KR101264950B1 - 상이한 파장을 가진 광의 결합 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3개 이상의 상이한 파장 간격을 가진 실질적으로 편광되지 않은 광의 광로를 결합 또는 스플리팅하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라 2개의 다른 파장 간격을 가진 광의 광로가 이미 결합되었거나 또는 여전히 결합되어 있으면, 다른 파장 간격 사이에 놓인 파장 간격을 가진 광의 광로가 스플리팅되거나 또는 결합된다. 본 발명은 또한 백색 광원을 포함하는 조명 유닛에 관한 것이며, 상기 방법을 간섭 필터에 의해 백색 광을 적색, 청색 및 녹색 광빔으로 스플리팅하기 위해 사용한다. 본 발명은 또한 적색, 녹색 및 청색 광원을 포함하는 조명 유닛에 관한 것이며, 상기 방법을 간섭 필터에 의해 광원의 광로를 결합하기 위해 사용한다.
광로, 파장 간격, 백색 광원, 조명 유닛, 간섭 필터.
Description
본 발명은 상이한 파장을 가진 광의 결합 장치에 관한 것이다. 본 발명은 특히 적색, 녹색 및 청색 협대역 광원의 광을 결합해서 백색 광을 형성할 수 있는 조명 유닛에 관한 것이다. 본 발명은 또한 백색 광을 적색, 녹색 및 청색 부분 빔으로 스플리팅할 수 있는 조명 유닛에 관한 것이다.
이미지 발생을 위해 광의 투사를 기초로 하는 최신 프로젝터들은 2개의 카테고리로 나눠질 수 있다: 3개의 컬러 채널 각각에 대해, 즉 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)에 대해 각각 하나의 이미징 소자가 제공된다(3P 프로젝터 = 3 패널 프로젝터). 적색 컬러 채널에는 600 nm 내지 780 nm의 파장 간격 내의 파장을 가진 광이 할당된다. 녹색 컬러 채널에는 500 nm 내지 600 nm의 파장 간격 내의 파장을 가진 광이 할당된다. 청색 컬러 채널에는 420 nm 내지 500 nm의 파장 간격 내의 파장을 가진 광이 할당된다.
그러나, 하나의 이미징 소자만을 가지고 컬러 순차적으로 동작하는 프로젝터도 있다(CS 프로젝터 = 컬러 순차적 프로젝터).
다른 분류는 이미징 소자가 이미지 정보를 전달하기 위해 광을 변조하는 방 식에 따라 이루어질 수 있다. 확대된 부류의 이미징 소자는 입사 광을 국부적으로 분해되는 편광 변조시킨다. 상기 편광 변조는 편광 선택적 광학 소자에 의해 강도 변조로 바뀐다. 이러한 방식의 이미징 소자들에는 편광된 광이 제공되어야 한다. 그러나, 본 명세서의 포커스에는 편광되지 않은 광 또는 단지 부분적으로 편광된 광이 제공될 수 있는 다른 부류의 이미징 소자용 조명 유닛이 놓인다. 이를 위해 필요한 조명 유닛은 편광되지않은 광을 제공을 위해 전파할 수 있어야 한다.
3P 프로젝터에 광대역의 백색 광원이 사용되면, 먼저 백색 광은 3개의 색, 적색, 녹색 및 청색으로 스플리팅되어야 한다. 이것을 할 수 있는 가능성은 유전 에지 필터의 사용이다. 에지 필터는 제 1 파장 범위에서 광을 거의 100% 까지 반사시키는 한편, 제 2 인접한 파장 범위에서는 광의 거의 100%를 투과시켜야 하는 과제를 갖는다. 파장 범위가 인접하는 범위를 필터 에지라고 한다. 500 nm의 필터 에지를 가진 제 1 에지 필터가 백색 광원의 광로에 배치되면, 먼저 청색 컬러 채널에 할당된 청책 광이 황색 광으로부터 스플리팅된다. 이 경우, 황색 광은 녹색과 적색 광으로부터 가산적으로 구성된다. 황색 광의 광로에 600 nm의 에지를 가진 에지 필터가 배치되면, 녹색 광이 적색 광으로부터 스플리팅된다.
