KR20050078290A - Projection system - Google Patents

Abstract

광효율을 향상시키기 위한 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 시간에 따른 광 모듈레이션에 의하여 선택적으로 어느 하나가 온(on)되어 적, 녹, 청색의 광을 방출하는 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단에서 방출된 광이 각각 집속되는 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들을 하나로 통합하여 구성한 통합 광 파이버와, 상기 통합 광 파이버에서 나오는 광을 집속시키는 렌즈계와, 상기 렌즈계에 의해 집속된 광을 균일하게 만드는 로드 렌즈와, 상기 로드 렌즈에서 출력되는 광을 집속시키는 집속 렌즈와, 영상 신호에 따라서 수신되는 광에 영상 정보를 담는 패널과, 영상 정보가 담긴 광을 스크린상에 결상시키는 투과 렌즈와, 상기 집속 렌즈에 의해 집속된 광을 전반사시켜 상기 패널에 전달하고 상기 패널을 통해 영상정보가 실린 광을 상기 투과 렌즈로 출력하는 내부 전반사 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.A projection system for improving light efficiency, comprising: first, second, and third light emitting means for selectively turning on one by light modulation with time to emit red, green, and blue light; Integrated light configured by combining the first, second, and third optical fibers into which the light emitted from the first, second, and third light emitting means are focused, and the first, second, and third optical fibers, respectively. A lens, a lens system for focusing the light from the integrated optical fiber, a rod lens for uniformizing the light focused by the lens system, a focusing lens for focusing the light output from the rod lens, and received according to an image signal A panel containing image information in the light, a transmission lens for forming light containing image information on a screen, and totally reflecting the light focused by the focusing lens to the panel and transmitting the light. And the light is image information within features adapted to internal total reflection means for outputting to the transmission through the lens.

Description

프로젝션 시스템{Projection System}Projection System

본 발명은 프로젝션 시스템(projection system)에 관한 것으로 특히, 광효율을 향상시키기 위한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a projection system, and more particularly, to a projection system for improving light efficiency.

최근, 프로젝터(projector)의 보급이 급속히 증가함에 따라 여러 가지의 제품이 개발되고 있다. 일반적으로 프로젝터는 주로 프리젠테이션(presentation)을 주목적으로 하는 비즈니스의 용도로 널리 사용된다. In recent years, as the spread of projectors has rapidly increased, various products have been developed. In general, a projector is widely used for a business purpose mainly for presentation.

현재 프로젝터에 널리 이용되고 있는 디스플레이 소자('패널'이라고도 한다)로서는 액정표시장치(Liquid Crystal Display : LCD)와 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device : DMD)가 있다. Display devices (also referred to as 'panels') that are widely used in projectors currently include liquid crystal displays (LCDs) and digital micromirror devices (DMDs).

LCD는 크게 투과형과 반사형으로 구분할 수 있으며 투과형 LCD가 주로 많이 이용된다. 투과형 LCD는 외부에서 주어지는 전기적인 변화에 따라 액정의 상태가 변하게 되고 액정의 상태에 따라 광의 투과 여부가 제어된다. 투과형 LCD는 입사된 광이 투과되어 광 세기가 변하는 일종의 광 벨브(valve) 디스플레이 소자이다.LCDs can be classified into transmissive and reflective types, and transmissive LCDs are mainly used. In the transmissive LCD, the state of the liquid crystal changes according to an electrical change given from the outside, and the transmission of light is controlled according to the state of the liquid crystal. Transmissive LCDs are a type of optical valve display device in which incident light is transmitted and the light intensity changes.

이에 반하여, DMD는 디지털 광 프로세싱(Digital Light Processing : DLP) 시스템에서 사용된다. DMD는 미세 미러의 경사각을 +10 내지 -10도로 변화시켜 광의 반사각을 2가지 모드로 변화시키는 광 스위치 디스플레이 소자이다. In contrast, DMDs are used in digital light processing (DLP) systems. DMD is an optical switch display element that changes the reflection angle of light in two modes by changing the inclination angle of the fine mirror to +10 to -10 degrees.

도 1은 종래 기술에 따른 단판식 DLP 프로젝션 시스템을 나타낸 도면으로, 램프(11), 렌즈계(12), 컬러휠(13), 로드렌즈(14), 집속 렌즈(15), 내부 전반사(Total Internal Reflection : TIR) 프리즘(16), 투사 렌즈(17) 및 DMD 패널(18)로 구성된다. 1 is a view illustrating a single plate type DLP projection system according to the related art, including a lamp 11, a lens system 12, a color wheel 13, a rod lens 14, a focusing lens 15, and total internal reflection. : TIR) Prisms 16, projection lens 17, and DMD panel 18. As shown in FIG.

상기 램프(11)로부터의 백색광은 렌즈계(12)를 통해 집속된 후에 컬러휠(13)에 입사하게 된다. The white light from the lamp 11 is incident on the color wheel 13 after focusing through the lens system 12.

