KR19990002347A - Transmissive Project Device - Google Patents
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Abstract
스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 투과형 프로젝트장치가 개시되어 있다.Disclosed is a transmissive project device capable of increasing the brightness of light projected on a screen.
이 개시된 투과형 프로젝트장치는 광을 생성 출사하는 광원과, 광원에 대해 소정 각도 기울어지게 배치되어 입사되는 광 중 제1원편광성분의 광은 투과시키고 제2원편광성분의 광은 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환시키는 광경로변환수단과, 광경로변환수단을 투과한 제1광과 광경로변환수단에서 반사된 제2광을 각각 편광변환시켜 직선편광으로 바꾸어주는 제1 및 제2편광변환수단과, 제1 및 제2편광변환수단쪽에서 입사되는 제1 및 제2광이 합성되도록 각각 굴절시켜 투과시키는 합성수단과, 합성수단에 이웃되게 배치되어 화상을 생성하고 투과시키는 액정표시소자와, 액정표시소자와 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.The disclosed transmissive project device includes a light source for generating and emitting light, and a light of the first circularly polarized light component transmitted and the light of the second circularly polarized light component of the incident light, which is disposed to be inclined at a predetermined angle with respect to the light source, to propagate incident light. Optical path converting means for converting a path, first and second polarization converting means for converting the first light transmitted through the optical path converting means and the second light reflected from the optical path converting means into linearly polarized light; Synthesis means for refracting and transmitting the first and second light incident from the first and second polarization conversion means, respectively; and a liquid crystal display device disposed adjacent to the synthesis means to generate and transmit an image; And a projection lens unit disposed adjacent to the element to enlarge and project the incident light toward the screen.
Description
본 발명은 투과형 프로젝트장치에 관한 것으로, 상세하게는 스크린에 투사되는 광의 밝기를 높일 수 있도록 된 투과형 프로젝트장치에 관한 것이다.The present invention relates to a transmissive project device, and more particularly, to a transmissive project device that can increase the brightness of the light projected on the screen.
일반적으로 프로젝트장치는 화상생성수단에서 생성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치이다. 이 프로젝트장치는 상기한 화상생성수단의 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분된다.In general, a project apparatus is an apparatus for providing an image by projecting an image generated by the image generating means onto a screen using a separate light source. This project apparatus is classified into a transmission type and a reflection type according to the shape of the image generating means described above.
도 1은 종래 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다. 도시된 바와 같이, 종래의 반사형 프로젝트장치는 광을 생성 조사하는 광원(10)과, 입사광선중 소정 색을 선택 투과시키는 칼라휠(20)과, 입사광을 혼합시켜 균일 광선이 되도록 하는 스크램블러(30)와, 집속렌즈(32)와, 콜리메이팅렌즈(34)와, 편광빔스프리터(40)와, 화상을 생성하는 표시소자(50) 및 입사광을 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(60)를 포함하여 구성된다.1 is a schematic diagram showing an optical arrangement of a conventional reflective project apparatus. As shown in the drawing, a conventional reflective project apparatus includes a light source 10 for generating and irradiating light, a color wheel 20 for selectively transmitting a predetermined color of incident light, and a scrambler for mixing the incident light to form a uniform light beam ( 30, a focusing lens 32, a collimating lens 34, a polarizing beam splitter 40, a display element 50 for generating an image, and a projection lens unit 60 for magnifying and projecting incident light. It is configured by.
상기 광원(10)은 메탈 할라이드, 크세논등의 광을 생성하는 램프(11)와, 이 램프(11)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(13)으로 구성된다. 상기 칼라휠(20)은 상기 광원(10)과 스크램블러(30) 사이의 광경로 상에 구동모터(21)에 의해 회전가능하게 설치되며, 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색이 휠 전체에 등분 배치된다. 이 칼라휠(20)은 스크린(미도시)에 한 화면이 형성되는 동안 소정 횟수 회전된다.The light source 10 includes a lamp 11 for generating light such as a metal halide, xenon, and the like, and a reflector 13 for reflecting the light emitted from the lamp 11 and guiding a progress path thereof. The color wheel 20 is rotatably installed by the drive motor 21 on the optical path between the light source 10 and the scrambler 30, and the red (R), green (G) and blue (B). Three colors are evenly distributed throughout the wheel. The color wheel 20 is rotated a predetermined number of times while one screen is formed on a screen (not shown).
상기 스크램블러(30)는 입사광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 밝기 분포가 균일광이 되도록 한다. 상기 콜리메이팅렌즈(34)는 입사되는 발산광을 수렴시켜 평행광이 되도록 한다.The scrambler 30 mixes the incident light by diffused reflection so that the brightness distribution becomes uniform light. The collimating lens 34 converges divergent light incident to be parallel light.
