KR101974285B1 - 차량용 초저화각 렌즈 조립체 및 초저화각 렌즈 조립체를 포함하는 투사광학계 - Google Patents

차량용 초저화각 렌즈 조립체 및 초저화각 렌즈 조립체를 포함하는 투사광학계 Download PDF

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Abstract

차량용 초저화각 렌즈 조립체가 제공 된다. 광원이 입사되는 제1 메니스커스 렌즈, 상기 제1 메니스커스 렌즈에 결합되는 접합 렌즈, 상기 접합 렌즈에 결합되는 오목 렌즈, 상기 오목 렌즈에 결합되어 출력을 조사하는 제2 메니스커스 렌즈를 포함하는, 초저화각 렌즈 조립체가 제공될 수 있다.

Description

차량용 초저화각 렌즈 조립체 및 초저화각 렌즈 조립체를 포함하는 투사광학계{PROPJECTION POTICAL SYSTEM AND LENS ASSEMBLY FOR LOW FIELD OF VIEW}
본 발명은 초저화각 렌즈 조립체 및 이를 포함하는 투사광학계에 관한 것 것이다.
차량의 주행 시에 탑승자의 편의와 안전을 위해 다양한 광을 조사하는 장치들이 구비될 수 있다. 예를 들어, 차량의 전면에 위치한, 상향등, 전조등 및 안개등을 포함하는 헤드라이트, 차량의 후면에 위치한 리어램프 등이 구비될 수 있다. 또한, 차량의 주변 상황을 감지하기 위해 다양한 카메라 및 센서들이 구비될 수 있다.
현재 주로 사용되고 있는 이러한 광 조사 장치들과 카메라 및 센서들은, 조사 거리 및 감지 거리에 한계가 있으나, 차량의 주행 속도는 더욱 빨라져, 차량의 주행 환경에 도움을 주는데 어려움이 있을 수 있다.
또한, 차량에 구비되는 장치들이 증가하고, 이에 따른 차량에서 이용될 수 있는 주행 정보들이 증가함에 따라, 이를 이용하여 차량의 주행 환경을 개선시키기 위한 요구들 또한 증가하고 있다.
상기와 같은 문제점을 개선하고 요구들을 충족시키기 위하여, 차량 내의 장치들에 대한 연구가 지속되고 있다.
본 발명은 전술한 내용을 감안하여 안출된 것으로, 차량의 주행 환경을 개선시키기 위한 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 발명의 실시예들이 제시된다.
본 발명의 일 실시예는, 광원이 입사되는 제1 메니스커스 렌즈; 상기 제1 메니스커스 렌즈에 결합되는 접합 렌즈; 상기 접합 렌즈에 결합되는 오목 렌즈; 상기 오목 렌즈에 결합되어 출력을 조사하는 제2 메니스커스 렌즈를 포함하는, 초저화각 렌즈 조립체를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는, 상기 초저화각의 광을 출력하는 초저화각 렌즈 조립체; 상기 초저화각 렌즈 조립체에 광원을 공급하는 광원 공급부; 외부 장치들로부터 정보를 수신하는 통신부; 및 상기 초저화각 렌즈 조립체, 상기 광원 공급부 및 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는, 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예는, 상기 차량의 주행 정보를 결정하는 단계; 상기 주행 정보에 기초하여 광원을 생성하는 단계; 상기 생성된 광원을 초저화각 렌즈 조립체에 통과시켜 상기 초저화각의 광을 출력하는 단계를 포함하는, 차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사하는 방법을 제공할 수 있다.
본 발명은, 차량용 초저화각 렌즈 조립체를 포함하는 차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사함으로써, 차량의 주행 환경을 개선시킬 수 있다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 구체적인 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에서 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계에서 초저화각의 광의 조사를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체를 도시한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체의 접합 렌즈의 예시들을 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량에서 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계의 구성도를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사하는 방법을 도시한다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 발명의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화될 수 있고, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.
