KR100692558B1 - 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더 - Google Patents

프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더는, 광 집속기를 안착시킬 수 있는 안착부가 구비된 케이스; 및 광이 유입되는 상기 안착부의 입구측(광원에서 발광된 광이 광 집속기로 들어가는 부분을 가리킴)에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광원에서 출사된 광이 상기 안착부에 안착된 광 집속기로 유입되기 위한 홀(Hole)인 광 유입구가 형성되는 제 1 어퍼처를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 어퍼처와 대향되게 상기 안착부의 출구측(광이 광 집속기에서 나오는 부분을 가리킴)에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광 집속기에서 컬러 휠로 광을 내보내기 위한 홀(Hole)인 광 유출구가 형성되는 제 2 어퍼처가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라 본 발명에서는 상기 케이스의 하단면에, 광 집속기에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열판이 설치된다.
프로젝션, 광 집속기 홀더, 어퍼처, 방열판

Description

프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더{Light Integrator Holder of Projection System}
도 1은 종래의 기술에 따른 배면 투사형 프로젝션 TV에 대해 간략히 나타내는 도면이다.
도 2는 DMD 소자를 이용하는 DLP 프로젝터에 대해 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 2에서 도시한 DLP 프로젝터의 램프, 광 집속기 및 컬러 휠 부분을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 기술에 따른 광 집속기의 사시도 및 측면도이다.
도 6a 및 도 6b는 종래의 기술에 따른 광 집속기와 컬러 휠을 나타내는 사시도 및 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 스프링을 나타내는 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더에 플 레이트 스프링이 결합된 구조를 보여주는 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 스크린 2 : 프로젝터
3 : 반사거울 4 : 램프
5 : 광 집속기 6 : 컬러 휠
7 : 조명계 8 : DMD
9 : 투사렌즈 13 : 광 집속기 홀더
15a, 15b : (홀더)케이스 16 : 광 집속기 안착부
17 : 제 1 어퍼처 17a : 광 유입구
18 : 제 2 어퍼처 18a : 광 유출구
19 : 방열판 20 : 플레이트 스프링
본 발명은 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더에 관한 것으로, 특히 광원(램프)에서 발생되는 빛에 의해 야기되는 열 문제를 해결할 수 있는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더에 관한 것이다.
일반적으로 프로젝션 TV는 음극선관, 액정디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD) 혹은 디지털 미소 반사 표시기(Digital Micro-Mirror Device : DMD)가 이용되어 생성된 영상신호가 포함된 빛이 스크린 상에 투사되어 화면을 형성하게 되는 영상표시기기로서, 최근에는 LCD나 DMD를 이용한 광 밸브(Light Valve)형 프로젝션 TV가 좋은 화질과 저가격화로 인하여 각광을 받고 있으며, 특히 대화면을 요구하는 소비자의 욕구가 증대됨에 따라 그 수요가 해마다 증가하고 있는데, 현재 시험방송중인 디지털 TV의 시장에서 특히 호평을 받고 있다.
또한, 최근 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 컴퓨터를 이용하여 프리젠테이션을 하는 일이 많아짐에 따라 LCD나 DMD가 이용되어 만들어진 화면을 전면에 투사시켜 스크린에 확대된 화면을 만들어 주는 프로젝터의 사용 또한 많아지고 있다.
이 중에서 상기 프로젝션 TV는 프로젝터가 스크린과 함께 캐비닛에 장착되어, 그 프로젝터로부터 투사된 영상이 캐비닛 내에 경사지게 배치된 반사 거울에 반사되어 스크린의 배면으로 투영되도록 한 것이다.
이를, 도 1 및 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 기술에 따른 배면 투사형 프로젝션 TV에 대해 간략히 나타내는 도면이며, 도 2는 DMD 소자를 이용하는 DLP 프로젝터에 대해 보다 상세히 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배면 투사형 프로젝션 TV는 스크린(1)이 설치된 캐비닛과, 상기 캐비닛 내부에 설치되는 프로젝터(2)와, 상기 프로젝터에서 투사되는 영상을 상기 스크린(1)의 배면으로 반사하는 반사 거울(3)을 포함하여 이루어진다.
