KR102337342B1 - 차량용 램프의 광학유닛 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 램프의 광학유닛에 관한 것으로, x방향으로 배열된 광원들에서 조사된 빛이 y방향으로 진행되며 투광되는 제1렌즈부와, 제1렌즈부의 y방향에 배치되고, 제1렌즈부를 투광한 빛의 x방향 광경로를 조절가능한 입사굴절면과, 입사굴절면을 투광한 빛의 z방향 광경로를 조절가능한 출사굴절면이 형성되는 제2렌즈부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

차량용 램프의 광학유닛{OPTICAL UNIT OF LAMP FOR VEHICLE}
본 발명은 차량용 램프의 광학유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보다 슬림화된 차량용 램프의 디자인을 구현하기 위한 차량용 램프의 광학유닛에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 야간 또는 광도가 낮은 경우에 차량의 전방을 비추기 위한 헤드 램프가 장착되며, 이러한 헤드 램프는 보다 원거리까지 조명하는 하이빔 모드와, 다른 도로 사용자의 가시성을 저해하지 않기 위해 보다 근거리를 조명하는 로우빔 모드로 운용될 수 있다.
수동으로 조명 모드를 변경하는 것은 운전자의 판단에 의존하기 때문에, 적절하게 운용되는 데 한계가 있다. 따라서 배광 가변 헤드램프(ADB, Adaptive Driving Beam) 기능을 구비한 헤드 램프가 제안되어 있으며, 이러한 ADB 기능은 헤드 램프에 의해 다른 도로 사용자의 자동 검출하고, 검출된 사용자가 위치하는 영역의 빛을 부분적으로 소등하는 작동을 의도한다.
이러한 배광 가변 헤드램프를 포함한 다양한 헤드램프의 디자인을 구현함에 있어서, 구면 형상의 굴절면을 가지는 구면렌즈를 적용하거나 복수개의 비구면렌즈를 적용하고 있다. 그러나, 이러한 광학 구조에 의하면 렌즈의 두께가 증가하거나, 렌즈의 배치 공간이 확장됨에 따라 헤드램프의 체적이 증가하게 되어, 차량용 헤드램프 디자인에 제한이 따른다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허등록번호 제10-1994611호(2019.06.25 등록, 발명의 명칭: 차량용 헤드램프)에 개시되어 있다.
본 발명은 슬림화 구현에 의해 차량용 램프 디자인의 자유도를 보다 향상시킬 수 있는 차량용 램프의 광학유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 차량용 램프의 광학유닛은, x방향으로 배열된 광원들에서 조사된 빛이 y방향으로 진행되며 투광되는 제1렌즈부; 및 상기 제1렌즈부의 y방향에 배치되고, 상기 제1렌즈부를 투광한 빛의 x방향 광경로를 조절가능한 입사굴절면과, 상기 입사굴절면을 투광한 빛의 z방향 광경로를 조절가능한 출사굴절면이 형성되는 제2렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1렌즈부는, 복수개의 렌즈모듈들이 x방향으로 배열되어 형성되고, 상기 입사굴절면은, 상기 렌즈모듈들 각각을 투광한 빛이 입사되는 복수개의 단위입사면부들이 x방향으로 배열되어 형성되며, 상기 출사굴절면은, 복수개의 상기 단위입사면부들을 포괄하는 x방향 너비에 걸쳐 연속된 곡면을 이루는 것을 특징으로 한다.
상기 단위입사면부는, -y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 증가하는 형상을 가지고, 상기 출사굴절면은, 상기 y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소하는 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 단위입사면부들은, 상기 제1렌즈부에 구비되는 복수개의 렌즈모듈들 각각을 통과한 빛의 진행경로 상에 대응되게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 렌즈모듈은, 복수개의 광원들 각각에 대응되게 배치되는 복수개의 광가이드부들; 및 복수개의 상기 광가이드부들과 연결되고, 상기 광가이드부들 각각을 통과한 빛이 상호 나란한 평행광의 형태로 출사되는 복수개의 단위출사면부들이 형성되는 제1렌즈본체부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단위출사면부는, y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향과 z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소되는 형상을 가지는 것을 특징으로 한다.
