KR100633179B1 - 광학계 조명장치 - Google Patents

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KR100633179B1
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Abstract

본 발명은 광학계 조명장치에 관한 것으로서, 특히 광원으로부터 출사되는 광을 균일하게 만드는 광학 소자를 포함하는 광학계 조명장치에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학계 조명장치는 광원에서 방출된 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광이 진행하여 출사되는 출사면이 구비되어 광을 균일하게 하는 광학 소자가 포함되는 광학계 조명장치에 있어서, 상기 광학 소자는 굴절율이 다른 적어도 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학 소자는 전반사를 이용한 라이트 로드인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 광학 소자는 굴절율이 다른 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 광학 소자는 광이 진행하는 제 1매질의 굴절율이 상기 제 1매질을 둘러싼 제 2매질의 굴절율보다 작은 것을 특징으로 한다.
라이트 로드, 전반사

Description

광학계 조명장치{OPTICAL SYSTEM ILLUMINATION APPARATUS}
도 1은 종래의 전반사를 이용한 라이트 로드를 설명하는 도면.
도 2는 종래의 전반사를 이용한 라이트 로드를 통해 광이 진행하는 것을 설명하는 도면.
도 3은 종래의 미러의 반사를 이용한 라이트 로드를 설명하는 도면.
도 4는 본 발명에 따른 광학계 조명장치에서 라이트 로드를 설명하는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 광학계 조명장치에서 라이트 로드의 단면도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 ; 전반사를 이용한 라이트 로드
20 ; 미러의 반사를 이용한 라이트 로드
30 ; 본 발명의 라이트 로드
31 ; 제 1 매질 32 ; 제 2 매질
본 발명은 광학계 조명장치에 관한 것으로서, 특히 광원으로부터 출사되는 광을 균일하게 만드는 광학 소자를 포함하는 광학계 조명장치에 관한 것이다.
최근 TV의 대형화에 따라 프로젝션 시스템이 많이 연구되고 있다. 프로젝션 시스템의 이미지 소자로는 폴리-실리콘(poly-silicon)과, 실리콘 크리스탈(silicon crystal)에 액정을 올린 것과, 나노(nano)기술을 이용한 DMD(Digital Micromirror Device)등이 있다.
이 때, 광원인 램프에서 나온 광은 패널에 최대한 작은 각도 분포를 가지고, 균일(uniform)하게 그리고 패널 모양으로 입사되는 것이 바람직하다.
이러한 역할을 하는 소자를 인터그레이터(intergrator)라 불린다.
가장 많이 쓰이는 인터그레이터에는 플라이-아이(Fry-eye)렌즈와, 라이트 로드(Light rod)가 있다.
상기 플라이-아이 렌즈는 램프에서 나온 광을 여러 면적으로 쪼갠 다음 각각을 패널 상으로 조명시켜서 균일하게 성형(shaping)시킨다.
반면에, 상기 라이트 로드는 일반적으로 길다란 글래스 블록을 놓아 광이 라이트 로드 안에서 전반사하며 진행되도록 하여 균일하게 성형한다.
상기 라이트 로드는 일반적으로 전반사를 이용하는 방법과 미러의 반사를 이용하는 방법이 사용된다.
도 1은 전반사를 이용한 라이트 로드를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 전반사를 이용한 라이트 로드(10)는 길다란 글래스 블록으로서 라이트 로드(10)의 굴절율(n1)이 주위의 굴절율(n2)보다 작은 것을 이용한다.
즉, 굴절율이 다른 두 매질을 지나는 광이 임계각 이상으로 진행하게 되면 매질 사이를 진행하지 못하고 전반사하게 되는 현상을 이용한다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이 입사된 광은 라이트 로트(10) 내부에서 전반사되어 출사측으로 진행하게 된다.
라이트 로드(10)는 이러한 현상을 이용하여 광을 균일하게 되도록 하는 것이다.
즉, 램프에서 방출된 광은 라이트 로드(10)에 입사되고 내부에서 여러번 반사를 일으키면서 라이트 로드(10)를 통과하게 되는데, 이때 라이트 로드의 출사면에는 면 전체에 광이 골고루 퍼지면서 출사하게 된다.
다시말해서, 광원으로 부터 나온 광이 라이트 로드의 출사면으로 진행되어 출사면이 마치 제 2의 균일한 휘도 분포를 갖는 면 광원이 된다.
여기서 라이트 로드(10)의 길이가 길면 길수록 출사면에서의 광은 좀 더 균일해 진다.
상기 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 전반사를 이용한 라이트 로드(10)는 광 효율을 포함한 광학 성능이 우수한 장점이 있으나, 실제 광학계에서 마운팅(mounting)하기가 용이하지 않으며, 특히 마운팅된 부분은 전반사가 되지 않고, 광이 투과되면서 열을 많이 발생하게 된다.
따라서, 상기와 같이 전반사를 이용한 라이트 로드(10)는 신뢰성에 문제가 생기게 된다.
다른 방법으로서 미러의 반사를 이용한 라이트 로드(20)가 도 3에 도시되어 있다.
미러의 반사를 이용한 라이트 로드(20)는 도 1과 도 2에서 설명한 전반사를 이용한 라이트 로드(10)와 대체적으로 형상이 유사하며, 미러를 대략 사각 형상으로 배치하고 그 내부로 광이 진행되도록 한다.
미러의 반사를 이용한 라이트 로드(20)는 광학계에 마운팅하는 것이 상대적으로 용이한 장점이 있으나, 전반사를 이용한 라이트 로드(10)에 비해 광 효율이 떨어지는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 전반사를 이용하여 광 효율을 극대화하면서 광학계 내에 마운팅하는 것도 용이한 광학 소자를 포함하는 광학계 조명장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광학계 조명장치는 광원에서 방출된 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광이 진행하여 출사되는 출사면이 구비되어 광을 균일하게 하는 광학 소자가 포함되는 광학계 조명장치에 있어서, 상기 광학 소자는 굴절율이 다른 적어도 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학 소자는 전반사를 이용한 라이트 로드인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학 소자는 굴절율이 다른 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광학 소자는 광이 진행하는 제 1매질의 굴절율이 상기 제 1매질 을 둘러싼 제 2매질의 굴절율보다 작은 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광학계 조명장치에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명에 따른 광학계 조명장치에서 라이트 로드를 설명하는 도면이고, 도 5는 본 발명에 따른 광학계 조명장치에서 라이트 로드의 단면도이다.
도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 광학계 조명장치의 라이트 로드(30)는 광원에서 방출된 광이 입사하는 입사면이 형성되고, 입사된 광이 전반사를 통해 진행되면 이를 출사하는 출사면이 구비된다.
상기 라이트 로드(30)는 내부 전반사를 통해 입사된 광을 균일하게 되도록 하는 것으로서, 라이트 로드(30)의 출사면은 면 전체에 빛이 골고루 퍼지면서 마치 면광원과 같은 역할을 한다.
본 발명의 광학계 조명장치에서 라이트 로드(30)는 대략 길다란 직사각형 블록으로서, 굴절율이 다른 2종의 매질로 구성된다.
즉, 내부의 제 1매질(31)은 굴절율이 n1으로 형성되고, 외부의 제 2매질(32)은 굴절율이 n2로 형성된다. 상기 제 1매질(31)의 굴절율(n1)은 제 2매질(32)의 굴절율(n2)보다 작게 형성된다.
그리고, 외부 매질의 굴절율(n3)는 제 2매질(32)의 굴절율(n2)보다 크거나 작을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 광학계 조명장치에서 라이트 로드(30)는 2개의 굴절율 이 다른 매질로 구성됨으로써 제 1매질(31)과 제 2매질(32)에서 전반사가 일어나도록 하고, 제 2매질(32)을 통해 광학계에 마운팅되도록 함으로써 종래의 전반사를 이용한 라이트 로드에서 광의 투과로 인한 신뢰성이 저하된 것을 극복할 수 있다.
즉, 상기 두 매질의 굴절율 차이를 이용하여 임계각 이상의 각으로 광을 입사시켜 전반사 조건을 만족하도록 함으로써 광이 진행되도록 할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 입사된 광은 라이트 로드(30) 내부에서 전반사되어 출사측으로 진행하게 된다.
여기서 라이트 로드(30)의 길이가 길면 길수록 출사면에서의 빛은 좀 더 균일해 진다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 광학계 조명장치에서 라이트 로드(30)는 2개의 굴절율을 가진 매질을 이용하여 구성한다.
따라서, 전반사를 이용하기 때문에 광 효율이 우수한 장점이 있으며, 외부로 광이 투과되지 않기 때문에 미러를 이용한 라이트 로드와 마찬가지로 마운팅이 용이한 장점이 있다.
더불어, 도면에는 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 라이트 로드(30)는 적어도 2개의 굴절율을 가진 매질로 형성되며, 예를들어, 굴절율이 다른 3개 또는 4개의 매질로 형성되는 것이 가능하다.
다만, 이 경우 각 매질에 따른 굴절율을 적절히 선택함으로써 출사면을 통해 입사된 빛이 전반사되어 출사면으로 골고루 방출될 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니 하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명은 전반사를 이용하여 광 효율을 극대화하면서 광학계 내에 마운팅하는 것도 용이한 광학 소자를 포함하는 광학계 조명장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 광원에서 방출된 광이 입사되는 입사면과, 입사된 광이 진행하여 출사되는 출사면이 구비되어 광을 균일하게 하는 광학 소자가 포함되는 광학계 조명장치에 있어서,
    상기 광학 소자는 굴절율이 다른 적어도 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 하는 광학계 조명장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 전반사를 이용한 라이트 로드인 것을 특징으로 하는 광학계 조명장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 굴절율이 다른 2종의 매질로 형성된 것을 특징으로 하는 광학계 조명장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 광학 소자는 광이 진행하는 제 1매질의 굴절율이 상기 제 1매질을 둘러싼 제 2매질의 굴절율보다 작은 것을 특징으로 하는 광학계 조명장치.
KR1020040016216A 2004-03-10 2004-03-10 광학계 조명장치 KR100633179B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100908069B1 (ko) * 2008-01-29 2009-07-15 한국에이.비이.엠.건설 주식회사 태양 광 조명 장치

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