KR20130035678A

KR20130035678A - Projector

Info

Publication number: KR20130035678A
Application number: KR1020110100129A
Authority: KR
Inventors: 박성하; 김용관
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-09

Abstract

PURPOSE: A projector is provided to have a vertical-horizontal ratio of a fly eye lens different from that of a display element, thereby matching lights incident to the display device to the display device. CONSTITUTION: A projector(10) comprises a light source, a lighting optical system(100), a display device(300), a projection unit(400), and a fly eye lens(180). The lighting optical system, which is arranged in an optical shaft, filters lights emitted from the light source, thereby collecting the lights. The display device includes a plurality of pixel elements and controls the pixel elements according to driving signals of the lights emitted from the lighting optical system, thereby forming images. The projection unit includes one or more lenses and projects the lights projected from the display device to the outside.

Description

Projector {PROJECTOR}

본 발명은 프로젝터에 관한 것으로서, 특히 미러에 의해 광 경로가 변경되는 경우, 표시소자에 집광되는 광의 밝기와 색 균일도를 개선시킬 수 있는 프로젝터에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projector, and more particularly, to a projector capable of improving brightness and color uniformity of light focused on a display element when a light path is changed by a mirror.

프로젝터는 영상 기기의 하나로서, 영상 정보를 외부의 스크린까지 투사하는 영상 기기이다. The projector is an image device, and is an image device that projects image information to an external screen.

이러한 프로젝터 중 광학 프로젝터는 소형의 영상을 광학 수단을 이용하여 대화면으로 구현하기 위한 것으로, 영상을 구현하는 소자의 종류에 따라 CRT(Cathode Ray Tube)프로젝션, LCD(Liquid Crystal Display)프로젝션 및 DLP(Digital Light Processing)프로젝션 방식으로 나뉠 수 있다. Among these projectors, the optical projector is for realizing a small image on a large screen using optical means, and depending on the type of device for implementing the image, a CRT (Cathode Ray Tube) projection, LCD (Liquid Crystal Display) projection, and DLP (Digital) Light Processing can be divided into projection methods.

최근 들어, 휴대용 통신 장치나 컴퓨터, MP3 플레이어, 소형 디지털 카메라와 같은 소형 전자 기기에 저장된 자료나 동영상을 외부로 투사하여 시각화하는 소형 프로젝터에는 작은 부피 및 무게를 갖는 표시소자 반도체 칩을 사용하는 DLP프로젝션 방식이 사용된다. Recently, a DLP projection using a display device semiconductor chip having a small volume and weight in a small projector that projects and visualizes data or video stored in a small electronic device such as a portable communication device, a computer, an MP3 player, or a small digital camera. Method is used.

종래의 프로젝터에 관한 기술은 '대한민국 등록특허 제10-0653069호(등록일:2006년 11월 25일, 발명의 명칭: 프로젝터)'에 개시되어 있다. Conventional projector technology is disclosed in the Republic of Korea Patent No. 10-0653069 (Registration date: November 25, 2006, the title of the invention: the projector).

종래 기술을 간단히 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 프로젝터(10)는 조명광학계(11)와, 투사 광학계(12)로 나누어진다. Looking briefly at the prior art, the projector 10 is divided into an illumination optical system 11 and a projection optical system 12 as shown in FIGS. 1 and 2.

조명광학계(11)는 광원(20a, 20b)으로부터 디스플레이소자(60, 표시소자 또는 DMD(Digital Micro Mirror Device)라고도 함)까지의 광 경로에 정렬된 광학계를 일컬으며, 투사광학계(12)는 디스플레이소자(4)로부터 외부 스크린(미도시)까지의 광 경로에 정렬된 광학계를 말하며, 일반적으로 영상을 외부로 투사시켜주는 투사렌즈(65)까지를 일컫는다.The illumination optical system 11 refers to an optical system aligned in a light path from the light sources 20a and 20b to the display element 60 (also called a display element or a digital micro mirror device (DMD)), and the projection optical system 12 is a display. It refers to the optical system aligned in the light path from the element 4 to the external screen (not shown), and generally refers to the projection lens 65 for projecting the image to the outside.

조명광학계(11)는 광원(20)과, 디스플레이소자(60)와, 평형광시준렌즈(Collimating Lens, 30), 다이크로익미러(DichroicMirror, 40), 플라이아이렌즈(Fly-eye lens, 45), 반사미러(50)를 포함하고, 투사광학계(12)는 투사렌즈(65) 등으로 구성된다.The illumination optical system 11 includes a light source 20, a display element 60, a collimating lens 30, a dichroic mirror 40, a fly-eye lens 45 ), A reflection mirror 50, and the projection optical system 12 is composed of a projection lens 65 and the like.

광원(20a, 20b)은 R,G B 광을 조사하는 발광기로 구성되며, 디스플레이소자(65)는 광원(20a, 20b)으로부터 조사된 광을 영상 표면에 필요한 광으로 재현하는 것으로서, 작은 부피 및 무게를 갖는 표시소자 소형 평판형 표시소자가 적용된다. The light sources 20a and 20b are constituted by light emitters that irradiate R and GB light, and the display element 65 reproduces light emitted from the light sources 20a and 20b as necessary light on the image surface. Display element having a small flat panel display element is applied.

광원(20a, 20b)에서 나온 광은 조명광학계(11)를 경유한다. 즉, 광은 평형광시준렌즈(30a, 30b)에 의해 시준화되고, 다이크로익 미러(40), 플라이아이렌즈(45)를 경유하면서 광축과 평행하게 됨은 물론 화면의 밝기가 균일하게 된다. 또한, 시준화된 광은 플라이아이렌즈(45)를 통과하고, 반사미러(50)를 통해 광 경로가 변경되어 디스플레이소자(60)로 영상을 전달된다. Light emitted from the light sources 20a and 20b passes through the illumination optical system 11. That is, the light is collimated by the balanced light collimating lenses 30a and 30b, and is parallel to the optical axis via the dichroic mirror 40 and the fly's eye lens 45, and the brightness of the screen is uniform. In addition, the collimated light passes through the fly's eye lens 45, the optical path is changed through the reflective mirror 50, and the image is transmitted to the display device 60.

그러나, 프로젝터(10)의 크기가 소형화가 될수록, 예를 들어 소형 디스플레이 장치 내에 실장하기 위한 프로젝터(10)의 경우, 조명광학계(11)와 투사광학계(12)가 상호 간섭을 일으키는 문제가 발생한다. However, as the size of the projector 10 becomes smaller, for example, in the case of the projector 10 for mounting in a small display device, a problem occurs that the illumination optical system 11 and the projection optical system 12 cause mutual interference. .

또한, 디스플레이소자(60)로 광이 전달되거나, 디스플레이소자(60)로부터 반사된 광이 투사렌즈(65)로 전달될 때, 많은 광량이 손실되는 문제점이 발생한다. 이러한 광량의 손실을 최소화하기 위해 광원(20a, 20b)과 디스플레이소자(60)의 종횡비율을 동일하게 하나, 이들이 다를 경우, 조명광학계(11)를 이용하여 종횡비율을 일치시켜주어야 하는 문제점이 있다. In addition, when light is transmitted to the display element 60, or when light reflected from the display element 60 is transmitted to the projection lens 65, a large amount of light is lost. In order to minimize the loss of the amount of light, the aspect ratios of the light sources 20a and 20b and the display element 60 are the same, but when they differ, there is a problem that the aspect ratio must be matched using the illumination optical system 11. .

또한, 내부전반사미러 등을 사용하여 광량 손실을 방지하는 경우도 있으나, 이는 내부전반사미러 도입에 따른 프로젝터(10)의 크기를 증가시키거나, 가격 상승의 원인이 되는 문제점이 있다. In addition, there is a case in which light loss is prevented by using an internal total reflection mirror, etc., which increases the size of the projector 10 due to the introduction of the internal total reflection mirror or causes a price increase.

따라서, 본 발명은 광손실을 최대한 보완하여 프로젝터의 효율적인 소형화를 가능하게 함은 물론, 프로젝터의 소형화에 따른 광 손실을 방지할 수 있는 프로젝터를 제공하는데 있다. Accordingly, the present invention is to provide a projector that can supplement the light loss as much as possible to efficiently miniaturize the projector, as well as to prevent the light loss due to the miniaturization of the projector.

본 발명은 반사미러에 의해 광 경로가 변경되는 프로젝터에서 디스플레이소자의 종횡비율을 고려하여 디스플레이소자로 전달되는 광의 종횡비율을 디스플레이소자의 종횡비율과 일치될 수 있도록 하는 프로젝터를 제공하는데 있다. The present invention provides a projector that allows the aspect ratio of the light transmitted to the display element to match the aspect ratio of the display element in consideration of the aspect ratio of the display element in the projector whose optical path is changed by the reflection mirror.

상기한 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따른 프로젝터는, 광을 출사하는 적어도 하나 이상의 광원; 광축 상에 배치되고, 상기 광원에서 출사되는 광을 필터링하여 집광하는 조명광학계; 다수의 픽셀소자들을 구비하고, 상기 조명광학계로부터 출사된 광의 구동 신호에 따라 상기 픽셀소자들을 제어함으로써, 영상을 형성하는 표시소자; 적어도 하나 이상의 렌즈를 구비하고, 상기 표시소자로부터 출사된 광을 외부로 출사하는 투사유닛; 및 상기 광원과 상기 조명광학계 사이에 배치되고, 상기 표시소자에 입사되는 광이 상기 표시소자에 정합되는 종횡비율을 갖도록 상기 표시소자의 종횡비율과 별개의 종횡빌율을 갖는 플라이아이렌즈(Fly Eye Lens)를 포함한다. In order to solve the above technical problem, the projector according to an aspect of the present invention, at least one light source for emitting light; An illumination optical system disposed on an optical axis and filtering and condensing the light emitted from the light source; A display element having a plurality of pixel elements, and configured to control the pixel elements according to a driving signal of light emitted from the illumination optical system, thereby forming an image; A projection unit having at least one lens and emitting light emitted from the display element to the outside; And a fly eye lens disposed between the light source and the illumination optical system, the fly eye lens having an aspect ratio different from that of the display element such that light incident on the display element has an aspect ratio matched to the display element. ).

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 발명은 플라이아이렌즈의 종횡비율을 표시소자의 종횡비율과 달리함으로써, 표시소자로 입사되는 광을 표시소자에 정합되도록 하며, 이로 인해 오버필의 발생을 저하시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the present invention enables the light incident on the display device to be matched to the display device by varying the aspect ratio of the fly's eye lens from the aspect ratio of the display device, thereby reducing the occurrence of overfill. It works.

또한, 플라이아이렌즈를 회전시켜 표시소자 소자의 종횡비율에 맞도록 조절하여, 외부 스크린에 출사되는 광의 밝기와 색균일도가 개선됨은 물론 소형화된 프로젝터를 제공할 수 있는 효과가 있다. In addition, by rotating the fly's eye lens to adjust to the aspect ratio of the display device element, the brightness and color uniformity of the light emitted to the external screen is improved, it is possible to provide a miniaturized projector.

