KR0157083B1 - 프로젝터 - Google Patents

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KR0157083B1
KR0157083B1 KR1019940014167A KR19940014167A KR0157083B1 KR 0157083 B1 KR0157083 B1 KR 0157083B1 KR 1019940014167 A KR1019940014167 A KR 1019940014167A KR 19940014167 A KR19940014167 A KR 19940014167A KR 0157083 B1 KR0157083 B1 KR 0157083B1
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시게루 시바자끼
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쯔지 하루오
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Abstract

프로젝터는 광 밸브에서 스크린까지의 단축된 광학 경로와 시스템의 깊이의 길이를 줄이고 설치하는데 작은 공간을 필요로 한다. 광 밸브에서 발생한 광선은 수렴 렌즈에 의해 굴절되고 타원경의 주촛점에서 수렴하는 평면경에 의해 반사되고 포물경의 촛점이기도 하고 투사 렌즈가 위치한 부촛점으로 진행한다. 투사 렌즈를 통과한 광선은 포물경에 의해 반사되고 편두형 렌즈 스크린 위에 마지막으로 화상을 형성하기 위해 프레넬 렌즈에 의해 모아진 평행 광선을 보낸다.

Description

프로젝터
제1a도와 제Ib도는 종래의 프로젝터의 구조도.
제2a도, 제2b도 및 제2c도는 종래의 프로젝터의 다른 구조도.
제3a도와 제3b도는 종래의 프로젝터의 다른 구조도.
제4도는 본 발명에서 실시된 프로젝터를 설명하는 구조도.
제5도는 제4도와 유사한 프로젝터의 다른 예를 도시한 도면.
제6도는 본 발명에서 실시된 다른 프로젝터의 구조도.
제7도는 제6도와 유사한 프로젝터의 다른 예를 도시한 도면.
제8도는 본 발명에서 실시된 다른 프로젝터의 구조도.
제9도는 제8도와 유사한 프로젝터의 다른 예의 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 액정형 광 밸브 2, 7, 16, 34, 44 : 투사 렌즈
6 : 프리즘 8 : 액정 패널
11, 31, 41 : 광 밸브 구동 회로 12, 32, 42 : 광 밸브
13 : 수렴 렌즈 14 : 평면경
15, 45 : 타원경 17, 33, 35, 43 : 포물경
18, 36, 46 : 프레넬 렌즈 19, 37, 47 : 편두형 렌즈 스크린
20, 38, 48 : 광원 21, 39, 49 : 광선 분할기
본 발명은 프로젝터에 관한 것으로, 더 상세하게는 한개의 타원경과 한개의 포물경의 조합을 투사에 사용하거나 두개의 포물경의 조합 또는 한개의 포물경과 한개의 타원경의 조합을 투사에 적용함으로써 광 밸브에서 스크린까지 보다 짧은 광경로를 갖도록 고안된 프로젝터에 관한 것이다.
종래의 프로젝터는 광원, 액청형 광 밸브(분광 시스템을 포함하는 단일 액정패널 또는 3장의 액정 패널이 부착되어 있는), 투사 렌즈, 평면경(단일 혹은 두 개) 및 프레넬 렌즈와 편두(扁豆)형 렌즈(즉, 렌즈와 스크린)을 포함하는 조합 유니트를 포함한다. 작동 원리는 널리 알려진 음극선관(CRT)의 동작 원리와 같다. 액정형 광 밸브에서 스크린까지의 광경로를 조절하는 프로젝터 케이스의 깊이의 길이는 주로 스크린 바로 앞에 위치한 투사경(평면경)의 크기에 의존한다. 광경로가 단축된 프로젝터를 만들어내기 위해서 많은 시도가 있었다.
프로젝터는 일본 공개 실용실안 제63-73792호에 기술되어 있다. 이 프로젝터는 정면을 조사하기 위한 광원과 스크린 위에 액정 디스플레이 패널의 확대된 화상을 투사하기 위한 투사 렌즈가 직접으로 혹은 반사경을 통해서 간접으로 반대편인 입사면을 갖고 있는 디스플레이창의 내부 표면에 접촉되거나 근처에 있는 발광면에 위치해있다. 액정 디스플레이 패널은 투사 렌즈에 직접으로 또는 반사경을 통해서 간접으로 반대쪽에 위치한다.
