KR20060081345A - 공간 절약 백프로젝션 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 소스(20), 프로젝션 렌즈(21, 30), 접힘(folding) 거울(23), 및 프로젝션 스크린(24)을 포함하는 백프로젝션(backprojection) 디바이스(2)에 관한 것으로, 상기 이미지 소스는 상기 프로젝션 렌즈를 통해 이미지 빔(25)을 상기 접힘 거울 쪽으로 전송하고, 상기 접힘 거울은 상기 프로젝션 스크린 쪽으로 상기 빔을 반사한다.

상기 스크린 아래의 디바이스 높이를 감소시키기 위해, 상기 접힘 거울의 표면과 상기 스크린 사이의 각도(β)는 45°이하이고, 상기 빔의 광축(250)은 상기 프로젝션 렌즈의 반대측 가장자리에 인접하는 구역(A)에서 상기 스크린과 만나며, 상기 구역은 상기 스크린 높이(h)의 1/4 이하인 높이(h')를 가진다.

Description

공간 절약 백프로젝션 디바이스{SPACE-SAVING BACKPROJECTION DEVICE}

본 발명은 소정의 스크린 크기에 관한 공간을 절약하는 백프로젝터(backprojector)에 관한 것이다.

종래 기술에 따르면, 도 1을 참조하여 예시된 백프로젝터(1)와 같은 백프로젝터가 알려져 있다.

이러한 백프로젝터(1)는

- 부스(booth)(17);

- 이미지 소스(10);

- 이미지 소스(10)에 의해 만들어진 이미지 빔에 의해 비추어지는 프로젝션 렌즈(11);

-상기 프로젝션 렌즈(11)로부터 시작하는 입사 빔(15)을 접는 제 1 접힘 거울(12);

- 상기 제 1 접힘 거울(12)로부터 시작하는 입사 빔(15)을 접고, 수직 방향과 약 36°의 각도를 이루는 제 2 접힘 거울(13); 및

- h1의 높이를 갖는 수직 백프로젝션 스크린(14)을 포함한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프로젝션 렌즈와 이미지 소스가 빔과 교차하지 않도록, 프로젝션 렌즈와 이미지 소스는 스크린(14) 밑에 배치되어야 한다. 또한 그러한 백프로젝터는 스크린{또는 "턱(chin)"} 밑에 비교적 큰 높이(h2)를 갖는다는 단점을 가진다. 그러므로 정면 시점(frontal viewpoint)으로부터의 필요 공간은 비교적 큰데 반해, 종래의 음극선관(tube)이나 LCD 또는 플라즈마 스크린을 구비한 텔레비전 상에서는 이러한 턱 높이가 비교적 작다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 이러한 단점들을 완화시키는 것이다.

좀더 구체적으로, 본 발명의 목적은 비교적 얕은 깊이를 유지하면서 백프로젝터에서의 턱 높이를 감소시키는 것이다.

따라서, 본 발명은 이미지 소스, 프로젝션 렌즈, 접힘 거울, 및 프로젝션 스크린을 포함하는 백프로젝션 디바이스를 제안하고, 이 경우 이미지 소스는 프로젝션 렌즈를 통해 이미지 빔을 접힘 거울 쪽으로 전송하고, 접힘 거울은 프로젝션 스크린 쪽으로 상기 빔을 반사한다.

본 발명에 따르면, 접힘 거울의 표면과 스크린 사이의 각도는 45°이상이고, 빔의 광축은 프로젝션 렌즈의 반대측 가장자리에 인접하는 구역에서 스크린과 만나며, 이 구역은 스크린 높이의 1/4 이하인 높이를 가진다.

바람직하게, 이 구역은 스크린 높이의 1/10 이하인 높이를 가진다.

특별한 특징에 따르면, 접힘 거울의 표면과 스크린 사이의 각도는 55°이하이다.

유리한 특징에 따르면, 접힘 거울과 스크린 사이의 최소 거리는 5㎝ 이하이고, 바람직하게는 1㎝ 이하이다.

특별한 특징에 따르면, 프로젝션 렌즈는 50°이상인 제 1 하프-필드(half-field) 각도를 가지는 와이드-앵글(wide-angle) 렌즈이다.

유리하게, 프로젝션 렌즈는 편향 거울에 의해 분리된 후방 그룹과 전방 그룹을 포함한다.

바람직하게, 출구 조리개와 스크린 사이의 광학 거리는 스크린 높이 이하이다.

다음 설명을 읽음으로써, 본 발명이 더 잘 이해되고 다른 특징 및 장점이 나타나게 되며, 이러한 설명은 첨부된 도면을 참조로 한다.

도 2는 본 발명의 특정 일 실시예에 따른 백프로젝터(2)를 도시하고, 이 백프로젝터(2)는

- 부스(27);

- 이미지 소스(20){통상, 광 빔을 만드는 소스와 적절한 광학 소자를 통해 광 빔에 의해 비추어진 이미지화기(imager)로, 이러한 이미지화기는, 예를 들어 DMD(Texas Instruments의 "Digital Micromirrors Device"), 투과형 LCD("Liquid Crystal Display") 또는 LCOS("Liquid Crystal On Silicon")이다}.

- 소스(20)에 의해 만들어진 이미지 빔에 의해 비추어진 프로젝션 렌즈(21);

- 프로젝션 렌즈(21)로부터 시작하는 입사 빔(25)을 접는 편평한 접힘 거울(23); 및

- 높이(h)를 가진 백프로젝션 스크린(24)을 포함한다.

프로젝션 렌즈(21)는 와이드-앵글(wide-angle) 렌즈인 것이 바람직한데, 즉 50°이상인 하프-필드(half-field) 각도(γ)를 가진다. 도 2의 실시예에서는, 이러한 하프-필드 각도는 54°이다.

입사 빔의 광축(25)은 접힘 거울(23)의 수직면과, 바람직하게는 48°와 50°사이에 놓여 있는, 본 발명에 따라 좀더 일반적으로 엄격하게는 45°보다 크고 55°이하인 α의 각도를 이루고, 이는 가장 작은 가능한 깊이를 가지는 것을 가능하게 한다.

접힘 거울(23)과 스크린(24)에 대한 법선(normal)은 하나의 동일한 평면에 있다. 접힘 거울(23)과 스크린(24)은 백프로젝터(2)의 수직 중간 평면에 대해 대칭적인데, 즉 접힘 거울(23) 상에서의 반사 전과 후의 빔(25)의 광축은 또한 이 중간-평면에 있다. 본 발명에 따르면, 빔(25)의 광축(250)은, 프로젝션 렌즈가 부스(27)의 바닥 부분에 있다면 스크린의 상부 부분과 만나며, 접힘 거울(23)과 만나기 전에 바닥부터 상부까지 빔(25)이 전파된다. 좀더 정확하게는 광축(250)이 도 2의 스크린에서 A로 표시된 구역과 만나고 이 구역의 높이는 바람직하게는 스크린(24) 높이의 1/4 이하이며, 좀더 바람직하게는 1/10인데, 즉 스크린(24)의 상부와의 높이(h')를 광축(250)으로부터 스크린(24) 상의 만나는 점까지의 거리로, h를 스크린(24)의 높이로 취하면, h'은 h/4 이하이고, 좀더 바람직하게는 h/10이다.

접힘 거울(23)은 전체 빔(25)을 스크린(24)으로 되돌려 보낸다. 이 접힘 거울(23)은 바람직하게는 사다리꼴이다. 변형 실시예에 따르면, 이 접힘 거울(23)은 직사각형이다.

이 접힘 거울(23)의 상부면은 스크린(24)에 평행하다. 접힘 거울(23)의 상부와 스크린(24)은 5㎝ 이하, 바람직하게는 1㎝ 이하인 거리(d)를 두고 실질적으로 이웃하고 있다.

본 발명에 따르면, 접힘 거울(23)과 스크린(24)이 이루는 각도(β)는 45°보다 크고, 바람직하게는 48°와 50°사이에 있으며, 좀더 일반적으로 엄격하게는 45°보다 크고 55°이하이다. 각도(β)가 더 작아지고, 접힘 거울(23)이 스크린(24)에 더 가까워질수록, 부스(27)의 깊이(p)는 더 얕아지고, 스크린(24) 높이의 절반까지 접근할 수 있다.

투영된 이미지는 실질적으로 축을 벗어나게 되고, 프로젝션 렌즈(21)의 출구에서 빔(25)의 광축(250)이 스크린에 가장 가까운 광선(251)과 이루는 각도(γ)는, 여전히 20°미만, 바람직하게는 15°이하인, 예를 들어 6°와 같다. 예시된 예에 따르면, h'은 예를 들어 γ'이 6°일 때, 62㎜에 가깝고 590㎜의 프로젝션 렌즈(21)의 출구 조리개{빔의 접힘 전의 이미지(P)가 도 2에 도시되어 있음}와 620㎜의 스크린 높이(h) 사이의 광학 거리(d1)를 가진다. 일반적으로, 광축이 거울과 만나는 높이가 높아지고 프로젝션 렌즈가 스크린에 가까와질수록, γ'는 더 작아진다.

접힘 거울(23)에 의해 접히기 전의 빔(25)이 도 2에서 점선으로 도시되어 있다. 이러한 접힘 방식은, 이러한 식으로 프로젝션 빔을 특히 접힘 거울의 표면과 스크린 사이의 각도(β)로 접지 않는 당업자의 예상에 반하는 것으로, 이러한 각도(β)는 45°이상이고, 바람직하게는 55°이하이며, 한 구역에서 스크린(24)과 만나는 빔(25)의 광축(250)은 실질적으로 프로젝션 렌즈(21)의 반대쪽 스크린(24)의 가장자리에 인접하고 있고, 이러한 구역은 스크린 높이의 1/4 이하, 바람직하게는 스크린 높이의 1/10인 높이를 가진다는 것을 주목해야 한다.

본 발명에 따른 일반적이지 않은 배치는 스크린의 상부에 가까운 중심 필드가 광축에 가까운 필드에 대응한다는 것을 의미한다.

스크린(24)은, 바람직하게는 굴절성인 렌티큘러(lenticular) 스크린과 연관된 프레즈넬 렌즈로 이루어진 스크린으로, 이 스크린(24)은 0°에 가까운 입사각(φ)으로부터 비교적 높은 값(하지만 대략 60°로 제한되는)까지의 입사각(φ)을 커버하기에 적합하다. 이 스크린은 바람직하게는 굴절성 타입이다. 백프로젝터와 특히 접힘 거울(23) 및 스크린(24)의 다양한 소자의 구성은, 큰 입사각의 경우, 스크린(24) 상의 이미지 빔의 반사에 의해 얻어지는 플레어(flare)에 의해 제약받지 않는 것을 가능하게 하고, 반사에 의한 손실이 가장 클 경우, 플레이는 그 방향이 거울 쪽으로 다시 향하지 않아서, 스크린(24)으로 되돌아올 수 없고, 따라서 스크린(24) 상의 이미지의 품질에 손상을 입히지 않게 된다. 이는 주로 광선(261)의 형태로 관찰자 쪽으로 전달되고 스크린(24) 상의 반사에 의해 얻어진 플레어(262)가 이미지 품질의 손상 없이 사라지는 이미지 빔(260)의 광선으로 도 2에 도시되어 있다.

물론, 이미지 소스(20)와 프로젝션 렌즈(21)는 특히 그것들이 접힘 거울(23) 상에서 반사된 후, 빔(25)의 전파를 방해하지 않도록 위치가 정해진다.

이러한 식으로, 큰 스크린(예를 들어 1106×620㎜보다 큰 16:9의 스크린)을 구비한 백프로젝터에서, 이미지 소스(20)와 프로젝션 렌즈(21)는 전면 시점으로부터 스크린(24)의 템플릿(template) 내에 포함될 수 있다. 본 발명의 변형 실시예에 따라 이러한 템플릿 내에 이미지 소스를 배치하는 것을 용이하게 하도록, 이미지 소스는 이미지화기와 프로젝션 렌즈(21) 사이의 편평한 접힘 거울을 포함하여 편향되기 전의 이미지 빔의 광축이 실질적으로 수평이 된다. 이러한 경우, 편향 거울을 제외한 이미지 소스의 다양한 소자는 백프로젝터의 한 쪽에 놓이게 된다.

작은 스크린(예를 들어, 1106×620㎜ 이하인 16:9 스크린)을 구비한 백프로젝터에 특히 적합한 본 발명의 일 변형 실시예에 따르면, 프로젝션 렌즈는 이미지 소스(20)와 프로젝션 렌즈(21)가 전면 관찰 시점으로부터 스크린(24)의 템플릿에 포함되도록 접힌다. 그러한 일 변형예에 따른 백프로젝터(3)가 도 3과 도 4에 도시되어 있다.

백프로젝터(3)는 백프로젝터(2)의 소자(23, 24, 27)와 유사한 소자를 포함하는데, 즉 이들 소자는 또한 유사하게 배치된다. 그러므로 이들은 동일한 참조 번호를 가지게 되고 더 상세히 설명되지 않는다.

백프로젝터(3)는

- 소스(20)와 유사한 이미지 소스(32);

- 렌즈의 전방 그룹(300)과 렌즈의 후방 그룹(301)을 포함하는 프로젝션 렌즈(30);

- 소스(32)로부터 시작하는 이미지 빔을 렌즈의 후방 그룹(301) 쪽으로 접기 위한 제 1 편향 거울(33); 및

- 후방 그룹(301)으로부터 시작하는 이미지 빔을 전방 그룹(300) 쪽으로 접기 위한 제 2 편향 거울(34)을 포함한다.

이들 요소(30과 32 내지 34)는 렌즈의 전방 그룹(300)으로부터 시작하는 빔(25) 아래에 배치되어, 그 빔(25)이 전파하는 것을 방해하지 않는다.

거울(34), 후방 그룹(301), 및 전방 그룹(300)의 광축은 스크린(24)의 중간 평면에 놓여 있다. 전방 그룹(300)의 광축은 전방 그룹(300)이 도 2를 참조하여 설명된 것과 유사한 빔(25)으로 거울(23)을 비추도록 기울어져 있다.

거울(34)과 후방 그룹(301)은 후방 그룹(301)의 광축이 전방 그룹(300)의 광축 쪽으로 편향되도록 방향이 정해진다.

소스(32)는 스크린(24)의 중간 평면에 놓여있지 않은 광축을 가진다. 그러므로, 부스(27)의 깊이(p), 부스의 폭, 및 부스의 높이는 증가하지 않는다.

물론, 본 발명은 전술한 실시예로 제한되지 않는다.

특히 백프로젝터는 다르게{예를 들어 상부와 하부 부분이 반전되거나(거울과 만나는 빔의 광축이 상부로부터 하부로 방향이 정해진다), 오른쪽 부분과 왼쪽 부분이 된다(거울 또는 스크린과 만나는 빔의 광축이 수평이 된다)} 방향이 정해질 수 있다.

백프로젝터 스크린은 다른 크기(예를 들어 15", 21") 및/또는 다른 형식(format)(예를 들어, 16:9 또는 4:3)을 가질 수 있다.

당업자라면 또한 본 발명에 따라, 하나 이상의 광원, 적합한 광학 소자(예를 들어, 거울, 편광자, 렌즈 및/또는 프리즘)를 구비한 하나 이상의 이미지화기를 포함하는 임의의 이미지 소스를 사용할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 백프로젝터는 소정의 스크린 크기에 관한 공간을 절약하는 효과를 가진다.

도 1은 그 자체로서 알려진 백프로젝터.

도 2는 본 발명의 특정 일 실시예에 다른 백프로젝터의 측면도.

도 3과 도 4는 각각 본 발명의 변형 실시예에 대응하는 백프로젝터의 측면도와 정면도.

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※

10 : 이미지 소스 11 : 프로젝션 렌즈

12 : 제 1 접힘 거울 13 : 제 2 접힘 거울

14 : 수직 백프로젝션 스크린 15 : 빔

16 : 광축 17, 27 : 부스(booth)

20: 이미지 소스 21 : 프로젝션 렌즈

23 : 접힘 거울 24 : 백프로젝션 스크린

25 : 입사 빔 30 : 프로젝션 렌즈

32 : 이미지 소스 33 : 제 1 편향 거울

34 : 제 2 편향 거울 250 : 광축

251,261 : 광선 260 : 이미지 빔

262 : 플레어 300 : 전방 그룹

301: 후방 그룹

Claims (8)

1. 이미지 소스(20), 프로젝션 렌즈(21, 30), 접힘(folding) 거울(23), 및 프로젝션 스크린(24)을 포함하는 백프로젝션(backprojection) 디바이스(2, 3)로서,

   상기 이미지 소스(20)는 상기 프로젝션 렌즈를 통해 이미지 빔(25)을 상기 접힘 거울 쪽으로 전송하고, 상기 접힘 거울은 상기 프로젝션 스크린 쪽으로 상기 빔을 반사하는 백프로젝션 디바이스(2, 3)에 있어서,

   상기 접힘 거울의 표면과 상기 스크린 사이의 각도(β)는 45°이상이고, 상기 빔의 광축(250)은 상기 프로젝션 렌즈의 반대측 가장자리에 인접하는 구역(A)에서 상기 스크린과 만나며, 상기 구역은 상기 스크린 높이(h)의 1/4 이하인 높이(h')를 가지는 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
2. 제 1항에 있어서, 상기 구역은 상기 스크린 높이의 1/10 이하인 높이를 가지는 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 접힘 거울의 표면과 상기 스크린 사이의 각도는 55°이하인 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접힘 거울과 상기 스크린 사이의 최소 거리(d)는 5㎝ 이하인 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
5. 제 4항에 있어서, 상기 접힘 거울과 상기 스크린 사이의 최소 거리는 1㎝ 이하인 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로젝션 렌즈는 50°이상인 제 1 하프-필드(half-field) 각도(γ)를 가지는 와이드-앵글(wide-angle) 렌즈인 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프로젝션 렌즈(30)는 편향 거울에 의해 분리된 후방 그룹(301)과 전방 그룹(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 출구 조리개와 상기 스크린 사이의 광학 거리(d1)는 상기 스크린 높이 이하인 것을 특징으로 하는, 백프로젝션 디바이스.