KR20010039391A - Polarization converter and reflection type projector employing the polarization converter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 입사된 무편광의 광이 일 편광의 광이 되도록 변환하는 편광변환기 및 이를 채용하여 광원에서 출사된 무편광의 광을 모두 이용하여 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치에 관한 것이다.The present invention provides a polarization converter that converts the incident unpolarized light into one polarized light and a reflective project in which the brightness of the light projected on the screen can be increased by using all of the unpolarized light emitted from the light source. Relates to a device.
일반적으로 프로젝트장치는 화상생성수단에서 생성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치이다. 이 프로젝터장치는 화상생성수단으로 투과형 또는 반사형 액정표시소자 등을 채용함으로써, 광원과 화상생성수단 사이의 광경로 상에 입사광의 편광을 특정하는 광학부재를 필요로 한다. 이 광학부재로는 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 편광빔스프리터(10)를 들 수 있다.In general, a project apparatus is an apparatus for providing an image by projecting an image generated by the image generating means onto a screen using a separate light source. This projector apparatus requires an optical member for specifying the polarization of incident light on the optical path between the light source and the image generating means by employing a transmissive or reflective liquid crystal display element or the like as the image generating means. The optical member may be a polarizing beam splitter 10 having a configuration as shown in FIG.
이 편광빔스프리터(10)는 입사되는 무편광(P+S) 중 경면(11)에 평행한 편광방향을 갖는 S편광의 광은 반사시키고, 경면(11)에 대해 평행하지 않은 P편광의 광은 투과시키는 특성을 가진다. 이와 같은 편광빔스프리터(10)를 채용한 경우는, 입사된 무편광의 광중 P편광 또는 S편광의 광만을 분리하여 이용하고, 다른 편광의 광은 이용하지 않으므로, 이 이용하지 않는 일 편광 성분의 광에 해당하는 광량만큼 광손실이 발생한다는 문제점이 있다.The polarizing beam splitter 10 reflects light of S-polarized light having a polarization direction parallel to the mirror surface 11 among incident unpolarized light P + S, and light of P polarization that is not parallel to the mirror surface 11. Has the property of transmitting. In the case where such a polarizing beam splitter 10 is employed, only the P-polarized light or the S-polarized light is used separately from the incident unpolarized light, and no other polarized light is used. There is a problem that the light loss occurs by the amount of light corresponding to the light.
한편, 이와 같은 점을 감안하여 종래에는 도 2에 도시된 바와 같은 편광변환기(20)가 개시된 바 있다.On the other hand, in view of such a point in the prior art has been disclosed a polarization converter 20 as shown in FIG.
이 개시된 편광변환기(20)는 실린드리컬렌즈어레이(21)와, 편광빔스프리터 (23)와, 반사부재(25) 및 1/2 파장판(27)을 포함하여 구성된다. 상기 실린드리컬렌즈어레이(21)는 평행하게 조사되며 단면이 사각형상인 입사광을 집속 및 발산시켜 단면의 면적이 작아진 평행광이 되도록 하여 상기 반사부재(25)의 설치공간 확보시 입사광의 손실이 없도록 한다. 상기 편광빔스프리터(23)는 복수개 구비되며, 각각은 상기 실린드리컬렌즈어레이(21)의 광출사면에 대향되게 설치되며 입사광을 편광성분에 따라 제1 및 제2광으로 분기시키고, 소정 편광의 제1광은 투과시키고, 다른 편광의 제2광은 반사시키는 경면(23a)을 가진다. 상기 반사부재(25)는 상기 편광빔스프리터(23)에 대응되는 위치에 복수개 구비되며, 제2광이 상기 제1광과 나란한 방향으로 향하도록 제2광을 반사시킨다. 이 반사부재(25)는 상기 실린드리컬렌즈어레이(21)에 의해 확보된 공간 즉, 상기 편광빔스프리터(23)를 경유하지 않는 광이 입사되지 않는 공간에 배치된다.The disclosed polarizing transducer 20 includes a cylindrical lens array 21, a polarizing beam splitter 23, a reflecting member 25 and a half wave plate 27. The cylindrical lens array 21 is irradiated in parallel and focuses and diverges incident light having a rectangular cross section so as to be parallel light having a smaller cross-sectional area, so that incident light is lost when securing the installation space of the reflective member 25. Do not. A plurality of polarizing beam splitters 23 are provided, each of which is disposed to face the light exit surface of the cylindrical lens array 21, and splits incident light into first and second light according to a polarization component, and predetermined polarization. Has a mirror surface 23a that transmits the first light and reflects the second light of another polarization. The reflection member 25 is provided in plural in a position corresponding to the polarization beam splitter 23, and reflects the second light so that the second light is directed in parallel with the first light. The reflective member 25 is disposed in a space secured by the cylindrical lens array 21, that is, a space where no light does not enter through the polarizing beam splitter 23.
