KR20020001110A - Lighting module for projection system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프로젝션 시스템의 조명계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 편광판을 효율적으로 냉각시키고 편광효율을 향상시킬 수 있도록 구조를 개선한 프로젝션 시스템의 조명계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an illumination system of a projection system, and more particularly, to an illumination system of a projection system having an improved structure to efficiently cool a polarizing plate and improve polarization efficiency.
일반적으로, 일반적인 프로젝션 시스템의 조명계는 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 갖는데, 도 1을 참조하면, 참조번호 1은 무편광된 백색광을 출사하는 램프를 나타내고, 2는 상기 램프(1)에서 출사된 빛을 전달하는 광전달관(light pipe)을 나타내고, 3은 상기 광전달관(2)을 통과한 빛의 진행방향을 변경하는 전반사 미러를 나타내고, 4는 상기 전반사 미러(3)에 의해 반사된 빛을 편광시키는 대형 릴레이 렌즈를 나타내고, 5는 진행되는 빛의 색 분리 또는 생 합성을 수행하고 투사계(미도시)로 이미지를 포함한 빛을 출사시키는 컬러 코너(color corner)를 나타낸다.In general, the illumination system of a general projection system has a configuration as shown in FIG. 1, with reference to FIG. 1, reference numeral 1 denotes a lamp that emits unpolarized white light, and 2 denotes a lamp emitted from the lamp 1. It represents a light pipe for transmitting the light, 3 represents a total reflection mirror for changing the traveling direction of the light passing through the light delivery tube (2), 4 is the light reflected by the total reflection mirror (3) Represents a large relay lens that polarizes the light, and 5 represents a color corner for performing color separation or biosynthesis of the light to proceed and emitting light including an image to a projection system (not shown).
상기에서 프로젝션 시스템은 작은 크기의 LCD에 빛을 조명하고 LCD의 화상을 투사렌즈를 사용하여 스크린에 확대하여 비춰주는 기능을 수행한다. 이때, 상기 LCD에 조명되는 빛은 반드시 편광된 빛이어야 하고, 램프로부터 나오는 빛은 편광되지 않은 빛이기 때문에 프로젝션 시스템의 조명계는 효율적으로 시스템이 원하는 편광방향으로 빛을 편광시켜주는 역할을 해야 한다.In the above, the projection system illuminates a light of a small size LCD and enlarges and illuminates an image of the LCD on a screen using a projection lens. In this case, the light to be illuminated on the LCD must be polarized light, and since the light from the lamp is unpolarized light, the illumination system of the projection system must effectively polarize the light in the polarization direction desired by the system.
현재, 빛을 편광시키는 편광소자로는 대표적인 것이 편광판이다. 상기 편광판은 통상적으로 폴리머(polymer)로 되어있기 때문에 열에 약하다. 일반적으로 편광판은 90°C 이상으로 온도가 올라가면 타게 된다.At present, a typical polarizing element for polarizing light is a polarizing plate. The polarizer is generally heat resistant because it is usually made of polymer. In general, the polarizer burns when the temperature rises above 90 ° C.
현재의 프로젝션 시스템은 대단히 밝은 화면을 요구받고 있기 때문에 램프도 고효율, 고휘도로 발전하고 있으며, 편광판의 축과 일치하는 빛은 통과시키고 축에 수직한 빛은 흡수하므로 편광되어 있지 않은 빛이 편광판에 입사하게 되면 적어도 50%의 빛은 편광판이 흡수하게 된다. 결국, 입사하는 빛이 많으면 많을수록 편광판은 더 많은 열적 충격을 받게 된다.Since the current projection system is required for a very bright screen, the lamp is also developing with high efficiency and high brightness, and light that is not polarized enters the polarizer because light that passes through the polarizer axis and absorbs light perpendicular to the axis is absorbed. At least 50% of the light is absorbed by the polarizer. As a result, the more light that is incident, the more thermal shock the polarizer is subjected to.
