KR20070006241A

KR20070006241A - 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치

Info

Publication number: KR20070006241A
Application number: KR1020050061391A
Authority: KR
Inventors: 오남석
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2005-07-07
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2007-01-11

Abstract

본 발명은 프로젝터 및 프로젝션 텔레비젼 등에 이용되는 디엘피 시스템에서 두 개의 램프로부터 발생되는 광을 스크린에 투영할 수 있는 광원 장치를 제공하는 것으로, 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 램프; 및 제 1 및 제 2 램프로부터 발생된 광들을 동시에 광터널로 반사시키기 위한 반사 부재를 포함한다.

디엘피, 이중, 램프, 광

Description

디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치{Light source apparatus using dual lamp in DLP system}

도 1은 종래의 디엘피 시스템에서 광원 장치의 전면도.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치의 전면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 반사 부재의 단면도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 구조도.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 구조도.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 장치를 이용한 디엘피 시스템의 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

200: 광원 장치 210: 제 1 램프

220: 제 2 램프 230: 광터널

240, 310: 반사 부재 241: 제 1 반사면

242: 제 2 반사면 243: 반사 부재의 몸체

311 내지 314: 제 1 내지 제 4 반사 렌즈

410: 광변조기

본 발명은 디엘피(DLP : Digital Light Processing) 시스템에 관한 것으로서, 특히 프로젝터 및 프로젝션 텔레비젼 등에 이용되는 디엘피 시스템에서 두 개의 램프로부터 발생되는 광을 스크린에 투영할 수 있는 광원 장치에 관한 것이다.

DLP는 LCD(Liquid Crystal Display) 프로젝션(Projection) 시스템에 대비되는 새로운 디스플레이 방식으로서, 빛을 반사하는 소자을 이용하여 고선명 화질을 실현하는 방법이다. 즉, 반사형 소자 수십만 개를 하나의 칩에 집적한 장치를 이용해 빛을 선택적으로 반사함으로써 고휘도, 고해상도의 영상을 표현하는 기술이다. 영사기, 브라운관(CRT), 액정표시장치(LCD)를 거치면서 발전해 온 투사형 화면 표현기술의 연장선상에 있으나 이미 상용화된 액정표시장치(LCD)에 비해 반사형이라는 특징을 갖는다.

DLP는 디스플레이 해상도와 일치하는 수백만 개의 마이크로 미러(Micro nirror)들이 집적된 디엠디(DMD : Digital Micro-mirror Display)를 핵심으로 하여 디엠디(DMD) 각각의 미러를 제어하기 위한 신호처리 칩(chip)들로 구성된다. 이러한 DLP 시스템의 구성에 대해 공개특허공보 제 2004-0091830 호(공개일자 : 2004.11.02)에 공개된 내용을 통해 살펴보면 다음과 같다.

일반적인 DLP 시스템은, 빛이 발생되는 램프와, 상기 램프에서 발생된 빛이 통과되는 막대 렌즈와, 상기 막대 렌즈를 통과한 백색광이 RGB로 색분할되는 컬러 휠과, 상기 컬러 휠을 지난 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens)와, 상기 컨덴싱 렌즈를 거친 빛이 반사되는 프리즘과, 상기 프리즘에 반사된 빛을 스크린에 비추는 디엠디와, 상기 디엠디에서 반사된 빛을 확대하는 프로젝션 렌즈로 구성된다.

이와 같은 구성을 갖는 일반적인 디엘피 시스템에 사용되는 종래의 광원 장치는 도 1에서와 같은 구성을 갖는다.

도 1은 종래의 디엘피 시스템에서 광원 장치의 전면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 광원 장치(100)는 광을 발생하기 위한 램프(110)로 이루어지며, 이 램프(110)로부터 발생된 광터널(120)로 조사된다.

이렇게 램프(110)로부터 발생되어 광터널(120)로 조사된 광은 디엘피 시스템을 통해 스크린에 투영되며, 특히 램프(110)로부터 발생되는 광의 밝기에 비례하여 스크린 상의 영상 화면이 밝아지는 특징이 있다.

즉, 하나의 램프(110)을 사용하는 경우보다 두 개의 램프를 사용하게 되면 디엘피 시스템을 통해 투영되는 광이 더욱 밝아질 것이고, 이로 인해 스크린 상의 영상 화면도 밝아질 것이다. 그러나, 종래의 광원 장치는 하나의 램프만을 사용하고 있기 때문에 스크린 상의 영상 화면의 밝기가 떨어졌고, 더욱이 장기간 사용으로 인해 램프의 성능이 저하되는 경우 스크린 상의 영상 화면이 어두어지는 문제점 이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 프로젝터 및 프로젝션 텔레비젼 등에 이용되는 디엘피 시스템에서 두 개의 램프로부터 발생되는 광을 스크린에 투영할 수 있는 광원 장치를 제공한다.

