KR20020039798A

KR20020039798A - Projection System having Three Color Wheel

Info

Publication number: KR20020039798A
Application number: KR1020000069612A
Authority: KR
Inventors: 서은성
Original assignee: 김순택; 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2000-11-22
Filing date: 2000-11-22
Publication date: 2002-05-30

Abstract

PURPOSE: A projection system having three color wheels is provided to install color separation areas to be distant with each other using the three color wheels, to irradiate a set of R/G/B(Red/Green/Blue) light at one time, thus increasing efficiency of a lamp up to 1. CONSTITUTION: A light source(1) irradiates white light. At least one fly-eye lens(3) converts the light irradiated from the light source(1) into parallel light. A polarizing conversion system(5) converts the light passing the fly-eye lens(3) into P wave. A condenser lens(7) condenses the converted light. Three color wheels(9,11,13) in which color separation areas are mutually distant to separately irradiate the light passing the condenser lens(7) by matching with R/G/B light. A polarizing beam splitter(15) transmits P wave light, and reflects S wave light at an angle of 90 degrees. A liquid crystal element(17) regulates the transmission of the light incident through the polarizing beam splitter(15). And a projection lens(19) receives the light modulated through the liquid crystal element(17) for projection.

Description

Projection System having Three Color Wheel

본 발명은 3개의 컬러 휠을 구비한 프로젝션 시스템에 관한 것으로서, 특히, 컬러 휠을 3장 사용하여 그 컬러분리영역이 서로 이격되게 설치함으로써 분리광을 R/G/B세트로 하여 액정소자에 한번에 조사되도록 하는 3개의 컬러 휠을 구비한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a projection system having three color wheels. Particularly, by using three color wheels, the color separation areas are installed to be spaced apart from each other. A projection system with three color wheels to be illuminated.

일반적으로, 액정프로젝터는 액정판넬을 광스위칭소자로 하여, 액정판넬상의 화상을 투사 광학계에 의해 스크린 상에 확대 투사하는 기계를 의미하는 것으로서, 상기 액정판넬은 크게 투과형(Transmissive) 타입과, 반사형(Reflective)타입으로 분류된다. 투과형 타입으로는 저온 폴리 실리콘 LCD(Poly-Si LCD)이 많이 사용되고 있으며, 반사형 타입으로는 LCOS가 주로 적용되고 있다.In general, a liquid crystal projector refers to a machine that uses a liquid crystal panel as an optical switching element to enlarge and project an image on the liquid crystal panel onto a screen by a projection optical system. The liquid crystal panel is largely a transmissive type and a reflective type. Classified as (Reflective) type. Low-temperature polysilicon LCDs (Poly-Si LCD) are widely used as the transmissive type, and LCOS is mainly applied as the reflective type.

상기 투과형은 배면으로부터 주위광 또는 형광을 입사시켜 상을 나타내는 형을 말하며, 반사형이란 LCD패널의 전면으로 입사시킨 빛을 패널 뒷면에 부착되어 있는 반사판에 반사시켜 표시하는 형을 일컫는 것으로서, 프로젝션 시스템은 한 장의 액정소자를 설치하여 영상을 구현하도록 된 단판식과, 3장의 단색액정소자를 설치하여 영상을 구현하도록 된 3판식이 있다.The transmissive type refers to a type representing an image by injecting ambient light or fluorescent light from the rear surface, and the reflective type refers to a type for reflecting and displaying light incident on the front surface of the LCD panel on a reflector attached to the rear side of the panel. There is a single plate type to implement an image by installing a single liquid crystal device, and a three plate type to implement an image by installing three monochrome liquid crystal elements.

일반적으로, 단판식 프로젝션 시스템은 컬러 휠 을 한 개를 사용하여 광원으로부터 출사되는 광을 R/G/B로 돌아가며 분리 조사하게 구성된다.In general, a single-plate projection system is configured to separately irradiate light emitted from a light source to R / G / B using one color wheel.

그러나, 이와 같은 단판식 프로젝션 시스템은 하나의 컬러 휠을 적용시키게 됨에 따라 램프의 최대 효율이 1/3에 불과하다는 문제점이 있다.However, such a single-plate projection system has a problem that the maximum efficiency of the lamp is only one third as one color wheel is applied.

