KR100456492B1

KR100456492B1 - Lcd프로젝터용편광조명시스템

Info

Publication number: KR100456492B1
Application number: KR10-1998-0707698A
Authority: KR
Inventors: 데니스 에프. 밴더워프
Original assignee: 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1997-03-17
Publication date: 2005-01-15
Also published as: DE69713081T2; ES2175397T3; WO1997037266A1; CA2247435A1; DE69713081D1; KR20000005070A; AU2421697A; EP0890128B1; US5995284A; EP0890128A1; JP2001501317A; TW307832B; CN1214775A

Abstract

LCD 프로젝션에 사용되는 선형 편광을 효율적으로 생성하는 조명 시스템(10)이 기술된다. 편광 빔 분할기(16) 및 반파 지연기 플레이트(20)는 공통 편광 방향을 갖는 2개의 인접한 시준 광 빔을 생성한다. 이러한 인접 빔은 그 어스펙트 비가 LCD 포맷과 정합하도록 순차적으로 변환된 단일 시준 편광 빔으로 공간적으로 집적(22)된다.

Description

ＬＣＤ 프로젝터용 편광 조명 시스템 {POLARIZED ILLUMINATION SYSTEM FOR LCD PROJECTOR}

프로젝션 시스템에서 액정 디스플레이(LCD) 장치의 사용이 증가함에 따라 효율적인 편광원이 요구되고 있다. 편광은 통상적으로 흡수 편광기 또는 편광 빔 분할기(PBS) 큐브를 통해 생성되어 왔다. 편광 빔 분할기에서는 광의 절반이 반사되고, 그 반사된 편광은 버려지거나 또는 투과된 빔과 동일한 편광성으로 변환된다. 변환되는 경우, 반사된 빔은 투과된 빔을 따라 LCD로 되돌아감으로 단순한 흡수 편광기를 사용하는 것보다 더 밝은 편광원을 만든다.

조명 시스템에서 편광을 변환시키는 초기 응용예로는, 제헨더(Zehender)의 "편광을 갖춘 자동차용 헤드라이트"[Lichttechnik, pp.100-103, 1973년]에 기술되어 있는 바와 같은 자동차 헤드램프에 관한 것이 있다. 상기한 초기 설계에 있어서는 분리된 빔의 공간적 재결합을 달성하거나 빔 단면을 제어하려는 어떠한 시도도 없었다. 이러한 기술은 LCD 프로젝션 시스템의 출현으로 새롭게 주목받고 있는데, 예를들면, 이마이(Imai)등의 "고명도 액정 광 밸브 프로젝터용의 신규한 편광 변환기"[SPIE Proceedings, vol.1225, pp.52-58, 1990년] 및 신스케(Shinsuke)등의 "고휘도 LCD 프로젝터를 위한 편광-변환 광학"[Proceedings of the SID, vol.32/4, pp.301-304, 1991년]에 기술되어 있다.

일본 특허출원(공개) 제 61-122626호에는 한 쌍의 웨지 프리즘을 통해 LCD 평면에서 분리된 빔을 공간적으로 집적하는 편광 조명장치가 기술되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 광원(1), 콜리메이터(2), PBS 큐브(3), 직각 프리즘(4), 반파 지연기(5), 웨지 프리즘(6, 7), LCD 패널(8), 프로젝션 렌즈(9)를 사용한다. 빔들이 수렴하므로 웨지 프리즘과 LCD 간에는 상당한 거리를 두어야 하며 LCD의 입사각이 작게 유지되어야 하는데, 이에 따라 장치의 사용에는 상당한 제약이 있다.

미국 특허 제 4,913,529 호 및 제 4,969,730 호는 조향 프리즘으로 LCD에서 분리된 빔들을 결합하는 편광 플레이트 또는 PBS 큐브를 이용하는 변환 편광 프로젝션 조명 시스템을 개시하고 있다. 미국 특허 제 5,381,278 호에서는 수렴 렌즈 및 발산 렌즈를 사용하여 분리된 빔들을 LCD 패널로 되돌린다. 일본 특허출원(공개) 제 71-99185 호에서는 이중 편광 빔 분할기를 사용하여 장방형 단면의 빔을 얻었지만 분리된 빔의 공간적 재결합은 없었다. 유럽 특허출원 제 615,148 호는 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩쳐링 코포레이션(3M - 본 발명의 양수인)에 양도된 유럽 특허출원 제 573,905 호에서 처럼 광을 광원 반사기쪽으로 역으로 재순환시켜 편광변환 및 공간적 재결합을 달성한다. 미국 특허 제 5,181,054 호는 미국 특허 제 5,428,469 호(3M에 양도됨)에서 처럼 LCD를 통해 빔을 반대 방향으로 보내어 분리된 빔의 공간적 재결합을 달성한다. 미국 특허 제 5,446,510 호는 분리된 빔에 대한 공통 시준각을 구했지만 공간적 집적은 이루지 못했다.

미국 특허 제 5,042,921 호 및 제 5,124,841 호에는 굴절 마이크로프리즘에 의해 달성되는 공간적 집적 기능을 갖춘 편광 변환기가 기술되어 있다. 유럽 특허출원 제 453,500 호에 기재된 편광 변환기는 최초 빔의 어스펙트비를 유지하지만 두 개의 LCD를 사용해야 하며, 유럽 특허출원 제 456,427 호에서는 사각형 방출 개구를 가진 램프 반사기로부터 역 반사를 이용하여 빔 사이즈를 LCD 패널과 매칭시킨다. 이러한 시스템들의 효율성은 광학장치의 복잡성, 반사 코팅의 품질, 공간적 재결합 및 빔 형성의 정도, 굴절소자의 높은 색 분산성등에 의해 제한된다.

분리된 빔들은 일반적으로 강도 및 색상 온도가 다르기 때문에 분리된 빔의 공간적 집적이 중요성을 갖는다. LCD로 입사하는 빔의 시준도 중요한 것인데, 이러한 타입의 디스플레이 장치 대부분은 공통적인 작은 입사 각도의 조명 광에서 가장 잘 동작하기 때문이다. 또, 시준된 광은 필드 렌즈에 의해 더욱 효율적으로 프로젝션 렌즈에 초점이 맞춰질 수 있다. 빔 형성의 중요성은 LCD의 사각형 개구를 통해 최대의 광을 투과하는데 있다. 마지막으로, 프로젝션 장치의 크기를 줄여 소형화하는 것이 바람직하다. 전술한 시스템중 어느 것도 모든 면에서 최적의 성능을 제공하지 못하고 있다.

<발명의 요약>

본 발명은 LCD 프로젝터용으로 특히 적합한 편광 조명 시스템을 제공하며, 이 시스템은 일반적으로 광원, 광원으로부터 광을 입사빔으로 시준시키는 수단, 입사빔을 제1 편광 상태를 갖는 제1 빔과 제2 편광 상태를 갖는 제2 빔으로 분리시키는 수단, 상기 제1 빔을 상기 제1 편광 상태에서 상기 제2 편광 상태로 변환시키는 지연기 수단, 상기 제1 및 제2 빔을 공간적으로 집적하여 어스펙트비를 갖는 시준된 방출빔을 생성하는 집적 수단, 상기 방출빔의 어스펙트비를 변동시키는 수단을 구비한다. 집적 수단은 평판면과 상기 평판면에 대향하는 프리즘 홈이 있는 면을 가진 제1 마이크로프리즘 소자와, 또다른 평판면과 상기 또다른 평판면에 대향하는 또다른 프리즘 홈이 있는 면을 가지며 프리즘 홈이 있는 면이 상기 제1 마이크로프리즘 소자와 마주하고 있는 제2 마이크로프리즘 소자를 갖는 공간적 집적기 셀을 구비하는 것이 바람직하며, 제1 및 제2의 일반적으로 대향하는 반사면이 각각 제2 마이크로프리즘 소자의 제1 및 제2 측면에 인접한다.

광을 분리하는 수단은 제1 및 제2 빔을 생성하는 편광 빔 분할기(PBS)를 구비하며, PBS는 제1 및 제2 빔을 각각 제1 및 제2 반사 웨지 프리즘으로 향하게 한다. 몇가지 실시예에서, 공간적 집적기 셀은 제1 빔 압축 소자와 결합된 방출 소자를 가지며, 제2 빔 압축 소자가 제1 빔 압축 소자와 인접하게 배치되어 어스펙트비를 변동시킨다. 제1 빔 압축 소자는 포지티브 실린더 프레넬 렌즈이고, 제2 빔 압축 소자는 네가티브 실린더 렌즈일 수 있다. 대안적으로, 제1 빔 압축 소자가 제1 마이크로프리즘 소자이고, 제2 빔 압축 소자가 제1 마이크로프리즘 소자에 대해 빗각으로 배치된 제2 마이크로프리즘 소자일 수 있다. 방출빔의 어스펙트비를변동시키는 수단은 추가적으로 방출빔이 대략 90°편향하도록 설계될 수 있다.

본 발명은, 시준된 편광의 변환된 2차 빔을 발생시키고, 완전 내부 반사 선형 마이크로프리즘을 사용하여 최소의 색 분산으로 편광 및 시준 상태를 유지하면서 상기 빔과 1차 빔을 공간적으로 재결합함으로써 종래 기술의 결점을 극복한다. 공간적으로 집적된 빔의 어스펙트비는 LCD 패널의 포맷에 매칭하도록 변환된다. 광원의 방향으로 빔을 역-반사 또는 재순환시킬 필요가 없으며, LCD 패널을 통과하는 하나의 시준된 빔은 더욱 효율적으로 프로젝션 렌즈에 초점이 맞춰질 수 있다.

본 발명은 일반적으로 광학 조명 시스템에 관한 것으로, 특히 어스펙트비를 제어하기 위한 변형 수단을 포함하는 신규한 공간적 집적기를 갖춘 편광 조명 시스템에 관한 것인데, 이 시스템은 특히 액정 디스플레이 타입의 전자식 프로젝션 디스플레이와 함께 사용하기 적합한 것이다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하면 이해하기 쉬운데, 여기서

도 1은 웨지 프리즘 빔 집적기를 사용하는 종래 기술의 편광 조명 장치를 도시한 것이고;

도 2는 본 발명의 편광 조명 시스템의 한 실시예를 도시한 것이며;

도 3은 본 발명에서 사용되는 공간적 집적기 셀의 구성을 도시한 것이며;

도 3a는 도 3의 공간적 집적기에서 선형 마이크로프리즘 소자의 구조를 확대 도시한 것이며;

도 4는 포지티브 및 네가티브 실린더 렌즈를 사용하는 종래의 어스펙트비 변환기의 한 종류를 도시한 것이며;

도 5는 포지티브/네가티브 실린더 프레넬 렌즈를 본 발명에 적용한 것을 도시한 것이며;

도 6은 색 분산을 최소화한 동일한 프리즘 쌍을 사용하는 종래 기술의 변성빔 압축을 도시한 것이며;

도 7은 동일한 프레넬 프리즘을 사용하여 변성 빔 압축을 하는 본 발명의 공간적 집적기를 도시한 것이며;

도 8은 90。빔 편향 및 최소의 색 분산을 보이는 프리즘 쌍을 이용한 변성 빔 압축을 도시한 것이며;

도 9는 변성 빔 압축기인 반사 웨지 프리즘을 도시한 것이며;

도 10은 결합된 공간적 집적기/변성 빔 압축기를 도시한 것이며;

도 11은 본 발명의 실시예를 이용한 LCD 프로젝터를 도시한 것이며;

도 12는 PBS 큐브와 연관된 직각 프리즘이 필요없는 본 발명의 또다른 실시예를 도시한 것이다.

도면을 참조하면, 특히 도 2에는 본 발명의 편광 조명 시스템의 한 실시예(10)가 도시되어 있다. 시스템(10)은 특히 액정 디스플레이(LCD) 프로젝터와 함께 사용하기 적합한 것이며, 일반적으로 광원 또는 램프(12), 콜리메이터 또는 포물면 반사기(14), p-편광 및 n-편광을 분리시키는 편광 빔 분할기(PBS) 형태의 수단(16), 편광 빔중 하나(여기서는 반사된 빔)를 다른 편광 빔(투과된 빔)과 평행하게 되돌리는 직각 프리즘 반사기 형태의 수단(18), 반파 지연기 플레이트(20), 공간적 집적기 셀(22), 분석기(24), LCD 패널(26), 프로젝션 렌즈(28)를 구비한다. 실시예(10)는 싱글-패널 투과성 LCD 프로젝터이지만, 본 기술에 숙련된 사람이면 일반적인 원리는 다수의 패널을 사용하는 컬러 및 유사-컬러 투과성 LCD 프로젝터나 반사성 LCD 광 밸브 프로젝터에도 확장될 수 있다는 것을 알 것이다.

광원(12)으로부터 무작위적으로 편광된 광은 포물면 반사기(14)(또는 다른 수단)에 의해 시준되어 PBS 큐브(16)로 들어간다. p-편광은 투과되고 반사된 s-편광은 직각 반사 프리즘(18)에 의해 90。회전하며, 여기서 반파(λ/2) 지연기 플레이트(20)에 의해 p-편광으로 변환된다. 인접하며 공간적으로 분리되어 있는 시준된 광선 빔들이 마이크로프리즘 공간적 집적기 셀(22)로 입사하며 여기서 공간적으로 집적되어 단일한 시준된 편광 빔으로 방출된다. 부품(12 내지 18)은 종래 기술에 공지된 것이므로 임의의 통상적인 부품이라도 상관없다. 따라서, 실시예(10)에서 주요한 신규성을 갖는 것은 공간적 집적기(22)이다.

도 3은 공간적 집적기 셀(22)을 도시한 것이다. 인접한 입사빔 각각은 일련의 60。등변 선형 마이크로프리즘(34)(도 3a 참조)으로 구성된 제1 마이크로프리즘 소자(32)에 의해 동일하게 편향된다. 광의 절반은 반대쪽에 위치한 제2 마이크로프리즘 소자(36)로 직접 통과하며, 다른 절반은 측면 거울(38 및 40)에 반사된 다음 반대쪽 마이크로프리즘 소자(36)로 통과한다. 셀(22)의 길이를 제어하면 두 빔들은 공간적으로 집적되고 시준된 빔으로서 셀에서 방출된다. 공간적 집적기 셀 길이 L = Atan(π/6) 이고, 여기서 A는 셀 높이의 절반이며(도 2 참조), 셀(22)의 중앙으로 입사하는 광선은 셀의 엣지에서 방출된다. 도 3a는 제1 선형 마이크로프리즘 소자(32)의 확대된 단면을 도시하는데, 여기서 모든 프리즘각 α = 60。, 편향각 δ = 60。이다. 모든 광선 편향은 내부 전반사(TIR)에 의해 발생하므로, 말하자면 공기와 마이크로프리즘 소자간의 경계면의 입사각이 제로(0)이므로, 굴절이발생하지 않고 따라서 어느쪽 마이크로프리즘 소자에서도 색 분산이 일어나지 않는다. 완전한 시준에서 약간 벗어난다 하더라도, 마이크로프리즘이 60。등변 삼각형이므로, 표면에서 굴절되고 또한 TIR면으로부터 반사되는 광선에 대한 색 분산은 거의 발생되지 않는다.

PBS 큐브(16)가 어스펙트비 AR = 1:1를 갖는 인접한 사각 빔들을 형성하므로, 공간적 집적기 셀로 들어오고 나가는 편광 변환된 빔은 AR = 2:1을 갖는다. 대부분의 LCD 패널은 AR = 4:3 = 1.33 이므로, AR은 LCD 패널의 효과적인 조명을 위해 조절되어야 한다. 광 빔의 방향을 보전하는 어스펙트비 변환 방법의 한가지는 도 4에 도시된 것처럼 포지티브 및 네가티브 실린더 렌즈(42 및 44)를 각각 사용하는 것이다. 본 발명에서는 상기 방법을 변형하여 도 5에 도시한 것처럼 공간적 집적기 셀(48)의 방출면에 포지티브 실린더 프레넬 렌즈(46)를 형성하였다. 네가티브 실린더 렌즈(50)는 연속적으로 또는 프레넬 타입으로 만들 수 있다.

어스펙트비 변환 또는 변성 빔 압축 방법의 또다른 예는 도 6에 도시한 것처럼 한 쌍의 동일한 프리즘을 사용하는 것이다. 제1 프리즘(52)의 색 분산은 제2 프리즘(54)의 반대쪽 분산에 의해 소멸되며, 시준된 광의 방향은 보전된다. 본 발명에서는 공간적 집적기 셀(58)의 방출 소자(56)상의 일련의 선형 마이크로프리즘으로써 제1 소자를 형성하여 유사한 효과를 얻을 수 있다. 제2 선형 마이크로프리즘 소자(60)는 도 7에 도시된 바와 같이 제1 소자의 광선 편향과 동일한 빗각 δ으로 설정된다. 예를들어, 프리즘각 α = 40.52。, δ = 35.25。인 아크릴 프라스틱(n_d= 1.492)의 경우, 빔의 어스펙트비는 2/1에서 4/3으로 변환되며 색 분산은 없다.

도 8에 도시된 바와 같이 두 개의 프리즘을 사용하여 90。빔 편향으로 본 발명과 연관한 변성 빔 압축을 실시할 수도 있다. 여기서 제1 굴절 프리즘(62)에 뒤이은 제2 프리즘(64)은 굴절 및 내부 전반사를 통해 빔을 편향시킨다. 도시된 것처럼 정점각 및 경사각을 지정함으로써 제1 프리즘의 색 분산은 제2 프리즘의 분산에 의해 소거된다. 예를들면, 광학 크라운 유리(n_d= 1.523)를 프리즘으로 사용하고, φ₁= 30。, φ₂= 8。,α₁= 18.6。, α₂= 68。, α₃= 38.2。이면, 빔은 AR = 2:1에서 AR = 4:3으로 변환되며 색 분산은 거의 없다.

공간적 집적기와 LCD 패널 사이에 90。의 빔 편향이 도입되는 경우, 원하는 어스펙트비 변환을 달성하기 위한 몇가지 다른 방법이 있다. 한 방법은 도 9에 도시된 것으로, 반사 웨지 프리즘(66)을 사용하는 것이다. AR = 2:1인 입사빔은 경사각 φ 및 프리즘 웨지각 α을 특정화하여 AR = 4:3인 출력빔으로 변환된다. 여기서

φ ≒ atan(A'/A),

α = (θ-θ')/2 이고,

A' = 압축된 방출빔의 폭,

A = 입사빔의 폭,

θ = 굴절면에서의 방출하는 반사 광선의 입사각,

θ' = 굴절면에서의 입사 광선의 굴절각이다.

제시된 θ값은 개략치이다. 실제로는 프리즘 두께의 변동 및 그에 대한 방출빔 압축의 효과를 감안해야 한다. 그러므로, 원하는 어스펙트비를 달성하도록 방출빔이 압축될 때까지 θ 및 α 는 반복적으로 조절된다. 광학 크라운 유리(n_d= 1.523)의 반사 웨지 프리즘(66)에서 θ ≒ 17.0。및 α ≒ 13.9。이면, 빔 압축비 A'/A = 0.375가 얻어질 수 있다.

도 10에 도시한 공간적 집적기(70)에서 이중 입사빔의 변성 빔 압축 및 공간적 집적은 반사 웨지 프리즘(72, 74) 및 보조 평판 측면 거울(76, 78)을 이용하여 수행된다. 프리즘 편향각 δ은 60。이고, 60。선형 마이크로프리즘 소자(80, 82)의 입사각은 60。이다. 도시된 도면에서,

A' = (4/3)A,

φ ≒ atan((cos(π/6)-C cos(π/3)) / (C cos(π/3) + cos(π/6))),

α = (θ-θ')/2 이고,

C = 웨지 프리즘의 변성 압축 상수,

θ = 웨지 프리즘의 굴절면에서의 방출하는 반사 광선의 입사각,

θ' = 웨지 프리즘의 굴절면에서의 입사 광선의 굴절각,

φ = 웨지 프리즘의 경사각이다.

C = 2/3이고, 동일한 편광의 두 개의 인접한 시준된 입사빔에서, 각각의 단면 A x A은 어스펙트비 AR = 4:3 이고 단면이 4A/3 x A인 집적되고 시준된 편광 방출빔으로 결합된다. 각각의 반사 웨지 프리즘은 굴절율 n_d= 1.523, θ = 26.0。및 α = 15.2。를 갖는다. 도 10의 시스템에서 웨지 프리즘의 반사면은 일반적으로 대향하지만 평행하지는 않다. 도 11는 상기한 결합된 공간적 집적기 및 변성 빔 압축기를 사용하는 소형의 LCD 조명 및 프로젝션 시스템(84)을 도시한다.

도 12는 두 개의 반사 프리즘(88, 90) 및 하나의 60。마이크로프리즘 소자(92)를 사용하여 두 빔을 공간적으로 집적하고 어스펙트비를 변환하는 편광 변환기(86)를 도시한다. 시준된 광이 편광 빔 분할기(94)로 들어오면 p-편광은 투과되고 s-편광은 반사되어 반파 지연기(96)에 의해 p-편광으로 변환된다. 45。입사각으로 반사 프리즘으로 들어오는 두 빔은 상수 C에 의해 압축되고 60。의 각도로 프리즘을 나온다. 반사 프리즘의 입사빔과 방출빔 간에는 75。편향각 δ이 존재한다. 압축된 빔은 60。마이크로프리즘 소자에 의해 하나의 시준된 편광빔으로 공간적으로 집적된다. 어스펙트비 AR = 1를 갖는 입사빔은 굴절율 n_d= 1.523, 정점각 α = 10.3。, 경사각 θ = 26.0。, 변성 압축 상수 C = 2/3을 갖는 반사 프리즘을 사용하면, 어스펙트비 AR = 4:3을 갖는 방출빔으로 변환될 수 있다.

싱글 패널 LCD 프로젝션 시스템을 본 발명의 성분들을 평가하기 위한 광학적 브레드보드로 구성하였다. 구형 후면 반사기를 가진 24볼트, 250와트 텅스텐-할로겐 램프(EHJ 타입)가 한 쌍의 유리 강화 렌즈를 통해 ≒50 mm의 시준된 광선 빔을 발생시킨다. 빔은 32 mm X 32 mm 사각 개구로 마스킹되며, 이 사각 개구 근처에열 반사 유리를 배치한다.

광대역 450-680 nm PBS 큐브(Melles Griot #03 PBB 007)가 투과되는 p-편광 빔 및 반사되는 s-편광 빔을 발생한다. 45。비코팅 프리즘(Edmund Scientific #32531)이 반사된 빔을 내부 전반사에 의해 90。편향시켜 투과된 빔에 근접시킨다. s-편광 빔은 반파 지연기 시트(Polaroid #605208)에 의해 p-편광 빔으로 변환된다. 공간적 집적기 셀이 두 개의 선형 60。마이크로프리즘 소자를 사용하여 구성되는데, 각각의 소자는 32mm 너비, 64mm 높이, 2mm 두께의 아크릴이며, 각각의 마이크로프리즘 폭 = 0.25mm이다. 마이크로프리즘 소자의 간격은 L = 18.5mm이다. 두 빔의 공간적 집적 및 공통 편광은 공간적 집적기 셀로부터의 출력을 검사하여 검증된다.

변성 빔-압축 반사 웨지 프리즘은 100mm의 길이, 38mm의 너비, 웨지각 = 14.3。을 갖는 아크릴 프라스틱(n_d= 1.492)으로 구성된다. 반사 웨지 프리즘은 공간적 집적기에서 나오는 빔 면적을 64mm X 32mm (AR = 2:1)에서 32mm X 32mm (AR = 4:3)로 변경시킨다.

방출면에 분석기를 가진 VGA 호환성 1.3" 대각선 단색 LCD 모듈(Seiko Epson #P13VM115/125)에 웨지 프리즘에서 나오는 시준되고 편광된 광선 빔이 조사된다. 한 면만 볼록한 필드 렌즈가 LCD 모듈의 광을 3" 초점 길이, f/2.5 코팅 수차보정 프로젝션 렌즈(JML Optical Industries)에 초점을 맞춘다. 변환된 편광의 출력이 주 빔에 더해지는 경우, 분광-물리학 명도 스폿 계측기를 사용하여 측정된 투영된스크린 영상의 명도 증가는 ≒70%이었다.

본 발명이 특정 실시예를 참고하여 설명되었지만, 상기한 설명이 제한적인 의미는 아니다. 설명된 실시예의 여러 가지 변형예나 본 발명의 대안적 실시예는 본 기술분야에 숙련된 사람에게는 본 발명의 설명을 참고하면 쉽게 이해될 수 있는 것이다. 그러므로 이러한 변형예는 첨부된 청구범위에 규정한 바와 같은 본 발명의 정신이나 범주에서 벗어나지 않고도 이루어질 수 있는 것이다.

Claims

적어도 두 개의 시준된(collimated) 광 빔 - 상기 광 빔은 각각 복수의 광선들을 포함함 - 을 공간적으로 통합하는 물품(article)에 있어서,

제1 반사면;

상기 제1 반사면에 대체로 대향하는 제2 반사면;

상기 적어도 두 개의 시준된 광 빔으로부터의 상기 복수의 광선들을 상기 제1 및 제2 반사면으로 편향시키는 제1 마이크로프리즘 소자

- 상기 제1 마이크로프리즘 소자는

상기 적어도 두 개의 시준된 광 빔을 향하는 제1 평판면과,

상기 제1 평판면에 대향하고, 제1 복수의 프리즘 홈(prismatic groove)들을 포함하는 제2 면을 포함함 - 및

상기 광 빔으로부터 편향되고 상기 제1 및 제2 반사면에 의해 반사되는 상기 복수의 광선들을 수집하며, 상기 수집된 광선들을 방출빔으로 시준하는 제2 마이크로프리즘 소자

- 상기 제2 마이크로프리즘 소자는

상기 편향된 복수의 광선들을 향하고, 제2 복수의 프리즘 홈들을 포함하는 제1 면과,

상기 제1 면에 대향하는 제2 평판면을 포함함 -

를 포함하는 물품.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 반사면은 각각 제1 및 제2 반사 웨지 프리즘(reflectorized wedge prism) 상에 형성되는 물품.
광원;

상기 광원으로부터의 광을 입사빔으로 시준하기 위한 시준 수단;

상기 입사빔을 제1 편광 상태를 갖는 제1 빔과 제2 편광 상태를 갖는 제2 빔으로 분리하기 위한 분리 수단;

상기 제1 빔을 상기 제1 편광 상태에서 상기 제2 편광 상태로 변환시키기 위한 변환 수단; 및

시준된 방출빔을 생성하기 위하여 상기 제1 및 제2 빔을 공간적으로 통합하기 위한 제1항에 기재된 물품

을 포함하는 편광 조명 시스템.
제3항에 있어서,

상기 방출빔의 어스펙트비(aspect ratio)를 변동시키기 위한 변동 수단을 더 포함하는 편광 조명 시스템.
제1항에 기재된 물품을 포함하는 전자식 프로젝터로서,

광원;

상기 광원으로부터의 광을 입사빔으로 시준하기 위한 시준 수단;

상기 입사빔을 제1 편광 상태를 갖는 제1 빔과 제2 편광 상태를 갖는 제2 빔으로 분리하기 위한 분리 수단;

상기 분리 수단에 인접하고, 상기 제1 빔을 상기 제1 편광 상태에서 상기 제2 편광 상태로 변환시키기 위한 반파 지연기;

방출 소자에 부착된 제1 빔 압축 소자와, 상기 제1 빔 압축 소자에 인접하여 위치된 제2 빔 압축 소자를 포함하고, 상기 방출빔의 어스펙트비를 변동시키기 위한 수단;

변동된 어스펙트비를 갖는 방출빔을 수신하도록 배치된 디스플레이 수단;

프로젝션 렌즈; 및

상기 디스플레이 수단으로부터 광을 상기 프로젝션 렌즈로 보내도록 배치된 필드 렌즈

를 포함하는 전자식 프로젝터.