KR100720728B1 - 영상표시장치용 디엘피 엔진 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 산란광에 의한 영향이 거의 발생하지 않는 영상표시장치용 디엘피 엔진에 관한 것이다. 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진은 광원과, 광원에서 나온 빛을 스크린으로 반사하는 디엠디(DMD) 칩과, 디엠디 칩의 바로 직전에 설치되며 광원에서 나와 디엠디 칩으로 입사되는 빛이 통과하는 직사각형의 광구멍이 형성된 렌즈 캡 및 렌즈 캡의 광구멍 둘레에 형성되며 산란광이 디엠디 칩으로 입사되는 것을 차단하는 세레이션부를 포함한다.
렌즈캡, 산란광, 빛, 필드렌즈, 디엠디 칩, 세레이션

Description

영상표시장치용 디엘피 엔진{DLP engine for image display apparatus}
도 1은 종래 기술에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진을 나타낸 개념도,
도 2는 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진을 나타낸 개념도,
도 3은 도 2의 렌즈 캡의 일 실시예를 나타낸 사시도,
도 4는 도 3의 세레이션부의 부분 단면도,
도 5는 도 2의 렌즈 캡의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1; 영상표시장치용 디엘피 엔진 2; 광원
3; 콘덴싱 렌즈 4; 컬러 휠
6; 필드 렌즈 7; 디엠디 칩
11; 투사 렌즈 15; 스크린
20; 렌즈 캡 23; 광구멍
24; 경사부 26; 보조돌기
30; 세레이션부 31; 돌기
32; 경사면 33; 수직면
본 발명은 영상표시장치용 디엘피 엔진에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 디엠디 칩으로 입사되는 산란광을 차단할 수 있는 영상표시장치용 디엘피 엔진에 관한 것이다.
근래에는 집에서 40" 이상의 대화면을 통해 영화 등을 볼 수 있는 대화면 영상표시장치에 대한 수요가 급증하고 있다. 대화면을 구현할 수 있는 영상장치로는 PDP TV, LCD TV, 프로젝션(projection) TV, 및 프로젝터(projector) 등이 있다. 이 중에서 현재 프로젝션 TV나 프로젝터가 인기를 얻고 있다.
이러한 프로젝션 TV나 프로젝터는 스크린에 영상을 투사하여 대화면의 영상을 형성하는 장치를 구비하고 있다. 프로젝션 TV나 프로젝터에서 영상을 투사하는 방식으로는 CRT 방식과, 액정판넬을 이용한 LCD(Liquid Crystal Display) 방식과, DMD 칩(Digital Micromirror Device Chip)을 이용한 DLP(Digital Light Processing) 방식이 있다. 이 중에서 DLP 방식의 프로젝션 TV나 프로젝터에서 대화면의 영상을 만들기 위해 사용되는 장치를 통상 디엘피 엔진(DLP engine)이라 한다.
상기와 같이 대화면 영상을 만들기 위한 종래 기술에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진의 개념도가 도 1에 도시되어 있다.
도 1을 참조하면, 영상표시장치용 디엘피 엔진(1')은 광원(2), 콘덴싱 렌즈(Condensing lens)(3), 컬러 휠(Color wheel)(4), 필드 렌즈(Field lens)(6), 디엠디(DMD) 보드(Digital Micromirror Device Board)(10), 투사 렌즈(Projection lens)(11)를 포함한다.
광원(2)은 디엠디(DMD) 칩(7)에 의해 반사되어 영상을 형성하는 빛을 출사하는 것으로서, 백색광을 출사하는 램프나 LED 등이 사용된다. 콘덴싱 렌즈(3)는 광원(2)에서 출사된 빛(12)을 컬러 휠(4)을 통과할 수 있는 크기로 모아준다. 컬러 휠(4)은 원판상으로 형성되며, 그 외주부에는 광원(2)으로부터 나오는 빛에서 R(Red),G(Green),B(Blue) 색의 광만을 통과시키는 필터(5)가 형성되어 있다. 필드 렌즈(6)는 컬러 휠(4)을 통과하여 R,G,B로 분리된 빛이 디엠디 보드(10)의 디엠디 칩(7)에서 반사될 수 있도록 확대하는 역할을 한다. 디엠디 보드(10)는 디엠디 칩(7)과 디엠디 칩(7)을 제어하기 위한 프로세서(8)와 메모리(9)로 구성된다. 투사 렌즈(11)는 디엠디 칩(7)에서 반사된 영상을 확대하여 스크린(15)에 투사한다.