상기와 같이, 캐비닛 내부에 설치된 프로젝터는 크게 CRT 형식, LCD 형식, DMD 형식으로 나뉘어지는데, 상기 DMD 소자를 이용하는 DLP(Digital Light Processing) 프로젝터에 대해 살펴보면 다음과 같다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이 DMD 소자를 이용하는 DLP 프로젝터는 광원인 램프(4)와, 상기 램프(4)에서 발생된 빛을 집속시켜 일정한 면적으로 만들어 주는 광 집속기(Light Integrator)(5), 상기 광 집속기(5)에 의해 모아진 빛을 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)으로 분리하는 색분리 장치인 컬러 휠(Color Wheel)(6), 마이크로 디바이스(Micro Device)에 정확하게 빛을 모아주는 역할을 하는 조명계(7), 원하는 화면을 만드는 DMD(8) 및 투사되는 영상을 반사거울에 영상을 확대하여 투사시킬 수 있도록 해주는 투사렌즈(9)를 포함하여 이루어진다.
도 3 및 도 4는 도 2에서 도시한 DLP 프로젝터의 램프, 광 집속기 및 컬러 휠 부분을 보다 상세히 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 상기 램프(4)는 램프 케이스(10)에 감싸지며, 램프(4)에서 발생된 빛은 자외선(Ultra violet : UV) 필터(11)를 거쳐 광 집속기(5)에 집속되는데, 그 중 일부는 어퍼처(12)에 부딪혀 흡수 또는 반사된다.
상기 어퍼처(12)를 설치하는 목적은 도 4에 도시한 바와 같이 램프에서 발생되는 모든 빛이 광 집속기 내부로 유입되는 것이 아니기 때문에, 광 집속기 유리면 사이로 빛이 유입되지 못하도록 하기 위함이다.
도 5a 및 도 5b는 종래의 기술에 따른 광 집속기의 사시도 및 측면도이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 광 집속기(5)는 램프(4)에서 발생된 빛을 일정 한 면적을 가지도록 집속시켜 주는 역할을 하며, 빛을 반사시킬 수 있도록 미러(Mirror) 코팅이 된 내부가 중공인 사각(사각뿔 포함)관의 형상을 한다.
상기 광 집속기의 내측면(14)에는 은 합금물질인 실플렉스(Silflex : Unaxis사 제품)가 코팅되어 입사되는 빛을 약 99% 반사시키며, 상기 광 집속기의 외부는 일반적인 유리로 되어 있으며 4개의 유리를 내열 접착제를 사용하여 사각 관의 형상을 가지도록 접착한 구조이다.
상기와 같은 구조의 영상 투사장치에 있어서, 램프(4)에서 발생한 빛은 광 집속기(5)를 통하여 일정한 크기의 면적으로 집속되어야만 DMD(8)와 같은 마이크로 디바이스(Micro Device)의 화면 크기에 맞게 빛을 모을 수 있다.
그러나, 상기와 구성된 종래의 프로젝터는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 종래의 프로젝터에서는 광 집속기(5)를 보호하기 위해 외부에 어퍼처(13)을 장착하였으나, 이와 같은 추가적인 구조물 설치로 인한 조립의 어려움이 있으며, 또한 어퍼처 홀(Hole)과 광 집속기(5)에 형성된 사각 홀(Hole)의 정렬(Align)이 정확하게 일치하도록 하는데 어려움이 있다.
둘째, 종래의 프로젝터의 어퍼처(12)의 온도가 상승할 경우, 외부에서 강제로 냉각시켜 주거나, 어퍼처(12)의 크기가 과도하게 크게 만들어 방열 시켜야하는 번거로움이 있었다.
셋째, 종래의 광 집속기(5)는 주변의 뜨거운 공기와 노출이 되어 열을 제대로 방출할 수 없는 구조를 가지고 있다.
넷째, 종래에는 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 컬러 휠(Color Wheel)(6)에서 반사되는 빛에 의해 4조각으로 구성된 광 집속기(5)의 접착제가 녹아 상기 광 집속기가 파손되는 문제점이 발생되었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 광 집속기 안착부가 구비된 광 집속기 홀더 케이스(이하, '케이스'라고 함)와, 상기 광 집속기로의 광 입사측 및 광 출사측에 형성된 어퍼처와, 상기 케이스의 하단면에 설치된 방열판과, 상기 케이스의 상부에서 상기 광 집속기를 고정시키기 위한 써멀패드(Thermal Pad)가 부착된 플레이트 스프링을 포함시킴으로써 램프에서 발생되는 빛에 의해 야기되는 열적 문제를 해결할 수 있는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더는,
광 집속기를 안착시킬 수 있는 안착부가 구비된 케이스; 및 광이 유입되는 상기 안착부의 입구측(광원에서 발광된 광이 광 집속기로 들어가는 부분을 가리킴)에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광원에서 출사된 광이 상기 안착부에 안착된 광 집속기로 유입되기 위한 홀(Hole)인 광 유입구가 형성되는 제 1 어퍼처를 포함 하여 이루어진다.
또한, 본 발명은 상기 제 1 어퍼처와 대향되게 상기 안착부의 출구측(광이 광 집속기에서 나오는 부분을 가리킴)에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광 집속기에서 컬러 휠로 광을 내보내기 위한 홀(Hole)인 광 유출구가 형성되는 제 2 어퍼처가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
뿐만 아니라 본 발명에서는 상기 케이스의 하단면에, 광 집속기에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열판이 설치되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서는 상기 케이스의 상부에서 상기 광 집속기를 고정시키기 위한 써멀패드가 부착된 플레이트 스프링을 구비시키는 것이 바람직하다.
상기 광 집속기와 접촉이 이루어지는 케이스 및 제 1,2 어퍼처는 연질의 고 열전도성의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 플레이트 스프링은 판상체이면서 하부 일부가 돌출된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기 광 집속기의 내부에는 은 합금물질이 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더를 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더는 케이 스(15a)(15b), 제 1,2 어퍼처(17)(18) 및 방열판(19)을 포함하여 이루어진다.
상기 케이스(15a)(1b)는 바람직하게는, 두 개의 직육면체 형상을 하며, 그 사이에 광 집속기(5)를 안착시킬 수 있는 안착부(안착공간)(16)가 형성된다.
상기 광 집속기 안착부(16)의 폭은 광 집속기(5)의 폭과 같은 것이 바람직하다.
상기 제 1 어퍼처(17)는 빛이 유입되는 상기 안착부(16)의 입구측에 형성되며, 상기 케이스(15a)(15b)와 일체로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 제 1 어퍼처(17)에는 광원에서 출사된 광이 상기 광 집속기로 유입시키기 위한 홀(Hole)인 광 유입구(17a)가 형성된다.
상기 광 유입구(17a)는 상기 광 집속기(5)의 중공부와 연결된다.
상기와 같은 제 1 어퍼처(17)를 형성시킴으로써 종래와 같은 문제점, 즉 램프에서 발생되는 빛의 일부가 어퍼처에 부딪혀 온도가 급격히 상승하는 문제점을 해결할 수 있다.
상기 제 2 어퍼처(18)는 광 집속기(5)를 기준으로 상기 제 1 어퍼처(17)와 대향되게 상기 안착부(16)의 출구측에 형성된다.
상기 제 2 어퍼처(18)는, 바람직하게는 케이스(15a)(15b)와 일체로 형성된다.
또한, 상기 제 2 어퍼처(18)는 상기 제 1 어퍼처(17)의 광 유입구처럼 광 유출구가 형성된다.
즉, 본 발명에서는 상기 제 1 어퍼처의 광 유입구(17a)와, 광 집속기(5)의 중공부 및 상기 제 2 어퍼처의 광 유입구(18a)가 일직선상에 놓인다. 이에 따라, 종래와 같은 문제점, 즉 광 집속기의 중공부와 어퍼처의 홀과 일치시켜야 하는 문제점을 해결할 수 있다.
뿐만 아니라 본 발명은 상기와 같이 제 2 어퍼처(18)를 형성시킴으로써 종래의 문제점, 즉 컬러 휠(6)에서 반사되는 빛에 의해 광 집속기(5)의 접착제가 녹아 광 집속기(5)가 해체되는 문제점을 해결할 수 있다.
상기 광 집속기(5)와 접촉이 이루어지는 부분, 즉 상기 케이스(15a)(15b) 및 제 1,2 어퍼처(17)(18)는 연질의 고 열 전도성의 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 광 집속기(5)의 내부에는 은 합금물질이 코팅되어 있는 것이 바람직하다.
상기와 같이, 본 발명에 따른 광 집속기 홀더 전체가 열전도성이 우수한 금속으로 일체형으로 제작되므로, 어퍼처 부분의 온도가 국부적으로 높아지는 것이 아니라, 열전도에 의해 상당히 낮아지게 된다. 따라서, 본 발명은 온도의 급격한 상승으로 야기되는 어퍼처의 열변형을 방지할 수 있다.
상기 방열판(19)는 상기 케이스(15a)(15b)의 하단면에 위치하여 광 집속기(5)에서 발생되는 열을 방출시키는 역할을 한다.
상기 방열판(19)은 상기 케이스(15a)(15b)와 일체형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 방열판(19)을 형성시킴으로써 종래와 같은 문제점(방열판이 없 으므로 어퍼처가 뜨거워짐에 따라 홀더의 온도 또한 상승하게 되는 문제점)이 해결되어, 광 집속기(5)의 온도 상승을 최대한 억제시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 플레이트 스프링을 나타내는 사시도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서는 상기 케이스(15a)(15b)의 상부에서 상기 광 집속기(5)를 고정시키기 위한 플레이트 스프링(20)이 사용된다.
본 발명에서는 상기 플레이트 스프링(20)의 내부에 써멀 패드(Thermal Pad)(미도시됨)가 부착된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 써멀패드는 광 집속기의 온도를 낮추는 역할을 한다.
상기 플레이트 스프링(20)은 판상체(20a)이면서 하부 일부(20b)가 돌출된 구조를 가지는 것이 바람직하다.
상기에서 플레이트 스프링의 돌출된 부분(20b)이 상기 광 집속기 안착부(16)로 들어감으로써 광 집속기(5)가 고정된다.
본 발명은 상기와 같이 써멀 패드(Thermal Pad)가 부착된 플레이트(Plate)(20)를 광 집속기의 고정수단으로 사용함으로써 종래의 문제점(종래의 광 집속기는 주변의 뜨거운 공기와 노출이 되어 열을 제대로 방출할 수 없음)을 해결할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더에 플 레이트 스프링 및 컬러 휠이 결합된 구조를 보여주는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에서는 광 집속기 홀더를 구성하는 각 요소가 광 집속기를 보호하는 기능을 수행한다.
즉, 상기 케이스(15a)(15b) 및 제 1,2 어퍼처(17)(18)는 열전도성이 우수한 재질로 이루어지고; 상기 제 1 어퍼처(17)는 광원(램프)에서 발광된 빛이 광 집속(5)의 유리에 직접적으로 닿는 것을 막아주며; 상기 제 2 어퍼처(18)는 컬러 휠(6)에서 반사되어 광 집속기(5)로 되돌아오는 빛을 차단시켜주고; 상기 방열판(19)은 광 집속기(5)에서 방출된 열을 외부로 배출시키는 기능을 수행한다. 또한, 플레이트 스프링(20)에 부착된 써멀 패드에 의해 광 집속기(5)의 온도가 하락된다.
상기와 이루어진 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더는 램프에서 발생되는 빛에 의해 야기되는 열적 문제를 해결할 수 있다.
상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명은 광 집속기의 앞단(광 유입부) 및 뒤단(광 유출부)에 제 1, 2 어퍼처를 형성시키고; 케이스 및 제 1, 2 어퍼처에 열전도성이 우수 한 재질을 사용하며; 상기 케이스의 하단면에 방열판을 설치하고; 써멀패드가 부착된 플레이트 스프링으로 광 집속기를 고정시킴으로써 외부에서 유입되는 광(열)로부터 상기 광 집속기를 보호할 수 있다.

Claims (7)

  1. 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더에 있어서,
    광 집속기를 안착시킬 수 있는 안착부가 구비된 케이스;
    광이 유입되는 상기 안착부의 입구측에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광원에서 출사된 광이 상기 안착부에 안착된 광 집속기로 유입되기 위한 홀(Hole)인 광 유입구가 형성되는 제 1 어퍼처; 및
    상기 케이스의 하단면에, 광 집속기에서 발생된 열을 방출시키기 위한 방열판을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
  2. 제 1항에 있어서, 제 1 어퍼처와 대향되게 상기 안착부의 출구측에 상기 케이스와 일체로 형성되고, 광 집속기에서 컬러 휠로 광을 내보내기 위한 홀(Hole)인 광 유출구가 형성되는 제 2 어퍼처가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 케이스의 상부에서 상기 광 집속기를 고정시키기 위한 써멀패드가 부착된 플레이트 스프링을 더 구비시키는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
  5. 제 4항에 있어서, 광 집속기와 접촉이 이루어지는 케이스 및 제 1,2 어퍼처는 연질의 고 열전도성의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
  6. 제 5항에 있어서, 플레이트 스프링은 판상체이면서 하부 일부가 돌출된 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
  7. 제 6항에 있어서, 광 집속기의 내부에는 은 합금물질이 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템의 광 집속기 홀더.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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