KR20030079535A - 영상 투사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영상 투사 장치에 관한 것으로써 회전 색분리 장치를 투과한 특정 파장의 광을 검출하는 장치를 이용하여 컬러신호를 동기화하여 컬러영상을 구현하기 위하여, 회전 색분리 장치를 투과한 특정 광의 파장을 검출하는 것에 따라, 회전 색분리 장치로부터 순차적으로 출력되는 광의 해당색과 입력영상신호의 해당 색 영역과의 동기를 맞추어 표시소자에 표시함으로써 표시소자에 정확한 색의 영상을 구현하고 결국에 스크린에 정확한 색의 영상을 구현할 수 있다.

Description

영상 투사 장치{Image Projection Device}

본 발명은 영상 투사 장치에 관한 것으로써 특히, 회전 색분리 장치를 투과한 특정 파장의 광을 검출하는 장치를 이용하여 컬러신호를 동기화하여 컬러영상을 구현하기에 적당하도록 한 영상 투사 장치에 관한 것이다.

대형 화면을 구현하는 디스플레이 시스템으로써 작은 화면을 확대투사하여 대형 화면을 표시하는 투사표시장치 시스템(Projection Display System)이 있다.

도1은 종래 일 예에 따른 영상 투사 장치의 구성도로써, 삼판식 영상 투사 장치를 나타내고 있다.

도 1을 참조하여 종래 일 예에 따른 영상 투사 장치를 설명하면, 램프(11)에서 발광된 빛이 반사경에 의해 한쪽 방향으로 모아져 진행하게 되고 레드필터(12)에 의해 레드광은 투과하고, 그린, 블루광은 반사하게 된다.

레드광은 레드미러(13)에 의해 반사되어 레드 LCD(17)에 조사된다.

레드필터(12)에서 반사된 그린, 블루광은 블루필터(14)에 의해 그린광은 반사하여 그린 LCD(18)에 조사되고 블루광은 투과된다.

투과된 블루광은 제1 블루 미러(15)와 제2 블루 미러(16)에 의해 반사되어 블루 LCD(19)에 조사된다.

각각의 R, G, B LCD(17, 18, 19)는 전기적 신호에 의해 각각의 컬러에 대한 영상을 표시하고, 각 컬러의 영상은 프리즘(101)에 의해 합성되어 진행한다.

합성된 컬러 영상은 투사광학계(102)에 의해 확대되어 스크린(103)에 투사되고 투사된 영상을 사용자가 감상하게 된다.

이러한 방식은 램프(11)로부터 나오는 광을 다수개의 컬러필터를 써서 색을 분리한 후 다시 합성해야 하고, 각각의 컬러에 해당하는 표시소자를 3개(R, G, B LCD(17, 18, 19))를 사용해야 하므로 구성이 복잡하고 서로 정렬하기 어려우며 가격이 높아지는 문제가 있다.

도2는 종래 다른 예에 따른 영상 투사 장치의 구성도로써, 색분리 장치를 이용한 단판식 영상 투사 장치의 구성도이다.

종래 다른 예에 따른 영상 투사 장치는, 도1과 같은 종래 일 예의 영상 투사 장치에서 표시소자를 3개 사용하는 대신 1개의 표시소자로 컬러영상을 구현하기 위한 방법으로 고안되었다.

이를 도 2를 참조하여 설명하면, 램프(21)에서 나온 광은 회전 색분리 장치인 컬러휠(22)로 진행한다.

여기서 컬러휠(22)은 광의 색을 분리하기 위해 R, G, B의 3색에 해당하는 컬러필터로 구성되어 있고, R, G, B 각 컬러필터는 전체 컬러휠(22)에서 일정한 비율의 면적으로 나누어져 있다.

컬러휠(22)이 회전하면서 순차적으로 R, G, B 컬러필터에 램프(21)에서 출사된 광이 조사된다.

컬러휠(22)의 R, G, B 각 컬러필터를 투과한 광(26)은 광학계(27)에 의해 표시소자(28)에 조사된다.

