KR20120069180A

KR20120069180A - 가변 되는 단초점 프로젝터용 반사스크린

Info

Publication number: KR20120069180A
Application number: KR1020100130610A
Authority: KR
Inventors: 최해용
Original assignee: 최해용
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2010-12-20
Publication date: 2012-06-28

Abstract

본 발명은 단초점 프로젝터용 스크린 구조에 관한 것으로서 단초점 투사렌즈에 의해 30-80도의 투사각도로 입사되는 프로젝터의 영상을 시청자위치로 굴절 반사시키기 위해 반사구조를 반곡면, 내부 굴절반사, 프리즘(4) 직교, 경사면의 반사면(2) 구성 등으로 반사면을 구성하고 이와 같은 반사구조에 의해 고투사각으로 입사된 영상은 시청자의 위치로 굴절 반사하고 스크린의 투사각도가 하부에서부터 상부로 가는 투사각에 상기 반사면을 맞추기 위해 스크린 재질을 연질화 하고 스크린재질 뒷면에 계산된 곡면형태의 경질뒷판을 결합하는 가변형 단초점 프로젝터용 스크린 구조에 관한 것이다.

Description

가변 되는 단초점 프로젝터용 반사스크린 {A variable reflective screen for short throw projector}

본 발명은 단초점 프로젝터용 스크린으로서 짧은 투사거리에 입사되는 영상을 시청자의 위치로 반사하기위한 반사구조와 컨트라스트를 증배하기 위한 구조와 고 각도로 입사하는 프로젝터의 입사각을 효율적으로 반사하기 위하여 스크린의 곡면이 가변 될 수 있는 단초점 프로젝터용 반사 스크린에 관한 것이다.

통상 일반적인 스크린의 화면의 크기 2.5m(약100")기준하여 스크린의 투사거리는 4m 내외이다. 즉 투사렌즈(3)에 의한 영상투사각도는 8-15도이다.

최근 단초점 투사렌즈(3)를 사용한 프로젝터는 이러한 투사거리를 50cm까지 줄이는 프로젝터들이 출시되고 있다.

즉 이러한 단초점 프로젝터의 투사각도는 30- 80각도의 투사각을

갖는다. 스크린의 밝기는 스크린의 반사면(2)에 의해서 결정된다.

반사의 법칙에 있어서 입사각과 반사각은 같다. 도1a와 같이 일반프로젝터(100a)의 투사거리는 매우 길므로 그만큼 영상의 입사각(a)도 작아지며 따라서 반사각(a1)도 작아져 시청자(d)위치로 반사하게 되므로 밝기를 증대할 수 있는 반사스크린(200)에 적용이 용이하다. 그러나 도1b와 같이 단초점 프로젝터(100)의 투사각은 30-80도의 고각도 이므로 하부에서 상부로 갈수록 투사각의 경사가 매우 심하고 투사거리도 달라지는 형태이다. 따라서 이러한 단초점 프로젝터(100)의 영상은 도1과 같이 c와 같이 투사되는 영상은 c1위치로 반사되므로 시청자의 위치인 d에서는 오히려 2배반사율이 높은 스크린의 경우 영상의 밝기는 50%이하로 더 어두워져 1/4로 떨어진다. 이러한 이유로 종래에는 단초점 프로젝터에는 반사율이 없는 0.5게인 미만의 스크린을 사용할 수뿐이 없어 화면이 매우 어두웠었다.

본 발명의 기술적 과제는 상기와 같이 반사율이 일반스크린대비 2배 이상 높은 반사스크린에 30-80도의 단초점 프로젝터에서 투사되는 영상의 반사방향을 시청자 방향으로 굴절반사하고 외광은 외부로 반사하여 밝기와 영상의 컨트라스트 효과를 종래스크린 대비 4배 이상 올리기 위한 스크린의 구성을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 짧은 투사거리의 단초점용 프로젝터를 스크린과 결합하되 투사되는 영상을 시청자 방향으로 굴절 반사하기 위한 반사구조를 구성한다.

반사구조는 도2와 같이 좌 ,우 수평방향으로 바(bar)형태로 구성하되 단위는 0.1-3m/m단위로 하고 하기에서 별도로 설명할 반사면(2) 구조로 구성 하여 이를 도2와 같이 스크린 상, 하 방향으로 중첩하여, 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하게 하는 투사 단초점 프로젝터용 반사스크린 구조를 제공 하는 것 이다. 또한 이러한 상기 반사스크린(200) 재질은 플라스틱이나 실리컨 고무, 우레탄과 같은 연성재질로 구성하여 필요에 따라 곡면 또는 비곡면형태의 스크린으로 가변하게끔 구성한다. 상기 반사구조 전면에 렌즈를 구성하되 동 렌즈의 초점거리는 반사면에 맞추어 반사면에 투사된 영상의 밝기는 확대하고 외부에서 입사되는 외광은 외부로 확산하게 한다. 상기 목적을 달성하기위해 상기에서 구성한 반사구조는 다음과 같은 다른 측면에 의해 구성한다. 본 발명의 반사구조의 다른 측면은 반곡면의 반사면을 갖는 바형태의 반사구조로 구성한다.

본 발명의 반사구조의 다른 측면은 두 개의 45도의 내부경사각을 갖는 내부 반사 면으로 구성한다. 본 발명의 반사구조의 또 다른 측면은 두 개의 프리즘을 사각(斜角)으로 대칭 교차구성하고 표면에는 산란면 이면에는 암색 면을 구성하는 구조로 한다. 본 발명의 반사구조의 다른 측면은 투명층 외부 경사면에 역 경사각의 반사면을 갖는 반사구조로 구성한다. 경사면 하부 바닥 면에는 암색면을 구성한다.

컨트라스트 증대를 위해 역경사각의 반사구조 전면에 바형태 도는 원형의 렌즈를 결합하되 렌즈의 초점위치는 암색면의 위치와 같게 한다.

본 발명에 의하면 이러한 본 발명은 도1b와 같이 투사각 30-80도의 단초점 프로젝터에서 투사되는 영상을 시청자위치로 굴절 반사하게 하므로 종래 반사스크린에서는 50%로 떨어지는 밝기를 오히려 2배 이상의 밝기로 증대하여 시청자 위치로 반사하게 함으로서 종래스크린 대비 4배 이상의 밝기효과를 나타낸다.

또한 시청자는 영상반사면 이면의 암색면을 동시에 시청하거나 또는 곡면렌즈에 의해 영상은 확대하고 외광은 외부로 확산함으로써 종래대비 2배의 이상의 컨트라스트가 획기적으로 증대된 영상을 시청하는 효과가 있다.

도1a은 일반프로젝터의 반사각 설명도.
도1b는 단초점 프로젝터의 반사각 설명도.
도2는 본 발명이 구성된 외형 설명도.
도3은 본 발명이 실시된 형태의 측면도.
도4a는 회귀반사 설명도반구형태의 응용실시의 예 설명도.
도4b는 반구형태의 반사 구조 설명도
도4c는 반구형태의 반사구조 설명도
도5a는 이중 반사면 구조 설명도
도5b는 도5의 구조가 상하 중첩되어 구성된 스크린 설명도
도5c는 도5a의 구조가 렌즈와 결합된 스크린의 설명도
도6a는 이중 프리즘(4) 구조의 반사면 구조의 설명도
도6b는 도6a가 응용된 된 스크린 구조 설명도
도6c는 도6b의 결합구조 설명도
도7a는 반사면 구조의 응용실시 의예 설명도
도7b는 도7a의 구성에 렌즈가 결합 구성된 스크린의 설명도
도8은 는 렌즈(3)구조의 설명도

이하 첨부 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.

도2와 같이 본 발명의 구조는 스크린의 수평방향으로 하기에서 설명할 실시예에서 상세히 설명한 반사구조(1)를 좌,우 수평 바(bar)형태로 구성하여 상,하 방향으로 중첩 구성한다. 이때 수평방향으로 구성된 바(bar)형태의 반사구조(1)의 단위크기는 0.1mm에서30mm 로 한다. 이러한 이유는 0.1mm 미만 경우 반사구조(1)의 구성이 매우 작아 스크린의 생산효율과 성능의 감소가 발생하고 대형스크린일 경우 3mm도 가능하나 이상일 경우는 해상도가 거칠어지고 스크린의 형태를 상, 하곡면으로 가변하는 데에 한계가 온다. 본 발명의 스크린 소재는 플라스틱이나 실리콘 루버. 폴리우레탄 소재 등 연질소재로 구성한다.

이러한 이유는 도1b와 도3과 같이 단촛점 프로젝터(100)의 투사거리는 프로젝터의 위치가 통상 스크린의 하단에 위치하고 투사되는 영상 빔의 각도는 30-70도 범위가 되고 투사각도는 스크린 하단 기준하여 5도의 각도부터 상향 80도까지 투사각도가 각각 상이한 각도로 투사하게 되므로 이에 대응하여 스크린의 반사구조(1)의 반사면(2) 이 갖는 반사 각도를 조정하기 위해서이다.

즉 도3a와 같이 예를 들면 스크린의 최상단의 반사면(2)이 갖는 반사각도는 입사각 80도로 입사하는 영상을 시청자위치(d)로 굴절 기준하여 80도로 굴절 반사하기위해서는 반사면(2)의 반사각이 40도로 구성되고 스크린의 최하단 5도 각도로 입사하는 영상을 시청위치(d)로 5도 각도로 굴절 반사하기 위해서는 반사구조(1)의 반사각도를 수평에 가까운 약2,5도 각도로 조정되어야 하기 때문이다.

따라서 최상단의 반사면(2) 반사각과 하단의 반사각은 시청자위치(d)로 반사굴절하기위하여 도3a, 도3b, 도3c와 같은 각도로 곡면화 되어야 하는 것이다 즉 정율에 의한 곡면이 아니라 비곡면으로 구성된다. 단초점 프로젝터의 설치위치에 따라 스크린의 곡면형태도 가변 되어야 하므로 스크린 소재는 가변성 있는 연질로 구성하고 이를 고정하기 위해 스크린 뒤판을 플라스틱, 금속 등의 경질소재로 도3과 같이 곡면화 하고 곡면화된 스크린 뒷판(6) 표면에 연질의 본 발명의 스크린 구조를 결합구성 하는 것이다. 각기 반사면(2)의 반사구조(1)는 하기에서 실시의 예에 의하여 상세히 설명한다.

[실시의 예1]

도4a.4b.4c에 의해 반구 구조를 갖는 바(bar) 형태의 반사구조(1)를 구성한다.

도4a와 같이 구형 형태의 유리구슬은 입사각이 내부에서 반사 굴절하여 입사방향으로 회귀(回歸) 반사한다. 그러나 도4b와 같이 반구형태로 구성하면 회귀 반사가 반절 굴절하여 하부에서 입사한 투사 영상은 시청자 위치(d)로 직진 반사하게 된다.

이러한 반구형 바 형태의 반사구조(1)는 도2와 같이 좌, 우 수평방향의 바(bar)형태로 구성하여 상, 하로 적층 구성 한다.

이러한 구성은 도3a,3b,3c와 같이 하부에서 고각도로 입사하는 단초점프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 직진 반사하게 함으로서 종래 50%의 밝기를 2배 이상의 밝기로 시현하므로 종래대비 4배의 밝기효과 증대를 기할 수 있다.

이러한 반구형의 반사구조(1)는 도4c와 같이 전면에는 렌즈(3)로 구성하고 이면에는 반구형태의 반사면(2)을 구성 결합하고 렌즈(3)의 초점거리는 반구형태의반사면(2)과 같게 구성한다. 이러한 구성은 반구형태의반사면(2)의영상은 렌즈(3)의 초점거리에 의해 확대되고 외광은 외부로 확산하게 되므로 선명도는 4배 이상 높아진다.

[실시의 예2]

본 발명의 또 하나의 실시의 예로는 도5a와 같이 하부에서 입사하는 영상의 빛을 상면 수평 반사면(2)에서 하부의 사각(斜角) 반사 면(2a)으로 반사하여 시청자방향(d)으로 반사하게 하는 구조이다.

즉 내부의 2개의 사각 대칭구조의 반사면(2,2a)을 구성하고 2개의 반사면(2,2a)이 이루는 내각(7)은 45도 기준으로 필요에 따라 설치 각을 조정하여 구성하고 이를 도5b와 같이 좌, 우 수평방향의 바(bar)형태로 구성하여 도2와 같이 상, 하 방향으로 적층 구성한다.

이러한 본 발명은 도5c와 같이 상기 2개의 반사경(2.2a) 구조 전면에 렌즈(3)를 구성하되 렌즈(3)의 초점거리는 사각의 반사면(2a) 위치와 같게 한다

렌즈(3)는 초점거리에 있는 반사면(2a)의 영상을 2배 이상 확대하고 외광은 외부로 확산하므로 영상의 컨트라스트를 2배 이상 확대한다.

[실시의 예3]

본 발명의 실시의 예는 도6a와 같이 두개의 프리즘(4)으로 결합 구성된 반사구조(1)를 도2와 같이 좌, 우 수평방향의 바(BAR) 형태로 구성한다.

이러한 구조는 도6a와 같이 직진 입사하는 빛 중 반사면(2)에서 1/2은 직진 투과하고 나머지 1/2은 분리된다. 특히 이러한 구조는 별도의 반사코팅에 의하지 않더라도 매질의 굴절율에 의해 반사면(2)을 구성하는 특징이 있다.

이러한 구조는 도8c와 같이 좌, 우 수평 바 형태의 좌, 우 프리즘(4a.4b) 구조를 대칭구조로 결합하여 구성한다.

[실시의 예4]

상기 실시의 예 3의 반사구조(1)는 도6c와 같이 표면에는 산란면(8)을 이면에는 암색면(5)을 구성한다.

이와 같은 구성은 시청자 위치(b)에서 영상을 시청할 시 는 도6b와 같이 영상의 시청과 함께 이면의 암색면(5)을 동시에 시청하게 되므로 컨트라스트가 영상의 밝기 감소 없이 2배 이상 증대하여 시청할 수 있다.

이러한 반사면(2)의 구조 전면에 도8과 같은 렌즈(3) 구조를 결합한다. 이와 같은 렌즈(3)의 초점거리는 암색면(5)과 같은 초점거리로 구성한다. 렌즈(3)의 작용은 반사된 영상과 암색면(5)을 동시에 확대하여 영상의 선명도를 2배 이상 확대한다.

[실시의 예5]

도7a와 같이 삼각구조의 투명매질(9) 외부 빗변에 반사면(2)을 구성하고 이를 도2와 같이 좌, 우 수평방향으로 중첩하여 구성한다.

투명매질(9) 하부 바닥 면에는 암색면(5)을 구성한다..

투명매질(9) 전면에는 렌즈(3)를 구비하되 렌즈(3)의 초점거리는 도7b와 같이 암색면(5) 위치와 동일하게 구성한다.

이러한 구성은 투명매질(9)로 입사한 영상은 반사면(2)에서 반사하여 시청자위치(b)로 반사하며 동시에 렌즈(3)는 암색면(5)을 확대하게 되므로 시청자는 암색면(5)과 반사면(2)을 동시에 시청하게 되므로 컨트라스트 높은 영상을 시청하게 되는 것이다.

[실시의 예6]

도8과 같이 렌즈(3)의 구조를 반사구조(1)와 같은 0,1-3mm의 간격으로 구성한다.

상기의 실시의 예 1.2.3,4 구성표면에는 도8의 렌즈(3)모형을 구성한다.

이러한 렌즈(3)의 초점거리는 반사면(2) 하부 또는 암색면(5)과 같게 하여 렌즈(3)로 입사하는 외광은 외부로 확산하거나 암색면(5)에 모아져 소거 시킨다.

또한 시청자는 영상의 빛과 암색면(5)을 동시에 시청하게 되므로 컨트라스트가 2배에서 10배까지 증대하는 매우 높은 영상을 시청할 수 있다

특히 상기와 같은 렌즈(3)의 구조는 영상의 밝기를 저하하면서 컨트라스트를 증가시키는 종래 구조가 아니라 영상의 밝기는 그대로 유지하면서 컨트라스트를 올리는 구조이므로 종래대비 밝기와 선명도를 2배 이상 밝고 선명한 영상 시청이 가능한 것이다.

상기 실시의 예 1.2.3.4,5 에 실시한 렌즈(3)의 구조는 좌,우 수평 바(bar)형태의 렌즈로 구성하거나 또는 도8과 같이 직경 0.1-3mm의 렌즈 형태로 구성할 수 있다. 상기에서 설명한 본 발명을 정리하면 본 발명은 30-80도의 고 투사각도를 갖는 단초점 프로젝터에 사용되는 스크린 구조로서 상기 투사각도로 입사하는 단초점 로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조를 구성하되 상기 반사면(2) 구조는 좌, 우 수평방향 바(bar) 형태로 구성하고 상기 바 간격은 0.1-3mm단위로 구성하고 상기 반사면(2) 구조는 실리콘 우레탄, 플라스틱 등의 연질구조로 구성하여 스크린형태가 가변할 수 있는 스크린 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린으로 구성하고 연질로 구성된 상기 반사면(2) 구조이 면에 경질용 플라스틱, 금속판 등으로 구성하고 상기 30-80도의 투사각도로 입사 하 단초점 프로젝터의 영상의 입사각을 시청자의 위치로 반사하게 하는 임의의 곡면으로 구성된 경질 뒤판을 포함하는 구조로 구성하는 것을 공통점으로 하여 반사면(2) 구조의 구성을 반구형태의 좌, 우 수평 바 형태로 구성하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조로 할 수 있고 반사면(2) 구조를 삼각 내부구조 내면에 반사면(2)을 하부에 사각 반사면(2)을 구성하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조로 할 수 있으며 2개의 프리즘(4)을 직교 결합하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조로 하고 프리즘(4) 구조 후단에 암색면(5)을 포함하는 구조로 구성하여 투명구조의 삼각 바형태의 양변 중 외부 면을 사각으로 구성된 빗변은 반사면(2) 으로 구성하고 바닥면은 암색면(5) 으로 구성하여 시청자는 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치로 굴절 반사하는 영상과 컨트라스트를 증가하는 암색면(5)을 동시에 시청할 수 있는 구조로 가능하며 상기에서 기술한 여러 실시의 예에서 설명된 반사면(2) 구조 전면에 반구 렌즈(3)구조를 스크린표면에 구성하는 구조로 구성하는 것이다

1:반사구조, 2:반사면, 2a:반사면, 3:렌즈, 4:프리즘, 5:암색면, 6:뒷판
7:내각, 8:산란면, 9:투명매질, 100:단초점 프로젝터, 100a:일반프로젝터
200:스크린, 300:시청자, a:입사각, a1:반사각, d:시청자위치

Claims

30-80도의 투사 각도를 갖는 단초점 프로젝터용 스크린에 있어서
상기 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 굴절 반사하는 반사구조(1),
상기 반사구조(1)는 좌, 우 수평방향 바(bar) 형태로 구성하고,
상기 바 간격은 0.1-3mm단위로 구성하고,
상기 반사구조(1)는 상하로 적층 구성하고.
상기 반사면(2) 구조는 실리콘, 우레탄, 플라스틱 등과 같은 연질구조로 구성하여 스크린형태가 가변할 수 있는 스크린 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항에 있어서 연질로 구성된 반사면(2)구조이면에 플라스틱, 금속판 등의 경질로 구성되고 임의의 곡면으로 구성한 뒷판(6)을 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항에 있어서 반사면(2)구조의 구성을 반구형태의 좌, 우 수평 바 형태로 구성하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항에 있어서 반사면(2) 구조를,삼각 내부구조 내면에 반사면(2)을 하부에 사각 반사면(2)을 구성하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 굴절 반사하는 반사면(2) 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항의 반사구조(1)에 있어서 2개의 프리즘(4)을 직교 결합하여 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 굴절 반사하는 반사면(2)구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제5항에 있어서 프리즘(4) 구조 후단에 암색면(5)을 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항에 있어서 반사구조(1)를 투명구조의 삼각 바형태로 구성하고
상기 삼각바 형태의 양변 중 사각으로 구성된 빗변은 반사면(2)으로 구성하여 시청자는 30-80도의 투사각도로 입사하는 단초점 프로젝터의 영상을 시청자 위치(d)로 굴절 반사하는 것을 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제7항에 있어서 삼각바 형태의 양변중 밑변은 컨트라스트를 증가하는 암색면(5)으로 구성하여 시청자는 영상의 빛과 암색면(5)을 동시에 시청할 수 있는 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린
제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서 반사면(2) 구조 전면에 렌즈(3)형 구조를 포함하는 가변형 단초점 프로젝터용 반사스크린