로부터 출사된 빛을 반사형 디스플레이 패널(350)로 투과하고, 반사형 디스플레이 패널(350)에 의해 형성된 이미지를 갖는 빛을 입사시켜 투사렌즈부(400)로 반사시키기 위한 편광 빔 스플리터 큐브를 더 포함할 수 있다. 한편, 반사형 디스플레이 패널(350) 중 디엠디(DMD)의 경우에는 편광을 사용하지 않으므로 편광 빔 스플리터 어레이는 사용되지 않으며, 플라이 아이 어레이만을 포함할 수 있다. 빔 스플리터 큐브는 빔의 경로를 각도에 따라 분리해 주는 내부 전반사 프리즘(Total Internal Reflection Prism)으로 대체될 수 있다.On the other hand, the illumination system 300 may include a fly's eye array (FEA: Fly's Eye Array) for improving the illuminance and color homogeneity of the light emitted from the color combination unit 200, and also reflective to the image conversion device. When the display panel 350 is used, a polarization conversion device such as a polarization beam splitter array may be provided to reduce light loss. Accordingly, the illumination system 300 transmits the light emitted from the polarization beam splitter array to the reflective display panel 350 and enters light having an image formed by the reflective display panel 350 to enter the projection lens unit ( 400) may further include a polarization beam splitter cube for reflection. Meanwhile, in the case of the DMD of the reflective display panel 350, since polarization is not used, a polarization beam splitter array is not used, and only a fly eye array may be included. The beam splitter cube can be replaced with a Total Internal Reflection Prism that separates the path of the beam according to the angle.

상기 투사렌즈부(400)는 상기 조명계(300) 구체적으로, 편광 빔 스플리터 또는 내부 전반사 프리즘으로부터 입사된 이미지를 외부 스크린 등에 확대 투사하는 역할을 한다.The projection lens unit 400 serves to enlarge and project an image incident from the illumination system 300, specifically, a polarization beam splitter or a total internal reflection prism, to an external screen.

[ 3색 광원(111, 112, 113) 및 [3-color light source (111, 112, 113) and 여기광원(114)의Of the excitation light source 114 배치 위치 특정; 광량 증가 & 제품 최소화 ] Placement location specific; Increased light intensity & minimized product]

본 발명은 광량 증가의 목적으로 3색 광원(111, 112, 113) 중 녹색 광원(112)에 대한 외부 여기광원(114)을 채택하는 경우에 있어서, 광원장치를 구성하는 3색 광원(111, 112, 113)과 여기광원(114)의 배치 위치가 광원장치 및 영상투사장치(10) 전체의 제품 소형화를 위해 특정 위치로 할당하는 것을 특징 중 하나로 한다. 즉, 3색 광원(111, 112, 113)과 여기광원(114)의 위치는 도 2에 도시된 투사렌즈부(400)와 여기광원(114) 사이에 사용하지 못하는 공간(S)을 해소 내지 활용하여 제품 소형화를 도모하는 측면에서 색상조합부(200)와, 디스플레이 패널(350)을 포함하는 조명계(300)와의 배치 관계에서 상대적으로 결정되어 기술될 수 있다. In the present invention, in the case of adopting the external excitation light source 114 for the green light source 112 among the three color light sources 111, 112, 113 for the purpose of increasing the amount of light, the three color light source 111 constituting the light source device One of the features is that the positions of the 112 and 113 and the excitation light source 114 are allocated to specific positions for miniaturization of the entire product of the light source device and the image projection device 10. That is, the positions of the three-color light sources 111, 112, and 113 and the excitation light source 114 eliminate the space (S) that cannot be used between the projection lens unit 400 and the excitation light source 114 shown in FIG. In terms of utilizing the product miniaturization, the color combination unit 200 and the lighting system 300 including the display panel 350 may be relatively determined and described in terms of an arrangement relationship.

구체적으로, 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123)을 색상조합부(200) 및 조명계(300) 주변의 위치로 볼 때, 3색 광원(111, 112, 113) 각각은 기본적으로 상술한 바와 같이 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123) 위치에 할당되는 형태로 조합될 수 있다. 이 경우, 상기 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123) 쌍은 상기 색상조합부(200)를 사이에 두고 상기 조명계(300)의 반대측에 병렬 배치되는 요소이다. 상기 제1 광원 모듈(121) 및 여기광원(114)은 상기 색상조합부(200)를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되되, 제1 광원 모듈(121) 및 여기광원(114)에 의한 광 조사 방향이 상기 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123)에 의한 광 조사 방향에 수직하도록 배치된다. 실시예에 관한 도면들에서, 여기광원(114)은 색상조합부(200)의 하단에 배치되고, 이에 따라 상기 제3 광원 모듈(123)은 상기 제1 광원 모듈(121) 및 제2 광원 모듈(122)보다 상기 여기광원(114)에 인접하여 배치된다.Specifically, when the first light source module 121, the second light source module 122, and the third light source module 123 are viewed as positions around the color combination unit 200 and the illumination system 300, the three-color light source 111 Each of the, 112 and 113 may be basically combined in a form allocated to positions of the first light source module 121, the second light source module 122, and the third light source module 123 as described above. In this case, the pair of the second light source module 122 and the third light source module 123 are elements arranged in parallel on the opposite side of the illumination system 300 with the color combination unit 200 interposed therebetween. The first light source module 121 and the excitation light source 114 are disposed to face each other with the color combination unit 200 interposed therebetween, and the light irradiation direction by the first light source module 121 and the excitation light source 114 The second light source module 122 and the third light source module 123 are arranged to be perpendicular to the light irradiation direction. In the drawings according to the embodiment, the excitation light source 114 is disposed below the color combination unit 200, and accordingly, the third light source module 123 is the first light source module 121 and the second light source module. It is disposed closer to the excitation light source 114 than 122.

한편 상기 색상조합부(200)는, 상기 여기광원(114)으로부터 조사된 광을 상기 조명계(300)로 입사되지 않은 상태에서, 상기 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 또는 제3 광원 모듈(123) 중 녹색 광원(112)을 구성하는 광원 모듈을 선택적으로 여기시키도록 제어하며, 이러한 제어 과정은 색상조합부(200)에 구비되는 복수의 이색성 미러(210, 220)에 의해 달성될 수 있다. 이하 관련 도면에 기초해 보다 상세하게 설명한다. On the other hand, the color combination unit 200, in a state in which the light irradiated from the excitation light source 114 is not incident to the illumination system 300, the first light source module 121, the second light source module 122, or Among the third light source modules 123, the light source modules constituting the green light source 112 are controlled to be selectively excited, and this control process includes a plurality of dichroic mirrors 210 and 220 provided in the color combination unit 200. Can be achieved by It will be described in more detail below based on the related drawings.