본 발명은 컬러 휠을 3개를 사용하여 그 컬러분리영역이 서로 이격되게 설치함으로써 R/G/B광을 세트로 해서 한번에 조사하도록 구현함에 따라 램프의 최대효율을 1로 증대시키는 3개의 컬러 휠을 구비한 프로젝션 시스템을 제공하는 데 있다.According to the present invention, three color wheels are used to increase the maximum efficiency of the lamp by setting the color separation areas to be spaced from each other using three color wheels so that the R / G / B light is irradiated at once. It is to provide a projection system having a.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 백색광을 조사하는 광원과, 상기광원으로부터 조사되는 광을 평행광으로 변환해 주는 적어도 하나로 된 플라이 아이 렌즈와, 상기 플라이 아이 렌즈를 통과한 광을 P파로 전환시키는 폴라라이징 컨버젼 시스템과, 상기 폴라라이징 컨버젼 시스템에 의해 P파로 전환된 광을 모아주는 집광렌즈와, 상기 집광렌즈를 통과한 광을 R/G/B광으로 매칭시켜 분리 조사하도록 그 컬러분리영역이 서로 이격되게 설치된 3개의 컬러 휠과, P파 성분의 광은 투과시키고 S파 성분의 광은 90°반사시키는 폴라라이징 빔 스프리터와, 상기 폴라라이징 빔 스프리터를 통해 입사되는 광을 투광 조절하는 액정소자와, 상기 액정소자를 통해 광 변조된 광을 받아 투사하는 투사렌즈로 구성된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a light source for irradiating white light, at least one fly eye lens for converting light emitted from the light source into parallel light, and converts the light passing through the fly eye lens into P waves. A polarizing conversion system, a condensing lens for collecting light converted into P waves by the polarizing conversion system, and a color separation region for matching and irradiating the light passing through the condensing lens with R / G / B light. Three color wheels spaced apart from each other, a polarizing beam splitter which transmits light of the P wave component and reflects light of the S wave component by 90 °, and a liquid crystal which transmits and adjusts light incident through the polarizing beam splitter. And a projection lens for receiving and projecting light modulated through the liquid crystal device.

도 1은 본 발명에 의한 단판식 프로젝션 시스템의 구성을 도시한 도면,1 is a view showing the configuration of a single-plate projection system according to the present invention,

도 2는 상기 도 1에 도시된 컬러 휠의 구성을 도시한 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of the color wheel shown in FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1 : 광원3 : 플라이 아이 렌즈1: light source 3: fly-eye lens

5 : 폴라라이징 컨버젼 시스템7 : 집광렌즈5: polarizing conversion system 7: condenser lens

9,11,13 : 컬러 휠14 : 모터9,11,13: color wheel 14: motor

15 : 폴라라이징 빔 스프리터17 : 액정소자15 polarizing beam splitter 17 liquid crystal element

19 : 프로젝션 렌즈19: projection lens

이하, 첨부된 도면 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, Figures 1 and 2 will be described in more detail the configuration and operation of the present invention.

상기 도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 단판식 프로젝션 시스템은 백색광을 조사하는 광원(1)과, 상기 광원(1)으로부터 조사되는 광을 평행광으로 변환해 주는 적어도 하나로 된 플라이 아이 렌즈(3)와, 상기 플라이 아이 렌즈를 통과한 광을 P파로 전환시키는 폴라라이징 컨버젼 시스템(5)과, 상기 폴라라이징 컨버젼 시스템(5)에 의해 P파로 전환된 광을 모아주는 집광렌즈(7)와, 상기 집광렌즈(7)를 통과한 광을 각각의 R/G/B광으로 분리한 후 그 분리된 R/G/B광을 한 세트로 조사하도록 소정의 간격을 두고 설치된 3개의 컬러 휠(9,11,13)과, P파 성분의 광은 투과시키고 S파 성분의 광은 90°반사시키는 폴라라이징 빔 스프리터(15)와, 상기 폴라라이징 빔 스프리터(15)를 통해 입사되는 광을 투광 조절하는 액정소자(17)와, 상기 액정소자(17)에 의해 투광 조절된 빛을 투사하는 투사렌즈(19)로 구성된다.As shown in the drawing, the single-plate projection system according to the present invention includes a light source 1 for irradiating white light and a fly-eye lens 3 having at least one for converting light emitted from the light source 1 into parallel light. ), A polarizing conversion system 5 for converting light passing through the fly-eye lens into P waves, a condensing lens 7 for collecting light converted into P waves by the polarizing conversion system 5, Three color wheels 9 are arranged at predetermined intervals to separate the light passing through the condenser lens 7 into respective R / G / B light and then irradiate the separated R / G / B light as a set. 11, 13, and a polarizing beam splitter 15 which transmits light of the P-wave component and reflects the light of the S-wave component by 90 °, and transmits light of the incident light through the polarizing beam splitter 15 The liquid crystal element 17 and the light emission control by the liquid crystal element 17 It consists of a projection lens 19 for projecting light.

