KR20050002409A

KR20050002409A - 적분기의 구조

Info

Publication number: KR20050002409A
Application number: KR1020030043787A
Authority: KR
Inventors: 강호중; 박종명
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-07
Also published as: KR100531377B1; CN1576946A; JP2005025198A; US7031066B2; CN100389338C; US20050024732A1

Abstract

본 발명은 적분기에 관한 것으로, 특히 컬러드럼용 광학계에 사용하는 적분기에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 상기 적분기는 램프에서 발생한 광이 입사되는 개구부와, 상기 개구부를 통해 입사된 광의 통과 및 반사를 위한 경로부와, 상기 개구부를 통해 입사된 광 및 반사된 광을 굴절 및 전반사하여 광의 출사 방향을 변화시킴과 동시에 출사 각도를 좁혀주는 미러부와, 상기 광 중 하나의 편광 방향을 갖는 광은 투과시키고, 나머지는 반사하는 반사형 편광판과, 상기 반사형 편광판에서 반사된 광의 위상을 변화시키는 파장판으로 구성되어, 종래 컬러 드럼용 광학계의 광 손실을 보상하며, 광학계 구성에 있어서, 종래 장치와 동일한 구성으로, 종래 장치의 구조 변경없이 사용하도록 하는 효과가 있다.

Description

적분기의 구조{Fabrication of integrator}

본 발명은 광학계에 관한 것으로, 특히 컬러 드럼을 사용하는 광학계의 효율을 높이기 위한 적분기의 구조에 관한 것이다.

종래의 프로젝션 티브이 혹은 모니터에 적용되는 광학계는 표시 소자를 몇 개 사용하느냐에 따라 단판식, 2판식, 3판식으로 분류할 수 있다.

3판식 광학계는 광학 부품의 수가 너무 많고, 조명계 뿐만 아니라 광경로 차이를 보상하기 위한 릴레이(Relay)계까지 포함하고 있어서 복잡하고, 광학계의 크기 또한 커지는 문제점을 안고 있다.

그리고, 램프에서 출력된 적색 광의 부족으로 인해 적색의 색순도가 저하되고, 이것으로 인하여 색을 표현할 수 있는 능력 즉, Color gamut의 넓이가 좁아지는 문제점을 안고 있다. 또한, 광학계의 주요 부품은 표시 장치를 많이 사용함으로 인한 비용상승 문제와 R,G,B 패널의 정렬 문제 등이 발생한다.

따라서, 이러한 문제점을 가지고 있는 3판식 광학계보다 최근에는 2판식 혹은 단판식의 광학계를 사용하고 있다.

상기 단판식 혹은 2판식 광학계는 컬러 스크롤링(scrolling)을 수행할 수 있는 부품이 필요하며, 이러한 기능을 수행할 수 있는 부품으로 컬러 휠(wheel), 컬러 드럼(drum), 트랜스미시브 컬러 드럼(Transmissive color drum), 컬러 스위치(switch), 회전 프리즘(rotating prism)등이 있다.

상기 부품 중에 컬러 드럼을 사용하는 경우 가격이 저렴하며, 간단한 광학계를 구성할 수 있고, 컬러 스크롤링을 수행하는 과정에서 각 색의 경계면이 패널 위에서 선형성을 가지고 움직일 수 있다는 장점을 가지고 있다.

그러나 이러한 장점을 가지고 있는 컬러 드럼 광학계는 컬러 드럼의 특징에 의하여 적분기(integrator)의 형상에 제한이 따른다.

도 1a 내지 1b는 종래 기술에 따른 컬러 드럼용 적분기를 나타낸 도면이다.

상기의 컬러 드럼을 사용하여 단판식 혹은 2판식 광학계를 구성한 시스템에 사용되는 적분기의 구조는 도 1a, 도 1b와 같이 크게 두 가지 형태로 구성된다.

그 중 하나가 도 1a와 같은 내부가 빈 형태의 적분기이며, 또 다른 하나는 도 1b와 같은 내부가 유리로 구성된 적분기이다.

도 1a 내지 1b와 같이 상기의 적분기들은 램프로부터 출사된 광을 받아들이기 위한 개구(1)와, 받아들인 빛을 공간적으로 균일하게 만들기 위한 반사면(혹은 전반사면)(3)과, 상기 출사된 광의 편광 성분을 정렬하기 위한 반사형 편광판(4)과, 상기 반사형 편광판으로부터 반사된 광의 위상을 변환시켜 주는 파장판(2), 편광변환 효율을 향상하기 위한 리사이클(recycle)부(파장판과 반사면에 의해 구성)로 구성된다.

상기의 적분기는 크게 두 가지 기능을 수행하게 된다. 첫 번째는 조명광을 공간적으로 균일하게 만들어주는 역할이고, 두 번째로주 편광을 변환하여 는 기능이다.

도 2a 내지 2b는 종래 기술에 따른 컬러 휠을 사용한 적분기와 컬러 드럼을 사용한 적분기를 비교하여 나타낸 도면이다.(편의상 속이 빈 형태의 적분기의 경우를 예로 들었다)

도 2a와 같이 컬러 휠(5)을 사용하는 광학계에 사용되는 적분기는 빛이 출사되는 반사형 편광판(4) 뒤쪽에 컬러 휠(5)이 설치되어 있다.

따라서, 램프에서 출사된 광(p+s파광)은 개구(1)로 입사되고, 상기 입사된 광은 반사면(3)에 의해 반사된다. 상기 반사된 광은 반사형 편광판에 이르러 편광된 하나의 방향을 갖는 s파광은 출사(1번 광)되고, 또다른 p파광은 반사된다. 상기 반사된 p파광은 파장판(2)을 통해 위상이 바뀌어 s파광으로 진행하게 되고, 상기 s파광은 반사면(3)에 의해 반사되어 반사형 편광판(4)을 통해 출사(2번 광)된다.

따라서, 상기 반사형 편광판(4)을 통과한 광은 모두 s파광(위상은 변경가능)이 되며, 상기 s파광은 회전하는 컬러 휠(5)을 투과하면서 적색, 녹색, 청색의 색광들이 순차적으로 나오게 된다.

도 2b와 같이 컬러 드럼(6)을 사용하는 광학계에 사용되는 적분기는 빛이 출사되는 반사형 편광판(4)쪽에 컬러 드럼(6)이 설치되어 있다.

따라서, 램프에서 출사된 광(p+s파광)은 개구(1)로 입사되고, 상기 입사된 광은 반사면(3)을 통해 반사되어 반사형 편광판(4)으로 진행한다. 상기 반사형 편광판(4)으로 진행된 광 중 하나의 편광 방향을 갖는 s파광은 출사(1번 광)되고, p파광은 반사되었다가 파장판(2)을 통해 위상이 변경된 s파광이 되어 출사(2번 광)된다. 상기 컬러 휠(5)을 사용하는 광학계와는 달리 컬러 드럼(6)을 사용한 광학계는 램프에서 빛이 입사되는 방향과 직각을 이루며 적분기를 빠져나와 상기 컬러 드럼(6)면에 도달하는 것이다.

도 2a 내지 2b에서 보듯, 컬러 휠(5)을 사용하는 적분기의 경우 1번 광의 출사각이 그대로 컬러 휠(5)의 색필터 부분을 향하므로 별문제가 없으나, 컬러 드럼(6)을 사용하는 적분기의 경우 1번 광의 출사각이 컬러 드럼(6)의 색필터 부분을 향하지 못함을 알 수 있다.

이는 컬러 드럼(6)을 사용한 적분기의 경우, 상기 적분기에서 출사되는 광이 모이지 않고 흩어짐을 의미한다.

이와 같은 현상은 컬러 드럼을 사용함에 따라 광효율이 저하되었음을 나타낸다.

