KR101801942B1 - 광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치 - Google Patents

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홍기훈
임용준
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Abstract

광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치가 개시된다. 광 변조 시스템은, 광원으로부터의 광 빔을 확대하는 제1 회절광학 소자, 상기 확대된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 광 도파로, 상기 전달된 광 빔에 대한 각도를 변경하고 광 빔을 변조 목적에 맞는 파형으로 변화시키는 역할을 하는 제2 회절광학 소자, 그리고 상기 각도 변경된 광 빔을 변조하는 디지털 마이크로-미러 소자를 포함할 수 있다.

Description

광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치{LIGHT MODULATION SYSTEM AND LIGHT SOUCER ILLUMINATION APPARTUS THEREOF}
본 발명은 광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치에 관한 것이다.
디지털 홀로그래피는 가간섭성 광원인 레이저를 이용하여 빛의 밝기 정보와 위상 정보를 동시에 기록할 수 있는 기술이다. 디지털 홀로그래피는 이러한 특징을 이용하여 3차원 영상을 재생하는 홀로그래픽 디스플레이 및 홀로그래픽 프린팅 장치, 대용량 저장 매체인 홀로그램 저장장치, 그리고 이미징을 위한 홀로그래픽 현미경 등 다양한 분야에서 사용된다.
디지털 홀로그래피를 이용하여 응용 시스템을 구현하기 위해서는 빛의 밝기 또는 위상정보를 변조할 수 있는 공간 광변조기(Spatial Light Modulator)가 요구된다. 일반적으로 디지털 홀로그래피에서 사용되는 공간 광변조기는 Liquid Crystal(LC), Liquid Crystal on Silicon(LCoS), Digital Micro-mirror Device(DMD) 등이 있다.
DMD는 반도체 공정을 이용하여 micro mirror를 배열시킨 장치로서 각 거울의 각도를 조절하여 픽셀의 영상 정보를 제어하며 높은 명암비, 빠른 구동 속도, 저렴한 가격 등의 장점을 가진다. DMD에 배열되는 다수의 요소 거울 중 하나의 거울은 플랫(flat), 온(on) 및 오프(off)인 세 개의 상태를 가진다. 전원이 인가되지 않은 경우가 플랫(flat) 상태이다. 변조하고자 하는 위치의 픽셀에 해당하는 요소 거울은 전기적으로 (+/-)θ˚ 상태로 기울어 진다. (+/-)θ˚ 상태로 기울진 경우가 각각 온(on)/오프(off)에 대응된다. 각 요소거울의 온(on)/오프(off) 상태를 프로그래밍하여 흑백 밝기 영상을 변조할 수 있으며, 시간적 또는 광원 다중화를 통해 회색조 또는 컬러 영상으로의 변조가 가능하다. 일반적으로 θ는 DMD 제작 시에 결정되는 값이다. 그리고 변조영상이 DMD에 수직이 되도록 투사되는 경우, 광원의 입사각(광원으로터의 빛이 DMD로 입사되는 각)은 2θ˚로 정해진다.
레이저 등의 가간섭성 광원을 DMD를 통해 변조하기 위해서는, 가간섭성 광원의 빔 면적이 DMD의 구동 유효 면적보다 넓어야 하며, DMD로의 입사 각도(광원의 입사각) 조건이 만족되어야 한다. 일반적인 레이저 등의 가간섭성 광원의 빔폭은 DMD의 구동 유효 면적에 비해 매우 작은 크기를 가진다. DMD로의 입사각은 가간섭 광원의 조향 방향을 조절할 수 있는 장치 또는 광경로를 변경할 수 있는 입사각도 조절 광학계를 통해, 조절될 수 있다. 그리고 광원의 빔폭은 빔확대 광학계를 통해 조절될 수 있다. 즉, 광원에서 생성된 가간섭성 빛은 빔확대 광학계와 입사각도 조절 광학계를 포함하는 광원 조명 장치를 통해, 광원 빔의 면적과 입사각도 조건을 만족하며 DMD로 입사한다. 한편, DMD에서 변조된 빛은 각각의 응용분야에 사용되기 위한 투사부 광학계로 전달된다.
이와 같이 빔확대 광학계와 입사각도 조절 광학계를 사용하는 경우에는, 입사빔과 DMD에서 변조된 출사빔 사이의 간섭을 피하기 위해 특정 길이 이상의 광경로의 확보가 필요하다. 즉, 전체 시스템의 길이가 길어지는 문제점이 있다. 그리고 빔확대 광학계와 입사각도 조절 광학계 모두 일정한 부피를 가지므로, 소형화가 구현되기 힘들다.
한편, 전반사프리즘(Total Internal Reflection Prism)등 사용하여 입사각도를 조절하고, 입사빔과 DMD에서 변조된 출사빔을 분리하는 방법이 있다. 그러나 전반사프리즘을 사용하는 경우에도 일정 광경로는 필요하며 전반사프리즘의 부피로 인해 소형화가 구현되기 힘들다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 크기와 두께를 줄여 소형화가 가능한 광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면 광 변조 시스템이 제공된다. 상기 광 변조 시스템은, 광원으로부터의 광 빔을 확대하는 제1 회절광학 소자, 상기 확대된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 광 도파로, 상기 전달된 광 빔에 대한 각도를 변경하는 제2 회절광학 소자, 그리고 상기 각도 변경된 광 빔을 변조하는 디지털 마이크로-미러 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 회절광학 소자는 상기 전달된 광 빔을 추가적으로 확대할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로 상에 위치할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 상기 확대된 광 빔이 상기 광 도파로에서 전반사 되도록 상기 광원으로부터의 상기 광 빔에 대한 경로를 변경할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며, 상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 투과형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 반사형 구조이며, 상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며, 상기 제1 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치하고, 상기 제2 회절광학 소자 및 상기 디지털 마이크로-미러 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치할 수 있다.
상기 광 변조 시스템은, 상기 변조된 광빔을 투사하는 투사 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 광원은 가간섭성 광원일 수 있다.
상기 광 변조 시스템은, 상기 광원으로부터의 상기 광 빔을 확대하여 상기 제1 회절광학 소자로 출사하는 빔확대 광학계를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 회절광학 소자는 상기 전달된 광 빔을 광 변조를 위한 파형으로 변환할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 광원으로부터의 광 빔을 변경하여 공간 광 변조기로 전달하는 광원 조명 장치가 제공된다. 상기 광원 조명 장치는, 상기 광 빔을 확대하는 제1 회절광학 소자, 상기 확대된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 광 도파로, 그리고 상기 전달된 상기 광 빔을 상기 광 변조기로 입사시키는 제2 회절광학 소자를 포함할 수 있다.
상기 제2 회절광학 소자는 상기 전달된 광 빔을 추가적으로 확대할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 상기 확대된 광 빔이 상기 광 도파로에서 전반사 되도록 상기 광원으로부터의 상기 광 빔에 대한 경로를 변경할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며, 상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치할 수 있다.
상기 제1 회절광학 소자는 투과형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 반사형 구조이며, 상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치할 수 있다.
상기 광원 조명 장치는, 상기 광원으로부터의 상기 광 빔을 확대하여 상기 제1 회절광학 소자로 출사하는 빔확대 광학계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 광원에서 발생되는 광 빔을 변조하는 광 변조 시스템의 동작 방법이 제공된다. 상기 동작 방법은, 제1 회절광학 소자를 이용하여, 상기 광원으로부터의 광 빔을 확대하는 단계, 상기 확대된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 단계, 제2 회절광학 소자를 이용하여, 상기 전달된 광 빔에 대한 각도를 변경하는 단계, 그리고 상기 각도 변경된 광 빔을 변조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 동작 방법은, 상기 제1 회절광학 소자를 이용하여, 상기 확대된 광 빔이 상기 전반사 되도록 상기 광원으로부터의 상기 광 빔에 대한 경로를 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 홀로그래픽 광학 소자 등의 회절광학 소자를 이용함으로써 광 변조 시스템을 소형화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 광 도파로를 이용하여 광 경로를 단축시킴으로써 광 변조 시스템을 더욱 소형화할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 광 도파로와 회절광학 소자를 사용함으로써, 가간섭성 관원의 배치 자유도가 높아져 광 변조 시스템의 설계 변경이 용이하다.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면 고전 광학계를 저가의 회절광학 소자로 대체함으로써 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템의 동작 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 회절광학 소자가 다색 파장에 대한 선택성을 가지는 경우를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 광 변조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템 및 이의 광원 조명 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000)을 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000)은 가간섭성 광원(100), 광도파로(200), 제1 회절광학 소자 (Diffractive Optical Element, DOE)(300), 제2 회절광학 소자(400), 디지털 마이크로-미러 소자(Digital Micro-mirror Device, DMD)(500), 그리고 투사부 광학계(600)를 포함한다.
가간섭성 광원(100)은 레이저와 같은 가간섭성 광원을 발생시킨다. 가간섭성 광원(100)은 단일 파장의 가간섭 광원이나 다색 파장의 가간섭성 광원이 사용될 수 있다. R, G, B 컬러 표시를 위해서는 다색 파장의 가간섭성 광원이 사용될 수 있다.
광도파로(200)는 가간섭 광원(100)으로부터 출사되는 광을 제1 회절광학 소자(300)로 입사시키며 제1 회절광학 소자(300)로부터 발산(확대)되는 광 빔을 전반사 시켜 제2 회절광학 소자(400)로 전달해준다. 가간섭 광원(100)으부터 출사되는 작은 빔폭의 광(빛)은 광도파로(100)로 입사되고 스넬의 법칙에 의해 굴절된 후 φ의 입사 각도로 제1 회절광학 소자(300)로 입사된다. 이때, 입사 각도(φ)와 광도파로(200)의 전반사 각도는 광 변조 시스템(1000)의 적용 예에 따른 제1 회절광학 소자(300)의 사양을 수정하여 변경될 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 광도파로(200)는 전반사를 통해 광 빔의 경로를 줄이므로, 광 변조 시스템(1000)의 소형화를 구현할 수 있다.
제1 회절광학 소자(300)는 광 도파로(200) 상에서 가간섭성 광원(100)의 광이 입사되는 부분에 위치한다. 제1 회절광학 소자(300)는 가간섭성 광원(100)의 광 빔을 확대(확산)하는 역할을 수행한다. 그리고 제1 회절광학 소자(300)는 입사되는 광 빔이 광도파로(200) 안에서 전반사되어 진행될 수 있도록 광빔의 각도를 변경해주는 역할을 수행한다. 즉, 제1 회절광학 소자(300)는 광 빔을 확산하고 광 빔의 경로를 변경하는 역할을 수행한다.
한편, 제1 회절광학 소자(300)에 의해 발산된 광 빔은 광도파로(200) 내에서 수회 전반사 되어 제2 회절광학 소자(400)로 입사된다. 광도파로(200) 내에서의 전반사 회수는 빔의 확대 비율 및 제2 회절광학 소자(400)의 위치를 결정하는 요인이다. 여기서, 전반사 회수는 광 변조 시스템(1000)의 응용예에 따라 광도파로(200)의 길이 및 두께를 통해 변경될 수 있다.
제2 회절광학 소자(400)는 광 도파로(200) 상에서 광 빔이 DMD(500)로 출사되는 부분에 위치한다. 제2 회절광학 소자(400)는 광 도파로(200) 안에서 전반사 되어 전달되는 발산 형태의 광 빔을 광 변조 목적에 맞는 파형으로 변화시켜 DMD(500)로 입사시킨다. 즉, 제2 회절광학 소자(400)는 광 빔을 추가적으로 확산(확대)하는 역할, 발산 형태로 입사된 광 빔을 변조 목적에 맞는 파형으로 변화시키는 역할, 그리고 DMD(500)에서 요구하는 입사각도(2θ) 조건을 만족하도록 광 빔의 각도를 변경해 주는 역할을 수행한다. 본 발명의 도면들에서는 제2 회절광학 소자(400)가 광 빔을 평행(collimated)파형으로 변경시켜 입사각도(2θ)로 입사시키는 예를 나타내었다.
제1 회절광학 소자(300) 및 제2 회절광학 소자(400)는 렌즈와 프리즘을 기능을 박막형태로 구현한 회절광학 소자로서 구체적인 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 알 수 있는바 구체적인 설명은 생략한다. 그리고 제1 회절광학 소자(300) 및 제2 회절광학 소자(400)는 별도의 환경에서 제작된 회절광학 소자가 광 도파로(200) 상에 부착되거나 광 도파로(200) 상에 직접 패터닝되어 제작될 수 있다.
그리고 제1 회절광학 소자(300)는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자(400)는 투과형 구조일 수 있다. 이때, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제1 회절광학 소자(300) 및 제2 회절광학 소자(400)는 광 도파로(200)를 기준으로 가간섭성 광원(100)이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치한다.
한편, 도 1에서는 제1 회절광학 소자(300)는 입사빔과 회절빔의 방향이 서로 반대인 반사형 구조로 구성된 경우를 나타내었지만 광 변조 시스템(1000)의 응용분야에 따라 입사빔과 회절빔의 방향이 서로 같은 투과형 구조로 구성될 수 있다. 그리고 도 1에서는 제2 회절광학 소자(400)는 투과형 구조로 구성된 경우를 나타내었지만 광 변조 시스템(1000)의 응용분야에 따라 반사형 구조로 구성될 수 있다.
DMD(500)는 제2 회절광학 소자(300)로부터 입사되는 광빔을 변조한다. DMD(500)는 반도체 공정을 통해 micro mirror가 복수가 배열된 형태를 가지며 이 micro mirror가 요소 거울을 구성한다. 요소 거울은 플랫(flat), 온(on) 및 오프(off)인 세 개의 상태를 가질 수 있다. 전원이 인가되지 않은 경우가 플랫(flat) 상태이다. 변조하고자 하는 위치의 픽셀에 해당하는 요소 거울은 전기적으로 (+/-)θ˚ 상태로 기울어 진다. (+/-)θ˚ 상태로 기울진 경우가 각각 온(on)/오프(off)에 대응된다. 각 요소거울의 온(on)/오프(off) 상태를 프로그래밍하여 흑백 밝기 영상을 변조할 수 있으며, 시간적 또는 광원 다중화를 통해 회색조 또는 컬러 영상으로의 변조가 가능하다.
투사부 광학계(600)는 DMD(500)에 의해 변조된 광 빔을 투사시켜 외부에 표시하는 기능을 수행한다. 설명의 편의를 위해, 도 1에서는 투사부 광학계(600)로 전달되는 변조된 빔을 평행파형으로 나타내었지만 이는 광 변조 시스템(1000)의 응용분야에 따라 달라질 수 있다.
상기에서 설명한 광 도파로(200), 제1 회절광학 소자(300), 그리고 제2 회절광학 소자(400)는 광원 조명 장치를 구성한다. 종래에서는 광원 조명 장치가 빔확대 광학계와 입사각도 조절 광학계로 구현되어 소형화가 힘들었다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 광원 조명 장치는 작게 구현될 수 있는 회절광학 소자와 광경로를 줄일 수 있는 광도파로를 이용함으로써 소형화시킬 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000)의 동작 방법을 나타내는 플로우차트이다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000)은 제1 회절광학 소자(300)를 통해 광 빔을 확대한다(S210). 가간섭성 광원(100)의 광은 제1 회절광학 소자(300)로 입사되며, 제1 회절광학 소자(300)는 입사되는 광 빔을 확대(확산)함과 동시에 광 빔이 광 도파로(200) 상에서 전반사 되도록 광 빔을 소정의 각도로 변경한다.
광 변조 시스템(1000)은 광 도파로(200)를 통해 광 빔을 전반사 시킨다(S220). 제1 회절광학 소자(300)에 의해 확산된 광 빔은 광 도파로(200) 상에서 수회 전반사 되어 제2 회절광학 소자(400)로 입사된다.
광 변조 시스템(1000)은 제2 회절광학 소자(400)를 통해 광 빔을 DMD(500)로 입사시킨다(S230). 제2 회절광학 소자(400)는 광 도파로(200)에 의해 전반사 되는 광 빔을 입사각도(2θ) 조건을 만족하도록 광 빔의 각도를 변경하여, DMD(500)로 입사시킨다.
마지막으로 광 변조 시스템(1000)은 DMD(500)를 통해 광 빔을 변조한다(S240). 즉, DMD(500)는 제2 회절광학 소자(400)로부터 출사되는 광 빔을 변조한다.
한편 도 1 및 도 2에서는 가간섭 광원(100)이 단일 파장을 가지는 경우에 대해서 설명하였지만 다색 파장을 가질 수 있다. 있다. 다색 파장의 가간섭 광원(100)이 사용되는 경우에는 제1 및 제2 회절광학 소자(300, 400)가 파장 선택성을 가진다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제1 및 제2 회절광학 소자(300, 400)가 다색 파장을 가지는 광원을 이용하는 경우를 나타내는 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 및 제2 회절광학 소자(300, 400)는 각각 서로 다른 파장 선택성을 가지는 회절광학 소자를 적층하여 다색 파장에 대해 기능을 할 수 있다. 즉, R(Red) 파장 선택성을 가지는 회절광학 소자(R DOE), G(Green) 파장 선택성을 가지는 회절광학 소자(G DOE), B(Blue) 파장 선택성을 가지는 회절광학 소자(B DOE)가 서로 적층 될 수 있다. 그리고 제1 및 제2 회절광학 소자(300, 400)는 각각 여러 개의 파장에 반응하는 회절광학 소자(R+G+B HOE)를 이용하여 다색 파장에 대한 선택성을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000a)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000a)은 컬러를 표시하는 시스템으로서 가간섭 광원(100a), 다색 파장에 선택성을 가지는 제1 및 제2 회절광학 소자(300a, 400a)를 제외하고 도 1과 유사하다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 가간섭성 광원(100a)은 다색 광원을 발생시키는 다색 가간섭성 광원들(R, G, B)을 포함하고, 다색 가간섭성 광원들의 광원을 합성하는 색합성 광학계(110)을 포함한다. 그리고 제1 및 제2 회절광학 소자(300a, 400a)는 도 3과 같이 다색 파장에 대한 선택성을 가지는 회절광학 소자로 구현된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 광 변조 시스템(1000b)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000b)은 제1 회절광학 소자(300b)가 투과형 구조이고 제2 회절광학 소자(400b)가 반사형 구조인 것을 제외하고 도 1과 유사하다. 그리고, 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 회절광학 소자(300b) 및 제2 회절광학 소자(400b)는 광 도파로(200)를 기준으로 가간섭성 광원(100)이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 가간섭성 광원(100)으로부터의 광 빔은 제1 회절광학 소자(300b)로 바로 입사된다. 제1 회절광학 소자(300b)는 투과형 구조로서 입사 받은 광 빔을 회절시켜 확대하고 광 빔이 광도파로(200) 안에서 전반사 되어 진행될 수 있도록 광빔의 각도를 변경한다.
그리고 제2 회절광학 소자(400b)는 광도파로(200) 안에서 전반사 되어 전달되는 발산 형태의 광 빔을 DMD(500)로 입사시킨다. 제2 회절광학 소자(400b)는 반사형 구조로서 광 빔을 반사하여 확산(확대)하고 DMD(500)에서 요구하는 입사각도(2θ) 조건을 만족하도록 광 빔의 각도를 변경한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000c)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000c)은 가간섭성 광원(100)으로부터의 광 빔의 입사 방향과 DMD(500c)에서 변조된 광 빔의 출사방향이 서로 같은 것을 제외하고 도 1과 유사하다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 회절광학 소자(300)는 광 도파로(200)를 기준으로 위쪽에 위치하고, 제2 회절광학 소자(500c) 및 DMD(500c)는 광 도파로(200)를 기준으로 아래 쪽에 위치한다. 그리고, 제1 회절광학 소자(300)는 반사형 구조를 가지며, 제2 회절광학 소자(400c)는 투과형 구조를 가진다. 이와 같이 제2 회절광학 소자(500c)와 DMD(500c)의 위치를 변경함으로써 가간섭성 광원(100)으로부터의 광 빔의 입사 방향과 DMD(500c)에서 변조된 광 빔의 출사방향을 서로 동일하게 설정할 수 있다. 한편, 제1 회절광학 소자(300)와 제2 회절광학 소자(500c)의 반사 또는 투과 구조를 다르게 구성하여도 입사 광 빔과 출사 광빔의 방향을 동일하게 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000d)을 나타내는 도면이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000d)은 빔확대 광학계(700)가 추가된 것을 제외하고 도 1의 광 변조 시스템(1000)과 유사하다.
도 7에 나타낸 바와 같이 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 광 변조 시스템(1000d)은 빔확대 광학계(700)가 제1 회절광학 소자(300)와 가간섭성 광원(100) 사이에 위치한다. 빔확대 광학계(700)는 가간섭성 광원(100)으로부터의 광 빔을 확대하여 제1 회절광학 소자(300)로 출사한다. 빔확대 광학계(700)는 볼록 렌즈 등 빔을 확대하는 광학 소자를 통해 구현될 수 있다. 이와 같은 도 7의 광 변조 시스템(1000d)은 빔확대 광확계(700)를 통해 추가적으로 빔을 확대함으로써, 광 변조 시스템(1000d)을 더욱 소형화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 광원으로부터의 광 빔을 확산하는 제1 회절광학 소자,
    상기 확산된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 광 도파로,
    상기 전달된 광 빔에 대한 각도를 변경하며 상기 전달된 광 빔을 추가적으로 확산하는 제2 회절광학 소자, 그리고
    상기 각도 변경된 광 빔을 변조하는 디지털 마이크로-미러 소자를 포함하며,
    상기 제2 회절광학 소자는 상기 디지털 마이크로-미러 소자가 요구하는 입사각도를 만족하도록 상기 각도를 변경하고 상기 전달된 광 빔을 광 변조를 위한 파형으로 변환하며,
    상기 확산된 광 빔의 확대 비율은 상기 광 도파로의 길이 및 두께에 따라 변경되는
    광 변조 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로 상에 위치하는 광 변조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 상기 확산된 광 빔이 상기 광 도파로에서 전반사 되도록 상기 광원으로부터의 상기 광 빔에 대한 경로를 변경하는 광 변조 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 다색 파장을 가지며,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 다색 파장에 대한 선택성을 가지는 광변조 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치하는 광 변조 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 투과형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 반사형 구조이며,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치하는 광 변조 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며,
    상기 제1 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치하고, 상기 제2 회절광학 소자 및 상기 디지털 마이크로-미러 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치하는 광 변조 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 변조된 광빔을 투사하는 투사 광학계를 더 포함하는 광 변조 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 가간섭성 광원인 광 변조 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 상기 광 빔을 확대하여 상기 제1 회절광학 소자로 출사하는 빔확대 광학계를 더 포함하는 광 변조 시스템.
  12. 삭제
  13. 광원으로부터의 광 빔을 변경하여 디지털 마이크로-미러 소자로 전달하는 광원 조명 장치로서,
    상기 광 빔을 확산하는 제1 회절광학 소자,
    상기 확산된 광 빔을 전반사 하여 전달하는 광 도파로, 그리고
    상기 전달된 광 빔에 대한 각도를 변경하며 상기 전달된 광 빔을 추가적으로 확산하여 상기 디지털 마이크로-미러 소자로 입사시키는 제2 회절광학 소자를 포함하며,
    상기 제2 회절광학 소자는 상기 디지털 마이크로-미러 소자가 요구하는 입사각도를 만족하도록 상기 각도를 변경하고 상기 전달된 광 빔을 광 변조를 위한 파형으로 변환하며,
    상기 확산된 광 빔의 확대 비율은 상기 광 도파로의 길이 및 두께에 따라 변경되는
    광원 조명 장치.
  14. 삭제
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 상기 확산된 광 빔이 상기 광 도파로에서 전반사 되도록 상기 광원으로부터의 상기 광 빔에 대한 경로를 변경하는 광원 조명 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 반사형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 투과형 구조이며,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 반대 쪽에 위치하는 광원 조명 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 제1 회절광학 소자는 투과형 구조이고, 상기 제2 회절광학 소자는 반사형 구조이며,
    상기 제1 회절광학 소자 및 상기 제2 회절광학 소자는 상기 광 도파로를 기준으로 상기 광원이 위치하는 곳과 같은 쪽에 위치하는 광원 조명 장치.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 광원으로부터의 상기 광 빔을 확대하여 상기 제1 회절광학 소자로 출사하는 빔확대 광학계를 더 포함하는 광원 조명 장치.
  19. 삭제
  20. 삭제
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