KR20110113525A

KR20110113525A - 프로젝션 시스템

Info

Publication number: KR20110113525A
Application number: KR1020100032966A
Authority: KR
Inventors: 정승만; 최현호; 서은성; 이상훈
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-10-17
Also published as: TWI428683B; US8500286B2; TW201137505A; US20110249239A1

Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 프로젝션 시스템은 조명부와; 상기 조명부에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으며, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역의 폭이, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역에 수직한 영역의 폭보다 큰 구조로 이루어진 PBS(Polarizing Beam Splitter)와; 상기 PBS에서 반사된 광을 입사받아 영상광을 구현하여 출사하는 화면소자와; 상기 화면소자에서 출사된 영상광을 스크린에 투영시키는 상기 투사렌즈들을 구비한 투사부를 포함한다.

Description

프로젝션 시스템 { Projection system }

본 발명은 고스트를 제거할 수 있는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

프로젝션 시스템의 광학계는 조명계와 투사계로 나누어져 있다.

조명계는 광원에서 출사되는 광을 화면소자에 조명하는 광학계이고, 투사계는 화면소자에서 구현된 영상광을 스크린에 투영시키는 역할을 수행하는 광학계이다.

상기 조명계는 콜리메이션 렌즈(Collimation lens), 색 합성 소자, 인터그레이터(Intergrator) 및 집광 렌즈를 포함한다.

일반적인 광원은 작은 공간에서 광을 발생하고, 사방으로 퍼지는 형태를 가지고 있다.

이때, 상기 콜리메이션 렌즈는 상기 광원에서 출사되어 퍼지는 광을 모아서 작은 각도를 가지게 만들어 준다.

그리고, 상기 광원을 LED를 사용하는 경우, 밝기 증가와 색재현율을 위해서 적색 LED, 녹색 LED, 청색 LED 등과 같은 3개의 LED 칩을 사용한다.

이러한 3개의 LED 칩에서 출사된 3색의 광을 하나의 광로로 합쳐주는 과정이 필요하고, 이를 수행하는 소자가 색 합성 소자이다.

또, 일반적으로 광원에서 방출된 광의 형상과 화면 소자의 형상은 다르고, 이 양자의 형상이 다름에 따라 광량 손실이 발생하고, 광량 균일이 균일하지 않게 된다.

그리고, 콜리메이션 렌즈를 통해 나오는 광도 균일하지 않다.

그러므로, 인터그레이터를 이용하여 광원에서 방출된 광의 형상을 화면 소자의 형상에 맞게 바꾸고, 화면소자에 광을 집광시킨다.

또한, 상기 투사계는 상기 화면소자에서 구현된 영상광을 크게 확대하여 스크린에 결상시키는 역할을 수행한다.

본 발명은 고스트를 제거할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.

본 발명은,

조명부와;

상기 조명부에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으며, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역의 폭이, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역에 수직한 영역의 폭보다 큰 구조로 이루어진 PBS(Polarizing Beam Splitter)와;

상기 PBS에서 반사된 광을 입사받아 영상광을 구현하여 출사하는 화면소자와;

상기 화면소자에서 출사된 영상광을 스크린에 투영시키는 상기 투사렌즈들을 구비한 투사부를 포함하는 프로젝션 시스템이 제공된다.

본 발명은,

조명부와;

상기 조명부에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으며, 상기 투사렌즈 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS, 상기 화면소자 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS, 상기 투사렌즈 방향과 화면소자 방향이 짧은 직사각형 단면 형상의 PBS, 상기 조명부 방향의 입사면이 렌즈 형상인 PBS 중 하나인 PBS(Polarizing Beam Splitter)와;

본 발명의 프로젝션 시스템은 정사각형 기둥이 형상이 아니며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖는 구조로 구현된 PBS를 구비함으로써, 고스트를 제거할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 고스트를 제거하기 위한 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 4는 일반적인 프로젝션 시스템에서 고스트가 발생되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 5는 본 발명에 적용된 제 1 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 6은 본 발명에 적용된 제 2 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 7은 본 발명에 적용된 제 3 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도
도 8은 본 발명에 적용된 제 4 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 조명부(10)와; 상기 조명부(10)에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키는 PBS(Polarizing Beam Splitter)(200)와; 상기 PBS(200)에서 반사된 광을 입사받아 영상광을 구현하여 출사하는 화면소자(260)와; 상기 화면소자(260)에서 출사된 영상광을 스크린(500)에 투영시키는 투사부(300)를 포함하여 구성된다.

이때, 본 발명의 프로젝션 시스템은 후술된 바와 같이, 상기 PBS(200)의 형상을 변경하여 스크린에 투영된 영상광에 고스트(Ghost)의 발생을 방지하여, 투영된 화면에 고스트를 제거할 수 있게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 고스트를 제거하기 위한 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.

프로젝션 시스템에서 고스트를 제거하기 위해서는 PBS를 정사각기둥이 아닌 구조로 구현해야 한다.

즉, 본 발명의 프로젝션 시스템에 적용된 PBS의 일 예를 투사렌즈에 대향되는 영역의 폭이, 상기 투사렌즈에 대향되는 영역에 수직한 영역의 폭보다 큰 구조로 형성하는 것이다.

예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프로젝션 시스템에 적용된 일 예의 PBS는 상기 투사렌즈에 대향되는 영역의 폭을 'L1'이라 정의하고, 상기 투사렌즈에 대향되는 영역에 수직한 영역의 폭을 'L2'라 정의할 때, 본 발명에 적용된 PBS는 L1＞L2를 만족한 구조를 갖는다.

도 2에는 L1＞L2를 만족하는 직사각기둥 형상의 PBS(210)가 도시되어 있다.

그리고, 경통(320)은 관통홀(330)이 형성되어 있고, 이 관통홀(330)에 투사렌즈들이 삽입되어 정렬되며, 상기 PBS(210)를 통한 상기 화면 소자(260)의 영상광이 입사되는 관통홀(330) 영역이 입사동(322)으로 정의되고, 상기 영상광이 상기 투사렌즈들을 통하여 스크린으로 투사되는 관통홀(330) 영역이 출사동(321)으로 정의된다.

그러므로, 본 발명에 적용된 PBS는 L1＞L2를 만족하는 구조이기에, 상기 PBS(210)의 옆면에 맞는 영상광은 상기 투사렌즈에 대향되는 영역의 폭(L1)이 넓기 때문에, 상기 입사동(322)으로 들어가지 않거나, 상기 입사동(322)으로 들어가더라도 상기 경통(320)의 상기 관통홀(330)에 흡수되어, 투사렌즈들을 통하여 스크린에 투영되지 않기 때문에 고스트의 발생을 방지할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 PBS(210)는 투사렌즈에 대향되는 영역의 폭(L1)은 상기 입사동(322)의 폭(W2)보다 크고, 상기 입사동(322)의 폭(W2)은 상기 출사동(321)의 폭(W1)보다 크게 설계될 수 있다.

또, 상기 화면소자(260)는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 또는 DMD(Digital Mirror Device)와 같은 반사형 화면소자 또는 투과형 화면소자를 적용할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 4는 일반적인 프로젝션 시스템에서 고스트가 발생되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.

먼저, 도 4와 같이, 일반적인 프로젝션 시스템은 PBS(220)가 정사각기둥 형상을 가지므로, 화면 소자(260)의 영상광이 렌즈(250)를 통하여 PBS(220)의 옆면에 맞고 투사렌즈들(331,332,333)을 통하여 스크린에 투영되기 때문에 원하지 않는 고스트(Ghost)가 스크린에 맺히게 된다.

즉, 상기 정사각기둥 형상의 PBS(220)는 상기 화면 소자(260)의 영상광이 옆면에 맞는 경우, 상기 투사렌즈들(331,332,333)을 통하여 스크린에 투사되는 광학 궤도를 갖는다.

참고로, 상기 PBS(220)의 옆면에 맞아 상기 투사렌즈들(331,332,333)로 입사되는 영상광 성분은 고스트를 발생시킬 확률이 높다.

그리고, 상기 투사렌즈들(331,332,333)과 상기 화면 소자(260) 사이에는 많은 양의 광이 존재하고, 설계에서 예상하지 못하는 광이 다수 존재하게 된다.

이러한 광은 굴절되어야 하는 렌즈에서 반사하거나 또는 광학계를 잡고 있는 기구물에서 반사하고, 또한 렌즈 표면에서 산란되어 고스트를 발생시키는 원인이 된다.

이 고스트는 화면의 선명도를 감소시키거나 화면상에 집광되어 원치않는 하얀 부분을 발생시킬 수 있고, 2중상을 만들기도 한다.

이에, 본 발명의 프로젝션 시스템은 도 3에 도시된 바와 같이, PBS '210'의 형상은 정사각기둥이 아니고, 투사렌즈들(331,332,333)로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖는 구조 및 전술된 L1＞L2의 조건을 만족하기에, PBS '210'의 옆면에 맞아 투사렌즈들(331,332,333)로 입사되는 영상광 성분(A1,A2,B1,B2)은 상기 투사렌즈들(331,332,333)를 광학적으로 가이드하는 경통(320)으로 향하는 경로를 갖게 되어 상기 투사렌즈들(331,332,333)를 통하여 스크린에 투영되는 영상광(K)에는 상기 PBS '210'의 옆면에 맞아 투사렌즈들(331,332,333)로 입사되는 영상광 성분(A1,A2,B1,B2)이 포함되지 않게 된다.

더 세부적으로, 상기 PBS '210'의 옆면에 맞은 제 1 영상광 성분(A1,A2)는 상기 경통(320)의 입사동 주위 영역(320a)에서 흡수되고, 제 2 영상광 성분(B1,B2)는 상기 경통(320)의 입사동으로 입사되어 상기 투사렌즈들(331,332,333)이 삽입되는 관통홀(330)의 내측벽(330a)에서 흡수된다.

이때, 상기 영상광이 상기 투사렌즈들(331,332,333)을 통하여 스크린으로 투사되는 관통홀(330) 영역으로 정의되는 출사동에는 상기 투사렌즈들(331,332,333)의 이탈을 방지하고, 상기 PBS '210'의 옆면에 맞은 제 2 영상광 성분(B1,B2)이 상기 출사동으로 빠져나가지 못하게 단턱(325)이 형성되어 있다.

그러므로, 본 발명의 프로젝션 시스템은 정사각형 기둥이 형상이 아니며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖는 구조로 구현된 PBS를 구비함으로써, 고스트의 발생을 방지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

도 5는 본 발명에 적용된 제 1 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 6은 본 발명에 적용된 제 2 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 7은 본 발명에 적용된 제 3 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이며, 도 8은 본 발명에 적용된 제 4 실시예의 PBS를 갖는 프로젝션 시스템에서 고스트가 제거되는 동작을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.

전술된 바와 같이 프로젝션 시스템의 PBS는 정사각형 기둥이 형상이 아니며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으면 된다.

즉, 프로젝션 시스템의 PBS는 도 5와 같이, 투사렌즈 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS(211), 도 6과 같이, 화면소자 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS(212), 도 7과 같이, 투사렌즈 방향과 화면소자 방향이 짧은 직사각형 단면 형상의 PBS(213), 도 8과 같이, 조명부 방향의 입사면이 렌즈 형상인 PBS(213)로 구현될 수 있다.

먼저, 상기 투사렌즈 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS(211)(도 5) 및 상기 투사렌즈 방향과 화면소자 방향이 짧은 직사각형 단면 형상의 PBS(213)(도 7)은 PBS '211','213'의 옆면에 맞은 영상광 성분은 경통의 입사동 주위 영역으로 진행되어, 경통에서 흡수됨으로써, 투사렌즈들(331,332,333)로 입사되지 않게 되어, 스크린에 투영되는 영상광에 포함되지 않는다.

그리고, 상기 화면소자 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS(212)(도 6) 및 상기 조명계 방향의 입사면이 렌즈 형상인 PBS(213)(도 8)은 PBS '212','214'의 옆면에 맞은 영상광 성분은 경통의 입사동으로는 진행되지만, 경통의 관통홀 내측벽 또는 출사동의 단턱에 맞아 흡수됨으로써, 스크린으로 투영되지 않는다.

여기서, 도 7 및 도 8의 PBS는 전술된 L1＞L2의 조건을 만족하는 구조이다.

그리고, 도 5 및 도 6의 PBS는 전술된 L1＞L2의 조건을 만족하지 않는 구조이지만 고스트를 제거할 수 있다.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims

조명부와;
상기 조명부에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으며, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역의 폭이, 상기 투사렌즈들에 대향되는 영역에 수직한 영역의 폭보다 큰 구조로 이루어진 PBS(Polarizing Beam Splitter)와;
상기 PBS에서 반사된 광을 입사받아 영상광을 구현하여 출사하는 화면소자와;
상기 화면소자에서 출사된 영상광을 스크린에 투영시키는 상기 투사렌즈들을 구비한 투사부를 포함하는 프로젝션 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 투사렌즈들은 경통의 관통홀에 삽입되어 정렬되어 있고,
상기 영상광이 상기 투사렌즈들을 통하여 스크린으로 투사되는 관통홀 영역이 출사동으로 정의되며,
상기 출사동에는 상기 투사렌즈들의 이탈을 방지하고, 상기 PBS의 옆면에 맞은 영상광 성분이 상기 출사동으로 빠져나가지 못하게 단턱이 형성되어 있는 프로젝션 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 투사렌즈들은 경통의 관통홀에 삽입되어 정렬되어 있고,
상기 PBS의 옆면에 맞은 영상광 성분이 상기 경통에서 흡수되어, 스크린에 투영되는 영상광에 포함되지 않도록 구성된 프로젝션 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 화면소자는,
LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 또는 DMD(Digital Mirror Device) 중 하나의 반사형 화면소자 또는 투과형 화면소자인 프로젝션 시스템.
조명부와;
상기 조명부에서 조명된 광이 반사되고, 영상광을 투과시키며, 투사렌즈들로 영상광이 입사되는 입사동의 폭보다 큰 폭을 갖으며, 상기 투사렌즈 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS, 상기 화면소자 방향이 넓은 사다리꼴 단면 형상의 PBS, 상기 투사렌즈 방향과 화면소자 방향이 짧은 직사각형 단면 형상의 PBS, 상기 조명부 방향의 입사면이 렌즈 형상인 PBS 중 하나인 PBS(Polarizing Beam Splitter)와;
상기 PBS에서 반사된 광을 입사받아 영상광을 구현하여 출사하는 화면소자와;
상기 화면소자에서 출사된 영상광을 스크린에 투영시키는 상기 투사렌즈들을 구비한 투사부를 포함하는 프로젝션 시스템.