KR20010056137A - 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 투사광학계를 이용하여 화면의 밝기와 해상도를 개선할 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다

본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 광을 발생하는 광원과, 광원으로부터의 광을 편광상태에 따라 분리시키기 위한 광분리수단과, 광분리수단에서 분리된 광을 이용하여 영상을 표시하는 제1 및 제2 액정디스플레이 패널과, 제1 및 제2 액정디스플레이 패널로부터 입사되는 영상을 합성하여 표시하는 스크린과, 제1 및 제2 액정디스플레이 패널 각각에 표시된 영상을 스크린에 투사시키기 위한 제1 및 제2 투사광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

프로젝션 시스템{Projection System}

본 발명은 프로젝터 시스템에 관한 것으로서, 특히 2개의 투사광학계를 이용하여 화면의 밝기와 해상도를 개선할 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

최근, 대화면 및 고화질 영상의 요구가 증대됨에 따라 소형의 영상을 투사렌즈를 이용하여 확대투사하는 프로젝션 시스템의 보급이 급속히 확산되고 있다. 프로젝션 시스템에는 소화상을 구현하기 위한 광원으로서 음극선관(Cathode Ray Tube; CRT)이나 액정디스플레이(Liquid Crystal Display;이하, LCD라 함) 등이 주로 이용되고 있다. 일반적으로 LCD 프로젝션 시스템은 광원에서 나오는 광을 LCD 패널에 투사시키고 LCD 패널의 영상을 투사광학계를 이용하여 스크린에 결상시킴으로써 스크린에 결상된 상을 감상하게 한다. LCD 프로젝션 시스템은 통상 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 가지고 있다.

도 1에 도시된 LCD 프로젝션 시스템은 광원(10), 반사경(11), LCD 패널(12), 투사광학계(13), 스크린(14)을 구비한다. 광원(10)에서 발생된 광은 반사경(11)에의해 한쪽 방향으로 모아져 LCD 패널(12)에 조사된다. LCD 패널(12)은 영상신호에 따라 입사되는 광의 투과율을 조정함으로써 영상을 표시한다. 투사광학계(13)는 LCD 패널(12)로부터 입사된 영상을 확대투사하여 스크린(14)에 결상시킴으로써 시청자는 스크린(14)에 결상된 화상을 볼 수 있게 된다.

그런데, 전술한 종래의 프로젝션 시스템은 여러방향의 편광들이 섞여 있어 편광방향이 일정하지 않은 광원의 광 중에서 LCD 패널의 편광판의 편광방향에 의해 선택되는 한 방향의 편광성분만을 이용하므로 광효율이 떨어지고 화상의 밝기가 어두운 문제점이 있다. 또한, 종래의 프로젝션 시스템은 LCD 패널 하나를 이용하여 영상을 표시함으로써 LCD 패널이 가지는 해상도의 한계에 의해 높은 해상도의 화상을 표시하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 2개의 투사광학계를 이용하여 화면의 밝기와 해상도를 개선할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 프로젝션 시스템을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 나타내는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 광원과 플라이아이 렌즈에 의한 광의 진행상태를 나타내는 도면.

도 4는 도 3에 도시된 편광 빔 스프리터에 의한 광의 편광 분리상태를 나타내는 도면.

도 5는 도 2에 도시된 제1 및 제2 액정디스플레이 패널을 투과하는 광의 편광방향을 나타내는 도면.

도 6은 도 2에 도시된 제1 및 제2 액정디스플레이 패널의 영상투사 방법을 설명하기 위한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>

10, 15 : 광원 11, 16 : 반사경

12, 22, 23 : LCD 패널 13, 24, 25 : 투사광학계

14, 26 : 배면스크린 17 : 플라이아이 렌즈

18 : PBS 19 : 전반사미러

20, 21 : 반파장판 22A, 22C, 23A, 23C : 편광판

22B, 23B : 액정패널 27 : P파

28 : S파 29, 30 : 45도 기울어진 편광

31 : 신호처리부 34 : 배면스크린 광축

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 광을 발생하는 광원과, 광원으로부터의 광을 편광상태에 따라 분리시키기 위한 광분리수단과, 광분리수단에서 분리된 광을 이용하여 영상을 표시하는 제1 및 제2 액정디스플레이 패널과, 제1 및 제2 액정디스플레이 패널로부터 입사되는 영상을 합성하여 표시하는 스크린과, 제1 및 제2 액정디스플레이 패널 각각에 표시된 영상을 스크린에 투사시키기 위한 제1 및 제2 투사광학계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 이점들은 첨부 도면을 참조한 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 도 2 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 프로젝션 시스템을 나타내는 것이다. 도 2의 프로젝션 시스템은 광원(15) 및 반사경(16)과, 반사경(16)에서 나오는 광을 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)에 균일하게 분포시키기 위한 플라이아이 렌즈(Fly Eye Lens;이하, FEL이라 한다)(17)와, 광의 편광을 분리시켜 서로 직교하게 진행시키기 위한 편광 빔 스프리터(Polarizing Beam Spriter; 이하, PBS라 함)(18)와, 투과된 광을 반사시키는 전반사 미러(19)와, PBS(18) 및 전반사미러(19)에 의해 반사된 광의 편광방향을 회전시키기 위한 제1 및 제2 반파장판(20, 21)과, 영상을 표시하기 위한 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)과, 영상을 배면스크린(26)에 투사시키는 제1 및 제2 투사광학계(24, 25)를 구비한다. 광원(15)에서 발생된 광은 타원형 또는 포물형의 반사경(16)에 의해 한 쪽 방향으로 모아지게 된다. 반사경(16)에 의해 모아진 광은 불균일한 광분포를 갖는다. FEL(17)은 불균일한 광분포를 가지는 광이 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)에 균일하게 분포하도록 한다. 상세히 하면, 도 3에 도시된 바와 같이 광원(15)에서 방사된 광은 반사경(16)에 의해 FEL(17) 쪽으로 모아지게 된다. 이때 FEL(17)로 입사되는 광은 중심부의 광량이 크고 주변으로갈수록 광량이 작아지는 불균일한 광분포를 가지게 된다. FEL(17)은 입사되는 광을 각각의 렌즈에 의해 LCD 패널(22, 23)에 광을 투사시키게 된다. 이 경우, FEL(17)에서 하나의 렌즈에 입사된 광은 LCD 패널(22, 23)의 전체면에 균일한 광분포를 갖도록 투사되고 다른 렌즈에 들어온 광도 LCD 패널(22, 23)의 전체면에 균일한 광분포를 갖도록 투사되어 결국 LCD 패널에서의 광분포는 전체적으로 균일하게 된다. PBS(18)는 FEL(17)로부터 입사되는 광을 편광방향이 서로 직교하는 광으로 분리시키게 된다. 상세히 하면, PBS(18)는 도 4에 도시된 바와 같이 FEL(17)로부터 P파와 S파의 편광이 섞인 상태로 입사되는 광을 PBS층(18A)에서 P파와 S파로 분리하여 P파는 투과시키고 S파는 반사시키게 된다. PBS(18)를 투과한 P파는 빔의 진행방향과 45도 기울어진 전반사미러(19)에 의해 진행방향이 수직하게 바뀌게 된다. 결국 PBS(18)에서 반사된 S파 광과 전반사미러(19)에서 반사된 P파 광 각각은 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23) 방향으로 진행하게 된다. 제1 반파장판(20)은 도 5에 도시된 바와 같이 전반사미러(19)에 의해 전반사되어 입사되는 P파 광(27)의 편광방향을 회전시켜 45도 기울어진 편광방향의 광(29)으로 변환시킴으로써 제1 및 제2 편광판(22A, 22C)과 액정패널(22B)로 구성되는 제1 LCD 패널(22)의 편광방향과 같은 방향이 되게 한다. 제2 반파장판(21)도 PBS(18)에서 반사되어 입사되는 S파 광(28)의 편광방향을 회전시켜 45도 기울어진 편광방향의 광(30)으로 변환시킴으로써 제1 및 제2 편광판(23A, 23C)과 액정패널(23B)로 구성되는 제2 LCD 패널(23)의 편광방향과 같은 방향이 되게 한다. 이에 따라, 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)을 통과하는 광량이 최대가 되게 된다. 제1 LCD 패널(22)은 영상신호의 우수(또는 기수)필드신호(32)를 표시하고 제2 LCD 패널(23)은 같은 영상신호의 기수(또는 우수)필드신호(33)를 표시하게 된다. 이를 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이 신호처리부(31)는 입력 영상신호를 우수필드신호와 기수필드신호로 분리하여 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23) 각각에 출력하게 된다. 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23) 각각에 표시된 우수 및 기수 필드 영상은 제1 및 제2 투사광학계(24, 25) 각각에 의해 배면스크린(26)에 투사되게 된다. 배면 스크린(26)에 투사된 우수 및 기수 필드 영상(36, 37)은 서로 교번적으로 배치됨으로써 한 화면의 화상을 이루게 된다. 이에 따라, LCD 패널 하나에서 표시할 수 있는 영상보다 2배의 해상도를 가지는 영상을 표시할 수 있게 된다. 이 경우, 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)과 제1 및 제2 투사광학계(24, 25)는 배면스크린(26)의 중심축(34)으로부터 약간 벗어나서 대칭적으로 배치되어 있으므로 배면스크린(26)에서 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)의 영상이 교번하여 배치되어 정확한 한 화상을 이루도록 하기 위하여 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)의 위치를 약간 이동시켜 제1 및 제2 LCD 패널(22, 23)의 영상이 배면스크린(26)의 중심축(34)를 중심으로 전체 스크린에 결상되도록 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에 의하면 종래의 프로젝션 시스템에서는 하나의 LCD 패널이 우수 및 기수 필드 영상을 모두 표시하는 것에 비하여 2개의 LCD 패널을 이용하여 우수 및 기수 필드 영상 각각을 표시하고 투사렌즈에 의해 배면스크린에서 합성하여 하나의 영상을 표현하게 되므로 해상도를 증가시킬 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에 의하면 광원에서 나오는 광을 거의 손실없이 사용할 수 있으므로 화상의 밝기를 향상시킬 수 있게 된다.

