KR100961047B1 - 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법에 관한 것으로, 차종에 따라 달라지는 운전자의 시인각도를 고려하여 모든 운전자가 버튼에서 조사되는 빛의 온/오프를 빨리 확인할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

개시된 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈(10)는, 발광부재(21)의 전방측에 배치되면서 버튼(20)에 결합되어 상기 발광부재에서 조사되는 빛을 확산시키며, 상기 발광부재와 대향되는 입사면(11)은 상기 발광부재에서 조사되는 빛이 일정 각도 범위로 확산되도록 곡선형으로 결정된다. 이에 의하여, 상기 발광부재에서 조사되는 빛이 상기 렌즈의 입사면에 의해 정해진 각도로 굴절되어 렌즈 내부에서 반사된 후 정해진 굴적각도로 공기층으로 조사되고, 이때, 외부로 조사되는 빛은 시인각도(눈 높이가 다른 모든 운전자가 한번에 버튼의 점/소등 상태를 확인할 수 있는 각도)로 조사된다.

에어컨, 버튼, 발광부재, 렌즈, 시인각도

Description

자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법{INDICATOR FOR CAR BUTTON AND METHOD FOR DETERMINATING INCIDENCE FACE OF THE INDICATOR}

도 1은 버튼의 위치를 보이기 위한 자동차의 내부 구조도.

도 2는 종래 기술에 따른 자동차용 버튼을 보인 종단면도.

도 3은 버튼의 발광부재에서 조사되는 빛의 시인각도를 보인 도면.

도 4는 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈가 적용된 버튼의 종단면도.

도 5는 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 사시도.

도 6은 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 작용도.

도 7은 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 입사면 결정방법을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 렌즈, 11 : 입사면

20 : 버튼, 21 : 발광부재

4a, 22a : 광투과홀 4, 22:버튼의 돌출부

본 발명은 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 버튼의 발광부재에서 조사되는 빛을 차종에 따라 다른 운전자의 시인각도를 고려하여 모든 운전자가 정확하게 확인할 수 있도록 한 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법에 관한 것이다.

자동차에 채용된 에어컨, 오디오 등의 장치들은 대개 사용자가 버튼을 조작하는 행위에 의해 작동된다. 각종 장치들의 조작 버튼은 대개 운전석 앞쪽의 인스트루먼트 패널 등에 배치된다.

이러한 버튼 중의 일 예를 에어컨 버튼을 예로 들어 설명하면, 도 1에서 보이는 바와 같이, 인스트루먼트 패널(I)의 대략 중앙부에 설치된 에어컨 버튼(1)은, 이 버튼(1)의 조작에 따라 에어컨의 작동 상태를 알리기 위하여 A/C 문자 형태로 광투과홀이 형성되거나 소정 형상의 광투과홀이 형성되어 이 구멍을 통해 빛이 조사되도록 구성된다. 즉, 에어컨을 가동시키기 위해 버튼(1)을 누르면 에어컨이 작동됨과 아울러, 버튼(1) 내부의 발광부재에서 빛이 조사되어 버튼(1)을 통해 외부로 방출됨으로써 운전자가 이를 확인할 수 있으며, 반대로, 에어컨의 작동을 정지시키기 위하여 버튼(1)을 누르면 에어컨이 정지되는 동시에, 빛이 소등되어 에어컨의 가동이 정지되었음을 알 수 있다.

도 2에서 보이는 바와 같이, 이와 같은 종래 기술에 따른 자동차용 버튼(1)은, 인쇄회로기판(P) 상에 설치되는 발광부재(2)와, 발광부재(2)의 앞쪽에 배치되어 발광부재(2)에서 발광되는 빛을 확산시키는 렌즈(3)를 포함하여 이루어진다. 버튼(1)의 표면에는 식별을 위한 문자가 형성될 수 있다.

발광부재(2)는 전구, 발광다이오드 등이 사용될 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 발광부재(2)는 버튼(1)의 누름동작에 의해 온/오프되도록 택스위치를 매개로 하여 제어될 수 있다. 즉, 버튼(1)을 한번 누르면 택스위치에 의해 발광부재에 전류가 인가되어 발광되며, 이 상태에서 버튼(1)을 한번 더 누르면 택스위치에 의해 발광부재에 인가되던 전류가 차단되어 소등되도록 구성되는 것이다.

버튼(1)은 그 단면이 후방이 개구된 형태로 형성되며 표면에는 A/C 문자가 인쇄될 수 있으며, 그 표면의 상측에는 렌즈(3)가 끼워져 렌즈(3)를 통해 빛이 외부로 조사되는 광투과홀(4a)이 구비될 수 있다. 이에 의하여, 버튼(1)을 누르면 발광부재(2)에서 빛이 발광되어 렌즈(3)를 통해 확산되어 외부로 조사된다.

이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 자동차용 버튼의 작용 상태는, 에어컨을 가동시키기 위해 버튼(1)의 돌출부(4)를 누르면 렌즈(3)가 눌리게 되며, 이 과정에서 택스위치가 눌림으로써 발광부재(2)에 전원이 인가된다.

발광부재(2)에서 조사되는 빛은 렌즈(3)를 통해 일정 각도로 확산되어 버튼(1)의 광투과홀(4a)을 통해 외부로 조사된다. 운전자는 버튼(1)의 광투과홀(4a)을 통해 조사되는 빛을 보고 에어컨이 가동 상태임을 알게 된다.

한편, 가동중인 에어컨을 끄기 위하여 버튼(1)의 돌출부(4)를 누르면 버튼(1)에 의해 택스위치가 다시 눌리게 되고, 택스위치의 작동에 의해 발광부재(2)에 인가되는 전원이 차단됨으로써 발광부재(2)가 소등된다. 따라서, 버튼(1)의 광투과홀(4a)을 통해 빛이 조사되지 않으므로 사용자는 에어컨의 가동이 정지되었음을 알게 된다.

종래 기술에 따른 빛의 조사경로를 설명하면, 도 2에서 보이는 바와 같이, 발광부재(2)에서 조사되는 빛은 발광부재(2)와 렌즈(3) 사이의 공기층을 일정한 방향성을 갖고 통과한 후, 렌즈(3)에 입사된다. 렌즈(3)에 입사된 빛은 공기층과 렌즈(3)의 밀도차에 의해 공기층을 통과할 때와 동일한 방향을 유지하지 않고 입사각에 따라 굴절되고, 굴절된 빛은 렌즈(3)의 내부에서 반사되어 렌즈(3)를 통과한 후, 다시 공기층으로 굴절되어 나가게 되어 운전자에게 보이게 된다.

그러나, 이와 같이 구성된 종래 기술에 따른 자동차 버튼용 렌즈에 따르면 다음과 같은 문제점이 있다.

렌즈(3)는 운전자가 발광부재(2)에서 조사되는 빛을 운전자가 짧은 시간에 정확하게 확인할 수 있도록 확산시켜야 하지만, 종래 렌즈(3)는 빛의 직진성만을 고려하여 제조되었기 때문에 실질적으로 모든 운전자가 버튼(2)의 온/오프 상태를 확인하는데 어려움이 많다.

구체적으로 말하면, 도 3에서 보이는 바와 같이, 차종에 따라 버튼(1)의 위치가 다르고, 사람마다 신체조건 및 착석상태 등이 다르기 때문에 운전석에 착석한 상태에서 눈 높이가 다를 수 있다. 따라서, 이러한 조건을 감안하여 모든 운전자가 버튼(1)에서 조사되는 빛의 온/오프를 빨리 정확하게 확인할 수 있도록 빛이 시인각도(α)(운전자의 눈 높이에 상관없이 모든 운전자가 운전석에 착석한 상태에서 버튼에서 조사되는 빛을 확인할 수 있는 각도)로 조사되어야 한다.

그러나, 종래의 렌즈(3)는 이와 같은 것을 반영하지 않고 광원에서 조사되는 빛의 직진성만을 고려하여 버튼(1)의 표면과 렌즈(3)의 표면(반사면)이 빛의 진행방향에 대해 모두 수직면을 이루고 렌즈(3)의 입사면도 상기 수직면과 나란한 수직면을 이루도록 제조되었기 때문에 빛이 넓게 퍼지면서 조사되거나 시인각도를 벗어난 곳으로 집중 조사되어 운전자가 버튼(1)의 온/오프를 빨리 정확하게 확인할 수 없었다. 특히, 전조등의 점등시 발광부재(2)에서 조사되는 빛의 밝기가 낮아지므로 북미 지역과 같이 주간에도 전조등을 켜고 주행하는 지역에서는 주간에도 버튼(1)의 온/오프를 확인하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버튼에서 조사되는 빛의 온/오프를 빨리 정확히 확인할 수 있도록 한 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈는, 입사면과 조사면을 가지며 발광부재의 전방측에 설치되어 상기 발광부재에서 조사되는 빛을 차내로 조사시키는 자동차 버튼용 렌즈에 있어서,

상기 입사면과 조사면은 상기 발광부재에서 조사되는 빛이 시인각도로 조사되도록 각각 경사지게 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 입사면은, 외부를 향하는 조사면을 기준으로 하여 시인각도를 결정하고, 상기 결정된 시인각도에서부터 역으로 계산하여 상기 시인각도에 대한 렌즈 내 부에서의 반사각 및 이 반사각에 대한 렌즈 내부에서의 굴절각을 구하며, 발광부재에서 조사되어 일정각도로 확산되면서 공기층을 통과하는 빛이 상기 굴절각으로 굴절되도록 하는 반사각을 갖는 점들을 구하고, 상기 점들을 연결하여 결정될 수 있다.

상기 조사면의 표면에는 상하 길이방향을 따라 세레이션이 더 형성될 수 있다.

그리고, 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 입사면 결정방법은, 외부를 향하는 조사면을 기준으로 하여 시인각도를 결정하는 단계와; 상기 결정된 시인각도에서부터 역으로 계산하여 상기 시인각도에 대한 렌즈 내부에서의 반사각 및 이 반사각에 대한 렌즈 내부에서의 굴절각을 구하는 단계와; 발광부재에서 조사되어 일정각도로 확산되면서 공기층을 통과하는 빛이 상기 굴절각으로 굴절되도록 하는 반사각을 갖는 점들을 구하는 단계와; 그리고, 상기 점들을 연결하여 입사면을 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈(10)는, 인쇄회로기판(P)에 설치되는 발광부재(21)의 앞쪽에 인스트루먼트 패널(I)에 출몰 가 능하게 설치된 버튼(20)에 결합되어 버튼(20)의 조작시 발광부재(21)에서 조사되는 빛을 시인각도로 확산시킬 수 있도록 구성된다.

도 4와 도 5에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈(10)는, 박스형으로 이루어지면서 입사면(11)과 조사면(12)을 갖는다. 입사면(11)과 조사면(12)은 바닥을 기준으로 하여 이 바닥부에 대해 직각을 이루지 않고 각각 경사지게 형성될 수 있다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 버튼(20)은 그 단면이 후방이 개방된 형태로 이루어지며, 그 표면에는 A/C 문자가 인쇄되면서 이 문자의 상측에 광투과홀(22a)이 구비되거나, 예컨대, A/C 등의 문자나 도형 형태로 광투과홀이 형성될 수 있다.

발광부재(21)는 버튼(20)의 돌출부(22)의 눌림에 의해 온/오프되도록 택스위치(미도시)를 매개로 하여 온/오프 제어된다. 즉, 버튼(20)을 한번 누르면 택스위치에 의해 발광부재(21)가 온 작동되며, 이 상태에서 버튼(20)의 돌출부를 한 번 더 누르면 택스위치에 의해 발광부재(21)가 오프되도록 구성되는 것이다.

발광부재(21)는 전구, 발광다이오드 등이 사용될 수 있으나, 발광다이오드는 그 특성상 빛이 넓게 퍼지면서 산란되지 않고 직직성이 강하기 때문에 이 특징에 의해 발광부재로 발광다이오드를 사용함으로써 더 큰 효과를 얻을 수 있다.

또한, 발광부재(21)는 한 눈에 식별할 수 있도록 대개 푸른색, 붉은색 등의 유색의 빛을 발광할 수 있는 것이 채용될 수 있다.

발광부재(21)에서 조사되는 빛의 진행경로를 살펴보면, 도 6에서 보이는 바와 같이, 빛은 발광부재(21)에서 일정 각도 범위로 확산되면서 조사되며, 이 빛은 발광부재(21)와 렌즈(10) 사이의 공기층을 통과하게 되고, 공기층을 통과할 때 빛은 방향전환없이 조사되는 각도를 유지하게 된다. 공기층을 통과한 후 렌즈(10)에 입사될 때 공기층과 렌즈(10)의 밀도차에 의해 빛이 입사각에 따라 굴절되며, 굴절된 빛은 렌즈(10) 내부에서 반사된 후 공기층으로 빠져나가고, 공기층으로 나오는 순간 빛은 렌즈(10)와 공기층의 밀도차에 의해 일정 각도로 굴절된 후 조사된다.

즉, 빛이 렌즈(10)를 통과하여 외부로 조사될 때 최종적으로 운전자에게 보여지는 각도를 시인각도로 맞추기 위해서는 빛의 방향을 조절함으로써 이루어질 수 있다.

여기서, 발광부재(21)에서 조사되는 빛의 방향은 정해져 있으며, 렌즈(10) 내부에서의 굴절각은 조사각과 렌즈(10)의 입사면의 각도에 따라 달라지고, 렌즈(10) 내부에서의 반사각은 렌즈(10) 내부에 입사될 때의 굴절각에 따라 달라지며, 렌즈(10)를 빠져나오는 빛의 각도는 반사각에 따라 달라진다. 즉, 빛이 렌즈(10)에 입사되어 굴절되는 각도를 조절함으로써 렌즈(10)의 입사면(11)을 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 입사면 결정방법을 설명하기로 한다.

도 7에서 보이는 바와 같이, 빛의 시인각도는 차종에 따라 이미 결정되어 있으며, 결정된 시인각도에서부터 역으로 계산하여 렌즈(10) 내부에서의 반사각 및 이 반사각에 대한 굴절각을 구한다.

렌즈(10)에 입사되는 순간의 굴절각이 결정되면, 굴절각과 빛의 조사각의 굴절관계식을 이용하여 렌즈(10)의 입사면(11)을 결정할 수 있다.

발광부재(11)에서 조사되는 빛의 조사각은 중심에서부터 상하로 각각 0°~ 17°이내이며, 본 발명에서는 중심에서 상/하부 중 하측의 17° 범위로 조사되는 빛만을 이용하기로 하였다. 이 각도범위 내에서 임의의 선을 긋고, 이 선을 조사라인(D1 ~ D4)이라 하며, 이미 결정된 굴절각을 갖는 굴절라인(T1 ~ T4)을 조사라인(D1 ~ D4)과 동일한 개수만큼 도시한다.

제1조사라인(D1) 및 제1굴절라인(T1)의 각도를 알 수 있으므로, 제1조사라인(D1)이 제1굴절라인(T1)으로 굴절되기 위한 반사각을 계산하여 조사라인(D1)과 반사각을 이루는 제1반사라인(R1)을 도시한다.

이와 같은 방법으로 각각 제2 내지 제4조사라인(D2 ~ D4)을 제2 내지 제4굴절라인(T2 ~ T4)으로 굴절시키기 위한 반사각을 갖는 반사라인(R2 ~ R4)을 각각 도시한다.

각각의 조사라인(D1 ~ D4), 굴절라인(T1 ~ T4) 및 반사라인(R1 ~ R4)이 만나는 점(P1 ~ P4)(이 점은 조사라인이 굴절라인으로 굴절되도록 반사각을 갖는 것이다)을 결정한 후, 결정된 점(P1 ~ P4)들을 연결하면 선이 그려지고, 이 선을 렌즈의 입사면(11)으로 결정한다.

