KR100826186B1

KR100826186B1 - 광학엔진의 광터널 어셈블리

Info

Publication number: KR100826186B1
Application number: KR1020060045064A
Authority: KR
Inventors: 오세권
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2008-04-30
Also published as: KR20070111794A

Abstract

본 발명은 구조를 개선하여 기기의 내구성을 향상시킨 광학엔진의 광터널 어셈블리를 제공하기 위한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은, 광원에서 출력된 빛을 균일한 밝기로 변환하는 광학엔진의 광터널 어셈블리에 있어서, 내부로 입사된 빛을 전반사(全反射)시키는 내면을 가지는 터널부; 및 상기 터널부의 입구부와 출구부 중 적어도 어느 하나에 결합되는 필터부를 포함하여 구성되는 광학엔진의 광터널 어셈블리를 제공한다.

따라서, 본 발명에 의하면 광학엔진의 광터널 어셈블리의 강도를 향상시켜 기기의 내구성을 향상시킬 수 있다.

광학엔진, 광터널, 터널부, 필터부

Description

광학엔진의 광터널 어셈블리{Light Tunnel Assembly of Optical Engine}

도 1은 일반적인 광학엔진을 나타내는 사시도;

도 2는 도 1의 광터널을 나타내는 사시도;

도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 광터널 어셈블리를 나타내는 사시도;

도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도;

도 6은 도 4의 분해 사시도;

도 7은 도 4의 필터부 부위를 확대한 일부 사시도;

도 8은 도 4의 터널부 내부로 입사된 빛의 전반사 과정을 개략적으로 나타낸 내부 단면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 >

10: 램프 20: 필터

30: 컬러 휠 40: 광터널

50: 렌즈부 55: 반사부

60: TIR프리즘 70: DMD

80: 엑츄에이터 90: 투사렌즈

400: 광터널 어셈블리 410: 제1반사플레이트

420: 제2반사플레이트 440: 제3반사플레이트

450: 제4반사플레이트 442, 446, 452, 456: 노치부

470, 480: 필터부

본 발명은 광학엔진의 광터널 어셈블리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 구조를 개선하여 기기의 내구성을 향상시킨 광학엔진의 광터널 어셈블리에 관한 것이다.

대화면 디스플레이 장치의 하나인 프로젝션 티브이는 영상구현 방식에 따라 CRT방식, LCD방식, DLP방식 등으로 분류할 수 있다. 그 중 DLP(Digital Light Processing)방식은 디스플레이 해상도와 일치하는 수백만 개의 마이크로 미러(Micro Mirror)들이 집적된 DMD(Digital Mirror Device)를 이용하여 화상을 형성하고 이를 투사시키는 방식으로 영상을 출력한다.

도 1을 참조하여, 종래 일반적으로 사용되는 DLP 방식의 광학엔진(이하 "DLP 광학엔진"이라 한다.)을 설명하면 다음과 같다.

DLP 방식의 광학엔진은, 백색광을 출력하는 램프(10), 상기 램프(10)에서 나오는 백색광에서 자외선과 적외선을 선택적으로 차단하는 필터부(20), 상기 필터부(20)를 거친 백색광을 적색, 녹색, 청색의 빛으로 분리시키는 컬러 휠(30), 상기 컬러 휠(30)을 통과한 빛을 균일한 밝기로 변환하는 광터널(40), 상기 광터널(40) 을 지난 빛을 모아주는 렌즈부(50), 상기 렌즈부(50)를 통과한 빛의 경로를 변환시키는 반사부(55), 상기 반사부(55)를 경유하여 입사된 빛을 반사시키는 TIR프리즘(60), 상기 TIR프리즘(60)에서 반사된 빛을 스크린에 비추는 DMD(70), 상기 DMD(70)에서 반사된 빛을 제어하는 엑츄에이터(80), 상기 엑츄에이터(80)를 거친 빛을 확대하는 투사렌즈(90)을 포함하여 구성된다.

