KR20190029491A - 자동차의 조명 및/또는 신호전송을 위한 조명 모듈용 광선 성형 렌즈 - Google Patents

Abstract

자동차의 조명 및/또는 신호전송을 위한 조명 모듈(1)용 광선(6) 성형 렌즈(10)는 광선(6)용 입사면(12) 및 대향 출사면(14)을 구비한다.
상기 렌즈는 프레넬 구조물을 형성하는 프리즘(40, 41)이 그 출사면(14)에 구비되는 평탄-렌즈 형상을 갖고, 이들 프리즘의 하나 이상은 외면(44)에 회절 구조물(60)을 가지며, 렌즈의 입사면(12)에는 적어도 부분적으로 미세구조물(20)이 구비된다.

Description

자동차의 조명 및/또는 신호전송을 위한 조명 모듈용 광선 성형 렌즈{LENS FOR SHAPING LIGHT RAYS FOR A LIGHTING MODULE FOR LIGHTING AND/OR SIGNALLING FOR A MOTOR VEHICLE}

본 발명의 기술 분야는 자동차 조명 및/또는 신호전송 수단을 위한 조명 모듈에 관한 것이다.

자동차에는 조명 모듈이 장착되어 있으며, 이 조명 모듈은 차량이 진행하는 경로를 밝힐 수 있는 빔을 투사할 수 있거나 차량에서 다른 도로 이용자에게로 신호가 전송되게 할 수 있다.

이들 조명 모듈은 일반적으로 하나 이상의 광원 및 조명에 관한 것인지 신호전송에 관한 것인지에 관계없이 차량 사용자의 요구와 규제 기준을 둘 다 충족하는 광 빔을 얻기 위해 상기 광원에 의해 방출된 광선을 하나 이상의 빔 성형 렌즈 쪽으로 편향시키도록 구성된 하나 이상의 광학 편향 요소를 구비한다. 그러나, 규제 기준의 복잡성은 대개 다수의 렌즈 및/또는 광학 편향 요소가 사용될 것을 요구하며, 따라서 이러한 조명 모듈의 설계, 생산 및 조립을 복잡하게 하고 차량의 제조 비용을 증가시킨다.

특히 조명 및/또는 신호전송 기능을 최대로 생성하기 위해, 광학 부품을 최소로 포함하는 조명 모듈을 제공하는 것을 목적으로 하는 해결책이 개발되었다. 그러나 이 형태의 조명 모듈은 충족되어야 할 기준의 매우 정확한 사양과 충돌하며, 이러한 조명 모듈의 설계는 종종 번거롭고 비용이 많이 들며, 얻어지는 제품은 목표한 문제를 완전히 충실하게 해결하는 경우가 드물다.

본 발명의 목적은 이들 결점을 완화시키고, 광원을 포함하며, 경우에 따라서 방출된 광선을 단일의 빔 성형 렌즈 쪽으로 인도하기 위한 광학 편향 요소를 포함하는 조명 모듈을 제공하는 것이며, 상기 조명 모듈은 사용자의 요구와 공공 기관에 의해 설정된 규제 기준을 둘 다 최적으로 충족시킨다.

따라서, 본 발명의 한 가지 주제는 자동차의 조명 및/또는 신호전송을 위한 조명 모듈용 광선 성형 렌즈로서, 광선용 입사면 및 상기 입사면과 대향하는 출사면을 구비하는 렌즈이며, 상기 렌즈는 프레넬 구조물을 형성하는 프리즘이 그 출사면에 구비되는 평탄-렌즈 형상을 갖고, 이들 프리즘의 하나 이상은 외면에 회절 구조물을 가지며, 렌즈의 입사면에는 적어도 부분적으로 미세구조물이 구비된다.

"평탄 렌즈" 또는 "곡률이 매우 낮은 렌즈"라는 표현은 그 평균 두께가 직경에 대해 또는 렌즈의 주 신장 평면에서의 최대 치수에 대해 작은 렌즈를 의미하는 것으로 이해된다. 즉, 렌즈는 렌즈의 두께 변화에 따라서, 그 평균 두께가 상기 직경 또는 상기 최대 치수의 20%보다 작은 값이면 평탄하거나 곡률이 매우 낮으며, 반면에 구면 또는 비구면 수속(convergent)에 대한 동일한 비율은 약 50%이다.

