KR20030086434A - 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열 - Google Patents

광학 시스템을 위한 다중-램프 배열 Download PDF

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Abstract

2개 이상의 램프들(10, 15)과 컬렉티브 빛 가이드(58)를 포함하고 있는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열로서, 각 램프들(10, 15)은 광학적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드에 모두 연결되어 있는 개별적인 빛 가이드들(36, 46)로 빛(20)을 전송하도록 위치되어 있다. 일 실시예에서, 상기 램프들 중 하나는 유리(38)와 프리즘(40) 배열 및 중간 빛 가이드(30)와 중간 유리(32)와 프리즘(34) 배열에 의해 상기 컬렉티브 빛 가이드에 광학적으로 연결되어 있다. 본 발명은 또한 수 개의 색 필드들을 가지고 있는 증가된 색 변조기(62)를 포함하고 있는데, 여기서 상기 동일한 색 필드들의 수는 램프들의 수와 동일하다.
발명된 다중-램프 시스템은 더 적은 램프들을 가지고서 공지된 시스템들과 동일하거나 또는 더 좋은 플럭스 레벨을 제공하며, 따라서 감소된 자재비, 생산비 및 작동비, 감소된 전력 소비 및 감소된 발열 온도를 제공한다.

Description

광학 시스템을 위한 다중-램프 배열{A MULTI-LAMP ARRANGEMENT FOR OPTICAL SYSTEMS}
본 발명은 광학 시스템 분야에 관한 것이며, 보다 구체적으로 2개 이상의 램프들과 공동의 라이트 가이드를 포함하는 광학 시스템을 위한 다수의 램프 배열에 관한 것이다.
예를 들어 아주 콤팩트한 이미지 프로젝션과 같은 현대의 광학 시스템들은 높은 빛 강도를 가지고 있는 빛 소스에 의존한다. 이미지 프로젝션은 또한 미세하고 밝은 이미지들을 요구하는 시뮬레이션 시스템에서 점점 더 많이 사용되고 있다. 공지된 램프 기술로 높은 전력 빛 소스를 사용하지 않고서 프로젝션으로부터 높은 밝기를 가진 이미지를 생산하는 것은 매우 힘들다. 요즘, 프로젝션에서 유사한 밝기 레벨들은 높은 전력 제논 램프에 의해 얻어질 수 있다.
대부분의 이미지 프로젝션들은 짧은 아크 갭을 가지고 있는 UHP(ultra-high-pressure)램프를 사용한다. "짧은 아크 갭"이라고 불리는 램프는 전형적으로 1.0 mm에서 1.5mm 사이 범위의 아크 갭을 가지고 있다. 상기 짧은 아크 갭으로부터 방사되는 빛은 더 넓은 아크 갭을 가지고 있는 램프에 의해 방사되는 빛보다 더 좋은 빛을 가지고 있으며, 따라서 매우 좋은 시각 빛 효율성을 가지고 있다. 따라서, 최상의 밝기를 가진 이미지를 생산하기 위해 현대의 이미지 프로젝션에서는 가능한 짧은 아크 갭을 가진 램프를 사용하는 것이 바람직한다.
그러나, 짧은 아크 갭 램프들은 비교적 더 낮은 전력 출력(예를 들어 150W에서 1.0mm 및 300w에서 1.4mm)에서만 사용될 수 있다. 프로젝션에 의해 양질의 이미지를 생성하기 위해, 시스템에 2개 이상의 짧은 아크 램프들을 배열하는 것은 공지되어 있다.
상기와 같은 다중-램프 시스템은 2차 구조에서 4개의 짧은 아크 램프들의 조합을 사용하는데, 여기서 각 램프는 빛을 공통 빛 가이드로 집중하게 하는 콘덴서 렌즈를 가지고 있는 접시형 반사기를 가지고 있다. 상기 조합은 단일 램프 시스템플럭스의 1.5배를 얻을 수 있다. 상기 시스템에 대한 전형적인 램프 아크 갭은 1.0mm에서 1.3mm이다.
본 발명은 상기 언급된 요구를 만족하는데, 본 발명은 2개 이상의 램프들과 컬렉티브 빛 가이드를 포함하고 있는 광학 시스템들을 위한 다중-램프 구조를 제공하며, 여기서 각 램프는 광학적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드에 모두 연결되어 있는 개별적인 빛 가이드들로 빛을 전송하도록 위치되어 있다.
본 발명은 또한 수 개의 색 필드를 가지고 있는 증가된 색 변조기를 제공하는데, 상기 색 변조기는 2개 이상의 램프를 포함하고 있는 이미지 프로젝터를 위해 사용되며, 램프들의 수와 같은 수의 동등한 색 필드들의 수에 의해 특정된다.
본 발명의 바람직한 실시예는 종속항에 기술되어 있다.
도1은 본 발명의 실시예의 도식적인 평면도이다.
도2a는 개별적인 색 변조기를 포함하고 있는 본 발명의 또 다른 실시예에 대한 도식적인 평면도이다.
도2b는 색 변조기를 도식적으로 도시하고 있다.
도3은 공동의 증가된 색 변조기를 도시하고 있는 도1의 실시예에 대한 도식적인 평면도이다.
도4는 상기 증가된 색 변조기를 도식적으로 도시하고 있다.
도5는 상기 컬렉티브(collective) 빛 가이드의 출구 쪽에 위치하고 있는 색 변조기를 가지고 있는, 도1에 도시되어 있는 실시예의 도식적인 평면도이다.
도1은 본 발명의 실시예에 대한 도식적인 평면도이며, 2개의 램프(10, 15)를 포함하고 있는 배열을 도시하고 있는데, 각 방사 빛은 도식적으로 예시적인 빛 빔(20)에 의해 도시되어 있다. 당업자는 본 발명에 상응하는 상기 시스템은 2개 이상의 램프들을 포함할 수 있으며, 어느 일정한 구조로 배열될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
일반적으로, 본 발명에 상응하는 광학 시스템을 위한 상기 다중-램프 배열은 2개 이상의 램프들(10, 15)을 포함하며, 각 램프는 광학적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드(58)에 모두 연결되어 있는 개별적인 빛 가이드들(36, 46)로 빛을 전송하도록 위치되어 있으며, 그것으로부터 상기 빛은 어느 일정한 광학 시스템(미도시)으로 전송될 수 있다.
일 구조에서(도2A), 하나의 빛 가이드(36)는 유리와 프리즘(prism)에 의해 광학적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드(58)에 연결되어 있다. 도2A는 각 램프와 그들의 개별적인 빛 가이드들 사이에 위치하고 있는 개별적인 색 변조기들(14, 18)을 가지고 있는 램프를 도시하고 있지만, 이는 단지 상기 다중-램프 배열의 한 애플리케이션을 도시하고 있다. 상기 색 변조기는 본 발명의 범위 내에서 색 휠(wheel), 색 스위치등과 같은 순차적인 색 필터의 어느 일정한 타입일 수 있다. 본 발명은 색 변조기를 사용하는 것에 제한되지 않으며, 색 분할을 가지고 있는 3-칩 시스템(예를 들어, 필립스 프리즘)에 의해서도 똑같이 잘 작동한다. 상기 색 변조기는 또한 상기 컬렉티브 빛 가이드(58)의 입구 쪽(미도시)이나 또는 출구 쪽(도5)에 위치할 수 있다.
상기 색 변조기는 종래의 색 휠일 수 있으며, 한 예가 도2B에 파란(B), 횐(G) 및 빨강(R) 색 필드를 가지고 있는 것으로 도2B에 도시되어 있다.
도1은 제2 실시예를 도시하고 있는데, 상기 램프(10)는 중간 빛 가이드(30)와 중간 유리(32) 및 프리즘(34)에 의해 상기 제2 빛 가이드(36)에 광학적으로 연결되도록 배치되어 있다. 여기서, 상기 램프들은 그것의 개별적인 빛 빔을 동일한 방향으로 프로젝트하기 위해 나란히 배열되어 있다.
도2A에 도시되어 있는 실시예에서, 상기 제1 램프(15)는 그것의 개별적인 빛 빔을 제2 램프로부터 방사되는 빛의 직각 방향으로 프로젝트하도록 배열되어 있다.그러나, 당업자는 어느 일정한 램프의 방향을 생각할 수 있다.
도1의 실시예는 도3에 도시되어 있는데, 증가된 색 변조기(62)는 각 램프와 상기 중간 빛 가이드(30) 및 제1 빛 가이드(46)에 배치되어 있다.
상기 증가된 색 변조기(62)는 수 개의 색 필드(R, B, W, G)를 포함하고 있지만, 동일한 색 필드들의 수가 상기 램프들의 수와 동일하도록 배열된다. 도4는 상기 증가된 색 변조기의 예를 도시하고 있으며, 상기 색 필드들은 순차적으로 R-B-W-G, R-B-W-G로 배열되어 있다. 2개의 램프 시스템의 경우에, 각 색 필드는 대각선으로는 각각 동일한 색 필드를 가지도록 배열되어 있다. 상기 색 변조기는 유사한 각 색 필드들이 동시에 각 개별적인 빛 가이드들로 수집될 수 있도록 동기화된다.
도2A와 도3에 도시되어 있는 것과 같이, 상기 색 변조기(14, 18;62)는 일반적으로 각 램프들의 제2 초점 안에 또는 근접하여 위치할 수 있다.
비록 UHP 타입 램프들을 사용하는 것이 일반적이지만, 본 발명은 금속 할로겐 타입의 램프 또는 제논 램프에 한정되는 것이 아니라 어느 일정한 타입의 램프도 가능하다.
2개의 램프 시스템을 사용하여, 상기 빛 가이드들의 입구 구멍은 단일 램프 시스템의 구멍보다 1/2 크기일 수 있다. 따라서, 일반적으로, 제1(46), 제2(36) 및 중간(30) 빛 가이드 각각의 상기 입구 구멍의 차원은 상기 컬렉티브 빛 가이드(58)의 입구 구멍 차원의 1/2배이다. 더 일반적으로, 다중-램프 배열에 대해, 상기 빛 가이드 입구 구멍들 각각은 상기 컬렉티브 빛 가이드(58) 구멍 차원을램프들의 수로 나눈 것과 동일하거나 거의 유사하다.
상기 빛 가이드는 어느 적절한 빛 가이드일 수 있으며, 예를 들어 터널을 형성하는 접착된 다수의 유리들 또는 고체 투명 몸체를 포함하고 있는 로드(rod)이다.
도면들에 도시되어 있는 구성요소들의 리스트
10 제2 램프
11 제2 반사기
12 제2 버너
14 제2 색 변조기
15 제1 램프
17 제1 반사기
19 제1 버너
18 제1 색 변조기
20 빛 빔
30 중간 빛 가이드
32 중간 유리
34 중간 프리즘
36 제2 빛 빔
38 제2 유리
40 제2 프리즘
46 제1 로드
58 컬렉티브 빛 가이드
62 증가된 빛 변조기
본원발명은 공지된 시스템 또는 이보다 더 좋은 플럭스 레벨을 생산하는 다중-램프 시스템을 제공하며, 따라서 공지된 시스템에 비해 감소된 자재비, 제작비, 작동비, 감소된 전력 소비와 감소된 발열을 달성할 수 있다.
본 발명은 현재 공지된 기술보다 더 짧은 아크 갭을 활용할 수 있으며, 따라서 더 좋은 이미지 성능을 생성할 수 있다.

Claims (17)

  1. 2개 이상의 램프들(10, 15)과 컬렉티브 빛 가이드(58)를 포함하고 있는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열로서,
    각 램프들(10, 15)은 광학적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드에 모두 연결되어 있는 개별적인 빛 가이드들(36, 46)로 빛(20)을 전송하도록 위치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 빛 가이드(36)는 제2 유리(38)와 프리즘(40) 배열에 의해 상기 컬렉티브 빛 가이드에 광학적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 램프(10)는 중간 빛 가이드(30)와 중간 유리(32) 및 프리즘(34) 배열에 의해 상기 제2 빛 가이드(36)에 광학적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  4. 제1항에 있어서, 상기 램프들(10, 15)은 나란히 배열되어, 각 램프들의 빛 빔들(20)을 일반적인 동일한 방향으로 프로젝트하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 램프(15)는 상기 제2 램프(10)로부터 방사되는 빛 방향에 일반적으로 직각으로 상기 제1 램프의 빛 빔(20)을 프로젝트하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  6. 제1항에 있어서, 개별적인 색 변조기들(14, 18)은 각 램프들(10, 15)과 그들의 개별적인 제2 및 제1 빛 가이드(36, 36) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  7. 제1항에 있어서, 증가된 색 변조기(62)는 각 램프들(10, 15)과 상기 중간 빛 가이드(30) 및 제1 빛 가이드(46) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 색 변조기들(14, 18; 62)은 상기 개별적인 램프들의 제2 초점 근처에 또는 안에 위치하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 색 변조기들(14, 18; 62)은 상기 컬렉티브 빛 가이드의 출구 쪽에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  10. 제1항에 있어서, 상기 램프들(10, 15)은 UHP 타입의 램프들인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  11. 제1항에 있어서, 상기 램프들(10, 15)은 금속 할로겐 타입 램프들인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  12. 제1항에 있어서, 상기 램프들(10, 15)은 어느 일정한 빛 소스인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1(46), 제2(36) 및 중간(30) 빛 가이드들 각각의 입구 구멍 차원은 상기 컬렉티브 빛 가이드(58)의 상기 입구 구멍 차원의 1/2배인 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1(46), 제2(36) 및 중간(30) 빛 가이드 각각의 입구 구멍들은 개별적으로 상기 컬렉티브 빛 가이드(58) 구멍 차원을 상기 램프들의 수로 나눈 것에 동일하거나 근접한 구멍 차원을 가지는 것을 특징으로 하는 광학 시스템을 위한 다중-램프 배열.
  15. 2개 이상의 램프들(0, 15)을 포함하고 있는 이미지 프로젝터에서 사용되는, 수 개의 색 필드들을 가지고 있는 증가된 색 변조기(62)로서, 상기 동일한 색 필드들의 수는 램프들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 증가된 색 변조기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 색 필드들은 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 증가된 색 변조기.
  17. 제15항에 있어서, 각 색 필드는 동일한 색 필드들이 대각선으로 배열되는 것을 특징으로 하는 증가된 색 변조기.
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