KR101585101B1 - 차량용 사이드 미러 - Google Patents

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KR101585101B1
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concave lens
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김시호
박현빈
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연세대학교 산학협력단
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/02—Rear-view mirror arrangements
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R1/00—Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles
    • B60R1/02—Rear-view mirror arrangements
    • B60R1/08—Rear-view mirror arrangements involving special optical features, e.g. avoiding blind spots, e.g. convex mirrors; Side-by-side associations of rear-view and other mirrors

Abstract

본 발명은 IT명품인재양성사업의 지원 성과물이다. 본 발명은 기존 사이드 미러의 크기 축소 및 공기 저항 개선을 위해, 오목 렌즈 및 거울을 이용한 차량용 사이드 미러에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및 상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며, 상기 오목 렌즈는, x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치된다.

Description

차량용 사이드 미러{SIDE MIRROR FOR VEHICL}
본 발명은 차량용 사이드 미러에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존 사이드 미러의 크기 축소 및 공기 저항 개선을 위해, 오목 렌즈 및 거울을 이용한 차량용 사이드 미러에 관한 것이다.
일반적으로, 차량의 사이드 미러는 차량의 프론트 도어의 옆에 위치하고 있으며, 운전 중 보기 힘든 차량의 양측 후방시계를 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.
도 1은 종래의 사이드 미러를 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 종래의 차량의 사이드 미러 및 룸 미러 구조에 따른 운전자의 시야각을 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 운전자(D)가 후방의 시계를 확보하여 안전 운행에 기여할 수 있는 장치로 백미러라 불리는 사이드 미러(3, 4)가 차량의 프론트 도어 양쪽에 각각 장착되어 있다. 사이드 미러(3, 4)는 차량(1)의 주행시 차선 변경이나 다른 차량을 추월하고자 할 때, 또는 좌회전이나 우회전시 차량(1)의 주차나 후진시 운전자(D)가 후방의 상황을 시각적으로 확인할 수 있도록 사용된다.
그러나, 차량(1)의 사이드 미러(3, 4)는 시계 범위가 제한되어 있어서 관측 불가능한 사각 지대가 형성됨으로써 접촉 사고의 위험성이 매우 높다. 또한, 차량(1)의 내부에 설치된 룸 미러를 사용하더라도 룸 미러에 의해 볼 수 있는 후방각이 제외되어 있어 여전히 사각 지대가 형성된다. 운전자(D)의 두 눈에 의한 전방 시야, 두 사이드 미러(3, 4) 및 룸미러에 의한 시야만으로는 차량(1) 주변의 모든 시야를 커버할 수 없다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 차량(1)의 양 측면에 사각지대(Blind Spot)가 형성된다. 그리하여, 차량(1)의 양 측면에 형성되는 사각지대(Blind Spot)는 운전자(D)가 보지 못하여 사고가 발생할 가능성이 높다.
또한, 차량(1)의 대부분의 디자인은 공기저항을 줄이는 유선형으로 설계되는데, 차량(1)의 고속 주행 시 사이드 미러(3, 4) 부분의 공기저항이증가한다. 이러한 사이드 미러(3, 4)만 튀어나온 사이드 미러(3, 4)의 구조는 공기 역학에도 적합하지 않은 구조이다. 그리하여, 차량(1)의 양 측면에 튀어나온 사이드 미러(3, 4)로 인해 연비가 저하될 수 있다. 그리고, 차량(1)의 양 측면에 튀어나온 사이드 미러(3, 4)는 차량(1)의 주차 시 부딪힐 염려가 있고, 차량(1)의 외관 디자인에도 제약을 초래한다.
한국공개특허 제2011-0030240호 (2011.03.23 공개) 한국공개특허 제2006-0100524호 (2006.09.21 공개) 일본공개특허 특개2004-224317호 (2004.08.12 공개) 미국등록특허 US 5,559,640호 (1996.09.24 공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 오목 렌즈 및 거울을 이용하여 차량에 일체로 형성됨과 동시에 운전자의 사각 지대를 없앨 수 있는 차량 일체형 사이드 미러를 제공하는 것이다.
또한, 오목 렌즈 및 거울을 이용하여 사이드 미러의 크기를 줄여 공기 저항을 최소화하고, 접촉 사고 등으로 인한 사이드 미러의 파손 등을 미연에 방지할 수 있는 차량 일체형 사이드 미러를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량용 사이드 미러에 있어서, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및 상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며, 상기 오목 렌즈는, x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치된다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량용 사이드 미러에 있어서, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및 상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며, 상기 오목 렌즈는, x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치되며, 상기 오목 렌즈 및 반사 거울은 상기 차량의 측면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량용 사이드 미러에 있어서, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및 상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며, 상기 오목 렌즈는, x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치되며, 상기 오목 렌즈는 상기 차량의 측면에 설치되고, 상기 반사 거울은 상기 차량의 내부에 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 오목 렌즈 및 거울을 이용하여 차량에 사이드 미러를 구현하여 운전자의 사각지대를 없앨 수 있고, 사이드 미러의 크기를 줄여 공기 저항을 최소화하여 연비 절감과 소음 감소를 달성할 수 있다.
또한, 사이드 미러의 크기를 줄임으로써, 사이드 미러의 접촉 사고로 인한 보행자의 부상이나 사이드 미러 자체의 파손 등을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 종래의 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 차량의 사이드 미러 및 룸 미러 구조에 따른 운전자의 시야각을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 4a는 종래의 사이드 미러의 크기의 일례를 도시한 도면이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러가 차량에 장착된 일례를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에서 입사각에 따른 운전자의 가시 영역의 각도를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈를 여러 방향에서 바라본 것을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면 간의 렌즈축이 틀어져 있는 것을 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에서 차체와 오목 렌즈 사이의 각이 각각 0도 및 30도일 경우에 빛의 경로 및 렌즈에서 바람직한 영상 입력 범위를 제외한 부분을 제거하는 것을 도시한 도면이다.
도 9는 도 8a 및 도 8b에 따라 제거된 부분을 표시한 오목 렌즈를 도시한 도면이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈를 x-y 평면을 기준으로 도시한 도면이며, 도 10b는 도 10의 오목 렌즈를 z축 방향으로 연장한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면의 곡률을 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 사이드 미러에 적용되는 거울을 z축 방향으로 연장한 도면이다.
도 13a 내지 도 13d는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면 간의 렌즈축이 15도 틀어져 있는 경우에 빛의 입사각에 따른 빛의 경로를 각각 도시한 도면이다.
도 14는 도 13a 내지 도 13d의 빛의 경로에 따른 거울에 맺히는 상의 위치를 도시한 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러의 사용 상태를 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러(110)는 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈(112), 및 상기 오목 렌즈(112)에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울(114)을 포함한다. 이러한 사이드 미러(110)는 차량의 측면 차체(105)에 설치된다.
이때, 상기 오목 렌즈(112)는 x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치된다. 오목 렌즈(112)에서 입사면 및 출사면의 렌즈축이 틀어져 있음으로써, 오목 렌즈(112) 및 거울(114)을 통해 운전자의 시야로 들어오는 상의 왜곡을 줄일 수 있다.
또한, 오목 렌즈(112)의 입사면 및 출사면 중 적어도 하나의 면이 오목한 형상을 가질 수 있으며, 더 바람직하게는 오목 렌즈(112)의 입사면 및 출사면이 모두 오목한 형상을 가질 수 있다.
여기에서, 오목 렌즈(112)는 오목 비구면 렌즈 또는 오목 프레넬 렌즈를 포함할 수 있고, 반사 거울(114)은 평면 거울 또는 오목 거울을 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 빛이 오목 렌즈(112)를 거쳐 반사 거울(114)에서 반사되어 운전자가 볼 수 있다. 오목 렌즈(112)가 더 넓은 범위의 시야를 확보할 수 있도록 하므로, 차량(100)의 양 측면에 형성되는 운전자의 사각 지대(Blind Spot)를 해소할 수 있다. 즉, 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 이용하여 상기 오목 렌즈(112)로 빛을 모아준 후 상기 반사 거울(114)에 상이 맺히게 하는 것이며, 이를 통해 종래의 일반적인 사이드 미러에 비해 훨씬 넓은 범위의 시야를 확보할 수 있다.
구체적으로, 오목 렌즈(112)로 입사된 빛은 반사 거울(114)에서 반사되어, 운전자(D)의 사야로 입사된다. 오목 렌즈(112)로 입사된 빛이 반사 거울(114)로 굴절되어 상기 반사 거울(114)에 상이 맺힌다. 운전자(D)는 반사 거울(114)을 보아 차량(100) 측면의 물체를 식별하게 된다.
특히, 오목 렌즈(112)에서 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 서로 틀어져 있어, 운전자의 시야로 들어오는 상의 왜곡을 줄일 수 있다. 이때, 오목 렌즈(112)는 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 서로 틀어진 소정 각도가 5 내지 20도 사이일 수 있다. 이에 대해서는 후술하여 상세히 살펴 보도록 한다.
도 4a는 종래의 사이드 미러의 크기의 일례를 도시한 도면이며, 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러가 차량에 장착된 일례를 도시한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 종래의 사이드 미러는 상하 부분의 높이가 약 15cm, 좌우 부분의 너비가 약 24cm 정도의 크기를 가지는 것이 일반적이다. 도 4b를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러(100)가 적용되면, 차량(100)의 외부로 돌출되는 부분이 작아져 공기 저항을 줄일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러(100)에서 상이 맺히는 거울(114)의 너비를 15cm 이상으로 구현하고, 차량용 사이드 미러(100)가 차체(105)로부터 돌출되는 길이를 최대 7cm 이내로 설계할 수 있다.
그러므로, 오목 렌즈(112)와 반사 거울(114)의 배치 구조로 차량용 사이드 미러(100)가 차체(105) 외부로 돌출되는 길이를 최대 7cm 이내로 함으로써, 공기 저항을 개선하게 된다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에서 입사각에 따른 운전자의 가시 영역의 각도를 도시한 도면이다.
도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 입사광이 거울(114) 영역 내에서 반사되어 그 반사광이 서로 교차하지 않고 운전자의 시야 방향으로 들어오는 빛의 경로가 각각 도시되어 있다. 차체(105)의 벽을 기준으로 도 5의 순서대로 각각 0도, 10도, 20도, 30도를 나타낸다. 빛이 눈에 평행하게 들어올수록 상이 왜곡이 감소하여 선명하게 보이게 된다. 거울(114)은 운전자의 시선 방향으로 서로 교차하지 않는 진행광이 유리하다. 그러므로, 완전한 평행광은 아니지만 서로 교차하지 않도록 오목 렌즈(112)와 거울(114)을 배치한다. 검은 점이 눈(eye)의 위치라고 가정하면, 거울(114)의 아래에 위치한 화살표가 가리키는 위치에 상이 비치게 된다.
도 6a 내지 도 6g는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈를 여러 방향에서 바라본 것을 도시한 도면이다. 도 6a에 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러(110)에 적용되는 오목 렌즈(112)의 입체도가 도시되어 있으며, 도 6b에 도 6a에 도시한 오목 렌즈(112)를 x-y 평면으로 자르는 것, 즉 x-y 평면을 기준으로 본 입체도가 도시되어 있다. 오목 렌즈(112)의 양면이 모두 오목한 형상을 가지고 있으며, 양면의 곡률이 다르게 형성될 수 있다.
도 6c에 도 6b에 도시한 오목 렌즈(112)의 x-y 평면의 단면도가 도시되어 있다. 도 6c에서 R1 및 R2는 각각 오목 렌즈(112)의 양면의 곡률 반경이고, θ는 상기 오목 렌즈(112)의 양면, 즉 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축 간의 비틀어진 각도이다. 즉, 오목 렌즈(112)의 일면의 법선 방향이 y축과 직교할 때(x축과 평행), 타면의 법선방향이 x 축에 대해 소정의 각도 θ 를 이루고 있다. 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 θ만큼 비틀어져 있어 오목 렌즈(112) 및 거울(114)을 통해 운전자의 시야로 들어오는 상의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 6d에 도 6a에 도시한 오목 렌즈(112)를 z-x 평면으로 자르는 것, 즉 x-z 평면을 기준으로 본 입체도가 도시되어 있으며, 도 6e에 도 6d에 도시한 오목 렌즈(112)의 z-x 평면의 단면도가 도시되어 있다. 오목 렌즈(112)의 일면, 예를 들어 입사면의 곡률 반경인 R3가 표시되어 있다. 즉, 오목 렌즈(112)의 일면은 x-z 평면에 대해서 R3의 곡률 반경을 갖는다.
도 6f에 도 6a에 도시한 오목 렌즈(112)를 θ만큼 기울여 z-x 평면으로 자르는 것, 즉 x-z 평면에 대해서 각도 θ 만큼 회전한 평면을 기준으로 본 단면도가 도시되어 있으며, 도 6g에 도 6f에 도시한 오목 렌즈(112)의 θ만큼 기울어진 z-x 평면의 단면도, 즉 일면과 타면의 x-z 평면에 대해서 각도 θ 만큼 회전한 평면의 단면도가 도시되어 있다. 오목 렌즈(112)의 타면, 예를 들어 출사면의 곡률 반경인 R4가 표시되어 있다. 즉, 오목 렌즈(112)의 타면은 x-z 평면에 대해서 각도 θ 만큼 회전한 평면에 대해서 R4의 곡률 반경을 갖는다
또한, 오목 렌즈(112)를 비대칭, 비구면으로 형성할 수도 있다. 여기에 더해, 오목 렌즈(112)의 부피를 줄이기 위해, Fresnel(프레넬)의 원리를 이용한 오목 프레넬 렌즈를 사용할 수 있다. 즉, 오목 렌즈(112)와 같은 작용을 하는 대신에, 렌즈의 곡률을 동심원장에 일정의 피치로 분할해 중량과 용량을 더욱 저감시키게 되어 오목 렌즈(112)에 비해 부피를 줄일 수 있어, 차량(100) 밖으로 나오는 사이드 미러(110)의 크기를 줄이고, 상이 맺히는 거울(114)의 크기를 키울 수 있다. 이때, 오목 렌즈(112)의 입사면 및 출사면 모두에 프레넬의 원리를 이용하여 오목 프레넬 렌즈로 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면 간의 렌즈축이 틀어져 있는 것을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 차량(100)의 상부에서 바라 본 모습이며, 렌즈의 일면의 곡률 반경은 R1, 타면의 곡률 반경은 R2이고, 두 면의 렌즈축은 θ만큼 비틀어져 설계된다. 여기에서, R1의 곡률 반경을 가진 면을 입사면이라 하면, R2의 곡률 반경을 가진 면이 출사면이 되며, 반대로 설계할 수도 있음은 물론이다. 도 7에서, 두 원의 일부가 오목 렌즈(112)의 면이 된다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에서 차체와 오목 렌즈 사이의 각이 각각 0도 및 30도일 경우에 빛의 경로및 렌즈에서 바람직한 영상 입력 범위를 제외한 부분을 제거하는 것을 도시한 도면이다. 또한, 도 9는 도 8a 및 도 8b에 따라 제거된 부분을 표시한 오목 렌즈를 도시한 도면이다.
도 8a 및 도 8b를 참조하면, 차체(105)를 기준으로 차량의 운전자는 예를 들어, 후방 0~30도를 시야각으로 인식할 수 있도록 설계할 수 있다. 종래의 사이드 미러의 경우, 일반적으로 후방 0~15 정도를 시야각으로 인식하고 있다. 만일, x-y 평면을 기준으로 차량 운전자가 0~30도를 시야각으로 인식하도록 설계하면, 상기 0~30도를 벗어난 범위의 시야각은 필요 없으므로, 오목 렌즈(112)의 양단을 잘라낼 수도 있다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, a, b로 표시한 부분을 컷팅하여 오목 렌즈(112)의 크기를 최소화하여 차량용 사이드 미러(110)의 돌출 부분을 최소화할 수 있다.
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈를 x-y 평면을 기준으로 도시한 도면이며, 도 10b는 도 10의 오목 렌즈를 z축 방향으로 연장한 도면이다. 또한, 도 11a 및 도 11b는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면의 곡률을 도시한 도면이다.
도 10a의 오목 렌즈(112)를 도 10b에 도시한 바와 같이, z축 방향으로 오목 렌즈(112)를 연장하면, 연장되는 그 크기에 따라 z축으로의 시야각을 결정한다. 이때, 오목 렌즈(112)는 z축 방향으로 곡률을 가질 수 있으며, 이에 따라 z축으로의 시야를 넓게 할 수 있다. 이는 z축 방향으로 곡률을 줌에 따라, 상이 위아래로 축소가 일어나므로, z축 방향으로 시야가 넓어지게 된다.
또한, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 오목 렌즈(112)의 양면(112a, 112b)은 z축 방향으로 연장 시, 곡률이 다를 수 있다. 예를 들어, 오목 렌즈(112)의 일면을 입사면(112a), 타면을 출사면(112b)이라 하면, 입사면(112a)의 곡률 반경을 R3, 출사면(112b)의 곡률 반경을 R4로 할 수 있다. 즉, 입사면(112a)의 z축 방향의 곡률 및 출사면(112b)의 z축 방향의 곡률이 서로 상이하도록 설계할 수 있다.
이때, 오목 렌즈(112)가 x-y 평면 상에서의 곡률이 z축 방향의 곡률과 서로 상이하게 설계될 수도 있음은 물론이다. 예를 들어, x-y 평면 상에서의 입사면(112a)의 곡률 반경이 R1, 출사면(112b)의 곡률 반경이 R2로 설계되고, z축 방향의 입사면(112a)의 곡률 반경이 R3, 출사면(112b)의 곡률 반경이 R4로 설계될 수 있다. 즉, 오목 렌즈(112)가 구형 렌즈가 아닌 비구형 렌즈로 설계될 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러에 적용되는 거울을 z축 방향으로 연장한 도면이다.
도 12를 참조하면, 반사 거울(114)은 x-y 평면 상에서 오목할 수 있다. 예를 들어, 반사 거울(114)은 R5의 곡률 반경을 가지며 오목하게 형성될 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이, 반사 거울(114)이 평면 거울일 수도 있으나, 오목하게 형성되어 더욱 넓은 범위까지 상이 맺히도록 할 수 있다.
예를 들어, 반사 거울(114)은 반사면(114a)을 기준으로 x-y 평면 상에서 오목하고, z축 방향으로 평면일 수 있다.
도 13a 내지 도 13d는 오목 렌즈의 입사면 및 출사면 간의 렌즈축이 15도 틀어져 있는 경우에 빛의 입사각에 따른 빛의 경로를 각각 도시한 도면이다. 또한, 도 14는 도 13a 내지 도 13d의 빛의 경로에 따른 거울에 맺히는 상의 위치를 도시한 도면이다.
여기에서, 오목 렌즈(112)의 입사면(112a)의 곡률 반경이 35cm, 출사면(112b)의 곡률 반경이 40cm이고, 상기 입사면(112a) 및 출사면(112b) 간에 렌즈축의 비틀어진 각도인 θ가 15도이며, 상이 맺히는 반사 거울(114)의 크기가 대략 30cm 정도인 경우에 빛의 경로를 도시한 것이다. 또한, 반사 거울(114)이 x-y 평면 상에서 오목하고, 상기 오목한 면의 곡률 반경이 110cm인 경우이다. 이때, 반사 거울(114)의 곡률과 면적을 구할 때 0~30도 범위의 반사광이 반사 거울(114)에 맺히는 지점을 기준으로 설계할 수 있다.
이러한 조건 하에서, 오목 렌즈(112)로 입사되는 빛의 입사각이 0도(도 15a), 10도(도 15b), 20도(도 15c), 30도(도 15d)인 경우, 반사 거울(114)에 맺히는 상의 위치는 각각 22cm, 17cm, 11cm, 5cm 지점이 된다. 그러므로, 거울(114)에 맺히는 상의 간격이 입사각에 따라 균등함을 알 수 있으며, 이로써 렌즈축을 비트는 것이 유리함을 알 수 있다.
이에 반해, 입사면(112a) 및 출사면(112b) 간에 렌즈축의 비틀어진 각도인 θ가 0도인 경우, 즉 렌즈축을 틀지 않은 경우, 빛의 입사각이 0도, 10도, 20도, 30도로 됨에 따라, 반사 거울(114)의 반사면(114a)에 맺히는 상의 위치는 각각 28cm, 26cm, 23cm, 13cm 지점이 된다. 그러므로, 렌즈축을 틀지 않은 경우에는 입사각이 0~20도에서 상이 맺히는 부분이 거울(114)의 한쪽에 몰려 있어 왜곡이 발생함을 확인하였다.
또한, 입사면(112a) 및 출사면(112b) 간에 렌즈축의 비틀어진 각도인 θ가 5도인 경우, 빛의 입사각이 0도, 10도, 20도, 30도로 됨에 따라, 반사 거울(114)의 반사면(114a)에 맺히는 상의 위치는 각각 26.5cm, 22.5cm, 16cm, 8cm 지점이 되었다. 그리고, 입사면(112a) 및 출사면(112b) 간에 렌즈축의 비틀어진 각도인 θ가 20도인 경우, 빛의 입사각이 0도, 10도, 20도, 30도로 됨에 따라, 반사 거울(114)에 맺히는 상의 위치는 각각 19cm, 15cm, 8cm, 2cm 지점이 되었다.
그러므로, 오목 렌즈(112)는 x-y 평면 상에서 빛의 입사면(112a)의 렌즈축과 출사면(112b)의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치됨으로써, 상의 왜곡을 방지할 수 있다. 바람직하게, 빛의 입사면(112a)의 렌즈축과 출사면(112b)의 렌즈축이 5 내지 20도 사이의 범위에서 틀어져 배치될 수 있고, 더 바람직하게는 빛의 입사면(112a)의 렌즈축과 출사면(112b)의 렌즈축이 15도 정도 틀어져 배치될 수 있다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러의 사용 상태를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 사이드 미러(110)는 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 회전시키는 구동 모터(116)를 더 포함할 수 있다. 구동 모터(116)의 회전에 의해 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 이동시켜 차량용 사이드 미러(110)를 접을 수 있다.
예를 들어, 도 15a의 A 각도에서 구동 모터(116)를 회전시켜 도 15b의 B 각도로 차량용 사이드 미러(110)를 접을 수 있어 차량(100)의 공기 저항을 더 줄일 수 있다. 그리고, 차량(100)이 주차 등의 이유로 운행되지 않는 경우, 구동 모터(116)를 더 회전시켜 도 15c에 도시한 바와 같이 차량용 사이드 미러(110)를 안 보이게 할 수 있다. 그러므로, 차량(100)을 사용하지 않을 시에는 사이드 미러(110)를 집어 넣어 보이지 않게 할 수 있고, 이러한 사이드 미러(110)의 동작은 현재 시판되고 있는 전기차 등의 차량에도 적용될 수 있을 것이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈(112), 및 상기 오목 렌즈(112)에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울(114)을 포함하며, 상기 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)은 상기 차량의 측면에 설치된다. 예를 들어, 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 하우징(111)에 장착하여 상기 하우징(111)을 차량의 측면에 부착하여 사이드 미러를 설치할 수 있다. 특히, 하우징(111)을 차량의 차량의 앞문 프레임 또는 앞문 유리에 장착하여, 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 차량의 앞문 프레임 또는 앞문 유리에 설치함으로써, 공기 저항을 획기적으로 줄여 연비 절감 및 소음 감소를 이룰 수 있다. 즉, 오목 렌즈(112) 및 반사 거울(114)을 이용하여 차량에 일체로 형성하여 사이드 미러의 크기를 줄여 차량의 외부로 돌출되는 부분을 최소화하여 공기 저항을 저감시키고, 사이드 미러로 인한 외관 디자인의 제약을 받지 않고 자유로운 차량의 외관 디자인이 가능하다. 이때, 상기 오목 렌즈(112)는 x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치된다. 