상기 편광빔스프리터(40)는 상기 콜리메이팅렌즈(34)와 표시소자(50) 사이의 광경로 상에 배치되며, 그 경면(41)에서 입사광의 편광성분에 따라 투과 및 반사시켜 입사광의 진행경로를 변환한다. 즉, 광원(10)쪽에서 입사되는 광은 그 편광성분 즉, p편광인지 s편광인지에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킨다. 도 1은 상기 편광빔스프리터(40)를 투과한 광을 유효광으로 이용한 예를 나타내었다. 상기 표시소자(50)로는 응답속도 특성이 뛰어난 강유전성 액정을 채용한 액정표시소자(FLCD: Ferroelectric Liquid Crystal Display)가 채용된다. 상기 표시소자(50)의 강유전성 액정층을 투과한 광은 이 표시소자(50)의 반사판에서 반사되어 다시 강유전성 액정층을 투과하여 편광빔스프리터(40)를 향한다. 이때 상기 강유전성 액정층을 투과하는 광은 화상을 표시하기 위해 각 화소단위로 구동되어 편광변환된다.The polarizing beam splitter 40 is disposed on an optical path between the collimating lens 34 and the display element 50, and passes through and reflects the incident light on the mirror surface 41 according to the polarization component of the incident light. Convert That is, light incident from the light source 10 side is selectively transmitted or reflected depending on its polarization component, that is, p- or s-polarized light. 1 shows an example in which light transmitted through the polarization beam splitter 40 is used as effective light. As the display device 50, a liquid crystal display (FLCD: Ferroelectric Liquid Crystal Display) employing a ferroelectric liquid crystal having excellent response speed characteristics is employed. The light transmitted through the ferroelectric liquid crystal layer of the display element 50 is reflected by the reflecting plate of the display element 50 and passes through the ferroelectric liquid crystal layer again to the polarization beam splitter 40. In this case, light passing through the ferroelectric liquid crystal layer is driven and polarized by each pixel unit to display an image.
상기 표시소자(50)에서 반사되어 상기 편광빔스프리터(40)로 재입사되는 광 중 그 편광방향이 90도 바뀐 광은 상기 편광빔스프리터(40)의 경면(41)에서 반사되어 상기 투사렌즈유니트(60)쪽으로 향하고, 이 투사렌즈유니트(60)를 투과하여 스크린(미도시)에 투사된다.Among the light reflected by the display device 50 and re-injected into the polarization beam splitter 40, the light whose polarization direction is changed by 90 degrees is reflected by the mirror surface 41 of the polarization beam splitter 40 and is projected to the projection lens unit. Heading toward (60), it passes through this projection lens unit 60 and is projected onto a screen (not shown).
상기한 바와 같이 구성된 종래의 반사형 프로젝트장치는 광경로 상에 편광빔스프리터(40)를 설치하여 입사광을 그 편광성분에 따라 분기시키고, 광경로 상에 칼랄휠(20)를 구비하여 칼라를 구현함으로써 스크린에 삼색을 순차로 조사하여 한 화면을 구현한다. 이때, 입사광을 그 편광성분에 따라 분기시키는 상기 편광빔스프리터(40)의 입사각 허용범위가 작기 때문에 이 편광빔스프리터(40)에는 평행광이 입사되어야 한다. 그리고 이 편광빔스프리터(40)는 평행광이 수직입사될 수 있도록 배치되어야 한다. 그러나 이와 같은 편광빔스프리터(40)의 입사각 허용범위를 만족하는 평행광을 만들기가 어렵고, 기구적인 공차 등으로 인해 편광빔스피리터(40)가 기울어지게 배치되는 경우 입사광을 그 편광성분에 따라 분기하기가 쉽지 않다. 또한, 상기한 바와 같은 종래의 반사형 프로젝트장치는 이론상 광원(10)에서 출사된 광량의 1/6에 해당하는 광효율을 가지므로, 스크린에 투영되는 화상의 밝기가 저하되는 문제점이 있다.In the conventional reflective project device configured as described above, a polarizing beam splitter 40 is installed on an optical path to branch incident light according to its polarization component, and a color wheel 20 is provided on the optical path to implement a color. Thus, the screen is sequentially irradiated with three colors to realize one screen. At this time, since the incident angle allowable range of the polarizing beam splitter 40 for branching incident light according to its polarization component is small, parallel light should be incident on the polarizing beam splitter 40. The polarizing beam splitter 40 must be arranged so that parallel light can be incident vertically. However, it is difficult to produce parallel light that satisfies the incident angle allowable range of the polarizing beam splitter 40, and when the polarizing beam splitter 40 is inclined due to mechanical tolerances, the incident light splits according to the polarization component. Not easy to do In addition, the conventional reflective project apparatus as described above has a light efficiency corresponding to 1/6 of the amount of light emitted from the light source 10, and thus, there is a problem in that the brightness of the image projected on the screen is lowered.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 입사광을 그 편광성분에 따라 분기시킬 수 있으며, 화상의 밝기가 개선된 투과형 프로젝트장치를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a transmission type project apparatus capable of branching incident light according to its polarization component and improving image brightness.
