KR20050090880A - 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치 및방법 - Google Patents

Abstract

반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기에서 반사형 광학 소자를 미세 조정하여 포커스 밸런스를 조정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 포커스 밸런스 조정 장치는 상기 반사형 광학 소자를 고정시키는 어셈블리로서, 그 외곽부에는 스크류가 체결될 수 있는 홀을 구비하는 고정부가 적어도 2개 이상 형성된 반사형 광학 소자 고정 어셈블리와, 투사 렌즈가 안착될 수 있는 구조를 가지며, 일측벽에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리가 삽입될 수 있는 형상의 홈부를 구비하고, 상기 홈부에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부가 일대일 대응하여 삽입될 수 있고 그 중앙에는 상기 스크류가 체결될 수 있는 홀이 형성된 적어도 2개 이상의 수납부를 구비하는 렌즈 장착 블록과, 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부와, 상기 렌즈 장착 블록의 수납부 사이에 개재(介在)되는 탄성력을 갖는 와셔를 포함한다. 본 발명에 따르면, 스크류의 조임 강도의 조절을 통하여 투사 렌즈 장착부에 체결되는 DMD 소자 어셈블리의 경사도를 조절할 수 있게 되며, 결국 DMD 소자와 투사렌즈의 평형도를 인위적으로 조정할 수 있게 된다.

Description

투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR ADJUSTING FOCUS BALANCE IN A PROJECTION IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기에서 반사형 광학 소자를 미세 조정하여 포커스 밸런스를 조정할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

근래, 정보 산업의 발달과 더불어 대화면의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기의 수요가 높아지고 있다. 이와 같이, 대형 크기의 영상을 표시할 수 있는 영상 표시 기기로는 투사형(projection) 영상 표시 기기가 있으며, 그 중에서도 반사형 광학 소자, 예컨대 DMD(Digital Micromirror Device) 소자를 이용한 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터가 최근 각광을 받고 있다.

상기 DMD 소자는 미국 텍사스 인스투루먼트사가 독점 개발한 것으로서, 그 내부에는 약 130만개의 마이크로미러가 집적되어 있고, 상기 마이크로미러는 개별적인 디지털 제어 신호에 응답하여 외부에서 입사되는 빛을 반사시켜 스크린에 영상을 구현하는데, 밝기와 콘트라스트(contrast)가 뛰어나 화질이 선명하다는 장점이 있다.

DLP 프로젝터의 경우, DMD 소자에서 반사된 빛은 특정 각도를 갖고 투사 렌즈로 입사하게 되며, 그 투사 렌즈를 경유하여 스크린에 영상을 투영하게 된다. 이때, DMD 소자로부터 입사되는 빛은 투사 렌즈의 입사면과 수직을 이루는 것이 가장 이상적이다. 이는, DMD 소자의 액티브 층(active layer)이 투사 렌즈의 입사면과 수평 상태를 유지하는 것을 의미한다.

그러나, 투사 렌즈의 각 단품 편차 또는 DMD 소자의 체결 각도에 따라 DMD 소자에서 반사된 빛이 투사 렌즈와 수직을 이루지 못하고 미세하게 틸트(tilt)되는 경우, 스크린에 투영되는 영상의 포커스 밸런스가 무너지게 된다.

도 1은 DLP 프로젝터에서 투사 렌즈와 DMD 소자가 수평 상태를 유지하는 경우를 나타낸 도면이다.

먼저, 도 1(a)를 참조하면, DMD 소자(10)와 투사 렌즈(20)의 입사면은 수평 상태를 유지하고 있으며, 이로써 DMD 소자(10)로부터 입사되는 빛은 투사 렌즈(20)의 입사면과 직각을 이루게 된다. 도 1(b)은 도 1(a)와 같은 배치 상태에서 스크린에 투영되는 영상을 나타낸 것으로서, DMD 소자에서 형성된 리얼 이미지(real image)(1)는 투사 렌즈(20)를 거치면서 소정 배율로 확대된 투영 이미지(1')로 변화된다. 도 1의 경우, 투영 이미지(1')는 영상이 선명하게 나타나는 결상 범위인 초점 심도(depth of focus; D)(30) 내에 형성된다.

도 2는 DLP 프로젝터에서 투사 렌즈와 DMD 소자가 수평을 이루지는 못하는 경우를 나타낸 도면이다.

도 2(a)를 참조하면, DMD 소자(10)와 투사 렌즈(20)의 입사면은 수평을 이루지 못하고, DMD 소자가 투사 렌즈에 대하여 미세하게 틸트되어 있다. 이 때, DMD 소자(10)로부터 입사되는 빛은 투사 렌즈(20)의 입사면과 직각을 이루지 못하고 비스듬하게 입사된다. 도 2(b)은 도 2(a)와 같은 배치 상태에 있는 경우, 스크린에 투영되는 영상을 나타낸 것으로서, DMD 소자에서 형성된 리얼 이미지(2)는 미세하게 틸트되어 있고, 이 틸트된 리얼 이미지(2)는 투사 렌즈(20)에서 소정 배율로 확대되면서 그 틸트 정도가 더욱 심해진 투영 이미지(2')로 변환된다. 이 때, 그 틸트 정도가 심한 경우 도 2(b)에 도시된 바와 같이 상기 투영 이미지(2')가 초점 심도(D)를 벗어나는 현상이 발생한다.

이와 같이 스크린에 형성되는 투영 이미지(2')가 초점 심도(D)를 벗어나는 경우, 포커스 밸런스가 무너지게 되어 영상의 선명도를 해치게 된다.

종래에는, 투사 렌즈 단품의 편차를 고려함없이 일률적으로 정해진 위치에 DMD 소자를 고정했기 때문에, 아무리 정확한 위치에 DMD 소자를 고정시키더라도 투사 렌즈의 단품 편차로 인하여 투사 렌즈의 입사면과 DMD 소자가 상호 수평을 이루지 않는 경우가 종종 발생하였다. 그로 인해, 스크린에 투영되는 영상의 포커스 밸런스가 맞지 않아 화질이 저하되는 주요 원인이 되었다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 그 목적은 DMD 소자를 비롯한 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기에서, 투사 렌즈의 각 단품 편차를 고려하여 체결되는 반사형 광학 소자의 위치를 미세 조정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 반사형 광학 소자의 배치 위치를 미세 조정함으로써 스크린에 투영되는 이미지의 포커스 밸런스를 조정할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 반사형 광학 소자와 투사 렌즈의 배치 상태를 미세 조정하여 스크린에 투영되는 이미지의 포커스 밸런스를 조정할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적 및 장점 이외에 다른 목적 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면을 통하여 명백해 질 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 특징에 따르면, 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치는 상기 반사형 광학 소자를 고정시키는 어셈블리로서, 그 외곽부에는 스크류가 체결될 수 있는 홀을 구비하는 고정부가 적어도 2개 이상 형성된 반사형 광학 소자 고정 어셈블리와, 투사 렌즈가 안착될 수 있는 구조를 가지며, 일측벽에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리가 삽입될 수 있는 형상의 홈부를 구비하고, 상기 홈부에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부가 일대일 대응하여 삽입될 수 있고 그 중앙에는 상기 스크류가 체결될 수 있는 홀이 형성된 적어도 2개 이상의 수납부를 구비하는 렌즈 장착 블록과, 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부와, 상기 렌즈 장착 블록의 수납부 사이에 개재(介在)되는 탄성력을 갖는 와셔를 포함한다.

상기 특징에 따른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 와셔는 스프링 와셔로서 상기 스크류의 조임 강도에 따라 그 두께가 조절된다.

상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리는 상기 반사형 광학 소자의 일측면이 안착될 수 있는 고정 플레이트와, 상기 반사형 광학 소자를 개재하여 상기 고정 플레이트와 결합되는 틸트 조정 플레이트를 구비하며, 상기 틸트 조정 플레이트의 그 외곽부에는 스크류가 체결될 수 있는 홀을 구비하는 고정부가 적어도 2개 이상 형성된다.

상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 고정부는 상기 틸트 조정 플레이트의 외곽부에 날개 형상으로 형성된다.

상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 틸트 조정 플레이트의 중앙부에는 상기 반사형 광학 소자로/로부터 빛이 입사/반사될 수 있는 크기의 개구부가 형성된다.

상기 특징에 따른 다른 바람직한 실시예에 있어서, 상기 반사형 광학 소자는 DMD 소자이다.

본 발명의 제2 특징에 따르면, 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 방법은 스크류를 이용하여 반사형 광학 소자 고정 어셈블리를 렌즈 장착부에 고정하는 단계와, 스크린에 테스트 패턴을 투사하는 단계와, 상기 테스트 패턴에 의하여 형성된 투영 이미지의 포커스 밸런스가 맞는지 여부를 확인하는 단계와, 포커스 밸런스가 맞지 않은 경우, 상기 스크류를 미세 조정하여 상기 반사형 소자 고정 어셈블리의 경사도를 조정하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 스크류의 조임 강도의 조절을 통하여 투사 렌즈 장착부에 체결되는 DMD 소자 어셈블리의 경사도를 조절할 수 있게 되며, 결국 DMD 소자와 투사렌즈의 평형도를 인위적으로 조정할 수 있게 된다.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포커스 밸런스 조정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하면, 상기 포커스 밸런스 조정 장치(100)는 DMD 소자(10), DMD 고정 플레이트(30), 틸트 조정 플레이트(40), 렌즈 장착 블록(60)을 포함한다.

상기 DMD 고정 플레이트(30)의 중앙부에는 상기 DMD 소자가 안착(安着)될 수 있는 개구부가 형성되어 있으며, 상기 틸트 조정 플레이트(40)와 스크류(screw)로 결합되어 상기 DMD 소자(10)를 고정하게 된다.

상기 틸트 조정 플레이트(40)는 상기 DMD 고정 플레이트(30)와 결합시 그 사이에 고정되는 DMD 소자(10)로/로부터 빛이 입사/반사될 수 있는 개구부를 포함하며, 상하좌우에 날개 형상의 고정부(42a, 42b, 42c, 42d)를 구비한다. 상기 고정부의 중앙에는 스크류가 체결될 수 있는 홀(hole)이 형성되어 있다.

여기서, DMD 고정 플레이트(30), DMD 소자(10) 및 틸트 보정 플레이트(40)가 결합된 것(도 4 참조)을 편의상 DMD 소자 어셈블리(45)라 칭한다.

상기 렌즈 장착 블록(60)은 계단 형상을 가지며, 전방(스크린 방향)에는 투사 렌즈(미도시)가 안착될 수 있도록 리세스(recess)된 저부를 포함하는 투사 렌즈 안착부(61)가 형성되어 있고, 후방(DMD 소자 방향)에는 상기 틸트 조정 플레이트(40)가 결합되는 후방벽(62)이 있다. 상기 후방벽(62)의 중앙부에는 결합될 예정인 DMD 소자(10)로/로부터 빛이 입사/반사될 수 있는 크기의 개구부와, 상기 개구부 주위에 형성되어 상기 틸트 조정 플레이트(40)를 수납할 수 있는 형상의 홈부(63)가 형성되어 있다. 또한, 상기 홈부(63)에는 상기 틸트 조정 플레이트(40)의 날개 형상의 고정부(42a, 42b, 42c, 42d)가 1:1로 수납될 수 있고 중앙에는 스크류가 체결될 수 있는 홀이 형성된 4개의 수납부(63a, 63b, 63c, 63d)가 형성되어 있다.

또한, 상기 틸트 조정 플레이트(40)와 상기 렌즈 장착 블록(60)의 결합시, 상기 틸트 조정 플레이트(40)의 고정부(42a, 42b, 42c, 42d)와, 상기 렌즈 장착 블록(60)의 수납부(63a, 63b, 63c, 63d) 사이에는 탄성력을 갖는 스프링 와셔(washer)(65)가 삽입된다.

상기 스프링 와셔는 스크류의 조임 강도에 따라 그 두께가 변화되며, 그 종류로는 판 스프링 와셔, 익스텐션(extension) 스프링 와셔, 토션(torsion) 와셔 등이 있다.

이와 같이, 상기 스프링 와셔(65)가 삽입된 상태에서 상기 틸트 조정 플레이트(40)의 고정부(42a, 42b, 42c, 42d)와, 상기 렌즈 장착 블록(60)의 수납부(63a, 63b, 63c, 63d)를 4개의 스크류(70)를 통하여 체결할 때, 각 스크류의 조임 강도를 서로 달리함으로써, 상기 틸트 조정 플레이트(40)의 경사도(즉, DMD 소자 어셈블리(45)의 경사도)를 조절할 수 있게 된다. 왜냐하면, 상기 스프링 와셔(65)는 탄성력을 갖기 때문에, 각 스크류(70)의 조임 강도가 다를 경우 상기 스프링 와셔의 두께가 변화되는 데, 이는 상기 틸트 조정 플레이트(40)의 각 고정부(42a, 42b, 42c, 42d)와 상기 렌즈 장착 블록(60)의 각 수납부(63a, 63b, 63c, 63d) 사이의 거리가 서로 달라지는 것을 의미하며, 결국에는 상기 렌즈 장착 블록(60)에 체결되는 DMD 소자 어셈블리(45)의 경사도가 달라지기 때문이다.

따라서, 상기 4개의 스크류의 조임 강도를 조정하여 투사 렌즈와 상기 DMD 소자(10)의 평형도를 인위적으로 조절할 수 있게 된다.

도 4는 DMD 소자 어셈블리와 투사 렌즈 장착 블록에 체결되는 형상을 나타낸 도면이고, 도 5는 DMD 소자 어셈블리 및 투사 렌즈 장착 블록이 체결된 상태를 나타낸 도면이다.

도 5에서 상기 DMD 소자 어셈블리 및 투사 렌즈 장착 블록을 체결하는 4개의 스크류(70)의 조임 강도의 차에 의하여 상기 DMD 소자와 투사 렌즈와의 평형도를 조절하게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 DMD 소자를 채용하는 DLP 프로젝터의 포커스 밸런스를 조정하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 먼저 DMD 소자 어셈블리(45)를 렌즈 장착 블록(60)에 스크류를 이용하여 고정한다(단계 10).

다음, 스크린에 포커스 밸런스를 조정하기 위한 테스트 패턴을 투사한다(단계 12). 그 후, 스크린에 투사된 테스트 패턴에 의하여 형성된 투영 이미지의 포커스 밸런스가 맞는지 여부를 확인한다(단계 14). 즉, 스크린에 투영된 이미지가 도 1에 도시된 것과 같이 초점 심도 내에서 형성되는지 여부를 확인한다.

포커스 밸런스가 맞지 않는 경우(단계 14에서 "아니오"), 스크류를 미세 조정하여 렌즈 장착 블록(60)에 고정된 DMD 소자 어셈블리의 경사도를 조정한다(단계 16). 이 때, 스크류의 미세 조정이라 함은 상기 DMD 소자 어셈블리(45)와 렌즈 장착 블록(60)을 연결하는 스크류(70)를 미세하게 돌려서 그 조임 강도를 약하게 또는 강하게 조정하는 것이다.

다음, 단계 14로 이동하여 스크린에 형성된 투영 이미지의 포커스 밸런스가 맞을 때까지 상기 단계 14 및 단계 15 과정을 반복한다.

본 발명에 따르면, 스크류의 조임 강도의 조절을 통하여 투사 렌즈 장착부에 체결되는 DMD 소자 어셈블리의 경사도를 조절할 수 있게 되며, 결국 DMD 소자와 투사렌즈의 평형도를 인위적으로 조정할 수 있게 된다.

또한, 투사 렌즈의 각 단품 차를 고려하여 DMD 소자와 투사 렌즈의 평형도를 조정할 수 있게 되어 스크린에 투영되는 이미지의 포커스 밸런스를 능동적으로 조절할 수 있게 된다. 이로써, 제품의 수율을 높이고 불량율을 낮출 수 있게 된다.

