KR100839285B1 - 컬러드럼을 이용한 투사장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 컬러드럼을 이용한 투사장치에 대해 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치는, 반사경을 구비하여 광원으로부터 발광되는 광을 집광할 수 있는 램프계와; 상기 램프계에서 집광된 광을 입사받아 전반사하여 출사시키는 로드렌즈와; 상기 로드렌즈에서 출사된 광을 선택적으로 투과 또는 반사시키기 위해 여러색의 광학 필터가 원통형태에 순차적으로 배열되어 회전하는 컬러드럼과; 상기 컬러드럼을 통과한 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치는, 로드렌즈 출사부의 외곽부에서 나온 광이 칼라드럼에 반사되어 로드렌즈 안으로 재입사되는 광의 효율을 높이고, 직선 스크롤을 가능하게 하여 화상표시소자에 인가해 주는 신호처리를 단순화 할 수 있다.
컬러 드럼, 로드 렌즈, 화상표시소자

Description

컬러드럼을 이용한 투사장치{SYSTEM OF PROJECTION USING OF COLOR DRUM}
도 1a는 종래에 따른 화상표시소자에 색필터를 부착하는 방식을 도시한 도면.
도 1b는 종래에 따른 화상표시소자에 마이크로렌즈가 부착되어 각도분리 방식을 도시한 도면.
도 1c는 종래에 따른 화상표시소자에 컬러휠을 구비한 순차분리 방식을 도시한 도면.
도 2는 종래에 따른 화상 표시소자에 색광을 스크롤 조명해 주는 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 종래에 따른 컬러휠의 회전에 의한 스크롤형태를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치를 개략적으로 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼을 개략적으로 도시한 도면.
도 6은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼과 로드렌즈사이의 반사된 광의 경로를 도시한 도면.
도 7은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼 회전에 따른 스크롤을 도시한 도면.
도 8은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 로드렌즈를 다르게 구성한 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
201, 401 --- 램프계 202 ,402 --- 로드렌즈
203 --- 컬러휠 403 --- 컬러드럼
204, 404 --- 조명렌즈 205, 405 --- 화상표시소자
206, 406 --- 투사렌즈
본 발명은 컬러드럼을 이용한 투사장치에 관한 것으로서, 특히 로드렌즈 출사부의 외곽부에서 나온 광이 칼라드럼에 반사되어 로드렌즈 안으로 재입사되는 광의 효율을 높이고, 직선 스크롤을 가능하게 하여 화상표시소자에 인가해 주는 신호처리를 단순화 할 수 있는 컬러드럼을 이용한 투사장치에 관한 것이다.
최근들어, 화면크기에 제한이 있고 시스템의 크기가 큰 기존의 음극선관 디스플레이를 대체하여 두께가 얇으면서 대화면을 구현할 수 있는 평판 디스플레이가 주목을 받고 있다. 이러한 평팡 디스플레이 소자에는 LCD(Liquid Crystal Display) , PDP(Plasma Display Panel), 프로젝터 등이 있으나 현재에는 대화면용으로 적합하게 소화면 화상을 대형 스크린에 확대 투사시키는 프로젝터가 주류를 이루고 있다.
상기 프로젝터는 일반적으로 빔을 발광하는 램프계와, 발광된 빔을 집광하는 조명계, 상기 집광된 빔을 구현하기 위한 화상표시소자, 상기 구현된 빔을 볼 수 있도록 확대하여 투사하는 투사계로 이루어졌다. 여기서, 상기 화상표시소자는 구조 방식에 따라 투과형과 반사형으로 구분할 수 있다.
최근 소형의 화상표시소자가 개발됨에 따라 여러가지의 투사형 화상표시장치가 상용화 되고 있다. 일반적으로 투사형 화상표시장치에는 화상표시소자 1매를 이용하는 형태인 단판형, 2매를 이용한 2판형, 3매를 이용한 3판형으로 구분할 수 있다.
특히, 상기 단판형 투사장치에는 색을 표현하기 위해 화상표시소자에 R, G, B 색의 필터를 장착하여 백색을 표현하는 방식과 R, G, B 의 색광을 특정한 각도를 갖도록 분리하여 화상표시소자에 조명하여 백색을 표현하는 방식, 그리고 화상표시소자에 R, G, B 색의 광을 시간적으로 순차조명을 해주어 백색을 표현하는 방식등 3가지 방식이 주류를 이루고 있다.
도 1a는 종래에 따른 화상표시소자에 색필터를 부착하는 방식을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 화상표시소자의 각 화소에 R, G, B색의 필터가 부착되어 있고, 전기적으로 화상표시소자에 인가한 신호에 의해 변조된 백색광이 필터들을 투과해 나가거나 혹은 반사하면서 색을 갖는 광으로 변한다.
그러나, 상기와 같은 방식은 화소 3개(R, G, B)가 하나의 백색을 표현할 수 밖에 없기 때문에 결과적으로는 화상표시소자 총 화소수의 1/3만큼의 백색을 표현한다. 또한, 화상표시소자에 필터를 장착하는 경우에는 필터의 투과 특성이 좋지 않기 때문에 광을 이용하는 효율성이 좋지 않게 된다.
또한, 도 1b는 종래에 따른 화상표시소자에 마이크로렌즈가 부착되어 각도분리 방식을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 램프로부터 조명되어지는 광은 조명렌즈를 거친 후에 소정의 각도로 배치된 색반사 거울들에 의해 R, G, B 색광으로 분리하고, 화상표시소자에 각 색을 분리하는 필터를 부착하는 대신에 3개의 화소에 해당하는 마이크로렌즈를 배열 부착하여 특정한 각으로 입사되는 광을 특정한 화소로 입사시키는 역할을 한다.
그러나, 상기와 같은 방식도 백색을 표현하기 위해서는 화상표시소자 3개가 하나의 백색을 표현할 수 밖에 없으므로 총 화소수로 1/3만큼의 백색을 표현한다.
또한, 도 1c는 종래에 따른 화상표시소자에 컬러휠을 구비한 순차분리 방식을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 램프에서 나온 광은 R, G, B로 된 컬러휠의 회전에 의해 색광을 시간적으로 순차적 분리함으로써 화상표시소자에 조명됨에 따라 화상표시소자의 화소 한개가 백색을 표현할 수 있게 된다.
그러나, 상기와 같은 방식은 해상도 측면에서는 상기 도1a와 도 1b보다는 3배 증가하게 되지만, 밝기는 1/3로 줄어들게 된다. 이는 특정한 색이 필터를 투과할 때 투과되지 않는 색은 반사되거나 흡수되어 모두 손실하기 때문이다.
따라서, 상기 도 1c의 방식에서 광의 손실을 줄이기 위한 여러 가지 방법이 개발되고 있다.
도 2는 종래에 따른 화상 표시소자에 색광을 스크롤 조명해 주는 장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 발광된 광을 타원반사경의 초점 근처에 모이게 하는 램프계(201)와; 직육면체의 형태를 갖으면서, 상기 초점에 모인 광을 입사받아 전반사하여 출사시키는 로드렌즈(202)와; R, G, B를 나선형으로 구비하여 출사된 광을 선택적으로 투과 또는 반사시키는 컬러휠(203)과; 상기 컬러휠(203)에서 투과된 빔을 집광시키는 조명렌즈(204)와; 상기 조명렌즈 (204)를 통과한 빔을 색으로 구현시키는 화상표시소자(205)와; 상기 화상표시소자 (205)에서 투과된 색을 실어 화면에 구현하는 투사렌즈(206)를 포함하여 구성된다.
상기 로드렌즈(202)는 직육면체의 형태를 하면서 내부에는 광학유리 또는 플라스틱으로 만들어져 있으며, 내부로 입사되는 광은 전반사 원리에 의해 반사되어 출사된다. 이때, 상기 로드렌즈에 입사하는 광의 로드렌즈 입사면에 대한 밝기 균일도가 떨어지더라도 내부에서 전반사되는 광에 의해 출사면에서의 밝기가 균일하게 된다. 여기서, 상기 밝기의 균일도는 상기 로즈렌즈의 길이 또는 매질의 종류에 따라 달라진다.
또한, 상기 로드렌즈(202)에서 입사하여 전반사된 광은 출사하여 상기 컬러휠을 투과하거나 반사하게 된다. 여기서, 상기 컬러휠(203)에서 반사된 광은 다시 상기 로드렌즈(202)의 입사면으로 되돌아와 다시 입사하여 전반사시켜 출사된다. 여기서, 상기 출사된 광은 처음 로드렌즈로부터 출사된 위치와 다른 위치에서 출사되는데 이는 광이 전반사되는 위치도 다르기 때문에 출사되는 위치도 달라지게 된 다. 따라서, 상기 로드렌즈(202)에서 입사하여 출사되는 광이 다르기 때문에 그 광에 따라 상기 컬러휠(203)에서도 선택적으로 광을 투과 또는 반사시킨다.
한편, 상기 컬러휠(203)이 나선형의 구조로 되어있는데 이는 상기 로드렌즈 (202)에서 재반사되는 광의 손실을 줄일 수 있기 때문이다. 또한, 상기 컬러휠(203)은 상기 로드렌즈(203)의 출사면에 동일면적으로 위치되면서 회전하게 되고, 상기 컬러휠(203)의 R, G, B필터가 순차적으로 움직이면서 상기 조명렌즈 (204)를 통해 상기 화상표시소자(205)에 투과되면 일정한 모양을 가지고 상하, 좌우로 스크롤하게 된다.
도 3은 종래에 따른 컬러휠의 회전에 의한 스크롤형태를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 컬러휠의 R, G, B 필터의 형태가 곡선이여서 회전함에 따라 상기 화상표시소자에서의 스크롤된 형태가 정확하게 일정 모양을 유지하지 않고 바뀌게 되어 직선을 유지하지 못한다.
따라서, 만약 상기 화상표시소자(205)에서 R색 부분이 조명되는 동안에 그 색에 해당되는 전기적인 신호를 입력시켜 주는데, 상기 컬러휠(203)이 스크롤될 때 상대적으로 동일한 형태를 갖지 않고 변하게 되어 상기 곡선을 처리하기 위한 알고리즘이 복잡해지는 문제점이 발생된다.
또한, 상기 컬러휠(203)은 평면적으로 구조이기 때문에 상기 로드렌즈(202)에서 출사된 광이 상기 컬러휠(202)에 재반사되는 과정에서 광의 손실이 생겨 전체적인 광의 밝기가 감소되는 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 로드렌즈 출사부의 외곽부에서 나온 광이 칼라드럼에 반사되어 로드렌즈 안으로 재입사되는 광의 효율을 높이고, 직선 스크롤을 가능하게 하여 화상표시소자에 인가해 주는 신호처리를 단순화 할 수 있는 컬러드럼을 이용한 투사장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치는,
반사경을 구비하여 광원으로부터 발광되는 광을 집광할 수 있는 램프계와;
상기 램프계에서 집광된 광을 입사받아 전반사하여 출사시키는 로드렌즈와;
상기 로드렌즈에서 출사된 광을 선택적으로 투과 또는 반사시키기 위해 여러색의 광학 필터가 원통형태에 순차적으로 배열되어 회전하는 컬러드럼과;
상기 컬러드럼을 통과한 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자를 포함하는 점에 그 특징이 있다.
여기서, 특히 상기 로드렌즈에서 출사되는 광의 경로를 바꾸어 상기 컬러드럼에 투사될 수 있도록 상기 로드렌즈 내부의 출사부에 소정의 각도로 반사경을 구비하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 로드 렌즈에서 출사되는 광의 경로를 바꾸어 상기 컬러드럼에 투사될 수 있도록 상기 로드렌즈 내부의 입사면에 소정의 각도로 반사경을 구비하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 칼라드럼은 광필터가 원통형태를 따라 배열되어 있으며, 모터의 회전에 의해 광필터가 회전되면 해당 광을 투과하거나 반사하는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 컬러드럼을 이용하여 색광을 투과시키고, 그 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자는 반사형에도 적용되는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 컬러드럼은 곡면화되어 있어서 상기 로드렌즈의 외곽부에서 반사되어 발산하는 광들의 각도를 작게하여 다시 상기 로드렌즈로 재입사시킴으로써 광 효율을 높이는 점에 그 특징이 있다.
또한, 상기 컬러드럼은 광 필터가 각각 직선으로 배열되어 있어 직선 스크롤조명이 가능하여 상기 화상표시소자의 신호처리를 단순화하는 점에 그 특징이 있다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 로드렌즈 출사부의 외곽부에서 나온 광이 칼라드럼에 반사되어 로드렌즈 안으로 재입사되는 광의 효율을 높이고, 직선 스크롤을 가능하게 하여 화상표시소자에 인가해 주는 신호처리를 단순화 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 반사경을 구비하여 광원으로부터 발광되는 광을 집광할 수 있는 램프계(401)와; 상기 램프계(401)에서 집광된 광을 입사받아 전반사하여 출사시키는 로드렌즈(402)와; 상기 로드렌즈(402)에서 출사된 광을 선택적으로 투과 또는 반사시키기 위해 여러색의 광학 필터가 원통형태에 순차적으로 배 열되어 스크롤되는 컬러드럼(403)과; 상기 칼라드럼(403)에서 스크롤된 색광을 집광시키는 조명렌즈(404)와; 상기 조명렌즈(404)에서 집광된 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자(405)와; 화면에 투사하여 구현시키는 투사렌즈(406)를 포함하여 구성된다.
상기 램프계(401)의 광원에서 발광된 광은 타원반사경에 의해 반사되어 초점거리 근처에 위치한 상기 로드렌즈(402)의 입사면에 집광된다. 상기 로드렌즈(402)의 입사면에 집광된 광은 일부는 투과될 수 있지만 나머지 영역에 대해서는 반사되도록 되어 있다. 상기 로드렌즈(402)의 입사면으로 투과된 광은 상기 로드렌즈(402) 내부가 전반사 원리로 되어있어 전반사를 하면서 출사되게 된다.
그리고, 상기 출사된 광은 상기 컬러드럼(403)의 광필터에 해당되는 색광만 투과시키고, 나머지 광은 반사되어 상기 로드렌즈(402)의 출사부에 재입사하게 된다. 예시적으로 상기 로드렌즈(402)에서 출사된 백색광은 컬러드럼의 G색필터에서 G색광은 투과시키고, 나머지 R색이나 B색은 반사되어 상기 로드렌즈의 출사부로 재입사된다.
상기 재입사된 색광은 상기 로드렌즈(402)의 입사부의 반사코팅에 의해 다시 재입사되어 출사부를 향하여 전반사되면서 출사되고, 출사된 광은 이전에 출사된 광의 위치와 다른 위치에서 출사되어 상기 컬러드럼(403)의 다른 색필터에서 해당 색광을 투과시키게 된다. 상기와 같이 반복됨으로써 해당 필터를 찾아 투과하게 된다.
한편, 상기 로드렌즈(402)의 출사부는 상기 컬러드럼(403)의 내부에 설치되 게 구성되어 있는데, 이는 상기 컬러드럼(403)이 원통형태로 되어 출사되는 광의 경로를 바꾸어 투과 또는 반사시키기 위함이다. 따라서, 상기 로드렌즈(402)의 내부에서 전반사되는 광의 경로를 바꾸기 위해 출사부 쪽에 상기 컬러드럼(403)에 광이 투사될 수 있게 각을 조절하여 반사경을 구비한다.
도 5는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼을 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 칼라드럼(403)은 광필터가 원통형태를 따라 배열되어 있으며, 모터의 회전에 의해 광필터가 회전되면 해당 광을 투과하거나 반사하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼과 로드렌즈사이의 반사된 광의 경로를 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 컬러드럼(403)의 입사면과 상기 로드렌즈(402)의 출사면이 서로 평행하게 되어있지 않고, 상기 컬러드럼(403)이 곡면화되어 있어서 상기 로드렌즈(402)의 외곽부에서 반사되어 발산하는 광들의 각도를 작게 하여 다시 상기 로드렌즈(402)로 재입사되게 한다. 이는, 발산되는 광의 손실을 줄임으로써 광 효율을 높여 균일한 밝기의 조명이 가능하게 된다.
또한, 도 7은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 컬러드럼 회전에 따른 스크롤을 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 컬러드럼(403)은 컬러광 필터가 각각 직선으로 배열되어 있어 직선 스크롤조명이 가능하여 상기 화상표시소자(405)의 신호처리를 단순화 할 수 있다.
한편, 도 8은 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 로드렌즈를 다 르게 구성한 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 상기 로드렌즈(402)의 입사부 내부에 반사경을 소정의 각도로 구비하여 광 경로를 바꾸는 형태의 로드렌즈를 구성하는 또 다른 실시 예를 제공함으로써 로드렌즈가 상기 컬러드럼 내부에 완전히 들어갈 수 있게 한다.
또한, 도 9는 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치의 또 다른 실시 예를 개략적으로 도시한 도면이다. 이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치를 반사형 화상표시소자에도 적용함으로써 또 다른 실시 예를 구성한다. 따라서, 투과형과 반사형 화상표시소자에 모두 적용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 컬러드럼을 이용한 투사장치는, 로드렌즈 출사부의 외곽부에서 나온 광이 칼라드럼에 반사되어 로드렌즈 안으로 재입사되는 광의 효율을 높이고, 직선 스크롤을 가능하게 하여 화상표시소자에 인가해 주는 신호처리를 단순화 할 수 있다.

Claims (7)

  1. 반사경을 구비하여 광원으로부터 발광되는 광을 집광할 수 있는 램프계와;
    상기 램프계에서 집광된 광을 입사받아 전반사하여 출사시키는 로드렌즈와;
    상기 로드렌즈에서 출사된 광을 선택적으로 투과 또는 반사시키기 위해 여러색의 광학 필터가 원통형태에 순차적으로 배열되어 회전하는 컬러드럼과;
    상기 컬러드럼을 통과한 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 로드렌즈에서 출사되는 광의 경로를 바꾸어 상기 컬러드럼에 투사될 수 있도록 상기 로드렌즈 내부의 출사부에 소정의 각도로 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 로드 렌즈에서 출사되는 광의 경로를 바꾸어 상기 컬러드럼에 투사될 수 있도록 상기 로드렌즈 내부의 입사면에 소정의 각도로 반사경을 구비하는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 칼라드럼은 광필터가 원통형태를 따라 배열되어 있으며, 모터의 회전에 의해 광필터가 회전되면 해당 광을 투과하거나 반사하는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 컬러드럼을 이용하여 색광을 투과시키고, 그 색광에 따라 전기적 신호가 인가되는 화상표시소자는 반사형에도 적용되는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러드럼은 곡면화되어 있어서 상기 로드렌즈의 외곽부에서 반사되어 발산하는 광들의 각도를 작게하여 다시 상기 로드렌즈로 재입사시킴으로써 광 효율을 높이는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러드럼은 광 필터가 각각 직선으로 배열되어 있어 직선 스크롤조명이 가능하여 상기 화상표시소자의 신호처리를 단순화하는 것을 특징으로 하는 컬러드럼을 이용한 투사장치.
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