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KR920005039B1 - 입체용 투영기의 투영렌즈 구동방법 및 구동장치 - Google Patents

입체용 투영기의 투영렌즈 구동방법 및 구동장치 Download PDF

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KR920005039B1
KR920005039B1 KR1019900001125A KR900001125A KR920005039B1 KR 920005039 B1 KR920005039 B1 KR 920005039B1 KR 1019900001125 A KR1019900001125 A KR 1019900001125A KR 900001125 A KR900001125 A KR 900001125A KR 920005039 B1 KR920005039 B1 KR 920005039B1
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주식회사 금성사
이헌조
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Abstract

내용 없음.

Description

입체용 투영기의 투영렌즈 구동방법 및 구동장치
제1도는 종래 입체용 투영기의 구성도.
제2도는 본 발명에 의한 투영렌즈 구동방법 설명도.
제3도는 본 발명에 의한 투영렌즈 구동방법의 원리 설명도.
제4도는 본 발명에 의한 입체용 투영기의 구성도.
제5도는 본 발명에 의한 투영렌즈 구동장치의 평면도.
제6도는 제5도의 정면도.
제7도의 (a)(b)는 종래 및 본 발명의 입체 투영기에 의한 스크린상의 화면을 보인 도면으로서, (a)는 종래 입체용 투영기 사용시 키스토닝 현상에 의하여 화면이 찌그러짐을 보인 것이고, (b)는 본 발명 입체용 투영기 사용시 키스토닝이 제거되어 화면이 일치됨을 보인 것이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 투영유니트 2 : 케이스
3a, 3b : 구면반사경 4a, 4b : 램프
5a, 5b : 집광렌즈장치 6a, 6b : LCD판넬
7a, 7b : 투영렌즈 8 : 투영렌즈구동장치
9a, 9b : 안내면 10a, 10b : 슬라이더지지대
11, 12 : 지지구멍 13a, 13b : 보조슬라이더지지대
14 : 구동장치케이스 15 : 슬라이더
15a, 15b : 안내홈 16a, 16b : 볼
17a, 17b : 압축스프링 18a, 18b : 슬라이더 암 지지관
19 : 슬라이더 암 고정대 20a, 20b : 슬라이더 암
21a, 21b : 슬라이더 암 작동관 22 : 연결판
23a, 23b : 로울러 24a, 24b : 슬라이더 암 출몰대
25a, 25b : 압축스프링 26a, 26b : 투영렌즈홀더
28 : 구동모타 29 : 워엄
30 : 기어축 31 : 기어
32 : 워엄 33 : 래크
본 발명은 입체용 투영기에 관한 것으로, 특히 한쌍의 투영렌즈를 일체형으로 구동시켜 스크린상에서 두화면의 맞춤작용(포갬작용)과 결상을 위한 촛점 조절작용을 동시에 행하고, 키스토닝(keystoning)현상을 제거 할 수 있도록 한 입체용 투영기의 투영렌즈 구동방법 및 그 구동장치에 관한 것이다.
종래의 입체용 투영기는 제1도와 같이 램프(4a)(4b), 구면반사경(3a)(3b), 집광렌즈장치(5a)(5b), 슬라이드 필름 또는 LCD판넬(6a)(6b), 투영렌즈(7a)(7b)등으로 구성된 투영유니트(1a)(1b)를 각각 독립적으로 구동시켜 스크린(S)상에 입체영상을 보이기 위한 화면 맞춤을 실시하였다. 즉 일측 투영유니트(1a)에 의해 스크린(S)상에 촛점 작용으로 선명한 화상을 맞춘 다음 타측 투영유니트(1b)에 의하여 스크린(S)상의 촛점을 상하, 좌우로 이동시켜 스크린(S)상에 입체화면을 구현하였다. 따라서 타측 투영유니트(1b)자체의 높이와 좌우이동이 필요하게 되었다.
그러나 종래 입체용 투영기는 양측 투영유니트(1a)(1b)의 광축(La)(Lb)이 스크린(S)의 중심축(L)과 소정 기울기각으로 기울어져 있으므로 스크린(S)상에서의 좌우영상이 제7도(a)와 같이 사다리꼴 모양으로 투영되어 두 영상이 완전히 일치하지 않는다.
