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KR100667759B1 - Illuminating unit and projection type image display apparatus employing the same - Google Patents

Illuminating unit and projection type image display apparatus employing the same Download PDF

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KR100667759B1
KR100667759B1 KR1020040061801A KR20040061801A KR100667759B1 KR 100667759 B1 KR100667759 B1 KR 100667759B1 KR 1020040061801 A KR1020040061801 A KR 1020040061801A KR 20040061801 A KR20040061801 A KR 20040061801A KR 100667759 B1 KR100667759 B1 KR 100667759B1
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light
light source
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incident
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이영철
이원용
소콜로프키릴
이계훈
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삼성전자주식회사
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Abstract

조명광의 집광효율을 높임과 아울러 특정 편광의 광을 조명할 수 있도록 된 구조의 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치가 개시되어 있다.Disclosed are a lighting unit having a structure that enables to increase the light condensing efficiency of illumination light and to illuminate light having a specific polarization, and an image projection apparatus employing the same.

개시된 조명유니트는 반사면을 가지는 콜리메이터와 반사면 내에 위치되며 소정 파장의 광을 조사하는 광원을 구비한 하나 또는 복수의 광모듈을 포함하는 제1 및 제2광원유니트와; 제1 및 제2광원유니트 각각에서 조명된 광이 균일한 소정 편광의 광이 되도록 변환하는 제1 및 제2편광회복 인터그레이터와; 서로 다른 위치에서 입사된 광이 동일 경로로 진행하도록 입사광의 편광성분에 따라 진행 경로를 변환하는 편광빔스프리터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The disclosed lighting unit comprises: a first and second light source units including a collimator having a reflective surface and one or a plurality of optical modules positioned in the reflective surface and having a light source for irradiating light of a predetermined wavelength; First and second polarization recovery integrators for converting the light illuminated in each of the first and second light source units into uniformly uniform polarized light; And a polarization beam splitter for converting the propagation path according to the polarization component of the incident light so that the light incident from different positions travels in the same path.

또한, 개시된 화상투사장치는 상기한 조명유니트와; 편광빔스프리터에서 출사된 균일광으로부터 입력된 영상신호에 대응되는 화상을 형성하는 화상형성소자와; 화상형성소자에서 형성된 화상을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the disclosed image projection device and the above lighting unit; An image forming element for forming an image corresponding to an image signal input from the uniform light emitted from the polarizing beam splitter; And a projection lens unit configured to enlarge and project the image formed on the image forming element on the screen.

Description

조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치{Illuminating unit and projection type image display apparatus employing the same}Lighting unit and projection type image display apparatus employing the same}

도 1은 종래의 조명유니트 및 이를 채용한 투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.1 is a schematic view showing an optical arrangement of a conventional lighting unit and a projection apparatus employing the same.

도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명유니트를 보인 개략적인 도면.2 is a schematic view showing a lighting unit according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 도 2에 도시된 광모듈의 일 실시예를 보인 사시도.3 is a perspective view showing an embodiment of the optical module shown in FIG.

도 4는 도 3의 측면도.4 is a side view of FIG. 3;

도 5는 도 2의 광모듈을 어레이화한 광원유니트를 보인 개략적인 사시도.FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating a light source unit in which the optical module of FIG. 2 is arrayed. FIG.

도 6은 도 2에 도시된 제1 및 제2편광회복 광인터그레이터를 보인 분리사시도.6 is an exploded perspective view showing the first and second polarization recovery optical integrator shown in FIG.

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 조명유니트를 보인 개략적인 도면.7 is a schematic view showing a lighting unit according to a second embodiment of the present invention.

도 8은 도 7에 도시된 합성프리즘의 제1실시예에 따른 트리크로익 프리즘을 보인 개략적인 도면.FIG. 8 is a schematic view showing a trichroic prism according to a first embodiment of the composite prism shown in FIG. 7;

도 9는 도 7의 합성프리즘의 제2실시예에 따른 엑스 큐브 프리즘을 보인 개략적인 도면.9 is a schematic diagram illustrating an X-cube prism according to a second embodiment of the composite prism of FIG. 7.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 화상투사장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.10 is a schematic view showing an optical arrangement of an image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

110, 210, 301...제1광원유니트 120, 220, 302...제2광원유니트110, 210, 301 ... 1st light source unit 120, 220, 302 ... 2nd light source unit

130, 231...광모듈 141...제1콘덴싱렌즈 유니트130, 231 ... optical module 141 ... first condensing lens unit

145...제2콘덴싱렌즈 유니트 Second condensing lens unit

150, 303...제1편광회복 인터그레이터150, 303 ... First Polarization Recovery Integrator

160, 304...제2편광회복 인터그레이터160, 304 ... 2nd Polarization Recovery Integrator

171...어퍼쳐 173...인터그레이터 로드171 Aperture 173 Integrator Rod

175...1/4 파장판 177...편광자175 ... 1/4 waveplate 177 ... polarizer

180, 280, 305...편광빔스프리터 190, 290...릴레이렌즈 유니트180, 280, 305 ... polarized beam splitter 190, 290 ... relay lens unit

235...합성프리즘 236...트리크로익 프리즘235 Synthetic Prism 236 Tricroic Prism

237...엑스 큐브 프리즘 300...조명유니트237 ... X Cube Prism 300 ... Lighting Unit

310...빔스프리터 320...화상형성소자310 beam splitter 320 image forming element

330...투사렌즈유니트 340...스크린330 Projection Lens Unit 340 Screen

본 발명은 광을 조명하는 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치에 관한 것으로서, 상세하게는 조명광의 집광효율을 높임과 아울러 특정 편광의 광을 조명할 수 있도록 된 구조의 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an illumination unit for illuminating light and an image projection apparatus employing the same, and more particularly, to an illumination unit having a structure capable of illuminating light having a specific polarization while increasing the condensing efficiency of the illumination light and an image employing the same. It relates to a projection device.

일반적으로, 조명유니트는 일방향으로 광을 조사하는 광원과, 이 광원에서 조사된 빔을 전달하는 조명광학계로 구성되는 것으로, 자체적으로 발광 능력이 없는 액정표시소자 또는 디지털 마이크로미러 소자 등의 화상형성소자를 이용하여 화상을 구현하는 화상투사장치 등에 널리 채용된다.In general, the lighting unit is composed of a light source for irradiating light in one direction, and an illumination optical system for transmitting a beam irradiated from the light source, an image forming device such as a liquid crystal display device or a digital micromirror device that does not have a light emitting capability by itself. It is widely used for an image projection apparatus or the like which implements an image by using.

최근 들어, LED(Light-emitting Diode) 등의 소형 발광소자를 광원으로 채용한 조명유니트 및 화상투사장치가 개발되고 있다. 한편, 이 LED는 일반적인 광원으로 이용되는 메탈 할라이드 램프나 수은 램프에 비하여 광량이 매우 적은 문제점이 있으므로, 화상투사장치에 채용하기 위해서는 집광효율 개선이 요구되고 있다.Recently, a lighting unit and an image projecting device employing a small light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source have been developed. On the other hand, this LED has a problem that the amount of light is very small compared to a metal halide lamp or a mercury lamp used as a general light source. Therefore, it is required to improve the light condensing efficiency for use in an image projector.

이와 관련하여, 2004년 3월 4일자로 공개된 일본국 특개2004-70017호에 "투사장치의 조명 광학계 구조 및 투사장치"가 개시되어 있다.In this regard, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-70017, published on March 4, 2004, discloses "the illumination optical system structure of the projection apparatus and the projection apparatus."