상기 램프(20)는 백색광을 제공하는 광원이며, 가스를 통하여 전기를 방전하는 방식인 메탈 할라이드 램프(Metal Halide Lamp)를 사용하는 것이 일반적이다.

한편, 상기 램프(20)에서 제공되는 백색광은 막대렌즈(60)를 통과하여 상기 컬러 휠(32)에서 적색, 녹색, 청색의 빛으로 분리되는데, 상기 컬러 휠(32)은 적색, 녹색, 청색필터가 있어 상기 컬러 휠(32)에 결합된 모터의 구동속도에 따라 적색, 녹색, 청색의 빛을 내는 시간이 조절된다.

상기 컬러 휠(32)을 통과한 빛은 컨덴싱 렌즈(70)를 지나 프리즘(80)에서 반사되고 DMD(40)에 의하여 스크린으로 향하거나 스크린 밖으로 벗어난다. 여기서, DMD(40)는 아주 작은 수많은 거울로 이루어져 있으며, 각 거울은 영상신호에 따라 빛을 스크린 쪽으로 반사시키거나 스크린 밖으로 보낸다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 상술한 광학엔진의 구성요소 중 하나인 광터널의 상세한 구조를 설명하면 다음과 같다.

여기서, 도 2는 도 1의 광터널을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선 단면도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 내부로 입사된 빛을 전반사(全反射)시키는 내면을 가지는 터널부를 포함하여 구성된다.

그리고 이러한 터널부는 네 개의 반사플레이트(41,42,44,45)가 소정의 접착제에 의해 결합되어 이루어지며, 내부 단면은 사각 형상으로 이루어진다.

한편, 상기 반사플레이트(41,42,44,45)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 좌측과 우측의 반사플레이트(41,42)가 상하부에 위치하는 반사 플레이트(44,45)의 내측으로 소정 폭만큼 들어간 상태로 상호 면접촉된 상태로 결합된다.

그러나, 상술한 종래의 광터널(40)은 램프(10) 등에서 발생하는 고온으로 인해 네 개의 반사플레이트(41,42,44,45)의 접합상태가 붕괴되어 내구성이 떨어지는 문제점이 있었다. 이에 따라, 광학엔진의 수명이 단축되고, 광학엔진의 신뢰성을 떨어뜨리는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 강도를 보강하여 기기의 내구성을 향상시킨 광학엔진의 광터널 어셈블리를 제공하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 광원에서 출력된 빛을 균일한 밝기로 변환하는 광학엔진의 광터널 어셈블리에 있어서, 내부로 입사된 빛을 전반사(全反射)시키는 내면을 가지는 터널부; 및 상기 터널부의 입구부와 출구부 중 적어도 어느 하나에 결합되는 필터부를 포함하여 구성되는 광학엔진의 광터널 어셈블리를 제공한다.

그리고 상기 터널부는, 사각형의 단면을 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 터널부는, 복수 개의 반사플레이트가 결합하여 구성되는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 상기 반사플레이트는, 서로 직교하는 네 개의 반사 플레이트를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 반사플레이트는 서로 면접촉하면서 결합되는 것이 더욱 바람직하다.

이와 함께, 상기 복수 개의 반사플레이트 중 적어도 어느 하나에는, 모서리 부위에 형성되어 소정의 접착제가 접착되는 노치부가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 필터부는, 자외선과 적외선 중 적어도 어느 하나를 차단하는 것이 더욱 바람직하다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 4 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 광학엔진의 광터널 어셈블리의 기본적인 구조를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 광터널을 나타내는 사시도, 도 5는 도 4의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도, 도 6은 도 4의 분해 사시도이다.

본 발명에 따른 광학엔진의 광터널 어셈블리(400)는 크게, 내부로 입사된 빛을 전반사시키는 내면을 가지는 터널부(도면부호 미부여)와, 상기 터널부의 입구측과 출구측 중 적어도 어느 하나에 결합되는 필터부(470, 480)를 포함하여 구성된 다.

상기 터널부는 복수 개의 반사플레이트가 결합되어 구성되는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 제1반사플레이트(410), 제2반사플레이트(420), 제3반사플레이트(440), 제4반사플레이트(450)을 포함한 총 4개의 반사 플레이트(410,420,440,450)가 서로 직교한 상태로 결합되며 사각형의 단면을 가지는 형태를 예시하고 있다.

한편, 본 실시예에서 상기 반사플레이트(410,420,440,450)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1,2반사플레이트(410,420)가 제3,4반사플레이트(440,450)의 내측으로 소정 폭만큼 들어간 상태로 상호 면접촉된 상태로 결합된다.

상기 반사플레이트(410,420,440,450) 상호간의 결합은, 측면 부위(P2)에 소정의 접착제를 도포함으로써 이루어진다. 여기서, 상기 접착제의 종류에는 제한이 없으며, 일반적으로 200 ℃ 이상의 온도에도 견딜 수 있는 내열성의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 반사플레이트(410,420,440,450) 중 적어도 어느 하나에는 모서리 부위에 형성되어 접착제가 접착되는 노치부(442,446,452,456)가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 반사 플레이트에 구비된 노치부(442,446,452,456)는 입구측과 출구측의 모서리 부위에 형성되어 접착제가 접착되는 곳으로써, 본 실시예에서는 제3,4반사 플레이트(440,450)의 네 모서리에 노치부(442,446,452,456)가 형성된 형태를 예시하고 있다.

상기 노치부(442,446,452,456)에 의한 광터널 어셈블리(400)의 접착과정은 도 7을 참조하여 후술하기로 한다.

상기 필터부(470,480)는, 자외선과 적외선 중 적어도 어느 하나를 차단하는 역할을 수행하며, 상기 터널부의 입구부나 출구부 중 적어도 어느 하나에 결합된다.

본 실시예는, 입구부와 출구부 모두에 필터부(470,480)가 형성된 형태를 예시하고 있다.

종래 필터부는 램프(10: 도1 참조)에서 빛이 통과하는 경로 상에 구비되어, 광학 부품에 유해한 자외선이나 적외선을 차단하는 역할을 수행하며, 상기 터널부와는 별개의 부재로 구성되어 있었다.

하지만, 본 실시예는 상기 광터널 어셈블리(400)에 터널부와 필터부(470,480)를 서로 결합하여 하나의 어셈블리로 구성함으로써, 광터널 어셈블리(400)의 강도를 향상시키도록 구성하였다.

구체적으로, 종래 네 개의 반사플레이트의 결합으로만 이루어진 광터널의 경우에는 강도가 취약하여 고온의 열이나 충격에 의해 쉽게 붕괴되는 문제점이 있었으나, 본 발명은 상기 필터부(470,480)를 터널부와 함께 일체로 하여 광터널 어셈블리(400)를 5 면 또는 6 면으로 이루어진 박스 형태로 구성함으로써, 강도를 현저히 증가시키게 되었다.

도 6 및 도 7을 참조하여, 반사플레이트에 필터부를 결합하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 반사플레이트의 측면 부위(P1)에 접착제를 도포하여 제1,2 반사플레이트(410,420)와 제3,4 반사플레이트(440,450)를 상호 결합하여 터널부를 형성한다.

다음으로, 네 개의 반사 플레이트(410, 420, 440, 450)가 결합하여 형성된 터널부의 입구측에 필터부(470,480)를 장착한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제3반사플레이트(440)와 제4반사플레이트(450)의 입구측 모서리 부분에 형성된 노치부(442, 452) 부위(P2)에 접착제를 도포하여, 반사플레이트(410, 420, 440, 450)상에 필터부(470)를 접합한다. 그리고 터널부의 출구측에도 이와 동일한 방식으로 필터부(480)을 장착한 후 노치부(446, 456) 부취에 접착제를 도포하여 필터부(480)을 접합하여, 광터널 어셈블리(400)의 결합을 완료한다.

