KR100534138B1

KR100534138B1 - 광학엔진장치

Info

Publication number: KR100534138B1
Application number: KR10-2004-0033630A
Authority: KR
Inventors: 김진식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-12
Filing date: 2004-05-12
Publication date: 2005-12-08
Anticipated expiration: 2024-05-12
Also published as: US20050253971A1; KR20050108285A

Abstract

본 발명은, 광을 이용하여 디스플레이소자부에서 형성된 화상을 스크린에 확대투사하는 광학엔진장치에 관한 것으로서, 광을 발생시키는 벌브와, 상기 벌브와 인접하게 마련되어 광을 반사시키는 반사경을 갖는 광원부와; 상기 광원부로부터의 광 중에서 화상형성에 불필요한 무효광을 상기 광원부로 반사시켜 상기 벌브를 중심으로 상기 벌브의 하측에 해당하는 상기 반사경의 일영역에 상기 무효광이 조사될 수 있도록 경사배치되는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 무효광에 의한 광원부의 수명저하 및 성능저하가 방지됨에 따라, 최적의 성능 및 수명으로 유지되는 광원부를 갖는 광학엔진장치를 제공할 수 있다.

더욱이 무효광이 광원부의 벌브(bulb)에 집중 조사되지 않으면서도 무효광이 광원부의 반사경 내측의 하부영역으로 입사되도록 광학필터가 경사지게 배치된 경우에는 반사경의 내측 하부영역이 상대적으로 온도가 높은 광원부의 상부영역과 온도적으로 균형을 이루게 되어 광원부가 안정화됨에 따라, 광원부의 상하부영역의 온도분포가 균일하게 되므로 광원부의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있다.

Description

광학엔진장치 {OPTICAL ENGINE APPARATUS}

본 발명은, 광학엔진장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 무효광에 의한 광원부의 수명저하 및 성능저하가 방지됨에 따라 최적의 성능 및 수명으로 유지되는 광원부를 갖는 광학엔진장치에 관한 것이다.

일반적으로 광학엔진장치는 광원으로부터 출사된 광을 LCD 또는 DMD와 같은 디스플레이소자에 투사하여 형성된 영상을 스크린으로 확대투사함으로써 스크린에 소정의 화상을 구현하는 장치이다.

이러한 광학엔진장치의 한 예로서, 한국등록특허 제0202548호에는 램프와 반사경을 가지는 광원부와, 광원부에 대해 수직방향으로 배치되어 UV/IR을 차단하는 UV/IR필터와, 빛이 결상되는 화상면으로서의 LCD와, LCD를 통하여 스크린으로 광이 투사되는 프로젝션 렌즈로 구성함을 특징으로 하는 투사장치에 대해 개시되어 있다.

그런데 이러한 종래의 투사장치와 같이, UV/IR필터를 차단하는 UV/IR필터가 광원의 길이방향에 대해 수직으로 배치되어 있는 경우, 도 7에 도시된 광원부(116)에서 볼 수 있는 바와 같이, 벌브(BULB)(117)에서 조사된 광이 UV/IR필터(140)에 도달하게 되면 광 중에서 자외선과 적외선은 UV/IR필터를 투과하지 못하고 UV/IR필터에 의해 반사되어 반사경(118)내부로 되돌아오면서 , UV/IR필터(140)에 의해 반사되어 광원부(116)로 되돌아온 자외선과 적외선이 벌브(117)에 집중조사되어 벌브(117)를 손상시킴에 따라 광원부(116)가 작동하지 않아 안정적인 사용이 불가능하거나, 광원부(116)의 수명 및 성능이 저하된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 무효광에 의한 광원부의 수명저하 및 성능저하가 방지됨에 따라 최적의 성능 및 수명으로 유지되는 광원부를 갖는 광학엔진장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 광을 이용하여 디스플레이소자부에서 형성된 화상을 스크린에 확대투사하는 광학엔진장치에 있어서, 광을 발생시키는 벌브와, 상기 벌브와 인접하게 마련되어 광을 반사시키는 반사경을 갖는 광원부와; 상기 광원부로부터의 광 중에서 화상형성에 불필요한 무효광을 상기 광원부로 반사시켜 상기 벌브를 중심으로 상기 벌브의 하측에 해당하는 상기 반사경의 일영역에 상기 무효광이 조사될 수 있도록 경사배치되는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치에 의해 달성된다.

여기서, 상기 광학필터는 상측영역이 상기 광원부에 접근하는 방향을 향하고 하측영역이 상기 광원부에 이격되는 방향을 향하도록 광의 축선에 대해 경사배치되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 광학필터는, 상측영역이 상기 광원부에 접근하는 방향을 향하고 하측영역이 상기 광원부에 이격되는 방향을 향하도록 기울어진 상태에서, 광의 축선에 대해 좌측방향과 우측방향 중 어느 한 방향으로 경사지게 배치되어 있을 수 있다.

한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 광을 이용하여 디스플레이소자부에서 형성된 화상을 스크린에 확대투사하는 광학엔진장치에 있어서, 광을 조사하는 광원부와; 광의 축선에 대해 좌우방향으로 경사배치되어, 상기 광원부로부터 조사되는 광 중에서 화상형성에 불필요한 무효광을 차단하는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치에 의해서도 달성된다.

여기서, 상기 광학필터는 상기 광원부로부터 조사된 광의 자외선과 적외선 중 적어도 어느 하나를 차단하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 광학필터를 통과한 광이 조사되는 칼라휠조립체를 더 포함하며, 상기 광학필터는 상기 칼라휠조립체의 일측에 경사지게 결합되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 칼라휠조립체는 일측에 마련되어 상기 광학필터를 소정의 각도로 경사지게 수용하는 광학필터장착부와; 상기 광학필터장착부에 결합되어 상기 광학필터장착부에 수용된 상기 광학필터를 지지하는 광학필터지지브래킷을 포함할 수 있다.

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 광학엔진장치의 결합사시도이고, 도 2는 도 1의 광학엔진장치의 분해사시도이며, 도 3은 도 2의 칼라휠조립체와 UV 컷필터의 분해사시도이고, 도 4는 도 2의 칼라휠조립체와 UV 컷필터의 결합사시도이며, 도 5는 광원부와 UV 컷필터를 도시한 개략도이다.

광학엔진장치는 영상광을 발생시키고 발생된 영상광을 반사미러를 거쳐 스크린에 확대 투사시킴에 따라 스크린에 영상이 디스플레이되도록 하는 장치로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학엔진장치는 크게 광을 발생시키는 광원부(10)와, 광원부(10)로부터의 광을 이용하여 화상을 형성하는 DMD패널부인 디스플레이소자부(3)와, 광원부(10)에서 발생된 광이 디스플레이소자부(3)에 투사되면서 형성되는 화상을 프로젝션텔레비전의 스크린에 확대 투사하는 투사부(5)를 포함한다.

그리고 본 발명에 따른 광학엔진장치는 광원부(10)는 베이스부(1)에 마련되어 있으며, 광원부(10) 후방에 배치되도록 베이스부(1) 위에 마련된 광학부수용케이싱(2)은 광원부(10)에서 조사된 광을 R,G,B 삼색빔으로 분리시키는 칼라휠을 갖는 칼라휠조립체(20)와, 칼라휠조립체(20)를 통과한 광을 균일화하고 균일화된 광의 경로를 조절하여 디스플레이소자로 향하도록 하는 조명계(4)를 포함한 각종 광학부품을 수용한다.

광원부(10)는 광을 발산하는 램프조립체(11)와, 램프조립체(11)를 커버링하는 램프조립체커버(12)를 포함하며, 램프조립체(11)는 광을 발생시키는 램프본체(16)와, 램프본체(16)의 전후방에서 상호 결합되어 램프본체(16)를 전후방에서 지지하는 제1 및 제2램프지지부(14,15)와, 제1 및 제2램프지지부(14,15)와 결합된 램프본체(16)를 베이스부(1)에 지지시키는 램프지지하우징(13)을 포함한다.

램프본체(16)는 광을 생성하는 광원인 벌브(17)(BULB)와, 벌브(17)로부터 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(18)을 포함한다.

벌브(17)(BULB)는 수은램프(mercury lamp), 메탈 할라이드램프(metal halide lamp) 및 크세논 램프(xenon lamp)와 같은 아크방램프가 사용될 수 있으며, 반사경(18)은 벌브(17)를 둘러싸도록 벌브(17)와 결합되어 벌브(17)로부터의 빛이 후술할 UV 컷필터(40)를 향할 수 있도록 전방에 개구가 형성된 반구형상이다. 반사경(18)은 벌브(17)의 위치를 일초점으로 하고 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원형이거나, 벌브(17)의 위치를 일초점으로 하고 이 벌브(17)에서 출사되고 반사경(18)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경일 수 있다.

이러한 램프본체(16)에 있어서, 벌브(17)는 화상 형성에 불필요한 무효광인 자외선과 적외선도 방출하므로, 이러한 무효광인 적외선은 반사경(18) 내부면에 도포된 IR차단막에 의해 차단되고, 자외선은 광학필터인 UV 컷필터(40)(UV CUT FILTER)에 의해 차단된다.

즉, 광원부(10)와 컬러휠조립체 사이의 광 경로 상에는 광원부(10)에서 조사되는 광 중 가시광선만을 통과시키고 자외선은 통과시키지 않고 램프본체(16)로 다시 반사시키는 UV 컷필터(40)가 마련되어 있다.

광학필터인 UV 컷 필터(40)(UV CUT FILTER)는 칼라휠조립체(20)의 일측면에 함몰형성된 광학필터장착부(21)에 소정의 각도로 경사지게 수용되어 칼라휠조립체(20)에 결합되는 광학필터지지브래킷(30)에 의해 지지된다.

UV 컷 필터(40)는 벌브(17)로부터 발산되는 빛 중에서 가시광선을 칼라휠을 향해 투사시키고, 자외선은 칼라휠로 조사되지 않도록 투사시키지 않고 램프본체(16)의 반사경(18)으로 반사시킴으로서, 칼라휠이 손상되지 않도록 한다.

광학필터장착부(21)는 도 3에 도시된 바와 같이, 칼라휠조립체(20)의 일측 판면으로부터 함몰형성되어 있고, 그 내부에 소정의 경사면(23)이 형성되어 있어, UV 컷 필터(40)가 광학필터장착부(21)에 수용되어 이 경사면(23)에 밀착되면 도 5에 도시된 바와 같이, UV 컷 필터(40)를 통과하지 못하고 UV 컷 필터(40)에 의해 반사경(18) 내부로 되돌아오는 자외선이 반사경(18)의 하부영역으로 조사되도록 전후방향으로 기울어지게 배치되는 것이다. 즉, 광학필터장착부(21)에 수용된 UV 컷 필터(40)는 도 5에 도시된 바와 같이, UV 컷 필터(40)의 상부영역이 광원부(10)에 접근하는 방향을 향하고, 하부영역이 접근방향에 대향하여 광원부(10)로부터 멀어지는 방향을 향하도록 기울어져 배치되어 있는 것이다. 한편, 도 5에서는 UV 컷 필터(40)는 전방을 향해 기울어지기만 했으나, 이처럼 UV 컷 필터가 전방으로 기울어진 상태에서 광의 축선에 대해 좌측방향 또는 우측방향으로 경사지도록 배치할 수 있음은 물론이다.

광학필터지지브래킷(30)은 이렇게 경사면(23)에 밀착되게 광학필터장착부(21)에 수용된 UV 컷 필터(40)를 지지하기 위해 결합수단에 의해 UV 컷 필터(40)의 전방에서 광학필터장착부(21)에 결합된다.

결합수단은 광학필터장착부(21)에 마련되어 나사산을 갖는 체결보스(22)와, 체결보스(22)에 대응하는 위치에서 광학필터지지브래킷(30)에 관통형성된 체결공(31)과, 체결공(31)을 통해 체결보스(22)에 체결되어 광학필터지지브래킷(30)을 광학필터장착부(21)에 고정시키는 스크루(32)를 포함한다.

이와 갖는 구성을 갖는 광학엔진장치에 있어서, UV 컷 필터(40)를 칼라휠조립체(20)의 일측면에 설치하는 방법은 다음과 같다.

우선 도 4에 도시된 바와 같이, 칼라휠조립체(20)의 일측면에 형성된 광학필터장착부(21)에 UV 컷 필터(40)를 장착시키는데, 이때 광학필터장착부(21)에 형성된 전후방향 경사면(23) UV 컷 필터(40)를 밀착시켜 광학필터장착부(21) 내부에서 UV 컷 필터(40)가 전후방향으로 기울어져 수용되도록 한다. 그리고 광학필터지지브래킷(30)이 UV 컷 필터(40)의 전방에 위치하도록 결합수단을 이용하여 광학필터지지브래킷(30)을 광학필터장착부(21)에 고정시킨다. 즉, 광학필터지지브래킷(30)의 체결공(31)이 광학필터장착부(21)의 체결보스(22)와 연통하도록 하고 광학필터브래킷의 체결공(31)으로 스크루(32)를 삽입하여 체결보스(22)에 체결시키는 것이다.

이렇게 UV 컷 필터(40)가 전후방향으로 경사배치되는 경우, 도 5에 도시된 바와 같이, 광원부(10)의 벌브(17)에서 광이 조사되면 조사된 빛은 중 가시광선은 UV 컷필터(40)를 통과하여 컬러휠로 향하고 향하고 화상형성에 불필요한 무효광인 적외선은 반사경(18)의 내부면에 마련된 IR차단막에 의해 차단되고 무효광인 자외선은 UV 컷필터(40)를 통과하지 못하고 UV 컷필터(40)에 의해 반사되어 반사경(18)으로 향하게 된다. 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, UV 컷 필터(40)가 전후방향으로 경사지게 배치되어 있기 때문에 이렇게 반사경(18)으로 되돌아오는 자외선이 벌브(17)에 집광되지 않고 벌브(17)로부터 이격된 지점 즉 벌브(17)를 중심으로 반사경(18)의 하부영역으로 집광되므로 비교적 온도가 높은 반사경(18)의 상부영역과 온도적으로 균형을 이루게 된다. 이렇게 광원부(10)의 상부영역과 하부영역의 온도 차이가 줄어들고 상부영역과 하부영역의 온도분포가 균일하게 됨에 따라 광원부(10)가 안정화되므로 광원부(10)의 성능 및 수명을 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 자외선이 벌브(17)에 집광되지 않아 벌브(17)가 손상되지 않으므로 자외선에 의해 벌브(17)가 임의로 작동이 멈추는 것을 방지할 수 있는 것이다.

한편, 전술한 실시예에서는 UV 컷 필터(40)가 전후방향으로 경사지게 배치되어 있으나, 도 6에 도시된 바와 같이, UV 컷 필터(40a)가 좌우방향으로 경사지게 배치될 수 있다. 이하에서는 전술한 실시예와 반복되는 구성에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 칼라휠조립체(20a)의 일측면에는 좌우방향으로 경사진 경사면(23a)이 형성된 광학필터장착부(21a)에 UV 컷 필터(40a)가 장착되며, 광학필터장착부(21a)에 수용된 UV 컷 필터(40a)를 전방에서 광학필터지지브래킷(30a)이 광학필터장착부(21a)에 마련되어 나사산을 갖는 체결보스(22a)와, 체결보스(22a)에 대응하는 위치에서 광학필터지지브래킷(30a)에 관통형성된 체결공(31a)과, 체결공(31a)을 통해 체결보스(22a)에 체결되어 광학필터지지브래킷(30a)을 광학필터장착부(21a)에 고정시키는 스크루(32a)로 구성된 결합수단에 의해 광학필터장착부(21a)에 결합된다.

이처럼 UV 컷 필터(40a)가 좌우방향으로 경사진 경사면에 밀착된 상태에서 광학필터지지브래킷(30a)에 의해 고정되어 광학필터장착부(21a)에 좌우방향으로 경사배치되는 경우에는, UV 컷필터(40a)를 통과하지 못하고 UV 컷필터(40a)에 의해 반사되어 반사경(18) 내부로 향하는 자외선은 벌브(17)로 집중되지 않고 벌브(17)로부터 이격된 위치로 집광되기 때문에 UV 컷 필터(40a)에 의해 반사되어 반사경(18)으로 되돌아오는 자외선이 벌브(17)에 집광됨에 따라 벌브(17)가 손상되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

전술한 실시예에서는 UV 컷 필터(40)의 경사방향을 좌우방향 또는 전후방향으로 개시하고 있으나, UV 컷 필터의 경사방향은 전술한 방향들에 한정되는 것이 아니라, 자외선이 UV 컷 필터에 의해 반사되어 반사경으로 입사될 때, 벌브로 자외선이 집광되지 않는 조건만 만족하면 UV 컷 필터의 경사방향은 다양할 수 있음은 물론이다.

또한, 전술한 실시예에서는 적외선은 반사경 내측에 형성된 IR차단막에 의해 차단되고 광학필터는 자외선만을 차단하는 UV 컷 필터이나, 광학필터를 자외선과 적외선을 모두 차단할 수 있는 UV/IR 컷 필터로 마련할 수도 있고, 광학필터는 적외선만을 차단하는 IR 컷 필터일 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무효광에 의한 광원부의 수명저하 및 성능저하가 방지됨에 따라, 최적의 성능 및 수명으로 유지되는 광원부를 갖는 광학엔진장치가 제공된다.

도 1은 본 발명에 따른 광학엔진장치의 결합사시도,

도 2는 도 1의 광학엔진장치의 분해사시도,

도 3은 도 2의 칼라휠조립체와 UV 컷필터의 분해사시도,

도 4는 도 2의 칼라휠조립체와 UV 컷필터의 결합사시도,

도 5는 광원부와 UV 컷필터를 도시한 개략도,

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라휠조립체와 UV 컷필터의 분해사시도,

도 7은 종래의 광원부와 UV 컷필터를 도시한 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 베이스부 2 : 광학부수용케이싱

3 : 디스플레이소자부 4 : 조명계

5 : 투사부 10 : 광원부

11 : 램프조립체 12 : 램프조립체커버

13 : 램프지지하우징 14 : 제1램프지지부

15 : 제2램프지지부 16 : 램프본체

17 : 벌브 18 : 반사경

20 : 칼라휠조립체 21 : 광학필터장착부

22 : 체결보스 23 : 경사면

30 : 광학필터지지브래킷 31 : 체결공

32 : 스크루

Claims

광을 이용하여 디스플레이소자부에서 형성된 화상을 스크린에 확대투사하는 광학엔진장치에 있어서,

광을 발생시키는 벌브와, 상기 벌브와 인접하게 마련되어 광을 반사시키는 반사경을 갖는 광원부와;

상기 광원부로부터의 광 중에서 화상형성에 불필요한 무효광을 상기 광원부로 반사시켜 상기 벌브를 중심으로 상기 벌브의 하측에 해당하는 상기 반사경의 일영역에 상기 무효광이 조사될 수 있도록 경사배치되는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
제1항에 있어서,

상기 광학필터는 상측영역이 상기 광원부에 접근하는 방향을 향하고 하측영역이 상기 광원부에 이격되는 방향을 향하도록 광의 축선에 대해 경사배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
제2항에 있어서,

상기 광학필터는, 상측영역이 상기 광원부에 접근하는 방향을 향하고 하측영역이 상기 광원부에 이격되는 방향을 향하도록 기울어진 상태에서, 광의 축선에 대해 좌측방향과 우측방향 중 어느 한 방향으로 경사지게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
광을 이용하여 디스플레이소자부에서 형성된 화상을 스크린에 확대투사하는 광학엔진장치에 있어서,

광을 조사하는 광원부와;

광의 축선에 대해 좌우방향으로 경사배치되어, 상기 광원부로부터 조사되는 광 중에서 화상형성에 불필요한 무효광을 차단하는 광학필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광학필터는 상기 광원부로부터 조사된 광의 자외선과 적외선 중 적어도 어느 하나를 차단하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
제5항에 있어서,

상기 광학필터를 통과한 광이 조사되는 칼라휠조립체를 더 포함하며,

상기 광학필터는 상기 칼라휠조립체의 일측에 경사지게 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.
제6항에 있어서,

상기 칼라휠조립체는

일측에 마련되어 상기 광학필터를 소정의 각도로 경사지게 수용하는 광학필터장착부와;

상기 광학필터장착부에 결합되어 상기 광학필터장착부에 수용된 상기 광학필터를 지지하는 광학필터지지브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 광학엔진장치.