KR101708716B1

KR101708716B1 - 광학 시스템

Info

Publication number: KR101708716B1
Application number: KR1020150012827A
Authority: KR
Inventors: 유 리앙-핀; 왕 영-펭
Original assignee: 테스트 리서치 인코포레이티드
Priority date: 2014-12-15
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2017-02-21
Also published as: CN105892043B; TWI532972B; KR20160072756A; US9485491B2; DE102015103254B4; JP6043389B2; TW201621265A; DE102015103254A1; JP2016114924A; US20160173853A1; CN105892043A

Abstract

광학 시스템은 하나 이상의 광학 장치를 포함한다. 광학 장치는 제1 광원, 제2 광원, 및 동적 스위치를 포함한다. 제1 광원은 제1 광선을 제공하기 위해 구성된다. 제2 광원은 제2 광선을 제공하기 위해 구성된다. 동적 스위치는 어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함한다. 각각의 거울은 제1 경사각 및 제2 경사각을 포함한다. 제1 광선 및 제2 광선은 다른 방향에 따라 동적 스위치에 충돌한다. 거울이 제1 경사각에 있을 때 동적 스위치는 제1 광선을 소정의 위치로 반사하고, 거울이 제2 경사각에 있을 때 제2 광선을 소정의 위치로 반사한다.

Description

광학 시스템{OPTICAL SYSTEM}

본 발명은 광학 시스템에 관한 것이다.

3차원 표면 측정에서, 프로젝터는 3차원 샘플을 조명하는 광선을 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 조명된 샘플의 표면 이미지는 그것의 표면 정보를 획득한 카메라에 의해 탐지될 수 있다. 샘플의 더 많은 정보를 획득하기 위하여, 다른 투영 방향을 갖는 다수의 광원 또는 광선이 측정 시스템에 적용될 수 있고 또한 더 많은 카메라들이 요구된다. 그러나, 더 많은 프로젝터와 카메라는 그것에 의하여 더 높은 비용과 더 복잡한 준비를 나타낸다. 그러나, 더 많은 프로젝터와 카메라는 그들의 더 높은 비용과 더 복잡한 배열을 나타낸다.

본 발명의 목적은 다른 광원이 하나의 장치로 통합될 수 있고 하나의 출력 광로를 공유하도록 하고, 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용됨에도 전체 크기가 줄어든 광학 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 광선의 강도 및 형태를 조절할 수 있는 광학 시스템을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 프로젝션과 카메라를 하나의 장치에 통합시켜 광로를 공유하도록 하는 광학 시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명의의 일 측면은 하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템을 제공하는 것이다. 광학 장치는 제1 광원, 제2 광원, 및 동적 스위치를 포함한다. 제1 광원은 제1 광선을 제공하기 위해 구성된다. 제2 광원은 제2 광선을 제공하기 위하여 구성된다. 동적 스위치는 어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함한다. 거울의 각각은 제1 경사각과 제2 경사각을 갖는다. 제1 광선과 제2 광선은 다른 방향으로부터 동적 스위치에 충돌한다. 거울이 제1 경사각에 있을 때 동적 스위치는 제1 광선을 소정의 위치로 반사하고, 거울이 제2 경사각에 있을 때 제2 광선을 소정의 위치로 반사한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 동적 스위치로부터 소정의 위치로의 제1 광선의 광로는 동적 스위치로부터 소정의 위치로의 제2 광선의 광로와 동일하다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 반사부와 제2 반사부를 추가로 포함한다. 제1 반사부는 제1 광원으로부터 동적 스위치로 제1 광선을 반사하기 위해 구성된다. 제2 반사부는 제2 광원으로부터 동적 스위치로 제2 광선을 반사하기 위해 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 광선을 제1 광원으로부터 동적 스위치로 안내하고, 제2 광선을 제2 광원으로부터 동적 스위치로 안내하며, 그리고 동적 스위치에 의해 반사된 제1 광선과 제2 광선을 소정의 위치로 안내하기 위해 구성된 프리즘 그룹을 추가로 포함한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 동적 스위치에 의해 반사된 제1 광선과 제2 광선을 다른 광로에 따라 소정의 위치로 각각 안내하기 위한 광학 모듈을 추가로 포함한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제3 광원과 제4 광원을 추가로 포함한다. 제3 광원은 제3 광선을 제공하기 위해 구성된다. 제4 광원은 제4 광선을 제공하기 위해 구성된다. 제4 광원은 제4 광선을 제공하기 위해 구성된다. 제3 광선과 제4 광선은 다른 방향으로부터 스위치에 충돌하고, 또한 광학 모듈은 동적 스위치에 의해 반사되는 제3 광선과 제4 광선을 소정의 위치로 다른 광로에 따라 각각 안내하기 위해 추가로 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치의 수는 복수고, 광학 장치의 제1 광선은 다른 방향에 따라 소정의 위치에 충돌한다.

본 발명의 다른 또 하나의 측면은 하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템을 제공한다. 광학 장치는 제1 이미지 센싱 장치, 제2 이미지 센싱 장치, 및 동적 스위치를 포함한다. 동적 스위치는 어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함한다. 각각의 거울은 제1 경사각과 제2 경사각을 갖는다. 거울이 제1 경사각에 있을 때 동적 스위치는 제1 이미지를 소정의 위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 반사하고, 거울이 제2 경사각에 있을 때 제2 이미지를 소정의 위치로부터 제2 이미지 센싱 장치로 반사한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 소정의 위치로부터 동적 스위치로의 제1 이미지의 광로는 소정의 위치로부터 동적 스위치로의 제2 이미지의 광로와 동일하다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 반사부와 제2 반사부를 추가로 포함한다. 제1 반사부는 제1 이미지를 동적 스위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 반사하기 위해 구성된다. 제2 반사부는 제2 이미지를 동적 스위치로부터 제2 이미지 센싱 장치로 반사하기 위해 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 이미지와 제2 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 안내하고, 제1 이미지를 동적 스위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 안내하고, 또한 제2 이미지를 동적 스위치로부터 제2 이미지 센싱 장치로 안내하기 위해 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 이미지와 제2 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 다른 광로에 따라 각각 안내하는 광학 모듈을 추가로 포함한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제3 이미지 센싱 장치와 제4 이미지 센싱 장치를 추가로 포함한다. 광학 모듈은 제3 이미지와 제4 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 다른 광로에 따라 각각 안내하기 위해 추가로 구성되고, 또한 동적 스위치는 제3 이미지와 제4 이미지를 제3 이미지 센싱 장치와 제4 이미지 센싱장치로 각각 반사하기 위해 추가로 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치의 수는 복수이고, 또한 광학 장치의 동적 스위치는 제1 이미지를 소정의 위치로부터 다른 방향에 따라 반사한다.

본 발명의 또 다른 측면은 하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템을 제공한다. 광학 장치는 제1 광원, 제1 이미지 센싱 장치, 및 동적 스위치를 포함한다. 제1 광원은 제1 광선을 제공하기 위해 구성된다. 동적 스위치는 어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함한다. 각각의 거울은 제1 경사각과 제2 경사각을 포함한다. 제1 광선은 동적 스위치에 충돌하고, 또한 거울이 제1 경사각에 있을 때 동적 스위치는 제1 광선을 소정의 위치로 반사하고, 또한 거울이 제2 경사각에 있을 때 동적 스위치는 제1 이미지를 소정의 위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 반사한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 동적 스위치로부터 소정의 위치로의 제1 광선의 광로는 소정의 위치로부터 동적 스위치로의 제1 이미지의 광로와 동일하다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 반사부와 제2 반사부를 추가로 포함한다. 제1 반사부는 제1 광선을 제1 광원으로부터 동적 스위치로 반사하기 위해 구성된다. 제2 반사부는 제1 이미지를 동적 스위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 반사하기 위해 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제1 광선을 제1 광원으로부터 동적 스위치로 안내하고, 제1 광선을 동적 스위치로부터 소정의 위치로 안내하고, 제1 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 안내하며, 또한 제1 이미지를 동적 스위치로부터 제1 이미지 센싱 장치로 안내하기 위해 구성된 프리즘 그룹을 추가로 포함한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 동적 스위치에 의해 반사된 제1 광선을 소정의 위치로 안내하고, 제1 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 다른 광로에 따라 안내하기 위해 구성된 광학 모듈을 추가로 포함한다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치는 제2 광원과 제2 이미지 센싱 장치를 추가로 포함한다. 제2 광원은 제2 광선을 제공하기 위해 구성된다. 광학 모듈은 동적 스위치에 의해 반사된 제2 광선을 소정의 위치로 안내하고 제2 이미지를 소정의 위치로부터 동적 스위치로 다른 광로에 따라 안내하기 위해 추가로 구성된다.

하나 또는 더 많은 실시예에서, 광학 장치의 수는 복수이고, 또한 광학 장치의 제1 광선은 다른 광로에 따라 소정의 위치에 충돌한다.

본 발명의 광학 시스템은 다른 광원을 하나의 장치로 통합될 수 있고 하나의 출력 광로를 공유하도록 하고, 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용됨에도 광학 시스템의 전체 크기를 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 동적 스위치가 거울의 각도를 조절함으로써 광선의 강도 및 형태를 조절할 수 있다.

또한, 본 발명은 프로젝션과 카메라를 하나의 장치에 통합시켜 광로를 공유하도록 할 수 있다.

도 1a는 제1 단계 동안 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 1b는 제2 단계 동안 도 1a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 2는 도 1a의 동적 스위치의 개략도이다.
도 3a는 제1 단계 동안 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 3b는 제2 단계 동안 도 3a의 광학 시스템의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학 시스템, 면, 및 3차원 샘플의 개략도이다.
도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학 시스템, 면, 및 3차원 샘플의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 광학 시스템, 면, 및 3차원 샘플의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다.

본 발명의 실시예, 첨부된 도면에서 나타낸 예들을 구체적으로 설명할 것이다. 가능하면, 동일한 참조 번호는 도면과 설명에서 동일하거나 유사한 구성들을 나타내는데 사용된다.

도 1a은 제1 단계 동안 본 발명의 제1 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이고, 도 1b는 제2 단계 동안의 도 1a의 광학 시스템의 개략도이다. 또한, 도 2는 도 1a의 동적 스위치(130)의 개략도이다. 도면에서 나타낸 바와 같이, 광학 시스템은 하나 이상의 광학 장치(100)을 포함한다. 예를 들면, 광학 시스템은 도 1a 및 1b에서의 하나의 광학 장치(100)를 포함한다. 광학 장치(100)는 제1 광원(110), 제2 광원(120), 및 동적 스위치(130)를 포함한다. 제1 광원(110)은 제1 광선(112)을 제공하기 위해 구성된다. 제2 광원(120)은 제2 광선(122)를 제공하기 위해 구성된다. 동적 스위치(130)는 어레이 방식으로 배열된 다수의 거울(132)을 포함한다. 거울(132) 각각은 제1 경사각(?1)과 제2 경사각(θ2)을 갖는다. 제1 광선(112)과 제2 광선(122)은 다른 방향으로부터 동적 스위치(130)에 충돌한다. 동적 스위치(130)는 거울(132)이 제1 경사각(θ1)에 있을 때 소정의 위치(D)로 제1 광선(112)를 반사하고, 거울(132)이 제2 경사각(θ2)에 있을 때 제2 광선(122)을 소정의 위치(D)로 반사한다.

구체적으로, 4개의 거울(132)만이 도 2에 표현되어 있고, 거울(132)의 수는 실제 필요에 따라 결정될 수 있다. 동적 스위치(130)는 기판(134)을 추가로 포함할 수 있고, 거울(132)은 기판(134)상에 배치된다. 거울(132)의 각각은 반사 면을 갖고, 기판(134)은 거울(132)이 부착되는 지지 면을 가진다. 여기서 제1 경사각(θ1)과 제2 경사각(θ2)은 지지 면의 법선(N1)과 거울 (132)의 반사 면의 법선(N2 및 N2?) 사이의 각도에 의해 정의된다.

더욱 구체적으로, 실시예에서, 광학 장치(100)는 프로젝터일 수 있다. 또한 소정의 위치(D)는 프로젝터의 투영 면이다. 제1 단계에서, 도 1a에서 나타낸 바와 같이, 제1 광원(110)이 켜지고 제2 광원(120)이 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있다. 따라서, 제1 광원(110)은 제1 광선(112)를 동적 스위치(130)에 제공하고 광로(P1)에 따라 소정의 위치(D)로 반사된다. 제2 단계에서, 도 1b에서 나타낸 바와 같이, 제2 광원(120)은 켜지고 제1 광원(110)은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서, 제2 광원(120)은 제2 광선(122)를 동적 스위치(130)로 제공하고 광로(P2)에 따라 소정의 위치(D)로 반사된다.

이와 같은 구성에 따라, 도 1a 및 1b의 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각에 의해 동일한 소정의 위치(D)로 다른 광선을 제공할 수 있다. 다시 말하면, 다른 광원은 하나의 장치로 통합될 수 있고 하나의 출력 광로를 공유할 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 크기는 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용됨에도 불구하고 줄어들 수 있다.

또한, 동적 스위치(130)는, 디지털 마이크로 거울 장치일 수 있고, 거울(132)의 경사각을 개별적으로 조절할 수 있어 이에 따라 제1 광선(112)과 제2 광선(122)의 강도 및 형태를 조절할 수 있다. 하나의 예로서 강도를 조절하는 것을 보면, 제1 단계에서, 만약 소정의 위치(D)에 충돌하는 제1 광선(112)의 강도가 원래 강도의 70%로 감소되기를 원한다면, 동적 스위치(130)의 거울(132)의 70%가 제1 경사각(θ1)에 있을 수 있고, 반면에 거울(132)의 다른 30%는 제2 경사각(θ2)에 있을 수 있다. 따라서, 제1 경사각(θ1)에 있는 거울(132)의 70%만이 제1 광선(112)의 70%를 소정의 위치(D)로 반사하고, 또한 제2경사각(θ2)에 있는 거울(132)의 30%만이 제1 광선(112)의 30%를 다른 방향으로 반사한다. 유사하게, 동적 스위치(130)는 제2 단계에서 제2 광선(122)의 강도를 조절하기 위하여 제2 경사각(θ2)에 있는 거울(132)의 양을 제어할 수 있다. 요약하면, 동적 스위치(130)는 제1 광선(112)과 제2 광선(122)의 강도를 실제 필요에 따라 조절할 수 있고, 또한 광학 장치(100)는 제1 광선(112)과 제2 광선(122)의 강도를 조절하기 위하여 필터를 추가할 필요가 없다.

또한, 하나의 예로서 무늬(pattern)를 조절하는 것에 대해 알아보도록 한다. 제1 단계에서, 간섭 무늬가 생긴(fringe patterned) 빛이 소정의 위치(D)에 투영되기를 원하면, 동적 스위치(130)는 거울(132)을 조절할 수 있는데, 예를 들면 홀수 열의 거울(132)을 제1 경사각(θ1)으로 전환하고 짝수 열의 거울(132)을 제2 경사각(θ2)으로 전환하고, 따라서 홀수 열 거울(132)에 충돌하는 부분만 소정의 위치(D)로 반사될 수 있고, 또한 제1 광선(112)는 간섭 무늬가 생긴 빛으로 조절될 수 있다. 마찬가지로, 동적 스위치(130)는 제2 단계에서 제2 광선(122)의 무늬를 조절하도록 거울(132)를 개별적으로 조절할 수 있다.

본 실시예에서, 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제1 광선(112)의 광로(P1)는 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제2 광선(122)의 광로(P2)와 동일하다. 다시 말해, 제1 광선(112)와 제2 광선(122)는 같은 축이다. 본 실시예에서의 동적 스위치(130)는 제1 광선(112)과 제2 광선(122)의 강도 및 무늬를 조절할 수 있을 뿐 아니라, 제1 광선(112)과 제2 광선(122)을 동일한 광로로 정렬시킬 수도 있다.

본 실시예에서, 광학 장치(100)는 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)를 추가로 포함할 수 있다. 제1 반사부(140)는 제1 광원(110)으로부터 동적 스위치(130)로 제1 광선(112)를 반사하도록 구성된다. 제2 반사부(145)는 제2 광원(120)으로부터 동적 스위치(130)로 제2 광선(122)를 반사하도록 구성된다. 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145) 각각은 그들이 동적 스위치(130)상에 충돌하기 전에 제1 광선(112)와 제2 광선(122)의 광로를 꺾고, 이에 따라 광학 장치(100)의 전체 크기는 줄어들 수 있다. 또한, 광로(P1 및 P2)는 1 반사부(140)과 제2 반사부(145)의 경사각들을 조절함으로써 용이하게 측정될 수 있다.

제1 광선(112)와 제2 광선(122)의 광로는 다른 구성에 의해 꺾어질 수 있다. 도 3a는 제1 단계 동안 본 발명의 제2 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이고, 도 3b는 제2 단계 동안의 도 3a의 광학 시스템의 개략도이다. 본 실시예에서, 광학 장치(100)는 도 1a 및 1b의 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)를 대체하기 위한 프리즘 그룹(150)을 포함한다. 프리즘 그룹(150)은 제1 광선(112)을 제1 광원(110)으로부터 동적 스위치(130)로 안내하고, 제2 광선(122)을 제2 광원(120)으로부터 동적 스위치(130)로 안내하며, 또한 동적 스위치(130)에 의해 반사된 제1 광선(112)과 제2 광선(122)을 소정의 위치(D)로 안내하기 위하여 구성된다.

보다 구체적으로, 프리즘 그룹(150)은 제1 프리즘(152) 및 제1 프리즘(152)에 인접하여 배치된 제2 프리즘(154)을 포함한다. 제1 단계에서, 제1 광선(112)은 제1 프리즘(152) 및 제2 프리즘(154)을 통해 순차적으로 지나가고 동적 스위치(10)에 충돌한다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 후, 제1 광선(112)은 제2 프리즘(154)으로 다시 전파되고 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 소정의 위치(D)로 반사된다. 제2 단계에서, 제2 광선(122)은 제2 프리즘(154)을 통해 지나가고 동적 스위치(130)에 충돌한다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 후, 제2 광선(122)은 제2 프리즘(154)으로 다시 전파되고 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 소정의 위치(D)로 반사된다. 제2 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제1 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하도록 한다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치(100)를 포함하고, 광학 장치(100)는 제1 이미지 센싱 장치(160), 제2 이미지 센싱 장치(170), 및 상술한 동적 스위치(130)를 포함한다. 동적 스위치(130)는 거울(132)이 제1 경사각(?1)에 있을 때 소정의 위치(D)로부터 제1 이미지 센싱 장치(160)로 제1 이미지(162)를 반사하고 거울(132)이 제2 경사각(?2)에 있을 때 소정의 위치(D)로부터 제2 이미지 센싱 장치(170)로 제2 이미지(172)를 반사한다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에서, 광학 장치(100)은 카메라일 수 있고, 또한 소정의 위치(D)는 카메라의 목표(object) 면이다. 제1 단계에서, 제1 이미지 센싱 장치(160)는 켜지고 제2 이미지 센싱 장치(170)는 꺼진다. 그 동안 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있게 된다. 따라서 소정의 위치(D)의 제1 이미지(162)는 동적 스위치(130)에 의해 안내되고 제1 이미지 센싱 장치(160)에 의해 탐지된다. 제2 단계에서, 제2 이미지 센싱 장치(170)은 켜지고 제1 이미지 센싱 장치(160)은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서, 소정의 위치(D)의 제2 이미지(172)는 동적 스위치(130)에 의해 안내되고 제2 이미지 센싱 장치(170)에 의해 탐지된다.

이와 같은 구성에 따라, 도 4의 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각을 스위칭함에 의해 다른 단계들에서 다른 이미지를 탐지할 수 있다. 다시 말해, 다른 이미지 센싱 장치들은 하나의 장치로 통합될 수 있고 하나의 탐지 입구를 공유할 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 크기는 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용됨에도 줄어들 수 있다.

본 실시예에서, 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제1 이미지(162)의 광로(P3)는 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제2 이미지(172)의 광로(P4)와 동일하다. 다시 말해, 제1 이미지(162)와 제2 이미지(172)는 같은 축이고 동적 스위치에 의해 정렬된다.

본 실시예에서, 광학 장치(100)은 상술한 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)를 추가로 포함한다. 본 실시예에서 제1 반사부(140)는 제1 이미지(162)를 동적 스위치(130)로부터 제1 이미지 센싱 장치(160)로 반사하기 위해 구성된다. 제2 반사부(145)는 제2 이미지(172)를 동적 스위치(130)로부터 제2 이미지 센싱 장치(170)로 반사하기 위해 구성된다. 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)는 그들이 동적 스위치(130)에 충돌한 후 각각 제1 이미지(162)와 제2 이미지(172)의 광로를 꺾고, 이에 따라 광학 장치(100)의 전체 크기는 줄어들 수 있다. 나아가, 광로(P3 및 P4)은 제1 반사부(140) 및 제2 반사부(145)의 경사각을 조정함에 의해 용이하게 계산될 수 있다.

제1 이미지(162) 및 제2 이미지(172)의 광로는 다른 구성에 의해 꺾일 수 있다. 도 5는 본 발명의 제4 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 본 실시예에 따르면, 광학 장치(100)는 도 4의 제1 반사부 및 제2 반사부(145)를 대체하기 위해 상술한 프리즘 그룹(150)을 추가로 포함한다. 본 실시예에서 프리즘 그룹(150)은 제1 이미지(162)와 제2 이미지(172)를 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로 안내하고, 제1 이미지(162)를 동적 스위치(130)로부터 제1 이미지 센싱 장치(160)로 안내하며, 또한 제2 이미지(172)를 동적 스위치(130)로부터 제2 이미지 센싱 장치(170)로 안내하기 위해 구성된다.

더욱 구체적으로, 제1 단계에서, 제1 이미지(162)는 제2 프리즘(154)으로 들어가고, 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 동적 스위치(130)으로 반사된다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 이후, 제1 이미지(162)는 제2 프리즘(154)와 제1 프리즘(152)을 통해 순차적으로 지나가고 제1 이미지 센싱 장치(160)에 의해 탐지된다. 제2 단계에서, 제2 이미지(172)는 제2 프리즘(154)으로 들어가고 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 동적 스위치(130)로 반사된다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 이후, 제2 이미지(172)는 제2 프리즘(154)을 통해 지나가고 제2 이미지 센싱 장치(170)에 의해 탐지된다. 제4 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제3 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 6은 본 발명의 제5 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 도 2 및 도 6을 참조하기로 한다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치(100)를 포함하며, 광학 장치(100)는 제1 광원(180), 제1 이미지 센싱 장치(190), 및 상술한 동적 스위치(130)를 포함한다. 제1 광원(180)은 제1 광선(182)을 제공하기 위해 구성된다. 거울(132)이 제1 경사각(θ1)에 있을 때 동적 스위치(130)는 제1 광선(182)을 소정의 위치(D)에 반사하고, 거울(132)이 제2 경사각(θ2)에 있을 때 동적 스위치(130)는 제1 이미지(192)를 소정의 위치(D)로부터 제1 이미지 센싱 장치(190)로 반사한다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에서, 광학 장치(100)은 프로젝터/카메라 어셈블리일 수 있다. 또한 소정의 위치(D)는 프로젝터의 투영 면과 카메라의 목표 면이다. 제1 단계에서, 제1 광선(180)은 켜지고 제1 이미지 센싱 장치(190)는 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있다. 따라서, 제1 광원(180)은 제1 광선(182)를 동적 스위치(130)로 제공하고 광로(P5)에 따라 소정의 위치(D)로 반사된다. 제2 단계에서, 제1 이미지 센싱 장치(190)는 켜지고 제1 광원(180)은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서 제1 이미지(192)는 동적 스위치(130)에 의해 안내되고 제1 이미지 센싱 장치(190)에 의해 탐지된다.

이와 같은 구성에 따라, 도 6의 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각을 스위칭함에 의해 투영 기능과 이미지 센싱 기능을 제공할 수 있다. 다시 말해, 프로젝터와 카메라는 하나의 장치에 통합되고 하나의 광로를 공유할 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 크기는 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용됨에도 줄어들 수 있다. 나아가, 동적 스위치(130)는 거울(132)의 경사각을 개별적으로 조절할 수 있고 이에 따라 제1 단계에서 제1 광선(182)의 강도 또는 무늬를 조절할 수 있고, 또한 조절되는 세부사항은 상술한 내용과 동일하다.

본 실시예에서, 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제1 광선(182)의 광로(P5)는 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제1 이미지(192)의 광로(P6)와 동일하다. 다시 말해, 제1 광선(182)과 제1 이미지(192)는 같은 축이다. 본 실시예의 동적 스위치(130)는 제1 광선(182)의 강도 및 형태를 조절할 뿐 아니라, 제1 광선(182)와 제1 이미지(192)를 동일한 광로로 정렬할 수 있다.

본 실시예에서, 광학 장치(100)는 상술한 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)를 추가로 포함한다. 본 실시예의 제1 반사부(140)는 제1 광선(182)을 제1 광원(180)으로부터 동적 스위치(130)로 반사하기 위해 구성된다. 제2 반사부(145)는 제1 이미지(192)를 동적 스위치(130)로부터 제1 이미지 센싱 장치(190)로 반사하기 위해 구성된다. 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)는 각각 제1 광선(182)과 제1 이미지(192)의 광로를 꺾고, 이에 따라 광학 장치(100)의 전체 크기는 줄어들 수 있다. 나아가, 광로(P5 및 P6)는 제1 반사부(140)와 제2 반사부(142)의 경사각을 조정함에 따라 용이하게 계산될 수 있다.

제1 광선(182)과 제1 이미지(192)의 광로는 다른 구성들에 의해서 꺾일 수 있다. 도 7은 본 발명의 제6 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 본 실시예에서, 광학 장치(100)는 도 6의 제1 반사부(140)와 제2 반사부(145)를 대체하기 위하여 상술한 프리즘 그룹(150)을 포함한다. 본 실시예에서 프리즘 그룹(150)은 제1 광선(182)을 제1 광원(180)으로부터 동적 스위치(130)로 안내하고, 제1 광선을 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로 안내하고, 제1 이미지(192)를 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로 안내하며, 또한 제1 이미지(192)를 동적 스위치(130)로부터 제1 이미지 센싱 장치(190)로 안내하기 위해 구성된다.

더욱 구체적으로, 제1 단계에서, 제1 광선(182)은 제1 프리즘(152)과 제2 프리즘(154)을 통해 순차적으로 지나가고 동적 스위치(130)에 충돌한다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 이후, 제1 광선(182)은 제2 프리즘(154)에 다시 전파되고 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 소정의 위치(D)로 반사된다. 제2 단계에서, 제1 이미지(192)는 제2 프리즘(154)에 들어가고 제2 프리즘(154)의 측부(155)에 의해 동적 스위치(130)로 반사된다. 동적 스위치(130)에 의해 반사된 이후, 제1 이미지(192)는 제2 프리즘(154)을 통해 지나가고 제1 이미지 센싱 장치(190)에 의해 탐지된다. 제6 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제5 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 8은 본 발명의 제7 실시예에 따른 광학 시스템, 면(900), 및 3차원 샘플(S)의 개략도이다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 도 1a 또는 3a의 두 개의 광학 장치(100)를 포함하고, 광학 장치(100)의 제1 광선(112)과 제2 광선(122)은 다른 방향에 따라 소정의 위치(D)에 충돌한다. 예를 들면, 소정의 위치(D)는 면(900)에 위치하고, 두 개의 광학 장치(100)는 면(900)의 법선(N)에 대하여 대칭이다. 본 실시예의 광학 시스템은 두 단계에서 소정의 위치(D)에 4 종류의 광선들을 제공할 수 있다. 나아가, 광학 장치(100)의 제1 광선(112)과 제2 광선(122)은 다른 방향에 따라 소정의 위치(D)에 충돌하고, 본 실시예의 광학 시스템은 소정의 위치(D)에 배치된 3차원 샘플(S)을 명확하게 비출 수 있다.

본 실시예에서, 광학 시스템은 두 개의 광학 장치(100) 사이에 배치된 이미지 센싱 장치(300)를 추가로 포함할 수 있다. 이미지 센싱 장치(300)은 소정의 위치(D)에 배치된 3차원 샘플(S)의 이미지를 탐지할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 단계에서, 두 광학 장치(100)는 제1 광선(112)을 제공하고, 즉, 3차원 샘플(S)로, 두 개의 광학 장치들(100)의 제1 광원들(110)은 켜지고 광학 장치들(100)의 두 개의 제2 광원들(120)은 꺼지고, 또한 이미지 센싱 장치(300)은 동시에 3차원 샘플(S)의 이미지를 탐지한다. 제2 단계에서, 두 개의 광학 장치(100)는 제2 광선(122)을 제공하고, 즉, 3차원 샘플(S)로, 광학 장치(100)의 두 개의 제2 광원(120)은 켜지고, 광학 장치(100)의 두 개의 제1 광원(110)은 꺼지고, 또한 이미지 센싱 장치(300)는 3차원 샘플(S)을 동시에 탐지한다. 따라서, 광학 시스템은 긴 시간과 넓은 장소적 공간 없이도 3차원 샘플(S)의 더 많은 정보를 얻을 수 있다. 제7 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제1 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 9는 본 발명의 제8 실시예에 따른 광학 시스템, 면(900), 및 3차원 샘플(S)의 개략도이다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치들(100a 및 100b)을 포함하고, 여기서 이들 광학 장치들(100a 및 100b)은 도 6 또는 7의 광학 장치(100)와 동일한 구조를 갖고, 또한 광학 장치(100a 및 100b)의 광선들(182a 및 182b)은 다른 방향에 따라 소정의 위치(D)에 충돌한다. 예를 들면, 소정의 위치(D)는 면(900)에 위치하고, 두 광학 장치들(100a 및 100b)은 면(900)의 법선(N)에 대하여 대칭이다.

본 실시예에서, 제1 단계에서, 광학 장치(100a)의 제1 광원(180a)과 광학 장치(100b)의 제1 이미지 센싱 장치(190b)는 둘 다 켜지고, 또한 광학 장치(100b)의 제1 광원(180b)과 광학 장치(100a)의 제1 이미지 센싱 장치(190a)는 둘 다 꺼진다. 따라서, 제1 단계에서, 광학 장치(100a)는 제1 광선(182a)을 제공하여 소정의 위치(D)에 배치된 3차원 샘플(S)의 왼쪽 측부를 비추고, 광학 장치(100b)는 오른쪽 측부로부터 3차원 샘플(S)의 이미지를 탐지한다. 제2 단계에서, 광학 장치(100b)의 제1 광원(180b)과 광학 장치(100a)의 제1 이미지 센싱 장치(190a)는 둘 다 켜지고, 또한 광학 장치(100a)의 제1 광원(180a)과 광학 장치(100b)의 제1 이미지 센싱 장치(190b)는 둘 다 꺼진다. 따라서, 제2 단계에서, 광학 장치(100b)는 제1 광선(182b)를 제공하여 3차원 샘플(S)의 오른쪽 측부를 비추고, 또한 광학 장치(100a)는 왼쪽 측부로부터 3차원 샘플(S)의 이미지를 탐지한다. 따라서, 광학 시스템은 긴 시간과 넓은 장소적 공간 없이도 3차원 샘플(S)의 더 많은 정보를 얻을 수 있고, 비추는 광로와 탐지하는 광로가 막히지 않는다. 제8 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제5 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 10은 본 발명의 제9 실시예에 따른 광학 시스템, 면(900), 및 3차원 샘플(S)의 개략도이다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 도 4 또는 5의 두 개의 광학 장치(100)를 포함하고, 또한 소정의 위치(D)의 이미지들(162 및 172)은 다른 방향에 따라 탐지된다. 예를 들면, 소정의 위치(D)는 면(900)에 위치하고, 또한 두 개의 광학 장치(100)는 면(900)의 법선(N)에 대하여 대칭이다. 각각의 광학 장치(100)의 제1 이미지 센싱 장치(160)와 제2 이미지 센싱 장치(170)는 예를 들면, 다른 파장의 범위들에 민감할 수 있고, 따라서 광학 시스템은 다른 단계에서 다른 파장 범위의 다른 광선들을 제공하는 광원(도시되지 않음)을 사용할 수 있고, 제1 이미지 센싱 장치(160)와 제2 이미지 센싱 장치(170)는 상응하는 광선이 제공될 때 켜질 수 있다. 이러한 구성을 갖는 광학 시스템은 긴 시간과 넓은 장소적 공간 없이도 3차원 샘플(S)의 더 많은 정보를 얻을 수 있고, 탐지하는 광로가 막히지 않는다. 제9 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제3 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 11은 본 발명의 제10 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 도 2 및 도 11을 참조하도록 한다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치(100)를 포함하며, 광학 장치(100)는 상술한 제1 광원(110), 상술한 제2 광원(120), 제3 광원(110'), 제4 광원(120') 상술한 동적 스위치(130), 및 광학 모듈(210)을 포함한다. 제3 광원(110')은 제3 광선(112')을 제공하고, 또한 제4 광원(120')은 제4 광선(122')을 제공한다. 광학 모듈(210)은 동적 스위치(130)에 의해 반사되는 제1 광선(112) 및 제2 광선(122)를 다른 광로에 따라 소정의 위치(D)로 각각 안내하고, 동적 스위치(130)에 의해 반사되는 제3 광선(112') 및 제4 광선(122')를 다른 광로에 따라 소정의 위치(D)로 각각 안내하기 위해 구성된다. 나아가, 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제1 광선(112)의 광로(P1)는 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제3 광선(112')의 광로(P1')와 동일하고, 또한 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제2 광선(122)의 광로(P2)는 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제4 광선(122')의 광로(P2')와 동일하다.

본 실시예에서, 광학 모듈(210)은 반사부(222, 226, 212, 및 216)와 프리즘(224 및 214)을 포함한다. 반사부(212)는 동적 스위치(130)로부터 프리즘(214)으로 오는 제1 광선(112)과 제3 광선(112')을 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(214)은 반사부(212)로부터 반사부(216)로 오는 제1 광선(112)과 제3 광선(112')을 탐지하고, 제1 광선(112)과 제3 광선(112')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 또한 반사부(216)는 프리즘(214)으로부터 소정의 위치(D)로 오는 제1 광선(112)과 제3 광선(112')을 반사하기 위해 구성된다. 나아가, 반사부(222)는 동적 스위치(130)로부터 프리즘(224)으로 오는 제2 광선(122)과 제4 광선(122')을 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(224)은 반사부(222)로부터 반사부(226)로 오는 제2 광선(122)과 제4 광선(122')을 탐지하고, 제2 광선(122)과 제4 광선(122')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 또한 반사부(226)는 프리즘(224)으로부터 소정의 위치(D)로 오는 제2 광선(122)과 제4 광선(122')을 반사하기 위해 구성된다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에서, 광학 장치(100)는 프로젝터일 수 있고, 또한 소정의 위치(D)는 프로젝터의 투영 면이다. 제1 단계에서, 제1 광원(110)과 제4 광원(120')은 켜지고 제2 광원(120)과 제3 광원(110')은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있다. 따라서, 제1 광원(110)은 동적 스위치(130)에 제1 광선(112)을 제공하고 반사부(212), 프리즘(214), 및 반사부(216)를 순차적으로 통해 소정의 위치(D)로 안내된다. 제4 광원(120')은 동적 스위치(130)에 제4 광선(122')을 제공하고 반사부(222), 프리즘(224), 및 반사부(226)를 순차적으로 통해 소정의 위치(D)로 안내된다. 제2 단계에서, 제2 광원(120)과 제3 광원(110')은 켜지고 제1 광원(110)과 제4 광원(120')은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서, 제2 광원(120)은 동적 스위치(130)에 제2 광선(122)을 제공하고 반사부(222), 프리즘(224), 및 반사부(226)를 순차적으로 통하여 소정의 위치(D)로 안내된다. 제3 광원(110')은 동적 스위치(130)에 제3 광선(112')을 제공하고 반사부(212), 프리즘(214), 및 반사부(216)를 순차적으로 통하여 소정의 위치(D)로 안내된다.

이와 같은 구성에 따라, 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각을 스위칭함에 의해 동일한 소정의 위치(D)로 다른 광선들을 제공할 수 있다. 다시 말해, 다른 광원들은 하나의 장치에 통합될 수 있다. 나아가, 제1 광선(112)과 제2 광선(122)은 다른 광로에 따라 소정의 위치(D)에 입사되고, 또한 제3 광선(112')과 제4 광선(122')은 다른 광로에 따라 소정의 위치(D)에 입사되고, 광학 장치(100)는 넓은 장소적 공간을 차지하거나 다른 구성요소의 부가 없이 넓은 조명 방향을 제공할 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 사이즈는 광학 시스템의 다양한 기능이 적용될 수 있음에도 줄어들 수 있다. 나아가, 동적 스위치(130)는 거울(132)의 경사각을 개별적으로 조절할 수 있고 이에 따라 상술한 바와 같이 제1 광선(112), 제2 광선(122), 제3 광선(112'), 및 제4 광선(122')의 강도 및 무늬를 조절한다. 제10 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제1 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 11에는 4개의 광원들이 있으나, 광원들의 수는 여기에 한정되지 않는다. 다른 실시예들의 광학 장치들은 두 개의 광원들(예를 들면, 제1 광원(110)과 제2 광원(120), 또는 제3 광원(110') 및 제2 광원 120') 또는 4개 이상의 광원들을 포함한다. 기본적으로, 적어도 두 개의 광선은 다른 방향들로부터 동적 스위치(130)에 충돌하고 동일한 소정의 위치(D)로 안내된다면 실시예는 발명의 청구된 범위 내에 속한다.

도 12는 본 발명의 제11 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 도 2 및 도 12를 참조하도록 한다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치(100)를 포함하고, 광학 장치(100)는 상술한 제1 이미지 센싱 장치(160), 상술한 제2 이미지 센싱 장치(170), 제3 이미지 센싱 장치(160'), 제4 이미지 센싱 장치(170'), 상술한 동적 스위치(130), 및 상술한 광학 모듈(210)을 포함한다. 본 실시예의 광학 모듈(210)은 제1 이미지(162) 및 제2 이미지(172)를 소정의 위치(D)로부터 다른 광로에 따라 동적 스위치(130)로 각각 안내하고, 또한 제3 이미지(162') 및 제4 이미지(172')를 소정의 위치(D)로부터 다른 광로에 따라 동적 스위치(130)로 각각 안내하기 위해 구성된다. 나아가, 제1 이미지(162)의 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 광로(P3)는 제3 이미지(162')의 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 광로(P3')와 동일하고, 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제2 이미지(172)의 광로(P4)는 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제4 이미지(172')의 광로(P4')와 동일하다.

본 실시예에서, 반사부(216)는 소정의 위치(D)의 제1 이미지(162)와 제3 이미지(162')를 프리즘(214)으로 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(214)은 반사부(216)로부터 반사부(212)로 오는 제1 이미지(162)와 제3 이미지(162')를 탐지하고 제1 이미지(162)와 제3 이미지(162')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 또한 반사부(212)는 프리즘(214)으로부터 동적 스위치(130)로 오는 제1 이미지(162) 및 제3 이미지(162')를 반사하기 위해 구성된다. 나아가, 반사부(226)는 소정의 위치(D)의 제2 이미지(172)와 제4 이미지(172')를 프리즘(224)으로 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(224)은 반사부(226)로부터 반사부(222)로 오는 제2 이미지(172)와 제4 이미지(172')를 탐지하고 제2 이미지(172)와 제4 이미지(172')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 또한 반사부(222)는 프리즘(224)로부터 동적 스위치(130)로 오는 제2 이미지(172)와 제4 이미지(172')를 반사하기 위해 구성된다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에서, 광학 장치(100)는 카메라일 수 있고, 또한 소정의 위치(D)는 카메라의 목표 면이다. 제1 단계에서, 제1 이미지 센싱 장치(160)와 제4 이미지 센싱 장치(170')는 켜지고 제2 이미지 센싱 장치(170)과 제3 이미지 센싱 장치(160')는 꺼진다. 한편, 동적 스위치의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있다. 따라서, 제1 이미지(162)는 반사부(216), 프리즘(214), 및 반사부(212)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)로 안내된다. 이후 동적 스위치(130)는 제1 이미지(162)를 제1 이미지 센싱 장치(160)에 반사한다. 제4 이미지(172')는 반사부(226), 프리즘(224), 및 반사부(222)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)로 안내되고, 이후 동적 스위치(130)는 제4 이미지(172')를 제4 이미지 센싱 장치(170')로 반사한다. 제1 이미지 센싱 장치(160) 및 제4 이미지 센싱 장치(170')가 꺼지는 동안 제2 단계에서, 제2 이미지 센싱 장치(170)와 제3 이미지 센싱 장치(160')는 켜지고 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서, 제2 이미지(172)는 반사부(226), 프리즘(224), 및 반사부(222)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)로 안내되고, 이후 동적 스위치(130)는 제2 이미지(172)를 제2 이미지 센싱 장치(170)로 반사한다. 제3 이미지(162')는 반사부(216), 프리즘(214), 및 반사부(212)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)으로 안내되고, 이후 동적 스위치(130)는 제3 이미지(162')를 제3 이미지 센싱 장치(160')로 반사한다.

이와 같은 구성에 따라, 도 12의 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각의 스위칭에 의해 다른 단계들에서 다른 이미지들을 탐지할 수 있다. 다시 말해, 다른 이미지 센싱 장치들은 하나의 장치에 통합될 수 있다. 나아가, 제1 이미지 센싱 장치(160)와 제2 이미지 센싱 장치(170)는 다른 방향으로부터 소정의 위치(D)의 제1 이미지(162)와 제2 이미지(172)를 각각 탐지하고, 또한 제3 이미지 센싱 장치(160')과 제4 이미지 센싱 장치(170')는 다른 방향으로부터 소정의 위치(D)의 제3 이미지(162')와 제4 이미지(172')를 각각 탐지하기 때문에, 광학 장치(100)은 다른 구성요소의 부가 및 넓은 장소적 공간의 차지함이 없이 다양한 방향으로부터 이미지를 탐지할 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 크기는 광학 시스템의 다양한 기능들이 적용될 수 있음에도 줄어들 수 있다. 제11 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제10 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 12에는 4개의 이미지 센싱 장치가 있지만, 이미지 센싱 장치의 수는 여기에 한정되지 않는다. 다른 실시예들에서 광학 장치는 두 개의 이미지 센싱 장치들(예를 들면, 제1 이미지 센싱 장치들(160)과 제2 이미지 센싱 장치들(170), 또는 제3 이미지 센싱 장치들(160') 및 제4 이미지 센싱 장치들(170')) 또는 4개 이상의 이미지 센싱 장치들을 포함할 수 있다. 기본적으로, 동일한 소정의 위치의 적어도 두 개의 이미지들이 다른 방향들로부터 동적 스위치(130)로 전파되고 다른 이미지 센싱 장치들로 안내된다면 실시예는 발명의 청구된 범위에 속한다.

도 13은 본 발명의 제12 실시예에 따른 광학 시스템의 개략도이다. 도 2 및 13을 참조하도록 한다. 본 실시예에서, 광학 시스템은 광학 장치(100)를 포함하고, 광학 장치(100)는 상술한 제1 광원(180), 상술한 제1 이미지 센싱 장치(190), 제2 광원(180'), 제2 이미지 센싱 장치(190'), 상술한 동적 스위치(130), 및 상술한 광학 모듈(210)을 포함한다. 제1 광원(180)은 제1 광선(182)을 제공하기 위해 구성되고, 또한 제2 광원(180')은 제2 광선(182')을 제공하기 위해 구성된다. 본 실시예에서 광학 모듈(210)은 동적 스위치(130)에 의해 반사된 제1 광선(182)을 소정의 위치(D)로 안내하고, 제1 이미지(192)를 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로 다른 광로에 따라 각각 안내하고, 추가로 동적 스위치(130)에 의해 반사된 제2 광선(182')을 소정의 위치(D)로 안내하고, 또한 제2 이미지(192')를 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로 다른 광로에 따라 각각 안내하기 위해 구성된다. 나아가, 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제1 광선(182)의 광로(P5)는 동적 스위치(130)로부터 소정의 위치(D)로의 제2 광선(182')의 광로(P5')와 동일하고, 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제1 이미지(192)의 광로(P6)는 소정의 위치(D)로부터 동적 스위치(130)로의 제2 이미지(192')의 광로(P6)와 동일하다.

본 실시예에서, 반사부(212)는 동적 스위치(130)로부터 프리즘(214)으로 오는 제1 광선(182)과 제2 광선(182')을 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(214)은 반사부(212)로부터 반사부(216)로 오는 제1 광선(182)과 제2 광선(182')을 탐지하고 제1 광선(182)과 제2 광선(182')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 반사부(216)는 프리즘(214)으로부터 소정의 위치(D)로 오는 제1 광선(182)과 제2 광선(182')을 반사하기 위해 구성된다. 나아가, 반사부(226)는 소정의 위치(D)의 제1 이미지(192)와 제2 이미지(192')를 프리즘(224)으로 반사하기 위해 구성되고, 프리즘(224)은 반사부(226)로부터 반사부(222)로 오는 제1 이미지(192)와 제2 이미지(192')를 탐지하고 제1 이미지(192)와 제2 이미지(192')의 광로 길이를 조정하기 위해 구성되고, 또한 반사부(222)는 프리즘(224)으로부터 동적 스위치(130)로 오는 제1 이미지(192)와 제2 이미지(192')를 반사하기 위해 구성된다.

더욱 구체적으로, 본 실시예에서, 광학 장치(100)는 프로젝터/카메라 어셈블리일 수 있고, 또한 소정의 위치(D)는 프로젝터의 투영 면과 카메라의 목표 면이다. 제1 단계에서, 제1 광원(180)과 제2 이미지 센싱 장치(190')는 켜지고 제1 이미지 센싱 장치(190)와 제2 광원(180')은 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제1 경사각(θ1)에 있다. 따라서, 제1 광원(180)은 동적 스위치(130)로 제1 광선(182)을 제공하고 반사부(212), 프리즘(214), 및 반사부(216)를 순차적으로 통해 소정의 위치(D)로 안내된다. 제2 이미지(192')는 반사부(222), 프리즘(224), 및 반사부(226)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)로 안내되고, 또한 이후 동적 스위치(130)는 제2 이미지(192')를 제2 이미지 센싱 장치(190')로 반사한다. 제2 단계에서, 제1 이미지 센싱 장치(190)와 제2 광원(180')은 켜지고 제1 광원(180)과 제2 이미지 센싱 장치(190')는 꺼진다. 한편, 동적 스위치(130)의 거울(132)은 제2 경사각(θ2)에 있다. 따라서, 제2 광원(180')은 제2 광선(182')을 동적 스위치(130)로 제공하고 반사부(212), 프리즘(214), 및 반사부(216)를 순차적으로 통해 소정의 위치(D)로 안내된다. 제1 이미지(192)는 반사부(222), 프리즘(224), 및 반사부(226)를 순차적으로 통해 동적 스위치(130)로 안내되고, 또한 이후 동적 스위치(130)는 제1 이미지(192)를 제1 이미지 센싱 장치(190)로 반사한다.

이와 같은 구성에 따라, 도 13의 광학 장치(100)는 동적 스위치(130)의 거울(132)의 경사각을 스위칭함에 따라 투영 기능과 이미지 센싱 기능을 제공할 수 있다. 다시 말해, 프로젝션들과 카메라들은 다른 구성요소의 부가와 넓은 공간적 장소의 차지함이 없이 하나의 장치에 통합될 수 있다. 따라서, 광학 시스템의 전체 크기는 광학 시스템의 다양한 기능이 적용됨에도 줄어들 수 있다. 나아가, 동적 스위치(130)는 거울(132)의 경사각을 개별적으로 조절할 수 있고 이에 따라 제1 광선(182)과 제2 광선(182')의 강도 또는 무늬를 조정할 수 있고, 또한 조정되는 세부사항은 상술한 바와 동일하다. 제13 실시예의 다른 관련있는 구조적 세부사항은 제10 실시예와 모두 동일하고, 그러므로, 이와 관련된 설명은 이하에서 반복하지 않을 것이다.

도 13에 두 개의 광원과 두 개의 이미지 센싱 장치가 있으나, 광원과 이미지 센싱 장치의 수는 여기에 한정되지 않는다. 다른 실시예에서 광학 장치는 하나의 광원과 하나의 이미지 센싱 장치(예를 들면, 제1 광원(180)과 제1 이미지 센싱 장치(190), 또는 제2 광원(180')과 제2 이미지 센싱 장치(190')) 또는 두 개 이상의 광원들과 이미지 센싱 장치들을 포함할 수 있다. 기본적으로, 동적 스위치(130)가 이미지를 소정의 위치로부터 이미지 센싱 장치로 안내하고 광선을 광원으로부터 소정의 위치로 다른 방향에 따라 안내한다면 실시예는 발명의 청구된 범위에 속한다.

본 발명은 특정의 실시예들에 관해 매우 구체적으로 기술되었으나, 다른 실시예들이 가능하다. 따라서, 부가된 청구항들의 사상 및 범위는 여기에 포함된 실시예들의 기술에 한정되지 않아야 한다.

다양한 수정 및 변형이 발명의 범위 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 본 발명의 구조에서 수행될 수 있다는 것은 기술의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 상술한 바를 고려하면, 본 발명은 다음의 청구범위의 범위에 속하는 발명의 수정 및 변형을 포함하는 것으로 해석된다.

100 : 광학 장치
110, 180 : 제1 광원
110' : 제3 광원
112, 182 : 제1 광선
112' : 제3 광선
120, 180' : 제2 광원
120' : 제4 광원
122, 182' : 제2 광선
122' : 제4 광선
130 : 동적 스위치
132 : 거울
140 : 제1 반사부
145 : 제2 반사부
150 : 프리즘 그룹
152 : 제1 프리즘
154 : 제2 프리즘
155 : 측부
160, 190 : 제1 이미지 센싱 장치
160' : 제3 이미지 센싱 장치
162, 192 : 제1 이미지
162' : 제3 이미지
170, 190' : 제2 이미지 센싱 장치
170' : 제4 이미지 센싱 장치
172, 192' : 제2 이미지
172' : 제4 이미지
214, 224 : 프리즘
212, 216, 222. 226: 반사부
300 : 이미지 센싱 장치
900 : 면

Claims

하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템이고,
상기 광학 장치는
제1 광선을 제공하기 위한 제1 광원;
제2 광선을 제공하기 위한 제2 광원;
어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함하고, 각각의 상기 거울은 제1 경사각 및 제2 경사각을 갖는 동적 스위치; 및
상기 동적 스위치에 의해 반사된 상기 제1 광선 및 상기 제2 광선을 다른 광로에 따라 소정의 위치로 각각 안내하는 광학 모듈;을 포함하고,
상기 제1 광선 및 상기 제2 광선이 다른 방향으로부터 상기 동적 스위치에 충돌하고, 상기 거울이 상기 제1 경사각에 있을 때 상기 동적 스위치가 상기 제1 광선을 상기 소정의 위치로 반사하고, 상기 거울이 제2 경사각에 있을 때 상기 제2 광선을 상기 소정의 위치로 반사하는 것인,
광학 시스템.
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제1항에 있어서, 상기 광학 장치가
제3 광선을 제공하기 위한 제3 광원; 및
제4 광선을 제공하기 위한 제4 광원;을 추가로 포함하고,
상기 제3 광선 및 상기 제4 광선이 다른 방향으로부터 상기 동적 스위치에 충돌하고, 상기 광학 모듈이 추가로 상기 동적 스위치에 의하여 반사된 상기 제3 광선 및 상기 제4 광선을 다른 광로에 따라 상기 소정의 위치로 각각 안내하기 위한 것임을 특징으로 하는 광학 시스템.
제1항에 있어서,
상기 광학 장치의 수가 복수이고, 상기 광학 장치의 상기 제1 광선이 다른 광로에 따라 상기 소정의 위치에 충돌하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템이고,
상기 광학 장치는
제1 이미지 센싱 장치;
제2 이미지 센싱 장치;
어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함하고, 각각의 상기 거울은 제1 경사각 및 제2 경사각을 갖는 동적 스위치;및
상기 제1 이미지와 상기 제2 이미지를 소정의 위치로부터 상기 동적 스위치로 다른 광로에 따라 각각 안내하기 위한 광학 모듈;을 포함하고,
상기 거울이 상기 제1 경사각에 있을 때 상기 동적 스위치는 제1 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 제1 이미지 센싱 장치로 반사하고, 상기 거울이 상기 제2 경사각에 있을 때 제2 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 제2 이미지 센싱 장치로 반사하는 것인 광학 시스템.
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제8항에 있어서, 상기 광학 장치가
제3 이미지 센싱 장치; 및
제4 이미지 센싱 장치;를 추가로 포함하고,
상기 광학 모듈이 추가로 제3 이미지 및 제4 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 동적 스위치로 다른 광로에 따라 각각 안내하기 위한 것이고, 상기 동적 스위치가 추가로 상기 제3 이미지와 상기 제4 이미지를 상기 제3 이미지 센싱 장치 및 상기 제4 이미지 센싱 장치로 각각 반사하기 위한 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
제8항에 있어서,
상기 광학 장치의 수가 복수이고, 상기 광학 장치의 상기 동적 스위치가 상기 제1 이미지를 상기 소정의 위치로부터 다른 광로에 따라 반사하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
하나 이상의 광학 장치를 포함하는 광학 시스템이고,
상기 광학 장치는
제1 광선을 제공하기 위한 제1 광원;
제1 이미지 센싱 장치;
어레이 방식으로 배열된 다수의 거울을 포함하고, 각각의 상기 거울은 제1 경사각과 제2 경사각을 갖는 동적 스위치; 및
상기 동적 스위치에 의해 반사된 상기 제1 광선을 소정의 위치로 안내하고, 상기 제1 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 동적 스위치로 다른 광로에 따라 안내하기 위한 광학 모듈;을 포함하고,
상기 제1 광선은 상기 동적 스위치에 충돌하고 상기 거울이 상기 제1 경사각에 있을 때 상기 동적 스위치는 상기 제1 광선을 소정의 위치로 반사하고, 상기 거울이 제2 경사각에 있을 때 상기 동적 스위치는 제1 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 제1 이미지 센싱 장치로 반사하는 것인 광학 시스템.
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제15항에 있어서, 상기 광학 장치가
제2 광선을 제공하기 위한 제2 광원; 및
제2 이미지 센싱 장치;를 추가로 포함하고,
상기 광학 모듈이 추가로 상기 동적 스위치에 의해 반사된 제2 광선을 상기 소정의 위치로 안내하고, 제2 이미지를 상기 소정의 위치로부터 상기 동적 스위치로 다른 광로에 따라 안내하기 위한 것을 특징으로 하는 광학 시스템.
제15항에 있어서,
상기 광학 장치의 수는 복수이고, 상기 광학 장치의 상기 제1 광선이 다른 광로에 따라 상기 소정의 위치에 충돌하는 것을 특징으로 하는 광학 시스템.