한편, 버튼(20)은 운전자의 정면에서 벗어난 곳에 설치되기 때문에 렌즈(10)에서 조사되는 빛을 보기 위하여 운전자가 얼굴을 움직여 시선을 버튼(20)쪽으로 돌려야 하며, 이러한 불편함을 없애기 위하여 렌즈(10)의 조사면(12)의 표면에는 길이방향을 따라 세레이션(serration)(12a)이 더 형성될 수 있다.

아울러, 렌즈(10)의 조사면(12)은 경사지게 형성될 수도 있다.

시인각도는 차종에 따라 다르며, 예를 들어, 스포츠카의 경우에는 운전석을 뒤로 젖힌 상태로 운전하기 때문에 세단형 차량보다 시인각도가 작으며, 이러한 경향을 감안하여 본 발명에 따른 버튼에 적용되는 렌즈는 차종에 따라 자유롭게 변형하여 제조할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈의 작용 상태는 다음과 같다.

에어컨을 작동시키기 위해 버튼(20)을 누르면, 버튼(20)과 함께 렌즈(10)가 이동되면서 버튼(20)에 택스위치가 눌리게 되어 발광부재(21)에 전원이 인가된다.

발광부재(21)는 전원을 인가받아 빛을 조사하며, 이 빛은 발광부재(21) 내부의 한 점에서 일정 각도로 퍼지면서 조사된다.

빛은 방향의 변화없이 공기층을 통과하여 렌즈(10)에 입사되며, 렌즈(10)에 입사되는 빛은 렌즈(10)의 입사면(11)을 통과하는 순간부터 임의의 각도로 굴절되어 렌즈(10) 내부에서 반사된 후 조사면(12)을 거쳐 시인각도로 조사된다.

따라서, 발광부재(21)에서 발광되는 빛이 시인각도로 조사되어 운전자의 눈 높이에 상관없이 모든 운전자가 버튼의 온/오프 상태를 빨리 정확하게 확인할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차 버튼용 렌즈 및 그 입사면 결정방법에 의하면, 버튼 내부에서 조사되어 버튼의 온/오프 동작을 보여주기 위한 빛이 눈 높이가 다른 모든 운전자가 한눈에 확인할 수 있는 각도로 집중 조사되어 운전자가 빠른 시간 내에 버튼의 온/오프 상태를 확인할 수 있으므로 버튼 조명장치로서의 신뢰성을 향상할 수 있고, 버튼의 온/오프를 빨리 확인할 수 있기 때문에 운전자의 시야를 확보할 수 있으므로 안전운전을 도모할 수 있는 등의 효과가 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (4)

1. 입사면(11)과 조사면(12)을 가지며 발광부재(21)의 전방측에 설치되어 상기 발광부재에서 조사되는 빛을 차내로 조사시키는 자동차 버튼용 렌즈(10)에 있어서,

   상기 발광부재와 대향되는 일측면을 입사면으로 형성하고, 조사면은 상기 발광부재에서 조사되는 빛이 시인각도로 조사되도록 경사지게 형성되며,

   여기서, 상기 입사면은, 외부를 향하는 조사면을 기준으로 하여 시인각도를 결정하고, 상기 결정된 시인각도에서부터 역으로 계산하여 상기 시인각도에 대한 렌즈 내부에서의 반사각 및 이 반사각에 대한 렌즈 내부에서의 굴절각을 구하며, 발광부재에서 조사되어 일정각도로 확산되면서 공기층을 통과하는 빛이 상기 굴절각으로 굴절되도록 하는 반사각을 갖는 점들을 구하고, 상기 점들을 연결하여 결정되는 곡면형상의 입사면 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 자동차 버튼용 렌즈.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 조사면의 표면에는 상하 길이방향을 따라 세레이션(12a)이 더 형성된 것을 특징으로 하는 자동차 버튼용 렌즈.
4. 삭제

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