프로젝터는 일본 실용실안 제4-38346호에 기술되어 있는데, 액정 디스플레이 패널에서부터 광선 화상이 평면경에 의해 반사되고 투사 렌즈를 통과한 후 스크린에 화상이 맺히도록 평면경에 의해 반사된다.
프로젝터는 투사 렌즈를 통해서 액정 패널에서 발생하는 광선들이 편두형 스크린에 화상이 맺히도록 프레넬 렌즈에 의해 모아진다. 모아진 화상은 기울어진 상태에서 액정 패널에 위치시킴으로써 밝게 조사된다.
프로젝터는 일본 공개 특허 제2-3556호에 기술되어 있는데, 광 밸브에서 발생되어 케이스부에서 정렬된 광선은 케이스에서 서로 평행이 되도록 배열하는 전반사경에서 반사되어 프레넬 렌즈와 편두형 렌즈를 포함하는 스크린에 화상을 형성한다. 이 편두형 스크린은 프로젝터를 사용하지 않을때 프로젝터의 깊이의 길이를 줄이기 위해서 플랩형(flap type)으로 되어 있다.
일본 특허 공개 제2-157734호는 광원, 제1, 제2 및 제3 반사경, 색소 능동체, 액정 디스플레이 및 광학 시스템에서 빛의 손실을 줄이고 스크린까지의 광경로를 줄이며 제작을 간단하게 하기 위한 스크린을 포함하는 종래의 프로젝터를 기술하고 있다. 제1 반사경은 픽셀을 형성하기 위해 입사광을 통과시키거나 차단시키는 색소 능동체 액정 디스플레이 위에 평행하게 빛을 도달하게 하기 위해 곡면에 의해 광원으로부터 생긴 입사광을 반사시킨다. 제2 반사경은 빛이 스크린 위에 화상을 투사하기 위해 제2 반사경에서 생긴 입사광을 차례로 반사시키는 제3 반사경으로 들어 가도록 하는 색소능동체 액정 디스플레이를 통과하는 전송된 입사광에 평행한 빛을 반사시킨다.
상술한 바와 같이, 임의의 종래의 프로젝터는 충분하게 단축된 광경로를 갖고 있지 않다. 따라서 종래의 프로젝터의 광학 시스템은 프로젝터가 바닥이나 벽에 설치될 때 단지 깊이의 길이를 줄여준다.
예를 들면, 반사경과 스크린을 조밀하게 위치시켜서 깊이의 길이를 어느 정도 줄인 프로젝터가 있으나 이 프로젝터들은 박형(搏形)이라 불릴 정도로 작지는 않다.
프로젝터는 형성될 화상의 성질을 상당히 저하시키는 외부광의 누광현상을 일으킬 수 있는 전반사형 프리즘을 사용한다. 르리즘의 사용은 또한 프로젝터의 중량을 증가시킬 수도 있다.
프로젝터들은 둘다 스크린 앞의 반사경의 크기를 줄이기 위해 스크린 주위에 다수의 반사경을 사용한다. 그러나, 이 방법은 프로젝터의 깊이의 길이를 줄이는데 효과적이지 못하다. 더구나, 다반사는 투사된 화상의 밝기에 상당한 영향을 줄 수도 있다.
본 발명의 목적은 단축된 광경로와, 시스템에서 줄어든 깊이의 길이를 갖고 바닥이나 벽에 설치하기 위한 작은 공간을 요구하는 프로젝터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단축된 광경로와 광학 시스템의 깊이에서 감소를 갖고, 수렴 렌즈와 평면경을 통한 광 밸브에서 발생된 광선이 주촛점으로 보내지고 다시 타원경의 부촛점으로 보내진 다음 부촛점에 위치한 투사 렌즈를 통과한 후, 광선은 포물경에 의해 반사되고 마지막으로 편두형 렌즈 스크린에 화상을 형성하기 위해 프레넬 렌즈에 의해 모아지는 광학 시스템이기 때문에, 바닥이나 창문에 설치할 수 있도록 작은 공간을 요구하는 프로젝터를 제공하는 것이다.