이 개시된 투사장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 편광의 광을 각각 조명하는 제1 및 제2조명계(I)(Ⅱ)와, 이 제1 및 제2조명계(I)(Ⅱ)에서 조명된 광을 합성하여 일 방향으로 향하도록 하는 편광프리즘(21)과, 광의 진행경로를 변환하는 전반사프리즘(23)과, 이 전반사프리즘(23)의 일측에 마련되어 화상을 형성하는 라이트 밸브(25) 및, 형성된 화상을 스크린(29)에 투사하는 투사렌즈유니트(27)를 포함한다.This disclosed projection apparatus has a first and a second illumination system (I) (II) for illuminating light of different polarization, respectively, as shown in FIG. 1, and in the first and second illumination systems (I) (II). A polarizing prism 21 for synthesizing the illuminated light and directing it in one direction, a total reflection prism 23 for converting a traveling path of light, and a light valve 25 provided on one side of the total reflection prism 23 to form an image. And a projection lens unit 27 for projecting the formed image onto the screen 29.

여기서, 제1조명계(I)는 적, 청, 녹색 파장의 광을 각각 조명하는 것으로 서로 다른 위치에 배치된 제1 내지 제3LED 광원(11)(12)(13)과, 이 제1 내지 제3 LED 광원(11)(12)(13)에서 조사된 광이 동일 경로로 진행하도록 하는 파장합성기(14)와, 제1 및 제2렌즈 어레이(15)(16)로 이루어져 입사광이 균일광이 되도록 하는 광 인터그레이터(17)와, 이 광 인터그레이터(17)를 경유한 광이 일 편광의 광이 되도 록 하는 편광변환소자(18)를 포함한다. 제2조명계(Ⅱ)는 상기 제1조명계(Ⅰ)와 동일 구성을 가진다. 다만, 제2조명계(Ⅱ)의 편광변환소자(18')에서 변환된 편광의 방향은 제1조명계(I)의 편광변환소자(18)에서 변화된 편광의 방향과 다른 방향을 가진다. Here, the first illumination system (I) is to illuminate the light of the red, blue, and green wavelengths, respectively, the first to third LED light source (11) (12) (13) disposed at different positions and the first to third 3 is composed of a wavelength synthesizer 14 and a first and second lens arrays 15 and 16 to allow the light emitted from the 3 LED light sources 11, 12 and 13 to travel in the same path. And a polarization converting element 18 such that the light passing through the optical integrator 17 becomes light of one polarization. The second lighting system (II) has the same configuration as the first lighting system (I). However, the direction of polarization converted by the polarization conversion element 18 ′ of the second illumination system II has a direction different from the direction of polarization changed by the polarization conversion element 18 of the first illumination system I.

따라서, 제1조명계(I)에서 조사된 일 편광의 광은 상기 편광프리즘(21)을 통과하여 전반사프리즘(23) 방향으로 향하고, 제2조명계(Ⅱ)에서 조사된 다른 편광의 광은 상기 편광프리즘(21)에서 반사되어 전반사프리즘(23) 방향으로 향한다.Therefore, light of one polarization irradiated by the first illumination system I passes through the polarization prism 21 and is directed toward the total reflection prism 23, and light of another polarization irradiated by the second illumination system II is the polarization. Reflected by the prism 21 and directed toward the total reflection prism 23.

이와 같이, 구성된 종래의 투사장치는 제1 및 제2조명계(I)(Ⅱ)를 이용하여, 광량을 증가시킬 수 있다는 이점이 있다. 하지만, 제1 및 제2조명계(I)(Ⅱ)를 구성함에 있어서, 제1 내지 제3 LED 광원에서 조명되는 광을 콜리메이팅하기 위한 구체적인 수단이 결여되어 있어서 집광손실이 크다는 문제점이 있다. 또한, 복수의 LED를 조합하여 제1 내지 제3 LED 광원을 구성함에 있어서, LED의 어레이화가 어렵다는 단점이 있다. 또한, 별도의 편광변환소자를 이용하여 편광을 변환하는 경우, 조명계의 구성이 복잡해진다는 단점이 있다.In this way, the conventional projection apparatus configured has the advantage that the amount of light can be increased by using the first and second illumination systems I (II). However, in constructing the first and second illumination systems (I) (II), there is a problem in that the focusing loss is large because there is a lack of specific means for collimating the light illuminated from the first to third LED light sources. In addition, in the configuration of the first to third LED light source by combining a plurality of LED, there is a disadvantage that the array of the LED is difficult. In addition, when converting polarized light using a separate polarization conversion device, there is a disadvantage that the configuration of the illumination system is complicated.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, LED 등의 광원을 이용하면서도 콜리메이팅 광을 조명하고, 조명광의 집광효율을 높일 수 있도록 된 구조의 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치를 제공하는데 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the illumination unit having a structure to illuminate the collimating light while using a light source such as an LED, and to increase the condensing efficiency of the illumination light, and image projection employing the same. The purpose is to provide a device.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명유니트는, 반사면을 가지는 콜리메이터와 상기 반사면 내에 위치되며 소정 파장의 광을 조사하는 광원을 구비한 하나 또는 복수의 광모듈을 포함하는 제1광원유니트와; 상기 제1광원유니트에서 조명된 광이 균일한 제1편광의 광이 되도록 변환하는 제1편광회복 인터그레이터와; 상기 제1광원유니트와 다른 위치에 배치되는 것으로, 반사면을 가지는 콜리메이터와 상기 반사면 내에 위치되며 소정 파장의 광을 조사하는 광원을 구비한 하나 또는 복수의 광모듈을 포함하는 제2광원유니트와; 상기 제2광원유니트에서 조명된 광이 균일한 제2편광의 광이 되도록 변환하는 제2편광회복 인터그레이터와; 서로 다른 위치에서 입사된 제1 및 제2편광의 광이 동일 경로로 진행하도록 입사광의 편광성분에 따라 진행 경로를 변환하는 편광빔스프리터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an illumination unit according to the present invention includes a first light source including a collimator having a reflective surface and a light source positioned in the reflective surface and having a light source for irradiating light of a predetermined wavelength. A unit; A first polarization recovery integrator for converting the light illuminated from the first light source unit into a uniform first polarized light; A second light source unit disposed at a position different from the first light source unit and including a collimator having a reflective surface and a light source positioned in the reflective surface and irradiating light of a predetermined wavelength; ; A second polarization recovery integrator for converting the light illuminated from the second light source unit into a uniform second polarized light; And a polarization beam splitter for converting the propagation path according to the polarization component of the incident light so that the light of the first and second polarized light incident at different positions travels in the same path.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상투사장치는, 상기한 조명유니트와; 편광빔스프리터에서 출사된 균일광으로부터 입력된 영상신호에 대응되는 화상을 형성하는 화상형성소자와; 상기 화상형성소자에서 형성된 화상을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the image projection device according to the present invention for achieving the above object, the above lighting unit; An image forming element for forming an image corresponding to an image signal input from the uniform light emitted from the polarizing beam splitter; And a projection lens unit configured to enlarge and project the image formed by the image forming element on a screen.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명유니트 및 이를 채용한 화상투사장치를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a lighting unit and an image projection using the same according to a preferred embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명유니트는 서로 다른 위치에 배치되어 각각 광을 생성 조사하는 제1 및 제2광원유니트(110)(120)와, 제1 및 제2광원유니트(110)(120) 각각에서 조명된 광이 균일하면서도 소정 편광의 광이 되 도록 하는 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(150)(160)와, 편광방향에 따라 입사광을 투과 또는 반사시켜 상기 제1 및 제2광원유니트(110)(120)에서 조사된 광이 동일 경로로 진행되도록 하는 편광빔스프리터(180)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the lighting units according to the first embodiment of the present invention may be disposed at different positions, respectively, and include first and second light source units 110 and 120 to generate and irradiate light, respectively. First and second polarization recovery integrators 150 and 160 which allow the light illuminated from each of the light source units 110 and 120 to be uniform and of predetermined polarization, and transmit or reflect incident light according to the polarization direction. It includes a polarizing beam splitter 180 so that the light irradiated from the first and second light source unit 110, 120 proceeds in the same path.

