KR20040094212A - 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치 - Google Patents

조명 광학계 및 칼라화상 투사장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부품수 및 조립공수를 줄여, 조립 작업성의 향상 및 제조 코스트의 저감을 이룰 수 있는 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치에 관한 것이다.
본 발명의 칼라화상 투사장치(31)는 조명 광학계(32)와 투사 광학계(33)로 구성된다. 상기 조명 광학계(32)는, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 상기 삼색의 빛 중 적색과 청색을 좌우에 반사시키고 녹색의 빛을 투과시키는 반사면(35A),(35B)을 가지는 분광 블록(35)과, 이 분광 블록(35)에 접하게 설치되고 반사면(35A)에서 반사한 적색빛을 투사 광학계(33)에 반사시키는 다이클로익 미러(36A)를 가지는 적색 블록(36)과, 이 적색 블록(36)과 같이 다이클로익 미러(38A)를 가지는 청색 블록(38)과, 투과한 녹색빛을 투사 광학계(33)에 반사시키는 다이클로익 미러(37A)를 가지는 녹색 블록(37)으로 구성된다.

Description

조명 광학계 및 칼라화상 투사장치{Illuminating optical system and color image projecting device}
본 발명은 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 빛으로 분광하는 조명 광학계 및 이 조명 광학계로부터 각 색의 빛에 의해 칼라화상을 스크린 등에 투사하는 칼라화상 투사장치에 관한 것이다.
백색광을 분광하여 화상 소자를 통한 후 1개로 합쳐 스크린 등에 투사하는 칼라화상 투사장치는 일반적으로 알려져 있다. 이러한 칼라화상 투사장치의 일례를 도 2에 나타내었다.
종래의 칼라화상 투사장치(1)는 광원(2)과, 조명 광학계(3)와, 투사 광학계(4)로 구성된다.
광원(2)은 백색광을 내는 램프(5)와, 2개의 인테그레이터(integrator)(6)(7)와, 각 인테그레이터(6)(7)의 사이에 설치된 PS변환 소자(8)로 구성되고 있다. 이 광원(2)으로부터 P편광과 S편광으로 정리된 백색광이 출력된다.
또한, 조명 광학계(3)는, 전반사 미러(11)와, 제1 다이클로익 미러(12)와, 제2 다이클로익 미러(13)와, 제3 다이클로익 미러(14)와, 릴레이 렌즈(15)(16)(17)들로 구성되고 있다. 상기 각각의 미러(11)(12)(13)(14) 및 렌즈(15)(16)(17)는 광로에 정확하게 배치되고 있다. 전반사 미러(11)는, 광원(2)으로부터의 백색광을 제1 다이클로익 미러(12)측에 전반사 시킨다. 제1 다이클로익 미러(12)는, 적색의 빛만을 투과시키고 나머지 녹색과 청색의 빛을 반사시킨다. 제2 다이클로익 미러(13)는, 제1 다이클로익 미러(12)에서 반사된 녹색과 청색의 빛 가운데, 청색의 빛만 투과시켜 나머지 녹색의 빛을 반사시킨다. 제3 다이클로익 미러(14)는, 제1 다이클로익 미러(12)를 투과한 적색의 빛을 반사시킨다. 각 릴레이 렌즈(15)(16)(17)는, 각 다이클로익 미러(13)(14)로 나눌 수 있었던 적색, 녹색, 청색의 빛을 그 광로를 조정하여 후술하는 적색블록(18), 녹색블록(19), 청색블록(20)에 각각 입사시킨다.
투사 광학계(4)는 적색블록(18)과, 녹색블록(19)와, 청색블록(20)과, 집광블록(21)과, 투사 렌즈(22)로 구성된다. 적색블록(18)은, 조명 광학계(3)로 나눌 수 있었던 적색의 빛을 통해 적색의 투사 화상을 만든다. 녹색블록(19)은, 조명 광학계(3)로 나눌 수 있었던 녹색의 빛을 통해 녹색의 투사 화상을 만든다. 청색블록(20)은, 조명 광학계(3)로 나눌 수 있었던 청색의 빛을 통해 청색의 투사 화상을 만든다. 집광블록(21)은 적색블록(18), 녹색블록(19) 및 청색블록(20)으로 각각 만들어진 투사 화상을 맞추어 1개로 한다. 투사 렌즈(22)는 집광블록(21)으로 합쳐진 투사 화상을 스크린 등에 투사한다.
그런데, 상기와 같은 구성을 가진 종래의 칼라화상 투사장치(1)는 각각의 미러(11)(12)(13)(14) 및 렌즈(15)(16)(17)가 개별의 부품으로 구성되므로 부품수가 많은 단점이 있었다.
또한, 이들 부품을 광로상에 정확하게 설치하지 않으면 안되기 때문에, 조립 작업이 번거로워 조립공수도 많아지고, 이 결과, 제조 코스트가 커지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 부품수 및 조립공수를 줄여 조립 작업성을 향상시키고, 제조 코스트의 저감을 꾀한 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 칼라화상 투사장치를 나타내는 분해 사시도.
도 2는 종래의 칼라화상 투사장치를 나타내는 개략 구성도.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 칼라화상 투사장치를 나타내는 분해 사시도.
