KR101114613B1 - 광원에 레이저를 이용한 광원장치 및 프로젝터 - Google Patents

Abstract

프로젝터는 광원장치나 표시소자와, 프로젝터 제어수단 등을 구비하고, 이 광원장치는 광을 흡수해서 소정의 파장영역광을 사출하는 다른 형광체층(131)이 원둘레 방향에 인접하여 배치되는 형광판(130)과, 광을 확산하여 사출하는 확산층(141)이 형광체층(131)에 인접하도록 배치되는 확산판(140)과, 광을 형광체층(131) 및 확산층(141)에 조사하는 광원과, 형광판(130)과 확산판(140)을 회전시키는 구동장치와, 차광부(161)를 갖는 차광판(160)을 구비하며, 차광판(160)은 확산판(140)에 걸림 고정되는 것으로, 형광판(130) 및 확산판(140)과 함께 일체적으로 회전 가능하게 되고, 확산판(140)이 탈락했을 때에 걸림고정상태가 해제되며, 차광부(161)가 확산판(140)에 있어서의 광의 조사영역을 덮도록 이동하고, 광원으로부터의 광을 차광 가능하게 구성되어 있다.

Description

광원에 레이저를 이용한 광원장치 및 프로젝터{LIGHT SOURCE UNIT UTILIZING LASER FOR LIGHT SOURCE AND PROJECTOR}

본 발명은 광원장치와, 이 광원장치를 구비한 프로젝터에 관한 것이다.

오늘, PC의 화면이나 비디오 화상, 또한 메모리 카드 등에 기억되어 있는 화상 데이터에 의한 화상 등을 스크린에 투영하는 화상투영장치로서의 데이터 프로젝터가 다용되고 있다. 이 프로젝터는 광원으로부터 사출(射出)된 광을 DMD(디지털ㆍ마이크로미러(Micromirror)ㆍ디바이스)라고 불리는 마이크로미러 표시소자, 또는, 액정판에 집광(集光)시키고, 스크린 위에 컬러화상을 표시시키는 것이다.

이러한 프로젝터에 있어서, 종래는 고휘도의 방전램프를 광원으로 하는 것이 주류였지만, 최근, 광원으로서 발광 다이오드나 레이저 다이오드, 또는, 유기DL 등의 반도체 발광소자를 이용하는 개발이나 제안이 많이 행해지고 있다. 예를 들면, 본원 출원인은 이미 청색의 파장영역광을 사출하는 광원과, 이 광원으로부터 사출된 광을 흡수해서 가시광으로 변환하는 형광체층을 갖고, 모터에 의해서 회전 구동되는 발광휠을 구비한 광원장치 및 이 광원장치를 구비한 프로젝터에 대한 제안을 실행하고 있다.

이 광원장치에서는, 발광부재로서의 형광체층이나 확산층이 원둘레 방향에 인접하여 형성된 발광휠(회전판)에 지향성이 있는 청색광을 조사하는 것으로, 발광휠로부터 적색, 녹색, 청색 등의 각 색을 순차 사출할 수 있다.

여기서, 이 광원장치의 발광휠은 통상, 적색의 파장영역광을 발광하는 형광체층을 갖는 부재 및 녹색의 파장영역광을 발광하는 형광체층을 갖는 부재를 일체적으로 형성한 형광판과, 이 형광판에 인접되며, 광원으로부터의 청색의 파장영역광을 확산시켜서 사출하는 부재인 확산판이 모터의 회전축 등에 접착됨으로써 형성되는 것이다.

이와 같이 발광휠을 형성했을 경우, 금속 등으로 형성되는 형광판은 반원보다도 큰 원호를 갖는 부채 형상인 동시에, 휠 모터의 회전축을 끼워 붙이기 가능한 원형 개구부를 갖고, 이 개구부에 휠 모터가 맞게 뚫어져 있기 때문에 단단히 고정된다. 그것에 대해, 수지나 유리 등으로 형성되는 확산판은 반원보다도 작은 원호를 갖는 부채 형상인 동시에, 접착에 의해서만 휠 모터의 회전축 및 형광판에 고착되어 있다. 따라서, 이와 같이 형광판에 접착된 확산판은 경년(經年)적인 열화나 외부로부터의 충격, 진동 등에 의해서 탈락할 가능성이 있었다. 그 때문에, 광원으로부터의 광이 직접 외부로 사출되는 것을 방지하기 위해서, 제어수단에 의해서 탈락을 검지하여 광원을 정지시키는 등의 대책을 실시할 필요가 있었다.

또, 레이저 광원 등의 고출력 광원을 이용하는 프로젝터에서는 출력광이 직접 외부로 출사(出射)되는 것을 방지하는 수단에 대해 여러가지의 제안이 행해져서 채용되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개 2000-267621호 공보에서는 레이저광을 사출하는 광원과, 광원으로부터의 레이저광의 광속을 굵게 변환하는 렌즈 등의 광속변환수단과, 광속 변환된 레이저광에 의해서 영상을 생성하는 영상생성수단과, 광속변환수단이 정상으로 동작하고 있는지를 검출하는 포토센서 등의 검출수단과, 해당 검출수단으로부터의 정보에 의거해서 레이저 발진을 정지 또는 감쇠시키는 레이저광 제한수단, 또는 광로(光路) 위에 설치되며, 레이저광을 차단 가능하게 되는 차단수단으로서의 영상표시 디바이스 등을 구비하는 영상표시장치에 대해 제안되고 있다.

이와 같은 영상표시장치에서는 검출수단으로부터의 정보에 의거해서 레이저광의 감쇠ㆍ정지가 실행되고, 또는, 레이저광의 차단이 실행되도록 구성되어 있기 때문에, 고출력의 레이저광이 직접 외부로 사출되는 것을 방지할 수 있다.

상기 제안과 같이, 광원으로부터의 광이 외부로 사출되는 것을 방지하는 대책은 다양하게 채용되고 있지만, 포토센서 등의 검출수단이나 이 검출수단으로부터의 정보에 의거해서 동작하는 레이저광 제한수단 등의 제어수단을 구비할 필요가 있기 때문에, 구성이 복잡해지며, 비용이 증가해 버린다고 하는 문제점이 있었다. 또, 불측의 사태에 의해서 광이 외부로 출력되는 상황이 되었을 때, 검출수단에서의 검지정보가 제어수단에 입력됨으로써, 광원의 감쇠, 정지동작이나 차단동작이 실행되기 때문에, 근소한 타임 래그(time lag)가 발생해 버린다고 하는 문제점도 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점에 감안해서 행해진 것이고, 확산판이 탈락했을 때에는 확실하게 지향성이 있는 고출력광의 외부로의 사출을 방지할 수 있는 광원장치와, 이 광원장치를 구비한 단순한 구성으로 되는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이 발명의 바람직한 형태의 하나는,

광이 조사되어 소정의 파장영역광을 사출하는 형광체층이 배치되는 형광판과,

광을 확산하여 사출하는 확산층이 상기 형광체층에 인접하도록 배치되는 확산판과,

상기 광을 상기 형광체층 및 상기 확산층에 조사하는 광원과,

상기 형광판과 상기 확산판을 일체적으로 회전시키는 구동장치와,

상기 확산판에 있어서의 상기 광의 조사영역을 덮는 크기로 형성되는 차광판을 구비하고,

상기 차광판은 상기 확산판에 의해서 걸림 고정되는 것으로, 상기 형광판 및 상기 확산판과 함께 일체적으로 회전 가능하게 되며,

상기 확산판이 탈락할 때에 상기 걸림고정상태가 해제되고, 탈락하기 전의 상기 확산판 위에 있어서의, 상기 광원으로부터의 광이 조사되는 영역과 대응한 영역을 덮도록 상기 차광판이 이동하는 것을 특징으로 하는 광원장치이다.

본 발명에 따르면, 확산판이 탈락했을 때에는, 확실하게 지향성이 있는 고출력광의 외부로의 사출을 방지할 수 있는 광원장치와, 해당 광원장치를 구비한 단순한 구성으로 되는 프로젝터를 제공할 수 있다.

본 발명의 상기의 및 새로운 목적, 특징 및 이점은 첨부의 도면과 함께 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확하게 됩니다. 여기서,
도 1 은 본 발명에 관한 광원장치를 이용한 프로젝터를 나타내는 외관 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 관한 광원장치를 이용한 프로젝터의 기능회로블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 관한 광원장치를 이용한 프로젝터의 내부구조를 나타내는 평면 모식도이다.
도 4는 본 발명에 관한 광원장치의 평면 모식도이다.
도 5는 본 발명에 관한 광원장치의 발광휠, 휠 모터 및 차광판을 나타내는 외관 사시도이다.
도 6은 본 발명에 관한 광원장치의 일부 단면을 나타내는 평면 모식도이다.
도 7은 본 발명에 관한 광원장치의 발광휠, 휠 모터 및 차광판을 나타내는 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명에 관한 광원장치에 있어서의 차광판의 동작을 나타내는 광원측으로부터 본 정면 모식도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해 도면을 이용해서 설명한다. 단, 이하에 기재하는 실시형태에는 본 발명을 실시하기 위해서 기술적으로 바람직한 여러가지의 한정이 붙어 있지만, 발명의 범위를 이하의 실시형태 및 도시예에 한정하는 것은 아니다.

우선, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 개요를 기재한다.

프로젝터(10)는 광원장치(63)와, 표시소자(51)와, 냉각팬과, 광원장치(63)로부터의 광을 표시소자(51)에 도광하는 광원측 광학계(62)와, 표시소자(51)로부터 사출된 화상을 스크린에 투영하는 투영측 광학계(90)와, 광원장치(63)나 표시소자 (51)를 제어하는 프로젝터 제어수단을 구비하고 있다.

상기 광원장치(63)는 지향성이 있는 광을 흡수해서 소정의 파장영역광을 사출하는 다른 형광체층(131)이 원둘레 방향에 인접하여 배치되는 부채 형상의 형광판(130)과, 지향성이 있는 광을 확산하여 사출하는 확산층(141)이 형광체층(131)에 인접하도록 배치되는 부채 형상의 확산판(140)과, 상기 광을 형광체층(131) 및 확산층(141)에 조사하는 광원(72)과, 형광판(130)과 확산판(140)을 일체적으로 회전시키는 구동장치로서의 휠 모터(73)와, 확산판(140)에 있어서의 상기 광의 조사영역을 덮는 크기로 형성되는 차광부(161)를 갖는 차광판(160)을 구비하고 있다.

그리고, 차광판(160)은 확산판(140)에 의해서 걸림 고정되는 것으로, 차광부 (161)가 광원(72)의 광축 위에 배치되지 않도록 형광판(130) 및 확산판(140)에 대해서 소정 위치에 홀딩되고, 형광판(130) 및 확산판(140)과 함께 일체적으로 회전 가능하게 되어 있다. 또, 이 차광판(160)은 확산판(140)이 탈락했을 때에, 해당 차광판(160)과 확산판(140)의 걸림고정상태가 해제되고, 원심력에 의해서 차광부(161)가 확산판(140)에 있어서의 상기 광의 조사영역을 덮도록 이동하도록 구성되어 있다. 즉, 이 차광판(160)은 확산판(140)이 탈락하면, 순시(瞬時)에 광원(72)으로부터의 지향성이 있는 광을 차광 가능하게 구성되어 있다.

또, 광원(72)은 청색의 파장영역광을 사출하는 것이고, 형광판(130)은 상기 광을 흡수해서 적색의 파장영역광을 발광하는 형광체층(131)과, 상기 광을 흡수해서 녹색의 파장영역광을 발광하는 형광체층(131)을 구비하고 있다.

