KR20010010329A - Optical Device Of Liquid Crystal Projector - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical device of a liquid crystal projector is provided to use only excellent reflectors while reducing a path of blue light to reduce a brightness loss of blue light so that the brightness of a screen can be improved. And the device enables white balance to be easily regulated, as paths of red light, green light and blue light are equal. CONSTITUTION: A blue light reflection mirror(50) reflects blue light in light generated in a light source, and transmits yellow light. A red light transmission mirror(18) transmits red light in yellow light transmitting the blue light reflection mirror(50), and reflects green light. A blue-green reflection mirror reflects blue light from the blue light reflection mirror(50) to be progressed to a liquid crystal panel for blue(44), and reflects green light from the red light transmission mirror(18) to be progressed to the liquid crystal panel for green(30). First/second blue reflection mirrors(34,38) reflect blue light from the blue-green reflection mirror to be progressed to the liquid crystal panel for blue(44). A red light reflection mirror(20) reflects red light from the red light transmission mirror(18) to be progressed to a liquid crystal panel for red(24). Three light collecting lenses(22,28,40) collect light incident to the liquid crystal panels(24,30,44) in available areas of the liquid crystal panels(24,30,44).

Description

액정 프로젝터의 광학 장치{Optical Device Of Liquid Crystal Projector}Optical device of liquid crystal projector

본 발명은 화상표시 프로젝터에 관한 것으로, 특히 프로젝터의 밝기를 향상시킬 수 있는 액정 프로젝터의 광학 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image display projector, and more particularly to an optical device of a liquid crystal projector that can improve the brightness of the projector.

최근 컴퓨터의 발달과 더불어 오버헤드프로젝터(Over Head Poojector; OHP)를 대신하는 프로젝터의 사용이 점점 증가되고 있다. 프로젝터로는 LCD에 표시된 소화면의 화상을 대형 스크린에 확대투사시키는 액정 프로젝터가 대표적이다. 이러한 프로젝터에서 중요시되고 있는 성능 중에 하나가 밝기인데 프로젝터의 밝기를 개선한 제품들이 출시되고 있다. 밝기의 증가에 가장 큰 영향을 주는 것은 우선 램프라고 할 수 있다. 램프에서 출력되는 광량은 곧 프로젝터의 밝기와도 비례한다고 말할 수 있다. 물론 현재 대부분 사용중인 램프는 방전형태로 방전극을 가지고 있는데 이 방전극간의 간격이 밝기의 효율을 증가시키기 때문에 반드시 광량이 많은 램프만이 밝다고는 할 수 없다. 그러나, 현재의 프로젝터에서 사용중인 램프는 거의 동일한 것을 사용하기 때문에 밝은 프로젝터를 만든다는 것은 램프에서 나온 광을 얼마나 효율 좋게 사용하는가에 달려 있다. 현재 반사경을 가지고 있는 램프의 전방 출력광의 광량을 100이라 할 때 최종 프로젝터에서 출력되는 광량은 불과 20%정도 밖에 사용하지 못하고 있다. 이로 인하여, 광학계의 효율을 극대화한다면 동일램프를 사용하더라도 보다 밝은 프로젝터의 구현이 가능하게 된다. 이 프로젝터의 광효율을 높이기 위한 노력으로 램프가 작은 발광 크기를 갖도록 개선되고, 광원으로부터 발생한 광을 하나의 선편광으로 변환하는 편광 변환계 도입됨과 아울러 액정패널이 고개구율을 갖게 되었다.Recently, with the development of the computer, the use of the projector instead of the Overhead Poojector (OHP) is increasing. A typical projector is a liquid crystal projector that projects an image of a small screen displayed on an LCD onto a large screen. One of the important performances of these projectors is brightness, and products that improve the brightness of projectors are being released. The biggest influence on the increase in brightness can be said to be a lamp. The amount of light output from the lamp can be said to be proportional to the brightness of the projector. Of course, most lamps currently in use have discharge electrodes in the form of discharges, and the intervals between these discharge electrodes increase the efficiency of the brightness, so it is not necessarily the only lamp with a large amount of light. However, because the lamps in current projectors use about the same, making a bright projector depends on how efficiently you use the light from the lamps. When the amount of front output light of a lamp having a reflector is 100, only about 20% of the light output from the final projector is used. For this reason, if the efficiency of the optical system is maximized, the brighter projector can be realized even with the same lamp. In an effort to increase the light efficiency of the projector, the lamp is improved to have a small light emission size, a polarization conversion system for converting light generated from the light source into one linearly polarized light, and the liquid crystal panel has a high aperture ratio.

