KR20060102994A - 편광복원 조명광학장치 - Google Patents

편광복원 조명광학장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060102994A
KR20060102994A KR1020050025113A KR20050025113A KR20060102994A KR 20060102994 A KR20060102994 A KR 20060102994A KR 1020050025113 A KR1020050025113 A KR 1020050025113A KR 20050025113 A KR20050025113 A KR 20050025113A KR 20060102994 A KR20060102994 A KR 20060102994A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
predetermined
lens
optical axis
array
Prior art date
Application number
KR1020050025113A
Other languages
English (en)
Inventor
진 황
Original Assignee
(주)유니드시스템
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 (주)유니드시스템 filed Critical (주)유니드시스템
Priority to KR1020050025113A priority Critical patent/KR20060102994A/ko
Publication of KR20060102994A publication Critical patent/KR20060102994A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0938—Using specific optical elements
    • G02B27/0994—Fibers, light pipes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/28—Reflectors in projection beam
    • 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
    • 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]
    • H04N9/3197—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using light modulating optical valves

Abstract

편광복원 조명광학장치가 개시된다. 본 발명에 따르면, 종래와 같은 플라이 아이 렌즈(Fly-Eye Lens)를 사용하지 않고도 라이트 파이프(Light Pipe)와 소정의 렌즈의 조합으로 편광빔 스플리터 어레이(PBS Array: Polarizing Beam Splitter Array)로 입사되는 점 광의 배열을 만들 수 있다. 이에 의하여 편광빔 스플리터 어레이의 위치를 광원으로부터 멀리 떨어지게 설계할 수 있어 광원의 열에 의한 편광빔 스플리터 어레이의 열화를 방지할 수 있으며, 플라이 아이 렌즈를 라이트 파이프 등으로 대체함으로써 비용을 절감하는 경제적 효과도 얻을 수 있다. 나아가 라이트 파이프에 소정의 렌즈를 조합함으로써 전체 조명광학장치의 크기를 효과적으로 줄일 수 있다.
조명광학, 프로젝션 엔진, 라이트 파이프, Light Pipe, 편광빔 스플리터 어레이, PBS array, 마이크로 디스플레이 패널

Description

편광복원 조명광학장치{Lighting optical apparatus for restoring of polarized light}
도 1은 종래의 조명광학장치의 일 예를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명광학장치의 구성도, 그리고
도 3은 도 2의 실시 예에 따라 편광 빔 스플리터 어레이에 입사되는 점 광을 도시한 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
210: 광원 230: 라이트 파이프(light pipe)
240: 컬러휠 251: 렌즈 L1
253: 렌즈 L2 255: 렌즈군
270: 편광빔 스플리터 어레이 271: 편광빔분리면
273: 반사면 275: 반파장위상판
290: 마이크로 디스플레이 패널
본 발명은 편광복원 조명광학장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프로젝션 엔진 등에 포함되어 광원으로부터 출력되는 백색광으로부터 편광된 광을 얻기 위한 조명광학장치 중에서 라이트 파이프(Light Pipe)를 사용하여 편광복원력을 높인 편광복원 조명광학장치에 관한 것이다.
프로젝터(projector)나 프로젝션 TV(projection television) 등의 투사 영상장치에는, 사용자에게 최종적으로 투사되는 이미지를 형성하는 프로젝션 엔진(engine)이 포함된다.
프로젝션 엔진은 형성할 이미지에 대한 정보를 수신하여 프로젝션 TV와 같은 내부의 스크린이나 프로젝터와 같은 외부의 스크린으로 투사할 영상을 형성하며, 크게 조명광학계와 투사계를 포함한다.
도 1은 종래의 조명광학장치의 일 예를 도시한 구성도이다.
도 1의 조명광학장치(100)는 대한민국 공개특허 제2004-0023583에 개시된 것을 기초로 하였으며, 그에 따라 설명한다.