도 1은 일반적인 종래의 프로젝터를 나타내는 사시도.
도 2는 일반적인 종래의 프로젝터의 광학계를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소형 프로젝터를 개략적으로 도시한 사시도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시소자의 종횡비율과 플라이아이렌즈의 종횡비율을 개략적으로 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈 셀의 종횡비율의 변경에 의한 표시소자 상의 오버필을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터에서 표시소자의 종횡비율이 16:9인 경우 플라이아이렌즈 셀의 종횡비율의 변경에 의한 표시소자 및 스크린 상의 효율을 나타내는 도면. 1 is a perspective view showing a conventional conventional projector.
2 is a view schematically showing an optical system of a conventional conventional projector.
3 is a perspective view schematically showing a small projector according to an embodiment of the present invention;
4 and 5 schematically show aspect ratios of a display device and aspect ratios of a fly's eye lens according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 illustrates an overfill on a display device due to a change in an aspect ratio of a fly's eye lens cell according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG.
7 is a view illustrating efficiency on a display device and a screen by changing an aspect ratio of a fly's eye lens cell when an aspect ratio of a display device is 16: 9 in a projector according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프로젝터의 일 실시예를 설명하기로 한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, an embodiment of a projector according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are terms defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

이하, 본 발명의 실시예들에서 제1이나, 제2 등과 같은 서수를 사용하고 있으나, 이는 단지 동일한 명칭의 대상들을 서로 구분하기 위한 것이고, 그 순서는 임의로 정할 수 있으며, 후순위의 대상에 대해 선행하는 설명을 준용할 수 있다. Hereinafter, in the embodiments of the present invention, ordinal numbers such as the first or the second, etc. are used, but only for distinguishing objects of the same name from each other, the order may be arbitrarily determined, and the preceding object is preceded. The description can be applied mutatis mutandis.

도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 프로젝터의 구성에 대해 설명하기로 한다. A configuration of a projector according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 3을 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터(1)는 광원(110, 140), 필터(170)와 집광렌즈(190)를 포함하는 조명광학계(100), 미러(200), 표시소자(300), 투사렌즈(Projection Lens. 420)와 릴레이렌즈(Relay Lens, 410)를 포함하는 투사유닛(400) 및 플라이아이렌즈(Fly Eye Lens, 180)를 포함한다.3 is a schematic view of a projector according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a projector 1 according to an embodiment of the present invention includes an illumination optical system 100, a mirror 200, and a light source 110 and 140, a filter 170, and a condenser lens 190. And a display unit 300, a projection unit 400 including a projection lens 420 and a relay lens 410, and a fly eye lens 180.

상기 광원(110, 140)은 X축(도 3기준)과 평행하도록 광을 출사하는 제1광원(110)과, Z축과 평행하도록 광을 출사하는 제2광원(140)을 포함한다. 그러나, 제1광원(110)에서 출사되는 광과, 제2광원(140)에서 출사되는 광은 도시된 것과 같이 직교해야 하는 것은 아니며, 제1광원(110)과 제2광원(140)에서 출사되는 광이 후술하는 조명광학계(100)를 경유하여 표시소자(300)에 전달되는 위치라면 별도의 위치에 배치될 수 있음은 물론이다. The light sources 110 and 140 include a first light source 110 that emits light parallel to the X axis (see FIG. 3) and a second light source 140 that emits light parallel to the Z axis. However, the light emitted from the first light source 110 and the light emitted from the second light source 140 do not have to be orthogonal as shown, and are emitted from the first light source 110 and the second light source 140. If the light is to be delivered to the display device 300 via the illumination optical system 100 to be described later may be disposed in a separate position.

제1광원(110)은 X축 방향과 평행한 광축(A1)을 따라 진행하는 제1원색광을 출사하며, 제2광원(140)은 Z축 방향과 평행한 광축(A2)을 따라 진행하는 제2 및 제3원색광을 출사한다. 예를 들어 제1광원(110)으로 녹색광을 출사하는 LED를 사용할 수 있으며, 제2광원(140)으로는 적색광 및 청색광을 출사하는 하나 또는 2개의 LED를 사용할 수 있다. The first light source 110 emits the first primary color light traveling along the optical axis A1 parallel to the X axis direction, and the second light source 140 travels along the optical axis A2 parallel to the Z axis direction. The second and third primary color light are emitted. For example, an LED emitting green light may be used as the first light source 110, and one or two LEDs emitting red and blue light may be used as the second light source 140.

본 실시예에서는 출사 광들이 혼합되어 백색광을 생성할 수 있는 복수의 광원(110, 140)을 사용하는 것으로 예시하고 있으나, 다양한 색상의 광을 출사하는 하나의 광원(예를 들어, 파장 가변형 광원)을 사용할 수도 있고, 또는 3원색에 따른 3개의 광원을 사용할 수도 있고, 컬러 필터와 함께 백색 광원을 사용할 수도 있다. 통상적으로 광축(A1, A2)은 이를 중심으로 해당 광학계를 회전시켜도 광학적으로 변동이 없는 축을 말한다. 광축(A1, A2) 상에 정렬된다는 것은 해당 광학계를 구성하는 광학 소자의 곡률 중심이 광축(A1, A2) 상에 위치하거나, 광학 소자의 대칭점(즉, 대칭 중심) 또는 중심점이 광축(A1, A2) 상에 위치하는 것을 의미한다. In the present exemplary embodiment, a plurality of light sources 110 and 140 that emit light are mixed to generate white light is illustrated. However, one light source that emits light of various colors (for example, a variable wavelength light source) is used. May be used, or three light sources according to three primary colors may be used, or a white light source may be used together with a color filter. Typically, the optical axes A1 and A2 refer to axes that are optically unchanged even when the optical system is rotated about them. Aligned on the optical axis (A1, A2) means that the center of curvature of the optical element constituting the optical system is located on the optical axis (A1, A2), or the symmetry point (that is, the center of symmetry) or the center point of the optical element (A1, A2) It means to be located on A2).