한편, 프로젝션 시스템은 사용하고 있는 LCD에 따라 크게 두가지로 구분될 수 있는데, 투과형 LCD를 사용하는 타입과 반사형 LCD를 사용하는 타입으로 구분된다. 상기 투과형 LCD를 사용하는 프로젝션 시스템은 빛을 파장별로 나누어서 각각의 LCD에 빛이 입사하기 직전에 편광판을 두고 있다. 그렇게 되면, 빛이 3 갈래로 나누어 졌기 때문에 편광판에 미치는 열충격이 줄어들게 된다. 그러나 이 경우에도그린(green) LCD 쪽으로 입사하는 빛은 여전히 강해서 오래 사용하다 보면 편광판이 열화되어 성능이 떨어지게 된다.On the other hand, projection systems can be classified into two types depending on the LCD being used, which is classified into a type using a transmissive LCD and a type using a reflective LCD. The projection system using the transmissive LCD divides the light by wavelength and has a polarizer just before the light is incident on each LCD. This reduces the thermal shock on the polarizer because the light is divided into three branches. However, even in this case, the light incident to the green LCD is still strong, and if it is used for a long time, the polarizer deteriorates and the performance decreases.
또한, 반사형 LCD를 사용하는 경우에는 문제가 더욱 심각해지는데, 빛이 분리되고 다시 합성되는 경로가 겹칠 수 밖에 없기 때문에 빛이 나뉘어진 후에 편광판을 사용하는 구조는 불가능하다. 그러므로 조명체계에서 빛이 나눠지기 전에 편광을 시켜줘야 하는데, 이 경우에 별도의 냉각방법 없이 편광판을 사용하면 거의 동작과 동시에 편광판이 불타게 된다. 또한, 팬(fan)을 사용한 냉각법도 크게 도움이 되지 못한다. 편광판 냉각이 어려운 점은 광학계의 빛의 경로를 가리거나 변경시키지 않으면서 냉각해야 한다는 것이다.In addition, when using a reflective LCD, the problem becomes more serious. Since the path of light separation and recombination is overlapped, the structure using the polarizing plate after the light is divided is impossible. Therefore, the light system should be polarized before the light is divided. In this case, if the polarizer is used without a separate cooling method, the polarizer will burn at the same time as the operation. In addition, a cooling method using a fan is not very helpful. The difficulty in cooling the polarizers is that they must be cooled without obstructing or changing the path of light in the optics.
프로젝션 시스템의 조명계에서 성능의 변화없이 편광된 조명을 비춰주기 위해서는 편광판을 냉각시키는 특별한 방법이 필요하게 된다.In the illumination system of the projection system, a special method of cooling the polarizer is needed to illuminate the polarized light without changing the performance.
한편, 도 2는 종래 기술에 의한 프로젝션 시스템의 조명계의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.2 is a diagram showing a schematic configuration of an illumination system of a projection system according to the prior art.
도 2를 참조하면, 참조번호 110은 램프(도 1의 1 참조)에서 출사된 빛을 전달하는 광전달관(light pipe)을 나타내고, 120은 상기 광전달관(110)을 통과한 빛을 평행광으로 만들어 주는 소형 릴레이 렌즈를 나타내고, 130은 상기 소형 릴레이 렌즈(120)를 통과한 빛의 진행방향을 수직으로 변경하는 전반사 미러를 나타내고, 140은 상기 전반사 미러(130)에 의해 반사된 빛을 평행광으로 만들어 주는 대형 릴레이 렌즈를 나타내고, 151 및 152는 상기 대형 릴레이 렌즈(140)의 전후측에 설치되어 통과되는 빛을 편광시키는 제1 및 제2 편광판을 나타내고, 160은 진행되는 빛의 색 분리 또는 색 합성을 수행하고 투사계(미도시)로 이미지를 포함한 빛을 출사시키는 컬러 코너(color corner)를 나타낸다.Referring to FIG. 2, reference numeral 110 denotes a light pipe that transmits light emitted from a lamp (see 1 in FIG. 1), and 120 denotes light passing through the light transmitting tube 110 as parallel light. Indicate a miniature relay lens to make, 130 represents a total reflection mirror to vertically change the direction of the light passing through the miniature relay lens 120, 140 is parallel light of the light reflected by the total reflection mirror 130 151 and 152 indicate first and second polarizing plates that are installed on the front and rear sides of the large relay lens 140 to polarize the light passing therethrough, and 160 denotes color separation or A color corner is shown for performing color compositing and emitting light including an image to a projection system (not shown).