도 1의 조명광학장치(100)는 램프(101)와 램프(101)의 광을 반사시키는 반사경(reflector)(103)으로 구성되는 광원(110), 제1 플라이 아이 렌즈(Fly-Eye Integrator Lens)(130), 제2 플라이 아이 렌즈(150) 및 편광 빔 스플리터 어레이(PBS Array: Polarizing Beam Splitter Array)(170)를 포함한다.
소정의 개수의 구면렌즈(131,151)가 각각 격자형태를 이루고 있는 제1 플라이 아이 렌즈(130)와 제2 플라이 아이 렌즈(150)가 광원(110)으로부터 광 축을 따라 차례대로 설치되고, 제2 플라이 아이 렌즈(150)의 출력 측에 편광 빔 스플리터 어레이(170)가 설치되어 있다. 제1 플라이 아이 렌즈(130)는 입사광을 셀(cell) 단 위로 분할하여 제2 플라이 아이 렌즈(150)의 각 렌즈 셀에 초점 맞춰지도록 한다.
편광 빔 스플리터 어레이(170)는 편광분리막(171)과 반사막(173)이 번갈아 배치되어 있고, 반사막(173)의 출력 측에는 소정의 직선 편광을 그것과 직교하는 직선 편광으로 변환시키는 1/2 파장판(175)이 설치되어 있다. 예를 들어, 편광분리막(171)이 P파를 통과시키고 S파를 분리하면, 분리된 S파는 다시 반사막(173)에서 반사되어 출력되면서 1/2 파장판(175)에서 P파로 변환된다. 그러므로 광원(110)으로부터 출력된 광은 편광 빔 스플리터 어레이(170)를 통과하면서 하나의 편광 빔만을 출력하게 된다. 이러한 과정을 통하여 하나의 편광을 가지는 점 광들의 배열을 만드는 것을 '편광복원'이라 한다. 편광 빔 스플리터 어레이(170)에는 통상 광원(110)으로부터의 출력광이 반사막(173)에 직접 입사되지 않도록 하기 위하여 차광판(177)이 부설된다.
도 1의 조명광학장치(100)에 의해 하나의 종류로 편광 복원된 광은, 조명광학장치(100)의 후단에 위치하게 될 마이크로 디스플레이 패널(미도시)에 입사하여 소정의 이미지를 갖는 광을 형성하고, 상기 광은 투사계(미도시)를 통해 스크린(미도시)에 투사된다.
종래의 이러한 조명광학장치는 액정표시장치(LCD: Liquid Crystal Display)등을 사용하는 투사 영상장치 등에 사용되었다. 그러나 편광 빔 스플리터 어레이(170)가 광원(110)에 가깝게 위치하도록 설계되어야 하기 때문에, 편광 빔 스플리터 어레이(170)는 광원(110)으로부터 많은 열을 받게 되고, 이러한 것은 편광 빔 스플리터 어레이, 1/2 파장판 및 차광판 등의 열화로 이어진다.
따라서 본 발명의 목적은, 플라이 아이 렌즈(Fly-Eye Lens) 없이 라이트 파이프(light pipe)와 렌즈의 조합에 의하여 편광복원을 행함으로써, 편광 빔 스플리터(PBS: Polarizing Beam Splitter)에서의 발열을 방지함과 동시에 편광 빔 스플리터의 크기를 줄이는, 편광복원 조명광학장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 편광복원 조명광학장치는, 광 축을 중심으로 파이프 형상의 광 채널을 형성하도록 설치되고, 상기 채널 내부에 반사경으로 형성되어, 상기 채널의 입력단의 중심에 초점 맺는 광을 입력받아 균일한 광을 출력하는 라이트 파이프(light pipe), 상기 광 축을 법선으로 하는 평면상에 배열되어, 2차원의 소정 배열의 점 광들을 입력받아 특정의 편광으로 각각 복원하여 출력하는 PBS 어레이 및 상기 라이트 파이프의 입력면과 상기 PBS 어레이 면이 결상관계를 형성하도록 상기 축상의 상기 라이트 파이프와 상기 PBS 어레이 사이에 설치되어 상기 라이트 파이프의 출력 광을 입력받아 상기 PBS 어레이로 입력되는 소정 배열의 점 광들로 출력하는 결상렌즈를 포함한다.
