KR20050025538A

KR20050025538A - 조명장치

Info

Publication number: KR20050025538A
Application number: KR1020030082337A
Authority: KR
Inventors: 소콜로프키릴
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-09-08
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-03-14
Also published as: US20050052873A1

Abstract

광원에서 출사된 집속광의 에텐듀를 동적으로 조절할 수 있도록 된 조명장치가 개시되어 있다.

이 개시된 조명장치는 광을 생성 조명하는 광원과; 광원에서 조명된 빔이 일 방향으로 향하도록, 입사된 광을 반사시키는 오목경과; 오목경에서 반사된 빔의 진행경로 상에 마련되는 것으로, 오목경에서 반사된 일부 빔을 투과시키는 어퍼쳐와, 오목경에서 반사된 나머지 빔을 되반사시키는 반사면을 가지는 역반사경;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

조명장치{Illuminator}

본 발명은 광원에서 생성된 광을 한 쪽 방향으로 조명하는 조명장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 광원에서 출사된 광의 에텐듀를 동적으로 조절할 수 있도록 된 구조의 조명장치에 관한 것이다.

일반적으로, 조명장치는 자체적으로 발광 능력이 없는 액정표시소자 또는 디지털 마이크로미러 소자 등의 화상형성소자를 이용하여 화상을 구현하는 화상투사장치 등의 광원으로 널리 이용된다.

화상투사장치에서 최대 광효율을 달성하기 위하여 광원의 에텐듀(Etendue)는 화상형성소자의 한계 에텐듀와 같거나 작을 것이 요구된다. 그렇지 않으면 광원과 화상형성소자의 에텐듀는 상호 일치하지 않게 되고, 이에 따라 광 손실이 발생된다. 여기서, 에텐듀는 빔의 발산 및 단면 크기와 관련된 광학소자의 기하학적 성질을 나타내는 것으로, 그 값이 작을수록 광속 밀도가 증가되고 밝기가 향상된다.

일반적인 조명장치는 광을 생성하는 광원과, 이 광원에서 출사된 광을 일 방향으로 반사시키는 반사경으로 구성되는 것으로 소정의 에텐듀 값을 가진다. 이 에텐듀 값은 빔의 집속되는 지점인 타켓에서의 빔 단면 크기와 빔의 입체각을 곱함으로써 손쉽게 알 수 있다. 예를 들어, 반사경으로 제1 및 제2초점을 가지는 타원경을 채용하고 제1초점 위치에 광원을 배치한 경우, 제2초점위치에서의 빔 단면 크기와 입체각을 각각 측정하고, 이 측정된 빔 단면 크기와 입체각을 곱하는 것으로 그 에텐듀 값을 구할 수 있다.

상기한 에텐듀 값을 줄이기 위한 방편으로, 종래에는 도 1 내지 도 3 각각에 도시된 바와 같은 구조의 조명장치가 개시된 바 있다.

도 1을 참조하면, 종래의 일 예에 따른 조명장치는 제1 및 제2초점(f₁)(f₂)을 가지는 타원경(11)과, 이 타원경(11)의 제1초점(f₁)에 위치된 광원(12) 및, 상기 광원(12)을 사이에 두고 상기 타원경(11)과 마주하게 배치되는 구형 역반사경(retro-reflector)(15)을 포함한다. 여기서, 구형 역반사경(15)은 그 중앙부에는 입사빔이 투과되는 어퍼쳐(15a)가 형성되어 있다.

여기서, 상기 광원(12)에서 출사된 빔 중 대략 절반의 빔(14; 실선으로 나타냄)은 상기 타원경(11)에 직접 입사되고, 나머지 중 일부 빔(16; 점선으로 나타냄)은 상기 구형 역반사경(15)에 입사된다. 타원경(11)에 직접 입사된 빔은 그 반사면(11a)에서 반사되고, 상기 어퍼쳐(15a)를 통과하여 제2초점(f₂)에 맺힌다. 한편, 상기 구형 역반사경(15)에 입사된 빔은 광원(12) 쪽으로 되반사되고, 이 광원(12)을 지나 상기 타원경(11)으로 향하게 된다. 이 되반사된 빔(16)은 상기 타원경(11)에서 반사된 후 상기 어퍼쳐(15a)를 통과하여 제2초점(f₂)에 맺힌다.

