KR20200094636A - 광학 조명 장치 - Google Patents

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KR20200094636A
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lighting device
condensing
base surface
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KR1020197009712A
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지온 악셀 아이센펠드
조나단 겔베르그
알론 코렌
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루머스 리미티드
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Abstract

조명 장치는 디퓨저 및 집광 및 수렴 요소를 포함한다. 디퓨저는 광원으로부터의 광선을 입력으로서 수신하고, 광선을 출력으로서 분배한다. 집광 및 수렴 요소는 베이스 표면 상에 형성된 입력 광 어패처, 베이스 표면의 대향 표면 상에 형성된 출력 광 어패처, 및 적어도 2 개의 측벽을 포함한다. 측벽은 입력 광 어패처 와 출력 광 애퍼처 사이에서 실질적으로 연장된다. 디퓨저는 광학적으로 베이스 표면에 부착되어 디퓨저 출력으로부터의 광선이 입력 광 애퍼처를 통해 집광 및 수렴 소자에 결합하게 된다.

Description

광학 조명 장치
본 발명은 공동 광-투과성 기판에 의해 수반되는 복수의 반사 표면을 포함하는 기판-안내 광학 장치에 관한 것이다.
새로운 어플리케이션에 대한 중요한 조력자로서 폼 팩터(form factor)는 근안 디스플레이(near eye display) 기술에 있어서 설계 혁신을 위한 중심 드라이버로서 부각되고 있다. 원추형 또는 테이퍼진 광학 요소는 다중 파장의 광을 결합하기 위해 및/또는 그러한 근안 디스플레이에 이용된 도광 장치 또는 도광 시스템으로의 입력을 위한 출구 애퍼처(exit aperture)를 가로지르는 광의 균일하게 균질화(homogenizing)하기 위해 일반적으로 이용된다. 이러한 구현에서, 출구 애퍼처를 균일하게 채우기 위해, 원추형 또는 테이퍼진 광학 요소는, 입력 및 출구 애퍼처 크기에 비교하여 광 전파의 방향에서 비교적 길어야만 한다. 또한, 종래의 원추형 또는 테이퍼진 광학 요소는 광학 도파관과 같은 후속하는 광학 시스템으로의 입력으로서 이용하기 위해 광학 출구 애퍼처로부터 출력된 광을 형상화(shape)하도록 입력 애퍼처로부터의 상류측 및/또는 출구 애퍼처로부터의 하류측에, 추가적인 광학 요소를 필요로 한다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 집광(collecting) 및 수렴(concentrating) 광학 요소, 디퓨저(diffuser) 및 광원을 포함하는 광학 조명 장치에 관한 것이다. 집광 및 수렴 광학 요소는 베이스 표면 상에 형성된 입구 애퍼처를 갖고, 디퓨저는 베이스 표면에 부착된다. 디퓨저는 광원으로부터 수신된 광선을 집광 및 수렴 광학 요소로 분배하고, 이는 출력 애퍼처로부터 광선을 출력하여, 결과적으로 출력 광선은 높은 공간 균일성과 좁은 각도 분포를 갖게 된다. 광학 요소, 디퓨저 및 광원의 기하학적 조합은 열 부하를 최소화하는 높은 전력 효율, 증가된 배터리 수명 및 제조 용이성을 포함하는 몇 가지 주요 이점을 광학 조명 장치에 제공한다.
본 발명의 실시예의 교시에 따르면, 조명 장치가 제공된다. 이 조명 장치는,
입력으로서 광원으로부터 광선을 수신하고 출력으로서 광선을 분배하는 디퓨저; 및 집광 및 수렴 요소를 포함하고, 집광 및 수렴 요소는, 베이스 표면 상에 형성된 입력 광 애퍼처, 베이스 표면에 대해 대향하는 표면 상에 형성되는 출력 광 애퍼처, 및 입력 광 애퍼처 및 출력 광 애퍼처 사이에 연장되는 적어도 두개의 측벽 표면을 포함하고, 디퓨저는 디퓨저 출력으로부터의 광선이 입력 광 애퍼처를 통해 집광 및 수렴 요소에 결합되도록 상기 베이스 표면에 광학적으로 부착된다.
필요에 따라서, 광선을 디퓨저에 입력으로서 전달하는 광원을 더 포함한다.
필요에 따라서, 베이스 표면 및 광원의 각각은 연관된 폭을 가지며, 광원의 폭은 상기 베이스 표면의 폭보다 작다.
필요에 따라서, 광원 및 디퓨저의 각각은 연관된 폭을 가지며, 광원의 폭은 상기 디퓨저의 폭보다 작다.
필요에 따라서, 베이스 표면 및 디퓨저의 각각은 연관된 폭을 가지며, 베이스 표면의 폭은 디퓨저의 폭보다 작다.
필요에 따라서, 디퓨저 및 집광 및 수렴 소자는 단일 몸체로 형성된다.
필요에 따라서, 디퓨저는 디퓨저의 적어도 일부분을 베이스 표면의 적어도 일부분에 광학적으로 시멘팅(cementing)하는 것에 의해 베이스 표면에 광학적으로 부착된다.
필요에 따라서, 디퓨저는 디퓨저의 적어도 일부분을 베이스 표면의 적어도 일부분에 직접 부착하는 것에 의해 베이스 표면에 광학적으로 부착된다.
필요에 따라서, 집광 및 수렴 요소는 약 1.52 이하의 굴절률을 갖는 재료로 구성된다.
필요에 따라서, 집광 및 수렴 요소에 결합된 광선들의 일부(proportion)는 전체 내부 반사에 의해 상기 집광 및 수렴 요소 내부에 트랩(trap)된다.
필요에 따라서, 디퓨저 및 집광 및 수렴 요소는, 출력 광 애퍼처를 통해 집광 및 수렴 요소의 외부에 결합되기 이전에, 결합된 광선의 일부가 측벽 표면 중 적어도 하나에 의해 적어도 한번 반사되도록 배열된다.
필요에 따라서, 집광 및 수렴 요소는 내부 측벽 표면, 상기 베이스 표면 및 대향 표면의 각각에 의해 부분적으로 한정된 실질적으로 중공 섹션(hollow section)을 포함한다.
필요에 따라서, 측벽 표면의 적어도 하나의 적어도 일부분에 인가되는 코팅을 더 포함한다.
필요에 따라서, 코팅은 반사 코팅이다.
필요에 따라서, 코팅은 확산 특성을 갖는다.
필요에 따라서, 코팅은 유전체 코팅이다.
필요에 따라서, 집광 및 수렴 요소에 광학적으로 부착된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함한다.
필요에 따라서, 적어도 하나의 렌즈는 베이스 표면에 광학적으로 부착된다.
필요에 따라서, 적어도 하나의 렌즈는 대향 표면에 광학적으로 부착된다.
필요에 따라서, 적어도 하나의 렌즈는 음의 렌즈이다.
필요에 따라서, 집광 및 수렴 요소에 광학적으로 부착된 적어도 하나의 편광기를 더 포함한다.
필요에 따라서, 측벽 표면은 실질적으로 평면(planar) 표면이다.
필요에 따라서, 측벽 표면은 실질적으로 커브진 표면이다.
또한 본 발명의 실시예의 다른 교시에 따르면, 조명 장치가 제공된다. 이 조명 장치는, 광선을 전달하기 위한 광원 - 광원은 광선이 전달되어지고 연관된 폭을 가진 출력 표면을 포함함 - ; 및 집광 및 수렴 요소;를 포함하고, 집광 및 수렴 요소는, 광학적으로 부착된 디퓨저를 구비한 입력 광 어패처 - 입력 광 어패처는 출력 표면의 폭 보다 크거나 작은 연관된 폭을 갖는 베이스 표면 상에 형성되고, 디퓨저는 광원으로부터 광선을 수신하고 입력 광 어패처에 대한 입력으로서 광선을 분배함 - ; 베이스 표면에 대향하는 표면 상에 형성되는 출력 광 어패처; 및 입력 광 어패처와 출력 광 어패처 사이에 여장하는 적어도 두개의 테이퍼진 측벽 표면을 포함한다.
본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술 및/또는 기술용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기술된 것과 유사한 또는 동등한 방법 및 재료가 본 발명의 실시예를 실시하거나 테스트하는데 사용될 수 있지만, 예시적인 방법 및/또는 재료가 이하에 기술된다. 혼동이 있는 경우 정의를 포함한 특허 명세서에 의해 통제된다. 또한, 재료, 방법 및 실시예는 단지 예시적인 것이며 필수적인 제한은 아니다.
본 발명에 따르면 전술한 과제를 해결할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예가 첨부 도면을 참조하여 예시로서 설명된다. 도면을 구체적으로 참조하면, 도시된 세부사항은 예시적인 것으로 본 발명의 실시예에 대한 설명을 위한 것으로 이해되어야 한다. 이와 관련하여, 도면에 대응하는 설명은 본 발명의 실시예가 어떻게 실시될 수 있는지 당업자에게 자명하게 해준다.
도 1은 복수의 평면 표면으로 형성된 집광 및 구렴 광학 요소에 부착된 디퓨저를 갖는 본 발명의 실시예에 따라 구성 및 구현된 광학 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 2는 도 1의 광학 조명 장치의 구성요소를 개략적으로 예시한 분해 단면도;
도 3은 복수의 곡면으로 형성된 집광 및 수렴 광학 요소에 부착된 디퓨저를 갖는 본 발명의 실시예에 따라 구성 및 구현된 광학 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 4는 집광 및 구렴 광학 요소의 직사각형 대칭을 나타내는, 광축에 수직인 평면에서 취해진 도 1의 장치의 집광 및 수렴 광학 요소의 단면도;
도 5는 집광 및 수렴 광학 요소의 원형 대칭을 나타내는, 광축에 수직인 평면에서 취해진 도 1 또는 도 3의 장치의 집광 및 수렴 광학 요소의 단면도;
도 6은 집광 및 수렴 광학 요소의 출력 광 애퍼처에 배치된 렌즈를 포함하는, 도 1의 장치와 유사한 광학 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도; 및
도 7은 디퓨저와 집광 및 수렴 광학 요소 사이에 배치된 렌즈를 포함하는, 도 1의 장치와 유사한 광학 조명 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
본 발명은 광학 조명 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광학 조명 장치의 원리 및 작동은 상세한 설명과 함께 도면을 참조하여 더 잘 이해 될 수있다.
본 발명은, 예를 들어, 평면 패널 인디케이터, 소형 조명, 스캐너 등의 비-이미징 어플리케이션뿐만 아니라, 예를 들어 셀룰러 폰, 소형 디스플레이, 3차원 디스플레이 및 소형 빔 익스팬더와 같은 다양한 이미징 어플리케이션에 적용가능하다. 본 발명의 실시예들은 근안(near eye) 디스플레이, 특히 광 도파로를 확장하는 애퍼처 내로 입사되는 광을 생성하기 위해 조명기로부터 조명을 필요로하는 마이크로디스플레이를 구비한 광학 시스템의 분야에서의 광학 시스템에 적용될 때 특히 유용할 수 있다.
본 발명의 적어도 하나의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명은 그 적용에 있어서 이하의 설명 및/또는 도면 및/또는 실시예의 구성요소 및/또는 방법의 상세한 구성 및 배열로 반드시 제한되는 것은 아니다. 본 발명은 다른 실시예로 구현 가능하거나 다양한 방법으로 실시될 수 있다. 먼저, 본 명세서 전반에 걸쳐, 예를 들어, 전방 및 후방, 상부 및 하부 등과 같은 방향에 대한 참조가 이루어진다. 이들 방향 참조들은 본 발명 및 그 실시예들을 단지 예시하기 위한 것이다.
도면을 참조하면, 도 1 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따라 구성되고 구현되며, 일반적으로 참조번호 1로 도시된 광학 조명 장치 및 광학 조명 장치(1)의 대응하는 구성요소를 나타낸다. 일반적으로, 광학 조명 장치(1)는 집광 및 수렴 광학 요소(10)(이후 광학 요소(10)로 언급함), 디퓨저(30) 및 광원(40)을 포함한다. 광원(40)은 디퓨저(30)를 통해 광(일반적으로는 광선(radiation))을 광학 요소(10)에 전달한다. 광원(40)은 디퓨저(30)에 가까운 단부(근단부)에 광이 전달되어지는 출력 표면(42)을 포함한다.
광원(40)은 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 편광형 또는 비편광형 소스일 수 있다. 광원(40)의 비제한적인 구현의 예는 발광 다이오드(LED), 컬러 믹싱을 위한 RGB LED를 갖는 광 파이프, 컬러 믹싱을 위해 다이크로익 미러와 조합하여 상이한 컬러를 각각 방출하는 복수의 LED, 다이오드 레이저, 컬러 믹싱을 위해 다이크로익 미러와 조합하여 상이한 컬러를 각각 방출하는 복수의 다이오드 레이저를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
디퓨저(30)는 광원(40)으로부터의 전달된 광선을 입력으로서 수신하고, 수신 된 광선을 출력으로서 분배(즉, 산란(scatters))한다. 디퓨저(30)에 의해 분배된 광선은 광학 요소(10)에 입력된다. 특히, 디퓨저(30)는 디퓨저(30)를 통해 광학 요소(10) 내에 결합된 광선이 광학 조명 장치(1)의 광축(28)에 대해 넓은 범위의 각도를 커버하도록 광을 분배한다. 디퓨터(30)를 통해 광학 요소(10) 내에 결합되는 광은 도 1에서 광선(22,24,26)으로 표시된다.
광학 요소(10)는 입력 광 애퍼처(14)(입사 광 애퍼처로 상호교환 가능하게 언급됨)가 형성된 베이스 표면(12), 베이스 표면(12)으로부터 대향하여 배치되고 출력 광 애퍼처(18)(출사 광 애퍼처로 상호교환 가능하게 언급됨)가 형성되는 출력 표면(16), 광 애퍼처들(14,18) 사이(즉, 표면 12와 16 사이)에서 연장되는 복수의 내부 측벽 표면(20)을 포함한다. 출력 광 애퍼처(18)는 일반적으로 입력 광 애퍼처(14)보다 적어도 3배 크고, 광학 요소(10)를 통해 전파하는 광원(40)으로부터의 광선은 출력 광 애퍼처(18)를 균일하게 채운다. 베이스 표면(12)은 광학 요소(10)의 근단부(proximal end)에 있고, 출력 표면(16)은 광학 요소(10)의 원단부(distal end)에 있다. 용어 "근(proximal)" 및 "원(distal)"은 디퓨저(30)로부터 각각 가깝고 먼 광학 요소(10)의 부분과 연관하여 일반적인 의미(normal senses)로 이용된다.
내부 측벽 표면(20)은 표면 12와 16 사이에서 연장되어, 내부 측벽 표면(20)의 각각에 있어서, 내부 측벽 표면(20)의 근단부 또는 에지는 베이스 표면(12)의 일부분에서 종단되고, 내부 측벽 표면(20)의 원단부 또는 에지는 출력 표면(16)의 일부분에서 종단된다. 도면에 도시된 바와 같이, 내부 측벽 표면(20)의 적어도 두개는 일반적으로 서로 대향 배치된다.
표면(12,16)은 도 1 내지 도 3, 도 6 및 도 7에 실선으로 도시되어 있지만, 표면(12,16)은 그 위에 형성된 대응하는 광 애퍼처(14,18)를 경유해서 광선이 광학 요소(10)를 통해 전파될 수 있는 광 투과 표면인 것으로 이해되어야 한다(즉, 광학 요소(10)에 진입하고 출사함).
특정 실시예에 따르면, 광학 요소(10)는 제거된 상부 섹션(top section)을 갖는 피라미드의 일반적인 형태를 갖는 피라미드형 구조로서 구성되며, 제거된 상부 섹션은 피라미드 정점을 포함한다. 그러한 실시예에서, 내부 측벽 표면(20)은 광축(28)으로부터 외측으로 연장하는 평면의 테이퍼진 측벽 표면이다. 다른 실시예에서, 예를 들면 도 3에 도시된 바와 같이, 내부 측벽 표면(20)은 어느 정도 곡률을 가진 비평면의 원추형 구조를 가진 광학 요소(10)일 수도 있다.
광학 요소(10)가 피라미드형 구조로 구현되는 실시예에서, 광학 요소(10)는 보다 구체적으로 사각 절두체(square frustum)로 형성되어, 베이스 표면(12)과 출력 표면(16)은 평행한 평면의 정사각 또는 직사각 표면일 수 있다. 광학 요소(10)가 피라미드형 구조로 구현되는 다른 실시예에서, 베이스 표면(12)은 광축(28)을 따라 단면으로 취했을 때 오목(concave) 또는 포물(parabolic) 표면이다. 그러나, 특정 실시예에서, 베이스 표면(12) 및/또는 출력 표면(16)은 직사각형 또는 정사각형의 평면 표면일 수 있고, 내부 측벽 표면(20)의 하나 이상은 어느 정도의 곡률을 갖는 비평면 표면일 수도 있다.
특정 실시예에 따르면, 광학 요소(10)는 광축(28)을 중심으로 직사각형 대칭을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 도 1에 도시된 광학 요소(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 실제로 4개의 평면의 테이퍼진 내부 측벽 표면(20)을 포함하고, 도 4는 평면(12,16)에 평행한 평면(13)에서 취해진 광학 요소(10)의 단면을 나타낸다. 다른 실시예에서, 광학 요소(10)는 광축(28)에 대해 원형 대칭을 갖는다. 이러한 원형 대칭 구성은 도 1 및 도 3에 도시된 광학 요소(10)의 실시예에 적용가능하고, 이는 표면(12,16)에 평행한 평면(15)에서 취해진 광학 요소(10)의 단면을 나타내는 도 5에 도시되고 있다. 도 4 및 도 5에서, 광학 요소(10)는 디퓨저(30)를 바라보는 단면 평면(13, 15)에서, 베이스 표면(12)과 함께 보여지고 가상으로 도시되어있다.
전술한 실시예에 따른 직사각형 또는 원형 대칭을 갖는 광학 요소(10)의 구성은 출력 광 애퍼처(18)를 3차원에서 채울수 있게 한다. 그러나, 특정 실시예에서, 광학 요소(10)는 2차원(즉, 종이의 평면)에서 애퍼처 충진을 가능하게하는 상대적으로 편평한, 즉 박형 광학 요소로서 구성될 수있다. 이러한 박형 실시예는 백라이팅 또는 프론트 라이팅 애플리케이션에서 박형 광 도파로를 조명하는데 사용될 때 유용될 수 있다.
광학 조명 장치(1)의 주요 구성요소의 각각은 도 2에 도시된 바와 같이 연관된 폭을 갖는다. 특히 베이스 표면(12)은 폭(WP)을 갖고, 디퓨저(30)는 폭(WD)을 갖고, 출력 표면(42)은 폭(WL)을 갖는다. 모든 폭은 광선이 광학 조명 장치(1)를 통과할 때 주요 광선의 전파 방향에 수직한 차원에서 측정된다. 광학 요소(10)는 또한 베이스 표면(12)으로부터 출력 표면(16)까지, 폭(WP)에 수직한 차원에서 측정된 길이(LP)를 더 갖는다.
특정 실시예에 따르면, 폭(WL)은 폭(WP)보다 작다. 그러나, 2개의 폭(WL,WP)은 동일할 수 있지만, 폭(WL)은 폭(WP)보다 작은 것이 바람직하고, 이는 광학 조명 장치(1)의 성능 및 동작에 악영향을 주지 않으면서 디퓨저(30)와 광학 요소(10)에 대한 광원(40)의 측방향 배치에 있어서 약간의 변동을 허용하여 제조에 있어 용이함을 제공한다.
베이스 표면(12), 디퓨저(30) 및 출력 표면(42)의 특정 폭은 광학 조명 장치(1)의 구성요소를 구성하는데 이용되는 특정 재료와 사용된 구성요소의 특정 타입에 의존할 수 있다. 예를 들어, 광학 조명 장치(1)를 구현하는데 사용되는 디퓨저(30)의 타입에 따라, 광원(40)의 에지와 베이스 표면(12)의 에지 사이의 거리가 더 크거나 더 작을 수 있다. 바람직하게는, 도 1 및 도 2에 도시된 광학 조명 장치(1)의 특정 구현예에서 도시된 바와 같이, 광학 조명 장치(1)의 제조의 용이함을 위해서, 폭(WD)은 모든 폭들(WP,WL) 보다 클 수 있다. 그러나 폭(WL)은 폭(WD)와 동일할 수도 있고, 폭(WP)은 폭(WD)과 동일할 수도 있다.
디퓨저(30)는 광학 요소(10)의 베이스 표면(12)(즉, 입력 광 애퍼처(14))에 광학적으로 부착된다. 광학 요소(10)의 입력 광 애퍼처(14)에 디퓨저(30)를 광학적으로 부착함으로써, 디퓨저(30) 및 광학 요소(10)는, 내부 측벽 표면(20)을 따라 파워(power) 및 크로마티즘(chromatism)의 관점에서, 방사선(즉, 광)의 분포가 균일하도록 협업하고 이는 더 큰 WP 대 LP 비율(즉,베이스 대 길이 비율)을 가능하게 한다. 더 큰 비율은 광학 조명 장치(1)의 전체 폼 팩터(form factor)를 현저하게 감소시킨다. 디퓨저(30)와 함께 광학 요소(10)의 구성은 광선의 큰 각도 범위의 수집을 가능하게 하고, 특히 입력 광 애퍼처(14) 내로 광원(40)으로부터 방출된 높은 각도 광선의 포획을 가능하게 하고, 동시에 출력 광 애퍼처(18)에서 적어도 85%의 공간 균일성이 획득된다.
디퓨저(30)는 베이스 표면(12)의 일부분에 광학적으로 부착된 적어도 일부분을 갖는 앞면(front face)(32)을 포함한다. 디퓨저(30)는 다양한 방식으로 베이스 표면(12)에 광학적으로 부착될 수있다. 특정 실시예에 따르면, 디퓨저(30)는 광학 요소(10) 상에 직접 새겨지거나(engraved), 광학 요소(10)와 디퓨저(30)는 단일 판 재료(예: 유리)에 조각되거나 애칭되어, 광학 요소(10)와 디퓨저(30)는 하나의 몸체로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 디퓨저(30)는 광학 요소(10)와는 별개의 구조이고, 광학 시멘트와 같은 접착제를 통해 베이스 표면(12)에 광학적으로 부착된다. 이러한 실시예에서, 공기 갭은 디퓨저(30)와 광학 요소(10) 사이에 존재할 수도 있고 존재하지 않을 수도 있지만, 광학 조명 장치(1)의 전체 폼 팩터를 더 감소시키기 위해 공기 갭이 존재하지 않는 것이 더 바람직하다.
특정 실시예에서, 디퓨저(30) 및 광원(40)은 서로 광학적으로 부착된다. 디퓨저(30)는 앞면(32)과 대향하는 뒷면(34)을 더 포함하며, 뒷면(34)은 출력 표면(42)의 일부분에 광학적으로 부착되는 적어도 일부분을 갖느다. 디퓨저(30)와 광원(40) 사이의 광학적 부착은 광학 시멘트를 통해 뒷면(34) 및 출력 표면(42)의 각각의 부분을 함께 접착 결합하는 것을 포함하는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 광원(40)으로부터의 광이 전달되는 출력 표면(42)의 영역은 디퓨저(30)에 부착되는 출력 표면(42)의 영역 보다 작다.
일반적으로, 광학 요소(10)에 결합된 디퓨저(30)(광원(40)로부터의 입력에 응답하여)로부터의 광선들은 3개의 그룹으로 분류될 수 있으며, 각각은 3개의 광선 22, 24, 26으로 표시된다. 광선 22로 표시된 제1 광선 그룹은 디퓨저(30)의 출력에서 광축(28)에 대해 비교적 작은 각도로 전파하는 광선에 대응한다(즉, arctan(Wo /2LP)의 대략 절대값 보다 작은 각도, 여기서 Wo는 출력 표면(16)의 폭). 광학 광선(22)은 내부 측벽 표면(20)으로부터 어떠한 반사도 없이 광 애퍼처(14,18) 사이에서 직접 광학 요소(10)를 통해 전파한다.
제2 광선 그룹은 광학 요소(10)의 외측에 결합되기 이전에 내부 측벽 표면(20) 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 반사를 거치는 광선이다. 제2 광선 그룹은 광학 광선(24)로 표시되며, 여기서 광선들은 출력 광 어패처(18)를 통해 광학 요소(10)로부터 외측에 결합되기 이전에 광학 요소(10)에 결합되고 적어도 한번 반사된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 광선(24)은 상부의 내부 측벽 표면(20)에서 반사되고, 반사된 광선(25)은 이어서 출력 광 애퍼처(18)를 통해 광학 요소(10)로부터 외측에 결합된다. 자명하지만, 제2 광선 그룹은 내부 측벽 표면(20)에서 한번 이상의 반사될 수 있다. 예를 들면, 비제한적인 구현에서, 광학 요소(10)가 정사각 또는 직사각형의 피라미드형 구조일 때, 디퓨저(30)로부터의 광선은 내부 측벽 표면(20) 중 하나로부터 반사되고 이어서 출력 광 애퍼처(18)를 통해 광학 요소(10)의 외측에 결합되기 이전에 제1 반사의 표면에 인접한 제2 내부 측벽 표면으로부터 반사될 수 있다.
특정 실시예에서, 광학 요소(10)는 비교적 높은 굴절율(refractive)의 재료로 구성되어, 제2 그룹의 광선이 내부 측벽 표면(20)에 의해 전체 내부 반사(TIR)되어 진다. 그런 실시예에서, 디퓨저(30)에 의해 분배되고 특정 범위의 각도(광축(28)에 대하여)에서 전파되는 광선은 굴절율에 의해 정의된 임계각도(critical angle)보다 큰 입사 대응 각도(내부 측벽 표면(20)에 대해 측정된 법선)를 가지며, 따라서 제2 그룹 내의 광선은 내부 측벽 표면(20)에 의해 TIR을 받게 된다.
특정 실시예에 따르면, 내부 측벽 표면(20)은 TIR(전체 내부 반사)을 유도하는 굴절율을 가진 물질로 이루어지는 대신 각도 선택적인 광 반사 재료로 코팅될 수도 있다. 그런 각도 선택적인 코팅은 특정 각도 범위 내의 광학적 광선이 내부 측벽 표면(20)에 의해 반사되고 그런 각도 범위 외측의 광학적 광선은 내부 측벽 표면(20)를 통과해 전달되는 것을 허용한다. 대안적으로 내부 측벽 표면(20)은 TIR을 유도하는 굴절율을 가진 재료로 구성되는 것과 함께 각도 선택적인 반사 재료로 코팅될 수 있다. 코팅은 내부 측벽 표면(20)의 특정 영역 또는 내부 측벽 표면(20)의 전체에 적용될 수 있다. 광 반사 코팅은 금속 또는 유전체 코팅 일 수 있으며, 특정 실시예에서는 예를 들어, 3M 광강화(Light Enhancement) 필름 3635-100과 같은 코팅을 사용하여 구현될 수도 있는 확산성 반사기(diffusive reflector) 등의 가변 확산성(varying diffusive properties)을 가질 수 있다.
광학 광선(26)에 의해 표시된 제3 광선 그룹은 디퓨저(30)의 출력에서 광축(28)에 대해 상대적으로 큰 각도로 전파하는 광선에 대응하며, 이는 내부 측벽(20)에 의해 반사되지 않은 각도로 투과한다(TIR을 겪기 위해 요구되는 임계각 보다 작고 및/또는 각도 선택적 코팅에 의해 한정된 각도 범위의 바깥에 있기 때문임). 이와 같이, 제3 그룹의 광선은 내부 측벽 표면(20)으로부터 반사를 겪지 않으므로, 출력 광 애퍼처(18)를 통해 광학 요소(10)를 벗어나는 것이 방지된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 광선(26)은 비교적 높은 각도로 광학 요소(10)에 결합되고, 내부 측벽 표면(20) 중 하나에 부딪히고(예를 들면, 도 1의 상부 측벽 표면), 여기서 광선은 출력 광 애퍼처(18)로 반사를 통해 재방향되는일 없이 광학 요소(10)를 투과해서 빠져나간다. 일반적으로, 디퓨저(30)를 통해 광학 요소(10)에 결합되는 광의 약 4% 내지 7% 만이 내부 측벽 표면(20)을 통해 외측으로 결합하여 유실된다. 즉, 디퓨저(30)를 통해 광학 요소(10)에 결합된 광선의 대략 93% 내지 96%가 제1 또는 제2 그룹의 광선이 된다. 따라서, 디퓨저(30)를 통해 광학 요소(10)에 결합된 광선의 대부분은 그 이후 출력 광 애퍼처(18)을 통해 광학 요소(10) 외부로 결합된다.
특정 실시예에서, 광학 요소(10)는 비교적 저 굴절률의 재료, 예를 들어 굴절율이 1.33 내지 1.5168의 범위에 있는 재료로 구성된다. 저 굴절률은 디퓨저(30)에 의해 출력된 광선이 광학 요소(10)에 결합될 때 TIR을 받지 않도록 임계각을 효과적으로 증가시킨다. 이러한 실시예에서, 내부 측벽 표면(20)의 전체 또는 일부는 내부 측벽 표면(20)으로부터 결합-광선(coupled-in light rays)을 반사하기 위해 각도 선택적 반사 재료로 바람직하게는 코팅된다. 상대적으로 낮은 굴절률은 입사하는 광학 광선이 높은 굴절율의 재료를 사용할 때 허용되는 경우보다 더 신속하게 광학 요소(10)내로 확장하는 것을 허용한다. 이는 복합 포물형 집광기(compound parabolic concentrators) 등의 종래의 집광 및 수렴 옵틱과 비교하여 출력 광 어패처(18)가 짧은 길이의 LP를 사용하여 균일하게 충전되게 한다.
당업자라면 이해할 수 있는 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 광선(22,24,26)은 광파의 개념(abstraction)이고, 디퓨저(30)로부터 광학 요소(10)로 결합된 광선을 나타낸다. 광학 광선(22,24,26)은 광축(28)에 대해 넓은 각도의 범위를 커버하는 광선들과 유사한 아주 많은 것들 중 3개만을 나타내며 출력 광 애퍼처(18)를 균일하게 충전하기 위해 광학 요소(10)를 통해 대응하는 궤도 경로(이들중 일부는 내부 측벽 표면(20)의 하나 이상으로부터의 반사를 포함함)를 가진다.
광학 요소(10)는 광학 조명 장치 및 시스템에 공통적으로 사용되는 다양한 유형의 재료로 구성될 수 있다. 특정 실시예에 따르면, 이러한 재료는 광학 요소(10)의 굴절률의 추가로 감소시키는 플라스틱 및 유리를 포함할 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 특정 실시예에서, 표면(12,16,20)은 굴절률을 1(또는 거의 1)까지 추가로 감소시키기 위해 공기 또는 진공 중에 중공(hollow) 섹션을 정의할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 광학 요소(10)는 플라스틱 또는 유리의 중공부(hollowed-out portion)로 구성될 수 있으며, 여기서 블록(block) 또는 슬랩(slab)의 재료의 내부 섹션(interior section)은 광학 요소(10)를 형성하는 중공 캐비티(예를 들면 피라미드형 구조물)가 잔존할 때까지 조각되거나 절단된다. 조각 또는 절단에 이어서, 내부 측벽 표면(20)을 형성하는 광학 요소(10)의 내부 표면은 반사 코팅(예를 들어, 각도 선택적 반사 코팅) 또는 확산 코팅으로 코팅될 수있다.
광학 조명 장치(1)의 주요 구성요소에 추가하여, 이에 한정되는 것은 아니지만, 하나 이상의 렌즈, 디퓨저, 편광기 및 프리즘형(prismatic) 포일(예를 들어, 3M 균일 테이프)을 포함하는 추가 구성요소(예를 들면, 광학 요소 및 장치)가 베이스 표면(12) 및/또는 출력 표면(16)에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착될 수 있다. 이러한 렌즈 및 프리즘형 포일의 사용은 출력 광 애퍼처(18)에 걸친 광 균일 성을 더 개선시킨다. 도 6은 출력 표면(10)에 부착을 통하여 출력 광 애퍼처(18)에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착되는 렌즈(50)로서 구현된 추가 구성요소를 포함하는 광학 조명 장치(1)의 특정 실시예를 나타낸다. 도 6에 도시된 실시예에서 렌즈(50)가 음의 렌즈(즉, 오목 렌즈)이지만, 렌즈(50)는 대안적으로 볼록 렌즈 또는 일련의 렌즈로서 구현될 수 있다. 특정 구현예에서, 렌즈(50)는 도 6에 도시된 바와 같이 반드시 전체 출력 광 애퍼처(18) 표면 영역을 커버할 필요는 없으며, 실제로는 상기 표면 영역의 일부만을 커버할 수도 있다.
특정 실시예에서, 예를 들어 3M Dual Brightness Enhancement Film(DBEF) 등의 반사 편광기(reflective polarizer)가 예를 들면 광학 시멘트를 통해 출력 표면(16)에 부착을 통해 출력 광학 애퍼처(18)에 배치될 수 있다. 출력 광 애퍼처(18)에 반사 편광기의 배치는 광원(40)이 편광되지 않은 소스이지만 광학 조명 장치(1)의 출력에서 편광된 광이 요구되는 상황에서 특정 값의 편광 리사이클링(polarization recycling)을 유도한다. 출력 광 애퍼처(18)에 반사 편광기의 배치는 또한 광학 요소(10) 외측에 결합된 광의 밝기를 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 광학 조명 장치(1)는 마이크로디스플레이에 조명을 제공하는데 사용될 때 특별한 가치가 있을 수있다. 마이크로디스플레이가 투과 특성(예를 들어, LED 백라이트 디스플레이)에 의존한 백라이트 디스플레이인 구현예에서, 마이크로디스플레이는 출력 광 애퍼처(18)로부터 조명을 수신하기 위해 출력 표면(16)에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착될 수있다. 마이크로디스플레이가 반사 디스플레이(예를 들어, 실리콘상의 액정)로서 구현되는 구현예에서, 중간 광학 배열, 예를 들어, 편광 빔분할 프리즘이 출력 표면(16)과 마이크로디스플레이 사이에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착되어 출력 광 애퍼처(18)로부터의 편광된 광선을 마이크로디스플레이의 반사 표면에 공급할 수 있다.
전술한 추가 구성요소는 베이스 표면(12) 및/또는 출력 표면(16)에 조각되거나 접착식으로 부착(예를 들어 광학 시멘트를 통해) 될 수 있다. 그러한 추가 구성요소가 광학 요소(10)에 접착식으로 부착되는 실시예에서, 광학 조명 장치(1)의 전체 폼 팩터를 제한하도록 에어 갭없이 이러한 부착이 구현되는 것이 바람직하다.
추가 구성요소가 베이스 표면(12)에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착되는 실시예에서, 디퓨저(30)는 추가 구성요소를 통해 광학 요소(10)에 부착된다. 특히, 디퓨저(30)의 앞면(32)의 일부는 추가 구성요소의 전방 부분(즉, 디퓨저(30)에 근접한 부분)에 부착될 수 있으며, 베이스 표면(12)의 일부는 추가 구성요소의 후방 부분(즉 광학 요소(10)에 근접한 부분)에 부착될 수 있다. 그와 같이, 추가 구성요소의 입력 애퍼처(예를 들어, 렌즈의 입력 애퍼처)는 추가 구성요소와 광학 요소(10)의 조합으로부터 결과된 광학 유닛의 전체 입력 어패처로서 기능하고, 추가 구성요소의 앞면은 입력 애퍼처가 형성되는 광학 유닛의 전체 베이스 표면으로서 기능한다.
도 7은 렌즈(52)로서 구현된 추가 구성요소를 포함하는 광학 조명 장치(1)의 특정예를 나타낸다. 도 7에 도시된 실시예에서, 렌즈(52)는 베이스 표면(12)에 부착을 통해 입력 광 어패처(14)에서 광학 요소(10)에 광학적으로 부착되는 음의 렌즈(오목 렌즈)이다. 입력 광 애퍼처(14)에 그러한 음의네거티브 렌즈를 포함하는 것은 출력 광 애퍼처(18)에 걸친 광 균일성을 더 개선할 수 있다. 특히, 디퓨저(30)의 앞면(32)의 일부는 렌즈(52)의 전방 부분(즉, 디퓨저(30)에 근접한 부분)에 부착되고, 베이스 표면(12)의 부분은 렌즈(52)의 후방 부분(즉, 광학 요소(10)에 근접한 부분)에 부착된다. 따라서, 렌즈(52)의 입력 애퍼처는 렌즈(52)와 광학 요소(10)의 조합으로 인한 광학 유닛의 전체 입력 애퍼처로서 기능하고, 렌즈(52)의 전방 오목면은 입력 애퍼처가 형성된 광학 유닛의 전체 베이스 표면으로서 기능한다.
본 명세서에서 사용 된 단수 형태("a", "an"및 "the")는 문맥상 다르게 지시하지 않는 한 복수를 포함한다.
"예시적"이라는 단어는 본 명세서에서 "예, 예시 또는 예증으로서의 역할"을 의미하는 것으로 사용된다. "예시적인" 것으로 기술된 임의의 실시예는 반드시 다른 실시예보다 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요가 없고, 및/또는 다른 실시예로부터의 특징의 조합을 배제하는 것으로 해석되지 않는다.
명확한 설명을 위해 개별의 실시예의 문맥에서 설명된 본 발명의 특정한 특징은 또한 단일 실시예에서 조합되어 제공될 수 있다. 반대로, 단순함을 위해, 단일 실시예와 관련하여 기술된 본 발명의 다양한 특징은 또한 개별적으로 또는 임의의 적절한 부조합(subcombination)으로 또는 본 발명의 임의의 다른 실시예에 적합하게 제공될 수 있다. 다양한 실시예들의 문맥에서 설명된 특정한 특징들은 그 실시예가 이들 요소없이는 작동하지 않는 한, 그러한 실시예들의 본질적인 특징으로 간주되어서는 안된다.
본 발명이 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 다양한 대안예, 변형예 및 수정이 가능하다는 것은 당업자에게는 자명하다. 따라서, 첨부된 청구 범위의 사상 및 범위 내에 있는 그러한 모든 대안, 수정 및 변형은 본 발명에 포함되는 것으로 간주되어야 한다.

Claims (24)

  1. 조명 장치에 있어서,
    입력으로서 광원으로부터 광선을 수신하고 출력으로서 광선을 분배하는 디퓨저; 및
    집광 및 수렴 요소를 포함하고,
    상기 집광 및 수렴 요소는, 베이스 표면 상에 형성된 입력 광 애퍼처, 베이스 표면에 대해 대향하는 표면 상에 형성되는 출력 광 애퍼처, 및 입력 광 애퍼처 및 출력 광 애퍼처 사이에 연장되는 적어도 두개의 측벽 표면을 포함하고,
    상기 디퓨저는 디퓨저 출력으로부터의 광선이 입력 광 애퍼처를 통해 집광 및 수렴 요소에 결합되도록 상기 베이스 표면에 광학적으로 부착된 것
    을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에있어서,
    상기 광선을 상기 디퓨저에 입력으로서 전달하는 광원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 베이스 표면 및 상기 광원의 각각은 연관된 폭을 가지며, 상기 광원의 폭은 상기 베이스 표면의 폭보다 작은 것을 특징으로하는
    조명 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 광원 및 상기 디퓨저의 각각은 연관된 폭을 가지며, 상기 광원의 폭은 상기 디퓨저의 폭보다 작은 것을 특징으로하는
    조명 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 베이스 표면 및 상기 디퓨저의 각각은 연관된 폭을 가지며, 상기 베이스 표면의 폭은 상기 디퓨저의 폭보다 작은 것을 특징으로하는
    조명 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저 및 상기 집광 및 수렴 소자는 단일 몸체로 형성되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저는 디퓨저의 적어도 일부분을 상기 베이스 표면의 적어도 일부분에 광학적으로 시멘팅(cementing)하는 것에 의해 상기 베이스 표면에 광학적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저는 디퓨저의 적어도 일부분을 상기 베이스 표면의 적어도 일부분에 직접 부착하는 것에 의해 상기 베이스 표면에 광학적으로 부착되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 집광 및 수렴 요소는 약 1.52 이하의 굴절률을 갖는 재료로 구성되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 집광 및 수렴 요소에 결합된 광선들의 일부(proportion)는 전체 내부 반사에 의해 상기 집광 및 수렴 요소 내부에 트랩(trap)되는 것을 특징으로하는
    조명 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 디퓨저 및 상기 집광 및 수렴 요소는, 출력 광 애퍼처를 통해 집광 및 수렴 요소의 외부에 결합되기 이전에, 결합된 광선의 일부가 측벽 표면 중 적어도 하나에 의해 적어도 한번 반사되도록 배열되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 집광 및 수렴 요소는 상기 내부 측벽 표면, 상기 베이스 표면 및 대향 표면의 각각에 의해 부분적으로 한정된 실질적으로 중공 섹션(hollow section)을 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    측벽 표면의 적어도 하나의 적어도 일부분에 인가되는 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 코팅은 반사 코팅인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 코팅은 확산 특성을 갖는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 코팅은 유전체 코팅인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 집광 및 수렴 요소에 광학적으로 부착된 적어도 하나의 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 렌즈는 상기 베이스 표면에 광학적으로 부착되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 렌즈는 대향 표면에 광학적으로 부착되는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 렌즈는 음의 렌즈인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 집광 및 수렴 요소에 광학적으로 부착된 적어도 하나의 편광기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 표면은 실질적으로 평면(planar) 표면인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  23. 제1항에 있어서,
    상기 측벽 표면은 실질적으로 커브진 표면인 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
  24. 조명 장치에 있어서,
    광선을 전달하기 위한 광원 - 상기 광원은 광선이 전달되어지고 연관된 폭을 가진 출력 표면을 포함함 - ; 및
    집광 및 수렴 요소;를 포함하고,
    상기 집광 및 수렴 요소는,
    광학적으로 부착된 디퓨저를 구비한 입력 광 어패처 - 입력 광 어패처는 출력 표면의 폭 보다 크거나 작은 연관된 폭을 갖는 베이스 표면 상에 형성되고, 상기 디퓨저는 광원으로부터 광선을 수신하고 입력 광 어패처에 대한 입력으로서 광선을 분배함 - ;
    베이스 표면에 대향하는 표면 상에 형성되는 출력 광 어패처; 및
    입력 광 어패처와 출력 광 어패처 사이에 여장하는 적어도 두개의 테이퍼진 측벽 표면을 포함하는 것을 특징으로 하는
    조명 장치.
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Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL166799A (en) 2005-02-10 2014-09-30 Lumus Ltd Aluminum shale surfaces for use in a conductive substrate
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
IL237337B (en) 2015-02-19 2020-03-31 Amitai Yaakov A compact head-up display system with a uniform image
US10133070B2 (en) 2016-10-09 2018-11-20 Lumus Ltd. Aperture multiplier using a rectangular waveguide
MX2018007164A (es) 2016-11-08 2019-06-06 Lumus Ltd Dispositivo de guia de luz con borde de corte optico y metodos de produccion correspondientes.
WO2018138714A1 (en) 2017-01-28 2018-08-02 Lumus Ltd. Augmented reality imaging system
IL292456B (en) 2017-02-22 2022-08-01 Lumus Ltd Optical assembly of a light guide
KR20230025946A (ko) 2017-03-22 2023-02-23 루머스 리미티드 중첩 파셋
IL251645B (en) 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
JP7174929B2 (ja) 2017-07-19 2022-11-18 ルムス エルティーディー． Ｌｏｅを介するｌｃｏｓ照明
CN111183393B (zh) 2017-09-29 2024-03-19 鲁姆斯有限公司 增强现实显示器
KR20200077511A (ko) 2017-10-22 2020-06-30 루머스 리미티드 광학 벤치를 사용하는 헤드 장착형 증강 현실 장치
AU2018372665B2 (en) 2017-11-21 2023-01-19 Lumus Ltd. Optical aperture expansion arrangement for near-eye displays
US20190170327A1 (en) * 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical illuminator device
WO2019106637A1 (en) 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical device alignment methods
JP2021509482A (ja) 2018-01-02 2021-03-25 ルムス エルティーディー． アクティブアライメントを備えた拡張現実ディスプレイおよび対応する方法
US10551544B2 (en) 2018-01-21 2020-02-04 Lumus Ltd. Light-guide optical element with multiple-axis internal aperture expansion
CN112005091B (zh) 2018-04-08 2023-08-11 鲁姆斯有限公司 用于对光学材料的样品进行光学测试的设备和方法、以及操作性地连接至该设备的控制器
WO2019220330A1 (en) 2018-05-14 2019-11-21 Lumus Ltd. Projector configuration with subdivided optical aperture for near-eye displays, and corresponding optical systems
JP7446620B2 (ja) 2018-05-17 2024-03-11 ルムス エルティーディー． オーバーラップするプロジェクター組立体を有するニアアイディスプレイ
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
EP3791224B1 (en) 2018-05-23 2022-08-31 Lumus Ltd. Optical system including light-guide optical element with partially-reflective internal surfaces
IL279500B (en) 2018-06-21 2022-09-01 Lumus Ltd Measuring technique for refractive index inhomogeneity between plates of a light guide optical element (loe)
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
JP7411255B2 (ja) 2018-07-16 2024-01-11 ルムス エルティーディー． 偏光された内部反射体を採用する導光光学素子
MX2021002813A (es) 2018-09-09 2021-05-12 Lumus Ltd Sistemas opticos que incluyen elementos opticos de guia de luz con expansion bidimensional.
JP7402543B2 (ja) 2018-11-08 2023-12-21 ルーマス リミテッド ダイクロイックビームスプリッタカラーコンバイナを有する光学デバイスおよび光学システム
TW202026685A (zh) 2018-11-08 2020-07-16 以色列商魯姆斯有限公司 具有反射鏡的光導顯示器
DE202019106214U1 (de) 2018-11-11 2020-04-15 Lumus Ltd. Augennahe Anzeige mit Zwischenfenster
CN113330348B (zh) 2019-01-24 2023-01-24 鲁姆斯有限公司 包括具有三阶段扩展的loe的光学系统
US11849262B2 (en) 2019-03-12 2023-12-19 Lumus Ltd. Image projector
EP3966623A1 (en) * 2019-05-06 2022-03-16 Lumus Ltd. Transparent lightguide for viewing a scene and a near-eye display
CN110231748A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 江苏理工学院 用于机器视觉的照明装置
CN114599480B (zh) 2019-11-25 2024-03-19 鲁姆斯有限公司 抛光波导表面的方法
IL270991B (en) 2019-11-27 2020-07-30 Lumus Ltd A light guide with an optical element to perform polarization mixing
CA3223538C (en) 2019-12-05 2024-02-20 Lumus Ltd Light-guide optical element employing complementary coated partial reflectors, and light-guide optical element having reduced light scattering
WO2021117033A1 (en) 2019-12-08 2021-06-17 Lumus Ltd. Optical systems with compact image projector
DE202021104723U1 (de) 2020-09-11 2021-10-18 Lumus Ltd. An ein optisches Lichtleiterelement gekoppelter Bildprojektor
US11860369B2 (en) 2021-03-01 2024-01-02 Lumus Ltd. Optical system with compact coupling from a projector into a waveguide
JP2023016089A (ja) * 2021-07-21 2023-02-02 株式会社ジャパンディスプレイ 照明装置

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4225323C1 (ko) * 1992-07-31 1993-05-06 Schott Glaswerke, 6500 Mainz, De
US5481385A (en) * 1993-07-01 1996-01-02 Alliedsignal Inc. Direct view display device with array of tapered waveguide on viewer side
US6007225A (en) * 1997-10-16 1999-12-28 Advanced Optical Technologies, L.L.C. Directed lighting system utilizing a conical light deflector
JP3515355B2 (ja) * 1998-02-10 2004-04-05 三洋電機株式会社 液晶表示装置
US6547416B2 (en) * 2000-12-21 2003-04-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Faceted multi-chip package to provide a beam of uniform white light from multiple monochrome LEDs
US6547423B2 (en) * 2000-12-22 2003-04-15 Koninklijke Phillips Electronics N.V. LED collimation optics with improved performance and reduced size
NL1018261C2 (nl) * 2001-06-12 2002-12-13 Univ Erasmus Spectrometer voor het meten van inelastisch verstrooid licht.
DE10319274A1 (de) * 2003-04-29 2004-12-02 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtquelle
US7009213B2 (en) * 2003-07-31 2006-03-07 Lumileds Lighting U.S., Llc Light emitting devices with improved light extraction efficiency
JP2005227339A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Seiko Epson Corp 光源装置、光源装置製造方法、及びプロジェクタ
US7025464B2 (en) * 2004-03-30 2006-04-11 Goldeneye, Inc. Projection display systems utilizing light emitting diodes and light recycling
DK1794811T3 (da) * 2004-09-24 2011-09-26 Koninkl Philips Electronics Nv Belysningssystem
EP1794629A1 (en) * 2004-09-24 2007-06-13 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination system
US7329982B2 (en) * 2004-10-29 2008-02-12 3M Innovative Properties Company LED package with non-bonded optical element
US7832878B2 (en) * 2006-03-06 2010-11-16 Innovations In Optics, Inc. Light emitting diode projection system
WO2007146373A2 (en) * 2006-06-13 2007-12-21 Wavien, Inc. Illumintion system and method for recycling light to increase the brightness of the light source
US20080030974A1 (en) * 2006-08-02 2008-02-07 Abu-Ageel Nayef M LED-Based Illumination System
CN200941530Y (zh) * 2006-08-08 2007-08-29 牛建民 一种半导体激光散斑发生装置
DE102006043402B4 (de) * 2006-09-15 2019-05-09 Osram Gmbh Beleuchtungseinheit mit einem optischen Element
US20090275157A1 (en) * 2006-10-02 2009-11-05 Illumitex, Inc. Optical device shaping
US20080198604A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Sekonix Co., Ltd. Lighting apparatus using filter and condenser for led illumination
US8096668B2 (en) * 2008-01-16 2012-01-17 Abu-Ageel Nayef M Illumination systems utilizing wavelength conversion materials
TWI397195B (zh) * 2008-07-07 2013-05-21 Advanced Optoelectronic Tech 發光二極體元件及背光模組
BRPI1008218A2 (pt) * 2009-05-28 2016-07-05 Koninkl Philips Electronics Nv dispositivo de iluminação e lâmpada
WO2012040626A1 (en) * 2010-09-24 2012-03-29 Illumitex, Inc. Led homogenizer
CN103201555B (zh) * 2010-09-30 2016-05-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 照明装置及灯具
US8608328B2 (en) * 2011-05-06 2013-12-17 Teledyne Technologies Incorporated Light source with secondary emitter conversion element
US8979316B2 (en) * 2011-05-11 2015-03-17 Dicon Fiberoptics Inc. Zoom spotlight using LED array
US9046241B2 (en) * 2011-11-12 2015-06-02 Jingqun Xi High efficiency directional light source using lens optics
US20130215361A1 (en) * 2012-02-16 2013-08-22 Yewen Wang Light Guide Plate, Backlight Module and LCD Device
KR20130104628A (ko) * 2012-03-14 2013-09-25 서울반도체 주식회사 Ｌｅｄ 조명 모듈
US9739448B2 (en) * 2012-05-08 2017-08-22 The Hong Kong University Of Science And Technology Patterned polarization grating polarization converter
US20130329429A1 (en) * 2012-06-11 2013-12-12 Cree, Inc. Emitter package with integrated mixing chamber
US10151446B2 (en) * 2012-09-13 2018-12-11 Quarkstar Llc Light-emitting device with total internal reflection (TIR) extractor
WO2014043384A1 (en) * 2012-09-13 2014-03-20 Quarkstar Llc Light-emitting device with remote scattering element and total internal reflection extractor element
US8770800B1 (en) * 2013-03-15 2014-07-08 Xicato, Inc. LED-based light source reflector with shell elements
WO2014151263A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Intematix Corporation Photoluminescence wavelength conversion components
US20150009682A1 (en) * 2013-07-03 2015-01-08 Christian James Clough Led light
CN105723530B (zh) * 2013-09-12 2019-07-16 夸克星有限责任公司 光发射装置和集成所述光发射装置的照明设备
US9541241B2 (en) * 2013-10-03 2017-01-10 Cree, Inc. LED lamp
EP3215784B1 (en) * 2014-11-07 2019-09-25 3M Innovative Properties Company Lighting component including switchable diffuser
US20190170327A1 (en) * 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical illuminator device

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