도 1은 종래 반사형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면,1 is a schematic view showing an optical arrangement of a conventional reflective project apparatus,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면,2 is a view schematically showing an optical arrangement of a transmission type project apparatus according to an embodiment of the present invention;
도 3a는 도 2의 제1편광변환수단의 다른 예를 보인 도면,3A is a view illustrating another example of the first polarization conversion means of FIG. 2;
도 3b는 도 2의 제2편광변환수단의 다른 예를 보인 도면,3B is a view illustrating another example of the second polarization conversion means of FIG. 2;
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 도면.4 is a view showing an optical arrangement of a transmission project apparatus according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
110...광원 120...광경로변환수단110 Light source 120 Light path conversion means
121,330...콜레스테릭 액정셀 125a,125b...제1 및 제2광121,330 cholesteric liquid crystal cell 125a, 125b ... first and second light
131,135...제1 및 제2편광변환수단 132,133,136,137...사반파장판131,135 ... first and second polarization conversion means 132,133,136,137
134,138...반파장판 140...합성수단134,138 Half-wave plate 140 Synthetic means
141...프리즘 143...빔스프리터141 prism 143 beam splitter
143a...전반사면 143b...무반사면143a ... total slope 143b ... irradiance
145...광혼합수단 150...액정표시소자145 ... light mixing means 150 ... liquid crystal display element
160...투사렌즈유니트 250,260...제1 및 제2액정표시소자Projection lens unit 250, 260 First and second liquid crystal display elements
300... 제1광경로변환수단 310,320...제1 및 제2사반파장판300 ... first optical path changing means 310,320 ... first and second quarter-wave plates
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투과형 프로젝트장치는 광을 생성 출사하는 광원과; 상기 광원쪽에서 입사되는 광의 광축에 대해 소정 각도 기울어지게 배치되어, 입사광 중 소정 파장영역의 광에 대해 그 원편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 제1 및 제2광으로 분기시키는 광경로변환수단과; 상기 제1 및 제2광을 각각 직선편광으로 바꾸어주는 제1 및 제2편광변환수단과; 상기 제1 및 제2편광변환수단쪽에서 입사되는 광을 합성시키는 합성수단과; 상기 합성수단에 이웃되게 배치되어 화상을 생성하고 투과시키는 액정표시소자와; 상기 액정표시소자를 투과하여 입사된 광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하여 된 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a transmission type project apparatus including: a light source generating and emitting light; An optical path changing means disposed at an angle with respect to the optical axis of the light incident from the light source, for transmitting or reflecting the light of the predetermined wavelength region according to the circularly polarized light component of the incident light to split into the first and second light; First and second polarization conversion means for converting the first and second light into linearly polarized light, respectively; Synthesizing means for synthesizing light incident from the first and second polarization converting means; A liquid crystal display device disposed adjacent to the synthesizing means for generating and transmitting an image; And a projection lens unit for expanding and projecting the incident light transmitted through the liquid crystal display device toward the screen.
또한, 본 발명에 따른 투과형 프로젝트장치는 광을 생성 출사하는 광원과; 상기 광원쪽에서 입사되는 광의 광축에 대해 소정 각도 기울어지게 배치되어, 입사광 중 소정 파장영역의 광에 대해 그 원편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 제1 및 제2광으로 분기시키는 제1광경로변환수단과; 상기 제1광경로변환수단을 경유한 상기 제1 및 제2광을 각각 직선편광의 광으로 바꾸어주는 제1 및 제2편광변환수단과; 상기 제1 및 제2편광변환수단을 경유한 제1 및 제2광을 입력으로 하여 화상을 생성하고 투과시키는 제1 및 제2액정표시소자와; 상기 제1 및 제2액정표시소자에 이웃되게 배치되어 상기 제1 및 제2액정표시소자쪽에서 입사되는 제1 및 제2광을 편광변환시키고 합성시키는 제2광경로변환수단과; 상기 제2광경로변환수단에 이웃되게 배치되어 입사광을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the transmission project apparatus according to the present invention comprises a light source for generating and emitting light; A first optical path converting means arranged to be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the light incident from the light source, and transmitting or reflecting the light of a predetermined wavelength region of the incident light according to the circularly polarized light component to branch into the first and second light; and; First and second polarization conversion means for converting the first and second light via the first light path conversion means into linearly polarized light, respectively; First and second liquid crystal display elements for generating and transmitting an image by inputting the first and second light via the first and second polarization converting means; Second optical path conversion means disposed adjacent to the first and second liquid crystal display elements to polarize and synthesize the first and second light incident from the first and second liquid crystal display elements; And a projection lens unit disposed adjacent to the second light path converting means to enlarge and project the incident light toward the screen.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 광학적 배치를 개략적으로 보인 도면이다.2 is a view schematically showing an optical arrangement of a transmission type project apparatus according to an embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 반사형 프로젝트장치는 광을 생성 출사하는 광원(110)과, 입사광의 진행경로를 변환하는 광경로변환수단(120)과, 입사광을 편광변환시키는 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)과, 광을 합성시키는 합성수단(140)과, 화상을 생성하고 투과시키는 액정표시소자(150)와, 입사광을 스크린(미도시)쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(160)를 포함하여 구성된다.Referring to the drawings, the reflective project apparatus according to an embodiment of the present invention is a light source 110 for generating and emitting light, the optical path converting means 120 for converting the traveling path of the incident light, and polarizing the incident light First and second polarization conversion means 131 and 135, a synthesizing means 140 for synthesizing light, a liquid crystal display device 150 for generating and transmitting an image, and incident light toward a screen (not shown) And a projection lens unit 160 for projecting.
