KR20010090432A - 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템 - Google Patents

광학 피드백을 사용하는 조명 시스템 Download PDF

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KR20010090432A
KR20010090432A KR1020007013177A KR20007013177A KR20010090432A KR 20010090432 A KR20010090432 A KR 20010090432A KR 1020007013177 A KR1020007013177 A KR 1020007013177A KR 20007013177 A KR20007013177 A KR 20007013177A KR 20010090432 A KR20010090432 A KR 20010090432A
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포포비치밀란엠.
스토레이존제이.
아담스마이클알.
나보어스시.데이비드
왈던조나단디.
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Abstract

본 발명은 미리 결정된 조명 출력을 유지하기 위해 광학 피드백을 이용하는 조명시스템에 관한 것이다. 상기 조명 시스템은 입사광을 필터하기 위한 전기적으로 제어가능한 광학필터를 사용한다. 또한, 상기 조명 시스템은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 필터된 광의 적어도 일부를 검출하기 위한 광검출기를 포함한다. 광 검출기는 전기적으로 제어가능한 광학필터와 데이터 통신이 된다. 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 필터된 광의 일부 또는 전부는 광검출기에 의해 검출되고, 차례로, 적어도 하나의 소정값과 비교되는 대응신호를 생성하게 된다. 광검출기에 의해 생성된 신호가 적어도 하나의 소정값과 비교되었을 때 차이가 있을 경우, 전기적으로 제어가능한 광학필터의 하나 이상의 필터링 특성은 변하게 되어, 차례로 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 필터되는 광량을 변화시키게 된다. 전기적으로 제어가능한 광학필터의 필터링 특성은 광검출기에 의해 생성되는 신호가 적어도 하나의 소정값과 일치할 때까지 계속적으로 변하게 된다.

Description

광학 피드백을 사용하는 조명 시스템{ILLUMINATION SYSTEM USING OPTICAL FEEDBACK}
본 출원은 1999년 3월 23일 출원된 미국 가출원 제60/125,926호, 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템에 대해 우선권을 주장한다.
조명 시스템은 이미지 디스플레이를 포함하는 물체를 조명하는 광을 발생한다. 불행히도, 종래의 조명 시스템의 출력 광은 종종 세기가 변화한다. 세기의 변화는 출력 광의 스펙트럼 주파수 전체에 걸쳐서 균일하거나 그 중 하나 이상의 가시 대역폭(예를 들어 적색, 녹색 또는 청색 광)에 대해 비균일한 방식으로 국부화될 수 있다. 이 불일치는 조명 시스템의 광원의 온도 변화, 광원의 수명과 연관된 물리적 변화 또는 광원이 동작하는 주변 여건를 포함하는 여러 가지 지수로부터 발생할 수 있다.
본 발명은 일반적으로 조명 시스템, 특히 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 다양한 변형 및 대안 형태를 수용하지만, 그의 특정 실시예가 예 및 도면을 통해 도시되어 있고, 여기에 보다 상세히 기술되어 있다. 그러나, 도면 및 상세한 설명은 개시된 특정 형태에 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 반대로, 본 발명은 첨부된 청구의 범위에 의해 한정되는 바와 같이 본 발명의 취지 및 범위에 포함되는 모든 변형, 동등물 및 대안을 포함하기 위한 것이다.
첨부한 도면을 참조함으로써 이 분야의 당업자에게는 본 발명이 보다 잘 이해될 수 있고, 여러 가지 목적, 특징 및 이점들도 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 조명 시스템의 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 시스템의 블럭도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 전기적으로 제어 가능한 광학 필터를 제어하는데 사용될 수 있는 피드백 시스템의 블럭도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 전기적으로 제어 가능한 광학 필터에서 사용 가능한 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자의 단면도이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 전기적으로 제어 가능한 광학 필터에서 사용 가능한 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자 필터의 블럭도이다.
도 5A는 가산 모드에서 동작하는 투과형 필터로서 구성된 도 5의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자 필터를 나타내는 도면이다.
도 5B는 가산 모드에서 동작하는 투과형 필터로서 구성된 도 5의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자 필터를 나타내는 도면이다.
도 5C는 감산 모드에서 동작하는 반사형 필터로서 구성된 도 5의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자 필터를 나타내는 도면이다.
도 5D는 감산 모드에서 동작하는 반사형 필터로서 구성된 도 5의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자 필터를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 조명 시스템의 한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 1에 도시된 조명 시스템의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 1에 도시된 조명 시스템의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 1에 도시된 조명 시스템의 또 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명 시스템의 블럭도이다.
본 발명은 소정의 광세기 출력을 유지하기 위해 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템에 관한 것이다. 조명 시스템은 수신되는 광을 필터하기 위한 전기적으로 제어 가능한 광학 필터를 사용한다. 조명 시스템은 또한 전기적으로 제어 가능한 광학 필터에 의해 필터된 광의 적어도 일부분을 검출하는 광검출기를 포함한다. 광검출기는 전기적으로 제어 가능한 광학 필터와 데이터 통신한다. 전기적으로 제어 가능한 광학 필터에 의해 필터된 약간 또는 모든 광은 광검출기에 의해 검출되고, 이제 광검출기는 적어도 하나의 소정값과 비교되는 대응 신호를 발생한다. 광검출기에 의해 발생된 신호가 적어도 하나의 소정값과 비교될 때 상이하다면, 전기적으로 제어 가능한 광학 필터의 하나 이상의 필터링 특성이 변경되고, 이제 전기적으로 제어 가능한 광학 필터에 의해 필터된 광의 양이 변화한다. 전기적으로 제어 가능한 광학 필터의 필터링 특성은 광검출기에 의해 발생된 신호가 적어도 하나의 소정값과 실질적으로 일치할 때까지 계속 변경된다.
한 실시예에서, 전기적으로 제어 가능한 광학 필터는 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자를 포함한다. 각각의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 수신되는 전압의 크기에 따라 활성 상태와 비활성 상태 사이에서 동작한다. 비활성 상태에서 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 입사하는 광은 실질적인 변화 없이 그 광학소자를 통과하여 송신된다. 활성 상태에서 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 수신된 입사 광의선택 대역폭을 적어도 영차 회절 성분과 1차 회절 성분으로 회절시킨다. 입사광의 회절되지 않은 나머지 부분은 실질적인 변화 없이 활성화된 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 의해 송신된다. 활성 상태에서 영차 회절 성분과 1차 회절 성분의 광의 세기는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 의해 수신된 전압의 크기에 의존한다.
도 1은 본 발명에 따라 하나 이상의 소정 세기로 조명 광을 발생하기 위해 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템의 한 실시예를 보여준다. 도 1의 조명 시스템은 광원(102), 렌즈(104), 전기적으로 제어 가능한 광학 필터(106),광편향기(108) 및 피드백 시스템(110)을 포함한다.
도 1에 도시된 광원(102)은 가시 대역폭에서 광을 발생한다. 이 광은 기본 색 성분(예를 들어, 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 광)을 포함한다. 바람직한 실시예에서 광원(102)은 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분을 연속적으로 방출하는 단일 광원이다. 대안적으로, 광원(102)은 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 광 중 하나를 각각 연속적으로 방출하는 3개의 개별적인 광원을 포함할 수 있다. 또 다른 대안에서, 광원(102)은 단일 광원이든지 3개의 개별적인 광원이든지 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 광을 순차적으로 방출할 수 있다. 광원은 레이저일 수 있다.
도 1에 도시된 실시예에서 광원(102)에 의해 방출된 광은 콜리메이트(collimate)되거나 평행한 광(112)에 렌즈(104)에 의해 콜리메이트된다. 콜리메이팅 렌즈(104)는 통상적인 광학소자 또는 유리, 플라스틱 등으로 형성된 렌즈 및/또는 거울 소자의 시스템으로 정의질 수 있다. 이 실시예의 렌즈(104)는 특성이 정적이다. 대안적으로, 렌즈(104)는 1999년 8월 3일 출원된 동시계속 미국 특허출원 제09/366,449호, "하나 이상의 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 팬케이크형 윈도우 디스플레이 시스템"에 개시된 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에서 실시예를 취할 수 있다.
렌즈(104)에 의해 전달된 콜리메이트된 광(112)은 필터(106)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 하나 이상의 피드백 제어신호에 따라 콜리메이트된 광(112)을 필터하도록 동작한다. 필터(106)에 의해 방출된 필터된 광(114)은 디플렉터(108)에 입사하고, 편향기(108)는 피드백 시스템(110)으로 필터된 광(114)의 일부 또는 전부를 편향시킨다. 편향되지 않은 필터된 광(114)은 몇몇 물체를 조명하기 위한 조명 광(116)으로서 편향기(108)로부터 방출한다.
편향기(108)는 피드백 시스템(110)에 입사하는 필터된 광(114)의 일부를 연속적으로 편향하는 정적 장치일 수 있다. 대안적으로 편향기(108)는 소정 시간 간격으로 피드백 시스템(110)에 입사하는 필터된 광(114)의 일부를 연속적으로 편향하거나 또는 필터된 광(114)의 일부 또는 전부를 편향하는 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에서 구현될 수 있다.
피드백 시스템(110)은 편향기(108)로부터 편향된 광(118)을 수신하고, 이에 응답하여 필터(106)의 하나 이상의 필터링 특성을 제어하는 하나 이상의 피드백 제어신호를 발생한다. 본질적으로, 피드백 시스템(110)은 편향된 광(118)의 세기가 하나 이상의 소정 세기인지를 판단하기 위해 연속적으로 또는 불연속적인 간격으로 편향된 광(118)의 세기를 측정하도록 기능한다. 특히, 어느 한 시점에 편향된 광(118)의 세기는 피드백 시스템(110)에 의해 소정 세기와 비교된다. 편향된 광(118) 세기가 소정 세기와 동일하거나 실질적으로 동일하면, 필터된 광(114)과 조명 광(116)은 소정 값과 동일하거나 실질적으로 동일한 세기를 갖는 것으로 각각 가정된다. 편향된 광(118)이 소정 세기에서 벗어나면, 피드백 시스템은 편차를 검출하고, 제어 필터(106)에 제공된 하나 이상의 제어신호를 조정하며, 제어 필터(106)는 편향된 광(118)이 소정 세기로 복귀할 때까지 필터(106)를 조정한다.
피드백 시스템(110)은 필터된 광(112)의 일부의 세기의 함수로서 필터(106)의 필터링 특성을 제어하는 것으로 앞에서 기술되어 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 오히려, 본 발명은 예를 들어 피드백 시스템이 소정 시간 간격으로 필터된 광(114)의 전부 또는 실질적으로 전부의 세기를 측정 및 비교하는 것에 응답하여 필터를 제어하는 대안 실시예를 생각한다.
도 2는 본 발명에 따라 하나 이상의 소정 세기로 조명 광을 유지하기 위해 광학 피드백을 사용하는 조명 시스템의 대안 실시예를 보여준다. 도 1 및 도 2에 도시된 실시예는 유사한 방식으로 동작한다. 도 1이 투과형 조명 시스템을 보여주는 반면에, 도 2는 반대로 반사형 조명 시스템을 보여준다.
도 2에서, 조명 시스템은 광원(102), 렌즈(104), 전기적으로 제어 가능한 광학 필터(206), 편향기(108) 및 피드백 시스템(110)을 포함한다. 도 2에 도시된 시스템은 도 1의 동일한 소자를 많이 사용한다. 도 1 및 도 2에 도시된 시스템에서 공통 요소를 구별하기 위해 공통 인용부호가 사용된다.
도 1에 도시된 필터(106)와 같이, 필터(206)는 피드백 시스템(110)으로부터 수신된 제어신호에 따라 콜리메이트된 광(112)을 수신하고 필터한다. 필터(106)가 콜리메이트된 광(112)을 수신하는 쪽과 반대측 표면으로부터 필터된 광(114)을 방출하는 반면에, 도 2의 필터(206)는 콜리메이트된 광(112)을 수신하는 쪽과 동일한 표면으로부터 필터된 광(114)을 방출한다. 편향기(108)는 필터된 광(114)의 일부 또는 전부를 편향시킨다. 이 편향된 광은 피드백 시스템(110)에 제공된다. 편향되지 않은 필터된 광(114)의 나머지 부분은 조명 광(116)으로서 편향기(108)로부터 방출한다.
도 2에 도시된 피드백 시스템(110)은 도 1을 참조하여 기술된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 동작한다. 도 2의 피드백 시스템은 편향된 광(118)을 수신하고, 필터(206)를 제어하는 하나 이상의 피드백 제어신호를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 편향된 광(118)이 하나 이상의 소정 세기와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한지를 판단하기 위해 편향된 광(118)을 측정한다. 이 실시예에서 하나 이상의 소정 세기는 도 1에 도시된 시스템에서 사용된 하나 이상의 소정 세기와는 다를 수 있다.
필터(106, 206)는 그의 하나 이상의 선택 대역폭 성분에서 광에너지 또는 세기를 제거하거나 저감함으로써 콜리메이트된 광(112)을 필터한다. 바람직한 동작 모드에서, 필터(106, 206)는 지정된 시점에서 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분 중 2개의 세기의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 나머지 대역폭 성분의 세기는 가변적으로 저감한다. 나머지 대역폭 성분이 저감되는 양은 조명 광(116)의 목표 세기에 의존한다.
바람직한 동작 모드에서 필터링은 반복적인 3단계 사이클로 실시된다. 사이클의 제 1 단계에서, 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 1 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)에서 녹색 및 청색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 적색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 따라서 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터된 광(114)은 콜리메이트된 광(112)의 청색 또는 녹색 대역폭 성분의 흔적량을 포함할 수 있다.
방출된 적색 대역폭의 필터된 광(114)은 편향광(118)을 통해 피드백시스템(110)에 의해 측정된다. 방출된 적색 대역폭의 필터된 광(114)은 제 1 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 적색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 제 1 소정값을 벗어나면, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 1 제어신호 세트를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 1 피드백 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)의 필터링 특성을 조정함으로써 세기 편차를 보정한다.
제 1 단계에 후속하는 사이클의 제 2 단계에서, 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 2 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)에서 적색 및 청색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 녹색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 따라서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 녹색 대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)로서 방출한다. 필터된 광(114)은 콜리메이트된 광(112)의 청색 또는 적색 대역폭 성분의 흔적량을 포함할 수 있다.
방출된 녹색 대역폭의 필터된 광(114)은 편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 측정된다. 방출된 녹색 대역폭의 필터된 광(114)은 제 2 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 녹색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 제 2 소정값을 벗어나면, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 2 제어신호 세트를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 2 피드백 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)의 필터링 특성을 조정함으로써 세기 편차를 보정한다.
제 2 단계에 후속하는 사이클의 제 3 단계에서, 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 3 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)에서 녹색 및 적색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 청색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 따라서 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 청색 대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터된 광(114)은 콜리메이트된 광(112)의 적색 또는 녹색 대역폭 성분의 흔적량을 포함할 수 있다.
방출된 청색 대역폭의 필터된 광(114)은 편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 측정된다. 방출된 청색 대역폭의 필터된 광(114)은 제 3 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 청색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 제 3 소정값을 벗어나면, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 3 제어신호 세트를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 3 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)의 필터링 특성을 조정함으로써 세기 편차를 보정한다.
제 1 대안 동작 모드에서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분 중 하나에서 에너지의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 나머지 2개의 대역폭 성분에 포함된 세기를 가변적으로 저감한다. 다시, 반복적인 사이클로 필터링이 실시된다. 이 대안 모드의 사이클의 제 1 단계에서 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 1 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)에서 청색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 콜리메이트된 광(112)의 적색 및 녹색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 이 모드에서 제 1 제어신호 세트는 바람직한 모드에서 사용된 제 1 제어신호 세트와는 구별된다. 따라서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 및 녹색대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터된 광(114)은 청색 대역폭의 광의 흔적량을 포함할 수 있다. 방출된 적색 및 녹색 대역폭의 필터된 광(114)은 조합하여 제 1 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 이 모드에서 사용된 제 1 소정값은 바람직한 모드에서 사용된 제 1 소정값과 다를 수 있다. 적색 및 녹색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 제 1 소정값을 벗어나면, 이 편차는 편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 검출되고, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 1 제어신호를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 1 피드백 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)를 조정함으로써 편차를 보정한다.
이 대안 모드의 사이클의 제 2 단계에서 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 2 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)의 녹색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 콜리메이트된 광(112)의 적색 및 청색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 이 모드에서 제 2 제어신호 세트는 바람직한 모드에서 사용된 제 2 제어신호 세트와 구별된다. 따라서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 및 청색 대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터된 광(114)은 녹색 대역폭의 광의 흔적량을 포함할 수 있다. 방출된 적색 및 청색 대역폭의 필터된 광(114)은 조합하여 제 2 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 이 모드에서 사용된 제 2 소정값은 바람직한 모드에서 사용된 제 2 소정값과 다를 수 있다. 적색 및 청색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 제 2 소정값을 벗어나면, 이 편차는편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 검출되고, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 2 제어신호 세트를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 2 피드백 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)를 조정함으로써 편차를 보정한다.
대안 모드의 사이클의 제 3 단계에서 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 제 3 제어신호 세트에 따라 콜리메이트된 광(112)에서 적색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 콜리메이트된 광(112)의 청색 및 녹색 대역폭 성분은 가변적으로 저감한다. 이 모드에서 제 3 제어신호 세트는 바람직한 모드에서 사용된 제 3 제어신호 세트와는 구별된다. 따라서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 청색 및 녹색 대역폭 성분의 가변 부분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터된 광(114)은 적색 대역폭의 광의 흔적량을 포함할 수 있다. 방출된 청색 및 녹색 대역폭의 필터된 광(114)은 조합하여 제 3 소정값과 동일하거나 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 이 모드에서 사용된 제 3 소정값은 바람직한 모드에서 사용된 제 3 소정값과 다를 수 있다. 청색 및 녹색 대역폭의 필터된 광(114)이 제 3 소정값을 벗어나면, 이 편차는 편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 검출되고, 피드백 시스템(110)은 새로운 제 3 제어신호 세트를 발생한다. 피드백 시스템(110)은 새로운 제 3 피드백 제어신호 세트를 사용하여 필터(106, 206)를 조정함으로써 편차를 보정한다.
제 2 대안 동작 모드에서, 필터(106, 206)는 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 하나의 피드백 제어신호에 따라 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분에 모두 포함된 광 세기를 가변적으로 저감하도록 동작한다. 이 제 2대안 모드에서, 필터(106, 206)는 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분의 각각의 가변 성분을 필터된 광(114)으로서 방출한다. 필터(106, 206)에 의해 방출된 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 필터된 광(114)은 각각 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 세기를 가져야 한다. 조합된 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 필터된 광(114)의 세기가 소정값을 벗어나면, 이 편차는 편향된 광(118)을 통해 피드백 시스템(110)에 의해 검출된다. 피드백 시스템(110)은 피드백 시스템(110)에 의해 발생된 새로운 제어신호를 사용하여 필터(106, 206)를 조정함으로써 편차를 보정한다.
도 3은 피드백 시스템(110)의 한 실시예를 보여준다. 특히, 도 3은 렌즈(302), 광검출기(304) 및 제어회로(306)를 갖는 피드백 시스템을 보여준다. 한 실시예에서, 렌즈(302)는 편향된 광(118)을 집중하는 통상적인 수광렌즈이다. 종래의 렌즈(302)는 유리, 플라스틱 또는 다른 정적 물질로 형성될 수 있다. 대안적으로, 렌즈(302)는 그 안에 수광렌즈를 기록하는 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자로 형성될 수 있다. 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 구현된 수광렌즈는 1999년 5월 17일 출원된 미국 특허출원 제09/313,431호, 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학 시스템에 기술되어 있고, 이것은 여기에 참조로서 포함되어 있다. 도시되어 있지는 않지만, 제어회로(306)는 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 구현된 수광렌즈(302)를 제어하기 위한 신호를 제공하도록 확장될 수 있다. 렌즈(302)는 검출기(304)에 편향된 광(118)을 수광하거나 집중한다.
광검출기(304)는 광커패시터, 광다이오드 등을 포함하는 여러 가지 형태의 광검출기로 형성될 수 있다. 본질적으로, 광검출기(304)는 입사하는 편향된 광(118)의 세기의 함수로서 출력 신호를 발생한다. 검출기의 출력 신호의 크기는 검출된 광의 세기에 대응한다. 이 대응은 선형일 수 있다. 검출기(304)는 입사하는 광의 세기의 함수로서 출력 신호를 연속적으로 발생할 수 있다. 대안적으로, 검출기(304)는 제어회로(306)로부터 수신된 제어 또는 샘플 신호에 따라 소정 간격으로 편향된 광을 검출하고 대응하는 출력 신호를 발생할 수 있다.
편향된 광(118)은 필터(106 또는 206)가 동작하는 모드에 다라 적색, 녹색 또는 청색 대역폭 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 필터(106, 206)가 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분 중 2개의 에너지의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 나머지 대역폭 성분의 에너지는 가변적으로 저감하는 실시예에서, 편향된 광(118)은 적색, 녹색 또는 청색 대역폭 중 하나만을 포함한다. 편향된 광(118)에는 나머지 대역폭의 흔적량이 존재할 수 있다. 이 실시예에서, 편향된 광(118)은 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분을 통해 순환한다. 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 중 하나의 에너지 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 나머지 2개의 대역폭 성분에 포함된 나머지 에너지를 가변적으로 저감하는 이 실시예에서, 편향된 광(118)은 적색, 녹색 또는 청색 대역폭 중 다만 2개만을 포함한다. 편향된 광(118)에는 나머지 대역폭의 흔적량이 존재할 수 있다. 이 실시예에서, 편향된 광(118)은 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분 ㅈㅇ 2개의 조합을 통해 순환한다. 필터(106, 206)가 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색및 청색 대역폭 성분 모두에 포함된 에너지를 가변적으로 저감하도록 동작하는 실시예에서, 편향된 광(118)은 3개의 대역폭 성분을 모두 포함한다.
제어회로(306)는 필터(106 또는 206)가 동작하는 여러 가지 모드에 대응하는 다양한 모드로 기능한다. 한 실시예에서 제어회로(306)는 3개의 출력 레지스터(도면에는 도시되어 있지는 않지만, 적색, 녹색 및 청색 대역폭의 각각과 연관된 출력 레지스터)를 포함하고, 이들은 조합하여 필터(106 또는 206)를 제어하는데 사용된 제어신호를 출력한다. 제어회로(306)는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)의 적색, 녹색 및 청색 대역폭 성분 중 2개의 에너지 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하고, 나머지 대역폭 성분의 에너지는 가변적으로 저감하는 상기한 모드를 참조하여 기술될 것이고, 이는 제어회로(306)가 다른 모드로 동작할 수 있다고 이해된다. 이 모드에서, 필터(106, 206)는 제 1, 제 2 및 제 3 단계를 통해 순환한다. 적색 대역폭 연관 출력 레지스터는 필터(106 또는 206)에 의해 제거된 적색 대역폭의 광의 양을 제어하기 위한 적색 대역폭 제어신호를 저장한다. 적색 대역폭 출력 레지스터는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)에서 적색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하도록 하는 제 1 적색 대역폭 제어신호 또는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)에서 적색 대역폭 성분의 가변 부분을 제거하도록 하는 제 2 적색 대역폭 제어신호 중 어느 하나를 저장한다. 한 실시예에서, 제 1 적색 대역폭 제어신호는 제 1 적색 대역폭 출력 레지스터에 저장되고, 제 2 적색 대역폭 제어신호는 제 2 적색 대역폭 제어 레지스터에 저장된다.
녹색 대역폭 연관 출력 레지스터는 필터(106 또는 206)에 의해 제거된 녹색대역폭의 광의 양을 제어하기 위한 녹색 대역폭 제어신호를 저장한다. 녹색 대역폭 출력 레지스터는 콜리메이트된 광(112)에서 녹색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하도록 하는 제 1 녹색 대역폭 제어신호 또는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)에서 녹색 대역폭 성분의 가변 부분을 제거하도록 하는 제 2 녹색 대역폭 제어신호 중 어느 하나를 저장한다. 한 실시예에서, 제 1 녹색 대역폭 제어신호는 제 1 녹색 대역폭 제어 레지스터에 저장되고, 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 제 2 녹색 대역폭 제어 레지스터에 저장된다.
청색 대역폭 연관 출력 레지스터는 필터(106 또는 206)에 의해 제거된 청색 대역폭의 광의 양을 제어하기 위한 청색 대역폭 제어신호를 저장한다. 청색 대역폭 출력 레지스터는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)에서 청색 대역폭 성분의 전부 또는 실질적으로 전부를 제거하도록 하는 제 1 청색 대역폭 제어신호 또는 필터(106 또는 206)가 콜리메이트된 광(112)에서 청색 대역폭 성분의 가변 부분을 제거하도록 하는 제 2 청색 대역폭 제어신호 중 어느 하나를 저장한다. 한 실시예에서, 제 1 청색 대역폭 제어신호는 제 1 청색 대역폭 제어 레지스터에 저장되고, 제 2 청색 대역폭 제어신호는 제 2 청색 대역폭 제어 레지스터에 저장된다.
3개의 출력 레지스터의 내용은 제어회로(306)에 의해 유지되고, 필터(106 또는 206)가 그 때에 동작하고 있는 사이클 단계에 의존한다. 제 1 사이클 단계에서, 적색 대역폭 출력 레지스터는 제 2 적색 대역폭 제어신호를 저장하고, 녹색 및 청색 대역폭 출력 레지스터는 제 1 녹색 및 제 1 청색 대역폭 제어신호를 각각 저장한다. 제 2 사이클 단계에서, 녹색 대역폭 출력 레지스터는 제 2 녹색 대역폭제어신호를 저장하고, 적색 및 청색 대역폭 출력 레지스터는 제 1 적색 및 청색 대역폭 제어신호를 각각 저장한다. 제 3 사이클 단계에서, 청색 대역폭 출력 레지스터는 제 2 청색 대역폭 제어신호를 저장하고, 녹색 및 적색 대역폭 출력 레지스터는 제 1 녹색 및 제 2 적색 대역폭 제어신호를 각각 저장한다.
제 2 적색, 녹색 및 청색 대역폭 출력 레지스터에 저장된 제 2 적색, 녹색 및 청색 대역폭 제어신호는 편향된 광(118)의 세기 편차를 보상하기 위해 조명 시스템의 동작 동안 변화할 수 있다. 상기한 바와 같이, 편향된 광(118)의 세기는 3단계 사이클의 각각의 단계 동안 검사된다. 제 1 단계에서, 편향된 광(118)은 본질적으로 적색 대역폭의 광만을 포함한다. 제 1 단계에서 적색 대역폭의 편향된 광(118)에 비례하는 검출기 출력신호가 발생된다. 다음에, 제어회로(306)는 검출기 출력신호와 제어회로(306)의 메모리에 이전에 저장된 제 1 소정값을 비교한다. 검출기 출력신호가 제 1 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일하면, 제 2 적색 대역폭 제어신호는 변경되지 않고 유지되며, 다음 사이클의 제 1 단계에서 필터(106 또는 206)에는 제 1 녹색 및 제 1 청색 대역폭 제어신호와 함께 동일한 제 2 적색 대역폭 제어신호가 제공된다. 제 2 적색 대역폭 제어신호, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 집합적으로 상기한 제 1 제어신호 세트를 구성한다. 검출기 출력신호가 제 1 소정값과 동일하지 않거나 실질적으로 동일하지 않으면, 제 2 적색 대역폭 제어신호가 그에 따라 갱신된다. 다음 제 1 단계에서, 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호가 제 1 녹색 및 제 1 청색 대역폭 제어신호와 함께 필터(106 또는 206)에 제공되고, 이들 3개의 신호는 새로운 제 1제어신호 세트로서 제공된다. 새로운 제 1 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 적색 대역폭의 필터된 광의 세기는 제 1 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 필터된 적색 대역폭의 광의 세기에 비교할 때 차이가 있다.
제 1 적색 대역폭 제어신호는 다양한 방법으로 갱신될 수 있다. 특히, 제 1 적색 대역폭 제어신호는 검출기 출력신호가 제 1 소정값보다 작은지 또는 큰지에 따라 설정량만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 대안적으로, 검출기 출력신호와 제 1 소정값 사이의 차이는 계산 가능하고, 제 1 적색 대역폭 제어신호는 이 차이에 비례하는 양만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 이 실시예에서, 편향된 광(118)의 세기는 각각의 사이클의 각각의 제 1 단계 동안 검사된다.
편향된 광(118)의 세기는 또한 본질적으로 편향된 광(118)이 제 1 단계에서 검사되는 것과 동일한 방식으로 3단계 사이클의 제 2 단계 동안 검사된다. 제 2 단계에서, 편향된 광(118)은 본질적으로 녹색 대역폭의 광만을 포함한다. 제 2 단계에서 녹색 대역폭의 편향된 광(118)에 비례하는 검출기 출력신호가 발생된다. 그 후, 제어회로(306)는 검출기 출력신호와 제어회로(306)의 메모리에 이전에 저장된 제 2 소정값을 비교한다. 검출기 출력신호가 제 2 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일하면, 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 변경되지 않고 유지되며, 다음 사이클의 제 2 단계에서 필터(106 또는 206)에는 제 1 적색 및 제 1 녹색 대역폭 제어신호와 함께 동일한 제 2 녹색 대역폭 제어신호가 제공된다. 제 2 녹색 대역폭 제어신호, 제 1 적색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 집합적으로 상기한 제 2 제어신호 세트를 구성한다. 검출기 출력신호가 제 2 소정값과 동일하지 않거나 또는 실질적으로 동일하지 않으면, 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 그에 따라 갱신된다. 다음 제 2 단계에서, 갱신된 제 2 녹색 대역폭 제어신호가 제 1 적색 및 청색 대역폭 제어신호와 함께 필터(106 또는 206)에 제공되며, 이들 3개의 신호는 새로운 제 2 제어신호 세트로서 제공된다. 새로운 제 2 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 녹색 대역폭의 필터된 광의 세기는 제 2 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 필터된 녹색 대역폭의 광의 세기와 비교할 때 차이가 있다.
제 2 녹색 대역폭 제어신호는 제 2 적색 대역폭 제어신호가 갱신되는 방식과 유사한 방식으로 갱신될 수 있다. 특히, 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 검출기 출력신호가 제 2 소정값보다 작은지 또는 큰지에 따라 설정량만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 대안적으로, 검출기 출력신호와 제 2 소정값 사이의 차이는 계산 가능하고, 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 그 차이에 비례하는 양만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 이 실시예에서, 편향된 광(118)의 세기는 각각의 사이클의 각각의 제 2 단계 동안 검사된다.
편향된 광(118)의 세기는 본질적으로 편향된 광(118)이 제 1 및 제 2 단계에서 검사되는 것과 동일한 방식으로 3단계 사이클의 제 3 단계 동안 검사된다. 제 3 단계에서, 편향된 광(118)은 기본적으로 청색 대역폭의 광만을 포함한다. 제 3 단계에서 청색 대역폭의 편향된 광(118)에 비례하는 검출기 출력신호가 발생된다. 그 후, 제어회로(306)는 검출기 출력신호와 제어회로(306)의 메모리에 이전에 저장된 제 3 소정값을 비교한다. 검출기 출력신호가 제 3 소정값과 동일하거나 또는 실질적으로 동일하면, 제 2 청색 대역폭 제어신호는 변경되지 않고 유지되며, 다음 사이클의 제 3 단계에서 필터(106 또는 206)에는 제 1 녹색 및 제 1 적색 대역폭 제어신호와 함께 동일한 제 2 청색 대역폭 제어신호가 제공된다. 제 2 청색 대역폭 제어신호, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 적색 대역폭 제어신호는 집합적으로 상기한 제 3 제어신호 세트를 구성한다. 검출기 출력신호가 제 3 소정값과 동일하지 않거나 또는 실질적으로 동일하지 않으면, 제 2 청색 대역폭 제어신호는 그에 따라 갱신된다. 다음 제 3 단계에서, 갱신된 제 2 청색 대역폭 제어신호가 제 1 녹색 및 적색 대역폭 제어신호와 함께 필터(106 또는 206)에 제공되며, 이들 3개의 신호는 새로운 제 3 제어신호 세트로서 제공된다. 새로운 제 3 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 청색 대역폭의 필터된 광의 세기는 제 3 제어신호 세트를 수신하는 것에 응답하여 필터(106 또는 206)에 의해 방출된 필터된 청색 대역폭의 광의 세기와 비교할 때 차이가 있다.
제 2 청색 대역폭 제어신호는 제 2 적색 대역폭 및 제 2 녹색 대역폭 제어신호가 갱신되는 것과 동일한 방식으로 갱신될 수 있다. 특히, 제 2 청색 대역폭 제어신호는 검출기 출력신호가 제 3 소정값보다 작은지 또는 큰지에 따라 설정량만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 대안적으로, 검출기 출력신호와 제 3 소정값 사이의 차이는 계산 가능하고, 제 2 청색 대역폭 제어신호는 그 차이에 비례하는 양만큼 증가되거나 감소될 수 있다. 이 실시예에서, 편향된 광(118)의 세기는 각각의 사이클의 각각의 제 3 단계 동안 검사된다.
필터(106, 206)는 고체 상태 시스템이다. 필터(106, 206)는 몇개의 실시예 중 하나의 형태를 가질 수 있다. 특히, 필터(106, 206)는 종래의 액정 물질의 하나 이상의 층으로 구현될 수 있다. 대안적으로, 필터(106, 206)는 액정을 기반으로 한 전기적으로 제어 가능한 중성 밀도 필터와 조합된 종래의 간섭 필터로 구현될 수 있다. 참조로서 여기에 포함되어 있는 2000년 1월 5일 출원된 미국 특허출원 제09/478,150호, 홀로그래픽 광학소자를 사용하는 광학 필터와 이 광학 필터를 포함하는 이미지 형성 시스템은 도 1 및 도 10에 도시된 필터(106, 206)의 여러 실시예를 개시한다.
필터(106 또는 206)는 제어신호에 따라 활성 상태 또는 비활성 상태로 독립적으로 동작할 수 있는 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자로 형성될 수 있다. 비활성 상태에서, 각각의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 실질적인 변경 없이 콜리메이트된 광(112)을 통과시킨다. 활성 상태에서, 각각의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 콜리메이트된 광(112)의 선택 대역폭(예를 들어 적색 대역폭)을 회절하고, 콜리메이트된 광(112)의 나머지 부분(예를 들어 녹색 및 청색 대역폭)은 실질적인 변경 없이 통과시킨다. 회절된 광은 사이에 각을 갖는 영차 및 1차 회절 광으로서 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자로부터 발생한다. 영차 회절 성분은 방출 표면에 수직인 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자로부터 발생한다. 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 선택 대역폭을 보다 높은 차수의 성분으로 회절할 수 있다. 그러나, 본 명세서에서는 모든 선택 대역폭이 영차 또는 1차 회절 광으로 회절된다고 가정한다. 또한, 영차 및 1차 회절 성분에 포함된 광에너지의 양은 아래에 보다 자세히 기술되는 바와 같이 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 인가된 제어신호의 전압의 크기에 의존한다.
도 4는 필터(106 또는 206)에 사용될 수 있는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자의 한 실시예의 단면도를 보여준다. 도 4의 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 한 쌍의 실질적으로 투명하고 전기적으로 비전도성인 층(402), 한 쌍의 실질적으로 투명하고 전기적으로 전도성인 층(404) 및 스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)을 포함하고, 층(406)은 상기한 바와 같이 참조로서 여기에 포함되어 있는 미국 특허출원 제09/478,150호에 기술된 폴리머가 분산된 액정물질로 형성된다. 한 실시예에서, 실질적으로 투명하고 전기적으로 비전도성인 층(402)은 유리를 포함하고, 반면에 실질적으로 투명하고 전기적으로 전도성인 층(404)은 인듐 주석 산화물(ITO)을 포함한다. 광학소자의 투과 효율을 개선하고, 표유 광을 저감하기 위해 반반사 코팅(도시되지 않음)이 ITO 및 전기적으로 비전도성인 층의 표면을 포함하는 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자의 선택된 표면에 가해질 수 있다. 도 4의 실시예에 도시된 바와 같이, 모든 층(402-406)은 공통 축(408)상에 팬케이크를 쌓은 형태로 구성된다.
층(402-406)은 실질적으로 얇은 단면 폭을 가질 수 있고, 이에 의해 단면으로 실질적으로 얇은 집합을 제공한다. 특히, 스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)은 5-12마이크론의 단면 폭을 가질 수 있고(스펙트럼 대역폭 및 필요한 회절 효율에 따른 정밀한 폭), 유리층(402)은 .4-.8㎜의 단면 폭을 가질 수 있다. 명백하게,ITO 층(404)은 투명해지도록 실질적으로 얇아야 한다. 홀로그래픽 층이 얇은 플라스틱 기판에 적층될 수 있다는 것에 주목해야 한다. 플라스틱 기판은 또한 가요성을 가질 수 있다.
ITO 층(404)이 제 1 전압에 연결되면, 스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)내에 전계가 설정되고, 스위칭 가능한 홀로그래픽 소자는 상기한 비활성 상태로 동작한다. 그러나, ITO 층(404)이 제 1 전압 아래의 전압에 연결되면, 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 상기한 바와 같이 활성 상태로 동작한다. 활성 상태일 때, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 예를 들어 콜리메이트된 입사광(112)의 적색 대역폭 성분을 회절하고, 녹색 및 청색 대역폭 성분을 포함하는 콜리메이트된 입사광(112)의 나머지 성분들은 실질적인 변경 없이 통과시킨다. 회절된 광은 영차 및 1차 성분으로 발생한다. 1차 및 영차 성분의 광의 세기는 ITO 층(404)에 인가된 전압의 크기에 의존한다. ITO 층(404)에 인가된 전압의 저감은 영차 회절 성분의 에너지를 감소시키고, 동시에 비례적으로 1차 회절 성분의 에너지를 증가시킨다. 다시 말해서, ITO 층(404)에 인가된 전압을 선형으로 낮추면, 영차에서 1차 성분으로 광에너지(즉, 세기)의 선형 전달이 발생한다. 영차 또는 1차 회절 광 중 어느 하나가 도 1에 도시된 필터된 광(114)에 사용될 수 있다. 1차 회절 광은 도 2에 도시된 필터된 광(114)에 사용될 수 있다.
도 4에 도시된 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자는 반사형 또는 투과형일 수 있다. 도 4는 대향하는 전면 및 후면(410, 412)을 갖는 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자를 보여준다. 반사형이든지 또는 투과형이든지 콜리메이트된광(112)은 수직 입사각으로 전면(410)에 입사한다. 대부분의 응용에서 바람직한 옵션으로 가능하지만, 입사광이 반드시 수직 입사할 필요는 없다. 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자가 투과형으로 구성되면, 영차 및 1차 회절 광 성분은 후면(412)에서 발생한다. 반대로, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자가 반사형 홀로그램으로 구성되면, 1차 회절 광 성분은 전면(410)에서 발생하고, 영차 회절 성분은 후면에서 발생한다. 반사형 또는 투과형 중 어느 한 형태의 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자가 도 1의 필터(106)에 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 필터(206)는 반사형의 하나 이상의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자를 사용할 수 있다.
스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)은 종래의 기술을 사용하여 홀로그램을 기록한다. 한 실시예에서, 생성된 홀로그램은 회절 효율이 높고, 활성 및 비활성 상태 사이에서 광학소자가 빠른 속도로 전환될 수 있다는 특징으로 갖는다. 폴리머 가 분산된 액정(PDLC) 물질로 형성된 스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)의 실시예에서, 기록된 홀로그램은 상기한 전계의 형성 및 제거로 회절 상태에서 전달 상태로 전환될 수 있다. 바람직하게 홀로그래픽 층(406)에 기록된 홀로그램은 높은 회절 효율을 달성하기 위해 브래그(Bragg)(또한 두꺼운 형상 또는 볼륨 형상으로 알려진) 형태일 것이다. 라만-나스(Raman-Nath) 또는 얇은 형상 홀로그램이 또한 사용될 수 있다.
스위칭 가능한 홀로그래픽 층(406)에 기록된 홀로그램은 여기에 참조로서 포함되어 있는 09/478,150에 기술된 PDLC 물질을 기초로 할 수 있다. 한 실시예에서홀로그램은 층(406)내에 기록 빔, 즉 기준 빔과 물체 빔에 의해 형성하는 간섭성 패턴이다. 레이저광과 PDLC 물질의 상호작용은 광중합 반응을 초래한다. 액정 방울은 기록 처리 동안 기록 빔의 분리에 의해 형성되는 형성되는 프린지 패턴의 어두운 영역에 매입된다. 다르게 설명하면, 기록 물질은 액정 미세 방울에 의해 밀집된 영역을 형성하고, 순수한 광중합체의 영역에 의해 분리되는 기록 처리 동안 상 분리를 겪는 폴리머가 분산된 액정 혼합물일 수 있다. 충분한 크기의 전압이 ITO 층(404)에 공급되면, 액정 방울은 재배향하고, 홀로그램 층(406)의 편향지수를 변경하며, 이에 의해 입사하는 모든 콜리메이트된 광(112)이 그리 많은 변화 없이 통과하도록 본질적으로 그 안에 기록된 홀로그램이 삭제된다. 층(406)내에 사용된 물질은 높은 전환속도(예를 들어 물질은 수십 ㎲로 전환될 수 있고, 이것은 종래의 액정 디스플레이 물질과 비교할 때 매우 빠르다)와 높은 회절 효율로 동작하도록 구성된다
도 5는 3개의 독립적인 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R, 502G, 502B)를 사용하는 필터(106 또는 206)의 한 실시예를 보여준다. 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R-502B)의 각각은 이 소자가 활성 상태로 동작할 때 입사하는 콜리메이트된 광(112)의 선택 대역폭을 회절하도록 구성된다. 특히, 전기적으로 스위칭 가능한 광학소자(502R)는 적색 대역폭의 광을 회절하도록 구성되고, 콜리메이트된 광(112)의 나머지 성분은 실질적인 변경 없이 통과시킨다. 유사하게, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)는 활성 상태일 때 콜리메이트된 광(112)의 녹색 대역폭 및청색 대역폭 성분을 각각 회절하도록 구성되고, 콜리메이트된 광(112)의 나머지 성분들은 실질적인 변경 없이 통과시킨다. 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R-502B)의 각각은 비활성 상태에서 동작할 때 콜리메이트된 광(112)의 실질적으로 모든 대역폭을 실질적인 변경 없이 통과시킨다.
3개의 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R-502G)의 각각은 도 3에 도시된 피드백 시스템(110)에 의해 제공된 각각의 피드백 제어신호에 따라 활성화되고 비활성화된다. 활성 상태에서, 각각의 광학소자는 콜리메이트된 광(112)의 선택 대역폭을 영차 및 1차 회절 성분으로 회절시킨다. 게다가, 활성 상태에서, 영차 및 1차 회절 성분에 포함된 광의 세기는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자에 제공된 피드백 제어신호의 크기에 의존한다.
한 실시예에서, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R, 502G, 502B)의 각각은 상기한 제 1 또는 제 2 적색 대역폭 제어신호, 제 1 또는 제 2 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 또는 제 2 청색 대역폭 제어신호를 각각 수신한다. 특히, 제 1 또는 제 2 적색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)의 ITO 층에 선택적으로 가해지고, 제 1 또는 제 2 녹색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502G)의 ITO 층에 선택적으로 가해지며, 제 1 또는 제 2 청색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502B)의 ITO 층에 선택적으로 가해진다.
도 5의 필터(500)는 투과형 또는 반사형으로 구성될 수 있다. 투과형이든지 또는 반사형이든지 필터(500)는 제공된 피드백 제어신호에 따라 몇개의 별개의 모드 중 하나에서 동작한다. 도 5A는 가산 모드에서 동작하도록 구성된 반사형 필터(500)를 나타낸다. 도 5A에서, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 활성화되고, 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)는 비활성화된다. 도 5A에서 지적한 바와 같이, 콜리메이트된 광(112)은 비활성화된 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502B, 502G)를 실질적인 변경 없이 통과한다. 그러나, 활성화된 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 대역폭 성분을 영차 및 1차 회절된 적색 대역폭 성분으로 회절시킨다. 도 5A에서, 필터(500)에서 발생하는 광(504)은 1차 회절된 적색 대역폭의 광과, 가능하다면 콜리메이트된 광(112)의 다른 대역폭 성분의 흔적량을 포함한다. 반대로 필터(500)에서 발생하는 광(506)은 필터(500)를 실질적인 변경 없이 통과하는 콜리메이트된 광(112)의 청색 및 녹색 대역폭 성분과 함께 영차 회절된 적색 대역폭의 광을 포함한다.
도 5A에는 적색 대역폭의 광은 회절하고, 녹색 및 청색 대역폭의 광을 실질적으로 통과시키는 필터(500)가 도시되어 있다. 이러한 필터(500)의 동작 모드는 상기한 3단계 사이클의 제 1 단계 동안 제 1 제어신호 세트 또는 새로운 제 1 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하여 발생할 수 있다. 특히, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)의 ITO 층에 가해지는 반면에, 제 1 녹색 및 청색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)의 ITO 층에 각각 가해진다. 이 실시예에서, 제 1 녹색 및 청색 대역폭 제어신호는 전기적으로 스위칭 가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)를 각각 완전히 비활성화한다. 바람직한 실시예에서, 광(504)은 도 1에 도시된 필터된 광(114)을 구성하고, 제 1 소정 세기로 광(504)(또는 필터된 광(114))을 유지하기 위해 피드백 시스템(110)에 의해 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호가 발생된다.
또한, 도 5A의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 2 단계 동안에 제 2 제어신호 세트 또는 새로운 제 2 제어신호 세트의 수신에 응답하여, 가산 모드로 동작하여 녹색 대역폭의 광을 회절시키면서 모든 적색 및 청색 대역폭의 광을 실질적으로 투과시킬 수 있다. 또한, 도 5A의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 3 단계 동안에 제 3 제어신호 세트 또는 새로운 제 3 제어신호 세트의 수신에 응답하여, 가산 모드로 동작하여 청색 대역폭의 광을 회절시키면서 모든 적색 및 녹색 대역폭의 광을 실질적으로 투과시킬 수 있다.
도 5B는 감산모드로 동작하는 투과형으로 구성된 필터(500)를 설명하고 있다. 도 5A에 도시된 가산 모드와 대조적으로, 각각의 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R 부터 502B)는 활성화되어 있다. 이러한 모드의 동작에서, 각각의 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R 부터 502B)는 콜리메이트된 광(112)성분을 회절시킨다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R 부터 502B)는 완전히 활성화되어 콜리메이트된 광(112)중 녹색 및 청색 대역폭 성분에 포함되어 있는 모든 또는 실질적으로 모든 에너지가 각각 1차 성분(510G 및 510B)으로 회절된다.
전술한 바와 같이 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 또한 활성화된다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 대역폭 성분을 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다. 1차 회절된 적색 대역폭의 광은 1차 회절된 적색 대역폭의 광(510R)으로서 필터(500)로부터 방출되며, 영차의 적색 대역폭 성분은 광(512)으로서 방출된다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G 및 502B)가 이론적으로 최대인 회절 효율에서 동작한다면, 광(512)은 영차의 회절된 적색 대역폭 광만을 필수적으로 포함하게 된다. 바람직한 예에서는, 광(512)은 도 1에 도시된 바와 같이 필터된 광(114)으로서 사용된다.
도 5B의 필터(500)는 콜리메이트된 광(112)의 모든 가시성분들을 회절시키고 있는 것으로 나타나 있다. 필터(500)의 이러한 동작모드는 전술한 3단계 사이클 중 제 1 단계 동안에 제 1 제어신호 세트 또는 새로운 제 1 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하는 결과로 나타날 수 있다. 이러한 동작모드에서 제 1 제어신호 세트 및 새로운 제 1 제어신호 세트의 신호크기는 전술한 가산모드로 동작하는 필터(500)에 공급되는 제 1 제어신호 세트 및 새로운 제 1 제어신호 세트의 신호크기와 다르다. 감산 모드 동작에서는, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호가 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)의 ITO 층에 인가되고, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)의 ITO 층에 인가된다. 이러한 모드에서, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 경쟁적으로 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)를 활성화시킨다. 바람직한 예에서는, 광(512)은 도 1에 도시한 필터된 광(114)을 구성하며, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호는 미리 결정된 제 1 세기로 광(512)(또는 필터된 광(114))을 유지하기 위해 피드백 시스템(110)에 의해 생성된다.
또한, 도 5B의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 2 단계 동안에 제 2 제어신호 세트 또는 새로운 제 2 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하여, 감산모드로 동작하여 콜리메이트된 광(112)의 모든 또는 실질적으로 모든 적색 및 청색 대역폭 성분을 1차 회절된 성분으로 회절시키면서 콜리메이트된 광(112)의 녹색 대역폭 성분은 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다. 또한, 도 5B의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 3 단계 동안에 제 3 제어신호 세트 또는 새로운 제 3 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하여, 감산모드로 동작하여 콜리메이트된 광(112)의 모든 또는 실질적으로 모든 적색 및 녹색 대역폭 성분을 1차 회절된 성분으로 회절시키면서 콜리메이트된 광(112)의 청색 대역폭 성분은 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다.
전술한 바와 같이, 도 5의 필터(500)는 반사형 필터로 구성될 수 있다. 도 5C는 가산모드로 동작하는 반사형 필터(500)를 설명하고 있다. 도 5C에서, 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 활성화되는 반면, 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)는 비활성화된다. 도 5A에서 살펴본 바와 같이, 콜리메이트된 광(112)은 비활성화된 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)를 실질적인 변경없이 통과한다. 그러나, 활성화된 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 콜리메이트된 광(112)의 적색대역폭 성분을 영차 및 1차 회절된 적색 대역폭 성분으로 회절시킨다. 도 5C에서, 필터(500)로부터 방출되는 광(504)은 1차 회절된 적색 대역폭의 광을 포함하고, 콜리메이트된 광(112)의 다른 대역폭 성분의 흔적량을 포함할 수도 있다. 대조적으로 필터(500)로부터 방출되는 광(706)은 영차의 회절된 적색 대역폭 광이외에 실질적인 변경없이 필터(500)를 통과하는, 콜리메이트된 광(112)의 청색 및 녹색 대역폭 성분을 포함한다.
도 5C의 필터(500)는 적색 대역폭 광을 회절시키면서 모든 녹색 및 청색 대역폭 광을 실질적으로 투과시키는 것으로 나타나 있다. 필터(500)의 이러한 동작 모드는 전술한 3단계 사이클 중 제 1 단계 동안에 제 1 제어신호 세트 또는 새로운 제 1 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하는 결과로 나타날 수 있다. 특히, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호가 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)의 ITO 층에 인가되고, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)의 ITO 층에 인가된다. 이러한 실시예에서, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 경쟁적으로 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)를 활성화시킨다. 바람직한 예에서는, 광(504)은 도 2에 도시한 필터된 광(114)을 구성하며, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호는 미리 결정된 제 1 세기로 광(504)(또는 필터된 광(114))을 유지하기 위해 피드백 시스템(110)에 의해 생성된다.
또한, 도 5C의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 2 단계 동안에 제 2제어신호 세트 또는 새로운 제 2 제어신호 세트의 수신에 응답하여, 가산 모드로 동작하여 녹색 대역폭의 광을 회절시키면서 모든 적색 및 청색 대역폭의 광을 실질적으로 투과시킬 수 있다. 또한, 도 5C의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 3 단계 동안에 제 3 제어신호 세트 또는 새로운 제 3 제어신호 세트의 수신에 응답하여, 가산 모드로 동작하여 청색 대역폭의 광을 회절시키면서 모든 적색 및 녹색 대역폭의 광을 실질적으로 투과시킬 수 있다.
도 5D는 감산모드로 동작하는 반사형 필터(500)를 설명하고 있다. 도 5C에 도시된 가산 모드와 대조적으로, 각각의 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R 부터 502B)는 활성화되어 있다. 이러한 모드의 동작에서, 각각의 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R 부터 502B)는 콜리메이트(collimate)된 광(112)성분을 회절시킨다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G 및 502B)는 완전히 활성화되어 콜리메이트된 광(112)중 녹색 및 청색 대역폭 성분에 포함되어 있는 모든 또는 실질적으로 모든 에너지가 각각 1차 성분(510G 및 510B)으로 회절된다.
전술한 바와 같이 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 또한 활성화된다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)는 콜리메이트된 광(112)의 적색 대역폭 성분을 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다. 1차 회절된 적색 대역폭의 광은 1차 회절된 적색 대역폭의 광(510R)으로서 필터(500)로부터 방출되며, 영차의 적색 대역폭 성분은 광(512)으로서 방출된다. 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G 및 502B)가 이론적으로 최대인회절 효율에서 동작한다면, 광(512)은 영차의 회절된 적색 대역폭 광만을 필수적으로 포함하게 된다. 바람직한 예에서는, 광(512)은 도 1에 도시된 바와 같이 필터된 광(114)으로서 사용된다.
도 5D의 필터(500)는 콜리메이트된 광(112)의 모든 가시성분들을 회절시키고 있는 것으로 나타나 있다. 필터(500)의 이러한 동작모드는 전술한 3단계 사이클 중 제 1 단계 동안에 제 1 제어신호 세트 또는 새로운 제 1 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하는 결과로 나타날 수 있다. 이러한 동작모드에서 제 1 제어신호 세트 및 새로운 제 1 제어신호 세트의 신호크기는 전술한 가산모드로 동작하는 반사형 필터(500)에 공급되는 제 1 제어신호 세트 및 새로운 제 1 제어신호 세트의 신호크기와 다르다. 감산 모드 동작에서는, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호가 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502R)의 ITO 층에 인가되고, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)의 ITO 층에 인가된다. 이러한 모드에서, 제 1 녹색 대역폭 제어신호 및 제 1 청색 대역폭 제어신호는 각각 경쟁적으로 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자(502G, 502B)를 활성화시킨다. 바람직한 예에서는, 광(512)은 도 1에 도시한 필터된 광(114)을 구성하며, 제 2 또는 갱신된 제 2 적색 대역폭 제어신호는 미리 결정된 제 1 세기로 광(512)(또는 필터된 광(114))을 유지하기 위해 피드백 시스템(110)에 의해 생성된다.
또한, 도 5D의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 2 단계 동안에 제 2제어신호 세트 또는 새로운 제 2 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하여, 감산모드로 동작하여 콜리메이트된 광(112)의 모든 또는 실질적으로 모든 적색 및 청색 대역폭 성분을 1차 회절된 성분으로 회절시키면서 콜리메이트된 광(112)의 녹색 대역폭 성분은 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다. 또한, 도 5D의 필터(500)는 전술한 3단계 사이클 중 제 3 단계 동안에 제 3 제어신호 세트 또는 새로운 제 3 제어신호 세트를 수신하는 필터(500)에 응답하여, 감산모드로 동작하여 콜리메이트된 광(112)의 모든 또는 실질적으로 모든 적색 및 녹색 대역폭 성분을 1차 회절된 성분으로 회절시키면서 콜리메이트된 광(112)의 청색 대역폭 성분은 영차 및 1차 회절된 성분으로 회절시킨다.
도 6 및 도 7은 도 1에 도시된 시스템의 다른 실시예이다. 도 6에서, 도 1의 편향기(108)는 빔스플리터(608)의 형태를 취한다. 도 7에서 도 1의 편향기(108)는 프리즘(708)의 형태를 취한다. 빔스플리터 또는 프리즘은 또한 도 2에 도시된 시스템에서 편향기(108)로서 사용될 수 있다. 편향기는 입사광의 몇몇 특정된 일부를 반사하기 위해 다층의 코팅을 이용한다.
도 8 및 도 9는 도 1에 도시된 조명 시스템의 다른 실시예를 도시하고 있는데, 편향기(108)는 전기적으로 스위칭가능한 하나 이상의 홀로그래픽 광학소자의 형태를 취한다. 도 8에서, 도 1의 편향기(108)는 전기적으로 스위칭가능한 하나 이상의 투과형 홀로그래픽 광학소자(808)로 구현된다. 도 9에서, 도 1의 편향기(108)는 전기적으로 스위칭가능한 하나 이상의 반사형 홀로그래픽 광학소자(908)의 형태를 취한다. 도 8 및 도 9에 도시된 전기적으로 스위칭가능한하나 이상의 투과형 또는 반사형 홀로그래픽 광학소자의 각각은 적절히 확장된 피드백 시스템(110)에 의해 제어될 수 있다.
하나의 실시예에서, 편향기(808, 908)는 전기적으로 스위칭가능한 3개의 별개의 홀로그래픽 광학소자를 포함하는데, 이들 각각은 필터된 입사광(114)의 적, 녹 및 청의 대역폭 중 하나를 회절시키기 위해 개별적으로 동작가능하다. 다시 말하면, 편향기(808, 908)의 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자 중 하나는 활성상태에서 동작시 광(114)의 적, 녹 또는 청의 대역폭 성분을 회절시키면서 실질적인 변경없이 필터된 광(114)의 나머지 부분을 투과시킨다. 도 8 및 도 9에서, 편향기(808, 908)에 의해 후속적으로 회절되는 필터된 광(114)은 피드팩 제어시스템(110)으로 입사된다. 실질적인 변경없이 편향기(808, 908)를 통과한 필터된 광(114)의 나머지 성분은 조명광(116)으로서 방출된다. 도 8 및 도 9에서, 편향기(808, 908)는 피드백 시스템(110)에 의해 제어된다. 도 8 및 도 9에 도시된 편향기(808, 908)는 도 2에 도시된 반사형 시스템과 유사한 방식으로 사용될 수 있다.
도 10은 도 5에 도시된 필터(500)를 사용하여 도 1에 도시된 시스템의 다른 실시예를 나타내고 있다. 도 10에서, 제어회로(1002)는 샘플 모드와 조명 모드 사이에서 필터(500)를 동작시킨다. 조명모드에서, 제어회로(1002)는 도 5B에 도시된 감산 모드로 필터(500)를 동작시키는 제어신호를 생성한다. 조명 모드에서, 영차의 회절된 광(506)은 조명광(116)으로서 사용된다. 그러나, 샘플 모드에서는 제어회로(1002)가 도 5A에 도시된 가산 모드로 필터(500)를 동작시킨다. 샘플 모드에서, 회로(1002)는 샘플링하고, 하나 이상의 미리 정해진 값과 1차 회절된 성분(504)의 세기를 비교한다. 회절된 성분(504)과 하나 이상의 미리 정해진 값 사이의 세기변이는 회로(1002)로 하여금 필터(500)가 조명 모드에서 동작할 때 필터(500)에 공급되는 제어신호를 조정하게 한다.
전술한 조명 시스템은 수 많은 응용을 가질 수 있는데, 예를 들어 광원 온도 변화로부터 발생하는 색변화 및 노화에 기인한 색변화를 보상함으로써 색상 균형을 제어하는데 사용할 수 있다.

Claims (31)

  1. 입사광 및 하나이상의 제어신호를 수신하도록 구성되며, 상기 입사광 및 하나 이상의 제어신호의 수신에 응답하는 광을 출력하고, 이 경우 출력광은 상기 입사광의 일부만을 포함하고 상기 입사광의 일부는 전기적으로 제어가능한 광학 필터에 의해 수신된 하나 이상의 제어신호에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 전기적으로 제어가능한 광학 필터,
    출력광의 일부를 검출하도록 구성되며, 상기 출력광의 일부를 검출하는 것에 응답하는 출력신호를 생성하도록 구성된 광검출기, 및
    상기 광 검출기 및 전기적으로 제어가능한 광학 필터 사이에 결합되고 상기 출력 신호를 생성하는 광검출기에 응답하여 하나 이상의 제어신호를 생성하도록 구성된 제어신호 회로를 포함하는 조명 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사광의 일부는 하나 이상의 제어신호의 크기에 따라 변하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 전기적으로 스위칭가능한 액정 광학 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자는 홀로그램을 기록하는 홀로그래픽 기록매체를 포함하고, 상기 홀로그래픽 기록매체는 디펜타에리트리톨 히드록시펜타아크릴레이트 단량체, 액정, 가교성 단량체, 공동개시제 및 광개시 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 전기적으로 스위칭가능한 홀로그래픽 광학소자는 폴리머가 분산된 액정물질 내부에 간섭성 패턴을 노출시킴으로써 제조된 홀로그램을 포함하고, 상기 폴리머가 분산된 액정 물질은 노출전에 중합성 단량체, 액정, 가교성 단량체, 공동개시제 및 광개시 염료를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 출력광의 일부를 수신하고 편향시키도록 구성된 빔스플리터를 추가로 포함하고, 상기 광검출기는 상기 빔스플리터에 의해 편향된 출력광의 일부를 검출하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 빔스플리터와 광검출기 사이에 위치한 수광렌즈를 추가로 포함하고, 상기 수광렌즈는 상기 빔스플리터에 의해 편향된 출력광의 일부를 수신하여 모으도록 구성되어 있으며, 상기 광검출기는 상기 수광렌즈에 의해 모아진 출력광의 일부를 검출하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    집광렌즈를 추가로 포함하고, 상기 집광렌즈는 전기적으로 제어가능한 광학필터가 입사광을 수신하기 전에 입사광을 콜리메이트하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사광의 일부는 세기에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사광의 일부는 대역폭에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 입사광의 일부는 세기 및 대역폭에 따라 가변되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    디지털 반사 디스플레이를 추가로 포함하고, 상기 디지털 반사 디스플레이는 출력광의 일부를 수신하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    스위칭가능한 미소 거울의 어레이를 추가로 포함하고, 상기 스위칭가능한 미소 거울의 어레이는 출력광의 일부를 수신하도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 제 1 제어신호 세트를 수신하도록 구성되어 있고, 상기 출력광은 입사광의 제 1 대역폭 부분만을 포함하며, 입사광의 제 1 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 1 제어신호 세트에 따라 세기가 가변되고,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 제 2 제어신호 세트를 수신하도록 구성되어 있고, 상기 출력광은 입사광의 제 2 대역폭 부분만을 포함하며, 입사광의 제 2 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 2 제어신호 세트에 따라 세기가 가변되며,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 제 3 제어신호 세트를 수신하도록 구성되어 있고, 상기 출력광은 입사광의 제 3 대역폭 부분만을 포함하며, 입사광의 제 3 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 3 제어신호 세트에 따라 세기가 가변되고,
    상기 제 1, 제 2, 제 3 대역폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    입사광의 제 1 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 1 제어신호 세트 중 어느 하나의 신호에 따라 세기가 가변되고,
    입사광의 제 2 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 2 제어신호 세트 중 어느 하나의 신호에 따라 세기가 가변되며,
    입사광의 제 3 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학필터에 의해 수신된 제 3 제어신호 세트 중 어느 하나의 신호에 따라 세기가 가변되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    입사광의 제 1 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학 필터에 의해 수신된 제 1 제어신호 세트의 하나의 신호 크기에 따라 세기가 가변되고,
    입사광의 제 2 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학 필터에 의해 수신된 제 2 제어신호 세트의 하나의 신호 크기에 따라 세기가 가변되며,
    입사광의 제 3 대역폭 부분은 전기적으로 제어가능한 광학 필터에 의해 수신된 제 3 제어신호 세트의 하나의 신호 크기에 따라 세기가 가변되는 것을 특징으로하는 조명 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학필터는 수신된 입사광을 회절시키도록 구성된 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 출력광은 입사광의 회절된 부분만을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학필터는 상기 제 1 제어신호, 제 2 제어신호 및 제 3 제어신호 세트를 순차적으로 그리고 순환적으로 수신하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 대향하고 있는 전후면을 가지고 있는 제 1 홀로그래픽 광학 소자를 포함하고,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성 상태와 비활성 상태에서 스위칭이 가능하며 활성상태에서 동작시 전면(前面)으로 입사하는 제 1 대역폭 광을 회절시키고,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 1 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 제 1 대역폭 광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학 필터는 대향하고 있는 전후면을 가지고 있는 제 2 홀로그래픽 광학 소자를 포함하고,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성 상태와 비활성 상태에서 스위칭이 가능하며 활성상태에서 동작시 전면(前面)으로 입사하는 제 2 대역폭 광을 회절시키고,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 2 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이제 2 대역폭 광을 투과시키고,
    상기 제 1 및 제 2 홀로그래픽 광학소자는 서로 인접하여 위치하고, 상기 제 1 및 제 2 대역폭 광은 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 홀로그래픽 광학소자의 전면은 공통축에 대해 직교하면서 정렬되어 있어 제 1 홀로그래픽 광학소자의 후면이 제 2 홀로그래픽 광학소자의 전면과 마주 보고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 홀로그래픽 광학소자 사이에 위치한 편광회전소자를 추가로 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 홀로그래픽 광학소자의 각각은 회절격자를 포함하며 상기 회절격자가 서로에 대해 평행하게 배치되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자는 제 1 회절격자를 포함하고, 상기 제 2 홀로그래픽 광학소자는 제 2 회절격자를 포함하며, 상기 제 1 회절격자는 상기 제 2 회절격자에 대해 직교하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 광학필터는 활성상태와 비활성 상태 사이에서 전기적으로 스위칭가능한 제 1, 제 2 및 제 3 홀로그래픽 광학소자의 제 1 그룹과,
    활성상태와 비활성 상태 사이에서 전기적으로 스위칭가능한 제 1, 제 2 및 제 3 홀로그래픽 광학소자의 제 2 그룹을 포함하고,
    각각의 홀로그래픽 광학소자는 대향하고 있는 전후면을 포함하고 있으며,
    각각의 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 그 전면으로 입사하는 제 1 대역폭 광을 회절시키고, 각각의 제 1 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 1 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며, 각각의 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 그 전면으로 입사하는 제 1 대역폭 광을 투과시키고, 각각의 제 1 홀로그래픽 광학소자에 의해 투과된 제 1 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되고,
    각각의 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 그 전면으로 입사하는 제 2 대역폭 광을 회절시키고, 각각의 제 2 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 2 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며, 각각의 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 그 전면으로 입사하는 제 2 대역폭 광을 투과시키고, 각각의 제 2 홀로그래픽 광학소자에 의해 투과된 제 2 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며,
    각각의 제 3 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 그 전면으로 입사하는 제 3 대역폭 광을 회절시키고, 각각의 제 3 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 3 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되며, 각각의 제 3 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 그 전면으로 입사하는 제 3 대역폭 광을 투과시키고, 각각의 제 3 홀로그래픽 광학소자에 의해 투과된 제 3 대역폭 광은 그 후면으로부터 방출되고,
    홀로그래픽 광학소자의 제 1 및 제 2 그룹은 서로 인접하여 위치하고, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 대역폭은 서로 다른 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  27. 제 26 항에 있어서,
    각각의 홀로그래픽 광학소자의 전면은 공통축에 대해 직교하면서 정렬되어 있고, 제 2 그룹의 각각의 홀로그래픽 광학소자의 전면은 제 1 그룹의 각각의 홀로그래픽 광학소자의 후면과 마주 보고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    제 1 그룹 및 제 2 그룹의 홀로그래픽 광학소자 사이에 위치한 편광회전소자를 추가로 포함하고, 각각의 홀로그래픽 광학소자는 회절격자를 포함하며, 모든 홀로그래픽 광학소자는 각각의 회절격자가 서로에 대해 평행하게 배치되도록 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 제 1 그룹의 각각의 홀로그래픽 광학소자는 제 1 격자를 포함하고, 상기 제 2 그룹의 각각의 홀로그래픽 광학소자는 제 2 회절격자를 포함하며, 상기 제 1 그룹의 홀로그래픽 광학소자와 제 2 그룹의 홀로그래픽 광학소자는 상기 제 1 격자가 상기 제 2 격자에 대해 직교하여 배치되도록 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  30. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 소자는 대향하고 있는 전후면을 가지고 있는 제 1 홀로그래픽 광학 소자를 포함하고,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성 상태와 비활성 상태에서 스위칭이 가능하며 활성상태에서 동작시 전면(前面)으로 입사하는 제 1 대역폭 광을 회절시키고,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 1 대역폭 광은 그 전면으로부터 방출되며,
    상기 제 1 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 그 전면으로 입사되는 제 1 대역폭 광을 투과시키는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 전기적으로 제어가능한 소자는 대향하고 있는 전후면을 가지고 있는 제 2 홀로그래픽 광학 소자를 포함하고,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성 상태와 비활성 상태에서 스위칭이 가능하며 활성상태에서 동작시 전면(前面)으로 입사하는 제 1 대역폭 광을 회절시키고,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자에 의해 회절된 제 1 대역폭 광은 그 전면으로부터 방출되며,
    상기 제 2 홀로그래픽 광학소자는 활성상태에서 동작시 실질적인 변경없이 제 1 대역폭 광을 투과시키고,
    상기 제 1 및 제 2 홀로그래픽 광학소자는 서로 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
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