KR20070120789A - 프로젝션 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로젝션 장치에 관한 것이다.
본 발명은 적어도 둘 이상의 램프를 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 램프는 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사판과 상기 램프에서 방출되는 빛을 반사판 방향으로 반사하는 다색성(dichroic) 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면 프로젝션 장치에서 N개의 광원을 사용하여, N배의 밝기를 얻을 수 있다.
다색성 층, 초고압 수은등

Description

프로젝션 장치{A projection device}
도 1은 일반적인 프로젝션 장치에 사용되는 광원을 나타낸 도면이고,
도 2a는 도 1에 도시된 광원의 발광부를 나타낸 도면이고,
도 2b는 본 발명에 따른 프로젝션 장치에 사용되는 광원의 발광부를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2a에 도시된 발광부를 사용한 광원의 일실시예를 나타낸 도면이고,
도 4a 및 도 4b는 도 2b에 도시된 발광부를 포함한 광원을 2개 사용한 실시예를 나타낸 도면이고,
도 5는 도 2b에 도시된 발광부를 포함한 광원을 4개 사용한 실시예를 나타낸 도면이고,
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 다색성 층 5 : 발광부
10: 광원 20 : 적색 필터
30 : 적색 반사면 40 : 청색 필터
50 : 제 1 청색 반사면 60 : 제 2 청색 반사면
70 : 적색 LCD 80 : 녹색 LCD
90 : 청색 LCD 100 : 프리즘
110 : 프로젝션 렌즈 120 : 스크린
130 : 제 1 편광 빔 스프릿터
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 디스플레이의 조명장치에 관한 것이다.
위성 및 디지털 방송이 본격화되면서 고휘도를 갖는 대형 화면 디스플레이에 대한 수요와 관심이 증가하고 있으며, 이에 따라 프로젝션 시스템에 대한 기대와 역할이 매우 증가하고 있다.
프로젝션 시스템은 고출력 램프 광원으로부터 출사된 광을 화소단위로 온-오프(on-off) 제어하여 영상을 이루는 라이브 밸브의 개수에 따라 단판식과 이판식 및 삼판식 등으로 나뉜다. 단판식 프로젝션 시스템은 삼판식에 비하여 광학계 크기를 작게 제조할 수 있으나, 백색광을 시퀀셜 방법으로 적색과 녹색 및 청색 색상으로 분리하여 사용하므로 삼판식에 비하여 광효율이 1/3로 저하되는 문제점이 있었다. 따라서, 단판식 프로젝션 시스템의 경우에는 광효율을 향상시키기 위하여 광원의 개수를 증가시키고자 하는 노력이 있었다.
그러나, 단판식 프로젝셕 시스템 등에서 광원의 개수를 증가시키는 경우 다 음과 같은 문제점이 있었다.
복수 개의 램프 등을 사용하여 광원을 구성하면, 각각의 램프 등으로부터 투사된 빛은 각각 진행하는 경로가 중복될 수 밖에 없으므로 손실이 발생할 수 밖에 없다. 따라서, N개의 램프를 광원으로 사용하여도 1 개의 램프를 사용하는 경우보다 N 배의 밝기를 얻을 수가 없다.
따라서, 복수 개의 램프 등을 광원으로 사용하면 프로젝션 장치의 부피는 그만큼 증가하게 되나, 광원에서 투사되는 빛의 밝기는 그만큼 증가하지 않아 광손실이 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수 개의 램프를 광원으로 사용하면서 광손실 없이 밝기가 증가되는 프로젝션 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 둘 이상의 램프를 포함하여 이루어지고, 상기 각각의 램프는 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사판과 상기 램프에서 방출되는 빛을 반사판 방향으로 반사하는 다색성(dichroic) 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치를 제공한다.
바람직하게는 적어도 둘 이상의 램프의 반사판은 타원을 이루고 각각의 램프의 초점 중 어느 하나는 일치하는 것을 특징으로 하고, 더욱 바람직하게는 램프는 초고압 수은등인 것을 특징으로 한다.
그리고, 다색성 층은 램프의 방전 공간 내에 타원형으로 형성된 것이 바람직하고, 각각의 램프의 초점과 반사판이 이루는 각도는 20 도 내지 30 도인 것이 바람직하다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
종래와 동일한 구성 요소는 설명의 편의상 동일 명칭 및 동일 부호를 부여하며 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 일반적인 프로젝션 장치에 사용되는 광원을 나타낸 도면이다. 프로젝션 장치에 사용되는 광원의 일실시예로 초고압 수은등을 도시하였다. 수은등(Mercury Arc Lamp)은 수은가스의 방전을 이용한 것으로, 휘도가 높고 전력소모가 적고 광속이 크며 백열등에 비해 효율이 높으므로 광원으로 사용되고 있다. 도 1에서 광원의 일측면에는 반사면이 구비되어 발광부에서 방출된 빛을 반사하여 반대 방향으로 진행시킨다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이 반사면에서 반사된 빛은 초점으로 수렴하며, 초점과 상기 초점에 입사되는 빛이 이루는 각도는 약 60도를 이루는 것이 광효율 향상과 컨트라스트(contrast) 향상 등 광학적 성능을 위하여 바람직하다.
도 2a는 도 1에 도시된 광원의 발광부를 나타낸 도면이다. 초고압 수은등의 발광부는 수은 등의 방전 가스가 고압으로 충전되어 있으며, 도시된 바와 같이 양극과 음극이 소정 간격으로 이격되어 구비되어 있다.
도 2b는 본 발명에 따른 프로젝션 장치에 사용되는 광원의 발광부를 나타낸 도면이다. 도 2에서 발광부(5)의 일측면에는 반사면이 구비되어 있고, 상기 반사면과 반대 방향에는 다색성(dichroic) 층이 형성되어 있다. 따라서, 발광부(5)에서 방출되어 반사면으로 진행한 빛은, 반사면에서 반사되어 상기 반사면의 반대 방향으로 진행한다. 그리고, 상술한 도2a에서 반사면과 반대 방향으로 진행하여 손실되던 빛이, 도 2b에서는 다색성 층(1)이 형성된 부분에서 반사되어 최종적으로 반사면에서 재반사된다.
도 3은 도 2a에 도시된 발광부를 사용한 광원의 일실시예를 나타낸 도면이다. 반사면의 크기가 증가하면 그에 따라서 광원 전체의 크기가 커지므로, 프로젝션 장치의 부피가 증가하는 단점이 있다. 따라서, 크기가 작은 반사면을 사용하는 것이 바람직한데, 상술한 바와 같이 초점과 입사되는 빛이 약 60도를 이루려면 크기가 작은 반사면을 사용할 수 없다. 그러므로, 도 4에 도시된 바와 같이 광원의 전면에 집속렌즈를 구비하면, 도시된 바와 같이 광원에서 방출되는 빛은 약 24도의 각도를 이루나 집속렌즈를 통과하여 굴절되어 초점과 약 60도의 각도를 이룬다.
본 발명에서는 램프를 복수 개 사용하여 프로젝션 장치를 구성하는데, 이 때 각각의 램프로 도 2b에 도시된 다색성 층이 형성된 램프를 사용한다. 만일 도 1과 도 2a에 도시된 램프를 사용하면 복수 개의 램프에서 초점으로 입사되는 빛은 60도의 2배인 120도가 되어 광효율이 저하되는 단점이 있다. 또한, 도 2a에 도시된 램프에 크기가 작은 반사면을 사용하여 초점으로의 입사각이 약 30도가 되도록 하여, 상술한 램프를 복수 개 사용하면 초점거리로의 입사각도를 약 60 도로 조절할 수 있으나 각각의 상술한 바와 같이 각각의 램프에서 광손실이 발생하는 문제점이 있 다.
따라서, 본 발명에서는 도 2b에 기재된 바와 같이 다색성 층이 형성된 램프를 복수 개 사용하여 광원으로 이용한다. 그러므로, 상술한 바와 같이 각각의 램프에서 광손실이 없이도 크기가 작은 반사면을 사용하여 점으로 입사되는 빛의 각도를 약 24도 내외로 줄일 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 도 2b에 도시된 발광부를 포함한 광원을 2개 사용한 실시예를 나타낸 도면이다. 2개의 램프를 나란히 구비하여 광원을 이루고 있으며, 각각의 광원은 발광부의 일측면에 다색성 층을 구비하고 있다. 그리고, 각각의 램프에서 입사되는 빛이 초점과 약 30도를 이루어 광원전체에서 초점으로 입사되는 빛은 약 60도를 이루므로, 상술한 바와 같이 광효율 향상과 컨트라스트(contrast) 향상 등을 이룰 수 있다. 그리고, 상술한 2개의 램프에 구비된 반사면은 포물면을 이루는 것이 바람직하고, 이 때 전체 광원의 초점이 일치해야 하므로 각각의 램프에 구비된 반사면의 초점 중 하나는 일치하여야 한다.
도 5는 도 2b에 도시된 발광부를 포함한 광원을 4개 사용한 실시예를 나타낸 도면이다. 도 5에서 4개의 램프를 광원으로 사용하고 있으며, 각각의 램프는 다색성 층을 구비하고 있다. 또한, 각각의 램프에서 반사되는 빛이 초점과 이루는 각도는 약 15도를 이루는 것이 바람직하고, 각각의 램프의 반사면의 초점 중 하나는 일치하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명에 따른 디스플레이 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다. 본 발명에 따른 프로젝션 장치는 광원(10)과 편광 빔 스프릿터(Polarizing Beam Splitter : PBS, 130)와 적색 필터(20)와 적색 반사면(30)과 청색 필터(40)와 제 1 청색 반사면(50)과 제 2 청색 반사면(60)과 적색 LCD(Liquid Crystal Display, 70)와 녹색 LCD(80)와 청색 LCD(90)와 프리즘(Prism, 100)과 프로젝션 렌즈(110) 및 스크린(120)을 포함하여 이루어진다. 광원(10)은 도 4a 내지 도 5에 도시된 바와 같이 다색성 층이 구비된 램프를 복수 개 사용하는 것을 특징으로 한다.
상술한 본 발명에 따른 프로젝션 장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
광원(10)에서 투사된 빛은 편광 빔 스프릿터(130)에 의하여 하나의 편광 방향의 빛으로 변환되어 진행된다. 편광된 빛은 적색 필터(20)에 의하여 적색 광은 투과하고 녹색 광과 청색광은 반사된다. 이어서, 적색 필터(20)를 투과한 적색 광은 적색 미러(30)에 의하여 반사되어 적색 LCD(70)에 조사된다. 그리고, 적색 필터(20)에서 반사된 녹색 광과 청색 광은 청색 필터(40)에 의하여 청색 광은 투과되고 녹색 광은 반사되며, 상술한 반사된 녹색 광은 녹색 LCD(80)에 조사된다. 그리고, 청색 필터(40)에 의하여 투과된 청색 광은 제 1 청색 반사면(50) 및 제 2 청색 반사면(60)에 차례로 반사된 후, 청색 LCD(90)에 조사된다. 상술한 각각의 적색, 청색 및 녹색 LCD(70,80,90)는 전기적인 신호에 의하여 각각의 컬러(color)에 대한 영상을 표시하고, 각각의 컬러의 영상은 프리즘(100)에 의하여 합성되어 진행하며,합성된 컬러 형상은 프로젝션 렌즈(110)의 의하여 확대되어 스크린(120)에 투사된다.
복수 개의 램프를 광원으로 사용하면서도, 초점으로 입사되는 전체 입사광의 입사각이 약 60도를 이루어 광효율 향상과 컨트라스트 향상을 이룰 수 있다. 그리 고, 광원으로 사용되는 복수 개의 램프에는 다색성 층이 구비되어 광손실을 줄일 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능해도 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
상기에서 설명한 본 발명에 따른 프로젝션 장치의 효과를 설명하면 다음과 같다.
광원으로 복수 개의 램프를 광원으로 사용하면서도 광손실 없이 밝기가 증가되어, N개의 램프를 사용하여 N배의 밝기 증가를 기대할 수 있다.

Claims (10)

  1. 적어도 둘 이상의 램프를 포함하여 이루어지고,
    상기 각각의 램프는 광원에서 방출되는 빛을 반사하는 반사판과 상기 램프에서 방출되는 빛을 반사판 방향으로 반사하는 다색성(dichroic) 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 둘 이상의 램프의 반사판은 타원을 이루고,
    상기 각각의 램프의 초점 중 어느 하나는 서로 일치하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 램프는 초고압 수은등인 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 다색성 층은,
    상기 램프의 방전 공간 내에 타원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 램프의 초점과 반사판이 이루는 각도는 20 도 내지 30 도인 것을 특징으로 하는 프로젝션 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 램프에서 투사된 빛을 하나의 편광 방향의 빛으로 변환하는 편광 빔 스프릿터를 더 포함하는 프로젝션 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 하나의 편광 방향의 빛을 적색과 녹색 및 청색으로 분리하는, 적색과 황색 및 녹색의 색 분리 필터를 더 포함하는 프로젝션 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 각각의 색으로 영상을 표시하는, 적색과 황색 및 녹색의 LCD(Liquid Crystal Display)를 더 포함하는 프로젝션 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 각각의 색의 영상을 합성하는 프리즘을 더 포함하는 프로젝션 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 합성된 영상을 확대하여 스크린으로 투사하는 프로젝션 렌즈를 더 포함 하는 프로젝션 장치.
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