KR20200043773A

KR20200043773A - 영상 투사 장치 및 이를 포함하는 시스템

Info

Publication number: KR20200043773A
Application number: KR1020180124584A
Authority: KR
Inventors: 김병오; 정재락
Original assignee: 주식회사 옵트론텍
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-28
Also published as: KR102207205B1

Abstract

일부 실시예들에 따른 영상 투과 장치는, 광 다발을 방출하는 디스플레이 소자; 상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제1 비구면 렌즈를 포함하는 제1 렌즈 세트; 상기 제1 렌즈 세트를 투과한 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제2 비구면 렌즈를 포함하는 제2 렌즈 세트; 및 상기 제2 렌즈 세트를 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치된 비구면 반사경을 포함할 수 있다.

Description

영상 투사 장치 및 이를 포함하는 시스템{Image projection device and system containing same}

본 발명의 기술적 사상은 영상 투사 장치 및 그 시스템에 관한 것으로서, 화면 왜곡의 보정을 효과적으로 수행할 수 있는 영상 투사 장치 및 그 시스템에 관한 것이다.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 기기의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 대화면을 구현하는 기기의 일 예로서 영상을 확대 투사하는 기능을 갖춘 영상 투사 장치가 있다. 영상 투사 장치는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치를 말하며, 대표적인 예로 영상 투사 장치, 프로젝션 텔레비전 등이 있다.

최근에는 영상 투사 장치의 성능을 제고시키기 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 이러한, 연구들 중 하나가 스크린에 인접한 상태에서 대화면을 투영하는 UST(ultra short throw ratio) 광학계의 구현이다.

그러나, 기존의 영상 투사장치에 포함된 광학계로는 투사장치와 스크린 사이의 거리를 짧게 하는 것이 어려우며 특히 Full HD의 화질의 구현은 매우 어려운 상황이다. 특히, Full HD를 구현하기 위하여 요구되는 광학계의 렌즈의 수가 증가하고 있으나, 렌즈의 수의 증가는 프로젝터 크기를 크게하여 최근 전자기기의 경박 단소화 추세와 상충되는 면이 있다. 이에 따라, 전체 광학계의 크기를 최소화 하면서 UST 기술을 구현하기 위한 다양한 기술들이 연구되고 있다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 기술적 과제는 신뢰성이 제고된 영상 투사 장치 및 영상 투사 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한, 일부 실시예들에 따른 영상 투사 장치는, 광 다발을 방출하는 디스플레이 소자; 상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제1 비구면 렌즈를 포함하는 제1 렌즈 세트; 상기 제1 렌즈 세트를 투과한 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제2 비구면 렌즈를 포함하는 제2 렌즈 세트; 및 상기 제2 렌즈 세트를 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치된 비구면 반사경을 포함할 수 있다.

상기 제1 및 제2 비구면 렌즈는 플라스틱을 포함하고 상기 영상 투사 장치의 영상의 왜곡을 보정하도록 구성될 수 있다.

상기 제1 렌즈 세트는 상기 광 다발을 수렴시키고, 상기 제2 렌즈 세트는 상기 광 다발을 발산시키되, 상기 제1 및 제2 렌즈세트들은 유리로 구성된 렌즈들을 포함할 수 있다.

상기 영상 투사 장치는 상기 제1 렌즈 세트 및 제2 렌즈 세트는 유리 구면 렌즈들을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 렌즈 세트는 순서대로 상기 디스플레이 소자로부터 멀어지는 제1 내지 제5 렌즈들을 포함하고, 상기 제3 렌즈는 상기 제1 비구면 렌즈일 수 있다.

상기 영상 투사 장치는 상기 제1 렌즈 세트와 상기 제2 렌즈 세트 사이에 배치된 제6 렌즈를 더 포함하고, 상기 제2 렌즈 세트는 순서대로 상기 디스플레이 소자로부터 멀어지는 제7 내지 제11 렌즈들을 포함하고, 상기 제11 렌즈는 상기 제2 비구면 렌즈일 수 있다.

상기 제1 렌즈 세트와 상기 제2 렌즈 세트의 광축은 동일하고, 상기 제1 및 제2 렌즈들의 직경은 상기 제3 렌즈의 직경보다 더 크고, 상기 제11 렌즈의 직경은 상기 제1 내지 제10 렌즈들의 직경들보다 더 클 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한, 일부 실시예들에 따른 영상 투사 시스템은 영상 투사 장치 및 상기 영상 투사 장치에 인접하게 배치된 스크린을 포함하되, 상기 영상 투사 장치는 광 다발을 방출하는 디스플레이 소자; 상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 상기 디스플레이 소자로부터 순서대로 멀어지도록 배치된 제1 내지 제11 렌즈들; 및 상기 제1 내지 제11 렌즈들을 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치된 비구면 반사경을 포함하되, 상기 제3 렌즈 및 상기 제11 렌즈는 비구면 플라스틱 렌즈이고, 상기 제1, 제2 및 제4 내지 제10 렌즈들은 구면 유리 렌즈일 수 있다.

상기 제1 내지 제11 렌즈의 광축은 동일하고, 상기 제7 내지 제10 렌즈는 일체로서 상기 광축 방향으로 이동 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 영상 투사 장치로부터 상기 스크린까지의 거리는 상기 스크린의 폭의 0.2배 이하일 수 있다.

상기 프로젝션의 크기는 23.7인치 내지 66.2인치일 수 있다.

본 발명의 기술적 사상에 따르면, 영상 왜곡 성능이 개선된 영상 투사 장치 및 이를 포함하는 영상 투사 시스템을 제공할수 있다.

도 1은 일부 실시예들에 따른 영상 투사 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 영상 투사 장치를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들이다.
도 3은 도 1의 영상 투사 장치의 분해 사시도 이다.
도 4는 일부 실시예들에 따른 영상 투사 장치에 포함되는 영상 투사계를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5a 내지 5c는 일부 실시예들에 따른 영상 투사 장치에 포함되는 영상 투사계의 줌인 및 줌 아웃 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함한다" 또는 "갖는다" 등의 표현은 명세서에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.

어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.

첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다. 여기에 사용되는 모든 용어 "및/또는"은 언급된 구성 요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

도 1은 일부 실시예에 따르는 영상 투사 시스템을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.

도 1을 참조하면, 일부 실시예들에 따른 영상 투사 시스템(1)은 영상 투사 장치(100) 및 스크린(S)를 포함할 수 있다. 영상 투사 장치(100)는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치로서, 도시한 바와 같이 영상을 확대 투사하는 프로젝터(projector) 등이 될 수 있다. 이하에서는 프로젝터 형태의 영상 투사 장치(100)에 대한 실시예들을 설명하지만, 본발명의 기술적 사상이 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 영상 장치 분야의 통상의 기술자는 이하에서 설명하는 실시예들을, 프로젝션 텔레비전 등과 같이, 영상 투사 장치가 디스플레이에 내장되는 경우에 대해서도 실질적으로 동일한 방식으로 용이하게 적용 가능할 것이다.

일부 실시예들에 따르면, 영상 투사 장치(100)는 스크린(S)에 인접하게 배치되며, 상기 스크린(S)에 영상을 결상시킬 수 있다. 도 1을 참조하면, 스크린(S)으로부터 영상 투사 장치(100)까지의 거리를 투사거리(T)라고 할 때, 투사 거리(T)는 스크린의 폭(W)의 약 0.2배 이하일 수 있다. 여기서 투사 거리(T)와 스크린의 폭(W)의 비율을 투사비(Throw Ratio)라고 한다. 영상 투사 장치(100)는 스크린(S)과 초근거리에 배치된 상태에서 상기 스크린(S)에 대화면의 영상을 투사한다. 여기서 초근거리라 함은, 투사비가 1 이하임을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 스크린에 투사된 영상의 대각선의 길이는 약 23.7인치 내지 약 66.2인치일 수 있다. 여기서 1인치는 약 2.54cm일 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 영상 투사 장치(100)를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 영상 투사 장치(100)는 분리 결합 가능한 상부 및 하부 케이스(111, 112)를 포함할 수 있다. 상부 및 하부 케이스(111, 112)에 의해 형성된 내부 공간에는 광학부품 및 전자부품들이 배치될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 상부 및 하부 케이스(111, 112)의 사이에는 하나 이상의 중간 케이스들이 추가로 배치될 수도 있다.

상부 케이스(111)에는 조작부(113)가 배치될 수 있다. 조작부(113)는 접촉 조작 방식(tactile manner)으로 조작될 수 있다. 영상 투사 장치(100)는 조작부(113)를 통해 영상 투사 장치(100)의 동작을 제어하기 위한 명령을 입력받을 수 있다. 영상 투사 장치(100)는 조작부(113)를 통해 시작, 종료 및 채널 선택 등의 명령을 입력 받을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 영상 투사 장치(100)는 조작부(113)를 통해 영상의 줌인(Zoom -In) 또는 줌아웃(Zoom-Out) 명령을 입력 받을 수 있다. 영상 투사 장치(100)는 조작부(113)를 통해 영상의 포커싱(Focusing) 명령을 입력 받을 수 있다.

하부 케이스(112)에는 공기 유동부(114), 인터페이스(115), 전원 공급부(116) 등이 배치될 수 있다. 공기 유동부(114)는 복수의 관통공들을 포함하고, 공기가 영상 투사 장치(100)의 내부를 지날 수 있도록 구성된다. 영상 투사 장치(100)는 팬 등의 냉각 장치를 더 포함할 수 있다. 냉각 장치는 외부 공기를 영상 투사 장치(100)의 내부에서 강제 대류하도록 하여 영상 투사 장치(100)를 냉각할 수 있다.

영상 투사 장치(100)가 인터페이스(115)를 통해 외부 기기와 데이터 교환 등을 할 수 있다. 영상 투사 장치(100)는 인터페이스(115)를 통하여 영상을 투사하기 위한 영상 데이터를 외부로부터 입력 받을 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 인터페이스(115)는 연결 단자를 포함하여, 컴퓨터, 디브디(DVD) 플레이어 등과 같이 영상 및/또는 음성 데이터를 공급할 수 있는 전자기기에 전기적으로 연결될 수 있도록 구성된다.

전원 공급부(116)는 영상 투사 장치(100)에 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(116)는 하부 케이스(112)에 장착될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에 따르면, 전원 공급부(116)는, 교류 전원을 공급받아 직류 전원으로 변환하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 전원 공급부(116)는 정류 회로 및/또는 평활 회로를 포함할 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예들에 따르면, 전원 공급부(116)는 충전식 배터리일 수 있고, 영상 투사 장치(100)에 탈착 가능하도록 구성될 수 있다.

상부 및 하부 케이스(111, 112) 중 어느 하나는 스피커 등의 음향 출력부를 포함할 수 있다. 상부 및 하부 케이스(111, 112) 중 어느 하나는 신호 수신용 안테나 등을 추가로 포함할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 투사부(117)는 영상을 상부 케이스(111)의 상면에서 외부로 투사하도록 구성될 수 있다. 투사부(117)는 영상 투사계(140)로부터 전달된 광을 스크린(S, 도1 참조)에 투사할 수 있다. 투사부(117)는 조작부(113)의 조작에 의하여 복수의 렌즈들 및 미러의 간격을 조절할 수 있도록 구성된다. 이를 통하여 영상 투사 장치(100)의 줌 및/또는 포커싱 기능이 구현될 수 있다.

도 3은 도 1의 영상 투사 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.

도 4는 도 3의 영상 투사계(140)를 확대하여 도시한 개략적인 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상부 및 하부 케이스(111, 112) 내에는 제어 회로 기판(121)이 장착될 수 있다. 제어 회로 기판(121)은 영상 투사 장치(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부를 구성할 수 있다.

상부 및 하부 케이스(111, 112) 내에는 제어 회로 기판(121)이 장착될 수 있다. 광학계(130)는 영상 투사 장치(100)에서 광의 반사나 굴절을 이용하여 물체의 영상을 구현하기 위하여 반사경이나 렌즈 등을 배열한 광학 부품들의 체계일 수 있다. 상기 광학계(130)와 하부 케이스(112) 사이에는 광학계(130)의 구성 요소들을 고정할 수 있는 구조물이 추가로 배치될 수 있다.

광학계(130)는 광원(131), 조명계(132), 디스플레이 소자(133) 및 영상 투사계(140)를 포함할 수 있다. 광원(131)은 전기 에너지를 공급받아 빛 에너지로 변환시켜 광 다발(LF)을 형성할 수 있다. 여기서 광 다발(LF)은, 빛 에너지가 전파되는 경로를 나타내는 광선들의 묶음으로, 택일적으로 광선속(Light Flux)이라고 지칭될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 광원(131)은 초고진공 수은 램프(Ultra High Vacuum Lamp), 발광다이오드(Light Emitting Diode), 레이저 다이오드(laser diode, LD) 등일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 광원(131)의 동작을 돕기 위하여 광원(131)에 공급되는 전기를 안정화하는 안정기가 추가로 제공될 수 있다.

조명계(132)는 광원(131)에서 발생한 광 다발(LF)을 디스플레이 소자(133)에 조명시키도록 이루어진다. 디스플레이 소자(133)는 상기 광 다발(LF)을 이용하여 영상을 형성할 수 있다. 보다 구체적으로, 디스플레이 소자(133)는 입사면에 조명되는 광 다발(LF)을 반사하여 영상을 구현하는 반사형 디스플레이 패널이 될 수 있다. 본 도면들을 참조하면, 디스플레이 소자(133)의 입사면은 사각형일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.

디스플레이 소자(133)는 디지털 방식으로 제어되는 전자소자일 수 있다. 전자소자는 각각 구동가능한 복수의 마이크로 미러를 포함할 수 있다. 복수의 마이크로 미러는 구현할 영상에 대응되게 광을 독립적으로 반사시킬 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 디스플레이 소자(133)는 예를 들어 제어 신호에 따라 경사각이 온(ON) 상태와 오프(OFF) 상태로 변화하는 마이크로 미러를 평면상에 격자로 배열한 DMD(Digital Micro-mirror Device)일 수 있다. . 일부 실시예들에 따르면, 디스플레이 소자(133)는 액정 디스플레이로서, 광을 반사하여 영상을 구현할 수 있는 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 패널이 될 수 있다.

영상 투사계(140)는 디스플레이 소자(133)에서 형성된 영상을 확대투사하도록 구성될 수 있다. 도 4를 참조하면 영상 투사계(140)는 극성 빔 스플리터(PBS), 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11), 스플리터(SP) 및 비구면 거울(NSM)을 포함할 수 있다.

극성 빔 스플리터(PBS)는 디스플레이 소자(133)로부터 입사한 광 다발(LF)을 상이한 선형 편광의 2 개의 광 다발(LF)로 분할할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 극성 빔 스플리터(PBS)은 직교 편광기일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 극성 빔 스플리터(PBS)을 통과한 광 다발(LF)은 완전히 편광될 수 있다. 하지만 이에 제한되지 않고, 빔 스플리터(PBS)을 통과한 광 다발(LF)은 서로 다른 편광의 광이 혼합된 상태일 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)는 그 순서대로 디스플레이 소자(133)로부터 멀어질 수 있다. 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)는 정렬되어 배치될 수 있다. 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)의 광축은 일치할 수 있다. 여기서 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)의 광축이라 함은, 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)의 회전시켜도 광학적으로 차이가 나지 않는 축일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 및 제11 렌즈(L3, L11)는 비구면 렌즈일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1, 제2, 제4 내지 제10 렌즈(L1, L2, L4, L5, …, L10)는 구면 렌즈일 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 및 제11 렌즈(L3, L11)는 플라스틱을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제3 및 제11 렌즈(L3, L11)는 E48R을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1, 제2, 제4 내지 제10 렌즈(L1, L2, L4, L5, …, L10)는 유리를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1, 제2, 제4 내지 제10 렌즈(L1, L2, L4, L5, …, L10)는 TAFD35, FCD1, BSC7/TAFD55, EF2, EFDS2, FCD1/TAFD40, FCD1의 물질들 중 중 어느 하나를 포함할 수 있다.

제3 및 제11 렌즈(L3, L11)는 영상 투사 장치(100)가 영사하는 영상의 왜곡을 보정하여 영상 투사 장치(100)의 성능을 향상시킬 수 있다. 제3 렌즈(L3)는 영상 투사계(140) 전체 중 광 다발(LF)이 도달하는 영역이 비교적 좁은 부분에 배치되어, 효과적으로 영상의 왜곡의 보정할 수 있다. 이는 제1 및 제2 렌즈(L1, L2)에 의해 광 다발(LF)이 쇄교하는 면적이 감소하였기 때문이다. 따라서 제3 렌즈(L3)는 비교적 작은 크기에도 불구하고 광 다발(LF) 전체의 영상 왜곡을 보정할 수 있다. 제11 렌즈(L11)는 비구면 거울(NSM)에 도달하기 전 마지막에 배치된 렌즈에 해당하는바, 영상 투사계(140)의 렌즈들 전체에 의해 발생할 수 있는 영상의 왜곡을 보정할 수 있는바, 더욱 효과적으로 영상 투사장치의 영상 왜곡을 보정할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제4 및 제5 렌즈(L4, L5)는 접합렌즈일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제4 및 제5 렌즈(L4, L5)는 색수차를 보정하는 역할을 할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제8 및 제9 렌즈(L8, L9)는 접합렌즈일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 제8 및 제9 렌즈(L8, L9)는 색수차를 보정하는 역할을 할 수 있다.

아래 표1 은 일 구현예들에 따른 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, …, L11)의 예시적인 소재, 굴절률, 분산(dispersion) 및 초점 길이를 나타낸다.

렌즈	소재	굴절률	분산	초점거리(mm)
L1	TAFD35	1.911	35	34.47
L2	FCD1	1.497	81	19.18
L3	E48R	1.532	56	49.53
L4/L5	BSC7/TAFD55	1.517/2.001	64/29	-13.18
L6	EF2	1.620	36	17.25
L7	EFDS2	2.003	19	17.48
L8/L9	FCD1/TAFD40	1.497/2.001	81/25	-11.31
L10	FCD1	1.497	81	37.85
L11		1.532	56	-30.25

표 1에서, L4/L5와 L8/L9로 표시됨은, 제4 및 제5 렌즈(L4, L5)와 제8 및 제9 렌즈(L8, L9)는 각각 접합 렌즈를 구성함을 의미한다. 이에 따라 접합된 제4 및 제5 렌즈(L4, L5)와 제8 및 제9 렌즈(L8, L9)는 일체로서 각각 하나의 초점 거리를 가질 수 있다. 또한, 표 1의 분산 값은 셀마이어 방정식에 의해 산출된 무차원의 값이다.일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제5 렌즈(L1, L2, …, L5)는 제1 렌즈 세트(LS1)를 구성할 수 있고, 제7 내지 제11 렌즈(L7, L8, …, L11)는 제2 렌즈 세트(LS2)를 구성할 수 있다. 제1 렌즈 세트(LS1)는 제2 렌즈 세트(LS2)와 디스플레이 소자(133) 사이에 배치될 수 있다. 제6 렌즈(L6)는 제1 및 제2 렌즈 세트(LS1, LS2) 사이에 배치될 수 있다. 제1 렌즈 세트(LS1)는 광 다발(LF)을 수렴시킬 수 있다. 이때 광 다발(LF)이 수렴한다 함은, 광 다발(LF)의 진행 방향을 따라 진행함에 따라 광 다발(LF)이 광축에 가까워지는 것을 의미할 수 있다. 제2 렌즈 세트(LS2)는 광 다발(LF)을 발산시킬 수 있다. 이때 광 다발(LF)이 발산한다 함은, 광 다발(LF)의 진행 방향을 따라 진행함에 따라 광 다발(LF)이 광축으로부터 멀어지는 것을 의미할 수 있다.

일부 실시예들에 따르면, 제1 내지 제5 렌즈(L1, L2, …, L5)는 순서대로 더 큰 직경을 가질 수 있다. 구체적으로 제1 렌즈(L1)는 제2 렌즈(L2)보다 더 큰 직경을 가지고, 제2 렌즈(L2)는 제3 렌즈(L3)보다 더 큰 직경을 가지며, 제3 렌즈(L3)는 제4 렌즈(L4)보다 더 큰 직경을 가지고 제4 렌즈(L4)는 제5 렌즈(L5)보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제7 내지 제11 렌즈(L7, L8, …, L11)는 순서대로 더 작은 직경을 가질 수 있다. 구체적으로 제7 렌즈(L7)는 제8 렌즈(L8)보다 더 작은 직경을 가지고, 제8 렌즈(L8)는 제9 렌즈(L9)보다 더 작은 직경을 가지며, 제9 렌즈(L)는 제10 렌즈(L10)보다 더 작은 직경을 가지며 제10 렌즈(L10)는 제11 렌즈(L11)보다 더 작은 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제11 렌즈(L11)는 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, L3, …, L11) 중 가장 큰 직경을 가질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제6 렌즈(L6)는 제1 내지 제11 렌즈(L1, L2, L3, …, L11) 중 가장 작은 직경을 가질 수 있다.

여기서 도 5a 내지 도 5c는 일부 실시예들에 따른 영상 투사 장치(100)의 줌인 및 줌 아웃 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.

도 3 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 영상 투사 장치(100)의 줌 인 및 줌 아웃을 위하여, 제2 렌즈 세트(LS2) 중 일부가 이동할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제7 내지 제10렌즈(L7, L8, L9, L10)는 일체로서 광축 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예들에 따르면 제7 내지 제10렌즈(L7, L8, L9, L10)는 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)에 해당할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)는 소정의 구동 수단에 연결되어 광축 방향으로 이동할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)는 줌 인을 위하여 디스플레이 소자(133)로부터 멀어질 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)는 줌 아웃을 위하여 디스플레이 소자(133)에 가까워질 수 있다. 구체적으로, 도 5a에 도시된 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)의 위치는 최대의 줌 아웃을 위한 위치일 수 있다. 도 5c에 도시된 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)의 위치는 최대의 줌 인을 위한 위치일 수 있다. 도 5b에 도시된 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)의 위치는 도 5a와 도 5b의 사이의 줌을 위한 위치일 수 있다.

아래 표 2는 도 5a 내지 도 5c의 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)의 위치들에 따른 영상 투과장치의 성능(specification)을 나타낸 것이다. 하기의 Z1, Z2, Z3는 줌 구동 렌즈 세트(ZDLS)의 위치를 의미하는 것으로서 각각 순서대로 도 5a 내지 도 5c에 대응될 수 있다.

		Z1	Z2	Z3
렌즈 구성		유리 렌즈9, 플라스틱 렌즈2	유리 렌즈9, 플라스틱 렌즈2	유리 렌즈9, 플라스틱 렌즈2
F 값(F number)		4.5	4.5	4.5
등가 초점 거리 (mm)		1.7	1.69	1.68
상대 조도(%)		69.8	69.7	69.6
제1 전장 거리(mm)		77	77	77
제2 전장 거리(mm)		102.02	102.02	102.02
MTF (가로/세로, %)	0 필드	73.5/73.5	68.3/68.3	60.3/60.7
	0.5 필드	61.4/53.2	65.0/62.6	60.5/66.7
	1.0 필드	43.9/32.3	55.7/60.2	51.1/45.3
TV 왜곡(TV distortion)(%)		-0.12	-0.07	-0.07
디스플레이 소자 크기(inch)		0.37	0.37	0.37
투사비(Throw ratio)		0.2	0.2	0.2
배율(배)		63.6	120.4	177.3
영상 크기(inch)		23.73	44.92	66.15

TV 왜곡은 그리드에 투사된 영상의 왜곡율로부터 측정될 수 있다. 투사비는 영상 투사 장치(100)와 스크린(S, 도 1 참조) 사이의 거리의 스크린(S, 도 1 참조)에 결상된 영상에 대한 폭의 비율일 수 있다. 제1 전장 거리는 디스플레이 소자(133)로부터 제11 렌즈(L11)까지 광다발의 경로의 길이일 수 있다. 제2 전장 거리는 디스플레이 소자(133)로부터 비구면 거울(NSM)까지 광다발의 경로의 길이일 수 있다.MTF는 'modulation transfer function'의 약자로서, 렌즈의 성능(예컨대, 분해능)을 나타내기 위한 파라미터일 수 있다. MTF는 공지의 기기 및 방법에 의해 일부 실시예들에 따른 영상 투사 장치(100)에 대해 측정될 수 있다. 여기서 필드란 영상의 상대적 위치를 나타내는 것으로, 필드 별로 MTF를 구함으로써 영상의 위치별 재현의 품질을 측정할 수 있다. 예컨대, 0 필드는 영상의 가로축 또는 세로축 상의 중심을, 1 필드는 영상의 가로축상 또는 세로축상 끝부분을, 0.5 필드는 0 필드와 1 필드의 중심을 의미한다.

이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

1: 영상 투사 시스템, 100: 영상 투사 장치, 130: 광학계 140: 영상 투사계
L1, L2, …, L11: 렌즈, NSM: 비구면 거울, PBS: 극성 빔 스플리터
PS: 스플리터

Claims

광 다발을 방출하는 디스플레이 소자;
상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제1 비구면 렌즈를 포함하는 제1 렌즈 세트;
상기 제1 렌즈 세트를 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 제2 비구면 렌즈를 포함하는 제2 렌즈 세트; 및
상기 제2 렌즈 세트를 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치된 비구면 반사경을 포함하는 영상 투사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 비구면 렌즈는 플라스틱을 포함하고 상기 영상 투사 장치의 영상의 왜곡을 보정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
제2항에 있어서,
상기 제1 렌즈 세트는 상기 광 다발을 수렴시키고, 상기 제2 렌즈 세트는 상기 광 다발을 발산시키되,
상기 제1 및 제2 렌즈세트들은 유리 렌즈들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 렌즈 세트는 순서대로 상기 디스플레이 소자로부터 멀어지는 제1 내지 제5 렌즈들을 포함하고, 상기 제3 렌즈는 상기 제1 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 렌즈 세트와 상기 제2 렌즈 세트 사이에 배치된 제6 렌즈를 더 포함하고,
상기 제2 렌즈 세트는 순서대로 상기 디스플레이 소자로부터 멀어지는 제7 내지 제11 렌즈들을 포함하고, 상기 제11 렌즈는 상기 제2 비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 렌즈 세트와 상기 제2 렌즈 세트의 광축은 동일하고,
상기 제1 및 제2 렌즈들의 직경은 상기 제3 렌즈의 직경보다 더 크고, 상기 제11 렌즈의 직경은 상기 제1 내지 제10 렌즈들의 직경들보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
영상 투사 장치; 및
상기 영상 투사 장치에 인접하게 배치된 스크린을 포함하되,
상기 영상 투사 장치는,
광 다발을 방출하는 디스플레이 소자;
상기 광 다발의 경로 상에 배치되고, 상기 디스플레이 소자로부터 순서대로 멀어지도록 배치된 제1 내지 제11 렌즈들; 및
상기 제1 내지 제11 렌즈들을 투과한 상기 광 다발의 경로 상에 배치된 비구면 반사경을 포함하되,
상기 제3 렌즈 및 상기 제11 렌즈는 비구면 플라스틱 렌즈이고, 상기 제1, 제2 및 제3 내지 제10 렌즈들은 구면 유리 렌즈인 것을 특징으로 하는 영상 투사 시스템.
제7항에 있어서,
상기 제1 내지 제11 렌즈들의 광축은 동일하고,
상기 제1 및 제2 렌즈들의 직경은 상기 제3 렌즈의 직경보다 더 크고, 상기 제11 렌즈의 직경은 상기 제1 내지 제10 렌즈들의 직경들보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
제7항에 있어서,
상기 영상 투사 장치로부터 상기 스크린까지의 거리는 상기 스크린의 폭의 0.2배 이하인 것을 특징으로 하는 영상 투사 시스템.
제9항에 있어서,
상기 영상 투사 장치가 상기 스크린에 투사한 영상은 대략 직사각형이고, 상기 영상의 대각선의 길이는 23.7인치 내지 66.2인치인 것을 특징으로 하는 영상 투사 시스템.