"프리즘"이라는 용어는 프레넬 구조물을 형성하는데 참여하는 임의의 특징부를 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 이 특징부의 치수와 기울기는 대체될 수 있는 구면 렌즈의 굴절력에 따라서 정해진다. 보다 구체적으로, 출사면 상에 배치되는 특징부 또는 프리즘은 프레넬 구조물을 형성할 수 있으며, 평탄 렌즈는 프레넬 렌즈이다. 특히 프레넬 구조물을 형성하는 프리즘은 광학면 및 드래프트 면을 가지며, 이들 면의 각각, 특히 광학면은 올바른 프로파일을 가질 수 있거나 실제로 광 빔을 보다 정확히 제어하기 위해 곡선을 따를 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 성형 렌즈는 복수의 기능이 제공될 수 있게 한다: 평탄 렌즈의 출사면에 프레넬 구조물이 존재하는 것은 보다 부피가 큰 종래의 구면 또는 비구면 렌즈와 동일한 굴절력이 얻어질 수 있게 하며, 이들 특징부의 외면, 즉 렌즈의 주위 또는 외부를 향해서 돌려진(특징부의) 광학면에 회절 구조물이 존재하는 것은 특히 컷오프-함유 빔의 형성을 위한 광선의 렌즈에 의한 투사 도중에 렌즈의 색 수차의 전부 또는 일부가 보정될 수 있게 한다. 렌즈의 입사면에 광학 미세구조물이 존재하는 것은 투사된 이미지의 흐려짐(blurring)에 관여하며, 이것은 특히 조명 영역과 비조명 영역 사이의 연결부에 잠재적으로 나타날 수 있는 색 수차의 인식을 감소시키기 위한, 컷오프-함유 빔의 투사의 특정 적용에 있어서 다시 한번 유용하다. 광선 입사면에 광학 미세구조물이 존재하는 것은 색 수차를 감소시키기 위한 이 기능을 생성하는데 필요한 회절 구조물의 개수가 감소될 수 있게 함을 알 것이다. 이것은 회절 구조물의 생성이 실시하기 어렵고 이들 회절 구조물을 구별할 수 있는 것이 바람직하다는 점에서 유리하며, 이것은 또한 렌즈를 빠져나갈 때 광선이 분산됨으로 인해 회절 구조물이 눈부심 발생을 초래할 수 있기 때문에 유리하다.

본 발명에 따른 성형 렌즈는 개별적으로 또는 조합되어 실현되는 하기 속성 중 적어도 어느 하나를 유리하게 포함한다:

- 프리즘은 렌즈의 출사면에 걸쳐서 연속적으로 연장된다. 용어 "연속적으로"는 프리즘이 렌즈의 중심부에서 주변까지 중단없이 생성되고, 프리즘이 항상 하나 이상의 인접한 프리즘과 접촉하여 배치되는 것을 의미한다;

- 프리즘은 프리즘의 외면 또는 광학면이 매끄러운 출사면의 중심 영역과 프리즘의 외면에 상기 회절 구조물이 구비되는 출사면의 주변 영역 사이에 분포된다. 비제한적 예로서, 프레넬 구조물을 형성하는데 참여하는 프리즘 상에 회절 구조물이 전혀 배치되지 않는 5 내지 20 밀리미터의 직경의 출사면의 중심 영역이 제공될 수 있다;

- 프리즘은 1 미크론 내지 1 밀리미터의 높이를 특징으로 한다. 프리즘의 높이는 50 내지 300 미크론이다. 프리즘의 높이는 이 프리즘의 정점과 이 프리즘과 인접한 프리즘 사이의 접촉점을 통과하는 평면 사이에서, 이 평면에 수직한 방향으로 측정된다. 프리즘의 정점은 렌즈의 중심 층으로부터 가장 먼 프리즘의 점인 것을 알 것이다;

- 프리즘은 그 사이에 100 미크론 내지 1 밀리미터의 피치를 가지며, 이 피치는 제 1 프리즘의 정점과 바로 이웃하는 제 2 프리즘의 정점 사이에서 측정된다. 프리즘 사이의 피치는 전체 출사면에 걸쳐 규칙적일 수 있다;

- 회절 구조물은 0.1 내지 10 미크론의 높이를 갖는다. 회절 구조물의 높이는 회절 구조물의 정점과 회절 구조물을 지지하는 프리즘의 외면을 통과하는 평면 사이에서, 문제의 평면에 수직한 방향으로 측정된다;

- 회절 구조물의 높이는 렌즈의 출사면의 중심에서 멀수록 증가한다. 회절 구조물의 높이 변화는 일정하거나, 즉 어떤 회절 구조물 쌍을 고려하던 간에 두 개의 인접한 회절 구조물 사이의 높이 차이가 동일하거나, 점진적인 바, 즉 렌즈의 출사면의 중심에 가까운 두 개의 인접한 회절 구조물 사이의 높이 차이가 중심에서 보다 먼 두 개의 인접한 회절 구조물 사이의 높이 차이보다 작다. 이들 회절 구조물의 평균 높이가 실질적으로 1 미크론인 것이 제공될 수 있다:

- 프리즘 상에 배치된 회절 구조물은 1 미크론 내지 1 밀리미터의 피치를 갖는다. 회절 구조물의 피치는 회절 구조물과 제 1 인접 회절 구조물 사이의 제 1 접촉점과 회절 구조물과 제 2 인접 회절 구조물 사이의 제 2 접촉점 사이에서 측정된다;

