KR20010036522A - 실린더형 칼라휠 - Google Patents

Abstract

본 발명은 최소 사이즈를 갖도록 구성된 실린더형 칼라휠에 관한 것이다.

본 발명의 실린더형 칼라휠은 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키도록 실린더형으로 구성된 실린더형 칼라필터와, 칼라필터를 부착하는 커플러와, 커플러에 부착되어 회전력을 발생하는 모터를 구비한다.

이에따라, 본 발명의 실린더형 칼라휠은 동일한 화질을 유지하면서도 최소사이즈를 갖도록 설계하는 것이 가능하게 된다.

Description

실린더형 칼라휠{Cylinder Type Color Wheel}

본 발명은 회전에 의해 순차적으로 색을 분리하는 칼라휠에 관한 것으로, 특히 최소 사이즈를 갖도록 구성된 실린더형 칼라휠에 관한 것이다.

통상적으로, 칼라휠(Color Wheel)은 모터의 회전에 의해 순차적으로 칼라를 분리하게 된다. 이러한, 칼라휠은 DMD(Digital Micromirror Device) 또는 반사형 화상표시소자를 1매를 이용하여 칼라를 구현하는 단판식 프로젝터에 널리 사용되고 있으며 특히, DLP(Digital Light Processing) 프로젝터에 널리 이용되고 있다. 최근의 프로젝터 개발추세를 살펴보면, 전체적인 시스템의 사이즈는 슬림화되면서 밝은 화면을 얻기위한 개발과 함께 소형, 경량화된 프로젝터의 개발이 진행되고 있는 실정이다. 이러한 추세에 부응하여 소형, 경량화된 프로젝터에서는 화상표시소자로서 DMD 1매를 이용하고 있으며 칼라를 구현하기 위해 시간적으로 R,G,B를 분리하는 칼라휠을 사용하고 있다. 이러한, 칼라휠은 크기가 크기 때문에 소형화하는데 부담을 주고 있으며 이를 소형화하려는 움직임도 있으나 화질의 저하등 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 이하, 도 1 내지 도 4를 결부하여 이에 대하여 살펴보기로 한다.

도 1을 참조하면, 종래의 판형 칼라휠(10)은 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 칼라필터(6)와, 칼라필터(6)를 부착하는 커플러(Coupler;4)와, 커플러(4)에 부착되어 회전력을 발생하는 모터(2)를 구비한다. 판형 칼라휠(10)은 모터(2)의 회전속도에 대응하여 커플러(4)와 이에 판형으로 부착된 칼라필터들(6R,6G,6B)이 회전함에 의해 광빔의 색을 순차적으로 분리하게 된다.

또한, 판형 칼라휠을 적용한 프로젝터가 도 2에 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 판형 칼라휠을 적용한 프로젝터는 광빔을 발생하는 램프(12)와, 광빔을 램프(12)의 전면으로 반사시키는 반사판(24)과, 광빔으로부터 순차적으로 색분리를 하는 판형 칼라휠(10)과, 색분리된 광빔을 균일하도록 진행시키는 로드렌즈(14)와, 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(16)와, 평행하게 진행하는 광빔을 투과시킴과 아울러, 화상을 반사시키는 빔스프리터(18)와, 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 화상표시부(20)와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈(22)를 구비한다. 프로젝터의 광경로에 대하여 살펴보기로 한다. 램프(12)에서 발생된 광빔은 판형 칼라휠(10)로 진행하게 된다. 이때, 판형 칼라휠(10)에서는 백색광빔을 순차적으로 색분리하게 된다. 판형 칼라휠(10)에 의해 색분리된 광빔은 로드렌즈(14)로 진행하게 된다. 로드렌즈(14)는 색분리된 광빔이 화면상에 균일하게 분포되도록한다. 로드렌즈(14)를 경유한 광빔은 시준렌즈(16)에 의해 평행하게 진행하게 된다. 시준렌즈(16)를 경유한 광빔은 빔스프리터(18)를 투과하여 화상표시부(20)로 진행한다. 광빔은 화상표시부(20)에 의해 영상신호에 대응하도록 화상을 표시하게 된다. 화상이 표시된 광빔은 빔스프리터(18)에 반사되어 투사렌즈(22)로 진행하게 된다. 한편, 투사렌즈(22)에 의해 화상은 스크린(도시되지 않음) 상에 확대되어 표시되게 된다. 이러한, 프로젝터에서 판형 칼라휠은 회전하면 광빔이 지나가는 유효면적 만큼 필터링하는 것이 가능하다. 이때, 경계부위가 최소시간에 지나가도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 칼라휠의 내측지름이 칼라휠의 크기를 결정하는 중요한 변수가 된다. 예를들어 설명하면, 1초당 60회의 필들를 보여주기 위해서 3600 RPM을 갖도록 모터의 회전속도를 조절해야 한다. 또한, 빛이 투과하는 부분의 면적을 가로 8㎜, 세로 6㎜인 사각형이라 할 때, 이 사각형에 경계부위가 나타나지 않는 부분의 각색별 시간을 계산해 보면 수학식 1과 같이 나타나게 된다. 이때, 원반의 내측지름이 30㎜이고, 외측지름이 40㎜이라고 한다.

