KR19990081943A - 조사장치 및 그 조사장치를 구비한 영상 투사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방사원(5)과 집광장치(11)를 순서대로 구비한 조사장치(1)에 관한 것이다. 제 1 반사수단이 상기 집광장치(11)의 사출면(25)에 존재하고, 반사 편광자(29)의 형태를 갖는 제 2 반사수단이 상기 조사장치(1) 내부에 더 존재한다. 또한, 상기 제 2 반사수단을 통해 상기 제 1 반사수단 위에 집광장치(11)의 사출면에 대한 상을 적어도 부분적으로 형성하기 위한 광학계(23)가 상기 제 1 반사수단과 제 2 반사수단 사이에 존재한다. 더구나, 제 1 및 제 2 반사수단 사이에는 편광변환수단이 존재한다. 또한, 본 발명은, 이와 같은 조사장치를 구비한 영상 투사장치와 프레젠테이션 장치에 관한 것이다.

Description

조사장치 및 그 조사장치를 구비한 영상 투사장치

본 발명은, 방사원과 집광장치를 순서대로 구비한 조사장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기한 조사장치를 구비한 영상 투사장치에 관한 것이다.

서두에 기술한 형태의 조사장치를 갖는 영상 투사장치에 대해서는, 특히 미국특허 US-A 5,098,184호에 공지되어 있다. 이 특허에 기재된 영상 투사장치는, 조사빔을 공급하는 조사장치와, 이 광 빔을 투사될 상 정보에 맞추어 변조하는 적어도 한 개의 표시패널을 갖는 영상 표시장치를 구비한다. 방사원, 방사원 뒤에 있는 반사기 및 집광렌즈 이외에, 상기 조사장치는 집광장치를 구비한다. 또한, 모든 중복 상(re-images)이 표시패널의 평면 내에 중첩되도록 하는 또 다른 렌즈가 상기한 집광장치의 후방에 존재한다.

상기한 표시패널이 편광 변조에 의해 광 빔에 상 정보를 부가하려면, 액정 표시패널은 일반적으로 2개의 편광자 사이에 놓여야 한다. 편광되지 않은 빛이 표시패널에 입사되면, 그것의 거의 절반이 제 1 편광자에 의해 흡수되어, 상 정보를 잃게 된다. 더구나, 이러한 흡수는 편광자와 표시패널을 가열하여, 표시패널이 손상을 입을 수 있다.

결국, 본 발명의 목적은, 눈에 띄는 빛의 손실이 일어나지 않으면서, 방사원에 의해 방출된 편광되지 않은 광 빔의 거의 전부를 한 개의 동일한 편광방향을 갖는 광 빔으로 변환시키는 조사장치를 제공함에 있다. 이에 따르면, 방사원 자체에 대해 추가적인 노력을 기울이지 않고도 비교적 큰 광 출력을 갖는 조사장치를 실현할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 조사장치는, 상기 집광장치의 사출평면에 제 1 반사수단이 존재하고, 상기 조사장치는 반사 편광자의 형태를 갖는 제 2 반사수단을 더 구비하며, 상기 제 2 반사수단을 통해 상기 제 1 반사수단에 상기 집광장치의 사출면에 대한 상을 적어도 부분적으로 형성하는 광학계가 상기 제 1 반사수단과 상기 제 1 반사수단 사이에 존재하고, 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 편광변환수단이 존재하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 광 빔으로부터 복수의 편광방향 중 한 개를 제거하는 기능을 하는 빛 차단부재 또는 빛 흡수부재를 반사부재로 대체하여, 원치않는 방향의 편광을 복구하고 상기 편광변환수단에 의해 원하는 방향의 편광으로 변환함으로써, 이전과 같이 광 출력에 기여할 수 있는 또 다른 기회를 부여한다는 착상에 근거를 두고 있다.

전술한 발명사상은, 그 사이에서 원치 않는 빛이 반사되는 제 1 및 제 2 반사수단의 조합과, 원치않는 빛을 원하는 빛으로 적어도 부분적으로 변환하는 편광변환수단에 의해 실현된다. 이에 따라, 원치 않는 빛이 흡수 또는 차단되는 대신에 복구되므로, 조사장치를 복잡하게 만들지 않으면서 비교적 높은 광 출력을 얻을 수 있다.

상기한 광학계는, 제 2 반사수단으로부터 입사된 빛이 적어도 일부가 상기 제 1 반사수단에, 또는 역으로 도착하도록 한다.

상기한 집광장치는 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 조사장치의 일 실시예는, 상기한 집광장치가 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비하고, 상기 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈가 함께 집광장치의 사출면을 구성하는 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 상기 제 2 렌즈판의 평면은 집광장치의 사출면에 놓인다. 또한, 상기 집광장치의 사출면은 사출평면에 놓인다. 이때, 상기한 집광 기능에 기여하는 제 2 렌즈판, 즉 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈에 의해 점유된 표면은 사출면으로 해석된다.

각각의 렌즈판에는 복수의 렌즈로 이루어진 매트릭스가 설치되며, 제 1 렌즈판의 복수의 렌즈 각각은 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈 위에 방사원의 상을 형성한다. 또한, 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈 각각은 조사장치에 의해 조사되는 기록매체 상에 대응하는 제 1 렌즈의 상을 형성한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 1 반사수단이 제 2 렌즈판 위에 존재하는 복수의 반사부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 상기 제 2 반사판은 복수의 렌즈와 복수의 반사부재 양자를 구비한다. 이때, 복수의 렌즈 및 복수의 반사부재의 구성에 대해 또 다른 가능성이 존재한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 1 반사수단이, 상기 제 2 렌즈판에 인접하며 상기 집광장치의 사출평면에 놓인 적어도 한 개의 반사부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 경우에, 적어도 한 개의 독립적인 반사부재가 상기 제 1 반사수단의 평면 내에 배치된다.

집광장치가 전술한 것과 다른 방식으로 실현되는, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 집광장치가, 상기 방사원으로부터 멀리 떨어진 그것의 단면이 집광장치의 사출면을 구성하는 광학적으로 투명한 바아(bar)를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기한 바아에 있어서의 빛의 반사는 바아의 측벽에서 발생하기 때문에, 방사원으로부터 멀리 떨어진 단면에서는 균일한 빛의 분포가 생성된다.

이때, 상기한 방사원으로부터 멀리 떨어진 바아의 단면은 집광장치의 사출면으로 생각될 수 있다. 또한, 사출면이 놓인 평면은 집광장치의 사출면에 해당한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 1 반사수단이 바아의 단면에 인접한 적어도 한 개의 반사부재를 구비하고, 상기 반사부재는 집광장치의 사출평면에 놓인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 제 1 반사수단은, 집광장치의 사출면에 배치된 1개 또는 그 이상의 독립된 반사부재로 이루어진다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 2 반사수단의 평면이 광축과 90°를 이루는 각도 이외의 각도를 둘러싸고, 상기 광학계는 제 1 및 제 2 렌즈를 구비하며, 상기 제 1 렌즈에 의해 형성된 집광장치의 사출면에 대한 상이 제 2 렌즈의 초점평면에 놓인 것을 특징으로 한다.

상기한 제 2 반사수단의 평면을 기울임으로써, 집광장치의 사출면에 대한 상을 상기 사출평면을 가로질러 이동시킬 수 있다. 상기한 광학계에 의해, 반사된 상은 사출면 자체를 통해 입사된 빛과 기하학적으로 동일한 특성을 갖는다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기한 편광자가 선형 리트로디렉티브 편광자(retro-directive polarizer)인 것을 특징으로 한다.

광 빔이 반사 편광자에 도달하면, 원치 않는 방향의 편광은 그것이 입사된 방향으로 다시 반사되고, 그후 제 1 반사수단에 도착하게 된다. 상기한 편광변환수단은 이러한 빛의 편광방향을 변환하여, 이 빛은, 제 1 반사수단에 반사된 후에, 조사장치의 광 출력에 기여하는 또 다른 기회를 얻게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 편광자가 콜레스테릭(cholesteric) 편광자인 것을 특징으로 한다.

이 경우에는, 광원에 의해 방출된 편광되지 않은 빛이 편광자에서 원편광된다.

콜레스테릭 편광자는 공지된 광학부품이다. 이와 같은 편광자는 콜레스테릭 배열을 갖는 액정 폴리머 재료로 이루어진 광학층을 갖는다. 이것은, 그 물질을 이루는 분자들이 용액 상태에서 피치 p를 갖는 나선형 또는 나선체와 유사한(helix-like) 구조로 자발적으로 배열한다는 것을 의미한다. 이와 같은 용액을 2개의 평행한 기판 사이에 얇은 활성층으로서 형성하면, 나선체와 유사한 구조는 그 나선체의 축이 상기 층을 횡단하도록 배향한다.

편광되지 않은 빔이 콜레스테릭 편광자에 입사하면, 좌선성(laevorotatory) 및 우선성(dextrorotatory)의 원편광된 빔 성분이 서로 분리된다. 즉, 나선체의 방향에 해당하는 회전방향을 갖는 빔 성분이 반사되는 한편, 여타의 회전방향을 갖는 빔 성분은 통과된다. 그러나, 통과되는지 통과되지 않는지는, 회전방향 뿐만 아니라 입사 빔의 파장에 의해 결정된다. 이때, 반사 파장은 λ₀= 1/2(n_o+ n_e)p이다. 상기 피치의 방향에 해당하는 회전방향을 갖는 빔 성분 중에서, 파장 대역 λ₀내부에 존재하는 부분만이 반사된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 편광자가 편광 빔 스프리터인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 1 반사수단이 거울면 반사하고, 상기 제 1 반사수단 위에 또는 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 λ/4 판이 존재하는 것을 특징으로 한다.

상기 반사 편광자에 의해 반사된 빛이 상기 편광자에 의해 통과될 수 있는 또 다른 기회를 갖도록 하기 위해서는, 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 존재하는 원치않는 방향의 편광은 원하는 방향으로 편광으로 변환되어야 한다. 이것은, 예를 들어 상기 제 1 반사수단을 거울면 반사수단(specular means)으로 구성하고, 상기 제 1 반사수단 위에 또는 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 λ/4 판을 설치함으로써 실현될 수 있다. 이에 따라, 편광자로부터 발생된 선편광된 빛은 먼저 상기한 λ/4 판에 의해 원편광된 빛으로 변환된다. 그후, 상기한 거울면 반사기의 편광 방향은 이 반사기 상에서 역전된다. 이러한 원편광된 빔이 다시 λ/4 판을 통과하면, 원래의 빔에 대해 상보적인 편광방향을 갖는 선편광된 빔으로 변환된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 1 반사수단이 거울면 반사수단인 것을 특징으로 한다.

