KR20070081310A - 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 램프에서 발생한 빛을 분리하는 컬러 휠에 관한 것이다. 본 발명은 빛을 출력하는 램프, 상기 램프에서 출력된 빛이 진행하는 방향에 구비되며, 여러 세그먼트(segment)로 이루어져 빛을 분리하는 상기 컬러 휠, 상기 컬러 휠을 회전시키는 모터, 상기 컬러 휠에 결합되어 상기 컬러 휠이 회전될 때 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 포함하여 이루어지는 프로젝션 시스템을 제공한다.

프로젝션 시스템, 컬러 휠, 이탈방지부재

Description

프로젝션 시스템{projection system}

도 1은 종래 기술에 따른 컬러 휠의 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 구성도;

도 3a는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠, 이탈방지부재의 사시도;

도 3b는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠, 이탈방지부재의 단면 사시도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100: 프로젝션 시스템 110: 램프

120: 라이트 터널 130: 컬러 휠

132: 이탈방지부재 140: 컨덴싱 렌즈

150: 영상계 160: 프로젝션 렌즈

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 램프에서 발생한 빛을 분리하는 컬러 휠에 관한 것이다.

프로젝션 시스템을 채택한 프로젝션 텔레비전 및 프로젝터는 미러(mirror)와 투사렌즈를 이용하여 스크린에 영상을 투사하는 원리를 응용하여 대형화면을 구현하는 기기이다. 이러한 프로젝션 시스템은 사용하는 영상을 표시하는 방식에 따라 분류가 되는데, 크게 PRT(CRT) 방식 광학 유닛, LCD (Liquid Crystal Display)방식 광학 유닛, DLP (Digital Light Processing) 방식 광학 유닛 그리고 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 방식 광학 유닛 등을 사용한다.

예전에 주로 사용하던 광학 유닛은 PRT(CRT)방식이라 하여 작고 상당히 밝은 브라운관에서 원하는 화면을 만든 후에 이것을 렌즈를 통해 스크린에 상이 맺히도록 하는 방식으로서, PRT(CRT)가 하나인 1관식과 R(적색), G(녹색), B(청색) 3 개의 PRT(CRT)를 가지는 3관식이 있다.

1관식의 경우에는 R, G, B 각각의 입자가 분리되어 보이므로 화면이 크면 입자가 구분되어 보이므로 돋보기로 브라운관을 확대해서 보는 것처럼 과히 보기가 좋지가 않으나 스크린까지의 거리에 따른 촛점의 조정이 용이한 잇점이 있고, 보통 밝기가 어둡고 해상도가 낮다.

3관식의 경우에는 R, G, B 빛을 각각 담당하는 PRT(CRT)관이 3 개가 존재하며, 이것들을 하나의 스크린상에 촛점이 일치하도록 투사하여 색이 분리되어 보이지 않는 좋은 영상을 얻을 수가 있고, 밝기와 해상도 또한 더 우수할 수 있다.

그러나 3개의 PRT(CRT)가 광축이 동일하게 일치하지 않으므로 3 개의 광축이 일치하는 선상에서 스크린을 구성하고 거기에서 촛점을 맞추어야 하는 촛점(Convergence) 조정상의 어려움이 있고, 부피가 상당히 크다는 단점이 있다.

요즘은 밝기가 떨어지고 PC 입력 시의 주파수에 따른 편향 조정의 어려움, 3관식의 경우 구조적인 단점에 의해서 발생하는 촛점(Convergence) 조정의 어려움 등등의 이유로 점점 사용이 줄고 있는 추세이다.

LCD 광학 유닛은 최근에 가장 많이 사용되고 있고, 가장 빠른 발전을 보여준 광학 유닛으로서 강력한 빛을 발하는 램프에서 발생된 빛을 투과형의 LCD 패널을 통과시킨 다음 렌즈로 전면 스크린에 상을 맺도록 하는 방식의 광학 유닛이다.

LCD 광학 유닛에서 사용하는 소자가 LCD 패널인 만큼 LCD 패널의 해상도에 따라서 광학 유닛의 해상도가 결정되며, 입력 주파수 변화에 따른 편향의 변화 등이 없어서 PC 입력에 대하여 강한 면을 지닌다.

LCD 광학 유닛 역시 저가형의 단판식과 고가형의 3판식이 있는데 최근에는 초저가형을 제외하고는 3판식을 선호하는 추세이며, 해상도도 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1366x768, 1366x1024 까지 등장하였고 가격대 및 밝기도 다양하게 존재한다.

특히 3판식 LCD 광학 유닛의 경우에는 R, G, B 각각의 패널을 통과한 빛의 프리즘을 통하여 광축을 일치시켜 하나의 광원에서 빛이 나오는 것처럼 만들어 준 다음 렌즈를 통과하므로 스크린 면과의 거리에 따른 촛점(Convergence) 조정의 어려움이 없어서 설치도 용이하고 기기의 크기도 PRT(CRT) 방식의 광학 유닛에 비해서 상당히 작은 이점이 있으며, PRT(CRT) 형태에 비해서 상대적으로 상당히 밝게 만들 수 있다.

DLP 방식 광학 유닛은 미국 Texas Instrument 사가 개발한 DMD칩(Digital Micromirror Device)를 사용한 완전히 새로운 투영방식의 광학 유닛이다.

DMD란 간단히 말해서 미세구동거울을 집적한 반도체 광스위치이다. SRAM(Static Random Access Memory)의 1셀 마다의 위에 형성된 16 ㎛크기의 각 알루미늄합금 미세거울은 온/오프상태마다 ±10˚의 경사를 갖는다.

바로 밑에 배치되어 있는 메모리의 정전계작용에 의해 지주에 설치된 미세거울이 작동한다.

이 미세거울에 의하여 투사된 빛이 반사되어 나가거나 반사되지 않거나 하는 시간을 조절하여 시간누적치에 해당하는 밝기 만큼을 사람이 보게 되므로써 화면의 각 Pixel 당 밝음/어두움을 표현할 수가 있다.

역시 단판식과 3 판식의 두 종류가 있으며, 단판식의 경우에는 광원과 미세거울 사이에 R, G, B 필터가 장착된 원판이 있어서 R, G, B 각각이 비치는 타이밍에 소자는 R, G, B 각각에 해당하는 이미지를 처리하여 3색 광원의 효과를 낸다.

단판식은 이렇게 시간축상에서 R, G, B 가 각각 시간을 나누어 사용해서 광효율이 떨어진다.

3 판식은 역시 하나의 광원으로부터 R, G, B 각각의 빛을 분리하여 3 색을 담당하는 소자에 각각 빛을 제공하는 방식을 취하므로 광효율이 뛰어나다.

각 미러의 스위칭 속도는 매초 50만회 이상이고, 팁에 입사한 빛은 디지털로 제어된다.

따라서, 종래의 아날로그 방식인 LCD처럼 영상처리된 디지털신호를 D/A변환기를 거치고 Gamma 신호등을 변환하는 과정이 불필요해진다.

LCOS 방식 광학 유닛은 아주 작은 LCD DISPLAY와 같은 구조를 하고 있으며 입력된 영상을 스크린에 투사하는 구조로 되어 있다. LCOS는 DMD에 비해 많은 장점을 가지고 있다.

DMD에 비해 반사각이 작고 좁은 면적으로 1픽셀을 실현할 수 있다. 이때문에 LCOS는 DMD와 동일한 면적의 칩을 만들 경우 픽셀수를 늘릴 수 있으며, 이 경우 비용 상승도 없다. 즉, LCOS를 이용한 프로젝션 텔레비전은 같은 비용으로 고화질을 실현할 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 상기 LCD, DLP 그리고 LCOS 등은 광원으로 램프를 사용하며, 색을 분리하는 컬러 휠을 사용한다.

도 1을 참조하여 상기 컬러 휠(1)을 설명하면, 컬러 필터(color filter)로 구성되는 여러 개의 세그먼트(segment)가 컬러 휠 허브(2)(color wheel hub)에 본드로 부착되어있다. 여기서, 세그먼트는 전체 면에 대하여 컬러 휠 허브(2)와 본드에 의하여 부착되는 것이 아니라, 빛이 통과하는 면을 고려하여 전체 면적의 10~20%이본드에 의하여 컬러 휠 허브(2)에 결합된다. 즉, 세그먼트는 전체 면적의 10~20% 정도만으로 원심력에 대하여 저항하는 구조로 이루어진다.

대부분의 컬러 휠은 본드만으로 컬러 휠 허브에 부착되어 있으며, 결과적으로 컬러 휠의 신뢰성은 본드에 전적으로 의존하고 있다. 따라서, 더욱 우수한 본드를 사용하지 못하면, 더 높은 회전 속도에 대하여 제품의 안정성이 떨어지는 구조를 가지고 있으며, 전체적인 시스템의 신뢰도도 감소한다.

또한, 최근 대형 디스플레이 시장의 한 축을 담당하고 있는 프로젝션 텔레비젼 및 프로젝터의 성능을 향상시키기 위하여, 여러가지 방법이 제안되고 있다. 그중에서 밝기를 획기적으로 향상시킨 방법으로 제시되는 브릴리언트 컬러(brilliant color)는 컬러 휠을 코팅함과 더불어 고속 회전수에서 동작 가능한 컬러 휠을 요구하고 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 고속회전에도 견듸는 컬러 휠을 가지는 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 빛을 출력하는 램프, 상기 램프에서 출력된 빛이 진행하는 방향에 구비되며, 여러 세그먼트(segment)로 이루어져 빛을 분리하는 상기 컬러 휠, 상기 컬러 휠을 회전시키는 모터, 상기 컬러 휠에 결합되어 상기 컬러 휠이 회전될 때 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 포함하여 이루어지는 프로젝션 시스템을 제공한다.

또한, 상기 이탈방지부재는 상기 컬러 휠의 가장자리를 감싸는 것을 특징으로 한다.

이하에서는, 상기 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 생략된다.

도 2를 참조하면, 상기 프로젝션 시스템(100)은 시청자에게 영상을 제공하기 위하여, 램프(110), 라이트 터널(120)(light tunnel), 컬러 휠(130)(color wheel), 컨덴싱 렌즈(140)(condensing lens), 영상계(150) 그리고 프로젝션 렌즈(160)(projection lens)를 포함하여 이루어진다.

상기 램프(110)는 빛을 발생한다. 이를 위하여, 상기 램프(110)는 아크 램프, LED 또는 레이저로 이루어진다. 상기 램프(110)에서 발생된 빛은 상기 라이트 터널(120)로 이동된다. 이때, 상기 램프(110)를 감싸는 리플렉터(111)(reflector)가 상기 램프(110)에서 발생된 빛을 상기 라이트 터널(120)로 집속하는 역할을 한다.

상기 라이트 터널(120)은 내부가 반사체로 이루어진 터널로 이루어질 수 있으며 막대 렌즈(rod lens)로 이루어질 수 있다. 보다 상세히 설명하면, 막대 렌즈는 자그마하고 길쭉한 거울 4개를 서로 마주보게 접합한 일종의 거울 통로로서, 그것을 통과한 빛은 난반사 되어 그 밝기 분포가 균일(Uniform)하게 된다. 상기와 같이 빛의 밝기를 고르게 하는 것은 최종적으로 스크린에 비추어지는 밝기를 고르게 하는 것과 같으며 프로젝션 스타일의 디스플레이에서는 아주 중요한 광학 부품이 된다.

상기 라이트 터널(120)을 통과한 빛은 색 분할을 위한 상기 컬러 휠(130)을 거치게 된다. 상기 컬러 휠(130)은 상기 라이트 터널(120)에 대략 수직하게 위치되어 회전한다. 그리고 상기 컬러 휠(130)을 회전시키기 위하여 모터(131)가 구비된다. 여기서, 상기 라이트 터널(120)과 상기 컬러 휠(130)의 위치는 서로 변경될 수 있다.

상기 컬러 휠(130)은 빛에 여러 가지로 분리하는 세그먼트로 이루어진다. 보 다 상세히 설명하면, 상기 컬러 휠(130)은 RGB로 색으로 분리하는 세그먼트 또는 옐로우(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan) 중에 적어도 두가지로 이루어지는 세그먼트로 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 컬러 휠(130)은 각 세그먼트가 360°를 3등분 하여 를 붙일 수도 있고, 경우에 따라서 특정 색을 다른 색에 비해 더 넓게 할당할 수도 있다.

여기서, 상기 컬러 휠(130)이 회전될 때, 분리되는 것을 방지하기 위하여 이탈방지부재(132)가 구비된다.

도 3a는 상기 컬러 휠(130), 모터(131) 그리고 이탈방지부재(132)의 사시도가 도시되어 있으며, 도 3b는 단면도가 도시되어 있다. 상기 도 3a와 3b를 참조하면, 상기 이탈방지부재(132)는 상기 컬러 휠(130)에 결합되어, 상기 컬러 휠(130)이 회전될 때 이탈되는 것을 방지한다. 상기 이탈방지부재(132)는 상기 컬러 휠(130)의 외각부분에 위치 및 고정된다. 여기서, 상기 이탈방지부재(132)는 본드에 의하여 상기 컬러 휠(130)에 결합될 수 있다.

그러나 상기 이탈방지부재(132)는 상기 컬러 휠(130)이 회전할 때 이탈되는 것을 보다 확실히 방지하기 위하여, 상기 컬러 휠(130)의 가장자리를 감싼다. 따라서, 상기 이탈방지부재(132)는 상기 컬러 휠(130)의 가장자리가 삽입되는 홈이 형성되는 링(ring) 형태로 이루어진다. 여기서, 상기 이탈방지부재(132)는 탄성을 가지는 고무 재질로 이루어질 수 있으며, 금속 재질로 이루어질 수 있다.

상기 컬러 휠(130)을 통과한 빛은 상기 컨덴싱 렌즈(140)로 진행되며, 상기 컨덴싱 렌즈(140)는 볼록 렌즈로 이루어져 상기 라이트 터널(120)과 상기 컬러 휠 (130)을 통과한 빛이 퍼지는 것을 방지하도록 빛을 집속한다. 상기 컨덴싱 렌즈(140)를 통과한 빛은 영상계(150)로 전송된다.

상기 영상계(150)는 빛을 영상으로 변환한다. 이를 위하여, 상기 영상계(150)는 프리즘, 패널 등을 포함하여 이우러진다. 상기 프리즘은 빛을 전반사 하거나 투과하여 상기 패널로 보내고, 상기 패널은 상기 빛을 영상신호로 바꾼다. 그리고 영상신호는 다시 상기 프리즘을 통해 프로젝션 렌즈(160)로 보내진다. 여기서, 상기 패널은 LCoS, DMD, LCD등 경우에 따라 요구되는 구조로 이루어진다.

상기 프로젝션 렌즈(160)는 영상신호를 스크린에 투사되도록 빛을 광각으로 확대한다.

한편, 상기 구성 요소 중에 일부는 같은 기능을 하는 다른 구성 요소로 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 컬러 휠이 회전될 때, 이탈방지부재에 의하여 분리되는 것을 방지한다.

또한, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 이탈방지부재가 구비되어 컬러 휠을 조립할 때, 기존에 사용하던 접착제보다 접착성이 약한 본드를 사용하여 원가를 절감할 수 있다.

또한, 반사체가 램프에서 발생한 빛을 항상 영상계로 정확히 반사시킬 수 있다. 본 명세서에서 하나의 실시예가 설명되었음에도 불구하고, 그 취지와 범주에서 벗어남 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수도 있다는 사실은 당업자에게 자명하다. 그러므로, 상술된 실시예는 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경된 모든 특정 형태를 포함한다.

Claims (2)

1. 빛을 출력하는 램프;

   상기 램프에서 출력된 빛이 진행하는 방향에 구비되며, 여러 세그먼트(segment)로 이루어져 빛을 분리하는 상기 컬러 휠;

   상기 컬러 휠을 회전시키는 모터;

   상기 컬러 휠에 결합되어, 상기 컬러 휠이 회전될 때 이탈되는 것을 방지하는 이탈방지부재를 포함하여 이루어지는 프로젝션 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 이탈방지부재는 상기 컬러 휠의 가장자리를 감싸는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

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