이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량에서 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계(100)를 도시한다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 초저화각의 광을 출력하는 렌즈 조립체(110)와 렌즈 조립체(110)에 광원을 공급하는 광원 공급부(120)를 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 도 6을 참조하여 상술할 필터(150), 통신부(160) 및 제어부(170)를 더 포함할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 초저화각의 광을 조사하는 방법의 수행에 필요한 다양한 구성들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 차량용으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 투사광학계(100)는 차량의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 투사광학계(100)는 차량의 전방, 후방 및 측방 중 적어도 하나로 광을 조사할 수 있도록 복수의 렌즈 조립체(110)를 포함할 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 독립적인 장치로서 차량에 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 차량의 부품 또는 차량 내부의 장치와 결합되어 구현될 수도 있다. 예를 들어, 투사광학계(100)는 차량의 전조등, 안개등 등을 포함하는 헤드라이터, 리어램프, 네비게이션, 블랙 박스 등과 결합되어 구현될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 차량으로부터 전원을 공급받을 수 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 초저화각의 광을 출력하기 위한 구성으로서, 복수의 렌즈로 구성될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 제1 메니스커스(meniscus) 렌즈, 접합 렌즈, 오목 렌즈 및 제2 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 조립체(110)의 구조에 관하여 도 3을 참조하여 더욱 구체적으로 후술하도록 한다.
일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 광원 공급부(120)로부터 광원을 공급받아 초저화각의 광을 출력할 수 있다. 렌즈 조립체(110)과 공급받는 광원은 레이저(Light Amplification by the Stimulated Emission of Radiation; LASER) 광일 수 있다.
레이저 광은 자연방출에 의한 광과 달리 유도 방출 광이므로 파장이 수 ㎞에 이를 수 있다. 대부분의 광들은 진행하면서 퍼져 나가게 되므로 광원에서 멀어지면 광의 세기가 점점 작아진다. 그러나, 레이저 광은 다른 광들에 비하여 파장이 일정하고 결이 맞는 광을 방출하여, 퍼지지 않고 곧게 진행하는 특성을 가진다. 따라서, 광의 세기가 강하고, 진행하면서 세기가 감소하지 않으며, 멀리까지 나아갈 수 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 레이저 광을 생성하여 광원으로서 렌즈 조립체(110)에 공급할 수 있다. 광원 공급부(120)는 복수의 색의 광을 수신하여 레이저 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원 공급부(120)는 빨간색 광을 수신하는 색 제어 장치(142), 노란색 광을 수신하는 색 제어 장치(144), 녹색 광을 수신하는 색 제어 장치(146) 및 파란색 광을 수신하는 색 제어 장치(148)를 포함할 수 있다. 또한, 광원 공급부(120)는 프리즘(130)을 포함하여, 복수의 색을 갖는 광으로부터 레이저 광을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 선택하여 레이저 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원 공급부(120)는 제어부(170)의 신호에 기초하여 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 선택하여 레이저 광을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 레이저 광을 생성하여 렌즈 조립체(110)에 공급하고, 렌즈 조립체(110)는 입사되는 레이저 광을 복수의 렌즈를 이용하여 초저화각의 광으로 출력함으로써, 차량으로부터 원거리에 있는 위치까지 광을 조사할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)에서 초저화각의 광의 조사를 설명하기 위한 도면이다. 일 실시예에 따른 차량은 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계(100)를 포함할 수 있다.
도 2를 참조하면, 차량에서 다양한 종류의 광을 조사하는 경우에 따른 광의 조사 범위가 도시될 수 있다. 일 실시예에 따른 차량은 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계(100)를 포함할 수 있다.