이와같이 화면이 찌그러지는 현상을 키스토닝 현상이라고 한다. 종래의 입체용 투영기는 상기한 바와같이 키스토닝이 발생하기 때문에 관찰자의 입체상 관찰에 있어서 눈의 피로감을 가중시키는 결함이 되었으며, 또한 2개의 투영 유니트(1a)(1b)를 각각 독립적으로 구동하여 조정함으로써 스크린(S)상의 화면 맞춤작용이 번거롭고 불편한 결함이 있었다.
본 발명은 상기한 바와같은 종래의 결함을 해소하기 위하여 창안한 것으로, 한쌍의 투영렌즈를 일체형으로 구동시켜 구동 및 조절이 간편하고 정확하게 되며, 또한 키스토닝 현상을 제거함으로서 입체상 관찰시 눈의 피로감을 해소하도록한 투영렌즈 구동방법과 구동장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 투영렌즈 구동방법은 키스토닝 현상을 제거하기 위하여 LCD판넬의 광축과 스크린의 중심축을 평행하게 유지하고, 투영렌즈의 광축이 스크린의 중심축과 평행하게 되도록 유지하면서 그 투영렌즈를 전, 후 내, 외로 동시에 이동시키어 화면 맞춤작용과 촛점조절작용을 동시에 행함을 특징으로 하고 있다.
이하, 이러한 본 발명 투영렌즈 구동방법의 일실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 제2도는 본 발명에 의한 투영렌즈 구동방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이에 도시한 바와같이 LCD판넬(6a)(6b)의 광축(La)(Lb)과 스크린(S)의 중심축(L)을 평행하게 배치함과 아울러, 투영렌즈가 내부에 조립된 투영렌즈 홀더(26a)(26b)를 투영렌즈 광축이 LCD판넬(6a)(6b)의 광축(La)(Lb)과 평행하도록 배치하고, 투영렌즈 홀더(26a)(26b)를 스크린(S)를 향하여 전, 후진시키는 동시에 내, 외측으로 평행이동시키어 키스토닝을 방지하고 촛점조정작용과 화면맞춤작용을 동시에 행하는 것으로 되어있다.
제3도는 본 발명 투영렌즈 구동방법의 원리를 설명하기 위하여 제2도를 보다 간략화한 도면으로, 상, 하부에 한쌍의 LCD판넬(6a)(6b)이 대칭되게 배치되고, 그 LCD판넬(6a)(6b)의 광축상에는 도시하지는 않았으나, 투영렌즈가 투영렌즈 홀더에 내장되어 각각 배치되어 있다.
여기서 P1, P2는 투영렌즈의 제1주평면(lst Principal Plane)을 나타내고, 스크린(S)상의 결상 이미지의 크기를 b, 투영렌즈를 통해 스크린(S)상에 결상하고자 하는 LCD판넬의 크기를 a, 두 LCD판넬 광축 사이의 거리를 g, 투영렌즈의 촛점거리를 f, 투영렌즈의 촛점위치에서 LCD판넬까지의 거리를 c라고 하면, 투영렌즈의 배율 M은 다음식과 같이 나타난다.
Figure kpo00001
그리고 투영렌즈를 스크린(S)중심쪽으로 평행하게 이동시키는 이동량 x는 상기식(1)에 의해 결정되는 배율 M과 관련을 가지고 결정된다.
즉, 제2도에서 보면 이동량 x와 각 변수 a, c, b, g, f와의 관계는 △ABX, △XYZ의 닮음꼴 정리에 의하여 다음식과 같이 나타난다.
Figure kpo00002
상기 식(2)를 정리하여 식(1)에 대입하면 다음식으로 된다.
Figure kpo00003
상기 식중 배율 M은 투사하고자 하는 스크린 까지의 2차 공액길이(2nd conjugate-length)(D+f)에 의해 1차 공액길이(lst conjugate-length)(c+f)와 공액관계로 결정되어지는 거리 c와 식(1)과 같이 관계된다.
따라서 원하는 스크린에의 선명한 이미지 결상에 의해 결정되어지는 거리 c에 따라서 키스토닝 현상의 제거와 동시에 스크린에의 선명한 이미지 결상에 의해 결정되어지는 거리 c에 따라서 키스토닝 현상의 제거와 동시에 스크린상에서의 두 화면의 맞춤작용과 촛점조정작용을 이행하기 위하여서는 식(3)에 의해 결정되는 거리 x만큼 두 투영렌즈의 광축을 스크린 중심축과 나란하게 스크린 중심축 쪽으로 평행이동시켜야 한다.
앞에서 언급한 제2도에는 f=120mm, g=120mm이고 투영배율의 범위가 5배-15배 정도인 경우의 입체용 투영기에 대한 본 발명의 실시예가 축소비율 0.5로 컴퓨터 그래픽으로 나타나 있으며, 이에 관한 데이터는 다음표에 표시되어 있는 바, c의 가변범위가 24mm-8mm이고, 2차공액기이(D+f)는 720mm-1920mm의 범위로 변하고 x는 10-3.75mm로 변하게 된다.
[표]
Figure kpo00004
또한, 제2도에서 보면 LCD판넬(6a)(6b)에 보다 가까이 위치하는 투영렌즈 홀더(26a)(26b)의 상태가 LCD판넬(6a)(6b)을 15배 배율로 2차 공액길이; 1920mm위치의 스크린(S)에 투사하는 경우의 투영렌즈(7a)(7b)의 위치가 되고, 다른 상태는 LCD판넬(6a)(6b)을 5배의 배율로 2차 공액길이; 720mm위치의 스크린(S)에 투사하는 경우의 투영렌즈(7a)(7b)위치가 된다.
이와같이 투영렌즈(7a)(7b)는 배율에 따라서 제2도의 투영렌즈(7a)(7b)의 궤적(Ta)(Tb)처럼 스크린(S)중심축에 대칭으로 동시에 이동하여 위치하게 된다.
이하 상기한 바와같은 본 발명 투영렌즈 구동방법을 수행할 수 있는 투영렌즈 구동장치를 설명하면 다음과 같다.
제4도 내지 제6도는 본 발명에 의한 투영렌즈 구동장치의 일실시예를 보인 것으로, 도면에서 부호 1은 일체형 투영유니트이며, 그 투영유니트(1)의 케이스(2)내에 2개의 구면반사경(3a)(3b), 램프(4a)(4b), 집광렌즈장치(5a)(5b), LCD판넬 또는 슬라이드 필름(6a)(6b), 투영렌즈(7a)(7b)를 각각 대칭으로 설치하고, 상기 투영렌즈(7a)(7b)는 투영렌즈구동장치(8)와 일체화시켜 화면맞춤과 촛점조정을 동시에 행하도록 되어 있다.
상기 투영렌즈구동장치(8)는, 일단의 내변에 안내면(9a)(9b)이 형성된 슬라이더지지대(10a)(10b)를 상호 대칭되게 설치하고, 그 슬라이더지지대(10a)(10b)의 타단에는 지지구멍(11)을 형성하며, 그 지지구멍(11)이 형성된 후방측에 지지구멍(12)이 형성된 보조슬라이더지지대(13a)(13b)를 설치하되 구동장치 케이스(14)에 고정설치하고, 전, 후단의 양측에 안내홈(15a)(15b)이 형성된 슬라이더(15)를 상기 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)와 보조슬라이더지지대(13a)(13b)사이에 설치하며, 이때 슬라이더지지대(10a)(10b)와 보조 슬라이더지지대(13a)(13b)를 상기 안내홈(15a)(15b)에 각각 슬라이딩되게 설치하는 동시에 그 각 지지구멍(11)과 (12)에 볼(16a)(16b)과 압축스프링(17a)(17b)을 설치하여 압축스프링(17a)(17b)의 탄력에 의해 볼(16a)(16b)이 슬라이더(15)를 지지되게 한다.
그리고, 임의의 각도로 경사지게 2개의 슬라이더 암 지지관(18a)(18b)을 슬라이더 암 고정대(19)에 평행되게 일체화시킨 슬라이더 암(20a)(20b)을 상기 슬라이더(15)의 양측 중간부에 각각 고정설치한다.
또한 임의의 각도를 경사지게 2개의 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)을 연결판(22)으로 상호 연결시켜 일체화하고, 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)끝단에 로울러(23a)(23b)를 회동되게 설치한 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)를 상기 슬라이더 암(20a)(20b)에 각각 슬라이딩되게 형합한다. 즉, 슬라이더 암(20a)(20b)의 슬라이더의 암 지지관(18a)(18b)에 압축스프링(25a)(25b)을 설치한후 그 슬라이더 암 지지관(18a)(18b)에 상기 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)의 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)을 끼워 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)를 탄력있게 출몰되게 하는동시에 로울러(23a)(23b)를 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)의 각 안내면(9a)(9b)의 궤적을 따라 이동하므로써 후술하는 투영렌즈홀더(26a)(26b)를 조절하여 화면맞춤과 촛점조정을 동시에 행하도록 설계한다.