상기 광원(110)은 광을 생성하는 램프(111)와, 이 램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(113)을 포함한다. 상기 반사경(113)은 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(111)에서 출사되고 상기 반사경(113)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.The light source 110 includes a lamp 111 for generating light and a reflector 113 for reflecting the light emitted from the lamp 111 and guiding a path of the light. The reflector 113 is an ellipsoidal mirror having the position of the lamp 111 as one focal point, and the point where the light is focused, as another focal point, or the lamp 111 as the focal point. The light emitted from and reflected by the reflector 113 may be a parabolic mirror that is to be parallel light.
상기 광경로변환수단(120)은 입사광의 진행경로를 변환시킬 수 있도록 상기 광원(110)쪽에서 입사되는 광의 광축에 대해 소정 각도 기울어지게 배치되며, 3개의 콜레스테릭 액정층(121a)(121b)(121c)을 포함하는 콜레스테릭 액정셀(121)을 구비하는 것이 바람직하다. 상기 제1콜레스테릭 액정층(121a)은 광원(110)에서 출사된 제1파장영역의 광을 그 원편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 제1 및 제2광으로 분기시킨다. 그리고 상기 제2 및 제3콜레스테릭 액정층(121b)(121c) 각각은 광원(110)에서 출사된 제2 및 제3파장영역의 광을 각각 그 원편광성분에 따라 투과 또는 반사시켜 제1 및 제2광으로 분기시킨다. 이때 상기 제1, 제2 및 제3콜레스테릭 액정층(121a)(121b)(121c) 각각은 그 콜레스테릭 액정의 피치(pitch)가 상기 제1, 제2 및 제3파장영역의 광 예컨대, 적색(R)광, 녹색(G)광, 청색(B)광의 중심파장에 대응되게 마련된다. 이 경우 일 원편광성분에 대한 반사율이 최대가 되어, 광원(110)쪽에서 입사되는 광을 거의 손실없이 제1 및 제2광으로 분기시킬 수 있다.The optical path converting means 120 is disposed to be inclined at an angle with respect to the optical axis of the light incident from the light source 110 so as to convert the advancing path of the incident light, and the three cholesteric liquid crystal layers 121a and 121b are disposed. It is preferable to provide the cholesteric liquid crystal cell 121 containing 121c. The first cholesteric liquid crystal layer 121a transmits or reflects the light of the first wavelength region emitted from the light source 110 to the first and second light according to the circularly polarized light component. Each of the second and third cholesteric liquid crystal layers 121b and 121c transmits or reflects the light of the second and third wavelength regions emitted from the light source 110 according to the circularly polarized light component, respectively, so that the first and the first And branches to the second light. In this case, each of the first, second, and third cholesteric liquid crystal layers 121a, 121b, and 121c has a pitch of the cholesteric liquid crystal having light of the first, second, and third wavelength regions. For example, it is provided corresponding to the center wavelength of red (R) light, green (G) light, and blue (B) light. In this case, the reflectance with respect to the circularly polarized light component is maximized, and the light incident from the light source 110 can be split into the first and second light with almost no loss.
상기 제1편광변환수단(131)은 상기 광경로변환수단(120)을 투과한 제1광(125a)을 편광변환시켜 직선편광으로 바꾸어준다. 그리고 상기 제2편광변환수단(135)은 상기 광경로변환수단(120)에서 반사된 제2광(125b)을 각각 편광변환시켜 직선편광으로 바꾸어준다. 이 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)은 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2광을 각각 제1 및 제2직선편광의 광으로 변환시키는 사반파장판(132)(136)일 수 있다. 이 경우, 상기 사반파장판(132)(136)의 빠른축을 각각 적절히 위치시킴으로써, 제1 및 제2직선편광의 광이 동일한 직선편광의 광이 되도록 할 수 있다.The first polarization converting means 131 converts the first light 125a transmitted through the optical path converting means 120 into a linearly polarized light. The second polarization converting means 135 converts the second light 125b reflected by the optical path converting means 120 into linearly polarized light. As shown in FIG. 2, the first and second polarization converting means 131 and 135 are quarter-wave plates 132 for converting the first and second light into first and second linearly polarized light, respectively. 136. In this case, by appropriately positioning the fast axes of the quarter-wave plates 132 and 136, the light of the first and second linearly polarized light can be the same linearly polarized light.