다음에, 본 발명의 실시예를 도면에 의거해서 상설한다.

도 1은 프로젝터(10)의 외관 사시도이다. 또한, 본 실시예에 있어서, 좌우란 투영방향에 대한 좌우방향을 나타내고, 전후란 광선속(光線束)의 진행방향에 대한 전후방향을 나타낸다. 프로젝터(10)는 도 1에 나타내는 바와 같이 거의 직육면체 형상이며, 본체 케이스 전방의 측판으로 되는 정면패널(12)의 측쪽에 투영구를 덮는 렌즈 커버(19)를 갖는 동시에, 이 정면패널(12)에는 복수의 배기구멍(17)을 설치하고 있다. 또한, 도시하지 않지만, 리모트 컨트롤러로부터의 제어신호를 수신하는 Ir수신부를 구비하고 있다.

또, 본체 케이스인 상면패널(11)에는 키/인디케이터부(37)가 설치되고, 이 키/인디케이터부(37)에는 전원 스위치키나 전원의 온(on) 또는 오프(off)를 알리는 파워 인디케이터, 투영의 온, 오프를 전환하는 투영 스위치키, 광원장치나 표시소자 또는 제어회로 등이 과열되었을 때에 알리는 과열 인디케이터 등의 키나 인디케이터가 배치되어 있다.

또한, 본체 케이스의 배면에는, 배면패널에 USB 단자나 화상신호 입력용의 D-SUB 단자, S 단자, RCA 단자 등을 설치하는 입출력 컨넥터부 및 전원 어댑터 플러그 등의 각종 단자(20)가 설치되어 있다. 또한, 도시하지 않는 본체 케이스의 측판인 우측패널(14), 및, 도 1에 나타낸 측판인 좌측패널(15)의 하부 근방에는 각각 복수의 흡기구멍(18)이 형성되어 있다.

다음에, 프로젝터(10)의 프로젝터 제어수단에 대해 도 2의 블록도를 이용해서 기재한다. 프로젝터 제어수단은 제어부(38), 입출력 인터페이스(22), 화상변환부(23), 표시 인코더(24), 표시구동부(26) 등으로 구성되고, 입출력 컨넥터부(21)로부터 입력된 각종 규격의 화상신호는 입출력 인터페이스(22), 시스템 버스(SB)를 통해서 화상변환부(23)에서, 표시에 적합한 소정 포맷의 화상신호로 통일하도록 변환된 후, 표시 인코더(24)로 출력된다.

또, 표시 인코더(24)는 입력된 화상신호를 비디오 RAM(25)에 전개 기억시킨 뒤에, 이 비디오 RAM(25)의 기억내용으로부터 비디오 신호를 생성하고, 표시구동부 (26)에 출력한다.

표시구동부(26)는 표시 인코더(24)로부터 출력된 화상신호에 대응해서 적절 프레임율로 공간적 광변조 소자(SOM)인 표시소자(51)를 구동하는 것이고, 광원장치 (63)로부터 사출된 광선속을 광원측 광학계를 통해서 표시소자(51)에 입사함으로써, 표시소자(51)의 반사광으로 광상(光像)을 형성하며, 투영측 광학계로 하는 투영계 렌즈군을 통해서 도시하지 않는 스크린에 화상을 투영 표시한다. 또한, 이 투영측 광학계의 가동 렌즈군(97)은 렌즈모터(45)에 의해 줌(zooming) 조정이나 포커스 조정을 위한 구동이 실행된다.

또, 화상압축 신장부(31)는 화상신호의 휘도신호 및 색차신호를 ADCT 및 허프만 부호화(Huffman coding) 등의 처리에 의해 데이터 압축하고, 착탈 자유로운 기록매체로 되는 메모리 카드(32)에 순차 기입하는 기록처리를 실행한다. 또한, 화상압축 신장부(31)는 재생모드 시에 메모리 카드(32)에 기록된 화상 데이터를 판독하고, 일련의 동화상을 구성하는 각각의 화상 데이터를 1 프레임 단위로 신장하며, 이 화상 데이터를 화상변환부(23)를 통해서 표시 인코더(24)에 출력하고, 메모리 카드(32)에 기억된 화상 데이터에 의거해서 동화상 등의 표시를 가능하게 하는 처리를 실행한다.

제어부(38)는 프로젝터(10)내의 각 회로의 동작제어를 담당하는 것이며, CPU나 각종 세팅 등의 동작 프로그램을 고정적으로 기억한 ROM 및 워크 메모리로서 사용되는 RAM 등에 의해 구성되어 있다.

본체 케이스의 상면패널(11)에 설치되는 메인 키 및 인디케이터 등에 의해 구성되는 키/인디케이터부(37)의 조작신호는 직접 제어부(38)로 보내지고, 리모트 컨트롤러로부터의 키 조작신호는 Ir수신부(35)로 수신되며, Ir처리부(36)에서 복조된 코드신호가 제어부(38)로 출력된다.

또한, 제어부(38)에는 시스템 버스(SB)를 통해서 음성처리부(47)가 접속되어 있다. 이 음성처리부(47)는 PCM 음원 등의 음원회로를 구비하고 있고, 투영모드 및 재생모드 시에는 음성 데이터를 아날로그화하며, 스피커(48)를 구동해서 확성 방음(放音)시킨다.

또, 제어부(38)는 전원제어회로(41)를 제어하고 있고, 이 전원제어회로(41)는 전원 스위치키가 조작되면 광원장치(63)의 광원을 점등시킨다. 또한, 제어부 (38)는 냉각팬 구동제어회로(43)에 광원장치(63) 등에 설치한 복수의 온도센서에 의한 온도검출을 실행시키고, 이 온도검출의 결과로부터 냉각팬의 회전속도를 제어시키고 있다. 또, 제어부(38)는 냉각팬 구동제어회로(43)에, 타이머 등에 의해 프로젝터 본체의 전원 오프 후에도 냉각팬의 회전을 지속시키고, 또한, 온도센서에 의한 온도검출의 결과에 따라서는 프로젝터 본체의 전원을 오프로 하는 등의 제어도 실행한다.

다음에, 상기 프로젝터(10)의 내부구조에 대해 기재한다.

도 3은 프로젝터(10)의 내부구조를 나타내는 평면 모식도이다. 프로젝터 (10)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 우측패널(14)의 근방에 전원회로블록(101) 등을 부착한 전원제어회로기판(102)이 배치되고, 대략 중앙에는 시로코 팬타입 (sirocco fan-type)의 블로어(blower)(110)가 배치되며, 이 블로어(110)의 근방에 제어회로기판(103)이 배치되고, 정면패널(12)의 근방에는 광원장치(63)가 배치되며, 좌측패널(15)의 근방에는 광학계 유닛(70)이 배치되어 있다. 또, 프로젝터 (10)는 하우징내를 구획용 격벽(120)에 의해 배면패널(13)측의 흡기측 공간실(121)과 정면패널(12)측의 배기측 공간실(122)로 기밀하게 구획되어 있고, 블로어(110)는 흡입구(111)가 흡기측 공간실(121)에 위치하며, 배기측 공간실(122)과 흡기측 공간실(121)의 경계에 토출구(113)가 위치하도록 배치되어 있다.

광학계 유닛(70)은 광원장치(63)의 근방에 위치하는 조명측 블록(78)과, 배면패널(13)측에 위치하는 화상생성블록(79)과, 조명측 블록(78)과 좌측패널(15)의 사이에 위치하는 투영측 블록(80)의 3개의 블록으로 구성된 대략 コ자 형상이다.

상기 조명측 블록(78)은 광원장치(63)로부터 사출된 광을 화상생성블록(79)이 구비하는 표시소자(51)에 도광하는 광원측 광학계(62)의 일부를 구비하고 있다. 이 조명측 블록(78)이 갖는 광원측 광학계(62)로서는, 광원장치(63)로부터 사출된 광선속을 균일한 강도분포의 광속으로 하는 도광장치(75)나, 도광장치(75)를 투과한 광을 집광하는 집광렌즈 등이 있다.

화상생성블록(79)은 광원측 광학계(62)로서, 도광장치(75)로부터 사출된 광선속의 광축방향을 변경하는 광축변경 미러(74)와, 이 광축변경 미러(74)에 의해 반사한 광을 표시소자(51)에 집광시키는 복수 장의 집광렌즈와, 이들 집광렌즈를 투과한 광선속을 표시소자(51)에 소정의 각도로 조사하는 조사 미러(84)를 갖고 있다. 또한, 화상생성블록(79)은 표시소자(51)로 하는 DMD를 구비하고, 이 표시소자 (51)의 배면패널(13)측에는 표시소자(51)를 냉각하기 위한 표시소자 냉각장치(53)가 배치되며, 표시소자(51)가 고온으로 되는 것을 방지하고 있다.

투영측 블록(80)은 표시소자(51)로 반사되어서 화상을 형성하는 광을 스크린에 방출하는 투영측 광학계(90)의 렌즈군을 갖고 있다. 이 투영측 광학계(90)로서는 고정 경통(鏡筒)에 내장하는 고정 렌즈군(93)과 가동 경통에 내장하는 가동 렌즈군(97)을 구비하고, 줌 기능을 구비한 가변 초점형 렌즈로 되며, 렌즈 모터에 의해 가동 렌즈군(97)을 이동시킴으로써 줌 조정이나 포커스 조정을 가능하게 하고 있다.

또, 프로젝터(10)의 내부구조에 있어서, 흡기측 공간실(121)내에는 광원장치 (63)와 비교해서 저온인 부재가 배치되는 것이며, 구체적으로는, 전원제어회로기판 (102)과, 블로어(110)와, 제어회로기판(103)과, 광학계 유닛(70)의 화상생성블록 (79)과, 광학계 유닛(70)의 투영측 블록(80)과, 광학계 유닛(70)의 조명측 블록 (78)에 있어서의 집광렌즈가 배치되어 있다.

한편, 배기측 공간실(122)내에는 비교적 고온으로 되는 광원장치(63)와, 광학계 유닛(70)의 조명측 블록(78)이 구비되는 도광장치(75)와, 배기온도 저감장치 (114)가 배치되어 있다.

그리고, 광원장치(63)는 지향성이 있는 광을 받아서, 광의 삼원색인 적색, 녹색, 청색의 파장영역광을 도광장치(75)에 사출하는 발광휠(71)과, 발광휠(71)을 회전 구동하는 휠 모터(73)와, 청색의 파장영역광을 발광휠(71)에 조사하는 광원 (72)을 구비하고 있다. 그리고, 이 광원(72)은 도광장치(75)의 광축과 평행하게 배치되고, 발광휠(71)은 정면패널(12)의 근방에 있어서, 광원(72)의 광축과 해당 발광휠(71)의 휠면이 직교하도록 배치되어 있다. 또, 이 발광휠(71)은 적색 및 녹색의 발광광을 광원(72)측에 사출하고, 광원(72)으로부터의 청색광을 투과하며, 정면패널(12)측에 사출하도록 구성되어 있다.

또, 상기 광원장치(63)는 도 4에 나타내는 바와 같이, 광원(72)의 출사측에 배치되고, 광원(72)으로부터의 사출광을 평행광으로 변환하는 콜리메이터 렌즈 (collimator lens)(150)를 구비하는 동시에, 발광휠(71)로부터 사출되는 소정의 파장영역광을 반사 또는 투과시키며, 해당 발광휠(71)로부터의 각 색의 발광광의 광축을 동일의 광축으로 하는 다이크로익 미러(dichroic mirror)(151) 및 반사 미러 (152)와, 발광휠(71)로부터 사출되고 도광장치(75)로 입사하는 광선속을 집광하는 볼록 렌즈(153) 등에 의해 구성되는 집광 광학계를 구비하고 있다.

이하, 본 실시예의 집광 광학계에 대해 기재한다. 제 1 다이크로익 미러 (151a)는 광원(72)과 발광휠(71)의 사이에 배치되고, 광원(72)으로부터의 청색광을 투과하며, 발광휠(71)로부터 사출되는 적색 및 녹색광을 90도의 각도로 방향을 변화시켜서 반사한다. 제 1 반사 미러(152a)는 광원(72)으로부터의 광이 발광휠(71)을 투과하는 청색광 출사측에 배치되고, 발광휠(71)로부터의 청색광을 90도의 각도로 방향을 변화시켜서 반사한다. 제 2 반사 미러(152b)는 제 1 반사 미러(152a)에 대향하도록 배치되고, 제 1 반사 미러(152a)에 의해서 반사된 청색광을 더욱 90도의 각도만 방향을 변화시켜서 반사한다. 제 2 다이크로익 미러(151b)는 제 1 다이크로익 미러(151a)에 의해서 반사된 적색 및 녹색광의 광축과 제 2 반사 미러 (152b)에 의해서 반사된 청색광의 광축이 교차하는 위치에 배치되어 있다. 그리고, 제 1 다이크로익 미러(151a)에 의해서 반사된 적색 및 녹색광을 투과시켜서 직진시키고, 제 2 반사 미러(152b)에 의해서 반사된 청색광은 90도의 각도만 방향을 변화시키도록 반사한다. 제 3 반사 미러(152c)는 제 2 다이크로익 미러(151b)로부터 출사하는 각 색광의 광축과, 도광장치(75)의 광축이 교차하는 위치에 배치되어 있다. 그리고, 제 2 다이크로익 미러(151b)로부터 출사된 각 색광을 도광장치(75)측에 90도의 각도로 방향을 변화시켜서 반사한다.

이와 같이, 다이크로익 미러(151) 및 반사 미러(152)를 배치하는 것으로, 발광휠(71)로부터 사출되는 각 색광의 광축을 변환시키고, 도광장치(75)의 광축과 일치시킬 수 있다. 그 결과, 발광휠(71)로부터의 사출광은 반사 또는 투과를 반복하여 도광장치(75)에 입사하는 것으로 된다.

또, 발광휠(71)의 표리 양면 근방에 각각 집광 렌즈군(155)이 배치됨으로써, 광원(72)으로부터의 사출광이 집광된 상태로 발광휠(71)에 조사되는 동시에, 발광휠(71)의 표리 양면으로부터 사출되는 광선속도 집광된다. 또한, 제 1 다이크로익 미러(151a)와 제 2 다이크로익 미러(151b)의 사이에 제 1 볼록 렌즈(153a)가 배치되고, 제 1 반사 미러(152a)와 제 2 반사 미러(152b)의 사이에 제 2 볼록 렌즈 (153b)가 배치되며, 제 2 다이크로익 미러(151b)와 제 2 반사 미러(152b)의 사이에 제 3 볼록 렌즈(153c)가 배치되고, 또한, 제 2 다이크로익 미러(151b)와 제 3 반사 미러(152c)의 사이에 도광장치 입사렌즈(154)가 배치되어 있다. 그리고, 발광휠 (71)로부터의 사출광은 더욱 집광된 광선속으로서 도광장치(75)에 입사되는 것으로 된다.

즉, 상기 광원장치(63)는 광원(72)으로부터 광이 발광휠(71)에 조사되면, 후술하는 형광체층(131)에 함유되는 형광체, 또는, 확산층(141)으로부터 소정의 파장영역광이 사출되고, 해당 사출광이 이 집광 광학계를 통해서 도광장치(75)로 입사되는 것으로 된다.

그리고, 상기 발광휠(71)은 도 5 내지 도 7에 나타내는 바와 같이, 다른 형광체층(131)이 원둘레 방향에 인접하여 배치되는 부채 형상의 형광판(130)과, 확산층(141)이 형광체층(131)에 인접하도록 배치되는 부채 형상의 확산판(140)이, 휠 모터(73)의 회전축(73a)에 설치되는 모터 허브(motor hub)(73b)에 접착 고정됨으로써 일체적으로 형성된다. 또, 형광판(130)과 확산판(140)의 경계면도 접착되어 있다. 그리고, 이 형광판(130)의 회전축(73a) 근방에 있어서의 확산판(140)과의 경계 부분에는 후술하는 차광판의 걸어맞춤 클로(engagement claws)가 삽입 가능한 크기의 노치(cutout)가 설치되어 있다.

구체적으로는, 상기 발광휠(71)은 동판이나 알루미늄 등의 열전도성 부재로 이루어지는 불투명 기재(132)의 광원(72)측의 면에 형광체층(131)을 배치시킨 형광판(130)과 유리 기재나 투명수지 기재 등의 투명 기재(142)의 광원(72)측의 면에 확산층(141)을 배치시킨 확산판(140)에 의해 구성되는 것이다. 또, 이 발광휠(71)은 형광판(130)의 중앙부에 휠 모터(73)와의 접속부인 원기둥 형상의 회전축(73a) 형상에 대응한 원형 개구가 형성되고, 해당 원형 개구에 회전축(73a)이 끼워 붙여지며, 모터 허브(73b)가 형광판(130) 및 확산판(140)의 중앙부 근방에 접착되는 것으로 일체로 되는 것이다.

이에 따라, 상기 발광휠(71)은 매초 약 120회 등의 회전 속도로, 프로젝터 제어수단의 제어부(38)에 의해서 구동 제어되는 구동장치로서의 휠 모터(73)에 의해서 일체적으로 회전하는 것으로 된다.

그리고, 형광판(130)은 반원 이상의 원호인 우호(優弧)를 갖는 부채 형상의 불투명 기재(132)의 바깥 둘레부 근방에 띠 형상의 형광체층(131)이 원둘레 방향에 인접하여 배치되도록 코팅에 의해서 형성되어 있다. 구체적으로는, 이 형광판 (130)에는 광원(72)으로부터의 지향성이 있는 광을 여기광(勵起光)으로서 흡수하고, 여기되는 것으로 원색인 적색의 파장영역광을 발광하는 형광체를 함유하는 적색 형광체층(131)이 형성되어 있다. 또, 마찬가지로 광원(72)으로부터의 광을 흡수하고, 원색인 녹색의 파장영역광을 발광하는 형광체를 함유하는 녹색 형광체층 (131)이 상기 적색 형광체층(131)에 인접하도록 형성되어 있다. 또한, 이 형광체층(131)은 형광체 결정과 바인더로 구성되는 것이다.

그리고, 상기 불투명 기재(132)는 형광체층(131)이 부착되는 측의 전면에 은증착 등에 의해 광원(72)으로부터의 청색광과 형광체로 생성되는 적색 및 녹색광을 반사하는 반사층(138)이 형성되고, 이 반사층(138)의 위에 형광체층(131)이 형성되어 있다.

또, 확산판(140)은 원둘레의 약 3분의 1의 원호로 된 열호(劣弧, inferior arc)를 갖는 부채 형상의 투명기재(142)의 한 쪽 전면에 블러스트(blasting) 가공 등에 의한 조화 처리 등의 광학처리가 실시됨으로써, 입사한 광에 확산효과를 부여하는 확산층(141)이 형성되어 있다. 즉, 이 확산층(141)은 확산판(140)이 형광판 (130)에 인접하여 배치되는 것으로, 형광체층(131)에 인접하도록 배치되어 있다. 또한, 확산층(141)으로서는 해당 투명기재(142)의 표면에 광학처리를 실시할 경우 외에, 광학물질인 띠 형상의 고체물을 고착하는 것에 의해 형성해도 좋다. 또, 광원(72)측에 확산층(141)을 형성하지 않고, 반대측의 면에 확산층(141)을 형성해도 좋다.

그리고, 광원(72)은 불투명 기재(132) 및 투명기재(142)의 바깥 둘레부 근방에 배치되는 형광체층(131) 및 확산층(141)에 지향성이 있는 광을 조사한다. 그 광원(72)은 적색 및 녹색 형광체층(131)이 발하는 적색 및 녹색의 파장영역광보다도 파장이 짧은 가시광인 청색의 파장영역광을 발하는 레이저 발광기로 하는 것이다.

다음에, 발광휠(71)로부터 사출되어 도광장치(75)에 입사되는 사출광에 대해 설명한다. 광원(72)으로부터 지향성이 있는 광이 적색 형광체층(131)에 조사되면, 적색 형광체층(131)의 형광체가 해당 광을 흡수해서 적색의 파장영역광을 전체 방향에 사출한다. 이 중, 광원(72)을 향해서 사출되는 적색광은 집광 광학계를 통해서 그대로 도광장치(75)에 입사하고, 불투명 기재(132)측에 사출되는 적색광은 반사층(138)에 의해서 반사되며, 해당 반사광의 대부분이 발광휠(71)로부터의 사출광으로서 집광 광학계를 통해서 도광장치(75)에 입사되는 것으로 된다.

마찬가지로, 광원(72)으로부터 지향성이 있는 광이 녹색 형광체층(131)에 조사되면, 녹색의 파장영역광을 사출광으로서, 녹색광이 도광장치(75)에 입사되는 것으로 된다.

그리고, 광원(72)으로부터 청색의 파장영역광인 광이 확산층(141)에 조사되면, 확산층(141)이 입사한 청색의 파장영역광에 확산 효과를 부여하기 때문에, 형광체층(131)으로부터의 사출광(적색광 및 녹색광)과 마찬가지인 확산광으로 된 청색광이 확산층(141)으로부터 사출되고, 해당 청색광은 집광 광학계를 통해서 도광장치(75)에 입사되는 것으로 된다.

이에 따라, 발광휠(71)을 회전시키는 동시에, 광원(72)으로부터 지향성이 있는 광을 사출하면, 적색 및 녹색 및 청색의 파장영역광이 발광휠(71)로부터 집광 광학계를 통해서 도광장치(75)에 순차 입사되고, 프로젝터(10)의 표시소자(51)인 DMD가 데이터에 따라서 각 색의 광을 시분할 표시하는 것에 의해, 스크린에 컬러화상을 생성할 수 있다.

그리고, 발광휠(71)에는 도 5 및 도 7에 나타내는 바와 같이, 형광판(130) 및 확산판(140)의 면 위에 차광판(160)이 배치되어 있다. 이 차광판(160)은 확산판(140)이 탈락했을 때에, 확산판(140)측으로 이동해서 확산판(140)에 있어서의 광이 조사되는 영역을 덮고, 광원(72)으로부터의 광이 직접 도광장치(75)에 입사되는 일이 없도록 구성되어 있는 것이다.

또, 상기 차광판(160)은 캡(170)에 의해서 형광판(130)측으로 눌려지고, 캡 (170)과 형광판(130) 및 확산판(140)에 의해서 끼워지며, 또한, 해당 차광판(160)의 걸어맞춤 클로(164)와 확산판(140)을 걸어 맞추는 것으로, 차광부(161)가 광원 (72)의 광축 위에 배치되지 않도록 홀딩되어 있다.

구체적으로는, 상기 차광판(160)은 확산판(140)에 있어서의 광이 조사되는 영역을 덮는 크기로 형성되는 부채 형상의 차광부(161)와, 차광부(161)로부터 연재 (延在)되는 프레임부(163)와, 캡(170)에 형성되는 볼록부(171)에 끼워 맞추어지는 접동(摺動, sliding) 개구(162)와, 확산판(140)에 걸어 맞추는 걸어맞춤 클로(164)를 갖고 있다.

캡(170)의 볼록부(71)는 대향하는 두변이 평행하게 형성되어 있다. 그리고, 차광판(160)의 접동 개구(162)는 이 볼록부(171)가 끼워 맞추어질 때, 캡(170)에 대해서 해당 차광판(160)이 한 방향에만 접동 가능하게 형성되어 있다. 그리고, 차광판(160)은 프레임부(163)측에 대해서 차광부(161)측의 질량이 많아지도록 형성되어 있고, 발광휠(71)의 회전 중에 걸어맞춤 클로(164)와 확산판(140)의 걸어맞춤 상태가 해제되었을 때에, 차광부(161)측에 차광판(160)이 이동할 수 있도록 되어 있다.

또, 걸어맞춤 클로(164)는 휠 모터(73)의 회전축(73a) 근방에 있어서, 확산판(140)에 걸어 맞추어지도록, 접동 개구(162)의 차광부(161)측 단부 근방에 형성되어 있다. 그리고, 이 걸어맞춤 클로(164)가 형광판(130)의 노치(130a)로부터 삽입되고, 해당 걸어맞춤 클로(164)의 내측 단부가 확산판(140)의 측면(반직경 부분)에 걸어 맞추어지는 것으로, 차광판(160)이 확산판(140)에 의해서 걸림 고정되는 걸림고정상태로 된다. 즉, 이 걸어맞춤 클로(164)는 발광휠(71)의 회전 중에 차광판(160)이 차광부(161)측에 접동되는 일이 없도록, 차광판(160)을 발광휠(71)의 소정 위치에 홀딩하고 있다. 즉, 차광판(160)은 확산판(140)에 의해서 걸림 고정되는 것으로, 형광판(130) 및 확산판(140)과 함께 일체적으로 회전 가능하게 되어 있다.

또한, 차광판(160)과 확산판(140)의 걸어맞춤 방법에 대해서는, 형광판(130)에 노치(130a)를 설치하고, 걸어맞춤 클로(164)를 삽입시킬 경우에 한정되는 일 없이, 확산판(140)측에 노치나 오목부, 관통구멍 등을 설치하며, 걸어맞춤 클로(164)를 확산판(140)에 걸어 맞추는 등, 다양한 구성을 채용할 수 있다. 또, 2개의 걸어맞춤 클로(164)로 걸어 맞추는 것에 한정되는 것도 아니다.

이하, 차광판(160)의 동작에 대해 도 8을 참조해서 설명한다. 발광휠(71)이 회전 구동하고 있을 때에는 도 8a에 나타내는 바와 같이, 걸어맞춤 클로(164)에 확산판(140)의 측변에 걸어 맞추어지고, 원심력에 의해서 바깥쪽으로 이동하는 일 없도록 차광판(160)을 홀딩하고 있다.

그리고, 경년열화 등에 의해 접착력이 약해져서 확산판(140)이 탈락되면, 도 8b에 나타내는 바와 같이, 확산판(140)에 의해서 걸림 고정되어 있던 차광판(160)은 캡(170)의 볼록부(171)를 따라서, 원심력에 의해서 바깥쪽으로 접동한다. 그리고, 접동 개구(162)의 단부 근방의 프레임부(163)가 캡(170)에 걸어 두어지는 것으로, 확산판(140)에 광원(72)으로부터 고출력광이 조사되어 있던 영역을 차광부(161)가 덮은 상태로 고정된다. 이에 따라, 광원(72)으로부터의 지향성이 있는 고출력광을 차광부(161)에 의해서 차광하고, 해당 고출력광이 직접 도광장치(75)에 입사되어 프로젝터(10) 외부로 사출되는 것을 방지할 수 있다.

또, 만약, 확산판(140)을 기세 좋게 탈락했다고 해도, 확산판(140)의 전면에 확산층(141)을 형성하는 것으로, 확산판(140)의 탈락의 움직임과 차광판(160)의 돌출하는 동작이 대략 일치하는 동시에, 확산판(140) 중앙부측의 확산층(141)을 이용해서 광원(72)으로부터의 사출광을 확산시킬 수 있다. 이에 따라, 확실하게 지향성이 있는 고출력광의 외부로의 출사를 방지할 수 있다.

이와 같이, 상기 광원장치(63)는 확산판(140)이 탈락했을 때에 차광판(160)을 이동시켜서 차광부(161)에 의해서, 광원(72)으로부터의 광을 차광할 수 있기 때문에, 확산판(140)이 탈락했을 때에 확실하게 고출력광의 외부로의 사출을 방지할 수 있다. 또, 이 광원장치(63)를 구비하는 것으로, 실장(實裝)하는 프로젝터(10)에 특별한 센서 등의 검지수단이나 차광 또는 광원정지를 위한 제어수단을 설치할 필요가 없기 때문에, 단순한 구성으로, 또한 회로의 불량에 의한 오작동이나 부작동이라고 하는 위험성이 없는 프로젝터(10)를 제공할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 확산판(140)이 어긋나 버려도 고출력광을 차광할 수 있지만, 이 차광동작에 수반해서, 확산판(140)이 어긋난 것이나 차광판(160)이 이동한 것 등을 검지하고, 광원(72)의 출력을 정지하는 구성으로 해도 좋다. 또, 그 때에 사용자에게 이상이 발생한 것이나, 그 대응책 등을 음성이나 화면표시에 의해서 알리는 알림수단을 구비하는 구성으로 해도 좋다.

또, 형광체층(131)을 구비하는 형광판(130)은 불투명 기재(132)를 이용하지 않고, 광투과성을 갖는 투명기재를 이용해도 좋다. 그리고, 이 투명기재의 청색광 입사면에 청색광을 투과해서, 형광체로부터의 적색 및 녹색의 발광광을 반사하는 다이크로익층을 형성하는 동시에, 반대의 면에 적색 및 녹색 형광체층(131)을 배치시켜도 좋다. 이와 같이 배치하는 것으로, 광원(72)으로부터 지향성이 있는 광을 형광체에 조사하는 것에 의해, 적색 및 녹색의 발광광을 광원(72)과는 반대측으로 사출시켜서 도광장치(75)에 입사시킬 수 있다.

또, 형광판(130)에 배치되는 형광체층(131)은 적색 및 녹색 형광체층(131)을 배치할 경우에 한정되는 일 없이, 황색이나 청록색 등의 다양한 파장영역의 광을 사출 가능하게 하는 형광체층(131)을 3개 이상 배치할 수도 있다.

그 한편으로, 형광판(130)에 녹색 형광체층(131)만을 배치해도 좋다. 이 경우에는, 적색의 광을 사출 가능한 LED 광원을 새롭게 설치하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명은 이상의 실시예에 한정되는 것이 아니고, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 자유롭게 변경, 개량이 가능하다.

여러 가지의 전형적인 실시형태를 나타내고 또한 설명해왔지만, 본 발명은 그들의 실시형태에 한정되지 않는다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구의 범위에 의해서만 한정되는 것이다.

10: 프로젝터 11: 상면패널
12: 정면패널 13: 배면패널
14: 우측패널 15: 좌측패널
17: 배기구멍 18: 흡기구멍
19: 렌즈 커버 20: 각종 단자
21: 입출력 컨넥터부 22: 입출력 인터페이스
23: 화상변환부 24: 표시 인코더
25: 비디오 RAM 26: 표시구동부
31: 화상압축 신장부 32: 메모리 카드
35: Ir수신부 36: Ir처리부
37: 키/인디케이터부 38: 제어부
41: 전원제어회로 43: 냉각팬 구동제어회로
45: 렌즈모터 47: 음성처리부
48: 스피커 51: 표시소자
53: 표시소자 냉각장치 62: 광원측 광학계
63: 광원장치 70: 광학계 유닛
71: 발광휠 72: 광원
73: 휠 모터 73a: 회전축
73b: 모터 허브 74: 광축변경 미러
75: 도광장치 78: 조명측 블록
79: 화상생성블록 80: 투영측 블록
84: 조사 미러 90: 투영측 광학계
93: 고정 렌즈군 97: 가동 렌즈군
101: 전원회로블록 102: 전원제어회로기판
103: 제어회로기판 110: 블로어(blower)
111: 흡입구 113: 토출구
114: 배기온도 저감장치 120: 구획용 격벽
121: 흡기측 공간실 122: 배기측 공간실
130: 형광판 130a: 노치
131: 형광체층 132: 불투명 기재
138: 반사층 140: 확산판
141: 확산층 142: 투명기재
150: 콜리메이터 렌즈(collimator lens)
151: 다이크로익 미러(dichroic mirror) 151a: 제 1 다이크로익 미러
151b: 제 2 다이크로익 미러 152: 반사 미러
152a: 제 1 반사 미러 152b: 제 2 반사 미러
152c: 제 3 반사 미러 153: 볼록 렌즈
153a: 제 1 볼록 렌즈 153b: 제 2 볼록 렌즈
153c: 제 3 볼록 렌즈 154: 도광장치 입사렌즈
155: 집광 렌즈군 160: 차광판
161: 차광부 162: 접동 개구
163: 프레임부 164: 걸어맞춤 발톰
170: 캡 171: 볼록부

Claims (5)

1. 광이 조사되어 소정의 파장영역광을 사출하는 형광체층이 배치되는 형광판과,
   광을 확산하여 사출하는 확산층이 상기 형광체층에 인접하도록 배치되는 확산판과,
   상기 광을 상기 형광체층 및 상기 확산층에 조사하는 광원과,
   상기 형광판과 상기 확산판을 일체적으로 회전시키는 구동장치와,
   상기 확산판에 있어서의 상기 광의 조사영역을 덮는 크기로 형성되는 차광판을 구비하고,
   상기 차광판은 상기 확산판에 의해서 걸림 고정되는 것으로, 상기 형광판 및 상기 확산판과 함께 일체적으로 회전 가능하게 되며,
   상기 확산판이 탈락할 때에 상기 걸림고정상태가 해제되고, 탈락하기 전의 상기 확산판 위에 있어서의, 상기 광원으로부터의 광이 조사되는 영역과 대응한 영역을 덮도록 상기 차광판이 이동하는 것을 특징으로 하는 광원장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   다른 파장영역광을 사출하는 복수의 상기 형광체층이, 상기 형광체 위에 원둘레 방향으로 인접하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광원장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 확산판이 탈락한 것을 검지하는 검지수단을 추가로 구비하고,
   상기 검지수단이 상기 확산판의 탈락을 검지하면, 상기 광원의 출력을 정지시키는 것을 특징으로 하는 광원장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
   상기 광원은 청색 파장영역의 레이저광을 사출하는 것이고,
   상기 형광판은 상기 레이저광이 조사되어 적색의 파장영역광을 발광하는 형광체층과, 상기 광이 조사되어 녹색의 파장영역광을 발광하는 형광체층을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 광원장치.
5. 광원장치와, 표시소자와, 냉각팬과, 상기 광원장치로부터의 광을 상기 표시소자에 도광하는 광원측 광학계와, 상기 표시소자로부터 사출된 화상을 스크린에 투영하는 투영측 광학계와, 상기 광원장치나 표시소자를 제어하는 프로젝터 제어수단을 구비하고,
   상기 광원장치가 청구항 1에 기재된 광원장치인 것을 특징으로 하는 프로젝터.

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