KR101509464B1 - Projection lens unit with field lens for pico projector - Google Patents

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김진호
김정수
홍승기
김동근
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주식회사 세코닉스
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Abstract

The present invention relates to a projection lens unit, and more specifically, to a projection lens unit for a pico projector using a field lens, including a first to a fourth lens arranged sequentially toward image elements from a screen to which an image is projected, and a fifth lens, wherein the first lens is a lens with negative refractive power, the second lens is a lens with a positive refractive power, the third lens a lens with a negative refractive power, the fourth lens is a lens with a positive refractive power, and the fifth lens is a lens with a positive refractive power. The first, third, and fifth lenses are plastic while the fourth lens is glass. The projection lens unit can minimize performance change due to heat.

Description

필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛{PROJECTION LENS UNIT WITH FIELD LENS FOR PICO PROJECTOR}PROJECTION LENS UNIT WITH FIELD LENS FOR PICO PROJECTOR FOR PICO PROJECTOR USING FIELD LENS [0002]

본 발명은 투사 렌즈 유닛에 관한 것으로, 구체적으로는 열에 의한 렌즈의 성능 변화를 최소화할 수 있는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛에 관한 것이다.
The present invention relates to a projection lens unit, and more particularly, to a projection lens unit for a pico projector using a field lens capable of minimizing a change in performance of a lens caused by heat.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 기기의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 대화면을 구현하는 기기의 일 예로서 영상을 확대 투사하는 기능을 갖춘 프로젝터가 있다. 이러한 프로젝터는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치들을 말한다.
As the information age rapidly develops, the importance of a display device that realizes a large screen is emphasized. As an example of a device that implements such a large screen, there is a projector having a function of enlarging and projecting an image. Such a projector is a device that implements an image using light generated from a light source and projects the implemented image.

최근에는 프로젝터의 휴대성을 증대시키기 위해 휴대용 단말기, PDA와 같은 소형 기기에 프로젝터를 장착하는 기술 개발이 이루어지고 있는데, 소위 피코 프로젝터 또는 나노 프로젝터로 알려진 초소형의 프로젝터 기능을 탑재한 소형 기기가 선보이고 있다.
In recent years, in order to increase the portability of a projector, a technology for mounting a projector to a portable device such as a portable terminal or a PDA has been developed, and a compact device equipped with a small projector function known as a pico projector or a nano projector has been introduced .

이러한 초소형의 프로젝터를 소형 기기 내에 실장하기 위하여, 점차 요구되는 프로젝터의 크기는 작아지고 있으며, 프로젝터의 크기가 작아짐에 따라 각 부품들 간의 거리가 좁아지면서 부품들 간에 상호 간섭을 일으키는 문제가 발생할 뿐만 아니라, 소형화가 진행될수록 프로젝터에 발생되는 열이 증가된다. 이렇게 프로젝터의 온도가 증가될수록 렌즈의 굴절능의 변화가 심해지고 이로 인해 렌즈가 설계된 대로 화상이 투영되지 못해 최종적으로 스크린에 나타나는 화상이 왜곡되어 버리는 문제점이 있었다.
In order to mount such an ultra-small projector in a small appliance, the size of a required projector is getting smaller, and as the size of the projector becomes smaller, the distance between the components becomes narrower, causing a problem of mutual interference between the components As the miniaturization progresses, the heat generated in the projector is increased. As the temperature of the projector is increased, the refractive power of the lens is greatly changed, so that the image can not be projected as the lens is designed, and the image finally displayed on the screen is distorted.

도 1 은 종래의 피코 프로젝터에 실장되는 투사 렌즈 유닛의 온도에 따른 MTF 성능 그래프를 나타낸다. 여기서, 아래의 표 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 투사 렌즈 유닛의 경우 20℃의 실온에서는 원하는 유효 초점거리가 얻어질 수 있지만 온도가 증가함에 따라 각각의 렌즈에서의 유효 초점 거리가 변화하게 되는데, 특히 온도가 증가될수록 프로젝터 투사 렌즈의 전체 유효초점거리가 변화하여 원하는 화질이 구현되지 못하는 문제가 발생하게 된다.1 is a graph showing MTF performance according to temperature of a projection lens unit mounted on a conventional pico projector. Here, as shown in Table 1 below, a desired effective focal distance can be obtained at a room temperature of 20 DEG C in the case of a conventional projection lens unit, but the effective focal distance in each lens changes as the temperature increases. Particularly, as the temperature is increased, the entire effective focal distance of the projector projection lens changes, which results in a problem that desired image quality can not be realized.

[표 1][Table 1]

Figure 112014090283258-pat00001
Figure 112014090283258-pat00001

이러한 문제점은 위의 표 1에 도시한 바와 같이 제1 렌즈와 제2 렌즈의 부와 정으로 나타낸 초점거리 부호가, 20℃에서 45℃로 변화될 때 온도 변화량(ΔEFL)이 초점거리의 부호와 서로 반대인 정과 부로 설계되어 있기 때문인 것으로 분석되었다.
This problem is caused by the fact that when the focal length marks shown in the subsection of the first lens and the second lens are changed from 20 ° C to 45 ° C as shown in Table 1 above, It is analyzed that it is designed as opposite and opposite parts.

따라서 종래의 투사 렌즈의 렌즈 배열 및 구조에 따르면 도 1의 (a)에 도시된 실온인 상태의 MTF 그래프에서 온도가 증가함에 따라, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 고온에서의 MTF 특성이 열화됨을 알 수 있다.
Therefore, according to the lens arrangement and structure of the conventional projection lens, as the temperature increases in the MTF graph of the room temperature state shown in Fig. 1 (a), as shown in Fig. 1 (b) Is deteriorated.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 고온의 환경에서 특성이 변화되는 것을 최소화할 수 있는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛를 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a projection lens unit for a pico projector using a field lens capable of minimizing changes in characteristics in a high temperature environment.

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 화상이 투영되는 스크린 측을 기준으로 차례로 배치된 제1 내지 제4 렌즈와, 필드 렌즈인 제5 렌즈를 포함하는 투사 렌즈 유닛에 있어서, 상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 상기 제2 렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 상기 제3 렌즈는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 상기 제5 렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 상기 제1 내지 제3 렌즈 및 제5 렌즈는 플라스틱 렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 유리 렌즈인 것을 특징으로 한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a projection lens unit including first to fourth lenses sequentially arranged on the screen side on which an image is projected, and a fifth lens as a field lens, And the third lens is a lens having negative refractive power, and the fourth lens is a lens having negative refractive power, the second lens is a lens having positive refractive power, Wherein the lens is a lens having a positive refracting power, the fifth lens is a lens having a positive refracting power, the first to third lenses and the fifth lens are plastic lenses, The lens is a glass lens.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛은 온도 변화에 따른 유효 초점 거리의 변화량의 부호를 렌즈의 유효 초점 거리와 동일한 부호로 이루어 질 수 있게 변화시켜, 유효 초점 거리의 총 변화량을 최소화 시킴으로써 고온에서의 MTF 특성이 열화되는 것을 최소화하였다.
The projection lens unit according to the present invention as described above changes the sign of the amount of change of the effective focal length in accordance with the temperature change so that the sign of the effective focal length of the lens can be made to be the same and minimizes the total variation amount of the effective focal length, The deterioration of the MTF characteristics in the first embodiment is minimized.

도 1은 종래의 피코 프로젝터에 실장되는 투사 렌즈 유닛의 MTF 성능 그래프를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛에 사용되는 투사 렌즈 유닛의 구조를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛의 MTF 성능 그래프를 나타낸 도면.1 is a graph showing MTF performance of a projection lens unit mounted on a conventional pico projector.
2 is a view showing a structure of a projection lens unit used in a projection lens unit for a pico projector using a field lens according to the present invention.
3 is a graph showing MTF performance of a projection lens unit for a pico projector using a field lens according to the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Moreover, terms used herein (to be referred to) are intended to illustrate embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Also, components and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terminology and scientific terms used herein are to be interpreted in a manner that is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, technical features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛은 4매로 이루어진 렌즈 어레이(10), 필드렌즈(20), 커버 글래스(30) 및 이미지 소자(40)를 포함한다.
2 is a view showing a projection lens unit according to the present invention. 2, the projection lens unit according to the present invention includes a lens array 10 composed of four pieces, a field lens 20, a cover glass 30, and an image element 40. [

렌즈 어레이(10)는 도 2에 도시된 바와 같이, 화상이 투영되는 스크린(50) 측으로부터 이미지 소자(40)를 향해 순차적으로 배치된 제1 렌즈(L1) 내지 제4 렌즈(L4)를 포함한다. 구체적으로 제1 렌즈(L1)는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 제2 렌즈(L2)는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 제3 렌즈(L3)는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고, 제4 렌즈(L4)는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈로 구성되며, 필드렌즈(20)인 제5 렌즈(L5)는 제4 렌즈(L4) 후방에 배치되었다. 본 발명의 실시예에 의하면, 전술한 제1 렌즈(L1) 내지 제3 렌즈(L3)와 제5 렌즈(L5)는 플라스틱 렌즈이고, 제4 렌즈는 유리 렌즈로 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛은 3매의 플라스틱 렌즈와 1매의 유리 렌즈로 이루어진 렌즈 어레이(10)와 1매의 플라스틱 렌즈로 이루어진 필드렌즈(20)를 포함하여 구성된다.
The lens array 10 includes first to fourth lenses L 1 to L 4 sequentially arranged from the side of the screen 50 on which an image is projected toward the image element 40 do. Specifically, the first lens L1 is a lens having a negative refractive power, the second lens L2 is a lens having positive refractive power, and the third lens L3 is a negative lens. The fourth lens L4 is composed of a lens having positive refractive power and the fifth lens L5 which is the field lens 20 is a lens having a refracting power of the fourth lens L4, . According to the embodiment of the present invention, the first lens L1 to the third lens L3 and the fifth lens L5 described above are plastic lenses, and the fourth lens is made of a glass lens. That is, the projection lens unit according to the present invention comprises a lens array 10 made up of three plastic lenses and one glass lens, and a field lens 20 made up of one plastic lens.

다음의 표 2는 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛을 구성하는 각각의 렌즈들에 대한 초점거리, 재료, DN/DT 값을 나타낸 표이다.Table 2 below is a table showing focal length, material, and DN / DT value for each lens constituting the projection lens unit according to the present invention.

[표 2][Table 2]

Figure 112014090283258-pat00002
Figure 112014090283258-pat00002

상기 표 2에서 알 수 있듯이 제1 렌즈(L1)는 초점거리 -6.33의 값을 갖도록 설계되었고, DN/DT(abs.)(Temperature Coefficients of Refractive Index (10-6/K at 632.8nm))는 -100을 갖는 E48R 플라스틱 재질이 사용되었다. As shown in Table 2, the first lens L1 is designed to have a focal length of -6.33, and DN / DT (abs.) (Temperature Coefficients of Refractive Index (10 -6 / K at 632.8 nm) -100 < / RTI > plastic material was used.

또한, 제2 렌즈(L2)는 초점거리 6.38의 값을 갖도록 설계되었고, DN/DT(abs.)는 -100을 갖는 E48R 플라스틱 재질이 사용되었다.Further, the second lens L2 was designed to have a focal length of 6.38, and the E48R plastic material having DN / DT (abs.) Of -100 was used.

또한, 제3 렌즈(L3)는 초점거리 -11의 값을 갖도록 설계되었고, DN/DT(abs.)는 -100을 갖는 OKP4-HT 플라스틱 재질이 사용되었다.Also, the third lens L3 was designed to have a focal length of -11, and an OKP4-HT plastic material having DN / DT (abs.) Of -100 was used.

또한, 제4 렌즈(L4)는 초점거리 9.35의 값을 갖도록 설계되었고, DN/DT(abs.)는 2.2를 갖는 TAC8 유리 재질이 사용되었다.Also, the fourth lens L4 was designed to have a focal length of 9.35, and a TAC8 glass material having a DN / DT (abs.) Of 2.2 was used.

또한, 필드렌즈(20)인 제5 렌즈(L5)는 초점거리 50.52의 값을 갖도록 설계되었고, DN/DT(abs.)는 -100을 갖는 E48R 플라스틱 재질이 사용되었다. 이와 같은 렌즈들로 구성된 투사 렌즈 유닛의 총 유효 초점 거리는 11.9503mm이다.
The fifth lens L5 as the field lens 20 was designed to have a focal length of 50.52 and the E48R plastic material having a DN / DT (abs.) Of -100 was used. The total effective focal length of the projection lens unit composed of such lenses is 11.9503 mm.

아래의 표 3는 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛을 구성하는 제1 렌즈(L1) 내지 제5 렌즈(L5)의 스펙을 나타낸 표이다.Table 3 below is a table showing specifications of the first lens L1 to the fifth lens L5 constituting the projection lens unit according to the present invention.

[표 3][Table 3]

Figure 112014090283258-pat00003
Figure 112014090283258-pat00003

도 2와 표 3를 참조하면, 제1 렌즈(L1)는 스크린(50) 측을 향해 있는 출사면 즉, 제1 표면(S1)이 스크린(50)을 향해 오목하고, 이미지 소자(40) 측을 향해 있는 입사면 즉, 제2 표면(S2)이 스크린(50)을 향해 오목한 표면을 갖는 플라스틱 재질의 비구면 렌즈로 이루어진다. 이러한 제1 렌즈(L1)는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제1 표면(S1)의 곡률 반경이 -2.8352mm이고, 제2 표면(S2)이 -22.1328mm의 곡률 반경을 가지고 있다. 이때, 제1 렌즈(L1)는 광축에 따른 제1 표면(S1)과 제2 표면(S2) 사이의 거리(렌즈의 두께)는 2.1421mm이고, 제1 렌즈(L1)의 굴절률은 1.5311이며 분산계수는 55.8을 갖도록 설계되었다.
2 and 3, the first lens L1 is configured such that the exit surface facing the screen 50 side, that is, the first surface S1 is concave toward the screen 50, The second surface S2 is a plastic aspheric lens having a concave surface directed toward the screen 50. In this case, As shown in Table 3, the first lens L1 has a curvature radius of -2.8352 mm on the first surface S1 and a second surface S2 of -22.1328 mm. At this time, the distance (lens thickness) between the first surface S1 and the second surface S2 along the optical axis of the first lens L1 is 2.1421 mm, the refractive index of the first lens L1 is 1.5311, The coefficient was designed to have 55.8.

제2 렌즈(L2)는 스크린(50) 측을 향해 있는 제3 표면(S3)이 스크린(50)을 향해 볼록하고, 이미지 소자(40) 측을 향해 있는 제4 표면(S4)이 스크린(50)을 향해 오목한 표면을 갖는 플라스틱 재질의 비구면렌즈로 이루어진다. 이러한 제2 렌즈(L2)는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제3 표면(S3)의 곡률 반경이 4.4404mm이고, 제4 표면(S4)이 -11.4938mm의 곡률 반경을 가지고 있다. 이때, 제2 렌즈(L2)는 광축에 따른 제3 표면(S3)과 제4 표면(S4) 사이의 거리(렌즈의 두께)는 2.8128mm이고, 제2 렌즈(L2)의 굴절률은 1.5311이며, 분산계수는 55.80를 갖도록 설계되었다. 또한, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2) 사이의 거리, 즉 제2 표면(S2)과 제3 표면(S3) 사이의 거리는 0.15mm이다.
The second lens L2 is configured such that the third surface S3 toward the screen 50 is convex toward the screen 50 and the fourth surface S4 toward the image device 40 is the screen 50 And an aspheric lens made of a plastic material having a concave surface toward the lens. As shown in Table 3, the second lens L2 has a curvature radius of 4.4404 mm on the third surface S3 and a curvature radius of -11.4938 mm on the fourth surface S4. The distance between the third surface S3 and the fourth surface S4 along the optical axis of the second lens L2 is 2.8128 mm and the refractive index of the second lens L2 is 1.5311. The dispersion coefficient was designed to be 55.80. The distance between the first lens L1 and the second lens L2, that is, the distance between the second surface S2 and the third surface S3 is 0.15 mm.

제3 렌즈(L3)는 스크린(50) 측을 향해 있는 제5 표면(S5)이 스크린(50)을 향해 오목하고, 이미지 소자(40) 측을 향해 있는 제6 표면(S6)이 스크린(50)을 향해 오목한 표면을 갖는 플라스틱 재질의 비구면렌즈로 이루어진다. 이러한 제3 렌즈(L3)는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제5 표면(S5)의 곡률 반경이 -3.8029mm이고, 제6 표면(S6)이 -8.98mm의 곡률 반경을 가지고 있다. 이때, 제3 렌즈(L3)는 광축에 따른 제5 표면(S5)과 제6 표면(S6) 사이의 거리(렌즈의 두께)는 0.8817mm이고, 제3 렌즈(L3)의 굴절률은 1.632이며, 분산계수는 23을 갖도록 설계되었다. 또한, 제2 렌즈(L2)와 제3 렌즈(L3) 사이의 거리, 즉 제4 표면(S4)과 제5 표면(S5) 사이의 거리는 7.2842mm이다.
The third lens L3 is arranged such that a fifth surface S5 toward the screen 50 side is concave toward the screen 50 and a sixth surface S6 toward the image device 40 side faces the screen 50 And an aspheric lens made of a plastic material having a concave surface toward the lens. As shown in Table 3, the third lens L3 has a curvature radius of -3.8029 mm on the fifth surface S5 and a radius of curvature of -8.98 mm on the sixth surface S6. The third lens L3 has a distance (lens thickness) of 0.8817 mm between the fifth surface S5 and the sixth surface S6 along the optical axis, a refractive index of the third lens L3 is 1.632, The dispersion coefficient was designed to be 23. The distance between the second lens L2 and the third lens L3, that is, the distance between the fourth surface S4 and the fifth surface S5 is 7.2842 mm.

제4 렌즈(L4)는 스크린(50) 측을 향해 있는 제7 표면(S7)이 스크린(50)을 향해 오목하고, 이미지 소자(40) 측을 향해 있는 제8 표면(S8)이 스크린(50)을 향해 오목한 표면을 갖는 유리 재질의 구면렌즈로 이루어진다. 이러한 제4 렌즈(L4)는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제7 표면(S7)의 곡률 반경이 39.8184mm이고, 제8 표면(S8)이 -7.8821mm의 곡률 반경을 가지고 있다. 이때, 제4 렌즈(L4)는 광축에 따른 제7 표면(S7)과 제8 표면(S8) 사이의 거리(렌즈의 두께)는 0.6641mm이고, 제4 렌즈(L4)의 굴절률은 1.7292이며, 분산계수는 54.67을 갖도록 설계되었다. 또한, 제3 렌즈(L3)와 제4 렌즈(L4) 사이의 거리, 즉 제6 표면(S6)과 제7 표면(S7) 사이의 거리는 0.6641mm이다.
The fourth lens L4 is arranged such that the seventh surface S7 facing the screen 50 side is concave toward the screen 50 and the eighth surface S8 facing the image device 40 side is directed toward the screen 50 And a spherical lens made of a glass material having a concave surface directed toward the lens. As shown in Table 3, the fourth lens L4 has a curvature radius of 39.8184 mm on the seventh surface S7 and a curvature radius of -7.8821 mm on the eighth surface S8. At this time, the distance (lens thickness) between the seventh surface S7 and the eighth surface S8 along the optical axis of the fourth lens L4 is 0.6641 mm, the refractive index of the fourth lens L4 is 1.7292, The dispersion coefficient was designed to be 54.67. The distance between the third lens L3 and the fourth lens L4, that is, the distance between the sixth surface S6 and the seventh surface S7 is 0.6641 mm.

필드렌즈(20)인 제5 렌즈(L5)는 도 2에 도시된 바와 같이 제4 렌즈(L4)의 제8 표면(S8) 뒤에 위치되어 이미지 소자(40)로부터의 이미지광을 제4 렌즈(L4)를 향해 전달한다. 이러한 제5 렌즈(L5)는 스크린(50) 측을 향해 있는 제9 표면(S9)이 스크린(50)을 향해 오목하고, 이미지 소자(40) 측을 향해 있는 제10 표면(S10)이 스크린(50)을 향해 오목한 표면을 갖는 플라스틱 재질의 렌즈로 이루어진다. 이러한 제5 렌즈(L5)는 표 3에 나타낸 바와 같이, 제9 표면(S9)의 곡률 반경이 -150mm이고, 제10 표면(S10)이 -23mm의 곡률 반경을 가지고 있다. 이때, 제5 렌즈(L5)는 광축에 따른 제9 표면(S9)과 제10 표면(S10) 사이의 거리(렌즈의 두께)는 2mm이고, 제5 렌즈(L5)의 굴절률은 1.5311이며 분산계수는 55.8을 갖도록 설계되었다. 또한, 제4 렌즈(L4)와 제5 렌즈(L5) 사이의 거리, 즉 제8 표면(S8)과 제9 표면(S9) 사이의 거리는 9.2659mm이다.
The fifth lens L5 which is the field lens 20 is positioned behind the eighth surface S8 of the fourth lens L4 as shown in Fig. 2, so that image light from the image element 40 is incident on the fourth lens L4 L4. The fifth lens L5 is configured such that the ninth surface S9 facing the screen 50 side is concave toward the screen 50 and the tenth surface S10 facing the image device 40 side is the screen 50 with a concave surface. As shown in Table 3, the fifth lens L5 has a curvature radius of -150 mm on the ninth surface S9 and a radius of curvature of -23 mm on the tenth surface S10. The fifth lens L5 has a distance (lens thickness) of 2 mm between the ninth surface S9 and the tenth surface S10 along the optical axis, a refractive index of the fifth lens L5 is 1.5311, Was designed to have 55.8. The distance between the fourth lens L4 and the fifth lens L5, that is, the distance between the eighth surface S8 and the ninth surface S9 is 9.2659 mm.

다음으로, 표 4는 본 발명에 따르는 투사 렌즈 유닛의 프로젝터 내부 온도 변화에 따른 각 렌즈의 유효 초점 거리의 변화를 나타낸 표이다. 하기 표 4에서 알 수 있듯이, 각각의 렌즈에 있어서 유효초점거리의 총변화량은 -0.25761로 종래에 비해 더 작아졌음을 알 수 있다.
Next, Table 4 is a table showing a change in the effective focal length of each lens according to a change in the temperature inside the projector of the projection lens unit according to the present invention. As can be seen from the following Table 4, it can be seen that the total variation of the effective focal length of each lens is -0.25761, which is smaller than that of the conventional lens.

[표 4][Table 4]

Figure 112014090283258-pat00004
Figure 112014090283258-pat00004

표 4를 참조하면, 종래에 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)가 20℃의 실온에서 45℃의 고온으로 변화될 때의 유효 초점 거리의 변화량이, 각 렌즈의 유효 초점 거리 부호와 반대로 나타남에 따라 유효 초점 거리의 총 변화량이 늘어나던 것과 다르게, 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛은 표 4에 나타낸 바와 같이 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)의 유효 초점 거리 변화량(ΔEFL)이 각 렌즈의 유효 초점 거리 부호와 동일하게 이루어질 수 있도록 설계함으로써, 유효 초점 거리의 총 변화량을 종래에 비해 최소화시켰음을 알 수 있다.
Referring to Table 4, the change amount of the effective focal length when the first lens L1 and the second lens L2 are conventionally changed from the room temperature of 20 DEG C to the high temperature of 45 DEG C, , The projection lens unit according to the present invention has the effective focal length change amount (the focal length change amount) of the first lens L1 and the second lens L2 as shown in Table 4, DELTA EFL) can be made equal to the effective focal length code of each lens, it is understood that the total variation amount of the effective focal length is minimized compared with the conventional case.

여기서, 도 3은 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛의 온도에 따른 MTF 성능 그래프를 나타내는 바, 도 3의 (a)는 실온인 20℃일 때의 MTF 그래프를 나타내고 도 3의 (b)는 고온인 45℃일 때의 MTF 그래프를 나타낸다.
3 is a graph showing MTF performance according to temperature of the projection lens unit according to the present invention. FIG. 3 (a) shows the MTF graph at room temperature of 20 ° C., and FIG. 3 (b) The MTF graph at 45 ° C is shown.

따라서, 위의 표 4를 도 3과 함께 참조하면, 제1 렌즈(L1)와 제2 렌즈(L2)는, 온도가 20℃에서 45℃로 변화될 때 온도 변화에 따른 유효 초점 거리 변화량(ΔEFL)의 부호가 각 렌즈의 초점거리 부호와 같은 부호인 정과 부로 설계되었으며, 이에 따라 렌즈 각각에 대한 유효 초점 거리의 총 변화량이 종래의 0.288에서 0.25761로 감소한 것을 볼 수 있다. 이는 도 3의 MTF 그래프를 통해서도 종래에 비해 고온에서의 MTF 특성이 열화되는 것을 최소화된 것을 보여준다.
Referring to Table 4 together with FIG. 3, the first lens L1 and the second lens L2 are arranged such that when the temperature is changed from 20 占 폚 to 45 占 폚, the effective focal length variation? ) Is designed to have the same sign as the focal length code of each lens, and thus the total variation of the effective focal length with respect to each lens is reduced from 0.288 to 0.25761 in the conventional manner. This shows that the degradation of the MTF characteristic at high temperature is minimized through the MTF graph of FIG.

한편, 본 발명에 따른 투사 렌즈 유닛은 재질 선정에 있어서 소형화되는 부품과 그에 맞는 가격 경쟁성을 위하여 제1 렌즈(L1) 내지 제3 렌즈(L3)와, 특히 필드렌즈(20)인 제5 렌즈(L5)를 유리 재질이 아닌 플라스틱 재질로 사용하였지만, 전술한 바와 같이 플라스틱 재질로 인한 성능 변화가 미비하도록 고온에서의 변화되는 초점 거리를 최소화시켜 설계함으로써, 성능 변화를 최소화하면서 제조비용을 절감할 수 있다.
The projection lens unit according to the present invention includes a first lens L1 to a third lens L3 and a fifth lens L3 as a field lens 20, (L5) is used as a plastic material instead of a glass material. However, as described above, since the change in the focal distance at a high temperature is minimized so that the change in performance due to the plastic material is minimized, .

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 온도 변화에 따른 유효 초점 거리의 변화량의 부호를 렌즈의 유효 초점 거리와 동일한 부호로 이루어 질 수 있게 변화시켜, 유효 초점 거리의 총 변화량을 최소화 시킴으로써 고온에서의 MTF 특성이 열화되는 것을 최소화하였다.
As described above, according to the present invention, by changing the sign of the change amount of the effective focal length in accordance with the temperature change so as to be made to have the same sign as the effective focal length of the lens, the total variation amount of the effective focal length is minimized, To minimize the deterioration.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, the scope of the present invention should be construed as being covered by the following claims rather than being limited by the above embodiments, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.

10 : 렌즈 어레이 20 : 필드렌즈
30 : 커버 글래스 40 : 이미지 소자
50 : 스크린10: lens array 20: field lens
30: cover glass 40: image element
50: Screen

Claims (5)

화상이 투영되는 스크린 측으로부터 이미지 소자를 향해 차례로 배치된 제1 내지 제4 렌즈와, 상기 이미지 소자로부터의 이미지광을 상기 제4 렌즈를 향해 전달하는 필드렌즈로 이루어지는 투사 렌즈 유닛에 있어서,
상기 제1 렌즈는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고,
상기 제2 렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고,
상기 제3 렌즈는 부(-)의 굴절능을 갖는 렌즈이고,
상기 제4 렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고,
상기 필드렌즈는 정(+)의 굴절능을 갖는 렌즈이고,
상기 제1 내지 제3 렌즈 및 필드렌즈는 플라스틱 렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛.
A projection lens unit comprising first to fourth lenses sequentially arranged from a screen side on which an image is projected to an image element and a field lens for transmitting image light from the image element toward the fourth lens,
The first lens is a lens having negative refractive power,
The second lens is a lens having a positive refracting power,
The third lens is a lens having negative refractive power,
The fourth lens is a lens having a positive refracting power,
The field lens is a lens having a positive refracting power,
Wherein the first to third lenses and the field lens are plastic lenses, and the fourth lens is a glass lens.
제 1 항에 있어서,
상기 제4 렌즈를 이루는 유리 물질은 DN/DT(abs.)(Temperature Coefficients of Refractive Index(10-6/K at 632.8nm))의 범위가 2.2 내지 3.4 범위 내에 있는 물질로부터 선택되고, 상기 제1 렌즈 내지 제3 렌즈를 이루는 플라스틱 물질은 DN/DT(abs.)가 -100에 있는 물질로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛.
The method according to claim 1,
The glass material constituting the fourth lens is selected from materials having a range of DN / DT (abs.) (Temperature Coefficients of Refractive Index (10 -6 / K at 632.8 nm)) within the range of 2.2 to 3.4, Wherein the plastic material constituting the lens to the third lens is selected from materials having a DN / DT (abs.) Of -100.
제 2 항에 있어서,
상기 제1 렌즈는 그 DN/DT(abs.)가 -100을 갖는 재료로부터 선택되고,
상기 제2 렌즈는 그 DN/DT(abs.)가 -100을 갖는 재료로부터 선택되고,
상기 제3 렌즈는 그 DN/DT(abs.)가 -100을 갖는 재료로부터 선택되고,
상기 제4 렌즈는 그 DN/DT(abs.)가 2.2를 갖는 재료로부터 선택되고,
상기 필드렌즈는 그 DN/DT(abs.)가 -100을 갖는 재료로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛.
3. The method of claim 2,
The first lens is selected from a material having a DN / DT (abs.) Of -100,
The second lens is selected from a material having a DN / DT (abs.) Of -100,
The third lens is selected from a material having a DN / DT (abs.) Of -100,
The fourth lens is selected from a material having a DN / DT (abs.) Of 2.2,
Wherein the field lens is selected from a material having a DN / DT (abs.) Of -100.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 렌즈의 출사면은 스크린측을 향해 오목하고, 입사면은 스크린측을 향해 오목하며,
상기 제2 렌즈의 출사면은 스크린측을 향해 볼록하고, 입사면은 스크린측을 향해 오목하며,
상기 제3 렌즈의 출사면은 스크린측을 향해 오목하고, 입사면은 스크린측을 향해 오목하며,
상기 제4 렌즈의 출사면은 스크린측을 향해 볼록하고, 입사면은 스크린측을 향해 오목하며,
상기 필드렌즈의 출사면은 스크린측을 향해 오목하고, 입사면은 스크린측을 향해 오목하며게 형성되는 것을 특징으로 하는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛.
The method according to claim 1,
The exit surface of the first lens is concave toward the screen side, the incident surface is concave toward the screen side,
The exit surface of the second lens is convex toward the screen side, the incident surface is concave toward the screen side,
The exit surface of the third lens is concave toward the screen side, the incident surface is concave toward the screen side,
The exit surface of the fourth lens is convex toward the screen side, the incident surface is concave toward the screen side,
Wherein the exit surface of the field lens is concave toward the screen side and the incident surface is concave toward the screen side.
제 1 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 내지 제3 렌즈는 비구면인 플라스틱 렌즈이며, 상기 제4 렌즈는 구면인 유리 렌즈이며, 상기 필드렌즈는 플라스틱 재질의 렌즈인 것을 특징으로 하는 필드렌즈를 사용하는 피코 프로젝터용 투사 렌즈 유닛.
The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the first through third lenses are plastic lenses that are aspherical surfaces, the fourth lens is a spherical glass lens, and the field lens is a plastic lens.
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