상기 제1 및 제2광원유니트(110)(120) 각각은 소정 파장의 광을 조사하는 하나 또는 복수의 광모듈(130)을 포함한다.Each of the first and second light source units 110 and 120 includes one or a plurality of optical modules 130 for irradiating light having a predetermined wavelength.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 광모듈(130)은 콜리메이터(131)와, 소정 파장의 광을 조사하는 광원(137)을 구비한다. 상기 콜리메이터(131)는 포물면 형상의 제1반사면(133)과, 사각형상의 단면을 가지는 글래스로드(glass rod)(132)를 포함한다. 광원(137)은 적어도 하나의 발광다이오드(LED), 레이저 다이오드 등으로 구성되는 소형 광원으로, 그 발광부분이 상기 제1반사면(133)의 초점(F) 및 그 주변에 위치된다. 상기 제1반사면(133)은 상기 글래스로드(132)의 일부를 포물면 형태로 가공하고, 그 외면에 반사코팅을 함에 의하여 형성된다. 또한, 상기 콜리메이터(131)는 상기 제1반사면(133)과 대면되는 위치의 상기 광원(137)에서 직접 조사된 광이 통과하는 영역(G)을 제외한 영역에 반사 코팅에 의하여 형성된 제2반사면(134)을 더 구비할 수 있다.3 and 4, the optical module 130 includes a collimator 131 and a light source 137 that irradiates light having a predetermined wavelength. The collimator 131 includes a parabolic first reflection surface 133 and a glass rod 132 having a rectangular cross section. The light source 137 is a small light source composed of at least one light emitting diode (LED), a laser diode, and the like, and the light emitting portion thereof is positioned at and around the focal point F of the first reflective surface 133. The first reflective surface 133 is formed by processing a portion of the glass rod 132 in the form of a parabolic surface and applying a reflective coating on the outer surface thereof. In addition, the collimator 131 is a second half formed by a reflective coating in a region other than the region G through which light directly irradiated from the light source 137 passes at the position facing the first reflection surface 133. A slope 134 may be further provided.

따라서, 상기 광원(137)에서 조사된 광 중 소정 방사각 범위 내의 광은 상기 제1반사면(133)에서 반사 된 후 평행광이 된다. 이 평행광은 글래스로드(132) 내부를 통과한 후 출광면(135)을 통하여 진행한다. 한편, 상기 광원(137)의 발광부분은 하나의 점을 이루는 것이 아니라 소정 면적을 가지므로, 이 발광부분 전체가 상기 제1반사면(133)의 초점 위치에 배치될 수는 없다. 따라서, 상기 광원(137)에서 조 사되고 상기 제1반사면(133)에서 반사된 광의 일부는 상기 제2반사면(134)으로 진행된다. 이때, 상기 제2반사면(134)은 입사된 광을 반사시켜 출광면(135) 쪽으로 향하도록 한다.Therefore, light within a predetermined emission angle range among the light emitted from the light source 137 is reflected by the first reflection surface 133 and becomes parallel light. The parallel light passes through the light exit surface 135 after passing through the glass rod 132. On the other hand, since the light emitting portion of the light source 137 does not form a single point but has a predetermined area, the entire light emitting portion cannot be disposed at the focal position of the first reflective surface 133. Therefore, a part of the light irradiated by the light source 137 and reflected by the first reflection surface 133 proceeds to the second reflection surface 134. In this case, the second reflecting surface 134 reflects the incident light so as to be directed toward the light emitting surface 135.

본 실시예에 따른 광모듈(130)은 광원(137)에서 조명된 광을 렌즈 대신 제1반사면(133)을 이용하여 콜리메이팅 시킴으로써, 렌즈를 사용시 야기되는 에텐듀(etendue) 등의 원리적 제약에 따른 효율이 저하되는 등의 문제를 근본적으로 해결할 수 있다.The optical module 130 according to the present embodiment collimates the light illuminated by the light source 137 using the first reflecting surface 133 instead of the lens, thereby providing the principle of etendue caused by using the lens. It is possible to fundamentally solve problems such as a decrease in efficiency due to constraints.

상기한 실시예에 있어서, 글래스로드(132)를 이용한 콜리메이터(131)에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 글래스로드(132) 대신 속이 빈 광터널(미도시)의 일측에 포물 반사면을 형성하고, 그 내부를 반사 처리함으로써 반사면을 형성하는 것도 가능하다.In the above-described embodiment, the collimator 131 using the glass rod 132 has been described, but the present invention is not limited thereto. Instead, the collimator 131 may have a parabola on one side of a hollow optical tunnel (not shown) instead of the glass rod 132. It is also possible to form the reflective surface by forming the reflective surface and reflecting the inside thereof.

또한, 본 발명에 따른 조명유니트는 상기 제1 및 제2광원유니트(110)(120)를 구성함에 있어서, 광효율을 높이기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 복수의 광모듈(130)을 포함하는 것이 바람직하다. 도 5를 참조하면, 복수의 광모듈(130)은 조사하는 광의 파장에 따라 제1 내지 제3광모듈 어레이(130R)(130B)(130G)로 구별할 수 있다. 제1 내지 제3광모듈 어레이(130R)(130B)(130G) 각각은 적, 청, 녹색 파장의 광을 조사하는 광모듈을 각각 포함한다. 상기 제1 내지 제3광모듈 어레이(130R)(130B)(130G)를 동시 또는 순차로 구동하여, 광을 조사함에 의하여, 적, 청, 녹색 파장의 광을 조사함과 아울러, 이들의 조합으로 이루어진 풀 칼라의 광을 조명할 수 있다. 따라서, 후술하는 화상투사장치에 적용시, 칼라 구현을 위한 칼라 휠(color wheel)장치 없이도, 칼라 광을 조명할 수 있다. In addition, the lighting unit according to the present invention comprises a plurality of optical modules 130, as shown in Figure 5 in order to increase the light efficiency in configuring the first and second light source unit (110, 120). desirable. Referring to FIG. 5, the plurality of optical modules 130 may be classified into first to third optical module arrays 130R, 130B, and 130G according to wavelengths of light to be irradiated. Each of the first to third optical module arrays 130R, 130B, and 130G includes an optical module for irradiating light of red, blue, and green wavelengths. By simultaneously or sequentially driving the first to third optical module arrays 130R, 130B, and 130G, irradiating light with red, blue, and green wavelengths, and a combination thereof. It is possible to illuminate the full color light made up. Therefore, when applied to the image projection apparatus described later, it is possible to illuminate the color light without a color wheel (color wheel) device for color implementation.

또한, 본 발명예 따른 조명유니트는 상기 제1광원유니트(110)와 상기 제1편광회복 인터그레이터(150) 사이와, 상기 제2광원유니트(120)와 상기 제2편광회복 인터그레이터(160) 사이 각각에 배치된 제1 및 제2콘덴싱렌즈 유니트(141)(145)를 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 제1 및 제2콘덴싱렌즈 유니트(141)(145) 각각은 1매 이상의 렌즈로 구성되는 것으로, 입사된 평행광을 집속 전달한다.In addition, the lighting unit according to the embodiment of the present invention is between the first light source unit 110 and the first polarization recovery integrator 150, the second light source unit 120 and the second polarization recovery integrator 160 Preferably, the apparatus further includes first and second condensing lens units 141 and 145 disposed therebetween. Each of the first and second condensing lens units 141 and 145 is composed of one or more lenses, and focuses and transmits the incident parallel light.

상기 제1편광회복 인터그레이터(150)는 상기 제1광원유니트(110)와 상기 편광빔스프리터(180) 사이에 배치된다. 이 제1편광회복 인터그레이터(150)는 상기 제1광원유니트(110)에서 조명된 무편광의 광을 균일한 제1편광의 광 예컨대, S편광의 광이 되도록 변환한다. 그리고, 상기 제2편광회복 인터그레이터(160)는 상기 제2광원(120)과 상기 편광빔스프리터(180) 사이에 배치되는 것으로, 제2광원유니트(120)에서 조명된 무편광의 광을 균일한 제2편광의 광 예컨대, P편광의 광이 되도록 변환한다.The first polarization recovery integrator 150 is disposed between the first light source unit 110 and the polarization beam splitter 180. The first polarization recovery integrator 150 converts unpolarized light illuminated by the first light source unit 110 to be uniform first polarized light, for example, S polarized light. In addition, the second polarization recovery integrator 160 is disposed between the second light source 120 and the polarization beam splitter 180 to uniformly light unpolarized light illuminated by the second light source unit 120. The light is converted to be light of one second polarized light, for example, light of P polarized light.

이를 위하여, 상기 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(150)(160) 각각은 도 2 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2광원유니트(110)(120) 쪽으로부터 상기 편광빔스프리터(180) 방향으로 순차적으로 배열된 어퍼쳐(171), 인터그레이터 로드(173), 1/4 파장판(175) 및 편광자(177)를 포함한다. To this end, as shown in FIGS. 2 and 6, the first and second polarization recovery integrators 150 and 160 are respectively polarized beams from the first and second light source units 110 and 120. The aperture 171, the integrator rod 173, the quarter wave plate 175, and the polarizer 177 are sequentially arranged in the splitter 180 direction.

상기 인터그레이터 로드(173)는 직육면체 형상의 글래스 로드로서, 소정 각도로 입사된 광을 글래스와 주변 공기 사이의 굴절률 차이를 이용하여, 내부 전반사시킴으로써 단면의 광량 분포가 균일한 광이 출사되도록 한다. 한편, 인터그레이 터 로드(173)는 상기한 글래스 로드 이외에도 내부면이 전반사 코팅된 속이 빈 사각 기둥 형상의 광터널로 구성될 수 있다.The integrator rod 173 is a cuboid-shaped glass rod, and totally internally reflects light incident at a predetermined angle using a difference in refractive index between the glass and the surrounding air so that light having a uniform light amount distribution in the cross section is emitted. Meanwhile, in addition to the glass rod, the integrator rod 173 may be configured as an optical tunnel having a hollow rectangular pillar shape having a total internal reflection coating.

상기 1/4 파장판(175)은 상기 인터그레이터 로드(173)의 출사단(173b)에 마련되며, 입사광의 위상을 지연시킴으로써 편광특성을 바꾸어준다. 즉, 입사된 광이 직선 편광의 광인 경우는 원편광의 광이 되도록 하고, 입사된 광이 원편광의 광인 경우는 직선 편광의 광이 되도록 한다. 따라서, 일 특정 편광의 광이 1/4 파장판(175)을 두 번 통과하는 경우 다른 특정 편광의 광이 된다. 예를 들어, P편광의 광이 상기 1/4 파장판(175)을 두 번 통과하는 경우는 S편광의 광이 된다. 마찬가지로, S편광의 광인 경우는 P편광의 광이 된다. 1/4 파장판(175)의 구조 및 위상 지연 동작 그 자체는 널리 알려져 있으므로, 자세한 설명은 생략하기로 한다.The quarter wave plate 175 is provided at the output end 173b of the integrator rod 173 to change the polarization characteristic by delaying the phase of incident light. That is, when the incident light is linearly polarized light, the light is circularly polarized light, and when the incident light is circularly polarized light, the light is linearly polarized light. Therefore, when light of one specific polarization passes through the quarter wave plate 175 twice, it becomes light of another specific polarization. For example, when P-polarized light passes through the quarter wave plate 175 twice, it becomes S-polarized light. Similarly, in the case of S-polarized light, it becomes P-polarized light. Since the structure of the quarter wave plate 175 and the phase delay operation itself are well known, a detailed description thereof will be omitted.

상기 편광자(177)는 1/4 파장판(175)의 일면에 마련되는 것으로, 입사광 중 특정 편광의 광은 투과시키고, 다른 편광의 광은 반사시킨다. 예컨대, P편광의 광은 투과시키고, S편광의 광은 반사시킨다. 물론, 격자 방향을 변경함으로써, S편광의 광은 투과시키고, P편광의 광은 반사시키도록 설정할 수 있다.The polarizer 177 is provided on one surface of the quarter wave plate 175, and transmits light of a specific polarization among incident light, and reflects light of another polarization. For example, light of P-polarized light is transmitted, and light of S-polarized light is reflected. Of course, by changing the lattice direction, the light of S-polarized light can be transmitted and the light of P-polarized light can be reflected.

상기 어퍼쳐(171)는 상기 인터그레이터 로드(173)의 입사단(173a)에 마련되는 것으로, 상기 제1 및 제2광원유니트(110)(120) 각각에서 입사된 광은 투과시키고, 상기 인터그레이터 로드(173) 쪽에서 입사된 광은 되반사시킨다. 이를 위하여, 상기 어퍼쳐(171)는 상기 인터그레이터 로드(173)와 마주하는 일부가 개구되어 있다. 그리고, 상기 인터그레이터 로드(173)와 마주하는 면이 전반사 코팅된 것이 바람직하다.The aperture 171 is provided at the incidence end 173a of the integrator rod 173, and transmits light incident from each of the first and second light source units 110 and 120, and transmits the inter The light incident from the greater rod 173 side is reflected back. For this purpose, a portion of the aperture 171 facing the integrator rod 173 is opened. In addition, it is preferable that the surface facing the integrator rod 173 is totally coated.

