KR100672506B1 - 프로젝터의 투사 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로젝터의 투사 장치에 관한 것으로, 특히, 프로젝터에서 렌즈 이동(shift) 기능을 갖는 투사렌즈에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 영상 신호가 포함된 빛을 스크린에 확대 투사하며, 상기 투사된 영상의 위치를 조절하도록 이동되는 이동식 투사렌즈와, 상기 이동식 투사렌즈 일측에 빛의 진행 방향을 변경시키며, 상기 이동식 투사렌즈와 함께 고정되어 이동되는 광편향부를 포함하여 구성됨으로써, 빛의 출사 방향을 조절하는 편향 광부품의 크기를 줄이게 되어 프로젝터 전체 크기를 줄이고, 공간 활용 및 제작 단가 절감의 효과가 있다.
프로젝터, 광편향부, 이동식 투사렌즈

Description

프로젝터의 투사 장치{Project device in Projector}
도 1은 종래 기술에 따른 단판식 프로젝터의 구성을 나타낸 도면
도 2는 종래 기술에 따른 3판식 프로젝터의 구성을 나타낸 도면
도 3은 종래 기술에 따른 투사렌즈의 구조를 나타낸 도면
도 4는 종래 기술에 따른 프로젝터의 설치 개념도
도 5는 종래 기술에 따른 투사렌즈의 구조를 나타낸 도면
도 6은 종래 기술에 따른 프로젝터의 투사 장치를 나타낸 도면
도 7의 (a) 내지 (b)는 종래 기술에 따른 렌즈 이동 기능을 갖는 프로젝터의 투사 방법을 나타낸 개념도
도 8의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 이동 기능을 갖는 프로젝터의 투사렌즈를 나타낸 개념도
도 9의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터의 투사렌즈 구조를 나타낸 도면
도 10a 내지 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터의 투사 장치를 나타낸 도면
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 투사렌즈부 110 : 투사렌즈
120 : 단순반사미러 130 : 반사 프리즘
본 발명은 프로젝터의 투사 장치에 관한 것으로, 특히, 프로젝터에서 렌즈 이동(shift) 기능을 갖는 투사렌즈에 관한 것이다.
최근의 디스플레이(display) 장치는 경량화, 경박화뿐만 아니라 대화면으로 되어가는 추세에 있으며, 여러 디스플레이 장치 중 프로젝터(Projector)가 100인치 이상의 대화면을 구현하는 디스플레이 장치로써 각광받고 있다.
이러한 프로젝터는 투과형 LCD(Liquid Crystal Display) 패널, 반사형 LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널, DMD(Digital Micromirror Device) 패널 등의 마이크로 소자(Micro device)를 이용하여 생성된 영상 신호가 포함된 빛이 스크린상에 투사되어 화면을 형성하는 장치로써, 상기 마이크로 소자를 몇 개 사용하느냐에 따라 단판식, 2판식, 3판식 프로젝터로 분류 가능하다.
상기 3판식 프로젝터의 경우 적(R), 녹(G), 청(B)색으로의 색 분리를 공간적으로 분리하여 3개의 마이크로 소자에 조명이 되도록 하는 방식이며, 2판식 프로젝터의 경우는 색을 공간 및 시간적으로 분리하여 2개의 마이크로 소자에 조명하는 방식이고, 단판식 프로젝터는 시간적으로 색 분리를 하여 하나의 마이크로 소자에 조명되도록 하는 방식이다. 이러한 프로젝터의 대표적인 구성을 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 단판식 프로젝터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1과 같이, 단판식 프로젝터는, 타원형 반사경이 부착되어 있는 램프(2)를 통해 광을 생성하여 로드 렌즈(4)의 입사면으로 집속시키게 된다. 상기 로드렌즈(4)와 램프(2) 사이에는 회전하는 컬러 드럼(color drum)(3)이 존재하고, 상기 컬러 드럼(3)을 통해 광을 적,녹,청색으로 순차적으로 분리하게 된다. 상기 분리된 광은 로드 렌즈(4)를 통해 휘도가 균일하게 되고, 균일한 휘도를 갖는 광은 제 1 조명렌즈(5) 및 제 2 조명렌즈(6)를 통해 DMD(7)에 적당한 크기로 결상되도록 확대되어 내부 전반사 프리즘(TIR Prism : Total Internal Reflection Prism)(8)으로 입사된다. 상기 내부 전반사 프리즘(8)은 두개의 프리즘이 미세한 간격을 두고 접합되어 있어, 입사된 광의 진행 방향을 변경시켜 DMD(7)로 입사되게 한다. 상기 입사된 광은 DMD(7)를 통해 영상 신호를 갖게 되고, 상기 영상 신호를 갖는 광은 다시 내부 전반사 프리즘(8)을 거쳐 투사렌즈(1)를 통해 스크린(미도시)에 확대 결상되도록 한다.
한편, 첨부한 도 2는 종래 기술에 따른 3판식 프로젝터의 구성을 나타낸 도면으로, 마이크로 소자로써 투과형 LCD를 사용한 형태를 나타내었다.
도 2와 같이, 3판식 프로젝터는 램프(2)로 부터 생성된 광을 분리하기 위해 다이크로익 미러(dichroic)(9)를 사용하고, 상기 다이크로익 미러(9)를 통해 분리된 적, 녹, 청색의 광은 각각 해당 LCD 패널(10)에 입사되어 영상 신호를 포함하게 된다. 상기 영상 신호를 포함한 각각의 광은 합성되어 투사렌즈(1)를 통해 스크린(미도시)에 확대 결상된다.
이와 같이, 단판식 또는 3판식 프로젝터 시스템의 구조(2판식의 경우도 크게 다르지 않다)가 유사한 구조를 갖게되어, 데스크 탑(Desk Top) 구조의 제품으로서의 역활만 수행하게 되는데 이는 상기 투사렌즈(1)의 구조가 빛의 입사 방향과 출사 방향이 같은 구조를 갖는데에 기인한다. 이는 첨부한 도 3에 도시하였다.
도 3과 같이, 빛의 입사 방향과 출사 방향이 같은 투사렌즈(1)로 인해, 프로젝터의 형태가 일정해지게 되어, 상기 프로젝터를 설치 운용하는데 있어 불편함이 있었다.
즉, 첨부한 도 4와 같이, 데스크 탑(Desk Top) 형태로만 제작 가능하게 되어 설치 운영상의 불편함이 있었던 것이다.
때문에, 종래에는 빛의 입사 방향과 출사 방향이 다른 투사렌즈 구조를 적용함으로써 프로젝터의 설치의 편이성 및 다양성 그리고 공간 활용에 이점을 갖도록 하였는데, 이를 첨부한 도 5에 도시하였다.
도 5와 같이, 종래 기술에 따른 투사렌즈(1)의 구조는 투사렌즈(1)를 구성하는 렌즈계 사이에 빛의 진행 방향을 변경시켜주는 프리즘(11)을 두어, 빛의 입사 방향과 출사 방향이 다르도록 하였다.
하지만, 이러한 방식의 경우, 렌즈간 거리를 조절하여 물체의 원근을 조절하는 줌(Zoom) 방식의 렌즈를 설계 및 제작하는데 있어 가격적인 면이나 기술적인 면에서 어려움이 있었다.
때문에, 종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 도 6의 (a)와 같이, 단순 반사 미러(mirror)를 사용하여 빛의 출사 방향을 변경시키거나, 도 6의 (b)와 같 이, 반사 프리즘을 사용하여 빛의 출사 방향을 변경시키는 방법을 사용하였는데, 이러한 방법은 렌즈 이동(shift) 기능을 갖는 이동식 투사렌즈에 있어서는 상기 단순 반사 미러 혹은 반사 프리즘의 크기를 키우게 되는 문제가 있었다. 이를 첨부한 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 7의 (a) 내지 (b)는 종래 기술에 따른 렌즈 이동 기능을 갖는 프로젝터의 투사 방법을 나타낸 개념도이다.
도 7의 (a) 내지 (b)와 같이, 조명 엔진으로부터 생성된 영상 신호가 포함된 빛은 투사렌즈(1)의 이동(shift)에 따라 스크린(미도시)상에 상이 결상되는 위치를 조절 가능하게 된다.(상기 조명 엔진이란 프로젝터의 구성부로써 영상 신호가 포함된 빛을 생성하는 부분을 설명의 편의상 명명한 것이다.)
즉, 도 7의 (a)와 같이, 조명 엔진으로부터 생성된 빛이 투사렌즈(1)의 우측 영역으로 입사되면, 단순 반사 미러를 통해 반사되어 결상되는 상은 스크린의 하측에 위치하게 되고, 도 7의 (b)와 같이, 상기 투사렌즈(1) 부분을 이동(shift)시켜 조명엔진으로부터 생성된 빛을 투사렌즈(1)의 좌측 영역으로 입사시키도록 하면, 단순 반사 미러를 통해 결상되는 상은 스크린의 상측에 위치하게 된다. 따라서, 상기 투사렌즈(1)의 이동 거리를 조절함으로써, 프로젝터로부터 생성된 영상이 맺히는 위치를 조절하게 되게 된다. 상기 단순 반사 미러 대신 반사 프리즘을 사용한 경우도 마찬가지로 동작한다.
하지만, 이러한 방법은 투사렌즈의 이동에 따라 출사되는 빛의 방향을 변경시켜주기 위해 상기 단순 반사 미러 또는 반사 프리즘의 크기가 커져야 하는 단점 이 있었다. 이는 결과적으로 프로젝터 전체 시스템의 크기를 키우게 되어 제작 단가가 비싸지고, 프로젝터의 공간 활용에 단점으로 작용하는 문제점으로 작용하였다.
따라서, 본 발명의 목적은 앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 줌(Zoom) 및 렌즈 이동(shift) 기능을 갖는 프로젝터에 있어, 광편향부의 크기를 줄여 전체 프로젝터의 크기를 줄이는 프로젝터의 투사 장치를 제안하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝터의 투사 장치는, 영상 신호가 포함된 빛을 스크린에 확대 투사하며, 상기 투사된 영상의 위치를 조절하도록 이동되는 이동식 투사렌즈와, 상기 이동식 투사렌즈 일측에 빛의 진행 방향을 변경시키며 상기 이동식 투사렌즈와 함께 고정되어 이동되는 광편향부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 편향 광부품은 반사 미러 또는 반사 프리즘인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터의 투사 장치는, 영상 신호가 포함된 빛을 스크린에 확대 투사하며, 상기 투사된 영상의 위치를 조절하도록 이동되는 이동식 투사렌즈와, 상기 이동식 투사렌즈 일측에 빛의 진행 방향을 변경시키며, 상기 이동식 투사렌즈와 같은 방향으로 이동되는 광편향부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 이동식 투사렌즈와 광편향부는 이동 거리가 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
이하, 본 발명에 따른 프로젝터의 투사장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 새로운 기술의 출현에 따라 본 발명에서 출원인이 가장 적합하다고 판단한 용어도 임의로 사용하였으며, 따라서, 본 발명을 이해함에 있어 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 됨을 밝혀 두고자 한다.
관련하여, 본 발명에서 사용되는 "투사 렌즈"란 프로젝터를 구성하는 하나의 구성부로써, 전술한바 있는 마이크로 소자등을 이용하여 영상 신호가 포함된 빛을 스크린에 확대 결상시키기 위한 장치를 의미하며, 본 발명에서 사용되는 "투사 렌즈부"란 상기 "투사 렌즈"를 포함하여, 상기 "투사 렌즈"의 기능을 돕는 별도의 구성부가 포함된 장치를 의미한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 "투사 장치"란 상기 "투사 렌즈" 및 "투사 렌즈부"를 포함하는 포괄적 의미로써, 영상 신호가 포함된 빛을 스크린에 결상시키기 위한 장치를 의미하는 것으로, 상기 "투사 렌즈", "투사 렌즈부" 및 "투사 장치"의 정확한 의미는 해당 설명부에서 설명하기로 한다.
도 8의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈 이동 기능을 갖는 프로젝터의 투사렌즈를 나타낸 개념도이다.
도 8의 (a) 내지 (b)와 같이, 본 발명에 따른 프로젝터의 투사렌즈 구조는, 단순 반사 미러(120)와 이동식 투사렌즈(110) 부분을 함께 기구적으로 고정시켜 하나의 이동식 투사렌즈부(100)를 형성한다. 즉, 상기 단순 반사 미러(120)와 같은 광편향부를 투사렌즈(110)와 함께 고정시켜, 투사렌즈 이동시 같이 이동(shift)되도록 하는 것이다.
따라서, 도 8의 (a)와 같이, 조명엔진(200)의 좌측 방향(도면상)으로 단순 반사 미러(120)와 같은 광편향부와 투사렌즈가 고정된 투사렌즈부(100)가 이동되면, 스크린(미도시)의 하측에 상이 맺히게 되며, 도 8의 (b)와 같이, 상기 투사렌즈부(100)가 조명엔진(200)의 우측 방향으로 이동되면 스크린(미도시)에 결상되는 상은 점차 상측으로 이동하게 된다.
이처럼, 단순 반사 미러(120)와 투사렌즈를 함께 고정시켜 투사렌즈부(100)를 형성하여 이동시키게 되면, 상기 단순 반사 미러(120)의 크기를 줄이게 되어 전체 프로젝터의 크기를 줄일 수 있게 된다.
한편, 첨부한 도 9의 (a) 내지 (b)는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터의 투사렌즈 구조를 나타낸 도면이다.
도 9의 (a) 및 (b)와 같은 구조는, 광편향부로써 단순 반사 미러 대신 빛의 입사 방향에 반사면을 갖는 반사 프리즘(130)을 사용한 구조이다. 상기 반사 프리즘(130)은 유리와 같이 공기와 다른 굴절률을 갖는 물체를 사용함으로써, 상기 반사면에서 전반사가 일어나도록 하여 빛의 진행 방향을 변경시키게 된다. 이러한 반사 프리즘(120)은 상기 유리가 갖는 굴절률로 인해 출사되는 광의 발산각을 줄일수 있어 전체 프로젝터 시스템의 크기를 더욱 줄이게 된다.
이처럼, 광편향부로써 반사 프리즘(130)을 사용한 경우에 있어서도, 상기 반사 프리즘(130)과 투사렌즈(110)를 기구적으로 고정시켜, 하나의 투사렌즈부(100)를 이루도록 하여, 렌즈 이동시 함께 이동되도록 한다.
한편, 첨부한 도 10a 내지 10b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 프로젝터의 투사 장치를 나타낸 도면이다.
먼저, 도 10a와 같이, 본 발명의 또 다른 실시에에 따른 프로젝터의 투사 장치는, 광편향부인 단순 반사 미러(120)가 이동하는 이동식 투사렌즈(110)와 같은 방향으로 이동하도록 한다.
즉, 이동식 투사렌즈(110)가 좌측으로 이동하는 경우 상기 단순 반사 미러(120)도 함께 좌측으로 이동하여 광의 진행 방향을 변경시키고, 상기 이동식 투사렌즈(110)가 우측으로 이동하면 함께 우측으로 이동하여 광의 진행 방향을 변경시켜 주도록 하는 것이다.
이와 같은 방법은, 상기 단순 반사 미러(120)의 크기를 줄여주는 대신, 상기 투사렌즈(110)와 같은 방향으로 이동하게 함으로써, 광의 진행 방향을 변경시키는데 문제가 없도록 하는 방법이다.
이때, 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 상기 단순 반사 미러(120)의 크기에 따라 이동 거리를 조절하는 방법도 경우에 따라 구현 가능하다. 즉, 상기 단순 반사 미러(120)의 크기를 최소의 크기로 줄이는 경우에 있어서는, 이동식 투사렌즈(110)가 1cm 이동할때 상기 단순 반사 미러(120)는 1.5cm 이동되도록 한다거나, 상기 단순 반사 미러(120)의 크기를 조금 줄이는 경우에 있어서는, 상기 이동식 투사 렌즈(110)가 1cm 이동할때 상기 단순 반사 미러(120)는 0.5cm 이동하도록 하는 등의 방법을 사용하는 것이다.
한편, 도 10b와 같이, 상기 단순 반사 미러(120) 대신 광편향부로써 반사 프리즘(130)을 사용하여 이동식 투사렌즈(110) 및 상기 반사 프리즘(130)이 각각 같은 방향으로 이동하도록 하거나, 이동 거리를 조절하는 방법을 사용하기도 한다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 프로젝터의 투사 장치는, 줌(Zoom) 및 렌즈 이동(Lens shift) 기능을 갖는 프로젝터에서 빛의 출사 방향을 조절하는 광편향부의 크기를 줄임으로써 프로젝터 전체 크기를 줄이게 되어, 공간 활용 및 제작 단가 절감의 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 영상 신호가 포함된 광을 스크린에 확대 투사하며, 상기 투사된 영상의 위치를 조절하도록 이동되는 이동식 투사렌즈와,
    상기 이동식 투사렌즈의 단부에 위치하여 광의 진행 방향을 변경시키며, 상기 이동식 투사렌즈와 함께 고정되어, 상기 광의 광축에 대하여 수직 방향으로 이동되는 광편향부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향부는 반사 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광편향부는 반사 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  4. 영상 신호가 포함된 광을 스크린에 확대 투사하며, 상기 투사된 영상의 위치를 조절하도록 이동되는 이동식 투사렌즈와,
    상기 이동식 투사렌즈 단부에 위치하여 광의 진행 방향을 변경시키며, 상기 이동식 투사렌즈와 같은 방향으로 이동되고, 상기 광의 광축에 대하여 수직 방향으로 이동되는 광편향부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동식 투사렌즈와 광편향부의 이동 거리가 서로 다른 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 광편향부는 반사 미러인 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 광편향부는 반사 프리즘인 것을 특징으로 하는 프로젝터의 투사 장치.
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