표시소자(28)는 전기적 신호에 의해 각 컬러의 투과광(26)에 대응되는 컬러 화상을 표시하고 한 화면을 구성하는 1/60초 동안 R, G, B 컬러를 순차적으로 빠른시간에 표시하여 한 화면을 표시하게 된다.

이때, 정확한 화면의 컬러를 구현하기 위해서는 R, G, B 각각에 대응되도록 영상 신호와 컬러휠(22)을 동기시켜야 하는데 컬러휠(22)의 모터(23)에 부착된 마커(24)에서 반사된 광을 컬러휠(22)이 한 회전할 때마다 센서(25)에서 감지하여 영상 신호와 마커(24)에 의해 감지되는 컬러휠(22)의 R, G, B 필터 영역을 미리 계산된 관계에 의해 동기시킨다.

이러한 방식은 영상 신호의 한 컬러를 표시해야 할 시간과 컬러휠(22)이 회전하면서 영상 신호의 해당컬러와 동일한 대응색 필터의 시작부분이 램프(21)의 광에 조사되는 시간이 정확히 일치되도록 컬러휠(22)의 모터(23) 축부분에 마커(24)가 위치해야 하고 센서(25)에 의해 감지되어야 하기 때문에 마커(24)의 접착 위치를 장치의 구성에 따라 미리 계산하여 정해야 하고 정확한 위치에 정렬해야 하는 어려움이 있다.

따라서 마커(24)의 위치가 약간 어긋난 경우 영상 신호와 컬러휠(22)에 의해 투과되는 광 사이에 오차가 생기게 되고, 이러한 오차가 누적되어 결국은 표시소자(28)에서 구현되는 영상신호와, 실제 영상으로 표시되는 컬러가 다르게 나타날 수 있는 문제점이 있다.

또한 마커의 무게에 의해 컬러휠 전체면의 무게가 균일하지 않게 되어 불규칙한 회전에 의해 소음, 진동 문제가 발생하고 불균일한 광투과율에 의해 화상의 열화요인을 만들게 된다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 색분리 장치를 투과한 특정 파장의 광을 로드 렌즈와 로드 렌즈에 부착된 센서를 이용하여 검출하여 영상 신호와 실제 영상으로 표시되는 컬러를 정확히 동기화함으로써 안정되고 우수한 컬러영상을 표시할 수 있는 영상 투사 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 일 예에 따른 영상 투사 장치의 구성도

도 2는 종래 다른 예에 따른 영상 투사 장치의 구성도

도 3은 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 구성도

도 4는 도 3에 나타낸 영상 투사 장치의 로드(rod) 렌즈 입사부의 광분포도를 설명하기 위한 도면

도 5는 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 영상 신호와 표시소자의 영상 색신호 및 컬러 휠의 색 영역을 설명하기 위한 도면

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

31 : 램프32 : 컬러휠

33 : 로드 렌즈(rod lens34 : 조명 광학계

35 : 표시소자36 : 투사 광학계

37 : 스크린38 : 센서

39 : 영상신호 제어부40 : 모터

41 : 모터 제어부

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 영상 투사 장치는 회전 색분리 장치를 투과한 특정 광의 파장을 검출하는 것에 따라, 상기 회전 색분리 장치로부터 순차적으로 출력되는 광의 해당색과 입력영상신호의 해당 색 영역과의 동기를 맞추어 표시소자에 표시한다.

바람직하게, 상기 영상 투사 장치는, 상기 회전 색분리 장치를 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 조절하는 모터 제어부와, 상기 회전 색분리 장치를 투과한 광의 분포를 균일하게 하는 로드 렌즈와, 상기 로드 렌즈를 투과한 광을 표시소자로 집속하는 조명광학계와, 상기 조명광학계를 투과한 광을 영상신호에 의해 조절하여 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자에 표시된 영상을 확대투사하는 투사광학계와, 상기 투사광학계에서 확대 투사된 영상을 결상하는 스크린과, 상기 로드 렌즈의 일측에 부착되어 상기 로드 렌즈를 투과한 특정 광의 파장을 검출하는 센서와, 상기 센서에서 검출된 특정 광 파장에서 상기 회전 색분리 장치를 투과하는 광의 색을 판단하여 상기 표시소자에 표시되는 입력영상신호의 해당 색 영역에 상기 광의 해당색이 동기화하도록 제어하고, 상기 영상신호에 해당하는 광을투과시키도록 상기 회전 색분리 장치의 회전속도를 조절하는 모터 제어부를 제어하는 영상신호 제어부를 포함하여 구성된다.