오목 렌즈(112)에서 입사면 및 출사면의 렌즈축이 틀어져 있음으로써, 오목 렌즈(112) 및 거울(114)을 통해 운전자의 시야로 들어오는 상의 왜곡을 줄일 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 차량용 사이드 미러는, 차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈(112), 및 상기 오목 렌즈(112)에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울(114)을 포함하며, 상기 오목 렌즈(112)는 상기 차량의 측면에 설치되고, 상기 반사 거울(114)은 상기 차량의 내부에 설치된다. 즉, 도 8에 도시한 사이드 미러와 달리 반사 거울(114)이 차량의 내부에 설치된다. 이때, 오목 렌즈(112)는 차량의 앞문 프레임 또는 앞문 유리에 설치될 수 있음은 전술한 바와 같다. 즉, 차량의 측면에 일체로 오목 렌즈(112)를 배치시키기 위해, 오목 렌즈(112)는 차량의 앞문 프레임 또는 앞문 유리에 일체로 형성되어 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 오목 렌즈(112)는 x-y 평면 상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치될 수 있으며, 오목 렌즈(112)에서 입사면 및 출사면의 렌즈축이 틀어져 있음으로써, 오목 렌즈(112) 및 거울(114)을 통해 운전자의 시야로 들어오는 상의 왜곡을 줄일 수 있다.
반사 거울(114)은 차량의 내부에 설치되어, 차량의 측면에 일체로 형성된 오목 렌즈(112)로 입사된 빛은 차량의 내부에 설치된 반사 거울(114)로 굴절되어 상기 반사 거울(114)에 상이 맺히고, 맺힌 상은 반사되어 운전자(D)에게 보이게 된다. 또한, 운전자(D)가 고개를 돌리지 않고, 전방 시야를 주시할 경우에도 차량 측면을 볼 수 있도록 반사 거울(114)이 차량의 센터페시아와 같은 운전자(D)의 전방에 설치될 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예에 따른 차량용 사이드 미러를 통해, 차체(105)의 외부에는 오목 렌즈(112), 반사 거울(114)의 일부만 튀어나와 있게 되어, 사이드 미러의 크기 축소가 가능하여 차량의 공기 저항을 개선할 수 있고, 오목 렌즈(112)의 광학적 성질을 이용하여 운전자(D)의 측면 사각지대를 없앨 수 있게 된다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
105: 차체
110: 사이드 미러
112: 오목 렌즈
114: 거울

Claims (18)

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  4. 차량용 사이드 미러에 있어서,
    차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및
    상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며,
    상기 오목 렌즈는, x-y 평면상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치되고, z축 방향으로 곡률을 가지며, 상기 입사면의 z축 방향의 곡률 및 상기 출사면의 Z 축 방향의 곡률이 서로 상이한, 차량용 사이드 미러.
  5. 차량용 사이드 미러에 있어서,
    차량의 측후방에서 입사되는 빛을 굴절시키는 오목 렌즈; 및
    상기 오목 렌즈에 의해 굴절된 빛을 운전자의 시야로 반사시키는 반사 거울을 포함하며,
    상기 오목 렌즈는, x-y 평면상에서 빛의 입사면의 렌즈축과 출사면의 렌즈축이 소정 각도 틀어져 배치되고, z축 방향으로 곡률을 가지며, 상기 x-y 평면 상에서의 곡률이 상기 z축 방향의 곡률과 서로 상이한, 차량용 사이드 미러.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는, 오목 비구면 렌즈를 포함하는, 차량용 사이드 미러.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 오목 렌즈는, 오목 프레넬 렌즈를 포함하는, 차량용 사이드 미러.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 반사 거울은, x-y 평면 상에서 오목하고, z축 방향으로 평평한, 차량용 사이드 미러.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 반사 거울은, 평면 거울 또는 오목 거울 중 하나를 포함하는, 차량용 사이드 미러.
  10. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 오목 렌즈 및 반사 거울을 회전시키는 구동 모터를 더 포함하는, 차량용 사이드 미러.
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