도 1을 참조하면, 종래의 고효율 액정 프로젝터의 광학계 구성이 도시되어 있다. 도 1의 액정 프로젝터는 램프(2)와 전반사미러(14) 사이에 배열된 제1 및 제2 플라이아이렌즈(Fly eye lens; 6, 8), 편광 빔 스프리트 어래이(Polarizing Beam Sprite Array; 이하 'PBS'라 한다, 10) 및 제1 집광렌즈(12)와, 전반사미러(14)와 적색용 액정패널(24) 사이에 배열된 제2 집광렌즈(16), 적색투과미러(18), 적색반사미러(20) 및 적색집광렌즈(22)와, 적색투과미러(18)와 녹색용 액정패널(30) 사이에 배열된 청색투과미러(26) 및 녹색집광렌즈(28)와, 청색투과미러(26)와 청색용 액정패널(44) 사이에 배열된 제1 릴레이렌즈(32), 제1 청색반사미러(34), 제2 릴레이렌즈(36), 제2 청색반사미러(38), 청색집광렌즈(40) 및 편광판(42)과, 적·녹·청색용 액정패널(24, 30, 44) 사이에 설치된 다이크로익 프리즘(46)과, 다이크로익 프리즘(46)의 광출사면에 대면되게 설치되는 투사렌즈(48)를 구비한다.Referring to Fig. 1, an optical system configuration of a conventional high efficiency liquid crystal projector is shown. The liquid crystal projector of FIG. 1 includes a first and second fly eye lenses 6 and 8 arranged between a lamp 2 and a total reflection mirror 14, and a polarizing beam sprite array. 10) and the first condenser lens 12, the second condenser lens 16, the red transmission mirror 18, and the red light arranged between the total reflection mirror 14 and the red liquid crystal panel 24. Reflective mirror 20 and red condenser lens 22, blue transmission mirror 26 and green condenser lens 28 arranged between red transmission mirror 18 and green liquid crystal panel 30, blue transmission mirror A first relay lens 32, a first blue reflecting mirror 34, a second relay lens 36, a second blue reflecting mirror 38, and blue arranged between the 26 and the blue liquid crystal panel 44 Light exit surface of the dichroic prism 46 and the dichroic prism 46 provided between the condenser lens 40 and the polarizing plate 42, the red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, 44. A projection lens 48 is provided to face to.

