KR20120077497A - 차량용 헤드 램프 구조 - Google Patents

차량용 헤드 램프 구조 Download PDF

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Abstract

나이트 비전 및 하이빔 모드를 제공하는 차량용 듀얼 광학계인 차량용 헤드 램프 구조가 제공된다. 본 발명에 따른 차량용 헤드 램프 구조는, 빛을 조사하는 광원, 상기 광원을 둘러싸며, 상기 빛을 전방으로 반사하는 리플렉터, 상기 광원의 전방부를 덮으며, 상기 빛을 외부로 내보내는 비구면 외부렌즈, 및 상기 비구면외부 렌즈의 전방부에 위치하며, 상기 광원에서 조사된 상기 빛을외부렌즈를 개방 및 차단이 가능하도록 동작하는 적외선 필터 및 상기 적외선 필터를 구동하는 구동원을를 포함한다.

Description

차량용 헤드 램프 구조{Head lamp structure for vehicle}
본 발명은 단일의 광학계로 나이트 비전 및 하이빔 모드를 구현하는 차량용 헤드 램프 구조에 관한 것이다.
어두운 도로 등 시야확보에 어려움이 있는 곳에서 운전을 하다 보면, 장애물을 인식하는 데 어려움을 겪게 된다. 이를 방지하기 위해, 적외선을 이용하여 장애물을 탐지하는 나이트 비전 시스템 및 차량의 먼 전방에 빛을 조사하는 하이빔 모드를 이용한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 단일의 광학계로 나이트 비전 및 하이빔 모드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 차량용 램프를 소형화 하면서도, 차량의 미감을 증대시키는 차량용 듀얼 광학계를 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 차량용 헤드 램프 구조는, 빛을 조사하는 광원, 상기 광원을 둘러싸며, 상기 빛을 전방으로 반사하는 리플렉터, 상기 광원의 전방부를 덮으며, 상기 빛을 외부로 내보내는 외부 렌즈, 및 상기 외부 렌즈의 전방부에 위치하며, 상기 광원에서 조사된 상기 빛을외부렌즈를 개방 및 차단이 가능하도록 동작하는 적외선 필터 및 상기 적외선 필터를 구동하는 구동원을를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 단일의 광학계로 나이트 비전 및 하이빔 모드를 제공할 수 있다.
또한, 차량용 램프를 소형화 하면서도, 차량의 미감을 증대시키는 차량용 광학계를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 헤드 램프를 장착한 차량의 일부 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나이트 비전 모드가 적용된 차량용 헤드 램프의 분리 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이빔 모드가 적용된 차량용 헤드 램프의 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나이트 비전 모드가 적용된 차량용 헤드 램프의 분리 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이빔 모드가 적용된 다른 차량용 헤드 램프의 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이빔 모드가 적용된 다른 차량용 헤드 램프의 정면도이다.
도 7 및 도8은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 다른 차량용 헤드 램프의 분리 측면도이다.
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.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. "및/또는"는 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
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.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 헤드 램프를 장착한 차량의 일부 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 차량용 헤드 램프 구조(200)는 차량(100)의 전방에 위치할 수 있다. 이 차량용 헤드 램프 구조(200)가 차량(100)의 전방에 위치하는 이유는 어두운 도로 등 시야확보가 어려운 곳을 운전할 경우에 사용하는 나이트 비전 및 하이빔 모드를 수행하기 때문이다.
차량의 헤드 램프에는 하이빔과 로우빔(250)을 발산하는 램프가 구비되어 있는 데, 이 하이빔을 발산하는 램프가 아래 설명할 구조적 특징으로 인해, 본 발명에서는 추가적으로 나이트 비전의 역할도 수행한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 나이트 비전 모드가 적용된 차량용 헤드 램프 구조의 분리 사시도이다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이빔 모드가 적용된 차량용 헤드 램프 구조의 분리 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 나이트 비전 모드가 적용된 차량용 헤드 램프 구조의 분리 단면도이다. 여기서 도 2 내지 도 4에 도시된 피벗 축(중심축)을 중심으로 회전하는 적외선 필터를 포함하는 차량용 헤드 램프 구조이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 나이트 비전 모드 및 하이빔 모드가 적용된 차량용 헤드 램프 구조(200)는 광원(600), 리플렉터(500), 외부 렌즈(400), 및 적외선 필터(300) 및 구동원(미도시)을를 포함한다.
광원(600)은 빛을 조사하는 역할을 하며, 할로겐 벌브가 이용될 수 있다. 할로겐 벌브는 요오드와 같은 할로겐 원소를 전구 안에 넣은 것으로, 일반 텅스텐 램프에 비하여 밝고 수명이 길다.
리플렉터(500)는 광원(600)에서 나온 빛을 반사하여 광원(600)의 전방으로 유도하는 역할을 수행한다.
외부 렌즈(400)는 광원(600)에서 직접 조사된 빛 및 리플렉터(500)에서 반사되어 온 빛을 외부로 내보내는 역할을 한다. 이 외부 렌즈(400)는 비구면 렌즈가 적용될 수 있는 데, 비구면 렌즈는 렌즈 수차를 감소시키기 위해 한 면 이상을 평면 또는 곡면으로 만든 렌즈를 말하며, 렌즈가 구형을 이루고 있지 않은 렌즈이다.
적외선 필터(IR Filter, 300)는 광원(600)에서 조사된 빛 중에서, 가시광선 영역의 빛을 필터링하여, 외부로 적외선을 내보내는 역할을 수행한다. 이 적외선 필터에는 가시광선을 필터링하는 물질이 코팅되어 있다.
구동원(미도시)은 적외선 필터가 빛을 개방 및 차단할 수 있도록 적외선 필터를 구동하는 역할을 하는 데, 이 구동원으로는 엑츄에이터, 모터 및 솔레노이드를 포함할 수 있으며, 여기에 국한되는 것은 아니다.
나이트 비전 모드는 적외선(IR) 카메라 및 시시디(CCD) 카메라 등과 같은 검출장비를 이용하여 야간이나 전방 시계확보가 어려운 상황에서 사람이나 장애물을 실시간으로 감지하여 경고하고, 운전자가 주행에 필요한 정보를 얻을 수 있도록 하기 위하여 개발된 화상처리기술이다. 이 나이트 비전 모드는 눈부심이 없는 적외선을 조사하고, 도로 상에 위치한 장애물에 반사되어 돌아오는 광선을 적외선 카메라로 감지하여 영상신호로 변환시키는 구성을 갖는다.
광원(600)에서 나온 빛 중 가시광선 영역을 차단하는(필터링하는) 적외선 필터(300)는 광학계 내부(외부 렌즈와 리플렉터 또는 하우징 사이의 내부 공간)에 위치하여 적외선 제너레이터(IR Generator)를 구성할 수 있는 데, 본 발명의 적외선 필터(300)는 광학계 내부에 위치하지 않고, 광학계 외부에 배치되어, 차량(100) 외부에서 인식이 가능할 수 있다하다.
적외선 필터(300)가 광학계 외부에 배치됨으로써, 광학계 내부에 위치할 때보다 광원(600)에서 나온 빛을 덜 수용하게 되어, 열에 덜 노출되게 된다. 그 결과, 열로부터의 손상을 덜 받게 되어, 적외선 필터(300)의 내구성이 증가한다.
이 적외선 필터(300)는 외부 렌즈(400) 전방에 위치하며, 이 외부 렌즈(400)를 외부로부터 개방 또는 차단할 수 있다. 즉, 광원에서 조사된 빛을 개방 및 차단할 수 있는 것이다. 이렇게 적외선 필터(300)가 빛을 외부렌즈(400)를 개방 또는 차단할 수 있는 이유는 피벗 축을 중심으로 적외선 필터(300)가 이동(회동)이 가능하기 때문이다. 도시된 도면을 참조하면, 적외선 필터(300)가 상부(320) 및 하부(340) 필터를 포함하는 서브 필터로 구성되어 있으며어, 도시된 바와 같이 이 서브 필터는 피벗 축과 연결되어 있다. 이 서브 필터는 적외선 필터(300)와 연결된 엑츄에이터(미도시)에 의해 각각 이동(회동)한다. 이 이동으로 비구면외부 렌즈(400)를 외부로부터 차단하거나 개방하여, 광원에서 조사된 빛을 개방하거나 차단한다. 다만, 도시된 적외선 필터(300)의 형태뿐만 아니라, 적외선 필터(300)는 다양한 형태를 취할 수 있다.
다양한 형태를 취하는 적외선 필터(300)의 이동을 좀 더 살펴 보면, 상/하부 필터(320,340)를 포함하는 서브 필터로 구성된 적외선 필터는 위/아래로 개폐될 수 있으며, 각 서브 필터가 외부비구면 렌즈(400)를 개방하면서 램프차량(2100)의 내부로 들어갈 경우는, 차량(100)의 외부에서 비구면외부 렌즈(400)가 직접 보일 수 있고이고, 적외선 필터(300)는 보이지 않는 구조를 취할 수 있다. 다만, 적외선 필터(300)의 일부만이 램프차량(2100)의 내부로 들어갈 수도 있다.
또한, 적외선 필터(300)가 하나 이상의다수의 서브 필터로 구성되고, 이 하나 이상의다수의 서브 필터는 위/아래/양 측면으로 개폐될 수 있으며, 각 서브 필터가 비구면 외부렌즈(400)를 개방하면서 램프의 내부로 들어가거나, 반대로 램프의 내부에 있던 다수의 서브 필터가 비구면 외부렌즈(400)를 차단하면서, 외부로 나올 수 있다.
그리고, 서브 필터로 구성되지 않는 단일의 적외선 필터(300)가 이동하면서, 비구면 렌즈(400)를 차폐할 수도 있다.
적외선 필터(300)가 이러한 다양한 이동 구조를 취할 경우, 이에 대응하는 서로 다른 적외선 필터 디자인 형상 구조를 구현할 수 있다. 즉, 적외선 필터(300)를 광학계 외부에 배치하고, 이 적외선 필터(300)를 구동이동할 수 있게 함으로써, 차량(100)의 디자인에 대한 자유도가 상승하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 차량(100)의 미감을 증대시킬 수 도 있다. 또한, 외부에 배치된 적외선 필터(300)가 이동이 가능하여, 단일의 광학계로 서로 다른 역할을 수행할 수 있다. 이하 자세히 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 적외선 필터(300)가 외부렌즈(400)를 차단할 경우는, 나이트 비전 모드가 형성된다. On/Off 컨트롤인 스위치 조작 및 일정한 로직에 의해 나이트 비전 모드가 작동된다. 이 경우, 광원(600)에서 나온 빛 중 가시광선 영역은 적외선 필터(300)가 필터링을 하여, 외부로 적외선을 방출한다. 이 방출된 적외선은 운전에 방해가 되는 장애물에 반사되어 되돌아오고, 이 되돌아오는 적외선을 이용하여, 장애물에 대해 화상처리를 한다. 즉, 적외선 필터(300)를 구성하는 서브 필터가 닫혀져, 비구면 외부렌즈(400)를 차단할 경우는, 본 발명인 차량용 헤드 램프 구조(200)는 나이트 비전 모드인 적외선 제너레이터 역할을 수행한다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 적외선 필터(300)를 구성하는 서브 필터가 개방되어 비구면 외부렌즈(400)를 차단하지 않을 경우는, 광원(600)에서 나온 빛을 하이빔 모드로 사용하여, 차량(100) 전방의 시야를 확보한다.
즉, 단일의 광학계를 이용하여, 나이트 비전 및 하이빔 모드를 구현할 수 있어, 차량(100)의 불필요한 공간을 줄일 수 있으며, 차량(100)의 경량화 및 원가절감의 효과를 누릴 수 있다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 다른 차량용 헤드 램프 구조의 도면이다. 여기서, 도 7에 도시된 적외선 필터는 슬라이딩 형의 적외선 필터이고, 도 8에 도시된 적외선 필터는 회전 형의 적외선 필터이다. 이하 앞에서 설명한 내용은 생략한다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 적외선 필터는 4개의 서브 필터(350, 355, 360, 365)를 포함하며, 이 서브 필터는 구동원(미도시)에 의해 구동되어 광원(600)에서 조사된 빛을 개방하거나 차단한다. 이러한 동작을 수행함으로써, 차량의 하이빔 모드 및 나이트 비전 모드를 구현할 수 있다.
도 7 및 도 8을 보면, 구동원이 비구면 렌즈(450)를 가리는 서브 필터(350, 355, 360, 365)를 젖히고, 이 서브 필터는 램프(250) 내부로 슬라이딩되며 들어간다. 또한, 서브 필터가 단순히 젖혀질 뿐만 아니라 회전을 하면서 램프 내부로 들어갈 수도 있다. 앞의 형태(도 7)는 슬라이딩 타입으로 볼 수 있고, 뒤위 형태(도 8)는 회전형 타입으로도 볼 수 있다. 이렇게, 적외선 필터는 다양한 형태로 빛을 개방 및 차단할 수 있으며, 그 결과 외부에서 램프를 인식할 때 램프의 미감이 증대되게 된다. 또한, 단일의 광학계로 다양한 모드를 실현할 수 있어 램프의 소형화를 가져온다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 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.
100: 차량 200, 250: 차량용 헤드 램프 구조
250: 로우빔 램프 300: 적외선 필터
320: 상부 적외선 필터 340: 하부 적외선 필터
400, 450: 외부 렌즈 500, 550: 리플렉터
600: 광원
350, 355, 360, 365: 서브 적외선 필터

Claims (9)

  1. 빛을 조사하는 광원;
    상기 광원을 둘러싸며, 상기 빛을 전방으로 반사하는 리플렉터;
    상기 광원의 전방부를 덮으며, 상기 빛을 외부로 내보내는 외부 렌즈; 및
    상기 외부 렌즈의 전방부에 위치하며, 상기 광원에서 조사된 상기 빛을 외부렌즈를 개방 및 차단이 가능하도록 동작 하는 적외선 필터; 및
    상기 적외선 필터를 구동하는 구동원을 포함하는 차량용 헤드 램프 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 구동원은 적외선 필터를 구동하는 엑츄에이터, 모터 및 솔레노이드를 더 포함하는 차량용 헤드 램프 구조.
  3. 제 1항 또는 제 23항에 있어서,
    상기 적외선 필터는,
    하나 이상의 복수의 서브 필터를 포함하고,
    상기 하나 이상의복수의 서브 필터는 개폐 가능한 차량용 헤드 램프 구조.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 적외선 필터가 상기 빛을 개방시 하이빔 모드인 차량용 헤드 램프 구조.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 적외선 필터가 상기 빛을 차단시 나이트 비전 모드인 차량용 헤드 램프 구조.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 서브 필터는 피벗 축에 연결되어 회동하는 차량용 헤드 램프 구조.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 서브 필터는 상기 램프 내부로 슬라이딩하며 들어가는 차량용 헤드 램프 구조.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 하나 이상의 서브 필터는 회전과 동시에 상기 램프 내부로 슬라이딩하며 들어가는 차량용 헤드 램프 구조.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 외부 렌즈는 비구면 렌즈인 차량용 헤드 램프 구조.
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