KR101660408B1 - Optical image modulator having correction function for incident angle of incident light and optical apparatus comprising the same - Google Patents
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Abstract
입사광의 입사각 보정기능을 갖는 광 이미지 변조기 및 이를 포함하는 광학장치에 관해 개시되어 있다. 광 이미지 변조기는 어레이를 이루는 복수의 단위 광 변조기 및 광학요소를 포함한다. 상기 광학요소는 상기 광학요소가 없을 때보다 상기 어레이의 광 입사면에 입사되는 입사광의 입사각을 줄인다. 이러한 광 이미지 변조기를 포함하는 광학장치는 광 이미지 변조기를 통과한 광의 광 경로 보상수단을 포함할 수 있다.An optical image modulator having a function of correcting an incident angle of incident light, and an optical apparatus including the optical image modulator. The optical image modulator includes a plurality of unit optical modulators and optical elements forming an array. The optical element reduces the angle of incidence of the incident light incident on the light incident surface of the array than when the optical element is absent. An optical device comprising such an optical image modulator may comprise optical path compensation means for the light passing through the optical image modulator.
Description
본 발명의 일 실시예는 광 소자에 관한 것으로써, 보다 자세하게는 입사광의입사각 보정기능을 갖는 광 이미지 변조기에 관한 것이다.One embodiment of the present invention relates to an optical device, and more particularly, to an optical image modulator having an incident angle correction function of incident light.
반사형 광 이미지 변조기에서 입사광으로 경사광을 이용하면 양자우물층(Multi-Quantum Well layer)에서 유효 광경로가 길어지므로 광흡수가 보다 많이 일어날 수 있다. 따라서 광 이미지 변조기내의 캐버티(cavity)의 두께를 줄일 수 있어 낮은 전압에서 변조가 가능한 이점이 있다.When the inclined light is used as the incident light in the reflection type optical image modulator, the effective light path becomes long in the quantum well layer, so that the light absorption can be increased more. Therefore, the thickness of the cavity in the optical image modulator can be reduced, and modulation can be performed at a low voltage.
그러나 입사광의 입사각이 45°이상 증가하면 입사각의 미세한 변동에도 패브리-페럿(Fabry-Perot) 공진 파장은 크게 변하는 단점이 있다. 따라서 입사광으로 경사광을 이용하는 반사형 광 이미지 변조기의 경우, 입사광의 입사각이 45°이하인 조건에서 사용될 수 있다.However, if the incident angle of the incident light increases by 45 ° or more, the resonance wavelength of the Fabry-Perot is greatly changed even if the incident angle is minute. Therefore, in the case of the reflection type optical image modulator using the oblique light as the incident light, it can be used under the condition that the incident angle of the incident light is 45 degrees or less.
광 이미지 변조기에 입사되는 광은 렌즈를 통해서 입사된다. 렌즈는 구경(aperture)를 갖기 때문에, 렌즈의 에프-수(F-number)에 따라 광 이미지 변조기의 광 입사면의 영역에 따라 입사광의 입사각이 달라질 수 있다. 또한, 광 이미지 변조기의 크기에 따른 시야각도 광 이미지 변조기의 광 입사면의 영역에 따라 달라질 수 있다.The light incident on the optical image modulator is incident through the lens. Since the lens has an aperture, depending on the F-number of the lens, the incident angle of the incident light may be changed according to the area of the light incident surface of the optical image modulator. The viewing angle according to the size of the optical image modulator may also vary depending on the area of the light incident surface of the optical image modulator.
이와 같이 광 이미지 변조기에 입사되는 입사광의 입사각은 여러 요인에 의해 달라질 수 있는 바, 입사광의 변화에 따른 광 이미지 변조기의 균일한 광 변조특성이 저하될 수 있다.The incidence angle of the incident light incident on the optical image modulator may vary depending on various factors, and uniform optical modulation characteristics of the optical image modulator due to the change of the incident light may be degraded.
본 발명의 일 실시예는 입사광의 입사각 변화를 줄일 수 있는 광 이미지 변조기를 제공한다.An embodiment of the present invention provides an optical image modulator capable of reducing a change in incident angle of incident light.
본 발명의 일 실시예는 이러한 광 이미지 변조기를 포함하는 광학장치를 제공한다.One embodiment of the present invention provides an optical device comprising such an optical image modulator.
본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기는 복수의 단위 광 변조기 및 광학 요소를 포함하고, 상기 복수의 단위 광 변조기는 어레이를 이루며, 상기 광학요소는 상기 광학요소가 없을 때보다 상기 어레이의 광 입사면에 입사되는 입사광의 입사각을 줄인다.An optical image modulator according to an embodiment of the present invention includes a plurality of unit optical modulators and optical elements, wherein the plurality of unit optical modulators constitute an array, and the optical element is configured to emit light of the array Thereby reducing the incident angle of incident light incident on the incident surface.
이러한 광 이미지 변조기에서 상기 광학요소의 광 입사면과 상기 어레이의 광 입사면은 비평행일 수 있다.In this optical image modulator, the light incident surface of the optical element and the light incident surface of the array may be non-parallel.
상기 광학요소는 자신에 입사되는 입사광을 상기 어레이의 광 입사면에 입사되도록 굴절시키는 굴절 광학계일 수 있다.The optical element may be a refractive optical system that refracts incident light incident on the optical element to be incident on the light incident surface of the array.
상기 광학요소의 광 입사면은 평면 또는 곡면일 수 있다.The light incident surface of the optical element may be planar or curved.
상기 광학요소는 프리즘일 수 있다.The optical element may be a prism.
상기 광학요소와 상기 복수의 단위 광 변조기 사이에 반사 방지막이 구비될 수 있다.An anti-reflection film may be provided between the optical element and the plurality of unit optical modulators.
본 발명의 일 실시예에 의한 광학장치는 피사체로부터 반사된 광을 집광하는 렌즈, 상기 렌즈를 통과한 광을 변조시키는 광 이미지 변조기 및 상기 광 이미지 변조기에 의해 변조된 광을 센싱하는 광 이미지 센서를 포함하고, 상기 광 이미지 변조기는 상술한 본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기이다.An optical apparatus according to an embodiment of the present invention includes a lens for condensing light reflected from a subject, an optical image modulator for modulating the light passing through the lens, and an optical image sensor for sensing light modulated by the optical image modulator And the optical image modulator is an optical image modulator according to an embodiment of the present invention described above.
이러한 광학장치는 상기 광 이미지 변조기에서 방출된 광을 상기 광 이미지 센서로 반사하는 광 반사기를 포함할 수 있다.Such an optical device may include a light reflector that reflects the light emitted from the optical image modulator to the optical image sensor.
상기 광 반사기는 광 반사층과 상기 광 이미지 변조기에서 반사된 광의 광 경로 보상을 위한 광 굴절층을 포함할 수 있다. 상기 광 굴절층은 프리즘일 수 있다.The light reflector may include a light reflection layer and a light refraction layer for optical path compensation of the light reflected by the optical image modulator. The photorefractive layer may be a prism.
본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기는 입사광의 입사각을 줄일 수 있다. 이에 따라 광 이미지 변조기의 각 영역에 따른 공진 파장의 변화를 줄일 수있고, 공진 파장에 따른 반사도 차의 변화도 줄일 수 있는 바, 광 변조기의 광 변조특성의 균일성과 신뢰성을 높일 수 있다.The optical image modulator according to an embodiment of the present invention can reduce the incident angle of incident light. Accordingly, it is possible to reduce the change of the resonance wavelength according to each region of the optical image modulator and to reduce the variation of the reflectance difference according to the resonance wavelength, thereby improving the uniformity and reliability of the optical modulation characteristics of the optical modulator.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기의 평면도이다.
도 2는 도 1을 2-2’방향으로 절개한 단면도이다.
도 3은 도 2의 광학요소(36)의 일 예를 보여준다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광 이미지 변조기를 보여준다.
도 5는 광 이미지 변조기에 대한 렌즈 시야각을 설명하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학장치의 일부 구성을 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 광 변조층의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a plan view of an optical image modulator according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. 1 taken along line 2-2 '.
FIG. 3 shows an example of the
4 shows an optical image modulator according to another embodiment of the present invention.
5 is a perspective view illustrating a lens viewing angle for an optical image modulator.
6 is a view showing a part of the configuration of an optical apparatus according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the optical modulation layer of Fig.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기 및 이를 포함하는 광학장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.Hereinafter, an optical image modulator according to an embodiment of the present invention and an optical apparatus including the optical image modulator will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the layers or regions shown in the figures are exaggerated for clarity of the description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 광 이미지 변조기의 평면도이다.1 is a plan view of an optical image modulator according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 광 이미지 변조기(30)는 광 입사 영역(32) 내에 복수의 단위 광 변조기(34)를 포함한다. 복수의 단위 광 변조기(34)는 어레이(array)를 이룬다. 복수의 광 변조기(34)는 2열 Y행을 이룰 수 있다. 도 1에는 복수의 단위 광 변조기(34)가 2행 3열로 어레이를 이루지만, 광 이미지 변조기(30)의 사이즈 내에서 행의 수(Y)는 2.3.4….일 수 있다. 복수의 단위 광 변조기(34)는 광학요소(36)로 덮여 있다. 광학요소(36)는 광 입사영역(32)에 입사되는 입사광의 입사각을 보정하는 것으로써, 광 입사영역(32) 내의 복수의 단위 광 변조기(34)로 이루어진 어레이에 입사되는 입사광의 입사각을 광학요소(36)가 없을 때보다 줄이는 역할을 한다. 예를 들면, 광학요소(36)는 광 입사영역(32) 내의 어레이의 제2 영역(B)에서 단위 광 변조기(34)에 입사되는 입사광의 중심광의 입사각(예컨대, 22.5°)을 22.5°보다 작은 각으로 줄이는 역할을 한다. 광학요소(36)는 이러한 역할을 하는 다양한 형태의 광학재료가 될 수 있다. 도 2에서 광학요소(36)는 상기 역할을 하는 다양한 형태의 광학재료들을 대신해서 상징적으로 나타낸 것이다. 따라서 도 2의 광학요소(36)는 균일한 두께를 갖는 광학재료를 시사하지 않는다. 광학요소(36)의 다양한 예는 후술된다.Referring to FIG. 1, an
도 2는 도 1을 2-2’방향으로 절개한 단면을 보여주는데, 복수의 단위 광 변조기(34)는 그 구성이 동일하므로, 편의 상, 광 입사영역(32) 내의 어레이를 이루는 복수의 단위 광 변조기(34)는 하나의 광 변조기(20)로 나타낸다. 곧, 도 2에서 광 변조기(20)는 복수의 광 변조기(34)로 이루어진 광 변조기 어레이를 나타낸다.2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 'in FIG. 1. Since a plurality of unit
도 2를 참조하면, 광 변조기(20)의 광 입사면은 반사 방지막(22)으로 덮여 있다. 반사 방지막(22)은, 예를 들면 투명 에폭시(epoxy)막일 수 있다. 반사 방지막(22) 상에 광학요소(36)가 구비되어 있다. 광학요소(36)는 입사광에 대해 투명하다. 도 2에서 A, B, C는 도 1의 어레이 내의 제1 내지 제3 영역(A, B, C)을 의미한다. 광학요소(36)에 의해 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A, B, C)에 입사되는 입사광(L1-L3)의 입사각은 감소된다. 도 2에서 n0, n1 및 n2는 각각 광 이미지 변조기 외부 매질의 굴절률, 광학요소(36)의 굴절률 및 광 변조기(20)의 굴절률을 나타낸다. 각 굴절률 사이의 관계는 n0<n1<n2이다. 이와 같은 굴절률 관계와 스넬의 법칙에 따라 광학요소(36)에 입사되는 입사광(L1-L3)의 굴절각은 입사광보다 작아진다. 광학요소(36)의 굴절각은 광 변조기(20)의 입사각이 되므로, 결국 상기 굴절률 관계를 만족하는 광학요소(36)가 존재함으로써, 입사광(L1-L3)이 광 변조기(20)에 입사될 때의 입사각은 광학요소(36)가 존재하지 않을 때보다 작아진다. 광 변조기(20)에 입사되는 입사광(L1-L3)은 렌즈(38)를 통해 입사될 수 있다. 이 경우, 렌즈(38)와 광학요소(36)는 동일 광축 상에 놓일 수 있다. 따라서 광학요소(36)의 광 입사면의 중심, 예를 들면 광 변조기(20)의 제2 영역(B)에 대응하는 영역은 광축 상에서 렌즈(38)의 초점면(focal plane)(S1) 상에 위치할 수 있다. 다만, 광 변조기(20)의 광 입사면이 렌즈(38)와 소정의 각, 예를 들면 22.5°로 경사져 있기 때문에, 광학요소(36)의 광 입사면에서 광 변조기(20)의 제2 영역(B)에 대응하는 영역을 제외한 다른 영역은 렌즈(38)의 초점면(S1)에서 벗어날 수 있다. 이러한 점을 고려하면, 광학요소(36)에 입사되는 입사광(L1-L3)은 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에 입사되는 광의 중심광을 나타낸 것임을 알 수 있다. 광학요소(36)에 입사되는 광은 실제로 입사광(L1-L3)을 중심광으로 해서 원추(cone)를 이룬다. 그러므로 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에는 입사광(L1-L3)을 중심으로 원추(cone)를 이루는 광(L11, L21, L31)이 광학요소(36)를 통과하여 입사된다. 원추를 이루는 광(L11, L21, L31)의 입사각은 중심광(L1-L3)보다 크거나 작을 수 있다. 결국, 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에 입사되는 광의 입사각은 중심광인 입사광(L1-L3)의 입사각을 중심으로 주어진 범위를 갖는다. 예를 들면, 렌즈(38)의 초점면(S1)과 광 변조기(20)의 광 입사면이 22.5°로 경사져 있고, 중심광인 입사광(L1-L3)을 중심으로 원추각이 ±20°일 때, 광 변조기(20)에 대한 원추를 이루는 광(L11, L21, L31)의 입사광은 최소 2.5°에서 최대 42.5°가 될 수 있다. 곧, 렌즈(38)의 시야각을 고려하지 않았을 때, 광 변조기(20)의 각 영역에 입사되는 광의 입사각은 2.5°~ 42.5°까지 변할 수 있다. 중심광인 입사광(L1-L3)과 마찬가지로 중심광 둘레의 원추를 이루는 입사광(L11, L21, L31)도 광학요소(36)를 통과하면서 굴절된다. 따라서 원추를 이루는 입사광(L11, L21, L31)이 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에 입사될 때, 그 입사각은 광학요소(36)가 없을 때보다 작아진다. 결국, 광학요소(36)의 존재로 인해, 광 변조기(20)의 각 영역(A-C)에 입사되는 입사광의 입사각의 범위는 광학요소(36)가 없을 때보다 작아지고, 최대 입사각도 42.5°보다 작을 수 있다.Referring to FIG. 2, the light incident surface of the
이와 같이 광학요소(36)가 구비됨에 따라 광 변조기(20)에 입사되는 입사광의 입사각이 작아지므로, 광 변조기(20)의 각 영역에서 공진 파장, 예컨대 FP(Fabry-Perot) 공진파장 변화를 줄일 수 있고, 각 영역에서 공진 파장에 따른 반사도차도 줄일 수 있다. 따라서 광 변조기(20) 전체 영역에서 보다 균일한 광 변조 특성을 얻을 수 있다.Since the incident angle of the incident light incident on the
도 3은 도 2의 광학요소(36)의 일 예를 보여준다.FIG. 3 shows an example of the
도 3을 참조하면, 광학요소(36)로써, 반사 방지막(22) 상에 굴절률 1.5의 직각 프리즘(36A)이 구비되어 있다. 직각 프리즘(36A)의 밑면은 반사 방지막(22)과 접촉된다. 입사광은 직각 프리즘(36A)의 경사면에 입사된다. 직각 프리즘(36A)은 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A, B, C)으로 갈수록 두께가 얇아지도록 배치될 수 있다. 직각 프리즘(36A)의 밑면과 경사면이 이루는 각(θ1)(이하, 프리즘각)은, 예를 들면 15°일 수 있다. 직각 프리즘(36A)을 통과하기 전에 광 변조기(20)의 제2 영역(B)에 대한 입사광(L2)의 입사각(θ2)은 22.5°일 수 있다. 입사광(L2)은 직각 프리즘(36A)을 통과하면서 굴절된다. 직각 프리즘(36A)에서 입사광(L2)의 굴절각(θ3)은 스넬의 법칙으로 구할 수 있다. 굴절광(L2r)과 광 변조기(20)의 광 입사면에 수직한 법선(20L) 사이의 각(θ4)은 입사광(L2)의 굴절각(θ3)에서 프리즘각(θ1)을 뺀 값과 같다. 도 3에서 굴절광(L2r)과 광 변조기(20)의 광 입사면에 수직한 법선(20L) 사이의 각(θ4)은 8.94°가 된다. 이 각(θ4)은 입사광(L2)의 광 변조기(20)의 제2 영역(B)에 대한 입사각이 된다. 직각 프리즘(36A)을 통과하기 전에 광 변조기(20)의 제2 영역(B)에 대한 입사광(L2)의 입사각은 22.5°였으나, 직각 프리즘(36A)을 통과한 후, 입사광(L2)의 입사각은 8.94°로 작아진다. 따라서 광 변조기(20)의 각 영역(A-C)에서 FP 공진 파장의 변화를 줄일 수 있고, 각 공진 파장에 대한 반사도 차도 줄일 수 있다. 도 2 및 도 3에서 광 변조기(20)에 입사된 광은 광 변조기(20)의 상부 및 하부 DBR층(미도시)으로부터 반사되지만, 편의 상 광 변조기(20)로부터 반사되는 광은 도시하지 않았다.Referring to FIG. 3, as the
한편, 광 변조기(20)의 광 입사면의 각 영역에 따라 입사광(L1-L3)의 입사각이 달라지는 원인으로는 상술한 바와 같이 렌즈(38)의 면적과 초점거리외에 광 변조기(20)의 면적에 따른 렌즈(38)의 시야각이 있다. 렌즈(38)와 동일 광축 상에 있는 제2 입사광(L2)은 렌즈(38)의 시야각의 영향을 받지 않는다. 그러나 그렇지 않은 제1 및 제3 입사광(L1, L3)은 시야각의 영향을 받는다. 이에 따라 제1 및 제3 입사광(L1, L3)의 입사각은 제2 입사광(L2)의 입사각, 예를 들면 22.5°와 다를 수 있다. 예를 들어, 렌즈(38)의 유효 초점이 6.0mm이고, 광 변조기(20)의 광 입사면의 면적이 4mm x 4mm일 때, 시야각은 제2 입사광(L2)을 중심으로 ±8°가 된다. 이러한 시야각을 고려하면, 광 변조기(20)의 제1 영역(A)에 입사되는 제1 입사광(L1)의 입사각은 제2 입사광(L2)의 입사각(예컨대, 22.5°)에서 시야각(8도)을 뺀 14.5°가 될 수 있고, 광 변조기(20)의 제3 영역(C)에 입사되는 제3 입사광(L3)의 입사각은 제2 입사광(L2)의 입사각에 시야각을 더한 30.5°가 될 수 있다.The incident angle of the incident light L1-L3 varies depending on each area of the light incident surface of the
본 발명의 다른 실시예에 의한 광 변조기는 이와 같이 렌즈(38)의 시야각에 따라 입사광(L1-L3)의 입사각이 달라지는 것을 보상하여 광 변조기의 변조 특성을 보다 개선하는데 있다.The optical modulator according to another embodiment of the present invention compensates for the incident angle of the incident light L1-L3 according to the viewing angle of the
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 의한 광 변조기를 보여준다.4 shows an optical modulator according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 반사 방지막(22) 상에 제2 프리즘(36B)이 구비되어 있다. 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)은 곡면이다. 광 입사면(36S)은 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에 대응하는 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)의 각 영역에 입사되는 입사광(L1-L3)의 입사각(36θ1, 36θ2, 36θ3)이 동일하게 되는 곡률을 갖는다. 이러한 곡률 조건을 만족하는 광 입사면(36S)은 다음과 같이 구할 수 있다. 이하에서 광 변조기(20)의 제1 내지 제3 영역(A-C)에 대응되는 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)의 각 영역을 제1 내지 제3 영역(A1, B1, C1)이라 한다. 제2 프리즘(36B)의 제1 내지 제3 영역(A1, B1, C1)에 입사되는 입사광(L1-L3)의 입사각(36θ1, 36θ2, 36θ3)이 동일하면, 굴절각도 동일하게 되고, 광 변조기(20)의 각 영역에 입사되는 입사광의 조건은 동일하게 되어 결과적으로 렌즈(38)의 시야각에 따른 영향은 보상할 수 있다. 입사광(L1-L3)의 입사각(36θ1, 36θ2, 36θ3)이 동일하게 되는 입사면(36S)은 다음과 같이 구할 수 있다.Referring to FIG. 4, a
구체적으로, 광 변조기(20)에 대한 제2 입사광(L2)의 입사각이 22.5°이고, 렌즈(38)의 유효 초점이 6.0mm이고, 광 변조기(20)의 광 입사면의 면적이 4mm*4mm일 때, 시야각이 8°인 조건에서, 렌즈의 시야각을 보상하기 위해 제2 프리즘(36B)의 제1 내지 제3 영역(A1-C1)에 입사되는 입사광(L1-L3)의 입사각(36θ1, 36θ2, 36θ3)은 동일해야하므로, 다음 수학식 1의 관계가 성립한다.More specifically, when the incident angle of the second incident light L2 to the
[수학식 1][Equation 1]
36θ1 = 36θ2 = 36θ336? 1 = 36? 2 = 36? 3
제1 입사광(L1)의 입사각(36θ1)은 14.5°+ β1이고, 제2 입사광(L2)의 입사각(36θ2)은 22.5°+ β2 이며, 제3 입사광(L3)의 입사각(36θ3)은 30.5°+ β3이다. 따라서 수학식 1은 수학식 2와 같이 표현할 수 있다.The
[수학식 2]&Quot; (2) "
14.5° + β1 = 22.5°+ β2 = 30.5°+ β314.5 DEG +
수학식 2에서 β1은 제2 프리즘(36B)의 제1 영역(A1)에서 광 입사면(36S)에 수직한 법선(36P1)과 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)에 수직한 법선(20P) 사이의 각을 나타낸다. β2는 제2 영역(B1)에서 광 입사면(36S)에 수직한 법선(36P2)과 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)에 수직한 법선(20P) 사이의 각을 나타낸다. β3는 제3 영역(C1)에서 광 입사면(36S)에 수직한 법선(36P2)과 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)에 수직한 법선(20P) 사이의 각을 나타낸다.In Equation (2),? 1 denotes a normal to the
제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)은 수학식 2를 만족하는 곡면이 된다. 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)의 면적이 달라지거나 렌즈의 초점거리 및/또는 개구면의 면적이 달라질 경우, 렌즈의 시야각은 8°보다 크거나 작을 수 있으므로, 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)에서 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)에 수직한 법선(20P)에 대한 제1 및 제3 입사광(L1, L3)의 입사각은 달라질 수 있고, 이에 따라 β1과 β3도 달라질 수 있으므로, 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)의 곡률은 달라질 수 있다.The
광 변조기(20)의 광 입사면(20S)은 2차원의 면적을 갖고 있으므로, 도 5에 도시한 바와 같이 렌즈(38)의 시야각은 광 입사면(20S)의 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각(α1, α2)이 존재한다. 도 4에 도시한 제2 프리즘(36B)의 광 입사면(36S)의 곡선 형태는 종축(Y-Y’) 방향 시야각(α1)을 보상하기 위한 형태이다. 도 5에서 알 수 있듯이, 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각은 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)에 따라 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 광 변조기(20)의 광 입사면(20S)의 가로 및 세로 길이가 동일하다면, 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각(α1, α2)은 동일하고, 가로 및 세로 길이가 다르다면, 시야각(α1, α2)은 다를 수 있다. 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각(α1, α2)이 동일한 경우, 횡축(X-X’) 방향 시야각(α2)을 보상하기 위한 제2 프리즘(36)의 광 입사면(36S)의 곡면 형태는 도 4와 동일하게 된다. 따라서 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각(α1, α2)이 동일한 경우, 제2 프리즘(36)의 광 입사면(36S)은 가로 및 세로 방향으로 동일한 곡률을 갖는 곡면이 될 수 있다. 종축(Y-Y’) 및 횡축(X-X’) 방향 시야각(α1, α2)이 다른 경우, 제2 프리즘(36)의 광 입사면(36S)은 가로 및 세로 방향으로 곡률이 다른 곡면이 될 수 있다.5, the viewing angle of the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 광학장치의 일부 구성을 보여준다. 상기 광학 장치는, 예를 들면 입체 카메라(depth camera)일 수 있다.6 shows a partial configuration of an optical apparatus according to an embodiment of the present invention. The optical device may be, for example, a depth camera.
도 6을 참조하면, 피사체(미도시)로부터 반사된 광은 제1 렌즈(LL1)를 통과한다. 제1 렌즈(LL1)을 통과한 광은 광 이미지 변조기(60) 및 광 반사기(70)에서 차례로 반사된 후, 제2 렌즈(LL2)을 통과해서 이미지 센서(90)에 입사된다. 제1 렌즈(LL1)는 도 2의 렌즈(38)일 수 있다.Referring to FIG. 6, light reflected from a subject (not shown) passes through the first lens LL1. The light having passed through the first lens LL1 is sequentially reflected by the
광 이미지 변조기(60)는 광 변조층(60A)과 광 변조층(60A)에 입사되는 광의 입사각을 감소시키는 광 굴절층(60B)을 포함한다. 광 변조층(60A)에 입사된 광은 변조되어 광 반사기(70)로 방출된다. 광 변조층(60A)은 도 7에 도시한 바와 같이 순차적으로 적층된 하부 DBR층(62), 다중 양자우물층(MQW)(64) 및 상부 DBR층(66)을 포함할 수 있다. 광 변조층(60A)은 통상의 반사형 광 변조기일 수도 있다. 광 변조층(60A)은 도 2-도 4의 광 변조기(20)일 수 있다. 광 굴절층(60B)은 도 2의 광학요소(36), 도 3의 프리즘(36A) 또는 도 4의 제2 프리즘(36B)일 수 있다. 광 반사기(70)는 광 이미지 변조기(60)로부터 입사되는 광을 제2 렌즈(LL2)로 반사시킨다. 광 반사기(70)는 광 반사층(70A)과 광 굴절층(70B)을 포함한다. 광 반사층(70A)은 광 굴절층(70B)을 통해 입사되는 광을 반사시키는 역할을 한다. 광 반사층(70A)은, 예를 들면 거울(mirror) 또는 반사 코팅층일 수 있다. 광 반사층(70A)은 광 굴절층(70B)의 대응하는 면에 코팅된 층일 수도 있다. 광 반사층(70A)은 광 변조층(60A)에 대해 소정의 각, 예를 들면 45°로 경사져 있다. 이에 따라 광 반사기(70)에서 반사된 광은 제2 렌즈(LL2)로 입사될 수 있다. 광 굴절층(70B)은 광 변조기(60)로부터 입사되는 광을 광 반사층(70A)으로 굴절시킨다. 광 굴절층(70B)은 광 반사층(70A)의 광 반사면에 부착되어 있다. 광 굴절층(70B)은 광 이미지 변조기(60)에 포함된 광 굴절층(60B)과 동일한 것일 수 있다. 예를 들면, 광 이미지 변조기(60)에 포함된 광 굴절층(60B)과 광 반사기(70)의 광 굴절층(70B)은 소정의 프리즘 각을 갖는 프리즘, 예컨대 15°의 프리즘 각을 갖는 도 3의 프리즘(36A)일 수 있다. 광 반사기(70)의 광 굴절층(70B)은 광 이미지 변조기(60)의 광 굴절층(60B)을 통과한 광의 광 경로를 보상하기 위해 구비된 것이다. 이에 따라 광 반사기(70)의 광 굴절층(70B)은 광 이미지 변조기(60)의 광 굴절층(60B)과 반대로 배치되어 있다. 곧, 광 이미지 변조기(60)의 광 굴절층(60B)의 두께가 얇은 부분을 통과한 광은 광 반사기(70)의 광 굴절층(70B)의 두께가 두꺼운 부분을 통과하게 된다. 광 굴절층(60B, 70B)의 광 입사면에는 반사 방지막이 코팅될 수 있다. 제2 렌즈(LL2)는 광 반사기(70)로부터 입사되는 광을 이미지 센서(90)에 집광하는 역할을 한다. 제2 렌즈(LL2)와 이미지 센서(90)는 평행하게 구비될 수 있다. 이미지 센서(90)는, 예를 들면 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconducor) 센서일 수도 있다.The
한편, 도 2-도 4의 설명에서는 편의 상 광학요소(36), 프리즘(36A) 및 제2 프리즘(36B)을 광 변조기(20)와 분리하여 설명하였지만, 본 발명의 실시예에 의한 광 이미지 변조기는 광 변조기(20)와 함께 광학요소(36), 프리즘(36A) 또는 제2 프리즘(36B)을 포함하는 것이고, 더불어 반사 방지막(22)을 포함할 수 있다.Although the
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.Although a number of matters have been specifically described in the above description, they should be interpreted as examples of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the described embodiments but should be determined by the technical idea described in the claims.
20, 30:광 이미지 변조기 20L:광 변조기에 수직한 법선
20P:광 변조기에 수직한 법선 20S:광 변조기의 광 입사면
22:반사방지막 32:광 입사영역
34:단위 광 변조기 36:광학요소36A:프리즘.
36B:제2 프리즘 36S:제2 프리즘의 광 입사면
36P1-36P3:광 입사면(36S)의 제1 내지 제3 영역에서의 법선
38:렌즈 60:광 변조기
60A:광 변조층 60B, 70B:광 굴절층
70:광 반사기 70A:광 반사층
90:이미지 센서
A, B, C:제1 내지 제3 영역 A1, B1, C1:제1 내지 제3 영역
LL1, LL2:제1 및 제2 렌즈 L2r:굴절광
L1-L3:제1 내지 제3 입사광
L11, L21, L31:원추를 이루는 입사광
S1:초점면
α1:종축 방향 렌즈 시야각
α2:횡축 방향 렌즈 시야각20, 30:
20P: normal perpendicular to the
22: antireflection film 32: light incidence region
34: unit optical modulator 36:
36B:
36P1-36P3: Normal line in the first to third regions of the
38: Lens 60: Light modulator
60A:
70:
90: Image sensor
A, B, C: first to third areas A1, B1, C1: first to third areas
LL1, LL2: first and second lenses L2r: refractive light
L1-L3: first to third incident light
L11, L21, L31: incident light forming a cone
S1: focal plane
alpha 1: vertical axis direction of lens viewing angle
alpha 2: transverse axial lens viewing angle
Claims (11)
광학요소;를 포함하고,
상기 복수의 단위 광 변조기는 어레이를 이루며,
상기 광학요소는 상기 광학요소가 없을 때보다 상기 어레이의 광 입사면에 입사되는 입사광의 입사각을 줄이는 광 이미지 변조기.A plurality of unit optical modulators; And
An optical element,
Wherein the plurality of unit optical modulators comprise an array,
Wherein the optical element reduces the angle of incidence of incident light incident on the light incidence surface of the array than when the optical element is absent.
상기 광학요소의 광 입사면과 상기 어레이의 광 입사면은 비평행인 광 이미지 변조기.The method according to claim 1,
Wherein the light incidence plane of the optical element and the light incidence plane of the array are non-planar.
상기 광학요소의 광 입사면은 평면인 광 이미지 변조기.The method according to claim 1,
Wherein the light incident surface of the optical element is planar.
상기 광학요소의 광 입사면은 곡면인 광 이미지 변조기.The method according to claim 1,
Wherein the light incident surface of the optical element is a curved surface.
상기 광학요소는 프리즘인 광 이미지 변조기.The method according to claim 3 or 4,
Wherein the optical element is a prism.
상기 광학 요소의 광 입사면은 반사 방지막으로 코팅된 광 이미지 변조기.The method according to claim 1,
Wherein the light incident surface of the optical element is coated with an anti-reflection film.
상기 복수의 단위 광 변조기와 상기 광학요소 사이에 반사 방지막이 구비된 광 이미지 변조기.The method according to claim 1,
Wherein an anti-reflection film is provided between the plurality of unit optical modulators and the optical element.
상기 렌즈를 통과한 광을 변조시키는 광 이미지 변조기; 및
상기 광 이미지 변조기에 의해 변조된 광을 센싱하는 광 이미지 센서;를 포함하고,
상기 광 이미지 변조기는 청구항 1의 광 이미지 변조기인 광학 장치.A lens for condensing the light reflected from the subject;
An optical image modulator for modulating light passing through the lens; And
And an optical image sensor for sensing light modulated by the optical image modulator,
Wherein the optical image modulator is the optical image modulator of claim 1.
상기 광 이미지 변조기에서 방출된 광을 상기 광 이미지 센서로 반사하는 광 반사기를 포함하는 광학 장치.9. The method of claim 8,
And a light reflector for reflecting the light emitted from the optical image modulator to the optical image sensor.
상기 광 반사기는 광 반사층과 상기 광 이미지 변조기에서 반사된 광의 광 경로 보상을 위한 광 굴절층을 포함하는 광학 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the light reflector comprises a light reflection layer and a light refraction layer for optical path compensation of light reflected from the optical image modulator.
상기 광 굴절층은 프리즘인 광학 장치.11. The method of claim 10,
Wherein the photorefractive layer is a prism.
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