도 2에서 램프(2)에서 출사된 가시광영역의 광은 포물경(4)을 거쳐서 제1 플라이아이렌즈(6) 쪽으로 진행하게 된다. 제1 플라이아이렌즈(6)는 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 제2 플라이아이렌즈(8)의 각 렌즈 셀에 포커싱(focusing)되게 한다. 제2 플라이아이렌즈(6)는 입사광을 특정한 부분의 평행광으로 변환하여 PBS 어래이(10)쪽으로 투과시키게 된다. PBS 어래이(10)는 입사광을 어느 하나의 광축을 가지는 선편광(P파 또는 S파)으로 분리하고, PBS 어래이(10)의 배면에 부착된 1/2파장판(10A)은 P파를 S파로 변환하게 된다. 이 PBS 어래이(10)에 의해 입사광은 어느 한 방향의 편광(즉, S파)로 변환되어 제1 집광렌즈(12)로 입사된다. 이에 따라, 램프(2)에서 출사된 거의 모든 광이 제1 집광렌즈(12)로 입사하게 되어 광효율이 높아지게 됨과 아울러 제1 및 제2 플라이아이렌즈(6, 8)의 각 렌즈 셀에서 출사된 광이 액정패널(24, 30, 44)의 전체에 조사되기 때문에 액정패널에 조사되는 광분포의 균일성을 확보할 수 있게 된다. 제1 집광렌즈(12)와 전반사미러(14) 및 제2 집광렌즈(16)은 입사광을 적색투과미러(18)에 집속시키게 된다. 적색투과 미러(18)는 입사광 중 적색광을 적색반사미러(20)로 투과시킴과 아울러 적색광 이외의 파장을 가지는 광을 청색투과미러(26)쪽으로 반사시키게 된다. 적색반사미러(10)는 입사되는 적색광을 적색집광렌즈(22)쪽으로 전반사시키게 된다. 적색집광렌즈(22)는 입사되는 적색광을 적색용 액정패널(24)에 집광시켜 적색용 액정패널(24)의 유효면적에 보다 좋은 입사여건을 만들어 줌과 아울러 적색투과 코팅되어 적색의 순도를 높여주게 된다. 청색투과미러(26)는 적색투과미러(18)로부터의 입사광 중 녹색광을 녹색집광렌즈(28)쪽으로 반사시키는 반면에 청색광을 제1 릴레이렌즈(32)쪽으로 투과시키게 된다. 녹색집광렌즈(28)는 입사되는 녹색광을 녹색용 액정패널(30)에 집광시켜 녹색용 액정패널(30)의 유효면적에 보다 좋은 입사여건을 만들어 줌과 아울러 녹색투과 코팅되어 녹색의 순도를 높여주게 된다. 청색투과미러(26)에서 투과된 청색광은 제1 릴레이렌즈(32)와 제1 청색반사거울(34), 제2 릴레이렌즈(36), 제2 청색반사거울(38)을 거쳐 청색집광렌즈(40)로 입사된다. 여기서, 청색광의 경로가 다른 적색 및 녹색 광에 비하여 길기 때문에 이를 보정하기 위하여 제1 및 제2 릴레이렌즈(32, 36)를 이용하게 된다. 다시 말하여, 청색투과미러(26)와 녹색집광렌즈(28)간의 거리와 동일한 거리에 필드렌즈 역할을 하는 제1 릴레이렌즈(32)를 삽입하여 청색광의 퍼짐을 방지하고, 제1 릴레이렌즈(36)와 동일한 거리에 결상을 맺도록 제2 릴레이렌즈(36)을 삽입하게 된다. 청색집광렌즈(40)는 입사되는 청색광을 색순도와는 상관없이 청색용 액정패널(44)의 유효면적에 집광시키게 된다. 적·녹색용 액정패널(24, 30)의 냉각효율을 증가시키기 위해 별도의 편광판을 사용하지 않기 적색 및 녹색용 액정패널(24, 30)에 대응되는 편광판은 적색집광렌즈(22) 및 녹색집광렌즈(28)의 출사면에 부착하고 있다. 반면에, 청색의 경우는 에너지효율이 가장 높기 때문에 보다 효율적인 냉각이 필요하게 되어 별도의 투과판에 편광판(42)을 부착하게 된다. 또한, 액정패널들(24, 30), 44)의 출사면에 부착되어야 하는 편광판 역시 냉각적인 문제로 다이크로익 프리즘(46)의 입사면에 부착되게 된다. 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(24, 30, 44)은 입력되는 화상정보에 따라 광투과율을 조절하여 투과시키게 된다. 다이크로익 프리즘(46)는 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(24, 30, 44)를 각각 투과하여 화상의 정보를 얻어 입사되는 적색광, 녹색광 및 청색광을 합성하여 출사면을 통해 투사렌즈(48)로 쪽으로 출사시키게 된다. 투사렌즈(48)는 다이크로익 프리즘(46)으로부터 입사되는 화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.In FIG. 2, light in the visible light region emitted from the lamp 2 travels toward the first fly's eye lens 6 through the parabolic mirror 4. The first fly's eye lens 6 splits the incident light into cells so that each lens cell of the second fly's eye lens 8 is focused. The second fly's eye lens 6 converts the incident light into parallel light of a specific portion and transmits it to the PBS array 10. The PBS array 10 separates incident light into linearly polarized light (P wave or S wave) having any one optical axis, and the half wave plate 10A attached to the back of the PBS array 10 has a P wave as an S wave. Will be converted. The incident light is converted into polarized light in one direction by the PBS array 10 and is incident on the first condensing lens 12. As a result, almost all the light emitted from the lamp 2 is incident on the first condensing lens 12 to increase the light efficiency and is emitted from each lens cell of the first and second fly-eye lenses 6 and 8. Since light is irradiated to the whole of the liquid crystal panels 24, 30 and 44, the uniformity of the light distribution irradiated to the liquid crystal panel can be ensured. The first condensing lens 12, the total reflection mirror 14, and the second condensing lens 16 focus the incident light on the red transmission mirror 18. The red transmission mirror 18 transmits red light of the incident light to the red reflection mirror 20 and reflects light having a wavelength other than red light toward the blue transmission mirror 26. The red reflection mirror 10 totally reflects the incident red light toward the red condensing lens 22. The red condenser lens 22 condenses the incident red light onto the red liquid crystal panel 24 to create a better incidence condition on the effective area of the red liquid crystal panel 24, and is coated with a red transparent coating to increase red purity. Is given. The blue transmission mirror 26 reflects the green light of the incident light from the red transmission mirror 18 toward the green condensing lens 28, while transmitting the blue light toward the first relay lens 32. The green condenser lens 28 condenses the incident green light onto the green liquid crystal panel 30 to create a better incidence condition on the effective area of the green liquid crystal panel 30, and is coated with a green transparent coating to increase green purity. Is given. The blue light transmitted through the blue transmission mirror 26 passes through the first relay lens 32, the first blue reflection mirror 34, the second relay lens 36, and the second blue reflection mirror 38. 40). Here, since the path of the blue light is longer than the other red and green light, the first and second relay lenses 32 and 36 are used to correct the blue light. In other words, the first relay lens 32 serving as a field lens is inserted at a distance equal to the distance between the blue transmission mirror 26 and the green condenser lens 28 to prevent the blue light from spreading, and the first relay lens ( The second relay lens 36 is inserted to form an image at the same distance as 36). The blue condenser lens 40 focuses the incident blue light on the effective area of the blue liquid crystal panel 44 regardless of the color purity. Not using a separate polarizing plate to increase the cooling efficiency of the red and green liquid crystal panels 24 and 30 The polarizing plates corresponding to the red and green liquid crystal panels 24 and 30 may be a red condenser lens 22 and a green condensing lens. It is attached to the exit surface of the lens 28. On the other hand, in the case of blue, since the energy efficiency is the highest, more efficient cooling is required, thereby attaching the polarizing plate 42 to a separate transmission plate. In addition, the polarizers to be attached to the exit surfaces of the liquid crystal panels 24, 30 and 44 are also attached to the incidence surface of the dichroic prism 46 due to a cooling problem. The red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, and 44 transmit light by adjusting light transmittance according to the input image information. The dichroic prism 46 passes through the red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, and 44, respectively, to obtain image information, and then combines the incident red, green, and blue light to project the projection lens 48 through the emission surface. Turned out towards). The projection lens 48 enlarges and projects the image incident from the dichroic prism 46 on the screen.