상기 콜레스테릭 편광자에 의해 반사된 빔 성분이 제 1 반사수단에 다시 도달할 때, 상기 제 1 반사수단이 거울면 반사를 하면, 그것의 편광방향이 역전된다. 그후, 상기 제 1 반사수단으로부터 입사된 빔 성분은 상기 콜레스테릭 편광자에 의해 통과하기에 적합한 편광방향을 갖게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 콜레스테릭 편광자가 액정 폴리머 재료로 이루어진 단일 층을 갖고, 상기 층 내부에서 상기 분자 나선체의 피치가 최소한 전체 가시 파장영역을 포괄하는데 필요한 반사 대역의 상한 및 하한 각각에 해당하는 2개의 값 사이에서 변화하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성은, 가시 파장영역 전체에 걸쳐 편광분리의 가능성을 제공한다. 이러한 구성은 특히 단일의 표시패널을 구비한 칼라 영상 투사장치에 있어서 유리하다. 단일 층으로 이루어진 콜레스테릭 편광자는, 비교적 높은 광량을 얻을 수 있다는 것과, 큰 파장영역에도 불구하고 비교적 얇게 형성할 수 있다는 이점을 갖는다. 더구나, 반사 주파대가 상기 편광자에 대한 직각이 아닌 입사각에 대해 천이된다는 사실을 용이하게 고려할 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 콜레스테릭 편광자와 상기 표시패널 사이에 λ/4 판이 존재하는 것을 특징으로 한다.

선편광된 빛을 변조하는 복수의 표시패널 뿐만 아니라, 원편광된 빛을 변조하는 복수의 표시패널이 존재한다. 콜레스테릭 편광자는 원 편광자이므로, 원하는 원편광된 빔 성분을 선편광된 빔 성분으로 변환하기 위해서, 선형 표시패널의 경우에 편광자와 표시패널 사이에 λ/4 판이 배치된다.

상기 집광장치가 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조사장치는, 상기 제 2 렌즈판이 반원형이고, 상기 조사장치가 상기 제 2 렌즈판의 위치에 반원형의 조사 빔을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같은 방식으로, 복수의 투사 렌즈의 동공(pupil)은 최적으로 빛에 의해 채워질 수 있다.

아울러, 본 발명은, 조사장치와, 상기 조사장치에 의해 공급된 조사 빔을 변조하는 영상 표시장치와, 투사 렌즈계를 순서대로 구비한 영상 투사장치에 있어서, 상기 조사장치가 전술한 것과 같이 구성된 영상 투사장치에 관한 것이다.

상기 집광장치가 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사장치는, 상기 제 1 렌즈판의 복수의 렌즈가 상기 표시패널의 그것과 일치하는 종횡비를 갖는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 표시패널의 효과적인 조사가 실현된다.

또한, 본 발명은, 영상 투사 스크린과 오버헤드 프로젝터를 구비하며, 전술한 것과 같은 조사장치를 구비한 프레젠테이션 장치에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 프레젠테이션 장치는, 상기 영상 투사 스크린에, 그것의 투과 편광방향이 상기 조사장치에 의해 공급된 조사 빔의 편광방향과 일치하는 편광자가 설치된 것을 특징으로 한다.

더구나, 본 발명은, 본 발명에 따른 조사장치에 사용하기에 적합한 집광장치에 관한 것이다.

이때, 본 발명을 칼라 영상 투사장치에 어떠한 문제점없이 사용할 수 있도록 하기 위해, 전술한 모든 λ/4 판은 무채색(achromatic), 즉 이들은 넓은 파장 범위에서 활성을 갖는 것이 바람직하다는 점에 주목해야 한다.

이하, 본 발명의 이러한 발명내용과 또 다른 발명내용은 다음의 도면을 참조하여 주어지는 실시예로부터 명확해질 것이며 보다 명백해질 것이다.

도면에서,

도 1a, 도 1b, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 조사장치에 대한 다양한 실시예를 나타낸 것이고,

도 4a는 제 2 렌즈판의 표면에 대한 복수의 렌즈부재 및 반사부재의 가능한 배치를 나타낸 것이며,

도 4b는 반원형 단면을 갖는 빔에 대해 집광장치의 사출면에 대한 집광장치 표면과 반사면의 가능한 배치를 나타낸 것이고,

도 5는 본 발명에 따른 조사장치를 구비한 영상 투사장치의 일 실시예를 나타낸 것이며,

도 6은 본 발명에 따른 조사장치를 구비한 오버헤드 프로젝터의 일 실시예를 나타낸 것이다.

도 1a에 개략적으로 도시된 조사장치(1)는, 예를 들어 포물면 반사기(7)에 의해 일부가 둘러싸인 방사원(5)을 구비하며, 그 뒤에는 집광렌즈(9)가 존재한다. 이때, 상기한 방사원(5)은 구형 반사기에 의해 일부가 둘러싸일 수도 있다. 이 경우에는, 상기한 집광렌즈는 없어도 된다.

또한, 상기 조사장치(1)는, 균일성과 광 출력을 최적화하기 위한 집광장치(11)를 더 구비한다. 이 집광장치는, 도 1a 및 도 1b에 도시된 실시예에 나타낸 것 같이, 제 1 렌즈판(13)과 제 2 렌즈판(15)으로 구성될 수 있다. 각각의 렌즈판(13, 15)은, 매트릭스의 형태로 배치된 각각 도면부호 17 및 19로 표시한 복수의 렌즈를 구비한다. 제 1 렌즈판(13)의 복수의 렌즈(17) 각각은, 제 2 렌즈판(15)의 대응하는 복수의 렌즈(19)에 램프 상을 형성한다. 또한, 상기 제 2 렌즈판(15)의 복수의 렌즈(19) 각각은, 윈도우 상(window image)의 위치에 상기 제 1 렌즈판(13)에 있는 대응하는 복수의 렌즈(17)에 대한 상을 형성하는데, 이때, 모든 상은 윈도우 상의 위치에서 중첩된다.

도 3에 도시된 것과 같이, 상기 집광장치는 광학적으로 투명한 바아로 구성될 수도 있다. 상기 바아 내부에 결합된 빛은 측벽에서 여러번 반사되어, 방사원(5)으로부터 멀리 떨어진 바아의 단면(21)에 균일한 광 배치가 실현된다.

본 발명은, 눈에 띄는 빛의 손실이 일어나지 않으면서, 상기 방사원에 의해 공급된 편광되지 않은 빔의 거의 전부가 한 개의 동일한 방향의 편광을 갖는 빔으로 변환될 수 있도록 하는 조사장치를 실현하는 것을 제안한다. 이것은, 상기 집광장치(11)의 사출평면(25)에 제 1 반사수단을 설치하고, 조사장치(1) 내부에 반사 편광자(29)의 형태를 갖는 제 2 반사수단을 추가로 설치하며, 상기 집광장치(11)의 사출면이 상기 제 2 반사수단을 통해 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 놓인 광학계(23)를 사용하여 상기 사출평면(25)에 이미지가 형성되고, 편광변환수단을 더 설치함으로써, 실현될 수 있다.

상기 사출평면(25)은 집광장치(1)의 사출면이 놓이는 평면이다. 집광장치가 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비하는 경우에, 상기 사출면은 제 2 렌즈판(15)으로 구성된다. 집광장치(11)가 광학적으로 투명한 바아인 경우에는, 상기 사출평면(25)은 단면(21)이 놓인 평면에 해당한다.

도 1a 및 도 1b에 있어서, 제 1 반사수단은 상기 제 2 렌즈판과 일체화된 복수의 반사부재(27)를 구비한다. 도 2 및 도 3에 있어서, 제 1 반사수단은 사출평면(25)에 배치된 적어도 한 개의 반사부재를 구비한다.

3개의 도면에 있어서, 상기 조사장치는 반사 편광자(29)의 형태를 갖는 제 2 반사수단을 더 구비한다.

또한, 간략을 기하기 위해 단일의 렌즈(23)로 나타낸 광학계는 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 존재한다. 집광장치(11)의 사출면은, 상기 제 2 반사수단(29)을 통해 집광장치의 사출평면(25)에 이 광학계(23)를 사용하여 상이 형성된다. 이 상이 놓인 위치에 제 1 반사수단을 배치함으로써, 빛을 다시 제 2 반사수단으로 반사시킬 수 있다.

전술한 방법에 따라, 방사원(5)에 의해 방출되고 원치 않는 편광방향을 갖는 빛을 복구하여, 이와 다른 편광방향을 갖고 제 2 반사수단에 이전과 같이 입사하여 통과될 수 있는 두 번째 기회를 부여할 수 있다.

상기한 제 1 및 제 2 반사수단의 양자에 대해서는 다양한 실시예에 가능하다.

전술한 것과 같이, 상기 제 1 반사수단은 집광장치(11)의 사출면에 놓인 독립된 부재에 의해 구성될 수 있다. 이러한 실시예는 집광장치의 두가지 실시예에 대해 모두 가능하다. 상기한 제 1 반사수단은 제 2 렌즈판(15) 내부에 일체화될 수도 있다. 이러한 실시예는 복수의 렌즈판을 구비한 집광장치의 경우인 경우에만 가능하다.

상기 집광장치의 사출면에 대한 상이 사출평면을 가로질러 천이될 수 있도록, 상기 제 2 반사수단의 평면을 광축에 대해 경사지도록 하는 것이 바람직하다.

상기 광학계(23)는 예를 들어 2개의 렌즈를 구비하고, 제 2 렌즈판(15)의 복수의 렌즈(19) 각각에 대한 윈도우 상이 제 1 렌즈의 초점평면에 형성되어, 모든 상이 일치하도록 할 수 있다. 이때, 윈도우 상이란, 조사될 기록매체의 위치에 놓인 조사 빔의 단면을 의미한다. 이때, 제 1 렌즈의 초점거리를 변경함으로써, 윈도우 상의 크기를 변형할 수 있다. 한편, 제 2 렌즈는, 그것이 무한대의 위치에 제 2 렌즈판(15)의 상을 형성하고, 제 1 렌즈에 의해 형성된 제 2 렌즈판(15)의 상이 제 2 렌즈의 초점평면에 놓이도록, 선택된다. 이와 같은 제 1 렌즈 및 제 2 렌즈의 선택으로 인해, 제 2 렌즈판(15)의 상은 반사부재(27)에 반사된 후에 다시 원래의 평면(25)에 크기가 변하지 않은 상태로 도달하게 된다. 상기한 제 2 렌즈판은, 예를 들어 복수의 렌즈부재(19)와 동일한 개수의 반사부재(27)를 구비하고, 더우기, 상기 반사부재(27)와 렌즈부재(19)는 동일한 크기를 갖는다. 도 4a는 제 2 렌즈판(15)의 표면에 있는 복수의 렌즈부재(19)와 반사부재(27)의 가능한 배치를 나타낸 것이다.

제 2 반사수단의 평면이 광축에 대해 경사지기 때문에, 상기 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈 각각은 이들 복수의 렌즈 사이에 놓인 반사부재 상에 상이 형성될 수 있다. 복수의 반사부재로부터 입사된 원추형 빛(light cones)과 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈로부터 입사된 원추형 빛이 기하학적으로 동일하기 때문에, 제 2 렌즈판에 있는 이들 부재에서 반사된 이후에, 이들 부재로부터 입사된 원추형 빛은 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈로부터 입사된 원추형 빛과 동일한 형태를 갖는다. 이에 따라, 조사장치의 광 출력이 상당히 증가될 수 있다.

또 다른 실시예에 따른 제 1 반사수단은, 집광장치(11)의 사출평면(25)에 이 집광장치의 사출면 옆 및/또는 위에 독립된 반사부재를 설치함으로써 실현된다. 이 경우에, 상기 제 1 반사수단은 제 2 렌즈판과 일체화되지 않는다. 본 실시예는, 집광장치를 실현할 수 있는 양자의 가능한 방법에 대해 사용될 수 있으며, 이하에서는 이에 대해 상세히 설명한다.

상기 제 2 반사수단은 반사 편광기로 구성된다. 이러한 구성에 대해서는 다양한 가능한 방법이 존재한다. 상기한 반사 편광자로는, 선형 리트로디렉티브 편광자가 사용될 수 있다. 편광되지 않은 빔이 이와 같은 편광자에 입사되면, 이 빔의 절반이 통과한다. 한편, 나머지 방향의 편광은 그 빔이 발생한 방향으로 반사된다. 상기 반사된 빔에 두 번째 기회를 부여하여 이전과 같이 상의 형성에 기여할 수 있도록 하기 위해서는, 편광변환수단이 상기 제 1 반사수단 위에 또는 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 존재해야 한다. 이를 위해, 상기 제 1 반사수단을 거울면 반사기로 구성하고, λ/4 판을 편광자와 제 1 반사수단 사이의 광 경로에 설치한다. 상기 λ/4 판은, 예를 들어 제 1 반사수단 위에 또는 제 1 반사수단에 인접하여 존재할 수 있다. 그 결과, 편광방향이 상보적인 편광방향으로 변환되어, 이에 따라 편광자(29)에 도달했을 때 통과하게 된다.

또한, 상기 반사 편광자(29)로는 콜레스테릭 편광자가 사용될 수 있다. 콜레스테릭 편광자는 콜레스테릭 배열을 갖는 액정 재료를 구비하며, 그것의 회전방향이 콜레스테릭 물질의 분자 나선체의 회전방향과 일치하는 편광방향을 반사시키는 원 편광자이다. 이때, 반사된 편광방향은, 표시패널에 대해 바람직하지 않으며 제 1 반사수단을 향해 반사되는 편광방향이어야 한다. 거울면 반사기는 원편광된 빛을 반대의 회전방향을 갖는 원편광된 빛으로 변환시키기 때문에, 상기한 구성과 조합하여, 상기 제 1 반사수단은 거울면 반사기로 구성해야 한다. 이에 따라, 콜레스테릭 편광자에 도착하면, 이러한 회전방향은 통과된다. 만일, 상기 조사장치가 선편광된 빛을 공급하는 것이 바람직한 경우에는, 콜레스테릭 편광자로부터의 원편광된 빛을 선편광된 빛으로 변환하기 위한 λ/4 판(31)을, 방사원 측에서 보았을 때, 콜레스테릭 편광자 뒤에 배치한다. 상기한 λ/4 판(31)은 선택적 구성요소이기 때문에, 점선으로 도시하였다. 예를 들어, 제 2 렌즈판(15)의 복수의 렌즈(19)에 의해 집광장치의 사출면을 통해 통과한 편광되지 않은 빛은 콜레스테릭 편광자(29)에 의해 원편광된다. 원치 않는 방향의 편광은 광학계(23)를 통해 사출평면(25)을 향해 반사되어, 제 2 렌즈판(15) 위의 복수의 반사부재(27)로 이루어진 패턴 위에 상이 형성된다. 이들 부재가 거울면 반사기로 구성되는 경우에는, 이들 부재(27)에서 반사될 때, 원편광된 빛의 회전방향이 역전된다. 다시 이 빛은 광학계(23)를 통해 콜레스테릭 편광자(29)에 입사되는데, 이때에는 통과되기에 적합한 회전방향을 갖게 된다.

또 다른 가능성은, 상기한 편광자(29)를 빔 스프리터로 구성하는 것이다. 이러한 구성의 일 실시예를 도 1b에 도시하였다. 방사원(5)에 의해 방출된 빛은 2가지 편광방향으로 분할된다. 그후, 원치 않는 방향의 편광은 반사기(30)에 입사되고, 상기 제 1 반사수단 및 편광변환수단을 통해 이와 다른 편광방향으로 변환된다.

도 2 및 도 3에 도시된 실시예에 있어서도, 편광자(29)를 빔 스프리터로 구성할 수 있음은 물론이다. 원치 않는 방향의 편광은 빔 스프리터(29)에 의해 광경로로부터 편광되어 반사기(30)로 보내진다. 이때, 제 1 반사수단은 거울면 형태로 다시 구성해야 하며, 빛이 빔 스프리터에 다시 도착하기 전에 편광방향을 변환시키기 위해 λ/4 판이 편광자(29)와 제 1 반사수단 사이의 광 경로에 존재해야만 한다. 이와 같이 편광자로서 빔 스프리터를 사용하는 것은, 특히 반사 영상 표시장치를 구비한 영상 표시장치에 사용되는 조사장치에 적합하다. 이러한 경우에, 서로 다른 방향의 편광은 전파 방향으로 서로 분리되어야 한다.

전술한 것과 같이, 상기 제 1 반사수단은 집광장치(11)의 사출평면(25)에 놓인 반사부재(35)에 의해 구성할 수도 있다. 상기 제 2 반사수단에 반사된 빛은, 집광장치(19)의 사출평면(25)에 사출면, 예를 들면 렌즈판(15) 또는 단면(21)의 새로운 상을 형성하며, 이 위치에 반사부재(35)가 놓인다. 이와 같은 반사부재(35)는 상기 빛을 다시 편광자(29)로 보내고, 여기에서 편광방향이 변환되는 경우에 통과될 수 있는 또 다른 기회가 부여된다.

상기 제 1 및 제 2 렌즈와 조합하여, 상기 편광자(29)에서 반사된 빛이 반사부재(35)에 도달할 수 있도록, 상기 반사 편광자를 광축에 대해 경사지게 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우에, 상기 반사부재(35)는, 입사하는 편광된 빛의 회전방향을 역전시킬 수 있도록 하기 위해, 거울면 반사기를 사용해야 한다. 또한, 상기한 거울면 반사기(35)로는 금속제의 거울을 사용할 수도 있다. 이에 따라, 반사부재(35)에 의해 반사된 빛이 편광자(29)에 의해 통과된다. 또한, 제 2 렌즈판(15) 또는 반사부재(35) 상의 단면(21)에 대한 반사된 상은, 집광장치를 통과하는 빛과 동일한 기하학적 특성 및 형태를 갖는다. 사출평면(25)에서는, 광축 O에 대한 집광장치의 사출면의 반사된 상이 사출면 자체에 의해 통과된 광 빔에 대해 점 반사(point-mirrored)된다.

2개의 렌즈판을 갖는 집광장치를 구비한 조사장치의 바람직한 실시예에 있어서는, 광원에 의해 공급된 광 빔에 빛의 손실이 발생하지 않으면서, 반원 또는 4분원의 단면을 갖는 빔이 제 2 렌즈판의 위치에서 생성되도록 조사장치가 구성된다. 이 경우에, 원래의 상과 거울 상은 함께 원형의 단면을 구성한다. 상기 반사부재(35)에 반사된 상은 제 1 및 제 2 렌즈를 통해 집광장치(11)에 의해 통과된 빛과 정확히 동일한 위치에 윈도우 상을 다시 형성한다. 2개의 렌즈판을 구비한 집광장치의 또 다른 실시예에 대해서는, 유럽특허 명세서 EP 0 467 447호를 참조하기 바란다.

도 4b는 반원형 단면을 갖는 조사 빔에 대해 독립된 반사부재를 구비한 집광장치의 사출면의 조합에 관한 가능한 구성을 나타낸 것이다. 이와 같은 식으로, 광 빔의 단면 형상에 맞추어 사출평면(25)의 형태를 변형함으로써, 원료 또한 절약할 수 있다.

콜레스테릭 편광자는 원 편광자이기 때문에, 조사장치가 선편광된 빛을 공급하려면, 콜레스테릭 편광자(29) 뒤에 λ/4 판(31)이 존재해야 한다.

