KR101373878B1 - 광 균일화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 균일화하려는 광이 통과할 수 있는 광 기능 면(2), 상기 하나 이상의 광 기능 면(2) 상에 교대로 서로 나란히 배치된 다수의 오목 및 볼록 실린더 렌즈(5, 6), 및 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 이행부(4a, 4b)의 하나 이상의 제 1 실시예 및 상기 제 1 실시예와는 다른, 하나 이상의 제 2 실시예를 포함하는 광 균일화 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 이행부들(4a, 4b)은, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 이행부들(4a, 4b)의 상이한 실시예를 통과하는, 균일화하려는 광의 부분 빔이 서로 광 경로 차이를 가지며, 이러한 광 경로 차이는 균일화된 광(8) 내의 간섭 효과를 감소시키도록, 형성된다.
광 기능 면, 실린더 렌즈, 이행부, 광 경로 차이, 간섭 효과.
Description
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 광 균일화 장치에 관한 것이다.
도 1은 렌즈를 구비한 광 기능 면(21)을 가진 투명한 기판(20)과 상기 광 기능 면에 대해 마주 놓인 평면(22)으로 이루어진, 선행 기술(예컨대 US 6,239,913 B1)에 공지된 광 균일화 장치를 개략적으로 도시한다. 광 기능 면(21) 상에는 오목 실린더 렌즈(23)와 볼록 실린더 렌즈(24)가 교대로 배치된다. 상기 오목 실린더 렌즈(23)와 상기 볼록 실린더 렌즈(24) 사이의 이행부(25) 또는 상기 이행부(25)에 인접한 영역을 통과하는 광 빔의 간섭 효과로 인해, 도 2에 도시된 바와 같은 강도 분포가 나타난다. 상기 강도 분포는 에지에 강도 피크들(26)을 갖는데, 이 강도 피크는 많은 용도에서 허용될 수 없다.
유럽 특허 출원 EP 1 489 438 A에는 상기 방식의 장치가 공지되어 있다. 거기에 설명된 장치의 경우, 2개의 기판이 균일화하려는 광의 전파 방향으로 차례로 배치된다. 2개의 기판은 교대로 서로 나란히 배치된 오목 실린더 렌즈 및 볼록 실린더 렌즈를 가진 광 기능 면을 갖는다. 제 1 기판에는 2개 이상의 그룹의 볼록 실린더 렌즈가 제공된다. 제 1 그룹의 볼록 실린더 렌즈는 제 2 그룹의 볼록 실린더 렌즈보다 더 넓다. 이들 사이에 배치된 오목 실린더 렌즈들은 모두 동일한 폭 을 갖는다. 제 2 기판에서, 한편으로는 모든 볼록 실린더 렌즈가 동일한 폭을 가지며, 다른 한편으로는 모든 오목 실린더 렌즈가 동일한 폭을 갖는다. 이러한 디자인에 의해, 제 1 기판의 오목 실린더 렌즈의 정점 선들이 제 2 기판의 오목 실린더 렌즈의 정점 선에 대해 이동된다. 특히, 상기 이동은 상이한 오목 실린더 렌즈에 대해 상이한 크기일 수 있다. 이로 인해, 제 1 기판의 오목 실린더 렌즈를 통과하는 광이 적어도 부분적으로 제 2 기판의 오목 실린더 렌즈를 통과하지 않는다. 또한, 제 1 기판의 2개의 상이한 오목 실린더 렌즈를 통과하는 광은 적어도 부분적으로 제 2 기판의 대등한 영역을 통과하지 않는다. 이로 인해, 제 1 기판의 상이한 오목 실린더 렌즈의 동일한 영역을 통과하는 광은 작동 면에서 동일한 지점에 부딪히지 않는다. 이러한 디자인에 의해, 경우에 따라 작동 면의 에지 영역에서 강도 피크가 작아질 수 있다.
본 발명의 목적은 균일화된 광의 강도 분포를 더 균일하게 하는, 전술한 방식의 장치를 형성하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 청구항 1의 특징을 가진 전술한 방식의 장치에 의해 달성된다. 종속 청구항들은 본 발명의 바람직한 실시예들을 제시한다.
본 발명에 따라 형성된, 상이한 이행부를 통과하는 부분 빔들 사이의 규정된 광 경로 차이에 의해, 이행부를 통과하는 광은 의도적으로, 강도 분포에 많은 영향을 주지 않거나 적은 영향을 주도록 중첩된다.
따라서, 선행 기술에 따른 바람직하지 않은 간섭 효과가 방지될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부한 도면을 참고로 하는 하기의 실시예 설명에 제시된다.
도 1은 선행 기술에 따른 광 균일화 장치의 개략도.
도 2는 도 1에 따른 장치에 의해 발생한 강도 분포(각에 대한 임의의 단위의 강도).
도 3은 본 발명에 따른 광 균일화 장치의 개략도.
도 4a는 도 3의 화살표 Ⅳa에 따른 확대도.
도 4b는 도 3의 화살표 Ⅳb에 따른 확대도.
도 5는 도 3에 따른 장치에 의해 발생한 강도 분포(각에 대한 임의의 단위의 강도).
도 6은 제 1 이행부의 제 1 그룹(a)과 도 3에 따른 장치의 실린더 렌즈에 의해 발생한 강도 분포(각에 대한 임의의 단위의 강도).
도 7은 제 2 이행부의 제 2 그룹(b)과 도 3에 따른 장치의 실린더 렌즈에 의해 발생한 강도 분포(각에 대한 임의의 단위의 강도).
도 8은 도 6 및 도 7에 따른 강도 분포의 중첩(각에 대한 임의의 단위의 강도).
도 9는 본 발명에 따른 장치의 다른 실시예의 광 기능 면의 개략도.
본 발명에 따른 장치의 도시된 실시예는 렌즈 어레이를 포함하는 광 기능 면(2)을 가진 기판(1)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 기판(1)의 마주 놓인 측면 상에는 평면(3)이 제공된다. 광 기능 면(2) 상에는 오목 및 볼록 실린더 렌즈들(5, 6)이 교대로 배치된다. 도 3에 따른 장치에서, 오목 실린더 렌즈들(5)와 볼록 실린더 렌즈들(6) 사이의 이행부들(4a, 4b)은 간섭 효과가 감소하도록 형성된다. 예컨대, 이행부들(4b)은 이행부들(4a) 또는 선행 기술에 공지된 이행부들(25; 도 1 참고) 보다, 균일화하려는 광의 더 큰 경사도 및/또는 전파 방향으로의 더 큰 폭을 가질 수 있다.
이행부(4a)와 이행부(4b)는 매끄러운 사인파형 이행부와의 편차를 가질 수 있다. 그러나, 이행부(4b)에서는, 사인파형 이행부와의 편차가 이행부(4a)에서 보다 더 크다.
하나 이상의 광학 기능 면을 제공하는 것도 가능하다. 예컨대, 전방 면 상에 광 기능 면(2)을 가진 기판(1)의 후면 상에, 오목 및 볼록 실린더 렌즈들을 가진 광 기능 면이 배치된다. 상기 실린더 렌즈들의 실린더 축들은 전방 면에 배치된 실린더 렌즈들의 실린더 축들에 대해 수직으로 배치된다. 이로 인해, 상기 기판은 서로 수직인 2개의 방향으로의 균일화에 사용된다. 또한, 도 3에 상응하는 하나 또는 2개의 광 기능 면을 가진 2개 이상의 기판들을 균일화 효과의 증대를 위해 차례로 배치하는 것이 가능하다.
도 3은 면(2) 상에 교대로 배치된 광 기능 면(2)의 섹션들의 2개의 상이한 그룹들(a, b)을 도시한다. 상기 그룹들(a, b)의 각각의 요소들은 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 2개의 이행부(4a, 4b) 및 하나의 오목 실린더 렌즈(5) 및 2개의 1/2 볼록 실린더 렌즈(6)를 포함한다. 예컨대, 제 1 그룹(a)의 이행부들(4a)은 도 4a에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 또한, 제 2 그룹(b)의 이행부들(4b)은 도 4b에 도시된 바와 같이 형성될 수 있다. 도 3에 따른 실시예에서, 제 1 오목 실린더 렌즈(5)의 좌측 및 우측의 동일한 이행부들(4a)과 상기 제 1 오목 실린더 렌즈(5)에 인접한 제 2 오목 실린더 렌즈(5)의 좌측 및 우측의 동일한 이행부들(4b)이 배치된다.
이행부들(4b)은 균일화하려는 광의 전파 방향으로 이행부들(4a) 보다 더 큰 폭을 갖는다. 이로 인해, 예컨대 하부로부터 상부로 도 3의 이행부(4b)를 통과하는, 균일화하려는 광의 부분 빔은 이행부(4a)를 통과하는 부분 빔 보다 기판(1) 내의 더 긴 구간에 걸쳐 연장된다. 주변 공기에 비해, 예컨대 유리로 이루어진 기판의 더 큰 굴절률로 인해, 이행부(4b)를 통과하는 부분 빔과 이행부(4a)를 통과하는 부분 빔의 광 경로 차이가 나타난다. 이러한 경로 차이는 바람직한 실시예에서 균일화하려는 광의 약 1/2 파장 또는 1/2 파장의 기수 배에 상응할 수 있다. 이로 인해, 균일화된 광의 간섭 효과가 감소할 수 있다. 다른 경로 차이도 가능하고 효과적이다.
도 5는 도 3 또는 도 9에 따른 장치를 통과하는 광(8)의 강도 분포를 도시한다. 선행 기술에 공지된 강도 피크는 여기서는 나타나지 않는다. 도 6 내지 도 8은 어떻게 그룹(a)을 통과하는 광(9)과 그룹(b)을 통과하는 광(10)의 중첩에 의해, 도 5 및 도 8에 도시된 균일화된 광(8)의 강도 분포가 나타나는지를 도시한다. 그룹(a)(도 6 참고)의 통과 및 그룹(b)(도 7 참고)의 통과 시에 강도 피크(11, 12)가 나타나지만, 상기 강도 피크는 중첩 시에(도 8 참고) 간섭이 사라지거나 또는 균일한 강도 분포가 나타나도록 중첩된다.
도 9에는 동일한 이행부들(4a, 4b)이 오목 실린더 렌즈(5)의 좌측 및 우측이 아니라, 볼록 실린더 렌즈의 좌측 및 우측에 배치되는 실시예가 도시된다. 이는 장치의 기능에는 중요하지 않다. 다만, 대략 동일한 수의 이행부들(4a)이 제 1 실시예에 따른 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이에 제공되고, 대략 동일한 수의 이행부들(4b)이 제 2 실시예에 따라 광 기능 면(2) 상에 제공되는 것이 중요하다.
도 9에는 균일화하려는 광의 전파 방향으로 제 2 실시예에 따른 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈 사이의 이행부(4b)의 폭(H2)이 제 1 실시예에 따른 이행부(4a)의 폭(H1) 보다 더 큰 것이 나타난다. 광 기능 면(2)이 형성되는 기판(1)의 굴절률(n)과 균일화하려는 광의 파장(λ)에서, 차이(ΔH)는 하기 식
에 상응하도록 선택될 수 있다.
ΔH가 상기 식에 상응하면, 특히 면(2) 상의 면 법선으로부터 측정된, 균일화하려는 광의 방출 각이 작은 경우, 도 6 및 도 7에 따른 강도 분포가 서로 이동됨으로써, 중첩시(도 8 참고) 강도 피크(11, 12)는 간섭이 사라지거나 또는 균일한 강도 분포가 나타나도록 중첩된다.
Claims (8)
- 균일화하려는 광이 통과할 수 있는 하나 이상의 광 기능 면(2);상기 하나 이상의 광 기능 면(2) 상에 교대로 서로 나란히 배치된 다수의 오목 및 볼록 실린더 렌즈들(5, 6);상기 오목 실린더 렌즈들(5)과 상기 볼록 실린더 렌즈들(6) 사이의 이행부들(4a)의 하나 이상의 제1실시예; 및상기 오목 실린더 렌즈들(5)과 상기 볼록 실린더 렌즈들(6) 사이의 이행부들(4b)의 하나 이상의 제2실시예;를 포함하여 이루어지며, 여기서 상기 제1실시예와 제2실시예는 서로 다르며, 상기 이행부들(4a)(4b)의 서로 다른 실시예들을 통과하는 균일화하려는 광의 부분 빔들은 서로 광 경로 차이를 갖게해서 균일화된 광(8) 내의 간섭 효과를 감소시키도록 상기 이행부들(4a)(4b)을 형성하는 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 1항에서, 상기 하나 이상의 광 기능 면(2) 상에서, 상기 이행부들(4a, 4b)의 상기 제1실시예와 제2실시예는 서로 교대로 배열되는 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 1항에서, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 상기 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 제2실시예에 따른 이행부(4b)는 상기 제1실시예에 따른 이행부(4a) 보다 더 경사진 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 1항에서, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 제2실시예에 따른 이행부(4b)는 상기 제1실시예에 따른 이행부(4a) 보다 더 큰 사인파형의 편차를 갖는 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 1항 내지 제 4항 가운데 어느 한 항에서, 상기 균일화하려는 광의 전파 방향으로 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 상기 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 제2실시예에 따른 이행부(4b)의 폭(H2)은 상기 제1실시예에 따른 이행부(4a)의 폭(H1) 보다 더 큰 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 6항에서, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 상기 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 이행부들(4a, 4b)은, 상기 제2실시예에 따른 이행부(4b)와 상기 제1실시예에 따른 이행부(4a)가 상기 균일화하려는 광의 먼 영역에 강도 피크들(11, 12)을 발생시킬 수 있지만, 상기 강도 피크들(11, 12)은 상기 먼 영역의 강도 분포에서 서로 이동됨으로써, 균일한 강도 분포가 생길 수 있는 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
- 제 7항에서, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 상기 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 이행부들(4a, 4b)은, 상기 오목 실린더 렌즈(5)와 상기 볼록 실린더 렌즈(6) 사이의 상기 이행부들(4a, 4b)의 상이한 실시예를 통과하는, 상기 균일화하려는 광의 부분 빔들의 광 경로 차이가 상기 균일화하려는 광의 약 1/2 파장 또는 1/2 파장의 기수 배에 상응하도록, 형성되는 것을 특징으로 하는, 광 균일화 장치.
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