도 4는 제1 변형예에 따른 칼라화상 투사장치의 조명 광학계를 나타내는 사시도.
도 5는 제2 변형예에 따른 칼라화상 투사장치의 조명 광학계를 나타내는 사시도.
도 6은 제3 변형예에 따른 칼라화상 투사장치의 조명 광학계를 나타내는 사시도.
도 7은 제4 변형예에 따른 칼라화상 투사장치의 조명 광학계를 나타내는 사시도.
♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣
31：칼라화상 투사장치 32：조명 광학계
33：투사 광학계 34：집광블록
35：분광 블록 36：적색 블록
36, 37：녹색 블록 38：청색 블록
39：PBS판 40：블루 패널
41：적색 투사 블록 42：녹색 투사 블록
43：청색 투사 블록 44：집광블록
45：투사 렌즈 47：PBS판
48：레드 패널 49：PBS판
50：그린 패널 51：PBS판
52：블루 패널 55：제1 반사판
56：제2 반사판
상기와 같은 문제를 해결하기 위해서 본 발명에 따른 조명 광학계는, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력하는 광원과, 상기 광원에 접하게 설치된 분광 블록을 가지며, 상기 분광 블록은 적어도, 상기 광원으로부터의 빛의 광로상에 설치되고 상기 삼색의 빛 가운데 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는제1 반사면과, 상기 제1 반사면에서 반사시킨 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 제1 취출용 반사면과, 상기 광원으로부터 빛의 광로상에 설치되고 상기 삼색의 빛 가운데 다른 일색을 반사시키고, 나머지 색의 빛을 투과시키는 제2 반사면과, 상기 제2 반사면에서 반사시킨 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 제2 취출용 반사면을 갖추어 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 분광 블록의 제1 반사면에서는, 상기 삼색의 빛 중 일색을 반사시켜 제1 취출용 반사면으로 향한다. 제1 취출용 반사면에서는 제1 반사면으로부터 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 제2 반사면에서는, 상기 삼색의 빛 중 상기 제1 반사면에서 반사시켜 취출된 빛을 제외한 나머지 2색 가운데 일색의 빛을 반사시켜 제2 취출용 반사면으로 향하고 나머지의 일색의 빛을 투과 시킨다. 제2 취출용 반사면에서는 제2 반사면으로부터의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 제1 및 제2 반사면에서 반사되지 않고 투과한 빛은, 그대로 소정 방향으로 취출하거나 제3 취출용 반사면을 마련해 소정 방향으로 취출한다. 이것에 의해, 백색광으로부터 삼색의 빛을 나누어 소정 방향으로 취출한다.
제2의 발명이 관계되는 조명 광학계는, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력 하는 광원과, 상기 광원으로부터 상기 삼색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시키고 나머지의 색의 빛을 투과 또는 반사시키는 반사면을 적어도 가지는 제1 블록과, 상기 제1 블록에 접하게 설치되고 상기 반사면을 투과 또는 반사한 2색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시키고 나머지 색의 빛을 소정 방향으로 투과 또는 반사시키는 반사면을 적어도 가지는 제2 블록을갖추어 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 광원으로부터 출력한 백색광은, 제1 블록에 입력하는 것으로서 적색, 녹색 및 청색의 삼색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시켜 취출한다. 나머지 빛은, 제1 블록에 접한 제2 블록에 입력한다. 제2 블록에서는 입력한 2색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시켜 취출하고, 나머지의 빛은 소정 방향으로 투과 또는 반사시켜 취출한다. 이것에 의해, 3개의 빛을 분리해 소정 방향으로 취출한다.
상기 제2의 발명과 관련되는 조명 광학계에 있어서, 상기 제2 블록에 접하게 설치되고 제2 블록의 반사면을 투과 또는 반사한 빛을 소정 방향으로 반사시키는 반사면을 가지는 제3 블록을 갖추는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 광원에서 나온 백색광은, 상기 제2의 발명과 동일하게, 제1 블록으로 삼색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 취출하고, 제2 블록으로 2색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 취출한다. 그리고 나머지의 빛은, 제2 블록에 접한 제3 블록에 입사된다. 제3 블록에서는, 제2 블록으로부터 입사된 빛을 제3 블록의 반사면에서 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 이것에 의해, 3개의 빛을 분리해 소정 방향으로 취출한다.
