KR102015479B1 - Projector apparatus - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터 장치로서, 조리개를 포함하는 투사 광학계와, 상기 조리개를 통해 상기 스크린에 도달하는 가시광선을 투사하는 디스플레이 패널과, 상기 조리개를 통과한 적외선을 수광하는 적외선 센서를 포함하며, 상기 조리개는, 상기 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 상기 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 큰 프로젝터 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, a projector for projecting an image onto a screen, comprising: a projection optical system including an aperture, a display panel for projecting visible light reaching the screen through the aperture, and passing through the aperture And an infrared sensor for receiving infrared rays, wherein the aperture provides a projector device having a size larger than a size of an area through which the visible light can transmit.

Description

프로젝터 장치{PROJECTOR APPARATUS}Projector device {PROJECTOR APPARATUS}

본 발명은 프로젝터 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a projector device, and more particularly to a projector device for projecting an image on the screen.

주지하고 있는 바와 같이, 프로젝터 장치는 자신으로부터 일정 거리 떨어져 있는 스크린 상에 영상을 확대하여 투사하기 위한 장치이다. 프로젝터 장치는 영상을 이루는 광선을 생성하는 광원(光源), 광원에 의한 영상이 생성되는 디스플레이 패널(panel), 광원과 디스플레이 패널 사이에 위치하여 광원으로부터 방사된 광선을 디스플레이 패널에 집중시켜 디스플레이 패널에 균일한 밝기의 영상이 생성되도록 하는 조명 광학계, 디스플레이 패널과 스크린 사이에 위치하여 디스플레이 패널의 영상을 확대해 스크린에 투사하는 투사 광학계 등을 포함할 수 있다.As is well known, a projector device is a device for enlarging and projecting an image on a screen that is a certain distance from the projector. The projector device is a light source that generates light rays forming an image, a display panel in which an image generated by the light source is generated, and is positioned between the light source and the display panel to concentrate light rays emitted from the light source on the display panel. It may include an illumination optical system for generating an image of uniform brightness, a projection optical system positioned between the display panel and the screen to enlarge and project the image of the display panel on the screen.

이러한 프로젝터 장치는 스크린에 투사된 영상과 사용자 간의 인터렉션(interaction)을 위한 적외선 광학계를 더 포함할 수 있다. 사용자가 인터렉션을 위해 스크린에 적외선 지시기를 접촉할 때에 적외선 지시기의 광원에서 생성한 적외선을 적외선 센서가 적외선 광학계를 통해 센싱하고, 센싱 결과에 기초하여 인터렉션의 종류를 파악할 수 있다.Such a projector device may further include an infrared optical system for interaction between an image projected on a screen and a user. When the user touches the infrared indicator on the screen for interaction, the infrared sensor may sense the infrared rays generated by the light source of the infrared indicator through the infrared optical system, and may determine the type of the interaction based on the sensing result.

종래의 프로젝터 장치는 투사 광학계와 적외선 광학계가 분리되어 있기 때문에 설치가 번거로우며, 적외선 센서의 위치를 변경할 때마다 캘리브레이션(calibration)이 필요하였다.The conventional projector device is cumbersome because the projection optical system and the infrared optical system are separated, and calibration is required whenever the position of the infrared sensor is changed.

아울러, 투사 광학계와 적외선 광학계를 각각 구비하여야 하는 이유로 프로젝터 장치의 코스트(cost) 증대가 초래되었다.In addition, an increase in the cost of the projector apparatus has been brought about because the projection optical system and the infrared optical system must be provided respectively.

한국등록특허공보 제10-1378318호 (2014.03.20. 등록)Korean Patent Publication No. 10-1378318 (registered on March 20, 2014)

본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자와의 인터렉션을 위한 적외선 광학계와 스크린에 영상을 투사하기 위한 투사 광학계를 통합한 프로젝터 장치를 제공한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a projector apparatus integrating an infrared optical system for interaction with a user and a projection optical system for projecting an image on a screen.

다만, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved of the present invention is not limited to those mentioned above, another problem to be solved is not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터 장치로서, 조리개를 포함하는 투사 광학계와, 상기 조리개를 통해 상기 스크린에 가시광선을 투사하는 디스플레이 패널과, 상기 스크린에 투사된 적외선을 상기 조리개를 통해 감지하는 적외선 센서를 포함하며, 상기 조리개는, 상기 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 상기 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 큰 프로젝터 장치가 제공된다.According to an embodiment of the present invention, a projector device for projecting an image onto a screen, comprising: a projection optical system including an aperture, a display panel for projecting visible light onto the screen through the aperture, and an infrared ray projected onto the screen Including an infrared sensor for sensing through the aperture, the aperture is provided with a projector device having a size larger than the size of the region through which the visible light can transmit the infrared ray is transmitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자와의 인터렉션을 위한 적외선 광학계와 스크린에 영상을 투사하기 위한 투사 광학계를 통합함으로써, 프로젝터 장치의 설치가 용이함과 아울러 코스트가 감소되고, 프로젝터 장치의 설치 위치를 변경할 때에 캘리브레이션(calibration)이 필요하지 않다.According to an embodiment of the present invention, by integrating an infrared optical system for interaction with a user and a projection optical system for projecting an image on a screen, the installation of the projector device is easy and the cost is reduced, and the installation position of the projector device is reduced. There is no need for calibration when making changes.

또한, 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 큰 조리개를 투사 광학계에 채용함으로써, 스크린에 투사된 적외선을 감지하는 적외선 센서의 수광 파워를 증가시킨다.In addition, by employing an aperture in the projection optical system in which the size of the region through which infrared light can be transmitted is larger than the size of the region through which visible light can be transmitted, the light receiving power of the infrared sensor for detecting the infrared light projected on the screen is increased.

또한, 스크린에 투사된 영상과 사용자 간의 인터렉션에 이용되는 적외선 지시기에서 생성된 적외선을 감지하는 적외선 센서의 감지면 쪽에 적외선 투과 필터를 배치함으로써, 적외선 이외의 광이 적외선 센서로 입력되는 것을 차단하여 노이즈를 제거한다.In addition, by placing an infrared transmission filter on the sensing surface side of the infrared sensor for detecting the infrared rays generated by the infrared indicator used for the interaction between the image projected on the screen and the user, the noise by blocking the input of the non-infrared light to the infrared sensor Remove it.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 가시광선의 경로를 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 적외선의 경로를 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치의 투사 광학계에 포함되는 조리개의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 적외선의 경로를 나타낸 구성도이다.1 is a block diagram showing a path of visible light in the projector device according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing the path of the infrared ray in the projector device according to an embodiment of the present invention.
3 is a configuration diagram of an aperture included in the projection optical system of the projector apparatus according to the embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a path of infrared rays in the projector apparatus according to another embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various different forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the general knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the person having the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, which may vary according to intentions or customs of users and operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 가시광선의 경로를 나타낸 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 적외선의 경로를 나타낸 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝터 장치의 투사 광학계에 포함되는 조리개의 구성도이다.1 is a block diagram showing a path of visible light in the projector device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram showing a path of infrared light in the projector device according to an embodiment of the present invention, Figure 3 A configuration diagram of an aperture included in a projection optical system of a projector device according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 프로젝터 장치(1000)는 디스플레이 패널(100), 투사 광학계(200), 적외선 센서(300), 하우징(400), 조명 광학계(500), 편광분리소자(600)를 포함한다. 여기서, 디스플레이 패널(100), 투사 광학계(200), 적외선 센서(300), 조명 광학계(500) 및 편광분리소자(600)는 하우징(400) 내에 수용되어 외력의 영향으로부터 보호를 받을 수 있다. 하우징(400)은 가시광선과 적외선이 외부와 내부 사이에서 투사 또는 통과될 수 있도록 가시광선 및 적외선의 광경로 상에 위치하는 개구부(410)를 포함할 수 있다.The projector apparatus 1000 according to an embodiment includes a display panel 100, a projection optical system 200, an infrared sensor 300, a housing 400, an illumination optical system 500, and a polarization splitting device 600. Here, the display panel 100, the projection optical system 200, the infrared sensor 300, the illumination optical system 500, and the polarization splitter 600 may be accommodated in the housing 400 to be protected from the influence of external force. The housing 400 may include an opening 410 positioned on an optical path of visible light and infrared light so that visible light and infrared light may be projected or passed between the outside and the inside.

도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 프로젝터 장치(1000)에서, 조명 광학계(500)는 디스플레이 패널(100)에서 생성하는 영상을 위해 조명광을 제공한다. 이러한 조명 광학계(500)는 단일 편광된 가시광선 조명광을 편광분리소자(600)에 입사시킨다.Referring to FIG. 1, in the projector apparatus 1000 according to an exemplary embodiment, the illumination optical system 500 provides illumination light for an image generated by the display panel 100. The illumination optical system 500 injects a single polarized visible light illumination light to the polarization splitting device 600.

편광분리소자(600)는 투사 광학계(200)를 디스플레이 패널(100)과 적외선 센서(300)가 공유할 수 있도록 하는 복수의 광경로를 제공한다. 편광분리소자(600)는 조명 광학계(500)로부터 입사되는 단일 편광된 조명광을 디스플레이 패널(100)을 향해 반사시키고, 디스플레이 패널(100)에서 출사된 가시광선을 투과시켜 조리개(230)를 포함하는 투사 광학계(200)를 통과하여 스크린(10)에 투사되도록 한다.The polarization splitting device 600 provides a plurality of optical paths that allow the display panel 100 and the infrared sensor 300 to share the projection optical system 200. The polarization splitting device 600 reflects a single polarized illumination light incident from the illumination optical system 500 toward the display panel 100 and transmits visible light emitted from the display panel 100 to include an aperture 230. Passed through the projection optical system 200 to be projected on the screen (10).

디스플레이 패널(100)은 조명 광학계(500)에서 생성된 조명광에 의한 영상을 출사하여 투사 광학계(200)를 통해 스크린(10)에 영상이 투사되도록 한다. 이러한 디스플레이 패널(100)은 LCD(Liquid Crystal Display), LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 등과 같은 평판표시소자로 구현할 수 있다.The display panel 100 emits an image by the illumination light generated by the illumination optical system 500 so that the image is projected onto the screen 10 through the projection optical system 200. The display panel 100 may be implemented as a flat panel display device such as a liquid crystal display (LCD), a liquid crystal on silicon (LCoS), or the like.

투사 광학계(200)는 디스플레이 패널(100)과 스크린(10) 사이에 위치하여 디스플레이 패널(100)의 영상을 확대해 스크린(10)에 투사한다. 이러한 투사 광학계(200)는 복수의 투사 렌즈(210, 220) 및 조리개(230)를 포함하며, 디스플레이 패널(100)의 영상은 투사 렌즈(210)와 투사 렌즈(220)의 사이에 배치된 조리개(230)를 통과하여 스크린(10)에 투사된다. 여기서, 도 1에는 2개의 투사 렌즈(210, 220)를 나타내었으나 이러한 투사 렌즈(210, 220)의 개수는 예시에 불과하며, 특정 개수로 한정되지 않는다. 이러한 투사 광학계(200)는 투사 렌즈(210, 220)의 역할을 수행하는 구면 렌즈 및 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.The projection optical system 200 is positioned between the display panel 100 and the screen 10 to enlarge an image of the display panel 100 and to project the image on the screen 10. The projection optical system 200 includes a plurality of projection lenses 210 and 220 and an aperture 230, and the image of the display panel 100 includes an aperture disposed between the projection lens 210 and the projection lens 220. Passed through 230 is projected onto the screen 10. Here, although two projection lenses 210 and 220 are shown in FIG. 1, the number of such projection lenses 210 and 220 is merely an example and is not limited to a specific number. The projection optical system 200 may include a spherical lens and an aspherical lens serving as the projection lenses 210 and 220.

도 2를 참조하면, 스크린(10)에 접촉되는 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 발광된 적외선이 조리개(230)를 통과한 후에 편광분리소자(600)에 입사된다. 여기서, 적외선은 투사 렌즈(220)와 투사 렌즈(210)의 사이에 배치된 조리개(230)를 통과하여 편광분리소자(600)에 입사된다.Referring to FIG. 2, the infrared light emitted from the light source 21 of the infrared indicator 20 in contact with the screen 10 passes through the aperture 230 and is incident on the polarization splitter 600. Herein, the infrared light passes through the aperture 230 disposed between the projection lens 220 and the projection lens 210 and is incident on the polarization splitter 600.

적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 발광된 적외선은 무편광된 광이기 때문에, 편광분리소자(600)는 입사된 적외선 중에서 일부는 투과시키되 다른 일부는 적외선 센서(300)를 향해 반사시킨다. 이러한 편광분리소자(600)는 투사 광학계(200)를 통과한 후 입사된 적외선이 적외선 센서(300)를 향해 출사되는 광경로를 제공한다.Since the infrared light emitted from the light source 21 of the infrared indicator 20 is unpolarized light, the polarization splitting device 600 transmits some of the incident infrared light and reflects the other toward the infrared sensor 300. The polarization splitting device 600 provides an optical path through which the incident infrared rays are emitted toward the infrared sensor 300 after passing through the projection optical system 200.

적외선 센서(300)는 편광분리소자(600)에 입사된 적외선 중에서 반사되는 일부의 적외선을 수광한다. 스크린(10)에 접촉된 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 생성된 적외선은 투사 광학계(200)를 통해 적외선 센서(300)까지 전달되고, 적외선 센서(300)에 의해 센싱된다. 즉, 스크린(10)에 접촉된 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 생성된 적외선이 적외선 센서(300)에 의해 센싱되도록 하는 광경로를 적외선 광학계라고 할 때에, 투사 광학계(200)가 적외선 광학계의 역할까지 수행한다. 이는 적외선 광학계가 투사 광학계(200)에 통합되었다고 할 수 있다.The infrared sensor 300 receives some infrared rays reflected from the infrared rays incident on the polarization splitting element 600. The infrared rays generated by the light source 21 of the infrared indicator 20 in contact with the screen 10 are transmitted to the infrared sensor 300 through the projection optical system 200 and sensed by the infrared sensor 300. That is, when the optical path for allowing the infrared light generated by the light source 21 of the infrared indicator 20 in contact with the screen 10 to be sensed by the infrared sensor 300 is called an infrared optical system, the projection optical system 200 may emit infrared light. It also plays the role of optical system. This may be said that the infrared optical system is integrated into the projection optical system 200.

예를 들어, 스크린(10)에 투사된 영상과의 인터렉션을 희망하는 사용자가 적외선 지시기(20)를 스크린(10)에 접촉할 때에, 접촉 압력이 기 설정된 임계값을 초과하면 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 적외선이 생성되며, 스크린(10)과 적외선 지시기(20)의 접촉위치에 점광원이 생성된다. 여기서, 스크린(10)의 양면 중에서 프로젝터 장치(1000)가 위치하는 쪽을 정면이라 하고 그 반대쪽을 배면이라고 할 때에, 적외선 지시기(20)는 스크린(10)의 정면과 배면 중에서 어느 쪽이든 접촉될 수 있다. 즉, 사용자는 스크린(10)의 정면과 배면 중에서 자신이 위치하는 쪽에 적외선 지시기(20)를 접촉시킬 수 있다. 예를 들어, 사용자가 스크린(10)의 배면에 적외선 지시기(20)를 접촉시킬 때에는 스크린(10)을 투과한 적외선이 적외선 센서(300)에 의해 수광된다. 스크린(10)과 적외선 지시기(20)의 접촉위치에 생성된 점광원에 의한 적외선의 일부는 투사 광학계(200)를 통과한 후에 편광분리소자(600)에 입사되며, 편광분리소자(600)에 입사된 적외선 중에서 일부가 편광분리소자(600)에 의해 반사되어 적외선 센서(300)에 의해 수광된다. 여기서, 적외선 센서(300)에 의한 적외선 센싱 결과에 기초하여 사용자가 희망하는 인터렉션의 종류를 파악할 수 있다. 예를 들면, 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 생성된 적외선이 스크린(10)에 투사된 영상 중 어느 부분에 위치하는지, 또는 적외선 지시기(20)의 광원(21)이 소정시간 내에 반복되어 온/오프되는지 등에 따라 사용자가 희망하는 인터렉션의 종류를 분별할 수 있다.For example, when a user wishing to interact with an image projected on the screen 10 contacts the infrared indicator 20 with the screen 10, if the contact pressure exceeds a preset threshold, the infrared indicator 20 Infrared light is generated from the light source 21, and a point light source is generated at the contact position between the screen 10 and the infrared indicator 20. Here, when the side where the projector device 1000 is located on both sides of the screen 10 is called the front side and the opposite side is the back side, the infrared indicator 20 may be in contact with either the front side or the rear side of the screen 10. have. That is, the user may contact the infrared indicator 20 to the side where the user is located among the front and rear of the screen 10. For example, when the user contacts the infrared indicator 20 on the back of the screen 10, the infrared rays transmitted through the screen 10 are received by the infrared sensor 300. A portion of the infrared light generated by the point light source generated at the contact position between the screen 10 and the infrared indicator 20 is incident on the polarization splitting device 600 after passing through the projection optical system 200 and enters the polarization splitting device 600. Some of the incident infrared rays are reflected by the polarization splitting device 600 and received by the infrared sensor 300. Here, the type of interaction desired by the user may be determined based on the infrared sensing result by the infrared sensor 300. For example, which part of the image projected by the light source 21 of the infrared indicator 20 is located on the screen 10 or the light source 21 of the infrared indicator 20 is repeated within a predetermined time. The type of interaction desired by the user can be discriminated according to whether it is turned on or off.

도 1 및 도 2에 나타낸 본 발명의 일 실시예에 의하면, 사용자와의 인터렉션을 위한 적외선 광학계와 스크린(10)에 영상을 투사하기 위한 투사 광학계(200)를 통합함으로써, 프로젝터 장치(1000)의 설치가 용이함과 아울러 코스트가 감소되고, 프로젝터 장치(1000)의 설치 위치를 변경할 때에 캘리브레이션이 필요하지 않다.1 and 2, the projector 100 may be integrated by integrating an infrared optical system for interaction with a user and a projection optical system 200 for projecting an image onto the screen 10. The installation is easy and the cost is reduced, and no calibration is required when changing the installation position of the projector device 1000.

도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 프로젝터 장치(1000)의 투사 광학계(200)에 포함되는 조리개(230)는 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 크다.Referring to FIG. 3, the aperture 230 included in the projection optical system 200 of the projector apparatus 1000 according to an embodiment may have a size of an area through which infrared light may be transmitted and a size of an area through which visible light may be transmitted. Greater than

조리개(230)는 필터(233)와 광차단막(235)을 포함한다. 보다 구체적으로, 조리개(230)는 가시광선 및 적외선이 모두 투과되는 제 1 영역(233a)을 포함하며, 가시광선과 적외선 중에서 적외선만 투과되는 제 2 영역(233b)을 더 포함하고, 가시광선과 적외선이 모두 차단되는 제 3 영역(235a)을 더 포함한다. 이러한 조리개(230)는 중점으로부터 제 1 반지름을 가지는 제 1 원(231)의 내부 영역이 제 1 영역(233a)이 되고, 중점으로부터 제 2 반지름을 가지는 제 2 원(232)의 내부 영역 중 제 1 영역(233a)을 제외한 영역이 제 2 영역(233b)이 된다. 이러한 조리개(230)는 중심부에 통공을 갖는 제 2 원(232)의 형태를 가지는 필터(233)를 포함할 수 있으며, 필터(233)의 통공이 제 1 영역(233a)이 될 수 있다. 여기서, 필터(233)는 적외선 투과 필터 또는 가시광선 차단 필터로 구현할 수 있다. 또, 조리개(230)는 필터(233)의 제 1 영역(233a)이 될 수 있는 통공의 중심과 동일한 위치의 중점으로부터 제 3 반지름을 가지는 제 3 원(234)의 내부 영역 중 제 1 영역(233a) 및 제 2 영역(233b)을 제외한 영역이 제 3 영역(235a)이 되는 형태를 가지는 광차단막(235)을 더 포함할 수 있다. 즉, 제 1 원(231)의 내부가 가시광선 및 적외선이 모두 투과되는 제 1 영역(233a)이며, 제 1 원(231)은 가시광선과 적외선 중에서 적외선만 투과되는 제 2 영역(233b)과 제 1 영역(233a)의 경계를 형성한다. 또, 제 2 원(232)는 가시광선과 적외선이 모두 차단되는 제 3 영역(235a)과 제 2 영역(233b)의 경계를 형성한다.The aperture 230 includes a filter 233 and a light blocking film 235. More specifically, the aperture 230 includes a first area 233a through which both visible light and infrared light are transmitted, and further includes a second area 233b through which only infrared light is transmitted between visible light and infrared light. It further includes a third region (235a) is blocked all. In the aperture 230, the inner region of the first circle 231 having the first radius from the midpoint is the first region 233a, and the second region of the inner circle of the second circle 232 having the second radius from the midpoint is selected. The area except the one area 233a becomes the second area 233b. The aperture 230 may include a filter 233 in the form of a second circle 232 having a hole in the center, and the hole of the filter 233 may be the first region 233a. Here, the filter 233 may be implemented as an infrared transmission filter or a visible light blocking filter. In addition, the aperture 230 may include a first region (the first region of the inner region of the third circle 234 having a third radius from the midpoint of the same position as the center of the through hole which may be the first region 233a of the filter 233). The light shielding layer 235 may further include a region except for the second region 233a and the second region 233b to form the third region 235a. That is, the inside of the first circle 231 is a first region 233a through which both visible and infrared rays are transmitted, and the first circle 231 is formed of the second region 233b and only the infrared rays of visible and infrared rays. The boundary of one area | region 233a is formed. In addition, the second circle 232 forms a boundary between the third region 235a and the second region 233b in which both visible and infrared rays are blocked.

일 실시예에 따른 조리개(230)를 가지는 투사 광학계(200)를 포함하는 프로젝터 장치(1000)에서 가시광선과 적외선의 광경로를 비교해 보기로 한다.In the projector apparatus 1000 including the projection optical system 200 having the aperture 230, the optical paths of visible light and infrared light will be compared.

먼저, 도 1을 참조하여 가시광선의 광경로를 살펴보면, 조명 광학계(500)에서 단일 편광된 조명광이 출사되어 편광분리소자(600)에 입사되고, 단일 편광된 조명광이 편광분리소자(600)에 의해 반사되어 디스플레이 패널(100)에 입사된다. 디스플레이 패널(100)에서는 조명광에 의해 가시광선 영상이 생성되며, 디스플레이 패널(100)에서 생성된 가시광선 영상은 편광분리소자(600)를 투과하여 투사 광학계(200)로 입사된다. 투사 광학계(200)에 입사된 가시광선 영상은 조리개(230) 및 복수의 투사 렌즈(210, 220)를 통과하여 확대되며, 투사 광학계(200)에 의해 확대된 가시광선 영상이 스크린(10)에 투사된다. 여기서, 투사 광학계(200)를 통과하는 가시광선 영상은 투사 렌즈(210)와 투사 렌즈(210)의 사이에 배치된 조리개(230)를 통과할 때, 가시광선 영상이 조리개(230)의 광차단막(235)에 의한 제 3 영역(235a) 및 필터(233)의 제 2 영역(233b)은 투과하지 못하고, 통공에 의한 제 1 영역(233a)을 통해서만 가시광선 영상이 스크린(10)에 도달된다.First, referring to the optical path of the visible light with reference to Figure 1, a single polarized illumination light is emitted from the illumination optical system 500 is incident on the polarization splitting device 600, the single polarized illumination light by the polarization splitting device 600 The reflection is incident on the display panel 100. In the display panel 100, a visible light image is generated by the illumination light, and the visible light image generated by the display panel 100 passes through the polarization splitter 600 and is incident to the projection optical system 200. The visible light image incident on the projection optical system 200 is enlarged through the aperture 230 and the plurality of projection lenses 210 and 220, and the visible light image enlarged by the projection optical system 200 is displayed on the screen 10. Projected. Here, when the visible light image passing through the projection optical system 200 passes through the aperture 230 disposed between the projection lens 210 and the projection lens 210, the visible light image is a light blocking film of the aperture 230. The third region 235a by 235 and the second region 233b of the filter 233 do not penetrate, and the visible light image reaches the screen 10 only through the first region 233a by the through hole. .

다음으로, 도 2를 참조하여 적외선의 광경로를 살펴보면, 스크린(10)에 접촉된 적외선 지시기(20)의 광원(21)에서 조사되어 스크린(10)에서 난반사되는 무편광된 적외선의 일부가 투사 광학계(200)로 입사된다. 투사 광학계(200)에 입사된 적외선은 복수의 투사 렌즈(220, 210)를 통과하여 편광분리소자(600)로 입사되고, 편광분리소자(600)는 입사된 적외선 중에서 일부는 투과시키고 다른 일부는 적외선 센서(300)를 향해 반사시킨다. 그러면, 적외선 센서(300)는 편광분리소자(600)에 의해 반사된 적외선을 센싱한다. 여기서, 투사 광학계(200)를 통과하는 적외선 영상은 투사 렌즈(220)와 투사 렌즈(210)의 사이에 배치된 조리개(230)를 통과하는데, 적외선은 조리개(230)의 광차단막(235)에 의한 제 3 영역(235a)를 투과하지 못하고, 필터(233)의 제 2 영역(233b) 및 통공에 의한 제 1 영역(233a)을 통과하여 편광분리소자(600)에 도달된다.Next, referring to FIG. 2, an optical path of infrared light is projected by a part of unpolarized infrared light that is irradiated from the light source 21 of the infrared indicator 20 in contact with the screen 10 and diffusely reflected from the screen 10. The light is incident on the optical system 200. The infrared rays incident on the projection optical system 200 pass through the plurality of projection lenses 220 and 210 and are incident to the polarization splitting device 600, and the polarization splitting device 600 transmits some of the incident infrared rays, while others Reflect toward the infrared sensor 300. Then, the infrared sensor 300 senses the infrared rays reflected by the polarization splitting device 600. Here, the infrared image passing through the projection optical system 200 passes through the aperture 230 disposed between the projection lens 220 and the projection lens 210, the infrared rays to the light blocking film 235 of the aperture 230. By passing through the third region (235a) by the through, the second region (233b) of the filter 233 and the first region (233a) through the through to reach the polarization splitting element (600).

이처럼, 일 실시예에 따른 조리개(230)는 적외선이 투과될 수 있는 영역(233a, 233b)의 크기가 가시광선이 투과될 수 있는 영역(235a)의 크기보다 크다. 즉, 도 1에서 조리개(230)를 통과하는 가시광선 광경로와 도 2에서 조리개(230)를 통과하는 적외선 광경로를 비교하여 보면, 도 1의 가시광선 광경로보다 도 2의 적외선 광경로의 폭이 더 큰 것을 알 수 있다. 이는 적외선의 조리개 값(f-number)을 낮추어 적외선 센서(300)에 도달하는 적외선 광 파워를 증가시킨다.As such, the aperture 230 according to the exemplary embodiment has a larger size of the regions 233a and 233b through which the infrared rays can be transmitted than the size of the region 235a through which the visible light is transmitted. That is, when comparing the visible light path passing through the aperture 230 in FIG. 1 and the infrared light path passing through the aperture 230 in FIG. 2, the infrared light path of FIG. You can see that the width is larger. This lowers the f-number of the infrared rays and increases the infrared optical power reaching the infrared sensor 300.

스크린(10)에 투사된 영상과 사용자 간의 인터렉션을 위해 적외선 지시기(20)를 사용할 수 있는 조건을 만족하기 위한, 스크린(10)과 프로젝터 장치(1000) 사이의 임계 거리는 적외선 센서(300)에 의해 수광되는 적외선 광 파워에 의해 결정된다. 즉, 스크린(10)에 접촉된 적외선 지시기(20)와 적외선 센서(300)의 거리가 멀어질수록 적외선 센서(300)로 입사되는 적외선 광 파워는 감소하며, 적외선 지시기(20)와 적외선 센서(300)의 거리가 멀어서 적외선 센서(300)에 입사되는 적외선 광 파워가 일정 수준 이하가 되면 적외선 센서(300)는 적외선 지시기(20)의 위치를 판별하지 못한다. 적외선 지시기(20)에 장착되는 광원(21)의 파워를 올리면 적외선 센서(300)에 의해 수광되는 적외선 광 파워를 증가시킬 수 있지만, 그만큼 소비전력이 높아지기 때문에 적외선 지시기(20)에 내장되는 배터리의 크기가 증대되는 단점이 있을 뿐만 아니라 적외선 지시기(20)의 코스트가 증대되는 단점이 있다.The threshold distance between the screen 10 and the projector apparatus 1000 is determined by the infrared sensor 300 to satisfy the conditions under which the infrared indicator 20 can be used for interaction between the image projected on the screen 10 and the user. Determined by the infrared light power received. That is, as the distance between the infrared indicator 20 and the infrared sensor 300 in contact with the screen 10 increases, the infrared light power incident to the infrared sensor 300 decreases, and the infrared indicator 20 and the infrared sensor ( When the distance of 300 is far and the infrared light power incident on the infrared sensor 300 is below a predetermined level, the infrared sensor 300 may not determine the position of the infrared indicator 20. Increasing the power of the light source 21 mounted on the infrared indicator 20 can increase the infrared light power received by the infrared sensor 300, but the power consumption is increased so that the battery built in the infrared indicator 20 Not only is the size increased, but the cost of the infrared indicator 20 is also increased.

일 실시예에 따른 조리개(230)는 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 크게 설계 및 제작되어, 조리개(230)를 통과하는 적외선의 조리개 값(f-number)을 낮추어 적외선 센서(300)에 도달하는 적외선 광 파워를 증가시킨다. 그러므로, 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기와 적외선이 투과될 수 있는 영역이 크기가 동일한 조리개가 이용되는 경우와 비교할 때에, 적외선 센서(300)까지 도달하는 적외선의 광 파워가 상대적으로 증가된다.According to an embodiment, the aperture 230 is designed and manufactured to have a size larger than that of the region through which the infrared ray may be transmitted, such that the aperture value f of the infrared ray passing through the aperture 230 may be f. -number) to increase the infrared light power reaching the infrared sensor 300. Therefore, the optical power of the infrared rays reaching up to the infrared sensor 300 is relatively increased as compared with the case where the size of the region through which visible light can be transmitted and the region through which infrared light can be transmitted is used is the same. .

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터 장치에서 적외선의 경로를 나타낸 구성도이다.4 is a diagram illustrating a path of infrared rays in the projector apparatus according to another embodiment of the present invention.

다른 실시예에 따른 프로젝터 장치(1100)는 디스플레이 패널(100), 투사 광학계(200), 적외선 센서(300), 하우징(400), 조명 광학계(500), 편광분리소자(600) 및 적외선 투과 필터(700)를 포함한다. 즉, 도 1 및 도 2에 나타낸 일 실시예에 따른 프로젝터 장치(1000)와 비교할 때에, 다른 실시예에 따른 프로젝터 장치(1100)는 편광분리소자(600)와 적외선 센서(300) 사이의 광경로 상에 추가로 배치된 적외선 투과 필터(700)를 더 포함한다.The projector device 1100 according to another embodiment includes a display panel 100, a projection optical system 200, an infrared sensor 300, a housing 400, an illumination optical system 500, a polarization splitting device 600, and an infrared transmission filter. And 700. That is, compared with the projector apparatus 1000 according to the exemplary embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, the projector apparatus 1100 according to another exemplary embodiment may have an optical path between the polarization splitting element 600 and the infrared sensor 300. It further includes an infrared transmission filter 700 disposed further on.

이러한 적외선 투과 필터(700)는 적외선 지시기(20)에서 생성된 적외선 이외의 광이 적외선 센서(300)로 입력되는 것을 차단한다. 조명 광학계(500)에서 단일 편광된 조명광이 출사되어 편광분리소자(600)에 입사되고, 단일 편광된 조명광이 편광분리소자(600)에 의해 반사되어 디스플레이 패널(100)에 입사된다. 하지만, 조명광의 편광이 완벽하지 않을 경우에는 일부의 광이 편광분리소자(600)를 투과하여 적외선 센서(300)쪽으로 유입될 수 있다. 한편, 적외선 센서(300) 또한 적외선 대역의 광만을 수광하지 않고 가시광선 대역에서도 반응하여 광을 수광할 수 있으며, 이 경우에 편광분리소자(600)를 투과하여 적외선 센서(300)쪽으로 유입되는 광이 노이즈로 작용할 수 있다. 이때, 적외선 투과 필터(700)는 편광분리소자(600)를 투과하여 적외선 센서(300)쪽으로 유입되는 광을 차단하여 적외선 센서(300)로 입력되지 않도록 하기 때문에, 적외선 센서(300)로 유입될 수 있는 노이즈를 제거하는 역할을 한다.The infrared transmission filter 700 blocks light other than infrared rays generated by the infrared indicator 20 from being input to the infrared sensor 300. A single polarized illumination light is emitted from the illumination optical system 500 to be incident on the polarization splitter 600, and the single polarized illumination light is reflected by the polarization splitter 600 to be incident on the display panel 100. However, when the polarization of the illumination light is not perfect, some of the light may pass through the polarization splitting device 600 and flow into the infrared sensor 300. Meanwhile, the infrared sensor 300 may also receive light by reacting in the visible light band without receiving only the light in the infrared band. In this case, the light transmitted through the polarization splitting device 600 to the infrared sensor 300 may be introduced. This can act as noise. At this time, the infrared transmission filter 700 passes through the polarization separating element 600 to block the light flowing into the infrared sensor 300 so that the infrared transmission filter 300 does not enter the infrared sensor 300 and thus may be introduced into the infrared sensor 300. It serves to remove any noise that may occur.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 사용자와의 인터렉션을 위한 적외선 광학계와 스크린에 영상을 투사하기 위한 투사 광학계를 통합함으로써, 프로젝터 장치의 설치가 용이함과 아울러 코스트가 감소되고, 프로젝터 장치의 설치 위치를 변경할 때에 캘리브레이션이 필요하지 않다.As described above, according to an embodiment of the present invention, by integrating an infrared optical system for interaction with a user and a projection optical system for projecting an image on a screen, the installation of the projector device is easy and the cost is reduced, and the projector No calibration is required when changing the installation location of the device.

또한, 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 큰 조리개를 투사 광학계에 채용함으로써, 적외선 지시기의 적외선을 감지하는 적외선 센서의 수광 파워를 증가시킨다.In addition, by employing an aperture in the projection optical system in which the size of the region through which infrared light can be transmitted is larger than the size of the region through which visible light can be transmitted, the light receiving power of the infrared sensor for detecting the infrared light of the infrared indicator is increased.

또한, 투사 광학계를 통과한 적외선을 감지하는 적외선 센서의 감지면 쪽에 적외선 투과 필터를 배치함으로써, 적외선 이외의 광이 적외선 센서로 입력되는 것을 차단하여 노이즈를 제거한다.In addition, by placing an infrared transmission filter on the sensing surface side of the infrared sensor for detecting the infrared light passing through the projection optical system, the light other than the infrared light is blocked from being input to the infrared sensor to remove the noise.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 품질에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains may make various modifications and changes without departing from the essential quality of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention but to describe the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas that fall within the scope of equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 프로젝터 장치는 사용자와의 인터렉션을 위한 적외선 광학계와 스크린에 영상을 투사하기 위한 투사 광학계를 통합함으로써, 설치가 용이함과 아울러 코스트가 감소되고, 설치 위치를 변경할 때에 캘리브레이션이 필요하지 않는 프로젝터 장치를 제공한다.The projector apparatus according to the embodiment of the present invention integrates an infrared optical system for interacting with a user and a projection optical system for projecting an image on a screen, so that installation is easy, cost is reduced, and calibration is required when changing the installation position. It does not provide a projector device.

이러한 본 발명의 실시예는 스크린에 투사된 영상과 사용자 간의 인터렉션을 위해 적외선 센서를 이용하는 각종 프로젝터 장치에 관련된 기술분야에 이용할 수 있다.Such an embodiment of the present invention can be used in the technical field related to various projector devices using an infrared sensor for interaction between an image projected on a screen and a user.

1000, 1100 : 프로젝터 장치
100 : 디스플레이 패널 200 : 투사 광학계
300 : 적외선 센서 400 : 하우징
500 : 조명 광학계 600 : 편광분리소자
700 : 적외선 투과 필터1000, 1100: Projector Unit
100: display panel 200: projection optical system
300: infrared sensor 400: housing
500: illumination optical system 600: polarization separation device
700: Infrared Transmission Filter

Claims (9)

스크린에 영상을 투사하는 프로젝터 장치로서,
조명광을 생성하는 조명 광학계와,
조리개 및 투사 렌즈를 포함하는 투사 광학계와,
상기 조명광에 의한 영상을 출사하여 상기 영상에 의한 가시광선이 상기 조리개 및 상기 투사 렌즈를 통해 상기 스크린에 투사되도록 하는 디스플레이 패널과,
상기 스크린 쪽에서 발광된 적외선을 상기 조리개 및 상기 투사 렌즈를 통해 수광하는 적외선 센서와,
상기 조명 광학계로부터 입사되는 상기 조명광을 상기 디스플레이 패널을 향해 반사 또는 투과시키고, 상기 디스플레이 패널에서 출사된 가시광선을 투과 또는 반사시켜 상기 조리개 및 상기 투사 렌즈를 통과하여 상기 스크린에 투사되도록 하는 편광분리소자를 포함하며,
상기 조리개는, 상기 적외선이 투과될 수 있는 영역의 크기가 상기 가시광선이 투과될 수 있는 영역의 크기보다 큰
프로젝터 장치.A projector device for projecting an image onto a screen,
An illumination optical system for generating illumination light,
A projection optical system including an aperture and a projection lens,
A display panel which emits an image by the illumination light so that visible light by the image is projected onto the screen through the aperture and the projection lens;
An infrared sensor for receiving infrared light emitted from the screen through the aperture and the projection lens;
The polarization splitting device reflects or transmits the illumination light incident from the illumination optical system toward the display panel, and transmits or reflects the visible light emitted from the display panel to be projected onto the screen through the aperture and the projection lens. Including;
The aperture has a size larger than that of the region through which the visible light may pass.
Projector unit. 제 1 항에 있어서,
상기 조리개는, 상기 가시광선 및 상기 적외선이 모두 투과되는 제 1 영역과, 상기 가시광선과 상기 적외선 중에서 상기 적외선만 투과되는 제 2 영역과, 상기 가시광선과 상기 적외선이 모두 차단되는 제 3 영역을 포함하는
프로젝터 장치.The method of claim 1,
The aperture includes a first region through which both the visible light and the infrared light are transmitted, a second region through which only the infrared light is transmitted, and a third region where both the visible light and the infrared light are blocked.
Projector unit. 제 2 항에 있어서,
상기 조리개는, 중점으로부터 제 1 반지름을 가지는 제 1 원의 내부 영역이 상기 제 1 영역이 되고, 상기 중점으로부터 제 2 반지름을 가지는 제 2 원의 내부 영역 중 상기 제 1 영역을 제외한 영역이 상기 제 2 영역이 되는
프로젝터 장치.The method of claim 2,
In the aperture, the inner region of the first circle having the first radius from the midpoint becomes the first region, and the region except the first region is the first region among the inner regions of the second circle having the second radius from the midpoint. 2 area
Projector unit. 제 3 항에 있어서,
상기 조리개는, 상기 제 1 영역이 통공인
프로젝터 장치.The method of claim 3, wherein
In the aperture, the first region is a through hole.
Projector unit. 제 4 항에 있어서,
중심부에 상기 통공을 갖는 상기 제 2 원의 형태를 가지는 적외선 투과 필터를 포함하는
프로젝터 장치.The method of claim 4, wherein
Including an infrared transmission filter having a form of the second circle having the through hole in the central portion
Projector unit. 제 4 항에 있어서,
상기 통공의 중심과 동일한 위치의 중점으로부터 제 3 반지름을 가지는 제 3 원의 내부 영역 중 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역을 제외한 영역이 상기 제 3 영역이 되는 형태를 가지는 광차단막을 포함하는
프로젝터 장치.The method of claim 4, wherein
And a light blocking film having a shape in which an area except the first area and the second area is an area of the third circle having a third radius from a midpoint of the same position as the center of the through hole.
Projector unit. 제 1 항에 있어서,
상기 적외선은 상기 스크린에 접촉되는 적외선 지시기에서 발광되고, 상기 적외선 지시기에서 발광된 적외선이 상기 조리개를 통과하는
프로젝터 장치.The method of claim 1,
The infrared light is emitted from an infrared indicator in contact with the screen, and the infrared light emitted from the infrared indicator passes through the aperture.
Projector unit. 제 1 항에 있어서,
입사되는 단일 편광된 조명광을 상기 디스플레이 패널을 향해 반사시키고, 상기 디스플레이 패널에서 출사된 가시광선을 투과시켜 상기 조리개를 통과하여 상기 스크린에 조사되도록 하는 편광분리소자를 더 포함하며,
상기 조리개를 통과한 적외선은 상기 적외선 센서에 의해 수광되기 전에 상기 편광분리소자에 입사되고,
상기 적외선 센서는, 상기 편광분리소자에 입사된 적외선 중에서 반사되는 일부를 감지하는
프로젝터 장치.The method of claim 1,
It further comprises a polarization splitting device for reflecting the incident single polarized illumination light toward the display panel, and transmits visible light emitted from the display panel to pass through the aperture to irradiate the screen,
Infrared light passing through the aperture is incident on the polarization splitting element before being received by the infrared sensor,
The infrared sensor detects a part of the infrared rays incident on the polarization splitting element.
Projector unit. 제 8 항에 있어서,
상기 편광분리소자와 상기 적외선 센서 사이의 광경로 상에 배치된 적외선 투과 필터를 더 포함하는
프로젝터 장치.The method of claim 8,
Further comprising an infrared transmission filter disposed on an optical path between the polarization separating element and the infrared sensor.
Projector unit.
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