이 경우, 화질을 높이기위해서는 칼라휠의 직경이 클수록 유리하나 칼라휠의 내측지름이 크면 클수록 전체세트의 크기가 증가됨과 아울러, 중량이 크지는 문제점이 있다.

이러한, 문제점을 줄이기위해 도 3과 같은 깔대기형 칼라휠이 제안되고 있다. 도 3을 참조하면, 종래의 깔대기형 칼라휠은 호일부재(9)를 부착하도록 깔대기 형으로 구성된 동체부(5)와, 동체부(5)에 부착되어 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 칼라필터(7)와, 동체부(5)에 회전력을 발생하는 모터(2)를 구비한다. 깔대기형 칼라휠(10')은 모터(2)의 회전속도에 대응하여 동체부(5)와 이에 깔대기형으로 부착된 칼라필터(7)가 회전함에 의해 광빔의 색을 순차적으로 분리하게 된다.

또한, 깔대기형 칼라휠을 적용한 프로젝터가 도 4에 도시되어 있다. 도 4를 참조하면, 깔대기형 칼라휠을 적용한 프로젝터는 광빔을 발생하는 램프(12)와, 광빔을 램프(12)의 전면으로 반사시키는 반사판(24)과, 광빔으로부터 순차적으로 색분리를 하는 깔대기형 칼라휠(10')과, 색분리된 광빔을 균일하도록 진행시키는 로드렌즈(14)와, 로드렌즈(14)를 경유한 광빔을 집속하는 대물렌즈(26)와, 집속된 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(16)와, 평행하게 진행하는 광빔을 투과시킴과 아울러, 화상을 반사시키는 빔스프리터(18)와, 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 화상표시부(20)와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈(22)를 구비한다. 도 4의 구성에서 깔대기형 칼라휠(10')을 제외한 부분은 도 2에서 충분히 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 이러한 깔대기형 칼라휠은 원판형에서 오므린 형태로 변형하여 깔대기 형상으로 구성하여 광학적인 설계상의 공간적인 활용도를 향상시키게 된다. 그러나, 공간적인 활용도는 향상되었으나 시스템의 크기를 줄이는데는 크게 기여하지 못하였으므로 크기를 최소화 하는데 어려움이 있다. 또한, 경계부위가 사선으로 지나감에 의해 경계부의 활용이 용이하지 못하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 최소 사이즈를 갖도록 구성된 실린더형 칼라휠을 제공 하는데 있다.

도 1은 종래의 판형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.

도 2는 판형 칼라휠을 적용한 프로젝터의 구성을 도시한 도면.

도 3은 종래의 깔대기형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.

도 4는 깔대기형 칼라휠을 적용한 프로젝터의 구성을 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실린더형 칼라휠의 구성을 도시한 도면.

도 6은 도 5의 실린더형 필터를 상세하게 도시한 도면.

도 7은 실린더형 칼라휠을 적용한 프로젝터의 구성을 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실린더형 칼라휠 제조방법을 설명하기위해 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더형 칼라휠 제조방법을 설명하기위해 도시한 도면.

〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉

2,32 : 모터 4,34 : 커플러

6 ; 칼라필터 10 : 판형 칼라휠

10' : 깔대기형 칼라휠 12,42 : 램프

14,46 : 로드렌즈 16,48 : 시준렌즈

18,50 : 빔스프리터 20,52 : 화상표시부

22,54 : 투사렌즈 36 : 실린더형 필터

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실린더형 칼라휠은 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키도록 실린더형으로 구성된 실린더형 칼라필터와, 칼라필터를 부착하는 커플러와, 커플러에 부착되어 회전력을 발생하는 모터를 구비한다.

또한, 본 발명의 실린더형 칼라휠을 사용한 프로젝터장치는 광빔으로부터 순차적으로 색을 분리를 하는 실린더형 칼라휠과, 색분리된 광빔을 균일하도록 진행시키는 로드렌즈와, 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈와, 평행하게 진행하는 광빔을 투과시킴과 아울러, 화상을 반사시키는 빔스프리터와, 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 화상표시부와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈를 구비한다.

상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실린더형 칼라휠은 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키는 실린더형 칼라필터(36)와, 칼라필터(36)를 부착하는 커플러(34)와, 커플러(34)에 부착되어 회전력을 발생하는 모터(32)를 구비한다. 실린더형 칼라필터(36)는 도 6과 같이 R,G,B의 칼라필터가 실린더형상으로 구성되어 있다. 본 발명의 실린더형 칼라휠(30)은 종래의 원판형과 동일한 투과시간을 갖도록 하면서도 최소의 사이즈를 가지게 된다. 예를들어 살펴보면 커플러의 내측지름이 30㎜이고 커플러의 홈에 끼우기위한 두께가 1㎜일 경우 각(??)은 수학식 2에 나타난 바와같다.

수학식 2에 나타난 바와같이 경계부위를 지나가는 전체시간이 짧을수록 유효한 빛이 투과하는 시간이 길어지게 된다. 이에따라, 시스템의 전체 밝기를 증가시키는 요인으로 작용하게 된다. 예를들면, 실린더형 칼라휠의 지름이 32㎜일 경우 판형 칼라휠은 동일한 화질을 유지하기위해 지름이 40㎜가 되어야 한다. 이 결과, 본 발명의 실린더형 칼라휠은 종래의 판형 칼라휠에 비해 최소의 크기를 가지고 동일한 화질을 제공할수 있게 된다.

도 7을 참조하면, 실린더형 칼라휠을 적용한 프로젝터는 광빔을 발생하는 램프(42)와, 광빔을 램프(42)의 전면으로 반사시키는 반사판(44)과, 광빔으로부터 순차적으로 색분리를 하는 실린더형 칼라휠(30)과, 색분리된 광빔을 균일하도록 진행시키는 로드렌즈(46)와, 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈(48)와, 평행하게 진행하는 광빔을 투과시킴과 아울러, 화상을 반사시키는 빔스프리터(50)와, 영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 화상표시부(52)와, 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈(54)를 구비한다. 도 7의 구성에서 실린더형 칼라휠(30)을 제외한 부분은 도 2에서 충분히 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명의 실리더형 칼라휠을 적용하기위해 램프(42)는 실린더형 칼라휠의 칼라필터에 조사되도록 배치되어 있다. 이때, 실린더형 칼라휠은 도 6에서 충분히 설명하였으므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 상기와 같이 본 발명의 실린더형 칼라휠을 적용한 프로젝터는 동일한 화질을 유지하면서도 최소사이즈를 갖도록 설계 하는 것이 가능하여 프로젝터의 슬림화가 가능하다.

도 8 및 도 9를 결부하여 실린더형 칼라휠 제조방법에 대하여 살펴보기로 한다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 실린더형 칼라휠 제조방법이 도시되어 있다.

실린더 관의 상부에 칼라필터를 형성한다. (제1 단계) 도 8의 (a)에 도시된 투명한 실린더 관에 마스크를 사용하여 R,G,B를 코팅함에 의해 칼라필터(36R,36G,36B)를 순차적으로 형성한다. 이때, 실린더관은 비이커와 같은 실험기구의 형상을 가졌으므로 제작이 용이하다. 칼라를 코팅하기위해 마스크를 이용하여 코팅을 원하지 않는 부위는 가리고 코팅을하여 원하는 칼라를 코팅하게 된다. 이러한 과정을 반복적으로 수행함에 의해 원하는 칼라의 코팅이 가능하게 된다. 칼라필터가 형성된 실린더관을 소정의 길이로 절단한다. (제2 단계) 도 8의 (b)에 도시된 바와같이 칼라필터가 형성된 실린더관을 소정의 길이로 절단한다. 소정의 길이를 갖는 칼라필터를 커플러에 부착한다. (제3 단계) 상기 칼라필터(36)를 커플러에 부착한다. 이때, 커플러(34)에 부착되는 칼라필터의 형상이 도 8의 (c)에 도시되어 있다. 커플러(34)에는 칼라필터(36)가 삽입될수 있도록 마련된 홈에 칼라필터를 삽입함과 아울러 접착제를 이용하여 커플러에 칼라필터를 부착하게 된다. 칼라필터가 부착된 커플러를 모터에 결합한다. (제4 단계) 도 8의 (d)에 도시된 바와같이 칼라필터(36)가 부착된 커플러(34)를 모터(34)에 결합시킴에 의해 실린더형 칼라휠을 구성하게 된다. 상기와 같은 방법에 따라 제조된 실린더형 칼라휠은 회전시 칼라필터의 취출가능성이 없을뿐만 아니라 대량생산이 용이하게 된다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 실린더형 칼라휠 제조방법이 도시되어 있다.

금형을 이용하여 실린더형 기판을 형성한다. (제11 단계) 도 9의 (a)에 도시된 바와같이 금형을 이용하여 실린더형 기판을 형성하게 된다. 이 경우, 실린더형 기판은 투명한 재질로 구성된 실린더형상의 칼라필터의 기판으로 사용된다. 실린더형 기판의 상부에 순차적으로 코팅하여 칼라필터를 형성한다. (제12 단계) 도 9의 (b)에 도시된 바와같이 마스크를 사용하여 R,G,B를 코팅함에 의해 칼라필터(36R,36G,36B)를 순차적으로 형성한다. 칼라필터를 커플러에 부착한다. (제13 단계) 칼라필터(36)를 커플러에 부착한다. 이때, 커플러(34)에 부착되는 칼라필터의 형상이 도 9의 (c)에 도시되어 있다. 칼라필터가 부착된 커플러를 모터에 부착한다. (제14 단계) 도 9의 (d)에 도시된 바와같이 칼라필터(36)가 부착된 커플러(34)를 모터(34)에 결합시킴에 의해 실린더형 칼라휠을 구성한다. 상기와 같은 방법에 따라 제조된 실린더형 칼라휠은 회전시 칼라필터의 취출가능성이 없을뿐만 아니라 대량생산이 용이하게 된다.

상술한 바와같이, 본 발명의 실린더형 칼라휠은 동일한 화질을 유지하면서도 최소사이즈를 갖도록 설계 하는 것이 가능할뿐만 아니라 제조시 대량생산이 용이한 장점이 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (4)

1. 백색광빔중 각각의 칼라에 해당하는 파장의 광빔만을 투과시키도록 실린더형으로 구성된 실린더형 칼라필터와,

   상기 칼라필터를 부착하는 커플러와,

   상기 커플러에 부착되어 회전력을 발생하는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더형 칼라휠.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실린더형 칼라필터는 실린더관의 표면에 각각 적색, 녹색 및 청색광을 선택적으로 투과시키는 막이 순차적으로 코팅된 것을 특징으로 하는 실린더형 칼라휠.
3. 광빔을 발생하는 램프와, 상기 광빔을 램프의 전면으로 반사시키는 반사판을 갖는 프로젝터장치에 있어서,

   상기 광빔으로부터 순차적으로 색을 분리를 하는 실린더형 칼라휠과,

   상기 색분리된 광빔을 균일하도록 진행시키는 로드렌즈와,

   상기 광빔을 평행하게 진행시키는 시준렌즈와,

   상기 평행하게 진행하는 광빔을 투과시킴과 아울러, 화상을 반사시키는 빔스프리터와,

   영상신호에 대응하는 화상을 표시하는 화상표시부와,

   상기 화상을 확대하여 투사하는 투사렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 실린더형 칼라휠을 사용하는 프로젝터장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실린더형 칼라필터는 실린더관의 표면에 각각 적색, 녹색 및 청색광을 선택적으로 투과시키는 막이 순차적으로 코팅된 것을 특징으로 하는 실린더형 칼라휠을 사용하는 프로젝터장치.