하나의 상기 렌즈모듈을 구성하는 복수개의 상기 단위출사면부들은, 동일한 형상을 가지고 설정방향으로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1렌즈부는, 상기 단위출사면부들이 제1연장선과 나란한 제1방향으로 배열되어 형성되는 제1렌즈모듈; 및 상기 제1렌즈모듈의 x방향에 배치되고, 상기 단위출사면부들이 제2연장선과 나란한 제2방향으로 배열되어 형성되는 제2렌즈모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1연장선 상에 설정되는 제1기준위치와, 상기 제2연장선 상에 상기 제1기준위치에 대응되게 설정되는 제2기준위치를 잇는 하나의 기준연장선을 기준으로 하여, 상기 제1렌즈모듈은, 상기 제1연장선이 상기 제1렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제1초점과 중첩되는 제1각도로 배치되고, 상기 제2렌즈모듈은, 상기 제2연장선이 상기 제2렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제2초점과 중첩되는 제2각도로 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제1초점은, 상기 제1연장선 상에 설정되는 제1기준위치로부터 제1간격(a)을 두고 배치되고, 상기 제2렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제2초점은, 상기 제2연장선 상에 상기 제1기준위치에 대응되게 설정되는 제2기준위치로부터 제1간격(a)에 단위간격(b)을 합한 만큼의 제2간격(a+b)을 두고 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 단위간격(b)은, [상기 광가이드부들의 배치간격(P)]/[상기 렌즈모듈의 개수(m)]인 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부의 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈들의 사이에서 상기 단위입사면부들의 경계부측으로 연장되는 차광부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차량용 램프의 광학유닛은, y방향으로 진행되는 빛의 x방향 광경로를 조절하는 입사굴절면과 z방향 광경로를 조절하는 출사굴절면이 제2렌즈부 상의 서로 다른 표면 상에 상호 분리되게 형성된 구조를 가진다.
이에 따라, 본 발명은, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면과, 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 하나의 표면 상에 복합적으로 형성하는 실시예나, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제1렌즈구조체와, 빛의 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제2렌즈구조체를 별물로 제작하여 y방향으로 배치하는 실시예와 비교해, 보다 슬림화를 구현할 수 있고, 이에 따라 차량용 램프 디자인의 자유도를 보다 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 우측면도이다.
도 4는 도 2 상에서의 광경로를 설명하고자 도시한 평면도이다.
도 5는 도 4의 A부분 확대도이다.
도 6은 도 4의 B부분 확대도이다.
도 7은 도 3 상에서의 광경로를 설명하고자 도시한 평면도이다.
도 8은 도 7의 C부분 확대도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 초점 간격과 렌즈모듈들의 설치 방향을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제1렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제2렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제3렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제4렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 렌즈모듈들과 초점들의 위치 관계를 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛에 의한 광조사영역의 분해능을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛에 의한 광조사영역의 광도균일도를 설명하고자 도시한 그래프이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛을 개략적으로 도시한 우측면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛(1)은 제1렌즈부(10), 제2렌즈부(20), 차광부(30)를 포함한다.
제1렌즈부(10)는 x방향으로 배열된 복수개의 광원(2)들의 전방(y방향)에 배치된다. 광원(2)들에서 조사된 빛은 y방향으로 진행되며 제1렌즈부(10)를 투광한다. 복수개의 광원(2)들에서 조사되어 제1렌즈부(10)를 투광한 빛은 설정방향을 향해 나란하게 진행된다.
제2렌즈부(20)는 제1렌즈부(10)와 별물로 제작되어, 제1렌즈부(10)의 y방향에 이격되게 배치된다. 제1렌즈부(10)를 투광하여 y방향으로 진행되는 빛은 제2렌즈부(20)를 연속하여 투광한다. 이때, 빛은 제2렌즈부(20)의 입사굴절면(21)을 통해 제2렌즈부(20)로 입사되고, 출사굴절면(25)을 통해 제2렌즈부(20)의 외부로 출사된다.
