KR101261730B1 - 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치 - Google Patents

발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101261730B1
KR101261730B1 KR1020110108148A KR20110108148A KR101261730B1 KR 101261730 B1 KR101261730 B1 KR 101261730B1 KR 1020110108148 A KR1020110108148 A KR 1020110108148A KR 20110108148 A KR20110108148 A KR 20110108148A KR 101261730 B1 KR101261730 B1 KR 101261730B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
lens
divergence angle
optical system
emitted
shape
Prior art date
Application number
KR1020110108148A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130043943A (ko
Inventor
김재범
한재광
임은태
Original Assignee
한국광기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국광기술원 filed Critical 한국광기술원
Priority to KR1020110108148A priority Critical patent/KR101261730B1/ko
Publication of KR20130043943A publication Critical patent/KR20130043943A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101261730B1 publication Critical patent/KR101261730B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/09—Beam shaping, e.g. changing the cross-sectional area, not otherwise provided for
    • G02B27/0905—Dividing and/or superposing multiple light beams
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/02—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0012—Optical design, e.g. procedures, algorithms, optimisation routines
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/04—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia
    • G09F13/08—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia using both translucent and non-translucent layers
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Lenses (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치가 개시된다. 발산각 조절 광학계는 빔을 조사하는 광원부와, 조사된 빔의 진행 경로에 배치되어 빔을 집광하는 집광부와, 집광부에서 출사된 빔의 형태를 결정하는 빔형태 결정부와, 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 발산각을 조절하는 발산각 조절부를 포함하여 구성된다. 따라서, 빔의 균일도 및 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