도 3a 및 도 3b는 각각 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)의 다른 예를 보인 도면이다. 도 3a는 도 2의 제1편광변환수단(131)을 바꾼 예이다. 여기서, 제1편광변환수단(131)은 제1광(125a)을 제1직선편광의 광으로 변환시키는 사반파장판(133)과, 상기 제1직선편광의 편광 방향을 회전시켜 상기 제2직선편광으로 변환시키는 반파장판(134)을 구비할 수 있다. 도 3b는 도 2의 제2편광변환수단(135)을 바꾼 예이다. 여기서, 제2편광변환수단(135)은 제2광(125b)을 제2직선편광의 광으로 변환시키는 사반파장판(137)과, 상기 제2직선편광의 편광 방향을 회전시켜 상기 제1직선편광의 광으로 변환시키는 반파장판(138)을 구비할 수 있다. 한편, 상기 제1 및 제2광(125a)(125b)이 서로 나란하게 진행될 수 있도록, 예컨대, 상기 제2광(125b)은 반사거울(127)에 의해 반사된다.3A and 3B illustrate another example of the first and second polarization conversion means 131 and 135, respectively. 3A is an example of replacing the first polarization conversion means 131 of FIG. Here, the first polarization conversion means 131 is a quarter-wave plate 133 for converting the first light (125a) into the light of the first linearly polarized light, and the second linear line by rotating the polarization direction of the first linearly polarized light The half-wave plate 134 for converting to polarized light may be provided. FIG. 3B is an example of replacing the second polarization conversion means 135 of FIG. 2. Here, the second polarization converting means 135 includes a quarter-wave plate 137 for converting the second light 125b into the light of the second linearly polarized light, and rotates the polarization direction of the second linearly polarized light to the first straight line. The half-wave plate 138 for converting the light into polarized light may be provided. On the other hand, for example, the second light 125b is reflected by the reflection mirror 127 so that the first and second lights 125a and 125b may run in parallel with each other.
그러므로 상기와 같이 제1 및 제2편광변환수단에 의해 동일한 직선편광으로 변환된 제1 및 제2광(125a)(125b)은 나란하게 진행되어 상기 합성수단(140)에 입사된다. 여기서 상기 제1 및 제2편광변환수단(131)(136)이 상기 광원(110)에서 출사된 제1, 제2 및 제3파장영역의 광 중 그 출사광량이 작은 광의 파장에 대응되게 마련되는 경우, 화상의 색순도 및 칼라밸런스가 보정될 수 있으므로 칼라보정필터가 불필요한 잇점이 있다.Therefore, the first and second lights 125a and 125b, which are converted into the same linearly polarized light by the first and second polarization converting means as described above, are advanced side by side and are incident on the synthesizing means 140. Here, the first and second polarization conversion means 131 and 136 are provided so as to correspond to the wavelength of light having a small amount of emitted light among the light of the first, second and third wavelength regions emitted from the light source 110. In this case, since the color purity and color balance of the image can be corrected, the color correction filter is unnecessary.
상기 합성수단(140)은 상기 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)쪽에서 입사되는 제1 및 제2광(125a)(125b)을 합성시키기 위해 프리즘(141)을 구비할 수 있다. 상기 프리즘(141)은 제1입사영역과 이 제1입사영역에 소정 간격 이격된 제2입사영역을 포함하는 입사면(141a)과, 그 각각이 상기 입사면에 대해 경사진 제1 및 제2굴절면(141b)(141c)을 구비한다. 상기 제1입사영역에는 상기 제1광(125a)이 입사되며, 상기 제2입사영역에는 상기 제2광(125b)이 입사된다. 그리고 이 입사된 제1 및 제2광(125a)(125b)은 상기 굴절면(141b)(141c)에 의해 서로를 향해 굴절 출사된다.The synthesizing means 140 may include a prism 141 for synthesizing the first and second light 125a and 125b incident from the first and second polarization conversion means 131 and 135. . The prism 141 includes an incidence surface 141a including a first incidence area and a second incidence area spaced apart from the first incidence area by a predetermined interval, and each of the first and second inclinations with respect to the incidence plane. Refractive surfaces 141b and 141c are provided. The first light 125a is incident on the first incident region, and the second light 125b is incident on the second incident region. The incident first and second lights 125a and 125b are refracted and emitted toward each other by the refracting surfaces 141b and 141c.
여기서, 상기 합성수단(140)과 액정표시소자(150) 사이에 배치되어 상기 프리즘(141)에서 굴절 투과되어 입사되는 제1 및 제2광(125a)(125b)을 발산/집속 또는 난반사시켜 균일광이 되도록 하는 광혼합수단(145)을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 광혼합수단(145)으로는 도시된 바와 같이, 입사광을 난반사시켜 균일광이 되도록 광축에 대해 수직한 입사면과 출사면을 가지는 글래스로 된 직육면체 형상의 스크램블러를 채용할 수 있다. 이 스크램블러의 출사면의 가로 대 세로 비율은 상기 액정표시소자의 가로 대 세로 비율에 비례하며, 이와 같이 스크램블러를 채용한 경우 상기 반사경은 타원경인 것이 바람직하다.Here, the first and second lights 125a and 125b disposed between the synthesizing unit 140 and the liquid crystal display device 150 and refracted by the prism 141 are incident to diverge / converge or diffusely diffuse and are uniform. It is preferable to further include a light mixing means 145 to be light. As the light mixing means 145, a rectangular parallelepiped scrambler having a glass having an incidence plane and an outgoing plane perpendicular to the optical axis can be employed to diffuse the incident light to make uniform light. The aspect ratio of the exit surface of the scrambler is proportional to the aspect ratio of the liquid crystal display device. When the scrambler is employed, the reflector is preferably an ellipsoid.
