KR20080085581A - 투사 가변형 프로젝션 시스템 - Google Patents

투사 가변형 프로젝션 시스템 Download PDF

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KR20080085581A KR1020070027315A KR20070027315A KR20080085581A KR 20080085581 A KR20080085581 A KR 20080085581A KR 1020070027315 A KR1020070027315 A KR 1020070027315A KR 20070027315 A KR20070027315 A KR 20070027315A KR 20080085581 A KR20080085581 A KR 20080085581A
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Abstract

본 발명은 투사 방향을 가변시킬 수 있는 투가 가변형 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광을 출사하는 조명계, 상기 조명계로부터 입사된 광을 반사시켜 영상 정보가 포함된 광으로 출사하는 영상광 생성계, 및 상기 영상광 생성계로부터 입사된 광을 복수의 투사 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 투사계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
PBS, 미러, 투사, 프로젝션

Description

투사 가변형 프로젝션 시스템{VARIABLE PROJECTING TYPE FOR PROJECTION SYSTEM}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 동작 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 제 1 투사 방향에 따른 동작 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 제 2 투사 방향에 따른 동작 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 투사계의 동작 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 광원 12 : 컬러 휠 필터
13 : 로드 렌즈 14 : 제 1 조명 렌즈
15 : 제 2 조명 렌즈 16 : TIR 프리즘
17 : DMD 18 : 제 1 렌즈군
19 : 광경로 변경체 20 : 제 2 렌즈군
21 : 제 3 렌즈군 22 : 제 4 렌즈군
본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 특히 투사방향을 가변시킬 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 프로젝션 시스템은 영상생성수단에서 생성된 영상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 영상을 제공하는 영상 제공 장치이다. 이 프로젝션 시시틈은 상기한 영상생성수단의 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분된다.
일반적인 프로젝션 시스템은 광을 생성 조사하는 광원과, 입사광선 중 소정 색을 선택 투과시키는 칼라휠과, 입사광을 혼합시켜 균일광선이 되도록 하는 스크램블러와, 영상을 생성하는 표시소자 및 입사광을 스크린에 투사시키는 투사 렌즈 유니트를 포함하여 구성된다.
상기 칼라휠은 상기 광원과 상기 스크램블러 사이의 광경로 상에 구동모터에 의해 회전가능하게 설치되며, 적(R), 녹(G), 청(B) 삼색이 휠 전체에 등분 배치된다. 이 칼라휠의 회전에 따라 R, G, B 중 어느 한 색이 상기 광경로 상에 배치된다.
상기 스크램블러는 입사광을 난반사시킴에 의해 혼합함으로써 균일광이 되도록 한다. 이 스크램블러를 통과한 광은 집속렌즈에 의해 집속 및 발산되어 광의 투과폭을 확대된다. 그리고 콜리메이팅렌즈에 의해 평행광이 된다.
한편, 상기 콜리메이팅렌즈와 표시소자 사이, 상기 표시소자와 투사 렌즈 유닛 사이에는 각각 입사광 중 소정 편광의 광을 투과시키는 편광판과 검광판이 배치 된다.
상기 표시소자는 2차원 어레이 구조를 갖는 화소(미도시)를 가지며, 각각 독립적으로 구동되어 입사광의 편광방향을 변조시킴에 의해 영상을 형성한다. 상기 표시소자 및 검광판을 투과한 광은 상기 투사 렌즈 유니트를 투과하여 스크린에 투사된다.
상기한 바와 같이 구성된 종래의 프로젝션 시스템은 광원에서 출사되고 편광판을 통과하여 표시소자에 입사된 광을 이용하여 영상을 형성하므로 광원에서 출사된 광량의 광효율이 저하되어 스크린에 투사되는 영상의 휘도가 낮아진다는 문제점이 있었다.
한편, 상기한 바와 같이 구성된 프로젝션 시스템은 일단 어느 위치에 고정되면 영상이 투사되는 방향이 일방향으로 고정되어야 한다는 문제점이 있었고, 이를 채용한 텔레비전은 일방향에서만 시청이 가능하고, 스크린의 위치에 따라 투사방향을 가변시키기가 불가능하다는 단점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 영상이 투사되는 방향을 변경시킬 수 있는 투사 가변형 프로젝션 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명은 투사되는 영상의 투사 방향을 가변시켜, 다양한 설치 및 시청 환경에 능동적으로 대응할 수 있는 투사 가변형 프로젝션 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템은, 램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광을 출사하는 조명계, 상기 조명계로부터 입사된 광을 반사시켜 영상 정보가 포함된 광으로 출사하는 영상광 생성계, 및 상기 영상광 생성계로부터 입사된 광을 복수의 투사 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 투사계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 투사계는 상기 영상광 생성계로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군, 상기 제 1 렌즈군을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군과 제 2 투사 방향으로 확대 투사하는 제 3 렌즈군, 상기 제 1, 2 렌즈군 사이의 광경로상에 위치하고, 폴딩 동작에 따라 투사 방향을 조정하는 광경로 변경체로 구성된다.
이때, 상기 투사 방향의 조정은 광경로 변경체의 양단과 상기 제 1 렌즈군을 통과한 광이 접하는 각도를 45°∼60°사이로 설정하여 투사 방향을 조정할 수 있다.
또한, 여기서, 상기 투사계는 상기 영상광 생성계로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군, 상기 제 1 렌즈군을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군, 상기 제 1, 2 렌즈군 사이의 광경로상에 상기 제 2 렌즈군과 함께 고정되어, 상기 제 2 렌즈군의 동작에 따라 광경로를 변경하는 광경로 변경체로 구성될 수 있다.
이때, 상기 제 2 렌즈군은 투사 방향에 따라 상기 광경로 변경체와 함께 절곡되는 폴딩 구조이다.
그리고, 상기 광경로 변경체는 폴딩 미러, 폴딩 반사 PBS(Polarized Beam Splitter) 중 적어도 어느 하나를 채용할 수 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 이하에서의 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템의 실시예에 관하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 동작 구성도이다.
도 1은 단판식 프로젝터로서 영상 정보가 실린 광을 복수의 투사 방향 중 선택된 적어도 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 구성을 취하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 단판식 프로젝터의 구성을 상세히 살펴보면 이하에 기재된 바와 같다.
도 1과 같이, 타원형 반사경이 부착되어 있는 램프를 통해 백색 광을 생성하는 광원(11), 상기 광원(11)에서 생성된 백색 광을 시간 순차적인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광으로 분리시키는 컬러 휠 필터(12), 상기 분리된 광의 휘도를 균일하게 하는 로드 렌즈(13), 상기 균일한 휘도를 갖는 광을 마이크로 디스플레이 방향으로 조명하는 제 1 조명렌즈(14) 및 제 2 조명렌즈(15)로 구성되는 조명계와, 상기 제 1, 제 2 조명렌즈(14, 15)를 통과한 광의 진행 방향을 DMD(Digital Micromirror Device)(17) 또는 제 1 렌즈군(18) 방향으로 변경시키는 TIR 프리즘(Total Internal Reflection Prism)(16)과 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사된 광을 화소 단위로 on-off 제어하여 영상 정보가 실린 광으로 반사하는 DMD(17)로 구성되는 영상광 생성계와, 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군(18), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군(20), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 선택된 제 2 투사 방향으로 확대 투사하는 제 3 렌즈군(21), 상기 제 1, 2 렌즈군(18, 20) 사이의 광경로상에 위치하고, 폴딩 동작에 따라 광의 투사 방향을 조정하는 광경로 변경체(19)로 구성되는 투사계를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 TIR 프리즘(16)은 내부 전반사 프리즘으로서 2개의 프리즘이 미세한 간격을 두고 접합되어 있다. 따라서, 입사된 광의 진행 방향을 변경시켜 DMD(17)로 입사되게 하고, 상기 입사된 광은 DMD(17)를 통해 영상 신호를 갖게 되며, 상기 영상 신호를 갖는 광은 다시 TIR 프리즘(16)을 거쳐 투사계를 통해 스크린(미도시)에 확대 결상되도록 한다.
상기 광경로 변경체(19)는 투사계의 제 1 렌즈군(18)과 제 2 렌즈군(20) 사이에 폴딩 동작하도록 설치된다. 폴딩 동작을 위해, 광경로 변경체(19)의 중심이 되는 센터가 고정되고, 상기 센터의 고정은 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광과 평행한 위치에 양단이 수평이 되도록 고정되고, 45°∼60°로 폴딩 업/다운 동작시 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광을 제 3 렌즈군(21) 또는 제 4 렌즈군(22)으로 반사시 켜 선택적으로 복수의 투사 방향 중 선택된 어느 하나의 방향으로 투사하도록 할 수 있다.
예를 들어 상기 광경로 변경체(19)의 양단이 수평이 되도록, 양단이 이루는 각도를 0°로 설정하면 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광은 진행 방향 그대로 제 2 렌즈군(20)에 입사되어 상기 제 2 렌즈군(20)에서 비점수차와 왜곡을 보정하고, 제 1 투사 방향으로 스크린(미도시)에 확대 투사되어 영상이 결상될 수 있다.
또한, 광경로 변경체(19)의 전단과 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광이 접하는 각도를 -45°∼-60°로 하거나 또는 광경로 변경체(19)의 후단과 광이 접하는 각도를 +45°∼+60°로 설정하면, 제 3 렌즈군(21)에서 비점수차와 왜곡을 보정하고, 제 2 투사 방향으로 스크린(미도시)에 확대 투사되어 영상이 결상될 수 있다.
더욱이, 본 발명은 전술한 제 1, 2 투사 방향에 한정되는 것은 아니다. 상기 제 3 렌즈군(21)과 대응된 방향으로 제 4 렌즈군(22)을 부가하여 설치할 수도 있어, 전술한 제 2 투사 방향과는 반대의 방향인 제 3 투사 방향으로도 확대 투사할 수 있다. 이때, 광경로 변경체(19)의 전단과 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광이 접하는 각도를 +45°∼+60°로 하고, 광경로 변경체(19)의 후단과 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광이 접하는 각도를 -45°∼-60°로 설정하면, 제 4 렌즈군(22)에서 비점수차와 왜곡을 보정하고, 제 3 투사 방향으로 스크린(미도시)에 확대 투사되어 영상이 결상될 수 있다.
상기 광경로 변경체(19)로는 주로 폴딩 미러 또는 폴딩 반사 PBS(Polarized Beam Splitter)를 채용한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 제 1 투사 방향에 따른 동작 구성도이다.
도 2a는 도 1과 마찬가지로, 타원형 반사경이 부착되어 있는 램프를 통해 백색 광을 생성하는 광원(11), 상기 광원(11)에서 생성된 백색 광을 시간 순차적인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광으로 분리시키는 컬러 휠 필터(12), 상기 분리된 광의 휘도를 균일하게 하는 로드 렌즈(13), 상기 균일한 휘도를 갖는 광을 마이크로 디스플레이 방향으로 조명하는 제 1 조명렌즈(14) 및 제 2 조명렌즈(15)로 구성되는 조명계와, 상기 제 1, 제 2 조명렌즈(14, 15)를 통과한 광의 진행 방향을 DMD(Digital Micromirror Device)(17) 또는 제 1 렌즈군(18) 방향으로 변경시키는 TIR 프리즘(Total Internal Reflection Prism)(16)과 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사된 광을 화소 단위로 on-off 제어하여 영상 정보가 실린 광으로 반사하는 DMD(17)로 구성되는 영상광 생성계와, 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군(18), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군(20), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 선택된 제 2 투사 방향으로 확대 투사하는 제 3 렌즈군(21), 상기 제 1, 2 렌즈군(18, 20) 사이의 광경로상에 위치하고, 폴딩 동작에 따라 광의 투사 방향을 조정하는 광경로 변경체(19)로 구성되는 투사계를 포함하여 구성된다.
도 2b는 도 2a의 투사계의 상세 구성도로서, 광경로 변경체(19)의 양단이 수평이 되도록, 양단이 이루는 각도를 0°로 설정하면 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과 한 광은 진행 방향 그대로 제 2 렌즈군(20)에 입사되어 상기 제 2 렌즈군(20)에서 비점수차와 왜곡을 보정하고, 제 1 투사 방향으로 스크린(미도시)에 확대 투사되어 영상이 결상될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 제 2 투사 방향에 따른 동작 구성도이다.
도 3a는 도 1과 마찬가지로, 타원형 반사경이 부착되어 있는 램프를 통해 백색 광을 생성하는 광원(11), 상기 광원(11)에서 생성된 백색 광을 시간 순차적인 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 광으로 분리시키는 컬러 휠 필터(12), 상기 분리된 광의 휘도를 균일하게 하는 로드 렌즈(13), 상기 균일한 휘도를 갖는 광을 마이크로 디스플레이 방향으로 조명하는 제 1 조명렌즈(14) 및 제 2 조명렌즈(15)로 구성되는 조명계와, 상기 제 1, 제 2 조명렌즈(14, 15)를 통과한 광의 진행 방향을 DMD(Digital Micromirror Device)(17) 또는 제 1 렌즈군(18) 방향으로 변경시키는 TIR 프리즘(Total Internal Reflection Prism)(16)과 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사된 광을 화소 단위로 on-off 제어하여 영상 정보가 실린 광으로 반사하는 DMD(17)로 구성되는 영상광 생성계와, 상기 TIR 프리즘(16)으로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군(18), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군(20), 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 선택된 제 2 투사 방향으로 확대 투사하는 제 3 렌즈군(21), 상기 제 1, 2 렌즈군(18, 20) 사이의 광경로상에 위치하고, 폴딩 동작에 따라 광의 투사 방향을 조정하는 광경로 변경체(19)로 구성되는 투사계를 포함하여 구성된다.
도 3b는 도 3a의 투사계의 상세 구성도로서, 광경로 변경체(19)의 광경로 변경체(19)의 전단과 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광이 접하는 각도를 -60°(-θ)로 하거나 또는 광경로 변경체(19)의 후단과 광이 접하는 각도를 +60°(+θ)로 설정하면, 제 3 렌즈군(21)에서 비점수차와 왜곡을 보정하고, 제 2 투사 방향으로 스크린(미도시)에 확대 투사되어 영상이 결상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 투사계의 동작 구성도로서, 제 1 렌즈군(18). 광경로 변경체(19), 제 2 렌즈군(20)으로 구성되어 있다.
도 4a는 제 1 투사 방향에 따른 투사계의 동작 구성도이고, 도 4b는 제 2 투사 방향으로 폴딩된 투사계의 동작 구성도이다. 상기 광경로 변경체(19)는 상기 제 2 렌즈군(20)과 일체형으로 구성된 구조로서, 광경로 변경체(19)를 포함한 제 2 렌즈군(20)의 경통(미도시)은 상/하 방향으로 폴딩 가능한 구조를 취하고 있다. 따라서 상기 제 2 렌즈군(20)의 폴딩 방향에 따라 복수의 투사 방향 중 선택된 어느 하나의 방향으로 상기 제 1 렌즈군(18)을 통과한 광을 확대 투사시킬 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템은 단판식을 예로 들어 설명하였지만, 상기 단판식에 한정되는 것은 아니고, 상기 마이크로 디스플레이 패널인 DMD(17) 개수에 따라 분류되는 3판식, 2판식, 단판식 제한없이 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템은 프로젝터의 설치 위치에 따라 투사되는 영상 광의 투사 방향을 가변시킬 수 있으므로, 다양한 설치 및 시청 환경에 능동적으로 대응할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 투사 가변형 프로젝션 시스템은 프로젝터에서 생성된 영상 광이 투사되는 스크린의 위치에 가변적으로 대응할 수 있다는 효과가 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (7)

  1. 램프에서 조사된 광을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 광을 출사하는 조명계;
    상기 조명계로부터 입사된 광을 반사시켜 영상 정보가 포함된 광으로 출사하는 영상광 생성계; 및
    상기 영상광 생성계로부터 입사된 광을 복수의 투사 방향 중 적어도 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 투사계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 투사계는,
    상기 영상광 생성계로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군,
    상기 제 1 렌즈군을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 제 1 투사 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군과 제 2 투사 방향으로 확대 투사하는 제 3 렌즈군,
    상기 제 1, 2 렌즈군 사이의 광경로상에 위치하고, 폴딩 동작에 따라 투사 방향을 조정하는 광경로 변경체로 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 투사 방향의 조정은,
    광경로 변경체의 양단과 상기 제 1 렌즈군을 통과한 광이 접하는 각도를 45°∼60°사이로 설정하여 투사 방향을 조정하는 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 투사계는,
    상기 영상광 생성계로부터 입사되는 광의 색수차와 구면수차를 보정하는 제 1 렌즈군,
    상기 제 1 렌즈군을 통과한 광의 비점수차와 왜곡을 보정하고 복수의 투사 방향 중 선택된 어느 하나의 방향으로 확대 투사하는 제 2 렌즈군,
    상기 제 1, 2 렌즈군 사이의 광경로상에 상기 제 2 렌즈군과 함께 고정되어, 상기 제 2 렌즈군의 동작에 따라 광경로를 변경하는 광경로 변경체로 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 제 2 렌즈군은,
    투사 방향에 따라 상기 광경로 변경체와 함께 절곡되는 폴딩 구조인 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  6. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 광경로 변경체는,
    폴딩 미러인 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
  7. 제 2 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 광경로 변경체는,
    폴딩 반사 PBS(Polarized Beam Splitter)인 것을 특징으로 하는 투사 가변형 프로젝션 시스템.
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