KR20030020721A - optic system of projector - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optimal system of a projector is provided to realize clear images by removing the non-polarized light included in the polarized light via a polarizer. CONSTITUTION: An optical system of a projector comprises first and second light sources(301,304), first and second condensing lenses(302,305) condensing the non-polarized light emitted from the first and second light sources, a first mirror(303) reflecting the light condensed in the first condensing lens, a second mirror(306) reflecting the light condensed in the second condensing lens, a third condensing lens(307) condensing the light reflected from the first and second mirrors again, and a PBS array(308) polarizing the condensed light.

Description

프로젝터의 광학 시스템{optic system of projector}Optical system of projector

본 발명은 프로젝션(projection) 및 프로젝터(projector)에 관한 것으로서,특히 2개의 광원을 사용하면서 콤팩트한 구성이 가능한 광학 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to projections and projectors, and more particularly to an optical system capable of compact construction using two light sources.

최근 위성 및 디지털 방송이 본격적으로 추진되면서 고해상도를 갖는 대형 화면 디스플레이에 대한 수요와 관심이 증가함에 따라 프로젝션 및 프로젝터에 대한 기대와 역할이 매우 증가되고 있다.As satellite and digital broadcasting have been promoted in recent years, as demand and interest for large screen displays having high resolution have increased, expectations and roles for projection and projectors have increased.

이와 아울러 고해상도를 가지면서 고휘도, 고선명한 화상 정보에 대한 요구가 더욱 강해지고 있고 높은 광 이용 효율을 가지는 새로운 광학 시스템에 대한 연구도 다양하게 진행되고 있다.At the same time, the demand for high brightness and high definition image information has become stronger, and researches on new optical systems having high light utilization efficiency are being conducted in various ways.

이때, 프로젝션 방식은 크게 투과형과 반사형으로 나눌 수가 있지만 최근 들어 고해상도를 추구하면서 개구율 문제, 가격 경쟁력 확보를 위하여 점차 반사형에 관한 기술적인 개발들이 많이 진행되고 있다.At this time, the projection method can be largely divided into a transmissive type and a reflective type, but in recent years, a lot of technical developments regarding the reflective type have been progressed in order to secure aperture ratio and price competitiveness while pursuing high resolution.

도 1은 기존의 1개의 광원(Light source)과 3개의 반사형 액정 패널을 사용한 3판식 반사형 프로젝션 시스템의 기본 광학계이다.1 is a basic optical system of a three-plate reflective projection system using a conventional light source and three reflective liquid crystal panels.

도 1을 보면, 램프와 같은 광원(101)으로부터 나온 광은 미러(mirror)(104,105,108)에 의해 분리되어 R,G,B 파장별로 구분된 후, R,G,B에 해당하는 각 편광 빔 스플리터(PBS)(106,109,111)로 입사되어 S-편광과 P-편광된 빛으로 나누어진다. 그리고, 이들 빛 중 특정 편광된 빛(여기서는 S-편광된 빛을 이용한다.)이 액정 패널(107,110,112)로 입사된 후 다시 반사되어 나온 빛으로 영상을 구현할 수 있는 구조를 갖는다.Referring to FIG. 1, light emitted from a light source 101 such as a lamp is separated by mirrors 104, 105, and 108 and divided into R, G, and B wavelengths, and then each polarized beam splitter corresponding to R, G, and B. Incident to (PBS) 106,109, 111 and divided into S-polarized light and P-polarized light. Among these lights, a specific polarized light (here, S-polarized light is used) is incident on the liquid crystal panels 107, 110, and 112, and has a structure capable of realizing an image with light reflected back.

즉, 1개의 광원(101)으로부터 나온 비편광 백색광은 집광 렌즈(condensinglens)(102)와 PBS 어레이(103)를 거쳐 모두 S 편광된 빛으로 전환된 후 파장 선별성을 가진 제 1 이색성 미러(dichroic mirror)(104)로 입사된다. 상기 제 1 이색성 미러(104)는 레드 빛은 반사하며, 시안(cyan)빛은 투과시킨다. 상기 제 1 이색성 미러(104)에서 반사된 레드 빛은 다시 미러(105)에 의해 반사되어 PBS(106)로 입사된다. 상기 PBS(106)는 입사된 레드 빛을 S 편광된 빛과 P 편광된 빛으로 분리한다. 이때, S 편광된 레드 빛은 다시 PBS(106)에 의해 반사되어 레드 화상 정보를 가진 제 1 반사형 액정 패널(107)에 입사하게 된다. 상기 액정 패널(107)에서 반사된 레드 빛은 다시 PBS(106)로 입사되고, 상기 입사된 빛 중 P 편광된 레드 빛은 상기 PBS(106)를 투과하여 재결합기(113)로 출사된다.That is, the non-polarized white light from one light source 101 is converted into S-polarized light through both condensinglens 102 and PBS array 103, and then has a first dichroic mirror having wavelength selectivity. mirror 104). The first dichroic mirror 104 reflects red light and transmits cyan light. The red light reflected by the first dichroic mirror 104 is reflected by the mirror 105 to be incident to the PBS 106. The PBS 106 separates the incident red light into S-polarized light and P-polarized light. At this time, the S-polarized red light is reflected by the PBS 106 again and enters the first reflective liquid crystal panel 107 having the red image information. The red light reflected by the liquid crystal panel 107 is incident to the PBS 106 again, and the P-polarized red light of the incident light passes through the PBS 106 and exits to the recombiner 113.

한편, 상기 제 1 이색성 미러(104)를 투과한 시안 빛은 제 2 이색성 미러(108)를 거쳐 그린과 블루로 분리되어지고, 상기 레드 빛과 같은 과정으로 각각의 제 2 및 제 3 반사형 액정 패널(110,112)로 들어가게 된다. 그리고, 각각의 액정 패널(107,110,112)과 각 PBS(106,109,111)를 거쳐 변조(modulation)되어 나온 빛들은 최종적으로 재결합기(recombiner)(113)에 의해 세가지 색이 결합된 후 투사 렌즈를 거쳐 스크린에 투사된다.On the other hand, the cyan light transmitted through the first dichroic mirror 104 is separated into green and blue via the second dichroic mirror 108, and each of the second and third reflections in the same process as the red light. It enters the type liquid crystal panels 110 and 112. Light modulated through each liquid crystal panel 107, 110, 112 and each PBS 106, 109, 111 is finally combined with three colors by a recombiner 113, and then projected onto a screen through a projection lens. do.

이와 같이 프로젝션 시스템의 광학계를 구성할 때에는, 통상 도 1과 같이 1개의 광원과 3개의 액정 패널을 사용하는 경우가 대부분인데, 이 경우 1개의 광원과 3개의 액정 패널로부터 레드, 그린, 블루(red, green, blue) 세가지 색을 분리, 재합성 과정을 거쳐 풀 컬러(full color)를 만들어 내야 하므로, 광 이용 효율 측면에서 보면 최종 스크린 상에서 밝고 선명한 화상을 표현하는데 한계를 갖게 된다. 또한, 다수의 PBS와 이색성 필름을 사용함으로써, 광학계 구성이 복잡하고 장치의 소형화를 이루기가 어렵게 된다. 즉, 최종 스크린에서 보여지는 영상의 휘도와 선명도가 떨어지고, 소자의 구성이 복잡하게 되므로 콤팩트한 구성을 이루기가 어려운 문제점이 있다.When configuring the optical system of the projection system as described above, in general, one light source and three liquid crystal panels are used as shown in FIG. 1, in which case, red, green, blue (red) Since the three colors must be separated and re-synthesized to produce full color, in terms of light utilization efficiency, there is a limit to expressing bright and clear images on the final screen. In addition, by using a large number of PBSs and dichroic films, the optical system is complicated and it is difficult to miniaturize the device. That is, since the brightness and clarity of the image seen on the final screen are inferior, and the configuration of the device is complicated, it is difficult to achieve a compact configuration.

도 2는 상기된 도 1과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 하나의 PBS와 이색성 프리즘만으로 콤팩트한 구성을 이룬 광학계를 보이고 있다.FIG. 2 illustrates an optical system having a compact configuration of only one PBS and a dichroic prism.

즉, 도 2를 보면, 1개의 광원(201)으로부터 나온 비편광 백색광은 집광 렌즈(202)와 PBS 어레이(203)를 거쳐 모두 S 편광된 빛으로 전환된 후 PBS(204)로 입사된다. 이때, 상기 S 편광된 빛은 상기 PBS(204)에서 반사되어 이색성 프리즘(208)으로 입사되고, 상기 이색성 프리즘(208)에 의해 R,G,B 각각의 색으로 분리된 후 각각의 레드, 그린, 블루 액정 패널(205∼207)로 입사된다.That is, referring to FIG. 2, unpolarized white light from one light source 201 is converted into S-polarized light through the condensing lens 202 and the PBS array 203 and then enters the PBS 204. At this time, the S-polarized light is reflected by the PBS 204 and incident on the dichroic prism 208, separated by each of the R, G, B by the dichroic prism 208, each of the red Incident on the green, blue, and blue liquid crystal panels 205-207.

상기 레드, 그린, 블루 액정 패널(205∼207)의 전압 인가 여부에 따라 각각의 액정 패널(205∼207)에서 변조되어 나온 P 편광된 R,G,B 빛들은 다시 이색성 프리즘(208)에서 재결합된 후 PBS(204)로 입사된다. 이때, 상기 P 편광된 빛은 PBS(204)를 투과하여 투사 렌즈(209)로 입사된다. 한편, 각각의 액정 패널(205∼207)에서 반사되어 나온 빛들 중 S 편광된 빛들은 PBS(204)에서 다시 90도 반사되어 광원(201)으로 되돌아가게 된다.The P-polarized R, G, and B lights modulated by the liquid crystal panels 205 to 207 according to whether the red, green, and blue liquid crystal panels 205 to 207 are applied with voltage are again converted into the dichroic prism 208. After recombination, it enters PBS 204. In this case, the P-polarized light passes through the PBS 204 and is incident to the projection lens 209. On the other hand, S polarized light of the light reflected from each of the liquid crystal panels 205 to 207 is reflected back to the light source 201 by 90 degrees reflected by the PBS (204).

그러나, 이러한 구조 역시 콤팩트한 구성은 가능하나 마찬가지로 1개의 광원을 사용하므로 최종 스크린에서 고휘도, 고선명한 화상 구현을 실현하기에는 한계가 있다.However, such a structure is also possible in a compact configuration, but likewise uses a single light source, there is a limit in realizing high brightness and high definition images in the final screen.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 2개의 광원을 사용하고 최종 출력단에 편광기를 배치함으로써, 광 이용 효율이 좋으면서 콤팩트한 구성이 가능한 프로젝터의 광학 시스템을 제공함에 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical system of a projector having a high light utilization efficiency and a compact configuration by using two light sources and disposing a polarizer at the final output stage. have.

도 1은 일반적인 프로젝터의 광학 시스템의 일 예를 보인 구성도1 is a configuration diagram showing an example of an optical system of a typical projector

도 2는 일반적인 프로젝터의 광학 시스템의 다른 예를 보인 구성도2 is a configuration diagram showing another example of an optical system of a conventional projector

도 3은 본 발명에 따른 프로젝터의 광학 시스템의 일 예를 보인 구성도3 is a configuration diagram showing an example of an optical system of a projector according to the present invention;

도 4는 본 발명에 따른 프로젝터의 광학 시스템의 다른 예를 보인 구성도4 is a configuration diagram showing another example of the optical system of the projector according to the present invention;

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings

301,304,401,405 : 광원301,304,401,405: light source

302,305,308,402,406,409 : 집광 렌즈302,305,308,402,406,409: condensing lens

303,306,404,408 : 미러308,403,407 : PBS 어레이303,306,404,408: Mirror 308,403,407: PBS array

309,411 : PBS310,312,314,412,414,416 : 칼라 필터309,411: PBS310,312,314,412,414,416: Color filter

