KR20050092251A - 투사 광학계 - Google Patents

투사 광학계 Download PDF

Info

Publication number
KR20050092251A
KR20050092251A KR1020040017379A KR20040017379A KR20050092251A KR 20050092251 A KR20050092251 A KR 20050092251A KR 1020040017379 A KR1020040017379 A KR 1020040017379A KR 20040017379 A KR20040017379 A KR 20040017379A KR 20050092251 A KR20050092251 A KR 20050092251A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
lamp
optical system
lens
projection
Prior art date
Application number
KR1020040017379A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100601450B1 (ko
Inventor
여상옥
김영운
Original Assignee
엘지전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 엘지전자 주식회사 filed Critical 엘지전자 주식회사
Priority to KR1020040017379A priority Critical patent/KR100601450B1/ko
Publication of KR20050092251A publication Critical patent/KR20050092251A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100601450B1 publication Critical patent/KR100601450B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/28—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals
    • G02B6/293—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means
    • G02B6/29346—Optical coupling means having data bus means, i.e. plural waveguides interconnected and providing an inherently bidirectional system by mixing and splitting signals with wavelength selective means operating by wave or beam interference
    • G02B6/29361—Interference filters, e.g. multilayer coatings, thin film filters, dichroic splitters or mirrors based on multilayers, WDM filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/13355—Polarising beam splitters [PBS]

Abstract

본 발명은 투사 광학계에 관한 것으로서, 특히 투사 광학계를 구성하는 부품을 소형화하여 생산성을 향상시킨 투사 광학계에 관한 것이다.
본 발명에 따른 투사 광학계는 램프에서 조사된 빛의 편광성분을 일치시키는 플라이 아이 렌즈 및 PBS어레이가 포함되고, 적, 녹, 청의 3색으로 분리된 빛을 이용하여 분리된 빛으로 영상을 합성하여 투사하는 투사 광학계에 있어서, 상기 램프와 상기 플라이 아이 렌즈 사이에는 상기 램프에서 조사된 빛을 집속하는 광 집속 수단이 형성된 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 인테그레이터는 라이트 터널 또는 라이트 로드인 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 광 집속 수단은 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈로 형성된 것을 특징으로 한다.