- 프리즘의 회절 구조물 사이의 평균 피치는 프리즘과 렌즈의 외부 경계 사이에 위치한 인접 프리즘의 회절 구조물 사이의 평균 피치보다 크다. 예를 들어, 출사면의 중심을 향해서 실질적으로 500 미크론의 평균 피치가 제공될 수 있으며 이 출사면의 주변 에지를 향해서 실질적으로 15 미크론의 평균 피치가 제공될 수 있다;

- 프리즘은 출사면 상에 동심 링-섹션 또는 링 패턴의 형태로 배치되며, 링 또는 링 섹션의 중심은 렌즈의 광축과 일치한다;

- 출사면 상에 배치된 프리즘은 회전상 비대칭적인 바, 즉 광축을 중심으로 링 또는 링 섹션을 형성하는, 렌즈의 광축으로부터 특정 거리 연장되는 프리즘은 이 링 또는 이들 링 섹션을 따라서 변화하는 치수 또는 기울기를 갖는다. 특히, 비대칭성은 프리즘 파워가 렌즈 상의 프리즘의 수직 위치의 함수로서 변화하도록 그리고 프리즘 파워가 이 렌즈 상의 프리즘의 수평 위치의 함수로서 일정하도록 구성될 수 있으며, 수직성 및 수평성의 개념은 조명 모듈이 차량에 설치될 때 렌즈의 위치에 대해 이해되어야 함을 알 것이다. 각각의 프리즘은 외면 또는 광학면과 내면 또는 드래프트 면을 갖기 때문에, 회전 상의 비대칭성은 추구되는 광학 효과에 따라서, 드래프트 면에 대한 광학면에 동일하게 잘 관련될 수 있음을 알아야 한다. 예로서, 색 수차의 인식을 감소시키기 위해 프리즘의 광학면의 기울기를 변화시키거나, 및/또는 생성된 빔에 의해 발생되는 잠재적 눈부심을 제한하기 위해 드래프트 면의 기울기를 변화시키는 것이 제공될 수 있다;

- 프리즘 파워는 렌즈의 바닥 부분에 위치되어야 할 프리즘의 경우에 더 낮다. 이 구성은 이 바닥 부분에서 비롯되는 광선의 산란을 너무 많이 방지하고 따라서 관찰자가 잠재적 눈부심을 겪지 않게 하기 위해 채택된다. 광선 입사면 상의 미세구조물과 이들 광선 출사면 상의 프리즘 상의 회절 구조물의 조합된 존재는 빔의 컷오프 시에 색 수차를 감소시키는데 필요한 회절 구조물의 개수가 감소될 수 있게 하며, 따라서 관찰자가 눈부심 받을 위험이 감소될 수 있게 함을 알아야 한다. 따라서, 프리즘의 회전 상의 비대칭성은 덜 두드러져야 하며, 이는 더 큰 제조 제약을 부과한다. 프레넬 프리즘의 이러한 회전 상의 비대칭성은 특히 회전상 비대칭적인 렌즈에서 실현될 수 있다;

- 광선 입사면은 볼록하다. 렌즈의 면의 볼록함은 렌즈 자체에 대해, 즉 그 중심 층에 대해 정의되며; 다시 말해서 렌즈의 입사면은 부조(embossment), 즉 렌즈의 외부를 향해서 만곡되는 프로파일을 갖는다는 점에서 볼록하고: 따라서 입사면의 중심 부분이 이 렌즈의 외부에 대해 이 입사면의 에지보다 많다. 입사면이 볼록하다는 사실은 렌즈의 굴절력의 증가에 관여하며, 따라서 이것은 앞면에 의해 발생되어야 하는 굴절력이 제한될 수 있게 한다. 따라서, 앞면의 프레넬 구조물을 형성하는 프리즘이 가져야 하는 각도가 감소되며, 이것은 프리즘이 일정한 피치를 갖는 상태에서 프리즘의 높이 또는 깊이를 감소시키고 따라서 그 제조를 촉진할 수 있음을 의미한다;

- 입사면의 곡률은 렌즈의 중심에서의 두께가 10 밀리미터보다 작도록 보정될 수 있다. 이와 관련하여, 렌즈의 중심에서의 두께가 그 경계에서의 두께보다 2 대 1 이상의 비율로 큰 것이 제공될 수 있다;

- 광선 입사면은 그 면적의 대부분에 걸쳐서 연장되는 규칙적 프로파일의 영역, 및 프로파일 파단 영역을 갖는다;

- 이 프로파일 파단 영역은 특히 입사면의 레벨에서 렌즈로부터 재료를 제거함으로써 생성될 수 있으며, 이는 이 입사면의 주위에 배치될 수 있다. 이 프로파일 파단 영역에서 광선의 편향이 수정되고, 이 파단 영역은 렌즈의 상측 부분에 유리하게 배치되며, 따라서 그 편향이 증폭되는 광선은 렌즈를 빠져나갈 때 접히는 것을 알 것이다. 렌즈가 차량 내의 적소에 있을 때 프로파일 파단 영역이 렌즈의 상부 섹션에 위치하는 이러한 구성에 의하면, 프로파일 파단 영역에 입사되는 광선은 아래쪽으로 향하고, 따라서 도로 이용자가 받는 잠재적 눈부심을 다시 한번 제한한다. 이러한 파단 영역은 특히 이중-기능 모듈의 경우에 두 개의 상이한 빔, 예를 들어 하이 빔과 로우 빔 사이의 융합이 개선될 수 있게 한다;

- 입사면에 배치된 미세구조물은 적어도 규칙적인 프로파일의 영역에 국한되며, 프로파일 파단 영역으로 더 확장될 수 있다;

- 미세구조물은 작은 깊이 또는 두께의 연속적인 오목부 및/또는 부조를 제공하기 위해 광선 입사면에 배치된다;

- 미세구조물은 하나의 미세구조물에서 다음 미세구조물까지 유사한 폭을 가지며, 폭은 종방향에 수직한 방향으로의 치수이고, 종방향은 조명 모듈의 광축에 평행한 방향이며;

- 이웃하는 미세구조물은 그 사이에 0.1 밀리미터 내지 2 밀리미터의 값을 가질 수 있는 일정 피치를 갖는다. 미세구조물은 각각의 미세구조물이 이웃하는 미세구조물로부터 0.1 내지 2 밀리미터의 거리에 놓이도록 배치된다;

- 미세구조물의 깊이는 렌즈의 출사면의 중심에서 그 주위까지 변화할 수 있다;

- 미세구조물은 또한 그 깊이를 특징으로 한다. 여기에서 각각의 미세구조물에 대해서는 유사한 깊이보다는 유사한 폭이 바람직한데, 이는 조명 효율의 이유보다는 외부 관찰자가 보는 시각적 외관의 이유가 더 크기 때문이다. 물론 본 발명의 내용을 벗어나지 않는 한도 내에서 여러가지 대안 중 어느 하나가 실현될 수 있음을 알 것이다;

- 입사면에 배치된 미세구조물은 하나 이상의 리세스에 의해 상호 이격된다. 두 개의 미세구조물 사이의 리세스는 1 내지 10 미크론의 깊이를 갖는다.

본 발명은 또한 선행 양태에 따라 하나 이상의 광선-방출 조립체와 하나의 광선-성형 렌즈를 구비하는 조명 모듈에 관한 것이다. "방출 조립체"라는 표현은 조명 모듈이 광선-성형 렌즈의 물체 초점에 대해 위치하고 적절한 경우 방출 조립체에 의해 방출된 광선이 규제성 조명 및/또는 신호전송 빔을 형성하기 위해 주로 렌즈의 출사면의 제 1 섹션을 거쳐서 출사되도록 광선을 적절하게 렌즈의 입사면 상으로 인도하기 위한 반사기와 연관되는 특정 방출 조립체를 형성하는 하나 이상의 광원을 구비할 수 있음을 의미하는 것으로 이해된다.

본 발명은 또한 전술한 것과 같은 조명 모듈을 구비하는 자동차 전조등에 관한 것이며, 상기 전조등은 적어도 이 조명 모듈을 수용하기 위한 케이싱을 구비하고, 상기 케이싱은 보호성 외부 렌즈에 의해 폐쇄된다.

본 발명에 따른 조명 모듈에 의하면, 사용자의 요구와 공공 기관에 의해 설정된 규제 기준이 둘 다 최적으로 충족된다.

본 발명의 다른 특성 및 장점은 상세한 설명 및 도면으로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광원 및 광선-성형 렌즈를 포함하는 조명 모듈의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 렌즈의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 렌즈의 평면도.
도 4는 도 2에서 참조 번호 A로 도시된, 본 발명에 따른 렌즈의 상세의 단면도.
도 5는 도 4에서 참조 번호 B로 도시된, 본 발명에 따른 렌즈의 상세의 단면도.
도 6은 도 5에서 참조 번호 C로 도시된, 본 발명에 따른 렌즈의 상세의 단면도.

먼저 알아야 할 것은 도면이 본 발명을 그 실시예와 관련하여 상세하게 도시하지만 적절하다면 본 발명을 보다 잘 정의하기 위해 사용될 수 있으며 이들 도면은 본 발명에 따른 가능한 실시예 중 일부만 도시한다는 것이다.

따라서, 도 1은 방출 조립체(5) 및 광선(6)을 성형하기 위한 렌즈(10)를 포함하고, 자동차에 설치될 수 있는 조명 모듈(1)의 예를 도시한다.

