KR101596788B1 - 광학 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 광학 시스템은, 복수 개의 광원장치와 이미지 유닛을 가지는 조명계; 및 상기 조명계를 통해 영상이 포함된 빛을 전달 받아 확대 투사하는 투사계;를 포함하며, 상기 복수 개의 광원장치는, 상기 광원장치의 조명광을 반사하는 조명광 반사부재를 포함하고, 각각의 광원장치에서 출사된 조명광의 광 진행방향이 상기 조명광 반사부재에 의해 1회 반사되어 상기 이미지 유닛으로 입사되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
광원장치, 광학시스템, 소형화, 포터블, 포터블프로젝터, 레이아웃

Description

광학 시스템{Optical system}
본 발명은 제품 소형화가 가능하도록 부품 레이아웃이 개선된 광학 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 광학 시스템은 빔 프로젝터, 프로젝션 텔레비젼과 같은 영상 디스플레이 장치에 사용되는 것으로, TFT-LCD, DLP와 같이 자체 발광 기능이 없는 수광형 디스플레이 모듈에 형성된 영상을 투사하는데 사용된다.
광학 시스템은, 하나 또는 복수 개의 광원과 이미지 유닛을 가지는 조명계와, 상기 조명계에서 투사되는 빛과 영상을 스크린으로 투영하는 투사계로 구분된다.
상기 조명계는 상기 이미지 유닛의 종류에 따라 1개의 광원으로 구성될 수도 있고, R, G, B 색상을 각각 출사하는 3개의 광원을 가지도록 구성될 수도 있으며, 그 이상의 광원을 가지도록 구성될 수도 있다.
그런데, TFT-LCD와 같이 3색 광원을 필요로 하는 이미지 유닛의 경우, 상기 3색 광원을 이미지 유닛의 후방에 병렬로 배치하면, 장치의 길이가 길어져, 포켓용 프로젝터와 같은 소형 제품에는 적용이 곤란하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 제품 소형화가 가능하도록 구성 부품의 레이아웃을 개선한 광학 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 광학 시스템은, 복수 개의 광원장치와 이미지 유닛을 가지는 조명계; 및 상기 조명계를 통해 영상이 포함된 빛을 전달 받아 확대 투사하는 투사계;를 포함하며, 상기 복수 개의 광원장치는, 상기 광원장치의 조명광을 반사하는 조명광 반사부재를 포함하고, 각각의 광원장치에서 출사된 조명광의 광 진행방향이 상기 조명광 반사부재에 의해 1회 반사되어 상기 이미지 유닛으로 입사되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 조명광 반사부재는, 상기 복수 개의 광원장치에서 조사되는 각각의 조명광을 동일 방향으로 반사하도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 1 및 제 3 실시예에 의하면, 상기 조명광 반사부재는, 상기 복수 개의 광원장치에 대해 동일한 방향의 반사각을 가지도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 및 제 4 실시예에 의하면, 상기 투사계는, 상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 1회 반사하는 영상 반사부재를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5 실시예에 의한 광학 시스템은, 각각 조명광 발생부와 조명광을 반사하는 조명광 반사부재를 구비하는 복수 개의 광원장치와 이미지 유닛을 가 지는 조명계; 및 상기 조명계를 통해 영상이 포함된 빛을 전달받아 확대 투사하는 투사계;를 포함하며, 상기 복수 개의 광원장치는, 상기 조명광 발생부가 상기 이미지 유닛에 대해 서로 다른 높이를 가지도록 배치됨과 동시에, 각각의 광원장치에서 출사되는 조명광의 광 진행방향이 상기 조명광 반사부재에 의해 1회 반사되어 상기 이미지 유닛에 입사되도록 배치된 것을 특징으로 한다.
상기 조명광 발생부는, 상기 이미지 유닛의 상측에 배치되며, 상기 투사계는, 상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 1회 반사하는 영상 반사부재를 포함하는 것이 좋다.
본 발명의 제 6 실시예에 의하면, 상기 영상 반사부재는, 상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 상기 조명광 발생부에서 출사된 조명광과 평행한 방향으로 1회 반사하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 투사계는, 상기 영상이 포함된 빛을 투사하는 투사렌즈가 상기 이미지 유닛과 서로 다른 높이로 배치되는 것이 좋으며, 바람직하게는, 상기 이미지 유닛의 상측에 배치되는 것이 좋다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 복수 개의 광원을 가지는 조명계의 부피를 줄여 제품 외관의 크기를 콤팩트하게 구성하는 것이 가능하므로, 포터블 프로젝터와 같이 휴대성이 강조되는 소형 디스플레이장치를 보다 작게 구성하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명에 의한 광학 시스템을 첨부된 도면과 함께 설명한다.
본 발명의 특징은 상기 조명계(100)를 구성하는 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130) 및 투사계(200)의 배치 레이아웃에 있다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 시스템을 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 광학 시스템은 조명계(100)와 투사계(200)로 구분된다.
조명계(100)는 Red, Green, Blue 3가지 색상 별로 구성된 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)와 상기 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 조명광을 1회 반사하는 조명광 반사부재로서, 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131) 및 상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)를 통해 조명광을 입사 받는 이미지 유닛(150)을 포함하며, 투사계(200)는 상기 조명계(100)의 영상이 포함된 빛을 미도시된 스크린으로 확대투사한다.
상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)는, 상기 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)에서 각각 출사된 조명광을 동일 방향으로 1회 반사할 수 있도록 배치된다. 즉, 도시된 바와 같이, 제 1 광원장치(110)의 조명광은 상기 제 1 반사미러(111)를 통해, 조명광의 진행방향에 대하여 우측으로 반사되어 상기 이미지 유닛(150)으로 입사하고, 제 2 및 제 3 광원장치(120)(130) 역시, 제 2 및 제 3 반사미러(121)(131)를 통해, 조명광의 진행방향에 대하여 우측으로 반사되어 상기 이미지 유닛(150)으로 입사한다.
이와 같은 구성에 따르면, 상기 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)는 조명광이 진행하는 광 경로가 서로 수직이 되도록 배치되므로, 광학 시스템의 본체 에 형성되는 여분의 공간을 최대한 활용할 수 있어, 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 설치 공간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 실시예와 같이 구성된 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 배치 구성에 추가적으로 투사계(200)에 영상 반사부재로서, 제 4 반사미러(210)를 설치하여, 상기 이미지 유닛(150)에서 투영되는 영상이 포함된 빛을 1회 반사하여 미도시된 스크린 측으로 투사할 수 있다. 이때, 상기 제 4 반사미러(210)는 상기 영상이 포함된 빛을 진행 방향에 대하여 좌측으로 반사한다.
이와 같은 구성에 따르면, 상기한 제 1 실시예와 비교하여, 투사계(200)의 설치 부피를 추가로 줄일 수 있기 때문에, 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130) 및 투사계(200)의 본체 설치 공간을 최소화할 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)는 각각 출사된 조명광을 1회 반사할 수 있는 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)을 포함한다. 이는 앞서 설명한 제 1 실시예와 동일한 배치구성이나, 상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)의 반사 방향이 반대라는 점에서 차이가 있다. 즉, 제 1 광원장치(110)의 빛은 상기 제 1 반사미러(111)를 통해, 조명광의 진행방향에 대하여 좌측으로 반사되어 상기 이미지 유닛(150)으로 입사하고, 제 2 및 제 3 광원장치(120)(130) 역시, 제 2 및 제 3 반사미러(121)(131)를 통해, 조명광의 진행방향에 대하여 좌측으로 반사되어 상기 이미지 유닛(150)으로 입사한다.
본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 3 실시예와 같이 구성된 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 배치 구성에 추가적으로 투사계(200)에 제 4 반사미러(210)를 설치하여, 상기 이미지 유닛(150)에서 투영되는 영상이 포함된 빛을 1회 반사하여 미도시된 스크린 측으로 투사할 수 있다. 이때, 상기 제 4 반사미러(210)는 상기 영상이 포함된 빛을 진행 방향에 대하여 우측으로 반사한다.
본 발명의 제 5 실시예에 의한 광학 시스템은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)에 각각 마련된 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132)와 이미지 유닛(150)이 서로 다른 높이로 배치되는 것을 특징으로 한다. 상기 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132)와 투사계(200)는 각각 제 1 내지 제 4 반사미러(111)(121)(131)(210)를 구비하여, 광 경로를 따라 이동하는 빛이 1회 반사될 수 있도록 구성한다.
즉, 상기 이미지 유닛(150)을 기준으로, 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132)는 상기 이미지 유닛(150) 보다 높은 위치에 배치하고, 상기 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132)의 하측으로 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)를 설치하여, 상기 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132)는 하측으로 조명광을 평행하게 투사한다. 그리고, 상기 조명광은 상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)를 통해 1회 반사되어, 상기 이미지 유닛(150)에 입사된다.
이와 같이 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)를 구성하면, 장치의 높 이는 다소 높아지지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 장치의 폭과 길이는 줄일 수 있다.
본 발명의 제 6 실시예에 의한 광학 시스템은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132) 및 투사계(200)의 투사렌즈(220)는 이미지 유닛(150)과 서로 다른 높이를 가지도록 배치된다. 그리고 상기 제 1 내지 제 3 조명광 발생부(112)(122)(132) 및 투사계(200)의 투사렌즈(220)의 하측에는 제 1 내지 제 4 반사미러(111)(121)(131)(210)가 설치되어, 상기 조명광은 상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)에 의해, 1회 반사되어 상기 이미지 유닛(150)에 입사되고, 상기 제 4 반사미러(210)에 의해, 상기 이미지 유닛(150)에서 투영되는 영상이 포함된 빛이 1회 반사되어 상기 투사렌즈(220)를 통해 미도시된 스크린으로 투영된다.
다만, 제 5 실시예와 차이가 있는 부분은, 상기 투사렌즈(220)를 통해 투영되는 영상이 포함된 빛의 진행 방향으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 광원장치(110)(120)(130)의 조명광 발생부(112)(122)(132)에서 출발하여 상기 제 1 내지 제 3 반사미러(111)(121)(131)를 향하는 조명광의 방향과, 상기 제 4 반사미러(210)에서 반사되어 투사렌즈(220)를 통해 투사되는 영상이 포함된 빛의 방향이 서로 평행하게 구성되는 것에 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 광학 시스템의 본체 내부에 존재하는 공간을 최대한 이용하여, 광원장치와 투사계를 구성할 수 있어, 초소형, 휴대용 프로젝션 장치와 같은 소형 장비의 크기를 컴팩트하게 구성하는 것이 가능하다. 특히, TFT- LCD와 같이 3색 광원을 필요로 하는 이미지 유닛(150)을 가지는 포터블 장비에 적용할 경우, 장치의 크기를 휴대 가능한 소형으로 구성하기 용이하다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면,
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면,
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면,
도 5 및 도 6은 본 발명의 제 5 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면, 그리고,
도 7 및 도 8은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 광학 시스템의 개략적인 도면이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100; 조명계 110; 제 1 광원유닛
111; 제 1 반사미러 120; 제 1 광원유닛
121; 제 2 반사미러 130; 제 3 광원유닛
131; 제 3 반사미러 150; 이미지 유닛
200; 투사계 210; 제 4 반사미러

Claims (9)

  1. 복수 개의 광원장치와 이미지 유닛을 가지는 조명계; 및
    상기 조명계를 통해 영상이 포함된 빛을 전달 받아 확대 투사하는 투사계;를 포함하며,
    상기 복수 개의 광원장치는,
    상기 광원장치의 조명광을 반사하는 조명광 반사부재를 포함하고, 각각의 광원장치에서 출사된 조명광의 광 진행방향이 상기 조명광 반사부재에 의해 1회 반사되어 상기 이미지 유닛으로 입사되도록 배치되며,
    상기 복수 개의 광원장치 각각의 조명광 반사부재에 의해 반사된 조명광은 인접한 조명광 반사부재에 의해 반사된 조명광에 대해 수직하게 상기 이미지 유닛으로 입사되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 조명광 반사부재는,
    상기 복수 개의 광원장치에서 조사되는 각각의 조명광을 동일 방향으로 반사하도록 배치된 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 투사계는,
    상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 1회 반사하는 영상 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  4. 각각 조명광 발생부와 조명광을 반사하는 조명광 반사부재를 구비하는 복수 개의 광원장치와 이미지 유닛을 가지는 조명계; 및
    상기 조명계를 통해 영상이 포함된 빛을 확대 투사하는 투사계;를 포함하며,
    상기 복수 개의 광원장치는,
    상기 조명광 발생부가 상기 이미지 유닛에 대해 서로 다른 높이를 가지도록 배치됨과 동시에, 각각의 광원장치에서 출사되는 조명광의 광 진행방향이 상기 조명광 반사부재에 의해 1회 반사되어 상기 이미지 유닛에 입사되도록 배치되며,
    상기 복수 개의 광원장치 각각의 조명광 반사부재에 의해 반사된 조명광은 인접한 조명광 반사부재에 의해 반사된 조명광에 대해 수직하게 상기 이미지 유닛으로 입사되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 조명광 발생부는,
    상기 이미지 유닛의 상측에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 투사계는,
    상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 1회 반사하는 영상 반사부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 영상 반사부재는,
    상기 이미지 유닛에서 출사된 영상이 포함된 빛의 진행방향을 상기 조명광 발생부에서 출사된 조명광과 평행한 방향으로 1회 반사하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 투사계는,
    상기 영상이 포함된 빛을 투사하는 투사렌즈가 상기 이미지 유닛과 서로 다른 높이로 배치된 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 투사렌즈는,
    상기 이미지 유닛의 상측에 배치된 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
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