상기의 조명계에서는 총 4매의 렌즈가 사용되었는데, 광전달관(110)을 통과한 빛이 두 개의 소형 릴레이 렌즈(12)를 통과한 후 전반사 미러(130)에 의해서 광축이 90도 꺾이게 된다. 그리고 나서 두 장의 대형 릴레이 렌즈(140)를 거친다. 이때, 상기 대형 릴레이 렌즈(140)는 한쪽면이 평평하게 설계되어 있고 평평한 면에 각각 한 장씩 제1 및 제2 편광판(151,152)을 붙여서 빛을 편광시키는 역할을 한다. 이때, 제1 편광판(151)이 무편광된 빛을 편광시키는 역할을 하고, 제2 편광판(152)이 편광을 좀더 깨끗하게 만드는 클린업 편광판의 역할을 한다.In the above illumination system, a total of four lenses were used, and after the light passing through the light transmitting tube 110 passes through the two small relay lenses 12, the optical axis is bent by 90 degrees by the total reflection mirror 130. Then it goes through two large relay lenses 140. In this case, the large relay lens 140 is designed to have one side flat and serves to polarize light by attaching the first and second polarizing plates 151 and 152 to each of the flat surfaces. In this case, the first polarizer 151 serves to polarize the unpolarized light, and the second polarizer 152 serves as a clean-up polarizer to make the polarization more clean.
그런데, 상기와 같은 필름 타입의 편광판(151,152)은 어쩔수 없이 많은 열을 받게 되는데, 편광축과 일치하는 편광을 가진 빛만 통과시키고 편광축에 수직한 방향의 평광을 가진 빛은 흡수하게 된다. 결국, 편광되지 않은 빛이 확률적으로 편광축과 나란한 방향의 편광과 수직한 편광을 각각 50%씩 가지고 있다고 생각하면, 50%의 빛은 언제나 흡수하게 된다. 여기에 추가해서 편광축과 일치하는 편광판을 가진 빛도 대략 10∼15%빛을 추가로 흡수한다. 따라서, 무편광된 빛은 필름 타입의 편광판을 만나면 55∼60%가 흡수하게 된다.However, the film type polarizers 151 and 152 are inevitably subjected to a lot of heat, and only light having polarization coinciding with the polarization axis passes and absorbs light having flatness in a direction perpendicular to the polarization axis. As a result, if the unpolarized light has a probability of 50% each having a polarization in the direction parallel to the polarization axis and a perpendicular polarization, the 50% of the light will always be absorbed. In addition, light with a polarizing plate that matches the polarization axis also absorbs approximately 10-15% of the additional light. Therefore, 55-60% of unpolarized light is absorbed when it encounters a film type polarizing plate.
상기와 같은 종래 기술에서는 상기 대형 릴레이 렌즈(140)의 윗면에 붙어 있는 제1 편광판(151)은 램프(미도시)로부터 나오는 무편광 빛을 곧바로 받고 있기 때문에 대단히 많은 열이 발생하게 되고, 상기 제1 편광판(151)이 타고나면 아래쪽에 붙어있는 제2 편광판(152)도 타게 되는 문제점이 발생된다.In the prior art as described above, since the first polarizing plate 151 attached to the upper surface of the large relay lens 140 directly receives unpolarized light from a lamp (not shown), very much heat is generated. If the first polarizer 151 is burned, the second polarizer 152 attached to the lower side also burns.
또한, 열에 의해 편광판이 변색되거나 열화되기 때문에 프로젝션 시스템의 성능이 점점 나빠지게 되는 문제점이 발생한다.In addition, since the polarizing plate is discolored or degraded by heat, a problem arises that the performance of the projection system becomes worse.
또한, 편광효율이 떨어지기 때문에 화면의 균일도와 콘트라스트가 나빠지게 되는 문제점이 발생한다.In addition, since the polarization efficiency is lowered, a problem arises in that the uniformity and contrast of the screen become worse.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 그 목적은 조명계에 사용되는 편광판을 냉각시켜 편광효율을 향상시킬 수 있는 프로젝션 시스템의 조명계을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above problems of the prior art, an object of the present invention is to provide an illumination system of a projection system that can improve the polarization efficiency by cooling the polarizing plate used in the illumination system.
도 1은 일반적인 프로젝션 시스템의 조명계의 구성을 나타내는 단면도,1 is a cross-sectional view showing the configuration of an illumination system of a general projection system;
도 2는 종래 기술에 의한 프로젝션 시스템의 조명계의 개략적인 구성을 나타내는 도면,2 is a view showing a schematic configuration of an illumination system of a projection system according to the prior art,
도 3은 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 조명계의 개략적인 구성을 나타내는 도면.3 is a diagram showing a schematic configuration of an illumination system of a projection system according to the present invention.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 램프에서 출사된 빛을 전달하는 광전달관(light pipe)과, 상기 광전달관을 통과한 빛을 평행광으로 만들어 주는 소형 릴레이 렌즈와, 상기 소형 릴레이 렌즈를 통과한 빛의 진행방향을 수직으로 변경하는 전반사 미러와, 상기 전반사 미러의 입사측 및 출사측이 동시에 되는 위치에 배치되어 통과되는 빛을 편광시키는 제1 편광판과, 상기 전반사 미러에 의해 반사된 빛을 평행광으로 만들어 주는 대형 릴레이 렌즈와, 상기 대형 릴레이 렌즈의 출사측에 설치되어 통과되는 빛을 편광시키는 제2 편광판과, 상기 제2 편광판을 통과하여 진행되는 빛의 색 분리 또는 색 합성을 수행하고 투사계로 이미지를 포함한 빛을 출사시키는 컬러 코너(color corner)를 포함하여 이루어지는 프로젝션 시스템의 조명계를 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a light pipe for transmitting the light emitted from the lamp (light pipe), a small relay lens for making the light passed through the light transmission tube into parallel light, and A total reflection mirror for vertically changing the traveling direction of the light passing through the small relay lens, a first polarizing plate arranged to be polarized at a position where the incidence side and the outgoing side of the total reflection mirror are simultaneously polarized, and the total reflection mirror; A large relay lens for converting the light reflected by the parallel light into a parallel light, a second polarizing plate installed on the output side of the large relay lens to polarize the light passing through, and color separation of the light passing through the second polarizing plate or Illumination of the projection system, including color corners that perform color compositing and emit light, including images, into the projection system It provides.
이때, 본 발명의 부가적인 특징에 따르면, 상기 전반사 미러를 알루미늄 재질로 하고, 상기 전반사 미러에 편광판을 냉각시킬 수 있는 방열판과 팬을 결합시켜 이루어지는 것이 바람직하다.In this case, according to an additional feature of the present invention, it is preferable that the total reflection mirror is made of aluminum, and a heat sink and a fan capable of cooling the polarizing plate are coupled to the total reflection mirror.
또한, 본 발명의 다른 부가적인 특징에 따르면, 상기 전반사 미러는 열전도율이 좋은 은을 재질로 하여 이루어질 수 있다.In addition, according to another additional feature of the present invention, the total reflection mirror may be made of silver having a good thermal conductivity.
본 발명의 상술한 목적과 여러 가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해, 첨부된 도면을 참조하여 후술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the present invention described below with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 조명계의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.3 is a view showing a schematic configuration of an illumination system of a projection system according to the present invention.
