KR20160144735A - Optical engine appratus and compose/homogenizing prism - Google Patents

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KR20160144735A KR1020150081250A KR20150081250A KR20160144735A KR 20160144735 A KR20160144735 A KR 20160144735A KR 1020150081250 A KR1020150081250 A KR 1020150081250A KR 20150081250 A KR20150081250 A KR 20150081250A KR 20160144735 A KR20160144735 A KR 20160144735A
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Abstract

According to the present invention, disclosed is a technology which can both achieve size miniaturization of an optical engine and improvement in optical efficiency by applying an optical component which can perform a synthesizing function to synthesize a plurality of laser beams with one path in a projection display apparatus and a homogenizing function to uniformly disperse the laser beam synthesized with one path at the same time.

Description

광학엔진장치 및 합성/균일화 프리즘{OPTICAL ENGINE APPRATUS AND COMPOSE/HOMOGENIZING PRISM}[0001] OPTICAL ENGINE APPARATUS AND COMPOSE / HOMOGENIZING PRISM [0002]

본 발명은 레이저광원을 사용하는 프로젝션(Projection) 디스플레이 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 프로젝션 디스플레이장치에서 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 균일화기능(Homogenizing)을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 광학엔진의 사이즈 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성할 수 있는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection display technology using a laser light source, and more particularly, to a projection display apparatus using a laser light source, a synthesizing function of synthesizing a plurality of laser beams in one path, (Homogenizing) which can diffuse the light emitted from the light source in the optical axis direction by using the optical component capable of simultaneously achieving the size reduction of the optical engine and the improvement of the optical efficiency.

고화질 대화면의 디스플레이 수요가 증대되면서 고화질 또는 대화면 구현을 위한 프로젝터(Projector), 프로젝션 티브이(Projection TV)와 같은 프로젝션 디스플레이장치가 개발되고 있으며, 최근 프로젝션 디스플레이장치를 초소형으로 개발하고자 노력하고 있다.As the demand for display on a high quality large screen increases, projection display devices such as a projector and a projection TV for high-quality or large-screen realization are being developed. Recently, efforts have been made to develop a projection display device into a compact size.

이러한 초소형 프로젝션 디스플레이장치를 개발하기 위해서는, 최대한 작은 사이즈로 개선된 광학효율의 광학엔진을 개발하는 이 가장 중요한 과제일 것이다.In order to develop such an ultra-small projection display device, development of an optical engine with improved optical efficiency to the smallest possible size will be the most important task.

특히, 출력과 면적이 비례하는 LED광원과 달리 레이저광원은 동일한 면적에서 출력 향상이 가능하기 때문에, 초소형 프로젝션 디스플레이장치 개발을 위해서는 광학엔진에서 레이저광원 사용이 필요한 사항이다.In particular, the laser light source can improve the output in the same area, unlike the LED light source, which is proportional to the output and the area. Therefore, in order to develop an ultra-small projection display device, it is necessary to use a laser light source in an optical engine.

이처럼, 초소형 프로젝션 디스플레이장치를 위한 광학엔진에서 R,G,B레이저광원을 사용하는 경우, R,G,B레이저광원 각각에서 방사되는 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하기 위해 R,G,B레이저광원 각각에서 색선별(Dichroic) 필터가 사용된다.When an R, G, B laser light source is used in an optical engine for an ultra-small projection display device, in order to synthesize R, G, B laser beams emitted from each of the R, , G, and B laser light sources, a dichroic filter is used.

헌데, R,G,B레이저광원 각각의 색선별필터는, 고정을 위해 Bonding되는 접합면에서 빛(레이저빔)을 투과할 수 없기 때문에, 광학효율 저하를 감수하고 색선별필터에 입사되는 레이저빔의 유효면적을 줄이거나, 또는 광학엔진의 소형화엔 제약이 될 수 있음을 감수하고 색선별필터의 사이즈를 크게 제작해야 하는 단점이 있다. However, since each of the color selection filters for R, G, and B laser light sources can not transmit light (laser beam) from the bonded surface bonded for fixation, the laser beam incident on the color- There is a drawback in that it is necessary to make the size of the color-separating filter large in consideration of the fact that the effective area of the color filter may be reduced or the size of the optical engine may be restricted.

한편, 광학엔진에서는, 각 광원에서 방사되는 빛(빔)을 디스플레이패널에 균일하게 조명하기 위해 마이크로렌즈어레이(MLA 또는 FEL)나 라이트터널(Light Tunnel) 같은 인테그레이터(integrator)가 필수적인데, 소형화를 위해 레이저광원을 사용하는 경우 가우시안으로 방사되는 레이저빔을 인테그레이터에 균일하게 입사시키기 위한 빔 호모지나이저(Homogenizer)가 추가로 요구된다. 이러한 빔 호모지나이저는, 마이크로렌즈어레이 또는 확산판을 통해 구현될 수 있다.On the other hand, in an optical engine, an integrator such as a microlens array (MLA or FEL) or a light tunnel is essential for uniformly illuminating light emitted from each light source on a display panel, When a laser light source is used for miniaturization, a beam homogenizer for uniformly entering the laser beam emitted to the Gaussian into the integrator is further required. Such a beam homogenizer may be implemented through a microlens array or diffuser plate.

헌데, 빔 호모지나이저를 추가로 사용하는 경우, 인테그레이터에 입사되는 레이저빔이 충분한 유효경을 갖도록 빔 호모지나이저와 인테그레이터 사이의 거리가 충분히 확보되어야 하기 때문에, 광학엔진의 소형화에 제약이 되는 단점이 있다.However, when the beam homogenizer is additionally used, the distance between the beam homogenizer and the integrator must be sufficiently secured so that the laser beam incident on the integrator has a sufficient effective diameter. Therefore, .

또한, 빔 호모지나이저를 추가로 사용하는 경우, 빔 호모지나이저를 구현하는 광학부품(예 : 마이크로렌즈어레이 또는 확산판)으로 인해 의도하지 않은 산란, 편광손실 등이 발생하여 광학효율 저하의 원인이 될 수 있다.Further, when a beam homogenizer is additionally used, unintentional scattering and polarization loss occur due to an optical component (for example, a microlens array or a diffusion plate) that implements a beam homogenizer, .

이에, 본 발명에서는, R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 색선별필터의 합성기능 및 빔 호모지나이저의 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 광학엔진의 사이즈 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.Therefore, in the present invention, by adopting the optical component capable of simultaneously performing the combining function of the color selecting filter for combining the R, G, B laser beams in one path and the equalizing function of the beam homogenizer, And to improve the optical efficiency.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 레이저광원을 사용하는 프로젝션 디스플레이장치에서, 색선별필터의 합성기능 및 빔 호모지나이저의 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 사이즈 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성할 수 있는 광학엔진장치를 제공하는데 있다.The object of the present invention is to provide a projection display apparatus using a laser light source capable of simultaneously performing a synthesis function of a color selection filter and a uniformization function of a beam homogenizer And an optical engine device capable of achieving both size reduction and optical efficiency improvement by using an optical component.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 광학엔진장치는, 파장이 서로 다른 다수의 레이저광원; 상기 다수의 레이저광원으로부터 방사되는 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 상기 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 일체형으로 구현하는 합성/균일화 프리즘; 및 상기 합성/균일화 프리즘에서 출사되는 레이저빔을 2차로 균일하게 확산시켜 디스플레이패널에 전달하는 인테그레이터(Integrator)를 포함한다.According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical engine apparatus comprising: a plurality of laser light sources having different wavelengths; A synthesizing function for synthesizing a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser light sources in one path and a synthesizing / equalizing prism for integrally implementing a first order smoothing function for uniformly diffusing the laser beam synthesized in the one path; And an integrator for uniformly diffusing the laser beam emitted from the synthesizing / equalizing prism and delivering the laser beam to the display panel.

