KR100601608B1

KR100601608B1 - 칼라 프로젝트장치

Info

Publication number: KR100601608B1
Application number: KR1019990020483A
Authority: KR
Inventors: 전기욱; 진대제
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2006-07-14
Also published as: EP1058461A2; CN1278072A; JP3264916B2; DE60027502T2; JP2001005098A; DE60027502D1; CN1162731C; EP1058461B1; KR20010001337A; EP1058461A3; US6439724B1

Abstract

각 칼라에 대한 3매의 디스플레이소자의 크기 또는 위치를 변경하여 색수차를 보상할 수 있도록 된 칼라 프로젝트장치가 개시되어 있다.

이 개시된 칼라 프로젝트장치는 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 제1 내지 제3디스플레이소자 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자는 화상을 생성하는 유효면의 크기가 서로 다르도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 개시된 칼라 프로젝트장치는 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 제1 내지 제3디스플레이소자 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자와 투사렌즈유니트 사이의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

Description

칼라 프로젝트장치{Color projector}

도 1의 종래의 칼라 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 일반적인 볼록렌즈에 기인한 색수차를 설명하기 위하여 나타낸 개략적인 도면.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 투과형 칼라 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 4는 제1 내지 제3디스플레이소자의 유효면 크기를 비교하여 보인 도면.

도 5는 도 3의 칼라 프로젝트장치에서 합성수단을 배제한 상태로 제1 내지 제3디스플레이소자를 일 방향으로 표시한 도면

도 6a 내지 도 6c 각각은 도 3의 칼라 프로젝트장치에서 일 실시예에 따른 디스플레이소자를 이루는 화소의 일부분을 보인 도면.

도 7a 내지 도 7c 각각은 도 3의 칼라 프로젝트장치에서 다른 실시예에 따른 디스플레이소자를 이루는 화소의 일부분을 보인 도면.

도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 투과형 칼라 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도 9는 도 8의 칼라 프로젝트장치에서 도 8의 합성수단을 배제한 상태로 제1 내지 제3디스플레이소자를 일 방향으로 표시한 도면

도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 칼라 프로젝트장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110, 210...광원 120, 250....분기수단

121, 251...제1이색미러 123, 253...제2이색미러

131, 271...제1디스플레이소자 133, 273...제2디스플레이소자

135, 275...제3디스플레이소자 140, 280...합성수단

150, 290...투사렌즈유니트 160...스크린

261...제1광경로변환수단 263...제2광경로변환수단

265...제3광경로변환수단

본 발명은 3매의 디스플레이소자를 채용한 칼라 프로젝트장치에 관한 것으로서, 상세하게는 각 칼라에 대한 디스플레이소자의 크기 또는 위치를 변경하여 색수차를 보상할 수 있도록 된 칼라 프로젝트장치에 관한 것이다.

일반적으로 칼라 프로젝트장치는 디스플레이소자 예컨대 액정패널에서 형성된 화상을 별도의 광원을 이용하여 스크린에 투영함으로써 화상을 제공하는 장치이다. 이 칼라 프로젝터장치는 상기한 디스플레이소자의 형태에 따라 투과형과 반사형으로 구분된다.

도 1을 참조하면, 종래의 투과형 칼라 프로젝트장치는 광원(10)과, 이 광원(10)에서 조사된 광을 적(R), 청(B), 녹색(G) 칼라에 따라 분리시키는 제1 및 제2이색미러(DM1, DM2)와, 상기 제1 및 제2이색미러(DM1, DM2)에서 분기된 광이 서로 다른 세 경로로 진행하도록 하는 복수의 전반사미러(M1, M2, M3)와, 분기된 각 광의 진행경로에 배치된 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25)과, 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25)을 통해 형성된 각 칼라의 화상을 합성하는 칼라프리즘(30)과, 상기 칼라프리즘(30)을 통하여 합성된 칼라 화상을 스크린(50) 쪽으로 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(40)를 포함하여 구성된다.

상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25) 각각은 평면 배열을 갖는 복수의 화소로 이루어져 있으며, 각 화소는 독립적으로 구동되어, 입력된 영상신호에 따라 입사광을 편광 변조시킴과 아울러, 일 편광성분의 광만이 상기 칼라프리즘(30) 쪽으로 향하도록 한다. 상기 제1액정패널(21)은 상기 제1이색미러(DM1)에서 반산 된후 제2이색미러(DM2)를 투과하여 입사된 적색(R) 광에 대한 화상을 생성하고, 상기 제2액정패널(23)은 상기 제1 및 제2이색미러(DM1, DM2)에서 반사된 녹색(G)광에 대한 화상을 생성한다. 그리고, 상기 제3액정패널(25)은 상기 제1이색미러(DM1)를 투과한 청색(B) 광에 대한 화상을 생성한다.

상기 칼라프리즘(30)은 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25) 각각에 대향되게 위치된 제1 내지 제3입사면(31, 33, 35)과, 상기 투사렌즈유니트(40)에 대면하는 하나의 출사면(37)을 가진다. 그리고, 상기 제1입사면(31)을 통해 입사된 광은 반사시키고 제2 및 제3입사면(33, 35)을 통해 입사된 광은 투과시키는 제1경면(30a)과, 상기 제3입사면(35)을 통해 입사된 광은 반사시키고 제1 및 제2입사면(31, 33)을 통해 입사된 광은 투과시키는 제2경면(30b)을 가진다. 상기 투사렌즈유니트(40)는 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25)을 통하여 형성되고 상기 칼라프리즘(30)을 경유하여 합성되어 상기 출사면(37)을 통해 출사된 영상을 스크린(50) 쪽으로 확대 투사시킨다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 투과형 프로젝트장치에 있어서, 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25)은 동일한 규격을 가진다. 즉, 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25)의 서로 대응되는 변의 높이는 동일 높이 h를 가진다. 그리고, 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25) 각각은 상기 투사렌즈유니트(40)에서부터 동일 간격 이격되게 배치된다. 그리고, 상기 칼라프리즘(30)의 제1 내지 제3입사면(31, 33, 35) 각각으로부터 투사렌즈유니트(40)를 이루는 첫 렌즈(41)의 입사면(41a) 사이의 광축 거리가 동일한 경우에 있어서, 상기 제1 내지 제3액정패널(21, 23, 25) 각각은 상기 제1 내지 제3입사면(31, 33, 35) 각각에 대해 동일 간격 d 만큼 이격되게 설치된다.

한편, 통상적인 렌즈는 입사광의 파장에 따른 수차인 색수차를 가진다. 도 2를 참조하면, 볼록렌즈(60)에 평행하게 입사된 광은 이론적으로 초점거리 f에 집속된다. 한편, 색수차에 의하여 상대적으로 장파장의 광인 적색은 상기 볼록렌즈(60)의 초점거리 f 보다 더 먼 거리에 초점이 맺히고, 상대적으로 단파장의 광인 청색은 상기 볼록렌즈(60)의 초점거리 f 보다 더 가까운 거리에 맺힌다.

그러므로 도 1의 제1 내지 제3액정패널 각각에서 형성된 적, 녹, 청색에 대 한 칼라화상은 스크린에 맺히는 경우 동일 크기로 결상되지 않는다. 또한, 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 발생하여 화면의 주변으로 갈수록 적, 청, 녹색 화상의 어긋남 정도가 커지게 되어 화질저하를 초래하는 문제점이 있다.

따라서, 상기 투사렌즈유니트는 상기한 색수차를 보정할 수 있도록 된 광학적 구성을 가져야 하므로, 그 구성이 복잡해진다는 단점이 있다.

한편, 상기 투사렌즈유니트는 스크린에 맺힌 화상의 왜곡과 만곡을 고려하여 설계되어야 한다. 여기서, 상기 투사렌즈유니트는 왜곡과 색수차를 동시에 거의 완벽하게 보정하기가 곤란하므로, 시청자의 시야에 쉽게 들어오는 왜곡수차에 관점을 맞추는 경우, 색수차 보정을 위한 추가 렌즈요소를 포함하는 경우에도 제한적인 색수차 보정만이 가능하다는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 각 칼라에 대한 디스플레이소자의 크기 및/또는 위치를 변경하여 색수차를 보상함으로써 화질을 향상시킴과 아울러, 투사렌즈유니트의 설계를 콤팩트화 할 수 있도록 된 칼라 프로젝트장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 칼라 프로젝트장치는,

광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 파장에 따라 세 경로로 분기시키는 분기수단과; 상기 분기수단에 의해 분기된 제1 내지 제3광로 상에 각각 배치되며, 입사된 소정 파장의 광을 매개로 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자와; 상기 제1 내지 제3디스플레이소자를 경유하여 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 일 경로로 진행하도록 각 칼라의 광을 합성하는 합성수단과; 상기 합성수단에 의해 합성된 칼라 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 칼라 프로젝트장치에 있어서, 상기 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 상기 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자는 화상을 생성하는 유효면의 크기가 서로 다르도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 파장에 따라 세 경로로 분기시키는 분기수단과; 상기 분기수단에 의해 분기된 제1 내지 제3광로 상에 각각 배치되며, 입사된 소정 파장의 광을 매개로 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자와; 상기 제1 내지 제3디스플레이소자를 경유하여 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 일 경로로 진행하도록 각 칼라의 광을 합성하는 합성수단과; 상기 합성수단에 의해 합성된 칼라 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 칼라 프로젝트장치에 있어서, 상기 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 상기 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자와 상기 투사렌즈유니트 사이의 간격이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 칼라 프로젝트장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 광원(110)과, 이 광원(110)에서 조사된 광을 파장에 따라 세 경로로 분기시키는 분기수단(120)과, 상기 분기수단(120)에 의해 분기된 제1 내지 제3광로(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ) 상에 각각 배치되어 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자(131,133,135)와, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131,133,135)를 경유하여 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 일 경로로 진행하도록 각 칼라의 광을 합성하는 합성수단(140)과, 상기 합성수단(140)에 의해 합성된 칼라 화상이 스크린(160)으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(150)를 포함하여 구성된다.

상기 광원(110)은 광을 생성하는 램프(111)와, 이 램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(113)을 포함한다. 상기 반사경(113)은 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경이거나, 상기 램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(111)에서 출사되고 상기 반사경(113)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경 등으로 구성된다.

상기 분기수단(120)은 상기 광원(110)에서 조사된 광을 적(R), 청(B), 녹색(G) 칼라에 따라 제1 내지 제3광로(I, Ⅱ, Ⅲ)로 분기시기키 위한 것으로, 제1 및 제2이색미러(121, 123)와, 상기 제1 및 제2이색미러(121, 123)에서 분기된 광이 서로 다른 세 경로로 진행하도록 하는 복수의 전반사미러(M11, M12, M13)를 포함하여 구성된다. 상기 제1이색미러(121)는 상기 광원(110)에서 조사된 광(R+G+B)을 파장영역에 따라 일차로 분리시키기 위한 것으로, 제1이색미러(121)에 입사된 광중 청색(B) 파장의 광은 투과되어 제3광로(Ⅲ)로 향하고, 나머지 광(R+G)은 반사된다. 여기서, 상기 전반사미러(M13)은 상기 제3광로(Ⅲ) 상에 배치되어 입사된 청색(B) 광이 상기 제3디스플레이소자(135)로 향하도록 한다.

상기 제1이색미러(121)에서 반사된 광(R+G)은 상기 제2이색미러(123)에서 파장영역에 따라 재차 분기된다. 즉, 상기 제2이색미러(123)는 적색(R) 파장의 광은 투과시켜 제1광로(I)로 향하도록 하고, 녹색(G) 파장의 광은 반사시켜 제2광로(Ⅱ)로 향하도록 한다. 여기서, 전반사미러들(M11, M12)는 상기 제1광로(Ⅰ) 상에 배치되어 입사된 적색(R)광이 상기 제1디스플레이소자(131)로 향하도록 한다. 상기 녹색(G) 광은 제2경로(Ⅱ)를 통해 상기 제2디스플레이소자(133)에 입사된다.

상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각은 도 3에 도시된 바와 같이, 투과형 액정표시소자로 구성될 수 있다.

이 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 색의 광에 대하여 화상을 형성하므로, 상기 합성수단(140)에 의해 합성되어 동일 광로로 상기 투사렌즈유니트(150)를 투과하는 경우 색수차가 발생된다. 따라서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)는 상기 투사렌즈유니트(150)에서 발생되는 색수차를 감안한 것으로 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자는 화상을 생성하는 유효면의 크기가 서로 다르게 된 것에 특징이 있다. 이 경우, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각과 상기 합성수단(140)의 광입사면 사이의 간격(g)은 동일한 것이 바람직하다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)는 유효면의 크기에 있어서 서로 동일한 가로 대 세로비 예컨대 16:9의 유효면 비를 가진다. 한편, 제1디스플레이소자(131)의 유효면 대각선 길이를

이라 하고, 상기 제2디스플레이소자(133)의 유효면 대각선 길이를

이라 하며, 상기 제3디스플레이소자(135)의 유효면 대각선 길이를

이라 할 때, 상기 대각선 길이

,

은 다음 수학식 1의 관계를 만족한다.

상기한 바와 같이, 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)의 유효면의 크기를 수학식 1에 나타낸 바와 같이 다르게 한 경우에 있어서, 도 5를 참조하여, 색수차 보정 관계를 살펴보면 다음과 같다.

도 5는 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)가 스크린(160)으로부터 동일 광학 거리에 위치된 경우를 설명하기 위하여, 도 3의 합성수단(140)을 배제한 상태로 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)를 중첩하여 나타낸 도면이다. 또한, 도 5는 도 3의 투사렌즈유니트(150)를 간략히 표현한 것이다.

도 5를 참조하면, 상기 투사렌즈유니트(150)에 입사된 광은 투사렌즈유니트(150)의 주평면 H에서 굴절하는 경우, 서로 다른 굴절각으로 굴절된다. 이를 감안하여 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135)의 유효면 크기를 서로 다르게 한 경우는, 상기 투사렌즈유니트(150)에서 집속 확산되어 상기 스크린(160)에 맺히는 각 칼라에 대한 화면의 크기를 일치시킬 수 있다. 따라서, 상기 투사렌즈유니트(150)의 렌즈 설계시 색수차를 고려하지 않고 설계하는 경우에도 스크린(160)에서의 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 거의 발생하지 않으므로, 색수차에 기인한 화질저하를 예방할 수 있다는 이점이 있다.

도 6a 내지 도 6c을 참조하면, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각은 평면 배열을 가지며 입사된 영상신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수의 화소(131a, 133a, 135a)를 포함한다.

여기서, 상기한 수학식 1 내지 수학식 3의 조건을 만족하기 위한 일 실시예로서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각을 복수의 화소(131a, 133a, 135a) 각각은 그 크기에 있어서 하기의 수학식 2를 만족하며, 각 화소들 사이의 간격

은 동일한 것이 바람직하다.

즉, 도 6a에 도시된 바와 같이 상기 제1디스플레이소자(131)를 이루는 복수의 화소(131a) 각각의 대각선 길이를

라 하고, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 제2디스플레이소자(133)를 이루는 복수의 화소(133a) 각각의 대각선 길이를

라 하고, 도 6c에 도시된 바와 같이 상기 제3디스플레이소자(135)를 이루는 복수의 화소(135a) 각각의 대각선 길이를

라 할 때, 상기 각 화소(131a, 133a, 135a)의 대각선 길이

,

는 다음 수학식 2의 부등식을 만족한다.

또한, 상기한 수학식 1의 조건을 만족하기 위한 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 다른 실시예는, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각은 평면 배열을 가지며 입사된 영상신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수의 화소(131b, 133b, 135b)를 포함한다. 여기서, 상기 복수의 화소(131b, 133b, 133c) 각각은 동일한 크기를 가진다.

한편, 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 제1디스플레이소자(131)의 복수의 화소들(131b) 사이의 간격을

라 하고, 도 7b에 도시된 바와 같이 상기 제2디스플레이소자(133)의 복수의 화소들(133b) 사이의 간격을

라 하고, 도 7c에 도시된 바와 같이 상기 제3디스플레이소자(135)를 이루는 복수의 화소들(135b) 사이의 간격을

라 할 때, 상기 각 화소들 사이의 간격

,

는 하기의 수학식 3의 부등식을 만족한다.

도 3을 참조하면, 상기 합성수단(140)은 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각에 대향되게 배치된 세 입사면과, 상기 투사렌즈유니트(150)에 대향되게 배치된 일 출사면을 가지며, 상기 제1 내지 제3광로(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ) 각각을 통해 입사된 적, 녹, 청색을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1 및 제2경면(140a, 140b)을 포함한다. 상기 제1경면(140a)은 입사된 적 색(R) 광은 반사시키고, 녹색(G) 및 청색(B)은 투과시킨다. 그리고, 상기 제2경면(140b)은 입사된 청색(B) 광은 출사면 쪽으로 반사시키고, 나머지 적색(R) 및 녹색(G)광은 투과시킨다. 따라서, 서로 다른 경로로 세 입사면에 입사된 광은 제1 및 제2경면(140a, 140b)에서 선택적으로 투과/반사되어 상기 출사면을 통해 동일 경로로 상기 스크린으로 향한다.

상기 투사렌즈유니트(150)는 상기 합성수단(140)과 스크린(160) 사이에 배치되어, 입사된 칼라 화상을 확대 투사시킨다. 이 투사렌즈유니트(150)는 설계시, 스크린(160)에 맺히는 화상의 왜곡, 만곡을 보정할 수 있도록 설계 초점을 맞출 수 있어서, 시청자에 의해 쉽게 구별되는 왜곡를 상당부분 보정할 수 있다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는, 광원(110)과, 분기수단(120)과, 제1 내지 제3광로(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ) 상에 각각 배치되어 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자(131',133',135')와, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131',133',135')를 투과하여 입사된 광을 합성하는 합성수단(140)과, 투사렌즈유니트(150)를 포함하여 구성된다. 여기서, 도 3에서와 동일한 참조 부호를 사용하는 부재는 제1실시예에 따른 칼라 프로젝트장치와 실질적으로 동일 기능을 하는 동일 부재이므로, 그 자세한 설명을 생략한다.

본 실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 색수차를 보정하기 위한 수단으로 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131',133',135') 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자와 상기 투사렌즈유니트(150) 사이의 간격이 서로 다르도록 설정한 점에 특징이 있다.

상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131', 133', 135') 각각은 평면 배열을 가지며 입사된 영상신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수의 화소를 포함하는 투과형 액정패널을 포함하여 구성되며, 그 각각은 화상형성영역의 유효면 크기가 서로 동일하도록 일 방향 폭이 d'으로 서로 동일한 것이 바람직하다.

상기 합성수단(140)의 세 입사면으로부터 투사렌즈유니트(150) 사이의 광축 상의 거리가 같은 경우, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131', 133', 135') 각각과 합성수단(140) 사이의 간격을

라 할 때, 이들 간격은 수학식 4의 조건을 만족하는 범위에서 서로 다르게 설정되는 것이 바람직하다.

도 9는 제1 내지 제3디스플레이소자(131',133',135')가 동일한 크기를 갖는 경우 스크린(160)으로부터 서로 다른 광학 거리에 위치된 경우를 비교 설명하기 위하여, 도 8의 합성수단(140)을 배제한 상태로 제1 내지 제3디스플레이소자 (131', 133',135)를 일 방향으로 표시한 도면이다. 또한, 도 9는 도 8의 투사렌즈유니트(150)를 간략히 표현한 것이다.

도 9를 참조하면, 상기 투사렌즈유니트(150)에 입사된 광은 투사렌즈유니트(150)의 주평면 H에서 굴절하는 경우, 서로 다른 굴절각으로 굴절된다. 이를 감안하여 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(131, 133, 135) 각각과 투사렌즈유니트(150)의 입사면 사이의 간격을

이라 할 때, 이들의 간격을 색수차에 의한 영향을 고려하여 설정함으로써, 상기 투사렌즈유니트(150)에서 집속 확산되어 상기 스크린(160)에 맺히는 각 칼라에 대한 화면의 크기를 일치시킬 수 있다. 따라서, 상기 투사렌즈유니트(150)의 렌즈 설계시 색수차를 고려하지 않고 설계하는 경우에도 스크린(160)에서의 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 거의 발생하지 않으므로, 색수차에 기인한 화질저하를 예방할 수 있다는 이점이 있다. 여기서, 적색 파장의 광이 투사렌즈유니트의 유효초점거리 보다 먼 초점에 맺히고, 청색 파장의 광이 유효초점거리 보다 가까운 초점에 맺히므로, 상기한 간격

은 수학식 5를 만족한다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 반사형 칼라 프로젝트장치는 광원(210)과, 입사광을 파장영역에 따라 분기하여 제1 내지 제3광로(Ⅰ',Ⅱ',Ⅲ') 각각으로 향하도록 하는 분기수단(250)과, 분기된 광의 진행경로를 편광방향에 따라 변환하는 제1 내지 제3광경로변환수단(261, 263, 265)과, 상기 제1 내지 제3광경로변환수단(261, 263, 265)을 경유하는 일 편광의 입사광으로부터 화상을 생성하고 이를 상기 제1 내지 제3광경로변환수단(261, 263, 265) 각각으로 반사시키는 제1 내지 제3디스플레이소자(271, 273, 275)와, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(271, 273, 275)에서 반사되어 입사된 광을 합성하는 합성수단(280)과, 합성수단(280)에 의해 합성된 칼라화상이 스크린(160)에 맺히도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트(290)를 포함하여 구성된다.

또한, 본 실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 바람직하게는 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 광원(210)에서 조사된 광 중 적외선 및 자외선 영역의 광을 차단하기 위한 대역필터(220)와, 입사광이 균일광이 되도록 하는 균일광조명수단(230)과, 상기 광원(210)에서 조사된 광을 일 편광의 광으로 변환하는 편광변환기(240)를 더 포함한다.

여기서, 광원(210), 합성수단(280) 및, 투사렌즈유니트(290) 각각은 도 3을 참조하여 설명된 제1실시예에 따른 칼라 프로젝트장치의 광원(110), 합성수단(140) 및, 투사렌즈유니트(150) 각각과 실질적으로 동일 기능을 하는 동일 부재이므로, 그 자세한 설명을 생략한다.

상기 분기수단(250)은 상기 광원(210)에서 조사된 광을 적(R), 청(B), 녹색(G) 칼라에 따라 제1 내지 제3광로(I', Ⅱ', Ⅲ')로 분기시기키 위한 것으로, 제1 및 제2이색미러(251, 253)와, 상기 제1 및 제2이색미러(251, 253)에서 분기된 광이 서로 다른 세 경로로 진행하도록 하는 복수의 전반사미러(M21, M22, M23)를 포함하여 구성된다. 상기 제1이색미러(251)는 상기 광원(110)에서 조사된 광(R+G+B)을 파장영역에 따라 일차로 분리시키기 위한 것으로, 제1이색미러(251)에 입사된 광중 청색(B) 파장의 광은 반사되어 제3광로(Ⅲ')로 향하고, 나머지 광(R+G)은 투과된다. 여기서, 상기 전반사미러들(M22, M23)은 상기 제3광로(Ⅲ') 상에 배치되어 입사된 청색(B) 광이 상기 제3광경로변환수단(265)로 향하도록 한다.

상기 제1이색미러(251)를 투과한 광(R+G)은 전반사미러(M21)에서 반사된 후, 상기 제2이색미러(253)에서 파장영역에 따라 재차 분기된다. 즉, 상기 제2이색미러(253)는 적색(R) 파장의 광은 투과시켜 제1광로(I')로 향하도록 하고, 녹색(G) 파장의 광은 반사시켜 제2광로(Ⅱ')로 향하도록 한다. 여기서, 적색(R)광은 제1광로(I')를 통해 상기 제1광경로변환수단(261)에 입사되고, 상기 녹색(G) 광은 제2경로(Ⅱ')를 통해 상기 제2광경로변환수단(263)에 입사된다.

상기 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273)(275) 각각은 반사형 디스플레이소자로 액정표시소자, 가동미러장치 등으로 구성된다. 상기 반사형 액정표시소자를 채용하는 경우에 있어서, 액정표시소자는 구동전원의 온/오프에 따라 응답속도가 빠른 강유전체 액정표시소자(이하, FLCD ; Ferroelectric Liquid Crystal Display)로 구성되는 것이 바람직하다. 가동미러장치는 각 화소에 대응되며 인가된 정전인력에 의해 독립적로 구동되는 복수의 반사미러의 구동에 의해 입사광의 반사경로를 결정함으로써 화상을 형성하는 것으로, 그 일 구성예가 본 출원인에 의해 특허출원된 국내 특허출원 제95-22554호(출원일; 1995년 7월 27일, 발명의 명칭; 가동미러장치 및 그 제조방법)에 개시되어 있는 등 그 구성은 널리 알려져 있으므로 자세한 설명은 생략한다.

상기한 반사형의 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273)(275) 각각은 적(R), 녹(G), 청(B) 색의 광에 대하여 화상을 형성하므로, 상기 투사렌즈유니트(290)를 투과하는 경우 색수차가 발생된다. 따라서, 상기 반사형 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273)(275)는 상기 투사렌즈유니트(290)에서 발생되는 색수차를 감안한 것으로, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273) (275)에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자는 화상을 생성하는 유효면의 크기가 서로 다르게 된 것에 특징이 있 다.

여기서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273)(275) 각각은 유효면 크기에 있어서 서로 동일한 가로 대 세로비 예컨대 16:9의 유효면 비를 가진다.

한편, 제1 내지 제3디스플레이소자(271)(273)(275)의 유효면 대각선 길이를 각각

이라 할 때, 상기 대각선 길이

,

은 다음 수학식 6의 관계를 만족한다.

상기한 바와 같은 수학식 6의 관계를 만족하도록 각 디스플레이소자의 화소 크기 및/간격을 설계하는 경우, 도 3을 참조하여 설명된 바와 같이 상기 투사렌즈유니트(290)의 렌즈 설계시 색수차를 고려하지 않고 설계하는 경우에도 스크린(160)에서의 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 거의 발생하지 않으므로, 색수차에 기인한 화질의 저하를 저감할 수 있다.

상기 제1 내지 제3광경로변환수단(261, 263, 265) 각각은 편광에 따라 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시켜 광로를 변환하는 편광빔스프리터인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 편광빔스프리터는 시트형 구조 또는 도 10에 도시된 바와 같은 큐빅형 구조를 가진다.

또한, 본 발명의 제4실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 도 10을 참조하여 설명된 본 발명의 제3실시예에서와 동일한 광학적 구성을 가지므로 도면을 생략한다. 제4실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 반사형의 제1 내지 제3디스플레이소자(271, 273, 275)의 크기는 동일하게 유지하고 제1내지 제3디스플레이소자(271, 273, 275) 각각과 스크린(160) 사이의 광축 거리를 다르게 하여 색수차를 보정할 수 있도록 된 것에 특징이 있다.

즉, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자(271, 273, 275) 각각과 투사렌즈유니트(290)의 첫 입사면 사이의 간격을

이라 할 때, 이들의 간격을 색수차에 의한 영향을 고려하여 설정함으로써, 상기 투사렌즈유니트(290)에서 집속 확산되어 상기 스크린(160)에 맺히는 각 칼라에 대한 화면의 크기를 일치시킬 수 있다.

따라서, 상기 투사렌즈유니트(290)의 렌즈 설계시 색수차를 고려하지 않고 설계하는 경우에도 스크린(160)에서의 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 거의 발생하지 않으므로, 색수차에 기인한 화질저하를 예방할 수 있다는 이점이 있다. 여기서, 적색 파장의 광이 투사렌즈유니트의 유효초점거리 보다 먼 초점에 맺히고, 청색 파장의 광이 유효초점거리 보다 가까운 초점에 맺히므로, 상기한 간격

은 수학식 7을 만족한다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명의 실시예에 따른 칼라 프로젝트장치는 적, 청, 녹색 파장의 광이 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 디스플레이소자의 크기 및/또는 간격을 조절함으로써, 적, 녹, 청색에 대한 배율차가 발생을 저감시켜 컨버젼스를 일치시킴으로써, 화질저하를 방지할 수 있다는 이점이 있다.

또한, 투사렌즈유니트 설계시 색수차 보정에 필요한 렌즈 매수를 줄일 수 있으므로, 왜곡과 만곡을 보정할 수 있도록 광학계의 설계가 용이하다는 이점이 있다.

Claims

광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 파장에 따라 세 경로로 분기시키는 분기수단과; 상기 분기수단에 의해 분기된 제1 내지 제3광로 상에 각각 배치되며, 입사된 소정 파장의 광을 매개로 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자와; 상기 제1 내지 제3디스플레이소자를 경유하여 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 일 경로로 진행하도록 각 칼라의 광을 합성하는 합성수단과; 상기 합성수단에 의해 합성된 칼라 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 칼라 프로젝트장치에 있어서,

상기 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 상기 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 중에서 선택된 둘 이상의 디스플레이소자는 화상을 생성하는 유효면의 크기가 서로 다르도록 된 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제1항에 있어서, 상기 분기수단은 상기 제1 내지 제3광로 각각에 대해 적, 녹, 청색 파장 각각의 광이 향하도록 입사광을 분기시키고, 상기 제1 내지 제3디스 플레이소자 각각은 적색, 녹색, 청색 파장의 광에 대해 화상을 형성하며,

상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각의 유효면은 동일한 가로 대 세로비를 가지며, 상기 유효면의 대각선 길이를
,
,
이라 할 때, 상기 대각선 길이
,
,
은 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.

<수학식>
제2항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각은 평면 배열을 가지며 입사된 영상신호에 따라 독립적으로 구동되는 복수의 화소를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제3항에 있어서, 상기 제1디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 각각의 대각선 길이를
, 상기 제2디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 각각의 대각선 길이를
, 상기 제3디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 각각의 대각선 길이를
라 할 때, 상기 각 화소의 대각선 길이
,
,
는 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.

<수학식>
제3항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 각각은 동일한 크기를 가지며,

상기 제1디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 사이의 간격을
, 상기 제2디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 사이의 간격을
, 상기 제3디스플레이소자를 이루는 복수의 화소 사이의 간격을
라 할 때, 상기 각 화소 사이의 간격
,
,
는 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.

<수학식>
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분기수단은,

상기 광원에서 조사된 광을 파장영역에 따라 분기시키는 제1이색미러와; 상기 제1이색미러에서 분기된 광을 파장영역에 따라 재차 분기시키는 제2이색미러;를 포함하여 입사된 소정 편광의 백색광을 적색, 청색, 녹색의 광으로 분기시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각은 투과형 액정패널인 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소 자 각각은 반사형 액정패널로 구성되고,

상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각과 상기 합성수단 사이의 광로 상에는 상기 제1 내지 제3광로를 통해 입사된 광이 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각으로 향하도록 하고, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각에서 반사된 광이 상기 합성수단으로 향하도록 광로를 변환하는 제1 내지 제3광경로변환수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 내지 제3광경로변환수단은 편광에 따라 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시켜 광로를 변환하는 편광빔스프리터인 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
삭제
광원과; 상기 광원에서 조사된 광을 파장에 따라 세 경로로 분기시키는 분기수단과; 상기 분기수단에 의해 분기된 제1 내지 제3광로 상에 각각 배치되며, 입사된 소정 파장의 광을 매개로 화상을 형성하는 제1 내지 제3디스플레이소자와; 상기 제1 내지 제3디스플레이소자를 경유하여 입사된 광을 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시켜 일 경로로 진행하도록 각 칼라의 광을 합성하는 합성수단과; 상기 합성수단에 의해 합성된 칼라 화상이 스크린으로 향하도록 확대 투과시키는 투사렌즈유니트;를 포함하는 칼라 프로젝트장치에 있어서,

상기 분기수단은 상기 제1 내지 제3광로 각각에 대해 적, 녹, 청색 파장 각각의 광이 향하도록 입사광을 분기시키고, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각은 적색, 녹색, 청색 파장의 광에 대해 화상을 형성하며,

상기 합성수단에 의해 합성된 각 칼라의 광이 상기 투사렌즈유니트를 투과하면서 발생되는 색수차를 보정할 수 있도록, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각과 상기 투사렌즈 유니트를 이루는 렌즈들 중 상기 합성수단 쪽 렌즈와의 사이 간격을
,
,
이라 할 때, 상기 간격
,
,
은 다음 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.

<수학식>
제11항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자의 화상형성영역인 유효면의 크기는 서로 동일한 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 분기수단은,

상기 광원에서 조사된 광을 파장영역에 따라 분기시키는 제1이색미러와; 상기 제1이색미러에서 분기된 광을 파장영역에 따라 재차 분기시키는 제2이색미러;를 포함하여 입사된 광을 적색, 청색, 녹색의 광으로 분기시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각은 투과형 액정패널인 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각은 반사형 액정패널로 구성되고,

상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각과 상기 합성수단 사이의 광로 상에는 상기 제1 내지 제3광로를 통해 입사된 광이 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각으로 향하도록 하고, 상기 제1 내지 제3디스플레이소자 각각에서 반사된 광이 상기 합성수단으로 향하도록 광로를 변환하는 제1 내지 제3광경로변환수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.
제15항에 있어서, 상기 제1 내지 제3광경로변환수단은 편광에 따라 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시켜 광로를 변환하는 편광빔스프리터 인 것을 특징으로 하는 칼라 프로젝트장치.