이상으로, 본 발명을 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으나, 이 분야의 당업자라면 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 한도에서 변경될 수 있음을 이해할 것이다. 즉, 본 발명은 첨부된 청구 범위 내에서 변경 가능하므로, 전술한 예시적인 실시예로 제한되는 것으로 간주되어서는 안 된다.

도 1은 DLP 프로젝터에서 투사 렌즈와 DMD 소자가 수평 상태를 유지하는 경우를 나타낸 도면.

도 2는 DLP 프로젝터에서 투사 렌즈와 DMD 소자가 수평을 이루지는 못하는 경우를 나타낸 도면.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포커스 밸런스 조정 장치를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 4는 도 3의 DMD 소자 어셈블리와 투사 렌즈 장착 블록에 체결되는 형상을 나타낸 도면.

도 5는 도 3의 DMD 소자 어셈블리 및 투사 렌즈 장착 블록이 체결된 상태를 나타낸 도면.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 DMD 소자를 채용하는 DLP 프로젝터의 포커스 밸런스를 조정하는 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도.

< 도면 부호의 주요 부분에 대한 설명 >

10 : DMD 소자

30 : DMD 고정 플레이트

40 : 틸트 조정 플레이트

42a, 42b, 42c, 42d : 고정부

45 : DMD 소자 어셈블리

60 : 렌즈 장착 블록

61 : 투사 렌즈 장착부

62 : 후방벽

63 : 홈부

63a, 63b, 63c, 63d : 수납부

65 : 스프링 와셔

70 : 스크류

100 : 포커스 밸런스 조정 장치

Claims (7)

1. 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치에 있어서,

   상기 반사형 광학 소자를 고정시키는 어셈블리로서, 그 외곽부에는 스크류가 체결될 수 있는 홀을 구비하는 고정부가 적어도 2개 이상 형성된 반사형 광학 소자 고정 어셈블리와,

   투사 렌즈가 안착될 수 있는 구조를 가지며, 일측벽에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리가 삽입될 수 있는 형상의 홈부를 구비하고, 상기 홈부에는 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부가 일대일 대응하여 삽입될 수 있고 그 중앙에는 상기 스크류가 체결될 수 있는 홀이 형성된 적어도 2개 이상의 수납부를 구비하는 렌즈 장착 블록과,

   상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리의 고정부와, 상기 렌즈 장착 블록의 수납부 사이에 개재(介在)되는 탄성력을 갖는 와셔

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 와셔는 스프링 와셔로서 상기 스크류의 조임 강도에 따라 그 두께가 조절되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 반사형 광학 소자 고정 어셈블리는

   상기 반사형 광학 소자의 일측면이 안착될 수 있는 고정 플레이트와,

   상기 반사형 광학 소자를 개재하여 상기 고정 플레이트와 결합되는 틸트 조정 플레이트를 구비하며,

   상기 틸트 조정 플레이트의 그 외곽부에는 스크류가 체결될 수 있는 홀을 구비하는 고정부가 적어도 2개 이상 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 고정부는 상기 틸트 조정 플레이트의 외곽부에 날개 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
5. 제3항에 있어서,

   상기 틸트 조정 플레이트의 중앙부에는 상기 반사형 광학 소자로/로부터 빛이 입사/반사될 수 있는 크기의 개구부가 형성된 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 반사형 광학 소자는 DMD 소자인 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 장치.
7. 반사형 광학 소자를 채용하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 방법에 있어서,

   스크류를 이용하여 반사형 광학 소자 고정 어셈블리를 렌즈 장착부에 고정하는 단계와,

   스크린에 테스트 패턴을 투사하는 단계와,

   상기 테스트 패턴에 의하여 형성된 투영 이미지의 포커스 밸런스가 맞는지 여부를 확인하는 단계와,

   포커스 밸런스가 맞지 않은 경우, 상기 스크류를 미세 조정하여 상기 반사형 소자 고정 어셈블리의 경사도를 조정하는 단계

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사형 영상 표시 기기의 포커스 밸런스 조정 방법.