이러한 종래의 액정 프로젝터에서 적색과 녹색을 구현하기 위한 조명계로부터 액정패널까지의 거리는 동일하다. 반면에, 청색의 경로는 약 2배 정도 거리가 길어지기 때문에 청색의 광량이 손실되게 된다. 그리고, 색을 투과 혹은 반사하는 필터/미러 등의 투과율과 반사율을 비교해보면 투과하는 경우가 광량의 손실이 많다. 이는 투과하는 경우 매질자체의 흡수 및 내부 전반사 등이 발생하기 때문이며 반사인 경우는 흡수가 존재하지 않기 때문이다. 또한, 청색광의 경우에는 길어진 경로를 보정하기 위하여 2매의 릴레이렌즈를 이용하여 청색집광렌즈로 광을 조사하도록 되어 있어 이 릴레이렌즈를 투과하면서 광량의 손실이 발생하게 된다.In such a conventional liquid crystal projector, the distance from the illumination system to the liquid crystal panel for implementing red and green is the same. On the other hand, since the blue path is about twice as long, the amount of blue light is lost. In comparison with the transmittance of the filter / mirror and the like which transmit or reflect the color, the amount of light is largely transmitted. This is because absorption and total internal reflection of the medium itself occur during transmission, and absorption does not exist in reflection. In addition, in the case of blue light, in order to correct an extended path, light is emitted to the blue condensing lens by using two relay lenses, so that the amount of light is lost while passing through the relay lens.

이로 인하여 종래 액정프로젝터에서는 상대적으로 긴 경로에 의한 광량 손실로 청색광이 부족하기 때문에 상대적으로 녹색 또는 적색 광의 세기를 낮추어서 백색광의 색온도(Color Temperature)를 조정하게 된다. 이를 화이트밸런스(White Balance) 조정이라 부르는데 여기서 특정한 색온도(예를 들어, 데이터용 프로젝터인 경우 대부분 9000도)를 맞추려고 하면 청색광이 광량이 부족하여 적색 및 녹색 광의 세기를 줄여야 되므로 전체적인 광효율이 떨어져서 프로젝터의 밝기가 저하되는 문제점이 있다.As a result, in the conventional liquid crystal projector, blue light is insufficient due to the loss of light due to a relatively long path, so that the green or red light is relatively lowered to adjust the color temperature of the white light. This is called white balance adjustment, and if you try to match a specific color temperature (for example, 9000 degrees for most data projectors), you will need to reduce the intensity of the red and green light because the blue light is insufficient and the overall light efficiency will drop. There is a problem that the brightness is lowered.

따라서, 본 발명의 목적은 청색광의 광량을 증가시킴으로써 적색과 녹색의 광량을 증가시킬 수 있는 제공하여 프로젝터의 밝기를 증가시킬 수 있는 액정 프로젝터의 광학 장치를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide an optical device of a liquid crystal projector that can increase the brightness of the projector by providing that the amount of red and green light can be increased by increasing the light amount of blue light.

도 1은 종래 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing an optical system configuration of a conventional liquid crystal projector.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing an optical system configuration of a liquid crystal projector according to an embodiment of the present invention.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉<Description of the code | symbol about the principal part of drawing>

2 : 램프 4 : 포물경2: lamp 4: parabolic

6 : 제1 플라이아이렌즈 8 : 제2 플라이아이렌즈6: first fly's eye lens 8: second fly's eye lens

10 : PBS 어래이 12 : 제1 집광렌즈10: PBS array 12: the first condenser lens

14 : 전반사미러 16 : 제2 집광렌즈14: total reflection mirror 16: the second condensing lens

18 : 적색투과미러 20 : 적색반사미러18: red transmission mirror 20: red reflection mirror

22 : 적색집광렌즈 24 : 적색용 액정패널22: red condenser lens 24: red liquid crystal panel

26 : 청색투과미러 28 : 녹색집광렌즈26: blue transmission mirror 28: green condensing lens

30 : 녹색용 액정패널 32 : 제1 릴레이렌즈30: green liquid crystal panel 32: first relay lens

34 : 제1 청색반사미러 36 : 제2 릴레이렌즈34: first blue reflecting mirror 36: second relay lens

38 : 제2 청색반사미러 40 : 청색집광렌즈38: second blue reflecting mirror 40: blue condenser lens