이하, 상기 제1편광회복 인터그레이터(150)의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 상기 제1광원유니트(110)에서 조명된 무편광의 광은 상기 어퍼쳐(171)를 통과하여 상기 인터그레이터 로드(173)에 입사된다. 이 입사된 광은 인터그레이터 로드(173)를 통과하면서 균일한 광이 되고, 상기 1/4 파장판(175)을 통과한 후 일 편광의 광 예컨대 S편광의 광은 상기 편광자(177)를 투과하여 상기 편광빔스프리터(180)로 향한다. 한편, 다른 편광의 광 예컨대 P편광의 광은 상기 편광자(177)에서 반사되고, 상기 1/4파장판(175)을 투과한 후 상기 인터그레이터 로드(173)를 경유하여 상기 어퍼쳐(171) 쪽으로 향한다. 이때, 1/4파장판(175)은 입사된 P편광의 광의 위상을 지연시킴으로써, 원편광의 광이 되도록 한다. 상기 어퍼쳐(171)는 반사된 원편광의 광을 상기 인터그레이터 로드(173) 방향으로 되반사시킨다. 이 되반사된 광은 상기 1/4파장판(175)을 다시 통과하면서 편광방향이 변환된 직선 편광의 광 예컨대 S편광의 광이 되고, 상기 편광자(177)를 투과하여 편광빔스프리터(180)로 향하게 된다. 따라서, 상기 제1편광회복 인터그레이터(150)에 입사된 무편광의 광은 균일한 특정편광의 광으로 변환된 상태로 상기 편광빔스프리터(180)에 입사된다.Hereinafter, the operation of the first polarization recovery integrator 150 will be described in detail. The unpolarized light illuminated by the first light source unit 110 passes through the aperture 171 and is incident on the integrator rod 173. The incident light becomes uniform light while passing through the integrator rod 173, and light of one polarized light, for example, S polarized light, passes through the polarizer 177 after passing through the quarter wave plate 175. To the polarizing beam splitter 180. On the other hand, light of another polarization, for example P-polarized light, is reflected by the polarizer 177, passes through the quarter wave plate 175, and passes through the integrator rod 173 to the aperture 171. To the side. At this time, the quarter-wave plate 175 retards the phase of the incident P-polarized light so as to be circularly polarized light. The aperture 171 reflects the reflected circularly polarized light back toward the integrator rod 173. The reflected light passes through the quarter-wave plate 175 again and becomes linearly polarized light, for example, S-polarized light, in which the polarization direction is converted, and passes through the polarizer 177 to transmit the polarization beam splitter 180. You will be directed to. Accordingly, the unpolarized light incident on the first polarization recovery integrator 150 is incident on the polarization beam splitter 180 in a state where it is converted into a uniform specific polarized light.

제2편광회복 인터그레이터(160)의 동작도 상기 제1편광회복 인터그레이터(150)와 실질상 동일하다. 다만, 상기 편광빔스프리터(180)에 대한 상기 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(150(160)의 광학적 배치를 고려하여, 상기 편광빔스프리터(180)로 향하는 광의 편광 방향이 서로 다르게 설정된다. 예를 들어, 상기 제1편광회복 인터그레이터(150)를 경유하여 조명된 광이 S편광의 광인 경우, 제2편광 회복 인터그레이터(160)를 경유하여 조명된 광은 P편광의 광이다. 물론, 그 역도 가능하다.The operation of the second polarization recovery integrator 160 is also substantially the same as the first polarization recovery integrator 150. However, in consideration of the optical arrangement of the first and second polarization recovery integrator 150 (160) with respect to the polarization beam splitter 180, the polarization direction of the light directed to the polarization beam splitter 180 is set differently. For example, when the light illuminated via the first polarization recovery integrator 150 is light of S polarization, the light illuminated through the second polarization recovery integrator 160 is light of P polarization. Of course, the reverse is also possible.

이와 같이, 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(150)(160)를 구비하여 편광을 변환함으로써, 제1 및 제2광원유니트(110)(120)에서 조명된 광을 모두 이용하면서도, 광손실을 최소화할 수 있으므로 조명 효율을 높을 수 있다. 또한, 균일광 조명을 위한 구조와 편광변환을 위한 구조를 통합하여 일체로 구성함으로써, 전체 구성을 보다 컴팩트화 할 수 있다. As such, by providing the first and second polarization recovery integrators 150 and 160 to convert the polarization, the optical loss is achieved while using both the light illuminated by the first and second light source units 110 and 120. It is possible to minimize the lighting efficiency can be increased. In addition, by integrating the structure for uniform light illumination and the structure for polarization conversion integrally, it is possible to make the overall configuration more compact.

상기 편광빔스프리터(180)는 특정 편광의 광은 투과시키고, 다른 편광의 광은 반사시킴으로써, 입사광의 진행경로를 변환한다. 도 2와 같이 배치된 경우, 상기 제1광원유니트(110) 쪽에서 입사된 광은 투과시키고, 제2광원유니트(120) 쪽에서 입사된 광은 반사시킴으로써, 두 광을 합성시켜 동일한 경로로 진행하도록 한다. 이 편광빔스프리터(180)는 도시된 바와 같은 큐빅형 구조로 되거나, 평판형 구조(미도시)로 구성된다.The polarization beam splitter 180 transmits light of a specific polarization and reflects light of another polarization, thereby converting a traveling path of incident light. 2, the light incident from the first light source unit 110 is transmitted, and the light incident from the second light source unit 120 is reflected, thereby synthesizing the two lights to proceed in the same path. . The polarizing beam splitter 180 has a cubic structure as shown, or a flat structure (not shown).

또한, 본 발명예 따른 조명유니트는 상기 편광빔스프리터(180)에서 합성된 광을 소망하는 결상 위치로 릴레이하는 1매 이상의 렌즈로 구성된 릴레이렌즈 유니트(190)를 더 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the lighting unit according to the embodiment of the present invention preferably further comprises a relay lens unit 190 composed of one or more lenses for relaying the light synthesized in the polarizing beam splitter 180 to a desired image forming position.

도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 조명유니트는 서로 다른 위치에 배치되어 각각 광을 생성 조사하는 제1 및 제2광원유니트(210)(220)와, 제1 및 제2광원유니트(210)(220) 각각에서 조명된 광이 균일하면서도 소정 편광의 광이 되도록 하는 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(250)(260)와, 편광방향에 따라 입사광 을 투과 또는 반사시켜 상기 제1 및 제2광원유니트(210)(220)에서 조사된 광이 동일 경로로 진행되도록 하는 편광빔스프리터(280)를 포함한다. 본 실시예는 제1실시예와 비교하여 볼 때, 제1 및 제2광원유니트(210)(220)의 구조를 변경한 것에 특징이 있다. 한편, 이를 제외한 다른 구성요소들 즉, 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(250)(260), 편광빔스프리터(280), 콘덴싱렌즈 유니트(241)(245) 및 릴레이렌즈 유니트(190)의 광학적 구성 및 배치는 앞서 설명된 바와 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 7, the lighting units according to the second exemplary embodiment of the present invention may be disposed at different positions and respectively include first and second light source units 210 and 220 for generating and irradiating light, respectively. First and second polarization recovery integrators 250 and 260 which allow the light illuminated in each of the light source units 210 and 220 to be uniform and have a predetermined polarization, and transmit or reflect incident light according to the polarization direction. And a polarization beam splitter 280 to allow the light emitted from the first and second light source units 210 and 220 to travel in the same path. Compared to the first embodiment, the present embodiment is characterized in that the structures of the first and second light source units 210 and 220 are changed. On the other hand, other components except for this, that is, the first and second polarization recovery integrator 250, 260, polarization beam splitter 280, the condensing lens unit 241, 245 and the relay lens unit 190 Since the optical configuration and arrangement are substantially the same as described above, detailed description thereof will be omitted.

