KR20040087411A - 조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템 - Google Patents

조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템 Download PDF

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Abstract

광원과 이 광원에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스 예컨대, 반사형 디스플레이소자로서 기능을 하는 DLP 소자에 조명하기 위하여 적어도 하나의 조명 렌즈와 만진 미러를 포함하며, 만진 미러는, 조명 렌즈에 대해 경사지게 배치되어 있으며, 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면과, 오목 굴절면을 경유하여 입사되는 광을 오목 굴절면쪽으로 내부반사시키는 볼록 반사면을 포함하여, 볼록 반사면에서 반사된 광이 오목 굴절면을 다시 굴절 투과하여 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템이 개시되어 있다.
개시된 조명 광학계는, 만진 미러를 사용하여 조명 광학계를 구성하는데 필요한 광학소자의 수를 줄일 수 있는 간단한 구조를 가지므로, 조립성 및 제작성이 우수하며, 제조 단가 절감 효과가 있다. 또한, 개시된 조명 광학계는 종래의 전반사 프리즘 타입에서 발생되기 쉬운 콘트라스트 저하 문제가 발생되지 않는다.

Description

조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템{Illumination optical system and image projection system applied it}
본 발명은 반사광의 각도를 변화시켜 광을 온/오프하는 반사형 디스플레이소자에 광을 조사할 수 있도록 된 조명 광학계 및 이를 구비한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 화상 프로젝션 시스템은 배면 투사형 텔레비전이나 전면 투사형 프로젝터에 적용되는 것으로, 조명 광학계, 디스플레이소자 및 투사 광학계를 포함하는 구성을 가진다. 디스플레이소자는 조명 광학계로부터 조사된 광을 모듈레이션 하여 화상을 형성한다. 형성된 화상은 투사 광학계에 의해 확대되어 스크린에 투사된다.
최근에는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 제작된 DLP(Digital Light Processing) 소자를 반사형 디스플레이소자로 이용하는 프로젝션 시스템이 개발되고 있다. DLP 소자는 DMD(Digital Micromirror Device) 라고도 한다.
프로젝션 시스템에서 사용되는 화상 형성용 DLP 소자는 화소수만큼 다수의 마이크로미러를 이차원적으로 배열한 것으로, 각 마이크로 미러를 각 화소에 대한 영상신호에 따라 독립적으로 구동시켜 입사광의 반사각도를 변화시킴에 따라 광을 온/오프시켜 화상을 생성한다.
이러한 DLP 소자를 반사형 디스플레이소자로 이용하는 경우에는, 조명 광학계에서 조사되어 DLP 소자로 입력되는 광의 경로와 DLP 소자에서 반사된 화상 형성용 광의 경로가 서로 다르도록 광학계가 구성된다.
이와 같이 조명 광학계로부터 조사되는 광과 투사 광학계쪽으로 진행하는 광을 서로 분리하기 위하여 종래에는 통상적으로, 조명 광학계에 전반사 프리즘을 사용하였다.
미국특허 5,604,624호에는 광원으로부터 조사된 광이 전반사 프리즘을 경유하여 DLP 소자(상기 미국 특허에서는 DMD로 표현됨)로 입사되도록 된 프로젝션 디스플레이를 위한 광학 시스템이 개시되어 있다.
일반적으로, 전반사 프리즘을 사용하여 광을 분리하는 프리즘 방식의 프로젝션 시스템은, 반사형 디스플레이소자에 광을 조명하는 조명 광학계쪽에 전반사 프리즘을 두어 광이 전반사되어 반사형 디스플레이소자에 조명되도록 구성되어 있다. 조명된 광은 반사형 디스플레이소자에 의해 광경로가 변해 투사 광학계쪽으로 들어가게 된다. 이때, 투사 광학계로 들어가는 광도 프리즘의 전반사면을 만나게 되는데, 이 때에는 전반사면에 대한 입사각도가 작기 때문에 전반사가 일어나지 않고 투사 광학계로 진행한다. 즉, 반사형 디스플레이소자에 조명되는 광과 이 반사형 디스플레이소자에서 반사된 광은 프리즘의 전반사조건에 의해 분리된다.