여기에 도시된 조명 모듈은 방출 조립체(5)에 의해 단일 광원(2)을 포함한다. 광원(2)은 반사기(4)의 방향으로 광선을 방출하며, 광선(6)은 광원(2)과 대면하여 배치되는 반사기(4)에 의해 성형 렌즈(10)의 방향으로 반사된다. 사용되는 광원(2)은 필라멘트-기반, 플라즈마-기반, 또는 가스-기반 광원일 수 있거나, 또는 발광 다이오드(LED), 유기 발광 다이오드(OLED) 또는 폴리머 발광 다이오드(PLED)와 같은 전계발광 요소, 또는 자동차 분야의 규제 요건을 충족시키는 임의의 광원을 포함할 수 있다.

반사된 광선(6)은 이후 성형 렌즈(10)에 도달하며, 렌즈를 떠날 때 그 형상 및 그 방향과 관련하여 차량 이용자의 요구에 부합하는 규제 광 빔(8)을 형성하기 위해 상기 성형 렌즈에 의해 편향된다. 광 빔(8)은 따라서 진행하는 경로를 밝히거나 신호전송 기능을 제공하기 위해 예를 들어 차량의 전방을 향해서 투사된다. 얻어지는 광 빔(8)은 발산형인 바, 즉 이를 형성하는 광선은 동일한 지점으로부터 나오는 것처럼 보인다. 또한, 얻어진 광 빔(8)은 평행하게 되는 바, 즉 이를 형성하는 광선은 평행하거나 거의 평행하며, 이로 인해 긴-거리를 갖고 균일하며 따라서 차량의 운전자에게 보다 편안한 조명이 얻어질 수 있다.

성형 렌즈(10)는 광선(6)을 위한 입사면(12) 및 이들 광선(6)을 위한 출사면(14)을 포함하며, 출사면(14)은 렌즈(10)의 중심 층(36)에 대해 입사면(12)과 대향한다. 광원(2)에 의해 방출된 광선(6)은 입사면(12)에 도달하고 렌즈(10)를 통과하여 렌즈(10)의 출사면(14)을 거쳐서 빠져나간다.

성형 렌즈(10)는 평탄 렌즈, 즉 입사면(12)과 출사면(14) 사이의 치수인 그 두께가 출사면(14)의 최대 치수보다 작은 렌즈의 형상을 갖는다.

여기에 기재된 예에서, 렌즈(10)는 원형 형상의 것이며, 이 원형 형상은 렌즈(10)의 광축을 실질적으로 형성하는 축(16) 주위로 연장된다. 하기 설명을 읽으면 다른 평탄-렌즈 형상이 고려될 수 있음을 알 것이다.

마찬가지로, 렌즈(10)는 여기에서 축(16)에 수직하게 위치되지만, 이 배치는 여기에서 예로서 제공되며 본 발명의 범위를 제한하지 않고 실제로 바람직한 실시예를 나타내지 않는 것을 알 것이다.

성형 렌즈(10)는 도 2에서 보다 구체적으로 볼 수 있다. 도 2에서는, 입사면(12)이 볼록한 형상을 가지며, 렌즈(10)가 축(16)에 가장 가까운 부분이 축(16)에서 먼 부분에 비해서 더 두꺼운 것을 알 수 있다. 이 구성은 특히 렌즈(10)의 입사면(12)의 만곡된 양태로 인해 볼 수 있다.

입사면(12)은 또한 조명 모듈(1)에 의해 방출된 광 빔(8)의 균일성을 향상시키도록 배열된 다수의 미세구조물(20)을 구비하며, 이는 광 빔(8) 내의 가능한 콘트라스트를 제한함으로써 운전자의 시각적 편안함을 향상시킨다. 미세구조물(20)은 렌즈(10)의 입사면(12)에 걸쳐서 규칙적으로 분포되는 일련의 오목부 및/또는 부조의 형태를 취한다. 이들 오목부 및/또는 부조는 각각 약 1 미크론의 두께 또는 깊이를 가지며, 따라서 이들 미세구조물은 육안으로 인식할 수 없다.

그 형상에 의해, 이들 미세구조물(20)은 따라서 입사면(12)의 하나 이상의 부분에, 보다 구체적으로 규칙적 프로파일의 영역(22)에 돌결(graining)을 형성한다. 도시된 예에서, 이 규칙적인 프로파일 영역(22)은 주변 부분(25), 즉 축(16)에 수직한 방향으로 축(16)으로부터 최장 거리에 놓이는 렌즈의 부분에 위치하는 프로파일 파단 영역(24)을 제외하고 입사면(12)의 전체에 걸쳐서 연장된다. 보다 구체적으로, 프로파일 파단 영역(24)은 렌즈(10)의 상측 부분(26)에 위치된다. 따라서 주변 부분(25)은 차량 내의 렌즈(10) 위치에 대해 상부인 것으로 일컬어지며, 이 위치는 도 2에 주어진 배향에 대응한다.

프로파일 파단 영역(24)은 평탄 렌즈(10)의 상측 부분(26)의 두께에 오목한 노치를 형성한다. 입사면(12)의 볼록한 전체 형상과 관련하여 전술한 것에 따르면, 노치는 노치의 중심이 중심 층(36)에 대해 상기 노치의 주변 에지보다 가깝다는 의미에서 오목하다.

이러한 방식으로 구성되면, 렌즈(10)는 프로파일 파단 영역(24)에 도달하는 광선(6)을 보다 실질적으로 편향시키며, 따라서 다가오는 차량의 운전자를 눈멀게 할 수 있는 광선을 제한한다.

프로파일 파단 영역(24)은 매끄러운 바, 즉 미세구조물(20)을 전혀 구비하지 않는다. 렌즈(10)의 입사면(12)에 존재하는 미세구조물(20)은 따라서 규칙적 프로파일의 영역(22)에 집중된다.

미세구조물(20)은 일정한 피치만큼 상호 분리된다. 이 피치는 0.1 내지 2 밀리미터이다. 이는 입사면(12)의 돌결을 형성하는 입사면(12) 상의 모든 지점에서 일정한 피치 만큼 분리되는 이들 미세구조물(20)의 배수이다.

미세구조물(20) 각각은 렌즈(10)가 주로 연장되는 평면에 평행한 방향으로의 치수인 폭에 의해서 및 렌즈(10)가 주로 연장되는 평면에 수직한 방향으로의 치수인 깊이에 의해서 한정될 수 있다.

미세구조물(20)의 폭은 1 미크론 내지 1 밀리미터이다. 또한, 미세구조물(20)의 깊이는 1 미크론 내지 1 밀리미터이다.

여기에 설명된 예에서, 미세구조물(20)은 모두 동일한 폭과 동일한 깊이를 갖는다. 그러나, 그 폭, 깊이 및/또는 간격이 입사면(12) 상의 특정 미세구조물(20)의 위치 함수로서 변화하는 미세구조물(20)을 가질 수 있음을 알 것이다.

렌즈(10)의 출사면(14)은 본질적으로 평면적인 바, 즉 렌즈(10)의 중심 층(36)의 주 신장 평면에 평행한 평면에서 연장된다. 다시 말해서, 렌즈(10)의 출사면(14)은 볼록하지도 않고 오목하지도 않다. 따라서, 출사면(14)은 입사면(12)의 볼록성 또는 프로파일 파단 영역(24)을 특징짓는 노치의 오목성을 갖지 않는다. 출사면(14)은 매끄러운 표면을 갖지 않는 한 본질적으로 평면적인 것으로 일컬어지며, 출사면(14)은 다수의 프리즘(40, 41)을 포함한다.

출사면(14) 상에 배치된 프리즘(40, 41)은 프레넬 구조물을 형성하고, 복수의 프리즘 상에는 회절 구조물(60)이 제공된다. 프리즘(40, 41)의 배치는 도 3 및 도 4에 도시되어 있으며, 회절 구조물(60)의 구성은 도 5 및 도 6에서 설명된다.

출사면(14)은 중심 영역(30) 및 주변 영역(32)을 포함한다. 주변 영역(32)은 렌즈(10)의 중심 영역(30)과 렌즈(10)를 경계짓는 외부 경계(34) 사이에서 연장된다.

도 3은 중심 영역(30), 주변 영역(32) 및 이들 영역에 배치되는 프리즘(40, 41)을 보다 구체적으로 도시한다.

중심 영역(30)은 반구형 형상의 중심 프리즘(40)으로 지칭되는 것을 포함한다. 이 중심 프리즘(40)은 렌즈(10)의 광축 상에 위치된다. 여기에 도시된 예에서, 렌즈(10)의 광축은 도 1에 도시된 축(16)에 대응한다.

주변 영역(32)은 중심 프리즘(40)으로부터 렌즈(10)의 외부 경계(34)까지 중단없이 서로 접촉하여 연장되는 주변 프리즘(41)으로 지칭되는 것을 다수 포함한다. 주변 프리즘(41)은 삼각형 단면의 링 형상을 갖는다. 프리즘 전부, 즉 중심 프리즘(40)과 주변 프리즘(41)은 함께 렌즈(10)의 출사면(14)에 프레넬-렌즈 형상을 부여한다.

도 4는 성형 렌즈(10)의 출사면(14) 상의 주변 프리즘(41)의 배치를 보다 구체적으로 도시한다.

