KR20190009381A - 마이크로렌즈 어레이 확산기들 - Google Patents

마이크로렌즈 어레이 확산기들 Download PDF

Info

Publication number
KR20190009381A
KR20190009381A KR1020187037449A KR20187037449A KR20190009381A KR 20190009381 A KR20190009381 A KR 20190009381A KR 1020187037449 A KR1020187037449 A KR 1020187037449A KR 20187037449 A KR20187037449 A KR 20187037449A KR 20190009381 A KR20190009381 A KR 20190009381A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microlens
microlens array
microlenses
diffuser
operable
Prior art date
Application number
KR1020187037449A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102471578B1 (ko
Inventor
올리비에 리폴
피터 블래트너
Original Assignee
헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드 filed Critical 헵타곤 마이크로 옵틱스 피티이. 리미티드
Publication of KR20190009381A publication Critical patent/KR20190009381A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102471578B1 publication Critical patent/KR102471578B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0273—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use
    • G02B5/0278—Diffusing elements; Afocal elements characterized by the use used in transmission
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/48—Laser speckle optics
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0043—Inhomogeneous or irregular arrays, e.g. varying shape, size, height
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/02—Diffusing elements; Afocal elements
    • G02B5/0205—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties
    • G02B5/021—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures
    • G02B5/0221—Diffusing elements; Afocal elements characterised by the diffusing properties the diffusion taking place at the element's surface, e.g. by means of surface roughening or microprismatic structures the surface having an irregular structure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기는, 마이크로렌즈들의 어레이를 포함하고, 여기서 각각의 마이크로렌즈는 각각의 주기성 영향 속성 및 각각의 표면 프로파일을 갖는다. 마이크로렌즈들의 어레이는 서로 다른 각각의 주기성 영향 속성들을 갖고, 서로 다른 각각의 표면 프로파일들을 갖는 적어도 2개의 마이크로렌즈들을 포함한다. 각각의 표면 프로파일은 실질적으로 동일한 조명장을 생성하도록 구성된다. 마이크로렌즈 어레이 확산기는 실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 조명기의 부분으로서 통합될 수 있다.

Description

마이크로렌즈 어레이 확산기들
본 개시내용은 마이크로렌즈 어레이 확산기(microlens array diffuser)에 관한 것이다.
광학 거리 측정 시스템들(optical ranging systems) 및 근접 센서들(proximity sensors) 같은 광전자 모듈들은 일반적으로 확산 조명을 사용하여 작동하도록 구성된다. 그러한 광전자 모듈들은 특정 조명장(field of illumination)(FOI)에 걸쳐서 장면 내의 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 조명기(illuminator) 모듈, 및 특정 시야(field of view)(FOV)에 걸쳐서 빛을 수집하도록 작동할 수 있는 감광성 컴포넌트(light sensitive component)를 포함할 수 있다. 일반적인 작동에서, 감광성 컴포넌트에 의해 수집된 빛의 상당 부분이 장면의 오브젝트들로부터 반사된 확산 조명에서 발원된다. 일부 경우들에서, 수집된 빛의 일부는 배경 광(background light)에서 기인할 수 있다. 조명기는 확산 조명을 생성하도록 공동으로 작동할 수 있는 확산기(예를 들어, 광학 요소 또는 일련의 광학 요소들) 및 광 생성 컴포넌트(예를 들어, LED, VCSEL, 또는 LED들 또는 VCSEL들의 어레이)를 포함할 수 있다.
조명기는 광전자 모듈의 최적의 성능을 허용하는 특정 속성들(characteristics)을 갖는 확산 조명을 생성하도록 맞추어질 수 있다(예를 들어, 확산기를 통해). 이 속성들은: 1) 특정 FOI 또는 각도 분포(angular distribution)(예를 들어, 공간 전력 분포, 복사 강도(radiant intensity))에 걸친 확산 조명 내의 광 분포(light distribution); 2) 공간에서의 확산 조명의 종단(termination)(즉, 에지 속성들(edge characteristics)); 및 3) 확산 조명 내의 고주파수 성분들(즉, 그것의 유무)을 포함할 수 있다.
일부 조명기들은 실질적으로 균일한 광 분포(예를 들어, 균일한 공간 전력 분포, 복사 강도)를 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다. 다른 조명기들은 점진적으로 변화하는 광 분포(예를 들어, 선형적으로 변화하는 공간 전력 분포, 복사 강도)를 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다. 그것의 에지들 근처에 고전력을 갖는 확산 조명은 일부 응용들에서 이점을 제공할 수 있다. 특정 FOI에 걸친 균일한 광 분포 또는 점진적으로 변화하는 광 분포를 생성하도록 작동할 수 있는 조명기들은, 예를 들어 근접 및/또는 거리 범위 애플리케이션들을 용이하게 할 수 있다.
일부 조명기들은 빛을 효율적으로 이용하기 위해 특별히 고대비 에지들을 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 광학 거리 측정 시스템들 및 근접 센서들의 감광성 컴포넌트가 특정 FOV에 걸쳐서 빛을 수집하므로, 확산 조명은 이 FOV에 걸쳐서만 확장하면 된다. 일부 경우들에서, FOV가 FOI보다 클 때, 배경 광이 감광성 컴포넌트에 의해 수집될 수 있고, 그것 때문에 근접 및/또는 거리 감지 기능들을 혼란스럽게 한다(obfuscating). 다른 경우들에는, FOV가 FOI보다 작을 때, FOV 외부에 떨어지는 빛이 낭비된다. 따라서, 특히 효율적인 구성은 일치된 FOI 및 FOV를 사용하고, 여기서 확산 조명은 고대비 에지들로 갑자기 종단되고, 그에 의해 광 생성 컴포넌트를 구동하는 데 사용되는 전기 전력 같은 자원들의 효율적 사용을 허용한다.
위의 속성들에 더하여, 일부 조명기들은 고주파수 성분들을 갖는 확산 조명을 생성한다. 고주파수 성분들은 회절 아티팩트들(diffractive artifacts) 및/또는 간섭 아티팩트들(interference artifacts)로부터 발원할 수 있다. 일반적으로, 고주파수 성분들, 또는 핫스팟들은 전기 전력과 같은 낭비된 자원들을 낳는다. 일부 경우들에서, 그들은 확산 조명이 의도되는 특정 응용(예를 들어, 근접, 거리 측정)의 정밀도(precision) 및/또는 정확도(accuracy)에 불리하게 영향을 미칠 수 있다.
일부 조명기들은 간단한 확산 표면(simple diffusive surface)(예를 들어, 샌드 블라스트 표면(sand-blasted surface))으로 구성된 확산기를 포함할 수 있다. 그러한 조명기는 점진적으로 변화하는 광 분포(예를 들어, 공간 전력 분포, 복사 강도)를 갖는 확산 조명을 생성할 수 있다; 그러나 조명은 일반적으로 고대비 에지들로 종단되지 않을 수 있다(예를 들어, 조명은 실질적으로 가우시안 속성들을 가질 수 있다). 더 나아가, 그러한 확산기는 특별히 높은 후방 산란(high back scattering)(즉, 확산기에 입사하는 일부 빛은 확산 조명에 기여하지 않을 수 있음)을 나타내고, 감소된 작동 효율성을 낳는다.
일부 조명기들은 마이크로렌즈 어레이(microlens array)로 구성되는 확산기를 포함한다. 마이크로렌즈 어레이 확산기는 위에서 설명된 확산기의 제한사항들 중 일부를 극복할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이 확산기 내의 각각의 마이크로렌즈의 프로파일은 정밀하게 제어되는 광 분포를 생성하도록 구성될 수 있고, 고대비 에지들로 조명을 생성하도록 구성될 수 있다. 그러나, 그러한 마이크로렌즈 어레이 확산기는 최적이 아닌 성능으로 이어지는 상당한 회절 아티팩트들 및 간섭 아티팩트들을 나타낼 수 있다. 일반적으로, 회절 아티팩트들은 마이크로렌즈 어레이 확산기 내의 각각의 마이크로렌즈로부터(예를 들어, 각각의 마이크로렌즈의 에지들에서) 마이크로렌즈의 비교적 작은 클리어 애퍼처(clear aperture) 크기의 결과로서 생성된다. 더 나아가, 일반적으로 간섭 아티팩트들은 그러한 마이크로렌즈 어레이 확산기 내의 마이크로렌즈들의 주기적 어레이로부터 생성된다.
따라서, 1) 특정 FOI에 걸친 균일한 광 분포 또는 점진적으로 변화하는 광 분포, 2) 고대비 에지들, 및/또는 3) 최소의 고주파수 성분들을 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 조명기를 달성하는 것이 바람직하다.
본 개시내용은 특정 FOI에 걸쳐서 균일한 광 분포 또는 점진적으로 변화하는 광 분포를 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기들을 설명한다. 본 개시내용은 또한 고대비 에지들로 종단되는 확산 조명들을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기들을 설명한다. 더 나아가, 본 개시내용은 최소한의 잘못된(minimal errant) 고주파수 성분들을 갖는 확산 조명들을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기들을 설명한다. 더 나아가, 본 개시내용은 내부에 마이크로렌즈 어레이 확산기들이 통합될 수 있는 조명기들을 설명한다.
일 양태에서, 예를 들어, 마이크로렌즈 어레이 확산기는 마이크로렌즈들의 어레이를 포함하고, 여기에서 마이크로렌즈 어레이 내의 각각의 마이크로렌즈는 주기성 영향 속성(periodicity-influencing characteristic) 및 표면 프로파일을 갖는다. 마이크로렌즈들의 어레이는 상이한 각각의 주기성 영향 속성들, 예를 들어 상이한 마이크로렌즈 높이, 마이크로렌즈 클리어 애퍼처 크기, 마이크로렌즈 클리어 애퍼처 모양, 및/또는 마이크로렌즈 위치를 갖는 적어도 2개의 마이크로렌즈들을 포함한다. 게다가, 상이한 각각의 주기성 영향 속성들을 갖는 적어도 2개의 마이크로렌즈들은 상이한 각각의 표면 프로파일들을 더 갖는다. 그러나, 상이한 각각의 표면 프로파일들은 실질적으로 동일한 조명장들을 생성하도록 각각 작동할 수 있다.
일부 구현들에서, 마이크로렌즈 어레이 확산기는 실질적으로 고대비 에지들로 종단되는 실질적 확산 조명(substantially diffuse illumination)을 생성하도록 작동할 수 있다.
다른 양태들, 특징들, 및 이점들은 아래의 상세한 설명, 첨부 도면들, 및 청구항들로부터 쉽게 명백해질 것이다.
도 1a, 1b, 및 1c는 마이크로렌즈 어레이 확산기의 예를 도시한다.
도 2는 마이크로렌즈 어레이 확산기를 포함하는 조명기의 예를 도시한다.
실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기의 예가 도 1a, 1b, 및 1c에 도시된다. 도 1a는 수백 내지 수천 개의 마이크로렌즈들을 포함하는 마이크로렌즈 어레이 확산기의 예의 개관을 도시한다. 도 1b는 도 1a에서 도시된 마이크로렌즈 어레이 확산기의 일부분을 확대하여 도시한다. 도 1c는 도 1a에 도시된 마이크로렌즈 어레이 확산기의 일부분의 3차원 프로파일을 도시한다.
도 1a - 1c에 도시된 마이크로렌즈 어레이 확산기(100)는 예를 들어 1mm2미만으로부터 수 mm2에서 수백 mm2(예를 들어, 1mm x 1mm, 2mm x 2mm, 또는 심지어 10 mm X 10 mm)의 마이크로렌즈 어레이 확산기 클리어 애퍼처 크기를 가질 수 있다. 다른 마이크로렌즈 어레이 확산기 클리어 애퍼처 크기들은 일부 구현들에 적절할 수 있다. 마이크로렌즈 어레이 확산기(100)는 마이크로렌즈들(101)의 어레이를 포함한다. 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각각의 마이크로렌즈(101)는 주기성 영향 속성을 갖는다. 주기성 영향 속성들의 예들은 클리어 애퍼처 크기(103), 애퍼처 모양(105), 마이크로렌즈 높이(107), 및 마이크로렌즈 어레이 내의 마이크로렌즈 위치(예를 들어, 마이크로렌즈들의 주기적, 의사-랜덤(pseudo-random), 또는 랜덤(예를 들어, 비주기적) 포지셔닝(positioning))를 포함한다. 일부 경우들에서, 마이크로렌즈들(101)은 다른 주기성 영향 속성들을 가질 수 있다. 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 마이크로렌즈(101) 각각은 각각의 표면 프로파일(109)에 의해 더 특징지어질 수 있다. 이 예에서, 마이크로렌즈들(101)은 자유 형태 렌즈이며, 마이크로렌즈들의 클리어 애퍼처 크기, 모양, 및/또는 높이가 또한 상이하게 주어진 경우, 각각의 마이크로렌즈의 표면 프로파일(109)은 다른 마이크로렌즈들의 표면 프로파일과 다를 수 있다.
도 1a - 도 1c에 도시된 구현의 예에서, 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각각의 마이크로렌즈(101)의 높이(107)는 각각의 렌즈를 중심으로 하는 이변량 x, y 다항식으로 설명될 수 있다; 즉, 각각의 마이크로렌즈의 x, y 좌표들이 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각 마이크로렌즈를 중심으로 한다:
Figure pct00001
H가 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각각의 마이크로렌즈(101)의 높이이며(이 예에서, H = 0은 가장 깊은 렌즈의 높이); Cp,q는 이변량 계수이고; xp,q 및 yp,q는 각각의 렌즈 p, q의 좌표들이다. 이 예에서, 대칭으로 인해 x, y를 따라 오직 다항식의 짝수항만이 사용되었다. 표 1은 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내 20 개의 렌즈들에 대해 x, y를 따르는 다항식의 이변량 계수들 및 각각의 렌즈 (p,q)의 좌표의 예를 설명한다. 본 개시내용은 표 1에 개시된 높이들에 제한되지 않으며, 일부 경우들에서, 높이(107)는 최소 10 μm 에서 100 μm 또는 그 이상에 이를 수 있다.
Figure pct00002
[표 1]
Figure pct00003
[표 1(계속)]
Figure pct00004
[표 1(계속)]
도시된 예에서, 각각의 마이크로렌즈(101)의 클리어 애퍼처 모양은 직사각형이다; 그러나, 일부 구현들에서 모양들이 사용될 수 있다. 클리어 애퍼처 모양(105)은, 예를 들어 도 1a - 도 1c에 도시된 것처럼 직사각형 모양이거나, 정사각형 모양이거나, 원형적으로 대칭, 또는 이것들 또는 다른 기하학적 모양들의 조합일 수 있다. 클리어 애퍼처 치수(즉, 각각의 클리어 애퍼처 크기들을 정의하는 것)의 예가 표 2에 설명된다; 일부 구현에서는 다른 클리어 애퍼처 치수들이 적용 가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 클리어 애퍼처 치수들은 클리어 애퍼처 크기(103)가 30 μm로부터 80 μm 또는 심지어 100 μm에 이르도록 다양할 수 있다.
Figure pct00005
[표 2]
더 나아가, 이 예의 20개의 렌즈들의 x 좌표들의 세트는 표 3a 및 표 3b에 설명되고, 동일한 20개의 렌즈들에 대한 대응되는 y 좌표들의 세트가 표 3c 및 표 3d에 설명된다. x, y 좌표 둘 다는 밀리미터(mm) 단위로 주어진다. 표 3a - 3d에 주어진 x, y 좌표들은 마이크로렌즈 위치의 예시들이며; 다른 구현들에는 다른 마이크로렌즈의 위치들이 적용가능할 수 있다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 좌표들은 마이크로렌즈들이 주기적으로, 의사 랜덤으로, 또는 랜덤으로 배열되도록 각각의 마이크로렌즈(101)에 배정될 수 있다.
Figure pct00006
[표 3a]
Figure pct00007
[표 3b]
Figure pct00008
[표 3c]
Figure pct00009
[표 3d]
일부 구현들에 따르면, 마이크로렌즈 어레이 확산기들은 실질적 확산 조명들을 생성하도록 작동할 수 있고, 도 1a - 도 1c에 도시된 마이크로렌즈 어레이 확산기(100)와 같이, 상이한 주기성 영향 속성들 및 상이한 각각의 표면 프로파일들을 갖는 적어도 두 개의 마이크로렌즈들을 갖는다. 일부 경우들에서, 생성된 확산 조명에 있어서 간섭 아티팩트들을 최소화하기 위해 상이한 주기성 영향 속성들이 선택될 수 있다. 일부 경우들에서, 생성된 확산 조명 내의 회절 아티팩트들의 중첩을 증가시키거나 최대화하도록 상이한 주기성 영향 속성들이 선택될 수 있다. 더 나아가, 간섭 아티팩트들을 감소시키거나 최소화하고, 또한 회절 아티팩트들의 중첩을 증가시키거나 최대화하도록 상이한 주기성 영향 속성들이 선택될 수 있다.
바람직하게는, 마이크로렌즈 주기성 영향 속성들 및 표면 프로파일들은 균일한 광 분포 또는 점진적으로 변화하는 광 분포를 갖는 실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다. 일부 구현들에서, 광 분포는 선형적으로 변화하는 공간적 전력 분포 또는 복사 강도이다. 다른 구현들에서, 광 분포는 마이크로렌즈 어레이 확산기의 광학 축에 수직한 평면 상에서의 일정한 복사 조도(irradiance)를 특징으로 한다; 즉, θ가 각도 분포의 각도일 때, 복사 강도는 1/cos3(θ)를 따를 수 있다. 또 다른 구현에서, 광 분포는 마이크로렌즈 어레이 확산기의 광학 축에 수직한 평면 상에서의 일정한 복사 강도를 특징으로 한다; 즉, θ가 각도 분포의 각도일 때, 복사 조도는 cos3(θ)를 따를 수 있다. 바람직하게는, 마이크로렌즈 주기성 영향 속성들 및 표면 프로파일들은 고대비 에지들로 종단되는 실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다.
도시된 예에서, 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각각의 마이크로렌즈(101)는 100o x 70o 직사각형 조명장을 생성하도록 작동할 수 있으나, 일부 구현들에서, 마이크로렌즈 어레이 확산기들은 다른 조명장을 생성하도록 작동할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서 마이크로렌즈 어레이 확산기가 70o x 50o의 조명장을 생성하도록 작동할 수 있는 한편, 다른 경우들에서 마이크로렌즈 어레이 확산기들이 최대 120o 또는 심지어 130o에 이르는 조명장을 생성하도록 작동할 수 있다. 일부 구현들에서, 마이크로렌즈 어레이 확산기(100) 내의 각각의 마이크로렌즈(101)는 4:3, 16:9, 또는 심지어 100:1의 종횡비를 갖는 조명장을 위한 조명을 생성하도록 작동할 수 있다. 일부 경우들에서, 조명장은 다른 종횡비들을 가질 수 있다.
위에서 설명된 마이크로렌즈 어레이 확산기와 같은 마이크로렌즈 어레이 확산기는, 예를 들어 도 2에 도시된 조명기(200)에 통합될 수 있다. 조명기(200)는 광 생성 컴포넌트(201) 및 확산기(100)를 포함한다. 광 생성 컴포넌트(201)는, 예를 들어 발광 다이오드(LED), 초 발광 다이오드(superluminescent diode)(SLED), 또는 에지 발광 레이저(edge-emitting laser) 또는 수직 캐비티 표면 발광 레이저(vertical-cavity surface-emitting laser)(VCSEL) 같은 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 다른 구현들에서, 광 생성 컴포넌트(201)는 발광 다이오드들 및/또는 레이저 다이오드들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 광 생성 컴포넌트(201)는 이산 광 생성 컴포넌트들(discrete light-generating components)(예를 들어, LED들, SLED들, 또는 VCSEL들)의 2 x 2 어레이를 포함할 수 있거나, 수십, 수백, 또는 수천의 이산 광 생성 컴포넌트들(예를 들어, LED들, SLED들, 또는 VCSEL들)을 포함할 수 있다. 광 생성 컴포넌트(201)는 특정 응용에 적합한 임의의 파장 또는 파장들의 범위의 빛(203)을 생성하도록 작동할 수 있다.
도 1a - 도 1c의 도시된 예에서, 850 nm의 파장이 위에서 개시된 특정 매개 변수들을 결정하는 데 사용되었으나; 일부 구현들에는 다른 파장들 또는 파장들의 범위들이 적절할 수 있다. 예를 들어, 일부 경우들에서, 확산 조명은 인간 관측자에게 보이지 않아야 하므로; 이러한 경우들에는, 파장들의 범위가 적외선 근처 및/또는 적외선에 대응할 수 있다. 일부 경우들에서, 광 생성 컴포넌트(201)는 850 nm 또는 940 nm의 파장을 갖는 빛(203)을 생성하도록 작동할 수 있다. 여전히 일부 경우들에서, 다른 파장들이 적절할 수 있다. 일부 구현들에서, 광 생성 컴포넌트는 비행 시간 애플리케이션들(time-of-flight applications)에 사용될 수 있는 것 같은 펄스된 빛(pulsed light) 또는 변조된 빛(modulated light)(예를 들어, 주파수 도메인 변조된 빛(frequency domain modulated light))을 생성하도록 작동할 수 있다.
실제 구현에서, 일부 잔여 고주파수 성분들은 여전히 존재할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 여기서 설명된 마이크로렌즈 어레이 확산기들은 특정 응용들에 충분한 실질적으로 고대비 에지들 및 실질적으로 균일한 전력을 갖는 실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있다.
본 개시의 사상 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 다른 구현들은 청구항들의 범위 내에 있다.

Claims (13)

  1. 실질적 확산 조명(substantially diffuse illumination)을 생성하도록 작동할 수 있는 마이크로렌즈 어레이 확산기로서,
    각각의 마이크로렌즈가 각각의 주기성 영향 속성(periodicity-influencing characteristic) 및 각각의 표면 프로파일을 갖는, 마이크로렌즈들의 어레이
    를 포함하고,
    상기 마이크로렌즈들의 어레이는 서로 다른 각각의 주기성 영향 속성들을 갖는 적어도 2개의 마이크로렌즈들을 포함하고;
    서로 다른 각각의 주기성 영향 속성들을 갖는 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들은 서로 다른 각각의 표면 프로파일들을 더 갖고;
    각각의 표면 프로파일은 실질적으로 동일한 조명장(field of illumination)을 생성하도록 구성되는, 마이크로렌즈들 어레이 확산기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이 확산기는 실질적으로 고대비 에지들(substantially high-contrast edges)로 종단되는(terminate) 실질적 확산 조명을 생성하도록 동작할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 주기성 영향 속성들은 마이크로렌즈 높이, 마이크로렌즈 클리어 애퍼처 크기, 마이크로렌즈 클리어 애퍼처 모양, 또는 마이크로렌즈 위치 중 적어도 하나를 포함하는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 서로 다른 각각의 주기성 영향 속성들을 갖는 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들의 상기 각각의 표면 프로파일들은, 실질적으로 균일한 전력으로 확산 조명을 형성하기 위해 각각의 회절 아티팩트들(diffractive artifacts)의 에지 부분들이 실질적으로 중첩되게끔, 회절 아티팩트들을 실질적 확산 조명 내의 실질적으로 인접한 지역들에 지향시키도록 작동할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들의 상기 각각의 주기성 영향 속성들은 실질적 확산 조명 내의 간섭 아티팩트들(interference artifacts)을 감소시키도록 작동할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들의 상기 각각의 주기성 영향 속성들은 실질적으로 균일한 광 분포를 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들의 상기 각각의 주기성 영향 속성들은 실질적으로 선형의 광 분포를 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들의 상기 각각의 주기성 영향 속성들은 더 적은 고주파수 성분들을 갖는 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  9. 제1항에 있어서, 상기 서로 다른 각각의 주기성 영향 속성들을 갖고 상기 서로 다른 각각의 표면 프로파일들을 갖는, 상기 적어도 2개의 마이크로렌즈들은 상기 마이크로렌즈 어레이 내에 비주기적(non-periodic)으로 배열된, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈 어레이 내의 적어도 하나의 마이크로렌즈는 직사각형인, 마이크로렌즈 어레이 확산기.
  11. 실질적 확산 조명을 생성하도록 작동할 수 있는 조명기(illuminator)로서,
    제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 마이크로렌즈 어레이 확산기; 및
    대응하는 광 생성 컴포넌트
    를 포함하고, 상기 광 생성 컴포넌트는 발광 다이오드(light-emitting diode), 레이저 다이오드, 발광 다이오드들의 어레이, 또는 레이저 다이오드들의 어레이 중 적어도 하나를 포함하는, 조명기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광 생성 컴포넌트는 적외선 파장의 빛을 생성하도록 작동할 수 있는, 조명기.
  13. 제11항에 있어서, 상기 광 생성 컴포넌트는 기판에 장착되고(mount), 상기 마이크로렌즈 어레이 확산기는 스페이서(spacer)에 의해 상기 기판에 장착된, 조명기.
KR1020187037449A 2016-05-25 2017-05-22 마이크로렌즈 어레이 확산기들 KR102471578B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662341268P 2016-05-25 2016-05-25
US62/341,268 2016-05-25
PCT/SG2017/050265 WO2017204748A1 (en) 2016-05-25 2017-05-22 Microlens array diffusers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190009381A true KR20190009381A (ko) 2019-01-28
KR102471578B1 KR102471578B1 (ko) 2022-11-25

Family

ID=60411494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187037449A KR102471578B1 (ko) 2016-05-25 2017-05-22 마이크로렌즈 어레이 확산기들

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11009631B2 (ko)
EP (1) EP3465291A4 (ko)
KR (1) KR102471578B1 (ko)
CN (1) CN109477911B (ko)
TW (1) TWI766868B (ko)
WO (1) WO2017204748A1 (ko)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6826433B2 (ja) * 2016-12-28 2021-02-03 デクセリアルズ株式会社 反射型拡散板、表示装置、投影装置及び照明装置
DE102019000272B4 (de) * 2018-01-19 2023-11-16 Cognex Corporation System zum bilden einer homogenisierten beleuchtungslinie, die als eine linie mit geringem speckle bildlich erfasst werden kann
EP3598591A1 (en) * 2018-07-17 2020-01-22 Koninklijke Philips N.V. Laser arrangement with reduced building height
US12092836B2 (en) * 2018-10-26 2024-09-17 Viavi Solutions Inc. Optical element and optical system
WO2021087998A1 (zh) * 2019-11-08 2021-05-14 南昌欧菲生物识别技术有限公司 光发射模组、深度相机和电子设备
KR20210063674A (ko) * 2019-11-25 2021-06-02 엘지이노텍 주식회사 카메라 모듈
WO2021142610A1 (zh) * 2020-01-14 2021-07-22 南昌欧菲生物识别技术有限公司 微透镜阵列、透镜阵列、tof发射模块及具有其的电子设备
CN211857087U (zh) * 2020-02-24 2020-11-03 宁波激智科技股份有限公司 一种减干涉准直膜
US11825182B2 (en) * 2020-10-12 2023-11-21 Waymo Llc Camera module with IR LEDs for uniform illumination
US11396994B1 (en) 2021-02-16 2022-07-26 Ii-Vi Delaware, Inc. Laser light source having diffuser element and light diverging optic

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040149892A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-05 Akitt Trevor M. Illuminated bezel and touch system incorporating the same
KR20050052509A (ko) * 2002-09-20 2005-06-02 코닝 인코포레이티드 광 형상화 및 균질화를 위한 무작위 마이크로렌즈 배열
WO2016051766A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社クラレ 拡散板及び拡散板の製造方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410213B1 (en) 1998-06-09 2002-06-25 Corning Incorporated Method for making optical microstructures having profile heights exceeding fifteen microns
EP1366388A4 (en) * 2001-02-07 2007-08-29 Corning Prec Lens Inc SCREEN WITH HIGH CONTRAST AND RANDOM MICROLINE ARRAY
JP3587205B2 (ja) * 2002-04-03 2004-11-10 セイコーエプソン株式会社 光透過性シート、背面投写型プロジェクタ、光透過性シート製造装置、プログラムおよびコンピューター読み取り可能な記録媒体
US7394594B2 (en) 2006-05-08 2008-07-01 Bright View Technologies, Inc. Methods for processing a pulsed laser beam to create apertures through microlens arrays
US7670726B2 (en) * 2006-07-20 2010-03-02 Zhijian Lu Optical diffusers, photomasks and their methods of fabrication
DE102009025123A1 (de) * 2009-06-16 2010-12-23 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierende Vorrichtung
WO2013047945A1 (ko) 2011-09-26 2013-04-04 주식회사 세코닉스 비정형 패턴을 갖는 광학필름, 그 제조방법 및 상기 광학필름이 적용된 백라이트 어셈블리

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050052509A (ko) * 2002-09-20 2005-06-02 코닝 인코포레이티드 광 형상화 및 균질화를 위한 무작위 마이크로렌즈 배열
US20040149892A1 (en) * 2003-01-30 2004-08-05 Akitt Trevor M. Illuminated bezel and touch system incorporating the same
WO2016051766A1 (ja) * 2014-09-30 2016-04-07 株式会社クラレ 拡散板及び拡散板の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201805658A (zh) 2018-02-16
CN109477911A (zh) 2019-03-15
WO2017204748A1 (en) 2017-11-30
EP3465291A4 (en) 2019-06-12
CN109477911B (zh) 2021-06-04
EP3465291A1 (en) 2019-04-10
US20190293843A1 (en) 2019-09-26
US11009631B2 (en) 2021-05-18
TWI766868B (zh) 2022-06-11
KR102471578B1 (ko) 2022-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102471578B1 (ko) 마이크로렌즈 어레이 확산기들
EP3290980B1 (en) Optical lens assembly and illumination device comprising the same
US20220350050A1 (en) Meta illuminator
JP5987065B2 (ja) 光混合レンズ及びシステム
US9995872B2 (en) Light mixing systems with a glass light pipe
CN210323605U (zh) 包括led和光栅的照明设备、电子设备以及载体
KR102439748B1 (ko) 광학 소자 및 광학 시스템
US10077883B2 (en) Illumination device with optical units including spiral structure optical unit and illumination device having the same
CN113767249A (zh) 照明装置
KR102609838B1 (ko) 광을 변환하기 위한 조명 모듈들
CH711561A1 (en) Optical layer and luminaire with such.
EP3411659B1 (en) Illumination modules and optoelectronic systems
US11573079B2 (en) Lighting system with pattern element
KR20160060843A (ko) 배광특성 가변형 조명장치
CN114944589A (zh) 具有扩展场照明的光源
EP3521901B1 (en) Light mixing systems with a glass light pipe
US20130329451A1 (en) Surgical light with led light guiding and focusing structure and method
RU2700182C2 (ru) Трубчатое светоизлучающее устройство
TWI677997B (zh) 照明裝置
US20150043191A1 (en) Lighting apparatus with zooming function
CN108139577A (zh) 具有输出透镜的led模块

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant