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KR20250121341A - 지향성 광학 디바이스 - Google Patents
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KR20250121341A - 지향성 광학 디바이스 - Google Patents

지향성 광학 디바이스

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KR20250121341A
KR20250121341A KR1020257021208A KR20257021208A KR20250121341A KR 20250121341 A KR20250121341 A KR 20250121341A KR 1020257021208 A KR1020257021208 A KR 1020257021208A KR 20257021208 A KR20257021208 A KR 20257021208A KR 20250121341 A KR20250121341 A KR 20250121341A
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KR
South Korea
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light
waveguide
anamorphic
lighting device
directional lighting
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Pending
Application number
KR1020257021208A
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English (en)
Inventor
마이클 지. 로빈슨
그래함 제이. 우드게이트
조나탄 해롤드
Original Assignee
리얼디 스파크, 엘엘씨
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Publication date
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Abstract

아나모픽 지향성 조명 디바이스는 아나모픽 광학 시스템에 광을 입력하도록 배열된 광원 어레이를 포함한다. 아나모픽 광학 시스템은 광원 어레이의 가로방향 광학 이미징을 제공하도록 배열된 가로방향 아나모픽 요소를 포함한다. 마주하는 안내 표면들은 입력광을 도파관을 따라 가로방향 광학 시스템에서 추출 반사기까지 안내하도록 배열되며, 추출 반사기는 입력광을 추출하도록 배열된다. 추출 반사기는 광원 어레이를 가로방향에 직교하는 측방향으로 이미징하도록 배열된 측방향 아나모픽 요소이다. 차량 헤드라이트, 이미지 프로젝터 및 기타 지향성 조명 및 디스플레이 애플리케이션에 사용할 수 있는 얇고 고휘도, 고효율의 제어 가능한 지향성 조명 디바이스가 제공된다.

Description

지향성 광학 디바이스
본 개시는 일반적으로 지향성 조명 디바이스의 조명 및 협각 조명(narrow angle illumination)을 제공하기 위한 광학 스택에 관한 것이다. 실시예들은 헤드라이트, 후진등(reversing light), 안개등, 방향 지시등 및 기타 차량 라이트를 포함하는 차량 외부 라이트에 사용되는 지향성 조명 디바이스; 주변 조명 장치; 광 검출 및 거리측정 장치 또는 이미지 투영 장치를 포함한다.
자동차 헤드라이트, 건축, 상업 또는 가정용 조명과 같은 환경 조명용 조명 시스템은 예컨대 초점 광학장치를 사용하여 스포트라이트 효과를 제공하는 좁은 지향성 광 출력 분포를 제공하거나, 예컨대 확산 광학장치를 사용하여 넓은 지향성 광 출력 분포를 달성할 수 있다.
차량 외부 헤드라이트의 빔 스위칭 제어는 차량 전방의 조명 구역을 어느 정도 제어할 수 있다. 예컨대, 딥 빔(dip beam)과 풀 빔(full beam) 프로파일들 사이를 전환하는 헤드라이트는 도로 및 연석이 조명되는 동안 마주 오는 차량의 눈부심을 줄인다. 적응형 빔 제어 시스템(Adaptive Beam Control system)은 조명 구역의 제어 및 선명도를 향상시킬 수 있다. 알려진 적응형 빔 제어 헤드라이트의 한 유형에서, 광원으로부터 나오는 광은 마이크로미러 어레이에 의해 투영 렌즈의 개구로 굴절되어 도로에 투영된다.
본 명세서에 전체적으로 참조로 포함된 미국 특허 제8,985,810호에 기재된 바와 같은 다른 알려진 지향성 조명 디바이스에서, 마이크로 LED 어레이는 반사굴절 광학 요소 어레이에 정렬된다. 각 마이크로 LED에서 나오는 광은 해당 빔 방향으로 향한다.
알려진 디스플레이에서, 백라이트에는 광 도파관이 제공되어 LED 어레이에서 나오는 광이 도파관의 에지로 지향된다. 도파관에서 나오는 광은 거의 균일한 조도를 갖는 투과형 공간 광 변조기를 향해 지향된다. 무안경식 디스플레이(autostereoscopic display) 또는 프라이버시 디스플레이(privacy display)와 같은 지향성 디스플레이 백라이트용 이미징 도파관의 실시예는 미국 특허 제9,519,153호 및 제10,054,732호에 기재되어 있으며, 두 특허 모두 그 전문이 본 명세서에 참조로 포함된다. 이러한 이미징 도파관의 실시예는 디스플레이 전면에 배치된 LED 어레이의 이미지를 제공한다. LED 이미지(광학 원추)에 눈을 대면, 공간 광 변조기 전체에 걸쳐 거의 균일한 이미지를 보게 된다.
본 개시의 제1 양태에 따르면, 아나모픽 지향성 조명 디바이스가 제공되고, 상기 아나모픽 지향성 조명 디바이스는: 측방향으로 분포된 광원 어레이를 포함하는 조명 시스템으로서, 상기 광원들로부터 광을 출력하도록 배열되는, 상기 조명 시스템; 및 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열된 광학 시스템으로서, 상기 광학 시스템은 광축을 가지며, 서로 수직이고 상기 광축에 수직인 측방향 및 가로방향으로 아나모픽 특성들을 갖는, 상기 광학 시스템을 포함하고; 상기 광학 시스템은: 상기 가로방향으로 양의 광 파워를 갖는 가로방향 아나모픽 구성요소로서, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소는 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되고, 상기 조명 시스템은 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력된 광이 상기 가로방향으로 분포되는 방향들로 향하도록 배열되는, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소; 및 도파관을 포함하고; 상기 도파관은: 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터의 광을 상기 도파관을 따라 안내하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면; 상기 도파관을 따라 안내된 광을 반사하도록 배열된 추출 반사기로서, 상기 추출 반사기는 상기 측방향으로 양의 광 파워를 갖는 측방향 아나모픽 구성요소이며, 상기 추출 반사기는 광을 상기 도파관으로부터 상기 안내 표면들 중 적어도 하나를 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향되는 상기 추출 반사기를 포함한다. 소형, 고효율, 저비용 조명 장치가 제공될 수 있다. 발광 개구의 높이를 줄여 바람직한 미적 외관을 얻을 수 있다. 1차원 또는 2차원의 주소 지정 가능한 광 원추를 고해상도로 이미징하여 조명 장면의 고조도를 얻을 수 있다. 조정 가능한 빔 형상을 위해 높은 이미지 대비를 얻을 수 있다. 조명 디바이스를 사용하는 반대편 시청자에게 이미지 반사를 줄이는 동시에 반대편 시청자 주변 장면의 가시성을 향상시킬 수 있다.
광학 시스템은 가로방향 아나모픽 구성요소인 입력 반사기를 포함하는 입력 섹션을 포함할 수 있으며, 상기 입력 반사기는 조명 시스템으로부터의 광을 반사하여 도파관을 따라 지향시키도록 배열될 수 있다. 수차를 줄이고 변조 전달 함수를 증가시킴으로써 밝기와 효율을 향상시킬 수 있다. 제작 및 조립의 복잡성이 감소될 수 있다.
가로방향 아나모픽 구성요소는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 유리하게 수차를 감소시키고 축외 수차에 대한 충실도를 향상시킬 수 있다. 동작 대비가 증가될 수 있다.
입력 섹션은 도파관의 전방측 또는 후방측에 배치되고 입력 반사기를 향하는 입력면을 더 포함할 수 있으며, 입력 섹션은 입력면을 통해 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열될 수 있다. 조명 디바이스의 크기가 감소될 수 있다.
입력면은 입력면이 도파관의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면에 대해 예각으로 연장되거나, 입력면이 도파관의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면에 대해 예각으로 연장될 수 있다. 도파관은 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면 중 하나에서 입력면까지 외측으로 연장되는 분리면을 더 포함할 수 있다. 미광이 감소되고 조명 효율이 증가될 수 있다.
입력면은 입력면이 도파관의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면에 평행하게 연장되거나, 입력면이 도파관의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면에 평행하게 연장될 수 있다. 입력면은 입력면이 도파관의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면과 동일 평면에 있을 수 있고, 입력면이 도파관의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면과 동일 평면에 있을 수 있다. 입력면은 전방 안내 표면 또는 후방 안내 표면 중 하나의 외측에 배치될 수 있다. 도파관의 성형 복잡성이 감소될 수 있다. 광원이 장착된 회로 기판의 크기가 증가될 수 있다. 열 관리가 개선되고 광원의 광속과 수명이 향상될 수 있다.
입력 섹션은 도파관과 일체형일 수 있다. 광학 장치의 성형 복잡성이 감소되어 비용이 절감될 수 있다.
도파관은 도파관이 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면일 수 있는 단부를 가질 수 있으며, 입력 섹션은 도파관과 별도의 요소일 수 있으며, 출력면을 더 포함할 수 있고 입력 반사기에서 반사된 광을 출력면을 통해 및 도파관의 입력면을 통해 도파관으로 안내하도록 배열될 수 있다. 개별 광학 구성요소의 성형 복잡성이 감소되어 수율이 향상될 수 있다.
가로방향 아나모픽 부품은 렌즈를 포함할 수 있다. 금속 반사 표면에서의 반사로 인한 손실이 감소될 수 있다. 축외 수차가 개선될 수 있다.
가로방향 아나모픽 부품의 렌즈는 복합 렌즈일 수 있다. 수차 감소가 유리하게 달성될 수 있다.
도파관은 도파관이 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열될 수 있는 입력면일 수 있는 단부를 가질 수 있다. 가로방향 아나모픽 구성요소는 도파관 외부에 배치될 수 있으며, 도파관은 입력면을 통해 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 광을 수광하도록 배열될 수 있다. 도파관 성형의 복잡성이 감소될 수 있다.
가로방향 아나모픽 구성요소를 통과하는 광축의 방향은 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면에 대해 예각으로 기울어질 수 있다. 입력면은 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면에 대해 예각으로 기울어질 수 있다. 추출된 광 원추는 광원 어레이의 복제된 이미지 없이 제공될 수 있다. 유리하게는, 미광이 감소될 수 있다.
추출 반사기는 도파관의 단부일 수 있다. 유리하게는, 효율 증가를 달성할 수 있다. 제조의 복잡성과 비용이 감소될 수 있다. 높이가 낮은 발광 개구를 얻을 수 있어, 바람직한 미적 외관을 유리하게 달성할 수 있다.
도파관의 입력면, 가로방향 아나모픽 구성요소 및 광원 어레이 중 적어도 하나는 추출 반사기의 필드 곡률을 보상하는 측방향으로의 곡률을 가질 수 있다. 유리하게는, 조명 디바이스의 출력 필드에 걸쳐 광학 원추의 충실도 균일성이 증가할 수 있다.
도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면은 평면이고 평행할 수 있다. 유리하게는, 광 원추의 충실도가 향상될 수 있다.
광원 어레이는 공간 광 변조기를 포함할 수 있다. 광 원추의 해상도가 유리하게 향상될 수 있다.
광원은 발광 다이오드일 수 있다. 광원 어레이의 비용이 감소될 수 있다.
발광 다이오드는: 웰; 웰에 배치되고 방출 대역에서 광을 생성하도록 배열된 광 생성 요소; 및 웰 내에 배치되고 방출 대역의 광 중 적어도 일부를 변환 대역으로 변환하도록 배열된 파장 변환 재료를 포함하며, 여기서 광 생성 요소는 배치된 웰 내의 서로 다른 위치에 배치될 수 있으며, 이 서로 다른 위치는 출력 조명의 색 분산을 보상하도록 배열된다. 유리하게는, 광학 광 원추의 에지에서 색상 흐림(colour blur) 현상이 감소될 수 있다. 백색광 조명의 충실도가 향상될 수 있다.
광원 어레이는 백라이트와 백라이트에 의해 조명되는 마스크를 포함할 수 있으며, 마스크는 광원을 형성하기 위한 개구 어레이를 갖는다. 저비용 및 복잡성을 갖는 지향성 조명 디바이스는 고효율 및 고휘도를 제공할 수 있다.
광원 어레이는 또한 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력되는 광이 가로방향으로 분포되는 방향들로 향할 수 있도록 가로방향으로 분포될 수 있다. 유리하게는, 조명 시스템의 복잡성과 비용이 감소될 수 있다.
광원 어레이는 측방향 및 가로방향으로 피치를 가질 수 있으며, 이 피치의 비율은 측방향 및 가로방향 아나모픽 광학 요소의 광 파워 비율의 역수와 동일할 수 있다. 광원 원추는 측방향 및 가로방향으로 실질적으로 동일한 크기일 수 있다.
광원 어레이는 2개의 광원 서브 어레이를 포함할 수 있으며, 각 광원 서브 어레이는 측방향과 가로방향 모두로 분포되고, 광원 서브 어레이는 측방향과 가로방향으로 피치들을 가질 수 있으며, 이 피치들은 서브 어레이 사이에서 서로 다를 수 있다. 유리하게는, 광학 광 원추의 에지에서 색상 흐림 현상이 감소될 수 있다. 백색광 조명의 충실도가 향상될 수 있다. 가시광선 및 적외선 광 원추의 위치는 서로 겹치도록 제공될 수 있다. 외부 장면 검출의 충실도가 향상될 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스는 광원 어레이를 가로질러 연장되는 마스크를 더 포함할 수 있으며, 이 마스크는 출력 조명의 가로방향 경계를 형성하도록 배열된다. 딥 빔 동작과 같은 조명에 적합한 에지 프로파일을 유리하게 얻을 수 있다.
조명 시스템은 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력되는 광을 선택 가능한 양만큼 편향시키도록 배열된 편향기 요소를 더 포함할 수 있으며, 이 편향기 요소는 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력되는 광을 가로방향으로 분포될 수 있는 방향들로 지향시키도록 선택적으로 동작할 수 있다. 광원 어레이 및 주소지정 시스템의 복잡성이 감소될 수 있다.
추출 반사기는 광을 도파관으로부터 전방 안내 표면을 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향될 수 있다. 광학 시스템의 복잡성이 감소될 수 있다. 바람직한 미적 외관을 제공하기 위해 작은 높이의 발광 개구를 얻을 수 있다. 광학 원추의 충실도가 높은 효율로 향상될 수 있다.
조명 시스템은 복수의 광원 어레이와 각 광원 어레이에서 나오는 광을 결합하여 조명 시스템의 출력 광을 형성하도록 배열된 광 결합기를 포함할 수 있다. 다중 스펙트럼 대역의 광 출력이 달성될 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스는 도파관의 후방 안내 표면 뒤에 배열되어 도파관을 통해 광을 출력하는 추가 광원을 더 포함할 수 있다. 아나모픽 지향성 조명 디바이스는 도파관을 통해 광을 수광하는 도파관의 후방 안내 표면 뒤에 배열된 광 센서를 더 포함할 수 있다. 컴팩트한 구성으로 향상된 기능성을 달성할 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스는 복수의 조명 시스템 및 복수의 광학 시스템을 포함할 수 있으며, 각 광학 시스템은 각각의 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열될 수 있고, 각 광학 시스템의 도파관은 공통 방향으로 출력 조명을 제공하도록 적층될 수 있다. 각 조명 시스템 및 해당 광학 시스템은 가로방향 및 측방향 중 적어도 하나에서 서로 다른 각도 피치를 갖는 광학 원추에 출력 조명을 제공하도록 배열될 수 있다. 원하는 영역에서 광학 원추의 충실도가 향상될 수 있다. 조도가 증가하고 조명 환경의 더욱 복잡한 처리가 달성될 수 있다.
광원에서 나오는 광은 가시광선 또는 적외선일 수 있다. 조도는 인간 관찰 또는 감지 시스템을 위해 제공될 수 있다.
광원 어레이는 서로 다른 스펙트럼 출력을 갖는 광원들을 포함할 수 있다. 서로 다른 스펙트럼 출력은 백색광 스펙트럼, 복수의 서로 다른 백색광 스펙트럼, 적색광, 오렌지색광 및/또는 적외선광을 포함할 수 있다. 다양한 동작 기능에 적합한 스펙트럼 출력이 제공될 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스는 조명 시스템을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 광학 원추는 원하는 조명 프로파일을 달성하도록 제어될 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스는 차량 외부 라이트 장치용 지향성 조명 디바이스일 수 있으며, 여기서 광원에서 나오는 광은 가시광선일 수 있다. 도로 조명은 저전력 소모의 소형 패키지로 높은 조도, 높은 대비, 높은 이미지 충실도를 제공할 수 있다.
본 개시의 제2 양태에 따르면, 차량 외부 라이트 장치가 제공되며, 상기 차량 외부 라이트 장치는: 차량에 장착하기 위한 하우징; 도파관의 전방 안내 표면을 가로질러 연장되는 투과형 커버; 및 하우징에 장착되고 투과형 커버를 통해 출력 조명을 지향시키도록 배열된 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함한다. 견고한 외부 라이트가 제공될 수 있다.
출력 조명은 평행광 출력 조명일 수 있다. 조도는 원거리 동작을 위해 제공될 수 있으며, 예컨대 차량 동작 수평선 또는 그 주변을 비추기 위해 제공될 수 있다.
차량 외부 라이트 장치는 광원 어레이를 가로방향으로 이동시키도록 배열된 액추에이터를 더 포함할 수 있다. 조도 패턴의 방향 정렬은 광원 어레이의 피치가 제공하는 것보다 더 높은 해상도에서 원하는 빔 위치를 달성하도록 제어될 수 있다. 원하는 장면의 조명 충실도가 향상될 수 있다. 액추에이터의 크기, 비용 및 복잡성은 전체 차량 외부 라이트의 위치를 조정하는 액추에이터에 비해 감소될 수 있다.
차량 외부 라이트 장치는 차량 헤드라이트 장치일 수 있으며, 선택적으로 출력 조명의 광속은 적어도 100루멘일 수 있다. 장면은 원하는 조도 수준으로 조명될 수 있다.
차량 외부 라이트 장치는 차량 후진등 장치 또는 차량 브레이크등 장치일 수 있다. 광은 원하는 영역을 비추고 과도한 눈부심을 줄이도록 제어될 수 있다.
본 개시의 제3 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스가 제공되며, 이는 광 검출 및 거리측정 장치용 아나모픽 지향성 조명 디바이스로서, 광원으로부터 나오는 광은 적외선이다. 본 개시의 제4 양태에 따르면, 제3 양태에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함하는 광 검출 및 거리측정 장치가 제공된다. 물체 위치 측정이 바람직하게 달성되는 장면을 조명하기 위해 높은 광 원추 충실도의 광원을 갖는 소형, 저비용, 고휘도, 고효율 조명 장치가 제공될 수 있다.
광 검출 및 거리측정 장치는 출력 조명의 스캐닝을 위해 광원을 연속적으로 동작시키도록 조명 시스템을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템을 더 포함할 수 있다. 검출된 역반사 조명은 조명된 장면에서 물체의 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.
본 개시의 제5 양태에 따르면, 제1 양태에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함하는 이미지 투영 장치가 제공되며, 이 장치는 출력 조명을 초점면에 초점 맞추도록 배열된다. 수용 가능한 이미지 충실도의 광원을 갖는 소형, 저비용, 고휘도, 고효율 이미지 투영 장치가 제공될 수 있다.
이미지 투영 장치는 출력 조명을 초점면에 초점 맞추도록 배열된 양의 광학 파워를 갖는 렌즈를 더 포함할 수 있다. 향상된 이미지 충실도가 달성될 수 있다.
추출 반사기는 측방향 및 가로방향으로 양의 광학 파워를 가질 수 있다. 비용 및 복잡성 감소가 달성될 수 있다.
본 개시의 제6 양태에 따르면, 지향성 조명 디바이스가 제공되고, 상기 지향성 조명 디바이스는: 측방향으로 분포된 광원 어레이; 및 광원 어레이로부터 광을 수광하도록 배열된 도파관을 포함하고, 상기 도파관은: 광원으로부터의 광을 도파관을 따라 안내하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면; 및 도파관을 따라 안내된 광을 반사하도록 배열된 추출 반사기를 포함하며, 여기서 추출 반사기는 측방향으로 양의 광 파워를 가지며, 광을 도파관으로부터 적어도 하나의 안내 표면을 통해 출력 조명으로 추출되도록 배향된다. 소형, 고효율, 저비용 조명 장치가 제공될 수 있다. 발광 개구의 높이는 바람직한 미적 외관을 유리하게 달성하기 위해 감소될 수 있다. 1차원에서 주소지정 가능한 광 원추의 고해상도 이미징을 통해 조명된 장면의 고조도를 달성할 수 있다. 조정 가능한 빔 성형을 위해 높은 이미지 대비를 달성할 수 있다. 조명 디바이스를 마주 보는 시청자의 이미지 눈부심을 줄이는 동시에 마주 보는 시청자 주변 장면의 가시성을 향상시킬 수 있다.
도파관은 측방향에 수직일 수 있는 가로방향으로 광 파워를 갖지 않을 수 있다. 유리하게는, 복잡성과 비용을 줄일 수 있다.
광원 어레이는 광원들이 가로방향으로 통과하는 각 선을 따라 합산된 광 강도가 동일하도록 배열될 수 있다. 조명된 장면의 균일성이 향상될 수 있다.
광원 어레이는 또한 가로방향으로 분포될 수 있다. 구조의 복잡성이 감소될 수 있다.
지향성 조명 디바이스는 또한 광 검출 디바이스일 수 있고, 이 광 검출 디바이스는: 광원 어레이와 겹치는 영역에 측방향으로 분포된 광 검출기 어레이를 포함하는 광 검출 시스템을 더 포함할 수 있고, 여기서 광학 시스템은 또한 원격 장면으로부터 광을 입력하고 조명 시스템으로부터 수광된 광과 반대 방향으로 광학 시스템을 통해 입력 광을 광 검출 시스템으로 지향시키도록 배열된다. 조명 및 검출 시스템은 소형 패키지로 낮은 비용과 복잡성으로 유리하게 제공될 수 있다. 차량의 외부 환경 측정을 위해 소형 LIDAR 검출 시스템이 제공될 수 있다.
본 개시의 모든 양태들은 임의의 조합으로 적용될 수 있다.
본 개시의 실시예들은 다양한 광학 시스템에서 사용될 수 있다. 실시예들은 다양한 프로젝터, 프로젝션 시스템, 광학 구성요소, 디스플레이, 마이크로디스플레이, 컴퓨터 시스템, 프로세서, 독립형 프로젝터 시스템, 시각 및/또는 시청각 시스템, 그리고 전기 및/또는 광학 디바이스를 포함하거나 이와 함께 동작할 수 있다. 본 개시의 양태들은 광학 및 전기 디바이스, 광학 시스템, 프레젠테이션 시스템 또는 모든 유형의 광학 시스템을 포함할 수 있는 모든 장치와 관련된 실질적으로 모든 장치와 함께 사용될 수 있다. 따라서, 본 개시의 실시예들은 광학 시스템, 시각 및/또는 광학 프레젠테이션에 사용되는 디바이스, 시각 주변 장치 등 및 다양한 컴퓨팅 환경에서 사용될 수 있다.
개시된 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 본 개시는 다른 실시예들을 포함할 수 있으므로, 도시된 특정 배열의 세부 사항에 대한 적용 또는 생성이 제한되지 않음을 이해해야 한다. 더욱이, 본 개시의 양태들은 그 자체로 고유한 실시예들을 정의하기 위해 다양한 조합 및 배열로 제시될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 설명을 위한 것이며 제한을 위한 것이 아니다.
본 개시의 이러한 장점 및 특징과 기타 장점 및 특징은 본 개시의 내용을 전체적으로 읽으면 해당 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백해질 것이다.
실시예는 첨부 도면에 예시적으로 도시되어 있으며, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 부분을 나타내며, 여기서:
도 1a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소와 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소를 갖는 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 후면 사시도로 도시하는 개략도이다.
도 1b는 도 1a의 도파관을 대안 후면 사시도로 도시하는 개략도이다.
도 1c는 도 1a의 도파관을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1d는 도 1a의 도파관을 전면도로 도시한 개략도이다.
도 1e는 입력면이 도파관의 전면과 동일한 측에 배열된 대안 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1f는 복수의 부재와 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1g는 전방 안내 표면과 입력면이 공통 표면에 배열된 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1h는 후방 안내 표면과 입력면이 공통 표면에 배열된 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1i는 전방 안내 표면과 입력면이 서로 기울어진 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1j는 전방 안내 표면과 입력면이 서로 오프셋된 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1k는 분리면들의 대안 배열을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1l은 도파관 영역이 단축된 아나모픽 지향성 조명 디바이스의 대안 배열을 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 1m은 도 1l의 지향성 조명 디바이스를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 1n은 도 1l의 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 2a는 차량 외부 라이트를 측면도로 도시한 개략도로서, 상기 차량 외부 라이트는 차량에 장착하기 위한 하우징과 하우징에 장착된 조명 디바이스, 및 도파관의 제1 안내 표면을 가로질러 연장되는 투과형 커버를 포함한다.
도 2b는 도 2a의 차량 외부 라이트를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 2c는 차량 외부 라이트의 광 출력을 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 2d는 차량 외부 라이트의 광 출력을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 3a는 도 1a의 지향성 조명 디바이스용 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 3b는 도 1a의 지향성 조명 디바이스용 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 3c는 도 1a의 지향성 조명 디바이스용 대안 광원 어레이를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 3d는 도 1a의 지향성 조명 디바이스용 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 4a는 마스크를 더 포함하는 도 1a의 지향성 조명 디바이스용 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 4b는 극각(polar angle)에 따른 출력 프로파일의 변화를 설명하는 개략적인 그래프이다.
도 4c는 구조화된 딥 빔 조명을 제공하기 위한 조명 프로파일에 대한 조명된 주행 장면의 뷰를 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 5a는 일반적인 광원의 파장에 따른 광속(luminous flux) 변화를 나타내는 개략적인 그래프이다.
도 5b는 백색 광원에 의해 조명된 도파관에서 유색광을 추출하는 단면도로 도시한 개략도이다.
도 5c는 백색 광원에 의해 조명된 도파관에서 유색광을 추출하는 전면도로 도시한 개략도이다.
도 5d는 도 1a의 도파관과 도 3b의 광원 어레이를 사용하는 차량 적용분야에서 색수차를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 6a는 도 1a의 지향성 조명 디바이스를 위한 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 6b는 도 6a에 도시된 것과 같은 광원 어레이에 의해 조명된 도파관에서 유색광을 추출하는 단면도로 도시한 개략도이다.
도 6c는 도 6a에 도시된 것과 같은 광원 어레이에 의해 백색 광원에 의해 조명되는 도파관으로부터 유색광을 추출하는 전면도로 도시한 개략도이다.
도 6d는 도 1a의 도파관과 도 6a의 광원 어레이를 사용하는 차량 적용분야에서의 색수차를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 7a는 반사 추출기이고 도파관의 단부인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소 및 렌즈인 가로방향 아나모픽 구성요소를 포함하는 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 7b는 반사 추출기이고 도파관의 단부인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소와 복합 렌즈를 포함하는 가로방향 아나모픽 구성요소를 포함하는 도파관을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 7c는 도 7a 및 도 7b의 도파관의 동작을 전면도로 도시한 개략도이다.
도 8은 광학 원추의 대안 정렬을 갖는 도 7a의 도파관을 정면에서 사시도로 도시한 개략도이다.
도 9a는 별도의 적색, 녹색 및 청색 공간 광 변조기와 빔 결합 요소를 포함하는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에서 사용하기 위한 공간 광 변조기 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 9b는 버드바스 접힌 배열(birdbath folded arrangement)을 포함하는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에서 사용하기 위한 조명 시스템을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 10a는 입력 초점 렌즈의 대안 배열을 정면에서 사시도로 도시한 개략도이다.
도 10b는 도 1a 또는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 광원 어레이 배열을 측면도로 도시한 개략도로서, 이 배열은 레이저 스캐너와 광 확산 스크린을 포함하는 광원 어레이를 포함한다.
도 11a는 레이저 광원과 스캐닝 배열을 포함하는 도파관으로의 입력을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 11b는 도 11a의 배열에 사용하기 위한 레이저 광원 어레이를 포함하는 광원 어레이 배열을 전면도로 도시한 개략도이다.
도 11c는 레이저 광원 어레이, 빔 연장기 및 스캐닝 미러를 포함하는 광원 어레이 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 12는 보완 조명을 제공하도록 배열된 도파관 스택을 사시 후면도로 도시한 개략도이다.
도 13은 곡선 입력면과 곡선 광원 어레이를 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 사시 후면도로 도시한 개략도이다.
도 14a는 도파관의 입력 단부가 측방향으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 14b는 도파관의 입력 단부가 측방향으로 곡률을 갖고 가로방향 아나모픽 구성요소가 측방향으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 14c는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도로서, 여기서 도파관의 입력 단부는 측방향으로의 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소는 측방향으로의 곡률을 갖고, 광원 어레이는 측방향으로의 곡률을 갖는다.
도 14d는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도로서, 여기서 도파관의 입력 단부는 측방향으로의 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소는 측방향으로의 곡률을 갖고, 광원 어레이는 측방향으로의 곡률을 갖고, 여기서 곡률의 방향은 도 14c의 방향과 반대 방향이다.
도 14e는 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도로서, 도파관의 입력 단부는 측방향으로의 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소는 측방향으로의 곡률을 가지며, 광원 어레이는 측방향으로의 곡률을 가지며, 이들 성분의 곡률 방향은 서로 다르다.
도 15a는 본 실시예의 차량 외부 라이트를 포함하는 차량을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 15b는 본 실시예의 차량 외부 라이트를 포함하는 차량을 평면도로 도시한 개략도이다.
도 15c는 기울어진 방향으로 장착된 차량 외부 라이트를 포함하는 차량의 일부를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 16은 차량 외부 라이트 및 차량 외부 라이트용 제어 시스템을 전면도로 도시하는 개략도이다.
도 17은 차량 외부 라이트를 후면도로 도시하는 개략도이다.
도 18a는 차량 외부 라이트를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 18b는 도 18a의 차량 외부 라이트에 대한 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 18c는 각도(η)가 90°일 때 도 18b의 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트의 도로에 대한 조명을 평면도로 도시하는 개략도이다.
도 18d는 각도(η)가 0°일 때 도 18b의 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트의 도로에 대한 조명을 평면도로 도시하는 개략도이다.
도 18e는 세장형 선형 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트용 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 18f는 세장형 곡선 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트용 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 18g는 각도(η)가 90°일 때 도 18e의 광원 어레이를 포함하거나, 각도(η)가 0°일 때 도 18f의 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트의 도로 조명을 평면도로 도시한 개략도이다.
도 18h는 바람직한 각도(η)에 대한 마크를 포함하는 차량 외부 라이트용 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 18i는 바람직한 각도(η)에 대한 도 18h의 광원 어레이를 포함하는 차량 외부 라이트의 도로 조명을 평면도로 도시한 개략도이다.
도 19a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소, 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소 및 스크린에 이미지를 제공하도록 배열된 굴절 이미지 형성 렌즈를 도파관을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 19b는 도 19a의 이미지 투영 장치를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 19c는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소, 및 스크린에 이미지를 제공하도록 배열된 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소를 갖는 도파관을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 19d는 도 19c의 이미지 투영 장치를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 20은 렌즈를 포함하는 투과형 가로방향 아나모픽 구성요소와 스크린에 이미지를 제공하도록 배열된 곡선 반사형 측면 아나모픽 추출 반사기를 포함하는 도파관을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 21a는 광학 원추의 1차원 어레이를 제공하도록 배열된 곡선 반사형 측방향 아나모픽 구성요소를 포함하는 도파관을 포함하는 지향성 조명 디바이스를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 21b는 도 21a의 지향성 조명 디바이스를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 21c는 도 21a의 지향성 조명 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 22a는 평면 반사 단부와 곡선 추출 반사기를 포함하는 측방향 아나모픽 구성요소를 갖는 도파관을 포함하는 지향성 조명 디바이스를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 22b는 평면 반사 단부를 포함하는 입력 섹션을 갖는 도파관과 곡선 추출 반사기를 포함하는 측방향 아나모픽 구성요소를 포함하는 도파관을 포함하는 지향성 조명 디바이스를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 22c는 도파관이 서로 다른 광 흡수 특성을 갖는 재료로 형성된 대안 도파관을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 22d는 추출 반사기가 프레넬 반사기를 포함하는 대안 도파관을 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 23a는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 연속적인 발광기(light emitter) 열을 포함하는 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 23b는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 인접한 발광기 열을 포함하는 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 23c 및 도 23d는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 중첩되는 발광기 열을 포함하는 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 24a는 장면을 조명하도록 배열된 도파관을 측면도로 도시한 개략도로서, 여기서 지향성 조명 디바이스는 추가 센서 및 광원을 더 포함하고, 광은 안내 없이 도파관의 적어도 일부를 통해 투과된다.
도 24b는 도 24a의 지향성 조명 디바이스를 위한 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 25a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소와 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소를 갖는 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 후면 사시도로 도시하는 개략도이다.
도 25b는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 측면도로 도시하는 개략도이다.
도 25c는 도 25b의 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 위한 광 검출기 어레이 및 광원 어레이를 측면도로 도시하는 개략도이다.
도 25d는 도 25b의 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 위한 광 검출기 및 광원 어레이를 전면도로 도시하는 개략도이다.
도 25e는 복수의 부재와 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시하는 개략도이다.
도 25f는 주입 반사기인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소와 렌즈인 가로방향 아나모픽 구성요소를 포함하는 도파관을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 전면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 25g는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스의 대안적인 배열을 측면도로 도시하는 개략도로서, 여기서 후방 안내 표면과 출력면은 공통 표면에 배열된다.
도 25h는 곡선 출력면과 곡선 검출기 어레이를 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 후면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 25i는 도파관의 출력 단부가 측방향으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
도 26a는 검출 광학 원추의 1차원 어레이를 제공하도록 배열된 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소를 갖는 도파관을 포함하는 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 전면 사시도로 도시한 개략도이다.
도 26b는 도 26a의 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 측면도로 도시한 개략도이다.
도 26c는 도 26a의 지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 전면도로 도시한 개략도이다.
다양한 지향성 조명 디바이스의 구조 및 동작에 대해 이제 설명한다. 본 설명에서 공통적인 요소는 공통적인 참조 번호를 갖는다. 임의의 요소에 관한 개시 내용은 동일하거나 대응하는 요소가 제공되는 각 디바이스에 적용된다는 점에 유의한다. 따라서, 간결성을 위해 이러한 개시 내용은 반복하지 않는다.
전자 제어를 통해 조명 프로파일을 조정 가능한 차량용 지향성 조명 디바이스를 제공하는 것이 바람직하다.
도 1a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소(60)와 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 후면 사시도로 도시하는 개략도이고; 도 1b는 도 1a의 도파관(1)을 대안 후면 사시도로 도시하는 개략도이고; 도 1c는 도 1a의 도파관(1)을 측면도로 도시하는 개략도이고; 및 도 1d는 도 1a의 도파관(1)을 전면도로 도시한 개략도이다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 측방향(195)으로 분포된 광원의 어레이(15a-n)를 포함하는 조명 시스템(240)을 포함하며, 조명 시스템(240)은 광원(15a-n)으로부터 광(400)을 출력하도록 배열된다.
광학 시스템(250)은 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 배열되며, 여기서 광학 시스템(250)은 광축(199)을 가지며, 서로 수직이고 광축(199)에 수직인 측방향(195) 및 가로방향(197)으로 아나모픽 특성(anamorphic property)을 갖는다.
수학적으로 표현하면, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100) 내의 임의의 위치에 대해, 광축 방향(199)은 O 단위 벡터, 가로방향(197)은 T 단위 벡터, 측방향(195)은 L 단위 벡터로 지칭될 수 있으며, 여기서 광축 방향(199)은 가로방향(197)과 측방향(195)의 교곱(crossed product)이다:
[방정식 1]
O = T x L
아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 다양한 표면은 광축 방향(199)을 변환하거나 복제한다; 그러나 주어진 광선(400)에 대해 방정식 1의 표현이 적용될 수 있다.
광학 시스템(250)은 가로방향(197)으로 양의 광 파워를 갖는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 포함하며, 여기서 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 배열된다. 도 1a의 실시예에서 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 광원 어레이(15a-n)의 측방향(195)(15)에 평행한 측방향(195)(62)으로 연장되는 입력 반사기(62)이다. 입력 반사기(62)는 방향(197)(15)에 평행하고 측방향(195)(62)에 직교하는 가로방향(197)(62)으로 양의 광 파워를 가지며, 측방향(195)(62)으로는 광 파워를 갖지 않는다.
입력 반사기(62)는 도파관(1)의 곡선 표면(65)에 제공된 반사 재료(66)를 포함할 수 있다. 반사 재료(66)는 예컨대 알루미늄 또는 은 코팅과 적절한 보호층을 포함할 수 있으며, 증발, 스퍼터링, 인쇄 또는 기타 공지된 도포 방법을 통해 표면(65)에 도포될 수 있다. 대안으로, 반사 재료(66)는 도파관(1)의 곡선 표면(65)에 부착된 3M사의 ESRTM과 같은 반사 필름을 포함할 수 있다.
입력 반사기(62)는 광원 어레이(15a-n)로부터 광선(400)을 수광하도록 배열된다. 광학 시스템(250)은 입력 반사기(62)에서 출력되는 광이 가로방향(197)(62)으로 분포되는 방향으로 향하도록 배열된다.
광원 어레이(15a-n)는 예컨대 백색광 스펙트럼, 복수의 서로 다른 백색광 스펙트럼, 적색광, 오렌지색광 및/또는 적외선광을 제공하는 광원(15a-n)을 포함한다. 도파관(1)은 광(400)의 파장에서 투명한 재료 또는 재료들의 조합을 포함할 수 있으며, 예컨대 유리, 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 아크릴레이트, 우레탄 및 실리콘 재료를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
광학 시스템(250)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)인 입력 반사기(62)를 포함하는 입력 섹션(12)을 포함하며, 입력 반사기는 조명 시스템(240)으로부터 광(400)을 반사하여 도파관(1)을 따라 지향시키도록 배열된다. 도 1a 내지 도 1d의 실시예에서, 도파관(1)은 입력 섹션(12)을 포함하고 안내 섹션(10)을 추가로 포함하는데, 여기서 입력 섹션(12)은 도파관(1)과 일체형이다.
입력 섹션(12)은 또한 후방 안내 표면(6)의 외측(즉, 후방)으로 배치되고 입력 반사기(62)를 향하는 입력면(22)을 포함하며, 입력 섹션(12)은 입력면(22)을 통해 조명 시스템(240)으로부터 광(400)을 수광하도록 배열된다. 도 1a 내지 도 1c의 실시예에서, 입력면(22)은 후방 안내 표면(6)의 외측으로 배치된다. 입력면(22)은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(6, 8)에 대해 예각(β)으로 연장되는 평면이다.
보다 일반적으로, 입력면(22)이 도파관(1)의 후방측(6)에 있는 경우, 입력면(22)은 후방 안내 표면(6)에 대해 예각(β)으로 연장된다. 도 1c의 예시적인 예에서, β는 30°이고 바람직하게는 20°와 40° 사이이다. 입력 섹션(12)은 후방 안내 표면(6)에서 입력면(22)까지 외측(즉, 후방)으로 연장되는 분리면(18A)을 더 포함한다. 입력 섹션(12)은 또한 입력면(22)과 추출 반사기(62) 사이로 연장되는 면(18B)을 포함한다. 도파관(1) 내에서 원추각(φT)을 갖는 광 원추는 입력 반사기(62)를 향하며, 중앙 광선(401CA)은 최대 광도로 출력된다. 이를 통해 높은 축상 효율이 유리하게 달성된다.
입력 섹션(12)의 경우, 조명 시스템(240)은 도파관(1)에 입력되는 광(400)이 입력면(22)으로부터 입력 반사기(62)(즉, 가로방향 아나모픽 구성요소(60))로 제2 방향(193)으로 전파되고 입력 반사기(62)로부터 도파관(1)을 따라 제1 방향(191)으로 출력되도록 배열되며, 광(400)은 가로방향(197)으로 분포되는 방향으로 지향된다. 도 1a 내지 도 1d의 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)도 가로방향(197)으로 분포되어 입력 반사기(62)를 포함하는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)에서 출력되는 광은 가로방향(197)으로 분포되는 방향으로 지향된다.
안내 섹션(10)에서, 도파관(1)은 입력 반사기(62)에서 도파관(1)을 따라 제1 방향(191)(1)으로 광을 안내하도록, 즉 광축(199)(1)이 도파관(1)을 따라 추출 반사기(140)를 향하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)을 포함한다. 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)은 평면이고 평행하여 광선(401A, 401B)은 입력 반사기(62)에서 반사된 후 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6) 사이를 통과하여 제1 방향(191)으로 추출 반사기(140)를 향한다.
추출 반사기(140)는 도파관(1)을 따라 제1 방향(191)으로 안내된 광을 반사하도록 배열되며, 추출 반사기(140)는 예컨대 도 1d에 도시된 바와 같이 측방향(195)으로 양의 광 파워를 갖는 측방향 아나모픽 구성요소(110)이다. 추출 반사기(140)는 도 1c에 도시된 바와 같이 광을 도파관(1)으로부터 전방 안내 표면(8)을 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향된다.
추출 반사기(140)는 도파관(1)의 단부이며 도파관(1)의 곡선 단부 표면(4)을 포함한다. 반사 재료(67)는 도파관(1)의 곡선 단부 표면(4)에 제공될 수 있다. 반사 재료(67)는 반사 재료(66)와 동일할 수 있다. 유리하게는, 비용과 제조 복잡성을 줄일 수 있다. 추출 반사기(140)는 광을 도파관(1)으로부터 전방 안내 표면(8)을 통해 출력 조명(401A, 401B)으로 추출하도록 배향된다.
도 1a를 참조하면, 제어 시스템(500)은 조명 시스템(240)을 선택적으로 제어하도록 배열되며, 광원 어레이(15a-n)는 예시적인 광원(15c)이 독립적으로 제어될 수 있도록 주소지정이 가능하다. 제어 시스템은 아래에서 더 자세히 설명될 바와 같이 조명된 환경에서 물체를 검출하도록 배열된 카메라(502)를 더 포함할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d의 실시예의 동작을 이제 더 자세히 설명한다.
조명된 장면에 원하는 조도 프로파일을 제공하는 광학 출력을 제공하는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 조명 시스템(240)의 각 광원(15a-n)은 각각의 대응하는 조명 광학 원추(26a-n)로 향하도록 배열되며, 각 조명 광학 원추(26a-n)는 각각의 광원(15a-n)의 제어에 의해 제어된다. 예컨대, 중앙 조명 광학 원추(26C)는 중앙 광원(15c)의 제어에 의해 제어되고, 조명 광학 원추(26R)는 광원(15R)의 제어에 의해 제어된다.
조명 광학 원추(26C)는 측방향(195)으로 각도 피치(αL)를, 가로방향(197)으로 각도 피치(αT)를 갖는다. 이하에서 더 자세히 설명하겠지만, 각도 피치(αL, αT)는 각 광원(15c)의 피치(PL, PT)와 측방향 아나모픽 구성요소(110) 및 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 배율 특성에 의해 결정된다.
본 실시예에서 광학 원추 또는 광 원추라는 용어는 광학 시스템(250)에 의해 하나 이상의 광원에서 제공되는 광의 각도 원추를 지칭한다. 표면에 투영될 때, 광학 원추는 구조화된 조명 패턴을 형성한다. 이러한 구조화된 조명 패턴은 본 실시예의 광학 원추를 나타내기 위해 도시된다. 원추라는 용어는 광학 창(또는 간단히 "창")으로 설명될 수 있으며, 이는 일반적으로 시야 평면에서 조명이 제공되는 공간 영역이다. 이는 물리적 창과 다르다. 즉, 본 실시예의 광학 창은 재료로 형성되지 않고 광 빔의 속성이다.
도 1a를 고려하면, 광선(401C)은 광학 시스템(250)에 의해 조명 광학 원추(26C)로 향하고, 광선(401R)은 광학 시스템(250)에 의해 조명 광학 원추(26R)로 향한다.
동작 시, 조명 광학 원추(26a-n)의 바람직한 프로파일은 예컨대 바람직한 동작 파라미터를 선택하거나 카메라 및 이미지 처리를 사용하여 장면의 내용을 검출함으로써 결정된다. 자동차 헤드라이트 응용 분야에서는, 예컨대 마주 오는 차량을 검출하고 조명 광학 원추(26a-n)의 조명 구조를 그에 따라 조정할 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
입력 표면(2)에서, 광원(15a-n)에서 나온 광선은 도파관(1)의 재료에서 임계각 내에서 광 원추로 굴절된다.
도 1b를 고려하면, 광원(15c)은 입력 반사기(62)와 추출 반사기(140)의 서로 다른 영역에서 도파관(1)으로 향하고 조명 광학 원추(26C)를 향하는 광선(401CA, 401CB)을 제공한다. 광선(401CA, 401CB)은 거의 평행하고, 조명 광학 원추(26C)는 예컨대 도파관(1)에서 25m 떨어진 원거리 필드에 제공된다.
도 1b는 광 흡수 배열(118)이 바람직하게 광을 반사하거나, 광을 투과하거나, 광을 안내하지 않는 표면에 제공될 수 있음을 추가로 보여준다. 따라서, 광 흡수 배열(118)은 에지(24A, 24B)와 면(18A, 18B) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 광 흡수 배열(118)은 예컨대 각 표면에 제공된 광 흡수 코팅을 포함하거나, 입사광을 코팅 또는 외부 광 흡수체로 확산시키도록 배열된 거친 표면일 수 있다. 동작 시, 광 흡수 배열(118)에 입사하는 미광은 도파관(1)으로 반사되지 않을 수 있다. 유리하게는, 인접한 각 조명 광학 원추(26) 사이의 명암비가 향상될 수 있다.
도 1c를 고려하면, 광선(401CB)은 예시 영역(403)과 같은 전방 안내 표면(8)에서 입력 섹션(12) 내로, 그리고 안내 섹션(10) 내로 안내되며, 광선(401CA, 401CB)은 각각 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6) 사이에서 안내된다.
도 1d를 고려하면, 추출 반사기(140)에 입사하는 광원(15c)에서 나온 광선(401CA, 401CB)은 측방향(195)으로 양의 광 파워를 제공받고, 이후 실질적으로 평행하게 출력되며, 도 1d의 예에서 이미지 평면을 벗어나 조명 광학 원추(26C)를 향한다.
도파관(1)의 에지(24A, 24B)는 그 위에 입사하는 입사광을 흡수하도록 배열될 수 있다. 유리하게는, 미광이 감소될 수 있다. 다른 실시예에서, 에지(24A, 24B)는 금속 반사 또는 전반사 방식으로 광을 반사하도록 배열될 수 있다. 도파관(1)에서 측방향(195)으로 높은 각도의 조명을 유리하게 달성할 수 있다.
따라서 도 1a 내지 도 1d의 도파관(1)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터의 가로방향(197)의 광 파워와 측방향 아나모픽 구성요소(110)로부터의 측방향(195)의 광 파워를 통해 각각의 광원(15a-n)으로부터 조명 광학 원추(26a-n)를 제공한다. 입력 반사기(62)와 추출 반사기(140)는 굴절 투영 렌즈에 비해 수차를 줄이는 동시에 도파관(1) 내에서 광(400)을 집광하는 높은 개구수를 제공할 수 있다. 따라서, 측방향(195)으로 달성될 수 있는 최대 원추 각도 피치(αL)와 가로방향(197)으로 달성될 수 있는 최대 원추(26) 각도 피치(αT)는 바람직한 수차 성능을 위해 증가될 수 있다. 동작 시, 증가된 캡처 각도(αL, αT)에 대해 조명 광학 원추(26a-n)의 바람직한 충실도(fidelity)가 제공될 수 있다. 유리하게는, 조명 장치의 전력 소비를 줄이고 효율을 높일 수 있다.
도 1a 내지 도 1d의 실시예는 사출 성형 또는 기타 제조 기술을 통해 저비용으로 편리하게 형성될 수 있는 소형 패키지로 유리하게 구현될 수 있다. 높은 동작 효율을 달성할 수 있으며, 독립적으로 제어될 수 있는 조명 광학 원추(26a-n)의 바람직한 충실도를 달성할 수 있다.
도 1e는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도로서, 여기서 입력면(22)은 도파관(1)의 전방 표면(8)과 동일한 면에 배열된다. 도 1e의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1c의 실시예와 비교하기 위해, 도 1e의 대안 실시예에서, 입력면(22)은 전방 안내 표면(8)의 외측(또는 측면)에 배치된다. 입력면(22)이 도파관(1)의 전방 측(8)에 있는 경우, 입력면(22)은 전방 안내 표면(8)에 대해 예각(β)으로 연장된다. 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 후면 총 두께는 감소된다. 또한, 도 1g 내지 도 1h와 관련하여 후술하는 바와 같이, 안내 섹션(10) 내에서 광선(401CA)의 전파에 의해 결정될 수 있는 안내 섹션(10)의 바람직한 길이(W)는 도 1c에 도시된 것과 다를 수 있으며, 더 짧은 투영 거리를 갖는 대안적인 기계적 레이아웃을 달성한다.
다시 말해서, 도 1e의 대안 실시예에서, 입력면(22)은 전방 안내 표면(8)의 외측(즉, 전방)에 배치되고, 분리면(18A)은 전방 안내 표면(8)에서 입력면(22)까지 외측(즉, 전방)으로 연장된다. 일반적으로, 입력 섹션(12)이 도파관(1)과 통합되거나 별도의 요소로 제공되는 경우, 입력 섹션(12)은 전방 또는 후방으로 돌출되어 배치될 수 있으며, 따라서 입력면(22)은 전방 안내 표면(8)의 앞쪽 또는 후방 안내 표면(6)의 뒤쪽에 제공될 수 있다. 대안적인 컴팩트 패키징 배열이 유리하게 달성될 수 있다.
이제 도파관(1)의 다양한 구성요소의 대안적인 배열에 대해 설명한다.
도 1f는 복수의 부재(68A, 68B, 69A) 및 도파관(1)을 포함하는 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 1f의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 렌즈(61)를 더 포함하며, 여기서 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 렌즈(61)는 복합 렌즈(61)이다. 렌즈(61)는 굴절 요소(61A)를 포함할 수 있다. 또한 렌즈(61)는 도파관(1)의 곡선 입력 표면(2)을 포함하는 렌즈(61B)를 포함할 수 있다. 또한 렌즈(61)는 곡선 표면(61C)과 공기 또는 도파관(1) 재료의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 재료일 수 있는 재료(61D)를 포함할 수 있다. 렌즈(61A-D)는 도 1a 내지 도 1d의 입력 반사기(62)의 수차를 줄이도록 배열될 수 있다. 따라서, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 굴절 및 반사 광학 함수를 포함하는 반사굴절 광학 요소이다. 유리하게는, 조명 광학 원추(26a-n)의 충실도가 가로방향으로 향상될 수 있다.
도 1f는 입력 반사기(62)가 부재(68A)의 표면에 배열되는 대안 실시예를 추가로 도시한다. 입력 반사기(62)의 표면은 유리하게는 추가로 보호될 수 있다. 도 1f는 추출 반사기(140)가 부재(68B)의 표면에 배열되는 대안 실시예를 추가로 도시한다. 추출 반사기(140)의 표면은 유리하게는 추가로 보호될 수 있다. 코팅(66, 67)은 각각 부재(68A, 68B)에 형성될 수 있다. 폴리머 도파관(1)의 코팅보다 더 높은 온도의 처리 조건이 달성될 수 있다. 유리하게는, 비용을 절감하고 작업 효율을 높일 수 있다. 도파관(1)의 단부(4)와 부재(68B) 사이에 간극(69D)이 제공될 수 있으며, 이 간극(69D)은 공기 또는 접착제와 같은 접합 재료를 포함할 수 있다.
도 1f의 대안 실시예에서, 입력 섹션(12)은 도파관(1)과 일체형이 아니다. 도파관(1)은 도파관(1)이 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면(2)인 단부를 가지며, 입력 섹션(12)은 도파관(1)과 별도의 요소로, 출력면(23)을 더 포함하고 입력 반사기(62)에 의해 반사된 광을 출력면(23)을 통해 도파관(1)의 입력면(2)을 통해 도파관(1)으로 지향시키도록 배열된다. 또한, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 도파관(1) 외부에 배치되고, 도파관(1)은 입력면(2)을 통해 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터 광(400)을 수광하도록 배열된다. 다시 말해서, 도 1f는 도파관(1)의 입력 섹션(12)와 안내 섹션(10)이 각각 별도의 부재(69A, 69B)로 형성되고 공기 또는 접착제와 같은 결합 재료를 포함할 수 있는 간극(69C)을 가로질러 정렬되는 대안 실시예를 추가로 도시한다. 부재(69A, 69B)는 제조 과정에서 개별적으로 형성될 수 있으며, 이는 도파관(1) 표면 처리의 복잡성을 줄이고 수율을 유리하게 증가시킨다.
광원 어레이(15a-n)가 제공되는 회로 기판의 면적을 증가시키는 것이 바람직할 수 있다.
도 1g는 전방 안내 표면(8)과 입력면(22)이 공통 표면에 배열된 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안적인 배열을 측면도로 도시하는 개략도이고; 도 1h는 후방 안내 표면(6)과 입력면(22)이 공통 표면에 배열된 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안적인 배열을 측면도로 도시하는 개략도이다. 도 1g 내지 도 1h의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1g의 대안 실시예에서, 그리고 상기 실시예들과 비교하여, 입력 섹션(12)은 도파관(1)의 전방 표면(8)에 배치되고 입력 반사기(62)를 향하는 입력면(22)을 더 포함하며, 입력 섹션(12)은 입력면(22)을 통해 조명 시스템(240)으로부터 광(401)을 수광하도록 배열된다. 도 1h의 대안 실시예에서, 입력 섹션(12)은 도파관(1)의 후방 표면(6)에 배치되고 입력 반사기(62)를 향하는 입력면(22)을 더 포함하며, 입력 섹션(12)은 입력면(22)을 통해 조명 시스템(240)으로부터 광(401)을 수광하도록 배열된다.
입력면(22)은 도 1g에 도시된 바와 같이 입력면(22)이 도파관(1)의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면(8)에 평행하게 연장되고, 또는 입력면(22)이 도 1h에 도시된 바와 같이 도파관(1)의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면(6)에 평행하게 연장된다.
또한, 도 1g 내지 도 1h의 대안 실시예에서, 입력면(22)은 입력면(22)이 도파관(1)의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면(8)과 동일 평면이고, 또는 입력면(22)이 도파관(1)의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면(6)과 동일 평면이다.
위에 기술한 도 1c 및 도 1e를 참조하여 설명한 바와 같이, 안내 섹션(10)의 길이(W)는 도 1g 내지 도 1h의 실시예들 사이에서 상이하며, 이는 유리하게 대안적인 패키징 배열을 제공한다.
분리면(28)은 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(6, 8) 중 하나와 입력 반사기(62) 사이에 제공되며, 각각의 안내 표면(6, 8)에 대해 각도(γ)으로 기울어지며, 출력 광 원추(26a-n)에서 미광의 가시성을 최소화하도록 배열될 수 있어, 유리하게 대비를 증가시킨다.
구성 시, 예컨대 금속 코어 인쇄 회로 기판(MCPCB)일 수 있는 회로 기판(158)은 크기가 증가될 수 있다. 유리하게는, 열 설계가 개선되어 광원(15a-n)에 대해 바람직한 광속에서 더 높은 출력 휘도와 더 긴 수명을 제공할 수 있다.
입력면(22)의 대안 배열을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 1i는 전방 안내 표면(8)과 입력면(22)이 서로 기울어진 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안 배열을 측면도로 도시한 개략도이고; 도 1j는 전방 안내 표면(8)과 입력면(22)이 서로 오프셋된 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안 배열을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 1i 내지 도 1j의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1i 내지 도 1j의 대안 실시예는 회로 기판(158)에 대한 선택적 배열을 달성하고 대안 기계적 배열을 제공할 수 있다. 조명 특성은 추가로 수정될 수 있다.
미광의 가시성을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
도 1k는 분리면(28A-C)의 대안적인 배열을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 1k의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1k의 대안 실시예에서는, 분리면(28A-C)의 대안적인 배열이 제공된다. 분리면(28A-C)은 도파관(1)으로 향하는 미광의 가시성을 최소화하도록 배열된다. 조명 광학 원추(26a-n)에 대해 유리하게 향상된 이미지 대비가 달성된다.
측방향 및 가로방향(195, 197)의 배율 차이를 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
도 1l은 도파관(1) 안내 섹션(10)이 단축된 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 대안적인 배열을 후면 사시도로 도시한 개략도이고; 도 1m은 도 1l의 지향성 조명 디바이스(100)를 측면도로 도시한 개략도이고; 및 도 1n은 도 1l의 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 1l 내지 도 1n의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1l 내지 도 1n의 대안 실시예에서, 일부 광은 전방 및 후방 광 안내 표면(8, 6) 사이에 안내되는 반면, 다른 광은 후방 광 안내 표면(6)으로 도시된 전방 및 후방 광 안내 표면(8, 6) 중 하나에 의해 안내된다. 도 1k와 비교하여, 도 1l 내지 도 1n의 대안 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)로부터의 추출 반사기(140)의 분리가 감소되어, 광원 원추(26a-n)의 각도 크기가 증가한다. 동작 시, 측방향 및 가로방향(195, 197)의 배율 차이가 감소한다. 주어진 광원 어레이(15a-n)에 대해 측방향(195)으로 원추(26a-n)의 총 폭이 증가될 수 있으므로, 전체 조명 필드가 증가한다. 또한, 광원 어레이(15a-n)에서 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 분리할 수 있으므로, 측방향(197)으로 원추(26a-n)의 크기가 줄어든다. 유리하게는, 가로방향(197)으로 광원 원추(26a-n)의 해상도가 증가할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d의 조명 디바이스를 포함하는 차량 외부 라이트에 대해 설명한다.
도 2a는 차량 외부 라이트(102)를 측면도로 도시한 개략도로서, 차량(600)에 장착되는 하우징(152), 하우징에 장착된 조명 디바이스(100), 도파관(1)의 제1 안내 표면을 가로질러 연장되는 투과형 커버를 포함하고; 및 도 2b는 도 2a의 차량 외부 라이트(102)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 2a 및 도 2b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 차량 외부 라이트 장치(102)용 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 포함하는 대안 실시예를 도시하며, 여기서 광원(15a-n)에서 나오는 광은 가시광선이다. 차량 외부 라이트 장치(102)는 차량(600)(도시되지 않음)에 장착하기 위한 하우징(152); 및 도파관(1)의 전방 안내 표면(8)을 가로질러 연장되는 투과형 커버(150)를 포함한다. 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 하우징(152)에 장착되고, 출력 조명(400)을 투과형 커버(150)를 통해 지향시키도록 배열된다. 조명 디바이스(100)는 투과형 커버(150)의 백라이트이다.
도 2a의 대안 실시예에서, 하우징(152)은 전방 안내 표면(8)의 일부 위로 연장되도록 배열되고, 투과형 커버(150)는 추출 반사기(140)에서 출력되는 광의 투과를 제공하도록 배열된다. 동작 시, 커버(150)는 입사광에 대한 높은 투과율을 제공하고, 물이 도파관(1)에 닿는 것을 더욱 방지한다. 발광 개구 높이(h)는 도파관(1)의 길이(L)에 비해 작을 수 있다. 투과형 커버(150)와 하우징(152)은 일반적으로 차량 외부의 형상과 일치하도록 바람직한 형상으로 곡선화될 수 있으며, 예컨대 공기 역학적 성능 및 미적 외관을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 차량 외부 라이트(102)의 발광 개구에 대해 바람직하고 심미적인 외관을 얻을 수 있다.
광원 어레이(15a-n)는 금속 코어 인쇄 회로 기판(MC-PCB)과 같은 회로 기판(158)에 장착되거나, 하나 이상의 열 확산 금속층을 포함할 수 있는 가요성 인쇄 회로에 장착될 수 있다. 하우징(152)은 LED 라이트바(156)의 부착을 위해 추가로 제공될 수 있으며, 방열판을 제공할 수 있다. 유리하게도, LED 접합 온도를 낮추고 효율과 수명을 증가시킬 수 있다.
지지 부재, 폼 및 접착 테이프를 제공하여 도파관(1)을 광원 어레이(15a-n)에 기계적으로 정렬할 수 있다. 히터(133)는 하우징(152) 위 또는 하우징(152) 내부에 제공되어 투과형 커버(150)의 김서림 방지 및 제빙을 제공할 수 있다. 광원에서 발생하는 폐열은 예컨대 하우징(152)을 통해 투명 커버(150)로 전달될 수 있다. 또한, 김서림을 최소화하기 위해 투명 저항 코팅과 같은 히터 요소를 투과형 커버(150)에 형성할 수 있다.
인접한 조명 광학 원추(26a-n) 사이의 흐림을 구현하기 위해 선택적 확산기(5)가 제공될 수 있다. 확산기(5)는 커버(150)에 부착되거나, 예컨대 사출 성형을 통해 커버(150) 표면에 형성될 수 있다. 유리하게는, 조명 프로파일의 균일성이 향상될 수 있다.
조명 광학 원추(26a-n) 어레이의 공칭 방향의 각도 제어를 개별 조명 광학 원추(26a-n)의 크기보다 작게 구현하는 것이 바람직할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 광원 어레이(15a-n)의 각각 가로방향(197)(15) 또는 측방향(195)으로의 병진이동(156T, 156L)을 제공하도록 배열된 액추에이터(154T, 154L)를 포함하는 대안 실시예를 추가로 도시한다. 동작 시, 광원 어레이(15a-n)는 조명 광학 원추(26a-n)의 공칭 광축 방향(199)(26)이 조정되도록 병진이동된다. 예시적인 예에서, 조명 광학 원추(26C)의 각도 크기는 광원(15c)의 크기에 의해 결정되며, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 광 파워는 1°이고, 수평 방향을 향한 바람직한 포인팅 정확도는 0.1°이다. 이러한 포인팅 정확도 제어는 가로방향(197)으로 병진이동(156T) 시킴으로써 달성될 수 있다. 유리하게는, 액추에이터(154T)의 크기 및 전력 요구사항은 차량 외부 라이트 장치(102)를 조향하도록 배열된 액추에이터보다 상당히 낮을 수 있다.
도 2c는 차량 외부 라이트(102)에서 출력되는 조명(401A, 401B)을 후면 사시도로 도시한 개략도이고; 도 2d는 차량 외부 라이트(102)에서 출력되는 조명(401A, 401B)을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 2c 및 도 2d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 2c 및 도 2d의 대안 실시예에서, 광선(401A, 401B)으로 도시된 출력 조명은 평행광 출력 조명이며, 즉 광선(401A, 401B)은 단일 광원(15c)에 대해 추출 반사기(140)를 가로질러 실질적으로 평행한다. 실제로, 광학 시스템(250)의 수차에 의해 일부 비평행 거동이 제공되지만, 바람직하게는 수차가 최소화된다.
평행광 출력 광선(401A, 401B)의 이러한 배열은 조명 광학 원추(26a-n)가 차량 외부 라이트(102)의 원거리장에 있을 때, 예컨대 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 장면(450)을 조명할 때 조명 광학 원추(26a-n)의 충실도를 증가시키는 유리한 이점을 제공한다.
이제 광원 어레이(15a-n)의 배열에 대해 설명한다.
도 3a는 도 1a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 3b는 도 1a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 대안 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 3c는 도 1a의 지향성 조명 디바이스에 대한 대안 광원 어레이(15a-n)를 측면도로 도시한 개략도이고; 및 도 3d는 도 1a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 대안 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 3a 내지 도 3d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 3a는 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 피치(PL, PT)를 갖는 광원의 어레이(15a-n)를 도시한다. 광원(15)의 행(221T)은 측방향 아나모픽 구성요소(110)에 의해 이미징될 때 조명 광학 원추(26)의 행을 제공하고, 광원의 열(221L)은 위에서 설명한 바와 같이 가로방향 아나모픽 구성요소(60)에 의해 이미징될 때 조명 광학 원추(26)의 열을 제공한다.
측방향 및 가로방향 아나모픽 광학 요소(110, 60)의 각 배율(ML, MT)은 상기 요소(60, 110)의 각각의 광 파워(KL, KT)에 비례한다. 도 3a의 대안 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)는 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 피치(PL, PT)로 배열될 수 있으며, 이 비율은 측방향 및 가로방향 아나모픽 광학 요소(110, 60)의 광 파워(KL, KT)의 비율의 역수와 동일하다. 동작 시, 조명 광학 원추(26)는 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 동일한 각도 범위를 갖다.
광원(15a-n)은 발광 다이오드를 포함할 수 있다. 도 3b의 대안 실시예에서, 발광 다이오드는 각각 웰(234); 및 웰(234)에 배치되고 방출 대역(451B)에서 광을 생성하도록 배열된 광 생성 요소(230)를 포함한다(도 5a 참조). 파장 변환 재료(232)는 웰(234)에 배치되고 방출 대역(451B)의 광 중 적어도 일부를 변환 대역(451Y)로 변환하도록 배열된다.
다시 말해서, 각 광원(15)은 도 3c에 도시된 바와 같이 웰(234)에 배열된 광 생성 요소(230)와 파장 변환 요소(232)를 포함한다. 웰(234)은 배리어(234)에 의해 분리된다. 광 생성 요소(230)는 예컨대 청색 중심 파장 대역을 제공하도록 배열된 질화갈륨 LED를 포함할 수 있고, 파장 변환 재료는 황색 중심 파장 대역을 제공하도록 배열된 인광체 또는 양자점 재료를 포함할 수 있으며, 따라서 결합된 출력은 원하는 색온도의 백색이 된다.
수평선(462)에 가까운 방향과 주변 차량(610)과 마주칠 가능성이 가장 높은 방향에서 조명 광학 원추(26a-n)의 더 높은 해상도를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 3d의 대안 실시예는 각각 2개의 서로 다른 크기와 피치(PL, PT)를 갖는 광원(15A, 15B)을 포함하는 광원 어레이(15a-n)를 도시한다. 더 작은 광원(15Aa-n)은 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 의한 이미징 후, 특히 광학 시스템(250)의 변조 전달 함수가 가장 큰 각도 영역에서 더 작은 조명 광학 원추(26Aa-n)를 제공하도록 배열된다. 더 작은 조명 광학 원추(26A)의 각도 영역 외부에서, 조명 광학 원추(26B)는 더 큰 광원(15Ba-m)에 의해 제공된다. 외부 광원(15Ba-m) 및 제어 시스템(500)의 비용과 복잡성을 유리하게 줄일 수 있다. 도시되지 않은 대안 실시예에서, 광원(15)의 크기와 피치는 원하는 출력 조명 특성을 달성하기 위해 서로 다른 패킹 배열을 갖는 광원 어레이(15a-n)에 걸쳐 달라질 수 있다.
도 1a의 실시예에서, 광원(15a-n)의 수와 조명 광학 원추(26A-m)의 수 사이에는 일대일 대응 관계가 있으며, 여기서 m = n이다. 대안 실시예에서, 일부 광원(15a-n)은 공통 출력을 제공하도록 주소지정되어 광원(15a-n)의 수와 조명 광학 원추(26A-m)의 수 사이에 일대일 대응 관계가 없으며, 여기서 m < n이다. 도 3c에 도시된 바와 같이, 선택적으로 확산기(237) 및/또는 다른 광 혼합 메커니즘이 조명 시스템(240)에 배열되어 광원 어레이(15a-m)로부터의 광을 혼합하여 조명 광학 원추(26a-n)의 균일성을 향상시킬 수 있다.
이하에서 더 자세히 설명하는 다른 대안 실시예에서, 공간 광 변조기(48)는 광원 어레이(15a-n) 사이에 배열되어 조명 광학 원추(26a-p)의 개수가 제공될 수 있으며, 여기서 p > n이고 n ≥ 1이다.
조명 광학 원추(26a-n)의 수정된 에지 프로파일을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 4a는 마스크(238)를 더 포함하는 도 1a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 4b는 딥 빔(dipped beam)에 대한 극각에 따른 출력 프로파일의 변화를 도시하는 개략적인 그래프이고; 및 도 4c는 도 4b의 구조화된 딥 빔 조명을 제공하기 위한 조명 프로파일에 대한 조명된 주행 장면(450)의 뷰를 도시하는 개략도이다. 도 4a 내지 도 4c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 4a 내지 도 4c의 대안 실시예에서, 차량 헤드라이트 장치(102)의 광원(15a-n)에서 나오는 광은 가시광선을 제공하고 도로(99), 가로 시설물 및 기타 차량을 포함하는 주행 장면(450)을 조명하도록 배열되며, 여기서 출력 조명의 광속은 최소 100루멘, 더 일반적으로는 1000루멘이다.
도 4a는 광원(15a-n)의 대안적인 어레이를 도시한다. 조명 시스템(240)은 광원의 어레이(15a-n)를 가로질러 연장되는 마스크(530)를 더 포함하며, 이 마스크(530)는 출력 조명의 가로방향 경계(531)를 형성하도록 배열되어, 측방향(195)(26)을 가로지르는 가로방향(197)(26)으로 형성된 조명 광학 원추(26a-n)를 제공한다.
조명 시스템(240)은 정렬된 광원(15a-n)으로부터 예컨대 도 1a의 광학 시스템(250)으로 전파되는 광(400)을 차단하도록 배열된 광 흡수 마스크(530)를 더 포함한다. 마스크(532)는 예컨대 금속 마스크를 포함할 수 있다. 마스크의 에지(532)는 도 4b의 조명 패턴(520)의 중앙 부분에 대해 도시되어 있다. 마스크 에지 부분(534)은 측방향(197)으로 마스크 에지 부분(538)과 다른 위치를 가지며, 마스크 에지 부분(536)은 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 각도를 이루며 기울어져 있다.
도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 마스크 에지 부분(534, 536, 538)은 각각 원거리장 조명 프로파일(520)에서 조명 에지 부분(535, 537, 539)으로 이미징된다. 유리하게도, 차량(610A, 610B)은 아나모픽 조명 디바이스(100)으로부터 과도한 눈부심을 받지 않는다.
고조도 및 저조도 영역(525, 527)의 프로파일은 마스크로 가려지지 않는 광원(15a-n)을 제어하여 조정된다.
높은 빔과 낮은 빔 동작을 전환하기 위해. 마스크는 액추에이터(540)에 의해 제거되어 더 많은 광원(15)이 광학 시스템(250)에 조명을 제공하도록 배열될 수 있다. 대안으로, 액추에이터(540)는 딥 빔 모드에서 병진이동하도록 배열되어 수평선이 도로(99) 형상 및 차량(600) 정렬에 따라 시각적 수평 방향에 대해 조정될 수 있다. 유리하게는, 눈부심을 줄이고 도로 시설물의 조명을 향상시킬 수 있다.
이제 조명 프로파일(520)의 조명 에지에서 색수차의 원인을 설명한다.
도 5a는 광원 어레이(15a-n)의 일반적인 광원에 대한 파장에 따른 광속의 변화를 도시하는 개략적인 그래프이고; 도 5b는 백색 광원(15W)에 의해 조명되는 도파관(1)에서 유색광을 단면적으로 추출하는 것을 도시하는 개략도이고; 도 5c는 백색 광원(15)에 의해 조명되는 도파관(1)에서 유색 광을 정면에서 추출하는 것을 도시하는 개략도이다. 도 5a 내지 도 5c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 5a는 청색 광 생성 요소(230) 및 형광체와 같은 황색 파장 변환 요소(232)에 대한 예시적인 스펙트럼 프로파일이며, 예컨대 도 3b 및 도 3c에 도시되어 있다.
도 5b는 추출 반사기(140)에서 반사된 후 예시적인 백색 광원(15W)의 단일 지점으로부터 청색 스펙트럼 피크(452B)와 황색 스펙트럼 피크(452Y)를 포함하는 백색 광선(404BY)의 전파를 도시한다. 대안 실시예(도시되지 않음)에서, 백색 광원(15a-n)은 적색, 녹색 및 청색 스펙트럼 피크와 같은 다른 스펙트럼 피크를 제공할 수 있으며, 이하 분석은 이에 대응하게 연장된다.
백색 광선(404BY)은 전방 안내 표면(8)의 위치(229)에 입사하여 원거리장을 향해 출력된다. 추출 도파관(1)을 형성하는 재료의 분산은 주어진 입사각 φBY(가로방향 및 가로방향 성분 포함)에 대해 예시적 청색 및 황색 스펙트럼 피크(452B, 452Y)에 대한 출력 방향(404B, 404Y)이 제공되어 출력 방향(φB', φY')을 제공한다는 것을 의미한다. 일반적인 분산성 재료의 경우, φY'는 φB'보다 작다. 원거리장에서 이미징될 때 색상 흐림(455)은 조명 프로파일(520)에서 청색 및 황색 에지가 바람직하지 않게 분리되는 현상을 발생시킨다.
도 5c는 광선(404BY)의 전파에 대한 다른 뷰를 추가로 보여준다. 동작 시, 광선(404BY)은 제1 방향(191)으로 전파될 때 예시된 백색 광원(15BY)에서 광축(199)(140) 방향에 가까운 방향으로 가장 일반적으로 출력되는 광선 묶음의 원거리장으로 출력된다. 이러한 동작은 텔레센트릭 동작(telecentric operation)이라고 할 수 있다. 광선(404BY)은 추출 반사기(140)에 의해 위치(229)의 전방 안내 표면(8)으로 반사되어 색상 흐림(455) 각도만큼 분리된 출력 광선(404B, 404Y)을 제공한다.
도 5d는 도 1a의 도파관(1)과 도 3b의 광원 어레이(15a-n)를 사용하는 차량 적용에서 측면도에서 색수차를 보여주는 개략도이다.
수평 방향(462)은 차량 헤드라이트 장치(102)의 광축(199)(26)에서 오프셋된다. 색상 흐림(455)은 도 5b 및 도 5c에 도시된 전방 안내 표면(8)에서의 굴절로부터 발생하는 서로 다른 광선(451B, 451Y)을 제공한다.
색상 흐림(455)의 각도 크기를 줄이는 것이 바람직할 것이다.
도 6a는 도 1a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 대안 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 6b는 도 6a에 도시된 것과 같은 광원 어레이에 의해 조명된 도파관에서 유색광을 추출하는 단부도를 도시한 개략도이고; 도 6c는 도 6a에 도시된 것과 같은 광원 어레이에 의해 백색 광원에 의해 조명된 도파관에서 유색광을 추출하는 정면도를 도시한 개략도이고; 및 도 6d는 도 1a의 도파관(1)과 도 6a의 광원 어레이(15a-n)를 사용하는 차량 적용분야에서 측면도로 색수차를 도시하는 개략도이다. 도 6a 내지 도 6d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 3b의 실시예와 비교하여, 도 6a의 대안 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)는 각각 광 생성 요소(230a-n)와 파장 변환 요소(232a-n)를 포함하는 2개의 광원 하위 어레이를 포함하며, 각 광원 하위 어레이는 측방향(195)와 가로방향(197) 모두로 분포되고, 여기서 광원 하위 어레이(230a-n, 232a-n)는 측방향(195)의 피치(PL230, PL232)와 가로방향(197)의 피치(PT230, PT232)를 가지며, 이는 하위 어레이 사이에서 다르다.
광 생성 요소(230a-n)는 이들이 배치된 웰(234) 내의 서로 다른 위치에 배치되며, 이 서로 다른 위치는 조명 광학 원추(26a-n)를 향하는 출력 조명의 색수차 분산을 보상하도록 배열된다. 다시 말해서, 각 광원(15W)의 중심 위치와 비교했을 때 청색 광 생성 요소(230a-n)의 위치는 공칭 광원 중심에서 측면 위치(l)에 대응하여 측방향(195)으로 δ(l)만큼 오프셋되고, 가로 위치(t)에 대응하여 가로방향(197)으로 δ(t)만큼 오프셋된다.
동작 시, 광원(15W)은 웰(234)에 걸쳐 광도 변화를 가지며, 청색 중심은 청색 광 생성 요소(230a-n)를 중심으로 하고, 황색 중심은 웰(236) 내의 파장 변환 재료(232a-n)의 분포에 대응한다.
광원 어레이(15a-n)(도시되지 않음)의 대안 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)에는 청색 광원 어레이(15Ba-n) 및 황색 광원 어레이(15Ya-n)가 제공될 수 있으며, 이들은 각각은 각각의 청색 발광 요소와 황색 변환 요소를 포함하여 대부분 황색 광이 출력된다. 청색 광원(15B)은 황색 광원(15Y)의 각 웰(236)에 함께 위치하지 않는다. 청색 광원과 황색 광원의 상대적 위치는 도 6a에 도시된 바와 같다.
도 5b 및 도 5c와 비교하여, 도 6b 및 도 6c는 전방 안내 표면(8)의 위치(229)에 입사하는 광선(404B, 404Y)에 대해 동일한 출력 광선 방향(404BY)을 도시한다. 따라서, 도 6b에서 광선(404B, 404Y)에 대한 입사각(φB, φY)은 각각 공통 굴절각(φBY')으로 출력되고, 도 6c에서 광선(404B, 404Y)에 대한 입사각(θB, θY)은 각각 공통 굴절각(θBY')으로 출력된다. 광선(404B, 404Y)을 달성하기 위해, 광원(15B, 15Y)(황색 광 방출의 중심)은 광원 어레이(15a-n)에서 공간적으로 분리된다.
도 6d에 도시된 바와 같이, 전방 안내 표면(8)에서 굴절로 인한 색채 흐림이 유리하게 감소하고, 인접한 조명 구역과 조명되지 않은 구역 사이에서 조명의 색 분할 현상이 유리하게 감소한다.
렌즈를 포함하는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 배열에 대해 설명한다.
도 7a는 반사 추출기(140)이자 도파관(1)의 단부(4)인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)와 렌즈(61)인 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 포함하는 도파관(1)을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면 사시도로 도시한 개략도이고; 도 7b는 반사 추출기(140)이자 도파관(1)의 단부(4)인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)와 복합 렌즈(61A-D)를 포함하는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 포함하는 도파관(1)을 측면도로 도시한 개략도이고; 도 7c는 도 7a 및 도 7b의 도파관(1)의 동작을 전면도로 도시한 개략도이다. 도 7a 내지 도 7c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1a와 비교를 통해서, 도 7a의 대안 실시예에서, 도파관(1)은 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 도파관(1)이 배열되는 입력면(22)인 단부(2)를 갖는다. 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 도파관(1) 외부에 배치되고, 도파관(1)은 도파관(1)의 단부(2)인 입력면(22)을 통해 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터 광(400)을 수광하도록 배열된다.
또한, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 렌즈(61)를 포함한다. 도 7b의 대안 실시예에 도시된 바와 같이, 렌즈(61)는 도 7b의 렌즈 요소(61A-D)를 포함하는 복합 렌즈일 수 있다. 유리하게는, 수차 성능이 가로방향(197)으로 개선될 수 있고, 조명 광학 원추(26a-n)에 향상된 충실도가 제공될 수 있다. 조명 광학 원추(26a-n)의 에지 선명도가 증가하고 조명된 조명 광학 원추(26)와 조명되지 않은 조명 광학 원추(26) 사이의 대비가 증가할 수 있다.
도 7b는 입력 섹션(12)이 비입력 표면(19A, 19B)을 포함하여 광(401)이 비스듬히 안내 섹션(10)에 입력되고 도파관(1)을 따라 제1 방향(191)으로 전파되는 것을 추가로 보여준다.
광은 도파관(1)의 단부(2)인 입력면(22)을 통해 입력되는 반면, 도 1a에서는 입력 반사기(62)가 도파관(1)의 단부(2)를 포함한다. 유리하게는, 도 1a에서는 입력 반사기(62)의 반사율로 인한 광 손실이 없다.
도 7a의 대안 실시예는 전방 안내 표면(8)과 입력면(22) 사이로 연장되는 단일 분리면(19)을 도시하는 반면, 도 7b는 후방 안내 표면(6)에서 제1 분리면(19B)과 입력면(22) 사이로 연장되는 제2 분리면(19A)까지 외측으로(즉, 후방으로) 연장되는 제1 분리면(19B)을 추가로 도시한다. 분리면(19)의 배열은 미광을 최소화하도록 제공될 수 있으며, 이는 조명 광학 원추(26a-n)의 대비를 유리하게 증가시킨다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 다른 배향을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 8은 조명 광학 원추(26a-n)의 대안적인 정렬을 갖는 도 7a의 도파관(1)을 전면 사시도로 도시하는 개략도이다. 도 8의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 7a 내지 도 7c 및 도 8의 대안 실시예에서, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 통과하는 광축(199)의 방향은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)에 대해 예각(α)으로 기울어지고, 입력면(22)은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)에 대해 예각(α')으로 기울어진다. 예각(α, α')은 동일할 수 있으며, 동작 시 광축(199)(60)에 평행한 광선은 굴절로 인해 벗어나지 않고 입력면(22)을 통과하며, 예컨대 예시 지점(471)에서 통과한다. 축상 광에 대해 유리하게 감소된 수차가 달성된다. 또한, 광 원추는 도파관을 따라 가로방향(197)(1)으로 진행하는 방향과 다른 각도로 도파관을 따라 안내되도록 배열된다. 광 원추(26a-n)는 가로방향으로 반사된 광 원추 세트 없이 제공될 수 있으며, 이는 미광의 가시성과 출력 광선 세트의 충실도를 유리하게 감소시킨다.
도 7a의 실시예와 비교하여, 추출 반사기(140)는 세로 배향으로 배열되며, 이는 심미적으로 더 바람직한 것으로 간주될 수 있다. 또한, 조명 광 원추(26a-n)의 수차 성능은 가로방향과 측방향(197, 195) 사이에서 다를 수 있다. 수평선(462)을 따른 수차는 복합 렌즈(61A-D)에 의해 도 1a의 실시예와 다르게 제어될 수 있다. 유리하게는, 더 날카로운 전이를 얻을 수 있다.
이제 대안 광원 입력 배열에 대해 설명한다.
도 9a는 도 1a 또는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 조명 시스템(240)을 측면도로 도시한 개략도로서, 별도의 적색, 녹색 및 청색 광원 어레이(15R, 15G, 15B)와 광 결합기(82)를 포함한다. 도 9a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
조명 시스템(240)은 복수의 광원 어레이(15Ra-m, 15Ga-n, 15Ba-p)와, 각 광원 어레이(15a-n)로부터의 광을 결합하여 조명 시스템(240)의 출력 광을 형성하도록 배열된 광 결합기(82)를 포함한다.
앞서 설명한 실시예들은 웰(234)에 배열된 광 생성 요소(230)와 파장 변환 요소(232)를 포함했다. 복수의 서로 다른 광원 어레이로부터 조명을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 9a의 대안 실시예는 조명 시스템(240)이 적색, 녹색 및 청색 광원 어레이(15Ra-m, 15Ga-n, 15Ba-p)와 광선(412R, 412G, 412B)을 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로 지향시키도록 배열된 색상 결합 프리즘을 포함할 수 있음을 보여준다. 이러한 배열은 광학 원추(26Ra-m, 26Ga-n, 26Ba-p)의 고해상도 색상 제어를 제공하는 데 사용될 수 있다. 이러한 색상 조명 광학 원추(26Ra-m, 26Ga-n, 26Ba-p)는 적절한 색상의 광으로 장면을 제어하여 조명할 수 있다. 예컨대 특정 위험 요소 또는 안전한 운전 방향에 대한 색상 조명을 제공하기 위해 운전자에게 더 많은 정보를 제공하는 것이 유리할 수 있다.
광원 어레이(15Ra-m, 15Ga-n, 15Ba-p)에는 각 광원 어레이(15Ra-m, 15Ga-n, 15Ba-p)에 대해 공통 반도체 기술이 제공되어 고효율 컬러 출력을 달성할 수 있다. 광원 어레이는 모놀리식 웨이퍼로 구성되거나 LED 패키지의 픽앤플레이스 또는 대량 전송 기술을 통해 제공되는 별도의 요소로 구성될 수 있다.
대안 실시예에서, 광원 어레이(15)는 적외선 파장과 같은 다른 파장을 가질 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 예컨대 도 24a와 관련하여 더 자세히 설명한다.
도 9b는 버드바스(birdbath) 형태의 접이식 배열을 포함하는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 조명 시스템(240)을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 9b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
본 실시예에서, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 광원 어레이와 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 사이에 배열될 수 있는 공간 광 변조기(48)를 더 포함할 수 있다. 조명 광학 원추(26a-n)는 공간 광 변조기(48)의 픽셀(222)을 이미징하여 제공될 수 있다. 조명 광학 원추(26a-n)의 해상도가 유리하게 증가할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)는 공간 광 변조기의 픽셀(222)을 포함할 수 있다.
도 9b의 대안 실시예에서, 공간 광 변조기(48)는 입력 렌즈(79), 곡선 미러(86A) 및 부분 반사 미러(81)을 포함하는 반사굴절 조명 시스템(240)을 조명하여 광선(412)이 도파관(1)의 입력면(2)로 향하도록 한다. 유리하게는, 가로방향(197)의 색수차가 감소될 수 있다. 부분 반사 미러(81)은 편광 빔 분할기이거나, 예컨대 얇은 금속층일 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 곡선 미러(86B)은 동작 효율을 높이기 위해 제공될 수 있다.
도 10a는 입력 초점 렌즈(61)의 대안 배열을 전면도로 도시한 사시도로 도시한 개략도이다. 도 10a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
광원 어레이(15a-n)는 렌즈(61A-F)를 포함하는 복합 렌즈인 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 렌즈(61)에 정렬된다. 렌즈(61A-F) 중 일부는 일정한 반경을 갖는 표면을 포함할 수 있고, 일부는 가변 반경 표면을 포함할 수 있으며, 이를 조합하면 수차 보정이 유리하게 향상된다. 조명 광학 원추(26a-n)의 해상도가 유리하게 향상될 수 있다.
조명 시스템(240)의 대안적인 배열에 대해 이제 설명한다.
도 10b는 레이저(50), 스캐닝 배열(51) 및 광 확산 스크린(52)을 포함하는, 광원 어레이(15)를 포함하는 도 1a 또는 도 7a의 아나모픽 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 공간 광 변조기 배열을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 10b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 10b의 대안 실시예에서, 광원 어레이는 빔(490)을 편향기 요소(51)를 향해 지향시키도록 배열된 레이저(50)를 포함하며, 편향기 요소(51)는 예컨대 조명 광학 원추(26) 데이터와 동기화되는 진동(53)을 갖는 회전 미러일 수 있다.
빔(490)은 스크린(52)을 조명하여 스크린에 확산 광원(55)을 제공하도록 배열된다. 스크린(52)은 투과된 광이 가로방향 아나모픽 구성요소(60)와 도파관(1)에 입력 광선(492)을 제공하도록 배열된 광 원추(491)로 확산되도록 확산 배열을 포함할 수 있다.
스크린(52)은 대안적으로 인광 레이저와 같은 광 방출층을 포함할 수 있으며, 이 광 방출층에서 레이저 빔(490)이 방출되도록 배열된다. 출력 색상은 유리하게는 레이저(50) 방출 파장과 무관할 수 있다. 또한 레이저 스펙클이 감소될 수 있다.
레이저(50)는 행(221T)에 걸쳐 레이저 방출 픽셀(222)의 1차원 어레이를 포함할 수 있으며, 스캐닝 배열(51)은 공간 광 변조기(48)의 각 주소지정 가능한 행에 대해 스크린(52)에 광원(55)의 1차원 어레이를 제공할 수 있다. 스캐닝 배열(51)의 스캐닝 속도가 감소하여 비용과 복잡성을 줄이는 이점이 있다.
대안으로 레이저(50)는 단일 레이저 방출기를 포함할 수 있으며, 스캐닝 배열(51)은 빔(490)의 2차원 스캐닝을 제공하여 스크린(52)에 방출기(55)의 2차원 픽셀 어레이를 달성할 수 있다. 유리하게는, 레이저(50) 비용이 절감될 수 있다.
이제 레이저원을 포함하는 추가 배열에 대해 설명한다.
도 11a는 광원 어레이(15a-n)가 레이저 광원(242)과 스캐닝 배열(51)을 포함하는 도파관(1)에 대한 입력을 측면도로 도시하는 개략도이고; 도 11b는 도 11a의 배열에 사용하기 위한 레이저 광원(242A-N)의 어레이를 포함하는 광원 어레이(15)를 전면도로 도시하는 개략도이고; 도 11c는 레이저 광원 어레이, 빔 연장기, 그리고 스캐닝 미러(51)를 포함하는 편향기 요소를 포함하는 광원 어레이 배열을 측면도로 도시한 개략도이다.
도 11a의 대안 실시예는 스캐닝 미러(51)를 포함하는 편향기 요소(50)에 의해 형성되는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 포함한다.
도 11b는 도 11a의 배열에 사용하기에 적합한 광원 어레이(15a-n)를 도시하며, 이는 각각 레이저 광원을 포함하는 1차원 방출기(242A-N) 어레이를 포함한다. 제어 시스템(500)은 드라이버(509)를 통해 조명 광학 원추(26a-n) 데이터를 레이저 방출기(242A-N)로 출력하는 광원 어레이 제어기(505)에 선 단위 이미지 데이터(line-at-a-time image data)를 공급하도록 배열된다. 스캐너 드라이버(511)를 통해 스캐닝 배열(51)에 위치 데이터를 전송한다. 레이저 방출기(242A-N)는 측방향(195)으로 피치(PL)를 갖는 단일 행으로 배열되며, 이는 예컨대 도 3a에 도시된 것과 동일하다.
도 11a의 설명으로 돌아가서, 동작 시, 조명 광학 원추(26a-n) 데이터의 제1 주소지정 행에 대한 조명 광학 원추(26a-n) 데이터는 광원 어레이(15a-n)로부터의 레이저 광이 가로방향(197)을 가로지르는 제1 방향으로 광선(490A)으로 지향되도록 조정된 스캐닝 배열(51) 및 레이저 방출기(242A-N)에 적용된다. 다른 시간에, 조명 광학 원추(26a-n) 데이터의 다른 주소지정 행에 대한 조명 광학 원추(26a-n) 데이터는 레이저 광이 가로방향(197)을 가로지르는 다른 방향으로 광선(490B)로 지향되도록 조정된 스캐닝 배열(51) 및 레이저 방출기(242A-N)에 적용된다. 따라서, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 광원 어레이(15a-n)로부터 광을 수광하도록 배열되고 조명 시스템(240)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터 출력되는 광이 원추(491)와 함께 가로방향으로 분포되는 광선(490A, 490B)으로 도시된 방향으로 지향되도록 배열된다.
다시 말해서, 스캐닝 배열(51)은 가로방향(197)(60)을 중심으로 스캐닝하며, 예시 광선(490A, 490B)을 순차적으로 제공하는 역할을 한다. 순차적 스캐닝을 통해, 스캐닝 배열(51)은 레이저 방출기(242A-N)로부터의 광에 대해 가로방향(197)(60)으로 양의 광 파워를 효과적으로 가지게 되어, 순차적으로 출력 원추(491)를 형성한다. 이러한 방식으로, 스캐닝 배열(51)은 가로방향으로 분포되는 방향으로 광을 지향시켜, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 역할을 할 수 있다. 유리하게도, 조명 시스템(240) 및 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.
도 11c의 대안 실시예는 조명 시스템(240)으로부터 출력되는 빔의 폭(63)을 증가시키는 빔 연장기(61A, 61B)를 제공한다. 도 11c에서, 조명 시스템(240)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터 출력되는 광을 선택 가능한 양만큼 편향시키도록 배열된 편향기 요소(50)를 더 포함하며, 편향기 요소(50)는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)로부터 출력되는 광을 가로방향(197)으로 분포되는 방향으로 지향시키도록 선택적으로 동작한다. 출력 조명 광학 원추(26a-n)의 향상된 균일성이 유리하게 달성된다.
도 12는 상보적 조명을 제공하도록 배열된 도파관(1)의 스택을 후면 사시도로 도시하는 개략도이다. 도 12의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 12의 대안 실시예에서, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 복수의 조명 시스템(240A, 240B)과 복수의 광학 시스템(250A, 250B)을 포함하며, 각 광학 시스템(250A, 250B)은 각각의 조명 시스템(240A, 240B)으로부터 광을 수광하도록 배열되고, 각 광학 시스템(250A, 250B)의 도파관(1A, 1B)은 공통 방향(199)(26)으로 출력 조명을 제공하도록 적층된다.
또한, 도 12의 대안 실시예에서, 각 조명 시스템(240A, 240B) 및 해당 광학 시스템(250A, 250B)는 가로방향 및 측방향(197, 195) 중 적어도 하나에서 서로 다른 피치(pA, pB)를 갖는 조명 광학 원추(26Aa-n, 26Ba-m)에 출력 조명을 제공하도록 배열된다.
동작 시, 조명 광학 원추(26Aa-n, 26Ba-m)의 적어도 하나의 중첩 영역에서 조도 및 광 제어 해상도가 향상될 수 있다. 전체 조명 프로파일의 제어가 개선될 수 있다. 조명 시스템(240A, 240B)의 스펙트럼 출력은 상이할 수 있다. 예컨대, 하나의 조명 시스템(240A)은 가시광선을 제공하고 다른 하나는 적외선을 제공할 수 있으며, 이는 위에 기술한 도 24a 및 도 24b를 참조하여 설명된 바와 같다.
도 12의 대안 실시예는 예컨대 도 7a의 지향성 조명 디바이스(100)의 유형을 예시한다. 다른 실시예에서, 지향성 조명 디바이스(100A, 100B) 중 하나 또는 둘 모두는 도 1a 또는 본 명세서의 다른 곳에 설명된 유형의 지향성 조명 디바이스(100)를 포함할 수 있다.
더 높은 측면 시야각에서 조명 광학 원추(26)의 흐림을 줄이는 것이 바람직할 수 있다.
도 13은 곡선 입력면(22)과 곡선 광원 어레이(15a-n)를 포함하는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 후면 사시도로 도시한 개략도이고; 및 도 14a는 추출 도파관(1)의 입력면(22)이 측방향(195)으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 13 및 도 14a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1a 및 도 7a의 실시예와 비교하여, 도 13 및 도 14a의 대안 실시예에서, 도파관(1)의 입력면(22), 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 광원 어레이(15a-n) 중 적어도 하나는 추출 반사기(140)의 필드 곡률을 보상하는 측방향(195)의 곡률을 갖는다.
도 13 및 도 14a의 곡면의 동작은 이제 도 14a를 참조하여 더 자세히 설명될 것이지만, 이러한 배열은 도 13의 실시예에 대해 대안적으로 제공될 수 있다.
본 실시예와 비교하기 위해, 도 7a는 입력면(22), 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 광원 어레이(15a-n)를 도시하며, 광원 어레이(15a-n)는 측방향(195)으로 곡률이 없는 조명면(224) 위에 놓인다.
실제로, 측방향 아나모픽 구성요소(110)의 수차는 페츠발 필드 곡률(Petzval field curvature)을 가지며, 도 14a에 도시된 예시적인 곡선 필드 표면(98B)은 조명면(224)으로부터 변화되는 거리(δ)만큼 떨어져 있다. 필드 표면(98B)으로부터 방향(191)으로 더 넓게 분리된 조명면(224) 상의 광원(15)은 변조 전달 함수(MTF)가 감소하여 더 흐릿하게 보인다. 필드 표면(98B)을 고려할 때, 측방향(195)으로의 축외 광원(15)은 축상 광원(15)에 비해 증가된 조명 광학 원추(26) 흐림이 인식될 수 있다.
측방향(195)으로 광원 어레이(15a-n)를 가로질러 조명 시스템(240)의 조명면(224)에 가까운 필드 표면(98A)에 있는 광원 어레이(15a-n)의 광원(15)을 제공하는 것이 바람직할 것이다.
도 14a의 실시예를 고려하면, 추출 도파관(1)의 곡선 입력면(22)은 변형된 필드 표면(98A)을 제공한다. 곡선 입력면(22)은 예컨대 도 7a에 도시된 바와 같은 입력면(22)일 수 있거나, 예컨대 도 1a에 도시된 바와 같은 입력면(22)일 수 있다.
동작 시, 광선(480)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)의 광원(15)에서 출력되는 출력광에 대한 예시적인 광선으로, 해당 조명 광학 원추(26)를 향해 지향된다. 지시 광선(450A, 451A, 450B, 451B)은 광원이 조명 광학 원추(26)에 대응하는 위치에 배열된 경우 조명 광학 원추(26)에서 광원 어레이(15a-n)로 전파될 광선을 예시한다. 지시 광선(450A, 451A)은 지시 이미지 지점(223A)을 형성하고 지시 광선(450B, 451B)은 지시 이미지 지점(223B)을 형성하며, 여기서 지시 이미지 지점(223A, 223B)은 표면(98A)에 있다.
최적 초점(223B)을 고려할 때, 광원 어레이(15a-n)의 광원(15) 평면으로부터 표면(98A)의 간격(δAB)은 최적 초점(223C)을 제공하는 표면(98B)에 의해 제공되는 간격(δB)에 비해 시야 전체에서 감소한다.
도 14a의 대안 실시예에서, 추출 도파관(1)의 입력면(22)은 측방향(195)으로 곡률을 가지며, 이는 측방향 아나모픽 구성요소(110)의 페츠발 필드 곡률을 보상한다. 따라서, 도 14b에 의해 제공되는 바람직한 필드 표면(98A)은 광원 어레이(15a-n)의 픽셀 평면(224)에 더욱 가깝게 정렬된다. 축외 필드 지점에 대한 MTF가 증가하고, 유리하게는 조명 광학 원추(26) 흐림이 감소한다.
필드 곡률을 줄이기 위한 대안 실시예가 이제 설명될 것이다.
도 14b는 추출 도파관(1)의 입력면(22)이 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)가 측방향(195)으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 14c는 추출 도파관(1)의 입력면(22)이 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)가 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 광원 어레이(15a-n)가 측방향(195)으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도이고; 도 14d는 추출 도파관(1)의 입력면(22)이 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)가 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 광원 어레이(15a-n)가 측방향(195)으로 곡률을 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도로서, 입력면(22), 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 광원 어레이(15a-n) 각각의 곡률 방향은 도 14c의 곡률 방향과 반대이고; 및 도 14e는 추출 도파관(1)의 입력면(22)이 측방향(195)으로 곡률을 갖고, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)가 측방향(195)으로 곡률을 가지며, 광원 어레이(15a-n)가 측방향(195)으로 곡률을 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 전면도로 도시한 개략도로서, 입력면(22), 가로방향 아나모픽 구성요소 각각의 곡률 방향은 도 14c의 곡률 방향과 반대이고, 광원 어레이(15a-n)의 곡률 방향은 도 14c의 곡률 방향과 동일하다. 도 14b 내지 도 14e의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 14b 내지 도 14e의 대안 실시예들은 추출 도파관(1)의 입력면(22), 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 광원 어레이(15a-n) 중 적어도 하나가 측방향 아나모픽 구성요소(110)의 페츠발 필드 곡률을 보상하는 방식으로 측방향(195)으로 곡률을 갖는 경우를 설명하는 예이다. 각 요소(2, 60, 48)의 곡률 방향을 수정하여 최적화된 조명 광학 원추(26) 성능을 달성할 수 있으며, 이를 통해 축외 필드 지점에 대한 MTF가 더욱 증가하고 조명 광학 원추(26)의 흐림이 감소하는 이점이 있다.
비-아나모픽 구성요소와 비교하여, 곡률은 단 하나의 축을 중심으로 배열될 수 있다. 특히, 광원 어레이(15a-n)는 실리콘 또는 유리 백플레인을 포함할 수 있다. 이러한 백플레인은 일반적으로 두 축을 중심으로 한 곡률에 적합하지 않다. 그러나, 본 실시예에서는 단일 축 곡률이 필드 곡률에 대한 바람직한 보정을 달성할 수 있다. 유리하게는, 적절하게 곡면화된 광원 어레이(15a-n)를 구현하는 데 드는 비용을 절감할 수 있다.
이제 차량 외부 라이트(102)의 예시적인 배열을 설명한다.
도 15a는 본 실시예의 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 차량을 측면도로 도시한 개략도이고; 도 15b는 본 실시예의 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 차량을 위에서 본 개략도이고; 및 도 15c는 기울어진 방향으로 장착된 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 차량의 일부를 측면도로 도시한 개략도이다. 도 15a 내지 도 15c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
본 실시예의 차량 외부 라이트(102)는 얇은 프로파일을 가지며, 알려진 조명 구조에 비해 조명 디바이스의 체적을 줄일 수 있다.
차량 헤드라이트(704)는 출력 광속이 최소 100루멘, 바람직하게는 최소 300루멘, 가장 바람직하게는 최소 600루멘인 차량 외부 라이트(102)를 포함한다. 헤드라이트(704)는 균일한 백색 광원을 포함할 수 있다.
광원 어레이(15a-n)는 서로 다른 스펙트럼 출력을 갖는 적어도 2개의 광원을 포함할 수 있다. 2개의 서로 다른 스펙트럼 출력은 다음 중 두 가지를 포함할 수 있다: 제1 백색광 스펙트럼, 제1 백색광 스펙트럼과 다른 제2 백색광 스펙트럼, 적색광, 오렌지색광, 및/또는 적외선.
대안으로, 백색광 및 오렌지색 광원(15a-n)은 도파관(1)의 입력 측(2)에 제공될 수 있으며, 헤드라이트(704)는 방향 지시등으로도 동작할 수 있다. 방향 지시등 기능의 가시성이 필요한 영역에서 헤드라이트는 어둡게 하거나 꺼질 수 있다. 이로써 광원 수를 줄이고 방향 지시등 출력 영역을 늘리는 이점을 얻을 수 있다.
안개등(705)은 차량(600)의 아래쪽에 장착될 수 있다. 안개등(705)은 안개 속 산란을 줄이기 위해 헤드라이트(704)에 비해 청색 스펙트럼 함량을 줄일 수 있다.
차량 후진(또는 백업) 등(708)은 차량 외부 라이트(702)와 백색 광원(15a-n)을 포함한다. 후방 방향 지시등(706)은 차량 외부 라이트(702)를 포함하며, 광원(15a-n)은 적색광을 제공한다.
대안으로, 도파관(1)의 입력 측(2)에 적색, 오렌지색 및 백색 광원이 제공될 수 있다. 한 동작 모드에서 적색광은 제동 및 안개등용으로 제공될 수 있다. 다른 동작 모드에서는 후방 후진등이 제공될 수 있다. 또 다른 동작 모드에서는 방향 지시등 기능이 제공될 수 있다.
카메라(120)에는 이미지 캡처 원추(121)로 표시된 시야가 제공될 수 있다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 카메라(120)의 이미지 데이터는 조명된 장면의 출력 조명 프로파일을 결정하는 데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 차량 외부 라이트(707)는 차량(600)의 앞 유리 옆 또는 그 위에 제공될 수 있다. 본 실시예의 아나모픽 조명 디바이스(100)의 일부 또는 전부의 출력은 백색 광원 및/또는 적외선 광원을 포함할 수 있다. 적외선 광원은 스캔 가능한 조명으로 조명된 장면을 비추는 데 사용될 수 있다. 유리하게도, 차량 외부 라이트는 도로 장면을 모니터링하는 데 사용되는 카메라(120)의 신호 대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 차량 외부 라이트(102)가 운전자 및 승객의 도어 근처의 도로 표면(99)을 비추도록 제공될 수 있다. 야간에 차량에서 내리거나 탑승하는 탑승자의 조도를 높여 안전성을 향상시킬 수 있다.
본 실시예는 차량 외부 라이트의 체적을 상당히 줄이는 이점을 제공한다. 탑승하는 차량의 체적을 더욱 줄이고 외관을 개선하는 것이 바람직할 수 있다.
도 15c는 기울어진 배향으로 장착된 헤드라이트(704)를 포함하는 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 차량(600)을 측면도로 도시한 개략도이다.
본 도면에서, 소문자 x, y, z로 표시된 좌표계는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)의 프레임 내에 있고, 대문자 X, Y, Z로 표시된 좌표 프레임은 차량(600)의 프레임 내에 있다. 좌표 프레임 x, y, z는 일반적으로 좌표 프레임 X, Y, Z에 정렬되지 않는다. 즉, 조명 디바이스(100)는 일반적으로 도 15c에 예시된 바와 같이 차량(600)에서 회전된다. 본 실시예에서 측방향은 조명 광학 원추(26)가 제어되는 방향이며, 따라서 도 1의 x축 방향이다.
차량 외부 라이트(102)는 법선(199)에서 아나모픽 조명 디바이스(100)로 오프셋된 측방향으로 공칭 출력 방향을 제공하도록 배열된 프로파일 형상을 갖는 특징부(12, 312)를 가질 수 있다. 헤드라이트(704) 또는 기타 차량 외부 라이트(102)는 차체 패널 방향과 유사한 방향으로 배열될 수 있다. 유리하게는, 차량 외부 라이트(102)의 체적을 줄일 수 있다.
이제 차량(600)용 제어 시스템에 대해 설명한다.
도 16은 차량 외부 라이트(102)와 차량 외부 라이트(102)용 제어 시스템을 전면도로 도시한 개략도이다. 도 16의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 광원(15)을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템(130)을 더 포함한다. 카메라(120) 및 기타 제어 데이터(132)의 정보는 제어 유닛(130)으로 전달된다. 제어 시스템(130)은 각 차량 외부 라이트(102)에 대해 어떤 광원(15a-n)을 조명할지 제어한다.
제어 데이터(132)는 차량 적재량, 차량 가속 또는 감속, 좌측 또는 우측 주행 조건, 주변 광량 및 차량 외부 라이트(102) 제어와 관련된 기타 데이터에 대한 정보를 제공할 수 있다. 카메라(120)에는 다른 차량 라이트의 위치, 도로 방향, 연석 위치 및 가로 시설물 등을 제공하는 이미지 인식 프로세서가 제공될 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 자세히 설명한다.
유리하게는 조명 출력은 중요 영역으로 향하게 되어 마주 오는 차량의 눈부심을 줄일 수 있다.
또한, 제어 시스템은 보행자 또는 다른 차량과의 신호 또는 통신을 위해 추가 조명을 제공할 수 있다.
차량 근처 도로 표면 조명을 위한 배열에 대해 설명한다.
도 17은 후방 시야 차량 외부 라이트(102)를 도시한 개략도이다. 도 17의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 17의 대안 실시예에서, 아나모픽 지향성 조명 디바이스는 차량 후진등 장치(706) 및 차량 브레이크등 장치(704)로 배열된다.
조명 광학 원추(26a-n)는 후방 지면 또는 도로 표면(99)에 조명 영역(520)을 제공하며, 이 영역은 개별적으로 제어 가능하거나 고정된 패턴을 가질 수 있는 조명 영역(226a-n)을 포함한다.
카메라(120)는 특히 중요한 위험을 검출하는 데 사용될 수 있으며, 이러한 위험 요소는 백미러 또는 백업(후진) 카메라(120)를 통해 운전자에게 명확하게 조명되어 볼 수 있다. 유리하게는, 후진 시 위험 인식이 증가하고 위험이 감소할 수 있다.
차량(600)에 탑승하거나 하차하는 탑승자 또는 통과하는 차량의 안전을 높이기 위한 측면 라이트(709)의 동작에 대해 이제 설명한다.
도 18a는 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 측면 라이트(709)를 측면도로 도시한 개략도이다. 도 18a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 18a의 대안 실시예에서, 도파관(1)은 Y축에 대해 각도(η)로 제공되고, 지면 또는 도로 표면(99)을 향해 지향되는 각각의 광원(15a-n)으로부터 조명 광학 원추(26a-n)를 제공하여 하위 영역(226a-n)을 포함하는 조명 영역(520)을 제공한다. 투과 커버(150)는 차량(600)의 차체 패널과 일치하도록 곡선 모양으로 제공될 수 있다.
측면 라이트(709)는 차량의 턱받이, 도어, 백미러 또는 도로 표면(99)을 조명하도록 배열된 차량의 다른 편리한 위치에 제공될 수 있다.
영역(226a-n)은 개별적으로 제어 가능하거나, 적어도 광원(15a-n)과 도파관(1) 및 제어 시스템의 배열에 의해 결정되는 고정된 조명 패턴을 가질 수 있다.
영역(226a-n) 중 일부는 조명될 수 있고, 다른 영역은 예컨대 도로 표면에 횡단보도 모양을 제공하도록, 조명 패턴의 대비를 최대화하기 위해 조명이 없을 수 있다. 영역(226a-n)의 조명 패턴은 고정될 수도 있고, 또는 예컨대 차량에서 보행자 또는 다른 도로 사용자에게 통신을 제공하기 위해, 예컨대 차량의 첨단 운전자 보조 시스템(ADAS) 주행 수준에 대한 경고 또는 표시를 전달하거나 운전자의 의학적 고통을 표시하기 위해 시간에 따라 변할 수 있다.
예시적인 경고 조건에서, 조명 영역(226)에 가까운 차량 도어가 열리려고 할 수 있으며, 이는 근처의 자전거 운전자, 보행자 또는 다른 도로 이용자에게 위험할 수 있다. 조명 영역(226a-n) 중 적어도 일부는 위험에 처한 개인이나 차량에 정보를 전달하기 위해 조도, 색상이 변경되거나 다른 색상일 수 있다.
예컨대, 연석, 배수구, 잔해 또는 움푹 패인 곳과 같은 근처 영역의 위험을 강조하는 조명이 제공될 수 있다.
일부 영역(226a-n)에서 조명이 없는 것은 예컨대 각각의 광원(15a-n)을 끄거나 해당 영역을 비추도록 배열될 광원을 생략함으로써 제공될 수 있다. 유리하게는, 비용을 절감할 수 있다.
도 18a의 차량 외부 라이트(102)의 구조 및 동작에 대해 이제 더 자세히 설명한다.
도 18b는 도 18a의 차량 외부 라이트(102)를 포함하는 측면 라이트(709)에 대한 광원(15a-c)의 대안 배열을 전면도로 도시한 개략도이고; 도 18c는 각도(η)가 90°일 때 도 18b의 광원(15a-c)의 배열을 포함하는 차량 외부 라이트(709, 102)의 도로(99)에 대한 조명을 평면도로 도시한 개략도이고; 및 도 18d는 각도(η)가 0°일 때 도 18b의 광원(15a-c)의 배열을 포함하는 차량 외부 라이트(709, 102)의 도로(99)에 대한 조명을 평면도로 도시한 개략도이다. 도 18b 내지 도 18d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 18b는 광원(15a-c)의 어레이가 백라이트(20)와 백라이트(20)에 의해 조명되는 마스크(155)를 포함하고, 마스크(155)는 광원(15a-c)을 형성하기 위한 개구(151)의 어레이를 갖는 것을 도시한다.
도 18c는 수평 도파관(1)(η=0°)에 대해 도 18b의 마스크(155)에 대한 조명 패턴이 실질적으로 직선이지만 차량 외부 라이트(102)의 광축(199)에서 멀어질수록 수차로 인해 흐림이 증가하는 조명 영역(226a-c)를 제공한다는 것을 보여준다.
도 18d는 수평 도파관(1)(η=90°)에 대해 도 18b의 마스크(155)에 대한 조명 패턴이 실질적으로 곡선이고 차량 외부 라이트(102)의 광축(199)에서 멀어질수록 수차로 인해 흐림이 증가하는 조명 영역(226a-c)을 제공한다는 것을 보여준다.
도 18e는 차량 외부 라이트(709, 102)에 대한 광원(15a-n)의 대안 어레이를 전면도로 도시한 개략도로서, 이는 세장형 선형 광원(15a-c)의 어레이를을 포함하고; 도 18f는 차량 외부 라이트(709, 102)에 대한 광원(15a-c)의 대안 어레이를 전면도로 도시한 개략도로서, 이는 세장형 곡선 광원(15a-c)의 어레이를 포함하고; 및 도 18g는 차량 외부 라이트(709, 102)가 도로(99)에 비추는 것을 평면도로 도시한 개략도로서, 이는 각도(η)가 90°일 때 도 18e의 광원(15a-c)의 어레이를 포함하거나, 각도(η)가 0°일 때 도 18f의 광원(15a-c)의 어레이를 포함한다. 도 18e 내지 도 18g의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 18e 내지 도 18f의 대안 실시예에서, 광원(15a)의 폭은 광원(15c)의 폭보다 크다. 도 18g의 조명 영역(226a-c)의 수차에 대한 보상이 제공될 수 있다.
또한, 조명 영역(226a-c)의 형상은 도파관(1)의 방향과 독립적으로 제공될 수 있다. 조명을 위해 다른 형상 프로파일을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 18h는 차량 외부 라이트(709, 102)에 대한 광원(15)의 대안적인 어레이를 전면도로 도시한 개략도로서, 이는 바람직한 각도(η)에 대한 마크(151a-d)를 포함하고; 도 18i는 차량 외부 라이트(709, 102)의 도로(99)에 대한 조명을 평면도로 도시하는 개략도로서, 이는 바람직한 각도(η)에 대한 도 18h의 광원(15) 어레이를 포함한다. 도 18h 내지 도 18i의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
따라서 마스크(151)에는 아나모픽 지향성 조명 시스템(100)의 기하학적 수차 및 자이델 수차(Seidel aberration)를 보상하는 마크가 제공될 수 있다. 유리하게는, 저비용 고휘도 조명 시스템이 제공될 수 있다.
도 19a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소(60), 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110) 및 스크린(210)에 이미지(212)를 제공하도록 배열된 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 양의 광학 파워를 갖는 굴절 이미지 형성 렌즈(204)를 갖는, 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치(103)를 전면 사시도로 도시하는 개략도이고; 및 도 19b는 도 19a의 아나모픽 이미지 투영 장치(103)를 측면도로 도시한 개략도이다. 도 19a 및 도 19b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 2c 및 도 2d의 실시예와 비교하여, 도 19a 및 도 19b의 대안 실시예에서, 이미지 투영 장치(103)는 상기 설명된 바와 같이 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 포함하며, 이는 광선(421A, 421B)이 초점면(211)으로 수렴하게 출력 조명을 초점면(211)에 초점 맞추도록 배열된다. 이미지 투영 장치(103)는 또한 출력 조명(421)을 초점면(211)에 초점 맞추도록 배열된 양의 광학 파워를 갖는 렌즈(204)를 포함한다. 스크린(210)은 입력면(22)에 배열된 공간 광 변조기(48)에 이미지가 제공될 때 이미지(212)를 관찰할 수 있도록 초점면(211)에 또는 그 근처에 배열될 수 있다.
소형 이미지 프로젝터는 높은 밝기 및/또는 높은 효율을 갖는 것이 유리할 수 있다. 이미지 프로젝터는 예컨대 독립형 요소로서 휴대용 디스플레이 장치일 수 있거나, 휴대폰, 노트북, 카메라와 같은 다른 디바이스에 내장될 수 있다. 대안으로, 예컨대 위에 기술한 도 18a에 도시된 바와 같이 차량에 설치되어 도로 표면에 이미지를 투영할 수 있다.
도 19c는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 스크린에 이미지를 제공하도록 배열된 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치(103)를 전면 사시도로 도시하는 개략도이고; 및 도 19d는 도 19c의 아나모픽 이미지 투영 장치(103)를 측면도로 도시한 개략도이다. 도 19c 및 도 19d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 19a 및 도 19b의 실시예와 비교하여, 도 19c 및 도 19d의 대안 실시예에서는 렌즈(204)가 생략되고 이미지 투영 장치(103)는 측방향(195) 및 가로방향(197)으로 양의 광학 파워를 갖는 추출 반사기(140)를 포함한다. 상기 광학 파워는 이미지(212)가 제공될 수 있도록 초점면(211)을 제공하도록 배열될 수 있다.
도 20은 렌즈(61)와 스크린(210)에 이미지(212)를 제공하도록 배열된 곡선 반사 측방향 아나모픽 추출 반사기(140)를 포함하는 투과형 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 이미지 투영 장치(103)를 후면 사시도로 도시하는 개략도이다. 도 20의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 19c의 실시예와 비교하여, 도 20의 대안 실시예에서, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 렌즈(61)에 의해 제공된다. 유리하게는, 가로방향(197)으로 수차가 개선되고 향상된 이미지 충실도가 얻어질 수 있다.
조명 광학 원추(26a-n)의 1차원 어레이를 제공하는 지향성 조명 디바이스(200)에 대해 이제 설명한다.
도 21b는 도 21a의 지향성 조명 디바이스(200)를 측면도로 도시한 개략도이고; 및 도 21c는 도 21a의 지향성 조명 디바이스(200)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 21a 내지 도 21c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 21a 내지 도 21c의 실시예에서, 지향성 조명 디바이스(200)는 측방향(195)으로 분포된 광원 어레이(15a-n)와, 광원 어레이(15a-n)로부터 광을 수광하도록 배열된 도파관(1)을 포함한다. 광원(15a-n)은 발광 다이오드일 수 있다.
도파관(1)은 광원(15a-n)으로부터의 광을 도파관(1)을 따라 안내하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)을 포함한다. 추출 반사기(140)는 도파관(1)을 따라 안내된 광을 반사하도록 배열되며, 여기서 추출 반사기(140)는 측방향(195)으로 양의 광 파워를 가지며, 광을 도파관(1)으로부터 적어도 하나의 안내 표면(8, 6)을 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향된다. 추출 반사기(140)에 의해 제공되는 출력 조명 개구는 높이가 감소되어 차량 헤드라이트 적용 시 미적 외관을 유리하게 개선한다. 추출 반사기(140) 근처에 있지 않은 도파관(1)의 영역은 예컨대 도 2a에 설명된 것과 유사한 방식으로 숨겨질 수 있다.
위에 기술한 도 1a 및 도 7a의 실시예와 비교하여, 도 21a 내지 도 21c의 대안 실시예에서는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)가 생략된다. 유리하게는, 도파관(1)의 비용과 복잡성이 감소한다.
조명 광학 원추(26a-n)는 측방향(195)에 걸쳐 분포되며, 여기서 광학 창(26C)은 각 피치(αL)를 갖고 가로방향(197)으로 연장된다. 유리하게는, 제어 시스템(500)의 비용과 복잡성이 감소한다.
도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)은 평면이고 평행하다. 도파관(1)은 측방향(195)에 수직인 가로방향(197)에 대해 광 파워를 갖지 않으며, 추출 반사기(140)는 도파관(1)의 단부(4)이다.
도 21a 내지 도 21c의 실시예에서, 광원 어레이(15a-n)는 또한 가로방향(197)으로 분포된다. 다른 실시예에서, 조명 장치(240)는 도 10b 또는 도 11a 내지 도 11c의 스캐닝 배열을 포함할 수 있다.
도파관(1)은 도파관(1)이 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 배열되고, 추출 반사기(140)는 광을 도파관(1)으로부터 전면 안내 및 후방 안내 표면(8) 중 하나를 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향되는 입력면(22)인 단부(2)를 갖는다.
광원(15a-n)에서 나오는 광은 가시광선 또는 적외선일 수 있다. 광원의 어레이(15a-n)는 서로 다른 스펙트럼 출력을 갖는 광원(15a-n)을 포함할 수 있다. 서로 다른 스펙트럼 출력에는 백색광 스펙트럼, 복수의 서로 다른 백색광 스펙트럼, 적색광, 오렌지색광 및/또는 적외선이 포함된다.
도파관(1)의 입력면(22) 중 적어도 하나와 광원의 어레이(15a-n)는 측방향(195)으로 곡률을 가지며, 이는 본 명세서의 다른 부분에서 도 14a 내지 도 14f와 관련하여 설명된 바와 같이 추출 반사기(140)의 필드 곡률을 보상한다.
지향성 조명 디바이스(200)의 접힌 배열에 대해 설명한다.
도 22a는 평면 반사 단부(62) 및 곡선 추출 반사기(140)를 포함하는 측방향 아나모픽 구성요소(60)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 지향성 조명 디바이스(200)를 전면 사시도로 도시한 개략도이다. 도 22a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
지향성 조명 디바이스(200)는 조명 시스템(240)으로부터의 광을 반사하여 도파관(1)을 따라 지향시키도록 배열된 입력 반사기(62)를 포함하는 입력 섹션(12)을 더 포함한다.
입력 섹션(12)은 후방 안내 표면(6)의 외측(즉, 후방)에 배치되고 입력 반사기(62)를 향하는 입력면(22)을 더 포함하며, 여기서 입력 섹션(12)은 입력면(22)을 통해 조명 시스템(240)으로부터의 광을 수광하도록 배열된다.
입력면(22)은 전방 안내 표면 또는 후방 안내 표면(8, 6) 중 하나의 외측에 배치된다. 더 일반적으로, 위에 개시된 대안 실시예의 배열은 입력 반사기(62)에 광 파워가 제공되지 않고 하나 이상의 평면 표면에 의해 제공되는 경우에도 제공될 수 있다. 반사 단부(62)의 툴링의 복잡성이 유리하게 감소될 수 있다.
입력 섹션(12)은 도파관(1)의 전면 또는 후면에 배치되고 입력 반사기(62)를 향하는 입력면(22)을 더 포함하며, 여기서 입력 섹션(12)은 입력면(22)을 통해 조명 시스템(240)으로부터 광(401)을 수광하도록 배열된다.
입력면(22)은 입력면(22)이 도파관(1)의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면(8)에 대해 예각(β)으로 연장되고, 입력면(22)이 도파관(1)의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면(6)에 대해 예각(β)으로 연장된다.
도 22a의 실시예에서, 입력 섹션(12)은 도파관(1)과 일체형이다. 도파관(1)은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 단일 부품으로 제조될 수 있으며, 이는 비용과 복잡성을 줄이는 데 유리하다.
도 22b는 평면 반사 단부(62)를 포함하는 입력 섹션(12)을 갖고 곡선 추출 반사기(140)를 포함하는 측방향 아나모픽 구성요소(110)를 포함하는 도파관(1)을 포함하는 지향성 조명 디바이스(200)를 측면도로 도시한 개략도이다. 도 22b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 22b의 대안 실시예에서, 도파관(1)은 조명 시스템(240)으로부터 광을 수광하도록 도파관(1)이 배열되는 입력면(22)인 단부(2)를 갖고, 입력 섹션(12)은 도파관(1)으로부터의 분리 요소로서, 분리면(23)을 더 포함하고 입력 반사기(62)에 의해 반사된 광을 출력면(23)을 통해 그리고 도파관(1)의 입력면(2)을 통해 도파관(1)으로 지향시키도록 배열된다. 입력 섹션(12)은 또한 후방 안내 표면(6)에서 입력면(22)까지 외측으로(즉, 후방으로) 연장되는 분리면(23)을 포함한다. 유리하게는, 지향성 조명 디바이스(200)의 제조 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.
도 22c는 대안 도파관(1)을 측면도로 도시한 개략도로서, 도파관(1)은 서로 다른 광 흡수 특성을 갖는 재료(111A, 111B, 111C)로 형성된다. 도 22c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1c와 비교하기 위해, 도 22c의 대안 실시예는 도파관(1)이 재료(111A)를 포함하는 제1 섹션, 재료(111B)를 포함하는 제2 섹션 및 재료(111C)를 포함하는 제3 섹션으로 형성될 수 있음을 보여준다. 재료(111A)는 광원(15)에서 입력되는 높은 광속을 열화 없이 견딜 수 있는 광 흡수 특성을 가질 수 있으며, 예컨대 유리 재료가 사용될 수 있다. 비교해 보면, 재료(111B)는 입력 반사기(62)의 형상을 형성하는 데 적합할 수 있으며, 예컨대 유리를 포함할 수 있는 연마에 의해 형성될 수 있다. 더 나아가, 재료(111C)는 예컨대 폴리머 재료를 성형하는 데 적합할 수 있으며, 이는 비용과 무게를 줄이는 데 유리하다. 대안으로, 제조의 복잡성을 줄이기 위해 재료(111B)는 재료(111A, 111C) 중 하나와 동일할 수 있다. 재료(111A, 111B, 111C)는 미광을 줄이기 위해 적절한 접착제로 접합될 수 있다.
다른 외관의 출력 개구를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 22d는 추출 반사기(140)가 프레넬 반사기(144)를 포함하는 대안 도파관(1)을 후면 사시도로 도시하는 개략도이다. 도 22d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 1a와 비교하기 위해, 도 22d의 대안 실시예는 추출 패싯(145)와 드래프트 패싯(draft facet;147)을 포함하는 프레넬 미러(144)인 추출 반사기(140)를 제공한다. 추출 반사기는 위에 도시된 것보다 더 직사각형인 출력 개구 형상을 가지며, 이는 유리하게는 더 바람직한 미관적 외관을 달성할 수 있다.
도 23a는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스(200)에 사용하기 위한 광원(15)의 연속적인 열을 포함하는 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 23a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 23a의 대안 실시예에서, 광원(15a-n)은 발광 요소(230) 크기 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 색 변환 LED의 웰(234)에 의해 정의될 수 있는 발광 개구(17)의 엇갈린 어레이를 포함할 수 있다. 비발광 영역(37)은 발광 개구들 사이에 제공된다. 광원의 어레이(15a-n)는 광원(15a-n)을 통과하는 각 선(39)을 따라 합산된 광원(15a-n)에서 방출되는 광 강도가 가로방향(197)으로 동일하도록 배열된다. 예컨대 도 21a에 도시된 바와 같이, 조명 광학 원추(26a-n)의 1차원 어레이에 걸친 출력 균일도가 증가될 수 있다.
유리하게는, 조명 광학 원추(26a-n)는 패키지(16)가 PCB 상의 갭에 의해 물리적으로 분리되는 배열에서 측방향(195)으로 높은 균일도를 가질 수 있다. 유리하게는, 각각의 광 원추(26a-n)에 걸쳐 바람직한 균일도를 달성하면서 광원(15a-n) 배열의 비용과 복잡성을 줄일 수 있다.
도 23b는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스에 사용하기 위한 연속적인 발광기 열을 포함하는 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 23b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 23b의 대안 실시예에서, 광원은 두 행의 광원으로 배열될 수 있다. 유리하게는, 조립 및 주소지정의 비용과 복잡성이 감소될 수 있다. 광원(15a-n)은 각각 패키지(16)와 발광 개구(17)를 포함하며, 발광 개구(17)는 백색 발광 영역이거나 다른 색상, 예컨대 후방 차량 외부 라이트의 경우 적색일 수 있다. 광원(15a-n)의 색상은 어레이 전체에 걸쳐 동일할 수 있다. 유리하게는, 출력 조명 프로파일은 균일한 색상을 가질 수 있다.
대안 실시예에서, 광원(15a-n)의 색상은 입력면(22)의 측면 위치에 따라 달라질 수 있다. 예컨대, 일부 광원은 서로 다른 색온도 또는 피크 파장을 가질 수 있으며, 따라서 각도 프로파일은 각도에 따라 색상이 달라질 수 있다. 유리하게는, 조명된 장면의 서로 다른 영역에 서로 다른 색상을 제공하여 장면의 시각적 차별화를 높일 수 있다.
일반적으로 선형 어레이로 배열된 광원 패키지(16)는 발광 개구들(17) 사이에 갭을 갖는다.
인접한 조명 광학 원추(26a-n)에 걸쳐 균일한 조명 프로파일을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 균일한 프로파일은 도파관(1)을 가로지르는 측방향으로 인접한 광원(15) 중 적어도 일부를 제공함으로써 제공될 수 있다. 광원들(15) 중 적어도 일부는 도파관(1)을 가로지르는 측방향(x축)에 수직인 방향으로 거리(h)만큼 분리된다. 광원(15)은 두 행으로 배열되고, 광원(15)의 피치(p)가 방출 영역의 폭(w)의 두 배가 되도록 오프셋된다. 유리하게는, 발광 개구(17)는 도파관(1)을 가로지르는 측방향으로 인접하고, 조명 광학 원추(26a-n)는 인접한 각도 프로파일을 갖는다.
또한, 패키지(16)는 도파관(1)의 두께보다 클 수 있는 비방출 영역을 갖는다. 이러한 비방출 영역은 표면(6, 8)에서 멀리 연장되도록 제공될 수 있다. 유리하게는, 바람직한 크기의 방열판 및 제어 구성요소는 원추(26)의 연속적인 각도 프로파일을 달성하면서 패키지(16) 내에 제공될 수 있다.
도 23c 내지 도 23d는 도 21a 내지 도 21c 및 도 22a의 지향성 조명 디바이스(200)에 사용하기 위한 중첩되는 광원(15)의 열을 포함하는 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 23c 내지 도 23d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 23a의 실시예와 비교하여, 광원(15a-n)의 발광 개구(17)는 광원의 에지에서 인접한 행(221Ta, 221Tb) 사이에 중첩 영역(13)을 제공하도록 회전되어 광원(15a-n)에서 방출되는 광이 광원(15a-n)을 통과하는 각 선을 따라 가로방향(197)으로 합산되는 양이 동일해진다. 예컨대 도 21a에 도시된 바와 같이, 조명 광학 원추(26a-n)의 1차원 어레이에 걸친 출력 균일성이 증가될 수 있다.
위에서 설명한 실시예는 차량 외부 장면을 조명하기 위한 차량 외부 라이트를 언급하지만, 다른 대안으로 조명 디바이스(100, 200)는 차량의 내부 구역 또는 표면을 조명하도록 배열된 차량 내부 라이트를 제공할 수 있다. 예컨대, 지향성 조명을 통해 제한된 표면 영역에 광을 비출 수 있고, 예컨대, 문이 열릴 때, 동작 중 조작 레버에 광을 비추거나, 승객이 책을 읽을 수 있도록 무릎에 광을 비출 수 있다. 유리하게는, 원하는 방향으로 높은 조도를 확보하면서 미광을 줄일 수 있다. 다른 실시예에서, 광원은 박테리아 및 바이러스 물질을 살균하도록 배열된 UV-C 방사원과 같은 자외선 광원을 포함할 수 있다. 유리하게는, 미광이 탑승자의 눈에 직접 닿지 않도록, 스티어링 휠 및 사용자가 조작하는 기타 표면과 같은 표면에 광원을 비출 수 있다. 유리하게는, 망막 손상 위험이 감소한다. 대안으로, 차량에 탑승자가 없을 때 원격으로 자외선 광원을 동작할 수도 있다.
추가적인 조명 및 검출 기능을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 24a는 장면을 조명하도록 배열된 도파관(1)을 측면도로 도시한 개략도로서, 여기서 지향성 조명 디바이스(100)는 추가 센서(174) 및 광원(176)을 더 포함하고, 광선(177, 447)은 안내 없이 도파관(1)의 적어도 일부를 통과한다.
도 24a의 대안 실시예에서, 조명 배열(104)은 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 포함하고, 도파관(1)의 후방 안내 표면(6) 뒤에 배열되어 도파관(1)을 통해 광을 출력하는 추가 광원(176a-n)을 더 포함한다. 광원(176a-n)은 대안적으로 단일 광원(176)을 포함할 수 있다. 광원(176a-n)으로부터 지향성 렌즈(177)를 제공하도록 선택적 렌즈(178)가 배열될 수 있다. 유리하게는, 추가적인 광학 조명 배열이 제공될 수 있다. 예컨대, 광원(176a-n)은 지향성 조명 디바이스(100)의 출력 조명과 다른 조명 스펙트럼 대역을 제공할 수 있다. 예컨대, 한 스펙트럼 대역은 가시광선이고 다른 스펙트럼 대역은 적외선일 수 있다.
도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)은 반사 방지 코팅(56)을 갖는다. 유리하게는, 광선(447, 177)에 대한 광 투과율이 증가한다.
대안으로, 다른 프로파일의 조명 출력이 제공될 수 있다. 예컨대, 광원(176a-n)은 방향 지시 기능, 장식 조명, 차량 자율주행 상태 표시, 도로 표면의 추가 안개등 또는 지향성 조명 디바이스(100)에서 편리하게 제공되지 않는 가로방향 시야각에서의 주간 주행등 기능을 제공할 수 있다. 여러 조명 기능의 컴팩트한 패키징이 편리하게 제공될 수 있다.
도 24a의 대안 실시예에서, 광 센서(174)는 도파관(1)의 후방 안내 표면(6) 뒤에 배열되어 도파관(1)을 통해 광을 수광한다. 이러한 센서(174)는 카메라, 광 검출기, 광 다이오드 어레이, 적외선 검출 장치 또는 기타 공지된 광학 검출 장치일 수 있다. 유리하게는, 검출 기능을 갖춘 소형 배열을 달성할 수 있다.
대안으로, 광원 어레이(15a-n)는 서로 다른 스펙트럼 출력을 갖는 광원(15a-n)을 포함할 수 있다. 예컨대, 가시광선 및 적외선 스펙트럼 출력이 제공될 수 있다. 조명 광학 원추(26a-n)는 가시광선, 적외선 또는 두 가지 유형을 모두 포함할 수 있다.
도 24a의 대안 실시예에서, 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)는 또한 광 검출 및 거리측정(LIDAR) 장치(105)를 포함하는데, 여기서 광원(15a-n)에서 나오는 광은 적외선 광원을 포함하고, 이 경우 광원(176a-n)은 제공될 필요가 없거나 예컨대 다른 파장 범위에서 동작할 수 있다. 따라서, 광 검출 및 거리측정 장치(105)는 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 포함한다.
광 검출 및 거리측정 장치(105)는 출력 조명(401)의 스캐닝(442)을 위해 광원(15a-n)을 연속적으로 동작시키도록 조명 시스템(240)을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템(510)을 더 포함한다. 광원(15a-n)의 조명은 화살표(443)로 표시된 바와 같이 광원의 어레이(15a-n)에서 방출 위치를 스캐닝함으로써 화살표(445)로 표시된 바와 같이 스캐닝하도록 배열될 수 있다. 도파관(1) 내의 광 방향(444)의 출력은 스캐닝된 광 출력(442)을 제공하여 스캐닝 패턴(445)이 조명 광학 원추(26a-n)에 걸쳐 제공된다.
장면(450)에서 반사된 광(447)은 센서(174)에 의해 검출되고, 제어 시스템(500)은 해당 장면(450) 데이터를 수집하고 분석하도록 배열된다. 장면(450)은 가시광선 광원(15a-n)에 의해 적절하게 조명될 수 있다. 장면(450) 데이터는 자율주행차 동작 모드 제어기에 추가로 제공될 수 있다. 소형, 고효율, 고해상도 장면 검출 장치가 유리하게 제공될 수 있다.
장면(450)은 도로, 공중, 사무실, 가정 또는 장면 측정이 중요할 수 있는 기타 환경을 포함할 수 있다.
도 24b는 도 24a의 지향성 조명 디바이스(100)에 대한 대안 광원 어레이를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 24b의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
예컨대 도 3b의 실시예와 비교하여, 도 24b의 대안 실시예에서, 웰(234)은 예컨대 LIDAR에 적합한 파장에서 광을 방출하는 발광 요소(231)를 추가로 포함할 수 있다. 예컨대, 방출 요소(231)의 중심 파장은 1550nm 또는 905nm일 수 있다. 유리하게는, 소형 조명 장치(240)가 제공될 수 있다.
조명 프로파일의 스캐닝은 방출 요소(231)의 열이 스캐닝되는 경우 1차원일 수 있고, 스캐닝이 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 방출 요소(231)의 어레이를 가로지르는 경우 2차원일 수 있다.
지향성 조명 및 광 검출 디바이스를 제공하는 것이 바람직할 수 있으며, 예컨대 지향성 LIDAR 검출기를 제공하는 것이 바람직하다.
도 25a는 곡선 반사 가로방향 아나모픽 구성요소(60)(가로방향 수집 반사기(262) 포함)와 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)(측방향 수집 반사기(264) 포함)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 전면 사시도로 도시한 개략도이다. 도 25a의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 25a의 대안 실시예는 조명 및 광 검출 시스템(260)을 포함하는 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 도시하고, 조명 및 광 검출 시스템(260)은 a) 상기 설명된 바와 같은 광원의 어레이(15a-n)를 포함하는 조명 시스템, 및 b) 예컨대 광원(15a-n)과 광 검출기(115a-m)를 인터레이싱함으로써, 광원의 어레이(15a-n)와 겹치는 영역에 측방향(195)으로 분포된 광 검출기(115a-m)의 어레이를 포함하는 검출 시스템을 포함한다. 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)는 조명 시스템으로부터 광을 수광하여 출력 조명으로 출력하도록 상기 설명된 바와 같이 배열된 광학 시스템(250)을 더 포함한다. 또한, 광학 시스템(250)은 원격 장면(450)으로부터 광(449)을 입력하고, 조명 시스템으로부터 수광된 광에서 광학 시스템(250)을 통해 입력 광(449)을 반대 방향으로 검출 시스템으로 지향시키도록 배열된다.
위에 기술한 도 1a 내지 도 1j의 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100) 실시예와 비교하여, 도 25a의 실시예에서, 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)는 광학 시스템(250)을 포함하고, 조명 시스템(240)의 대안으로 검출기 어레이(115a-n)를 포함하는 검출 시스템(260)을 포함한다. 일반적으로, 도 25a의 실시예 및 도 25b, 도 25e 내지 도 25i의 후속 실시예에서의 광학 시스템(250)은 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 참조하여 본 명세서에 개시된 광학 시스템(250) 중 어느 것으로도 대체될 수 있다. 지향성 조명 디바이스(100) 및 지향성 검출 디바이스(104)는 각각 광원 어레이(15a-n)로부터 출력되는 조명 광 또는 검출기 어레이(115a-m)로 입력되는 검출 광에 대해 유사한 구조 및 동작을 갖는다. 두 경우에서, 광은 동일한 광선을 따라 반대 방향으로 광학 시스템(250)을 통해 지향된다. 앞서 설명한 지향성 조명 디바이스(100)의 변형예는 본 실시예의 지향성 검출 디바이스(104)에 적용될 수 있으며, 추출 반사기(140)는 주입 반사기(142)로 교체되고; 입력 반사기(62)는 출력 반사기(162)로 교체되고; 입력면(22)은 출력면(122)으로 교체되고; 광원 어레이(15a-n)는 검출기 어레이(115a-m)로 교체되고; 입력 섹션(12)은 출력 섹션(112)으로 교체되고; 렌즈(61)는 렌즈(161)로 교체되고; 조명 광학 원추(26)는 검출 광학 원추(126)로 교체되고; 제어 시스템(500)은 검출 시스템(560)으로 대체되거나 보완될 수 있다.
동작 시, 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)는 원격 장면으로부터 광선(449A, 449B)을 수광하고, 측면 수집 반사기(264)에서 반사되어 도파관(1)으로 안내하고, 가로방향 수집 반사기(262) 및 입사면(22)에서 반사되어 검출기 어레이(115a-n)를 포함하는 검출 시스템(260)으로 향하도록 배열된다. 광학 시스템(250)의 구조 및 광학 동작은 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)에 대해 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 유사하거나 동일할 수 있다.
반사기(262, 264)는 예컨대 금속 재료를 포함하는 광대역 반사기이거나, 예컨대 유전체 코팅을 포함하는 협대역 반사기일 수 있다. 유리하게는, 검출 신호 대 잡음비가 향상될 수 있다.
장면은 별도의 광원(176)에 의해 조명되어 프로빙 광(probing light;455)을 제공할 수 있으며, 별도의 광원(455)은 레이저, 예컨대 적외선 파장에서 방출되고 갈륨 비소 또는 인듐 인화물로 만들어진 수직 공동 표면 방출 또는 에지 방출 레이저를 포함할 수 있다.
검출 시스템(260)은 또한 원하는 반사광과 밝은 주변광을 구별하는 데 사용되는 광학 필터(249)를 포함할 수 있다. 필터(249)는 적외선 통과 필터이거나, 장면 조명 광원(176)의 LIDAR 장면 프로빙 파장에 맞춰진 협대역 적외선 통과 필터일 수 있다.
동작 시, 장면은 광원(176)에 의해 조명될 수 있으며, 예컨대 스캐닝, 플래시 조명 또는 기타 공지된 조명 방법을 사용할 수 있다. 광선(449)은 예컨대 도 1a의 조명 원추(26a-n)와 각도 공간이 동일한 검출 광학 원추(126a-n)에서 검출된다.
지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)는 도파관(1)의 후방 안내 표면 뒤에 배열되어 도파관(1)을 통해 광(445)을 출력하는 광원(176)을 더 포함하고, 여기서 광원(176)은 적외선을 출력하도록 배열되고 광 검출기(115a-m)는 적외선을 검출하도록 배열된다.
광원(15a-n)의 가시광선 어레이는 제1 동작 위상에서 가시광선으로 조명할 수 있고 광원(15a-n)의 적외선 어레이는 적외선으로 조명할 수 있으며 검출기는 제2 동작 위상에서 적외선을 검출할 수 있다. 대안 실시예에서, 적외선 조명은 광원 어레이(15a-n)와 다른 광원에 의해 제공될 수 있으며, 검출기 어레이(115a-m)는 제1 위상과 다른 제2 위상의 광을 검출할 수 있다. 유리하게는, 검출을 위해 신호 대 잡음비가 개선될 수 있다.
더욱 소형화된 조명 및 검출 장치를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
도 25b는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 측면도로 도시한 개략도이고; 도 25c는 도 25b의 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 시스템(260)을 위한 광 검출기 어레이(115a-m)와 광원 어레이(15a-n)를 측면도로 도시한 개략도이고; 및 도 25d는 도 25b의 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 위한 광 검출기 어레이(115a-n)와 광원 어레이(15a-n)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 25b 내지 도 25d의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
출력면(122)은 전방 안내 표면 또는 후방 안내 표면(8, 6) 중 하나의 외측에 배치되고, 도 25b의 예시적인 실시예에서는 후방 안내 표면(6)의 외측에 배치된다.
도 25b는 가로방향 아나모픽 구성요소(60)와 측방향 아나모픽 구성요소(110)를 포함하는 광학 시스템(250)이 광선(401)에 대한 지향성 조명과 광선(449)에 대한 지향성 검출을 제공할 수 있음을 보여준다. 도 25b의 도파관(1)은 대안적으로 본 명세서의 다른 곳에 도시된 조명 도파관(1)에 의해 제공될 수 있다.
도 25c의 대안 실시예는 조명 및 광 검출 시스템(260)이 광원 어레이(15a-n)로부터 도파관으로 광선(401)을 지향하고 광 검출기 어레이(115a-m)를 향하여 광선(449)을 지향시키도록 배열된 빔 분할기(323)를 포함할 수 있음을 보여준다. 광원 어레이(15a-n)와 광 검출기 어레이(115a-m)는 서로 다른 재료 시스템을 포함할 수 있으며, 이는 유리하게는 성능을 향상시키고, 유리하게는 각 어레이(15a-n, 115a-m)의 비용을 절감할 수 있다.
도 25d의 대안 실시예는 조명 및 광 검출 시스템(260)이 검출기 어레이(14a-m)와 광원 어레이(15a-n)를 포함하는 하이브리드 광원-검출기 어레이(270)를 포함할 수 있고, 도 25d의 실시예에서는 이 어레이들이 서로 교차 배치되는 것을 보여준다. 조립의 복잡성과 두께가 유리하게 감소될 수 있다.
광원 어레이(15a-n)는 웰(234)에 배열된 방출기(230), 파장 변환 재료(232)와 같은 가시광선 광원을 포함할 수 있다. 광원 어레이(15a-n)는 추가로 적외선 광원(231)을 포함할 수 있다. 적외선 광원(231)의 개수는 가시광선 광원(230, 232)의 개수와 동일하거나 다를 수 있다. 대안으로, 가시광선 광원(230, 232)은 생략될 수 있다.
가시광선 장면 조명을 위한 광 생성 요소(230)는 LIDAR 장면 조명을 위한 광 생성 요소(231)와 함께 교차 배치될 수 있다. 광 생성 요소(231)는 또한 광 검출기 어레이(14a-m)의 요소와 함께 교차 배치될 수 있다. 광 검출기 어레이(14a-m) 및 광원 어레이(15a-n)의 광원(231)은 장면에서 반사된 검출된 광(449)의 구별을 돕기 위해 적외선 필터(249)를 포함할 수 있다.
소형 LIDAR 및 헤드라이트 장치는 낮은 비용 및 복잡성으로 소형 패키지로 제공될 수 있다.
도 25b의 대안 실시예 및 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 광학 시스템(250)의 변형예에서, 도 25d의 하이브리드 광원-검출기 어레이(270)를 더 포함하는 경우, 지향성 조명 디바이스(100)와 방향 검출 디바이스(104)가 결합되어 광원 어레이(15a-n)에서 출력되는 조명 광과 검출기 어레이(115a-m)로 입력되는 검출 광을 위한 동작이 달성된다. 지향성 조명 및 검출 디바이스(100, 104)는 주입 반사기(142)이기도 한 추출 반사기(140); 출력 반사기(162)이기도 한 입력 반사기(62); 출력면(122)이기도 한 입력면(22); 검출기 어레이(115a-m)이기도 한 광원 어레이(15a-n); 출력 섹션(112)이기도 한 입력 섹션(12); 렌즈(161)이기도 한 렌즈(61)와 제어 시스템(500)이 제공되며, 검출 시스템(560)도 제공된다.
도 25d는 광 검출기 어레이(115a-m)가 가로방향(197)으로도 분포되어 있음을 추가로 도시한다. 검출 광학 원추 어레이(126a-n)의 각 검출 광학 원추는 광학 시스템(250)에 의해 검출기 어레이(115a-n)의 해당 검출기로 향한다. 광 검출기 어레이(115a-n)는 포토 다이오드 어레이, 애벌랜치 포토 다이오드 어레이 또는 장면의 물체에서 반사되는 적외선을 수신하도록 적응된 다른 검출기를 포함할 수 있다.
광 검출기 어레이(115a-m)는 측방향 및 가로방향 아나모픽 광학 요소(110, 60)의 광 파워(KL, KT) 비율의 역수와 같은 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 피치를 가질 수 있다. 동작 시, 검출 광학 원추(126)는 측방향 및 가로방향(195, 197)으로 동일한 각도 범위를 갖다.
도 25a에 도시된 제어 시스템(560)은 검출 광학 원추(126a-n)로부터 수신된 신호를 결정하고 장면 기하 구조를 재구성하도록 배열된다. 검출 방법은 방출된 광 펄스와 장면 내 물체에서 반사되어 검출될 때까지의 경과 시간을 측정하여 알려진 광속을 고려한 거리로 변환하는 "비행 시간" 유형일 수 있다. 이러한 유형의 방출기는 높은 간섭성을 가질 필요가 없다. 대안으로, 검출기는 반사광의 위상차를 방출광의 위상과 비교하여 2π 주기 내의 거리를 추정하는 호모다인 유형(homodyne type)일 수 있다. 이 경우, 발광 요소(231)는 적절한 간섭성을 가져야 한다. 대안으로, 발광 요소(231)는 주파수 변조 또는 처핑된 주파수 신호를 방출하는 레이저를 포함할 수 있다. 반사된 신호는 방출된 신호와 비교하여 주파수 차이에 기반한 거리를 도출할 수 있다. 이 방식은 2π 거리 반복 간격 또는 "랩 어라운드(wrap around)"를 가질 필요는 없다. 검출기 시스템(260)은 호모다인 신호 검출을 용이하게 하기 위해 빔 분할기 및 전자 신호 처리와 같은 광학 구성요소(도시되지 않음)를 추가로 포함할 수 있다.
이제 도파관(1)의 다양한 구성요소의 대안적인 배열에 대해 설명한다.
도 25e는 복수의 부재(168A, 168B, 169A)와 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도이다. 도 25e의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 25e의 대안 실시예에서, 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 렌즈(61)를 더 포함한다. 도파관(1)은 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6) 사이로 안내된 광을 출력하도록 배열된 출력면(122)인 단부(2)를 가지며, 출력 섹션(112)은 도파관(1)과 별도의 요소로, 입력면(123)을 더 포함하고 입력면(123)을 통해 도파관(1)에서 출력된 광을 수광하도록 배열된다.
가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 렌즈(161)를 포함하며, 이는 선택적으로 복합 렌즈(161A-E)이며, 예컨대 위에 기술한 도 7b의 복합 렌즈(61A-E)와 유사하다.
출력 섹션(112)은 전방 안내 표면 또는 후방 안내 표면(8, 6) 중 하나에서 출력면(122)까지 외측으로 연장되는 분리면(123)을 더 포함한다. 도 25e의 대안 실시예의 다양한 장점은 위에 기술한 도 1f에 대해 설명된 장점과 유사하거나 동일하다.
도 25f는 주입 반사기(142)인 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)와 렌즈(161)인 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 포함하는 도파관(1)을 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 전면 사시도로 도시하는 개략도이다. 도 25f의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도파관(1)은 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6) 사이로 안내된 광을 출력하도록 배열된 출력면(122)인 단부(2)를 가지며, 조명 및 광 검출 시스템(260)은 도파관(1)의 출력면(122)을 통해 출력된 광을 수광하도록 배열된다. 가로방향 아나모픽 구성요소(60)는 도파관(1) 외부에 배치되고, 조명 및 광 검출 시스템(260)은 가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 통해 도파관(1)으로부터 광을 수광하도록 배열된다.
가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 통과하는 광축(199)의 방향은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)에 대해 예각(α)으로 기울어지고, 출력면(122)은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)에 대해 예각(α')으로 기울어진다.
도 25f의 대안 실시예의 다양한 장점은 조명 목적을 위해 위에 기술한 도 7a 내지 도 7c 및 도 8에 대해 설명된 장점과 유사하거나 동일하며, 검출 목적을 위한 대응하는 장점과 함께 적용될 수 있다.
도 25g는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)의 대안적인 배열을 측면도로 도시한 개략도로서, 여기서 후방 안내 표면(6)과 출력면(122)은 공통 표면에 배열된다. 도 25g의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
출력면(122)은 출력면(122)이 도파관(1)의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면(8)에 평행하게 연장되고, 출력면(122)이 도파관(1)의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면에 평행하게 연장된다. 출력면(122)은 출력면(122)이 도파관(1)의 전방측에 있는 경우 전방 안내 표면(8)과 동일 평면이고, 출력면(122)이 도파관(1)의 후방측에 있는 경우 후방 안내 표면과 동일 평면이다.
가로방향 아나모픽 구성요소(60)를 통과하는 광축(199)의 방향은 도파관(1)의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6)에 대해 예각(δ)으로 기울어진다.
일반적으로, 도 25a의 실시예에서 광학 시스템(250)은 아나모픽 지향성 조명 디바이스(100)를 참조하여 본원에 참조로 개시된 임의의 광학 시스템으로 대체될 수 있다.
도 25g의 대안 실시예의 다양한 장점은 도 1k에 대해 설명된 장점과 유사하거나 동일하며, 조명 목적을 위해 위에서 설명된 도 1g 내지 도 1j 및 도 1l 내지 도 1n의 다양한 대안은 검출 목적을 위한 대응하는 장점과 함께 적용될 수 있다.
도 25h는 곡선 출력면(122)과 곡선 검출기 어레이(115a-m)를 포함하는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 후면 사시도로 도시하는 개략도이고; 도 25i는 도파관(1)의 출력 단부(2)가 측방향(195)으로 곡률을 갖는 아나모픽 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 전면도로 도시하는 개략도이다. 더 자세히 논의되지 않은 도 25h 내지 도 25i의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 25h 내지 도 25i의 대안 실시예에서, 출력면(122), 가로방향 아나모픽 구성요소(60) 및 광 검출기 어레이(115a-m) 중 적어도 하나는 주입 반사기(142)의 필드 곡률을 보상하는 측방향(195)의 곡률을 갖는다.
도 25h 내지 도 25i의 대안 실시예의 다양한 장점은 도 13 및 도 14a에 대해 설명된 장점과 유사하거나 동일하며, 조명 목적을 위해 위에서 설명된 도 14b 내지 도 14e의 다양한 대안은 검출 목적을 위한 대응하는 장점과 함께 적용될 수 있다.
도 26a는 조명 및 광 검출 광학 원추(126a-m)의 1차원 어레이를 검출하도록 배열된 곡선 반사 측방향 아나모픽 구성요소(110)를 갖는 도파관(1)을 포함하는 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 전면 사시도로 도시하는 개략도이고; 도 26b는 도 26a의 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 측면도로 도시한 개략도이고; 및 도 26c는 도 26a의 지향성 조명 및 광 검출 디바이스(104)를 전면도로 도시한 개략도이다. 도 26a 내지 도 26c의 실시예의 특징 중 더 자세히 논의되지 않은 특징은 특징의 잠재적 변형을 포함하여, 위에서 논의된 것과 동등한 참조 번호가 있는 특징에 대응하는 것으로 가정할 수 있다.
도 26a 내지 도 26c의 대안 실시예에서, 광학 시스템(250)은 측방향(195)에 수직인 가로방향(197)으로 광 파워를 갖지 않는다.
또한, 도파관(1)은 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면(8, 6) 사이로 안내된 광(449)을 출력하도록 배열된 출력면(122)인 단부(2)를 가지며, 조명 및 광 검출 시스템(260)은 도파관(1)의 출력면(122)을 통해 출력된 광을 수광하도록 배열된다.
도 26a 내지 도 26c의 대안 실시예의 다양한 이점은 조명 목적을 위한 상기 설명된 도 21a 내지 도 21c에 대해 설명된 이점과 유사하거나 동일하며, 검출 목적을 위한 대응하는 이점과 함께 적용될 수 있다.
본 명세서에서 사용될 수 있는 "실질적으로" 및 "대략"이라는 용어는 해당 용어 및/또는 품목 간의 상대성에 대한 업계에서 허용되는 허용 오차를 제공한다. 이러한 업계에서 허용되는 허용 오차는 0%에서 10% 사이이며, 구성요소 값, 각도 등에 해당하지만 이에 국한되지 않는다. 품목 간의 상대성은 약 0%에서 10% 사이이다.
본 명세서에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예가 상기에 설명되었지만, 이는 단지 예시로서 제시된 것이며 제한적인 것이 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 개시의 범위는 상기 설명된 예시적인 실시예에 의해 제한되어서는 안 되며, 본 개시로부터 도출되는 모든 청구항 및 그 균등물에 따라서만 정의되어야 한다. 또한, 상기 이점 및 특징은 설명된 실시예에 제공되지만, 이러한 특허청구범위의 적용을 상기 이점의 일부 또는 전부를 달성하는 공정 및 구조에 제한해서는 안 된다.
또한, 본 명세서에서 섹션 제목은 37 CFR 1.77에 따른 제안과의 일관성을 위해 또는 기타 구성적 단서를 제공하기 위해 제공된다. 이러한 제목은 본 개시로부터 도출될 수 있는 모든 청구항에 명시된 실시예를 제한하거나 특징지어서는 안 된다. 구체적으로 그리고 예시로서, 제목은 "기술 분야"를 지칭하지만, 청구항은 소위 해당 분야를 설명하기 위해 이 제목에서 선택된 용어에 의해 제한되어서는 안 된다. 또한, "배경 기술"에 기재된 기술에 대한 설명은 특정 기술이 본 개시의 어떠한 실시예보다 선행 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한 "요약"은 특허청구범위에 기재된 실시예의 특징을 설명하는 것으로 간주되어서도 안 된다. 또한, 본 개시에서 단수형으로 "발명"을 언급했다고 해서 본 개시에 단 하나의 신규성만 있다고 주장하는 데 사용되어서는 안 된다. 본 개시에서 도출되는 복수의 청구항의 제한에 따라 복수의 실시예가 제시될 수 있으며, 이러한 청구항은 그에 따라 보호되는 실시예 및 그 균등물을 정의한다. 모든 경우에, 이러한 청구항의 범위는 본 개시의 관점에서 그 자체의 장점에 따라 고려되어야 하며, 본 명세서에 기재된 제목에 의해 제한되어서는 안 된다.

Claims (74)

  1. 아나모픽 지향성 조명 디바이스로서,
    측방향으로 분포된 광원 어레이를 포함하는 조명 시스템으로서, 상기 광원들로부터 광을 출력하도록 배열되는, 상기 조명 시스템; 및
    상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열된 광학 시스템으로서, 상기 광학 시스템은 광축을 가지며, 서로 수직이고 상기 광축에 수직인 측방향 및 가로방향으로 아나모픽 특성들을 갖는, 상기 광학 시스템을 포함하고;
    상기 광학 시스템은:
    상기 가로방향으로 양의 광 파워를 갖는 가로방향 아나모픽 구성요소로서, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소는 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되고, 상기 조명 시스템은 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력된 광이 상기 가로방향으로 분포되는 방향들로 지향되도록 배열되는, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소; 및
    도파관을 포함하고;
    상기 도파관은:
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터의 광을 상기 도파관을 따라 안내하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면;
    상기 도파관을 따라 안내된 광을 반사하도록 배열된 추출 반사기로서, 상기 추출 반사기는 상기 측방향으로 양의 광 파워를 갖는 측방향 아나모픽 구성요소이며, 상기 추출 반사기는 광을 상기 도파관으로부터 상기 안내 표면들 중 적어도 하나를 통해 출력 조명으로 추출하도록 배향되는 상기 추출 반사기를 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 가로방향 아나모픽 구성요소인 입력 반사기를 포함하는 입력 섹션을 포함하고, 상기 입력 반사기는 상기 조명 시스템으로부터의 광을 반사하여 상기 도파관을 따라 지향시키도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소는 렌즈를 더 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 도파관의 전방측 또는 후방측에 배치되고 상기 입력 반사기를 향하는 입력면을 더 포함하고, 상기 입력 섹션은 상기 입력면을 통해 상기 조명 시스템으로부터의 광을 수광하도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면에 대해 예각으로 연장되거나, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면에 대해 예각으로 연장되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면에 대해 평행하게 연장되거나, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면에 대해 평행하게 연장되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면과 동일 평면상에 있거나, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면과 동일 평면상에 있는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  8. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 전방 안내 표면 또는 상기 후방 안내 표면 중 하나의 외측으로 배치되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 전방 안내 표면 또는 상기 후방 안내 표면 중 하나로부터 상기 입력면까지 외측으로 연장되는 분리면을 더 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  10. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 도파관과 일체형인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  11. 제2항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 도파관이 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면인 단부를 갖고, 및
    상기 입력 섹션은 상기 도파관과 별개의 요소로서, 출력면을 더 포함하고, 상기 입력 반사기에 의해 반사된 광을 상기 출력면을 통해 및 상기 도파관의 입력면을 통해 상기 도파관으로 지향시키도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소는 렌즈를 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소의 렌즈는 복합 렌즈인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  14. 제1항, 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 도파관이 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면인 단부를 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소는 상기 도파관 외부에 배치되고, 상기 도파관은 상기 입력면을 통해 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 광을 수광하도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 가로방향 아나모픽 구성요소를 통과하는 상기 광축의 방향은 상기 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면에 대해 예각으로 기울어지는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면에 대해 예각으로 기울어지는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출 반사기는 상기 도파관의 단부인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관의 입력면, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소 및 상기 광원 어레이 중 적어도 하나는 상기 추출 반사기의 필드 곡률(field curvature)을 보상하는 상기 측방향으로의 곡률을 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면은 평면이고 평행한, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 공간 광 변조기를 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  22. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원들은 발광 다이오드인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 발광 다이오드들은 각각:
    웰;
    상기 웰 내에 배치되고 방출 대역에서 광을 생성하도록 배열된 광 생성 요소; 및
    상기 웰 내에 배치되고, 상기 방출 대역의 광 중 적어도 일부를 변환 대역으로 변환하도록 배열된 파장 변환 재료를 포함하고,
    상기 광 생성 요소들은 이들이 배치된 상기 웰들 내의 서로 다른 위치들에 배치되며, 상기 서로 다른 위치들은 상기 출력 조명의 색 분산(chromatic dispersion)을 보상하도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  24. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 백라이트와 상기 백라이트에 의해 조명되는 마스크를 포함하고, 상기 마스크는 상기 광원들을 형성하기 위한 개구 어레이를 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 또한 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력된 광이 상기 가로방향으로 분포된 방향들로 지향되도록 상기 가로방향으로 분포되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 상기 측방향 및 상기 가로방향으로 피치들을 가지며, 상기 피치들의 비율은 상기 측방향 및 가로방향 아나모픽 광학 요소들의 광 파워 비율의 역수와 동일한, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  27. 제25항 또는 제26항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 2개의 광원 서브 어레이들을 포함하고, 각 광원 서브 어레이는 상기 측방향 및 상기 가로방향 모두로 분포되며, 상기 광원 서브 어레이들은 상기 측방향 및 상기 가로방향으로 상기 서브 어레이들 사이에서 서로 다른 피치들을 갖는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  28. 제25항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이를 가로질러 연장되는 마스크를 더 포함하고, 상기 마스크는 상기 출력 조명의 가로방향 경계를 성형하도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  29. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력되는 광을 선택 가능한 양만큼 편향시키도록 배열된 편향기 요소를 더 포함하고, 상기 편향기 요소는 상기 가로방향 아나모픽 구성요소로부터 출력되는 광을 상기 가로방향으로 분포되는 방향들로 지향시키도록 선택적으로 동작 가능한, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출 반사기는 상기 도파관으로부터 상기 전방 안내 표면을 통해 출력 조명으로서 광을 추출하도록 배향되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템은 복수의 광원 어레이들과, 각 광원 어레이로부터의 광을 결합하여 상기 조명 시스템의 출력 광을 형성하도록 배열된 광 결합기(light combiner)를 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관을 통해 광을 출력하도록 상기 도파관의 후방 안내 표면들 뒤에 배열된 추가 광원을 더 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관을 통해 광을 수광하도록 상기 도파관의 후방 안내 표면들 뒤에 배열된 광 센서를 더 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 아나모픽 지향성 조명 디바이스는 복수의 조명 시스템들 및 복수의 광학 시스템들을 포함하고, 각 광학 시스템은 각각의 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되고, 각 광학 시스템의 도파관은 공통 방향으로 출력 조명을 제공하도록 적층되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  35. 제34항에 있어서,
    각 조명 시스템 및 해당 광학 시스템은 상기 가로방향 및 상기 측방향 중 적어도 하나에서 서로 다른 각도 피치들을 갖는 광학 원추들에 출력 조명을 제공하도록 배열되는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원들로부터의 광은 가시광선 또는 적외선인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 상이한 스펙트럼 출력들을 갖는 광원들을 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 상이한 스펙트럼 출력들은 백색광 스펙트럼, 복수의 상이한 백색광 스펙트럼들, 적색광, 오렌지색광 및/또는 적외선광을 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템을 더 포함하는, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량 외부 라이트 장치를 위한 지향성 조명 디바이스이고, 상기 광원들로부터의 광은 가시광선인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  41. 차량 외부 라이트 장치로서,
    차량에 장착되는 하우징;
    상기 도파관의 전방 안내 표면을 가로질러 연장되는 투과형 커버; 및
    상기 하우징에 장착되고 상기 투과형 커버를 통해 상기 출력 조명을 지향시키도록 배열되는, 제40항에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함하는, 차량 외부 라이트 장치.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 출력 조명은 평행 출력 조명인, 차량 외부 라이트 장치.
  43. 제41항 또는 제42항에 있어서,
    상기 광원 어레이를 상기 가로방향으로 이동시키도록 배열된 액추에이터를 더 포함하는, 차량 외부 라이트 장치.
  44. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    선택적으로 출력 조명의 광속이 적어도 100루멘인 차량 헤드라이트 장치인, 차량 외부 라이트 장치.
  45. 제41항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
    차량 후진등 장치(vehicle reversing light apparatus) 또는 차량 브레이크등 장치(vehicle brake light apparatus)인, 차량 외부 라이트 장치.
  46. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서,
    광 검출 및 거리측정 장치를 위한 아나모픽 지향성 조명 디바이스로서, 상기 광원으로부터의 광은 적외선인, 아나모픽 지향성 조명 디바이스.
  47. 제46항에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함하는 광 검출 및 거리측정 장치.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 출력 조명의 스캐닝을 위해 상기 광원들을 연속적으로 동작시키기 위해 상기 조명 시스템을 선택적으로 제어하도록 배열된 제어 시스템을 더 포함하는, 광 검출 및 거리측정 장치.
  49. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 아나모픽 지향성 조명 디바이스를 포함하는 이미지 투영 장치로서,
    출력 조명을 초점면에 초점 맞추도록 배열된, 이미지 투영 장치.
  50. 제49항에 있어서,
    상기 출력 조명을 상기 초점면에 초점 맞추도록 배열된 양의 광 파워를 갖는 렌즈를 더 포함하는, 이미지 투영 장치.
  51. 제49항에 있어서,
    상기 추출 반사기는 측방향 및 가로방향으로 양의 광 파워를 갖는, 이미지 투영 장치.
  52. 지향성 조명 디바이스로서,
    측방향으로 분포된 광원 어레이; 및
    상기 광원 어레이로부터 광을 수광하도록 배열된 도파관을 포함하고,
    상기 도파관은:
    상기 광원으로부터의 광을 상기 도파관을 따라 안내하도록 배열된 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면; 및
    상기 도파관을 따라 안내된 광을 반사하도록 배열된 추출 반사기로서, 상기 측방향으로 양의 광 파워를 가지며, 광을 상기 도파관으로부터 상기 안내 표면들 중 적어도 하나를 통해 출력 조명으로서 추출하도록 배향되는 상기 추출 반사기를 포함하는, 지향성 조명 디바이스.
  53. 제52항에 있어서,
    상기 광학 시스템은 상기 측방향에 수직인 가로방향으로 광 파워를 갖지 않는, 지향성 조명 디바이스.
  54. 제52항 또는 제53항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 상기 광원들을 통과하는 각 선을 따라 합산된 상기 광원들에 의해 상기 가로방향으로 방출되는 광 강도가 동일하도록 배열되는, 지향성 조명 디바이스.
  55. 제54항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 또한 상기 가로방향으로 분포되는, 지향성 조명 디바이스.
  56. 제52항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출 반사기는 상기 도파관의 단부인, 지향성 조명 디바이스.
  57. 제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 도파관이 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면인 단부를 갖는, 지향성 조명 디바이스.
  58. 제52항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조명 시스템으로부터의 광을 반사하여 상기 도파관을 따라 지향시키도록 배열되는 입력 반사기를 포함하는 입력 섹션을 더 포함하는, 지향성 조명 디바이스.
  59. 제58항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 도파관의 전방측 또는 후방측에 배치되고 상기 입력 반사기를 향하는 입력면을 더 포함하고, 상기 입력 섹션은 상기 입력면을 통해 상기 조명 시스템으로부터의 광을 수광하도록 배열되는, 지향성 조명 디바이스.
  60. 제59항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면에 대해 예각으로 연장되고, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면에 대해 예각으로 연장되는, 지향성 조명 디바이스.
  61. 제59항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면에 평행하게 연장되고, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면에 대해 평행하게 연장되는, 지향성 조명 디바이스.
  62. 제61항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 입력면이 상기 도파관의 전방측에 있는 경우 상기 전방 안내 표면과 동일 평면상에 있고, 상기 입력면이 상기 도파관의 후방측에 있는 경우 상기 후방 안내 표면과 동일 평면상에 있는, 지향성 조명 디바이스.
  63. 제59항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력면은 상기 전방 안내 표면 또는 상기 후방 안내 표면 중 하나의 외측으로 배치되는, 지향성 조명 디바이스.
  64. 제56항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 전방 안내 표면 또는 상기 후방 안내 표면 중 하나로부터 상기 입력면까지 외측으로 연장되는 분리면을 더 포함하는, 지향성 조명 디바이스.
  65. 제58항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 섹션은 상기 도파관과 일체형인, 지향성 조명 디바이스.
  66. 제58항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관은 상기 도파관이 상기 조명 시스템으로부터 광을 수광하도록 배열되는 입력면인 단부를 가지며, 및
    상기 입력 섹션은 상기 도파관과 별도의 요소로서, 출력면을 더 포함하고, 상기 입력 반사기에 의해 반사된 광을 상기 출력면을 통해 및 상기 도파관의 상기 입력면을 통해 상기 도파관으로 지향시키도록 배열되는, 지향성 조명 디바이스.
  67. 제52항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관의 전방 안내 표면 및 후방 안내 표면은 평면이고 평행한, 지향성 조명 디바이스.
  68. 제52항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 도파관의 입력면, 상기 가로방향 아나모픽 구성요소 및 상기 광원 어레이 중 적어도 하나는 상기 추출 반사기의 필드 곡률을 보상하는 상기 측방향으로의 곡률을 갖는, 지향성 조명 디바이스.
  69. 제52항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원들은 발광 다이오드인, 지향성 조명 디바이스.
  70. 제52항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 추출 반사기는 광을 상기 도파관으로부터 상기 전방 안내 표면들을 통해 출력 조명으로서 추출하도록 배향되는, 지향성 조명 디바이스.
  71. 제52항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원들로부터의 광은 가시광선 또는 적외선인, 지향성 조명 디바이스.
  72. 제52항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원 어레이는 상이한 스펙트럼 출력들을 갖는 광원들을 포함하는, 지향성 조명 디바이스.
  73. 제72항에 있어서,
    상기 상이한 스펙트럼 출력들은 백색광 스펙트럼, 복수의 상이한 백색광 스펙트럼, 적색광, 오렌지색광 및/또는 적외선광을 포함하는, 지향성 조명 디바이스.
  74. 제52항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서,
    광 검출 디바이스이기도 하며,
    상기 광원 어레이와 겹치는 영역에 측방향으로 분포된 광 검출기 어레이를 포함하는 광 검출 시스템을 추가로 포함하고,
    상기 광학 시스템은 또한 원격 장면으로부터의 광을 입력하여 상기 조명 시스템으로부터 수광된 광과 반대 방향으로 상기 광학 시스템을 통해 상기 입력 광을 상기 광 검출 시스템으로 지향시키도록 배열되는, 지향성 조명 디바이스.
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