그런데, 이러한 전반사 프리즘은 상기한 조명 광과 반사광을 분리하기 위하여, 상기 미국특허 5,604,624호에도 개시되어 있는 바와 같이, 2매 이상의 프리즘으로 구성된다. 이때, 전반사 프리즘을 이루는 2매 이상의 프리즘은 각각 서로 다른 형태로 제작 및 조립된다. 또한, 각 프리즘의 각도가 정확하게 가공되어야 한다.
따라서, 이러한 전반사 프리즘은 제작 및 조립이 어려워, 이로 인해 프로젝션 시스템의 제작성 및 조립성을 나쁘게 하고, 제조 단가를 상승시킨다.
또한, 반사형 디스플레이소자와 투사 광학계 사이에 마련된 전반사 프리즘의 프리즘면 등에서 반사된 광이 투사 광학계로 유입되기 쉬워, 콘트라스트(contrast)에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 간단한 구조에 의해 제조 단가를 낮출 수 있으며, 전반사 프리즘 타입에서 발생되기 쉬운 콘트라스트 저하 문제가 발생되지 않도록 된 개선된 구조의 조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 광학계를 구비한 화상 프로젝션 시스템의 개략적인 구조를 보인 도면,
도 2는 물체면의 각 점으로부터 발산광 형태로 진행하는 광이 도 1의 조명 렌즈 및 만진 미러에 의해 모아져 상면에 집속되는 광 경로를 보인 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1...조명 광학계 10...광원
11...램프 13...반사경
20...색분리수단 21...구동원
30...광학적 수단 31...라이트 터널
40...조명 렌즈 50...만진 미러
51...오목 굴절면 53...볼록 반사면
60...반사형 디스플레이소자(DLP 소자) 70...투사 광학계
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 조명 광학계는, 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스에 조명하기 위하여 적어도 하나의 조명 렌즈와 만진 미러를 포함하며, 상기 만진 미러는, 상기 조명 렌즈에 대해 경사지게 배치되어 있으며, 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면과, 상기 오목 굴절면을 경유하여 입사되는 광을 상기 오목 굴절면쪽으로 내부반사시키는 볼록 반사면을 포함하여, 상기 볼록 반사면에서 반사된 광이 상기 오목 굴절면을 다시 굴절 투과하여 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 오목 굴절면은 대략 20 내지 70mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지며, 상기 볼록 반사면은 대략 30 내지 100mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가질 수 있다.
상기 광원은 램프형 광원이고, 상기 광원과 조명 렌즈 사이에, 상기 광원에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며, 그 광의 빔모양을 상기 반사형 디바이스의 평면과 동일한 형태로 정형하는 광학적 수단;을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 광원에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하는 색광분리수단;을 더 구비하는 것이 바람직하다.
상기 반사형 디바이스는 조명되는 광을 선택적으로 원하는 방향으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원으로 배열되어 이루어진 반사형 디스플레이소자일 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상 프로젝션 시스템은, 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스에 조명하기 위하여 적어도 하나의 조명 렌즈와 만진 미러를 포함하는 조명 광학계와; 상기 조명 광학계에서 조명되는 광을 선택적으로 투사 광학계쪽으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원으로 배열되어 이루어져, 화상을 형성하는 반사형 디스플레이소자;를 포함하며, 상기 만진 미러는, 상기 조명 렌즈에 대해 경사지게 배치되어 있으며, 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면과, 상기 오목 굴절면을 경유하여 입사되는 광을 상기 오목 굴절면쪽으로 내부반사시키는 볼록 반사면을 포함하여, 상기 볼록 반사면에서 반사된 광이 상기 오목 굴절면을 다시 굴절 투과하여 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하여, 상기 반사형 디스플레이소자에 경사지게 입사되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명에 따른 조명 광학계 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 광학계(1)를 구비한 화상 프로젝션 시스템의 개략적인 구조를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)는, 광원(10)과, 상기 광원(10)에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스에 조명하기 위한 적어도 하나의 조명 렌즈(40)와 만진 미러(mangin mirror:50)를 포함하여 구성된다. 본 발명에 따른 조명 광학계(1)를 화상 프로젝션 시스템에 적용하는 경우, 상기 반사형 디바이스는 반사형 디스플레이소자(60)가 된다.
도 1에서는 본 발명에 따른 조명 광학계(1)를 화상 프로젝션 시스템에 적용하여, 화상 프로젝션 시스템이, 조명 광학계(1), 반사형 디스플레이소자(60) 및 투사 광학계(70)를 포함하여 구성되는 경우를 보여준다.
상기 광원(10)으로는 램프형 광원을 구비할 수 있다. 램프형 광원(10)은 광을 생성하는 램프(11)와, 이 램프(11)에서 생성된 광을 반사시켜 그 진행 경로를 안내하는 반사경(13)을 포함한다. 상기 반사경(13)은 램프(11)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 램프(11)의 위치를 일 초점으로 하고 이 램프(11)에서 출사되고 그 반사경(13)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다. 도 1에서는 상기 반사경(13)이 타원경인 예를 보여준다.
한편, 상기 광원(10)으로 도 1에 보여진 바와 같이, 램프형 광원(10)을 구비하는 경우, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)는 광원(10)에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며 그 빔모양을 정형하는 광학적 수단(30)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)는 칼라 구현이 가능하도록, 상기 광원(10)에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하는 색분리수단(20)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
도 1에서는 상기 광학적 수단(30)으로 라이트 터널(light tunnel:31) 즉, 글래스 로드를 구비하고, 상기 색분리수단(20)으로 구동원(21)에 의해 회전 구동 가능한 칼라휠(22)을 구비한 예를 보여준다.
상기 라이트 터널(31)은 광축(c1)에 대해 수직한 입사면(31a)과 출사면(31b)을 가지는 직육면체 형상이다. 이 라이트 터널(31)은 광원(10)쪽에서 입사되는 광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 밝기 분포가 균일광이 되도록 한다. 또한, 상기 라이트 터널(31)은 그 출사면(31b)의 가로 대 세로 비율이 반사형 디스플레이소자(60)의 화상 형성에 사용되는 유효 평면의 가로 대 세로 비율에 비례하도록 마련되어, 출사면(31b)으로부터 출사되는 광빔 모양을 반사형 디스플레이소자(60)의 평면과 동일한 형태로 만든다. 상기 라이트 터널(31)의 출사면(31b)은 도 2에서의 물체면(35)이 된다.
여기서, 상기 광학적 수단(30)으로 라이트 터널(31)을 구비하는 경우에는, 상기 램프형 광원(10)의 반사경(13)은 도 1에 보여진 바와 같이, 타원경인 것이 바람직하다. 물론, 상기 램프형 광원(10)의 반사경(13)을 포물경으로 구성하고,광원(10)과 라이트 터널(31) 사이에 평행광을 집속광으로 바꾸어주는 집속렌즈(미도시)를 더 구비하는 것도 가능하다.
한편, 상기 광학적 수단(30)으로는 본 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 한쌍의 플라이 아이 렌즈(미도시)를 구비하는 것도 가능하다.
이외에도, 램프형 광원(10)에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어줌과 동시에 그 빔모양을 반사형 디스플레이소자(60)의 평면 모양에 맞는 형태로 바꾸어주기 위한 광학적 수단(30)의 광학적 구성은 다양한 변형이 가능하다.
상기 색분리수단(20)으로 사용되는 칼라휠(22)은 구동원(21)에 의해 회전 구동된다. 칼라휠(22)은 본 기술분야에서 잘 알려져 있는 바와 같이, 그 회전 구동에 의해 순차적으로 특정 색광을 선별하여 투과시킬 수 있도록 복수의 칼라 필터부가 예컨대, 등분 배치된 구조를 가진다. 칼라휠(22)은 그 회전에 따라 복수의 색광을 순차적으로 투과시킨다.
여기서, 칼라 구현을 위한 색분리수단(20)의 구성 또한 다양하게 변형될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 조명 렌즈(40)는 라이트 터널(31)의 출사면(31b) 즉, 물체면(35)으로부터 나오는 광을 모아준다.
상기 만진 미러(50)는 반사형 디스플레이소자(60) 즉, DLP 소자의 틸트 각도에 맞게 조명 광학계(1)와 투사 광학계(70)의 광경로를 분리한다.
이를 위하여, 상기 만진 미러(50)는, 조명 렌즈(40)에 대해 경사지게 배치된다. 즉, 상기 만진 미러(50)는 그 중심축(c2)이 광원(10)으로부터 조명 렌즈(40)에이르는 광축(c1)에 대해 소정 각도를 이루도록 배치된다.
상기 만진 미러(50)는, 조명 렌즈(40)쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면(51)과, 그 반대면의 볼록 반사면(53)을 구비한다. 상기 오목 굴절면(51)과 볼록 반사면(53) 사이에는 소정 굴절율을 가지는 광학매질이 위치된다. 상기 만진 미러(50)는 예를 들어, 매니스커스(meniscus) 렌즈에 그 볼록한 뒷면을 반사면 처리한 구조를 가진다.
상기 오목 굴절면(51)은 입사되는 광을 굴절 투과시킨다. 상기 볼록 반사면(53)은 조명 렌즈(40)쪽에서 입사되어 상기 오목 굴절면(51)을 굴절 투과한 광을 그 오목 굴절면(51)쪽으로 내부 반사시킨다. 이때, 볼록 반사면(53)은 전반사면인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조명 광학계(1)를 반사형 디스플레이소자(60)를 사용하는 화상 프로젝션 시스템에 적용하는 경우, 상기 오목 굴절면(51)은 대략 20 내지 70mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지며, 상기 볼록 반사면(53)은 대략 30 내지 100mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가질 수 있다. 이때, 오목 굴절면(51) 및 볼록 반사면(53)은 그 면의 방향 때문에, 곡률 반경이 네거티브값이 된다. 광학 분야에서는, 렌즈 또는 미러면의 곡률 반경을 그 면의 방향에 따라 네거티브 또는 포지티브값으로 나타낸다.
상기와 같이 오목 굴절면(51) 및 볼록 반사면(53)을 구비하는 만진 미러(50)를 사용하는 경우, 볼록 반사면(53)에서 반사된 광은 다시 오목 굴절면(51)을 굴절 투과하여 조명 렌즈(40)쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하게 된다.
도 2에서는 물체면(35)(도 1의 경우, 라이트 터널(31)의 출사면(31b))의 각 점으로부터 발산광 형태로 진행하는 광은 조명 렌즈(40) 및 만진 미러(50)에 의해 모아져 상면(65) 즉, 반사형 디스플레이소자(60) 위치에 집속될 수 있음을 보여준다.
도 1 및 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 물체면(35) 예컨대, 라이트 터널(31)의 출사면(31b)으로부터 출사되는 광은 조명 렌즈(40)에 의해 모아지고, 만진 미러(50)의 집속, 굴절 및 반사 작용에 의해 반사형 디스플레이소자(60)에 적정 각도로 입사된다.
상기 만진 미러(50)는 렌즈의 기능과 반사 미러의 기능을 동시에 하므로, 조명 광학계(1)를 구성하는데 필요한 광학소자의 수를 줄이는 효과가 있다.
상기 만진 미러(50)의 성능의 우수성을 보이기 위하여, 특정 곡률 반경을 가지도록 된 만진 미러(50)와 이와 유사한 곡률 반경을 가지는 일반적인 미러의 수차도를 도 3 및 도 4에 보였다.
도 3은 만진 미러(50)의 수차도를 보인 것으로, 만진 미러(50)를 오목 굴절면(51)의 곡률 반경이 -60mm이고, 볼록 반사면(53)의 곡률 반경이 -95mm이고, 물체거리가 150mm, 유효 초점 거리(EFL:Effective Focal Length) 60 mm, 상면 입사각 20degree로 설계한 경우의 수차도를 보여준다.
도 4는 도 3의 결과를 나타내는 만진 미러와 유사한 곡률 반경을 가지며, 나머지 조건은 동일한 일반적인 미러의 수차도를 보인 것이다. 도 4는 일반적인 미러를 곡률 반경 -94mm, 물체거리가 150mm, 유효 초점 거리(EFL:Effective FocalLength) 60 mm, 상면 입사각 20degree로 설계한 경우의 수차도를 보여준다.
도 3 및 도 4를 비교해보면 알 수 있는 바와 같이, 만진 미러(50)를 사용하는 경우에는 거의 유사 또는 동일 조건의 일반적인 미러를 사용하는 경우에 비해 수차를 절반 이하로 줄일 수 있으므로, 광학적인 성능이 우수하다.
한편, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)에 있어서, 광원(10)과 조명 렌즈(40) 사이의 광학적 구성은 도 1에 한정되지 않으며 다양하게 변형될 수 있다.
도 1를 참조로 예를 들어 설명한 바와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 조명 광학계(1)는, 램프형 광원(10), 균일광 형성 및 빔 정형을 위한 광학적 수단(30), 색분리수단(20), 적어도 하나의 조명 렌즈(40) 및 만진 미러(50)를 구비하여, 광원(10)에서 출사된 광을 높은 광효율로 반사형 디바이스 즉, 반사형 디스플레이소자(60)에 조명한다.
조명 광학계(1)에 의해 조명되는 광의 빔 크기는 반사형 디스플레이소자(60)의 유효 디스플레이 영역의 크기에 맞도록 되어 있으며, 조명되는 광 분포도 균일하다.
이때, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)는 반사형 디스플레이소자(60)에 비스듬히 광을 조명하므로, 반사형 디스플레이소자(60)에 조명되는 광의 진행 경로와, 그 반사형 디스플레이소자(60)에서 반사된 광의 진행 경로를 분리할 수 있어, 반사형 디스플레이소자(60)로 DLP 소자를 적용하는 것이 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따른 조명 광학계(1)를 구비한 화상 프로젝션 시스템에서는, 반사형 디스플레이소자(60)로 DLP 소자를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사형 디스플레이소자(60)는 조명되는 광을 선택적으로 원하는 방향으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원적으로 배열되어 이루어진 DLP 소자인 것이 바람직하다.
상기와 같이 DLP 소자로 된 반사형 디스플레이소자(60)에 있어서, 각 마이크로 미러는 각 화소에 대응된다.
조명 광학계(1)에 의해 조명된 광은 반사형 디스플레이소자(60)의 각 화소에 대응하는 마이크로 미러가 틸트됨에 따라 반사광의 경로가 바뀌게 된다.
소정 화소에 대응하는 마이크로 미러가 온 상태로 구동되면, 그 마이크로 미러에서 반사되어 투사 광학계(70)의 투사 렌즈 유니트(71)로 향하는 광은 투사 렌즈 유니트(71)에 의해 확대되어 스크린에 조사된다. 마이크로 미러가 오프 상태로 구동되면, 그 마이크로 미러에서 반사되는 광은 투사 렌즈 유니트(71)를 벗어나게 된다.
따라서, 상기 반사형 디스플레이소자(60)는 각 마이크로 미러를 각 화소에 대한 영상신호에 따라 독립적으로 구동시켜 마이크로 미러에 의한 광의 반사각도를 변화시킴에 따라 광을 온/오프시켜 화상을 생성한다. 반사형 디스플레이소자(60)에 의해 생성된 화상을 투사 렌즈 유니트(71)에 의해 확대되어 스크린(80)에 투사된다.
여기서, 마이크로 미러는 입사광의 90% 이상을 반사시킬 수 있으므로, DLP 소자로 된 반사형 디스플레이소자(60)는 높은 광효율을 얻을 수 있다. 또한, DLP소자로 된 반사형 디스플레이소자(60)는 액정 타입에 비해 소자의 응답속도가 빨라 동화상을 보다 부드럽고 유연하게 표시할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 화상 프로젝션 시스템은 배면 투사형 텔레비전이나 전면 투사형 프로젝터에 적용될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 조명 광학계(1) 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템이 광원(10)으로 백색광을 출사하는 램프형 광원를 사용하는 경우를 예를 들어 설명 및 도시하였는데, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명에 따른 조명 광학계(1) 및 이를 구비한 화상 프로젝션 시스템이 광원(10)으로 백색 LED, 또는 복수의 색광별 LED, 또는 복수의 색광별 LD를 사용하고, 이에 부합되게 조명 광학계(1)의 광학적 구성을 변경하는 것도 가능하다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 한다.
상기한 바와 같은 본 발명은, DLP 소자로 된 반사형 디스플레이에 조명되는 광과 그로부터 반사된 광의 경로를 분리시키기 위해, 렌즈의 기능과 반사 미러의 기능을 동시할 수 있는 만진 미러를 사용하므로, 조명 광학계를 구성하는데 필요한 광학소자의 수를 줄일 수 있는 간단한 구조를 가진다.
이와 같이 만진 미러를 사용하는 본 발명에 따른 조명 광학계는, 종래의 전반사 프리즘 타입에 비해 제조가 쉽고, 광학적 정렬 또한 쉽다.
따라서, 본 발명에 따른 조명 광학계는 프리즘을 사용하지 않음에 의해 조립성 및 제작성이 우수하며, 제조 단가 절감 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 조명 광학계는 만진 미러를 사용하므로, 종래의 전반사 프리즘 타입에서 발생되기 쉬운 콘트라스트 저하 문제가 발생되지 않으며, 종래의 프리즘에서 생기는 광손실이 발생하지 않으므로, 조명효율의 극대화가 가능하다.

Claims (16)

  1. 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스에 조명하기 위하여 적어도 하나의 조명 렌즈와 만진 미러를 포함하며,
    상기 만진 미러는,
    상기 조명 렌즈에 대해 경사지게 배치되어 있으며,
    상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면과, 상기 오목 굴절면을 경유하여 입사되는 광을 상기 오목 굴절면쪽으로 내부반사시키는 볼록 반사면을 포함하여, 상기 볼록 반사면에서 반사된 광이 상기 오목 굴절면을 다시 굴절 투과하여 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목 굴절면은 대략 20 내지 70mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지며, 상기 볼록 반사면은 대략 30 내지 100mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광원은 램프형 광원이고,
    상기 광원과 조명 렌즈 사이에, 상기 광원에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며, 그 광의 빔모양을 상기 반사형 디바이스의 평면과 동일한 형태로 정형하는 광학적 수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  4. 제1항에 있어서, 상기 광원은 램프형 광원이고,
    상기 광원과 조명 렌즈 사이에, 상기 광원에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며, 그 광의 빔모양을 상기 반사형 디바이스의 평면과 동일한 형태로 정형하는 광학적 수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 광학적 수단은 라이트 터널을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하는 색광분리수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  7. 제6항에 있어서, 상기 색광분리수단은,
    상기 광원에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하여 순차로 투과시키도록 된 칼라휠과; 상기 칼라휠을 회전 구동하는 구동원;을 포함하는 것을 특징으로 하는조명 광학계.
  8. 제6항에 있어서, 상기 반사형 디바이스는 조명되는 광을 선택적으로 원하는 방향으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원으로 배열되어 이루어진 반사형 디스플레이소자인 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사형 디바이스는 조명되는 광을 선택적으로 원하는 방향으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원으로 배열되어 이루어진 반사형 디스플레이소자인 것을 특징으로 하는 조명 광학계.
  10. 광원과, 상기 광원에서 출사된 광을 소정의 반사형 디바이스에 조명하기 위하여 적어도 하나의 조명 렌즈와 만진 미러를 포함하는 조명 광학계와;
    상기 조명 광학계에서 조명되는 광을 선택적으로 투사 광학계쪽으로 반사시킬 수 있도록 구동 가능한 다수의 마이크로 미러가 이차원으로 배열되어 이루어져, 화상을 형성하는 반사형 디스플레이소자;를 포함하며,
    상기 만진 미러는,
    상기 조명 렌즈에 대해 경사지게 배치되어 있으며,
    상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광을 굴절 투과시키는 오목 굴절면과, 상기 오목 굴절면을 경유하여 입사되는 광을 상기 오목 굴절면쪽으로 내부반사시키는 볼록 반사면을 포함하여, 상기 볼록 반사면에서 반사된 광이 상기 오목 굴절면을 다시 굴절 투과하여 상기 조명 렌즈쪽에서 입사되는 광과는 다른 경로로 진행하여, 상기 반사형 디스플레이소자에 경사지게 입사되도록 하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 오목 굴절면은 대략 20 내지 70mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지며, 상기 볼록 반사면은 대략 30 내지 100mm 범위의 네거티브 곡률 반경을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광원은 램프형 광원이고,
    상기 조명 광학계는,
    상기 광원과 조명 렌즈 사이에, 상기 광원에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며, 그 광의 빔모양을 상기 반사형 디바이스의 평면과 동일한 형태로 정형하는 광학적 수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  13. 제10항에 있어서, 상기 광원은 램프형 광원이고,
    상기 조명 광학계는,
    상기 광원과 조명 렌즈 사이에, 상기 광원에서 출사된 광을 균일광으로 바꾸어주며, 그 광의 빔모양을 상기 반사형 디바이스의 평면과 동일한 형태로 정형하는 광학적 수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 광학적 수단은 라이트 터널을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  15. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 조명 광학계는,
    상기 광원에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하는 색광분리수단;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 색광분리수단은,
    상기 광원에서 출사된 광을 파장에 따라 분리하여 순차로 투과시키도록 된 칼라휠과; 상기 칼라휠을 회전 구동하는 구동원;을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 프로젝션 시스템.
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