KR100453040B1

KR100453040B1 - 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 화상표시장치

Info

Publication number: KR100453040B1
Application number: KR10-2002-0005877A
Authority: KR
Inventors: 황주성
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-02-01
Filing date: 2002-02-01
Publication date: 2004-10-15
Also published as: JP2003227906A; DE10260611A1; CN1435710A; US20030147151A1; KR20030065844A; GB0229142D0; GB2386201B; GB2386201A; CN1222809C; US6927919B2

Abstract

지향성을 갖는 광원에서 출사된 광을 고효율로 집광시키는 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 투사형 화상 표시 장치가 개시되어 있다.

이 개시된 콜리메이팅 시스템은, 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원; 상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 형성된 콜리메이팅 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 화상 표시 장치는 광원에서 조사된 광을 각각의 주발광각에 대응되는 프리즘각을 갖는 프리즘부에 의해 콜리메이팅시킴으로써 집광효율을 높일 수 있다.

Description

콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 화상 표시 장치{Collimating lens, collimating system and image displaying apparatus employing the same}

본 발명은 지향성을 갖는 광원에서 출사된 광을 투사광학계를 향해 고효율로 집광시키는 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 투사형 화상 표시 장치에 관한 것이다.

일반적으로 발광 다이오드(이하 LED라 함)는 발광부인 칩(100)과, 그 칩(100)을 지지하면서 큰 각도로 발산하는 빛을 반사시켜 모아주는 반사면(103a)을 가진 다이(103)와, 상기 반사면(103a)을 통해 반사된 광을 다시 모아주기 위해 곡면으로 이루어진 돔(105)을 포함하여 구성된다.

상기 다이(103)와 돔(105)은 투사형 화상 표시 장치의 투사광학계(미도시)의 입사동에 광선이 집광되도록 하여 광효율을 향상시키는 1차 광학계를 구성한다. 하지만, 상기 1차 광학계에 의해 광선이 수렴되어도 상기 칩(100)에서 방출된 광선의 발광각이 너무 크기 때문에 완전하게 투사광학계의 입사동으로 집광하기 어렵다. 더욱 구체적으로 살펴보면, LED에는 AS(Absorbing Substrate)형 LED, TS(Transparent Substrate)형 LED, 하이파워 LED, TIP(Truncated Inverted Pyramid)형 LED 등이 있는데, 이 중 특히 TIP형 LED가 광효율이 높아서 투사형 화상 표시 장치의 광원으로 많이 사용된다. 이 TIP형 LED의 발광 각도 변위에 대한 광강도 분포를 나타낸 그래프가 도 2에 도시되어 있다. 이 그래프에 나타난 LED의 발광각 범위는 120°정도이고, 대략 ±38°에서 최대 광강도를 갖는 광이 조사된다. 여기에서, 실선으로 나타낸 것은 티피컬 상한선(typical upper bound)을, 점선으로 나타낸 것은 티피컬 하한선(typical lower bound)을 각각 표시한다. 이와 같이 LED의 발광각 범위가 매우 크기 때문에 1차 광학계만으로는 고효율의 집광효율을 얻을 수 없다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이 1차 광학계에 의해 집광된 광을 다시 2차적으로 집광시키기 위한 2차 광학계(108)를 구비하는데, 종래에는 2차 광학계로 양면 볼록렌즈(Biconvex)(도 3a), 일면 오목 렌즈(Planoconcave)(도 3b), 비구면 양면 볼록렌즈(Biconvex)(도 3c), 비구면 일면 오목렌즈(Planoconcave) 등과 같은 콜리메이팅 렌즈가 사용된다.

예를 들어 양면 볼록렌즈를 2차 광학계로 사용하는 경우, 집광 작용을 보면 다음과 같다. 도 4a에 도시된 바와 같이 P1지점의 광선을 콜리메이팅시키면 P2지점의 광선이 급격하게 굴절하여 광축을 향해 꺽어진다. 반대로, 도 4b에 도시된 바와 같이 P2지점의 광선을 콜리메이팅시키면 P1지점의 광선은 약하게 굴절되어 발산하게 된다. 이상과 같이 상기 양면 볼록렌즈(108)의 퓨필의 외곽에서는 굴절 정도가 급하게 일어나고, 퓨필의 중심에서는 굴절이 완만하게 일어나 굴절력이 서로 다르게 된다. 따라서, 종래의 콜리메이팅 렌즈 구조에서는 퓨필 전체에 들어온 모든 광선을 콜리메이팅시켜서 투사광학계의 입사동에 집광시키는 것이 불가능하다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 지향성을 갖는 광원에서 조사된 광선 중 상대적으로 광강도가 높게 분포되는 주발광각을 갖는 광선을 고효율로 집광시키는 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 화상 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 콜리메이팅 시스템을 도시한 도면이다.

도 2는 발광 다이오드의 발광 각도 변위에 대한 광강도 분포를 나타낸 그래프이다.

도 3a 내지 도 3d는 종래의 콜리메이팅 시스템에 사용된 콜리메이팅 렌즈의 여러 가지 예를 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 종래의 콜리메이팅 시스템의 작동 관계를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 콜리메이팅 시스템을 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 콜리메이팅 시스템에 채용된 콜리메이팅 렌즈의 상세도이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 콜리메이팅 시스템에 사용된 발광 다이오드의 발광 각도에 대한 광강도 분포를 나타낸 그래프이다.

도 8a, 도 8b 및 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 콜리메이팅 시스템에 채용된 콜리메이팅 렌즈의 여러 가지 예를 나타낸 도면이다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 콜리메이팅 시스템을 나타낸 도면이다.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 투사형 화상 표시 장치의 개략적인 구성도이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,30R,30B,30B...광원, 10...칩

13...다이, 15...돔

18,33...콜리메이팅 렌즈 20...프리즘부

22...입사면, 24...출사면

28...회절광학소자, 45...디스플레이 소자

Ωn...주발광각, αn...프리즘각

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콜리메이팅 렌즈는, 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원으로부터 출사된 광을 콜리메이팅시키는 렌즈로서, 상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 구비된 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콜리메이팅 시스템은, 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원; 상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 형성된 콜리메이팅 렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프리즘부는, 상기 주발광각 Ω_n에 대해 상기 프리즘각 αn이 다음의 조건식을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 한다.

<조건식>

(n은 상기 콜리메이팅 렌즈의 굴절률)

상기 적어도 하나 이상의 프리즘부가 동심원 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 콜리메이팅 렌즈가 상기 출사면이 연속적으로 이어진 다면렌즈 형태로 된 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 LED 또는 LD인 것을 특징으로 한다.

상기 광원은 어레이 구조로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콜리메이팅 시스템은, 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원; 상기 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에 대응되는 격자 간격을 갖는 적어도 하나 이상의 영역으로 분할된 회절광학소자;를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상 표시 장치는, 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원; 상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 형성된 콜리메이팅 렌즈; 상기 콜리메이팅 렌즈를 경유하여 평행하게 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시키도록 된 광합성유닛; 상기 광합성유닛에 의해 한 방향으로 입사되는 빔을 입력된 화상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콜리메이팅 렌즈, 콜리메이팅 시스템 및 이를 채용한 투사형 화상 표시 장치에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 콜리메이팅 시스템은 지향성을 갖는 광원(1)과 이 광원(1)으로부터 조사된 광을 콜리메이팅시키기 위한 프리즘부를 갖는 콜리메이팅 렌즈(18)를 구비한다. 상기 광원(1)은 다른 발광 각도에 비해 상대적으로 큰 광강도 분포를 갖는 적어도 하나 이상의 주발광각(Ωn)(dominant emitting angle)을 갖는다. 이러한 특정의 주발광각(Ωn)이 나타나도록 발광하는특성을 지향성이라고 한다. 예를 들어 상기 광원(1)은 LED로서, 광을 조사하는 칩(10)과, 이 칩(10)을 지지하는 다이(13)와, 상기 칩(10)으로부터 발산된 광을 모아주기 위해 곡면으로 이루어진 돔(15)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 콜리메이팅 렌즈(18)는 상기 주발광각(Ωn)을 가지고 입사되는 입사광을 고효율로 집광시키기 위한 프리즘부(20)를 갖는 것을 특징으로 한다. 상기 프리즘부(20)의 설계 조건을 설정하기 위해 도 6에 프리즘부의 확대도를 도시하였다. 상기 프리즘부(20)는 광이 입사되는 입사면(22)과, 광이 출사되는 출사면(24)을 갖는다. 상기 입사면(22)은 상기 콜리메이팅 렌즈(18)에 광이 입사되는 면과 광학적으로 동일한 면을 나타낸다. 여기서, Ωn은 상기 광원(1)의 주발광각을 나타냄과 동시에 상기 콜리메이팅 렌즈(18)로의 입사각을 나타내기도 한다.

한편, I₁은 상기 입사면(22)에 대한 입사광선, I₂는 상기 프리즘부(20)를 통해 굴절된 굴절광선, I₃는 상기 출사면(24)에 대한 출사광선을 각각 나타낸다. 그리고, C는 광축을, C'는 광축에 대해 평행한 선을, P_Ⅰ은 상기 입사면(22)에 대한 법선을, P_Ⅱ는 상기 출사면(24)에 대한 법선을 각각 나타낸다. 각 β는 상기 입사면(22)에 대한 굴절각을, 각 γ는 상기 출사면(24)에 대한 입사각을, 각 δ는 출사면(24)에 대한 굴절각을 각각 나타낸다. 여기서, 각 αn는 상기 주발광각( Ωn)에 대응되는 상기 프리즘부(20)의 프리즘각을 나타내는 것으로 αn= (β+ γ)의 관계가 성립한다. 상기 프리즘부(20)의 굴절률을 n이라 하면, 스넬 법칙(Snell's law)에 의해 다음과 같은 관계식이 성립한다.

이러한 관계식을 기초로 주발광각 (Ωn)으로 입사한 광선(I₁)을 광축에 대해 평행하게 내보내기 위한 프리즘각( αn)을 구하면 다음과 같다. 상기 프리즘부(20)를 통과해 나가는 광이 평행광이 되기 위해서는 δ= αn의 관계가 성립되어야 한다. 이상의 관계식을 정리하면 다음과 같다.

다음, 상기 수학식 1과 2로부터 다음의 관계식을 유출해낼 수 있다.

그리고, 위 식에서 cosβ=(1-sin²β)^1/2로 변환하고, 수학식1 및 2의 관계식을 이용하여 정리하면 다음과 같다.

여기서, 평행광의 조건(αn= δ)을 상기 수학식 4에 대입하여 정리하면 다음과 같다.

상기 수학식 5의 양변을 cosα로 나누면 다음과 같다.

그리고, 위 식을 각 αn에 대해 정리하면 다음과 같은 관계식을 얻을 수 있다.

상기 수학식 7에 의해 굴절률 n을 갖는 프리즘부(20)에 대해 주발광각 Ωn으로 입사하는 광을 광축(C)에 대해 평행한 광으로 출사되도록 하기 위한 프리즘각 (αn)을 구할 수 있다.

상기 프리즘부(20)를 갖는 콜리메이팅 렌즈(18)는 광원이 적어도 하나 이상의 특정한 각에 대해 상대적으로 큰 광강도를 갖는 광선으로 발광될 때 유효하다. 예를 들어 도 7은 LED 칩에서의 발광각 분포를 나타낸 것으로 10도와 38도의 발광각에서 가장 큰 광강도를 나타낸다. 이 그래프에서 포인트와 점선으로 나타낸 것은 실제 실험한 데이터를 나타낸 것이고, 실선으로 나타낸 것은 예를 들어 Sovitzky-Golay 방법을 이용하여 데이터를 평활화(smoothing)한 결과를 나타낸 것이다. 그 결과 약 10도와 38도에서 가장 큰 강도를 갖는 것으로 나타났다. 이와 같이 예를들어 주발광각이 10도와 38도라고 할 때, 이들 주발광각에 대응되는 광선을 콜리메이팅시킬 수 있는 프리즘각(αn)을 구하고자 한다.

상기 수학식 7에서 주발광각(Ωn)에 10도와 38도를 대입하여 프리즘각(αn)을 구하면 각각 19.7도와 59.5도가 된다. 이에 따라 주발광각이 10도인 광선(L1)이 지나가는 제1영역(D1)에서는 프리즘각(α1)을 19.7도로 설계하고, 주발광각이 38도인 광선(L2)이 지나가는 제2영역(D2)에서는 프리즘각(α2)을 59.5도로 설계한다. 이와 같은 방법으로 주발광각에 대응되는 영역의 프리즘각(αn)을 설정함으로써 집광효율을 크게 향상시킬 수 있다.

상기 예에서는 상기 프리즘부(20)를 각 영역에 하나씩 형성한 예를 설명하였지만, 도 8b에 도시된 바와 같이 프리즘부를 다수개로 구성할 수도 있다. 이와 같이 다수개의 프리즘부를 구비하는 경우, 동일 영역에 있는 프리즘부의 프리즘각(αn)은 동일한 크기로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 다수개의 프리즘부가 동심원 구조로 되는 것이 바람직하다. 이와 같이 함으로써 주발광각으로 발산되는 광을 효율적으로 집광시킬 수 있다.

이밖에, 도 9에 도시된 바와 같이 상기 콜리메이팅 렌즈(18)가 상기 제1영역(D1)과 제2영역(D2)에 있는 프리즘부의 출사면(22')이 연속적으로 이어진 다면렌즈형태로 구성될 수 있다. 이 경우에는 출사면(22')이 연속적으로 이루어져 있으므로 출사광이 제1영역(D1)과 제2영역(D2)의 경계지점에서 다른 방향으로 발산될 가능성이 적은 이점이 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 콜리메이팅 시스템으로서 도 10을 참조하면, 상대적으로 큰 광강도 분포를 나타내는 적어도 하나 이상의 주발광각(Ωn)을 갖는 광원(1)과 상기 주발광각(Ωn)으로 입사되는 광을 콜리메이팅시키는 회절광학소자(28)를 구비한다. 여기서, 도 5에서와 동일한 참조 번호는 동일한 기능을 하는 동일한 부재를 가리키며, 상기 광원(1)은 적어도 하나 이상의 주발광각(Ωn)에서 상대적으로 큰 광강도를 갖는 지향성을 나타낸다. 한편, 상기 적어도 하나 이상의 주발광각(Ωn)에 대해 각각 대응되는 상기 회절광학소자(28)의 격자 간격은 다음과 같이 설계된다.

여기서, n은 자연수이고, λ는 입사광의 파장을 나타낸다. 예를 들어, 530nm 파장의 광이 10도와 38도의 주발광각(Ωn)을 가질 때, 상기 회절광학소자(28)는 주발광각이 10도인 광선이 입사되는 제1영역(D1')과 주발광각이 38도인 광선이 입사되는 제2영역(D2')을 갖는다. 상기 제1영역(D1')에서는 상기 수학식 8에 따라 격자 간격(d1)이 3㎛이고, 상기 제2영역(D2')에서는 격자 간격(d2)이 0.86㎛가 되도록 설계한다. 이와 같이 적어도 하나 이상의 주발광각에 대응되는 격자 간격을 갖는 영역으로 분할된 회절광학소자를 이용하여 집광효율을 높일 수 있다.

다음은, 본 발명에 따른 콜리메이팅 시스템을 채용한 화상 표시 장치에 대해 설명한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 투사형 화상 표시 장치는 서로다른 파장의 빔을 조사하는 제1, 제2 및 제3 광원(30R)(30G)(30B); 상기 제1, 제2 및 제3 광원(30R)(30G)(30B)으로부터 입사된 광을 콜리메이팅시키는 콜리메이팅 렌즈(33); 상기 콜리메이팅 렌즈(33)를 통과한 광을 합성시키는 광합성유닛(35); 상기 광합성유닛(35)을 통해 동일 경로로 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자(45); 상기 디스플레이 소자(45)에 의해 형성된 화상을 스크린(50)쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛(48);을 포함한다.

상기 제1 내지 제3 광원(30R)(30G)(30B)는 서로 다른 파장의 빔을 조사하는 광원으로서, 예를 들어 상기 제1광원(30R)은 적색광을, 상기 제2광원(30G)은 녹색광을, 상기 제3광원(30B)은 청색광을 조사한다. 상기 제1 내지 제3광원(30R)(30G)(30B)으로는 넓은 발광각 분포를 갖는 광 중 다른 발광각에 비해 상대적으로 큰 광강도를 갖는 주발광각(Ωn:도 5참조)을 적어도 하나 이상 갖는 광원을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, LD나 LED와 같은 광원을 사용할 수 있으며, 이러한 광원들을 어레이 구조로 배열하여 화상 표시 장치에 필요한 광량을 확보할 수 있다.

또한, 상기 콜리메이팅 렌즈(33)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 적어도 하나 이상의 주발광각(Ωn)에 각각 대응되는 프리즘각(αn)을 갖는 프리즘부(20)를 구비한다. 상기 주발광각(Ωn)을 가지고 입사되는 광선이 각각에 대응되는 프리즘부(20)를 통과하면서 콜리메이팅되어 상기 광합성유닛(35)으로 향하게 된다.

서로 다른 방향에서 출사된 R,G,B 삼색빔이 상기 광합성유닛(35)에 의해 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사되어 같은 방향으로 진행하게 된다. 상기 광합성유닛(35)은 예를 들어 다이크로익 미러, X프리즘 및 X형 회절광학소자 중 어느 하나일 수 있다.

그런 다음, 상기 디스플레이 소자(45)에 입사된 빔은 화상을 형성하기 위한 입력 신호에 따라 화소 단위로 on-off 제어되어 상기 투사 렌즈 유닛(48)을 통과하게 된다. 상기 디스플레이 소자(45)는 예를 들어 화상 신호에 따라 마이크로미러의 on-off 스위칭 동작에 의해 칼라 화상을 구현하는 가동 미러 장치이거나 입사빔을 편광 변조시킴으로써 칼라 화상을 구현하는 액정 표시 소자일 수 있다.

또한, 상기 광합성유닛(35)과 상기 디스플레이 소자(45) 사이의 광경로상에 빔의 세기를 균일하게 하기 위한 인티그레이팅 로드나 플라이아이 렌즈와 같은 균일광 형성수단(40)이 더 배치된다. 그리고, 상기 광합성유닛(35)을 경유한 빔을 상기 균일광 형성수단(40)으로 집속시키는 제1 릴레이 렌즈(38)와 상기 균일광 형성수단(40)으로부터 출사된 빔을 상기 디스플레이 소자(45)쪽으로 집속시키는 제2 릴레이 렌즈(42)가 더 구비될 수 있다.

상기 콜리메이팅 렌즈(33)에 의해 평행광으로 입사되어 상기 광합성유닛(35)에 의해 단일 경로로 합성된 빔은 상기 제1 릴레이 렌즈(38), 균일광 형성수단(40) 및 제2 릴레이 렌즈(42)를 경유하여 균일한 상태로 상기 디스플레이 소자(45)로 입사된다. 그리고, 상기 디스플레이 소자(45)에 의해 화상 신호에 따라 화소별로 on-off 스위칭되어 칼라 화상을 형성하게 된다. 이렇게 형성된 칼라 화상은 상기 투사 렌즈 유닛(48)에 의해 확대되어 스크린(50)에 맺힌다.

본 발명에 따른 콜리메이팅 렌즈 및 콜리메이팅 시스템은 적어도 하나 이상의 주발광각을 갖는 광원에서 조사된 광을 각각의 주발광각에 대응되는 프리즘각을 갖는 프리즘부에 의해 콜리메이팅시킴으로써 집광효율을 높일 수 있다. 이는 매우 넓은 각도 범위로 발산되는 광원의 집광 효율을 증가시키는데 적합하다.

또한, 이러한 콜리에이팅 시스템을 투사형 화상 표시 장치에 채용하여 광원에서 넓은 각도 범위로 발산된 광을 고효율로 집광시켜 투사광학계로 보냄으로써 전력소모를 줄일 수 있다. 뿐만 아니라, 기존에 많이 사용되던 방전 램프를 LED와 같은 광원으로 대체함으로써 수명이 길고, 점등시간이 짧으며 화질이 우수한 컬러 화상 표시 장치를 제공할 수 있다.

Claims

적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원;

상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 형성된 콜리메이팅 렌즈;를 포함하고,

상기 프리즘부는 상기 주발광각 Ω_n에 대해 상기 프리즘각 αn이 다음의 조건식을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.

<조건식>

(n은 상기 콜리메이팅 렌즈의 굴절률)
삭제
제 1항에 있어서,

상기 적어도 하나 이상의 프리즘부가 동심원 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 콜리메이팅 렌즈가 상기 출사면이 연속적으로 이어진 다면렌즈 형태로 된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.
제 3항에 있어서,

상기 광원은 LED 또는 LD인 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.
제 5항에 있어서,

상기 광원은 어레이 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.
적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원;

상기 적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에 대응되는 격자 간격을 갖는 적어도 하나 이상의 영역으로 분할된 회절광학소자;를 포함하고,

상기 회절광학소자의 격자 간격 dn은 다음 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.

<조건식>

여기서, n은 자연수이고, λ는 입사광의 파장을 나타낸다.
제 7항에 있어서,

상기 광원은 LED 또는 LD인 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.
적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원;

상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 형성된 콜리메이팅 렌즈;

상기 콜리메이팅 렌즈를 경유하여 평행하게 입사된 광을 파장에 따라 투과 또는 반사시키도록 된 광합성유닛;

상기 광합성유닛에 의해 한 방향으로 입사되는 빔을 입력된 화상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자;

상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하고,

상기 프리즘부는 상기 주발광각 Ω_n에 대해 상기 프리즘각 αn이 다음의 조건식을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 시스템.

<조건식>

(n은 상기 콜리메이팅 렌즈의 굴절률)
삭제
제 9항에 있어서,

상기 프리즘부가 적어도 하나 이상의 동심원 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 콜리메이팅 렌즈가 상기 출사면이 연속적으로 이어진 다면렌즈 형태로 된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 광원은 LED 또는 LD인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 13항에 있어서,

상기 광원은 어레이 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 9항에 있어서,

상기 광합성유닛은 다이크로익 미러, X프리즘 및 X형 회절광학소자 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
제 15항에 있어서,

상기 광합성유닛과 상기 디스플레이 소자 사이의 광경로상에 빔의 세기를 균일하게 하기 위한 균일광 형성수단이 더 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
적어도 하나 이상의 주발광각 Ω_n에서 상대적으로 큰 강도로 발광하는 발광각 분포를 갖는 광원으로부터 조사된 광을 콜리메이팅시키는 렌즈로서,

상기 주발광각 Ω_n에 대응되는 프리즘각 αn으로 기울어진 출사면을 갖는 적어도 하나 이상의 프리즘부가 구비되고, 상기 주발광각 Ω_n에 대해 상기 프리즘각 αn이 다음의 조건식을 만족하도록 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 렌즈.

<조건식>

(n은 상기 콜리메이팅 렌즈의 굴절률)
삭제
제 17항에 있어서,

상기 적어도 하나 이상의 프리즘부가 동심원 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 렌즈.
제 17항에 있어서,

상기 출사면이 연속적으로 이어진 다면렌즈 형태로 된 것을 특징으로 하는 콜리메이팅 렌즈.