여기광원(114)의Of the excitation light source 114 배치 위치 Placement location

도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치(10) 광원장치에서, 여기광원(114)의 배치 위치를 특정하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 3 to 6 are schematic diagrams for explaining a process of specifying an arrangement position of the excitation light source 114 in the light source device of the image projection apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조할 때, 도 2에 도시된 것과 동일한 3색 광원(111, 112, 113)의 배치 위치를 갖는 광투사장치(10")에 있어서, 3색 광원(111, 112, 113)장치 크기를 줄이기 위하여 색상조합부(200)를 구성하는 적색 반사 이색성 미러(220')를 중심으로 '영역 A'의 광학소자를 90도 회전시킨다. 이와 같이 광원장치의 크기를 줄이기 위해 적색 반사 이색성 미러(220')를 중심으로 '영역 A'의 광학소자를 90도 회전시킬 경우, 도 4에 도시된 바와 같이 투사렌즈부(400)와 여기광원(114)인 청색 LED 부분이 공간적인 간섭이 발생하는 문제가 발생한다. 따라서 5을 참조할 때, 3색 광원(111, 112, 113) 및 여기광원(114)을 포함하여 광원장치를 구성하면서 공간적인 간섭을 피하고 광학계의 전체 사이즈를 감소시킬 수 있는 공간으로서 도 5에 도시된 바와 같이 '영역 B'를 확인하고 이를 여기광원(114)을 배치하는 공간으로 활용하는 것을 고려할 수 있다. 3 , in the light projection device 10" having the same three-color light source 111, 112, 113 arrangement position as shown in FIG. 2, the three-color light source 111, 112, 113 In order to reduce the size, the optical element of the'area A'is rotated 90 degrees around the red reflective dichroic mirror 220' constituting the color combination unit 200. In this way, to reduce the size of the light source device, the red reflective dichroism when the optical element of the region a '' around the castle mirror 220 'to be rotated 90 degrees, the projection lens unit 400 and the excitation light source 114 as shown in Figure 4 of the blue LED portion is spatial interference There is a problem that occurs . Referring to 5, it is shown in FIG. 5 as a space capable of avoiding spatial interference and reducing the overall size of the optical system while configuring a light source device including the three-color light sources 111, 112, and 113 and the excitation light source 114. As described above, it may be considered to check'area B'and use it as a space in which the excitation light source 114 is arranged.

한편, 여기광원(114)에서 출사한 청색 광은 광학계에서 녹색 광량을 증가시키기 위하여 녹색 형광체에 입력되는 여기광 에너지를 증가시키는 목적으로 추가 사용된 것이므로 녹색 광원(112)의 형광체로만 빛이 입사되어야 하고, 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)에는 입사되지 않아야 한다. 이러한 조건은 색상조합부(200)에 구비되는 제1 이색성 미러(210) 및 제2 이색성 미러(220)에 의해 제어될 수 있다. 구체적으로 도 5의 '영역 B'에 배치된 여기광원(114)으로부터 출사된 청색 광은 제1 이색성 미러(210) 및 제2 이색성 미러(220)에 의해 6에 도시된 바와 같이 3색 광원(111, 112, 113)이 배치되는 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 또는 제3 광원 모듈(123) 방향으로의 3가지 광경로 중 어느 하나로 제어될 수 있으며, 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로는 여기광원(114)의 출사광이 조사되지 않게 된다. 여기광원(114)으로부터 출사되는 광의 실제 제어 경로는 상기 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 또는 제3 광원 모듈(123) 중 녹색 광원(112)이 배치될 광원 모듈이 된다.On the other hand, the blue light emitted from the excitation light source 114 is additionally used for the purpose of increasing the excitation light energy input to the green phosphor in order to increase the amount of green light in the optical system, so only the phosphor of the green light source 112 must be incident light. And, it should not be incident on the display panel 350 of the illumination system 300. This condition may be controlled by the first dichroic mirror 210 and the second dichroic mirror 220 provided in the color combination unit 200. Specifically, the blue light emitted from the excitation light source 114 disposed in the'region B'of FIG. 5 is 3 as shown in FIG . 6 by the first dichroic mirror 210 and the second dichroic mirror 220 . The color light source 111, 112, 113 may be controlled by any one of three light paths toward the first light source module 121, the second light source module 122, or the third light source module 123, The light emitted from the excitation light source 114 is not irradiated to the display panel 350 of the illumination system 300. The actual control path of the light emitted from the excitation light source 114 becomes a light source module in which the green light source 112 is disposed among the first light source module 121, the second light source module 122, or the third light source module 123. .

결과적으로, 여기광원(114)의 배치 위치를 도 5의 '영역 B'로 선택하는 경우 광원장치의 공간 활용성을 극대화할 수 있고, 이 경우 색상조합부(200)의 제1 이색성 미러(210) 및 제2 이색성 미러(220)에 의해 여기광원(114)의 광경로를 제어함으로써 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로는 광조사가 이루어지지 않은 상태에서 녹색 광원(112)의 배치 위치로 할당되는 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123) 중 어느 하나로 선택적으로 광조사할 수 있다.As a result, when the arrangement position of the excitation light source 114 is selected as'area B'in FIG. 5, the space utilization of the light source device can be maximized, and in this case, the first dichroic mirror of the color combination unit 200 ( 210) and the second dichroic mirror 220 by controlling the optical path of the excitation light source 114, the arrangement of the green light source 112 in a state in which light is not irradiated to the display panel 350 of the illumination system 300 Light can be selectively irradiated to any one of the first light source module 121, the second light source module 122, and the third light source module 123 assigned to the position.

3색 광원(111, 112, 113)의 배치 위치Arrangement position of the three-color light sources 111, 112, 113

다음으로, 상술한 바와 같이 여기광원(114)의 배치 추치를 특정한 상태에서 3색 광원(111, 112, 113)을 제1 광원 모듈(121), 제2 광원 모듈(122) 및 제3 광원 모듈(123)에 배치하는 경우에 대해 구체적으로 살펴본다.Next, as described above, the three-color light sources 111, 112, and 113 are used as the first light source module 121, the second light source module 122, and the third light source module in a state in which the arrangement value of the excitation light source 114 is specified. The case where it is placed in (123) will be described in detail.

