KR100342829B1 - Optical System Of Liquid Crystal Projector - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3매의 반사형 액정패널에 입사되는 적, 녹, 청색 광의 경로를 동일하게 설정할 수 있도록 하는 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to an optical system of a liquid crystal projector capable of setting the same paths of red, green, and blue light incident on three reflective liquid crystal panels.
본 발명의 액정 프로젝터 광학계는 광빔을 발생하는 광원과, 광원으로부터의 광경로를 변환하기 위한 제1 전반사미러와, 제1 전반시미러로부터의 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 다이크로익 미러와, 제1 다이크로익 미러로부터의 반사광을 전반사시켜 제1 액정패널에 입사되게 하는 제2 및 제3 전반사미러로 구성된 제1 광학부와, 제1 다이크로익 미러로부터의 투과광을 전반사시키기 위한 제4 전반사미러와, 제4 전반사미러로부터의 전반사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시켜 제2 및 제3 액정패널에 각각 입사되게 하는 제2 다이크로익미러로 구성된 제2 광학부를 구비하고, 제1 광학부와 제2 광학부의 광경로가 동일하게 설정된 것을 특징으로 한다.The liquid crystal projector optical system of the present invention includes a light source for generating a light beam, a first total reflection mirror for converting a light path from the light source, and a first dike for selectively transmitting and reflecting incident light from the first half mirror according to a wavelength. A first optical unit comprising a lower wing mirror, second and third total reflection mirrors that totally reflect the reflected light from the first dichroic mirror to be incident on the first liquid crystal panel, and transmitted light from the first dichroic mirror A second optical mirror comprising a fourth total reflection mirror for total reflection and a second dichroic mirror for selectively transmitting and reflecting the total reflection light from the fourth total reflection mirror according to the wavelength so as to be incident on the second and third liquid crystal panels, respectively; And the optical paths of the first optical part and the second optical part are set to be the same.
이에 따라, 3매의 반사형 액정패널에 입사되는 적, 녹, 청색 광의 경로가 동일함으로써 광효율과 광분포의 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the red, green, and blue light paths incident on the three reflective liquid crystal panels are the same, thereby improving light efficiency and uniformity of light distribution.
Description
본 발명은 풀칼라(Full Color) 액정 프로젝터에 관한 것으로, 특히 3매의 액정디스플레이에 입사되는 광경로를 동일하게 설정할 수 있도록 하는 액정 프로젝터의 광학계에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a full color liquid crystal projector, and more particularly, to an optical system of a liquid crystal projector capable of setting the same optical path incident on three liquid crystal displays.
최근, 디스플레이 장치로서 대화면 및 고화질 영상의 요구가 증대됨에 따라 소형의 영상을 투사렌즈를 이용하여 확대투사하는 프로젝터의 보급이 급속히 확산되고 있다. 프로젝터로는 액정디스플레이(Liquid Crystal Display; LCD)에 표시된 소화면의 화상을 대형 스크린에 확대투사시키는 액정 프로젝터가 대표적이다. 액정프로젝터는 밝은 환경하에서 선명한 화면을 볼 수 없는 문제점을 많이 극복할 수 있도록 개선되어지고 있다. 이를 위하여, 광원으로 사용되는 램프가 작은 발광 크기를 갖도록 개선되고 있고, 광원으로부터 발생한 광을 하나의 선편광으로 변환하는 편광 변환계 도입됨과 아울러 액정패널이 고개구율을 갖게 함으로써 광효율이 향상되게 하고 있다. 또한, 액정패널의 내부에 화소단위의 마이크로렌즈를 부착하여 액정패널 화소의 기하학적 개구율보다 광로가 통과하는 유효 개구율을 향상시켜 광효율이 향상되게 하고 있다.Recently, as the demand for large screens and high-definition images increases as a display device, the spread of projectors that enlarge and project a small image using a projection lens is rapidly spreading. A typical projector is a liquid crystal projector which enlarges and projects a small screen image displayed on a liquid crystal display (LCD) onto a large screen. Liquid crystal projectors have been improved to overcome a lot of problems that can not see a clear screen in a bright environment. To this end, a lamp used as a light source has been improved to have a small light emission size, and a polarization conversion system for converting light generated from the light source into one linearly polarized light is introduced, and the liquid crystal panel has a high aperture ratio, thereby improving light efficiency. In addition, the microlenses in pixel units are attached to the inside of the liquid crystal panel to improve the effective aperture ratio through which the optical path passes rather than the geometric aperture ratio of the liquid crystal panel pixels, thereby improving light efficiency.