상기 컬러휠(13)은 도 2에 도시된 바와 같이 빠르게 돌면서 백색광을 R, G, B 광으로 분해한다. 상기 컬러휠(13)의 회전에 따라서 램프(11)로부터의 백색광은 컬러휠(13)의 R, G, B 세 영역에 순차적으로 조사되게 되는데, 각 R, G, B 영역은 백색광에서 자신에 해당하는 파장 대역만을 투과시킨다. The color wheel 13 rotates rapidly as shown in FIG. 2 to decompose white light into R, G, and B light. As the color wheel 13 rotates, white light from the lamp 11 is sequentially irradiated to three areas R, G, and B of the color wheel 13, and each of the R, G, and B areas corresponds to their own in white light. Only the wavelength band is transmitted.

즉, 컬러휠(13)의 R 영역은 백색광 중 적색 영역의 파장 대역만을 투과시키고, G 영역은 백색광 중 녹색 영역의 파장 대역만을 투과시키며, B 영역은 백색광 중 청색 영역의 파장 대역만을 투과시킨다. That is, the R region of the color wheel 13 transmits only the wavelength band of the red region of the white light, the G region transmits only the wavelength band of the green region of the white light, and the B region transmits only the wavelength band of the blue region of the white light.

따라서, 컬러휠(13)에서는 시간에 따라서 R, G, B 광이 순차적으로 출력되게 된다.Therefore, in the color wheel 13, R, G, and B light are sequentially output.

상기 컬러휠(13)을 투과한 광은 로드 렌즈(14)에 입사되어 균질하게 만들어진 다음에 콘덴싱 렌즈(15)를 통해 집속되어 TIR 프리즘(16)에 조사되게 된다. The light transmitted through the color wheel 13 is incident on the rod lens 14 to make it homogeneous, and then focused through the condensing lens 15 to be irradiated to the TIR prism 16.

상기 TIR 프리즘(16)은 굴절율이 큰 프리즘(16a)과 상대적으로 굴절율이 작은 프리즘(16b)이 접합되어 형성된 TIR면(16c)을 갖는다. 상기 TIR 프리즘(16)에 조사된 빛은 굴절율이 큰 프리즘(16a)에 입사되어 진행한 후, TIR면(16c)에서 전반사되어 DMD 패널(18)에 조사된다. 이때, DMD 패널(18)에는 상기 컬러휠(13)의 동작에 의하여 시간에 따라 R, G, B 빔이 순차적으로 조사되게 된다.The TIR prism 16 has a TIR surface 16c formed by joining a prism 16a having a large refractive index and a prism 16b having a relatively small refractive index. The light irradiated onto the TIR prism 16 is incident on the prism 16a having a large refractive index, and then travels. The light is totally reflected on the TIR surface 16c and irradiated onto the DMD panel 18. At this time, the DMD panel 18 is sequentially irradiated with the R, G, B beam according to the time by the operation of the color wheel (13).

상기 DMD 패널(18)에 조사된 빛은 DMD 패널(18)에 입력되는 영상 신호에 따라서 위상이 변조되어 영상정보가 담겨지게 된다. 이렇게 영상정보가 담겨진 빛은 상기 TIR 프리즘(16)과 투사렌즈(17)를 통과하여 스크린(screen)(도시하지 않음)상에 구현되게 된다. The light irradiated to the DMD panel 18 is modulated in phase according to an image signal input to the DMD panel 18 to contain image information. The light containing the image information passes through the TIR prism 16 and the projection lens 17 to be implemented on a screen (not shown).

도 3은 시간 분할 방식으로 픽셀을 구성하는 경우에 패널에 입사되는 광을 시간에 따라 나타낸 도면으로, 시간 분할 방식으로 픽셀을 구성하면 시간에 따라서 R, G, B 광이 순차적으로 패널에 조사됨을 나타낸다.3 is a diagram illustrating light incident on a panel according to time when a pixel is configured by a time division method. When pixels are configured by a time division method, R, G, and B light are sequentially irradiated onto the panel according to time. Indicates.

상기 컬러휠을 이용한 프로젝션 시스템은 시간 분할 방식으로 픽셀을 구성하는 방법 중에 하나로, 상기 패널(18)에 입사되는 광은 도 3과 같은 형태를 갖게 된다.The projection system using the color wheel is one of methods for constructing pixels in a time division manner, and the light incident on the panel 18 has a shape as shown in FIG. 3.

그런데, 컬러휠을 이용한 프로젝션 시스템에서 실제 디스플레이에 사용되는 광은 램프(11) 출력 광 중의 일부분에 불과하다. However, the light used for the actual display in the projection system using the color wheel is only a part of the lamp 11 output light.

