KR100400114B1 - 고효율조명디바이스및그러한디바이스를포함하는영상투영장치 - Google Patents

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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

조명될 오브젝트의 위치에 비회전식 대칭 빔 단면을 가진 선형 편광된 빛의 빔을 공급하기 위한 조명 디바이스가 기술되었는데, 상기 디바이스는 광원(50)과, 반사기(80)와, 상기 빔 단면을 형성하고 상기 빔 단면에 걸쳐 균일한 광분포를 실현하기 위한 광 인티그레이터(54,82)와, 소스에 의해 공급된 광을 선형 편광된 광으로 변환하기 위한 편광 시스템(20,31)을 포함한다. 상기 편광 시스템은 상기 광 인티그레이터 앞의 방사 경로내에 배열되기 때문에, 상기 디바이스는 적은 수의 콤포넌트들을 가지고 컴팩트한 방법으로 구현될 수 있다. 상기 장치는 영상 투영 장치에 큰 이점을 갖고 사용될 수 있다.

Description

고효율 조명 디바이스 및 그러한 디바이스를 포함하는 영상 투영 장치
영상 투영 장치(image projection apparatus)라는 용어는 넓은 의미를 갖는 것으로 간주되어야 하며, 예로서, 비디오 영상, 그래픽 영상, 수치 정보 또는 그들의 조합을 표시하는 장치를 포함한다. 이 영상들은 흑백 및 컬러 영상들일 수 있다. 후자의 경우에, 이 장치는 예컨대 각각 영상 표시 패널(image display panel)을 수용하는 주요 컬러들인, 적색, 녹색, 청색을 위한 세가지 컬러 채널들을 갖는 영상 표시 시스템을 포함한다.
이러한 형태의 디바이스 및 장치는 미국특허 제5,184,248호에 기술되었다.이 특허 문헌에 기술된 조명 디바이스는 고효율을 갖는데 즉, 광원에 의해 방출된 높은 퍼센디지의 빛은, LCD 패널로서 지칭되는 액정 영상 표시 패널로 구성되는 오브젝트를 조명하는 데에 사용되며, 상기 조명 또한 만족스럽게 균일하다. 균일한 강도를 가진 밝은 영상은 이 디바이스를 포함하는 영상 투영 장치에 의해 투영 스크린상에 투영될 수 있다. 이것은 조명될 LCD 패널의 높이-폭 비에 대응되는 높이-폭 비를 가진 복수의 제 1 렌즈들을 갖는 제 1 렌즈판과, 상기 제 1 렌즈들상에 형성된 광 스폿들(lignt sports)을 LCD 패널상에 중첩된 방식으로 결상시키는 복수의 제 2 렌즈들을 갖는 제 2 렌즈판을 포함하는 광 인티그레이터를 통하여 광원에 의해 방출된 광빔을 통과함으로써 달성된다. 이에 의해, LCD 패널의 영역에서의 광빔 단면은 이 패널에 정확히 맞으며, 이 단면내의 강도 분포가 균일하다는 것이 달성된다. 그 후에, 상기 빔은 먼저 편광 감지 및 분할기(polarization-sensitive beam splitter)에 의해 편광 시스템에서 상호 수직 방향들의 편광을 가진 2개의 선형 편광된 서브-빔들로 분할되고, 그 후에, 이러한 서브 빔들은, 이것의 편광의 방향이 다른 서브-빔의 방향과 같도록 서브-빔들 중의 하나가 편광 회전한 후에 다시 조합된다. 또한, 편광에 관하여, 광원으로부터의 모든 빛은 따라서 LCD 패널을 조명하기 위해 사용될 수 있다.
공지된 조명 디바이스의 대부분의 실시예에서, 제 2 렌즈판은 편광 시스템의 출구면내에 또는 그 부분에 결상되어야만 하고, 그러한 영상을 위해서 복수의 렌즈들이 요구되며, 또한 이러한 렌즈판과 편광 시스템 사이에 주어진 거리가 필요하다.
미합중국 특허 제5,184,248호는 편광 시스템이 광 인티그레이터 바로 뒤에 배열되고, 제 2 인티그레이터 판을 결상시키는 렌즈 시스템은 편광 시스템상에 존재하지 않는 도 31의 한 실시예를 도시하는데, 이 실시예는 더욱 짧고 다른 실시예들보다 더욱 적은 콤포넌트들을 포함한다. 그러나, 서로 다른 실시예는 다른 실시예에 의해 공급되는 단면보다 큰 단면을 가진 빔을 공급하여, 예로서, 투영 렌즈 시스템은 이 실시예가 영상 투영 장치에 사용될 때에 큰 애퍼쳐(aperture)를 가져야만 한다. 또한 미합중국 특허 제 5,184,248 호에 기술된 디바이스들에 있어서, 상기 렌즈판들은 비교적 큰 규격들을 가져야만 하고, 따라서, 서로 비교적 큰 거리에 배열되어야만 하는데, 왜냐하면 광 인티그레이터는 비교적 큰 단면을 가진 빔에 배열되기 때문이다.
본 발명은 조명될 오브젝트의 위치에 비회전식 대칭 빔 단면을 가진 선형 편광된 광의 빔을 공급하기 위한 조명 디바이스(illumination device)에 관한 것으로, 상기 디바이스는 광원과, 반사기와, 상기 빔 단면(beam cross-section)을 형성하고 상기 빔 단면에 걸쳐 균일한 광 분포를 실현하기 위한 광 인티그레이터(optical intgrator)와, 상기 광원에 의한 광을 선형 편광된 광으로 변환시키는 편광 시스템(polarizing system)을 포함한다.
본 발명은 또한 그러한 조명 디바이스를 포함하는 영상 투영 장치에 관한 것이다.
도 1 은 영상 투영 디바이스의 다이어그램이다.
도 2 는 본 발명에 따른 조명 디바이스에 사용하기 위한 빔 분할기의 제 1 실시예를 도시한다.
도 3 은 이 빔 분할기의 동작을 도시한다.
도 4 는 편광 회전기를 출구면중의 하나의 위에 가진 이러한 빔 분할기를 도시한다.
도 5 는 빔 분할기의 제 2실시예를 도시한다.
도 6 은 공지의 조명 디바이스의 사시도이다.
도 7 은 본 발명에 따른 조명 디바이스의 한 실시예의 단면도를 도시한다.
도 8 은 공지의 조명 디바이스의 단면도이다.
도 9 및 도 10 은 각각 광 인티그레이터의 제 1 렌즈판의 전방 및 후방 사시도이다.
도 11 은 한 조명 디바이스와 전달 영상 표시패널을 포함하는 컬러 투영 장치의 한 실시예를 도시한다.
도 12 는 한 조명 디바이스와 반사 영상 표시 패널을 포함하는 컬러 영상 투영 장치의 한 실시예를 도시한다.
도 13 은 각각의 컬러 패널을 위한 별도의 조명 디바이스를 포함하는 컬러 영상 튜영 장치를 도시한다.
본 발명의 목적은 서두에서 기술된 형태의 조명 디바이스를 제공하는 것으로, 상기 디바이스는 현저히 작고 공지의 디바이스보다 더 적은 광학 소자들을 포함하나, 공급된 빔의 단면은 그럼에도 불구하고 제한된 상태이다.
본 발명에 따른 디바이스는 편광 시스템이 방사 경로내에서 광 인티그레이터 앞에 배열되는 것을 특징으로 한다.
이 디바이스에서, 반사기의 출구면의 단면보다 작은 단면을 갖는 렌즈판들이 사용되어, 이러한 판들은 덜 비싸게 되고 상호 더욱 가까이 배열될 수 있다. 이러한 목적을 위해서, 제 1 렌즈판상에 입사하는 빔은 수렴하는 빔이어야만 하고, 반사기와 제 1 렌즈판 사이의 주어진 거리가 관찰되어야 한다. 편광 시스템을 반사기와 제 1 렌즈판 사이의 공간에 배열함으로써, 이 공간은 최적의 크기로 사용되고, 원하는 편광된 광을 얻기 위해서, 영상 투영 장치의 구조 깊이가 연장될 필요는 없다.
광 인티그레이터상에 입사하는 빔이 수렴하는 빔인 것은 본 발명에 따른 디바이스에 필수적이다. 그러한 빔은 수렴 효과를 갖는 형상을 반사기에 줌으로써 얻어질 수 있다. 이 반사기는 예를 들어 타원형이다.
그러나, 상기 디바이스는 광원과 편광 시스템 사이에 수렴 렌즈가 배열되는 것을 부가적인 특징으로 할 수 있다.
이 렌즈는 반사기의 수렴 작용을 수행할 수 있거나, 또는 그것은 반사기의 작용에 수렴 작용을 더할 수 있어서 광원과 편광 시스템 사이의 거리가 감소될 수 있다. 반사기가 수렴할 필요가 없다면, 그것은 다른 양상들을 위해서 최적화될 수 있는데 예를 들어, 반사기는 포물면(paraboloid)이거나 쌍곡면(hyperboloid)일 수 있다. 그러한 표면들에는 높은 반사를 갖는 층이 쉽게 제공될 수 있다.
편광 시스템은 양호하게 본 출원인에 의해 개발된 편광 감지 빔 분할 프리즘과 편광 회전기의 조합을 포함하며, 그 조합에 대한 다른 실시예들이 청구항 2 내지 10에 기술된다. 이러한 실시예들은 미합중국특허 제 5,184,248호로부터 알려졌는데, 이러한 실시예의 동작 및 이점이 기술되어 있다. 이러한 이점들은 상기 조합이 본발명에 따른 신규한 조명 디바이스에 사용될 때 유지된다.
이러한 디바이스내의 광 인티그레이터는 빛이 내부벽상의 반사를 통해 전파되고, 입구면은 편광 시스템으로부터 나오는 빔의 단면에 적합하고, 조명될 오브젝트에 가까이 배열될 수 있는 광유도관의 출구면이 조명될 오브젝트의 형상과 크기에 적합하다.
그러나, 광 인티그레이터는 양호하게 청구항 11에 기술된 구성과 기능을 갖는 제 1 및 제 2 렌즈판을 포함한다. 그러한 인티그레이터의 다른 실시예는 청구항 12 내지 16에 기술된다. 이러한 실시예는 미합중국 특허제 5,184,248호에 알려졌고, 그것은 이러한 실시예의 동작과 이점 역시 기술한다. 이들 이점들은 상기 인티그레이터가 본 발명에 따른 신규한 조명 디바이스에 사용될 때 유지된다.
본 발명은 또한 조명 디바이스와, 투영될 영상을 발생시키고 적어도 하나의 영상 표시 패널이 제공된 영상 표시 시스템과, 영상 표시 시스템에 의해 형성된 영상을 투영 스크린상에 투영하는 투영 렌즈 시스템을 포함하는 영상 투영 장치에 관한 것이다. 이 장치는 조명 디바이스가 앞에서 기술된 바와 같이 실시되는 것을 특징으로 한다.
컬러 영상을 투영하기 위한 이 장치의 양호한 실시예는 영상 표시 시스템이 빔을 세 가지의 다른 컬러 서브-빔으로 분리하는 컬러 선택 빔 분할기와, 각각의 서브-빔을 위한 별도의 영상 표시 패널과, 영상 표시 패널로부터 오는 서브-빔을 하나의 컬러 빔으로 결합하는 빔-재결합 수단을 포함하는 것을 부가적인 특징으로 한다. 컬러 영상 투영 장치의 다른 실시예는 각각 본 발명에 따른 조명 디바이스를 포함하는 3개의 컬러 채널들이 제공된다.
도 1 에서, 블럭(A)은 주축이 영상 투영 장치의 광학축(00')과 일치되는 광 빔(b)을 방출하는 조명 디바이스를 나타낸다. 이 빔은 흑백 영상이 투영되어야만한다면 한 영상 표시 패널상에 입사한다. 이 패널은 예로서 액정 표시 패널(또는 LCD 패널)이다. 그러한 패널은 2 개의 투명한 예로서 유리판들(2 및 3) 사이에 포함된 예로서 네마틱 형의 액정 재료의 층을 포함한다. 구동 전극들(5 및 6)은 각각의 판상에 배열된다. 이 전극들은 영상 표시 패널에 많은 수의 픽셀을 한정하는 많은 수의 로우와 칼럼으로 분할될 수 있다. 다른 픽셀들은 구동 단자들(7,8)에 의해 도시되었듯이 매트리스 전극을 구동하므로써 구동된다. 전계는 따라서 원하는 위치에서 액정 재료(4)에 걸쳐 인가될 수 있다. 그러한 전계는 재료(4)의 유효 굴절율의 변화를 일으켜서 주어진 픽셀을 통과하는 빛은 관련 픽셀의 위치에서의 국부적 전계의 존재 여부에 따라 편광 방향이 회전되거나 또는 회전되지 않는다.
이 패시브 구동 영상 표시 패널 대신에 액티브 구동 패널이 사용될 수 있다. 후자의 영상 표시 패널에 있어서 지지판중의 하나는 전극을 포함하고 다른 판은 반도체 구동 전자장치가 제공된다. 각각의 픽셀은 예로서 박막 트랜지스터와 같은 자체 액티브 구동 소자에 의해 구동된다. 두가지 형태 모두의 직접 구동 영상 표시 패널은 예로서 유럽 특허 출원 제 0 266 184호에 기술된다.
영상 표시 패널(1)상에 입사하는 빔은 편광되어야 하며 양호하게는 선형 편광되어야 한다, 그러나 조명 시스템(A)은 편광되지 않은 빛을 공급한다. 흡수 편광기에 의해 이 빛으로부터 원하는 편광의 방향을 갖는 선형 편광된 성분을 선택하는 것이 공통적 관례이다. 편광방향이 예로서 편광기의 방향에 효과적으로 평행한 분석기는 영상 표시 패널에 의해 전달된 빛의 경로에 배치된다. 따라서, 여기화되고 빔의 편광 방향을 변경시키지 않는 픽셀로부터 오는 빛은 분석기에 의해 투영 렌즈시스템(C)으로 보내어진다. 빔의 편광 방향을 90도 회전시키는 여기되지 않은 픽셀로부터 오는 빛은 분석기에 의해 차단된다. 따라서 분석기는 빔의 편광 변조를 강도 변조로 변환한다. 투영 렌즈 시스템(C)은 패널(1)상애 형성된 영상을 투영 스크린상(D)에 튜영한다. 이 투영된 영상은 투영 스크린 뒤의 공간에 존재하는 관찰자에 의해 관찰된다. 영상 표시 패널은 또는 분산 패널 예로서 저팬 표시 1992, 페이지 531 내지 634의 "폴리머 분산된 구조를 가진 풀-컬러 TFT-LCD"에 기술된 바와 같이 편광기가 선행하고 분석기가 후행하는 PDLC(Polymer Dispersed Liquid Crystal) 패널이다. 전송에 사용될 때, 액정 영상 표시 패널은 낮은 효율을 가지며, 예로서 흑백 패널상에 입사하는 방사의 30%만 또한 컬러 패널상에 입사하는 방사의 10%만 투영 시스템으로 보내어진다. 또한 이 시스템은 패널을 확대된 형태로 결상하여 조명 빔은 스크린상에 표면 단위당 충분한 방사 강도를 갖고자 하면 강한 강도를 갖는다. 더 높은 강도를 가진 램프 형태의 광원을 사용하면 제한된 이점을 제공할 뿐이다. 실제로, 더 높은 광 강도를 가진 램프는 또한 일반적으로 램프 아크 형태의 보다 큰 방사 표면을 가져서, 조명 시스템의 출구 애퍼쳐는 더욱 클 것이다. 빔 애퍼쳐가 투영 장치내의 후속 광학 콤포넌트의 크기를 제한하기 위하여 감소되면, 빛 에너지의 일부는 다시 잃을 것이다. 따라서, 가능한한 램프로부터 많은 빛을 포착하고 사용하며 빛을 좁은 빔으로 집중시키는 것이 바람직하다. 추가적 요구사항은 이 빔의 단면이 가능한한 만족스럽게 영상 표시 패널의 사각형 형상에 적응되어 최소량의 빛이 이 패널을 따라 입사한다.
이러한 요구사항을 만족시키기 위해, 여러가지 조치가 미국 특허 제5,184,248 호에 기술된 디바이스에서 취해졌다. 먼저 광원의 2 개의 편광 성분은 영상 표시 패널을 조명하기 위해 사용된다. 이러한 목적을 위해서 특수한 편광 감지 빔 분할기와 편광 변환기의 조합이 사용되었다. 둘째로 LCD 패널상에 입사하는 광 빔은 특정 단면을 갖는 것이 보장되었다.
도 2 는 편광 감지 빔 분할기의 단면도이다. 이 빔 분할기(20)는 예로서 2개의 프리즘들(21,25)과 복굴절층(27; birefringent layer)을 포함한다. 이 층은 예로서 액정 재료로 구성된다. 통상적 굴절율 no는 항상 1.5와 같고 통상적이 아닌 굴절율 ne은 층(27)의 구성에 따라 1.6과 1.8 사이의 값을 가질 수 있다. 층(27)의 광축이 이 경우에 도면의 평면에 수직인 것을 보장하는 배향층들(28,29)은 프리즘상에 제공된다. 이 축은 도 2에서 도면부호 30으로 표시된다. 프리즘 재료의 굴절율 n1은 층(27)의 ne와 같고, 예로서 1.7과 같은 것이 보장되었다. 편광되지 않은 광 빔이 임계각보다 크거나 같은 입사각 φ로 층(27)상의 프리즘(21)을 통해 입사되면, 이 빔의 P-편광 성분은 프리즘(21)의 출구면(23)으로 향해 전면 반사되는데, 이는 층(27)의 통상적인 굴절율이 이 성분에 대해 유지되고 프리즘(21)의 것보다 작기 때문이다. P-편광된 성분은 편광방향이 입사평면 즉 층(27)상의 수직선과 입사 빔의 주선을 통파하는 평면 따라서 도2의 도면의 평면에 평행한 성분이다. 편광 방향이 입사평면에 횡방향인 S-편광된 성분에 대해서, 층(27)의 통상적이지 않은 굴절율은 유지되고 이 성분은 빔 분할기를 통하는 통로상에서 굴절율 차이를 보이지 않고 프리즘(21), 층(27)과 프리즘(25)을 원래의 방향으로 연속적으로 진행한다.
P-성분을 위한 임계각 φ1은또는
에 의해 주어지고, P-성분이 완전히 반사되고자 하면, 입사각 φ에 대해서이 유지되어야 한다. 또한 상기 층(27)의 통상적이지 않은 굴절율 ne이 프리즘 재료의 n1과 같지 않으면, S-성분은,이 유지되는 임계각 φ2보다 입사각 φ이 작은 한 완전히 통과된다. 층(27)에 의한 분할을 얻기 위한 입사각 φ을 위한 완전한 조건은 따라서 다음과 같다.
각도들 φ1과 φ2은 도 2에 도시된다.
액정 재료의 굴절율 차이 △ n = ne- no는 클 수 있어서 빔 분할기(20)는 입사각 φ의 큰 영역( φ2- φ1)에 적합하다. 또한 프리즘 재료의 굴절율과 층(27)의 굴절율이 입사광 빔의 파장의 변화와 같은 방법으로 변화되는 것이 보장될 수 있어서 빔 분할기는 큰 과장 범위에 대하여 큰 편광 분리 효율을 갖는다. 도 2의 빔 분할기의 매우 큰 이점은 월라스톤 프리즘(Wollaston prism)에서와 같이 값비싼 복굴절 재료가 필요하지 않기 때문에 비싸지 않고 이 프리즘은 비교적 단순한방법으로 생산될 수 있다.
프리즘들(21,25)은 고체일 필요는 없고 층(27)의 ne와 같은 높은 굴절율을 갖는 투명 액체 또는 합성 재료가 제공된 유리 또는 다른 투명한 벽을 가질 수 있다. 이 벽들은 액체 또는 편광 제거 효과를 갖지 않는 재료와 같은 굴절율을 가져야 한다.
액정층 대신에, 복굴절 접착층이 양호하게 도 2의 빔 분할기내의 편광 분리층으로서 사용된다. 액정층을 가진 빔 분할기와 비교하여, 복굴절 접착층을 가진 빔 분할기는 더욱 쉬운 구성과, 적은 온도 의존성과, 더욱 높은 온도에 대한 양호한 저항, 층의 굴절율과 프리즘의 굴절율을 매칭시키는 가능성이 더욱 많은 이점을 갖는다.
복굴절 접착층은 양호하게 단측 방향 중합체 층이다. 원하는 방향은 사이에서 층이 한 방향으로 제공되어야만 하는 프리즘 표면을 마찰함으로써 얻어질 수 있고, 폴리이미드의 층이 마찰될 표면상에 제공되면 실제적이다.
매우 온도 저항적인 빔 분할기는 폴리머층이 경화된 액정 단량체 조성(cured liquid crystalline monomer composition)을 갖는 빔 분할기이다.
도3은 빔 분할기(20)상에 입사하는 조명 빔 b 가 어떻게 이 빔 분할기에 의해 2개의 선형 상호 수직 편광된 빔 성분 bp와 bs로 분할되는가를 보여준다. 면(22)을 통해 프리즘(21)에 입사하는 조명 빔 b 의 주선과 2개의 경계선만이 도시되었다. 이 면은 분리층(27)에 대해 각도 α 에 있어서 이 면에 의해 굴절한 후에층(27)상의 빔의 입사각 φ는 상기 임계각 φ1과 φ2사이에서 P-편광된 빔 성분 bp가 완전히 반사되고 출구면(23)을 거쳐 프리즘(21)을 떠나도록 하는 값을 갖는다. S-편광된 성분은 프리즘(25)에 들어가고 출구면(26)을 거쳐 이 프리즘을 떠난다. 출구면(23,26)은 분리층(27)에 대해 각도 α 로 위치되어 빔 성분 bp와 bs는 평면-평행판을 효과적으로 진행하고 면들(23,26)에서의 굴절 후에 입사 빔 b에 평행하다.
빔 b 는 층(27)의 한쪽에 위치된다. 나오는 빔 성분 bp와 bs는 둥근 단면을 가지며, 도3의 우측에 도시된 바와 같이 원(32)내의 주축의 다른 쪽에 위치한다.
도4에 도시된 바와 같이 λ/2 판(31)이 출구면 예로서 면(26)상에 배치되면, 성분 bs의 편광 방향은 90° 회전되어 판(31)으로부터 나오는 빔 역시 P-편광된다. 도4의 패널(1)을 조명하기에 완전히 적합한 선형 편광된 빛은 빔 분할기(20)와 편광 회전기(31)에 의해 구성된 편광 시스템으로부터 나온다.
λ/2 판 대신에, 회전된 액정재료의 층 예로서 중합체 또는 상호 회전된 다수의 단일축 복굴절 층은 편광 회전기(31)로서 사용될 수 있다. 편광 회전기는 출구면(23 또는 26)상에만 제공되는 것이 아니라 그러한 출구면 뒤에도 제공된다.
도5는 빔 분할기의 제2 실시예를 도시한다. 이러한 빔 분할기(40)의 편광 감지 분리 층(41)은 콜레스테릭 액정 재료를 포함한다. 이 재료는 좌선성 또는 우선성 형태일 수 있다. 재료가 좌선성 형태이면, 입사하는 편광되지 않은 빔 b의 좌선원형 편광된 성분 bc.L은 반사되고, 우선원형 편광된 성분 bc.R은 통과된다. 성분 bc.R은 특수 반사기에 의해 영상 표시 시스템(도시되지 않음)에 반사된다. 이 반사된 성분 bc.L은 통상적 반사기(43) 예로서 좌선원형 편광된 빛을 층(41)에 의해 통과되고 성분 bc.R과 같은 방향을 갖는 우선원형 편광된 빛으로 변환시키는 금속 거울상에 입사된다. 빔은 우선원형 편광된 빛을 가진 2개의 빔 성분 b1과 b2로 변환되고 도5의 하부에 도시된 바와 같이 원(32)내에 위치된다.
우선원형 편광된 빛을 가진 빔은 편광 변환 없이 영상 표시패 패널에 적용될 수 있다. 이 것은 예로서 네마틱 형태의 패널이 구동될 전계가 선형 편광된 방사가 사용되는 경우에서보다 작은 이점이 있다. 또는 λ/4 판(45)은 빔 분할기(40) 뒤에 대각선 위치에 배열될 수 있고, 원형 편광된 빛을 선형 편광된 빛으로 변환한다. 좌선성 콜레스테릭 층 대신에, 우선성 콜레스테릭 층은 반사기(42)가 좌선성 재료로 구성되고 반사기(43)가 통상적 거울일 수 있는 분리층(41)으로서 사용될 수 있다. 그러면 빔 분할기(40)로부터 나오는 빛은 좌선원형 편광된다.
도6은 미국 특허 제 5,134,248 호에 따른 조명 디바이스를 사시도로서 도시하는데, 그 장치에는 광 인티그레이터와 편광 시스템이 제공된다. 그 장치는 또한 빛을 영상 표시 패널의 방향과 후방 방향(도6에서 좌측에서)으로 방출하는 램프(50)를 포함한다. 반사기(51)는 램프의 후방측에 배열되고, 램프에 의해 방출된 빛을 제1 렌즈판(54)과 그로부터 이격된 제2 렌즈판(57)의 형태의 광 인티크레이터로 반사한다. 렌즈판(54)의 렌즈(55)는 입사 빔을 복수의 렌즈에 대응하는 복수의 서브-빔으로 분할하고 이러한 서브-빔이 제2 렌즈판(57)의 렌즈(58)의 평면에 빔 웨이스트를 갖는 것을 보장한다. 렌즈(55)의 수는 렌즈(58)의 수와 같다. 따라서 각각의 렌즈(55)는 관련 렌즈(58)상에 소스를 결상시킨다. 렌즈(58)는 렌즈판(54)상에 결상된 방사 스폿을 중간 영상(60)내에 중첩되는 방법으로 결상시키는 방향으로 파워를 갖는다. 따라서 조명 빔은 디바이스에서 더욱 아래에 유지될 균일한 분배를 갖는 것이 달성된다. 렌즈판(57)의 영역에 반원 단면을 갖는 소스 영상이 발생된다. 중간 영상(60)은 렌즈(55)의 영상이고 이러한 렌즈에 대응되는 모양을 갖는다.
예를 들어 2개의 평철렌즈들(planoconvex lenses)(63,64)을 포함하는 렌즈 시스템(62)은 중간 영상(60) 뒤에 배열된다. 이 렌즈 시스템은 중간 영상(60)을 무한대에 결상하고, 렌즈판(57)의 영상(65)을 편광 시스템의 프리즘(20)의 위치에 형성한다.
렌즈판(57) 따라서 그 영상(65)은 양호하게 반원이어서 프리즘은 최적하게 채워진다. 또 다른 렌즈(67)는 편광 감지 빔 분할기(20) 뒤에 배열된다. 중간 영상(60)의 영상(70) 따라서 렌즈(55)의 중첩된 최종 영상은 그 초평면에 생성된다. 영상 표시 패널(1)은 이 최종 영상에 위치된다.
본 발명에 따라서, 알려진 장치의 길이와 렌즈판(54,57)의 직경은 도3의 편광 시스템(20,31)을 방사 소스 유닛(50,51)과 인티그레이터(54,57) 사이에 배치함으로써 상당히 감소될 수 있다. 도7은 신규한 조명 디바이스의 단면을 도시한다. 비교의 목적을 위해서 도8은 알려진 장치의 단면을 도시한다. 도8의 장치에서 도6의 반원 렌즈판(57)은 원형 렌즈판(57')에 의해 대치된다. 구성 길이는 여분의 렌즈(75)에 의해 약간 짧게 될 수 있다. 두개의 반부로 구성되고 예로서 P-편광된 빛으로 형성되는 원형 렌즈 영상(50p')은 프리즘(20) 뒤에 다시 발생된다.
본 발명에 따른 조명 디바이스(도7)는 다시 램프(50), 반사기(80), 편광 시스템(20,31), 2개의 렌즈판들(54,82)로 구성되는 광 인티그레이터를 포함한다. 편광 시스템은 도2, 도3 및 도4를 참조하여 기술된 바와 같은 구성 및 작동을 갖는다. 이제, 둥근 단면을 가진 하나의 빔 대신에, 중심으로부터 에지로 감소하는 강도를 각각 가진 2개의 서브-빔들(86,87)이 편광 시스템 뒤에 발생된다. 이것은 도7의 인셋(85)내에 도시된다. 이 인셋내에 도시된 방사 스폿들(86,87)은 실제로는 약간 서로 붙는다. 빔(85)이 여전히 인티그레이터(54,81)를 진행하기 때문에, 강도 분포는 동화되어 인티그레이터로부터 나오고 영상 표시 패널상에 입사하는 미임은 균일한 강도를 갖는다. 이것은 영상(50'p)의 각각의 반이 중심으로부터 에지로 감소하는 강도를 가진 복수의 서브-스폿으로 구성되는 도7의 것과 비교하여 본 발명에 따른 디바이스의 다른 이점이다. 반사기(80)는 램프(50)가 이 반사기의 제1 초점에 또는 그에 가까이에 있는 타원형 반사기일 수 있고 제1 렌즈판(54)은 제2 촛점에 또는 그 부근에 배열되는데 그것은 빔 단면이 그 위치에서 가장 작기 때문이다. 또는 다른 형상 예로서 포물선형 반사기를 가진 반사기가 사용될 수 있고, 램프 빛의 평행한 빔을 형성한다. 포물선형 반사기의 반사 표면은 타원형 반사기의 것보다 광 축에 대해 덜 평행하다. 그것은 높은 반사를 가진 층을 이 표면상에 제공하는 것을단순하게 한다. 포물선형 반사기가 사용될 때 렌즈(81)는 램프 빛을 제1 렌즈판상에 수렴시키기 위해 반사기 위에 배열되어야만 한다. 또는 빔의 추가적 수렴을 얻기 위해서 이미 수렴되는 반사기 뒤에 렌즈를 두는 것도 가능하다. 반사기는 또는 쌍곡선 반사기 또는 그러한 반사기의 조합일 수 있다.
초점을 향하는 제1 렌즈판(54)의 측면에는 복수의 렌즈가 제공될 수 있고 다른 측면(56)은 양호하게 평면이다. 도9는 이 판을 사시 전면도로서 도시하고 도10은 그 판 을 후방으로부터 본것이다. 판(54)은 예로서 10개의 렌즈를 포함한다. 이 각각의 렌즈는 소스(50)를 제2 렌즈판(57)의 관련 렌즈(58)상에 결상한다. 기본적으로 제1 렌즈판(54)과 같은 형상을 가진 이 판의 소스-반대(59)측은 평면이고 소스로부터 먼 측면은 복수의 렌즈(58)를 지지한다. 판(57)의 렌즈(58)의 수는 판(54)의 렌즈(55)의 수와 같거나 예로서 반사기(51)가 램프 형상을 램프 다음에 형성한다면 판(54)의 렌즈(55)의 수의 2배이다. 다른 렌즈들(551,..., 5510)에 의해 광원을 대응 렌즈들(581,...,5810)상에 결상시키기 위해, 매 때마다 렌즈판(54)상에 입사하는 빔의 다른 부분이 사용된다. 렌즈들(551,..., 5510)은 그들을 통과하는 서브-빔이 빔 웨이스트(waist)를 렌즈(58)의 평면내에 갖는 방향으로 파워를 갖고, 주선은 관련 렌즈(58)의 중심으로 향한다. 렌즈(58)는 렌즈(55)상에 형성된 방사 스폿을 조명될 오브젝트 예로서 LCD 패널상에 중첩되는 방법으로 또는 이 오브젝트과 결합되는 중간 영상내에 결상시키는 방향으로 파워를 갖는다. 따라서 오브젝트 또는 중간 영상의 위치에 있는 빔은 원활한 균일한 강도분배를 갖는 것이 달성된다.
그러한 위치에서의 빔의 단면은 조명될 오브젝트의 단면에 적합하다. 종래의 비디오 영상을 표시하기 위해 사용되는 액정 표시 패널은 폭 b 가 도6의 X방향의 크기이고 높이가 Y 방향의 크기인 애스펙트비 b:h=4:3을 갖는다. 도9 및 도10에 도시된 실시예에서 판(54)의 렌즈들(55)은 같은 애스펙트비를 갖는다. 따라서 방사 소스 유닛(58,50)으로부터의 모든 방사는 영상 표시 패널을 통과하고 조명 시스템은 높은 수집 효율을 갖는다.
영상 표시 패널과 렌즈들(55)은 또는 다른 애스펙트비 예로서 16:9를 갖는다.
알려진 디바이스에서와 유사하게, 적어도 하나의 렌즈판의 적어도 하나의 렌즈는 신규한 조명 디바이스에서 비구면일 수 있다.
비구면 렌즈(aspherical lens)는 기본 형상이 구면이나 실제형상은 기본 형상의 구면수차를 교정하기 위해 구면으로부터 약간 벗어나는 렌즈를 뜻하는 것으로 이해된다. 시스템 효율은 렌즈판내에 비구면 렌즈를 사용함으로써 향상될 수 있다.
제1 렌즈들은 제1 렌즈판의 표면이 그 위에 입사하는 조명 빔의 단면과 근사적으로 같도록 하는 방향으로 더욱 양호하게 배열되고 그러한 크기를 갖는다.
그러면, 소스에 의해 방출되고 반사기에 의해 수집된 빛의 최대양이 수용된다.
제1 렌즈판의 직경은 제2 렌즈판의 직경과 다를 수 있다. 그러나, 조명 디바이스가 이러한 직경이 제1 및 제2 렌즈의 형상 및 크기와 마찬가지로 같도록 실시된다면, 한가지 형태의 렌즈판만이 사용되어 디바이스는 낮은 비용으로 만들어질 수 있고 그 조립은 단순화된다.
제2 렌즈판의 렌즈의 형상과 크기는 조명 디바이스의 효율이 고양되도록 제2 렌즈의 평면에서 제1 렌즈판에 의해 구성된 서브-빔의 단면에 정확히 맞도록 선택될 수 있다.
제1 및 제2 렌즈판의 렌즈는 광원에 대면하고 그로부터 떨어진 관련 판의 측면상에만이 아니고 광원으로부터 멀리 떨어지고 그에 대면하는 관련 판의 측면상에도 제공될 수 있다.
렌즈판에 렌즈가 선행하거나 후행하면, 이 렌즈와 판은 미국 특허 제 5,184,248 호의 도17 및 도18에 도시되고 이 특허에 기술된 하나의 소자에 통합될 수 있다.
또한 미국 특허 제 5,184,248 호의 도19에 도시되었듯이 제1 렌즈판의 렌즈 지지 표면은 미국 특허 제 5,184,248 호에 기술된 바와 같이 투영 스크린상에 더욱 자연적인 영상을 얻도록 영상 표시 패널상의 조명 빔의 강도가 중앙에서 보다 빔의 에지에서 더욱 작은 것을 달성하기 위하여 곡이질 수 있다.
본 발명에 따른 장치에서 제2 렌즈판(57)은 더이상 프리즘(20)의 앞 또는 뒤에 결상되지 않기 때문에, 이 디바이스의 콤포넌트의 수와 이 장치의 길이는 알려진 장치에서보다 작다. 또한 광 인티그레이터에 입사하는 빔은 알려진 장치에서보다 작은 단면을 갖기 때문에, 인티그레이터판은 더욱 작고 내장된 길이가 감소되도록 상호 더욱 가깝게 배열될 수 있다.
도11은 본 발명에 따른 조명 디바이스가 더 큰 이점을 가지고 사용될 수 있는 컬러 투영 텔레비젼 장치의 실시예를 도시한다.
이 장치는 3갱의 주요부인 조명 시스템 A와, 영상 표시 시스템 B와, 투영 렌즈 시스템 C 예로서 줌 렌즈를 포함한다. 조명 시스템의 주축 00'은 표시된 실시예에서 후에 투영 렌즈 시스템의 광축 EE'에 일치하는 하나의 광축으로 결합되는 3개의 서브-축으로 우선 분할되는 장치의 광학축과 정열된다.
조명 시스템 A로부터의 빔은 컬러-선택 반사기 (90) 예로서 청색 성분 bB를 반사시키고 빔의 나머지를 통과시키는 다이크로익 거울상에 입사한다. 이 빔 부분은 녹색 성분 bG은 반사시키고 나머지 적색 성분 bR은 적색 빔을 투영 렌즈 시스템으로 반사시키는 반사기(92)로 통과시킨다. 반사기(92)는 중성 반사기 또는 적색광을 위해 최적화된 반사기일 수 있다. 청색 빔은 중립 또는 청색 선택 반사기(93)에 의해 액정 패널 형태의 표시 패널(96)로 반사된다. 이 패널은 알려진 방법으로 전기적으로 구동되어 투영될 영상의 청색 성분은 이 패널상에 나타난다. 청색 정보에 의해 변조된 빔은 청색 빔을 통과시키고 녹색 빔을 반사시키는 컬러 선택 반사기와, 청색 빔을 반사시키는 또 하나의 컬러 선택 반사기(96)를 거쳐 투영 렌즈 시스템 C에 도달한다. 녹색 빔 bG는 제2 표시 패널(97)을 진행하고 그곳에서 녹색 영상 성분에 의해 변조되며 컬러 선택 반사기(94,95)에 의해 투영 렌즈시스템 C으로 반사된다. 적색 빔 bR은 제3 표시 패널(98)을 진행하고 그곳에서 적색 영상 성분에 의해 변조되고 그 후에 컬러 선택 반사기(95)를 거쳐 투영 렌즈 시스템에 도달한다.
청색, 적색 및 녹색 빔은 이 렌즈 시스템의 입력에서 중첩되고 컬러 영상은 이 시스템에 의해 도11에 도시되지 않은 투영 스크린상에 확대된 형태로 결상된 이 입력에 생성된다. 조명 시스템 A의 출력과 각각의 표시 패널들(96,97,98) 사이의 광 경로 길이는 양호하게 같아서 빔들 bB, bG, bR의 단면은 그들이 표시 패널의 위치에서 같다. 표시 패널들(96,97,98)과 투영 렌즈 시스템의 입구 동공(pupil) 사이에서 광경로 길이는 양호하게 같아서 다른 색의 장면이 투영 스크린상에 원활하게 중첩된다.
영상 표시 패널들(96,97,98)의 앞에 배치된 각각의 렌즈들(99,100,101)은 도6의 렌즈(73)에 대응되고 조명 시스템의 출구면으로부터 오는 모든 방사는 투영 렌즈 시스템 C의 입구 퓨필에 집중되는 것이 보장된다.
도12는 반사 영상 표시 패널들(110,111,112)을 가진 컬러 영상 투영 장치의 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 조명 디바이스에 의해 공급된 빔 b는 2개의 다이크로익 거울들(116,117)에 의해 구성된 다이크로익 크로스(115)에 의해 3개의 다른 색의 빔들 bR,bG,bB로 분할된다.
이 도면에서 단일 렌즈에 의해 도시된 투영 렌즈 시스템 C 는 영상 표시 패널에 의해 반사된 빔 bRE의 방사만을 수용할 뿐이고 조명 시스템에 의해 공급된 빔 bON의 방사는 수용할 수 없다.
빔들 bON,bRE은 이 시스템과 영상 표시 패널 사이의 거리가 클 필요없이 투영 렌즈 시스템의 영역에서 충분히 분리된다는 것을 싱현하기 위해서, 복합 프리즘 시스템 (105)내의 각도 의존 및 분리기가 사용되었다. 이 시스템은 유리 또는 공기층(108)을 포함하는 합성 재료의 2개의 투명 프리즘 (106,107)을 포함한다. 프리즘 재료의 굴절률 nm,(nm은 예로서 1.5 이다)은 공기의 굴절률 n1(n1=1.0) 보다 크므로, 다음의 식이 성립하는 임계각 θg보다 크거나 같은 각도 θi로 프리즘과 공기 사이의 경계면상에 입사하는 방사 빔은 완전히 반사될 것이다.
임계각보다 작은 각도로 경계면상에 입사되면, 빔은 완전히 통과된다. 도12의 실시예에서, 프리즘들(106,107)의 굴절율과 공기층(108)의 방향은 조명 시스템으로부터 오는 빔 bON은 반사면(106)에 의해 표시 시스템으로 향해 완전히 반사되고 이 시스템으로부터 오는 빔 bRE는 이 경계면에 의해 완전히 통과되도록 선택된다. 경계면상의 빔 bON과 빔 bRE의 입사각은 이러한 목적을 위해서 각각 임계각보다 크거나 같다.
프리즘 시스템은 빔 bRE의 주선이 빔 bON의 주선에 대하여 약 90°까지 될 수 있는 큰 각도로 연장되게 한다. 따라서 투영 렌즈 시스템 C는 표시 시스템에 가깝게 위치될 수 있어서 영상 투영 디바이스의 길이는 프리즘이 없는 경우보다 상당히작을 수 있다.
또는, 빔 bON이 이 때에 프리즘 시스템 아래에 있는 표시 시스템으로 통과되고, 빔bRE는 투영 렌즈 시스템 C로 향해 반사되도록 경계면들(106,108)의 방향을 빔 bON, bRE의 방향에 대하여 선택하는 것이 가능하다. 컬러 빔 투영이 사용될 때, 후자의 셋업은 보다 적은 수차가 변조된 빔 bRE에 발생하는 이점을 제공한다.
도12에서, 경계면들(106,108)에 의해 반사된 빔 bON은 예로서 청색 빛을 반사시키는 제1 다이크로익 거울(116)상에 입사된다. 청색 성분 bON.B는 청색 서브 영상이 발생는 표시 패널(112)상에 입사되고, 청색 영상 정도에 의해 변조된 빔 bRE.B은 패널(112)에 의해 다이크로익 크로스(115)로 반사된다. 다이크로익 거울(116)에 의해 통과된 적색 및 녹색 성분을 가진 빔은 적색 성분 bON.R을 표시 패널(110)로 반사시키는 제2 다이크로익 거울(117)상에 입사된다. 적색 서브 영상은 이 패널에 발생된다. 적색 영상 정보에 의해 변조된 빔 bRE.R은 다이크로익 크로스(115)로 반사된다. 거울(117)에 의해 통과된 녹색 빔 성분 bON.G은 녹색 영상 표시 패널(111)에 의해 변조되고 빔 성분bRE.G로서 다이크로익 크로스(115)로 반사된다. 다이크로익 거울(116,117)은 복귀하는 빔 성분들 bRE.G,bRE.R을 반사하고 빔 성분 bRE.G을 통과시키기 때문에, 이 빔 성분들은 컬러 영상 정보로 변조된 하나의 빔으로 조합된다.
편광기(10)와 분석기(11)는 양호하게 조명 시스템 A와 영상 표시 시스템 사이 및 영상 표시 시스템과 투영 렌즈 시스템 사이에 각각 배열되어, 이 소자들은 동시에 3개의 컬러 성분에 작용하고 그러한 소자의 별도의 시스템은 각각의 컬러 성분에 대해 사용될 필요는 없다.
직접 구동 반사 액정 영상 표시 패널은 미국 특허 제 4,239,346 호에 기술되었다.
컬러 영상 투영 장치에서, 편광 감지 빔 분할기는 복합 프리즘(105) 대신에 사용될 수 있으며, 빔은 영상 표시 패널상에 수직으로 입사될 수 있다. 편광 감지 빔 분할기는 편광의 주어진 방향을 갖는 빛만이 표시 패널로 반사 또는 통과되고, 패널에 의해서 반사된 빛 중에서 입사 빔의 편광 방향에 수직한 편광 방향을 갖는 성분만이 투영 렌즈 시스템으로 통과되거나 반사되는 것을 보장한다. 편광 감지 빔 분할기는 또한 편광 변조로부터 강조 변조로의 변환기로서 작용한다.
3개의 흑백 패널을 갖는 영상 표시 패널 대신에, 컬러 영상 투영 장치에는 또는 하나의 영상 패널 즉 복합 또는 컬러 패널만을 가진 영상 표시 시스템이 제공될 수 있다. 그러면 이 컬러 패널은 예로서 흑백 패널의 픽셀의 수의 3배인 픽셀을 포함한다. 컬러 패널의 픽셀은 적색, 녹색, 청색 서브 화상을 각각 발생시키는 3개의 따라 배열된다. 각각의 그룹의 픽셀은 매 때마다 투영 스크린상의 픽셀과 관련된다. 예로서 별도의 칼로 필터는 각각의 픽셀의 앞에 위치되고 관련 픽셀에 대해 원하는 컬러만을 통과시킨다.
칼로 패널은 컬러 영상 투영 장치가 예로서 도6에 도시된 바와 같이 구성된다. 컬러 패널이 반사 패널이면, 컬러 영상 투영 장치는 컬러 패널이 흑백 패널의 위치에 위치된 도12에 도시된 바와 같이 구성될 수 있고, 패널들(110,112)과 다이크로익 크로스(115)는 생략되었다.
도13은 주요 컬러들인 녹색, 청색, 적색을 각각 위한 3개의 컬러 채널들(120,121,122)을 가진 컬러 영상 투영 디바이스를 개략적 평면도로서 도시한다. 이 컬러 채널의 각각은 본 발명에 따른 조명 시스템 A와 렌즈(73)와 전달 영상 표시 패널(111)을 포함한다. 이 소자들은 녹색 채널(120)로 도시된다. 다른 채널에 대해서는 대응되는 소자가 같은 방법으로 배열된다. 영상 정보에 의해 변조된 다른 컬러의 빔들 bG, bB, bR은 표시 스크린(도시되지 않음)상의 투영 렌즈 시스템에 의해 투영되는 예로서 다이크로익 크로스(115)에 의해 하나의 빔 bRE으로 조합된다.
본 발명에 따른 조명 시스템은 액정 영상표시 패널을 조명하는 데에만 사용되는 것이 아니라 광전도층 및 액정재료의 층과 조합되어 음극선관이 사용된 영상 표시 시스템을 조명하는 데에도 사용될 수 있는데, 그 영상 표시 시스템은 미국 특허 제 4,127,322 호에 기술되었다.
본 발명은 비원형 오브젝트이 주어진 편광의 상태를 갖고 방사원에 의해 공급된 방사가 매우 효율적으로 사용되어야만 하는 경우에 일반적으로 사용될 수 있다.

Claims (19)

  1. 조명될 오브젝트의 위치에 비회전식 대칭 빔 단면을 가진 선형 편광된 광의 빔을 공급하는 조명 디바이스로서, 광원과, 반사기와, 상기 빔 단면을 형성하고 상기 빔 단면에 걸쳐 균일한 광 분포를 실현하는 광 인티그레이터와, 상기 광원에 의해 공급된 광을 선형 편광된 광으로 변환시키는 편광 시스템을 포함하는 조명 디바이스에 있어서,
    상기 편광 시스템은 상기 광원과 상기 광 인티그레이터 사이의 방사 경로내에 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 편광 시스템 사이에 수렴 렌즈가 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 편광 시스템은, 상기 빔을 2개의 서로 다르게 편광된 서브-빔들로 분할하는 편광 감지 빔 분할기와, 제2 서브-빔을 제1 서브-빔과 같은 편광 상태를 갖는 빔으로 변환하는 편광-회전 소자로 구성되고, 상기 2개의 서브-빔중에서 상기 제1 서브-빔은 영상 표시 시스템에 의해 변조되기에 바로 적합한, 조명 디바이스로서,
    상기 편광 감지 빔 분할기는 복굴절 재료의 배향층을 포함하고, 상기 서브-빔들은 상기 빔 분할기를 통해 동일한 경로 천이를 통과하고, 빔 분할기와 편광 회전 소자의 조립체로부터 나오는 상기 서브-빔들은 둥근 단면을 가진 빔을 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 빔 분할기는 빔 분할기에 입사하는 조명 빔의 주선(chief ray)에 평행한 제1 면을 가진 제1 프리즘과, 상기 주선에 평행한 제1 면을 가진 제2 프리즘을 포함하며, 상기 프리즘들은 같은 굴절율을 갖고, 상기 복굴절 재료의 층은 상기 프리즘들의 제1 면들 사이에 위치되고, 상기 재료의 굴절율들 중의 하나는 상기 프리즘들의 굴절율들과 근사적으로 같고, 똑같이 크지만 반대의 각도로 상기 제1 면에 연장하는 상기 제1 프리즘의 제2 면과 제3면은 각각 빔 분할기의 입구면과 제1 출구면을 구성하고, 상기 제1 프리즘의 제2 면에 평행한 상기 제2프리즘의 제2 면은 상기 빔 분할기의 제2 출구면을 구성하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 편광 회전 소자는 상기 빔 분할기의 출구면들 중의 하나에 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 복굴절 재료는 액정 재료인 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  7. 제4항이 있어서,
    상기 복굴절 재료의 층은 복굴절 접착층인 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착층은 단일축으로 배향된 중합체 층인 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 중합체 층은 경화된 액정 단량체 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  10. 제1항 있어서,
    상기 편광 시스템은 편광 감지 빔 분할기를 포함하고,
    상기 빔 분할기는 주축에 대해 약 45°의 각도로 위치된 콜레스테릭 재료의 층을 갖고, 상기 층은 조명 빔을 제1 회전 방향을 가진 원형 편광된 광의 제1 반사된 서브-빔라 제2 반대 회전 방향을 가진 원형 편향된 광의 제2 진행하는 서브-빔으로 분할하며, 상기 제1 서브-빔의 경로내에 배열되고 주축에 대해 평행한 제1 반사기와 상기 콜레스테릭 층에 대해 약 90°의 각도로 상기 제2 서브-빔의 경로내에배열된 제2 반사기가 부가로 제공되며, 상기 반사기들 중의 하나는 그 위에 입사하는 서브-빔의 회전 방향을 역전시키는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 광 인티그레이터는, 상기 편광 시스템으로부터 나오는 빔의 주축에 수직인 평면에서 제1 방향으로 균일한 폭을 갖고 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 균일한 높이를 갖는 복수의 제1 렌즈들이 제공된 제1 렌즈판과, 상기 제1 렌즈들의 수에 비례하는 갯수의 복수의 제2 렌즈들이 제공된 제2 렌즈판을 연속적으로 포함하며,
    상기 제1 렌즈판은 그 위에 입사하는 광 빔을 상기 제2 렌즈들의 수에 비례하는 수의 서브-빔들로 분할하며, 상기 서브-빔들은 그들의 빔 웨이스트(waist)를 상기 제2 렌즈들의 평면내에 갖고 그 주선들은 상기 제2 렌즈들의 중심들로 향하며, 상기 제2 렌즈들은 상기 제1 렌즈판상에 형성된 방사 스폿들을 조명될 오브젝트 평면상에 또는 그와 결합된 평면상에 중첩되는 방식으로 결상하고, 상기 제1 렌즈들의 애스펙트비는 오브젝트 평면의 애스펙트비에 대응하는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  12. 제11항에 있어서,
    렌즈판들 중의 적어도 하나의 렌즈판의 렌즈들 중의 적어도 하나는 비구면인 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈들의 수는 상기 제2 렌즈들의 수와 같은 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈들은, 상기 제1 렌즈판의 표면적이 그 위에 입사하는 빔의 단면과 근사적으로 같도록 배열되고 그러한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 렌즈판은 상기 광원의 제1 영상이 형성되는 평면내에 배열되고, 상기 영상은 상기 제2 렌즈판에 의해 조명될 오브젝트 평면상에 재결상되는 것을 특징로 하는 조명 디바이스.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 광원의 축소된 영상이 상기 제2 렌즈들의 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 조명 디바이스.
  17. 조명 디바이스와, 적어도 하나의 영상 표시 패널이 제공되고 투영될 영상을발생하는 영상 표시 시스템과, 상기 영상 표시 시스템에 의해 형성된 영상을 투영 스크린상에 투영하는 투영 렌즈 시스템을 포함하는 영상 투영 장치에 있어서,
    상기 조명 디바이스는 청구항 1 또는 2에 청구된 디바이스인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
  18. 제17 항에 있어서,
    컬러 영상들을 투영하는 영상 투영 장치로서,
    상기 영상 표시 시스템은 빔을 3개의 다른 컬러 서브-빔들로 분할하는 컬러 선택 빔 분할기들과, 각각의 서브-빔을 위한 별도의 영상 표시 패널과, 상기 영상 표시 패널들로부터 오는 상기 서브-빔들을 하나의 컬러 빔으로 조합하는 빔-재조합 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
  19. 조명 디바이스와 영상 표시 패널을 각각 포함하는 3개의 컬러 채널들과, 상기 컬러 채널들로부터 오는 상기 빔들을 하나의 컬러 빔으로 조합하는 빔 재조합 시스템과, 영상 표시 패널들을 투영 스크린상에 결상시키는 투영 렌즈 시스템이 제공된 컬러 영상 투영 장치에 있어서,
    각각의 조명 디바이스는 청구항 1 또는 2에 청구된 디바이스인 것을 특징으로 하는 컬러 영상 투영 장치.
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