KR100224853B1 - 조명장치 - Google Patents

Abstract

고휘도의 균일광을 제공할 수 있도록 두 광원과 복굴절 임계각 프리즘을 이용한 조명장치가 개시되어 있다.

이 개시된 조명장치는 광을 생성 출사하는 제1광원과; 제1광원과 이웃되게 배치되며, 광을 생성 출사하는 제2광원과; 제1광원쪽에서 입사된 광을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 분기된 두 광선이 서로 다른 광경로를 가지도록, 입사광축에 대해 경사지게 배치되어 입사광을 서로 다른 각으로 굴절투과시키는 제1입사면과, 제1입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 제2광원에서 출사되어 입사되는 광을 투과시키는 제1임계면과, 입사광을 굴절시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제1출사면을 가지는 제1복굴절 프리즘과; 입사광을 서로 다른 굴절각으로 투과시키도록 된 제2입사면과, 제2입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 제1임계면을 투과하여 입사된 광을 투과시키도록 된 제2임계면과, 입사광을 굴절 투과시켜 평행광이 출사되도록 하는 제2출사면을 가지는 제2복굴절 프리즘;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치

본 발명은 고휘도의 균일광을 제공할 수 있도록 두 광원과 복굴절 임계각 프리즘을 이용한 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조명장치는 프로젝터의 백 라이트 광원으로 이용된다. 프로젝터는 표시소자에 의해 화상을 생성하고, 이를 상기한 조명장치에 의해 스크린에 투사시켜 화상을 제공한다. 따라서, 상기한 조명장치에 의존하여 상기 스크린에 맺힌 화상 전체의 광균일도와 화상의 밝기가 결정된다.

두 광원을 이용하여 광원의 밝기를 증대시킨 종래의 조명장치를 도 1을 참조하여 설명한다.

도시된 바와 같이, 종래의 조명장치는 평행광이 일방향으로 출사되도록 서로 이웃하여 배치된 제1 및 제2광원(10)(20)을 구비한다. 상기 제1광원(10)은 광을 생성 출사하는 제1램프(11)와, 이 제1램프(11)의 일쪽에 형성되어 상기 제1램프(11)에서 출사된 광의 진행방향을 안내하는 제1반사경(13)을 포함하여 구성된다. 상기 제2광원(21)은 광을 생성 출사하는 제2램프(21)와, 이 제2램프(21)의 일쪽 및 상기 제1반사경(13)에 인접 형성되어 상기 제2램프(21)에서 출사된 광의 진행방향을 안내하는 제2반사경(23)을 포함하여 구성된다. 상기 제1 및 제2반사경(13)(23) 각각은 상기 제1 및 제2램프(11)(21)을 초점으로 하여 출사광이 평행광이 되도록 하는 포물경이거나, 상기 제1 및 제2램프(11)(21)을 일 초점으로 하여 출사광이 다른 초점에 맺히도록 하는 타원경이다. 여기서, 상기 제1 및 제2반사경(13)(23)으로 포물경을 채용한 경우, 상기 제1 및 제2광원(11)(21)은 광 경로 상에 입사광을 평행광으로 바꾸어주는 콜리메이팅렌즈(미도시)를 더 구비한다.

상기한 바와 같이, 구성된 종래의 조명장치는 두 광원을 채용하여 광의 밝기를 증가시키는 효과가 있다. 하지만, 상기 제1광원(11)에서 출사된 광과, 상기 제2광원(21)에서 출사된 광의 균일도를 맞추는 구조가 배제되어 있어서, 출사광의 불균일한 상태를 유지한다. 따라서, 상기한 조명장치를 프로젝터등의 백라이트 광원으로 채용시, 스크린에 투영되는 광의 균일도 특성을 저하시키는 등의 원인이 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서 한쌍의 복굴절 임계각 프리즘을 채용하여 균일광이 출사되도록 된 조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 두 광원을 채용한 조명장치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

110...제1광원111...제1램프113...제1반사경

115...제1콜리메이팅렌즈120...제2광원121...제2램프

123...제2반사경125...제2콜리메이팅렌즈

130...제1복굴절 프리즘131...제1입사면133...제1임계면

135...제1출사면140...제2복굴절 프리즘

141...제2입사면143...제2임계면145...제2출사면

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명장치는, 광을 생성하는 제1램프와, 상기 제1램프의 일면에 배치되어 상기 제1램프에서 출사된 광이 일방향을 향하도록 입사광을 반사시키는 제1반사경을 구비한 제1광원과; 상기 제1광원과 이웃되게 배치되며, 광을 생성하는 제2램프와, 상기 제2램프의 일면에 배치되어 상기 제2램프에서 출사된 광이 일방향을 향하도록 입사광을 반사시키는 제2반사경을 구비한 제2광원과; 상기 제1광원쪽에서 입사된 광을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 분기된 두 광선이 서로 다른 광경로를 가지도록, 입사광축에 대해 경사지게 배치되어 입사광을 서로 다른 각으로 굴절투과시키는 제1입사면과, 상기 제1입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 상기 제2광원에서 출사되어 입사되는 광을 투과시키는 제1임계면과, 입사광을 굴절시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제1출사면을 가지는 제1복굴절 프리즘과; 상기 제2광원쪽에서 입사된 광을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 서로 다른 굴절각으로 투과시키도록 입사광축에 대해 경사지게 배치된 제2입사면과, 상기 제2입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 상기 제1임계면을 투과하여 입사된 광을 투과시키도록 상기 제1임계면에 마주하게 배치된 제2임계면과, 입사광을 굴절 투과시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제2출사면을 가지는 제2복굴절 프리즘;을 포함하여 상기 제1 및 제2광원에서 출사된 광을 혼합시켜 균일한 광이 출사되도록 된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 조명장치를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 광학적 배치를 보인 개략적인 도면이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 상호 이웃되게 배치되며 각각 광을 생성하는 제1 및 제2광원(110)(120)과, 상호 마주하도록 배치된 한쌍의 제1 및 제2복굴절 프리즘(130)(140)을 포함하여 구성된다.

상기 제1광원(110)은 광을 생성하는 제1램프(111)와, 이 제1램프(111)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 제1반사경(113)을 포함한다. 상기 제1반사경(113)은 상기 제1램프(111)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경으로 상기 제1램프(111)의 일부분을 감싸도록 형성된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제1반사경(113)에서 반사되어 일방향으로 향하는 광이 평행광이 되도록 상기 제1램프(111)와 상기 제1복굴절 프리즘(130) 사이의 광경로 상에 제1콜리메이팅렌즈(115)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제2광원(120)은 광을 생성하는 제2램프(121)와, 이 제2램프(121)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 제2반사경(123)을 포함한다. 상기 제2반사경(123)은 상기 제2램프(121)를 감싸도록 위치되며, 상기 제2램프(121)의 위치를 일 초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 다른 초점으로 하는 타원경인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 제2반사경(123)에서 반사되어 일방향으로 향하는 광이 평행광이 되도록 상기 제2램프(121)와 상기 제2복굴절 프리즘 사이의 광경로 상에 제2콜리메이팅렌즈(125)를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1 및 제2반사경(113)(123) 각각으로 상기 제1 및 제2램프(111)(121) 각각을 초점으로 하여 반사광이 평행광이 되도록 하는 타원경을 채용할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2광원(111)(121)과 상기 제1 및 제2복굴절 프리즘(130)(140) 사이의 광경로 상에 콜리메이팅렌즈가 불필요하다.

상기 제1복굴절 프리즘(130)은 상기 제1광원(120)쪽에서 입사된 평행광을 정상광선과 이상광선으로 분기시켜, 두 광선이 서로 다른 광경로를 가지도록 한다. 또한, 상기 정상광선과 이상광선 중 일 광선에 대해서는 전반사시키고, 다른 광선은 굴절 투과시킨다. 이를 위하여 상기 제1복굴절 프리즘(130)은 입사광축에 대해 경사지게 배치된 제1입사면(131)과, 제1임계면(133)과, 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제1출사면(135)을 가지는 사다리꼴 사각기둥형상으로 되어 있다. 상기 제1입사면(131)을 투과한 광은 정상광선과 이상광선으로 분기되며, 상기 정상광선과 이상광선은 서로 다른 광경로를 가진다. 상기 제1임계면(133)은 입사광선의 입사각에 따라 투과시키거나 반사시킨다. 따라서, 상기 제1임계면(133)의 임계각이 입사되는 상기한 정상광선의 입사각과 이상광선의 입사각의 사이각을 가지면, 일 광선(101)은 투과시키고 다른 광선(103)은 반사시킨다. 따라서, 상기 제1광원(110)에서 출사된 광선중 일 광선(103) 예컨대, 이상광선은 상기 제1임계면(133)에서 반사되어 후술하는 제1출사면(135)을 투과하고 화살표 A와 나란한 방향으로 진행한다. 입사광중 다른 광선(101) 예컨대, 이상광선은 상기 제1임계면(133)을 투과하고 제2복굴절 프리즘(140)을 경유하여 화살표 A와 나란한 방향으로 진행한다. 상기 제1출사면(135)은 광선의 출사광축에 대해 경사지게 배치되어, 굴절 통과된 광선이 출사광축에 대해 평행광이 되도록 한다.

상기 제2복굴절 프리즘(140)은 제2입사면(141)과, 제2임계면(143) 및 제2출사면(145)을 가지며, 상기 제2임계면(143)이 상기한 제1임계면(133)에 대향되도록 배치된다. 이 제2복굴절 프리즘(140)은 그 형상에 있어서, 상기한 제1복굴절 프리즘(130)에 대응된다.

상기 제2복굴절 프리즘(140)은 상기 제2광원(120)쪽에서 입사된 평행광을 정상광선과 이상광선으로 분기시켜, 두 광선이 서로 다른 광경로를 가지도록 한다.

상기 제2입사면(141)은 제2광원(120)쪽에서 입사된 광선을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 서로 다른 굴절각으로 투과시키도록 입사광축에 대해 경사지게 배치된다. 상기 제2임계면(143)은 상기 제1임계면(133)에 마주하게 배치되어, 상기 제2입사면(141)을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킨다. 이는 상기 제2임계면(143)의 임계각에 비하여 상기 정상광선과 이상광선중 일 광선은 입사각이 크고, 다른 광선은 입사각이 작음에 기인한 것이다.

또한, 상기 제1임계면(141)을 투과하여 입사된 광을 투과시킨다. 상기 제2출사면(145)은 입사광을 굴절 투과시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제2출사면(145)을 가진다.

이하, 도 2을 참조하여 본 발명에 따른 조명장치의 동작을 상세히 설명한다.

제1램프(111)와 제2램프(121)에서 출사된 광 각각은 제1 및 제2반사경(113)(123) 각각에서 반사되어 일방향으로 진행한다. 이 진행하는 광은 제1 및 제2콜리메이팅렌즈(115)(125)에 의해 평행광이 된 채로 상기 제1 및 제2복굴절 프리즘(130)(140)에 각각 입사된다. 상기 제1광원(110)에서 출사되어 상기 제1입사면(131)에 입사된 광은 정상광선과 이상광선으로 분기되며 서로 다른 각도로 굴절 투과된다. 이 두 광선중 일 광선은 상기 제1임계면(133)에서 반사되고, 다른 광선은 제1임계면(133)을 투과하여 상기 제2복굴절 프리즘(140)으로 향한다. 반사된 광선은 상기 제1출사면(135)을 굴절투과하여 화살표 A와 나란한 방향으로 진행한다. 제2복굴절 프리즘(140)에 입사된 광선은 상기 제2출사면(145)을 굴절 투과하여 화살표 A와 나란한 방향으로 진행한다. 마찬가지로, 상기 제2광원(120)에서 출사되어 상기 제2입사면(141)에 입사되고 정상광선과 이상광선으로 분기되어 굴절 투과된 광선은, 제2임계면(143)에서 반사되거나 제2임계면(143)을 투과한다. 상기 제2임계면(143)에서 반사된 광은 상기 제2출사면(145)을 굴절 투과하여 화살표 A와 나란한 방향으로 진행하고, 상기 제2임계면(143)을 투과한 광은 상기 제1복굴절 프리즘(130)을 경유하여 화살표 A와 나란한 방향으로 진행한다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 조명장치는 두 광원과, 한쌍의 복굴절 프리즘을 채용함으로써, 두 광원에서 출사된 광을 혼합시켜 일방향으로 향하도록 하여 출사광의 광 균일도를 높일 수 있다.

Claims (5)

1. 광을 생성하는 제1램프와, 상기 제1램프의 일면에 배치되어 상기 제1램프에서 출사된 광이 일방향을 향하도록 입사광을 반사시키는 제1반사경을 구비한 제1광원과;

   상기 제1광원과 이웃되게 배치되며, 광을 생성하는 제2램프와, 상기 제2램프의 일면에 배치되어 상기 제2램프에서 출사된 광이 일방향을 향하도록 입사광을 반사시키는 제2반사경을 구비한 제2광원과;

   상기 제1광원쪽에서 입사된 광을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 분기된 두 광선이 서로 다른 광경로를 가지도록, 입사광축에 대해 경사지게 배치되어 입사광을 서로 다른 각으로 굴절투과시키는 제1입사면과, 상기 제1입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 상기 제2광원에서 출사되어 입사되는 광을 투과시키는 제1임계면과, 입사광을 굴절시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제1출사면을 가지는 제1복굴절 프리즘과;

   상기 제2광원쪽에서 입사된 광을 정상광선과 이상광선으로 분기시키고 서로 다른 굴절각으로 투과시키도록 입사광축에 대해 경사지게 배치된 제2입사면과, 상기 제2입사면을 투과하여 서로 다른 광경로를 갖는 정상광선과 이상광선 중 일 광선은 투과시키고 다른 광선은 반사시킴과 아울러 상기 제1임계면을 투과하여 입사된 광을 투과시키도록 상기 제1임계면에 마주하게 배치된 제2임계면과, 입사광을 굴절 투과시켜 평행광이 출사되도록 출사광축에 대해 경사지게 배치된 제2출사면을 가지는 제2복굴절 프리즘;을 포함하여 상기 제1 및 제2광원에서 출사된 광을 혼합시켜 균일한 광이 출사되도록 된 것을 특징으로 하는 균일광 조명장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1복굴절 프리즘은 상기 제1임계면을 밑변으로 하는 사다리꼴 사각기둥형상을 갖는 것을 특징으로 하는 균일광 조명장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 제2복굴절 프리즘은 상기 제2임계면을 밑변으로하는 사다리꼴 사각기동형상을 갖는 것을 특징으로 하는 균일광 조명장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1반사경은 상기 제1램프의 위치를 일 초점으로 하고 입사된 광을 다른 초점위치에 집속시키는 타원반사경이고,

   상기 제1반사경의 다른 초점위치와 상기 제1입사면 사이의 광경로 상에 입사광을 집속시켜 평행광이 출사되도록 하는 제1콜리메이팅렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 균일광 조명장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2반사경은 상기 제2램프의 위치를 일 초점으로 하고 입사된 광을 다른 초점위치에 집속시키는 타원반사경이고,

   상기 제2반사경의 다른 초점위치와 상기 제2입사면 사이의 광경로 상에 배치되어 상기 제2입사면에 평행광이 입사되도록 하는 제1콜리메이팅렌즈가 더 구비된 것을 특징으로 하는 균일광 조명장치.

Images