KR20160079845A

KR20160079845A - 발광 에너지 센서를 부분적으로 커버하는 이미지에 대해 융기된 외관을 제공하는 광학 디바이스

Info

Publication number: KR20160079845A
Application number: KR1020167014301A
Authority: KR
Inventors: 올리비에 갈리아노
Original assignee: 선파트너 테크놀로지스
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2016-07-06
Also published as: CN105229513A; FR3012625B1; EP3063586A1; JP2017504841A; US20160269719A1; FR3012625A1; WO2015063380A1

Abstract

본 발명은 디바이스에 관한 것이며, 이 디바이스는 (a) 외부 광원으로부터의 발광 에너지의 센서(5); (b) 상기 외부 광원을 향하여 배향되는 "전방 표면"(2)이라 지칭되는 제1 표면 및 상기 센서(5)를 향하여 배향되는 "후방 표면"(6)이라 지칭되는 제2 표면을 포함하는, 상기 외부 광원과 상기 센서(5) 사이에 배열되는 투명 플레이트(1) ― 상기 투명 플레이트(1)는 서로 평행한 적어도 복수의 직선 광학 요소들에 의해 그것의 2개의 표면들(2 & 6) 중 하나 상에 광학적으로 구조화됨 ―; (c) 투명성 스트립들(4)에 의해 분리되는 복수의 이미지 스트립들(3)을 적어도 포함하고, 상기 디바이스는, 디바이스 상의 상기 외부 광의 입사 각도와는 무관하게 센서(5)의 에너지 생성이 실질적으로 일정하게 유지되면서, 투명 플레이트(1)를 통해 보여지는 상기 이미지들(3)이 특정 릴리프로 보이도록, 이미지 스트립들(3)의 세로 축이 투명 플레이트(1)의 광학 요소들의 세로 축에 대해 제로가 아닌 각도(a)만큼 기울어지는 것을 특징으로 한다.

Description

발광 에너지 센서를 부분적으로 커버하는 이미지에 대해 융기된 외관을 제공하는 광학 디바이스{OPTICAL DEVICE GIVING A RAISED APPEARANCE TO AN IMAGE THAT PARTIALLY COVERS A LUMINOUS ENERGY SENSOR}

본 발명은 광 에너지 센서의 전방에 배치되는 이미지 구역들에 대해 릴리프 외관(appearance of relief)을 제공하는 광학 디바이스들에 관한 것이다.

통상적으로 어두운 외관의 태양 센서들(solar sensors)과 같은 광 에너지 센서들의 이산적인 시각적 통합은, 예를 들어 블라인드, 선 셰이드(sun-shades), 파라솔, 셰이딩 구조체 등과 같이, 적어도 부분적으로 태양 광선들에 대한 스크린의 역할을 하는 것이 주요 기능인 오브젝트들에서 특히 유용하다. 그러나, 태양 센서들의 양호한 시각적 및 기능적 통합은 빌딩, 지붕, 벽, 타일, 글레이징, 포스터를 광고하는 보트 및 비행기를 포함하는 수송 차량, 시계, 휴대용 전자 디스플레이 디바이스, 의복, 백팩과 같은 광범위한 지지체들에서, 그리고 일반적으로는 임의의 평면 또는 비평면 지지체에서 또한 유용할 수 있다.

환경에서 태양 센서들, 특히 어두운 또는 검은색 외관의 광기전 전지들을 시각적으로 통합할 필요성은, 태양 센서들의 성능 레벨을 가능한 적게 감소시키면서 이들이 컬러 또는 반투명 이미지에 의해 커버되는 것을 요구한다. 더 구체적으로는 특허 WO/2007/085721호(Sunpartner Technologies) 및 특허 WO/2010/067029호(Saint-Gobain Glass)로부터 광학 디바이스들이 이미 공지되어 있으며, 광학 디바이스들은 직선 렌즈들의 어레이 및 이러한 렌즈들에 대향하여 배치된 이미지 구역들의 어레이로 구성되고, 이는 디바이스 뒤에 배치되는 태양 센서 또는 렌즈들에 의해 재구성되는 이미지를 관측자가 교대로 뷰잉하는 것을 허용한다. 그러면, 이미지 또는 태양 센서의 뷰잉은 광학 표면에 대한 관측 각도에 종속한다. 렌즈들이 직선형 및 원통형일 때, 이러한 교대는 대략 25°마다 반복된다.

이 시스템의 주요 제한들 중 하나는, 디바이스에 대한 관측자의 상대 위치에 따라, 상기 관측자가 동일한 이미지를 계속해서 보지는 않는다는 사실로부터 기인한다. 추가로, 이미지 구역들 모두가 완전히 보여지기 위해 디바이스와 관측자 사이에 최소 거리가 요구된다. 따라서, 관측자가 센서 또는 절단된 이미지만을 보는 관측 위치들이 존재하는데, 이는 상기 센서의 완전 통합을 반대한다. 마지막으로, 외부 광이 주어진 입사 각도들에 대해서만 태양 센서에 도달하는데, 이는 태양의 궤적에 대해 디바이스를 적절하게 위치시키는 것을 요구한다. 이전에 기술된 현상들은 공지된 시스템의 응용예들을 관측 및 생성의 각도 구역들이 제약되는 고정된 시스템들로 제한한다.

이 디바이스의 다른 제한은 그것의 제조 방법으로부터 기인하는데, 이는 특히, 렌즈들의 세로 축에 대한 이미지 스트립들의 정렬에 대하여, 이미지 구역들과 직선 렌즈들의 어레이 사이의 극도로 정확한 설정을 요구한다. 이러한 설정은 모두 렌즈들의 어레이의 해상도, 즉 길이 단위 당 렌즈들의 개수가 낮을 때 획득하기가 더 어렵다. 실제로, 이러한 정렬을 생성하기 위해 수동이 아닌 어떠한 수단도 존재하지 않는데, 이는 이러한 디바이스들의 마케팅에 대해 실제 제동을 걸고 있다.

따라서, 동시에, 전술한 문제점들을 해결하는 것은, 광원에 대한 디바이스의 배향과는 무관하게 이러한 태양 센서들의 전체 표면적에 대한 센서들의 가시적 활성 표면들의 비율을 실질적으로 일정하게 유지하면서, 관측 각도 범위들과는 독립적으로 광 에너지 센서들의 통합을 개선하고 이러한 디바이스를 제조하기 위한 방법을 단순화하는 것을 가능하게 하는 것인데, 이는 또한 디바이스의 주어진 배향에 대해 센서의 전기 생성이 또한 일정할 것이라는 언급에 이른다.

본 발명은, 신규 광학 디바이스 구조체를 제안함으로써, 이러한 문제점들을 해결하고 종래 기술의 전술한 결점들을 해소하는 것을 목적으로 한다. 센서를 완전히 마스킹하려는 것보다는, 이러한 신규 통합 접근법은, 그 표면의 일부를 가시적으로 하는 것, 그것을 이미지로 부분적으로 커버하는 것, 및 상기 시스템에 대한 3차원 및/또는 릴리프의 착시를 제공하는 것으로 구성되며, 그에 의해 센서는 관측자에 대해 매력적이거나 재미있는 외관이 된다.

본 발명의 대상은 청구항들에 정의된 바와 같은 디바이스로 구성된다.

본 발명에 따른 디바이스는,

(a) 외부 광원으로부터 유래하는 광 에너지의 센서;

(b) 상기 외부 광원을 향하여 배향되는 "전방면"이라 명명되는 제1 면 및 상기 센서를 향하여 배향되는 "후방면"이라 명명되는 제2 면을 포함하는, 상기 외부 광원과 상기 센서 사이에 배열되는 광학적으로 구조화된 투명 플레이트 ― 상기 투명 플레이트는 적어도 복수의 직선 및 서로 평행한 광학 요소들에 의해 그것의 2개의 면들 중 하나 상에 광학적으로 구조화됨 ―;

(c) 투명성 스트립들에 의해 분리되는 복수의 이미지 스트립들

을 적어도 포함하고,

상기 디바이스는, 디바이스 상의 상기 외부 광의 입사 각도가 무엇이든지 센서의 에너지 생성이 실질적으로 일정하게 유지되면서, 투명 플레이트를 통해 보여지는 상기 이미지들이 릴리프 외관으로 보이도록, 이미지 스트립들의 세로 축이 투명 플레이트의 광학 요소들의 세로 축에 대해 넌-제로 각도만큼 기울어지는 것을 특징으로 한다.

디바이스의 상이한 실시예들에 따르면, 이미지 스트립들의 전체 표면적은 투명성 스트립들의 전체 표면적과 실질적으로 동일하다.

특정 실시예들에서, 렌즈들의 세로 축과 이미지 스트립들의 세로 축 사이의 경사 각도는 35°와 70°사이에 있고, 그에 의해 상기 이미지들의 외관은 디바이스의 관측 각도의 함수로서 실질적으로 일정하게 유지된다.

상기 이미지 스트립들은 고정형 또는 애니메이트형이며, 백라이트, 발광 또는 반사 컴포넌트들에 의해 전자적으로 발생되거나 인쇄되는, 다수의 불투명, 반사 또는 반투명 픽셀들로 구성된다. 따라서, 이미지 스트립들 사이의 투명성 구역들의 크기에 대해 또는 이들이 형성되는 픽셀들의 투명성에 대해 작용함으로써, 센서의 표면에 도달할 가능성이 있는 광 에너지의 양을 수정하는 것이 가능하다.

상기 이미지 스트립들은 투명 플레이트의 후방면과 센서 사이에 또는 상기 센서의 다운스트림에 위치될 수 있고, 다운스트림이라는 용어는 외부 광원으로부터 디바이스를 향하는 광의 전파 방향을 지칭한다.

상기 이미지 스트립들은 또한 상기 센서 및/또는 상기 투명 플레이트의 후방면과 접촉하거나, 또는 투명 플레이트의 굴절률과는 상이한 굴절률의 재료에 의해 이러한 표면들로부터 분리될 수 있다. 이러한 방식으로, 이미지 스트립들을 직접적으로 투명 플레이트의 후방면 상에, 또는 이후 상기 투명 플레이트의 후방면에 반대하여 배열되는 투명 지지체 상에 위치시키는 것이 가능하다. 후자의 경우, 상기 투명 지지체는, 공기에 의해 또는 투명 플레이트의 굴절률에 가까운 굴절률의 광학 접착제(optical glue)에 의해 상기 투명 플레이트의 후방면으로부터 그리고/또는 상기 센서로부터 분리될 수 있다. 제1 해결책은 투명 플레이트 또는 센서를 변경하지 않고 디바이스의 이미지를 대체하는 가능성을 제공하는 한편, 제2 해결책은 계면들에서의 광 에너지 손실들 및 스퓨리어스 반사들을 회피한다.

본 발명의 주요 응용예들은 광 에너지 센서가 열, 광기전, 화학적 또는 하이브리드 타입의, 평면형 또는 곡선형의, 강성 또는 연성의 태양 센서인 경우에 있다.

추가적인 변형 실시예에 따르면, 상기 광 에너지 센서는, 투명성 구역들에 의해 서로로부터 분리되거나 인접한 고체 또는 반투명 활성 구역들로 구성된다.

관련된 실시예들에 따르면, 투명 플레이트의 광학 요소들은,

(a) 대칭 또는 비대칭의 볼록 또는 오목 렌즈들;

(b) 프리즘들이다.

그것의 결과는, 투명 플레이트의 광학 구조화가, 그것의 면들 중 단 하나 상에만 또는 둘 모두 상에, 동일하거나 상이할 수 있는 기하학적 형상들로 생성될 수 있다는 것이다.

디바이스의 상이한 실시예들에 따르면, 투명 플레이트, 이미지 스트립들 및 센서는, 유리하게는 서로 평행한 평면들에 포함되지만, 이러한 평면 표면들이 특히 연성 디바이스의 경우에 곡선 표면들이 되도록 변형을 겪을 수 있다.

특정 실시예에서, 투명 플레이트의 광학 요소들 및 이미지 스트립들은 기본 구조체들의 어레이로 구성된다. 기본이라는 용어는 어레이의 가장 작은 패턴을 지칭하는데, 이는 일단 반복되면 상기 어레이를 구성하고, 2개의 인접한 기본 패턴들의 2개의 동일한 포인트들 사이의 규칙적 간격은 어레이의 피치를 정의한다. 이러한 방식으로, 광 에너지 센서의 균일한 표면을 규칙적 패턴들로 구성된 표면으로 변환하는 것이 가능하다. 이러한 패턴들의 컬러 및 형태는 센서의 컬러에 종속하는 동시에, 투명 플레이트의 광학 요소들의 어레이의 형태에 그리고 마지막으로 이미지 스트립들의 어레이의 컬러 및 형태에 종속한다.

관련된 실시예들에 따르면, 투명 플레이트 및 이미지 스트립들은, 예를 들어 병진 및/또는 회전 이동을 겪음으로써 센서에 대해 이동형이거나 고정형이다.

투명 플레이트는 미네랄 유리, 유기 유리, 또는 심지어 PMMA, PET 또는 폴리카보네이트 타입의 폴리머와 같은 고체, 액체 또는 기체 투명 재료로 구성되고, 평면형 또는 곡선형의, 강성 또는 연성의, 전체적으로 유색 또는 무색일 수 있다.

표현되지 않은 특정 실시예에서, 상기 투명 플레이트의 2개의 면들 중 하나는 광의 단순한 투과 이외의 추가적인 기능, 예를 들어 눈부심 방지, 오염 방지 또는 UV 차단 효과를 갖는 기능 표면에 의해 적어도 커버된다.

표현되지 않은 디바이스의 추가적인 변형 실시예에 따르면, 이미지 스트립들은, 도파관의 역할을 하는 투명 플레이트의 두께에서, 또는 투명 플레이트의 업스트림에 또는 다운스트림에 배치되는 추가적인 투명 플레이트에서 광의 대부분이 전파되는 하나 이상의 조명 소스들에 의해 조명되며, 업스트림 및 다운스트림이라는 용어는 조명 소스로부터 디바이스를 향하는 광의 전파 방향을 지칭한다.

본 발명에 따른 디바이스의 다른 유리한 변형에서, 광 에너지 센서는 상기 센서의 표면 상에 전자-수집 격자들(electron-collecting gratings)이 제공되는 광기전 센서이며, 상기 이미지 스트립들의 표면의 일부는 전자-수집 격자들의 가시적 면으로 구성된다. 이러한 방식으로, 디바이스의 생성은 단순화되는데, 그 이유는 이미지 구역들이 그것의 제조 동안 센서에 직접 포함되고, 이는 상기 이미지 구역들의 추가적인 인쇄 단계를 회피하기 때문이다.

본 발명의 다른 열화된 변형에 따르면, 광 에너지 센서는 광 에너지 센서와 동일한 어두운 외관의 임의의 비기능 지지체로 대체된다. 이러한 경우, 상기 지지체의 시각적 통합의 동일한 효과는, 광 에너지 센서의 경우에서와 같지만 디바이스가 에너지를 생성하지 않으면서 물론 획득된다.

본 발명은 도면들에 대하여 본 발명의 상세한 설명을 이용하여 양호하게 이해될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 따른 디바이스의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 3a, 도 3b 및 도 3c는 투명 플레이트 및 이미지 스트립들의 다양한 관측 각도들 및 각각의 배향들에 따라 본 발명에 따른 디바이스의 외관을 평면 뷰로 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 디바이스의 다른 변형 실시예의 구조를 개략적으로 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 종래 기술로부터 공지된 디바이스 및 본 발명의 대상인 디바이스에 대한 광의 입사 각도의 함수로서의 전기 생성을 비교한다.
도면들은 축척에 맞지 않으며, 디바이스의 컴포넌트들의 상대 두께들은 그것의 구조를 양호하게 보여주기 위해 고의로 과장되어 있다.
도면들에서 이용된 참조번호들의 리스트:

3차원 뷰(도 1a) 및 특허 출원 WO/2007/085721호에 따라 공지된 디바이스의 횡단면의 뷰(도 1b)에 대응하는 도 1에 대한 참조가 이루어진다. 이 디바이스(14)는, 광학적으로 구조화되며 관측자(8)와 광 에너지 센서(5) 사이에 배열되는 투명 플레이트(1)를 포함한다. 상기 투명 플레이트(1)의 전방면(2)은 평면-볼록 타입의 원통형 직선 렌즈들의 어레이로 구성된다. 평면 후방면(6)은 이미지 스트립들(3)과 투명성 스트립들(4)의 어레이를 포함한다. 도 1a에 표현된 바와 같이, 상기 스트립들(3, 4)의 세로 축은 렌즈들의 세로 축에 평행하며, 렌즈들의 어레이의 피치는 이미지 스트립들의 어레이의 피치와 동일하다.

도 1b는 디바이스의 횡단면, 즉 도 1a의 양방향 화살표로 표현되는 직선을 포함하며 투명 플레이트(1)의 렌즈들의 세로 축에 직교하는 평면에 대한 단면의 뷰이다. 렌즈들에 대한 법선에 대해 관측 각도(θ₁)를 가지고 디바이스를 향하도록 위치되는 제1 관측자(8')는 이미지 스트립(3)으로부터의 광 빔(7')을 본다. 이 위치에서, 관측자는 따라서 이미지 스트립들(3)의 세트에 의해 재구성되어 보여지는 이미지(10) 전부를 본다. 제1 관측자(8')에 대한 대칭에 의해, 디바이스의 관측 각도가 -θ₁인 제2 관측자(8")는 이에 반해 센서(5)의 표면에서 반사되었으며 이미지의 투명성 구역(4)을 통과하는 광 빔(7")을 본다. 이 각도로부터, 제2 관측자(8")는 따라서 일반적으로 어두운 컬러의 센서(5)의 가시적 표면(11)만을 본다. 따라서, 도 1에 따른 공지된 디바이스는 센서(5)를 커버하는 이미지 구역들(3)의 시야의 범위들의 불연속성, 및 대칭에 의해, 조명의 범위들 및 그에 따른 도 5b에 표현되며 이하에 설명되는 상기 센서(5)의 에너지 생성의 불연속성의 결점을 갖는다.

