KR100826021B1 - 프로젝션 시스템. - Google Patents

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KR100826021B1
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Abstract

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 고속으로 회전하는 컬러 휠의 안정적인 고정 및 지지를 위하여 별도의 결합돌기 및 결합홀이 구비되고, 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리 간의 간섭을 방지하기 위하여 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터의 장착 위치를 조정함으로써, 컬러 휠의 고정구조가 최적화되는 동시에 컬러 휠과 타 구성 요소간의 간섭이 방지되도록 하는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
상기되는 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 램프로부터 방출되는 빛을 적/녹/청색의 빛으로 분리하는 컬러 휠; 상기 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터; 상기 컬러 휠을 지지하는 서포터; 상기 서포터가 결합되는 플레이트;가 포함되고, 상기 서포터 또는 플레이트 중 적어도 일측에는 돌기가 형성되고 타측에는 홀이 형성되어, 상기 돌기가 홀에 삽입되어 수용됨으로써 상기 서포터가 플레이트에 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하여, 컬러 휠의 고정 구조가 최적화되고 컬러 휠과 타 구성 요소간의 간섭이 방지됨으로써 제품 내구성 및 동작 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
프로젝션, 컬러 휠, 간섭, 고정

Description

프로젝션 시스템.{Projection system}
도 1은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 광학 엔진의 외관 사시도.
도 3은 상기 광학 엔진의 일부 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 광학 엔진이 베이스에 결합되는 모습을 보여주는 분해 사시도.
도 5는 상기 광학 엔진의 분해 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 배면 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 컬러 휠 플레이트의 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 컬러 휠 서포터의 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 광학 엔진의 컬러 휠 간섭방지구조를 설명하기 위한 컬러 휠 어셈블리의 배면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프로젝션 시스템 10 : 광학 엔진 유닛
12 : DMD 팬 20 : 광학 엔진
21 : 램프 어셈블리 23 : 라이트 터널 하우징
24 : 라이트 터널 어셈블리 25 : 컨덴싱 렌즈
26 : DMD 어셈블리 27 : 액추에이터
28 : 반사계 케이스 29 : 폴딩 미러
30 : 전반사 프리즘 31 : 투사 렌즈 어셈블리
50 : 컬러 휠 어셈블리 51 : 컬러 휠
52 : 컬러 휠 플레이트 53 : 모터
54 : 컬러 휠 서포터
본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 고속으로 회전하는 컬러 휠의 안정적인 고정 및 지지를 위하여 별도의 결합돌기 및 결합홀이 구비되고, 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리 간의 간섭을 방지하기 위하여 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터의 장착 위치를 조정함으로써, 컬러 휠의 고정구조가 최적화되는 동시에 컬러 휠과 타 구성 요소간의 간섭이 방지되도록 하는 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
최근, 대화면 고화질 디스플레이 장치가 주요한 화제로 떠오르고 있으며, 이러한 대화면 고화질 디스플레이 장치로서 CRT(Cathode Ray Tube) 텔레비전, LCD(Liquid Crystal Display) 텔레비전, 프로젝션(Projection) 텔레비전, PDP(Plasma Display Panel) 텔레비전 등이 출시되고 있다.
그 중, 대화면 고화질의 요건을 충족시켜 주는 디스플레이 장치 중의 하나로 서 상기 프로젝션 텔레비젼에 대한 수요와 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 상기 프로젝션 텔레비젼에는 LCD를 이용한 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 방식과, DMD(Digital Micromirror Device)를 이용한 DLP(Digital Light Porsessing) 방식이 있다.
최근에는 LCD나 DMD를 이용한 저가형 프로젝션 텔레비젼이 각광을 받고 있는 추세이다. 특히, 대화면과 함께 고화질을 요구하는 소비자의 욕구가 증대됨에 따라, 그 수요가 해마다 증가하고 있으며, 현재 시험 방송 중인 디지털 텔레비젼 시장에서 특히 호평받고 있는 추세이다.
또한, 최근 개인용 컴퓨터의 보급과 함께 컴퓨터를 이용한 프리젠테이션을 하는 일이 많아짐에 따라 LCD나 DMD가 이용되는 프로젝터의 사용도 많아지고 있다.
일반적으로, 프로젝션 텔레비젼은 캐비닛 내부에 장착되는 광학 엔진(Optical Engine)에 의하여 생성되는 빛이 반사되어 스크린에 영상이 투시되는 방식을 취하고 있다.
상세히, DMD를 이용한 광학 엔진은 백색광을 방출하는 램프와, 상기 램프로부터 방출되는 빛을 적, 녹, 청색의 빛으로 분리하는 컬러 휠 장치와, 상기 컬러 휠 장치를 통과한 빛을 모아주는 조명계와, 조명계를 거친 빛을 받아 원하는 화면을 만드는 DMD와, 상기 DMD로부터 생성된 영상이 스크린에 확대 투사되도록 하는 투사 렌즈로 이루어진다.
더욱 상세히, 일반적인 프로젝션 시스템의 컬러 휠은 적/녹/청색으로 구획되는 디스크 형상으로 형성되어 있으며, 모터에 의하여 고속으로 회전된다. 그리고 상기 램프로부터 방출되는 빛은 상기 고속으로 회전되는 컬러 휠을 통과하면서 적/녹/청색 중 어느 한가지 색을 띠게 된다.
상기와 같은 종래의 컬러 휠 어셈블리는, 고속 회전시 발생될 수 있는 소음 및 진동을 방지하기 위하여, 컬러 휠의 고정부에 고무 등의 재질로 이루어진 탄성부재가 개입되었다. 상기 탄성 부재에 의하여 컬러 휠의 고속 회전 중 발생하는 소음 및 진동이 감소되었다.
그러나, 상기 탄성 부재는 컬러 휠의 고속 회전 시 발생되는 고온의 열 또는 장시간에 걸쳐 가해지는 변형력에 의하여 그 물성치가 변동되는 문제점이 있었다. 그리고, 상기와 같이 탄성 부재의 물성치가 변동됨에 따라 상기 컬러 휠이 초기의 고정 위치에서 이탈됨으로써, 상기 컬러 휠과 인접한 라이트 터널 어셈블리 등의 구성 요소와 충돌하여 컬러 휠이 파손되는 문제점이 발생하였다.
한편, 종래에는 상기 컬러 휠이 고속으로 회전하도록 회전력을 제공하는 모터의 방향 구조가, 상기 컬러 휠과 인접한 라이트 터널 어셈블리 방향으로 구비되었다. 이 경우, 컬러 휠이 14,400rpm(round per minute)의 고속으로 회전될 경우, 컬러 휠의 각 세그먼트(Segment)의 단차에 의하여 세그먼트의 앞/뒤로 유동압력차이가 발생될 수 있으며, 이러한 압력의 차이가 모터의 회전 축 방향의 힘을 발생시킴으로써 컬러 휠의 축 방향 진동을 야기하는 문제점이 있었다. 나아가서는 상기 발생한 모터의 회전 축 방향의 힘에 의하여 컬러 휠이 라이트 터널 어셈블리 방향으로 일정 정도 이동되어 상기 라이트 터널 어셈블리와 충돌함으로써 컬러 휠이 파손되는 문제점이 발생하였다.
즉, 기존의 프로젝션 시스템의 컬러 휠 고정 구조에서는 컬러 휠을 고정 위치를 지지하는 탄성 부재가 변형됨에 의하여 진동 및 소음이 발생하고, 나아가서는 상기 컬러 휠이 인근 구성 요소와 접촉하여 파손되는 문제점이 존재하였다. 또한, 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터가 컬러 휠에 인접한 라이트 터널 어셈블리 방향으로 위치함으로써, 상기 모터 및 컬러 휠이 고속으로 회전 시 상기 컬러 휠이 라이트 터널 어셈블리 방향으로 힘을 받아 이동되어 상기 컬러 휠이 라이트 터널 어셈블리와 접촉하여 파손되는 문제점이 존재하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 컬러 휠 어셈블리의 컬러 휠 플레이트 및 컬러 휠 서포터에 각각 복수 개의 결합홀 및 결합돌기가 구비됨으로써, 컬러 휠이 안정적으로 고정 및 지지되고, 컬러 휠의 동작 신뢰성이 향상되는 프로젝션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 모터의 장착 위치를 변경하여 컬러 휠의 고속 회전 시 발생하는 축 방향 힘에 의한 컬러 휠의 이동 방향이 전환되도록 함으로써, 컬러 휠 유동 및 파손 이 방지되는 프로젝션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리의 충돌 위험을 제거하여, 상기 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리가 최대한 근접한 상태로 고정되도록 함으로써, 광도(밝기)면에서 지속적이고 안정적으로 최대의 효율을 발휘할 수 있는 프로젝션 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 장시간 동안 광학 엔진이 사용되더라도 기기의 동작이 안정적으로 수 행될 수 있는 프로젝션 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구성 요소의 안정적인 고정 구조가 제공되어 구성 요소의 파손 위험이 감소됨으로써, 제조 비용 및 유지/보수 비용이 감소되고, 소비자의 제품에 대한 신뢰성이 향상되는 프로젝션 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
상기되는 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 램프로부터 방출되는 빛을 복수개의 빛으로 분리하는 컬러 휠; 상기 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터; 상기 컬러 휠 및 모터를 지지하는 서포터; 상기 컬러 휠 및 모터가 지지된 상기 서포터가 결합되는 플레이트;가 포함되고, 상기 서포터 또는 플레이트 중 적어도 일측에는 돌기가 형성되고 타측에는 홀이 형성되어, 상기 돌기가 홀에 삽입되어 수용됨으로써 상기 서포터와 플레이트의 상대위치가 안내되고 양자가 가고정되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의하여, 컬러 휠의 고정 구조가 최적화되고 컬러 휠과 타 구성 요소간의 간섭이 방지됨으로써 제품 내구성 및 동작 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1은 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 시스템을 개략적으로 보여주는 단면 도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템(1)은 외관을 이루는 캐비닛(2)과, 상기 캐비닛(2) 전면에 장착되는 스크린(4)과, 상기 캐비닛(2) 하단에 안착되는 광학 엔진 유닛(10)과, 상기 캐비닛(2)의 내주면에 장착되어, 상기 광학 엔진 유닛(10)으로부터 방출되는 영상이 스크린(4)으로 반사되도록 하는 백미러(3)가 포함된다.
상세히, 상기 광학 엔진 유닛(10)에서 형성되어 투사되는 영상 화면은 상기 백미러(3)에 의하여 반사된다. 그리고, 반사된 영상은 상기 스크린(4)으로 확장 투사되어, 사용자에게 영상 화면이 인식된다.
이하에서는 상기 광학 엔진 유닛(10)의 구조 및 각부 기능에 대하여 도면과 함께 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 사상에 따른 광학 엔진의 외관 사시도이고, 도 3은 상기 광학 엔진의 일부 분해 사시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)은 베이스(11)와, 상기 베이스(11)에 안착되는 광학 엔진(20)과, 상기 광학 엔진(20)의 외곽에 장착되는 각종 부품이 포함된다.
상세히, 상기 광학 엔진(20)의 외곽에 장착되는 각종 부품에는 상기 광학 엔진 유닛(10)을 구성하는 각종 전기 부품에 적절한 양의 전원을 공급하는 전원 공급부(15)와, 상기 전원 공급부(15)를 지지하는 전원 공급부 서포터(16)와, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 램프(후술함)를 냉각하는 램프 냉각팬 어셈블리(14)와, 상기 베이스(11)의 일측에 장착되는 밸러스트(13)와, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 투사 렌즈(후술함)를 감싸는 투사렌즈 캡(17)과, 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 DMD(후술함)를 냉각하기 위한 DMD 팬(12)이 포함된다.
더욱 상세히, 상기 전원 공급부(15)는 SMPS(Switching Mode Power Supply)로서, 외부로부터 공급되는 전기를 해당 전기 기기에 맞도록 변환시켜 주는 모듈형의 전원 공급 장치이다. 그리고, 상기 전원 공급부(15)는 반도체 스위칭 특성을 이용하여, 상용 주파수 이상의 고주파에 단속 제어를 하고 충격을 완화시켜 주는 역할을 한다.
또한, 상기 밸러스트(13)는 상기 광학 엔진(20)을 구성하는 램프의 점등시 고전압을 걸어주고 점등 후에는 과전류가 흐르지 않도록 전류를 적절하게 조절하여 주는 기능을 한다.
또한, 상기 램프 냉각팬 어셈블리(14)에는 램프로부터 발생하는 열을 냉각시키기 위한 램프 냉각팬(141)이 포함된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)의 경우 상기 광학 엔진(20)을 제외한 각부 부품은 상기 베이스(11)로부터 독립적으로 분리 가능하게 된다. 따라서, 광학 엔진(20)이 상기 베이스(11)에 장착되도록 한 다음, 상기에서 언급된 각각의 부품이 베이스(11)에 결합되도록 한다.
도 4는 본 발명의 사상에 따른 광학 엔진이 베이스에 결합되는 모습을 보여주는 분해 사시도이고, 도 5는 상기 광학 엔진의 분해 사시도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진 유닛(10)에서 영상 화면을 만드 는 광학 엔진(20)은 일체로 상기 베이스(11)로부터 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
상세히, 상기 광학 엔진(20) 어셈블리가 베이스(11)에 고정되도록 하는 8개의 체결 부재만 제거하면 광학 엔진(20) 어셈블리가 완전히 분리된다. 따라서, 서비스가 용이하게 이루어지고, 분해 조립 공정이 매우 간단해지는 장점이 있다.
또한, 상기 광학 엔진(20) 어셈블리가 베이스(11)에 고정되도록 하기 위하여, 처음부터 베이스(11)에 상기 광학 엔진(20)의 구성 요소가 조립되도록 할 필요가 없게 된다. 즉, 상기 광학 엔진(20)을 별도로 조립한 다음, 일체로 상기 베이스(11)에 얹혀지도록 한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진(20)은 상기 밸러스트(13)에 의하여 공급되는 고전압에 의하여 백색광이 발생되는 램프 어셈블리(21)와, 상기 램프 어셈블리(21)로부터 방출되는 무편광이 적,녹,청색으로 분리되도록 하는 컬러 휠 어셈블리(50)와, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)를 통과하면서 적,녹,청색으로 분리된 빛을 균일하게 만들어주는 라이트 터널 어셈블리(24)와, 상기 컬러 휠 어셈블리(50) 및 라이트 터널 어셈블리(24)가 내부에 수용되는 라이트 터널 하우징(23)과, 상기 라이트 터널 어셈블리(24)를 통과하면서 균일하게 된 빛이 모아지는 컨덴싱 렌즈(25)와, 상기 컨덴싱 렌즈(25)를 통과한 빛을 반사시키는 폴딩 미러(folding mirror : 29)와, 상기 폴딩 미러(29)에 의하여 반사된 빛을 재차 반사시키는 전반사 프리즘(30)과, 상기 전반사 프리즘(30)에 의하여 반사된 빛이 모여서 영상 정보를 형성하는 DMD 어셈블리(26)와, 상기 DMD 어셈블리(26)로부터 반사되는 빛의 픽 셀 수를 더블링(Doubling)시켜 조사하는 액추에이터(27)와, 상기 액추에이터(27)를 통과한 빛을 확대하는 투사 렌즈(31)가 포함된다.
여기서, 상기 램프 어셈블리(21)는 램프계라 칭한다. 그리고, 컬러 휠 어셈블리(50)와, 라이트 터널 어셈블리(24) 및 컨덴싱 렌즈(25)의 집합체는 조명계라고 칭한다. 그리고, 상기 폴딩 미러(29)와 전반사 프리즘(30)의 집합체는 반사계라고 칭하며, 상기 반사계와 DMD 어셈블리(26)의 집합체를 합성계라고 칭한다.
더욱 상세히, 상기 램프 어셈블리(21)는 백색광을 방출하는 램프(212)와, 상기 램프(212)를 보호하는 램프 케이스(211)로 이루어진다. 그리고, 상기 램프(212)의 반사경은 램프의 버너에서 나오는 빛이 반사되어 일정 거리, 즉 촛점 거리에서 집광되도록 바꿔주는 역할을 한다.
그리고, 상기 램프 케이스(211)의 전면에는, 상기 램프(212)에서 발생되는 열기를 냉각시키기 위해, 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(141)이 형성된다. 즉, 상기 램프 냉각팬 덕트(42) 및 램프 냉각팬(141)은 상기 램프 어셈블리(21) 및 라이트 터널 하우징(23)을 통과한 공기가 광학 엔진(20)의 외부로 배출되도록 공기 유로 가이드 역할을 한다.
한편, 상기 컬러 휠 어셈블리(Color Wheel Assembly : 50)는 적(Red),녹(Green),청색(Blue)으로 구획되어 고속으로 회전하는 컬러 휠(51 : RGB 컬러 필터라고도 함)과, 상기 컬러 휠(51)을 구동하는 모터(53)와, 상기 모터(53) 및 컬러 휠(51)이 장착되는 컬러 휠 서포터(54)와, 상기 컬러 휠 서포터(54)가 결합되어 상기 라이트 터널 하우징(23)에 수용되는 컬러 휠 어셈블리(50)의 전면을 형성하는 컬러 휠 플레이트(52)이 포함된다.
상세히, 상기 램프(212)의 반사경에 의하여 상기 램프(212)로부터 방출되는 빛은 상기 컬러 휠(51)의 표면에 집광된다. 그리고, 상기 컬러 휠(51)에 집광되는 빛은 상기 컬러 휠(51)을 통과하면서 적,청,녹색 중 어느 한가지 색을 띠게 된다. 여기서, 상기 컬러 휠(51)은 소정의 직경을 가지는 디스크 형상을 이루며, 상기 디스크는 적,청,녹색으로 구획되어 있다. 따라서, 상기 반사경에 의하여 반사되는 무편광은 집광되는 순간에 위치되는 컬러 휠(51)의 색깔에 의하여 적,청,녹색 중 어느 한 색을 띠게 된다.
또한, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)와 상기 라이트 터널 어셈블리(24)는 라이트 터널 하우징(23) 내부에 수용된다. 그리고, 상기 라이트 터널 하우징(23)의 후방에는, 고속으로 회전하는 상기 컬러 휠(51)이 냉각되기 위하여, 컬러 휠 냉각팬(43)이 결합된다.
또한, 상기 라이트 터널 어셈블리(Light Tunnel Assembly : 24)는 로드 렌즈(Rod Lens)라고도 하며, 상기 컬러 휠(51)을 통과한 유색광을 균일하게 만들어 주는 기능을 한다.
상세히, 상기 라이트 터널 어셈블리(24)는 작고 길쭉한 직사각형 형상의 막대 거울 4개가 서로 마주보도록 접합되어 이루어진다. 그리고, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)를 통과한 빛은 라이트 터널을 통과하면서 난반사되고, 밝기 분포가 균일하게 된다.
상기와 같은 일반적인 프로젝션 시스템의 광도 효율이 최대가 되기 위하여, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)와 라이트 터널 어셈블리(24)는 최대한 가깝게 근접하도록 형성되어야 한다. 그러나, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)와 라이트 터널 어셈블리(24)이 너무 근접하도록 형성될 경우, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)의 조립 공차, 지속적인 컬러 휠 어셈블리(50)의 구동에 의한 컬러 휠 어셈블리(50) 고정 구조의 변형, 상기 컬러 휠(51)의 고속 회전에 의한 컬러 휠(51) 자체의 위치 변동 등에 의하여 상기 컬러 휠 어셈블리(50)와 라이트 터널 어셈블리(24)가 접촉됨으로써 부품의 파손이 발생할 수 있는 위험이 있다. 따라서, 상기와 같이 상충되는 두 가지 요구가 모두 만족되기 위하여, 상기 컬러 휠(51)의 고정 구조 및 모터(52)의 장착 위치가 최적화되어야 한다.
한편, 상기 컨덴싱 렌즈(Condensing Lens : 25)는 상기 라이트 터널 어셈블리(24)를 통과하면서 균일해진 적,녹,청색 빛이 상기 DMD 어셈블리(26)를 구성하는 DMD 소자에 집광되도록 하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 전반사 프리즘(30)은 TIR(Total Internal Reflection) 프리즘이라고도 하며, 굴절율이 큰 프리즘과 상대적으로 굴절율이 작은 프리즘이 접합되어 형성된다. 그리고, 이러한 굴절율의 차이에 의해 상기 컨덴싱 렌즈(25)로부터 조사되는 빛의 입사 각도에 따라 전반사되거나 투과된다.
상세히, 각각의 물체는 고유의 굴절율을 가지며, 이러한 굴절율의 차이에 의하여 빛이 전반사되거나 투과되는 임계각이 정해진다.
따라서, 임계각 이상의 각도로 입사되는 빛은 상기 전반사 프리즘(30)에서 전반사되고, 임계각 이하의 각도로 입사되는 빛은 상기 전반사 프리즘(30)을 투과 하게 된다.
또한, 상기 DMD 어셈블리(Digital Micro-mirror Device Assembly : 26)는 DMD 패널과, 상기 DMD 패널이 수용되는 드라이버 보드로 이루어진다. 상세히, 상기 드라이버 보드는 상기 밸러스트와 컬러 휠 등의 구동을 제어하거나 영상을 제어하는 장치이다.
한편, 상기 DMD 패널에는 디스플레이의 해상도와 동일한 양의 미세한 미러가 배열되어, 스크린과 1대1 대응이 이루어지도록 설계되어 있다.
상세히, 상기 DMD 패널에 의하여 상기 전반사 프리즘(30)을 통과하여 전달되는 적,녹,청색의 빛을 스크린 쪽으로 비추게 할 것인지, 아니면 스크린 밖으로 버릴 것인지를 결정하게 된다. 그리고, 상기 DMD 패널은 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 메모리에 장착되어, 상기 CMOS 메모리로부터 전달되는 신호에 의하여 구동하게 된다.
더욱 상세히, 상기 DMD 패널을 구성하는 마이크로 미러는 가로 세로 16㎛의 미세한 다이아몬드형 픽셀 형태로 제조되며, 상기 CMOS로부터 전달되는 신호에 따라 ±10도로 틸팅(tilting)되어, 상기 전반사 프리즘(30)을 통과한 빛이 스크린 족으로 반사되거나 스크린 밖으로 버려지게 된다.
또한, 상기 액추에이터(27)는 상기 DMD 패널과 상기 투사 렌즈(31) 사이에 배치되며, 중앙 부분에 미러가 장착되어 있다. 상세히, 상기 액추에이터(27)는 상기 DMD 패널로부터 방출되는 영상 신호를 반 프레임씩 나누어 굴절 투과시킴으로써, 실질적으로 영상 신호의 픽셀 수를 2배로 더블링시키는 기능을 한다. 이러한 미러의 굴절 특성으로 인하여, 스크린의 해상도가 높아지게 된다. 그리고, 상기 액추에이터의 종류로는 투과형과 반사형이 있다.
또한, 상기 투사 렌즈 어셈블리(31)는 상기 액추에이터(27)를 통과한 영상이 확대되어 백미러(3) 쪽으로 조사되도록 기능한다. 상기 투사 렌즈 어셈블리(31)에 대한 내용은 하기에서 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다.
상기와 같은 구성을 이루는 광학 엔진(20)은 상기 액추에이터(27)와 전반사 프리즘(30) 및 상기 폴딩 미러(29)가 반사계 케이스(28)의 서로 다른 면으로부터 삽입되어, 하나의 반사계를 구성한다. 그리고, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)와 상기 라이트 터널 어셈블리(24)가 라이트 터널 하우징(23)에 수용되어 또 다른 하나의 어셈블리를 구성하게 된다. 그리고, 상기 램프 어셈블리(21)는 램프 케이스(211) 내부에 장착되는 램프(212)와 함께 별도의 어셈블리를 구성하게 되고, 상기 램프 어셈블리(21)의 전방에 상기 라이트 터널 하우징(23)이 밀착된다.
상기와 같이 다수 개의 부품이 하나의 조립체를 형성하게 됨으로써, 부품 교체와 서비스가 용이하게 이루어지는 장점이 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 컬러 휠 고정 및 간섭 방지 구조로 적용되는 각 구성에 대하여 간단히 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 배면 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 컬러 휠 플레이트의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 컬러 휠 서포터의 사시도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진의 컬러 휠 어셈블리(50)에는, 적/녹/청색/으로 구획되어 고속으로 회전하는 디스크 형상의 컬러 휠(51)과, 상기 컬러 휠(51)과 일체로 결합되어 컬러 휠(51)에 회전력을 제공하는 모터(53)와, 상기 컬러 휠(51) 및 모터(53)가 결합되는 컬러 휠 서포터(54)와, 상기 컬러 휠 서포터(54)가 결합되는 컬러 휠 플레이트(52)와, 상기 컬러 휠 서포터(54)와 컬러 휠 플레이트(52)가 결합되도록 하는 체결 부재(56)와, 상기 컬러 휠 서포터(54)와 체결 부재(56) 사이에 개입되어, 상기 컬러 휠(51)의 고속 회전 시 발생되는 소음 및 진동을 흡수하는 탄성 부재(55)가 포함된다.
도 7을 참조하면, 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 일면은 컬러 휠 서포터(54)가 안착될 수 있도록 대략 평판의 형상으로 형성된다. 그리고, 상기 평면상에는 상기 체결 부재(56)가 삽입되어 수용될 수 있도록 체결 부재 결합홀(523)이 형성된다. 한편, 상기 체결 부재(56)와 체결 부재 결합홀(523)에는 서로 대응되도록 나사산이 형성되어 상호 결합될 수 있다.
한편, 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 평면상에는, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 결합홀(도 8의 541 참조)에 삽입되어 수용될 수 있는 결합 돌기(521)가 형성된다. 바람직하게, 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 결합 돌기(521)는 상기 컬러 휠 플레이트(52)와 컬러 휠 서포터(54)가 서로 안정적으로 결합되어 그 고정 위치가 지지될 수 있는 개수 및 형상으로 형성될 수 있다. 도면상에는 상기 결합 돌기(521) 및 결합홀(541)은 각각 세 개씩 형성되며, 각 결합 돌기(521) 및 결합홀(541)은 대략 삼각형의 형상을 이루고 있는 것으로 예시되고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한 되지 아니하며, 상기 컬러 휠(51) 및 컬러 휠(51)이 결합된 컬러 휠 서포터(54)가 컬러 휠 플레이트(52)에 안정적으로 고정 및 지지될 수 있는 다양한 개수 및 형상으로 적용 가능함은 당연하다 할 것이다.
한편, 상기 결합 돌기(521)가 형성된 컬러 휠 플레이트(52)의 반대쪽으로는 방열핀(522)이 더 형성될 수 있다. 상기 방열핀(522)은 고속으로 회전되는 상기 컬러 휠(51)에서 발산되는 열이 컬러 휠 어셈블리(50) 외부로 신속하게 배출되도록, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)가 외부 공기와 접촉하는 단면적이 확장되기 위하여 형성된다.
도 8을 참조하면, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 상단에는 상기 모터(53) 및 모터(53)에 장착된 컬러 휠(51)이 결합되어 그 위치가 고정되도록 하기 위한 복수 개의 모터 결합홀(543)이 형성된다. 그리고, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 하단에는, 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 결합 돌기(521)가 삽입되어 수용되기 위한 결합홀(541) 및 상기 탄성 부재(55)가 안착되어 수용되기 위한 탄성 부재 수용부(542)가 형성된다.
상세히, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 상단에는 대략 원판 모양의 홀이 형성되고, 상기 홀의 테두리부에는 복수 개의 모터 결합홀(543)이 형성된다. 그리고, 별도의 체결 부재(미도시) 등에 의하여 상기 모터 결합홀(543)에는 컬러 휠(51)이 장착된 모터(53)가 결합된다. 한편, 상기 컬러 휠(51)은 상기 컬러 휠 서포터(54) 및 컬러 휠 플레이트(52)와 일정 정도 이격되도록 형성되어, 상기 컬러 휠(51)이 회전하는데 있어서 타 구성 요소와 접촉되지 않도록 형성된다.
한편, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 하단에는 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 결합 돌기(521)가 삽입되어 수용되기 위한 결합홀(541)이 형성된다. 바람직하게, 상기 결합홀(541)은 결합 돌기(521)와 대응되는 형상 및 개수로 형성될 수 있다. 상기 결합 돌기(521)와 결합홀(541)의 결합에 의하여 상기 컬러 휠 플레이트(52)와 컬러 휠 서포터(54)의 결합 위치가 고정됨으로써, 상기 탄성 부재(55)의 물성치가 변화되더라도 컬러 휠 어셈블리(50)의 동작 신뢰성이 유지되는 효과가 있다.
한편, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 하단에는 상기 탄성 부재(55)가 안착되어 수용되기 위한 탄성 부재 수용부(542)가 형성된다. 상기 탄성부재 수용부(542)는 상기 탄성 부재(55)가 수용 가능하도록, 상기 탄성 부재(55)의 형상과 대응되는 형상의 안착면이 함몰 형성된다. 그리고, 상기 안착면의 안쪽으로는 상기 탄성 부재(55)의 상단에 결합되는 체결 부재(56)가 관통 삽입되도록 홀이 형성된다. 따라서, 상기 탄성 부재 수용부(542)에 탄성 부재(55)가 안착되고, 상기 탄성 부재(55)의 상단으로부터 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 체결 부재 결합홀(523)로 체결 부재(56)가 관통 삽입됨으로써, 상기 컬러 휠 플레이트(52)와 컬러 휠 서포터(54)가 결합된다.
이하에서는 상기 구성을 참조하여 상기 컬러 휠 어셈블리(50)의 결합 과정 및 동작을 살펴보겠다.
먼저, 상기 컬러 휠(51)은 일반적으로 컬러 휠(51)에 회전력을 제공하는 모터(53)와 일체로 형성된다. 그리고, 상기 컬러 휠(51)과 결합된 모터(53)는 별도의 체결 부재 등에 의하여 상기 컬러 휠 서포터(54)의 모터 결합홀(543)에 결합된다.
다음으로, 상기 컬러 휠(51) 및 모터(53)가 결합된 컬러 휠 서포터(54)의 결합홀(541)에 상기 컬러 휠 플레이트(52)의 결합 돌기(521)가 끼워진다. 상세히, 상기 결합 돌기(521)의 직경은 결합홀(541)의 직경과 같거나 약간 작도록 형성되어, 상기 결합 돌기(521)가 용이하게 결합홀(541)에 삽입되어 수용되도록 형성되는 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 컬러 휠 서포터(54)의 탄성 부재 수용부(542)의 상단에 탄성 부재(55)가 안착되고, 상기 탄성 부재(55)의 상단으로 체결 부재(56)가 관통되어, 상기 체결 부재(56)가 컬러 휠 플레이트(52)의 체결 부재 결합홀(523)에 나사 결합 됨으로써, 상기 컬러 휠 어셈블리(50)의 조립이 완료된다.
상기와 같은 구조에 의하여, 컬러 휠 플레이트(52)의 결합 돌기(521)와 컬러 휠 서포터(54)의 결합홀(541)이 결합됨으로써, 상기 컬러 휠 플레이트(52)와 컬러 휠 서포터(54)의 결합이 더욱 안정적으로 고정되는 효과가 있다. 또한, 컬러 휠 어셈블리(50) 내부에서 발생되는 고열 또는 지속적으로 주어지는 변형력에 의하여 상기 탄성 부재(55)의 물성치가 변화한다고 하더라도, 상기 결합 돌기(521) 및 결합홀(541)에 의하여 제공되는 결합 구조에 의하여 상기 컬러 휠 어셈블리(50)의 고정 위치가 유지되므로, 장시간 동작 뒤에도 컬러 휠(51)의 동작 신뢰성이 보장되는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 컬러 휠 어셈블리의 간섭 방지 구조를 살펴보겠 다.
도 9는 본 발명에 따른 광학 엔진의 컬러 휠 간섭 방지 구조를 설명하기 위한 컬러 휠 어셈블리의 배면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 광학 엔진의 모터(53) 및 라이트 터널 어셈블리(24)는 컬러 휠(51)을 기준으로 서로 반대 방향으로 설치된다.
상세히, 종래의 광학 엔진에서는 모터 및 라이트 터널 어셈블리가 컬러 휠을 기준으로 같은 방향으로 설치되는 것이 일반적이었다. 그러나, 컬러 휠이 14,400rpm 정도의 고속으로 회전 시, 컬러 휠의 각 세그먼트의 단차에 의하여 세그먼트의 앞/뒤로 유동압력차이가 발생될 수 있다. 그리고, 상기 압력차가 모터의 회전축 방향 성분의 힘이 발생되도록 하여, 상기 컬러 휠의 축 방향 진동을 야기하였다. 그리고, 상기 회전축 방향의 힘에 의하여 상기 컬러 휠이 상기 라이트 터널 어셈블리 쪽으로 일정 정도 이동되어, 상기 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리가 접촉됨으로써 컬러 휠이 파손되는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원 발명에 따른 광학 엔진의 컬러 휠 간섭 방지 구조에서는, 상기 모터(53)를 상기 라이트 터널 어셈블리(24)가 설치되는 방향과 반대 방향으로 설치되도록 하였다. 다시 말하면 도 10에서 보았을 때, 상기 컬러 휠(51)을 기준으로, 컬러 휠(51)의 왼쪽에는 라이트 터널 어셈블리(24)가 설치되고, 컬러 휠(51)의 오른쪽에는 모터(53)가 설치된다. 이 경우, 컬러 휠(51)이 고속으로 회전하여 회전축 방향의 힘이 발생하고, 상기 발생한 힘에 의하여 상기 컬러 휠(51)이 이동되어도, 그 이동 방향은 상기 라이트 터널 어셈블리(24)와 멀어지는 방향, 즉 도 10의 화살표 방향이 된다.
따라서, 컬러 휠(51)이 고속으로 회전되어 회전축 방향의 이동이 발생하여도 상기 이동 방향은 상기 라이트 터널 어셈블리(24)로부터 멀어지는 방향이므로, 상기 컬러 휠(51)의 파손 위험이 원천적으로 봉쇄되는 효과가 있다.
나아가, 상기 컬러 휠(51)과 라이트 터널 어셈블리(24)의 접촉 및 파손의 우려가 사라짐으로써, 상기 컬러 휠(51)과 라이트 터널 어셈블리(24)가 최대한 근접되도록 결합될 수 있고, 따라서 밝기가 최대화될 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의해서,컬러 휠이 안정적으로 고정 및 지지되고, 컬러 휠의 동작 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 모터의 장착 위치를 변경하여 컬러 휠의 고속 회전 시 발생하는 축 방향 힘에 의한 컬러 휠의 이동 방향이 전환되도록 함으로써, 컬러 휠 유동 및 파손 이 방지되는 효과가 있다.
또한, 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리의 충돌 위험을 제거하여, 상기 컬러 휠과 라이트 터널 어셈블리가 최대한 근접한 상태로 고정되도록 함으로써, 광도(밝기)면에서 지속적이고 안정적으로 최대의 효율이 발휘되는 장점이 있다.
또한, 장시간 동안 광학 엔진이 사용되더라도 기기의 동작이 안정적으로 수행되고, 제조 비용 및 유지/보수 비용이 감소되고, 소비자의 제품에 대한 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 램프로부터 방출되는 빛을 복수개의 빛으로 분리하는 컬러 휠;
    상기 컬러 휠에 회전력을 제공하는 모터;
    상기 컬러 휠을 지지하는 서포터;
    상기 서포터가 결합되는 플레이트; 및
    상기 컬러 휠의 일 측에 구비되어, 상기 컬러 휠을 통과하면서 분리된 빛을 균일하게 만들어주는 라이트 터널 어셈블리;가 포함되고,
    상기 서포터 또는 플레이트 중 적어도 일측에는 돌기가 형성되고 타측에는 홀이 형성되어, 상기 돌기가 홀에 삽입되어 수용됨으로써 상기 서포터가 플레이트에 고정되고,
    상기 모터는 상기 컬러 휠을 기준으로 상기 라이트 터널 어셈블리의 반대편에 위치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 플레이트에 결합된 서포터의 요동이 방지되도록, 상기 돌기와 홀은 적어도 두 개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 서포터와 플레이트를 결합시키는 체결 부재와,
    상기 컬러 휠의 소음 및 진동이 감소되도록 하기 위하여, 상기 서포터와 체결 부재 사이에 개입되는 탄성 부재가 더 포함되는 프로젝션 시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모터의 위치에 의하여, 상기 컬러 휠이 고속으로 회전됨에 따라, 상기 컬러 휠은 상기 라이트 터널 어셈블리로부터 멀어지는 방향으로 이격되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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