도 1을 참조하면, 종래의 액정 프로젝터에 대한 광학계가 도시되어 있다. 도 1의 액정 프로젝터는 광원(2)과 전반사미러(14) 사이에 배열된 제1 및 제2 플라이아이렌즈(Fly Eye Lens;이하, FEL이라 함)(6, 8), 편광 빔 스프리트 어래이(Polarizing Beam Sprite Array; 이하 'PBS 어레이'라 한다)(10), 제1 집광렌즈(12)와, 전반사미러(14)와 제1 다이크로익 미러(Dichroric Mirror)(18) 사이에 배치된 제2 집광렌즈(16)를 구비한다. 광원(2)의 램프에서 출사된 가시광영역의광은 타원경에 의해 반사되어 제1 FEL(6) 쪽으로 진행하게 된다. 제1 FEL(6)은 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 제2 FEL(8)의 각 렌즈 셀에 포커싱(focusing)되게 한다. 제2 FEL(6)은 입사광을 특정한 부분에 대한 평행광으로 변환하여 PBS 어레이(10)쪽으로 투과시키게 된다. 이러한 제1 및 제2 FEL(6, 8)에 의해 입사광이 액정패널(26R, 26G, 26B)의 전체에 조사되기 때문에 액정패널(26R, 26G, 26B)에 조사되는 광분포의 균일성을 확보할 수 있게 된다. PBS 어레이(10)는 입사광을 어느 하나의 광축을 가지는 선편광, 즉 P파와 S파로 분리하고, PBS 어레이(10)의 배면에 부분적으로 부착된 1/2파장판(도시하지 않음)는 투과된 P파를 S파로 변환하게 된다. 이에 따라, PBS 어레이(10)에 의해 입사광이 모두 한 방향의 선편광 즉, S파로 변환됨으로써 램프(2)에서 출사된 거의 모든 광이 후술할 액정패널(26R, 26G, 26B)에 입사하게 되어 광효율이 높아지게 된다. 제1 집광렌즈(12)는 PBS 어레이(10)로부터의 입사광을 전반사미러(14)에 집속시키고, 전반사미러(14)는 제1 집광렌즈(12)로부터의 입사광을 전반사시켜 제2 집광렌즈(16) 쪽으로 진행되게 한다. 제2 집광렌즈(16)는 전반사미러(14)로부터의 입사광을 제1 다이크로익 미러(18)에 집속시키게 된다. 제1 다이크로익 미러(18)는 입사광 중 청색광을 투과시킴과 아울러 청색광 이외의 파장을 가지는 광을 반사시키게 된다. 이 경우, 제1 다이크로익 미러(18)에서 반사된 광에는 녹색광과 적색광이 포함되게 된다.Referring to Fig. 1, an optical system for a conventional liquid crystal projector is shown. The liquid crystal projector of FIG. 1 includes first and second fly eye lenses (hereinafter referred to as FELs) 6 and 8 arranged between the light source 2 and the total reflection mirror 14, and a polarizing beam split array (FIG. 1). Polarizing Beam Sprite Array (hereinafter referred to as a 'PBS array') 10, a first condensing lens 12, a total reflection mirror 14 and a first dichroic mirror 18 disposed between the first (Dichroric Mirror) 18 2 condensing lens 16 is provided. The light in the visible light region emitted from the lamp of the light source 2 is reflected by the ellipsoid to travel toward the first FEL 6. The first FEL 6 divides the incident light into cells so as to focus on each lens cell of the second FEL 8. The second FEL 6 converts the incident light into parallel light with respect to a specific portion and transmits it to the PBS array 10. Since the incident light is radiated to the entire liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B by the first and second FELs 6 and 8, the uniformity of the light distribution irradiated to the liquid crystal panels 26R, 26G and 26B is ensured. You can do it. The PBS array 10 separates incident light into linearly polarized light having one optical axis, that is, P wave and S wave, and a half wave plate (not shown) partially attached to the rear surface of the PBS array 10 transmits the transmitted P. We will convert the wave to an S wave. Accordingly, the incident light is converted into linearly polarized light in one direction by the PBS array 10, that is, S-waves, so that almost all the light emitted from the lamp 2 is incident on the liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B to be described later. Will be higher. The first condenser lens 12 focuses the incident light from the PBS array 10 onto the total reflection mirror 14, and the total reflection mirror 14 totally reflects the incident light from the first condensing lens 12 to produce a second condensing lens ( 16). The second condenser lens 16 focuses the incident light from the total reflection mirror 14 onto the first dichroic mirror 18. The first dichroic mirror 18 transmits blue light of the incident light and reflects light having a wavelength other than blue light. In this case, the light reflected from the first dichroic mirror 18 includes green light and red light.
그리고, 도 1에 도시된 액정 프로젝터의 광학계는 제1 다이크로익 미러(18)와 적색 액정패널(26R) 사이에 배열된 제2 다이크로익미러(20), 제1 편광필름(22R), 제1 편광분리프리즘(Polarizing Beam Sprite Prism; 이하, PBSP라한다)(24R)과, 제2 다이크로익 미러(20)와 녹색 액정패널(26G) 사이에 배열된 제2 편광필름(22G) 및 제2 PBSP(24G)와, 제1 다이크로익 미러(18)와 청색 액정패널(26B) 사이에 배열된 제2 전반사미러(28), 제3 편광필름(22B), 제3 PBSP(24B)와, 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 사이에 배치된 다이크로익 프리즘(30)과, 다이크로익 프리즘(30)의 광출사면에 광출사면에 대면되게 설치되는 투사렌즈(32)를 더 구비한다. 제2 다이크로익 미러(20)는 제1 다이크로익 미러(18)에서 반사되어 입사되는 광 중 녹색광은 반사시켜 제2 편광필름(22G) 쪽으로 진행되게 하고, 적색광은 투과시켜 제1 편광필름(22R) 쪽으로 진행되게 한다. 제2 전반사미러(28)는 제1 다이크로릭미러(18)에서 투과되어 입사되는 청색광을 반사시켜 제3 편광필름(22B) 쪽으로 진행되게 한다. 제1 내지 제3 편광필름(22R, 22G, 22B) 각각은 입사광 중 자신의 광축과 평행한 선편광(S파)만을 투과시켜 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각으로 진행되게 한다. 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각은 제1 내지 제3 편광필름(22R, 22G, 22B)에서 투과되어 입사되는 선편광(S파)은 반사시켜 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각으로 진행되게 한다. 또한, 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B) 각각은 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각으로부터 입사되는 선편광(P파)은 투과시켜 다이크로익 프리즘(30) 쪽으로 진행되게 한다. 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각은 반사형 액정패널로서 제1 내지 제3 PBSP(24R, 24G, 24B)에서 반사되어 입사되는 광을 투과, 반사하여 영상신호에 따른 화상을 구현하게 된다. 이 경우, 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B) 각각에 입사되어진 S파는 액정패널에 의해 P파로 변환되어 출사되게 된다. 다이크로익 프리즘(30)은 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(26R, 26G, 26B)에서 각각 화상의 정보를 얻어 입사되는 적색광, 녹색광 및 청색광을 합성하여 출사면을 통해 투사렌즈(32)로 출사시키게 된다. 투사렌즈(32)는 다이크로익 프리즘(30)으로부터 입사되는 화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.The optical system of the liquid crystal projector illustrated in FIG. 1 includes a second dichroic mirror 20, a first polarizing film 22R, arranged between the first dichroic mirror 18 and the red liquid crystal panel 26R. A first polarizing beam sprite prism (hereinafter referred to as a PBSP) 24R, a second polarizing film 22G arranged between the second dichroic mirror 20 and the green liquid crystal panel 26G, and The second total reflection mirror 28, the third polarizing film 22B, and the third PBSP 24B arranged between the second PBSP 24G, the first dichroic mirror 18, and the blue liquid crystal panel 26B. And a dichroic prism 30 disposed between the first to third PBSPs 24R, 24G, and 24B, and a projection lens provided on the light exit surface of the dichroic prism 30 so as to face the light exit surface. (32) is further provided. The second dichroic mirror 20 reflects the green light from the light reflected by the first dichroic mirror 18 and propagates toward the second polarizing film 22G, and transmits the red light to the first polarizing film. Proceed to (22R). The second total reflection mirror 28 reflects the blue light transmitted through the first dichroic mirror 18 and propagates toward the third polarizing film 22B. Each of the first to third polarizing films 22R, 22G, and 22B transmits only linearly polarized light (S wave) parallel to its optical axis among the incident lights, thereby allowing each of the first to third PBSPs 24R, 24G, and 24B to proceed. . Each of the first to third PBSPs 24R, 24G, and 24B reflects the linearly polarized light (S wave) transmitted through the first to third polarizing films 22R, 22G, and 22B to reflect