KR20080036189A

KR20080036189A - 피사체를 조명하기 위한 조명 장치

Info

Publication number: KR20080036189A
Application number: KR1020087003079A
Authority: KR
Inventors: 코르넬리스 라인더 론다; 리팟 아타 무스타파 히크멧
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2005-07-08
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-04-25
Also published as: CN101218468B; US20080219004A1; TW200710342A; TWI388761B; CN101218468A; WO2007007220A1; EP1913303A1; EP1913303B1; JP2009500803A; US7832883B2

Abstract

본 발명은 피사체를 조명하기 위한 조명 장치(1)에 관한 것으로서, 광(21)을 방출하기 위한 광원(2)과, 광원(2)으로부터 발생되는 광(21)을 조절된 광(31)으로 조절하기 위한 조절식 광학 소자(3)와, 적어도 하나의 구동 신호(75, 76)를 통해 조절 제어 신호(71)에 응답하여, 광원(2) 및 조절식 광학 소자(3)를 포함하는 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 제어하기 위한 제어기(4)를 포함한다.

조명 장치, 구동 신호, 조절식 광학 소자, 제어기, 광원

Description

피사체를 조명하기 위한 조명 장치 {ILLUMINATION DEVICE FOR ILLUMINATING AN OBJECT}

본 발명은 피사체를 조명하기 위한 조명 장치, 조명 장치를 포함하는 광학 장치, 조명 장치에 사용하기 위한 제어기, 및 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

이러한 조명 장치 또는 광학 장치의 예에는, (포켓) 랜턴, (포켓) 토치, 플래쉬등, 조명등, 관전기, 망원경, (감시용) 쌍원경, 정사진 카메라, 동영상 카메라, 카메라 기능도 갖춘 휴대폰뿐만 아니라 차량용 전면등, 후면등, 신호등과 내부등이 있다.

종래 기술 장치는 하나 이상의 발광 다이오드 (광원) 및 광 파이프 (조절식 광학 소자) 어레이를 포함하는 발광 다이오드의 플래쉬광을 기재한 미국 특허 출원 제2005/0007767 A1호에 공지되어 있다. 광 파이프는 하나 이상의 마스크 및 하나 이상의 렌즈를 포함한다. 미국 특허 출원 제2005/0007767 A1호의 단락[0044]에 기재된 바와 같이, 사용자는 발광 다이오드로부터 발생되는 광을 조명될 피사체에 포커싱하기 위해 렌즈를 이동시킬 수 있다. 종래 기술 장치는 특히, 사용자를 비교적 불편하게 한다는 점에서 바람직하지 못하다.

본 발명의 목적은, 특히 사용자를 비교적 편하게 하는 조명 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 특히 조명 장치, 조명 장치에 사용하기 위한 제어기, 및 사용자를 비교적 편하게 하는 컴퓨터 프로그램 제품을 포함하는 광학 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 피사체를 조명하기 위한 조명 장치에 의해 해결되며, 상기 조명 장치는,

광을 방출하기 위한 광원과,

광원으로부터 발생되는 광을 조절된 광으로 조절하기 위한 조절식 광학 소자와,

적어도 하나의 구동 신호를 통해 조절 제어 신호에 응답하여 광원 및 조절식 광학 소자를 포함하는 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 제어하기 위한 제어기를 포함한다.

조명 장치를 제공함으로, 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위해 더 이상 수동으로 렌즈를 이동할 필요가 없게 되었으며, 수동으로 광의 소정 강도를 조절할 필요가 없게 되었다. 대신, 좀 더 자동적인 방법으로 제어기가 광원으로부터 발생되는 광의 비임의 형상 및 광 강도를 조절한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 장치는 사용자를 더 편리하게 한다.

피사체는 예를 들어 반사경을 통해 직접적으로 또는 간접적으로 조명될 수 있다는 것을 알아야 한다. 조절 제어 신호는 예를 들어, 전기 신호, 자기 신호, 전자기 신호, 광학 신호, 또는 초음파 신호이다.

본 발명에 따른 장치는 특히, 또한 후술되는 바와 같이, 사용자에게 증가된 가능성을 제공한다는 점에서 더 바람직하다.

다른 실시예에서, 광원은 구동 신호에 응답하여 (예를 들어, 동영상 카메라의) 연속광을 제공하도록 배열될 수 있거나, (예를 들어, 사진 카메라의) 플래쉬광을 제공하도록 배열될 수 있거나, (예를 들어, 동영상 및 사진 카메라의) 플래쉬광과 연속광의 조합을 제공하도록 배열될 수 있다. 또한 연속광은 예를 들어, 토치 램프와 같은 조명 장치를 사용할 때 적용될 수 있다.

실시예에서, 광원에 의해 제공된 연속광과 플래쉬광의 조합은 적안을 감소시킬 수 있으며, 이때 연속광은 사진을 찍기 위해 피사체를 플래시하기 전 방출된다. 다른 실시예에서, (예를 들어, 저 강도의) 연속광은 사진을 찍기 위해 피사체를 플래시하기 전 피사체를 겨냥함으로 어두운 환경에 있는 사용자 및/또는 사진 또는 동영상을 찍기 전 사진 카메라 또는 비디오 카메라의 포커싱 절차를 지원할 것이다.

다른 실시예에서, 광원은 다양한 시간 간격에 동안 다양한 강도의 플래쉬광 및/또는 연속광을 제공하도록 배열된다. 사진 또는 동영상을 찍기 위해 요구되는 강도와 주변광의 강도 간의 강도 차이만을 갖는 광이 광원에 의해 가해진다면, 에너지를 절약해서 조명 장치의 작동 가능한 시간을 연장할 수 있다. 적당한 강도의 광을 위해 광원은 완전히 흐릿하게(dimmable)될 수 있다.

다른 실시예에서, 광원은 적어도 발광 다이오드 또는 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 포함한다. 바람직하게, 발광 다이오드는 비 플래시 상황뿐 아니라 플래시 상황에서도 사용될 수 있다. 명백하게, 광원은 다이오드 어레이도 포함한다. 다이오드 어레이는 동일하게 또는 개별적으로 구동될 수 있다.

다른 실시예에서, 조절식 광학 소자는 피사체의 큰 변화를 최적으로 조명하기 위해 조절 가능한 원추각 및/또는 조절 가능한 방향을 갖춘 비임을 포함하는 조절된 광을 제공하도록 배열된다. 피사체는 하우스의 내부 또는 외부에 있을 수 있다. 조절식 광학 소자를 갖춘 광학 장치의 예시는, (포켓) 랜턴, (포켓) 토치, 플래쉬등, 조명등, 관전기, 망원경, (감시용) 쌍원경, 정사진 카메라, 동영상 카메라, 카메라 기능도 갖춘 휴대폰뿐만 아니라 차량용의 정면광, 후면광, 단일 광 및 내부 광이 있다. 예를 들어, 차량 정면 광의 광 방향은 도로의 다양한 부분을 조명하기 위해 높게 또는 낮게 조절될 수 있거나, 또는 원추각은 도로의 더 넓은 또는 더 좁은 부분을 조명하기 위해 조절될 수 있다.

다른 실시예에서는, 동영상 또는 사진을 찍을 때 비임의 형상을 선택된 종횡비로 구성하기 위해, 조절식 광학 소자가 광 비임의 조절 가능한 종횡비(예를 들어 4:3 또는 16:9의 종횡비)를 갖춘 조절된 광을 제공하도록 배열된다.

다른 실시예에서, 조절식 광학 소자는 전기 습윤 렌즈, 액정 렌즈, 제어 가능한 산란 소자, 제어 가능한 회절, 굴절 소자, 및 반사 소자를 포함하는 광학 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 포함한다. 본원의 렌즈는 단일 렌즈 또는 렌즈 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 액정 소자에 조절 가능한 진폭을 갖춘 교류 전압을 공급함으로써, 액정 소자를 통과하는 비임의 시준이 조절될 수 있다. 예를 들어, 전기 습윤 렌즈에 조절 가능한 진폭을 갖춘 교류 전압을 공급함으로써, 전기 습윤 렌즈에서의 유체가 볼록 또는 오목해질 수 있다. 종래 기술과 비교하여, 광을 조절하기 위한 기계적 이동식 부품을 사용하지 않음으로써 장치의 신뢰성이 개선되어 본 발명은 사용자를 더 편리하게 한다.

다른 실시예에서, 조절식 광학 소자는 액정 굴절률 분포 소자를 포함한다. 이러한 소자는 또한 GRIN 소자로도 알려져 있다.

다른 실시예에서, 조절식 광학 소자는 적어도 하나의 패시브 비임 성형 소자 및 광원과 패시브 비임 성형 소자 사이에 위치된 제어 가능한 산란 소자를 포함한다. 명백하게, 본원의 청구항은 하나 이상의 패시브 비임 성형 소자와 패시브 비임 성형 소자들 사이에 위치된 제어 가능한 산란 소자의 경우를 포함한다.

다른 실시예에서, 조절 제어 신호는 사용자에 의해 발생된다.

다른 실시예에서, 조명 장치는 비디오 카메라, 사진 카메라, 또는 카메라 기능을 갖춘 장치를 포함하는 광학 장치로부터 적어도 하나의 조절 제어 신호를 수신하기 위한 인터페이스를 더 포함한다. 이러한 인터페이스를 갖춘 조명 장치는 관전기, 망원경, (감시용) 쌍원경, 사진 카메라, 비디오 카메라, 또는 카메라 기능을 갖춘 휴대폰과 같은 광학 장치용 장식 유닛으로서 용이하게 사용될 수 있다.

또한 본 발명은 피사체를 촬영하기 위한 줌 렌즈 및 본 발명에 따른 조명 장치를 포함하는 광학 장치와 관련되며, 이때 조절 제어 신호는 줌 렌즈의 줌을 제어하는 줌 제어 신호로부터 유도된다. 이러한 광학 장치는 관전기, 망원경, (감시용) 쌍원경, 사진 카메라, 동영상 카메라, 또는 카메라 기능을 갖춘 휴대폰과 같은 소비자 제품을 포함한다. 카메라 장치에는, 대전 결합 장치 기술(charge coupled device technologies)과 상보적 금속 산화막 반도체 기술을 기초로 한 이미지 센서 및/또는 통상적인 필름이 사용될 수 있다. 그러므로, "촬영하다"라는 단어의 의미는 크게 제한되지는 않다. 줌 제어 신호는 사용자에 의해 발생되며, 조절 제어 신호는 줌 제어 신호로부터 유도된다. 줌 제어 신호로부터 조절 제어 신호를 유도함으로, 사용자가 행하는 줌이 조절식 광학 소자를 통해 광의 조절로 자동적으로 전환되어, 예를 들어, 광이 피사체의 위치 바로 앞 또는 바로 뒤에 포커싱된다. 또한, 사용자가 행하는 줌을 광원의 강도 조절로 자동적으로 전환하기 위해, 광 강도 제어 신호가 줌 제어 신호로부터 더 유도될 수 있다.

다른 실시예에서, 광학 장치는 자동 포커싱 유닛을 더 포함하며, 조절 제어 신호는 자동 포커싱 유닛에 의해 발생되는 자동 포커싱 제어 신호로부터 유도된다. 자동 포커싱 제어 신호로부터 조절 제어 신호를 유도함으로써, 자동 포커싱이 광의 조절로 자동적으로 전환되어 예를 들어, 광이 피사체의 위치 바로 앞 또는 바로 뒤에 포커싱된다. 다른 실시예에서는, 광원의 강도를 자동적으로 조절하기 위해, 조절 제어 신호가 피사체 검출기 유닛 또는 자동 포커싱 유닛으로부터 발생되는 광 강도 제어 신호로부터 유도된다. 본원에서는, 동영상 또는 사진을 찍기 위해 요구되는 광과 현재의 광 사이의 강도 차이를 제거하기 위해 광원의 강도가 현재의 주변광에 응답하여 조절될 수 있다. 또한, 플래시 작동 동안, 플래쉬광의 강도가 사진 센서 또는 통상적인 필름에 수용된 광에 응답하여 감소될 수 있다.

본 발명에 따른 제어기 및 본 발명에 따른 컴퓨터 프로그램 제품의 실시예가 본 발명에 따른 조명 장치의 실시예와 대응한다.

본 발명은 특히, 렌즈의 수동적 이동 또는 광 강도의 조절이 비교적 사용자를 불편하게 한다는 관점, 또는 특히, 제어기가 조절식 광학 소자를 제어할 수 있다는 기초적인 발상에 기초된다.

본 발명은 특히, 비교적 사용자를 편하게 하는 조명 장치 및 광학 장치를 제공하여 문제를 해결하며, 특히, 전술된 것과 같이 사용자에게 증가된 가능성을 제공한다는 점에서 이롭다.

본 발명의 이러한 태양, 또한 다른 태양은 후술되는 실시예를 참조하여 명백해지며 분명해질 것이다.

도1은 본 발명에 따른 제어기를 포함하는 본 발명에 따른 조명 장치를 개략적으로 도시한다.

도2는 본 발명에 따른 제어기를 포함하는 본 발명에 따른 광학 장치를 개략적으로 도시한다.

도3은 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제1 실시예를 개략적으로 도시한다.

도4는 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제2 실시예를 개략적으로 도시한다.

도5는 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제3 실시예를 개략적으로 도시한다.

도6은 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제4 실시예를 개략적으로 도시한다.

도7은 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제5 실시예를 개략적으로 도시한다.

도8은 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제6 실시예를 개략적으로 도시한다.

도9는 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위한 조절식 광학 소자의 제7 실시예를 개략적으로 도시한다.

도10은 도9에 도시된 실시예에 사용될 수 있는 다양한 전극 패턴을 도시한다.

도11은 비임의 형상 및 광 분배를 위해 광원과 패시브 비임 성형 소자와 활성 소자가 결합될 수 있는 개략적인 구조를 도시한다.

피사체(도시되지 않음)를 조명하기 위해 광원(2)을 포함하는 본 발명에 따른 조명 장치(1)가 도1에 도시되었으며, 상기 조명 장치는 광원(2)으로부터 발생되는 광(21)을 조절하고 피사체에 조절된 광(31)을 공급하기 위해 조절식 광학 소자(3)를 포함한다. 제어기(4)는 조절 제어 신호(71)에 응답하여, 구동 신호(76)를 통해 조절식 광학 소자(3) 및/또는 구동 신호(75)를 통해 광원을 제어한다. 광원(2)은 예를 들어, 플래쉬 광원 또는 연속 광원이며, 발광 다이오드 또는 다이오드 어레이 또는 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 포함할 수 있다.