입사굴절면(21)은 빛의 좌우방향(x방향) 광경로를 조절가능한 굴절면의 형상을 가진다. 출사굴절면(25)은 입사굴절면(21)을 투광한 빛의 상하방향(z방향) 광경로를 조절가능한 굴절면의 형상을 가진다. 제2렌즈부(20)를 투광하는 빛은 입사굴절면(21)과 출사굴절면(25)을 순차적으로 통과하면서 좌우방향의 광경로와 상하방향의 광경로가 각각 조절된다.
제2렌즈부(20)는, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면과, 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면이 하나의 표면 상에 형성되는 것이 아니라, 상기와 같이 입사굴절면(21)과 출사굴절면(25)에 대응되는 서로 다른 표면 상에 상호 분리되게 형성된 구조를 가진다.
이에 따라, 본 발명에 따른 제2렌즈부(20)에 의하면, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면과, 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 하나의 표면 상에 복합적으로 형성하는 실시예나, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제1렌즈구조체와, 빛의 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제2렌즈구조체를 별물로 제작하여 y방향으로 배치하는 실시예와 비교해, 그 두께를 현저하게 슬림화할 수 있다.
차광부(30)는 제1렌즈부(10)와 제2렌즈부(20)의 사이에 형성되는 공간부를 상호간의 빛간섭이 차단되는 복수개로 공간부들로 구획하는 장치부이다. 차광부(30)는 차광 패널의 구조를 가지고, 제1렌즈부(10)를 구성하는 복수개의 렌즈모듈(11)들의 사이에서, 입사굴절면(21)을 구성하는 복수개의 단위입사면부(22)들의 경계부측으로 연장되게 배치된다.
즉, 차광부(30)는 y방향으로 연장되게 배치되되, 패널의 형상을 가지고 z방향으로 직립되게 배치되며, -y방향을 향하는 일단부는 상호 이웃한 렌즈모듈(11)들의 사이에 배치되고, y방향을 향하는 타단부는 상호 이웃한 단위입사면부(22)들의 사이에 배치된다. 차광부(30)는 렌즈모듈(11)과 단위입사면부(22)의 개수에 따라 복수개가 구비될 수 있다.
도 4는 도 2 상에서의 광경로를 설명하고자 도시한 평면도이고, 도 5는 도 4의 A부분 확대도이며, 도 6은 도 4의 B부분 확대도이고, 도 7은 도 3 상에서의 광경로를 설명하고자 도시한 평면도이며, 도 8은 도 7의 C부분 확대도이다.
도 1, 도 2, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제1렌즈부(10)는 복수개(m개)의 렌즈모듈(11)들이 x방향으로 배열되어 형성된다. 본 발명의 일실시예에 따른 제1렌즈부(10)는 4개의 렌즈모듈(11)들을 포함하는 구조를 가진다. 본 발명의 설명에서는, 편의 상, 4개의 렌즈모듈(11)들 각각을 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D)로 지칭한다.
본 발명의 일실시예에 따른 렌즈모듈(11)들 각각은, 즉 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D) 각각은, 광가이드부(12)들과 제1렌즈본체부(13)를 포함한다.
도 6을 참조하면, 광가이드부(12)들은 복수개(n개)의 광원(2)들 각각에 대응되는 n개가 일정한 배치간격(P)을 두고 배치된다. 본 발명의 일실시예에 따른 렌즈모듈(11)은 7개의 광가이드부(12)들을 포함하는 구조를 가진다. 광가이드부(12) 각각은 상호 이격되게 배치된 광원(2) 각각에서 조사된 빛이 입사될 수 있을 정도로, 개별의 광원(2)들과 밀접하게 배치된다.
광가이드부(12)는 y방향으로 연장된 형상을 가지며, 광원(2)에서 조사된 빛은 광가이드부(12)를 통과하면서 y방향으로의 방향성을 주요하게 가지게 된다. 또한, 광가이드부(12)가 직사각형 단면 형상을 가지는 경우, 광원(2)에서 조사된 빛은 광가이드부(12)를 통과하면서, 그 조사영역이 직사각형의 형태를 가지게 된다(도 15참조).
제1렌즈본체부(13)는 n개의 광가이드부(12)들의 y방향 단부에 일체로 연결된다. n개의 광가이드부(12)들은 제1렌즈본체부(13)에 의해 일정한 배치간격(P)을 두고 일체로 연결된다. 제1렌즈본체부(13) 상에는 광가이드부(12)들 각각을 통과한 빛이 상호 나란한 평행광의 형태로 출사되는 n개의 단위출사면부(14)들이 형성된다.
단위출사면부(14)는 y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향과 z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소되는 형상을 가진다. 즉, 단위출사면부(14)는 구의 일부에, 보다 구체적으로는 구 중 y방향을 향하는 일부에 대응되는 형상을 가진다. 광가이드부(12)를 통과한 빛은 상기와 같은 굴절면의 형상을 가지는 단위출사면부(14)에 의해 x방향 및 z방향으로의 출사방향이 조절된다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 초점 간격과 렌즈모듈들의 설치 방향을 설명하고자 도시한 개념도이다.
도 9를 참조하면, 하나의 렌즈모듈(11)을 구성하는 n개의 단위출사면부(14)들은 동일한 형상을 가지고 설정방향으로 배열된다. 보다 구체적으로, 제1렌즈모듈(11A)은 광가이드부(12)들과 단위출사면부(14)들이 제1연장선(L1)과 나란한 제1방향으로 배열된 구조를 가진다.
제2렌즈모듈(11B)은 제1렌즈모듈(11A)의 x방향에 배치되고, 광가이드부(12)들과 단위출사면부(14)들이 제2연장선(L2)과 나란한 제2방향으로 배열된 구조를 가진다. 제3렌즈모듈(11C)은 제2렌즈모듈(11B)의 x방향에 배치되고, 광가이드부(12)들과 단위출사면부(14)들이 제3연장선(L3)과 나란한 제3방향으로 배열된 구조를 가진다. 제4렌즈모듈(11D)은 제3렌즈모듈(11C)의 x방향에 배치되고, 광가이드부(12)들과 단위출사면부(14)들이 제4연장선(L4)과 나란한 제4방향으로 배열된 구조를 가진다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제1렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제2렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이며, 도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제3렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 제4렌즈모듈의 배치를 설명하고자 도시한 개념도이다.
제1연장선(L1), 제2연장선(L2), 제3연장선(L3), 제4연장선(L4) 상에는 각각 제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)를 설정할 수 있다. 제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)는, 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D) 각각에 대해 동일한 위상을 가지는 지점에, 다른 표현으로는 상호 대응되는 지점에 설정된다.
도 10 내지 도 13을 참조하면, 제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)는, 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D) 각각을 구성하는 n개의 단위출사면부(14)들 중 x방향 단부에 위치되는 단위출사면부(14)의 y방향 최단부에 해당되는 지점으로 공통되게 설정될 수 있다.
제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)를 잇는 하나의 기준연장선(SL)을 설정한 후, 제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)를 기준연장선(SL) 상에 고정한 상태에서 초점의 위치에 따라, 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D) 각각의 배치방향을 다르게 설정할 수 있다.
도 9에 도시된 광경로(음영 표시)는, 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛(1)에 의한 초점을 표현하기 위해 도시한 것으로, 제2렌즈부(20)의 y방향측에서 -y방향으로 빛이 진행되는 경우, n개의 단위입사면부(22)들에 의해 렌즈모듈(11)들의 개수(n개)에 대응되는 개수의 초점들이 발생된다.
4개의 단위입사면부(22)들 각각을 통과하는 빛은 각각 제1초점(F1), 제2초점(F2), 제3초점(F3), 제4초점(F4)으로 진행된다. 제1기준위치(P1), 제2기준위치(P2), 제3기준위치(P3), 제4기준위치(P4)를 기준연장선(SL) 상에 셋팅시킨 상태에서, 제1연장선(L1), 제2연장선(L2), 제3연장선(L3), 제4연장선(L4)의 각도를 조정함으로써, 도 9에 도시된 바와 같이 제1연장선(L1), 제2연장선(L2), 제3연장선(L3), 제4연장선(L4) 각각을 제1초점(F1), 제2초점(F2), 제3초점(F3), 제4초점(F4)과 중첩되게 위치시킬 수 있다.
즉, 제1연장선(L1)은 제1기준위치(P1)를 기준으로 하여 제1초점(F1)과 중첩되는 제1각도로 배치되고, 제2연장선(L2)은 제2기준위치(P2)를 기준으로 하여 제2초점(F2)과 중첩되는 제2각도로 배치된다. 제3연장선(L3)은 제3기준위치(P3)를 기준으로 하여 제3초점(F3)과 중첩되는 제3각도로 배치되고, 제4연장선(L4)은 제4기준위치(P4)를 기준으로 하여 제4초점(F4)과 중첩되는 제4각도로 배치된다.
제1연장선(L1)을 도 10에 도시된 바와 같이 기준연장선(SL)과 일치시키면, 제2연장선(L2), 제3연장선(L3), 제4연장선(L4)은 각각 도 11, 도 12, 도 13에 도시된 바와 같이 기준연장선(SL)에 대해 α, β(>α), γ(>β)의 각도로 기울어지게 연장된다.
이때, 제1연장선(L1), 제2연장선(L2), 제3연장선(L3), 제4연장선(L4)은 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D)의 설치방향을 의미한다. 상기와 같이 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D)을 배치함으로써, 복수개 초점들이 렌즈모듈(11)들 각각에 대해 동일한 위상에 위치된다.
이에 따라, 동일한 사양을 가지는 광원(2)들과, 렌즈모듈(11)들을 이용해 균일한 광영역 분포를 안정적으로 구현할 수 있고, 일부 광원(2)만을 점등시키거나 소등시킴으로써, 목적한 위치, 형태의 광영역만을 활성화시키거나 비활성화시키는 제어를 신뢰성있게 수행할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛의 렌즈모듈들과 초점들의 위치 관계를 설명하고자 도시한 개념도이고, 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛에 의한 광조사영역의 분해능을 설명하고자 도시한 개념도이며, 도 16은 본 발명의 일실시예에 따른 차량용 램프의 광학유닛에 의한 광조사영역의 광도균일도를 설명하고자 도시한 그래프이다.
제1렌즈모듈(11A)을 투광하는 빛의 초점인 제1초점(F1)은 제1기준위치(P1)로부터 제1간격(a)을 두고 배치된다. 여기서, 제1간격(a)은 제1기준위치(P1)를 설정하기에 따라 0일 수도 있다. 제2초점(F2)은 제2기준위치(P2)로부터 제1간격(a)에 단위간격(b)을 합한 만큼의 제2간격(a+b)을 두고 배치된다. 여기서, 단위간격(b)은 [광가이드부(12)들의 배치간격(P)]/[렌즈모듈(11)들의 개수(m)]이다.
제3초점(F3)은 제3기준위치(P3)로부터 제3간격(a+2b)을 두고 배치되고, 제4초점(F4)은 제4기준위치(P4)로부터 제4간격(a+3b)를 두고 배치된다. 즉, 제1초점(F1), 제2초점(F2), 제3초점(F3), 제4초점(F4)은 도 14에 도시된 바와 같이 상호 단위간격(b)에 해당되는 이격간격을 두고 배치된다.
상기와 같은 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D)의 배치 구조에 의하면, 도 15에 도시된 바와 같이 n개의 단위광조사영역이 광가이드부(12)들의 배치간격(P)에 대응되는 간격(m×b')을 두고 x방향으로 배치되는 형태로 광조사영역이 형성된다. 또한, 제1렌즈모듈(11A), 제2렌즈모듈(11B), 제3렌즈모듈(11C), 제4렌즈모듈(11D)에 의해서 형성되는 1행의 광조사영역 각각이 x방향으로 단위간격(b)에 대응되는 단위조사간격(b')을 두고 배치되는 형태로 광조사영역이 형성된다.