상기 합성수단(140)과 액정표시소자(150) 사이의 광경로 상에는 입사광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈유니트(147)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 릴레이렌즈유니트(147)는 입사광을 발산시키는 집속렌즈(148)와, 상기 집속렌즈(148)와 액정표시소자(150) 사이의 광경로 상에 배치되어 입사되는 발산광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 콜리메이팅렌즈(149)를 포함한다. 또한, 상기 릴레이렌즈유니트(147)와 액정표시소자(150) 사이의 광경로 상에 입사광의 광폭을 조정하는 콘덴싱렌즈유니트(미도시)를 더 구비할 수 있다. 그러므로 상기 광원(110)쪽에서 출사된 광은 상기 릴레이렌즈유니트(147) 및/또는 콘덴싱렌즈유니트를 경유하면서 액정표시소자(150)의 크기에 맞게 광폭이 조정되어, 액정표시소자(150)에 입사된다.It is preferable to further include a relay lens unit 147 on the optical path between the synthesizing means 140 and the liquid crystal display device 150 to focus the incident light into parallel light. The relay lens unit 147 focuses a collimating lens 148 for emitting incident light and a diverging light incident on the optical path between the focusing lens 148 and the liquid crystal display element 150 to collide with the incident light. Collimating lens 149 to be included. In addition, a condensing lens unit (not shown) for adjusting the width of incident light may be further provided on the optical path between the relay lens unit 147 and the liquid crystal display device 150. Therefore, the light emitted from the light source 110 side is adjusted to a width of the liquid crystal display device 150 while passing through the relay lens unit 147 and / or the condensing lens unit, and is incident on the liquid crystal display device 150. do.
상기 액정표시소자(150)는 투과형으로서, 인가 전압에 따라 각 화소단위로 구동되며, 그 전면에는 편광판이 마련되어 있다. 그러므로 직선편광된 입사광은 각 화소단위로 편광변환되고 편광판에서 밝기가 조절되어 투사렌즈유니트(160)쪽으로 향한다.The liquid crystal display device 150 is a transmission type, and is driven in units of pixels according to an applied voltage, and a polarizing plate is provided on the front surface thereof. Therefore, the linearly polarized incident light is polarized by each pixel unit and the brightness of the polarizing plate is controlled to be directed toward the projection lens unit 160.
상기 투사렌즈유니트(160)는 액정표시소자(150)를 투과하여 입사되는 광을 스크린(미도시) 쪽으로 확대 투사시킨다.The projection lens unit 160 enlarges and projects light incident through the liquid crystal display device 150 toward a screen (not shown).
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the transmission type project apparatus according to an embodiment of the present invention with reference to FIG.
광원(110)에서 출사된 광은 광경로변환수단(120)에서 그 원편광상태에 따라 투과 또는 반사되어 제1 및 제2광(125a)(125b)으로 분기된다. 상기 제1 및 제2광(125a)(125b)은 각각 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)에 의해 동일한 직선편광의 광으로 변환된다. 이 동일한 직선편광의 광으로 변환된 제1 및 제2광(125a)(125b)은 합성수단(140)에서 합성되고, 릴레이렌즈유니트(147) 및/또는 콘덴서렌즈유니트를 경유하여 그 광폭이 조절되어 액정표시소자(150)에 입사된다. 이 입사된 광은 액정표시소자(150)에서 각 화소단위로 편광변환되고, 그 편광상태가 90도 달라진 광 또는 편광상태가 변하지 않은 광은 액정표시소자(150)의 전면에 마련된 편광판을 투과하여 상기 투사렌즈유니트(160)를 향하게 되며, 이 투사렌즈유니트(160)에 의해 스크린쪽으로 확대 투사된다.The light emitted from the light source 110 is transmitted or reflected by the light path converting means 120 according to the circularly polarized state, and is split into the first and second light 125a and 125b. The first and second light 125a and 125b are converted into light of the same linearly polarized light by the first and second polarization converting means 131 and 135, respectively. The first and second lights 125a and 125b, which are converted into the same linearly polarized light, are synthesized by the synthesizing means 140, and the width thereof is adjusted via the relay lens unit 147 and / or the condenser lens unit. And incident on the liquid crystal display device 150. The incident light is polarized by the pixel unit in the liquid crystal display device 150, and the light whose polarization state is changed by 90 degrees or the light whose polarization state is not changed is transmitted through the polarizing plate provided on the front surface of the liquid crystal display device 150. The projection lens unit 160 is directed toward the screen by the projection lens unit 160.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 도면이다.4 is a view showing an optical arrangement of a transmission project apparatus according to another embodiment of the present invention.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치는 광을 생성 출사하는 광원(110)과, 입사광의 진행경로를 변환시키는 제1광경로변환수단(120)과, 입사되는 광의 편광상태를 변환시키는 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)과, 화상을 생성하고 투과시키는 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)와, 입사광을 편광변환시키고 합성시키는 제2광경로변환수단(300)과, 입사광을 스크린(미도시) 쪽으로 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(160)를 포함하여 구성된다. 여기서, 상기 광원(110) 및 제1광경로변환수단(120)은 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예와 구조 및 기능이 동일하므로 설명을 생략한다.Referring to the drawings, a transmission type project apparatus according to another embodiment of the present invention, the light source 110 for generating and outputting light, the first light path conversion means 120 for converting the traveling path of the incident light, and the polarization of the incident light First and second polarization conversion means 131 and 135 for converting states, first and second liquid crystal display elements 250 and 260 for generating and transmitting an image, and agents for polarizing and combining incident light; And a two-light path converting means 300 and a projection lens unit 160 for projecting the incident light toward the screen (not shown). Here, the light source 110 and the first light path converting means 120 have the same structure and function as those of the embodiment described with reference to FIG.
상기 제1편광변환수단(131)은 상기 제1광경로변환수단(120)과 제1액정표시소자(250) 사이에 배치되어, 제1광(125a)을 편광변환시켜 직선편광의 광으로 바꾸어준다. 상기 제2편광변환수단(135)은 상기 제1광경로변환수단(120)과 제2액정표시소자(260) 사이에 배치되어, 상기 제2광(125b)을 편광변환시켜 상기 제1광(125a)과 동일 또는 직교하는 직선편광의 광으로 바꾸어준다. 상기 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)은 각각 도 4에서와 같이 사반파장판(132)(136)을 구비할 수 있다. 또한, 도 3a 및 도 3b에서와 같이 제1 또는 제2광(125a)(125b)의 광경로 상에 반파장판을 더 구비할 수 있다. 여기서 상기 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)은 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 일 실시예의 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)과 실질상 동일하므로 그 설명을 생략한다.The first polarization converting means 131 is disposed between the first light path converting means 120 and the first liquid crystal display device 250 to convert the first light 125a into polarized light and convert the light into linearly polarized light. give. The second polarization converting means 135 is disposed between the first light path converting means 120 and the second liquid crystal display device 260 to polarize the second light 125b to convert the first light 125b. The light is converted into linearly polarized light which is the same as or perpendicular to 125a). The first and second polarization conversion means 131 and 135 may include quarter wave plates 132 and 136, respectively, as shown in FIG. 4. In addition, as illustrated in FIGS. 3A and 3B, a half-wave plate may be further provided on the optical path of the first or second light 125a and 125b. Here, the first and second polarization conversion means 131 and 135 are substantially the same as the first and second polarization conversion means 131 and 135 of the embodiment described with reference to FIGS. 2, 3A, and 3B. Therefore, the description is omitted.
상기 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)는 상기 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)에서 각각 직선편광된 광으로 바뀌어 입사되는 제1 및 제2광(125a)(125b)을 입력으로 하여 화상을 생성하고 투과시킨다. 이때 상기 제1액정표시소자(250)는 칼라필터를 구비하여 칼라 화상을 생성하고 투과시킬 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 제2액정표시소자(260)는 휘도신호를 생성하고 투과시킬 수 있도록 마련되는 것이 바람직하다. 이때, 이 휘도신호는 상기 제2광경로변환수단(300)에 의해 칼라 화상과 합성되어 스크린에 투사됨으로써 밝은 화상 형성이 가능하게 된다. 여기서, 상기 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)의 구조 및 기능은 바뀔 수 있다.The first and second liquid crystal display elements 250 and 260 are converted into light linearly polarized by the first and second polarization conversion means 131 and 135, respectively, and are incident to the first and second light 125a. An image 125b is input to generate and transmit an image. In this case, the first liquid crystal display device 250 may be provided with a color filter to generate and transmit a color image. The second liquid crystal display device 260 is preferably provided to generate and transmit a luminance signal. At this time, the luminance signal is combined with the color image by the second light path converting means 300 and projected onto the screen to form a bright image. Herein, the structures and functions of the first and second liquid crystal display devices 250 and 260 may be changed.