즉, 램프(11)에서 나오는 백색광은 컬러휠(13)을 통해 R, G, B 광으로 분리되는데, 색분리를 위해서 상기 컬러휠(13)은 원하는 파장 대역만을 투과시키고 나머지 파장은 투과하지 못하도록 세 영역으로 나뉘어, 적, 녹, 청색 각각만을 통과하도록 코팅되어 있다. 따라서, 현재 백색광이 조사되고 있는 부분의 코팅 상태에 따라서 해당 파장만 투과되어 DMD 패널(18)에 조사되게 되므로 실제 DMD 패널(18)에 조사되는 광은 전체 광의 1/3 이하가 되어, 광 손실을 크다. That is, the white light emitted from the lamp 11 is separated into R, G, and B light through the color wheel 13. For color separation, the color wheel 13 transmits only the desired wavelength band and not transmits the remaining wavelengths. Divided into, it is coated to pass through each of red, green and blue only. Therefore, only the corresponding wavelength is transmitted and irradiated to the DMD panel 18 according to the coating state of the portion to which the white light is currently irradiated. Therefore, the light irradiated to the DMD panel 18 becomes 1/3 or less of the total light, resulting in light loss. Big.

뿐만 아니라, 컬러휠은 약 7200rpm 정도의 고속으로 회전하는데 회전시에 발생되는 소음이 크고, 컬러휠의 R, G, B 코팅 경계에서 색번짐 현상이 일어나 화질이 저하된다. 또한, 백색광을 출력하는 램프를 광원으로 사용하므로 색순도가 낮고, 색재현성이 좋지 못하다.In addition, the color wheel rotates at a high speed of about 7200 rpm, and the noise generated during rotation is high, and color blur occurs at the R, G, and B coating boundaries of the color wheel, thereby degrading image quality. In addition, since a lamp that outputs white light is used as a light source, color purity is low and color reproducibility is poor.

이러한 문제점들을 보완하기 위한 시스템으로, 컬러휠 대신에 시간에 따른 광 모듈레이션(modulation)이 가능한 LED(또는 LD)와 광합성계인 X-큐브 프리즘을 사용하여 시간 분할 방식으로 픽셀을 구성하는 프로젝션 시스템이 도입되었다. As a system to compensate for these problems, a projection system has been introduced in which a pixel is configured in a time division manner using an LED (or LD) capable of optical modulation over time instead of a color wheel and an X-cube prism, a photosynthetic system. .

도 4는 종래 기술에 따른 광 모듈레이션 프로젝션 시스템의 구성도로, R, G, B LED(또는 LD) 어레이(21)(22)(23), 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들(fibers)(24a)(24b)(24c), 제 1, 제 2, 제 3 렌즈계(25a)(25b)(25c), X-큐브 프리즘(26), 로드 렌즈(27), 집속 렌즈(28), TIR 프리즘(29), 패널(30), 투과 렌즈(31)로 구성된다.4 is a schematic diagram of an optical modulation projection system according to the prior art, wherein R, G, B LED (or LD) arrays 21, 22, 23, first, second, and third optical fibers are used. 24a, 24b, 24c, first, second, and third lens systems 25a, 25b, 25c, X-cube prism 26, rod lens 27, focusing lens 28, TIR The prism 29, the panel 30, and the transmission lens 31 are comprised.

상기 R, G, B LED 어레이(21)(22)(23)는 광원으로써, 상기 R LED 어레이(21)는 적색광을 방출하는 LED들로 구성되고, 상기 G, B LED 어레이(22)(22)는 각각 녹색 및 청색광을 방출하는 LED들로 구성된다. The R, G, B LED arrays 21, 22, 23 are light sources, the R LED array 21 is composed of LEDs emitting red light, and the G, B LED arrays 22, 22 ) Consists of LEDs that emit green and blue light, respectively.

상기 R, G, B LED 어레이(21)(22)(23)는 전압, 전류 조정에 의해 시간에 따른 광 모듈레이션에 의하여 어느 하나만이 선택적으로 온(on)되게 된다.Only one of the R, G, and B LED arrays 21, 22, 23 is selectively turned on by light modulation with time by adjusting voltage and current.

예를 들어, 패널의 정보를 실은 청색광을 화면에 구현하고자 할 때에는 사용되지 않는 R, G LED 어레이(21)(22)를 오프(off)시키고 B LED 어레이(23)만을 온(on)시킨다. For example, when the blue light carrying information of the panel is to be implemented on the screen, the R and G LED arrays 21 and 22 which are not used are turned off and only the B LED array 23 is turned on.

상기 B LED 어레이(23)에서 방출된 청색광은 마이크로 렌즈(도시하지 않음)를 통해 제 3 광 파이버들(24c)에 집속되게 된다. 그리고, 상기 제 3 광 파이버들(24c)을 통과한 청색광은 제 3 렌즈계(25c)를 통해 집속되어 X-큐브 프리즘(26)에 수직으로 입사된다. The blue light emitted from the B LED array 23 is focused on the third optical fibers 24c through a micro lens (not shown). The blue light passing through the third optical fibers 24c is focused through the third lens system 25c and incident to the X-cube prism 26 perpendicularly.

