KR101024925B1 - 프로젝터 - Google Patents

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KR101024925B1
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Abstract

본 발명은 프로젝터에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 구성을 단순화하여 그 크기를 소형화할 수 있는 프로젝터에 관한 것이다.
프로젝터, LED, 이색성, 다이크로익, 라이트 터널

Description

프로젝터{PROJECTOR}
본 발명은 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 구성을 단순화하여 그 크기를 소형화할 수 있는 프로젝터에 관한 것이다.
본 발명은 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 구성을 단순화하여 그 크기를 소형화할 수 있는 프로젝터에 관한 것이다. 프로젝터는 TV, VCR, DVD Player, PC, 캠코더 등의 각종 영상기기들의 영상신호를 투사영상으로 변환한 뒤, 광원에서 제공된 빛을 이용하여, 투사광을 생성한 뒤 이를 스크린 등에 투사하여 사용자에게 확대된 영상을 제공하는 장치이다. 최근 프로젝터는 디지털 영상기기와의 증가와 더불어 그 사용이 증가되고 있다. 종래의 PRT 방식의 프로젝터는 작고 밝은 브라운관을 이용하여 투사될 영상을 구현한 뒤, 이것을 렌즈를 통해 스크린에 상이 맺히도록 하는 방식으로서, PRT가 하나인 1관식과 적색, 녹색, 청색 3 개의 PRT를 포함하는 가지는 3관식 PRT 방식의 프로젝터가 사용되었다
이와 같은 PRT 방식 이외에 LCD 방식, DLP 방식 또는 LCOS 방식 등이 제공되고 있다. 상기 LCD 방식 또는 Lcos 방식은 각각 세 개의 분리된 LCD 패널 또는 Lcos 패널을 갖추고 있는데, 이는 각각 비디오 시그널의 빨간색, 녹색, 파란색 편 광에 대응하는 투사영상을 표시하기 위함이다.
광원에서 제공되는 빛이 LCD 패널 또는 Lcos 패널을 통과 또는 반사할 때 전송되는 빨간색, 녹색, 파란색 컬러량을 조절하기 위해 각각의 픽셀은 활성화될 수 있다. DLP(Digital Light Processing)는 Digital Micromirror Device (디지털 미소반사 표시기)혹은 DLP 칩을 사용한다. 각각의 DLP 칩은 2백만 개의 힌지 마운트 장방형 초소형 미러가 장착되어 있어서 초당 수천 번까지 각도를 조절할 수 있다. DLP 프로젝터는 단일한 혹은 세 개의 칩으로 구성되는 방식을 사용한다.
그리고, LCD 방식은 광원에서 제공된 빛이 투과형 LCD 패널을 투과하며, 제공되는 영상에 대응하는 색채가 부여되는 방식이며, LCOS (Liquid Crystal on Silicon) 방식은 LCD 패널과는 달리 빛이 액정에 반사되는 방식이 적용되어 광원에서 제공된 빛이 반사될 색상별 투사광이 형성된다. 결과적으로 반사되는 빛은 투과되는 방식보다 손실이 줄어들 수 있다. 그러므로, 빛이 패널을 투과하는 과정에서 발생할 수 있는 손실을 줄일 수 있으므로, 개선된 화질을 구현할 수 있다.
전술한 LCD 방식, DLP 방식 또는 LCOS 방식의 프로젝터는 램프 형태의 광원에서 공급된 백색광을 색상별 편광으로 변환한 뒤 자체적으로 발광 능력이 없는 디스플레이소자 등에 반사 또는 투과시키는 방법이 사용된다.
최근 들어, LED(Light-emitting Diode) 또는 레이저 다이오드 등의 소형 발광소자를 광원으로 채용한 프로젝터가 사용되고 있다. 프로젝터가 고정된 위치에서 사용되는 것이 아니라 휴대폰 또는 휴대용 프로젝터 등에 적용되기 위하여 부피와 에너지 소모가 큰 램프 타입의 광원을 사용하는 것이 부적절한 경우, LED 또는 레 이저 다이오드 등을 광원으로 채용할 수 있다.
색상별 LED(Light-emitting Diode) 또는 레이저 다이오드 등의 광원을 사용하는 경우 별도의 편광을 위한 구성이 불필요하므로 부피가 소향화될 수 있다는 장점이 있어서, 소형 프로젝터에 적합하다.
그러나, 이와 같은 LED 또는 레이저 다이오드 등은 광량이 종래의 램프 타입의 광원을 사용하는 프로젝터에 비해 작다는 문제점이 있다. 즉, 프로젝터를 소형화시킬 수는 있으나 충분한 광량이 보장되지 못하여 프로젝터의 활용도가 떨어질 수 있다.
또한, 광원 자체를 색상별로 구비하므로, 편광을 위한 구성은 생략하여도 빛을 합성하기 위한 합성 프리즘 등을 구비해야 하므로 프로젝터의 크기를 소형화시키는데 한계가 있다. 즉, 휴대용 단말기 등에 장착되기 위해서는 프로젝터 또는 그 모듈 등의 크기가 훨씬 더 줄어들 필요가 있으나, 종래의 합성 프리즘 등을 사용하는 경우 만족스런 소형화를 보장할 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명은 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 구성을 단순화하여 그 크기를 소형화할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 적어도 1개 이상의 LED 소자를 갖는 색상별 광원부; 상기 광원부 중 근접 광원부에서 공급되는 빛의 색상에 대응되는 빛만 투과되는 다이크로익 필터부가 이격된 상태로 복수 개 구비며, 상기 다이크로익 필터부를 통과한 빛이 그 내부에서 일정방향으로 전반사되며 합성되는 라이트터널; 상기 광원부에서 발산된 빛을 상기 라이트터널의 필터부로 안내하기 위하여 일단이 상기 광원부 전방에 배치되고, 타단이 상기 다이크로익 필터부를 형하여 배치되는 하나 이상의 라이트 가이드; 영상신호를 투사영상으로 변환하며, 상기 라이트터널에서 공급된 합성광을 반사시켜 투사광으로 변환하는 디스플레이소자; 및 상기 디스플레이 소자에서 반사된 투사광을 외부로 투사하는 투사렌즈부를 포함하고, 상기 다이크로익 필터부는 상기 라이트 터널의 일정 영역에 다이크로익 필터링 물질로 코팅되거나, 다이크로익 필터 재질의 필름이 부착된 프로젝터를 제공한다.
또한, 상기 광원부를 구성하는 LED 소자는 상기 라이트터널의 길이방향을 기준으로 상기 필터부 후방에 배치되어 상기 필터부 측으로 빛을 투사할 수 있다.
또한, 상기 라이트가이드의 타단은 상기 라이트터널의 다이크로익 필터부 외측면에 대응되도록 경사면을 형성할 수 있다.
또한, 상기 라이트가이드와 상기 라이트터널이 이루는 각은 90도 보다 작고 전반사 임계각인 제1각도보다 클 수 있다.
또한, 각각의 상기 광원부를 구성하는 LED 소자가 2개 이상인 경우, 각각의 LED 소자는 상기 라이트가이드의 개구부 측을 향하여 방사형으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 광원부 중 특정 색상의 광원부는 적어도 2개 이상 이격된 상태로 구비될 수 있다.
또한, 적어도 2개 이상 구비되는 광원부는 적색 광원부와 청색 광원부일 수 있다.
또한, 상기 광원부 중 특정 색상의 광원부는 라이트터널의 일단의 개구부 전방에 배치될 수 있다.
또한, 상기 라이트터널의 일단의 개구부 전방에 배치되는 광원부는 녹색 광원부일 수 있다.
또한, 2개 이상 구비되는 상기 적색 광원부 또는 상기 청색 광원부는 라이트터널의 길이방향으로 서로 다른 위치에 구비될 수 있다.
또한, 상기 다이크로익 필터부가 구비되는 상기 라이트 터널의 외측면에 대응하는 라이트 터널의 내측면은 전반사 미러 코팅이 생략될 수 있다.
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본 발명에 따른 프로젝터는 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 구성을 단순화하여 그 크기를 소형화할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝터는 색상별 광원부에서 제공되는 빛을 합성하기 위한 합성 프리즘을 생략할 수 있으므로, 제품의 생산 단가를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝터는 색합성을 위하여 라이트 터널의 길이방향 측면을 사용하므로, 광원부를 구성하는 LED 소자를 복수 개 장착할 수 있으므로, 프로젝터에서 제공되는 빛의 휘도를 증가시킬 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 발명에 따른 프로젝터는 적어도 1개 이상의 LED 소자를 갖는 색상별 광원부, 상기 광원부 중 근접 광원부에서 공급되는 빛의 색상에 대응되는 빛만 투과되는 다이크로익 필터부가 이격된 상태로 복수 개 구비며, 상기 다이크로익 필터부를 통과한 빛이 그 내부에서 전반사되어 일정방향으로 공급되는 라이트 터널 및, 영상신호를 투사영상으로 변환하여 상기 라이트 터널에서 공급된 빛을 반사시키는 디스 플레이소자를 포함한다.
본 발명은 프로젝터의 소형화를 위하여, 광원으로서 엘이디(LED) 소자를 사용한다. 전술한 바와 같이, 광원에서 제공된 색상별 분광을 상기 디스플레이소자로 공급하기 위하여 빛을 합성하는 구성으로서, 본 발명은 합성 프리즘이 아닌 라이트 터널을 사용한다.
라이트 터널은 그 내부로 투사된 빛이 그 진행방향으로 전반사되며 빛의 균일도를 향상시키기 위한 부품이다. 일반적으로 라이트 터널은 디스플레이소자로서, Ti사의 DMD 소자를 사용하는 DLP 방식의 프로젝터에서, 램프에서 공급된 빛을 색상별 분광을 형성하는 컬러휠을 통과한 빛이 진입하고, 라이트 터널에 진입된 빛은 라이트 터널 내에서의 전반사에 의하여 균일도가 향상된 후 렌즈에 의해 광학보정을 거치고 미러부에 의하여 반사되어 DMD 소자에서 영상이 반영된 투사광으로 변환되는 과정에서 사용된다.
그러나, 본 발명에 따른 프로젝터는 LED 소자를 갖는 색상별 광원부에서 공급된 각각의 빛을 DMD 소자 등의 반사식 디스플레이소자에 공급하기 전에 합성하는 역할을 수행한다.
도 1은 본 발명에 따른 프로젝터에 채용되는 라이트 터널(100)의 몇가지 예를 도시한다. 보다 자세하게, 도 1(a)는 그 길이방향으로 광경로의 면적이 일정한 라이트 터널(100a)의 사시도이며, 도 1(b)는 그 길이방향으로 광경로의 면적이 줄어드는 라이트 터널(100b)의 사시도이며, 도 1(c)는 그 길이방향으로 광경로의 면적이 증가되는 라이트 터널(100c)의 사시도이다.
도 1에 도시된 라이트 터널은 각각 대향하는 두 쌍의 반사미러(110,120)에 의하여 구성된다. 도면상 평행한 제1반사미러(110a)와 수직한 제2반사미러(120a)는 각각 투사영상의 화면비율에 의하여, 그 폭이 결정될 수 있다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1반사미러(110a)와 상기 제2반사미러(110b)가 직사각형 형태를 갖으면, 그 내부의 광경로의 면적이 일정하게 유지되며, 도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 바와 같이, 제1반사미러(110a)와 상기 제2반사미러(110b)가 사다리꼴 형태로 구성되는 경우, 그 내부의 광경로의 면적이 줄어들거나 증가될 수 있다.
도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 라이트 터널(100b, 100c)은 전술한 바와 같이, 광경로의 면적이 가변적이므로 라이트 터널을 투과한 빛의 밀도를 조절할 수 있다. 도 1(b) 및 도 1(c)에 도시된 라이트 터널(100b, 100c) 동일한 라이트 터널을 그 설치방향에 따라 효과가 달라질 수 있다. 즉, 라이트 터널(100)을 투과한 빛의 면적은 좁지만 밝기를 크게 하려면, 도 1(b)와 같은 방향으로 지면상 좌측에서 우측으로 빛을 전반사시키며, 도 1(c)은 그 반대로 밝기를 감소시키고 그 면적을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 프로젝터는 빛을 제공하는 광원부로서 LED 소자를 사용한다. LED(light emitting diode)라고도 한다. 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광현상은 전기 루미네선스(전기장발광)라고 하며,탄화규소 결정의 발광 관측에서 비롯된다. 비소화갈륨 p-n 접합부에서의 고발광효율이 발견되면서부터 실용화되었다.
이러한 LED 소자는 백열등, 형광등 등 재래식 조명과 달리 전기에너지를 빛 (光)에너지로 전환하는 효율이 높아 최고 90%까지 에너지를 절감할 수 있으므로 최근 광범위하게 사용되고 있다. 접합부에 전류가 흐르면 빛을 내는 금속 간 화합물 접합 다이오드. 소자(素子)의 종류에 따라 다른 색깔의 빛을 얻을 수 있다.
따라서, LED를 광원으로 사용하는 프로젝터는 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) LED 소자를 사용하여, 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 빛을 발광시킨 뒤, 발광된 빛을 합성하여 합성된 합성광을 외부에서 공급되는 영상신호를 투사영상으로 변환하는 디스플레이소자에 반사 또는 투과시켜 투사광을 생성할 수 있다.
그러나, LED 소자는 낮은 소비전력 또는 내구성에도 불구하고, 개별 LED 소자는 프로젝터에서 투사되는 투사광의 광원으로서 사용되기에는 아직 충분한 광량을 얻을 수 없다는 문제가 있다.
또한, 색상별 빛을 합성하기 위한 합성 프리즘은 광원 등에 비해 상대적으로 큰 부피를 갖으므로, 프로젝터를 소형화하기 위해서는 색상별 LED 소자에서 제공된 빛을 합성하기 위한 구성의 부피를 최소화할 필요가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 프로젝터는 제한된 광량을 갖는 LED 소자를 사용하여 어느 정도의 광량을 보장하고 프로젝터의 부피를 최소화하기 위하여, 광원부에서 제공된 색상별 빛을 합성하기 위한 수단으로서 합성 프리즘이 아닌 라이트 터널(100)을 사용한다.
상기 라이트 터널(100)을 사용하여 색생별 광을 합성하는 원리는 상기 라이트 터널 내부에 진입된 빛을 반복적으로 전반사시켜 색생별 광원에서 제공되는 빛의 광경로를 일치시키는 방법이 사용된다.
따라서, 색상별 광원부에서 제공된 빛이 합성을 위해, 상기 라이트 터널(100) 내부로 진입될 필요가 있다. 그러나, 라이트 터널의 일반적인 형상은 총 4개의 전반사 거울을 접합한 사각 거울 형태를 갖으므로, 그 내부로 빛이 진입하기 위해서는, 라이트 터널의 양단 중 어느 하나인 개구부를 이용할 수밖에 없다.
그러나, 상기 라이트 터널(100)의 일단의 개구부를 통해 모든 색상별 광원에서 빛을 공급받는 것은 쉽지 않다. 즉, 제한된 면적을 갖는 개구부 근방에 색상별 광원을 모두 배치해야 하므로 빛이 효율적으로 입사될 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 프로젝터의 빛의 합성을 위한 라이트 터널은 그 일단의 개구부 이외에도 외측면에서도 빛이 입사될 수 있도록 구성된다.
따라서, LED 소자에서 공급된 빛이 라이트 터널의 외측면에서 라이트 터널 내부로 입사되도록 하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝터의 라이트 터널의 외측면에 특정 색상에 대응되는 빛만 투과되는 다이크로익 필터부(df)가 복수 개 구비된다.
다이크로익 필터(Dicroic Filter, df)란 빛을 파장에 따라 선택적으로 통과시키는 광 필터를 의미한다. 높은 파장은 통과하나 낮은 파장은 반사하는 고역 필터와 낮은 파장은 통과하나 높은 파장은 반사하는 저역 필터로 구분될 수 있으며, 색상에 따른 빛을 파장별로 선택적으로 투과시키는 필터를 의미한다.
상기 다이크로익 필터는 상기 라이트 터널(100)의 내측면 또는 외측면 중 일정 영역에 다이크로익 코팅 물질로 코팅되거나, 다이크로익 필름 등이 부착되는 방법으로 구비될 수 있다.
상기 다이크로익 필터는 선택적으로 각각의 파장별로 빛을 투과하기 위하여 라이트 터널에 구비된다. 라이트 터널은 빛의 전반사를 용이하게 하기 위하여, 유리 판재를 접합하고, 그 내부에 전반사 미러 코팅이 되는 경우가 많다. 그러나, 전반사를 위한 미러 코팅은 다이크로익 필터부의 광투과를 방해할 수 있으므로, 상기 다이크로익 필터부가 구비되는 부분에 대응하는 부분은 전반사 코팅이 되지 않는 것이 바람직하다.
따라서, 라이트 터널 내측면에 전반사 코팅이 되고, 라이트 터널 외측면에 다이크로익 필터부가 다이크로익 코팅의 형태로 제공되는 경우, 다이크로익 필터부가 구비되는 부분은 그 내측면에 전반사 코팅은 생략한다.
설명의 편의상 이하 적색 다이크로익 필터, 청색 다이크로익 필터 및 녹색 다이크로익 필터는 각각 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 빛만을 선택적으로 투과시켜며, 청색(B) 및 녹색(G), 적색(R) 및 녹색(G), 적색(R) 및 청색(B) 빛은 투과되지 못하고 산란 또는 반사되는 필터를 의미하는 것으로 정의한다.
물론, 하나의 라이트 터널의 외측면에 적색 다이크로익 필터, 청색 다이크로익 필터 및 녹색 다이크로익 필터 모두가 구비되어야 하는 것은 아니며, 특정 색상의 다이크로익 필터가 더 많이 구비될 수도 있다.
이하 도 2 내지 도 5를 참조하여, 상기 라이트 터널을 이용하여 색상별 광원부에서 제공된 빛의 합성과정을 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 하나의 실시예를 도시한다. 보다 자세하게, 도 2(a)는 각각의 광 원부를 구성하는 LED 소자가 1개인 경우를 도시하며, 도 2(b)는 각각의 광원부를 구성하는, LED 소자가 2개인 경우를 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 라이트 터널(100)은 엘이디 소자를 포함하는 복수 개의 광원부 중 가까운 근접 광원부에서 공급되는 빛의 색상에 대응되는 빛만 투과되는 다이크로익 필터부(df)가 그 외측면에 이격된 상태로 복수 개 구비로 복수 개 구비되며, 상기 광원부(200)를 구성하는 LED 소자는 상기 라이트터널의 길이방향을 기준으로 상기 다이크로익 필터부(df) 후방에 배치된다.
도 2에 도시된 실시예에서, 각각 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) LED 소자를 포함하는 적색(R), 청색(B) 및 녹색(G) 광원부는 각각 상기 라이트 터널의 외측면 또는 상기 라이트 터널의 개방된 일단에 구비된다.
도 2(a)에 도시된 실시예에서, 각각의 광원부(200)를 구성하는 LED 소자는 한 개이므로, 광원부는 곧 LED 소자를 의미한다. 물론, LED 소자를 지지하기 위한 부품들은 광원부에 포함되는 개념이다.
도 2(a)에 도시된 바와 같이, 상기 광원부(200) 중 적색 광원부(200r) 및 청색 광원부(200b)는 상기 라이트 터널(100)의 외측면 근방에 구비되고, 녹색 광원부(200g)는 상기 라이트 터널(100)의 일단의 개방된 개방구 전단에 구비된다.
녹색 광원이 개방구 전단에 구비되는 이유는 색상별 광원에서 제공된 색상별 빛이 합성된 합성광에서 차지하는 녹색 빛의 비율이 대략 70퍼센트 이상을 차지하므로, 충분한 광량을 보장하기 위하여 녹색 광원은 다이크로익 필터를 통해서, 라이트 터널 내부로 빛이 투과되는 방식이 아닌 라이트 터널의 일단의 개구부를 통해 빛을 직접 투사하는 방법을 사용한다.
도 2에 도시된 실시예의 색상별 광원부의 위치는 특정된 것이 아니며, 그 위치가 가변적으로 변화될 수 있다. 그리고, 광원부의 LED 소자에서 발광된 빛이 상기 라이트 터널 내부로 진입하여 특정방향으로 전반사되며 합성되도록 하기 위하여, 상기 광원부를 구성하는 LED 소자는 상기 라이트 터널의 길이방향을 기준으로 상기 필터부 후방에 배치되는 특징을 갖는다.
즉, 상기 광원부(200)에서 공급된 빛이 상기 라이트 터널(100)의 길이방향과 수직한 방향으로 입사되는 것을 방지하기 위함이다.
도 2(a)에 도시된 실시예에서, 상기 청색 광원부(200b)와 상기 청색 다이크로익 필터부의 중심을 연결하는 직선이 상기 청색 다이크로익 필터부(df(b))와 이루는 각도(θ)는 90도 보다 작고, 전반사 임계각(θ1)보다는 크도록 결정되는 것이 바람직하다.
상기 청색 광원부(200b)와 상기 청색 다이크로익 필터부(df(b))의 중심을 연결하는 직선이 상기 청색 다이크로익 필터부와 이루는 각도(θ)는 90도 보다 작아야 하는 이유는 라이트 터널 내부로 진입된 빛이 합성됨과 동시에 특정한 방향으로 전반사되어 진행되도록 하기 위함이다.
또한, 상기 청색 광원부(200b)와 상기 청색 다이크로익 필터부(df(b))의 중심을 연결하는 직선이 상기 청색 다이크로익 필터부(df(b))와 이루는 각도(θ)는 전반사 임계각(θ1)보다는 크도록 설정되어야 하는 이유는 상기 청색 광원부(200b)에서 발광된 빛이 상기 라이트 터널 내부로 진입되지 못하고 전반사되는 것을 방지 하기 위함이다.
따라서, 전술한 각도조건(θ1<θ<90도)을 만족하며, 상기 다이크로익 필터부(df(b))로 입사되는 빛은 상기 청색 다이크로익 필터에서 필터링된 뒤, 상기 청색 광원부의 치우친 방향과 반대방향으로 전반사되며 타색상 빛들과 합성된다.
도 2(a)에 도시된 실시예에서, 청색 LED 소자를 포함하는 청색 광원부(200b)는 청색 다이크로익 필터부(df(b)) 근방에 배치되어 청색 LED 소자에서 발광된 빛을 상기 청색 다이크로익 필터부(df(b))로 빛을 공급하게 된다.
따라서, 각각의 다이크로익 필터부 근방에 각각의 다이크로익 필터부를 통과할 수 있는 파장의 빛을 발광하는 광원부를 배치한다.
그러면, 각각의 다이크로익 필터부를 통해 각각의 다이크로익 필터부 근방에 배치된 광원부에서 공급된 빛만이 투과될 수 있다.
도 2(a)에 도시된 실시예에서, 상기 녹새 광원부(200g)는 상기 라이트 터널의 개방구로 직접 빛을 공급하므로, 청색 광원부(200b)와 적색 광원부(200r)과 같이 필터링되지 않으므로, 광량의 손실을 최소화할 수 있다.
도 2(b)는 도 2(a)에 도시된 실시예와 마찬가지로, 각각의 색상별 광원부(200)의 위치와 개수는 동일하다. 그러나, 각각의 광원부(200)를 구성하는 LED 소자의 개수가 도 2(a)에 도시된 실시예와 달리, 각각 2개이다.
광원부를 구성하는 LED 소자는 그 전력 소비가 작고 내구성이 뛰어나다는 장점이 있으나, 단일 LED 소자로서 충분한 광량이 보장되지 않을 수 있다.
따라서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 광원부(200)를 구성하는 LED 소자의 개수를 늘리는 방법으로 부족한 광량을 보상할 수 있다.
따라서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 상기 청색 광원부를 구성하는 LED 소자는 제1 청색 LED 소자(200b1)와 제2 청색 LED 소자(200b2)를 포함하고, 상기 적색 광원부를 구성하는 LED 소자는 제1 적색 LED 소자(200r1)와 제2 적색 LED 소자(200r2)를 포함하고, 상기 녹색 광원부를 구성하는 LED 소자는 제1 녹색 LED 소자(200g1)와 제2 녹색 LED 소자(200g2)를 포함한다.
각각의 광원부를 구성하는 LED 소자의 개수는 상기 다이크로익 필터부 또는 상기 라이트 터널의 크기 등을 고려하여 결정될 수 있다.
도 2(b)에 도시된 실시예에서, 상기 광원부(200)를 구성하는 LED 소자의 개수는 2개이지만, 2개 이상의 LED 소자가 구비될 수도 있다.
따라서, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 각각의 광원부를 구성하는 LED 소자의 개수를 조절하는 방법으로 프로젝터의 밝기를 증가시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 하나의 실시예를 도시한다. 보다 자세하게, 도 3(a)는 각각의 광원부를 구성하는 LED 소자가 1개인 경우를 도시하며, 도 3(b)는 각각의 광원부를 구성하는, LED 소자가 2개인 경우를 도시한다.
도 2를 참조한 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 2에 도시된 실시예와 달리, 도 3에 도시된 실시예는 적어도 1개 이상의 색상에 대응하는 광원부가 2개 구비된 경우를 도시한다.
즉, 도 3(a)와 도 3(b)에 도시된 실시예에서, 각각 적색 광원부(200r)는 제1 적색 광원부(200r(1))와 제2 적색 광원부(200r(2))를 구비하고, 청색 광원부(200b) 역시 제1 청색 광원부(200b(1))와 제2 청색 광원부(200b(2))를 포함한다.
상기 라이트 터널(100)은 긴 파이프 형태로 구성되므로, 전술한 동일 색상에 대응하는 동일한 다이크로익 필터부(df)를 상기 라이트 터널의 외측면에 복수 개씩 구비하면, 각각의 다이크로익 필터부에서 빛이 입사될 수 있다.
따라서, 도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 실시예에서, 상기 라이트 터널 외측면에 총 4개의 다이크로익 필터부가 구비된다. 도 3에 도시된 실시예에서, 청색 다이크로익 필터부(df(b))가 2개, 적색 다이크로익 필터부(df(r)) 2개가 상기 라이트 터널(100)의 외측면의 이격된 장소에 구비된다.
따라서, 도 3에 도시된 실시예에서, 상기 다이크로익 필터부(df)는 대향하는 한쌍의 제1반사미러 또는 한쌍의 제2반사미러에 마주보고 구비될 수도 있으며, 제1반사미러와 제2반사미러에 분산되어 구비될 수도 있다.
즉, 후자의 경우는 광원부가 동일 평면상에 배치되는 구조가 아니라, 광원부가 라이트 터널의 측면과 상면에 구비되는 경우이다. 이와 같이, 다이크로익 필터부(df)의 위치는 프로젝터의 디자인 또는 구조에 따라 결정된 광원부의 위치가 결정된 후 위치를 결정하면 된다.
도 2(b)에 도시된 실시예와 도 3(a)에 도시된 실시예에서, 각각 적색 광원부 및 청색 광원부를 구성하는 총 LED 소자는 동일하지만, 도 3(a)에 도시된 실시예의 경우는 도2(a)에 도시된 실시예보다 합성광의 밝기를 증가시킬 수 있므며, 도 2(b)에 도시된 실시예와 달리, 동일한 색상의 광원부를 구성하는 LED 소자 간에 발생된 빛 사이에 발생될 수 있는 빛의 간섭 등의 문제점을 최소화할 수 있다.
또한, 도 2(b)에 도시된 실시예는 라이트 터널의 크기가 작은 경우, 하나의 광원부를 2개 이상으로 구성하고 동일한 다이크로익 필터부(df) 전단에 배치하는 것은 물리적으로 어려울 수 있으며, 라이트 터널 주변으로 광원부(200)가 차지하는 부피 또는 면적을 증가시키므로, 본 발명의 목적 중 하나인 프로젝터의 컴팩트화에 불리할 수 있으나, 도 3(a)에 도시된 실시예는 라이트 터널의 길이방향으로 이격된 상태로 광원부를 배치하므로, 프로젝터의 광학계를 더욱 슬림하게 할 수 있다.
도 3(b)는 각각의 광원부(200)를 구성하는 LED 소자가 각각 2개인 실시예를 도시한다. 도 3(b)에 도시된 실시예도 도 3(a)에 도시된 실시예와 마찬가지로, 각각 적색 광원부(200r)는 제1 적색 광원부(200r(1))와 제2 적색 광원부(200r(2))를 구비하고, 청색 광원부(200b) 역시 제1 청색 광원부(200b(1))와 제2 청색 광원부(200b(2))를 포함하며, 녹색 광원부(200g)는 상기 라이트 터널(100)의 일단의 개구부 전방에 배치된다. 물론, 상기 녹색 광원부(200g) 역시 복수 개가 상기 라이트 터널의 외측면 근방에 배치될 수도 있다.
도 3(b)에 도시된 실시예는 도 2(b)에 도시된 실시예와 마찬가지로, 합성광의 밝기를 증가시키기 위하여 각각의 광원부를 구성하는 LED 소자의 개수를 2개로 한다.
구체적으로 제1 청색 광원부(200b(1))는 제1 청색 LED 소자(200b1) 및 제2 청색 LED 소자(200b2)를 구비하고, 제2 청색 광원부(200b(2))는 제3 청색 LED 소자(200b3) 및 제4 청색 LED 소자(200b4)를 구비한다. 그리고, 제1 청색 광원 부(200b(1))와 제2 청색 광원부(200b(2))는 상기 라이트 터널을 기준으로 대각선 방향에 배치될 수 있다. 라이트 터널의 길이방향의 동일 지점으로 입사되는 빛의 파장을 서로 달리 하여, 특정 다이크로익 필터부를 통해 입사된 빛이 반대편 다이크로익 필터부를 통해 라이트 터널에서 빠져나갈 가능성을 최소화하기 위함이다.
마찬가지로, 제1 적색 광원부(200r(1))는 제1 적색 LED 소자(200r1) 및 제2 적색 LED 소자(200r2)를 구비하고, 제2 적색 광원부(200r(2))는 제3 적색 LED 소자(200r3) 및 제4 적색 LED 소자(200r4)를 구비한다. 그리고, 제1 적색 광원부(200r(1))와 제2 적색 광원부(200r(2))는 상기 라이트 터널(100)을 기준으로 대각선 방향에 배치될 수 있다.
따라서, 도 3(b)에 도시된 실시예는 각각의 광원부(200)의 광량이 증가하여 도 3(a)에 도시된 실시예에 비하여 라이트 터널을 통해 전반사된 합성광의 밝기가 증가될 수 있다. 도 2 및 도 3(a)를 참조한 설명과 중복된 부분은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 다른 실시예를 도시한다.
도 4에 도시된 실시예는 기본적으로 도 3에 도시된 실시예와 기본적인 광학구조는 공통되므로, 도 3을 참조한 설명과 중복된 설명은 생략하기로 한다.
도 3에 도시된 실시예와 달리 도 4에 도시된 실시예는 상기 라이트터널의 다이크로익 필터부로 안내하는 라이트 가이드(300)를 적어도 1개 이상 구비한다는 특징을 갖는다.
상기 라이트 가이드(300)는 상기 라이트 터널과 동일한 구조를 갖는 광안내부재이다. 따라서, 상기 라이트 가이드 역시 그 내부에서 진입한 빛을 전반사시켜, 일정 방향으로 빛을 공급하는 역할을 수행한다.
도 4에 도시된 실시예에서, 각각의 광원부(100)와 각각의 다이크로익 필터부(200) 사이에 라이트 가이드(300)가 구비됨이 도시되었다.
각각 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 실시예에서, 상기 제1 적색 광원부(200b(1))와 제2 적색 광원부(200b(2))와 제1 적색 다이크로익 필터부(df(b1))와 제2 적색 다이크로익 필터부(df(r2))를 연결하는 제1 적색 라이트 가이드(300r1)와 제2 적색 라이트 가이드(300r2)를 구비하고, 상기 제1 청색 광원부(200b(1))와 제2 청색 광원부(200b(2))와 제1 청색 다이크로익 필터부(df(1))와 제2 청색 다이크로익 필터부(df(2))를 연결하는 제1 청색 라이트 가이드(300b1)와 제2 청색 라이트 가이드(300b2)를 구비한다.
여기서, 각각의 색상별 광원부와 색상별 다이크로익 필터부를 연결하는 라이트 가이드는 호칭의 편의상 적색 또는 청색이란 한정이 부가되는 것이며, 라이트 가이드 자체의 색상을 갖는 것을 의미하는 것은 아니다.
각각의 상기 라이트 가이드는 각각의 광원부에서 발광된 빛이 방사상으로 발산되는 것을 어느 정도 줄일 수 있으므로, 동일한 광량을 갖는 LED 소자를 광원부로 사용하는 경우에도 합성광의 밝기를 증가시킬 수 있다.
또한, 각각의 상기 광원부를 구성하는 LED 소자가 2개 이상인 경우, 각각의 LED 소자는 상기 라티트가이드의 개구부 측을 향하여 방사형으로 배치될 수 있다. LED 소자에서 발광된 빛이 라이트가이드에 진입하는 비율을 높이기 위함이다.
도 5는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 다른 실시예를 도시한다.
도 5에 도시된 실시예는 도 3 및 도 4를 참조하여 설명된 광학계를 기본적인 구조로 하므로, 그 설명과 중복된 부분은 생략하기로 한다.
도 5에 도시된 실시예는 도 4에 도시된 실시예와 마찬가지로 상기 제1 적색 광원부와 제2 적색 광원부와 제1 적색 다이크로익 필터부와 제2 적색 다이크로익 필터부를 연결하는 제1 적색 라이트 가이드(300r1')와 제2 적색 라이트 가이드(300r2')를 구비하고, 상기 제1 청색 광원부(200b(1))와 제2 청색 광원부(200b(2))와 제1 청색 다이크로익 필터부(df(b1))와 제2 청색 다이크로익 필터부(df(b2))를 연결하는 제1 청색 라이트 가이드(300b1')와 제2 청색 라이트 가이드(300b2')를 구비한다.
도 4에 도시된 실시예와 도 5에 도시된 실시예는 라이트 가이드의 형상에 차이가 있다. 도 4에 도시된 라이트 가이드는 직사각형 반사미러를 접합한 구조로서, 상기 라이트 터널의 길이방향을 기준으로 상기 다이크로익 필터부 후방에 배치된 광원에서 빛이 투사되는 경우, 라이트 가이드와 다이크로익 필터부가 유격없이 접합되기 어렵다.
따라서, 각각의 광원부에서 발광되어 라이트 가이드에 의해 상기 다이크로익 필터부에 입사되는 빛 중 전반사 입계각보다 작은 각도로 입사되는 빛은 상기 다이크로익 필터부를 투과하여 상기 라이트 가이드 내부로 진입하지 못하고, 필터부에 서 전반사되어 외부로 발산될 수 있다.
따라서, 도 5에 도시된 라이트 가이드는 각각의 다이크로익 필터부 상면 전체를 차단할 수 있도록 상기 라이트 터널의 외측면에 대응되도록 경사면을 갖도록 구성될 수 있다.
즉, 라이트 가이드를 구성하는 반사미러를 길이가 다른 직사각형 한쌍과, 동일한 면적을 갖는 직각 사다리꼴 한쌍으로 구성하여 상기 다이크로익 필터부 전체를 차폐하는 구조를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 프로젝터의 하나의 실시예의 개념도를 도시한다.
도 6에 도시된 실시예서, 광원부 및 광합성을 위한 라이트 터널은 도 5(a)에 도시된 실시예가 적용된다.
색상별 광원부에서 제공된 빛이 색상별 광원부에서 합성되어 합성광으로 사용되는 과정에 대한 설명은 도 5(a)에 관한 설명과 중복되므로 생략하기로 한다.
광원부에서 제공된 색상별 광은 상기 라이트 터널 내부에서 전반사되며 합성되어 라이트 터널을 빠져 나간다. 상기 라이트 터널에서 합성된 합성광은 조명렌즈(350) 등을 통과하며 디스플레이소자(400)의 대응하는 크기로 보정되며, 복수 개의 반사경을 통해, 상기 디스플레이소자(400) 측으로 반사된다.
상기 디스플레이소자는 전술한 바와 같이, 반사식 DMD 소자 또는 Lcos 패널 등일 수 있다. 합성광이 상기 디스플레이소자(400)에 반사되면, 상기 디스플레이소자에서 구현된 영상을 포함한 투사광으로 변환된다.
따라서, 상기 디스플레이소자(400)에서 반사된 투사광은 투사렌즈부(500)를 통해 스크린 등으로 투사되어 영상을 제공하게 된다.
본 명세서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 프로젝터에 채용되는 라이트 터널의 몇가지 예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 하나의 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 하나의 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 다른 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 프로젝터의 광원부에서 제공된 빛이 라이트 터널에서 합성되는 과정의 다른 실시예를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 프로젝터의 하나의 실시예의 개념도를 도시한다.

Claims (14)

  1. 적어도 1개 이상의 LED 소자를 갖는 색상별 광원부;
    상기 광원부 중 근접 광원부에서 공급되는 빛의 색상에 대응되는 빛만 투과되는 다이크로익 필터부가 이격된 상태로 복수 개 구비며, 상기 다이크로익 필터부를 통과한 빛이 그 내부에서 일정방향으로 전반사되며 합성되는 라이트터널;
    상기 광원부에서 발산된 빛을 상기 라이트터널의 필터부로 안내하기 위하여 일단이 상기 광원부 전방에 배치되고, 타단이 상기 다이크로익 필터부를 형하여 배치되는 하나 이상의 라이트 가이드;
    영상신호를 투사영상으로 변환하며, 상기 라이트터널에서 공급된 합성광을 반사시켜 투사광으로 변환하는 디스플레이소자; 및
    상기 디스플레이 소자에서 반사된 투사광을 외부로 투사하는 투사렌즈부를 포함하고,
    상기 다이크로익 필터부는 상기 라이트 터널의 일정 영역에 다이크로익 필터링 물질로 코팅되거나, 다이크로익 필터 재질의 필름이 부착된 프로젝터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원부를 구성하는 LED 소자는 상기 라이트터널의 길이방향을 기준으로 상기 필터부 후방에 배치되어 상기 필터부 측으로 빛을 투사하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 라이트가이드의 타단은 상기 라이트터널의 다이크로익 필터부 외측면에 대응되도록 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라이트가이드와 상기 라이트터널이 이루는 각은 90도 보다 작고 전반사 임계각인 제1각도보다 큰 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  8. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 광원부를 구성하는 LED 소자가 2개 이상인 경우, 각각의 LED 소자는 상기 라이트가이드의 개구부 측을 향하여 방사형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 광원부 중 특정 색상의 광원부는 적어도 2개 이상 이격된 상태로 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  10. 제9항에 있어서,
    적어도 2개 이상 구비되는 광원부는 적색 광원부와 청색 광원부인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광원부 중 특정 색상의 광원부는 라이트터널의 일단의 개구부 전방에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 라이트터널의 일단의 개구부 전방에 배치되는 광원부는 녹색 광원부인 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  13. 제10항에 있어서,
    2개 이상 구비되는 상기 적색 광원부 또는 상기 청색 광원부는 라이트터널의 길이방향으로 서로 다른 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 다이크로익 필터부가 구비되는 상기 라이트 터널의 외측면에 대응하는 라이트 터널의 내측면은 전반사 미러 코팅이 생략되는 것을 특징으로 하는 프로젝터.
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