상기한 편광변환기(20)의 동작을 살펴보면 다음과 같다. 입사된 무편광(P+S)의 광은 경면(23a)에서 P편광은 투과되고, S편광은 반사한다. 반사된 S편광은 상기 반사부재(25)에서 다시 반사되어, 상기 P편광과 나란한 방향으로 진행한다. 이 S편광은 1/2 파장판(27)을 투과하면서 위상이 1/2파장판 만큼 지연되어 편광방향이 P편광의 광으로 바뀐 채로 출사된다. 이 편광변환기(20)는 조사된 무편광의 광을 일 편광성분의 광으로 변환할 수 있다는 이점이 있다.Looking at the operation of the polarization converter 20 as follows. P-polarized light is transmitted at the mirror surface 23a and incident S-polarized light is reflected. The reflected S-polarized light is reflected by the reflecting member 25 again, and proceeds in parallel with the P-polarized light. The S-polarized light is delayed by the half-wave plate while passing through the half-wave plate 27 and is emitted while the polarization direction is changed to light of P-polarized light. The polarization converter 20 has an advantage of converting irradiated unpolarized light into light of one polarization component.
한편, 상기한 바와 같이 구성된 편광변환기(20)는 실린드리컬렌즈 어레이(21), 복수개의 편광빔스프리터(23), 복수개의 반사부재(25) 및, 복수개의 1/2 파장판(27)을 구비하므로, 그 구성이 복잡하다는 단점이 있다. 또한, 편광변환기(20)를 경유하여 진행하는 광이 서로 평행하게 진행하도록 하기 위한, 광학적 정렬이 어렵다는 단점이 있다.Meanwhile, the polarization converter 20 configured as described above includes the cylindrical lens array 21, the plurality of polarizing beam splitters 23, the plurality of reflecting members 25, and the plurality of half wave plates 27. Since it is provided, there is a disadvantage that the configuration is complicated. In addition, there is a disadvantage in that optical alignment is difficult to allow the light traveling through the polarization converter 20 to proceed in parallel with each other.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 광손실이 거의 없이 입사광을 소정 편광의 광으로 변환하고, 이 변환된 광이 한 초점을 통해 진행하도록 된 편광변환기 및 이를 광로 상에 배치하여 광 효율을 높일 수 있도록 된 반사형 프로젝트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the polarization converter and the optical path image is converted into incident light into a predetermined polarized light with little light loss, and the converted light travels through one focal point. The purpose of the present invention is to provide a reflective project apparatus that can be disposed in the device to increase the light efficiency.
도 1은 일반적인 편광빔스프리터를 보인 개략적인 도면.1 is a schematic view showing a general polarizing beam splitter;
도 2는 종래의 편광편환기의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.Figure 2 is a schematic diagram showing the optical arrangement of a conventional polarizer.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 편광변환기의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.3 is a schematic view showing an optical arrangement of a polarization converter according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 다른 편광변환기를 채용한 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.4 is a schematic view showing an optical arrangement of a reflective project device employing another polarization transducer in an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the code | symbol about the principal part of drawing>
30...편광빔스프리터 31...경면 33...제1통과공30.Polarized beam splitter 31 ... mirror 33 ... first pass
40...위상지연수단 41...1/4파장판 43...제1반사부재40 Phase delay means 41 ... 1/4 wave plate 43 First reflector
50...집속반사수단 51...오목반사경 60...이중초점수단50. Focusing means 51 ... Concave reflector 60 ... Dual focusing means
61...집속렌즈 63...제2반사부재 64...제2통과공61. Focusing lens 63 ... Second reflecting member 64 ... Second passing hole
65...볼록반사면 67...제3반사부재 68...오목반사면65 Convex reflecting surface 67 Third reflecting member 68 Concave reflecting surface
110...광원 120...균일광 조명수단 130...편광변환기110 Light source 120 Uniform light source 130 Polarization converter
141,143,145...제1 내지 제3편광빔스프리터141, 143, 145 ... first to third polarizing beam splitters
152,154,156...제1 내지 제3반사형 액정표시소자152,154,156 First to third reflective liquid crystal display elements
160...칼라프리즘 170...투사렌즈유니트160 ... color prism 170 ... projection lens unit
DM1...제1이색미러 DM2...제2이색미러 M1, M2, M3...반사미러DM1 ... Dichroic mirror DM2 ... Dichroic mirror M1, M2, M3 ... reflective mirror