상기 X-큐브 프리즘(26)은 빛의 경로를 바꿔주는 역할을 하는 것으로, 청색 반사, 녹색 및 적색 투과 코팅으로 청색광은 반사시키고 녹색광과 적색광을 투과시키는 제 1 다이크로익 코팅면(A)과, 적색 반사, 녹색 및 청색 투과 코팅으로 적색광은 반사시키고 녹색광과 청색광을 투과시키는 제 2 다이크로익 코팅면(B)을 갖는다.The X-cube prism 26 serves to change the path of light, and the first dichroic coating surface A reflects blue light and transmits green light and red light with blue reflection, green and red transmission coatings. It has a second dichroic coating surface B which reflects red light and transmits green and blue light with a red reflective, green and blue transparent coating.

따라서, 상기 제 3 광 파이버(24c)에서 출사되는 청색광은 X-큐브 프리즘(26)의 제 1 다이크로익 코팅면(A)에서 반사되어 로드 렌즈(27)에 입사되게 된다.Accordingly, the blue light emitted from the third optical fiber 24c is reflected by the first dichroic coating surface A of the X-cube prism 26 to be incident on the rod lens 27.

상기 로드 렌즈(27)는 도 5에 도시된 바와 같이, 입사되는 광을 내부 전반사에 의하여 균일하게 만드는 역할을 하는 것으로, 상기 로드 렌즈(27)를 통과하면서 균일하게 된 빛은 집속 렌즈(28)를 통해 TIR 프리즘(29)에 집속되게 된다. As shown in FIG. 5, the rod lens 27 serves to make the incident light uniform by total internal reflection, and the light uniformed while passing through the rod lens 27 is focused on the lens 28. Through the focus to the TIR prism 29.

상기 TIR 프리즘(29)은 굴절율이 큰 프리즘(29a)과 상대적으로 굴절율이 작은 프리즘(29b)의 접합으로 형성된 TIR면(29c)을 갖는다. 상기 TIR 프리즘(29)에 조사된 빛은 굴절율이 큰 프리즘(29a)에 입사되어 진행한 후, TIR 반사면(29c)에서 전반사되어 DMD 패널(30)에 조사된다. The TIR prism 29 has a TIR surface 29c formed by the bonding of a prism 29a having a large refractive index and a prism 29b having a relatively small refractive index. The light irradiated onto the TIR prism 29 is incident on the prism 29a having a large refractive index, and then travels. The light is totally reflected on the TIR reflecting surface 29c and irradiated onto the DMD panel 30.

DMD 패널(30)에 조사된 빛은 DMD 패널(30)에 입력되는 영상 신호 입력에 따라서 위상이 변조되어 영상정보가 담겨지게 되고, 이렇게 영상정보가 입력된 청색광은 상기 TIR 프리즘(29)과 투사렌즈(31)를 통과하여 스크린(도시하지 않음)상에 구현되게 된다. The light irradiated onto the DMD panel 30 is modulated in phase according to an image signal input to the DMD panel 30 to contain image information. The blue light inputted with the image information is projected with the TIR prism 29. Passed through the lens 31 is implemented on a screen (not shown).

위에서는 청색광을 스크린상에 구현한 경우를 예를 들어 설명하였으나, 적색광을 스크린상에 구현하고자 할 경우에는 G, B LED 어레이(22)(23)를 오프시키고 R LED 어레이(21)를 온(on)시키므로써 가능하며, 녹색광을 스크린상에 구현하고자 할 경우에는 R, B LED 어레이(21)(23)를 오프시키고 G LED 어레이(22)를 온시키므로써 가능하다. In the above, the case where the blue light is implemented on the screen has been described as an example. However, when the red light is to be implemented on the screen, the G and B LED arrays 22 and 23 are turned off and the R LED array 21 is turned on. by turning on the G LED array 22 and turning off the R and B LED arrays 21 and 23 when the green light is to be realized on the screen.

이와 같이, 어느 하나가 선택적으로 온(on)되도록 시간에 따라서 R, G, B LED 어레이(21)(22)(23)를 광 모듈레이션하므로써, 시분할 방식으로 디스플레이 영상을 구현할 수 있다.As such, the display image may be implemented in a time division manner by optically modulating the R, G, and B LED arrays 21, 22, and 23 according to time so that any one is selectively turned on.

그러나, 상기한 종래의 프로젝션 시스템은 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional projection system described above has the following problems.

