KR100454725B1 - 투사형디스플레이장치 - Google Patents

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KR100454725B1
KR100454725B1 KR1019960049772A KR19960049772A KR100454725B1 KR 100454725 B1 KR100454725 B1 KR 100454725B1 KR 1019960049772 A KR1019960049772 A KR 1019960049772A KR 19960049772 A KR19960049772 A KR 19960049772A KR 100454725 B1 KR100454725 B1 KR 100454725B1
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야스아끼 나까니시
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소니 가부시끼 가이샤
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Abstract

투사형 디스플레이장치는 영상투사기와 스크린을 포함하여 구성된다. 영상투사기는 영상광선을 투사하기 위한 것이다. 스크린은 영상투사기로부터의 영상광선이 투사되는 일측 상에 배치되며, 일측면이 영상투사기와 마주하는 프레넬렌즈시트와 프레넬렌즈시트의 다른측면 상에 배치되는 렌치큘러시트와로 구성됨으로써, 영상광선을 투과하여 화상을 스크린 상에 형성하게 된다. 프레넬렌즈시트는 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 소정거리까지의 영역에는 고정초점거리를 가지며, 소정거리를 초과하는 영역에서는 프레넬렌즈시트의 외측주변을 향하여 점차적으로 감소하는 초점거리를 갖는다.

Description

투사형 디스플레이장치
본 발명은 예를들어 음극선관(이하에는 CRT라 칭함)이나 액정패널에 의해 형성되는 영상을 투과형 스크린 상에 재생하기 위한 배면투사방식의 디스플레이장치에 관한 것으로, 특히 투사렌즈에서 스크린까지의 투사거리가 짧아지도록 구성된 투사형 디스플레이장치에 관한 것이다.
최근 영상을 스크린 상으로 투사함으로써 대형화면의 관람을 즐길 수 있는 투사형 텔레비전과 같은 투사형 디스플레이장치가 일반적으로 확산되고 있다. 배면투사방식을 이용하여 영상광선을 영상 관람용 표시부로 이루어진 투과형 스크린의 배면에서부터 스크린 상으로 투사하는 장치가 그러한 투사형 디스플레이장치로써 알려졌다.
도 1은 배면투사방식의 디스플레이장치의 개략구성을 나타낸다.
적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 기본색의 영상광선을 투사하기 위한 영상원(image source)으로써의 CRT(22)는 디스플레이장치의 본체부의 바닥부에 수납된다(R, G 및 B의 각 원색을 투사하기 위해 소정의 각도를 갖는 3개의 CRT(22R, 22G 및 22B)가 실제적으로 나란히 놓인다). CRT(22)(R, G, B)로부터 출력되는 3원색의 영상광선은 CRT의 정면에 배치되는 각 원색에 상응하는 투사렌즈(23)(R, G, B)에 의해 확대되어서, 반사기(24)에 의해 투과형 스크린(25)의 배면으로 반사된다.
그 결과, RGB 영상광선이 합성되어서 투과형 스크린(25) 상에 컬러영상을 형성하게 되어서 관람자가 정면으로부터 그 영상을 관람하게 된다.
예를 들어 메타크릴수지와 같은 아크릴수지로 만들어진 투과형 스크린(25)의 정면에 배치되어서, 투명패널(33)은 투과형 스크린(25)을 보호하고 표시영상의 광채를 강화시키게 된다.
도 2는 투과형 스크린(25)과 투명패널(33)의 분해부분의 확대도이다.
투과형 스크린(25)은, 예를들어 메타크릴수지 등의 아크릴수지로 만들어진 프레넬렌즈시트(26)와, 화살표(A) 방향으로 입사되는 RGB영상광선을 수신하기 위한 렌치큘러시트(lenticular sheet)(31)를 포함하여 구성된다.
프레넬렌즈시트(26)는 도 1에 도시된 투사렌즈(23)로부터 투사된 영상광선이 발산하는 것을 방지하고, 관람자를 위해 그 광을 집광하도록 구성된다. 렌즈를 얇게 하기 위해서, 렌즈부는 렌즈중심에 대하여 동심으로 배열되는 다수의 아치형 렌즈부로 구성된다. 이렇게 함으로써 큰 직경의 얇은 렌즈가 구성될 수 있게 된다.
프레넬렌즈시트(26)의 뒤에 배치되는 렌치큘러시트(31)는 주로 영상을 수평방향으로 확산하고 출사함으로써 보다 넓은 수평방향의 관람각도를 가능케 하도록 형성된다. 다수의 세로방향 블랙스트라이프(black stripe)(32)는 렌치큘러시트(31)의 출사측에 소정의 간격으로 형성됨으로써 외부의 광에 의해 야기되는 콘트라스트의 저하를 경감시킨다.
최근에, 디스플레이장치 하우징의 사이즈를 축소하기 위해서, 투사렌즈와 스크린 사이의 투사거리를 감소시키기 위한 짧은 초점거리 투사렌즈를 이용하는 것이 고려되고 있다.
그러나, 디스플레이장치가 짧은 투사거리를 갖도록 구성되는 경우에는, 이하에 설명되는 바와 같이, 프레넬렌즈시트(26)내의 계면반사에 의한 이중영상에 의한 화질의 저하가 발생한다는 문제점이 있다.
프레넬렌즈시트(26)상으로 입사되는 광빔 경로의 일례에 대해 이하에 설명한다.
도 3은 프레넬렌즈시트(26) 중심으로부터 약 220mm 아래의 프레넬렌즈시트(26)의 영역에 대한 단면을 나타내며, 그 위치에서 프레넬렌즈시트(26) 상으로 입사되는 광빔의 경로를 나타내는 도면이며, 본 예에서는 투사렌즈(23)로부터 프레넬렌즈시트(26)까지의 거리를 950mm로, 프레넬렌즈시트(26)의 집광거리를 6000mm로, 굴절율을 1.552로 설정한다.
도 3에 있어서, 프레넬렌즈시트(26)를 구성하는 렌즈부(27)는 26.1°의 경사각(T0a)과 1°의 상승각(T1a)을 갖는다.
투사렌즈(23)로부터 출사된 영상광선(La1)은 프레넬렌즈시트의 입사면(28)상에 13.0°의 경사각(T2a)으로 입사되어 굴절된다. 그후 영상광선(La1)은 17.7°의 입사각(T3a)으로 렌즈면(29) 상으로 입사되어서, 2.1°의 굴절각(T4a)을 갖는 출사빔(La2)으로써 출사된다. 이때, 영상광선(La1) 부분은 렌즈면(29)에 의해 반사되고, 반사광빔(La3, La4)으로써 입사면(28)상으로 되돌아온다.
반사광빔(La3)은 프레넬렌즈시트(26)의 입사면(28) 상으로 43.8°의 입사각으로 입사되고, 완전히 반사되어 렌즈면(29)으로 되돌아옴으로써, 45.3°의 입사각으로 비렌즈면(30) 상으로 입사된다. 그리고, 완전히 반사된 후에, 그 광은 렌즈면(29) 상으로 18.7°의 입사각(T7a)으로 입사되고 반사되어서 출사각(T8a=55.9°)으로 하측으로 출사된다. 화면 하부의 하측으로부터 관찰되는 경우가 상당히 희박하기 때문에, 이 광이 이중상으로써 보이는 문제점은 거의 존재하지 않는다.
반면, 프레넬렌즈시트(26)의 입사면(28)에 의해 완전히 반사된 후에, 다른 반사광빔(La4)은 렌즈면(29)에 입사되며, 69.9°의 입사각(T9a)으로 완전히 반사된다. 그후, 광은 비렌즈면(30)으로부터 출사되지만, 이 방향은 입사면(28)과 거의 평행하므로, 이 광은 렌즈면(29)으로부터 프레넬렌즈시트(26) 상으로 다시금 입사되며, 따라서 이중상으로써 나타날 수 없다.
그러나, 상기에 설명된 바와같이, 짧은 초점거리의 투사렌즈(23)를 갖추어 구성되는 디스플레이장치에 있어서, 프레넬렌즈시트(26)에 대한 입사각과 렌즈부의 경사각이 증가하므로, 도 4에 도시된 바와같이 이중상이 즉시로 발생된다.
도 4는 투사렌즈(23)로부터 프레넬렌즈시트(26)까지의 거리가 700mm로 짧으며 프레넬렌즈시트(26)의 초점거리와 굴절율이 도 3에 설명된 경우와 동일한 경우의 일례를 나타낸다.
본 설명에 있어서, "b"를 프레넬렌즈시트(26)의 각 부분에 대한 기호로써 추가하였다.
도 4에 도시된 경우에, 프레넬렌즈시트(26b)의 렌즈부(27b)는 예를 들어 T0a보다 큰 32.7°의 경사각(T0b)을 갖도록 설정되며, 상승각(T1b)은 예를 들어 1°로 변경되지 않게 설정된다.
투사렌즈(23b)로부터 출사된 영상광선(Lb1)은 프레넬렌즈시트(26b)의 입사면(28b)상으로 T2a보다 큰 17.4°의 입사각(T2b)으로 입사되고 굴절되며, 그후 렌즈면(29b)상에 21.6°의 입사각(T3b)으로 입사된다. 그리고, 굴절 후, 그 광은 2.1°의 출사각(T4b)을 갖는 출사빔(Lb2)이 된다.
이때, 영상광선(Lb1)의 부분은 렌즈면(29b)에 의해 반사된 후, 입사면(28b) 상으로 반사광빔(Lb3, Lb4)으로써 되돌아간다.
반사광(Lb3)은 T5a보다 큰 54.3°의 입사각(T5b)으로 입사면(28b)으로 되돌아가서 완전히 반사됨으로써, 비렌즈면(30b) 상에 34.7°의 입사각(T6b)으로 입사된다. 그후, 그 광은 전혀 반사하지 않고, 출사빔(Lb5)으로써 26.9°의 출사각(T8b)으로 출사된다.
이 출사각으로 출사된 광은 육안으로 쉽게 볼 수 있게 된다.
이 경우, 정규의 영상형성광인 출사빔(Lb2)과 반사광(Lb3)으로부터의 출사빔(Lb5) 사이의 간격 "d"을 다음과 같이 구할 수 있다.
d = 2 × t × tan(T5b)
여기서, "t"는 프레넬렌즈시트(26b)의 두께이다 (비렌즈면의 길이는 평판두께(t)와 비교해서 작으며, 상승각은 1°로써 작은 것이므로, 이들은 무시할 수 있다).
도 4에 도시된 예의 경우, 예를들어 두께"t"가 약 2mm로 설정된다면, 빔 간격(d)은 예를들어 5.6mm정도이며, 이중상은 예를들어 5.6mm정도의 간격에서 정규영상에서 현저하게 된다. 그러므로, 특별히 텔롭(telops)이나 영화자막이 화면의 하측부에 표시될때 화질의 저하가 현저하게 된다.
또한, 프레넬렌즈시트(26b)의 후부에서 입사면(28b)에 의해 완전히 반사된 후에, 또다른 반사빔(Lb4)이 렌즈면(29b) 상에 87.0°의 입사각(T9b)으로 입사되고, 완전히 반사됨으로써, 비렌즈면(30b) 상에서 28.7°의 입사각(T10b)으로 입사된다. 또한 이 경우에, 입사광은 전혀 반사되지 않는다. 굴절된 후에, 광은 출사빔(Lb6)으로써 40.8°의 출사각으로 출사되며, 따라서 출사빔(Lb5)과 함께 이중상으로써 인식될 것이다.
도 4는 프레넬렌즈시트(26b)의 중심의 하측에 이중상이 식별가능하게 되는 경우에 대한 설명을 다루었다. 그러나, 렌즈의 형태는 중심에 대하여 대칭이며, 그러므로 유사한 이중상이 중심으로부터 상측영역에서도 인식될 것이다.
이러한 이중영상은 프레넬렌즈시트(26b)의 다음 단계에서 렌치큘러시트(31)의 출사측에 형성된 블랙 스트라이프(32)에 의해 흡수되기 때문에, 좌측 및 우측영역에 대해서는 특별한 문제가 아니다.
도 5는 투사렌즈(23)에서 프레넬렌즈시트(26)까지의 거리 "a"(mm)와, 관찰측에서의 집광거리"b"(mm)와 프레넬렌즈시트(26)의 초점거리 "f"(mm)의 다양한 거리에 대한 이중상(출사빔(Lb5, Lb6))이 측정된 위치의 경우를 나타내는 표이다. 프레넬렌즈시트(26)의 두께는 2mm이며 굴절율은 1.552이다.
4 : 3의 애스펙트 비의 40인치 스크린을 갖춘 디스플레이장치의 경우에, 화면의 수직방향은 610mm정도일 것이다. 그리고, 도 3에서 설명된 바와 같이, 투사렌즈(23)에서 프레넬렌즈시트(26)까지의 광경로가 약 950mm로 설정되는 예 1의 경우에, 프레넬렌즈시트(26)의 중심으로부터 약 250mm떨어진 위치에 표시되는 영상에는 이중상이 나타나지 않을 것이다. 또한, 중심으로부터 260mm정도의 위치에 표시되는 영상은 이중영상으로써 대략 255mm에서 나타날 것이며, 그러나 이것은 화면의 거의 말단부이므로, 영상에 있어 특별히 문제되지 않는다.
그러나, 예 2와 예 3에 나타난 바와같이, 투사렌즈(23)와 프레넬렌즈시트(26) 사이의 광경로 거리 "a"와 초점거리 "f"가 더 짧게 설정되는 경우에는, 즉시 이중형상의 출현이 발생한다.
예를 들어 예 2에 표시된 바와 같이, 광경로 거리(a)가 대략 800mm정도로 설정되는 경우에, 중심으로부터 220mm나 그 이상 만큼 떨어진 위치에서, 원영상으로부터 중심을 향하여 5mm∼7mm의 위치에 이중영상이 표시되기 쉽다.
더우기, 예 3에 표시된 바와 같이, 광경로 거리(a)가 700mm로 훨씬 더 짧게 설정되는 경우에, 중심으로부터 약 200mm떨어진 위치에 표시되는 영상에 이중상이나타난다.
다시 설명하면, 예 3의 경우에, 상기 설명된 바와같이, 프레넬렌즈시트(26)의 중심으로부터 약 2/3정도 떨어진 위치에 이중영상이 발생하며, 화면의 중심으로부터 떨어진 위치에서, 즉 영화자막의 위치에서 영상의 품질이 더욱 열악하게 된다.
이 점에 있어서, 렌즈부(27)의 경사각을 더욱 작게 하고 예 4의 경우에 도시된 바와 같이 관찰측 상의 집광거리 "b"를 -8000mm로 설정한다면, 즉, 프레넬렌즈시트(26)의 렌즈부(27)의 입사각을 작게 하여서 프레넬렌즈시트(26)로부터 출사된 광빔이 분산되도록 한다면, 이중상의 발생은 광경로 거리 "a"가 길게 되는 예 1의 경우에 표시된 것과 동일하게 억제될 수 있다. 그러나, 프레넬렌즈시트(26)의 본래 기능이 저하되며, 화면의 주변부의 휘도가 감소되며 영상이 어둡게 된다.
도 6은 도 5의 예 3에 대하여, 투사렌즈(23)로부터의 광빔의 프레넬렌즈시트(26)상의 각종 지점으로부터 중심을 향한 방향으로 나타나는 출사각도를 나타내는 그래프이다. 유사하게, 도 7은 예 4의 경우에 적용되며, 투사렌즈(23)로부터의 광빔의 프레넬렌즈시트(26)상의 각종 지점으로부터 출사되는 출사각을 나타내는 그래프이다. 이들 그래프에서, 수직축은 출사각(deg)을 나타내며, 수평축은 프레넬렌즈시트(26)의 중심으로부터의 거리(mm)를 나타낸다.
도 6에 도시된 바와 같이, 예 3에 있어서, 중심을 향한 출사각(deg)은 중심으로부터의 거리에 따라서 증가하며, 출사빔이 중심을 향하여 출사되므로, 영상은 관람자를 향하여 집광된다. 그러나, 도 7에 도시된 바와 같이, 예 4의 경우에, 중심을 향한 출사각(deg)은 중심으로부터의 거리에 따라서 더욱 음의 값으로 되기 때문에, 출사빔은 중심으로부터 떨어질수록 더욱 확산되어, 외측을 향하게 된다. 따라서, 상기 설명된 화면 주변부의 휘도 저하를 야기한다.
상기 설명된 바와같이, 투사렌즈(23)에서 투명스크린(25)까지의 광경로 거리가 짧게 형성된 디스플레이장치에 있어서, 영상광선은 관찰자의 방향에 집중되지만, 화면의 중심으로부터의 거리의 2/3위치에 이중상이 발생한다. 만일 이를 억제하기 위해서 프레넬렌즈시트(26)의 렌즈부(27)의 경사각을 작게 한다면, 영상의 주변부에서의 휘도가 감소하며, 따라서 좋은 영상을 얻기 어렵게 된다.
본 발명은 이러한 종류의 문제점을 해결하기 위해서 창출된 것이며, 투사형 디스플레이장치는 영상투사기와 스크린을 포함하여 구성된다. 영상투사기는 영상광선을 투사하기 위한 것이다.
스크린은 영상광선이 투사되는 측에 배치되며, 일면이 영상투사기와 마주하게 되는 프레넬렌즈시트와, 프레넬렌즈시트의 다른 면에 배치되는 렌치큘러시트와를 포함하여 구성됨으로써, 영상광선을 투과하여 화상을 스크린 상에 형성하게 된다.
프레넬렌즈시트는 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 소정거리까지의 영역에는 고정초점거리를 가지며, 소정거리를 초과하는 영역에는 프레넬렌즈시트의 외측주변을 향하여 점차적으로 감소하는 초점거리를 갖는다.
소정거리는, 적어도 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 상단에 대응하는 지점까지의 거리와 프레넬렌즈시트의 상기 중심으로부터 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 하단에 대응하는 지점까지의 거리 중 적어도 하나이다.
프레넬렌즈시트는 그 중심으로부터 외측주변을 향하여 프레넬렌즈시트의 상태와 투사시스템의 특성에 따라서 점차적으로 감소되는 초점거리를 갖도록 만들어질 수 있다.
또한, 투사장치는 하우징과, 스크린과, 반사기와, 영상원과, 투사렌즈와를 포함하여 구성된다. 스크린은 프레넬렌즈시트와 렌치큘러시트로 이루어지며, 하우징의 정면에 배치된다. 반사기는 하우징의 내측 후면에 배치된다.
프레넬렌즈시트는 프레넬렌즈시트 중심으로부터 소정거리까지의 영역에는 고정초점거리를 가지며, 소정거리를 초과하는 영역에는 프레넬렌즈시트의 외주변을 향하여 점차적으로 감소하는 초점거리를 갖는다.
소정거리는, 적어도 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 상단에 대응하는 지점까지의 거리와 프레넬렌즈시트의 중심에서부터 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 하단에 대응하는 지점까지의 거리 중 적어도 하나이다.
프레넬렌즈시트는 그 중심으로부터 그 외측 주변을 향하여 프레넬렌즈시트의 상태나 투사시스템의 특성에 따라서 점차적으로 감소하는 초점거리를 가진다.
영상원은 하나의 음극선관이나, 적색신호, 녹색신호 및 청색신호에 각각 대응하는 3개의 음극선관으로 이루어질 수 있다. 영상원은 또한 하나의 액정패널이나, 적색신호, 녹색신호 및 청색신호에 각각 대응하는 3개의 액정패널로 이루어질 수 있다.
더우기, 렌치큘러시트 상에는 수직의 블랙스트라이프가 소정의 간격으로 형성될 수 있다.
본 발명은 화상의 주변부를 향하여 나타나는 이중상을 억제할 수 있으며, 주변부에서의 휘도 저하를 억제할 수 있기 때문에, 종래의 기술에서보다 더 나은 영상을 제공할 수 있다.
도 1은 종래기술의 투사기장치의 구성 개요의 일례를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 투과형 스크린 및 투명패널의 일부를 분해하여 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2에서의 프레넬렌즈시트(Fresnel lens sheet)의 중심으로부터 대략 220mm 아래 부분에 대하여 프레넬렌즈시트 상으로 입사되는 광선의 경로를 나타내는 단면도이다.
도 4는 이중상이 나타나는 경우 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 대략 220mm 아래 부분에서 프레넬렌즈시트 상에 입사되는 광빔의 경로 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는 이중상의 측정치를 나타내는 표이다.
도 6은 도 5의 표에 도시된 예 3의 경우 프레넬렌즈시트 상의 각 지점에서 출사된 광빔의 출사각을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 5의 표에 도시된 예 4의 경우 프레넬렌즈시트 상의 각 지점에서 출사된 광빔의 출사각을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 투사기장치 구성의 개략도이다.
도 9는 본 실시예의 프레넬렌즈시트의 평면도이다.
도 10은 본 실시예의 프레넬렌즈시트의 중심으로부터의 거리와 그 거리에 대응하는 초점거리 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 본 실시예의 프레넬렌즈시트가 이용되는 경우 이중상의 측정일례를 나타내는 도면이다.
도 12는 본 실시예의 프레넬렌즈시트가 이용되는 경우 주변휘도의 측정일례를 나타내는 도면이다.
도 13은 중심부가 수직으로 어긋나게 된 프레넬렌즈시트의 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명
1. 투사기 2. 하우징
3. CRT 4. 투사렌즈
5. 반사기 6. 투과형 스크린
7,10. 프레넬렌즈시트(Fresnel lens sheet)
9. 투명패널 22. CRT
23. 투사렌즈 24. 반사기
25. 투과형 스크린 26. 프레넬렌즈시트
27. 렌즈부 28. 입사면
29. 렌즈면 30. 비렌즈면
31. 렌치큘러시트(lenticular sheet)
32. 블랙스트라이프(black stripe)
33. 투명패널
이하에는 본 발명의 투사형 디스플레이장치의 실시예를 나타내는 도면을 참고하여 설명한다.
도 8은 실시예로써 취해진 투사기 구성의 개략측면도를 나타낸다.
실시예의 투사기(1)는 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 원색에 대한 영상광선을 투사하기 위한 영상원으로써의 CRT(3)(실제로 소정의 각도를 갖는 R, G 및 B의 각 원색에 대응하는 3개의 CRT(3R, 3G, 3B)임)를 하우징(2)의 바닥부에 수납한다. CRT(3)(R, G, B)로부터 출력된 3원색의 영상광을 CRT의 정면에 배치된 각 3원색에 대응하는 투사렌즈(4)(R, G, B)로 확대하고, 반사기(5)에 의해 반사하여 투과형 스크린(6)의 배면 상으로 반사한다.
투과형 스크린(6)은, 각 원색에 대하여 CRT(R, G, B)로부터 반사기(5)를 거쳐 입사된 영상광선으로부터 영상을 형성하도록 구성된 프레넬렌즈시트(7)와 렌치큘러시트(8)와로 구성된다. 본 발명에 있어서, 이하에 설명되는 바와같이, 프레넬렌즈시트(7)를 구성하는 다수의 렌즈부의 초점거리는 중심으로부터의 거리에 의거하여 점차적으로 변화되도록 배열된다. 또한, 렌치큘러시트(8)는 도 2에 도시된 종래예와 유사하게 블랙스트라이프를 갖추어 구성된다.
프레넬렌즈시트(7)는 반사기(5)에 의해 반사된 광을 모으며, 그 광은 렌치큘러시트(8)에 입사되고, 그후 수평으로 확산되어서 렌치큘러시트(8)에 의해 출사된다. 이러한 방식으로, RGB영상광이 조합되어서, 관찰자가 스크린(6)의 정면으로부터 관람하는 투과형 스크린(6)상에 컬러영상을 형성하게 된다.
예를 들어 메타크릴수지와 같은 아크릴수지로 만들어진 투명패널(9)은 투과형 스크린(6)의 정면에 배치됨으로써, 투과형 스크린(6)을 보호하고 표시된 영상의 광채를 강화시키게 된다.
도 9는 프레넬렌즈시트(7)의 평면도이다.
동심(同心)의 렌즈부(7a, 7b, 7c, 7d, …)는 이 프레넬렌즈시트(7)에 형성된다(이들 렌즈부의 중간부분은 단지 파선으로 표시함으로써 생략하였지만, 실제로는 상당수의 렌즈부의 동심원이 파선부분에도 형성되어 있다). 본 실시예에서, 각 렌즈부의 초점거리는 렌즈부(7a) 중심으로부터 렌즈부(7b)까지는 일정값(예를 들어 중심으로부터 200mm)으로 설정되며, 렌즈부(7b)에서부터 렌즈부(7d)까지 즉, 프레넬렌즈시트(7)의 외측까지는 점차적으로 떠 짧은 값으로 설정된다. 이들 초점거리 설정에 대한 상세한 설명은 도 10를 참고하여 이하에 설명한다.
도 10은 프레넬렌즈시트(7)의 중심으로부터의 거리와 이 거리에 대한 렌즈부의 초점거리 사이의 관계를 나타내는 그래프이며, 수평축은 중심으로부터의거리(mm)를 나타내며, 수직축은 초점거리를 나타낸다.
투사렌즈(4)로부터 프레넬렌즈시트(7)까지의 거리는 700mm이며, 프레넬렌즈시트(7)의 각 렌즈부의 굴절율은 1.55이다.
도 10에 있어서, 2점 쇄선은 도 5의 예 3의 경우에 대하여 상기에 설명된 바와 같이 영상의 말단부를 향하여 현저한 이중영상이 발생하는 경우에 각 렌즈부의 초점거리(f=627mm)인 일례를 나타내며, 파선은 예 5의 예 4의 경우에 대해 상기 설명된 바와 같이 이중영상의 억제로 인해 휘도가 저하되는 경우에 각 렌즈부에 대한 긴 초점거리(f=767mm)를 갖는 일례를 나타낸다.
본 실시예에 있어서, 실선으로 도시된 각 렌즈부의 초점거리(f)는 중심으로부터 200 또는 250mm로 거의 일정하게 배열되며, 외측말단을 향하여 점차적으로 더 짧아지도록 구성된다.
중심으로부터 200 또는 250mm까지의 일정한 초점거리를 f=767mm로 설정함으로써, 도 9에 도시된 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 200∼250mm인 상단 및 하단에 또한 좌측 및 우측에서의 이중영상의 발생을 억제할 수 있게 된다.
또한, 중심으로부터 200∼250mm 정도의 좌측 및 우측 영역에서의 이중영상은 프레넬렌즈시트(7) 다음 단계에서 렌즈시트(8)의 블랙스트라이프에 의해 흡수되기 때문에, 렌즈부의 초점거리(f)가 짧게 형성되더라도 이것이 스크린 상에 나타나지 않게 될 것이다. 따라서, 도면에 도시된 바와같이, 각 렌즈부의 초점거리(f)는 점차적으로 짧아질 수 있고, 프레넬렌즈시트(7)의 중심으로부터 대략 200∼250mm의 영역 외측에서의 집광거리(b)가, 예를들어 6m정도가 되도록 초점거리(f)를 설정함으로써, 영상의 주변부에서의 휘도 저하는 억제될 수 있다.
다음으로, 도 10에서 설명된 본 실시예에서 프레넬렌즈시트(7)의 접점거리(f)(실선)를 달성하기 위해 고안된 결과의 일례에 대해 설명한다.
비구형 렌즈의 구성에 대한 일반적인 수식은 다음과 같다.
여기서, Z는 새그(sag)량이며, H는 프레넬렌즈시트(7)의 중심으로부터의 거리, K는 원추 정수, C는 광축 곡률, A2∼A5는 예의 작동을 행한 후 정수로써 최적화되는 계수이다.
본 실시예에서, 원추정수(K)를 -1로, 광축곡률(C)을 -0.00234로, A2 = 0으로, A3 = 0으로, A4 = -1.91×10-20이며, A5 = 4.43×10-26으로 설정함으로써, 도 10의 실선에 의해 도시된 특성을 달성하기 위해 희망하는 형상을 구성할 수 있게 되었다.
이하에는 본 실시예의 프레넬렌즈시트(7)를 이용하여 이중상 측정 및 주변휘도의 일례를 설명한다.
도 11은 본 실시예의 프레넬렌즈시트(7)를 이용하는 이중영상의 측정치와 도 6에 미리 도시된 예 3 및 예 4의 경우에 발생되는 측정치의 일례를 나타내는 표이다. 본 실시예에 있어서, 집광거리(b)는 중심으로부터 주변을 향하여 -7300mm ∼ 6064mm 사이에서 변하며, 각 렌즈부의 집광거리(f)는 그에 따라서 774mm ∼ 628mm 사이에서 설정된다.
본 실시예에서 이중상의 측정치와 관련해서, 도면에 도시된 바와 같이, 예 4의 경우에 대해서, 이중상은 프레넬렌즈시트(7)의 중심으로부터 250mm까지는 출현하지 않으며, 표시영상에는 거의 관찰되지 않는다.
또한, 주변에서의 초점거리를 중심에서 보다 더 짧게 설정함으로써, 프레넬렌즈시트(7)의 주변으로부터 출사된 광빔은 주변휘도에 대해서도 화면의 내측에서 굴절됨으로써, 사전에 도시된 예 4의 경우에 발생하는 문제점을 저하시키게 된다. 따라서, 도 12의 스크린의 중심에 대한 휘도비를 나타낸 표에 도시된 바와같이, 종래의 예 3의 휘도와 유사한 휘도를 얻을 수 있게 된다. 본 실시예의 경우에, 중심으로부터 대략 400mm까지는, 휘도가 예 3경우의 휘도보다 조금 낮지만, 그 차는 육안으로 식별할 수 없으며, 화상의 품질에 악영향을 주지 않는다.
상기 실시예의 설명에 있어서, 화면의 중심이 프레넬렌즈시트의 중심과 일치하는 경우에 대한 일례에 대해 설명되었지만, 최근에는 도 13에 도시된 바와같이 프레넬렌즈시트(10)의 중심이 화면의 중심으로부터 어긋나며, 디스플레이장치의 광소자의 광축을 상방으로 또는 하방으로 경사지게 함으로써 화면을 최적의 관람위치로 어긋나게 하는 것이 고려된다.
그러한 디스플레이장치의 경우에, 프레넬렌즈시트(10)의 중심으로부터 화면의 상단 또는 하단까지의 초점거리는, 화면의 중심이 어긋나는 방향에 따라서 더 원심인 어느 것, 즉 반경(Lv)까지의 초점거리는 이중상이 발생하지 않도록 하기 위해 일정하게 설정되며, 그 외측의 초점거리는 점차적으로 더 짧게 형성된다. 즉, 도 13에 있어서, 렌즈부(10a, 10b∼10c)는 일정한 초점거리를 갖도록 설정되며, 렌즈부(10c)에서부터 주변부를 형성하는 렌즈부(10d, …)까지는 점차적으로 더 짧아지는 초점거리를 갖도록 설정된다.
또한, 프레넬렌즈시트(7, 10)의 사이즈와 애스펙트비와, 투사계(CRT, 액정패널 등)의 각종유형의 특성에 의존하여, 프레넬렌즈시트(7, 10)의 초점거리는 도 10에서 이 점쇄선에 의해 도시된 바와같이 중심으로부터 점진적으로 짧아지도록 설정되는 것이 좋다.
이 경우에, 원추정수(K)를 -0.75로, 광축 곡률(C)을 -0.00227로, A2 = 0으로, A3 = 0으로, A4 = -3.78 × 10-21로, A5 = 6.93 × 10-27로 설정함으로써, 원하는 형상의 프레넬렌즈시트(10)를 구성하여 도 10에 도시된 2점쇄선에 의해 나타난 특성을 달성할 수 있게 되었다.
또한, 상기 실시예의 설명에 있어서, 영상원은 R, G 및 B의 각 배경색에 대한 3개의 CRT를 이용하는 투사기이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를들어, 본 발명은 R, G 및 B에 대응하는 3개의 액정패널에 의해 광변조된 영상을 합성한 후 단일 투사렌즈로 확대투사하는 광학계나, 또는 RGB컬러필터를 갖추거나 또는 갖추지 않은 단일의 액정패널에 의해 광변조된 영상을 단일 투사렌즈로 확대투사하는 광학계를 갖는 액정투사기장치에 적용될 수도 있다.
상기 설명된 바와같이, 본 발명의 투사형 디스플레이장치는, 초점거리를 이중영상이 나타나는 중심으로부터 거의 화면의 상단이나 하단까지는 길게 설정하고그것 이후는 점차적으로 짧게 설정함으로써, 주변부에서 얻어지는 투사영상을 나타내는 투과형 스크린을 구성하는 프레넬렌즈시트 내로부터 외측으로 투사되는 광이 중심 방향으로 진행하는 것을 가능케 하므로, 투사형 디스플레이장치를 더욱 소형으로 만들더라도, 이중영상에 의한 화질의 저하와 프레넬렌즈시트의 주변에서의 휘도 저하는 억제될 수 있게 되며, 개선된 영상이 전체화면을 통하여 얻어질 수 있게 된다.

Claims (10)

  1. 영상광선을 투사하기 위한 영상투사기와;
    상기 영상광선이 투사되는 측에 배치되며, 일측면이 상기 영상투사기와 마주하게 되는 프레넬렌즈시트와 상기 프레넬렌즈시트의 다른 측면에 배치되는 렌치큘러시트를 포함하여 구성됨으로써, 상기 영상광선을 투과하여 스크린 상에 화상을 형성하게 되는 스크린을 포함하여 구성되며,
    여기서 상기 프레넬렌즈시트는 상기 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 소정거리까지의 영역에는 고정초점거리를 가지며, 상기 소정거리를 초과하는 영역에는 상기 프레넬렌즈시트의 외주변을 향하여 점차적으로 감소되는 초점거리를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정의 거리는, 적어도 상기 프레넬렌즈시트의 상기 중심으로부터 상기 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 상단에 대응하는 지점까지의 거리와, 상기 프레넬렌즈시트의 상기 중심으로부터 상기 프레넬렌즈시트 상의 상기 투사영상의 하단에 대응하는 지점까지의 거리 중 하나인 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 렌치큘러시트 상에는 소정간격으로 형성되는 수직의블랙스트라이프(black stripes)를 갖추어 구성되는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이장치.
  4. 하우징과;
    프레넬렌즈시트와 렌치큘러시트로 구성되며, 상기 하우징의 정면에 배치되는 스크린과;
    상기 하우징의 내측 배면에 배치되는 반사기와;
    영상원(image source)과;
    투사렌즈를 포함하여 구성되며;
    여기서, 상기 프레넬렌즈시트는 상기 프레넬렌즈시트의 중심으로부터 소정거리까지의 영역에는 고정초점거리를 가지며, 상기 소정거리를 초과하는 영역에는 상기 프레넬렌즈시트의 외측주변을 향하여 점차적으로 감소하는 초점거리를 갖는 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 소정거리는, 적어도 상기 프레넬렌즈시트의 상기 중심으로부터 상기 프레넬렌즈시트 상의 투사영상의 상단에 대응하는 지점까지의 거리와, 상기 프레넬렌즈시트의 상기 중심으로부터 상기 프레넬렌즈시트 상의 상기 투사영상의 하단에 대응하는 지점까지의 거리 중 하나인 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 영상원은 하나의 음극선관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 영상원은 적색신호, 녹색신호 및 청색신호에 각각 대응하는 3개의 음극선관으로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 영상원은 하나의 액정패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  9. 제 4항에 있어서,
    상기 영상원은 적색신호, 녹색신호 및 청색신호에 각각 대응하는 3개의 액정패널로 이루어진 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
  10. 제 4항에 있어서,
    상기 렌치큘러시트 상에는 소정의 간격으로 형성된 수직의 블랙스트라이프를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 투사형 디스플레이 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016118648A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Tesseland Llc Imaging optics adapted to the human eye resolution

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3936412B2 (ja) * 1996-07-15 2007-06-27 大日本印刷株式会社 フレネルレンズシート及び透過型スクリーン
US6124969A (en) * 1997-08-08 2000-09-26 Kuraray Co., Ltd. Rear projection type image display device
JP2000171613A (ja) * 1998-12-02 2000-06-23 Kuraray Co Ltd フレネルレンズシート
JP2001318430A (ja) * 2000-05-10 2001-11-16 Kuraray Co Ltd 背面投射型スクリーン
JP2003143621A (ja) * 2001-11-01 2003-05-16 Nec Viewtechnology Ltd 色むら及び輝度むら補正回路付プロジェクタ
US6857750B2 (en) * 2002-06-27 2005-02-22 Koninklijke Philips Electronics N.V. Offset projection for slim rear projection displays
US20080151198A1 (en) * 2006-12-22 2008-06-26 Texas Instruments Incorporated System and method for slim projection displays
JP5342326B2 (ja) * 2009-05-28 2013-11-13 株式会社クラレ フレネルレンズシート、その製造方法およびそれに用いるスタンパの製造方法並びにフレネルレンズシートを含む太陽光発電装置
WO2012072125A1 (en) * 2010-12-01 2012-06-07 Lemoptix Sa A method for projecting an image
US9464784B2 (en) 2012-02-03 2016-10-11 GE Lighting Solutions, LLC Optical system and lighting device comprised thereof
JP6028829B1 (ja) * 2015-04-09 2016-11-24 大日本印刷株式会社 反射型スクリーン、映像表示システム
CN110546650B (zh) * 2017-04-26 2023-05-19 东洋玻璃株式会社 容器的检查装置和容器的检查方法
WO2022242303A1 (zh) * 2021-05-19 2022-11-24 成都菲斯特科技有限公司 一种投影屏幕及投影屏幕汇聚点变化拟合方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57144502A (en) * 1981-03-02 1982-09-07 Akira Nadaguchi Composite fresnel condenser

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH077179B2 (ja) * 1984-06-13 1995-01-30 株式会社日立製作所 画像投写装置
JPS63287901A (ja) * 1987-05-21 1988-11-25 Sony Corp フレネルレンズ
US4773731A (en) * 1987-08-28 1988-09-27 North American Philips Corp. One-piece projection screen
JP2731169B2 (ja) * 1988-07-18 1998-03-25 株式会社日立製作所 近距離観視用投写形ディスプレイ装置
US5208620A (en) * 1988-10-04 1993-05-04 Canon Kabushiki Kaisha Display apparatus
DK687288A (da) * 1988-12-09 1990-06-10 Dainippon Printing Co Ltd Baglysprojektionsskaerm
JPH0463334A (ja) * 1990-07-03 1992-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透過型スクリーン
JPH04316010A (ja) * 1991-04-16 1992-11-06 Seiko Epson Corp 集光用フレネルレンズ
KR960015507B1 (ko) * 1991-12-24 1996-11-14 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼 배면투사형화상표시장치및배면투과형스크린
JPH06273852A (ja) * 1993-03-19 1994-09-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 透過型キャビネットスクリーンとその製造法
JP3390790B2 (ja) * 1993-08-31 2003-03-31 大日本印刷株式会社 プロジェクションスクリーン

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57144502A (en) * 1981-03-02 1982-09-07 Akira Nadaguchi Composite fresnel condenser

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016118648A1 (en) * 2015-01-21 2016-07-28 Tesseland Llc Imaging optics adapted to the human eye resolution
US10690813B2 (en) 2015-01-21 2020-06-23 Tesseland Llc Imaging optics adapted to the human eye resolution

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Publication number Publication date
KR970025090A (ko) 1997-05-30
JPH09127606A (ja) 1997-05-16
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CN1114315C (zh) 2003-07-09
US5803567A (en) 1998-09-08
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