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 편광변환기는, 중앙부에 입사광을 통과시키도록 형성된 제1투과공을 갖는 경면을 구비하며, 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시켜 제1광과 제2광으로 분기시키는 편광빔스프리터와; 상기 편광빔스프리터에서 분기된 제2광의 위상을 지연시켜 상기 제1광과 같은 편광성분의 광이 되도록 하고, 이를 상기 편광빔스프리터 쪽으로 재반사시키는 위상지연수단과; 상기 위상지연수단 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 상기 제1광의 진행방향과 반대방향으로 진행하는 제2광을 집속반사시킴으로써 상기 투과공을 통과하여 상기 제1광의 진행방향으로 향하도록 하는 집속반사수단과; 동일 방향으로 진행하는 상기 제1 및 제2광이 동일한 초점을 갖도록, 서로 다른 형태로 입사된 상기 제1광과 제2광 각각에 대해 다른 초점을 가지는 이중초점수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.A polarization converter according to the present invention for achieving the above object has a mirror surface having a first through-hole formed to pass incident light in the center portion, the first light and the second light by transmitting or reflecting the incident light according to the polarization And polarized beam splitter for branching; Phase delay means for delaying a phase of the second light branched from the polarization beam splitter to be light having the same polarization component as the first light, and reflecting it back toward the polarization beam splitter; Focusing reflecting means for passing through the transmission hole toward the traveling direction of the first light by focusing and reflecting the second light traveling in a direction opposite to the traveling direction of the first light via the phase delay means and the polarizing beam splitter and; And bifocal means having different focal points for each of the first and second light incident in different forms so that the first and second light traveling in the same direction have the same focus. .
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광을 생성 투사하는 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 일 편광성분의 광으로 변환하는 편광변환기와; 상기 편광 변환기를 투과한 일 편광의 광을 파장영역에 따라 분기시키는 광분기수단과; 상기 광분기수단에 의해 분기된 광 각각의 진행 경로 상에 배치되어 광의 진행경로를 변환하는 광로변환수단과; 상기 광로변환수단을 경유하는 일 편광성분의 입사광으로부터 화상을 생성하는 화상생성수단과; 상기 화상생성수단에서 생성되고 상기 광경로변환수단을 경유하여 입사된 광이 일방향으로 출사되도록 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 칼라프리즘과; 상기 칼라프리즘 쪽에서 입사되는 광이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트를; 포함하는 반사형 프로젝트장치에 있어서, 상기 편광변환기는, 중앙부에 입사광을 통과시키도록 형성된 투과공을 갖는 경면을 구비하여, 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시켜 제1광과 제2광으로 분기시키는 편광빔스프리터와; 상기 편광빔스프리터에서 분기된 제2광의 위상을 지연시켜 상기 제1광과 같은 편광성분의 광이 되도록 하고, 이를 상기 편광빔스프리터 쪽으로 재반사시키는 위상지연수단과; 상기 위상지연수단 및 상기 편광빔스프리터를 경유하여 상기 제1광의 진행방향과 반대방향으로 진행하는 제2광을 집속반사시켜 상기 투과공을 통과하여 상기 제1광의 진행방향으로 향하도록 하는 집속반사수단과; 동일 방향으로 진행하는 상기 제1 및 제2광이 동일한 초점을 갖도록, 서로 다른 형태로 입사된 상기 제1광과 제2광 각각에 대해 다른 초점을 가지는 이중초점수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object, and a light source for generating and projecting light; A polarization converter for converting light emitted from the light source into light of one polarization component; Optical branch means for splitting light of one polarization transmitted through the polarization converter according to a wavelength region; Optical path converting means disposed on a traveling path of each of the light branched by the optical branch means to convert a traveling path of the light; Image generating means for generating an image from incident light of one polarization component via the optical path changing means; A color prism generated by the image generating means and selectively transmitting or reflecting light according to a wavelength so that light incident through the light path converting means is emitted in one direction; A projection lens unit which enlarges and transmits the light incident from the color prism toward the screen; In the reflective project device comprising, the polarization converter is provided with a mirror surface having a transmission hole formed to pass the incident light in the center, and transmits or reflects the incident light according to the polarized light to split the first light and the second light A polarizing beam splitter; Phase delay means for delaying a phase of the second light branched from the polarization beam splitter to be light having the same polarization component as the first light, and reflecting it back toward the polarization beam splitter; Focusing reflecting means for focusing the second light traveling in a direction opposite to the traveling direction of the first light via the phase delay means and the polarizing beam splitter so as to pass through the transmission hole in the traveling direction of the first light and; And bifocal means having different focal points for each of the first and second light incident in different forms so that the first and second light traveling in the same direction have the same focus. .
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 편광변환기 및 이를 채용한 반사형 프로젝트장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, a polarization converter and a reflective project device employing the same according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 편광변환기는 무편광의 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시켜 제1광(I)과 제2광(Ⅱ)으로 분기시키는 편광빔스프리터(30)와, 상기 제2광(Ⅱ)의 위상을 지연시키는 위상지연수단(40)과, 상기 위상지연수단(40) 및 상기 편광빔스프리터(30)를 경유하여 상기 제1광(I)의 진행방향과 반대방향으로 진행하는 제2광(Ⅱ)을 집속반사시키는 집속반사수단(50)과, 동일 방향으로 진행하는 상기 제1 및 제2광(I)(Ⅱ)이 동일한 초점을 갖도록 하는 이중초점수단(60)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 3, a polarization converter according to an exemplary embodiment of the present invention transmits or reflects unpolarized incident light according to polarized light to split the polarized beam splitter 30 into first light I and second light II. And the direction of the first light I passing through the phase delay means 40 for delaying the phase of the second light II, the phase delay means 40 and the polarizing beam splitter 30. Focusing reflecting means 50 for focusing and reflecting the second light (II) proceeding in the opposite direction to the second direction, and the double focus to make the first and second light (I) (II) proceeding in the same direction to have the same focus It comprises a means (60).
상기 편광빔스프리터(30)는 중앙부에 입사광을 통과시키도록 형성된 제1투과공(33)을 갖는 경면(31)을 구비한다. 이 경면(31)은 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시켜 일 편광성분의 제1광(I)과 다른 편광성분의 제2광(Ⅱ)으로 분기시킨다. 여기서, 반사된 제1광(I)은 상기 이중초점수단(60) 쪽으로 직접 향한다. 상기 편광빔스프리터(30)에 평행광이 입사되는 경우, 상기 경면(31)에서 반사된 제1광(I)은 평행을 유지한 채로 상기 이중초점수단(60) 쪽으로 향하고, 상기 경면(31)을 투과한 제2광(Ⅱ)은 평행을 유지한 채로 상기 위상지연수단(40)으로 향한다.The polarizing beam splitter 30 has a mirror surface 31 having a first transmission hole 33 formed to pass incident light in a central portion thereof. The mirror surface 31 transmits or reflects incident light according to polarized light, and splits the incident light into first light I of one polarization component and second light II of a different polarization component. Here, the reflected first light I is directed directly toward the dual focusing means 60. When parallel light is incident on the polarization beam splitter 30, the first light I reflected from the mirror surface 31 is directed toward the dual focusing means 60 while maintaining parallelism, and the mirror surface 31 is disposed. The second light II transmitted therethrough is directed to the phase delay means 40 while maintaining parallelism.