바람직하게는, 상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 상기 다수의 레이저빔 중 적어도 하나를 색에 따라 반사 또는 투과시켜 상기 합성/균일화 프리즘의 출사면으로 전달하는 색선별성분 코팅면이 적어도 하나 이상이 형성되며, 상기 합성기능은, 상기 합성/균일화 프리즘에 형성된 상기 적어도 하나 이상의 색선별성분 코팅면에 의해 구현될 수 있다.Preferably, at least one or more color-discriminating component coating surfaces for reflecting or transmitting at least one of the plurality of laser beams incident on the synthesizing / equalizing prism according to color and transmitting to the emitting surface of the synthesizing / equalizing prism are formed And the combining function may be realized by the at least one color discriminating component coating surface formed in the synthesizing / equalizing prism.

바람직하게는, 상기 합성/균일화 프리즘은, 상기 다수의 레이저빔 각각이 상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 입사각 및 상기 합성/균일화 프리즘의 내부 굴절률에 근거하여, 상기 다수의 레이저빔이 상기 합성/균일화 프리즘 내부에서 전반사되도록 하는 특정 구조를 가지며, 상기 1차 균일화기능은, 상기 합성/균일화 프리즘이 갖는 상기 특정 구조에 의해 구현될 수 있다. Preferably, the combining / homogenizing prism is configured such that, based on the incident angle at which each of the plurality of laser beams is incident on the combining / homogenizing prism and the internal refractive index of the combining / homogenizing prism, And the first-order smoothing function can be realized by the specific structure of the synthesizing / equalizing prism.

바람직하게는, 레이저광원으로부터 방사되는 레이저빔은, 수직방향 및 수평방향의 방사각이 상이하며, 상기 광학엔진장치는, 상기 다수의 레이저광원 및 상기 합성/균일화 프리즘 사이에서, 상기 다수의 레이저광원 별로 방사되는 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 방사각이 동일해지도록 조정하는 렌즈를 더 포함할 수 있다.Preferably, the laser beam emitted from the laser light source is different in the vertical and horizontal emission angles, and the optical engine device is arranged between the plurality of laser light sources and the synthesizing / equalizing prism, And a lens for adjusting the vertical and horizontal radiation angles of the laser beams to be radiated separately so as to be equal to each other.

바람직하게는, 상기 렌즈는, 상기 다수의 레이저광원 별로, 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 중에서 방사각이 더 큰 방향에만 곡률을 갖는 형상일 수 있다.Preferably, the lens may have a curvature only in a direction in which the radiation angle is larger in the vertical direction and the horizontal direction of the laser beam, for each of the plurality of laser light sources.

바람직하게는, 상기 다수의 레이저빔 각각이 상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 각 입사면에는, 레이저빔을 확산시키는 확산판이 더 포함될 수 있다.Preferably, each of the plurality of laser beams may further include a diffusing plate for diffusing a laser beam on each incident surface to which the synthesizing / equalizing prism is incident.

바람직하게는, 상기 합성/균일화 프리즘의 출사면에는, 상기 합성/균일화 프리즘을 통과하여 상기 출사면으로 출사되는 레이저빔을 상기 인테그레이터의 수용 가능한 입사각에 따라 평행화시키는 콜리메이터(Collimator)가 더 포함될 수 있다.Preferably, the collimator further includes a collimator for collimating a laser beam passing through the combining / homogenizing prism and emitted to the emitting surface according to an acceptable incident angle of the integrator, on the emitting surface of the combining / equalizing prism .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 합성/균일화 프리즘은, 파장이 서로 다른 다수의 레이저빔이 입사되는 입사면; 입사된 상기 다수의 레이저빔 중 적어도 하나를 색에 따라 반사 또는 투과시켜, 상기 다수의 레이저빔을 하나의 출사면으로 전달하는 적어도 하나 이상의 색선별성분 코팅면; 및 상기 다수의 레이저빔이 입사되는 입사각 및 내부 굴절률에 근거하여, 입사면으로 입사되어 출사면으로 전달되는 상기 다수의 레이저빔을 내부 전반사시키는 내부전반사성분을 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a composite / homogenizing prism comprising: an incident surface on which a plurality of laser beams having different wavelengths are incident; At least one color selection component coating surface for reflecting or transmitting at least one of the plurality of incident laser beams according to color and transmitting the plurality of laser beams to one emission surface; And an internal total internal reflection component which totally reflects the plurality of laser beams incident on the incident surface and transmitted to the emitting surface, based on the incident angle and the internal refractive index at which the plurality of laser beams are incident.

이에, 본 발명에 따른 광학엔진장치에 의하면, 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 사이즈의 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성하는 효과를 도출한다.Thus, according to the optical engine device of the present invention, an optical component capable of simultaneously performing a combining function of combining a plurality of laser beams in one path and a uniformizing function of uniformly diffusing a laser beam synthesized in one path is adopted Thus, the effect of achieving both reduction in size and improvement in optical efficiency is derived.

도 1은 기존의 프로젝션 디스플레이장치(광학엔진)의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학엔진장치의 개략적인 구성을 보여주는 구성도이다.
도 3은 본 발명에서 채용하는 합성/균일화 프리즘에서 합성기능의 원리를 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명에서 채용하는 합성/균일화 프리즘에서 내부 전반사가 일어나는 상황을 보여주는 예시도이다.
1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a conventional projection display device (optical engine).
FIG. 2 is a schematic view showing a schematic configuration of an optical engine apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram showing the principle of the synthesis function in the synthesis / homogenizing prism employed in the present invention.
FIG. 4 is an exemplary diagram showing a situation in which total internal reflection occurs in the synthesis / homogenizing prism employed in the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기에 앞서, 도 1을 참조하여 기존의 프로젝션 디스플레이장치의 개략적인 구성을 설명하겠다.First, before describing the present invention in detail, a schematic configuration of an existing projection display apparatus will be described with reference to FIG.

본 발명은 레이저광원을 사용하는 프로젝션 디스플레이장치에 관한 것이며, 따라서 기존의 프로젝션 디스플레이장치를 설명하는데 있어서도 레이저광원을 사용하는 것으로 설명한다.The present invention relates to a projection display apparatus using a laser light source, and therefore, a laser light source is also used to describe an existing projection display apparatus.

도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 프로젝션 디스플레이장치 보다 구체적으로 기존의 광학엔진은, 파장이 서로 다른 다수의 레이저광원 즉 R레이저광원(R), G레이저광원(G), B레이저광원(B)을 사용한다. 1, a conventional optical engine includes a plurality of laser light sources having different wavelengths, that is, an R laser light source R, a G laser light source G, and a B laser light source B ) Is used.

그리고, 기존의 광학엔진은, R,G,B레이저광원(R,G,B) 각각에서 방사되는 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하기 위해, R,G,B레이저광원(R,G,B) 별로 색선별(Dichroic) 필터(4,5,6)을 사용한다.In order to synthesize the R, G and B laser beams emitted from the R, G and B laser light sources (R, G and B) in one path, the conventional optical engine uses R, G and B laser light sources Dichroic filters (4, 5, 6) are used for R, G, and B, respectively.

