KR100433016B1 - 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스크린에 영상을 확대하여 투사하기 위한 투사렌즈의 구성을 개선하여 스크린과 프로젝터의 투사거리를 대폭감소시킬 수 있도록 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명은, 영상정보가 저장되어 이를 스크린 측으로 발산하는 프로젝터에 결합되어, 발산되는 영상을 확대시켜 소정 거리에 위치된 스크린에 결상시키기 위한 투사렌즈에 있어서, 프로젝터의 영상이 발산되는 측단부분에 결합되며, 발산된 영상을 전달받아 영상을 집광하는 제 1 렌즈부와; 상기 제 1 렌즈부에서 집광된 영상을 여러번에 걸쳐 점층적으로 확산 및 집광하여, 결국 확대된 영상이 스크린에 결상되도록 하기 위해 확대 영상을 발산하는 제 2 렌즈부로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈를 제공한다.

Description

스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈{Screen projector lens}

본 발명은 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈에 관한 것으로써, 상세하게는스크린에 영상을 확대하여 투사하기 위한 투사렌즈의 구성을 개선하여 스크린과 프로젝터의 투사거리를 대폭감소시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 상기 스크린 투사용 프로젝터(통칭 LCD 프로젝터라 하며, 이하 프로젝터라 칭함)는 스크린과 일정거리 이격되어 프로젝터 내에 저장된 영상정보를 투사렌즈를 통해 확대 방출하여 스크린에 목적하는 영상이 결상되도록 하는 것(이하, 영상투사장치라 칭함)이다.

상기와 같은 프로젝터의 투사렌즈는 대체로 영상을 확대하기 위한 볼록 렌즈의 형태를 갖게 되며, 이러한 투사렌즈는 확대된 영상이 가장 선명하게 관찰될 수 있도록 하기 위해 투사렌즈의 배율에 따른 특정의 거리를 갖는다.

특히, 이러한 영상투사장치 중 상기 스크린이 대형의 풀-스크린(2032 ×1524)으로 구비될 경우에는 상기된 투사거리 내에서 영상의 휘도 및 수차 (收差 (aberration))와 왜곡률의 편차가 심해 보다 정밀한 거리의 유지가 요구된다.

이러한 종래의 투사렌즈는 도 1에 나타낸 것과 같이 스크린(1)과 d1의 거리 이격됨은 상기된 바와 같으며, 이 d1의 거리는 가장 보편적인 거리가 3.6m ~ 4m 정도의 거리를 유지해야 한다.

또한, 도 2에 나타낸 구성은 스크린(1)과 프로젝터(2)의 사이에 반사경(4)을 설치하여 영상이 투사되는 d1의 거리를 d2의 거리로 감소시키도록 한 것으로, 이는 상기된 영상투사 장치에 비해 적은 공간이 제공되는 환경에서 설치될 수 있는 구성이다.

이러한 d2는 통상적으로 2.6m 정도의 거리가 되어야 하며, 상기된 d1, d2의 거리가 상기 설정치에서 벗어나게 되면 휘도 및 수차와 왜곡률 등이 최적화 되지 못하게 됨은 당연하다.

그러나, 상기된 조건의 프로젝터(2)는 대략 2.6m ~ 4m 정도의 거리가 유지되어야 하기 때문에 회사의 회의실, 상황실, 또는 대형 주택의 내부에 설치될 수 있기는 하지만 최근들어 그 사용율이 급증하는 스크린 광고차량, 전자칠판, 광고 스크린 등의 규격화된 공간을 갖는 영상투사 제품에는 적용하기 어려운 결점이 발생된다.

따라서, 상기된 결점을 해소하기 위해 도 1, 도 2에 개시된 프로젝터의 투사렌즈(3)를 짧은 거리에서 투사되는 영상이 최대한 확대되어 최적화된 영상 상태를 제공하는 광각렌즈로 교체구성하여 d1을 2,03m 정도로, 그리고 d2를 1.35m 정도의 거리로 감소시킴으로써, 스크린 광고차량, 풀-스크린이 적용되지 않은 소형의 전자칠판, 광고 스크린 등의 규격화된 영상투사 제품에 적용 가능하도록 한 것이 주로 사용된다.

상기와 같이 광각렌즈를 장착한 프로젝터는 우선 상기 광각렌즈의 가격이 고가의 프로젝터 가격과 거의 동일하여 영상투사 장치를 구성할 때, 그 설치단가가 대단히 높아지는 단점이 발생된다.

또한, 상기된 고가의 광각렌즈가 장착된 프로젝터에 의해 영상이 투사되는영상투사 장치는 1.35m ~ 2.03m 정도의 거리가 유지되어야 하기 때문에 그 이하의 수치(대략 1m 내의 수치)로 제작되는 제품, 예를 들어 풀-스크린이 적용되는 대형 TV나 대형 전자칠판 등의 규격에 적용하기 어려운 문제점이 발생된다.

따라서, 본 발명은 상기된 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로써, 프로젝터와 스크린간의 거리(d1, d2)가 0.9m ~ 1.5m 정도의 간격에서도 최적의 영상이 결상되어 프로젝터와 스크린 간의 거리를 대폭 감소시키도록 한 프로젝터의 투사렌즈를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 및 도 2는 프로젝터의 영상이 스크린에 투사되는 상태 예시도.

도 3은 본 발명에 의한 투사렌즈의 개략도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 스크린 2: 프로젝터

10: 투사렌즈 11: 제 1 렌즈부

12: 프리즘 13: 제 2 렌즈부

14: 확산부 15: 집광부

16: 발산부 20: 확산렌즈

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 다음과 같은 특징을 갖는다.

본 발명은 영상정보가 저장되어 이를 스크린 측으로 발산하는 프로젝터에 결합되어, 발산되는 영상을 확대시켜 소정 거리에 위치된 스크린에 결상시키기 위한 투사렌즈에 있어서, 프로젝터의 영상이 발산되는 측단부분에 결합되며, 발산된 영상을 전달받아 영상을 집광하는 제 1 렌즈부와; 상기 제 1 렌즈부에서 집광된 영상을 여러번에 걸쳐 점층적으로 확산 및 집광하여, 결국 확대된 영상이 스크린에 결상되도록 하기 위해 확대 영상을 발산하는 제 2 렌즈부로 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 상기 특징이 적용되는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 의한 투사렌즈의 구성을 나타낸 내부 개략도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 투사렌즈(10)는 프로젝터(2)의 영상이 발산되는 측 단에 결합되며, 영상을 집광하는 제 1 렌즈부(11)와, 집광된 영상을 다시 확산시키는 제 2 렌즈부(13)로 구성된다.

상기 제 1 렌즈부(11)는 프로젝터(2)에서 발산된 영상을 소정의 각도로 집광시키는 다수개(도면에서는 4개)의 프리즘(12)이 상호 맞대어져 배열된 형태로 구비된다.

상기 제 2 렌즈부(13)는 영상을 확산하기 위한 확산부(14)와, 영상을 다시 수렴하는 집광부(15)와, 상기 집광부(15)의 영상을 다시 확산하여 스크린(1)으로 투사시키는 발산부(16)로 구성된다.

상기 확산부(14)는 제 1 렌즈부(11)와 가장 근접되게 설치되며, 제 1 렌즈부(11)에서 집광된 영상을 1차적으로 확산하기 위한 렌즈(17)가 다수개(도면에서는 2개) 배열설치된다.

상기 집광부(15)는 제 1 렌즈부(11)를 기준으로 확산부(14)의 다음에 배열설치되며, 확산부(14)에서 확산된 영상을 완만한 기울기를 갖도록 점층적으로 집광하는 렌즈(17)가 다수개(도면에서는 2개) 배열설치된다.

상기 발산부(16)는 제 1 렌즈부(11)를 기준으로 최 외측에 배열설치되어 집광부(15)에서 집광된 영상을 점층적으로 확대발산하는 렌즈(17)가 다수개(도면에서는 3개) 배열설치된다.

여기서, 바람직하기로는 상기 확산부(14)와 집광부(15)의 각 렌즈(17)는 하우징(각 렌즈의 외면을 둘러싸고 있는 원통형태의 부재로 일반적인 사항이라 미도시함) 내에서 제 1 렌즈부(11)와 발산부(16)의 사이를 한계로 하여 위치가 가변되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 투사렌즈(10)는 도 1에서와 같이 프로젝터(2) 내에서 발산된 영상이 우선 제 1 렌즈부(11)를 통과하여 수렴되고, 이와 같이 수렴된 영상은 제 2 렌즈부(13)의 확산부(14)를 거치면서 확산된 후, 집광부(15)를 통해 다시 집광되고 마지막으로 발산부(16)에 의해 확산되어 스크린(1)에 투사된다.

이와 같이 점층적인 과정에 의해 수렴 및 확산된 영상은 일반 렌즈에서 단순히 확산된 영상에 비해 휘도나 수차 및 왜곡율의 편차가 적기 때문에 보다 정확한 영상의 결상이 가능하다.

또한, 상기 점층적인 과정에 의한 확산은 상기 휘도, 수차, 왜곡율의 편차가 적은 상태로 그 확산 각도를 넓힐 수 있게 되며, 넓어진 확산 각도에 의해 근거리에서 대형의 풀-스크린(2032 ×1524) 크기로 영상을 결상시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 대형의 풀-스크린의 크기를 영상을 결상시키는 사용상태는 도 1에서와 같이 직접 영상을 스크린(1)에 투사하는 방식과, 도 2에서와 같이 반사경(4)을 이용하여 투사하는 방식은 변함없다.

여기서, 상기 도 1의 d1은 1.4m ~ 1.5m의 거리정도가 되며, 도 2의 d2는0.9m ~ 1m 정도의 거리를 유지하게 되어 동일한 투사방식에서 본 발명에 의한 투사렌즈에 의한 투사거리가 가장 감소되었음을 알 수 있다.

<다른 실시예>

도 4는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 개략도로써, 이는 전술된 종래의 투사렌즈(3) 전방에 확산제 및 확산곡률이 구비된 확산렌즈(20)를 장착시켜 강제적인 방식에 의해 투사거리를 감소시킨 구성이다.

또한, 상기 투사렌즈(3)는 확산렌즈(20)의 외측에 설치된 원통형의 커버(21) 내에서 위치가 가변되도록 하여 거리의 미세조절이 가능하도록 구성된다.

이러한 구성의 투사렌즈는 결국 원 실시예와 대비해 보면 종래의 투사렌즈(3)가 제 1 렌즈부(11)의 구성으로 볼 수 있으며, 확산렌즈(20)가 제 2 렌즈부(13)의 구성으로 볼수 있다.

이는 상기 원 실시예의 투사렌즈(3)에 비해 발산되는 영상의 휘도 및 수차와 왜곡률이 낮은 반면, 가공비가 저렴하여 대량생산형태의 투사렌즈로 사용될 수 있는 것이다.

이상에서 설명된 것과 같이 본 발명은, 프로젝터와 스크린 간의 거리가 대폭 감소됨에 따라 동일한 풀-스크린의 사이즈가 설치된 영상투사 장치를 보다 소형화 가능하도록 하여 그 적용되는 범위가 확대되는 효과를 얻게 되며, 더불어 결상된상태가 보다 최적화 될 수 있도록 하여 소비자의 신뢰도를 향상시키는 효과를 얻게 된다.

Claims (5)

1. 영상정보가 저장되어 이를 스크린(1) 측으로 발산하는 프로젝터(2)에 결합되어, 발산되는 영상을 확대시켜소정 거리에 위치된 스크린(1)에 결상시키기 위한 투사렌즈에 있어서,

   상기 프로젝터(2)의 영상이 발산되는 측단부분에 결합되며, 프로젝터(2)로 부터 발산된 영상을 점층적으로 수렴하기 위한 다수개의 프리즘(12)이 배열된 제 1 렌즈부(11)와;

   상기 제 1 렌즈부(11)에서 집광된 영상을 여러번에 걸쳐 점층적으로 확산 및 집광하여, 결국 확대된 영상이 스크린에 결상되도록 하기 위해 확대 영상을 발산하는 것으로; 제 1 렌즈부(11)와 가장 근접되게 설치되고, 제 1 렌즈부(11)에서 집광된 영상을 1차적으로 확산하기 위해 렌즈(17)가 1이상 다수개 배열설치되는 확산부(14)와;

   상기 제 1 렌즈부(17)를 기준으로 확산부(14)의 다음에 배열설치되며, 확산부(14)에서 확산된 영상이 완만한 기울기를 갖도록 점층적으로 집광하는 렌즈(17)가 1 이상 다수개 배열설치되는 집광부(15)와;

   상기 제 1 렌즈부(11)를 기준으로 최 외측에 배열설치되어 집광부(15)에서 집광된 영상을 점층적으로 확대하여 이를 스크린(1) 측으로 발산 하기 위해 1 이상 다수개의 렌즈(17)가 배열설치된 발산부(16)로 이루어진 제 2 렌즈부(13)로 구성된 것을 특징으로 하는 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서, 상기 확산부(14)와 집광부(15)의 각 렌즈(17)는 제 1 렌즈부(11)와 발산부(15)의 사이에서 위치가 가변되도록 한 것을 특징으로 하는 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 렌즈부(11)는 일반적인 프로젝터(2)의 투사렌즈(3)로 구비하고, 영상이 발산되는 투사렌즈(3)의 전방에 확산 각도를 증가시킬 수 있는 확산렌즈(20)를 제 2 렌즈부(13)로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 스크린 투사용 프로젝터의 투사렌즈.