KR101321475B1

KR101321475B1 - 커플링 렌즈, 조명 장치 및 전자 장치

Info

Publication number: KR101321475B1
Application number: KR1020117016259A
Authority: KR
Inventors: 요시타카 타카하시; 히로시 아키야마
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2013-10-28
Also published as: TW201037360A; TWI442098B; BRPI0923446A2; KR20110096578A; EP2359175B1; JP5228878B2; CN102257423A; US20110249240A1; US9223140B2; NO20111026A1; RU2011129631A; JP2010145628A; CN102257423B; EP2359175A1; WO2010071215A1; EP2359175A4

Abstract

제1 광원으로부터의 제1 파장을 갖는 제1 광을, 제1 광원에 인접하게 배치된 제2 광원으로부터의 실질적으로 동일한 방향으로의 제2 파장을 갖는 제2 광과 커플링하는 커플링 렌즈는, 제1 및 제2 광원을 마주보도록 배치된 제1 면과, 제1 면에 대향하는 측에 배치되고 제2 면 곡률을 갖는 제2 면을 가지며, 제1 면은 제1 광을 투과시키고 제1 영역 곡률을 갖는 제1 영역과 제2 광을 투과시키고 제2 영역 곡률을 갖는 제2 영역을 포함한다. 제1 영역 곡률의 중심의 위치는 제2 영역 곡률의 중심의 위치와 상이하다. 제2 면 곡률의 중심과 제1 영역 곡률의 중심은 제1 또는 제2 광원의 광축에 배치된다.

Description

커플링 렌즈, 조명 장치 및 전자 장치{COUPLING LENS, ILLUMINATING DEVICE, AND ELECTRONIC DEVICE}

본 출원은 그 개시 내용이 그 전체로서 본 명세서에 참조로 편입되는 2008년 12월 17일 출원된 일본 특허 출원 제2008-321135호에 기초하며, 그 우선권을 주장한다.

본 발명은 복수의 광원으로부터 변조되고 방사된 빛을 합성하여, 한 방향으로 결합광으로서 방사하도록 구성된 조명 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 조명 장치에 사용되는 커플링 렌즈, 조명 장치를 구비하는 레이저 주사형 프로젝터 등과 같은 프로젝션형 화상 표시 장치, 및 프로젝션형 화상 표시 장치가 배치된 휴대 전화 등과 같은 전자 장치에 관한 것이다.

최근, LED, 레이저 등을 이용한 프로젝션형 화상 표시 장치(이하, 프로젝터라 한다) 등이 개발되어, 소형의 휴대용 프로젝터가 기대된다.

특히, 더 적은 부품을 필요로 하고 초소형화가 가능하다는 점 때문에, 3원색 레이저와 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 미러를 조합한 소형 주사형(scan type) 프로젝터가 개발되었다. (예를 들어, 일본 등록 특허 제4031481호 참조)

도 22는 3원색 레이저 및 MEMS 미러를 갖는 종래의 주사형 프로젝터를 도시한다. 프로젝터는 각각 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 레이저광을 방사하도록 구성된 반도체 레이저(1-R, 1-G, 1-B), 반도체 레이저(1-R, 1-G, 1-B)로부터 방사된 레이저광을 집광하도록 구성된 렌즈(2-R, 2-G, 2-B), 각각 적색광, 녹색광 및 청색광만을 각각 반사하고 다른 색상의 광을 투과하도록 구성된 이색성(dichroic) 미러(3-R, 3-G, 3-B), 가변하는 경사각을 갖도록 구성된 미러를 구비한 MEMS 미러 장치(501), MEMS 미러 장치(501)의 미러가 수평 및 수직 방향으로 회동하도록 하고 반도체 레이저(1-R, 1-G, 1-B)가 입력 비디오 신호에 따라 변조된 광세기를 갖는 레이저 광을 방사하도록 하는 제어 장치(502)를 포함한다.

제어 장치(502)는 미러 제어부와 변조부를 가지며, 화상이 MEMS 미러 장치(501)의 각도와 동기하여 레이저 광의 세기를 변조함으로써 스크린(503)에 형성된다.

이와 같은 색상 광을 합성하는 방법에서, 집광 렌즈가 각 레이저에 대하여 필요하여, 부품의 개수가 증가되고 소형이고 경량인 장치가 획득될 수 없다.

도 23은 적색, 녹색 및 청색(601R, 601G, 601B)의 3개 색상의 광원으로부터의 광속(light flux)이 이색성 프리즘(602)에 의해 합성되고 집광 렌즈(603)에 의해 집광되는 예를 도시한다. (예를 들어, 일본 특허 출원 공보 제2001-154607호 참조)

이러한 구성에서, 단지 하나의 집광 렌즈가 사용되지만, 광원의 발광 방향이 서로 상이하도록 광원이 배치되어, 소형이고 경량인 장치를 획득하는데 단점이 있다.

도 24는 2개의 광원으로부터의 광속이 실질적으로 동일한 방향으로 방사되고 하나의 커플링 렌즈에 의해 합성되며, 2개의 합성 프리즘을 통해 하나의 광로에서 합성되어 방사되고, 이에 따라 복수의 광원으로부터의 광이 하나의 광로에서 합성되어 방사되는 예를 도시한다.

본 예는 광 디스크의 픽업 광계(pickup optical system)에 관한 것이며, 660 nm의 파장의 반도체 레이저(1011)와 780 nm의 파장의 반도체 레이저(1012)가 콜리메이트 렌즈(1020)에 의해 실질적으로 평행한 광속으로 변경되고, 2빔 합성 프리즘(1031)은 대물 렌즈에 입사하기 위하여 660 nm 광속과 780 nm 광속의 광축을 서로 일치시키도록 구성된다.

광 디스크의 광 픽업을 위하여 사용되는 콜리메이트 렌즈가 광 디스크(1061, 1062)의 기록면의 스폿에 변동 없이 광을 좁게 집광시키기 위하여, 레이저 광원의 피크 세기에 대하여 대물 렌즈(1050)의 에지에 입사하는 광의 광세기의 분포에서의 충분한 세기를 보장하는 것이 요구되어, 콜리메이트 렌즈의 초점 거리는 감소될 수 없다.

콜리메이트 렌즈의 초점 거리가 크면(대략 10 mm 이상), 광원으로부터의 광을 커플링하는 효율이 감소되고, 광 이용 효율이 감소된다.

또한, 큰 초점 거리 때문에 큰 크기의 장치가 방지될 수 없다. 콜리메이트 렌즈의 초점 거리가 작게 설정되면, 2개의 광원 사이의 가격 및 2빔 합성 프리즘의 두께와 같은 실제적인 조건 하에서 2빔 합성 프리즘의 배면에서 반사된 광에서 생성된 비점 수차를 제거하기가 어렵다. 따라서, 2개의 광원으로부터의 광속을 작은 초점 거리를 갖는 하나의 콜리메이트 렌즈에 의해 합성하기 어렵다. 또한, 종래 기술은 일본 특허 출원 공보 제2002-207110호에 설명되어 있다.

전술한 바와 같이, 작은 초점 거리를 갖는 하나의 콜리메이트 렌즈를 이용하여, 2개의 광원이 실질적으로 동일한 방향으로 광속을 방사하게 하고 하나의 커플링 렌즈가 광속을 커플링하게 함으로써 2빔 합성 프리즘을 통해 하나의 광로로 양호한 파면(wave front)으로 복수의 광원으로부터의 광속을 합성하는 것은, 종래 기술에서 설명된 바와 같이 어렵다.

본 발명은 주로 소형 장치와 광 이용 효율의 개선을 획득하고, 광속의 파면 품질을 개선하는 조명 장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 커플링 렌즈는, 제1 광원으로부터 방사되는 제1 파장을 갖는 제1 광을 제1 광원에 인접하게 배치된 제2 광원으로부터 방사되는 제2 파장을 갖는 제2 광과 커플링하기 위한 것이며, 제1 광과 제2 광은 실질적으로 동일한 방향으로 방사된다. 커플링 렌즈는 제1 및 제2 광원을 마주보도록 배치된 제1 면과, 제1 면의 대향하는 측에 배치되고 제2 면 곡률을 가지는 제2 면을 포함하며, 제1 면은 제1 광이 통과하는 제1 영역과 제2 광이 통과하는 제2 영역을 포함하며, 제1 영역은 제1 영역 곡률을 가지고 제2 영역은 제2 영역 곡률을 가진다. 제1 영역의 제1 영역 곡률의 제1 영역 곡률 중심의 위치는 제2 영역의 제2 영역 곡률의 제2 영역 곡률 중심의 위치와 상이하다. 제2 면의 제2 면 곡률의 제2 면 곡률 중심은 제1 또는 제2 광원의 광축에 배치된다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 하나의 렌즈가 2개의 영역을 갖도록 구성될 수 있고, 설계가 각 영역에 대하여 최적화될 수 있어, 반사된 광에서의 수차가 웨지 프리즘과 같은 광로 형성 요소의 전면 또는 배면에서 반사된 광의 각각에 대하여 감소될 수 있다.

동시에, 2개의 영역 중 하나가 중심에서 벗어나지 않으면서 커플링 렌즈의 제1 및 제2 면에서 반사되도록 구성될 수 있기 때문에, 렌즈 성능을 개선하기 위한 설계가 용이하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 비점 수차가 생성되지 않는 광로가 사용될 수 있다. 커플링 렌즈의 중심을 벗어나는 것에 의해 생성된 비점 수차와 웨지 프리즘과 같은 광로 형성 요소의 배면에서의 반사에 의해 생성된 비점 수차가 서로 상쇄되는 구성이 설계될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 영역 모두를 통과하는 광에서 생성되는 파면 수차가 감소될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따라, 다음의 유익한 효과가 획득될 수 있다.

3색광이 형성되어 방사될 수 있기 때문에, 풀컬러(full-color) 조명 장치가 제공될 수 있다.

초점 거리가 2개의 영역에서 선택적으로 변경될 수 있기 때문에, 발산의 정도가 서로 상이할 때에도 커플링 효율이 실질적으로 동일할 수 있다.

각 영역에서의 초점 거리가 서로 상이하기 때문에, 광원으로부터의 발광 방향으로의 발광 위치는 동일한 위치일 수 있다.

굴절에 기인하는 각도 변동이 파장에서의 넓은 변동을 갖는 600 내지 700 nm의 파장 범위의 광에 대하여 생성되지 않는 구성이 획득될 수 있다.

커플링 렌즈의 중심을 벗어나는 것에 의해 생성되는 수차와 웨지 프리즘의 배면에서의 반사에 의해 생성된 수차는 감소될 수 있다.

광원의 출력 및 온도에서의 변동에 의해 생성되는 파장에서의 변동에 기인하는 초점 거리의 변동이 억제될 수 있고, 조명광의 지름이 안정될 수 있고, 화상의 해상도의 감소 및 블러링(blurring)의 생성이 억제될 수 있다.

광원의 출력과 온도에서의 변동에 의해 생성되는 파장에서의 변동에 기인하는 초점 거리에서의 변동은 각 광로에 대하여 독립적으로 최적 글라스 재료를 이용함으로써 감소될 수 있다. 또한, 조명광의 지름은 안정될 수 있으며, 화상의 해상도의 감소 및 블러링의 생성이 억제될 수 있다.

커플링 효율은 30% 이상일 수 있어, 광원의 발광 전력이 감소될 수 있고, 열의 발생이 억제될 수 있다.

소형 프로젝션형 화상 표시 장치가 획득될 수 있다.

전자 장치의 정지 화상, 비디오 화상 등의 데이터가 스크린에 직접 투영될 수 있으며, 따라서, 정보가 복수의 사람에게 용이하게 공유될 수 있다. 또한, 소형의 차량용 헤드업(head up) 디스플레이 또는 고속의 기록 유닛(writing unit)이 획득될 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 각각 커플링 렌즈의 제1 및 제2 면의 중심의 곡률 중심 사이의 위치 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 일반적인 커플링 렌즈를 이용한 광계(optical system)를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커플링 렌즈를 이용한 광계를 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에서의 커플링 렌즈의 개구수(numeric aperture)를 나타내는 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 제5 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 9a 및 도 9b는 방열(heat release)의 관점에서 광원의 배치 상태를 도시하는 도면이다.
도 10은 제1 및 제2 영역이 서로 상이한 초점 거리를 가지는 경우의 설계에 기초한 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제7 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제9 실시예에 따른 조명 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제10 실시예에 따른 커플링 렌즈의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 제10 실시예에 따른 커플링 렌즈의 다른 구성을 도시하는 개략도이다.
도 15는 커플링 렌즈의 NA와 커플링 효율 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 16은 본 발명의 제12 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 17은 주사 장치(scanning device)로서의 MEMS 미러의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제13 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치가 배치된 전자 장치로서 휴대 전화의 사용 상태를 나타내는 사시도이다.
도 19는 프로젝션형 화상 표시 장치가 차량용 헤드업(head up) 디스플레이로서 사용되는 경우의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 20은 프로젝션형 화상 표시 장치가 기록 광계(writing optical system)로서 사용되는 경우의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 21은 적색 녹색 및 청색의 3색용 광원(반도체 레이저)이 하나의 패키지 내에 포함되는 경우의 조명 장치를 도시하는 개략도이다.
도 22는 3원색의 레이저와 MEMS 미러를 갖는 주사형 프로젝터의 일반적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 23은 3원색의 광원으로부터의 광이 이색성 프리즘에 의해 합성되고 집광 렌즈에 의해 집광되는 일반적인 구성을 도시하는 개략도이다.
도 24는 복수의 광원으로부터의 광이 2빔 합성 프리즘을 통해 하나의 광로에서 합성되는 일반적인 구성을 도시하는 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 도면에 기초하여 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 커플링 렌즈를 구비한 조명 장치를 도시한다. 조명 장치는 제1 파장(λ1)을 갖는 제1 광을 방사하도록 구성된 제1 광원(1), 제1 광원(1)에 인접하게 배치되고 제1 파장(λ2)을 갖는 제2 광을 방사하도록 구성된 제2 광원(2), 및 제1 광원을 제2 광원과 커플링하도록 구성된 커플링 렌즈(5)를 포함한다. 제1 광과 제2 광은 실질적으로 동일한 방향으로 방사된다. 커플링 렌즈(5)는 제1 및 제2 광원(1, 2)을 마주보는 제1 면(5A)와, 제1 면(5A)의 대양하는 측에 배치되고 제2 면 곡률을 갖는 제2 면(5B)을 구비한다. 제1 면(5A)은 제1 광이 통과하는 제1 영역(6)과 제2 광이 통과하는 제2 영역(7)을 포함한다. 제1 영역(6)은 제1 영역 곡률을 가지며, 제2 영역(7)은 제2 영역 곡률을 가진다. 제1 영역(6)의 제1 영역 곡률의 제1 영역 곡률 중심의 위치는 제2 영역(7)의 제2 영역 곡률의 제2 영역 곡률 중심의 위치와 다르다. 제2 면(5B)의 제2 면 곡률의 제2 면 곡률 중심과 제1 영역 곡률 중심은 제1 광원(1) 또는 제2 광원(2)의 광축에 배치된다. 제1 광원(1) 및 제2 광원(2)은 하나의 마운트(3)에 하나의 패키지(4)로서 서로 인접하게 장착된다.

제1 광원(1)으로서, 적색 범위의 파장을 갖는 광을 방사하도록 구성된 반도체 레이저(이하, "적색 LD"라 한다), 제2 광원(2)으로서, 청색 범위의 파장을 갖는 광을 방사하도록 구성된 반도체 레이저(이하, "청색 LD"라 한다)가 사용될 수 있다.

청색 범위 및 적색 범위는, 각각 400 nm 내지 480 nm, 600 nm 내지 700 nm일 수 있다. 파장(λ1)이 예를 들어 640 nm인 적색광을 방사하는 적색 LD와, 파장(λ2)이 예를 들어 445m인 청색광을 방사하는 청색 LD가 사용될 수 있으며, 다음 예에서, 이 파장들이 사용된다. 본 실시예에서, 적색 LD(1)와 청색 LD(2)가 개별 칩에 형성되어 동일한 마운트(3)에 장착되지만, 적색 LD(1)와 청색 LD(2)는 단일 칩에 형성될 수 있다.

조명 장치는 제1 광의 광로를 제2 광의 광로와 일치시키도록 구성된 광로 형성 요소를 포함할 수 있다. 광로 형성 요소는 웨지 프리즘(wedge prism)일 수 있다.

적색 LD(1)로부터 방사된 적색광(11)과 청색 LD(2)로부터 방사된 청색광(12)은 하나의 커플링 광계(이하, "CL"이라 한다)(5)에 의해 커플링되고, 그 다음 광로 형성 요소로서 웨지 프리즘(13)으로 안내된다. 도 1에서, 각 색상의 광의 광로가 개략적으로 도시된다.

적색광(11)과 청색광(12)은 웨지 프리즘(13)에 입사하여 하나의 광로에서 합성되어 방사된다. 따라서, 조명 장치는 청색 및 적색 파장 범위에서의 2가지 종류의 광이 하나의 광로에서 방출되도록 구성된다.

전술한 설명에서, 제1 광원에 대한 적색 파장 범위와 제2 광원에 대한 청색 파장 범위가 사용되지만, 다른 파장 범위가 사용될 수 있다.

웨지 프리즘(13)은 청색 파장 범위의 광이 통과하는 제1 프리즘 면(20)과 청색 파장 범위의 광을 반사하도록 구성된 제2 프리즘 면(21)을 포함하는 평판이다. 웨지 프리즘(13)의 제1 프리즘 면과 제2 프리즘 면은 웨지 형상의 평판에서 형성되며 α의 각도로 상대적으로 경사진다.

적색광(11)과 청색광(12)은 제1 프리즘 면(20)에 입사하고, 각각 제1 및 제2 프리즘 면에서 반사되고, 그 다음 그로부터 방사된다. 각각 파장에 따라 광을 선택적으로 반사 또는 투과시키도록 구성된 제1 및 제2 프리즘 면은 이색성 필터(dichroic filter)라 하는 광학 다층막(optical multilayer film)에 의해 형성된다.

CL(5)이 더 구체적으로 설명된다. 광원측에서의 면, 즉, 광원측 면인 CL(5)의 제1 면(5A)은 적색광(11)만이 통과하는 제1 영역(6)과 청색광(12)만이 통과하는 제2 영역(7)을 갖는다.

제1 영역(6)의 렌즈면의 곡률 중심은 도 1에서 도면 부호 8로 나타낸 위치에 있고, 제2 영역의 렌즈면의 곡률 중심은 도 1에서 도면 부호 9로 나타낸 위치에 있다. 즉, 2개의 곡률 중심은 서로 상이한 위치(8, 9)에 있다.

제1 및 제2 영역(6, 7)에 대향하는 CL(5)의 제2 면(5B)은 단일면으로 형성된다.

CL(5)의 제1 및 제2 면(5A, 5B)의 곡률 중심의 위치 관계는 도 2a 및 2b에 도시된다. 광은 각 광원의 광축의 방향인 z 방향으로 방사된다. 제1 및 제2 광원(1, 2)의 광축은 도면 부호 30, 31로 나타내어진다.

도 2a에서, CL(5)의 제2 면(5B)의 곡률 중심은 도면 부호 32로 나타낸 위치에 있고, 제1 면(5A)의 제1 영역(6)의 곡률 중심은 도면 부호 8로 나타낸 위치에 있다.

양 곡률 중심(8, 32)은 제1 광원(1)의 광축에 있으며, CL(5)의 제1 면(5A)의제1 영역(6)의 렌즈면과 제2 면(5B)은 이들이 서로 상대적으로 시프트되지 않는 상태이 있도록 구성된다. 따라서, 면의 시프트에 기인하는 성능 열화를 고려하지 않으면서, 렌즈의 용이한 설계가 획득될 수 있다.

도 2b는 곡률 중심(9, 32)이 제2 광원(2)의 광축에 있는 경우를 도시한다. 본 예에서, 제1 영역은 도면 부호 7로 나타내어지고, 제2 영역은 도면 부호 6으로 나타내어진다.

본 발명에 따른 커플링 렌즈의 예에 대한 특정 설계가 나타내어질 것이다.

본 발명의 예의 특정 설계는 광원측에서의 면, 즉 광원측 면이 단일 면으로 형성된 비교예로서의 다른 설계와 함께 표 1에서 나타내어 진다.

도 3에 도시된 구성은 CL(5)의 광원측 면이 단일면으로 형성되는 일반적인 설계 시스템에서의 광계를 도시한다.

도 3에 도시된 구성에서, 도면 부호 1은 640 nm 파장의 광원을 타나내고, 도면 부호 2는 445 nm 파장의 광원을 나타내고, 도면 부호 18은 도 1에 도시된 패키지(4)의 커버 글라스를 나타낸다.

제1 면의 제1 영역의 제1 영역 곡률 중심과 제2 면 곡률 중심을 통과하는 제1 및 제2 광원 중 하나로부터 방사된 광은, 웨지 프리즘의 전면에서 반사되도록 구성될 수 있고, 제1 및 제2 광원 중 다른 하나로부터 방사된 광은 제1 면의 제2 영역을 통과하고 웨지 프리즘의 배면에서 반사되도록 구성될 수 있다.

광원(1, 2)으로부터의 광이 CL(5)에 의해 서로 커플링된 후에, 640 nm의 광은 웨지 프리즘(13)의 전면(여기에서, 제1 프리즘 면)에서 반사되고, 445 nm의 광은 웨지 프리즘(13)의 배면(여기에서, 제2 프리즘 면)에서 반사된다. 웨지 프리즘(13)의 꼭지각은 α이고, 도면 부호 19는 2개의 파장의 광을 합성하여 형성된 광의 광속을 나타낸다.

도 4에 도시된 구성은 광원측에 있는 CL(5)의 제1 면(5A)이 제1 영역(6)과 제2 영역(7)으로 나누어지는 본 발명의 기초한 설계 시스템에서의 광계를 도시한다. 640 nm의 파장의 광은 제1 영역(6)을 통과하도록 구성되고, 445 nm의 파장의 광은 제2 영역을 통과하도록 구성된다. 그 외에, 도 1에 도시된 구성과 동일한 구성이 사용된다.

표 1에서, 파면 수차(wave aberration)의 값은 무수차(aplanatic) 광이 웨지 프리즘(13)의 제1 프리즘 면(20)의 측으로부터, 즉, y 방향으로 통과하여 광원의 측에 집광될 때 획득된다. 실제 사용에서 광이 광원측으로부터 웨지 프리즘(13)에 입사하더라도, 광계에서의 전체적으로의 수차는 이 방법에 의해 평가될 수 있다.

표 1에서 나타낸 결과에서의 파면 수차에 관하여, CL(5)의 광원측 면이 단일면으로 형성되는 경우에, 640 nm의 광은 실질적으로 무수차이고, 445 nm의 광은 0.17λ의 파면 수차를 가져, 이 구성은 실용적인 수준에 있지 않는다.

한편, 광원측 면, 즉 본 발명의 본 실시예에 따른 CL(5)의 제1 면(5A)이 제1 영역(6)과 제2 영역(7)으로 형성된 경우에, 640 nm의 광은 실질적으로 무수차이고, 445 nm의 광은 0.0352λ의 파면 수차를 가져, 이 구성은 실용적인 수준에 있는 감소된 파면 수차를 갖는다.

실용적인 레벨의 파면 수차는 대략 0.07λ(R. M. S) 이하이다.

본 발명의 제2 실시예가 도 5를 참조하여 설명될 것이다.

제1 면(5A)에 대향하는 CL(5)의 제2 면(5B)의 곡률 중심(32)과 CL(5)의 제1 면(5A)의 제1 영역(6)의 곡률 중심(8)의 위치를 통과하는 광축을 갖는 광원으로부터 방사된 광은 웨지 프리즘(13)의 전면(20)에서 반사된다.

웨지 프리즘(13)의 배면(21)에서 반사된 광속은 비점 수차(astigmatism)를 가지며, 웨지 프리즘(13)의 전면(20)에서 반사된 광속은 반사면(20)이 이상적인 평면인 경우에 수차를 가지지 않는다. 상대적으로 시프트되지 않으면서 CL(5)의 대향하는 면을 통과하는 광이 웨지 프리즘(13)의 전면(20)에서 반사되는 본 구성에 따르면, 양호한 광 특성이 획득될 수 있다.

한편, 제1 면(5A)에 대향하는 CL(5)의 제2 면(5B)과 CL(5)의 제1 면(5A)의 제2 영역(7)의 렌즈면은 상대적으로 서로에 대하여 시프트되어, 비점 수차가 생성된다. 렌즈 구성(두께, 곡률, 비구면화, 굴절률 등)과 웨지 프리즘의 구성(두께, 꼭지각 α, 굴절률 등), 및 발광점을 최적화함으로써 CL(5)에서 생성된 비점 수차와 광이 웨지 프리즘(13)의 배면(21)에서 반사되는 때에 생성된 비점 수차를 상쇄하는 것이 가능하다.

본 실시예의 구성에 따르면, 2개의 광원(1, 2)으로부터의 광의 광로는 작은 수차를 갖는 광을 형성하도록 합성될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예가 도 6을 참조하여 설명될 것이다.

본 발명에 따른 조명 장치는 제1 실시예에서 설명된 제1 및 제2 광원(1, 2)(도 1 참조)에 더하여 제3 광원(14)을 더 포함한다.

더욱 구체적으로는, 제3 광원(14)은 제1 광원(1)으로부터의 제1 광과 제2 광원(2)으로부터의 제2 광의 발광 방향과 상이한 방향으로 제3 파장을 갖는 제3 광을 방사하도록 배치된다. 본 실시예에서, 제3 광은 제1 및 제2 광에 실질적으로 수직인 방향으로 방사된다. 제3 광원(14)으로서, 500 nm 내지 550 nm의 녹색 파장 범위의 파장을 갖는 제3 광을 방사하도록 구성된 녹색 광원이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 반도체 레이저가 녹색 광원으로서 사용될 수 있다. 그러나, 실제로 꾸준히 사용될 수 있는 녹색 반도체 레이저는 존재하지 않고, 따라서, 고체 레이저 또는 적외선 반도체 레이저의 고조파(harmonic wave)가 사용된다.

녹색 광원의 특정 구성은 나중에 설명될 것이며, 530 nm 파장(λ3)의 광원이 본 실시예에서 사용된다.

조명 장치는 녹색 광원(14)으로부터의 녹색의 제3 광을 커플링하도록 구성된 제2 커플링 렌즈 또는 제2 커플링 광계(이하, "제2 CL")(15)를 더 포함함며, 녹색의 제3 광은 웨지 프리즘(13)에 안내된다. 제2 커플링 렌즈를 통과하는 제3 광은 웨지 프리즘을 통과하도록 구성될 수 있으며, 제3 광의 광로는 제1 및 제2 광의 광로와 일치되도록 구성될 수 있다. 웨지 프리즘(13)에 입사하는 적색광(11), 청색광(12) 및 녹색광(16)는 하나의 광로에서 합성되어 방사된다. 전술한 바와 같이, 조명 장치는 청색, 적색 및 녹색 파장 범위의 광속이 하나의 광로에서 방사되도록 구성된다.

전술한 바와 같이, 적색 파장 범위가 제1 광원용으로 사용되고, 청색 파장 범위가 제2 광원용으로 사용되고, 녹색 파장 범위가 제3 광원용으로 사용된다고 하더라도, 다른 파장 범위가 사용될 수 있다. 적색광, 청색광 및 녹색광의 합성된 광을 방사하도록 구성된 광원은, 광원이 주사형 프로젝터용으로 사용될 수 있기 때문에 가장 유익하다.

전술한 바와 같이, 녹색 광원으로서 반도체 레이저를 사용하는 것이 어렵기 때문에, 녹색 광원을 다른 광원과 함께 하나의 마운트에 배치하는 것은 용이하지 않다. 따라서, 제1 광원이 적색 또는 청색 광원이고, 제2 광원이 청색 또는 적색 광원이고, 제3 광원이 녹색인 구성은 제조 용이성에 대하여 유익하다.

웨지 프리즘(13)은 적색 파장 범위의 광을 반사하고 청색 및 녹색 파장 범위의 광을 투과시키는 제1 프리즘 면(20)과, 청색 파장 범위의 광을 반사하고 녹색 파장 범위의 광을 투과시키는 제2 프리즘 면(21)을 갖는 평판이다. 웨지 프리즘(13)은 웨지 프리즘(13)의 제1 및 제2 면이 서로에 대하여 상대적으로 경사진 웨지 형상의 평판을 갖는다.

제1 프리즘 면(20)에 입사하는 적색 및 청색 광속(11, 12)은 웨지 프리즘(13)의 제1 및 제2 면에서 각각 반사되어 방사된다. 녹색 광속(16)은 제2 프리즘 면(21)에 입사하고, 제2 및 제1 프리즘 면(21, 20)을 통과하고, 그 다음 방사된다. 제1 및 제2 프리즘면(20, 21)은 광속의 파장에 따라 광속을 선택적으로 반사하거나 투과시키도록 구성되고, 이색성 미러(dichroic mirror)라고 하는 광학 다층막에 의해 형성될 수 있다.

본 발명의 제4 실시예가 도 1 및 7을 참조하여 설명될 것이다.

커플링 렌즈에 의해 커플링될 수 있는 광원으로부터 방사된 광의 광세기는 광계의 개구수(numerical aperture)에 의해 결정된다.

커플링 렌즈는 각각 서로 상이한 굴절률을 갖는 복수의 재료에 의해 형성될 수 있다.

도 7에서, 개구수 NA는 다음의 수학식 1에 의해 결정된다:

도면 부호 101은 광원을 나타내고, 도면 부호 102는 커플링 렌즈를 나타내고, 도면 부호 103은 전측 주요점 위치(front side cardinal point)를 나타내고, θ는 광원으로부터의 광이 커플링 렌즈에 입사하는 각도의 절반이고, f는 커플링 렌즈의 초점 거리이고, D는 커플링 렌즈의 유효 지름이다.

커플링 렌즈(102)로부터 방사된 광은 평행광이다. 복수의 광속이 단일 커플링 렌즈(102)에 의해 커플링되는 것이 필요하며, 광이 조명용으로 사용되는 경우에, 커플링 렌즈로부터 방사되는 광속의 각 지름은 실질적으로 동일한 것이 필수적이다. 커플링 렌즈(102)로부터의 방사된 광의 지름 Φ은 다음의 수학식 2에 의해 획득된다.

따라서, 복수의 광속의 입사각이 실질적으로 서로 동일한 경우에, 즉, NA가 실적으로 동일한 경우에, 복수의 광속에 대한 커플링 렌즈(102) 초점 거리는 실질적으로 서로 동일할 필요가 있다. 광원의 파장이 상이한 경우에, 커플링 렌즈(102)에서의 재료의 굴절률은 상이하여야만 한다. 따라서, 도 1에 도시된 제1 실시예에서 CL(5)의 광원측 면에서, 제1 파장의 제1 광만이 통과하는 제1 영역(6)과 제2 파장의 제2 광만이 통과하는 제2 영역(7)의 곡률 반지름은, 초점 거리가 상이한 파장을 갖는 2개의 광속에 대하여 단일 커플링 렌즈에 의해 실질적으로 동일한 초점 거리가 되게 구성될 수 있도록 변경될 수 있다.

렌즈 설계의 예의 결과가 표 2에서 나타내어 진다. 제1 및 제2 영역의 곡률 반지름은 서로 상이하게 되도록 구성되며, 상이한 파장을 갖는 상이한 광에 대하여 광계는 동일한 초점 거리와 동일한 개구수를 가질 수 있다.

본 발명의 제5 실시예가 도 1, 4, 7, 8, 9a 및 9b를 참조하여 설명될 것이다. 도 8에서, 동일한 도면 부호가 도 4에서의 구성과 동일한 구성에 대하여 사용된다. 제4 실시예에서, 상이한 파장을 갖는 광에 대하여 CL(5)의 제1 영역(6)의 곡률 반지름이 CL(5)의 제2 영역(7)의 곡률 반지름과 상이하도록 설정되기 때문에, 동일한 초점 거리 및 동일한 개구수가 획득될 수 있으며, 따라서, CL(5)로부터 방사된 광속은 동일한 지름을 가질 수 있다.

여기에서, 2개의 광원(1, 2)으로부터 방사된 광속의 광세기 분포 패턴(FFP: far field pattern)이 실질적으로 동일하다면, 광계는 "광속이 실질적으로 동일한 지름을 가지는" 상태에 있다고 판단될 수 있다.

광원으로서 일반적으로 이용되는 반도체 레이저의 FFP는 반도체 레이저의 종류의 따라 다르다. 이상적으로는 지름은 FFP에서의 차이를 고려하여 동일하게 되는 것이 요구된다.

광원(1, 2)이 서로 상이한 FFP를 가지는 경우에 커플링 렌즈(5)를 통과한 후의 광속의 지름을 설정하기 위하여, 최대각으로 커플링 렌즈(5)에 입사하는 광의 세기가 동일하게 되게 설정하도록 렌즈의 개구수를 결정하는 것만이 요구된다.

커플링 렌즈에 입사하는 광속의 지름 D가 도 8에 도시된 바와 같이 일정한 경우에, NA를 변경하는 것은 커플링 렌즈의 초점 거리를 변경하는 것에 대응한다.

도 4에서 제1 광원의 FFP가 최대의 절반에서의 전체 폭으로서 A(deg)이고, 제2 광원(2)의 FFP가 B(deg)일 때 A < B의 관계가 설정되고, 도 4에서 영역(6)을 통과하는 광에 대한 CL(5)의 제1 영역의 초점 거리가 f1이고 도 7에서 영역(7)을 통과하는 광에 대한 CL(5)의 제2 영역의 초점 거리가 f2일 때 f1 > f2의 관계가 설정되는 경우에, 웨지 프리즘(13)에 의해 합성된 2개의 광속(19)의 세기 분포가 서로 실질적으로 동일하게 되는 것이 가능하다.

도 8은 f1 > f2가 되도록 설계된 CL(5)의 광로 및 형상을 도시하고, 표 3은 설계된 구성에 대한 결과를 도시한다. 그 결과, 제1 및 제2 영역(6, 7)의 초점 거리가 변경될 때, 제1 및 제2 광원(1, 2)의 위치는 도 8에서 Δd로 도시된 바와 같이, z 방향으로 서로 편차가 생긴다.

도 9a 및 9b는 발광점(광원)(1, 2)이 마운트(3)에 배치된 상태를 도시한다. 광원(1, 2)은 광원(1, 2)이 광을 방사할 때 열을 생성하며, 특성의 열화, 제픔의 수명의 감소 등을 방지하기 위하여 방열하는 것이 요구된다. 마운트(3)는 광원(1, 2)에 의해 생성된 열을 방열하도록 구성되고, 광원(1, 2)과 마운트(3) 사이의 접촉 부분은 큰 것이 바람직하다.

따라서, 2개의 광원(1, 2)이 도 9a 및 9b의 z 방향으로 편차가 생길 때, 하나의 광원은 발광 방향으로 마운트(3)로부터 전방으로 변위될 수 없고, 따라서 그 하나가 마운트(3)의 후방으로 변위된다.

도 9a는 광원(1)이 마운트(3)에서 후방으로 변위되는 상태를 도시하는 도면이다. 이 상태에서, 방열하는데 있어서의 문제점은 없다. 그러나, y 방향으로부터 본 도 9b에 도시된 바와 같이, 광원이 후방으로 과도하게 변위되면, 광원(1)으로부터 방사된 광 중에서 도 9b의 x 방향에서의 마운트(3) 측의 부분은 마운트(3)로 가게 되거나 또는 마운트(3)에 의해 그림자가 지게 되어, 발광 분포가 왜란될 가능성이 있다.

따라서, 바람직하게는, 2개의 광원(1, 2)의 발광점은 도 9b의 z 방향으로 실질적으로 동일한 위치에 있다.

제1 영역의 렌즈 두께는 제2 영역의 렌즈 두께와 상이할 수 있다.

발광 방향으로의 제1 및 제2 광원(1, 2)의 발광점의 위치가 실질적으로 동일한 위치에 배치되면, 하나의 광원은 마운트(3)로부터 편차가 생기지 않아, 광원으로부터의 열의 방열은 충분히 획득될 수 있다. 더욱이, 마운트의 후방에 하나의 광원을 반드시 배치할 필요가 없어, 마운트에 의한 광원에 의해 방사되는 광의 그림자가 방지될 수 있다. CL(5)의 제1 영역의 초점 거리 f1이 CL(5)의 제2 영역의 초점 거리 f2와 상이한 경우에, CL(5)의 제1 영역의 두께를 CL(5)의 제2 영역의 두께와 상이하게 설정함으로써, 설계는 2개의 발광점(1, 2)의 편차를 억제할 수 있다.

도 10은 CL(5)의 광로와 형상을 도시하고, 표 4는 설계된 구성에 대한 결과를 도시한다. z 방향으로의 발광점(1, 2)의 편차는 도 8과 표 3에 나타낸 커플링 렌즈와 동일한 초점 거리, 동일한 개구수, 및 파면 수차로 감소될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제6 실시예가 설명될 것이다.

광속의 파장이 변경되면, 웨지 프리즘(13)의 배면에서 반사된 광속의 굴절각이 변경되어, 반사각이 변경된다. 한편, 광속이 광의 굴절 없이 반사되기 때문에,웨지 프리즘(13)의 전면에서 반사된 광속의 굴절각에서는 변화가 없다.

반도체 레이저의 파장은 방사 출력, 온도 변화 등에 의해 변동된다. 일반적으로, 적색 반도체 레이저의 파장 변동은 청색 반도체 레이저의 파장 변동보다 한 자리수 더 크다.

이에 의해, 파장이 크게 변경되는 적색 반도체 레이저로부터 방사된 광은 웨지 프리즘(13)의 전면에서 반사되도록 구성되고, 파장이 덜 변경되는 청색 반도체 레이저로부터 방사된 광은 웨지 프리즘(13)의 배면에서 반사되도록 구성된다. 따라서, 온도 변화 때문에 파장이 변동되더라도, 웨지 프리즘(13)에서 반사된 광의 각도에서의 변동은 감소될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제7 실시예가 설명될 것이다.

광원으로부터의 광을 커플링하는 효율, 즉, 광이용 효율을 개선하기 위하여, 커플링 렌즈(5)의 개구수를 증가시키는 것, 즉 수학식 2에서의 NA의 값을 증가시키는 것이 필요하다.

제4 실시예에서 설명된 바와 같이, 도 7에서 D로 나타낸 바와 같은 커플링 렌즈에 입사하는 광속의 지름이 일정할 때, NA를 변경하는 것은 커플링 렌즈(5)의 초점 거리를 변경한다. 또한, 이 경우에, NA를 증가시키는 것은 초점 거리를 감소시키는 것에 대응한다.

제1 및 제2 영역(6, 7)의 각각의 유효 초점 거리는 5 mm 이하일 수 있다.

도 11과 표 5는 초점 거리가 5 mm인 경우에서의 설계된 구성에 대한 결과를 도시한다. 초점 거리가 작게 됨에 따라, CL(5)의 제2 영역(7)의 렌즈면을 통과하는 광의 파면 수차에서의 열화는 더 커진다. 이 열화를 억제하기 위하여, CL(5)의 제2 영역(7)의 렌즈면은 바람직하게는 비구면으로 형성된다.

비구면 형상은 다음의 수학식 3으로 표현될 수 있다.

여기에서,

r은 근축 곡률 반지름이고;

κ는 원추 상수(conic constant)이고;

A, B, C, D, E, F, G, H, J, ...는 비구면 상수이다.

CL(5)의 제2 영역(7)의 렌즈면이 비구면으로 형성된 설계 구성의 결과는 표 6에 나타내어진다. CL(5)의 제2 영역(7)의 렌즈면을 통과하는 광의 파면 수차가 개선된다. 성능과 커플링 효율을 증가시키기 위하여 초점 거리가 작은 것이 요구되는 경우에, 제1 영역(6)과 제2 면(5B)도 CL(5)의 제2 영역(7)에 더하여 비구면으로 형성되어, 양호한 파면이 획득될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제8 실시예가 설명될 것이다.

제2 실시예에서 설명된 바와 같이, CL(5)의 제1 면(5A)에 대향하는 면(제2 면)(5B)과 제1 면(5A)의 제2 영역(7)의 렌즈면은 서로에 대하여 상대적으로 시프트되어 비점 수차가 생성되고, 광이 웨지 프리즘(13)의 배면(21)에서 반사되어 비점 수차가 생성된다.

커플링 렌즈의 제2 영역은 원통형(cylindrical) 면, 토로이달(toroidal) 면, 또는 아나몰픽(anamorphic) 비구면으로 형성될 수 있다.

비점 수차를 보정하기 위한 렌즈 형상은 서로 직교하는 방향으로 상이한 곡률의 면을 갖는 토로이달 렌즈일 수 있다. 표 7은 토로이달 렌즈의 설계예를 나타낸다. 표 1과 비교하여, 제2 영역을 통과하는 광의 파면 수차는 개선된다.

그 외에, 면의 곡률이 서로 직교하는 CL(5)의 면은 토로이달 비구면 또는 아나몰픽 비구면일 수 있다.

토로이달 비구면은 다음과 같이 정의된다. x, y, z 방향은 도 1에 도시된다. y-z 평면에서의 프로파일은 수학식 4에 의해 나타낸 비구면에 의해 정의된다.

수학식 4에서,

c은 면 꼭지점(surface apex)에서의 곡률이고;

k는 원추 상수(conic constant)이고;

A, B, C, D...는 비구면 상수이다.

다음으로, y-z 평면에서 수학식 4로 얻은 프로파일은 x 방향에서의 곡률 중심을 통과하는 y 축에 대하여 회전된다. 따라서, 면은 y-z 평면에서 비구면이고, x-z 평면에서 원형이다. 면은 y 토로이달 비구면으로서 정의된다.

유사하게, x 토로이달 비구면은 x-z 평면(y가 x로 대체된다)의 프로파일에 대하여 수학식 4를 이용함으로써 획득되는 비구면에 의해 정의된다. 그 다음, x-z 평면의 프로파일은 y 방향으로의 곡률 중심을 통과하는 x 축에 대하여 회전된다. 따라서, 면은 x-z 평면에서 비구면이고, y-z 평면에서 원형이다. 도 1에 도시된 구성의 경우에, x-z 평면에서의 광속은 z 축에 대하여 대칭이고, y-z 평면에서의 광속은 z 축에 대하여 비대칭이며, 이에 따라 y-z 방향에서의 구성은 더 보정될 필요가 있다. 따라서, 면이 토로이달 비구면인 경우에, y 토로이달 비구면이 더 효율적이다. y 토로이달 비구면의 설계예가 표 8에 나타내어진다. 표 7과 비교하여, 제2 영역을 통과하는 광의 파면 수차는 더 개선된다.

아나몰픽 비구면은 다음의 수학식 5에 의해 정의된다.

수학식 5에서,

CUX는 x 축 방향으로의 곡률이고;

CUY는 y 축 방향으로의 곡률이고;

KK는 x 원추 상수이고;

KY는 y 원추 상수이고;

AR은 제4차 회전 대칭 계수이고;

BR은 제6차 회전 대칭 계수이고;

CR은 제8차 회전 대칭 계수이고;

DR은 제10차 회전 대칭 계수이고;

AP은 제4차 회전 비대칭 계수이고;

BP은 제6차 회전 비대칭 계수이고;

CP은 제8차 회전 비대칭 계수이고; 그리고,

DP은 제10차 회전 비대칭 계수이다.

비구면은 x 및 y 축에 대칭이다.

아나몰픽 비구면의 설계예는 표 9에 나타내어진다. 표 8에 나타낸 y 토로이달 면의 설계예와 비교하여, 제2 영역을 통과하는 광의 파면 수차는 더 개선된다.

전술한 바와 같이, 구면, 비구면, 토로이달 면, 토로이달 비구면 및 아나몰픽 면과 같은 면 형상의 설계예가 나타내어진다. 사용될 면 형상은 초점 거리, 광원 사이의 간격, 웨지 프리즘의 두께 및 꼭지각, 요구되는 파면 수차, 및 렌즈의 가공성 등을 고려하여 결정될 수 있다.

본 발명의 제9 실시예가 도 4 및 12와, 표 10, 11 및 12를 참조하여 설명될 것이다.

반도체 레이저의 파장은 출력 레벨과 온도에 따라 변한다. 파장이 변하면, 렌즈의 재료의 굴절률이 변하여, 초점 거리가 변한다.

더욱이, 동일한 파장을 갖는 반도체 레이저가 사용될 때에도, 반도체 레이저의 파장은 차이을 가진다. 표 2에 나타낸 7 mm의 초점 거리의 렌즈에 관하여, 광이 전면(20) 측으로부터 도 3에 도시된 웨지 프리즘(13)에 입사하는 경우에서의 광의 집광 위치에서의 차이는 표 10에서 계산되어 나타내어진다.

파장이 20 nm만큼 변경될 때, 집광 위치는 적색광에 대하여 9 ㎛만큼, 청색광에 대하여 27 ㎛만큼 변경된다. 조명 장치에서의 효과를 고려하여, 도 3에 도시된 형성된 광(19)의 발산 및 수렴의 정도는 파장에서의 변동 때문에 변경되어, 미리 정해진 지름을 갖는 광속은 방사될 수 없으며, 따라서 조명의 해상도는 열화된다.

또한, 형성된 광의 발산 및 수렴의 정도가 파장에서의 변동 때문에 변경되므로, 색상의 블러링(blurring)이 발생한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 파장에서의 변동에 기인하는 초점 거리(광의 집광 위치)에서의 변동을 감소시키기 위하여, 커플링 렌즈는 서로 상이한 복수의 재료로 형성된다. 커플링 렌즈는 각각 서로 상이한 굴절률을 가지는 복수의 재료로 형성될 수 있다. 도 4에 도시된 것과 동일한 구성 및 부분에 대하여 동일한 도면 부호가 사용된다. CL(5)의 제1 영역(6) 및 제2 영역(7)과 같은 제1 면(5A)은 렌즈 글라스 재료(51)로 형성되고, CL(5)의 제2 면은 렌즈 글라스 재료(52)로 형성된다. 본 예에서, 글라스 재료(52)는 F2이고, 글라스 재료(52)는 BK7이다.

본 실시예의 구성에 의해 설계된 CL(5)의 예는 표 11에 나타내어진다. 본 예에 따른 렌즈의 파장에서의 차이 또는 변동에 기인하는 광의 집광 위치의 편차는 표 12에서 나타내어진다. CL(5)이 단일 재료로 형성되는 경우에 비하여, CL(5)이 서로 상이한 2가지 종류의 재료로 형성되기 때문에, 광의 집광 위치에서의 편차는 적색광에 대하여 9 ㎛에서 5 ㎛, 20 nm의 파장에서의 변동의 경우 27 ㎛에서 9 ㎛로 감소될 수 있다. 표 11의 설계예에서, 광의 집광 위치에서의 편차의 예가 설계에서의 파면 수차를 고려하지 않고 나타내어지기 때문에, 제2 영역을 통과하는 광의 파면 수차는 0.1078λ과 같은 큰 값이다. 면이 비구면, 토로이달 면 등으로 형성될 때, 파면 수차는 감소될 수 있다.

본 발명의 제10 실시예가 도 12 및 13을 참조하여 설명될 것이다.

파장에서의 차이 또는 변동에 기인하는 광의 집광 위치의 편차의 양은, 제9 실시예에서 나타낸 바와 같이, 파장의 변경된 양이 동일한 때에도, 광의 색상에 의존하여 변한다. 더욱이, 실제 출력 레벨 또는 온도에 기인하는 파장의 변동량 또는 차이도 광의 색상에 따라 변한다. CL(5)의 제1 영역(6)이 CL(5)의 제2 영역(7)의 글라스 재료(54)와 상이한 글라스 재료(53)로 형성되거나 또는 도 14에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 영역이 각각 상이한 재료(56, 57)로 형성될 때, 2개의 반도체 레이저의 2개의 파장에서의 변동에 기인하는 광의 집광 위치에서의 편차는 감소될 수 있고, 편차의 양은 서로 거의 일치될 수 있다.

다음으로, 제11 실시예가 설명될 것이다.

커플링될 광속의 지름이 동일한 경우에, 커플링 렌즈의 초점 거리가 작을 때 커플링될 렌즈에서 포함되는 광의 양은 커져서, 커플링 효율이 증가될 수 있다.

커플링 효율이 증가되면, 방사될 광의 광세기가 감소될 수 있어, 광원에서의 열 생성이 방지되거나 억제될 수 있다.

도 15는 광원의 발산각이 θ//=12(deg) 및 θ⊥=18(deg)인 조건인 경우의 커플링 렌즈의 NA와 커플링 효율 사이의 관계를 도시한다. NA가 0.1 이상일 때, 30% 이상의 커플링 효율이 보장될 수 있다.

커플링될 광의 지름이 Φ 1 mm일 때, 5 mm 이하의 초점 거리가 0.1 이상의 NA를 보장하는데 필요하다. 표 13은 0.1의 NA, 4.75 mm의 초점 거리 및 0.96 mm의 광속 지름으로 설계된 예를 나타낸다. 제1 및 제2 영역을 통과한 광의 파면 수차 모두가 충분히 억제되고, 2개의 발광점은 도 11에 도시된 x 방향으로 동일 위치에 있다.

다음으로, 본 발명의 제12 실시예가 설명될 것이다.

도 16은, 프로젝션형 화상 표시 장치의 구성을 도시한다. 프로젝션형 화상 표시 장치는 전술한 제1 내지 제11 실시예와 같은 본 발명의 실시예에 따른 조명 장치를 포함하며, 주사형 프로젝트일 수 있다. 주사형 프로젝터는 조명 장치로부터 방사된 광으로 주사될 면을 2차원적으로 주사하도록 구성된 주사 장치와, 주사 장치의 이동과 동기하여 제1 및 제2 광원 또는 제1 내지 제3 광원의 출력을 제어하도록 구성된 제어 장치를 더 포함할 수 있다.

예로써, 도 6에 도시된 3개의 광원을 갖는 조명 장치를 이용한 주사형 프로젝터가 설명될 것이다. 도 6에 도시된 것과 동일한 구성 또는 부분에 대하여 동일한 도면 부호가 사용된다. 도 16에 도시된 주사형 프로젝터는 조명 장치로부터 방사된 광으로 주사될 면을 2차원적으로 주사하도록 구성된 주사 장치(60)와, 주사 장치(60)와 조명 장치의 광원을 제어하도록 구성된 제어 장치(61)를 더 포함할 수 있다.

제어 장치(61)는 원하는 화상이 주사 장치(60)의 이동과 동기하여 추가될 수 있게 광원을 변조하도록 구성된다. 주사 장치(60)는 도 16에서 화살표(62)로 나타낸 방향으로 반사면을 스윙하거나 회전하고, 도 16에서 화살표(64)로 나타낸 방향으로의 축(63)에 대하여 반사면을 스윙하거나 회전하도록 구성된다.

이에 의해, 2차원 투영 화상이 스캔될 면으로서 스크린(65)에 형성된다.

주사 장치로서, 갈바노 미러(galvano mirror), 폴리곤 미러(polygon mirror) 및 반도체 공정 기술을 이용하여 생산된 MEMS 미러가 사용될 수 있다. 특히, MEMS 미러가 작은 크기와 낮은 전력 소비 때문에 소형 프로젝터에 사용하는데 바람직하다.

2축에 대하여 이동가능한 미러가 도 16에 도시되었지만, 각각이 하나의 축에 대하여 이동가능한 2개의 미러가 사용될 수 있다.

도 17은 주사 장치의 다른 예로서 사용될 수 있는 MEMS 미러의 구성을 도시한다. MEMS 미러(90)는 마이크로 미러(91)가 토션 바(torsion bar)(92, 93)에 의해 지지되는 구조를 가진다. 마이크로 미러(91)는 토션 바(92)를 비틀어서 실질적으로 축(94)에 대하여 공진 왕복 운동되도록 구성된다. 또한, 마이크로 미러(91)는 토션 바(93)를 비틀어서 실질적으로 축(95)에 대하여 공진 왕복 운동되도록 구성된다. 양 축(94, 95)에 대한 공진 왕복 운동에 의하여, 마이크로 미러(91)의 편향된 면의 법선 방향이 2차원적으로 변경된다.

이에 의해, 마이크로 미러(91)에 입사하는 광속의 반사 방향은 주사될 면이 2차원 방향으로의 광속으로 주사될 수 있도록 변경된다.

광원의 소형 마이크로 미러의 사용에 의해 전술한 구성을 갖는 프로젝션형 화상 표시 장치에 따르면, 초소형화가 획득될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제13 실시예가 설명될 것이다.

도 18은 제12 실시예에 나타낸 초소형화된 프로젝션형 화상 표시 장치가 구축된 전자 장치의 예를 도시한다. 도 18은, 프로젝션형 화상 표시 장치가 휴대 전화(70)에 배치된 예를 도시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치(71)는 휴대 전화(70)에 배치되고, 스크린은 화상을 형성하도록 조명 장치(72)로 2차원적으로 주사된다. 스크린(73)으로서, 특정 스크린이 반드시 마련될 필요는 없으며, 책상 또는 벽이 스크린으로서 사용될 수 있다.

다음으로, 프로젝션형 화상 표시 장치가 차량의 헤드업 디스플레이용으로 사용되는 예가 설명될 것이다.

도 19는 화상 표시 장치(300)의 예를 설명하는 예시적인 도면이다.

차량용 헤드업 화상 표시 장치(300)는 차량 내에 제공되고, 프로젝터(301) 및 프로젝터(301)로부터 방사된 프로젝션 광을 반사하도록 구성된 전방 윈도우 글라스(302)를 주로 포함하도록 구성된다.

프로젝터(301)는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치에 의해 형성되고, 광축 방향으로 미리 정해진 위치에서 투영 화상을 형성하도록 구성된다.

전방 윈도우 글라스(302)가 광축 방향으로의 위치에 배치되고, 운전자(303)가 전방 윈도우 글라스(302)의 반사 방향으로의 위치에 배치되도록, 프로젝터(301)가 배치된다.

전방 윈도우 글라스(302)에서, 프로젝터(301)의 광원으로부터 방사된 광속을 반사하도록 구성된 부분 반사면(302a)이 형성된다. 부분 반사면(302a)의 내부면에서, 금속 박막, 유전체 다층 등이 광원으로부터의 각 광속의 반사율을 개선하기 위하여 형성될 수 있다. 부분 반사면(302a)은 외부로부터의 광에 대하여 투과성이며, 광원으로부터 운전석의 운전자(303)의 눈의 높이에 있는 위치를 향하여 방사되는 광속을 반사하도록 구성된다.

차량용 헤드업 표시 장치(300)에서, 프로젝터(301)가 구동될 때, 광원으로부터 방사된 광속은 부분 반사면(302a)으로 안내되고, 부분 반사면(302a)에서 반사된 광속은 운전석의 운전자(303)의 눈을 향하여 안내된다. 이 때, 각 광속에 기초한 투영 화상의 허상(Vi)이 부분 반사면(302a)에 의해 전방 윈도우 글라스(302)의 전방에 형성된다. 따라서, 부분 반사면(302a)에서 반사된 각 광속의 투영 화상은 허상(Vi)으로서 운전자(302)에게 디스플레이된다.

또한, 본 발명의 본 실시예에서, 부분 반사면(302a)에서 반사된 광속의 투영 화상이 프로젝터(301)로부터 방사된 광속이 부분 반사면(302a)으로 향하는 방향으로 전방에서 허상의 투영 대상으로서 이 위치에서의 망막에 집광되는 구성을 갖는 헤드업 표시 장치(300)가 설명되지만, 여기에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치를 이용한 차량용 헤드업 표시 장치가 사용될 수 있다.

예를 들어, 스크린이 장치 패널(대시보드)의 상부에 배치되고, 투영 화상이 프로젝터(301)에 의해 스크린에 투영되고, 스크린에 투영된 투영 화상이 부분 반사면(302a)을 통해 운전자(303)에서 디스플레이되는 구성이 사용될 수 있다.

이 경우에, 스크린에 투영된 투영 화상은 전방 윈도우 글라스(302)의 전방에서 허상으로서 디스플레이된다.

여기에서, 프로젝션형 화상 표시 장치가 휴대 전화 및 차량용 헤드업 표시 장치에서 구축되는 예가 설명되지만, 이는 디지털 카메라, 랩탑 컴퓨터, PDA 등에서 구축될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치가 도 20에 도시된 바와 같이 기록 광계(writing optical system)에서 사용될 수 있다. 광속은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치(701)로부터 투영되고, 터닝 미러(turning mirror)(702)에서 반사되고, 주사될 면(광수용체(photoreceptor))(703)은 광수용체(703)에 화상을 형성하도록 터닝 미러(702)에서 반사된 광으로 주사될 수 있다.

도면 부호 704는 주사선(scanning line)을 나타낸다. 광수용체(703)는 화살표(705)로 나타낸 방향으로 회전되고, 2차원 화상이 광수용체(703)에 형성되고, rm다음, 화상은 종이 등으로 전사된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 프로젝션형 화상 표시 장치가 기록 광계에서 사용되는 경우에, 2 또는 3개의 광원으로부터의 광속은 동일한 파장을 갖도록 설정되고, 2 또는 3개의 광원에 의해 조명될 광수용체(703)에서의 위치는 광수용체(703)의 회전 방향으로 서로 변위되어, 2 또는 3개의 주사선이 동시에 획득될 수 있으며, 이에 따라, 고속 기록 광 주사계(high speed writing opticaql scanning system)가 획득될 수 있다.

이하, 도 6에서 설명된 광원(14)이 반도체 레이저로서 개발되고 광원(1, 2 및 14)가 하나의 패키지 내에 제공되는 경우에서의 커플링 렌즈와 조명 장치의 일 실시예가 설명될 것이다.

도 21은 도 6에 도시된 광원이 반도체 레이저로서 개발되고, 광원(1, 2, 및 14)이 하나의 패키지에 제공되는 경우의 구성예를 도시한다.

본 실시예에 따른 조명 장치는 제1 파장(λ1)의 제1 광을 방사하도록 구성된 제1 광원(101), 제2 파장(λ2)의 제2 광을 방사하도록 구성된 제2 광원(102), 및 제3 파장(λ3)의 제3 광을 방사하도록 구성된 제3 광원(103)을 포함하며, 이 광원들은 광원들이 서로 인접하게 배치되어 하나의 패키지(105)를 형성하는 상태로 하나의 마운트(104)에 장착된다.

제1 내지 제3 광원(101, 102, 103)의 발광 방향은 실질적으로 동일한 방향이다.

제1 광원(101)으로서 청색 파장 범위의 광을 발광하도록 구성된 반도체 레이저(이하, 청색 LD라 한다), 제2 광원(102)으로서 녹색 파장 범위의 광을 발광하도록 구성된 반도체 레이저(이하, 녹색 LD라 한다), 및 제3 광원(103)으로서 적색 파장 범위의 광을 발광하도록 구성된 반도체 레이저(이하, 적색 LD라 한다)가 사용될 수 있다.

청색 파장 범위, 녹색 파장 범위 및 적색 파장 범위는, 각각 400 nm 내지 480 nm, 500 nm 내지 550 nm, 및 600 nm 내지 700 nm의 파장 범위이다. 예를 들어, 445 nm의 파장(λ1)이 청색 LD용으로 사용될 수 있고, 530 nm의 파장(λ2)이 녹색 LD용으로 사용될 수 있고, 640 nm의 파장(λ3)이 적색 LD용으로 사용될 수 있다.

다음의 예에서, 전술한 파장이 사용된다. 여기에서, 청색 LD(101), 녹색 LD(102) 및 적색 LD(103)가 각각 개별 칩에서 형성되고 그 다음 하나의 마운트(105)에 장착되는 예가 설명되지만, 청색 LD(101), 녹색 LD(102) 및 적색 LD(103)가 하나의 칩에서 형성될 수 있다.

청색 LD(101)로부터의 청색광(114), 녹색 LD(102)로부터의 녹색광(115) 및 적색 LD(103)으로부터의 적색광(116)은 하나의 커플링 광계인 커플링 광계(106)(이하, CL이라 한다)에 의해 커플링되고, 그 다음, 광로 형성 요소(117)로 안내된다. 도 21은 각 광의 광로를 개략적으로 도시한다.

전술한 바와 같이, 조명 장치는 청색, 적색, 녹색 파장 범위의 광이 동일한 광로에서 방사되도록 구성된다.

전술한 예에서, 청색 파장 범위가 제1 광원에 대하여 사용되고, 녹색 파장 범위가 제2 광원에 대하여 사용되고, 적색 파장 범위가 제3 광원에 대하여 사용되지만, 파장 범위는 전술한 예에서 사용된 것과 상이할 수 있다. 바람직하게는, 3색, 즉 적색, 청색 및 녹색의 광을 합성하여 광을 형성함으로써 광을 방사하도록 구성된 광원이 사용될 수 있으며, 이는 광원이 주사형 프로젝터에 대하여 사용될 수 있기 때문에 가장 유용할 수 있다.

광로 형성 요소(117)는 적색 파장 범위의 광을 반사하고 청색 및 녹색 파장 범위의 광을 투과시키도록 구성된 제1 반사면(118)과, 청색 파장 범위의 광을 투과시키고 녹색 파장 범위의 광을 반사시키도록 구성된 제2 반사면(120)과, 청색 파장 범위의 광을 반사시키도록 구성된 제3 반사면(119)을 포함하는 평판이다. 광로 형성 요소(117)는 제1 및 제2 반사면이 서로에 대하여 각도 β로 경사지고, 제2 및 제3 반사면이 서로에 대하여 각도 γ로 경사진 웨지 형상의 평판의 형태이다.

적색광(116)과 녹색광(115)은 제1 반사면에 입사하여 제1 반사면과 제2 반사면에서 각각 반사되어 방사된다. 청색광(114)은 제1 및 제2 반사면에 입사하고, 제3 반사면에서 반사되어 방사된다. 제1 및 제2 반사면은 광의 파장에 따라 광을 선택적으로 반사 또는 투과시키도록 구성된다. 이러한 면은 이색성 미러라고 하는 광학 다층막으로 형성될 수 있다.

CL(106)이 더욱 구체적으로 설명될 것이다. CL(106)은 광원측에 제1 면(106A)을 가지며, 제1 면(106A)은 제1 파장의 광만을 투과하도록 구성된 제1 영역(107)과, 제2 파장의 광만을 투과하도록 구성된 제2 영역(108) 및 제3 파장의 광만을 투과하도록 구성된 제3 영역(109)을 갖는다.

제1 영역(107)의 렌즈면의 곡률 중심은 도면 부호 110에 의해 나타낸 위치에 있으며, 제2 영역(108)의 렌즈면의 곡률 중심은 도면 부호 111에 의해 나타낸 위치에 있으며, 제3 영역(109)의 렌즈면의 곡률 중심은 도면 부호 112에 의해 나타낸 위치에 있다. 3개의 영역의 렌즈면의 곡률 중심은 서로 상이한 위치에 있다.

제1 영역(107), 제2 영역(108) 및 제3 영역(109)에 대향하는 CL의 제2 면(106B)은 단일면으로 형성된다. 본 구성의 기능 및 효과는 전술한 구성의 기능 및 효과와 동일하다.

조명 장치의 구성으로서, 커플링 렌즈의 제1, 제2 및 제3 영역의 곡률 반지름은 서로 상이할 수 있다. 본 구성의 기능 및 효과는 전술한 구성의 기능 및 효과와 동일하다.

커플링 렌즈의 제1, 제2 및 제3 영역의 렌즈 두께는 서로 상이할 수 있다.

커플링 렌즈의 제1 면에 대향하는 제2 면의 곡률 중심과 제1 면의 제1 영역의 곡률 중심은 제1, 제2 또는 제3 광원의 광축에서의 위치에 있을 수 있다.

광로 형성 요소는 전면, 중간면 및 배면과 같은 3개의 반사면을 웨지형 복합 프리즘 내에 갖는 웨지형 복합 프리즘일 수 있다. 또한, 광로 형성 요소는 제1 면에 대향하는 제2 면의 곡률 중심과 제1 면의 제1 영역의 곡률 중심을 통과하는 광축을 갖는 광원으로부터의 광이 웨지 프리즘의 중간면에서 반사되고, 제1 면의 제2 영역을 통과하는 광이 웨지 프리즘의 전면에서 반사되고, 제1 면의의 제2 영역을 통과한 광이 웨지 프리즘의 배면에서 반사되도록 구성될 수 있다.

웨지 프리즘의 전면에서 반사된 광의 파장은 600 내지 700 nm의 범위에 있을 수 있으며, 웨지 프리즘의 중간면에서 반사된 광의 파장은 400 내지 480 nm일 수 있으며, 웨지 프리즘의 배면에서 반사된 광의 파장은 500 내지 550 nm일 수 있다.

파장에서 상대적으로 넓은 변동을 갖는 적색광은 굴절 없이 전면에서 반사되도록 구성된다.

커플링 렌즈의 제1 내지 제3 영역은 비구면, 원통형 면, 토로이달 면, 또는 아나몰픽 비구면으로 형성된다.

3개의 광원이 하나의 패키지 내에 포함되는 경우에, 2개의 광원이 커플링 렌즈의 제2 면의 광축에 배치되지 않기 때문에, 커플링 렌즈를 통과할 때 비점 수차가 생성된다. 더하여, 2개의 광속이 웨지 프리즘의 내부측에서 반사되기 때문에, 비점 수차가 생성된다. 즉, 3개의 광속 모두가 비점 수차를 생성하는 요인을 가지고 있으며, 따라서, 비점 수차를 감소시키기 위하여, 커플링 렌즈의 제1 내지 제3 영역이 비구면, 원통형 면,토로이달 면, 또는 아나몰픽 비구면 중 하나로 형성된다.

커플링 렌즈는 서로 상이한 굴절률을 가지는 복수의 재료로 형성된다.

커플링 렌즈의 제1 내지 제3 영역은 서로 상이한 굴절률을 갖는 재료로 형성된다.

커플링 렌즈의 3개의 분할된 영역의 각각은 5 mm 이하의 유효 초점 거리를 가진다.

Claims

제1 광원으로부터 방사되는 제1 파장을 갖는 제1 광을, 상기 제1 광원에 인접하게 배치된 제2 광원으로부터 상기 제1 광과 동일한 방향으로 방사되는 제2 파장을 갖는 제2 광과 커플링하는 커플링 렌즈에 있어서,
상기 제1 및 제2 광원을 마주보도록 배치된 제1 면 - 상기 제1 면은 상기 제1 광이 통과하는 제1 영역과 상기 제2 광이 통과하는 제2 영역을 포함하고, 상기 제1 영역은 제1 영역 곡률을 가지며, 상기 제2 영역은 제2 영역 곡률을 가짐 -; 및
상기 제1 면의 대향하는 측에 배치되며 제2 면 곡률을 갖는 제2 면
을 포함하고,
상기 제1 영역의 상기 제1 영역 곡률의 제1 영역 곡률 중심의 위치는 상기 제2 영역의 상기 제2 영역 곡률의 제2 영역 곡률 중심의 위치와 상이하고,
상기 제2 면의 상기 제2 면 곡률의 제2 면 곡률 중심은 상기 제1 또는 제2 광원의 광축에 배치되는,
커플링 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역 곡률의 반지름은 상기 제2 영역 곡률의 반지름과 상이한,
커플링 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역의 렌즈 두께는 상기 제2 영역의 렌즈 두께와 상이한,
커플링 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 커플링 렌즈는 서로 상이한 굴절률을 각각 가지는 복수의 재료로 형성되는,
커플링 렌즈.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역의 재료는 상기 제2 영역의 재료와 상이한,
커플링 렌즈.
삭제
제1 파장을 갖는 제1 광을 방사하도록 구성되는 제1 광원;
상기 제1 광원에 인접하게 배치되고, 제2 파장을 갖는 제2 광을 방사하도록 구성되는 제2 광원 - 상기 제1 광과 상기 제2 광은 동일한 방향으로 방사됨 -; 및
상기 제1 광을 상기 제2 광과 커플링하도록 구성되는 커플링 렌즈
를 포함하며,
상기 커플링 렌즈는, 상기 제1 및 제2 광원을 마주보도록 배치된 제1 면과, 상기 제1 면의 대향하는 측에 배치되며 제2 면 곡률을 갖는 제2 면을 가지며,
상기 제1 면은 상기 제1 광이 통과하는 제1 영역과 상기 제2 광이 통과하는 제2 영역을 포함하며,
상기 제1 영역은 제1 영역 곡률을 가지며,
상기 제2 영역은 제2 영역 곡률을 가지며,
상기 제1 영역의 상기 제1 영역 곡률의 제1 영역 곡률 중심의 위치는 상기 제2 영역의 상기 제2 영역 곡률의 제2 영역 곡률 중심의 위치와 상이하고,
상기 제2 면의 상기 제2 면 곡률의 제2 면 곡률 중심과 상기 제1 영역 곡률 중심은 상기 제1 또는 제2 광원의 광축에 배치되는,
조명 장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 광의 광로를 상기 제2 광의 광로와 일치시키도록 구성되는 광로 형성 요소를 더 포함하고,
상기 광로 형성 요소는 웨지 프리즘인,
조명 장치.
제8항에 있어서,
상기 제1 면의 상기 제1 영역의 상기 제1 영역 곡률 중심과 상기 제2 면 곡률 중심을 통과하는 상기 제1 및 제2 광원 중 하나로부터 방사된 광은 상기 웨지 프리즘의 전면에서 반사되도록 구성되고,
상기 제1 및 제2 광원 중 다른 하나로부터 방사된 광은 상기 제1 면의 상기 제2 영역을 통과하고 상기 웨지 프리즘의 배면에서 반사되도록 구성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 및 제2 광원의 발광 방향과 상이한 방향으로 제3 파장을 갖는 제3 광을 방사하도록 구성되는 제3 광원; 및
상기 제3 광원을 커플링하도록 구성되는 제2 커플링 렌즈
를 더 포함하고,
상기 제2 커플링 렌즈를 통과하는 상기 제3 광은 상기 웨지 프리즘을 통과하도록 구성되고, 상기 제3 광의 광로는 상기 제1 및 제2 광의 광로와 일치되도록 구성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 영역 곡률의 반지름은 상기 제2 영역 곡률의 반지름과 상이한,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 영역의 렌즈 두께는 상기 제2 영역의 렌즈 두께와 상이한,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 웨지 프리즘의 전면에서 반사된 광은 600 내지 700 nm의 파장을 가지며,
상기 웨지 프리즘의 배면에서 반사된 광은 400 내지 480 nm의 파장을 가지는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 커플링 렌즈의 제2 영역은 비구 형상으로 형성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 커플링 렌즈의 제2 영역은 원통형 면으로 형성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 커플링 렌즈의 제2 영역은 토로이달 면으로 형성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 커플링 렌즈는 서로 상이한 굴절률을 각각 갖는 복수의 재료로 형성되는,
조명 장치.
제9항에 있어서,
상기 제1 영역의 재료는 상기 제2 영역의 재료와 상이한,
조명 장치.
삭제
제10항에 따른 조명 장치;
상기 조명 장치로부터 방사된 광으로 주사되는 면을 2차원적으로 주사하도록 구성된 주사 장치; 및
상기 제1 및 제2 광원, 또는 상기 제1 내지 제3 광원의 출력을 상기 주사 장치의 이동과 동기하여 제어하도록 구성된 제어 장치
를 포함하는,
프로젝션형 화상 표시 장치.