KR20150143656A - 발광 장치 및 프로젝션 시스템 - Google Patents

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Abstract

발광 장치 및 프로젝션 시스템에 있어서, 비발광 영역(212, 312)과 다수의 레이저 소자에 의해 구성된 발광 영역(211, 311)을 포함하는 레이저 어레이 광원(210, 310, 410); 레이저 어레이 광원(210, 310, 410)의 출사광을 집속하여 반사하기 위한 집광 영역(331a, 431a)과, 비집광 영역(331b, 431b)을 포함하는 반사 및 집광 시스템(230, 330, 430); 반사 및 집광 시스템(230, 330, 430)으로부터의 출사광을 수집하여 방출하기 위한 광 수집 시스템(240, 340, 440)을 포함한다. 광 수집 시스템(240, 340, 440), 비발광 영역(212, 312) 및 비집광 영역(331b, 431b)은 레이저 어레이 광원(210, 310, 410)의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하며, 광 수집 시스템(240, 340, 440)은 비발광 영역(212, 312) 및/또는 비집광 영역(331b, 431b)을 지난다. 상기 발광 장치 및 프로젝션 시스템은 부피가 작고, 고휘도의 균일한 광반을 방출할 수 있다.

Description

발광 장치 및 프로젝션 시스템{LIGHT-EMITTING DEVICE AND PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 조명 및 표시 기술 분야에 관한 것으로, 특히 발광 장치 및 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
TV 등 표시 장치의 고해상도화 및 대형화에 따라, 광원의 휘도에 대한 요구가 점점 높아지고 있다. 특히 영화관 방영 등 특별한 적용 환경에서 광원의 휘도에 대한 요구는 흔히 1만 루멘스 이상에 달한다.
광원의 고휘도를 구현하기 위해 종래의 솔루션은 대부분 발광 소자를 이용하여 어레이 광원을 구성하고 다시 어레이 광원의 출사광에 대해 광 빔을 압축하여 휘도를 향상하는 것이다. 예를 들어, 도 1은 종래 기술에 따른 발광 장치를 나타내며, 도 1과 같이 발광 장치는 레이저 어레이 광원(110), 시준 렌즈 어레이(120), 집광 렌즈(130), 광 균일화 봉(140), 렌즈(150), 형광분 컬러 휠(160)을 포함한다. 도 2는 도 1에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다. 도 2와 같이, 레이저 어레이 광원은 다수의 레이저 다이오드를 배열 분포하여 이루어지며 상기 레이저 어레이 광원은 비교적 높은 파워를 가지고 고휘도의 레이저광을 방출한다. 시준 렌즈 어레이(120)는 다수의 시준 렌즈 유닛을 포함하고, 각각의 시준 렌즈 유닛은 각각의 레이저 다이오드와 대응되며 레이저 다이오드의 출사광을 시준한다. 광 빔의 단면적을 감소시키기 위해, 집광 렌즈(130)는 시준 렌즈 어레이(120)의 출사광을 집속하며, 집속된 광은 광 균일화 봉(140)에 의해 균일화된 후, 렌즈(150)에 의해 형광분 컬러 휠(160)로 집속되어 필요로 하는 자극광을 발생시킨다.
그러나, 집광 렌즈(130)의 초점 거리가 매우 길어, 전체 발광 장치의 길이가 매우 길어지고 부피가 매우 커진다.
본 발명이 주로 해결하고자 하는 기술적 과제는 부피가 작고, 고휘도의 균일한 광반을 방출할 수 있는 발광 장치 및 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 발광 장치를 제공하며, 상기 발광 장치는,
비발광 영역 및 다수의 레이저 소자에 의해 구성된 발광 영역을 포함하는 레이저 어레이 광원;
상기 레이저 어레이 광원의 출사광을 집속하여 반사하기 위한 집광 영역 및 비집광 영역을 포함하는 반사 및 집광 시스템; 및
반사 및 집광 시스템의 출사광을 수집하여 방출하기 위한 광 수집 시스템을 포함하며,
광 수집 시스템, 비발광 영역 및 비집광 영역은 레이저 어레이 광원의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하고, 광 수집 시스템은 상기 비발광 영역 및/또는 비집광 영역을 지나는 것을 특징으로 한다.
반사 및 집광 시스템은 리플렉터이며, 상기 리플렉터의 중간 영역은 비집광 영역이고, 상기 중간 영역 이외의 영역은 집광 영역이며, 광 수집 시스템은 비발광 영역을 지나는 것이 바람직하다.
반사 및 집광 시스템은 리플렉터와 반사 소자를 포함하고, 리플렉터는 할로우 아웃 영역을 포함하며, 상기 할로우 아웃 영역은 비집광 영역이고, 할로우 아웃 영역 이외의 영역과 반사 소자는 집광 영역이며, 광 수집 시스템은 리플렉터의 할로우 아웃 영역을 지나는 것이 바람직하다.
반사 소자는 레이저 어레이 광원의 비발광 영역에 고정되는 것이 바람직하다.
반사 및 집광 시스템은 반사 소자와, 할로우 아웃 영역을 구비한 집광 렌즈를 포함하고, 집광 렌즈의 할로우 아웃 영역은 비집광 영역이고, 집광 렌즈의 비할로우 아웃 영역과 반사 소자는 집광 영역이며, 집광 렌즈의 비할로우 아웃 영역은 레이저 어레이 광원의 출사광을 집속시키기 위한 것이고, 반사 소자는 집광 렌즈의 출사광을 반사하기 위한 것이며, 광 수집 시스템은 집광 렌즈의 할로우 아웃 영역과 레이저 광원 어레이의 비발광 영역을 지나는 것이 바람직하다.
반사 소자는 볼록 반사면 또는 오목 반사면을 포함하고, 상기 볼록 반사면 또는 오목 반사면은 반사 및 집광 시스템의 출사광을 반사하고 상기 출사광을 집속하는 것이 바람직하다.
발광 장치는 추가 광원을 더 포함하고, 상기 추가 광원은 비발광 영역, 비집광 영역과 동일한 직선에 위치하고 레이저 어레이 광원 출사광의 광 경로 상에 위치하지 않으며, 상기 추가 광원의 출사광은 광 수집 시스템으로 입사하는 것이 바람직하다.
광 수집 시스템은 광 균일화 봉을 포함하는 것이 바람직하다.
광 균일화 봉의 출광면은 레이저 어레이 광원과 반사 및 집광 시스템 사이에 위치하는 것이 바람직하다.
광 수집 시스템은 렌즈 또는 투명 유리판을 더 포함하며, 상기 렌즈 또는 투명 유리판은 비발광 영역 또는 비집광 영역에 고정됨으로써, 광 균일화 봉의 출사광이 비발광 영역 또는 비집광 영역을 지난 후 렌즈 또는 투명 유리판으로부터 투과하도록 하는 것이 바람직하다.