그리고 상기 로드 렌즈는 상기 회전 색분리 장치를 투과한 광이 상기 로드 렌즈의 전체 영역에 조사되도록 공차 여유를 두고 형성하고, 상기 센서는 상기 로드 렌즈의 입사부 일측면의 상기 공차 영역과 상기 로드 렌즈의 경계에 형성한다

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해 질 것이다.

본 발명에 따른 영상 투사 장치의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 구성도이고, 도 4는 도 3에 나타낸 영상 투사 장치의 로드 렌즈 입사부의 광분포도를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 영상 투사 장치는 광원인 램프(31)와, 램프(31)로부터 입사된 광을 회전하면서 순차적으로 분리, 투과시키는 회전 색분리 장치인 컬러휠(32)과, 상기 컬러휠(32)을 회전시키는 모터(40)와, 상기 모터(40)의 회전을 조절하는 모터 제어부(41)와, 상기 컬러휠(32)을 투과한 광의 분포를 균일하게 하는 로드 렌즈(rod lens)(33)와, 로드 렌즈(33)를 투과한 광을 표시소자(35)로 집속하는 조명광학계(34)와, 비디오 신호에 따라 영상을 표시하는 소자로써, 조명광학계(34)를 투과한 광의 R,G,B 색의 영상을 영상신호에 의해 조절하여 영상을 표시하는 표시소자(35)와, 상기 표시소자(35)에 표시된 영상을 확대투사하는 투사광학계(36)와, 상기 투사광학계(36)에서 확대 투사된 영상을 결상하는 스크린(37)과, 상기 로드 렌즈(33)의 일측에 부착되어 로드 렌즈(33)를 투과하는 광의 특정 파장을 검출하는 센서(38)와, 상기 센서(38)에서 검출된 광의 특정 파장에서 컬러휠(32)을 투과한 광의 색을 감지하여 표시소자(35)에 표시되는 색신호에 해당하는 영상신호를 순차적으로 출력시켜 정확히 동기화하도록 제어하고, 상기 영상신호에 해당하는 광을 투과시키도록 컬러휠(32)의 회전속도를 조절하는 모터 제어부(41)를 제어하는 영상신호 제어부(39)로 구성된다.

여기서 표시소자(35)는 비디오 신호에 따라 영상을 표시하는 소자로써, 하나의 표시소자로 R,G,B의 영상을 순차적으로 표시하여 한 화면을 구현한다.

그리고 컬러휠(32)은 일정한 면적의 R,G,B 컬러필터로 구성된다.

컬러휠(32)은 표시소자(35)의 해당 색의 신호에 맞추어 회전하면서 R,G,B의 광을 순차적으로 투과시킨다.

광원인 램프(31)에서 출사된 광은 컬러휠(32)로 진행한다.

컬러휠(32)은 일정한 면적의 R,G,B 컬러필터로 구성되어 있는데, 컬러휠(32)은 모터(40)에 의해 회전하면서 램프(31)에서 나온 광을 R,G,B 광으로 순차적으로 투과시킨다. 즉 램프(31)의 광이 컬러휠(32)에 의해 순차적으로 색 분리되어 로드 렌즈(33)로 입사된다.

컬러휠(32)을 투과한 각 색의 광은 로드 렌즈(rod lens)(33)로 입사되며, 로드 렌즈(33)는 입사된 광을 벽면에 반사시키면서 진행시킨다. 이때, 로드 렌즈(33)의 벽면에서 불규칙하게 반사되는 광이 최종적으로 출사될 때는 전체적으로 균일한 광분포를 갖게 된다.

로드 렌즈(33)에서 출사된 광은 조명광학계(34)에 의해 집속되어 표시소자(35)에 표시된다.

표시소자(35)는 영상신호 제어부(39)에 입력된 영상신호를 영상신호 제어부(39)의 제어에 따라 표시하는데, 표시소자(35)는 하나의 표시소자로써 R,G,B의 영상을 순차적으로 표시하여 한 화면을 구현한다. 즉, 한 화면을 60Hz로 표시하는 경우 1/60초를 3으로 나누어 1/180초 동안 R 영상을 표시하고 다음 1/180초 동안 G 영상을 표시하고 다음 1/180초 동안 B 영상을 표시하여 하나의 화면을 구현한다. 이러한 표시소자로는 DMD(Digital Micromirror Array)가 대표적이다.

표시소자(35)에 표시된 영상은 투사광학계(36)로 진행하고, 투사광학계(36)는 표시소자(35)에 표시된 영상을 스크린(37)에 확대투사시키고, 스크린(37)에 투사된 영상을 감상하게 된다.

이때, 컬러휠(32)의 색과 표시소자(35)의 영상신호의 영상 색신호를 동일하게 맞추어야 정확한 영상을 표시할 수 있게 된다.

이와 같이 색을 순차적으로 분리하고 영상신호와 동기화시켜 정확한 영상을 표시할 수 있게 하는 방법은 다음과 같다.

컬러휠(32)은 앞에서도 설명한 바와 같이 광의 색을 분리하기 위해 R,G,B의 3색에 해당하는 컬러 필터로 구성되어 있고 R,G,B 각 컬러 필터는 전체 컬러휠(32)에서 일정한 비율의 면적으로 나누어져 있는데, 컬러휠(32)이 회전하면서 순차적으로 R,G,B 컬러 필터가 램프(31)에서 출사된 광에 조사된다.

컬러휠(32)의 R,G,B 각 컬러 필터를 투과한 광은 각 컬러 필터에 대응되는컬러를 갖게 된다.

따라서 외부에서 영상신호가 입력되면 영상신호 제어부(39)에서는 입력된 영상 신호를 처리하여 표시소자(35)로 R,G,B 각각의 색에 해당하는 영상신호를 순차적으로 보낸다.

한편, 컬러휠(32)은 모터 제어부(41)에 의해 회전 속도가 조절되고, 모터 제어부(41)는 영상신호 제어부(39)와 서로 연결되어 있어서 영상신호와 맞추어 컬러휠(32)의 회전 속도를 조절한다.

로드 렌즈(33)의 입사부 끝단의 바깥쪽 면에 부착된 센서(38)는 컬러휠(32)이 한 회전할 때마다 컬러휠(32)을 투과하는 광의 파장을 감지하거나, 특정한 파장을 감지한다. 즉 도 2에 나타낸 마커(24)와 유사한 역할을 한다.

예를 들어 레드광의 파장을 감지하는 센서(38)를 이용하는 경우, 컬러휠(32)의 R 영역이 램프 광에 조사되면 레드(Red) 광이 투과되어 로드 렌즈(33)로 입사한다. 이때 로드 렌즈(33)의 입사부에 조명되는 광은 로드 렌즈(33)의 입사부 영역(33a)보다 약간 크게 조사되도록 한다. 즉, 광이 로드 렌즈(33)의 전체 영역에 조사되도록 하고, 약간의 공차(tolerance)를 둔다.

그리고 로드 렌즈(33)의 조명 공차영역(33b)에 센서(38)가 위치되도록 하여 로드 렌즈(33)에 레드광이 입사됨과 동시에 센서(38)에서 이를 감지한다.

센서(38)에서는 미리 정해 놓은 파장의 광이 감지되면, 광을 감지하였다는 신호를 영상신호 제어부(39)로 전송한다.

영상신호 제어부(39)는 센서(38)의 신호를 받아서 해당하는 색의 영상신호를표시소자(35)로 전송함으로써 입력된 영상신호와 컬러휠(32)을 투과한 색이 표시소자(35)에서 동기되어 표시되도록 한다.

결국, 영상신호 제어부(39)와 센서(38)와 모터 제어부(41)가 서로 연결되어, 컬러휠(32)이 회전하면서 투과되는 광의 파장을 센서(38)가 감지하여 컬러휠(32)의 해당 색 영역이 투과시키는 광의 색과 동일한 영상 색신호를 표시소자(35)에 전달하여 정확한 화면이 구현되도록 한다.

도 5는 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 영상신호와 표시소자의 영상 색신호 및 컬러휠의 색영역을 설명하기 위한 도면이다.

입력된 영상신호는 앞에서도 설명한 바와 같이 1/60초 동안 한 화면을 만드는데, 이 영상신호는 R,G,B 색 신호를 동시에 포함하고 있다.

영상신호 제어부(39)에 의해 표시소자(35)로 가는 신호는 R,G,B 별로 색신호가 분리되어 각각 1/180초 동안 순차적으로 표시하게 된다.

이때, 센서(38)에서 특정 파장(도 5에서는 레드 광)을 감지하여 센서신호가 발생하고, 센서신호는 영상신호의 동기신호와 정확히 맞추어져 있어서 영상 색신호의 해당 색과 컬러휠(32)의 해당 색이 동일하게 맞추어진다.

결국 영상 표시 장치의 구성에 어떠한 기계적 영향을 주지 않게 되어 컬러휠의 회전에 진동이나 불규칙 회전이 전혀 발생하지 않게 되고 광의 진행 경로를 차단하지 않고 효과적으로 광의 파장을 감지하여 광 손실을 줄이고 효율을 높여 밝고 선명하며 정확한 색의 영상을 구현할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명 영상 투사 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 표시소자에 정확한 색의 영상을 구현하고 결국에 스크린에 정확한 색의 영상을 구현할 수 있다.

둘째, 영상신호와 색분리장치(컬러휠)를 투과한 색을 효과적으로 오차없이 정확히 일치시킬 수 있다.

셋째, 색분리장치를 투과한 광의 파장을 로드렌즈에 부착된 센서에서 검출함으로써 색분리장치에서 발생하던 문제를 해결하여 신뢰도 높은 영상 투사 장치를 제공할 수 있다.

넷째, 광의 이용 효율을 증가시켜 밝고 선명한 화면을 표시한다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (3)

1. 회전 색분리 장치를 투과한 특정 광의 파장을 검출하는 것에 따라, 상기 회전 색분리 장치로부터 순차적으로 출력되는 광의 해당색과 입력영상신호의 해당 색 영역과의 동기를 맞추어 표시소자에 표시하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 영상 투사 장치는,

   상기 회전 색분리 장치를 회전시키는 모터와, 상기 모터의 회전을 조절하는 모터 제어부와, 상기 회전 색분리 장치를 투과한 광의 분포를 균일하게 하는 로드 렌즈와, 상기 로드 렌즈를 투과한 광을 표시소자로 집속하는 조명광학계와, 상기 조명광학계를 투과한 광을 영상신호에 의해 조절하여 영상을 표시하는 표시소자와, 상기 표시소자에 표시된 영상을 확대투사하는 투사광학계와, 상기 투사광학계에서 확대 투사된 영상을 결상하는 스크린과, 상기 로드 렌즈의 일측에 부착되어 상기 로드 렌즈를 투과한 특정 광의 파장을 검출하는 센서와, 상기 센서에서 검출된 특정 광 파장에서 상기 회전 색분리 장치를 투과하는 광의 색을 판단하여 상기 표시소자에 표시되는 입력영상신호의 해당 색 영역에 상기 광의 해당색이 동기화하도록 제어하고, 상기 영상신호에 해당하는 광을 투과시키도록 상기 회전 색분리 장치의 회전속도를 조절하는 모터 제어부를 제어하는 영상신호 제어부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 로드 렌즈는 상기 회전 색분리 장치를 투과한 광이 상기 로드 렌즈의 전체 영역에 조사되도록 공차 여유를 두고 형성하고, 상기 센서는 상기 로드 렌즈의 입사부 일측면의 상기 공차 영역과 상기 로드 렌즈의 경계에 형성하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.