KR950005152B1 - 편광변환에 의한 광효율 증대장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

편광변환에 의한 광효율 증대장치

제1도는 종래의 편광변환기를 이용한 광학시스템을 개략적으로 나타낸 도면.

제2도는 제1도의 요부 구성을 나타낸 도면.

제3a도는 이 발명에 따른 편광변환기의 요부 구성을 나타낸 도면.

제3b도는 상기 제3a도의 빛 13과 13(a)가 동일하게 편광되어지는 원리를 설명하기 위한 도면.

제4도는 상기 제3a도의 편광변환기를 이용한 광학시스템을 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 램프 11 : 입사광

12 : 투과광 13, 13a : 반사광

14 : 집속렌즈 15 : 편광변환기

15a, 15c : 반사거울 15b : λ/4플레이트

16,18,18a : 투과창 17 : 편광자

19 : 영상/광변조소자 20 : 브라운관

21 : 영상신호발생기 22 : 투사렌즈

23 : 스크린 30 : 제1색 분리필터

31 : 제2색 분리필터 32, 32a : 반사거울

33 : 제1색 합성필터 34 : 제2색 합성필터

35 : 액정패널 36 : 투사렌즈

37 : 스크린

이 발명은 편광변환에 의한 광효율 증대장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광원램프로부터 입사되는 광을 편광변환시켜 스크린측으로 축사시키는 경우에 그 광효율을 대폭 향상시킬 수 있도록 한 것이다.

종래의 편광변환기를 이용한 광학시스템은 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 같이, 광원용램프(10)로부터 입사된 광(11)이 집속렌즈를 통과하여 편광변환기(15)의 하부에 설치된 투과창(16)을 통과하게 된다.

그후, 상기 입사광(11)은 편광변환기(15)내에 설치된 편광자(17)에 의해 이 편광자(17)를 투과하는 투과광(12)과 편광자(17)에서 반사되는 반사광(13)으로 분리된다.

따라서, 상기 편광자(17)에서 반사되는 광(13)은 편광변환기(15) 일측 전면에 설치된 투과창(18)을 통과하여 브라운관(20) 전면의 영상/광변조소자(19)에 입력된다.

한편, 영상신호발생기(21)로부터 인가되는 영상신호에 따라 브라운관(20)의 형광막에는 소정의 영상이 맺히게 되며, 상기 영상/광변조소자(19)는 영상의 명암에 따라 상기 반사광(13)의 편광방향을 바꿔서 편광변환기(15) 일측 전면의 투과창(18) 및 편광자(17)와 상기 편광변환기(15) 배면의 투과창(18a)을 거쳐서 투자렌즈(22)를 통하여 대형스크린(23)으로 출사시키게 된다.

즉, 영상/광변조소자(19)에서 반사된 광은 본래의 반사광(13)을 변조하여 편광방향을 변환시켰으므로 다시 편광자(17)에 입사되며 편광방향에 따라 투과광(12) 성분을 통과시키고 반사광(13,13a) 성분은 반사시켜서 명암을 구분하게 된다.

이와 같은 동작에 따라 최초에 편광자(17)에서 투과된 광(12)은 손실로 되기 때문에 실제로 사용할 수 있는 광량은 이상적인 편광자(17)의 경우에 입사광(11)의 50% 정도밖에 사용할 수 없는 문제점을 가지는 것이었다.

한편, 상기 영상/광변조소자(19)에 의해 변조되어 스크린(23)으로 투사되는 반사광(13,13a)은 상기 편광변환기(15) 일측 전면의 투과창(18)과 편광자(17) 및 편광변환기(15) 배면의 투과창(18a)이 필수적으로 사용되므로 부품수가 많아지고, 이로 인해 조립공수가 증가되어 제품의 가격상승의 요인이 되는 또 다른 문제점을 가지게 되는 것이었다.

이 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 이 발명의 목적은 편광변환기 내부의 편광자를 투과한 광 성분을 재사용할 수 있게 하여 광의 이용효율을 대폭 향상시킬 수 있는 편광변환에 의한 광효율 증대장치를 제공하는데 있는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 이 발명의 특징은, 내부의 소정위치에 편광자가 설치되고 이 편광자의 전면과 저면에 투과창이 설치된 편광변환기에 있어서, 상기 편광변환기의 내부에 형성된 편광자를 통과하는 투과광이 반사되도록 상기 편광자의 상부에 반사거울이 설치되고, 이 반사거울에서 반사되어 상기 편광자를 다시 통과하는 투과광이 상기 편광자의 저면에 설치된 λ/4플레이트와 반사거울에 의해 반사광으로 변환된 후 상기 편광자에서 반사되어 직접 출사되도록 구성한 것이다.

이하, 이 발명의 실시예를 첨부도면에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

제3a도 및 제4도는 이 발명에 따른 편광변환기의 요부구성 및 그 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 광원용램프(10)에서 사용상태를 개략적으로 나타낸 도면으로서, 광원용램프(10)에서 출사된 입사광(11)은 투과광(12)과 반사광(13) 성분으로 구성되어 집속렌즈(14)를 통과하여 편광변환기(15)의 하부에 설치된 투과창(16)을 통과하게 된다.

그후, 상기 편광변환기(15) 내부의 소정위치에 설치된 편광자(17)에 의해 반사된 반사광(13)은 상기 편광변환기(15)의 일측 저전면에 설치된 투과창(18)을 통과하여 제4도에 나타낸 바와 같이 제1색 분리필터(30)측으로 출사된다. 이때, 편광자(17) 광원용램프(10)에서 출사된 입사광(11)을 수직방향의 진동성분과 수평방향의 진동성분으로 분리한다.