수렴 렌즈와 평면경을 통해 광 밸브에서 생긴 광선은 타원경의 주촛점으로 보내지고 타원경의 부촛점으로 더 진행되어, 거기에 투사 렌즈가 배열된다. 광선은 투사 렌즈에 의해 굴절되고 편두형 렌즈 스크린(즉, 이 편두형은 렌즈와 스크린의 역활을 한다)에 화상을 형성하기 위해 프레넬 렌즈를 통해 모아진 광선은 포물경에 의해 반사된다.
상기 언급된 본 발명의 목적을 실현하기 위해, 본 발명은
주촛점과 부촛점이 있는 타원경, 광학 렌즈를 통하여 타원경의 주촛점에 광선이 수렴하도록 광선을 발생하는 광 밸브, 타원경의 부촛점에 위치한 투사 렌즈, 및 타원경의 부촛점에 촛점이 존재하는 포물경을 포함하여, 포물경에 의해 반사된 평행 광선이 화상을 형성하기 위해 모이게 되는 프로젝터; 또는
광원과 광분할기를 더 포함하는 것에서 특성화되어 있고 광 밸브로 반사형 액정을 사용하는 프로젝터를 제공받는다.
제1a도와 제1b도는 종래의 배면형 프로젝터(rear-type projector)의 구조도이다. 제1a도는 2회 반사형 프로젝터를 도시하고 제1b도는 3회 반사형 프로젝터를 도시한다. 도면에서 1은 액정형 광 밸브, 2, 3a 및 3b는 평면경, 4는 프레넬 렌즈와 편두형 렌즈의 조합이고 5는 광원이다.
각각의 종래의 프로젝터는 광원(5), 액정형 광 밸브(1, 분광 시스템을 포함시키기 위해서 단일 액정 패널 또는 3장의 액정 패널이 부착되어 있는), 투사 렌즈와 평면경(2,3, 단일 혹은 2개), 및 프레넬 렌즈와 편두형 렌즈(즉 렌즈와 스크린)를 포함하는 조합체(4)를 포함한다. 종래의 프로젝터는 음극선(CRT)이 동작하는 원리와 같은 잘 알려진 동작 원리로 작동한다. 액정형 광 밸브(1)에서 스크린까지의 광경로를 조절하는 프로젝터 케이스의 깊이의 길이는 주로 스크린 바로 앞에 위치한 투사경(평면경)의 크기에 좌우된다. 보다 짧은 광경로를 갖는 프로젝터를 만들어내기 위해서 많은 시도가 있었다. 제2a도 내지 제2c도 및 제3a도와 제3b도는 케이스 주위에 복수의 평면경을 위치시키고, 기울어진 상태에서 액정 패널을 위치시키고(제3a도) 프로젝터 케이스의 깊이의 길이를 줄이고(제3b도) 프리즘을 적용함으로써(제2a도) 종래의 프로젝터의 광학 경로의 길이를 줄일 수 있는 예를 도시한다. 도면에서, 2a, 2b, 3c, 3d 및 3f는 평면경들이고 2c와 3e는 전반사경, 6은 프리즘, 7은 투사렌즈 및 8은 액정 패널이다. 제Ia도와 제Ib도의 유사기능을 갖는 다른 부분들은 같은 참조 번호로 표시된다. 제2a도에는 일본 공개 실용신안 제63-73792호에서 기술된 프로젝터가 도시되어 있다. 이것은 정면의 투명 스크린이 제공된 디스플레이 창이 있는 케이스가 있으며 투명 액정 디스플레이 패널, 배면에서 액정 디스플레이 패널을 조사하기 위한 광원 및 스크린 위에 액정 디스플레이 패널의 확대된 화상을 투시하기 위한 투사 렌즈를 포함하는 액정 디스플레이 장치이다. 케이스부에는 디스플레이 창보다 큰 발광면을 갖는 프리즘(6)이 투사 렌즈에 직접으로 또는 반사경(2a와 3c)을 통해서 간접으로 반대편인 입사면을 갖고 있는 디스플레이 창의 내부표면에 접촉되거나 근처에 있는 발광면에 위치해있다. 액정 디스플레이 패널은 투사 렌즈에 직접 또는 반사경을 통해서 간접으로 반대편에 위치해있다. 제2c도는 제2b도의 ⅡC-ⅡC 선을 따르는 단면도이며 양 프로젝터는 일본 실용실안출원 제 4-38346호에 기술되어 있는데, 깩정 디스플레이 패널로부터 광선이 평면경(2b)에 의해 반사되고 투사 렌즈를 통과한 후 스크린(4)에 화상을 형성하기 위해 평면경(36와 31)에 의해 반사된다.
제3a도는 투사 렌즈(7)을 통하여 액정 패널(8)에서 나오는 광선들이 편두형스크린(4)에 화상이 맺히도록 프레넬 렌즈에 의해 모아지는 프로젝터를 도시한다. 모아진 화상은 기울어진 상태에서 액정 패널에 위치시킴으로써 밝게 조사된다.
제3b도는 일본 공개 특허 제2-3556호에 기술된 프로젝터를 도시한다. 이 프로젝터는, 광 밸브(1)에서 발생하여 케이스부에서 정렬된 광선들이 케이스에서 서로 평행이 되도록 배열하는 전반사경(2c와 3e)에서 반사되어 프레넬 렌즈와 편두형 렌즈를 포함하는 스크린(4)에 화쌍을 형성한다. 이 편두형 스크린(4)는 프로젝터를 사용하지 않을때 프로젝터의 깊이의 길이를 줄이기 위해 플랩형으로 되어 있다. 상기된 바와 같이 임의의 종래의 프로젝터는 충분히 단축된 광경로를 갖고 있지 않다. 따라서 종래의 프로젝터의 광학 시스템은 프로젝터가 바닥이나 벽에 설치될 때 단지 깊이의 길이를 줄여준다.
예를 들면, 제1a도와 제1b도에 도시된 프로젝터들은 반사경들과 스크린을 조밀하게 위치시켜 깊이의 길이를 어느 정도 줄였으나 이 프로젝터들은 박형이라 불릴 정도로 작지는 않다.
제2a도에 도시된 프로젝터는 형성될 화상의 성질을 상당히 저하시키는 외부광의 누광현상을 일으킬 수 있는 전반사형 프리즘을 사용한다. 또한, 프리즘의 사용은 프로젝터의 중량을 증가시킬 수 있다.
제2b도와 제2c도에 도시된 프로젝터들은 둘다 스크린 앞의 반사경의 크기를 줄이기 위해 스크린 주위에 다수의 반사경을 사용한다. 그러나 이 방법은 프로젝터의 깊이의 길이를 줄이는데 효과적이지 못하다. 더구나, 다반사는 투사된 화상의 밝기에 상당한 영향을 줄 수도 있다.
첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 적절한 실시예는 다음과 같이 기술될 것 이다.
제4도는 본 발명을 실시한 프로젝터의 예를 설명하는 구조도로, 광 밸브 구동 회로(11), 광 밸브(12), 수렴 렌즈(13), 평면경(14), 타원경(15), 투사 렌즈(16), 포물경(17), 프레넬 렌즈(18)와 편두형 렌즈 스크린(19)이 도시되어 있다. 타원경(15)는 주촛점(Fl)과 포물경(17)의 촛점이기도한 부촛점이 있다.
본 발명에 따른 프로젝터는 자기 발광 디스플레이 또는 배면광 디스플레이로 된 광 밸브(12), 광 밸브 구동 회로(11), 수렴 렌즈(13), 타원경(15), 투사 렌즈(16), 포물경(17, 투사경과 같은 기능을 하는), 프레넬 렌즈(18)과 편두형 렌즈 스크린(19)를 포함한다.
수렴 렌즈(13)을 통하여 광 밸브(12)에서 나오는 광선은 주촛점(F1)에서 수렴하고 포물경(17)의 초점이기도한 부촛점(F2)로 반사된 광선은 타원경(15)로 진행한다. 광선은 포물경(17)의 부촛점에 배열된 투사 렌즈(16)에 의해 굴절된 후 광선은 평행 관선으로 만들어주는 포물경(17)에 의해 반사된다. 평행 광선은 편두형 렌즈 스크린(19)에 화상을 형성하기 위해 프레넬 렌즈(18)에 의해 모아진다. 프로젝터의 광학 시스템에서 비원형 반사경이 사용되기 때문에, 광 밸브(12)에서 발생된 광선은 화상 왜곡을 보정해야 된다.
제5도는 제4도에 도시된 프로젝터의 다른 수정된 모양을 도시하는 도면이다.
제5도에서 숫자 20은 광원, 숫자 21은 광선 분할기를 나타낸다. 제4도에 도시된 기능적으로 유사한 다른 구성 부품들은 같은 숫자로 표시되어 있다.
이 프로젝터는 광원(20)과 광선 분할기(21)을 사용하고 광 밸브(12)로서 반사형 액정 소자를 사용하기 때문에 제4도에 도시된 프로젝터와 상이하다.
광선 분할기921)을 통해 광원(20)에서 나오는 광선은 수렴 렌즈(13)을 통해 발생하는 광선으로부터 광 밸브(12, 반사형 액정)로 들어가고 평면경(14)에 의해 반사된다. 반사된 광선은 타원경(15)의 주촛점(F1)에서 수럼하고 포물경(17)의 초점이 기도한 부촛점(F2)로 진행하고 거기에 투사 렌즈(16)이 배열된다. 광선은 투사 렌즈(16)에 의해 굴절되고 광선이 평행 광선으로 변환되어 편두형 렌즈 스크린(19)위에 화상을 형성하는 프레넬 렌즈(18)에 의해 모아져서 포물경에 의해 반사된다.
제6도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면인데, 광 밸브 구동 회로(31), 광 밸브(32), 제1포물경(33), 투사 렌즈934), 제2포물경(35), 프레넬 렌즈(36) 및 편두형 렌즈 스크린(37)을 도시한다. 제1포물경(33)과 제2포물경(35)는 공통 초점(F)를 가지고 있다.
본 발명에 따른, 이 프로젝터는 자기 발광 디스플레이 스크린 또는 배면광디스플레이 스크린이 있는 광 밸브(32), 광 밸브 구동 회로(31), 제1포물경(33), 투사 렌즈(34), 투사경 역할을 하는 제2포물경(35), 프레넬 렌즈(36) 및 편두형 렌즈 스크린(37)을 포함한다.
광 밸브(32)에서 발생한 평행 광건은 제1포물경의 초점에서 수렴하고 초점에 위치한 투사 렌즈(34)를 통과한다. 그 다음에 광선은 제2포물경(35)에 의해 반사되고 프레넬 렌즈(36)에 의해 모아진 평행 관선으로 변환되어 편두형 렌즈 스크린(37)위에 화상이 형성된다. 프로젝터의 광학 시스템이 비원형 반사경을 사용하기 때문에 광 밸브(32)에서 발생한 광선은 화상 왜국을 보정해야 한다.
제7도는 제6도에서 도시된 프로젝터의 다른 수정된 모양을 도시한다. 제7도에서 숫자 38은 광원, 숫자 39는 광선 분할기를 나타낸다. 제6도에 도시된 것들과 기능적으로 유사한 다른 구성 부품들은 같은 숫자로 표시되어 있다.
이 프로젝터는 관원(38)과 광선 분할기(39)를 사용하고 광 밸브(32)와 같은 반사형 액정을 사용하기 때문에 제6도에 도시된 프로젝터와 상이하다.