여기서, 반사플레이트(410, 420, 440, 450)와 필터부(470,480)의 접합에 사용되는 접착제는 200 ℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 내열성의 접착제를 사용하는 하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 터널부 내면에서 빛이 전반사되는 과정을 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 광터널은 광원에서 출력된 빛을 균일한 밝기로 변환하는 역할을 수행하며, 광터널 어셈블리(400)(400) 내부의 전반사 원리를 이용하여 빛의 균일성을 향상시키게 된다.

전반사(全反射)는 빛이 광학적으로 밀(密)한 매질(굴절률이 큰 물질)에서 소(疎)한 매질(굴절률이 작은 물질)로 입사할 때, 입사각이 어느 특정 각도(임계 각) 이상이면 그 경계면에서 빛이 전부 반사되어 버리고 굴절광은 존재하지 않게 된다. 이것이 전반사이며, 전반사가 일어날 수 있는 입사각의 최소값을 임계각이라 한다.

따라서, 도 8의 입사각(θ)는 임계각 이상으로서, 터널부의 내면에서 전부 반사가 되며 상기 터널부 내면에서 전반사되는 빛은 손실이 없이 균일한 밝기로 변환되어 진다.

지금까지 주로 DLP 광학엔진의 광터널 어셈블리(400)에 광터널 어셈블리(400)가 적용된 예를 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 균일한 밝기로 변환하는 광터널 어셈블리(400)가 적용될 수 있는 다른 형태의 광학엔진 등에도 범용적으로 적용이 가능하다.

따라서, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

상기의 구성을 가지는 본 발명에 따른 광터널 어셈블리는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 터널부와 필터부를 일체로 결합하여 광터널 어셈블리를 구성함으로써, 광터널 어셈블리의 내구성을 현저히 향상시켜 고온의 열에도 붕괴되지 않는 이점이 있다.

특히, 터널부를 구성하는 반사 플레이트 상에 노치부를 구비하여, 반사플레이트와 필터부를 보다 견고하게 결합할 수 있게 된다.

둘째, 필터부와 터널부가 하나의 부재로 형성되어 있어, 광학엔진에서의 공간적인 배치가 단순화되는 이점이 있다.

이에 따라, 광경로 상에 필터부를 고정하는 별도의 장치가 필요하지 않으며, 광터널 어셈블리에 의해 적외선/자외선을 차단하는 필터 기능 및 빛의 균일성을 향상시키는 광터널의 기능을 동시에 수행할 수 있는 이점이 있다.

Claims

광원에서 출력된 빛을 균일한 밝기로 변환하는 광학엔진의 광터널 어셈블리에 있어서,

내부로 입사된 빛을 전반사(全反射)시키는 내면을 가지는 복수개의 반사플레이트의 결합에 의해 형성되는 터널부;

상기 터널부의 입구부와 출구부 중 적어도 어느 하나에 결합되는 필터부; 및

상기 복수개의 반사플레이트 중 적어도 하나의 모서리 부위에 형성되어 상기 반사플레이트와 상기 필터부의 접착을 위한 소정의 접착제 도포부위를 제공하는 노치부를 포함하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 터널부는,

사각형의 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.
삭제
제1항에 있어서, 상기 터널부는,

네 개의 반사 플레이트가 서로 실질적으로 직교함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 반사플레이트는 서로 면접촉하면서 결합되는 것을 특징으로 하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 반사플레이트의 단부 측 내면과 상기 필터부의 측면이 소정의 접착제에 의해 서로 접착되는 것을 특징으로 하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.
제1항에 있어서,

상기 필터부는,

자외선과 적외선 중 적어도 어느 하나를 차단하는 것을 특징으로 하는 광학엔진의 광터널 어셈블리.