광 수집 시스템은 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 시준 렌즈의 초점과 반사 및 집광 시스템의 초점은 중첩되며, 상기 시준 렌즈는 반사 및 집광 시스템의 출사광을 시준한 후 광 균일화 봉으로 방출하는 것이 바람직하다.
발광 장치는 시준 렌즈 어레이를 더 포함하며, 상기 시준 렌즈 어레이의 시준 렌즈 유닛은 레이저 어레이 광원 중 레이저 소자와 일일이 대응되며, 레이저 어레이 광원 중 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈 유닛의 광축 상에서 상기 렌즈 유닛의 초점으로부터 벗어난 소정 위치에 위치함으로써, 시준 렌즈 유닛의 출사광이 소정의 발산 각도를 갖도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 상기 발광 장치를 포함하는 프로젝션 시스템을 제공한다.
종래 기술에 비해, 본 발명의 실시예는 아래와 같은 유익한 효과를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 레이저 어레이 광원의 발광 영역의 출사광은 반사 및 집광 시스템에 의해 반사되어 광 수집 시스템으로 집속된다. 광 경로가 반사되고, 광 수집 시스템, 비발광 영역 및 비집광 영역이 레이저 어레이 광원의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하므로, 광선이 발광 장치로부터 방출되고자 하면 반드시 비발광 영역 또는/및 비집광 영역을 거쳐 방출되어야 한다. 레이저 어레이 광원이든 반사 및 집광 시스템이든 모두 일정한 부피를 가지나, 반사 및 집광 시스템이 레이저 어레이 광원의 비발광 영역 및/또는 반사 및 집광 시스템의 비집광 영역을 지나므로, 상기 레이저 어레이 광원 및/또는 반사 및 집광 시스템은 별도의 길이를 점하지 않으며 이로써 발광 장치의 부피가 감소된다.
도 1은 종래 기술에 따른 발광 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 발광 장치의 일실시예 구성의 정면도이다.
도 3b는 도 3a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다.
도 4는 도 3a에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 발광 장치의 또 다른 실시예 구성의 정면도이다.
도 5b는 도 5a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다.
도 6은 도 5a에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 발광 장치의 또 다른 실시예 구성의 정면도이다.
도 7b는 도 7a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다.
도 8은 도 7a에 나타낸 실시예 중 집속 렌즈(431) 구성의 우측면도이다.
이하 도면과 실시형태를 결합하여 본 발명의 실시예를 상세히 분석한다.
도 3a는 본 발명에 따른 발광 장치의 일실시예 구성의 정면도이다. 도 3a와 같이, 발광 장치는 레이저 어레이 광원(210), 시준 렌즈 어레이(220), 반사 및 집광 시스템(230), 광 수집 시스템(240)을 포함한다.
레이저 어레이 광원(210)은 다수의 레이저 소자를 포함한다. 레이저 소자는 구체적으로 레이저 다이오드이며, 레이저 다이오드의 출사광은 매우 높은 에너지 밀도를 가지고, 발산 각도가 매우 작아, 근사 시준광이며, 고휘도 출사광을 제공할 수 있으므로 고휘도 발광 장치의 바람직한 광원이다. 도 4는 도 3a에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다. 도 4와 같이, 레이저 어레이 광원(210)은 중심부의 원형 할로우 아웃 영역을 포함하며, 상기 할로우 아웃 영역은 비발광 영역(212)이고, 할로우 아웃 영역 이외의 영역은 발광 영역(211)이며, 레이저 소자는 발광 영역(211) 안에 위치한다.
레이저 광은 시준성이 좋지만 여전히 일정한 발산 각도를 가지므로, 전파 과정에서 광 빔의 단면적이 확대되어 발광 장치의 휘도가 저감된다. 따라서 레이저 어레이 광원(210)의 출사광은 시준 렌즈 어레이(220)에 의해 시준된 후 방출된다. 레이저 어레이 광원(210)와 대응하여, 시준 렌즈 어레이(220)도 하나의 할로우 아웃 영역을 포함하며, 상기 할로우 아웃 영역과 레이저 어레이 광원의 비발광 영역(212)은 광축에 평행하는 동일 직선에 위치한다. 시준 렌즈 어레이(220)의 비할로우 아웃 영역은 레이저 어레이 광원의 발광 영역(211)을 커버링하여 레이저 어레이 광원(210)의 출사광을 시준한다. 그러나 레이저 광의 발산각이 무시할 수 있을 정도로 충분히 작거나 또는 레이저 광의 발산각 크기에 대한 요구가 특별히 높지 않은 경우에는 시준 렌즈 어레이(220)를 설치하지 않아도 된다.
도 4와 같이, 고출력 발광 장치를 구현하기 위해 수십개 내지 수백개 레이저 소자가 레이저 어레이 광원(210)의 발광 영역(211)에 배열될 수 있으므로, 레이저 어레이 광원의 발광 면적이 매우 크다. 광 빔의 단면적을 압축하고 후단 광학 소자의 처리에 편리하도록, 발광 장치에 반사 및 집광 시스템(230)을 설치한다. 본 실시예에서, 반사 및 집광 시스템(230)은 구체적으로 리플렉터이며, 상기 리플렉터의 중간 영역은 광축 방향으로 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역을 커버링하여 입사광을 수광하지 않으며 비집광 영역이다. 상기 중간 영역 이외의 영역은 집광 영역이며, 상기 집광 영역은 광축 방향으로 레이저 어레이 광원(210)의 발광 영역을 커버링함으로써 상기 영역으로 입사한 광을 집속하여 반사한다. 리플렉터(331)는 알루미늄 반사판일 수 있으며, 반사막이 증착된 오목면 거울로 대신할 수도 있다.
반사 및 집광 시스템(230)의 출사광을 수집하기 위해, 발광 장치는 광 수집 시스템(240)을 더 포함한다. 광 수집 시스템(240)은 광 균일화 봉(241)을 포함하며, 광 균일화 봉(241)은 집광 시스템(230)의 출사광을 수집 및 반사하고, 상기 출사광을 균일화할 수 있다. 광 균일화 봉(241)은 레이저 어레이 광원의 비발광 영역(212)을 지나고, 광 균일화 봉(241)의 출광면은 레이저 어레이 광원(210)을 초과하며 발광 장치의 출광구이다.
또한, 광 균일화 봉(241)은 레이저 광에 대해 간섭 제거 기능을 구비하며, 이는 레이저 다이오드의 출사광이 고정된 편광 상태를 가지더라도 다수의 서로 다른 편광 상태의 레이저 광 빔이 광 혼합 과정에서 일부 편광 상태를 소거할 수 있기 때문이다. 여기서 광 균일화 봉의 구성은 솔리드 봉 또는 중공 봉일 수 있으며, 그 형태는 사각 봉 또는 콘형 봉일 수 있다. 광 균일화 봉의 길이대 폭의 비율은 필요에 따라 설계할 수 있으며, 길이대 폭의 비율이 16:9 또는 4:3 으로서, 프로젝션 시스템에서의 서로 다른 광 변조 유닛의 요구에 적응하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 실시형태에서 광 수집 시스템(240)은 광 균일화 봉 대신 복안 렌즈쌍을 이용할 수도 있으며, 이로써도, 광 수집 기능과 광 균일화 기능을 마찬가지로 수행할 수 있다.
광 빔의 방출을 확보하기 위해, 광 수집 시스템(240), 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역(212) 및 반사 및 집광 시스템(230)의 비집광 영역은 레이저 어레이 광원(210)의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하고, 반사 및 집광 시스템(230)의 출사광은 광 균일화 봉(240)에 의해 수집되어 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역 방향으로 전파된다. 본 실시예에서, 광 균일화 봉(241)이 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역(212)을 지나므로, 상기 레이저 어레이 광원(210)과 시준 렌즈 어레이(220)는 별도의 길이를 점하지 않으므로, 발광 장치의 부피가 감소된다.
따라서, 본 실시예에 따른 발광 장치는 고출력의 균일 광을 방출하고 부피가 작다. 상기 발광 장치는 초고 휘도의 레이저 프로젝션 시스템에 적용되며, 예를 들어 본 실시예의 레이저 어레이 광원을 각각 적색 레이저 광원, 녹색 레이저 광원, 남색 레이저 광원으로 형성하여 프로젝션 시스템의 광원으로 할 수 있다.
참고로, 상기 레이저 어레이 광원의 비발광 영역(212), 시준 렌즈 어레이(220)의 할로우 아웃 영역은 모두 반드시 원형이 아닐 수 있으며, 그 형태는 실제 필요에 따라 설계할 수 있으며, 광 균일화 봉(241)이 통과할 수 있으면 된다. 그리고, 레이저 어레이 광원의 비발광 영역(212), 시준 렌즈 어레이(220)의 할로우 아웃 영역과 반사 및 집광 시스템(230)의 비집광 영역은 반드시 각자의 중심 영역에 위치해야 하는 것은 아니며, 반사 및 집광 시스템(230)의 설계를 통해, 입사광에 대한 반사 및 집광 시스템(230)의 반사 및 집속 후 초점 위치를 변경함으로써 집속 후 초점이 중심 영역에 위치하지 않도록 할 수 있다. 이때 레이저 어레이 광원의 비발광 영역(212), 시준 렌즈 어레이(220)의 할로우 아웃 영역, 반사 및 집광 시스템(230)의 비집광 영역과 집속 후 위치가 레이저 어레이 광원(210)의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하면 된다.
레이저 출사광의 시준성이 양호하므로, 레이저 어레이 광원(210)의 출사광은 다수의 소형 광 빔으로 구성되고, 각각의 소형 광 빔은 하나의 레이저 소자에 대응된다. 반사 및 집광 시스템(230)에 의해 집속된 후, 단지 각각의 소형 광 빔이 하나의 점을 향해 집속되며, 각각의 소형 광 빔 내부의 발산각은 여전히 매우 작아, 레이저 어레이 광원(210)의 방출면의 광 분포가 등비율로 축소된 것에 상당할 뿐이다. 이때 광 균일화 봉(241)은 바람직한 광 균일화 기능을 수행할 수 없다. 따라서 광 수집 시스템(240)에는 산란 소자(242)가 설치되며, 상기 산란 소자(242)는 구체적으로 산란 시트이다. 산란 시트(242)는 광 균일화 봉(241)과 반사 및 집광 시스템(230) 사이에 위치하고 반사 및 집광 시스템(230)의 초점과 중첩되며, 입사광을 산란시켜 각각의 소형 광 빔 내부의 발산각을 확대하여 광 균일화 봉(241)의 광 균일화 효과를 향상할 수 있으며, 또한 레이저 광에 대해 간섭 제거 기능을 가진다.
레이저 어레이 광원(210)의 출사광 출력이 크므로, 발광 장치는 구동 장치(미도시)를 더 설치할 수 있다. 상기 구동 장치는 산란 시트(242)를 구동하여 예를 들어 회동과 같이 운동시킴으로써 산란 시트(242)에 형성된 레이저 광반이 산란 시트(242)에서 소정 궤적을 따라 운동하도록 할 수 있다. 그러면 열량은 산란 시트(242)의 다수의 영역에 할당되어 산란 시트(242)가 타는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 정지된 산란 시트(242)는 레이저 광의 간섭성을 제거하는 효과가 그다지 이상적이지 않다. 이는 이상적인 산란 재료가 존재하지 않으며, 산란 재료는 입사광을 100%로 산란시킬 수 없기 때문이며, 일정한 투광율도 확보해야 하므로, 발광 장치에 의해 프로젝션된 영역은 여전히 간섭 명점이 존재한다. 구동 장치가 존재하면, 산란 시트(242)가 운동하며 이에 따라 레이저 광이 산란 시트(242)에 입사하여 형성한 광반의 위치는 시간에 따라 변화한다. 따라서 발광 장치에 의해 프로젝션된 영역의 명점의 위치는 끊임없이 변하며, 그 변화 속도가 충분히 빠른 경우에, 인간의 육안은 명점의 존재를 지각하지 못하며 이로써 더욱 바람직한 간섭 제거 효과를 가진다.
그리고, 산란 시트(242)는 복안 렌즈를 이용하여 대신할 수도 있으며, 복안렌즈 중 각각의 복안 유닛은 입사광을 일정 정도로 확산시킬 수 있다. 이와 유사하게, 구동 장치를 설치하여 복안 렌즈가 회동하도록 구동하여 방열 능력을 향상할 수도 있다. 그리고, 내고온 능력을 더 향상하기 위해, 산란 시트이든 복안 렌즈이든 모두 유리 재질인 것이 바람직하다.
산란 시트의 투과율은 높지 않다. 투과율을 향상하기 위해, 산란 시트(242)는 오목 렌즈로 대신할 수 있으며, 상기 오목 렌즈는 반사 및 집광 시스템(230)과 반사 및 집광 시스템(230)의 초점 사이에 위치하고, 상기 오목 렌즈의 초점과 반사 및 집광 시스템(230)의 초점은 중첩된다. 레이저 광이 시준 렌즈 어레이(220)에 의해 시준되어도, 각각의 레이저 다이오드에 대응되는 소형 광 빔은 여전히 작은 발산각을 가진다. 반사 및 집광 시스템(230)의 출사광은 오목 렌즈에 의해 시준되며, 여기서 시준을 거쳐 서로 다른 소형 광 빔 사이는 시준되지만, 소형 광 빔 내부의 발산각은 오히려 커진다. 이는 오목 렌즈의 광반이 레이저 어레이 광원(210)의 출광면에 비해 면적이 훨씬 작고, 광학적 확장량 보존에 의해 발산각이 상응하게 증가하기 때문이다. 예를 들어 오목 렌즈를 지난 후 전체 광 빔은 레이저 어레이 광원(210)의 출광면의 1/10로 압축되며, 이때 소형 광 빔의 발산각은 원래의 10배가 되며, 이에 따라 오목 렌즈는 입사된 레이저 광 내부의 소형 광 빔을 발산하는 기능을 수행한다. 참고로, 산란 시트(242)를 볼록 렌즈로 대신하고, 상기 볼록 렌즈가 광 균일화 봉(241)과 반사 및 집광 시스템(230)의 초점 사이에 위치하며 상기 볼록 렌즈의 초점과 반사 및 집광 시스템(230)의 초점이 중첩된 경우에도 마찬가지로 상기 볼록 렌즈는 입사된 레이저 광을 시준하여 레이저 광 내부의 소형 광 빔을 발산시킨다.
광 균일화 효과를 더 향상하기 위해, 레이저 어레이 광원(210)의 레이저 소자가 시준 렌즈 어레이(220)의 렌즈의 초점으로부터 벗어나도록 할 수 있다. 즉 레이저 어레이 광원(210)의 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈 어레이 중 시준 렌즈 유닛의 광축에 있어서 상기 시준 렌즈 유닛의 초점으로부터 벗어난 소정 위치에 위치함으로써 각각의 소형 광 빔이 소정의 발산 각도를 가지도록 한다. 이로써, 출사광에 대한 전체 광 빔 면적의 영향이 크지 않은 경우에, 광 균일화 봉(241)의 광 균일화 효과를 향상한다. 실제 적용에서, 상술한 소정 발산 각도는 4° 이내가 비교적 적절하며, 이 경우 전체 광 빔이 큰 폭으로 발산하지 않을 뿐만 아니라 광 균일화 봉(241)의 광 균일화 효과가 향상된다.
오목 렌즈와 볼록 렌즈는 산란 시트와 복안 렌즈에 비해, 더욱 쉽게 유리 재료로 형성되며, 원가가 훨씬 낮고, 내열성이 더 좋으며, 바람직한 수단이다.
참고로, 본 발명의 실시예의 다른 실시형태에서, 도 3a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 더 추가할 수 있다. 도 3b는 도 3a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다. 도 3b와 같이, 발광 장치는 추가 광원(250)이 추가되며, 상기 추가 광원(250)은 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역, 반사 및 집광 시스템(230)의 비집광 영역과 동일 직선에 위치하고, 레이저 어레이 광원(110)과 함께 반사 및 집광 시스템(230)의 양측에 서로 대향하면서 분포되며, 레이저 어레이 광원(210)의 출사광의 광 경로에 위치하지 않는다. 따라서 추가 광원(250)은 레이저 어레이 광원(110)의 출사광을 차단하지 않는다.
추가 광원(250)의 출사광이 광 수집 시스템(240)으로 입사하도록 하기 위해, 여기서 리플렉터(230)의 비집광 영역은 할로우 아웃 영역이다. 이로써, 추가 광원(250)의 출사광은 리플렉터(230)의 비집광 영역을 투과하여 광 수집 시스템(240)의 산란 시트(242)로 입사한다. 물론, 리플렉터(230)의 비집광 영역은 할로우 아웃이 아닐 수도 있으며, 이때 추가 광원(250)은 상기 비집광 영역에 고정될 수 있으며, 레이저 어레이 광원(110)의 출사광을 막지 않으면 된다. 이때, 추가 광원의 고정에 편리하도록 비발광 영역은 평면인 것이 바람직하다.
여기서 추가 광원(250)은 레이저 광원이며, LED 광원 등 기타 광원도 마찬가지로 추가 광원(250)으로 이용할 수 있음은 물론이다. 그리고, 추가 광원(250)과 레이저 어레이 광원(210)은 파장이 동일한 광으로서, 발광 장치의 출사광의 휘도를 향상할 수 있다. 양자는 서로 다른 파장의 광일 수도 있으며, 예를 들어, 추가 광원(250)이 462nm의 남색광을 방출하고 레이저 어레이 광원(210)이 445nm의 남색광을 방출하거나, 또는 추가 광원(250)이 적색광을 방출하고 레이저 어레이 광원(210)이 남색광을 방출할 수 있다.
[실시예 2]
도 5a는 본 발명에 따른 발광 장치의 다른 실시예 구성의 정면도이다. 도 5a와 같이, 발광 장치는 레이저 어레이 광원(310), 시준 렌즈 어레이(320), 반사 및 집광 시스템(330), 광 수집 시스템(340)을 포함한다. 광 수집 시스템(340)은 오목 렌즈(342)와 광 균일화 봉(341)을 포함한다. 도 6은 도 5a에 나타낸 레이저 어레이 광원 구성의 우측면도이다. 도 6과 같이, 레이저 어레이 광원(310)은 발광 영역(311)과 비발광 영역(312)을 포함한다.
본 실시예에 따른 발광 장치는 아래의 점에서 도 3에 나타낸 발광 장치와 서로 다르다.
도 3에 나타낸 실시예에서, 레이저 어레이 광원(210)의 출광면이 매우 크므로, 리플렉터(230)의 면적도 레이저 어레이 광원(210)의 출사광 전부를 수집하도록 충분히 커야 하며, 이에 따라 리플렉터(230)의 초점 거리가 길어져 발광 장치의 부피가 커진다. 발광 장치의 부피를 더 감소시키기 위해, 본 실시예에서 반사 및 집광 시스템(330)은 리플렉터(331)와 반사 소자(332)를 포함하고, 리플렉터(331)는 할로우 아웃 영역(331b)을 포함한다. 상기 할로우 아웃 영역(331b)은 비집광 영역이고, 할로우 아웃 영역(331b) 이외의 영역은 집광 영역(331a)이며, 집광 영역(331a)은 시준 렌즈 어레이(320)의 출사광을 반사하여 집속시킬 수 있다.
본 실시예에서 반사 소자(332)는 구체적으로 반사경이다. 상기 반사경(332)은 리플렉터(331)와 상기 리플렉터(331)의 집광 초점 사이에 위치하고, 리플렉터(331)의 출사광 광축에 수직하여 설치된다. 반사경(332)은 리플렉터(331)의 출사광을 반사하고, 반사광이 여전히 집속 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이로써, 리플렉터(331)와 반사경(332)의 상호 부응을 통해 광 빔의 집속 과정이 2단 광학 거리로 분할되며, 이 2단 광학 거리 사이는 중첩된다. 따라서 레이저 어레이 광원(110)의 출사광의 집속에 필요한 거리가 짧아져, 발광 장치의 부피가 감소된다. 반사경의 장점은 구성이 단순하고 원가가 매우 낮은 점이다.
리플렉터(331)와 반사경(332)의 2차 반사를 거쳐 반사경(332)의 반사광은 리플렉터(331)를 향해 방출된다. 반사경(332)이 반사한 광이 방출될 수 있도록 하기 위해, 광 수집 시스템(340)의 광 균일화 봉(341)은 리플렉터의 할로우 아웃 영역(331b)(즉 반사 및 집광 시스템(330)의 비집광 영역)을 지난다.
그리고, 반사경(332)과 레이저 어레이 광원(310)의 거리가 가까우므로, 도 6과 같이 반사경(332)을 레이저 어레이 광원(310)의 비발광 영역에 고정함으로써, 반사경(332)이 허공에 매달려 고정하기 어려운 문제점을 해결할 수 있다.
그러나, 본 실시예에서의 반사경(332)은 위치가 변하지 않는 상황에서 자체 반사광의 초점 위치도 고정된다. 그리고 본 발명의 다른 실시형태에서, 반사 소자(332)는 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈로써 대신할 수도 있으며, 상기 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈는 하나의 반사면(예를 들어 표면에 반사막이 증착됨)을 포함한다. 반사경에 비해, 볼록 렌즈가 반사한 광은 더 가까운 거리에 집속될 수 있고, 오목 렌즈가 반사한 광은 더 먼 거리에 집속될 수 있으며, 오목 렌즈와 볼록 렌즈는 필요에 따라 자체 곡면을 설계함으로써 자체 반사광의 초점 위치의 원근을 제어할 수 있다. 이와 같이, 반사경, 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 선택함으로써 반사광의 초점 위치를 제어할 수 있다.
그리고, 리플렉터(331)의 사이즈가 매우 크므로, 그 반사광은 뚜렷한 수차(aberration)를 발생시키며, 이는 리플렉터(331)의 곡면을 단독 설계하여 소거할 수 없으며, 리플렉터(331)의 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈의 반사면을 상호 부응시킴으로써 수차를 소거할 수 있다. 따라서, 비용에 대해 민감하지 않은 경우에, 오목 반사면을 구비한 오목 렌즈 또는 볼록 반사면을 구비한 볼록 렌즈는 바람직한 수단이다. 참고로, 오목 반사면을 구비한 오목 렌즈는 오목 반사면을 구비한 반사용 알루미늄판 등으로 대신할 수도 있으며, 그 오목 반사면도 동일한 효과를 이룰 수 있다. 마찬가지로, 볼록 반사면을 구비한 볼록 렌즈는 볼록 반사면을 구비한 반사용 알루미늄판 등으로 대신할 수도 있다.
그리고 참고로, 본 실시예에서 광 균일화 봉(341)의 출광면은 리플렉터(331)의 할로우 아웃 영역을 초과하며, 이로써 광 균일화 봉(341)을 끼워 고정하는데 유리하다. 그리고 본 발명의 다른 실시형태에서, 반사 및 집광 시스템(330)과 광 수집 시스템(340)을 조정하여, 광 균일화 봉(341)의 출광면이 마침 리플렉터(331)의 할로우 아웃 영역에 위치하도록 할 수 있으며, 이로써 발광 장치의 전체 구성이 컴팩트해지도록 할 수 있다. 이때 투명 유리판을 이용하여 광 균일화 봉(341)의 출광면을 차단할 수 있으며, 이로써 하나의 밀폐 공간을 형성하여 내부로 먼지가 들어가는 것을 방지할 수 있다. 물론, 반사 및 집광 시스템(330)과 광 수집 시스템(340)을 조정하여, 광 균일화 봉(341)의 출광면이 리플렉터(331)와 레이저 어레이 광원(310) 사이에 위치하도록 할 수도 있으며, 이때 광 수집 시스템(340)은 하나의 렌즈를 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈는 광 균일화 봉(341)의 출사광을 집속하여 후단 광학 소자에 이용하기 위한 것이며, 상기 렌즈는 리플렉터(331)의 할로우 아웃 영역에 고정될 수 있으며, 이로써 발광 장치의 전체 구성이 컴팩트해지도록 할 수 있다.
상기 구성도 마찬가지로 도 3a, 도 3b에 나타낸 실시예 및 후속 실시예에 따른 발광 장치에 적용할 수 있다. 도 3a에 나타낸 실시예를 예로 들면, 발광 장치는 반사 및 집광 시스템(230)과 광 수집 시스템(240)을 조정함으로써, 광 균일화 봉(241)의 출광면을 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역에 위치시키고 이와 상응하게 광 균일화 봉(241)의 출광면에 유리판을 설치하거나, 또는 광 균일화 봉(241)의 출광면을 레이저 어레이 광원(210)과 반사 및 집광 시스템(230) 사이에 위치시키고 레이저 어레이 광원(210)의 비발광 영역에 렌즈를 고정할 수 있다. 이들 구성은 모두 발광 장치의 구성이 컴팩트해지도록 할 수 있다. 그러나 레이저 어레이 광원(210)의 기판 후면에 흔히 방열장치가 설치되므로, 이 후면측에 실시하는 것이 불편할 수 있다. 그러나 수냉에 의한 방열 방식을 취하는 경우, 레이저 어레이 광원(210)의 기판은 방열장치를 반드시 설치할 필요는 없고, 하나의 방열판만 설치할 수 있으며, 이때 상기 구성을 쉽게 실시할 수 있다.
도 3a에 나타낸 실시예와 유사하게, 도 5a에 나타낸 발광 장치도 추가 광원을 추가할 수 있다. 도 5b는 도 5a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다. 도 5b와 같이, 발광 장치는 추가 광원(350)이 추가되었으며, 상기 추가 광원(350)은 레이저 어레이 광원(310)의 비발광 영역, 반사 및 집광 시스템(330)의 비집광 영역은 동일 직선에 위치한다. 구체적으로, 추가 광원(350)은 레이저 어레이 광원(310)의 비발광 영역에 고정된다. 이때 반사 및 집광 시스템(330)의 반사경(332)은 레이저 어레이 광원(310)의 비발광 영역에 고정될 수 없으며, 추가 광원(350)의 출사광의 광 경로에 위치해야 한다. 반사경(332)은 시준 렌즈 어레이(320)의 할로우 아웃 영역 내에 고정되는 것이 바람직하다.
레이저 어레이 광원(310)과 추가 광원(350)의 출사광이 반사경(332)을 지난 후 함께 광 수집 시스템(330)으로 입사하도록 하기 위해, 도 5b에서 반사경(332)은 통상의 경면 반사경이어서는 안되며, 파장 선택용 광 필터일 수 있다. 이때 이에 대응하여, 레이저 어레이 광원(310)과 추가 광원(350)은 서로 다른 파장의 광을 방출하며, 이들 광은 각각 파장 선택용 광 필터(332)에 의해 반사 및 투과된 후 함께 광 수집 시스템(330)으로 입사한다. 또는, 반사경(332)은 편광 필터일 수도 있으며, 이때 이에 대응하여, 레이저 어레이 광원(310)과 추가 광원(350)은 서로 다른 편광 상태의 광을 방출하며, 이들 광은 각각 편광 필터(332)에 의해 반사 및 투과된 후 함께 광 수집 시스템(330)으로 입사한다. 또는, 반사경(332)은 각도 선택용 광 필터일 수도 있으며, 레이저 어레이 광원(310)의 출사광과 추가 광원(350)의 출사광이 반사경(332)으로 입사하는 각도가 서로 다르므로 각각 반사경(332)에 의해 반사 및 투과된다. 전체적으로, 레이저 어레이 광원(310)과 추가 광원(350)의 출사광의 어떤 광학적 속성이 서로 다르므로, 반사경(332)은 이러한 상이점을 이용하여 이들 광을 각각 반사 및 투과할 수 있다.
[실시예 3]
도 7a는 본 발명에 따른 발광 장치의 또 다른 실시예 구성의 정면도이다. 도 7a와 같이, 발광 장치는 레이저 어레이 광원(410), 시준 렌즈 어레이(420), 반사 및 집광 시스템(430), 광 수집 시스템(440)을 포함한다. 광 수집 시스템(440)는 광 균일화 봉(441)과 오목 렌즈(442)를 포함한다.
본 실시예에 따른 발광 장치는 아래와 같은 면에서 도 5a에 나타낸 실시예의 발광 장치와 서로 다르다.
(1) 본 실시예의 반사 및 집광 시스템(430)은 집속 렌즈(431)와 반사 소자(432)이다. 도 8은 도 7a에 나타낸 실시예의 집속 렌즈(431)의 우측면도이다. 도 8과 같이, 집속 렌즈(431)는 구체적으로 할로우 아웃 영역(431b)을 포함하는 볼록 렌즈이며, 집속 렌즈(431)의 할로우 아웃 영역은 비집광 영역이고, 할로우 아웃 영역(431b) 이외의 비할로우 아웃 영역(431a) 및 반사 소자(432)는 집광 영역이다. 집광 영역은 레이저 어레이 광원(410)의 출사광을 집속하여, 레이저 광 빔의 단면적을 축소할 수 있다.
실시예 5에서의 리플렉터와 유사하게, 집속 렌즈(431)의 구경도 레이저 어레이 광원(410)의 출사광 전부를 수집하도록 충분히 커야 한다. 그리고 볼록 렌즈의 초점 거리는 구경과 관련이 있으며, 그 구경이 클수록 초점 거리가 길므로, 집속 렌즈(431)의 초점 거리도 매우 길다.
본 실시예에서, 반사 소자(432)는 구체적으로 볼록 반사면을 포함한 볼록 렌즈(예를 들어 볼록 렌즈의 표면에 반사막이 증착됨)이다. 상기 볼록 렌즈(432)는 집속 렌즈(431)와 상기 집속 렌즈(431)의 초점(O) 사이에 위치하며, 그 볼록 반사면은 집속 렌즈(431)의 출사광을 반사하고 반사광이 여전히 집속 상태를 유지하도록 할 수 있다. 이로써, 집속 렌즈(431)와 볼록 렌즈(432)의 상호 부응을 통해, 광 빔의 집속 과정은 2단의 광학 거리로 분할되며, 이 2단 광학 거리 사이는 중첩된다. 따라서 본 실시예에서의 반사 및 집광 시스템도 마찬가지로 레이저 광원 어레이의 출사광의 집속에 필요한 거리를 단축하여 발광 장치의 부피를 감소시킨다.
그리고, 볼록 렌즈(432)의 반사광이 방출될 수 있도록, 반사광의 광축 방향은 집속 렌즈(431)의 할로우 아웃 영역을 향한다. 광 수집 시스템(440)의 광 균일화 봉(441)은 집속 렌즈(431)의 할로우 아웃 영역(431b)(반사 및 집광 시스템의 비집광 영역), 레이저 어레이 광원(410)의 비발광 영역 및 시준 렌즈 어레이(420)의 할로우 아웃 영역을 지난다. 이로써, 집속 렌즈(431)의 출사광 빔은 볼록 렌즈(432)에 의해 반사된 후 차례로 집속 렌즈(431)의 할로우 아웃 영역(431b), 시준 렌즈 어레이(420)의 할로우 아웃 영역 및 레이저 어레이 광원(410)의 비발광 영역을 통과하여 최종적으로 방출된다.
(2) 본 실시예에서, 발광 장치는 파장 변환 장치(480)를 더 포함한다. 출력이 특히 높은 레이저 광은 파장 변환 재료를 직접적으로 여기하여 높은 열량을 발생시킨다. 특히 레이저 광은 가우스 분포를 이루며, 레이저 광이 파장 변환 장치의 표면에 형성한 광반의 빛의 세기는 균일하게 분포되지 않으므로, 파장 변환 재료의 발광 효율은 더 쉽게 저하된다. 그러나 본 실시예에서 광 균일화 봉(441)으로부터 방출된 레이저 광은 더 균일하여, 파장 변환 재료의 발광 효율을 향상하는데 유리하다.
구체적으로, 광 균일화 봉(441)의 출사광은 렌즈(450)로 방출되어 시준된 후 광 필터(460)로 입사한다. 광 필터(460)는 레이저 광을 투과시키고, 파장 변환 장치(480)로부터 방출된 자극광을 반사한다. 예를 들어 남색광 레이저 광은 황색광 형광분을 여기하여 황색 자극광을 발생시키며, 광 필터는 남색광을 투과시키고 황색광을 반사한다. 레이저 광은 광 필터(460)를 투과한 후 렌즈(470)에 의해 파장 변환 장치(480)로 집속되어 파장 변환 재료를 여기하여 자극광을 발생시킨다. 자극광은 렌즈(470)에 의해 시준된 후 광 필터(460)로 입사하여 반사된다. 따라서 발광 장치는 고휘도의 자극광을 방출한다.
본 발명의 다른 실시형태에서, 파장 변환 장치의 출사광은 다른 하나의 광원과 합광할 수 있으며, 예를 들어 황색 자극광은 다른 하나의 남색광 광원의 출사광과 혼합되어 백색광을 얻을 수 있다.
마찬가지로, 도 7a에 나타낸 실시예의 발광 장치에도 추가 광원을 추가할 수 있다. 도 7b는 도 7a에 나타낸 발광 장치에 추가 광원을 추가한 후 구성의 개략도이다. 도 7b와 같이, 발광 장치는 추가 광원(410a)이 추가되었으며, 상기 추가 광원(410a)은 레이저 어레이 광원(410)의 비발광 영역, 반사 및 집광 시스템(430)의 비집광 영역은 동일 직선에 위치한다. 구체적으로, 추가 광원(410a)과 레이저 어레이 광원(410)은 반사 및 집광 시스템(430)의 양측에 분포된다.
여기서, 반사 및 집광 시스템(430)의 볼록 렌즈(432)는 표면에 광 필터막이 증착되어야 하며, 상기 광 필터막은 파장 선택용 광 필터막일 수 있다. 이때 이에 대응하여, 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)은 서로 다른 파장의 광을 방출하고, 이들 광은 각각 볼록 렌즈(432)에 의해 반사 및 투과된다. 또는, 볼록 렌즈(432)의 표면의 광 필터막은 편광막이며, 이때 이에 대응하여, 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)은 서로 다른 편광 상태의 광을 방출하며, 이들 광은 각각 볼록 렌즈(432)에 의해 반사 및 투과된다. 또는, 볼록 렌즈(432)의 표면에 각도 선택용 광 필터막이 증착되며, 레이저 어레이 광원(310)의 출사광과 추가 광원(350)의 출사광이 볼록 렌즈(432)의 막 증착면에 입사하는 각도가 서로 다르므로 각각 상기 막 증착면에 의해 반사 및 투과된다. 전체적으로, 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)의 출사광의 어떤 광학적 속성이 서로 다르므로, 볼록 렌즈(432)는 이러한 상이점을 이용하여 이들 광을 각각 반사 및 투과할 수 있다. 이로써, 추가 광원(410a)의 출사광은 볼록 렌즈(432)를 투과하며, 상기 볼록 렌즈(432)에 의해 반사된 레이저 어레이 광원(410)의 출사광과 함께 광 수집 시스템(440)으로 입사하게 된다.
구체적으로, 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)은 모두 레이저 광원이며, 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)의 출사광은 다수의 소형 광 빔으로 구성된다. 여기서 각각의 소형 광 빔은 하나의 레이저 소자로부터 방출된 광이며, 각각의 소형 광 빔은 서로 평행하고, 각각의 소형 광 빔 내부는 일정한 발산각을 가진다.
레이저 어레이 광원(410)의 발광 면적이 추가 광원(410a)의 발광 면적보다 훨씬 크고, 양자의 출사광의 발산 각도에 큰 차이가 없으므로, 레이저 어레이 광원(410)의 출사광의 광학적 확장량은 추가 광원(410a)의 출사광의 광학적 확장량보다 훨씬 크다. 레이저 어레이 광원(410)과 추가 광원(410a)의 출사광이 광 균일화 봉(441)에 의해 균일화된 후 양자가 광 균일화 봉(441)의 출광면에 형성한 광반의 크기는 서로 같으나, 광학적 확장량 보존에 의해, 레이저 어레이 광원(410)의 출사광의 발산각은 추가 광원(410a)의 출사광의 발산각보다 훨씬 크다. 따라서 광 균일화 봉(441)의 출사광은 다시 렌즈(450)에 의해 시준된 후, 레이저 어레이 광원(410)의 출사광 빔의 단면적은 추가 광원(410a)의 출사광 빔의 단면적보다 훨씬 크다. 따라서, 레이저 어레이 광원(410)의 출사광과 추가 광원(410a)의 출사광은 광학적 확장량에 의한 분광 방식으로 각각 처리할 수 있다.
구체적으로, 도 7a의 광 필터(460)는 도 7b의 분광 소자(460)로 대신되었으며, 도 7b에 산란 장치(490)가 추가되어 있다. 도 7b와 같이, 상기 분광 소자(460)는 광 필터(461) 및 광 필터(461) 중간에 설치된 소형 반사경(462)을 포함한다. 여기서 소형 반사경(462)은 경면 반사경, 파장 선택용 광 필터 또는 편광판일 수 있다. 도 7b와 같이, 광 필터(461)는 레이저 어레이 광원(410)의 출사광, 추가 광원(410a)의 출사광을 투과시키고, 이와 동시에 파장 변환 장치(480)가 발생시킨 자극광을 반사할 수 있다.
추가 광원(410a)의 출사광은 소형 반사경(462)으로 입사하여 산란 장치(490)로 반사되며, 이에 따라 가우스 분포를 나타내는 레이저 광은 램버시안 분포를 나타내는 레이저 광으로 산란되며, 광학적 확장량이 증가한다. 따라서 산란 장치(490)의 출사광 대부분은 광 필터(461)로부터 투과되고, 소부분은 소형 반사경(462)에 의해 반사되어 손실된다. 레이저 어레이 광원(410)의 출사광 대부분은 광 필터(461)를 투과하여 파장 변환 장치(480)로 입사하여 자극광으로 변환되며, 소부분은 소형 반사경(462)에 의해 산란 장치(490)로 반사된다. 자극광은 파장 변환 장치(480)로부터 광 필터(461)로 방출되고, 광 필터(461)에 의해 반사됨으로써, 산란 장치(490)의 출사광과 동일한 광 경로로 혼합되어 방출된다.
본 실시예에서, 분광 소자(460)는 입사광 중 레이저 어레이 광원(410)의 출사광과 추가 광원(410a)의 출사광의 광학적 확장량이 서로 다른 점을 이용하여 분광한다. 사실상, 발광 장치는 홀을 구비한 광 필터를 이용하여 분광할 수도 있다. 이때, 파장 변환 장치(480)와 산란 장치(490)의 위치는 서로 교체해야 하며, 상기 광 필터는 레이저 어레이 광원(410)의 출사광, 추가 광원(410a)의 출사광을 반사하고 이와 동시에 파장 변환 장치(480)에 의해 발생된 자극광을 투과시키는 성질을 가져야 한다.
추가 광원(410a)의 출사광은 광 필터의 홀로 입사하여 산란 장치(490)로 투과되며, 이에 따라 가우스 분포를 나타내는 레이저 광은 램버시안 분포를 나타내는 레이저 광으로 산란되며, 광학적 확장량이 증가한다. 따라서 산란 장치(490)의 출사광은 대부분 광 필터에 의해 반사되고, 소부분은 광 필터의 홀을 투과하여 손실된다. 레이저 어레이 광원(410)의 출사광 대부분은 광 필터(461)에 의해 파장 변환 장치(480)로 반사되어 자극광으로 변환되며, 소부분은 광 필터의 홀을 투과하여 산란 장치(490)로 도착한다. 자극광은 파장 변환 장치(480)로부터 광 필터로 방출되어 광 필터를 투과함으로써, 산란 장치(490)의 출사광과 동일 광 경로로 혼합되어 방출된다.
그리고, 참고로 여기서 광 균일화 봉(441)은 복안 렌즈쌍으로 대신될 수도 있으며, 이때 추가 광원(410a)의 출사광이 볼록 렌즈(432)의 막 증착면에 형성한 광반 면적이 레이저 어레이 광원(410)의 출사광이 형성한 광반 면적에 비해 작도록 해야 한다. 이로써, 오목 렌즈(442)를 지난 후 형성된 시준 광 빔이 복안 렌즈쌍 표면으로 입사하여 형성한 광반에서, 추가 광원(410a)의 출사광이 형성한 광반 면적이 레이저 어레이 광원(410)의 출사광이 형성한 광반 면적보다 작아야 한다. 복안 렌즈쌍은 상기 추가 광원(410a)의 출사광이 형성한 광반과 레이저 어레이 광원(410)의 출사광이 형성한 광반의 면적 비율을 변경하지 않는다. 따라서, 분광 소자(460)의 표면에 입사한 추가 광원(410a)의 출사광의 광반 면적은 레이저 어레이 광원(410)의 출사광의 광반 면적보다 작아야 하며, 양자도 광학적 확장량에 의한 분광 방식을 이용하여 분광할 수 있다.
본 명세서에 기재한 각 실시예는 점진적 방식으로 설명되었으며, 각 실시예의 요점은 모두 그밖의 다른 실시예와 상이한 점이며, 각 실시예 사이의 동일 유사한 부분은 서로 참조하면 된다.
본 발명의 실시예는 발광 장치를 포함한 프로젝션 시스템을 더 제공하며, 상기 발광 장치는 상술한 각 실시예에 따른 구성과 기능을 가질 수 있다. 상기 프로젝션 시스템은 다양한 프로젝션 기술, 예를 들어 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 프로젝션 기술, 디지털 광 경로 프로세서(DLP, Digital Light Processor) 프로젝션 기술을 이용할 수 있다.
이상은 단지 본 발명의 실시형태일 뿐이며, 본 발명의 특허청구범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 명세서 및 도면의 내용을 이용하여 진행한 등가적 구성 또는 등가적 프로세스 변경, 또는 기타 관련 기술 분야에 직간접적으로 적용한 것은 동일한 이치로 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims (14)

  1. 비발광 영역 및 다수의 레이저 소자에 의해 구성된 발광 영역을 포함하는 레이저 어레이 광원;
    상기 레이저 어레이 광원의 출사광을 집속시켜 반사하기 위한 집광 영역 및 비집광 영역을 포함하는 반사 및 집광 시스템; 및
    상기 반사 및 집광 시스템의 출사광을 수집하여 방출하기 위한 광 수집 시스템을 포함하며,
    상기 비발광 영역 및 비집광 영역은 상기 레이저 어레이 광원의 출사광 광축에 평행하는 동일 직선에 위치하고, 상기 광 수집 시스템은 상기 비발광 영역, 상기 비집광 영역, 또는 이들 모두를 지나는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 및 집광 시스템은 리플렉터이며, 상기 리플렉터의 중간 영역은 비집광 영역이고, 상기 중간 영역 이외의 영역은 집광 영역이며, 상기 광 수집 시스템은 상기 비발광 영역을 지나는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 및 집광 시스템은 리플렉터와 반사 소자를 포함하고, 상기 리플렉터는 할로우 아웃 영역을 포함하며, 상기 할로우 아웃 영역은 비집광 영역이고, 상기 할로우 아웃 영역 이외의 영역과 반사 소자는 집광 영역이며, 상기 광 수집 시스템은 상기 리플렉터의 할로우 아웃 영역을 지나는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반사 소자는 상기 레이저 어레이 광원의 비발광 영역에 고정된 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 및 집광 시스템은 반사 소자와, 할로우 아웃 영역을 구비한 집광 렌즈를 포함하고, 상기 집광 렌즈의 할로우 아웃 영역은 비집광 영역이고, 상기 집광 렌즈의 비할로우 아웃 영역과 반사 소자는 상기 집광 영역이며, 상기 집광 렌즈의 비할로우 아웃 영역은 상기 레이저 어레이 광원의 출사광을 집속시키기 위한 것이고, 상기 반사 소자는 상기 집광 렌즈의 출사광을 반사하기 위한 것이며, 상기 광 수집 시스템은 상기 집광 렌즈의 할로우 아웃 영역과 레이저 광원 어레이의 비발광 영역을 지나는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 소자는 볼록 반사면 또는 오목 반사면을 포함하고, 상기 볼록 반사면 또는 오목 반사면은 상기 반사 및 집광 시스템의 출사광을 반사하고 상기 출사광을 집속시키기 위한 것임을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 추가 광원을 더 포함하고, 상기 추가 광원은 상기 비발광 영역, 비집광 영역과 동일한 직선에 위치하고 상기 레이저 어레이 광원 출사광의 광 경로에 위치하지 않으며, 상기 추가 광원의 출사광은 상기 광 수집 시스템으로 입사하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 광 수집 시스템은 광 균일화 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 수집 시스템은 광 균일화 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 균일화 봉의 출광면은 상기 레이저 어레이 광원과 반사 및 집광 시스템 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광 수집 시스템은 렌즈 또는 투명 유리판을 더 포함하며, 상기 렌즈 또는 투명 유리판은 상기 비발광 영역 또는 비집광 영역에 고정됨으로써, 상기 광 균일화 봉의 출사광이 상기 비발광 영역 또는 비집광 영역을 지난 후 상기 렌즈 또는 투명 유리판으로부터 투과되도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 광 수집 시스템은 시준 렌즈를 더 포함하며, 상기 시준 렌즈의 초점과 상기 반사 및 집광 시스템의 초점은 중첩되며, 상기 시준 렌즈는 상기 반사 및 집광 시스템의 출사광을 시준한 후 상기 광 균일화 봉으로 방출하기 위한 것임을 특징으로 하는 발광 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발광 장치는 시준 렌즈 어레이를 더 포함하며, 상기 시준 렌즈 어레이의 시준 렌즈 유닛은 상기 레이저 어레이 광원 중 레이저 소자와 일일이 대응되며, 상기 레이저 어레이 광원 중 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈 유닛의 광축 상에서 상기 렌즈 유닛의 초점으로부터 벗어난 소정 위치에 위치함으로써, 시준 렌즈 유닛의 출사광이 소정의 발산 각도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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