KR20060071175A - 프로젝션 텔레비전의 광원장치 - Google Patents

프로젝션 텔레비전의 광원장치 Download PDF

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KR20060071175A
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Abstract

본 발명은 프로젝션 텔레비전의 광원장치에 관한 것으로서, 광원 장치, 조명 광학 유닛 및 중첩 렌즈를 포함하는 프로젝션 텔레비전의 인티그레이터 조명 광학계로 이루어진 프로젝션 텔레비전의 광원장치는, 빛을 발생시키는 복수의 램프; 및 상기 램프에서 발산한 빛을 집광하여 상기 조명 광학 유닛에 일치하도록 출력하는 리플렉터를 포함하여 이루어져 대형 화면과 고화질이 가능한 프로젝션 텔레비전의 단점인 저휘도를 개선할 수 있다.
프로젝션 TV, 휘도, 광학 엔진, 램프

Description

프로젝션 텔레비전의 광원장치{illumination apparatus of projection television}
도 1은 종래 기술에 따른 프로젝션 텔레비전의 광학 엔진의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 프로젝터의 램프를 개략적으로 확대한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로젝터의 멀티 램프 구조를 나타낸 도면이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 프로젝터 110 : 인티그레이터 조명 광학계
111 : 광원 장치 111A : 광원 램프
111B : 리플렉터 112 : 조명 광학 유닛
112A : 제 1 렌즈 어레이 112B : 제 2 렌즈 어레이
112C : PBS 어레이 112D : 유지 프레임
113 : 중첩 렌즈 120 : 색분리 광학계
121, 122 : 다이클로익 미러
123 : 반사 미러 130 : 릴레이 광학계
131 : 입사측 렌즈 132 : 릴레이 렌즈
133, 134 : 반사 미러 140 : 전기 광학 장치
141, 141R, 141G, 141B : 액정 패널
150 : 크로스 다이클로익 프리즘
160 : 투사 광학계
310A, 310B, 310C, 310D, 310E, 310F : 램프
320 : 리플렉터
본 발명은 프로젝션 텔레비전의 광원장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 대형 화면과 고화질이 가능한 프로젝션 텔레비전의 단점인 저휘도를 개선할 수 있는 프로젝션 텔레비전의 광원장치에 관한 것이다.
일반적으로 프로젝션 텔레비전은 40인치 이상의 영상 화면을 얻기 위하여 영상 발생부에서 생성된 영상을 렌즈계 및 반사 거울로 일정한 배율로 확대하여 스크린에 투사하는 장치이다.
프로젝션 텔레비전에서 영상을 투사하는 장치를 광학 엔진이라 하는데 영상 발생부의 종류에 따라 CRT 프로젝션, LCD(액정 디스플레이) 프로젝션, DMB(디지털 마이크로미터 소자) 프로젝션 등이 있다.
프로젝션 텔레비젼의 광학엔진은 크게 영상발생부, 광발생부, 및 투사장치를 포함한다.
영상발생부는 소정의 영상을 만들어 내는 곳으로 상기에서 설명한 바와 같이 CRT 프로젝션, LCD(액정 디스플레이) 프로젝션, 및 DMD(디지털 마이크로미터 소자) 프로젝션 등이 사용된다. 다만, 현재는 CRT 프로젝션은 고정도의 화상을 실현할 수 있으나 덩치가 크기 때문에 고급 제품 위주로 사용되고, 일반용으로는 LCD 프로젝션이 사용된다. 그러나, 최근에는 조명의 이용효율이 LCD보다 높은 DMD를 사용한 DMD 프로젝션이 개발되어 보급되고 있다.
광발생부는 램프와 같은 광원에서 나온 빛을 영상발생부로 출사하는 것으로서 영상발생부의 일측에 설치되어 있다.
투사장치는 영상발생부에서 생성된 영상과 광발생부에서 출사된 조명을 확대하여 스크린에 투영하는 것으로서 영상발생부의 전면에 설치된다.
그러나, 종래의 광학 엔진은 하나의 램프만이 이용되었기 때문에 저휘도라는 문제점이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 대형 화면과 고화질이 가능한 프로젝션 텔레비전의 단점인 저휘도를 개선할 수 있는 프로젝션 텔레비전의 광원장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는 광원 장치, 조명 광학 유닛 및 중첩 렌즈를 포함하는 인티그레이터 조명 광학계로 이루어진 프로젝션 텔레비전의 광원장치에 있어서, 빛을 발생시키는 복수의 램프; 및 상기 램프에서 발산한 빛을 집광하여 상기 조명 광학 유닛에 일치하도록 출력하는 리플렉터를 포함하는 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 램프는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 램프는 상기 리플렉터의 곡률 중심에서 최대의 빛이 모이는 각도로 설치되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 프로젝션 텔레비전의 광학 엔진의 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 프로젝터의 램프를 개략적으로 확대한 도면이다.
도 1을 참조하면, 프로젝터(100)는 인티그레이터 조명 광학계(110), 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130), 전기 광학 장치(140), 크로스 다이클로익 프리즘(150) 및, 투사 광학계(160)를 포함한다.
인티그레이터 조명 광학계(110)는 광원 장치(111), 조명 광학 유닛(112) 및, 중첩 렌즈(113)를 포함한다.
광원 장치(111)는 하나의 광원 램프(111A) 및 리플렉터(111B)로 구성된다. 그리고, 조명 광학 유닛(112)은 광원 장치(111)로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하여, 전기 광학 장치(140)의 액정 패널(141)의 화상 형성 영역에 집광한다. 이 조명 광학 유닛(112)은 광속 분할 소자로서의 제 1 렌즈 어레이(112A), 집광 소자로서의 제 2 렌즈 어레이(112B), 편광 변환 소자로서의 PBS 어레이(112C)를 포함한다.
제 1 렌즈 어레이(112A)는 광원 램프(111A)로부터 사출된 광속을 복수의 부분 광속으로 분할한다. 제 1 렌즈 어레이(112A)는 도 1에 도시된 바와 같이 조명광축 A와 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 렌즈를 구비하여 구성되며, 각 렌즈의 종횡비는 후술하는 액정 패널(141)의 화상 형성 영역의 종횡비와 대응된다.
제 2 렌즈 어레이(112B)는 제 1 렌즈 어레이(112A)에 의해 분할된 부분 광속을 집광한다. 제 2 렌즈 어레이(112B)는 제 1 렌즈 어레이(112A)와 마찬가지로 조명광축 A에 직교하는 면내에 매트릭스 형상으로 배열되는 복수의 렌즈를 포함한다. 각 렌즈의 배열은 제 1 렌즈 어레이(112A)를 구성하는 렌즈와 대응하고 있지만, 그 크기는 제 1 렌즈 어레이(112A)와 같이 액정 패널(141)의 화상 형성 영역의 종횡비와 대응할 필요는 없다.
PBS 어레이(112C)는 광원 램프(111A)로부터 사출된 광속의 편광 방향을 대략 한 방향으로 가지런히 한다. PBS 어레이(112C)는 편광 분리막, 반사막, 위상차판 및, 차광판을 포함한다.
편광 분리막은 제 1 렌즈 어레이(112A) 및 제 2 렌즈 어레이(112B)를 개재한 각 부분 광속에 포함되는 편광 광속중, P 편광 광속 또는 S 편광 광속중 한쪽의 편광 광속을 투과하고 다른쪽 편광 광속을 반사함으로써 양편광 광속을 분리한다.
반사막은 편광 분리막에서 반사된 편광 광속을 90ㅀ 구부리며, 편광 분리막을 투과한 편광 광속의 사출 방향으로 이 구부린 편광 광속의 사출 방향을 가지런히 한다.
위상차판은 편광 분리막을 투과한 편광 광속의 사출 위치에 따라 배치되며, 상기 편광 광속의 편광 방향을 변환한다. 예를 들어, 투과한 편광 광속이 P 편광 광속이면, 위상차판은 S 편광 광속으로 변환할 수 있다.
차광판은 PBS 어레이에 입사하는 불필요한 광속을 차단하여, 적절한 편광 변환을 실현하기 위해 마련되어 있다.
또한, 조명 광학 유닛(112)은 하우징으로서의 유지 프레임에 의해 일체화되며, 유지 프레임은 예를 들어 상자 형상으로 형성되며, 조명 광축을 따른 방향의 측면에는 단면이 대략 크랭크 형상으로 형성된 계합부가 형성된다.
또한, 유지 프레임의 광입사측 및 광사출측의 단면은 광원 램프(111A)로부터 사출되는 광속이 투과하도록 개구가 형성된다. 또한, 이 유지 프레임의 광입사측 및 광사출측에 교차하는 한 쪽 단면도 개구되어, 조명 광학 유닛(112)내에 공기가 체류하지 않게 한다.
그리고, 유지 프레임의 광입사측의 단면에는 제 1 렌즈 어레이(112A)가 고정 되고, 광사출측의 단면에는 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)가 고정된다.
이때, 광사출측의 단면은 제 2 렌즈 어레이(112B) 및 PBS 어레이(112C)의 외형 형상과 대략 같은 형상으로 되어 있다. 따라서, 이들 광학 소자를 광속 사출측의 단면에 외형 형상을 맞춰 고정함으로써, 이들 광학 소자의 설계상의 위치에 맞추는 것이 가능하다.
중첩 렌즈(113)는 조명 광학 유닛(112)을 거친 복수의 부분 광속을 집광하여, 액정 패널(141)의 화상 형성 영역상에 중첩시킨다.
색분리 광학계(120)는 인티그레이터 조명 광학계(110)로부터 사출된 복수의 부분 광속을, 적, 녹, 청의 3색 색광으로 분리한다. 색분리 광학계(120)는 2개의 다이클로익 미러(121, 122)와, 반사 미러(123)를 구비한다. 구체적으로는, 다이클로익 미러(121)에서 적색광 R과 그 밖의 색광 G, B가 분리되며, 다이클로익 미러(122)에서 녹색광 G 및 청색광 B가 분리된다.
릴레이 광학계(130)는 색분리 광학계(120)에 의해 분리된 색광, 즉, 본 실시예에서는 청색광 B를 액정 패널(141B)까지 인도한다. 릴레이 광학계(130)는 입사측 렌즈(131), 릴레이 렌즈(132), 및 반사 미러(133, 134)를 구비하고 있다.
전기 광학 장치(140)는 3개의 액정 패널(141)(141R, 141G, 141B)을 구비하여, 색분리 광학계(120)에서 분리된 각 색광 R, G, B를 액정 패널(141R, 141G, 141B)에 의해 화상 정보에 따라 변조하여 광학 이미지를 형성한다. 이 액정 패널(141)은, 예컨대, 폴리실리콘 TFT를 스위칭 소자로서 이용하고 있다.
또, 액정 패널(141)의 광로 전단에는 필드 렌즈(142)가 배치되며, 이 필드 렌즈(142)는 인티그레이터 조명 광학계(110)로부터 사출된 광속을 조명 광축 A에 대하여 평행하게 입사시킨다.
크로스 다이클로익 프리즘(150)은 3개의 액정 패널(141)로부터 사출된 색광마다 변조된 화상을 합성하여 컬러 화상을 형성한다. 이 크로스 다이클로익 프리즘(150)에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 4개의 직각 프리즘의 계면을 따라 대략 X자 형상으로 형성되어, 이들의 유전체 다층막에 의해 3개의 색광이 합성된다.
투사 광학계(160)는 복수 조(組) 렌즈로 이루어지는 렌즈 유닛으로 구성되며, 크로스 다이클로익 프리즘(150)에서 합성된 컬러 화상을 확대 투사한다.
상술한 인티그레이터 조명 광학계(110), 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130), 전기 광학 장치(140), 크로스 다이클로익 프리즘(150), 및 투사 광학계(160)를 구비한 광학 엔진은 광학 부품을 수납하는 광학 부품용 하우징에 수납되어 일체화될 수 있다.
여기서, 색분리 광학계(120), 릴레이 광학계(130)를 구성하는 렌즈, 및 미러 등의 광학 부품은 광학 부품용 하우징에 대하여 직접 고정되지만, 인티그레이터 조명 광학계(110)에 관해서는 제 1 렌즈 어레이(112A), 제 2 렌즈 어레이(112B), 및 PBS 어레이(112C)는, 유지 프레임(112D)에 의해 조명 광학 유닛(112)으로서 일체화되어 있기 때문에, 조명 광학 유닛(112)의 유지 프레임(112D)마다 광학 부품용 하우징에 장착된다.
이와 같이, 종래의 프로젝터(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 광원 램프(111A)만을 이용하므로 저휘도라는 문제점이 있었다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 프로젝터의 멀티 램프 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명에 따른 프로젝터의 광원은 복수의 멀티 램프(310A, 310B, 310C, 310D, 310E, 310F)가 병렬로 구성된다. 예를 들어, 조명(즉, 빛)을 발생시키기 위하여 광원으로 사용되는 램프는 할로겐 램프, UHP 램프 등일 수 있다.
또한 각 램프(310A, 310B, 310C, 310D, 310E, 310F)는 리플렉터(320)의 곡면 중심에서 빛이 모일 수 있는 각도로 구성되어, 최대한의 빛의 출력될 수 있도록 한다.
이와 같이 본 발명에 따른 프로젝터에서는 광원으로서의 램프를 복수로 구성함으로써 저휘도라는 프로젝션 텔레비젼의 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복수의 램프를 구비한 프로젝션 텔레비전의 광학 엔진은 대형 화면과 고화질이 가능한 프로젝션 텔레비전의 단점인 저휘도를 개선할 수 있다.

Claims (3)

  1. 광원 장치, 조명 광학 유닛 및 중첩 렌즈를 포함하는 인티그레이터 조명 광학계로 이루어진 프로젝션 텔레비전의 광원장치에 있어서,
    빛을 발생시키는 복수의 램프; 및
    상기 램프에서 발산한 빛을 집광하여 상기 조명 광학 유닛에 일치하도록 출력하는 리플렉터
    를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전의 광원장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 램프는 병렬로 연결되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전의 광원장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 램프는 상기 리플렉터의 곡률 중심에서 최대의 빛이 모이는 각도로 설치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 텔레비전의 광원장치.
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