KR20150082598A

KR20150082598A - 발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템

Info

Publication number: KR20150082598A
Application number: KR1020157015338A
Authority: KR
Inventors: 호비; 후해웅; 조량량
Original assignee: 아포트로닉스 코포레이션 리미티드
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2013-12-23
Publication date: 2015-07-15
Also published as: KR20170067905A; CN103901707B; WO2014101730A1; CN103901707A; JP6374396B2; JP2016503567A; US20160085141A1; EP2940524A4; EP2940524A1; EP2940524B1; US9612514B2

Abstract

발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템. 발광 장치(300, 400)는 광원 유닛(1)과 집속 렌즈(330, 430)를 포함한다. 광원 유닛(1)은 레이저 광 유닛(310, 410) 및 레이저 광 유닛(310, 410)에 대응하는 조준 렌즈(320, 420)를 포함한다. 레이저 광 유닛(310, 410)의 발광면은 장방형이고, 장방형의 장변을 경과한 단면 상의 레이저 광의 광 발산각은 그 단변을 경과한 단면 상의 광 발산각보다 작다. 조준 렌즈(320, 420)는 레이저 광 유닛(310, 410)으로부터의 레이저 광을 목표면에 집속시켜 소정의 광반을 형성하기 위한 것이다. 레이저 광 유닛(310, 410)은 조준 렌즈(320, 420)의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 위치하여, 소정의 광반이 소정의 길이와 폭의 비를 갖도록 한다. 본 발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템은 조절량이 적고 조립 효율이 높은 장점을 가진다.

Description

발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템{LIGHT-EMITTING DEVICE AND RELATED PROJECTION SYSTEM}

본 발명은 조명 및 표시 기술 영역에 관한 것으로서 특히 발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

레이저 광은 높은 휘도, 높은 단색성 등의 장점을 가지고 있어, 근래에 레이저 광은 조명 및 표시 기술 영역에 광범위하게 응용되고 있다.

레이저 광은 타원 가우스형으로 분포되며, 그 장축과 단축의 비율이 크며 예를 들어 10:1이다. 그러나 일부 적용 장소에서는 특정의 길이와 폭의 비를 가지는 직사각형의 광원 광반이 요구된다. 예를 들어 표시 기술 영역에서 표시 스크린의 길이와 폭의 비는 통상적으로 4:3와 16:9이므로 레이저 광을 바로 표시용 광원으로 사용할 수 없으며, 집속 렌즈를 통하여 다수의 레이저 광의 발광을 합광하여 각 레이저 광의 광반을 길이와 폭의 비가 4:3과 16:9인 광반으로 이어 맞춰야 한다.

예를 들어 도 1a와 도 1b를 참조하면, 도 1a는 종래의 프로젝션 시스템에서의 프로젝션 광원의　정면도이고, 도 1b는 도 1a에서의 형광 분말 상의 광반의 개략도이다. 도 1a와 도 1b와 같이 종래의 프로젝션 시스템에서 프로젝션　광원은 다수의 레이저 광 유닛(11), 다수의 조준 렌즈(12), 집속 렌즈(13), 형광 분말(14), 기판(15)과 모터(16)를 포함한다. 기판(15)은 모터에 고정되어 모터에 의해 회동하고, 형광 분말(14)은 기판과 동축인 고리 모양을 나타내며 기판(15)에 밀착된다. 레이저 광 유닛(11)이 방출한 레이저 광은 그에 대응되는 조준 렌즈(12)를 거쳐 집속 렌즈(13)로 조준된 후 집속 렌즈(13)를 거쳐 형광 분말(14)로 집속되어 형광 분말(14)을 여기한다. 다수의 레이저 광 유닛(11)은 8개 군으로 나뉘며, 각 군의 모든 레이저 광 유닛(11)이 방출한 레이저 광이 형광 분말(14)에서 형성한 광반은 오버랩된다. 8개 군의 레이저 광 유닛이 방출한 레이저 광은 형광 분말(14)에서 8개의 오버랩되지 않은 광반(17a)을 각각 형성하며 이 8개의 광반은 형광 분말(14, 목표면)의 직사각형 영역(17)에 겹쳐져 하나의 소정의 광반을 구성한다.

소정의 광반을 구성하기 위해서는 다수의 광반을 겹쳐야 하므로, 조립시 각 군의 레이저 광 유닛에서 레이저 광 유닛(11)과 이에 대응되는 조준 렌즈(12)중 적어도 하나를 조절하여 각 군의 레이저 광 유닛(11)이 방출한 레이저 광이 형광 분말에 형성한 광반이 각 군의 대응하는 소정의 위치에 위치하도록 해야 한다. 따라서 조립 효율에 큰 영향을 미치고 조립 원가가 상승한다.