상기 위상지연수단(40)은 입사된 제2광(Ⅱ)의 위상을 지연시켜 상기 제1광(I)과 같은 편광의 광이 되도록 하고, 이를 상기 편광빔스프리터(30) 쪽으로 재반사시킨다. 이 위상지연수단(40)은 입사광의 위상을 지연시키는 1/4 파장판(41)과, 상기 편광빔스프리터(30) 및 1/4 파장판(41)을 투과한 제2광(Ⅱ)을 상기 1/4 파장판(41) 및 편광빔스프리터(30) 쪽으로 재반사시키는 제1반사부재(43)를 포함한다. 여기서, 제1반사부재(43)에서 반사된 제2광(Ⅱ)은 상기 1/4 파장판(41)을 재차 통과함으로써, 위상이 1/2 파장만큼 지연되면서 상기 제1광(I)과 동일 편광의 광이 된다.The phase delay means 40 delays the phase of the incident second light II to be the same polarized light as the first light I, and reflects it back toward the polarization beam splitter 30. The phase delay means 40 includes a quarter wave plate 41 for retarding the phase of incident light and a second light II transmitted through the polarization beam splitter 30 and the quarter wave plate 41. And a first reflecting member 43 for reflecting back toward the quarter wave plate 41 and the polarizing beam splitter 30. Here, the second light (II) reflected by the first reflecting member 43 passes through the quarter wave plate 41 again, so that the phase is delayed by 1/2 wavelength and the first light I and It becomes the light of the same polarization.
이와 같이 편광이 바뀐 채로 상기 편광빔스프리터(30)에 입사된 광은 상기 경면(31)의 이면에서 반사되어 상기 편광빔스프리터(30)에서 반사된 제1광과 반대방향으로 진행한다.As such, the light incident on the polarization beam splitter 30 with the polarization changed is reflected on the rear surface of the mirror surface 31 and proceeds in the opposite direction to the first light reflected by the polarization beam splitter 30.
상기 집속반사수단(50)은 도시된 바와 같은 오목반사경(51)으로, 상기 제1광(I)의 진행방향과 반대방향으로 진행하는 제2광(Ⅱ)을 집속반사시켜 상기 편광빔스프리터(30) 쪽으로 향하도록 한다. 상기 오목반사경(51)에서 반사된 광은 상기 편광빔스프리터(30)의 제1투과공(33)을 투과하여 상기 경면(31)에서 반사되어 진행하는 제1광(I)과 같은 방향으로 진행한다.The focusing reflector 50 is a concave reflector 51 as shown, focusing and reflecting the second light (II) traveling in a direction opposite to the traveling direction of the first light (I) to the polarizing beam splitter ( To 30). The light reflected by the concave reflector 51 passes in the same direction as the first light I passing through the first transmission hole 33 of the polarization beam splitter 30 and reflected by the mirror surface 31. do.
상기 이중초점수단(60)은 평행하게 입사된 제1광(I)과 발산 입사되는 제2광(Ⅱ)이 동일 초점을 갖도록 하기 위한 것으로, 집속렌즈(61), 제2 및 제3반사부재(63)(67)를 포함하여 구성된다.The dual focusing means 60 is to ensure that the first light I incident in parallel and the second light II incident on diverging have the same focus, and the focusing lens 61, the second and third reflecting members are the same. And (63) (67).
상기 집속렌즈(61)는 상기 경면(31)에서 반사된 제1광(I)과 제1통과공(33)을 투과한 제2광(Ⅱ)을 집속투과시키는 것으로, 입사된 제1광(I)이 집속광이 되도록 하고, 제2광(Ⅱ)이 평행광이 되도록 한다. 이를 위하여, 상기 집속렌즈(61)의 전방초점거리(ffl)와 후방초점거리(bfl)가 같은 거리를 가지도록 배치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 집속렌즈(61)의 전방초점은 상기 제1통과공(33)에 위치된다.The focusing lens 61 focuses and transmits the first light I reflected from the mirror surface 31 and the second light II transmitted through the first through hole 33. I) is to be focused light, and the second light (II) is to be parallel light. To this end, it is preferable that the front focusing distance ffl and the rear focusing distance bfl of the focusing lens 61 have the same distance. Here, the front focus of the focusing lens 61 is located in the first through hole 33.
상기 제2반사부재(63)는 집속광을 투과시키는 제2투과공(64)과, 평행하게 입사된 광을 발산시키는 볼록반사면(65)을 가진다. 상기 제2투과공(64)은 상기 집속렌즈(61)에 의해 집속된 제1광과, 상기 제3반사부재(67)에서 집속 반사된 제2광이 투과된다.The second reflecting member 63 has a second transmission hole 64 for transmitting focused light and a convex reflecting surface 65 for emitting light incident in parallel. The second transmission hole 64 transmits the first light focused by the focusing lens 61 and the second light focused and reflected by the third reflecting member 67.