42 : 편광판 44 : 청색용 액정패널42 polarizer 44 blue liquid crystal panel

46 : 다이크로익 프리즘 48 : 투사렌즈46: dichroic prism 48: projection lens

50 : 청색반사미러 52 : 제3 플라이아이렌즈50: blue reflection mirror 52: third fly's eye lens

54 : 제2 PBS 어래이 56 : 제3 집광렌즈54 second PBS array 56 third condenser lens

58 : 시안반사미러 60 : 제4 집광렌즈58: cyan reflective mirror 60: fourth condenser lens

62 : 황색반사미러62: yellow reflecting mirror

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 프로젝터 광학 장치는 광원으로부터 발생되는 광에서 청색광을 반사시키고 나머지 황색광은 투과시키는 청색반사미러와, 청색반사미러를 투과한 황색광에서 적색광을 투과시키고 녹색광은 반사시키는 적색투과미러를 구비하여 적·녹·청 3색광으로 분리함으로써 적·녹·청색용 액정패널 각각에 입사되게 한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal projector optical device according to the present invention is a blue reflection mirror that reflects blue light from the light generated from the light source and transmits the remaining yellow light, and transmits red light from the yellow light transmitted through the blue reflection mirror. The green light is provided with a red transmission mirror which reflects the light, and separated into three colors of red, green, and blue to be incident on each of the red, green, and blue liquid crystal panels.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.

이하,본 발명의 바람직한 실시 예를 도 2를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계 구성이 도시되어 있다. 도 2의 액정 프로젝터는 램프(2)와 황색반사미러(62) 사이에 배열된 제1 플라이아이렌즈(6), 청색반사미러(50), 제2 플라이아이렌즈(8), 제1 PBS 어래이(10) 및 제1 집광렌즈(12)와, 황색반사미러(62)와 적색용 액정패널(24) 사이에 배열된 제2 집광렌즈(16), 적색투과미러(18), 적색반사미러(20) 및 적색집광렌즈(22)와, 적색투과미러(18)와 녹색용 액정패널(30) 사이에 배열된 시안반사미러(58) 및 녹색집광렌즈(28)와, 청색반사미러(50)와 시안반사미러(58) 사이에 배열된 제3 플라이아이렌즈(52), 제2 PBS 어래이(54), 제3 집광렌즈(56)와, 시안반사미러(58)와 청색용 액정패널(44) 사이에 배열된 제4 집광렌즈(60), 제1 및 제2 청색반사미러(34, 38), 청색집광렌즈(40) 및 편광판(42)과, 적·녹·청색용 액정패널(24, 30, 44) 사이에 설치된 다이크로익 프리즘(46)과, 다이크로익 프리즘(46)의 출사면에 대면되게 설치되는 투사렌즈(48)를 구비한다.2 illustrates an optical system configuration of a liquid crystal projector according to an exemplary embodiment of the present invention. The liquid crystal projector of FIG. 2 includes a first fly's eye lens 6, a blue reflector's mirror 50, a second fly's eye lens 8, and a first PBS array arranged between the lamp 2 and the yellow reflecting mirror 62. 10 and the first condenser lens 12, the second condenser lens 16, the red transmission mirror 18, the red reflection mirror (arranged between the yellow reflection mirror 62 and the red liquid crystal panel 24) 20) and a red condenser lens 22, a cyan reflector 58 and a green condenser lens 28 arranged between the red transmission mirror 18 and the green liquid crystal panel 30, and a blue reflecting mirror 50 And a third fly's eye lens 52, a second PBS array 54, a third condenser lens 56 arranged between the cyan reflecting mirror 58 and the cyan reflecting mirror 58 and the blue liquid crystal panel 44. The fourth condenser lens 60, the first and second blue reflecting mirrors 34 and 38, the blue condenser lens 40 and the polarizing plate 42, and the red, green and blue liquid crystal panel 24 arranged therebetween. Of the dichroic prism 46 and the dichroic prism 46 provided between the plurality of nozzles 30, 44. A projection lens 48 is provided to face the surface.