제3의 발명이 관계되는 조명 광학계는, 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력하는 광원과, 상기 광원으로부터 상기 삼색의 빛 중 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 제1 반사면과, 다른 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 제2 반사면을 동일 광로에 설치하여 상기 삼색의 빛을 세방향에 분광시키는 분광 블록과, 상기 분광 블록 내부에 적색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 적색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 적색 블록과, 상기 분광 블록 내부에 녹색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 녹색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 녹색 블록과, 상기 분광 블록 내부에 청색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 청색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 청색 블록을 갖추어 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 광원으로부터의 백색광은 분광 블록에 입력한다. 분광 블록내에서는, 백색광에 포함되는 삼색의 빛 가운데 일색이 제1 반사면에서 반사한다. 나머지의 2색 가운데 일색은 제2 반사면에서 반사한다. 나머지의 일색은 제1 및 제2의 반사면을 투과한다. 이 분광 블록 내부에 적색의 빛이 출력되는 면에 접한 적색 블록에서는, 입력한 적색의 빛을 취출용 반사면에서 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 상기 분광 블록 내부에 녹색의 빛이 출력되는 면에 접한 녹색 블록에서는, 입력한 녹색의 빛을 취출용 반사면에서 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 상기 분광 블록 내부에 청색의 빛이 출력되는 면에 접한 청색 블록에서는, 입력한 청색의 빛을 취출용 반사면에서 소정 방향으로 반사시켜 취출한다. 이것에 의해, 상기 삼색의 빛이 3개의 빛으로 분광하여 소정 방향으로 취출된다.
상기 각 발명에 따른 조명 광학계에서, 상기 각 블록의 각 반사면은, 상기 적색, 녹색 또는 청색 가운데 어느쪽이든 일색의 빛만을 반사 또는 투과 시키는 다이클로익 미러에 의해 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 다이클로익 미러에 의해 삼색 가운데 일색의 빛만을 확실히 반사시켜 꺼낼 수가 있다.
상기 각 발명과 관련되는 조명 광학계에 두어, 상기 각 블록이 투명 플라스틱으로 성형된 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 각 블록을 투명 플라스틱으로 성형해 서로 접착하는 것으로, 각 반사면의 광축에 대한 미세한 조정을 필요로 하지 않고, 용이할 뿐 아니라 정확하게 조명 광학계를 조립할 수가 있다.
제4의 발명이 관계되는 칼라화상 투사장치는, 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 빛으로 나누어 출력하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터 삼색의 빛에 의해 칼라의 투사 화상을 만드는 투사 광학계를 갖춘 칼라화상 투사장치에 있어서, 상술한 조명 광학계 중 어느 한개를 이용한 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 광축에 대한 미조정을 필요로 하지 않고, 다만 각 블록을 접착하는 것만으로 끝나므로, 용이하게 조립할 수가 있다. 게다가 부품수 및 조립공수도 줄어들어, 조립 작업성이 향상됨과 동시에, 제조 코스트의 저감을 꾀할 수가 있다.
이하, 본 발명에 의한 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치의 실시예를 도면을 참조하면서 상술한다.
[제1 실시예］
제1 실시예와 관련되는 칼라화상 투사장치에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시예와 관련되는 칼라화상 투사장치를 나타내는 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 칼라화상 투사장치(31)는 광원(도시하지 않음)과, 조명 광학계(32)와, 투사 광학계(33)로 구성되고 있다.
광원은, 상기 종래의 광원(2)과 마찬가지로 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력한다. 이 광원으로부터의 백색광이 조명 광학계(32)에 입력된다.
조명 광학계(32)는 분광 블록(35)과, 적색 블록(36)과, 녹색 블록(37)과, 청색 블록(38)으로 구성되고 있다.
분광 블록(35)은, 광원의 백색광으로부터 적색, 녹색 및 청색의 삼색의 빛을 분광해 내기위한 블록이다. 이 분광 블록(35)은 올레핀계, 아크릴계, 폴리카보네이트계 등의 투명의 합성수지에 의해 정육면체로 형성되고 있다. 분광 블록(35)내에는, 2개의 반사면(35A)(35B)이 설치되어 있다. 각 반사면(35A)(35B)은 대각선으로 직교시켜 수직되게 배치된다. 제1 반사면(35A)은 입력된 백색광 가운데 적색의 빛을 광로 S에 대해서 직교 방향으로 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 다이클로익 미러로 구성되고 있다. 제2 반사면(35B)은 입력된 백색광 가운데 청색의 빛을 광로 S에 대해서 직교방향이면서 상기 적색의 빛과 반대 방향으로 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 다이클로익 미러로 구성되고 있다. 이것에 의해, 광로 S를 따라 입사한 백색광 가운데, 적색의 빛은 제1 반사면(35A)에 의해 직교 방향으로 반사되고, 청색의 빛은 제2 반사면(35B)에 의해 적색의 빛과 반대 방향으로 반사되고, 녹색의 빛은 분광 블록(35)를 투과하여, 삼색의 빛을 세개의 방향으로 분광시키게 되는 것이다.
상기 적색 블록(36)은, 적색의 빛을 투사 광학계(33)에 출력하기 위한 블록이다. 이 적색 블록(36)은, 올레핀계, 아크릴계, 폴리카보네이트계등의 투명의 합성 수지에 의해 삼각기둥 형상으로 형성된다. 구체적으로는, 정육면체를 대각선으로 반으로 나눈 삼각기둥 형상으로 형성된다. 이 삼각기둥 형상의 적색 블록(36)의 경사면에는 적색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(36A)가 설치되어 분광 블록(35)로부터의 적색빛을 투사방향 T에 반사시키게 되어 있다. 상기 다이클로익 미러(36A)는, 적색 블록(36)의 경사면에 증착해 직접 성형하는 것도 가능하고, 판재로서 붙여 맞추는 것도 무방하다. 판재로서 붙여 맞추는 경우는 접착면에서의 굴절률을 고려한다. 더불어 분광 블록(35)의 제1 반사면(35A)에서는 적색의 빛만을 반사하고 있으므로, 적색 블록(36)의 경사면에는, 알루미늄의 증착 등에 의한 전반사 미러를 설치해도 좋다. 이 적색 블록(36)은, 분광 블록(35)의 적색빛의 출력면에 접하게 설치된다.
