KR100388270B1

KR100388270B1 - 리어 프로젝션 광학계

Info

Publication number: KR100388270B1
Application number: KR10-2000-0051838A
Authority: KR
Inventors: 임영빈
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2000-09-02
Filing date: 2000-09-02
Publication date: 2003-06-19
Also published as: KR20020018494A

Abstract

본 발명은 리어 프로젝션 광학계에 관한 것으로서, 스크린과, 광축이 상기 스크린 면과 평행하게 설치된 투사광학계와, 상기 광축에 대하여 소정의 각도를 이루며 수평면에 대하여 직립되게 설치되어 광을 반사시키는 소미러와, 상기 스크린의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 소미러로부터 반사되는 광을 받아 상측으로 투영시키는 중미러와, 상기 중미러와 대향하도록 상기 스크린의 상단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 상기 중미러로부터 입사되는 광을 스크린 상으로 반사시키는 대미러를 포함하며; 상기 중미러 및 대미러는 그 기울어진 각도가 동일하게 설치되어 평행상태를 이루도록 된 것을 특징으로 하며, 투사렌즈로부터 투사되는 광의 광축을 스크린의 면과 평행하게 설치함과 동시에 소미러를 상기 광축에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 설치함과 동시에 바닥면에 대하여 직립이 되도록 설치하고, 중미러를 스크린의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치하고, 대미러를 상기 중미러의 설치각도와 평행하게 상기 스크린의 상단에 소정의 각도로 설치함에 따라 투사거리를 줄이고, 그에 따라 전체시스템의 두께를 줄임으로써 제품의 슬림화를 꾀하게 된다.

Description

리어 프로젝션 광학계{Optical Apparatus of Rear Projector}

본 발명은 작은 이미지 화상을 투사계를 통해 스크린에 크게 확대하는 프로젝션에 관한 것으로서, 특히, 상기 투사계 및 스크린의 사이에 설치되어 투사거리(상기 투사계의 투사렌즈로부터 스크린까지의 거리)를 유지시키는 다수의 반사경의 설치각도를 개선하여 시스템의 두께를 축소시킴으로써, 제품의 슬림화를 꾀하는 리어 프로젝션 광학계에 관한 것이다.

일반적으로, 프로젝션 시스템은 광투과형 스크린과, 투사광학계와, 상기 투사광학계에서의 투사되는 투영광을 스크린을 향하여 반사시키는 투영미러로 구성되고, 상기 투영미러는 그 개수 및 설치각도를 달리하여 투사거리를 조절하도록 되어 있으며, 전체시스템의 크기 결정요소로서, 상기 투영미러의 크기 및 그 설치구조가 중요한 요소로서 작용하게 된다.

상기 투사광학계에 사용되는 액정소자는 투과형(Liquid Crystal Display) 및 반사형(Liquid Crystal on Silicon)이 있고, 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 컬러 액정소자를 설치하여 영상을 구현하도록 된 프론트타입(Front type)과, 3장의 단색액정소자를 설치하여 영상을 구현하도록 된 리어타입(Rear Type)이 있다.

종래의 미국 S-VISION사의 프로젝션 시스템은 리어 타입으로서, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 스크린(1)과, 광축이 상기 스크린(1) 면과 수직을 이루도록 설치된 투사광학계(3)와, 상기 투사광학계(3)의 맞은편 쪽에 위치되며 상기스크린(1)의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치된 소미러(5)와, 상기 소미러(5)와 대향하도록 상기 스크린(1)의 상단에 상기 스크린(1)과의 교차점을 중심으로 반시계 방향으로 회전된 위치로 기울어지게 설치된 중미러(7)와, 상기 스크린(1)의 맞은편 쪽에 상기 스크린(1)과 소정의 각도를 이루도록 기울어지게 설치되어 상기 중미러(7)를 통해 반사되어 나오는 빛을 받아 스크린(1)으로 반사시키는 대미러(9)로 이루어져 있다.

이와 같이 구성된 종래의 프로젝션 시스템은 액정패널(미도시)에서 형성된 칼라의 영상과 대응하는 광선이 상기 투사광학계(3)의 투사렌즈(미도시)를 통하여 투사되고, 투사된 영상은 스크린(1)의 하단에 소정의 각도로 설치된 소미러(5)를 통해 상측으로 반사되어 상기 스크린(1)의 상단에 설치된 중미러(7)에 투사되고, 상기 중미러(7)에 투사된 영상은 다시 소정의 각도로 반사되어 대미러(9)에 투사되고, 상기 대미러(9)에 투사된 영상은 다시 스크린(1)상에 투사되어 영상을 비추게 된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래의 리어 프로젝션 광학계는 그 광학구조가 투사광학계(3)의 광축이 스크린(1)면과 수직이 되게 설치되고, 소미러(5)가 상기 스크린(1)의 하단에 시계방향을 따라 소정의 각도로 기울어지게 설치되고, 중미러(7)가 상기 스크린(1)의 상단에 반시계 방향을 따라 소정의 각도로 기울어지게 설치되고, 대미러(9)가 상기 스크린(1)의 후방측에 소정의 각도로 기울어지도록 설치됨에 따라 그 투사거리가 길고, 그에 따라 전체 시스템의 두께(d)사이즈가 크다는 문제점이 있다.

참고로 상기 S-VISION사의 투사광학계에 의하면, 그 투사거리가 1000㎜이고, 그 두께(d)는 14″이다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출 된 것으로서, 투사광학계에서 투사되는 투영광을 스크린을 향하여 반사시키는 투영미러의 설치구조를 개선하여 전체시스템의 두께를 줄여 제품의 슬림화를 꾀하는 리어 프로젝션 광학계를 제공하는데 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 의한 리어 프로젝션 광학계는 스크린과, 광축이 상기 스크린 면과 평행하게 설치된 투사광학계와, 상기 광축에 대하여 소정의 각도를 이루며 수평면에 대하여 직립되게 설치되어 광을 반사시키는 소미러와, 상기 스크린의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 소미러로부터 반사되는 광을 받아 상측으로 투영시키는 중미러와, 상기 중미러와 대향하도록 상기 스크린의 상단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 상기 중미러로부터 입사되는 광을 스크린 상으로 반사시키는 대미러로 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래의 프로젝션 시스템의 광학계의 구조를 도시한 측면 구성도,

도 2는 종래의 프로젝션 시스템의 광학계의 구조를 도시한 입체 구성도,

도 3은 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 구성을 도시한 종단면도,

도 4는 도 3의 A-A를 따른 단면도,

도 5는 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 구성을 도시한 정면도,

도 6은 본 발명에 적용된 프로젝션 시스템의 투사광학계의 구성을 도시한 구성도,

도 7은 본 발명에 의한 프로젝션 시스템의 광학계의 구성을 도시한 입체 구성도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

50 : 스크린 60 : 투사광학계

71 : 대미러 73 : 중미러

75 : 소미러 D : 제품두께

이하, 첨부도면 도 3내지 도 7을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하고자 한다.

상기 도면에 도시한 바와 같이 본 발명에 의한 프로젝션 시스템은 프론트케이스(41)와, 리어케이스(42)와, 베이스플레이트(43)로 구성된 아웃케이스(40)가 있고, 상기 프론트케이스(41)의 전면에는 스크린(50)이 설치되며 그 내부에는 투사광학계(60)와, 투영광을 스크린(50)을 향하여 반사시키는 투영미러가 배치된다.

상기 투사광학계(60)는 광축이 상기 스크린(50)면과 평행하게 설치되며, 상기 투영미러는 대·중·소미러(71,73,75)로 구성된다.

상기 소미러(75)는 상기 투사광학계(60)를 통해 투사되는 영상 광의 광축에 대하여 소정의 각도를 이루며 베이스플레이트(43)면에 대하여 직립되게 설치되어 상기 스크린(50)과 수직이 되는 방향으로 광을 반사시키도록 설치되며, 상기 중미러(73)는 상기 소미러(75)로부터 반사되는 광을 받아 상측으로 투영시키도록 상기 소미러(75)와 대향하도록 상기 스크린(50)의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되며, 상기 대미러(71)는 상기 중미러(73)로부터 입사되는 광을 스크린(50) 상으로 반사시키도록 상기 중미러(73)와 대향하도록 상기 스크린(50)의 상단에 상기 중미러(73)가 설치된 방향을 따라 소정의 각도로 기울어지게 설치된다.

상기 소미러(75)의 설치각도(α°)는 상기 투사광학계(60)를 통해 투사되는 광의 광축에 대하여 45°로 기울어지게 설치되고, 상기 대미러(71) 및 중미러(73)는 그 기울어진 각도가 서로 동일하도록 설치된다.

상기 대·중·소미러(71,73,75)는 상기 베이스플레이트(43)의 양측에 설치된 프레임(80) 및 제 1,2,3브라켓(91,93,95)에 의해 그 각도가 유지되며 고정된다.