상기 제3반사부재(67)는 상기 집속렌즈(61) 주변에 배치되며, 상기 볼록반사면(65)에서 반사되어 입사된 제2광이 상기 제2투과공(64)을 향하여 진행하도록 집속반사시키는 오목반사면(68)을 가진다.The third reflecting member 67 is disposed around the focusing lens 61, and focuses and reflects the second light reflected from the convex reflecting surface 65 to travel toward the second transmission hole 64. It has a concave reflecting surface 68.
따라서, 상기한 바와 같이 구성된 편광변환기는 광 손실이 거의 없이 입사된 무편광의 광을 일 편광의 광으로 변환시키고, 이 변환된 광이 일 진행경로로 진행하도록 한다. 또한, 일 진행경로로 진행하는 광이 이중초점수단을 통해 한 점 즉, 집속렌즈의 후방초점을 통과하여 진행하는 광이 되도록 한다.Accordingly, the polarization converter configured as described above converts the incident unpolarized light into one polarized light with little light loss, and causes the converted light to travel in one traveling path. In addition, the light traveling in one traveling path is a light traveling through one point, that is, the rear focus of the focusing lens, through the double focusing means.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 편광변환기를 채용한 반사형 프로젝트장치는 광원(110)과, 상기 광원(110)에서 조사된 광을 일 편광성분의 광으로 변환하는 편광변환기(130)와, 입사광을 파장영역에 따라 분기시키는 광분기수단과, 입사광의 진행경로를 변환하는 광로변환수단과, 화상생성수단과, 칼라프리즘 및, 생성된 화상을 확대 투사시키는 투사렌즈유니트를 포함한다.Referring to FIG. 4, a reflective project device employing a polarization converter according to an embodiment of the present invention includes a light source 110 and a polarization converter for converting light emitted from the light source 110 into light of one polarization component ( 130), an optical branching means for branching incident light along a wavelength region, an optical path converting means for converting a traveling path of the incident light, an image generating means, a color prism, and a projection lens unit for magnifying and projecting the generated image; .
상기 광원(110)은 광을 생성하는 램프(111)와, 이 램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(113)을 포함한다. 상기 반사경(113)은 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고 이 램프(111)에서 출사되고 상기 반사경(113)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.The light source 110 includes a lamp 111 for generating light and a reflector 113 for reflecting the light emitted from the lamp 111 and guiding a path of the light. The reflector 113 may be an ellipsoidal mirror having the position of the lamp 111 as one focal point and the point where the light is focused as another focal point, or the lamp 111 having the position of the lamp 111 as one focal point. The light emitted and reflected by the reflector 113 may be a parabolic mirror in which parallel light is formed.
상기 편광변환기(130)는 입사광을 편광에 따라 투과 또는 반사시켜 제1광과 제2광으로 분기시키는 편광빔스프리터(30)와, 상기 제2광의 위상을 지연시키는 위상지연수단(40)과, 상기 위상지연수단(40) 및 상기 편광빔스프리터(30)를 경유하여 상기 제1광의 진행방향과 반대방향으로 진행하는 제2광을 집속반사시키는 집속반사수단(50)과, 동일 방향으로 진행하는 상기 제1 및 제2광이 동일한 초점을 갖도록 하는 이중초점수단(60)을 포함하여 구성된다. 이 편광변환기(130)의 구성은 도 3을 참조하여 설명된 바와 실질적으로 동일하므로 그 자세한 설명을 생략한다.The polarization converter 130 is a polarizing beam splitter 30 for transmitting or reflecting the incident light according to the polarized light to split the first light and the second light, phase delay means 40 for delaying the phase of the second light, Focusing reflecting means 50 for focusing and reflecting the second light traveling in a direction opposite to the traveling direction of the first light via the phase delay means 40 and the polarizing beam splitter 30, And a dual focusing means 60 which allows the first and second lights to have the same focus. Since the configuration of the polarization converter 130 is substantially the same as that described with reference to FIG. 3, a detailed description thereof will be omitted.
여기서, 상기 광원(110)과 상기 편광변환기(130) 사이의 광로 상에는 상기 광원(110)에서 조사된 광이 균일광이 되도록하는 균일광 조명수단(120)이 구비된 것이 바람직하다. 이 균일광 조명수단(120)의 일 실시예로는 도시된 바와 같은 구성을 갖는 한 쌍의 파리눈렌즈(121)(125)를 포함할 수 있다. 또한, 균일광 조명수단(120)으로는 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 함과 아울러 램프(111)에서 조사된 광의 단면 형상을 원형상에서 사각형상으로 변환하는 직육면체 형상의 글래스로드(미도시)를 포함할 수 있다.Here, it is preferable that the uniform light illumination means 120 is provided on the optical path between the light source 110 and the polarization converter 130 so that the light irradiated from the light source 110 is uniform light. One embodiment of the uniform light luminaire 120 may include a pair of fly-eye lenses 121, 125 having a configuration as shown. In addition, the uniform light illuminator 120 is a rectangular parallelepiped glass rod (not shown) that diffuses the incident light to be uniform light and converts the cross-sectional shape of the light emitted from the lamp 111 from circular to square. It may include.
또한, 상기 광원(110)과 편광변환기(130) 사이의 광로 상에는 상기 광원(110)에서 조사된 광 중 가시광선 파장영역의 광만을 투과시키는 대역필터(127)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 대역필터(127)는 적외선과 자외선 광을 차단한다.In addition, it is preferable to further include a band pass filter 127 on the optical path between the light source 110 and the polarization converter 130 to transmit only the light in the visible wavelength range of the light emitted from the light source 110. That is, the band filter 127 blocks infrared and ultraviolet light.
상기 광분기수단은 상기 편광변환기(130)를 경유한 일 편광성분의 입사광을 파장영역에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 칼라별로 광의 진행경로를 변환한다. 즉, 입사된 일 편광의 백색광을 적색, 청색, 녹색의 광으로 분기시킨다.The optical branching means converts the advancing path of light for each color by selectively transmitting or reflecting incident light of one polarization component via the polarization converter 130 according to the wavelength region. That is, the incident white polarized light splits into red, blue and green light.
이를 위하여 상기 광분기수단은 입사광을 파장영역에 따라 분기시키는 제1이색미러(DM1)와, 상기 제1이색미러(DM1)에서 분기된 광을 파장영역에 따라 재차 분기시키는 제2이색미러(DM2)를 포함하여 구성된다.To this end, the optical diverging means includes a first dichroic mirror DM1 for dividing incident light along a wavelength region and a second dichroic mirror DM2 for dividing light diverged from the first dichroic mirror DM1 again according to a wavelength region. It is configured to include.
예컨대, 상기 제1이색미러(DM1)는 유전체 코팅에 의해 제조되며, 상기 편광변환기(130)와 상기 광로변환수단 사이의 광로 상에 배치되어, 입사광(R+G+B) 중 청색광(B)은 반사시키고, 적색 및 녹색광(R+G)은 투과시킨다. 상기 제1이색미러(DM1)를 투과한 광(R+G)은 반사미러(M1)에서 반사되어 경로가 변환되고, 제1이색미러(DM1)에서 반사된 광(B)은 반사미러(M2, M3)에서 반사되어 경로가 변환된다. 상기 제2이색미러(DM2)는 상기 반사미러(M1)에서 반사된 광(R+G)의 경로 상에 배치되어, 입사된 적색광(R)과 녹색광(G)을 분기시킨다. 즉, 적색광(R)은 반사시키고, 녹색광(G)은 투과시킨다.For example, the first dichroic mirror DM1 is manufactured by a dielectric coating and is disposed on an optical path between the polarization converter 130 and the optical path converting means, and the blue light B of the incident light R + G + B. Reflects and transmits red and green light (R + G). The light R + G transmitted through the first dichroic mirror DM1 is reflected by the reflective mirror M1 and the path is converted, and the light B reflected by the first dichroic mirror DM1 is the reflective mirror M2. , Reflected at M3) and the path is transformed. The second dichroic mirror DM2 is disposed on a path of the light R + G reflected by the reflective mirror M1 to branch the incident red light R and green light G. That is, the red light R is reflected and the green light G is transmitted.
상기 광로변환수단은 상기 칼라프리즘의 세 입사면 각각에 대향되게 배치되어, 상기 광분기수단(DM1, DM2)에서 분기되어 입사된 일 편광의 광은 투과시키고, 상기 화상생성수단에서 반사되어 다른 편광으로 변환된 광은 반사시키도록 된 제1 내지 제3편광빔스프리터(141, 143, 145)를 포함한다.The optical path converting means is disposed to face each of the three incidence planes of the color prism, and transmits light of one polarized light which is branched from the optical splitting means DM1 and DM2, and is reflected by the image generating means. The converted light includes first to third polarized beam splitters 141, 143, 145 that are adapted to reflect.
상기 화상생성수단은 상기 제1 내지 제3편광빔스프리터(141, 143, 145)를 경유하여 입사된 각각의 광으로부터 화상을 생성하고 이를 반사시키는 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(152, 154, 156)를 포함한다. 또한, 화상생성수단은 상기 편광변환기(130)에서 변환된 광에 일부 포함될 수 있는 다른 편광성분의 광을 완전히 차단할 수 있도록, 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(152, 154, 156) 각각으로 입사되는 광로 상에 배치된 제1 내지 제3폴라라이저(151, 153, 155)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 제1 내지 제3반사형 액정표시소자(61, 63, 65) 각각은 강유전체 액정표시소자(이하, FLCD ; Ferroelectric Liquid Crystal Display)로 구성된다. 상기 FLCD는 2차원 어레이 구조를 가지며 각각 독립적으로 구동하는 다수의 화소를 가지며, 이 각 화소별로 선택적으로 구동된다. 이에 따라 화상이 형성되는 않는 화소에서 반사된 광은 입사된 광의 편광방향에 대해 다른 방향으로 그 편광방향을 변환한다.The image generating means may include first to third reflective liquid crystal display elements 152 for generating and reflecting an image from respective light incident through the first to third polarization beam splitters 141, 143, and 145. 154, 156). In addition, the image generating means may block the light of another polarization component that may be included in the light converted by the polarization converter 130, the first to third reflective liquid crystal display elements 152, 154, 156 It is preferable to further include the first to third polarizers 151, 153, and 155 disposed on the light paths respectively incident. Each of the first to third reflective liquid crystal display elements 61, 63, and 65 is formed of a ferroelectric liquid crystal display device (hereinafter referred to as a FLCD; Ferroelectric Liquid Crystal Display). The FLCD has a two-dimensional array structure and has a plurality of pixels each independently driven, and selectively driven for each pixel. Accordingly, the light reflected from the pixel on which the image is not formed converts the polarization direction in a direction different from the polarization direction of the incident light.
상기 칼라프리즘(160)은 세 입사면과 일 출사면을 가진다. 상기 세 입사면 각각은 상기 제1 내지 제3편광빔스프리터(141, 143, 145) 각각과 대면하며 각 편광빔스프리터를 경유하여 입사되는 광이 상기한 일 출사면을 향하도록 입사광의 진행경로를 변환한다. 이를 위하여, 상기 칼라프리즘(160)은 파장에 따라 선택적으로 광을 투과 또는 반사시키는 경면을 가진다. 상기 경면은 파장영역에 따라 투과 및 반사시키도록 코팅되어 있다.The color prism 160 has three entrance faces and one exit face. Each of the three incidence planes faces the first to third polarization beam splitters 141, 143, and 145, and each of the three incidence planes faces the advancing path of the incident light such that light incident through the polarization beam splitters is directed toward the one exit surface. Convert. To this end, the color prism 160 has a mirror surface that selectively transmits or reflects light depending on the wavelength. The mirror surface is coated to transmit and reflect along the wavelength region.
상기 투사렌즈유니트(170)는 상기 칼라프리즘(160)과 스크린(미도시) 사이에 배치되어, 상기 칼라프리즘(160) 쪽에서 입사되는 광이 상기 스크린으로 향하도록 확대 투사시킨다.The projection lens unit 170 is disposed between the color prism 160 and a screen (not shown) to enlarge and project the light incident from the color prism 160 toward the screen.
상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 편광변환기는 광손실이 거의 없이 입사광을 소정 편광의 광으로 변환하고, 이 변환된 광이 한 초점을 통해 진행하도록 함으로써 광 효율을 높일 수 있다는 이점이 있다.As described above, the polarizer according to the embodiment of the present invention configured has the advantage that the light efficiency can be increased by converting the incident light into the light of the predetermined polarization with little light loss and allowing the converted light to proceed through one focal point. There is this.
또한, 상기한 편광변환기를 광로 상에 채용한 반사형 프로젝트장치는 광원에서 조사된 광을 광손실이 거의 없이 일 편광의 광으로 변환하여 화상형성에 이용함으로써 광효율을 대폭 높일 수 있다.In addition, the reflective project device employing the polarization converter on the optical path can significantly increase the light efficiency by converting the light irradiated from the light source into light of one polarization with little light loss and forming the image.
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