종래 기술에 따른 광 모듈레이션 프로젝션 시스템에서는 빛의 경로를 바꿔주기 위하여 광합성계인 X-큐브 프리즘(26)을 사용하고 있다. 따라서, 상기 X-큐브 프리즘(26)에 입사된 빛은 상기 X-큐브 프리즘(26)의 제 1, 제 2 다이크로익 코팅면을 지나게 되는데, 제 1, 제 2 다이크로익 코팅면을 지나면서 광효율이 70%로 감소되게 된다.The optical modulation projection system according to the prior art uses an X-cube prism 26, which is a photosynthetic system, to change the light path. Accordingly, light incident on the X-cube prism 26 passes through the first and second dichroic coating surfaces of the X-cube prism 26, and then passes through the first and second dichroic coating surfaces. The light efficiency is reduced to 70%.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 광효율을 향상시킬 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems is to provide a projection system that can improve the light efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 시간에 따른 광 모듈레이션에 의하여 선택적으로 어느 하나가 온(on)되어 적, 녹, 청색의 광을 방출하는 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단에서 방출된 광이 각각 집속되는 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들을 하나로 통합하여 구성한 통합 광 파이버와, 상기 통합 광 파이버에서 나오는 광을 집속시키는 렌즈계와, 상기 렌즈계에 의해 집속된 광을 균일하게 만드는 로드 렌즈와, 상기 로드 렌즈에서 출력되는 광을 집속시키는 집속 렌즈와, 영상 신호에 따라서 수신되는 광에 영상 정보를 담는 패널과, 영상 정보가 담긴 광을 스크린상에 결상시키는 투과 렌즈와, 상기 집속 렌즈에 의해 집속된 광을 전반사시켜 상기 패널에 전달하고, 상기 패널을 통해 영상정보가 실린 광을 상기 투과 렌즈로 출력하는 내부 전반사 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.Projection system according to the present invention for achieving the above object is the first, second, third to emit light of red, green, blue selectively any one (on) by the light modulation over time Integrating the light emitting means, the first, second and third optical fibers focused on the light emitted from the first, second and third light emitting means, respectively, and the first, second and third optical fibers An optical fiber configured to condense, a lens system for condensing the light emitted from the integrated optical fiber, a rod lens for uniformizing the light focused by the lens system, a condensing lens for condensing the light output from the rod lens, and an image A panel containing image information in the received light according to the signal, a transmission lens for forming light containing the image information on a screen, and totally reflecting the light focused by the focusing lens to the panel. Further characterized in the light is adapted to image information within the panel by total internal reflection through the means for output to the transmission lens.

바람직하게, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단에서 발광된 광을 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들에 각각 집속시키는 마이크로 렌즈를 더 구비함을 특징으로 한다.Preferably, the method further comprises a micro lens for focusing the light emitted from the first, second, and third light emitting means onto the first, second, and third optical fibers, respectively.

바람직하게, 출사되는 적색, 녹색, 청색광이 균일한 분포를 이룰 수 있도록 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들을 균일하게 어레이시키어 구성한 것을 특징으로 한다.Preferably, the first, second and third optical fibers are arranged in a uniform array so that the red, green, and blue light emitted may have a uniform distribution.

바람직하게, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단은 LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode) 어레이로 구성됨을 특징으로 한다. Preferably, the first, second, and third light emitting means is configured as an LED (Light Emitting Diode) or LD (Laser Diode) array.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.Other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings illustrating the configuration and operation of the embodiment of the present invention, the configuration and operation of the present invention shown in the drawings and described by it will be described as at least one embodiment, By the technical spirit of the present invention described above and its core configuration and operation is not limited.

도 6은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 구성도이다.6 is a block diagram of a projection system according to the present invention.

본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 도 6에 도시된 바와 같이, 시간에 따른 광 모듈레이션에 의하여 선택적으로 어느 하나가 온(on)되는 R, G, B LED(또는 LD) 어레이(41)(42)(43)와, 상기 R, G, B 어레이(41)(42)(43)에서 나온 광이 각각 집속되는 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들(44a)(44b)(44c)과, 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버(44a)(44b)(44c)들을 어레이(array)하여 하나로 통합한 통합 광 파이버(44)와, 상기 통합 광 파이버(44)에서 나오는 광을 집속시키는 렌즈계(45)와, 상기 렌즈계(45)에 의해 집속된 광을 균일하게 만드는 로드 렌즈(46)와, 상기 로드 렌즈(46)에서 출사되는 광을 집속시키는 집속 렌즈(47), 상기 집속 렌즈(47)에 의해 집속된 광을 전반사시켜 DMD 패널(49)에 전달하고, DMD 패널(49)을 통해 영상정보가 담겨진 광을 투사 렌즈(50)로 향하게 하는 내부전반사(TIR) 프리즘(48)과, 영상 신호 입력에 따른 광 위상 변조를 통해 상기 TIR 프리즘(48)으로부터의 광에 영상정보를 담는 DMD 패널(49), 영상 정보가 실린 광을 스크린(도시하지 않음)상에 결상시키는 투과 렌즈(50)로 구성된다. In the projection system according to the present invention, as shown in Fig. 6, R, G, B LED (or LD) arrays 41, 42 (which are selectively turned on by optical modulation over time) 43, first, second and third optical fibers 44a, 44b and 44c to which light from the R, G and B arrays 41, 42 and 43 are focused, respectively, An integrated optical fiber 44 in which the first, second, and third optical fibers 44a, 44b, 44c are arrayed and integrated into one, and a lens system that focuses light from the integrated optical fiber 44; 45, a rod lens 46 for uniformizing the light focused by the lens system 45, a focusing lens 47 for focusing light emitted from the rod lens 46, and the focusing lens 47 Internal total reflection (TIR) prism 48 which totally reflects the light focused by the N-thru, and delivers the light to the projection lens 50 through the DMD panel 49 and directs the light containing the image information to the projection lens 50. spirit DMD panel 49 for containing image information in light from the TIR prism 48 through optical phase modulation according to an image signal input, and a transmission lens 50 for forming light on the screen (not shown) containing image information. It is composed of

