KR20170102567A - 레이저 광원, 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템 - Google Patents

레이저 광원, 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템 Download PDF

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KR20170102567A
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Abstract

레이저 광원(300), 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템이 개시된다. 상기 레이저 광원은, 레이저 광원 어레이, 집광용 광학 소자(33), 시준용 광학 소자(34), 및 2차 레이저 광 빔 어레이(382)를 수광하여 균일화하기 위한 적분 봉(36)을 포함하며, 레이저 소자 어레이와 적분 봉(36) 사이의 광 경로에는 각도 분포 제어 소자(35)가 더 마련되며, 상기 각도 분포 제어 소자(35)는, 레이저 광 빔 어레이(382)의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각을 증대시켜, 적분 봉(36)에 입사한 각각의 2차 레이저 광 빔 어레이의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.

Description

레이저 광원, 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템{LASER LIGHT SOURCE, WAVELENGTH CONVERSION LIGHT SOURCE, LIGHT COMBINING LIGHT SOURCE, AND PROJECTION SYSTEM}
본 발명은 조명 및 표시 기술 분야에 관한 것이며, 특히 레이저 광원, 파장 변환 광원, 합광 광원 및 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
반도체 기술의 발전에 따라, 고체 조명 광원의 우위는 점점 뚜렷해지고 있다. 레이저 광원은 고 휘도, 고 시준의 신형 광원으로서, 프로젝션, 조명 등 분야에 점점 적용되고 있다. 레이저 광원의 광학적 확장량이 작으므로 고 휘도의 광 출력을 얻을 수 있으며, 이와 동시에 그 균일화가 더 어려워진다.
도 1은 종래 기술에서 사각 봉을 이용하여 광 균일화를 진행하는 레이저 광원에 관한 것이며, 여기서 11a-11c는 레이저 다이오드이고, 12a-12c는 시준 렌즈, 13은 집광 렌즈, 14는 직사각형 사각 봉이다. 여기서 시준 렌즈(12a-12c)는 구면 또는 비구면 렌즈 어레이이며, 각각의 렌즈는 하나의 레이저 다이오드에 대응된다. 레이저 다이오드(11a-11c)로부터 방출된 레이저 광은, 먼저 시준 렌즈(12a-12c)를 지나 평행 광 빔으로 시준된 후, 집광 렌즈(13)에 의해 하나의 소형 광반으로 집광되며, 이 광반의 사이즈는 직사각형 사각 봉(14)의 입광구 사이즈와 매칭된다. 직사각형 사각 봉(14)은 중공 또는 솔리드 광 가이드 봉으로서, 입력 광 빔을 균일화하기 위한 것이다. 다만, 실험에 따르면, 이러한 광 균일화 효과는 훌륭하지 않으며, 사각 봉(14) 출구의 출사광은 여전히 분리된 레이저 광점을 이루고 하나의 균일한 면 분포를 이루도록 혼합되지 않는다. 사각 봉(14)의 길이를 연장하여 사각 봉에서의 레이저 광의 반사 횟수를 증가해도 뚜렷하게 개선되지 않는다.
본 발명이 주로 해결하고자 하는 기술적 과제는, 방출된 레이저 광 빔의 균일성을 향상하는 레이저 광원을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 레이저 광원을 제공하며, 상기 레이저 광원은,
레이저 소자 어레이를 포함하는 레이저 광원 어레이;
상기 레이저 광원 어레이의 후단에 위치하여 차례로 배열된 집광용 광학 소자 및 시준용 광학 소자; 및
시준용 광학 소자의 후단에 위치하는 적분 봉을 포함하며,
상기 레이저 광원 어레이는, 시준된 1차 레이저 광 빔 어레이를 발생시키기 위한 것이고,
상기 1차 레이저 광 빔 어레이는 집광용 광학 소자와 시준용 광학 소자를 차례로 지나, 시준된 2차 레이저 광 빔 어레이를 발생시키며, 2차 레이저 광 빔 어레이 중 2차 레이저 광 빔의 간격은 1차 레이저 광 빔 어레이 중 1차 레이저 광 빔의 간격보다 작으며,
상기 적분 봉은 2차 레이저 광 빔 어레이를 수광하여 균일화하기 위한 것이며,
상기 레이저 소자 어레이와 상기 적분 봉 사이의 광 경로에는 각도 분포 제어 소자가 더 마련되며, 상기 각도 분포 제어 소자는, 상기 레이저 광 빔 어레이에 있어서 광 분포의 단축 방향에서의 발산각을 증대시켜, 상기 적분 봉에 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
바람직하게는, 상기 각도 분포 제어 소자는 시준 렌즈 어레이이며, 그 중 각각의 시준 렌즈는 하나의 레이저 소자에 대응되어, 상기 레이저 소자가 방출한 레이저 광을 시준하기 위한 것이며,
상기 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈의 광축 상에 위치하고 상기 시준 렌즈의 초점으로부터 이탈되어, 상기 시준 렌즈가 방출한 1차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과, 그 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
바람직하게는, 상기 각도 분포 제어 소자는 적어도 하나의 기둥면 렌즈로서, 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하며, 그 중 각각의 기둥면 렌즈는 상기 시준용 광학 소자로부터 방출된 2차 레이저 광 빔 어레이 중 적어도 1열의 2차 레이저 광 빔에 대응되며, 상기 적어도 1열의 2차 레이저 광 빔 중 각 열의 진행 방향은 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하고, 각 열의 2차 레이저 광 빔 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향은 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하며,
각각의 2차 레이저 광 빔은 그에 대응되는 기둥면 렌즈를 지난 후, 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 그 장축 방향에서의 발산각의 비율 값은 0.7 이상이다.
바람직하게는, 상기 각도 분포 제어 소자는 광 산란 시트로서, 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하며, 상기 광 산란 시트에 의해 산란된 2차 레이저 광 빔 어레이의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
바람직하게는, 상기 각도 분포 제어 소자는 마이크로 렌즈 어레이로서, 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하고, 그 중 각각의 마이크로 렌즈는 장방형을 이루며,
상기 마이크로 렌즈 어레이에 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이는 광 분포의 단축 방향에서 각각의 마이크로 렌즈의 장변 방향에 평행하고, 상기 마이크로 렌즈 어레이로부터 방출된 2차 레이저 광 빔 어레이는 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이다.