설명의 편의를 위하여 수직방향의 진동성분을 P파 성분이라 하고, 수평방향의 진동성분을 S파 성분이라 가정한다. 즉, 편광자(17)를 통과한 투과광(12)은 P파 성분이고, 편광자(17)의 반사광(13)은 S파 성분이라 가정한다.

제3a도에서 상기 편광자(17)를 통과한 투과광(12)은 편광자(17)의 상부에 설치된 반사거울(15a)에서 반사되어 다시 상기 편광자(17)를 통과하게 된다.

상기 편광변환기(15)의 하부에 설치된 λ/4플레이트(15b)를 통과하면서 λ/4편광변환이 되고, 하부에 형성된 반사거울(15c)에서 반사되어 다시 상기 λ/4플레이트(15b)를 통과하면서 최초의 반사광(13)과 같은 성분으로 편광변환된다.

그후, 상기 편광변환된 광(13a)은 편광자(17)에서 반사되어 제4도에 나타낸 바와 같이 제1색 분리필터(30)측으로 출사된다.

제3b도는 제3a도의 빛 13과 13(a)가 동일하게 편광되어지는 원리를 설명하기 위한 도면으로써, 결정축이 45°기울어진 λ/4플레이트(15b)에 입사광(12a)이 입사되면, λ/4플레이트(15b)의 출사광은 타원편광이 되며, 상기 타원편광된 빛은 반사거울(15c)에서 반사되어 다시 λ/4플레이트(15b)에 입사되어 편광방향이 45°바뀌게 된다.

따라서, λ/4플레이트(15b)를 투과한 투과광(12b)은 최초 입사광(12a)과 90° 틀어진 형태로 된다. 즉, P파 성분인 입사광(12a)이 λ/4플레이트(15b)와 반사거울(15c)을 통과한 후에 S파 성분이 되며, λ/4플레이트(15b)의 투과광(12b)은 편광자(17)를 통과하여 처음에 편광자(17)를 투과한 투과광(13)과 동일한 S파 성분이 되는 것이다.

따라서, 종래와 같이 편광자(17)를 최초로 통과한 투과광(12)은 사용할 수가 없었으나, 이 발명에 따른 편광변환기(15)의 편광자(17) 상부에 설치된 반사거울(15a)과, 상기 편광변환기(15)의 하부에 설치된 λ/4플레이트(15b) 및 반사거울(15c)에 의해 최초로 편광자(17)를 통과한 투과광(12)도 이용할 수 있기 때문에 광이용 효율을 약 80~90% 정도로 대폭적으로 향상시킬 수가 있는 것이다.

한편, 제4도에 나타낸 바와 같이, 편광변환기(15)에서 출사된 광(13)(13a)은 전방에 위치한 제1색 분리필터(30)에 의해 R(Red), G(green), B(blue)의 3색중 R의 색은 반사시키고, G,B 두색은 그 다음에 위치한 제2색 분리필터(31)로 투과시킨다.

그리고, 상기 제1색 분리필터(30)에서 반사된 R는 그 상측에 위치한 반사거울(32)에서 다시 반사되어 이 전방에 위치한 액정패널(35)을 투과한 후 그 다음에 위치한 제1색 합성필터(33)로 보내지게 된다.

또한, 상기 제1색 분리필터(30)에서 투과된 G,B 두색중 G는 제2색 분리필터(31)에서 반사되어 이 상부에 위치한 액정패널(35)을 투과한 후 제1색 합성필터(33)에서 R과 합성되어 제2색 합성필터(34)로 반사된다.

또한, 제2색 분리필터(31)를 투과한 B는 그 전방에 설치된 액정패널(35)을 투과하여 이 전방에 위치한 반사거울(32a)에서 반사되어 그 상측에 위치한 상기 제2색 합성필터(34)에서 R,G와 합성되어 반사됨으로써, R,G,B의 3색이 투사렌즈(36)를 통과하여 대형스크린(37)에 영상이 맺히게 된다.

이때, 액정패널(35)에 R,G,B의 3색에 따른 투과율이 정해져서 전기신호인가에 따른 스크린(37)의 색상을 결정하게 되는데 상기 액정패널(35)상을 인가하면 상기 스크린(37)에 칼라화상이 재현되는 것은 물론 공지된 바와 같다.

이상에서와 같이 이 발명에 따른 편광변환에 의한 광효율 증대장치는 광원램프로부터 입사되는 광을 편강변환시켜 스크린측으로 출사시키는 경우에 최초에 투과되는 광성분을 재사용할 수 있도록 함으로써, 대화면 디스플레이장치에서의 광효율을 대폭적으로 향상시킬 수 있는 것이다.

Claims (1)

1. 내부의 소정위치에 편광자가 설치되고 이 편광자의 전면과 저면에 투과창이 설치된 편광변환기에 있어서, 상기 편광변환기(15)의 내부에 형성된 편광자(17)를 통과하는 투과광(12)이 반사되도록 상기 편광자(17)의 상부에 반사거울(15a)이 설치되고, 이 반사거울(15a)에서 반사되어 상기 편광자(17)를 다시 통과하는 투과광(12)이 상기 편광자(17)의 저면에 설치된 λ/4플레이트(15b)와 반사거울(15c)에 의해 반사광(13a)으로 변환된 후 상기 편광자(17)에서 반사되어 직접 출사되도록 구성된 편광변환에 의한 광효율 증대장치.