① 녹색 광원(112)이 제1 광원 모듈(121)에 할당(여기광원(114)에 대향)된 경우① When the green light source 112 is assigned to the first light source module 121 (opposite to the excitation light source 114)

도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따라 여기광원(114)과 녹색 광원(112)이 대향된 배치 구조를 갖는 영상투사장치(10)의 구성도를 나타낸다. 즉, 녹색 광원(112)은 제1 광원 모듈(121)에 할당되며, 여기광원(114)은 청색 LED로 예시하였다7 and 8 show a configuration diagram of an image projection apparatus 10 having an arrangement structure in which the excitation light source 114 and the green light source 112 face each other according to an embodiment of the present invention. That is, the green light source 112 is allocated to the first light source module 121, and the excitation light source 114 is illustrated as a blue LED.

도 7에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)과 여기광원(114)이 대향되고 적색 광원(111)이 제3 광원 모듈(123)에 할당되어 여기광원(114)에 인접하게 되면, 색상조절부의 제2 이색성 미러(220)는 제2 광원 모듈(122)에 할당된 청색 광원(113)의 광을 반사하여 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 향하도록 선택되어야 한다. 이 경우 동일 파장 범위를 갖은 여기광원(114)용 청색 광도 제2 이색성 미러(220)에 의해 반사되기 때문에 제1 광원 모듈(121)에 할당된 녹색 광원(112)에 대한 여기 효과와 이에 따른 광량 증가 효과는 기대할 수 없다.As shown in FIG. 7, when the green light source 112 and the excitation light source 114 face each other and the red light source 111 is allocated to the third light source module 123 and is adjacent to the excitation light source 114, color adjustment The negative second dichroic mirror 220 should be selected to reflect the light of the blue light source 113 allocated to the second light source module 122 to be directed to the display panel 350 of the illumination system 300. In this case, since the blue light for the excitation light source 114 having the same wavelength range is also reflected by the second dichroic mirror 220, the excitation effect for the green light source 112 allocated to the first light source module 121 and accordingly The effect of increasing the amount of light cannot be expected.

한편 도 8에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)과 여기광원(114)이 대향되고 청색 광원(113)이 제3광원 모듈에 할당되어 여기광원(114)에 인접하게 되면, 제1 이색성 미러(210)를 적색 반사하고 청색 및 녹색 투과하도록 선택하는 한편 제2 이색성 미러(220)를 적색 및 녹색 반사하고 청색 투과하도록 선택함으로써, 3색 광원(111, 112, 113)으로부터 조사된 광을 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 유도함과 동시에 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 광량 증가 효과를 도모할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 8, when the green light source 112 and the excitation light source 114 face each other and the blue light source 113 is allocated to the third light source module and is adjacent to the excitation light source 114, the first dichroic By selecting the mirror 210 to reflect red and transmit blue and green, while selecting the second dichroic mirror 220 to reflect red and green and transmit blue, light irradiated from the three-color light sources 111, 112, 113 While inducing to the display panel 350 of the illumination system 300, an effect of increasing the amount of light of the excitation light source 114 for the green light source 112 may be achieved.

결과적으로, 녹색 광원(112)이 제1 광원 모듈(121)에 할당된 경우에, 여기광원(114)에 인접한 제3 광원 모듈(123)은 청색 광원(113)으로 할당되어야 여기광원(114)에 의한 광량 증가 효과를 가질 수 있다.As a result, when the green light source 112 is assigned to the first light source module 121, the third light source module 123 adjacent to the excitation light source 114 must be assigned as the blue light source 113 to the excitation light source 114 It may have an effect of increasing the amount of light by

② 녹색 광원(112)이 제3 광원 모듈(123)에 할당(여기광원(114)에 인접)된 경우 ② When the green light source 112 is assigned to the third light source module 123 (adjacent to the excitation light source 114)

도 9 및 도 10는 본 발명의 실시예에 따라 여기광원(114)과 녹색 광원(112)이 인접된 배치 구조를 갖는 영상투사장치(10)의 구성도를 나타낸다. 즉, 녹색 광원(112)은 제3 광원 모듈(123)에 할당되며, 여기광원(114)은 청색 LED로 예시하였다.9 and 10 show a configuration diagram of an image projection apparatus 10 having an arrangement structure in which the excitation light source 114 and the green light source 112 are adjacent to each other according to an embodiment of the present invention. That is, the green light source 112 is allocated to the third light source module 123, and the excitation light source 114 is illustrated as a blue LED.

도 9에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)과 여기광원(114)이 인접하고 적색 광원(111)은 제1 광원 모듈(121)에 청색 광원(113)은 제2 광원 모듈(122)에 각각 할당되면, 제1 이색성 미러(210)를 청색 반사하고 적색 투과하도록 선택하는 한편 제2 이색성 미러(220)를 청색 및 적색 반사하고 녹색 투과하도록 선택함으로써, 3색 광원(111, 112, 113)으로부터 조사된 광을 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 유도함과 동시에 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 광량 증가 효과를 도모할 수 있다.9, the green light source 112 and the excitation light source 114 are adjacent to each other, and the red light source 111 is in the first light source module 121 and the blue light source 113 is in the second light source module 122. When assigned respectively, by selecting the first dichroic mirror 210 to reflect blue and transmit red, while selecting the second dichroic mirror 220 to reflect blue and red and transmit green, the three-color light sources 111, 112, The light irradiated from 113 can be guided to the display panel 350 of the illumination system 300 and at the same time, an effect of increasing the amount of light of the excitation light source 114 with respect to the green light source 112 can be achieved.

또한 도 10에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)과 여기광원(114)이 인접하고 적색 광원(111)은 제2 광원 모듈(122)에 청색 광원(113)은 제1 광원 모듈(121)에 각각 할당되면, 제1 이색성 미러(210)를 적색 반사하고 청색 투과하도록 선택하는 한편 제2 이색성 미러(220)를 청색 및 적색 반사하고 녹색 투과하도록 선택함으로써, 3색 광원(111, 112, 113)으로부터 조사된 광을 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 유도함과 동시에 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 광량 증가 효과를 도모할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 10, the green light source 112 and the excitation light source 114 are adjacent to each other, and the red light source 111 is the second light source module 122 and the blue light source 113 is the first light source module 121. When each is assigned to, the first dichroic mirror 210 is selected to reflect red and transmit blue, while the second dichroic mirror 220 is selected to reflect blue and red and transmit green, so that the three-color light sources 111 and 112 The light irradiated from the light source 113 can be guided to the display panel 350 of the illumination system 300 and at the same time, an effect of increasing the amount of light of the excitation light source 114 for the green light source 112 can be achieved.

결과적으로, 녹색 광원(112) 모듈이 제3 광원 모듈(123)에 할당된 경우, 나머지 적색 광원(111)과 청색 광원(113)이 제1 광원 모듈(121) 또는 제2 광원 모듈(122) 중 어느 곳에 배치되는 지 상관없이 여기광원(114)에 의한 광량 증가 효과를 가질 수 있다.As a result, when the green light source 112 module is assigned to the third light source module 123, the remaining red light source 111 and the blue light source 113 are the first light source module 121 or the second light source module 122 Regardless of which location is disposed, the excitation light source 114 may increase the amount of light.

③ 녹색 광원(112)이 제2 광원 모듈(122)에 할당(여기광원(114)에 대향되거나 인접하지 않음)된 경우③ When the green light source 112 is assigned to the second light source module 122 (not facing or adjacent to the excitation light source 114)

도 11 및 도 12은 본 발명의 실시예에 따라 여기광원(114)과 녹색 광원(112)이 도 7 내지 15 외의 배치 구조를 갖는 영상투사장치(10)의 구성도를 나타낸다. 즉, 녹색 광원(112)은 제2 광원 모듈(122)에 할당되며, 여기광원(114)은 청색 LED로 예시하였다.11 and 12 show a configuration diagram of an image projection apparatus 10 having an arrangement structure of the excitation light source 114 and the green light source 112 other than those of FIGS. 7 to 15 according to an exemplary embodiment of the present invention. That is, the green light source 112 is allocated to the second light source module 122, and the excitation light source 114 is illustrated as a blue LED.

도 11에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)이 여기광원(114)에 대향되거나 인접하지 않고 적색 광원(111)이 제3 광원 모듈(123)에 할당되어 여기광원(114)에 인접하게 되면, 색상조절부의 제2 이색성 미러(220)는 제1 광원 모듈(121)에 할당된 청색 광원(113)의 광을 반사하여 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 향하도록 선택되어야 한다. 이 경우 동일 파장 범위를 갖는 여기광원(114)용 청색 광도 제2 이색성 미러(220)에 의해 반사되기 때문에 제2 광원 모듈(122)에 할당된 녹색 광원(112)에 대한 여기 효과와 이에 따른 광량 증가 효과는 기대할 수 없다.As shown in FIG. 11, when the green light source 112 is not opposite or adjacent to the excitation light source 114 and the red light source 111 is allocated to the third light source module 123 and is adjacent to the excitation light source 114 , The second dichroic mirror 220 of the color control unit should be selected to reflect the light of the blue light source 113 allocated to the first light source module 121 to be directed to the display panel 350 of the illumination system 300. In this case, since the blue light for the excitation light source 114 having the same wavelength range is also reflected by the second dichroic mirror 220, the excitation effect for the green light source 112 allocated to the second light source module 122 and accordingly The effect of increasing the amount of light cannot be expected.

한편 도 12에 도시된 바와 같이, 녹색 광원(112)이 여기광원(114)에 대향되거나 인접하지 않고 청색 광원(113)이 제3 광원 모듈(123)에 할당되어 여기광원(114)에 인접하게 되면, 제1 이색성 미러(210)를 녹색 및 청색 반사하고 적색 투과하도록 선택하는 한편 제2 이색성 미러(220)를 적색 및 녹색 반사하고 청색 투과하도록 선택함으로써, 3색 광원(111, 112, 113)으로부터 조사된 광을 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)로 유도함과 동시에 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 광량 증가 효과를 도모할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 12, the green light source 112 is not opposite or adjacent to the excitation light source 114, and the blue light source 113 is allocated to the third light source module 123 to be adjacent to the excitation light source 114. Then, by selecting the first dichroic mirror 210 to reflect green and blue and transmit red, while selecting the second dichroic mirror 220 to reflect red and green and transmit blue, the three-color light sources 111 and 112, The light irradiated from 113 can be guided to the display panel 350 of the illumination system 300 and at the same time, an effect of increasing the amount of light of the excitation light source 114 with respect to the green light source 112 can be achieved.

결과적으로, 녹색 광원(112)이 제2 광원 모듈(122)에 할당된 경우에, 앞서 ①의 경우와 유사하게 여기광원(114)에 인접한 제3 광원 모듈(123)은 청색 광원(113)으로 할당되어야 여기광원(114)에 의한 광량 증가 효과를 가질 수 있다.As a result, when the green light source 112 is assigned to the second light source module 122, the third light source module 123 adjacent to the excitation light source 114 is similar to the case of ① above, as the blue light source 113. It must be allocated to have an effect of increasing the amount of light by the excitation light source 114.

이상의 ① ~ ③에 따른 3색 광원(111, 112, 113)의 배치 위치와 관련된 사항을 요약하면, 여기광원(114)의 배치위치가 색상조절부의 하단으로 특정하여 광원장치의 크기를 최소화한 상태에서 광량 증가 효과를 도모하기 위해서는, 녹색 광원(112)이 제3 광원 모듈(123)에 할당되어 여기광원(114)에 인접하여 배치된 경우에는 청색 광원(113) 및 녹색 광원(112)의 제1 광원 모듈(121) 또는 제2 광원 모듈(122) 중 어느 곳에 배치되어도 상관 없지만, 녹색 광원(112)이 제1 광원 모듈(121) 또는 제2 광원 모듈(122)에 할당된 경우에는 청색 광원(113)이 제3 광원 모듈(123)에 할당되어 여기광원(114)에 인접하여 배치되어야 하는 구조적 특징을 갖는다.Summarizing the matters related to the arrangement position of the three-color light sources 111, 112, and 113 according to the above ① to ③, the arrangement position of the excitation light source 114 is specified at the bottom of the color control unit to minimize the size of the light source device. In order to achieve the effect of increasing the amount of light in, when the green light source 112 is allocated to the third light source module 123 and is disposed adjacent to the excitation light source 114, the blue light source 113 and the green light source 112 are It does not matter whether it is disposed in either the 1 light source module 121 or the second light source module 122, but when the green light source 112 is assigned to the first light source module 121 or the second light source module 122, the blue light source (113) is allocated to the third light source module 123 and has a structural feature that must be disposed adjacent to the excitation light source 114.

[ [ 여기광원(114)의Of the excitation light source 114 광조사Light irradiation 프로파일의 조절; Adjustment of the profile; 광효율Light efficiency 증대 ] Growth ]

본 발명은, 상기한 광원장치의 배치구조에 의한 제품 최소화에 더하여 여기광원(114)의 녹색 광원(112)에 대한 광조사 프로파일을 조절함으로써 광효율을 증대시키는 것을 또 다른 특징으로 한다. 이러한 광조사 프로파일의 제어는, 조명계(300)를 구성하는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 사이의 에텐듀 물리량에 주목하여 이를 기준으로 여기광원(114)에 의해 형성되는 녹색 광원(112)에 대한 결상 크기를 광보정수단을 이용해 제어하는 방식으로 수행된다. Another feature of the present invention is to increase light efficiency by adjusting the light irradiation profile for the green light source 112 of the excitation light source 114 in addition to minimizing the product by the arrangement structure of the light source device described above. The control of the light irradiation profile is based on the green light source 112 formed by the excitation light source 114 by paying attention to the etendue physical quantity between the display panel 350 and the green light source 112 constituting the illumination system 300. ) Is performed by controlling the size of the image formation using the optical correction means.

구체적으로, 녹색 광원(112)이 갖는 가상의 크기로서 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)과의 관계에서 에텐듀 매칭이 일어나는 크기를 제1 사이즈로 하여 기준을 설정한다. 다음으로 여기광원(114)으로부터 광조사시 상기 녹색 광원(112)에 형성되는 결상 크기를 제2 사이즈로 할 때, 광보정수단을 이용해 제2 사이즈를 제1 사이즈에 일치시킨다. 이 경우, 상기 광보정수단은 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공된다. Specifically, as the virtual size of the green light source 112, the size at which etendue matching occurs in relation to the display panel 350 of the illumination system 300 is set as the first size. Next, when the size of an image formed on the green light source 112 when irradiated with light from the excitation light source 114 is set to the second size, the second size is matched to the first size using an optical correction means. In this case, the light correction means is provided between the green light source 112 and the excitation light source 114.

이하 관련 도면에 기초해 보다 상세하게 설명한다. It will be described in more detail below based on the related drawings.

에텐듀(Etendue)의Of Etendue 정의 및 계산 Definition and calculation

에텐듀는 발광부 및 수광부를 갖는 광학 시스템에서 수광부의 수용광량에 대한 물리적 특성을 나타내는 척도이다. 예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이 모든 방향으로 동일한 방사 휘도를 갖는 램버시안(Lambertian) 광원의 경우 그 방사 특성은 발광면에서 균일하게 발광하고, 또한 광전달 효율이 100%인 이상적인 광학 시스템을 전제로 광량 손실 없이 수광부의 광량은 광원 광량과 동일하다. 이러한 에텐듀는 도 14에 따라 표현될 수 있는 순수한 기하학적인 물리량으로서, 표시소자(Display Device)의 에네뉴를 알면 광원(Light Source)의 에텐듀를 알 수 있다. 즉, 표시소자의 에텐듀 계산을 통해 이에 가장 적당한 광원의 크기를 계산할 수 있다. 도 15은 표시소자와 광원 사이의 에텐듀 매칭을 나타내며, 양자 간 도 15의 식을 만족하는 관계를 가지고 있다면 에텐듀 매칭되었다고 할 수 있다. 이 경우, 도 15의 식은 표시소자 패널이 기울지 않고 LED 광원에서 발산한 모든 광을 수광할 수 있는 경우를 계산한 것이다.The etendue is a measure representing the physical characteristics of the received light amount of the light receiving unit in an optical system having a light emitting unit and a light receiving unit. For example, in the case of a Lambertian light source having the same emission luminance in all directions as shown in FIG. 13, the emission characteristic is uniformly emitted from the emission surface, and an ideal optical system with a light transmission efficiency of 100% is assumed. The amount of light of the light-receiving unit is the same as the amount of light of the light source without loss of the low light amount. This etendue is a pure geometric physical quantity that can be expressed according to FIG. 14, and if the energy of a display device is known, the etendue of a light source can be known. That is, the size of the light source most suitable for this can be calculated through the calculation of the etendue of the display device. FIG. 15 shows etendue matching between a display device and a light source, and if there is a relationship that satisfies the equation of FIG. In this case, the equation of FIG. 15 calculates a case in which the display device panel is not inclined and can receive all the light emitted from the LED light source.

녹색 광원(112)의 실제 크기를 기준으로 디스플레이 패널(350)과 Based on the actual size of the green light source 112, the display panel 350 and the 에텐듀Etendue 매칭이 Matching 이루어진 경우If made

도 16은 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 매칭시, 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 결상 광학계(500)에 관한 모식도를 나타낸다. 즉 도 16에서는 녹색 광원(112)의 실제 크기를 기준으로 조명계(300)의 디스플레이 패널(350)과의 관계에서 에텐듀 매칭이 일어나는 경우를 전제로, 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 결상 렌즈 형태의 광보정수단을 포함하는 결상 광학계(500)를 나타낸다. 16 shows a schematic diagram of an imaging optical system 500 provided between the green light source 112 and the excitation light source 114 when etendue is matched between the display panel 350 of the illumination system 300 and the green light source 112 . That is, in FIG. 16, on the assumption that etendue matching occurs in relation to the display panel 350 of the illumination system 300 based on the actual size of the green light source 112, the green light source 112 and the excitation light source 114 It shows an imaging optical system 500 including an optical correction means in the form of an imaging lens provided therebetween.