상기 컬러 휠(9,11,13)은 R/G/B컬러분리영역을 갖는 원형상으로 이루어지며, 컬러휠구동수단(14)에 의해 그 R/G/B컬러분리영역이 회전하면서 상기 광원(1)에서 발광된 고휘도의 백색광을 R/G/B광으로 분리하는 작용을 하도록 구성된다.The color wheels 9, 11, 13 are formed in a circular shape having an R / G / B color separation area, and the R / G / B color separation area is rotated by the color wheel driving means 14 so that the light source ( It is configured to act to separate the high luminance white light emitted in 1) into R / G / B light.

한편, 상기 컬러 휠(9,11,13)은 3개가 소정의 간격을 두고 설치됨과 동시에 그 각각의 컬러 휠(9,11,13)의 컬러분리영역이 서로 이격되게 설치되어 R/G/B광이 한 세트로 분리 조사되도록 구성되며, 그 설치각도가 상기 광원(1)의 광축에 대하여 소정의 각도로 경사지게 설치되어 상기 광원(1)으로부터 조사되는 빛을 상측으로 반사시켜 폴라라이징 빔 스프리터(15)로 입사되도록 한다.Meanwhile, three color wheels 9, 11, and 13 are installed at predetermined intervals, and at the same time, color separation areas of the respective color wheels 9, 11, and 13 are spaced apart from each other. Light is configured to be irradiated separately in a set, the installation angle is installed to be inclined at a predetermined angle with respect to the optical axis of the light source 1 to reflect the light emitted from the light source 1 to the upper polarizing beam splitter ( 15) to be incident.

상기 컬러 휠(9,11,13)은 그 크기가 소·중·대를 이루며 그 크기순으로 배열된다.The color wheels 9, 11 and 13 have small, medium and large sizes and are arranged in order of size.

미설명부호(21)는 상기 광원(1)으로부터 조사되는 광 중 Y광(Yellow 광)이 빠져 나오는 덤프블럭을 나타낸다Reference numeral 21 denotes a dump block in which Y light (Yellow light) is emitted from the light emitted from the light source 1.

다음은 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 3개의 컬러 휠을 구비한 프로젝션 시스템의 동작원리에 대해서 설명한다.Next, the operation principle of the projection system having three color wheels according to the present invention configured as described above will be described.

먼저, 광원(1)으로부터 고휘도의 백색광이 출사되고, 그 광은 플라이 아이 렌즈(3)를 통과하면서 평행광으로 변환된다. 그 평행광으로 변환된 광은 폴라라이징 컨버젼 시스템(5)을 통과하면서 P파로 전환되며 그 전환된 P파광은 집광렌즈(7)를 통해 모아지게 된다.First, high-brightness white light is emitted from the light source 1, and the light is converted into parallel light while passing through the fly's eye lens 3. The light converted into the parallel light is converted into P wave while passing through the polarizing conversion system 5, and the converted P wave light is collected through the condenser lens 7.

그후, 그 광은 모터(14)에 의해 동시 회전하는 3개의 컬러 휠(9,11,13)에 의해 R/G/B 광으로 분리 조사하게 된다.The light is then irradiated separately into R / G / B light by three color wheels 9, 11, 13, which are simultaneously rotated by the motor 14.

이때, 상기 컬러 휠(9,11,13)은 R/G/B컬러분리영역이 서로 이격되게 설치됨에 따라 분리된 R/G/B 광이 하나의 세트를 이루며 분리 조사하게 된다.In this case, the color wheels 9, 11, and 13 are separately irradiated by forming a set of separated R / G / B light as R / G / B color separation regions are spaced apart from each other.

그에 대해 좀더 자세히 설명하면, 상기 집광렌즈(7)를 통과한 P파 성분의 백색광이 첫 번째 컬러 휠(9,11,13)의 R컬러분리영역에 의해 R광은 반사되고 나머지 G/B광이 투과된다.More specifically, the white light of the P-wave component passing through the condenser lens 7 is reflected by the R color separation region of the first color wheels 9, 11 and 13 and the remaining G / B light is reflected. Is transmitted.

그후 상기 G/B광 중 G광은 두 번째 컬러 휠(11)의 G컬러분리영역에 의해 반사되고, 나머지 B광이 투과되고, 그 투과된 광은 다시 세 번째 컬러 휠(13)의 B컬러분리영역에 의해 반사된다.Then, the G light of the G / B light is reflected by the G color separation region of the second color wheel 11, the remaining B light is transmitted, and the transmitted light is again the B color of the third color wheel 13. Reflected by the separation region.

상술한 바와 같이 3개의 컬러 휠(9,11,13)에 의해 분리되어 나오는 광은, R/G/B, G/B/R, B/R/G로 매칭되어 조사된다.(도 1참조)As described above, the light separated by the three color wheels 9, 11, 13 is irradiated with R / G / B, G / B / R, and B / R / G. )

그 분리 조사된 광은 폴라라이징 빔 스프리터(15)를 통과하여 액정소자(17)로 입사된 후 상기 액정소자(17)에 의해 컬러 화상 표현에 필요한 광으로 투광 조절된 후 되 반사된다.The separated and irradiated light passes through the polarizing beam splitter 15 and is incident on the liquid crystal element 17, and is then reflected by the liquid crystal element 17 to light necessary for color image expression and then reflected back.

이때, 상기 액정소자(17)는 시그널 온(signal on)인 픽셀(Pixel)은 S파로 시그널 오프(signal off)인 픽셀은 P파로 변조시키게 된다.In this case, the liquid crystal element 17 modulates the pixel, which is signal on, to the S wave, and the pixel, which is signal off, to the P wave.

따라서, S파로 변조된 광은 폴라라이징 빔 스프리터(15)에 의해 반사되어 프로젝션 렌즈(19)로 전달되며, P파로 변조된 광은 폴라라이징 빔 스프리터(15)를 투과하여 다시 광원(1)으로 돌아가게 된다Therefore, the light modulated by the S wave is reflected by the polarizing beam splitter 15 and transmitted to the projection lens 19, and the light modulated by the P wave is transmitted through the polarizing beam splitter 15 to the light source 1 again. Will go back

상기 프로젝션 렌즈(19)로 전달된 광은 도시되지 않은 스크린 상에 확대 투사되어 화상을 표시하게 된다.The light transmitted to the projection lens 19 is magnified and projected on a screen not shown to display an image.

상술한 원리로 컬러 휠(9,11,13)은 한바퀴 돌아감으로써 각각의 화면부분에 R/G/B광이 모두 조사되어 화면의 한 프레임(frame)을 구성하게 되는 것이다.In the principle described above, the color wheels 9, 11, and 13 are rotated one by one, so that all of the R / G / B light is irradiated to each screen portion to form one frame of the screen.

한편, 상기 광원(1)으로부터 출사되는 광 중 화상표현에 필요 없는 옐로우 광(Yellow 광 : Y광)은 덤프블럭(21)으로 가게 된다.On the other hand, of the light emitted from the light source 1, yellow light (Yellow light: Y light), which is not necessary for image expression, goes to the dump block 21.

그런데, 필요에 의해 상기 Y광을 사용하여 광효율을 높이고자 할 경우에는 Y광을 반사시키는 휠을 추가로 구성하여 사용할 수 있다.By the way, when it is necessary to increase the light efficiency using the Y light, a wheel for reflecting the Y light can be further configured and used.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 단판식 프로젝션 시스템은 광원으로부터 출사되는 백색광을 각각의 R/G/B광으로 분리하는 컬러 휠을 3개를 사용하고, 그 컬러분리영역이 서로 이격되도록 설치함으로써 액정소자로 입사되는 광이 R/G/B로 매칭되어 각 부분에 대해 동시에 입사하도록 구성함에 따라 광원의 최대 효율을 종래에 비해 1로 높일 수 있게 된다As described above, the single-plate projection system according to the present invention uses three color wheels that separate the white light emitted from the light source into respective R / G / B light, and installs the color separation regions so that the color separation regions are spaced apart from each other. Since the light incident on the device is matched to R / G / B to be incident on each part simultaneously, the maximum efficiency of the light source can be increased to 1 compared to the conventional art.

따라서, 광원의 출력이 낮은 것을 사용할 수 있는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that a low output of the light source can be used.

Claims

A light source for emitting white light;

At least one fly eye lens for converting light emitted from the light source into parallel light;

A polarizing conversion system for converting light passing through the fly's eye lens into a P wave;

A condenser lens for collecting light converted into P waves by the polarizing conversion system;

Three color wheels whose color separation regions are spaced apart from each other so as to match the light passing through the condenser lens with R / G / B light and separately irradiate the light;

A polarizing beam splitter that transmits light of the P-wave component and reflects light of the S-wave component by 90 °;

A liquid crystal device that transmits and controls light incident through the polarizing beam splitter;

And a projection lens configured to receive and project light modulated through the liquid crystal device.