상기 제1 및 제2광원유니트(210)(220) 각각은 소정 파장의 광을 조사하는 복수의 광모듈(230)과, 복수의 광모듈(230)에서 조명된 광을 합성하는 합성프리즘(235)을 포함한다. 여기서, 광모듈(230) 각각의 구성 자체는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 광모듈(130)과 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다. Each of the first and second light source units 210 and 220 includes a plurality of optical modules 230 for irradiating light of a predetermined wavelength and a synthetic prism 235 for synthesizing the light illuminated by the plurality of optical modules 230. ). Here, since the configuration itself of each of the optical module 230 is substantially the same as the optical module 130 described with reference to FIGS. 3 and 4, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 상기 제1 및 제2광원유니트(210)(220) 각각을 구성하는 광모듈(230)은 조사하는 파장에 따라 제1 내지 제3광모듈(231R)(231G)(231B)로 구분할 수 있다. 즉, 제1광모듈(231R)은 적색 파장의 광을 조명하는 하나 또는 복수의 광모듈로 구성된다. 그리고, 제2 및 제3광모듈(231G)(231B) 각각은 녹색, 청색 파장의 광을 조명하는 하나 또는 복수의 광모듈로 구성된다.Meanwhile, the optical module 230 constituting each of the first and second light source units 210 and 220 may be divided into first to third optical modules 231R, 231G, and 231B according to the wavelength to be irradiated. have. That is, the first optical module 231R includes one or a plurality of optical modules for illuminating light having a red wavelength. Each of the second and third optical modules 231G and 231B includes one or a plurality of optical modules for illuminating light of green and blue wavelengths.

상기 합성프리즘(235)은 상기 제1 내지 제3광모듈(231R)(231G)(231B) 사이에 배치되는 것으로, 파장에 따라 입사광을 선택적으로 투과시켜 상기 제1 내지 제3광모듈(231R)(231G)(231B)에서 조사된 서로 다른 파장의 광이 상기 편광빔스프리터 (280) 방향으로 향하도록 한다.The synthetic prism 235 is disposed between the first to third optical modules 231R, 231G, and 231B, and selectively transmits incident light according to a wavelength, so that the first to third optical modules 231R are disposed. The light of different wavelengths irradiated from 231G and 231B is directed toward the polarization beam splitter 280.

상기 합성프리즘(235)의 실시예로서 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 구조의 트리크로익 프리즘(trichroic prism)(236)이 있다.An embodiment of the synthetic prism 235 is a trichroic prism 236 having a structure as shown in FIGS. 7 and 8.

도면을 참조하면, 상기 트리크로익 프리즘(236)은 상호 접합된 3매의 제1 내지 제3프리즘(P1)(P2)(P3)을 구비한다. 제1프리즘과 제2프리즘(P1)(P2) 사이와, 제2프리즘(P2)과 제3프리즘(P3) 사이 각각에는 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과, 반사시키기 위한 제1 및 제2선택적 반사막(236a)(236b)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1선택적 반사막(236a)은 제1광모듈(231R)에서 조사된 적색 파장인 제1광(R)은 반사시키고, 제2 및 제3광모듈(231G)(231B) 각각에서 조사된 녹색 파장인 제2광(G)과 청색 파장인 제3광(B)은 투과시킨다. 제2선택적 반사막(236b)은 제3광(B)은 반사시키고, 제1 및 제2광(R)(G)은 투과시킨다.Referring to the drawings, the trichroic prism 236 includes three first to third prisms P1, P2, and P3 bonded to each other. First and second selective for selectively transmitting and reflecting incident light according to a wavelength between each of the first prism and the second prism P1 and P2 and between the second prism P2 and the third prism P3. Reflective films 236a and 236b are formed. For example, the first selective reflective film 236a reflects the first light R, which is a red wavelength emitted from the first optical module 231R, and each of the second and third optical modules 231G and 231B. The second light G, which is the green wavelength, and the third light B, which is the blue wavelength, are irradiated. The second selective reflection film 236b reflects the third light B, and transmits the first and second light R G. FIG.

따라서, 상기 제2프리즘(P2)으로 입사된 제1광(R)은 제3프리즘(P3)과 마주하는 면에서 임계각 전반사원리에 의하여 전반사되어 상기 제1선택적 반사막(236a)으로 입사된다. 이 제1광(R)은 상기 제1선택적 반사막(236a)에서 반사되고, 상기 제2 및 제3프리즘(P2)(P3)을 투과하여 진행한다. 그리고, 제2광(G)은 상기 제1 및 제2선택적 반사막(236a)(236b)을 투과하여, 상기 제1광(R)과 동일한 경로로 진행한다. 마지막으로, 제3광(B)은 상기 제3프리즘(P3)의 출사면(236c)에서 임계각 전반사원리에 의하여 전반사되어 상기 제2선택적 반사막(236b) 방향으로 향하고, 제2선택적 반사막(236b)에서 반사되어 제1 및 제2광(R)(G)과 동일한 경로로 진행한다.Accordingly, the first light R incident to the second prism P2 is totally reflected by the critical angle total reflection principle on the surface facing the third prism P3 and is incident on the first selective reflection layer 236a. The first light R is reflected by the first selective reflection film 236a and passes through the second and third prisms P2 and P3. The second light G passes through the first and second selective reflection films 236a and 236b and travels in the same path as the first light R. Lastly, the third light B is totally reflected by the critical angle total reflection principle at the exit surface 236c of the third prism P3 to face the second selective reflection film 236b, and the second selective reflection film 236b. Is reflected by the first and second light beams R and G in the same path.

한편, 상기 합성프리즘(235)의 다른 실시예로는 도 9에 도시된 바와 같은 구 조의 엑스 큐브 프리즘(238)이 있다. 도면을 참조하면, 개시된 엑스 큐브 프리즘(238)은 제1 내지 제3광(R)(G)(B) 각각이 입사된 제1 내지 제3입사면(238a)(238b)(238c)과, 이들 광이 통합되어 출사되는 출사면(238d) 및, X자 형태로 배열된 제1 및 제2선택적 반사면(239a)(239b)을 포함한다. 제1선택적 반사면(239a)은 제1입사면(238a)을 통하여 입사된 제1광(R)은 반사시키고, 제2 및 제3입사면(238b)(238c) 각각을 통하여 입사된 제2 및 제3광(G)(B)은 투과시키는 면이다. 한편, 제2선택적 반사면(239b)은 제3입사면(238c)을 통하여 입사된 제3광(B)은 반사시키고, 나머지 제1 및 제2광(R)(G)은 투과시키는 면이다. 따라서, 제1 내지 제3입사면(238a)(238b)(238c)을 통하여 입사된 제1 내지 제3광(R)(G)(B) 각각은 제1 내지 제3선택적 반사면(239a)(239b)을 경유하면서 선택적으로 투과 또는 반사되면서 합성되고, 상기 출사면(238d)으로 출사된다.Meanwhile, another embodiment of the composite prism 235 includes the X-cube prism 238 as shown in FIG. 9. Referring to the drawings, the disclosed X-cube prism 238 may include the first to third incident surfaces 238a, 238b, and 238c to which the first to third lights R, G, and B are respectively incident. An emission surface 238d into which these lights are integrated and output, and first and second selective reflection surfaces 239a and 239b arranged in an X-shape. The first selective reflection surface 239a reflects the first light R incident through the first incident surface 238a and the second incident light through the second and third incident surfaces 238b and 238c. And the third light G (B) is a surface to be transmitted. Meanwhile, the second selective reflection surface 239b reflects the third light B incident through the third incident surface 238c and transmits the remaining first and second lights R and G. . Accordingly, each of the first to third light beams R, G, and B incident through the first to third incident planes 238a, 238b, and 238c may be the first to third selective reflection surfaces 239a. It is synthesized while being selectively transmitted or reflected while passing through 239b, and exits to the exit surface 238d.