차량이 LED(light emitting diode) 로우(low) 빔을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우의 광의 조사 범위(210)가 도시될 수 있다. LED 로우 빔을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우 광의 도달 거리는 D1 (m)일 수 있다. 예를 들어, 도달 거리 D1은 100 (m)일 수 있다. 광의 도달 거리는 출력되는 광이, 출력되는 광의 세기의 소정의 퍼센트의 세기로 도달되는 직선 거리를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 광의 도달 거리는 출력되는 광이 70 퍼센트의 세기로 도달되는 위치까지의 직선 거리를 나타낼 수 있다. 또는, 광의 도달 거리는 출력되는 광이 50 퍼센트의 세기로 도달되는 위치까지의 직선 거리를 나타낼 수 있다.
또한, 차량이 LED 하이(high) 빔을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우의 광의 조사 범위(220)가 도시될 수 있다. LED 하이 빔을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우 광의 도달 거리는 D2 (m)일 수 있다. 예를 들어, 도달 거리 D2는 300 (m)일 수 있다.
일 실시예에 따른 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계(100)를 포함하는 차량에서, 레이저 광을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우의 광의 조사 범위(230)가 도시될 수 있다. 레이저 광을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우 광의 도달 거리는 D3 (m)일 수 있다. 예를 들어, 도달 거리 D3은 600 (m)일 수 있다.
투사광학계(100)를 이용하여 레이저 광을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우, LED 로우 빔이나 LED 하이 빔을 이용하는 경우에 비하여, 훨씬 먼 거리까지 광을 조사할 수 있다. 이때, 레이저 광을 광원으로 하는 광을 조사하는 경우, 출력되는 광은 소정의 화각(Field of View; FOV)(240)을 갖는 광을 출력함으로써 광의 도달 거리를 늘릴 수 있다. 예를 들어, 레이저 광을 광원으로 하여 조사되는 광의 화각(204)은 약 1° 이하일 수 있다.
일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 레이저 광과 렌즈 조립체(110)를 이용하여 조사되는 광의 화각(204)을 약 1° 이하로 조정할 수 있다. 예를 들어, 투사광학계(100)의 렌즈 조립체(110)에 포함된 렌즈들의 곡률 반경(R)을 조정하여 조사되는 광의 화각(204)을 약 1° 이하로 설계할 수 있다. 또한, 렌즈 조립체(110)에 포함된 렌즈들의 직경, 재질, 렌즈들 간의 거리, 렌즈와 다른 모듈들(예컨대, 광원 공급부(120)) 간의 거리 등이 더 이용될 수 있다.
차량에서는 넓은 화각 및 짧은 도달 거리를 갖는 광과 좁은 화각(204)과 긴 도달 거리를 갖는 광을 선택적으로 적절하게 이용하여, 차량으로부터 더 다양한 범위의 위치에 광을 조사할 수 있고, 이를 통하여 차량의 탑승자에게 다양한 편의를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)를 도시한다. 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)는 투사광학계(100)에 포함된 구성일 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)는 제1 메니스커스 렌즈(310), 접합 렌즈(320), 오목 렌즈(330) 및 제2 메니스커스 렌즈(340)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 볼록 렌즈는 렌즈의 두께가 중앙 부분에서 가장 두껍고 가장자리로 갈수록 얇아 지는 렌즈를 말한다. 볼록 렌즈는 렌즈의 양 면이 볼록한 양 볼록 렌즈, 렌즈의 한 면이 볼록하고 다른 한 면이 평평한 평 볼록 렌즈 및 렌즈의 한 면이 볼록하고 다른 한 면이 오목한 오목 볼록 렌즈(또는, 메니스커스 볼록 렌즈)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 오목 렌즈는 렌즈의 두께가 중앙 부분에서 가장 얇고 가장자리로 갈수록 두꺼워지는 렌즈를 말한다. 오목 렌즈는 렌즈의 양 면이 오목한 양 오목 렌즈, 렌즈의 한 면이 오목하고 다른 한 면이 평평한 평 오목 렌즈 및 렌즈의 한 면이 오목하고 다른 한 면이 볼록한 볼록 오목 렌즈(또는, 메니스커스 오목 렌즈)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 메니스커스 렌즈는 초승달과 같이 렌즈의 양 면이 같은 방향을 가진 렌즈로서, 중앙 부분이 두꺼운 메니스커스 볼록 렌즈와 중앙 부분이 얇은 메니스커스 오목 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 렌즈의 후면은 렌즈 조립체(110)의 내부를 향하는 면으로써, 광원이 입사되는 방향으로의 면을 나타낼 수 있다. 또한, 렌즈의 전면은 렌즈 조립체(110)의 외부를 향하는 면으로써, 광이 출력되는 방향으로의 면을 나타낼 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 제1 메니스커스 렌즈(310)는 메니스커스 볼록 렌즈일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 제2 메니스커스 렌즈(340)는 메니스커스 볼록 렌즈일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 오목 렌즈(330)는 양 오목 렌즈일 수 있다.