311,313,315,413,415,417 : 액정 필터311,313,315,413,415,417: Liquid Crystal Filter

316,418 : 재결합기317,419 : 편광기316,418: Recombiner317,419: Polarizer

318,420 : 투사 렌즈410 : 프리 편광기318,420: projection lens 410: pre-polarizer

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝터의 광학 시스템은, 비편광 빛을 발광하여 일정 방향으로 집광하는 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈와, 상기 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈를 거쳐 각각 출사되는 비편광 빛을 반사시키는 미러와, 상기 미러에서 반사되는 빛을 집광하여 특정파로 편광하는 편광 변환부와, 상기 편광 변환부를 통해 출사되는 빛을 편광 방향에 따라 반사 또는 투과시키는 PBS와, 상기 PBS에서 반사되는 빛을 R,G,B 각각의 색으로 분리하여 해당 R,G,B 액정 패널로 출사하고, 상기 R,G,B 액정 패널에서 각각 변조되어 나오는 R,G,B 빛을 다시 재결합하여 상기 PBS로 출사하는 재결합기와, 상기 PBS를 투과하여 출사되는 빛을 받아 확산시키는 투사 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.The optical system of the projector according to the present invention for achieving the above object, the first and second light source and the condenser lens for emitting non-polarized light to focus in a predetermined direction, and the first, second light source and the condenser lens A mirror for reflecting the non-polarized light emitted through each of the light, a polarization converting unit for condensing the light reflected from the mirror and polarizing it with a specific wave, and a PBS reflecting or transmitting the light emitted through the polarization converting unit according to the polarization direction R, G, and B are separated into the respective colors of R, G, and B, and emitted to the corresponding R, G, and B liquid crystal panels, and R, G, and B are modulated from the R, G, and B liquid crystal panels. And a recombiner for recombining the light and exiting the PBS, and a projection lens for receiving and diffusing the light emitted through the PBS.

바람직하게는 상기 PBS에서 출사되는 빛에 포함된 비편광 성분을 제거하여 투사 렌즈로 출사하는 편광기가 상기 PBS와 투사 렌즈 사이에 추가로 배치되는 것을 특징으로 한다.Preferably, a polarizer for removing the non-polarization component included in the light emitted from the PBS and exiting the projection lens is further disposed between the PBS and the projection lens.

상기 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈와 미러 사이에는 비편광된 빛을 특정파로 편광하는 PBS 어레이가 추가로 배치되는 것을 특징으로 한다.A PBS array for polarizing unpolarized light with a specific wave may be further disposed between the first and second light sources and the condenser lens and the mirror.

이 경우 상기 편광 변환부는 상기 PBS 어레이에서 출사되는 편광된 빛에 포함된 비편광 성분을 제거하는 프리 편광기인 것을 특징으로 한다.In this case, the polarization converter is a pre-polarizer for removing the non-polarization components included in the polarized light emitted from the PBS array.

바람직하게는 상기 재결합기와 R,G,B 액정 패널 사이에는 칼라 필터가 각각 추가로 배치되는 것을 특징으로 한다.Preferably, a color filter is further disposed between the recombiner and the R, G, and B liquid crystal panels.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 프로젝터의 광학계 구성을 보인 도면으로서, 비편광된 빛을 발광하는 제 1, 제 2 광원(301,304), 상기 제 1, 제 2 광원(301,304)에서 각각 발광된 비편광 빛을 각각 집광하는 제 1, 제 2 집광 렌즈(302,305), 상기 제 1 집광 렌즈(302)에서 집광된 빛을 반사시키는 제 1 미러(303), 상기 제 2 집광 렌즈(305)에서 집광된 빛을 반사시키는 제 2 미러(306)로 구성된다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 미러(303,306)에서 반사되는 빛을 다시 집광하는 제 3 집광 렌즈(307)와 상기 집광된 빛을 어느 한 방향으로 편광시키는 PBS 어레이(308)가 상기 제 1, 제 2 미러(303,306)의 광 경로 상에 순차적으로 배치된다. 또한, 상기 PBS 어레이(308)에서 출사되는 빛은 PBS(309)로 입사되며, 상기 PBS(309)는 재결합기(316)와 편광기(317) 사이에 배치된다.3 is a view showing an optical system configuration of a projector according to the present invention, in which non-polarized light emitted from first and second light sources 301 and 304 and first and second light sources 301 and 304 respectively emit unpolarized light. First and second condensing lenses 302 and 305 for condensing light, a first mirror 303 for reflecting light condensed by the first condensing lens 302, and light condensed by the second condensing lens 305. And a second mirror 306 for reflecting. In addition, a third condensing lens 307 for condensing the light reflected from the first and second mirrors 303 and 306 and a PBS array 308 for polarizing the condensed light in one direction are provided in the first and the second. 2 are sequentially arranged on the optical path of the mirrors 303 and 306. In addition, light emitted from the PBS array 308 is incident to the PBS 309, and the PBS 309 is disposed between the recombiner 316 and the polarizer 317.

상기 편광기(317)는 상기 PBS(318)에서 출사되는 빛에 포함된 비편광 빛을 제거하기 위해 배치되며, 상기 편광기(317)를 통해 출사되는 빛은 투사 렌즈(318)를 통해 스크린에 투사된다.The polarizer 317 is disposed to remove unpolarized light included in the light emitted from the PBS 318, and the light emitted through the polarizer 317 is projected onto the screen through the projection lens 318. .

또한, 상기 재결합기(316)는 PBS(309)를 통해 입사되는 빛을 R,G,B 각각의 색으로 분리하여 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315)로 출사하고, 각각의 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315)에서 반사되는 R,G,B 빛을 다시 재결합하기 위해 이색성 프리즘으로 이루어진다. 그리고, 각각의 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315)과 재결합기(316) 사이에는 색 순도 향상을 위해 칼라 필터(310,312,314)를 추가적으로 배치한다.In addition, the recombiner 316 separates the light incident through the PBS 309 into the respective colors of R, G, and B, and emits the light to the red, green, and blue liquid crystal panels 311, 313, and 315, respectively. It is made of a dichroic prism to recombine R, G, and B light reflected from the blue liquid crystal panels 311, 313, and 315. Further, color filters 310, 312, and 314 are additionally disposed between the red, green, and blue liquid crystal panels 311, 313, 315 and the recombiner 316 to improve color purity.

이와 같이 구성된 본 발명을 보면, 제 1 광원(301)에서 발광된 비편광 빛은 집광 렌즈(302)로 출사되고, 제 2 광원(304)에서 발광된 비편광 빛은 집광 렌즈(305)로 출사된다. 상기 집광 렌즈(302,305)는 제 1, 제 2 광원(301,304)에서 발광된 빛을 일정방향 즉, 제 1, 제 2 미러(303,306) 방향으로 각각 평행하게 진행시킨다.In the present invention configured as described above, the unpolarized light emitted from the first light source 301 is emitted to the condensing lens 302, and the unpolarized light emitted from the second light source 304 is emitted to the condensing lens 305. do. The condensing lenses 302 and 305 advance the light emitted from the first and second light sources 301 and 304 in a predetermined direction, that is, in the directions of the first and second mirrors 303 and 306, respectively.

상기 제 1, 제 2 미러(303,306)는 입사되는 빛을 집광 렌즈(307)로 전반사시킨다. 상기 집광 렌즈(307)는 다시 입사되는 빛을 일정 방향 즉, PBS 어레이(308) 방향으로 평행하게 진행시킨다.The first and second mirrors 303 and 306 totally reflect incident light to the condenser lens 307. The condenser lens 307 advances the incident light in parallel in a predetermined direction, that is, in the direction of the PBS array 308.

상기 PBS 어레이(308)는 평행하게 진행되어 입사되는 비편광 빛을 어느 한 방향으로 편광된 빛(예를 들면, S 편광된 빛)으로 변환하여 PBS(309)로 입사시킨다.The PBS array 308 converts non-polarized light incident in parallel and converted into light polarized in one direction (eg, S-polarized light) to be incident to the PBS 309.

상기 PBS(309)는 S 편광된 빛은 반사시키고 P 편광된 빛은 투과시키거나, 반대로 S 편광된 빛은 투과시키고 P 편광된 빛은 반사시키도록 제작되며, 본 발명에서는 S 편광된 빛은 반사시키고 P 편광된 빛은 투과시키도록 제작되어 있다고 가정한다.The PBS 309 reflects S-polarized light and transmits P-polarized light, or conversely, S-polarized light is transmitted and P-polarized light is reflected. And assume that the P-polarized light is designed to transmit.

따라서, 상기 PBS(309)는 상기 PBS 어레이(308)에서 입사되는 S 편광된 빛을 재결합기(316)로 반사시킨다. 이때, 상기 재결합기(316)에 의해 입사되는 빛은 R,G,B 각각의 색으로 분리된 후 각각의 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315)로 입사된다.Thus, the PBS 309 reflects the S-polarized light incident from the PBS array 308 to the recombiner 316. At this time, the light incident by the recombiner 316 is separated into the respective colors of R, G, and B, and then incident to each of the red, green, and blue liquid crystal panels 311, 313, and 315.

그리고 나서, 상기 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315)의 전압 인가 여부에 따라 각각의 액정 패널(311,313,315)에서 변조되어 나온 P 편광된 R,G,B 빛들은 다시 재결합기(316)에서 재결합된 후 PBS(309)로 입사된다. 이때, P 편광된 빛은 PBS(309)를 투과하여 편광기(317)로 입사되고, 이 중 S 편광된 빛이 있다면 다시 PBS(309)에서 반사되어 제 1, 제 2 광원(301,304)으로 피드백된다. 이때, 상기 재결합기(316)와 레드, 그린, 블루 액정 패널(311,313,315) 사이에 칼라 필터(310,312,314)를 배치하면 색 순도를 향상시킬 수 있으므로, 이 경우 더욱 향상된 고선명 화상을 얻을 수 있게 된다.Then, the P-polarized R, G, and B light modulated by each of the liquid crystal panels 311, 313, and 315 are recombined by the recombiner 316 according to whether the red, green, and blue liquid crystal panels 311, 313, and 315 are applied with voltage. Then enters PBS 309. At this time, the P-polarized light is transmitted through the PBS 309 and is incident to the polarizer 317, and if there is an S-polarized light, the P-polarized light is reflected by the PBS 309 again and fed back to the first and second light sources 301 and 304. . In this case, when the color filters 310, 312, 314 are disposed between the recombiner 316 and the red, green, and blue liquid crystal panels 311, 313, and 315, color purity may be improved. In this case, a more improved high definition image may be obtained.

한편, 상기 편광기(317)는 상기 PBS(309)의 출력광에 일부 혼합되어 있는 비편광 성분을 제거한 후 투사 렌즈(318)로 출사한다. 상기 투사 렌즈(318)는 상기 편광기(317)에 의해 고휘도, 고선명한 화상 정보를 가진 빛을 최종 스크린 상에 투사한다.On the other hand, the polarizer 317 removes the non-polarization component that is partly mixed with the output light of the PBS 309 and exits to the projection lens 318. The projection lens 318 projects the light having high brightness and high definition image information on the final screen by the polarizer 317.

도 4는 본 발명의 다른 실시예로서, 제 1 집광 렌즈(402)와 제 1 미러(404) 사이에 그리고, 제 2 집광 렌즈(406)와 제 2 미러(408) 사이에 각각 PBS 어레이(403,407)를 배치하고, 집광 렌즈(309)와 PBS(411) 사이에는 프리편광기(prepolarizer)(410)를 배치하는 것을 제외하고는 상기된 도 3과 동일하다. 즉, 제 1, 제 2 광원(401,405)에서 발광된 비편광 빛은 제 1, 제 2 집광 렌즈(402,406)에 의해 집광되고, 각각의 PBS 어레이(403,407)에서 S 편광된 빛으로 변환된 후 제 1, 제 2 미러(404,408)와 집광 렌즈(409)를 거쳐 프리 편광기(410)로 입사된다. 이때, 상기 PBS 어레이(403,407)의 편광 변환 효율이 100% 완벽하지 않기 때문에 프리 편광기(410)에서 S 편광된 빛만을 투과시킴으로써, 콘트라스트 비(contrast ratio)의 추가적인 증대를 추구할 수 있다.4 illustrates a PBS array 403 and 407 between the first condenser lens 402 and the first mirror 404 and between the second condenser lens 406 and the second mirror 408 as another embodiment of the present invention. ), And a prepolarizer 410 is disposed between the condenser lens 309 and the PBS 411. That is, the non-polarized light emitted from the first and second light sources 401 and 405 is collected by the first and second condensing lenses 402 and 406, and converted into S-polarized light in each of the PBS arrays 403 and 407. The first and second mirrors 404 and 408 and the condenser lens 409 are incident to the pre-polarizer 410. In this case, since the polarization conversion efficiency of the PBS arrays 403 and 407 is not 100% perfect, only the S-polarized light is transmitted by the pre-polarizer 410, thereby further increasing the contrast ratio.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 프로젝터의 광학 시스템에 의하면, 3판식 액정 패널 구조에 2개의 광원을 사용하여 빛의 손실을 최소화함으로써, 광 이용 효율과 휘도를 향상시킬 수 있으므로 고휘도, 고선명한 화상 구현을 실현할 수 있다. 또한, 고가의 PBS를 하나만 사용하고 보편적인 광학 부품을 사용함으로써, 소자의 가격을 낮출 뿐 아니라 콤팩트한 광학계를 구성할 수 있으므로 포터블 프로젝터(portable projector)에 응용이 가능하게 된다. 또한, 각 액정 패널에 칼라 필터를 배치하여 색 순도를 향상시키고, 최종 출력단에 편광기를 배치하여 편광된 빛에 소량 포함되어 있는 비편광 성분을 제거함으로써, 더욱 선명한 화상을 구현할 수 있다.As described above, according to the optical system of the projector according to the present invention, by minimizing the loss of light by using two light sources in the three-plate liquid crystal panel structure, it is possible to improve the light utilization efficiency and brightness, thereby realizing high brightness and high definition image Can be realized. In addition, by using only one expensive PBS and using universal optical components, it is possible to reduce the price of the device and to configure a compact optical system, thereby enabling application to a portable projector. In addition, a color filter may be disposed on each liquid crystal panel to improve color purity, and a polarizer may be disposed at the final output terminal to remove non-polarization components included in the polarized light, thereby realizing a clearer image.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the embodiments, but should be defined by the claims.