또한, 상기 녹색 블록(37)은, 녹색의 빛을 투사 광학계(33)에 출력하기 위한 블록이다. 이 녹색 블록(37)은, 상기 적색 블록(36)과 동일하게 올레핀계, 아크릴계, 폴리카보네이트계등의 투명의 합성 수지에 의해 삼각기둥 형상으로 형성되고 있다. 이 삼각기둥 형상의 녹색 블록(37)의 경사면에는 녹색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(37A)가 설치되어 분광 블록(35)로부터의 빛 중 녹색빛을 투사 방향 T에 반사시키게 되어 있다. 분광 블록(35)에서 제1 반사면(35A) 및 제2 반사면(35B)을 투과한 빛이 녹색 블록(37)에 입사되지만, 적색과 청색의 빛이 제외해진 빛에는 녹색 이외의 색의 빛도 포함되어 있을 가능성이 있기 때문에, 다이클로익 미러(37A)를 이용한다. 다이클로익 미러(37A)는, 증착해 성형하는 것도 가능하고,판재로서 붙여 맞추는 것도 무방하다. 붙여 맞추는 경우는 접착면에서의 굴절률을 고려한다. 녹색 블록(37)은, 분광 블록(35)의 녹색빛의 출력면에 접하게 설치된다.
상기 청색 블록(38)은, 청색의 빛을 투사 광학계(33)에 출력하기 위한 블록이다. 이 청색 블록(38)은, 상기 적색 블록(36)과 동일하게 올레핀계, 아크릴계, 폴리카보네이트계등의 투명의 합성 수지에 의해 삼각기둥 형상으로 형성되고 있다. 이 삼각기둥 형상의 청색 블록(38)의 경사면에는 청색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(38A)가 설치되어 분광 블록(35)로부터의 청색빛을 투사 방향 T에 반사시키게 되어 있다. 다이클로익 미러(38A)는, 청색 블록(38)의 경사면에 증착하여 성형하는 것도 가능하고, 판재로서 붙여 맞추는 것도 무방하다. 붙여 맞추는 경우는 접착면에서의 굴절률을 고려한다. 또한, 분광 블록(35)에서는 제2 반사면(35B)에 의해 청색의 빛만을 반사하고 있으므로, 청색 블록(38)의 경사면에는, 알루미늄의 증착등에 의한 전반사 미러를 설치해도 좋다. 이 청색 블록(38)은, 분광 블록(35)의 청색빛의 출력면에 접하게 설치된다.
투사 광학계(33)는 적색 투사 블록(41), 녹색 투사 블록(42), 청색 투사 블록(43), 집광블록(44) 및 투사 렌즈(45)(도 3 참조)로 구성된다.
적색 투사 블록(41)은 적색의 빛에 의해 적색의 투사 화상을 만들기 위한 블록이다. 이 적색 투사 블록(41)은, 조명 광학계(32)의 적색 블록(36)의 적색빛의 출력면에 붙여진다. 상기 적색 투사 블록(41)은 정육면체 형상으로 형성되며, PBS판(47)과 레드 패널(48)이 설치되어 있다. PBS판(47)은 적색 투사 블록(41)내에 설치된다. 구체적으로는 정육면체 형상의 적색 투사 블록(41)의 대각선상에, 적색 블록(36)으로부터의 출력되는 빛의 광로에 대해서 외측으로 45°경사지게 설치된다. PBS판(47)은, P편광과 S편광 중 한 편을 통과시키고, 다른 편을 반사시킨다. 이것에 의해, 조명 광학계(32)의 적색 블록(36)으로부터 입력하는 적색빛을 반사시켜 레드 패널(48)측에 안내함과 동시에, 편파면이 90°회전한 레드 패널(48)측에서의 적색빛을 투과시켜 집광블록(44)측에 출력 하도록 된다. 레드 패널(48)은, 적색의 빛을 선택적으로 반사시켜 화상을 만드는 액정 등의 적색 화상 소자를 갖고 있다. 게다가 PBS판(47)으로 반사한 적색빛의 편파면을 90°회전시키는 기능을 가진다. 이 레드 패널(48)은, 적색 투사 블록(41)의 외측 단면에 부착되어 있다.
녹색 투사 블록(42)은 녹색의 빛에 의해 녹색의 투사 화상을 만들기 위한 블록이다. 이 녹색 투사 블록(42)은, 조명 광학계(32)의 녹색 블록(37)의 녹색빛의 출력면에 붙여진다. 녹색 투사 블록(42)은 정육면체 형상으로 형성되며, PBS판(49)과 그린 패널(50)이 설치된다. PBS판(49)은, 상기 PBS판(47)과 동일하게, 조명 광학계(32)의 녹색 블록(37)으로부터의 녹색빛을 반사시켜 그린 패널(50)측에 안내함과 동시에, 편파면이 90°회전한 그린 패널(50)측에서의 녹색빛을 투과시켜 집광블록(44)측에 출력하도록 되어 있다. 그린 패널(50)은, 녹색의 빛을 선택적으로 반사시켜 화상을 만드는 액정등의 녹색 화상 소자를 갖추고 있다. 게다가 PBS판(49)으로 반사한 적색빛의 편파면을 90°회전시키는 기능을 가진다. 이 그린 패널(50)은, 녹색 투사 블록(42)의 외측 단면에 부착되어 있다.
청색 투사 블록(43)은, 청색의 빛에 의해 청색의 투사 화상을 만들기 위한 블록이다. 이 청색 투사 블록(43)은, 조명 광학계(32)의 청색 블록(38)의 청색빛의출력면에 붙여진다. 청색 투사 블록(43)은 정육면체 형상으로 형성되며, PBS판(51)과 블루 패널(52)이 설치된다. PBS판(51)은, 상기 PBS판(47)과 동일하게, 조명 광학계(32)의 청색 블록(38)으로부터의 청색빛을 반사시켜 블루 패널(52)측에 안내함과 동시에, 편파면이 90°회전한 블루 패널(52)측에서의 청색빛을 투과시켜 집광블록(44)측에 출력하도록 되어 있다. 블루 패널(52)는, 청색의 빛을 선택적으로 반사시켜 화상을 만드는 액정등의 청색 화상 소자를 갖추고 있다. 게다가 PBS판(51)으로 반사한 적색빛의 편파면을 90°회전시키는 기능을 가진다. 이 블루 패널(52)은 청색 투사 블록(43)의 외측 단면에 부착되어 있다.
집광블록(44)은 적색 투사 블록(41), 녹색 투사 블록(42) 및 청색 투사 블록(43)으로부터의 적색, 녹색 및 청색의 빛을 합치기 위한 블록이다. 이 집광블록(44)에는 2개의 반사판(55)(56)이 대각선상에 서로 교차한 상태로 수직되게 설치되고 있다. 제1 반사판(55)은, 적색 투사 블록(41)으로부터 입력한 적색의 빛을 투사 렌즈(45)측에 반사시키고 다른 색의 빛을 투과시킨다. 제2 반사판(56)은, 청색 투사 블록(43)으로부터 입력한 청색의 빛을 투사 렌즈(45)측에 반사시키고 다른 색의 빛을 투과시킨다. 그리고, 각 반사판(55)(56)은 녹색 투사 블록(42)로부터 입력한 녹색의 빛을 반사하지 않고 투사 렌즈(45)측에 투과 시킨다. 이것에 의해, 집광블록(44)로 3개의 색의 빛이 합쳐져 투사 렌즈(45)에 출력하게 된다.
집광블록(44)에는, 그 적색빛의 입력면에 적색 투사 블록(41)이, 녹색빛의 입력면에 녹색 투사 블록(42)이, 청색빛의 입력면에 청색 투사 블록(43)이 각각 접하게 설치되어 있다. 게다가 집광블록(44)은 조명 광학계(32)의 분광 블록(35)도접하게 설치되어 있다.
투사 렌즈(45)는, 집광블록(44)으로부터 출력된 빛을 투사 대상의 스크린 등에 투사하기 위한 렌즈이다. 이 투사 렌즈(45)는, 집광블록(44)의 출력면에 접하게 설치되고 있다.
이상과 같이 구성된 칼라화상 투사장치(31)의 조명 광학계(32)는, 다음과 같이 조립한다.
분광 블록(35)에 적색 블록(36), 녹색 블록(37) 및 청색 블록(38)을 각각 합쳐 맞춘다. 또, 투사 광학계(33)에서는 집광블록(44)에 적색 투사 블록(41), 녹색 투사 블록(42) 및 청색 투사 블록(43)을 각각 합쳐 맞춘다. 그리고, 조명 광학계(32)의 분광 블록(35), 적색 블록(36), 녹색 블록(37) 및 청색 블록(38)이, 투사 광학계(33)의 집광블록(44), 적색 투사 블록(41), 녹색 투사 블록(42) 및 청색 투사 블록(43)에 각각 접하게 합쳐져, 전체를 조립하게 된다.
이와 같이 조립할 수 있는 칼라화상 투사장치(31)에서는, 광원으로부터의 백색광을 조명 광학계(32)의 분광 블록(35)에서 적색, 녹색 및 청색의 삼색의 빛으로 나눌 수 있으며, 나눠진 삼색의 빛이 각각 적색 블록(36), 녹색 블록(37) 및 청색 블록(38)에 입사된다. 그리고, 적색 블록(36), 녹색 블록(37) 및 청색 블록(38)의 다이클로익 미러(36A)(37A)(38A)로 각각 반사되어 투사 광학계(33)에 입사된다.
투사 광학계(33)에서는, 조명 광학계(32)의 적색 블록(36), 녹색 블록(37) 및 청색 블록(38)으로부터의 적색, 녹색 및 청색의 빛이 적색 투사 블록(41), 녹색 투사 블록(42) 및 청색 투사 블록(43)에 입사되어 각각의 색의 투사 화상을 만들고, 집광블록(44)에 입사되어 상기 집광블록(44)으로 합쳐지고 투사 렌즈(45)를 통해 스크린 등에 투사된다.
이상과 같이, 본 발명의 제1 실시예는 조명 광학계(32) 및 투사 광학계(33)를 블록 단위로 제조하여, 그것들을 정합시켜 붙여 맞추는 것만으로 전체를 조립할 수가 있으므로, 부품수 및 조립공수를 줄일 수가 있다.
이로 인해, 각 부품을 광축에 맞추어 위치를 결정하거나 미세하게 조정할 필요가 없고, 칼라화상 투사장치(31)를 지극히 용이하게 조립할 수가 있어 조립 작업성을 크게 향상하는 것이다. 게다가 부품수도 줄어들어, 제조 코스트의 저감을 꾀할 수가 있다.
［제2 실시예］
다음에, 본 발명의 제2 실시예에 대해 도 3에 근거하여 설명한다. 덧붙여 본 실시예와 관련되는 칼라화상 투사장치의 투사 광학계는 상기 제1 실시예의 칼라화상 투사장치(31)의 투사 광학계(33)와 같은 구성이기 때문에, 동일 부분에는 동일 부호를 교부하고 그 설명을 생략한다. 본 실시예에서는, 조명 광학계(60)에 특징이 있다. 또한, 광원(61)은 램프(62)와, 인테그레이터(integrator)(63)와, IR컷토프 필터(64)를 구비하고 있다.
본 실시예와 관련되는 조명 광학계(60)는 제1 블록(66)과, 제2 블록(67)과, 제3 블록(68)으로 구성된다.
제1 블록(66)은 광원(61)으로부터 상기 삼색의 빛 가운데 한가지 색을 소정 방향으로 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키기 위한 블록이다. 이 제1블록(66)은, 정육면체를 대각선으로 반등분한 2개의 삼각기둥을 서로 90°회전시켜 맞추어 구성된다. 광원(61)측의 제1 경사면(66A)은 상측을 향하도록 형성되고, 반대측의 제2 경사면(66B)은 횡측을 향하고 있다. 제1 경사면(66A)은 반사면도 겸한다. 이 제1 경사면(66A)에는, 도면 중 그래프와 같이 적색의 빛을 반사시키는 다이클로익 미러(71)가 접하게 설치된다. 덧붙여 제1 경사면(66A)에 증착으로 다이클로익 미러(71)를 형성해도 좋다. 이 다이클로익 미러(71)에 의해, 적색의 빛을 윗방향으로 반사시시키고, 나머지의 빛을 투과시킨다. 제1 경사면(66A)에 의해 반사된 적색의 빛은, 투사 광학계(33)의 적색 투사 블록(41)에 입사된다. 제2 경사면(66B)은 제2 블록(67)의 제1 경사면(67A)과 합쳐져 반사면을 구성하고 있다. 이 제2 경사면(66B)에 대향하는 수직면(66C)은 제2 경사면(66B)(제1 경사면(67A))으로 반사한 녹색의 빛의 출력면이 된다.
제2 블록(67)은, 제1 블록(66)으로부터 적색을 제외한 2가지 색의 빛 가운데 한개의 색을 소정 방향으로 반사시키고 나머지 색의 빛을 소정 방향으로 투과시키기 위한 블록이다. 이 제2 블록(67)에는, 상기 제1 블록(66)과 동일하게, 정육면체를 대각선으로 반으로 한 2개의 삼각기둥을 서로 90°회전시켜 맞추어 구성되고 있다. 여기서, 제1 블록(66)에 접하는 측의 삼각기둥이 다른 편의 삼각기둥보다 조금 작게 성형되어 있다. 이것은, 후술하는 다이클로익 미러(72)의 두께를 고려한 것이다. 제1 블록(66)측의 제1 경사면(67A)은 횡방향을 향하고 있고, 반대측의 제2 경사면(67B)는 하부를 향하고 있다. 제1 경사면(67A)은 반사면이 된다. 즉, 이 제1 경사면(67A)에는, 도면 중 그래프와 같이 녹색의 빛을 반사시키는 다이클로익미러(72)가 붙여 합쳐진다. 덧붙여 제1 경사면(67A)에 증착으로 다이클로익 미러 (72)를 형성해도 좋다. 이 다이클로익 미러(72)에 의해, 녹색의 빛을 횡방향으로 반사시키고 나머지의 빛을 투과 시킨다. 덧붙여 적색빛도 반사하지만, 적색빛은 상기 다이클로익 미러(71)로 이미 제외되어 있기 때문에, 녹색빛 만이 반사한다. 제2 경사면(67B)은, 청색의 빛을 반사시키는 반사면이 된다. 제2 경사면(67B)에 입사하는 빛이 청색뿐인 경우는, 알루미늄의 증착등에 의한 전반사 미러를 마련한다. 청색 이외의 색의 빛을 포함한 경우에는, 청색의 빛을 반사하는 다이클로익 미러를 마련한다. 이 제2 경사면(67B)에 대향하는 수평면(67C)은, 제2 경사면(67B)으로 반사한 청색의 빛의 출력면이 되고 있다. 수평면(67C)로 출력 한 청색의 빛은, 투사 광학계(33)의 청색 투사 블록(43)에 입력된다.
제3 블록(68)은, 제1 블록(66)의 제2 경사면(66B)(제2 블록(67)의 제1 경사면(67A))에서 반사되어 수직면(66C)으로부터 출력한 녹색의 빛을 소정 방향으로 반사시키기 위한 블록이다. 이 제3 블록(68)은, 정육면체를 대각선으로 반등분한 삼각기둥 형상으로 형성되고 있다. 이 제3 블록(68)의 경사면(68A)은 전반사 미러가 설치된다. 덧붙여 전반사 미러 대신에, 녹색의 빛을 반사하는 다이클로익 미러도 무방하다. 이 경사면(68A)에 대향하는 수평면(68B)은 경사면(68A)에서 반사한 녹색의 빛의 출력면이 되고 있다. 상기 수평면(68B)으로 출력한 녹색의 빛은, 투사 광학계(33)의 녹색 투사 블록(42)에 입력된다.
이상과 같이 구성된 칼라화상 투사장치의 조명 광학계(60)에서는, 제1 블록(66), 제2 블록(67), 제3 블록(68) 및 다이클로익 미러(71)(72)가 각각 접하여합쳐진다. 그리고, 제2 블록(67)의 수평면(67C)이 투사 광학계(33)의 청색 투사 블록(43)에, 제3 블록(68)의 수평면(68B)이 투사 광학계(33)의 녹색 투사 블록(42)에 각각 합쳐져, 전체를 조립할 수 있다.
그리고, 조명 광학계(60)에서는, 광원으로부터의 백색광을 다이클로익 미러(71)(72) 등으로 적색, 녹색 및 청색의 삼색의 빛으로 나누어 투사 광학계(33)에 입력시킨다.
투사 광학계(33)에서는, 상기 제1 실시예와 동일하게 작용하여, 투사 화상이 스크린등에 투사된다.
이상과 같이, 본 발명의 제2 실시예 역시 조명 광학계(60)를 블록 단위로 제조하여, 그것들을 정합시켜 붙여 맞추는 것만으로 전체를 조립할 수가 있으므로, 상기 제1 실시예와 마찬가지로 부품수 및 조립공수를 줄여, 조립 작업성을 큰폭으로 향상할 수 있음과 동시에, 제조 코스트의 저감을 꾀할 수가 있다.
［변형예］
(1)　상기 제1 실시예에서는, 조명 광학계(32)를, 삼색의 빛을 분광 하는 기능만을 가지는 블록과 분광한 각 빛을 투사 광학계(33)측에 반사시키는 기능만을 가지는 블록으로 나누었지만, 도 4에 도시한 바와 같이, 분광과 반사의 2개의 기능을 1개의 블록에 갖게해도 무방하다. 여기에서는, 조명 광학계(81)를 제1 블록(82), 제2 블록(83), 제3 블록(84) 및 제4 블록(85)으로 나누고 있다.
제1 블록(82)은, 광원으로부터의 백색광의 입력면(82A)과, 적색의 빛을 반사시키는 적색 반사면(82B)과, 청색의 빛을 반사시키는 청색 반사면(82C)을 갖추고있다.
제2 블록(83)은, 상기 제1 블록(82)의 청색 반사면(82C)과 일체가 되는 청색 반사면(83A)과, 적색의 빛을 반사시키는 적색 반사면(83B)과, 입력한 적색의 빛을 투사 광학계(33)측에 출력하는 다이클로익 미러(83C)를 갖추고 있다.
제3 블록(84)은, 상기 제 2 블록(83)의 적색 반사면(83B)과 일체가 되는 적색 반사면(84A)과, 청색의 빛을 반사시키는 청색 반사면(84B)과, 입력한 녹색의 빛을 투사 광학계(33)측에 출력하는 다이클로익 미러(84C)를 갖추고 있다.
제4 블록(85)은, 상기 제 3 블록(84)의 청색 반사면(84B)과 일체가 되는 청색 반사면(85A)과, 상기 제1 블록(82)의 적색 반사면(82B)과 일체가 되는 적색 반사면(85B)과, 입력한 청색의 빛을 투사 광학계(33)측에 출력하는 다이클로익 미러 (85C)를 갖추고 있다.
이 경우도, 상기 제1 실시예의 칼라화상 투사장치(31)과 같은 작용, 효과를 낼 수가 있다.
(2)　상기 제2 실시예에서는, 조명 광학계(60)를, 3개의 블록(66)(67)(68)으로 나누었지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 2개의 블록으로 조명 광학계를 구성해도 무방하다. 즉, 조명 광학계(91)를, 제1 블록(92)과 제2 블록(93)으로 구성해도 괜찮다. 제1 블록(92)은, 제2 실시예의 제1 블록(66)과, 제3 블록(68)을 일체로 성형한 것이다. 제2 블록(93)은, 제2 실시예의 제2 블록(67)과 같다.
이 경우도, 상기 제1 실시예의 칼라화상 투사장치(31)과 같은 작용, 효과를 낼 수 있다.