상기 R, G, B LED 어레이(41)(42)(43)는 광원으로써, 상기 R LED 어레이(41)는 적색광을 방출하는 LED들로 구성되고, 상기 G, B LED 어레이(42)(42)는 각각 녹색 및 청색광을 방출하는 LED들로 구성된다. The R, G, B LED arrays 41, 42, 43 are light sources, the R LED array 41 is composed of LEDs emitting red light, and the G, B LED arrays 42, 42 ) Consists of LEDs that emit green and blue light, respectively.

상기 R, G, B LED 어레이(21)(22)(23)에서 출력되는 광은 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버(44a)(44b)(44c)에 각각 집속되게 된다.The light output from the R, G, B LED arrays 21, 22, 23 is focused on the first, second, and third optical fibers 44a, 44b, 44c, respectively.

도 7은 LED 어레이와 광 파이버의 구조를 상세화한 도면으로, LED(또는 LD) 바(bar)(411), 광원부(412)로 구성되는 LED 어레이와 광 파이버들(414) 사이에 광원부(412)로부터의 광을 모아 광 파이버들(414)에 집속시키는 마이크로 렌즈 어레이(413)를 구비한다. FIG. 7 illustrates a detailed structure of an LED array and an optical fiber, and includes a light source unit 412 between the LED array and the optical fibers 414 including an LED (or LD) bar 411 and a light source unit 412. A microlens array 413 that collects light from the light and focuses it on the optical fibers 414.

따라서, LED 어레이(41)(42)(43)에서 출력되는 광은 마이크로 렌즈 어레이(413)를 통해 각각 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들(44a)(44b)(44c)에 집속되게 된다.Therefore, the light output from the LED arrays 41, 42, 43 is focused on the first, second, and third optical fibers 44a, 44b, 44c through the micro lens array 413, respectively. do.

그리고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들(44a)(44b)(44c)은 도 8에 도시된 바와 같이, 하나로 통합되어 통합 광 파이버(44)로 만들어진다. The first, second and third optical fibers 44a, 44b and 44c are integrated into one and made of an integrated optical fiber 44, as shown in FIG.

이때, 상기 통합 광 파이버(44)에서 출사되는 R, G, B 광이 균일한 분포를 이룰 수 있도록 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들(44a)(44b)(44c)을 균일하게 어레이시켜 통합 광 파이버(44)를 구성한다.At this time, the first, second, and third optical fibers 44a, 44b, 44c are uniformly distributed so that the R, G, and B light emitted from the integrated optical fiber 44 have a uniform distribution. Arrayed to form an integrated optical fiber 44.

상기 R, G, B LED 어레이(41)(42)(43)는 전압, 전류 조정에 의해 시간에 따라 광 모듈레이션되어 어느 하나가 선택적으로 온(on)되게 되므로, 통합 광 파이버(44)의 출력 형상은 도 9a, 도 9b, 도 9c와 같이 적색, 녹색, 청색 광 중 어느 하나만이 출력되는 형태를 갖게 된다.The R, G, B LED arrays 41, 42, 43 are optically modulated with time by voltage and current adjustments, so that any one is selectively turned on, so that the output of the integrated optical fiber 44 9A, 9B, and 9C, the shape has a form in which only one of red, green, and blue light is output.

즉, R LED 어레이(41)가 온(on), G, B LED 어레이(42)(43)가 오프(off) 상태일 경우, R LED 어레이(41)에서 출사된 적색광이 제 1 광 파이버들(44a)에 입력되게 되므로, 상기 통합 광 파이버(44)에서는 도 9a와 같이 적색광만이 출력되게 된다. 마찬가지로, G LED 어레이(42)가 온(on), R, B LED 어레이(41)(43)가 오프(off) 상태일 경우, G LED 어레이(42)에서 출사된 녹색광이 제 2 광 파이버들(44b)에 입력되게 되므로, 상기 통합 광 파이버(44)에서는 도 9b와 같이 녹색광만이 출력되게 된다. 그리고, B LED 어레이(43)가 온(on), R, G LED 어레이(41)(42)가 오프(off) 상태일 경우, B LED 어레이(43)에서 출사된 청색광이 제 3 광 파이버들(44c)에 입력되게 되므로, 상기 통합 광 파이버(44)에서는 도 9c와 같이 청색광만이 출력되게 된다. That is, when the R LED array 41 is on and the G and B LED arrays 42 and 43 are turned off, the red light emitted from the R LED array 41 is the first optical fibers. Since it is input to 44a, only the red light is output from the integrated optical fiber 44 as shown in FIG. 9a. Similarly, when the G LED array 42 is on and the R and B LED arrays 41 and 43 are off, the green light emitted from the G LED array 42 is the second optical fibers. Since it is input to 44b, only the green light is output from the integrated optical fiber 44 as shown in FIG. 9b. When the B LED array 43 is on and the R and G LED arrays 41 and 42 are in an off state, the blue light emitted from the B LED array 43 becomes the third optical fibers. Since it is input to 44c, only the blue light is output from the integrated optical fiber 44 as shown in FIG. 9c.

예를 들어, B LED 어레이(23)는 온(on)시키고 R, G LED 어레이(21)(22)를 오프(off)시키어 패널에 정보를 실은 청색광을 화면에 구현하는 경우에는 상술한 바와 같이, 상기 B LED 어레이(43)로부터의 청색광은 제 3 광 파이버들(44c)을 통해서 상기 통합 광 파이버(44)에서 출사되게 된다.For example, when the B LED array 23 is turned on and the R and G LED arrays 21 and 22 are turned off to implement blue light having information on the panel on the screen, as described above. The blue light from the B LED array 43 is emitted from the integrated optical fiber 44 through the third optical fibers 44c.

그리고, 상기 광 파이버(44)에서 출사되는 청색광은 렌즈계(45)를 통해 로드 렌즈(46)에 집속되게 된다. The blue light emitted from the optical fiber 44 is focused on the rod lens 46 through the lens system 45.

로드 렌즈(46)에 입사된 청색광은 로드 렌즈(46)의 내부 전반사에 의하여 균일하게 만들어지게 되며, 집속 렌즈(47)를 통해 집속되어 TIR 프리즘(48)에 입사되게 된다. The blue light incident on the rod lens 46 is made uniform by total internal reflection of the rod lens 46, and is focused through the focusing lens 47 to be incident on the TIR prism 48.

상기 TIR 프리즘(48)은 굴절율이 큰 프리즘(48a)과 상대적으로 굴절율이 작은 프리즘(48b)의 접합으로 형성된 TIR면(48c)을 갖는다. 상기 TIR 프리즘(48)에 조사된 빛은 굴절율이 큰 프리즘(48a)에 입사되어 진행한 후, TIR 반사면(48c)에서 전반사되어 DMD 패널(49)에 조사된다. The TIR prism 48 has a TIR surface 48c formed by the bonding of a prism 48a having a large refractive index and a prism 48b having a relatively small refractive index. The light irradiated onto the TIR prism 48 is incident on the prism 48a having a large refractive index, and then propagated. The light is totally reflected on the TIR reflecting surface 48c and irradiated onto the DMD panel 49.

DMD 패널(49)에 조사된 빛은 DMD 패널(49)에 입력되는 신호에 따라서 광의 위상이 변조되어 영상정보가 담겨지게 되고, 이렇게 영상정보가 입력된 광은 상기 TIR 프리즘(48)과 투사렌즈(50)를 통과하여 스크린(도시하지 않음)상에 결상되게 된다. The light irradiated on the DMD panel 49 is modulated with a phase of the light according to a signal input to the DMD panel 49 to contain image information. The light inputted with the image information includes the TIR prism 48 and the projection lens. It passes through 50 and forms an image on a screen (not shown).

위에서는 청색광을 스크린상에 구현한 경우를 예를 들어 설명하였으나, 적색광을 스크린상에 구현하고자 할 경우에는 G, B LED 어레이(42)(43)를 오프시키고 R LED 어레이(41)를 온시키므로써 가능하며, 녹색광을 스크린상에 구현하고자 할 경우에는 R, B LED 어레이(41)(43)를 오프시키고 G LED 어레이(42)를 온시키므로써 가능하다. In the above, the case where the blue light is implemented on the screen has been described as an example. However, when the red light is to be implemented on the screen, the G and B LED arrays 42 and 43 are turned off and the R LED array 41 is turned on. In order to implement green light on the screen, it is possible by turning off the R and B LED arrays 41 and 43 and turning on the G LED array 42.

이와 같이, 어느 하나가 선택적으로 온(on)되도록 시간에 따라서 R, G, B LED 어레이(41)(42)(43)를 광 모듈레이션하므로써, 시분할 방식으로 디스플레이 영상을 구현할 수 있다.As such, the display image may be implemented in a time division manner by optically modulating the R, G, and B LED arrays 41, 42, and 43 according to time so that any one is selectively turned on.

상기와 같은 본 발명의 프로젝션 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The projection system of the present invention as described above has the following effects.

본 발명에서는 R, G, B LED 어레이 각각에 부착되어 있는 파이버들을 하나로 통합하여 통합된 파이버 안에서 R, G, B가 동시에 나올 수 있도록 하여 기존에 빛의 경로를 바꿔주기 위해 사용하던 X-큐브 프리즘이 필요없으므로, X-큐브 프리즘의 다이크로익 코팅면에 의한 광효율 감소를 방지할 수 있다. In the present invention, by integrating the fibers attached to each of the R, G, B LED array into one, so that the R, G, B can come out at the same time in the integrated fiber X-cube prism used to change the path of light Since it is not necessary, it is possible to prevent the light efficiency decrease due to the dichroic coating surface of the X-cube prism.

따라서, 높은 광효율을 갖는 프로젝션 시스템의 구현이 가능하다.Therefore, it is possible to implement a projection system having a high light efficiency.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구범위에 의해서 정해져야 한다.Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the examples, but should be defined by the claims.

도 1은 종래 기술에 따른 단판식 DLP 프로젝션 시스템을 나타낸 도면1 shows a single-plate DLP projection system according to the prior art.

도 2는 컬러휠에 의한 R, G, B 색분리를 나타낸 도면2 is a view showing the color separation of R, G, B by the color wheel

도 3은 시간 분할 방식으로 픽셀을 구성하는 경우에 패널에 입사되는 광을 시간에 따라 나타낸 도면3 is a diagram illustrating light incident on a panel according to time when a pixel is configured in a time division scheme;

도 4는 종래 기술에 따른 색합성계를 이용한 프로젝션 시스템을 나타낸 도면4 is a view showing a projection system using a color synthesis system according to the prior art

도 5는 로드 렌즈에서의 빛 합성을 나타낸 도면5 shows light synthesis in a rod lens.

도 6은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 나타낸 도면6 shows a projection system according to the invention

도 7은 LED 어레이와 광 파이버의 구조를 상세화한 도면7 is a detailed view of the structure of the LED array and the optical fiber;

도 8은 본 발명에 따른 통합 광 파이버의 구조를 나타낸 도면8 is a view showing the structure of an integrated optical fiber according to the present invention;

도 9a 내지 도 9c는 광 모듈레이션에 따른 통합 광 파이버의 출력을 나타낸 도면9A-9C show the output of an integrated optical fiber in accordance with optical modulation;

**도면의 주요 부분에 대한 부호 설명**** Description of the symbols for the main parts of the drawings **

41, 42, 43 : R, G, B LED 어레이 41, 42, 43: R, G, B LED Arrays

44a, 44b, 44c : 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들44a, 44b, 44c: first, second and third optical fibers

44 : 통합 광 파이버 45 : 렌즈계44: integrated optical fiber 45: lens system

46 : 로드 렌즈 47 : 집속 렌즈 46: rod lens 47: focusing lens

48 : TIR 프리즘 49 : DMD 패널48: TIR prism 49: DMD panel

50 : 투과 렌즈50: transmission lens

Claims (4)

시간에 따른 광 모듈레이션에 의하여 선택적으로 어느 하나가 온(on)되어 적, 녹, 청색의 광을 방출하는 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단;First, second, and third light emitting means for selectively turning on one by light modulation with time to emit red, green, and blue light; 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단에서 방출된 광이 각각 집속되는 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들;First, second and third optical fibers to which the light emitted from the first, second and third light emitting means is focused; 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들을 하나로 통합하여 구성한 통합 광 파이버;An integrated optical fiber configured by integrating the first, second and third optical fibers into one; 상기 통합 광 파이버에서 나오는 광을 집속시키는 렌즈계;A lens system for focusing light emitted from the integrated optical fiber; 상기 렌즈계에 의해 집속된 광을 균일하게 만드는 로드 렌즈;A rod lens for making the light focused by the lens system uniform; 상기 로드 렌즈에서 출력되는 광을 집속시키는 집속 렌즈;A focusing lens for focusing light output from the rod lens; 영상 신호에 따라서 수신되는 광에 영상 정보를 담는 패널;A panel configured to include image information in light received according to the image signal; 영상 정보가 담긴 광을 스크린상에 결상시키는 투과 렌즈; 그리고,A transmission lens for imaging light containing image information on a screen; And, 상기 집속 렌즈에 의해 집속된 광을 전반사시켜 상기 패널에 전달하고, 상기 패널을 통해 영상정보가 실린 광을 상기 투과 렌즈로 출력하는 내부 전반사 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.And total internal reflection means for totally reflecting the light focused by the focusing lens to the panel, and outputting light carrying image information to the transmission lens through the panel. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단에서 발광된 광을 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들에 각각 집속시키는 마이크로 렌즈를 더 구비함을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.And a micro lens for focusing the light emitted from the first, second, and third light emitting means onto the first, second, and third optical fibers, respectively. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 통합 광 파이버는 The integrated optical fiber 출사되는 적색, 녹색, 청색광이 균일한 분포를 이룰 수 있도록 상기 제 1, 제 2, 제 3 광 파이버들을 균일하게 어레이시키어 구성한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.And a plurality of first, second and third optical fibers arranged uniformly so that the red, green and blue light emitted can have a uniform distribution. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1, 제 2, 제 3 발광 수단은 The first, second, third light emitting means LED(Light Emitting Diode) 또는 LD(Laser Diode) 어레이로 구성됨을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.Projection system characterized by consisting of a light emitting diode (LED) or laser diode (LD) array.