어떤 파장 범위가 반사되거나 또는 투과되는지는 각각의 에지 필터의 구성에 의존한다. 일반적으로 작은 파장을 가진 파장 범위를 투과시키는 한편, 큰 파장을 가진 파장 범위를 반사시키는 에지 필터는 저역 필터라고 한다. 작은 파장을 가진 파장 범위를 반사시키는 한편, 큰 파장을 가진 파장 범위를 투과시키는 에지 필터를 고역 필터라고 한다
협대역의 광원, 예컨대 LED가 CS 프로젝터에 사용되면, 조명 유닛의 과제는 적색, 녹색 및 청색의 협대역 광원의 광로를 통합하여 광빔을 이미징 소자로 편향시키는 것이다. 재차 에지 필터들이 사용될 수 있다: 예컨대 적색 및 녹색 광의 광로를 결합하는 제 1 에지 필터, 및 청색 광의 광로를 2개의 다른 광로와 결합하는 제 2 에지 필터.
백색 광원의 광과 협대역 LED의 광은 일반적으로 편광되지 않은, 적어도 완전히 편광되지 않은 광을 제공하지 않는다는 사실이 문제이다.
전형적으로 에지 필터는 유전 간섭 층 시스템에 의해 투명한 유리 기판 상에 구현된다. 그러나, 간섭 층 시스템은 편광 의존도와 관련해서 여기에 설명된 에지 필터에서 단점으로 나타나는 특성을 갖는다. 광의 일정 성분을 자신에게로 반사하기 위해, 에지 필터는 광축에 대해 기울어진 각으로 배치된다. 여기서의 문제점은 이로 인해 간섭 필터의 반사 및 투과 특성이 편광에 의존한다는 것이다. 특히, 에지의 위치 및 에지에 인접한 파장 범위에서의 반사 및 투과가 편광에 의존한다. 편광되지 않은 또는 부분적으로만 편광된 광으로 동작하는 광원의 경우, 이는 광 성분의 미스루팅(misrouting)을 야기한다. 이는 한편으로는 광 손실을 야기하고, 다른 한편으로는 각각의 컬러 조정(coordinate)에 바람직하지 않게 작용할 수 있다.
본 명세서에서, 광의 청색 성분이 놓이는 광로는 청색 채널이라 한다. 광원으로부터 방사되어 이미징 소자에 도달하는, 청색 광의 성분은 청색 채널 투과라고 한다. 상응하게 적색 채널 투과 및 녹색 채널 투과가 언급된다. 광 성분의 미스 루팅은 채널 투과의 감소를 야기한다.
채널 투과에 대한 다른 중요한 영향 팩터는 광원(들)의 각 방사 특성이다. 따라서, 조명을 위해 사용되는 광학 소자 및 필터는 일반적으로 F-수로 표현되는 특정 각 수용(acceptance)을 가져야 한다. F-수는 매체의 굴절률과 조명 콘(cone)의 1/2 개방 각의 곱에 의해 규정되는 개구수(NA)에 반비례한다. 즉, F-수가 작을수록, 필요한 각 수용은 커진다. 채널 투과의 계산시, 상이한 입사각이 에지 필터의 투과 특성에 미치는 영향이 고려되어야 한다. 에지의 위치 및 에지에 인접한 영역에서의 반사 및 투과가 입사각에 의존한다. 이것을 고려하기 위해, 상이한 입사각이 가중되어 적분된다. 채널 투과에 있어서, 입사각에 대한 처음에 가파른 에지가 상이한 각에 대한 적분에 의해 가파름을 잃어버리기 때문에 에지 영역에서 광이 미스루팅된다.
본 발명의 과제는 선행 기술의 단점을 극복하거나 적어도 감소시키는 장치를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명에 따른 장치는 선행 기술에 비해 저렴한, 프로젝터용 편광되지 않은 광을 가진 조명 유닛에 대한 해결책이어야 한다.