따라서, 본 발명의 목적은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해안출한 것으로서, 종래의 단판식 혹은 2판식 광학계에서 컬러 드럼을 이용하여 컬러 스크롤링을 하는 광학계에서 사용되는 적분기의 구조 및 재질을 변경하여 광효율을 향상시키며, 동시에 편광 변환을 수행하게 하는데 있다.

도 1a 내지 1b는 종래 기술에 따른 컬러 드럼용 적분기 구조를 나타낸 도면

도 2a 내지 2b는 종래 기술에 따른 컬러 휠과 컬러 드럼을 사용한 적분기의 구조를 나타낸 도면

도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 적분기의 구조를 나타낸 도면

도 4a 내지 4b는 본 발명에 따른 적분기 내부에서 광의 흐름을 나타낸 도면

도 5a 내지 5c는 종래 기술과 본 발명에 따른 적분기의 효율을 비교하여 나타낸 도면

도 6a 내지 6e는 종래 기술과 본 발명에 따른 입사각과 출사각을 비교하여 나타낸 도면

도 7a 내지 7e는 종래 기술에 따른 프리즘이 없는 구조의 적분기 중 L > L′일때의 효율을 분석한 도면

도 8a 내지 8e는 종래 기술에 따른 프리즘이 없는 구조의 적분기 중 L < L′일때의 효율을 분석한 도면

도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 프리즘을 사용한 구조의 적분기의 효율을 분석한 도면

도 10a 내지 10b는 종래 기술과 본 발명에 따른 광학계의 구조를 비교하여나타낸 도면

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 개구 2 : 파장판

3 : 반사면 4 : 반사형 편광판

5 : 컬러 휠 6 : 컬러 드럼

7 : 프리즘 8 : 공기 틈

9 : 램프 10 : 적분기

11 : 조명렌즈 12 : 편광 빔 스플리터

13 : LCoS 패널

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학계에 있어서 적분기는,

램프에서 발생한 광이 입사되는 개구부와, 상기 개구부를 통해 입사된 광의 통과 및 반사를 위한 경로부와, 상기 개구부를 통해 입사된 광 및 반사된 광을 굴절 및 전반사하여 광의 출사 방향을 변화시킴과 동시에 출사 각도를 좁혀주는 미러부와, 상기 광 중 하나의 편광 방향을 갖는 광은 투과시키고, 나머지는 반사하는 반사형 편광판과, 상기 반사형 편광판에서 반사된 광의 위상을 변화시키는 파장판으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 경로부는 내부가 공기 혹은 유리로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 경로부의 내부가 유리이면 상기 경로부와 미러부 사이에 공기 틈을 두어 광 경로를 변화시키는 것이 바람직하다.

상기 미러부는 프리즘임을 특징으로 한다.

상기 경로부와 미러부가 같은 매질인 경우 광의 굴절 및 전반사를 위해 상기 경로부와 미러부 사이에 다른 매질을 추가하는 것이 바람직하다.

이하 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 3b는 본 발명에 따른 적분기의 구조를 나타낸 도면이다.

도 3a는 속이 빈 형태의 적분기에 본 발명에 따른 프리즘을 부착한 형태를 나타낸 도면이고, 도 3b는 내부가 유리로 된 적분기에 본 발명에 따른 프리즘을 부착한 형태를 나타낸 도면이다.

도 3a와 같이, 속이 빈 형태의 적분기는, 램프에서 나온 광이 입사되는 개구(1), 적분기 내부로 들어온 상기 입사된 광이 반사되는 반사면(3), 상기 반사된 광의 굴절 및 전반사를 위한 프리즘(7), 특정 방향의 편광된 광만을 투과시키고 나머지는 반사하는 반사형 편광판(4), 상기 반사된 광을 편광시키는 파장판(2), 프리즘과 반사형 편광판이 유리라는 같은 매질이므로 광의 굴절을 위해 틈을 벌려놓은 공기 틈(8)으로 구성된다.