상기 투사광학계(60)는 백색광을 조사하는 램프(61)와, 상기 램프(61)로부터 조사되는 백색광 중 화면형성에 불필요한 파장, 다시 말해 380㎜이하의 자외선, 780㎜이상의 적외선 등의 광을 차단하고 380~780㎜의 가시광을 통과시키는 핫미러(62)와, 상기 핫미러(62)를 통해 투사되는 광을 소정의 방향으로 반사시키는제1미러(63)와, 상기 제 1미러(63)를 통해 반사되는 광을 평행광으로 변환해주는 플라이 아이 렌즈(64)와, 상기 플라이 아이 렌즈(64)를 통해 변환 된 광을 모아주는 집광렌즈(65)와, 상기 집광렌즈(65)를 통해 투사되는 광을 소정의 각도로 변환하여 반사시키는 제 2,3미러(66a,66b)와, 상기 제3미러(66b)를 통해 반사되는 광을 각각의 R(적색)/G(녹색)/B(청색)액정소자(67a,67b,67c)로 투사시키도록 분리한 후 상기 R/G/B액정소자(67a,67b,,67c)를 통해 투광 조절되어 컬러화상에 대응하는 컬러빔으로 발색 된 광을 다시 합성하는 컬러빔분리·합성기와, 상기 컬러빔분리·합성기(68)를 통해 합성된 합성광을 스크린(50)상에 투영하는 투사렌즈(69)로 이루어진다.

상기 컬러빔분리·합성기(68)에는 제1,2다이크로익미러(68a,68b)가 구비되어 상기 제 2미러(66a)를 통해 입사되는 광 중 G광은 상기 제1다이크로익미러(68a)를 통해 투과되어 G액정소자(67b)로 입사되고, 상기 제 1다이크로익미러(68a)를 통해 반사된 R/B의 광 중 R광은 제 2다이크로익미러(68b)를 투과하여 R액정소자(67a)로 입사되고, 상기 제2다이크로익미러(68b)를 투과하지 못한 B광은 반사되어 B액정소자(67a)로 분리 입사되어 각각의 R/G/B액정소자(67a,67b,67c)를 통해 투광 조절되어 컬러화상에 대응하는 컬러비임으로 발색된 후 반사되고, 그 반사된 광은 도시되지 않은 광합성수단에 의해 합성된 후 상기 투사렌즈(69)로 통하도록 구성된다.

상기 R/G/B액정소자(67a,67b,67c)는 반사형으로 구성된 것으로 입사광이 상기 R/G/B액정소자(67a,67b,67c)를 통해 투광 조절된 후 입사된 방향의 반대방향으로 반사되도록 구성된다.

상기 프레임(80)은 그 하단은 상기 베이스플레이트(43)의 양 측면에 고정나사(미도시)에 의해 고정되고, 그 상단은 상기 대미러(71)의 설치각도를 이루도록 소정의 각도로 기울어지게 형성되고, 상기와 같이 기울어진 프레임(80)의 상면에 제 1브라켓(91)이 구비되어 대미러(71)를 소정의 각도로 기울어지게 고정하게 된다.

상기 제 2브라켓(93)은 상기 중미러(73)의 설치각도를 유지하도록 소정의 각도로 절곡 형성되어 일측이 상기 중미러(73)의 저면에 접촉되어 결합되고, 그 타측은 상기 베이스플레이트(43)의 상면에 별도의 체결나사에 의해 고정된다.

상기 제 3브라켓(95)은 베이스플레이트(43)의 면에 대하여 수직이 되게 절곡형성되어 그 일측면은 상기 베이스플레이트(43)의 상면에 고정되고, 그 타측면은 소미러(75)의 배면에 접하여 결합된다.

상기에 있어, 상기 대·중·소미러(71,73,75)는 별도의 홀더부재(미도시)에 의해 제1,2,3브라켓(91,93,95)과 결합되도록 구성된다.

다음은 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 리어 프로젝션 광학계의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.

먼저, 투사광학계(60)의 램프(61)로부터 R/G/B 3파장을 같은 비율로 포함하고 있는 백색광이 발산되면, 상기 발산된 빛은 핫미러(62)를 통해 가시광(380~780㎜)이외에 화면 형성에 불필요한 파장, 다시 말해 380㎜이하의 자외선, 780㎜이상의 적외선과 같은 불필요한 빛이 차단되고, 상기 핫미러(62)를 통과한 빛은 제 1미러(63)를 통해 반사되어 플라이 아이 렌즈(64)를 통과한다.

