KR100709415B1 - 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 광이 조사되는 조명계; 상기 조명계에서 조사되는 광이 분리된 상태에서 적색, 녹색, 청색의 광이 합성되는 합성계; 상기 합성계에서 합성된 광이 스크린으로 투사되는 투사렌즈; 상기 합성계의 일측으로 유입되는 공기를 가이드는 냉기 유입 가이드; 상기 냉기 유입 가이드와 상기 합성계의 접촉부에 개입되고, 전체적으로는 닫힌 상태에서 유입구가 개구되는 유입구 가이드; 및 상기 합성계의 타측에 형성되어 합성계측으로 음압을 제공하는 팬이 포함된다.

본 발명에 의해서 프로젝션 시스템, 특히 합성계에서 발생되는 고열이 신속하게 냉각되어 프로젝션 시스템이 안정적으로 동작될 수 있는 장점이 있다. 또한, 프로젝션 시스템의 냉각을 위하여 유입되는 공기에 의해서 화상이 맺히는 패널이 오염되지 않기 때문에, 화질이 개선되는 장점이 있다.

또한, 합성계를 이루는 각 부분 중에서 온도가 높은 부품과 온도가 낮은 부품에 대하여 적응적으로 냉각이 수행되기 때문에, 프로젝션 시스템의 동작신뢰성이 한층 더 향상되는 장점이 있다.

엘코스, 프로젝션, 냉각, 유입구 가이드

Description

프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템{Projection system and cooling system for the same}

도 1은 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 시스템의 사시도.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템 디스플레이의 분해 사시도.

도 3은 본 발명의 프로젝션 시스템의 광학엔진의 사시도.

도 4는 광학엔진의 커버가 제거된 상태로 도시되는 광학엔진의 사시도.

도 5는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 합성계의 사시도.

도 6은 합성계의 구조 및 동작을 설명하는 도면.

도 7은 본 발명에 따른 광학엔진의 평면도.

도 8은 본 발명에 따른 합성계 우측부의 분해 사시도.

도 9는 본 발명에 따른 냉각 시스템에서 합성계와 유입구 가이드의 대응관계를 설명하는 도면.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유입구 가이드의 배면 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 프로젝션 시스템 2 : 스크린 3 : 전면 패널

4 : 백커버 5 : 반사미러 6 : 분리판

100 : 합성계

190, 197 : 유입구 가이드 191~196 : 유입구 198 : 유로 가이드

200 : 조명계

본 발명은 프로젝션 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 엘코스 패널에 의해서 화상이 형성되는 반사형 프로젝션 시스템의 냉각이 원활하게 수행되도록 하는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 프로젝션 시스템에서 고열이 발생되는 광학엔진부, 특히 합성계의 냉각이 원활하게 수행되도록 하는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템에 관한 것이다.

상기 반사형 액정 디스플레이의 한 종류인 엘코스(LCOS: Liquid Crystal On Silicon, 이하 편의상 '엘코스'라 한다)는 통상의 액정 디스플레이와 달리 반도체 기판 위에 액정 셀을 형성한 것으로서, 각 화소의 구성 요소와 스위칭 회로를 고집적으로 배치하여 대략 1인치 정도의 소형 크기로 엑스지에이(XGA)급 이상의 고해상도로 대화면을 실현할 수 있다.

이러한 이유로 엘코스 패널은 프로젝션 시스템의 디스플레이 장치로 주목을 받고 있으며, 상기 엘코스 패널과 이를 이용한 프로젝션 디스플레이 시스템의 기술 개발 및 상품화가 활발하게 진행되고 있다.

상기 프로젝션 시스템은 풀-칼라 화면을 구현하는 방식에는 백색광을 R(적), G(녹), B(청) 광으로 변환하고, R, G, B 광에 대응하는 3개의 LCOS 패널을 구비하 여 각각의 엘코스 패널이 구현한 R, G, B 영상을 칼라영상으로 합성하여 스크린에 투사하는 3-패널 방식으로 사용되고 있다.

이와 같은 일반적인 엘코스 프로젝션 시스템은 광이 투사되는 조명계와, 상기 광이 투사된 뒤에 상기 엘코스 패널에 맺히는 RGB 각각의 상을 이미지로 합성하는 합성계와, 상기 합성계에서 합성된 광을 투사하는 투사렌즈와, 상기 투사렌즈에서 투사된 광이 이미지로 맺히는 스크린이 포함된다. 특히, 상기 조명계와 합성계와 투사렌즈를 통칭하여 광학엔진이라고 칭하기도 하는데, 상기 광학엔진은 조명광에 의해서 고열이 발생되는 부분이고 이러한 고열이 냉각되지 아니하면 화질저하를 초래하게 된다.

이와 같은 배경하에서, 고열이 냉각되도록 하기 위해서는 적절한 냉각 시스템이 구비되어야 함과 동시에, 냉각 작용을 위하여 유입되는 공기에 의한 냉각 중에 이물이 유입되지 않도록 하는 것이 중요한 문제이다.

만약, 고열이 냉각되지 아니하면, 조명계에 구비되는 다수의 필름과 합성계의 구비되는 엘코스 패널이 산화되는 문제점이 발생될 수 있고, 나아가서 프로젝션 시스템이 정상적으로 동작되지 못하는 문제점이 발생될 수도 있다. 그리고, 냉각을 위하여 유입되는 공기에 의한 난류에 의해서 이물이 들뜨거나 유입공기와 함께 이물이 함께 유입되는 경우에는 광이 통과하는 다수의 패널이 이물에 의해서 오염될 우려가 있기 때문에, 이에 대한 대응도 요구된다고 할 것이다.

본 발명은 상기되는 문제점을 해결하기 위하여 제안되는 것으로서, 프로젝션 시스템에서 발생되는 고열이 신속하게 냉각되어 프로젝션 시스템이 안정적으로 동작될 수 있도록 하는 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 프로젝션 시스템의 냉각을 위하여 유입되는 공기에 의해서 화상이 맺히는 패널이 오염되지 않도록 하는 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 장시간 동안 프로젝션 시스템이 사용되더라도 기기의 동작이 안정적으로 수행될 수 있는 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

또한, 광학엔진 중에서 합성계를 이루는 각 부분 중에서 온도가 높은 부품과 온도가 낮은 부품에 대하여 적응적으로 냉각이 수행되도록 함으로써, 프로젝션 시스템의 동작신뢰성이 한층 더 향상되는 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 냉각 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.

상기되는 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 광이 조사되는 조명계; 상기 조명계에서 조사되는 광이 분리된 상태에서 적색, 녹색, 청색의 광이 합성되는 합성계; 상기 합성계에서 합성된 광이 스크린으로 투사되는 투사렌즈; 상기 합성계의 일측으로 유입되는 공기를 가이드는 냉기 유입 가이드; 상기 냉기 유입 가이드와 상기 합성계의 접촉부에 개입되고, 전체적으로는 닫힌 상태에서 유입구가 개구되는 유입구 가이드; 및 상기 합성계의 타측에 형성되어 합성계측 으로 음압을 제공하는 팬이 포함된다.

다른 측면에 따른 본 발명의 프로젝션 시스템의 냉각 시스템은 광이 분리되고 합성되는 합성계; 일면이 상기 합성계의 일측을 덮는 유입구 가이드; 및 상기 유입구 가이드의 면에 제공되어 공기가 상기 유입구 가이드의 일부를 통해서만 유입되도록 하는 하나 이상의 유입구가 포함된다.

제안되는 바와 같은 본 발명에 의해서 프로젝션 시스템의 부분별로 냉각이 최적의 조건으로 수행될 수 있기 때문에, 기기 동작상의 신뢰성이 향상되는 장점을 얻을 수 있다. 그리고, 합성계로 유입되는 공기의 풍량이 절대적으로 줄어들게 됨으로써, 이물에 의한 합성계의 오염이 방지되는 장점을 얻을 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 시스템 및 프로젝션 시스템의 엘코스 패널 어셈블리를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 사상에 따른 프로젝션 시스템의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템 디스플레이의 분해 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템(1)에는 화상이 맺히는 스크린(2)과, 상기 스크린(2)의 하방에 배치되는 전면 패널(3)과, 스크린의 후방에 놓이는 백커버(4)가 포함된다.

또한, 상기 스크린(2)과 백커버(4)의 사이에 제공되는 공간에는 광의 투사공간과 광학엔진(도 3의 10참조)의 수용공간을 구획하는 분리판(6)이 제공된다. 그리고, 상기 백커버(4)의 내면에는 반사미러(5)가 안착되어 상기 광학엔진(10)에서 투사되는 광이 스크린(2)으로 반사되어 화상으로 맺히도록 한다.

또한, 상기 분리판(6)에는 상기 광의 투사공간과 광학엔진의 수용공간을 상호 연통시키는 분리판측 개구부(8)가 형성되고, 상기 분리판측 개구부(8)는 광학엔진(10)의 내부로 공기가 유입되는 통로인 공기 유입구(7)와 정렬되어 상기 광의 투사공간의 내부 공기가 광학엔진(10)으로 유입되도록 한다. 상기 공기 유입구(7)를 통하여 유입되는 공기는 광학엔진(10)의 냉각을 위한 공기로 사용된다.

도 2에서 미설명된 도면번호 400은 광학엔진(10)에서 광이 출사되는 투사렌즈로서, 상기 투사렌즈(400)에서 출사된 광은 반사미러(5)를 향하여 출사된 뒤에 반사되어 스크린(2)에 화상을 형성하게 된다.

도 3은 본 발명의 프로젝션 시스템의 광학엔진의 사시도이고, 도 4는 광학엔진의 커버가 제거된 상태로 도시되는 광학엔진의 사시도로서 도 3 및 도 4를 참조하여 상기 광학엔진의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

상기 광학엔진(10)은 광학엔진(10)의 하부면을 이루는 엔진 베이스(12)와, 상기 엔진 베이스(12)의 상면에 놓이는 다수의 부품이 포함된다. 상세하게는, 광을 조사하고 굴절시키는 조명계(200)와, 상기 조명계(200)에 의해서 비춰진 광에 의해서 이미지 신호가 포함되는 적녹청 삼색의 이미지가 합성되는 합성계(100)와, 상기 합성계(100)에서 합성된 광이 출사되는 투사렌즈(400)가 포함된다.

또한, 화상의 형성과 직접 관련은 없으나 전원이 안정적으로 공급되도록 하기 위한 전원공급기(350)와, 광학엔진(10)에서 발생되는 열이 냉각되도록 하기 위한 팬(301)(303)이 더 포함된다. 상기 전원공급기(350)에는 적어도 전자식 안정기가 형성되어 램프(201)에 안정적인 전원이 공급되도록 하고, 상기 팬(301)(303)은 광학엔진(10)이 적절히 냉각되도록 하는 공기의 강제 유동을 이끌어낸다.

상기되는 구성의 각 부분을 그 부분별로 상세하게 설명한다.

먼저, 상기 조명계(200)는 광원으로 동작되는 램프(201)과, 상기 램프(201)에서 출사되는 조명광의 균일성(uniformity)을 향상시키는 제 1 FEL(Fly Eye Lense)(231) 및 제 2 FEL(232)와, 상기 제 2 FEL(232)의 후방에 배치되는 PBS(Polarizing Beam Splitter, 편광 빔 스플리터)(233)와, 상기 FEL(231)(232)의 각 셀(cell)을 통과한 광이 엘코스 패널의 정위치에 정확하게 투사되도록 하는 복수개의 렌즈(234)(235)(236)과, 광원의 진행방향이 꺾여져서 상기 합성계(100)로 향하도록 하는 폴딩미러(folding mirror)(237)가 포함된다.

상세하게, 상기 PBS(233)는 조명광의 P파의 광을 포함하는 모든 광이 S파로 변환되도록 하는 기구로서 복수개의 1/2 파장판이 사용되고, 상기 FEL(231)(232)는 이러한 PBS(233)의 정위치에 광이 입사되도록 한다. 상기 조명광에는 광의 진행방향과 수직되는 방향으로서, Y축 파장인 P파와 X축 파장인 S파가 포함되지만, 상기 합성계(100)로 입사되는 P파의 광은 상기 PBS(233)에 의해서 S파로 변환되어 상기 합성계(100)로는 모든 광이 S파의 상태로 입사된다. 그러므로, 제거될 수 있는 P파 광이 이용되기 때문에 광의 이용효율이 개선되는 장점을 얻을 수 있다.

상세하게, 상기 폴딩미러(237)는 조명광의 진행방향이 90도 꺾여져서 합성계(100)를 향하여 광이 입사되도록 하는 기구이고, 진행방향이 정확하게 조절되도록 하기 위하여 좌우/상하/전후방향의 경사각도가 조절되는 소정의 기구가 제공되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 조명계(200)의 각 부품은 상기 엔진 베이스(12)에 고정되는 조명계 하우징(220)에 안착되고, 상기 조명계 하우징(220)의 내부에 각 부품이 놓인 뒤에는 커버(210)가 덮혀져서 내부의 부품이 외부의 충격에서 보호되고, 조명계(200)의 내부로의 이물 유입이 방지되도록 한다. 그리고, 상기 커버(210)의 소정 위치에는 통공(211)이 형성되는데, 상기 통공(211)에는 조명계(200)를 이루는 각 부품 및 조명계(200)의 내부 공간에서 발생되는 열기가 자연대류 현상에 의해서 외부로 배출되도록 한다. 도면에는 비록 하나의 통공(211)이 형성되지만 필요에 따라서 다수개가 형성되도록 할 수도 있다. 바람직하게는, 적어도 상기 PBS(233)의 인근 상방에는 상기 통공(211)이 형성되어 PBS(233)에서 발생되는 고열이 자연대류에 의해서 상승되어 외부로 배출될 수 있도록 한다.

상기 합성계로는 S파의 광이 입사된 뒤에 파장별로 분리되어 각각의 엘코스 패널로 입사되고, 상기 엘코스 패널에서 반사되어 이미지 신호가 포함된 상태에서 합성된 뒤에 상기 투사렌즈(400)를 통하여 출사된다. 상기 합성계(100)의 상세한 구성은 뒤에서 상세하게 설명된다.

본 발명에 따른 프로젝션 시스템, 특히, 광학엔진(10)의 냉각 시스템으로 적용되는 각 구성에 대하여 간단히 설명한다.

먼저, 상기 광학엔진(10)에는 공기가 강제로 유동되도록 하기 위한 두개의 팬(301)(303)과, 상기 팬(301)(303)에 의한 공기의 유동을 안내하기 위한 다수의 가이드 구조가 형성되는데, 공기의 유동순서를 기준으로 광학엔진의 냉각 시스템을 설명한다.

먼저, 상기 공기 유입구(7)를 통하여 스크린(2)과 백 커버(4)의 사이 공간, 다시 말하면, 광의 투사공간에 수용되는 차가운 공기가 광학엔진(10)측 특히, 합성계(100)의 측방으로 유입된다. 상기 합성계(100)로 유입된 공기는 합성계(100) 내부의 열기를 식힌 뒤에 상기 제 1 팬(301)으로 유입된다. 그리고, 상기 제 1 팬(301)에서 토출된 공기는 상기 전원 공급기(350)으로 토출되어 전원 공급기(350)에서 발생된 열기가 냉각되도록 한다.

또한, 상기 램프(201)가 냉각되기 위하여 램프(201)의 측방에는 제 2 팬(303)이 형성된다. 상기 제 2 팬(303)은 전원공급기(350)의 인근의 공기-이 공기에는 상기 제 1 팬(301)에서 토출되는 공기가 포함된다.-가 램프(201)측으로 유입된 뒤에 프로젝션 시스템(1)의 후방으로 배출되어 프로젝션 시스템의 외계로 배출되도록 한다.

상기되는 구조에서 알 수 있듯이, 상기 제 1 팬(301) 및 제 2 팬(303)은 열원이 놓이는 곳의 인접 위치에 안착되어 흡인력을 제공하여, 차가운 공기가 열원을 통과한 뒤에 열기를 흡수하고 팬(301)(303)으로 흡입되어 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다.

도 5는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 합성계의 사시도이고, 도 6은 합성계의 구조 및 동작을 설명하는 도면으로서, 동 도면을 참조하여 상기 합성계(100)의 구조 및 동작을 상세하게 설명한다.

도 5를 참조하면, 상기 합성계(100)는 S파 광이 분리 및 합성되어 화상을 형성하는 부분으로서, 복수개의 쿼드(Quad)와, 엘코스 패널 어셈블리가 제공된다.

상세하게, 상기 합성계(100)는 세개의 쿼드(121)(122)(123)와, 상기 쿼드를 지지하는 쿼드 하우징(110)과, S파 광에서 불필요한 노란색 광을 제거하는 싱글 노치 필터(single notch filter)(131)와, 청색광은 투과시키고 녹색광과 적색광은 반사시키는 다이크로익 미러(dichroic mirror)(132)와, 쿼드(121)(122)(123)의 측면에 고정되어 적녹청 삼색의 화상을 각각 형성하는 액정 패널인 세개의 엘코스 패널(Liquid Crystal on Silicon panel)어셈블리(150)(160)(170)가 포함된다. 상기 엘코스 패널 어셈블리는 상기 쿼드 하우징(110)의 소정 위치에서 상기 쿼드(121)(122)(123)의 면에 인접하는 구조로 형성되어 쿼드로부터 입사되는 광이 엘코스 패널의 정확한 위치에 입사되도록 한다.

물론, 상기 도 5에는 도시되지 아니하는 다수의 필터 및 편광판등이 더 포함되는데, 합성계의 동작은 도 6을 참조하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 상기 싱글 노치 필터(131)로 입사되는 S파 광에서 불필요한 노란색 광은 반사되어 제거된 뒤에, 다이크로익 미러(132)로 입사되어 청색광은 투과되고 적색광과 녹색광은 반사된다. 이후에 광의 진행을 청색광, 적색광, 녹색광의 순서로 상세하게 설명한다.

상기 다이크로익 미러(132)를 투과한 S파 청색광은 먼저, 제 2 반사형 편광판(133)을 통과하여 S파의 순도가 향상되도록 한다. 다시 말하면, 상기 제 2 반사형 편광판(133)은 상기 S파 청색광의 광축과 동일한 방향의 빛만을 통과시키고 다른 방향의 광축을 가지는 광은 걸러지도록 하기 때문에 조명광에서 S파의 순도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

이후에는, 상기 제 3 쿼드(123)에서 반사되어 제 3 엘코스 패널 어셈블리(170)로 입사된다. 상기 쿼드는 빔 스플리터(beam splitter)로서 S파 광은 반사시키고 P파 광은 투과시키도록 동작된다.

이후에는, 제 3 1/4 파장판(171)로 입사되어 선편광이 원편광으로 변화된 뒤에, 청색 엘코스 패널(173)로 입사되어 청색의 화상 이미지를 포함한 상태에서 P파 청색광으로 변환되어 반사된다. 상기 P파 청색광은 다시금 제 3 쿼드(123)으로 입사되더라도 P파 청색광이기 때문에 그대로 제 3 쿼드(123)를 투과하게 된다.

이후에는, 제 3 복굴절 편광판(137)로 입사되어 1/2 파장만큼 편광되어 S파 청색광으로 변화된 뒤에, 제 1 쿼드(121)로 입사된다. 복굴절 편광판은 편광이 일어나는 광이 선별적이 되도록 하는 편광판으로서 복굴절 물질의 배치상태를 광의 파장별로 달리는 구조에 의해서 당해 기능이 수행될 수 있다. 여기서 상기 제 3 복굴절 편광판(137)은 청색광에 대해서는 1/2 파장 편광되도록 하는 복굴절 편광판이다.

이후에, 상기 제 1 쿼드(121)에 입사된 S파 청색광은 S파이기 때문에 제 1 쿼드(121)에서 반사되어 투사렌즈(400)로 입사된다.

또한, 상기 다이크로익 미러(132)에서 반사된 S파 적색광은 제 1 반사형 편광판(134)를 통과하여 S파 순도가 향상된 뒤에, 제 1 복굴절 편광판(135)을 통과해서 P파 적색광으로 변화된다. 상기 제 1 복굴절 편광판(135)은 복굴절 물질을 이용한 편광판으로서 적색광을 1/2 파장 편광시키는 편광판이다.

이후에는, 상기 제 2 쿼드(122)로 입사되는데, 입사된 광은 P파 적색광이기 때문에 상기 제 2 쿼드(122)를 그대로 투과한 뒤에 제 1 엘코스 패널 어셈블리(150)로 입사된다.

이후에는, 제 1 1/4 파장판(151)에 의해서 원편광으로 바뀐 뒤에 적색 엘코스 패널(175)로 입사되어, 적색의 화상 이미지를 포함한 상태에서 S파 적색광으로 변화되어 반사되고, S파의 적색광이기 때문에 상기 제 2 쿼드(122)에서 반사된다.

이후에는, 제 2 복굴절 편광판(136)으로 입사되어 1/2 파장 편광되어 P파 적색광으로 변화된 상태에서 상기 제 1 쿼드(121)로 입사된다. 상기 제 1 쿼드(121)로 입사된 P파 적색광은 P파이기 때문에 상기 제 1 쿼드(121)를 투과하여 투사렌즈(400)로 향하게 된다.

또한, 상기 다이크로익 미러(132)에서 반사된 S파 녹색광은 제 1 반사형 편광판(134)를 통과하여 S파 순도가 향상된 뒤에, 제 1 복굴절 편광판(135)을 그대로 투과한다. 상기 제 1 복굴절 편광판(135)은 복굴절 물질을 이용한 편광판으로서 적색광만을 1/2 파장 편광시키기 때문에, 녹색광에 대해서는 편광시키지 못한다.

이후에는, 상기 제 2 쿼드(122)로 입사되는데, 입사된 광은 S파 녹색광이기 때문에 상기 제 2 쿼드(122)에서 반사된 뒤에 제 2 엘코스 패널 어셈블리(160)로 입사된다.

이후에는, 제 2 1/4 파장판(161)에 의해서 원편광으로 바뀐 뒤에 녹색 엘코스 패널(174)로 입사되어, 녹색의 화상 이미지를 포함한 상태에서 P파 적색광으로 변화되어 반사되고, P파의 적색광이기 때문에 상기 제 2 쿼드(122)를 그대로 투과한다.

이후에는, 제 2 복굴절 편광판(136)를 그대로 투과하여 편광없이 P파 청색광 그대로 상기 제 1 쿼드(121)로 입사된다. 상기 제 2 복굴절 편광판(136)은 적색과 청색에 대해서만 1/2 파장 변화되고 녹색은 편광시키지 못한다. 상기 제 1 쿼드(121)로 입사된 P파 적색광은 P파이기 때문에 상기 제 1 쿼드(121)를 투과하여 투사렌즈(400)로 입사된다.

설명되는 바와 같이 적색과 녹색은 P파 상태로 투사렌즈로 입사되고, 청색은 S파 상태로 투사렌즈(400)에 입사된다. 이후에는 투사렌즈(400)에서 출사된 뒤에 상기 반사미러(5)에서 반사되고 스크린(2)에 화상으로 맺히게 된다. 이때, 시청자는 화상의 광이 P파인지 S파인지의 여부를 감지하지 못하는 상태에서 화상을 시청하게 되므로, 시청에는 전혀 영향이 없다.

이와 같이 적색, 녹색, 청색 삼색의 이미지가 포함되는 삼색의 광은 합성된 뒤에 투사렌즈(400)를 통하여 출사되는데, 만약 각각의 광이 정확한 위치에서 정합이 되지 아니하면 화상이 일그러지거나 정확한 색상이 구현되지 못하게 된다. 그러므로, 각각의 엘코스 패널에 대한 정합과정이 더 진행된다.

한편, 상기 광학엔진(10)에 제공되는 다수의 구성요소에서는 상기 램프(201)에서 생성되는 광에 의해서 고열이 발생되는데, 그와 같은 고열은 기기의 정상적인 동작을 위하여 신속하게 외부로 배출되어야 할 필요가 있다. 만약, 기기의 동작 중에 발생되는 고열이 외부로 배출되지 아니하면, 부품의 팽창에 의해서 화상의 정합이 틀어질 수 있는 문제가 있고, 엘코스 패널 및 각종 필름이 산화되는 문제점이 발생될 수 있는 것이다.

이를 위하여 본 발명에서는 팬으로 흡입되는 공기에 의해서 냉각이 수행되는 방식

이하에서는 이러한 문제점을 해결하는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템에 대하여 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 광학엔진의 평면도로서, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 냉각 시스템의 구성 및 작용을 상세하게 설명한다.

본 발명의 냉각 시스템은 세 부분으로 나뉘어져 있는데, 상기 합성계(100)를 주로 냉각시키는 제 1 냉각시스템과, 직접 고열이 발생되는 램프(201)를 냉각시키는 제 2 냉각시스템과, 자연대류를 이용하여 조명계의 내부에 놓이는 렌즈등의 관련부품을 냉각시키는 제 3 냉각시스템이 포함된다.

먼저, 상기 제 1 냉각 시스템은 상기 제 1 팬(301)에 의해서 동작되는 냉각 시스템으로서, 상기 공기 유입구(7)를 통하여 스크린(2)과 백 커버(4)의 사이 공간, 다시 말하면, 광의 투사공간에 수용되는 차가운 공기가 합성계(100)측으로 유입된다. 상기 공기 유입구(7)는 상기 합성계(100)의 측벽에 고정되는 냉기 유입 가이드(11)에 형성되고, 상기 분리판 G 개구부(8)과 정렬되어 있다. 상기 냉기 유입 가이드(11)는 상기 공기 유입구(7)를 통하여 상방에서 공기가 유입된 뒤에 그 진행방향이 합성계(100)측, 다시 말하면 측방향으로 꺾여서 합성계(100)의 측방으로 유입되도록 하기 위하여 그 내부가 꺾여져 있다. 그리고, 상기 합성계(100)로 유입된 공기는 합성계(100) 내부의 열기를 식힌 뒤에 상기 제 1 팬(301)으로 흡입된다.

또한, 상기 합성계(100)로 유입되는 공기는 유입구 가이드(도 8의 190참조) 에 의해서 특정의 위치에 대해서만 공기가 유입되도록 하기 때문에, 이물의 유입량이 줄어들뿐만 아니라 원하는 부품에 대한 효과적인 냉각이 수행될 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 제 1 팬(301)의 인접 외측에는, 상기 합성계(100)의 내부로 유입된 공기가 원활이 유출되도록 하기 위하여, 흡입 가이드(302)가 둘러져 있다. 그리고, 상기 제 1 팬(301)에서 토출된 공기는 상기 전원 공급기(350)으로 토출되어 전원 공급기(350)에서 발생된 열기가 냉각되도록 한다.

설명되는 바와 같은 구조로부터 알 수 있듯이, 상기 제 1 팬(301)에 의한 냉각 시스템은, 상기 제 1 팬(301)에서 제공되는 음압이 합성계(100)와 냉기 유입 가이드(11)로 전달되도록 하여, 상기 광 투사공간의 공기가 분리판측 개구부(8)를 통하여 흡입되도록 하는 구조로 이루어져 있다. 또한, 상기 제 1 팬(301)에서 발생되는 음압은 상기 합성계(100)로 전달될 뿐만 아니라 조명계 하우징(220)의 내부로도 전달된다. 그러므로, 조명계(200) 내부의 고열이 제 1 팬(301)측으로 유입되어 배출될 수 있다. 이를 위하여 상기 조명계 하우징(220) 측벽의 소정위치에는 소정 크기의 홀이 형성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제 2 냉각 시스템은 상기 램프(201)의 측방에 놓이는 제 2 팬(303)에 의해서 동작되는 시스템으로서, 상기 제 2 팬(303)은 전원공급기(350)의 인근의 공기-이 공기에는 상기 제 1 팬(301)에서 토출되는 공기가 포함된다.-가 램프(201)측으로 유입된 뒤에 램프(201)의 고열을 흡수한 상태에서 프로젝션 시스템(1)의 후방, 다시 말하면 기기의 외부로 배출되도록 한다.

상기되는 구조에서 알 수 있듯이, 상기 제 1, 2 냉각 시스템은 열원이 놓이는 곳의 인접 위치에 안착되어 흡인력을 제공하여, 차가운 공기가 열원을 통과한 뒤에 열기를 흡수한 뒤에 팬(301)(303)으로 흡입되어 배출되도록 하는 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 흡인방식의 냉각 시스템에 의해서 흡인되는 공기가 고열부품, 예를 들면 합성계(100)으로 유입될 때 층류의 유동형태로 안정적으로 유입될 수 있기 때문에, 고열부품이 냉각효율이 증대되는 장점을 얻을 수 있다. 또한, 고열부품으로 유입되는 공기에 의해서 이물질이 들뜨지 않기 때문에 이물에 의한 오염을 방지할 수 있는 장점도 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 제 3 냉각 시스템은 상기 커버(210)의 면상에 제공되는 통공(211)에 의해서 달성된다. 상기 통공(211)을 통해서는 조명계(200) 내부의 고온공기가 대류현상으로 상승된 뒤에 외부로 배출되기 때문에, 별도의 구동원이 없이도 제 3 냉각 시스템이 동작될 수 있다. 상기 조명계(200)의 내부에는 그다지 많은 고온 분위기가 아니기 때문에, 자연대류에 의한 냉각 시스템이 적용되더라도 많은 어려움은 없고, 이물이 들뜨지 않기 때문에 광학엔진(10)의 내부 공기에서 이물의 밀도가 저감되고 엘코스 패널 등이 오염되는 문제가 해소되는 장점을 얻을 수 있다.

제안되는 냉각 시스템에 의해서 프로젝션 시스템 특히, 광학엔진의 오염이 줄어들면서도 냉각효율이 개선되는 장점을 얻을 수 있다. 한편, 상기 냉기 유입 가이드(11)와 합성계(100)의 접촉부에는 유입구 가이드(도 8의 190참조)가 더 개입되는데, 상기 유입구 가이드(190)에 의해서 제 1 냉각 시스템의 동작 중에 냉각의 효율이 증진될 수 있고, 냉각 시스템의 동작 중에 합성계의 내부로 유입되는 이물의 유입량을 줄일 수 있는 장점을 더 얻을 수 있다.

이하에서는 상기 유입구 가이드(190)와 관련되는 구성 및 동작에 대하여 상세하게 설명한다.

도 8은 본 발명에 따른 합성계의 우측부의 분해 사시도가 도시되어 있다.

도 8을 참조하면, 합성계(100)의 우측부에는 이미 설명된 바와 같이 냉기 유입구(7)가 제공되는 냉기 유입 가이드(11)가 놓이고, 상기 냉기 유입 가이드(11)와 상기 합성계(100)의 접촉부에는 유입구 가이드(190)가 개입된다. 도면에서 상기 냉기 유입 가이드(11)는 분리되어 있다.

상기 유입구 가이드(190)는 전체적으로는 막혀있고 공기가 유동할 수 있는 유입구(191~196)가 형성된다. 상기 유입구 가이드(190)의 구조에 의해서 명확하듯이 상기 유입구 가이드(190)는 상기 냉기 유입 가이드(11)로부터 유입되는 공기가 전체적으로는 통과하지 못하도록 하고, 다만 유입구(191~196)을 통해서만 유입될 수 있도록 한다. 그러므로, 상기 제 1 팬(301)으로부터 가하여지는 음압이 동일하다면, 상기 유입구(191~196)을 통하여 유입되는 공기의 유속은 유입구 가이드(190)가 형성되지 않는 경우에 비하여 빨라지고, 전체적으로 상기 유입구(191~196)을 통하여 유입되는 공기의 양은 유입구 가이드(190)가 형성되지 않는 경우에 비하여 작아진다. 이와 같은 구조에 의하여, 상기 유입구(191~196)이 형성되는 위치는 합성계(100)의 부품 중에서 열이 많이 발생되는 부품과 대응되도록 함으로써, 합성계(100)에서 발생되는 열이 보다 신속하게 냉각되도록 할 수 있다. 그리고, 전체적으로 합성계(100)의 내부로 유입되는 공기의 양이 줄어들기 때문에 합성계(100)의 내 부로 유입되는 이물이 양이 줄어들고, 이로 인하여 이물에 의한 엘코스 패널과 1/4 파장판의 오염이 줄어드는 장점을 얻을 수 있다.

도 9는 본 발명에 따른 냉각 시스템에서 합성계와 유입구 가이드의 대응관계를 설명하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 이미 설명된 바와 같이 상기 유입구 가이드(190)에는 복수개의 유입구(191~196)가 형성되어 있고, 상기 유입구 가이드(190)와 정렬되는 합성계(100)의 위치에는 비교적 많은 열이 발생되는 다수의 부품이 놓여있다. 이와 같은 대응관계에 의해서 상기 합성계(100)의 내부에는 많은 공기가 유입되지 아니하면서도 효과적이고 신속하게 열이 냉각되는 효과를 얻을 수 있다.

상세하게 상기 유입구(191~196)와 합성계(100)의 대응관계를 설명하면, 먼저, 제 1 유입구(191)의 직근 후방에는 청색의 화상이 형성되는 제 3 엘코스 패널 어셈블리(170)가 배치되고, 제 2 유입구(192)의 직근 후방에는 상기 제 2 반사형 편광판(133)이 배치되고, 제 3 유입구(193)의 직근 후방에는 상기 제 1 반사형 편광판(134)와 제 1 복굴절 편광판(135)이 배치되고, 제 4 유입구(194)의 직근 후방에는 적색의 화상이 형성되는 제 1 엘코스 패널 어셈블리(150)가 배치되고, 제 5 유입구(195)의 직근 후방에는 녹색의 화상이 형성되는 제 2 엘코스 패널 어셈블리(160)가 배치되고, 제 6 유입구(196)의 직근 후방에는 노란색 광을 분리하는 상기 싱글 노치 필터(131)가 배치되어 있다. 제안되는 바와 같은 대응관계는 고온 분위기가 형성되는 합성계 물품 또는 열에 취약한 합성계 물품의 직근 상측의 대응되는 위치에 유입구(191~196)가 형성되도록 하는 것을 알 수 있다. 또한, 유입구 (191~196)의 크기는 고열물품의 온도에 따라서 달라지는 것은 당연하게 예측될 것이고, 예를 들면 고열물품의 온도가 높다면 유입구의 크기가 커지고 고열물품의 온도가 낮다면 유입구의 크기가 작아도 될 것이다.

제안되는 바와 같은 유입구 가이드(190)가 제공되는 경우와 유입구 가이드(190)가 제공되지 아니하는 경우, 각각에 대한 유량에 대하여 실험한 결과가 표 1로 제시된다.

	유입구 가이드 무(無)	유입구 가이드 유(有)
유량(m^3/s)	0.0044616	0.002517

상기 표 1을 참조하면 유입구 가이드가 제공되는 경우에 상기 합성계(100)로 유입되는 공기의 유량이 줄어드는 것을 알 수 있고, 이와 같이 유량이 줄어드는 경우에는 공기와 함께 유입되는 이물의 양도 줄어들기 때문에, 엘코스 패널과 1/4 파장판 등과 같이 광의 경로상에 놓이는 다수의 패널에 이물이 묻을 우려가 줄어들기 때문에 화질의 개선효과를 얻을 수 있다. 또한, 광의 경로 상에 부유하는 이물의 양도 줄어들기 때문에 화질의 개선효과는 더욱 증진될 수 있다.

물론, 유입구 가이드가 더 제공됨으로 인하여 유입되는 공기의 전체적인 양은 줄어들지만, 유입구가 형성되는 위치에서 공기의 유속은 더 빨라지기 때문에 열이 발생되는 부품에 대한 냉각효율은 줄어들지 않거나, 유입구 가이드가 없는 경우에 비하여 더욱 증진되는 것은 용이하게 예상될 것이다. 그리고, 상기 유입구의 형상 및 크기에 따라서 각각의 유입구를 통과하는 공기의 유속이 변하는 것은 용이하게 예상될 것이고, 이를 적절히 이용하여 고온의 물품에 대해서는 유속이 강해지는 유입구를 형성하고, 비교적 저온의 물품에 대해서는 유속이 약한 유입구를 형성할 수 있는 것은 용이하게 예상될 것이다.

다만, 상기되는 바와 같이 유입구 가이드(190)가 제공되는 경우에는, 유입구의 직근 후방에서 난류가 증진되기 때문에 냉각효율이 감소될 우려가 있다. 이와 같은 난류의 발생에 따른 냉각효율의 저하를 방지하기 위하여 유입구 가이드(190)가 개선되는 구조가 더 제안될 수 있는데, 이하에서는 다른 실시예에 따른 유입구 가이드(190)에 대하여 설명한다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유입구 가이드의 배면 사시도이다.

도 10을 참조하면, 복수개의 유입구가 유입구 가이드(197)에 제공되는 것은 이미 설명된 형태와 동일하고, 다만, 원 실시예의 유입구 가이드(190)와는 달리 합성계(100)측을 바라보는 유입구 가이드(197) 배면의 유입구 테두리에서 후방으로 연장되는 유로 가이드(198)가 제공되는 것에 있어서만 차이가 있다.

상기 유로 가이드(198)가 유입구 가이드(197)의 배면에 더 제공됨으로써, 합성계(100)의 특정 위치를 향하여 유입되는 공기가 가이드될 수 있는 장점이 있다. 그리고, 유입구를 통과한 뒤에 난류가 발생되는 것이 억제되기 때문에, 피 냉각 부품에 대한 냉각효과가 더욱 증진된다.

또한, 상기 유로 가이드(198)가 직선형이 아니라 일방으로 경사지는 형태로 제공되는 경우에는 유입 공기에 대한 가이드 효과가 더욱 증진되는 장점을 얻을 수 있는 것은 당연하고, 이또한 본 발명의 사상 범위에 포함된다고 할 것이다. 상기 유로 가이드(198)의 길이는 상기 유입구 가이드(197)과 합성계(100)의 상대적인 위치에 의존하는 것으로 전체 유로 가이드(198)에 대하여 길이가 일치될 필요는 없고, 고열부품의 상대적인 위치에 따라서 달리지도록 할 수 있다.

하기되는 표 2는 다른 조건은 동일한 상태에서 유로 가이드의 유무에 따라서 실험을 실시한 고열물품의 온도와 전체유량을 비교한 도표이다.

	위치	유로 가이드 유(有)	유로 가이드 무(無)
온도(℃)	제 3 엘코스 패널	63.15	64.55
	제 2 엘코스 패널	60.49	60.77
	제 1 엘코스 패널	59.52	59.58
	제 1 반사형 편광판	68.69	80.18
	제 2 반사형 편광판	64.84	71.33
	제 1 복굴절 편광판	58.83	72.8
유량(m^3/s)	전체	0.002380	0.002517

상기 표 2를 참조하면, 유로 가이드(198)가 없는 경우에 비하여 있는 경우에 고열물품의 온도가 저하되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 유로 가이드(198)가 있는 경우에는 유입구 가이드(197)를 통하여 유입되는 공기의 유량이 줄어드는 것을 알 수 있고, 이와 같이 공기의 유량이 줄어들기 때문에 이물의 유입이 줄어드는 것은 용이하게 예상될 것이다. 물론, 이물의 유입이 줄어들면 합성계의 내부에 부유하는 이물이 적아지기 때문에, 화질이 개선되는 것은 당연히 예상될 것이다.

또한, 상기 고열물품은 주로 광의 통과경로에 있는 필터, 편광판, 패널등인 것을 알 수 있고, 이러한 경우에 상기 고열물품에 놓이는 이물은 유입구 가이드(197)이 없는 경우에 비하여 고속으로 유입되는 공기에 의해서 용이하게 제거될 수 있는 장점이 있다. 그러므로, 상기 유입구 가이드(197)가 제공되는 경우에는 합성계에 의한 화질의 개선효과는 더욱 증진되는 것은 당연하게 예상될 것이다.

본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.

예를 들면, 상기 팬은 상기 유입구 가이드(190)의 전방에 형성되도록 할 수도 있는데, 이와 같이 하더라도 각각의 유입구를 통과하는 공기의 유속이 달라져서 고온물품에 대하여 적응적으로 냉각이 수행될 수 있는 것은 용이하게 예상될 것이다. 또한, 합성계로 공기가 유입되는 공기의 흡입측에 상기 유입구 가이드(190)가 제공되기만 하면 상기 유입구 가이드(190)가 놓이는 위치등에 대해서는 제한이 없다.

본 발명 프로젝션 시스템, 특히 합성계에서 발생되는 고열이 신속하게 냉각되어 프로젝션 시스템이 안정적으로 동작될 수 있는 장점이 있다.

또한, 프로젝션 시스템의 냉각을 위하여 유입되는 공기에 의해서 화상이 맺히는 패널이 오염되지 않기 때문에, 화질이 개선되는 장점이 있다.

또한, 합성계를 이루는 각 부분 중에서 온도가 높은 부품과 온도가 낮은 부품에 대하여 적응적으로 냉각이 수행되기 때문에, 프로젝션 시스템의 동작신뢰성이 한층 더 향상되는 장점이 있다.

또한, 합성계에서 광이 투과되는 부품에 대해서는 고속으로 공기가 유입되기 때문에 이물이 묻는 일이 줄어드는 장점이 있고, 전체적으로 합성계로 유입되는 공기의 양과 함께 이물의 양이 줄어들기 때문에, 화질의 개선효과는 더욱 현저해지는 장점이 있다.

Claims (14)

1. 광이 조사되는 조명계;

   상기 조명계에서 조사되는 광이 분리된 상태에서 적색, 녹색, 청색의 광이 합성되는 합성계;

   상기 합성계에서 합성된 광이 스크린으로 투사되는 투사렌즈;

   상기 합성계의 일측으로 유입되는 공기를 가이드는 냉기 유입 가이드;

   상기 냉기 유입 가이드와 상기 합성계의 접촉부에 개입되고, 전체적으로는 닫힌 상태에서 유입구가 개구되는 유입구 가이드; 및

   상기 합성계의 타측에 형성되어 합성계측으로 음압을 제공하는 팬이 포함되는 프로젝션 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 유입구 가이드의 배면에는 공기의 흐름을 가이드하는 유로 가이드가 더 형성되는 프로젝션 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 유입구는 상기 합성계의 고열물품과 정렬되는 위치에 제공되는 프로젝션 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 고열물품은 엘코스 패널 어셈블리, 복굴절 편광판, 및 반사형 편광판인 프로젝션 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉기 유입 가이드로 유입되는 공기는 상기 스크린 배면의 광 투사 공간 내부의 공기인 프로젝션 시스템.
6. 광이 분리되고 합성되는 합성계;

   일면이 상기 합성계의 일측을 덮는 유입구 가이드; 및

   상기 유입구 가이드의 면에 제공되어 공기가 상기 유입구 가이드의 일부를 통해서만 상기 합성계측으로 유입되도록 하는 하나 이상의 유입구가 포함되는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 유입구 가이드의 타면에는 차가운 공기의 유입을 가이드하는 냉기 유입 가이드가 제공되는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 냉기 유입 가이드에는 광 투사공간의 공기가 유입되는 프로젝션 시스템 의 냉각 시스템.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 유입구는 상기 합성계의 부품인 하나 이상인 엘코스 패널 어셈블리 중의 적어도 하나, 하나 이상인 복굴절 편광판 중의 적어도 하나, 및 하나 이상인 반사형 편광판 중의 적어도 하나에 대응되어 정렬되는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 합성계의 일측은 상기 합성계로 공기가 유입되는 합성계의 일측면인 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
11. 제 6 항에 있어서,

    상기 유입구의 테두리에서 후방으로 연장되는 유로 가이드가 포함되는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 유로 가이드는 판상으로 제공되는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 유로 가이드는 일정방향으로 경사지는 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.
14. 제 6 항에 있어서,

    상기 유입구의 크기는 서로 다른 프로젝션 시스템의 냉각 시스템.

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