도 3b와 같이 내부가 유리로 된 형태의 적분기는 램프에서 나온 광이 입사되는 개구(1), 광의 굴절을 위한 공기 틈(8), 상기 굴절된 광의 전반사를 위한 프리즘(7) 내부의 반사면(3), 상기 반사된 광의 편광을 위한 파장판(2), 특정 방향의 편광된 광만을 투과시키고, 나머지는 반사하는 반사형 편광판(4)으로 구성된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 적분기를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4a 내지 4b는 본 발명에 따른 적분기 내부에서 광의 흐름을 종래 기술에 따른 적분기에서의 광의 흐름과 비교하여 나타낸 도면이다.(s파 광의 경우 - 위상은 변경가능)

도 4a는 내부가 빈 형태의 적분기에서의 광의 흐름을 나타낸 도면이고, 도 4b는 내부가 유리로 된 형태의 적분기에서의 광의 흐름을 나타낸 도면이다.

도 4a와 같이 내부가 빈 형태의 적분기에서의 광의 흐름은 다음과 같다.

개구(1)를 통해 입사된 광은 반사면(3)에 의해 반사되어 진행한다. 상기 반사된 광은 유리로 된 프리즘을 만나면서 굴절률의 차이로 인해 굴절되고, 상기 굴절된 광은 반사면(3)을 통해 전반사되어 반사형 편광판(4)으로 진행하게 된다.

도 4b와 같이 내부가 유리로 된 형태의 적분기에서의 광의 흐름은 다음과 같다.

개구(1)를 통해 입사된 광은 상기 적분기 내부의 유리와 외부의 공기와의 굴절율 차이로 인해 전반사되어 진행한다. 상기 반사된 광은 공기 틈(8)에 이르러 굴절되어 프리즘(7) 내부로 진행하게 되고, 상기 프리즘(7) 내부의 반사면(3)을 통해 반사되어 반사형 편광판(4)으로 진행한다.

도 4a 내지 4b에서 보듯, 기존 적분기에 의한 출사광과 본 발명에 따른 프리즘을 사용한 적분기에서의 출사광의 출사 각도가 상당히 차이가 있음을 알 수 있다.

따라서, 종래 기술에 따른 컬러 드럼용 적분기에서는 좌우로 많이 흩어질 광도 본 발명에 따른 프리즘(7)을 사용함으로써 일정한 범위 이내로 모을 수 있어 상기 적분기의 저하되는 광량을 보상하게 된다.

이와 같이, 적분기의 구조를 개선함에 따라 저하된 광효율이 다시 보상되는 것을 각 경우에 대하여 계산하여 보면 다음과 같다.

도 5a 내지 5c는 종래 기술과 본 발명에 따른 광학계의 효율을 비교하여 나타낸 도면이다.

도 5a는 종래 기술에 따른 컬러 휠을 사용하는 광학계에 적용하는 적분기의 효율을 나타낸 도면이고, 도 5b는 종래 기술에 따른 컬러 드럼을 사용하는 광학계에 적용하는 적분기의 효율을 나타낸 도면이며, 도 5c는 본 발명에 따른 컬러 드럼을 사용하는 광학계에 적용하는 프리즘을 포함한 적분기의 효율을 나타낸 도면이다.

도 5b 내지 5c와 같이 종래 기술에 따른 컬러 드럼을 사용하는 광학계에 적용하는 적분기의 출력 광효율 55.78%에 비해 본 발명에 따른 컬러 드럼을 사용하는 광학계에 적용하는 프리즘을 포함한 적분기의 광효율은 75.75%로 효율이 매우 좋아졌음을 알 수 있다.

이는 어느 특정한 경우 빛의 출사각이 입사각보다 커져 광손실을 가져오는 반면(도 5b), 빛이 출사되는 부분에 프리즘을 구성하여 전반사를 이용하여 출사각을 단속하여(도 5c) 거의 대부분의 광손실을 막은 결과이다.

종래 기술에 따른 적분기에서 광손실이 일어나는 경우와, 본 발명에 따른 적분기에서 광손실이 일어나는 경우를 좀 더 분석해 보면 다음과 같다.

도 6a 내지 6e는 종래 기술과 본 발명에 따른 적분기의 입사각과 출사각을 비교하여 나타낸 도면이다. 이 경우 수용 각도는 30도이며, 프리즘의 길이는 10.848 mm이다.

도 6a는 적분기에서 입사각과 출사각을 정의한 도면이다.

도 6a와 같이 입사각을 알파(alpha)라 하고, 출사각을 베타(beta)라 한다.

도 6b와 6c는 종래 기술에 따른 프리즘이 없는 적분기의 경우 입사각과 출사각을 비교해 놓은 도면이다.

도 6b와 같이 입사각 알파가 20도일 때 출사각 베타는 70도가 되며, 도 6c와 같이 입사각 알파가 11도이면 출사각 베타는 79도가 됨을 알 수 있다.

도 6d와 6e는 본 발명에 따른 프리즘을 부착한 적분기의 경우 입사각과 출사각을 비교해 놓은 도면이다.

도 6d와 같이 프리즘이 있는 경우 입사각 알파가 20도이면 출사각은 20도가 되며, 도 6e와 같이 입사각 알파가 11도인 경우 출사각 베타도 11도가 되어 입사된 광이 그 각도 그대로 출사됨을 알 수 있다.

위의 경우에 대하여 프리즘이 없는 경우 광손실의 기준이 되는 L과 L′을 통해 좀 더 자세히 설명한다.

도 7a 내지 7e는 종래 기술에 따른 프리즘이 없는 구조의 적분기 중 L > L′일때의 효율을 분석한 도면이다.(L과 L′은 알파가 26.57도일 때 같게 된다)

도 7a는 L을 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 7a와 같이 L은 L = X * tan(alpha)라는 식을 통해 구해지며, 시각적으로는 적분기 내부에서 전반사된 광 중 상기 적분기의 일측면에 위치한 삼각형 형상의 반사면 하부 우측 끝으로 향하는 광을 기준으로 하여 그 광이 삼각형 형상의 반사면 영역에 입사할때의 높이다.

도 7b는 L′를 계산하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 7b와 같이 L′은 L′=라는 식을 통해 구해지며, 시각적으로는 상기 삼각형 형상의 반사면 내부에서 전반사된 광 중 상기 삼각형 형상의 반사면 하부 좌측 끝으로 향하는 광을 기준으로 하여 그 광이 반사되기 전 상기 삼각형 형상의 반사면에 입사했을때의 높이다.

도 7c는 L이 L′보다 큰 경우 프리즘이 없는 적분기의 광손실을 보여주는 첫 번째 케이스이다.

도 7c와 같이 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L보다 높으면, 상부 광은 수용 각도인 30도보다 크게 되어 손실이 발생하지만(Beta = 90 - Alpha), 하부광은 30도로 입사광과 같게 되어 손실이 없음을 나타낸다.

도 7d는 L이 L′보다 큰 경우 프리즘이 없는 적분기의 광손실을 보여주는 두 번째 케이스이다.

도 7d와 같이 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L′과 L 사이이면, 상부 광 및 하부 광 모두 수용 각도인 30도를 넘어서게 되어 손실이 발생함을 나타낸다.

도 7e는 L이 L′보다 큰 경우 프리즘이 없는 적분기의 광손실을 보여주는 세 번째 케이스이다.

도 7e와 같이 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L′보다 낮으면, 상부 광은 입사광과 같은 30도로 수용각도 범위 내이지만, 하부 광은 30도를 넘어서게 되어 손실이 발생함을 나타낸다.