본 발명의 다른 목적은 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용하여 광을 조사함으로써, 스크린에 투영되는 화면의 밝기를 현저하게 개선할 수 있는 광원 장치를 제공한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 램프; 및 상기 제 1 및 제 2 램프로부터 발생된 광들을 동시에 광터널로 반사시키기 위한 반사 부재를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치의 전면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 광원 장치(200)는, 광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 램프(210, 220)와, 제 1 램프(210)로부터 발생되는 광을 제 1 반사면을 통해 광터널(Light Tunnel)(230)로 반사시키고 제 2 램프(230)로부터 발생되는 광을 제 2 반사면을 통해 광터널(230)로 반사시키기 위한 반사 부재(240)를 구비한다.

여기서, 반사 부재(240)의 제 1 및 제 2 반사면(241, 242)으로부터 반사되는 광이 동시에 광터널(230)로 입사될 수 있도록 하기 위하여, 광터널(230)은 반사 부재(240)의 정중앙 부분, 즉 제 1 및 제 2 반사면(241, 242) 사이에 위치되되, 반사 부재(240)와 일정 거리 이격되어 배치된다.

제 1 램프(210)는 반사 부재(240)의 제 1 반사면(241)으로부터 일정 거리 이격되어 위치되되, 제 1 반사면(241)과 일정 각도만큼 경사를 이루도록 배치되는데, 이는 제 1 램프(210)로부터 발생된 광이 제 1 반사면(241)에 의해 회절되어 광터널(230)로 반사되도록 하기 위한 것이다.

제 2 램프(220)는 반사 부재(240)의 제 2 반사면(242)으로부터 일정 거리 이격되어 위치되되, 제 2 반사면(242)과 일정 각도만큼 경사를 이루도록 배치되는데, 이는 제 2 램프(220)로부터 발생된 광이 제 2 반사면(242)에 의해 회절되어 광터널(230)로 반사되도록 하기 위한 것이다.

그리고, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광이 반사 부재(240)를 거쳐 동시에 광터널(230)로 입사되도록 하기 위하여, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)는 반사 부재(240)를 중심으로 대칭되게 배치된다.

이와 같이 배치된 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 광이 발생되면, 도면에 도시된 바와 같이 반사 부재(240)는 입사되는 광을 회절시켜 광터널(230)로 반사시키되, 제 1 램프(210)로부터 입사되는 광은 제 1 반사면(241)을 통해 회절시키고, 제 2 램프(220)로부터 입사되는 광은 제 2 반사면(242)을 통해 회절시킨다.

이렇게 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광을 회절시켜 광터널 (230)로 조사하는 반사 부재(240)의 구조에 대해 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 반사 부재의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 반사 부재(240)는, 유리 재질로 이루어진 몸체(243)와, 몸체(243)의 일측면에 코팅(coating)되는 제 1 및 제 2 반사면(241, 242)으로 이루어진다.

우선, 유리 재질의 몸체(243)의 일측면에 비구면 타입의 제 1 및 제 2 반사면(241, 242)을 형성시킨 후, 비구면 타입의 제 1 및 제 2 반사면(241, 242) 상에 일정 두께로 반사 물질을 코팅한다. 여기서, 반사 물질로는 은, 알루미늄 및 유전체 등이 사용될 수 있다.

이와 같이 반사 물질로 코팅된 제 1 및 제 2 반사면(241, 242)이 비구면 타입으로 이루어지기 때문에, 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광이 각각 제 1 및 제 2 반사면(241, 242)에 의해 회절되어 광터널(230)로 조사되는 것이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 구조도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광원 장치(300)는, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광을 회절시켜 광터널(230)로 반사시키되, 4개의 반사 렌즈로 이루어진 반사 부재(310)를 이용하여 광을 반사시킨다.

여기서, 반사 부재(310)는, 제 1 램프(210)로부터 발생된 광을 비스듬히 반사시키기 위한 제 1 반사 렌즈(311)와, 제 1 반사 렌즈(311)에 의해 반사된 광을 광터널(230)로 반사시키기 위한 제 2 반사 렌즈(312)와, 제 2 램프(220)로부터 발생된 광을 비스듬히 반사시키기 위한 제 3 반사 렌즈(313)와, 제 3 반사 렌즈(313)에 의해 반사된 광을 광터널(230)로 반사시키기 위한 제 4 반사 렌즈(314)를 구비한다.

제 1 반사 렌즈(311)는 반사면이 제 1 램프(210)와 제 2 반사 렌즈(312)를 비스듬히 향하도록 배치되며, 그리고 제 2 반사 렌즈(311)는 반사면이 제 1 반사 렌즈(311)와 광터널(230)을 비스듬히 향하도록 배치된다.

또한, 제 3 반사 렌즈(313)는 반사면이 제 2 램프(220)와 제 4 반사 렌즈(314)를 비스듬히 향하도록 배치되며, 그리고 제 4 반사 렌즈(314)는 반사면이 제 3 반사 렌즈(313)와 광터널(230)을 비스듬히 향하도록 배치된다.

이와 같이 반사 부재(310)를 구성하는 제 1 내지 제 4 반사 렌즈(311 내지 314)들이 서로 대칭되게 배치되기 때문에, 제 1 램프(210)로부터 발생된 광이 제 1 및 제 2 반사 렌즈(311, 312)에 의해 광터널(230)로 반사되고, 또한 제 2 램프(220)로부터 발생된 광이 제 3 및 제 4 반사 렌즈(313, 314)에 의해 광터널(230)로 반사되는 것이다.

그리고, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광이 반사 부재(310)를 통해 동시에 광터널(230)에 조사되도록 제 1 및 제 2 반사 렌즈(311, 312)와 제 3 및 제 4 반사 렌즈(313, 314)를 대칭되게 배치한다.

도 5는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 이중 램프를 이용한 광원 장치의 구조도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 광원 장치(400)는, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광을 회절시켜 광터널(230)로 반사시키기 위한 광변조기(410)를 구비한다.

여기서, 광변조기(410)는 입사되는 광을 회절시키는 특성을 갖을 뿐만 아니라, 사용자가 임의로 광변조기(410)의 회절 편차를 조절할 수 있기 때문에 본 발명을 구현함에 있어, 회절 특성이 좋은 광변조기(410)를 상기 반사 부재로 이용할 경우 본 발명을 보다 더 용이하게 구현할 수 있을 것이다.

그리고, 광변조기(410)는 정방향, 즉 수직 방향으로 입사되는 광을 회절시키는 특성이 있기 때문에, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)와 광변조기(410)를 일정 거리만큼 이격시켜 배치하되, 반드시 제 1 및 제 2 램프(210, 220)와 광변조기(410)를 경사지도록 배치하지 않아도 된다. 그러나, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광이 광변조기(410)를 거쳐 동시에 광터널(230)로 입사되도록 하기 위하여, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)는 광변조기(410)를 중심으로 대칭되게 배치된다.

한편, 본 발명에서는 통상적으로 사용되고 있는 광변조기를 반사 부재로서 적용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 광원 장치를 이용한 디엘피 시스템의 구성도이다.

도 6을 참조하면, 디엘피 시스템(500)은, 백색광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 램프(210, 220)와, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 백색광들을 동시에 반사시키기 위한 반사 부재(240)와, 반사 부재(240)에 의해 반사되는 백색광을 통과시키는 광터널(510), 광터널(510)을 통과한 백색광을 순색의 R,G,B 광으로 분리시키는 컬러 휠(520)과, 컬러 휠(520)에 의해 분리된 R,G,B 광을 집속시켜 조사하는 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens)(530)와, 컨덴싱 렌즈(530)를 통해 집속되는 R,G,B의 영상을 순차적으로 표시하여 하나의 화면을 구현하기 위한 DMD(540)와, 컬러 휠(520)의 구동축을 회전시키기 위한 구동 모터(550)와, 소정의 컬러휠 구동프로그램에 따라 DMD(540)를 구동시키고 구동 모터(550)의 회전속도를 조절하는 구동 드라이버(560)와, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)에 발생된 백색광이 스크린(570)에 투사되는 것을 제어하고, 구동 드라이버(560)에 설정된 구동프로그램에 맞추어 컬러 휠(520)의 회전속도를 제어하는 주제어부(580)와, DMD(540)에 의해 조사되는 영상신호를 확대시켜 스크린(570)에 조사하기 위한 투사 렌즈(590)를 구비한다.

광터널(510)에는 작고 길쭉한 거울 4개가 서로 마주보도록 접합된 막대 렌즈(Rod Lens)를 채용할 수 있다. 이렇게 막대 렌즈로 광터널(510)을 구현하면, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 백색광은 광터널(510)을 통과하여 난반사되고 밝기 분포가 균일해진다. 즉, 광터널(510)이 투사 광의 밝기를 고르고 균일하게 만들어 줌으로써 스크린(570)에 조사되는 광의 밝기가 고르게 되도록 하기 때문에, 이러한 기능을 수행하는 광터널(510)은 프로젝션 방식의 디스플레이에서 중요한 광학 소자가 된다.

컬러 휠(520)은 일정한 면적의 RGB 컬러필터로 구성되고 광터널(510)을 통과 한 백색광을 DMD(540)의 해당 색의 신호에 맞추어 회전하여 R,G,B 광을 순차적으로 투과시킴으로써, 제 1 및 제 2 램프(210, 220)에서 발생된 백색광을 R,G,B 광으로 분리시켜 컨덴싱 렌즈(530)로 조사한다.

컨덴싱 렌즈(530)는 컬러 휠(520)에 의해 분리되어 입사되는 R,G,B 광을 집속시켜 DMD(540)에 조사하되, R,G,B 광을 DMD(540)의 크기에 맞게 조절하여 조사한다. 그리고, 도면 상에서는 컨덴싱 렌즈(530)를 하나만 도시하였으나, 컬러 휠(520)과 DMD(540) 사이에는 적어도 하나 이상의 컨덴싱 렌즈(530)가 배치된다.

DMD(540)는 반도체 공정을 통해 제작되는 칩(Chip)으로 구현되며, 엄지손가락 크기의 칩의 면적에 16×16㎛ 크기의 거울이 수십만개 내지 수백만개가 형성되어 있다. 고화질(High Definition)신호의 경우 A/D(Analog-to-Digital)변환된 영상신호는 대표적으로 그 해상도가 수평방향으로 1280픽셀(pixel), 수직방향으로 720라인(line)으로 구성된다. 이러한 DMD(540)는 컨덴싱 렌즈(530)를 통해 입사되는 R,G,B 광을 스크린(570) 방향으로 반사시킨다.

구동 모터(550)는 통상적으로 사용되는 직류(DC) 모터로서, 컬러 휠(520)의 구동축(미도시)을 통해 컬러 휠(520)에 연결되고, 이 구동축을 회전시킴으로써 컬러 휠(520)을 회전시키게 된다.

구동 드라이버(560)는 주제어부(580)에 의해 소정의 컬러휠 구동프로그램에 따라 구동 모터(550)의 구동 속도를 조절하여 컬러 휠(520)의 동작을 제어하되, 주제어부(580)의 제어를 받는다.

주제어부(580)는 영상투사에 관한 실행프로그램을 내장하고 있으며, 이 실행 프로그램에 따라 컬러 휠(520)의 회전을 제어하여 제 1 및 제 2 램프(210, 220)로부터 발생된 광이 R,G,B 광으로 분리되어 조사되도록 한다.

본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 프로젝터 및 프로젝션 텔레비젼 등에 이용되는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용하여 광을 조사함으로써, 스크린에 투영되는 영상 화면을 보다 더 밝게하여 주고, 또한 장기간 사용으로 인해 램프의 성능이 떨어지더라도 하나의 램프를 사용할 때에 비해 스크린 상의 영상 밝기를 보다 더 오래 지속할 수 있다.

Claims

광을 발생하기 위한 제 1 및 제 2 램프; 및

상기 제 1 및 제 2 램프로부터 발생된 광들을 동시에 광터널로 반사시키기 위한 반사 부재

를 포함하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 부재는, 상기 제 1 램프로부터 발생된 광을 제 1 반사면을 통해 상기 광터널로 반사시키고 상기 제 2 램프로부터 발생되는 광을 제 2 반사면을 통해 상기 광터널로 반사시키는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 반사 부재는 유리 재질의 몸체로 이루어지되, 상기 제 1 및 제 2 반사면은 상기 몸체의 일측면에 비구면 타입으로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 반사면에는 은, 알루미늄 및 유전체와 같은 반사 물질이 일정 두께로 코팅되는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 램프는, 상기 반사 부재로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되되, 상기 반사 부재를 중심으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 부재는,

상기 제 1 램프로부터 발생된 광을 비스듬히 반사시키기 위한 제 1 반사 렌즈;

상기 제 1 반사 렌즈에 의해 반사된 광을 상기 광터널로 반사시키기 위한 제 2 반사 렌즈;

상기 제 2 램프로부터 발생된 광을 비스듬히 반사시키기 위한 제 3 반사 렌즈; 및

상기 제 3 반사 렌즈에 의해 반사된 광을 상기 광터널로 반사시키기 위한 제 4 반사 렌즈

를 포함하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 램프는, 상기 제 1 및 제 2 반사 렌즈로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되고, 상기 제 2 램프는 상기 제 3 및 제 3 반사 렌즈로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되되, 상기 제 1 및 제 2 램프는 상기 제 1 내지 제 4 반사 렌즈를 중심으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 부재는, 상기 제 1 및 제 2 램프로부터 발생된 광들을 동시에 회절시켜 상기 광터널로 반사시키기 위한 광변조기인 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 램프는, 상기 광변조기로부터 일정 거리만큼 이격되어 배치되되, 상기 광변조기를 중심으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 디엘피 시스템에서 이중 램프를 이용한 광원 장치.