이에, R레이저광원(R)에서 방사되는 R레이저빔은 콜리메이터(Collimator)(1)를 거쳐 색선별필터(4)로 입사되고, G레이저광원(G)에서 방사되는 G레이저빔은 콜리메이터(2)를 거쳐 색선별필터(5)로 입사되고, B레이저광원(B)에서 방사되는 B레이저빔은 콜리메이터(3)를 거쳐 색선별필터(6)로 입사된다.The R laser beam emitted from the R laser light source R is incident on the color separation filter 4 through the collimator 1 and the G laser beam emitted from the G laser light source G is collimated by the collimator 2 And the B laser beam emitted from the B laser light source B is made incident on the color separation filter 6 via the collimator 3. The color separation filter 6 receives the B laser beam emitted from the B laser light source B,

이때, 기존의 광학엔진에서 콜리메이터(1,2,3)는, 구면 형상의 콜리메이터렌즈인 것이 일반적이다.At this time, in the conventional optical engine, the collimators (1, 2, 3) are generally spherical collimator lenses.

색선별필터(4,5,6)는, 빛(레이저빔)의 색(파장)에 따라 레이저빔을 선택적으로 반사 또는 투과시킨다.The color selection filters 4, 5, and 6 selectively reflect or transmit the laser beam according to the color (wavelength) of light (laser beam).

이에, 색선별필터(6)는 B레이저빔을 반사시켜 색선별필터(5)로 입사시키고, 색선별필터(5)는 G레이저빔을 반사시키고 B레이저빔을 투과시켜 색선별필터(4)로 입사시키고, 색선별필터(4)는 G,B레이저빔을 반사시키고 R레이저빔을 투과시킴으로써 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하여 빔 호모지나이저(Homogenizer, 7)로 입사시킨다.The color selection filter 6 reflects the B laser beam and enters the color separation filter 5. The color separation filter 5 reflects the G laser beam and transmits the B laser beam to the color separation filter 4, And the color selection filter 4 combines the R, G, and B laser beams into one path by reflecting the G and B laser beams and transmitting the R laser beams, and enters into a beam homogenizer 7 .

광학엔진에서는, 각 광원에서 방사되는 빛(빔)을 디스플레이패널에 균일하게 조명하기 위해 마이크로렌즈어레이(MLA 또는 FEL)나 라이트터널(Light Tunnel) 같은 인테그레이터(integrator)가 필수적이다. 이러한 인테그레이터는, 도 1에 도시된 기존의 광학엔진에서 인테그레이터(9)로 도시되어 있다.In an optical engine, an integrator such as a microlens array (MLA or FEL) or a light tunnel is necessary to uniformly illuminate the light (beam) emitted from each light source on the display panel. Such an integrator is shown as an integrator 9 in the existing optical engine shown in Fig.

한편, 광학엔진에서 소형화를 위해 레이저광원(예 : R,G,B)을 사용하는 경우, 가우시안으로 방사되는 레이저빔을 인테그레이터(9)에 균일하게 입사시키기 위한 빔 호모지나이저(7)가 추가로 요구된다. 이러한 빔 호모지나이저(7)는, 마이크로렌즈어레이 또는 확산판을 통해 구현될 수 있다.On the other hand, when a laser light source (for example, R, G, B) is used for miniaturization in the optical engine, a beam homogenizer 7 for uniformly entering the laser beam, which is radiated to Gaussian, into the integrator 9, Is further required. This beam homogenizer 7 can be realized through a microlens array or a diffuser plate.

이에, 색선별필터(4,5,6)에 의해 하나로 합성된 RGB레이저빔은 빔 호모지나이저(7)를 거치면서 균일하게 확산된 후, 미러(8)에 의해 반사되어 인테그레이터(9)로 입사된다.The RGB laser beam synthesized by the color separation filters 4, 5 and 6 is uniformly diffused through the beam homogenizer 7 and then reflected by the mirror 8 to be reflected by the integrator 9 ).

그리고, 인테그레이터(9)로 입사된 RGB레이저빔은 필드렌즈(10)를 거쳐 편광빔스플리터(20)로 입사된다. The RGB laser beam incident on the integrator 9 is incident on the polarization beam splitter 20 via the field lens 10.

한편, 도 1에는 도시되지 않았지만, 인테그레이터(9)의 앞단에는 콜리메이터가 추가로 구성될 수 있고, 인테그레이터(9)의 후단의 필드렌즈(10)는 여러 개로 구성될 수도 있다.Although not shown in FIG. 1, a collimator may be further provided at the front end of the integrator 9, and a plurality of field lenses 10 at the rear end of the integrator 9 may be formed.

편광빔스플리터(20)는 입사되는 RGB레이저빔의 방향을 전환하여 디스플레이패널(22)로 전달하고, 디스플레이패널(22)은 전달된 RGB레이저빔을 기반으로 영상을 생성하여 투사광학계(30)로 전달한다. The polarizing beam splitter 20 converts the direction of the incident RGB laser beam and transmits the converted RGB laser beam to the display panel 22. The display panel 22 generates an image based on the transmitted RGB laser beam and outputs the image to the projection optical system 30 .

한편, 도 1에는 도시되지 않았지만, 디스플레이패널(22)의 앞단에는, 위상판(Retarder)을 추가로 구성될 수도 있다.Although not shown in FIG. 1, a phase plate (Retarder) may be additionally provided at the front end of the display panel 22.

디스플레이패널(22)은, 반사형 패널인 LCoS(Liquid crystal on silicon)패널인 것이 바람직하며, 이외에도 투과형 패널인 LCD(Liquid Crystal Display)패널 또는 반사형 패널인 DMD(Digital Micromirror Device)패널 일 수도 있으며 이 경우 도 1과는 디스플레이패널(22) 앞단 및/또는 후단의 광학부품이 달라질 수 있다.The display panel 22 may be a liquid crystal on silicon (LCoS) panel as a reflection type panel, or may be a liquid crystal display (LCD) panel as a transmission type panel or a DMD (Digital Micromirror Device) In this case, the optical components at the front end and / or the rear end of the display panel 22 may be different from those shown in Fig.

투사광학계(30)는, 복수개의 렌즈(미도시)로 이루어져 디스플레이패널(22)로부터 전달되는 영상을 확대하여 투사하는 구성으로서, 투사광학계(30)에서 투사된 영상은 스크린(미도시) 상에 표현되어 사람이 육안으로 인지하게 된다.The projection optical system 30 is configured to project an image transmitted from the display panel 22, which is composed of a plurality of lenses (not shown), and projects the image projected from the projection optical system 30 onto a screen (not shown) It is expressed and the person is recognized by the naked eye.

도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 레이저광원을 사용하는 기존의 광학엔진에서는, R,G,B레이저광원(R,G,B)의 방사각이 작기 때문에, RGB레이저빔을 디스플레이패널(22)에 균일하게 조명하기 위해 인테그레이터(9)와 빔 호모지나이저(7)를 조합하여 사용하고 있다. 1, since the radiation angles of the R, G, and B laser light sources R, G, and B are small in the conventional optical engine using the laser light source, the RGB laser beam is emitted to the display panel 22, The integrator 9 and the beam homogenizer 7 are used in combination for uniform illumination.

따라서, 기존의 광학엔진에서는, R,G,B레이저광원(R,G,B)에서 방사되어 하나로 합성된 RGB레이저빔은, 빔 호모지나이저(7)에서 1차로 균일화 및 확산되고 인테그레이터(9)에서 2차로 균일화 및 확산된 후 디스플레이패널(22)에 전달되는 것이다.Therefore, in the conventional optical engine, the RGB laser beam emitted from the R, G, and B laser light sources R, G, and B and synthesized into one is firstly uniformed and diffused in the beam homogenizer 7, And is transmitted to the display panel 22 after being homogenized and diffused in the light guide plate 9 by a second order.

