KR100877011B1 - 편광 회수 시스템과, 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

도파관 편광 회수 시스템은 LCD 이미저와 함께 사용되는 입력 광 에너지를 편광시키고 그리고 사용 불가능한 광 에너지의 편광을 전환하여 LCD 이미저의 조명에 부가한다. 집약적인 편광 회수 도파관 시스템은 전체적으로 (1) 편광되지 않은 광 에너지를 시스템내에 제공하는 입력 도파관; (2) 시스템으로부터 편광된 광 에너지를 수신하는 출력 도파관; (3) 입력 도파관으로부터 광 에너지를 수신하고 제 1 편광 유형의 광 에너지를 투과시키고 그리고 제 2 편광 유형의 광 에너지를 반사시키는 편광 비임 스플리터 및, (4) 투과되거나 또는 반사된 광 에너지의 편광을 변경시키는 광 플레이트를 구비한다. 편광 회수 시스템은 또한 편광되고 반사된 광 에너지를 출력 도파관으로 배향시키도록 필요한 바로서 위치된 하나 또는 그 이상의 미러들을 구비한다. 입력 및, 출력 도파관들은 프로젝션 시스템에 의해서 필요한 바로서 형상화될 수 있다. 예를 들면, 입력 및, 출력 도파관의 어느 하나 또는 모두는 소기의 이미지를 발생시키도록 필요한 바로서 테이퍼질 수 있다. 도파관 편광 회수 시스템에서, 입력과 출력 도파관은 실질적으로 평행하거나 또는 실질적으로 직각인 배향을 가지도록 구성된다. 다른 구현예에서, 도파관 편광 회수 시스템은, 시스템에 의한 광 에너지의 손실을 최소화시키는 내부 전반사의 발생을 증진시키도록, 광 구성부들 사이에 배치된 광학적으로 맑은 하나 또는 그 이상의 "갭"을 구비한다.

Description

편광 회수 시스템과, 프로젝션 시스템{Polarization Recovery System and Projection System}

본 발명은 사용되지 않은 편광의 광학 에너지 회수를 통해서 편광된 광 프로젝션 시스템의 광 출력을 실질적으로 증가시키는 향상된 시스템 및, 방법에 관한 것이다.

액정 디스플레이(이하, "LCD"로 칭함)는 편광된 광 에너지의 투과를 제어하도록 사용되는 공지의 장치이다. LCD 는 LCD 에 가해진 전류에 따라서 맑거나 또는 불투명해질 수 있다. 이러한 기능 때문에, 프로젝션 시스템은 통상적으로 이미지 소스를 형성하는 다수의 LCD 를 포함하는 배열(array)을 사용한다. 특히, 프로젝션 시스템이 높은 강도의, 편광된 광 에너지를 LCD 배열(또한 이미저(imager)라고 불리움)로 입력하는데, 이것은 소망하는 이미지의 프로젝션을 형성하도록 입력된 광 에너지의 일부를 선택적으로 투과시킨다. 단일의 LCD 는 상대적으로 작으므로, 다수의 LCD 들이 배열 안으로 함께 팩킹(packing)될 수 있어야 하며, 그에 의해서 높은 해상도의 이미지를 만들 수 있는 이미저를 형성한다.

위에서 암시된 바와 같이, 프로젝션 시스템은 우선 LCD 로의 광 입력을 편광시켜야 한다. 그러나, 전구와 같은 광원으로부터의 에너지는 P-편광 또는 S- 편광을 가질 수 있다. LCD 이미저로의 이러한 광 입력이 하나의 배향(즉, P-편광 또는 S-편광)내에 있어야하기 때문에, LCD 프로젝터는 일반적으로 광원으로부터의 광 에너지중 단지 절반만을 사용한다. 그러나, 프로젝션 시스템에서는 광 출력의 명도와 강도를 최대화하는 것이 바람직하다. 그 응답에 있어서, 사용될 수 없는 편광의 광 에너지를 포획하여, 이렇게 포획된 광 에너지의 편광을 전환시키고, 편광된 광 에너지를 LCD 이미저로 재배향시키는 다양한 방법론들이 제안되었다. 이러한 공지의 편광 회수 방법론들은 확장된 광 비임의 발생을 포함하는데, 여기에서 (소망하지 않은 편광을 가진) 광의 사용되지 않은 부분은 반파장(half wave) 플레이트를 통하여 보내져서 편광을 변화시킨 후에 다시 원래의 편광된 비임과 재조합된다. 불행하게도, 이러한 공지의 방법론들을 수행하는 것은 복잡하고 부피가 큰 시스템을 필요로하는데, 이것은 항상 2 차원적인 렌즈의 배열과 편광 비임 스플리터(splitter)의 배열을 포함한다. 더욱이, 공지의 방법론은 많은 광 에너지를 손실하게 하며, 따라서 높은 강도의 출력을 발생시키려는 프로젝터의 목표를 저하시킨다. 결과적으로, 현재에도 높은 효율로써 작동하는, 단순하고, 저가이며 집약적인 편광 회수 시스템에 대한 필요성이 존재한다.

이러한 필요에 응답하여, 본 발명은 LCD 프로젝션 시스템에서 편광 회복 기능을 수행하는 도파관 시스템을 사용한다. 특히, 본 발명의 도파관 편광 회복 시스템은 LCD 이미저와 사용되기 위한 입력 광 에너지를 편광시키고 사용될 수 없는 광 에너지의 극성을 전환시켜서 LCD 이미저의 조도에 더하게 된다. 집약적인 편광 회수 도파관 시스템은 단일의 유니트내에 집적된 다음의 광학적 구성부를 일반적으로 구비한다:(1) 편광되지 않은 광 에너지를 시스템 안으로 입력시키는 입력 도파관; (2) 시스템으로부터 편광된 광 에너지를 제거하는 출력 도파관; (3) 입력 도파관으로부터 광 에너지를 수신하여, 제 1 편광 유형의 광 에너지를 투과시키고 그리고 제 2 편광 유형의 광 에너지를 반사시키는 편광된 비임 스플리터 및, (4) 투과되거나 또는 반사된 광 에너지의 극성을 변경시키는 파장 플레이트(wave plate). 편광 회수 시스템은 또한 투과되고 그리고/또는 반사된 광 에너지를 출력 도파관으로 향하게 하도록 필요한 바로서 위치된 하나 또는 그 이상의 미러를 구비한다. 입력 및, 출력 도파관은 프로젝션 시스템에 의해서 필요한 바로서 형상화될 수 있다. 예를 들면, 하나 또는 그 이상의 입력 및, 출력 도파관이 소망하는 이미지를 발생시키는데 필요한 바로서 테이퍼질 수 있다.

도파관 편광 회수 시스템에 있어서, 입력 및, 출력 도파관들은 실질적으로 평행하거나 또는 실질적으로 직각인 배향을 가지도록 형상화된다. 입력 및, 출력 도파관들이 실질적으로 평행한 구성에 있어서, 출력 도파관은 비임 스플리터에 의해서 투과된 광 에너지를 직접적으로 수신한다. 이러한 방식으로, 광 에너지는 실질적으로 같은 방향에서 편광 회복 시스템으로 들어가고 나온다. 이와는 달리, 광 에너지는 그것이 편광 회복 시스템에 들어가는 방향에 대하여 직각으로 편광 회복 시스템으로부터 배출되도록 입력 및, 출력 도파관들이 서로에 대하여 실질적으로 직각으로 위치될 수 있다. 직각인 배향의 입력과 출력 도파관들을 가지는 구성에 있어서, 미러는 편광된 비임 스플리터에 의해서 투과된 광 에너지를 수신하여 이러한 에너지를 출력 도파관을 향해 90 도로 재배향시킨다.

본 발명의 편광 회수 도파관 시스템은 상기 열거된 광학 구성부들의 목록을 단일의 집약적인 유니트로 결합한다. 일 실시예에서, 도파관 편광 회수 시스템은 내부 전반사의 발생을 장려하도록 광학 구성부들 사이에 위치된 광학적으로 맑은 재료의 하나 또는 그 이상의 "갭"들을 더 구비하여, 시스템에 의한 광 에너지의 손실을 최소화시킨다.

본 발명의 상기 및, 다른 장점들은 다음의 도면들을 참조함으로써 상세하게 설명될 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 표시한다.

도 1 내지 도 4 와 도 6 내지 도 10 은 본 발명의 도파관 편광 회수 시스템의 다양한 실시예들을 나타내는 개략적인 다이아그램이다.

도 5 는 본 발명의 편광 회수 시스템의 일 실시예를 사용하는 집약적인 프로젝션 장치를 나타내는 개략적인 다이아그램이다.

도 1 내지 도 4 와 도 6 내지 도 10 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 집약적인 도파관 편광 회수 시스템(10)은 입력 도파관(20), 편광 비임 스플리터("PBS")(30), 구성에 따라서 반파장의 플레이트, 또는 1/4 파장 플레이트일 수 있는 파장 플레이트(40) 및, 출력 도파관(50)을 가진다. 도파관 편광 회수 시스템(10)은 일반적으로 입력과 출력 도파관(20,50) 사이에 광의 흐름을 배향시키도록 필요에 따라서 미러(60)를 더 구비한다. 다음의 설명은 우선 도파관 편광 회수 시스템(10)에 대한 몇 가지의 가능한 구성을 요약하고 다음에 개별적인 요소들을 보다 상세하게 설명한다.

도 1, 도 3 및, 도 6 은 출력 광 에너지가 실질적으로 입력 광 에너지와 평행한 도파관 편광 회수 시스템(10)의 일 구성을 도시한다. 이러한 실시예에서, 입력 도파관(20)은 편광되지 않은 입력 광을 PBS(30)에 대한 입사로 도입한다. 도시된 PBS(30)는 p-편광된 광을 투과시키며, 따라서 입력 광 에너지의 p- 편광된 부분은 최초 입력과 같은 방향을 통해서 계속되지만, s- 편광된 광은 입력의 최초 방향에 직각인 방향으로 반사된다. 절반 파장 플레이트(40)는 반사된 s- 편광의 광을 수신하여 이것을 p- 편광으로 전환시키도록 위치된다. 이후에, 미러(60)는 절반 파장 플레이트(40)로부터의 전환된 에너지를 입력의 처음 방향으로 되돌려서 재배향시킨다. PBS(30)로부터 투과된 광 에너지와 절반 파장 플레이트(40)로부터의 전환된 광 에너지는 출력 도파관내에서 재결합되고 혼합된다. 결과적으로, 출력 광 에너지는 균일한 강도 프로파일을 가지고 편광된다. 반대 편광인 출력은 단지 s-편광의 광만을 투과시키는 PBS(30)의 사용을 통해서 발생될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 2, 도 4 및, 도 7 과 도 8 은 다른 구성을 가지는 도파관 편광 회수 시스템(10)의 다른 실시예를 도시하는데, 여기에서 출력 광 에너지는 처음의 입력 광 에너지에 직각이다. 도 1 의 실시예에서와 같이, 입력 도파관(20)은 편광되지 않은 입력광을 PBS(30)에 대한 입사로 도입한다. 더욱이, PBS(30)는 p-편광된 광을 투과시키는 동일한 기능을 수행하며, 따라서 입력 광 에너지의 p- 편광된 부분은 처음 의 입력과 같은 방향을 통해서 계속되지만, s- 편광된 광은 입력의 최초 방향에 대하여 직각인 방향으로 반사된다. 그러나, 도 2 의 구성에 있어서, 하나의 미러(60)는 입력 광 에너지의 투과된 p-편광 부분을 도파관(50)의 출력을 향하여 90 도로 재배향시킨다. 더욱이, PBS(30)로부터의 반사된 s- 편광의 광은 일단 1/4 파장 플레이트(40')를 통해 전파되고, 제 2 의 미러(60)는 다음에 반사된 광 에너지를 1/4 파장 플레이트(40')로 또다른 통과를 위해서 반전시킨다. 제 2 의 통과는 또한 출력 도파관(50)의 방향이다. 반사된 s- 편광의 광은 1/4 파장 플레이트(40')를 두 번 통과하기 때문에, s- 편광의 광은 절반-파동으로 쉬프트(shift)되어 도시된 바와 같이 미러로써 두번 p-편광된다. 다시, p- 편광된 출력은 출력 도파관내에서 혼합되어, 균일한 강도의 출력을 발생시킨다. 도 2 의 실시예는 단지 두개의 광학적 부분만을 필요로한다: 제 1 의 부분은 입력 도파관(20), PBS(30), 1/4 파장 플레이트(40') 및, 미러(60)의 결합을 통해서 형성된다; 제 2 의 부분은 출력 도파관(50) 및, 제 2 의 미러(60)의 결합을 통해서 형성된다. 따라서, 시스템은 단순한 디자인을 가지며 상대적으로 낮은 비용을 필요로한다. 출력 광 에너지를 최초의 입력 광 에너지에 직각으로 위치시키는 것은, 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 보다 집약적인 프로젝션 시스템을 가능하게 하는 장점을 가진다.

파장 플레이트(40)가 PBS(30)에 의해서 반사된 광 에너지를 변경시키는 상기 설명된 구성과는 대조적으로, 도파관 편광 회수 시스템(10)에 대한 다른 구성은 PBS(30)에 의해 투과된 광 에너지를 변경하도록 파장 플레이트를 위치시킨다. 예를 들면, 도 9 및, 도 10 은 절반 파장 플레이트(40)가 PBS(30)에 의해서 투과된 광 에너지를 수신하도록 위치된 구성을 도시한다. 도 9 의 구성에 있어서, 절반 파장 플레이트(40)는 미러(60)와 출력 도파관(50) 사이에 광학적으로 위치된다. 절반 파장 플레이트(40)는 미러(60)에 의해서 처음에 재배향되었던 투과 광 에너지를 수신한다. 마찬가지로, 도 10 에 있어서, 절반 파장 플레이트(40)는 PBS(30)와 미러(60) 사이에 배치된다. 이러한 방식으로, PBS(30)로부터의 투과 광 에너지는 출력 도파관(50)을 향하여 재배향되기 이전에 우선 재편광된다. 도 9 및, 도 10 의 구성은 유익한 것인데, 이는 입력 광 에너지가 단지 PBS(30)의 편광층을 통하여 통과함으로써, 시스템(10)에서의 광학 에너지의 손실을 줄이기 때문이다. 대조적으로, 상기 설명된 도 2, 도 4 및, 도 7, 도 8 의 구성은 입력 광 에너지의 일부가 PBS(30)를 통하여 두번 통과할 것을 필요로한다.

도파관 편광 회수 시스템의 요소들

도파관 편광 회수 시스템(10)의 다양한 구성들은 동일한 요소들을 사용하며, 그것들은 이제 보다 상세하게 설명된다.

통상적으로 입력 도파관(20)은, 아크 램프와 같은 광원으로부터 광을 집적하고, 다중의 반사를 통해서 광을 혼합시켜서 도파관 편광 회수 시스템(10)의 안으로 보다 균일한 강도의 프로파일을 발생시키는, 인터그레이터(integrator)이다. 마찬가지로, 통상적으로 출력 도파관(50)은, 도파관 편광 회수 시스템(10)으로부터 광을 집적하고 다중의 반사를 통해서 광을 혼합시켜서 이미저의 조명을 위한 보다 균일한 강도의 프로파일을 발생시키는 인터그레이터이다. 입력 도파관(20)과 출력 도파관(50)은, 예를 들면, 당일 코어의 광섬유, 융합된 광섬유의 다발(bundle), 섬유의 다발, 속이 차 있거나 또는 중공형인 정사각형 또는 사각형 광 파이프 또는 균질화기(homogenizer)일 수 있으며, 이들은 테이퍼지거나 또는 테이퍼지지 않을 수 있다. 광 프로젝션 시스템에 있어서, 입력 도파관(20)과 출력 도파관(50)은 통상적으로 단면상에서 사각형이어서 이미저와 최종 프로젝션 이미지의 형상에 대응한다. 입력 도파관(20)과 출력 도파관(50)은 출력 취급의 요건에 따라서 유리, 석영 또는 플라스틱으로 제작될 수 있다.

입력 도파관(20)과 출력 도파관(50)들중 어느 하나, 또는 모두는 프로젝션 시스템에서 요구되는 바로서 증가하거나 또는 감소되는 테이퍼를 가질 수 있다. 예를 들면, 도 3, 도 4, 도 6 내지 도 10 은 도파관 편광 회수 시스템(10)의 구현예를 도시하며, 여기에서 입력 도파관(20')은 LCD 이미저의 치수에 관련된 광원의 면적과 출력 단면에 정합되는 입력 단면으로써 테이퍼진다. 입력 도파관(20)에 대한 최종의 치수는 광 프로젝션 시스템내에서 벗어나는 광 손실을 최소화하도록 필요한 바로서 변화될 수 있다. 마찬가지로, 도 8 은 도파관 편광 회수 시스템(10)의 구현예이며, 여기에서는 출력 도파관(50')도 테이퍼진다. 출력 도파관(50')이 테이퍼지는 것은 유리한데, 이는 프로젝션 시스템에 대한 출력 요건, 파장 플레이트(40) 및, PBS(30)의 수행 파라메터에 따라서, 편광 회수가 항상 출력 개구수와 같은 개구수에서 이루어지지 않기 때문이다. PBS(30)와 파장 플레이트(40)의 성능은 보다 작은 개구수에서 양호하며, 결과적으로 성능에서의 유리한 증가는 입력 에너지를 작은 개구수와 함께 보다 큰 면적으로 변형시키고 그리고 광 에너지를 출력 도파관(50')의 출력부에서 보다 큰 개구수로 변형시킴으로써 달성된다. 전체적으로, 입력 도파관(20)과 출력 도파관(50)을 테이퍼지게 하는 것은 프로젝션 시스템의 전체적인 성능 요건에 정합되도록 선택될 수 있으며, 마찬가지로, 입력과 출력 도파관들은 어느 방향으로든 테이퍼질 수 있다.

도파관 편광 회수 시스템(10)은 PBS(30)를 더 구비한다. PBS(30)는 하나의 편광의 광 에너지를 투과시키면서 다른 편광의 광 에너지를 반사시키는 공지의 광 요소이다. 통상적으로, PBS(30)는 플라스틱 또는 유리와 같은 광학적으로 투명한 사각형의 프리즘이며, 이것은 비스듬한 표면에 적용된 편광 코팅을 가진다. 이와는 달리, PBS(30)는 광 에너지의 편광에 따라서 광 에너지를 선택적으로 투과시키는 재료로 구성될 수 있다. 그러나, PBS 의 여러가지 다른 디자인과 유형이 존재하며, 이러한 상이한 PBS 들은 그 어떤 것이라도 본 발명의 도파관 편광 회수 시스템(10)에 채용될 수 있다. PBS(30)는 공지되어 있으며 상업적으로 이용가능한 품목이기 때문에, 더 이상 설명하지 않기로 한다.

도파관 편광 회수 시스템(10)의 다른 요소는 파장 플레이트(40)이다. 파장 플레이트(40)는 파장 플레이트(40)를 통과하는 광 에너지의 편광을 변경시키는 광학적으로 투명한 구성부이다. 파장 플레이트(40)는 통상적으로 일 축에서 광의 전파를 변경시켜서, 편광을 변화시킨다. 파장 플레이트(40)는 도파관 편광 회수 시스템(10)의 특정한 구성에 의해서 필요한 바로서 반파장의 것이거나 또는 1/4 파동의 것일 수 있다. 전체적으로 파장 플레이트(40)는 공지되어 있으며 상업적으로 이용가능한 품목이므로 더 이상 설명하지 않기로 한다.

파동 편광 회수 시스템(10)은 도파관 편광 회수 시스템(10)을 통해 광 에너 지를 배향시키는데 필요한 바로서 하나 도는 그 이상의 미러(60)를 더 구비할 수 있다. 미러들이 금속으로 코팅된 유리 표면 또는 연마된 금속이 되는 것이 통상적으로 알려져 있을지라도, 미러(60)들은 본 발명의 목적을 위해서 이러한 통상적인 한정에 제한되어서는 아니된다. 대신에, 미러(60)는 광 에너지를 반사시키거나 또는 재배향시킬 수 있는 그 어떤 광학적 구성부로 간주될 수 있다. 예를 들면, 미러(60)는 광 에너지를 포획하고 재배향시키는 입사각을 사용하는 프리즘일 수 있다. 예를 들면, 도 9 및, 도 10 은 PBS 에 의해서 투과된 광 에너지를 출력 도파관(50)을 향하여 재배향시키는 프리즘을 가지는 도파관 편광 회수 시스템(10)을 나타낸다. 작은 개구수를 가진 시스템에 대해서, 프리즘에서 내부 전반사가 사용될 수 있으며, 결과적으로, 코팅이 필요하지 않다.

도 6 내지 도 10 에 도시된 본 발명의 다른 바람직한 구현예에서, 도파관 편광 회수 시스템(10)은 다른 광학 요소들 사이에 갭(70), 또는 하나 또는 그 이상의 광학적으로 맑은 부위를 더 구비한다. 갭(70)은 광학적 구성부 사이에 남겨진 공기의 포켓일 수 있다. 갭(70)은 내부 전반사가 여전히 발생하도록 낮은 인덱스(index)의 에폭시 또는 다른 투명한 재료로 채워질 수 있지만, 구성부의 조립은 단순화될 것이다. 예를 들면, 도 6 은 입력 도파관(20)과 PBS(30) 사이에 갭(70)을 가진 구성을 나타낸다. 이러한 갭(70)은 비스듬한 PBS(30)에 반사된 광 에너지가 1/4 파장 플레이트(40')를 향해 90°로 반전시키는 것을 보장하는데, 왜냐하면 PBS(30)와 갭(70)사이의 계면으로부터의 내부 전반사는 광 에너지가 대신에 입력 도파관(20)으로 반전되어 손실로서 배출되는 것을 방지하기 때문이다. 도 6 에서의 도파관 편광 회수 시스템(10)은 상이한 광학 요소들 사이에 내부 전반사를 증진시키도록 다른 갭(70)을 가진다. 마찬가지로 도 7 은 도파관 편광 회수 시스템(10)을 도시하는데, 여기에서는 갭(70)이 도 4 에 도시되어 있는 직각으로 구성된 출력 도파관(50)과 테이퍼진 입력 도파관(20)을 가진 편광 회수 시스템에 부가되었다. 다시 이러한 갭(70)들은 광학 구성부들 사이의 내부 전반사를 증진시킴으로써 효율을 증가시킨다. 도 6 과 도 7 에 도시된 바와 같이, 갭(70)들은 시스템의 효율을 증가시키는 반면에, 분리된 부품들의 수를 증가와 함께 도파관 편광 회수 시스템(10)을 보다 복잡하게 한다.

상기에 설명된 도 9 와 도 10 의 구성에 있어서, 갭(70)들은 광 에너지를 출력 도파관(50)을 향하여 배향시키는 미러로서의 역할을 하는 프리즘(60')의 성능을 향상시키는 목적에 이바지한다. 특히, 갭(70)은, 프리즘(60')의 사변으로부터 반사된 광이 PBS(30)를 향해 뒤로 갭(70)의 계면을 치고 출력 도파관(50)을 향하여 내부적으로 반사되도록, PBS(30)와 프리즘(60') 사이에 필요하다. 이러한 방식으로, 시스템의 효율은 손실을 최소화함으로써 향상된다.

갭(70)의 성능에서의 장점은 반사된 광이 최소한의 손실을 겪도록 반사 방지 코팅을 양쪽 표면상에 사용함으로써 더욱 증가될 수 있다.

도 5 는 도파관 편광 회수 시스템(10)을 채용하는 프로젝터(100)를 도시한다. 프로젝터(100)는 광 집적 시스템(110)으로 구성되는데, 이것은 도시된 예에서 광원(120)으로부터의 광을 그 자체의 안으로 반사시킴으로써 출력을 증가시키는 두개의 포물면 반사기와 역 반사기(retro-reflector)를 가진다. 광원(120)의 원호는 제 1 의 포물면 반사기의 촛점에 배치되며 입력 도파관의 기단부는 제 2 의 포물면 반사기의 촛점에 있다. 이러한 광 집적 시스템(110)은 단지 예시적인 것으로서 제공되며, 많은 다른 광 집적 시스템들이 공지되고 그리고 사용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 시스템이 램프의 불투명하지 않은 필라멘트를 수용하도록 변경된다면, 광원(120)은 제논과 같은 아크 램프, 금속 할라이드 램프, HID, 또는 수은 램프, 또는 할로겐 램프와 같은 필라멘트 램프들일 수 있다.

도시된 프로젝터(100)내에서, 입력 도파관(20)은 광 집적 시스템(110)으로부터 집적된 광 입력을 LCD 이미저(150)의 광학적 필요에 정합시키도록 디자인된 테이퍼진 광 파이프이다. 위에서 도 4 에 설명된 바와 같이, 입력 도파관(20)의 광 출력은 PBS(30)에 의해서 편광되며 다른 편광은 1/4 파장 플레이트(40')에 의해서 회수된다. 출력 도파관(50)은 다음에 편광된 광학적 에너지를 LCD 이미저(150)를 향해 배향시킨다. 이러한 경우에, 출력 도파관(50)내의 광 출력은 제 2 의 PBS(130) 안으로 입사되는데, 그것의 배향은 손실을 최소화하는 입사광의 편광과 정합된다. 컬러 휘일(color wheel, 140) 또는 다른 유형의 컬러 선택 시스템 및, 반사형 LCD 이미저(150)는 전통적인 방식으로 프로젝션 렌즈(160)에 의해서 투사된 이미지를 만든다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 광학 요소들의 수는 최소이며, 결과적으로, 프로젝터의 가격은 상대적으로 저렴하다.

도파관 편광 회수 시스템(10)은 다른 유형의 프로젝션 시스템에서 사용될 수 있다는 점을 이해하여야 한다. 예를 들면, 프로젝터는 투사된 이미지를 한정하는 두개 또는 세개의 이미저(150)들일 수 있다. 이미저(150)는 또한 실리콘상의 액정("LCOS") 기술을 사용하는 반사형 디스플레이 이거나, 또는 편광된 광을 필요로하는 그 어떤 다른 유형의 시스템일 수 있다. 마찬가지로, 컬러 휘일(140)도 부품 또는 다른 공지의 칼러 프로젝션 시스템을 움직이지 않으면서 전기적으로 전환 가능한 컬러 시스템에 의해서 대체될 수도 있다.

본 발명이 여기에 개시된 구성을 참조하여 설명되었을지라도, 본 발명은 여기에 설명된 것에 제한되지 않으며, 본 출원은 다음의 청구 범위 또는 향상의 목적내에 들어올 수 있는 수정예 또는 변형을 포괄하도록 의도된다.

Claims (20)

1. 편광 회수 시스템이며,

   광학 요소들인,

   제1 편광 유형과 제2 편광 유형의 광 에너지를 방사하는 입력 도파관과,

   입력 도파관으로부터 광 에너지의 실질적인 부분을 수신하도록 위치되며, 제1 편광 유형의 광 에너지를 투과시키고 제2 편광 유형의 광 에너지를 반사시키는 편광 비임 스플리터[polarizing beam splitter; PBS]와,

   투과된 또는 반사된 광 에너지의 실질적인 부분의 편광을 수신하고 변경하도록 위치된 파장 플레이트와,

   투과된 광 에너지와 반사된 광 에너지 모두의 실질적인 부분을 수신하도록 위치된 출력 도파관을 포함하는 편광 회수 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   반사된 또는 투과된 광 에너지를 출력 도파관을 향하여 배향시키는 하나 이상의 미러들을 더 포함하는 편광 회수 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 미러들은 프리즘을 포함하는 편광 회수 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   입력 도파관과 출력 도파관은 실질적으로 평행하게 구성되는 편광 회수 시스템.
5. 제4항에 있어서,

   미러를 더 포함하고,

   파장 플레이트는 반파장 플레이트를 포함하고,

   파장 플레이트는 PBS로부터 반사된 광 에너지를 수신하고 반사된 광 에너지를 제2 편광 유형으로부터 제1 편광 유형으로 전환하도록 위치되며,

   미러는 반사된 광 에너지를 90°로 출력 도파관을 향하여 재배향시키는 편광 회수 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   입력 도파관과 출력 도파관은 실질적으로 직각으로 구성되는 편광 회수 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   제1 미러 및 제2 미러를 더 포함하고,

   제1 미러는 투과된 광 에너지를 90°로 출력 도파관을 향하여 재배향시키고,

   파장 플레이트는 1/4 파장 플레이트를 포함하고,

   파장 플레이트는 PBS로부터 반사된 광 에너지를 수신하도록 위치되고,

   제2 미러는 반사된 광 에너지를 180°로 출력 도파관을 향하여 재배향시키고 반사된 광 에너지를 파장 플레이트로 반전시키는 편광 회수 시스템.
8. 제6항에 있어서,

   미러를 더 포함하고,

   파장 플레이트는 PBS로부터 투과된 광 에너지를 수신하도록 위치된 반파장 플레이트를 포함하고,

   미러는 투과된 광 에너지를 90°로 출력 도파관을 향하여 재배향시키는 편광 회수 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   미러는 프리즘을 포함하는 편광 회수 시스템.
10. 제9항에 있어서,

    프리즘과 PBS 사이에 광학 갭을 더 포함하는 편광 회수 시스템.
11. 제6항에 있어서,

    미러를 더 포함하고,

    미러는 투과된 광 에너지를 90°로 출력 도파관을 향하여 재배향시키고,

    파장 플레이트는 미러로부터 투과된 광 에너지를 수신하도록 위치된 반파장 플레이트를 포함하는 편광 회수 시스템.
12. 삭제
13. 삭제
14. 제1항에 있어서,

    상기 광학 요소들 중 두 개의 광학 요소들의 표면들 사이에 위치된 하나 이상의 광학 갭을 포함하는 편광 회수 시스템.
15. 삭제
16. 제14항에 있어서,

    갭에 의해서 분리된 광학 요소들 표면상에 반사 코팅을 더 포함하는 편광 회수 시스템.
17. 제1항에 있어서,

    입력 도파관은 테이퍼져 있는 편광 회수 시스템.
18. 제1항에 있어서,

    출력 도파관은 테이퍼져 있는 편광 회수 시스템.
19. 광 에너지를 발생시키는 광원과,

    광원으로부터의 광 에너지를 수신하고 집적하도록 위치된 광 집적 시스템과,

    광 집적 시스템으로부터 광 에너지를 수신하도록 위치된 편광 회수 시스템으로서, (1) 제1 및 제2 편광 유형의 광 에너지를 방사하는 입력 도파관과, (2) 입력 도파관으로부터 광 에너지의 실질적인 부분을 수신하도록 위치되고, 제1 편광 유형의 광 에너지를 투과시키고 제2 편광 유형의 광 에너지를 반사시키는 편광 비임 스플리터["PBS"]와, (3) 투과된 또는 반사된 광 에너지의 실질적인 부분의 편광을 수신하고 변경시키도록 위치된 파장 플레이트와, (4) 투과된 광 에너지와 반사된 광 에너지 모두의 실질적인 부분을 수신하도록 위치된 출력 도파관을 포함하는 편광 회수 시스템과,

    편광 회수 시스템으로부터의 광 에너지를 수신하도록 위치된 이미저 및, 칼러 선택 시스템과,

    이미저와 칼러 선택 시스템으로부터의 광 에너지를 수신하도록 위치된 하나 이상의 프로젝션 렌즈들을 포함하는 프로젝션 시스템.
20. 제19항에 있어서,

    상기 이미저는 액정 디스플레이["LCD"]의 배열인 프로젝션 시스템.

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