red, green, and blue liquid crystal panels ( 26R, 26G, 26B). In addition, each of the first to third PBSPs 24R, 24G, and 24B transmits linearly polarized light (P wave) incident from each of the red, green, and blue liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B, thereby allowing the dichroic prism 30 to pass through. To the side. Each of the red, green, and blue liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B is a reflective liquid crystal panel, which transmits and reflects light incident from the first to third PBSPs 24R, 24G, and 24B, thereby reflecting an image according to an image signal. Will be implemented. In this case, the S waves incident on each of the red, green, and blue liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B are converted into P waves by the liquid crystal panel and emitted. The dichroic prism 30 obtains image information from the red, green, and blue liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B, respectively, and combines incident red, green, and blue light to the projection lens 32 through the exit surface. Got out. The projection lens 32 enlarges and projects the image incident from the dichroic prism 30 on the screen.
이러한 구성을 가지는 종래의 액정 프로젝터에서 광원(2)으로부터 적, 녹, 청 액정패널(26R, 26G, 26B)에 입사되는 광의 경로를 살펴보면, 적색 액정패널(26R)과 녹색 액정패널(26G)에 입사되는 광경로 길이(PATH1)는 동일한 반면에 청색 액정패널(26B)로 입사되는 광경로 길이(PATH2)는 상대적으로 길어지게 된다. 이렇게, 청색 액정패널(26B)에 입사되는 광경로 길이(PATH2)가 상대적으로 길어지게 됨에 따라 적색광 및 녹색광에 비하여 청색광의 광효율이 떨어져 적, 녹, 청색광의 밝기 균일성(Uniformity)이 떨어지게 된다. 이를 방지하기 위하여, 도 1에 도시된 바와 같이 청색광의 광경로(PATH2) 상에 제1 및 제2 릴레이렌즈(27, 29)를 추가로 구비하게 된다. 이 제1 및 제2 릴레이렌즈(27, 29)는 필드렌즈로서 청색광의 결상점을 청색 액정패널(26B)로 릴레이하여 청색광의 광효율과 삼색광의 밝기 균일성 저하를 방지하게 된다. 그러나, 이러한 제1 및 제2 릴레이렌즈(27, 29)를 이용하여 광효율 및 균일성을 보상한다고 하더라도 릴레이되면서 광 손실되게 되므로 균일한 밝기를 확보할 수 는 없게 된다. 또한, 고가의 제1 및 제2 릴레이렌즈(27, 29)를 추가로 구비해야하므로 제조원가가 상승되게 된다.In the conventional liquid crystal projector having such a configuration, looking at the path of light incident from the light source 2 to the red, green, and blue liquid crystal panels 26R, 26G, and 26B, the red liquid crystal panel 26R and the green liquid crystal panel 26G are examined. The incident optical path length PATH1 is the same while the incident optical path length PATH2 is made relatively long. As the optical path length PATH2 incident to the blue liquid crystal panel 26B becomes relatively long, the light efficiency of blue light is lower than that of red light and green light, and thus the brightness uniformity of red, green, and blue light is inferior. In order to prevent this, as shown in FIG. 1, the first and second relay lenses 27 and 29 are additionally provided on the optical path PATH2 of the blue light. The first and second relay lenses 27 and 29 relay the imaging points of the blue light as the field lenses to the blue liquid crystal panel 26B to prevent deterioration of the light efficiency of the blue light and the brightness uniformity of the tricolor light. However, even if the optical efficiency and uniformity are compensated for using the first and second relay lenses 27 and 29, since the light is lost while being relayed, uniform brightness cannot be secured. In addition, since expensive first and second relay lenses 27 and 29 must be additionally provided, manufacturing costs are increased.
