KR101682771B1 - 상하향등 일체형 광원 전조등 - Google Patents

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Abstract

직선 편광의 특성을 가지는 제1 빔을 조사하는 광원부; 상기 제1 빔이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하는 제1 광학부; 상기 광원부로부터 직접 입사된 제1 빔을 투과시켜 제1 경로로 출력하고, 상기 제1 광학부를 거쳐 입사된 상기 제2 빔을 분리하여 제1 성분은 투과시켜서 제1 경로로 출력하고, 제2 성분은 반사시켜 제2 경로로 출력하는 제2 광학부; 상기 제1 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제1 광출력부; 상기 제2 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제2 광출력부; 및 하향 모드 또는 상향 모드에 따라 상기 광원부에 의해 조사되는 광량을 조절하고, 상기 제1 광학부가 상기 광원부와 상기 제2 광학부의 광경로상에 선택적으로 배치되게 하여, 상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부의 빔 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 상하향등 일체형 광원 전조등이 제공된다.

Description

상하향등 일체형 광원 전조등{HEADLIGHTS HAVING ONE LIGHT SOURCE MODULE FOR A HIGH BEAM AND A LOW BEAM}
본 발명은 상하향등 일체형 광원 전조등에 관한 것으로, 상세하게는 하나의 광원부에서 조사된 직선 편광의 특성을 가지는 빔을 원편광 또는 타원편광의 빔으로 변화시켜서 하향 모드 또는 상향 모드에 따라 1개 또는 2개의 경로로 출력하여 상향등 또는 하향등을 선택적으로 동작시키는 상하향등 일체형 광원 전조등에 관한 것이다.
전조등으로 불리는 자동차의 헤드라이트는 야간 운행시 전방의 진로를 비추는 주요한 기능을 하는 조명등으로서, 국가별로 법령으로 정해진 성능기준에 차이가 있으나 야간에 최고 전방 100미터 거리에 있는 교통상의 장애물을 확인할 수 있는 정도의 밝기를 필요로 하게 된다.
일반적으로 차량의 야간 주행시, 운전자의 전방 시계를 확보하기 위하여 점등되는 헤드라이트는 상향등(상향모드)과 하향등(하향모드)으로 작동되는데, 고속주행시에는 상향등을 선택하여 헤드라이트로부터 조사되는 빔이 상향하도록 함으로써 운전자가 먼곳까지 인지할 수 있도록 하며, 저속주행시에는 하향등을 선택하여 헤드라이트로부터 조사되는 빔이 하향하도록 함으로써 마주 오는 차량이나 전방차량 운전자의 시야를 방해하지 않도록 하고 있다.
이를 위해 현재 대부분 차량의 좌우 전조등은 하향등(근등)과 상향등(원등)의 2등식 전조등으로 일반적으로 하나의 전구 내에 하향등용 필라멘트와 상향등용 필라멘트 2개가 들어가 있는 더블전구를 사용하고, 중형급 이상의 차량의 전조등에서는 하향등과 상향등용 전구가 별도로 장착된 4등식 전조등을 사용하기도 한다.
하향등과 상향등용 전구에서 방출된 빔은 반사경에 의해 반사되어 전방으로 빔을 방출하며 렌즈에 의해 적절히 배광 되어 전방을 비추게 된다.
그러나 하나의 전구 내에 두 개의 필라멘트가 구비된 2등식 전조등의 경우 하향등 및 상향등 전환에 따라 전류가 반복해서 전환되므로 점등지연 시간이 발생할 뿐만 아니라 필라멘트의 수명이 단축되며, 하향등 또는 상향등에 해당하는 필라멘트 중 하나의 필라멘트가 끊어질 경우 해당 램프가 점등되지 않게 되는 문제점이 있었다.
이를 위해 하향등과 상향등용 전구가 별도로 장착된 4등식 전조등을 사용할 수 있으나 설치공간에 따라 소형 차량에는 적용이 어려울 뿐만 아니라 상향등/하향등 전환시 점등지연 시간이 발생하는 문제는 여전히 남게 된다.
또한, 최근 전조등의 광원으로 연구되고 있는 레이저 다이오드는 광원이 작은 발광면적을 갖고 있어 높은 휘도의 빔을 더 멀리 보낼 수 있는 장점이 있음에도, 낮은 Tj(Junction Temperature)(약100℃) 온도를 갖고 있어 높은 온도의 신뢰성을 요구하는 자동차 부품으로는 여러 가지 제약이 있다.
따라서, 상향등과 하향등 각각의 필요한 광량을 낼 수 있도록 각각의 레이저 다이오드 모듈을 필요 광량 숫자만큼 구성해야 한다. 또한, 비용 절감을 위해서는 필요 모듈 수량을 최소화 해야 함으로 레이저 다이오드에 인가되는 전력을 최대로 사용하게 됨으로써 레이저 다이오드의 Tj가 올라가게 되어 수명이 짧아지게 된다. 헤드라이트 내부는 보통 100℃내외의 높은 온도를 갖는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 하나의 광원부에서 조사된 직선 편광의 특성을 가지는 빔을 원편광 또는 타원편광의 빔으로 변화시켜서 하향 모드 또는 상향 모드에 따라 1개 또는 2개의 경로로 출력하여 상향등 또는 하향등을 선택적으로 동작시키는 상하향등 일체형 광원 전조등을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 제안되는 실시 예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 직선 편광의 특성을 가지는 제1 빔을 조사하는 광원부; 상기 제1 빔이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하는 제1 광학부; 상기 광원부로부터 직접 입사된 제1 빔을 투과시켜 제1 경로로 출력하고, 상기 제1 광학부를 거쳐 입사된 상기 제2 빔을 분리하여 제1 성분은 투과시켜서 제1 경로로 출력하고, 제2 성분은 반사시켜 제2 경로로 출력하는 제2 광학부; 상기 제1 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제1 광출력부; 상기 제2 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제2 광출력부; 및 하향 모드 또는 상향 모드에 따라 상기 광원부에 의해 조사되는 광량을 조절하고, 상기 제1 광학부가 상기 광원부와 상기 제2 광학부의 광경로상에 선택적으로 배치되게 하여, 상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부의 빔 출력을 제어하는 제어부를 포함하는 상하향등 일체형 광원 전조등이 제공된다.
상기 제2 빔의 제1 성분은 P 편향된 빔이고, 상기 제2 빔의 제2 성분은 S 편향된 빔일 수 있다.
상기 광원부는 하나 이상의 레이저 다이오드, HID(High Intensity Discharge) 램프, 또는 LED를 포함할 수 있다.
상기 제1 광학부는 상기 레이저 다이오드로부터 발진된 직선 편광 청색광의 제1빔을 통과시켜 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제어부는 상기 상향 모드에서는 상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부를 통해 빔이 출력되고, 상기 하향 모드에서는 상기 제1 광출력부만을 통해 통해 빔이 출력되도록 제어할 수 있다.
상기 제2 광학부는 상기 제2 빔의 제2 성분을 입사 방향의 직각 방향으로 반사시켜 제2 경로로 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 제1 광학부는 4분의 1파장판(quarter-wave plate)일 수 있다.
상기 4분의 1파장판은 코팅재를 조절하거나, 배치각도의 조절에 의해 편광의 입사각도를 조절하여 상기 원편광 또는 상기 타원편광을 만들 수 있다.
상기 제2 광학부는 편광 다이크로 필터(polarization dichroic filter, PDF), 또는 편광 빔 분배기(polarization beam splitter, PBS)일 수 있다.
상기 상하향등 일체형 광원 전조등은 상기 제1 광학부가 상기 광원부와 상기 제2 광학부의 광경로상에 선택적으로 배치되도록 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 광학부의 배치를 변경시키는 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부는 상기 레이저 다이오드로부터 출력된 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 형광재를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 단일 광원부를 구비하여 상향등과 하향등을 구동시킬 수 있다. 이에 따라, 상향등 또는 하등을 위한 각각의 광원을 가지고 있을 때에 비하여 기구물, 광학부품, 냉각부품의 사용갯수를 효과적으로 줄일 수 있다.
아울러, 상향 모드를 구동시키기 위해 구비된 단일 광원부에 인가되는 전류를 상대적으로 줄여서 사용 빈도수가 높은 하향 모드를 구현할 수 있음에 따라 광원부를 구성하는 레이저 다이오드의 Tj(Junction Temperature)를 낮춰서 장기 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등에서 하향 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등에서 상향 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등의 하향 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등에서 상향 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나, 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
즉, 이하의 설명에 있어서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등(100)은 광원부(110), 제1 광학부(120), 제2 광학부(130), 제1 광출력부(140), 제2 광출력부(150), 제어부(160), 및 위치 조절부(170)를 포함하여 구성될 수 있다.
광원부(110)는 빔을 생성하여 출력한다. 광원부(110)는 단일 광원 모듈로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 광원부(110)는 하나 또는 그 이상의 레이저 다이오드를 포함할 수 있다. 광원부(110)는 하나 또는 그 이상의 HID(High Intensity Discharge) 램프를 포함할 수 있다. 광원부(110)는 하나 또는 그 이상의 LED(Light Emitting Didode)를 포함할 수 있다.
광원부(110)에서 조사되는 빔은 각 국가별 자동차 안전 기준 규칙에 규정된 기준에 적합하도록 설정될 수 있다.
예를 들어, 대한민국에서는 '자동차 안전기준에 관한 규칙'에서 등당 광도, 등광색, 발광면, 전구형식 및 광속에 따른 광도 기준 등 전조등의 주행빔에 대한 기준을 규정하고 있다.
광원부(110)로부터 조사되는 빔은 직선 편광의 특성을 가질 수 있다. 설명의 편의상, 광원부(110)로부터 조사되는 빔을 제1 빔이라고 하기로 한다.
제1 광학부(120)는 광원부(110)로부터 빔(제1 빔)이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 빔으로 출력한다. 설명의 편의상, 제1 광학부(120)로부터 출력되는 빔을 제2 빔이라고 하기로 한다.
제1 광학부(120)는 레이저 다이오드를 포함하는 광원부(110)부터 발진된 편광 청색광의 제1빔을 통과시켜 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하도록 구성될 수 있다.
제1 광학부(120)는 4분의 1파장판(quarter-wave plate, QWP)을 포함하여 구성될 수 있다. 4분의 1파장판의 제1 광학부(120)는 4분의 1파장판에 코팅된 코팅재를 조절하거나, 배치각도의 조절에 의해 편광의 입사각도를 조절하여 원편광 또는 타원편광을 만들 수 있다.
따라서, 상향 모드에서 제1 광학부(120)에 의해 제1 광출력부(140)와 제2 광출력부(150)를 통해 출력되는 광량이 서로 같도록 설계될 수 도 있고, 제1 광출력부(140)와 제2 광출력부(150)의 각각의 필요한 광량 비율이 제1 광학부(120)의 배치각도나 코팅재를 조절함에 의해 만들어지는 타원 편광을 조절함으로써 얼마든지 변경이 가능하다. 여기에서, 제1 광출력부(140)와 제2 광출력부(150)의 광량 비율은 예를 들어, 50:50, 40:60, 30:70, 20:80이 될 수 있다.
제1 광학부(120)에서 출력되는 제2 빔의 제1 성분은 P 편향된 빔이다. 한편, 제1 광학부(120)에서 출력되는 제2 빔의 제2 성분은 S편향된 빔이다.
제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)와 제1 광출력부(140)의 사이에 설치된다. 제2 광학부(130)는 광원부(110)로부터 직접 입사된 제1 빔을 투과시켜 제1 광출력부(140)로 향하는 제1 경로로 출력한다.
제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)로부터 제2 빔이 입력되면 제2 빔을 제1 성분과 제2 성분으로 분리한 후, 제1 성분을 입사 진행방향으로 투과시켜서 제1 광출력부(140)로 향하는 제1 경로로 출력한다.
제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)로부터 제2 빔이 입력되면 제2 빔을 제1 성분과 제2 성분으로 분리한 후, 제2 성분을 입사면에서 반사시켜 제2 광출력부(150)로 향하는 제2 경로로 출력한다.
이때, 제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)로부터 출력되는 제2 빔의 제2 성분을 입사 방향의 직각 방향으로 반사시켜 제2 광출력부(150)쪽의 제2 경로로 출력하도록 구성될 수 있다.
이를 위해, 제2 광학부(130)는 편광 다이크로 필터(polarization dichroic filter, PDF), 또는 편광 빔 분배기(polarization beam splitter, PBS)를 포함할 수 있다. 편광 빔 분배기를 포함하는 제2 광학부(130)는 직선 편광의 제1 빔이 입사되면 그대로 통과시켜서 제1 광출력부(140)로 출력한다. 이때, 제2 광학부(130)는 편광 빔 분배기의 표면이 제2 빔의 입사방향에 대하여 45도 각도를 이루도록 배치될 수 있다.
제1 광출력부(140)는 광원부(110)로부터 제1 광학부(120), 제2 광학부(130)를 차례대로 거쳐 입사된 빔을 외부로 출력한다. 제1 광출력부(140)는 하향 모드 및 상향 모드에서 모두 빔을 출력하도록 구성된다. 제1 광출력부(140)는 도시되지 않았지만 제2 광학부(130)로부터 제1 경로를 통해 출력되는 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 포함할 수 있다.
제2 광출력부(150)는 제2 광학부(130)로부터 제2 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력한다. 제2 광출력부(150)는 도시되지 않았지만 제2 광학부(130)로부터 제2 경로를 통해 출력되는 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 포함할 수 있다.
하향 모드는 하향등 동작을 위한 전조등의 동작 모드이다. 상향 모드는 상향등 동작을 위한 전조등의 동작 모드이다. 하향 모드에서는 제1 광출력부(140)를 통해 빔이 외부로 출력되며, 제2 광출력부(150)를 통해서는 빔이 출력되지 않는다. 상향 모드에서는 각각 제1 광출력부(140)와 제2 광출력부(150)를 통해 빔이 외부로 출력된다. 도면에서 11은 하향 모드에서 빔의 출력을 나타내며, 12는 상향 모드에서 빔의 출력을 나타낸다.
제1 광출력부(140) 및 제2 광출력부(150)는 레이저 다이오드를 포함하는 광원부(110)로부터 출력된 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 형광재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 형광재는 레이저 다이오드를 포함하는 광원부(110)로부터 출력된 청색광을 백색광으로 변환하기 위한 황색 형광재를 포함할 수 있다.
제어부(160)는 하향 모드 또는 상향 모드에 따라 광원부(110)에 의해 조사되는 광량을 조절한다. 제어부(160)는 광원부(110)에 의해 조사되는 광량을 조절하기 위해 광원부(110)에 인가되는 전류의 크기를 조절한다.
제어부(160)는 전조등의 동작 모드에 대한 사용자의 입력에 따라 하향 모드 또는 상향 모드를 설정받을 수 있다. 하향 모드로 설정된 경우, 제어부(160)는 광원부(110)에 하향 모드에 설정된 크기의 제1 전류를 인가한다. 상향 모드로 설정된 경우, 제어부(160)는 광원부(110)에 상향 모드에 설정된 크기의 제2 전류를 인가한다. 이때, 제1 전류의 크기와 제2 전류의 크기 조절은 광원부(110)에서 제공되는 광량에 따라 적절하게 설정될 수 있다. 제1 전류의 크기는 제2 전류의 크기에 비하여 작다. 따라서, 전조등의 동작 시간에 있어 상향 모드보다 하향 모드의 동작 시간이 대부분임에 따라 광원부(110)의 수명을 개선할 수 있게 된다.
아울러, 제어부(160)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에 사이에 선택적으로 배치되게 하기 위한 제어를 수행한다.
위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에 선택적으로 배치되도록 제어부(160)의 제어에 따라 제1 광학부(120)의 배치를 변경시킬 수 있다.
예를 들어, 위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)를 임의의 힌지축을 중심으로 회동시킬 수 있다. 따라서, 위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130) 사이의 광경로 상에 위치하도록 회동시켜서 제1 광학부(120)를 제1 위치에 배치할 수 있다. 한편, 위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130) 사이의 광경로에서 벗어나도록 회동시켜서 제1 광학부(120)를 제2 위치에 배치할 수 있다.
다른 변형예로서, 위치 조절부(170)는 이동용 가이드(미도시됨)를 통해 제1 광학부(120)의 위치를 이동시킬 수 있다. 따라서, 위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130) 사이의 광경로 상에 위치하도록 이동용 가이드를 통해 이동시켜서 제1 광학부(120)를 제1 위치에 배치할 수 있다. 한편, 위치 조절부(170)는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130) 사이의 광경로에서 벗어나도록 이동용 가이드를 통해 이동시켜서 제1 광학부(120)를 제2 위치에 배치할 수 있다. 이때 이동 방향은 상하좌우, 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등의 하향 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등(100)은 동작모드가 하향 모드 또는 상향 모드중에서 하향 모드로 설정된 경우, 광원부(110)에서 조사된 빔을 제2 광학부(130), 및 제1 광출력부(140)를 경유하여 외부로 출력하도록 동작한다. 하향 모드의 설정은 제어부(160)에 의해 설정된다. 도면에서는 동작 모드에 따른 광경로를 중점적으로 설명하기 위하여 제어부(160)와 위치 조절부(170)가 되시되어 있지 않다.
하향 모드에서는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에서 벗어난 위치에 배치된다. 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에서 벗어난 위치에 배치되는 것은 위치 조절부(170)의 동작에 의해 이루어진다. 위치 조절부(170)는 제어부(160)의 제어에 따라 동작하여 제1 광학부(120)의 배열 위치를 조절하여 하향 모드에 설정된 제1 광학부(120)의 위치로 이동시킨다.
동작 모드가 하향 모드로 설정된 경우, 제어부(160)는 광원부(110)에 미리 설정된 크기의 제1 전류가 인가되도록 전원 공급부(미도시됨)에 공급 전류를 설정한다.
광원부(110)는 제어부(160)에 의해 설정된 제1 전류를 전원 공급부(미도시됨)로부터 인가받아 제1 전류에 상응하는 광량의 빔(제1 빔)을 생성하여 출력한다. 광원부(110)로부터 조사되는 빔은 직선 편광의 특성을 가진다. 광원부(110)는 레이저 다이오드로 구현될 경우 발진된 편광 청색광의 제1빔을 출력한다.
제2 광학부(130)는 편광 빔 분배기를 포함하여 구성되기 때문에, 광원부(110)로부터 입사된 직선 편광의 제1 빔을 투과시켜 제1 광출력부(140)로 향하는 제1 경로로 출력한다.
제1 광출력부(140)는 제2 광학부(130)로부터 제공받은 빔을 외부로 출력한다. 이때, 제1 광출력부(140)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 이용하여 빔을 외부로 출력할 수 있다.
이때, 광원부(110)로부터 제2 광학부(130)에 입사된 빔은 모두 제1 광출력부(140)로 출력됨에 따라, 제2 광출력부(150)에는 빔이 출력되지 않는다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등에서 상향 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등(100)은 동작모드가 상향 모드로 설정된 경우, 광원부(110)에서 조사된 빔을 제1 광학부(120), 제2 광학부(130), 제1 광출력부(140), 제2 광출력부(150)를 경유하여 외부로 출력하도록 동작한다. 상향 모드의 설정은 제어부(160)에 의해 설정된다. 도면에서는 동작 모드에 따른 광경로를 중점적으로 설명하기 위하여 제어부(160)와 위치 조절부(170)가 되시되어 있지 않다.
상향 모드에서는 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에서 위치하도록 배치된다. 제1 광학부(120)가 광원부(110)와 제2 광학부(130)의 광경로상에서 위치하도록 배치되는 것은 위치 조절부(170)의 동작에 의해 이루어진다. 위치 조절부(170)는 제어부(160)의 제어에 따라 동작하여 제1 광학부(120)의 배열 위치를 조절하여 상향 모드에 설정된 제1 광학부(120)의 위치로 이동시킨다.
동작 모드가 상향 모드로 설정된 경우, 제어부(160)는 광원부(110)에 미리 설정된 크기의 제2 전류가 인가되도록 전원 공급부(미도시됨)에 공급 전류를 설정한다.
광원부(110)는 제어부(160)에 의해 설정된 제2 전류를 전원 공급부(미도시됨)로부터 인가받아 제2 전류에 상응하는 광량의 빔(제1 빔)을 생성하여 출력한다. 광원부(110)로부터 조사되는 빔은 직선 편광의 특성을 가진다. 광원부(110)는 레이저 다이오드로 구현될 경우 발진된 편광 청색광의 제1빔을 출력한다.
제1 광학부(120)는 광원부(110)로부터 직선 편광의 빔(제1 빔)이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 빔(제2 빔)으로 출력한다.
제1 광학부(120)는 레이저 다이오드로 구현된 광원부(110)부터 발진된 편광 청색광의 제1빔을 통과시켜 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력한다. 예를 들어, 제1 광학부(120)는 4분의 1파장판으로 구성될 수 있다.
따라서, 제1 광학부(120)에서 출력되는 제2 빔의 제1 성분은 P 편향된 빔이다. 한편, 제1 광학부(120)에서 출력되는 제2 빔의 제2 성분은 S편향된 빔이다.
제2 광학부(130)는 편광 빔 분배기로 구성되어, 제1 광학부(120)로부터 출력된 제2 빔을 전달받는다.
제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)를 거쳐 입사된 제2 빔을 분리하여 제1 성분은 투과시켜서 제1 광출력부(140)로 향하는 제1 경로로 출력한다. 한편, 제2 광학부(130)는 제1 광학부(120)를 거쳐 입사된 제2 빔을 분리하여 제2 성분은 입사 방향의 직각 방향으로 반사시켜 제2 광출력부(150)로 향하는 제2 경로로 출력한다.
제1 광출력부(140)는 제2 광학부(130)로부터 제공받은 제2 빔의 제1 성분에 해당하는 P편향된 빔을 외부로 출력한다. 이때, 제1 광출력부(140)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 이용하여 빔을 외부로 출력할 수 있다.
제2 광출력부(150)는 제2 광학부(130)로부터 제2 경로를 통해 제공받은 S편향된 빔을 외부로 출력한다. 제2 광출력부(150)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등의 하향 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등(200)은 광원부(210), 제1 광학부(220), 제2 광학부(230), 제1 광출력부(240), 제2 광출력부(250)가 하우징(280)에 설치되어 있다. 도면에서는 동작 모드에 따른 동작을 중점적으로 설명하기 위하여 도 1에 도시되었던 제어부와 위치 조절부가 되시되어 있지 않다.
제1 광학부(220)는 이동용 가이드(220a)를 통해 제1 광학부(220)가 광원부(210)와 제2 광학부(230) 사이의 광경로 상에 위치될 수 있다. 이동용 가이드(220a)의 형상 및 위치는 얼마든지 변형이 가능하며, 제1 광학부(220)의 이동 방향은 상하좌우, 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
제2 광학부(230)는 가이드 홈(230a)에 끼워져 제1 광출력부(240)와 제2 광출력부(250)의 앞에 위치하여 하우징(280)에 설치된다.
이때, 제2 광학부(230)는 광원부(210)로부터 입사된 빔의 진행 방향에 대하여 45도의 각도를 가지도록 가이드 홈(230a)에 끼워져 설치되어 있다.
여기에서는 제1 광학부(220)가 광원부(210)와 제2 광학부(230) 사이의 광경로에서 벗어나도록 이동용 가이드(220a)를 통해 하우징(280)의 외부에 위치되어 있다. 도면에는 허공에 떠있는 것으로 도시되어 있으나, 이것은 이해를 돕기 위한 것으로 실제로 제1 광학부(220)를 지지하기 위한 별도의 지지부가 설치될 수 있다.
동작모드가 하향 모드로 설정된 경우, 광원부(210)에서 조사된 빔을 제2 광학부(230), 및 제1 광출력부(240)를 경유하여 외부로 출력하도록 동작한다.
도시된 바와 같이 하향 모드에서는 제1 광학부(220)가 광원부(210)와 제2 광학부(230)의 광경로상에서 벗어난 위치에 배치된다.
광원부(210)는 제어부에 의해 설정된 제1 전류를 전원 공급부(미도시됨)로부터 인가받아 제1 전류에 상응하는 광량의 빔(제1 빔)을 생성하여 출력한다. 광원부(210)로부터 조사되는 빔은 직선 편광의 특성을 가진다. 광원부(210)는 레이저 다이오드로 구현될 경우 발진된 편광 청색광의 제1빔을 출력한다.
제2 광학부(230)는 편광 빔 분배기로 구성되어 있기 때문에, 광원부(210)로부터 입사된 직선 편광의 제1 빔을 투과시켜 제1 광출력부(240)로 향하는 제1 경로로 출력한다.
제1 광출력부(240)는 제2 광학부(230)로부터 제공받은 빔을 외부로 출력한다. 이때, 제1 광출력부(240)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 이용하여 빔을 외부로 출력할 수 있다.
이때, 광원부(210)로부터 제2 광학부(230)에 입사된 빔은 모두 제1 광출력부(240)로 출력됨에 따라, 제2 광출력부(250)에는 빔이 출력되지 않는다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등에서 상향 모드를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 일실시예에 따른 상하향등 일체형 광원 전조등(200)은 광원부(210), 제1 광학부(220), 제2 광학부(230), 제1 광출력부(240), 제2 광출력부(250)가 하우징(280)에 설치되어 있다. 도면에서는 동작 모드에 따른 동작을 중점적으로 설명하기 위하여 도 1에 도시되었던 제어부와 위치 조절부가 되시되어 있지 않다.
제1 광학부(220)는 이동용 가이드(220a)를 통해 제1 광학부(220)가 광원부(210)와 제2 광학부(230) 사이의 광경로 상에 위치될 수 있다. 이동용 가이드(220a)의 형상 및 위치는 얼마든지 변형이 가능하며, 제1 광학부(220)의 이동 방향은 상하좌우, 필요에 따라 적절하게 설정될 수 있다.
제2 광학부(230)는 가이드 홈(230a)에 끼워져 제1 광출력부(240)와 제2 광출력부(250)의 앞에 위치하여 하우징(280)에 설치된다.
이때, 제2 광학부(230)는 광원부(210)로부터 입사된 빔의 진행 방향에 대하여 45도의 각도를 가지도록 가이드 홈(230a)에 끼워져 설치되어 있다.
여기에서는 제1 광학부(220)가 광원부(210)와 제2 광학부(230) 사이의 광경로에서 위치하도록 이동용 가이드(220a)를 통해 하우징(280)내에 위치되어 있다.
동작모드가 상향 모드로 설정된 경우, 광원부(210)에서 조사된 빔을 제1 광학부(220), 제2 광학부(230), 제1 광출력부(240), 제2 광출력부(250)를 경유하여 외부로 출력하도록 동작한다.
동작 모드가 상향 모드로 설정된 경우, 제어부는 광원부(210)에 미리 설정된 크기의 제2 전류가 인가되도록 전원 공급부(미도시됨)에 공급 전류를 설정한다.
광원부(210)는 제2 전류를 전원 공급부(미도시됨)로부터 인가받아 제2 전류에 상응하는 광량의 빔(제1 빔)을 생성하여 출력한다. 광원부(210)로부터 조사되는 빔은 직선 편광의 특성을 가진다. 광원부(210)는 레이저 다이오드로 구현될 경우 발진된 편광 청색광의 제1빔을 출력한다.
제1 광학부(220)는 광원부(210)로부터 직선 편광의 빔(제1 빔)이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 빔(제2 빔)으로 출력한다.
제1 광학부(220)는 레이저 다이오드로 구현된 광원부(210)부터 발진된 편광 청색광의 제1빔을 통과시켜 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력한다. 예를 들어, 제1 광학부(220)는 4분의 1파장판으로 구성될 수 있다.
따라서, 제1 광학부(220)에서 출력되는 제2 빔의 제1 성분은 P 편향된 빔이다. 한편, 제1 광학부(220)에서 출력되는 제2 빔의 제2 성분은 S편향된 빔이다.
제2 광학부(230)는 편광 빔 분배기로 구성되어, 제1 광학부(220)로부터 출력된 제2 빔을 전달받는다.
제2 광학부(230)는 제1 광학부(220)를 거쳐 입사된 제2 빔을 분리하여 제1 성분은 투과시켜서 제1 광출력부(240)로 향하는 제1 경로로 출력한다. 한편, 제2 광학부(230)는 제1 광학부(220)를 거쳐 입사된 제2 빔을 분리하여 제2 성분은 입사 방향의 직각 방향으로 반사시켜 제2 광출력부(250)로 향하는 제2 경로로 출력한다.
제1 광출력부(240)는 제2 광학부(230)로부터 제공받은 제2 빔의 제1 성분에 해당하는 P편향된 빔을 외부로 출력한다. 이때, 제1 광출력부(240)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 이용하여 빔을 외부로 출력할 수 있다.
제2 광출력부(250)는 제2 광학부(230)로부터 제2 경로를 통해 제공받은 S편향된 빔을 외부로 출력한다. 제2 광출력부(250)는 도시되지 않았지만 빔을 집속하기 위한 렌즈와, 빔의 방향을 차량의 전면으로 조절하기 위한 반사기, 또는 빔 출력 각도를 조정하여 지면을 비추게 하기 위한 자동광축조정장치를 포함할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (10)

  1. 직선 편광의 특성을 가지는 제1 빔을 조사하는 광원부;
    상기 제1 빔이 입사되면 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하는 제1 광학부;
    상기 광원부로부터 직접 입사된 제1 빔을 투과시켜 제1 경로로 출력하고, 상기 제1 광학부를 거쳐 입사된 상기 제2 빔을 분리하여 제1 성분은 투과시켜서 제1 경로로 출력하고, 제2 성분은 반사시켜 제2 경로로 출력하는 제2 광학부;
    상기 제1 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제1 광출력부;
    상기 제2 경로를 통해 제공받은 빔을 외부로 출력하는 제2 광출력부; 및
    하향 모드 또는 상향 모드에 따라 상기 광원부에 의해 조사되는 광량을 조절하고, 상기 제1 광학부가 상기 광원부와 상기 제2 광학부의 광경로상에 선택적으로 배치되게 하여, 상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부의 빔 출력을 제어하는 제어부를 포함하며,
    상기 제1 광학부는 4분의 1파장판(quarter-wave plate, QWP)인 상하향등 일체형 광원 전조등.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 빔의 제1 성분은 P 편향된 빔이고, 상기 제2 빔의 제2 성분은 S편향된 빔인 것을 특징으로 하는 상하향등 일체형 광원 전조등.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 광원부는 하나 이상의 레이저 다이오드, HID 램프, 또는 LED를 포함하는 상하향등 일체형 광원 전조등.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 광학부는 상기 레이저 다이오드로부터 발진된 직선 편광 청색광의 제1빔을 통과시켜 원편광 또는 타원편광의 특성을 가지는 제2 빔으로 출력하도록 구성된 상하향등 일체형 광원 전조등.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 상향 모드에서는 상기 제1 광출력부 및 상기 제2 광출력부를 통해 빔이 출력되고, 상기 하향 모드에서는 상기 제1 광출력부만을 통해 통해 빔이 출력되도록 제어하는 상하향등 일체형 광원 전조등.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 제2 광학부는 상기 제2 빔의 제2 성분을 입사 방향의 직각 방향으로 반사시켜 제2 경로로 출력하도록 구성된 상하향등 일체형 광원 전조등.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 4분의 1파장판은 코팅재를 조절하거나, 배치각도의 조절에 의해 편광의 입사각도를 조절하여 상기 원편광 또는 상기 타원편광을 만드는 상하향등 일체형 광원 전조등.
  9. 제1 항에 있어서, 상기 제2 광학부는 편광 다이크로 필터(polarization dichroic filter, PDF), 또는 편광 빔 분배기(polarization beam splitter, PBS)인 상하향등 일체형 광원 전조등.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 광학부가 상기 광원부와 상기 제2 광학부의 광경로상에 선택적으로 배치되도록 상기 제어부의 제어에 따라 상기 제1 광학부의 배치를 변경시키는 위치 조절부를 더 포함하는 상하향등 일체형 광원 전조등.
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