즉, 상기와 같은 렌즈모듈(11)들의 배치에 의하면, 도 16에 도시된 바와 같이 m×n개의 단위광조사영역이 목적한 광조사영역 전반에 걸쳐 균일하게 배치되는 고균일도를 구현할 수 있고, 단위조사간격(b')에 해당되는 고분해능을 구현할 수 있다. 이때, 광조사영역의 광도는 본 발명이 적용되는 차량용 램프의 최전방(O)을 기준으로 하여, 불균일하게 복수회 굴곡진 형태가 아니라, 광조사영역의 x방향 중간부측으로 갈수록 연속하여 증가되는 형태로 나타난다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2렌즈부(20)의 입사굴절면(21)은 렌즈모듈(11)들 각각을 투광한 빛이 입사되는 m개의 단위입사면부(22)들이 x방향으로 배열된 구조를 가진다. 단위입사면부(22)들은 제1렌즈부(10)에 구비되는 m개의 렌즈모듈(11)들 각각을 통과한 빛의 진행경로 상에 대응되게 배치된다.
도 4, 도 5를 참조하면, 단위입사면부(22)는 -y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 증가하는 형상을 가진다. 이러한 단위입사면부(22)의 형상에 의해 y방향으로 진행되는 빛의 x방향 각도와 광폭이 가변, 조절될 수 있다.
도 1, 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 제2렌즈부(20)의 출사굴절면(25)은, m개의 단위입사면부(22)들을 포괄하는 x방향 너비에 걸쳐 연속된 곡면을 이룬다. 도 7, 도 8을 참조하면, 출사굴절면(25)은 y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소하는 형상을 가진다. 이러한 출사굴절면(25)의 형상에 의해 y방향으로 진행되는 빛의 z방향 각도와 광폭이 가변, 조절될 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 차량용 램프의 광학유닛(1)에 의하면, y방향으로 진행되는 빛의 x방향 광경로를 조절하는 입사굴절면(21)과 z방향 광경로를 조절하는 출사굴절면(25)이 제2렌즈부(20) 상의 서로 다른 표면 상에 상호 분리되게 형성된 구조를 가진다.
이에 따라, 본 발명에 의하면, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면과, 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 하나의 표면 상에 복합적으로 형성하는 실시예나, 빛의 좌우방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제1렌즈구조체와, 빛의 상하방향 광경로를 조절하는 굴곡면을 가지는 제2렌즈구조체를 별물로 제작하여 y방향으로 배치하는 실시예와 비교해, 제2렌즈부(20)의 두께를 현저하게 슬림화할 수 있다. 이에 따라, 차량용 램프의 디자인 자유도를 보다 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
1 : 광학유닛 2 : 광원
10 : 제1렌즈부 11 : 렌즈모듈
11A : 제1렌즈모듈 11B : 제2렌즈모듈
11C : 제3렌즈모듈 11D : 제4렌즈모듈
12 : 광가이드부 13 : 제1렌즈본체부
14 : 단위출사면부 20 : 제2렌즈부
21 : 입사굴절면 22 : 단위입사면부
25 : 출사굴절면 30 : 차광부

Claims (12)

  1. x방향으로 배열된 광원들에서 조사된 빛이 y방향으로 진행되며 투광되는 제1렌즈부; 및
    상기 제1렌즈부의 y방향에 배치되고, 상기 제1렌즈부를 투광한 빛의 x방향 광경로를 조절가능한 입사굴절면과, 상기 입사굴절면을 투광한 빛의 z방향 광경로를 조절가능한 출사굴절면이 형성되는 제2렌즈부;를 포함하고,
    상기 제1렌즈부는,
    복수개의 단위출사면부들이 제1연장선과 나란한 제1방향으로 배열되어 형성되는 제1렌즈모듈; 및
    상기 제1렌즈모듈의 x방향에 배치되고, 상기 단위출사면부들이 제2연장선과 나란한 제2방향으로 배열되어 형성되는 제2렌즈모듈;을 포함하며,
    상기 제1연장선 상에 설정되는 제1기준위치와, 상기 제2연장선 상에 상기 제1기준위치에 대응되게 설정되는 제2기준위치를 잇는 하나의 기준연장선을 기준으로 하여,
    상기 제1렌즈모듈은 상기 제1연장선이 상기 제1렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제1초점과 중첩되는 제1각도로 배치되고,
