KR20120122013A - 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스페클을 제거하여 선명한 화질을 제공하는 프로젝터에 관한 것이다. 상기 프로젝터는 레드 광을 조사하는 R 광원과, 그린 광을 조사하는 G 광원과, 블루 광을 조사하는 B 광원을 포함하는 광원부; 상기 G 광원으로부터 출사되는 광을 분할하는 빔 정형 렌즈; 상기 R 광원, G 광원, B 광원으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하기 위한 색합성부; 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑 하는 플라이아이 렌즈; 를 포함하고, 상기 G 광원은 레이저 광을 조사하고, 상기 빔 정형 렌즈는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이러한 구성에 따르면, 스페클을 제거하여 선명한 화질을 제공하는 프로젝터를 제공할 수 있다.

Description

프로젝터{Projector}

본 발명은 스페클을 제거하여 선명한 화질을 제공하는 프로젝터에 관한 것이다.

최근 디스플레이 분야의 급격한 발전으로 인해 소비자들은 밝고 선명한 영상을 좀더 큰 화면에 보기를 원하고 있다. 이러한 소비자들의 욕구를 충족시키기 위한 수단의 하나로서 레이저 광을 이용한 디스플레이 장치의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

도 1은 종래의 레이저 디스플레이 시스템의 구성도이다.

레이저를 광원으로 사용하면 화상의 색상이 선명하고 순색에 가까우며 색을 재현하는 범위가 넓은 장점이 있고, 또한 콘트라스트가 높아서 선명한 화상을 얻을 수 있다.

도 1을 참조하면, 레이저를 광원으로 하는 레이저 프로젝터는 램프를 대신하여 레이저(11)를 광원으로 사용하고, 상기 레이저 광을 조명 광학계(12)에 의해 디스플레이 패널(13)에 조사시킨다.

그리고, 디스플레이 패널(13)에서 전기적 신호에 의해 빛의 양을 조절하여 화상을 표시하고, 상기 화상을 투사 광학계(14)에 의해 스크린(15)에 투사시켜 큰 화면으로 표시하게 된다.

이와 같은 종래의 레이저 프로젝터는 광원으로서 레이저를 사용함으로써 색의 선명도를 높이고 색재현성이 우수하고 자연색에 가까운 영상을 표시할 수 있다. 또한, 레이저 프로젝터는 콘트라스트가 높아서 선명한 화질을 재현할 수 있게 된다.

그러나, 레이저가 갖고 있는 특성인 가간섭성(coherence)은 빛이 화면 상의 일정한 부분에 모이게 하여, 화면 상에서 작은 알갱이들이 반짝거리는 듯한 스페클(Speckle) 현상이 나타나게 한다. 이러한 스페클 현상은 화질을 저하시키는 요인으로서, 콘트라스트와 해상도를 저하시키게 한다.

이와 같은 스페클 현상을 제거하기 위해 확산자(diffuser)와 같은 광학 소자를 사용하는 경우도 있으나 확산자의 경우 빛의 투과율을 현저히 떨어뜨리게 되는 문제점을 안고 있다.

따라서, 본 발명은 상기 사정을 감안하여 발명한 것으로, 스페클을 제거하여 선명한 화질을 제공하는 프로젝터를 제공하고자 함에 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 의하면, 프로젝터는 레드 광을 조사하는 R 광원과, 그린 광을 조사하는 G 광원과, 블루 광을 조사하는 B 광원을 포함하는 광원부; 상기 G 광원으로부터 출사되는 광을 분할하는 빔 정형 렌즈; 상기 R 광원, G 광원, B 광원으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하기 위한 색합성부; 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑 하는 플라이아이 렌즈; 를 포함하고, 상기 G 광원은 레이저 광을 조사하고, 상기 빔 정형 렌즈는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈 어레이는 상기 빔 정형 렌즈의 한면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소렌즈는 원형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소렌즈의 직경 또는 대각선 길이는 50 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 빔 정형 렌즈는 원통형 또는 육면체 형상을 갖는 본체의 전면 및 후면에 상기 렌즈 어레이가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 주변부에는 형성되지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소렌즈의 두께는 10 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 중앙부에 원형 또는 사각형 형태로 배치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 중앙부에 정사각형 형태로 배치되고, 상기 정사각형의 한 변의 길이는 1 내지 2 mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 소렌즈는 표면에서 볼록하게 돌출되는 볼록 부분을 갖고, 상기 볼록 부분의 두께는 1.5 내지 4 ㎛인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 볼록 부분은 0.1 내지 0.4 mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 본체의 두께는 0.5 내지 1 mm인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 색합성부는 다이크로익 미러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라이아이 렌즈의 전단에 배치된 콜리메이션 렌즈(colliamtion lens); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플라이아이 렌즈의 후단에 배치되어, 상기 광원부로부터 출사된 광을 영상 이미지로 변환하는 디스플레이 패널; 상기 플라이아이 렌즈로부터 출사되는 광을 상기 디스플레이 패널로 집속하는 콘덴싱 렌즈; 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 의하면, 프로젝터는 레드 레이저 광을 조사하는 R 광원과, 그린 레이저 광을 조사하는 G 광원과, 블루 레이저 광을 조사하는 B 광원을 포함하는 광원부; 상기 R 광원, 상기 G 광원 및 상기 B 광원의 후단에 각각 배치되어, 상기 R 광원, 상기 G 광원 및 상기 B 광원으로부터 출사되는 광을 분할하는 빔 정형 렌즈; 상기 R 광원, 상기 G 광원, 상기 B 광원으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하기 위한 색합성부; 상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑 하는 플라이아이 렌즈; 를 포함하고, 상기 빔 정형 렌즈는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 스페클을 제거하여 선명한 화질을 제공하는 프로젝터를 제공할 수 있다.

도 1은 종래의 레이저 디스플레이 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 측면도이다.
도 6a는 종래의 실시예의 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6b는 종래의 다른 실시예의 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다.
도 7a는 종래의 프로젝터에서 레이저 광원의 입사위치가 어긋난 경우, 광의 경로를 도시하는 도면이다.
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터에서 레이저 광원의 입사위치가 어긋난 경우, 광의 경로를 도시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 사시도이다.

상기 프로젝터(100)는 광원부(110), 빔 정형 렌즈(120), 포커싱 렌즈(122, 124), 색합성부(132, 134, 136, 138), 콜리메이션 렌즈(140), 플라이아이 렌즈(150), 콘덴싱 렌즈(160), 디스플레이 패널(170), 투사 광학계(180)를 포함한다.

광원부(110)는 G 광원(112), R 광원(114), B 광원(116)을 포함할 수 있다. G 광원(112)은 그린(green) 광을 조사하고, R 광원(114)은 레드(red) 광을 조사하고, B 광원(116)은 블루(blue) 광을 조사한다.

G 광원(112)은 레이저 광을 조사하는 레이저 광원으로 구성된다. 이러한 레이저 광원은 다이오드 펌핑 고체상 레이저(Diode Pumping Solid State; DPSS) 또는 레이저 다이오드(laser diode; LD)를 이용하여 구성할 수 있다.

R 광원(114) 및 B 광원(116)은 레이저 광원 또는 LED 광원으로 구성될 수 있다. LED 광원은 발광다이오드(light emitting diode; LED)를 이용하여 구성할 수 있다.

일반적으로, 플라이아이 렌즈(fly eye lens; 150)에 입사되는 광의 빔경(beam diameter)이 커질수록 스페클이 감소되고 광의 균일도가 향상되는 이점이 있다. 스페클은 레이저가 갖고 있는 특성인 가간섭성(coherence)으로 인해 빛이 화면 상의 일정한 부분에 모이게 하여, 화면 상에서 반짝이는 반점을 생성하는 현상이다. 이러한 스페클 현상은 화질을 저하시키는 요인이 된다.

일반적으로, G 광원(112)으로부터 출사되는 그린 광은 다른 광원으로부터 출사되는 블루나 레드 광에 비해 빔경이 작은 특징이 있다. 광의 빔경이 작을 경우, 스페클을 발생시키고 광의 균일도가 저하되는 문제점이 있기 때문에, G 광원(112)으로부터 출사되는 광의 빔경을 확대시켜 플라이아이 렌즈(150)로 입사되게 하는 것이 바람직하다.

그러나, 일반적인 렌즈를 사용하여 단순히 빔경만을 증가시킬 경우 빔형상의 중심과 외곽의 광량에 편차가 발생하게 되고, 이로 인해 최종 투사균일도를 향상시키는데 제한이 발생하게 된다. 필요한 빔경을 얻기 위해서는 높은 파워(굴절률 또는 곡률)를 갖는 재질의 렌즈를 사용하거나 거리를 늘리게 되는데, 이는 렌즈의 제작단가 상승 및 프로젝션 시스템의 크기를 증가시키게 된다.

이를 위해, 본 실시예에서는 G 광원(112)으로부터 출사되는 광은 빔 정형 렌즈(120)를 통과하면서 분할되어 빔경이 확대된 상태로 플라이아이 렌즈(150)로 입사된다. 백색을 만드는 광량 중 그린 광이 차지하는 부분이 가장 크기 때문에, 그린 광에 대한 빔경의 확대는 다른 블루나 레드 광에 비해 상대적으로 효과가 크다. 빔 정형 렌즈(120)는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함한다.

도 3은 빔 정형 렌즈(120)의 일례를 도시하고 있다. 빔 정형 렌즈(120)는 원통형 또는 육면체 형상의 본체(121) 위에, 다수의 소렌즈가 매트릭스 형상으로 배열된 렌즈 어레이(lens array; 122)가 형성되는 형태가 될 수 있다. 렌즈 어레이(122)는 본체(121)의 한면 또는 양면에 부착될 수 있다.

이러한 빔 정형 렌즈(120)를 통과한 광은 빔경이 증가되면서 균일도도 향상되어, 플라이아이 렌즈(150)로 입사될 수 있다.

빔 정형 렌즈(120)는 플라스틱 사출, 유리 렌즈의 성형, 실리콘 웨이퍼의 식각 등을 이용하여 제작될 수 있다.

R 광원(114)과 B 광원(116)의 후단에는 각각 포커싱 렌즈(122, 124)가 배치될 수 있다. 포커싱 렌즈(122)는 R 광원(114)으로부터 출사되는 광을 집광하고, 포커싱 렌즈(124)는 B 광원(116)으로부터 출사되는 광을 집광한다.

색합성부(132, 134, 136, 138)는 G 광원(112), R 광원(114), B 광원(116)으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하는 역할을 한다. 이를 위해, 색합성부(132, 134, 136, 138)는 2개의 미러(132, 138)와, 2개의 다이크로익 미러(134, 136)를 포함한다. 다이크로익 미러(134, 136)는 특정한 파장 영역의 광은 반사시키고, 나머지 파장 영역의 광은 투과시키는 기능을 한다. 광원부(110) 및 색합성부(132, 134, 136, 138)의 구성은 도시된 것 외에도 여러 가지 형태로 가능하다.

미러(132)는 G 광원(112)의 후단에 배치되어, G 광원(112)으로부터 출사되는 광을 빔 정형 렌즈(120)로 출사하는 역할을 한다. 상기 빔 정형 렌즈(120)는 G 광원(112)과 미러(132) 사이에 위치할 수도 있다.

다이크로익 미러(134)는 포커싱 렌즈(122)의 후단에 배치되어, R 광원(114)으로부터 출사되는 광은 반사시키고, G 광원(112)으로부터 출사되는 광은 투과시킨다.

다이크로익 미러(136)는 포커싱 렌즈(124)의 후단에 배치되어, G 광원(112) 및 R 광원(114)으로부터 출사되는 광은 반사시키고, B 광원(116)으로부터 출사되는 광은 투과시킨다.

미러(138)는 G 광원(112), R 광원(114), B 광원(116)으로부터 출사되어 동일 광축으로 합성된 광을 콜리메이션 렌즈(colliamtion lens; 140)를 향해 반사시킨다.

콜리메이션 렌즈(140)는 G 광원(112)의 후단에 위치하는 빔 정형 렌즈(120) 및 R 광원(114), B 광원(116)의 후단에 위치하는 포커싱 렌즈(122, 124)에 의해 퍼진 광의 각도를 보정하여 플라이아이 렌즈(150)로 평행하게 입사될 수 있도록 한다. 이러한 콜리메이션 렌즈(140)는 생략될 수 있다.

플라이아이 렌즈(150)는 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 만드는 역할을 한다.

이러한 플라이아이 렌즈(150)는 다수의 소렌즈가 배열된 형태가 될 수 있다. 이때, 상기 소렌즈의 크기는 50㎛ 내지 2mm 사이일 수 있다. 소렌즈의 크기가 너무 작으면 레이저 광의 가간섭성에 의한 격자 무늬 형태가 스크린(190)에 나타나게 되고, 소렌즈의 크기가 너무 크면 균일한 광을 얻지 못하여 깨끗한 영상 이미지를 형성할 수 없게 된다.

콘덴싱 렌즈(condensing lens; 160)는 플라이아이 렌즈(150)로부터 출사되는 광을 디스플레이 패널(170)로 집속하는 역할을 한다. 콘덴싱 렌즈(160)는 복수 개로 구성될 수 있다.

콘덴싱 렌즈(160)를 통과한 광은 디스플레이 패널(170)로 입사된다. 디스플레이 패널(160)은 입사된 광을 선택적으로 투과, 차단하거나 또는 광경로를 변경시켜 영상 이미지를 형성한다.

디스플레이 패널(170)의 대표적인 예로는 DMD(Digital Micromirror Device) 패널, LCD 패널, LCoS 패널 등이 있다.

DMD 패널은 필드 시퀀셜을 이용한 구동 방법으로 화소의 수만큼 매트릭스 형태로 배열된 디지털 거울(digital mirror)을 이용하여 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터에 사용된다. DLP는 광원으로부터 조사된 광을 디지털 거울에 의한 광 경로를 조절하여 스크린으로 반사시켜 이미지를 구현하는 프로젝터이다.

LCD 패널(Liquid Crystal Display Device)은 액정을 선택적으로 온/오프하여 이미지를 형성한다. LCD 패널을 이용하는 프로젝터로는 직시형, 투사형 및 반사형이 있다. 직시형 프로젝터는 LCD 패널 뒤의 백라이트로부터의 광이 LCD 패널을 통과하면서 생성된 이미지를 직접적으로 관찰하는 방식이다. 투사형 프로젝터는 LCD 패널을 통과하면서 생성된 이미지를 투사렌즈를 이용하여 확대한 뒤, 스크린에 투사하여 스크린에서 반사되는 이미지를 관찰하는 방식이다. 반사형은 투사형과 거의 같은 구조이지만, 하부기판 상에 반사막을 형성하여 반사되는 광을 스크린에 확대 투사하는 방식이다.

LCoS(Liquid Crystal on Silicon) 패널은 반사형 액정 디스플레이의 일종으로 종래 LCD 패널의 양면 기판 중에서 하부 기판을 투명한 유리 대신에 실리콘 기판을 사용하여 반사형으로 동작시키는 광학 소자이다.

디스플레이 패널(170)을 통과한 광은 투사 광학계(180)로 입사한다. 투사 광학계(180)는 화상을 형성한 광 빔을 스크린(190)에 투사하는 역할을 수행하며, 일렬로 배치된 다수의 렌즈들을 구비한다. 투사 광학계(180)에 채용되는 렌즈의 종류, 개수 및 배치는 당업자가 자유롭게 선택할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 평면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 빔 정형 렌즈를 도시하는 측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 빔 정형 렌즈(120)는 원통형의 본체(121) 위에 다수의 소렌즈(123)가 배열된 렌즈 어레이(122)를 포함한다.

본체(121)의 지름은 2.5 내지 5mm, 바람직하게는 3 mm일 수 있다. 렌즈 어레이(122)는 본체(121) 위에 원형 또는 다각형, 바람직하게는 정사각형 형태로 배치될 수 있다. 도 4에서, 정사각형 형태로 배치된 렌즈 어레이(122)의 한 변의 길이는 1 내지 2mm 일 수 있으며, 바람직하게는 1.25mm가 된다.

렌즈 어레이(122)에는 다수의 소렌즈(123)가 매트릭스 형태로 배열된다. 각각의 소렌즈(123)는 원형, 사각볼록렌즈 형상, 육각볼록렌즈 형상 등의 다각형으로 구성될 수 있다. 소렌즈(123)의 직경 또는 대각선 길이는 50 내지 100㎛ 일 수 있다. 여기서, 대각선 길이는 소렌즈(123)에서 나타날 수 있는 대각선 중에서 가장 긴 대각선의 길이를 의미한다.

본 실시예에서는, 정사각형 형태의 소렌즈(123)가 도시되고 있다. 이러한 정사각형의 한 변의 길이(a)는 40 내지 60 ㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 50 ㎛ 가 된다.

렌즈 어레이(122)는 본체(121)의 한면 또는 양면, 바람직하게는 양면에 형성된다. 본 실시예에서는, 본체(121)의 양면에 렌즈 어레이(122)가 형성된다. 본체(121)의 두께(b)는 0.6 내지 1.0mm일 수 있으며, 바람직하게는 0.8mm가 된다.

렌즈 어레이(122)(또는 소렌즈)의 두께(c)는 10 내지 30㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 20㎛가 된다.

렌즈 어레이(122)에는 상면이 볼록한 다수의 소렌즈(123)가 배열된다. 소렌즈(123)의 표면에서 볼록하게 돌출되는 볼록 부분의 두께(d)는 1.5 내지 4㎛ 일 수 있으며, 바람직하게는 2.3㎛가 된다. 또한, 이러한 볼록 부분의 곡률 반경(R)은 0.1 내지 0.4mm 일 수 있고, 바람직하게는 0.26mm가 된다.

도 6a는 종래의 실시예의 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다. 도 6b는 종래의 다른 실시예의 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다. 도 6c는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터에서 플라이아이 렌즈로 입사되는 빔의 형태를 나타내는 도면이다.

도 6a를 참조하면, 레이저 광원(20)으로부터 출사되는 광은 미러(21)를 거쳐 콜리메이션 렌즈(22)로 입사된다. 콜리메이션 렌즈(22)에서 출사된 광은 플라이아이 렌즈(23)로 입사된다.

일반적으로, 플라이아이 렌즈(23)로 입사되는 광의 빔경이 클수록 최종 투사화면의 균일도가 상승하여 스페클을 감소시키는데 도움을 준다.

도면에서, 우측은 플라이아이 렌즈(23)로 입사되는 광의 형태를 도시하고 있고, 이러한 광은 빔경이 작으면서도 빔경의 균일도도 떨어지는 것을 알 수 있다.

도 6b는 종래에 레이저 광원(30)의 후단에 포커싱 렌즈(32)를 배치하여 빔경을 확장시킨 구성을 도시하고 있다. 이러한 포커싱 렌즈(32)로는 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 사용할 수 있다. 오목 렌즈는 빔경의 확장이 용이하지만, 광의 입사 방향이 약간만 틀어지더라도 광의 경로가 급격하게 변하는 단점이 있다. 따라서, 일반적으로는 빔경의 확장 성능이 떨어짐에도 불구하고 광의 경로 조절이 용이한 볼록 렌즈를 이용하여 포커싱 렌즈(32)를 구성한다.

레이저 광원(30)에서 출사된 광은 미러(31)에 의해 반사되어 포커싱 렌즈(32)로 입사된다. 포커싱 렌즈(32)에 의해 빔경이 확장된 광은 미러(33)를 거쳐 콜리메이션 렌즈(34)로 입사된다. 콜리메이션 렌즈(34)에서 출사된 광은 플라이아이 렌즈(35)로 입사된다.

도면에서 우측은 플라이아이 렌즈(35)로 입사되는 광의 형태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 6a에 도시된 종래의 실시예와 비교하여 빔경은 확장되지만, 빔의 중앙과 외측의 균일도가 양호하지 않은 것을 알 수 있다.

도 6c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터에서는 레이저 광원(112)의 후단에 빔 정형 렌즈(120)가 위치된다. 레이저 광원(112)에서 출사된 광은 미러(132)에 의해 반사되어 빔 정형 렌즈(120)를 거치면서 분할이 이루어져 빔경이 확장된다. 빔 정형 렌즈(120)에 의해 빔경이 확장된 광은 미러(138)를 거쳐 콜리메이션 렌즈(140)로 입사된다. 콜리메이션 렌즈(140)에서 출사된 광은 플라이아이 렌즈(150)로 입사된다.

도면에서 우측은 플라이아이 렌즈(150)로 입사되는 광의 형태를 도시하고 있다. 도시된 바와 같이, 도 6a 및 도 6b에 도시된 종래의 실시예와 비교하여 빔경이 더욱 확장되면서 빔의 중앙과 외측의 균일도도 향상된 것을 알 수 있다.

도 7a는 종래의 프로젝터에서 레이저 광원의 입사위치가 어긋난 경우, 광의 경로를 도시하는 도면이다. 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터에서 레이저 광원의 입사위치가 어긋난 경우, 광의 경로를 도시하는 도면이다.

도 7a를 참조하면, 레이저 광원(30)으로부터 출사되는 광의 위치가 0.5mm 좌측으로 이동된 경우, 광은 미러(31)에 반사되어 포커싱 렌즈(32)의 상단으로 입사된다. 포커싱 렌즈(32)로부터 출사되는 광은 굴절되어, 플라이아이 렌즈(35)로 입사되지 않게 된다.

도 7b를 참조하면, 레이저 광원(112)으로부터 출사되는 광의 위치가 0.5mm 좌측으로 이동된 경우, 광은 미러(132)에 반사되어 빔 정형 렌즈(120)의 상단으로 입사된다. 빔 정형 렌즈(120)는 각각의 단위 렌즈의 크기를 작게 하여 형성되므로, 광의 입사위치가 이동된 경우에도, 광의 경로에 큰 변화없이 플라이아이 렌즈(150)로 입사될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터는 G 광원(112)으로부터 출사되는 광을 분할하여 빔경을 확대하기 위한 빔 정형 렌즈(120)를 포함한다. 이러한 빔 정형 렌즈(120)는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함한다. 빔경이 확대된 그린 광은 블루 및 레드 광과 합성되어 플라이아이 렌즈(150)로 입사된다. 이러한 빔경의 확대에 의해 스페클이 방지되고 광의 균일도도 향상된다.

또한, 상기 프로젝터에서 빔 정형 렌즈(120)는 단위렌즈의 크기를 작게 한 다수의 소렌즈로 이루어지므로, 조립공차에도 민감하지 않아 조립성을 향상시킨다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프로젝터의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 실시예와 동일한 부분에 대해서는 동일 부호로 처리하고, 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 프로젝터(200)는 광원부(210), 빔 정형 렌즈(220), 색합성부(132, 134, 136, 138), 콜리메이션 렌즈(140), 플라이아이 렌즈(150), 콘덴싱 렌즈(160), 디스플레이 패널(170), 투사 광학계(180)를 포함한다.

광원부(210)는 G 광원(212), R 광원(214) 및 B 광원(216)을 포함할 수 있다. G 광원(212)은 그린(green) 광을 조사하고, R 광원(214)은 레드(red) 광을 조사하고, B 광원(216)은 블루(blue) 광을 조사한다.

G 광원(212), R 광원(214) 및 B 광원(216)은 모두 레이저 광을 조사하는 레이저 광원으로 구성된다.

G 광원(212), R 광원(214) 및 B 광원(216)의 후단에는 각각 빔 정형 렌즈(220)가 배치된다. 빔 정형 렌즈(220)의 구성은 도 2 내지 도 5에 도시된 빔 정형 렌즈(120)의 구성과 동일하다.

따라서, G 광원(212), R 광원(214) 및 B 광원(216)으로부터 출사되는 레이저 광은 빔 정형 렌즈(220)에 의해 빔경이 확대된 상태로 플라이아이 렌즈(150)로 입사된다.

도 2의 실시예와 비교하여, 본 실시예는 R 광원(214) 및 B 광원(216)의 후단에도 빔 정형 렌즈(220)가 배치되는 점에서 차이가 있다. 빔 정형 렌즈(220)는 빔경의 확대에 의해 스페클을 방지하고 광의 균일도를 향상시키기 위한 것이지만, 필요에 따라 R 광원(214)과 B 광원(216) 중 어느 하나의 후단에만 빔 정형 렌즈(220)가 배치될 수도 있다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

100 : 프로젝터
110 : 광원부
112 : G 광원
114 : R 광원
116 : B 광원
120 : 빔 정형 렌즈
121 : 본체
122 : 렌즈 어레이
122, 124 : 포커싱 렌즈
132, 134, 136, 138 : 색합성부
140 : 콜리메이션 렌즈
150 : 플라이아이 렌즈
160 : 콘덴싱 렌즈
170 : 디스플레이 패널
180 : 투사 광학계
190 : 스크린

Claims (16)

1. 프로젝터에 있어서,
   레드 광을 조사하는 R 광원과, 그린 광을 조사하는 G 광원과, 블루 광을 조사하는 B 광원을 포함하는 광원부;
   상기 G 광원으로부터 출사되는 광을 분할하는 빔 정형 렌즈;
   상기 R 광원, G 광원, B 광원으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하기 위한 색합성부;
   상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑 하는 플라이아이 렌즈;
   를 포함하고,
   상기 G 광원은 레이저 광을 조사하고,
   상기 빔 정형 렌즈는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 렌즈 어레이는 상기 빔 정형 렌즈의 한면 또는 양면에 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 소렌즈는 원형 또는 다각형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소렌즈의 직경 또는 대각선 길이는 50 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 빔 정형 렌즈는 원통형 또는 육면체 형상을 갖는 본체의 전면 및 후면에 상기 렌즈 어레이가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 주변부에는 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
7. 제5항에 있어서,
   상기 소렌즈의 두께는 10 내지 30 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 중앙부에 원형 또는 사각형 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
9. 제8항에 있어서,
   상기 렌즈 어레이는 상기 본체의 중앙부에 정사각형 형태로 배치되고, 상기 정사각형의 한 변의 길이는 1 내지 2 mm인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
10. 제1항에 있어서,
    상기 소렌즈는 표면에서 볼록하게 돌출되는 볼록 부분을 갖고, 상기 볼록 부분의 두께는 1.5 내지 4 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
11. 제10항에 있어서,
    상기 볼록 부분은 0.1 내지 0.4 mm의 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
12. 제5항에 있어서,
    상기 본체의 두께는 0.5 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
13. 제1항에 있어서,
    상기 색합성부는 다이크로익 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
14. 제1항에 있어서,
    상기 플라이아이 렌즈의 전단에 배치된 콜리메이션 렌즈(colliamtion lens);
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
15. 제1항에 있어서,
    상기 플라이아이 렌즈의 후단에 배치되어, 상기 광원부로부터 출사된 광을 영상 이미지로 변환하는 디스플레이 패널;
    상기 플라이아이 렌즈로부터 출사되는 광을 상기 디스플레이 패널로 집속하는 콘덴싱 렌즈;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
16. 프로젝터에 있어서,
    레드 레이저 광을 조사하는 R 광원과, 그린 레이저 광을 조사하는 G 광원과, 블루 레이저 광을 조사하는 B 광원을 포함하는 광원부;
    상기 R 광원, 상기 G 광원 및 상기 B 광원의 후단에 각각 배치되어, 상기 R 광원, 상기 G 광원 및 상기 B 광원으로부터 출사되는 광을 분할하는 빔 정형 렌즈;
    상기 R 광원, 상기 G 광원, 상기 B 광원으로부터 출사되는 광을 동일 광축으로 합성하기 위한 색합성부;
    상기 동일 광축으로 합성된 광을 균일한 광으로 쉐이핑 하는 플라이아이 렌즈;
    를 포함하고,
    상기 빔 정형 렌즈는 다수의 소렌즈가 매트릭스 형태로 배열된 렌즈 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.

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