광선 불할기(39)를 통해 광원(38)에서 나오는 광선은 평행 광선이 나오는 광 밸브(32, 반사형 액정 패널)로 들어가고 제1포물경(33)의 초점(F)에 수렴하도록 제1포물경에 의해 반사되고 광선은 그 곳의 초점에 위치한 투사 렌즈(34)로 들어간다.
투사 렌즈(34)에 의해 굴절된 광선은 프레넬 렌즈(36)에 의해 모아지는 평행 광선으로 변환되고 편두형 렌즈 스크린 위에 화상을 형성하도록 하기 위해 제2 포물경(35)에 의해 반사된다.
제8도는 본 발명의 실시예를 도시한 도면인데 광 밸브 구동 회로(41), 광 밸브(42), 포물경(43), 투사 렌즈(44), 타원경(45), 프레넬 렌즈(46)와 편두형 렌즈 스크린(47)을 나타내고 있다. 타원경(45)은 주촛점(Fl), 부촛점(F2)가 있고 주촛점(Fl)은 포물경(43)의 촛점이기도 하다.
본 발명에 따른 이 프로젝터는 자기 발광 디스플레이 또는 배면광 디스플레이가 있는 광 밸브(42)와 광 밸브 구동 회로(41), 포물경(43), 투사 렌즈(44), 타원경(45, 투사경 역할을 하는), 프레넬 렌즈(46)와 편두형 렌즈 스크린(47) 등을 포함한다.
광 밸브(42)에서 발생한 평행 광선은 포물경(43)에 의해 반사되고 그곳에 위치한 투사 렌즈(44)로 들어가서 타원경(45)의 주촛점(Fl)에서 수렴한다. 투사 렌즈(44)에서 나오는 광선은 타원경(45)에 의해 반사되고 부촛점(F2)를 지나서 편두형 렌즈 스크린(47) 위에 화상을 형성하기 위해 프레넬 렌즈(46)에 의해 모아진다. 프로젝터의 광학 시스템은 비원형 반사경을 사용하기 때문에, 광 밸브에서 말생한 광선은 화상 왜곡을 보정내야 한다.
제9도는 제8도의 프로젝터의 다른 수정된 모양을 도시한다. 제9도에서 숫자 48은 광원, 숫자 49는 광선 분할기를 나타낸다. 제8도에 도시된 것들과 기능적으로 유사한 다른 구성 부품들은 같은 숫자로 표시되어 있다.
이 프로젝터는 광원(48)과 광선 분할기(49)를 사용하고 광 밸브(42)와 같은 반사형 액정을 사용하기 때문에 제8도에 도시된 프로젝터와 상이하다.
광선 분할기(49)를 통해 광원(48)에서 나오는 광선은 평행 광선이 나오는 광 밸브(43, 반사형 액정 패널)로 들어가고 평행 광선이 포물경(43)의 촛점(Fl)으로 수렴하고 그곳의 촛점에 위치한 투사 렌즈(44)로 들어가도록 포물경(43)에 의해 반사된다. 투사 렌즈(1)를 통과한 광선은 타원경(45)에 의해 반사되고 이 광선은 평행 광선이 되어서 편두형 렌즈 스크린 위에 화상을 형성하도록 프레넬 렌즈(46)에 의해 모아진다.
지금까지 양호한 실시예에 대해 상세하게 기술하였으나, 본 분야에 숙련된 기술자들은 첨부된 특허 청구 범위에 의해 한정된 주 발명의 원리 및 배경을 벗어나지 않고서 본 발명을 여러가지로 수정 및 변형시킬 수도 있다.

Claims (2)

  1. 주촛점과 부촛점이 있는 타원경, 광학 시스템을 통하여 상기 타원경의 주촛점에 광선이 수렴하도록 광선을 발생하는 광 밸브, 상기 타원경의 부촛점에 위치한 투사 렌즈, 및 평행 광선을 생성하기 위해 상기 타원경의 부촛점에 초점이 있는 포물경을 포함하여, 상기 포물경에 의해 반사된 평행 광선이 화상을 형성하기 위해 모이게 되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서, 광원과 광선 분할기를 더 포함하고, 반사형 액정 디스플레이를 광 밸브로서 사용하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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