KR20030037567A - 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템 - Google Patents

조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템 Download PDF

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Abstract

칼라휠 없이 칼라 화상을 구현할 수 있는 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템이 개시되어 있다.
이 개시된 조명계는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 개시된 프로젝션 시스템는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로; 상기 도파로로부터 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템{Illumination system and a projection system imploying it}
본 발명은 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 특히 칼라휠 없이 칼라 화상을 구현할 수 있는 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 종래의 프로젝션 시스템은 광원(100)과, 이 광원(100)으로부터 출사된 빔을 집속시키는 제1 릴레이 렌즈(102), 입사광을 R,G,B 삼색빔으로 분리시키는 칼라휠(105), 상기 칼라휠(105)을 통과한 빔을 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈(107), 상기 플라이 아이 렌즈(107)를 경유한 빔을 집속시키는 제2 릴레이 렌즈(110), 상기 칼라휠(105)을 통해 순차적으로 입사되는 R,G,B 삼색에 의해 칼라 화상을 형성하는 디스플레이 소자(112) 및 상기 디스플레이 소자(112)에 의해 형성된 화상을 스크린(118)으로 향하게 하는 투사렌즈계(115)를 포함하여 구성된다.
상기 광원(100)은 크세논(xenon) 램프, 금속-할로겐(metal-halide) 램프, UHP 램프 등이 사용되는데 이러한 램프는 불필요한 적외선과 자외선이 많이 방출된다. 이로 인해 많은 열이 발생됨에 따라 열을 식혀주기 위한 냉각팬이 사용되는데 이 냉각팬은 소음 발생의 원인이 된다. 또한, 램프 광원의 스팩트럼 분포를 보면 전 파장에 대하여 넓게 분포되어 있어 좁은 칼라 게멋(gamut)을 가지므로 칼라 선택의 폭이 줄고, 색순도가 불량할 뿐 아니라, 수명이 짧아 램프의 안정적인 사용이 제한되는 문제점이 있다.
한편, 종래의 프로젝션 시스템에서는 칼라 화상을 구현하기 위해 상기 칼라휠(105)을 구동 모터(미도시)에 의해 고속으로 회전시켜 R(Red),G(Green),B(Blue)를 순차적으로 상기 디스플레이 소자(112)에 조명하는 방식으로 칼라화상을 구현한다. 상기 칼라휠(105)은 R,G,B 삼색 필터가 휠 전체에 등분 배치되어, 한 화면이 형성되는 동안 카라휠이 회전하게 되고 상기 디스플레이 소자(112)의 응답 속도에 따라 상기 칼라휠(105)의 회전시 한 칼라씩 순차적으로 사용하게 되므로 2/3의 광손실이 발생된다. 또한, 바람직한 칼라 구현을 위해서 상기 칼라휠(105)의 각 칼라의 경계부분에서 소정 간격의 갭이 형성되어 있어 이 부분에서도 광손실이 야기된다.
뿐만 아니라, 상기 칼라휠(105)은 고속으로 회전하므로 소음이 발생하고 기계적인 운동으로 인해 안정성에 불리할 뿐만 아니라, 구동 모터의 기계적인 한계 때문에 일정한 속도 이상의 속도를 얻기는 어려우므로 칼라 브레이크업(breakup) 현상이 초래된다. 더욱이 칼라휠 자체의 단가가 매우 고가이므로 제조비용 상승의 일요인이 된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 소정 파장의 광을 조사하는 발광소자를 가진 조명계를 이용하여 색순도 및 칼라 게멋이 향상되고, 칼라휠 없이 칼라 화상을 구현할 수 있는 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 도파로(wave guide)를 구비하여 광빔이 단면적이 압축된 상태로 도파로를 통해 광손실 없이 안내되도록 함으로써, 부피를 줄이고 광효율을 높인 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 프로젝션 시스템의 개략적인 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명계의 정면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 제1실시예에 따른 조명계에서 사용되는 도파로의 여러 가지 실시예를 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 조명계의 개략적인 구성도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 조명계에서 사용되는 광경로 변환기의 여러 가지 실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3실시예에 따른 조명계의 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 조명계를 채용한 프로젝션 시스템의 개략적인 구성도이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10,10a,10b,10c,40...발광소자 또는 발광소자 어레이
13,43,70,70'...평행광 형성수단
15,15',75,76,77.75',76',77'...홀로그램 광소자
20,20',50,50',50",80,80'...도파로
25,26.27.28,85,85'...프리즘 어레이
30,58...광경로 변환기 30a,30b,30c...다이크로익 필터
35a,35b,35c...콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터
45,45',45"...포커싱 렌즈 48...반사면
55...제2 평행광 형성수단 60...X 프리즘
90...조명계 92...플라이 아이 렌즈
93...릴레이 렌즈 95...디스플레이 소자
97...투사렌즈 유닛 98...스크린
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명계는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자; 상기 홀로그램 광소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나 이상의 발광소자가 어레이 구조로 된 것을 특징으로 한다.
상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 한다.
상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 홀로그램 광소자는, 상기 도파로의 상부 또는 하부에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 한다.
상기 프리즘 어레이를 경유한 빔의 진행 경로를 변환하는 광경로 변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
서로 다른 파장의 빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가 수평방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광경로변환기는, 상기 프리즘 어레이를 경유한 빔을 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 다이크로익 필터인 것을 특징으로 한다.
상기 광경로변환기는, 상기 프리즘 어레이를 경유한 빔을 편광 방향 및 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터인 것을 특징으로 한다.
상기 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터는, 소정 파장의 빔에 대해 우원편광의 광을 반사시키고 좌원편광의 광을 투과시키는 제1경면과, 우원편광의 광을 투과시키고 좌원편광의 광을 반사시키는 제2경면을 가지는 것을 특징으로 한다.
서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가 소정 각도로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광경로변환기는, X프리즘 또는 X형 다이크로익 필터인 것을 특징으로 한다.
상기 발광소자 또는 발광소자 어레이, 홀로그램 광소자, 도파로가 복수층 구조로 더 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 프리즘 어레이는, 상기 도파로의 출사측 단부에 도파로와 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명계는, 서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 발광소자들; 상기 발광소자들로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하도록 된 상기 발광소자들 각각에 대응되는 홀로그램 광소자들; 상기 홀로그램 광소자들을 통해 입사된 빔을 같은 방향으로 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명계는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명계는, 소정 파장의 광빔을조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔의 단면적을 압축시키도록 된 적어도 하나 이상의 회절광학소자; 상기 회절광학소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 출사된 광빔의 단면적을 압축시키도록 된 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자; 상기 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로; 상기 도파로로부터 입사되는 광을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템는, 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자; 상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈; 상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로; 상기 도파로로부터 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 프리즘 어레이 또는 광경로 변환기로부터 출사된 빔의 세기를 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈와, 이 플라이 아이 렌즈를 통과한 빔을 상기 디스플레이 소자쪽으로 집속시키는 릴레이 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 발광소자들; 상기 발광소자들로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하도록 된 상기 발광소자들 각각에 대응되는 홀로그램 광소자들; 상기 홀로그램 광소자들을 통해 입사된 빔을 같은 방향으로 안내하는 도파로; 상기 도파로로부터 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자; 상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 조명계는 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광 소자(10)와, 상기 적어도 하나 이상의 발광 소자(10)로부터 조사된 빔의 경로를 변환하는 홀로그램 광소자(15), 상기 홀로그램 광소자(15)를 경유한 빔을 안내하는 도파로(20)를 구비한다.
상기 적어도 하나 이상의 발광소자(10)는 LED(Light Emitted Diode), LD(Laser Diode), 유기 EL(Electro Luminescent) 또는 FED(Field Emission Display) 등이 사용될 수 있다. 또한, 상기와 같은 복수개의 발광소자가 2차원적으로 배열된 어레이 구조로 사용될 수 있다. 상기 적어도 하나 이상의 발광소자 또는 발광소자 어레이(10)는 서로 다른 파장의 빔을 조사하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 레드(R) 파장의 빔을 조사하는 제1 발광소자(10a), 그린(G) 파장의 빔을 조사하는 제2 발광소자(10b) 및 블루(B) 파장의 빔을 조사하는 제3 발광소자(10c)로 구성될 수 있다.
또한, 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)로부터 조사되는 광빔을 평행하게 만들어 주는 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이와 같은 평행광 형성수단(13)이 더 구비될 수 있다. 그리고, 상기 평행광 형성수단(13)에 의해 평행하게 된 빔이 상기 도파로(20) 내에서 전반사될 수 있는 소정의 각도로 입사되도록 하는 홀로그램 광소자(15)가 구비된다. 상기 홀로그램 광소자(15)는 빔이 상기 도파로(20) 안으로 입사될 때 소정 각도로 회절되어 입사되도록 함으로써 상기 도파로(20) 내에서의 빔의 단면적이 압축되도록 한다. 즉, 상기 홀로그램 광소자(15)로 입사되는 빔의 단면적에 비해 상기 홀로그램 광소자(15)를 경유한 후 상기 도파로(20)를 통해 진행하는 빔의 단면적이 감소되었음을 알 수 있다. 이로써, 조명계의 전체적인 부피를 줄일 수 있을 뿐 아니라 광손실도 줄일 수 있다.
상기 홀로그램 광소자(15)는 상기 도파로(20)의 상부 또는 하부에 설치 가능하다. 단, 상기 홀로그램 광소자(15)를 경유하여 상기 도파로(20)의 일단부에서 출발한 빔이 도파로(20)의 하부면에서 전반사되어 상부면으로 입사될 때, 상기 홀로그램 광소자(15)로 되반사되지 않도록 회절각 또는 홀로그램의 길이를 조절하여야 한다. 한편, 상기 홀로그램 광소자(15)는 이와 동일한 기능을 하는 회절광학소자(diffractive optical element)로 대체할 수 있다.
또한, 상기 도파로(20)의 출사측 단부에는 도파로(20)를 통과해 출사된 여러방향의 빔을 한 방향으로 평행하게 해주는 프리즘 어레이(25)가 배치된다. 상기 도파로(20)를 통해 진행되는 빔은 서로 다른 방향으로 출사된 후 상기 프리즘 어레이(25)에 의해 한 방향으로 모아지면서 평행하게 진행하게 된다. 여기서는, 상기 프리즘 어레이(25)가 상기 도파로(20)와 분리되어 별도로 구비된 예를 설명하였지만, 이 밖에 상기 프리즘 어레이를 상기 도파로(20)의 출사측 단부에 일체로 형성할 수도 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 상기 도파로(20)의 출사측 단부를 소정의 각도로 기울어진 경사면(26)을 갖도록 하여 프리즘 어레이와 동일한 기능을 하도록 할 수 있다. 또는, 도 3b 및 도 3c와 같이 상기 도파로(20)의 출사측 단부를 적어도 하나 이상의 프리즘면(27)(28)을 갖도록 하여 프리즘어레이를 구성할 수 있다. 이상과 같이 상기 도파로(20)와 일체형의 프리즘어레이(26)(27)(28) 또는 분리형의 프리즘어레이(25)를 이용하여 상기 도파로(20)를 통해 여러 방향으로 진행되는 빔을 한 방향으로 평행하게 진행하도록 해 준다. 이로써, 상기 발광소자(10)로부터 조사된 빔의 단면적이 상기 홀로그램 광소자(15)와 도파로(20)에 의해 압축되어 상기 프리즘 어레이(25)(26)(27)(28)를 통과하게 된다.
더욱이, 충분한 광량을 확보하기 위해 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10)를 복수개로 구비하고 이에 대응되는 홀로그램 광소자(15')와 도파로(20')를 복수개로 구비할 수 있다. 이때, 상기 도파로(20)(20')는 이웃하는 도파로와 다른 평면에 계단형으로 배치되어 서로의 빔 진행 경로를 방해하지 않도록 한다.
한편, 상기 프리즘 어레이(25)(26)(27)(28)를 통과한 빔의 진행 경로를 변환하는 광경로변환기(30)가 더 구비될 수 있는데, 이에 대한 구체적인 예는 후술하기로 한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 조명계는, 도 5를 참조하면 상기 적어도 하나 이상의 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)와, 빔의 진행 경로를 안내하기 위한 도파로(50)와, 상기 도파로(50)의 입사측 단부쪽으로 빔을 집속하기 위한 포커싱 렌즈(45)를 구비하여 이루어진다. 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)는 전술한 바와 같이 LED(Light Emitted Diode), LD(Laser Diode), 유기 EL(Electro Luminescent) 또는 FED(Field Emission Display) 등이 사용될 수 있다.
상기 도파로(50)의 입사측 단부는 상기 포커싱 렌즈(45)에 의해 집속된 빔이 반사되어 상기 도파로(50) 내부로 전반사되도록 소정 각도로 경사지게 형성된 경사면(48)을 가진다. 바람직하게는 상기 경사면(48)은 대략 45도 각도로 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 빔이 상기 포커싱 렌즈(45)에 의해 상기 도파로(50)의 입사측 단부의 일지점에 집속되어 출발하므로 상기 도파로(50)의 두께를 더욱 최소화할 수 있다. 따라서, 상기 도파로(50)를 통해 진행되는 빔의 단면적을 더욱 압축할 수 있다.
또한, 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)는 복수개로 구비되어 일렬로 배치될 수 있다. 여기서, 상기 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이 각각에 대응되는 포커싱 렌즈(45)(45')(45")가 계단형으로 서로 다른 평면에 배치되며, 상기 포커싱 렌즈(45)(45')(45")에 의해 각각 집속된 빔은 서로 다른 평면에 배치된 도파로(50)(50')(50")를 통해 각각 안내된다. 이와 같이 하여 광량을 충분히 확보할 수 있다. 상기 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)를 일렬로 배치하되,서로 다른 파장의 빔을 조사하는 발광소자 또는 발광소자 어레이를 상기와 같은 방식으로 구성할 수도 있다.
상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)와 포커싱렌즈(45)(45')(45") 사이에 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)로부터 조사된 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 제1 평행광 형성수단(43)이 더 구비될 수 있다. 그리고, 상기 도파로(50)(50')(50")의 출사측 단부에도 도파로(50)(50')(50")를 통해 진행되어 출사된 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 제2 평행광 형성수단(55)이 구비된다. 상기 제1 및 제2 평행광 형성수단(43)(55)은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이일 수 있다. 여기에, 상기 제2 평행광 형성수단(55)을 경유한 빔의 진행 경로를 변환하기 위한 광경로변환기(58)가 더 구비될 수 있다.
도 6 내지 도 8은 상기 광경로변환기(30)(58)의 여러 가지 구체적인 예를 나탸낸 것이다. 여기서 설명되는 광경로변환기의 예는 상기 제1실시예 및 제2실시예에 동일하게 적용될 수 있으나, 상기 제1실시예에서의 도면부호를 대표적으로 사용하여 설명하기로 한다.
앞서도 설명한 바와 같이 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10)는 각각 R,G,B 파장의 빔을 조사하는 제1, 제2 및 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)로 구성될 수 있으며, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 수평 방향으로 일렬로 배치될 수 있다. 또한, 충분한 광량을 확보하기 위해 R,G,B 파장의 빔을 조사하는 제1 내지 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)를 각각 복수개로 더 구비할 수 있다. 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이를수평 방향으로 나란하게 배치하는 방법 이외에 상하 방향의 복수층 구조로 배치할 수도 있다. 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)가 복수개로 구비되는 경우 각각의 발광소자 또는 발광소자 어레이에 대응되는 홀로그램 광소자(15) 또는 포커싱 렌즈(45) 및 도파로(20)(50)가 그에 따라 복수개로 구비됨은 물론이다. 상기 복수층 구조의 경우 상기 발광소자(10), 홀로그램 광소자(15) 또는 포커싱 렌즈(45) 및 도파로(20)(50) 등이 상호 마주보면서 대칭되게 배치된다. 이러한 수평 구조 또는 복수층 구조는 각 파장에 대응되는 발광소자 또는 발광소자 어레이별로 동일한 구조로 반복되어 구성될 수 있다.
상기 광경로변환기(30)(58)는 입사광을 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 서로 다른 광경로로 입사된 광을 같은 광경로로 향하도록 한다. 상기 광경로변환기(30)(58)는 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 내지 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)로부터의 광을 각각 파장에 따라 반사 또는 투과시키도록 된 제1, 제2 및 제3 다이크로익 필터(30a)(30b)(30c)로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)로부터 R 파장의 빔이, 제2 발광소자 또는 발광소자 어레이(10b)로부터 G 파장의 빔이, 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10c)로부터 B 파장의 빔이 조사될 수 있다.
그리고, 상기 제1 다이크로익 필터(30a)는 R 파장의 빔만을 반사시키고 나머지 다른 파장의 G,B 빔은 투과시키며, 상기 제2 다이크로익 필터(30b)는 G 파장의빔만을 반사시키고 나머지 다른 파장의 R,B 빔은 투과시킨다. 또한, 상기 제3 다이크로익 필터(30c)는 B 파장의 빔은 반사시키고, 나머지 다른 파장의 R,G 빔은 투과시킨다. 따라서, 상기 프리즘어레이(25)를 통과한 빔이 상기 제1 다이크로익 필터(30a)로 입사되면, 도면상 A 방향으로 반사되어 나간다. 또한, 상기 프리즘어레이(25)를 경유한 G빔이 상기 제2 다이크로익 필터(30b)로 입사되면, 상기 제2 다이크로익 필터(30b)에 의해 반사되고 상기 제1 다이크로익 필터(30a)를 통과해 도면상 A 방향으로 직진한다. 또한, 상기 프리즘어레이(25)를 경유한 B빔이 상기 제3 다이크로익 필터(30c)로 입사되면, 상기 제3 다이크로익미러(30c)에 의해 반사되고 상기 제2 및 제1 다이크로익 필터(30b)(30a)를 통과해 도면상 A 방향으로 직진한다. 이와 같이 하여 서로 다른 경로의 R,G,B 삼색빔이 같은 경로로 진행하게 된다.
이와 달리, 상기 광경로변환기로 도 7에 도시된 바와 같이 입사광의 편광 방향에 따라 선택적으로 반사 또는 투과시키는 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35)를 이용할 수 있다. 상기 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35)는 소정 파장의 광에 대해 예를 들어, 우원편광의 광은 반사시키고, 좌원편광의 광은 투과시킴으로써 광경로를 변환시킬 수 있으며, 반대로 우원편광의 광은 투과시키고, 좌원편광의 광은 반사시킬 수 있다. 상기 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35)는 R 파장의 빔, G 파장의 빔, B 파장의 빔에 대해 각각 원편광의 편광 방향에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시키는 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35a)(35b)(35c)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35a)(35b)(35c)에는 각각 우원편광과 좌원편광의 광을 모두 사용할 수 있도록 함으로써 광효율을 향상시키기 위해 각각의 필터에 대응되는 파장에 대해 우원편광의 광을 반사시키고 좌원편광의 광을 투과시키는 제1경면(37)과, 우원편광의 광을 투과시키고 좌원편광의 광을 반사시키는 제2경면(38)이 적절히 배치되어 구비된다. 여기서, 우원편광의 광에 대해서는 +, 좌원편광에 대해서는 -로 표기하기로 한다. 예를 들어, R+는 우원편광의 R 빔을, R-는 좌원편광의 R빔을 나타낸다.
상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10)를 경유한 R,G,B 빔이 각각 상기 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35a)(35b)(35c)로 향한다, 상기 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35a)(35b)(35c)는 광이 입사되는 방향으로부터 제1 경면(37)과 제2 경면(38)이 대각선 방향으로 구비된다. 여기서, R빔의 진행 경로에 대해 살펴본다. 상기 프리즘어레이(25)를 통과한 R빔 중 우원편광의 빔(R+)이 처음에 상기 제1경면(37)을 만나면 이 제1경면(37)에 의해 반사된 후 진행 경로상에서 제2경면(38)을 만났을 때 그대로 투과되어 도면상 A' 방향으로 나아간다. 한편, R+ 빔이 처음에 상기 제2경면(38)을 만나면 이 제2경면(38)을 통과해 투과된 후에 상기 제1경면(37)에 의해 반사되어 도면상 A'방향으로 진행한다. 또한, 상기 프리즘 어레이(25)를 통과한 R빔 중 좌원편광의 빔(R-)이 처음에 상기 제1경면(37)을 만나면 이 제1경면(37)을 통해 투과되고, 진행 경로상에서 제2경면(38)을 만났을 때 반사되어 A' 방향으로 진행하는 한편, 처음에 상기 제2경면(38)을 만나면 이 제2경면(38)에 의해 반사되어 A'방향으로 향한다.
상기와 같은 작용은 G 빔의 우원편광(G+) 및 좌원편광(G-), B 빔의 우원편광(B+) 및 좌원편광(B-)에 대해 동일하게 적용되며, 결국 모두 같은 방향(A')으로 진행되도록 된다. 상기 제1, 제2 및 제3 콜레스테릭 밴드 모듈레이션필터(35a)(35b)(35c)는 각각에 대응되는 파장의 빔에 대해서만 선택적으로 투과 또는 반사 작용을 하며 다른 파장의 빔에 대해서는 편광 방향에 관계없이 모두 투과시킨다. 이와 같이 하여 우원편광의 광과 좌원편광의 광 모두를 유효하게 사용할 수 있으므로 광효율면에서 매우 유리하다.
이와 달리 상기 광경로 변환기는 도 8에 도시된 바와 같이 X 프리즘(60) 또는 X형 다이크로익 필터 필름으로 구성될 수 있다. 이때, 상기 제1, 제2 및 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)는 상기 X프리즘(60) 또는 X형 다이크로익 필터 필름을 중심으로 소정 각도로 이격되게 배치된다. 상기 X 프리즘(60)은 R,G,B 파장의 빔을 조사하는 제1, 제2 및 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c), 홀로그램 광소자(15) 및 도파로(20)에 대해 대향되게 위치된 제1, 제2 및 제3 입사면(61)(62)(63)과, 하나의 출사면(64)을 가진다. 그리고, X자형으로 교차되어 입사광을 그 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 광경로를 변환시키는 제3 및 제4 경면(60a)(60b)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제3경면(60a)은 R빔을 반사시키고 다른 파장의 G,B 빔을 투과시키는 한편, 상기 제4경면(60b)은 B빔을 반사시키고 다른 파장의 R,G 빔을 투과시킨다.
상기 제1 내지 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)로부터 각각 출사되어 상기 홀로그램 광소자(15), 도파로(20) 및 프리즘 어레이(25)(26)(27)(28)를 경유한 R,G,B 삼색빔은 각각 상기 X 프리즘(60)의 대응되는 제1 내지 제3 입사면(61)(62)(63)으로 입사된다. 이와 같이 각각 다른 경로로 입사된 R,G,B 삼색빔은 상기 제3 및 제4 경면(60a)(60b)을 통해 투과 또는 반사되어 상기 출사면(64)을 통해 같은 방향으로 진행된다.
상술한 실시예에 따라 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)를 다양하게 배치할 수 있고, 그 배치에 적합하게 광경로 변환기(30)(35)(60)를 선택하여 구성할 수 있다. 또한, 상기 실시예에서 설명된 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자(15)는 동일한 기능을 하는 적어도 하나 이상의 회절광학소자(diffractive optical element)로 대체될 수 있다. 또한, 상술한 제2실시예에에 대해서도 상기 다이크로익 필터, 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터 및 X프리즘, X형 다이크로익 필터 필름 중 어느 하나가 선택되어 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명의 제3실시예에 따르면, 도 9에 도시된 바와 같이 각각 R,G,B 삼색빔을 조사하는 제4, 제5 및 제6 발광소자 또는 발광소자 어레이(65)(66)(67)와, 상기 제4 내지 제6 발광소자 또는 발광소자 어레이(65)(66)(67)로부터 조사된 빔을 평행하게 해주는 평행광 형성수단(70)과, 상기 R,G,B 삼색빔 각각의 광경로를 소정 각도로 변환시키는 제4 내지 제6 홀로그램 광소자(75)(76)(77)와, 상기 홀로그램 광소자(75)(76)(77)를 경유하여 입사된 빔이 전반사되어 진행되도록 하는 도파로(80)와, 상기 도파로(80)의 출사측 단부에 마련된 프리즘 어레이(85)를 포함하여 구성된다.
상기 평행광 형성수단(70)은 프레넬 렌즈 어레이 또는 콜리메이팅 렌즈 어레이일 수 있다. 상기 평행광 형성수단(70)에 의해 평행하게 출사된 R,G,B 삼색빔은 각각에 대응되는 제4 내지 제6 홀로그램 광소자(75)(76)(77)를 통해 상기도파로(80) 내에서 전반사될 수 있는 각도로 입사된다. 상기 프리즘 어레이(85)는 상기 도파로(80)의 출사측 단부에 일체로 형성되어 있고, 상기 도파로(80)를 통해 서로 다른 방향으로 진행되는 빔을 한 방향으로 평행하게 출사되도록 한다. 상기 프리즘 어레이(85)는 이와 같이 상기 도파로(80)와 일체로 형성될 수 있는 한편, 앞서 설명한 바와 같이 상기 도파로(80)와 별도로 구비될 수도 있다. 또한, 충분한 광량을 확보하기 위해 발광소자 또는 발광소자 어레이(65')(66')(67')를 더 구비할 수 있다. 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(65')(66')(67')에 대응되는 평행광 형성수단(70'), 홀로그램 광소자(75')(76')(77'), 도파로(80') 및 프리즘 어레이(85')가 앞서 설명한 구조와 동일한 구조로 더 배치된다. 여기서, 상기 홀로그램 광소자(75')(76')(77')와 도파로(80')는 이웃하는 홀로그램 광소자(75)(76)(77)와 도파로(80)가 설치된 평면과 다른 평면에 배치되어 서로의 광경로가 중첩되지 않도록 한다.
상기 제3 실시예에 따르면, 상기 제4 내지 제6 발광소자 또는 발광소자 어레이 중 R,G,B 빔이 순차적으로 on-off 되어 출사됨으로써 광손실없이 칼라 화상을 형성할 수 있도록 된다. 그리고, 상기 R,G,B 삼색빔이 상기 도파로(80)를 통해 같은 경로로 진행하게 되므로 별도의 광경로 변환기를 구비할 필요가 없다.
한편, 본 발명은 상기와 같은 조명계를 채용한 프로젝션 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 조명계를 채용한 프로젝션 시스템은, 도 2 및 도 10에 도시된 바와 같이 광을 조사하는 조명계(90), 이 조명계(90)로부터 출사된 R,G,B 삼색빔을 이용하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자(95) 및 상기 디스플레이 소자(95)에 의해 형성된 화상을 스크린(98)으로 향하게 하는 투사렌즈 유닛(97)을 포함하는 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 조명계(90)는 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자(10)와, 상기 발광소자(10)로부터 출사된 광빔의 경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자(15) 및 상기 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자(15)를 통해 입사되는 입사광을 안내하는 도파로(20);를 포함하여 구성된다.
상기 조명계는 도 2 내지 도 9를 참조하여 설명한 제1 내지 제3 실시예에 따른 조명계 중 하나로 구성되며, 도 10에서 도면부호 90으로 표기된다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)는 LED(Light Emitted Diode), LD(Laser Diode), 유기 EL(Electro Luminescent) 또는 FED(Field Emission Display) 등이 사용될 수 있다. 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)는 각각 R,G,B 삼색빔을 출사하는 제1 내지 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)로 구성되며, 충분한 광량을 확보할 수 있도록 발광소자(10a)(10b)(10c), 홀로그램 광소자(15), 도파로(20) 등이 동일한 구조로 수평 방향 또는 상하 방향으로 더 구비될 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자(15)는 동일한 기능을 하는 회절광학소자로 대체될 수 있으며, 이에 의해서도 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
또한, 상기 도파로(20)를 통과하여 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해주는 프리즘 어레이(25)를 더 구비할 수 있다. 상기 프리즘 어레이(25)는 상기 도파로(20)와 별도로 구비되어 있지만, 상기 도파로(20)의 출사측 단부에 일체로 형성되는 것도 가능함은 앞서 설명한 바와 같다(도 3a 내지 도 3c 참조). 여기에 상기 프리즘 어레이(25)(26)(27)(28)를 통하여 같은 방향으로 진행되는 R,G,B 삼색빔을 균일하게 분포되도록 해주는 플라이 아이 렌즈(92)와 상기 디스플레이 소자(95)쪽으로 광을 집속시키는 릴레이 렌즈(93)가 더 구비될 수 있다. 이에, R,G,B 삼색빔을 이용하여 상기 디스플레이 소자(95)에 의해 칼라 화상을 형성한다. 상기 디스플레이 소자(95)는 화상 신호에 따라 마이크로미러의 on-off 스위칭 동작에 의해 칼라 화상을 구현하는 가동 미러 장치이거나 입사광을 편광 변조시킴으로써 칼라 화상을 구현하는 액정 표시 소자일 수 있다.
여기에, 상기 조명계(90)는 상기 프리즘 어레이(25)(26)(27)(28) 다음에 서로 다른 방향에서 입사되는 빔의 진행 경로를 변환하여 한 방향으로 합성하기 위한 광경로 변환기(30)를 더 구비할 수 있다.
상기 광경로 변환기는 앞서 설명한 바와 같이 입사광의 파장에 따라 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 R,G,B 삼색빔의 진행 경로를 변환하는 제1 내지 제3 다이크로익 필터(30a)(30b)(30c)로 구성될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(30a)(30b)(30c)를 통해 같은 방향으로 진행되는 R,G,B 삼색빔은 상기 플라이 아이 렌즈(92)와 릴레이 렌즈(93)에 의해 균일하게 집속되어 상기 디스플레이 소자(95)에 의해 칼라 화상을 형성한다.
여기서는, 상기 광경로 변환기로서 제1 내지 제3 다이크로익 필터(30a)(30b)(30c)를 사용한 예를 설명하였지만, 이외에 앞서 설명한 바와 같이 입사광의 원편광의 방향에 따라 투과 또는 반사되도록 하는 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35)를 사용할 수도 있다. 또한, 광의 파장에 따라 입사광을 반사 또는 투과시킴으로써 서로 다른 방향에서 입사되는 R,G,B 삼색빔이 같은 방향으로 진행하도록 광경로를 변환해주는 X프리즘(60) 또는 X형 다이크로익 필터를 사용할 수 있다. 이때에는 R,G,B 삼색빔을 조사하는 제1 내지 제3 발광소자 또는 발광소자 어레이(10a)(10b)(10c)가 도 8에 도시된 바와 같이 상기 X 프리즘(60) 또는 X형 다이크로익 필터를 중심으로 소정 각도를 가지고 이격되게 배치된다.
또 다른 실시예로서, 상기 조명계(90)가 도 5에 도시된 바와 같이 발광소자 또는 발광소자 어레이(40), 상기 발광소자 또는 발광소자 어레이(40)로부터 조사된 빔을 집속하는 포커싱 렌즈(45) 및 상기 포커싱 렌즈(45)로부터 집속된 빔이 전반사되도록 소정 각도로 경사진 반사면(48)을 가진 도파로(50)를 구비하여 구성될 수 있다. 그리고, 상기 도파로(50)를 통해 진행되어 출사된 빔이 평행광으로 되도록 해주는 콜리메이팅 렌즈 또는 프레넬 렌즈와 같은 평행광 형성수단(55)이 더 구비된다.
상기 평행광 형성수단(55)에 의해 평행하게 된 빔은 상기 플라이 아이 렌즈 어레이(92)에 의해 균일하게 되고, 상기 릴레이 렌즈(93)에 의해 상기 디스플레이 소자(95)로 집속된다. 여기서, 상기 평행광 형성수단(55) 다음에 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(30a)(30b)(30c), 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터(35) 또는 X 프리즘, X형 다이크로익 필터(60)와 같은 광경로 변환기가 삽입될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같으므로 이에 대해서는 자세한 설명을 생략하기로 한다.
또한, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 도 9에 도시된 바와 같이 R,G,B 삼색빔이 상기 제4 내지 제6 홀로그램 광소자(75)(76)(77)를 통해 같은 도파로(80)로 입사되어 같은 방향으로 진행되도록 된 조명계를 채용할 수 있다. 이 경우에는 R,G,B 삼색빔이 하나의 도파로(80)를 통해 같은 광경로로 진행하게 되어 있어 별도의 광경로 변환기를 구비할 필요가 없다. 따라서, 프로젝션 시스템의 전체적인 부피를 줄일 수 있다.
상기와 같은 여러 가지 실시예에 따른 조명계(90)로부터 출사되는 R,G,B 삼색빔은 상기 플라이 아이 렌즈(92)와 릴레이 렌즈(93)를 경유하여 상기 디스플레이 소자(95)에 입사되어 칼라 화상이 형성된다. 그리고, 이 칼라 화상은 상기 투사렌즈 유닛(97)에 의해 확대되어 스크린(98)에 맺힌다.
본 발명에 따른 조명계는 원하는 파장대의 좁은 스팩트럼을 갖는 광을 조사하는 발광소자 또는 발광소자 어레이를 이용하여 색순도가 향상되고, 보다 넓은 분포를 갖는 칼라 게멋을 확보할 수 있을 뿐 아니라, 홀로그램 광소자 또는 회절광학소자 및 도파로에 의해 빔의 단면적을 압축시킴으로써 조명계를 컴팩트화하고 광손실을 줄일 수 있다. 또한, 포커싱 렌즈에 의해 일지점에 집속된 빔을 도파로를 통해 진행시켜 빔의 단면적을 더욱 압축시킬 수 있으며, 종래의 램프 광원에 비해 열의 발생이 적고 수명이 연장되는 이점도 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 조명계를 채용한 프로젝션 시스템에서는 발광소자 또는 발광소자 어레이를 가진 조명계에 의한 타임 시퀀셜(time sequential) 구동이 가능하므로 칼라휠이 필요없고 칼라휠의 회전속도보다 빠른 on-off 스위칭작동이 가능하기 때문에 높은 프레임 레이트(frame rate)를 구현할 수 있으며 전력 소모도 줄일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 조명계를 채용한 프로젝션 시스템은 고선명도 및 고화질의 화면을 제공할 수 있다.

Claims (69)

  1. 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자;
    상기 홀로그램 광소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자가 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 홀로그램 광소자는,
    상기 도파로의 상부 또는 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 조명계.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이를 경유한 빔의 진행 경로를 변환하는 광경로변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  9. 제 8항에 있어서,
    서로 다른 파장의 빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가수평방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 광경로 변환기는,
    상기 프리즘 어레이를 경유한 빔을 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 다이크로익 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 광경로변환기는,
    상기 프리즘 어레이를 경유한 빔을 편광 방향 및 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터는,
    소정 파장의 빔에 대해 우원편광의 광을 반사시키고 좌원편광의 광을 투과시키는 제1경면과, 우원편광의 광을 투과시키고 좌원편광의 광을 반사시키는 제2경면을 가지는 것을 특징으로 하는 조명계.
  13. 제 8항에 있어서,
    서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가 소정 각도로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 광경로변환기는,
    X프리즘 또는 X형 다이크로익 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  15. 제 1항, 제 2항, 제 9항 및 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이, 홀로그램 광소자, 도파로가 복수층 구조로 더 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  16. 제 4항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는,
    상기 도파로의 출사측 단부에 도파로와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  17. 서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 발광소자들;
    상기 발광소자들로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하도록 된 상기 발광소자들 각각에 대응되는 홀로그램 광소자들;
    상기 홀로그램 광소자들을 통해 입사된 빔을 같은 방향으로 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 발광소자들이 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는,
    상기 도파로의 출사측 단부에 도파로와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  22. 제 19항에 있어서, 상기 홀로그램 광소자는,
    상기 도파로의 상부 또는 하부에 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  23. 제 20항 또는 제 22항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 빔을 평행광으로 만들어 주기 위한 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인것을 특징으로 하는 조명계.
  25. 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈;
    상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자가 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  27. 제 25항 또는 제 26항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 빔을 평행광으로 만들어주기 위한 제1 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 평행광으로 만들어 주는 제2 평행광 형성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  30. 제 28항 또는 제 29항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 조명계.
  31. 제 29항에 있어서,
    상기 제2 평행광 형성수단을 경유한 빔을 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 광진행 경로를 변환하는 광경로변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  32. 제 31항에 있어서,
    서로 다른 파장의 빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가 수평방향으로 일렬로 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  33. 제 32항에 있어서, 상기 광경로변환기는,
    상기 제2 평행광 형성수단을 경유한 빔을 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 다이크로익 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  34. 제 32항에 있어서, 상기 광경로변환기는,
    상기 제2 평행광 형성수단을 경유한 빔을 편광 방향 및 파장에 따라 반사 또는 투과시키는 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 콜레스테릭 밴드 모듈레이션 필터는,
    소정 파장의 빔에 대해 우원편광의 광을 반사시키고 좌원편광의 광을 투과시키는 제1경면과, 우원편광의 광을 투과시키고 좌원편광의 광을 반사시키는 제2경면을 가지는 것을 특징으로 하는 조명계.
  36. 제 31항에 있어서,
    서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 복수개의 발광소자 또는 발광소자 어레이가 소정 각도로 이격되게 배치되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  37. 제 36항에 있어서, 상기 광경로변환기는,
    X프리즘 또는 X형 다이크로익 필터인 것을 특징으로 하는 조명계.
  38. 제 25항, 제 26항, 제 32항 및 제 36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이, 포커싱 렌즈 및 도파로가 복수층 구조로 더 배치되어 충분한 광량을 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  39. 제 38항에 있어서,
    상기 복수층 구조는 대칭적인 구조로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  40. 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 회절광학소자;
    상기 회절광학소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로;를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  41. 제 40항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자는 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  42. 제 40 또는 제 41항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 조명계.
  43. 제 42항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명계.
  44. 제 43항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 주기 위한 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 조명계.
  45. 제 44항에 있어서,
    상기 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 조명계.
  46. 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 출사된 광빔의 진행 경로를 변환하는 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 홀로그램 광소자를 경유한 빔을 안내하는 도파로;
    상기 도파로로부터 입사되는 광을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  47. 제 46항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자는 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  48. 제 46항 또는 제 47항에 있어서,
    상기 발광소자는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  49. 제 48항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  50. 제 49항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는,
    상기 도파로의 출사측 단부에 도파로와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  51. 제 49항 또는 제 50항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이로부터 출사된 빔의 세기를 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈와, 이 플라이 아이 렌즈를 통과한 빔을 상기 디스플레이 소자쪽으로 집속시키는 릴레이 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  52. 제 51항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 주기 위한 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  53. 제 52항에 있어서,
    상기 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  54. 제 49항 또는 제 50항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이를 경유한 빔의 진행 경로를 변환하는 광경로변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  55. 제 54항에 있어서,
    상기 광경로변환기로부터 출사된 빔의 세기를 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈와, 이 플라이 아이 렌즈를 통과한 빔을 상기 디스플레이 소자쪽으로 집속시키는 릴레이 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  56. 소정 파장의 광빔을 조사하는 적어도 하나 이상의 발광소자;
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자로부터 조사된 빔을 집속시키는 포커싱 렌즈;
    상기 포커싱 렌즈에 의해 집속된 빔이 입사되는 소정 각도로 기울어진 입사면을 가진 도파로;
    상기 도파로로부터 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  57. 제 56항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자가 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  58. 제 57항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  59. 제 58항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이로부터 조사된 광을 평행광으로 만들어 주기 위한 제1 평행광 형성수단이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  60. 제 59항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 평행하게 해 주는 제2 평행광 형성수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  61. 제 60항에 있어서,
    상기 제2 평행광 형성수단으로부터 출사된 빔의 세기를 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈와, 이 플라이 아이 렌즈를 통과한 빔을 상기 디스플레이 소자쪽으로 집속시키는 릴레이 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  62. 제 59항 또는 제 60항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 평행광 형성수단은 콜리메이팅 렌즈 어레이 또는 프레넬 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  63. 제 61항에 있어서,
    상기 제2 평행광 형성수단과 플라이 아이 렌즈 사이에 상기 제2 평행광 형성수단을 경유한 빔을 선택적으로 투과 또는 반사시킴으로써 광진행 경로를 변환하는 광경로변환기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  64. 서로 다른 파장의 광빔을 조사하는 발광소자들;
    상기 발광소자들로부터 조사된 빔의 광경로를 변환하도록 된 상기 발광소자들 각각에 대응되는 홀로그램 광소자들;
    상기 홀로그램 광소자들을 통해 입사된 빔을 같은 방향으로 안내하는 도파로;
    상기 도파로로부터 입사되는 빔을 입력된 영상 신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 디스플레이 소자;
    상기 디스플레이 소자에 의해 형성된 화상을 스크린쪽으로 확대 투사시키는 투사 렌즈 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  65. 제 64항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 발광소자가 어레이 구조로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  66. 제 65항에 있어서,
    상기 발광소자 또는 발광소자 어레이는 LED, 레이저 다이오드, 유기 EL 및 FED 중 어느 하나로 된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  67. 제 64항 내지 66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파로를 통해 진행되어 출사된 빔을 한 방향으로 평행하게 해 주는 프리즘 어레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  68. 제 67항에 있어서, 상기 프리즘 어레이는,
    상기 도파로의 출사측 단부에 도파로와 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  69. 제 67항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이로부터 출사된 빔의 세기를 균일하게 만들어 주는 플라이 아이 렌즈와, 이 플라이 아이 렌즈를 통과한 빔을 상기 디스플레이 소자쪽으로 집속시키는 릴레이 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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