KR20070011271A - 투사 디스플레이용 결합 광원 - Google Patents

투사 디스플레이용 결합 광원 Download PDF

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KR20070011271A
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보리스 아다쉬니코브
알. 에드워드 쥬니어 잉글리쉬
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

고압 수은 원호 램프는 많은 투사 시스템의 조사원으로서 일반적으로 사용된다. 그런 램프는 출력 전력 또는 스펙트럼 중 하나가 불완전할 수 있고, 따라서 제2 광 생성기로부터의 광을 가진 램프로부터 광을 결합하는 것이 바람직하다. 제2 광 생성기는 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드와 같은 다른 수은 램프 또는 중실형 소스일 수 있다. 두 개의 광 생성기로부터 광을 결합하는 다른 방법이 설명된다. 제2 광원은 수은 광에 의해 생성된 붉은색 광을 보충하는 다수의 붉은색 LED의 배열일 수 있다. 터널 통합기는 결합 광 비임을 균질화하고 두 개의 광 생성기로부터의 광 비임 사이의 각 분리를 감소시키는데 사용될 수 있다.
결합 광 비임, 광 결합기, 광원, 이미지 디스플레이 유닛, 반사기, 광 생성기, 이미저 유닛, 편광 비임 스플리터, 발광 다이오드, 터널 통합기, 결합 출력 비임, 투사기 렌즈 유닛, 입사구, 출사구

Description

투사 디스플레이용 결합 광원{COMBINED LIGHT SOURCE FOR PROJECTION DISPLAY}
본 발명은 광학 시스템에 관한 것이고, 특히 두 개 이상의 광원을 사용하는 투사 시스템에 관한 것이다.
스크린 상에 이미지를 투사하는데 사용되는 투사 시스템은 이미지 디스플레이 유닛의 효과적인 조사를 제공하기 위해 몇몇의 다른 구성 요소를 사용한다. 통상적으로 투사 시스템은 광을 램프로부터 이미지 디스플레이 유닛까지 효과적으로 전사하기 위해 램프와 이미지 디스플레이 사이에 배치된 몇몇의 광학 요소들을 가지고 조사광을 생성하도록 램프를 사용한다. 이미지 디스플레이 유닛은 광의 입사 비임 상에 이미지를 부과하기 위해 다른 메카니즘을 사용할 수 있다. 예를 들어, 이미지 디스플레이 유닛은 사진 슬라이드(photographic slide) 및 편광(polarization)이나, 액정 또는 광에 의한 편향이나, 개별적으로 처리될 수 있는 마이크로미케니컬(micromechanical) 배열로나, 기울일 수 있는 거울로 흡수를 사용할 수 있다. 몇몇의 이미지 디스플레이 유닛은 다르게 채색된 이미지의 구성 요소가 제1 색의 비임으로 광 비임을 분리함으로써 부가되는 것을 요구하고, 제1 색 상의 분리 이미지를 부가하고 그 후 최종 이미지를 생성하도록 제1 색의 이미지를 재 결합한다.
이미지 선명도는 투사 시스템을 특징짓는 중요한 인자이다. 이미지 선명도는 램프의 밝기, 램프로부터 광을 수집하는 효율, 광 비임을 균질화하는 효율, 이미지 디스플레이 유닛에 광을 중계하는 효율 및 광 비임에 이미지를 부가하는 효율과 같은 몇몇 요소들에 의해 영향받을 수 있다. 이미지를 가능한 선명하게 형성시키는 것이 주로 바람직하다. 그러나, 투사 시스템의 범위(etendue)가 이미지의 광의 양을 한정할 때, 증가된 선명도를 위한 해법은 더 강력한 램프를 사용하는 것이다. 그 범위는 광학 시스템의 에프 수(f number)에 의해 결정된 입체각과 이미저 영역의 곱이다. 더 강력한 램프는 비싸고 대개 수명이 짧다. 또한, 더 강력한 램프는 광 수집의 기하학적 효율을 감소시키는 더 큰 원호를 갖는 경향이 있다.
상기 관점에서, 긴 수명 및 높은 광 수집 효율을 유지하고 투사 시스템을 조사할 때 사용되는 광원의 선명도를 증가시킬 필요가 있다.
또한, 높은 기하학적 광 수집 효율을 허용하는 적절한 긴 수명 및 짧은 원호 길이를 갖기 때문에, 고압 수은 원호 램프는 통상적으로 투사 시스템을 조사하는데 사용된다. 반면에, 고압 수은 원호 램프는 푸른색 및 초록색 광도는 강하지만 붉은색 광도는 상대적으로 낮은 스펙트럼을 가진 광을 생성한다. 따라서, 이미지 광의 바람직한 색 온도를 달성하기 위해 전반적인 시스템 효율을 낮추는 푸른색 및 초록색 광의 상당한 부분은 사용되지 않는다. 이미지 광 비임에 사용되지 않는 램프로부터 방출되는 푸른색 및 초록색 광의 양을 감소시킬 필요가 있다.
상기 관점에서, 본 발명의 일 특정 실시예는 광원과 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛을 포함하는 투사 시스템을 나타낸다. 광원은 제1 광을 생성하는 제1 광 생성기를 포함한다. 제1 반사기는 제1 광의 적어도 일부분을 수집하도록 배치되고 그 수집된 제1 광을 제1 방향으로 유도하도록 배치된다. 제2 광 생성기는 제2 광을 생성한다. 제2 반사기는 제2 광의 적어도 일부분을 수집하도록 배치되고 그 수집된 제2 광을 제2 방향으로 유도하도록 배치된다. 광 결합기는 결합 광 비임을 생성하도록 제1 광 및 제2 광을 결합한다. 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛은 광원으로부터 결합된 광 비임의 적어도 일부분에 의해 조사된다. 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛은 이미지 비임을 형성하도록 결합된 광 비임의 적어도 일부분 상에 이미지를 부과한다.
본 발명의 다른 실시예는 투사 시스템을 위한 광원 유닛을 나타낸다. 유닛은 제1 광을 생성하는 제1 광 생성기를 포함한다. 제1 반사기는 적어도 제1 광의 일부분을 수집하도록 배치되고 그 수집된 제1 광을 제1 방향으로 유도하도록 배치된다. 제2 광 생성기는 제2 광을 생성한다. 제2 반사기는 적어도 제2 광의 일부분을 수집하도록 배치되고 그 수집된 제2 광을 제2 방향으로 유도하도록 배치된다. 광 결합기는 결합 광 비임을 생성하도록 제1 광 및 제2 광을 결합한다.
본 발명의 다른 실시예는 투사 시스템을 위한 광원 유닛을 나타낸다. 광원 유닛은 제1 원추각을 가진 제1 광 비임을 생성하는 제1 광 생성 유닛을 포함한다. 제1 광 비임의 광은 상대적으로 넓은 스펙트럼을 가진다. 제2 광 생성 유닛은 제1 광 비임으로부터 분리된 제2 광 비임을 생성한다. 제2 광 비임은 제1 원추각과 실질적으로 동일한 제2 원추각을 가진다. 제2 광 비임의 광은 상대적으로 좁은 스펙트럼을 가진다. 광 통합기는 제1 및 제2 광 비임을 수용하도록 배치되고 결합된 출력 비임을 생성하도록 배치된다.
본 발명의 상기 요약은 본 발명의 각각의 도시된 실시예 또는 모든 실행을 설명하도록 의도되지 않는다. 다음의 도면 및 상세한 설명은 이 실시예들을 특히 더 예시한다.
본 발명은 첨부된 도면과 함께 발명의 다양한 실시예의 다음의 상세한 설명을 고려함으로서 더 확실히 이해될 수 있다.
도1은 투사 시스템의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도2는 본 발명의 원리에 따른 광원의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도3은 본 발명의 원리에 따라 도2에 도시된 한 쌍의 프리즘을 결합하는 광 비임의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도4a 내지 도4c는 본 발명의 원리에 따른 투사 시스템의 실시예의 터널 통합기 이전 및 이후의 광 비임의 계산된 점 다이어그램을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도5는 본 발명의 원리에 따른 사다리꼴의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도6은 본 발명의 원리에 따른 한 쌍의 프리즘을 결합하는 광 비임의 다른 실 시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도7a 및 도7b는 본 발명의 원리에 따른 터널 통합기의 두 개의 다른 광 생성기로부터 광을 결합하기 위한 결합기의 실시예를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도8은 고압 수은 램프 및 붉은 발광 다이오드(LED)의 표준화된 출력 광 스펙트럼을 도시하는 그래프를 나타내는 도면이다.
도9는 램프 및 LED 소스(source)로부터의 광은 본 발명의 실시예에 따른 한 쌍의 프리즘을 사용하여 결합된 투사 시스템을 위한 광원을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도10은 램프 및 LED 소스로부터의 광은 본 발명의 실시예에 따른 거울 및 터널 통합기를 사용하여 결합된 투사 시스템을 위한 광원을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도11은 본 발명의 실시예에 따른 고압 수은 램프 및 다른 수의 LED 소스에 의해 생성된 조사 광 비임의 합성 스펙트럼을 도시한다.
본 발명은 광학 시스템에 적용가능하고, 특히 액정 이미지 디스플레이 유닛을 사용하는 투사 시스템에 적용가능하다.
투사 시스템(100)의 개략적 도시는 도1에 나타낸다. 일반적 용어로, 광원(104)으로부터의 광(102)은 이미지 디스플레이 장치(106)로 유도된다. 이미지 디스플레이 장치(106)로부터의 이미지 광(108)은 스크린 상의 투사를 위해 투사 렌즈 시스템(110)을 통해 그 후 전달된다. 투사 시스템은 예를 들어, 후방 투사 텔 레비전에 주로 쓰이는 후방 투사 시스템일 수 있고, 예를 들어 전방 투사 텔레비전 및 디스플레이 시스템에 쓰이는 전방 투사 시스템일 수 있다.
도시된 실시예에서, 이미지 디스플레이 장치(106)는 관련된 반사 이미지 디스플레이 유닛(116a, 116b 및 116c)으로 유도된 각각의 세 개의 다른 제1 색(114a, 114b 및 114c), 예를 들어 붉은색, 초록색 및 푸른색의 비임으로 광(102)을 분할하는 색 분리/결합기(112)를 포함한다.
색 분리/결합기(112)는 도시된 바와 같이 x-프리즘일 수 있고 또는 필립스(Philips) 프리즘등과 같은 프리즘의 다른 구성을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, (도시되지 않음) 색 분리/결합기는 이색 분리기 및 또는 색 프리즘의 결합을 포함할 수 있다. 이런 접근은 투사 시스템(100)이 각각의 제1 색의 이미지를 형성하게 하고, 색 분리/결합기의 제1 색 이미지 결합이 스크린에 투사되는 전색 이미지를 형성하도록 한다.
다른 실시예에서, 제1 색 이미지는 동시에 형성되지 않고, 순차적으로 형성된다. 그런 시스템에, 색 분리/결합기(112)는 통상적으로 없다. 그러나, 이미지 디스플레이 장치상에 입사 이전에, 하나의 제1 색의 광이 임의의 시간에 이미지 디스플레이 장치상에 입사되도록 광은 색 필터를 통해 진행한다. 이미지 디스플레이 장치는 현재 입사광의 색에 적절한 이미지를 부과하도록 동시에 제어된다. 다른 제1 색의 이미지는 순차적으로 형성되고 스크린으로 투사된다. 색 변화의 순서가 충분히 빠른 곳에서, 관찰자의 눈은 다른 제1 색의 이미지를 통합하고 전색 이미지를 지각한다.
이미지 디스플레이 장치의 다른 타입이 사용될 수 있다. 이미지 디스플레이 장치의 하나의 샘플 타입은 사진 슬라이드이다. 이것은 색 분리를 필요로 하지 않는다. 이미지 디스플레이 장치의 다른 타입은 광에 부과된 이미지가 활발히 변하게 한다. 그런 이미지 디스플레이 장치의 예는 실리콘(LCoS) 유닛 및 마이크로미케니컬 디스플레이 상에 액정을 포함하는 액정(LCD) 유닛을 포함한다. 마이크로미케니컬 디스플레이의 일 예는 개별적으로 처리될 수 있고 기울일 수 있는 텍사스 주 플라노 텍사스 인스트루먼츠에서 제공된 DLPTM 범위 제품의 거울의 배열을 기초로 한다.
이미지 디스플레이 장치(106)는 장치를 통해 이미지 광이 전달되는 곳에서 전달될 수 있다. 도시된 바와 같이, 이미지 디스플레이 장치(106)는 이미지 광이 장치로부터 반사되는 곳에서 대신 반사될 수 있다. 이미지 디스플레이 장치(106)는 장치에 의해 반사되고 장치를 통해 전달되는 광을 사용하는 반투과형일 수 있다. 편광 비임스플리터(PBS, 118)는 입사광의 이미지를 부과하기 위해 편광 변조를 사용하는 이미지 디스플레이 장치로부터 반사된 이미지 광으로부터 들어오는 광을 분리하는데 대개 사용된다.
광(102)은 광 비임의 강도 프로파일을 더 균일하게 하는 하나 또는 그 이상의 균질기 장치(120)를 통해 진행될 수 있다. 통상적으로 사용된 균질기 장치의 일 타입은 터널 통합기이다. 터널 통합기는 일반적으로 대개 튜브 또는 로드지만 단면이 사각형으로 제한되지는 않는다. 광은 진입 구멍을 통해 통합기로 진행하고 출사구를 통해 진행해 나가기 전에 벽에서 몇 번의 반사를 겪는다. 상기 다중 반사의 효과는 입사구에서의 강도 프로파일에 대하여 출사구에서의 광의 강도 프로파일을 균일하게 한다. 광은 총 내부 반사 또는 전방면 반사를 통해 터널 통합기 내부에서 반사될 수 있다. 중공 터널 통합기는 들어오는 광을 굴절하지 않고, 따라서 내부적으로 반사하는 터널 통합기보다 더 짧은 거리로 광을 균질화할 수 있다.
램프와 같은 광원으로부터의 광은 통상적으로 편광되지 않는다. 그러나 LCD 타입 이미지 디스플레이 장치와 같은 이미지 디스플레이 장치의 몇몇 타입은 편광된 입사광에 의존한다. 광을 편광시키기 위한 한 방법은 프리(pre)-편광기 및/또는 PBS(118)를 통해 광을 단순히 통과하는 것이다. 그러나, 이것은 비효율적인 광의 50%를 잃는 결과를 초래한다. 편광 변환기(122)는 이미지 디스플레이 장치 상에 입사를 위해 편광 상태에서의 바람직한 광 비임의 굴절이 증가하도록 입사 광을 변환하는데 사용될 수 있다.
투사 시스템(100)은 장치를 통해 광을 중계하기 위한 몇몇개의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이미지 디스플레이 장치(116a 내지 116c)의 표면상에 균질기(120)의 출력 구멍의 이미지를 중계하기 위한 몇 개의 중계 렌즈(124)를 포함하는 것이 일반적이다. 이것은 투사 시스템의 효율을 증가시킨다. 이미지 디스플레이 장치(116a 내지 116c)는 예를 들어, 이미지 디스플레이 장치(116a 내지 116c)에 의해 광에 부가된 이미지를 제어하는 마이크로프로세서와 같은 제어기(130)에 연결될 수 있다.
더 높은 전력의 램프가 사용되면, 투사된 이미지는 더 밝게될 수 있다. 그 러나, 더 높은 전력의 램프는 수명이 더 짧다. 또한, 더 높은 전력의 램프는 통상적으로 더 큰 원호를 갖고, 따라서 원호로부터 이미지 디스플레이 장치까지 광을 진행시키는 효율인 기하학적 수집 효율이 감소된다. 이미지의 선명도를 증가시키기 위한 다른 접근은 두 개의 광원으로부터 광을 결합하는 것이다. 이것은 더 낮은 전력 원호 램프가 사용되게 하고, 따라서 수명 또는 기하학적 수집 효율의 감소없이 증가된 선명도를 제공하게 한다.
두 개의 다른 광 생성기로부터 광을 결합하는 광원(200)의 하나의 특정 실시예가 도2에 개략적으로 도시된다. 이 실시예에서, 광원(200)은 프리즘쌍(204)을 사용하여 두 개의 원호 램프(202a 및 202b)를 결합시킨다. 각각의 원호 램프(202a 및 202b)로부터의 광은 각각의 반사기(206a 및 206b)에 의해 프리즘쌍(204)을 향하여 수집되고 유도된다. 반사기(206a 및 206b)는 타원형 반사기일 수 있다. 프리즘쌍(204)은 대각선을 따른 갭(212)에 의해 분리된 두 개의 프리즘(208 및 210)을 포함한다. 갭(212)은 공간일 수 있다. 하나의 원호 램프(202a)는 프리즘(210)의 측면에 위치되고, 축(214)으로 도시된 램프(202a)로부터의 중심 광선은 축(216)과 각도(θ1)를 형성한다. 다른 원호 램프(202b)는 프리즘(208)의 측면에 위치되고, 축(218)으로 도시된 램프(202b)로부터의 중심 광선은 축(220)과 각도(θ2)를 형성한다.
터널 통합기와 같은 통합기(222)는 또한 축(220) 상에 있다. 제2 원호 램프(202b)로부터의 광은 프리즘(208 및 210)을 통해 실질적으로 전달되고, 제1 원호 램프(202a)로부터 광은 프리즘(210) 내부에 실질적으로 완전히 내부 반사된다. 통 합기(222)의 입사구(224)는 원호 램프(202a 및 202b) 양쪽 모두의 광을 수용한다.
프리즘쌍(204)의 작동은 각각의 원호 램프(202a 및202b)로부터의 광의 광선을 도시하는 도3을 참조로 더 자세히 이제 설명된다. 광은 일반적으로 원뿔 형상으로 타원형 반사기(206a 및 206b)로부터 프리즘쌍(204)으로 유도된다. 파선으로 도시된 램프(202a)로부터의 광(224a)은 프리즘(210)의 표면(226) 상에 입사된다. 광(224a)의 대부분은 프리즘(210) 내부에 총 내부 반사의 각도 이상으로 표면(226)에 입사되고, 광(227)으로서 통합기(222)를 향해 반사된다. 광(224a)의 일부는 총 내부 반사를 위한 각도보다 작은 각도로 표면(226) 상에 입사되고, 표면(226) 및 갭(212)을 통해 광(228)으로서 프리즘(208)으로 전달된다. 이 광(228)은 통합기(222)에 의해 수집되지 않는다.
실선으로 도시된 램프(202b)로부터의 광(224a)은 프리즘(208)의 표면(230)상에 입사된다. 광(224b)의 대부분은 프리즘(208) 내부의 총 내부 반사의 각도보다 작은 각도로 표면(230) 상에 입사되고, 표면(230)과 프리즘(210)을 통해 광(231)으로서 통합기(222)로 전달된다. 일부 광(224b)은 총 내부 반사를 위한 각도 이상의 각도로 표면(230) 상에 입사될 수 있고, 광(232)으로서 표면(230)에서 반사되고, 통합기(222)에 전달시키지 않는다. 이 광(232)은 통합기(222)로 수집되지 않는다.
따라서, 프리즘쌍(204)은 두 개의 광 생성기(202a 및 202b)로부터의 두 개의 반사기(206a 및 206b)에 의해 제어되고 프리즘쌍(204)으로 유도되는 광을 결합하는데 효과적이고 통합기(222)로 결합된 광을 유도한다. 그런 조건에서 선명도는 증가될 수 있지만, 정확하게 통합기의 입사구(224)에서 광(227 및 231)은 초점조정이 되거나 그것의 가장 높은 강도에 도달할 필요가 없음이 이해될 수 있다. 상당한 양의 빛이 통합기(222)에 들어가도록, 반사기(206a 및 206b)는 원호 램프(202a 및 202b)로부터 방출된 빛의 분산을 감소시킨다. 따라서, 광(224a 및 224b)은 영역 위로 퍼진 통합기로 유입될 수 있다. 또한, 도2에 도시된 실시예가 광 생성기로서 원호 램프를 사용하여 설명되었지만, 예를 들어 다른 타입의 램프와 같은 다른 광 생성기가 사용될 수 있음이 이해될 수 있다.
프리즘쌍(204)은 통합기의 다른 각 광 분포로 광 비임(227 및 231)의 각 결합을 본질적으로 허용한다. 이것은 각 광 분포를 나타내는 넓은 영역의 계산된 점 다이어그램 광 분포를 도시하는 도4a 내지 도4c를 참조로 설명된다. 도4a는 단일 광 생성기 및 단일 반사기로부터의 광에 대한 점 다이어그램의 계산된 도면을 나타낸다. 도4b는 프리즘쌍(204)의 결합 후에 두 개의 광 생성기(202a 및 202b)로부터의 광에 대한 점 다이어그램의 계산된 도면을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 두 개의 다른 광 생성기로부터의 광은 다른 방향으로 전달되고, 상기 두 개 사이에는 약간의 중첩이 있다. 두 개의 광 비임 사이의 계산된 각 분리는 23˚이다.
테이퍼 형성된 터널 통합기는 두 개의 광 비임 사이에 각 분리를 감소시킬 수 있다. 테이퍼 형성된 광 터널 통합기(400)의 예가 도5에 개략적으로 도시되고, 입사구(502)는 x 및 y의 치수를 가지고, 출사구(504)는 x 및 y'의 치수를 가지고, y'는 y와 같지 않다. 도시된 실시예에서, 터널 통합기(500)의 측면 및 터널의 대향 측면의 두 개는 축(506)에 대해 각도(θ)에서 위치된다. 측벽(508 및 510)이 축에 대해 평행하지 않다는 사실은 터널 통합기(500)를 통해 진행하는 광 비임의 각 크기의 감소를 야기한다. 도4c는 터널 통합기(500)를 통해 전달된 후에 두 개의 광 생성기(202a 및 202b)로부터 광의 점 다이어그램의 계산된 도면을 나타낸다. 두 개의 광 비임의 각 분리는 도4b에 도시된 것보다 상당히 작은 12˚이다. 도4b 및 4c에 나타낸 계산에서, 터널 통합기 길이는 40mm이고, 4.5mm×4.5mm의 입구 창문을 가지고, 4.5mm×7.8mm의 출구 창문을 가진 것으로 가정된다. 따라서, 축(506)에 대해 테이퍼 형성된 측면의 각도(θ)는 ±2.36˚이다.
각 분리의 감소는 터널 통합기의 각도에 의존하고, 터널 내부의 반사 횟수에 의존한다. 터널 통합기 내부와 관련된 광학 손실이 반사의 횟수에 대해 증가하기 때문에, 특정 조사 시스템을 위한 설계 기준으로서 각 분리가 감소됨에 따른 반사의 횟수 및 양이 남겨진다. 테이퍼 형성된 터널 통합기는 본 명세서에 참조로 인용된 미국 특허 제5,625,738호에 더 자세히 설명된다.
터널 통합기(500)는 중공 통합기 또는 중실 통합기일 수 있다. 또한, 입사구(502)는 사각형일 필요가 없고 출사구는 직사각형일 필요가 없지만, 서로의 형상에 따를 수 있다. 많은 투사 시스템에서, 출사구는 이미지 디스플레이 장치와 결상되고, 따라서 출사구(504)의 가로세로비는 이미지 디스플레이 장치의 가로세로비와 동일하게 되는 것이 일반적이지만, 투사 시스템의 전반적인 기하학적 광 수집 효율은 감소될 수 있다.
프리즘쌍(204)은 도6에 참조로 설명된 바와 같이, 프리즘(208 및 210)을 통해 전달된 광에 대한 반사 손실을 감소시키도록 수정될 수 있다. 인덱스 매칭 재료(612)는 광(224b)이 프리즘(208 및 210)으로부터 통해 진행하는 공기 갭(212)의 부분에 위치될 수 있다. 이 경우에, 인덱스 매칭은 재료(612)의 굴절 인덱스와 프리즘(208 및 210)의 굴절 인덱스 사이의 차이가 프리즘(208 및 210)의 굴절 인덱스와 공기의 굴절 인덱스 사이의 차이보다 적은 것을 의미한다. 결과적으로, 프리즘(208)과 공기 갭(212) 사이의 경계부에서의 반사 손실이 감소될 수 있다. 재료(612)의 굴절 인덱스가 프리즘(208 및 210)의 것과 동일하다면, 그 후 프리즘(208)으로부터 프리즘(210)으로 진행하는 광(224b)에 대한 반사 손실은 없다. 재료(612)는 프리즘(208 및 210)을 함께 유지시키도록 광학적으로 투명한 접착제일 수 있다.
프리즘(210)과 재료(612) 사이의 굴절 인덱스 차이가 충분히 큰 한, 광(224a)을 반사함에 있어 높은 효율을 유지하도록 프리즘(210)이 광(224a)을 완전히 내부 반사하는 구역의 프리즘(208 및 210) 사이의 갭(212)에서 높은 굴절 인덱스 차이를 유지하는 것이 중요하다.
도2에 참조로 설명된 접근에서, 두 개의 광 생성기에서의 광은 각 분리를 제공함으로서 결합된다. 다른 광 생성기에서의 광이 공간으로 분리되는 다른 광 생성기에서의 광을 결합하기 위한 다른 접근은 도7a에 참조로 설명된다. 제1 광 생성기로부터 파선으로 도시된 광(702)은 터널 통합기와 같은 통합기(708)의 입사구(706)로 광(702)을 반사하는 터널 반사기(704) 상에 입사된다. 실선으로 도시된 광(710)은 터닝 반사기(704)에 의해 반사됨 없이 입사구(706) 상에 바로 입사된다. 터닝 반사기(704)는 광(710)이 구멍(706) 상에 바로 입사되도록 입사구(706)의 부분을 커버하기 위해서만 연장된다. 광(702)은 입사구의 실질적으로 일부분으로 진 행하고, 광(710)은 입사구(706)의 실질적으로 다른 부분으로 진행한다.
터닝 반사기(704)는 도시된 바와 같이 전방면 반사기, 후방면 반사기, 전 내부 반사기등을 포함하는 임의의 적당한 타입의 반사기일 수 있다. 필요한 조건은 아니지만, 입사구(706)를 향해 약 90˚의 각도를 통하여 광(702)을 굽히도록 약 45˚의 각도에 위치될 수 있다.
필요하다면, 다른 광 생성기로부터 광(726, 점선으로 도시됨)을 반사하도록 도7b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 다른 터닝 반사기(704)는 입사구(706)의 전방에 위치될 수 있다. 이 경우에, 광(702), 광(710) 및 광(726)의 각각은 입사구(706)의 실질적으로 다른 부분으로 진행한다.
따라서, 도7a 및 도7b에 도시된 다른 소스로부터 광을 결합하는 접근은 비임의 각 광 분포가 중첩되거나 심지어 동일할 수 있는 반면에, 다른 비임을 위한 입사구의 다른 부분을 사용하는 것으로 유도된다. 도2 및 도3에 도시된 다른 소스로부터 빛을 결합하는 접근에서, 두 개의 소스로부터의 광 비임은 통합기까지의 입구에서 중첩되지만, 중첩되지 않는 각 분포를 갖는다. 두 개 또는 그 이상의 광 비임을 결합하기 위한 다른 접근, 예를 들어 두 개의 분리 광 비임으로부터의 광이 통합기까지의 입사구에서 비임의 부분적인 공간 중첩을 허용하고 두 개의 비임의 각 분산의 부분적인 중첩을 허용하는 방식으로 결합되는 것이 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
다른 광 생성기로부터 광을 결합하는 접근은 원호 램프, 필라멘트 램프, 다른 타입의 램프, 또한 고체 상태 광 생성기를 포함하지만 그것에 제한되지 않는 광 생성기의 다른 타입으로부터 광을 결합하는데 사용될 수 있다. 이 접근은 광이 먼저 반사적으로 수집되고 통합기로 유도되는 광 생성기로부터 광을 결합하는데 특히 유용할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 발광 다이오드(LED)로부터 방출된 광을 반사적으로 수집하고 유도하는 접근은 본 명세서에 참조로 인용된 미국 특허 출원 제10/701,201호에 더 자세히 설명된다.
다른 광 생성기로부터 광을 결합하는 광원을 위한 일 특정 사용은 다른 스펙트럼을 가진 광에 일 특정 스펙트럼을 가진 광을 추가하는 것이다. 투사 시스템은 대개 광원과 같이 고압 수은 램프를 사용한다. 이 램프의 몇몇 예는 뉴욕주 뉴욕 필립스 일렉트로닉스로부터 이용가능한 UHP®계열, 메사추세츠주 댄버스 오스람 실바니아로부터 이용가능한 램프 VIP®계열을 포함한다. 이런 램프는 통상적으로 높은 기하학적 수집 효율 및 긴 수명을 허용하는 더 짧은 원호 사이즈를 가진다. 고압 수은(HPM) 램프의 스펙트럼은 도8의 커브(802)로 도시된다. 스펙트럼은 출력 전력의 큰 일부가 특히 약 400nm 및 약 460nm 사이 스펙트럼의 푸른색 구역과, 약 540nm 및 580nm 사이 스펙트럼의 초록색/노란색 구역에 존재하는 것을 도시한다. 예를 들어 상향으로 약 600nm로부터 스펙트럼의 붉은색 구역의 출력 전력의 총 부분은 상대적으로 적다.
투사 시스템으로 투사된 이미지의 소정의 색 균형을 유지하는 것이 중요하다. 소정의 색 균형의 유지는 일반적으로 삼 패널 투사 시스템에서 다음의 단계를 포함한다. 첫째, 램프로부터의 광은 적절한 기준에 의해 결정된 색 좌표를 가진 제1 색으로 분리된다. 투사된 이미지를 위한 일반적인 일 기준은 RP 145-1999 기준이고, 이 기준은 영화 텔레비전 기술자 협회(SMPTE, Society of Motion Picture and Television Engineers)에 의해 설정된다. 이것은 색 순도의 바람직한 레벨을 제공하고, 투사 시스템에서 이색성 필터를 사용하여 달성될 수 있다. 붉은색 및 초록색 채널을 위한 정확한 순도를 얻기 위해, 노란색 광의 일부는 제거될 필요가 있다. 둘째, 각각의 이미지 디스플레이 장치를 가진 분리된 색 광 비임을 조절한 후에, 광은 재결합되고 투사된다. 이 단계에서, 푸른색, 초록색 및 붉은색 광 비임의 전력의 양은 투사된 이미지의 바람직한 색 온도를 달성하도록 조정된다. 색 온도에 추가하여, 색의 다른 유용한 측정은 흰색 포인트의 색 좌표, 즉 붉은색, 초록색 및 푸른색의 세 광선 모두의 혼합물이다.
통상적인 고압 수은 램프를 위한 색 좌표의 예는 스크린 상에 색을 혼합하기 위해 개별의 채널 및 다른 시나리오에 대해 표 I에 나타낸다. 표 I에 데이타를 고려함에 있어 만들어진 몇몇의 가정은 i)투사 시스템의 프레넬 또는 편광 손실이 없고, ii)개별 채널의 비그네팅(vignetting) 또는 어포디제이션(apodization)이 없고, iii)초록색 채널은 다른 편광을 사용하는 붉은색 및 푸른색 채널을 가진 일 편광의 광을 사용한다는 것을 포함한다. 이 마지막 가정은 푸른색 및 초록색 채널 스펙트럼의 공간 중첩을 허용하고, 따라서 전반적인 효율이 증가한다. 표 I의 첫번째 줄은 SMPTE RP 145-1999 기준과 관련된 이상화된 색 좌표(0.313, 0.329)를 나타낸다. 두번째 줄은 필립스 UHP-100 HPM 램프에 의해 방출된 광의 색 좌표(0.300, 0.304)의 실제값을 도시한다. 세번째 줄은 UHP-100 램프에 의해 생성된 광을 위한 푸른색, 초록색 및 붉은색의 세 개의 분리된 색 밴드를 위한 다른 색 좌표를 도시한다. 네번째 줄에 도시된 바와 같이, 세 개의 색 밴드 각각에 대한 일치된 중량 인자를 가정하면, 스크린 상의 흰색 광은 다섯째 줄(0.26, 0.30)에 도시된 바와 같은 색 좌표를 가진다. 스크린 상의 이 흰색 광은 첫째 줄의 흰색 SMPTE과 다른 좌표를 가진다. 일부 광이 다른 색 밴드로 광을 분리하는 공정에서 버려지기 때문에, 스크린 상의 이 흰색 광은 램프로부터 방출된 것과 색에 있어 다르다. 여섯째 줄에 도시된 중량값은 기준 값의 것과 유사하고 도7a 및 도7b에 도시된 바와 같은 색 좌표를 가진 스크린 상의 흰색 광을 야기하는 값들이다. 따라서, SMPTE 기준에 부합하는 흰색 광을 생성하기 위해, 모든 붉은색 광이 사용되는 반면, 초록색 광의 46.1%, 푸른색 광의 36.5%만이 사용된다.
표 I : HP 수은 원호 램프로부터 수정 및 수정되지 않은 광을 위한 색 좌표
푸른색 초록색 붉은색 흰색
x y x y x y x y
1. SMPTE 0.155 0.07 0.31 0.595 0.63 0.34 0.313 0.329
2. 수은원으로부터 0.300 0.304
3. 색 순도 0.147 0.081 0.326 0.59 0.638 0.346
4. 중량 인자 1 1 1
5. 스크린 상 0.26 0.30
6. 중량 인자 0.365 0.461 1
7. 스크린 상 0.313 0.329
따라서, 바람직한 색 온도를 달성하기 위해, 고압 수은 램프로부터 방출된 광의 상당한 부분이 버려진다. 고압 수은 램프가 초록색 및 푸른색 광과 비교하여 상대적으로 적은 붉은색 광을 생성하는 것이 그 이유이다. 그러므로, 일부 다른 소스로부터 붉은색 광을 가진 고압 수은 램프로부터 광을 보충하는 것이 바람직하다. 고압 수은 램프로부터의 출력에 붉은색 광을 추가하는 것은 투사된 이미지의 붉은색 광의 양을 효율적으로 증가시키므로, 바람직한 흰색 좌표를 달성하기 위해 버려질 필요가 있던 푸른색 및 초록색 광의 양이 감소된다. 결과적으로, 전반적인 시스템 효율이 증가된다.
상기 설명된 다른 광 생성기로부터 광을 결합하기 위한 다른 접근은 방출 램프로부터 광을 가진 하나 또는 그 이상의 LED로부터 붉은색 광을 결합할 때 사용될 수 있다. 붉은색 LED로부터의 광의 표준화된 스펙트럼의 예는 약 650nm에서 집중된 커브(804)로 도8에 도시된다.
방출 램프(902a) 및 LED 기반의 광원(902b)으로부터 결합된 광을 사용하는 광원(900)의 일 실시예가 도9에 개략적으로 도시된다. 광원(900)은 방출 램프(902a)와 LED 기반의 광원(902b)으로부터 광을 결합하도록 그 사이에 공기 갭(912)과 함께 프리즘(908 및 910)으로부터 형성된 프리즘쌍(904)을 도2에 도시된 것과 유사한 방식으로 사용한다.
반사기(906a)는 램프(902a)로부터 광(916)을 수집하고 예를 들어 터널 통합기와 같은 통합기(922)의 입사구(924)를 향해 광(916, 실선으로 도시됨)을 유도하도록 방출 램프(902a)와 제공된다. 광(916)은 두 개의 프리즘(906 및 908)을 통해 전달된다. LED 기반의 광원(902b)은 LED 방출기 및 통상적으로 하프볼(half ball) 렌즈를 각각 포함하는 하나 또는 그 이상의 LED 유닛을 사용한다. 렌즈는 LED와 일반적으로 관련된 반구형의 캡슐을 포함한다. LED 방출기로부터 방출된 광은 회 전 축 주위의 회전면에 부합하는 반사면을 가지는 각각의 반사기(920)에 의해 반사적으로 수집된다. 이것은 본 명세서에 참조로 인용된 미국 특허 출원 번호 제10/701,201호에 더 자세히 설명된다.
LED 기반의 광원(902b)은 각각의 반사기(920)를 가진 하나 이상의 LED 유닛(918)을 포함할 수 있다. 반사기(920)는 반사기 본체(921)의 일부를 각각 형성할 수 있다. 반사기 본체(921)는 다른 반사기(920)를 포함하는 일체형 본체로서 형성될 수 있다.
도시된 실시예는 네 개의 LED 유닛(918)을 포함하는 광원(902b)을 도시한다. 그러나, 미국 특허 출원 번호 제10/701,201호에 포함된 교시의 관점에서는 다른 갯수의 LCD 유닛이 사용될 수 있음이 이해될 수 있다. 예를 들어, 광원(902b)은 6개, 8개 또는 17개의 LED 유닛을 포함할 수 있다. 그러나, 이 예들의 사용은 광원(902b)에 사용될 수 있는 LED 유닛의 갯수를 한정하기 위한 것이 아니고, 단지 예시만의 목적으로 나타낸 것임을 이해해야 한다. LED 기반 광원(902b)으로부터의 광(926, 파선으로 도시됨)은 반사기(920)에 의해 프리즘쌍(904)으로 유도된다. 프리즘쌍(904)으로의 전달 방향은 광(926)이 프리즘(908)과 공기 갭(912) 사이의 경계부에서 통합기 입사구(924)를 향해 실질적으로 완전히 내부 반사되는 것이다. 따라서, 하나 또는 그 이상의 LED로부터의 광은 효율적으로 수집될 수 있고, 원호 램프로부터의 광과 결합될 수 있다.
도10에 개략적으로 도시된 광원(1000)에 대한 다른 접근은 LED 기반의 광원에서 생성된 비임 중 하나에 광을 가진 도7a에 대해 설명된 실시예의 일부 방식과 유사하다. 광원(1000)은 반사기(1010)에 의해 통합기(1008)의 입사구(1006)로 수집되고 유도되는 원호 램프(1002a)를 포함한다. 반사기(1010)는 타원체 또는 타원체가 아닐 수 있다.
광이 하나 또는 그 이상의 반사기(1014)에 의해 수집되고 유도되는 하나 또는 그 이상의 LED 유닛(1012)을 포함하는 LED 기반의 광원(1002b)은 통합기(1008)의 입사구(1006)로 광(1016)을 전환시키는 터닝 반사기(1018)로 광(1016)을 유도한다. 따라서, 램프(1002a)로부터의 광(1016) 및 LED 유닛(1012)으로부터의 광(1016)은 입사구(1006)의 실질적으로 다른 부분을 조사한다.
도9 및 도10에 도시된 다른 배열의 광원은 원호 램프로부터의 광을 가진 LED 유닛으로부터 광을 결합하는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, LED 기반의 광원(902b)은 그 광이 프리즘쌍(904)을 통해 전달되도록 위치될 수 있고, 원호 램프(902a)는 그 광이 프리즘쌍(904) 내부에 반사되도록 위치될 수 있다. 또한, LED 기반의 광원(1002b)은 그 광이 통합기(1008)로 바로 전달되도록 위치될 수 있고, 원호 램프(1002a)는 그 광이 통합기(1008)를 향해 터닝 반사기(1018)에 의해 전환되도록 위치될 수 있다.
도11은 몇몇의 붉은색 LED에 의해 생성된 광에 의해 증가된 수은 램프로 생성된 광의 합성 스펙트럼과 고온 수은 램프, 커브(1102)에 의해 생성된 광의 스펙트럼의 비교를 나타낸다. 수은 램프가 8개 및 17개의 LED 각각에 의해 증가될 때의 스펙트럼을 커브(1106 및 1108)가 도시하는 반면, 커브(1104)는 수은 램프가 네 개의 LED에 의해 증가될 때 계산된 스펙트럼이다. 도시된 바와 같이, 붉은색 LED 의 사용은 스펙트럼의 붉은색 부분의 광의 양을 현저히 향상시킨다. 결과적으로, 적은 초록색 및 푸른색 광은 바람직한 색 균형의 달성을 위해 버려지고, 램프로부터 방출된 광의 사용은 좀 더 효율적이다. 이것은 또한 LED의 조립체 각각에 대한 총 수집 효율을 나열하고, 수은 램프(100%)와 비교된 증가된 소스에 대한 루멘(lumen) 효율을 또한 나열한 표 II이 도시된다. LED 조립체에 대한 수집 효율은 단일 LED에 의해 방출된 총 광에 대해 표준화된다. 따라서, 수은 램프가 네 개의 LED에 의해 증가될 때, SMPTE RP 145-1999 기준에 따른 흰색 광의 총 선명도는 수은 램프만이 사용될 때보다 더 높은 14%이다.
표 II : 증가된 광원에 대한 흰색 광 효율과 다른 갯수의 LED와의 비교
LED 유닛의 수 유닛 수집 효율 균형 흰색 광에 대한 루멘 효율
0 n/a 100%
4 256% 114%
8 394% 120%
16 518% 124%
표 II에 나타낸 값은 다음의 가정을 사용하여 계산된다. 각각의 LED는 2.8mm의 반경을 가진 하프볼 렌즈 PMMA의 캡슐된 500μm×500μm의 평평한 방출 영역을 포함된다. 각각의 LED는 람베르트(lambertian) 방출기로 가정된다. LED로부터의 광은 수집된 입체각 ±22˚내에서 6.4mm×12.8mm의 직사각형 표적 영역으로 결합된다. 표 II로부터 루멘 효율은 LED의 갯수에 의해 선형적으로 증가되지 않음을 볼 수 있다. 수집 영역이 한정된 입체각을 가지고, 각각의 LED가 한정된 사이즈의 관련된 반사기를 가지는 사실에 대해 적어도 일부는 정당하다. 결과적으로, LED의 갯수가 증가됨에 따라, 표적 영역에 의해 경계가 지어진 ±22˚원뿔로 더 많은 LED를 압착시킵으로써 동일한 광 게인을 달성하는 것이 더욱 어려워진다.
본 발명은 상술된 특정 예로 한정되는 것이 아니라, 첨부된 청구 범위의 개시에 의해 발명의 모든 태양이 커버될 수 있음이 이해될 수 있다. 본 발명이 적용가능한 많은 구조뿐만 아니라 다양한 수정, 동등한 공정은 본 발명이 본 명세서를 리뷰하도로 유도된 본 기술 분야의 당업자에 쉽게 명백하다. 청구 범위는 그런 수정 및 장치를 커버하도록 의도된다.

Claims (44)

  1. 제1광을 생성하는 제1 광 생성기와 제1 광의 적어도 일부분을 수집하고 그 수집된 제1 광을 제1 방향으로 유도하도록 배치된 제1 반사기와,
    제2 광을 생성하는 제2 광 생성기와 제2 광의 적어도 일부분을 수집하고 그 수집된 제2 광을 제2 방향으로 유도하도록 배치된 제2 반사기와,
    결합 광 비임을 생성하도록 제1 광 및 제2 광을 결합하는 광 결합기를 포함하는 광원을 포함하고,
    상기 결합 광 비임의 적어도 일부분에 의해 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛이 조사되고, 상기 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛은 이미지 비임을 형성하도록 결합 광 비임의 적어도 일부분 상에 이미지를 부과하는 투사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 이미지 비임을 투사하는 투사기 렌즈 유닛을 더 포함하는 투사 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 편광 비임 스플리터를 더 포함하고,
    상기 결합 광 비임은 편광 비임 스플리터를 통해 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛 상에 입사되고, 상기 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛은 반사 이미지 디스플레이 유닛이고 반사 이미지 비임을 생성하고, 상기 반사 이미지 비임은 편광 비임 스플리터에 의해 결합 광 비임으로부터 분리되는 투사 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 결합 광 비임을 균질화하도록 광원과 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛 사이에 광 균질기 유닛을 더 포함하는 투사 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 균질기 유닛은 터널 통합기인 투사 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 터널 통합기는 광 결합기를 포함하고, 제1 및 제2 광 생성기는 제1 및 제2 광을 각각 터널 통합기로 유도하고 결합 비임은 터널 통합기로부터 나오는 투사 시스템.
  7. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛에 균질기 유닛의 출력 이미지를 중계하도록 이미지 중계 시스템을 더 포함하는 투사 시스템.
  8. 제5항에 있어서, 터널 통합기는 입사구 및 출사구를 가지고, 입사구는 출사구의 사이즈와 다른 사이즈를 가지는 투사 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 터널 통합기는 사다리꼴 터널 통합기인 투사 시스템.
  10. 제4항에 있어서, 제1 광은 제1 각 분포로 균질기 유닛으로 진입하고, 제2 광은 제1 각 분포와 실질적으로 중첩이 없는 제2 각 분포로 균질기 유닛으로 진입하 는 투사 시스템.
  11. 제4항에 있어서, 제1 광은 제1 구멍부에서 균질기 유닛의 입사구로 진입하고, 제2 광은 제1 구멍부와 다른 제2 구멍부에서 입사구로 진입하는 투사 시스템.
  12. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛은 적어도 두 개의 이미지 디스플레이 유닛을 포함하고, 다른 색 밴드의 각각의 광을 가진 적어도 두 개의 이미지 디스플레이 유닛을 조사하도록 결합 비임을 다른 색 밴드의 적어도 두 개의 비임으로 분리하도록 배치된 색 분리기를 더 포함하는 투사 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 색 분리기는 적어도 두 개의 이미지 디스플레이 유닛과 다른 색 밴드의 이미지 광을 수용하고, 투사기 렌즈 유닛에 의해 투사된 이미지 비임으로 다른 색 밴드의 이미지 광을 결합시키는 투사 시스템.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛에 의해 생성된 이미지를 제어하도록 적어도 하나의 이미지 디스플레이 유닛에 결합된 제어기를 더 포함하는 투사 시스템.
  15. 제1 광을 생성하는 제1 광 생성기와, 제1 광의 적어도 일부분을 수집하고 그 수집된 제1 광을 제1 방향으로 유도하도록 배치된 제1 반사기와,
    제2 광을 생성하는 제2 광 생성기와, 제2 광의 적어도 일부분을 수집하고 그 수집된 제2 광을 제2 방향으로 유도하도록 배치된 제2 반사기와,
    결합 광 비임을 생성하도록 제1 광 및 제2 광을 결합하는 광 결합기를 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  16. 제15항에 있어서, 제2 광 생성기는 적어도 하나의 발광 다이오드(LED)를 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  17. 제16항에 있어서, 제2 반사기는 회전 축 주위의 회전면에 부합하는 반사면을 포함하고, 적어도 하나의 LED 유닛은 회전축에 평행하지 않은 LED 축을 가진 투사 시스템용 광원 유닛.
  18. 제15항에 있어서, 제1 광 생성기는 고압 수은 램프를 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  19. 제18항에 있어서, 제2 광 생성기는 고압 수은 램프를 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  20. 제15항에 있어서, 광 결합기는 제1 및 제2 프리즘으로부터 형성된 프리즘쌍을 포함하고, 제1 광은 제1 프리즘 내부에서 실질적으로 완전히 내부 반사되고, 제 2 광은 결합 광 비임을 형성하도록 제1 및 제2 프리즘을 통해 실질적으로 전달되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  21. 제20항에 있어서, 제1 및 제2 프리즘 사이에 배치된 인덱스 매칭층을 더 포함하고, 제2 광은 인덱스 매칭층을 통해 진행하는 제1 및 제2 프리즘을 통해 실질적으로 전달되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  22. 제21항에 있어서, 인덱스 매칭층은 접착층인 투사 시스템용 광원 유닛.
  23. 제21항에 있어서, 제1 광은 굴절 인덱스 매칭층이 실질적으로 없는 표면 영역에서의 제1 프리즘 내부에 완전히 내부 반사하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  24. 제20항에 있어서, 통합기를 더 포함하고, 결합 광 비임은 통합기의 입사구에서 통합기로 진입하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  25. 제24항에 있어서, 통합기는 터널 통합기인 투사 시스템용 광원 유닛.
  26. 제25항에 있어서, 터널 통합기는 테이퍼 형성된 통합기인 투사 시스템용 광원 유닛.
  27. 제15항에 있어서, 광 결합기는 결합 반사기 및 통합기를 포함하고, 통합기는 입사구를 가지고, 결합 반사기는 통합기의 입사구 근처에 배치되고, 제1 및 제2 광 중 하나는 입사구로 전달하기 전에 결합 반사기를 반사하고, 제1 및 제2 광 중 나머지는 결합 반사기로 반사하지 않고 입사구로 전달하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  28. 제1 원뿔각을 가진 제1 광 비임을 생성하는 제1 광 생성기 유닛과,
    제1 광 비임으로부터 분리된 제2 광 비임을 생성하는 제2 광 생성기 유닛과,
    제1 및 제2 광 비임 양쪽 모두를 수용하고, 결합 출력 비임을 생성하도록 배치된 광 통합기를 포함하고,
    제1 광 비임의 광은 상대적으로 넓은 스펙트럼을 가지고, 제2 광 비임은 제1 원뿔각과 실질적으로 동일한 제2 원뿔각을 가지고, 제2 광 비임의 광은 상대적으로 좁은 스펙트럼을 가지는 투사 시스템용 광원 유닛.
  29. 제28항에 있어서, 제1 광 생성기 유닛은 수은 방출 램프를 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  30. 제28항에 있어서, 제2 광 생성기 유닛은 적어도 하나의 발광 다이오드(LED) 유닛을 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  31. 제30항에 있어서, 적어도 하나의 LED 유닛으로부터의 광은 반사기에 의해 제 2 광 비임과 같이 반사되고, 반사기는 적어도 하나의 LED 유닛의 LED 축에 평행하지 않은 회전축 주위의 회전면에 부합하는 적어도 하나의 반사면을 가지는 투사 시스템용 광원 유닛.
  32. 제28항에 있어서, 광 통합기의 입사구 근처에 배치된 제1 반사면을 더 포함하고, 제1 및 제2 광 비임 중 하나는 제1 반사면에서 반사를 통해 입사구로 유도되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  33. 제28항에 있어서, 제1 광 비임은 제1 각 분포로 광 통합기로 진입하고, 제2 광 비임은 제1 각 분포와 실질적으로 중첩되지 않는 제2 각 분포로 광 통합기 유닛으로 진입하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  34. 제28항에 있어서, 제1 광 비임은 제1 구멍부에서 광 통합기의 입사구로 진입하고, 제2 광 비임은 제1 구멍부와 다른 제2 구멍부에서 입사구로 진입하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  35. 제32항에 있어서, 제1 및 제2 프리즘을 포함하는 프리즘쌍을 더 포함하고, 제1 프리즘은 반사면을 포함하는 완전히 내부 반사하는 표면을 가지고, 제1 및 제2 광 비임 중 나머지 광은 제1 및 제2 프리즘 양쪽 모두를 통해 전달되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  36. 제32항에 있어서, 제1 및 제2 광 비임 중 나머지 광은 반사면을 통해 진행함없이 입사구로 진입하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  37. 제36항에 있어서, 반사면은 제1 거울을 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  38. 제36항에 있어서, 입사구 근처에 배치된 제2 반사면을 더 포함하고, 제1 및 제2 광 비임과 제2 광 비임 중 하나의 광은 제2 반사면을 입사구로 반사되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  39. 제28항에 있어서, 통합기는 터널 통합기인 투사 시스템용 광원 유닛.
  40. 제39항에 있어서, 터널 통합기는 테이퍼 형성된 터널 통합기인 투사 시스템용 광원 유닛.
  41. 제28항에 있어서, 결합 출력 비임을 수용하고 이미지 비임을 생성하도록 배치된 이미저 유닛과, 이미지 비임을 투사하도록 배치된 투사 렌즈 유닛을 더 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  42. 제41항에 있어서, 이미저 유닛은 적어도 하나의 반사 이미지 디스플레이 유 닛과 적어도 하나의 각각의 편광 비임 스플리터를 포함하고, 적어도 하나의 결합 출력 비임은 적어도 하나의 각각의 편광 비임 스플리터를 통해 적어도 하나의 반사 이미지 디스플레이 유닛으로 진행하고, 적어도 하나의 반사 이미지 디스플레이 유닛으로부터의 이미지 광은 적어도 하나의 각각의 편광 비임 스플리터에 의해 적어도 부분의 결합 출력 비임으로부터 분리되는 투사 시스템용 광원 유닛.
  43. 제42항에 있어서, 적어도 하나의 반사 이미지 디스플레이 유닛은 제1, 제2 및 제3 반사 이미지 디스플레이 유닛을 포함하고, 이미저 유닛은 제1, 제2 및 제3 반사 이미지 디스플레이 유닛 각각에 유도된 제1, 제2 및 제3 색 밴드로 결합 출력 비임을 분리하도록 배치된 색 분리 유닛을 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
  44. 제41항에 있어서, 적어도 하나의 이미지 디스플레이 장치에 의해 생성된 이미지를 제어하도록 이미지 유닛에서 적어도 하나의 이미지 디스플레이 장치에 결합된 제어기를 더 포함하는 투사 시스템용 광원 유닛.
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