주변 프리즘은 특히 1 미크론 내지 1 밀리미터의 높이(52)를 특징으로 한다. 여기에 설명된 예에서, 프리즘(41)의 높이(52)는 50 내지 300 미크론으로 구성된다. 프리즘의 높이(52)는 프리즘의 정점(48)과, 프리즘과 인접한 주변 프리즘 사이의 접촉점을 통과하는 평면(54) 사이에서, 이 평면(54)에 수직한 방향으로 측정된다. 프리즘의 정점(48)은 렌즈(10)의 중심 층(36)으로부터 가장 먼 프리즘의 지점이다.

프리즘 사이에는 프리즘의 정점(48)과 인접한 프리즘의 제 2 정점(50) 사이에서 측정되는 100 미크론 내지 1 밀리미터의 피치(46)가 제공된다. 출사면(14)의 프리즘은 동일한 피치(46)를 갖는다.

주변 프리즘(41)은 회전상 비대칭적이다. 즉, 주변 프리즘(41)의 높이(52)는 고려되는 주변 프리즘(41)의 지점에 따라서 변경되며, 두 개의 바로 인접한 주변 프리즘 사이의 피치(46)는 렌즈(10)의 출사면(14) 상의 모든 지점에서 일정하다.

이 구성에서, 특정 주변 프리즘(41)의 프리즘 파워는 고려되는 지점에 따라서 다르며, 프리즘 파워는 렌즈(10)의 중심(16)에 대해 수직한 방향(V)으로의 거리와 동시에 증가한다. 따라서, 렌즈(10)의 상측 부분(26)에 배치된 프리즘(41) 부분에 위치하는 제 1 지점의 프리즘 파워는 축(16)을 통과하는 수평 평면에 대한 대칭을 통한 제 1 지점의 이미지인 제 2 지점의 프리즘 파워보다 높다. 렌즈(10)의 상측 부분(26)은 차량 내의 렌즈(10)의 위치에 대해 상측이며, 이 위치는 도 2에 주어진 배향에 대응한다.

축(16)을 통과하는 수직 평면에 대한 대칭을 통한 서로의 이미지인 주변 프리즘(41)의 두 지점은 동일한 프리즘 파워를 갖는다.

따라서, 렌즈(10)의 굴절력은 고려되는 출사면(14)의 지점에 따라서 상이하다. 이 구성에서, 렌즈의 상측 부분(26)의 평균 굴절력은 렌즈(10)의 하측 부분(28)의 평균 굴절력보다 높고, 주변 프리즘(41)의 굴절력은 이 렌즈의 하측 부분에서보다 렌즈의 상측 부분에서 더 높다.

주변 프리즘(41)은 렌즈(10)의 중심 영역(30)의 방향으로 향하는 내면(42) 또는 드래프트 면, 및 렌즈(10)의 외부 경계(34)를 향하는 외면(44) 또는 광학면을 갖는다. 렌즈(10)를 통과하는 광선(6)은 외면(44)을 통해서 빠져나가기 쉽다.

주변 프리즘(41)의 외면(44) 또는 광학면은 하나 이상의 회절 구조물(60), 내면(42) 또는 매끄러운, 즉 회절 구조물(60)이 없는 드래프트 면을 포함한다.

도시된 예에서, 전술한 중심 프리즘(40)은 비구면 또는 구면 형상을 가질 수 있으며, 그 표면 상에 회절 구조물(60)이 없다. 보다 구체적으로, 그 일면에서 중심 영역, 즉 중심 프리즘 및 주변 프리즘의 일부에 예로서 5 내지 20 밀리미터의 직경에 걸쳐서 회절 구조물이 없는 렌즈가 제공될 수 있다.

회절 구조물(60)은 그 기저부가 프리즘, 특히 회절 구조물(60)을 지지하는 주변 프리즘(41)과 접촉하는 삼각형 프리즘 형상을 갖는다.

프리즘의 외면(44) 상의 회절 구조물(60)의 배치는 평행 광 빔의 경계 내에 또는 상에 있는 색 수차의 모양이 렌즈(10)를 통과하는 광의 분해를 보정함으로써 제한될 수 있게 한다.

프리즘 및 회절 구조물(60)은 모두 광학 요소인 바, 즉 소망 광 빔(8)이 얻어질 수 있게 하는, 광원(2)에 의해 방출된 광선(6)의 산란에 영향을 미치는 요소이다.

도 5는 주변 프리즘(41)의 외면(44) 상에 배치된 회절 구조물(60) 및 그 속성의 일부를 보다 구체적으로 도시한다.

두 개의 인접한 회절 구조물(60)은 1 미크론 내지 1 밀리미터의 피치(62) 만큼 분리된다. 보다 구체적으로, 이 피치(62)는 회절 구조물(60)과 제 1 인접 회절 구조물(61) 사이의 제 1 접촉점(64)과 회절 구조물(60)과 제 2 인접 회절 구조물(63) 사이의 제 2 접촉점(65) 사이에서 측정된다.

주변 프리즘(41)의 회절 구조물(60) 사이의 평균 피치(62)는 주변 프리즘(41)과 렌즈(10)의 외부 경계 사이에 배치된 인접 프리즘의 회절 구조물(60) 사이의 평균 피치(62)보다 크다.

도 6은 회절 구조물(60)의 특정 속성을 보다 구체적으로 도시한다.

회절 구조물(60)은 0.1 내지 10 미크론의 높이(70)를 갖는다. 회절 구조물(60)의 높이(70)는 회절 구조물(60)의 정점(78)과 회절 구조물(60)을 지지하는 프리즘의 외면(44)을 통과하는 평면(66) 사이에서, 문제의 평면에 수직한 방향으로 측정된다.

특정 주변 프리즘(41) 상에서, 회절 구조물(60)은 제조 공차가 주어지면 동일하거나 실질적으로 동일한 높이(70)의 것이다. 특정 제 1 주변 프리즘(41)의 회절 구조물(60)의 높이(70)는 문제의 제 1 프리즘(40)과 렌즈(10)의 외부 경계(34) 사이에 배치된 제 2 주변 프리즘(41)의 회절 구조물(60)의 높이(70)보다 작다.

물론, 그 하나 이상이 외면에 회절 구조물을 갖는 프리즘이 구비된 출사면 및 적어도 부분적으로 미세구조물이 구비된 입사면이 사용된다면, 통상의 기술자에 의해 본 발명에 따른 성형 렌즈에 대한 다양한 수정이 이루어질 수 있다.

어느 경우에나, 본 발명은 본 문서에 구체적으로 기술된 실시예에 한정되지 않으며, 특히 임의의 등가 수단 및 이들 수단의 임의의 기술적으로 실행 가능한 조합을 포함한다.

1: 조명 모듈
2: 광원
4: 반사기
6: 광선
10: 렌즈
12: 입사면
14: 출사면
20: 미세구조물
22: 규칙적 프로파일의 영역
24: 프로파일 파단 영역
30: 중심 영역
32: 주변 영역
40, 41: 프리즘
44: 외면
60: 회절 구조물
62: 피치

Claims (12)

1. 자동차의 조명 및/또는 신호전송을 위한 조명 모듈(1)용 광선(6) 성형 렌즈(10)로서, 광선(6)용 입사면(12) 및 대향 출사면(14)을 구비하는 렌즈(10)에 있어서,
   프레넬 구조물을 형성하는 프리즘(40, 41)이 그 출사면(14)에 구비되는 평탄-렌즈 형상을 갖고, 이들 프리즘의 하나 이상은 외면(44)에 회절 구조물(60)을 가지며, 렌즈의 입사면(12)에는 적어도 부분적으로 미세구조물(20)이 구비되는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프리즘(40, 41)은 렌즈(10)의 출사면(14)에 걸쳐서 연속적으로 연장되는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 프리즘(40, 41)은 프리즘의 외면이 매끄러운 출사면(14)의 중심 영역(30)과, 프리즘(41)의 외면(44)에 상기 회절 구조물(60)이 구비되는 출사면(14)의 주변 영역(32) 사이에 분포되는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 회절 구조물(60)은 렌즈(10)의 출사면(16)의 중심(14)에서 멀수록 증가하는 높이(70)를 갖는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   프리즘(41) 상에 배치된 회절 구조물(60)은 그 사이에 피치(62)를 가지며, 프리즘(41)의 회절 구조물(60) 사이의 평균 피치(62)는 렌즈의 주변을 향해서 배치된 인접 프리즘(41)의 회절 구조물(60) 사이의 평균 피치(62)보다 큰 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 프리즘(40, 41)은 출사면(14) 상에 동심 링-섹션 또는 링 패턴의 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 출사면(14) 상에 배치된 프리즘(41)은 회전상 비대칭적인 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 렌즈(10)의 입사면(12)은 볼록한 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 렌즈(10)의 입사면(12)은 그 면적의 대부분에 걸쳐서 연장되는 규칙적 프로파일의 영역(22), 및 프로파일 파단 영역(24)을 갖는 것을 특징으로 하는
   광선 성형 렌즈(10).
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세구조물(10)은 일련의 오목부 및/또는 부조를 갖기 위해 렌즈(10)의 입사면 상에 생성되는 것을 특징으로 하는
    광선 성형 렌즈(10).
11. 하나 이상의 광선-방출 조립체 및
    제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 따른 하나의 광선 성형 렌즈(10)를 구비하는
    조명 모듈(1).
12. 제 11 항에 따른 조명 모듈(1)을 구비하는 자동차 전조등에 있어서,
    적어도 이 조명 모듈(1)을 수용하기 위한 케이싱을 구비하며, 상기 케이싱은 보호성 외부 렌즈로 폐쇄되는 것을 특징으로 하는
    자동차 전조등.

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