따라서, 본 발명의 목적은 적, 녹, 청색광의 광경로 길이를 동일하게 하여 광효율 및 균일성을 향상시킬 수 있는 액정 프로젝터의 광학계를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical system of a liquid crystal projector capable of improving the light efficiency and uniformity by making the optical path lengths of red, green, and blue light the same.
도 1은 종래 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 도면.1 is a view showing an optical system configuration of a conventional liquid crystal projector.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계 구성을 나타낸 도면.2 is a view showing an optical system configuration of a liquid crystal projector according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
4 : 광원 6, 8 : 플라이아이렌즈4: light source 6, 8: fly-eye lens
10 : 편광분리어래이 12, 16 : 집광렌즈10: polarization separation array 12, 16: condensing lens
14, 42, 44, 46 : 전반사미러 18, 40, 48 : 다이크로익미러14, 42, 44, 46: total reflection mirror 18, 40, 48: dichroic mirror
22R, 22G, 22B, 50R, 50G, 50B : 편광필름22R, 22G, 22B, 50R, 50G, 50B: Polarizing Film
24R, 24G, 24B, 52R, 52G, 52B : 편광분리프리즘24R, 24G, 24B, 52R, 52G, 52B: Polarization Separation Prism
26R, 26G, 26B, 54R, 54G, 54B : 액정패널 27, 29 : 릴레이렌즈26R, 26G, 26B, 54R, 54G, 54B: liquid crystal panel 27, 29: relay lens
30, 56 : 다이크로익 프리즘 32, 72 : 투사렌즈30, 56: dichroic prism 32, 72: projection lens
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액정 프로젝터 광학계는 광빔을 발생하는 광원과, 광원으로부터의 광경로를 변환하기 위한 제1 전반사미러와, 제1 전반시미러로부터의 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 다이크로익 미러와, 제1 다이크로익 미러로부터의 반사광을 전반사시켜 제1 액정패널에 입사되게 하는 제2 및 제3 전반사미러로 구성된 제1 광학부와, 제1 다이크로익 미러로부터의 투과광을 전반사시키기 위한 제4 전반사미러와, 제4 전반사미러로부터의 전반사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시켜 제2 및 제3 액정패널에 각각 입사되게 하는 제2 다이크로익미러로 구성된 제2 광학부를 구비하고, 제1 광학부와 제2 광학부의 광경로가 동일하게 설정된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the liquid crystal projector optical system according to the present invention is a light source for generating a light beam, a first total reflection mirror for converting the optical path from the light source, and the incident light from the first total mirror according to the wavelength selective A first optical unit including a first dichroic mirror for transmitting and reflecting light, a second and third total reflection mirror for totally reflecting the reflected light from the first dichroic mirror to be incident on the first liquid crystal panel, and a first A fourth total reflection mirror for total reflection of the transmitted light from the dichroic mirror, and a second dike for selectively transmitting and reflecting the total reflection light from the fourth total reflection mirror according to the wavelength so as to be incident on the second and third liquid crystal panels, respectively And a second optical unit formed of a low-mirror mirror, wherein the optical paths of the first optical unit and the second optical unit are set to be the same.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부한 도면들을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention in addition to the above objects will be apparent from the description of the embodiments with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 액정 프로젝터의 광학계를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 액정 프로젝터의 광학계는 광원(2)과 전반사미러(14) 사이에 배열된 제1 및 제2 FEL(6, 8), PBS 어래이(10), 제1 집광렌즈(12)와, 전반사미러(14)와 제1 다이크로익 미러(40) 사이에 배치된 제2 집광렌즈(16)를 구비한다. 