나아가 상기 광 축 상에 설치된 램프(lamp), 상기 램프의 광을 상기 라이트 파이프 쪽으로 반사하는 반사경 및 상기 램프 및 반사경으로부터의 출력광을 상기 라이트 파이프의 입력단에 초점 맺게 하여 점광으로 입력되도록 하는 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광 축상의 상기 라이트 파이프와 상기 결상렌즈 사이에 위치하여 상기 라이트 파이프의 출력광의 출사각을 줄임으로써 상기 결상렌즈와 상기 PBS 어레이의 크기를 줄이는 필드 렌즈(field lens)를 더 포함할 수 있다.
상기 PBS 어레이는, 상기 소정 배열의 점 광에서 상기 특정 편광만을 상기 광 축방향으로 출사하고 상기 특정 편광 이외의 다른 광은 소정 각도로 반사시키는 적어도 하나의 편광빔분리면, 상기 편광빔분리면에서 반사되는 광을 다시 반사하여 상기 광 축방향으로 출력하는 적어도 하나의 반사면 및 상기 반사면으로부터 출사되는 광을 상기 특정 편광으로 변환시켜 출사하는 적어도 하나의 반파장위상판을 포함하는 것이 바람직하다.
나아가 광을 입력받아 반사시켜 출사하되, 소정의 영상신호에 대응하는 이미지의 광을 출사하는 마이크로 디스플레이 패널 및 상기 결상렌즈와 함께 동작하여 상기 라이트 파이프의 출력단과 상기 마이크로 디스플레이 패널의 면이 결상관계를 형성하도록 상기 광 축상이 상기 PBS 어레이와 상기 마이크로 디스플레이 패널 사이에 설치되는 소정 개수의 렌즈를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 바람직하게는 상기 라이트 파이프와 상기 결상렌즈 사이의, 상기 광 축을 법선으로 하는 평면상에 상기 광 축이 아닌 회전축을 중심으로 회전하는 원판으로, 상기 원판의 소정영역으로 입사되는 상기 라이트 파이프의 출력광으로부터 소정 컬러에 대응하는 광을 순차적으로 분리하여 출사하는 컬러휠을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 편광복원 조명광학장치를 포함하는 프로젝션 엔진은, 백색광으로부터 소정의 영상신호에 대응하는 이미지의 광을 출력함으로써 상기 소정의 영상신 호에 대응하는 영상을 형성할 수 있으며, 이러한 프로젝션 엔진을 포함하는 투사영상장치는, 소정의 영상신호에 대응하는 영상을 외부 및 내부 중 어느 하나에 투사하여 영상을 형성할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 내용을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 조명광학장치의 구성도이다.
도 2의 조명광학장치(200)는 투사장치(미도시)와 함께 프로젝션 엔진(Projection Engine)에 포함되며, 백색광을 소정의 방법으로 마이크로 디스플레이 패널(Micro Display Panel)에 조사함으로써 수신한 영상신호에 대응하는 영상의 광이 형성되도록 할 수 있다.
조명광학장치(200)는 사용하는 마이크로 디스플레이 패널의 수에 따라 단판식 및 3판식으로 구분할 수 있으며, 도 2의 실시 예는 단판식을 도시한 것이다.
조명광학장치(200)는 별도의 색분리/합성장치(미도시)를 포함할 수 있으며, 이에 의하여 컬러 영상을 구현할 수 있다.
나아가 조명광학장치(200)를 포함하는 프로젝션 엔진은, 형성된 이미지의 광을 소정의 스크린(screen)에 투사하여 최종적으로 영상을 형성하는 투사 영상장치에 포함될 수 있다.
도 2의 조명광학장치(200)는 광원(210), 라이트 파이프(Light Pipe)(230), 컬러휠(240), 렌즈 L1(251), 렌즈 L2(253), 편광 빔 스플리터 어레이(PBS Array: Polarizing Beam Splitter Array, 이하 "PBS 어레이"라고 함)(270), 렌즈군(255) 및 마이크로 디스플레이 패널(290)을 포함한다. 그리고 종래의 조명광학장치에 포 함되었던 플라이 아이 렌즈(Fly-Eye Lens)는 포함되지 아니한다.
광원(210)은 램프(201), 반사경(203) 및 렌즈 L5(205)를 포함하며, 백색광을 생성하여 광 축을 따라 라이트 파이프(230)의 입력단(a)으로 출력한다.
광원(210)에서의 출력광은, 렌즈 L5(205)의 초점거리 등을 조정함으로써 라이트 파이프(230)의 입력단(a)에 초점이 맺히게 한다. 따라서 라이트 파이프(230)로 입력되는 광은 라이트 파이프(230)의 입력단(a)에 구비된 하나의 점 광원에 대응될 수 있다.
라이트 파이프(230)는 광 축을 중심으로 파이프 형상으로 설치되어 파이프 형상의 광 채널을 형성하고, 광원(210)에서 출력되는 광을 입력받아 소정의 면적에 균일한 광을 출력한다.
라이트 파이프(230)의 내면은 반사경으로 형성되어 있어, 라이트 파이프(230)로 입사되는 광은 채널 내부의 반사경에서 반사되면서 광축 방향으로 진행하여 라이트 파이프(230)의 출력단의 단면에 균일하게 출력된다. 라이트 파이프(230)의 단면은 사각형인 것이 바람직하며, 라이트 파이프(230)를 '스퀘어 글라스 로드(Square Glass Rod)'라고 부르기도 한다.
컬러휠(240)은 적색(R: Red), 녹색(G: Green), 청색(B: Blue)에 대응되는 이미지가 마이크로 디스플레이 패널(290)에 순차적으로 형성될 때마다 마이크로 디스플레이 패널(290)에 동기 되어, 라이트 파이프(230)에서 출사되는 광 중에서 해당 컬러의 광만을 분리한다.
컬러휠(240)은 광원(210)으로부터 마이크로 디스플레이 패널(290)에 이르는 광 축이 법선이 되는 평면상에 형성된 원판의 형상을 가지며, 상기 원판의 중심이 상기 광 축과 다른 위치에 형성된다. 컬러휠(240)은 중심을 지나는 소정 개수의 선에 의해 균분 되는 각 엘리먼트를 가지며, 각 엘리먼트는 각각 컬러 R,G,B에 대응되어 입사되는 백색광으로부터 해당 컬러의 광만을 분리한다.
컬러휠(240)은 원판의 중심을 지나는 회전축(241)을 중심으로 회전하면서 광 축을 따라 균분된 각 엘리먼트의 소정 영역에 입사되는 광 중에서 각 컬러에 대응되는 광 만을 순차적으로 통과시킨다. 따라서 본 발명의 조명광학장치(200)를 이용하는 프로젝션 엔진은 단판식 마이크로 디스플레이 패널을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조명광학장치(200)에 사용되는 렌즈들은 기본적으로 구면렌즈이다. 다만, 렌즈 L2(253)는 렌즈에서 발생하는 광학 수차(optical aberration)를 최소화하기 위하여 비구면렌즈를 사용할 수 있다.
렌즈 L1(251)은 전체 조명광학장치(200)의 렌즈의 크기를 줄이는 역할을 하는 필드 렌즈(field lens)이다. 다만, 렌즈 L1(251)은 본 발명의 필수 구성요소는 아니다.
렌즈 L2(253)는 라이트 파이프(230)의 입력단(a)과 PBS 어레이(270)의 중심(b)이 결상관계(結像關係)에 있도록 한다. 이하에서는 이를 '결상렌즈'라 한다.
즉 렌즈 L1(251)과 렌즈 L2(253)를 통과한 광은 PBS 어레이(270)에 입사되며, 라이트 파이프(230)의 입력단(a)과 PBS 어레이(270)의 중심(b)은 결상관계에 있도록 설계된다. 이러한 결상관계가 종래의 플라이 아이 렌즈의 조합을 대신한다. 이 경우, 렌즈 L1(251)은 렌즈 L2(253)의 크기를 줄임으로써 PBS 어레이(270) 및 이후의 렌즈들의 크기를 줄이는 역할을 한다.
