KR19980075236A - 액정 프로젝션 tv용 렌즈 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 대형 화면의 실현을 위해 투과형 LCD(Liquid Crystal Device)를 이용한 프로젝션 TV에 관한 것으로서, 특히 리트로포커스(Retrofocus)형의 광각(Wide Angle) 및 단초점 거리를 갖는 렌즈계를 구비함으로써 전체 TV시스템의 소형화를 도모하면서도 보다 큰 영상 화면을 실현할 수 있도록 한 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 관한 것이다.
상기 본 발명은 LCD 패널에 나타나는 소형 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키는 제 1 렌즈군 및 제 2 렌즈군으로 구성된 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 있어서, 상기 제 1 렌즈군은 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈와, 볼록형의 제 2 렌즈와, 볼록형의 제 3 렌즈와, 오목형의 제 4 렌즈 순으로 배열되고; 상기 제 2 렌즈군은 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군으로부터 볼록형의 제 5 렌즈와, 오목형의 제 6 렌즈와, 볼록형의 제 7 렌즈와, 볼록형의 제 8 렌즈와, 볼록형의 제 9 렌즈 순으로 배열되게 구성되고, 상기 제 1 렌즈군의 초점 거리 f1과 제 2 렌즈군의 초점 거리 f2를 조합한 초점 거리 f0는,과,
Description
본 발명은 대형 화면의 실현을 위해 투과형 LCD(Liquid Crystal Device)를 이용한 프로젝션 TV에 관한 것으로서, 특히 리트로포커스(Retrofocus)형의 광각(Wide Angle) 및 단초점 거리를 갖는 렌즈계를 구비함으로써 전체 TV시스템을 소형화하면서도 보다 큰 영상 화면을 실현할 수 있도록 한 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 관한 것이다.
최근 액정 소자(LCD)의 개발이 활발해지면서 LCD를 이용한 응용 분야도 각종 전자 제품 및 광통신 관련 제품 등으로 폭넓게 확대되고 있다. 특히 CRT(Cathod Ray Tube) 프로젝션 TV가 점차 성능 및 크기의 한계로 인하여 대형 화면 실현에 만족하게 대응하지 못하면서 투과형 LCD를 이용한 프로젝션 TV시스템이 확대되어 가는 추세에 있다.
일반적으로 액정 프로젝션 TV는 도 1에 도시된 바와 같이 전기 신호에 의해 액정 소자 즉, LCD 패널(3)에 영상 정보가 나타나고, 광원(1)이 타원형의 반사경(2)을 통해 상기 LCD 패널(3)에 투과된다. 이렇게 투과된 빛은 상기 LCD 패널(3)의 전방에 위치된 렌즈계(4)를 통과하면서 배율이 확대되고 각 수차가 보정되어 반사 거울(5)에 투영되고, 이 반사 거울(5)에서 스크린(6)으로 투영되어 산란된다.
따라서, 상기 액정 프로젝션 TV는 소정의 LCD 패널(3)을 통해 제공되는 영상 정보가 상기 렌즈계(4)를 통과하면서 스크린(6)을 통해 대형 화면으로 나타나게 된다.
특히, 상기한 렌즈계는 프로젝션 TV에서 대형 화면을 실현하면서도 보다 선명한 화질 및 영상을 구현하는데 중요한 역할을 하게 된다.
미국 특허 제 5,218,480에는 상기한 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 대해 기술하고 있다.
상기 미국 특허는 도 2에 도시된 바와 같이 스크린으로부터 다수의 렌즈가 배열되어 구성되는 바, 그 기본적인 구성은 크게 음의 굴절력을 갖는 제 1 렌즈군(G1)과 양의 굴절력을 갖는 제 2 렌즈군(G2)으로 나누어진다. 그리고, 도 2에서 IS는 이미지 스크린(Image Screen)으로 LCD 패널을 나타낸다.
여기서, 상기한 렌즈군(G)에 대한 정의는 전체 렌즈에서의 광학 기능들을 가능하게 하는 하나 또는 그 이상의 렌즈 요소로 정의된다.
상기 제 1 렌즈군(G1)은 도 1의 스크린(6)으로부터 오목형의 제 1 렌즈(L1)와, 오목형의 제 2 렌즈(L2)와, 오목형의 제 3 렌즈(L3)와, 볼록형의 제 4 렌즈(L4) 순으로 4개의 렌즈가 차례대로 배열되고, 전체적으로 음의 굴절력을 갖으면서 배율 색수차를 보정하게 된다.
그리고, 상기 제 2 렌즈군(G2)은 상기 제 1 렌즈군(G1)으로부터 볼록형의 제 5 렌즈(L5)와, 오목형의 제 6 렌즈(L6)와, 볼록형의 제 7 렌즈(L7)와, 볼록형의 제 8 렌즈(L8)와, 볼록형의 제 9 렌즈(L9) 순으로 5개의 렌즈가 차례대로 배열되고, 전체적으로 양의 굴절력을 갖으면서 축상 색수차를 보정하는 기능을 담당하게 된다.
특히, 상기한 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2) 중 적어도 어느 한 군은 수차를 보정하도록 비구면을 갖는 렌즈 요소가 포함된다.
여기서, 종래의 액정 프로젝션 TV는 대형 화면을 구현하는 관계로 큰 부피의 캐비닛을 필요로 하지만 현재의 추세는 대형 화면 및 선명한 화질을 구현하면서도 전체 캐비닛의 부피는 더욱 소형화되는 것이 요구되고 있다.
따라서, 상기 캐비닛의 부피를 줄이는 방법 중 하나는 렌즈계의 전체 초점거리(EFL; Equivalent Focal Length)를 줄이는 것이다. 물론 이와 같이 프로젝션 렌즈계의 초점거리(EFL)를 줄이면 렌즈의 필드 각도도 커지게 된다.
그러나, 상기와 같이 구성되는 종래의 액정 프로젝션 TV용 렌즈는 전체 렌즈의 초점거리(EFL)가 40∼110mm 범위에 속하기 때문에 일반적으로 긴 초점거리를 갖게 되므로 광학 전장 및 전체 프로젝션 TV시스템의 소형화 실현에 어려운 문제점이 있다.
즉, 전체 렌즈가 긴 초점거리를 갖게 되면 보다 확대되는 광각(Wide Angle)실현이 제한되고, 따라서 렌즈의 배열 전장이 길어지기 때문에 전체 TV시스템의 부피를 축소하기가 어려워진다.
또한, 종래의 액정 프로젝션 TV용 렌즈는 적어도 어느 한 군의 렌즈는 비구면을 갖는 렌즈 요소가 포함되기 때문에 제조 비용이 상승하게 되는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 광각에서의 성능을 안정적으로 유지함과 동시에 단초점거리를 갖도록 구성하여 보다 우수한 대형 화면 실현과 전체 TV시스템의 소형화를 도모할 수 있도록 한 액정 프로젝션 TV용 렌즈를 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 액정 프로젝션 TV의 내부 구조가 도시된 개략도,
도 2는 종래 액정 프로젝션 TV용 렌즈의 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 액정 프로젝션 TV용 렌즈의 일 실시 예를 나타낸 구성도,
도 4와 도 5는 본 발명의 다른 실시 예들을 나타낸 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
G1: 제 1 렌즈군 G2: 제 2 렌즈군
L1~ L9: 제 1 렌즈 ~ 제 9 렌즈
S1~ S18: 각 렌즈 표면 DG : 더미 글래스
IS : LCD 패널
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 액정 프로젝션 TV용 렌즈는, LCD 패널에 나타나는 소정 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키는 제 1 렌즈군 및 제 2 렌즈군으로 구성된 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 있어서, 상기 제 1 렌즈군은 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈와, 볼록형의 제 2 렌즈와, 볼록형의 제 3 렌즈와, 오목형의 제 4 렌즈 순으로 배열되고; 상기 제 2 렌즈군은 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군으로부터 볼록형의 제 5 렌즈와, 오목형의 제 6 렌즈와, 볼록형의 제 7 렌즈와, 볼록형의 제 8 렌즈와, 볼록형의 제 9 렌즈 순으로 배열되게 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명은 LCD 패널에 나타나는 소정 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키는 제 1 렌즈군 및 제 2 렌즈군으로 구성된 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 있어서, 상기 제 1 렌즈군은 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈와, 볼록형의 제 2 렌즈와, 오목형의 제 3 렌즈 순으로 배열되고; 상기 제 2 렌즈군은 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군으로부터 볼록형 제 4 렌즈와, 오목형의 제 5 렌즈와, 오목형의 제 6 렌즈와, 볼록형의 제 7 렌즈와, 볼록형의 제 8 렌즈와, 볼록형의 제 9 렌즈 순으로 배열되게 구성된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의한 액정 프로젝션 TV용 렌즈는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이 LCD 패널(IS)에 나타나는 소정 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키도록 전체 초점 거리(EFL; Equivalent Focal Length)보다 후초점거리(BFL; Back Focal Length)가 상대적으로 큰 리트로포커스(Retrofocus)형식으로, 크게 제 1 렌즈군(G1)과, 제 2 렌즈군(G2)으로 구성된다.
특히, 본 발명의 일 실시 및 다른 실시 예로 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 제 1 렌즈군(G1)은 횡색 수차(Lateral Color)가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈(L1)와, 볼록형의 제 2 렌즈(L2)와, 볼록형의 제 3 렌즈(L3)와, 오목형의 제 4 렌즈(L4) 순으로 배열되고, 상기 제 2 렌즈군(G2)은 종색 수차(Longitudial Color)가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군(G1)으로부터 볼록형의 제 5 렌즈(L5)와, 오목형의 제 6 렌즈(L6)와, 볼록형의 제 7 렌즈(L7)와, 볼록형의 제 8 렌즈(L8)와, 볼록형의 제 9 렌즈(L9) 순으로 배열되게 구성된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로 도 4에서와 같이 상기 제 1 렌즈군(G1)의 제 3 렌즈(L3)와 제 4 렌즈(L4)는 그 사이에 공기 공간을 갖지 않는 접합 렌즈로 구성할 수 있다.
한편, 도 5에 도시된 본 발명의 또 다른 실시예는 제 1 렌즈군(G1)이 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈(L1)와, 볼록형의 제 2 렌즈(L2)와, 오목형의 제 3 렌즈(L3) 순으로 배열되고, 제 2 렌즈군(G2)이 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군(G1)으로부터 볼록형 제 4 렌즈(L4)와, 오목형의 제 5 렌즈(L5)와, 오목형의 제 6 렌즈(L6)와, 볼록형의 제 7 렌즈(L7)와, 볼록형의 제 8 렌즈(L8)와, 볼록형의 제 9 렌즈(L9) 순으로 배열되게 구성되어 있다.
상기와 같이 여러 실시예로 구성된 본 발명은 상기 제 1 렌즈군(G1)의 초점 거리를 f1, 제 2 렌즈군(G2)의 초점 거리를 f2, 전체 렌즈의 초점 거리를 f0라하면, 다음의 식와,를 동시에 만족시키는 범위 안에 있도록 구성된다.
또한, 본 발명의 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2) 사이에는 영상 스크린 상의 왜곡 수차(Distortion)가 최소화되도록 스톱(Stop)이 삽입되고, 상기 제 2 렌즈군(G2)과 LCD 패널(IS) 사이에 색 합성을 위한 프리즘에 의한 광로차를 보상하는 더미 글래스(DG; Dummy Glass)가 위치된다.
그리고, 본 발명에 따른 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2)의 모든 렌즈는 구면 렌즈로 구성되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예를 표로 나타내면 다음과 같다.
여기서, 표 1은 도 3에 따른 것이고, 표 2는 도 5에 따른 것이다.
그리고, 다음의 표에서, '입사광1'은 녹색(Green)광으로 546.0㎚의 파장에서 각 매질의 굴절률이고, '입사광2'는 적색(Red)광으로 610.0㎚의 파장에서 각 매질의 굴절률이며, '입사광3'은 청색(Blue)광으로 480.0㎚의 파장에서 각 매질의 굴절률을 나타낸다. 또한, 각 표에서 '분산'은 상기 '입사광3'과 '입사광2'의 차이를 뜻한다.
다음, 표 1 및 표 2의 데이터를 읽는 방법은 다음과 같다.
도 3을 참고하여 표 1을 예를 들면 제 1 렌즈군(G1)에서 제 1 렌즈(L1)의 뒷면(S2) 곡률은 0.026312 이고, 두께는 2.000 이며 외경은 25.32 이다. 이와 같은 제 1 렌즈(L1)의 재질의 굴절률은 입사광1(녹색광)이 1.59143, 입사광2(적색광)가 1.58807, 입사광3(청색광)이 1.59635이고, 상기 입사광3에서 입사광2의 차이를 나타낸 분산이 0.00828이다.
[표 1]
[표 2]
상기한 바와 같은 본 발명의 액정 프로젝션 TV용 렌즈는 제 1 렌즈군(G1)이 광각 영역까지도 횡색수차의 보정을 실현할 수 있도록 하였고, 제 2 렌즈군(G2)은 종색수차의 보정을 담당하게 하는 동시에 상기 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2) 사이에는 스톱(STOP)을 위치시켜 스크린 상의 왜곡을 최소화시키고 있다.
그리고, 제 1 렌즈군(G1)과 제 2 렌즈군(G2) 모두 구면 렌즈만을 사용하면서도 각 필드별로 우수한 성능을 갖도록 볼록 렌즈 요소와 절적한 공기 간격을 이용하여 분할 배치되므로써 수차 보정이 용이함과 동시에 단초점거리를 갖게 된다.
따라서, 본 발명은 모든 렌즈가 구면 렌즈로 조합되어 비용을 절감하면서도 광각 및 단초점거리 갖도록 하여 액정 프로젝션 TV시스템의 캐비닛 사이즈를 소형화할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되고 작용하는 본 발명에 의한 액정 프로젝션 TV용 렌즈는 리트로포커스(Retrofocus)형으로 광각에서의 성능을 안정적으로 유지함과 동시에 단초점거리를 갖도록 구성되어 있기 때문에 보다 우수한 대형 화면 실현함과 아울러 전체 TV시스템의 소형화를 도모할 수 있는 이점이 있다.
Claims (8)
- LCD 패널에 나타나는 소정 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키는 제 1 렌즈군 및 제 2 렌즈군으로 구성된 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 있어서,상기 제 1 렌즈군은 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈와, 볼록형의 제 2 렌즈와, 볼록형의 제 3 렌즈와, 오목형의 제 4 렌즈 순으로 배열되고;상기 제 2 렌즈군은 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군으로부터 볼록형의 제 5 렌즈와, 오목형의 제 6 렌즈와, 볼록형의 제 7 렌즈와, 볼록형의 제 8 렌즈와, 볼록형의 제 9 렌즈 순으로 배열되게 구성된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 렌즈군의 초점 거리 f1과 제 2 렌즈군의 초점 거리 f2를 조합한 초점 거리 f0는,과,를 동시에 만족시키는 범위 안에 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 렌즈군과 제 2 렌즈군 사이에는 영상 스크린 상의 왜곡 수차(Distortion)가 최소화되도록 스톱(Stop)이 삽입된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 렌즈군과 제 2 렌즈군의 모든 렌즈는 구면 렌즈로 구성된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 렌즈군의 제 3 렌즈와 제 4 렌즈는 그 사이에 공기 공간을 갖지 않는 접합 렌즈로 이루어진 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 렌즈군과 LCD 패널 사이에 색 합성을 위한 프리즘의 광로차를 보상하는 더미 글래스(Dummy Glass)가 위치된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- LCD 패널에 나타나는 소정 크기의 상을 영상 스크린에 확대,투사시키는 제 1 렌즈군 및 제 2 렌즈군으로 구성된 액정 프로젝션 TV용 렌즈에 있어서,상기 제 1 렌즈군은 횡색 수차가 보정되도록 상기 영상 스크린으로부터 오목형의 제 1 렌즈와, 볼록형의 제 2 렌즈와, 오목형의 제 3 렌즈 순으로 배열되고;상기 제 2 렌즈군은 종색 수차가 보정되도록 상기 제 1 렌즈군으로부터 볼록형 제 4 렌즈와, 오목형의 제 5 렌즈와, 오목형의 제 6 렌즈와, 볼록형의 제 7 렌즈와, 볼록형의 제 8 렌즈와, 볼록형의 제 9 렌즈 순으로 배열되게 구성된 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 1 렌즈군의 초점 거리 f1과 제 2 렌즈군의 초점 거리 f2를 조합한 초점 거리 f0는,과,를 동시에 만족시키는 범위 안에 있는 것을 특징으로 하는 액정 프로젝션 TV용 렌즈.
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Legal Events
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| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |