KR102549734B1 - 복수의 마이크로 광학계로 구성되는 투영 장치, 및 자동차 헤드램프용 광 모듈 - Google Patents

복수의 마이크로 광학계로 구성되는 투영 장치, 및 자동차 헤드램프용 광 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 헤드램프의 광 모듈(1)을 위한 투영 장치(2)에 관한 것이며, 상기 투영 장치는 매트릭스형으로 배치된 복수의 마이크로 광학계(3)로 형성되고, 각각의 마이크로 광학계(3)는 하나의 입사 마이크로 광학 요소(30)와, 이 입사 마이크로 광학 요소(30)에 할당되는 하나의 출사 마이크로 광학 요소(31)와, 하나의 마이크로 조리개(32)를 포함하며, 모든 입사 마이크로 광학 요소(30)는 하나의 입사 광학 요소(4)를 형성하고, 모든 출사 마이크로 광학 요소(31)는 하나의 출사 광학 요소(5)를 형성하며, 마이크로 조리개(32)들은 하나의 조리개 장치(6)를 형성하고, 조리개 장치(6)는 투영 장치(2)의 주 방사 방향(Z)에 대해 실질적으로 직각인 하나의 평면에 배치되고, 입사 광학 요소(4), 출사 광학 요소(5) 및 조리개 장치(6)는 상호 간에 실질적으로 평행한 평면들에 배치되며, 마이크로 광학계(3)들 전체는 적어도 2개의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)으로 분할되며, 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 마이크로 광학계(3)들의 마이크로 조리개(32)들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장(λG1, λG2, λG3)을 갖는 광을 통해 선명하게 매핑될 수 있으며, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들의 경우 기설정된 광파장 범위들은 서로 상이하다.

Description

복수의 마이크로 광학계로 구성되는 투영 장치, 및 자동차 헤드램프용 광 모듈
본 발명은 자동차 헤드램프의 광 모듈을 위한 투영 장치에 관한 것이며, 상기 투영 장치는 매트릭스형으로 배치된 복수의 마이크로 광학계(micro optical system)로 형성되고, 각각의 마이크로 광학계는 하나의 입사 마이크로 광학 요소(incidence micro-optical element)와, 이 입사 마이크로 광학 요소에 할당되는 하나의 출사 마이크로 광학 요소(exit micro-optical element)와, 입사 마이크로 광학 요소와 출사 마이크로 광학 요소 사이에 배치되는 하나의 마이크로 조리개(micro diaphragm)를 포함하며, 모든 입사 마이크로 광학 요소는 하나의 입사 광학 요소를 형성하고, 모든 출사 마이크로 광학 요소는 하나의 출사 광학 요소를 형성하며, 마이크로 조리개들은 하나의 조리개 장치(diaphragm device)를 형성하고, 조리개 장치는 투영 장치의 주 방사 방향에 대해 실질적으로 직각인 하나의 평면에 배치되고, 입사 광학 요소, 출사 광학 요소 및 조리개 장치는 상호 간에 실질적으로 평행한 평면들에 배치된다.
더 나아가, 본 발명은 적어도 하나의 상기 투영 장치를 포함하는 광 모듈에 관한 것이다.
전술한 유형의 투영 장치들, 및 상기 투영 장치들을 포함한 광 모듈들은 종래 기술로부터 공지되어 있다.
본원 출원인의 국제 출원 WO 2015/058227 A1호는, 개별 투영 시스템들-투영 장치들-이 병렬되어 있는 마이크로 투영 광 모듈을 개시하고 있다. 각각의 투영 시스템에 의해, 전체 광 분포, 예컨대 로우빔 광 분포의 선명한 매핑이 생성된다. 이 경우, 투영 시스템들을 형성하는 단일의 마이크로 광학계의 치수 설계(dimensioning)는 약 555㎚의 파장을 위해, 다시 말해 녹색 색상 범위를 위해 적합하게 수행된다. 상기 범위는 선명하게 매핑되고, 그에 반해 모든 다른 파장 범위는 색 수차(chromatic aberration)로 인해 선명하지 않게 매핑된다. 이는, 로우빔 광 분포의 경우, 예컨대 명암 경계가 보라색 줄무늬(violet color fringe)를 유지하게 한다. 색 줄무늬(color fringe)의 색상은 상기 투영 시스템의 경우 단지 출사 마이크로 광학 요소의 위치의 변경을 통한 투영 시스템들의 의도적인 탈집속(conscious defocusing)을 통해서만 설정된다. 그러나 이는 예컨대 로우빔 광 분포와 부분 하이빔 광 분포 사이에 육안으로 매우 확실하게 볼 수 있는 큰 간극이 발생하게 하거나(빔 조리개의 방향으로 렌즈의 탈집속의 경우), 또는 색 줄무늬가 훨씬 더 청색이 되게 한다(빔 조리개(조리개 장치)로부터 이격되는 방향으로 렌즈의 탈집속의 경우). 예컨대 색지움 렌즈(achromatic lens)들과 같은 또 다른 해결책들은, 특정한 재료 조합을 요구하기 때문에, 제조 시 너무 복잡하고 너무 고가이다.
그러므로 본 발명의 과제는, 종래 기술의 단점들을 해소하며, 그리고 색 줄무늬를 보상하는 투영 장치 및 광 모듈을 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 전술한 유형의 투영 장치에 의해, 본 발명에 따라서, 마이크로 광학계들 전체가 적어도 2개의 마이크로 광학계 그룹으로 분할되고, 각각의 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 광학계들의 마이크로 조리개들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장을 갖는 광을 통해 선명하게 매핑될 수 있으며, 상이한 마이크로 광학계 그룹들의 경우 기설정된 광파장 범위들은 서로 상이하고 바람직하게는 서로 중첩되지 않는 것을 통해 해결된다.
이로써, 각각의 마이크로 광학계 그룹에는 하나의 광파장, 바람직하게는 정확히 하나의 광파장이 할당된다. 따라서, 각각의 마이크로 광학계 그룹은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 광파장을, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 특징으로 한다. 더 나아가, 이는, 마이크로 광학계 그룹들 중 하나가 단지 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 갖는 광만을 집속시킨다고 말할 수 있다. 타측 마이크로 광학계 그룹들은 상기 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 광파장, 바람직하게는 기설정된 광파장을 갖는 광과 관련하여 탈집속된다.
투영 장치에 의해 생성되는 광 분포들은, 복수의 마이크로 광 분포-개별 마이크로 광학계들을 통해 형성되는 광 분포들-의 중첩으로서 형성된다. 또한, 각각의 마이크로 광학계 그룹은 하나의 부분 광 분포를 형성하도록 구성된다. 부분 광 분포들은, 상응하는 마이크로 광학계 그룹에 속하는 마이크로 광학계들에 의해 형성되는 마이크로 광 분포들의 중첩들이다. 또한, 광 분포 내지 전체 광 분포는 개별 마이크로 광학계 그룹들의 부분 광 분포들의 중첩이다.
기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 기설정된 광파장을 갖는 광에 마이크로 조리개들, 예컨대 이들 마이크로 조리개의 광학적으로 유효한 에지부들을 전술한 것처럼 선명하게 매핑하는 것을 통해, 광 패턴에서는 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함하는 마이크로 명암 전이부들 내지 경계들이 발생한다. 마이크로 명암 전이부들 내지 경계들의 중첩을 통해 색 줄무늬들은 광 패턴에서 마찬가지로 중첩되며, 그럼으로써 색 줄무늬의 색상이 전체적인 광 분포 내지 전체 광 분포에 매칭되는 색상 보상 효과(color compensation effect)가 달성되게 된다. 바람직하게는, 기설정된 광파장 범위들, 특히 기설정된 광파장들은, 백색 줄무늬가 형성되는 방식으로 선택된다.
따라서, 색 보상은, 색지움(achromat), 출사 마이크로 광학 요소들의 특별한 포지셔닝, 추가 공정 단계 또는 추가 부품들 없이 가능해진다.
더 나아가, 바람직하게는, 각각의 마이크로 광학계 내에서 마이크로 조리개는 출사 마이크로 광학 요소로부터 소정의 이격 간격만큼 이격되어 있을 수 있고, 이격 간격은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장에 따라 결정되고 동일한 마이크로 광학계 그룹의 안쪽에서는 실질적으로 동일하고, 상이한 마이크로 광학계 그룹들에서의 마이크로 광학계들의 경우 이격 간격들은 서로 상이하다.
이는, 동일한 마이크로 광학계 그룹의 안쪽에서 마이크로 조리개들이 각각의 출사 마이크로 광학 요소들로부터 동일한 이격 간격만큼 이격되어 있을 수 있고, 상기 이격 간격은 상기 마이크로 광학계 그룹에 할당되는 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 적어도 하나의 기설정된 광파장에 따라 선택된다는 것을 의미한다. 이 경우, 2개 내지 그 이상의 상이한 마이크로 광학계 그룹에서의 마이크로 광학계들은 자신들의 마이크로 조리개들과 각각의 출사 마이크로 광학 요소들 사이에 2개 내지 그 이상의 상이한 이격 간격을 보유할 수 있다. 각각의 마이크로 광학계 그룹은, 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 갖는 광에 마이크로 조리개를 선명하게 매핑하도록 구성될 수 있다.
또한, 적합하게는, 상이한 마이크로 광학계 그룹들에서 이격 간격들 간의 차이는 약 0.01㎜ 내지 약 0.12㎜, 바람직하게는 약 0.01㎜ 내지 약 0.06㎜, 특히 약 0.01㎜ 내지 약 0.03㎜일 수 있고, 출사 마이크로 광학 요소들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장 및 자신들의 지름에 따라서 결정되는 초점 거리(focal distance)-초점과 광 입사면 사이의 이격 간격-를 보유한다.
예컨대 출사 마이크로 광학 요소들은 녹색광을 위해 적합하게 구성될 수 있다. 출사 마이크로 광학 요소들이 예컨대 약 2㎜의 렌즈 지름을 갖는 평면-볼록 렌즈들로서 형성된다면, 상기 출사 마이크로 광학 요소들은 약 555㎚의 광파장을 갖는 광("녹색광")을 위해 약 0.7㎜의 초점 거리("녹색 초점")를 보유할 수 있다(도면 설명에서의 실례 참조).
이와 관련하여 주지할 사항은, 하나의 마이크로 광학계 그룹 내 마이크로 조리개들의 위치가 상기 마이크로 광학계 그룹에 할당되는 기설정된 광파장 범위에, 바람직하게는 하나의 광파장에 맞춰 조정될 수 있다는 점이다. 예컨대 마이크로 광학계 그룹이 (약 490㎚ 내지 약 575㎚의 광파장들, 요컨대 λ: 490 ~ 575㎚, 특히 λ: 555㎚의 광파장들을 갖는 스펙트럼의 녹색 범위에 있는) 녹색광을 위해 마이크로 조리개들을 매핑해야 한다면, 상기 파장들을 위한 중간 패턴 평면의 위치가 결정되고, 그에 뒤이어 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 조리개들은 녹색 중간 패턴 평면에, 또는 출사 마이크로 광학 요소의 광학 축과 녹색 빔들의 교차점에 포지셔닝된다. 이 경우, 마이크로 조리개들은, 출사 마이크로 광학 요소들로부터, 녹색광에 맞춰 조정되고 그에 따라 상응하는 광파장과 관계가 있는 소정의 이격 간격을 보유한다.
동일한 마이크로 광학계 그룹 안쪽의 광학적으로 유효한 에지부들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 광, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 갖는 광에 의해 선명하게 매핑될 수 있다. 다시 말하면, 광학적으료 유효한 에지부들을 통해 생성되는 명암 전이부(전이부들), 예컨대 명암 경계(경계들)는 상응하는 색상의 색 줄무늬를 포함한다.
바람직하게는, 각각의 마이크로 광학계의 출사 마이크로 광학 요소는 기설정된 곡률(curvature)을 갖는 광 출사면을 포함할 수 있고, 기설정된 곡률(기설정된 곡률의 값)은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장에 따라서, 바람직하게는 기설정된 광파장들 중 하나에 따라서 결정되며, 그리고 동일한 마이크로 광학계 그룹의 안쪽에서는 실질적으로 동일하고, 상이한 마이크로 광학계 그룹들에서의 마이크로 광학계들의 경우 기설정된 곡률들은 서로 상이하다.
또한, 각각의 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 조리개들 중 적어도 일부분은, 실질적으로 수평인(비대칭 상승부를 포함하거나 포함하지 않는) 하나의 마이크로 명암 경계를 매핑하도록 형성되는 광학적으로 유효한 에지부들을 포함할 수 있다.
이 경우, 또 다른 장점들은, 상이한 마이크로 광학계 그룹들의 경우 마이크로 명암 경계들이 상이한 광파장들을 갖는 광을 통해 선명하게 매핑될 수 있을 때 제공될 수 있다.
자동차 헤드램프 내에 마이크로 광학계 그룹을 수용하는 것과 관련하여, 유용하게는, 상이한 마이크로 광학계 그룹들은 서로 분리되어 형성될 수 있고 바람직하게는 상호 간에 이격되어 있을 수 있다.
또한, 바람직하게는, 각각의 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 조리개들은 하나의 마이크로 조리개 그룹으로 통합될 수 있고 마이크로 조리개 그룹들은 동일하게 형성될 수 있고, 바람직하게는 각각의 마이크로 조리개는 하나의 관통구를 포함한 광 비투과성 재료 소재의 소형 판(small plate)으로서 형성되며, 특히 각각의 마이크로 조리개는 주 방사 방향을 따라서 예컨대 약 0.01㎜ 내지 약 0.12㎜, 바람직하게는 약 0.06㎜의 유한한 두께를 보유한다.
더 나아가, 전술한 과제는, 적어도 하나의 본 발명에 따른 투영 장치를 포함하는 광 모듈에 의해 해결되고, 상기 광 모듈은 그 외에도 하나의 광원을 포함하며, 투영 장치는 광 방사 방향에서 광원의 하류에 배치되고, 그리고 광원에 의해 생성되는 실질적으로 전체적인 전체 광은, 광 모듈의 전방 영역 내에, 하나의 명암 경계를 갖는 하나의 광 분포의 형태로 투영되며, 광 분포는 각각 하나의 부분 명암 경계를 가지면서 상호 간에 중첩되는 복수의 부분 광 분포로 형성되고, 각각의 부분 광 분포는 정확히 하나의 마이크로 광학계 그룹을 통해 형성된다.
또한, 각각의 부분 명암 경계는 하나의 기설정된 색상의 하나의 색 줄무늬를 포함할 수 있고 상이한 부분 명암 경계들은 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함할 수 있다.
유용하게는, 부분 명암 경계들 및 명암 경계는 실질적으로 직선으로, 예컨대 수평으로, 또는 수직으로 연장될 수 있거나, 또는 비대칭 상승부를 포함할 수 있고, 각각의 색상은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 광파장, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장에 상응한다.
실무에서 적합한 것으로서 입증된 실시형태의 경우, 광원은 시준 광을 생성하도록 구성될 수 있다.
더 나아가, 바람직하게는, 광원은 하나의 광 시준 광학 요소와, 이 광 시준 광학 요소의 상류에 배치되고 바람직하게는 반도체를 기반으로 하는 하나의 조명 요소, 예컨대 LED 광원을 포함할 수 있고, 광 시준 광학 요소는 예컨대 시준기(collimator)이거나, 또는 광 시준 보조 광학 요소이거나, 또는 TIR 렌즈이다.
또한, 광원은 적어도 2개의 광 방출 영역을 포함할 수 있고, 각각의 개별 광 방출 영역은 광원의 타측 광 방출 영역들로부터 독립적으로 제어될 수 있으며, 예컨대 활성화되고 비활성화될 수 있으며, 그리고 각각의 광 방출 영역에는, 각각의 광 방출 영역에 의해 생성되는 광이 직접적으로 그리고 단지 상기 광 방출 영역에 할당된 마이크로 광학계 그룹에만 부딪치는 방식으로, 적어도 하나, 바람직하게는 정확히 하나의 마이크로 광학계 그룹이 할당된다. 그렇게 하여, 명암 경계의 색 줄무늬의 색상의 동적 설정, 다시 말하면 광 모듈의 작동 중 상기 색상의 설정이 가능해진다.
본 발명은 또 다른 장점들과 함께 하기에서 도면에 도시되어 있는 예시의 실시형태들에 근거하여 보다 더 상세하게 설명된다.
도 1은 복수의 마이크로 광학계로 구성되는 하나의 투영 장치를 포함하는 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 1a는 도 1의 마이크로 광학계들 중 하나를 도시한 분해도이다.
도 1b는 도 1a의 마이크로 광학계의 절단면 A-A를 따라 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 상이하게 이격되어 있는 마이크로 조리개들 및 출사 마이크로 광학 요소들을 포함하는 마이크로 광학계 그룹들을 도시한 도면이다.
도 4는 유한한 두께를 갖는 하나의 마이크로 조리개를 포함한 하나의 마이크로 광학계를 도시한 도면이다.
도 5는 출사 마이크로 광학 요소들의 상이한 곡률로 만곡된 광 출사면들을 포함한 마이크로 광학계 그룹들을 도시한 도면이다.
도 6은 마이크로 조리개들 및 마이크로 광 분포들의 다양한 형태들을 도시한 도면이다.
도 7은 하나의 비대칭 명암 경계를 포함하는 로우빔 광 분포를 도시한 도면이다.
도면들은 본 발명의 설명을 위해 도움이 될 수 있는 구성요소들만이 도시되어 있는 개략도들이다. 통상의 기술자라면, 자동차 헤드램프를 위한 투영 장치 및 광 모듈이 설정 및 조정 장치들, 전기 공급 수단들 등과 같은 여기서는 도시되지 않은 다수의 또 다른 구성요소를 포함할 수 있다는 점을 즉시 알 수 있을 것이다.
가독성의 간소화를 위해, 그리고 유용할 수 있는 부분에서, 도면들에는 기준 축들이 부여된다. 이런 기준 축들은 자동차 내에서 발명 대상의 기술적으로 정확한 장착 위치에 관련되며, 그리고 자동차와 관련한 좌표계를 나타낸다.
더 나아가, 분명하게는, "수평으로", "수직으로", "위쪽에", "아래쪽에" 등과 같은 방향 관련 용어들이 본 발명과 관련하여 상대적인 의미로 해석되어야 하며, 그리고 자동차 내 발명 대상의 전술한 기술적으로 정확한 장착 위치에 관련되는 것이거나, 또는 광 패턴에서, 또는 교통 공간에서 방사되는 광 분포의 관례적인 정렬에 관련되는 것이어야 한다.
따라서, 기준축들 및 방향 관련 용어들 모두는 제한하는 것으로 해석되지 않는다.
도 1에는, 본 발명에 따른 광 모듈에 상응할 수 있는, 자동차 헤드램프용 조명 장치(1)가 도시되어 있다. 조명 장치(1)는, 매트릭스형으로 배치되는 복수의 마이크로 광학계(3)로 형성되는 하나의 투영 장치(2)를 포함하고, 각각의 마이크로 광학계(3)는 하나의 입사 마이크로 광학 요소(30), 이 입사 마이크로 광학 요소(30)에 할당되는 하나의 출사 마이크로 광학 요소(31), 및 입사 마이크로 광학 요소(30)와 출사 마이크로 광학 요소(31) 사이에 배치되는 하나의 마이크로 조리개(32)를 포함한다. 도 1에서는, 마이크로 광학계(3)들의 매트릭스형 배치가 주 방사 방향(Z)에 대해 실질적으로 직각인 2개의 방향(X(수평 방향) 및 Y(수직 방향))으로 연장되는 점이 확인된다. 도 1, 도 1a 및 도 1b에 도시된 좌표계는, 앞에서 기재한 것처럼, 조명 장치(1)의 관례적인 장착 위치에서 상기 조명 장치(1)에 관련된다.
조명 장치(1)에 의해서는, (예컨대 도 6에서와 같은) 복수의 마이크로 광 분포-개별 마이크로 광학계들을 통해 형성되는 광 분포들-의 중첩으로서 형성되는 광 분포들이 생성될 수 있다. 도 7에는, 비대칭 상승부(80)를 포함한 하나의 명암 경계를 포함하는 로우빔 광 분포(8)로서 형성되는 상기 광 분포가 예시로서 도시되어 있다. 마이크로 광학계들이 특정한 마이크로 광학계 그룹들(하기 및 상기 설명 참조)로 통합된다면, 각각의 마이크로 광학계 그룹은 하나의 부분 광 분포를 형성하도록 구성된다. 부분 광 분포들은 마찬가지로 복수의 마이크로 광 분포들의 중첩들이다. 광 분포 내지 전체 광 분포는 부분 광 분포들의 중첩이다.
바람직하게는 각각의 마이크로 광학계(3)는 정확히 하나의 입사 마이크로 광학 요소(30), 정확히 하나의 출사 마이크로 광학 요소(31) 및 정확히 하나의 마이크로 조리개(32)로 구성된다(도 1a). 이 경우, 모든 입사 마이크로 광학 요소(30)는 예컨대 일체형인 하나의 입사 광학 요소(4)를 형성한다. 이와 유사하게, 모든 출사 마이크로 광학 요소(31)는 예컨대 일체형인 하나의 출사 광학 요소(5)를 형성하며, 그리고 마이크로 조리개(32)들은 예컨대 일체형인 하나의 조리개 장치(6)를 형성한다. 따라서, 입사 광학 요소(4), 출사 광학 요소(5) 및 조리개 장치(6)는 예컨대 일체형인 하나의 투영 장치(2)를 형성한다. 그러나 전체로서 투영 장치(2)가 비일체형으로 형성되는 점도 생각해 볼 수 있다. 입사 마이크로 광학 요소(30)들, 출사 마이크로 광학 요소(31)들 및 마이크로 조리개(32)들은 예컨대 유리 또는 플라스틱으로 구성되고 바람직하게는 광 투과성인 예컨대 하나 또는 복수의 기판(40, 50, 51, 52, 60) 상에 적층될 수 있다.
조리개 장치(6)는 투영 장치(2)의 주 방사 방향(Z)에 대해 실질적으로 직각인 평면에-중간 패턴 평면(322)에- 배치된다. 따라서, 모든 마이크로 조리개(32)는 마찬가지로 중간 패턴 평면(322)에 위치한다. 입사 광학 요소(4), 출사 광학 요소(5) 및 조리개 장치(6)는 상호 간에 실질적으로 평행한 평면들에 배치된다.
도 1a에는, 도 1의 마이크로 광학계(3)들 중 하나의 확대된 분해도가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1b에는, 도 1a의 절단면 A-A의 단면도가 도시되어 있다. 기판(40, 50, 51, 52, 60)들은 본 도면에서 간소화를 위해 생략되었다. 도 1a에는, 마이크로 조리개(32)가 광학적으로 유효한 에지부(320)를 포함할 수 있다는 점이 확인된다. 마이크로 조리개(32)는 출사 마이크로 광학 요소(31)로부터 소정의 이격 간격(d)만큼 이격되어 있다. 광학적으로 유효한 에지부(320)는 마이크로 광 분포의 명암 경계-소위 마이크로 명암 경계(3200, 3201)-를 생성하도록 각각 구성되고 형성될 수 있다(도 6 참조). 이와 관련하여서는 도 6이 참조되어야 한다. 도 6에는, 마이크로 조리개(32)의 광학적으로 유효한 에지부(320a, 320b, 320c, 320d, 320e)들의 다양한 형태들, 및 이들 형태에 상응하면서 예컨대 실질적으로 수평으로 연장되는 하나의 마이크로 명암 경계(3201), 또는 비대칭 상승부를 갖는 하나의 마이크로 명암 경계(3201)를 포함할 수 있는 마이크로 광 분포들이 도시되어 있다.
하나의 마이크로 광 분포는 각각의 마이크로 광학계(3)를 통과하는 광에 의해 형성된다. 다시 말해, 바람직하게는, 각각의 마이크로 광학계(3)는 정확히 하나의 마이크로 광 분포를 형성하며, 그리고 그와 반대로 각각의 마이크로 광 분포는 바람직하게는 정확히 하나의 마이크로 광학계(3)를 통해 형성된다. 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)는 상이한 프로파일들을 포함할 수 있다. 마이크로 조리개(32)가, 도 1b에 도시된 것처럼, 여타의 경우 광 비투과성인 소형 판 내의 관통구(321, 321a, 321b, 321c, 321d, 321e)로서 형성된다면, 이런 경우에 관통구 경계로서 형성되는 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)는 폐쇄된 형태를 보유한다(도 6 역시 참조). 이 경우, 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)의 적어도 일부분은 마이크로 명암 경계(3200, 3201)를 형성하도록 구성/형성된다. 도 1a, 및 도 6에 도시된 마이크로 조리개들의 경우, 상기 일부분은 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)의 하부 부분이다.
통상의 기술자라면, 광 분포들(부분 광 분포들 및 마이크로 광 분포들)의 기하학적 형태에 관련된 기술적 특징들이 각각의 광 분포의 2차원 투영에 관련된다는 점을 즉시 확인할 수 있다. 이런 투영은, 예컨대 조명 기술 실험실에서, 일반적으로 조명 장치 또는 자동차 헤드램프의 관례적인 장착 위치에 포지셔닝된 광 모듈의 주 방사 방향에서 대해 직각으로 약 25미터 거리에 설치되어 있는 측정 스크린 상에 광 분포를 투영할 때 형성될 수 있다. 전술한 사항은 명암 경계들(부분 또는 마이크로 명암 경계)에도 그에 상응하게 적용된다.
광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)는 색 수차를 기반으로 특정한 색상 내지 특정한 파장을 갖는 광에 의해서만 선명하게 매핑된다.
예컨대 약 555㎚의 광파장을 갖는 빔들(녹색 스펙트럼 범위에 있는 광)에 대한 약 0.7㎜의 초점 거리를 보유하는 하나의 출사 마이크로 광학 요소(31)를 포함한 하나의 마이크로 광학계(3)의 경우, 상기 초점 거리만큼 출사 마이크로 광학 요소(31)로부터 이격되어 있는(이런 경우에, 이격 간격(d)은 초점 거리이다.) 마이크로 조리개(32)의 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)는, 상기 마이크로 광학계가 예컨대 반도체 기반 광원, 바람직하게는 LED 광원의 백색광으로 조사된다면, 하나의 보라색 줄무늬를 포함한 하나의 마이크로 명암 경계의 형태로 매핑된다. 색 줄무늬의 보라색은 백색광의 청색 및 적색 성분의 혼합에 기인한다. 주 방사 방향(Z)을 따라서 마이크로 조리개(32)의 변위를 통해, 이격 간격(d)은 변경된다. 그렇게 하여, 색 줄무늬의 색상 역시도 변경되는데, 그 이유는 마이크로 조리개가 출사 마이크로 광학 요소의 광학 축과 녹색 빔들(녹색 스펙트럼 범위에 있는 하나의 광파장을 갖는 광빔들)의 교차점에 더 이상 위치하는 것이 아니라, 예컨대 출사 마이크로 광학 요소의 광학 축과 적색 또는 청색 빔들(광빔들)의 교차점에 위치하기 때문이다. 다시 말해, 이격 간격(d)은 광파장(λd)에 따라서 선택될 수 있다. 이런 실례는 일반적인 요점을 형성한다. 요컨대, 투영 장치의 모든 마이크로 광학계가 동일하다면, 투영 장치에 의해 생성되는 광 분포의 명암 전이부들, 예컨대 로우빔 광 분포의 명암 경계는, 출사 마이크로 광학 요소들로부터 마이크로 조리개들의 이격 간격(d)에 따라 결정되는 하나의 색상의 하나의 색 줄무늬를 포함한다. 상기 색 줄무늬의 색상은 마이크로 조리개들이 초점 평면에 위치하지 않는 경우의 광파장들을 갖는 광의 혼합을 통해 형성된다(색 수차).
색 줄무늬의 문제에 대응하고 상기 문제를 보상하기 위해, 마이크로 광학계(3)들 전체가 적어도 2개의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)으로 분할된다. 도 1에는, 예컨대 3개의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)이 도시되어 있다. 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에는, 하나의 기설정된 광파장 범위(예: 녹색 범위), 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)이 할당된다. 이는, 각각의 마이크로 광학계 그룹이 마이크로 광학계들을 포함하고, 이들 마이크로 광학계의 마이크로 조리개들은 단지 기설정된 광파장 범위에 있는 광파장(λG1, λG2, λG3)들을 갖는 광을 통해서만, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장(예: 약 555㎚의 광파장)을 갖는 광을 통해서만 선명하게 매핑될 수 있다는 것을 의미한다. 본 발명에 따라서, 기설정된 광파장 범위들, 바람직하게는 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들의 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)들은 서로 상이하다. 유용하게는, 상이한 광파장 범위들은 서로 중첩될 수 없다. 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)을 갖는 광에 마이크로 조리개(32)들 내지 이들 마이크로 조리개의 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)들을 전술한 것처럼 선명하게 매핑하는 것을 통해, 광 패턴에서는 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함하는 마이크로 명암 전이부들 내지 경계들이 형성된다. 마이크로 명암 전이부들 내지 경계들의 중첩을 통해 색 줄무늬들은 광 패턴에서 서로 중첩되며, 그럼으로써 색 줄무늬의 색상이 전체적인 광 분포 내지 전체 광 분포에 매칭되는 색상 보상 효과가 달성되게 된다. 바람직하게는, 기설정된 광파장 범위들, 특히 기설정된 광파장들은, 백색 줄무늬가 형성되는 방식으로 선택된다.
각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 마이크로 조리개(32)들은 하나의 마이크로 조리개 그룹으로 통합될 수 있고, 마이크로 조리개 그룹들은 동일하게 형성될 수 있다.
또한, 각각의 마이크로 광학계(3)에서 마이크로 조리개(32)의 적어도 일부분은 출사 마이크로 광학 요소(31)로부터 소정의 이격 간격(d, d1, d2, d3)만큼 이격되어 있을 수 있고, 이격 간격(d, d1, d2, d3)은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있거나, 또는 기설정된 광파장 범위들 중 하나에 있는 하나의 광파장(λd, λG1, λG2, λG3)에 따라 결정되고 동일한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 안쪽에서는 실질적으로 동일하다. 이격 간격(d1, d2, d3)들은, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들에서의 마이크로 광학계(3)들의 경우 서로 상이하게 선택될 수 있다. 이는, 동일한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 안쪽에서 마이크로 조리개(32)들은 각각의 출사 마이크로 광학 요소들로부터 동일한 이격 간격만큼 이격되어 있고, 상기 이격 간격(d1, d2, d3)은 상기 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에 할당된 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 광파장, 바람직하게는 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)에 따라서 선택된다는 것을 의미한다. 이 경우, 2개 내지 그 이상의 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에서의 마이크로 광학계(3)들은 자신들의 마이크로 조리개(32)들과 각각의 출사 마이크로 광학 요소(31)들 사이에 2개 내지 그 이상의 상이한 이격 간격(d1, d2, d3)을 보유한다. 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 갖는 광에 마이크로 조리개(32)를 선명하게 매핑하도록 구성된다.
보라색 줄무늬에 관련된 전술한 실례에서, 마이크로 조리개는 약 555㎚의 광파장을 갖는 녹색광을 통해 선명하게 매핑된다.
상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들에서 이격 간격(d1, d2, d3)들 간의 차이(Δd12, Δd23)는 약 0.01㎜ 내지 약 0.12㎜, 바람직하게는 약 0.01㎜ 내지 약 0.06㎜, 특히 약 0.01㎜ 내지 약 0.03㎜일 수 있다. 이 경우, 출사 마이크로 광학 요소(31)들은 녹색광을 위해, 특히 약 555㎚의 광파장을 갖는 광을 위해 바람직하게는 약 0.7㎜의 초점 거리를 보유한다.
이와 관련하여 주지할 사항은, 하나의 마이크로 광학계 그룹 내 마이크로 조리개들의 위치가 상기 마이크로 광학계 그룹에 할당되는 하나의 기설정된 광파장 범위에, 바람직하게는 하나의 광파장에 맞춰 조정될 수 있다는 점에 있다. 예컨대 마이크로 광학계 그룹이 (약 490㎚ 내지 약 575㎚의 광파장들, 요컨대 λ: 490 ~ 575㎚, 특히 λ: 555㎚의 광파장들을 갖는 스펙트럼의 녹색 범위에 있는) 녹색광을 위해 마이크로 조리개들을 매핑해야 한다면, 상기 파장들을 위한 중간 패턴 평면의 위치가 결정되고, 그에 뒤이어 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 조리개들은 녹색 중간 패턴 평면에, 또는 출사 마이크로 광학 요소의 광학 축과 녹색 빔들의 교차점에 포지셔닝된다. 이 경우, 마이크로 조리개들은, 출사 마이크로 광학 요소들로부터, 녹색광에 맞춰 조정되고 그에 따라 상응하는 광파장과 관계가 있는 소정의 이격 간격을 보유한다.
타측 마이크로 광학계 그룹의 경우, 마이크로 조리개들의 위치는 스펙트럼의 타측 광파장 범위에 있는 광파장에 따라서 결정된다. 스펙트럼의 또 다른 범위들은, 예컨대 약 380㎚ 내지 약 420㎚(λ: 380 ~ 420㎚)의 광파장을 갖는 보라색 범위(보라색광); 약 420㎚ 내지 약 490㎚(λ: 420 ~ 490㎚)의 광파장을 갖는 청색 범위(청색광); 약 575㎚ 내지 약 585㎚(λ: 575 ~ 585㎚)의 광파장을 갖는 황색 범위(황색광); 약 585㎚ 내지 약 650㎚(λ: 585 ~ 650㎚)의 광파장을 갖는 주황색 범위(주황색광); 및 약 650㎚ 내지 약 750㎚(λ: 650 ~ 750㎚)의 광파장을 갖는 적색 범위(적색광);이다.
따라서, 동일한 마이크로 광학계 그룹의 안쪽에서 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는, 바람직하게는 하나의 기설정된 광파장을 갖는 광에 의해 선명하게 매핑될 수 있다. 다시 말하면, 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)들을 통해 생성되는 명암 전이부(전이부들), 예컨대 명암 경계(경계들)는 상응하는 색상의 색 줄무늬를 포함한다. 전술한 실례를 참조할 경우, 출사 마이크로 광학 요소로부터 약 0.7㎜만큼 이격된 마이크로 조리개(녹색 초점)를 출사 마이크로 광학 요소에 대해 수평 방향으로, 또는 출사 마이크로 광학 요소로부터 이격 방향으로 약 0.06㎜만큼 변위시키면, 마이크로 명암 전이부 내지 경계에서 적색 내지 청색 줄무늬가 야기된다. 예컨대, 출사 마이크로 광학 요소에 상대적인 0.03㎜만큼 마이크로 조리개의 변위(내지 마이크로 조리개에 상대적인 출사 마이크로 광학 요소의 변위)를 통해, 주황색 줄무늬가 생성된다. 광 패턴에서 상이한 색상들의 색 줄무늬들의 중첩은 색 줄무늬의 분명한 보상을 달성한다. 예컨대 적황색 줄무늬는 보라색 줄무늬와 중첩될 수 있고 그렇게 하여 실질적으로 백색인 백색 줄무늬가 생성된다(보상). 이는 예컨대 동일한 개수의 마이크로 광학계로 구성되는 2개의 마이크로 광학계 그룹을 포함하는 하나의 투영 장치에 의해 달성될 수 있고, 일측 마이크로 광학계 그룹의 출사 마이크로 광학 요소들은 타측 마이크로 광학계 그룹의 출사 마이크로 광학 요소들보다 약 0.06㎜만큼 더 두껍다. 그에 뒤이어, 선명도 계수(sharpness factor)는 광 분포에 매칭될 수 있다.
상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들 내에서 상이한 이격 간격(d1, d2, d3)들은 예컨대 출사 마이크로 광학 요소(32)들 자체; 상응하는 기판; 또는 상응하는 기판과 출사 마이크로 광학 요소들 사이의 상응하는 접착제 층들;의 상이한 두께들을 통해 결정된다.
도 1에서는, 출사 마이크로 광학 요소(32)들이 하나의 기판(50, 51, 52) 상에 적층되어 있는 점이 확인된다. 이 경우, 기판(50, 51, 52)은 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에 따라서 상이한 두께를 보유한다. 상응하는 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3) 내에서 기판(50, 51, 52)의 두께는 상기 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 마이크로 조리개(32)들과 출사 마이크로 광학 요소(31)들 간의 이격 간격(d1, d2, d3)들을 정의한다. 또한, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들을 위해 조리개 장치(6)의 기판(60) 또는 입사 광학 요소(4)의 기판(40)을 상이한 두께로 형성하는 점도 생각해볼 수 있다.
도 2 및 도 3에서는, 상이한 이격 간격(d1, d2, d3)들이 예컨대 0.01㎜ 내지 약 0.12㎜, 바람직하게는 약 0.01㎜ 내지 약 0.06㎜, 특히 약 0.01㎜ 내지 약 0.03㎜의 두께(Δd)를 갖는 하나의 접착제 층(53)에 의해서도 달성될 수 있는 점이 확인된다. 이 경우, 상기 접착제 층은 예컨대 출사 마이크로 광학 요소(31)들과 출사 광학 요소(5)의 기판(50) 사이, 또는 마이크로 조리개(32)들과 출사 광학 요소(5)의 기판 사이의 약간 더 두꺼운 접착제 층일 수 있다.
더 나아가, 소정의 두께(D)를 갖는 마이크로 조리개들을 제조함으로써 예컨대 상기 마이크로 조리개들의 광학적으로 유효한 에지부들의 후방 부분이면서 (주 방사 방향(Z)에서) 출사 마이크로 광학 요소(31)와 관련하여 말단(distal)에 있는 상기 후방 부분(32a)이 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 제1 광파장(λG11)을 갖는 광에 의해 선명하게 매핑되고 상기 마이크로 조리개들의 에지부들의 전방 부분이면서 출사 마이크로 광학 요소(31)와 관련하여 근위(proximal)에 있는 상기 전방 부분(32b)은 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 제2 광파장(λG12)을 갖는 광에 의해 선명하게 매핑되는 점도 생각해볼 수 있다(도 4 참조). 다시 말하면, 말단 부분(32a)은 마이크로 광학계(3)의 광학 축(OA)과 광파장(λG11)을 갖는 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00001
)에 배치되고 근위 부분(32b)은 마이크로 광학계(3)의 광학 축(OA)과 광파장(λG12)을 갖는 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00002
)에 배치된다.
약 555㎚의 광파장을 갖는 빔들(녹색 스펙트럼 범위에 있는 광)에 대해 약 0.7㎜의 초점 거리를 포함하는 출사 마이크로 광학 요소(31)를 포함하는 마이크로 광학계의 상술한 실례를 참조하면, 마이크로 조리개(32)의 두께는 약 0.12㎜일 수 있고, 상기 마이크로 조리개의 중심은 약 0.7㎜만큼 출사 마이크로 광학 요소(31)로부터 이격되어 있을 수 있다. 이 경우, 마이크로 조리개(32)의 광학적으로 유효한 에지부의 말단 부분(32a)은 출사 마이크로 광학 요소(31)의 광학 축(OA)과 적색 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00003
)에 위치되고, 마이크로 조리개(32)의 광학적으로 유효한 에지부의 근위 부분(32b)은 출사 마이크로 광학 요소의 광학 축(OA)과 청색 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00004
)에 위치된다. 예컨대 말단 부분 또는 근위 부분처럼 광학적으로 유효한 에지부의 상이한 부분들은 광 패턴에서 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함하는 마이크로 명암 전이부들 내지 경계들의 형태로 중첩된다. 이런 중첩을 통해, 명암 경계의 색 줄무늬의 보상도 마찬가지로 수행될 수 있다.
그러나 제조의 단순성과 관련하여, -비록 상대적으로 더 두꺼운 기판, 상대적으로 더 두꺼운 접착제 층 또는 상대적으로 더 두꺼운 출사 마이크로 광학 요소 몸체를 통해 달성되더라도- 상이한 두께의 출사 마이크로 광학 요소들이 선호된다. 상이한 두께의 마이크로 조리개들의 제조는 단지 적층 방법에 의해서만 가능하며(리소그래피), 그리고 투영 장치 내에 공기 간극을 야기한다. 상이한 두께의 마이크로 조리개들은 예컨대 임프린트(imprint) 방법에서처럼 적용되는 평면 유리판들과 결합되지 않는다. 그러나 (굴절면의 변위에 상응하는) 상이한 두께의 출사 마이크로 광학 요소들은 금형(tool)에 의해 간단하게 제조된다.
더 나아가, 각각의 마이크로 광학계(3)의 출사 마이크로 광학 요소(31)는 기설정된 곡률(k1, K2)을 갖는 광 출사면을 포함할 수 있고, 기설정된 곡률(k1, K2)(기설정된 곡률의 값)은 하나의 기설정된 광파장 범위에, 또는 기설정된 광파장 범위들 중 하나에 있는 하나의 광파장에 따라서, 바람직하게는 광파장(λG1, λG2, λG3)들 중 하나에 따라서 결정되고 동일한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 안쪽에서는 실질적으로 동일하고, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들에서의 마이크로 광학계(3)들의 경우 기설정된 곡률(k1, k2)들은 서로 상이하다.
출사 마이크로 광학 요소(31)들의 광 출사면들의 곡률(k1, k2)들을 변경하는 것을 통해, 출사 마이크로 광학 요소(31)들의 (모든 색상을 위한) 초점 거리들도 변경될 수 있다. 그러므로 상이한 곡률로 만곡된 광 출사면들을 포함하는 출사 마이크로 광학 요소(31)들을 포함한 마이크로 광학계(3)들은 기결정된 광파장(λ)을 위해 상이한 초점 거리들을 보유한다. 도 5에는, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2)들에 있는 2개의 출사 마이크로 광학 요소(31), 및 이들 출사 마이크로 광학 요소(31)의 상류에 배치되는 마이크로 조리개(32)들이 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우, 주지할 사항은, 마이크로 조리개들이 본 실례에서 출사 마이크로 광학 요소(31)들에 대해 동일한 이격 간격에 배치되어 있다는 점이다. 자명한 사실로서 이는 제한이 아니다. 마이크로 조리개와 출사 마이크로 광학 요소 간 이격 간격은 여기서도 앞에서 기재한 것처럼 가변될 수 있으면서 광파장에 매칭될 수 있다. 도 5의 출사 마이크로 광학 요소(31)들의 광 출사면들은 상이한 곡률로 만곡되어 있다. 다시 말하면, 제1 마이크로 광학계 그룹(G1)의 마이크로 광학계(3)들의 마이크로 조리개(32)들은 상응하는 마이크로 광학계(3)의 광학 축(OA)과 광파장(λG1)을 갖는 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00005
)에 위치할 수 있고, 제2 마이크로 광학계 그룹(G2)의 마이크로 광학계(3)들의 마이크로 조리개(32)들은 상응하는 마이크로 광학계(3)의 광학 축(OA)과 광파장(λG2)을 갖는 빔들의 교차점(
Figure 112021010646778-pct00006
)에 위치할 수 있다. 그렇게 하여, 마이크로 조리개(32)들의 광학적으로 유효한 에지부들은 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함하는 마이크로 명암 전이부들 내지 경계(3200, 3201)들로서 매핑된다. 아미 언급한 것처럼, 광파장들은, 중첩 시 형성되는 색 줄무늬에 따라서 백색이 되는 방식으로 선택될 수 있다.
자명한 사실로서, 상기 실시예들은 상호 간에 조합될 수 있다. 예컨대 유용하게는, 마이크로 광학계 그룹마다 마이크로 조리개들의 위치(마이크로 조리개와 각각의 출사 마이크로 광학 요소들 간의 이격 간격(d1, d2, d3))를 가변시킬 수 있을 뿐만 아니라, 출사 마이크로 광학 요소들의 광 출사면들의 곡률(k1, k2)들 역시도 변경할 수 있다. 이 경우, 예컨대 투영 장치의 전체 두께뿐만 아니라 투영 장치가 그 내에서 이용되는 것인 전체 광 모듈의 가늘고 긴 치수 역시도 조절될 수 있고, 그에 따라 예컨대 장착 깊이도 매칭될 수 있다. 예컨대 전체로서, 도 5의 마이크로 광학계(3)들의 경우, 도 2 또는 도 3에서처럼 접착제 층을 제공하거나, 또는 도 1에서처럼 상대적으로 더 두꺼운 기판을 제공하는 점을 생각해볼 수 있다.
이미 언급한 것처럼, 도 6에는, 상이하게 형성된 관통구(321a, 321b, 321c, 321d, 321e)들을 포함한 마이크로 조리개(32)들; 및 관통구의 각각의 형태를 통해 생성될 수 있는 마이크로 광 분포들;의 실례들이 도시되어 있다. 도 6에서는, 마이크로 명암 경계들의 2가지 상이한 형태가 확인되며, 요컨대 실질적으로 수평으로 연장되는 마이크로 명암 경계(3201)와 비대칭 상승부를 포함한 마이크로 명암 경계(3201)가 확인된다. 앞에서 설명한 것처럼, 광 패턴에서 동일한 마이크로 광학계 그룹의 마이크로 광 분포들의 중첩을 통해, 하나의 기설정된 색상의 하나의 색 줄무늬를 포함한 하나의 부분 명암 경계를 포함하는 하나의 부분 광 분포가 형성되고, 기설정된 색상은 기설정된 광파장 범위에 따라서, 바람직하게는 기설정된 광파장에 따라서 결정된다. 광 패턴에서 서로 중첩되는 부분 광 분포들은 예컨대 도 7에서의 로우빔 광 분포(8)와 같은 하나의 광 분포 내지 전체 광 분포를 형성한다. 비대칭 상승부를 포함한 마이크로 명암 경계(3201)들을 포함하는 마이크로 광 분포들은 비대칭 상승부를 포함한 부분 명암 경계들을 야기하고, 각각의 부분 명암 경계는 기설정된 색상의 색 줄무늬를 포함한다. 그렇게 하여, 비대칭 상승부(80)를 포함하는 명암 경계이면서, 자체의 색 줄무늬는 부분 광 분포의 색 줄무늬들의 색상들을 통해 결정되는 하나의 색상을 포함하는 것인 상기 명암 경계가 형성된다. 바람직하게는 비대칭 상승부(80)를 포함한 명암 경계의 색 줄무늬의 색상은 로우빔 광 분포(8)의 경우 백색이다.
비록 도면들에는 도시되어 있지 않지만, 상이한 마이크로 광학계 그룹들은 전체로서 서로 분리되어 형성될 수 있다. 이 경우, 상이한 마이크로 광학계 그룹들이 상호 간에 이격되어 있는 점을 생각해볼 수 있다. 이 경우, 입사 광학 요소, 출사 광학 요소 및 조리개 장치는, 서로 분리되고 상이하며 바람직하게는 광 투과성인 기판들 상에 배치될 수 있다.
더 나아가, 도 1에서는, 자동차 헤드램프를 위한 조명 장치(1)가 광원(7)을 포함하고, 이 광원은 광 방사 방향(Z)에서 투영 장치(2)의 상류에 배치되어 있는 점이 추론된다. 광원(7)은 광을 방출하고, 이 광은, 투영 장치(2)에 의해, 조명 장치의 전방 영역 내에, 하나의 명암 경계, 예컨대 비대칭 상승부(80)를 포함한 하나의 명암 경계를 포함하는 광 분포, 예컨대 로우빔 광 분포(8)의 형태로 투영된다.
앞에서 언급한 것처럼, 광 분포는 각각 하나의 부분 명암 경계를 포함하여 서로 중첩되는 복수의 부분 광 분포로 형성된다. 각각의 부분 광 분포는 정확히 하나의 마이크로 광학계 그룹을 통해 형성된다.
바람직하게는 광원(7)은 시준 광을 생성하도록 구성될 수 있다.
예컨대 광원(7)은, 예컨대 도 1에서의 시준기(9)와 같은 하나의 광 시준 광학 요소와, 시준기(9)의 상류에 배치되고 바람직하게는 반도체를 기반으로 하는 하나의 조명 요소, 예컨대 LED-광원(10)을 포함한다. 이 경우, 광 시준 광학 요소는 광 시준 보조 광학 요소 또는 TIR 렌즈(미도시)로서도 형성될 수 있다.
더 나아가, 도 1에서는, 광원(7)이 3개의 광 방출 영역(70, 71, 72)을 포함하는 점도 확인된다. 각각의 개별 광 방출 영역은 하나 또는 복수의 반도체 기반 광원, 바람직하게는 LED 광원일 수 있으며, 그리고 광원(7)의 타측 광 방출 영역들로부터 독립적으로 제어될 수 있으며, 예컨대 활성화되고 비활성화될 수 있다. 또한, 유용하게는, 각각의 광 방출 영역(70, 71, 72)에는, 각각의 광 방출 영역(70, 71, 72)에 의해 생성되는 광이 직접적으로 그리고 단지 상기 광 방출 영역(70, 71, 72)에 할당된 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에만 부딪치는 방식으로, 적어도 하나, 바람직하게는 정확히 하나의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)을 할당할 수 있다.
본 발명의 전술한 논의는 설명 및 기재를 목적으로 제안되었다. 전술한 사항은 본 발명을 본원에 개시되는 형태 또는 형태들로 제한하지 않는다. 전술한 구체적인 기재내용에는, 예컨대 하나 또는 복수의 실시형태에서의 본 발명의 다양한 특징들이 개시의 간소화를 목적으로 통합되어 있다. 이런 유형의 개시는, 청구되는 발명이 각각의 청구항에 분명하게 언급되는 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 하기 청구범위에 반영되는 것처럼, 발명의 양태들은 앞에서 기재한 단일의 실시형태의 모든 특징보다 더 적은 특징들에 존재한다.
더 나아가, 비록 본 발명의 기재내용이 하나 또는 복수의 실시형태 및 특정한 변동들 및 수정들의 기재내용을 포함하고 있다고 하더라도, 다른 변동들 및 수정들도 본 발명의 범위에 포함되며, 예컨대 본 발명의 이해에 따라서 통상의 기술자들의 능력 및 지식에 포함된다.
청구범위에서의 도면부호들은, 오직 본 발명의 보다 더 충분한 이해를 위해서만 이용될 뿐이며, 그리고 어떠한 경우에도 본 발명의 제한을 의미하지는 않는다.

Claims (15)

  1. 하나의 투영 장치(2); 및 하나의 광원(7);을 포함하는 자동차 헤드램프용 광 모듈(1)에 있어서,
    상기 투영 장치(2)는 매트릭스형으로 배치된 복수의 마이크로 광학계(3)를 포함하고, 각각의 마이크로 광학계(3)는 하나의 입사 마이크로 광학 요소(30)와, 이 입사 마이크로 광학 요소(30)에 할당되는 하나의 출사 마이크로 광학 요소(31)와, 하나의 마이크로 조리개(32)를 포함하며,
    모든 입사 마이크로 광학 요소(30)는 하나의 입사 광학 요소(4)를 형성하고, 모든 출사 마이크로 광학 요소(31)는 하나의 출사 광학 요소(5)를 형성하며, 마이크로 조리개(32)들은 하나의 조리개 장치(6)를 형성하고,
    조리개 장치(6)는 투영 장치(2)의 주 방사 방향(Z)에 대해 실질적으로 직각인 하나의 평면에 배치되고, 입사 광학 요소(4), 출사 광학 요소(5) 및 조리개 장치(6)는 상호 간에 실질적으로 평행한 평면들에 배치되고,
    상기 마이크로 광학계(3)들 전체는 적어도 2개의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)으로 분할되며,
    각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 마이크로 광학계(3)들의 마이크로 조리개(32)들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장(λG1, λG2, λG3)을 갖는 광을 통해 선명하게 매핑될 수 있으며, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들의 경우 기설정된 광파장 범위들은 서로 상이하고,
    상기 투영 장치(2)는 광 방사 방향에서 상기 광원(7)의 하류에 배치되고, 그리고 상기 광원(7)에 의해 생성되는 광은, 상기 광 모듈의 전방 영역 내에, 하나의 명암 경계(80)를 갖는 하나의 광 분포(8)의 형태로 투영되며, 상기 광 분포는 각각 하나의 부분 명암 경계를 가지면서 상호 간에 중첩되는 복수의 부분 광 분포로 형성되고, 각각의 부분 광 분포는 정확히 하나의 마이크로 광학계 그룹을 통해 형성되고,
    각각의 부분 명암 경계는 하나의 기설정된 색상의 하나의 색 줄무늬를 포함하고 상이한 부분 명암 경계들은 상이한 색상들의 색 줄무늬들을 포함하며, 각각의 색상은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 하나의 광파장(λG1, λG2, λG3), 또는 하나의 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)에 상응하고,
    상기 색 줄무늬들은 백색 줄무늬가 형성되도록 중첩되고,
    각각의 마이크로 광학계(3)의 상기 출사 마이크로 광학 요소(31)는 기설정된 곡률(k1, k2)을 갖는 광 출사면을 포함하고, 상기 기설정된 곡률(k1, k2)은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 상기 적어도 하나의 광파장(λG1, λG2, λG3)에 따라서, 또는 기설정된 광파장(λG1, λG2, λG3)들 중 하나에 따라서 결정되며, 그리고 동일한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 안쪽에서는 실질적으로 동일하고, 상이한 마이크로 광학계 그룹들에서의 상기 마이크로 광학계(3)들의 경우 상기 기설정된 곡률(k1, k2)들은 서로 상이하고,
    각각의 마이크로 광학계(3) 내에서 상기 마이크로 조리개(32)의 적어도 일부분은 상기 출사 마이크로 광학 요소(31)로부터 소정의 이격 간격(d, d1, d2, d3)만큼 이격되어 있고, 상기 이격 간격(d, d1, d2, d3)은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 상기 적어도 하나의 광파장(λd, λG1, λG2, λG3), 또는 하나의 기설정된 광파장에 따라 결정되고 동일한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 안쪽에서는 실질적으로 동일하고, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들에서의 마이크로 광학계(3)들의 경우 상기 이격 간격(d1, d2, d3)들은 서로 상이한 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들에서 상기 이격 간격(d1, d2, d3)들 간의 차이(Δd12, Δd23)는 0.01㎜ 내지 0.12㎜, 또는 0.01㎜ 내지 0.06㎜, 또는 0.01㎜ 내지 0.03㎜이고, 상기 출사 마이크로 광학 요소(31)들은 하나의 기설정된 광파장 범위에 있는 적어도 하나의 광파장(λd, λG1, λG2, λG3) 및 자신들의 지름에 따라서 결정되는 초점 거리를 보유하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 마이크로 조리개(32)들 중 적어도 일부분은, 실질적으로 수평인 하나의 마이크로 명암 경계를 매핑하도록 형성되는 광학적으로 유효한 에지부(320, 320a, 320b, 320c, 320d, 320e)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  4. 제3항에 있어서, 상이한 마이크로 광학계 그룹들의 경우 상기 마이크로 명암 경계들은 상이한 광파장(λG1, λG2, λG3)들을 갖는 광을 통해 선명하게 매핑될 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 상이한 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)들은 서로 분리되어 형성되고 상호 간에 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각각의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)의 상기 마이크로 조리개(32)들은 하나의 마이크로 조리개 그룹으로 통합되고 상기 마이크로 조리개 그룹들은 동일하게 형성되고, 각각의 마이크로 조리개(32)는 하나의 관통구(321, 321a, 321b, 321c, 321d, 321e)를 포함한 광 비투과성 재료 소재의 소형 판으로서 형성되며, 각각의 마이크로 조리개(32)는 주 방사 방향(Z)을 따라서 예컨대 0.01㎜ 내지 0.12㎜, 또는 0.06㎜의 유한한 두께(D)를 보유하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부분 명암 경계들 및 상기 명암 경계는 실질적으로 직선으로, 예컨대 수평으로, 또는 수직으로 연장되거나, 또는 비대칭 상승부(80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  8. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 광원(7)은 시준 광을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  9. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 광원(7)은 하나의 광 시준 광학 요소(9)와, 상기 광 시준 광학 요소(9)의 상류에 배치되고 반도체를 기반으로 하는 하나의 조명 요소(10), 예컨대 LED 광원을 포함하고, 상기 광 시준 광학 요소(9)는 예컨대 시준기이거나, 또는 광 시준 보조 광학 요소이거나, 또는 TIR 렌즈인 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  10. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 광원(7)은 적어도 2개의 광 방출 영역(70, 71, 72)을 포함하고, 각각의 개별 광 방출 영역은 상기 광원(7)의 타측 광 방출 영역들로부터 독립적으로 제어될 수 있으며, 예컨대 활성화되고 비활성화될 수 있으며, 그리고 각각의 광 방출 영역(70, 71, 72)에는, 상기 각각의 광 방출 영역(70, 71, 72)에 의해 생성되는 광이 직접적으로 그리고 단지 상기 광 방출 영역(70, 71, 72)에 할당된 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)에만 부딪치는 방식으로, 적어도 하나의 마이크로 광학계 그룹(G1, G2, G3)이 할당되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프용 광 모듈.
  11. 제1항 또는 제7항에 따른 적어도 하나의 광 모듈을 포함하는 자동차 헤드램프.
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