KR0155771B1 - Parallel ray illuminator - Google Patents

Parallel ray illuminator

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KR0155771B1
KR0155771B1 KR1019940024763A KR19940024763A KR0155771B1 KR 0155771 B1 KR0155771 B1 KR 0155771B1 KR 1019940024763 A KR1019940024763 A KR 1019940024763A KR 19940024763 A KR19940024763 A KR 19940024763A KR 0155771 B1 KR0155771 B1 KR 0155771B1
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light
collimating lens
parallel
optical axis
parallel light
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KR1019940024763A
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Inventor
전기욱
김동하
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김광호
삼성전자주식회사
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Abstract

PDLC등의 액정소자를 이용한 프로젝터에 주로 이용되는 평행광조명장치가 개시되어 있다.A parallel light illumination device mainly used for a projector using liquid crystal elements such as PDLC is disclosed.

이 평행광 조명장치는 광원(32)과, 이 광원(32)에서 발산된 광을 그 광축(1)을 중심으로 일 방향으로 향하도록 광경로를 변환하는 타원반사경(30)과 이 타원반사경(30)과 동일 광축(1)을 이루고 타원반사경(30)에 의하여 반사되어 그 초점 F2를 통한 광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(36)가 순차로 구비되어 있다. 상기 광원(32)의 기하학적인 특징에 의하여 타원반사경(32)에서 반사되는 광중광축(1)을 중심으로 소정 높이의 광에는 어두운 영역인 주변보다 낮은 휘도부분(42)이 존재한다. 이 휘도부분(42)에 의하여 존재하는 비균일한 영역을 제거하기 위하여 상기 콜리메이팅 렌즈(36)의 출사면에 속히 빈 원뿔형상의 빔압축기(5)를 마련하였다. 이 빔압축기(50)는 출사시 평행으로 입사하는 광의 평행을 그대로 유지하면서, 전체 광의 폭을 광축(1)방향으로 축소시킨다. 따라서, 상기 어두운 영역(42)을 상기 빔압축기(50)의 입사면(51)과 출사면(52) 사이의 폭과 광축(1)에 대한 기울기, 그리고, 굴절율 등을 통하여 제거하여 균일한 광분포를 가지는 평행광을 도출할 수 있다.The parallel light illuminating device includes a light source 32, an elliptical reflector 30 which converts an optical path so that the light emitted from the light source 32 is directed in one direction about the optical axis 1, and the elliptical reflector ( A collimating lens 36 is provided in order to form the same optical axis 1 as that of 30) and to be reflected by the ellipsoidal reflector 30 to convert the light through the focal point F2 into parallel light. Due to the geometric characteristics of the light source 32, light having a predetermined height around the optical center 1 reflected by the ellipsoidal reflector 32 has a lower luminance portion 42 than the surrounding area, which is a dark area. In order to remove the non-uniform area which exists by this brightness | luminance part 42, the conical beam compressor 5 of the hollow cone shape was provided in the exit surface of the collimating lens 36 quickly. The beam compressor 50 reduces the width of the entire light in the direction of the optical axis 1 while maintaining the parallel of the light incident in parallel upon exit. Therefore, the dark area 42 is removed by the width between the incident surface 51 and the exit surface 52 of the beam compressor 50, the inclination with respect to the optical axis 1, and the refractive index. Parallel light having a distribution can be derived.

Description

평행광 조명장치Parallel light illuminator

제1도의 (a)(b)는 종래의 평행광 조명장치를 나타낸 개략도.(A) and (b) of FIG. 1 are schematic diagrams showing a conventional parallel light illuminator.

제2도의 (a)는 본 발명에 따른 평행광 조명장치를 나타낸 개략도이고, (b)는 본 발명에 채용한 빔압축기를 나타낸 단면도.(A) of FIG. 2 is a schematic diagram which shows the parallel light illuminating device which concerns on this invention, (b) is sectional drawing which shows the beam compressor employ | adopted in this invention.

제3도는 본 발명에 따른 평행광 조명장치를 통하여 출사되는 광의 흐름을 나타내는 개략도.Figure 3 is a schematic diagram showing the flow of light emitted through the parallel light illumination apparatus according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

30 : 타원반사경 32 : 광원30: elliptical reflector 32: light source

34 : 어퍼쳐 스톱 36 : 콜리메이팅렌즈34: aperture stop 36: collimating lens

40 : 균일휘도의 출사광 42 : 낮은휘도의 출사광40: outgoing light of uniform brightness 42: outgoing light of low brightness

50 : 빔압축기 60 : 스토퍼(stopper)50: beam compressor 60: stopper

70 : 균일 출사광70: uniformly emitted light

본 발명은 균일하고 평행한 출사광을 얻기 위한 평행광 조명장치에 관한 것으로, 상세하게는 광원의 기하학적 위치에 따른 반사경 중심부의 휘도 저하의 문제점을 개선하여 액정프로젝터 등의 디스플레이에 이용될 수 있도록 균일 평행광을 출사하는 평행광 조명장치에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel light illumination device for obtaining a uniform and parallel output light, and in particular, to improve the problem of lowering the brightness of the center of the reflector according to the geometric position of the light source to be used in a display such as a liquid crystal projector A parallel light illuminator for emitting parallel light.

일반적으로 평행광 조명장치는 액정프로젝터 등에 채용된 액정소자의 전기적 특징에 의하여 제공되는 화상을 전달하도록 단지 평행광을 제공하는데 이용되었으며, 액정프로젝터의 스크린 규격이 작으므로 상기 입사되는 평행광의 균일성은 크게 문제가 되지 않았다.In general, the parallel light illuminator is used to provide only parallel light so as to transmit an image provided by the electrical characteristics of the liquid crystal device employed in the liquid crystal projector, etc., and because the screen size of the liquid crystal projector is small, the uniformity of the incident parallel light is large. It didn't matter.

제1도는 종래의 평행광 조명장치를 나타내었다. 이 도면을 참조하여 종래의 평행광 조명장치의 구조와 기능 및 문제점을 설명하면, 다음과 같다.1 shows a conventional parallel light illuminator. Referring to this drawing, the structure, function, and problems of a conventional parallel light illuminator will be described.

인가되는 전기에 의하여 광을 생성 발산하는 아크방전, 크세논 또는 할로겐 램프 등을 이용한 광원(12)과, 상기 광원(12)에서 출사되는 발산광이 일정한 방향을 향하도록 광경로를 바꾸어주는 타원반사경(10)과, 상기 타원반사경(10)의 광축(1)과 동일 광축(1)에 그 중심이 위치하고, 상기 타원반사경(10)에 의하여 일 방향으로 방향이 바뀐 광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(16)가 구비되어 상기 평행광 조명장치를 이룬다.Light source 12 using an arc discharge, xenon or halogen lamp, etc. to generate and emit light by the applied electricity, and an elliptical reflector that changes the light path so that the emitted light emitted from the light source 12 faces a predetermined direction ( 10) and a collimating center of which is located at the same optical axis 1 as the optical axis 1 of the ellipsoidal reflector 10 and converts light changed in one direction by the ellipsoidal reflector 10 to parallel light. A lens 16 is provided to form the parallel light illuminator.

상기 타원반사경(10)은 제1초점 F1과 제2초점 F2를 가지며, 상기 광원(12)은 그 중심이 대략 상기 제1초점 F1에 위치하여 이 광원(12)에서 발산되고 상기 타원반사경(10)에 의하여 광경로가 변형된 광은 상기 제2초점 F2에 모이게 된다. 이 광을 평행광으로 바꾸어 주기 위하여 이 제2초점 F2에 상기 콜리메이팅 렌즈(16)의 초점이 위치한다.The ellipsoidal reflector 10 has a first focal point F1 and a second focal point F2, and the light source 12 is emitted from the light source 12 with its center approximately positioned at the first focal point F1, and the elliptical reflector 10 The light whose optical path is modified by) is collected at the second focus F2. The focus of the collimating lens 16 is located at the second focal point F2 in order to convert this light into parallel light.

상기 광원(12)은 상기 제1초점 F1에 정확히 위치할 수 없는 소정의 크기를 가지고 있고, 상기 타원반사경(10)에는 광 수차가 존재하기 때문에 상기 타원반사경(10)에 의하여 반사되어 출력되는 광이 상기 제2초점 F2를 정확히 지나는 것은 불가능하다. 이 제2초점 F2주변을 지나지 않고, 다른 경로로 반사된 광이 상기 콜리메이팅 렌즈(16)로 입사되어 평행광의 출력에 장애가 되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2초점 F2 주위에 광축(1)을 중심으로 소정의 구멍을 가지는 어퍼쳐 스톱(aperture stop:14)을 구비하였다. 이 어퍼쳐 스톱(14)을 통하여 상기 제2초점 F2를 지나는 잡광을 제거함으로써 비교적 평행한 평행광을 도출할 수 있다.The light source 12 has a predetermined size that cannot be precisely positioned at the first focal point F1, and light is reflected and output by the ellipsoid reflector 10 because optical aberration exists in the ellipsoid reflector 10. It is impossible to pass the second focal point F2 correctly. The optical axis 1 is centered around the second focal point F2 in order to prevent the light reflected by the other path from passing through the second focal point F2 and entering the collimating lens 16 and obstructing the output of parallel light. An aperture stop 14 having a predetermined hole was provided. Relatively parallel parallel light can be derived by removing the stray light passing through the second focal point F2 through the aperture stop 14.

종래의 액정소자를 이용한 프로젝터는 화상을 제공하는 스크린의 크기가 음극선관을 이용한 경우에 비교하여 상당히 크지않아서, 상기 조명장치에서 출사된 광의 균일성은 크게 문제가 되지 않아서, 평행광의 생성으로 화상의 일그러짐을 방지하는데 주관심이 있었다.In the projector using a conventional liquid crystal device, the size of the screen for providing an image is not very large as compared with the case of using a cathode ray tube, so that the uniformity of the light emitted from the lighting device is not a problem. There was an interest in preventing.

종래의 평행광 조명장치는 도시된 바와 같이 광원의 기하학적구조와 상기 타원반사경에의 결합위치에 따라 출사 광축(1)을 중심으로 소정 각 만큼 주변의 비교적 균일한 광분포를 가지는 부분(20)에 비하여 휘도가 낮은 어두운 부분(22)이 형성된다. 제1도의 (b)도를 참조하면, 상기 광원(12)에 대하여 α의 각으로 출사되는 광의 광량을 분석해 볼 때 상기 각α가 상기 광축(1)에 나란한 경우는 영에 가깝고, 각α가 증가하여 상기 광축(1)에 대하여 수직인 경우 출사광량이 최대가 된다. 그러므로, 상기에서 언급한 바와 같은 휘도가 낮은 어두운 부분(22)이 필연적으로 존재하게 된다.The conventional parallel light illuminator is shown in the portion 20 having a relatively uniform light distribution around a predetermined angle around the output optical axis 1 according to the geometry of the light source and the coupling position to the elliptical reflector as shown. In contrast, dark portions 22 having lower luminance are formed. Referring to (b) of FIG. 1, when the amount of light emitted from the angle of α with respect to the light source 12 is analyzed, the angle α is close to zero when the angle α is parallel to the optical axis 1. When it is increased and perpendicular to the optical axis 1, the amount of emitted light is maximized. Therefore, a dark portion 22 having a low luminance as mentioned above inevitably exists.

이와 같은 비균일한 광량분포는 액정소자를 이용한 프로젝터에 사용되는 스크린의 사이즈를 크게 하는 경우 고선명 고화질의 화상을 제공하는데 문제점으로 대두되고 있다.Such non-uniform amount of light distribution has emerged as a problem in providing high definition and high quality images when the size of the screen used in the projector using the liquid crystal element is increased.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 극복하기 위하여 안출된 것으로서, 평행광 조명장치에서 출사된 평행광이 균일한 광량분포를 가지도록 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been made in order to overcome the problems described above, it is an object of the parallel light emitted from the parallel light illumination device to have a uniform light amount distribution.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,The present invention to achieve the above object,

광원과, 상기 광원에서 발산된 광이 일 방향을 향하도록 상기 광원의 후사면을 감싸도록 위치된 타원반사경과, 상기 타원반사경에 의하여 반사된 광의 경로 상에 위치되어 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈가 구비된 평행광 조명장치에 있어서,A light source, an elliptical reflector positioned to surround the rear surface of the light source so that the light emitted from the light source faces one direction, and a collimating lens positioned on the path of the light reflected by the ellipsoidal reflector to convert into parallel light In the parallel light lighting apparatus provided with,

상기 타원반사경에 의하여 반사된 광선중 상기 광원의 기하학적 구조와 위치에 의하여 휘도가 낮게 출사된 광을 보상하여 균일 평행광을 출사하도록 상기 콜리메이팅 렌즈의 출사면에 빔압축기가 구비된 것을 특징으로 한다.A beam compressor is provided on the exit surface of the collimating lens to emit uniform parallel light by compensating light emitted with low luminance due to the geometry and position of the light source among the light reflected by the ellipsoidal reflector. .

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

제2도의 (a)는 본 발명에 따른 평행광 조명장치를 나타낸 개략도이고, (b)도는 본 발명의 평행광 조명장치에 채용한 빔압축기와 이 빔압축기에 의하여 굴절 변형된 광경로를 나타낸 개략도이다.(A) of FIG. 2 is a schematic diagram showing a parallel light illuminator according to the present invention, and (b) is a schematic diagram showing a beam compressor employed in the parallel light illuminator of the present invention and an optical path deflected and deformed by the beam compressor. to be.

본 발명은 광을 생성 발산하는 광원(32)과, 상기 광원(32)에서 출사된 광일 일 방향으로 유도하는 타원반사경(30)과, 상기 타원반사경(30)에서 반사되어 그 광축(1)을 중심으로 출사되는 광을 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈(36)가 상기 타원반사경(30)의 광축(1)의 동일 광축(1)상에 구비되어 있다.According to the present invention, the light source 32 generates and emits light, the ellipsoidal mirror 30 which guides the light emitted from the light source 32 in one direction, and the ellipsoidal mirror 30 is reflected by the optical axis 1. A collimating lens 36 for converting light emitted to the center into parallel light is provided on the same optical axis 1 of the optical axis 1 of the ellipsoidal reflector 30.

상기 타원반사경(30)은 제1초점 F1과, 제2초점 F2를 가지며, 상기 제1초점 F1에는 상기 광원(32)의 중심이 위치하고, 상기 제2초점 F2는 상기 콜리메이팅 렌즈(36)의 일 초점과 일치한다. 따라서, 이론적으로 상기 제1초점 F1에 위치한 광원(32)에서 출사된 광은 모두 상기 제2초점 F2에 수렴하며, 상기 콜리메이팅 렌즈(36)를 통하여 평행광이 된다. 하지만, 상기 타원반사경(30)과, 상기 콜리메이팅 렌즈(36)의 수차와 상기 광원(32)이 상기 제1초점 F1에 정확히 위치하지 못하기 때문에 상기 제2초점 F2를 통하지 않는 광이 발생하게 되는데 이러한 광은 상기 제2초점 F2를 중심으로 소정 직경의 구멍을 가지는 어퍼쳐 스톱(34)을 마련하여 상기 콜리메이팅 렌즈(36)로의 입사를 차단한다. 상기 광원(32)의 기하학적인 구조와 상기 타원반사경(30)의 결합위치에 따라 상기 제1도를 통하여 언급한 바와 같이 균일한 휘도를 가지는 부분(40)에 비하여 주변 보다 현저히 낮은 휘도를 가지는 어두운 영역(42)이 존재하게 된다. 이 어두운 영역(42)에 의하여 출사되는 평행광에 비균일한 광이 포함하게 된다. 이 비균일 광을 보상하기 위한 수단으로 상기 콜리메이팅 렌즈의 출사면에 빔압축기(50)를 마련하였다.The ellipsoidal reflector 30 has a first focal point F1 and a second focal point F2, and the center of the light source 32 is positioned at the first focal point F1, and the second focal point F2 is the collimating lens 36. Matches the work focus. Therefore, in theory, all the light emitted from the light source 32 located at the first focal point F1 converges to the second focal point F2 and becomes parallel light through the collimating lens 36. However, since the aberration of the elliptical reflector 30, the collimating lens 36, and the light source 32 are not precisely positioned at the first focal point F1, light that does not pass through the second focal point F2 is generated. The light is provided with an aperture stop 34 having a hole having a predetermined diameter around the second focal point F2 to block the incident to the collimating lens 36. According to the geometry of the light source 32 and the coupling position of the ellipsoidal reflector 30, as described with reference to FIG. There is an area 42. Non-uniform light is included in the parallel light emitted by the dark region 42. As a means for compensating for the non-uniform light, a beam compressor 50 is provided on the exit surface of the collimating lens.

이 빔압축기(50)는 상기 콜리메이팅 렌즈(36)를 통하여 입사되는 평행광이 수렴 또는 발산하지 않고 평행하게 출사되도록 하고, 상기 콜리메이팅 렌즈(36)를 통과한 광속의 폭을 줄여서 출사하도록 속이 빈 원뿔형상을 하고 있으며, 그 꼭지점의 방향이 콜리메이팅 렌즈(36)를 향하도록 되어 있고, 그 광축(1)이 콜리메이팅 렌즈(36)의 광축(1) 일치한다. 물론, 상기 원뿔형상의 외주면(51)과 내주면(52)은 평행하고, 상기 광축(1)에 대하여 예각 θ로 기울어져 있다.The beam compressor 50 allows the parallel light incident through the collimating lens 36 to be emitted in parallel without converging or diverging, and to reduce the width of the light beam passing through the collimating lens 36 to be emitted. It has an empty cone shape, and its vertex is directed toward the collimating lens 36, and the optical axis 1 coincides with the optical axis 1 of the collimating lens 36. Of course, the conical outer circumferential surface 51 and the inner circumferential surface 52 are parallel and inclined at an acute angle θ with respect to the optical axis 1.

제2도의 (b)를 참조하여 상기 빔압축기(50)에 입사 및 출사되는 광의 관계를 구체적으로 설명하면, 다음과 같다.Referring to (b) of FIG. 2, the relationship between the light entering and exiting the beam compressor 50 will be described in detail.

빔압축기(50)는 그 입사면과 출사면이 광축(1)에 대하여 각 θ만큼 기울어져 있고, 입사면(51)과 출사면(52) 사이의 최단 간격은 t로 균일하다. 또한, 이 매질의 굴절률을 n이라 하고, 상기 콜리메이팅렌즈(36)를 통하여 광축(1)에 대하여 높이 h에서 평행하게 입사하는 광은 상기 입사면(51)의 법선방향에 대하여 각 90˚-θ를 이룬다. 또한, 공기 중에서의 굴절률은 1이므로 상기 입사면(51)에 대하여 법선방향을 기준으로 굴절각을 θ'이라 하면,The beam compressor 50 has its incidence plane and the outgoing plane inclined by the angle θ with respect to the optical axis 1, and the shortest distance between the incidence plane 51 and the exit plane 52 is uniform at t. In addition, the refractive index of the medium is n, and light incident in parallel with the optical axis 1 at a height h through the collimating lens 36 is angled at 90 ° to the normal direction of the incident surface 51. θ is achieved. In addition, since the refractive index in air is 1, when the refractive angle is θ 'with respect to the normal plane direction with respect to the incident surface 51,

스넬의 법칙에 의하여이므로 θ'는 다른 알려진 상수 θ 및 n으로 표현 가능하다.By Snell's law Θ 'can be represented by other known constants θ and n.

따라서, 상기 빔압축기(50)를 통과한 광의 높이 h'은 입사광의 높이가 h인 경우 상기 스넬의 법칙과 삼각함수를 이용하여 계산하여 보면, 다음과 같다.Accordingly, the height h 'of the light passing through the beam compressor 50 is calculated using Snell's law and the trigonometric function when the incident light is h, as follows.

그러므로, 상기 광원(32)의 기하학적 특성에 의하여 야기되고 상기 콜리메이팅 렌즈(36)에 의하여 평행광으로 광로가 변형되어 입사하는 낮은 휘도를 가지는 광의 직경을 ø라 하면, 상기 광축(1)에서의 이 낮은 휘도를 가지는 광의 높이는 ø/2가 된다. 이 높이의 영역을 지나는 어두운 부분(42)의 광을 제거하고 주변의 균일한 분포를 가지는 광을 그 영역으로 굴절 출사하게 하기 위하여 상기 낮은휘도의 광의 높이가 ø/2일 때 h'은 영이 되어야 한다.Therefore, assuming that the diameter of the light having low luminance caused by the geometrical characteristics of the light source 32 and incident by the collimating lens 36 into the parallel light by being deformed into parallel light is ø, in the optical axis 1 The height of light having this low luminance is? / 2. H 'must be zero when the height of the low luminance light is ø / 2 to remove light from the dark portion 42 passing through this height area and refracting out light having a uniform distribution around it into the area. do.

즉,의 관계식을 만족하면, 빔압축기(50) 중심부를 지나는 어두운 영역이 사라지게 된다.In other words, If the relation is satisfied, the dark region passing through the center of the beam compressor 50 disappears.

상기 ø는 광원의 크기 및 구조에 따른 값이므로, 상기 채용한 빔압축기(50)의 입사면(51)과 출사면(52)의 폭 t 또는 기울기 각 θ를 조절하여 상기 어두운 영역을 사라지게 설계할 수 있다.Since ø is a value according to the size and structure of the light source, the dark area may be designed to disappear by adjusting the width t or the inclination angle θ of the incident surface 51 and the exit surface 52 of the beam compressor 50. Can be.

제3도는 본 발명에 따른 평행광 조명장치의 다른 실시예를 나타낸 개략도이다. 이 도면을 참조하여 다른 실시예를 상세히 설명한다.3 is a schematic view showing another embodiment of a parallel light illuminator according to the present invention. Another embodiment will be described in detail with reference to this drawing.

상기 제2도를 통하여 설명한 바와 같은 빔압축기(50)를 콜리메이팅렌즈(38)의 출사면에 이웃하여 마련하였다. 그리고, 광원의 구조적 특징에 의하여 입사되는 어두운 영역인 낮은휘도의 부분이 상기 빔압축기(50)에 의하여 제거되어도 다른 영향을 미치는 것을 배제하기 위하여 콜리메이팅 렌즈(37)의 입사면에 스토퍼(stopper;60)를 마련하였다. 이 스토퍼(60)는 상기 낮은휘도의 입사광을 근본적으로 차단하여 균일한 분포의 광과의 상호간섭을 방지하였다.A beam compressor 50 as described with reference to FIG. 2 is provided adjacent to the exit surface of the collimating lens 38. In addition, a stopper is formed on the incident surface of the collimating lens 37 to exclude a low luminance portion, which is a dark region incident by the structural feature of the light source, from being affected by the beam compressor 50. 60). The stopper 60 essentially blocks the incident light of low luminance to prevent mutual interference with light of uniform distribution.

또한, 상기 콜리메이팅 렌즈는 수차를 방지하기 위하여 얇은 렌즈(37,38)의 복합렌즈로 설계 할 수 있다. 이와 같이 설계한 평행광조명장치에 사용된 광학계 각각의 데이터의 일 예를 다음의 표에 예시하였다.In addition, the collimating lens may be designed as a composite lens of thin lenses 37 and 38 to prevent aberration. An example of the data of each of the optical systems used in the parallel light illuminator thus designed is illustrated in the following table.

이 표에 사용되는 S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8은 각각 타원반사경(30), 어퍼쳐 스톱(34), 콜리메이팅 렌즈(37,38)와 빔압축기(50)이 반사면, 또는 입·출사면을 나타낸 것이다.S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, and S8 used in this table are the elliptical reflector 30, the aperture stop 34, the collimating lens 37, 38 and the beam compressor 50, respectively. The reflective surface or the entrance / exit surface is shown.

또한, 상기 빔압축기의 형상은 상기 제2도와 제3도에 도시한 속이 빈 원뿔형의 렌즈 외에 평행빔을 유지하면서, 어두운 부분을 제거하기 위하여 광축방향으로 입사광폭에 비하여 출사광폭이 줄어들도록 상기 광축(1)상의 동일 위치에 상호 초점이 위치하도록 된 두 볼록렌즈 구비할 수도 있다. 물론, 상기 두 볼록렌즈 중 광원측의 볼록렌즈 직경이 다른 볼록렌즈의 직경보다 크다.In addition, the shape of the beam compressor is the optical axis so that the output light width is reduced compared to the incident light width in the optical axis direction to remove the dark portion while maintaining parallel beams in addition to the hollow conical lens shown in FIG. 2 and FIG. It may be provided with two convex lenses in which mutual focus is located at the same position on (1). Of course, the diameter of the convex lens on the light source side of the two convex lenses is larger than that of the other convex lenses.

이상에서 언급하지 않은 다른 수단을 통하여 상기 빔압축기를 구현할 수 있다.The beam compressor may be implemented through other means not mentioned above.

이상과 같이 빔압축기를 채용하여 평행광을 제공할 뿐만 아니라, 균일광을 출사하도록 함으로써 PDLC등을 이용한 액정 프로젝터 등의 조명장치로 이용될 수 있는 매우 유용한 발명이다.It is a very useful invention that can be used as a lighting device such as a liquid crystal projector using PDLC by not only providing parallel light by employing the beam compressor as described above but also emitting uniform light.

Claims (9)

광원과; 상기 광원에서 조사된 광이 일 방향을 향하도록 상기 광원의 후사면을 감싸도록 위치된 타원반사경과; 상기 타원반사경에 의하여 반사된 광의 경로 상에 위치되어 평행광으로 바꾸어 주는 콜리메이팅 렌즈;를 구비한 평행광 조명장치에 있어서, 상기 콜리메이팅 렌즈의 출사면에 마주하게 배치되어, 상기 콜리메이팅 렌즈 쪽에서 입사된 평행광을 광축방향으로 굴절시켜 압축하고, 이 압축된 광이 평행을 유지하도록 하는 빔압축기;를 포함하여 상기 타원반사경에 의하여 반사된 광선중 상기 광원의 기하학적 구조와 위치에 의하여 휘도가 낮게 출사된 광을 보상하여 균일 평행광을 출사하도록 하는 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.A light source; An elliptical reflector positioned to surround a rear surface of the light source such that the light emitted from the light source faces one direction; A collimating lens having a collimating lens positioned on a path of light reflected by the ellipsoidal reflector and converted into parallel light, wherein the collimating lens is disposed so as to face an exit surface of the collimating lens, and at the collimating lens side. A beam compressor for refracting the incident parallel light in the optical axis direction and keeping the compressed light in parallel; and having low luminance due to the geometry and position of the light source among the light beams reflected by the ellipsoidal reflector. Parallel light illumination device, characterized in that to output the uniform parallel light by compensating the emitted light. 제1항에 있어서, 상기 광원은 상기 타원반사경의 제1초점 F1에 위치하여 제2초점 F2에 반사광이 수렴되도록 된 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The parallel light illuminator of claim 1, wherein the light source is positioned at a first focal point F1 of the ellipsoidal reflector and converges reflected light at a second focal point F2. 제1항에 있어서, 상기 콜리메이팅 렌즈는 그 일초점이 상기 타원반사경의 제2초점 F2와 동일 지점에 위치되어 상기 콜리메이팅 렌즈를 통하여 출사되는 광이 평행광이 되도록 된 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The collimating lens of claim 1, wherein the collimating lens has one focal point at the same point as the second focal point F2 of the ellipsoidal reflector such that the light emitted through the collimating lens becomes parallel light. Lighting equipment. 제1항에 있어서, 상기 광원에서 출사된 광중에서 상기 타원반사경에 의해 반사되어 제2초점 F2와 그 주변의 소정 직경 내에 맺히는 광만이 통과되도록 광축상에 소정 직경의 구멍이 형성된 어퍼쳐 스톱을 구비한 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The aperture stop of claim 1, further comprising: an aperture stop having a hole having a predetermined diameter formed on the optical axis such that only light reflected by the ellipsoidal mirror from the light emitted from the light source and formed within a predetermined diameter of the second focal point F2 is passed. Parallel light illuminator, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 콜리메이징 렌즈는 수차보정을 위하여 복수개의 복합렌즈로 된 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The parallel light illuminator of claim 1, wherein the collimating lens comprises a plurality of composite lenses for aberration correction. 제1항에 있어서, 상기 콜리메이팅 렌즈의 입사면 중앙부에 상기 광원의 기하학적 구조와 위치에 의하여 휘도가 낮게 출사되는 영역의 광을 차단하도록 된 스토퍼를 구비한 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The parallel light illuminator of claim 1, further comprising a stopper configured to block light in a region having low luminance due to the geometry and position of the light source at a central portion of the incident surface of the collimating lens. 제1항에 있어서, 상기 빔압축기는 상기 광축에 대해 소정 각만큼 경사지고 서로 평행한 입사면과 출사면을 가지는 속이 빈 원뿔형 렌즈인 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The parallel light illumination device according to claim 1, wherein the beam compressor is a hollow conical lens having an incidence plane and an outgoing plane inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis and parallel to each other. 제7항에 있어서, 입사광중 어두운 영역의 광폭이 ø이고, 상기 빔압축기는 그 입사면 및 출사면이 상기 광축에 대하여 θ의 각만큼 경사지고, 입사면과 출사면 사이의 최단 간격이 t이고, 굴절률이 n인 경우,를 만족하도록 된 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.8. The light beam of claim 7, wherein the width of the dark region of the incident light is ø, and the beam compressor has its incidence plane and its exit plane inclined by an angle of θ with respect to the optical axis, and the shortest distance between the entrance plane and the exit plane is t. , When the refractive index is n, Parallel light illuminator, characterized in that to satisfy. 제1항에 있어서, 상기 빔압축기는 상기 콜리메이팅 렌즈에서 출사된 평행광이 평행을 유지하면서 광축 방향으로 굴절 압축 되도록 상호 동일 초점을 상기 콜리메이팅 렌즈와 동일 광축상에 가지며, 상기 콜리메이팅 렌즈와 인접한 볼록렌즈의 직경이 다른 볼록렌즈의 직경보다 큰 두 볼록렌즈의 조합으로 된 것을 특징으로 하는 평행광 조명장치.The collimating lens of claim 1, wherein the beam compressor has the same focus on the same optical axis as the collimating lens so that parallel light emitted from the collimating lens is refracted and compressed in the optical axis direction while maintaining parallelism. A parallel light illuminator comprising a combination of two convex lenses whose diameters of adjacent convex lenses are larger than the diameters of other convex lenses.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113702299A (en) * 2021-08-26 2021-11-26 中元汇吉生物技术股份有限公司 Spectrophotometer light source shaping method

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