상기 도 3을 참조하면, 참조번호 10은 램프(도 1의 1 참조)에서 출사된 빛을 전달하는 광전달관(light pipe)을 나타내고, 20은 상기 광전달관(10)을 통과한 빛을 평행광으로 만들어 주는 소형 릴레이 렌즈를 나타내고, 30은 상기 소형 릴레이 렌즈(20)를 통과한 빛의 진행방향을 수직으로 변경하는 전반사 미러를 나타내고, 40은 상기 전반사 미러(30)에 의해 반사된 빛을 평행광으로 만들어 주는 대형 릴레이 렌즈를 나타내고, 51은 상기 전반사 미러(30)의 입사측 및 출사측이 동시에 되는 위치에 배치되어 통과되는 빛을 편광시키는 제1 편광판을 나타내고, 52는 상기 대형 릴레이 렌즈(40)의 출사측에 설치되어 통과되는 빛을 편광시키는 제2 편광판을 나타내고, 60은 진행되는 빛의 색 분리 또는 색 합성을 수행하고 투사계(미도시)로 이미지를 포함한 빛을 출사시키는 컬러 코너(color corner)를 나타낸다.Referring to FIG. 3, reference numeral 10 denotes a light pipe that transmits light emitted from a lamp (see 1 in FIG. 1), and 20 denotes parallel light of light passing through the light transmission tube 10. 30 indicates a total reflection mirror that vertically changes the traveling direction of light passing through the small relay lens 20, and 40 indicates parallel light reflected by the total reflection mirror 30. 51 shows a large relay lens for making light, 51 denotes a first polarizing plate which is arranged at a position at which the incidence side and the outgoing side of the total reflection mirror 30 are simultaneously, and polarizes the light passing therethrough, and A second polarizing plate installed on the output side of the polarizer 40 to polarize the light passing therethrough, and 60 denotes a color polarization for performing light separation or color synthesis and outputs light including an image to a projection system (not shown). It represents a color corner.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에서는 대형 릴레이 렌즈(40)의 윗측에 배치된 제1 편광판(51)이 무편광된 빛을 편광시키는 역할을 하고 있기 때문에 대부분의 열적문제를 가지게 되고, 아래쪽에 붙어 있는 제2 편광판(52)은 편광된 빛이 입사하는 한 열적으로 문제가 없게 된다.In the present invention having the above-described configuration, since the first polarizing plate 51 disposed on the upper side of the large relay lens 40 serves to polarize unpolarized light, most of the thermal problems are caused and attached to the lower side. The second polarizing plate 52 is thermally free as long as the polarized light is incident.
그러므로, 무편광된 빛을 편광시키는 첫번째 편광판의 열문제만 해결하면 된다.Therefore, only the thermal problem of the first polarizer that polarizes unpolarized light needs to be solved.
먼저, 상기 제1 편광판(51)의 위치를 전반사 미러(30)의 입사측으로 밀착시키고, 상기 전반사 미러(30)를 글래스 미러를 사용하지 않고 열전도율이 좋은 알루미늄 미러로 바꾸었으며, 상기 전반사 미러(30)의 뒷면에 냉각팬을 부착하였다.First, the position of the first polarizing plate 51 is brought into close contact with the incidence side of the total reflection mirror 30, and the total reflection mirror 30 is changed to an aluminum mirror having good thermal conductivity without using a glass mirror, and the total reflection mirror 30 Cooling fan is attached to the back of the).
결국, 빛의 경로를 방해하지 않고 열을 효과적으로 빼내기 위해서 투과형으로 사용되던 제1 편광판(51)을 전반사 미러(30)에 붙여서 사용하였다. 그 결과 알루미늄의 높은 열전도성과 넓은 면적을 사용하여 열을 빼내는 역할을 할 수 있게 되었다.As a result, the first polarizing plate 51 used in the transmissive type was attached to the total reflection mirror 30 in order to effectively extract heat without disturbing the path of light. As a result, the high thermal conductivity of aluminum and the large area make it possible to extract heat.
본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone can grow up easily.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 프로젝션 시스템의 조명계는 편광판을알루미늄 미러에 붙이고 알루미늄 미러 뒷면에 방열판과 냉각팬을 달아서 편광판을 안정적으로 냉각시킴으로써 시스템의 안정성을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.The illumination system of the projection system of the present invention as described above has the effect of securing the stability of the system by stably cooling the polarizer by attaching a polarizing plate to the aluminum mirror and attaching a heat sink and a cooling fan to the back of the aluminum mirror.
또한, 반사형 미러에 편광판을 붙였기 때문에 빛이 입사할 때와 반사할 때 모두 편광판을 거치기 때문에 하나의 편광판으로 두 번 편광을 걸러낼 수 있기 때문에 편광효율이 개선되는 효과가 있다.In addition, since the polarizing plate is attached to the reflective mirror, the light passes through the polarizing plate when both incident and reflected, so that the polarization efficiency can be improved because the polarizing filter can be filtered twice by one polarizing plate.
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- 2000-06-26 KR KR10-2000-0035227A patent/KR100373935B1/en not_active IP Right Cessation
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Publication number | Publication date |
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KR100373935B1 (en) | 2003-02-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20070125 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |