KR100357716B1 - 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템 - Google Patents

Abstract

개시된 본원 발명은 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 이미지의 신호를 갖는 전기 신호를 발생시키는 이미지 생성 수단에 의하여 전자적으로 제어되어 투사될 이미지가 생성되는 이미지생성부; 이미지 생성부에 빛을 조명하도록 구성된 조명부; 조명부와 이미지생성부 사이에 위치하며, 조명된 빛 중에서 R,G,B 각각에 대응되어 각각의 빛만을 투과시키는 반투과형 반사경(21a,21b,21c)으로 구성된 컬러분할부; 컬러분할부의 각 반사경(21a,21b,21c)에 의하여 투과되고 반사된 각각의 빛의 광 경로 상에 각각 위치하며, 상기 이미지 생성부를 삼등분한 위치 각각에 대응되는 영역에 빛을 조명하도록 투과시키기 위하여 광 스토퍼 영역과 광 투과 영역으로 분할되어 분할 영역에서 일정 순서로 위치가 변경되어 컬러분할부에서 R,G,B의 컬러로 분할된 빛이 각각 투과되도록 전자적으로 제어되는 다수의 컬러스위치(22a,22b,22c)로 구성되는 컬러 스위칭부; 및 컬러스위칭부의 다음에 위치하여 컬러스위칭부와 동일하게 삼등분된 이미지 생성부의 영역에 각각의 빛을 조명하도록 이미지 생성부로 빛을 집중시키는 집광부를 포함하여 구성된다.

본원 발명에 의한 광투사 시스템은 R,G, 및 B 삼색이 번갈아 가면서 조명되어 생성되는 컬러 브레이크 현상을 없애고, 디스플레이되는 화면의 밝기가 기존의 3패널 광투사 시스템과 같은 밝기를 얻을 수 있도록 하며, 광투사 시스템에 사용되는 컬러 스위치의 제조를 간소화시킴과 동시에 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템{An optical image projection system using simple electronic color switchs}

본원 발명은 컬러 화면을 구현하기 위한 전자적으로 제어되는 컬러스위치를 갖는 광투사 시스템에 관한 것으로, 컬러 분할부에 의해 분할된 R,G,B 삼색을 위치에 따라 투과 및 차단시키는 광 스토퍼 영역과 광 투과 영역을 가지며, 상기 광 스토퍼 영역과 광 투과 영역이 전자적으로 제어되어 순차적으로 광 투과 영역의 위치가 변환되는 컬러스위치를 갖는 광투사 시스템에 관한 것이다.

도 1a에 도시된 바와 같이 종래에 있어서 컬러 화면을 구현하기 위한 광투사 시스템은 조명부(10), 반사경(12), 컬러분할부(12), 프리즘(13), 이미지생성부(14), 투사부(15) 및 스크린(16)을 포함하여 구성되며, 상술한 컬러분할부(12)에서 상술한 이미지생성부(14)에 생성되는 R,G,B 각각의 이미지에 대한 색을 분할하여 투과시킴으로써 스크린(16)에 컬러영상 이미지를 디스플레이하도록 구성된다. 여기서 컬러분할부에 구성될 수 있는 구성요소들은 도 1b에 도시된 컬러휠(12b), 도 1c에 도시된 컬러 스위치(12c), 도 1d에 도시된 스크롤링 컬러 스위치(12d) 등이 있다.

여기서 컬러휠(12b)은 원판형을 원주를 삼등분하는 부채꼴 영역으로 분할하여 각각의 영역이 R, G, B 색만을 투과되도록 구성된다. 이러한 방식으로 구성된 컬러휠은 모터에 의해서 회전되어 이미지 생성부(14)에 생성되는 각각의 R, G, B에 대응되는 영상이미지와 동기를 맞추어 해당 빛만을 투과되도록 제어되어 영상을 프레임 단위로 디스플레이 한다. 이 때 컬러휠의 주파수는 각각 R, G, B가 60Hz로 구현되고 전체 180Hz의 주파수를 갖는다.

이러한 컬러휠(12b)은 프레임 단위로 R, G, B를 번갈아 가면서 디스플레이하기 때문에 컬러브레이크(color break)현상이 발생되며, 기본적으로 3 패널로 구성된 광투사 시스템에 비해 밝기가 1/3로 감소되는 문제점이 있다.

도 1c에 도시된 컬러스위치(12c)는 컬러휠(12b)이 모터에 의하여 회전되어 구동되는 것과 달리, 하나의 패널에 R, G, B 삼색을 모두 투과할 수 있도록 구성된 컬러 스위치가 전자제어에 의하여 전술된 이미지 생성부(14)에서 R, G, B 에 해당되는 각각의 이미지에 맞게 스위칭되어 컬러 영상이 스크린(16)에 디스플레이 되도록 한다. 이러한 컬러스위치는 모터로 구동되는 컬러휠(12b)에 비해 동기 신호에 대한 정밀도를 높일 수 있는 장점이 있다.

그러나 하나의 패널에 R,G,B 삼색을 번갈아 가면서 디스플레이하기 때문에, 이 또한 전술된 컬러휠(12b)과 동일하게 컬러브레이크(color break)현상이 발생하며, 3패널 광투사 시스템에 비해 밝기가 1/3로 감소되는 문제점이 있다.

도 1d에 도시된 스크롤링 컬러 스위치(12d)는 위의 컬러휠(12b)과 컬러 스위치(12c)가 R,G,B 삼색의 빛을 번갈아 가면서 디스플레이 하는 방식과는 다르게 R,G,B 삼색을 한 화면상에 항상 디스플레이하며, 상기 스크롤링 컬러 스위치(12d)를 구성하는 하나의 패널을 균등하게 삼등분하여 각각의 영역이 R,G,B 각각의 빛만을 투과시킴과 동시에 전자적으로 제어되어 위치가 순차적으로 변환되도록 제어된다. 따라서 위의 컬러휠(12b) 또는 컬러 스위치(12c)가 R,G,B가 번갈아 가면서 조명되어 발생하는 컬러 브레이크 현상이 생기지 않는 장점이 있으나, 이 또한 하나의 컬러 스위치에 의하여 R,G,B를 통과시켜야 하므로 컬러스위치(12d) 제조 비용이 고가라는 점과, 이 또한 R,G,B 삼색을 컬러 스위치(12d)의 삼등분 영역을 로테이션하면서 조명하기 때문에 기존의 3패널 광투사 시스템에 비해 밝기가 1/3로 감소된다는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 극복하기 위한 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템을 제공하기 위한 것으로서, 보다 상세히 설명하면 R,G,B 삼색이 번갈아 가면서 조명되어 생성되는 컬러 브레이크 현상을 없애고, 기존의 3패널 광투사 시스템과 같은 밝기를 얻을 수 있도록 하며, 컬러 스위치의 제조를 간소화시켜 제조비용을 절감할 수 있도록 하는 전자적으로 제어되는 컬러스위치를 갖는 광투사 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a는 종래에 있어서 컬러화면을 투사하기 위한 광학계를 나타내는 광투사 시스템의 구성도,

도 1b는 도 1a의 광투사 시스템에서 광원을 R,G,B 삼색으로 분할하는 컬러휠(12b)을 나타내는 도면,

도 1c는 도 1a의 광투사 시스템에서 광원을 R,G,B 삼색으로 분할하는 컬러스위치(12c)를 나타내는 도면,

도 1d는 도 1a의 광투사 시스템에서 광원을 R,G,B 삼색으로 분할하는 스크롤링 컬러 스위치(12d)를 나타내는 도면,

도 2는 본원 발명의 일 실시예로써의 투과형 이미지 생성부룰 갖는 광투사 시스템의 구성을 나타내는 도면,

도 3은 본원 발명의 또 다른 일 실시예로써의 반사형 이미지 생성부를 갖는 광투사 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

*도면의 주요 구성요소에 대한 부호의 설명*

10,20,30 : 조명부 11 : 반사경

12, 21,31 : 컬러분할부 12b : 컬러휠

12c,22a,22b,22c,32a,32b,32c : 컬러스위치

12d : 스크롤링 컬러 스위치

13,25,35 : 프리즘 14,24,34 : 이미지 생성부

15 : 투사부 16 : 스크린

22,32 : 컬러스위칭부 23,33 : 집광부

이하, 본원 발명의 일 실시예를 나타내는 첨부된 도면을 참조하여 본원 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예로써 투과형 이미지생성부(24)를 갖는 광투사 시스템의 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 투과형 이미지 생성부(24)를 갖는 본원 발명에 따르는 광투사 시스템은,

이미지의 신호를 갖는 전기 신호를 발생시키는 이미지 생성 수단에 의하여 전자적으로 제어되어 투사될 이미지가 생성되는 이미지생성부(24); 상기 이미지 생성부에 빛을 조명하도록 구성된 조명부(20); 상기 조명부(20)와 상기 이미지생성부(24) 사이에 위치하며, 조명된 빛 중에서 R, G, 및 B 각각에 대응되어 각각의 빛만을 투과시키는 반투과형 반사경(21a,21b,21c)으로 구성된 컬러분할부(21); 상기 컬러분할부(21)의 각 반사경(21a,21b,21c)에 의하여 투과되고 반사된 각각의 R, G, 및 B의 컬러에 대응되는 광 경로 상에 각각 위치하며, 상기 이미지 생성부를 삼등분한 위치 각각에 대응되는 R, G, 및 B 의 빛을 조명하도록 투과시키기 위하여 광 스토퍼 영역과 광 투과 영역으로 분할되어 분할 영역에서 일정 순서로 위치가 변경되어 상기 컬러분할부(21)에서 R, G, 및 B의 컬러로 분할된 빛이 각각 투과되도록 전자적으로 제어되는 다수의 컬러스위치(22a,22b,22c)로 구성되는 컬러스위칭부(22); 및 상기 컬러스위칭부(22)의 다음에 위치하여 상기 컬러스위칭부(22)와 동일하게 삼등분된 이미지 생성부(24)의 각각의 분할된 영역에 각각의 R, G, 및 B의 빛을 조명하도록 빛을 집중시키기 위한 반투과형 반사경(23a,23b)과 프리즘(25)으로 구성되는 집광부(23)를 포함하여 구성된다.

전술된 컬러 분할부(21)를 구성하는 제 1, 제 2, 제 3 반투과형반사경(21a,21b,21c)을 좀더 상세히 설명한다. 상기 다수의 반투과형 반사경은 특정 빛만을 투과하도록 구성된다. 즉 제 1 반투과형 반사경(21a)에서 R에 해당되는 빛이 투과되면, 나머지 빛은 반사되어 제 2 반투과형 반사경(21b)에 입사된다. 다음으로 제 2 반투과형 반사경이 B에 해당되는 빛을 투과시키면, 나머지 G에 해당되는 빛은 반사되고, 투과된 B에 해당된 빛이 제 3 반투과형 반사경(21c)에 입사된다. 제 3 반투과형 반사경이 G의 빛만을 투과하도록 구성되어 있다면, 제 3 반투과형 반사경(21c)에 입사된 B의 빛은 반사되게 되어 컬러 분할부(21)에서 빛이 R, G, B 삼색으로 분할되게 된다.

다음으로 상술한 제 1 컬러 스위치, 제 2 컬러 스위치, 제 3 컬러 스위치(22a,22b,22c)의 구성을 좀더 상세히 설명한다.

전술된 제 1, 제 2 , 및 제 3 컬러 스위치(22a,22b,22c)는 전술된 바와 같이 각각의 스위치를 구성하는 패널이 삼등분되어 있으며, 각각 삼등분된 영역은 전자적으로 제어되어 빛을 투과시키거나 차단하는 역할을 수행한다. 여기서 빛을 차단하는 영역은 광 스토퍼 영역으로 전체 패널 영역의 2/3를 차지하며, 빛을 투과시키는 영역은 전체 패널 영역의 1/3을 차지한다. 이렇게 구성된 영역은 전자적 제어에 의하여 서로 그 동작 과정을 변화시킬 수 있는데 이는 액정판으로 구성하고 삼등분된 영역 각각에 대하여 전자적으로 제어하여 빛을 차단하거나, 투과되도록 함으로써 구현될 수 있다. 이렇게 구성된 각각의 컬러스위치는 해당 컬러 스위치에 도달한 빛은 어느 것이나 광 투과 영역을 통해 투과시키게 된다. 즉 R,G,B 삼색은 컬러 분할부(21)에서 분할되며, 컬러 스위치부(22)에 구성된 각각의 제 1, 제 2, 및 제3 컬러 스위치(22a,22b,22c)는 도달한 빛을 차단하거나 투과시키는 역할만을 수행한다. 이렇게 함으로써 컬러 필터의 제어 및 제조 비용을 감소 시킬 수 있게하며, 또한 광투과 시스템의 구현을 보다 효율적으로 달성할 수 있게 된다. 다음으로 제 1, 제 2, 및 제 3 컬러 스위치(22a,22b,22c)에 구성된 광투과 영역은 각기 서로 다른 위치에서 광 투과 영역을 구현하도록 제어되고, 또한 상술한 세 개의 스위치가 동시에 동일 순서로 위치를 변화시킴으로써 항상 R,G,B 삼색의 빛이 서로 일정한 순서로 이미지 생성부에 조명되도록 전자적으로 제어되어야 한다.

본원 발명에 따르는 전자적으로 제어되는 컬러스위치의 제어의 일 실시예는 종래에서의 액정표시판의 제어와 동일한 방식으로 제어할 수 있다. 즉 특정 영역을 분할하고, 해당 영역에 전압을 인가하여 액정의 배열을 변화시킴으로써 빛을 투과하거나 차단시킬 수 있다.

상술한 본원 발명에 따르는 광투사 시스템의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

조명부(20)에서 출력된 빛은 제 1 반투과형 반사경(21a)에서 제 1 반투과형 반사경(21a)에 의해 투과되는 빛은 제 1 컬러 스위치로 입사되어 제 1 컬러 스위치에 형성된 광투과 영역을 통해 1/3로 분할되어 진행하게 된다. 제 1 반투과형 반사경(21a)에 의해 반사되어 제 2 반투과형 반사경(22b)에 입사된 빛은 제 2 반투과형 반사경(21b)가 투과하는 빛을 제외한 나머지 빛을 반사하게 되고, 이렇게 반사된 빛은 제 2 컬러 스위치(22b)에 구성된 광 투과 영역에 의해 전체 패널 영역 중 1/3에 해당되는 영역에 조명을 수행하게 된다. 다음으로 제 2 반투과형 반사경(22b)에의해 투과된 빛은 제 3 반투과형 반사경(21c)에 입사되어 전부 반사되어 제 3 컬러 스위치(22c)에 입사되어, 제 3 컬러 스위치(22c)에 구성된 광 투과 영역에 의하여 패널의 1/3영역에 해당되는 빛만이 투과된다. 제 1 컬러 스위치(22a)와 제 2 컬러 스위치(22b) 및 제 3 컬러 스위치(22c)에 형성된 각각의 광 투과 영역에 의해 투과된 R,G,B 삼색의 빛은 집광부(23)에 의해 이미지 생성부(24)의 해당 영역을 조명하여 스크린 상에 컬러 영상이미지가 생성되게 된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예로써 반사형 이미지생성부(34)를 갖는 광투사 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이 반사형 이미지생성부(34)를 갖는 광투사 시스템은, 조명부(30), R,G,B 삼색의 빛 중 서로 다른 특정 색깔의 빛만을 투과시키도록 구성된 반툭과형 반사경(31a,31b,31c)으로 구성되는 컬러분할부(31), 이미지 생성부(34)를 삼등분하는 각각의 영역만을 조명하도록 전자적으로 제어되어 서로 다른 분할영역에서 도달한 빛만을 투과시키는 컬러스위치(32a,32b,32c)로 구성되는 컬러스위칭부(32), 컬러스위칭부에서 서로 다른 경로를 가지고서 각각 투과된 빛을 이미지생성부의 삼등분된 영역 각각에 조명되도록 빛을 수렴시키는 다수의 반투과형 반사경(33a,33b,33c)과 프리즘(35)으로 구성되는 집광부(33), 및 도달된 빛을 반사시킴과 동시에 해당 반사된 빛에 이미지 정보를 실어 투사하는 반사형 이미지 생성부(34)를 포함하여 구성되며, 그 동작 과정은 도 2와 동일하다. 차이점은 도 2의 투과형 이미지생성부(24)는 빛을 투과시킴으로써 영상이미지를 디스플레이하는 반면, 반사형 이미지 생성부(34)는 R,G,B 삼색의 빛이 이미지 생성부(34)에서 반사되어 짐으로써 컬러 이미지가 스크린 상에 디스플레이 된다는 것이다.

본원 발명에 의한 광투사 시스템은, R,G,B 삼색이 번갈아 가면서 조명되어 생성되는 컬러 브레이크 현상을 없애는 효과가 있다.

본원 발명의 또 다른 효과는 디스플레이되는 화면의 밝기가 기존의 3패널 광투사 시스템과 같은 밝기를 얻을 수 있도록 한다.

본원 발명의 또 다른 효과는 컬러 스위치의 제조를 간소화시킴과 동시에 제조비용을 절감할 수 있도록 한다.

Claims (4)

1. 이미지 생성 수단에 의하여 전자적으로 제어되어 투사될 이미지가 생성되는 이미지생성부;

   상기 이미지 생성부에 빛을 조명하도록 구성된 조명부;

   상기 조명부와 상기 이미지생성부 사이에 위치하며, 조명된 빛 중에서 R, G, 및 B 각각에 대응되어 각각의 빛만을 투과시키는 반투과형 반사경으로 구성된 컬러분할부;

   상기 컬러분할부에서 투과되지 않고 반사된 각각의 빛의 광 경로 상에 각각 위치하며, 상기 이미지 생성부를 삼등분한 위치 각각에 대응되어 조명하도록 빛을 투과시키기 위하여 광 스토퍼 영역과 광 투과 영역을 가지고, 상기 광 투과 영역이 상기 분할 영역에서 일정 순서로 위치가 변경되어 상기 컬러분할부에서 분할되어 도달한 빛이 소정영역에서 각각 투과되도록 전자적으로 제어되는 다수의 컬러스위치로 구성되는 컬러스위칭부; 및

   상기 컬러스위칭부의 다음에 위치하여 상기 이미지생성부의 상기 컬러스위칭부와 동일하게 삼등분된 영역에 각각의 R, G, 및 B중 서로 다른 빛을 조명하도록 이미지생성부로 빛을 집중시키는 집광부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 컬러 분할부가,

   R, G, 또는 B 중 어느 하나의 빛만을 투과시키는 반투과형 반사경으로 구성되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 이미지 생성부가,

   반사형 또는 투과형 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 컬러스위치가,

   상기 컬러스위치를 이루는 패널의 2/3에 해당되는 영역은 광스토퍼 영역이고, 다른 1/3의 영역은 광 투과 영역이며, 상기 광 투과 영역이 상기 컬러스위치의 특정 1/3의 위치에서 순차적으로 다음 1/3의 영역으로 변환되도록 전자적으로 제어되는 것을 특징으로 하는 전자적으로 제어되는 컬러 스위치를 갖는 광투사 시스템.