KR100215782B1 - 리어 프로젝션 티브이용 스크린 - Google Patents

Abstract

리어 프로젝션용 스크린의 프레넬 렌즈에 관한 것으로, 전면에 형성된 프레넬 렌즈와 상기 프레넬 렌즈의 후면에 형성된 렌티큘러 렌즈로 구성된 리어 프로젝션 티브이용 스크린에 있어서; 상기 프레넬 렌즈부의 중앙영역을 제외한 주변영역에는 다수의 프리즘 형태인 광로변환부로 형성되어, 외부로 부터의 입사광을 상기 다수의 광로변환부를 통해 광로변환시켜 출력함을 특징으로 하여 측면 입사에 따른 광손실도 없으며, 반사면에서는 전반사가 일어나기 때문에 반사하면서 발생되는 광손실도 극히 적게 되는 효과가 있다.

Description

리어 프로젝션 티브이용 스크린

본 발명은 리어 프로젝션 티브이(Rear Projection TV)의 스크린(Screen)에 관한 것으로 특히, 스크린의 프레넬 렌즈부에 관한 것이다.

종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 스크린을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1a은 종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 스크린이 1매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 정면도 및 단면도이고, 도 1b는 종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 스크린이 2매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 단면도로써, 스크린은 프레넬 렌즈부(Fresnel Lens)(11)와 렌티큘러 렌즈부(Lenticular Lens)(12)로 구성된다.

상기 프레넬 렌즈부(11)는 표면의 중앙부분이 활형이며 이외의 바깥부분은 톱니모양으로 LCD 프로젝터 또는 CRT 프로젝터와 같은 투사 엔진에서 방출되는 광을 모아서 광의 손실을 줄여준다.

그리고, 상기 렌티큘러 렌즈부(12)는 표면이 전체적으로 렌즈모양의 돌출부들로 이루어져 프레넬 렌즈부(11)에 의해 모아진 광의 시야각을 넓혀준다.

상기와 같은 프레넬 렌즈부(11)와 렌티큘러 렌즈부(12)는 1매의 렌즈로 구성된 경우와 2매의 렌즈로 구성된 경우가 있다.

먼저, 프레넬 렌즈부(11)와 렌티큘러 렌즈부(12)가 도 1a과 같이 1매에 앞 뒤 면으로 구성된 경우 시청자가 볼 수 있는 스크린 관찰방향으로 굴절되어야 할 광은 스크린의 주변부에서 프레넬 렌즈부(11)의 표면에 반사되어 시스템의 밝기를 떨어뜨린다. 이러한 작용은 입사광의 입사각이 클수록 더 심해진다.

또한, 프레넬 렌즈부(11)와 렌티큘러 렌즈부(12)가 도 1b와 같이 각각 1매씩 총 2매로 구성된 경우 입사광쪽으로 앞에 있는 한 매는 프레넬 렌즈부(11)로 톱니모양의 표면이 시청자가 시청하는 방향에 있으며, 그 뒤에 있는 한 매는 렌티큘러 렌즈부(12)로 표면 전체가 렌즈모양의 돌출부들로 이 표면이 시청자가 시청하는 방향에 있다.

상기 톱니모양의 표면이 시청자가 시청하는 방향에 있음에 따라 프레넬 렌즈부(11) 면으로의 입사각도가 줄어들게 되어 반사량이 줄어든다.

도 2는 도 1b의 프레넬 렌즈의 주변부에서의 입사광에 대한 설명을 위한 도면으로, 상기 1매의 렌즈로 구성된 스크린의 경우 프레넬 렌즈부(11)의 주변부는 입사광에 대한 입사각이 커져 광량손실이 큰데 이에 대해 살펴본다.

입사한 입사광이 프레넬 렌즈부(11)의 주변부 표면에 도달하면 정상적으로 굴절되는 광(1)과 반사되는 광(2)으로 나뉘게 된다. 이때, 반사되는 광(2)은 손실로 작용하게 된다.

한편, 프레넬 렌즈부(11)의 주변부의 경우 표면이 아닌 측면에도 빛이 도달할 수 있는데, 이 측면 굴절광(3)은 광량의 손실뿐만아니라 노이즈 발생원인이 될 수 있다.

종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 2매의 렌즈로 구성된 스크린은 반사량이 적으나 제조면, 설치면, 가격적인 면에서 매우 불리하고, 1매의 렌즈로 구성된 스크린은 주변부에서 반사되는 광 및 측면 굴절광으로 광량손실이 크고, 고스트와 같은 노이즈 발생의 원인을 제공하는데 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 1매의 렌즈로 구성된 스크린에서 주변부의 형상을 변화시켜 광량 손실을 줄이도록 한 리어 프로젝션 티브이용 스크린을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1a은 종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 스크린이 1매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 정면도 및 단면도

도 1b는 종래기술에 따른 리어 프로젝션 티브이의 스크린이 2매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 단면도

도 2는 도 1b의 프레넬 렌즈의 주변부에서의 입사광에 대한 설명을 위한 도면

도 3은 본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린이 1매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 정면도 및 단면도

도 4a는 도 3의 프레넬 렌즈의 수정된 주변부를 나타낸 단면도

도 4b는 도 3의 프레넬 렌즈의 수정된 주변부의 동작을 설명하기 위한 단면도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

31 : 프레넬 렌즈부31′ : 주변부

32 : 렌티큘러 렌즈부41: 입사면

42 : 반사면43 : 에지면

본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린의 특징은 전면에 형성된 프레넬 렌즈와 상기 프레넬 렌즈의 후면에 형성된 렌티큘러 렌즈로 구성된 리어 프로젝션 티브이용 스크린에 있어서; 상기 프레넬 렌즈부의 중앙영역을 제외한 주변영역에는 다수의 프리즘 형태인 광로변환부로 형성되어, 외부로 부터의 입사광을 상기 다수의 광로변환부를 통해 광로변환시켜 출력함에 있다.

이하, 본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린이 1매의 렌즈로 구성된 경우에 대한 정면도 및 단면도이고, 도 4a는 도 3의 프레넬 렌즈의 수정된 주변부를 나타낸 단면도로써, 스크린의 정면은 도 3과 같이 중심 원으로부터 일정간격마다 원을 그리고 이를 사각형 모양으로 자른 것과 같다.

이와 같은 스크린의 단면을 살펴보면 1매에 앞 뒤 면으로 프레넬 렌즈부(31)와 렌티큘러 렌즈부(32)가 구성되고, 상기 프레넬 렌즈부(31)는 표면의 중앙부분이 활형이며 그 바깥부분은 톱니모양이고, 그 주변부(31′)는 수정된 톱니모양으로 LCD 프로젝터 또는 CRT 프로젝터와 같은 투사 엔진에서 방출되는 광을 모아서 광의 손실을 줄여준다.

그리고, 상기 렌티큘러 렌즈부(32)는 종래기술과 동일하게 표면이 전체적으로 렌즈모양의 돌출부들로 이루어져 프레넬 렌즈부(31)에 의해 모아진 광의 시야각을 넓혀준다.

여기서, 상기 프레넬 렌즈부(31)의 수정된 톱니모양인 주변부(31′)는 도 4a와 같이 입사하는 광의 각도가 25°이상되지 않는 면을 갖는 입사면(41)과, 입사면(41)을 통과하여 도달하는 입사각이 전반사를 위한 임계각 이상이 되는 면을 갖는 반사면(42) 및 입사광이 입사되지 않는 에지(Edge)면(43)로 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린의 상기 프레넬 렌즈부(31)의 손실이 별로없는 중간 부분과 렌티큘러 렌즈부(32)는 종래기술과 유사하고, 손실을 심하게 일으키는 프레넬 렌즈부(31)의 주변부(31′)의 동작을 살펴본다.

도 4b는 도 3의 프레넬 렌즈의 수정된 주변부의 동작을 설명하기 위한 단면도로써, 에지면(43)에 입사광이 입사되지 않도록 입사면(41)은 입사하는 광(a)의 입사각도가 25° 이상되지 않도록 한다.

그후 굴절률(1.0)이 낮은 공기에서 입사면(41)으로 입사된 광은 굴절률(약 1. 5)이 높은 PMMA(Polymetilmetacrylate) 물질인 프레즈넬 렌즈부(31)로 입사되어 굴절(b)이 일어나고, 이 굴절된 광(b)은 반사면(42)에 입사된다.

이때 반사면(42)은 입사면(41)을 통과하여 도달하는 굴절광(b)의 입사각이 전반사를 위한 임계각(θ_t) 이상이 되도록 설계한다.

스크린의 굴절률을 n이라고 할 때, 임계각(θ_t)은 아래의 식에 의해 결정된다.

θ_t= sin^-1(1/n)

이렇게 설계된 반사면(42)은 입사면(41)을 통과하여 굴절된 광(b)을 전반사(c)시켜 투과에 의해 손실되는 광 없이 렌티큘러 렌즈부(32)로 진행시킨다.

본 발명에 따른 리어 프로젝션 티브이용 스크린은 프레넬 렌즈의 주변부에 입사면과 반사면 및 에지면을 부가적으로 형성하여 측면에 입사하여 손실되는 광도 없으며, 반사면에서는 전반사가 일어나기 때문에 반사하면서 발생되는 광손실도 극히 적게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 전면에 형성된 프레넬 렌즈와 상기 프레넬 렌즈의 후면에 형성된 렌티큘러 렌즈로 구성된 리어 프로젝션 티브이용 스크린에 있어서;

   상기 프레넬 렌즈부의 중앙영역을 제외한 주변영역에는 다수의 프리즘 형태인 광로변환부로 형성되어, 외부로 부터의 입사광을 상기 다수의 광로변환부를 통해 광로변환시켜 출력함을 특징으로 하는 리어 프로젝션 티브이용 스크린.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 입사광은 입사각이 25°미만이 되는 광로변환부의 프리즘 형태의 입사면으로 입사됨을 특징으로 하는 리어 프로젝션 티브이용 스크린.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 광로변환부의 프리즘 형태의 입사면에 상기 입사광은 굴절되어 투과됨을 특징으로 하는 리어 프로젝션 티브이용 스크린.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 투과된 광은 상기 광로변환부의 프리즘 형태의 반사면에 의해 전반사됨을 특징으로 하는 리어 프로젝션 티브이용 스크린.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 투과된 광과 상기 광로변환부의 프리즘 형태의 반사면에 대한 소정각은 다음의 임계각(θt) 이상이 되도록 함을 특징으로 하는 리어 프로젝션 티브이용 스크린.

   임계각(θt) = sin^-1(1/n), 단, n은 스크린의 굴절율이다.

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