KR100850719B1 - 화상 투영 장치 - Google Patents

Abstract

반사형 스크린을 이용한 화상 투영 장치에 있어서, 외광의 투입에 의한 콘트라스트 저하를 저감할 수 있도록 한다. 화상 투영 장치(1)를 화상광(11)을 투사하는 화상 투영부(2)와, 화상 투영부(2)에 의해 투사된 화상광(11)을 반사하여 화상을 비추는 반사형 스크린(3)과, 반사형 스크린(3)을 향한 외광(M)의 투과를 규제하는 차광 필터(4)를 구비하고, 차광 필터(4)가 반사형 스크린(3)의 스크린면(3a)을 덮는 동시에, 화상 투영부(2)로부터 반사형 스크린(3)을 향한 화상광(11)의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치된 구성으로 한다.

Description

화상 투영 장치{A projection apparatus}

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다.

도 2는 도 1의 A방향 측면도이다.

도 3은도 1의 B부의 부분 확대도이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태의 제1 변형예에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태의 제2 변형예에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다.

<부호의 설명>

1, 100, 110 . . . 화상 투영 장치

2 . . . 화상 투영부

3 . . . 반사형 스크린

3a . . . 스크린면

3b . . . 톱니 모양 반사면

4, 40 . . . 차광 필터(외광 규제 부재)

5 . . . 본체

6 . . . 수광 센서

7 . . . 제어부

10 . . . 광축

11 . . . 화상광

12 . . . 반사광

M . . . 외광

본 발명은 반사형 스크린을 이용한 화상 투영 장치에 관한 것이다.

종래, 투과형 스크린을 이용한 프로젝션 TV 등의 화상 투영 장치에서는, 스크린의 투영 방지, 콘트라스트 향상 때문에, 투과형 스크린의 전면에 광확산판이나 광흡수 필터 등의 외광 규제 부재를 배치하는 것이 수행되고 있다.

또한 특개 2002-359792호에는, 이와 같은 화상 투영 장치로서, 일정 범위 이상의 입사각의 광을 차광하는 필터 특성을 구비한 반사 저감막이나 블라인드부 등을 가진 필름으로 이루어진 보호판(외광 규제 부재)을 구비하는 프로젝션 TV가 기재되어 있다.

또 특개 2006-65039호에는, 화상 표시 장치에서의 칼리브레이션시에,투과형 스크린의 관찰측에, 소정 배열의 피치로 루버 모양으로 배열된 다수의 미세한 차광층을 가진 차광 필터(외광 규제 부재)를 이용하여 외광을 차광하는 화상 표시용 스 크린 장치가 기재되어 있다.

그렇지만, 상기한 바와 같은 종래의 화상 투영 장치에는 이하와 같은 문제가 있었다.

이러한 종래의 화상 투영 장치는 모두 투과형 스크린을 이용한 화상 투영 장치이며, 투과형 스크린을 이용한 경우, 스크린내의 확산재의 영향에 의해 광이 산란하고, 화질 악화가 생긴다. 그리고, 똑같은 기술을 반사형 스크린을 이용한 화상 투영 장치에 적용하면, 화상광이 반사형 스크린에 의한 반사 전후에, 이러한 외광 규제 부재를 두 번 통과하게 되므로, 화상광의 광감쇠가 커져 버리는 문제가 있다.

그 때문에, 투과형 스크린을 이용하는 화상 투영 장치에 비해, 광원에 대광량이 필요하며, 소비전력이 큰 장치가 되어 버리는 문제가 있었다.

또, 예를 들어, 특개 2002-359792호 및 특개 2006-65039호에 기재된 기술과 같이, 투과광의 입사각 범위를 규제하는 외광 규제 부재를 이용하는 경우, 반사형 스크린에 반사된 광은 투과형 스크린의 화상광과 같이 광축을 중심으로 소정의 각도 범위를 투과하기 때문에 차광되지 않지만, 반사형 스크린을 향하는 화상광의 입사각은 커지게 되므로, 입사각의 규제 범위에도 의하지만, 외광과 함께 차광되는 비율이 높아져서 역시 화상광의 광감쇠가 커지고, 콘트라스트 저하라는 문제가 생긴다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 외광의 입사에 의한 콘트라스트 저하를 저감할 수 있는 반사형 스크린을 이용한 화상 투영 장 치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 화상 투영 장치는, 화상광을 투사하는 화상 투영부와, 해당 화상 투영부에 의해 투사된 화상광을 반사하여 화상을 비추는 반사형 스크린과, 해당 반사형 스크린을 향한 외광의 투과를 규제하는 외광 규제 부재를 구비하고, 해당 외광 규제 부재가 상기 반사형 스크린의 스크린면을 덮는 동시에, 상기 화상 투영부로부터 상기 반사형 스크린을 향하는 상기 화상광의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치된 구성으로 한다.

본 발명에 의하면, 외광 규제 부재에 의해 외광의 반사형 스크린쪽으로의 투과가 규제되기 때문에, 외광이 반사형 스크린에 반사되어 화상광에 섞이는 양을 저감할 수 있다. 그 때, 외광 규제 부재는, 반사형 스크린을 향하는 화상광의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치되어 있으므로, 반사형 스크린을 향하는 화상광이 외광 규제 부재에 의해 규제되는 일이 없기 때문에, 화상광의 광량의 저하를 저감할 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시 형태에 대해 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 관한 화상 투영 장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다. 도 2는 도 1의 A방향 측면도이다. 도 3은 도 1의 B부의 부분 확대도이다.

본 실시 형태의 화상 투영 장치(1)는 도 1 및 2에 나타내는 바와 같이, 화상 투영부(2), 반사형 스크린(3), 차광 필터(4), 수광 센서(6), 및 제어부(7)(도 2참조)가 본체(5)에 위치 관계를 고정하여 유지된 것으로, 예를 들어, 프로젝션 TV, 모니터, 비디오 프로젝터 등으로 적당해지는 것이다.

화상 투영부(2)는 적당한 화상 신호에 따라 표시된 화상을, 화상광(11)으로서 확대 투사하는 것으로, 예를 들어, 적당한 광원, 액정 표시 소자나 디지털 마이크로 미러 디바이스(DMD) 등의 화상 표시 소자, 및 투영 광학계 등으로 구성된다.

본 실시 형태에서는 화상 투영부(2)의 광축(10)은 아래쪽에서 수평 방향에 대해 각도(θ)가 되는 비스듬히 윗쪽으로 향해 있고, 화상 신호에 따라 변조된 화상광(11)을 거의 직사각형 범위로 투사할 수 있도록 되어 있다. 상측 광선(1la), 하측 광선(1lb)은 그와 같은 화상광(11)의 투사 범위를 도시한 상측, 하측의 최대 범위를 나타내고 있다.

반사형 스크린(3)은 화상 투영부(2)에 의해 투사된 화상광(11)을 영사하기 위한 것으로, 본 실시 형태에서는 화상광(11)을 반사하는 스크린면(3a)이 연직 방향으로 배치되고, 광축(10)이 수평 방향으로 반사되며, 반사된 광축(10)의 방향에서 일정한 입체각(ω)의 범위 내에 화상광(11)을 반사할 수 있게 되어 있다. 즉, 광축(10) 위를 나아가는 축상 주광선의 스크린면(3a)에 대한 입사각은 θ이고, 출사각은 0˚로 되어 있다.

본 실시 형태에서는 화상 투영부(2)로부터의 축상 주광선을 스크린면(3a)에 대한 입사각과 다른 출사각으로 반사하기 위해, 도 3에 나타내는 바와 같이 스크린면(3a)이 톱니 모양 반사면(3b)을 구비하고 있다. 톱니 모양 반사면(3b)은 도 1의 A방향에서는 동심원의 바퀴살 모양으로 형성되고, 화상 투영부(2)로부터 방사되는 화상광(11)이 수평 방향으로 거의 평행하게 나아가는 광속이 되는 반사형 렌즈를 구성하고 있다.

차광 필터(4)는 장치 외부에서 반사형 스크린(3)을 향한 외광(M)의 투과를 규제하기 위한 것으로, 반사형 스크린(3)의 스크린면(3a)을 관찰측(도 1의 좌측)으로부터 덮는 판부재로 화상광(11)의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치되어 있다.

본 실시 형태에서는 반사형 스크린(3)과 평행하게 거리(d)만큼 떨어져 배치되고, 상측 광선(1la)과의 사이에 틈(t)(t>O)이 형성되어 있다.

차광 필터(4)의 반사형 스크린(3)에 대한 위치 결정수단, 본체(5)에 대한 설치 수단은 특별히 한정되지 않고 적당한 부재, 수단을 이용할 수 있다.

차광 필터(4)의 구성은 외광(M)의 투과를 규제 할 수 있다면, 어떠한 구성이든 좋지만, 차광 필터(4)에서의 표면 반사에 의한 입사를 방지하기 위해, 관찰측 표면에는, 반사 방지 처리가 시행되어 있는 것이 바람직하다. 또한 화상 투영 장치(1)의 가장 바깥면을 구성하는 경우에는, 부상 방지 등을 위한 보호 코팅을 시행하는 것이 바람직하다.

외광(M)을 규제하는 수단은, 예를 들어, 반사광(12)의 차광 필터(4)에 대한 입사각 범위의 광을 상대적인 고투과율로 투과하고, 그 범위보다도 큰 각도의 광을 차광 또는 흡수하고, 상대적인 저투과율의 각도 의존 특성을 가지는 필터면을 들 수 있다. 또한 특개 2002-359792호 및 특개 2006-65039호 등에 개시되어 있는 반사 저감막, 블라인드부, 루버 모양으로 배열된 미세한 차광층 등을 이용할 수도 있다.

본 실시 형태에서는 차광 필터(4)는, 액정에 의해 투과율을 가변시키는 필터를 채용하고 있고, 액정을 제어하는 제어부(7)에 전기적으로 접속 되어 있다.

수광 센서(6)는 외광(M)의 광량을 검출하기 위한 수광 소자로 이루어지고, 본 실시 형태에서는 차광 필터(4)의 아래쪽 근방에서 관찰측으로 기울어진 본체면(5a)의 거의 중앙에 마련된 개구부에 마련되어 있다.

수광 센서(6)의 배치 위치, 배치 각도는 검지할 만한 외광(M)의 주요한 입사 방향이나 입사 위치에 따라 가장 현저해지는 외광(M)의 광량을 검지할 수 있도록 설정해 두는 것이 바람직하다. 또한 화상 투영 장치(1)의 설치 장소나 설치 조건에 따라, 수광 센서(6)의 설치 위치, 자세를 바꿀 수 있는 구성으로 할 수도 있다. 또한 수광 센서(6)는 여러개 마련하여, 외광(M)의 입사 상태를 더욱 상세히 검출할 수 있도록 할 수도 있다.

본 실시 형태에서는 일 례로서, 도 1에 나타내는 바와 같이 각종 방향에서 도래하는 외광(M) 중, 예를 들어, 수평면에 대해 각도(φ)를 중심으로 하여, 비스듬한 윗쪽에서 입사하는 것이 효율적으로 검출할 수 있도록,수광 센서(6)의 수광면을 수평면에 대해 각도 (90˚-φ)만큼 아래쪽으로 기울여 배치하고 있다.

수광 센서(6)는 제어부(7)와 전기적으로 접속되며, 검출 출력을 제어부(7)에 송출할 수 있도록 되어 있다.

제어부(7)는 수광 센서(6), 차광 필터(4), 및 화상 투영부(2)에 전기 적으로 접속되며, 수광 센서(6)의 검출 출력에 따라, 액정에 대한 인가전압을 변화시켜 차광 필터(4)의 투과율을 제어함과 동시에, 화상 휘도를 일정하게 유지하기 위해, 화 상 투영부(2)의 광원의 발광 출력을 조정하는 제어를 수행하는 것이다.

본 실시 형태에서는, 수광 센서(6)의 검출 출력 값이 증대함에 따라 차광 필터(4)의 투과율을 저하시키고, 필요에 따라 화상 투영부(2)의 광원의 발광 출력을 증대시키도록 하고 있다.

이어, 화상 투영 장치(1)의 작용에 대해 설명한다.

화상 투영부(2)에서는, 화상광(11)이 반사형 스크린(3)을 향하고, 비스듬한 윗쪽으로 방사된다. 화상광(11)은, 예를 들어, 제어부(7)에 의해 발광 출력이 제어된 광이 광원으로부터 출사되며, 화상 표시 소자에 의해 화상 신호에 따라 변조되고, 투영 광학계에 의해 확대 투사됨으로써 형성된다.

이 때, 차광 필터(4)는 화상광(11)의 광로 범위 밖에 배치되어 있기 때문에, 화상광(11)은 차광 필터(4)에 의해 광량 손실을 일으키는 일 없이,스크린면(3a)에 도달한다.

스크린면(3a)에 반사된 반사광(12)은 톱니 모양 반사면(3b)의 렌즈 작용에 의해, 수평 방향으로 거의 평행광이 되고, 톱니 모양 반사면(3b) 근방의 확산층(도시하지 않음)에 의해 입체각(ω)의 범위에 분포하는 광으로서 차광 필터(4)를 향해 반사된다.

차광 필터(4)는 제어부(7)에 의해 수광 센서(6)에 의해 검출된 외광(M)의 광량에 따라 투과율이 제어되고 있으며, 반사광(12)은 일부가 투과되어 차광 필터(4)로부터 관찰측에 출사되어 스크린면(3a)에 비춰진 화상을 관찰할 수 있게 된다.

이 때, 차광 필터(4)의 투과율 특성은 반사광(12)의 입체각의 범위에서는 상 대적으로 고투과율이고, 그 이외의 각도에서는 상대적으로 저투과율이 되어 있다. 그 때문에, 장치 외부에서 반사형 스크린(3)을 향해 입사하는 외광(M)은 입사각도에 따라 차광 필터(4)에 의해 흡수되고, 일부의 광만이 반사형 스크린(3)에 도달한다.

이 때문에, 반사형 스크린(3)에 반사되어 반사광(12)과 똑같은 각도 범위로 출사되는 외광(M) 성분의 광량은 현저하게 저하된다.

이 때문에, 관찰측에서 반사광(12)과 함께 관찰되는 외광(M) 성분이 상대적으로 억제되며, 외광의 입사가 저감되기 때문에, 화상 콘트라스트가 양호해진다.

특히, 본 실시 형태에서는 스크린면(3a)이 톱니 모양 반사면(3b)을 구비하므로, 차광 필터(4) 쪽에서 입사한 광은 대부분이 화상 투영부(2)쪽으로 반사되고, 차광 필터(4)로부터 장치 외부로 투과하는 외광(M) 성분은 극히 적어져 있기 때문에, 화상 콘트라스트가 더욱 향상되어 있는 것이다.

또한 차광 필터(4)의 표면에 반사 방지 처리가 시행되어 있는 경우에는, 차광 필터(4)의 표면 반사광도 저감되기 때문에, 화상 콘트라스트가 더욱 향상된다.

또한 차광 필터(4)의 투과율 특성을 수광 센서(6)의 검출 출력에 따라 바꾸기 때문에, 예를 들어, 조명을 떨어뜨리는 등을 하여, 외광(M)의 발생이 적은 상태가 실현되면, 자동적으로 차광 필터(4)의 투과율이 증대되고, 화상 투영부(2)의 광원의 발광 출력이 저하된다. 이 때문에, 외광(M)이 적은 상태에서는, 화상 콘트라스트가 양호한 상태를 유지하면서 화상 투영부(2)의 소비전력을 저감할 수 있다.

여기서, 외광(M)이 증가하는 상태에서는, 화상 투영부(2)의 광원의 발광 출 력도 증대하고 있고, 일반적으로 외광에 비해 화상광의 발광 출력을 증대시키면 화상 콘트라스트는 향상되는데, 본 실시 형태의 차광 필터(4)의 투과율은 반사광(12)에 비해, 외광(M)에 대한 차광 작용이 커지는 각도 의존 특성으로 설정되어 있으므로, 외광(M)이 차광되는 비율에 비해 반사광(12)의 차광되는 비율은 줄어 있다. 따라서, 차광 필터(4)를 만들지 않는 경우에 비해, 항상 적은 발광 출력으로 양호한 화상 콘트라스트를 얻을 수 있는 것이다.

다음으로, 본 실시 형태의 제1 변형예에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명 실시 형태의 제1 변형예에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다.

본 변형예의 화상 투영 장치(100)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 상기 실시 형태의 차광 필터(4)를 대신하여 차광 필터(40)를 구비하고, 나아가 화상광(11)의 광로를 꺾어주는 반사 미러(13)를 구비하는 동시에, 제어부(7), 수광 센서(6)를 삭제한 것이다. 이하, 상기 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명한다.

차광 필터(40)는 유리판 등의 기재에 투과율이 각도 의존 특성을 가진 필터면을 형성하고, 반사광(12)의 차광 필터(40)에 대한 입사각 범위의 광을 투과하고, 그 범위보다도 큰 각도의 광을 흡수하는 투과율 특성을 부여한 것이다. 이 때문에, 투과율 특성을 가변 제어하기 위한 제어부(7), 수광 센서(6)는 삭제하고 있다.

이 때문에, 상기 실시 형태와 같이, 외광(M)의 광량에 따라, 광원의 발광 출력을 자동조정할 수 없지만, 그 밖의 다른 점에서는, 상기 실시 형태와 같은 작용을 구비한다. 즉, 차광 필터(40)를 투과하여 반사형 스크린(3)에 반사되는 외광(M) 성분의 광량이 저하한다. 그 때문에, 관찰측에서 반사광(12)과 함께 관찰되는 외광(M) 성분이 상대적으로 억제되고, 외광의 입사가 저감되므로, 화상 콘트라스트가 양호해진다.

또 본 실시 형태에서는, 반사 미러(13)에 의해 화상광(11)의 광로를 접음으로써 장치를 콤팩트화할 수 있는 동시에, 화상 투영부(2)의 배치 위치, 자세의 레이아웃 자유도를 향상할 수 있다.

이어서, 본 실시 형태의 제2 변형예에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명 실시 형태의 제2 변형예에 관한 화상 투영 장치를 나타내는 광축을 포함하는 단면에 의한 모식적 단면도이다.

본 변형예의 화상 투영 장치(110)는 도 5에 나타내는 바와 같이, 상기 실시 형태의 차광 필터(4)를 대신하여 차광 필터(40)를 구비하고, 수광 센서(6), 제어부(7)를 삭제함과 동시에, 반사형 스크린(3)의 후면을 지지하는 기대(14)와, 차광 필터(40)를 기대(14) 상에서 지지하는 복수의 스페이서(15)를 더한 것이다.

본 변형예에서는, 반사형 스크린(3)과 차광 필터(4)가, 스페이서(15)에 의해 이간하여 유지되며 스크린 유닛(50)으로 일체화되고, 화상 투영부(2)와 독립적으로 배치되어 있다. 이하, 상기 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명한다.

본 변형예에 의하면, 반사형 스크린(3)에 대해 이간하여 배치된 차광 필터(40)가 스크린 유닛(50)으로 일체화되어 있으므로, 반사형 스크린(3)과 화상 투영부(2)가 별개인 가반형 화상 투영 장치라도, 화상 투영부(2)의 배치 위치를 스크린 유닛(50)에 대해 위치 결정할 만큼의 간단한 설정뿐이어서, 외광의 입사에 의한 콘트라스트 저하를 줄일 수 있다.

또한, 상기한 설명에서는, 입사한 외광(M)의 관찰측에 대한 반사를 저감하기 때문에, 반사형 스크린의 스크린면이 화상 투영부의 축상 주광선을 스크린면에 대한 입사각과 다른 출사각으로 반사하는 구성의 일예인, 반사형 스크린(3)이 톱니 모양 반사면(3b)을 가진 경우의 예로 설명했다. 단, 반사형 스크린으로서, 일반적으로 사용되는 반사형 스크린은 어떠한 것을 사용해도 된다. 예를 들어, 매트 스크린이나, 비즈 스크린 등을 채용할 수도 있다.

비즈 스크린의 경우, 반사광이 입사 방향으로 되돌아오는 회귀성을 갖고 있기 때문에, 반사형 스크린쪽으로 되돌아오는 광량은 저감되지 않지만, 관찰 방향과 다른 방향에서 입사하는 외광이 입사방향으로 되돌아오고, 외광에 의한 입사가 저감되기 때문에, 본 발명과 조합함으로써, 화상 콘트라스트를 더욱 향상하는 것이 가능해진다.

또한, 상기한 설명에서는 외광 규제 부재를, 차광 필터(4, 40)와 같이 입사각 범위를 규제하는 구성의 일 예로 설명하고 있는데, 외광 규제 부재는 이와 같은 입사각 범위를 규제하는 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 입사각에 의해 투과율이 규제되지 않는 필터, 예를 들어, ND 필터와 같이 단지 농도 필터로 광량을 조정하는 필터라도 상관없다.

이 경우, 반사형 스크린에 반사된 화상광은 필터의 투과시에 감쇠하지만, 외광은 반사형 스크린으로의 입사시, 출사시에 각각 필터를 투과하여 감쇠되기 때문에, 화상광에 비해 외광의 감쇠율이 상대적으로 커진다. 그 때문에, 외광에 의한 콘트라스트 저하를 저감할 수 있다.

또한, 상기한 실시 형태, 각 변형예에 기재된 구성 요소는 기술적으로 가능하면, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 적당히 조합하여 실시할 수 있다.

여기서, 상기 실시 형태의 용어와 특허 청구 범위의 용어의 대응 관계에 대해 명칭이 다른 경우에 대해 설명한다.

차광 필터(4, 40)는 각각 외광 규제 부재의 일 실시 형태이다.

본 발명의 화상 투영 장치에 의하면, 반사형 스크린을 향하는 화상 광의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치된 외광 규제 부재를 구비하기 때문에, 외광의 입사에 의한 콘트라스트 저하를 저감할 수 있다는 효과를 나타낸다.

Claims (3)

1. 화상광을 투사하는 화상 투영부와, 해당 화상 투영부에 의해 투사된 화상광을 반사하여 화상을 비치게 하는 반사형 스크린과, 해당 반사형 스크린을 향한 외광의 투과를 규제하는 외광 규제부재를 구비하고,

   해당 외광 규제 부재가, 상기 반사형 스크린의 스크린면을 덮는 동시에, 상기 화상 투영부로부터 상기 반사형 스크린을 향한 상기 화상광의 광로 범위 밖에 위치하도록 배치되며,

   상기 외광 규제 부재가 투과율 가변으로 마련되며, 상기 외광 규제 부재 근방에 상기 외광 규제 부재로부터 상기 반사형 스크린을 향하는 방향으로 나아가는 외광을 검지하는 수광 센서를 구비하고, 해당 수광 센서의 검지 출력에 따라, 상기 외광 규제 부재의 투과율 특성을 변화시키도록 한 것을 특징으로 하는 화상 투영 장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 반사형 스크린의 스크린면이,

   상기 화상 투영부의 축상 주광선을 상기 스크린면에 대한 입사각과 다른 출사각으로 반사하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 화상 투영 장치.

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