일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)는 광원 공급부(120)로부터 광원을 공급받을 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)에서, 광원 공급부(120)로부터의 광원이 제1 메니스커스 렌즈(310)의 후면으로 입사될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 메니스커스 렌즈(310)는 접합 렌즈(320)와 결합될 수 있다. 즉, 제1 메니스커스 렌즈(310)의 전면은 접합 렌즈(320)의 후면과 결합될 수 있다.
본 명세서에서 렌즈와 렌즈가 결합되는 것은, 렌즈와 렌즈가 밀착되어 배치되는 것뿐만 아니라, 렌즈와 렌즈가 공간을 사이에 두고 나란히 배치되는 것까지 포함하는 의미일 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 제1 메니스커스 렌즈(310)는 접합 렌즈(320)와 결합되어 사이에 소정의 거리를 두고 나란히 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 접합 렌즈(320)는 복수의 렌즈를 접합한 렌즈일 수 있다. 접합 렌즈(320)는 색수차(chromatic aberration)를 보정하기 위하여 이용될 수 있다.
구체적으로, 렌즈의 이용 시에 광의 분산에 의해 색수차가 발생할 수 있고, 이러한 색수차를 감쇄하기 위해 보정이 필요할 수 있다. 렌즈를 통과한 광이 파장 즉, 색에 따라 배율이나 초점의 위치가 달라지는데 이를 색수차라 한다. 예를 들어, 2 장 이상의 단일 렌즈를 접합하여 만드는 아크로매트(achromat) 렌즈 등을 이용하여 색수차를 보정할 수 있다.
일 실시예에 따른 접합 렌즈(320)에 관하여 도 4 및 도 5를 참조하여 더욱 상세히 후술하도록 한다.
다시 도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 접합 렌즈(320)는 오목 렌즈(330)와 결합될 수 있다. 예를 들어, 접합 렌즈(320)의 전면은 오목 렌즈(330)의 후면과 결합될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 오목 렌즈(330)는 제2 메니스커스 렌즈(340)과 결합될 수 있다. 예를 들어, 오목 렌즈(330)의 전면은 제2 메니스커스 렌즈(340)의 후면과 결합될 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 메니스커스 렌즈(340)는 전면을 통해 광을 출력할 수 있다.
