KR20150036427A - 컴팩트 광 엔진 - Google Patents

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KR20150036427A
KR20150036427A KR1020157003215A KR20157003215A KR20150036427A KR 20150036427 A KR20150036427 A KR 20150036427A KR 1020157003215 A KR1020157003215 A KR 1020157003215A KR 20157003215 A KR20157003215 A KR 20157003215A KR 20150036427 A KR20150036427 A KR 20150036427A
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wavelength
source
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KR1020157003215A
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사이먼 차오
루이스 첸
셩위엔 바이
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마테리온 코포레이션
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Abstract

제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하여, 수광된 소스 광의 일부로부터 제2 파장 범위의 광을 생성하고, 적어도 일부의 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 중첩되지 않는 파장변환장치로서, 상기 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 반사시키고, 출력광의 적어도 일부를 상기 제1 편광과는 상이한 제2 편광으로 세팅하는 편광 변환기를 포함하는 파장변환장치; 및 상기 반사된 출력 광을 수광해서, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키는 이색성 부재(dichroic element)를 포함하는 광 엔진이 제공된다.

Description

컴팩트 광 엔진{COMPACT LIGHT ENGINE}
본 발명은 광원, 파장변환장치 및 이색성 부재(dichroic element)를 포함하는 광 엔진, 그러한 광 엔진의 작동 방법 및 광 생성 방법에 관한 것이다.
일반적인 디자인의 프로젝터용 광원들은 순차적으로 상이한 색의 광을 생성하기 위해서 형광체 휠을 사용한다. 전형적으로, 청색 레이저는 형광체 휠을 여기시켜 녹색 또는 적색 광을 생성한다. 형광체 휠은 통상적으로 여기된 청색 광을 녹색, 황색, 또는 적색으로 변환하기 위해서 다양한 타입의 형광체들을 포함하는 일부의 팬 세그멘트들(fan segments)을 구비한다.
형광체 휠은 청색 광을 변환하지 않고 그대로 통과시키기 위한 하나 이상의 갭들을 구비할 수도 있다. 반사형 형광체 휠이 종종 이용되어, 여기 광 및 방사된 광은 형광체 휠의 하나의 측면에 머문다. 다음으로 여기 광과 방사 광을 분리하기 위해 이색성(dichroic)이 이용된다.
그러한 공지된 디자인의 형광체 휠의 예를 도 1a에 도시하였다. 이러한 형광체 휠은 이색성 부재(100) 및 형광체 휠(200)을 포함한다. 형광체 휠은 디스크부(201)와 디스크부(201)를 회전시키는 모터(202)를 포함한다. 소스의 청색 광(301)은 이색성 부재(100)에 의해서 통과되고, 통과된 청색 광(302)(여기 광으로도 칭한다)은 형광체 휠(200)의 디스크(201)에 집속된다. 디스크부(201)는 형광체를 포함하는 하나 이상의 세그멘트를 구비한다. 그러한 세그멘트에 입사되는 청색 여기 광(302)은 형광체에 의해 흡수되고 변환된 광(전형적으로 녹색 또는 적색)이 방사된다. 녹색 광 또는 적색 광(303)을 추출하기 위해서, 이색성 부재(100)가 이용된다. 이색성 부재(100)는 방사된 광(303)을 반사시켜서, 반사 광(304)이 출력된다. 디스크부는 상이한 형광체들을 구비하는 다수의 세그멘트들을 가질 수 있어, 출력 광(304)은 디스크부(201)가 회전함에 따라서 상이한 색으로 차례로 제공될 수 있다.
프로젝터는 이미지를 생성하기 위해서 보통 적색, 녹색 및 청색 광을 필요로 한다. 청색 여기 광(302)에 의해서, 형광체 휠은 녹색 및 적색 출력 광(304)을 생성한다. 그러나 이러한 광 엔진의 디자인은 이색성 부재(100)가 형광체 휠(200)에 도달하기 위해서 이색성 부재(100)가 청색 광을 통과시킬 것을 요구한다. 따라서 이색성 부재(100)는 대개 수광된 어떠한 청색 광도 반사할 수 없다.
몇몇 공지된 기술들은 청색 광을 다른 방식으로 만들어낸다. 형광체 휠(200)의 디스크부(201)는 갭 세그멘트(gap segment)를 갖도록 설계된다. 갭 세그멘트는 소스 광(304)이 형광체 휠에서 반사되지 않고 통과되도록 허용하여, 소스 광(301)과 동일한 색(예를 들어, 청색 광)의 제2 출력 광(305)을 제공하도록 한다.
대안으로, 다른 공지된 디자인의 광 엔진을 도 1b에 도시하였다. 유사한 광 엔진이 미국특허 제7,070,300호에 개시되어 있다. 이러한 광 엔진은 도 1a에 도시된 광 엔진과 동일한 기능을 달성하고, 대부분 동일한 구성요소들을 이용한다. 따라서 도 1a에 도시된 동일한 특징을 지칭하기 위해서 동일한 도면 부호를 사용하였다. 그러나 도 1b 에서의 구성요소들의 배열은 도 1a에서의 배열과 비교하여 상이하다. 더욱이, 이색성 부재(101)는 도 1a의 이색성 부재(100)와 상이하다.
소스 광(301)은 이색성 부재(101)에 의해서 반사되고, 여기 광(302)은 형광체 휠(200)의 디스크(202)에 입사된다. 여기 광(302)과 상이한 색의 방사 광(304)은 이색성 부재(101)에 의해 통과된다. 다시 말해서, 소스 광(301)과 동일한 색의 광의 제공은 형광체 휠(200)의 디스크부(201)의 갭 세그멘트를 이용하여 달성된다. 이것은 소스 광(301)과 동일한 색의 제2 출력 광(305)의 제공을 허용한다.
따라서 도 1a 및 1b에 도시된 디자인에서는, 두 개의 출력 광 경로가 존재한다. 예를 들어, 하나는 녹색 및 적색 광에 대한 경로이고, 두 번째 경로는 청색 광에 대한 경로이다. 이러한 구성은 추가적인 구성요소를 필요로 하여 사이즈, 복잡성 및 비용을 증가시킨다.
이러한 배경 하에서, 본 발명은 광 엔진을 제공한다.
하나의 양상에서, 광 엔진은:
제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하여, 수광된 소스 광의 일부로부터 제2 파장 범위의 광을 생성하고, 적어도 일부의 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 중첩되지 않도록 구성된 파장변환장치로서, 상기 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 반사하도록 추가적으로 구성되고, 여기서 파장변환장치는 출력광의 적어도 일부를 상기 제1 편광과는 상이한 제2 편광으로 세팅하는 편광 변환기(polarisation converter)를 포함하는 파장변환장치; 및
상기 반사된 출력 광을 수광하도록 구성되고, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재(dichroic element)를 포함한다.
두 번째 양상에서, 상기 광 엔진은 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하도록 구성되고, 수광된 소스 광의 일부로부터 제2 파장 범위의 광을 선택적으로 생성하도록 구성되고, 상기 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 서로 상이하고, 상기 파장변환장치는 생성 광을 포함하는 출력 광을 반사하도록 추가적으로 구성되고, 여기서 상기 파장변환장치는 출력광의 적어도 일부를 상기 제1 편광과는 상이한 제2 편광으로 세팅하도록 구성되는 편광 변환기(polarisation converter)를 추가적으로 포함하는 파장변환장치; 제2 파장 범위의 광의 생성을 선택하기 위하여, 상기 파장변환장치를 이동시키는 액츄에이터를 포함하는 파장변환장치; 및 상기 반사된 출력 광을 수광하도록 구성되고, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재(dichroic element)를 포함한다. 선택적으로, 적어도 일부의 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 중첩되지 않는다. 대안의 양상에서, 본 발명은 초기 편광의 소스 광을 형광체 휠에 입사시키고, 일부의 소스 광은 상이한 색의 광으로 변환시키고, 일부의 소스 광은 색의 변화 없이 편광만 변화하도록 반사되고, 여기서 변환된 광 및 반사광은 이색성 부재에 입사되고, 이색성 부재는 반사된 소스 광을 초기 편광의 소스 광과 상이하게 진행시키도록 구성되는 이색성 부재를 포함하는 광 엔진으로 간주될 수 있다.
따라서 이색성 미러는 입사되는 광을 색에 따라서 분리할뿐만 아니라 그의 편광에 따라서도 분리한다. 그 결과, 소스 광과 동일한 색상의 출력 광은 단지 형광체 휠의 반사 세그멘트에 의해 반사된 여기 광의 편광을 변화시킴으로써 얻을 수 있다. 이렇게 함으로써 훨씬 더 컴팩트한 광 엔진을 보다 적은 복잡성과 비용으로 달성할 수 있다.
다수의 바람직하고 선택적인 특징들이 하나 또는 그 이상의 이러한 양상들에 응용될 수 있다.
바람직하게, 이색성 부재는 소스 광이 파장변환장치에 입사되게 소스 광을 진행시키도록 추가적으로 구성된다. 바람직한 구현예에 있어서, 파장변환장치는 일부의 수광된 소스 광을 반사시켜서, 출력 광은 제2 파장 범위의 생성된 광과 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 포함하도록 구성된다. 여기서, 상기 편광 변환기는 유리하게 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 제2 편광으로 세팅하도록 구성된다. 선택적으로, 제1 편광과 제2 편광은 직교한다.
유리하게, 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된다.
바람직한 구현예에서, 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제2 파장 범위의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된다. 일부 구현예에 있어서, 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광은 통과시키고, 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장 범위의 광을 반사시키도록 구성될 수 있다. 다른 구현예들에서, 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광은 반사시키고, 제2 파장 범위의 광 및 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광을 통과시키도록 구성될 수 있다.
다수의 구현예에 있어서, 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 실질적으로 중첩되지 않는다. 다음으로, 파장변환장치는 제2 파장 범위의 광을 생성하기 위한 형광체 부재(phosphor element)를 포함할 수 있다. 형광체 부재는 임의의 형태의 발광 재료(luminescent material)를 포함할 수 있다.
바람직하게, 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부위는 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성된다. 휠은 회전가능할 수 있고, 선택적으로, 휠의 회전을 위해서 모터가 제공될 수 있다. 휠은 기판으로서 디스크형 부분(disc-shaped portion)으로 형성될 수 있다. 휠의 제1 부분은 기판의 표면의 하나의 세그멘트 상에 형광체 코팅을 포함할 수 있다.
선택적으로, 파장변환장치는 일부의 수광된 소스 광으로부터 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 추가적으로 구성된다. 파장변환장치가 휠일 때, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되고, 휠 표면의 제2 부분은 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 구성될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 휠 표면의 일부는 제1 파장 범위의 광을 반사하도록 구성될 수 있다. 종래의 형광체 휠들은 여기 광이 휠을 통과하도록 하기 위해서 휠의 디스크부에 구멍을 필요로 한다. 전형적으로, 투명한 구멍(transparent aperture)은 형광체 휠 기판의 일부를 제거해서 형성된다. 이것은 휠이 회전할 때, 휠의 균형을 상실하게 한다. 광을 반사시키고 광이 편광 변환기를 통과하도록 하기 위한 기판 상의 선택적 반사 코팅을 갖는 개량된 디스크형 기판 형상이 이용된다. 유리하게, 이것은 회전시 휠의 균형을 향상시키고, 회전 용이성을 촉진한다. 형광체 휠 제조도 보다 더 쉬워진다.
바람직한 구현예에서, 광 엔진은 소스 광을 제공하도록 제공된 광원을 추가적으로 포함한다. 본 발명은 본원에 설명된 광 엔진을 포함하는 프로젝터로도 구현될 수 있다.
추가적인 양상에서, 본 발명은 파장변환장치에서 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하는 단계; 일부의 수광된 소스 광으로부터 파장변환장치에서 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위의 광을 생성하고, 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 제공하는 단계; 출력광의 적어도 일부의 편광을 제1 편광과 상이한 제2 편광으로 세팅하는 단계; 파장변환장치로부터의 출력 광을, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재로 반사시키는 단계를 포함하는 광 생성 방법에 관게한다.
또 다른 양상의 본 발명의 광 생성 방법은
파장변환장치에서 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하는 단계; 일부의 수광된 소스 광으로부터 파장변환장치에서 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위의 광을 선택적으로 생성하고, 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 제공하는 단계; 파장변환장치의 이동에 의해서 제2 파장 범위의 광의 생성을 선택하기 위해서 파장변환장치를 이동시키는 단계; 출력광의 적어도 일부의 광의 편광을 제1 편광과 상이한 제2 편광으로 세팅하는 단계; 파장변환장치로부터의 출력 광을, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재로 반사시키는 단계를 포함한다. 선택적으로, 적어도 일부의 상기 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 중첩되지 않는다.
본 발명의 다른 양상은 초기 편광의 소스 광을 이색성 부재에서 수광하여 소스 광을 형광체 휠에 입사시키는 단계; 일부의 소스 광을 형광체 휠에서 상이한 색상의 광으로 변환시키는 단계; 일부의 소스 광을 형광체 휠에서 색상 변화 없이 편광만 변하도록 반사시키는 단계; 및 변환된 광 및 반사된 광을 이색성 부재에 입사시키는 단계로서, 상기 이색성 부재는 반사된 소스 광에 초기 편광의 소스 광과 상이하게 광학적으로 영향을 미치도록 하는 단계를 포함하는 광 엔진의 작동 방법을 제공한다.
다시 말해서, 다수의 바람직한 선택적인 특징들이 하나 또는 그 이상의 본 발명의 방법에 적용될 수 있다. 더욱이, 위에서 설명한 장치의 임의의 작동을 구현하기 위한 방법 단계들도 선택적으로 제공될 수 있다.
바람직하게, 상기 방법은 이색성 부재에서 소스 광을 수광하는 단계; 및 소스 광을 이색성 부재를 이용하여 파장변환장치에 입사되도록 진행시키는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게, 출력 광은 제2 파장 범위의 생성된 광 및 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 포함하여, 출력 광을 반사시키는 단계들은 파장변환장치에서 수광된 일부의 소스 광을 이색성 부재쪽으로 반사시키는 단계를 포함한다. 선택적으로, 편광을 세팅하는 단계는 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 제2 편광으로 세팅하는 단계를 포함한다. 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광 의 광을 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성될 수 있다.
유리하게, 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제2 파장 범위의 광과 광학적으로 상이하게 영향을 미치도록 구성된다. 따라서 본 발명의 방법은 이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 통과시키는 단계 및 이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장범위의 광을 반사시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다. 대안으로, 본 발명의 방법은 이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 반사시키는 단계 및 이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장범위의 광을 통과시키는 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
바람직하게, 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 실질적으로 중첩되지 않는다. 따라서 제2 파장 범위의 광을 생성하는 단계는 선택적으로 형광체 부재를 이용하는 것을 포함한다.
바람직한 구현예에서, 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성된다.
몇몇 구현예에 있어서, 방법은 파장변환장치에서 일부의 수광된 소스 광으로부터 제3 파장 범위의 광을 생성하는 단계를 추가로 포함할 수 있고, 제3 파장 범위는 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위와 상이하다. 파장변환장치가 휠인 경우에, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되고, 휠 표면의 제2 부분은 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 구성될 수 있다. 유리하게, 일부의 휠 표면은 제1 파장 범위의 광을 반사하도록 구성될 수 있다.
본 발명은 본원에 명시적으로 개시된 구체적인 특징의 조합들로 제한되지 않고, 독립적으로 기술되고 통상의 기술자가 함께 구현할 수 있는 특징들의 임의의 조합을 포함한다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 방식으로 실시될 수 있는데, 이하에서 첨부 도면을 참조하여 예로서 다수의 실시예들을 들어 설명할 것이다 :
도 1a는 기존의 광 엔진의 제1 구현예를 도시한 것이다;
도 Ib는 기존의 광 엔진의 제2 구현예를 도시한 것이다;
도 2는 본 발명에 따른 광 엔진의 제1 구현예를 도시한 것이다:
도 3은 본 발명에 따른 광 엔진의 제2 구현예를 도시한 것이다;
도 4는 본 발명에 따른 광 엔진의 제3 구현예를 도시한 것이다; 및
도 5는 도 2, 3 및 4에 도시된 구현예 중 어느 하나의 이용 시의 이색성 부재의 샘플 반사도를 도시한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 제1 구현예의 광 엔진이 도시된다. 광 엔진은: 이색성 부재(102); 및 형광체 휠(200')을 포함한다. 형광체 휠(200')은 모터(202); 디스크부(203); 및 편광 변환기(500)를 포함한다.
제1 색(colour)의 소스 광(401)은 예를 들어, p 편광의 청색 광과 같이, 대개 편광되는, 레이저와 같은 편광 소스(polarised source)로부터 제공된다. 본원에서 직선 편광이고 방향이 지면 방향인 것을 p 편광으로 정의한다. 이와 반대로, s 편광은 지면에 수직인 편광이다.
이색성 부재(102)의 특성은 입사광의 파장에만 의존하지 않고, 입사광의 편광에도 의존한다. 예를 들어, 이색성 부재(102)는 p 편광의 청색 광을 통과시켜서, 여기광(402)을 형광체 휠(200')의 디스크부(203)에 입사시키고 집속시키도록 구성된다. 형광체 휠의 디스크부(203)는 복수의 세그멘트들을 갖는다. 복수의 세그멘트들 가운데 일부는 하나 이상의 다른 종류의 형광체들을 포함한다. 대개 청색 광인 여기 광(402)은 이들 세그멘트들에 입사되어 녹색, 황색, 적색 또는 그 밖의 다른 색의 광으로 변환된다. 이러한 면에서, 디스크부 203은 도 1a 및 도 1b에 도시된 디스크부 201과 유사하다.
이들 형광체 세그멘트들 이외에, 형광체 휠(200')의 디스크부(203)는 하나 이상의 다른 종류의 세그멘트를 갖는다. 이러한 세그멘트는 형광체를 포함하지 않는다. 대신에 이러한 세그멘트는 p 편광 광을 s 편광 관으로 반사시키는 편광 변환기(500)를 포함한다. 이러한 방식으로, 여기 광(402)은 색은 변하지 않고 편광만 변하도록 방사 광(403)과 함께 반사된다.
이색성 부재(102)는 s 편광 청색 광은 물론 디스크부(203)의 형광체에 의해서 방사된 변환된 광(403)을 반사시켜서, 최종 출력 광(404)을 형성한다. 예를 들어, 이색성 부재는 디스크부(203)의 형광체에 의해서 방사된 녹색 및 적색 광을, 이들 광들의 편광에 관계 없이 반사시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 구현예들을 설명하였으나, 통상의 기술자들은 다양한 변형 및 치환이 가능하다는 것을 이해할 것이다.
편광 변환기(500)가 반드시 회전할 필요는 없다는 것을 이해하여야 한다. 편광 변환기는 4분의 1 파장판(quarter wave plate)으로 도시되었다. 그러나 다른 변형예들도 가능하다.
도 2에 도시된 구현예에서, 편광 변환기(500)가 형광체 휠에 하나의 세그멘트로 부착되고, 형광체 휠과 함께 회전한다. 그러나 통상의 기술자들은 다른 구현예들도 가능하다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 편광 변환기(500)는 형광체 휠(200')의 디스크부(203)의 전체 면 위에 제공될 수 있다. 대안으로 편광 변환기(500)는 이색성 부재(102)와 형광체 휠(200') 사이에 삽입되는 것과 같은 형광체 휠(200')과는 별개의 구성요소로 제공될 수도 있다. 더욱이, 편광 변환기(500)는 도 3에 도시된 바와 같이, 디스크부(203)와 이색성 부재(102) 사이의 임의의 위치에 제공될 수 있다.
실제로, 편광 변환기(500)는 도 4에 도시된 바와 같이, 형광체 휠(200')의 뒤에 제공될 수 있다.
도 1a에 도시된 구현예와 마찬가지로, 형광체 휠(200')의 디스크부(203)는 갭 세그멘트들을 포함하고, 광이 이들 갭 세그멘트들을 통과할 때, 편광 변환기(500)에 의해서 편광이 변경되어 반사된다.
본 발명의 구현예들은 도 2, 3 및 4에 도시된 구현예들에 기초하지만, 도 1b에 도시된 것과 같은 타입의 장치로도 구현 가능하다는 것을 이해하여야 한다. 다시 말해서, 본 발명의 구현예들은 도 2, 3 및 4에 도시된 구현예들에 기초하지만, 이색성 부재는 소스 편광(source polarisation)의 소스 광을 반사시키지만, 변환된 파장의 광 또는 소스 광과 같은 색이지만, 변환된 편광을 갖는 광은 통과시키도록 설계될 수 있다.
이색성 부재의 샘플 반사도를 나타내는 그래프를 도 5에 도시하였다. 도 5를 참조하면, 편광된 광이 대부분의 파장 범위에서 반사되는 것을 확인할 수 있다. 그러나 이색성 부재는 색이 청색 광일 때, p 편광 청색 광은 반사하지 않도록 설계된다. 이러한 설계는, 입사광 빔의 각도가 0 (즉, 직각으로 입사되지 않으면)이 아니면, 입사면은 s 및 p 편광 광이 상이한 반사도를 갖도록 정해진다는 원칙에 기초한 것이다. 이색성 부재에 대한 다른 반사도 프로파일도 가능하다는 것은 통상의 기술자들의 이해의 범위 내이다.
광의 s 편광 및 p 편광이 예로 이용되었지만, 통상의 기술자들은 다른 편광들도 이용될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 마찬가지로, 다른 색상 조합도 다른 형광체들(또는 다른 종류의 파장 변환 재료)을 적절히 이용함으로써 이용될 수 있다. 본 발명은 형광체 휠 이외의 다른 파장변환장치들, 예컨대, 컬러 휠 또는 다른 비회전 장치들에도 응용될 수 있다. 광원이 유리하게 컴팩트한 광 엔진의 일부로 포함되지만, 광원이 제자리에 있지 않지만, 소스 광을 수광하기 위한 적당한 광학 입력(optical input)을 갖도록 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (36)

  1. 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하여, 수광된 소스 광의 일부로부터 제2 파장 범위의 광을 생성하고, 적어도 일부의 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 중첩되지 않도록 구성된 파장변환장치로서, 상기 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 반사하도록 추가적으로 구성되고, 여기서 상기 파장변환장치는 출력광의 적어도 일부를 상기 제1 편광과는 상이한 제2 편광으로 세팅하는 편광 변환기를 추가로 포함하는 파장변환장치; 및
    상기 반사된 출력 광을 수광하도록 구성되고, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재(dichroic element)를 포함하는 광 엔진.
  2. 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하여, 수광된 소스 광의 일부로부터 제2 파장 범위의 광을 선택적으로 생성하도록 구성되고, 상기 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 서로 상이한 파장변환장치로서, 상기 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 반사해서 광을 생성하도록 추가적으로 구성되고, 여기서 상기 파장변환장치는 출력광의 적어도 일부를 상기 제1 편광과는 상이한 제2 편광으로 세팅하도록 구성되는 편광 변환기(polarisation converter)를 추가적으로 포함하는 파장변환장치;
    제2 파장 범위의 광의 생성을 선택하기 위해서, 상기 파장변환장치를 이동시키는 액츄에이터; 및
    상기 반사된 출력 광을 수광하도록 구성되고, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재(dichroic element)를 포함하는 광 엔진.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 파장 범위의 적어도 일부는 제1 파장 범위와 중첩되지 않는 광 엔진.
  4. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이색성 부재는 소스 광을 파장변환장치에 입사되게 진행시키도록 추가적으로 구성되는 광 엔진.
  5. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장변환장치는 수광된 소스 광의 일부를 반사시키도록 구성되어, 출력 광은 제2 파장 범위의 생성된 광 및 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 포함하는 광 엔진. `
  6. 제5항에 있어서, 상기 편광 변환기는 제1 파장 범위의 소스 광을 제2 편광으로 세팅하도록 구성되는 광 엔진.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성되는 광 엔진.
  8. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제2 파장 범위의 광과 상이하게 진행시키도록 구성되는 광 엔진.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 통과시키고, 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장 범위의 광을 반사시키도록 구성되는 광 엔진.
  10. 제8항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 반사시키고, 제2 파장 범위의 광 및 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광을 통과시키도록 구성되는 광 엔진.
  11. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 실질적으로 중첩되지 않는 광 엔진.
  12. 제11항에 있어서, 상기 파장변환장치는 제2 파장 범위의 광을 생성하기 위한 형광체 부재(phosphor element)를 포함하는 광 엔진.
  13. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되는 광 엔진.
  14. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 파장변환장치는 수광된 소스 광의 일부로부터 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 추가적으로 구성되는 광 엔진.
  15. 제14항에 있어서, 상기 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부분이 제2 파장 범위의 광을 생성하도룩 구성되고, 휠 표면의 제2 부분은 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되는 광 엔진.
  16. 제13항 또는 제15항에 있어서, 일부의 휠 표면은 제1 파장 범위의 광을 반사하도록 구성되는 광 엔진.
  17. 초기 편광의 소스 광을 형광체 휠에 입사시키고, 소스 광의 일부는 상이한 색상의 광으로 변환되며, 소스 광의 일부는 색 변화는 없이 편광만 변하도록 반사되고, 여기서 변환된 광 및 반사된 소스 광은 이색성 부재에 입사되고, 이색성 부재는 반사된 소스 광을 초기 편광의 소스 광과 상이하게 진행시키도록 구성되는 이색성 부재를 포함하는 광 엔진.
  18. 전술한 청구항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광 엔진이 소스 광을 제공하도록 구성된 광원을 추가로 포함하는 광 엔진.
  19. 전술한 청구항들 중 어느 하나의 항의 광 엔진을 포함하는 프로젝터.
  20. 파장변환장치에서 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하는 단계;
    일부의 수광된 소스 광으로부터 파장변환장치에서 제2 파장 범위의 광을 생성하는 단계로서, 제2 파장 범위의 적어도 일부는 제1 파장 범위와 중첩되지 않고, 상기 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 제공하는 단계;
    출력 광의 적어도 일부의 편광을 제1 편광과 상이한 제2 편광으로 세팅하는 단계; 및
    파장변환장치로부터의 출력 광을, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재로 반사시키는 단계를 포함하는 광 생성 방법.
  21. 파장변환장치에서 제1 파장 범위 및 제1 편광의 소스 광을 수광하는 단계;
    일부의 수광된 소스 광으로부터 파장변환장치에서 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위의 광을 선택적으로 생성하여, 파장변환장치는 생성된 광을 포함하는 출력 광을 제공하는 단계;
    파장변환장치의 이동에 의해서 제2 파장 범위의 광의 생성을 선택하기 위해서 파장변환장치를 이동시키는 단계;
    출력광의 적어도 일부의 편광을 제1 편광과 상이한 제2 편광으로 세팅하는 단계; 및
    파장변환장치로부터의 출력 광을, 제1 편광의 광을 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성된 이색성 부재로 반사시키는 단계를 포함하는 광 생성 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제2 파장 범위의 적어도 일부는 제 1 파장 범위와 중첩되지 않는 광 생성 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법이
    이색성 부재에서 소스 광을 수광하는 단계; 및
    소스 광을 이색성 부재를 이용해서 파장변환장치에 입사되도록 진행시키는 단계를 추가적으로 포함하는 광 생성 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 출력 광이 제2 파장 범위의 생성된 광과 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 포함하여, 출력 광을 반사시키는 단계가 파장변환장치에서 수광된 일부의 소스 광을 이색성 부재쪽으로 반사시키는 단계를 포함하는 광 생성 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 편광 세팅 단계는 제1 파장 범위의 반사된 소스 광을 제2 파장 범위로 세팅하는 단계를 포함하는 광 생성 방법.
  26. 제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광과 상이하게 진행시키도록 구성되는 광 생성 방법.
  27. 제20항 내지 제26항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 이색성 부재는 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 제2 파장 범위의 광과 광학적으로 상이하게 영향을 미치도록 구성된 광 생성 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 방법은
    이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 통과시키는 단계; 및
    이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장 범위의 광을 반사시키는 단계를 추가적으로 포함하는 광 생성 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 방법이
    이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제1 편광의 광을 반사시키는 단계; 및
    이색성 부재에서 수광된 제1 파장 범위 및 제2 편광의 광 및 제2 파장 범위의 광을 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 광 생성 방법.
  30. 제20항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 파장 범위는 제1 파장 범위와 실질적으로 중첩되지 않는 광 생성 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제2 파장 범위의 광을 생성하는 단계는 형광체 부재를 이용하는 것을 포함하는 광 생성 방법.
  32. 제20항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서제, 상기 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되는 광 생성방법.
  33. 제20항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은
    파장변환장치에서 수광된 소스 광의 일부로부터 제1 파장 범위 및 제2 파장 범위와 상이한 제3 파장 범위의 광을 생성하는 단계를 추가로 포함하는 광 생성 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 파장변환장치는 휠이고, 휠 표면의 제1 부분은 제2 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되고, 휠 표면의 제2 부분은 제3 파장 범위의 광을 생성하도록 구성되는 광 생성 방법.
  35. 제32항 또는 제34항에 있어서, 휠 표면의 일부는 제1 파장 범위의 광을 반사시키도록 구성되는 광 생성 방법.
  36. 초기 편광의 소스 광을 이색성 부재에서 수광하여, 소스 광을 형광체 휠에 입사시키는 단계;
    일부의 소스 광을 형광체 휠에서 상이한 색상의 광으로 변환시키는 단계;
    일부의 소스 광을 형광체 휠에서 색상 변화 없이 편광만 변하도록 반사시키는 단계; 및
    변환된 광 및 반사된 소스 광을 이색성 부재에 입사시키는 단계로서, 상기 이색성 부재는 반사된 소스 광을 초기 편광의 소스 광과 상이하게 진행시키도록 하는 단계를 포함하는 광 엔진의 작동 방법.

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