또한, 렌즈 L1(251) 및 렌즈 L2(253)의 초점은 라이트 파이프(230)의 출사면에 일치하도록 함으로써, PBS 어레이(270)의 각 광점들로 입사하는 광선들의 중심이 평행하게 한다. 광점들로 입사되는 광선들이 평행하여야 편광변환이 효율적으로 이루어진다.
PBS 어레이(270)는 소정 개수의 편광 빔 스플리터가 격자구조를 가지며, 상기 소정 개수만큼의 편광빔분리면(271), 반사면(273) 및 반파장위상판(275)을 각각 포함한다.
라이트 파이프(230)의 입력단(a)과의 결상관계에 의해 PBS 어레이(270)에 입사되는 점 광은, 각 편광빔분리면(271)에서 소정의 편광만이 통과하게 된다. 이하에서는 상기 소정의 편광을 P파라 한다. 상기 소정의 편광과 직교하는 편광(S파)은 편광빔분리면(271)에서 반사된다. 편광빔분리면(271)에서 반사된 편광은 다시 반사면(273)에서 반사하여 반파장위상판(275)으로 입사된다. 반파장위상판(275)은 입사되는 편광을 그것에 직교하는 편광으로 변환하여 출력한다. 따라서 반파장위상판(275)은 입사되는 S파를 P파로 변환하고, PBS 어레이(270)에서 출력되는 광은 상기 소정의 편광(P파)만이 출력되게 된다. 이러한 방법으로 편광복원이 이루어진다.
렌즈군(255)은 렌즈 L3(257), 렌즈 L4(259) 및 렌즈 L5(261)를 포함하며, 최종적으로 마이크로 디스플레이 패널(290)로 입사되는 광선의 각도를 제어함으로써 라이트 파이프(230)의 출사면과 마이크로 디스플레이 패널(290)면이 결상관계가 되 도록 한다. 더욱 정확하게는, 라이트 파이프(230)의 출사면과 마이크로 디스플레이 패널(290) 사이에 위치하는 렌즈 L1(251), 렌즈 L2(253) 및 렌즈군(255)이 모두 라이트 파이프(230)의 출사면과 마이크로 디스플레이 패널(290)면 사이의 결상관계에 관여한다.
렌즈군(255)에는 렌즈 L3(257), 렌즈 L4(259) 및 렌즈 L5(261) 이외에 다른 렌즈들이 더 포함될 수 있다.
라이트 파이프(230)의 출사면과 마이크로 디스플레이 패널(290)면이 결상관계를 이룰 때, 마이크로 디스플레이 패널(290)에 가장 균일한 조명을 효율적으로 가할 수 있게 된다.
마이크로 디스플레이 패널(290)은 광을 입력받아 소정의 이미지에 대응하는 광을 출력한다. 이러한 마이크로 디스플레이 패널(290)로는 반사형 액정표시소자(LCD:Liquid Crystal Display), 실리콘상층액정(LCoS: Liquid Crystal on Silicon) 등이 있으며, 단판식 또는 3판식의 형태로 이용될 수 있다.
단판식의 경우, PBS 어레이(270)에서 출력되는 광은 컬러휠(240)과 같은 별도의 색분리장치를 거쳐 순차적으로 컬러 R,G,B에 대응되는 광으로 나뉘어져, 마이크로 디스플레이 패널(290)로 입사되며, 마이크로 디스플레이 패널(290)에 의해 각 컬러별 소정의 영상신호에 대응되는 이미지를 포함하는 광으로 순차적으로 변환된다.
3판식의 경우, PBS 어레이(270)에서 출력되는 광은 별도의 색분리합성장치(미도시)를 거쳐 컬러 R,G,B에 대응되는 광으로 나뉘어 3개의 마이크로 디스플레이 패널로 각각 입사되며, 각 마이크로 디스플레이 패널에 의해 각 컬러별 소정의 영상신호에 대응되는 이미지를 포함하는 광으로 변환된다.
이하에서는 결상관계에 의하여 편광 빔 스플리터 어레이에 입사되는 점 광의 형태를 다음의 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 도 2의 실시 예에 따라 편광 빔 스플리터 어레이에 입사되는 점 광을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, PBS 어레이(270)에 입력되는 점 광은 소정의 간격을 가지며 2차원의 점 광들의 배열을 형성한다. 도 3과 같은 점 광원 배열이 생기는 것은, 라이트 파이프(230)의 출사면에 도달하는 광 중 1회 반사하는 광, 2회 반사하는 광 등이 렌즈 L1(251) 및 렌즈 L2(253)에 의하여 PBS 어레이(270)에 결상되기 때문이다.
이러한 각각의 점 광들의 크기가 작고, 광 왜곡(optical distortion)이 작아야만, 1차원의 PBS 어레이(270)로 편광 변환 시 높은 효율을 얻을 수 있다. 따라서 렌즈 L1(251) 및 렌즈 L2(253) 중에서 특히 렌즈 L2(253)의 비구면화를 통하여 광 왜곡(optical distortion)을 최소화하고, 작은 점 광들을 얻을 수 있도록 한다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 편광 빔 스플리터 어레이(PBS Array: Polarizing Beam Splitter Array)가 광원 내지 램프(Lamp)로부터 소정거리 이상 떨어지도록 설계함으로써 램프 등으로부터의 열을 직접적으로 받지 않게 되고, 램프의 열에 따른 편광 빔 스플리터의 열화를 방지할 수 있다.
나아가 종래에 두 개의 플라이 아이 렌즈(Fly-Eye Lens)를 사용하던 것을 간단히 라이트 파이프(Light Pipe)와 구면렌즈의 조합으로 설계함으로써, 정밀한 플라이 아이 렌즈를 구비할 필요가 없으며, 종래보다 간단한 구조의 조명광학장치를 구현할 수 있다.
또한, 라이트 파이프와 편광 빔 스플리터 어레이 사이에 렌즈를 조합함으로써 편광 빔 스플리터 어레이 자체의 크기를 줄일 수 있다.
또한, 플라이 아이 렌즈를 사용하지 않고 하나의 라이트 파이프만을 사용함으로써 경제적이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해돼서는 안 될 것이다.

Claims (8)

  1. 광 축을 중심으로 파이프 형상의 광 채널을 형성하도록 설치되고, 상기 채널 내부에 반사경으로 형성되어, 상기 채널의 입력단의 중심에 초점 맺는 광을 입력받아 균일한 광을 출력하는 라이트 파이프(light pipe);
    상기 광 축을 법선으로 하는 평면상에 배열되어, 2차원의 소정 배열의 점 광들을 입력받아 특정의 편광으로 각각 복원하여 출력하는 PBS 어레이; 및
    상기 라이트 파이프의 입력면과 상기 PBS 어레이 면이 결상관계를 형성하도록 상기 축상의 상기 라이트 파이프와 상기 PBS 어레이 사이에 설치되어 상기 라이트 파이프의 출력 광을 입력받아 상기 PBS 어레이로 입력되는 상기 소정 배열의 점 광들을 출력하는 결상렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 축 상에 설치된 램프(lamp);
    상기 램프의 광을 상기 라이트 파이프 쪽으로 반사하는 반사경; 및
    상기 램프 및 반사경으로부터의 출력광을 상기 라이트 파이프의 입력단에 초점 맺게 하여 점광으로 입력되도록 하는 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광 축상의 상기 라이트 파이프와 상기 결상렌즈 사이에 위치하여 상기 라이트 파이프의 출력광의 출사각을 줄임으로써 상기 결상렌즈와 상기 PBS 어레이의 크기를 줄이는 필드 렌즈(field lens);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 PBS 어레이는,
    상기 소정 배열의 점 광에서 상기 특정 편광만을 상기 광 축방향으로 출사하고 상기 특정 편광 이외의 다른 광은 소정 각도로 반사시키는 적어도 하나의 편광빔분리면;
    상기 편광빔분리면에서 반사되는 광을 다시 반사하여 상기 광 축방향으로 출력하는 적어도 하나의 반사면; 및
    상기 반사면으로부터 출사되는 광을 상기 특정 편광으로 변환시켜 출사하는 적어도 하나의 반파장위상판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    광을 입력받아 반사시켜 출사하되, 소정의 영상신호에 대응하는 이미지의 광을 출사하는 마이크로 디스플레이 패널; 및