도 2는 본 발명에 따른 디바이스의 3차원 뷰(도 2a) 및 횡단면(도 2b 및 도 2c)에서의 2개의 뷰들을 예시한다. 디바이스는 외부 광원으로부터 유래하는 광 에너지의 센서(5), 복수의 이미지 스트립들(3) 및 투명성 스트립들(4), 및 광학적으로 구조화된 투명 플레이트(1)로 구성된다. 상기 투명 플레이트(1)의 전방면(2)은 평면-볼록 타입의 원통형 직선 렌즈들의 어레이로 구성되는데, 이는 유리하게는 투명 플레이트(1)의 후방면(6)의 평면에 위치되는 그들의 초점 평면을 갖는다. 평면 후방면(6)은 투명성 스트립들(4)에 의해 분리되는 폭(l)의 이미지 스트립들(3)의 어레이를 포함한다. 본 발명에 따르면, 도 2a에 표현된 바와 같이, 이미지 스트립들(3)의 세로 축은 렌즈들의 세로 축에 대해 넌-제로 각도(α)만큼 기울어진다. 렌즈들과 이미지 스트립들(3)의 어레이들은 각각 p 및 d인 그들의 피치들에 의해 정의되는데, 이는 2개의 인접한 렌즈들 사이의 거리 또는 2개의 인접한 이미지 스트립들(3) 사이의 거리를 나타낸다.

도 2b는 도 3a의 양방향 화살표로 표현되는 직선을 포함하며 투명 플레이트(1)의 렌즈들의 세로 축에 직교하는 평면에 대한 디바이스의 횡단면의 뷰이다. 렌즈들에 대한 법선에 대해 동일한 관측 각도(θ₂)로부터, 관측자(8)는 센서(5)에 의해 그리고 이미지 스트립들(3)에 의해 각각 반사되는 광 빔들(7' 및 7") 둘 다를 본다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는, 관측자의 관측 각도와는 무관하게, 관측자(8)가 센서(5)와 이미지 스트립들(3)을 동시에 보는 것을 가능하게 하는데, 이는 도 1에 대응하는 종래 기술에 공지된 디바이스의 가시성의 불연속성들을 제거한다.

또한, 관측자의 위치와는 무관하게, 관측자(8)는, 도 2c에 예시된 바와 같이, 관측자의 좌측 눈(13")에 의해 지각되는 것과는 상이한 이미지들을 자신의 우측 눈(13')으로 보는데, 이는 관측자(8)의 뇌가 3차원 이미지를 재구성하는 것을 허용한다. 예를 들어, 우측 눈(13')은 이미지 구역들(10')과 센서(5)의 가시적 구역들(11) 둘 다를 지각하는 한편, 좌측 눈은 이미지 구역들(10")만을 본다. 이러한 현상은 센서(5)를 커버하는 이미지에 릴리프 외관을 제공한다.

도 3은, 2개의 인접한 이미지 스트립들(3) 사이의 피치(d)가 2개의 인접한 직선 렌즈들 사이의 피치(p)와 동일하며, 이미지 스트립들(3)의 폭(l)이 피치(p)의 절반과 동일한, 도 2에 개략적으로 표현되는 본 발명에 따른 디바이스(15)의 3개의 특정 실시예들을 평면 뷰로 예시한다. 3개의 예시들은 상이한 관측 각도들에 대응한다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 위로부터 보여지는 디바이스의 외관은 투명 플레이트(1)와 이미지 스트립들(3)의 각각의 배향 및 관측 각도(θ)의 함수로서 변경되며, 이러한 배향은 경사 각도(α)에 의해 정의된다. 광학적으로 구조화된 투명 플레이트(1)를 통해 이미지 스트립들(3)을 보는 관측자의 시각적 인상은 가시적 이미지 구역(10)이라 명명된다. 투명성 구역들(4)에 의해 관측자에 의해 보여지는 상보적 구역들은 센서의 가시적 구역들(11)이라 명명된다.

0°의 관측 각도(θ) 및 60°의 경사 각도(α)에 대해(도 3a), 가시적 이미지 구역들(10a)과 센서의 가시적 구역들(11a)의 인터리핑의 착시가 큐빅 메싱(cubic meshing)을 갖는 가시적 어레이(12a)의 형태로 획득된다. 상기 가시적 어레이(12a)의 형태를 기술하는 파라미터들은 이전에 정의된 파라미터들(p, d, l 및 α)에 직접적으로 상관된다.

동일한 0°의 관측 각도(θ)를 유지함으로써 그리고 10°가 되도록 경사 각도(α)를 수정함으로써, 가시적 어레이의 형태가 변경된다. 결과적인 어레이(12b)가 도 3b에 예시되어 있다. 이러한 구성에서, 가시적 이미지 스트립들(10b)과 센서의 가시적 스트립들(11b)의 착시가 획득된다. 이러한 가시적 이미지 스트립들(10b)은 다수의 연관된 이미지 스트립들(3)으로부터의 결과이며, 그에 의해 상기 가시적 이미지 스트립들(10b)의 폭은 이미지 스트립들(3)의 폭(l)의 배수이다. 비제한적 예로서, 본 발명에 따른 디바이스는 p　=　1.6mm, d　=　1.6mm 및 l　=　0.8mm이도록 생성되었다. 도 3b의 실시예에서, 시각적 스트립들(10b)의 폭은 5mm이고, 스트립들의 어레이의 피치는 9mm이다.

동일한 10°의 경사 각도(α)를 유지함으로써, 그러나 이 때 40°이도록 관측 각도(θ)를 수정함으로써(도 3c), 가시적 어레이(12c)의 형태는 어레이(12b)와 동일하게 유지되지만, 공간적으로 시프트된다. 실제로, 30°의 각도(θ)(도 3b)로부터 관측되는 가시적 이미지 스트립들(10b)의 모든 위치들은 40°의 각도(θ)(도 3c)로부터의 가시적 센서 스트립들(11c)의 위치들에 대응한다. 이러한 겉보기 시프트는 40°의 관측 범위들에 걸쳐 주기적이다.

이러한 3가지 실시예들은, 센서의 가시적 구역들과 이미지 구역들의 어레이들의 속성에 대해, 그리고 관측자에 의한 디바이스의 관측 각도에 대해 작용함으로써, 후자가 가시적 이미지 구역들(10) 및 센서의 가시적 구역들(11)의 변동성의 착시를 가질 수 있는 동시에, 상기 구역들(10, 11)의 표면적 비율들이 일정하게 유지됨을 보여준다. 이러한 변동성은, 움직이는 관측자의 참조 프레임에서의 상기 센서의 가시적 구역들(11)과 상기 가시적 이미지 구역들(10)의 형태, 밝기 및 절대 위치들에 관련된다. 유리한 구성들은 움직이는 관측자의 참조 프레임에서 관측되는 이미지의 변동성이 거의 없도록 고려될 것이다. 투명성 스트립들(4)의 전체 표면적과 동일한 이미지 스트립들(3)의 전체 표면적들에 대해, 경사 각도(α)가 35° 와 70°사이에 있을 때 작은 변동성이 관측된다. 태양 센서가 동일한 외관이지만 에너지 생성의 기능이 없는 디바이스로 대체되는 경우, 가시적 이미지 구역들(10)의 외관의 동일한 변동성(및 그에 따른 동일한 시각적 통합)이 디바이스에 의한 에너지 생성 없이 유지될 것임에 유의해야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 디바이스는, 관측 각도 범위들과는 독립적으로 그리고 광원에 대한 디바이스의 배향과는 무관하게, 지지체들 상의 광 에너지 센서들(5)의 시각적 통합을 개선하는 것을 가능하게 한다. 또한, 이러한 디바이스를 생성하기 위한 방법은 이미지 구역들(3)과 투명 플레이트(1) 사이의 매우 정확한 설정을 요구하지 않으며, 디바이스의 외관은 경사 각도(α)가 몇 도만큼 변할 때 상당히 변경되지 않는다.

도 4에 예시된 추가적인 변형 실시예에 따르면, 디바이스는 광학적으로 구조화된 투명 플레이트(1)와 광 에너지 센서(5) 사이에 배치되는 투명 지지체(9) 상에 인쇄된 이미지 스트립들(3)의 어레이로 구성된다. 도 2a에 개략적으로 표현된 실시예와는 달리, 상기 투명 플레이트(1)의 전방면(2)은 평면인 한편, 후방면(6)은 원통형 직선 렌즈들의 어레이로 구성된다. 이미지 스트립들(3)의 세로 축은 렌즈들의 세로 축에 대해 넌-제로 각도(α)만큼 기울어진다.

이러한 디바이스는 다수의 장점들을 갖는다. 전방면(2)의 평탄성은 렌즈의 오염들을 회피하며, 디바이스의 두께 및 비용을 증가시키는 추가 플레이트를 추가할 필요 없이 디바이스의 외부 표면의 세정을 단순화한다. 동시에, 이러한 표면은 사용자에게 매끄러운 양태의 느낌을 제공하는데, 이는 많은 응용예들, 예를 들어 휴대용 전화 쉘에서 유리하다. 이러한 양태는, 느낌의 범위를 확장시키기 위해서 전방면(2)의 마이크로-구조화에 의해 변조될 수 있다. 마지막으로, 디바이스의 인접한 요소들에 접착되지 않는 지지체(9) 상의 이미지 스트립들(3)의 인쇄는, 플레이트(1)가 아니라 지지체(9)만을 대체함으로써, 이미지 스트립들(3)의 외관, 예를 들어 그들의 형태들 또는 컬러들을 더 적은 비용으로 변경하는 것을 가능하게 한다.

도 5a는, 도 1a 및 도 2a에 각각 정의되며, 궤적이 평면(OXZ)에서 이루어지는 광원(16)에 의해 조명되는 광기전 센서들(5)이 제공되는 2개의 디바이스들(14 및 15)을 개략적으로 도시한다.

도 5b는 종래 기술로부터 공지된 디바이스(14)에 대해(연속선) 그리고 본 발명의 대상인 디바이스(15)에 대해(점선) 광의 입사 각도(β)의 함수로서의 광기전 센서들(5)의 전기 생성의 2개의 곡선들을 하나의 그리고 동일한 그래프 상에 제시한다. 입사 각도(β)의 함수로서의 전기 생성의 변동에 대해 관심이 집중되는데, 이는 생성 값들이 기준화되는(normed) 이유이다. 이후, 전기 생성이 디바이스(14)에 대한 피크-대-피크 평균 값에 대해 최대 80%에 가깝게 변동되며, 최소 및 최대 생성들이 대략 30°마다 교대한다는 것이 관측될 수 있다. 최소 생성은 이미지 스트립들(3) 모두의 광원(16)에 의한 조명에 대응하며, 그 구성에서, 광기전 센서(5)는 소량의 광만을 수신하며, 따라서 적게 생성한다. 그것의 일부에 대해, 최대 생성은 투명성 스트립들(4)을 통한 광기전 센서(5)의 다수의 구역들의 조명에 대응하며, 상기 센서(5)는 결과적으로 강한 광 강도를 수신한다. 비교에 의해, 디바이스(15)는 에너지 생성의 작은 변동을 나타내며, 이는 최대 생성과 최소 생성 사이의 평균 값에 대해 12%를 초과하지 않는다. 본 발명의 대상인 디바이스(15)에서, 전기 생성은 따라서 입사 각도(β)와 외부 광(16)의 함수로서 실질적으로 일정하다.

본 발명의 장점들

위의 결과는, 본 발명이 목표 설정을 달성하는 것이다. 그것은, 지금까지 공지된 디바이스들의 결점들을 제시하지 않고, 광 에너지 센서의 표면 상에 배치되는 이미지에 릴리프의 착시를 제공하기 위한 광학적 특성들을 갖는 디바이스를 기술한다.

본 발명의 대상인 디바이스는, 디바이스의 관측 각도 범위들과는 독립적으로, 특히 광 에너지 센서들 또는 유사한 외관의 다른 요소들의 시각적 통합을 개선하고, 이러한 디바이스를 제조하기 위한 방법을 단순화하는 것을 가능하게 할 것이다.

광 에너지 센서들의 이용의 경우, 상기 센서의 에너지 생성을 디바이스 상의 상기 외부 광의 입사 각도와는 무관하게 실질적으로 일정하게 유지하면서, 이러한 심미적 장점이 획득된다.

본 발명은 특히, 휴대용 컴퓨터 및 광고 패널과 같은 디스플레이 디바이스의 스크린의 후방 상의, 셀 폰, 시계, 장난감, 컴퓨터 키보드, 블라인드, 선셰이드, 셰이드 스크린, 파라솔, 셰이딩 구조체, 지붕, 벽, 타일, 보트와 비행기를 포함하는 수송 차량, 의복, 백팩의 쉘 상의, 그리고 일반적으로는 전자 이미지들을 포함하는 임의의 이미징 지지체 상의 그리고 임의의 평면형 또는 곡선형 표면 상의 태양 센서들의 시각적 통합에 특히 적합하다.

Claims

디바이스로서,
(a) 외부 광원으로부터 유래하는 광 에너지의 센서(5);
(b) 상기 외부 광원과 상기 센서(5) 사이에 배열되며, 상기 외부 광원을 향하여 배향되는 "전방면"(2)이라 명명되는 제1 면 및 상기 센서(5)를 향하여 배향되는 "후방면"(6)이라 명명되는 제2 면을 포함하는 투명 플레이트(1) ― 상기 투명 플레이트(1)는 적어도 복수의 직선의 서로 평행한 광학 요소들에 의해 그것의 2개의 면들(2, 6) 중 하나 상에 광학적으로 구조화됨 ―; 및
(c) 투명성 스트립들(4)에 의해 분리되는 복수의 이미지 스트립들(3)
을 적어도 포함하고,
상기 디바이스는, 상기 디바이스 상의 상기 외부 광의 입사 각도가 무엇이든지 상기 센서(5)의 에너지 생성이 실질적으로 일정하게 유지되면서, 상기 투명 플레이트(1)를 통해 보여지는 상기 이미지들(3)이 릴리프 효과로 보이도록, 상기 이미지 스트립들(3)의 세로 축이 상기 투명 플레이트(1)의 광학 요소들의 세로 축에 대해 넌-제로 각도(α)만큼 기울어지는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항에 있어서,
상기 이미지 스트립들(3)의 전체 표면적은 상기 투명성 스트립들(4)의 전체 표면적과 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 렌즈들의 세로 축과 상기 이미지 스트립들의 세로 축 사이의 경사 각도(α)는 35°와 70° 사이에 있고, 그에 의해 상기 이미지들(3)의 외관은 상기 디바이스의 관측 각도(θ)의 함수로서 실질적으로 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 스트립들(3)은 고정형 또는 애니메이트형(animated)이고, 백라이트(backlit), 발광 또는 반사 컴포넌트들에 의해 전자적으로 발생되거나 인쇄되는, 다수의 불투명, 반사 또는 반투명 픽셀들로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 스트립들(3)은 상기 센서(5)와 상기 투명 플레이트(1)의 후방면(6) 사이에 또는 상기 센서(5)의 다운스트림에 위치되고, 다운스트림이라는 용어는 상기 외부 광원으로부터 상기 디바이스를 향하는 광의 전파 방향을 지칭하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 스트립들(3)은 상기 센서(5) 및/또는 상기 투명 플레이트(1)의 후방면(6)과 접촉하거나, 또는 상기 투명 플레이트(1)의 굴절률과는 상이한 굴절률의 재료에 의해 이러한 표면들로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 에너지 센서(5)는 열, 광기전, 화학적 또는 하이브리드 타입의, 평면형 또는 곡선형의, 강성 또는 연성의 태양 센서인 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 에너지 센서(5)는, 투명성 구역들(zones of transparency)에 의해 서로로부터 분리되거나 인접한 고체 또는 반투명 활성 구역들로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1)의 광학 요소들은,
(a) 대칭 또는 비대칭의 볼록 또는 오목 렌즈들;
(b) 프리즘들
인 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1), 상기 이미지 스트립들(3) 및 상기 센서(5)는 서로 평행한 평면들에 포함되지만, 상기 평면들은, 특히 연성 디바이스의 경우에 이러한 평면 표면들이 곡선 표면들이 되도록 변형을 겪을 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1)의 광학 요소들 및 상기 이미지 스트립들(3)은 기본 구조체들의 어레이들로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1) 및 상기 이미지 스트립들(3)은 상기 센서(5)에 대해 고정형인 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1) 및 상기 이미지 스트립들(3)은, 예를 들어 병진 및/또는 회전 이동을 겪음으로써 상기 센서(5)에 대해 이동형인 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1)는, 유리, 또는 PMMA, PET 또는 폴리카보네이트 타입의 폴리머와 같은 고체, 액체 또는 기체 투명 재료로 구성되고, 평면형 또는 곡선형의, 강성 또는 연성의, 전체적으로 유색(colored in its mass) 또는 무색일 수 있는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 투명 플레이트(1)의 2개의 면들(2, 6) 중 하나는, 예를 들어 눈부심 방지, 오염 방지 또는 UV 차단(anti-UV)의 기능 표면에 의해 적어도 커버되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 이미지 스트립들(3)은, 도파관의 역할을 하는 상기 투명 플레이트(1)의 두께에서, 또는 상기 투명 플레이트(1)의 업스트림에 또는 다운스트림에 배치되는 추가적인 투명 플레이트에서 광의 대부분이 전파되는 하나 이상의 조명 소스들에 의해 조명되고, 업스트림 및 다운스트림이라는 용어는 조명 소스로부터 상기 디바이스를 향하는 광의 전파 방향을 지칭하는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광 에너지 센서(5)는 상기 센서(5)의 표면 상에 전자-수집 격자들(electron-collecting gratings)이 제공되는 광기전 센서이고, 상기 이미지 스트립들의 표면의 일부는 상기 전자-수집 격자들의 가시적 면으로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서(5)는 광 에너지 센서와 동일한 어두운 외관(dark appearance)의 비기능 지지체로 대체되는 것을 특징으로 하는 디바이스.