Description

투사 광학계{PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 투사 광학계에 관한 것으로서, 특히 투사 광학계를 구성하는 부품을 소형화하여 생산성을 향상시킨 투사 광학계에 관한 것이다.
최근 디스플레이장치는 경량화, 경박화 뿐만 아니라 대화면으로 가는 추세에 있으며, 이러한 대화면의 디스플레이장치로서 대표적으로 프로젝션 티브이가 있다.
프로젝션 TV는 CRT 프로젝션 TV와 LCD 프로젝션 TV의 두가지 형태로 나눌 수 있다.
종래의 대화면 디스플레이 장치는 CRT 방식의 프로젝션 티브이가 대형 디스플레이 시장을 주도해 왔다.
그러나, CRT 프로젝션 티브이는 브라운관 자체의 크기 및 무게로 인하여 광학 부품의 소형화 및 박형화에 한계가 있고, 가정용 대화면 디스플레이를 구현하기에는 무게 및 부피에 있어 상당한 제한이 뒤따르게 된다.
따라서, 이러한 단점을 보완하고자 등장한 것이 소형 프랫 패널(투과형 LCD, LCoS, DMD 등)을 이용한 표시장치, 즉 마이크로 디스플레이용 프로젝션 티브이 시스템이다.
이 시스템은 0.5~2인치 정도의 소형, 고화질의 프랫 패널(Flat Panel)을 이용하여 스크린에 상을 확대 투사하여 대화면의 영상을 쉽게 구현할 수 있다.
또한, 소형 디바이스를 사용하기 때문에 박형화와 경량화에 유리하고, CRT 대비 고해상도와 고휘도를 확보할 수 있기 때문에, HDTV 시대의 가정용 대화면 디스플레이로서 대표적 디스플레이 장치로 기대되고 있다.
도 1은 일반적인 프로젝션 티브이의 구성을 간략히 설명하는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 프로젝션 티브이(1)는 광학 엔진부(3)와, 회로 구동부(2)와, 스크린(5)이 포함된다.
프로젝션 티브이(1)는 입력되는 영상신호에 따라 상기 회로 구동부(2)가 작동하면서 광학 엔진부(3)에서 소정의 영상이 형성되고 투사된 영상이 반사면(4)에 반사되어 스크린(5)에 맺히게 된다.
도 2는 종래의 투사 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 램프(10)에서 조사된 빛이 플라이 아이 렌즈(Fly-eye lens)(20)와 PBS 어레이(PBS Array)(30)를 거쳐 제1다이크로익 미러(31)를 지나면서 레드의 빛(Red: R)은 반사, 그린의 빛(Green: G) 및 블루의 빛(Blue: B)은 투과된다.
상기 제1다이크로익 미러(31)에서 반사된 레드의 빛은 반사면(32)에 의해 제1투과형 LCD(41)에 입사하고, 그린의 빛은 제2다이크로익 미러(32)에 반사되어 제2투과형 LCD(42)에 입사되고, 블루의 빛은 제2다이크로익 미러(32)를 지나 릴레이 시스템(Relay system)(50)을 거쳐 제3투과형 LCD(43)에 입사된다.
이렇게 각각의 제1,2,3투과형 LCD(41)(42)(43)에 입사된 빛은 제1,2,3투과형 LCD에 입력되는 신호에 따라 광의 위상이 변조되어 영상정보가 입력된다.
그리고, X-프리즘(60)에 의해 레드, 그린, 블루의 빛이 합성되고, 투사렌즈(70)로 입사, 스크린에 디스플레이된다.
상기와 같은 종래의 투사 시스템은 램프(10)와 투과형 LCD(41,42,43)의 크기에 따라 각 광학 부품의 크기가 결정되며, 이러한 광학 부품의 크기가 곧 가격을 결정하게 된다.
따라서, 투사 시스템에 포함된 광학 부품의 크기를 최소화 해야 할 필요성이 제기된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 투사 광학계를 구성하는 부품을 소형화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 투사 광학계를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 투사 광학계는 램프에서 조사된 빛의 편광성분을 일치시키는 플라이 아이 렌즈 및 PBS어레이가 포함되고, 적, 녹, 청의 3색으로 분리된 빛을 이용하여 분리된 빛으로 영상을 합성하여 투사하는 투사 광학계에 있어서, 상기 램프와 상기 플라이 아이 렌즈 사이에는 상기 램프에서 조사된 빛을 집속하는 광 집속 수단이 형성된 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 광 집속 수단은 인테그레이터인 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 인테그레이터는 라이트 터널 또는 라이트 로드인 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 광 집속 수단은 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈로 형성된 것을 특징으로 한다.
보다 바람직하게, 상기 광 집속 수단은 적어도 하나 이상의 구면렌즈와 적어도 하나 이상의 비구면 레즈로 형성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 투사 광학계에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 1실시예를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 램프(110)에서 조사된 빛이 플라이 아이 렌즈(Fly-eye lens)(120)와 PBS 어레이(PBS Array)(130)를 거쳐 제1다이크로익 미러(131)를 지나면서 레드의 빛(Red: R)은 반사, 그린의 빛(Green: G) 및 블루의 빛(Blue: B)은 투과된다.
상기 제1다이크로익 미러(131)에서 반사된 레드의 빛은 반사면(132)에 의해 제1투과형 LCD(141)에 입사하고, 그린의 빛은 제2다이크로익 미러(132)에 반사되어 제2투과형 LCD(142)에 입사되고, 블루의 빛은 제2다이크로익 미러(132)를 지나 릴레이 시스템(Relay system)(150)을 거쳐 제3투과형 LCD(143)에 입사된다.
