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KR930003307B1 - 입체용 프로젝터 - Google Patents

입체용 프로젝터 Download PDF

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KR930003307B1
KR930003307B1 KR1019890018564A KR890018564A KR930003307B1 KR 930003307 B1 KR930003307 B1 KR 930003307B1 KR 1019890018564 A KR1019890018564 A KR 1019890018564A KR 890018564 A KR890018564 A KR 890018564A KR 930003307 B1 KR930003307 B1 KR 930003307B1
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Abstract

내용 없음.

Description

입체용 프로젝터
제 1 도는 종래 입체용 프로젝터의 구성도.
제 2 도는 종래 LCD판넬의 편광판 역할 설명도.
제 3 도는 본 발명의 일실시예에 의한 입체용 프로젝터의 구성도.
제 4 도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 입체용 프로젝터의 구성도.
제 5 도는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 입체용 프로젝터의 구성도.
제 6 도는 본 발명의 요부인 편광 빔분리기의 역할 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
A : 비구면 반사경 B : 램프
C : 광가이드장치 D : 구면 반사경
E : 콘덴서시스템 F : 편광 빔분리기
G : 미러 H : LCD판넬
I : 피드렌즈 J : TR커드필터
K : 프로젝션 렌즈 L : 프리즘
M : 스크린
[산업상의 이용분야]
본 발명은 입체용 프로젝터(projector)에 관한 것으로, 특히, 광원의 빔의 이용효율이 향상되어 전력손실이 적게 되고 스크린상의 화면이 왜곡되는 현상인 키스토닝(Keystoning)현상을 제거하여 관찰자의 눈이 피로하게 됨을 방지할 수 있도록 한 입체용 프로젝터에 관한 것이다.
[종래의 기술]
종래의 입체용 프로젝터(투영기)는 2대의 프로젝터를 나란히 나열하여 각각의 광원에 대해 LCD(liquid crystal display panel)나 슬라이드 필름(slide film)의 영상을 스크린에 투영되도록 하였는바, 그 구성은 제 1 도에 도시한 바와 같이 구면반사경(1)(1'), 램프(2)(2'), 콘덴서시스템(condenser system)(3)(3'), LCD판넬(4)(4'), 프로젝션 렌즈(5)(5')등으로 구성되어 있다.
상기와 같은 종래에는 2대의 프로젝터를 사용하여 투사된 빔의 편광방향이 서로 수직이 되게 하여 오른쪽에 있는 프로젝터에 의한 영상은 관찰자의 오른쪽 눈으로, 왼쪽에 있는 프로젝터에 의한 영상은 관찰자의 왼쪽 눈으로만 각각 볼 수 있게 하여 입체영상을 구현하도록 되어 있다.
[본 발명이 해결하고자 하는 문제점]
상기한 프로젝터는 램프(2)(2')가 독립적으로 작동하게 되며 램프(2)(2')에서 발생된 빛이 LCD판넬(4)(4')을 통과하게 되면 LCD판넬(4)(4')에 붙어있는 편광판의 편광축의 방향으로 편광되게 되며, LCD판넬(4)(4')의 양면에도 제 2 도와 같이 편광축의 방향이 동일한 2장의 편광판(41)이 붙어있는데 이 편광판(41)중 광원쪽에 있는 것에 의해 콘덴서시스템(3)(3')에 의한 집광빔중 약 1/2정도가 LCD판넬(4)(4')을 통과하기전에 감소해 버리는 문제점이 있었으며 이러한 손실은 광원쪽에 있는 편광판(41)에 열적으로 일부 흡수되기 때문에 유발되는 것으로 이를 해소하기 위하여는 LCD판넬(4)(4')에서의 냉각 효율을 높이기 위한 냉각수단을 필요로 하게 되는 것이었다.
또한, 2대의 프로젝터를 사용함으로써 스크린(6)에 이미지를 투사할때 스크린(6)상에서의 두 화면이 찌그러지는 키스토닝현상이 발생하여 관찰자의 눈이 쉽게 피곤해지고, 두 화면을 일치시키기 위해서는 복잡한 프로젝션 렌즈 구동 시스템을 필요로 하게 된다.
[문제점을 해결하기 위한 수단]
본 발명은 상기한 바와같은 종래 입체용 프로젝터의 제반 결함을 해소하기 위하여 창안한 것이다.
이러한 본 발명의 입체용 프로젝터는 램프를 보유하고 램프에서 방사된 빔이 평행하게 진행하되도록 하는 콘덴서시스템과, 콘덴서시스템에서 방사되는 빔에서 열선을 제거하는 IR커트필터(infrared ray cut filter)와, 입사빔을 서로 편광방향이 수직인 S, P편광빔으로 분리하기 위한 편광 빔분리기와, 영상신호를 얻기 위한 LCD판넬 또는 슬라이드 필름과, 빔경로를 변경시키기 위한 반사미러와, 필드렌즈및 프로젝션 렌즈로 구성된다.
본 발명의 실시예들에서 상기 콘덴서시스템은 램프와, 램프의 후방에 설치되어 램프에서 방사되는 빔중 후방으로 향하는 빔을 전방으로 향하도록 하는 비구면 반사경(포물면경)과, 전방으로 향하는 빔이 평행하게 진행하도록 하는 광가이드장치 및 환띠 모양의 구면 반사경으로 구성된다.
상기 편광 빔분리기는 2장의 직각 프리즘이 그들의 사면(斜面)이 접착되고, 그 사이에 입사빔을 편광방향이 서로 수직이 되도록 분리하는 코팅층이 형성되어 구성된다.
본 발명은 종래 2대의 프로젝터를 사용하는 입체용 프로젝터와는 달리 단일형 프로젝터로 구성되어 입체화면을 구현하는 것이므로 종래 화면이 찌그러지는 키스토닝현상이 배제되어 관찰자가 편하게 볼 수 있고 또한 광원의 빔을 거의 다 이용할 수 있기 때문에 전력 손실을 감소할 수 있으며, 종래에는 2대의 프로젝터에서 스크린상에 투사되는 두 화면을 일치시키기 위하여 복잡한 프로젝션 렌즈 구동 시스템이 요구되었으나, 본 발명에서는 그런한 문제점이 배제된다.
[실시예]
이하 상기한 바와같은 본 발명에 의한 입체용 프로젝터를 첨부도면 제 3 도 내지 제 6 도에 실시예를 들어 보다 상세히 설명하겠으며 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 예를들어 편광 빔분리기는 주부호 "F"로 표시하고, 그 편광 빔분리기가 각 실시예에서 2개 이상 사용되는 경우에도 종부호 F-1, F-2 …등을 붙여 표시하여 설명하겠다. 즉 각 실시예에서 주부호가 같은 것은 동일한 물품을 의미하고, 종부호가 붙은 경우에는 같은 실시예에서 2개 이상 사용됨을 의미한다.
제 3 도는 본 발명의 일실시예에 의한 입체용 프로젝터의 구성을 보인 것으로 이에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예는 비구면 반사경(A), 램프등의 광원시스템(B), 광가이드장치(C) 및 환띠 모양의 구면 반사경(D)등으로 구성된 콘덴서시스템(E)과, 2개의 편광 빔분리기(polarizing beam splitter)(F-1)(F-2)와 90°방향으로 빔 경로를 꺽기 위한 2장의 미러(G-1)(G-2)와, 2장의 LCD판넬(H-1)(H-2)과, 필드렌즈(I)와, IR커트필터(J)와, 프로젝션 렌즈(K)등으로 이루어진다.
상기 콘덴서시스템(E)과 제 1 편광 빔분리기(F-1)는 동일직선 X상에 배열되어 있으며 상기 광원 시스템(B)에서 방사되는 빔은 제 1 편광 빔분리기(F-1)에 의하여 분리되어 직진되거나 직각방향으로 꺽여 진행하게 된다.
상기 직선 X와 직교되는 직선 Y상에 상기 제 2 편광 빔분리기(F-2)와 필드렌즈(I)및 프로젝션 렌즈(K)가 배치되어 있으며, 제 2 편광 빔분리기(F-2)의 후면과 좌측면에 인접하게 제 1, 제2LCD판넬(H-1)(H-2)이 배치되고 상기 제 1 미러(G-1)는 제1LCD판넬(H-1)의 후면에 배치됨과 아울러 제 2 미러(G-2)는 제 2LCD판넬(H-2)의 좌측에 배치되어 있다.
상기 제 1 미러(G-1)는 제 1 편광 빔분리기(F-1)에서 분리되어 직진되는 빔을 반사하여 제 1 LCD판넬(H-1)을 통해 제 2 편광 빔분리기(F-2)에 입사시키고, 제 2 미러(G-2)는 제 1 편광 빔분리기(F-1)에서 분리되어 직교방향으로 진행하는 빔을 반사하여 제2LCD판넬(H-2)을 통해 제 2 편광 빔분리기(F-2)에 입사시킨다.
상기 편광 빔분리기(F)는 제 6 도를 참조하면 90°직각 프리즘(예를들어 BK7(bolo silicate 7)글래스로 된것)(L) 두장을 사면이 서로 마주 보게 접착하여 형성하는데 이들 사이에 특수 다중 다이일렉트릭 필름(speeial multilayer dielectric film) 코팅층이 형성되어 있으며, 이 특수 다중 일렉트릭 필름 코팅층은 입사빔에 대해 브루스터스 앵글(Brewster's angle) 또는 폴러라이징 앵글(polarizing angle)로 특수 다이일렉트릭 필름을 다중 코팅하여서 된 것이다. 따라서 상기한 편광 빔분리기(F)는 입사면에 무편광빔이 수직방향으로 입사되면 서로의 진행방향이 직각인 두 S, P-편광빔으로 분리되며 분리효과는 약 97% 이상이 된다.
그리고, 입사빔중 P-편광 성분(component)은 반사없이 그대로 통과하게 되고 S-편광 성분은 특수 다중 다이일렉트릭 필름 코팅층의 각 층에서 부분반사되며 이렇게 각층에서 부분 반사된 빔들은 이들 다중 코팅층 사이의 간격이 레저넌스(resonance)조건을 만족하게 코팅되어 있기 때문에 반사될 때 보강 중첩되어 입사방향에 대해 직각방향으로 반사되어 나오게 된다.
또한, 상기 다중 다이일렉트린 필름 코팅층의 두께는 수파장 정도이기 때문에 고스트 이미지(ghost image)의 문제는 발생되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 프로젝터의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
광원에서 빔이 방사되면 그 빔들은 비구면 반사경(A), 환띠 모양의 구면 반사경(D) 및 광가이드장치(C)를 거치면서 광축과 비교적 평행하게 진행된다. 그 다음 IR 커트필터(J)를 거치면서 열선들이 제거되고 제 1 편광 빔분리기(F-1)를 지나게 되는데 이때 편광방향이 서로 수직인 두 편광빔으로 나누어지면서 서로 직각방향으로 진행하게 된다. 계속진행하여 이들 편광빔은 제 1 미러(G-1), 제 2 미러(G-2)에 의해 빔 경로가 꺽여서 제 1, 제 2LCD판넬(H-1)(H-2)들을 통과하게 되는데 이때 이들 두 편광빔은 LCD에서 표현되는 좌우 영상신호를 얻게 된다. 이렇게 처리된 두 편광빔은 다시 제 2 편광 빔분리기(F-2)를 지나면서 지금까지 진행해온 공간이 서로 달랐던 것과는 상반되게 진행경로가 다시 일치하게 되어 나란히 필드렌즈(I)를 지나서 프로젝션 렌즈(K)를 거치게 된다. 이어서 제1, 제 2LCD판넬(H-1)(H-2)를 통과하면서 실어온 좌우 영상신호가 편광방향이 서로 직각인 두 편광빔에 의해 스크린(M)상에 투사하게 된다. 그리하여 관찰자는 편광안경을 사용하여 입체영상을 인식할 수 있게 된다.
그리고 상기와 같은 일실시예의 입체용 프로젝터는 1개의 광원과 1개의 프로젝션 렌즈를 사용하기 때문에 제품의 소형화, 경량화 및 간편한 구동이 가능하다.
제 4 도는 본 발명의 다른 실시예를 보인 것으로 이에 도시한 바와같이, 본 발명의 다른 실시예는 콘덴서 시스템(E), 1개의 편광 빔분리기(F) 1장의 반사미러(G), 2장의 LCD판텔(H-3)(H-4)또는 슬라이드 필름, 2장의 필드렌즈(I-1)(I-2)및 2장의 프로젝션 렌즈(K-1)(K-2)로 구성되어 있다.
상기 콘덴서시스템(E)과 편광 빔분리기(F)및 반사미러(G)는 직선 X상에 배열되어 있으며, 직선 X와 직교되는 직선 Y1상에 제1LCD판넬(H-3)과 제 필드렌즈(I-1)및 제 1 프로젝션 렌즈(K-1)가 배열되고, 그와 일정간격을 두고 직선 X와 직교되는 직선 Y2상에 제2LCD판넬(H-4)과 제 2 필드렌즈(I-2) 및 제 2 프로젝션 렌즈(K-2)가 배열되어 있다.
제 4 도의 실시예에서는 콘덴서시스템(E)에서 방사되는 빔은 상기 편광 빔분리기(F)에 의하여 분리되어 직진되거나 직각방향으로 꺽여 진행하게 되며, 직각방향으로 꺽여 진행하게 되는 빛은 제1LCD판넬(H-3), 제 1 필드렌즈(I-1)및 제 1 프로젝션 렌즈(K-1)를 통과하고, 편광 빔분리기(F)에서 직진되는 빛은 반사미러(G)에서 다시 직각방향으로 꺽인 다음 제 2LCD판넬(H-4), 제 2 필드렌즈(I-2) 및 제 2 프로젝션 렌즈(K-2)를 통과한다.
제 5 도는 본 발명의 또 다른 실시예를 보인 것으로 이는 2개의 콘덴서시스템(E-1)(E-2), 2장의 LCD판넬(H-5)(H-6), 1개의 편광 빔분리기(F), 1장의 필드렌즈(I)및 한개의 프로젝션 렌즈(K)로 구성된다.
상기 제 1 콘덴서시스템(E-1), 편광 빔분리기(F), 필드렌즈(I)및 프로젝션 렌즈(K)는 직선 Y상에 배열 설치되고, 그와 직교되는 직선 X상에 제 2 콘덴서시스템(E-2)과 제 2LCD판넬(H-6)이 설치되어 있다.
상기와 같은 실시예에서는 제 1 콘덴서시스템(E-1)에서 방사되는 빔이 제 1LCD판넬(H-5), 편광 빔분리기(F)를 통하여 직진하고 필드렌즈(I)를 통과한 후 프로젝션 렌즈(K)를 통과하며, 제 2 콘덴서시스템(E-2)에서 방사되는 빔은 제 2LCD파넬(H-6)을 통과한 후 편광 빔분리기(F)에서 직각방향으로 꺽이어 필드렌즈(I)를 통과한 후 프로젝션 렌즈(K)를 통과한다.
상기한 바와같은 본 발명의 각 실시예에 따른 프로젝터는 복잡한 프로젝션 렌즈 구동장치가 요구되지 않는 안정적인 입체용 프로젝터를 구성할 수 있다.
또한 상기한 바와같은 본 발명에 의한 프로젝터는 광원의 빔을 종래에는 50%정도 이용하였으나, 거의 100% 이용이 가능하기 때문에 전력 손실이 감소되어 경제적이며, 저가격으로의 제작이 가능하다. 또한 빔이 LCD 판넬에 입사하기전 열선이 제거되기 때문에 별도의 냉각수단이 요구되지 않으며, 특히 종래의 키스토닝(Keystoning)이라는 스크린상의 화면 왜곡 현상이 나타나지 않기 때문에 관찰자의 입체 영상의 인식에 있어서 키스토닝에 의한 눈의 피로현상을 없앨 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 LCD 프로젝터 뿐 아니라 슬라이드 프로젝터에 유리하게 적용할 수 있다.

Claims (5)

  1. 콘덴서시스템(E)과 제 1 편광 빔분리기(F-1)는 동일직선 X상에 배열되고, 상기 직선 X와 직교되는 직선 Y상에 상기 제 2 편광 빔분리기(F-2)와 필드렌즈(I)및 프로젝션 렌즈(K)가 배치되어 있으며, 제 2 편광 빔분리기(F-2)의 후면과 좌측면에 인접하게 제 1, 제2LCD판넬(H-1)(H-2)이 배치되고, 상기 제1LCD판넬(H-1)의 후방에 제 2 미러(G-1)가 배치됨과 아울러 제2LCD판넬(H-2)의 좌측에 제 2 미러(G-2)가 배치되어 구성됨을 특징으로 하는 입체용 프로젝터.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 콘덴서시스템(E)은 비구면 반사경(A)과, 광원시스템(B)과, 광가이드장치(C) 및 환띠 모양의 구면 반사경(D)으로 구성된 것임을 특징으로 하는 입체용 프로젝터.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 편광 빔분리기(F)는 90°직각 프리즘(L) 두장을 사면이 서로 마주 보게 접착하고 이들 사이에 입사빔에 대해 부루스터스 앵글 또는 폴러라이징 앵글로 특수 다이일렉트릭 필름이 다중 코딩되어 입사되는 빔을 편광방향이 서로 수직인 편광빔으로 분리하는 것임을 특징으로 하는 입체용 프로젝터.
  4. 콘덴서시스템(E)과 편광 빔분리기(F) 및 반사미러(G)는 직선 X상에 배치되고, 직선 X와 직교되는 직선 Y1상에 제1LCD판넬(H-3)과 제 필드렌즈(I-1)및 제 1 프로젝션 렌즈(K-1)가 배치되며 그와 일정간격을 두고 직선 X와 직교되는 직선 Y2상에 제2LCD판넬(H-4)과 제 2 필드렌즈(I-2) 및 제 2 프로젝션 렌즈(K-2)가 배열되어 구성됨을 특징으로 하는 입체용 프로젝터.
  5. 제 1 콘덴서시스템(E-1), 편광 빔분리기(F), 필드렌즈(I)및 프로젝션 렌즈(K)가 직선 Y상에 배치되고, 그와 직교되는 직선 X상에 제 2 콘덴서시스템(E-2), 제2LCD판넬(H-6)이 설치되어 구성됨을 특징으로 하는 입체용 프로젝터.
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