KR101469445B1 - Projection optical system with field lens and pico projector using the same - Google Patents

Projection optical system with field lens and pico projector using the same Download PDF

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KR101469445B1
KR101469445B1 KR1020140052765A KR20140052765A KR101469445B1 KR 101469445 B1 KR101469445 B1 KR 101469445B1 KR 1020140052765 A KR1020140052765 A KR 1020140052765A KR 20140052765 A KR20140052765 A KR 20140052765A KR 101469445 B1 KR101469445 B1 KR 101469445B1
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optical system
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이희중
김진호
오진택
김정수
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주식회사 세코닉스
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Abstract

The present invention relates to a projection optical system including a field lens and a pico projector using same. A projector includes an illumination optical system that generates illumination light, a DMD element that generates image light by using the illumination light from the illumination optical system, and a projection optical system that projects the image light generated by the DMD element on a screen. A field lens that transfers the illumination light from the illumination optical system to the DMD element and transfers the image light from the DMD element to the projection optical system is included between the DMD element and the projection optical system. The field lens includes a first surface that faces the projection optical system and a second surface that faces the DMD element. The second surface of the field lens has a radius of curvature convex toward the DMD element so that the illumination light from the illumination optical system converts to the DMD element. The field lens is arranged after being moved from the center of the DMD element in a direction in which an incident angle (θ3) based on a normal line of a beam with respect to a point of the second surface is smaller than a critical angle (θc) at which internal total reflection occurs. The incident angle (θ3) based on the normal line of the beam with respect to the point of the second surface is the sum of a refraction angle (θ1) of the beam incident on the point on the first surface and an inclination angle (θ2) of a curved surface of the second surface at the one point. When the field lens and the projection optical system are shifted in a vertical direction from the optical axis, the point where total reflection occurs in the field lens can be avoided.

Description

필드렌즈를 포함한 투사광학계 및 이를 이용한 피코 프로젝터{PROJECTION OPTICAL SYSTEM WITH FIELD LENS AND PICO PROJECTOR USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a projection optical system including a field lens, and a pico projector using the projection optical system.

본 발명은 필드렌즈를 포함한 투사광학계 및 이를 이용한 피코 프로젝터에 관한 것으로 특히 휴대용 단말기와 같은 소형 기기에 장착 가능하면서 필드 렌즈 내부에서의 전반사 발생을 억제할 수 있는 투사광학계 및 이를 이용한 피코 프로젝터에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a projection optical system including a field lens and a pico projector using the same, and more particularly, to a projection optical system capable of being installed in a small device such as a portable terminal, .

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 기기의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 대화면을 구현하는 기기의 일 예로서 영상을 확대 투사하는 기능을 갖춘 프로젝터가 있다. 이러한 프로젝터는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치들을 말한다.
As the information age rapidly develops, the importance of a display device that realizes a large screen is emphasized. As an example of a device that implements such a large screen, there is a projector having a function of enlarging and projecting an image. Such a projector is a device that implements an image using light generated from a light source and projects the implemented image.

최근에는 프로젝터의 휴대성을 증대시키기 위해 휴대용 단말기, PDA와 같은 소형 기기에 프로젝터를 장착하는 기술 개발이 이루어지고 있는데, 소위 피코 프로젝터 또는 나노 프로젝터로 알려진 초소형의 프로젝터 기능을 탑재한 소형 기기가 선보이고 있다.
In recent years, in order to increase the portability of a projector, a technology for mounting a projector to a portable device such as a portable terminal or a PDA has been developed, and a compact device equipped with a small projector function known as a pico projector or a nano projector has been introduced .

이러한 초소형의 프로젝터를 소형 기기 내에 실장하기 위하여, 점차 요구되는 프로젝터의 크기는 작아지고 있으며, 프로젝터의 크기가 작아짐에 따라 각 부품들 간의 거리가 좁아지면서 부품들 간에 상호 간섭을 일으키는 문제가 발생한다.
In order to mount such an ultra-small projector in a small-sized device, the size of a required projector is becoming smaller, and the smaller the size of the projector, the narrower the distance between the components, causing a problem of mutual interference among the components.

종래의 프로젝터는 도 1에 도시된 바와 같이, 조명광학계(10)로부터 출력된 조명광이 반사 미러(M)에 반사되어 DMD 소자(20)로 향하고, DMD 소자(20)는 표면에 조명되는 조명 광을 이용하여 이미지를 형성하며, 이 이미지를 이루는 이미지광을 다시 투사광학계(30)로 반사시킨다. 이때, 필드 렌즈(40)는 조명광이 DMD 소자(20)를 향하도록 굴절시키는데, 필드 렌즈(40) 재질에 따른 굴절율로 인해 형성되는 임계각에 의해, 조명광학계(10)로부터 입사되는 조명광이 필드 렌즈(40)의 S2면을 투과하지 못하고 내부에서 전반사가 발생하여 광 손실이 발생하는 문제가 있었다.
1, the conventional projector is configured such that the illumination light output from the illumination optical system 10 is reflected by the reflection mirror M to be directed to the DMD element 20, and the DMD element 20 is illuminated with illumination light And reflects the image light constituting the image back to the projection optical system 30. The projection optical system 30 reflects the image light. The field lens 40 refracts the illumination light toward the DMD element 20. The illumination light incident from the illumination optical system 10 is incident on the field lens 40 by the critical angle formed by the refractive index depending on the material of the field lens 40. [ The light is not transmitted through the S2 surface of the light guide plate 40, and total internal reflection occurs, thereby causing optical loss.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 필드 렌즈와 투사광학계를 광축으로부터 수직방향으로 쉬프트함으로써, 필드 렌즈 내에서 전반사가 발생되는 지점을 회피할 수 있는 피코 프로젝터를 제공하는데 있다.
It is an object of the present invention to provide a pico projector capable of avoiding a point where total reflection occurs in a field lens by shifting a field lens and a projection optical system in a vertical direction from an optical axis, .

전술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 필드 렌즈를 이동시킴으로써, 필드 렌즈 내에서 전반사가 발생되는 지점을 회피할 수 있는 필드렌즈를 포함한 투사광학계 및 이를 이용한 피코 프로젝터를 제공한다.
In order to achieve the above object, the present invention provides a projection optical system including a field lens capable of avoiding a point where total reflection occurs in a field lens by moving a field lens, and a pico projector using the same.

구체적으로 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터는, 조명광을 생성하는 조명광학계, 조명광학계로부터의 조명광을 이용하여 이미지광을 생성하는 DMD 소자, DMD 소자로부터 생성된 이미지광을 스크린에 투사하는 투사광학계를 포함하는 프로젝터에 있어서, 상기 DMD 소자와 상기 투사광학계 사이에는 상기 조명광학계로부터의 조명광을 DMD 소자로 전달하고, 상기 DMD 소자로부터의 이미지광을 투사광학계로 전달하도록 기능하는 필드 렌즈를 포함하고, 상기 필드 렌즈는 투사광학계에 대면하는 제1 표면과 DMD 소자와 대면하는 제2 표면을 포함하고, 상기 필드 렌즈의 제2 표면은 조명광학계로부터의 조명광을 DMD 소자에 수렴하도록 DMD 소자를 향해 볼록한 곡률반경을 가지고 있으며, 상기 투사광학계 및 필드렌즈의 중심을 지나는 광축은, 필드렌즈의 제2 표면의 한 점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)이 내부 전반사가 발생되는 임계각(θc) 보다 작아지는 방향으로 상기 DMD 소자의 중심으로부터 이동시켜, 서로의 광축이 어긋나게 배치되는 것을 특징으로 한다.
Specifically, the projector according to the embodiment of the present invention includes an illumination optical system for generating illumination light, a DMD element for generating image light using illumination light from the illumination optical system, and a projection optical system for projecting the image light generated from the DMD element onto a screen And a field lens between the DMD element and the projection optical system for transmitting illumination light from the illumination optical system to the DMD element and transmitting the image light from the DMD element to the projection optical system, Wherein the field lens comprises a first surface facing the projection optics and a second surface facing the DMD element, the second surface of the field lens having a convex radius of curvature toward the DMD element < RTI ID = 0.0 > And the optical axis passing through the centers of the projection optical system and the field lens is located on the second surface 3 from the center of the DMD element in such a direction that the normal reference incidence angle? 3 of the light ray is smaller than the critical angle? C at which the total internal reflection occurs, and the optical axes of the DMD elements are shifted from each other.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 필드렌즈를 포함한 투사광학계 및 이를 이용한 피코 프로젝터는 필드 렌즈를 이동시킴으로써, 필드 렌즈 내에서 전반사가 발생되는 지점을 회피하여 전반사로 인한 광손실을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 필드 렌즈의 설계 시 고려되었던 전반사의 발생을 해결하여 설계가 용이할 뿐만 아니라, 필드 렌즈의 재질 선정 및 반경 설정의 선택폭이 증가함에 따라 고효율, 저비용의 렌즈를 사용할 수 있어져서 렌즈의 단가를 더 낮출 수 있으므로, 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
The projection optical system including the field lens according to the present invention and the pico projector using the field lens according to the present invention can minimize the light loss due to the total reflection by avoiding the point where the total reflection occurs in the field lens by moving the field lens, Accordingly, it is possible to use a high-efficiency and low-cost lens as the selection of the material of the field lens and the selection of the radius are increased, The manufacturing cost can be reduced.

도 1은 종래의 프로젝터의 구성을 간략하게 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 프로젝터의 구성을 간략하게 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 프로젝터의 이미지 소자의 틸팅 각도에 따른 작용ㅇ르 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 프로젝터에서의 광손실을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 프로젝터에서의 내부 전반사를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 프로젝터에서의 임계각을 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 필드 렌즈를 포함한 투사광학계를 쉬프트 이동 시키는 것을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view schematically showing a configuration of a conventional projector. Fig.
2 is a view schematically showing a configuration of a projector according to the present invention;
3 is a view showing an operation according to a tilting angle of an image element of a projector according to the present invention.
4 is a diagram illustrating light loss in a projector according to the present invention;
5 is a view showing total internal reflection in a projector according to the present invention.
6 is a view showing a critical angle in a projector according to the present invention;
Fig. 7 is a view showing shifting the projection optical system including the field lens according to the present invention. Fig.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish them, will become apparent by reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in various forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
The present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is thoroughly disclosed and that those skilled in the art will fully understand the scope of the present invention. And the present invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well known components, well known operations, and well-known techniques are not specifically described to avoid an undesirable interpretation of the present invention.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
Like reference numerals refer to like elements throughout the specification. Moreover, terms used herein (to be referred to) are intended to illustrate embodiments and are not intended to limit the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. Also, components and acts referred to as " comprising (or comprising) " do not exclude the presence or addition of one or more other components and operations.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terminology and scientific terms used herein are to be interpreted in a manner that is commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless they are defined.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명한다. Hereinafter, technical features of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 프로젝터는 소형 기기에 장착될 수 있는 피코 프로젝터로, 도 2에 도시된 바와 같이, 조명광을 생성하는 조명광학계(100)와, 조명광학계(100)로부터의 조명광을 이용하여 이미지광을 생성하는 DMD 소자(200)와, DMD 소자(200)로부터 생성된 이미지광을 스크린에 투사하는 투사광학계(300)로 이루어지며, 필드 렌즈(400)를 포함한다. 이러한 필드 렌즈(400)와 조명광학계(100)의 사이에는 조명광학계(100)에서 출력되는 조명광을 필드 렌즈(400)를 향하여 반사시키는 반사 미러(M)가 설치되는 것이 바람직하다.
As shown in FIG. 2, the projector according to the present invention is a pico projector that can be mounted on a small device. The projector 100 includes an illumination optical system 100 for generating illumination light, And a projection optical system 300 for projecting the image light generated from the DMD element 200 to a screen and includes a field lens 400. [ It is preferable that a reflective mirror M for reflecting the illumination light output from the illumination optical system 100 toward the field lens 400 is provided between the field lens 400 and the illumination optical system 100.

필드 렌즈(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, DMD 소자(200)와 투사광학계(300) 사이에 배치되어 조명광학계(100)를 통해 출력된 조명광이 표면에 입사되면, 그 조명광을 투과시켜 DMD 소자(200)로 전달하고, DMD 소자(200)를 통해 반사된 이미지광을 투사광학계(300)로 전달한다. 이때, 필드 렌즈(400)는 투사광학계(300)에 대면하는 제1 표면(410)이 DMD 소자(200)와 평행하며, DMD 소자(200)와 대면하는 제2 표면(420)이 DMD 소자(200)를 향하여 볼록한 곡률반경을 가지도록 형성되며, 이 제2 표면(420)은 DMD 소자(200)의 이미지광을 굴절시켜 투사광학계(300)를 향하도록 안내한다.
2, the field lens 400 is disposed between the DMD element 200 and the projection optical system 300. When the illumination light output through the illumination optical system 100 is incident on the surface, the field lens 400 transmits the illumination light And transmits the image light reflected through the DMD element 200 to the projection optical system 300. The projection optical system 300 includes a projection optical system 300, The field lens 400 includes a first surface 410 facing the projection optical system 300 and a second surface 420 facing the DMD element 200. The first surface 410 faces the DMD element 200, The second surface 420 deflects the image light of the DMD element 200 and guides the image light toward the projection optical system 300.

DMD 소자(200)는 반사면(210)에 조명되는 조명광을 반사하여 영상을 구현하는 반사형 디스플레이 패널로서, 예컨대 디지털로 제어되는 전자소자가 될 수 있다. 이러한 DMD 소자(200)는 각각이 구동 가능한 복수의 마이크로 미러(디지털 미러)를 포함하는데, 복수의 마이크로 미러는 구현하고자 하는 화상과 대응되도록 이미지광을 독립적으로 반사시킨다. 즉, DMD 소자(200)는 구동 신호에 따라 온(ON) 상태와 오프(OFF) 상태로 틸팅(Tilting)되는 마이크로 미러를 평면상에 격자로 배열한 DMD(Digital Micromirror Device)로 구성된다.
The DMD device 200 may be a reflective display panel that reflects illumination light illuminated on the reflective surface 210 to implement an image, for example, a digitally controlled electronic device. The DMD element 200 includes a plurality of micromirrors (digital mirrors), each of which can be driven, and the plurality of micromirrors independently reflect the image light so as to correspond to an image to be implemented. That is, the DMD device 200 includes a DMD (Digital Micromirror Device) in which a micromirror tilted in an ON state and an OFF state according to a driving signal is arranged in a lattice on a plane.

여기서, DMD 소자(200)는 필드 렌즈(400)의 후방에 배치되어 구동 신호의 ON 상태 또는 OFF 상태에 따라 틸팅되는데, ON 상태에서는 필드 렌즈(400)를 통해 투과되어 반사면(210)에 조명된 조명광으로 이미지를 형성하며, 이로 구성되는 이미지광을 투사광학계(300) 측으로 반사시켜 투사광학계(300)가 스크린(S)에 화면을 출사 할 수 있도록 하며, OFF 상태에서는 필드 렌즈(400)를 통해 투과되어 반사면(210)에 조명된 조명광을 투사광학계(300)의 외측으로 반사시켜 투사광학계(300) 내로 광이 진입하는 것을 차단하고, 스크린(S)에 블랙 화면을 나타내도록 한다.
The DMD element 200 is disposed behind the field lens 400 and is tilted according to the ON or OFF state of the driving signal. In the ON state, the DMD element 200 is transmitted through the field lens 400, And the projection optical system 300 allows the projection optical system 300 to emit a screen to the screen S while in the OFF state, the field lens 400 So that the illuminating light illuminated on the reflecting surface 210 is reflected to the outside of the projection optical system 300 to block the entrance of the light into the projection optical system 300 so that a black screen is displayed on the screen S.

보다 구체적으로, 도 3을 참조하여 필드 렌즈(400)를 투과한 광과 DMD 소자(200)의 틸팅 각도에 따른 광의 진행 방향에 대해 설명한다. 도 3의 (a)는 DMD 소자(200)가 ON 상태일때, 즉 DMD 소자(200)의 디지털 미러가 +17로 틸팅되었을 때의 광의 진행 방향을 도시한 도면이며, 도 3의 (b)는 DMD 소자(200)가 OFF 상태일때, 즉 DMD 소자(200)의 디지털 미러가 -17로 틸팅되었을 때의 광의 진행 방향을 도시한 도면이다. 도면에서 Z는 DMD 소자(200)의 디지털 미러가 수평 상태일 때 DMD 소자(200)의 미러에 수직한 광축(또는 투사광학계의 광축)을 나타내고, Zon은 DMD 소자(200)의 디지털 미러가 +17로 틸팅된 상태에서 DMD 소자(200)의 미러에 수직한 광축을 나타내며, Zoff은 DMD 소자(200)의 디지털 미러가 -17로 틸팅된 상태에서 DMD 소자(200)의 미러에 수직한 광축을 나타낸다. 또한 프로젝터의 필드 렌즈(400)는 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 미러가 수평 상태일 때 DMD 소자(200)에 수직한 방향에 위치된다.
More specifically, referring to FIG. 3, the traveling direction of light passing through the field lens 400 and the tilting angle of the DMD element 200 will be described. 3 (a) is a view showing the traveling direction of light when the DMD device 200 is in the ON state, that is, when the digital mirror of the DMD device 200 is tilted to +17, and FIG. 3 (b) When the DMD element 200 is in the OFF state, that is, when the digital mirror of the DMD element 200 is tilted to -17. Z represents the optical axis (or the optical axis of the projection optical system) perpendicular to the mirror of the DMD element 200 when the digital mirror of the DMD element 200 is horizontal, and Zon represents the optical axis of the DMD element 200, 17 shows the optical axis orthogonal to the mirror of the DMD element 200. Zoff denotes an optical axis perpendicular to the mirror of the DMD element 200 in a state where the digital mirror of the DMD element 200 is tilted to -17 . The field lens 400 of the projector is positioned in a direction perpendicular to the DMD element 200 when the digital mirror is horizontal as shown in FIG.

도 3의 (a)에 도시한 바와 같이 DMD 소자(200)가 ON 상태일때, 광원으로부터의 광이 광축 Z에 대해 34의 각도로 입사되지만 디지털 미러가 +17로 틸팅됨에 따라 광축은 Zon으로 이동되고 광축 Zon에 대한 광의 입사각은 17가 된다. 광은 광축에 대해 입사된 각도와 동일한 각도로 출사됨에 따라 광의 출사각도는 Zon으로부터 입사각도와 반대방향으로 17로 출사되어 최종적으로는 투사광학계(300)의 광축 Z에 대해 0의 각도, 즉 투사광학계(300)의 광축 Z를 따라 출사된다. 따라서 DMD 소자(200)로부터 반사된 광이 투사광학계(300)로 진입되고 스크린에 이미지가 형성된다.
As shown in FIG. 3A, when the DMD device 200 is in the ON state, light from the light source is incident at an angle of 34 with respect to the optical axis Z, but the optical axis is shifted to Zon as the digital mirror is tilted to +17. And the incident angle of light with respect to the optical axis Zon is 17. As the light is emitted at an angle equal to the angle of incidence with respect to the optical axis, the exit angle of the light is 17 emitted in the opposite direction to the incident angle from Zon, and finally the angle of 0 with respect to the optical axis Z of the projection optical system 300, And is emitted along the optical axis Z of the light source 300. Therefore, the light reflected from the DMD element 200 enters the projection optical system 300 and an image is formed on the screen.

또한, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이 DMD 소자(200)가 OFF 상태일때, 광원으로부터의 광이 광축 Z에 대해 34의 각도로 입사되지만 디지털 미러가 -17로 틸팅됨에 따라 광축은 Zoff으로 이동되고 광축 Zoff에 대한 광의 입사각은 51가 된다. 광은 광축에 대해 입사된 각도와 동일한 각도로 출사됨에 따라 광의 출사각도는 Zoff으로부터 입사 각도와 반대방향으로 51로 출사되므로 투사광학계(300)의 광축 Z에 대해 68의 각도로서 출사된다. 즉, DMD 소자(200)가 OFF 상태일 때 출사되는 광의 경로(광축 Z로부터 68의 범위 이내)에 투사광학계(300)가 존재 하지 않으면 스크린 상에 블랙 화면이 구현된다.
3 (b), when the DMD element 200 is in the OFF state, light from the light source is incident at an angle of 34 with respect to the optical axis Z, but as the digital mirror is tilted at -17, the optical axis becomes Zoff And the angle of incidence of light with respect to the optical axis Zoff is 51. As the light is emitted at an angle equal to the angle of incidence with respect to the optical axis, the exit angle of the light is emitted at an angle of 68 with respect to the optical axis Z of the projection optical system 300 since it is emitted 51 in the opposite direction to the incident angle from Zoff. That is, if the projection optical system 300 does not exist in the path (within the range of 68 from the optical axis Z) of the light emitted when the DMD device 200 is in the OFF state, a black screen is realized on the screen.

이때, 본 발명의 실시예에 따른 DMD 소자(200)는 전술한 바와 같이 반사면(210)이 의 틸팅 각도를 가진 소자가 사용되었으며, 이에 따라 전술한 필드 렌즈(400)를 투과하여 DMD 소자(200)의 반사면(210)에 입사되는 광의 입사각이 34를 이루도록 설계되었다. 즉, DMD 소자(200)는 구동 신호가 ON 상태일 때, 수평에서 +17의 각도로 틸팅되어 34로 입사된 광이 투사광학계(300)의 광축 Z를 따라 출사되도록 반사시키며, 구동 신호가 OFF 상태일 때, 수평에서 -17의 각도로 틸팅되어 입사된 광이 투사광학계(300)의 광축 Z로부터 68의 출사각으로 출사되어 투사광학계(300)를 벗어나도록 설계되었다.
As described above, the DMD device 200 according to the embodiment of the present invention uses a device having a tilting angle of the reflection surface 210, and thus transmits the DMD device 400 The incident angle of the light incident on the reflecting surface 210 of the reflecting mirror 200 is 34. [ That is, when the driving signal is ON, the DMD element 200 is tilted at an angle of +17 from the horizontal to reflect the light incident on the light source 34 along the optical axis Z of the projection optical system 300, The incident light is tilted at an angle of -17 in the horizontal direction and emitted from the optical axis Z of the projection optical system 300 to an exit angle of 68 to deviate from the projection optical system 300.

한편, 전술한 필드 렌즈(400)는 제2 표면(420)이 DMD 소자(200)를 향하여 볼록하게 형성되지만, 실제의 곡률반경 값은 부(-)의 부호를 갖게 된다.
Meanwhile, in the above-described field lens 400, the second surface 420 is formed to be convex toward the DMD element 200, but the actual radius of curvature has a minus sign.

이러한 필드 렌즈(400)는 동일한 재질일 때, 제2 표면(420)의 곡률반경을 작게 설정할 경우 필드 렌즈(400)의 유효 초점 거리가 작아짐에 따라 투사광학계(300)로 유입되는 광의 손실을 줄일 수 있게 된다. 아래의 표 1과 도 4를 참조하여 이를 구체적으로 설명하도록 한다.When the radius of curvature of the second surface 420 is set small, the field lens 400 reduces the loss of light entering the projection optical system 300 as the effective focal length of the field lens 400 becomes smaller . This will be described in detail with reference to Table 1 and FIG. 4 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112014041768780-pat00001
Figure 112014041768780-pat00001

표 1은 본 발명의 실시예에 따른 필드 렌즈(400)를 A 렌즈와 B 렌즈로 구성하였을 때의 스펙을 나타내며, 도 4는 필드 렌즈(400)를 A 렌즈와 B 렌즈로 구성하였을 때, 제2 표면(420)에 의해 굴절되어 투사광학계(300)로 유입되는 광의 경로를 도시한다.
Table 1 shows specifications when the field lens 400 according to the embodiment of the present invention is composed of the A lens and the B lens. FIG. 4 shows the specifications when the field lens 400 is composed of the A lens and the B lens. 2 surface of the projection optical system 300 and enters the projection optical system 300. As shown in FIG.

표 1에서 알 수 있듯이, A 렌즈는 제1 표면(R1)의 곡률반경이 광축에 대해 거의 수직을 이루고, 제2 표면의 곡률반경이 -30.0mm를 이루고, 반경(d)은 1.4mm를 갖도록 설계되었으며, 굴절율(n)이 1.834인 유리 재질의 NBFD10(모델명)이 사용되었다. 이로 인한 A 렌즈의 유효초점거리(f)는 35.96mm를 이룬다.As can be seen from Table 1, the lens A is so arranged that the radius of curvature of the first surface R1 is substantially perpendicular to the optical axis, the radius of curvature of the second surface is -30.0 mm, and the radius d is 1.4 mm And a glass material NBFD10 (model name) having a refractive index (n) of 1.834 was used. The resulting effective focal length f of the A lens is 35.96 mm.

또한, B 렌즈는 제1 표면(R1)의 곡률반경이 광축에 대해 거의 수직을 이루고, 제2 표면의 곡률반경이 -16.5mm를 이루고, 반경(d)은 1.4mm를 갖도록 설계되었으며, 굴절율(n)이 1.834인 유리 재질의 NBFD10(모델명)이 사용되었다. 이로 인한 A 렌즈의 유효초점거리(f)는 19.78mm를 이룬다.
The B lens is designed such that the radius of curvature of the first surface R1 is substantially perpendicular to the optical axis, the radius of curvature of the second surface is -16.5 mm and the radius d is 1.4 mm, n) of 1.834 was used. The resulting effective focal length f of the A lens is 19.78 mm.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 필드 렌즈(400)는 A 렌즈와 B 렌즈가 동일한 재질임에도 제2 표면의 곡률 반경에 따라 유효 초점 거리가 달라지는 것을 볼 수 있다. 즉, A 렌즈로 설계된 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이 제2 표면(420)에서 굴절된 광의 일부가 투사광학계(300)의 외측으로 벗어나 광손실 영역(Optical Loss, OS)이 발생되는 것과 달리, B 렌즈로 설계된 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이 제2 표면에서 굴절되어 투사광학계(300)로 유입되는 광이 광손실 영역(OS)의 발생 없이 투사광학계(300) 내로 전부 유입되는 것을 확인할 수 있다. 즉, 동일 재질을 사용하면서도 곡률반경의 절대값 크기만을 작게할 경우, 유효 초점 거리를 짧게 할 수 있게 되어 광손실을 줄일 수 있으며, 이에 따라 필드 렌즈(400)와 투사광학계(300)의 이격 거리를 더 좁게 설계할 수 있을 뿐만 아니라, 곡률반경의 크기를 작게함에 따라 제조비용 또한 줄일 수 있다.
As described above, in the field lens 400 according to the present invention, the effective focal length varies depending on the radius of curvature of the second surface even though the A lens and the B lens are the same material. That is, as shown in FIG. 4A designed with the A lens, when a part of the light refracted at the second surface 420 is deviated to the outside of the projection optical system 300 and an optical loss (OS) is generated The light that is refracted at the second surface and introduced into the projection optical system 300 as shown in FIG. 4 (b) designed with the B lens is totally reflected in the projection optical system 300 without generating the optical loss area OS, It can be confirmed that it flows. In other words, when the absolute value of the radius of curvature is reduced while using the same material, the effective focal length can be shortened to reduce the optical loss. As a result, the distance between the field lens 400 and the projection optical system 300 Can be designed to be narrower, and the manufacturing cost can be reduced by reducing the size of the radius of curvature.

한편, 필드 렌즈(400)는 제2 표면(420)의 곡률반경이 다를 때, 렌즈의 재질을 다르게 선택할 경우, 렌즈의 유효 초점 거리를 같게할 수 있다. 이에 따라, 렌즈의 선택 시 저굴절율을 갖는 렌즈를 선택함으로써, 재료비용을 절감할 수 있게 된다. 아래의 표 2와 도 Z를 참조하여 이를 구체적으로 설명하도록 한다.On the other hand, when the radius of curvature of the second surface 420 is different from that of the field lens 400, if the material of the lens is selected differently, the effective focal length of the lens can be made the same. Thus, by selecting a lens having a low refractive index in selecting a lens, material cost can be reduced. This will be described in detail with reference to Table 2 and Figure Z below.

[표 2][Table 2]

Figure 112014041768780-pat00002

Figure 112014041768780-pat00002

표 2는 본 발명의 실시예에 따른 필드 렌즈(400)를 C 렌즈와 D 렌즈로 구성하였을 때의 스펙을 나타낸다.
Table 2 shows specifications when the field lens 400 according to the embodiment of the present invention is composed of a C lens and a D lens.

표 2에서 알 수 있듯이, C 렌즈는 제1 표면(R1)의 곡률반경이 광축에 대해 거의 수직을 이루고, 제2 표면의 곡률반경이 -20.0mm를 이루고, 반경(d)은 1.4mm를 갖도록 설계되었으며, 굴절율(n)이 1.834인 유리 재질의 NBFD10(모델명)이 사용되었다. 이로 인한 A 렌즈의 유효초점거리(f)는 23.98mm 이다.
As can be seen from Table 2, the C lens is arranged such that the radius of curvature of the first surface R1 is substantially perpendicular to the optical axis, the radius of curvature of the second surface is -20.0 mm, and the radius d is 1.4 mm And a glass material NBFD10 (model name) having a refractive index (n) of 1.834 was used. The effective focal length (f) of the resulting A lens is 23.98 mm.

또한, D 렌즈는 제1 표면(R1)의 곡률반경이 광축에 대해 거의 수직을 이루고, 제2 표면의 곡률반경이 -16.5mm를 이루고, 반경(d)은 1.4mm를 갖도록 설계되었으며, 굴절율(n)이 1.689인 유리 재질의 E-FD8(모델명)이 사용되었다. 이로 인한 D 렌즈의 유효초점거리(f)는 23.95mm 이다.
The D lens is designed such that the radius of curvature of the first surface R1 is substantially perpendicular to the optical axis, the radius of curvature of the second surface is -16.5 mm and the radius d is 1.4 mm, n) of 1.689 was used as the E-FD8 (model name). The effective focal length f of the resulting D lens is 23.95 mm.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 필드 렌즈(400)는 C 렌즈와 D 렌즈의 재질이 다름(즉, 굴절률이 다름)에도, 곡률반경을 변경함으로써 유효 초점 거리가 유사하게 형성되는 것을 볼 수 있으며, D 렌즈는 C 렌즈보다 저굴절율을 갖는, 저가의 렌즈를 사용함으로써 제작 비용을 절감할 수 있다. 즉, 표 2에 나타낸 바와 같이, C 렌즈의 비용 등급이 84이고, D 렌즈가 40으로, D 렌즈가 C 렌즈보다 2배 이상의 가격 효율을 갖게 되므로, 비용 절감이 가능해진다.
As described above, the field lens 400 according to the present invention can be seen to have similar effective focal lengths by changing the radius of curvature, even though the material of the C lens and the D lens is different (i.e., the refractive index is different) , And the D lens uses a low-cost lens having a lower refractive index than that of the C lens, thereby reducing manufacturing costs. That is, as shown in Table 2, the cost grade of the C lens is 84, the D lens is 40, and the D lens has the price efficiency twice as high as that of the C lens, so that cost reduction is possible.

한편, 조명광학계(100)에서 출력된 조명광이 필드 렌즈(400)로 입사될 때, 필드 렌즈(400)의 재질에 따른 굴절율(n1)로 인해 임계각(θc)이 형성된다. 즉, 필드 렌즈(400) 내부의 굴절율이 외부(공기)의 굴절율(n2)보다 큼에 따라 임계각(θc)의 형성이 이루어지며, 필드 렌즈(400)의 임계각(θc)보다 큰 각도의 입사각으로 광이 입사하게 되면 도 5에 도시된 바와 같이, 필드 렌즈(400)를 투과하지 못하고 전부 반사되는 전반사(Total Reflection)가 일어나 광손실 발생하게 된다.
When the illumination light output from the illumination optical system 100 is incident on the field lens 400, the critical angle c is formed due to the refractive index n1 depending on the material of the field lens 400. [ That is, the critical angle c is formed according to the refractive index n2 of the field lens 400, which is greater than the refractive index n2 of the outside air. The incident angle of the field lens 400 is greater than the critical angle c of the field lens 400 As shown in FIG. 5, when the light is incident, the total reflection without total reflection of the field lens 400 occurs and optical loss occurs.

이때, 임계각 c는 다음과 같이 정리할 수 있다.At this time, the critical angle c can be summarized as follows.

[식 1][Formula 1]

Figure 112014041768780-pat00003
Figure 112014041768780-pat00003

여기서, 본 발명에 따른 필드 렌즈(400)는 제1 표면(410)이 거의 평면으로 형성되는 것과 달리, 제2 표면(420)이 볼록하게 형성됨에 따라 제2 표면(420)에서 전반사가 일어나게 되며, 이러한 전반사 현상으로 인해 광손실이 발생하게 된다.
Here, the field lens 400 according to the present invention has a total reflection at the second surface 420 as the second surface 420 is convex, unlike the first surface 410 is formed in a substantially flat shape , Optical loss is caused by the total reflection phenomenon.

[식 2][Formula 2]

Figure 112014041768780-pat00004
Figure 112014041768780-pat00004

여기에서, n0는 공기의 굴절율이고, θ0는 필드 렌즈(400)의 제1 표면(410)에 입사되는 광의 입사각이며, n1은 필드 렌즈(400)의 굴절율이고, θ1은 제1 표면(410)에서 굴절되는 각도를 나타낸다. 이때, 이 식을 도 6을 참조하여 설명하면, 광축 Z로부터 Y0 거리만큼 떨어진 위치의 제1 표면(410) 상의 좌표를 (a0,b0)이라 하고, 이 지점에서 굴절된 광이 필드 렌즈(400) 내부의 제2 표면(420)에 입사되는 지점 Y1의 좌표를 (a1,b1)이라 하였을 때, a1과 b1의 값은 다음과 같이 정리할 수 있다.
Where n0 is the index of refraction of the air and θ0 is the angle of incidence of light incident on the first surface 410 of the field lens 400. n1 is the index of refraction of the field lens 400 and θ1 is the refractive index of the first surface 410, The angle of refraction is expressed by. 6, coordinates on the first surface 410 at a distance of Y0 from the optical axis Z are referred to as (a0, b0), and light refracted at this point is incident on the field lens 400 (A1, b1), the values of a1 and b1 can be summarized as follows.

[식 3][Formula 3]

Figure 112014041768780-pat00005

Figure 112014041768780-pat00005

따라서, a1과 b1은,Therefore, a1 and b1,

[식 4][Formula 4]

Figure 112014041768780-pat00006
Figure 112014041768780-pat00006

을 만족한다.
.

여기에서, 부호 m은 제2 표면(420)의 곡면과 광축 Z의 수직인 선이 이루는 기울기를 나타내고, 부호 n은 Y지점의 절편을 나타낸다. 이에 따라, Y1지점의 좌표 (a1,b1)을 구할 수 있으며, 이 Y1에 아래의 식 5와 같이 동일한 값의 d를 가감하여 d에 따른, SAG를 계산한 후, R2의 기울기 각도인 2를 알 수 있다.
Here, the symbol m represents the slope of the curved surface of the second surface 420 and the line perpendicular to the optical axis Z, and the symbol n represents the intercept of the Y point. Accordingly, the coordinates (a1, b1) of the Y1 point can be obtained, and the SAG according to d is calculated by adding and subtracting d of the same value to the Y1 as shown in the following Equation 5, Able to know.

[식 5][Formula 5]

Figure 112014041768780-pat00007

Figure 112014041768780-pat00007

이때, 도 6에 따르면, 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)에서 전반사가 발생되는 지점에서 제2 표면(420)에 대한 법선에 따른 입사각(θ3)을 다음과 같이 정리할 수 있다.6, the incident angle? 3 along the normal to the second surface 420 at the point where total reflection occurs at the second surface 420 of the field lens 400 can be summarized as follows.

Figure 112014041768780-pat00008

Figure 112014041768780-pat00008

즉, 제2 표면(420)으로 입사되는 입사각 θ3는 제1 표면(410)을 투과되어 굴절된 광의 각도(θ1)과 제2 표면(420)의 곡면에 의한 기울기각(θ2)을 합산한 값으로 구할 수 있게 된다.
That is, the incident angle? 3 incident on the second surface 420 is the sum of the angle? 1 of the light transmitted through the first surface 410 and the tilt angle? 2 of the curved surface of the second surface 420 .

한편, 전술한 입사각(θ3)이 임계각(θc)보다 크게되면 필드 렌즈(400)에서 내부 전반사가 발생하게 된다. 즉,

Figure 112014041768780-pat00009
가 되도록 설계할 경우, 전반사 발생 지점을 피할 수 있게 된다.
On the other hand, when the above-described incident angle 3 is larger than the critical angle? C, total internal reflection occurs in the field lens 400. In other words,
Figure 112014041768780-pat00009
The total reflection point can be avoided.

따라서, 전술한 바를 통해 구한 임계각(θc)보다 입사각(θ3)의 값이 크게 되면, 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)에서 전반사가 발생되므로, 본 발명에 따른 필드 렌즈(400)는

Figure 112014041768780-pat00010
을 만족해야 한다. 즉, 전반사가 발생되는 지점을 피하기 위해서 필드 렌즈(400)에 입사되는 입사각(θ3)에 영향을 주는 제1 표면(410)의 굴절각(1)과 제2 표면(420)의 곡면에 의한 기울기각(θ2)이 커지지 않도록 제1 표면(410) 및 제2 표면(420)의 곡률을 설정하여 입사각(θ3)을 임계각보다 작게 설계함으로써 이를 해결할 수 있지만, 이는 렌즈 자체의 설계를 다시해야하므로 설계상 어려운 점이 있다.
Therefore, if the incident angle? 3 is larger than the critical angle? C obtained through the above-described procedure, the total reflection occurs on the second surface 420 of the field lens 400,
Figure 112014041768780-pat00010
. That is, in order to avoid the point at which total reflection occurs, the inclination angles? 1 and? 2 of the first surface 410 affecting the incidence angle? 3 incident on the field lens 400 and the curved surfaces of the second surface 420, it is possible to solve this problem by designing the curvature of the first surface 410 and the second surface 420 to be smaller than the critical angle by setting the curvature of the first surface 410 and the second surface 420 so that the angle? There are difficulties.

이에 따라, 본 발명에 따른 프로젝터는 필드 렌즈(400)에서 전반사가 발생되는 Y1 지점을 도피하도록 필드 렌즈(400)를 광축으로부터 수직 방향으로 쉬프트시켜 배치한 것을 특징으로 한다.
Accordingly, the projector according to the present invention is characterized in that the field lens 400 is shifted in the vertical direction from the optical axis so as to escape the Y1 point at which total reflection occurs in the field lens 400. [

즉, 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)의 일 지점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)이 내부 전반사가 발생되는 임계각(θc) 보다 작아지는 방향으로 DMD 소자(200)의 중심으로부터 어긋나게 배치된다.
3 from the center of the DMD element 200 in the direction in which the normal reference incidence angle 3 of the light ray to one point of the second surface 420 of the field lens 400 becomes smaller than the critical angle c at which total internal reflection occurs Respectively.

이를 설명하기 위해, 도 7을 참조하면, 도시된 바와 같이 필드 렌즈(400)와 투사광학계(300)를 DMD 소자(200)의 중심과 만나게 되는 광축 Z로부터 일정 거리 이격시킴에 따라 전반사가 발생되는 지점(TR)을 도피하게 됨을 알 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 프로젝터는 필드 렌즈(400)의 전반사 발생을 피하기 위해, 렌즈 자체의 설계를 변경할 필요가 없어지며, 필드 렌즈(400)의 각 표면(410, 420)에서 발생되는 임계각(θc)의 설정을 결정짓는 렌즈의 곡률을 더 작게할 수 있으므로, 렌즈의 효율을 더 높일 수 있는 효과도 있다.
Referring to FIG. 7, as shown in FIG. 7, total reflection occurs when the field lens 400 and the projection optical system 300 are separated from the optical axis Z, which is located at the center of the DMD 200, It can be seen that the point TR is escaped. Accordingly, the projector according to the present invention does not need to change the design of the lens itself in order to avoid the total reflection of the field lens 400, the curvature of the lens, which determines the setting of the angle? c, can be made smaller, so that the efficiency of the lens can be further increased.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝터는 필드 렌즈(400)의 재질에 따른 임계각으로 인해 발생되는 전반사 지점을 도피하도록 필드 렌즈(400)를 이동시킴으로써 전반사로 인한 광손실을 최소화할 수 있으며, 이로 인해 프로젝터의 안정적인 화질 구현이 가능해진다. 또한, 필드 렌즈(400)의 설계 시 고려되었던 전반사의 발생을 해결하여 설계가 용이할 뿐만 아니라, 필드 렌즈(400)의 재질 선정 및 반경 설정의 선택폭이 증가함에 따라 고효율, 저비용의 렌즈를 사용할 수 있어져서 렌즈의 단가를 더 낮출 수 있으므로, 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다..
As described above, the projector according to the present invention can minimize the light loss due to the total reflection by moving the field lens 400 to escape the total reflection point caused by the critical angle according to the material of the field lens 400, Thereby realizing stable image quality of the projector. In addition, the design of the field lens 400 is solved by solving the total reflection which is considered in the design of the field lens 400, and the selection of the material of the field lens 400 and the selection of the radius are increased, so that a high efficiency and low cost lens The cost of the lens can be further lowered, so that the manufacturing cost can be reduced.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아닌 설명을 위한 것이고, 이런 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention and various changes and modifications may be made without departing from the essential characteristics of the present invention by those skilled in the art. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by these embodiments.

따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 의해 제한되기 보다는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Therefore, the scope of the present invention should be construed as being covered by the following claims rather than being limited by the above embodiments, and all technical ideas within the scope of the claims should be construed as being included in the scope of the present invention.

100 : 조명광학계 200 : DMD 소자
300 : 투사광학계 400 : 필드 렌즈
410 : 제1 표면 420 : 제2 표면100: illumination optical system 200: DMD element
300: projection optical system 400: field lens
410: first surface 420: second surface

Claims (5)

조명광을 생성하는 조명광학계(100), 조명광학계(100)로부터의 조명광을 이용하여 이미지광을 생성하는 DMD 소자(200), DMD 소자(200)로부터 생성된 이미지광을 스크린(S)에 투사하는 투사광학계(300)를 포함하는 프로젝터에 있어서,
상기 DMD 소자(200)와 상기 투사광학계(300) 사이에는 상기 조명광학계(100)로부터의 조명광을 DMD 소자(200)로 전달하며, 상기 DMD 소자(200)로부터의 이미지광을 투사광학계(300)로 전달하도록 기능하는 필드 렌즈(400)를 포함하고,
상기 필드 렌즈(400)는 투사광학계(300)에 대면하는 제1 표면(410)과 DMD 소자(200)와 대면하는 제2 표면(420)을 포함하며, 상기 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)은 조명광학계(100)로부터의 조명광을 DMD 소자(200)에 수렴하도록 DMD 소자(200)를 향해 볼록한 곡률반경을 가지고 있고, 상기 필드 렌즈(400)는 상기 제2 표면(420)의 한 점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)이 내부 전반사가 발생되는 임계각(θc) 보다 작아지는 방향으로 상기 DMD 소자(200)의 중심으로부터 이동되어 배치되며,
상기 제2 표면(420)에서의 한 점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)은 상기 한 점으로 입사되는 광선의 제1 표면(410)에서의 굴절각(θ1)과 상기 한 점에서의 제2 표면(420)의 곡면의 기울기각도(θ2)의 합인 것을 특징으로 하는 피코 프로젝터.
A DMD element 200 for generating image light using the illumination light from the illumination optical system 100, a projection optical system 100 for projecting the image light generated from the DMD element 200 onto the screen S In the projector including the projection optical system 300,
The illumination light from the illumination optical system 100 is transmitted to the DMD element 200 between the DMD element 200 and the projection optical system 300 and the image light from the DMD element 200 is reflected by the projection optical system 300, And a field lens 400,
The field lens 400 includes a first surface 410 that faces the projection optics 300 and a second surface 420 that faces the DMD device 200 and the second surface 420 of the field lens 400, The field lens 400 has a radius of curvature convex toward the DMD element 200 so as to converge the illumination light from the illumination optical system 100 onto the DMD element 200, 3 from a center of the DMD element 200 in a direction in which a normal reference incidence angle? 3 of a light ray to a point becomes smaller than a critical angle? C at which total internal reflection occurs,
The normal reference incidence angle? 3 of the light ray to a point on the second surface 420 is determined by the refraction angle? 1 on the first surface 410 of the light ray incident on the point and the second angle? And a tilt angle (? 2) of a curved surface of the surface (420).
제 1 항에 있어서,
상기 투사광학계(300)의 중심 및 상기 필드 렌즈(400)의 중심은 동일하되, 상기 DMD 소자(200)의 중심을 지나는 광축과는 다르게 배치되는 것을 특징으로 하는 피코 프로젝터.
The method according to claim 1,
Wherein the center of the projection optical system (300) and the center of the field lens (400) are the same, but are arranged differently from the optical axis passing through the center of the DMD element (200).
제 2 항에 있어서,
상기 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)을 통과한 광은 상기 DMD 소자(200)에 34°로 입사되고,
상기 DMD 소자(200)는 틸트 각도가 ±17°인 것을 특징으로 하는 피코 프로젝터.
3. The method of claim 2,
Light passing through the second surface 420 of the field lens 400 is incident on the DMD element 200 at 34 °,
Wherein the DMD element (200) has a tilt angle of 占 0 占.
삭제delete DMD 소자(200)로부터 생성된 이미지광을 스크린(S)에 투사하는 프로젝터에 사용되는 투사광학계에 있어서,
상기 투사광학계(300)는 투사 렌즈 및 상기 투사 렌즈와 상기 DMD 소자(200) 사이에 배치된 필드 렌즈(400)를 포함하고,
상기 필드 렌즈(400)는 상기 DMD 소자(200)와 상기 투사 렌즈 사이에서 조명광학계(100)로부터의 조명광을 DMD 소자(200)로 전달하며, 상기 DMD 소자(200)로부터의 이미지광을 투사 렌즈로 전달하도록 기능하고,
상기 필드 렌즈(400)는 상기 투사 렌즈에 대면하는 제1 표면(410)과 DMD 소자(200)와 대면하는 제2 표면(420)을 포함하며, 상기 필드 렌즈(400)의 제2 표면(420)은 조명광학계(100)로부터의 조명광을 DMD 소자(200)에 수렴하도록 DMD 소자(200)를 향해 볼록한 곡률반경을 가지고 있고, 상기 필드 렌즈(400)는 상기 제2 표면(420)의 한 점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)이 내부 전반사가 발생되는 임계각(θc) 보다 작아지는 방향으로 상기 DMD 소자(200)의 중심으로부터 이동되어 배치되며,
상기 제2 표면(420)에서의 한 점에 대한 광선의 법선 기준 입사각(θ3)은 상기 한 점으로 입사되는 광선의 제1 표면(410)에서의 굴절각(θ1)과 상기 한 점에서의 제2 표면(420)의 곡면의 기울기각도(θ2)의 합인 것을 특징으로 하는 필드 렌즈를 포함한 투사광학계.A projection optical system used in a projector for projecting image light generated from a DMD element (200) onto a screen (S)
The projection optical system 300 includes a projection lens and a field lens 400 disposed between the projection lens and the DMD element 200,
The field lens 400 transmits illumination light from the illumination optical system 100 between the DMD element 200 and the projection lens to the DMD element 200 and transmits the image light from the DMD element 200 to the projection lens 200. [ Lt; / RTI >
The field lens 400 includes a first surface 410 facing the projection lens and a second surface 420 facing the DMD device 200 and the second surface 420 of the field lens 400 Has a radius of curvature convex toward the DMD element 200 so as to converge illumination light from the illumination optical system 100 onto the DMD element 200 and the field lens 400 has a point on the second surface 420 3 from the center of the DMD element 200 in a direction in which the normal reference incidence angle? 3 of the light ray to the DMD element 200 becomes smaller than the critical angle? C at which the total internal reflection occurs,
The normal reference incidence angle? 3 of the light ray to a point on the second surface 420 is determined by the refraction angle? 1 on the first surface 410 of the light ray incident on the point and the second angle? And a tilt angle (? 2) of a curved surface of the surface (420).
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