도 8a 내지 8e는 종래 기술에 따른 프리즘이 없는 구조의 적분기 중 L < L′일때의 효율을 분석한 도면이다. 이 경우 L과 L′의 높이가 같을때의 입사각의 각도가 26.57도이므로, 26.57도 보다 적은 경우 L이 L′보다 높이가 적게되고, 도면에서는 입사각을 20도로 가정하였다.

도 8a는 L′을 계산하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 8a와 같이 수식적으로는 L′=으로 계산되며, 시각적 의미는 앞서 설명한 바와 같다.

도 8b는 L을 계산하는 방법을 나타내는 도면이다.

도 8b와 같이 수식적으로는 L = X * tan(alpha)로 계산되며, 시각적 의미는 앞서 설명한 바와 같다.

도 8c는 L′가 L보다 큰 경우로서 손실이 발생하는 첫 번째 케이스이다.

도 8c와 같이 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L′보다 높은 경우, 상부 광은 반사형 편광판 영역으로 들어오지 못하므로 손실되고, 하부 광은 수용각도인 30도 이내로 입사각과 같은 20도가 되어 적절하다.

도 8d는 L′가 L보다 큰 경우로서 손실이 발생하는 두 번째 케이스이다.

도 8d와 같이, 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L과 L′사이인 경우, 상부 광 및 하부 광 모두 수용 각도 범위내로서 입사각과 같은 20도가 되어 적절하다.

도 8e는 L′가 L보다 큰 경우로서 손실이 발생하는 세 번째 케이스이다.

도 8e와 같이, 삼각형 형상의 반사면 영역 안쪽으로 적분기 내부에서 광이 반사되어 들어오는 광의 높이가 L보다 낮은 경우로서, 상부광은 20도로 수용각도 범위 내이지만, 하부 광은 수용각도 범위 보다 넓어 손실이다.

위와 같이 프리즘이 없는 경우, L > L′인 경우와, L < L′인 경우를 합하여 총 6가지의 경우의 수가 존재하며, 이중 앞서 설명한 바와 같이 적절한 경우는 단한가지로, 나머지는 모두 출사광의 손실이 발생한다.

반면에 본 발명에 따른 프리즘이 있는 경우에 대해서는 다음과 같이 표현할 수 있다.

도 9a 내지 9e는 본 발명에 따른 프리즘을 사용한 구조의 적분기의 효율을 분석한 도면이다. (이 경우 L′가 L보다 큰 경우만 존재하며, 내부 전반사 각도(TIR : Total Internal Reflective angle)로 알파는 51도 미만의 SK5 유리와, 48.9도 미만의 BK7유리를 사용하였다)

도 9a는 L′을 계산하는 방법을 나타낸 도면이다. (수식과 시각상 의미는 앞서 설명한바와 같다.)

도 9b는 L을 계산하는 방법을 나타낸 도면이다. (수식과 시각상 의미는 앞서 설명한바와 같다.)

도 9c는 적분기 내부에서 반사된 빛 중 프리즘에서 전반사되는 위치가 L′보다 높은 경우를 나타낸 첫 번째 케이스이다.

도 9c와 같이, 상부광, 하부광 모두 프리즘 내부에서 적절한 반사 과정을 거치게 되므로, 입사각과 출사각이 같은 18.33도가 되어 손실이 발생하지 않는다.

도 9d는 적분기 내부에서 반사된 빛 중 프리즘에서 전반사되는 위치가 L′와 L 사이에 위치한 경우를 나타낸 두 번째 케이스이다.

도 9d와 같이, 상부광, 하부광 모두 프리즘 내부에서 적절한 반사 과정을 거치게 되므로, 입사각과 출사각이 같은 18.33도가 되어 손실이 발생하지 않는다.

도 9e는 적분기 내부에서 반사된 빛 중 프리즘에서 전반사되는 위치가 L보다 낮은 곳에 위치한 경우를 나타낸 세 번째 케이스이다.