상기 제2광경로변환수단(300)은 상기 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)에 이웃되게 배치되어 이 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)쪽에서 입사되는 제1 및 제2광 (125a)(125b)을 편광변환 및 합성시킨다. 여기서, 제2광경로변환수단(300)은 제1 및 제2사반파장판(310)(320)과, 콜레스테릭 액정셀(330)을 포함하여 구성된다. 상기 제1사반파장판(310)은 상기 제1액정표시소자(250)쪽에서 입사되는 제1광을 제1원편광성분의 광으로 바꾸어준다. 상기 제2사반파장판(320)은 상기 제2액정표시소자(260)쪽에서 출사되는 제1광을 상기 제1원편광과 그 회전방향이 다른 제2원편광성분의 광으로 바꾸어준다. 상기 콜레스테릭 액정셀(330)은 제1, 제2 및 제3콜레스테릭 액정층(330a)(330b)(330c)을 포함하여 구성된다. 상기 제1콜레스테릭 액정층(330a)은 상기 제1 및 제2사반파장판(310)쪽에서 입사되는 상기 제1 및 제2원편광성분의 광 중 제1파장영역의 광을 반사 또는 투과시킨다. 그리고 상기 제2 및 제3콜레스테릭 액정층(330b)(330c)은 제2 및 제3파장영역의 광을 각각 반사 또는 투과시킨다. 여기서 상기 콜레스테릭 액정셀(330)은 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예의 광경로변환수단(120)과 실질상 동일하다.The second light path converting means 300 is disposed adjacent to the first and second liquid crystal display elements 250 and 260 and is incident from the first and second liquid crystal display elements 250 and 260. The first and second lights 125a and 125b are polarized and synthesized. Here, the second light path converting means 300 includes first and second quarter-wave plates 310 and 320 and a cholesteric liquid crystal cell 330. The first quarter wave plate 310 converts the first light incident from the first liquid crystal display device 250 into light of a first circularly polarized light component. The second quarter-wave plate 320 converts the first light emitted from the second liquid crystal display device 260 into light of a second circularly polarized light component different from the first circularly polarized light. The cholesteric liquid crystal cell 330 includes first, second and third cholesteric liquid crystal layers 330a, 330b, and 330c. The first cholesteric liquid crystal layer 330a reflects or transmits light of a first wavelength region among light of the first and second circularly polarized light components incident from the first and second quarter-wave plate 310. . The second and third cholesteric liquid crystal layers 330b and 330c reflect or transmit light in the second and third wavelength regions, respectively. Here, the cholesteric liquid crystal cell 330 is substantially the same as the optical path converting means 120 of the embodiment described with reference to FIG. 2.
한편, 상기 광원(110)과 제1광경로변환수단(120) 사이의 광경로 상에는 입사광을 집속시켜 평행광이 되도록 하는 릴레이렌즈유니트(미도시)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 릴레이렌즈유니트는 도 2를 참조하여 설명한 일 실시예의 릴레이렌즈유니트(147)와 실질상 동일하다.On the other hand, it is preferable to further include a relay lens unit (not shown) on the optical path between the light source 110 and the first optical path conversion means 120 to focus the incident light to be parallel light. This relay lens unit is substantially the same as the relay lens unit 147 of the embodiment described with reference to FIG.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 투과형 프로젝트장치의 동작을 설명한다.Hereinafter, the operation of the transmission type project apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
광원(110)에서 출사된 광은 제1광경로변환수단(120)에서 그 원편광상태에 따라 투과 또는 반사되어 제1 및 제2광(125a)(126b)으로 분기된다. 상기 제1 및 제2광(125a)(125b)은 각각 제1 및 제2편광변환수단(131)(135)에 의해 동일 또는 직교하는 직선편광의 광으로 변환된다. 이 직선편광의 광으로 변환된 제1 및 제2광(125a)(125b)은 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)에서 각각 화소단위로 편광변환되고 투과된다. 상기 제1 및 제2액정표시소자(250)(260)를 투과한 제1 및 제2광(125a)(125b)은 상기 제1 및 제2사반파장판(310)(320)에서 각각 제1 및 제2원편광성분의 광으로 변환된다. 상기 제1 및 제2원편광성분의 광은 콜레스테릭 액정셀(330)에서 그 원편광상태에 따라 선택적으로 반사 또는 투과됨으로써 합성되어 투사렌즈유니트(160)를 향하게 되며, 이 투사렌즈유니트(160)에 의해 스크린쪽으로 확대 투사된다.The light emitted from the light source 110 is transmitted or reflected by the first light path converting means 120 according to the circularly polarized state, and is split into the first and second lights 125a and 126b. The first and second lights 125a and 125b are converted into linearly polarized light by the first and second polarization converting means 131 and 135 respectively. The first and second lights 125a and 125b converted to the linearly polarized light are polarized and transmitted in pixel units in the first and second liquid crystal display devices 250 and 260, respectively. The first and second light rays 125a and 125b passing through the first and second liquid crystal display elements 250 and 260 are respectively first and second in the first and second quarter wave plates 310 and 320. And light of the second circularly polarized light component. The light of the first and second circularly polarized light components is selectively reflected or transmitted in the cholesteric liquid crystal cell 330 according to the circularly polarized state to be synthesized and directed toward the projection lens unit 160. 160 is enlarged and projected toward the screen.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 투과형 프로젝트장치는 광축에 대해 기울어지게 배치된 광경로변환수단을 써서 입사광을 그 원편광성분에 따라 제1 및 제2광으로 분기시킬 수 있으므로 그 입사각의 허용 범위가 넓게 되며, 이 제1 및 제2광을 모두 이용하므로 스크린에 투영되는 화상의 밝기가 크게 개선된다.The transmission type project apparatus according to the present invention as described above can split incident light into the first and second light according to the circularly polarized light component by using the optical path converting means inclined with respect to the optical axis, so that the allowable range of the incident angle is Since both of the first and second light are used, the brightness of the image projected on the screen is greatly improved.
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