상기 플라이 아이 렌즈(64)를 통해 평행광으로 변환 된 광은 다시 집광렌즈(65)에 의해 집광되고, 그 집광된 빛은 제 2,3미러(66a,66b)를 통해 반사되어 제1다이크로익미러(68a)로 입사된다.

상기 제1다이크로익미러(68a)로 입사된 광 중 G광은 상기 제1다이크로익미러(68a)를 통과하여 G액정소자(67b)로 입사되고, 상기 제 1다이크로익미러(68a)면을 통해 반사된 R/B광은 제 2다이크로익미러(68b)로 입사되고, 상기 제 2다이크로익미러(68b)를 통해 입사된 R/B광 중 B광은 상기 제 2다이크로익미러(68b)를 통해 반사되어 B액정소자(67c)에 입사되고, R광은 상기 제 2다이크로익미러(68b)면을 통과하여 R액정소자(67a)로 입사된다.

상기와 같이 각각의 R/G/B액정소자(67a,67b,67c)로 입사된 R/G/B광은 상기 R/G/B액정소자(67a,67b,67c)를 통해 투광 조절되어 컬러화상에 대응하는 컬러비임으로 발색 된 후 반사되어 다시 광합성수단(미도시)을 통해 재 합성된 후 투사렌즈(69)를 통해 확대 투사되고, 상기 투사렌즈(69)를 통해 확대 투사된 광은 광축에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 설치된 소미러(75)로 입사된 후 소정의 각도로 반사되고, 상기 반사된 광은 중미러(73)로 입사된 후 상측으로 반사되고, 그 반사된 빛은 다시 대미러(71)에 투사된 후 소정의 각도로 반사되어 스크린(50)상에 투사됨으로써 영상을 비추게 된다.

상기와 같이 투사되는 리어 프로젝션 광학계는 소미러(75)가 투사렌즈(69)를 통해 확대 투사되어 나오는 광의 광축에 대하여 소정의 각도(45°)로 기울어지게 설치되고, 상기 소미러(75)를 통해 반사되어 나오는 빛을 받아 상측으로 반사시키는 중미러(73)를 스크린(50)의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치하고, 상기 중미러(73)를 통해 반사되는 빛을 받아 스크린(50)상에 투사시키는 대미러(71)를 상기 스크린(50)의 상단에 상기 중미러(73)가 기울어진 각도와 동일한 각도를 유지하도록 설치함에 따라 투사거리를 단축시킬 수 있고, 그에 따라 전체 시스템의 두께(D)를 줄이게 되어 제품의 슬림화를 꾀하게 된다.

참고로, 상기 투사거리는 630㎜이고, 그 두께(D)는 12″로서, 종래의 S-VISION사와 비교할 때 그 투사거리 및 시스템 두께가 상당히 줄었음을 확인 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 리어 프로젝션 광학계는 투사렌즈로부터 투사되는 광의 광축을 스크린의 면과 평행하게 설치함과 동시에 소미러를 상기 광축에 대하여 소정의 각도로 기울어지게 설치함과 동시에 바닥면에 대하여 직립이 되도록 설치하고, 중미러를 스크린의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치하고, 대미러를 상기 중미러의 설치각도와 평행하게 상기 스크린의 상단에 소정의 각도로 설치함에 따라 투사거리를 줄이고, 그에 따라 전체시스템의 두께를 줄임으로써 제품의 슬림화를 꾀하게 된다.

Claims

스크린과;

광축이 상기 스크린 면과 평행하게 설치된 투사광학계와;

상기 광축에 대하여 소정의 각도를 이루며 수평면에 대하여 직립되게 설치되어 광을 반사시키는 소미러와;

상기 스크린의 하단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 소미러로부터 반사되는 광을 받아 상측으로 투영시키는 중미러와;

상기 중미러와 대향하도록 상기 스크린의 상단에 소정의 각도로 기울어지게 설치되어 상기 중미러로부터 입사되는 광을 스크린 상으로 반사시키는 대미러를 포함하며;

상기 중미러 및 대미러는 그 기울어진 각도가 동일하게 되어 평행상태를 이루도록 설치된 것을 특징으로 하는 리어 프로젝션 광학계.
제 1항에 있어서,

상기 소미러는 광축에 대하여 45°로 설치된 것을 특징으로 하는 리어 프로젝션 광학계.
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