바람직하게는, 상기 레이저 광원 어레이는 레이저 소자 어레이와 시준 렌즈 어레이를 포함하며, 그 중 각각의 시준 렌즈는 하나의 레이저 소자에 대응되어, 상기 레이저 소자가 방출한 레이저 광을 시준하며, 각각의 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈의 광축에 위치하고, 상기 시준 렌즈의 초점으로부터 이탈되며,
상기 각도 분포 제어 소자는 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하여, 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각을 증대시키거나, 또는 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향에서의 발산각을 감소시켜, 상기 적분 봉에 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
바람직하게는, 상기 적분 봉은 솔리드 봉이며, 상기 각도 분포 제어 소자와 상기 적분 봉은 일체로 성형된다.
본 발명의 실시예는 레이저 광원을 더 제공하며, 상기 레이저 광원은,
시준된 1차 레이저 광 빔 어레이를 발생시키기 위한 레이저 광원 어레이;
상기 레이저 광원 어레이의 후단에 위치하여 차례로 배열된 집광용 광학 소자 및 시준용 광학 소자; 및
시준용 광학 소자의 후단에 위치하는 적분 봉을 포함하고,
상기 1차 레이저 광 빔 어레이는 집광용 광학 소자와 시준용 광학 소자를 차례로 지난 후 시준된 2차 레이저 광 빔 어레이를 형성하고, 2차 레이저 광 빔 어레이 중 2차 레이저 광 빔의 간격은 1차 레이저 광 빔 어레이 중 1차 레이저 광 빔의 간격보다 작으며,
상기 적분 봉은 2차 레이저 광 빔 어레이를 수광하여 균일화하기 위한 것이며, 그 중 상기 적분 봉의 입광구의 면적은 그 출광구의 면적보다 크며,
상기 적분 봉의 입광구는 서로 수직하는 제1 변과 제2 변을 포함하고, 출광구는 서로 수직하는 제1 변과 제2 변을 포함하며, 그 중 입광구와 출광구의 제1 변은 평행하고, 입광구와 출광구의 제1 변 길이의 비율 값은 입광구와 출광구의 제2 변 길이의 비율 값보다 작으며,
상기 2차 레이저 광 빔 어레이는 상기 적분 봉에 입사할 때, 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향은 상기 적분 봉의 입광구의 제1 변에 평행한다.
바람직하게는, 상기 적분 봉의 입광구의 제1 변은 출광구의 제1 변과 같다.
바람직하게는, 상기 적분 봉의 입광구는 정방형을 이룬다.
바람직하게는, 상기 레이저 소자 어레이와 상기 적분 봉 사이의 광 경로에는 각도 분포 제어 소자가 더 마련되고, 상기 각도 분포 제어 소자는, 상기 레이저 광 빔 어레이를 정형하여, 상기 적분 봉에 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증대시킨다.
본 발명의 실시예는 파장 변환 광원을 더 제공하며, 상기 파장 변환 광원은,
상기 레이저 광원; 및
상기 레이저 광원이 방출한 광을 수광하여 자극광을 방출하기 위한 파장 변환 장치를 포함한다.
본 발명의 실시예는 합광 광원을 더 제공하며, 상기 합광 광원은,
상기 레이저 광원;
여기 광원 및 상기 여기 광원으로부터 방출된 여기광을 흡수하여 자극광을 방출하기 위한 파장 변환 장치를 포함하는 파장 변환 광원; 및
합광 장치를 포함하며,
상기 레이저 광원이 방출한 광과 상기 파장 변환 광원이 방출한 자극광이 서로 다른 방향으로부터 합광 장치로 입사하고 합광 장치에 의해 하나의 광 빔으로 혼합되어 방출된다.
본 발명의 실시예는 프로젝션 시스템을 더 제공하며, 상기 프로젝션 시스템은,
상기 합광 광원; 및
상기 합광 광원으로부터의 광 빔을 수광하여 변조하기 위한 공간광 변조 장치를 포함한다.
종래 기술에 비해, 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 포함한다.
본 발명에 따르면, 집광용 광학 소자와 시준용 광학 소자의 작용에 의해, 1차 레이저 광 빔 어레이의 단면은 압축되어 2차 레이저 광 빔 어레이를 형성하며, 2차 레이저 광 빔의 발산각은 1차 레이저 광 빔의 발산각보다 크다. 이로써, 2차 레이저 광 빔은 그 후단의 적분 봉을 지난 후 더 균일한 면 분포를 구현할 수 있다. 동시에, 레이저 광원 어레이와 적분 봉 사이의 광 경로에 각도 분포 제어 소자가 마련되며, 상기 각도 분포 제어 소자는 상기 레이저 광 빔 어레이의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각을 증대시켜, 적분 봉에 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다. 이로써, 2차 레이저 광 빔 어레이 중 단축 방향에서의 광 빔의 적분 봉 내부에서의 반사 횟수를 증가시켜, 단축 방향과 장축 방향에서의 광 빔의 적분 봉 내부에서의 반사 횟수가 서로 근접하도록 하여, 적분 봉을 지난 2차 레이저 광 빔의 균일성을 향상한다.
도 1은 종래 기술에서 사각 봉을 이용하여 광 균일화를 진행하는 레이저 광원을 나타낸 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 직사각형 사각 봉의 작동 원리의 개략도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 레이저 광원의 일 실시예의 구성 개략도이다.
도 3b는 레이저 소자의 발광 개략도이다.
도 3c는 레이저 소자가 방출한 광이 시준 렌즈를 지난 후의 발광 개략도이다.
도 3d는 본 발명에 따른 레이저 광원 중 마이크로 렌즈 어레이의 구성 개략도이다.
도 4는 시준 렌즈의 초점에 위치한 경우와 상기 초점으로부터 이탈된 경우의 레이저 소자의 구성 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 광원의 또 다른 실시예의 구성 개략도이다.
도 6은 도 5에 나타낸 레이저 광원 중 적분 봉의 사시도이다.
발명자는 도 1에 나타낸 레이저 광원이 균일한 면 분포를 형성할 수 없는 문제점에 대한 전문적인 연구를 거쳐 아래 사항을 발견했다. 즉, 통상의 광 빔이 사각 봉에서 균일화를 구현할 수 있는 핵심적 원인은, 상기 광 빔의 각도 분포가 연속적이므로, 사각 봉 내부에서 수회 반사된 후에야 그 면 분포가 연속적일 수 있으며, 반사 횟수가 많을수록 면 분포의 균일성이 더 좋아질 수 있다.
다만, 집광 렌즈(13)에 의해 집광된 레이저 광 빔은 통상의 광 빔과 달리, 다수의 레이저 광 빔이 조합되어 형성된 것으로서, 각각의 레이저 광 빔은 하나의 레이저 다이오드 및 대응되는 시준 렌즈로부터 유래된다. 따라서 전체 광 빔의 각도 분포는 연속적이지 않고 분리된다. 이들 분리된 레이저 광 빔이 사각 봉(14)에서 전파되는 과정은 도 2와 같다. 레이저 광 빔(L1)이 입사각 α로 입사하여 출사각 α로 방출되며, 레이저 광 빔(L2)은 입사각 β로 입사하여 출사각 β로 방출된다. 양자는 각자의 각도가 모두 매우 작으므로, 사각 봉에서 수회 반사되어도 여전히 하나의 매우 가는 광선을 유지한다. 따라서 사각 봉의 출구 측에서 혼합 효과, 즉 균일한 광 분포를 형성할 수 없다.
이하, 도면과 실시형태를 결합하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
[실시예 1]
도 3a는 본 발명에 따른 레이저 광원의 일 실시예의 구성 개략도이다. 상기 레이저 광원(300)은 레이저 광원 어레이를 포함하고, 상기 레이저 광원 어레이는 시준된 1차 레이저 광 빔 어레이(381)를 발생시키기 위한 것이다. 여기서 레이저 광원 어레이는 레이저 소자 어레이와 시준 렌즈 어레이를 포함하며, 레이저 소자 어레이는 레이저 소자(31a, 31b, 31c)를 포함하고, 시준 렌즈 어레이는 시준 렌즈(32a, 32b, 32c)를 포함하며, 각각의 시준 렌즈는 하나의 레이저 소자에 대응된다. 레이저 소자의 발광 위치는 대응되는 시준 렌즈의 초점에 위치하고, 레이저 소자로부터 방출된 광은 시준 렌즈를 지나 시준된다.
본 실시예에서, 레이저 소자는 레이저 다이오드이며, 사실상 레이저 소자는 레이저 광을 방출하는 다른 소자일 수도 있으며, 본 발명은 이를 한정하지 않는다. 물론, 레이저 소자 어레이와 시준 렌즈 어레이 중 소자의 개수는 예시적인 것일 뿐, 이를 한정하지 않는다.
도 3b를 참조하면, 도 3b는 레이저 소자의 발광 개략도이다. 레이저 소자(31)의 발광면은 장방형이며, 상기 장방형의 장변(311)을 지나는 단면에서의 광 발산각은 α이고, 상기 장방형의 단변(312)을 지나는 단면에서의 광 발산각은 β이며, α는 β보다 작다. 일반적으로, β는 α의 5배보다 크다. 즉, 레이저 소자(31)의 출사광의 광 분포의 장축(313)은 장방형의 단변(312)에 평행하며, 출사광의 광 분포의 단축(314)은 장방형의 장변(311)에 평행한다.
레이저 소자(31)의 방출 광이 시준 렌즈를 지난 후의 1차 레이저 광 빔은 엄격한 의미에서의 평행광이 아니다. 레이저 소자의 방출 광에 비해, 시준된 레이저 광 빔의 발산각은 감소되나, 시준된 레이저 광 빔은 여전히 광 분포의 장축 방향과 단축 방향이 존재한다. 도 3c를 참조하면, 도 3c는 레이저 소자(31)의 방출 광이 시준 렌즈(32)를 지난 후의 발광 개략도이다. 참고로, 1차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축(315)은 레이저 소자(31)의 발광면의 장변(311)에 평행하고, 1차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축(316)은 레이저 소자(31)의 발광면의 단변(312)에 평행하며, 장축(315) 방향에서의 발산각과 단축(316) 방향에서의 발산각의 비율 값이 크고 또한 일반적으로 5보다 크다. 명확한 설명을 위해, 하기에서의 "장축 방향"과 "단축 방향"은 모두 광 빔의 광 분포에서의 장축 방향과 단축 방향을 가리킨다.
이로써, 각각의 레이저 소자의 방출 광이 시준 렌즈에 의해 시준되어 얻어지는 1차 레이저 광 빔 어레이(381)에서, 각각의 1차 레이저 광 빔의 광축은 서로 평행하나, 각각의 레이저 광 빔은 일정한 발산각을 가지고, 광 분포의 장축 방향에서의 발산각과 단축 방향에서의 발산각의 비율 값이 여전히 크다.
레이저 광원(300)은 레이저 광원 어레이의 후단에 위치하여 차례로 배열된 집광용 광학 소자(33)와 시준용 광학 소자(34)를 더 포함하며, 1차 레이저 광 빔 어레이(381)는 집광용 광학 소자(33)와 시준용 광학 소자(34)를 차례로 지나 시준된 2차 레이저 광 빔 어레이(382)를 형성한다.
본 실시예에서, 집광용 광학 소자는 볼록 렌즈(33)이고, 시준용 광학 소자는 오목 렌즈(34)이며, 볼록 렌즈(33)와 오목 렌즈(34)의 초점은 중첩된다. 여기서 오목 렌즈(34)의 초점은 허초점이고, 상기 허초점은 오목 렌즈(34)의 광 경로 후단에 위치한다. 이로써, 1차 레이저 광 빔 어레이(381)는 먼저 볼록 렌즈(33)에 의해 집광되어 그 초점을 향해 집속되며, 오목 렌즈(34)로 입사할 때, 그 광 빔의 단면적은 볼록 렌즈(33)로 입사할 때의 광 빔의 단면적보다 작아진다. 이때, 상기 레이저 광 빔도 오목 렌즈의 초점을 향해 집속되므로, 오목 렌즈(34)를 지난 후 다시 평행광을 이루면서 방출되어, 시준된 2차 레이저 광 빔 어레이(382)를 형성하나, 레이저 광 빔의 단면적이 압축된다. 즉, 2차 레이저 광 빔 어레이(382) 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 간격은 1차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 1차 레이저 광 빔의 간격보다 작다.
광학적 확장량 보존 원리에 따르면, 광 빔의 단면적이 압축되면 그 발산각은 자연히 증대한다. 즉,
Figure pat00001
여기서 S1, θ1은 각각 1차 레이저 광 빔 어레이의 횡단면적과 발산 반각이고, S2, θ2는 각각 2차 레이저 광 빔 어레이의 횡단면적과 발산 반각이며, 여기서 S2<S1이면, θ2는 θ1보다 반드시 크다. 참고로, 식(1)의 발산 반각은 각각의 레이저 광 빔 사이의 끼인각이 아니라, 각각의 레이저 광 빔 자체의 발산각의 절반이다.
실제 적용에서, 볼록 렌즈(33)와 오목 렌즈(34)의 위치와 곡률을 제어함으로써, 1차 레이저 광 빔 어레이(381)의 단면적에 대한 2차 레이저 광 빔 어레이(382)의 압축 비율(유사하게 말하면, 볼록 렌즈(33)와 오목 렌즈(34)의 초점거리의 비율이 바로 광 빔의 압축비이다)을 제어할 수 있으며, 나아가, 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 발산 반각이 1차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 발산 반각에 비해 증대하는 정도를 제어할 수 있다. 쉽게 이해할 수 있듯이, 여기서 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향에서의 발산각과 단축 방향에서의 발산각의 증대 정도는 거의 같으므로, 상기 두 방향에서의 발산각의 비율 값은 여전히 크다.
레이저 광원(300)은 시준용 광학 소자(34)의 후단에 위치하는 각도 분포 제어 소자(35)를 더 포함하며, 상기 각도 분포 제어 소자(35)는, 2차 레이저 광 빔 어레이(382)를 수광하여 정형하되, 정형된 2차 레이저 광 어레이(382) 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각과, 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
구체적으로, 본 실시예에서 각도 분포 제어 소자(35)는 기둥면 렌즈이다. 기둥면 렌즈가 하나의 위도에서만 하나의 광 빔의 발산각을 변경할 수 있으므로, 기둥면 렌즈를 이용하여 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각을 변경하고, 장축 방향에서의 발산각을 변경하지 않을 수 있으며, 기둥면 렌즈의 기둥면에 대한 곡률 설계를 통해 각각의 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 할 수 있다. 상기 목적을 구현하기 위해, 기둥면 렌즈로 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향은 모두 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행한다.
레이저 광원(300)은 각도 분포 제어 소자(35)의 후단에 위치한 적분 봉(36)을 더 포함하며, 상기 적분 봉(36)은 각도 분포 제어 소자(35)에 의해 정형된 2차 레이저 광 빔 어레이(382)를 수광하여 균일화하기 위한 것이다.
종래의 적분 봉(배경 기술에 따른 사각 봉과 콘형 봉은 모두 적분 봉 중 하나임)에 대한 이해에 따르면, 입사광은 반드시 하나의 큰 각도 범위로 입사해야만 바람직한 광 균일화 효과가 발생할 수 있다. 그 이유는, 이와 같이 해야만 광선이 적분 봉 내부에서 수회 반사되어 균일화될 수 있기 때문이다. 다만, 본 발명에 대한 연구를 거쳐, 발명자는 적분 봉에 대해 더 깊은 이해를 했다. 즉, 레이저 광 분야에 적용할 경우, 각 빔의 레이저 광을 집속하여 비교적 큰 각도 범위를 형성하는 것만으로는 작업할 수 없으며, 반드시 각 빔의 레이저 광의 발산 반각을 증가시켜야 한다. 각 빔의 레이저 광의 발산 반각을 증가시켜야만, 각 빔의 레이저 광 사이가 평행에 근접해도 적분 봉을 지나면서 매우 훌륭한 균일화 효과가 발생할 수 있다.
그러나, 각 빔의 레이저 광의 발산 반각을 증가시키는 과정에서, 각 빔의 레이저 광의 광 분포의 장축 방향과 단축 방향에서의 발산각이 증가하는 정도가 거의 같다. 따라서, 적분 봉으로 입사할 때, 비록 각 빔의 레이저 광의 발산 반각이 증가하지만, 각 빔의 레이저 광은 단축 방향에서의 발산각이 장축 방향에서의 발산각보다 훨씬 작다. 따라서 이 두 방향에서의 광 빔이 적분 봉 내부에서 반사하는 횟수는 큰 차이가 있으며, 각각의 2차 레이저 광 빔이 적분 봉의 출광구가 위치하는 면에 형성하는 광반이 장축 방향에서 균일하게 혼합되나, 단축 방향에서의 광 균일화 효과가 떨어진다. 따라서, 본 실시예에서는 시준용 광학 소자와 적분 봉 사이에 각도 분포 제어 소자를 설치함으로써, 적분 봉으로 입사하는 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 하고, 나아가 각각의 2차 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 광 균일화 효과를 향상한다.
본 실시예에서, 각도 분포 제어 소자는 기둥면 렌즈 어레이일 수도 있다. 기둥면 렌즈 어레이를 설치함으로써, 각각의 기둥면 렌즈가 적어도 1열의 2차 레이저 광 빔을 얼라이먼트하고, 각 열의 2차 레이저 광 빔의 진행 방향이 모두 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하도록 한다. 여기서 상기 적어도 1열의 2차 레이저 광 빔 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향은 모두 서로 평행하며, 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하다. 하나의 기둥면 렌즈만을 이용하는 경우에 비해, 기둥면 렌즈 어레이를 이용하면 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포에서의 단축 방향에서의 발산각이 더욱 크게 증가하여, 장축 방향에서의 발산각에 더욱 근접하도록 할 수 있다. 그러나 하나의 기둥면 렌즈만을 이용하면 실제 가공에 더욱 편리하다.
본 실시예에서, 레이저 소자 자체가 방출한 레이저 광 빔의 시준성이 좋은 경우에, 시준 렌즈는 생략할 수도 있다. 다만, 레이저 광원 어레이에서 시준 렌즈 어레이를 생략하면, 1차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 1차 레이저 광 빔의 장축 방향과 단축 방향이 90도로 회전함에 유의해야 한다. 따라서, 이에 대응되도록, 기둥면 렌즈의 배치 위치는 이상 실시예에서 설명된 위치보다 레이저 광 빔 어레이의 광축에 수직하는 평면에서 90도로 회전되도록 해야 한다.
물론, 본 실시예에서 각도 분포 제어 소자(35)는 기둥면 렌즈 어레이가 아니라 광 산란 시트일 수도 있으며, 상기 광 산란 시트의 2차 레이저 광 빔의 단축 방향에 대한 산란 정도가 상기 2차 레이저 광 빔의 장축 방향에 대한 산란 정도보다 클 수 있다. 또는 상기 2차 레이저 광 빔의 단축 방향에 대해서만 산란하고, 상기 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 할 수 있다.
예를 들어, 상기 광 산란 시트 표면의 산란 구조체는 서로 긴밀히 배열된 다수의 광 투과성 마이크로 구조체이며, 그 중 각각의 마이크로 구조체는 기둥면 구조체이며, 각각의 마이크로 구조체의 모선은 모두 서로 평행하고, 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포 장축 방향에 평행하다. 또는, 기둥형 또는 기둥 형상의 일부를 나타내는 광 투과 및 산란 구조체를 하나의 투명 베이스 내부에 혼입시킬 수도 있으며, 여기서 상기 산란 구조체와 상기 베이스 사이에는 굴절율 차이가 있고, 각각의 산란 구조체의 모선은 서로 평행하거나 또는 거의 평행하며, 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포 장축 방향에 평행할 수 있다. 또는, 상기 광 산란 시트는 DOE(Diffraction Optical Element, 회절 광학 소자)일 수도 있으며, DOE 위의 각 점에 대한 위상 설계에 의해, 상기 DOE가, 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각만을 증가시키거나, 또는 입사한 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각에 대한 증가량이 장축 방향에서의 발산각의 증가량보다 더 커지도록 할 수 있다.
본 실시예에서, 각도 분포 제어 소자(35)는 다수의 장방형 렌즈를 조립하여 이루어진 마이크로 렌즈 어레이일 수도 있다. 도 3d를 참조하면, 도 3d는 본 발명에 따른 레이저 광원 중 마이크로 렌즈 어레이의 구성 개략도이다. 각각의 마이크로 렌즈(351)는 장방형이며, 두 변의 길이는 각각 D1과 D2이고, D1은 D2보다 작다. 하나의 평행 광 빔이 마이크로 렌즈 어레이로 입사한 후, 장방형의 두 변을 따르는, 발산각이 서로 다른 하나의 광 빔을 형성하며, 그 중 장변 방향에서의 발산각과 단변 방향에서의 발산각의 비율은 약 D2 : D1이다. 따라서, 마이크로 렌즈 어레이로 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향이 각각의 마이크로 렌즈의 장변 방향에 평행하도록 할 수 있으며, 이로써 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각의 증가량이 장축 방향에서의 발산각의 증가량보다 크도록 할 수 있다. 또한, 각각의 마이크로 렌즈의 두 변의 길이 비율 및 마이크로 렌즈의 표면 곡률에 대한 설계를 통해, 상기 마이크로 렌즈 어레이로부터 방출된 2차 레이저 광 빔 어레이의 광 분포 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 할 수 있다.
본 실시예에서, 각도 분포 제어 소자와 적분 봉을 일체로 성형할 수도 있다. 예를 들어, 적분 봉은 솔리드형을 이용하고, 입광구 위치를 하나의 기둥면 구조체로 구성하거나, 또는 입광구 위치에 광 산란 시트와 동일한 산란 구조체를 형성한다.
이상 실시예에서, 각도 분포 제어 소자(35)는 모두 시준용 광학 소자와 적분 봉 사이에 설치된다. 실제 적용에서, 각도 분포 제어 소자(35)를 레이저 광원 어레이와 적분 봉 사이의 광 경로 상의 임의의 위치에 설치할 수도 있으며, 레이저 광원 어레이로부터 방출된 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되기만 하면 본 발명의 목적을 구현할 수 있다.
본 실시예에서, 시준용 광학 소자는 오목 렌즈이다. 실제 적용에서, 시준용 광학 소자는 볼록 렌즈를 이용할 수도 있으며, 집광용 광학 소자(33)와 상기 볼록 렌즈의 초점이 중첩되기만 하면 그 효과는 오목 렌즈를 사용하는 것과 동일하다. 다만, 광 전파 방향의 길이가 증가하여, 전체 시스템이 커진다. 더 일반적으로, 집광용 광학 소자와 시준용 광학 소자는 본 실시예에서 이용한 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈에 한정되지 않으며, 예를 들어 집광용 광학 소자는 하나 또는 다수의 반사경이 다수의 레이저 광 빔을 집광시키는 것일 수도 있으며, 시준용 광학 소자는 프레넬 렌즈일 수 있다. 전체적으로, 동일한 기능을 구현 가능하면 본 특허의 보호 범위에 속한다.
[실시예 2]
실시예 1에서, 레이저 광원 어레이와 적분 봉 사이에 각도 분포 제어 소자를 설치하여 각각의 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증가시켰다. 다만, 레이저 광원 어레이와 적분 봉 사이에 각도 분포 제어 소자를 설치하지 않고, 레이저 광원 어레이 중 시준 렌즈 어레이에 의해 상기 목적을 구현할 수도 있다. 본 실시예에서 상기 시준 렌즈 어레이는 각도 분포 제어 소자에 해당한다.
명료한 설명을 위해, 후술하는 "길이-폭 비율"은 타원의 장축과 단축의 비율을 가리킨다. 도 4를 참조하면, 레이저 소자(41)가 마침 시준 렌즈(42)의 초점에 위치하는 경우, 시준 렌즈(42)는 그 광축의 위치 A에 위치하며, 시준 렌즈(42)로부터 방출된 레이저 광 빔이 집광 렌즈(미도시)에 의해 목표면에 집광된 광반은 가늘고 긴 바형의 타원 a이다. 레이저 소자(41)가 시준 렌즈(42)의 광축에서 그 초점으로부터 벗어난 위치에 놓여진 경우, 예를 들어 시준 렌즈(42)가 레이저 소자(41)에 비교적 가까운 위치 B에 놓여진 경우, 시준 렌즈(42)로부터 방출된 레이저 광이 집광 렌즈에 의해 목표면에 집광된 광반은 타원 b이며, b의 길이-폭 비율은 a의 길이-폭 비율보다 작다. 만약 시준 렌즈(42)가 레이저 소자(41)에 더욱 가까운 위치 A에 놓여진 경우, 시준 렌즈(42)로부터 방출된 레이저 광이 집광 렌즈에 의해 목표면에 집광된 광반은 타원 c이며, c의 길이-폭 비율은 b의 길이-폭 비율보다 작다.
실험 통계와 이론 분석을 거쳐, 발명자는 그 원인이 아래와 같음을 발견했다. 탈초점의 경우, 레이저 소자가 방출한 광 분포의 장축 방향 최외곽에서의 광선과 시준 렌즈의 광축의 거리는, 단축 방향 최외곽에서의 광선과 광축의 거리보다 더 빠르게 증가하며, 몇 배 더 빠르다. 도 3b로부터 알 수 있듯이, 레이저 소자가 방출한 광 분포의 장축 방향이 상기 레이저 소자의 발광면의 단변에 평행하고, 광 분포의 단축 방향이 상기 레이저 소자의 발광면의 장변에 평행한다. 따라서, 시준 렌즈로부터 방출된 광 빔에서, 상기 레이저 소자의 발광면의 단변에 평행하는 방향에서의 발산각의 증가 속도는, 상기 레이저 소자의 발광면의 장변에 평행하는 방향에서의 발산각의 증가 속도보다 훨씬 크다.
그리고, 도 3c로부터 알 수 있듯이, 시준 렌즈로부터 방출된 광 빔에서, 상기 레이저 소자의 발광면의 단변에 평행하는 방향은 상기 광 빔의 광 분포의 단축 방향이고, 상기 레이저 소자의 발광면의 장변에 평행하는 방향은 상기 광 빔의 광 분포의 장축 방향이다. 따라서, 시준 렌즈로부터 방출된 광 빔 중 광 분포의 단축 방향에서의 발산각의 증가 속도는 장축 방향에서의 발산각의 증가 속도보다 더 크며, 몇 배 더 크다. 이로써, 목표면 상의 타원 광반의 단축이 장축보다 더 빨리 증가하므로, 타원 광반의 길이-폭 비율에 변화가 발생한다.
따라서, 실시예 1과 다른 점은, 본 실시예에서 각각의 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈의 광축에 위치하고 당해 시준 렌즈의 초점으로부터 벗어난다(이하 "탈초점"이라고 약칭). 여기서 탈초점 정도는 상기 시준 렌즈가 방출한 1차 레이저 광 빔의 단축 방향에서의 발산각과 그 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
실시예 1에서 이용한 광 산란 시트 또는 기둥면 렌즈는 모두 일정 정도로 광 손실을 초래하며, 특히 광 산란 시트가 그러하다. 그러나, 본 실시예는 탈초점을 이용하여 광 손실을 작게 하고 효율을 더 높일 수 있다.
바람직하게는, 시준 렌즈의 위치를 이상적인 시준 위치(즉, 레이저 소자가 시준 렌즈의 초점에 위치하도록 하는 위치)로부터 레이저 소자 방향으로 이동시켜, 레이저 소자와 그에 대응되는 시준 렌즈의 거리가 상기 시준 렌즈의 초점 거리보다 작아지도록 한다. 이때 시준 렌즈가 광을 수집하는 각도가 더 크며, 광 이용율이 높다. 시준 렌즈가 방출한 광 빔의 발산각이 너무 커지는 것을 방지하도록, 탈초점 거리는 너무 크게 설정하지 않는다. 바람직하게는, 탈초점 후 시준 렌즈의 위치와, 이상적인 시준 위치 사이의 거리는 0.05mm 이하이다.
실제 적용에서는, 실시예 1과 실시예 2에서 이용한 방법을 결합할 수 있다. 즉, 레이저 광원 어레이에서 각각의 레이저 소자와 그에 대응되는 시준 렌즈가 탈초점 하도록 하고, 이와 동시에 레이저 광원 어레이와 적분 봉 사이에 각도 분포 제어 소자를 설치함으로써, 각각의 레이저 광 빔이 적분 봉으로 입사할 때 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 0.7 이상이 되도록 한다.
[실시예 3]
이상 실시예에서는 모두 적분 봉 앞의 광 경로에서 각각의 레이저 광 빔을 정형함으로써 본 발명의 목적을 이루었다. 다만, 적분 봉을 설치함으로써, 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값이 작은 레이저 광 빔이 적분 봉을 지난 후에도 여전히 상기 두 방향에서 모두 고르게 균일화된 광을 얻을 수 있도록 할 수도 있다. 이하 구체적으로 설명한다.