이렇게 각각의 제1,2,3투과형 LCD(141)(142)(143)에 입사된 빛은 제1,2,3투과형 LCD에 입력되는 신호에 따라 광의 위상이 변조되어 영상정보가 입력된다.
그리고, X-프리즘(160)에 의해 레드, 그린, 블루의 빛이 합성되고, 투사렌즈(170)로 입사, 스크린에 디스플레이된다.
본 발명에 따른 투사 광학계는 상기 램프(110)와 상기 플라이 아이 렌즈(120) 사이에 집광렌즈(190)를 형성하여 광을 집속한다. 따라서, 집광렌즈(190) 이후의 광학소자는 소형화가 가능하다.
상기 집광렌즈(190)는 글래스 렌즈 또는 플라스틱 렌즈로 구성되며, 비구면 렌즈로서 램프(110)에서 출사된 빛을 일정 배율로 집속되도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 2실시예를 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 램프(110)에서 조사된 빛이 플라이 아이 렌즈(Fly-eye lens)(120)와 PBS 어레이(PBS Array)(130)를 거쳐 제1다이크로익 미러(131)를 지나면서 레드의 빛(Red: R)은 반사, 그린의 빛(Green: G) 및 블루의 빛(Blue: B)은 투과된다.
상기 제1다이크로익 미러(131)에서 반사된 레드의 빛은 반사면(132)에 의해 제1투과형 LCD(141)에 입사하고, 그린의 빛은 제2다이크로익 미러(132)에 반사되어 제2투과형 LCD(142)에 입사되고, 블루의 빛은 제2다이크로익 미러(132)를 지나 릴레이 시스템(Relay system)(150)을 거쳐 제3투과형 LCD(143)에 입사된다.
이렇게 각각의 제1,2,3투과형 LCD(141)(142)(143)에 입사된 빛은 제1,2,3투과형 LCD에 입력되는 신호에 따라 광의 위상이 변조되어 영상정보가 입력된다.
그리고, X-프리즘(160)에 의해 레드, 그린, 블루의 빛이 합성되고, 투사렌즈(170)로 입사, 스크린에 디스플레이된다.
본 발명에 따른 투사 광학계는 상기 램프(110)와 상기 플라이 아이 렌즈(120) 사이에 인테그레이터(Integrator)(191)를 형성하여 광을 집속한다. 따라서, 인테그레이터(191) 이후의 광학소자는 소형화가 가능하다.
상기 인테그레이터(191)는 라이트 터널(Light tunnel) 또는 라이트 로드(Light rod)로 구성되며, 램프(110)에서 출사된 빛을 일정 배율로 집속되도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 3실시예를 설명하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 램프(110)에서 조사된 빛이 플라이 아이 렌즈(Fly-eye lens)(120)와 PBS 어레이(PBS Array)(130)를 거쳐 제1다이크로익 미러(131)를 지나면서 레드의 빛(Red: R)은 반사, 그린의 빛(Green: G) 및 블루의 빛(Blue: B)은 투과된다.
상기 제1다이크로익 미러(131)에서 반사된 레드의 빛은 반사면(132)에 의해 제1투과형 LCD(141)에 입사하고, 그린의 빛은 제2다이크로익 미러(132)에 반사되어 제2투과형 LCD(142)에 입사되고, 블루의 빛은 제2다이크로익 미러(132)를 지나 릴레이 시스템(Relay system)(150)을 거쳐 제3투과형 LCD(143)에 입사된다.
이렇게 각각의 제1,2,3투과형 LCD(141)(142)(143)에 입사된 빛은 제1,2,3투과형 LCD에 입력되는 신호에 따라 광의 위상이 변조되어 영상정보가 입력된다.
그리고, X-프리즘(160)에 의해 레드, 그린, 블루의 빛이 합성되고, 투사렌즈(170)로 입사, 스크린에 디스플레이된다.
본 발명에 따른 투사 광학계는 상기 램프(110)와 상기 플라이 아이 렌즈(120) 사이에 집광렌즈부(192)를 형성하여 광을 집속한다. 따라서, 집광렌즈부(192) 이후의 광학소자는 소형화가 가능하다.
상기 집광렌즈부(192)는 하나 이상의 구면렌즈 또는 비구면렌즈로 구성되며, 램프(110)에서 출사된 빛을 일정 배율로 집속되도록 한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 투사 광학계에 있어서 램프와 플라이 아이 렌즈 사이에 광 집속 수단을 구비하고, 상기 광 집속 수단을 통해 빛의 크기를 줄임으로써 광 집속 수단 이후의 광학 부품을 축소하는 것이 가능하다.
본 발명은 투사 광학계를 구성하는 부품을 소형화하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 프로젝션 티브이의 구성을 간략히 설명하는 도면.
도 2는 종래의 투사 시스템을 설명하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 1실시예를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 2실시예를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 투사 시스템의 제 3실시예를 설명하는 도면.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
1 ; 프로젝션 티브이 2 ; 회로 구동부
3 ; 광학 엔진부 4 ; 반사면
5 ; 스크린 10 ; 램프
20 ; 플라이 아이 렌즈 30 ; PBS 어레이
31 ; 제1다이크로익 미러 32 ; 반사면
41 ; 제1투과형 LCD 42 ; 제2투과형 LCD
43 ; 제3투과형 LCD 60 ; X-프리즘
70 ; 투사렌즈 110 ; 램프
120 ; 플라이 아이 렌즈 130 ; PBS 어레이
131 ; 제1다이크로익 미러 132 ; 반사면
141 ; 제1투과형 LCD 142 ; 제2투과형 LCD
143 ; 제3투과형 LCD 160 ; X-프리즘
170 ; 투사렌즈 190 ; 집광렌즈
191 ; 인테그레이터 192 ; 집광렌즈부

Claims (5)

  1. 램프에서 조사된 빛의 편광성분을 일치시키는 플라이 아이 렌즈 및 PBS어레이가 포함되고, 적, 녹, 청의 3색으로 분리된 빛을 이용하여 분리된 빛으로 영상을 합성하여 투사하는 투사 광학계에 있어서,
    상기 램프와 상기 플라이 아이 렌즈 사이에는 상기 램프에서 조사된 빛을 집속하는 광 집속 수단이 형성된 것을 특징으로 하는 투사 광학계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 집속 수단은 인테그레이터인 것을 특징으로 하는 투사 광학계.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 인테그레이터는 라이트 터널 또는 라이트 로드인 것을 특징으로 하는 투사 광학계.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광 집속 수단은 구면 렌즈 또는 비구면 렌즈로 형성된 것을 특징으로 하는 투사 광학계.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 광 집속 수단은 적어도 하나 이상의 구면렌즈와 적어도 하나 이상의 비구면 레즈로 형성된 것을 특징으로 하는 투사 광학계.
KR1020040017379A 2004-03-15 2004-03-15 투사 광학계 KR100601450B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040017379A KR100601450B1 (ko) 2004-03-15 2004-03-15 투사 광학계

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040017379A KR100601450B1 (ko) 2004-03-15 2004-03-15 투사 광학계

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050092251A true KR20050092251A (ko) 2005-09-21
KR100601450B1 KR100601450B1 (ko) 2006-07-14

Family

ID=37273646

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040017379A KR100601450B1 (ko) 2004-03-15 2004-03-15 투사 광학계

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100601450B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR100601450B1 (ko) 2006-07-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5706063A (en) Optical system of a reflection LCD projector
US8297758B2 (en) Multimedia player displaying 2 projection images
US6388718B1 (en) LCD projector of two-plate type
KR101328960B1 (ko) 프로젝터
US7825363B2 (en) Micro lens array unit having at least one of first and second micro lens arrays movable for changing the effective focal length of the micro lens array unit and liquid crystal display projection device using same
JP2007517243A (ja) ディスプレイ装置及び方法
JP3880436B2 (ja) 投写型画像表示装置
JP2007271828A (ja) 立体画像投射装置
TW200425747A (en) Two-stage projection architecture
KR100381264B1 (ko) 단판식 액정 프로젝터용 컬러 분리장치
JP2005192188A (ja) プロジェクタ
US6943850B2 (en) Optical apparatus and projection type display apparatus for reducing a physical distance between a light source and a display
JP2001124988A (ja) 投射レンズ
JP2922785B2 (ja) 映像モニタを備える液晶プロジェクタ
KR100601450B1 (ko) 투사 광학계
JPH08220634A (ja) 背面投射型プロジェクタ−
US20040207769A1 (en) Projection display device
KR100389024B1 (ko) 단판식 액정패널의 광학계
JP3284246B2 (ja) 投写型液晶表示装置及び投写型表示装置
JP2003066329A (ja) 投射レンズ、及び映像表示装置
KR100482318B1 (ko) 후면 투사장치의 컬러 스크롤링 장치
KR20040009312A (ko) 발광 다이오드를 이용하는 액정 프로젝터
JP4085526B2 (ja) 反射型ライトバルブを用いた投写型画像表示装置
CN101329452B (zh) 能显示立体图像的光学引擎设备
KR100459176B1 (ko) 단판식 ｌｃｏｓ 디스플레이 및 그 구동 방법

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20130624

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140624

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150624

Year of fee payment: 10

LAPS Lapse due to unpaid annual fee