상기 슬리이더 암 출몰대(24a)(24b)의 연결판(22)에는 각각 투영렌즈홀더(26a)(26b)를 나사(27a)(27b)로 고정시켜 일체화하며, 상기 투영렌즈홀더(26a)(26b)에는 투영렌즈(7a)(7b)를 각각 설치한다.
한편, 상기 일측 슬라이더지지대(10a)에 구동모타(28)를 고정시켜 그 축에 워엄(29)를 고정하고, 기어축(30)의 양단에 기어(31)와 워엄(32)을 형성시킨후 상기 워엄(29)과 (32)을 치합되게 하며, 상기 슬라이더(15)의 전단측상면에 래크(33)를 형성하여 상기 기어(31)와 맞물리도록 한다.
이와같이 구성된 투영렌즈 구동장치는 구동모타(28)를 구동시키면 워엄(29)의 회전으로 워엄(32)을 회전시켜주므로 기어축(30)이 회전하게 기어(31)와 치합된 래크(33)가 전, 후로 이동된다.
즉, 슬라이더(15)가 전, 후로 이동되며, 이때 슬라이더(15)는 슬라이더지지대(10a)(10b)와 보조슬라이더지지대(13a)(13b)가 슬라이더(15)의 전, 후이동을 안내하며, 전, 후이동시 볼(16a)(16b)과 압축스프링(17a)(17b)에 의해 슬라이더(15)와 슬라이더 지지대(10a)(10b), 보조슬라이더지지대(13a)(13b)사이의 마찰을 최소화 한다.
따라서, 슬라이더(15)의 전, 후이동시 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)가 슬라이더 암(20a)(20b)의 지지를 받고 압축스프링(25a)(25b)의 탄발력에 의해 슬라이더지지대(10a)(10b)의 안내면(9a)(9b)의 궤적을 따라 출몰된다.
상기 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)의 출몰시 이와 일체로된 투영렌즈홀더(26a)(26b)로 동시에 출몰하게 되며, 이와동시에 좌, 우측으로도 좁혀지거나 멀어져서 스크린상이 선명하게 맺히게 된다.
상기와 같은 투영렌즈 구동장치는 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)의 안내면(9a)(9b)에 의한 투영렌즈(7a)(7b)의 이동궤적(Ta)(Tb)(제2도 참조)이 전기한 식(3)을 만족하도록 설계되며, 그 이동궤적(Ta)(Tb)은 영상을 스크린(S)상에 정확하게 맺게함과 동시에 2개의 투영렌즈(7a)(7b)에 의한 영상을 정확하게 일치시키기 위해 나타나는 궤적이 된다.
단, 식(3)은 투영렌즈(7a)(7b)의 궤적(Ta)(Tb)이 스크린 중심축(L)에 대칭일때 적용될 수 있는 공식이다. 제7도 (b)는 본 발명이 적용된 입체용 투영기에 의한 영상의 모서리가 서로 일치되게 포개어져 키스토닝 현상이 제거되었음을 보여주고 있다.
이상에서 설명한 바와같은 본 발명은 한쌍의 투영유니트의 투영렌즈를 일체형으로 구동시켜 스크린상의 두화면 맞춤작용(포갬작용)과 결심을 위한 초점조정 작용을 동시에 행할 수 있게 됨으로써 입체용 투영기의 구동 또는 조절작용을 매우 간편하고 정확하게 행할 수 있으며, 키스토닝 현상을 제거함으로써 입체상 관찰에 의한 눈의 피로감을 해소하는 이점이 있다.

Claims (5)

  1. 한쌍의 LCD판넬(6a)(6b)의 광축과 스크린(S)의 중심축이 평행하게 되도록 배치하는 단계와, 투영렌즈(7a)(7b)가 내부에 조립된 투영렌즈 홀더(26a)(26b)를 투영렌즈(7a)(7b)광축이 LCD판넬(6a)(6b)의 광축과 평행하게 되도록 배치하는 단계와, 상기 투영렌즈홀더(26a)(26b)를 스크린(S)을 향하여 전, 후진 이동시키는 동시에 내, 외측으로 평행이동시키는 단계를 행하여 스크린(S)상에서 화면을 일치시키는 동시에 촛점을 조절하고 키스토닝을 방지함을 특징으로 하는 입체용 투영기의 구동방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투영렌즈(7a)(7b)가 스크린(S)중심축 쪽으로 평행하게 이동하는 이동궤적은 다음식
    Figure kpo00005
    단, x : 스크린 중심축과의 직각방향이동거리
    g : LCD판넬 중심축 사이의 거리
    M : 투사배율
    을 만족하도록 한 것을 특징으로 하는 입체용 투영기의 투영렌즈 구동방법.
  3. 케이스(2)내부에 2개의 구면반사경(3a)(3b), 램프(4a)(4b), 집광렌즈장치(5a)(5b) 및 LCD판넬(6a)(6b)이 각각 대칭으로 설치되고, 투영렌즈(7a)(7b)를 내부에 조립한 투영렌즈 홀더(26a)(26b)가 대칭으로 설치되며, 상기 LCD판넬(6a)(6b)광축과 스크린(S) 중심축이 평행하게 배치됨과 아울러 상기 투영렌즈홀더(26a)(26b)를 스크린(S)을 향하여 투영렌즈(7a)(7b)광축이 스크린(S)중심축과 평행하게 유지되도록 함께 전, 후 이동시키면서 동시에 내, 외측으로 평행이동시키는 투영렌즈 구동장치(8)가 구비되어 구성됨을 특징으로 하는 입체용 투영기의 투영렌즈 구동장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 투영렌즈 구동장치(8)는, 일단의 내면에 계단식으로 안내면(9a)(9b)이 형성된 슬라이더지지대(10a)(10b)를 상호 대칭되게 설치하며, 상기 슬라이더지지대(10a)(10b)사이의 후방에 보조 슬라이더지지대(13a)(13b)가 설치되게 구동장치케이스(14)에 고정설치하고, 전, 후단의 양측에 안내홈(15a)(15b)이 형성된 슬라이더(15)를 상기 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)와 보조슬라이더지지대(13a)(13b)사이에 전, 후 슬라이딩되게 설치하고, 임의의 각도를 경사지게 2개의 슬라이더 암(20a)(20b)을 상기 슬라이더(15)의 양측 중간부에 각각 고정설치하고, 임의의 각도로 경사지게 2개의 슬라이더 암 지지관(18a)(18b)을 슬라이더 암 고정대(19)에 평행되게 일체화시킨 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)을 연결판(22)으로 상호연결시켜 일체화하며, 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)의 끝단에 로울러(23a)(23b)를 회동되게 설치하여 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)를 구성한후 상기 슬라이더 암(20a)(20b)의 슬라이더 암 지지관(18a)(18b)에 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)의 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)을 슬라이딩되게 설치하며, 상기 슬라이더 암 지지관(18a)(18b)에 압축스프링(25a)(25b)을 설치하여 슬라이더 암 작동관(21a)(21b)의 각 로울러(23a)(23b)가 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)의 각 경사면(9a)(9b)에 수직으로 접촉하여 투사궤적을 따라 이동시켜서 투영렌즈(7a)(7b)를 화면맞춤과 촛점조정을 동시에 행하도록 하고, 상기 투영렌즈(7a)(7b)를 각각 설치한 투영렌즈홀더(26a)(26b)를 상기 슬라이더 암 출몰대(24a)(24b)의 연결판(22)에 각각 고정설치하여 일체화하고, 상기 일측 슬라이더지지대(10a)에 워엄(29)이 축착된 구동모타(28)를 고정시켜서 기어축(30)의 워엄(32)과 치합되게 하며, 상기 슬라이더(15)의 전단측상면에 래크(33)를 형성하여 상기 기어축(30)의 기어(31)와 치합되게 한 것을 특징으로 하는 입체용 투영기의 투영렌즈 구동장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 양측 슬라이더지지대(10a)(10b)와 보조슬라이더지지대(13a)(13b)에 각각 지지구멍(11)과 (12)을 형성시킨 후 볼(16a)(16b)과 압축스프링(17a)(17b)을 각각 설치하여 압축스프링(17a)(17b)의 탄력에 의해 볼(16a)(16b)이 슬라이더(15)를 지지되게 한 것을 특징으로 하는 입체용 투영기의 투영렌즈 구동장치.
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