도 5를 참조하면, 도 5는 본 발명에 따른 레이저 광원의 또 다른 실시예의 구성 개략도이다. 레이저 광원(500)은 레이저 광원 어레이, 집광용 광학 소자(53), 시준용 광학 소자(54)와 적분 봉(56)을 포함한다.
이상 실시예와의 다른 점은 아래와 같다.
본 실시예에서, 레이저 광원 어레이는 일일이 대응되는 레이저 소자 어레이(51)와 시준 렌즈 어레이(52)를 포함하며, 상기 시준 렌즈 어레이(52)는 시준된 1차 레이저 광 빔 어레이를 형성하기 위한 것이다. 여기서, 각각의 레이저 소자와 그에 대응되는 시준 렌즈는 탈초점하지 않는다. 물론, 레이저 소자 자체가 방출한 레이저 광 빔의 시준성이 좋은 경우에는 시준 렌즈 어레이를 이용하지 않아도 된다.
1차 레이저 광 빔 어레이는 집광 광학 소자(53)에 의한 집광과, 시준용 광학 소자(54)에 의한 시준을 거쳐 2차 레이저 광 빔 어레이를 형성하며 바로 적분 봉(56)으로 입사한다.
도 6을 참조하면, 도 6은 도 5의 레이저 광원 중 적분 봉의 사시도이다. 적분 봉(56)의 입광구(561)의 면적은 출광구(562)의 면적보다 크다. 본 실시예에서 입광구(561)와 출광구(562)는 모두 직사각형을 이룬다. 바람직하게는, 출광구(562)의 장변과 단변의 비율 값이 16/9 또는 4/3이며, 이로써 후단 광 경로 상의 광 변조 장치 중 광 밸브의 형태와 매칭되도록 한다.
본 실시예에서, 입광구(561)의 장변(561a)은 제1 변이고, 단변(561b)은 제2 변이다. 출광구(562)의 장변(562a)은 제1 변이고, 단변(562b)은 제2 변이다. 입광구의 장변(561a)과 출광구의 장변(562a)은 평행하고, 입광구의 제1 변(561a)의 길이와 출광구의 제1 변(562a)의 길이의 비율 값은, 입광구의 제2 변(561b)의 길이와 출광구의 제2 변(562b)의 길이의 비율 값보다 작다.
2차 레이저 광 빔 어레이가 적분 봉(56)의 입광구(561)로 입사하는 경우, 각각의 2차 레이저 광 빔의 장축 방향은 모두 입광구(561)의 제1 변(561a)에 평행하면, 각각의 2차 레이저 광 빔의 단축 방향은 모두 입광구(561)의 제2 변(561b)에 평행하거나 또는 근접하게 평행한다. 적분 봉의 입광구의 제1 변(561a)의 길이와 출광구의 제1 변(562a)의 길이의 비율 값이, 입광구의 제2 변(561b)의 길이와 출광구의 제2 변(562b)의 길이의 비율 값보다 작으므로, 상기 레이저 광 빔의 단축 방향을 따르는 광 빔이 적분 봉 내부에서 반사되는 횟수는 장축 방향을 따르는 광 빔보다 많으며, 나아가 2차 레이저 광 빔 어레이가 광 균일화 봉을 지난 후 단축 방향에서의 균일성이 향상된다.
본 실시예에서, 적분 봉의 입광구의 제1 변(561a) 길이와 출광구의 제1 변(562a) 길이의 비율 값은 1인 것이 바람직하며, 이로써 2차 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향에서의 발산각이 증가하는 것을 방지한다.
적분 봉의 입광구(561)는 사각형을 이루어, 더 많은 2차 레이저 광 빔을 커플링할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 실시예 1에 따른 각도 분포 제어 소자 및/또는 실시예 2에 따른 탈초점을 결합함으로써, 적분 봉으로 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증가시킴으로써, 적분 봉에 의해 균일화된 레이저 광 빔의 균일성을 한층 더 향상할 수도 있다. 쉽게 이해할 수 있듯이, 본 실시예에 따른 적분 봉을 이용함과 동시에 각도 분포 제어 소자 및/또는 레이저 소자와 시준 렌즈 탈초점 방법을 이용하여 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증가시킬 때, 상기 비율 값은 실시예 1 및 실시예 2에서와 같이 엄격하지 않아도 되며, 상기 비율 값은 0.7 미만일 수도 있다. 각도 분포 제어 소자를 설치하지 않고(또는) 탈초점을 이용하지 않은 경우에 비해, 적분 봉으로 입사한 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값보다 크기만 하면 된다.
본 명세서에 기재한 각 실시예는 점진적 방식으로 설명되었으며, 각 실시예에서 중점으로 설명한 것은 모두 그밖의 다른 실시예와 상이한 점이며, 각 실시예 사이의 동일 유사한 부분은 서로 참조하면 된다.
본 발명의 실시예는 레이저 광원을 포함하는 파장 변환 광원을 더 제공하며, 상기 레이저 광원은 상기 각각의 실시예에서의 구성과 기능을 가질 수 있다. 상기 파장 변환 광원은 또한, 레이저 광원이 방출한 광을 수광하여 자극광을 방출하기 위한 파장 변환 장치를 더 포함한다.
본 발명의 실시예는 레이저 광원을 포함하는 합광 광원을 더 제공하며, 상기 레이저 광원은 상기 각각의 실시예에서의 구성과 기능을 가질 수 있다. 상기 합광 광원은 또한 파장 변환 광원을 더 포함하며, 상기 파장 변환 광원은 여기 광원과 파장 변환 장치를 포함하며, 상기 파장 변환 장치는 상기 여기 광원이 방출한 여기광을 흡수하여 자극광을 방출한다. 상기 합광 광원은 또한 합광 장치를 더 포함하며, 상기 레이저 광원이 방출한 광과 상기 파장 변환 광원이 방출한 자극광은 서로 다른 방향으로부터 합광 장치로 입사하고 합광 장치에 의해 하나의 광 빔으로 혼합되어 방출된다.
본 발명의 실시예는 프로젝션 시스템을 더 제공하며, 상기 프로젝션 시스템은 상기 합광 장치를 포함하고, 상기 합광 광원의 광 빔을 수광하여 변조시키는 공간광 변조 장치를 더 포함한다. 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. 또한 상기 합광 광원은 조명 시스템, 예를 들어 무대 램프 조명에 적용할 수도 있다.
이상은 단지 본 발명의 실시형태일 뿐이며, 본 발명의 특허청구범위를 한정하지 않는다. 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 (11)

  1. 레이저 광원에 있어서,
    레이저 소자 어레이를 포함하고, 시준된 레이저 광 빔 어레이를 발생시키는 레이저 광원 어레이;
    상기 레이저 광원 어레이의 후단에 위치하여 상기 레이저 광 빔 어레이를 집속시키는 집광용 광학 소자; 및
    상기 집광용 광학 소자의 후단에 위치하여, 집속된 레이저 광 빔 어레이를 수광하여 균일화하는 적분 봉을 포함하며,
    상기 레이저 소자 어레이와 상기 적분 봉 사이의 광 경로에는 각도 분포 제어 소자가 더 마련되며, 상기 각도 분포 제어 소자는, 상기 적분 봉에 입사한 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저 광원 어레이는 시준된 1차 레이저 광 빔 어레이를 발생시키며,
    상기 레이저 광원은 상기 집광용 광학 소자의 후단에 위치한 시준용 광학 소자를 더 포함하고, 상기 1차 레이저 광 빔 어레이는 집광용 광학 소자와 시준용 광학 소자를 차례대로 거친 후 서로 평행하는 시준된 2차 레이저 광 빔 어레이를 발생시키며,
    상기 각도 분포 제어 소자는 상기 적분 봉에 입사한 상기 2차 레이저 광 빔 어레이 중 각각의 레이저 광 빔의 광 분포의 단축 방향에서의 발산각과, 장축 방향에서의 발산각의 비율 값을 증가시키는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 각도 분포 제어 소자는 시준 렌즈 어레이이며, 각각의 시준 렌즈는 하나의 레이저 소자에 대응되어 당해 레이저 소자에서 방출된 레이저 광을 시준시키며,
    상기 레이저 소자는 그에 대응되는 시준 렌즈의 광축 상에 위치하고 당해 시준 렌즈의 초점으로부터 이탈되며, 초점으로부터 이탈된 상기 시준 렌즈의 위치와 이상적인 시준 위치 사이의 거리는 0.05mm 이하이고, 상기 이상적인 시준 위치는 상기 레이저 소자가 시준 렌즈 초점에 위치할 때의 위치인 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 각도 분포 제어 소자는 상기 집광용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하는 적어도 하나의 기둥면 렌즈이고, 각각의 기둥면 렌즈는 상기 집광용 광학 소자를 거쳐 출사된 레이저 광 빔 어레이 중의 적어도 1렬의 레이저 광 빔에 대응되며, 당해 적어도 1렬의 레이저 광 빔 중의 각 열의 진행 방향은 당해 기둥면 렌즈의 모선에 평행하며, 각 열의 레이저 광 빔 중의 각 레이저 광 빔의 광 분포의 장축 방향은 당해 기둥면 렌즈의 모선에 평행하거나; 또는,
    상기 각도 분포 제어 소자는 적어도 하나의 기둥면 렌즈로서, 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하며, 그 중 각각의 기둥면 렌즈는 상기 시준용 광학 소자를 거쳐 출사된 2차 레이저 광 빔 어레이 중 적어도 1렬의 2차 레이저 광 빔에 대응되며, 상기 적어도 1렬의 2차 레이저 광 빔 중 각 열의 진행 방향은 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하고, 각 열의 2차 레이저 광 빔 중 각각의 2차 레이저 광 빔의 광 분포 장축 방향은 상기 기둥면 렌즈의 모선에 평행하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 각도 분포 제어 소자는 광 산란 시트로서, 상기 집광용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하거나 또는 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 각도 분포 제어 소자는 마이크로 렌즈 어레이로서, 상기 집광용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하고, 그 중 각각의 마이크로 렌즈는 장방형을 이루며, 당해 마이크로 렌즈 어레이에 입사한 상기 레이저 광 빔 어레이는 광 분포의 단축 방향에서 각각의 마이크로 렌즈의 장변 방향에 평행하거나; 또는,
    상기 각도 분포 제어 소자는 마이크로 렌즈 어레이로서, 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하고, 그 중 각각의 마이크로 렌즈는 장방형을 이루며, 당해 마이크로 렌즈 어레이에 입사한 상기 2차 레이저 광 빔 어레이는 광 분포의 단축 방향에서 각각의 마이크로 렌즈의 장변 방향에 평행하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  7. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 각도 분포 제어 소자는 회절용 광학 소자로서, 상기 집광용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하거나, 또는 상기 시준용 광학 소자와 상기 적분 봉 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  8. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 적분 봉은 솔리드 봉이며, 상기 각도 분포 제어 소자와 상기 적분 봉은 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 레이저 광원.
  9. 파장 변환 광원에 있어서,
    제1 항 또는 제2 항에 따른 레이저 광원; 및
    상기 레이저 광원이 방출한 광을 수광하여 자극광을 방출하기 위한 파장 변환 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 광원.
  10. 합광 광원에 있어서,
    제1 항 또는 제2 항에 따른 레이저 광원;
    여기 광원 및 상기 여기 광원으로부터 방출된 여기광을 흡수하여 자극광을 방출하기 위한 파장 변환 장치를 포함하는 파장 변환 광원; 및
    합광 장치를 포함하며,
    상기 레이저 광원이 방출한 광과 상기 파장 변환 광원이 방출한 자극광이 서로 다른 방향으로부터 합광 장치로 입사하고 합광 장치에 의해 하나의 광 빔으로 혼합되어 방출되는 것을 특징으로 하는 합광 광원.
  11. 프로젝션 시스템에 있어서,
    제10 항에 따른 합광 광원; 및
    상기 합광 광원으로부터의 광 빔을 수광하여 변조하기 위한 공간광 변조 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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