    상기 제2렌즈모듈은 상기 제2연장선이 상기 제2렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제2초점과 중첩되는 제2각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는,
    복수개의 렌즈모듈들이 x방향으로 배열되어 형성되고,
    상기 입사굴절면은,
    상기 렌즈모듈들 각각을 투광한 빛이 입사되는 복수개의 단위입사면부들이 x방향으로 배열되어 형성되며,
    상기 출사굴절면은,
    복수개의 상기 단위입사면부들을 포괄하는 x방향 너비에 걸쳐 연속된 곡면을 이루는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단위입사면부는,
    -y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 증가하는 형상을 가지고,
    상기 출사굴절면은,
    상기 y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단위입사면부들은,
    상기 제1렌즈부에 구비되는 복수개의 렌즈모듈들 각각을 통과한 빛의 진행경로 상에 대응되게 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 렌즈모듈은,
    복수개의 광원들 각각에 대응되게 배치되는 복수개의 광가이드부들; 및
    복수개의 상기 광가이드부들과 연결되고, 상기 광가이드부들 각각을 통과한 빛이 상호 나란한 평행광의 형태로 출사되는 상기 단위출사면부들이 형성되는 제1렌즈본체부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 단위출사면부는,
    y방향을 향해 볼록한 형태를 가지되, x방향과 z방향 단부측으로 갈수록 y방향 위치가 감소되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    하나의 상기 렌즈모듈을 구성하는 복수개의 상기 단위출사면부들은, 동일한 형상을 가지고 설정방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. x방향으로 배열된 광원들에서 조사된 빛이 y방향으로 진행되며 투광되는 제1렌즈부; 및
    상기 제1렌즈부의 y방향에 배치되고, 상기 제1렌즈부를 투광한 빛의 x방향 광경로를 조절가능한 입사굴절면과, 상기 입사굴절면을 투광한 빛의 z방향 광경로를 조절가능한 출사굴절면이 형성되는 제2렌즈부;를 포함하고,
    상기 제1렌즈부는,
    복수개의 단위출사면부들이 제1연장선과 나란한 제1방향으로 배열되어 형성되는 제1렌즈모듈; 및
    상기 제1렌즈모듈의 x방향에 배치되고, 상기 단위출사면부들이 제2연장선과 나란한 제2방향으로 배열되어 형성되는 제2렌즈모듈;을 포함하며,
    상기 제1렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제1초점은,
    상기 제1연장선 상에 설정되는 제1기준위치로부터 제1간격(a)을 두고 배치되고,
    상기 제2렌즈모듈을 투광하는 빛의 초점인 제2초점은,
    상기 제2연장선 상에 상기 제1기준위치에 대응되게 설정되는 제2기준위치로부터 제1간격(a)에 단위간격(b)을 합한 만큼의 제2간격(a+b)을 두고 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1렌즈부는,
    상기 제1렌즈모듈과 상기 제2렌즈모듈을 포함한 복수개의 렌즈모듈들이 x방향으로 배열되어 형성되고,
    상기 렌즈모듈은,
    복수개의 상기 광원들 각각에 대응되게 배치되는 복수개의 광가이드부들을 포함하며,
    상기 단위간격(b)은,
    [상기 광가이드부들의 배치간격(P)]/[상기 렌즈모듈의 개수(m)]인 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 제1렌즈부와 상기 제2렌즈부의 사이에 배치되고, 상기 렌즈모듈들의 사이에서 상기 단위입사면부들의 경계부측으로 연장되는 차광부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 램프의 광학유닛.
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