도 9e와 같이, 이 경우에도 상부광, 하부광 모두 프리즘 내부에서 적절한 반사 과정을 거치게 되므로, 입사각과 출사각이 같은 18.33도가 되어 손실이 발생하지 않는다.

위와 같이, 프리즘이 있는 경우에 대하여 L과 L′의 기준선에 대해 3가지의 경우의 수가 존재하며, 이중 앞서 설명한 바와 같이 손실이 발생하는 경우는 없다.

즉, 컬러 드럼을 사용하기 위하여 변형된 적분기에서 빛의 출사측에 프리즘을 사용하는 경우 광량 손실이 복원되게 된다.

도 10a 내지 10b는 종래 기술과 본 발명에 따른 전체적인 광학계의 구조를 비교하여 나타낸 도면이다.

도 10a는 종래 기술에 따른 적분기를 이용한 컬러 드럼 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.

도 10a와 같이, 광을 발생하는 램프(9)와, 상기 발생된 광이 입사되어 광을 균일하게 하며, 편광을 변환시켜 주는 컬러 드럼용 적분기(10), 회전에 의해 삼원색의 광을 순차적으로 분리하여 투과시키는 컬러 드럼(6), 상기 컬러 드럼을 통해 투과된 빛이 발산하지 않도록 하는 조명 렌즈(11), 편광된 상태에 따라 광을 투과 또는 반사시키는 편광 빔 스플리터(PBS : Polarized Beam Splitter)(12), 상기 편광 빔 스플리터를 투과해 진행한 광을 반사시키는 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널(13)로 구성된다.

도 10b는 본 발명에 따른 새로운 적분기를 이용한 컬러 드럼 광학계의 구조를 나타낸 도면이다.

도 10b는 도 10a의 구성과 같다. 다만, 종래 적분기에 프리즘(7)을 장착함으로써 적분기의 효율을 높였다.

즉, 본 발명에 따른 새로운 적분기를 이용한 컬러 드럼용 광학계는, 종래의 적분기를 적용하여 구성한 광학계와 전체적인 구조나 크기, 구성요소에 있어서 차이가 없음을 알 수 있다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 적분기는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 적분기는 광학계 구성에 있어서 종래의 컬러 드럼 광학계와 동일하며, 그 기능 또한 완벽하게 수행하여, 종래 장치의 변경없이 사용하는 효과가 있다.

둘째, 본 발명에 따른 적분기는 프리즘을 사용하여 광의 출사 방향을 변화시킴으로써, 종래 발생했던 광손실을 보상하는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims

램프에서 발생한 광이 입사되는 개구부와,

상기 개구부를 통해 입사된 광의 통과 및 반사를 위한 경로부와,

상기 개구부를 통해 입사된 광 및 반사된 광을 굴절 및 전반사하여 광의 출사 방향을 변화시킴과 동시에 출사 각도를 좁혀주는 미러부와,

상기 광 중 하나의 편광 방향을 갖는 광은 투과시키고, 나머지는 반사하는 반사형 편광판과,

상기 반사형 편광판에서 반사된 광의 위상을 변화시키는 파장판으로 구성됨을 특징으로 하는 광학계에 있어서 적분기의 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 경로부는 내부가 공기 혹은 유리로 이루어짐을 특징으로 하는 광학계에 있어서 적분기의 구조.
제 2 항에 있어서,

상기 경로부의 내부가 유리이면 상기 경로부와 미러부 사이에 공기 틈을 두어 광 경로를 변화시키는 것을 특징으로 하는 광학계에 있어서 적분기의 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 미러부는 프리즘임을 특징으로 하는 광학계에 있어서 적분기의 구조.
제 1 항에 있어서,

상기 경로부와 미러부가 같은 매질인 경우 광의 굴절 및 전반사를 위해 상기 경로부와 미러부 사이에 다른 매질을 추가하는 것을 특징으로 하는 광학계에 있어서 적분기의 구조.