    상기 결상렌즈와 함께 동작하여 상기 라이트 파이프의 출력단과 상기 마이크로 디스플레이 패널의 면이 결상관계를 형성하도록 상기 광 축상이 상기 PBS 어레이와 상기 마이크로 디스플레이 패널 사이에 설치되는 소정 개수의 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 라이트 파이프와 상기 결상렌즈 사이의, 상기 광 축을 법선으로 하는 평면상에 상기 광 축이 아닌 회전축을 중심으로 회전하는 원판으로, 상기 원판의 소정영역으로 입사되는 상기 라이트 파이프의 출력광으로부터 소정 컬러에 대응하는 광을 순차적으로 분리하여 출사하는 컬러휠;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 편광복원 조명광학장치.
  7. 제 1항의 편광복원 조명광학장치를 포함하여 백색광으로부터 소정의 영상신호에 대응하는 이미지의 광을 출력함으로써 상기 소정의 영상신호에 대응하는 영상을 형성하는 프로젝션 엔진.
  8. 제 7항의 프로젝션 엔진을 포함하여 소정의 영상신호에 대응하는 영상을 외부 및 내부 중 어느 하나에 투사하여 영상을 형성하는 투사영상장치.
KR1020050025113A 2005-03-25 2005-03-25 편광복원 조명광학장치 KR20060102994A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050025113A KR20060102994A (ko) 2005-03-25 2005-03-25 편광복원 조명광학장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050025113A KR20060102994A (ko) 2005-03-25 2005-03-25 편광복원 조명광학장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060102994A true KR20060102994A (ko) 2006-09-28

Family

ID=37623264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050025113A KR20060102994A (ko) 2005-03-25 2005-03-25 편광복원 조명광학장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20060102994A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100482233B1 (ko) 편광 유닛, 이 편광 유닛을 이용하는 편광 조명 장치 및이 편광 조명 장치를 이용한 투사형 표시 장치
JPH11119153A (ja) 投射装置
JPH0915529A (ja) 像投写装置
KR100451733B1 (ko) 화상 투사 장치
US6943850B2 (en) Optical apparatus and projection type display apparatus for reducing a physical distance between a light source and a display
JP3951180B2 (ja) 偏光変換素子および照明光学系、ならびにプロジェクタ
JPH0950000A (ja) 偏光方向変換照明装置および投写型画像表示装置
JPWO2004040366A1 (ja) プロジェクタ
JPH11281930A (ja) 投写型表示装置
US6616280B2 (en) Projection type image display apparatus using reflection type liquid crystal display device
US6052214A (en) System and method for producing an enhanced image
JPH1090791A (ja) 光学投影装置
KR20080112504A (ko) 프로젝션 시스템
KR20060102994A (ko) 편광복원 조명광학장치
JP2003279888A (ja) 光学ユニットおよびそれを用いた投写型映像表示装置
JP4154718B2 (ja) 反射型照明光学系
JPH1054958A (ja) 偏光発生装置、表示装置、及び投写型表示装置
KR100634001B1 (ko) 발광 다이오드를 구비한 프리즘
JP2000321535A (ja) 平行光偏光変換装置、照明装置及び液晶プロジェクタ
JP4487484B2 (ja) 照明装置及びこれを備えたプロジェクタ
RU2338232C1 (ru) Проекционная оптическая система
JP2004061599A (ja) プロジェクタ
US20050041288A1 (en) Polarization conversion module and polarization conversion method thereof
JPH0933881A (ja) 液晶ビデオプロジェクタ
JP2000347153A (ja) 投射型映像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination