KR101897457B1 - 투영장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 투영장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 상기 투영장치는 적어도 두 개의 고체 상태 광원(101, 102), 동기 장치(13) 및 제어장치(14)를 포함한다. 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원(101, 102)은 색상이 다르고 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하기 위한 것이고, 동기 장치(13)는 동기 신호를 생성하기 위한 것이고, 제어장치(14)는 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원(101, 102)의 유효 전력(working power)을 각각 펄스 방식으로 제어하여 적어도 일부 시간 동안에 적어도 두 개의 고체 상태 광원(101, 102) 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이게 하도록 하는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원(101, 102) 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 한다.

Description

투영장치 및 그 제어 방법{Projection Device and Control Method thereof}
본 발명은 투영 기술분야에 관한 것으로, 특히 투영장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
종래 기술의 투영장치에서는, 통상 레이저 다이오드(LD; Laser Diode) 또는 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)에 기반한 적어도 두 개의 고체 상태 광원을 사용하여 색상이 서로 다른 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하였다. 그러나 종래 기술의 투영장치에서는, 각 고체 상태 광원의 유효 전력이 항상 고정된 값이다. 상기 적어도 두 줄기의 원색 광선이 교차되어 출력되어야 하는 상황에서도 상기 각 고체 상태 광원은 여전히 작동 상태에 놓여있고, 광선을 여과하는 컬러 휠의 여과를 통해 상기 적어도 두 줄기의 원색 광선의 교차적인 출력을 구현하기 때문에 투영장치의 에너지 소모가 비교적 높다.
상술한 내용을 종합해 보면, 종래 기술에 따른 투영장치의 각 고체 상태 광원이 작동 상태에 계속 머물러서 일어나는 높은 에너지 소모라는 기술적 과제를 해결하기 위한 투영장치 및 그 제어 방법을 제공할 필요가 있다.
본 발명이 주된 목적은 투영장치의 에너지 소모를 줄이는 투영장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제시되는 것으로서, 본 발명에서 채용하는 기술적 방안은 적어도 두 개의 고체 상태 광원, 동기 장치 및 제어장치를 포함하는 투영장치를 제공한다. 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원은 색상이 다르고 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하기 위한 것이고, 동기 장치는 동기 신호를 생성하기 위한 것이며, 제어장치는 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 한다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원은 여기 광을 생성하는 제1 고체 상태 광원을 포함하고 투영장치는 파장변환장치, 제1 컬러 휠 및 제1 구동장치를 추가로 포함한다. 여기 광(excitation light)을 파장변환장치에 의해 변환시켜 여기된 광(excited light)을 생성하고, 제1 컬러 휠은 제1 구간과 제2 구간을 포함하되 여기된 광은 제1 컬러 휠에 입사된다. 제1 구동장치는 제1 컬러 휠을 구동하여 제1 구간과 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 함으로써 여기된 광이 제1 구간의 여과를 거친 후 제1 원색 광선을 생성하도록 하고 여기된 광이 제2 구간의 여과를 거친 후 제2 원색 광선을 생성하도록 한다.
이 중에서, 파장변환장치는 제2 컬러 휠 및 제2 구동장치를 포함한다. 제2 컬러 휠에는 파장변환 재료가 구비되고, 제2 구동장치는 제2 컬러 휠을 구동하여 여기 광이 제2 컬러 휠에 형성한 스팟(spot)이 소정 경로를 따라 파장변환 재료에 작용하도록 하며, 파장변환 재료는 여기 광을 여기된 광으로 변환 시킨다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원은 제3 원색 광선을 생성하기 위한 제2 고체 상태 광원을 포함하고, 투영장치는 광 경로 합병장치를 추가로 포함한다. 광 경로 합병장치는 여기된 광과 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 하기 위한 것이며, 여기된 광과 제3 원색 광선은 광 경로 합병장치를 통해 광 경로 합병을 한 후 제1 컬러 휠에 입사되며, 제1 컬러 휠은 제3 구간을 추가로 포함하고, 제1 구동장치는 제1 컬러 휠을 구동함으로써 제1 구간, 제2 구간과 제3 구간이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고 제3 원색 광선은 제3 구간을 거쳐서 투과된다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원은 제3 원색 광선을 생성하기 위한 제2 고체 상태 광원을 포함하고, 투영장치는 광 경로 합병장치를 추가로 포함한다. 광 경로 합병장치는 제1 원색 광선, 제2 원색 광선과 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 진행하기 위한 것이며, 제1 컬러 휠은 제3 구간을 추가로 포함하고, 제1 구동장치는 제1 컬러 휠을 구동함으로써 제1 구간, 제2 구간과 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 한다.
이 중에서, 동기 장치는 제1 컬러 휠의 운동 위치를 감지하여 동기 신호를 생성한다.
이 중에서, 제어장치는 제1 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고, 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력과 제2 유효 전력보다 적도록 조정한다.
이 중에서, 제어장치는 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원을 끄거나 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 조정하여 제1 고체 상태 광원이 워밍업 상태를 유지하도록 한다.
이 중에서, 제어장치는 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정하고 또한 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정한다.
이 중에서, 제어장치는 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원을 끄거나 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 조정하여 제2 고체 상태 광원이 워밍업 상태를 유지하도록 한다.
이 중에서, 제1 컬러 휠은 여기된 광과 제3 원색 광선을 투과시키는 제4 구간을 추가로 포함한다. 제1 구동장치는 제1 컬러 휠을 구동함으로써 제1 구간, 제2 구간, 제3 구간 및 제4 구간이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고, 제4 구간이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제어장치는 제1 고체 상태 광원과 제2 고체 상태 광원이 동시에 정상 작동 상태에 있도록 제어한다.
상술한 기술적 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 기술적 방안은 투영장치의 제어 방법을 제공하며, 이 방법은, 적어도 두 개의 고체 상태 광원을 이용하여 색상이 다르고 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하는 단계; 동기 장치를 이용하여 동기 신호를 생성하는 단계; 제어장치를 이용하여 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이게 하도록 하는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이게 하는 단계;를 포함한다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 제1 고체 상태 광원을 이용하여 여기 광을 생성하고; 파장변환장치를 이용하여 여기 광을 여기된 광으로 변환 시키고; 제1 구동장치를 이용하여 제1 구간과 제2 구간이 설정된 제1 컬러 휠을 구동하여 컬러 휠의 제1 구간과 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 함으로써 여기된 광이 제1 구간의 여과를 거친 후 제1 원색 광선을 생성하고, 여기된 광이 제2 구간의 여과를 거친 후 제2 원색 광선을 생성하도록 한다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 제2 고체 상태 광원을 이용하여 제3 원색 광선을 생성하고; 광 경로 합병장치를 이용하여 여기된 광과 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 하고 여기된 광과 제3 원색 광선은 광 경로 합병장치를 거쳐서 광 경로 합병을 한 후 제1 컬러 휠에 입사되고; 제1 구동장치를 이용하여 제3 구간이 추가 설정된 제1 컬러 휠을 구동함으로써 제1 구간, 제2 구간과 제3 구간이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고 제3 원색 광선은 제3 구간을 거쳐서 투과되도록 한다.
이 중에서, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 제2 고체 상태 광원을 이용하여 제3 원색 광선을 생성하고; 광 경로 합병장치를 이용하여 제1 원색 광선, 제2 원색 광선과 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 하고; 제1 구동장치를 이용하여 제3 구간이 추가 설정된 제1 컬러 휠을 구동함으로써 컬러 휠의 제1 구간, 제2 구간과 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 한다.
이 중에서,제1 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고, 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력과 제2 유효 전력보다 적도록 조정함에 있어 제어장치를 이용하여, 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정하고 또한 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정한다.
본 발명의 유익한 효과는 다음과 같다. 종래 기술과 달리, 본 발명의 투영장치 및 그 제어 방법은 동기 신호에 따라 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이도록 제어하는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 제어함으로써 투영장치의 정상 작업을 확보하는 전제 하에 투영장치의 에너지 소모를 줄인다.
도 1은 본 발명 투영장치의 제1 실시예에 따른 구조 설명도이다.
도 2는 도 1의 투영장치 중의 제1 컬러 휠의 정면도이다;
도 3은 도 2의 제1 컬러 휠을 사용할 때 각 원색 광선의 밝기 설명도이다.
도 4 은 도 2의 제1 컬러 휠을 사용할 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력 설명도이다.
도 5는 도 2의 제1 컬러 휠을 사용할 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력 설명도이다.
도 6은 도 1의 투영장치 중의 다른 제1 컬러 휠의 정면도이다;
도 7은 도 6의 제1 컬러 휠을 사용할 때 각 원색 광선의 밝기 설명도이다.
도 8은 도 6의 제1 컬러 휠을 사용할 때 제1 고체 상태 광원의 유효 전력 설명도이다.
도 9는 도 6의 제1 컬러 휠을 사용할 때 제2 고체 상태 광원의 유효 전력 설명도이다.
도 10은 본 발명 투영장치의 제2 실시예에 따른 구조 설명도이다.
도 11은 본 발명 투영장치의 제어 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명 투영장치의 제1 실시예에 따른 구조 설명도이다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 투영장치는 주로 광원 시스템(10), 광 변조 시스템(11), 스크린(12), 동기 장치(13) 및 제어장치(14)를 포함한다.
본 실시예에서, 광원 시스템(10)은 제1 고체 상태 광원(101), 제2 고체 상태 광원(102), 제1 컬러 휠(103), 제2 컬러 휠(104), 제1 구동장치(105), 제2 구동장치(106), 광 경로 합병장치(107) 및 광 수집장치(108, 109)를 포함한다. 제1 고체 상태 광원(101)은 여기 광을 생성하기 위한 것이며 생성된 여기 광은 제2 컬러 휠(104)에 입사된다. 제2 컬러 휠(104)에는 파장변환 재료(미도시)가 설치되고 파장변환 재료는 여기 광을 여기된 광으로 변환 시킨다. 제2 구동장치(106)는 제2 컬러 휠(104)을 구동하여 제1 고체 상태 광원(101)에서 생성된 여기 광이 제2 컬러 휠(104)에 형성한 스팟(spot)이 소정 경로를 거쳐서 파장변환 재료에 작용하도록 함으로써 여기 광이 제2 컬러 휠(104)에 형성한 스팟이 파장변환 재료의 동일 위치에 장시간에 걸쳐 작용하여 발생하는 고온을 방지한다. 본 발명의 기타 실시예에서, 제2 컬러 휠(104)과 제2 구동장치(106)는 기타 파장변환장치에 의해 대체될 수도 있다. 예를 들어서, 발광 다이오드의 패키징 재료 내에 적절한 파장변환 재료를 도핑(doping)하여 제2 컬러 휠(104)과 제2 구동장치(106)를 대체한다.
제2 컬러 휠(104)에 의해 출력된 여기된 광은 광 수집장치(108)에 의해 수집된 후 광 경로 합병장치(107)에 입사되어 광 경로 합병장치(107)에 의해 투과되고 나서 광 수집장치(109)에 의해 수집되어 제1 컬러 휠(103)에 입사된다. 본 실시예에서, 광 수집장치(108, 109)는 렌즈나 기타 적절한 광학 소자일 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 휠(103)에는 제1 구간(1031), 제2 구간(1032) 및 제3 구간(1033)이 설정된다. 여기된 광은 제1 구간(1031)에 의해 여과된 후 제1 원색 광선을 생성할 수 있고, 제2 구간(1032)에 의해 여과된 후에는 제2 원색 광선을 생성할 수 있다.
제2 고체 상태 광원(102)은 제3 원색 광선을 생성한다. 제2 고체 상태 광원(102)에서 생성된 제3 원색 광선은 광 경로 합병장치(107)에 의해 반사되어 제2 컬러 휠(104)에서 생성된 여기된 광과 광 경로 합병을 한다. 본 실시예에서, 광 경로 합병장치(107)는 스펙트럴 필터나 기타 적절한 광학 소자일 수 있다. 여기된 광과 제3 원색 광선은 광 경로 합병장치(107)를 거쳐서 광 경로 합병을 한 후 제1 컬러 휠(103)에 입사된다.
제1 구동장치(105)는 제1 컬러 휠(103)을 구동하여 제1 구간(1031), 제2 구간(1032) 및 제3 구간(1033)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고, 제1 구간(1031)은 입사되는 여기된 광과 제3 원색 광선을 여과하고 또한 제1 원색 광선을 투과시키며, 제2 구간(1032)은 입사되는 여기된 광과 제3 원색 광선을 여과하고 또한 2 원색 광선을 투과시키며, 제3 구간(1033)은 입사되는 여기된 광과 제3 원색 광선 중의 제3 원색 광선만 투과시킴으로써 제1 컬러 휠(103)이 색상이 서로 다른 제1 원색 광선, 제2 원색 광선 및 제3 원색 광선을 교차되어 출력하도록 한다. 제3 구간(1033)에는 산란 재료나 산란 마이크로 구조를 설치하여 제3 원색 광선을 산란시킴으로써 제3 원색 광선에 대해 간섭성 제거(Decoherence)를 진행한다. 제1 원색 광선, 제2 원색 광선 및 제3 원색 광선은 각각 광 변조 시스템(11)을 통해 이미지를 변조한 후 스크린(12)에 입사된다.
본 실시예에서, 제1 고체 상태 광원(101)은 블루라이트, 자외선 또는 근자외선 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드일 수 있다. 제2 고체 상태 광원(102)은 블루라이트 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드일 수 있다. 제2 컬러 휠(104) 상의 파장변환 재료는 옐로우라이트 헝광 재료이고, 제1 고체 상태 광원(101)에서 생성된 여기 광을 옐로우라이트로 변환 시킨다. 제1 컬러 휠(103) 상의 제1 구간(1031), 제2 구간(1032)과 제3 구간(1033)은 각각 레드라이트 필터링 구역, 그린라이트 필터링 구역 및 블루라이트 투과구역이며, 제1 구간(1031)은 입사된 옐로우라이트와 블루라이트를 여과하여 레드라이트를 출력하고, 제2 구간(1032)은 입사된 옐로우라이트와 블루라이트룰 여과하여 그린라이트를 출력하고, 제3 구간(1033)은 입사된 옐로우라이트와 블루라이트 중의 블루라이트만 투과시킴으로써 제1 컬러 휠(103)이 레드라이트, 그린라이트 및 블루라이트(RGB)이 3원색 광선을 교차되어 생성하도록 한다. 정상적인 디스플레이 과정에서 레드라이트(R), 그린라이트(G) 및 블루라이트(B)의 밝기는 도 3에 도시된 바와 같다. 기타 실시예에서는 상기 광원 시스템(10)을 이용하여 기타 색상의 3원색 광선을 생성할 수 있다.
동기 장치(13)는 제1 컬러 휠(103)의 운동 위치를 감지하여 동기 신호를 생성한다.
구체적으로, 동기 장치(13)는 제1 컬러 휠(103)에 설정된 특정 마크를 감지할 수 있고 또한 상기 특정 마크를 감지할 때마다 동기 펄스를 생성한다. 기타 실시예에서, 동기 장치(13)는 기타 방식을 통해 동기 신호를 생성할 수 있는데, 예를 들면 특정한 색상의 원색 광선의 밝기를 감지한다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 제어장치(14)는 동기 신호에 따라 제1 구간(1031), 제2 구간(1032)과 제3 구간(1033)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정되는 시간을 확정 지을 수 있고, 또한 제1 구간(1031)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(101)의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 제2 구간(1032)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(101)의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정한다. 이때, 제1 고체 상태 광원(101)은 정상 작동 상태에 놓인다. 제어장치(14)는 또한 제3 구간(1033)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(102)의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정한다. 이때, 제2 고체 상태 광원(102)은 정상 작동 상태에 놓인다. 상기 방식을 통해 제1 원색 광선, 제2 원색 광선 및 제3 원색 광선을 필요한 밝기로 조정할 수 있어서 투영 디스플레이의 요건을 충족시킨다. 도 4에서 제1 유효 전력과 제2 유효 전력은 동일한 것으로 표시되지만, 실제 응용에서는 각 원색 광선의 필요한 밝기에 따라 제1 유효 전력, 제2 유효 전력과 제3 유효 전력을 임의 조정할 수 있다.
더 나아가서, 본 실시예에서 제어장치(14)는 제1 구간(1031)이나 제2 구간(1032)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(102)의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정함으로써 제2 고체 상태 광원(102)으로 하여금 에너지 절약 상태에 놓이도록 하고, 또한 제3 구간(1033)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(101)의 유효 전력을 제1 유효 전력과 제2 유효 전력보다 적도록 설정함으로써 제1 고체 상태 광원(101)이 에너지 절약 상태에 놓이도록 한다.
바람직한 실시예에서 제어장치(14)는 제1 구간(1031)이나 제2 구간(1032)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(102)을 끄거나 제2 고체 상태 광원(102)의 유효 전력을 조정함으로써 제2 고체 상태 광원(102)이 워밍업 상태(Warm-up Status)를 유지할 수 있도록 하고, 또한 제3 구간(1033)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(101)을 끄거나 제1 고체 상태 광원(101)의 유효 전력을 조정함으로써 제1 고체 상태 광원(101)이 워밍업 상태를 유지하도록 한다. 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)이 워밍업 상태에 유지될 때에는 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)이 소정 온도에 유지되도록 하여 정상 작동 상태에 더욱 빠르게 진입하여 상태 변환 시간을 줄일 수 있다.
상술한 방식을 통해, 제어장치(14)가 펄스 방식으로 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)의 유효 전력을 제어하여 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)이 교차되어 정상 작동 상태 및 에너지 절약 상태에 놓이게 됨으로써 투영장치의 정상 작업을 확보하는 전제 하에 투영장치의 에너지 소모를 줄이게 된다.
이 외에도, 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)이 펄스 방식으로 작업하여 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)의 발열량을 줄이기 때문에 높은 유효 전력의 구동 하에 밝기가 높은 광선을 출력할 수 있게 되며, 동일한 출력 밝기에서 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)의 수량을 줄이게 됨으로써 시스템 원가를 절약하게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 휠(103)은 제1 구간(1031), 제2 구간(1032)과 제3 구간(1033) 외에 제4 구간(1034)을 추가로 포함한다. 제1 구동장치(105)는 제1 컬러 휠(103)을 구동함으로써 광 경로 합병장치(107)를 거쳐 광 경로 합병을 진행한 후의 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 제1 구간(1031), 제2 구간(1032), 제3 구간(1033) 및 제4 구간(1034)을 설정하도록 하고, 제4 구간(1034)은 여기된 광 및 제3 원색 광선을 투과시켜서 화이트라이트를 출력한다. 정상적인 디스플레이 과정에서 레드라이트(R), 그린라이트(G), 블루라이트(B) 및 화이트라이트(W)의 밝기는 도 7에 도시된 바와 같다. 이 때, 도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 컬러 휠(103)의 제4 구간(1034)이 여기된 광과 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 제어장치(14)는 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102)이 동시에 정상 작동 상태에 놓이도록 제어함으로써 제1 컬러 휠(103)이 화이트라이트를 광 변조 시스템(11)에 출력하게 하여 화이트라이트 증강이라는 목적을 이루게 된다. 이와 동시에, 제1 고체 상태 광원(101)과 제2 고체 상태 광원(102) 작업의 듀티 사이클(Duty Cycle)이 높아져서 이용률을 높이게 된다.
도 10을 참조하면, 도 10은 본 발명 투영장치의 제2 실시예에 따른 구조 설명도다. 도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 투영장치는 주로 광원 시스템, 광 변조 시스템(21), 스크린(22), 동기 장치(23) 및 제어장치(24)를 포함한다.
본 실시예에서, 광원 시스템은 제1 고체 상태 광원(201), 제2 고체 상태 광원(202), 제1 컬러 휠(203), 제2 컬러 휠(204), 제1 구동장치(205), 제2 구동장치(206), 광 경로 합병장치(207) 및 광 수집장치(208, 209)를 포함한다. 본 실시예에 따른 투영장치와 도 1의 투영장치와의 차이점은 다음과 같다. 본 실시예의 제2 고체 상태 광원(202)과 광 경로 합병장치(207)는 제1 컬러 휠(203)의 후속 광 경로에 설정된다. 이 때, 제2 고체 상태 광원(202)에서 생성된 제3 원색 광선은 광 경로 합병장치(207)를 거쳐서 제1 컬러 휠(203)에서 생성된 제1 원색 광선 및 제2 원색 광선과 광 경로 합병을 진행한다.
본 실시예에서, 제1 컬러 휠(203)도 마찬가지로 제1 구간, 제2 구간과 제3 구간이 설정된다. 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간은 제1 구동장치(205)의 구동 하에 제2 컬러 휠(204)에서 생성된 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정된다. 제2 컬러 휠(204)에서 생성된 여기된 광은 제1 구간의 여과를 거쳐서 제1 원색 광선이 되고 제2 컬러 휠(204)에서 생성된 여기된 광은 제2 구간의 여과를 거쳐서 제2 원색 광선이 된다.
제어장치(24)는 동기 장치(23)에서 생성된 동기 신호에 따라 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정되는 시간을 확정 지을 수 있다. 제어장치(24)는 제1 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(201)의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(201)의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(201)의 유효 전력을 제1 유효 전력 및 제2 유효 전력보다 적도록 조정한다. 그리고 제어장치(24)는 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(202)의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정하고, 또한 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(202)의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정한다.
제2 고체 상태 광원(202)에서 생성된 제3 원색 광선이 광 변조 시스템(21)에 직접 입사되기 때문에 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(202)의 유효 전력은 제2 고체 상태 광원(202)에서 생성된 제3 원색 광선이 제1 원색 광선과 제2 원색 광선에 대해 영향을 주지 않도록 조정되어야 하며, 예를 들면, 제3 원색 광선의 제1 원색 광선과 제2 원색 광선에 대한 간섭이 육안으로 관측되지 않도록 한다. 바람직하게는, 제어장치(24)는 제1 구간이나 제2 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제2 고체 상태 광원(202)을 끄거나 제2 고체 상태 광원(202)의 유효 전력을 조정하여 제2 고체 상태 광원(202)이 워밍업 상태에 유지되도록 하고, 또한 제3 구간이 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 제1 고체 상태 광원(201)을 끄거나 제1 고체 상태 광원(201)의 유효 전력을 조정하여 제1 고체 상태 광원(201)이 워밍업 상태를 유지하도록 한다.
상술한 방식을 통해, 제어장치(24)가 펄스 방식으로 제1 고체 상태 광원(201)과 제2 고체 상태 광원(202)의 유효 전력을 제어하여 제1 고체 상태 광원(201)과 제2 고체 상태 광원(202)이 교차되어 정상 작동 상태 및 에너지 절약 상태에 놓이게 됨으로써 투영장치의 정상 작업을 확보하는 전제 하에 투영장치의 에너지 소모를 줄이게 된다.
이 외에도, 제1 고체 상태 광원(201)과 제2 고체 상태 광원(202)이 펄스 방식으로 작업하여 제1 고체 상태 광원(201)과 제2 고체 상태 광원(202)의 발열량을 줄이기 때문에 높은 유효 전력의 구동 하에 밝기가 높은 광선을 출력할 수 있게 되며, 동일한 출력 밝기에서 제1 고체 상태 광원(201)과 제2 고체 상태 광원(202)의 수량을 줄이게 됨으로써 시스템 원가를 절약하게 된다.
더 나아가서, 본 발명의 동기 장치 및 제어장치는 제1 실시예와 제2 실시예에 설명된 투영장치에 적용되는 외에, 당 업계에 널리 알려진 바, [적어도 두 개의 고체 상태 광원을 포함하고 또한 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원을 이용하여 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 상호 색상이 다른 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하는 각종 투영장치] 에 적용된다. 이때, 제어장치는 동기 장치에서 생성된 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 함으로써 투영장치의 에너지 소모를 줄이게 된다.
도 11을 참조하면, 도 11은 본 발명 투영장치의 제어 방법에 따른 제1 실시예의 흐름도다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 제어 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다.
단계(S31)에서, 적어도 두 개의 고체 상태 광원을 이용하여 색상이 다르고 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성한다. 본 단계는 앞에서 설명한 투영장치의 제1 실시예와 제2 실시예 중의 방식을 통해 구현될 수 있고 당 업계에서 공지된 각종 방식으로도 구현될 수 있으며, 여기에서는 추가 설명을 하지 않는다.
단계(S32)에서, 동기 장치를 이용하여 동기 신호를 생성한다. 본 단계에서는 원색 광선을 생성하기 위한 컬러 휠의 운동 위치를 감지하는 것을 통해 동기 신호를 생성할 수 있다.
단계(S33)에서, 제어장치를 이용하여 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여 적어도 일부 시간 동안에 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 한 곳이 정상 작동 상태에 놓이도록 하는 동시에 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 한다. 본 단계는 앞에서 설명한 투영장치의 제1 실시예와 제2 실시예 중의 방식을 통해 구현될 수 있으며, 여기에서는 추가 설명을 하지 않는다.
본 발명의 투영장치 및 그 제어 방법은 동기 신호에 따라 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이도록 제어하는 동시에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 제어함으로써 투영장치의 정상 작업을 확보하는 전제 하에 투영장치의 에너지 소모를 줄인다.
이 외에도, 본 발명에서 파워를 조정하는 방식은 여러 가지가 있다는 것을 알 수 있다. 예를 들어서, 전류, 전압이나 주기적 펄스의 듀티 사이클(Duty Cycle)를 조정함으로써 물리적 힘을 조정하는 방식이며, 이러한 것은 모두 공지된 기술이기 때문에 그 구체적인 구현 방식은 여기에서 추가 설명하지 않는다.
이상은 본 발명의 실시예를 설명한 것 뿐이며 이로써 본 발명의 특허범위를 제한하는 것은 아니다. 본 발명의 명세서 및 첨부도면의 내용을 이용한 동등한 구조나 동등한 흐름 변환 또는 기타 관련된 기술 분야에 직접 혹은 간접적으로 응용되는 것은 모두 본 발명의 특허 보호 범위 내에 속한다고 이해되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 투영장치에 있어서,
    여기 광을 생성하는 제1 고체 상태 광원과, 제3 원색 광선을 생성하기 위한 제2 고체 상태 광원을 포함하는 적어도 두 개의 고체 상태 광원;
    상기 여기 광을 여기된 광으로 변환시키는 파장변환장치;
    상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 한 후 제1 컬러 휠에 입사시키는 광 경로 합병장치;
    동기 신호를 생성하기 위한 동기 장치; 및
    상기 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여, 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이는 동시에, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이도록 하는 제어장치를 포함하며,
    상기 제1 컬러 휠은 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간을 포함하고, 상기 제1 구간, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간이 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고, 상기 제3 원색 광선은 상기 제3 구간을 통해 투과되도록 하고,
    제3 구간에는 산란 재료나 산란 마이크로 구조를 설치하여 제3 원색 광선을 산란시킴으로써 제3 원색 광선에 대해 간섭성 제거(Decoherence)를 진행하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투영장치는,
    상기 제1 컬러 휠을 구동하여 상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 함으로써 상기 여기된 광이 상기 제1 구간의 여과를 거친 후 제1 원색 광선을 생성하도록 하고, 상기 여기된 광은 상기 제2 구간의 여과를 거친 후 제2 원색 광선을 생성하도록 하는 제1 구동장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 파장변환장치는,
    파장변환 재료를 구비하는 제2 컬러 휠;
    상기 제2 컬러 휠을 구동하여 상기 여기 광이 상기 제2 컬러 휠에 형성한 스팟이 소정 경로를 따라 상기 파장변환 재료에 작용하도록 하며, 상기 파장변환 재료는 상기 여기 광을 상기 여기된 광으로 변환 시키는 제2 구동장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 동기 장치가 상기 제1 컬러 휠의 운동 위치를 감지하여 상기 동기 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제1 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고 상기 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 상기 제1 유효 전력과 상기 제2 유효 전력보다 적도록 조정하는 것을 특징으로 하는 투영장치
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원을 끄거나 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 조정함으로써 상기 제1 고체 상태 광원이 워밍업 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고 상기 제1 구간이나 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 제1 구간이나 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제2 고체 상태 광원을 끄거나 상기 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 조정함으로써 상기 제2 고체 상태 광원이 워밍업 상태를 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제1 컬러 휠은 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선을 투과시키는 제4 구간을 추가로 포함하고, 상기 제1 구동장치는 상기 제1 컬러 휠을 구동함으로써 상기 제1 구간, 상기 제2 구간, 상기 제3 구간 및 상기 제4 구간이 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고, 상기 제4 구간이 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선의 전파 경로에 설정될 때 상기 제어장치는 상기 제1 고체 상태 광원과 상기 제2 고체 상태 광원이 동시에 정상 작동 상태에 있도록 제어하는 것을 특징으로 하는 투영장치.
  12. 투영장치의 제어 방법에 있어서,
    상기 제어 방법은,
    여기 광을 생성하는 제1 고체 상태 광원과, 제3 원색 광선을 생성하기 위한 제2 고체 상태 광원을 포함하는 적어도 두 개의 고체 상태 광원을 이용하여, 색상이 다르고 교차되어 출력되는 적어도 두 줄기의 원색 광선을 직접 또는 간접적으로 생성하는 단계;
    파장변환장치를 이용하여 상기 여기 광을 여기된 광으로 변환시키는 단계;
    광 경로 합병장치를 이용하여 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선에 대해 광 경로 합병을 한 후 제1 컬러 휠에 입사하도록 하는 단계;
    제1 구동장치를 이용하여 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간이 설정된 상기 제1 컬러 휠을 구동하여, 상기 제1 구간, 상기 제2 구간 및 상기 제3 구간이 상기 여기된 광과 상기 제3 원색 광선의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 하고, 상기 제3 원색 광선이 상기 제3 구간을 통해 투과되도록 하는 단계;
    동기 장치를 이용하여 동기 신호를 생성하는 단계; 및
    제어장치를 이용하여 상기 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하여, 적어도 일부 시간 동안에 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 하나가 정상 작동 상태에 놓이게 하도록 하는 동시에, 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원 중의 다른 하나는 에너지 절약 상태에 놓이게 하는 단계를 포함하고,
    제3 구간에는 산란 재료나 산란 마이크로 구조를 설치하여 제3 원색 광선을 산란시킴으로써 제3 원색 광선에 대해 간섭성 제거(Decoherence)를 진행하는 것을 특징으로 하는 투영장치의 제어 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 구동장치를 이용하여 제1 구간, 제2 구간 및 제3 구간이 설정된 상기 제1 컬러 휠을 구동하는 단계는,
    상기 제1 컬러 휠의 상기 제1 구간과 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 교차되어 설정되도록 함으로써, 상기 여기된 광이 상기 제1 구간의 여과를 거친 후 제1 원색 광선을 생성하도록 하고, 상기 여기된 광이 상기 제2 구간의 여과를 거친 후 제2 원색 광선을 생성하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영장치의 제어 방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제어장치를 이용하여 상기 동기 신호에 따라 상기 적어도 두 개의 고체 상태 광원의 유효 전력을 각각 펄스 방식으로 제어하는 단계는,
    상기 제어장치를 이용하여, 상기 제1 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제1 유효 전력이 되도록 조정하고, 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 제2 유효 전력이 되도록 조정하고, 그리고 상기 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제1 고체 상태 광원의 유효 전력을 상기 제1 유효 전력과 상기 제2 유효 전력보다 적도록 조정하고, 더 나아가서 상기 제어장치를 이용하여 상기 제3 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력이 되도록 조정하고, 또한 상기 제1 구간이나 상기 제2 구간이 상기 여기된 광의 전파 경로에 설정될 때 상기 제2 고체 상태 광원의 유효 전력을 제3 유효 전력보다 적도록 조정하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 투영장치의 제어 방법.
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