한편, 일반적으로 녹색 광원(112)과 여기광원(114)용 청색 LED의 칩 사이즈가 동일하게 제공되는데, 이 경우 도 16에 예시된 결상 광학계(500)는 1:1 결상 렌즈(510)(Collimation Lens)를 광보정수단으로 채택하고 있는 결상 광학계(500)일 수 있다. 이에 따라 여기광원(114)에서 조사된 광의 결상 크기는 녹색 광원(112)의 실제 크기와 동일하다. 반면에, 녹색광원(112)과 여기광원(114)용 청색 LED의 칩의 형태는 동일하나 칩 사이즈가 다른 경우, 상기 결상 광학계(500)에 채택되는 광보정수단으로서 결상 렌즈는 배율 렌즈일 수 있다. Meanwhile, in general, the green light source 112 and the blue LED for the excitation light source 114 have the same chip size. In this case, the imaging optical system 500 illustrated in FIG. 16 is a 1:1 imaging lens 510 (Collimation). Lens) may be an imaging optical system 500 adopting the optical correction means. Accordingly, the image formation size of the light irradiated from the excitation light source 114 is the same as the actual size of the green light source 112. On the other hand, when the shape of the chip of the green light source 112 and the blue LED for the excitation light source 114 is the same but the chip size is different, the imaging lens may be a magnification lens as an optical correction means adopted in the imaging optical system 500. have.

도 17는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 매칭시, 본 발명에 따른 도 12의 광투사장치를 대상으로 상기 도 15의 결상 광학계(500)를 적용한 구체적인 예를 나타내며, 도 17에서 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 광보정수단으로서 1:1 결상 렌즈(510)를 포함하는 결상 광학계(500)는 '영역 C'로 표시되어 있다. 도 17의 1:1 결상 렌즈(510)를 포함하는 결상 광학계(500)는 앞서 설명한 도 8 내지 도 10의 광투사장치에 대해서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.FIG. 17 shows a specific example of applying the imaging optical system 500 of FIG. 15 to the light projection device of FIG. 12 according to the present invention when etendue matching between the display panel 350 and the green light source 112 is applied. In 17, an imaging optical system 500 including a 1:1 imaging lens 510 as an optical correction means provided between the green light source 112 and the excitation light source 114 is indicated as'area C'. The imaging optical system 500 including the 1:1 imaging lens 510 of FIG. 17 may be applied with the same principle to the optical projection devices of FIGS. 8 to 10 described above.

녹색 광원(112)의 실제 크기를 기준으로 디스플레이 패널(350)과 Based on the actual size of the green light source 112, the display panel 350 and the 에텐듀Etendue 매칭이 이루어지지 No matching 않은 경우If not

도 18은 녹색 광원(112)의 실제 크기를 기준으로 디스플레이 패널(350)과 에텐듀 매칭이 이루어지지 않은 경우의 예시도를 나타낸다. 도면에서 '영역 D'는 디스플레이 패널(350)과 에텐듀 매칭이 이루어지는 가상의 크기를 나타낸다. 따라서 녹색 광원(112)의 실제 크기 전체에서 광조사가 이루어지더라도 '영역 D' 밖의 영역에서 조사되는 광은 디스플레이 패널(350)에서 활용되지 못하기 때문에 이러한 손실을 방지하여 광효율을 높히기 위해서는 녹색 광원(112)에서의 발광 면적은 '영역 D'로 제한될 필요가 있다. 즉, 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 결상 크기를 양자 사이에 제공되는 별도의 광보정수단에 의해 '영역 D'로 제한하는 것이 광효율 측면에서 유리하다. 18 illustrates an exemplary diagram when etendue matching with the display panel 350 is not performed based on the actual size of the green light source 112. In the drawing,'area D'represents a virtual size in which etendue matching with the display panel 350 is performed. Therefore, even if light is irradiated over the entire actual size of the green light source 112, the light irradiated outside the'area D'cannot be utilized by the display panel 350. Therefore, in order to prevent such loss and increase light efficiency, the green light source The light emitting area at 112 needs to be limited to'area D'. That is, it is advantageous in terms of light efficiency to limit the image formation size of the excitation light source 114 with respect to the green light source 112 to'area D'by a separate optical correction means provided therebetween.

이 경우, 여기광원(114)의 녹색 광원(112)에 대한 광조사 프로파일을 조절하기 위한 광보정수단은 예컨대 (i) 수평방향과 수직방향의 파워(power)가 상이한 비대칭 렌즈(520)를 사용하여 그 배율을 달리하는 방식이거나, 또는 (ii) 플라이아이렌즈(530)(FEL; Fly Eye Lens), 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens)와 같은 인터그레이터(Intergrator)를 사용하여 결상되는 모양을 변경하는 방법이 채택될 수 있다.In this case, the light correction means for adjusting the light irradiation profile for the green light source 112 of the excitation light source 114 is, for example, (i) an asymmetric lens 520 having different powers in the horizontal direction and the vertical direction. And a different magnification, or (ii) an intergrator such as a fly eye lens 530 (FEL), a light tunnel, or a rod lens A method of changing the shape to be formed by using can be adopted.

구체적으로, 도 19는 에텐듀 비매칭시 비대칭 렌즈(520)를 포함한 결상 광학계(500)에 관한 모식도를 나타내며, 녹색 광원(112)의 실제 크기와 디스플레이 패널(350) 간 에텐듀 매칭이 완전하지 않은 경우 수평방향과 수직방향의 파워를 달리하여 녹색 광원(112)에 대한 결상 크기를 최적화한다. 도 20는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 비매칭시, 본 발명에 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 19의 결상 광학계(500)를 적용한 구체적인 예를 나타내며, 도 20에서 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 광보정수단으로서 비대칭 결상 렌즈를 포함하는 결상 광학계(500)는 '영역 E'로 표시되어 있다. Specifically, FIG. 19 shows a schematic diagram of an imaging optical system 500 including an asymmetric lens 520 when etendue mismatch, and etendue matching between the actual size of the green light source 112 and the display panel 350 is not complete. If not, the image formation size for the green light source 112 is optimized by varying the power in the horizontal direction and the vertical direction. FIG. 20 shows a specific example of applying the imaging optical system 500 of FIG. 19 to the light projection device of FIG. 9 according to the present invention when etendue is not matched between the display panel 350 and the green light source 112, and FIG. In 20, an imaging optical system 500 including an asymmetric imaging lens as an optical correction means provided between the green light source 112 and the excitation light source 114 is denoted as'area E'.

도 21는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 비매칭시, 플라이아이렌즈(530)(FEL)에 의한 광프로파일 제어에 관한 모식도를 나타낸다. 녹색 광원(112)의 실제 크기와 디스플레이 패널(350) 간 에텐듀 매칭이 완전하지 않은 경우, 여기광원(114)에서 출사된 광이 FEL을 통과하면서 녹색 광원(112)에 결상되는 모양을 변경하게 된다. 이는 플라이아이렌즈(530)(FEL)의 한 개의 셀(Cell)의 길이가 수평방향 및 수직방향으로 다르게 되면 녹색 광원(112)에 결상되는 모양도 동일하게 되는 것을 이용하는 것이다. 도 22은 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 비매칭시, 본 발명에 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 21의 결상 광학계(500)를 적용한 구체적인 예를 나타내며, 도 22에서 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 광보정수단으로서 플라이아이렌즈(530)(FEL)를 포함하는 결상 광학계(500)는 '영역 F'로 표시되어 있다. FIG. 21 shows a schematic diagram of light profile control by the fly-eye lens 530 (FEL) when etendue is not matched between the display panel 350 and the green light source 112. When the etendue match between the actual size of the green light source 112 and the display panel 350 is not complete, the light emitted from the excitation light source 114 passes through the FEL and changes the shape of the image formed on the green light source 112. do. This is to use that when the length of one cell of the fly-eye lens 530 (FEL) is different in the horizontal direction and the vertical direction, the shape formed by the green light source 112 is the same. 22 shows a specific example of applying the imaging optical system 500 of FIG. 21 to the light projection device of FIG. 9 according to the present invention when etendue is not matched between the display panel 350 and the green light source 112, and FIG. In 22, the imaging optical system 500 including the fly-eye lens 530 (FEL) as an optical correction means provided between the green light source 112 and the excitation light source 114 is indicated as'area F'.

도 23는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 에텐듀 비매칭시, 결상 광학계(500)를 구성하는 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens) 사진을 나타낸다. 녹색 광원(112)의 실제 크기와 디스플레이 패널(350) 간 에텐듀 매칭이 완전하지 않는 경우, 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens)를 여기광원(114)의 출구단에 제공하여 녹색 광원(112)에 결상하는 방식으로 동작한다. 이 경우, 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens) 출구단의 모양을 수평방향과 수직방향의 길이가 다르게 하면 녹색 광원(112)에서의 결상 모양도 동일하게 되는 것이 이용한다. 도 24은 본 발명의 실시예에 따른 도 9의 광투사장치를 대상으로 도 23의 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens)을 포함한 결상 광학계(500)를 적용한 예를 나타내며, 도 24에서 녹색 광원(112)과 여기광원(114) 사이에 제공되는 광보정수단으로서 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens)를 포함하는 결상 광학계(500)는 '영역 G'로 표시되어 있다. 23 illustrates a photo of a light tunnel or a rod lens constituting the imaging optical system 500 when etendue is not matched between the display panel 350 and the green light source 112. When etendue matching between the actual size of the green light source 112 and the display panel 350 is not complete, a light tunnel or rod lens 540 is placed at the exit end of the excitation light source 114. By providing the green light source 112 to form an image. In this case, if the shape of the exit end of the light tunnel or the rod lens 540 is different in the horizontal direction and the vertical direction, the shape of the image formation in the green light source 112 is the same. FIG. 24 shows an example in which an imaging optical system 500 including a light tunnel or rod lens 540 of FIG. 23 is applied to the light projection device of FIG. 9 according to an embodiment of the present invention. , In FIG. 24, an imaging optical system 500 including a light tunnel or a rod lens as an optical correction means provided between the green light source 112 and the excitation light source 114 is'area It is marked with G'.

한편, 도 20의 비대칭 결상 렌즈를 포함하는 결상 광학계(500), 도 22의 플라이아이렌즈(530)(FEL)를 포함하는 결상 광학계(500), 및 도 24의 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens)를 포함하는 결상 광학계(500)는 본 발명의 실시예에 딸른 도 9에 따른 영상투사장치(10)에 대해 예시하였으나, 본 발명의 다른 실시예인 도 8, 도 10 및 도 12의 광투사장치에 대해서도 동일한 원리로 적용될 수 있다.Meanwhile, the imaging optical system 500 including the asymmetric imaging lens of FIG. 20, the imaging optical system 500 including the fly-eye lens 530 (FEL) of FIG. 22, and a light tunnel or rod of FIG. 24 The imaging optical system 500 including a lens 540 (rod lens) has been illustrated for the image projection apparatus 10 according to FIG. 9 according to the embodiment of the present invention, but FIGS. 8 and 10 are other embodiments of the present invention. And the same principle can be applied to the light projection device of FIG. 12.

이상과 같이 본 발명에 따르면, 여기광원(114)을 사용하여 광량을 증가시키면서도 3색 광원(111, 112, 113) 및 여기광원(114)의 위치를 조절하여 광원장치 및 영상투사장치(10) 제품의 크기를 현저히 줄일 수 있고, 또한 조명계(300)를 구성하는 디스플레이 패널(350)과 녹색 광원(112) 간 결상 크기를 고려하여 비대칭 렌즈(520), 플라이아이렌즈(530)(FEL; Fly Eye Lens), 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(540)(rod lens) 등을 포함하는 광보정수단을 이용해 녹색 광원(112)에 대한 여기광원(114)의 광조사 프로파일을 제어함으로써 광원장치의 광효율을 극대화할 수 있다.As described above, according to the present invention, the light source device and the image projection device 10 are controlled by adjusting the positions of the three-color light sources 111, 112, 113 and the excitation light source 114 while increasing the amount of light using the excitation light source 114. The size of the product can be significantly reduced, and in consideration of the image formation size between the display panel 350 and the green light source 112 constituting the illumination system 300, the asymmetric lens 520 and the fly eye lens 530 (FEL; Fly A light source device by controlling the light irradiation profile of the excitation light source 114 for the green light source 112 using a light correction means including an eye lens, a light tunnel, or a rod lens. Can maximize the light efficiency.

이상의 설명은, 본 발명의 구체적인 실시예에 관한 것이나 본 발명에 따른 상기 실시예는 설명의 목적으로 개시된 사항이고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 이해되지는 않으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질을 벗어나지 아니하고 개시된 실시예에 대해 다양한 변경 및 수정이 가능한 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 모든 수정과 변경은 특허청구범위에 개시된 발명의 범위 또는 이들의 균등물에 해당하는 것으로 이해될 수 있다.The above description relates to specific embodiments of the present invention, but the above embodiments according to the present invention are disclosed for the purpose of explanation and are not understood to limit the scope of the present invention, and those skilled in the art It should be understood that various changes and modifications can be made to the disclosed embodiments without departing from the essence of the present invention. Accordingly, all such modifications and changes may be understood to correspond to the scope of the invention disclosed in the claims or their equivalents.

