KR19990059508A - 액정프로젝터 조명계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광빔의 효율을 높인 액정프로젝터 조명계에 관한 것이다.

본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계는, 광빔을 발생하는 광원과, 광빔을 평행하게 진행시키는 포물 반사경과, 포물반사경을 경유하여 평행하게 진행하는 광빔을 균일하게 분할함과 아울러 분할된 광빔을 집속하는 제1 렌즈 어레이와, 제1 렌즈 어레이로부터 집속된 광빔을 편광 빔스프리터 어레이 쪽으로 평행하게 진행시키는 포물반사경 어레이와, 편광 빔스프리터 어레이와 λ/2판을 경유한 광빔을 액정판넬에 균일하게 조사하는 제2 렌즈 어레이를 구비한다.

Description

액정프로젝터 조명계

본 발명은 광원을 사용하는 조명계에 관한 것으로, 특히 광빔의 효율을 높인 액정프로젝터 조명계에 관한 것이다.

통상적으로 광원과 조명계로 구성되어 필름, 화상 등을 확대하여 스크린에 투사하는 프로젝터(Projector)에는 음극선관을 채용한 프로젝터들이 일반화 되어 있으며, 최근에는 액정을 장착한 프로젝터들이 보급되고 있는 추세이다. 상기 액정프로젝터들은 광원으로 부터의 광빔을 효율적으로 액정판넬에 입사시키기 위한 조명계를 구비한다. 한편, 상기 조명계에서 액정판넬로 입사되는 광빔은 편광이어야 하고 이를 위해 편광판을 사용하게 되는데, 편광판 자체의 특성으로 인해 광효율이 40% 이하로 떨어지게 된다. 이로인해, 대부분의 조명계에서는 편광판 대신 편광 빔스프리터(Polarizing Beam Splitter; 이하 "PBS"라 함)를 주로 사용하고 있다.

실제로, 도 1에 도시된 바와같이 광빔을 발생하는 광원(2)과, 광빔을 평행하게 진행 시키는 포물반사경(4)과, 액정판넬에 입사되는 광빔의 조도를 균일하게 하는 제1 및 제2 렌즈 어레이(6,8)와, 광빔을 수직 선편광(P파)과 수평 선평광(S파)으로 분리하는 PBS 어레이(10)와, 광빔의 편광특성을 변환시키는 λ/2판(12)과, 상기 PBS 어레이(10)를 경유한 광빔의 방향을 액정판넬(18)로 진행시키는 콘덴서 렌즈(14)를 구비한다. 상기 제1렌즈 어레이(6)는 포물반사경(4)에서 평행하게 진행하는 광빔을 자신에게 형성된 각각의 제1 렌즈(6a 내지 6d)로 균일하게 분할함과 아울러 각각의 제1 렌즈(6a 내지 6d)는 광빔을 집속시키는 기능을 갖는다. 제2 렌즈 어레이(8)는 상기 제1 렌즈 어레이(6)를 경유한 광빔을 PBS 어레이(10)에 집속시키는 기능을 가지며 이로인해, 액정판넬(18)에 입사되는 광빔의 조도를 균일하게 할수 있다.

또한, 도 2에 도시된 PBS(10)와 λ/2판(12)의 기능에 대해서 상세히 설명하면, 광원에서 발생된 광빔에는 수직 선편광(P파)과 수평 선편광(S파)이 포함되어 있다. 상기 광빔이 PBS(10)에 입사될 경우, 수직 선편광(P파)은 투과되며, 수평 선편광(S파)은 반사되어 전반사 미러쪽으로 진행한후, 전반사 미러에 의해 반사되어진다. 한편, λ/2판(12)은 전반사 미러가 형성된 곳에 부착되어 수평 선편광(S파)을 수직 선편광(P파)으로 광빔의 편광특성을 변환시켜 준다. 이로인해, 수직 선편광(P파)과 수평 선편광(S파)을 포함하던 광빔은 수직 선편광(P파)만을 가지게 되어 편광판을 사용하는 경우에 비해 광빔의 효율을 높일수 있다.

한편, 도 2B에 도시된 바와 같이 PBS에 입사되는 광빔의 입사각에 따라 편광되어지는 광빔의 변환율이 달라짐을 알 수 있다. 예를들어 설명하면, PBS에 입사되는 광빔의 입사각(θ)이 "0°"인 경우에 편광되는 광빔의 변환율이 90%이상이 되지만, 광빔의 입사각(θ)이 "-10°"인 경우에 편광되는 광빔의 변환율이 80%이하가 된다.

그러나, 제1 및 제2 렌즈 어레이와 PBS 어레이를 사용하는 3판식 액정 프로젝터는 제1 렌즈 어레이로부터의 광빔이 제2 렌즈 어레이 다음에 있는 PBS 어레이로 집속되어야 하므로 PBS로 입사되는 입사각이 커지게 되므로 편광되는 광빔의 변환율이 저하되어 광빔이 효율이 저하되는 문제점이 도출되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 광빔의 효율을 높인 액정프로젝터 조명계를 제공하는데 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 액정프로젝터 조명계를 나타낸 도면.

도 2A는 도 1의 편광 빔스프리터와 λ/2판을 상세하게 나타낸 도면.

도 2B는 광빔의 입사각에 따른 광빔의 편광 변화율을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계를 나타낸 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2,22 : 광원4,24 : 포물반사경

6,26 : 제1 렌즈 어레이8,34 : 제2 렌즈 어레이

10,30 : 편광 빔스프리터 어레이12,32 : λ/2판

14 : 콘덴서 렌즈16,36 : 액정판넬

28 : 포물반사경 어레이

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계는, 광빔을 발생하는 광원과, 광빔을 평행하게 진행시키는 포물 반사경과, 포물반사경을 경유하여 평행하게 진행하는 광빔을 균일하게 분할함과 아울러 분할된 광빔을 집속하는 제1 렌즈 어레이와, 제1 렌즈 어레이로부터 집속된 광빔을 편광 빔스프리터 어레이 쪽으로 평행하게 진행시키는 포물반사경 어레이와, 편광 빔스프리터 어레이와 λ/2판을 경유한 광빔을 액정판넬에 균일하게 조사하는 제2 렌즈 어레이를 구비한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계를 나타내는 도면으로써, 도 3의 구성에서 본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계는, 광빔을 발생하는 광원(22)과, 광빔을 평행하게 진행시키는 포물 반사경(24)과, 상기 포물반사경(24)을 경유하여 평행하게 진행하는 광빔을 균일하게 분할함과 아울러 분할된 광빔을 집속하는 제1 렌즈 어레이(26)와, 상기 제1 렌즈 어레이(26)로부터 집속된 광빔을 평행하게 진행시키는 포물반사경 어레이(28)와, 광빔을 수직 선편광(P파)과 수평 선편광(S파)으로 분리하는 PBS 어레이(30)와, 광빔의 편광특성을 변환시키는 λ/2판(32)과, 상기 PBS어레이(30)와 λ/2판(32)을 경유한 광빔을 액정판넬에 균일하게 조사하는 제2 렌즈 어레이(34)를 구비한다. 상기 제1 및 제2 렌즈 어레이(26,34)는 광빔을 균등하게 분할하고 액정판넬에 균등하게 조사시킴으로 액정판넬에 입사되는 광빔의 조도를 균일하게 한다. 한편, 포물반사경 어레이(28)는 제1 렌즈 어레이(26)로 부터 집속된 광빔을 PBS 어레이(30)로 평행하게 진행시키며, 포물반사경 어레이의 반사경은 포물반사경의 아래쪽 반만 있고, 위쪽은 개방된 구조로 형성되어 있다. 이로인해, PBS 어레이(30)에 입사되는 광빔의 입사각이 작아지므로 광빔의 효율이 증대된다. 한편, 상기 제1 렌즈 어레이(26)의 렌즈들은 각각에 대응하는 포물 반사경 어레이의 초점에 광빔을 집속하게 되므로, 포물반사경이 소정의 각도(예를들면, 45°)로 기울어지게 배치된다. 또한, PBS 어레이(30)에 입사되는 광빔의 폭은 제1 렌즈 어레이(26)와 포물반사경 어레이(28)의 거리에 따라 조절되어 진다.

포물반사경 어레이(28)에 의해 평행하게 입사된 광빔은 PBS 어레이(30)에 의해 수직 선편광(P파)은 투과되며, 수평 선편광(S파)은 아래쪽으로 반사된후, 다시 전반사 미러에 의해 반사된다. 또한, 전반사 미러쪽에 부착된 λ/2판(32)은 수평 선편광(S파)을 수직 선편광(P파)으로 변환시키게 된다. 이로인해, 상기 광원에서 발생된 광빔은 손실없이 모두 수직 선편광(P파)으로 변환된 후, 제2 렌즈 어레이(34)를 통해 액정판넬(36)에 균일하게 조사되어 진다.

상술한 바와같이, 본 발명에 따른 액정프로젝터 조명계는, 포물반사경 어레이를 사용하여 PBS 어레이에 입사되는 광빔의 입사각을 줄여 전체 조명계의 효율이 증대됨과 아울러, 제1렌즈 어레이와 포물 반사경 어레이의 거리에 따라 PBS 어레이로 입사되는 광빔의 폭을 조절할수 있으므로 조명계 효율을 높일수 있는 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 광빔을 발생하는 광원과,

   상기 광빔을 평행하게 진행시키는 포물 반사경과,

   상기 포물반사경을 경유하여 평행하게 진행하는 광빔을 균일하게 분할함과 아울러 분할된 광빔을 집속하는 제1 렌즈 어레이와,

   상기 제1 렌즈 어레이로부터 집속된 광빔을 편광 빔스프리터 어레이 쪽으로 평행하게 진행시키는 포물반사경 어레이와,

   상기 편광 빔스프리터 어레이와 λ/2판을 경유한 광빔을 액정판넬에 균일하게조사하는 제2 렌즈 어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터 조명계.
2. 제1항에 있어서,

   상기 포물반사경 어레이의 포물반사경이 소정의 각도로 기울어 지게 배치된 것을 특징으로 하는 액정프로젝터 조명계.
3. 제1항에 있어서,

   상기 포물반사경 어레이의 반사경이 아래쪽 반만 광빔을 평행하게 진행시키는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터 조명계.
4. 제1항에 있어서,

   상기 편광 빔스프리터 어레이에 입사되는 광빔의 폭이 상기 제1 렌즈 어레이와 포물반사경 어레이의 거리에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 액정프로젝터 조명계.