광원(2)의램프에서 출사된 가시광영역의 광은 타원경에 의해 반사되어 제1 FEL(6) 쪽으로 진행하게 된다. 제1 FEL(6)은 입사광을 셀(cell) 단위로 분할하여 제2 FEL(8)의 각 렌즈 셀에 포커싱(focusing)되게 한다. 제2 FEL(6)은 입사광을 특정한 부분에 대한 평행광으로 변환하여 PBS 어레이(10)쪽으로 투과시키게 된다. PBS 어레이(10)는 입사광을 어느 하나의 광축을 가지는 선편광, 즉 P파와 S파로 분리하고, PBS 어레이(10)의 배면에 부분적으로 부착된 1/2파장판(도시하지 않음)는 투과된 P파를 S파로 변환하게 된다. 이에 따라, PBS 어레이(10)에 의해 입사광이 모두 한 방향의 선편광 즉, S파로 변환됨으로써 램프(2)에서 출사된 거의 모든 광이 후술할 액정패널(54R, 54G, 54B)에 입사하게 된다. 제1 집광렌즈(12)는 PBS 어래이(10)로부터의 입사광을 전반사미러(14)에 집속시키고, 전반사미러(14)는 제1 집광렌즈(12)로부터의 입사광을 전반사시켜 제2 집광렌즈(16)로 진행되게 한다. 제2 집광렌즈(16)는 전반사미러(14)로부터의 입사광을 제1 다이크로익 미러(40)에 집속시키게 된다. 제1 다이크로익 미러(40)는 입사광 중 적색광을 반사시킴과 아울러 적색광 보다 짭은 파장을 가지는 녹색광과 청색광을 투과시키게 된다. 다시 말하여, 도 1에 도시된 종래의 제1 다이크로익 미러(18)는 청색광은 투과시키고 청색광 보다 긴 파장을 가지는 녹색광 및 적색광은 반사시키는 반면에 도 2에 도시된 제1 다이크로익 미러(40)는 적색광은 반사시키고 적색광 보다 짧은 파장을 가지는 광은 투과시키게 된다.2 illustrates an optical system of a liquid crystal projector according to an exemplary embodiment of the present invention. The optical system of the liquid crystal projector shown in FIG. 2 includes first and second FELs 6 and 8, a PBS array 10, and a first condenser lens 12 arranged between the light source 2 and the total reflection mirror 14. And a second condenser lens 16 disposed between the total reflection mirror 14 and the first dichroic mirror 40. The light in the visible light region emitted from the lamp of the light source 2 is reflected by the ellipsoid to travel toward the first FEL 6. The first FEL 6 divides the incident light into cells so as to focus on each lens cell of the second FEL 8. The second FEL 6 converts the incident light into parallel light with respect to a specific portion and transmits it to the PBS array 10. The PBS array 10 separates incident light into linearly polarized light having one optical axis, that is, P wave and S wave, and a half wave plate (not shown) partially attached to the rear surface of the PBS array 10 transmits the transmitted P. We will convert the wave to an S wave. As a result, all of the incident light is converted into linearly polarized light in one direction, that is, S-wave by the PBS array 10, so that almost all the light emitted from the lamp 2 is incident on the liquid crystal panels 54R, 54G, and 54B to be described later. The first condenser lens 12 focuses the incident light from the PBS array 10 to the total reflection mirror 14, and the total reflection mirror 14 totally reflects the incident light from the first condensing lens 12 so that the second condensing lens ( Proceed to 16). The second condenser lens 16 focuses the incident light from the total reflection mirror 14 onto the first dichroic mirror 40. The first dichroic mirror 40 reflects the red light of the incident light and transmits the green light and the blue light having a wavelength shorter than the red light. In other words, the conventional first dichroic mirror 18 shown in FIG. 1 transmits blue light and reflects green and red light having a longer wavelength than the blue light, while the first dichroic mirror shown in FIG. 40 reflects red light and transmits light having a wavelength shorter than that of red light.
그리고, 도 2에 도시된 액정 프로젝터의 광학계는 제1 다이크로익 미러(40)와 적색 액정패널(54R) 사이의 광경로 상에 배열된 제2 및 제3 전반사미러(44),제1 편광필름(50R), 제1 PBSP(50R)과; 제1 다이크로익 미러(40)와 녹색 액정패널(54G) 사이의 광경로 상에 배열된 제3 전반사미러(46), 제2 다이크로익 미러(48), 제2 편광필름(50G), 제2 PBSP(52G)와; 제2 다이크로익 미러(48)와 청색 액정패널(54B) 사이의 광경로 상에 배열된 제3 편광필름(50B), 제3 PBSP(52B)와; 제1 내지 제3 PBSP(54R, 54G, 54B) 사이에 배치된 다이크로익 프리즘(50)과, 다이크로익 프리즘(50)의 광출사면에 대면되게 설치되는 투사렌즈(52)를 더 구비한다. 제2 및 제3 전반사미러(42, 44)는 제1 다이크로익 미러(40)에서 반사되어 입사되는 적색광의 전반사시킴으로써 제1 편광필름(50R)으로 입사되게 한다. 이 경우, 제1 다이크로익미러(40)에서 반사되어 제2 전반사미러(42)로 입사되는 적색광의 광경로가 제3 전반사미러(44)와 간섭되지 않게 하기 위해서는 제1 다이크로익미러(40) 및 제2 전반사미러(42)의 배치각도는 적절하게 조절하여야 한다. 다시 말하여, 도 1에 도시된 종래의 제1 다이크로익미러(18)는 광의 입사각이 제1 다이크로익미러(18)의 법선에 45°가 되게끔 경사지게 배치하는 반면에 도 2에 도시된 제1 다이크로익미러(40)는 광의 입사각이 제1 다이크로익미러(40)의 법선에 25°∼40°정도가 되게끔 경사지게 배치하게 된다. 제4 전반사미러(46)는 제1 다이크로익미러(40)를 투과하여 입사되는 광을 전반사시켜 제2 다이크로익미러(48)로 입사되게 한다. 제2 다이크로익 미러(48)는 제4 전반사미러(46)에서 반사되어 입사되는 광 중 녹색광은 반사시켜 제2 편광필름(50G)으로 입사되게 하고, 청색광은 투과시켜 제3 편광필름(50B)으로 입사되게 한다. 제1 내지 제3 편광필름(50R, 50G, 50B) 각각은 입사광 중 자신의 광축과 평행한 선편광만을 투과시켜 제1 내지제3 PBSP(52R, 52G, 52B) 각각으로 진행되게 한다. 제1 내지 제3 PBSP(52R, 52G, 52B) 각각은 제1 내지 제3 편광필름(50R, 50G, 50B)에서 투과되어 입사되는 선편광을 반사시켜 적, 녹, 청 액정패널(54R, 54G, 54B) 각각으로 진행되게 한다. 또한, 제1 내지 제3 PBSP(52R, 52G, 52B) 각각은 적, 녹, 청 액정패널(54R, 54G, 54B) 각각으로부터 입사되는 선편광을 투과시켜 다이크로익 프리즘(56)으로 진행되게 한다. 적, 녹, 청 액정패널(54R, 54G, 54B) 각각은 반사형 액정패널로서 제1 내지 제3 PBSP(52R, 52G, 52B)에서 반사되어 입사되는 광을 투과, 반사하여 영상신호에 따른 화상을 구현하게 된다. 다이크로익 프리즘(56)은 적색, 녹색 및 청색용 액정패널(54R, 54G, 54B)에서 각각 화상의 정보를 얻어 입사되는 적색광, 녹색광 및 청색광을 합성하여 출사면을 통해 투사렌즈(58)로 쪽으로 출사시키게 된다. 투사렌즈(58)는 다이크로익 프리즘(56)으로부터 입사되는 화상을 스크린에 확대 투사하게 된다.The optical system of the liquid crystal projector shown in FIG. 2 includes second and third total reflection mirrors 44 and first polarization arranged on an optical path between the first dichroic mirror 40 and the red liquid crystal panel 54R. A film 50R, a first PBSP 50R; A third total reflection mirror 46, a second dichroic mirror 48, a second polarizing film 50G, arranged on an optical path between the first dichroic mirror 40 and the green liquid crystal panel 54G, A second PBSP 52G; A third polarizing film 50B and a third PBSP 52B arranged on an optical path between the second dichroic mirror 48 and the blue liquid crystal panel 54B; It further includes a dichroic prism 50 disposed between the first to third PBSPs 54R, 54G, and 54B, and a projection lens 52 disposed to face the light exit surface of the dichroic prism 50. do. The second and third total reflection mirrors 42 and 44 are totally reflected by the red light reflected by the first dichroic mirror 40 to be incident on the first polarizing film 50R. In this case, in order to prevent the optical path of the red light reflected from the first dichroic mirror 40 and incident on the second total reflection mirror 42 from interfering with the third total reflection mirror 44, the first dichroic mirror ( 40) and the placement angle of the second total reflection mirror 42 should be properly adjusted. In other words, the conventional first dichroic mirror 18 shown in FIG. 1 is disposed to be inclined such that the angle of incidence of the light is 45 ° to the normal of the first dichroic mirror 18, while shown in FIG. The first dichroic mirror 40 is disposed to be inclined such that the incident angle of light becomes about 25 ° to 40 ° with a normal line of the first dichroic mirror 40. The fourth total reflection mirror 46 totally reflects the light incident through the first dichroic mirror 40 to be incident on the second dichroic mirror 48. The second dichroic mirror 48 reflects the green light from the light reflected from the fourth total reflection mirror 46 to be incident on the second polarizing film 50G, and transmits the blue light to transmit the third polarizing film 50B. To be incident). Each of the first to third polarizing films 50R, 50G, and 50B transmits only linearly polarized light that is parallel to its optical axis among the incident light, thereby allowing the first to third PBSPs 52R, 52G, and 52B to proceed. Each of the first to third PBSPs 52R, 52G, and 52B reflects linearly polarized light transmitted through the first to third polarizing films 50R, 50G, and 50B to reflect red, green, and blue liquid crystal panels 54R, 54G, 54B). In addition, each of the first to third PBSPs 52R, 52G, and 52B transmits linearly polarized light incident from each of the red, green, and blue liquid crystal panels 54R, 54G, and 54B, and proceeds to the dichroic prism 56. . Each of the red, green, and blue liquid crystal panels 54R, 54G, and 54B is a reflective liquid crystal panel, which transmits and reflects light reflected from the first to third PBSPs 52R, 52G, and 52B to reflect an image according to an image signal. Will be implemented. The dichroic prism 56 obtains image information from the red, green, and blue liquid crystal panels 54R, 54G, and 54B, respectively, and combines incident red, green, and blue light to the projection lens 58 through the exit surface. Exited to the side. The projection lens 58 enlarges and projects the image incident from the dichroic prism 56 onto the screen.
이와는 달리, 제1 다이크로익 미러(40)가 입사광 중 청색광을 반사시키고 청색광 보다 짭은 파장을 가지는 적색광과 녹색광을 투과시키는 특성을 가질 수도 있다. 이 경우, 적색용 액정패널(26R)과 청색용 액정패널(26B)의 서로 위치를 바꾸어 배치한다.Alternatively, the first dichroic mirror 40 may have characteristics of reflecting blue light among incident light and transmitting red light and green light having a wavelength shorter than blue light. In this case, the positions of the red liquid crystal panel 26R and the blue liquid crystal panel 26B are exchanged.
이와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터에서는 종래의 액정 프로젝터와는 달리 2개의 전반사미러를 이용함으로써 광원(2)으로부터 적, 녹, 청 액정패널(54R, 54G, 54B) 각각에 입사되는 적, 녹, 청색광의 경로 길이를 동일하게 설정할 수 있게 된다. 이에 따라, 종래와 같이 고가의 릴레이렌즈를 사용하는 경우보다 더욱청색광의 광효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 삼색광의 밝기 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, in the liquid crystal projector according to the present invention, unlike the conventional liquid crystal projector, red, green and red incident on the red, green, and blue liquid crystal panels 54R, 54G, and 54B are respectively incident from the light source 2 by using two total reflection mirrors. The path length of the blue light can be set to be the same. Accordingly, the optical efficiency of the blue light can be further improved as well as the brightness uniformity of the tricolor light can be improved more than in the case of using an expensive relay lens as in the related art.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학계에서는 2개의 전반사미러를 더 채용함으로써 적, 녹, 청생광의 경로 길이를 동일하게 설정할 수 있게 된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 액정 프로젝터의 광학계에서는 종래 고가의 릴레이렌즈를 사용하여 상대적으로 긴 경로를 가지는 청색광을 보상하는 경우보다 제조원가를 절감할 수 있음과 아울러 3매의 액정패널에 입사되는 삼색광의 광효율 및 밝기 균일성을 향상시킬 수 있게 된다.As described above, in the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention, by further employing two total reflection mirrors, path lengths of red, green, and blue light can be set to be the same. Accordingly, the optical system of the liquid crystal projector according to the present invention can reduce manufacturing cost and compensate for the blue light having a relatively long path by using an expensive relay lens. The light efficiency and brightness uniformity can be improved.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.Those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.
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