KR102088741B1

KR102088741B1 - 발광 장치 및 프로젝션 시스템

Info

Publication number: KR102088741B1
Application number: KR1020197011322A
Authority: KR
Inventors: 페이 후; 지아이 양
Original assignee: 아포트로닉스 코포레이션 리미티드
Priority date: 2014-07-28
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2020-03-13
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: JP2017524154A; JP6393403B2; KR101978376B1; KR20190044137A; US20170205695A1; KR20170036064A; EP3176638A1; WO2016015552A1; US9897899B2; EP3176638B1; EP3176638A4; CN105319819A; CN105319819B

Abstract

발광 장치에 있어서, 여기광(λ41)을 방출하는 광원(401); 여기광(λ41)의 출사 경로에 위치하는 분광 합광 시트(402); 제1 파장 변환층을 구비한 제1 파장 변환 장치(404); 및 제2 파장 변환 장치(405)를 포함한다. 분광 합광 시트(402)는 여기광(λ41)을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 여기광(λ411)과 제2 여기광(λ412)으로 나누는 분광 부위(4021) 및 분광 부위(4021)의 사방에 위치하는 합광 부위(4022)를 구비한다. 제1 파장 변환 장치(404)는 제1 여기광(λ411)의 출사 경로에 위치한다. 제1 파장 변환층은 제1 여기광(λ411)을 흡수하여 제1 자극광(λ42)을 발생시킨다. 제2 파장 변환 장치(405)는 제2 여기광(λ412)의 출사 경로에 위치하며, 제2 여기광(λ412)을 분광 합광 시트(402)로 반사한다. 합광 부위(4022)는 분광 합광 시트(402)로 반사된 제1 자극광(λ42)과 제2 여기광(λ412)을 병합한다. 본 발명은 상기 발광 장치를 포함하는 프로젝션 시스템을 더 공개한다. 상기 프로젝션 시스템은 부피가 작고 원가가 낮다.

Description

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

본 발명은 레이저 디스플레이 기술 분야에 관한 것으로서, 더 구체적으로 발광 장치 및 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

종래의 프로젝션 시스템은 서로 다른 광원이 방출한 여기광을 서로 다른 다른 파장 변환 장치 상에 입사시켜, 서로 다른 색상의 자극광, 예를 들면 적색 자극광, 녹색 자극광 및 남색 자극광을 발생시킨 후, 이들 서로 다른 색상의 자극광을 하나의 백색 광빔으로 합성하여, 프로젝션 이미지를 표시한다.

도 1과 같이, 종래 기술이 공개한 프로젝션 시스템은, 남색 광을 방출하는 레이저 모듈(31, 32, 33); 녹색/황색 광 형광분을 구비하는 파장 변환 장치(11), 적색/황색 광 형광분을 구비하는 파장 변환 장치(12) 및 산란 광 컬러 휠(13); 파장 변환 장치(11, 12)에 각각 대응되어 광선을 집속 및 시준하는 집광 렌즈(21, 22); 남색 광을 투과시키고 기타 광을 반사하는 필터(41), 남색 광을 투과시키고 적색 광을 반사하는 필터(42), 적색 광을 투과시키고 기타 광을 반사하는 필터(40) 및 남색 광을 반사하고 기타 광을 투과시키는 필터(43)를 포함한다.

그중, 레이저 모듈(31)이 방출한 남색 광은 필터(41) 및 집광 렌즈(21)를 경과한 후, 파장 변환 장치(11)에 입사하여 녹색 광을 발생하며, 당해 녹색 광은 필터(41) 및 필터(40)에 의해 반사된 후 필터(43)에 입사하며; 레이저 모듈(32)이 방출한 남색 광은 필터(42) 및 집광 렌즈(22)를 경과한 후, 파장 변환 장치(12)에 입사하여 적색 광을 발생하며, 당해 적색 광은 필터(42)에 의해 반사되고 필터(40)를 투과한 후 필터(43)에 입사하며; 레이저 모듈(33)이 방출한 남색 광은 산란 광 컬러 휠(13)에 의해 산란된 후 필터(43)에 입사하며; 필터(43)를 투과한 녹색 광과 적색 광은 필터(43)에 의해 반사된 남색 광과 하나의 광빔으로 합성된 후, 프로젝션 이미지를 표시할 수 있는 백색 광이 형성된다.

그러나, 당해 프로젝션 시스템은 서로 다른 광원으로 서로 다른 자극광을 여기하며, 서로 다른 필터로 서로 다른 자극광을 여과 또는 합성하므로, 당해 프로젝션 시스템은 부피가 크고 원가가 높다.

이를 감안하여, 본 발명은 발광 장치 및 프로젝션 시스템을 제공하여, 종래 기술에 따른 프로젝션 시스템의 부피가 크고 원가가 높은 문제점을 해결하고자 한다.

상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 아래와 같은 기술적 수단을 제공한다.

본 발명의 발광 장치는, 여기광을 방출하는 광원; 상기 여기광의 출사 경로에 위치하며, 상기 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나누는 분광 부위를 구비하는 분광 합광 시트; 상기 제1 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 제1 파장 변환층을 구비하며, 상기 제1 빔의 여기광을 흡수하여 제1 자극광을 발생하며, 상기 제1 자극광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 제1 파장 변환 장치; 상기 제2 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 상기 제2 빔의 여기광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 제2 파장 변환 장치를 포함하며, 그중, 상기 분광 합광 시트는 상기 분광 부위의 사방에 위치하며, 상기 분광 합광 시트로 반사된 상기 제1 자극광과 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성하는 합광 부위를 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 분광 부위는 상기 분광 합광 시트의 중심 영역에 위치하며, 상기 분광 부위는 반 투과 반 반사 막 시트이다.

바람직하게는, 상기 제2 파장 변환 장치는 제2 파장 변환층을 더 구비하며, 상기 제2 파장 변환층은 상기 제2 빔의 여기광을 흡수하여 제2 자극광을 발생하며, 상기 제2 자극광을 상기 분광 합광 시트로 반사한다.

바람직하게는, 상기 제2 파장 변환 장치가 상기 제2 파장 변환층을 구비한 경우, 상기 합광 부위는 상기 분광 합광 시트로 반사된 상기 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성하는 합광 부위이다.

바람직하게는, 상기 합광 부위는 상기 제1 자극광을 반사하고, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 투과시키는 필터이거나, 또는 상기 합광 부위는 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 반사하는 필터이다.

바람직하게는, 상기 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 반사하고, 상기 제2 자극광을 투과시키는 필터이거나, 또는 상기 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광을 반사하는 필터이다.

바람직하게는, 상기 제1 파장 변환층 또는 제2 파장 변환층은 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이고, 상기 적색 광 형광분이 여기광을 흡수하여 발생하는 자극광은 근적외선을 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2 파장 변환층이 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이고, 상기 적색 광 형광분이 발생시킨 자극광이 근적외선을 포함하는 경우, 상기 제1 파장 변환층은 황색 광 형광분을 가진 파장 변환층이다.

바람직하게는, 상기 제1 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선과 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하는 필터이며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 제2 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선과 650nm보다 큰 광선을 반사하고, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키는 필터이며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 제1 파장 변환층이 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이고, 상기 적색 광 형광분이 발생하는 자극광이 근적외선을 포함하는 경우, 상기 제2 파장 변환층은 황색 광 형광분을 가진 파장 변환층이다.

바람직하게는, 상기 제2 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 반사하는 필터이며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터이다.

바람직하게는, 상기 제1 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 투과시키는 필터이며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비한다.

바람직하게는, 상기 제1 파장 변환 장치와 상기 분광 합광 시트 사이에 위치하며, 상기 제1 빔의 여기광과 상기 제1 자극광의 출사 경로에 위치하는 제1 집광 렌즈; 상기 제2 파장 변환 장치와 상기 분광 합광 시트 사이에 위치하며, 상기 제2 빔의 여기광과 상기 제2 자극광의 출사 경로에 위치하는 제2 집광 렌즈를 더 포함한다.

본 발명은 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 어느 한 항에 따른 발광 장치를 포함한다.

종래의 기술에 비해, 본 발명에 따른 기술적 수단은 아래와 같은 장점이 있다.

본 발명에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은, 분광 합광 시트의 분광 부위를 통해, 동일한 광원이 방출한 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나눔으로써, 서로 다른 자극광을 여기하며, 이로써 광원의 수량을 줄이고, 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 줄인다. 또한, 본 발명에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은, 분광 부위의 사방에 위치한 합광 부위가 제1 자극광과 반사된 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성하며, 합광 부위와 분광 부위가 동일한 분광 합광 시트에 위치하므로, 필터의 수량을 줄이며, 이로써 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 줄인다.

본 발명의 실시예 또는 종래 기술에 따른 기술적 수단을 더 명료하게 설명하기 위해, 이하 실시예 또는 종래 기술에 대한 설명에서 사용하게 될 도면을 간략하게 안내한다. 분명한 바, 이하 설명되는 도면은 본 발명의 일부 실시예에 불과하며 본 분야의 일반 기술자는 창조적 노동을 하지 않고도 이들 도면을 토대로 다른 도면을 얻을 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 프로젝션 시스템의 구성 개략도이며,
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 발광 장치의 구성 개략도이며,
도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 분광 합광 시트 영역의 분포 개략도이며,
도 4는 본 발명의 실시예 2에 따른 발광 장치의 구성 개략도이며,
도 5는 본 발명의 실시예 3에 따른 발광 장치의 구성 개략도이다.

배경 기술에서 설명한 바와 같이, 종래의 프로젝션 시스템은 다수의 광원을 사용하여 자극광을 여기하며, 다수의 필터를 사용하여 서로 다른 자극광을 여기하여 합성하므로, 프로젝션 시스템의 부피가 크고 원가가 높다.

따라서, 본 발명은 발광 장치를 제공하여, 종래 기술에 존재하는 상기 문제점을 극복하고자 한다.

본 발명의 발광 장치는, 여기광을 방출하는 광원; 상기 여기광의 출사 경로에 위치하며, 상기 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나누는 분광 부위를 구비하는 분광 합광 시트; 상기 제1 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 제1 파장 변환층을 구비하며, 상기 제1 빔의 여기광을 흡수하여 제1 자극광을 발생하며, 상기 제1 자극광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 제1 파장 변환 장치; 상기 제2 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 상기 제2 빔의 여기광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 제2 파장 변환 장치를 포함하며, 그중, 상기 분광 합광 시트는 상기 분광 부위의 사방에 위치하는 합광 부위를 더 구비하며, 상기 합광 부위는 상기 분광 합광 시트로 반사된 상기 제1 자극광과 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성한다.

본 발명은 상기와 같은 발광 장치를 포함한 프로젝션 시스템을 더 제공한다.

본 발명에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은 분광 합광 시트의 분광 부위를 통해, 동일한 광원이 방출한 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나눔으로써, 서로 다른 자극광을 여기하며, 이로써 광원의 수량을 줄이고, 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 줄인다. 또한, 본 발명에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은, 분광 부위의 사방에 위치한 합광 부위를 통해 제1 자극광과 반사된 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성한다. 합광 부위와 분광 부위가 동일한 분광 합광 시트에 위치하므로, 필터의 수량을 줄이며, 이로써 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 더 줄인다.

이상은 본 발명의 핵심 사상이다. 본 발명의 상기 목적, 특징과 장점이 더욱 명료하고 쉽게 이해될 수 있도록, 이하 도면을 결부하여 본 발명의 구체적인 실시 형태를 상세히 설명한다.

아래의 설명에서, 본 발명을 쉽고 충분히 이해하도록 많은 구체적인 세부 사항을 설명하였으나, 본 발명은 여기서 설명한 것과는 다른 기타 방식으로 실시할 수도 있으며, 본 분야의 기술자는 본 발명의 취지에 위배하지 않는 상황에서 유사하게 보급할 수 있다. 따라서 본 발명은 아래에 공개된 구체적인 실시예에 한정되지 않는다.

이어서, 개략도를 결부하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예를 상세히 설명할 때, 설명의 편의상 디바이스 구성을 나타낸 단면도는 일반적인 비율에 따르지 않고 부분적으로 확대했다. 그리고 상기 개략도는 예시일 뿐, 여기서 본 발명의 보호 범위를 한정하지 않는다. 또한, 실제 제작시 길이、폭 및 깊이의 3차원 공간 사이즈를 포함해야 한다.

이하, 몇몇 실시예를 들어 상세히 설명한다.

<실시예 1>

본 실시예는 발광 장치를 제공한다. 도 2와 같이, 당해 발광 장치는 여기광(λ21)을 방출하는 광원(201); 여기광(λ21)의 출사 경로에 위치하며, 여기광(λ21)을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔의 여기광(λ211)과 제2 빔의 여기광(λ212)으로 나누는 분광 부위(2021)를 구비하는 분광 합광 시트(202); 상기 제1 빔의 여기광(λ211)의 출사 경로에 위치하고, 제1 파장 변환층을 구비하며 제1 빔의 여기광(λ211)을 흡수하여 제1 자극광(λ22)을 발생하며, 제1 자극광(λ22)을 분광 합광 시트(202)로 반사하는 제1 파장 변환 장치(203); 제2 빔의 여기광(λ212)의 출사 경로에 위치하고, 제2 빔의 여기광(λ212)을 상기 분광 합광 시트(202)로 반사하는 제2 파장 변환 장치(204)를 포함한다. 상기 분광 합광 시트(202)는 상기 분광 부위(2021)의 사방에 위치한 합광 부위(2022)를 더 구비하며, 당해 합광 부위(2022)는 분광 합광 시트(202)로 반사된 제1 자극광(λ22)과 제2 빔의 여기광(λ212)을 하나의 광빔으로 합성한다. 그중, 분광 부위(2021)와 합광 부위(2022)는 동일한 분광 합광 시트(202)에 위치하며, 그 분포 영역은 도 3과 같이, 분광 부위(2021)는 분광 합광 시트(202)의 중심 영역에 위치하고, 합광 부위(2022)는 분광 부위(2021)의 사방에 위치한다.

본 실시예에서, 광원(201)은 남색 광을 방출하는 레이저 광원이고, 제1 파장 변환 장치(203) 상의 제1 파장 변환층은 황색 광 형광분이며, 분광 부위(2021)는 반 투과 반 반사 막 시트이며, 투과 또는 반사를 통해 여기광(λ21)을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔의 여기광(λ211)과 제2 빔의 여기광(λ212)으로 나눈다. 합광 부위(2022)는 제1 자극광(λ22)을 반사하고 제2 빔의 여기광(λ212)을 투과시키는 필터이다.

도 2와 같이, 분광 부위(2021)가 투과시키는 여기광(λ21)은 제1 빔의 여기광(λ211)이고, 반사하는 여기광(λ21)은 제2 빔의 여기광(λ212)이며, 물론 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 그중, 분광 부위(2021)가 광선을 투과 또는 반사하는 비례가 실제 필요에 따라 조절할 수 있으며, 투과와 반사의 비례가 7:3이거나 또는 그보다 작은 것이 바람직하다.

그리고, 투과된 제1 빔의 여기광(λ211)의 전파 경로는 변경되지 않으며, 여전히 여기광(λ21)의 전파 경로와 같다. 그러나 반사된 제2 빔의 여기광(λ212)의 전파 경로는 변경된다. 구체적으로, 제2 빔의 여기광(λ212)의 전파 방향과 전파 각도는 분광 합광 시트(202)와 여기광(λ21) 사이의 끼인 각과 연관되며, 실제 필요에 따라 상기 끼인 각을 조절할 수 있다.

본 실시예에서, 제2 파장 변환 장치(204)는 제2 빔의 여기광(λ212)을 분광 합광 시트(202)로 반사하는 반사 시트만 구비하나, 기타 실시예에서, 제2 파장 변환 장치(204)는 제2 빔의 여기광(λ212)을 흡수하여 제2 자극광을 발생하는 제2 파장 변환층을 더 구비한다. 제2 파장 변환 장치(204)가 반사 시트와 제2 파장 변환층을 동시에 구비하므로, 반사된 제2 빔의 여기광과 제2 자극광의 출광 각도가 더 작고 출광 균일성이 더 우수해지도록 할 수 있다.

제2 파장 변환 장치(204)가 제2 파장 변환층을 구비한 경우, 제2 파장 변환층은 황색 광 형광분 또는 적색 광 형광분일 수 있으며, 그중 상기 적색 광 형광분이 여기광을 흡수하여 발생시킨 자극광은 근적외선을 포함한다. 제2 파장 변환층이 황색 광 형광분인 경우, 제1 파장 변환층은 적색 광 형광분이고; 제2 파장 변환층이 적색 광 형광분인 경우, 제1 파장 변환층은 황색 광 형광분이다. 이때, 합광 부위(2022)는 상기 분광 합광 시트로 반사된 상기 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성한다.

본 실시예 또는 기타 실시예에 따른 발광 장치는, 제1 파장 변환 장치(203)와 분광 합광 시트(202) 사이에 위치하며 제1 빔의 여기광(λ211)과 제1 자극광(λ22)의 출사 경로에 위치하여 광선을 집속 및 시준하는 제1 집광 렌즈(205); 및 제2 파장 변환 장치(204)와 분광 합광 시트(202) 사이에 위치하며 제2 빔의 여기광(λ212) 또는 제2 빔의 여기광(λ212)과 제2 자극광(λ23)의 출사 경로에 위치하는 제2 집광 렌즈(206)를 더 포함한다.

본 실시예에서, 광원(201)이 방출한 남색 광은 분광 합광 시트(202)의 분광 부위(2021)를 경과한 후, 제1 빔의 남색 광(λ211)과 제2 빔의 남색 광(λ212)으로 나뉜다. 제1 빔의 남색 광(λ211)은 제1 집광 렌즈(205)를 통해 제1 파장 변환 장치(203)로 입사한 후, 제1 자극광인 황색 광(λ22)을 발생하며, 당해 황색 광(λ22)은 제1 집광 렌즈(205)에 의해 집속 및 시준된 후, 분광 합광 시트(202)의 합광 부위(2022)로 입사하여 합광 부위(2022)에 의해 반사된다. 제2 빔의 남색 광(λ212)은 제2 파장 변환 장치(204)에 의해 반사된 후, 분광 합광 시트(202)의 합광 부위(2022)로 입사하여, 합광 부위(2022)를 투과한다. 합광 부위(2022)에 의해 반사된 후의 황색 광(λ22)과 투과된 제2 빔의 남색 광(λ212)은 하나의 백색 광빔으로 합성되며, 후속된 광 균일화 장치 등의 장치를 거쳐, 프로젝션 이미지를 표시한다.

본 실시예에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은 분광 합광 시트의 분광 부위를 통해, 동일한 광원이 방출한 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나눔으로써, 서로 다른 자극광을 여기하며, 이로써 광원의 수량을 줄이고, 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 줄인다. 또한, 본 실시예에 따른 발광 장치 및 프로젝션 시스템은 분광 부위의 사방에 위치한 합광 부위를 통해, 제1 자극광과 반사된 제2 빔의 여기광을 하나의 광빔으로 합성한다. 합광 부위와 분광 부위가 동일한 분광 합광 시트에 위치하므로, 필터의 수량을 줄이며, 이로써 발광 장치 및 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 더 줄인다.

<실시예 2>

본 실시예는 발광 장치를 제공한다. 도 4와 같이, 당해 발광 장치는 여기광(λ41)을 방출하는 광원(401); 여기광(λ41)의 출사 경로에 위치하며, 분광 부위(4021)와 합광 부위(4022)를 구비하는 분광 합광 시트(402); 제1 집광 렌즈(403); 및 제1 파장 변환층을 구비하는 제1 파장 변환 장치(404); 반사 시트와 제2 파장 변환층을 구비하는 제2 파장 변환 장치(405) 및 제2 집광 렌즈(406)를 포함한다.

그중, 분광 부위(4021)는 여기광(λ41)을 서로 다른 경로를 통해 전파되는 제1 빔의 여기광(λ411)과 제2 빔의 여기광(λ412)으로 나누는 반 투과 반 반사 막 시트이며, 제1 빔의 여기광(λ411)의 전파 경로는 도 4와 같이 여기광(λ41)의 전파 경로와 같다. 합광 부위(4022)는 제2 빔의 여기광(λ412), 제2 자극광(λ43) 및 제1 자극광(λ42)을 하나의 광빔으로 합성하는 필터이다. 또한, 분광 부위(4021)와 합광 부위(4022)는 동일한 분광 합광 시트(402)에 위치하며, 분광 부위(4021)는 분광 합광 시트(402)의 중심 영역에 위치하며, 합광 부위(4022)는 분광 부위(4021)의 사방에 위치한다.

본 실시예에서, 분광 부위(4021)는 상기 여기광(λ41)에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광(λ42)을 반사하고, 상기 제2 자극광(λ43)을 투과시키는 필터이다. 합광 부위(4022)는 제1 자극광(λ42)을 반사하고, 상기 제2 자극광(λ43)과 제2 빔의 여기광(λ412)을 투과시키는 필터이다.

제1 자극광(λ42), 제2 자극광(λ43)과 제2 빔의 여기광(λ412)의 파장 범위가 각각 다르므로, 합광 부위(4022)는 제1 자극광(λ42), 제2 자극광(λ43)과 반사된 제2 빔의 여기광(λ412)을 하나의 광빔으로 합성할 수 있다.

발명자의 연구에 따르면, 도 1과 같이, 종래의 방법으로 남색 광, 녹색 광과 적색 광을 하나의 광빔으로 합성하는 경우, 합성광의 필터가 590nm보다 큰 파장의 광을 여과하고, 적색 광의 메인 파장이 620nm 근처이므로, 합광시 대부분의 적색 광과 황색 광이 여과되어, 합성된 광빔 중 파장이 650nm보다 큰 근적외선이 매우 적게 되며, 일부 특별한 프로젝터의 요구를 만족시킬 수 없다.

따라서, 본 실시예에서는 광원(401)이 방출한 여기광은 남색 광이고, 제1 파장 변환 장치(404) 상의 제1 파장 변환층은 황색 광 형광분이며, 남색 광의 여기하에서 황색 광이 발생하며, 제2 파장 변환 장치(405) 상의 제2 파장 변환층은 적색 광 형광분이고, 남색 광의 여기하에서 발생한 자극광은 근적외선을 포함하는 적색 광이다. 그리고, 본 실시예에 따른 합광 부위는 특정 파장 영역의 광선을 반사 또는 투과함으로써 빈틈없이 하나의 광빔으로 합성하여, 종래의 기술에서 합성한 광빔 중에 근적외선이 매우 적은 문제점을 해결할 수 있다.

구체적으로, 합광 부위(4022)는 파장이 480nm보다 작은 광선과 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하는 필터이며; 분광 부위(4021)는 파장이 480nm보다 작은 광선을 반 투과 반 반사하는 반 투과 반 반사 막 시트이다. 그리고 상기 분광 부위(4021)는 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키는 필터를 더 구비한다.

도 4와 같이, 광원(401)이 방출한 남색 광(λ41)은 분광 합광 시트(402)의 분광 부위(4021)를 경과하여 분광된 후, 파장이 480nm보다 작은 남색 광은 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔의 남색 광(λ411)과 제2 빔의 남색 광λ4(12)을 형성한다. 그중, 제1 빔의 남색 광(λ411)의 전파 경로는 남색 광(λ41)의 전파 경로와 동일하다.

제1 빔의 남색 광(λ411)은 제1 집광 렌즈(403)를 경과한 후, 제1 파장 변환 장치(404)에 입사하여 제1 자극광인 황색 광(λ42)을 발생하며, 상기 황색 광(λ42)은 제1 집광 렌즈(403)에 의해 집속 및 시준된 후, 분광 합광 시트(402)의 합광 부위(4022)로 입사한다. 그중, 황색 광(λ42)에서 파장이 480nm보다 크고 650nm보다 작은 광선은 합광 부위(4022)에 의해 반사된다.

제2 빔의 남색 광(λ412)은 제2 집광 렌즈(406)를 경과한 후, 제2 파장 변환 장치(405)에 입사하며, 일부 제2 빔의 남색 광(λ412)은 반사 시트에 의해 분광 합광 시트(402)의 합광 부위(4022)로 입사하고 일부 제2 빔의 남색 광(λ412)은 제2 파장 변환층에 흡수되어 제2 자극광, 즉 근적외선을 포함한 적색 광(λ43)을 발생시킨다. 상기 적색 광(λ43)은 제2 집광 렌즈(406)에 의해 집속 및 시준된 후, 분광 합광 시트(402)의 합광 부위(4022)로 입사한다. 그중, 파장이 480nm보다 작은 제2 빔의 남색 광(λ412)과 적색 광(λ43) 중 파장이 650nm보다 큰 광선은 합광 부위(4022)를 투과한다.

합광 부위(4022)를 투과한 480nm보다 작은 파장의 광선, 반사된 480nm보다 크고 650nm보다 작은 파장의 광선 및 투과된 650nm보다 큰 파장의 광선은 빈틈없이 하나의 광빔으로 합성된다. 당해 광빔은 각 파동 주파수의 광선을 포함하며, 특히는 근적외선을 포함하는 백색 광이며, 각종 프로젝터의 요구를 만족시킬 수 있다.

그중, 본 실시예는 650nm를 예로 들어 파장 영역을 구획한다. 그 원인은 황색 광이 650nm에서 손실되는 광을 10% 이내, 메인 파장이 690nm 근처인 근적외선이 650nm에서 손실되는 광을 10% 이내로 할 수 있기 때문이다. 물론, 기타 실시예에서는 실제 상황에 따라 파장 영역을 구획할 수 있다.

기타 실시예에서, 제2 빔의 남색 광(λ412)의 전파 경로가 남색 광(λ41)의 전파 경로와 같은 경우, 제1 파장 변환 장치(404)와 제2 파장 변환 장치(405)의 위치는 서로 교환된다. 이때, 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광을 반사하는 필터이다. 합광 부위는 상기 제1 자극광을 투과시키며, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 반사하는 필터이다. 그리고, 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광의 파장 범위가 서로 다르므로, 합광 부위를 경과한 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광은 하나의 광빔으로 합성될 수 있다.

구체적으로, 이 실시예에 따른 합광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선과 650nm보다 큰 광선을 반사하며, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키는 필터일 수 있다. 마찬가지로, 분광 부위는 파장이, 480nm보다 작은 광선을 반 투과 반 반사하는 반 투과 반 반사 막 시트일 수 있으며, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하는 필터를 더 구비할 수 있다. 그 합광 원리는 본 실시예와 동일하므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.

본 실시예에 따른 발광 장치에서, 여기광이 파장 변환 장치에 입사하기 전의 광반과 각도는 모두 매우 작다. 따라서, 분광 합광 시트의 분광 부위에서 분광을 진행할 수 있으며, 여기광이 파장 변환 장치에 입사한 후 출사한 자극광의 광반과 각도는 모두 어느 정도 증가하므로, 자극광이 분광 합광 시트에 입사시 모든 영역에 가득 찰 수 있다. 그러나, 분광 부위가 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사 또는 투과시키며, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과 또는 반사하는 필터를 더 구비하므로, 분광 합광 시트로 반사된 광선이 분광 부위에 떨어지더라도, 상기 분광 부위의 필터는 여전히 합광을 진행할 수 있다. 따라서, 분광 부위의 광선의 손실을 무시할 수 있다.

본 실시예에서는, 광원에 필요한 적색 광의 비례가 비교적 작으며, 적색 광 형광분이 저파워, 저온에서의 효율이 매우 높으므로, 적색 광 형광분을 여기하는 제2 빔의 남색 광(λ412)의 비례는 비교적 작다. 즉, 제1 빔의 남색 광(λ411)과 제2 빔의 남색 광(λ412)의 비례는 7:3이거나 7:3보다 크다.

본 실시예에 따른 발광 장치는 광원과 필터 수량의 감소를 통해 부피와 원가를 낮추는 동시에, 분광 합광 시트를 통해 서로 다른 파장 영역의 광빔을 투과 또는 반사하여, 빈틈없고 중첩없이 연속 파장의 백색 광을 연결하여 형성한다. 이로써, 합광시의 광 손실을 감소하는 동시에, 광빔 중의 근적외선을 보류하고, 합광 후의 광빔 및 그에 포함된 근적외선의 에너지를 높인다.

<실시예 3>

본 실시예에 따른 발광 장치는 실시예 2에 따른 발광 장치와 주로 아래와 같은 다른 점이 있다. 본 실시예에서, 제1 파장 변환 장치에서의 제1 파장 변환층은 적색 광 형광분이고, 상기 적색 광 형광분이 발생시킨 자극광은 근적외선을 포함하며, 반사 시트를 구비하는 제2 파장 변환 장치에서의 제2 파장 변환층은 황색 광 형광분이며, 제2 빔의 여기광의 전파 경로는 상기 여기광의 전파 경로와 같다. 따라서, 본 실시예에 따른 발광 장치는 도 5와 같다.

그중, 분광 합광 시트의 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광을 반사하는 필터이다. 합광 부위는 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 반사하는 필터이다.

본 실시예에 따른 분광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선을 반 투과 반 반사하는 반 투과 반 반사 막 시트일 수 있으며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키는 필터를 더 구비할 수 있다. 분광 합광 시트의 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 반사하는 필터일 수 있다.

광원(501)이 방출한 남색 광(λ51)은 분광 합광 시트(502)의 분광 부위(5021)를 경과하여 분광된 후, 파장이 480nm보다 작은 남색 광은 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔의 남색 광(λ511)과 제2 빔의 남색 광(λ512)을 형성한다. 그중, 제2 빔의 남색 광(λ512)의 전파 경로는 남색 광(λ51)의 전파 경로와 같다. 제2 파장 변환 장치(504)가 제2 빔의 남색 광(512)의 출사 경로에 위치하므로, 제2 파장 변환 장치(504)는 도 5와 같이 남색 광(λ51)의 출사 경로에 위치한다.

제2 빔의 남색 광(λ512)은 제1 집광 렌즈(503)를 경과한 후, 제2 파장 변환 장치(504)에 입사하며, 일부 제2 빔의 남색 광(λ512)은 바로 분광 합광 시트(502)로 반사되며, 다른 부분의 제2 빔의 남색 광(λ512)은 흡수되어 제2 자극광인 황색 광(λ52)을 발생시킨다. 당해 황색 광(λ52)은 제2 집광 렌즈(503)에 의해 집속 및 시준된 후, 분광 합광 시트(502)로 입사한다. 그중, 황색 광(λ52) 중 파장이 650nm보다 작은 광선은 합광 부위(5022)에 의해 반사된다.

제1 빔의 남색 광(λ511)은 제1 집광 렌즈(506)를 경과한 후, 제1 파장 변환 장치(505)에 입사하며, 제1 빔의 남색 광(λ511)은 제1 파장 변환층에 흡수되어, 제1 자극광인 근적외선을 포함하는 적색 광(λ53)을 발생시킨다. 당해 적색 광(λ53)은 제1 집광 렌즈(506)에 의해 집속 및 시준된 후, 분광 합광 시트(502)의 합광 부위(5022)로 입사한다. 그중, 적색 광(λ53) 중 파장이 650nm보다 큰 광선은 합광 부위(5022)를 투과한다.

합광 부위(5022)를 경과하여 반사된 650nm보다 작은 파장의 광선, 투과한 후의 650nm보다 큰 파장의 광선은 빈틈없이 하나의 광빔으로 합성된다. 상기 광빔은 각 파동 주파수의 광선을 포함하며, 특히는 근적외선의 백색 광을 포함하며, 각종 프로젝터의 요구를 만족시킬 수 있다.

마찬가지로, 기타 실시예에서는,제1 빔의 여기광(λ511)의 전파 경로가 상기 여기광(λ51)의 전파 경로와 같은 경우, 제1 파장 변환 장치(505)의 위치는 제2 파장 변환 장치(504)의 위치와 서로 교환된다. 이때, 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 반사하고, 상기 제2 자극광을 투과시키는 필터이며, 합광 부위는 상기 제1 자극광을 반사하며, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 투과시키는 필터이다.

이 실시예에 따른 분광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선을 반 투과 반 반사하는 반 투과 반 반사 막 시트일 수 있으며, 상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하는 필터를 더 구비할 수 있다. 분광 합광 시트의 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 투과시키는 필터일 수 있으며, 그 합광 원리는 본 실시예와 동일하므로 여기서 더 이상 설명하지 않는다.

<실시예 4>

본 실시예에 따른 발광 장치는 상기 실시예에 따른 발광 장치와 주로 아래와 같은 다른 점이 있다. 광원이 방출한 여기광은 남색 광과 자외광을 포함하며, 이때 분광 합광 시트의 분광 부위는 파장이 420nm보다 크고 480nm보다 작은 여기광을 반사 또는 투과하여, 광원 중의 자외광을 여과한다. 합광 부위도 투과 또는 반사한 광선의 파장을 상응하게 조절해야 한다.

예를 들어, 여기광이 분광 합광 시트의 분광 부위를 경과한 후, 파장이 420nm~480nm인 여기광은 2개의 광 빔으로 나뉘어 각각 제1 파장 변환 장치와 제2 파장 변환 장치에 입사하며, 발생한 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광이 분광 합광 시트의 합광 부위에 반사된 후, 파장이 420nm~480nm인 여기광은 투과시키고, 파장이 480nm~650nm인 제1 자극광은 반사되며, 파장이 650nm보다 큰 제2 자극광은 투과한 후 하나의 광빔으로 합성되며, 후속된 광 균일화 장치 등을 거쳐 프로젝션 이미지를 표시한다.

<실시예 5>

본실시예에 따른 프로젝션 시스템은 상기와 같은 어느 하나의 실시예에 따른 발광 장치를 포함하며, 분광한 후 다시 합광하는 방식으로 광원과 필터의 수량을 감소시킴으로써 프로젝션 시스템의 부피와 원가를 감소시킨다. 그리고, 분광 합광 시트를 통해 서로 다른 파장 영역의 광빔을 투과 또는 반사하여, 빈틈없고 중첩없이 연속 파장의 백색 광을 연결하여 형성한다. 이로써 합광시의 광 손실을 감소하는 동시에, 광빔 중의 근적외선을 보류하여, 합광 후의 광빔 및 그에 포함된 근적외선의 에너지를 높인다.

본 명세서의 각 실시예는 점진적 방식으로 설명되었으며, 각 실시예의 요점은 모두 그밖의 다른 실시예와 상이한 점이며, 각 실시예 사이의 동일 또는 유사한 부분은 서로 참고하면 된다. 공개된 실시예에 대한 상기 설명으로부터, 본 분야의 기술자는 본 발명을 구현 또는 사용할 수 있다. 이들 실시예에 대한 다양한 수정은 본 분야의 기술자에게는 자명한 일이다. 본 명세서에서 정의한 일반 원리는 본 발명의 취지 또는 범위를 벗어나지 않는 상태에서 다른 실시예에서 구현할 수 있다. 따라서 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예에 한정되지 않고, 본 명세서에 개시된 원리 및 신규 특징과 일치한 최대 범위에 부합한다.

Claims

발광 장치에 있어서,
여기광을 방출하는 광원;
상기 여기광의 출사 경로에 위치하며, 상기 여기광을 서로 다른 경로를 따라 전파되는 제1 빔과 제2 빔의 여기광으로 나누는 분광 부위를 구비하는 분광 합광 시트; 상기 제1 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 제1 파장 변환층을 구비하며, 상기 제1 파장 변환층은 상기 제1 빔의 여기광을 흡수하여 제1 자극광을 발생시키고 상기 제1 자극광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 것인 제1 파장 변환 장치;
상기 제2 빔의 여기광의 출사 경로에 위치하고, 상기 제2 빔의 여기광을 상기 분광 합광 시트로 반사하는 제2 파장 변환 장치;를 포함하며,
상기 제2 파장 변환 장치는 제2 파장 변환층을 더 구비하고,
상기 제2 파장 변환층은 상기 제2 빔의 여기광을 흡수하여 제2 자극광을 발생하며, 상기 제2 자극광을 상기 분광 합광 시트로 반사하며,
상기 제1 파장 변환층 또는 제2 파장 변환층은 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이며, 상기 적색 광 형광분이 여기광을 흡수하여 발생시킨 자극광은 근적외선을 포함하며,
상기 분광 합광 시트는 상기 분광 합광 시트로 반사되는 제1 자극광, 제2 자극광 및 제2 빔의 여기광을 하나의 빔의 광으로 합성하는 합광 부위를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1 항에 있어서,
상기 분광 부위는 상기 분광 합광 시트의 중심 영역에 위치하고,
상기 합광 부위는 상기 분광 부위의 사방에 위치하며,
상기 분광 부위는 반 투과 반 반사 막 시트인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 합광 부위는 상기 제1 자극광을 반사하고, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 투과시키는 필터이거나,
또는 상기 합광 부위는 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광과 제2 빔의 여기광을 반사하는 필터인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제4 항에 있어서,
상기 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 반사하고, 상기 제2 자극광을 투과하는 투과시키는 필터이거나,
또는 상기 분광 부위는 상기 여기광에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하며, 상기 제1 자극광을 투과시키고, 상기 제2 자극광을 반사하는 필터인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제2 파장 변환층이 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이고,
상기 적색 광 형광분이 발생시킨 자극광이 근적외선을 포함하는 경우, 상기 제1 파장 변환층은 황색 광 형광분을 가진 파장 변환층인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제1 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선과 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 480nm~650nm 인 광선을 반사하는 필터이며,
상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제6 항에 있어서,
상기 제2 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 480nm보다 작은 광선과 650nm보다 큰 광선을 반사하고, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키는 필터이며,
상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 파장 변환층이 적색 광 형광분을 가진 파장 변환층이고,
상기 적색 광 형광분이 발생시킨 자극광이 근적외선을 포함하는 경우, 상기 제2 파장 변환층은 황색 광 형광분을 가진 파장 변환층인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제2 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 반사하는 필터이며,
상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 투과시키며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제9 항에 있어서,
상기 제1 빔의 여기광의 전파 경로가 상기 여기광의 전파 경로와 같은 경우, 상기 합광 부위는 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하고, 파장이 650nm보다 작은 광선을 투과시키는 필터이며,
상기 분광 부위는, 파장이 480nm~650nm인 광선을 투과시키고, 파장이 650nm보다 큰 광선을 반사하며, 파장이 480nm보다 작은 광선에 대해 일부는 투과시키고 일부는 반사하는 필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
제7 항, 제8 항, 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
상기 제1 파장 변환 장치와 상기 분광 합광 시트 사이에 위치하며, 상기 제1 빔의 여기광과 상기 제1 자극광의 출사 경로에 위치하는 제1 집광 렌즈;
상기 제2 파장 변환 장치와 상기 분광 합광 시트 사이에 위치하며, 상기 제2 빔의 여기광과 상기 제2 자극광의 출사 경로에 위치하는 제2 집광 렌즈;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
프로젝션 시스템에 있어서,
제1 항, 제2 항, 제4항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 따른 발광 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.