(3)　상기 각 실시예에서는, 투사 광학계측에 반사시키는 반사면을 3개의 빛에 따라 3개 마련했지만, 광원으로부터의 백색광의 입력 방향이 투사 광학계(33)의 측방향인 경우는, 도 6및 도 7에 나타내듯이, 반사면을 2개 설치해도 좋다.
도 6에서는, 조명 광학계를 제1 블록(101)과 제2 블록(102)으로 구성했다. 제1 블록(101)은, 적색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(103)와, 이 다이클로익 미러(103)로 반사한 적색의 빛을 투사 광학계(33)측에 반사시키는 반사면(104)으로 구성되고 있다. 제2 블록(102)은, 청색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(105)와, 이 다이클로익 미러(105)로 반사한 청색의 빛을 투사 광학계측에 반사시키는 반사면(106)으로 구성되고 있다. 녹색의 빛은 다이클로익 미러(103)(105)를 투과하여 직진한다.
도 7에서는, 조명 광학계를 1개의 블록(111)으로 구성했다. 1개의 블록(111)에, 적색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(112)와, 이 다이클로익 미러(112)로 반사한 적색의 빛을 투사 광학계(33)측에 반사시키는 반사면(113)과, 청색빛을 반사시키는 다이클로익 미러(114)와, 이 다이클로익 미러(114)로 반사한 청색의 빛을 투사 광학계측에 반사시키는 반사면(115)을 갖추었다. 녹색의 빛은 다이클로익 미러(112)(114)를 투과하여 직진한다.
이것들의 경우도, 상기 각 실시예와 같은 작용, 효과를 낼 수가 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면, 조명 광학계 및 투사 광학계를 블록 단위로 제조하여 그것들을 정합시켜 접하게 합치는 것만으로 전체를 조립할 수가 있으므로, 부품수 및 조립공수를 줄일 수가 있다. 이것에 의해, 각부품을 광축에 맞추어 위치를 결정하거나 미세한 조정을 할 필요도 없고, 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치를 지극히 용이하게 조립할 수가 있어 조립 작업성을 큰폭으로 향상한다. 게다가 부품수도 줄어들어, 제조 코스트의 저감을 꾀할 수가 있다.

Claims (7)

  1. 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력하는 광원과,
    상기 광원에 접하게 설치된 분광 블록을 가지며,
    상기 분광 블록은 적어도, 상기 광원으로부터의 빛의 광로상에 설치되고 상기 삼색의 빛 가운데 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 제1 반사면과,
    상기 제1 반사면에서 반사시킨 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 제1 취출용 반사면과,
    상기 광원으로부터 빛의 광로상에 설치되고 상기 삼색의 빛 가운데 다른 일색을 반사시키고, 나머지 색의 빛을 투과시키는 제2 반사면과,
    상기 제2 반사면에서 반사시킨 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 제2 취출용 반사면을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  2. 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력 하는 광원과,
    상기 광원으로부터 상기 삼색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시키고 나머지의 색의 빛을 투과 또는 반사시키는 반사면을 적어도 가지는 제1 블록과,
    상기 제1 블록에 접하게 설치되고 상기 반사면을 투과 또는 반사한 2색의 빛 가운데 일색을 소정 방향으로 반사 또는 투과시키고 나머지 색의 빛을 소정 방향으로 투과 또는 반사시키는 반사면을 적어도 가지는 제2 블록을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 블록에 접하게 설치되고 제2 블록의 반사면을 투과 또는 반사한 빛을 소정 방향으로 반사시키는 반사면을 가지는 제3 블록을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  4. 적색, 녹색 및 청색을 포함한 백색광을 출력하는 광원과,
    상기 광원으로부터 상기 삼색의 빛 중 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 제1 반사면과, 다른 일색을 반사시키고 나머지 색의 빛을 투과시키는 제2 반사면을 동일 광로에 설치하여 상기 삼색의 빛을 세방향에 분광시키는 분광 블록과,
    상기 분광 블록 내부에 적색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 적색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 적색 블록과,
    상기 분광 블록 내부에 녹색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 녹색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 녹색 블록과,
    상기 분광 블록 내부에 청색의 빛이 출력되는 면에 접하게 설치되고 청색의 빛을 소정 방향으로 반사시켜 취출하는 취출용 반사면을 가지는 청색 블록을 갖추어 구성된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 블록의 각 반사면이, 상기 적색, 녹색 또는 청색 가운데 어느 일색의 빛만을 반사 또는 투과시키는 다이클로익 미러에 의해 구성된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 각 블록이 투명 플라스틱으로 성형된 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  7. 백색광을 적색, 녹색 및 청색의 빛으로 나누어 출력하는 조명 광학계와, 상기 조명 광학계로부터 삼색의 빛에 의해 칼라의 투사 화상을 만드는 투사 광학계를 갖춘 칼라화상 투사장치에 있어서,
    제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 기재된 조명 광학계를 이용한 것을 특징으로 하는 칼라화상 투사장치.
KR1020030028215A 2003-05-02 2003-05-02 조명 광학계 및 칼라화상 투사장치 KR20040094212A (ko)

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