상기 조명광학계(100)는 광원(110, 140)에서 출사되는 광을 집광하여 표시소자(300)로 광을 전달한다. 조명광학계(100)에는 제1 내지 제4콜리메이터렌즈(Collimator lens, 120, 130, 150, 160)와, 필터(170)와, 플라이아이렌즈(Fly Eye Lens, 180) 및 집광렌즈(Condensor Lens.190)를 포함한다. The illumination optical system 100 collects the light emitted from the light sources 110 and 140 and transmits the light to the display device 300. The illumination optical system 100 includes first to fourth collimator lenses 120, 130, 150, and 160, a filter 170, a fly eye lens 180, and a condensor lens. 190).

상기 제1, 제2콜리메이터렌즈(120, 130)는 제1광원(110)에서 출사된 제1원색광을 수신하여 평행화한 후 후술하는 플라이아이렌즈(180) 측으로 출사한다. 이때, 평행화는 광의 발산각을 감소시키는 것을 말하고, 이상적으로는 광이 수렴하거나 발산하지 않고, 평행하게 진행하도록 만드는 것을 말한다. The first and second collimator lenses 120 and 130 receive and parallelize the first primary color light emitted from the first light source 110, and then emit the collimated lenses 120 and 130 to the fly's eye lens 180. In this case, parallelization refers to reducing the divergence angle of light, and ideally, making the light proceed in parallel without converging or diverging.

상기 제3, 제4콜리메이터렌즈(150, 160)는 제2광원(140)에서 출사된 제2, 제3원색광을 수신하여 평행화한 후 후술하는 플라이아이렌즈(180) 측으로 출사한다. The third and fourth collimator lenses 150 and 160 receive and parallelize the second and third primary color light emitted from the second light source 140, and emit the same to the fly-eye lens 180, which will be described later.

본 실시예에서는 제1광원(110) 측으로 제1, 제2콜리메이터렌즈(120, 130)를 배치하고, 제2광원(140) 측으로 제3, 제4콜리메이터렌즈(150, 160)를 배치하였으나, 각각 제1광원(110)과 제2광원(140)측에 각각 하나의 콜리메이터 렌즈가 구비되는 것도 가능하다. In this embodiment, the first and second collimator lenses 120 and 130 are disposed toward the first light source 110 and the third and fourth collimator lenses 150 and 160 are disposed toward the second light source 140. One collimator lens may be provided at each of the first light source 110 and the second light source 140.

상기 필터(170)는 파장에 따라 투과 또는 반사를 선택적으로 수행하며, 제1, 제2콜리메이터렌즈(120, 130)로부터 입력된 제1원색광은 그대로 투과시키며, 상기 제3, 제4콜리메이터렌즈(150, 160)로부터 입력된 제2 및 제3원색광을 반사하여 X축 방향으로 평행한 광축(A1)을 따라 진행하도록 구비된다. 필터(170)는 파장 선택 필터(wavelength selective filter) 또는 색선별 필터(dichroic filter)나 프리즘을 사용하거나, 빔 스플리터(beam splitter), 하프 미러(half mirror) 등의 파장 무의존성 필터를 사용할 수도 있다.The filter 170 selectively performs transmission or reflection according to a wavelength, and transmits the first primary color light input from the first and second collimator lenses 120 and 130 as it is, and the third and fourth collimator lenses. The second and third primary colors of light inputted from 150 and 160 are reflected to travel along the optical axis A1 parallel to the X-axis direction. The filter 170 may use a wavelength selective filter, a dichroic filter or a prism, or may use a wavelength independent filter such as a beam splitter or a half mirror. .

상기 플라이아이렌즈(180)는 필터(170)로부터 입력된 광의 세기 분포를 균일하게 하여 후술하는 집광렌즈(190)로 출사한다. 플라이아이렌즈(180)에 의해 광의 종횡비율(aspect ratio(가로세로비라고도 함))이 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 정합되도록 하여 색 균일도를 향상시킨다. The fly's eye lens 180 emits the light to the condensing lens 190 to be described later to uniform the intensity distribution of the light input from the filter 170. The fly eye lens 180 allows the aspect ratio of light (also referred to as the aspect ratio) to be matched with the aspect ratio (W₁: H₁) of the display element 300, thereby improving color uniformity.

상기 프로젝터(1)의 부피를 줄이기 위해서는, 프로젝터(1) 내 모든 광학 소자들을 밀집할 필요가 있다. 집광렌즈(190)부터 미러(200)까지의 간격을 줄임으로써 프로젝터(1)의 X축 길이를 줄일 수 있으며, 릴레이렌즈(410)부터 투사렌즈(420)까지의 간격을 줄임으로써 프로젝터(1)의 Z축 길이를 줄일 수 있다. 본 실시예에서 X축길이나 Z축 길이를 최소화했을 때, 광량 손실을 최소화함은 물론 광의 밝기를 개선할 수 있도록, 플라이아이렌즈(180)의 종횡비율(W₂:H₂)을 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 거의 유사하게 한다. 이로 인해, 표사소자(300)에 도달하는 광의 손실은 최소화될 수 있다. In order to reduce the volume of the projector 1, it is necessary to crowd all the optical elements in the projector 1. The X-axis length of the projector 1 can be reduced by reducing the distance from the condenser lens 190 to the mirror 200, and the projector 1 can be reduced by reducing the distance from the relay lens 410 to the projection lens 420. Z-axis length can be reduced. In the present embodiment, when the X-axis length or the Z-axis length is minimized, the aspect ratio (W₂: H₂) of the fly's eye lens 180 is displayed to minimize the amount of light loss and improve the brightness of the light. It is almost similar to the aspect ratio (W₁: H₁) of. As a result, the loss of light reaching the display element 300 can be minimized.

표시소자에 도달하는 광의 오버필(Overfill)을 감안하여, 플라이아이렌즈(180)는 바닥면에서 기울어지게 구비되거나, 후술하는 플라이아이렌즈 셀(181)이 일정한 각도로 기울어지게 구비된다. 이로 인해 표시소자(300)에 도달하는 광의 크기는 표시소자(300)에 정합될 수 있다.In view of the overfill of the light reaching the display device, the fly's eye lens 180 is inclined at the bottom surface, or the fly's eye lens cell 181 described later is inclined at a predetermined angle. As a result, the size of light reaching the display device 300 may be matched to the display device 300.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시소자의 종횡비율과 플라이아이렌즈의 종횡비율을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라이아이렌즈 셀의 종횡비율의 변경에 의한 표시소자 상의 오버필을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터에서 표시소자의 종횡비율이 16:9인 경우 플라이아이렌즈 셀의 종횡비율의 변경에 의한 표시소자 및 스크린상의 효율을 나타내는 도면이다. 4 and 5 are views schematically showing the aspect ratio of the display device and the aspect ratio of the fly's eye lens according to an embodiment of the present invention, Figure 6 is a vertical and horizontal view of the fly's eye lens cell according to an embodiment of the present invention FIG. 7 is a diagram illustrating an overfill on a display device by changing a ratio, and FIG. 7 illustrates a change in an aspect ratio of a fly's eye lens cell when the aspect ratio of the display device is 16: 9 in a projector according to an exemplary embodiment of the present invention. It is a figure which shows the display element and the efficiency on a screen by this.

도 3 내지 도 7을 참조하면, 플라이아이렌즈(180)에는 다수의 플라이아이렌즈 셀(181)이 배열된다. 3 to 7, a plurality of fly eye lens cells 181 are arranged in the fly eye lens 180.

미러(200)가 표시소자(300)의 측면에 대하여 동일 각도가 아닌 상태(기울어진 상태로)로 광을 반사시키는 경우, 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)에 플라이아이렌즈(180)를 통해 출사되는 광이 정합되도록 상기 플라이아이렌즈 셀(181)은 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 다른 종횡비율(W₃:H₃)을 갖는 것이 요구된다. 즉, 플라이아이렌즈 셀(181)의 종횡비율(W₃:H₃)은 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 달리함으로써, 표시소자(300)에 유입되는 광이 표시소자(300)에 효과적으로 정합될 수 있다. 이때, 플라이아이렌즈 셀(181)이 경사각(θ)을 갖도록 형성되는 것도 가능하며, 플라이아이렌즈 셀(181)이 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 달리되도록 플라이아이렌즈(180)가 시계 방향 또는 반시계방향으로 5~15도 기울어지게 설치되는 것도 가능하다. 예를 들어, 미러(200)가 바닥면에 대하여 바닥면을 기준으로 기울어져 있는 경우, 또는 집광렌즈(190)로부터 미러(200) 방향으로 진행하는 X방향 광축(A1)과, 릴레이렌즈(410)에서 투사렌즈(420)로 진행되는 Z방향 광축(A2)이 서로 수직으로 교차하지 않은 경우, 직사각형의 형상을 갖는 플라이아이렌즈(180)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 바닥면에서 5~15도의 경사각(θ)을 갖도록 기울어지게 설치된다. When the mirror 200 reflects the light at a state not in the same angle (tilted state) with respect to the side surface of the display element 300, the fly's eye lens (W₁: H₁) is applied to the aspect ratio W₁: H₁ of the display element 300. The fly's eye lens cell 181 is required to have an aspect ratio (W 3: H 3) different from that of the display device 300 such that the light emitted through 180 is matched. That is, the aspect ratio (W₃: H₃) of the fly's eye lens cell 181 is different from the aspect ratio (W₁: H₁) of the display element 300, whereby light entering the display element 300 is transmitted to the display element 300. Can be effectively matched to In this case, the fly's eye lens cell 181 may be formed to have an inclination angle θ, and the fly's eye lens cell 181 may be different from the aspect ratio (W 표시: H 의) of the display device 300. 180 may be installed to be inclined 5 to 15 degrees clockwise or counterclockwise. For example, when the mirror 200 is inclined with respect to the floor with respect to the floor, or the X-direction optical axis A1 traveling from the condenser lens 190 toward the mirror 200 and the relay lens 410. When the Z-direction optical axis A2 traveling from the projection lens 420 does not perpendicularly cross each other, the fly's eye lens 180 having a rectangular shape is 5 to 15 on the bottom in a clockwise or counterclockwise direction. It is installed inclined so as to have an inclination angle θ of the figure.

그러나, 미러(200)가 표시소자(300)측면에 대하여 동일 각도로 광을 반사시켜 주는 경우, 표시소자(300)에 플라이아이렌즈(180)를 통해 출사되는 광이 정합되도록 플라이아이렌즈 셀(181)의 종방향(세로방향) 비율(H₃)을 표시소자(300)의 종방향비율(H₁)과 동일하게 하는 것이 요구된다. 즉, 플라이아이렌즈 셀(181)의 종방향비율(H₃)은 표시소자(300)의 종방향비율(H₁)과 동일하고, 횡방향비율(W₃과 W₁)은 다르게 함으로써, 표시소자(300)에 유입되는 광이 표시소자(300)에 효과적으로 정합될 수 있다. 이때, 플라이아이렌즈 셀(181)이 경사각을 갖도록 형성되어 플라이아이렌즈 셀(181)의 횡방향비율(W₃)만 달리 형성되는 것도 가능하며, 플라이아이렌즈(180)가 시계 방향 또는 반시계방향으로 5~15도 기울어지게 설치되어 플라이아이렌즈 셀(181)의 횡방향비율(W₃)과 달리 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 미러(200)가 바닥면에 대하여 바닥면을 기준으로 기울어져 있는 경우, 또는 집광렌즈(190)로부터 미러(200) 방향으로 진행하는 X방향 광축(A1)과, 릴레이렌즈(410)에서 투사렌즈(420)로 진행되는 Z방향 광축(A2)이 서로 수직으로 교차하지 않은 경우, 직사각형의 형상을 갖는 플라이아이렌즈(180)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 바닥면에서 5~15도의 경사각(θ)을 갖도록 기울어지게 설치된다.However, when the mirror 200 reflects light at the same angle with respect to the side of the display device 300, the fly's eye lens cell (ie, the light emitted through the fly's eye lens 180) is matched to the display device 300. It is desired to make the longitudinal (vertical) ratio H 3 of 181 equal to the longitudinal ratio H 'of the display element 300. That is, the longitudinal ratio H₃ of the fly's eye lens cell 181 is the same as the longitudinal ratio H ′ of the display element 300, and the transverse ratios W₃ and W ′ are different from each other, so that the display element 300 is different. Light flowing in may be effectively matched to the display device 300. In this case, the fly's eye lens cell 181 may be formed to have an inclination angle, so that only the transverse ratio W₃ of the fly's eye lens cell 181 may be differently formed, and the fly's eye lens 180 may be clockwise or counterclockwise. 5 to 15 degrees may be installed to be inclined differently from the horizontal ratio W₃ of the fly's eye lens cell 181. For example, when the mirror 200 is inclined with respect to the floor with respect to the floor, or the X-direction optical axis A1 traveling from the condenser lens 190 toward the mirror 200 and the relay lens 410. When the Z-direction optical axis A2 traveling from the projection lens 420 does not vertically cross each other, the fly's eye lens 180 having a rectangular shape is rotated clockwise or counterclockwise so as to rotate from the bottom surface. It is inclined so as to have an inclination angle θ of ˜15 degrees.

만약, 플라이아이렌즈 셀(181)의 종횡비율(W₃:H₃)이 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 16:9로 동일한 경우, 표시소자(300)에 정합되는 광의 효율은 64.4%이고, 외부 스크린상에서의 효율(투사렌즈(420)를 통해 나온 효율로서 관찰자가 체감하는 광량을 일컫는다.)은 50.2%이다. 또한, 플라이아이렌즈 셀(181)의 종횡비율(W₃:H₃)이 15.75:9의 경우, 표시소자(300)에 정합되는 광의 효율은 65.3%이고, 외부 스크린상에서의 효율은 50.7%이다. 또한, 플라이아이렌즈 셀(181)의 종횡비율(W₃:H₃)이 14.5:9 및 13.38:9인 경우, 표시소자(300)에 정합되는 광의 효율은 각각 70.7%, 69.3%이며, 외부 스크린상에서의 효율은 각각 55% 및 53.09%이다. If the aspect ratio (W₃: H₃) of the fly's eye lens cell 181 is 16: 9 equal to the aspect ratio (W₁: H₁) of the display element 300, the efficiency of light matched to the display element 300 is 64.4%, and the efficiency on the external screen (the amount of light experienced by the observer as the efficiency through the projection lens 420) is 50.2%. In addition, when the aspect ratio (W 3: H 3) of the fly's eye lens cell 181 is 15.75: 9, the efficiency of light matched to the display element 300 is 65.3%, and the efficiency on the external screen is 50.7%. In addition, when the aspect ratios (W₃: H₃) of the fly's eye lens cell 181 are 14.5: 9 and 13.38: 9, the efficiency of light matched to the display device 300 is 70.7% and 69.3%, respectively, on the external screen. The efficiencies of are 55% and 53.09%, respectively.

따라서, 표시소자(300)가 16:9의 종횡비율(W₁:H₁)을 갖는 경우, 플라이아이렌즈 셀(181)은 13:9~15:9의 종횡비율(W₃:H₃)을 갖는 것이 표시소자(300)에 정합되는 광의 효율이 최대한이 되며, 외부 스크린상에서의 효율도 최대한이 된다. Therefore, when the display element 300 has an aspect ratio (W₁: H₁) of 16: 9, it is indicated that the fly's eye lens cell 181 has an aspect ratio (W₃: H₃) of 13: 9 to 15: 9. The efficiency of the light matched to the element 300 is maximized, and the efficiency on the external screen is also maximized.

플라이아이렌즈 셀(181)이 13:9~15:9의 종횡비율(W₃:H₃)을 갖도록, 플라이아이렌즈 셀(181)이 경사지게 형성되는 것도 가능하며, 플라이아이렌즈(180)가 시계 방향 또는 반시계방향으로 5~15도 기울어지게 설치되는 것도 가능하다. 예를 들어, 미러(200)가 표시소자(300) 측면에 대하여 동일 각도로 광을 반사시켜 주는 경우에는 플라이아이렌즈 셀(181)의 종방향비율(H₃)은 표시소자(300)의 종방향비율(H₁)과 동일하고, 횡방향비율(W₃, W₁)은 다르게 함으로써, 표시소자(300)에 유입되는 광이 표시소자(300)에 효과적으로 정합될 수 있다. 또한 미러(200)가 바닥면에 대하여 기울어져 있는 경우, 또는 집광렌즈(190)로부터 미러(200) 방향으로 진행하는 X방향 광축(A1)과, 릴레이렌즈(410)에서 투사렌즈(420)로 진행되는 Z방향 광축(A2)이 서로 수직으로 교차하지 않은 경우, 직사각형의 형상을 갖는 플라이아이렌즈(180)는 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하여 바닥면에서 5~15도의 경사각(θ)을 갖도록 기울어지게 설치된다.
The fly's eye lens cell 181 may be formed to be inclined so that the fly's eye lens cell 181 has an aspect ratio (W₃: H₃) of 13: 9 to 15: 9, and the fly's eye lens 180 is clockwise. Alternatively, it may be installed inclined 5 to 15 degrees counterclockwise. For example, when the mirror 200 reflects light at the same angle with respect to the side surface of the display device 300, the longitudinal ratio H₃ of the fly's eye lens cell 181 is in the longitudinal direction of the display device 300. By the same ratio (H₁) and different lateral ratios (W3, W₁), the light flowing into the display element 300 can be effectively matched to the display element 300. In addition, when the mirror 200 is inclined with respect to the bottom surface, or from the condenser lens 190 to the X-direction optical axis A1 traveling in the direction of the mirror 200, the relay lens 410 to the projection lens 420. When the advancing Z-direction optical axis A2 does not cross each other perpendicularly, the fly-eye lens 180 having a rectangular shape rotates in a clockwise or counterclockwise direction to obtain an inclination angle θ of 5 to 15 degrees from the bottom surface. It is installed to be inclined to have.

상기 집광렌즈(190)는 후술하는 릴레이렌즈(410)와 함께 플라이아이렌즈(180)로부터 입력된 광이 표시소자(300)의 표면상에 집속되도록 한다. The condenser lens 190 allows the light input from the fly's eye lens 180 to be focused on the surface of the display element 300 together with the relay lens 410 to be described later.

상기 미러(200)는 집광렌즈(190)로부터 집속된 광을 수신하여 표시소자(300) 측으로 반사한다. 미러(200)는 점선(도 3에 도시됨)처럼 절단되어 사면처리될 수도 있다. 이는 소형 프로젝터에서 조명광학계(100)를 경유한 광이 표시소자(300)에서 투사렌즈(420)로 진행시, 미러(200)에 의해 광이 차단되는 것을 방지할 수 있도록 함이다. The mirror 200 receives the focused light from the condenser lens 190 and reflects the light toward the display element 300. The mirror 200 may be cut and sloped like a dotted line (shown in FIG. 3). This is to prevent the light from being blocked by the mirror 200 when the light passing through the illumination optical system 100 from the display device 300 to the projection lens 420 in the small projector.

상기 표시소자(300)는 픽셀 단위로 영상을 표시하며, 표시소자(300)는 기 설정된 해상도에 대응하는 픽셀소자들(320)을 구비한다. 영상은 픽셀소자들(320)의 온/오프 구동을 통해 표시된다. 본 실시예에서는, 표시소자(300)로서 MxN(예를 들어, 1280x720, 854x480 등) 행렬 구조로 배열된 마이크로 미러들을 포함하는 표시소자(300)를 사용한다. 표시소자(300)는 구동 신호에 따라, 온 상태에 대응하는 위치와 오프 상태에 대응하는 위치로 회전한다. 온 상태일 때는 스크린에 표시될 수 있는 각도로 입사한 광을 반사하고, 오프 상태일 때는 스크린에 표시되지 않는 각도로 입사한 광을 반사한다. 표시소자(300)는 픽셀소자들(320)에 구동 신호를 제공하는 회로기판(310)과, 회로기판(310) 위에 탑재된 픽셀소자들(320)을 포함한다. 또한, 도시되진 않았으나, 픽셀소자들(320)을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 커버 글라스(미도시)와, 회로기판(310)의 노출된 상면을 외부 환경으로부터 보호하기 위한 밀봉층(미도시)을 포함한다. The display device 300 displays an image in pixel units, and the display device 300 includes pixel elements 320 corresponding to a preset resolution. The image is displayed through on / off driving of the pixel elements 320. In the present embodiment, as the display element 300, a display element 300 including micro mirrors arranged in an MxN (for example, 1280x720, 854x480, etc.) matrix structure is used. The display element 300 rotates to a position corresponding to the on state and to a position corresponding to the off state according to the driving signal. In the on state, the incident light is reflected at an angle that can be displayed on the screen, and in the off state, the incident light is reflected at an angle not displayed on the screen. The display device 300 includes a circuit board 310 that provides a driving signal to the pixel elements 320, and pixel elements 320 mounted on the circuit board 310. Although not shown, a cover glass (not shown) for protecting the pixel elements 320 from the external environment and a sealing layer (not shown) for protecting the exposed upper surface of the circuit board 310 from the external environment are provided. Include.

투사유닛(400)은 Z축과 평행한 광축(A2)을 갖으며, Z축과 평행한 광축(A2) 상에 정렬되는 릴레이렌즈(410)와 투사렌즈(420)를 포함한다. The projection unit 400 has an optical axis A2 parallel to the Z axis and includes a relay lens 410 and a projection lens 420 aligned on the optical axis A2 parallel to the Z axis.

상기 릴레이렌즈(410)는 집광렌즈(190)와 함께 플라이아이렌즈(180)로부터 입력된 광이 표시소자(300)의 표면상에 집속되도록 한다. 또한, 릴레이렌즈(410)는 표시소자(300)로부터 반사된 광을 수신하고, 광의 빔 면적을 감소시켜서 출사한다. 표시소자(300)로부터 반사된 투사광은 그 빔 면적(beam spot size)이 크기 때문에, 투사렌즈(420)로 전달되지 못하는 광으로 인한 광손실이 발생할 수 있다. 릴레이렌즈(410)는 표시소자(300)로부터 반사된 광을 집광하여 그 빔 면적을 줄임으로써, 투사렌즈(420)에 최대한 많은 양의 광이 전달되도록 한다. The relay lens 410 together with the condenser lens 190 allows the light input from the fly's eye lens 180 to be focused on the surface of the display element 300. In addition, the relay lens 410 receives the light reflected from the display element 300 and reduces the beam area of the light to emit the light. Since the projection light reflected from the display device 300 has a large beam spot size, light loss due to light that cannot be transmitted to the projection lens 420 may occur. The relay lens 410 collects the light reflected from the display element 300 and reduces the beam area, so that the maximum amount of light is transmitted to the projection lens 420.

본 실시예에서는 릴레이렌즈(410)가 표시소자(300)의 전면부에 배치되어 미러(200)로부터 반사된 광이 표시소자(300)로 정합되고, 광의 빔 면적을 감소시켜 출사하나, 플라이아이렌즈(180)에 의해 표시소자(300)에 정합되는 광의 오버필이 조정되므로, 프로젝터(1)를 소형화를 위해 배치 여부를 선택할 수도 있다. In the present embodiment, the relay lens 410 is disposed on the front surface of the display element 300 so that the light reflected from the mirror 200 is matched to the display element 300, and the beam area of the light is reduced to emit the light. Since the overfill of the light matched to the display element 300 is adjusted by the lens 180, it is also possible to select whether to arrange the projector 1 for miniaturization.

상기 투사렌즈(420)는 릴레이렌즈(410)로부터 빔 면적이 조절된 광을 수신하고, 스크린상에 투사광의 초점이 형성되도록 한다. 즉, 투사렌즈(420)는 자동 또는 수동으로 이동됨으로써 그 초점 거리의 조절이 가능하고, 표시소자(300)에 표시되는 영상을 스크린상에 확대하여 표시한다. The projection lens 420 receives the light whose beam area is adjusted from the relay lens 410, and allows the projection light to be focused on the screen. That is, the projection lens 420 may be automatically or manually moved to adjust the focal length, and enlarge and display an image displayed on the display device 300 on the screen.

따라서, X축 길이와 Y축 길이를 최소화한 광학계에서 플라이아이렌즈(180)의 종횡비율(W₂:H₂)을 조절하여, 광이 표시소자(300)에 집속될 때, 광의 종횡비율을 표시소자(300)의 종횡비율(W₁:H₁)과 거의 유사하게 하여 광손실을 최소화할 수 있게 된다. Therefore, by adjusting the aspect ratio (W₂: H₂) of the fly's eye lens 180 in the optical system having the X-axis length and the Y-axis length minimized, when the light is focused on the display device 300, the aspect ratio of the light is displayed. It becomes almost similar to the aspect ratio (W₁: H₁) of 300 so that the light loss can be minimized.

10 : 프로젝터, 100 : 조명 광학계, 180 : 플라이아이렌즈 200 : 미러, 300 : 표시 소자, 400 : 투사 유닛 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Projector 100 Illumination optical system 180 Fly-eye lens 200 Mirror 300 Display element 400 Projection unit

Claims

At least one light source for emitting light;
An illumination optical system disposed on an optical axis and filtering and condensing the light emitted from the light source;
A display element having a plurality of pixel elements, and configured to control the pixel elements according to a driving signal of light emitted from the illumination optical system, thereby forming an image;
A projection unit having at least one lens and emitting light emitted from the display element to the outside; And
A fly eye lens disposed between the light source and the illumination optical system and having an aspect ratio separate from an aspect ratio of the display element such that light incident on the display element has an aspect ratio matched to the display element. Projector comprising a.

The projector of claim 1, wherein a plurality of fly's eye lens cells are arranged in the fly's eye lens.

The projector of claim 2, wherein the fly's eye lens cell has an aspect ratio different from that of the display element.

The projector of claim 3, wherein the fly's eye lens is inclined 5 to 15 degrees in a clockwise or counterclockwise direction so that the fly's eye lens cell has a different aspect ratio than that of the display element.

The projector according to claim 2, wherein the fly's eye cell is the same as the longitudinal ratio of the display element, and the lateral ratio is different.

The projector according to claim 5, wherein the fly's eye lens is inclined 5 to 15 degrees clockwise or counterclockwise so that the lateral ratio of the fly's eye lens cell is different from that of the display element.

The projector of claim 2, wherein the display device has an aspect ratio of 16: 9, and the fly's lens cells have an aspect ratio of 13: 9 to 15: 9.

The display device of claim 7, wherein the fly's eye lens is inclined 5 to 15 degrees clockwise or counterclockwise so that an aspect ratio of the fly's eye lens cell has an aspect ratio of 13: 9 to 15: 9 of the display device. Projector characterized in that.

The method of claim 1, wherein a predetermined offset is given between the projection unit and the central axis of the display element.
The projection unit,
At least one projection lens provided to adjust the focus of the light projected to the outside; And
And a relay lens disposed between the projection lens and the display element and reducing the beam width of the light reflected from the display element to output to the projection lens.

The projector according to claim 9, wherein a mirror for emitting light emitted from the light source to the display element is disposed between the projection lens and the relay lens.

The light source of claim 1, wherein the light source includes first and second light sources that emit visible light of different colors.
The illumination optical system includes a filter configured to transmit a first primary color light input from the first light source 110, reflect a second primary color light input from the second light source, and travel along an optical axis, and input from the filter. Projector, characterized in that it further comprises a condenser lens for focusing the light.