KR19990055261A - 3 패널 액정 프로젝터의 광학 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 R, G, B 각각의 광경로의 길이를 동일하게 광학계를 구성하고 조립구조를 간소화하여 광량의 손실을 방지함과 아울러 광학계의 구성을 집약하여 콤팩트화에 기여할 수 있게 하는 3패널 액정 프로젝터의 광학 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 램프(L)에서 발광되어 렌즈배열부(100)에서 집속된 입사광을 R(적색), G(녹색), B(청색)로 분리하여 각각의 R, G, B 화상을 형성하고, 그 분리된 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하여 투사렌즈(340)를 통해 스크린에 투사하는 3패널 액정 프로젝에 있어서, 상기 렌즈배열부(100)에서 입사된 빛에서 적색광 및 녹색광은 하향으로 90도 반사시키고 청색광을 투과시키는 B 투과 다이크로익 미러(1)와, 상기 B 투과 다이크로익 미러(1)를 투과하는 청색광을 하향으로 90도 전반사하는 반사미러A(2)와, 상기 B 투과 다이크로익 미러(1)에서 반사된 광에서 녹색광은 90도 우측으로 반사시키고 적색광은 하향으로 투과시키는 R 투과 다이크로익 미러(3)와, 상기 R 투과 다이크로익 미러(3)를 투과한 적색광의 광경로를 우측으로 90도 반사시키는 반사미러B(4)와, 상기 R, G, B 경로상에 각각 배치되어 입사광을 집광시키는 집광렌즈(5)와, 상기 각각의 집광렌즈를 통과하여 집속된 광을 편광하여 화상을 형성하는 액정패널(6)과, 녹색광 및 청색광의 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 상기 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, R 투과 다이크로익 미러(3)에서 반사된 녹색광은 하향으로 90도 반사하는 2 분할 다이크로익 미러A(7)와, 적색광 및 청색광 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, 반사미러B(4)에서 반사된 적색광은 하향으로 90도 반사하는 2분할 다이크로익 미러B(8)와, 상기 2분할 다이크로익 미러B(8)와 적색광 경로상의 액정패널(6) 사이에 적색광을 중계할 수 있도록 코팅면이 형성되지 않은 중계 프리즘(9)으로 구성되므로써 광량의 손실을 방지함과 아울러 광학계의 구성을 집약하여 콤팩트화 및 제작공정을 간소화할 수 있게 되는 것이다.

Description

3 패널 액정 프로젝터의 광학 시스템

본 발명은 3패널 액정 프로젝터에 관한 것으로, 특히 빛을 각각 R(적색), G(녹색), B(청색)로 분리하고, 합성하는데 적당하도록 한 3패널(Panel) 액정 프로젝터의 광학 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 3패널 액정 프로젝터는 텔레비전 수상기 또는 비디오 등과 함께 결합하여 외부의 스크린에 영상을 투사할 수 있도록 하여 주로 회의실의 프리젠테이션용, 소극장의 영사기, 가정에서의 대형 CRT의 대치용으로 사용된다.

이러한 일반적인 3패널 액정 프로젝터의 구성은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 램프에서 발생된 광에서 자외선과 열광을 제거하여 전방으로 집속하여 조사하는 렌즈배열부(100)와, 상기 렌즈배열부(100)에 의해 집속되어 입사된 광에서 R(적색), G(녹색), B(청색)로 분리하는 광분리부(200)와, 상기 광분리부(200)에 의해 분리된 R, G, B의 화상을 각각 형성하고, 그 분리된 각각의 화상을 한 화상으로 합성하여 스크린에 투사하는 화상형성부(300)로 구성된 것으로, 이를 좀 더 자세히 살펴보면 다음과 같다.

상기 렌즈배열부(100)는 상기 램프(L)에서 조사된 빛의 열광을 제거하는 열흡수 미러(110)와, 상기 열흡수 미러(110)에서 열광이 제거된 빛의 자외선을 차단하는 자외선차단 미러(120)와, 상기 자외선차단 미러(120)에 의해 자외선이 제거된 빛을 전체적으로 균등하게 조사하는 인티그레이터(integrator) 렌즈(130)로 구성된다.

또한, 상기 광분리부(200)는 상기 렌즈배열부(100)에서 입사된 빛에서 적색광은 하향으로 90도 반사시키고 녹색광 및 청색광을 투과시키는 R 다이크로익 미러(210)와, 상기 R 다이크로익 미러(210)에서 하향으로 반사된 적색광을 다시 우측으로 90도 반사하는 제1반사미러(220)와, 상기 R 다이크로익 미러(210)를 투과한 광에서 녹색광은 90도 하향으로 반사시키고 청색광은 투과시키는 G 다이크로익 미러(230)와, 상기 G 다이크로익 미러(230)를 투과한 청색광의 광경로를 180도 바꿀 수 있도록 상호 대향되게 배치된 제2,3반사미러(240)(250)와, 상기 G 다이크로익 미러(230)를 투과한 청색광의 광경로를 중계하는 제1,2중계렌즈(260)(270)로 구성된다.

또한, 상기 화상형성부(300)는 상기 광분리부(200)에 의해 분리된 각각의 R, G, B를 각각 집속하는 집광렌즈(310)와, 상기 집광렌즈(310)에 의해 집속된 R, G, B 각각의 화상을 형성하는 액정패널(320)과, 상기 액정패널(320)에 의해 형성된 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하는 색합성 프리즘(330)과, 상기 색합성 프리즘(330)에 의해 하나의 상으로 합성된 화상을 확대하여 스크린으로 투사하는 투사렌즈(340)로 구성된다.

상기에서와 같이 구성된 종래의 3패널 액정 프로젝터는 상기 램프(L)에서 방사되어 전방으로 조사 및 반사된 광은 열흡수 미러(110)와 자외선차단 미러(120)를 거쳐 열광 및 자외선이 차단되고, 계속해서 상기 인티그레이터 렌즈(130)를 일련되게 통과하며 전체적으로 균일하게 조사하게 된다.

이와 같이 상기 인티그레이터 렌즈(130)를 통하여 전방으로 집속되는 백색광에는 R, G, B 성분들이 포함되어 있는 바, 상기 적색광은 R 다이크로익 미러(210)에서 하향으로 90도 반사된 후 재차 상기 제1반사미러(230)에서 우측으로 90도 반사되고, 상기 녹색광은 R 다이크로익 미러(210)를 투과한 후 상기 G 다이크로익 미러(230)에서 하향으로 90도 반사되며, 상기 청색광은 상기 R 다이크로익 미러(210) 및 B 다이크로익 미러(230)를 투과한 후 소정간격 이격된 제2, 3반사미러(240)(250)에서 이중 반사된다. 이때, 상기 청색광의 광경로는 적색광 및 녹색광에 비하여 광경로가 길어지게 되어 손실되는 광량을 보상할 수 있도록 광경로상에 제1,2중계렌즈를 통하여 중계된다.

이와 같이 경로가 형성된 R, G, B는 집광렌즈(310) 및 액정패널(320)을 각각 투과하며 색합성 프리즘(330)으로 입사되어 상기 각각의 액정패널(320)상에 형성된 화상은 상기 색합성 프리즘(330)에 의해서 색합성이 되며, 이후, 투사렌즈(340)를 통하여 스크린으로 출력되어 확대된 화상을 형성하게 되는 것이다. 이때 색합성의 동작은 다음과 같이 이루어지게 된다.

상기 색합성 프리즘(330)에는 A, B면이 있으며, 그 양면에는 다이크로익 코팅처리를 하여 A면은 R만 반사하고, B면은 B만 반사하도록 한다. 그 결과로써 적색광의 광경로상의 액정패널(320)을 통과한 적색광은 B면은 투과하고 A면에서는 반사되어 투사렌즈(410)로 입사되고, 청색광의 광경로상의 액정패널(320)을 통과한 청색광은 A면은 투과하고 B면에서는 반사되어 투사렌즈(410)로 입사되며, G 액정패널(321)을 통과한 G는 A, B 모든 면을 투과하므로써 R, G, B 모든 색성분이 색합성 프리즘(330)에서 합성된다. 이와 같이 합성된 빛은 투사렌즈(340)로 입사된 후 스크린 위에 결상된다.

그런데, 이와 같이 구성되는 광학 시스템은 청색광의 광경로가 녹색광 및 적색광의 광경로보다 길게 형성되어 청색광의 광량손실이 많게 되어 각 색간의 균형을 맞추기 어렵게 될 뿐만 아니라 화상의 상하좌우의 균일조명이 어렵게 되는 문제점이 있었다.

또한, 상기 색합성 프리즘의 중심 결합선이 스크린에 투사되어 화질을 떨어뜨리게 될 뿐만 아니라 제작 공정이 복잡하여 자주 불량이 발생하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 특히 R, G, B 각각의 광경로의 길이를 동일하게 광학계를 구성하고 조립구조를 간소화하여 광량의 손실을 방지함과 아울러 광학계의 구성을 집약하여 콤팩트화에 기여할 수 있게 하는 3패널 액정 프로젝터의 광학 시스템을 제공함에 있다.

이러한 3패널 액정 프로젝터의 광학 시스템은 동일한 길이의 광경로를 형성할 수 있도록 한 쌍의 2분할 색합성 프리즘 및 별도의 중계 프리즘이 광경로상에 구성된 것을 특징으로 하는 것이다

도 1은 일반적인 3패널 액정 프로젝터의 광경로를 보인 구성도.

도 2는 본 발명의 3패널 액정 프로젝터의 광경로를 보인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1:B 투과 다이크로익 미러 2:반사미러A

3:R 투과 다이크로익 미러 4:반사미러B

5:집광렌즈 6:액정패널

7:색합성 프리즘A 8:색합성 프리즘B

9:중계 프리즘

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 구조를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 2는 본 발명의 3패널 액정 프로젝터의 광경로를 보인 구성도이다.

일반적으로 3패널 액정 프로젝터는, 램프(L)에서 발광되어 렌즈배열부(100)에서 집속된 입사광을 R(적색), G(녹색), B(청색)로 분리하여 각각의 R, G, B 화상을 형성하고, 그 분리된 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하여 투사렌즈(340)를 통해 스크린에 투사하는 것이다.

이와 같이 구성된 3패널 액정 프로젝터에 있어서 본 발명은 상기 렌즈배열부(100)에서 입사된 빛에서 적색광 및 녹색광은 하향으로 90도 반사시키고 청색광을 투과시키는 B 투과 다이크로익 미러(1)와, 상기 B 투과 다이크로익 미러(1)를 투과하는 청색광을 하향으로 90도 전반사하는 반사미러A(2)와, 상기 B 투과 다이크로익 미러(1)에서 반사된 광에서 녹색광은 90도 우측으로 반사시키고 적색광은 하향으로 투과시키는 R 투과 다이크로익 미러(3)와, 상기 R 투과 다이크로익 미러(3)를 투과한 적색광의 광경로를 우측으로 90도 반사시키는 반사미러B(4)와, 상기 R, G, B 경로상에 각각 배치되어 입사광을 집광시키는 집광렌즈(5)와, 상기 각각의 집광렌즈를 통과하여 집속된 광을 편광하여 화상을 형성하는 액정패널(6)과, 녹색광 및 청색광의 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 상기 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, R 투과 다이크로익 미러(3)에서 반사된 녹색광은 하향으로 90도 반사하는 2 분할 다이크로익 미러A(7)와, 적색광 및 청색광 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, 반사미러B(4)에서 반사된 적색광은 하향으로 90도 반사하는 2분할 다이크로익 미러B(8)와, 상기 2분할 다이크로익 미러B(8)와 적색광 경로상의 액정패널(6) 사이에 적색광을 중계할 수 있도록 코팅면이 형성되지 않은 중계 프리즘(9)으로 구성된다.

다음은 상기에서와 같이 구성된 본 발명의 광경로를 설명한다.

상기에서와 같이 구성된 3패널 액정 프로젝터는 먼저, 상기 램프(L)에서 방사되어 전방으로 조사 및 반사된 광은 렌즈배열부(100)를 통과하며 B 투과 다이크로익 미러(1)에 균일하게 집속된다. 이때, 상기 렌즈배열부(100)를 통하여 전방으로 집속되는 백색광에는 R, G, B 성분들이 포함되어 있는 바, 상기 청색광은 B 투과 다이크로익 미러(1)를 투과한 후 상기 반사미러A(2)에서 하향으로 90도 반사되고, 상기 녹색광은 B 투과 다이크로익 미러(1)에서 하향으로 90도 반사된 후 재차 상기 R 투과 다이크로익 미러(3)에서 우측으로 90도 반사되며, 상기 적색광은 상기 B 투과 다이크로익 미러(1)에서 반사되어 R 투과 다이크로익 미러(3)를 투과한 후 상기 반사미러B(4)에서 우측으로 90도 반사된다.

이와 같이 형성된 광경로상에 형성된 2분할 색합성 프리즘A,B(7)(8)는 분할된 경사면이 코팅처리되어 선택적으로 입사광을 분리할 수 있게 된다. 즉 상기와 같이 광경로가 형성된 R, G, B에서 청색광은 2분할 색합성 프리즘A(7) 및 2분할 색합성 프리즘B(8)를 투과하고, 녹색광은 2분할 색합성 프리즘A(7)에서 90도 하향으로 반사되고, 적색광은 중계 프리즘(9)을 거쳐 상기 2분할 색합성 프리즘B(8)에서 하향으로 90도 반사되므로써 상기 각각의 액정패널(6)상에 형성된 화상은 상기 2분할 색합성 프리즘A, B(7)(8)에 의해서 색합성이 되며, 이후, 투사렌즈(340)를 통하여 스크린으로 출력되어 확대된 화상을 형성하게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 3패널 액정 프로젝터의 광학 시스템은 R, G, B 각각의 광경로의 길이를 동일하게 광학계를 구성하고 조립구조를 간소화하므로써 광량의 손실을 방지함과 아울러 광학계의 구성을 집약하여 콤팩트화 및 제작공정을 간소화할 수 있게 되는 효과를 가지게 된다.

Claims (1)

1. 램프(L)에서 발광되어 렌즈배열부(100)에서 집속된 입사광을 R(적색), G(녹색), B(청색)로 분리하여 각각의 R, G, B 화상을 형성하고, 그 분리된 각각의 화상을 하나의 화상으로 합성하여 투사렌즈(340)를 통해 스크린에 투사하는 3패널 액정 프로젝터에 있어서,

   상기 렌즈배열부(100)에서 입사된 빛에서 적색광 및 녹색광은 하향으로 90도 반사시키고 청색광을 투과시키는 B 투과 다이크로익 미러(1)와;

   상기 B 투과 다이크로익 미러(1)를 투과하는 청색광을 하향으로 90도 전반사하는 반사미러A(2)와;

   상기 B 투과 다이크로익 미러(1)에서 반사된 광에서 녹색광은 90도 우측으로 반사시키고 적색광은 하향으로 투과시키는 R 투과 다이크로익 미러(3)와;

   상기 R 투과 다이크로익 미러(3)를 투과한 적색광의 광경로를 우측으로 90도 반사시키는 반사미러B(4)와;

   상기 R, G, B 경로상에 각각 배치되어 입사광을 집광시키는 집광렌즈(5)와;

   상기 각각의 집광렌즈를 통과하여 집속된 광을 편광하여 화상을 형성하는 액정패널(6)과;

   녹색광 및 청색광의 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 상기 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, R 투과 다이크로익 미러(3)에서 반사된 녹색광은 하향으로 90도 반사하는 2 분할 다이크로익 미러A(7)와;

   적색광 및 청색광 경로상에 배치된 액정패널(6)의 연장선상에 반사미러A(2)에 의해 반사된 청색광은 투과하고, 반사미러B(4)에서 반사된 적색광은 하향으로 90도 반사하는 2분할 다이크로익 미러B(8)와;

   상기 2분할 다이크로익 미러B(8)와 적색광 경로상의 액정패널(6) 사이에 적색광을 중계할 수 있도록 코팅면이 형성되지 않은 중계 프리즘(9)으로 구성된 것을 -특징으로 하는 3 패널 액정 프로젝터의 광학 시스템.