KR102250659B1 - 차량용 광학 렌즈 및 이를 이용하는 차량용 램프 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈는 전면을 형성하는 출사면 및 후면을 형성하는 입사면을 포함하며, 상기 입사면은, 하부 영역을 형성하는 제1 입사면과 상부 영역을 형성하는 제2 입사면을 포함하고, 상기 제2 입사면의 상단이 상기 제1 입사면에 비해 후방에 위치하도록 상기 제2 입사면은 상기 제1 입사면으로부터 후방을 향해 연장 형성된다.

Description

차량용 광학 렌즈 및 이를 이용하는 차량용 램프{Optical lens for vehicles and vehicle lamp using the same}

본 발명은 차량용 광학 렌즈 및 이를 이용하는 차량용 램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 광원으로부터 출사된 빛을 차량의 외부에 소정의 패턴으로 조사하는 차량용 광학 렌즈 및 이를 이용하는 차량용 램프에 관한 것이다.

일반적으로, 자동차는 첨단 기술이 적용되어 그 기동성과 유용성이 향상됨으로써 현대사회에서 필수적인 제품이 되었으며, 야간 주행을 할 때에 차량 주변에 위치한 대상물을 용이하게 확인할 수 있도록 조명 기능 및 다른 차량이나 기타 도로 이용자에게 자기 차량의 주행 상태를 알리기 위한 신호 기능을 가지는 다양한 차량용 램프를 구비하고 있다.

예를 들어, 헤드 램프 및 포그 램프 등은 주로 조명 기능을 목적으로 하고, 턴 시그널 램프, 테일 램프, 브레이크 램프, 포지션 라이트(Position Light) 등은 주로 신호 기능을 목적으로 한다. 또한, 이러한 차량용 램프는 각 기능을 충분히 발휘하도록 그 설치 기준과 규격에 대해서 법규로 규정되어 있다.

특히, 야간에 차량의 전방으로 조명을 제공하는 헤드 램프 및 포그 램프는 차량 전반의 노면에 조명을 제공하는 것을 주 목적으로 하지만, 최근에는 야간 주행 시에 도로의 외측 또는 상부에 설치되는 표지판에 대한 운전자 시야 확보를 위해 헤드 램프 및/또는 포그 램프에서 출사된 빛 중 일부가 표지판으로 조사되도록 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 노면 상에 조명을 제공함과 동시에 도로 상에 설치되는 표지판으로 조명을 제공할 수 있는 차량용 광학 렌즈 및 이를 이용하는 차량용 램프를 제공하는 것이다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈는, 전면을 형성하는 출사면 및 후면을 형성하는 입사면을 포함하는 차량용 광학 렌즈에 있어서, 상기 입사면은, 하부 영역을 형성하는 제1 입사면과 상부 영역을 형성하는 제2 입사면을 포함하고, 상기 제2 입사면의 상단이 상기 제1 입사면에 비해 후방에 위치하도록 상기 제2 입사면은 상기 제1 입사면으로부터 후방을 향해 연장 형성된다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차량용 램프는, 광원 및 전면을 형성하는 출사면과 후면을 형성하는 입사면을 구비하여 상기 광원으로부터 출사된 빛을 투과하는 광학 렌즈를 포함하고, 상기 입사면은, 상기 입사면의 하부 영역을 형성하는 제1 입사면 및 상기 입사면의 상부 영역을 형성하도록 상기 제1 입사면으로부터 연장 형성되고 상단이 상기 제1 입사면에 비해 후방에 위치하도록 구비되는 제2 입사면을 포함하며, 상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제1 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여 하향 조사되고, 상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제2 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여 상향 조사된다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 의하면 적어도 다음과 같은 효과가 있다.

노면 상에 조명을 제공함과 동시에 도로 상에 설치되는 표지판으로 조명을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈를 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1의 AA선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 BB선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수직 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수평 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수직 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 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.

또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 개략도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 또한 본 발명에 도시된 각 도면에 있어서 각 구성 요소들은 설명의 편의를 고려하여 다소 확대 또는 축소되어 도시된 것일 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 광학 렌즈 및 이를 이용한 차량용 램프를 설명하기 위한 도면들을 참고하여 본 발명에 대하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈를 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 AA선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 BB선에 따른 단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈(1)는 출사면(11) 및 입사면(12, 13)을 형성한다.

출사면(11)은 광학 렌즈(1)의 전면을 형성하며, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 수직 단면 및 수평 단면이 전방으로 볼록한 형상을 갖도록 형성된다. 출사면(11)은 비구면으로 설계될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 입사면(12, 13)은 입사면의 하부 영역을 형성하는 제1 입사면(12)과 상부 영역을 형성하는 제2 입사면(13)을 포함한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제1 입사면(12)은 수직 단면은 가상의 수평면에 대해 대략 수직한 직선 형상을 갖고, 도 3에 도시된 바와 같이, 수평 단면은 출사면(11)을 향해 볼록한 형상을 갖도록 형성된다. 따라서 제1 입사면(12)은 관형 부재의 내측면 일부와 유사한 형상을 갖게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 제1 입사면(12)의 수평 단면의 곡률은 출사면(12)의 수평 단면의 곡률과 대략 동일하게 형성될 수 있다.

한편, 제2 입사면(13)은 제1 입사면(12)으로부터 연장 형성되어 입사면의 상부 영역을 형성한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제2 입사면(13)은 제1 입사면(12)에 대해 소정 각도 기울어지도록 제1 입사면(12)의 후방으로 연장 형성된다. 따라서, 제2 입사면(13)의 상단은 제1 입사면(12)에 비해 후방 측에 위치하게 된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 제2 입사면(13)의 수직 단면은 출사면(11)을 향해 볼록한 형상을 갖도록 형성된다. 또는 제2 입사면(13)의 수직 단면은 제1 입사면(12)의 수직 단면에 대해 소정 각도 기울어진 직선이 될 수도 있다.

또한, 제2 입사면(13)은 수평 단면은, 도 1에 도시된 바와 같이, 출사면(11)을 향해 볼록한 형상을 갖도록 형성된다.

제2 입사면(13)은 출사면(11) 중 제2 입사면(13)의 전방에 위치하는 영역(11a)와 대략적으로 동일한 곡률을 갖도록 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈(1)는 비구면의 출사면(11)을 갖고 입사면 중 상부 영역이 하부 영역에 비해 후방으로 돌출되어 있는 실린더 렌즈의 형상을 갖게 된다.

상술한 구성에 의해 본 발명의 실시예에 따른 차량용 광학 렌즈(1)를 투과하는 빔 패턴에 대해서는 후술하는 본 발명의 실시예들에 따른 차량용 램프에 대한 설명에서 함께 설명한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수직 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈(1)와 광원(2)을 포함한다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프는 광원(2)으로부터 출사된 빛이 광학 렌즈(1)로 직접 입사되는 직광 타입의 차량용 램프이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 광원(2)은 광학 렌즈(1)의 후방에 위치한다. 광원(2)은 광원(2)의 광축(A)이 광학 렌즈(1)의 제1 입사면(12)을 향하도록 설치될 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 광원(2)으로부터 출사된 광 중, 제1 입사면(12)으로 입사되는 광(L3, L4, L5, L6)은 제1 입사면(12) 및 출사면(11)을 통과하며 광축(A)에 대해 하향 조사된다.

그리고, 광원(2)으로부터 출사된 광 중, 제2 입사면(13)으로 입사되는 광(L1, L2)은 제2 입사면(13) 및 출사면(11)을 통과하며 광축(A)에 대해 상향 조사된다.

제2 입사면(13)이 출사면(11) 중 제2 입사면(13)과 대응하는 영역(11a)의 곡률과 대략 유사한 곡률로 형성되는 경우에는, 제2 입사면(13)으로 입사된 광(L1, L2)은 광학 렌즈(1) 내에서 거의 굴절되지 않고 직진하며 출사면(11)을 통과하게 된다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프는, 상기와 같은 광학 렌즈(1)의 특성을 이용하여, 제1 입사면(12)으로 입사되어 하향 조사되는 광(L3, L4, L5, L6)은 차량 전방의 노면을 비추는 빔 패턴을 형성하고, 제2 입사면(13)으로 입사되어 상향 조사되는 입사되는 광(L1, L2)은 도로의 상부 또는 측부에 위치하는 표지판(미도시)을 비추는 빔 패턴을 형성할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수평 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제1 입사면(12) 및 제2 입사면(13)의 수평 방향 곡률이 출사면(11)의 수평 방향 곡률과 대략 유사한 곡률로 형성되므로, 제1 입사면(12) 및 제2 입사면(13)으로 입사된 광(L7, L8, L9, 10)은 광학 렌즈(1) 내에서 수평 방향으로는 거의 굴절되지 않고 직진하며 출사면(11)을 통과하게 된다.

따라서, 광원(2)으로부터 출사되어 광학 렌즈(1)를 통과한 광(L7, L8, L9, 10)은 광은 수평 방향을 기준으로 광축(A)의 양측으로 일정 각도의 조사각을 형성하며 조사된다.

전술한 광학 특성을 이용하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프는 차량의 헤드 램프 또는 포그 램프로 사용될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프에 대해 설명한다. 설명의 편의를 위하여 제1 실시예와 유사한 부분은 동일한 도면부호를 사용하고, 제1 실시예와 공통되는 부분은 그 설명을 생략한다.

도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프 및 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈의 수직 방향 광 조사 패턴을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프는 램프는 전술한 본 발명의 실시예에 따른 광학 렌즈(1)와, 광원(2), 지지부재(3) 및 리플렉터(4)를 포함한다.

전술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 차량용 램프가 광원(2)으로부터 출사된 빛이 광학 렌즈(1)로 직접 입사되는 직광 타입의 차량용 램프임에 반해, 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프는 광원(2)으로부터 출사된 빛 중 일부는 리플렉터(4)에 의해 반사되어 광학 렌즈(1)로 입사되고, 다른 일부는 광학 렌즈(1)로 직접 입사되는 타입이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 광원(2)은 지지부재(3)의 일면 상에 설치된다. 광원(2)은 LED 또는 OLED 등의 반도체 광원이 사용되거나, 벌브(bulb) 타입의 광원이 사용될 수 있다. 광원(2)으로서 반도체 광원이 사용되는 경우에 지지부재(3)는 반도체 광원을 구동하기 위한 회로가 인쇄된 기판(미도시)을 포함할 수 있다.

지지부재(3)의 일면에는 리플렉터(4)가 설치된다.

리플렉터(4)는 광원(2)으로부터 출사된 빛 중 일부를 반사하여 제1 입사면(12)으로 제공한다.

광원(2)으로부터 출사된 빛 중 리플렉터(4)에 의해 반사되지 않고 리플렉터(4)의 전방으로 진행하는 빛 중 일부는 제2 입사면(13)으로 도달한다.

이하에서는 설명의 편의를 위해 광원(2)으로부터 출사된 빛 중 일부는 리플렉터(4)에 의해 반사되어 제1 입사면(12)에 입사되는 빛을 반사광이라 하고, 광원(2)으로부터 출사된 빛 중 제2 입사면(13)으로 직접 입사되는 빛을 직사광이라 한다.

제1 입사면(12)으로 입사된 반사광(L3, L4)은 제1 입사면(12) 및 출사면(11)을 통과하며 하향 조사된다.

그리고, 제2 입사면(13)으로 입사된 직사광(L1, L2)은 제2 입사면(13) 및 출사면(11)을 통과하며 상향 조사된다.

제2 입사면(13)이 출사면(11) 중 제2 입사면(13)과 대응하는 영역(11a)의 곡률과 대략 유사한 곡률로 형성되는 경우에는, 제2 입사면(13)으로 입사된 직사광(L1, L2)은 광학 렌즈(1) 내에서 거의 굴절되지 않고 직진하며 출사면(11)을 통과하게 된다.

제2 입사면(13)으로 도달하는 직사광(L1, L2)의 광량을 확보하기 위해 지지부재(2)는 수평면에 대해 소정 각도(θ) 기울어지도록 형성될 수 있다. 따라서 광원(2)은 제2 입사면(13)을 지향하도록 설치되어 제2 입사면(13)으로 도달하는 직사광(L1, L2)의 광량을 일정 수준 이상으로 확보할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프는, 상기와 같은 광학 렌즈(1)의 특성을 이용하여, 제1 입사면(12)으로 입사되어 하향 조사되는 반사광(L3, L4)은 차량 전방의 노면을 비추는 빔 패턴을 형성하고, 제2 입사면(13)으로 입사되어 상향 조사되는 입사되는 직사광(L1, L2)은 도로의 상부 또는 측부에 위치하는 표지판(미도시)을 비추는 빔 패턴을 형성할 수 있다.

본 실시예에 따른 차량용 램프의 수평 방향 광 조사 패턴은 전술한 제1 실시예와 유사하게 형성되며, 중복 설명을 피하게 위해 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 차량용 램프 역시 광원(2)으로부터 출사되어 광학 렌즈(1)를 통과한 광은 수평 방향을 기준으로 광축의 양측으로 일정 각도의 조사각을 형성하며 조사된다

전술한 광학 특성을 이용하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 차량용 램프 여시 차량의 헤드 램프 또는 포그 램프로 사용될 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 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. 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.

1: 광학 렌즈
2: 광원
3: 지지부재
4: 리플렉터
11: 출사면
12: 제1 입사면
13: 제2 입사면

Claims (16)

1. 전면을 형성하는 출사면 및 후면을 형성하는 입사면을 포함하는 차량용 광학 렌즈에 있어서,
   상기 입사면은, 하부 영역을 형성하는 제1 입사면과 상부 영역을 형성하는 제2 입사면을 포함하고,
   상기 제2 입사면의 상단이 상기 제1 입사면에 비해 후방에 위치하도록 상기 제2 입사면은 상기 제1 입사면으로부터 후방을 향해 연장 형성되고,
   상기 제2 입사면은 수평 단면 및 수직 단면이 상기 출사면을 향해 볼록하게 형성되고,
   상기 제2 입사면의 수평 방향 단면의 곡률 및 상기 수직 방향 단면의 곡률은 상기 출사면 중 상기 제2 입사면의 전방에 위치하는 영역의 곡률과 대응되게 구비되며,
   광원에서 출사된 광이 상기 제2 입사면으로 입사하여 상기 출사면으로 출사될 때 상기 광원에서 출사되어 상기 제2 입사면으로 입사된 방향의 직진성을 유지하면서 출사면을 통과하여 출사되는, 차량용 광학 렌즈.
2. 제1항에 있어서,
   상기 출사면은 수평 단면 및 수직 단면이 전방으로 볼록한 형상을 포함하는 비구면으로 형성되는, 차량용 광학 렌즈.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 입사면은 수평 단면이 상기 출사면을 향해 볼록하게 형성되고, 수직 단면이 가상의 수평면에 대해 수직한 직선 형상을 포함하도록 형성되는, 차량용 광학 렌즈.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 입사면으로 입사된 광은 상기 출사면을 통과하여 하향 조사되는, 차량용 광학 렌즈.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 제2 입사면으로 입사된 광은 직진하며 상기 출사면을 통과하여 상향 조사되는, 차량용 광학 렌즈.
8. 광원; 및
   전면을 형성하는 출사면과 후면을 형성하는 입사면을 구비하여 상기 광원으로부터 출사된 빛을 투과하는 광학 렌즈를 포함하고,
   상기 입사면은,
   상기 입사면의 하부 영역을 형성하는 제1 입사면; 및
   상기 입사면의 상부 영역을 형성하도록 상기 제1 입사면으로부터 연장 형성되고 상단이 상기 제1 입사면에 비해 후방에 위치하도록 구비되는 제2 입사면을 포함하며,
   상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제1 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여 하향 조사되고,
   상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제2 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여 상향 조사되고,
   상기 제2 입사면은 수평 단면 및 수직 단면이 상기 출사면을 향해 볼록하게 형성되고,
   상기 제2 입사면의 수평 방향 단면의 곡률 및 상기 수직 방향 단면의 곡률은 상기 출사면 중 상기 제2 입사면의 전방에 위치하는 영역의 곡률과 대응되게 구비되며,
   상기 광원에서 출사된 광이 상기 제2 입사면으로 입사하여 상기 출사면으로 출사될 때 상기 광학 렌즈 내에서 직진성을 유지하면서 출사면을 통과하여 출사되는, 차량용 램프.
9. 제8항에 있어서,
   상기 출사면은 수평 단면 및 수직 단면이 전방으로 볼록한 형상을 포함하는 비구면으로 형성되는, 차량용 램프.
10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 입사면은 수평 단면이 상기 출사면을 향해 볼록하게 형성되고, 수직 단면이 가상의 수평면에 대해 수직한 직선 형상을 포함하도록 형성되는, 차량용 램프.
11. 삭제
12. 삭제
13. 제8항에 있어서,
    상기 제2 입사면으로 입사된 광은 직진하며 상기 출사면을 통과하여 상향 조사되는, 차량용 램프.
14. 제8항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제1 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여 차량이 주행하는 노면 상에 조사되고,
    상기 광원으로부터 출사된 빛 중 상기 제2 입사면으로 입사된 빛은 상기 출사면을 통과하여, 상기 노면의 상부 또는 측부에 위치하는 표지판을 향해 조사되는, 차량용 램프.
15. 제8항에 있어서,
    상기 광원으로부터 출사된 빛 중 일부를 반사하여 상기 제2 입사면으로 입사시키는 리플렉터를 더 포함하고,
    상기 광원으로부터 출사되어 상기 리플렉터에 의해 반사되지 않은 빛 중 일부는 상기 제1 입사면으로 입사되는, 차량용 램프.
16. 제15항에 있어서,
    상기 광원은 상기 제1 입사면을 지향하도록 설치되는, 차량용 램프.

Images