Description

발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치{OPTICAL SYSTEM WITH ADJUSTABLE DIVERGENCE ANGLE AND BEAM IRRADIATOR COMPRISING THE SAME}
본 발명은 빔 조사장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발산각을 조절할 수 있는 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치에 관한 것이다.
종래의 빔 조사장치는 광원에서 발산된 빔을 고정된 발산각으로 피사체에 조사하였다. 이러한 빔 조사장치는 피사체와의 거리에 무관하게 발산각이 고정되어 있어서 피사체의 조명효율이 감소되고, 이로 인하여 피사체의 인식력이 감소된다.
또한, 종래의 빔 조사장치를 사용하는 경우에 피사체에서 측정되는 콘트라스트가 주변부로 갈수록 급격하게 감소되는 문제가 있다.
한편, 종래의 빔 조사장치는 광원으로 발광 다이오드를 사용하고, 발광 다이오드에서 발산된 빔은 큰 퍼짐성을 갖는 특징이 있다.
따라서, 발광 다이오드를 광원으로 사용하는 종래의 빔 조사장치는 발광 다이오드에서 출사된 빔의 큰 퍼짐성으로 인하여 낮은 균일도의 빔이 피사체에 조사되는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 빔의 균일도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 발산각 조절 광학계를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 빔의 균일도와 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 빔 조사장치를 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계는 빔을 조사하는 광원부와, 조사된 상기 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔을 집광하는 집광부와, 상기 집광부에서 출사된 빔의 형태를 결정하는 빔형태 결정부와, 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 발산각을 조절하는 발산각 조절부를 포함한다.
또한, 빔형태 결정부는 집광부에서 출사된 빔 중 일부를 투과하는 투과부와, 집광부에서 출사된 빔 중 나머지 일부를 차단하는 비투과부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 투과부 또는 상기 비투과부는 집광부에서 출사된 빔형태가 숫자, 문자, 도형 및 기호 중 어느 하나의 형태로 형성할 수 있다.
또한, 빔형태 결정부는 액정표시소자가 될 수 있다.
한편, 발산각 조절부는 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔을 수광하는 제1 렌즈와, 상기 제1 렌즈에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 제1 렌즈에서 출사되는 빔을 수광하는 제2 렌즈와, 상기 제1 및 제2 렌즈 사이의 간격을 조절하는 간격조절모듈을 포함할 수 있다.
또한, 상기 간격조절모듈은 상기 제1 및 제2 렌즈를 서로 대향되는 방향으로 이동시켜 상기 제1 및 제2 렌즈 사이의 간격을 조절할 수 있다.
또한, 상기 간격조절모듈은 캠 및 헬리코이드 중 어느 하나가 채용될 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 조사장치는 빔을 조사하는 광원부, 조사된 상기 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔을 집광하는 집광부, 상기 집광부에서 출사된 빔의 형태를 결정하는 빔형태 결정부 및 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 발산각을 조절하는 발산각 조절부를 포함하는 발산각 조절 광학계와, 상기 발산각 조절 광학계에 전원을 공급하는 전원부를 포함한다.
또한, 상기 빔조사장치는 상기 빔형태 결정부에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 빔조사장치는 상기 빔형태 결정부에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 제공받는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치에 따르면, 발산각 조절 광학계에서 출사되는 빔의 형태를 미리 설정된 소정의 형태로 결정함으로써 빔의 균일도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치는 출사되는 빔의 형태를 도형, 기호, 문자 및 숫자 등의 다양한 형태로 결정함으로써 표시장치로서의 기능을 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치는 발산각의 조절을 통하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 구성을 나타내는 분해사시도이다.
도 2는 도 1의 분해사시도에서 I-I' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔 경로를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔 경로를 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔형태 결정부의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 조도 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 히스토그램이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 조도 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 히그토그램이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 조사장치의 단면도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 구성을 나타내는 분해사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도에서 I-I' 선을 따라 절단한 단면을 나타내는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 발산각 조절 광학계(100)는 광원부에서 발생된 빔을 수광하고, 수광한 빔의 형태를 결정하며, 수광한 빔의 발산각(Divergence Angle)을 조절하여 빔의 균일도 및 콘트라스트(Contrast)를 향상시킬 수 있다.
발산각 조절 광학계(100)는 광원부(110), 집광부(120), 빔형태 결정부(130) 및 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)를 포함하여 구성된다.
광원부(110)는 빔(beam)을 조사할 수 있고, 발광 다이오드(LED: Light Emitting Diode), 레이저 다이오드(LD: Laser Diode) 등이 될 수 있다.
또한, 광원부(110)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드는 적색, 녹색, 청색 및 백색 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다.
또한, 상기 광원부(110)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드가 모듈화되어 형성될 수도 있다.
집광부(120)는 광원부(110)에서 조사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 광원부(110)에서 조사되는 빔을 집광할 수 있다.
또한, 집광부(120)는 프로넬(Fresnel) 렌즈, 단순 굴절렌즈, 굴절과 반사를 수행하는 복합렌즈 등이 될 수 있고, 상기 집광부(120)는 굴절과 반사를 수행하는 복합렌즈를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프로넬 렌즈, 상기 단순 굴절렌즈, 상기 복합렌즈는 플라스틱 재질로 사출성형 방식을 통하여 형성될 수 있다.
빔형태 결정부(130)는 집광부(120)에서 출사된 빔의 형태를 결정할 수 있고, 투과부(131) 및 비투과부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.
투과부(131)는 집광부(120)에서 출사된 빔 중 일부를 투과하고, 비투과부(132)는 집광부(120)에서 출사된 빔 중 나머지 일부를 차단할 수 있다.
또한, 투과부(131) 및 비투과부(132)는 집광부(120)에서 출사된 빔형태가 원형, 화살표 형태, 십자가 형태, 별 형태 등 다양한 도형, 숫자, 문자 및 기호 중 어느 하나의 형태로 형성되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 투과부(131)는 빔이 통과할 수 있도록 개구부로 형성되고, 비투과부(132)는 빔이 차단될 수 있도록 빔이 통과할 수 없는 재질로 형성된 판상의 패널 등이 될 수도 있다.
따라서, 원형태의 빔을 형성하는 경우에 빔이 투과되는 투과부(131)를 원형의 개구부로 형성하고, 비투과부(132)를 빔이 투과될 수 없는 재질로 형성하면 빔형태 결정부(130)에서 원형의 빔을 출사할 수 있다.
또한, 투과부(131)와 비투과부(132)는 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD)일 수 있고, 액정표시소자는 두 장의 유리판 사이에 액정을 포함하고, 상기 액정은 가해진 전압에 의해 분자의 배열이 변화되어 입사되는 빔을 투과하거나 차단할 수 있다.
예를 들어, 화살표 형태의 빔을 형성하는 경우에 제공받은 화살표 형태의 데이터에 상응하는 전압을 액정표시소자에 인가하면, 액정표시소자에 전압이 인가된 영역은 액정의 분자 배열이 변화되어 빔이 투과할 수 없는 비투과부(132)로 변화되고, 전압이 인가되지 않은 영역은 액정의 분자 배열이 변화되지 않아 빔이 투과할 수 있는 투과부(131)가 되어 빔형태 결정부(130)에서 화살표 형태의 빔을 출사할 수 있다.
발산각 조절부(140, 도 10에 도시)는 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 발산각을 조절할 수 있고, 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)는 제1 렌즈(141), 제2 렌즈(142) 및 간격조절모듈(143, 도 10에 도시)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)는 상기 제1 렌즈(141) 및 상기 제2 렌즈(142) 이외에 복수의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
제1 렌즈(141)는 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔을 수광할 수 있고, 상기 제1 렌즈(141)는 볼록렌즈, 복합렌즈, 비구면렌즈, 구면렌즈 등의 다양한 렌즈가 될 수 있다.
제2 렌즈(142)는 제1 렌즈(141)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 제1 렌즈(141)에서 출사되는 빔을 수광할 수 있고, 상기 제2 렌즈(142)는 볼록렌즈, 복합렌즈, 비구면렌즈, 구면렌즈 등의 다양한 렌즈가 될 수 있다.
간격조절모듈(143, 도 10에 도시)은 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 간격조절모듈(143, 도 10에 도시)은 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142)를 서로 대향되는 방향으로 이동시켜 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 간격조절모듈(143, 도 10에 도시)은 회전운동을 병진운동으로 변환하는 캠(CAM) 및 헬리코이드(Helicoid) 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한, 상기 간격조절모듈(143, 도 10에 도시)은 빔의 진행 경로를 따라 미리 설정된 간격으로 상기 제1 렌즈(141) 및/또는 상기 제2 렌즈(142)의 이동을 단계적으로 저지하는 복수의 스토퍼(Stoper)와 상기 복수의 스토퍼와 맞물리는 복수의 스토퍼홈을 포함하는 구성이 될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔 경로를 나타내는 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔 경로를 나타내는 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 발산각 조절 광학계(100)는 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)를 통하여 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 조절할 수 있고, 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142) 사이의 간격의 변화에 따라 빔의 발산각을 변화시킬 수 있다.
구체적으로, 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142) 사이의 간격이 줄어들면 도 3에 도시된 바와 같이 발산각 조절 광학계(100)에서 발산되는 빔의 발산각은 커지고, 반대로 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142) 사이의 간격이 커지면 도 4에 도시된 바와 같이 발산각 조절 광학계(100)에서 발산되는 빔의 발산각은 작아진다.
따라서, 발산각 조절 광학계(100)는 제1 렌즈(141)와 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)를 통하여 조절함으로써 빔의 발산각을 조절할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계의 빔형태 결정부의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 광원부에서 출사된 빔은 집광부를 통과하여 집광되고, 상기 집광된 빔은 미리 설정된 빔형태로 상기 빔을 투과하는 투과부(131)의 형상에 기초하여 빔형태가 결정되는 것을 볼 수 있다.
예를 들어, 빔형태 결정부(130)는 빔이 투과될 수 있도록 개구부가 형성된 화살표 형태의 투과부(131)와 상기 투과부(131) 주위를 둘러싸고 빔을 차단하는 비투과부(132)를 포함한다. 따라서, 빔형태 결정부(130)로 입사되는 빔은 투과부(131)의 형상에 따라 빔의 형태가 결정될 수 있다.
또한, 투과부(131)의 형상에 대응하는 빔형태를 갖고, 상기 빔형태 결정부(130)를 출사하는 빔은 발산각 조절부(140, 도 10에 도시)의 제1 렌즈(141)에 입사된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 조도 그래프이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 히스토그램이다.
또한, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 조도 그래프이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발산각 조절 광학계에서 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 3 미터 이격된 지점에서 측정한 히그토그램이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 발산각 조절 광학계에서 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔을 상기 발산각 조절 광학계로부터 3 미터 이격된 지점에서 측정한 빔은 빔형태 결정부의 투과부의 형상에 따라 화살표 형태의 빔이 된다.
화살표 형태의 빔이 도시된 조도 그래프의 X 축은 빔의 가로 길이를 mm 단위로 나타내며, Y 축은 빔의 세로 길이를 mm 단위로 나타낸다.
조도 그래프 및 히스토그램에 도시된 화살표 형태의 빔은 평균적으로 약 25 럭스(lux)의 조도를 갖는 것으로 측정되었다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 발산각 조절 광학계에서 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 상기 발산각 조절 광학계로부터 3 미터 이격된 지점에서 측정한 빔은 빔형태 결정부의 투과부의 형상에 따라 화살표 형태의 빔이 된다.
화살표 형태의 빔이 도시된 조도 그래프의 X 축은 빔의 가로 길이를 mm 단위로 나타내며, Y 축은 빔의 세로 길이를 mm 단위로 나타낸다.
조도 그래프 및 히스토그램에 도시된 화살표 형태의 빔은 평균적으로 약 180 럭스(lux)의 조도를 갖는 것으로 측정되었다.
상기 22.6 도의 발산각으로 출사된 빔과 상기 4.8 도의 발산각으로 출사된 빔을 비교하면, 발산각에 따라 피사체에서 측정된 조도가 다름을 확인할 수 있다.
따라서, 상기 도 6 내지 도 9에 기초하여 살펴보면, 발산각의 조절을 통하여 피사체에서 측정되는 콘트라스트를 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 조사장치의 단면도이다.
도 10을 참조하면, 빔 조사장치(1000)는 발산각 조절 광학계(100) 및 전원부(200)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 빔 조사장치(1000)는 데이터 저장부 및 인터페이스부를 더 포함할 수 있고, 복수의 발산각 조절 광학계(100)를 포함할 수도 있다.
발산각 조절 광학계(100)는 광원부(110), 집광부(120), 빔형태 결정부(130) 및 발산각 조절부(140)를 포함하여 구성된다.
광원부(110)는 빔(beam)을 조사할 수 있고, 발광 다이오드(Light Emitting Diode: LED), 레이저 다이오드(Laser Diode: LD) 등이 될 수 있다.
또한, 광원부(110)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 적어도 하나 포함할 수 있으며, 상기 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드는 적색, 녹색, 청색 및 백색 중 어느 하나의 색상을 가질 수 있다.
또한, 상기 광원부(110)는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드가 모듈화되어 형성될 수도 있다.
집광부(120)는 광원부(110)에서 조사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 광원부(110)에서 조사되는 빔을 집광할 수 있다.
또한, 집광부(120)는 프로넬(Fresnel) 렌즈, 단순 굴절렌즈, 굴절과 반사를 수행하는 복합렌즈 등이 될 수 있고, 상기 집광부(120)는 굴절과 반사를 수행하는 복합렌즈를 사용하는 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 프로넬 렌즈, 상기 단순 굴절렌즈, 상기 복합렌즈는 플라스틱 재질로 사출성형 방식을 통하여 형성될 수 있다.
빔형태 결정부(130)는 집광부(120)에서 출사된 빔의 형태를 결정할 수 있고, 투과부(131) 및 비투과부(132)를 포함하여 구성될 수 있다.
투과부(131)는 집광부(120)에서 출사된 빔 중 일부를 투과하고, 비투과부(132)는 집광부(120)에서 출사된 빔 중 나머지 일부를 차단할 수 있다.
또한, 투과부(131) 및 비투과부(132)는 집광부(120)에서 출사된 빔형태가 원형, 화살표 형태, 십자가 형태, 별 형태 등 다양한 도형, 숫자, 문자 및 기호 중 어느 하나의 형태로 형성되도록 구성될 수 있다.
구체적으로, 투과부(131)는 빔이 통과할 수 있도록 개구부로 형성되고, 비투과부(132)는 빔이 차단될 수 있도록 빔이 통과할 수 없는 재질로 형성된 판상의 패널 등이 될 수도 있다.
따라서, 원형태의 빔을 형성하는 경우에 빔이 투과되는 투과부(131)를 원형의 개구부로 형성하고, 비투과부(132)를 빔이 투과될 수 없는 재질로 형성하면 빔형태 결정부(130)에서 원형의 빔을 출사할 수 있다.
또한, 투과부(131)와 비투과부(132)는 액정표시소자(Liquid Crystal Display: LCD)일 수 있고, 액정표시소자는 두 장의 유리판 사이에 액정을 포함하고, 상기 액정은 가해진 전압에 의해 분자의 배열이 변화되어 입사되는 빔을 투과하거나 차단할 수 있다.
예를 들어, 화살표 형태의 빔을 형성하는 경우에 제공받은 화살표 형태의 데이터에 상응하는 전압을 액정표시소자에 인가하면, 액정표시소자에 전압이 인가된 영역은 액정의 분자 배열이 변화되어 빔이 투과할 수 없는 비투과부(132)로 변화되고, 전압이 인가되지 않은 영역은 액정의 분자 배열이 변화되지 않아 빔이 투과할 수 있는 투과부(131)가 되어 빔형태 결정부(130)에서 화살표 형태의 빔을 출사할 수 있다.
발산각 조절부(140)는 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 발산각을 조절할 수 있고, 발산각 조절부(140)는 제1 렌즈(141), 제2 렌즈(142) 및 간격조절모듈(143)을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 발산각 조절부(140)는 상기 제1 렌즈(141) 및 상기 제2 렌즈(142) 이외에 복수의 렌즈를 더 포함할 수 있다.
제1 렌즈(141)는 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 빔형태 결정부(130)에서 출사되는 빔을 수광할 수 있고, 상기 제1 렌즈(141)는 볼록렌즈, 복합렌즈, 비구면렌즈, 구면렌즈 등의 다양한 렌즈가 될 수 있다.
제2 렌즈(142)는 제1 렌즈(141)에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 제1 렌즈(141)에서 출사되는 빔을 수광할 수 있고, 상기 제2 렌즈(142)는 볼록렌즈, 복합렌즈, 비구면렌즈, 구면렌즈 등의 다양한 렌즈가 될 수 있다.
간격조절모듈(143)은 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 조절할 수 있다. 예를 들어, 간격조절모듈(143)은 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142)를 서로 대향되는 방향으로 이동시켜 제1 렌즈(141) 및 제2 렌즈(142) 사이의 간격을 조절할 수 있다.
구체적으로, 상기 간격조절모듈(143)은 회전운동을 병진운동으로 변환하는 캠(CAM) 및 헬리코이드(Helicoid) 중 어느 하나가 될 수 있다.
또한, 상기 간격조절모듈(143)은 빔의 진행 경로를 따라 미리 설정된 간격으로 상기 제1 렌즈(141) 및/또는 상기 제2 렌즈(142)의 이동을 단계적으로 저지하는 복수의 스토퍼(Stoper)와 상기 복수의 스토퍼와 맞물리는 복수의 스토퍼홈을 포함하는 구성이 될 수도 있다.
전원부(200)는 발산각 조절 광학계(100)에 전원을 공급할 수 있다.
데이터 저장부는 빔형태 결정부(130)에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 저장할 수 있다.
인터페이스부는 빔형태 결정부(130)에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 외부로부터 제공받을 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 발산각 조절 광학계 110: 광원부
120: 집광부 130: 빔형태 결정부
131: 투과부 132: 비투과부
140: 발산각 조절부 141: 제1 렌즈
142: 제2 렌즈 143: 간격조절모듈
200: 전원부 1000: 빔 조사장치

Claims (14)

  1. 빔(beam)을 조사하는 광원부;
    조사된 상기 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔을 집광하는 집광부;
    상기 집광부에서 출사된 빔의 형태를 결정하는 빔형태 결정부; 및
    상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 발산각을 조절하는 발산각 조절부를 포함하고,
    상기 발산각 조절부는 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 빔형태 결정부에서 출사되는 빔을 수광하는 제1 렌즈, 상기 제1 렌즈에서 출사되는 빔의 진행 경로에 배치되어 상기 제1 렌즈에서 출사되는 빔을 수광하는 제2 렌즈 및 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 사이의 간격을 조절하는 간격조절모듈을 포함하며,
    상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈는 모두 볼록렌즈이고,
    상기 간격조절모듈은 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈를 서로 대향되는 방향으로 이동시켜, 상기 제1 렌즈 및 제2 렌즈 사이의 간격을 조절하는 캠인 것을 특징으로 하는 발산각 조절 광학계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔형태 결정부는,
    상기 집광부에서 출사된 빔 중 일부를 투과하는 투과부; 및
    상기 집광부에서 출사된 빔 중 나머지 일부를 차단하는 비투과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 발산각 조절 광학계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 투과부 또는 상기 비투과부는,
    상기 집광부에서 출사된 빔형태가 숫자, 문자, 도형 및 기호 중 어느 하나의 형태로 형성하는 것을 특징으로 하는 발산각 조절 광학계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 빔형태 결정부는,
    액정표시소자인 것을 특징으로 하는 발산각 조절 광학계.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1항의 발산각 조절 광학계; 및
    상기 발산각 조절 광학계에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 빔 조사장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 빔조사장치는,
    상기 빔형태 결정부에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 저장하는 데이터 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 조사장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 빔조사장치는,
    상기 빔형태 결정부에서 빔의 형태를 결정하기 위한 데이터를 제공받는 인터페이스부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 조사장치.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 빔형태 결정부는,
    상기 집광부에서 출사된 빔 중 일부를 투과하는 투과부; 및
    상기 집광부에서 출사된 빔 중 나머지 일부를 차단하는 비투과부를 포함하는 것을 특징으로 하는 빔 조사장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 빔형태 결정부는,
    액정표시소자인 것을 특징으로 하는 빔 조사장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 투과부 또는 상기 비투과부는,
    상기 집광부에서 출사된 빔형태가 숫자, 문자, 도형 및 기호 중 어느 하나의 형태로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 빔 조사장치.
  14. 복수의, 제1항의 발산각 조절 광학계; 및
    상기 복수의 발산각 조절 광학계에 전원을 공급하는 전원부를 포함하는 빔 조사장치.
KR1020110108148A 2011-10-21 2011-10-21 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치 KR101261730B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110108148A KR101261730B1 (ko) 2011-10-21 2011-10-21 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110108148A KR101261730B1 (ko) 2011-10-21 2011-10-21 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130043943A KR20130043943A (ko) 2013-05-02
KR101261730B1 true KR101261730B1 (ko) 2013-05-07

Family

ID=48656577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110108148A KR101261730B1 (ko) 2011-10-21 2011-10-21 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101261730B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107219632A (zh) * 2017-07-14 2017-09-29 芜湖威灵数码科技有限公司 一种激光扩束镜换位机构

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102665843B1 (ko) * 2021-12-08 2024-05-14 엘아이지넥스원 주식회사 광학장비 점검 장치 및 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107219632A (zh) * 2017-07-14 2017-09-29 芜湖威灵数码科技有限公司 一种激光扩束镜换位机构
CN107219632B (zh) * 2017-07-14 2019-11-26 洪真真 一种激光扩束镜换位机构

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130043943A (ko) 2013-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109973918B (zh) 用于汽车照明的设备
JP5839686B2 (ja) 光束制御部材および発光装置
JP2015507817A5 (ko)
CN105940261B (zh) 照明装置以及搭载有该照明装置的机动车
US9616679B2 (en) Method and system for emitting offset illumination for reduced stray light
RU2014128527A (ru) Оптический коллиматор для светодиодных источников света
EP2331865B1 (en) Led traffic signal and optical element therefor
JP6091789B2 (ja) 光束制御部材、発光装置および照明装置
JP2012203391A5 (ko)
US10170672B2 (en) Optical element and optoelectronic component
KR20160146803A (ko) 도광체
KR101500924B1 (ko) 확산렌즈 및 이를 구비한 백라이트
JP2015125825A5 (ja) 照明装置及び光学部材
KR20170079355A (ko) 발광 장치, 이 장치를 포함하는 광학 모듈, 및 이 모듈을 포함하는 차량
JP2013093200A (ja) 照明デバイスおよび照明ユニット、ならびに照明装置
KR101261730B1 (ko) 발산각 조절 광학계 및 이를 포함하는 빔 조사장치
JP2013093201A (ja) 照明デバイスおよび照明ユニット、ならびに照明装置
US20200011511A1 (en) Zoom lamp lens group
CN103307548A (zh) 透镜和具有该透镜的照明装置
US20120314417A1 (en) Optical lens and light-emitting module using the same
JP6618074B2 (ja) 発光装置
JP6849146B2 (ja) 車両用灯具
RU2015117517A (ru) Тонкая и эффективная световодная система
EP2495489A2 (en) LED traffic signal and optical element therefor
RU2013153890A (ru) Оптическое устройство для формирования светового пучка

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160323

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170323

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190318

Year of fee payment: 7