KR102492059B1 - 초단초점 프로젝터 장치 - Google Patents

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Abstract

초단초점 프로젝터 장치가, 입력되는 디스플레이 영상을 제1 중간상으로 형성하기 위한 제1 렌즈 그룹; 상기 제1 렌즈 그룹의 후방에 배치되어 제1 중간상을 제2 중간상으로 형성하기 위한 제2 렌즈 그룹; 상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 사이에서 제1 중간상이 형성되는 위치에 배치되는 조리개; 상기 제2 렌즈 그룹의 후방에 배치되어 제2 중간상을 반사 및 확대하여 스크린에 결상시키는 반사 미러; 및 상기 렌즈 시스템의 광 경로상의 한 지점에 설치되어 광 경로를 수직 또는 다른 방향으로 변경하는 경로 변경 프리즘으로서, 상기 프리즘의 입사면과 반사면 중 적어도 하나의 면은 비구면 또는 자유곡면인, 경로 변환 프리즘을 포함하며, 상기 프리즘은 상기 렌즈 시스템에서 상기 조리개와 제2 렌즈 그룹 사이에 배치되며, 상기 반사 미러는 단일 또는 복수의 미러로 이루어지며, 각각의 미러는 비구면/자유 곡면 미러이며, 볼록/오목 미러이며, 상기 반사 미러와 스크린 사이에 설치되는 투명 윈도우를 포함하며, 상기 윈도우의 적어도 일면은 비구면으로 이루어질 수 있다.

Description

초단초점 프로젝터 장치{ULTRA SHORT FOCUS PROJECTOR}
본 발명은 초단초점 프로젝터 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템에서 광 경로상에 프리즘을 사용함으로써 광 경로를 변환하여 프로젝터 장치의 소형화를 구현하고, 또한 프리즘의 입사 및/또는 투사면을 비구면 및/또는 자유 곡면으로 가공하여 렌즈 시스템의 렌즈 갯수를 줄이거나 일부 렌즈의 비구면 가공을 생략하므로 전체 시스템의 경향화 및 비용 절감을 구현한 초단초점 프로젝터 장치에 관한 것이다.
이미지를 광학적으로 투사 및 확대하기 위해서 빔 프로젝터 장치(이하, 프로젝터라 한다)가 사용되고 있다. 종래의 프로젝터는 스크린 상에 이미지를 투사 및 확대하기 위해서 프로젝터를 스크린으로부터 충분한 거리만큼 이격시켜서 사용한다. 이처럼 비교적 긴 이격 거리로 인해서 종래의 프로젝터에서는 프로젝터와 스크린 사이의 투사 경로에 방해물이 존재할 수 있으며, 그에 따라서 이미지의 시청이 완활하지 못하게 되는 경우가 자주 발생한다. 특히, 종래의 프로젝터에서는 좁은 실내에서 사용하고자 할 때 투사 거리의 제약으로 인해서 대화면을 구현하는 것이 어렵게 된다.
또한, 일정 장소에서 프로젝터를 사용하고자 할 때 별도의 스크린이 확보되지 않거나, 스크린 역할을 할 수 있는 벽면이나 천정면이 없으면 이미지를 가시화하는 것이 불가능할 수 있다.
이러한 문제의 해결을 위해서 대안으로 초단초점 프로젝터 장치가 연구 및 개발되고 있다. 초단초점 프로젝터 장치는 프로젝터와 스크린 사이의 거리가 매우 짧아서 좁은 실내 공간에서도 사용이 유리하며, 투사 거리가 길어짐에 따른 투사 경로에 방해물이 존재하는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 초단초점 프로젝터는 프로젝터가 놓이는 평면상에 이미지를 투사할 수 있어서, 회의용 테이블, 책상 등을 스크린 대용으로 사용이 가능한 잇점이 있다.
또한, 초단초점 프로젝터에 사용되는 반사 미러는 곡면 형태의 비구면 미러가 사용되므로, 투사부로 부터 투사되는 광의 구부리기와 광각화를 동시에 수행하는 것이 가능하다. 즉, 화상의 초점을 맞추는 동시에 화상의 확대 기능을 수행할 수 있다.
도1은 종래의 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템을 도시한 것으로서, 투사 렌즈의 구성 및 결상 원리를 도시하고 있다.
도1을 참조하면, 이미지 소자(200)에 나타나는 이미지는 프리즘(209)을 통과한 후에 제1 렌즈 그룹(201)을 관통해서 굴절되어, 조리개(206) 부위에 제1 중간상(203)이 형성된다. 상기 제1 렌즈 그룹(201)은 이중 볼록렌즈, 오목볼록렌즈, 및 이중 오목렌즈 등을 포함하여 이루어진다. 제1 중간상(203)은 조리개(206)를 통과한 후에 제2 렌즈 그룹(202)을 관통하고 굴절되어, 제2 중간상(204)이 형성된다. 제2 렌즈 그룹(202)은 이중 볼록렌즈, 오목볼록렌즈, 이중 오목렌즈, 비구면 렌즈 등을 포함하여 이루어진다.
상기 제2 중간상(204)은 반사미러(205)에서 반사되어 스크린(미도시)에 결상된다.
도2는 도1에 예시된 종래 기술의 초단초점 프로젝터 장치의 롄즈 시스템에 따라 반사미러(205)에서 반사된 상이 스크린에 결상된 상태를 도시한다.
초단초점 프로젝터 장치는 휴대성 등을 고려하여 소형화가 필요할 뿐 아니라, 향후 가상 현실 디스플레이, 증강 현실 디스플레이, GPS 디스플레이, 스캐너, 프린터 등과 결합하여 사용될 수 있는 기술로서, 타 장치에 연결되거나 매립하여 사용하고자 할 때 소형화가 반드시 필요하다.
그러나, 전술된 바와 같이 종래 기술에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템에서는 다수의 렌즈가 일 직선형으로 배열되어 있어서 전체 프로젝터 장치가 한쪽 방향으로 길어지므로 그 크기가 커지게 된다. 또한, 종래의 초단초점 프로젝터 장치에서는 렌즈 시스템이 다수의 렌즈를 포함하고 있고, 여러 렌즈들을 비구면 가공함에 따라서 경량화나 비용 절감에 불리함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서는, 렌즈 시스템의 광 경로 상에 프리즘을 사용함으로서 광 경로를 변환하여 렌즈 시스템의 한쪽 방향 길이를 줄여서 전체 프로젝터 장치를 소형화하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서는, 상기 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 비구면 또는 자유 곡면으로 가공하므로써 렌즈 시스템의 일부 비구면 렌즈를 대체하도록 하여 전체 렌즈의 수를 줄이거나 또는 일부 렌즈의 비구면 가공을 생략하도록 하여 전체 프로젝터 장치의 경향화 및 비용 절감을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서는, 반사 미러 외측에 적어도 일면이 비구면 또는 자유 곡면인 렌즈를 윈도우로서 사용하여 렌즈 시스템의 렌즈 수를 줄이거나 렌즈 시스템의 렌즈의 비구면 가공을 생략하여 경량화 및 비용 절감을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 초단초점 프로젝터 장치는, 입력되는 디스플레이 영상을 제1 중간상으로 형성하기 위한 제1 렌즈 그룹; 상기 제1 렌즈 그룹의 후방에 배치되어 제1 중간상을 제2 중간상으로 형성하기 위한 제1 렌즈 그룹; 상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 사이에서 제1 중간상이 형성되는 위치에 배치되는 조리개; 상기 제2 렌즈 그룹의 후방에 배치되어 제2 중간상을 반사 및 확대하여 스크린에 결상시키는 반사 미러; 및 상기 렌즈 시스템의 광 경로상의 한 지점에 설치되어 광 경로를 수직 또는 다른 방향으로 변경하는 프리즘으로서, 상기 프리즘의 입사면과 반사면 중 적어도 하나의 면은 비구면 또는 자유곡면인, 광로 변경 프리즘을 포함하여 이루어진다.
바람직하게는, 상기 프리즘은 상기 렌즈 시스템에서 상기 조리개와 제2 렌즈 그룹 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 반사 미러는 복수의 미러로 이루어지며, 각각의 미러는 비구면 또는 자유 곡면 미러가 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 반사 미러는 복수의 미러로 이루어지며, 각각의 미러는 볼록 또는 오목 미러가 될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 중 적어도 하나는 한개 이상의 양면 비구면 렌즈를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 반사 미러와 스크린 사이에 설치되는 투명 윈도우를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 윈도우는 렌즈로 이루어지며, 상기 윈도우의 적어도 일면은 비구면이 될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치는 광원으로서 LED 또는 레이저를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 다른 초단초점 프로젝터 장치는 디스플레이 소자로서 DMD(Digital Micromirror Display), LCD 또는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 패널을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈 시스템은 증강현실 또는 가상현실 헤드 마운트 디스플레이 장치에 채용되어 증강 또는 가상의 이미지를 생성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 렌즈 시스템은 스캐너 또는 프린터에 채용되어 스캐닝 또는 프린팅 이미지를 생성할 수 있다.
본 발명을 실시함으로서, 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템에서 광 경로상에 프리즘을 사용함으로써 광 경로를 변환하여 프로젝터 장치의 소형화를 구현할 수 있다. 즉, 경로 변환 프리즘의 입사 및/또는 투사면을 비구면/자유 곡면으로, 그리고 볼록 렌즈/오목 렌즈로 가공하여 렌즈 시스템의 렌즈 갯수를 줄이거나 일부 렌즈의 비구면 가공을 생략하므로 전체 시스템의 경향화 및 비용 절감을 구현할 수 있다. 또한, 프로젝터 장치의 윈도우의 내외면을 비구면 등으로 가공하여 렌즈 시스템의 렌즈를 줄이거나 렌즈 가공을 생략하여 경량화 및 비용 절감을 구현할 수 있다.
도1은 종래의 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템을 도시한 것으로서, 투사 렌즈의 구성 및 결상 원리를 도시하는 도면이다.
도2는 도1에 예시된 종래 기술의 초단초점 프로젝터 장치의 롄즈 시스템에 따라 반사 미러에서 반사된 상이 스크린에 결상된 상태를 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템을 도시한 도면이다.
도4a 및 4b는 도3에 도시된 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 이미지가 확대되어 스크린에 결상된 것을 도시하는 도면이다.
도5a 내지 5e는 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 사용되는 프리즘의 여러 실시예를 도시한 도면이다.
도6은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에 윈도우가 장착된 것을 도시한 도면이다.
도7은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 이미지 왜곡을 표시한 그래프 도면이다.
도8은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터에서 왜곡 그리드 특성을 도시한 도면이다.
도9는 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 이미지 영역에서 MIF를 나타내는 도면이다.
도10(a) 내지 (e)는 본 발명에 따라서 프리즘을 이용한 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템에서 수차를 분석한 수차 분석 그래프이다.
이하, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템을 도시한 도면이다.
도3에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템(300)은 단일 광 경로상에 이미지 소자(301), TIR 프리즘(302), 제1 렌즈 그룹(310), 조리개(303), 경로 변환 프리즘(320), 제2 렌즈 그룹(330) 및 반사 미러(340)를 포함하여 이루어진다.
상기 이미지 소자(301)는 DMD(Digital Micromirror Display), LCD 또는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 패널 중 어느 하나가 될 수 있다.
제1 렌즈 그룹(310) 및 제2 렌즈 그룹(330)은 제1 중간상 및 제2 중간상을 결상하기 위한 것으로서, 각각의 렌즈 그룹은 2개의 양면 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 제1 중간상은 제1 렌즈 그룹(310)의 후방, 조리개(301) 위치에서 결상될 수 있다. 제2 중간상은 제2 렌즈 그룹(330)의 후방 일정 위치에서 결상될 수 있다.
조리개(303)는 제1 렌즈 그룹(310)과 제2 렌즈 그룹(330) 사이에 배치되어 영상 해상도를 높이고 피사계심도를 제어하여 결상 품질을 개선하는데 사용될 수 있다. 또한, 결상물 공간의 범위를 제어하고 화면의 휘도를 제어하는데 사용할 수 있다. 조리개(303)가 제1 중간상 위치에 설치하므로서 축외 점의 결상 품질을 개선할 수 있어서 반사 플레어 성분이 제거되어 영상 대비도를 높이는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 반사 미러(340)는 제2 렌즈 그룹 후방에 배치되는데, 제2 중간상의 결상 위치 또는 그 후방에 설치되어 제2 중간상을 반사 및 확대한다. 반사 미러(340)는 단일의 미러 또는 다수의 미러로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 단일의 반사 미러(340)를 채용하고 있다. 각각의 반사 미러는 반사면이 비구면 또는 자유 곡면인 형상을 갖을 수 있다. 또한, 상기 반사 미러(340)는 반사면이 볼록 또는 오목한 형상을 갖을 수 있다. 한편, 상기 반사 미러(340)가 복수의 미러로 구성될 때, 각각의 미러는 단일 미러와 마찬가지로, 반사면이 비구면 또는 자유 곡면인 형상을 갖을 수 있으며, 동시에 볼록 또는 오목한 형상을 갖을 수 있다.
도3을 참조하면, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터의 렌즈 시스템의 경로 변경 프리즘은 단일로 또는 다수로 구성될 수 있다. 본 실시예에서는 단일의 경로 변경 프리즘을 채용하였다. 단일의 경로 변경 프리즘의 경우, 광 경로는 90°변경이 가능하며, 경로 변경 프리즘이 다수로 구성될 때에는 광 경로를 180°또는 그 이상의 각도로 변경이 가능하다.
이와같이 프리즘을 사용하여 광 경로를 변경함으로써 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템의 한 방향 길이를 줄이는 것이 가능하다. 즉, 도1에 도시된 종래 기술의 렌즈 시스템의 광 경로에 따른 길이(d)에 비해서, 본 발명에 따른 렌즈 시스템의 광 경로(D)는 이미지 소자(301), TIR 프리즘(302), 제1 그룹 렌즈(310), 조리개(303)를 광 경로(D)에 대해서 90 만큼 경로 변경시킴으로 인해서, 전체 광 경로가 변경 시킨 광 경로만큼 만큼 줄어들 수 있다. 물론, 줄어든 광 경로에는 경로 변경 프리즘의 길이 만큼 추가되는 것을 알 수 있다,
이와같이 렌즈 시스템의 광 경로를 줄임으로써 초단초점 프로젝터 장치의 전체 크기를 줄일 수 있어서, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치가 타 장치, 예를들면, 가상 현실 디스플레이, 증강 현실 디스플레이, GPS 디스플레이, 스캐너, 프린터 등과 결합하여 사용될 때 유리하게 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 조단초점 프로젝터 장치가 상기 다른 장치에 연동되어 사용되거나 그 안에 매립하여 사용할 수 있어서 전체 시스템의 설계가 더욱 자유로워질 수 있다.
도5a 내지 5e는 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 사용되는 프리즘의 여러 실시예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 렌즈 시스템의 경로 변경 프리즘은 광 입사면과 출사면을 비구면/자유 곡면 렌즈, 및/또는 볼록/오목 렌즈로 가공하여 구성할 수 있다.
도5a는 경로 변경 프리즘의 일면이 비구면이며 다른 면이 오목 렌즈인 실시예이다. 이와 같이 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 가공하여 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹의 하나 이상의 렌즈, 예를 들면, 비구면 렌즈 등의 렌즈를 대체하거나 렌즈 가공을 대체할 수 있게 된다.
도5b는 경로 변경 프리즘의 일면이 자유 곡면이며 다른 면이 비구면인 실시예이다. 이와 같이 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 가공하여 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹의 하나 이상의 렌즈, 예를 들면, 비구면 렌즈 등의 렌즈를 대체하거나 렌즈 가공을 대체할 수 있게 된다.
도5c는 경로 변경 프리즘의 일면이 볼록 렌즈이며 다른 면이 자유 곡면인 실시예이다. 이와 같이 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 가공하여 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹의 하나 이상의 렌즈, 예를 들면, 볼록 렌즈 등의 렌즈를 대체하거나 렌즈 가공을 대체할 수 있게 된다.
도5d는 경로 변경 프리즘의 일면이 오목 렌즈이며 다른 면이 자유 곡면인 실시예이다. 이와 같이 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 가공하여 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹의 하나 이상의 렌즈, 예를 들면, 오목 렌즈 등의 렌즈를 대체하거나, 렌즈 가공을 대체할 수 있게 된다.
도5e는 경로 변경 프리즘의 일면이 비구면 렌즈이며 다른 면도 비구면 레즈인 실시예이다. 이와 같이 프리즘의 광 입사면 및 출사면을 가공하여 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹의 하나 이상의 렌즈, 예를 들면, 비구면 렌즈 등의 렌즈를 대체하거나, 렌즈 가공을 대체할 수 있게 된다.
도4a 및 4b는 도3에 도시된 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 이미지가 확대되어 스크린에 결상된 것을 도시하는 도면이다.
도4a에서 볼 수 있듯이, 비구면의 반사 미러에서 반사된 이미지는 미리 설계된 미러의 곡률에 따라서 수직 방향으로 확산되어 스크린상에 표시되는 것을 볼 수 있다. 또한, 도4b에서는 도3에 도시된 초단초점 프로젝터를 상면에서 바라본 형상으로서, 역시 미리 설계된 곡률에 따라서 이미지가 수평 방향으로 확산되어 스크린 상에 표시되는 것을 도시한다.
이와 같이 본 발명에 따른 프리즘을 포함하는 렌즈 시스템을 채용함으로써 렌즈 시스템의 한 방향 길이가 현저하게 짧아지고 따라서 초단초점 프로젝터 장치의 전체 크기가 작아지게 되는 것을 알 수 있다. 일 실시예에 따르면 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템의 일 방향 길이를 종래에 비해서 약 45 퍼센트 감소시켜서 소형화를 실현할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 프리즘을 포함하는 렌즈 시스템을 채용함으로써 도3에 도시된 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹 중에서 적어도 일부 렌즈, 예를 들면, 비구면 렌즈를 생략하거나 비구면 렌즈의 가공을 생략함으로써 비용을 절감할 수 있게 된다.
도6은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에 윈도우가 장착된 것을 도시한 도면이다.
도면에서 볼 수 있듯이, 윈도우(600)는 프로젝터 장치에서 반사 미러(311)의 외측, 즉, 반사 미러(311)와 스크린(미도시) 사이에 배치된다. 상기 윈도우(600)는 일차적으로는 프로젝터 장치의 외장에 장착되어 렌즈 시스템(300)을 보호하는 역할을 할 수 있다. 말하자면, 외부의 먼지나 이물질이 렌즈 시스템, 더 상세하게는, 반사 미러(311) 등을 오염시키는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명에서는 상기 윈도우를 제작할 때 PMMA 등의 렌즈 재료를 사용하고 윈도우(600)의 내외부 표면을 가공하여 렌즈의 기능을 수행하도록 하였다. 즉, 윈도우(600)에 비구면 가공을 하므로써 렌즈 시스템의 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹 중 어느 하나의 비구면 렌즈를 생략하거나 하나의 렌즈의 비구면 가공을 생략할 수 있게 된다. 따라서, 윈도우의 가공을 통해서 전체 렌즈 시스템을 간소화시킬 수 있으며 이는 비용 절감으로 이어질 수 있다. 한편, 본 발명에 따른 윈도우를 채용한다고 해도 초단초점 프로젝터 장치의 전체 크기나 중량이 더 커지지는 않는다.
도7은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 장치에서 이미지 왜곡을 표시한 그래프 도면이다.
도면에서 볼 수 있듯이, 이미지 광이 투사된 스크린의 모든 영역에서 5 퍼센트 이하의 양호한 왜곡 값을 보여주고 있음을 알 수 있다.
도8은 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터에서 왜곡 그리드 특성을 도시한 도면이다.
도면에서 볼 수 있듯이, 이미지의 왜곡 그리드는 스크린의 에지 부분에서 5 퍼센트 이하로 나타남을 알 수 있다.
도9는 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터 이미지 영역에서 MIF를 나타내는 도면이다.
도면에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 초단초점 프로젝터의 렌즈 시스템에서는 프리즘을 사용하였음에도 불구하고 우수한 MTF(Modulation Transfer Function)을 나타내어 선명한 이미지를 형성함을 볼 수 있다.
도10(a) 내지 (e)는 본 발명에 따라서 프리즘을 이용한 초단초점 프로젝터 장치의 렌즈 시스템에서 수차를 분석한 수차 분석 그래프이다.
각각의 그래프에서 볼 수 있듯이, 양호한 수차 특성을 볼 수 있다.
300: 렌즈 시스템
301: 이미지 소자
303: 제1 렌즈 그룹
305: 조리개
307: 경로 변경 프리즘
309: 제2 렌즈 그룹
311: 반사 미러
600: 윈도우

Claims (11)

  1. 렌즈 시스템을 갖는 초단초점 프로젝터 장치에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은,
    입력되는 디스플레이 영상을 제1 중간상으로 형성하기 위한 제1 렌즈 그룹;
    상기 제1 렌즈 그룹의 후방에 배치되어 제1 중간상을 제2 중간상으로 형성하기 위한 제2 렌즈 그룹;
    상기 제1 렌즈 그룹에서 상기 제2 렌즈 그룹으로 진행하는 광 경로상의 한 지점에 설치되어 광 경로를 수직 또는 다른 방향으로 변경하는 프리즘으로서, 상기 프리즘의 입사면과 출사면 중 적어도 하나의 면은 비구면 또는 자유곡면인, 광로 변경 프리즘; 및
    상기 광로 변경 프리즘의 입사면에 입사되는 제1 중간상의 결상 품질을 높이기 위해, 상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 사이에서 제1 중간상이 형성되는 위치에 배치되는 조리개;
    를 포함하고,
    상기 제2 렌즈 그룹의 후방에 상기 렌즈 시스템과 마주하도록 배치되어 제2 중간상을 반사 및 확대하여 스크린에 결상시키는 반사 미러와, 상기 반사 미러와 스크린 사이에 설치되는 투명 윈도우를 이용하여, 곡면 형태의 비구면미러인 상기 반사 미러에 의해 반사된 이미지가 수직 방향으로 확산되도록 하여 상기 투명 윈도우를 통해 상기 스크린에 결상되도록 하되,
    상기 반사 미러 이전의 상기 렌즈 시스템의 광경로 상에 마련된 상기 제1 렌즈 그룹, 상기 제2 렌즈 그룹 및 상기 광로 변경 프리즘에는 미러를 포함하지 않고,
    상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 중 어느 하나가 한개 이상의 양면 비구면 렌즈를 포함할 때, 비구면 가공된 상기 투명 윈도우에 의해 상기 제1 렌즈 그룹과 제2 렌즈 그룹 중 어느 하나는 비구면 렌즈를 생략하는 것을 특징으로 하는, 초단초점 프로젝터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리즘은 상기 렌즈 시스템에서 상기 조리개와 제2 렌즈 그룹 사이에 배치되는, 초단초점 프로젝터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 반사 미러는 복수의 미러로 이루어지며, 각각의 미러는 비구면 또는 자유 곡면 미러인, 초단초점 프로젝터 장치.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 반사 미러는 복수의 미러로 이루어지며, 각각의 미러는 볼록 또는 오목 미러인, 초단초점 프로젝터 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    광원으로서 LED 또는 레이저를 더 포함하는, 초단초점 프로젝터 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    디스플레이로서 DMD(Digital Micromirror Display), LCD 또는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 패널을 더 포함하는, 초단초점 프로젝터 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 증강현실 또는 가상현실 헤드 마운트 디스플레이 장치에 채용되어 증강 또는 가상의 이미지를 생성하는, 초단초점 프로젝터 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 스캐너 또는 프린터에 채용되어 스캐닝 또는 프린팅 이미지를 생성하는, 초단초점 프로젝터 장치.
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