10: 영상투사장치
111: 적색 광원
112: 녹색 광원
113: 청색 광원
114: 여기광원
121: 제1 광원 모듈
122: 제2 광원 모듈
123: 제3 광원 모듈
200: 색상조합부
210: 제1 이색성 미러
220: 제2 이색성 미러
300: 조명계
350: 이미지 변환 장치, 디스플레이 패널
400: 투사렌즈부
500: 결상 광학계
510: 1대1 결상 렌즈
520: 비대칭 렌즈
530: 플라이아이렌즈
540: 라이트 터널 or 로드 렌즈
10: image projection device
111: red light source
112: green light source
113: blue light source
114: excitation light source
121: first light source module
122: second light source module
123: third light source module
200: color combination unit
210: first dichroic mirror
220: second dichroic mirror
300: illumination system
350: image conversion device, display panel
400: projection lens unit
500: imaging optical system
510: 1-to-1 imaging lens
520: asymmetric lens
530: fly eye lens
540: light tunnel or rod lens

Claims (7)

적색, 녹색, 청색의 3색 광원과, 녹색 광원을 여기시키기 위한 여기광원을 포함하는 광원장치; 복수의 이색성 미러를 포함하는 색상조합부; 디스플레이 패널을 포함하는 조명계; 및 투사렌즈부;를 포함하는 광투사장치에 있어서, 상기 3색 광원을 제1 광원 모듈, 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈의 조합으로 구성할 때,
상기 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈 쌍은 상기 색상조합부를 사이에 두고 상기 조명계의 반대측에 병렬 배치되고; 상기 제1 광원 모듈 및 여기광원은 상기 색상조합부를 사이에 두고 서로 대향되게 배치되되, 상기 제2 광원 모듈 및 제3 광원 모듈에 의한 광 조사 방향에 수직하게 배치되고; 상기 제3 광원 모듈은 상기 제1 광원 모듈 및 제2 광원 모듈보다 상기 여기광원에 인접하여 배치되며,
상기 색상조합부는, 상기 여기광원으로부터 조사된 광을 상기 조명계로 입사되지 않은 상태에서, 상기 제1 광원 모듈, 제2 광원 모듈 또는 제3 광원 모듈 중 녹색 광원을 구성하는 광원 모듈을 선택적으로 여기시키도록 제어하고,
상기 녹색 광원이 갖는 가상의 크기로서 상기 디스플레이 패널과의 관계에서 에텐듀 매칭이 일어나는 크기를 제1 사이즈로 하고, 상기 여기광원으로부터 광조사시 상기 녹색 광원에 형성되는 결상 크기를 제2 사이즈로 할 때; 상기 녹색 광원과 상기 여기광원 사이의 광경로에 제공되어, 상기 제2 사이즈를 상기 제1 사이즈에 일치시키기 위한 광보정수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광투사장치.
A light source device including a three-color light source of red, green, and blue, and an excitation light source for exciting the green light source; A color combination unit including a plurality of dichroic mirrors; An illumination system including a display panel; And a projection lens unit, wherein the three-color light source comprises a combination of a first light source module, a second light source module, and a third light source module,
The second light source module and the third light source module pair are disposed in parallel on the opposite side of the illumination system with the color combination part therebetween; The first light source module and the excitation light source are disposed to face each other with the color combination part therebetween, and are disposed perpendicular to the light irradiation direction by the second light source module and the third light source module; The third light source module is disposed closer to the excitation light source than the first light source module and the second light source module,
The color combination unit selectively excites a light source module constituting a green light source among the first light source module, the second light source module, or the third light source module in a state in which light irradiated from the excitation light source is not incident to the illumination system. To control it,
As the virtual size of the green light source, the size at which etendue matching occurs in relation to the display panel is set as the first size, and the image formation size formed on the green light source when irradiated with light from the excitation light source is set as the second size. time; And an optical correction means provided in an optical path between the green light source and the excitation light source and configured to match the second size with the first size.
제1항에 있어서, 상기 제3 광원 모듈은 녹색 광원인 것을 특징으로 하는, 광투사장치.The light projection apparatus according to claim 1, wherein the third light source module is a green light source. 제1항에 있어서, 제1 광원 모듈 또는 제2 광원 모듈 중 어느 하나가 녹색 광원이고, 상기 제3 광원 모듈은 청색 광원인 것을 특징으로 하는 광투사장치.The light projection apparatus according to claim 1, wherein either the first light source module or the second light source module is a green light source, and the third light source module is a blue light source. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제1 사이즈가 녹색 광원의 실제 크기와 동일한 경우, 상기 광보정수단은 배율 렌즈인 것을 특징으로 하는 광투사장치.The optical projection apparatus according to claim 1, wherein when the first size is the same as the actual size of the green light source, the optical correction means is a magnification lens. 제5항에 있어서, 상기 녹색 광원과 여기광원의 형태 및 크기가 동일한 경우, 상기 광보정수단은 1:1: 결상 렌즈인 것을 특징으로 하는 광투사장치.The light projection apparatus according to claim 5, wherein when the green light source and the excitation light source have the same shape and size, the light correction means is a 1:1: imaging lens. 제1항에 있어서, 상기 제1 사이즈가 녹색 광원의 실제 크기와 다른 경우, 상기 광보정수단은 비대칭 렌즈, 플라이아이렌즈(FEL; Fly Eye Lens), 라이트 터널(light tunnel) 또는 로드 렌즈(rod lens) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광투사장치.The method of claim 1, wherein when the first size is different from the actual size of the green light source, the optical correction means is an asymmetric lens, a fly eye lens (FEL), a light tunnel, or a rod lens. lens), characterized in that it comprises at least one of.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5574458B2 (en) * 2010-10-19 2014-08-20 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Illumination device and projection display device using the same
US20160373708A1 (en) 2014-02-17 2016-12-22 Nec Display Solutions, Ltd. Projector and image display method
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6268745B2 (en) * 2012-09-18 2018-01-31 株式会社リコー Illumination device, projection device, and illumination method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5574458B2 (en) * 2010-10-19 2014-08-20 Necディスプレイソリューションズ株式会社 Illumination device and projection display device using the same
US20160373708A1 (en) 2014-02-17 2016-12-22 Nec Display Solutions, Ltd. Projector and image display method
KR101798158B1 (en) * 2016-05-27 2017-11-15 에스케이텔레콤 주식회사 Light source device and projector comprising the same

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