양호한 실시예에서, 다이오드 어레이가 다양한 색의 광을 발광하는 다이오드를 포함할 경우, 조절 가능한 색온도를 갖는 광(21) 또는 색광(21)을 제공하기 위해 광원(2)을 제어하는 구동 신호(75)는 발광 다이오드 어레이의 발광 다이오드를 개별적으로 제어할 수 있다.

제어기(4)는 조절 제어 신호(71)를 수신하기 위해 인터페이스(40)에 결합하며 선택적으로는 사용자(41)로부터의 조절 제어 신호(71)를 수신하기 위해 입력 인터페이스(42), 단기 메모리(44;short-term memory), 및 장기 메모리(45;long-term memory)에 결합된 프로세서(43)를 포함한다.

본 발명의 조명 장치(1)는 광원으로부터 발생되는 광을 조절하기 위해 수동으로 렌즈를 이동시키거나, 또는 수동으로 요구되는 광 강도를 조절할 필요가 없다. 대신, 제어기(4)는 광원(2)으로부터 발생되는 광(31)의 비임의 형상 및 광 강도를 좀 더 자동화된 방법으로 조절한다. 결과적으로, 본 발명에 따른 조명 장치(1)는 사용자를 더 편하게 한다. 광원(2)에 의해 제공되는 플래쉬광(21)에 앞선 더 낮은 강도의 연속광(31)은, 플래쉬광을 가하기 전에 연속광에 대한 눈의 반응으로 적안을 감소시키는데 효과적이다. 또한, (예를 들어, 저 강도의) 연속광(21)은 사진을 찍기 위해 피사체를 플래시하기 전 피사체를 겨냥함으로 어두운 환경에 있는 사용자를 지원하며, 사진 또는 동영상을 찍기 전 사진 카메라 또는 비디오 카메라의 포커싱 절차를 지원할 것이다.

또한 조절 가능한 광(31)은 피사체를 강조하거나, 다양한 피사체를 최적으로 조명하거나, 시야각의 함수로 조명된 영역의 비임의 형상을 변경하거나, 또는 예를 들어, 비디오 또는 사진 카메라의 종횡비에 비임의 형상을 적용하기 위해 사용될 수 있다.

도2에 도시된 본 발명에 따른 조명 장치를 포함하는 광학 장치(11)는 피사체(도시되지 않음)를 조명하기 위한 광원(2)을 포함하며, 광원(2)으로부터 발생되는 광(21)을 조절하고 조절된 광(31)을 피사체에 공급하기 위한 조절식 광학 소자(3)를 포함한다. 제어기(4)는 조절 제어 신호(71)에 응답하여, 구동 신호(76)를 통해 조절식 광학 소자(3) 및/또는 구동 신호(75)를 통해 광원을 제어한다. 광학 장치(11)는 예를 들어, 피사체의 사진을 찍거나 피사체를 필름에 담는 것과 같이 피사체를 촬영하기 위한, 줌 렌즈(zooming lens;5)를 더 포함한다. 줌 렌즈(5)는 줌(51)에 배치되어 피사체 정보(52)를 수신하며 검출기(6)에 확대 또는 축소된 피사체 정보(53)를 공급한다.

제어기(4)는 사용자로부터의 입력(41)을 수신하기 위해 입력 인터페이스(42)와, 단기 메모리(44)와, 장기 메모리(45)와, 자동 포커싱 유닛(46)과 결합된 프로세서(43)를 포함한다. 자동 포커싱 유닛(46)은 자동 포커싱하기 위해 적외선 신호와 같은 신호(47)를 전송 및 수신하고, 이에 응답하여 프로세서(43)에 자동 포커싱 제어 신호(73)를 공급한다. 입력 인터페이스(42)는 예를 들어, 줌 제어 신호(72) 및/또는 추가의 조절 제어 신호(74)를 프로세서(43)에 제공한다. 제어기(4)[프로세서(43)]는 줌 제어 신호(72)에 응답하여 렌즈 제어 신호(78)를 통해 줌 렌즈(5)의 줌을 제어하도록 배치된다.

제어기(4)[프로세서(43)]는 검출기(6)로부터 디지털화된 피사체의 신호(77)를 더 수신하며, 구동 신호(75)를 통해 광원(2)을 제어하고, 구동 신호(76)를 통해 조절식 광학 소자를 제어한다. 줌 제어 신호(72)는 예를 들어, 사용자에 의해 발생되며, 조절 제어 신호(71)는 예를 들어, 줌 제어 신호(72)로부터 유도된다. 줌 제어 신호(72)로부터의 조절 제어 신호(71)를 유도함으로, 사용자가 행하는 줌은 자동적으로 광(21)의 조절로 전환되어, 예를 들어, 조절된 광(31)이 피사체의 위치 바로 앞, 또는 바로 뒤에 포커싱된다. 또한, 사용자가 행하는 줌을 광원(2)의 강도 조절로 자동적으로 전환하기 위해, 광 강도 제어 신호가 줌 제어 신호(72)로부터 추가로 유도될 수 있다.

다르게 및/또는 더 추가해서, 조절 제어 신호(71)는 예를 들어, 자동 포커싱 제어 신호(73)로부터 유도된다. 자동 포커싱 제어 신호(73)로부터 조절 제어 신호(71)를 유도함으로, 자동 포커싱은 광(21)의 조절로 자동적으로 전환되어, 예를 들어, 조절된 광(31)이 피사체의 위치 바로 앞 또는 바로 뒤에 포커싱된다. 또한, 자동 포커싱을 광원(2)의 강도 조절로 자동적으로 전환하기 위해, 광 강도 제어 신호는 자동 포커싱 제어 신호(73) 또는 피사체의 신호(77)로부터 더 유도될 수 있다. 본원의 제어기(4)는 다양한 시간 간격 동안 다양한 강도의 플래쉬광 및/또는 연속광을 제공하기 위해 광원(2)에 구동 신호(75)를 가할 수 있다. 조명 장치의 광원에 의해 방출된 광과 주변광의 강도의 합인 소정된 강도만이 사진 또는 동영상을 찍기 위해 사용된다면, 에너지를 절약해서 조명 장치의 작동 가능한 시간을 연장할 수 있다. 적당한 강도의 광을 위해 광원(2)은 완전히 흐릿하게될 수 있다. 또한, 플래시 작동 동안, 사진 센서(6) 또는 통상적인 필름(6)에 수용되는 광에 응답하여 플래쉬광(21)의 강도가 감소될 수 있다.

다르게 및/또는 더 추가해서, 제어기(4)[프로세서(43)]에 사용자의 선호를 알리도록 추가의 조절 제어 신호(74)가 예를 들어, 사용자에 의해 발생된다.

조절식 광학 소자(3)는 예를 들어, 도3에 도시된 유체 포커스 렌즈 (어레이)(80)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전도체(81, 82)를 통해 조절 가능한 진폭을 갖는 교류 전압을 유체 포커스 렌즈(어레이)(80)의 극성 액체(86)에 공급하면, 극성 액체(86)와 극성 액체(87)의 경계부에 메니스커스가 생성된다. 이 메니스커스는 조절 가능한 진폭을 가질 수 있는 볼록 모드 및/또는 오목 모드를 포함하는 세 개의 다른 모드(83 내지 85)를 갖는다. 이와 같은 방법으로, 입사광(21)의 원추각을 고려하여 출사광(31)의 원추각이 조절될 수 있다.

조절식 광학 소자(3)는 예를 들어, 도4 및 도5에 도시된 것과 같은 다양한 액정 재료를 포함할 수 있다. 도4에는 임의의 전압 없이도 광을 산란시키는 재료(91)가 도시된다. 환언하면, 제로 전압의 신호가 기판(190, 191) 상에 존재하는 투명 전극(90, 92)에 공급될 때 입사광(21)이 산란되는 반면, 충분히 높은 전압이 공급될 때 재료(91)가 투명해 진다. 도5에는 가해지는 전압 없이도 투명한 다른 재료가 도시된다. 기판(193, 195) 상에 존재하는 투명 전극(93, 95)을 가로지르는 전압이 O일 때는 재료(94)는 투명해지는 반면, 전극을 가로질러 충분히 높은 전압이 가해질 때는 입사광(21)이 산란된다.

조절식 광학 소자(3)는 예를 들어, 도6에 도시된 것과 같은 액정 재료를 포 함할 수 있다. 위로부터 아래로, 유리 기판(100), 투명 전극(101), 배향층(102), 액정 재료(103), 등방성 층(104), 투명 전극(105), 및 유리 기판(106)이 제공된다. 전기장이 인가될 때 액정 분자의 배향이 바뀌어, 광 비임이 굴절 없이 통과할 수 있게 된다는 사실로 인해 제로 전압의 신호 또는 제로 전압이 아닌 신호가 공급됨으로, 입사 광(21)은 굴절되거나 굴절하지 않는다. 두 편광 방향 모두가 영향을 받아야 한다면, 이러한 소자들 중 두 소자는 소자 내의 액정 분자의 배향이 서로에 대해 직각이 되는 구조에 사용되어야 한다. 분자의 배향 방향은 동일하게 유지될 수 있지만, 이 경우, 반 파장의 판이 소자들 사이에 삽입되어야 한다.

조절식 광학 소자(3)는 예를 들어, 도7에 도시된 일명 키랄 액정을 포함할 수 있다. 제로 전압 상태에서, 액정(112)은 대향 감지 패스로 원편광 밴드(31b)와 원편광 밴드(31a)를 반사시킨다. 유리 기판(100, 114)의 상부에 위치된 투명 전극(111, 113)을 가로지르는 전압은 액정(112)의 나선형 구조를 제거하며, 셀을 투명하게 한다. 두 편광 방향 모두를 반사시키기 위해 이중 셀 구조가 사용될 수 있다. 이 구조에서 가능한 것 중 하나가 원편광의 좌측 및 우측 편광 방향을 반사시키는 키랄 재료를 함유한 셀을 사용하는 것이다. 다른 가능성은 셀 사이에 반 파장 판을 갖춘 셀을 함유한 동일한 키랄 재료를 사용하는 것이다.

조절식 광학 소자(3)는 도8에 도시된 액정 렌즈일 수 있다. 셀 내에 굴곡을 갖춘 구조(125)가 있다. 구조(125)가 굴절률이 액정의 굴절률들 중 하나와 거의 동일한 등방성 재료로 제조된다면, 제로 전압 상태에서, 상기 구조는 렌즈와 같이 작용한다. 유리 기판(120, 127)의 상부에 위치된 투명 전극(121, 126)을 가로질러 전압을 인가할 때, 액정 분자(123)는 재배향되며, 렌즈 작용이 사라진다. 투명 전극(121)은 배향층(122)에 의해 커버되며, 구조(125)는 배향층(124)에 의해 커버된다. 구조(125)가 액정의 굴절률들과 거의 동일한 굴절률을 갖는 이방성 재료로 제조된다면, 제로 전압 상태에서, 렌즈 작용은 존재하지 않게 된다. 유리 기판(120, 127)의 상부에 위치된 투명 전극(121, 126)을 가로질러 전압이 인가될 때, 액정 분자(123)는 재배향되며, 렌즈 작용이 나타난다. 단일 소자는 선편광 방향으로만 작용할 수 있어서, 두 편광 방향 모두에 영향을 미치기 위해서는 두 개의 소자가 필요하다. 이는 단일 렌즈에 대한 예시이지만, 이러한 구조를 사용한 렌즈 어레이도 제조할 수 있다.

조절식 광학 소자(3)는 도9에 도시된 액정 굴절률 분포형(GRIN) 렌즈 또는 어레이일 수 있다. 이러한 소자는 패터닝된 전극을 포함한다. 셀의 두 표면 모두가 패터닝된 전극을 내장할 때, 표면들은 패턴이 거의 완벽하게 중첩된 것처럼 보이도록 다른 표면에 대해 정렬된다. 이 상황에서, 전극들 사이의 전위가 가장 높다. 전극 밖에서는, 장 라인이 셀 밖으로 새서 불균일한 장 라인이 나타난다. 결과적으로, 전극이 내장되지 않은 영역에 굴절률 분포가 형성된다. 투명 전극이 원형 구멍을 내장할 때 구형 렌즈가 형성되는 반면, 주기적 거리에 라인 전극을 사용하면 원통형 렌즈가 유발될 수 있다. 전극의 외형은 예를 들어, 도10에 도시된 또 다른 형상을 가질 수 있다. 도9는 액정(133)을 내장한 유리 기판(132, 135)에 패터닝된 전극(131, 136)을 갖춘 셀을 도시한다. 거시적인 배향의 액정 분자는 마찰된 폴리머 층으로 제조된 배향층(132, 135)과 함께 유도된다. 패터닝된 전극은 임 의의 구조를 가질 수 있으며, 다양한 예시가 도10에 도시된다. 전극(131, 136)을 가로질러 인가된 전압이 O일 때, 도9의 상부에 도시된 바와 같이, 액정 분자는 단축 배향되며 셀 내에 렌즈의 작용이 존재하지 않게 되고, 비임(21)이 변경되지 않고 셀을 통과한다. 도9의 하부에 도시된 바와 같이, 셀을 가로질러 전기 장이 인가되면, 전극과 광 비임(21)의 경로 사이 구역에 유도된 굴절률 분포가 변경된다.

다른 실시예에서는, 표면 중 한 곳만 전극 패턴이 패터닝되고 다른 표면에는 어떠한 패턴도 포함되지 않은 셀을 사용하여 GRIN 렌즈가 생산될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 패터닝된 전극(들)은 메가 오옴/스퀘어(Mega ohm/square) 범위의 매우 높은 표면 저항을 갖춘 층에 의해 커버된다.

전술된 GRIN 렌즈는 또한 편광 의존성을 나타낸다. 두 편광 방향 모두가 영향을 받아야 한다면, 이러한 소자 중 두 개의 소자가 소자 내의 액정 분자의 배향이 서로에 대해 직각이 되는 구조에 사용되어야 한다. 두 소자 모두에서, 분자의 배향 방향은 동일하게 유지될 수 있지만, 이 경우, 반 파장의 판이 소자들 사이에 삽입되어야 한다.

이러한 적용에서 중요한 점은, 반사 및 흡수로 인한 손실이 적어야 한다는 것이다. 전술된 GRIN 개념은 이러한 손실을 최소화해서 높은 투과를 얻을 수 있다.

따라서, 광 분배 및/또는 광 형상을 변경할 수 있는 조절식 광학 소자가 시준된 광원의 전방에 위치될 수 있다. 그러나 또한, 광을 시준하고 형상화하기 위해 사용되는 조절식 광학 소자가 광원과 하나의 패시브 비임 성형 소자 사이에 또 는 하나 이상의 패시브 비임 성형 소자가 사용되는 경우에 패시브 비임 성형 소자들 사이에 배치될 수 있다. 예를 들어, 발광 다이오드가 광원(150)으로서 사용될 때, 특정 형상의 반사경(140 및/또는 141)이 특정하게 분배된 광 형상을 얻기 위해 사용될 수 있다. 그러므로, 조절식 광학 소자(151)는 도11에 도시된 바와 같이 패시브 비임 성형 소자(140, 141)들 사이에 위치될 수 있다. 또한 패시브 비임 성형 소자는 일부 세그먼트로 구성될 수 있고, 조절식 광학 소자(151)는 패시브 비임 성형 소자(140, 141)를 따르는 임의의 위치에 위치될 수 있다. 예를 들어, 제어 가능한 산란 소자가 줌 기능이 사용될 때 주로 줌이된 피사체를 조명하도록 투명 상태에서 비임을 투과시킬 수 있다. 피사체가 근거리에서 사진 찍힐 때, 비임은 예를 들어, 제어 가능한 산란 소자를 사용하여 더 넓게 만들어질 수 있다. 같은 방식으로, 피사체의 특정 부분은 비임 패턴을 조절함으로 밝아질 수 있다. 예를 들어, 카메라를 사용하는 사람의 결정에 따라, 일 영역이 하나 이상의 다른 영역보다 더 조명될 수 있어, 이러한 구역이 더 밝아 진다. 그러나, 제어 가능한 산란 소자는 카메라 렌즈에 의해서는 얻을 수 없을 정도의 큰 각도로 광을 전달해서 손실을 초래할 수 있기 때문에, 두 개의 패시브 비임 성형 소자들 사이에 조절식 광학 소자(151)를 위치시키거나, 또는 광원(2)과 패시브 비임 성형 소자(140, 141) 사이에 조절식 광학 소자(151)를 위치시켜서 전술된 바와 같이 시준 광학기의 역할을 수행하게 하는 것이 바람직하다. 다르게, 조절식 렌즈 또는 렌즈 어레이가 사용될 수 있다. 전술된 것과 동일한 방식으로, 소자는 패시브 비임 성형 소자의 전방에 위치될 수 있거나, 패시브 비임 성형 소자 구조에 합체될 수 있다.

또한, 비임의 형상 외에 추가의 제어를 위해 조절식 광학 소자의 전극을 분할할 수 있다.

다른 실시예에서는, 직사광으로부터 간접광으로의 전환, 그리고 그 반대로의 전환이 사용될 수 있다. 이 경우, 소스로부터 발생되는 광은 예를 들어 천정을 통해 반사된 후 피사체에 도달하도록 부분적으로 또는 전체적으로 반사될 수 있다. 이와 같은 방식으로, 피사체는 간접적으로 조명된다.

다양한 액정 렌즈의 다양한 예가 굴곡된 표면(미국 특허 제4,190,330호, 국제공개번호 제200459565호)과, 패터닝된 전극으로된 프레넬 렌즈 구역 판에 기초된 특허 문헌에 제시되어 있다. 예를 들어, 조절 가능한 진폭을 갖춘 교류 전압을 액정 소자에 공급함으로써, 비임의 시준이 조절될 수 있다. 렌즈는 전기 습윤(electro-wetting) 원리에 기초된다(국제공개번호 제0369380호). 조절 가능한 진폭을 갖춘 교류 전압을 전기 습윤 렌즈에 공급함으로써, 유체는 볼록 또는 오목해질 수 있다. 이러한 방식으로, 출사광의 원추각이 조절될 수 있다. 본 발명에 따른 조명 장치의 다른 실시예는 전기적으로 조절 가능하게 산란 및/또는 회절한다. 고분자 분산형 액정(polymer dispersed liquid crystals)에 기초한 영향이 기술 분야에 일반화되어 있다. 겔(gel)(미국 특허 제5,188,760호)이 이러한 목적을 위해 사용된다. 블레이즈 격자 구조가 액정으로 충진된 소자에서 광의 방향을 변경할 수 있고, 전기 신호는 액정 분자의 배향을 제어하는데 사용된다(미국 특허 제6,014,197호). 또한 전환 가능한 반사경(미국 특허 제5,798,057호, 미국 특허 제5,762,823호)이 광의 방향을 변경하기 위해 사용될 수 있다. 조절식 광학 소자는 대안적으로 전환 가능한 집속형 액정 소자 (switchable graded index liquid crystal element)를 포함한다.

전술된 실시예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 예시적인 것이며, 당업자는 첨부된 청구 범위 내에서 여러 다른 실시예를 고안할 수 있다는 것을 알아야 한다. 청구 범위에서, 괄호 사이에 있는 임의의 참조 번호는 청구 범위를 제한하는 것으로 간주해서는 안 된다. "포함한다"는 청구 범위에 기술된 소자나 단계 이외의 것을 배제하는 것이 아니다. 소자를 설명한 단수 표현은 이러한 소자의 복수 개의 존재를 배제하는 것이 아니다. 본 발명은 몇몇 특정 소자를 포함하는 하드웨어에 의해서나 적절하게 프로그램된 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있다. 여러 수단을 열거하는 장치의 청구 범위에서, 이 수단들의 몇몇은 동일한 하드웨어 아이템에 의해 구현될 수 있다. 특정한 측정이 서로 다른 종속항에 인용된다는 사실은 이러한 측정의 조합이 이롭게 사용될 수 없다는 것을 의미하지 않는다.

Claims

피사체를 조명하기 위한 조명 장치(1)이며,

광(21)을 방출하기 위한 광원(2)과,

광원(2)으로부터 발생되는 광(21)을 조절된 광(31)으로 조절하기 위한 조절식 광학 소자(3)와,

적어도 하나의 구동 신호(75, 76)를 통해 조절 제어 신호(71)에 응답하여 광원(2) 및 조절식 광학 소자(3)를 포함하는 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 제어하기 위한 제어기(4)를 포함하는 조명 장치.
제1항에 있어서, 광원(2)은 구동 신호(75)에 응답하여 플래쉬광 또는 연속광을 포함하는 광(21)을 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항에 있어서, 광원(2)은 구동 신호(75)에 응답하여 플래쉬광(21)을 제공하기 전 연속광(21)을 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제3항에 있어서, 광원(2)은 구동 신호(75)에 응답하여 다양한 시간 간격 동안 다양한 강도의 플래쉬광 및/또는 연속광(21)을 제공하기 위해 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 광원(2)은 적어도 하나의 발광 다이오드 또는 크세논 램프 또는 할로겐 램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 조절식 광학 소자(3)는 구동 신호(76)에 응답하여 조절 가능한 원추각 및/또는 조절 가능한 방향을 갖춘 비임을 포함하는 조절된 광(31)을 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 조절식 광학 소자(3)는 구동 신호(76)에 응답하여 조절 가능한 종횡비의 광 비임을 갖춘 조절된 광(31)을 제공하도록 배열되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 또는 제7항에 있어서, 조절식 광학 소자(3)는 전기 습윤 렌즈, 액정 렌즈, 제어 가능한 산란 소자, 제어 가능한 회절, 굴절 소자, 및 반사 소자를 포함하는 광학 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 조절식 광학 소자(3)는 액정 굴절률 분포 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 조절식 광학 소자(151)는 적어도 하나의 패시브 비임 성형 소자(140, 141) 및 광원(2)과 패시브 비임 성형 소자 사이에 위치된 제어 가능한 산란 소자를 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 제어 신호(71)는 사용자(41)에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 비디오 카메라, 사진 카메라, 또는 카메라 기능을 갖춘 장치를 포함하는 광학 장치로부터 적어도 하나의 조절 가능 제어 신호(71)를 수신하기 위한 인터페이스를 더 포함하는 조명 장치.
제1항에 따른 조명 장치 및 줌 렌즈(5)를 포함하는 광학 장치이며,

조절 제어 신호(71)는 줌 렌즈(5)의 줌을 제어하는 줌 제어 신호(72)로부터 유도되는 광학 장치.
제13항에 있어서, 자동 포커싱 유닛(46)을 더 포함하며, 조절 제어 신호(71)는 자동 포커싱 유닛(46)에 의해 발생되는 자동 포커싱 제어 신호(73)로부터 유도되는 광학 장치.
제13항 또는 제14항에 있어서, 조절 제어 신호(71)는 피사체 검출 유닛(6) 또는 자동 포커싱 유닛(46)이 발생시키는 광 강도 제어 신호(73, 77)로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 조절 제어 신호(71)는 사용자에 의해 발생되는 사용자 제어 신호(74)로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 광학 장치.
제1항에 따른 조명 장치(1)에 사용하기 위한 제어기(4)이며,

적어도 하나의 구동 신호(75, 76)를 통해 조절 제어 신호(71)에 응답하여 조절식 광학 소자(3) 및 광원(2)을 포함하는 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 제어하기 위해 배열되는 제어기.
제17항에 따른 제어기(4)에서 작동될 컴퓨터 프로그램 제품이며,

적어도 하나의 구동 신호(75, 76)를 통해 조절 제어 신호(71)에 응답하여 조절식 광학 소자(3) 및 광원(2)을 포함하는 소자의 그룹 중 적어도 하나의 소자를 제어하는 기능을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.