KR100852670B1 - 명암비 조절 유닛 및 이를 이용한 프로젝션 장치 - Google Patents

명암비 조절 유닛 및 이를 이용한 프로젝션 장치 Download PDF

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윤기탁
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 명암비 조절 유닛 및 이를 포함하는 프로젝션 장치에 관한 것이다. 이 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛은 영상광 통과공이 형성된 프레임과, 상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드 및 상기 블레이드를 회전구동시키는 구동유닛을 포함하며, 상기 구동유닛은 상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석으로 이루어지며, 상기 프레임 상에는 상기 블레이드의 회전 구동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재가 형성된 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛 및 이를 포함하는 프로젝션 장치는 블레이드의 회전 구동시 마찰로 인한 구동력 손실을 최소화하여 구동력 확보에 탁월한 효과를 갖으며, 블레이드의 상하 유동까지 제어할 수 있는 효과를 갖는다.
명암비, 블레이드, 내마찰 부재, 테프론

Description

명암비 조절 유닛 및 이를 이용한 프로젝션 장치{Contrast ratio adjustment unit and projection apparatus using the same}
도 1은 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛을 이용한 프로젝션 장치의 일 실시예를 보여주는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛의 일 실시예로서 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절개한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재의 일 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
132 : 프레임 141b, 142b : 고정 축
141, 142 : 블레이드 161, 162 : 내마찰 부재
1611, 1621 : 내마찰 부재 고정부 1613, 1623 : 내마찰 부재 본체
본 발명은 명암비 조절 유닛 및 이를 이용하는 프로젝션 장치에 관한 것으로서, 특히 명암비 조절을 위한 광 차단 구조물의 구동 유닛에 관한 것이다.
최근 마이크로 디바이스(Micro Device)를 이용한 프로젝션(projection) 장치는 소형화, 경량화뿐만 아니라, 대화면으로 되어가는 추세에 놓여져 있으며, 그 용도 또한 기존의 사무용 중심에서 고화질 영상을 위한 A/V(Audio/Video)용으로도 그 용도가 확장되어 가고 있다. A/V용의 경우 사무용과 달리 영상의 명암 변화가 지속적이면서도 높은 빈도로 발생하고, 이에 명암의 차이를 더 세분화하여 보여주는 것이 화질 향상의 중요한 요인이 된다. 따라서, 마이크로 디바이스를 이용한 프로젝션 장치의 경우 기존 사무용에서 중요시되는 밝기 등의 화질의 요인에 추가적으로 명암비 개선의 중요성이 커지고 있다. 이에 따라 명암비를 개선 시킬 수 있는 명암비 증진용 디바이스의 적용이 요구되어 지며, 광 투과 면적을 보다 효율적으로 증가시킬 수 있으며, 구동력 손실을 줄일 수 있는 광 차단 구조물이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 블레이드의 구동시 발생하는 구동력 손실을 줄일 수 있는 명암비 조절 유닛 및 이를 이용한 프로젝션 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛은 영상광 통과공이 형성된 프레임과, 상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드 및 상기 블레이드를 회전 구동시키는 구동유닛을 포함하며, 상기 구동유닛은 상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석으로 이루어지며, 상기 프레임 상에는 상기 블레이드의 회전 구동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재가 형성된 것이 바람직하다.
또한, 상기 과제를 이루기 위해, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛을 이용한 프로젝션 장치는 램프에서 조사된 빛을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 빛을 출사하는 조명계와, 상기 조명계로부터 입사된 빛을 반사시켜 영상 정보가 실린 빛으로 출사하는 영상광 형성계와, 영상광 통과공이 형성된 프레임을 포함하는 경통 내부에 적어도 하나의 렌즈가 장착되어, 상기 영상광 형성계에 의해 생성된 빛을 스크린에 투사시키는 투사계와, 상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드 및 상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석으로 이루어진 구동유닛을 포함하며, 상기 구동유닛은 상기 영구자석과 상기 전자석간의 전자기적 상호 작용에 의해 상기 블레이드를 회전 구동시키며, 상기 프레임 상에는 상기 블레이드의 회전 구동시 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재가 형성된 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛 및 이를 이용한 프로젝션 장치의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다. 이때 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
도 1은 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛을 이용한 프로젝션 장치의 일 실시예를 보여주는 개략도로서, 조명계(110), 영상광 형성계(120), 투사계(130) 및 명암비 조절 유닛(140)으로 구성된다.
조명계(110)는 램프(100)에서 조사된 빛을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 빛을 영상광 형성계(120)로 출사하기 위한 것으로서, 인테그레이터(Integrator) 및 PBS(Polarized Beam Splitter)(112), 컬러 휠(Color wheel, 114), 복수의 조명렌즈(116) 및 블록형 PBS를 포함한다.
인테그레이터 및 PBS(112)는 램프(100)로부터 출사된 빛이 균일하게 분포되도록 균일화 시키고, 어느 하나의 편광 성분을 갖는 빛으로 정렬시킨다. 본 발명에서 인테그레이터는 라이트 터널(light tunnel) 또는 라이드 로드(light rod) 등 다양한 빔 정형기가 사용될 수 있다.
컬러 휠(114)은 인테그레이터 및 PBS로부터 출사된 빛을 레드(Red) 또는 그린(Green) 또는 블루(Blue)의 빛으로 분리한다.
복수의 조명렌즈(116)는 컬러 휠(114)에서 분리된 빛을 블록형 PBS(118)에 집속시킨다.
블록형 PBS(118)는 복수의 조명렌즈(116)를 통과한 빛을 영상광 형성계(120)로 반사시키고, 영상광 형성계(120)로부터 출사된 빛을 투과시켜 투사계(130)로 입사시킨다. 여기서, 본 발명에서는 영상광 형성계로 빛을 집속시키는 부재로서 블록형 PBS를 예시하였으나, 평판형 PBS 또는 전반사 프리즘 등이 사용될 수 있다.
영상광 형성계(120)는 컬러 휠(114)에 의해 분리된 빛을 영상데이터에 따라 영상광으로 변환시켜 투사계(130)로 입사시키기 위한 것으로서, DLP(Digital Light Processing) 방식 또는 LCD(Liquid Crystal Display) 방식으로 구성될 수 있다. 여기서, DLP 방식은 다수의 가동미러가 집적된 DMD(Digital Micro-mirror Device) 칩에 의해 영상이 생성되며, LCD 방식은 액정 패널에 의해 영상이 생성되는 것을 의미한다.
DLP 방식에 의할 경우에는 영상광 생성계(120)는 DMD 칩으로 구성되며, DMD 칩에는 다수의 가동 미러가 회전가능하게 설치되며, 블록형 PBS로 반사시켜 영상광을 생성한다. 또한 LCD 방식에 의할 경우에는 영상광 생성계(120)는 LCD 패널로 구성되며, On/Off 상태에 따라 입사된 빛의 위상을 변화시켜 블록형 PBS로 반사한다.
투사계(130)는 영상광 생성계(120)로부터 생성된 빛을 스크린에 투사시기기 위한 것으로서, 각종 수차를 줄이고 영상광을 확대 또는 축소시킬 수 있도록 다수의 렌즈들이 내장된다.
특히, 영상광의 명암을 조절하기 위한 광 차단 구조물로서 적어도 하나의 블레이드를 포함하는 명암비 조절 유닛(140)은 투사계(130)의 경통 내부에 설치된다.
경통 내부에 설치된 명암비 조절 유닛(140)은 영상광 통과공이 형성된 프레임과, 상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드 및 상기 블레이드를 회전구동시키는 구동유닛을 포함한다.
여기서, 상기 구동유닛은 상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석과의 전자기적 상호작용에 의해 상기 블레이드를 회전구동 시키 는 전자석으로 이루어지며, 상기 전자석은 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된다.
또한, 상기 프레임 상에는 상기 블레이드의 회전 구동시 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재가 형성된 것이 바람직하다.
여기서, 상기 내마찰 부재는 상기 프레임 상에 형성된 내마찰 부재 고정부 및 상기 내마찰 부재 고정부에 장착되는 내마찰 부재 본체로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 내마찰 부재는 상기 프레임 상에 일체로 형성될 수도 있다.
여기서, 상기 내마찰 부재의 끝단은 테프론(telflon)으로 형성될 수 있다. 이는, 테프론이 낮은 마찰계수 갖는 특성을 가지고 있기 때문에 본 발명에 의한 프로젝션 장치에서 이용되는 내마찰 부재는 테프론의 낮은 마찰계수 특성에 의해 마찰력을 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 내마찰 부재의 끝단은 테프론으로 형성되는 것이 아니라 돔 형태일 수 있다. 이는, 테프론으로 형성된 내마찰 부재 끝단은 낮은 마찰계수에 의해 마찰력을 감소시키지만, 돔 형태로 형성된 내마찰 부재 끝단은 마찰면적을 줄임으로써 마찰력이 감소되는 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛의 일 실시예로서 도 1에 도시된 Ⅰ-Ⅰ을 따라 절개한 단면도이다.
본 발명에 의한 명암비 조절 유닛은 프레임(132), 적어도 하나의 블레이드(141, 142) 및 구동유닛(145, 148)으로 구성된다.
프레임(132)에는 영상광 통과공(133)이 형성되어 있다. 영상광 통과공은 도 1의 영상광 생성계(120)에서 생성된 영상광이 통과하는 영역을 의미한다.
상기 영상광 통과공은(133)은 곡선부(133a)와 상기 곡선부(133a)의 양단을 연결하는 직선부(133b)로 이루어질 수 있다. 상기 곡선부(133a)는 동일한 곡률을 가지는 원호의 형태일 수 있으며, 이러한 경우 상기 영상광 통과공(133)은 반원형의 형상과 비슷하다. 또한, 영상광 통과공은 도 2에 도시된 형태와 달리 다양한 구조로 변경될 수 있다.
적어도 하나의 블레이드는(141, 142)는 경통(131)의 내부에 형성된 프레임(132) 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하여 명암비를 조절한다.
구동유닛(145, 148)은 상기 적어도 하나의 블레이드(141, 142)의 하부에 고정되어 있는 영구자석(146, 149))과 상기 영구자석(146, 149)의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석(147, 150)의 전자기적 상호작용에 의해, 상기 적어도 하나의 블레이드(141, 142)를 회전구동시킨다.
여기서, 전자석(147, 150)은 상기 영구자석(146, 149)의 양극 각각에 마주하도록 배치된 한 쌍의 코어(147a, 150a)와, 상기 한 쌍의 코어(147a, 150a)에 권선되며 하나의 코일선으로 이루어진 코일(147b, 150b)을 포함할 수 있다. 그러나, 본 실시예와는 달리 코일(147b, 150b)은 두 개의 코일선이 사용될 수도 있다. 또한, 코어는 규소강판과 같은 자성체로 형성될 수 있으며, 코어는 동일한 크기의 동일한 형상을 가질 수 있다.
또한, 상기 프레임(132)은 상기 적어도 하나의 블레이드(141, 142)의 회전 중심이 되는 고정 축(141b, 142b)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 프레임(132) 상에는 상기 적어도 하나의 블레이드(141, 142)의 회전 구동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재(161, 162)가 형성된 것이 바람직하다. 이는, 상기 블레이드(141, 142)의 회전 구동시 블레이드간 또는 블레이드와 인접 구조물간에 발생할 수 있는 마찰특성을 개선하여, 구동력 손실을 최소화할 수 있기 때문이다.
한편, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛의 광 차단 구조물로서 블레이드는 적어도 하나일 수 있으며, 온/오프(ON/OFF) 구동으로 각각 개별적으로 구동된다. 따라서, 만일, 블레이드의 개수가 N개라면 명암비 조절 단계는 2N 개가 되어, 명암비 조절을 보다 세분화하게 할 수 있어 화질을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛은 도 2에서와 같이 프레임의 일측에 회전운동하게 설치된 제1블레이드(141) 및 프레임의 타측에 회전운동하게 설치된 제2블레이드(142)를 포함할 수 있으며, 이 경우, 온/오프 구동에 의해 제1블레이드(141) 및 제2블레이드(142)는 각각 개별적으로 구동될 수 있다. 이 경우, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛은 4가지의 명암비 조절 단계로 구분이 될 수 있다.
여기서, 제1블레이드(141)는 영상광 통과공(133)의 직선부(133b)의 일부와 곡선부(133a)의 일부에 대응되는 형상으로 형성된 홈(141a)을 포함할 수 있다. 또한 제2블레이드(142)는 영상광 통과공(133)의 곡선부(133a)의 일부에 대응되는 형상으로 형성된 홈(142a)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 및 제2 블레이드는 도 2에 도시된 형태와 달리 다양한 구조로 변경될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에 있어서 내마찰 부재를 도면을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재의 일 실시예를 나타내는 개략도이며, 도 4는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재의 다른 실시예를 나타내는 개략도이다. 특히, 도 3(a) 및 도 4(a)는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재가 프레임 상에 일체로 형성된 것을 나타내며, 도 3(b) 및 도 4(b)는 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에서 이용되는 내마찰 부재가 본체 및 고정부로 이루어진 것을 나타낸다.
본 발명에 의한 명암비 조절 유닛에 있어서, 내마찰 부재(161, 162)는 도 3(a) 및 도 4(a)에 도시된 바와 같이 상기 프레임(132) 상에 일체로 형성될 수 있으며, 또는 도 3(b) 및 도 4(b)에 도시된 바와 같이 상기 프레임(132) 상에 형성된 내마찰 부재 고정부(1611, 1621) 및 상기 내마찰 부재 고정부(1611, 1621)에 장착되는 내마찰 부재 본체(1613, 1623)로 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 내마찰 부재(161, 162)는 끝단이 도 3에 도시된 바와 같이, 테프론(telflon)으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 테프론은 불소와 탄소의 강력한 화학적 결합으로 인해 매우 안정된 화합물을 형성함으로써 거의 완벽한 화학적 비활성 및 내열성, 비점착성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수 등의 특성들을 가지고 있으며, 이와 같은 테프폰은 많은 산업분야에서 응용되고 있는데, 그 사용범위는 일반 주방용기에서부터 기계·자 동차·반도체·우주 항공산업 부품에 이르기까지 매우 다양하다. 특히, 본 발명에 의한 프로젝션 장치에서 이용되는 내마찰 부재는 테프론의 낮은 마찰계수 특성에 의해 마찰력을 감소시킬 수 있는 것이다.
또한, 내마찰 부재(161, 162)의 끝단은 도 4에 도시된 바와 같이, 테프론으로 형성되는 것이 아니라 돔 형태일 수 있다. 이는, 테프론은 낮은 마찰계수에 의해 마찰력을 감소시키지만, 돔 형태의 내마찰 부재 끝단은 마찰면적을 줄여 마찰력을 감소시키는 것이다.
이와 같이, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛의 내마찰 부재는 마찰계수 또는 마찰면적을 조절하여 블레이드 구동시 발생하는 마찰력을 감소시켜 구동력을 효과적으로 확보할 수 있으며, 블레이드의 상하 유동을 제어하여 블레이드 간에 접촉을 피할 수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 명암비 조절 유닛 및 이를 포함하는 프로젝션 장치는 블레이드의 회전 구동시 마찰로 인한 구동력 손실을 최소화하여 구동력 확보에 탁월한 효과를 갖으며, 블레이드의 상하 유동까지 제어할 수 있는 효과를 갖는다.

Claims (8)

  1. 영상광 통과공이 형성된 프레임;
    상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드;
    상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석으로 이루어져, 상기 블레이드를 회전구동시키는 구동유닛; 및
    상기 프레임 상에 형성되어, 본체와 끝단의 재질이 서로 다르면서 동시에 상기 본체와 끝단의 단면적이 서로 같거나, 또는 본체와 끝단의 단면적이 서로 다르면서 동시에 상기 본체와 끝단의 재질이 서로 동일한 형태로 구성되어, 상기 블레이드의 회전 구동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재;를 포함하는 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재는
    상기 프레임 상에 형성된 내마찰 부재 고정부 및
    상기 내마찰 부재 고정부에 장착되는 내마찰 부재 본체로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재는
    상기 프레임 상에 일체로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재의 끝단이 테프론으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재의 끝단이 돔 형태인 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치의 명암비 조절 유닛.
  6. 램프에서 조사된 빛을 정렬하여 어느 하나의 편광 성분을 갖는 빛을 출사하는 조명계;
    상기 조명계로부터 입사된 빛을 반사시켜 영상 정보가 실린 빛으로 출사하는 영상광 형성계;
    영상광 통과공이 형성된 프레임을 포함하는 경통 내부에 적어도 하나의 렌즈가 장착되어, 상기 영상광 형성계에 의해 생성된 빛을 스크린에 투사시키는 투사계;
    상기 프레임 상에 구비되고, 상기 영상광 통과공의 개방 면적을 조절하는 적어도 하나의 블레이드;
    상기 블레이드의 하부에 고정되어 있는 영구자석과, 상기 영구자석의 양극 각각에 마주하도록 배치된 전자석으로 이루어져, 상기 블레이드를 회전구동시키는 구동유닛; 및
    상기 프레임 상에 형성되어, 본체와 끝단의 재질이 서로 다르면서 동시에 상기 본체와 끝단의 단면적이 서로 같거나, 또는 본체와 끝단의 단면적이 서로 다르면서 동시에 상기 본체와 끝단의 재질이 서로 동일한 형태로 구성되어, 상기 블레이드의 회전 구동시 발생하는 마찰력을 감소시키는 내마찰 부재;를 포함하는 프로젝션 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재의 끝단이 테프론으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 내마찰 부재의 끝단이 돔 형태인 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
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