상기한 바와 같이, 제1 내지 제2광원유니트(210)(220)로서 서로 다른 파장의 광을 조사하는 제1 내지 제3광모듈(230R)과 합성프리즘(235)을 구비함으로써, 조명광의 광량을 보다 더 증가시킬 수 있다.As described above, the first to second light source units 210 and 220 are provided with the first to third light modules 230R and the synthetic prism 235 for irradiating light having different wavelengths, thereby providing a light amount of illumination light. Can be increased further.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 화상투사장치는 균일광을 조명하는 조명유니트(300)와, 입사된 균일광으로부터 입력된 영상신호에 대응되는 화상을 형성하는 화상형성소자(320)와, 이 화상형성소자(320)에서 형성된 화상을 스크린(340)에 확대 투사시키는 투사렌즈유니트(330)를 포함한다.Referring to FIG. 10, an image projection device according to an exemplary embodiment of the present invention may include an illumination unit 300 for illuminating uniform light and an image forming element 320 for forming an image corresponding to an image signal input from incident uniform light. And a projection lens unit 330 which enlarges and projects the image formed by the image forming element 320 on the screen 340.

상기 조명유니트(300)는 제1 및 제2광원유니트(301)(302)와, 제1 및 제2편광회복 인터그레이터(303)(304) 및 편광빔스프리터(305)를 포함하여, 서로 다른 위치 에 배치된 제1 및 제2광원유니트(301)(302)에서 조사된 광을 합성하여 조명하는 것으로, 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명된 본 발명의 제1 및 제2실시예에 따른 조명유니트의 구성과 실질상 동일하다. 그러므로, 본 실시예에 있어서는, 상기 조명유니트(300)에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. The lighting unit 300 includes first and second light source units 301 and 302, first and second polarization recovery integrators 303 and 304, and a polarization beam splitter 305. According to the first and second embodiments of the present invention described with reference to FIGS. 2 to 9 by synthesizing and illuminating the light irradiated from the first and second light source units 301 and 302 disposed at a position It is substantially the same as the configuration of the lighting unit. Therefore, in this embodiment, a detailed description of the lighting unit 300 will be omitted.

여기서, 조명유니트(300)를 구성하는 복수의 광모듈은 순차적으로 온/오프 구동되면서, 적색, 녹색, 청색 파장의 광을 순차적으로 조사한다. 따라서, 1패널 구조의 화상형성소자를 이용한 화상투사장치를 구성함에 있어서, 칼라 화상 구현에 이용되는 칼라휠(미도시) 등의 구성을 상기 조명유니트(300)가 대체할 수 있다.Here, the plurality of optical modules constituting the illumination unit 300 is sequentially turned on / off, while sequentially irradiating light of red, green, blue wavelengths. Therefore, in constructing an image projecting device using an image forming element having a one-panel structure, the lighting unit 300 may replace a configuration such as a color wheel (not shown) used for implementing a color image.

상기 화상형성소자(320)는 입사된 균일한 조명광을 화소단위로 선택적으로 반사시켜 화상을 형성한다. 이 화상형성소자(320)는 반사형 액정표시소자 또는 DMD(디지털 마이크로미러 디바이스) 등으로 구성된다. 여기서, 반사형 액정표시소자는 입사광의 편광특성을 이용하여 화상을 구현하는 것으로, 특정 편광의 광을 이용한다. 본 실시예의 경우, 제1 및 제2광원유니트(301)(302에서 조사된 광을 합성하기 위한 수단으로 특정 편광의 광을 이용함으로써, 별도의 편광변환소자 내지는 폴라라이저의 채용이 불필요하다.The image forming element 320 selectively reflects the incident uniform illumination light in pixel units to form an image. The image forming element 320 is composed of a reflective liquid crystal display element, a DMD (digital micromirror device), or the like. Here, the reflective liquid crystal display device implements an image by using polarization characteristics of incident light, and uses light having a specific polarization. In the present embodiment, by using the light of a specific polarization as a means for synthesizing the light irradiated from the first and second light source units 301 and 302, it is unnecessary to employ a separate polarization conversion element or polarizer.

상기 DMD는 독립적으로 구동되는 2차원 배열 구조의 마이크로미러 어레이를 포함하는 것으로, 입력된 화상신호에 따라 각 화소별 반사광의 각도를 독립적으로 설정함에 의하여 화상을 형성한다.The DMD includes an independently driven two-dimensional array of micromirror arrays, and forms images by independently setting angles of reflected light for each pixel according to an input image signal.

한편, 상기한 바와 같이, 화상형성소자(302)로서, 반사 타입을 채용한 경우, 광로를 변환하기 위한 수단으로서 상기 조명유니트(300), 상기 화상형성소자(320) 및 상기 투사렌즈유니트(330) 사이에 배치되는 빔스프리터(310)를 더 구비하는 것이 바람직하다. On the other hand, as described above, when the reflection type is employed as the image forming element 302, the lighting unit 300, the image forming element 320 and the projection lens unit 330 as means for converting the optical path. It is preferable to further include a beam splitter 310 disposed between).

이 빔스프리터(310)는 상기 조명유니트(300) 쪽에서 입사된 빔은 상기 화상형성소자(320) 방향으로 향하도록 하고, 상기 화상형성소자(320) 쪽에서 입사된 빔은 스크린(340) 방향으로 향하도록 입사빔의 경로를 변환한다. 이 빔스프리터(310)는 임계각 전반사 특성을 이용하여 빔의 경로를 변환하는 구조의 임계각 프리즘, 소정 광량비로 빔을 분할하는 구조의 일반적인 빔스프리터, 또는 편광 방향에 따라 빔의 경로를 변환하는 편광빔스프리터 등으로 구성될 수 있다.The beam splitter 310 directs the beam incident from the illumination unit 300 toward the image forming element 320, and the beam incident from the image forming element 320 toward the screen 340. The path of the incident beam is converted so as to The beam splitter 310 is a critical angle prism of a structure that transforms the path of the beam by using the critical angle total reflection characteristic, a general beam splitter of a structure that divides the beam by a predetermined light quantity ratio, or a polarization beam of converting the path of the beam according to the polarization direction. It may be configured as a splitter.

상기 투사렌즈유니트(330)는 상기 빔스프리터(310)에 마주하게 배치되어, 상기 화상형성소자(320)에서 형성되고, 상기 빔스프리터(310)를 경유하여 입사된 화상을 확대하여 스크린(340) 쪽으로 투사시킨다.The projection lens unit 330 is disposed to face the beam splitter 310, is formed in the image forming element 320, and enlarges an image incident through the beam splitter 310 to enlarge the screen 340. Project toward.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 조명유니트는 제1 및 제2광원유니트를 이용하여 광을 생성하고, 이 생성된 광을 합성하여 조명함으로써 광량을 증가시킬 수 있다는 이점이 있다. 또한, 제1 및 제2광원유니트를 구성하는 광모듈의 구조적인 특성을 이용하여 그 크기를 소형화할 수 있고, 콜리메이팅된 광을 조명할 수 있어서 집광 효율을 높일 수 있다. 그리고, 균일광 조명을 위한 구조와 편광변환을 위한 구조를 통합하여 일체로 구성함으로써, 전체 구성을 보다 컴팩트화 할 수 있다.The lighting unit according to the present invention configured as described above has an advantage that the amount of light can be increased by generating light using the first and second light source units, and synthesizing the generated light. In addition, the size of the optical module constituting the first and second light source units can be reduced in size, and the collimated light can be illuminated to increase the light collection efficiency. Further, by integrating the structure for uniform light illumination and the structure for polarization conversion integrally, it is possible to make the whole configuration more compact.

또한, 본 발명에 따른 화상투사장치는 상기한 조명유니트를 채용함으로써, 전체 크기를 소형화 할 수 있다. 또한, 광량이 증대되고 콜리메이팅 성능이 개선된 광을 이용하여 화상을 형성함으로써, 화상이 일정 비율로 확대되어 스크린에 투영되므로 스크린에 맺히는 화상의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 서로 다른 파장의 광을 조명하는 제1 내지 제3광모듈을 이용하여 칼라 광을 조명함으로써, 별도의 칼라 휠 장치 없이도, 칼라 화상을 구현할 수 있다는 이점이 있다.In addition, the image projecting value according to the present invention can be reduced in size by employing the above-described lighting unit. In addition, by forming an image using the light whose light amount is increased and the collimating performance is improved, the image is enlarged at a predetermined ratio and projected onto the screen, thereby improving the quality of the image formed on the screen. In addition, by illuminating the color light using the first to third optical modules for illuminating light of different wavelengths, there is an advantage that a color image can be implemented without a separate color wheel device.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.The above embodiments are merely exemplary, and various modifications and equivalent other embodiments are possible from those skilled in the art. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the invention described in the claims below.

Claims (7)

반사면을 가지는 콜리메이터와 상기 반사면 내에 위치되며 소정 파장의 광을 조사하는 광원을 구비한 하나 또는 복수의 광모듈을 포함하는 제1광원유니트와;A first light source unit including one or a plurality of optical modules having a collimator having a reflecting surface and a light source positioned in the reflecting surface and irradiating light of a predetermined wavelength; 상기 제1광원유니트에서 조명된 광이 균일한 제1편광의 광이 되도록 변환하는 제1편광회복 인터그레이터와;A first polarization recovery integrator for converting the light illuminated from the first light source unit into a uniform first polarized light; 상기 제1광원유니트와 다른 위치에 배치되는 것으로, 반사면을 가지는 콜리메이터와 상기 반사면 내에 위치되며 소정 파장의 광을 조사하는 광원을 구비한 하나 또는 복수의 광모듈을 포함하는 제2광원유니트와;A second light source unit disposed at a position different from the first light source unit and including a collimator having a reflective surface and a light source positioned in the reflective surface and irradiating light of a predetermined wavelength; ; 상기 제2광원유니트에서 조명된 광이 균일한 제2편광의 광이 되도록 변환하는 제2편광회복 인터그레이터와;A second polarization recovery integrator for converting the light illuminated from the second light source unit into a uniform second polarized light; 서로 다른 위치에서 입사된 제1 및 제2편광의 광이 동일 경로로 진행하도록 입사광의 편광성분에 따라 진행 경로를 변환하는 편광빔스프리터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명유니트.And a polarization beam splitter for converting the propagation path according to the polarization component of the incident light so that the light of the first and second polarized light incident at different positions travels in the same path. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 및 제2편광회복 인터그레이터 각각은,Each of the first and second polarization recovery integrators, 입사광이 균일광이 되도록 하는 인터그레이터 로드와;An integrator rod for causing incident light to be uniform light; 상기 인터그레이터 로드의 출사단에 마련되어 입사광의 위상을 바꾸어주는 1/4 파장판과;A quarter wave plate provided at an exit end of the integrator rod to change a phase of incident light; 상기 1/4파장판의 일면에 마련되는 것으로, 소정 편광의 광은 투과시키고, 다른 편광의 광은 반사시키는 편광자와;A polarizer which is provided on one side of the quarter-wave plate and transmits light of a predetermined polarization and reflects light of another polarization; 상기 인터그레이터 로드의 입사단에 마련되는 것으로, 상기 제1 및 제2광원유니트 각각에서 입사된 광은 투과시키고, 상기 편광자에서 반사되고 상기 1/4 파장판을 경유하여 입사된 광을 되반사시키는 어퍼쳐;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명유니트.It is provided at the incidence end of the integrator rod, the light incident from each of the first and second light source unit is transmitted, reflecting the light reflected by the polarizer and the incident light through the quarter wave plate back Aperture; lighting unit comprising a. 제1항 또는 제2항에 있어서, The method according to claim 1 or 2, 상기 제1 및 제2광원유니트 각각의 광모듈은,The optical module of each of the first and second light source units, 적색, 녹색, 청색 파장의 평행광을 각각 조사하는 제1 내지 제3광모듈을 포함하고,First to third optical modules for irradiating parallel light of red, green and blue wavelengths, respectively, 상기 제1 및 제2광원유니트는, The first and second light source units, 상기 제1 내지 제3광모듈 사이에 배치되는 것으로, 파장에 따라 입사광을 선택적으로 투과시켜 상기 제1 내지 제3광모듈에서 조사된 서로 다른 파장의 광이 상기 편광빔스프리터 방향으로 향하도록 하는 합성 프리즘;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 조명유니트.It is disposed between the first to the third optical module, and selectively transmits the incident light according to the wavelength so that the light of different wavelengths irradiated from the first to third optical module toward the polarizing beam splitter direction Prismatic; lighting unit characterized in that it further comprises. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 합성 프리즘은,The synthetic prism, 엑스 큐브 프리즘 또는 트리크로익 프리즘인 것을 특징으로 하는 조명유니트.An illumination unit, characterized in that an X-cube prism or a trichroic prism. 제1항 또는 제2항에 따른 조명유니트와;An illumination unit according to claim 1 or 2; 편광빔스프리터에서 출사된 균일광으로부터 입력된 영상신호에 대응되는 화상을 형성하는 화상형성소자와;An image forming element for forming an image corresponding to an image signal input from the uniform light emitted from the polarizing beam splitter; 상기 화상형성소자에서 형성된 화상을 스크린에 확대 투사시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상투사장치.And a projection lens unit configured to enlarge and project the image formed by the image forming element on a screen. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 제1 및 제2광원유니트 각각의 광모듈은,The optical module of each of the first and second light source units, 적색, 녹색, 청색 파장의 평행광을 각각 조사하는 제1 내지 제3광모듈을 포함하고,First to third optical modules for irradiating parallel light of red, green and blue wavelengths, respectively, 상기 제1 및 제2광원유니트는, The first and second light source units, 상기 제1 내지 제3광모듈 사이에 배치되는 것으로, 파장에 따라 입사광을 선택적으로 투과시켜 상기 제1 내지 제3광모듈에서 조사된 서로 다른 파장의 광이 상기 편광빔스프리터 방향으로 향하도록 하는 합성 프리즘;을 더 구비한 것을 특징으로 하는 화상투사장치.It is disposed between the first to the third optical module, and selectively transmits the incident light according to the wavelength so that the light of different wavelengths irradiated from the first to third optical module toward the polarizing beam splitter direction An image projection apparatus further comprising a prism. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 합성 프리즘은,The synthetic prism, 엑스 큐브 프리즘 또는 트리크로익 프리즘인 것을 특징으로 하는 화상투사장치.An image projection apparatus, characterized in that the X-cube prism or triccroic prism.
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