이때, 상기한 λ/4 판과 λ/4 층은 무채색을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 조사장치(1)가 설치된 표시패널(37)을 구비한 여상 투사장치(60)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 방사원(5)에 의해 방출된 편광되지 않은 광 빔은 조사장치(1) 내부에서 동일한 편광방향을 갖는 광 빔으로 변환된다. 그후, 편광된 빔은 표시패널(37)에 입사되어 변조과정에 의해 영상정보를 제공한다. 상기 표시패널은, 예를 들어 제 1 편광자와 제 2 편광자 사이에 밀봉된 액정층으로 구성된다. 이와 같은 패널은 액정물질의 층을 밀봉하는 2개의 광학적으로 투명한 판으로 구성되고 복수의 픽셀로 이루어진 2차원 어레이가 설치된다. 각 픽셀은 어드레스가 지정되지 않았을 때 관련된 픽셀을 차단하는 활성 화소를 구비한다. 상기 활성 화소는 마찬가지로 복수의 픽셀의 일부를 구성하는 복수의 행 및 열 전극을 통해 신호를 받는다. 상기 표시패널의 동작이 편광 변조에 근거를 두고 있는 경우에는, 일반적으로 상기 표시패널은 편광된 빛을 생성하는 제 1 편광자와, 휘도 변화로써 편광변조된 빛을 보일 수 있도록 하는 검광자로 불리는 제 2 편광자 사이에 배치된다. 상기 방사원(5)에 의해 방출된 빛이 제 1 편광자를 통과하면 거의 50%의 빛이 손실된다. 본 발명에 따른 조사장치에 있어서는, 조사장치가 편광된 광 빔을 공급하기 때문에, 제 1 편광자는 없어도 된다. 이때, 검광자의 가열을 방지하기 위해, 굴절 검광자가 선택될 수 있다. 이것은, 상의 형성에 바람직하지 않은 빛을 흡수하지는 않지만 그 대신에 광 경로로부터 빛을 굴절시키는 검광자에 해당한다. 그후, 빔은 투사 렌즈계(39)에 의해 상으로 변환되어, 영상 투사 스크린(41)에 투사된다. 도시된 실시예에 있어서는, 집광장치가 2개의 렌즈판으로 이루어지고, 제 1 반사수단이 제 2 반사판과 일체화되어 있다.

상기 표시패널로는 단색 패널이 사용될 수 있다. 칼라 여상 투사장치를 원하는 경우에는, 예를 들면, 상기 표시패널로는 3색 패널이 사용되거나, 예를 들어, 3 원색 각각에 대해 한 개의 칼라 채널을 사용하면서 3개의 칼라채널이 설치될 수 있으며, 그후, 각 칼라채널에는 단색 표시패널이 설치된다. 상기 방사원에 의해 방출된 광 빔은 먼저, 변조 후에 재결합되는 3개의 서브 빔으로 분할된다.

이와 달리, 상기 표시패널로는 칼라 표시패널이 사용될 수 있다. 이 경우에, 각 칼라 픽셀은 육안으로 식별 불가능한 3개의 서로 다른 단색 픽셀에 의해 생성된다.

또한, 본 발명에 따른 조사장치는 반사 영상 표시장치를 구비한 영상 투사장치에도 사용될 수 있다.

더구나, 본 발명에 따른 조사장치는 오버헤드 프로젝터용으로 효과적으로 사용될 수 있다. 오버헤드 프로젝터 상의 영상 기록매체에 입사된 빛이 이미 편광되도록 하고, 투사 스크린에는 그것의 편광방향이 이 빛의 편광방향과 일치하는 편광자를 설치한 종래기술이 이미 예를 들면 유럽특허 출원 EP 0 746 798호에 공지되어 있다. 이와 같은 프레젠테이션 장치에 대한 상세내용에 관해서는, 상기한 특허 출원서를 참조하기 바란다. 도 6은 본 발명에 따른 조사장치가 설치된 오버헤드 프로젝터(51)의 일 실시예를 나타낸 것이다. 상기 오버헤드 프로젝터(51)는 영상 기록매체(57)를 지지하기 위한 지지체(55)를 갖는 프레임(53)을 구비한다. 상기 영상 기록매체(57) 내에 존재하는 영상을 스크린(63)에 투사하기 위한 투사 헤드(61)가 아암(59)을 통해 프레임(53)에 고정된다. 상기 투사 헤드(61)는 조정 손잡이(65)의 도움으로 높이가 조절된다. 더구나, 상기 오버헤드 프로젝터(51)에는 본 발명에 따른 조사장치와 유사하게 구성된 조사장치(67)가 설치된다.

상기 영상 기록매체(57)로는, 예를 들어 영구적인 영상이 기록된 투명 판 또는 박편이 사용될 수 있다. 또한, 상기 영상 기록매체는 영상을 전자적으로 생성할 수 있는 복수의 화소로 이루어진 매트릭스를 구비한 표시패널일 수 있다. 이러한 모든 경우에, 상기 조사장치는 편광된 빛을 공급하는 것이 바람직하다. 투명 판 또는 박편이 사용된 경우에, 상기 오버헤드 프로젝터는 편광 투사 스크린과 조합하여 사용될 수 있다. 이와 같은 투사 스크린은 주변 광의 거의 50%를 차단하는 한편, 상기 편광자의 투과 편광방향이 신호 광의 편광방향과 일치하는 경우에는, 전체의 신호 빔이 영상이 기여할 수 있다. 이와 같은 식으로 하여, 비교적 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다. 상기 기록매체로 표시패널이 사용된 경우에는, 표시패널의 가열을 방지하고 방사원에 의해 방출된 빔의 거의 전부를 최적의 광 출력을 얻는데 사용될 수 있도록, 상기 조사 빔을 사전에 편광되도록 하는 것이 유리하다. 또한, 본 출원에 있어서, 상기 투사 스크린은, 주변 광의 거의 50%를 차단하도록 구성된 편광 스크린으로 구성할 수 있다.

Claims (20)

1. 방사원과 집광장치를 순서대로 구비한 조사장치에 있어서, 상기 집광장치의 사출평면에 제 1 반사수단이 존재하고, 상기 조사장치는 반사 편광자의 형태를 갖는 제 2 반사수단을 더 구비하며, 상기 제 2 반사수단을 통해 상기 제 1 반사수단에 상기 집광장치의 사출면에 대한 상을 적어도 부분적으로 형성하는 광학계가 상기 제 1 반사수단과 상기 제 1 반사수단 사이에 존재하고, 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 편광변환수단이 존재하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 집광장치는 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비하고, 상기 제 2 렌즈판의 복수의 렌즈가 함께 상기 집광장치의 사출면을 구성하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 반사수단은 제 2 렌즈판 위에 존재하는 복수의 반사부재를 구비한 것을 특징으로 하는 조사장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 반사수단은, 상기 제 2 렌즈판에 인접하며 상기 집광장치의 사출평면에 놓인 적어도 한 개의 반사부재를 구비한 것을 특징으로 하는 조사장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 집광장치는, 상기 방사원으로부터 멀리 떨어진 그것의 단면이 집광장치의 사출면을 구성하는 광학적으로 투명한 바아를 구비한 것을 특징으로 하는 조사장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 반사수단은 상기 바아의 단면에 인접한 적어도 한 개의 반사부재를 구비하고, 상기 반사부재는 상기 집광장치의 사출평면에 놓인 것을 특징으로 하는 조사장치.
7. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제 2 반사수단의 평면은 광축과 90°를 이루는 각도 이외의 각도를 둘러싸고, 상기 광학계는 제 1 및 제 2 렌즈를 구비하며, 상기 제 1 렌즈에 의해 형성된 집광장치의 사출면에 대한 상은 상기 제 2 렌즈의 초점평면에 놓인 것을 특징으로 하는 조사장치.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 편광자는 선형 리트로디렉티브 편광자인 것을 특징으로 하는 조사장치.
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 편광자는 콜레스테릭 편광자인 것을 특징으로 하는 조사장치.
10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 편광자는 편광 빔 스프리터인 것을 특징으로 하는 조사장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 제 1 반사수단은 거울면 반사하고, 상기 제 1 반사수단 위에 또는 상기 제 1 및 제 2 반사수단 사이에 λ/4 판이 존재하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 제 1 반사수단은 거울면 반사수단인 것을 특징으로 하는 조사장치.
13. 제 9 항 또는 제 12 항에 있어서,

    상기 콜레스테릭 편광자는 액정 폴리머 재료로 이루어진 단일 층을 갖고, 상기 층 내부에서 분자 나선체의 피치가 최소한 전체 가시 파장영역을 포괄하는데 필요한 반사 대역의 상한 및 하한 각각에 해당하는 2개의 값 사이에서 변화하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
14. 제 9 항, 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,

    상기 콜레스테릭 편광자와 상기 표시패널 사이에는 λ/4 판이 존재하는 것을 특징으로 하는 조사장치.
15. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 집광장치는 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비하고, 상기 제 2 렌즈판은 반원형이며, 상기 조사장치는 상기 제 2 렌즈판의 위치에 반원형의 조사 빔을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조사장치.
16. 조사장치와, 상기 조사장치에 의해 공급된 조사 빔을 변조하는 영상 표시장치와, 투사 렌즈계를 순서대로 구비한 영상 투사장치에 있어서, 상기 조사장치가 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 기재된 것과 같이 구성된 것을 특징으로 하는 영상 투사장치.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 집광장치는 제 1 및 제 2 렌즈판을 구비하고, 상기 제 1 렌즈판의 복수의 렌즈는 상기 표시패널의 그것과 일치하는 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 투사장치.
18. 영상 투사 스크린과, 조사장치, 영상 기록매체를 지지하는 지지체 및 상기 영상 기록매체 내에 존재하는 영상을 상기 영상 투사 스크린에 투사하는 헤드가 설치된 오버헤드 프로젝터를 구비한 프레젠테이션 장치에 있어서, 상기 조사장치가 청구항 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 기재된 것과 같이 구성된 것을 특징으로 하는 프레젠테이션 장치.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 영상 투사 스크린에는, 그것의 투과 편광방향이 상기 조사장치에 의해 공급된 조사 빔의 편광방향과 일치하는 편광자가 설치된 것을 특징으로 하는 프레젠테이션 장치.
20. 복수의 렌즈로 이루어진 매트릭스가 각각 설치된 제 1 및 제 2 렌즈를 구비하고, 청구항 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 기재된 조사장치에 사용하기 위한 집광장치에 있어서, 복수의 반사부재가 상기 제 2 렌즈판 위에 일체화된 것을 특징으로 하는 집광장치.