도 2에서 램프(2)에서 출사된 백색광의 가시광영역의 대부분은 포물경(4)에 의해 제1 플라이아이렌즈(6)쪽으로 반사된다. 제1 플라이아이렌즈(6)는 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 특정한 거리에 집광되게 한다. 청색반사거울(50)은 제1 플라이아이렌즈(6)에 의해 셀 단위로 집속된 입사광들 중 청색광은 제3 플라이아이렌즈(52)쪽으로 반사시키고, 청색광을 제외한 광, 즉 황색광은 제2 플라이아이렌즈(8)쪽으로 투과시키게 된다. 제2 플라이아이렌즈(8)는 청색반사거울(50)을 투과하여 각 렌즈 셀에 포커싱된 황색광을 특정한 부분의 평행광으로 변환하여 PBS 어래이(10)쪽으로 투과시킴으로써 액정패널의 유효면적에 조사되는 광분포가 균일성을 갖게 한다. PBS 어래이(10)는 입사광을 P파와 S파로 분리하고, PBS 어래이(10)의 배면에 부착된 1/2파장판(10A)은 액정패널에 사용하지 못하는 P파 성분을 S파로 변환하게 된다. 이 PBS 어래이(10)에 의해 입사광이 액정패널에 사용되는 S파로 변환되어 출사됨으로써 광효율은 향상된다. 제1 집광렌즈(12)와 황색반사미러(62) 및 제2 집광렌즈(16)은 입사광을 적색투과미러(18)에 집속시키게 된다. 적색투과미러(18)는 입사되는 황색광 중 적색광을 적색반사미러(20)로 투과시키고 녹색광을 시안반사미러(58)쪽으로 반사시키게 된다. 적색반사미러(20)는 입사되는 적색광을 적색집광렌즈(22)쪽으로 전반사시키게 된다. 적색집광렌즈(22)는 입사되는 적색광을 적색용 액정패널(24)의 유효면적에 집광시킴과 아울러 적색투과 코팅되어 적색의 순도를 높여주게 된다. 시안반사미러(58)는 적색투과미러(18)로부터의 입사되는 녹색광을 녹색집광렌즈(28)쪽으로 반사시키게 된다. 녹색집광렌즈(28)는 입사되는 녹색광을 녹색용 액정패널(30)의 유효면적에 집광시킴과 아울러 녹색투과 코팅되어 녹색의 순도를 높여주게 된다.Most of the visible light region of the white light emitted from the lamp 2 in FIG. 2 is reflected by the parabolic mirror 4 toward the first fly's eye lens 6. The first fly's eye lens 6 splits the incident light into cells so that the light is collected at a specific distance. The blue reflecting mirror 50 reflects the blue light of the incident light focused by the first fly's eye lens 6 in the unit of cells toward the third fly's eye lens 52, and the light other than the blue light, that is, the yellow light is the second light. The light is transmitted to the fly's eye lens 8. The second fly's eye lens 8 penetrates the blue reflection mirror 50, converts yellow light focused on each lens cell into parallel light of a specific portion, and transmits the light toward the PBS array 10 to irradiate the effective area of the liquid crystal panel. The light distribution to be made uniform. The PBS array 10 separates incident light into P waves and S waves, and the half-wave plate 10A attached to the rear surface of the PBS array 10 converts P wave components that are not used in the liquid crystal panel into S waves. The light efficiency is improved by converting the incident light into S-waves used in the liquid crystal panel and emitting the light by the PBS array 10. The first condensing lens 12, the yellow reflecting mirror 62, and the second condensing lens 16 focus the incident light on the red transmission mirror 18. The red transmission mirror 18 transmits the red light of the incident yellow light through the red reflection mirror 20 and reflects the green light toward the cyan reflection mirror 58. The red reflection mirror 20 totally reflects the incident red light toward the red condensing lens 22. The red condenser lens 22 condenses the incident red light to the effective area of the red liquid crystal panel 24 and is coated with red to improve red purity. The cyan reflecting mirror 58 reflects the incident green light from the red transmission mirror 18 toward the green condenser lens 28. The green condenser lens 28 condenses the incident green light to the effective area of the green liquid crystal panel 30 and increases the purity of green by coating green transmission.

제3 플라이아이렌즈(52)는 청색반사거울(50)에 의해 반사되어 각 렌즈 셀에 포커싱된 청색광을 특정한 부분의 평행광으로 변환하여 제2 PBS 어래이(54)쪽으로 투과시킴으로써 액정패널의 유효면적에 조사되는 광분포가 균일성을 갖게 한다. 제2 PBS 어래이(54)는 입사광을 모두 S파로 변환하여 제3 집광렌즈(56)쪽으로 출사시키게 된다. 제3 집광렌즈(56)는 입사광을 시안반사미러(58)쪽으로 집속시키게 된다. 시안반사미러(58)는 입사되는 청색광을 제4 집광렌즈(60)쪽으로 전반사시키게 된다. 제4 집광렌즈(60)는 시안반사미러(58)에 의해 반사되어 확산되는 청색광을 모아주게 된다. 제1 및 제2 청색반사미러(34, 38)는 입사되는 청색과의 경로를 변경시켜 청색집광렌즈(40)쪽으로 진행되게 한다. 청색집광렌즈(40)는 입사되는 청색광을 색순도와는 상관없이 청색용 액정패널(44)의 유효면적에 집광시키게 된다. 적·녹용 액정패널(24, 30)의 냉각효율을 증가시키기 위해 편광판을 사용하지 않기 적색 및 녹색용 액정패널(24, 30)에 대응되는 편광판은 적색집광렌즈(22) 및 녹색집광렌즈(28)의 출사면에 부착하고 있다. 반면에, 청색의 경우는 에너지효율이 가장 높기 때문에 보다 효율적인 냉각이 필요하게 되어 별도의 투과판에 편광판(42)을 부착하게 된다. 또한, 액정패널들(24, 30, 44)의 출사면에 부착되어야 하는 편광판 역시 냉각적인 문제로 다이크로익 프리즘(46)의 입사면에 부착되게 된다. 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(24, 30, 44)은 입력되는 화상정보에 따라 각각의 입사면을 통해 입사되는 적색광, 녹색광, 청색광의 광투과율을 조절하여 투과시키게 된다. 다이크로익 프리즘(46)은 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(24, 30, 44)를 각각 투과하여 화상의 정보를 얻어 입사되는 적색광, 녹색광 및 청색광을 합성하여 출사면을 통해 투사렌즈(48)로 쪽으로 출사시키게 된다. 투사렌즈(48)는 다이크로익 프리즘(46)으로부터 입사되는 화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.The third fly's eye lens 52 is reflected by the blue reflecting mirror 50 and converts the blue light focused on each lens cell into parallel light of a specific portion and transmits it to the second PBS array 54 so as to transmit the effective area of the liquid crystal panel. The light distribution irradiated onto is made uniform. The second PBS array 54 converts all incident light into S waves and emits them toward the third condensing lens 56. The third condenser lens 56 focuses the incident light toward the cyan reflecting mirror 58. The cyan reflection mirror 58 totally reflects the incident blue light toward the fourth condensing lens 60. The fourth condenser lens 60 collects blue light reflected and diffused by the cyan reflecting mirror 58. The first and second blue reflecting mirrors 34 and 38 change the path of the incident blue to the blue condensing lens 40. The blue condenser lens 40 focuses the incident blue light on the effective area of the blue liquid crystal panel 44 regardless of the color purity. Not using polarizers to increase the cooling efficiency of the red and green liquid crystal panels 24 and 30 The polarizing plates corresponding to the red and green liquid crystal panels 24 and 30 include the red condenser lens 22 and the green condenser lens 28. It is attached to the exit surface of). On the other hand, in the case of blue, since the energy efficiency is the highest, more efficient cooling is required, thereby attaching the polarizing plate 42 to a separate transmission plate. In addition, the polarizer to be attached to the exit surface of the liquid crystal panels 24, 30, 44 is also attached to the incident surface of the dichroic prism 46 due to a cooling problem. The red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, and 44 adjust and transmit light transmittances of red, green, and blue light incident through the respective incident surfaces according to the input image information. The dichroic prism 46 passes through the red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, and 44, respectively, to obtain image information, and then combines incident red, green, and blue light to project the projection lens 48 through the emission surface. Turned out towards). The projection lens 48 enlarges and projects the image incident from the dichroic prism 46 on the screen.

이와 같이, 본 발명의 액정 프로젝터는 조명계 내부에서 청색을 분리시킴으로써 적색, 녹색, 청색의 광경로가 동일하게 된다. 다시 말하여, 청색의 광경로를 종래보다 줄여 청색 광량의 손실을 줄일 수 있게 된다. 이는 종래와 같이 릴레이렌즈계를 사용하지 않으면서 반사면만을 사용하므로 가능하게 된다. 구체적으로 램프(2)로부터 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(24, 30, 44)에 입사되기 전까지의 광량을 계산함에 있어 차이가 나는 부부만을 비교해보면 다음과 같다.As described above, in the liquid crystal projector of the present invention, the light paths of red, green, and blue are the same by separating blue from the inside of the illumination system. In other words, it is possible to reduce the loss of the blue light amount by reducing the blue light path than before. This is possible because only the reflective surface is used without using the relay lens system as in the related art. Specifically, only the couples having a difference in calculating the amount of light before being incident on the red, green, and blue liquid crystal panels 24, 30, and 44 from the lamp 2 are compared.

종래의 청색 광효율=전반사미러의 투과율 95.5%×적색투과미러의 반사율 99.1%×청색투과미러의 투과율 94.4%×릴레이렌즈의 투과율 98.9%=88.4%Conventional blue light efficiency = transmittance 95.5% of total reflection mirror x reflectance 99.1% of red transmission mirror x transmittance 94.4% of blue transmission mirror x transmittance 98.9% of relay lens = 88.4%

본 발명에서의 청색 광효율=청색반사미러의 반사율 98.6%×시안반사미러의 반사율 98.6%=97.2%Blue light efficiency in the present invention = 98.6% reflectance of the blue reflecting mirror x 98.6% reflectance of the cyan reflecting mirror = 97.2%

종래와 본 발명에서의 청색광의 광량비=97.2/88.4=1.10Conventional and Invention Ratio of Blue Light in the Present Invention = 97.2 / 88.4 = 1.10

이와 같이 청색광의 광량이 약 10% 정도 향상된다는 것을 알 수 있다. 그리고, 청색광의 경로에 위치하는 제3 플라이아이렌즈(52)와 제2 PBS 어래이(54), 제3 및 제4 집광렌즈(56, 60)를 청색전용 코팅을 실시하는 경우 더 많은 광량이 청색용 액정패널(44)에 입사될 수 있게 된다. 더불어, 적색광과 녹색광의 경로에 있어서도 각각의 색에 해당하는 전용코팅을 실시하면 청색반사미러(50)를 투과하면서 발생하는 광량의 손실 이상으로 광량을 증가시킬 수 있게 된다. 이 결과, 프로젝터의 밝기를 증가시키는데 중요한 요인인 청색광의 광량이 증가함에 따라 녹색광과 적생광의 광량을 증가시킬 수 있는 여건이 발생하게 되므로 투사되는 화상의 전체 합성 밝기가 약 10% 정도 증가하게 된다.As such, it can be seen that the amount of blue light is improved by about 10%. When the blue fly coating is applied to the third fly's eye lens 52, the second PBS array 54, and the third and fourth condenser lenses 56 and 60 positioned in the path of blue light, It may be incident on the liquid crystal panel 44. In addition, in the path of the red light and the green light, if a dedicated coating corresponding to each color is applied, the light amount can be increased beyond the loss of the light amount generated while passing through the blue reflection mirror 50. As a result, as the amount of blue light, which is an important factor to increase the brightness of the projector, increases the amount of green and red light, the total composite brightness of the projected image increases by about 10%. .

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학장치에 의하면 청색광의 경로를 비교적 줄이면서 광효율이 좋은 반사면만을 사용하기 때문에 청색광의 광량손실을 줄일 수 있게 된다. 이에 따라, 적색광과 녹색광의 광량의 증가시킬 수 있는 구성이 되어 전체적으로는 화면의 밝기가 증가하게 한다. 또한, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학장치에 의하면 적색광과 녹색광 및 청색광의 경로가 모두 동일하기 때문에 화이트발란스를 용이하게 조정할 수 있게 된다.As described above, according to the optical device of the liquid crystal projector according to the present invention, since only the reflective surface with good light efficiency is used while the path of the blue light is relatively reduced, the amount of light loss of the blue light can be reduced. Accordingly, a configuration capable of increasing the amount of red and green light causes the overall brightness of the screen to increase. In addition, according to the optical device of the liquid crystal projector according to the present invention, since the paths of the red light, the green light, and the blue light are all the same, the white balance can be easily adjusted.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

Claims (4)

광원으로부터 발생되는 광을 적·녹·청 3색광으로 분리하여 적·녹·청색용 액정패널 각각에 입사시키기 위한 액정 프로젝터의 광학 장치에 있어서,In the optical device of the liquid crystal projector for separating the light generated from the light source into three colors of red, green, and blue and incident on each of the red, green, and blue liquid crystal panels, 광원으로부터 발생되는 광에서 청색광을 반사시키고 나머지 황색광은 투과시키는 청색반사미러와,A blue reflecting mirror reflecting blue light from the light emitted from the light source and transmitting the remaining yellow light; 상기 청색반사미러를 투과한 황색광에서 적색광을 투과시키고 녹색광은 반사시키는 적색투과미러를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학 장치.And a red transmission mirror which transmits red light and reflects green light from yellow light passing through the blue reflection mirror. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 청색반사미러로부터의 청색광을 상기 청색용 액정패널쪽으로 진행하도록 반사시킴과 아울러 상기 적색투과미러로부터의 녹색광을 상기 녹색용 액정패널쪽으로 진행하도록 반사시키기 위한 청록색반사미러와,A blue green reflecting mirror for reflecting the blue light from the blue reflecting mirror toward the blue liquid crystal panel and reflecting the green light from the red transmitting mirror toward the green liquid crystal panel; 상기 청록색반사미러로부터의 청색광을 상기 청색용 액정패널쪽으로 진행하도록 반사시키기 위한 제1 및 제2 청색반사미러와,First and second blue reflecting mirrors for reflecting blue light from the cyan reflecting mirror toward the blue liquid crystal panel; 상기 적색투과미러로부터의 적색광을 상기 적색용 액정패널쪽으로 진행하도록 반사시키기 위한 적색반사미러와,A red reflection mirror for reflecting red light from the red transmission mirror toward the red liquid crystal panel; 상기 3매의 액정패널들에 각각 입사되는 광을 그 액정패널의 유효면적에 집속시키기 위한 3매의 집광렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학 장치.And three condensing lenses for converging light incident on the three liquid crystal panels to the effective area of the liquid crystal panel. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광원으로부터의 발생되는 광을 광분포를 균일하게 하고 하나의 선편광으로 변환하여 출사시키기 위한 광분리/편광변환 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학 장치.And an optical separation / polarization conversion element for converting the light generated from the light source into uniform light distribution and converting the light into one linearly polarized light. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 청색광의 경로상에 위치하는 광학소자들에 청색투과 코팅한 것을 특징으로 하는 액정 프로젝터의 광학 장치.The optical device of the liquid crystal projector, characterized in that the blue transparent coating on the optical elements located on the path of the blue light.
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