헌데, 기존의 광학엔진에서는, 인테그레이터(9)에 입사되는 RGB레이저빔이 충분한 유효경을 갖도록 빔 호모지나이저(7)와 인테그레이터(9) 사이의 거리가 충분히 확보되어야 하기 때문에, 광학엔진의 소형화에 제약이 되는 단점이 있다.However, in the conventional optical engine, since the distance between the beam homogenizer 7 and the integrator 9 should be sufficiently secured so that the RGB laser beam incident on the integrator 9 has a sufficient effective diameter, There is a disadvantage that it is restricted in downsizing of the engine.

또한, 기존의 광학엔진에서는, 빔 호모지나이저(7)를 구현하는 광학부품(예 : 마이크로렌즈어레이 또는 확산판)으로 인해 의도하지 않은 산란, 편광손실 등이 발생하여 광학효율 저하의 원인이 될 수 있다.In addition, in the conventional optical engine, unintentional scattering, polarization loss, and the like occur due to an optical component (for example, a microlens array or diffusion plate) that implements the beam homogenizer 7, .

한편, 색선별필터(4,5,6)는, 고정을 위해 Bonding되는 접합면에서 빛(레이저빔)을 투과할 수 없기 때문에, 광학효율 저하를 감수하고 색선별필터에 입사되는 레이저빔의 유효면적을 줄이거나, 또는 광학엔진의 소형화엔 제약이 될 수 있음을 감수하고 색선별필터의 사이즈를 크게 제작해야 하는 단점이 있다.On the other hand, since the color discrimination filters 4, 5, and 6 can not transmit light (laser beam) from the bonded surfaces bonded for fixation, the color discrimination filters 4, There is a disadvantage that the size of the color selection filter must be made large considering that the area may be reduced or the size of the optical engine may be restricted.

이에, 본 발명에서는, 색선별필터(4,5,6)의 합성기능 및 빔 호모지나이저(7)의 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 광학엔진의 사이즈 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성할 수 있는 방안을 제안하고자 한다.Therefore, in the present invention, by adopting the optical component capable of simultaneously performing the combining function of the color selection filters (4, 5, 6) and the beam homogenizer (7), it is possible to reduce the size of the optical engine and the optical efficiency We will propose a plan to achieve all of these improvements.

이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광학엔진장치를 구체적으로 설명하겠다.Hereinafter, an optical engine device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2에서는, 설명의 편의를 위해 기존의 광학엔진과 동일한 광학부품에 대해서는 동일한 참조번호를 언급하여 설명하겠다.In FIG. 2, for convenience of explanation, the same optical components as those of the conventional optical engine will be described with reference to the same reference numerals.

본 발명에 따른 광학엔진장치는, 파장이 서로 다른 다수의 레이저광원과, 상기 다수의 레이저광원으로부터 방사되는 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 상기 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 일체형으로 구현하는 합성/균일화 프리즘(50)과, 합성/균일화 프리즘(50)에서 출사되는 레이저빔을 2차로 균일하게 확산시켜 디스플레이패널(22)에 전달하는 인테그레이터(9)를 포함한다.The optical engine device according to the present invention is characterized by including a plurality of laser light sources having different wavelengths, a combining function of combining a plurality of laser beams emitted from the plurality of laser light sources into one path, Uniformization prism 50 for uniformly diffusing the laser beam emitted from the synthesizing / equalizing prism 50 and a laser beam for uniformly diffusing the laser beam emitted from the synthesizing / equalizing prism 50 and transmitting the same to the display panel 22 And an integrator (9).

본 발명의 광학엔진장치에서는, 다수의 레이저광원, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이 R레이저광원(R), G레이저광원(G), B레이저광원(B)을 사용할 수 있다.In the optical engine device of the present invention, a plurality of laser light sources, for example, an R laser light source R, a G laser light source G, and a B laser light source B can be used as shown in FIG.

이하에서는, 설명의 편의를 위해, 다수의 레이저광원으로서 R,G,B레이저광원(R,G,B)을 언급하여 설명하겠다.Hereinafter, for convenience of explanation, the R, G, and B laser light sources (R, G, and B) will be described as a plurality of laser light sources.

그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 레이저광원 중 R레이저광원(R)은 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 대향된 대향면에 위치하고, G레이저광원(G) 및 B레이저광원(B)은 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 접해있는 측면 중 하나에 위치할 수 있다.2, the R laser light source R among the plurality of laser light sources is located on the opposite surface to the emission surface of the combining / equalizing prism 50, and the G laser light source G and the B laser light source (B) may be located at one of the side surfaces in contact with the exit surface of the synthesizing / equalizing prism (50).

물론, 도 2에 도시된 R,G,B레이저광원(R,G,B)의 위치는 일 실시예일 뿐이며, 도 2에 도시된 위치로 한정할 필요는 없다.Of course, the positions of the R, G, and B laser light sources R, G, and B shown in FIG. 2 are only one embodiment, and need not be limited to the positions shown in FIG.

합성/균일화 프리즘(50)은, R,G,B레이저광원(R,G,B)으로부터 방사되는 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 레이저빔 즉 RGB레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 일체형으로 구현한다.The synthesizing / equalizing prism 50 has a combining function of combining the R, G and B laser beams emitted from the R, G and B laser light sources R, G and B into one path, The first uniformization function for uniformly diffusing the beam, that is, the RGB laser beam, is integrally implemented.

즉, 합성/균일화 프리즘(50)은, 기존의 광학엔진에서 색선별필터(4,5,6)의 합성기능 및 빔 호모지나이저(7)의 (1차) 균일화기능을 동시에 할 수 있도록, 본 발명에서 제안하는 광학부품에 해당하는 것이다.That is, the synthesizing / equalizing prism 50 is provided so as to simultaneously perform the combining function of the color discriminating filters 4, 5, 6 and the (first order) equalizing function of the beam homogenizer 7 in the existing optical engine, And corresponds to the optical component proposed in the present invention.

이하에서는, 합성/균일화 프리즘(50)에 대해 보다 구체적으로 설명하겠다.Hereinafter, the combining / equalizing prism 50 will be described in more detail.

합성/균일화 프리즘(50)은, 합성/균일화 프리즘(50)으로 입사되는 R,G,B레이저빔 각각을 색에 따라 반사 또는 투과시켜 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면으로 전달하는 색선별성분 코팅면이 적어도 하나 이상이 형성된다.The synthesizing / equalizing prism 50 reflects or transmits each of the R, G, B laser beams incident on the synthesizing / equalizing prism 50 in accordance with the color and transmits it to the emission surface of the synthesizing / equalizing prism 50 At least one or more component coating surfaces are formed.

도 2에 경우, 합성/균일화 프리즘(50)에는, 2개의 색선별성분 코팅면(52,54)이 형성되어 있음을 알 수 있다.In the case of FIG. 2, it can be seen that two color separation component coating surfaces 52 and 54 are formed in the synthesizing / equalizing prism 50.

이에, 합성/균일화 프리즘(50)의 합성기능은, 합성/균일화 프리즘(5)에 형성된 상기 적어도 하나 이상의 색선별성분 코팅면 즉 2개의 색선별성분 코팅면(52,54)에 의해 구현될 수 있다.Thus, the composite function of the synthesizing / equalizing prism 50 can be implemented by the at least one or more color selective component coating surfaces or two color selective component coating surfaces 52, 54 formed in the synthesizing / equalizing prism 5 have.

보다 구체적으로 설명하면, 색선별성분 코팅면(52,54)은 빛(레이저빔)의 색(파장)에 따라 레이저빔을 선택적으로 반사 또는 투과시킨다.More specifically, the color-discriminating component coating surfaces 52 and 54 selectively reflect or transmit the laser beam according to the color (wavelength) of light (laser beam).

도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, R레이저빔의 색(파장)을 WL1, G레이저빔의 색(파장)을 WL2, B레이저빔의 색(파장)을 WL3으로 정의한다면, 색선별성분 코팅면(52)은 WL1을 투과시키고 WL2을 반사시키는 특성, 색선별성분 코팅면(54)은 WL1,2를 투과시키고 WL3를 반사시키는 특성을 갖도록 형성된다.3, if the color (wavelength) of the R laser beam is defined as WL1, the color (wavelength) of the G laser beam is defined as WL2, and the color (wavelength) of the B laser beam is defined as WL3, The coating surface 52 is configured to transmit WL1 and reflect WL2, and the color separation component coating surface 54 is formed to transmit WL1,2 and to reflect WL3.

이에, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 대향된 대향면으로 R레이저빔이 입사되면, R레이저빔은 색선별성분 코팅면(52) 및 색선별성분 코팅면(54)를 모두 투과하여 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면으로 출사될 것이다. 이때, R레이저빔의 관점에서 볼 때, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 대향된 대향면은 곧 입사면일 것이다.Thus, when the R laser beam is incident on the opposed surface opposed to the exit surface of the synthesizing / equalizing prism 50, the R laser beam transmits both the color separation component coating surface 52 and the color separation component coating surface 54 Will be emitted to the exit surface of the synthesizing / equalizing prism 50. At this time, from the viewpoint of the R laser beam, the facing surface opposed to the emitting surface of the combining / homogenizing prism 50 will be the incident surface immediately.

그리고, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 접해있는 측면으로 G레이저빔이 입사되면, G레이저빔은 색선별성분 코팅면(52)에서 반사되어 색선별성분 코팅면(54)으로 입사된 후 색선별성분 코팅면(54)를 투과하여 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면으로 출사될 것이다. 이때, G레이저빔의 관점에서 볼 때, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 접해있는 측면은 곧 입사면일 것이다.When the G laser beam is incident on the side surface of the synthesizing / equalizing prism 50 that is in contact with the exit surface, the G laser beam is reflected by the color separation component coating surface 52 and is incident on the color separation component coating surface 54 And will be emitted to the exit surface of the composite / homogenizing prism 50 after passing through the after-color separating component coating surface 54. At this time, from the viewpoint of the G laser beam, the side surface of the combining / equalizing prism 50 that is in contact with the emitting surface will be the incident surface.

그리고, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 접해있는 측면으로 B레이저빔이 입사되면, B레이저빔은 색선별성분 코팅면(54)에서 반사되어 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면으로 출사될 것이다. 이때, B레이저빔의 관점에서 볼 때, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면과 접해있는 측면은 곧 입사면일 것이다.Then, when the B laser beam is incident on the side surface of the combining / equalizing prism 50 that is in contact with the emitting surface, the B laser beam is reflected by the color separating component coating surface 54 to be the emission surface of the combining / Will be released. At this time, from the viewpoint of the B laser beam, the side surface of the combining / equalizing prism 50 that is in contact with the emitting surface will be the incident surface.

이처럼, 합성/균일화 프리즘(50)은, 합성/균일화 프리즘(50)에 형성된 색선별성분 코팅면(52,54)에 의해, R,G,B레이저광원(R,G,B)으로부터 방사되는 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성함으로써 합성기능을 구현하게 되며, 합성기능에 의해 하나로 합성된 RGB레이저빔을 출사할 수 있다.As described above, the synthesizing / equalizing prism 50 is formed by the color separating component coating surfaces 52 and 54 formed on the combining / homogenizing prism 50, By combining the R, G, and B laser beams in one path, the synthesizing function is realized, and the RGB laser beam synthesized in one can be emitted by the synthesizing function.

한편, 도 2 및 도 3에서는, 합성/균일화 프리즘(50)에 2개의 색선별성분 코팅면(52,54)이 형성되어 있는 것으로 설명하고 있으나 이는 일 실시예일 뿐이다. 즉, 본 발명에서는, R,G,B레이저광원(R,G,B) 각각이 합성/균일화 프리즘(50)의 어느 면에 위치하여 레이저빔을 방사하는지에 따른 구조에 대응하여 R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성할 수 있도록, 하나 또는 3개 이상의 색선별성분 코팅면을 형성하는 다양한 실시예가 가능할 것이다.2 and 3, the two color separating component coating surfaces 52 and 54 are formed on the synthesizing / equalizing prism 50, but this is only an embodiment. That is, in the present invention, the R, G, and B laser light sources R, G, and B are positioned on any side of the synthesizing / equalizing prism 50 to emit laser beams, Various forms of forming one or three or more color selective component coating surfaces so that the B laser beam can be synthesized in one path will be possible.

또한, 합성/균일화 프리즘(50)은, 다수의 레이저빔 즉 R,G,B레이저빔 각각이 합성/균일화 프리즘(50)으로 입사되는 입사각 및 합성/균일화 프리즘(50)의 내부 굴절률에 근거하여, 각각의 입사면으로 입사되어 출사면으로 전달되는 R,G,B레이저빔을 내부 전반사시키는 내부전반사성분 즉 특정 구조를 갖는다.The synthesizing / equalizing prism 50 is configured so that the plurality of laser beams, that is, the R, G, and B laser beams are incident on the combining / equalizing prism 50 and the internal refractive index of the combining / And an internal total internal reflection component that is incident on each of the incident surfaces and totally reflects the R, G, and B laser beams transmitted to the exit surface, that is, a specific structure.

이때, R,G,B레이저빔이 합성/균일화 프리즘(50) 내부에서 전반사되도록 하는 내부전반사성분 즉 특정 구조라 함은, 직육면체 형상의 합성/균일화 프리즘(50)에서 넓이(폭)와 높이(길이), 내부 굴절률을 의미한다.The total internal reflection component or specific structure that causes the R, G, and B laser beams to be totally reflected within the combining / equalizing prism 50 refers to a structure in which the width (width) and the height ) And an internal refractive index.

도 4를 참조하여 설명하면, 전반사의 조건은, 빛(레이저빔)이 진행 중인 매질이 입사하게 될 매질 보다 밀해야 하며, 빛(레이저빔)의 입사각(θi)가 임계각(θn) 보다 크거나 같아야 한다(θi≥ θn). Than Referring to FIG 4, the condition of total reflection, the light and the (laser beam) must be wheat than the medium be the incident is in progress and the medium, the angle of incidence (θ i) is the critical angle (θ n) of the light (laser beam) Must be equal to or greater than (θ i ≥ θ n ).

여기서, 합성/균일화 프리즘(50)의 매질이 공기(Air)의 매질 보다 밀하고, 합성/균일화 프리즘(50)에 입사하는 R,G,B레이저빔 각각의 입사각(θi)이 R,G,B레이저광원(R,G,B) 각각의 방사각 및 R,G,B레이저광원(R,G,B)과 합성/균일화 프리즘(50) 간의 거리에 따라 구조적으로 고정된다고 볼 때, R,G,B레이저빔 각각의 입사각(θi)은 다음의 조건을 만족해야만 R,G,B레이저빔이 합성/균일화 프리즘(50) 내부에서 전반사될 수 있다.Here, when the medium of the synthesizing / equalizing prism 50 is made to be tighter than the medium of air and the incident angles? I of the R, G and B laser beams incident on the combining / equalizing prism 50 are R and G G, and B laser light sources R, G, and B and the synthesizing / equalizing prism 50, the R, G, and B laser light sources R, G, G, and B laser beams can be totally reflected within the combining / equalizing prism 50 only when the incident angle? I of each of the G, B laser beams satisfies the following condition.

θi ≤ π/2-sin-1(1/n)θ i ≤ π / 2-sin -1 (1 / n)

이때, 공기의 굴절률을 1로 볼 때, n은 합성/균일화 프리즘(50)의 내부 굴절률을 의미한다.In this case, when the refractive index of air is assumed to be 1, n means the internal refractive index of the combining / homogenizing prism 50.

그리고, 상기의 조건은, 전반사 조건(θi≥ θn), 임계각(θn)을 역사인함수로 정의하는 조건(θn=sin-1(1/n)) 및 임계각(θn)의 범위에 기인하여 도출되는 조건으로서, 전반사 원리에서는 일반적인 조건으로 볼 수 있다. And, the above-mentioned conditions is, total reflection condition (θ i θ ≥ n), the critical angle (θ n) conditions to define the history of the function (θ n = sin -1 (1 / n)) and the critical angle (θ n) As a condition derived from the range, it can be regarded as a general condition in the total reflection principle.

따라서, R,G,B레이저빔 각각의 입사각(θi)이 구조적으로 고정된다고 고정된다고 볼 때, R,G,B레이저빔이 합성/균일화 프리즘(50) 내부에서 전반사되는지 여부는, 역사인함수로 정의된 임계각(θn)을 좌우하는 합성/균일화 프리즘(50)의 넓이(폭) 및 높이(길이)와, 내부 굴절률(n)이라 할 수 있다.Thus, R, G, when seen that fixing that fixed to the structure, each of the angle of incidence (θ i), B laser beams, R, G, a B laser beams is checked, the history that the total reflection at the inner synthesis / uniform prism 50 (Width) and height (length) of the combining / homogenizing prism 50 depending on the critical angle? N defined by the function and the internal refractive index n.

따라서, 합성/균일화 프리즘(50)은, 합성/균일화 프리즘(50)으로 입사되는 R,G,B레이저빔 각각이 색선별성분 코팅면(52) 및 색선별성분 코팅면(54) 중 적어도 하나에 의해 투과 및/또는 반사되어 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면으로 출사되는 진행 중에, R,G,B레이저빔이 합성/균일화 프리즘(50)에서 굴절되어 밖으로 나오는 일 없이 합성/균일화 프리즘(50) 내부에서 전반사되도록 하는, 특정 구조 즉 넓이(폭)와 높이(길이), 내부 굴절률(n)을 갖도록 설계된다.Thus, the synthesizing / equalizing prism 50 is arranged such that each of the R, G, B laser beams incident on the combining / equalizing prism 50 is irradiated with at least one of the color selecting component coating surface 52 and the color selecting component coating surface 54 Uniformizing prism 50, the R / G / B laser beam is refracted by the combining / homogenizing prism 50 and does not exit out of the combining / homogenizing prism 50 during the process of being transmitted and / (Width), height (length), and internal refractive index (n), so that the light is totally reflected within the light guide plate 50.

이에, 합성/균일화 프리즘(50)의 1차 균일화기능은, 합성/균일화 프리즘(50)이 갖는 전술의 특정 구조 즉 넓이(폭)와 높이(길이), 내부 굴절률(n)에 의해 구현될 수 있다.The primary equalizing function of the combining / equalizing prism 50 can be realized by the above-described specific structure of the combining / equalizing prism 50, that is, by the width (width), the height (length) and the internal refractive index n have.

이처럼, 합성/균일화 프리즘(50)은, 합성/균일화 프리즘(50)이 갖는 전술의 특정 구조에 의해, 하나의 경로로 합성된 RGB레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 구현하게 되며, 1차 균일화기능에 의해 충분히 확산된 형태로 RGB레이저빔을 출사할 수 있다.As described above, the synthesizing / equalizing prism 50 realizes a first-order smoothing function for uniformly diffusing the RGB laser beam synthesized in one path by the above-described specific structure of the synthesizing / equalizing prism 50, The RGB laser beam can be emitted in a form sufficiently diffused by the primary smoothing function.

이에, 합성/균일화 프리즘(50)에서 출사되는 RGB레이저빔은, 미러(8)에 의해 반사되어 인테그레이터(9)로 입사될 것이다.Thus, the RGB laser beam emitted from the combining / equalizing prism 50 will be reflected by the mirror 8 and be incident on the integrator 9.

그리고, 인테그레이터(9)로 입사된 RGB레이저빔은 필드렌즈(10)를 거쳐 편광빔스플리터(20)로 입사되고, 편광빔스플리터(20)는 입사되는 RGB레이저빔의 방향을 전환하여 디스플레이패널(22)로 전달하고, 디스플레이패널(22)은 전달된 RGB레이저빔을 기반으로 영상을 생성하여 투사광학계(30)로 전달한다. The RGB laser beam incident on the integrator 9 is incident on the polarization beam splitter 20 via the field lens 10 and the polarizing beam splitter 20 converts the direction of the incoming RGB laser beam, Panel 22, and the display panel 22 generates an image based on the transmitted RGB laser beam and transmits the image to the projection optical system 30.

이에, 투사광학계(30)는 디스플레이패널(22)로부터 전달되는 영상을 확대하여 투사하고, 투사광학계(30)에서 투사된 영상은 스크린(미도시) 상에 표현되어 사람이 육안으로 인지하게 된다.Accordingly, the projection optical system 30 enlarges and projects an image transmitted from the display panel 22, and the image projected from the projection optical system 30 is displayed on a screen (not shown), so that a human perceives the image.

따라서, 본 발명의 광학엔진장치에서는, R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 RGB레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 일체형으로 구현한 광학부품 즉 합성/균일화 프리즘(50)을 채용함으로써, R,B,G레이저광원(R,G,B)으로부터 방사되는 R,G,B레이저빔을 하나로 합성함과 동시에 충분히 균일하게 확산시켜 인테그레이터(9)로 전달할 수 있다.Therefore, in the optical engine device of the present invention, it is possible to realize a single-body implementation of the combining function of combining the R, G, B laser beams in one path and the primary equalizing function of uniformly diffusing the RGB laser beam synthesized in one path G, and B laser beams emitted from the R, B, and G laser light sources R, G, and B are synthesized into a single laser beam and uniformly diffused sufficiently by adopting the optical component, that is, the synthesizing / equalizing prism 50, It can be transmitted to the integrator 9.

한편, 도 2에는 도시되지 않았지만, 인테그레이터(9)의 앞단에는 콜리메이터가 추가로 구성될 수 있고, 인테그레이터(9)의 후단의 필드렌즈(10)는 여러 개로 구성될 수도 있고, 디스플레이패널(22)의 앞단에는 위상판(Retarder)을 추가로 구성될 수도 있다.Although not shown in FIG. 2, a collimator may be further provided at the front end of the integrator 9, and the field lens 10 at the rear end of the integrator 9 may be composed of a plurality of lenses, A retarder may be further provided at the front end of the panel 22.

이에, 본 발명의 광학엔진장치에서는, 합성/균일화 프리즘(50)에서 출사되는 RGB레이저빔의 유효경이 충분히 크기 때문에, 빔 호모지나이저(7)와 인테그레이터(9) 사이의 거리를 충분하게 확보해야 했던 기존 대비, 합성/균일화 프리즘(50) 및 인테그레이터(9) 사이의 거리를 가깝게 할 수 있어 광학엔진장치의 사이즈를 소형화하는데 있어 기존의 제약을 개선할 수 있다.Therefore, in the optical engine apparatus of the present invention, since the effective diameter of the RGB laser beam emitted from the combining / equalizing prism 50 is sufficiently large, the distance between the beam homogenizer 7 and the integrator 9 is sufficiently large The distance between the synthesizing / equalizing prism 50 and the integrator 9, which is required to be secured, can be made close to each other, and the existing limitations in miniaturizing the size of the optical engine device can be improved.

또한, 본 발명의 광학엔진장치에서는, 마이크로렌즈어레이 또는 확산판으로 구현된 기존의 빔 호모지나이저(7)를 채용할 필요가 없기 때문에, 빔 호모지나이저(7)로 인해 의도하지 않은 산란, 편광손실 등이 발생하여 광학효율 저하시키던 기존의 단점 역시 자연스럽게 해결(개선)된다.Further, in the optical engine device of the present invention, since it is not necessary to employ the existing beam homogenizer 7 implemented by a microlens array or a diffuser plate, unintentional scattering due to the beam homogenizer 7, The conventional disadvantages of lowering the optical efficiency due to the occurrence of polarization loss are naturally solved (improved).

한편, 본 발명의 광학엔진장치에서는, 합성/균일화 프리즘(50)에 형성된 색선별성분 코팅면 전체에서 빛(레이저빔)을 투과할 수 있기 때문에, 기존의 색선별필터(4,5,6)에서 유효면적을 줄이거나 또는 색선별필터의 사이즈를 크게 제작해야 하는 단점 역시 자연스럽게 해결(개선)된다.On the other hand, in the optical engine apparatus of the present invention, since light (laser beam) can be transmitted through the entire color-discriminating component coating surface formed on the synthesizing / equalizing prism 50, The disadvantage of reducing the effective area or increasing the size of the color selection filter is naturally solved (improved).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 광학엔진장치에 따르면, R,G,B레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 RGB레이저빔을 균일하게 확산시키는 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 사이즈의 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성하는 효과를 도출할 수 있다.As described above, according to the optical engine apparatus of the present invention, it is possible to simultaneously perform the combining function of combining the R, G, B laser beams in one path and the uniformizing function of uniformly diffusing the RGB laser beam synthesized in one path An effect of achieving both reduction in size and improvement in optical efficiency can be obtained.

더 나아가, 본 발명의 광학엔진장치는, 다수의 레이저광원 즉 R,G,B레이저광원(R,G,B) 및 합성/균일화 프리즘(50) 사이에서, R,G,B레이저광원(R,G,B) 별로 방사되는 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 방사각이 동일해지도록 조정하는 렌즈(41,42,43)를 더 포함할 수 있다.The optical engine device of the present invention further includes an R, G, B laser light source (R, G, B) between a plurality of laser light sources, that is, R, G, B laser light sources (R, G, B) 42, and 43 for adjusting the vertical and horizontal radiation angles of the laser beams emitted by the respective laser beams G, B, and B to be the same.

이때, 렌즈(41,42,43)는, 다수의 레이저광원 즉 R,G,B레이저광원(R,G,B)별로, 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 중에서 방사각이 더 큰 방향에만 곡률을 갖는 형상일 수 있다.At this time, the lenses 41, 42, and 43 are provided so as to have curvatures only in the directions in which the radiation angles are larger in the vertical direction and the horizontal direction of the laser beam, for each of the plurality of laser light sources, i.e., the R, G, and B laser light sources R, Lt; / RTI >

LED광원과 달리 레이저광원으로부터 방사되는 레이저빔은, 수직방향 및 수평방향의 방사각이 상이하다.Unlike the LED light source, the laser beam emitted from the laser light source differs in vertical and horizontal radiation angles.

그런데, 도 1에 도시한 기존과 같이, 본 발명에서도 구면 형상의 콜리메이터렌즈(1,2,3)을 그대로 채용한다면, R,G,B레이저빔 각각은 입사각이 수직방향 및 수평방향 별로 상이할 것이고, 이는 전술한 본 발명의 효과를 저하시키거나 색선별성분 코팅면의 형성 및/또는 내부 전반사를 위한 특정 구조를 복잡하게 하는 요인이 될 수 있다.1, if the spherical collimator lenses 1, 2, and 3 are used as they are, the R, G, and B laser beams have different incident angles in the vertical and horizontal directions Which may cause the effect of the present invention to be deteriorated or complicate the specific structure for the formation of the color-discriminating component coated surface and / or the total internal reflection.

이에, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광학엔진장치는, 기존과 달리, R,G,B레이저광원(R,G,B) 및 합성/균일화 프리즘(50) 사이에서, 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 중에서 방사각이 더 큰 방향에만 곡률을 갖는 형상의 렌즈(41,42,43) 즉 구면 형상의 콜리메이터렌즈(41,42,43)를 채용함으로써, R,G,B레이저빔 각각의 수직방향 및 수평방향 방사각이 동일해지도록 조정할 수 있다.2, the optical engine device according to the present invention differs from the conventional optical engine device in that the laser beam is irradiated between the R, G, and B laser light sources R, G, and B and the synthesizing / By employing the lenses 41, 42, 43 having the curvature only in the direction of the larger radiation angle in the vertical direction and the horizontal direction, that is, the spherical collimator lenses 41, 42, 43, It is possible to adjust the vertical and horizontal radiation angles to be equal to each other.

더 나아가, 본 발명에서는, 다수의 레이저빔 즉 R,G,B레이저빔 각각이 합성/균일화 프리즘(50)으로 입사되는 각 입사면에, 레이저빔을 확산시키는 확산판(41a, 42a,43a)이 더 포함될 수 있다.Furthermore, in the present invention, the diffusing plates 41a, 42a and 43a for diffusing the laser beam are provided on the respective incident surfaces of the laser beams, that is, the R, G and B laser beams, respectively, which are incident on the combining / . ≪ / RTI >

이처럼, R,G,B레이저빔 각각이 합성/균일화 프리즘(50)으로 입사되는 각 입사면에 확산판(41a, 42a,43a)을 포함하게 되면, 레이저광원의 특성 상 작을 수 밖에 없는 R,G,B레이저광원(R,G,B)의 방사각을 보다 확대시킬 수 있다.When the diffusing plates 41a, 42a and 43a are included in the incident surfaces of the R, G and B laser beams incident on the combining / smoothing prism 50, the R, G and B laser beams, The radiation angles of the G, B laser light sources R, G, and B can be further increased.

그리고, 본 발명에서는, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면에는, 합성/균일화 프리즘(50)을 통과하여 출사면으로 출사되는 RGB레이저빔을 인테그레이터(9)의 수용 가능한 입사각에 따라 평행화시키는 콜리메이터(56)가 더 포함될 수 있다.In the present invention, the RGB laser beam that has passed through the combining / equalizing prism 50 and is emitted to the emitting surface is parallel to the incident angle of the integrator 9 on the emitting surface of the combining / equalizing prism 50 A collimator 56 may be further included.

이처럼, 합성/균일화 프리즘(50)의 출사면에 콜리메이터(56)를 포함하게 되면, 합성/균일화 프리즘(50)에서 1차 균일화기능에 의해 확산된 RBG레이저빔이 혹시 인테그레이터(9)의 수용 가능한 입사각 보다 커질 수 있는 상황을 미연에 방지할 수 있다.If the collimator 56 is included in the exit surface of the synthesizing / equalizing prism 50 as described above, the RBG laser beam diffused by the primary smoothing function in the combining / equalizing prism 50 may be incident on the surface of the integrator 9 It is possible to prevent a situation that may become larger than an acceptable incident angle.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 광학엔진장치에 의하면, 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 사이즈의 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성할 수 있다.As described above, according to the optical engine device of the present invention, it is possible to simultaneously perform a combining function of combining a plurality of laser beams in one path and a uniformizing function of uniformly diffusing a laser beam synthesized in one path By adopting an optical component, it is possible to achieve both a reduction in size and an improvement in optical efficiency.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

본 발명의 광학엔진장치에 따르면, 레이저광원을 사용하는 프로젝션 디스플레이장치에서, 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 균일화기능을 동시에 할 수 있는 광학부품을 채용함으로써, 사이즈의 소형화 및 광학효율의 개선을 모두 달성한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.According to the optical engine apparatus of the present invention, in a projection display apparatus using a laser light source, a combining function of combining a plurality of laser beams in one path and a smoothing function of uniformly diffusing a laser beam synthesized in one path It is possible to achieve the miniaturization of the size and the improvement of the optical efficiency by adopting the optical parts which can be used in the optical system, Is not only sufficient but also practically usable because it can be practically carried out clearly.

9 : 인테그레이터
R,G,B : R,G,B레이저광원
50 : 합성/균일화 프리즘
52,54 : 색선별성분 코팅면
9: Integrator
R, G, B: R, G, B laser light source
50: synthesis / homogenization prism
52, 54: color selection component coating side

Claims (8)

파장이 서로 다른 다수의 레이저광원으로부터 방사되는 다수의 레이저빔을 하나의 경로로 합성하는 합성기능 및 상기 하나의 경로로 합성된 레이저빔을 균일하게 확산시키는 1차 균일화기능을 일체형으로 구현하는 합성/균일화 프리즘; 및
상기 합성/균일화 프리즘에서 출사되는 레이저빔을 2차로 균일하게 확산시켜 디스플레이패널에 전달하는 인테그레이터(Integrator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
A combining function of combining a plurality of laser beams emitted from a plurality of laser light sources having different wavelengths in one path and a combining / combining function of integrally implementing a primary equalizing function of uniformly diffusing the laser beam synthesized by the one path, Homogenizing prism; And
And an integrator for diffusing a laser beam emitted from the synthesizing / equalizing prism in a second and uniform manner and transmitting the same to a display panel.
제 1 항에 있어서,
상기 합성/균일화 프리즘에는,
상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 상기 다수의 레이저빔 중 적어도 하나를 색에 따라 반사 또는 투과시켜 상기 합성/균일화 프리즘의 출사면으로 전달하는 색선별성분 코팅면이 적어도 하나 이상이 형성되며,
상기 합성기능은,
상기 합성/균일화 프리즘에 형성된 상기 적어도 하나 이상의 색선별성분 코팅면에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
The method according to claim 1,
In the synthesizing / equalizing prism,
At least one color-separating component coating surface for reflecting or transmitting at least one of the plurality of laser beams incident on the synthesizing / equalizing prism and transmitting the combined light to the emitting surface of the combining / homogenizing prism,
The synthesizing function includes:
And the at least one color discriminating component coating surface formed in the synthesizing / equalizing prism.
제 1 항에 있어서,
상기 합성/균일화 프리즘은,
상기 다수의 레이저빔 각각이 상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 입사각 및 상기 합성/균일화 프리즘의 내부 굴절률에 근거하여, 상기 다수의 레이저빔이 상기 합성/균일화 프리즘 내부에서 전반사되도록 하는 특정 구조를 가지며,
상기 1차 균일화기능은,
상기 합성/균일화 프리즘이 갖는 상기 특정 구조에 의해 구현되는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
The method according to claim 1,
The composite /
Wherein each of the plurality of laser beams has a specific structure in which the plurality of laser beams are totally reflected within the combining / equalizing prism based on an incident angle at which the plurality of laser beams are incident on the combining / equalizing prism and an inner refractive index of the combining /
The primary smoothing function may include:
Wherein the optical system is implemented by the specific structure of the synthesizing / equalizing prism.
제 1 항에 있어서,
레이저광원으로부터 방사되는 레이저빔은, 수직방향 및 수평방향의 방사각이 상이하며,
상기 광학엔진장치는,
상기 다수의 레이저광원 및 상기 합성/균일화 프리즘 사이에서, 상기 다수의 레이저광원 별로 방사되는 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 방사각이 동일해지도록 조정하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
The method according to claim 1,
The laser beam emitted from the laser light source has different radiation angles in the vertical and horizontal directions,
Wherein the optical engine device comprises:
Further comprising a lens arranged between the plurality of laser light sources and the synthesizing / equalizing prism such that vertical and horizontal radiation angles of the laser beams emitted for the plurality of laser light sources are equalized, .
제 4 항에 있어서,
상기 렌즈는,
상기 다수의 레이저광원 별로, 레이저빔의 수직방향 및 수평방향 중에서 방사각이 더 큰 방향에만 곡률을 갖는 형상인 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
5. The method of claim 4,
The lens,
Wherein each of the plurality of laser light sources has a shape having a curvature only in a direction in which a radiation angle is larger in a vertical direction and a horizontal direction of the laser beam.
제 1 항에 있어서,
상기 다수의 레이저빔 각각이 상기 합성/균일화 프리즘으로 입사되는 각 입사면에는, 레이저빔을 확산시키는 확산판이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
The method according to claim 1,
Wherein each of the plurality of laser beams further includes a diffusing plate for diffusing a laser beam on each incident surface incident on the combining / smoothing prism.
제 1 항에 있어서,
상기 합성/균일화 프리즘의 출사면에는, 상기 합성/균일화 프리즘을 통과하여 상기 출사면으로 출사되는 레이저빔을 상기 인테그레이터의 수용 가능한 입사각에 따라 평행화시키는 콜리메이터(Collimator)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
The method according to claim 1,
And a collimator for collimating a laser beam passing through the combining / homogenizing prism and outputting to the emitting surface according to an acceptable incident angle of the integrator, on an emission surface of the combining / homogenizing prism Gt;
파장이 서로 다른 다수의 레이저빔이 입사되는 입사면;
입사된 상기 다수의 레이저빔 중 적어도 하나를 색에 따라 반사 또는 투과시켜, 상기 다수의 레이저빔을 하나의 출사면으로 전달하는 적어도 하나 이상의 색선별성분 코팅면; 및
상기 다수의 레이저빔이 입사되는 입사각 및 내부 굴절률에 근거하여, 입사면으로 입사되어 출사면으로 전달되는 상기 다수의 레이저빔을 내부 전반사시키는 내부전반사성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성/균일화 프리즘.
An incident surface on which a plurality of laser beams having different wavelengths are incident;
At least one color selection component coating surface for reflecting or transmitting at least one of the plurality of incident laser beams according to color and transmitting the plurality of laser beams to one emission surface; And
And an internal total reflection component that totally totally internally reflects the plurality of laser beams incident on the incident surface and transmitted to the emitting surface, based on the incident angle and the internal refractive index of the plurality of laser beams.
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