상기 과제의 해결을 위해, 선행 기술과는 달리, 2개의 인접한 파장 간격 사이에 놓인 녹색 채널을 별도로 처리하는 한편, 적색 및 청색 광 채널은 이미(협대역 광원의 경우) 결합되었거나 또는 여전히(백색 광원의 경우) 결합되어 있다. 즉, 적색 광로를 청색 광로로부터 분리하기 위해 또는 적색 광로와 청색 광로를 결합하기 위해 매우 간단한 에지 필터가 사용될 수 있고, 상기 필터의 에지가 녹색 파장 간격 내에서 거의 임의로 편광에 의존하고 및/또는 각에 의존할 수 있으며, 적색-청색의 분리 또는 결합은 현저히 저하되지 않는다. 따라서, 이 경우 에지 필터가 상기 정의의 의미로 언급되는지의 여부가 의문이다. 이것을 고려하여, 본 명세서의 범주에서 일반적으로 RB 스플리터라고 한다. 특히 청색 광이 투과되고 적색 광이 반사되면, RB 스플리터 저역 필터라고 한다. 따라서, 청색 광이 반사되고 적색 광이 반사되면, RB 스플리터 고역 필터라고 한다.
반사적, 국부적 편광 변조 이미징 소자용 컬러 관리 시스템과 관련해서, 녹색 채널의 별도 처리가 이미 공지되어 있다. 그러나, 여기서 컬러 관리 시스템은 편광 감지 광학 소자가 편광 변조를 강도 변조로 변환시키기 전에, 부분적으로 이미징 소자의 하나의 편광부에서 그리고 부분적으로 다른 편광부에서 편광 변조되고 반사된 광을 전파해야 한다.
이에 반해, 편광이 중요하지 않은 이미징 소자용 조명 유닛에서는 편광 선택적 소자가 사용되지 않는다. 본 발명에 따라, 소위 녹색 대역 필터가 필요하며 사용된다. 이러한 필터는 예컨대 기판의 한 측면에 약 600 nm의 에지를 가진 저역 필터가 제공되는 한편, 다른 측면에는 약 500 nm의 에지를 가진 고역 필터가 제공된다. 이로 인해, 청색 광은 상기 측면에서 고역 필터에 의해 반사되고, 적색 광은 상기 측면에서 저역 필터에 의해 반사된다. 녹색 광만이 기판의 양 측면을 통해 투과된다. 이는 적색 광 및 청색 광을 포함하는 광 성분과 녹색 광의 효율적인 결합 및/또는 상기 광 성분으로부터 녹색 광의 효율적인 분리를 가능하게 한다. 전술한 바와 같이, 추가 필터가 RB 스플리터인 것이 바람직하다. 적색 파장 범위와 청색 파장 범위 사이의 이행부를 형성하는 녹색 파장 범위에서, 이는 명세를 충족시킬 필요가 없기 때문에 편광 변이 또는 각 변이와 같은 효과가 중요하지 않거나 또는 적어도 부차적인 역할을 한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 대역 필터는 기판의 2 측면에서 구현되지 않고 1 측면에 제공된다. 즉, 기판의 한 측면 상에 대역 필터가 층 시스템에 의해 구현된다. 다른 측면 상에, 필요한 경우 적은 층들을 포함하는 단 하나의 반사 방지층이 제공된다. 이러한 1 측면 대역 필터는 대개 제조하기 어려운 것으로 여겨진다. 그러나, 새로운, 통계학적 디자인 방법은 상기 과제를 현저히 간소화한다. 놀랍게도, 이러한 1 측면 디자인은 유사한 2 측면의 디자인의 총 두께의 60% 만으로 덜 복잡한 코팅 방법으로 매우 저렴하게 제조될 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명에 따라, 편광되지 않은 백색 광을 3개의 편광되지 않은 성분으로 스플리팅하기 위한 방법으로서,
- 실질적으로 편광되지 않은 백색 광을 제 1 성분과 제 2 성분으로 스플리팅하는 단계로서, 상기 제 1 성분은 제 1 파장 간격의 실질적으로 편광되지 않은 광을 포함하고, 상기 제 2 성분은 제 2 및 제 3 파장 간격의 실질적으로 편광되지 않은 광을 포함하며, 상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓이는 단계; 및
- 상기 제 2 성분을 상기 제 2 파장 간격의 실질적으로 편광되지 않은 광을 가진 제 3 성분 및 상기 제 3 파장 간격의 실질적으로 편광되지 않은 광을 가진 제 4 성분으로 스플리팅하는 단계를 포함하는 광 스플리팅 방법이 제공된다.
본 발명에 따라, 제 1 광원의 제 1 파장 간격의 제 1 실질적으로 편광되지 않은 광 빔, 제 2 광원의 제 2 파장 간격의 제 2 실질적으로 편광되지 않은 광 빔, 및 제 3 광원의 제 3 파장 간격의 제 3 실질적으로 편광되지 않은 광 빔의 광로들을 결합하기 위한 방법으로서, 상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓이고,
- 각각의 광 빔의 편광률이 실질적으로 영향을 받지 않도록, 상기 제 2 광 빔과 상기 제 3 광 빔의 광로를 결합하여 제 1 결합된 광로를 형성하는 단계, 및
- 각각의 광빔의 편광률이 실질적으로 영향을 받지 않도록, 상기 제 1 광 빔의 광로를 상기 제 1 결합된 광로와 결합하는 단계를 포함하는 광 결합 장치가 제공된다.
본 발명에 따른 조명 유닛은
제 1 파장 간격의 제 1 실질적으로 편광되지 않은 광 빔을 방사하기 위한 제 1 광원,
제 2 파장 간격의 제 2 실질적으로 편광되지 않은 광 빔을 방사하기 위한 제 2 광원, 및
제 3 파장 간격의 제 3 실질적으로 편광되지 않은 광 빔을 방사하기 위한 제 3 광원을 포함하고,
상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓인 파장을 포함하며;
상기 제 2 광원 및 상기 제 3 광원은 방사된 광의 광로들이 교차되도록 배치되고;
교차의 영역에 상기 광로들을 결합하여 제 1 결합된 광로를 형성하기 위한 제 1 간섭 필터가 제공되고;
상기 제 1 광원은 상기 제 1 광원의 광로가 상기 결합된 광로와 교차되도록 배치되고;
상기 제 1 광원의 광로와 상기 결합된 광로의 교차 영역에, 상기 제 1 광로와 상기 결합된 광로를 결합하기 위해 제 2 간섭 필터가 제공된다.
표 1은 2 측면의 대역 필터, RB 스플리터, 및 상기 RB 스플리터의 후면의 반사 방지층의 층 두께(nm) 분포.
표 2는 1 측면의 대역 필터, 및 상기 대역 필터의 후면의 반사 방지층의 층 두께(nm) 분포.
도 1a는 2개의 에지 필터를 가진 선행 기술에 따른 백색 광원을 구비한 조명 유닛.
도 1b는 2개의 에지 필터를 가진 선행 기술에 따른 3 LED를 구비한 조명 유닛.
도 2a는 백색 광원 및 2 측면의 대역 필터 및 RB 스플리터를 구비한 본 발명에 따른 조명 유닛.
도 2b는 2 측면의 대역 필터 및 RB 스플리터를 구비한, LED 에 기초한 본 발명에 따른 조명 유닛.
도 3a는 병렬 제공을 위해 그리고 F-수 1.0의 제공을 위해 45°로 입사하는 광용 녹색 대역 필터의 투과 스펙트럼.
도 3b는 병렬 제공을 위해 그리고 F-수 1.0의 제공을 위해 45°로 입사하는 광용 RB 스플리터 고역 필터의 투과 스펙트럼.
도 3c는 입사각 가중의 예시.
도 4a는 파장(실선)의 함수로서 청색 채널 투과, 및 청색 LED의 스펙트럼 분포.
도 4b는 파장(실선)의 함수로서 녹색 채널 투과, 및 녹색 LED의 스펙트럼 분포.
도 4c는 파장(실선)의 함수로서 적색 채널 투과, 및 적색 LED의 스펙트럼 분포.
도 5a는 LED 조명에서 청색 채널 투과.
도 5b는 LED 조명에서 녹색 채널 투과.
도 5c는 LED 조명에서 적색 채널 투과.
도 6은 1 측면에서(점선) 및 2 측면에서(실선) 대역 필터을 통한 투과 비교.
도 7은 본 발명에 따른 LED 조명 유닛을 구비한 프로젝터의 개략적인 구성.
이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 구체적으로 설명한다.
도 1a는 백색 광원의 경우 선행 기술에 따른 상황을 개략적으로 도시한다. 도 1a의 조명 유닛에는 백색 광(W)을 방사하는 백색 광원이 도시된다. 광로에서 하류에, 청색 광(B)의 반사를 위해 그리고 녹색 광(G) 및 적색 광(R)의 투과를 위해 약 500 nm의 필터 에지를 가진 고역 필터(5)가 45°로 배치된다. 광로에서 더 하류에 녹색 광(G)을 투과시키고 적색 광(R)을 반사시키는 약 600 nm의 에지를 가진 저역 필터(7)가 45°로 배치된다.
도 1b는 결합할 협대역 광원과 관련해서 선행 기술에 따른 조명 유닛(10)을 개략적으로 도시한다. 청색 LED(11), 적색 LED(13) 및 녹색 LED(15)가 도시되며, 이들의 광은 저역 필터(7) 및 고역 필터(5)에 의해 결합된다.
이에 비해, 도 2a는 백색 광원(3)을 가진 3P 프로젝터용 본 발명에 따른 조명 유닛(20)을 도시한다. 이는 예컨대 최근에 통상적인 UHP 램프일 수 있다. 광원의 하류에 녹색 대역 필터(21)가 45°로 배치되고, 상기 대역 필터의 한 측면 상에 500 nm의 에지를 가진 고역 필터(23)이 제공되고, 상기 대역 필터의 다른 측면 상에는 600 nm의 에지를 가진 저역 필터(25)가 제공된다. 바람직하게는 대역 필터는 고역 필터(23)가 광원을 향하도록 배치된다. 이로 인해, 일반적으로 박막 재료에 의해 가장 강력하게 의도치 않게 흡수되는 청색 광은 박막 층에 의해 최소로 투과되어야 한다. 따라서, 흡수 효과가 최소화된다. 고역 필터(23)와 저역 필터(25)의 상기 결합에 의해, 청색 광 및 적색 광을 반사시키고 녹색 광을 투과시키는 녹색 대역 필터(21)가 형성된다. 하류에, 적색 광과 청색 광의 광로에 후속해서, 실질적으로 청색 광을 반사시키고 적색 광을 투과시키는 RB 스플리터 고역 필터가 배치된다. 여기에 물론 RB 스플리터 저역 필터도 가능하지만, 청색 광의 흡수와 관련해서 전술한 이유 때문에, 청색 광을 반사시키는 것이 바람직하다. RB 스플리터 의 기판의 후면에는 반사 방지층이 제공될 수 있다.
모든 필터들은 고굴절 층 재료와 저굴절 층 재료로 이루어진 박막 교체 층 시스템을 포함한다. 예컨대, 코팅 재료로는 고굴절 층(H)에는 Nb2O5 가 그리고 저굴절 층(L)에는 SiO2 가 사용되었다. 표 1은 기판으로부터 측정한, 각각의 필터의 층 두께(nm) 분포를 제시한다. 대역 필터(21)의 전체 층 두께는 4360 nm가 된다.
도 3a는 2 측면 코팅으로부터 나온 녹색 대역 필터의 편광되지 않은 광에 대한 투과 특성을 나타낸다. 실선은 45°입사각의 특성을 나타낸다. 495 nm 및 560 nm에서의 특성적 "단"들은 편광 의존도의 결과이다. 점선은 1.0의 F-수를 가진 대역 필터가 제공될 때 주어지는 특성을 나타낸다. 여기서는, 각 스펙트럼의 확대에 의해 에지가 확대됨으로써 예컨대 투과가 45°의 경우에 비해 최대로 감소되는 것이 명확해진다. 에지 확대의 결과로, 편광 "단"이 사라진다.
도 3b는 입사각 45°(실선)과 F-수 1.0(점선)에 대한 RB 스플리터 고역 필터의 편광되지 않은 광에 대한 투과 특성은 나타낸다. 매우 작은 F-수에도 불구하고 매우 작은 손실이 나타난다. 추가로, RB 스플리터는 45°입사각에서 이미 편평한 "에지" 를 갖도록 선택는 것에 주의해야 한다. 이 경우, 기울기는 dT/dλ < 2%/nm 이고, T는 투과율(%)이며, λ은 광의 파장(nm)이다.
물론, F-수의 표시 및 그에 따른 투과 특성은 조명 콘(cone) 내부의 각 분포가 어떻게 가중되었는지가 명확할 때만 중요하다. 이러한 이유 때문에, 도 3c에는 투과 특성에 기초가 되는, 광원의 상이한 방사 방향의 각 가중이 도시된다.
도 4a-4c에서와 같은 청색, 녹색 및 적색용 채널 투과를 고려하면, F-수가 1.0 일 때 매우 많은 광량이 각각의 채널을 통해 도달한다는, 즉 광 손실이 좁은 한계로 내로 유지된다는 것을 알 수 있다. 그러나, 컬러 채널을 트리밍하기 위해 추가의 조치가 취해져야 한다. 특히 도 4a의 청색 채널에서는 트리밍 필터에 의해 녹색 광 성분이 560 mn에서 최대로 차단되어야 한다는 것이 나타난다. 그러나 컬러 스플리팅이 이미 나타났기 때문에, 이러한 트리밍 필터는 광로에서 수직으로 RB 스플리터 하류에 배치될 수 있다. 적색 채널 및 청색 채널에서도 유사하게 간단한 트리밍 필터가 사용될 수 있다.
도 2b에 따라 적합한 대역 필터(21) 및 RB 스플리터 고역 필터(27)는 청색 LED(11), 녹색 LED(13) 및 적색 LED(15)의 광을 결합하기 위한 조명 유닛에 사용된다. 이 경우, 광 다이오드의 방출 스펙트럼이 무시되면, 도 4a 내지 도 4c에서 실선으로 도시된 바와 동일한 채널 투과가 얻어진다. 도 4a 내지 도 4c는 추가로 점선으로 컬러 채널에 속한 LED의 스펙트럼 분포를 도시한다. 얼마나 많은 광이 실제로 결합되어 백색 광을 형성하는지를 알기 위해, 이 스펙트럼 분포는 채널 투과 곡선과 곱해져야 한다. 그 결과가 도 5a 내지 5c에 나타난다. 점선은 재차 LED의 각각의 방출 스펙트럼을 나타내고 실선은 그와 연관된 컬러 채널 투과를 나타낸다. 도면들에는, LED들에 의해 방사되어 채널들 내로 공급되는 전체 광 에너지가 각각의 컬러 채널을 통해 거의 투과되는 것이 나타난다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 녹색 대역 필터는 1 측면의 디자인에 의해 실시된다. 표 2는 1 측면의 대역 필터의 층 구성을 나타낸다. 기판의 다른 측면 상에는 반사 방지층이 제공된다. 이 실시예에서는, 특히 반사 방지층을 포함해서 전체 층 두께가 단지 2568 nm이기 때문에 2 측면 대역 필터 시스템의 층 두께의 60%에 불과하다. 도 6에는 F-수 1.0에 대한 1 측면 및 2 측면 디자인에 대한 투과 곡선이 도시된다. 실선은 1 측면 디자인에 관련되고, 점선은 2 측면 디자인에 관련된다. 여기서 고려된 LED 가 그 방출 최대값을 갖는 영역에서, 상기 필터들은 2-5% 내에서 등가이다. 녹색 채널에서는 1 측면 디자인이 약간 더 양호하게 차단한다.
도 7은 3 LED를 기초로 하는 프로젝터(100)를 도시한다. 상기 프로젝터(100)는 본 발명에 따른 조명 유닛(103)을 포함한다. 조명 유닛(103)의 구성 부분은 하나 이상의 적색 LED(105), 하나 이상의 청색 LED(107) 및 하나 이상의 녹색 LED(109)이다. 여기에 도시된 바와 같은 45°배치에서, 녹색 LED(109) 및 청색 LED(107)는 병렬 배치되는 한편, 적색 LED(105)는 이것에 대해 수직으로 배치된다. 다른 구성 성분은 RB 스플리터 고역 필터(111)이다. 도 7에 도시된 바와 달리, 청색 LED(107) 및 따라서 RB 스플리터 고역 필터(111)를 축선 XX'을 중심으로 임의로 회전시켜 배치하는 것도 가능하다. 이는 예컨대 장소의 이유로 많은 경우에 바람직할 수 있다. 또한, 적색 및 청색에 대해 45°가 아닌 30°의 배치가 가능하다. 이로 인해, 편광 효과가 감소되고, RB 스플리터의 제조가 추가로 간단해진다. 조명 유닛(103)의 중요한 구성 부분은 대역 필터(113)이다. 여기에 도시된 대역 필터(113)는 녹색 LED를 향하며 반사 방지층(115)을 가진 기판 측면, 및 상기 녹색 LED 로부터 멀리 떨어져 있고 대역 필터 층 시스템(117)을 가진 기판 측면을 포함 한다. 이러한 배치로 인해, 청색 광은 직접 표면에서 반사되고, 기판을 통해 전파될 필요가 없다. 전형적으로 주로 단파인 광이 기판에서 흡수되기 때문에,흡수는 이러한 배치에 의해 최소화된다. 흡수 손실에 대한 다른 소스는 층 시스템(117)의 구성에 필요한 층들 자체이다. 대역 필터 층 시스템(117)의 검출 시에, 바람직하게는 통계학적인 박막 최적화 프로그램이 사용될 수 있다. 검출 동안 청색 광이 가장 외측의 층에서 이미 가능한 거의 반사되는 것에 주의하면, 상기 조치는 재차 흡수를 저지한다.
조명 유닛 하류에서 3 LED의 빔의 광로는 동일하다. 이제 공통인 광로에서 하류에 렌즈(121)가 배치되고, 상기 렌즈는 광을 적분기(123)에 포커싱한다. 통상, 적분기의 입구 전에 예컨대 컬러 휠과 같은 컬러 시퀀싱 수단이 제공된다. 그러나, LED가 충분히 신속하게 접속 및 차단될 수 있다면, 컬러 휠이 필요 없다. 적분기(123)의 출구 측에는 균일한 광 필드가 주어지고, 상기 광 필드는 렌즈(125)에 의해 DMD 칩(127) 상으로 투사된다. 광로에서 렌즈(125)와 이미징 소자, 이 경우 DMD 칩(127) 사이에는 프리즘(129)이 배치된다. DMD 칩(127)은 개별적으로 제어 가능한, 가동 거울들의 매트릭스를 포함한다. 상기 거울의 위치에 따라 거울에서 반사되는 광이 프리즘(127)을 통해 투사 렌즈(133)로 또는 투사 렌즈로부터 멀리 반사된다. 이로 인해, 하나의 이미지가 생길 수 있다.
도 7에는 광원으로부터 다수의 방사 각이 명확화를 위해 도시된다. 하류에서, 적분기 이후에 상기 각이 생략되고, 광축을 따른 중심 빔만이 도시된다.
본 명세서의 범주에서, 조명 유닛은 실질적으로 편광되지 않은 광으로 동작 하는 프로젝터용으로 설명되었다. 그러나, 본 발명의 적용이 프로젝터에만 제한되는 것은 아니다. 편광되지 않은 광이 파장 간격에 대해 넓은 각 분포로 스플리팅되고 및/또는 결합되어야 하는 모든 곳에, 본 발명이 바람직하게 적용될 수 있다.
Claims (13)
- 편광되지 않은 백색 광을 3개의 편광되지 않은 성분으로 스플리팅하기 위한 방법으로서,- 편광되지 않은 백색 광을 제 1 성분과 제 2 성분으로 스플리팅하는 단계로서, 상기 제 1 성분은 제 1 파장 간격의 편광되지 않은 광을 포함하고, 상기 제 2 성분은 제 2 및 제 3 파장 간격의 편광되지 않은 광을 포함하며, 상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓이는 단계; 및- 상기 제 2 성분을 상기 제 2 파장 간격의 편광되지 않은 광을 가진 제 3 성분 및 상기 제 3 파장 간격의 편광되지 않은 광을 가진 제 4 성분으로 스플리팅하는 단계를 포함하고,상기 제 4 성분의 제 3 파장 간격이 상기 제 3 성분의 제 2 파장 간격보다 작은 파장을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 스플리팅 방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 백색 광을 상기 제 1 및 제 2 성분으로 스플리팅하기 위해, 제 1 간섭 필터가 광로 내에 배치되고, 상기 제 1 간섭 필터는 상기 제 1 파장 간격의 광을 투과시키며, 상기 제 1 간섭 필터는 상기 제 2 및 제 3 파장 간격의 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 광 스플리팅 방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2 성분을 상기 제 3 및 제 4 성분으로 스플리팅하기 위해, 상기 제 2 성분의 광로 내에서 상기 제 1 간섭 필터 하류에 제 2 간섭 필터가 배치되고, 상기 제 2 간섭 필터는 상기 제 3 성분을 투과시키고, 상기 제 4 성분을 반사시키는 것을 특징으로 하는 광 스플리팅 방법.
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- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 1 간섭 필터는 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격의 광을 반사시키는 상기 제 1 간섭 필터의 층들이 상기 층들을 지지하는 기판의 한 측면 상에 제공되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 광 스플리팅 방법.
- 제 2항 또는 제 3항에 있어서, 상기 제 4 성분의 제 3 파장 간격이 상기 제 3 성분의 제 2 파장 간격보다 작은 파장 길이를 갖고, 제 1 간섭 필터 및 제 2 간섭 필터는, 상기 제 4 성분의 광이 상기 제 1 간섭 필터 및 제 2 간섭 필터를 포함하는 기판을 미리 투과하지 않으면서, 각각 상기 제 1 간섭 필터 및 제 2 간섭 필터의 표면에서 반사되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 광 스플리팅 방법.
- 제 1 광원의 제 1 파장 간격의 편광되지 않은 제 1 광 빔, 제 2 광원의 제 2 파장 간격의 편광되지 않은 제 2 광 빔, 및 제 3 광원의 제 3 파장 간격의 편광되지 않은 제 3 광 빔의 광로들을 결합하기 위한 방법으로서, 상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓이고,- 각각의 광 빔의 편광률이 영향을 받지 않도록, 상기 제 2 광 빔과 상기 제 3 광 빔의 광로를 결합하여 제 1 결합된 광로를 형성하는 단계; 및- 각각의 광 빔의 편광률이 영향을 받지 않도록, 상기 제 1 광 빔의 광로를 상기 제 1 결합된 광로와 결합하는 단계를 포함하고,상기 제 1 광 빔의 광로와 상기 제 1 결합된 광로를 결합하기 위해, 제 1 광원은 상기 제 1 광 빔의 광로가 상기 제 1 결합된 광로와 교차되고, 교차 영역에, 상기 제 2 광 빔 및 상기 제 3 광 빔을 반사시키며 상기 제 1 광 빔을 투과시키는 제 4 간섭 필터가 배치되고,상기 제 4 간섭필터에는 상기 제 2 광 빔 및 제 3 광 빔을 반사시키는 층들이 상기 층들을 지지하는 기판의 한 측면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 광로 결합 방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 및 제 3 광 빔의 광로를 결합하기 위해, 광원은 상기 제 2 및 상기 제 3 광 빔의 광로들이 교차되고, 교차 영역에, 상기 제 2 광 빔을 투과시키고 상기 제 3 광 빔을 반사시키는 제 3 간섭 필터가 배치되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 광로 결합 방법.
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- 조명 유닛으로서,제 1 파장 간격의 편광되지 않은 제 1 광 빔을 방사하기 위한 제 1 광원,제 2 파장 간격의 편광되지 않은 제 2 광 빔을 방사하기 위한 제 2 광원, 및제 3 파장 간격의 편광되지 않은 제 3 광 빔을 방사하기 위한 제 3 광원을 포함하고,상기 제 1 파장 간격은 상기 제 2 및 상기 제 3 파장 간격 사이에 놓인 파장을 포함하며;상기 제 2 광원 및 상기 제 3 광원은 방사된 광 빔의 광로들이 교차되도록 배치되고;교차의 영역에 상기 광로들을 결합하여 제 1 결합된 광로를 형성하기 위한 제 1 간섭 필터가 제공되고;상기 제 1 광원은 상기 제 1 광원의 광로가 상기 결합된 광로와 교차되도록 배치되고;상기 제 1 광원의 광로와 상기 결합된 광로의 교차 영역에, 상기 제 1 광원의 광로와 상기 결합된 광로를 결합하기 위해 제 2 간섭 필터가 제공되고,상기 제 2 간섭 필터에는 상기 제 2 광원 및 제 3 광원의 광 빔을 반사시키는 층들이 상기 층들을 지지하는 기판의 한 측면 상에 제공되는 것을 특징으로 하는 조명 유닛.
- 제 11항에 있어서, 상기 제 2 간섭 필터는 상기 제 1 광원의 광을 투과시키고 상기 제 2 및 상기 제 3 광원의 광을 반사시키는 것을 특징으로 하는 조명 유닛.
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