이와 같이 조명장치를 구성하는 경우, 상기 타원경(11)에 의한 집속각 θ는 대략 90°로서, 상기 구형 역반사경(15)이 없는 구조를 가지는 조명장치의 집속각 120°보다 대략 30°정도 작은 집속각을 가진다. 그러므로, 입체각 σ을 보다 작게 할 수 있으므로 에텐듀를 줄일 수 있다.

하지만, 이와 같이 조명장치를 구성하는 경우 (1) 구형 역반사경을 구비하여야 하므로 제조원가가 증가되고, (2) 구형 역반사경의 정확한 배치를 위해 조립공수가 많이 들며, (3) 어퍼쳐의 크기가 고정되어 있으므로 에텐듀를 동적으로 조절하는 것이 곤란하고, (4) 광원에서 조명된 광의 대략 절반이 다시 광원으로 입사되므로 광원의 수명에 영향을 미치는 문제점이 있다.

도 2를 참조하면, 종래의 다른 예에 따른 조명장치는 하나의 초점을 가지는 포물경(21)과, 이 포물경(21)의 초점에 위치된 광원(22) 및, 상기 광원(22)을 사이에 두고 상기 포물경(21)의 일부와 마주하게 배치되는 역반사경(25)을 포함한다. 여기서, 역반사경(25)은 도시된 바와 같이 광축을 중심으로 일방에만 형성되어 있고, 포물경(21)은 그 집속각 θ가 120°의 값을 가지도록 설정되어 있다.

상기 광원(22)에서 출사된 빔 중 상기 포물경(11)의 집속각 θ의 범위 내로 입사된 빔은 상기 포물경(21)에서 반사된다. 이 반사된 빔 중 대략 절반의 빔(24;실선으로 나타냄)은 평행을 유지한 상태로 타켓(23)에 직접 입사된다.

한편, 나머지 빔(24; 점선으로 나타냄)은 상기 역반사경(25)에 입사된다. 이 역반사경(25)에 입사된 빔은 상기 포물경(21)으로 되반사되고, 이 되반사된 빔은 광원(22)을 지나 상기 포물경(21)의 다른 반사면으로 향하게 된다. 이후, 실선으로 도시된 빔과 동일 경로로 타켓(23)으로 향한다.

이와 같이 조명장치를 구성하는 경우, 타켓(23)에서의 입사 빔의 단면을 작게 할 수 있으므로, 에텐듀를 줄일 수 있다.

하지만, 이와 같이 조명장치를 구성하는 경우 (1) 역반사경의 크기가 고정되어 있으므로 에텐듀를 동적으로 조절하는 것이 곤란하고, (2) 광원에서 조명된 광의 대략 절반이 다시 광원으로 입사되므로 광원의 수명에 영향을 미치는 문제점이 있다.

도 3을 참조하면, 종래의 또 다른 예에 따른 조명장치는 하나의 초점을 가지는 포물경(31)과, 이 포물경(31)의 초점에 위치된 광원(32) 및, 상기 광원(32)을 사이에 두고 상기 포물경(31)의 소정 외주 영역과 마주하게 배치되는 역반사경(35)을 포함한다. 여기서, 역반사경(35)은 그 중앙에 입사 빔이 통과하는 어퍼쳐(35a)가 형성되어 있다. 또한, 포물경(31)은 그 집속각 θ가 120°의 값을 가지도록 설정되어 있다.

상기 광원(32)에서 출사된 빔 중 상기 포물경(31)의 집속각 θ의 범위 내로 입사된 빔은 상기 포물경(31)에서 반사된다. 이 반사된 빔 중 일부 빔(34 ;실선으로 나타냄)은 어퍼쳐(35a)로 향하며, 이 어퍼쳐(35a)를 투과하여 타켓(33)에 직접 입사된다.

한편, 나머지 빔(36 ; 점선으로 나타냄)은 상기 역반사경(35)에 입사된다. 이 역반사경(35)에 입사된 빔은 상기 포물경(31)으로 되반사되고, 이 되반사된 빔은 광원(32)을 지나 상기 포물경(31)의 다른 반사면으로 향하게 된다. 이후, 실선으로 도시된 빔과 동일 경로로 타켓(33)으로 향한다.

이와 같이 조명장치를 구성하는 경우, 타켓(33)에서의 입사 빔의 단면을 작게 할 수 있으므로, 에텐듀를 줄일 수 있다.

하지만, 이와 같이 조명장치를 구성하는 경우 (1) 어퍼쳐의 크기가 고정되어 있으므로 에텐듀를 동적으로 조절하는 것이 곤란하고, (2) 광원에서 조명된 광의 대략 절반이 다시 광원으로 입사되므로 광원의 수명에 영향을 미치는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 제조원가를 낮추고, 조립 공수를 단순화하면서 광원에 미치는 영향을 최소화할 수 있도록 함과 아울러, 어퍼쳐 크기를 가변시켜 에텐듀를 동적으로 조절할 수 있도록 된 조명장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명장치는, 광을 생성 조명하는 광원과; 상기 광원에서 조명된 빔이 일 방향으로 향하도록, 입사된 광을 반사시키는 오목경과; 상기 오목경에서 반사된 빔의 진행경로 상에 마련되는 것으로, 상기 오목경에서 반사된 일부 빔을 투과시키는 어퍼쳐와, 상기 오목경에서 반사된 나머지 빔을 되반사시키는 반사면을 가지는 역반사경;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 역반사경의 어퍼쳐는 그 크기가 가변되고, 상기 어퍼쳐를 가변시키는 가변유니트;를 더 포함하여, 상기 역반사경의 어퍼쳐 크기를 가변시킴에 의해 상기 반사면에서 되반사되는 빔을 동적으로 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 오목경에서 반사된 빔의 진행 경로 상에 마련되는 것으로, 입사된 빔을 혼합하여 출사시키는 광 인테그레이터(integrater)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 나타낸 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치는 광을 생성 조사하는 광원(41)과, 이 광원(41)에서 출사된 빔이 일 방향으로 향하도록 하는 오목경(42)과, 상기 광원(41)을 사이에 두고 상기 오목경(42)과 마주하게 배치되는 역반사경(45)을 포함한다. 상기 역반사경(45)은 상기 오목경(42)에서 반사된 빔의 진행경로 상에 마련되는 것으로, 상기 오목경(42)에서 반사된 일부 빔을 투과시키는 어퍼쳐(46)와, 상기 오목경(42)에서 반사된 나머지 빔을 되반사시키는 반사면(47)을 구비한다. 상기 반사면(47)은 그 면이 입사광축에 수직을 이루도록 배치된 평면으로 된 것이 바람직하다. 상기 어퍼쳐(46)는 상기 반사면(47)의 중앙부에 마련되며, 사각형상 또는 원형상으로 형성된다.

또한, 본 실시예에 따른 조명장치는 상기 역반사경(45)의 어퍼쳐(46)가 가변되도록 되고, 이를 가변시키는 가변유니트(50)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 따라서, 이 가변유니트(50)를 통하여 상기 어퍼쳐(46) 크기를 가변 시킴에 의하여 상기 반사면(47)에서 되반사되는 빔을 동적으로 조절할 수 있다. 이 가변유니트(50)는 본 발명의 조명장치가 채용되는 광학 시스템 예컨대, 프로젝션 투사 광학장치의 유형에 따라 다르게 상기 어퍼쳐(46)의 크기를 가변시키는 것으로, 구동원(51)과, 제어부(55)로 구성된다. 이 가변유니트(50)의 기구적인 구성 그 자체는 일반적이므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 오목경(42)은 제1초점(f₁)과 제2초점(f₂)을 가지는 타원경인 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 광원(41)은 대략 상기 제1초점(f₁)에 위치되어, 상기 광원(41)에서 조명되고 상기 오목경(42)에서 반사된 빔이 상기 제2초점(f₂) 주변에 집속되도록 한다. 또한, 상기 역반사경(45)은 상기 제2초점(f₂) 위치에 배치된다.

상기 광원(41)의 예로는 아크 방전에 의해 광을 생성하는 아크 램프(arc lamp)를 들 수 있다. 이 경우, 아크 램프는 방전에 기여하는 물질에 따라 메탈-할라이드(metal-halide) 램프와, 제논(xenon) 램프로 구분되며, 어느 것을 채용하여도 무방하다.

상기 아크 램프의 아크 갭 Ga는 조명되는 빔의 밝기 등을 고려하여 수학식 1의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

0.7 ≤ Ga ≤ 3 [mm]

상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

대략 제1초점(f₁)에 위치된 광원(41)에서 출사된 빔의 대부분은 상기 오목경(42)에 직접 입사되고, 그 반사면에서 제2초점(f₂) 쪽으로 반사된다. 여기서, 광원(41)에서 빔의 발생을 살펴보면, 점 광원에서 시작하여 발생되는 것이 아니라 아크 갭 Ga 사이에서 발생되어 진행함을 알 수 있다. 따라서, 상기 오목경(42)을 타원경으로 형성한 경우에 있어서도 반사된 빔이 전부 제2초점(f₂)으로 향하는 것이 아니라 도시된 바와 같이 제2초점(f₂) 주변에 널리 분포됨을 알 수 있다.

즉, 반사된 빔 중 일부 빔(43 ; 실선으로 나타냄)은 상기 어퍼쳐(46)로 직접 입사된다. 한편, 나머지 빔(44 ; 점선으로 나타냄)은 상기 반사면(47)에 입사되고, 그 반사면(47)에서 상기 오목경(42) 쪽으로 되반사된다. 이 되반사된 빔은 상기 오목경(42)에서 재반사되어 다른 경로로 상기 역반사경(45) 쪽으로 향한다. 이 빔 중 일부는 상기 어퍼쳐(46)를 투과하게 되고, 나머지는 반사면(47)에서 되반사된다. 이와 같은 반사 과정을 반복하면서, 상기 광원(41)에서 조명되고 상기 오목경(42)에서 반사된 거의 모든 빔이 상기 어퍼쳐(46)를 투과하게 된다.

상기 어퍼쳐(46)는 상기 가변유니트(50)에 의하여 가변되므로, 그 어퍼쳐(46)의 크기를 동적으로 제어할 수 있다. 그러므로, 상기 어퍼쳐(46)를 투과하는 빔의 입체각 σ을 조절할 수 있다. 여기서, 입체각 σ이 큰 경우는 되반사되는 빔이 감소하므로, 상기 광원(41) 쪽으로 향하는 광을 줄일 수 있다.

이에 따라 상기 광원(41)의 로드(load)를 감소시킬 수 있으므로 그 수명이 단축되는 것을 상당부분 방지할 수 있다. 한편, 입체각 σ을 작게 하는 경우는 에텐듀를 줄일 수 있으므로, 보다 작은 에텐듀를 요구하는 프로젝션 광학계 예컨대 칼라 휠을 이용하여 칼라 화상을 구현하는 프로젝션 광학계의 조명장치로 이용될 수 있다.

도 5는 도 4의 역반사경의 어퍼쳐 크기 변화에 따른 상대적인 광속 변화를 보인 그래프이다. 여기서, A가 지시하는 값은 어퍼쳐와 반사면을 가지는 경우에 있어서 어퍼쳐 크기 변화에 따른 광속 변화를 나타낸 것이고, B가 지시하는 값은 반사면 대신에 입사 빔을 흡수할 수 있는 면을 가지는 경우에 있어서 어퍼쳐 크기 변화에 따른 광속 변화를 나타낸 것이다.

본 그래프를 살펴보면, 본 발명의 실시예에 같이 반사면(47)을 가지는 경우는 어퍼쳐의 크기가 작은 경우에도 상대적인 광속 변화가 적음을 알 수 있다. 반면, 비교예와 같이 흡수면(미도시)을 가지는 경우는 어퍼쳐의 크기가 큰 경우는 차이가 크게 나지 않으나, 어퍼쳐의 크기가 작은 경우는 상대적인 광속이 크게 저하됨을 알 수 있다.

도 6을 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치를 보인 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치는 광을 생성 조사하는 광원(61)과, 이 광원(61)에서 출사된 빔이 일 방향으로 향하도록 하는 오목경(62)과, 상기 광원(61)을 사이에 두고 상기 오목경(62)과 마주하게 배치되는 역반사경(65) 및 광 인테그레이터(integrator)(70)를 포함한다. 또한, 상기 역반사경(65)의 어퍼쳐(66)를 가변시키는 가변유니트(80)를 포함한다.

본 실시예에 따른 조명장치는 앞서 설명된 일 실시예에 따른 조명장치와 비교하여 볼 때, 광 인테그레이터(70)를 더 구비한 것에 특징이 있다. 한편, 본 실시예에 있어서 나머지 구성요소 즉, 광원(61), 오목경(62), 역반사경(65) 및 가변유니트(80)는 도 4를 참조하면서 설명된 바와 같으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

상기 광 인테그레이터(70)는 상기 오목경(62)에서 반사된 빔의 진행 경로 상에 마련되는 것으로, 입사된 빔을 혼합하여 균일한 빔이 되도록 한다. 이 광 인테그레이터(70)는 상기 오목경(62)에서 반사된 빔이 입사되는 입사단부(70a)와, 이 입사단부(70a)를 통하여 입사된 광을 진행을 반사를 통하여 가이드하는 반사부(70b) 및, 상기 반사부(70b)에서 반사되면서 혼합된 빔이 출사되는 출사단부(70c)를 가진다.

일 실시예에 따른 광 인테그레이터(70)는 도 7에 도시된 바와 같은 구조의 직육면체 형상의 로드(rod)(71)로 구성된다. 이 로드(71)는 유리 또는 플라스틱 재질로 구성되는 것으로, 주변 보다 높은 굴절률을 가진다. 따라서, 입사빔의 입사 각도와 굴절률 차이에 의하여 상기 반사부(70b)에서 전반사 되면서, 상기 입사단부(70a)를 통하여 입사된 빔이 상기 출사단부(70c) 쪽으로 진행된다. 이에 따라, 상기 광원(61) 쪽에서 입사된 불균일 빔이 전반사 되면서 고루 섞이면서 균일한 빔이 된다.

다른 실시예에 따른 광 인테그레이터(70)는 도 8에 도시된 바와 같이, 입사된 빔이 진행되는 내부 공간을 감싸는 경통(75)과, 상기 경통(75)의 내측벽에 형성된 반사면(70b)을 포함한다. 따라서, 입사단부(70a)를 통하여 입사된 빔이 상기 반사부에서 반사되면서 내부에서 진행되며 균일빔이 되도록 한다.

상기 역반사경(65)은 상기 출사단부(70c)와 마주하게 배치되어 출사 빔을 규제한다. 즉, 상기 어퍼쳐(66)의 크기가 상기 출사단부(70c)의 크기 보다 작게 형성되는 것으로, 상기 출사단부(70c)에서 출사된 빔의 일부는 상기 반사면(67)에서 되반사되며, 이 되반사된 빔은 상기 광 인테그레이터(70)의 내부를 다시 통과하여 상기 오목경(62) 쪽으로 향하게 된다. 이 후, 상기 오목경(62)에서 재반사되어 다른 경로로 상기 역반사경(62) 쪽으로 향한다. 이 빔 중 일부는 상기 어퍼쳐(66)를 투과하게 되고, 나머지는 반사면(67)에서 되반사된다. 이와 같은 반사 과정을 반복하면서, 상기 광원(61)에서 조명되고 상기 오목경(62)에서 반사된 거의 모든 빔이 상기 어퍼쳐(66)를 투과하게 된다.

상기한 바와 같이 구성함으로써, 광원(61)에서 조명된 빔이 균일하게 되도록 함과 아울러, 상기 어퍼쳐(66)의 크기를 동적으로 제어함으로써 상기 어퍼쳐(66)를 투과하는 빔의 입체각을 조절할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명장치를 보인 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명장치는 광을 생성 조사하는 광원(161)과, 이 광원(161)에서 출사된 빔이 일 방향으로 향하도록 하는 오목경(162)과, 상기 광원(161)을 사이에 두고 상기 오목경(162)과 마주하게 배치되는 역반사경(165) 및 광 인테그레이터(integrator)(170)를 포함한다. 또한, 상기 역반사경(165)의 어퍼쳐(166)를 가변시키는 가변유니트(180)를 포함한다.

본 실시예에 따른 조명장치는 앞서 설명된 다른 실시예에 따른 조명장치와 비교하여 볼 때, 광 인테그레이터(170)의 배치를 변경한 것에 그 특징이 있다.

한편, 본 실시예에 있어서 광원(161), 오목경(162), 역반사경(165), 가변유니트(180) 및 광 인테그레이터(170) 그 자체의 구성 및 기능은 도 4 및 도 6을 참조하면서 설명된 바와 같으므로 그 자세한 설명은 생략한다.

상기 광 인테그레이터(170)는 상기 역반사경(165)의 어퍼쳐(166)를 투과한 광의 진행 경로 상에 마련되는 것으로, 입사된 빔을 혼합하여 균일한 빔이 되도록 한다. 이 경우, 상기 역반사경(165)의 기능은 도 4를 참조하여 설명된 역반사경(도 4의 45)와 실질적으로 같으므로, 그 자세한 설명은 생략한다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 아래의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

상기한 바와 같이, 구성된 본 발명에 따른 조명장치는 어퍼쳐의 크기를 가변시킬 수 있는 구조의 역반사경을 이용함으로써, 본 발명의 조명장치가 채용되는 장치에 따라서 어퍼쳐 크기를 가변시켜 에텐듀를 동적으로 조절할 수 있어서, 집속광의 광속 밀도를 증대시킬 수 있다. 여기서, 입체각 σ을 크게 설정한 경우는 상기 광원 쪽으로 되반사되는 광을 줄일 수 있어서 광원의 로드(load)를 감소시킬 수 있으므로 그 수명이 단축되는 것을 상당부분 방지할 수 있다. 한편, 입체각을 작게 하는 경우는 에텐듀를 줄일 수 있으므로, 보다 작은 에텐듀를 요구하는 프로젝션 광학계 예컨대 칼라 휠을 이용하여 칼라 화상을 구현하는 프로젝션 광학계의 조명장치로 이용될 수 있다.

또한, 광 인테그레이터를 조명장치와 함께 구성함으로써 에텐듀가 줄어든 균일한 광을 조명할 수 있다. 또한, 구성이 콤팩트화되므로, 제조원가를 낮출 수 있고 조립 공수를 단순화할 수 있다.

도 1은 종래의 타원경을 이용한 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

도 2는 종래의 일 포물경을 이용한 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

도 3은 종래의 다른 포물경을 이용한 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

도 5는 도 4의 역반사경의 어퍼쳐 크기 변화에 따른 상대적인 광속 변화를 보인 그래프.

도 6을 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

도 7은 도 6에 도시된 일 예에 따른 광 인테그레이터 및 역반사경을 보인 개략적인 사시도.

도 8은 도 6의 광 인테그레이터의 다른 예를 보인 개략적인 단면도.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 조명장치를 보인 개략적인 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

41, 61, 161...광원

42, 62, 162...오목경

45, 65, 165...역반사경

46, 66, 166...어퍼쳐

47, 67, 167...반사면

50, 80, 180...가변유니트

51...구동원

55...제어부

70,170...광 인테그레이터

Claims

광을 생성 조명하는 광원과;

상기 광원에서 조명된 빔이 일 방향으로 향하도록, 입사된 광을 반사시키는 오목경과;

상기 오목경에서 반사된 빔의 초점 상에 마련되는 것으로, 상기 오목경에서 반사된 일부 빔을 투과시키는 어퍼쳐와, 상기 오목경에서 반사된 나머지 빔을 되반사시키는 반사면을 가지는 역반사경;을 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 오목경은 제1초점과 제2초점을 가지는 타원경이고,

상기 광원은 대략 상기 제1초점에 위치되어, 상기 광원에서 조명되고 상기 타원경에서 반사된 빔이 상기 제2초점 주변에 집속되도록 하고,

상기 역반사경은 상기 제2초점 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서,

상기 역반사경의 어퍼쳐는 그 크기가 가변되고,

상기 어퍼쳐를 가변시키는 가변유니트;를 더 포함하여, 상기 역반사경의 어퍼쳐 크기를 가변시킴에 의해 상기 반사면에서 되반사되는 빔을 동적으로 조절할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 반사면은 입사광축에 수직을 이루도록 배치된 평면이고,

상기 어퍼쳐는 상기 반사면의 중앙부에 마련되는 것으로, 사각형상 또는 원형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제1항에 있어서, 상기 광원은,

아크 방전에 의해 광을 생성하는 아크 램프인 것을 특징으로 하는 조명장치.
제5항에 있어서, 상기 아크 램프의 아크 갭 Ga는 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 조명장치.

<조건식>

0.7 ≤ Ga ≤ 3 [mm]
제1항 내지 제3항, 제5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목경에서 반사된 빔의 진행 경로 상에 마련되는 것으로, 입사된 빔을 혼합하여 출사시키는 광 인테그레이터(integrator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서,

상기 역반사경은 상기 광 인테그레이터의 출사단부에 마련되어, 상기 광인테그레이터를 경유하여 입사된 빔의 일부를 되반사시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서,

상기 역반사경은 상기 광 인테그레이터의 입사단부에 마련되어, 상기 광 인테그레이터의 입사단부를 벗어난 빔을 상기 오목 반사경 쪽으로 되반사시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서, 상기 광 인테그레이터는,

유리 또는 플라스틱 재질로 된 직육면체 형상의 로드(rod)를 포함하여,

입사빔을 주변과의 굴절률 차이에 의하여 전반사시킬 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 조명장치.
제7항에 있어서, 상기 광 인테그레이터는,

입사된 빔이 진행되는 내부 공간을 감싸는 경통과; 상기 경통의 내측벽에 형성된 반사부;를 포함하여,

입사된 빔이 상기 반사부에서 반사되면서 내부에서 진행되며 균일한 빔이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 조명장치.