본 발명이 주로 해결하고자 하는 기술적 과제는 적어도 조절량이 적고 조립 효율이 높은 발광 장치 및 관련 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예는 발광 장치를 제공하며, 상기 발광 장치는 광원 유닛과 집속 렌즈를 포함하고, 상기 광원 유닛은 레이저 광 유닛 및 레이저 광 유닛에 대응하는 조준 렌즈를 포함하며, 상기 레이저 광 유닛의 발광면은 장방형이고 상기 장방형의 장변을 경과한 단면 상의 광 발산각은 단변을 경과한 단면 상의 광 발산각보다 작으며, 상기 조준 렌즈는 상기 레이저 광 유닛으로부터의 레이저 광을 집속 렌즈로 조준하기 위한 것이다. 상기 집속 렌즈는 조준 렌즈로부터의 레이저 광을 목표면에 집속시켜 소정의 광반을 형성하기 위한 것이다. 레이저 광 유닛은 조준 렌즈의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 위치하여, 소정의 광반이 소정의 길이와 폭의 비를 갖도록 한다.

여기서, 발광 장치는 하나의 광원 유닛군을 포함하고 상기 광원 유닛군은 다수의 광원 유닛을 포함하며, 집속 렌즈는 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면 상의 동일한 광반 위치에 집속시켜 소정의 광반을 형성하기 위한 것이다.

상기 발광 장치는 두 개의 광원 유닛군을 포함하고 각각의 광원 유닛군은 다수의 광원 유닛을 포함하며, 집속 렌즈는 동일한 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면 상의 동일한 광반 위치로 집속시키고, 두 개의 광원 유닛군이 방출한 레이저 광을 두 개의 광반 위치로 각각 집속시켜 상기 두 개의 광반이 겹쳐져 소정의 광반을 형성하도록 한다.

여기서, 상기 발광 장치는 투과 부분과 반사 부분을 가지는 합광 장치를 더 포함하고, 두 개의 광원 유닛군에서, 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 투과 부분을 거쳐 집속 렌즈로 투과되며, 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 반사 부분을 거쳐 집속 렌즈로 반사된다.

여기서, 합광 장치는 슬릿을 구비한 반사경 또는 반사 바를 구비한 투광 시트를 포함한다.

여기서, 상기 발광 장치는 각도 조절 기구를 더 포함하며，상기 각도 조절 기구는 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광이 반사 부분에 입사하는 입사각을 변경하도록 합광 장치를 조절하기 위한 것이다.,

여기서, 레이저 광 유닛과 이에 대응하는 조준 렌즈 사이의 거리는 상기 조준 렌즈의 초점 거리보다 작다.

여기서, 상기 발광 장치는 위치 조절 기구를 더 포함하며, 조준 렌즈의 광축에서 조준 렌즈를 선형 이동시킬 수 있다.

여기서, 상기 발광 장치는 파장 전환층을 더 포함하며, 목표면은 상기 파장 전환층에 위치한다.

본 발명의 실시예는 상기 발광 장치를 포함하는 프로젝션 시스템을 더 제공한다.

종래의 기술에 비하여 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 가진다.

본 발명은 레이저 광 유닛을 조준 렌즈의 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 설치하여 레이저 광이 목표면에 소정의 길이와 폭의 비를 가지는 소정의 광반을 형성하도록 할 수 있다. 따라서 소정의 광반 하나를 이용하여 소정의 직사각형 영역 전체를 채울 경우, 하나의 군 나아가 하나의 레이저 광 유닛을 이용하여 이 하나의 소정의 광반을 형성하면 되고, 서로 오버랩되지 않는 다수의 광반을 다수 군의 레이저 광 유닛을 이용하여 형성할 필요가 없다. 따라서 종래 기술에서 각 군의 레이저 광 유닛을 조절하는 단계가 생략된다. 하나의 군의 레이저 광 유닛을 이용하여 형성한 광반이 직사각형 영역 전체를 채울 수 없어도, 디포커스시 형성되는 광반이 초점 위치에 있을 때 형성되는 광반보다 크므로 직사각형 영역 전체를 채우기 위해 필요한 광반의 수가 종래 기술에 비해 적으며, 레이저 광 유닛군의 수도 적다. 따라서 레이저 광 유닛 또는 조준 렌즈에 대한 조절량이 감소된다. 이로부터 본 발명이 적어도 조절량이 적고 조립 효율이 높은 장점을 가짐을 알 수 있다.

도 1a는 종래의 프로젝션 시스템에서의 프로젝션　광원의 정면도,
도 1b는 도 1a에서의 형광 분말 상의 광반의 개략도,
도 2a는 레이저 광 유닛이 조준 렌즈의 초점과 상기 초점으로부터 어긋난 위치에 위치한 경우의 구성 개략도,
도 2b는 도 2a에서의 레이저 광 유닛의 발광 개략도,
도 3a는 본 발명의 실시예에서의 발광 장치의 일실시예의 정면도,
도 3b는 도 3a에 도시한 실시예에서의 목표면에 형성된 광반의 개략도,
도 4a는 본 발명의 실시예에서의 발광 장치의 다른 실시예의 정면도,
도 4b는 도 4a에 도시한 실시예에서의 목표면에 형성된 광반의 개략도,
도 5a는 본 발명의 실시예에서의 발광 장치의 다른 실시예의 정면도,
도 5b는 도 5a에 도시한 실시예에서의 합광 장치의 좌측면도이다.

인용과 명확성을 위해, 하기 내용 및 도면에서 사용된 기술 명사를 아래와 같이 설명한다.

길이와 폭의 비: 타원의 장축과 단축의 비율, 또는 직사각형 영역의 길이와 폭의 비율.

레이저 광 유닛을 조준 렌즈의 초점에 놓든, 레이저 광 유닛을 조준 렌즈의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 위치에 놓든, 레이저 광 유닛이 방출한 레이저 광이 목표면에 형성한 광반의 형상은 모두 레이저 광 유닛의 발광면의 형상과 유사하다고 현재 본 분야의 연구 개발자는 일반적으로 생각하고 있다.

그러나 본 발명자는 실험에서 일부 레이저 광 유닛이 조준 렌즈의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 위치에 놓여진 경우, 레이저 광 유닛이 방출한 레이저 광이 목표면에 형성한 광반의 형상이 레이저 광 유닛이 상기 초점에 위치할 때의 광반의 형상과 다름을 발견했다. 구체적으로 도 2a를 참조하면，도 2a는 레이저 광 유닛이 조준 렌즈의 초점 및 상기 초점으로부터 어긋난 위치에 있는 경우의 구성 개략도와, 대응되는 레이저 광이 목표면에 형성한 타원 광반의 개략도이다.

도 2a와 같이, 레이저 광 유닛(210)이 마침 조준 렌즈(220)의 초점에 위치할 경우, 이때 조준 렌즈(220)가 그 광축의 위치 A에 위치하면 조준 렌즈(220)가 방출한 레이저 광이 집속 렌즈(미도시)를 거쳐 목표면에 집속되어 형성된 광반은 가늘고 긴 바형의 타원 a이다. 레이저 광 유닛(210)이 조준 렌즈(220)의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 위치에 놓일 경우, 예를 들어 조준 렌즈(220)를 레이저 광 유닛(210)으로부터 가까운 위치 B에 놓으면 조준 렌즈(220)가 방출한 레이저 광이 집속 렌즈를 거쳐 목표면에 집속되어 형성된 광반은 타원 b이며 b의 길이와 폭의 비는 a의 길이와 폭의 비보다 작다. 조준 렌즈(220)를 레이저 광 유닛(210)으로부터 더 가까운 위치 A에 놓으면 조준 렌즈(220)가 방출한 레이저 광이 집속 렌즈를 거쳐 목표면에 집속되어 형성된 광반은 타원 c이며 c의 길이와 폭의 비는 b의 길이와 폭의 비보다 작다. 또한, 광반 c는 목표면 상의 소정의 직사각형 영역(270) 전체에 거의 채워진다.

실험 통계를 거쳐 얻은 결과에 따르면, 레이저 광 유닛이 조준 렌즈의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 위치(이하 “디포커스"로 약칭함)에 놓일 경우, 목표면 상의 타원 광반의 길이와 폭의 비에 변화가 발생하는 레이저 광 유닛은 아래의 기술적 특징을 구비해야 한다. 즉, 레이저 광 유닛의 발광면이 장방형이고, 상기 장방형의 장변을 경과한 단면 상의 레이저 광의 광 발산각이 상기 장방형의 단변을 경과한 단면 상의 광 발산각보다 작아야 한다. 상기 실험 결론에 대해 발명자는 추가적인 이론 분석을 거쳐, 이와 같은 레이저 광 유닛이 목표면에 형성한 타원 광반의 길이와 폭의 비가 변화되는 원인이 구체적으로 아래와 같음을 알아냈다. 즉, 도 2b와 같이, 레이저 광 유닛(210)의 발광면이 장방형이며, 상기 장방형의 장변(211)을 경과한 단면 상의 광 발산각은 α이고，상기 장방형의 단변(212)을 경과한 단면 상의 광 발산각은 β이다. α가 β보다 작으므로, 디포커스시, 레이저 광이 분포되는 장축(213)이 레이저 광이 분포되는 단축(214)보다 더욱 빨리 커지며, 목표면 상의 타원 광반(미도시)의 단축이 장축보다 더욱 빨리 커지게 되며, 이에 따라 타원 광반의 길이와 폭의 비에 변화가 발생한다.

이로부터 알 수 있듯이, 레이저 광 유닛을 조준 렌즈의 광축에서 그 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 설치하여 목표면 상의 타원 광반의 길이와 폭의 비를 변경함으로써 소정의 길이와 폭의 비를 이룰 수 있다. 이 발견을 토대로, 본 발명자는 아래와 같은 발광 장치를 제출하였으며，상기 발광 장치는,

레이저 광 유닛 및 레이저 광 유닛에 대응하는 조준 렌즈를 포함하며, 상기 레이저 광 유닛의 발광면은 장방형이고 상기 장방형의 장변을 경과한 단면 상의 광 발산각은 단변을 경과한 단면 상의 광 발산각보다 작으며, 상기 조준 렌즈는 상기 레이저 광 유닛으로부터의 레이저 광을 집속 렌즈로 조준하기 위한 것인 광원 유닛; 및

상기 조준 렌즈로부터의 레이저 광을 목표면에 집속하여 소정의 광반을 형성하기 위한 집속 렌즈를 포함하고,

레이저 광 유닛은 그에 대응되는 조준 렌즈의 광축 상에서 그 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 위치하여, 소정의 광반이 소정의 길이와 폭의 비를 갖도록 한다.

종래의 기술에 비해, 본 발명은 레이저 광 유닛을 조준 렌즈의 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 설치하여 레이저 광이 목표면에 소정의 길이와 폭의 비를 가지는 소정의 광반을 형성하도록 할 수 있다. 따라서 소정의 광반 하나로 소정의 직사각형 영역의 전체를 채울 경우, 하나의 군 나아가 하나의 레이저 광 유닛을 이용하여 이 하나의 소정의 광반을 형성하면 되며, 서로 오버랩되지 않는 다수의 광반을 다수 군의 레이저 광 유닛을 이용하여 형성할 필요가 없다. 따라서 종래 기술에서 각 군의 레이저 광 유닛을 조절하는 단계가 생략된다. 또한, 하나의 군의 레이저 광 유닛이 형성한 광반이 직사각형 영역 전체를 채울 수 없어도, 디포커스시 형성되는 광반이 초점 위치에 있을 때 형성되는 광반보다 크므로, 직사각형 영역 전체를 채우기 위해 필요한 광반의 수가 종래 기술에 비해 적으며, 필요한 레이저 광 유닛의 군의 수도 적다. 따라서 레이저 광 유닛 또는 조준 렌즈에 대한 조절량이 감소된다. 이로부터 본 발명이 적어도 조절량이 적고 조립 효율이 높은 장점을 가짐을 알 수 있다.

이하 도면과 실시형태를 결합하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1

도 3a과 도 3b를 참조하면, 도 3a는 본 발명의 실시예에서의 발광 장치의 일실시예의 정면도이고, 도 3b는 도 3a에 도시한 실시예에서의 목표면에 형성된 광반의 개략도이다. 도 3a와 같이, 발광 장치(300)는 광원 유닛(1), 집속 렌즈(330), 파장 전환층(340)을 포함한다. 광원 유닛(1)은 레이저 광 유닛(310)과 레이저 광 유닛에 대응되는 조준 렌즈(320)를 포함한다.

레이저 광 유닛(310)은 다양한 색상을 발생하는 레이저 광 발생 디바이스일 수 있다. 예를 들어 레이저 광 유닛(310)은 남색 광, 녹색 광 또는 적색 광을 발생하는 레이저 광 다이오드일 수 있다.

각 레이저 광 유닛(310)은 모두 하나의 대응하는 조준 렌즈(320)를 가지며 상기 조준 렌즈(320)는 레이저 광 유닛(310)으로부터의 레이저 광을 집속 렌즈(330)로 조준한다. 조준 렌즈(320)는 바람직하게는 비구면 조준 렌즈이며, 이때 조준 효과가 좋다. 조준 렌즈(320)는 구면 조준 렌즈 또는 자유 곡면 조준 렌즈일 수도 있다.

본 실시예에서 발광 장치(300)는 하나의 광원 유닛군을 포함하고 상기 광원 유닛군은 다수의 광원 유닛(1)을 포함하며, 목표면은 파장 전환층(340)에 위치한다. 집속 렌즈(330)는 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면 상의 동일한 광반 위치에 집속하여 상기 소정의 광반(370a)을 형성한다. 즉 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광이 목표면에 형성한 광반은 서로 오버랩되어 소정의 광반(370a)을 형성한다. 소정의 광반(370a)은 소정의 직사각형 영역(370) 전체를 거의 채우며 그 길이와 폭의 비는 대체로 소정의 직사각형 영역의 길이와 폭의 비와 같다.

본 실시예에서, 직사각형 영역(370)은 도 1b에서 도시한 직사각형 영역(17)과 서로 같고 각 광학 소자의 배치도 도 1a에서 도시한 바와 같다. 도 1b에서 단일 광반의 길이와 폭의 비가 a:b이고 직사각형 영역(17)의 길이와 단일 광반의 길이의 비가 1.5라고 가정할 때, 본 실시예에서 디포커스 후 단일 광반이 전체 직사각형 영역(370)에 채워진다. 도 1b와 도 3b를 결합하면 알 수 있듯이, 본 실시예에서 단일 광반의 길이와 폭의 비는 (1.5a)/(6b)=a/(4b)이다. 이로부터 알 수 있듯이, 본 실시예에서 디포커스 후 단일 광반의 길이와 폭의 비는 4배 줄었다.

본 실시예에서, 각 광원 유닛이 형성한 소정의 광반 하나로 소정의 직사각형 영역 전체를 채우므로 하나의 광원 유닛 나아가 하나의 레이저 광 유닛을 이용하여 이 하나의 소정의 광반(370a)을 형성하면 되며, 서로 오버랩되지 않는 다수의 광반을 다수 군의 레이저 광 유닛을 이용하여 형성할 필요가 없다. 따라서 종래 기술에서 각 군의 레이저 광 유닛을 조절하는 단계가 생략되며 조립 효율이 향상된다.

바람직하게는, 하나의 광원 유닛군의 모든 광원 유닛(1)의 배치는 모두 일치하며 소정의 광반의 길이와 폭의 비에 따라 레이저 광 유닛(310)과 조준 렌즈(320)의 거리를 설계한 후 하나의 광원 유닛군의 모든 광원 유닛을 동일한 기판에 설치하여 하나의 광원 모듈을 형성할 수 있다. 이후 상기 광원 모듈과 집속 렌즈(330)를 조절하면 되므로 조립 작업량이 크게 줄어든다.

본 실시예에서 레이저 광 유닛(310)이 방출하는 레이저 광은 남색 광이다. 파장 전환층(340)은 형광 분말층이며 예를 들어 YAG 형광 분말이다. 상기 YAG 형광 분말은 남색 광을 흡수하여 여기되어 황색 여기 광을 방출할 수 있다. 파장 전환층(340)은 기타 파장 전환 소재를 포함할 수도 있으며 예를 들어 양자점, 형광 염료 등 파장 전환 기능을 가지는 소재를 포함할 수 있으며, 형광 분말에 한정되지 않는다. 많은 경우에 형광 분말은 흔히 분말 모양 또는 입자 모양으로서 형광 분말층을 바로 형성하기 어렵다. 이때 접착제를 사용하여 각 형광 분말 입자를 일체로 고정하여 시트층 모양을 형성할 필요가 있다. 가장 일반적인 방법은 형광 분말을 접착제에 분산시킨 후 접착제를 캐리어로 이용하여 형광 분말을 로딩하여 시트층 모양을 형성하는 것이다.

형광 분말층은 일반적으로 비교적 취약하여 부서지기 쉬우므로 발광 장치(300)가 형광 분말층(340)을 로딩하기 위한 기판(350)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 구체적으로 접착, 도포 등 방식을 이용하여 형광 분말층(340)을 기판(350)에 형성할 수 있다. 물론 형광 분말층의 강성이 충분한 조건에서, 예를 들어 형광 분말을 강성이 충분한 투명 유리에 섞어서 형성한 형광 분말층은 형광 분말층을 로딩하기 위한 기판을 설치하지 않아도 된다.

나아가, 기판(350)은 원반형을 나타내며 형광 분말층(340)은 기판(350)과 동심인 원고리 모양을 나타낸다. 그리고 발광 장치(300)는 구동 장치(360)를 더 포함하며, 상기 구동 장치(360)는 기판(350)에 고정 연결되어 기판(350)이 그 원심 주위로 회동하도록 구동하여 집속 렌즈(330)로부터의 레이저 광이 형광 분말층(340)에 형성한 소정의 광반이 원형 경로를 따라 형광 분말층에 작용하도록 함으로써, 레이저 광이 긴 시간 동안 동일 위치의 형광 분말에 작용함으로 인한 상기 형광 분말의 온도 상승의 문제점을 피할 수 있다. 쉽게 이해할 수 있듯이 구동 장치(360)와 형광 분말층(340)은 그밖의 다른 배합 방식을 사용할 수 있으며, 집속 렌즈(330)로부터의 레이저 광이 형광 분말층(340)에 형성하는 광반이 시분할로 서로 다른 위치에 작용하도록 할 수 있으면 된다. 예를 들어 형광 분말층은 띠 모양을 나타낼 수 있으며 구동 장치(360)는 기판이 왕복 운동하는 방식으로 상기 띠 모양 방향을 따라 이동하도록 구동할 수 있다.

실시예 2

발광 장치는 두 개의 광원 유닛군을 포함하여 목표면에 두 개의 서로 오버랩되지 않는 광반을 형성하고 이들 광반을 겹쳐 소정의 광반을 구성하도록 할 수도 있다. 구체적으로 도 4a와 도 4b를 참조하면, 도 4a는 본 발명의 실시예에서 발광 장치의 다른 실시예의 정면도이고, 도 4b는 도 4a에 도시한 실시예에서 목표면에 형성된 광반의 개략도이다. 도 4a에서와 같이 발광 장치(400)는 광원 유닛(1), 집속 렌즈(430), 파장 전환층(440), 기판(450)과 구동 장치(460)를 포함한다. 광원 유닛(1)은 레이저 광 유닛(410)과 레이저 광 유닛에 대응하는 조준 렌즈(420)를 포함한다.

본 실시예와 도 3a에 도시한 실시예의 상이점은 아래와 같다.

발광 장치(400)는 두 개의 광원 유닛군을 포함하고 각 광원 유닛군은 다수의 광원 유닛(1)을 포함한다. 그리고 집속 렌즈(430)는 동일한 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면상의 동일한 광반 위치에 집속시키고, 두 개의 광원 유닛군이 방출한 레이저 광을 두 개의 광반 위치(470a, 470b)에 각각 집속시키기 위한 것이다. 두 개의 광반(470a, 470b)은 겹쳐져 소정의 광반을 형성하고, 상기 소정의 광반은 소정의 직사각형 영역(470) 전체를 거의 채우며, 상기 소정의 광반의 길이와 폭의 비는 소정의 직사각형 영역의 길이와 폭의 비와 대체로 같다.

본 실시예에서 비록 하나의 광원 유닛군이 형성한 광반은 직사각형 영역 전체를 채울 수 없지만, 디포커스시 형성된 광반이 초점 위치에 위치할 때 형성된 광반보다 크므로 본 실시예는 종래의 기술에 비하여 소정의 직사각형 영역 전체를 채우기 위해 필요로 하는 광반의 수가 적고 필요한 광원 유닛군의 수도 적다. 따라서 광원 유닛군의 레이저 광 유닛 또는 조준 렌즈에 대한 조절량이 감소된다.

나아가 도 4b에서와 같이, 두 개의 광원 유닛군이 목표면에 형성한 광반은 서로 같고 부분 가장자리가 겹친다. 광반의 가장자리의 강도는 광반의 중앙보다 약하므로 두 광반의 가장자리 부분을 겹침으로써, 겹쳐 구성된 소정의 광반이 균일해지도록 할 수 있다.

두 개의 광원 유닛군이 형성하는 광반이 서로 같으므로 두 개의 광원 유닛군의 배치는 일치할 수 있으며, 두 개의 광원 유닛군을 각각 서로 다른 기판에 설치하여 두 개의 서로 같은 광원 모듈을 형성할 수 있다. 이때 두 개의 광원 모듈의 기판과 집속 렌즈 사이의 각도를 각각 조절하는 것만으로 두 개의 광원 유닛군이 목표면에 형성한 광반이 서로 다른 소정의 위치에 위치하도록 할 수 있다.

실시예 3

도 4의 실시예에 도시한 두 개의 광원 유닛군을 쉽게 조절하기 위하여 발광 장치는 투과 부분과 반사 부분을 가지는 합광 장치를 더 포함할 수 있다. 상기 두개의 광원 유닛군에서 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 투과 부분을 거쳐 집속 렌즈로 투과되고, 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 반사 부분을 거쳐 집속 렌즈로 반사되므로 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광과 함께 하나의 혼합광으로 합쳐진다. 이때 합광 장치와 집속 렌즈 사이의 각도를 조절하는 것만으로 반사 부분에 의해 반사되는 레이저 광의 각도를 조절할 수 있으며, 더 나아가 반사된 레이저 광이 목표면에 형성하는 광반과 투과된 레이저 광이 목표면에 형성하는 광반의 상대적 위치를 조절할 수 있다.

구체적으로 도 5a와 도 5b를 참조하면 도 5a는 본 발명의 실시예에서의 발광 장치의 다른 실시예의 정면도이고, 도 5b는 도 5a에 도시한 실시예에서의 합광 장치의 좌측면도이다. 도 5a에서와 같이 발광 장치(500)는 광원 유닛(1), 집속 렌즈(530), 파장 전환층(540), 기판(550)과 구동 장치(560)를 포함한다.

본 실시예와 도 4a에 도시한 실시예의 상이점은 아래와 같다.

발광 장치(500)는 합광 장치(580)를 더 포함한다. 도 5b에서와 같이 합광 장치(580)는 슬릿(581)을 가지는 반사경이다. 두 개의 광원 유닛군에서 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 슬릿(581)을 거쳐 집속 렌즈(530)로 투과되고, 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 반사경의 슬릿 이외의 부분을 거쳐 집속 렌즈(530)로 반사된다. 따라서 두 개의 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 하나의 혼합광으로 합쳐진다. 상기한 분석과 같이, 이때 반사경(580)과 집속 렌즈(530) 간의 각도를 조절하는 것만으로 두 개의 광반이 적절하게 겹쳐져 소정의 광반이 형성하도록 제어할 수 있다. 또한 반사경(580)을 통하여 두 개의 광원 유닛군이 방출한 레이저 광을 합광하고, 두 개의 광원 유닛군의 합광 광반을 압축할 수도 있다.

쉽게 이해할 수 있듯이, 기타 실시예에서 합광 장치는 반사 바를 구비하는 투광 시트일 수도 있다. 이때 두 개의 광원 유닛군에서 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 반사 바를 거쳐 집속 렌즈로 반사되고, 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 투광 시트의 반사 바 이외의 부분을 거쳐 집속 렌즈로 투과된다.

더 나아가 발광 장치는 각도 조절 기구를 더 포함할 수 있으며，상기 각도 조절 기구는 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광이 합광 장치의 반사 부분에 입사하는 입사각을 변경하도록 합광 장치를 조절하기 위한 것이다. 예를 들어 각도 조절 기구는 반사경(580)을 회전시켜 반사경(580)의 반사 부분에 입사하는 레이저 광의 입사각을 변경할 수 있으며, 이로써 사용자가 수요의 변화에 따라 목표면에서 두 개의 광반이 겹쳐져 구성되는 광반을 적시에 변경하는데 유리하다.

이상 각 실시예에서 어떻게 디포커스 하는지에 대해 구체적으로 설명하지 않았다. 바람직하게는, 조준 렌즈의 위치를 이상적인 조준 위치(즉, 레이저 광 유닛이 조준 렌즈의 초점에 위치하도록 하는 위치)로부터 레이저 광 유닛의 방향으로 이동시킨다. 즉, 레이저 광 유닛과 이에 대응하는 조준 렌즈 사이의 거리를 상기 조준 렌즈의 초점 거리보다 작도록 한다. 이때 조준 렌즈가 수집하는 광의 각도가 더 크고 광 이용율이 높다. 디포커스 거리가 너무 크면 부적절하며 바람직하게는 디포커스 후의 조준 렌즈의 위치와 이상적인 조준 위치 사이의 거리는 0.5mm 이하이다.

더 나아가 발광 장치는 위치 조절 기구를 더 포함할 수 있으며, 조준 렌즈의 광축에서 조준 렌즈를 선형 이동시킬 수 있어, 사용자가 수요의 변화에 따라 레이저 광 유닛이 방출한 레이저 광이 목표면에 형성하는 광반의 길이와 폭의 비를 적시에 변경하는데 유리하다.

본 명세서에서 각 실시예는 점진적 방식으로 설명하였으며, 각 실시예에서 중점적으로 설명한 것은 모두 기타 실시예와 서로 다른 점이며, 각 실시예 사이에서 서로 같거나 유사한 부분은 서로 참조하면 된다.

본 발명에 따른 실시예는 프로젝션 시스템을 더 제공하며, 상기 프로젝션 시스템은 발광 장치를 포함하며，상기 발광 장치는 상기 각 실시예에서의 구성과 기능을 구비할 수 있다. 상기 프로젝션 시스템은 다양한 프로젝션 기술, 예를 들어 액정 디스플레이(LCD，Liquid Crystal Display) 프로젝션 기술, 디지털 라이트 프로세서(DLP，Digital Light Processor) 프로젝션 기술을 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 장치는 조명 시스템, 예를 들어 무대등 조명에 이용할 수도 있다.

상술한 바는 단지 본 발명의 실시형태일 뿐이며, 이로써 본 발명의 특허 범위를 한정하지 않는다. 본 발명의 명세서 및 도면의 내용을 이용하여 진행한 모든 등가적 구성 또는 등가적 절차 변환, 또는 기타 관련 기술 분야에 직간접적으로 이용된 것은 모두 동일한 이치로 본 발명의 특허 보호 범위에 포함된다.

Claims

발광 장치에 있어서,
레이저 광 유닛 및 레이저 광 유닛에 대응하는 조준 렌즈를 포함하며, 상기 레이저 광 유닛의 발광면은 장방형이고 상기 장방형의 장변을 경과한 단면 상의 광 발산각은 단변을 경과한 단면상의 광 발산각보다 작으며, 상기 조준 렌즈는 상기 레이저 광 유닛으로부터의 레이저 광을 집속 렌즈로 조준하는 광원 유닛, 및
상기 조준 렌즈로부터의 레이저 광을 목표면에 집속시켜 소정의 광반을 형성하는 집속 렌즈를 포함하고,
상기 레이저 광 유닛은 상기 조준 렌즈의 광축 상에서 상기 초점으로부터 어긋난 소정의 위치에 위치하여, 상기 소정의 광반이 소정의 길이와 폭의 비를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 장치는 하나의 광원 유닛군을 포함하고 상기 광원 유닛은 다수의 광원 유닛을 포함하며,
상기 집속 렌즈는 상기 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면 상의 동일한 광반 위치에 집속시켜 상기 소정의 광반을 형성하기 위한 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 장치는 두 개의 광원 유닛군을 포함하고 각각의 광원 유닛군은 다수의 광원 유닛을 포함하며,
상기 집속 렌즈는, 동일한 광원 유닛군의 각 광원 유닛이 방출한 레이저 광을 목표면 상의 동일한 광반 위치로 집속시키고, 두 개의 광원 유닛군이 방출한 레이저 광을 두 개의 광반 위치로 각각 집속시켜 상기 두 개의 광반이 겹쳐져 상기 소정의 광반을 형성하도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제3항에 있어서,
상기 발광 장치는 투과 부분과 반사 부분을 가지는 합광 장치를 더 포함하고,
상기 두 개의 광원 유닛군에서, 제1 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 상기 투과 부분을 거쳐 상기 집속 렌즈로 투과되며, 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광은 상기 반사 부분을 거쳐 상기 집속 렌즈로 반사되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제4항에 있어서,
상기 합광 장치는 슬릿을 구비한 반사경 또는 반사 바를 구비한 투광 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제4항에 있어서,
상기 발광 장치는 각도 조절 기구를 더 포함하며，상기 각도 조절 기구는 제2 광원 유닛군이 방출한 레이저 광이 상기 반사 부분에 입사하는 입사각을 변경하도록 상기 합광 장치를 조절하기 위한 것임을 특징으로 하는 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 레이저 광 유닛과 그에 대응하는 조준 렌즈 사이의 거리는 상기 조준 렌즈의 초점 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 장치는 조준 렌즈의 광축 상에서 상기 조준 렌즈를 선형 이동시킬 수 있는 위치 조절 기구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1항에 있어서,
상기 발광 장치는 파장 전환층을 더 포함하며, 상기 목표면은 상기 파장 전환층에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.