상기와 같은 구조를 갖는 영상표시장치용 디엘피 엔진(1')은 광원(2)에서 나온 백색광인 빛은 콘덴싱 렌즈(3)를 통과하면서 컬러 휠(4)을 통과할 수 있을 정도로 수렴된다. 백색광은 컬러 휠(4)을 통과하면서, 순간적으로 R,G,B로 분리된다. R,G,B로 분리된 빛은 필드렌즈(6)를 통과하면서 디엠디 칩(7)의 크기에 대응되도록 확산되어 디엠디 칩(7)으로 입사된다. 디엠디 칩(7)으로 입사된 빛은 프로세서(8)에 의해 제어되는 디엠디 칩(7)에 의해 반사되어 컬러영상을 이루어 투사 렌즈(11)로 입사된다. 투사 렌즈(11)로 입사된 컬러영상은 확대되어 스크린(15)에 투사됨으로써 대화면의 영상을 구현할 수 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진(1')은 산란광에 의한 영상이 스크린(15)에 비치는 산란 불량의 문제가 발생한다. 이러한 산란 불량은 필드 렌즈(6)를 통과하여 디엠디 칩(7)으로 입사되는 빛에 광원(2)으로부터 디엠디 칩(7) 사이의 광로에서 산란된 광이 포함되기 때문에 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 디엠디 칩으로 입사되는 산란광을 차단함으로써, 산란 불량의 발생을 최소화할 수 있는 영상표시장치용 디엘피 엔진을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 광원; 상기 광원에서 나온 빛을 스크린으로 반사하는 디엠디(DMD) 칩; 상기 디엠디 칩의 바로 직전에 설치되며, 상기 광원에서 나와 상기 디엠디 칩으로 입사되는 빛이 통과하는 직사각형의 광구멍이 형성된 렌즈 캡; 및 상기 렌즈 캡의 광구멍 둘레에 형성되며, 산란광이 상기 디엠디 칩으로 입사되는 것을 차단하는 세레이션부;를 포함하는 영상표시장치용 디엘피엔진을 제공함으로써 달성된다.
이때, 상기 세레이션부는, 상기 광구멍의 각 변에 대응되는 길이를 갖고, 각 변에 대해 평행하게 일정 간격으로 이격된 복수의 돌기로 형성되며, 상기 복수의 돌기의 단면은 톱니형상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 돌기는, 상기 렌즈 캡의 전면과 후면을 연결하는 경사부에 형성되며, 상기 경사부는 상기 렌즈 캡의 전면에서 후면을 향해 하향 경사진 것이 바람직하다.
또한, 상기 복수의 돌기의 각 경사면이 상기 광구멍 쪽으로 향하도록 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 세레이션부는, 상기 렌즈 캡 전면의 전부분에 형성될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진의 일 실시예에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진(1)의 구조를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진(1)은 광원(2), 콘덴싱 렌즈(Condensing lens)(3), 컬러 휠(Color wheel)(4), 필드 렌즈(Field lens)(6), 렌즈 캡(lens cap)(20), 디엠디(DMD) 보드(Digital Micromirror Device Board)(10), 투사 렌즈(Projection lens)(11)를 포함한다. 이하에서 광원(2), 콘덴싱 렌즈(3), 컬러 휠(4), 필드 렌즈(6), 렌즈 캡(20), 디엠디 보드(10), 투사 렌즈(11)를 고정하며, 광원(2)에서 나오는 빛이 통과하는 광로를 형성하는 하우징 내지 프레임 등은 본 발명의 특징적인 기술사상과 관련이 없으므로 도시하지 않았으며 그에 대한 상세한 설명도 생략하였다.
광원(2)은 디엠디(DMD) 칩에 의해 선택적으로 반사되어 영상을 표현하는 빛을 출사하는 것으로서, 백색광을 출사하는 램프나 LED 등이 사용된다.
콘덴싱 렌즈(3)는 광원(2)에서 출사된 빛을 컬러 휠(4)을 통과할 수 있는 크기가 되도록 빛을 모아준다.
컬러 휠(4)은 원판 형상으로 형성되며, 그 외주부에는 광원(2)으로부터 나오는 빛에서 빨강색(Red)의 광, 녹색(Green)의 광, 파랑색(Blue)의 광만을 선택적으 로 통과시키는 필터(5)가 형성되어 있다.
필드 렌즈(6)는 컬러 휠(5)의 필터(5)를 통과하여 R,G,B로 분리된 빛이 디엠디 보드(10)의 디엠디 칩(7)의 반사영역으로 입사될 수 있도록 확대하는 역할을 한다.
렌즈 캡(20)은 필드 렌즈(6)와 디엠디 칩(7)의 사이에 설치되며, 필드 렌즈(6)를 통과한 빛이 지나가는 광로를 형성하며, 필드 렌즈(6)를 통과한 산란광을 흡수하는 역할을 한다. 렌즈 캡(20)의 일 실시예가 도 3에 도시되어 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진(1)에 사용되는 렌즈 캡(20)은 광구멍(23)과 세레이션부(30)를 포함한다.
광구멍(23)은 필드 렌즈(6)를 통과하여 디엠디 칩(7)으로 입사되는 빛이 디엠디 칩(7)의 반사영역만을 비추도록 직사각형으로 형성된다.
세레이션부(30)는 필드 렌즈(6)틀 통과한 산란광 또는 필드 렌즈(6)와 렌즈 캡(20) 사이의 광로에서 산란된 산란광을 차단하여 산란광이 광구멍(23)을 통해 디엠디 칩(7)으로 나가지 못하도록 한다. 세레이션부(30)는 렌즈 캡(20)의 필드 렌즈(6) 쪽 면(21)에 광구멍(23)의 주위에 형성된다.
이 세레이션부(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 직사각형상의 광구멍(23)의 4변에 대응되는 길이를 갖고, 4변에 대해 각각 평행하게 형성된 복수의 돌기로 형성된다. 복수의 돌기(31)는 일정 간격으로 이격되어 형성된다. 이때, 복수의 돌기(31)의 단면은 도 4에 도시된 바와 같이 일면(33)은 렌즈 캡(20)의 후면(22)에 대해 수직이고 다른 면(32)은 렌즈 캡의 후면(22)에 대해 경사진 톱니형상으로 성형 하는 것이 바람직하다. 또한, 톱니형상의 돌기(31)는 경사면(32)이 광구멍(23) 쪽을 향하고, 수직면(33)이 렌즈 캡(1)의 외주를 향하도록 형성하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 각각의 톱니형상의 돌기(31)는, 경사면(32)의 각도(θ)는 수평면에 대해 55~65°의 범위를 갖도록 형성하고, 폭(p)은 대략 0.5~0.6mm, 높이(t)는 대략 0.7~0.8mm 정도로 하였다. 그러나, 톱니형상 돌기(31)의 경사면(32)의 경사각도(θ) 및 톱니형상 돌기(31)의 폭(p)과 높이(t)는 상술한 치수로 한정되는 것은 아니며, 필드 렌즈(6)로부터 산란광이 디엠디 칩(7)으로 입사되지 않도록 한다는 본 발명의 목적을 달성할 수 있도록, 광원(2)으로부터 디엠디 칩(7)으로 입사되는 빛의 경로를 이루는 광로와 그 광로를 구성하는 구성요소들의 사양에 따라 다양하게 정해질 수 있음은 당연하다.
또한, 광구멍(23)의 둘레는 렌즈 캡(20)의 전면(도 2에서 렌즈 캡의 필드렌즈 쪽을 향한 면)(21)에서 렌즈 캡(20)의 후면(도 2에서 렌즈 캡의 디엠디 칩 쪽을 향한 면)(22)으로 경사진 경사부(24, 도 4 참조)로 형성된다. 이때, 경사부(24)는 렌즈 캡(20)의 전면(21)에서 후면(22) 쪽으로 하향 경사지도록 형성된다. 그리고, 복수의 돌기(31)는 경사부(24)에 일정 간격으로 형성된다. 따라서, 복수의 돌기(31)의 각각의 상단(34)을 연결하는 직선(35)이 광구멍(23)을 향해 소정 각도(α)로 하향 경사지게 된다(도 4 참조).
또한, 렌즈 캡 전면(21)의 경사부(24) 이외의 다른 부분(25), 즉 렌즈 캡(20)의 후면(22)과 평행한 부분은 광구멍(23)의 한 변(23a)과 평행하게 길게 형성된 복수의 보조돌기(26)가 일정 간격으로 형성되어 있다. 이때, 복수의 보조돌기 (26)의 단면은 상술한 복수의 돌기(31)와 동일하거나 또는 유사한 형상으로 형성된다.
또한, 렌즈 캡(20)은 렌즈 캡(20)을 고정하기 위한 복수의 고정팔(27)을 더 포함할 수 있다. 이 복수의 고정팔(27)은 렌즈 캡(20)의 외주에 형성되며, 필드 렌즈(6)가 고정되는 렌즈 고정브라켓(미도시)에 착탈할 수 있도록 형성된다.
렌즈 캡(20)의 다른 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 다른 실시예에 의한 렌즈 캡(20')은 광구멍(23')과 세레이션부(30')를 포함한다.
광구멍(23')은 필드 렌즈(6)를 통과하여 디엠디 칩(7)으로 입사되는 빛이 디엠디 칩(7)의 반사영역만을 비추도록 직사각형으로 형성된다.
세레이션부(30')는 산란광이 광구멍(23')을 통해 디엠디 칩(7)으로 입사되지 못하도록 산란광을 차단한다. 본 실시예에 의한 렌즈 캡(20')의 세레이션부(30')는 렌즈 캡 전면(21')의 전부분에 형성되어 있다는 점에서 광구멍(23) 둘레의 일부분에만 형성된 상술한 실시예의 세레이션부(30)와 상이하다. 즉, 세레이션부(30')는 도 5에 도시된 바와 같이 광구멍(23') 둘레의 경사부(24')와, 경사부(24') 이외의 후면(22')과 평행한 부분(25')에도 광구멍(23')의 4변의 각 변에 대응되는 쪽에 광구멍(23')의 각 변에 대해 평행한 복수의 톱니형상의 돌기(31')가 형성되어 있다. 이때, 복수의 돌기(31')의 톱니형상은 상술한 실시예의 복수의 돌기(31)와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도시하지는 않았지만, 세레이션부의 또 다른 실시예로 렌즈 캡의 전면을 전부 광구멍의 4변에 대응되는 경사면으로 성형하고, 경사면에 광구멍의 4변의 각 변에 대해 평행한 복수의 톱니형상의 돌기를 형성할 수도 있 다.
디엠디 보드(10)는 디엠디 칩(7)과 영상신호에 따라 디엠디 칩(7)을 제어하기 위한 프로세서(8)와 메모리(9)로 구성된다. 디엠디 칩(7)은 Texas Instrument사에서 개발한 것으로서, 수십만개의 미세구동거울을 집적한 반도체 광스위치이다. SRAM(Static Random Access Memory)의 각 셀 위에 형성된 16 ㎛크기의 각 알루미늄합금 미세구동거울은 온/오프 상태마다 ±10˚의 경사를 갖는다. 바로 밑에 배치되어 있는 메모리의 정전계작용에 의해 지주에 설치된 미세구동거울이 작동한다. 이 미세구동거울에 의하여 투사된 빛이 반사되어 나가거나 반사되지 않거나 하는 시간을 조절하여 시간누적치에 해당하는 밝기만큼을 사람이 보게 됨으로써 화면의 각 픽셀(Pixel) 당 밝음/어두움을 표현할 수가 있다. 또한, 여기에 컬러 휠(4)의 회전을 조합함으로써 칼라영상을 표현할 수 있다.
투사 렌즈(11)는 디엠디 칩(7)에서 반사된 영상을 확대하여 스크린(15)에 투사함으로써 사용자가 볼 수 있는 대화면의 영상을 표현한다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진(1)의 작용에 대하여 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.
광원(2)에서 백색광인 빛(12)이 출사된다. 광원(2)에서 나온 빛(12)은 콘덴싱 렌즈(3)를 통과하면서 컬러 휠(4)의 색필터(5)를 통과할 수 있을 정도의 크기로 수렴된다. 백색광(12)은 회전하는 컬러 휠(4)을 통과하면서, 순간적으로 빨강색(R), 녹색(G), 파랑색(B)으로 분리된다.
R,G,B로 분리된 빛(12)은 필드 렌즈(6)를 통과하면서 디엠디 칩(7)의 크기에 대응되도록 확산되어 렌즈 캡(20)으로 진행된다. 그리고, 필드 렌즈(6)를 통과하여 확산된 빛은 렌즈 캡(20)의 광구멍(23)을 통해 디엠디 칩(7)으로 입사된다. 이때, 필드 렌즈(6)에서 산란되거나 필드 렌즈(6)와 렌즈 캡(20) 사이의 광로에서 산란된 산란광은 광구멍(23) 주위의 세레이션부(30)에 충돌하게 된다. 세레이션부(30)에 충돌되는 산란광(r)은 도 4에 도시된 바와 같이 광구멍(23)을 통과하지 않고 광이 입사되는 쪽으로 반사되어 광로를 구성하는 하우징(미도시)의 내벽에 마련된 광흡수체에 의해 소멸되게 된다.
디엠디 칩(7)으로 입사된 빛은 프로세서(8)에 의해 영상신호에 따라 제어되는 디엠디 칩(7)의 수십만개의 미세구동거울에 의해 선택적으로 반사되어 컬러영상을 이루어 투사 렌즈(11)로 입사된다. 투사 렌즈(11)로 입사된 컬러영상은 확대되어 스크린(15)에 투사됨으로써 대화면의 영상을 표현하게 된다. 이때, 디엠디 칩(7)으로 입사되는 산란광(r)이 렌즈 캡(20)의 세레이션부(30)에 의해 거의 차단되어 입사되는 산란광(r)의 양이 최소화되므로 스크린(15)에 산란광(r)에 의한 영상이 표현되는 산란 불량은 거의 발생하지 않게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진은, 필드 렌즈와 디엠디 칩 사이의 공간에서 발생하는 산란광이 렌즈 캡의 세레이션부에 의해 차단되기 때문에 디엠디 칩으로 입사되는 산란광의 양이 최소화된다. 따라서, 본 발명에 의한 영상표시장치용 디엘피 엔진에서는 산란광에 의한 영상이 스크린에 나타나는 산란 불량이 거의 발생하지 않게 된다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 행할 수 있는 단순한 구성요소의 치환, 부가, 삭제, 변경은 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 속하게 된다.

Claims (5)

  1. 광원;
    상기 광원에서 나온 빛을 스크린으로 반사하는 디엠디(DMD) 칩;
    상기 디엠디 칩의 바로 직전에 설치되며, 상기 광원에서 나와 상기 디엠디 칩으로 입사되는 빛이 통과하는 직사각형의 광구멍이 형성된 렌즈 캡; 및
    상기 렌즈 캡의 광구멍 둘레에 복수의 돌기로 형성되며, 산란광이 상기 디엠디 칩으로 입사되는 것을 차단하는 세레이션부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상표시장치용 디엘피엔진.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 세레이션부의 복수의 돌기는,
    상기 광구멍의 각 변에 대응되는 길이를 갖고, 각 변에 대해 평행하게 일정 간격으로 이격되며, 그 단면은 톱니형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 영상표시장치용 디엘피엔진.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 돌기는,
    상기 렌즈 캡의 전면과 후면을 연결하는 경사부에 형성되며, 상기 경사부는 상기 렌즈 캡의 전면에서 후면을 향해 하향 경사진 것을 특징으로 하는 영상표시장치용 디엘피 엔진.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 복수의 돌기의 각 경사면이 상기 광구멍 쪽에 형성된 것을 특징으로 하는 영상표시장치용 디엘피엔진.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 세레이션부는,
    상기 렌즈 캡 전면의 전부분에 형성된 것을 특징으로 하는 영상표시장치용 디엘피엔진.
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