Claims (6)

3판식 액정 패널 구조를 갖는 프로젝터의 광학 시스템에 있어서,In the optical system of the projector having a three-plate liquid crystal panel structure, 비편광 빛을 발광하여 일정 방향으로 집광하는 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈;First and second light sources and a condenser lens that emit unpolarized light and condense in a predetermined direction; 상기 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈를 거쳐 각각 출사되는 비편광 빛을 반사시키는 미러;A mirror for reflecting unpolarized light emitted through the first and second light sources and the condenser lens, respectively; 상기 미러에서 반사되는 빛을 집광하여 특정파로 편광하는 편광 변환부;A polarization converting unit which collects light reflected from the mirror and polarizes it with a specific wave; 상기 편광 변환부를 통해 출사되는 빛을 편광 방향에 따라 반사 또는 투과시키는 PBS;PBS for reflecting or transmitting the light emitted through the polarization converting unit according to the polarization direction; 상기 PBS에서 반사되는 빛을 R,G,B 각각의 색으로 분리하여 해당 R,G,B 액정 패널로 출사하고, 상기 R,G,B 액정 패널에서 각각 변조되어 나오는 R,G,B 빛을 다시 재결합하여 상기 PBS로 출사하는 재결합기; 그리고The light reflected from the PBS is separated into respective colors of R, G, and B, and emitted to the corresponding R, G, and B liquid crystal panels, and the R, G, and B light emitted from the R, G, and B liquid crystal panels are respectively modulated. A recombiner recombined and exited to the PBS; And 상기 PBS를 투과하여 출사되는 빛을 받아 확산시키는 투사 렌즈를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And a projection lens configured to receive and diffuse light emitted through the PBS. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 PBS에서 출사되는 빛에 포함된 비편광 성분을 제거하여 투사 렌즈로 출사하는 편광기가 상기 PBS와 투사 렌즈 사이에 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And a polarizer which removes the non-polarization component included in the light emitted from the PBS and exits to the projection lens, is further disposed between the PBS and the projection lens. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1, 제 2 광원 및 집광 렌즈와 미러 사이에는 비편광된 빛을 특정파로 편광하는 PBS 어레이가 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And a PBS array further disposed between the first and second light sources and the condenser lens and the mirror to polarize unpolarized light with a specific wave. 제 3 항에 있어서, 상기 편광 변환부는The method of claim 3, wherein the polarization converter 상기 PBS 어레이에서 출사되는 편광된 빛에 포함된 비편광 성분을 제거하는 프리 편광기인 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And a pre-polarizer for removing non-polarization components included in the polarized light emitted from the PBS array. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 재결합기는 이색성 프리즘으로 구성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And said recombiner is comprised of a dichroic prism. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 재결합기와 R,G,B 액정 패널 사이에는 칼라 필터가 각각 추가로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터의 광학 시스템.And a color filter further disposed between the recombiner and the R, G, and B liquid crystal panels.
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