KR20150114763A - 프로젝터 - Google Patents

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KR20150114763A
KR20150114763A KR1020140039357A KR20140039357A KR20150114763A KR 20150114763 A KR20150114763 A KR 20150114763A KR 1020140039357 A KR1020140039357 A KR 1020140039357A KR 20140039357 A KR20140039357 A KR 20140039357A KR 20150114763 A KR20150114763 A KR 20150114763A
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박성하
이동희
김용관
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삼성전자주식회사
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Abstract

프로젝터는 광원; 상기 광원에서 조사된 광빔을 정형, 집속하여 영상 형성을 위한 조명광을 형성하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 조명 렌즈 유닛; 입사된 상기 조명광을 신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 표시 소자; 상기 표시 소자에 의해 형성된 영상을 스크린 상에 투사하기 위한 하나 이상의 렌즈를 구비하는 투사 렌즈 유닛; 상기 조명광을 상기 표시 소자 상에 집속하는 정의 굴절력의 렌즈로, 상기 조명광이 입사되는 제1렌즈면과, 상기 표시 소자에서 형성된 영상이 입사되는 제2렌즈면을 구비하는 필드 렌즈; 상기 조명 렌즈 유닛을 통과한 조명광의 경로를 상기 필드 렌즈를 향하는 방향으로 변경하는 반사부재;를 포함하며, 상기 제1렌즈면은 상기 조명광 중 일부가 반사될 때 상기 투사 렌즈 유닛을 회피하는 경로로 반사시키는 형상을 갖는다.

Description

프로젝터{Projector}
본 개시는 스크린 상에 영상을 투사하는 소형 프로젝터에 관한 것이다.
최근 들어, 휴대폰, 컴퓨터, MP3 플레이어, 소형 디지털 카메라와 같은 디스플레이 장치에서 저장된 자료나 동영상을 외부에 영상으로 투사하여 표시하는 소형 프로젝터에 관한 기술 개발이 급속히 이루어지고 있다. 통상의 소형 프로젝터는 상대적으로 작은 부피 및 무게를 갖는 DMD(Digital Micro-Mirror Device)나 LCD(Liquid Crystal Display)와 같은 소형 평판형 표시 소자를 구비한다.
또한, 통상적인 프로젝터는 조명 광학계와 투사 광학계를 구비한다. 조명 광학계는 광원으로부터 표시 소자까지의 광경로에 정렬된 광학계를 말하고, 투사 광학계는 표시 소자로부터 외부 스크린까지의 광경로에 정렬된 광학계를 말한다.
소형 디스플레이 장치 내에 실장하기 위하여, 요구되는 프로젝터의 크기는 점점 작아지고 있다. 그러나 소형 디스플레이 장치에 내장될 수 있을 정도로 프로젝터를 작게 만들 경우, 조명 광학계와 투사 광학계의 광학 소자들이 상호 간섭을 일으킬 수 있다. 예를 들어, 투사 광학계의 광경로 상에 조명 광학계를 구성하는 광학 소자가 위치함으로써, 이 표면에서 반사되는 광이 투사 광학계로 입사하여 고스트(ghost) 영상을 형성할 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 광학 소자의 표면에 반사 방지를 위한 다층 박막을 증착하는 방법이 사용되고 있으나, 이에 의해 생산성이 저하될 뿐 아니라, 콘트라스트 비(contrast ratio)나 컬러 개멋(color gamut)을 약화시켜 화질을 저하시킬 수 있다.
본 개시는 스크린에 투사되는 영상의 품질이 개선된 프로젝터를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 프로젝터는 광원; 상기 광원에서 조사된 광빔을 정형, 집속하여 영상 형성을 위한 조명광을 형성하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 조명 렌즈 유닛; 입사된 상기 조명광을 신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 표시 소자; 상기 표시 소자에 의해 형성된 영상을 스크린 상에 투사하기 위한 하나 이상의 렌즈를 구비하는 투사 렌즈 유닛; 상기 조명광을 상기 표시 소자 상에 집속하는 정의 굴절력의 렌즈로, 상기 조명광이 입사되는 제1렌즈면과, 상기 표시 소자에서 형성된 영상이 입사되는 제2렌즈면을 구비하는 필드 렌즈; 상기 조명 렌즈 유닛을 통과한 조명광의 경로를 상기 필드 렌즈를 향하는 방향으로 변경하는 반사부재;를 포함하며, 상기 제1렌즈면은 상기 조명광 중 일부가 반사될 때 상기 투사 렌즈 유닛을 회피하는 경로로 반사시키는 형상을 갖는다.
상기 필드 렌즈는 상기 표시 소자쪽으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다.
상기 필드 렌즈는 상기 제1렌즈면은 평면이고, 상기 제2렌즈면은 볼록한 평-볼록 렌즈일 수 있다.
상기 필드 렌즈는 양볼록 렌즈로서, 상기 제1렌즈면의 곡률 반경 절대값은 상기 제2렌즈면의 곡률 반경 절대값보다 클 수 있다.
상기 필드 렌즈는 다음 조건을 만족할 수 있다.
|R1|≥10|R2|
여기서, R1, R2는 각각 상기 제1렌즈면, 제2렌즈면의 곡률 반경이다.
또는, 상기 필드 렌즈는 다음 조건을 만족할 수 있다.
|R1|≥200mm
여기서, R1은 상기 제1렌즈면의 곡률 반경이다.
상기 필드 렌즈는 적어도 한 면이 구면으로 이루어질 수 있다.
상기 필드 렌즈의 상기 제1렌즈면에는 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)이 이루어질 수 있다.
상기 투사 렌즈 유닛의 광축과 상기 표시 소자의 중심축은 나란하며, 서로 일치하지 않고, 소정 거리로 오프셋될 수 있다.
스크린 위치에 따른 포커싱을 위해, 상기 투사 렌즈 유닛을 이루는 렌즈의 일부 또는 전체가 광축을 따라 움직이도록 구성될 수 있다.
상기 조명 렌즈 유닛은 상기 광원에서의 광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅(collimating) 렌즈; 광의 컬러와 밝기를 균일하게 하는 플라이아이(fly eye) 렌즈; 광을 상기 표시 소자로 집속하는 릴레이 렌즈;를 포함할 수 있다.
상기 광원은 서로 다른 컬러의 광을 조사하는 제1광원과 제2광원을 포함할 수 있다.
상기 제1광원과 제2광원은 서로 교차하는 광축을 따라 광을 조사하도록 배치되고, 상기 제1광원에서의 광과 상기 제2광원에서의 광의 경로를 제어하여 상기 제1광원에서의 광과 상기 제2광원에서의 광이 동일한 광축을 따라 진행하게 하는 필터가 더 배치될 수 있다.
투사 렌즈 유닛은 스크린으로부터 순서대로 배치된 부, 정, 부, 정의 굴절력의 4매 렌즈를 포함할 수 있다.
또는, 상기 투사 렌즈 유닛은 스크린으로부터 순서대로 배치된 정, 부, 정의 굴절력의 3매 렌즈를 포함할 수 있다.
상술한 프로젝터는 필드 렌즈에서의 반사광이 투사 렌즈 유닛으로 입사되지 않도록 렌즈면 형상을 형성함으로써 고스트 영상을 최소화하고 있다.
도 1은 실시예에 따른 프로젝터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2a 내지 도 2d는 실시예에 따른 프로젝터에 채용되는 필드 렌즈의 렌즈면 형상에 따른 반사광의 광경로를 예시적으로 보인다.
도 3a 및 도 3b는 각각 비교예와 실시예에 따른 프로젝터에 의해 형성된 고스트 영상을 보인다.
도 4는 실시예에 따른 프로젝터의 보다 상세한 구성을 보인다.
도 5는 다른 실시예에 따른 프로젝터의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 프로젝터(1000)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도면을 참조하면, 프로젝터(1000)는 광원(100), 광원(100)에서 조사된 광빔을 정형, 집속하여 영상 형성을 위한 조명광을 형성하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 조명 렌즈 유닛(200), 입사된 상기 조명광을 신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 표시 소자(300), 표시 소자에 의해 형성된 영상을 스크린 상에 투사하기 위한 하나 이상의 렌즈를 구비하는 투사 렌즈 유닛(400), 상기 조명광을 표시 소자(300) 상에 집속하는 정의 굴절력의 필드 렌즈(500), 조명 렌즈 유닛(200)을 통과한 조명광의 경로를 필드 렌즈(500)를 향하는 방향으로 변경하는 반사부재(600)를 포함한다.
광원(100), 조명 렌즈 유닛(200), 반사 부재(600), 필드 렌즈(500)는 영상 형성을 위한 광을 표시 소자에 제공하는 조명 광학계를 구성하며, 필드 렌즈(500)와 투사 렌즈 유닛(400)은 표시 소자(300)에 형성된 형상을 스크린(미도시) 상에 투사하는 투사 광학계를 구성한다.
실시예에 따른 프로젝터(1000)는 조명 광학계와 투사 광학계에 공유되는 필드 렌즈(500)의 렌즈면 형상을 조절하여 화상 품질의 향상을 도모하고 있다.
필드 렌즈(500)는 입사된 조명광 중 일부가 반사될 때, 투사 렌즈 유닛(400)을 회피하는 경로로 반사되도록, 그 렌즈면의 형상이 설계되어 있다. 필드 렌즈(500)는 조명광이 입사되는 제1렌즈면(500a)과, 표시 소자(300)에서 형성된 영상이 입사되는 제2렌즈면(500b)을 구비하며, 이 때, 제1렌즈면(500a)에서 반사되는 광(Lg)이 투사 렌즈 유닛(400)으로 입사될 경우 고스트 영상(ghost image)등의 형태로 화상 품질을 저해시키는 요인이 될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 제1렌즈면(500a)의 형상을 설계함에 있어, 제1렌즈면(500a)에서의 반사광(Lg)이 투사 렌즈 유닛(400)에 입사되지 않는 방향이 되도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 실시예에 따른 프로젝터(1000)에 채용되는 필드 렌즈(500)의 제1렌즈면(500a) 형상에 따른 반사광(Lg)의 광경로를 예시적으로 보인다.
도 2a는 필드 렌즈(500)의 형상이 표시 소자(300) 쪽으로 볼록한 메니스커스 형상으로 되어 있다. 즉, 제1렌즈면(500a)은 오목한 형상이며, 이 경우, 반사 부재(600)를 경유하여 제1렌즈면(500a)에 입사되는 광의 반사광(Lg)은 투사 렌즈 유닛(400)에 입사되지 않는 방향의 경로를 갖는다.
도 2b는 필드 렌즈(500)의 형상이 평-볼록(plano-concave) 형상으로, 즉, 제1렌즈면(500a)은 평탄하고, 제2렌즈면(500b)은 볼록한 형상이다. 이 경우에도, 반사 부재(600)를 경유하여 제1렌즈면(500a)에 입사되는 광의 반사광(Lg)은 투사 렌즈 유닛(400)에 입사되지 않는 방향의 경로를 갖는다.
도 2c 및 도 2d는 필드 렌즈(500)의 형상이 양볼록(bi-convex) 형상인 경우이다. 필드 렌즈(500)의 제1렌즈면(500a) 형상이 볼록한 경우에도, 그 곡률을 적절히 조절하여 제1렌즈면(500a)에서의 반사광(Lg)이 투사 렌즈 유닛(400)에 입사되지 않는 경로를 가지게 할 수 있다. 예를 들어, 도 2c의 경우, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경의 절대값은 제2렌즈면(500b)의 곡률 반경의 절대값보다 크게 형성되며, 제1렌즈면(500a)에서의 반사광(Lg)은 투사 렌즈 유닛(400)에 입사되지 않는다. 한편, 도 2d와 같이, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경 절대값이 제2렌즈면(500b)의 곡률 반경 절대값과 유사한 정도인 경우, 제1렌즈면(500a)에서의 반사광(Lg)은 투사 렌즈 유닛(400)으로 입사할 수 있다.
이와 같이, 필드 렌즈(500)는 표시 소자(300) 쪽으로 볼록한 메니스커스 형상, 평 볼록 형상을 가질 수 있으며, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경 절대값을 제2렌즈면(500b)의 곡률 반경 절대값보다 큰 형태인 양볼록 형상을 가질 수 있다. 필드 렌즈(500)가 양볼록 형상인 경우, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경 절대값은 제2렌즈면(500b)의 곡률 반경 절대값보다 약 2.5배 정도 크게, 바람직하게는 10배 이상 크게 하거나, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경 절대값을 50mm 이상, 바람직하게는 200mm이 되도록 한다.
제1렌즈면(500a)에서의 반사광(Lg)은 투사 렌즈 유닛(400)으로 입사되지 않기 위한 보다 구체적인 형상 조건은 필드 렌즈(500)로부터 투사 렌즈 유닛(400)까지의 거리, 투사 렌즈 유닛(400)의 유효경, 반사 부재(600)의 위치 등과도 밀접하게 관련되며, 이를 고려하여 제1렌즈면(500a)의 형상을 설계할 수 있다.
다음 표는 필드 렌즈(500)의 형상에 따라, 구체적으로, 제2렌즈면(500b)의 곡률 반경(R2)을 고정한 상태에서 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경(R1)을 변화시키며 고스트 영상 발생 여부를 전산모사한 결과를 보인다.
필드렌즈 형상/곡률반경 R1(mm) R2(mm) ghost image
메니스커스(concave-convex) -50 -19.5 X
메니스커스(concave-convex) -150 -19.5 X
평볼록(plano-convex) ∞ -19.5 X
양볼록(biconvex) 500 -19.5 X
양볼록(biconvex) 400 -19.5 △
양볼록(biconvex) 200 -19.5 △
양볼록(biconvex) 50 -19.5 ○
상기 표를 참조하면, 필드 렌즈(500)가 표시 소자(300) 쪽으로 볼록한 메니스커스 형상인 경우와 평볼록 형상인 경우에는 고스트 영상은 나타나지 않는다. 이러한 경우를 'X'로 표시하였다. 필드 렌즈(500)가 양볼록 형상인 경우, 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경(R1)에 따라 고스트 영상 발생 정도가 달라지며, 구체적으로는 볼록할수록, 즉, R1이 작아질수록 고스트 영상이 보다 확실히 나타나게 된다. R1의 값이 500mm인 경우, 고스트 영상이 나타나지 않으며, 400mm, 200mm인 경우 육안으로 식별되기 어려운 정도의 고스트 영상이 나타났다. 이 경우를 '△'로 표시하였다. R1이 50mm 인 경우, 육안으로 확실히 식별되는 정도의 고스트 영상이 나타나며 이를 '○'로 표시하였다.
이러한 전산 모사 결과를 참조할 때, 필드 렌즈(500)의 형상을 메니스커스 형상 또는 평볼록 형상으로 하여 고스트 영상을 줄일 수 있고, 또한, 필드 렌즈(500)의 형상을 양볼록 형상으로 하는 경우에도, 필드 렌즈(500)의 물체측 면에 해당하는 제1렌즈면(500a)의 곡률 반경(R1)을 크게 하여, 예를 들어, 약 200mm 이상으로 하여 고스트 영상을 줄일 수 있음을 알 수 있다.
발명자는 필드 렌즈(500)의 제1렌즈면(500a) 형상을 평면으로 한 경우, 제1렌즈면(500a)에서의 반사광에 의한 고스트 영상이 현저히 줄어드는 것을 실험적으로 확인하고 있다.
도 3a 및 도 3b는 각각 비교예와 실시예에 따른 프로젝터에 의해 형성된 고스트 영상을 보인다.
비교예는 필드 렌즈의 형상을 양면 곡률 반경 절대값이 유사한 형태의 양볼록 렌즈로 한 경우이고, 실시예는 필드 렌즈의 제1렌즈면 형상을 평면으로 한 경우이다.
비교예의 경우, 고스트 영상이 나타나고 있지만, 실시예에서는 고스트 영상이 나타나지 않는다.
도 4는 실시예에 따른 프로젝터(1000)의 보다 상세한 구성을 보인다.
본 실시예의 프로젝터(1000)에서, 광원, 조명 렌즈 유닛(200), 반사 부재(600), 필드 렌즈(500)는 프로젝터(1000)의 조명광학계를 구성하고, 필드 렌즈(500)와 투사 렌즈 유닛(400)은 투사 광학계를 구성한다.
광원은 광을 출력하는 제1광원(110)과 제2광원(120)을 포함하며, 조명 렌즈 유닛(200)은 제1 내지 제4 콜리메이팅(collimating) 렌즈(210)(220)(230)(240), 필터(250), 플라이아이(fly-eye) 렌즈(260), 릴레이(relay) 렌즈(270)를 포함한다.
제1광원(110), 제1 및 제2 콜리메이팅렌즈(210)(220), 필터(250), 플라이 아이 렌즈(260), 릴레이 렌즈(270)는 제1광축(OA1)상에 정렬되어 있고, 제2광원(120), 제3 및 제4 콜리메이팅 렌즈(230)(240)는 제2광축(OA2) 상에 정렬되어 있다. 필터(250)는 제1광축(OA1)과 제2광축(OA2)이 교차하는 위지에 배치되어, 제2광축(OA2)을 따라 진행하는 광의 경로를 제1광축(OA1)으로 통합하는 역할을 한다. 광축은 이를 중심으로 해당 광학계를 회전시켜도 광학적으로 변동이 없는 축을 말한다. 광축상에 정렬된다는 것은 해당 광학계를 구성하는 광학 소자의 곡률 중심이 광축상에 위치하거나, 광학 소자의 대칭점 또는 중심점이 광축상에 위치하는 것을 의미한다.
제1광축(OA1)과 제2광축(OA2)은 직교하는 형태로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이고 다른 배치를 가질 수 있다.
제1광원(110)은 제1광축(OA1)을 따라 진행하는 제1 단색광을 출력한다. 예를 들어, 제1광원(110)으로는 녹색광을 출력하는 LED가 사용될 수 있다. 제1광원(110)은 제1광축(OA1)을 중심으로 소정 각도로 발산하는 제1 단색광을 출력할 수 있고, 출력된 광은 제1 및 제2 콜리메이팅렌즈(210)(220)에 의해 콜리메이팅 될 수 있다. 콜리메이팅(collimating)은 광의 발산각을 감소시키는 것을 의미하며, 이상적으로는 광이 수렴하거나 발산하지 않고 평행하게 진행하도록 만드는 것을 의미한다. 제1 및 제2 콜리메이팅렌즈(210)(220) 각각은 적어도 한 면에 비구면을 채용할 수 있다. 제1 및 제2 콜리메이팅 렌즈(210)(220)로 도시하였으나, 이는 예시적인 것이고 콜리메이팅 렌즈의 개수는 달라질 수 있다.
제2광원(120)은 제2광축(OA2)을 따라 진행하는 제2 및 제3 단색광을 출력한다. 예를 들어, 제2 광원(120)으로는 적색광 및 청색광을 출력하는 하나 이상의 LED 또는 LD가 사용될 수 있다.
제3 및 제4 콜리메이팅렌즈(230)(240)는 제2 광원(120)으로부터 출력, 발산되는 제2 및 제3 단색광을 평행광으로 콜리메이팅한다. 도시된 것과 달리, 제2 및 제3단색광을 출력하는 광원이 별도로 준비될 수 있고, 이 경우, 각각에 대한 콜리메이팅 렌즈가 각각의 광원 앞에 배치될 수 있다.
필터(250)는 제1광축(OA1), 제2광축(OA2)을 따라 진행하는 제1 내지 제3단색광의 경로를 통합하여 제1광축(OA1)을 따라 진행하도록 한다. 예를 들어, 제2 콜리메이팅렌즈(220)를 통과하여 입사된 제1 단색광을 그대로 투과시키고, 제4 콜리메이팅렌즈(240)를 통과하여 입사되는 제2 및 제3단색광은 제1광축(OA1)을 따라 진행하도록 반사시킨다. 필터(170)로는 파장에 따라 광의 투과 또는 반사를 선택적으로 수행하는 파장 선택 필터(wavelength selective filter)로서 다이크로익(dichroic filter)가 사용될 수 있다. 또는, 프리즘을 사용하거나, 빔 스플리터(beam splitter), 하프 미러(half mirror) 등의 파장 무의존성 필터를 사용할 수도 있다. 필터(250)에 의해 상기 제1 내지 제3 단색광은 동일한 제1 광축(OA1)을 따라 진행하게 된다.
본 실시예에서 제1광원(110) 및 제2광원(120)에서의 출력광들이 혼합되어 백색광을 생성할 수 있는 복수의 광원을 사용하는 것으로 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것이다. 설명된 것과 달리, 다양한 색상의 광을 출력하는 하나의 광원, 예를 들어, 파장 가변형 광원을 사용할 수도 있고, 또는 3원색에 따른 3개의 광원을 사용할 수도 있고, 컬러 필터와 함께 백색 광원을 사용할 수도 있다.
플라이 아이 렌즈(260)는 필터(250)로부터 입력된 광의 컬러와 밝기를 등화(equalization)하여 출력한다. 플라이 아이 렌즈(260)는 제1광축(OA1)에 수직인 평면상에서 직사각형을 이루도록 행렬 구조로 배치된 다수의 마이크로 렌즈들로 이루어질 수 있다. 플라이 아이 렌즈(260)에 입사하는 광의 세기 분포는 통상, 가우시안 분포, 즉 제1광축(OA1)을 기준으로 중심부의 세기는 높고, 주변부의 세기는 낮은 형태를 갖는데, 플라이 아이 렌즈(260)는 이와 같은 형태로 입사한 광의 세기 분포를 균일화하여 출력한다. 플라이 아이 렌즈(260)에 의해 광빔의 종횡비(aspect ratio)가 표시 소자(300)의 종횡비와 정합되고, 색 균일도가 향상된다.
릴레이 렌즈(270)는 플라이 아이 렌즈(260)와 결합하여 광경로 길이를 한정하며 표시 소자(300)의 오버필(overfill)을 감안하여 플라이 아이 렌즈(260)로부터 입력된 광이 표시 소자(300)의 표면상에 집속되도록 만든다.
반사 부재(600)는 릴레이 렌즈(270)로부터 집속된 광을 수신하고, 광을 상기 표시 소자(300) 측으로 반사한다. 반사 부재(600)는 투명 기판 상에 반사도가 높은 유전체층 또는 금속층을 증착한 구조를 가질 수 있다.
필드 렌즈(500)는 반사 부재(600)로부터 반사된 광이 표시 소자(300)로 집속되도록 한다.
프로젝터(1000)를 구성하는 각 렌즈의 광학면에는 입사된 광의 반사율을 최소화하기 위한 반사 방지 코팅(anti-reflection coating: AR coating)이 적용될 수 있다. 이러한 반사 방지 코팅은 그 표면에 입사하는 광의 반사를 최소화하도록 구성될 수 있고, 예를 들어, 고굴절률의 층, 예를 들어, Nb2O5 층과 저굴절률의 층, 예를 들어, SiO2 층이 교대로 적층된 구성을 가질 수 있다.
특히, 필드 렌즈(410)의 스크린 측 면, 즉 제1렌즈면(500a)에서 반사된 광은 영상에 큰 노이즈를 야기할 수 있으므로, 제1렌즈면(500a)에도 반사 방지 코팅층을 형성할 수 있다. 그러나, 반사 방지 코팅층이 있는 경우에도, 제1렌즈면(500a)에서 완벽한 반사 방지가 이루어지지는 않으며, 본 실시예에서는 제1렌즈면(500a)에서 반사된 광이 투사 렌즈 유닛(400)으로 입사되지 않도록 제1렌즈면(500a)의 형상을 설계하고 있다.
표시 소자(300)는 픽셀 단위로 영상을 표시하며, 표시 소자(300)는 기설정된 해상도에 대응하는 개수의 픽셀들을 구비한다. 이러한 픽셀들을 선택적으로 온/오프 구동하여 영상을 표시한다. 표시 소자(300)로는 DMD(digital micromirror device)가 사용될 수 있다. DMD는 MxN(예를 들어, 1280x720, 854x480 등) 행렬 구조로 배열된 마이크로 미러들로 이루어지고, 각 마이크로 미러는 구동신호에 따라 온 상태에 대응하는 위치와 오프 상태에 대응하는 위치로 회전한다. 즉, 온 상태일 때 입사광을 스크린에 표시될 수 있는 각도로 반사하고, 오프 상태일 때 입사광을 스크린에 표시되지 않는 각도로 반사한다.
선택적으로, 상기 표시 소자(300)로, LCoS(Liquid Crystal On Silicon) 소자가 사용될 수도 있다.
표시 소자(300)와 필드 렌즈(500) 사이에는 표시 소자(300)를 보호하기 위한 커버 글래스(310)가 배치될 수 있다. 또한, 표시 소자(300)는 표시 소자(300)를 구성하는 개개의 픽셀에 구동 신호를 제공하기 위한 회로 기판을 더 구비할 수 있다.
필드 렌즈(500), 투사 렌즈 유닛(400)은 제3광축(OA3)을 따라 정렬되어 투사 광학계를 구성한다.
필드 렌즈(500)는 표시 소자(300)로부터 반사된 광을 수신하고, 상기 광의 빔 면적을 감소시켜서 출력한다. 표시 소자(300)로부터 반사된 투사광은 그 빔 면적(beam spot size)이 크기 때문에, 투사 렌즈(420)로 전달되지 못하는 광이 발생할 수 있고 이것은 광손실을 야기할 수 있다. 필드 렌즈(500)는 표시 소자(300)로부터 반사된 광을 집광하여 그 빔 면적을 줄임으로써, 투사 렌즈(420)에 최대한 많은 양의 광이 전달되도록 한다.
투사 렌즈 유닛(400)은 필드 렌즈(500)로부터 빔 면적이 조절된 광을 수신하고, 스크린 상에 투사광의 초점이 형성되도록 한다. 투사 렌즈 유닛(400)은 스크린으로부터의 순서대로, 부의 굴절력의 제1렌즈(410), 정의 굴절력의 제2렌즈(420), 부의 굴절력의 제3렌즈(430), 정의 굴절력의 제4렌즈(440)를 포함할 수 있다. 제1렌즈(410)는 표시 소자(300) 쪽으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있고, 제2렌즈(420)는 스크린 쪽으로 볼록한 메니스커스 형상을 가질 수 있다. 제3렌즈(430)는 양오목 형상을 가질 수 있고, 제4렌즈(440)는 평-볼록 형상을 가질 수 있다. 각 렌즈의 렌즈면에는 구면 또는 비구면이 적절히 채용할 수 있다.
투사 렌즈 유닛(400)은 초점 거리 조절이 가능하도록 투사 렌즈 유닛(400)을 구성하는 렌즈의 전체 또는 일부가 제3광축(OA3)을 따라 이동될 수 있게 구성될 수 있고, 표시 소자(300)에 의해 형성된 영상을 스크린상에 확대하여 표시할 수 있다.
도시된 투사 렌즈 유닛(400)를 구성하는 각 렌즈의 형상은 예시적인 것이다. 또한, 렌즈 매수나 굴절력 배치도 예시적인 것으로, 투사 렌즈 유닛(400)은 정, 부, 정 굴절력의 3매 렌즈로 구성되는 형태로 변경될 수도 있다.
도 5는 다른 실시예에 따른 프로젝터(2000)의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
본 실시예의 프로젝터(2000)는 도 1의 프로젝터(1000)와 비교할 때, 전술한 특징의 필드 렌즈(500)의 구성과 함께 추가적으로, 투사 광학계의 광축, 즉, 제3광축(OA3)과 표시 소자(300)의 중심축(C) 간에 기설정된 소정 간격의 오프셋(Doffset)을 준 경우이다.
표시 소자(300)는 다수의 픽셀들이 가로 방향(Y 방향) 및 세로 방향(X 방향)을 따라 배열되어 이루어지며, 오프셋(Doffset)은 표시 소자(300)를 구성하는 픽셀들이 배열된 세로 방향(X 방향) 길이의 절반을 기준으로, 이 절반 길이에 대한 백분율로 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시 소자(300)의 중심축(C)과 제3광축(OA3)이 일치하는 경우, 오프셋(Doffset)이 0%가 되고, 표시 소자(300)의 세로 방향 끝단에 제3광축(OA3)이 위치하는 경우에 오프셋(Doffset)은 100%가 된다. 오프셋(Doffset)은 약 3%~20%의 범위로 주어질 수 있다. 이러한 오프셋(Doffset)의 제공은 스크린 상에 발생할 수 있는 고스트 영상을 스크린 밖으로 빼내는 역할과 효율을 증가시키는 역할을 할 수 있다. 오프셋(Doffset)이 주어진 경우에 투사 렌즈 유닛(400)의 구체적인 구성은 오프셋(Doffset)이 없는 경우나, 다른 오프셋(Doffset)을 갖는 경우에 비해 변경될 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1000, 2000...프로젝터 100...광원
110...제1광원 120...제2광원
200...조명 렌즈 유닛 210...제1 콜리메이팅렌즈
220...제2 콜리메이팅렌즈 230...제3 콜리메이팅렌즈
240...제4 콜리메이팅렌즈 300...표시 소자
400...투사 렌즈 유닛 500...필드 렌즈
600...반사 부재

Claims (15)

  1. 광원;
    상기 광원에서 조사된 광빔을 정형, 집속하여 영상 형성을 위한 조명광을 형성하는 하나 이상의 렌즈를 구비하는 조명 렌즈 유닛;
    입사된 상기 조명광을 신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 표시 소자;
    상기 표시 소자에 의해 형성된 영상을 스크린 상에 투사하기 위한 하나 이상의 렌즈를 구비하는 투사 렌즈 유닛;
    상기 조명광을 상기 표시 소자 상에 집속하는 정의 굴절력의 렌즈로, 상기 조명광이 입사되는 제1렌즈면과, 상기 표시 소자에서 형성된 영상이 입사되는 제2렌즈면을 구비하는 필드 렌즈;
    상기 조명 렌즈 유닛을 통과한 조명광의 경로를 상기 필드 렌즈를 향하는 방향으로 변경하는 반사부재;를 포함하며,
    상기 제1렌즈면은 상기 조명광 중 일부가 반사될 때 상기 투사 렌즈 유닛을 회피하는 경로로 반사시키는 형상인 프로젝터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 상기 표시 소자쪽으로 볼록한 메니스커스 형상을 가지는 프로젝터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 상기 제1렌즈면은 평면이고, 상기 제2렌즈면은 볼록한 평-볼록 렌즈인 프로젝터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 양볼록 렌즈로서, 상기 제1렌즈면의 곡률 반경 절대값은 상기 제2렌즈면의 곡률 반경 절대값보다 큰 프로젝터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 다음 조건을 만족하는 프로젝터.
    |R1|≥10|R2|
    여기서, R1, R2는 각각 상기 제1렌즈면, 제2렌즈면의 곡률 반경이다.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 다음 조건을 만족하는 프로젝터.
    |R1|≥200mm
    여기서, R1은 상기 제1렌즈면의 곡률 반경이다.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필드 렌즈는 적어도 한 면이 구면으로 된 프로젝터.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필드 렌즈의 상기 제1렌즈면에는 반사 방지 코팅(anti-reflection coating)이 이루어진 프로젝터.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투사 렌즈 유닛의 광축과 상기 표시 소자의 중심축은 나란하며, 서로 일치하지 않고, 소정 거리로 오프셋되어 있는 프로젝터.
  10. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    스크린 위치에 따른 포커싱을 위해, 상기 투사 렌즈 유닛을 이루는 렌즈의 일부 또는 전체가 광축을 따라 움직이도록 구성된 프로젝터.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    조명 렌즈 유닛은
    상기 광원에서의 광을 평행광으로 만드는 콜리메이팅(collimating) 렌즈;
    광의 컬러와 밝기를 균일하게 하는 플라이아이(fly eye) 렌즈;
    광을 상기 표시 소자로 집속하는 릴레이 렌즈;를 포함하는 프로젝터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 광원은
    서로 다른 컬러의 광을 조사하는 제1광원과 제2광원을 포함하는 프로젝터.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1광원과 제2광원은 서로 교차하는 광축을 따라 광을 조사하도록 배치되고,
    상기 제1광원에서의 광과 상기 제2광원에서의 광의 경로를 제어하여 상기 제1광원에서의 광과 상기 제2광원에서의 광이 동일한 광축을 따라 진행하게 하는 필터가 더 배치된 프로젝터.
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    투사 렌즈 유닛은
    스크린으로부터 순서대로 배치된 부, 정, 부, 정의 굴절력의 4매 렌즈를 포함하는 프로젝터.
  15. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    투사 렌즈 유닛은
    스크린으로부터 순서대로 배치된 정, 부, 정의 굴절력의 3매 렌즈를 포함하는 프로젝터.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024143962A1 (ko) * 2022-12-30 2024-07-04 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 가전 기기
WO2024143965A1 (ko) * 2022-12-30 2024-07-04 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 가전 기기

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107577108B (zh) 2016-07-04 2019-09-20 深圳光峰科技股份有限公司 一种显示系统及方法
KR102386492B1 (ko) * 2017-03-21 2022-04-15 삼성전자주식회사 렌즈 어셈블리 및 그를 포함하는 광학 장치
CN114167671B (zh) * 2021-12-07 2024-03-08 成都迅达光电有限公司 一种折衍式投影照明系统

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3266854B2 (ja) * 1998-05-20 2002-03-18 旭光学工業株式会社 反射型画像投影装置
DE19832317C1 (de) 1998-07-17 2000-05-11 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung, bei der von einer Lichtquelle aus Licht auf eine Fläche gerichtet wird
DE19948542A1 (de) * 1999-10-08 2001-05-23 Zeiss Carl Jena Gmbh Anordnung, bei der von einer Lichtquelle aus Licht auf eine Fläche gerichtet wird
TW457396B (en) * 2001-02-02 2001-10-01 Optoma Corp Improvement methods and their apparatus in ghost image on the projected image or its periphery
TW586014B (en) 2000-08-18 2004-05-01 Seiko Epson Corp Zoom lens device, optical device comprising the same, and projector
TW494270B (en) * 2001-12-06 2002-07-11 Optoma Corp Projection system to improve the ghost image of picture
JP3562513B2 (ja) * 2002-01-25 2004-09-08 ソニー株式会社 画像表示装置
US7052139B2 (en) 2003-08-22 2006-05-30 Seiko Epson Corporation Illumination unit and projector including the same
TWI287166B (en) 2004-11-15 2007-09-21 Young Optics Inc Projection display system
TWI402603B (zh) 2009-04-06 2013-07-21 Young Optics Inc 光學引擎
TW201037352A (en) 2009-04-10 2010-10-16 Young Optics Inc Fixed-focus lens
CN101995742B (zh) 2009-08-19 2012-07-04 扬明光学股份有限公司 投影模组及其调整机构
TW201113553A (en) 2009-10-13 2011-04-16 Young Optics Inc Fixed-focus lens
TW201115255A (en) * 2009-10-21 2011-05-01 Young Optics Inc Projection apparatus
TW201115254A (en) 2009-10-21 2011-05-01 Young Optics Inc Projection apparatus
US8365075B2 (en) 2009-11-19 2013-01-29 International Business Machines Corporation Recording events in a virtual world
TWI418843B (zh) 2009-11-27 2013-12-11 Young Optics Inc 投影鏡頭
TW201128227A (en) * 2010-02-12 2011-08-16 Young Optics Inc Optical projection system and method for reducing ghost image generated therein
KR101188202B1 (ko) 2010-06-25 2012-10-09 스크램테크놀러지스아시아 유한회사 프로젝션 디스플레이 장치의 광학계
US8649101B2 (en) * 2010-08-19 2014-02-11 Young Optics Inc. Projection apparatus
JP6082560B2 (ja) * 2012-10-09 2017-02-15 株式会社日立メディアエレクトロニクス 光源装置およびそれを用いた投射型表示装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024143962A1 (ko) * 2022-12-30 2024-07-04 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 가전 기기
WO2024143965A1 (ko) * 2022-12-30 2024-07-04 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이를 포함하는 가전 기기

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Publication number Publication date
US20150286118A1 (en) 2015-10-08
US9568813B2 (en) 2017-02-14

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