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 정하여져야만 할 것이다.

Claims (5)

1. 광을 발생하는 광원과,

   상기 광원으로부터의 광을 편광상태에 따라 분리시키기 위한 광분리수단과,

   상기 광분리수단에서 분리된 광을 이용하여 영상을 표시하는 제1 및 제2 액정디스플레이 패널과,

   상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널로부터 입사되는 영상을 합성하여 표시하는 스크린과,

   상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널 각각에 표시된 영상을 상기 스크린에 확대투사시키기 위한 제1 및 제2 투사광학계를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 광원으로부터의 광을 일정한 방향으로 모아주기 위한 반사경과,

   상기 반사경으로부터의 광을 분산시켜 상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널에 균일하게 분포시켜 주기 위한 마이크로렌즈 어레이와,

   상기 광분리수단에 의해 분리된 광 중 어느 한 편광성분의 광의 진행방향을 변환시키기 위한 전반사미러를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 광분리수단은 상기 광원으로부터의 광을 수직 및 수평 편광빔으로 분리시키기 위한 편광 빔 스프리터인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   입력 영상신호를 우수필드와 기수필드 영상신호로 분리하여 출력하기 위한 신호처리수단을 더 구비하고,

   상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널 각각은 상기 신호처리수단으로부터의 우수필드와 기수필드의 영상을 각각 표시하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널로 진행하는 광의 편광방향을 상기 제1 및 제2 액정디스플레이 패널의 편광방향과 동일하게 변환시키기 위한 제1 및 제2 반파장판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.