도 3의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)에서, 조사되는 광의 화각(240)이 약 1° 이하가 되도록 설계하기 위해, 렌즈들의 곡률 반경(R)이 조정될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 메니스커스 렌즈(310)의 후면의 곡률 반경 R1은 전면의 곡률 반경 R2 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 제1 메니스커스 렌즈(310)의 후면의 곡률 반경 R1은 79.0 (mm)이고, 제1 메니스커스 렌즈(310)의 전면의 곡률 반경 R2은 323.01 (mm)일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 접합 렌즈(320)의 후면의 곡률 반경 R3은 전면의 곡률 반경 R4 보다 작을 수 있다. 예를 들어, 접합 렌즈(320)의 후면의 곡률 반경 R3은 65.5 (mm)이고, 접합 렌즈(320)의 전면의 곡률 반경 R4은 85.1 (mm)일 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 접합 렌즈(320)의 후면의 곡률 반경 R3은 제1 메니스커스 렌즈(310)의 후면의 곡률 반경 R1 보다 작을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 오목 렌즈(330)의 후면의 곡률 반경 R5는 전면의 곡률 반경 R6 보다 클 수 있다. 예를 들어, 오목 렌즈(330)의 후면의 곡률 반경 R5는 43.5 (mm)이고, 오목 렌즈(330)의 전면의 곡률 반경 R6는 15.65 (mm)일 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 메니스커스 렌즈(340)의 후면의 곡률 반경 R7은 전면의 곡률 반경 R8 보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 메니스커스 렌즈(340)의 후면의 곡률 반경 R7는 23.3 (mm)이고, 제2 메니스커스 렌즈(340)의 전면의 곡률 반경 R8는 10.3 (mm)일 수 있다.
또한, 도 3의 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)에서, 조사되는 광의 화각(240)이 약 1° 이하가 되도록 설계하기 위해, 렌즈들의 직경(D)이 조정될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 메니스커스 렌즈(310)의 직경 D1은 접합 렌즈(320)의 직경 D2 보다 클 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 제2 메니스커스 렌즈(340)의 직경 D4는 접합 렌즈(320)의 직경 D2 보다 작을 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 오목 렌즈(330)의 직경 D3는 제2 메니스커스 렌즈(340)의 직경 D4 보다 작을 수 있다.
이처럼 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)의 렌즈들의 특성을 적절하게 설계하여 광의 화각(240)이 약 1° 이하가 되는 광을 조사할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 초저화각 렌즈 조립체(110)의 접합 렌즈의 예시들을 도시한다.
도 4는 일 실시예에 따른 접합 렌즈(420)를 도시한다.
일 실시예에 따른 접합 렌즈(420)는 도 3의 렌즈 조립체(110)의 접합 렌즈(320)으로 이용될 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 접합 렌즈(420)는 2 장의 렌즈가 접합된 아크로매트 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제3 메니스커스 렌즈(422)와 볼록 렌즈(424)가 접합된 것일 수 있다. 제3 메니스커스 렌즈(422)와 볼록 렌즈(424)는 굴절률 또는 아베수(Abbe's number)가 상이한 렌즈들일 수 있다. 아베수는 광학 유리의 빛의 분산 정도를 나타내는 상수일 수 있다.
2 장의 렌즈가 접합될 때, 렌즈들은 밀착되어 접합될 수도 있지만, 밀착되지 않고 접합될 수도 있다. 예를 들어, 2 장의 렌즈의 접합되는 면들의 곡률 반경이 서로 상이할 수도 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 접합 렌즈(520)를 도시한다.
일 실시예에 따른 접합 렌즈(520)는 도 3의 렌즈 조립체(110)의 접합 렌즈(320)으로 이용될 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 접합 렌즈(520)는 3 장의 렌즈가 접합된 아크로매트 트리플렛(triplet) 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 제1 볼록 렌즈(522), 제1 오목 렌즈(524) 및 제2 볼록 렌즈(526)가 접합된 것일 수 있다. 제1 볼록 렌즈(522), 제1 오목 렌즈(524) 및 제2 볼록 렌즈(526)는 굴절률 또는 아베수(Abbe's number)가 서로 상이한 렌즈들일 수 있다
3 장의 렌즈가 접합될 때, 렌즈들은 밀착되어 접합될 수도 있지만, 밀착되지 않고 접합될 수도 있다. 예를 들어, 3 장의 렌즈의 접합되는 면들의 곡률 반경이 서로 상이할 수도 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 도 4 접합 렌즈(420) 또는 도 5의 접합 렌즈(520)를 이용하여 색수차가 보정된 광을 조사할 수 있다. 또한, 도 4 접합 렌즈(420) 또는 도 5의 접합 렌즈(520)를 이용하여, 구면수차(spherical Aberration), 혜성형 수차(coma), 비점수차(astigmatism), 상면만곡(curvature of field) 및 왜곡(distortion) 수차를 포함하는 단색수차(monochromatic aberration)도 보정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량에서 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계(100)의 구성도를 도시한다.
일 실시예에 따른 투사광학계(100)는 렌즈 조립체(110), 광원 공급부(120), 필터(150), 통신부(160) 및 제어부(170)를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 초저화각의 광을 조사하는 방법의 수행에 필요한 다양한 구성들을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 초저화각의 광을 출력하기 위한 구성으로서, 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 제1 메니스커스 렌즈, 접합 렌즈, 오목 렌즈 및 제2 메니스커스 렌즈를 포함할 수 있다. 렌즈 조립체(110)의 구조에 관하여 도 3을 참조하여 상술한바 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 레이저 광을 생성하여 렌즈 조립체(110)에 공급할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 복수의 색의 광을 수신하여 레이저 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원 공급부(120)는 빨간색 광을 수신하는 색 제어 장치(142), 노란색 광을 수신하는 색 제어 장치(144), 녹색 광을 수신하는 색 제어 장치(146) 및 파란색 광을 수신하는 색 제어 장치(148)를 포함할 수 있다. 또한, 광원 공급부(120)는 프리즘(130)을 포함하여, 복수의 색을 갖는 광으로부터 레이저 광을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 선택하여 레이저 광을 생성할 수 있다. 예를 들어, 광원 공급부(120)는 제어부(170)의 신호에 기초하여 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 선택하여 레이저 광을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 광원 공급부(120)는 레이저 광을 생성하여 렌즈 조립체(110)에 공급하고, 렌즈 조립체(110)는 입사되는 레이저 광을 복수의 렌즈를 이용하여 초저화각의 광으로 출력함으로써, 차량으로부터 원거리에 있는 위치까지 광을 조사할 수 있다.
일 실시예에 따른 필터(150)는 렌즈 조립체(110)에서 출력된 초저화각의 광을 필터링할 수 있다. 구체적으로, 필터(150)는 출력된 광을 소정의 출력 형태 및 크기로 필터링할 수 있다. 예를 들어, 소정의 출력 형태는 화살표 형태, 안전 삼각형 형태, 주의 문구(예컨대, “STOP” 등) 형태 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 필터(150)에서 소정의 출력 형태로 필터링된 광은 차량의 외부, 예를 들어, 차량의 전방의 도로, 후방의 도로, 측방의 도로 등 상에 조사되어, 차량의 탑승자, 다른 차량의 탑승자 또는 보행자에게 주행 정보를 전달할 수 있다.
예를 들어, 차량이 600 (m) 앞의 교차로에서 좌회전이 필요한 경우, 교차로의 도로에 좌회전을 나타내는 화살표 형태로 필터링된 광을 출력하여, 차량의 탑승자에게 주행 정보를 전달할 수 있다.
또한, 차량이 후진하는 경우, 차량의 후방에 있는 다른 차량의 탑승자 또는 보행자에게 주의를 주기 위해, 안전 삼각형 형태 또는 주의 문구 형태로 필터링된 광을 차량의 후방 도로 상에 조사할 수 있다.
또한, 차량의 운행 중에 전방, 후방 또는 측방에 위치한 다른 차량의 탑승자 또는 보행자에게 주의를 줄 필요가 있는 경우, 안전 삼각형 형태 또는 주의 문구 형태로 필터링된 광을 전방, 후방 또는 측방의 도로 상에 조사하여, 다른 차량의 탑승자 또는 보행자에게 주행 정보를 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 통신부(160)는 투사광학계(100)의 외부 장치들과 정보를 송수신 하기 위한 구성으로, 차량 내의 네비게이션, 블랙 박스, 후방카메라, 각종 센서 및 차량의 프로세서와 정보를 송수신할 수 있다. 또한, 차량 외부의 장치들과도 정보를 송수신할 수 있다.
구체적으로, 일 실시예에 따른 통신부(160)는 차량 내의 네비게이션, 블랙 박스, 후방카메라, 각종 센서 및 차량의 프로세서로부터 차량의 주행 정보를 수신할 수 있다. 차량의 주행 정보는 차량의 주행에 관련된 다양한 정보들을 포함하는 것으로서, 예를 들어, 차량의 현재 위치 정보, 차량의 주행 방향 정보, 차량의 주행 목적지 정보, 차량의 주행 예정 도로 정보, 도로 교통 정보, 차량 주변의 접근 정보 등을 포함할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 통신부(160)는, 차량 내의 네비게이션으로 부터 차량의 현재 위치 정보, 차량의 주행 목적지 정보, 차량의 주행 예정 도로 정보 및 도로 교통 정보를 획득할 수 있고, 차량의 블랙 박스의 카메라, 후방카메라, 각종 센서 등으로부터 차량 주변의 접근 정보를 획득할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 통신부(160)는 차량의 프로세서로부터 차량의 주행 방향 정보를 획득할 수도 있다. 예를 들어, 차량의 기어의 상태에 따른 차량의 주행 방향 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(170)는 투사광학계(100) 내의 구성들의 동작을 제어하기 위한 구성으로서, 렌즈 조립체(110), 광원 공급부(120), 필터(150) 및 통신부(160)에 제어 신호를 전송할 수 있다.
구체적으로, 제어부(170)는 통신부(160)에서 획득된 차량의 주행 정보에 기초하여 광원 공급부(120)에서 생성할 광원을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(170)는 차량의 주행 정보에 기초하여 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 포함하는 광원을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 차량의 탑승자에게 주행 도로를 알려주기 위해 광의 조사가 필요한 경우, 녹색 광을 포함하는 광원을 생성하도록 결정할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 차량의 외부의 보행자에게 주의를 주기 위해 광의 조사가 필요한 경우, 빨간색 광을 포함하는 광원을 생성하도록 결정할 수 있다.
일 실시예에 광원 공급부(120)는 제어부(170)에서 결정된 내용이 기초하여 광원을 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(170)는 차량의 주행 정보에 기초하여 광의 출력 형태를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 차량의 탑승자에게 주행 도로를 알려주기 위해 광의 조사가 필요한 경우, 화살표 형태로 광의 출력 형태를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 차량의 외부의 보행자에게 주의를 주기 위해 광의 조사가 필요한 경우, 안전 삼각대 형태로 광의 출력 형태를 결정할 수 있다.
일 실시예에 필터(150)는 제어부(170)에서 결정된 광의 출력 형태에 기초하여 광을 필터링할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제어부(170)는 차량의 주행 정보에 기초하여 광의 출력 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어부(170)는 차량의 탑승자에게 주행 도로를 알려주기 위해 광의 조사가 필요한 경우, 주행 예상 도로 상에 광이 조사되도록 출력 위치를 결정할 수 있다. 또한, 제어부(170)는 차량의 기어가 후진으로 설정될 때, 차량의 후방의 보행자에게 주의를 주기 위해 차량의 후방 도로 상에 광이 조사되도록 출력 위치를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 렌즈 조립체(110)는 제어부(170)에서 결정된 광의 출력 위치에 기초하여 광을 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 차량의 투사광학계(100)에서 초저화각의 광을 조사하는 방법을 도시한다.
도 7을 참조하면, 710 단계에서, 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)는 차량의 주행 정보를 결정할 수 있다.
구체적으로, 차량의 투사광학계(100)는 투사광학계(100)의 외부 장치들로부터 차량의 주행 정보를 수신할 수 있다. 예를 들어, 차량의 투사광학계(100)는 차량 내의 네비게이션, 블랙 박스, 후방카메라, 각종 센서 및 차량의 프로세서로부터 차량의 주행 정보를 수신할 수 있다. 차량의 투사광학계(100)는 차량 외부로부터도 주행 정보를 수신할 수 있다.
720 단계에서, 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)는 차량의 주행 정보에 기초하여 광원을 생성할 수 있다.
구체적으로, 투사광학계(100)는 차량의 주행 정보에 기초하여 복수의 색들 중 하나 이상의 색을 포함하는 광원을 생성하도록 결정할 수 있고, 결정에 따른 레이저 광원을 생성할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)는 차량의 주행 정보에 기초하여 출력할 광의 출력 형태 및 출력 위치를 더 결정할 수 있다.
730 단계에서, 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)는 생성된 광원을 렌즈 조립체(110)를 통해 1°이하의 초저화각의 광으로 조사할 수 있다. 차량의 투사광학계(100)는 결정된 광의 출력 형태 및 출력 위치에 기초하여 광을 조사할 수 있다. 일 실시예에 따른 차량의 투사광학계(100)는 차량으로부터 600 (m) 떨어진 거리까지 도달하도록 광을 조사할 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다. 이 경우, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 비-일시적인(non-transitory) 기록매체일 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (17)

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  8. 차량에서 초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계에 있어서,
    상기 초저화각의 광을 출력하는 초저화각 렌즈 조립체;
    상기 초저화각 렌즈 조립체에 광원을 공급하는 광원 공급부;
    외부 장치들로부터 정보를 수신하는 통신부; 및
    상기 초저화각 렌즈 조립체, 상기 광원 공급부 및 상기 통신부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 초저화각 렌즈 조립체는,
    상기 광원 공급부로부터의 광원이 입사되는 제1 메니스커스 렌즈;
    상기 제1 메니스커스 렌즈와 소정간격 이격되어 배치되는 접합 렌즈;
    상기 접합 렌즈와 소정간격 이격되어 배치되는 오목 렌즈;
    상기 오목 렌즈와 소정간격 이격되어 배치되며, 상기 초저화각의 광을 출력하는 제2 메니스커스 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 메니스커스 렌즈, 상기 접합 렌즈, 상기 오목 렌즈 및 상기 제2 메니스커스 렌즈 순으로 나란하게 배치되는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 광원 공급부는, 상기 광원으로 레이저 광을 공급하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 통신부는, 상기 외부 장치로부터 상기 차량의 주행 정보를 수신하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 공급되는 광원을 결정하고,
    상기 광원 공급부는, 상기 제어부의 결정에 기초하여 상기 광원을 생성하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 초저화각의 광의 출력 위치를 결정하고,
    상기 초저화각 렌즈 조립체는, 상기 출력 위치에 기초하여 상기 초저화각의 광을 출력하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 출력된 초저화각의 광을 필터링하는 필터를 더 포함하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 차량의 주행 정보에 기초하여 상기 초저화각의 광의 출력 형태를 결정하고,
    상기 필터는, 상기 결정된 출력 형태에 기초하여 상기 출력된 초저화각의 광을 필터링하는 것인,
    초저화각의 광을 조사하기 위한 투사광학계.
  16. 차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사하는 방법에 있어서,
    상기 차량의 주행 정보를 결정하는 단계;
    상기 주행 정보에 기초하여 광원을 생성하는 단계;
    상기 생성된 광원을 초저화각 렌즈 조립체에 통과시켜 상기 초저화각의 광을 출력하는 단계를 포함하는,
    차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 주행 정보에 기초하여 상기 초저화각의 광의 출력 위치 및 출력 형태 중 적어도 하나를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 초저화각의 광은 상기 결정된 출력 위치에 및 출력 형태 중 적어도 하나에 기초하여 조사되는 것인,
    차량의 투사광학계에서 초저화각의 광을 조사하는 방법.
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