KR20220114457A - 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 조명 장치가 제공된다. 광원 어레이는 어레이로 배열된 복수의 광원을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이는 어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함한다. 조명 장치는 구조형 광을 생성하도록 조건식 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키며, 여기서 z는 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P는 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고, λ는 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 조명 장치는 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시킨다.

Description

조명 장치{ILLUMINATION DEVICE}
본 발명은 일반적으로 광학 장치, 특히 조명 장치에 관한 것이다.
3D 센싱에서, 물체의 깊이를 결정하기 위해, 도트 패턴 또는/및 확산된 광 패턴 (플러드 패턴(flood pattern))을 투영하는 조명 장치가 통상적으로 필요하다. 3D 센싱을 위해 비행 시간(time-of flight)을 사용하는 일부 응용분야에서, 깊이 정확도를 향상시키기 위해, 도트 및 플러드 패턴 둘 모두가 요구된다.
도트 패턴의 경우, 3D 센싱용 조명 장치의 원리는 통상적으로 광-형상 생성 요소(light-shape generating element)를 통해 통과하는 광의 간섭을 사용함으로써 특정 광 패턴을 생성하는 것이다. 광-형상 생성 요소는, 예를 들어 격자(grating) 또는 마이크로렌즈 어레이다. 그러나, 렌즈 요소 자체의 광학 수차로 인하여, 조명 장치에 의해 생성되는 광 패턴의 품질은 통상적으로, 광-형상 생성 요소가 마이크로렌즈 어레이인 경우 더 불량하다. 반면에, 플러드 패턴의 경우, 광의 간섭은 줄무늬(stripe) 문제를 유발할 수 있다.
따라서, 본 발명은, 구조가 더 높은 품질을 갖는 광 패턴을 생성하는 것을 용이하게 하는 조명 장치에 관한 것이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 조명 장치가 제공된다. 광원 어레이는 어레이로 배열된 복수의 광원을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이는 어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함한다. 조명 장치는 구조형 광(structured light)을 생성하도록 조건식 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키며, 여기서 z는 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P는 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치(pitch)이고, λ는 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 조명 장치는 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이를 포함하는 조명 장치가 제공된다. 광원 어레이는 어레이로 배열된 복수의 광원을 포함한다. 마이크로렌즈 어레이는 어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함한다. 조명 장치는 플러드 광(flood light)을 생성하도록 조건식 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키며, 여기서 z는 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 광원 어레이 및 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P는 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고, λ는 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 조명 장치는 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시킨다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 플러드 광을 생성하도록 구성된 제1 하위 조명 장치 및 제2 하위 조명 장치를 포함하는 조명 장치가 제공된다. 제1 하위 조명 장치는 제1 광원 어레이 및 제1 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 제1 광원 어레이는 어레이로 배열된 복수의 제1 광원을 포함한다. 제1 마이크로렌즈 어레이는 어레이로 배열된 복수의 제1 마이크로렌즈를 포함한다. 제1 하위 조명 장치는 구조형 광을 생성하도록 조건식 z1=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)을 만족시키며, 여기서 z1은 제1 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 제1 광원 어레이 및 제1 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P11은 제1 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고, λ1은 제1 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 제1 하위 조명 장치는 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시킨다. 제2 하위 조명 장치는 제2 광원 어레이 및 제2 마이크로렌즈 어레이를 포함한다. 제2 광원 어레이는 어레이로 배열된 복수의 제2 광원을 포함한다. 제2 마이크로렌즈 어레이는 어레이로 배열된 복수의 제2 마이크로렌즈를 포함한다.
상기를 기초로, 본 개시의 일 구현예에서의 조명 장치는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 구현예에서의 조명 장치는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치는 추가로 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 플러드 광 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 구현예에서의 조명 장치는 제1 하위 조명 장치 및 제2 하위 조명 장치를 포함하기 때문에, 제1 하위 조명 장치는 z1=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)의 조건식을 만족시키고, 제1 하위 조명 장치는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 수 있을 뿐만 아니라, 더 높은 품질을 갖는 플러드 광을 생성할 수 있다.
첨부 도면은 본 개시의 추가 이해를 제공하기 위해 포함되며, 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 개시의 예시적인 구현예를 예시하고, 설명과 함께 본 개시의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 구현예에 따른 조명 장치의 평균 도트 크기 대(vs.) dz의 파선 그래프이다.
도 3은 도 1에서의 조명 장치에 의해 생성된 구조형 광 패턴의 예이다.
도 4는, 마이크로렌즈가 볼록 렌즈인 경우 도 1에서의 조명 장치의 마이크로렌즈 중 하나에 의해 생성된 시뮬레이션된 스폿 다이어그램(simulated spot diagram)의 예이다.
도 5는, 마이크로렌즈가 오목 렌즈인 경우 도 1에서의 조명 장치의 마이크로렌즈 중 하나에 의해 생성된 시뮬레이션된 스폿 다이어그램의 예이다.
도 6은 도 1에서의 조명 장치에 의해 생성된 플러드 광 패턴의 예이다.
도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 제4 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다.
이제 본 발명의 본 구현예에 대한 언급이 상세히 이루어질 것이며, 이의 예는 첨부 도면에 예시되어 있다. 가능한 모든 곳에서, 동일하거나 또는 유사한 부분을 지칭하기 위해 동일한 참조 번호가 도면 및 설명에서 사용된다.
도 1은 본 발명의 제1 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 구현예에서의 조명 장치(10)는 광원 어레이(100) 및 마이크로렌즈 어레이(200)를 포함한다. 광원 어레이(100)는 어레이로 배열된 복수의 광원(110)을 포함한다. 본 구현예에서, 광원(110)은 레이저 공급원이다. 예를 들어, 광원(110)은 수직 공동 표면 발광 레이저 (vertical cavity surface emitting laser; VCSEL)이다. 그러나, 다른 구현예에서, 광원 어레이(100)는 레이저 다이오드 어레이일 수 있고, 광원(110)은 각각 레이저 다이오드이다.
본 구현예에서, 마이크로렌즈 어레이(200)는 어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈(210)를 포함한다. 조명 장치(10)는 구조형 광을 생성하도록 조건식 z=z0+dz=(m'/2)*(P2/λ) 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키며, 여기서 z는 마이크로렌즈 어레이의 중심 축 C를 따른 광원 어레이(100) 및 마이크로렌즈 어레이(200) 사이의 거리이고, P는 마이크로렌즈 어레이(200)의 렌즈 피치이고, λ는 광원(110)의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 조명 장치(10)는 또한 1%≤dz/z0≤5% (또는 1.01≤m'/m≤1.05) 또는 -5%≤dz/z0≤-1% (또는 0.95≤m'/m≤0.99)를 만족시킨다.
본 구현예에서, 조명 장치(10)는 일정한(regular) 렌즈 피치 및 일정한 광원 피치를 갖는다. 즉, 임의의 2개의 인접한 마이크로렌즈 사이의 렌즈 피치 P는 동일하고, 임의의 2개의 인접한 광원 사이의 광원 피치 P2 또한 동일하다.
본 구현예에서, 조명 장치(10)는 K*P2=N*P를 만족시키며, 여기서 K는 정수이고, N은 정수이다.
렌즈 피치 P (μm) m z0 (mm) dz (μm) z (mm) 67Х53 (도(degree)2)에서의 도트의 수
37.2 2 1.472 40 1.512 5145
37.2 3 2.208 50 2.258 3822
37.6 3 2.256 30 2.286 3878
38 2 1.536 30 1.566 5328
38 3 2.304 30 2.334 3948
도 2는 도 1의 구현예에 따른 조명 장치의 평균 도트 크기 대 dz의 파선 그래프이다. 표 1은 도 2에 따른 조명 장치의 상이한 렌즈 피치에서 구조형 광 패턴의 최상 (최소) 평균 도트 크기의 조건을 나타낸다. 도 3은 도 1에서의 조명 장치에 의해 생성된 구조형 광 패턴의 예이다. 도 2, 도 3 및 표 1에서, λ는 940 nm이다. 도 3에서, P=P2=37.6 μm이고, m=3이고, dz=30 μm이고, 스크린 크기는 940Х940 mm2이다. 도 2, 도 3 및 표 1을 참조하면, 조명 장치(10)에 의해 생성된 구조형 광 패턴은 더 높은 품질을 갖는다.
도 4는, 마이크로렌즈가 볼록 렌즈인 경우 도 1에서의 조명 장치의 마이크로렌즈 중 하나에 의해 생성된 시뮬레이션된 스폿 다이어그램의 예이다. 도 5는, 마이크로렌즈가 오목 렌즈인 경우 도 1에서의 조명 장치의 마이크로렌즈 중 하나에 의해 생성된 시뮬레이션된 스폿 다이어그램의 예이다. 도 4 및 5에서 시뮬레이션된 소프트웨어는 Zemax와 같을 수 있다. 또한, 스크린 크기는 40Х40 mm2이다. 도 4에서, P=P2=37.2 μm이고, m=3이고, z0=2.208 mm이고, dz=50 μm이고, z=2.258 mm이고, 51Х65 도2에서의 도트 3611개이고, 최대 도트 크기는 0.293 도이고, 평균 도트 크기는 0.156 도이다. 그러나, 도 4에서, z=z0 (즉, dz=0)인 경우, 최대 도트 크기는 0.816 도이고, 평균 도트 크기는 0.526 도이다. 도 5에서, P=P2=37.2 μm이고, m=3이고, z0=2.208 mm이고, dz=0 μm이고, z=2.208 mm이고, 51Х65 도2에서의 도트 3445개이고, 최대 도트 크기는 0.307 도이고, 평균 도트 크기는 0.192 도이다. 또한, 도 5에서의 도트 분포 범위는 도 4에서의 도트 분포 범위보다 더 크며, 이는 도 5에서의 광학 수차가 도 4에서의 광학 수차보다 더 크다는 것을 의미한다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 일 구현예에서, 마이크로렌즈(210)는 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈일 수 있으며, 마이크로렌즈(210)가 볼록 렌즈로서 채택되는 경우, 조명 장치(10)는 더 우수한 성능을 갖는다. 또한, 마이크로렌즈(210)가 볼록 렌즈로서 채택되고, 최적의 dz가 선택되는 경우, 최대 도트 크기 및 평균 도트 크기 둘 모두 dz=0보다 더 작다.
상기를 기초로, 본 개시의 구현예에서의 조명 장치(10)는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치(10)는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치(10)는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 수 있다. 즉, 이상적이지 않은 광학 요소로 인한 마이크로렌즈(200)의 광학 수차를 보상하기 위해 최적의 dz가 선택되고, 따라서 조명 장치(10)는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 조명 장치(10)는 또한 플러드 광을 생성할 수 있다. 플러드 광을 생성하는 조명 장치(10)는 구조형 광을 생성하는 조명 장치(10)와 유사하며, 따라서 동일한 부분에 대한 설명은 여기서 생략된다. 플러드 광을 생성하는 조명 장치(10) 및 구조형 광을 생성하는 조명 장치(10) 사이의 주요한 차이는 하기와 같다. 다시 도 1을 참조하면, 본 구현예에서, 조명 장치(10)는 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시킨다.
본 구현예에서, 조명 장치(10)는 일정한 렌즈 피치를 갖고, P2≠N*P를 만족시키며, 여기서 N은 정수이다. 또 다른 구현예에서, 조명 장치(10)는 무작위(random) 광원 피치를 갖는다.
본 구현예에서, 광원(110)의 파장 λ은 동일하다. 또 다른 구현예에서, 조명 장치(10)의 광원(110)은 복수의 상이한 파장 λ을 가질 수 있다. 조명 장치(10)가 상이한 파장 λ을 갖도록 설계되는 경우, 조명 장치(10)에 의해 제공되는 플러드 패턴의 줄무늬는 덜 두드러질 것이며, 따라서 플러드 패턴은 더 매끄러울 것이다.
도 6은 도 1에서의 조명 장치에 의해 생성되는 플러드 광 패턴의 예이다. 도 6에서, P=40 μm이고, P2는 무작위 값이고, m=3이고, z0=2.553 mm이고, dz=-300 μm이고, z=2.253 mm이고, 스크린 크기는 940Х940 mm2이다. 도 6을 참조하면, 상기를 기초로, 본 개시의 구현예에서의 조명 장치(10)는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치(10)는 추가로 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치(10)는 더 높은 품질을 갖는 플러드 광 패턴을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다. 도 7을 참조하면, 본 구현예의 조명 장치(10')는 도 1의 조명 장치(10)와 유사하고, 이들 사이의 주요한 차이는, 조명 장치(10')는 제1 하위 조명 장치(10A) 및 플러드 광을 생성하도록 구성된 제2 하위 조명 장치(10B)를 포함한다는 것이다. 제1 하위 조명 장치(10A)는 구조형 광을 생성하는 조명 장치(10)와 유사하고, 제1 광원 어레이(100A) 및 제1 마이크로렌즈 어레이(200A)를 포함한다. 제1 광원 어레이(100A), 제1 광원(110A), 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 및 제1 마이크로렌즈(210A)에 대한 세부사항 및 상호 관계는 상기 언급된 구현예에서 기술되었으며, 여기서 반복되지 않을 것이다. 또한, 제1 하위 조명 장치(10A)는 구조형 광을 생성하도록 조건식 z1=z0+dz=(m'/2)*(P112/λ) 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)을 만족시키며, 여기서 z1은 제1 마이크로렌즈 어레이(200A)의 중심 축(C1)을 따른 제1 광원 어레이(100A) 및 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 사이의 거리이고, P11은 제1 마이크로렌즈 어레이(200A)의 렌즈 피치이고, λ1은 제1 광원(110A)의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이다. 제1 하위 조명 장치(10A)는 또한 1%≤dz/z0≤5% (또는 1.01≤m'/m≤1.05) 또는 -5%≤dz/z0≤-1% (또는 0.95≤m'/m≤0.99)를 만족시킨다.
본 구현예에서, 제2 하위 조명 장치(10B)는 플러드 광을 생성하는 조명 장치(10)와 유사하고, 제2 광원 어레이(100B) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)를 포함한다. 제2 광원 어레이(100B), 제2 광원(110B), 제2 마이크로렌즈 어레이(200B) 및 제2 마이크로렌즈(210B)에 대한 세부사항 및 상호 관계는 상기 언급된 구현예에서 기술되었으며, 여기서 반복되지 않을 것이다.
본 구현예에서, 제1 하위 조명 장치(10A)는 일정한 렌즈 피치 및 일정한 광원 피치를 갖는다. 또한, 제1 하위 조명 장치(10A)는 K*P21=N*P11을 만족시키며, 여기서 P21은 제1 광원 어레이(100A)의 광원 피치이고, K는 정수이고, N은 정수이다.
본 구현예에서, 제1 광원 어레이(100A) 및 제2 광원 어레이(100B)는 동일 평면 상에 있다. 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B) 또한 동일 평면 상에 있다. 즉, 조명 장치(10')는 z1=z2를 만족시키며, 여기서 z2는 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)의 중심 축(C2)을 따른 제2 광원 어레이(100B) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B) 사이의 거리이다.
본 구현예에서, 제2 하위 조명 장치(10B)는 일정한 렌즈 피치를 갖고, P11=P12를 만족시키며, 여기서 P12는 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)의 렌즈 피치이다. 또한, 제2 하위 조명 장치(10B)는 무작위 광원 피치를 갖거나, 또는 일정한 광원 피치를 가지며, P22≠N*P12를 만족시키고, 여기서 P22는 제2 광원 어레이(100B)의 광원 피치이고, N은 정수이다. 일 구현예에서, λ1=λ2이며, 여기서 λ2는 제2 광원(110B)의 파장이다. 그러나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또 다른 구현예에서, λ1≠λ2이다.
유사한 구현예에서, 제2 하위 조명 장치(10B)는 무작위 렌즈 피치를 갖고, P12≠P11을 만족시키며, 여기서 P12는 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)의 렌즈 피치이다. 또한, 제2 하위 조명 장치(10B)는 무작위 광원 피치를 갖는다. 그러나, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 또 다른 구현예에서, 제2 하위 조명 장치(10B)는 일정한 광원 피치를 갖는다.
상기를 기초로, 본 개시의 구현예에서의 조명 장치(10')는 제1 하위 조명 장치(10A) 및 플러드 광을 생성하도록 구성된 제2 하위 조명 장치(10B)를 포함하며, 제1 하위 조명 장치(10A)는 z1=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)의 조건식을 만족시키고, 제1 하위 조명 장치(10A)는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치(10')는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 뿐만 아니라, 더 높은 품질을 갖는 플러드 광을 생성할 수 있다. 제1 광원 어레이(100A) 및 제2 광원 어레이(100B) 둘 모두가 동일 평면 상에 있고, 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B) 둘 모두 또한 동일 평면 상에 있기 때문에, 조명 장치(10')는 조립이 더 용이하다.
도 8은 본 발명의 제3 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다. 도 8을 참조하면, 본 구현예의 조명 장치(10")는 도 7의 조명 장치(10')와 유사하며, 이들 사이의 주요한 차이는, 조명 장치(10")에서 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)는 동일 평면 상에 있고, 제2 하위 조명 장치(10B)는 5%〈(z1-z2)/z1≤20% 또는 -20%≤(z1-z2)/z1〈-5%를 만족시킨다는 것이다. 즉, 제1 광원 어레이(100A) 및 제2 광원 어레이(100B)는 동일 평면 상에 있지 않다.
본 구현예에서, 제2 하위 조명 장치(10B)는 일정한 렌즈 피치를 가지며, P11=P12를 만족시킨다. 또한, 제2 하위 조명 장치(10B)는 무작위 광원 피치를 가지거나, 또는 일정한 광원 피치를 가지며, P22≠N*P12를 만족시킨다. P11 및 P12가 동일하기 때문에, 오직 단일 마이크로렌즈 어레이 설계가 필요하다. 최적의 z1-z2가 선택되는 경우, 조명 장치(10")에 의해 제공되는 플러드 패턴의 줄무늬는 덜 두드러질 것이며, 따라서 플러드 패턴은 더 매끄러울 것이다.
도 9는 본 발명의 제4 구현예에 따른 조명 장치의 개략적인 단면도이다. 도 9를 참조하면, 본 구현예의 조명 장치(10"')는 도 8의 조명 장치(10")와 유사하며, 이들 사이의 주요한 차이는, 조명 장치(10"')에서 제1 광원 어레이(100A) 및 제2 광원 어레이(100B)는 동일 평면 상에 있고, 제2 하위 조명 장치(10B)는 5%〈(z1-z2)/z1≤20% 또는 -20%≤(z1-z2)/z1〈-5%를 만족시킨다는 것이다. 즉, 제1 마이크로렌즈 어레이(200A) 및 제2 마이크로렌즈 어레이(200B)는 동일 평면 상에 있지 않다. 조명 장치(10"')의 이점은 조명 장치(10")의 이점과 유사하며, 여기서 반복되지 않을 것이다.
상기를 기초로, 본 개시의 일 구현예에서의 조명 장치는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 구현예에서의 조명 장치는 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)의 조건식을 만족시키고, 조명 장치는 추가로 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 플러드 광 패턴을 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 구현예에서의 조명 장치는 제1 하위 조명 장치 및 제2 하위 조명 장치를 포함하며, 제1 하위 조명 장치는 z1=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)의 조건식을 만족시키고, 제1 하위 조명 장치는 추가로 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키기 때문에, 최적의 dz가 선택되는 경우, 조명 장치는 더 높은 품질을 갖는 구조형 광 패턴을 생성할 뿐만 아니라, 더 높은 품질을 갖는 플러드 광을 생성할 수 있다.
본 개시의 범위 또는 취지를 벗어나지 않으면서, 개시된 구현예에 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업계의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 상기를 고려하여, 본 개시는, 수정 및 변형이 하기 청구범위 및 이들의 균등물의 범위 내에 속하는 한, 상기 수정 및 변형을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 조명 장치로서,
    어레이로 배열된 복수의 광원을 포함하는 광원 어레이; 및
    어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 포함하며,
    상기 조명 장치는 구조형 광(structured light)을 생성하도록 조건식 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키고, 여기서 z는 상기 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 광원 어레이 및 상기 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P는 상기 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치(pitch)이고, λ는 상기 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이고,
    상기 조명 장치는 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키는, 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조명 장치가 일정한(regular) 렌즈 피치 및 일정한 광원 피치를 갖는, 조명 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조명 장치가 K*P2=N*P를 만족시키며, 여기서 P2는 상기 광원 어레이의 광원 피치이고, K는 정수이고, N은 정수인, 조명 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 마이크로렌즈가 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈인, 조명 장치.
  5. 조명 장치로서,
    어레이로 배열된 복수의 광원을 포함하는 광원 어레이; 및
    어레이로 배열된 복수의 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 포함하며,
    상기 조명 장치는 플러드 광(flood light)을 생성하도록 조건식 z=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P2/λ)을 만족시키며, 여기서 z는 상기 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 광원 어레이 및 상기 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P는 상기 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고, λ는 상기 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이고,
    상기 조명 장치는 5%〈dz/z0≤20% 또는 -20%≤dz/z0〈-5%를 만족시키는, 조명 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 조명 장치가 일정한 렌즈 피치를 갖고, P2≠N*P를 만족시키며, 여기서 P2는 상기 광원 어레이의 광원 피치이고, N은 정수인, 조명 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 조명 장치가 무작위(random) 광원 피치를 갖는, 조명 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 마이크로렌즈가 볼록 렌즈 또는 오목 렌즈인, 조명 장치.
  9. 조명 장치로서,
    제1 하위 조명 장치, 및
    플러드 광을 생성하도록 구성된 제2 하위 조명 장치를 포함하며,
    상기 제1 하위 조명 장치는
    어레이로 배열된 복수의 제1 광원을 포함하는 제1 광원 어레이; 및
    어레이로 배열된 복수의 제1 마이크로렌즈를 포함하는 제1 마이크로렌즈 어레이를 포함하고,
    상기 제1 하위 조명 장치는 구조형 광을 생성하도록 조건식 z1=z0+dz 및 z0=(m/2)*(P112/λ1)을 만족시키며, 여기서 z1은 상기 제1 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 제1 광원 어레이 및 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리이고, P11은 상기 제1 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고, λ1은 상기 제1 광원의 파장이고, m은 정수이고, m'는 정수가 아닌 수이고,
    상기 제1 하위 조명 장치는 1%≤dz/z0≤5% 또는 -5%≤dz/z0≤-1%를 만족시키고;
    상기 제2 하위 조명 장치는
    어레이로 배열된 복수의 제2 광원을 포함하는 제2 광원 어레이; 및
    어레이로 배열된 복수의 제2 마이크로렌즈를 포함하는 제2 마이크로렌즈 어레이를 포함하는, 조명 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 하위 조명 장치가 일정한 렌즈 피치 및 일정한 광원 피치를 갖고, 상기 제1 하위 조명 장치는 K*P21=N*P11을 만족시키며, 여기서 P21은 상기 제1 광원 어레이의 광원 피치이고, K는 정수이고, N은 정수인, 조명 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 제1 광원 어레이 및 상기 제2 광원 어레이는 동일 평면 상에 있고, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 동일 평면 상에 있고, 상기 조명 장치는 z1=z2를 만족시키며, 여기서 z2는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 제2 광원 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리인, 조명 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2 하위 조명 장치가 일정한 렌즈 피치를 갖고, P11=P12를 만족시키며, 여기서 P12는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고;
    상기 제2 하위 조명 장치가 무작위 광원 피치를 갖거나, 또는 일정한 광원 피치를 가지며, P22≠N*P12를 만족시키고, 여기서 P22는 상기 제2 광원 어레이의 광원 피치이고, N은 정수인, 조명 장치.
  13. 제12항에 있어서, λ1=λ2이며, 여기서 λ2는 상기 제2 광원의 파장인, 조명 장치.
  14. 제12항에 있어서, λ1≠λ2이며, 여기서 λ2는 상기 제2 광원의 파장인, 조명 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제2 하위 조명 장치가 무작위 렌즈 피치를 갖고, P12≠P11을 만족시키며, 여기서 P12는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치인, 조명 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 하위 조명 장치가 무작위 광원 피치를 갖는, 조명 장치.
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 하위 조명 장치가 일정한 광원 피치를 갖는, 조명 장치.
  18. 제9항에 있어서,
    상기 제2 하위 조명 장치가 일정한 렌즈 피치를 갖고, P11=P12를 만족시키며, 여기서 P12는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 렌즈 피치이고;
    상기 제2 하위 조명 장치가 무작위 광원 피치를 갖거나, 또는 일정한 광원 피치를 가지며, P22≠N*P12를 만족시키고, 여기서 P22는 상기 제2 광원 어레이의 광원 피치이고, N은 정수인, 조명 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 마이크로렌즈 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이는 동일 평면 상에 있고, 상기 제2 하위 조명 장치는 5%〈(z1-z2)/z1≤20% 또는 -20%≤(z1-z2)/z1〈-5%를 만족시키며, 여기서 z2는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 제2 광원 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리인, 조명 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 제1 광원 어레이 및 상기 제2 광원 어레이는 동일 평면 상에 있고, 상기 제2 하위 조명 장치는 5%〈(z1-z2)/z1≤20% 또는 -20%≤(z1-z2)/z1〈-5%를 만족시키며, 여기서 z2는 상기 제2 마이크로렌즈 어레이의 중심 축을 따른 상기 제2 광원 어레이 및 상기 제2 마이크로렌즈 어레이 사이의 거리인, 조명 장치.
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