KR20200144615A - 자율주행 차량의 라이팅장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자율주행 차량의 라이팅장치에 관한 것으로, 차량의 루프부에 배치되는 램프박스부와, 램프박스부의 전방부에 수용되고, 차량의 전방으로 빛을 배광하는 전방램프부와, 램프박스부의 후방부에 수용되고, 차량의 후방으로 빛을 배광하는 후방램프부와, 램프박스부의 하부에 배치되고, 차량의 실내로 빛을 배광하는 인테리어램프부와, 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부의 작동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 자율주행 차량의 라이팅장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차량에 구비되는 복수개의 램프를 모듈화한 자율주행 차량의 라이팅장치에 관한 것이다.
일반적으로 자율주행기술은 5개의 레벨로 구분되고 있다. 레벨0은 운전자가 운전에 필요한 모든 것을 직접 제어하는 단계를 의미하고, 자율주행 레벨1은 크루즈 컨트롤, 차선이탈경보장치, 충돌결고시스템 등 카메라와 센서 등을 이용해 차량의 속도와 방향을 선택적으로 제어하는 기술 단계를 의미하며, 자율주행 레벨2는 특정한 상황에서 차량이 스스로 주향하고 앞차와의 간격을 유지하기 위해 속도를 조절하는 단계를 의미한다.
자율주행 레벨3은 운전자의 개입이 보다 줄어들어, 차량 스스로 장애물을 감지하고 피하거나, 길이 막힌 경우 우회도 할 수 있는 단계이고, 자율주행 레벨4는 운전자가 목적지만 설정하면 되는 단계로, 차량의 시스템이 이동 구간 전체를 모니터링하고, 안전 관련 기능들을 스스로 수행하는 단계이며, 자율주행 레벨5는 운전자 없이도 차량이 움직이는 무인자동차에 해당되는 단계를 의미한다.
종래의 차량용 램프는 헤드램프, 리어램프, 인테리어램프가 독립되게 배치되고, 헤드램프, 리어램프, 인테리어램프 각각은 전방 라이팅, 후방차량에 상태 알림, 실내 조명의 기능을 주요하게 수행한다. 자율 주행 차량에는 이러한 램프 이외에도 레이더, 라이더, 카메라 등의 각종 센서류가 장착되는데, 주로 레이더는 범퍼, 카메라는 차량 실내의 윈드쉴드, 라이더는 헤드램프, 리어램프 내에 장착되고 있다.
차량이 내연기관에서 전기차로, 수동주행에서 자율주행 차량으로 진화해감에 따라, 차체의 보닛 영역은 점차 축소되고, 상대적으로 차량의 실내 영역, 즉 캐빈 영역은 확장되는 추세이다. 이에 따라, 주로 보닛 영역을 활용하여 설치가 이루어지던 램프전장품과 센서전장품의 배치가 보다 곤란해지고, 차체 디자인에 있어서도 제한이 따르게 된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0072020호(2012.07.03 공개, 발명의 명칭: 자율주행 시스템의 주행정보 인식 방법 및 장치)에 개시되어 있다.
본 발명은 차량의 캐빈 영역을 활용하여 램프전장품의 배치와 설계가 보다 자유롭고 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 차체의 디자인 자유도를 향상킬 수 있는 자율주행 차량의 라이팅장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치는, 차량의 루프부에 배치되는 램프박스부; 상기 램프박스부의 전방부에 수용되고, 상기 차량의 전방으로 빛을 배광하는 전방램프부; 상기 램프박스부의 후방부에 수용되고, 상기 차량의 후방으로 빛을 배광하는 후방램프부; 상기 램프박스부의 하부에 배치되고, 상기 차량의 실내로 빛을 배광하는 인테리어램프부; 및 상기 전방램프부, 상기 후방램프부, 상기 인테리어램프부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 램프박스부에 수용되고, 상기 차량의 주행 조건이나 주변 상황을 탐지하는 센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는, 레이더, 카메라, 라이더, 초음파센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부는, 상기 램프박스부의 전방부에 상기 전방램프부와 병렬되게 배치되는 전방센서부; 및 상기 램프박스부의 후방부에 상기 후방램프부와 병렬되게 배치되는 후방센서부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전방램프부는, 상기 램프박스부의 좌측부에 배치되는 제1전방램프부; 및 상기 램프박스부의 우측부에 배치되는 제2전방램프부;를 포함하고, 상기 전방센서부는, 상기 제1전방램프부와 상기 제2전방램프부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 후방램프부는, 상기 램프박스부의 좌측부에 배치되는 제1후방램프부; 및 상기 램프박스부의 우측부에 배치되는 제2후방램프부;를 포함하고, 상기 후방센서부는, 상기 제1후방램프부와 상기 제2후방램프부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 상기 램프박스부에 수용되고, 상기 차량의 주행과 관련된 정보를 표현하는 커뮤니케이션램프부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 커뮤니케이션램프부는, 상기 전방램프부의 하측에 좌우방향으로 연장되게 배치되는 전방커뮤니케이션램프부; 및 상기 후방램프부의 하측에 좌우방향으로 연장되게 배치되는 후방커뮤니케이션램프부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 전방램프부와 상기 후방램프부 중 적어도 일측은, 복수개의 단위 광조사영역이 종횡으로 배열된 형태의 빔패턴을 가지는 광조사영역을 형성하는 결상광학부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 빔패턴은, 복수개의 상기 단위 광조사영역이 상기 루프부의 하방에 좌우 대칭되게 배열된 형태를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 결상광학부는, 복수개의 광원이 종횡으로 배열되어 형성되는 광원부; 및 복수개의 상기 광원에서 조사된 빛을 서로 다른 영역으로 진행되게 굴절시키며, 상기 단위 광조사영역 보다 확장된 너비의 상기 광조사영역을 형성하는 결상렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원부는, 제1광원; 및 상기 제1광원과 이웃하여 배치되는 제2광원;을 포함하고, 상기 광조사영역은, 상기 제1광원에서 조사된 빛이 상기 결상렌즈부를 투광하여 형성되는 제1단위 광조사영역; 및 상기 제2광원에서 조사된 빛이 상기 결상렌즈부를 투광하여 형성되고, 상기 제1단위 광조사영역과 이웃하여 배치되는 제2단위 광조사영역;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 단위 광조사영역을 선별적으로 활성화 또는 비활성화시키는 광원개별제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광원개별제어부는, 상기 차량의 주변을 탐지하는 센서부로부터 정보를 입력받는 입력부; 상기 입력부에서 입력된 정보로부터 상기 광조사영역 중 비활성화가 필요한 상기 단위 광조사영역을 판별하는 소등영역판별부; 및 상기 소등영역판별부에서 판별된 상기 단위 광조사영역에 대응되는 광원을 소등시키는 광원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치는, 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부, 제어부와 그 외 다른 램프전장품, 센서전장품 등을 차량의 루프부에 배치되는 램프박스부의 내부에 통합, 패키지한 새로운 구조의 램프모듈을 구현할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부, 센서부, 커뮤니케이션램프부 각각에 해당되는 소형 모듈을 차량의 보닛 공간을 포함한 상호 이격된 개소에 독립되게 배치하는 구조와 비교해, 부품수를 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 교체 및 관리가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 무한한 여유공간부를 가지는 루프부를 활용하여 그 설치가 용이하게 이루어질 수 있어, 상대적으로 협소한 보닛 영역을 활용하여 배치, 설계가 이루어지는 실시예와 비교해, 차량의 캐빈 영역을 활용하여 램프전장품의 배치와 설계가 보다 자유롭고 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 차체의 디자인 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 루프부를 활용하여 그 설치가 이루어질 수 있음에 따라 소형화에 구애될 필요가 없어, 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부, 제어부 각각의 성능 향상을 전장품의 체적 증가에 따른 설계 제약 없이 보다 자유롭게 도모할 수 있어서, 고사양의 전장품 적용에 따른 차량의 자율주행 성능 및 사용편의성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부를 포함한 복수개의 램프전장품을 하나의 모듈로 통합시킨 구조를 가짐에 따라, 복수개의 전장품에 대해 개별적으로 테스트를 수행하여 차체에 조립, 적용하는 경우와 비교해, 전장품 상호간의 전자기파 간섭을 고려한 전자기파 테스트가 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 전방램프부, 후방램프부, 인테리어램프부 각각에 해당되는 전장구성품을 개별적으로 테스트함에 따른 결함 발생을 보다 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치가 적용된 차량을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부의 광원을 모두 점등시킨 상태와, 일부를 소등시킨 상태에서의 광조사영역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 요부 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부의 광원을 모두 점등시킨 상태와, 일부를 소등시킨 상태에서의 광조사영역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 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 자율주행 차량의 라이팅장치가 적용된 차량을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)는 차량(2)의 루프부(3)에 배치된다. 루프부(3)는 차량(2)의 상부를 이루는 장치부로, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)는 차량(2)의 내부를 외부와 차단가능한 덮개 형상을 가지고 루프부(3)에 설치될 수 있고, 선루프 등과 같이 차량(2)의 내부를 상향 개방가능한 개방부를 가지는 프레임 형상을 가지고 루프부(3)에 설치될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 도 2의 요부 단면도이며, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)는 램프박스부(10), 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60), 제어부(70)를 포함한다.
램프박스부(10)는 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60)를 통합하여 수용가능한 박스 형상을 가지며, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60)에서 발산된 빛을 램프박스부(10)의 외부로 배광가능하게 글라스 소재 등의 투광 소재를 포함하여 이루어진다.
전방램프부(20)는 차량(2)의 전방으로 빛을 배광하는 장치부로, 램프박스부(10)의 전방부에 수용된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전방램프부(20)는 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)를 포함한다. 제1전방램프부(21)는 차량(2)의 전방 중 좌측부를 주요하게 조명하기 위한 장치부로, 램프박스부(10)의 좌측부에 배치된다. 제2전방램프부(22)는 차량(2)의 전방 중 우측부를 주요하게 조명하기 위한 장치부로, 램프박스부(10)의 우측부에 배치된다.
후방램프부(30)는 차량(2)의 후방으로 빛을 배광하는 장치부로, 램프박스부(10)의 후방부에 수용된다. 본 발명의 일실시예에 따른 후방램프부(30)는 제1후방램프부(31)와 제2후방램프부(32)를 포함한다. 제1후방램프부(31)는 차량(2)의 후방 중 좌측부를 주요하게 조명하기 위한 장치부로, 램프박스부(10)의 좌측부에 배치된다. 제2후방램프부(32)는 차량(2)의 후방 중 우측부를 주요하게 조명하기 위한 장치부로, 램프박스부(10)의 우측부에 배치된다.
인테리어램프부(40)는 차량(2)의 실내로 빛을 배광하는 장치부로, 램프박스부(10)의 하부에 배치된다. 인테리어램프부(40)는 차량(2)의 실내와 마주하게 배치고, 인테리어램프부(40)에서 발산된 빛은 하향 진행되며, 차량(2)의 실내를 조명하게 된다.
센서부(50)는 차량(2)의 주행 조건이나 주변 상황을 탐지하는 장치부로, 램프박스부(10)에 수용된 상태로 차량(2)의 루프부(3)에 설치됨으로써, 그 하측에 설치되는 경우와 비교해 탐지 영역을 보다 안정적으로 확보, 확장할 수 있다. 센서부(50)는 자율주행을 구현하기 위한 필수적인 요소로, 사양, 개수 등에 따라 차량(2)의 운용가능한 자율주행 레벨이 달라진다.
센서부(50)로는 라이다(RiDAR, Light Detection And Ranging), 카메라, 레이더, 초음파센서 등을 선택적으로 적용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 센서부(50)는 전방센서부(51)와 후방센서부(52)를 포함한다.
전방센서부(51)는 차량(2) 전방의 주행 조건이나 주변 상황을 주요하게 탐지하는 장치부로, 램프박스부(10)의 전방부에 전방램프부(20)와 좌우방향으로 병렬되게 배치된다. 전방센서부(51)는 상호 이격된 복수개의 개소에 그 설치가 이루어질 수 있으나, 하나의 개소에 설치됨에 있어서는, 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)의 사이에, 즉 램프박스부(10)의 전방부 중 중앙부에 배치될 수 있다.
전방센서부(51)를 램프박스부(10)의 전방부 중 중앙부에 배치하고, 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)를 램프박스부(10)의 전방부 중 좌측부와 우측부에 각각 배치함으로써, 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)를 이용해 좌우방향으로 보다 확장된 너비에 걸쳐 시인성(visibility)을 확보할 수 있으면서도, 전방센서부(51)를 이용해 좌측 또는 우측으로 편중되지 않고, 차량(2)의 전방 전반에 걸쳐 주행 조건이나 주변 상황을 균일하게 탐지할 수 있다.
후방센서부(52)는 차량(2) 후방의 주행 조건이나 주변 상황을 주요하게 탐지하는 장치부로, 램프박스부(10)의 후방부에 후방램프부(30)와 좌우방향으로 병렬되게 배치된다. 후방센서부(52)는 상호 이격된 복수개의 개소에 그 설치가 이루어질 수 있으나, 하나의 개소에 설치됨에 있어서는, 제1후방램프부(31)와 제2후방램프부(32)의 사이에, 즉 램프박스부(10)의 후방부 중 중앙부에 배치될 수 있다.
후방센서부(52)를 램프박스부(10)의 후방부 중 중앙부에 배치하고, 제1후방램프부(31)와 제2후방램프부(32)를 램프박스부(10)의 후방부 중 좌측부와 우측부에 각각 배치함으로써, 제1후방램프부(31)와 제2후방램프부(32)를 이용해 좌우방향으로 보다 확장된 너비에 걸쳐 시인성을 확보할 수 있으면서도, 후방센서부(52)를 이용해 좌측 또는 우측으로 편중되지 않고, 주행 조건이나 주변 상황을 균일하게 탐지할 수 있다.
본 발명에 따른 센서부(50)는 도 2 내지 도 4에 도시된 배치 구조에 한정되지 않고, 복수개가 다방향으로 설치될 수도 있다. 라이다는 차량(2) 주변 물체의 탐지와 거리 감지를 위해 복수개가 다방향으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 라이다는 램프박스부(10)의 전방 좌측단부, 전방 우측단부, 후방 좌측단부, 후방 우측단부에 해당되는 4개소와, 전방 중앙부에 해당되는 1개소를 포함한 5개소에 배치되어, 차량(2)을 중심으로 360°전(全)영역에 감지 영역을 확보할 수 있다. 카메라는 차량(2) 주변 상황을 영상으로 감지하기 위해 다방향으로 설치될 수 있다. 예를 들어, 카메라는 램프박스부(10) 상에 11개가 설치될 수 있다.
센서부(50)는 상기와 같이 전방램프부(20), 후방램프부(30)와 동일한 수평선 상에 이웃하여 배치되거나, 커뮤니케이션램프부(60)와 동일한 수직선 상에 적층되게 배열된 상태에서, 자율주행 레벨4 이상을 구현가능한 탐지 성능을 구현할 수 있다. 이러한 배치 구조들에 의하면, 센서부(50)의 모니터링 가능영역과, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 커뮤니케이션램프부(60)의 조명 가능영역이 중첩되게 형성될 수 있다.
라이다는 빛을 이용하여 레이저 스캐닝 등의 방식으로 주변 환경을 3차원 이미지화하고, 카메라는 주변 환경에 대한 정보를 영상의 형태로 시각적으로 취득한다. 이러한 라이다와 카메라의 감도, 이미지 품질은, 밝기에 따라 영향을 받을 수 있는데, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 커뮤니케이션램프부(60)에서 조사된 빛에 의해 조도가 보다 높은 상태에서 그 사용이 에너지효율적으로 이루어질 수 있다.
커뮤니케이션램프부(60)는 차량(2)의 주행과 관련된 정보를 표현하는 장치부로, 램프박스부(10)의 전방부와 후방부에 전방램프부(20), 후방램프부(30)와 적층되게 배치된다. 커뮤니케이션램프부(60)는 상하방향 너비를 가지고 좌우방향으로 연장되게 배치된다. 커뮤니케이션램프부(60)는 이와 같이 스크린의 형태로 연장되게 형성되어, 차량의 주행 상태 등에 관련된 정보를 다양한 광패턴과 색상의 조합에 의해 디스플레이한다.
일례로, 커뮤니케이션램프부(60)는 자율주행 정차 상태, 자율주행 이동 상태로 전환되는 상태, 자율주행 중인 상태 등을 서로 다른 형태로 차별되게 표시할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 커뮤니케이션램프부(60)는 전방커뮤니케이션램프부(61)와 후방커뮤니케이션램프부(62)를 포함한다.
전방커뮤니케이션램프부(61)는 전방램프부(20)와 전방센서부(51)의 하측에 상하방향 너비를 가지고, 좌우방향으로 연장되게 배치된다. 후방커뮤니케이션램프부(62)는 후방램프부(30)와 후방센서부(52)의 하측에 상하방향 너비를 가지고, 좌우방향으로 연장되게 배치된다. 전방커뮤니케이션램프부(61)와 후방커뮤니케이션램프부(62)를 이용해 차량의 전방향에 걸쳐 차량의 주행관 관련된 정보, 캐릭터, 심볼 등을 표시할 수 있다.
제어부(70)는 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60)의 작동을 통합적으로 제어하는 장치부로, 램프박스부(10)에 수용된다. 제어부(70)는 램프박스부(10)의 내부에 형성되는 여유공간부(11)를 활용하여 다양한 구조와 배치로 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)는, 상기와 같이 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60), 제어부(70)가 램프박스부(10)에 대응되는 박스 형상 또는 프레임 형상을 가지는 하나의 제품으로 통합된 구조를 가진다.
이에 따라, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60) 각각에 해당되는 소형 모듈을 차량의 보닛 공간을 포함한 상호 이격된 개소에 독립되게 배치하는 구조와 비교해, 부품수를 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 무한한 여유공간부를 가지는 루프부(3)를 활용하여 그 설치가 용이하게 이루어질 수 있고, 교체 및 관리가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 소형화에 구애될 필요가 없어, 체적 증가가 수반되더라도, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60), 제어부(70) 각각을 보다 고사양으로 적용가능하며, 이에 따라 성능 향상을 보다 자유롭게 도모할 수 있고, 차량(2)의 자율주행 성능 및 사용편의성 등을 보다 향상시킬 수 있다.
전방램프부(20), 후방램프부(30), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60) 각각에 해당되는 전장구성품이 전자기파적합성(EMC, automotive Electro Magnetic Compatibility) 조건 등에 부합하더라도, 차량에 개별적으로 설치가 이루어지는 경우, 차량 전체에 끼치는 영향이나 상호간의 전자기파 간섭까지 예측하는 데에 한계가 있었다.
상기와 같이 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60)를 하나의 모듈로 통합시킴으로써, 상호간의 전자기파 간섭을 고려한 전자기파 테스트가 보다 효율적으로 이루어질 수 있고, 이에 따라 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60) 각각에 해당되는 전장구성품을 개별적으로 테스트함에 따른 결함 발생을 보다 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 측면도이며, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치에 의해 형성되는 광조사영역을 설명하고자 도시한 정면도이다.
본 발명에 따른 루프부(3)는 차량(2) 중 지면으로부터 1,200mm 이상의 높이에 배치되는 장치부라고 설정할 수 있다. 본 발명에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)는 차량(2)의 루프부(3)에 배치됨에 따라, 지면으로부터 1,200mm 이상의 높이에 배치된다. 이에 따라, 전방램프부(20)와 후방램프부(30)를 이용해 전방과 후방을 조명함에 있어서, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 전방램프부(20)와 후방램프부(30)의 설치위치를 기준위치(O)으로 하여 빛을 하향 조사하는 것만으로 전방과 후방에 광조사영역(F)을 안정적으로 형성할 수 있다.
전방램프부(20)를 구성하는 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)는 하나의 통합된 광조사영역(F)을 형성하므로, 이하에서 광조사영역(F)과 관련하여 설명함에 있어서는, 편의 상 제1전방램프부(21)와 제2전방램프부(22)가 개별적으로 형성하는 광조사영역 간의 중첩, 간섭, 영향 등을 무시하고, 차량(2)의 중앙부에 전방램프부(20)가 배치된다고 가정한다. 후방램프부(30) 또한 이와 마찬가지로 가정한다.
본 발명에 따른 전방램프부(20)와 후방램프부(30)는 빛을 기준위치(O)로부터 하향 조사함으로써, 다른 차량(4), 보행자(5) 등을 포함한 주변의 대상물을 확인가능한 광조사영역(F)을 안정적으로 형성할 수 있고, 기준위치(O)의 상측에 광조사영역(F)의 적어도 일부가 속하는 경우와 비교해 불필요한 전력소모를 줄이고 에너지효율적으로 운용할 수 있다. 이때, 전방램프부(20)와 후방램프부(30)는 기준위치(O)를 기준으로 하여 좌우대칭되게 빛을 조사함으로써, 좌측 또는 우측으로 편중되지 않고, 차량(2)의 전방 전반에 걸쳐 주행 조건이나 주변 상황을 균일하게 탐지할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부를 개략적으로 도시한 평면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전방램프부(20)에 의해 형성되는 광조사영역(F)은, 도 7에 도시된 바와 같이 복수개의 단위 광조사영역(f)이 종횡으로 배열된 형태의 빔패턴을 가진다. 보다 구체적으로는 기준위치(O)의 하방에 기준위치(O)를 기준으로 좌우 대칭되게 배치되는 구조를 가진다. 이러한 빔패턴은 도 8, 도 9에 도시된 바와 같은 결상광합부(23)를 이용해 구현가능하다.
도 8, 도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 결상광학부(23)는 광원부(24)와 결상렌즈부(25)를 포함한다.
광원부(24)는 복수개의 광원(241)이 하나의 평면 상에 종횡으로 배열되어 형성된다. 광원(241)은 제1광원(241a)과, 제1광원(241a)과 이웃하여 배치되는 제2광원(241b)를 포함한 복수개가 구비된다. 광원부(24)로는 개개의 화소 요소를 이루는 마이크로 픽셀의 LED 배열로 구성된 마이크로 엘이디(MicroLED)를 적용할 수 있다.
결상렌즈부(25)는 복수개의 광원(241)에서 조사된 빛을 서로 다른 영역으로 진행되게 굴절시키며, 단위 광조사영역(f) 보다 확장된 너비의 광조사영역(F)을 형성한다. 상기와 같은 광작용은, 페쯔발 조건(petzval concition)d을 만족하는 귤절율이나 볼록, 오목의 형태가 다른 복수개의 렌즈를 조합함으로써 구현가능하다.
결상렌즈부(25)는 다양한 실시예로 구현가능하며, 상기와 같은 광작용을 구현할 수 있다면 차량용 헤드램프로서 적용된 공지기술을 포함하여 그 구조가 특정하게 한정되지 않으므로, 결상렌드부(25)를 구성하는 복수개의 렌즈 각각의 형상, 구조와 작용에 대한 구체적인 설명을 생략한다. 일례로, 결상렌즈부(25)는 광원(241)에서 조사된 빛을 집광해서 광효율을 향상시키는 집광렌즈와, 광원의 빔패턴 사이즈를 상하방향으로 증대시키는 빔패턴변환렌즈와, 빔패턴변환렌즈를 통과한 빛을 스크린에 결상시켜서 노면으로 뿌려주는 광학굴절렌즈를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 광조사영역(F)은 제1광원(241a)에서 조사된 빛이 결상렌즈부(25)를 투광하여 형성되는 제1단위 광조사영역(f1)과, 제2광원(241b)에서 조사된 빛이 결상렌즈부(25)를 투광하여 형성되고, 제1단위 광조사영역(f1)과 이웃하여 배치되는 제2단위 광조사영역(f2)을 포함한다.
제1광원(241a)은 즉 결상렌즈부(25)의 중앙부에 대응되게 위치되고, 제1광원(241a)에서 조사된 빛은 축광선 및 직진광선으로서 결상렌즈부(25)를 통과하여 제1단위 광조사영역(f1)을 형성한다. 제2광원(241b)에서 조사된 빛은 비축광선 및 기울어진 광선으로서 결상렌즈부(25)를 통과하여, 제1단위 광조사영역(f1)과 이웃한 제2단위 광조사영역(f2)을 형성한다. 제1단위 광조사영역(f1)과 제2단위 광조사영역(f2)은 상호 이웃하게 배치됨에 있어서, 일부가 중첩되게 배치될 수 있다.
제어부(70)는 복수개의 단위 광조사영역(f)을 선별적으로 활성화 또는 비활성화시키는 광원개별제어부(71)를 포함한다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 광원개별제어부(71)는 입력부(72), 소등영역판별부(73), 광원제어부(74)를 포함한다.
입력부(72)는 차량(2)의 주변을 탐지하는 센서부(50)로부터 정보를 입력받는다. 소등영역판별부(73)는 입력부(72)에서 입력된 정보로부터 광조사영역(F) 중 비활성화가 필요한 단위 광조사영역(f)을 판별한다. 보다 구체적인 일례로서, 소등영역판별부(73)는 입력부(72)에서 입력된 정보를 토대로, 다른 차량(4)의 운전석, 보행자(5)의 눈에 대응되는 단위 광조사영역(f)을 판별할 수 있다.
광원제어부(74)는 소등영역판별부(73)에서 판별된 단위 광조사영역(f)에 대응되는 광원(241)을 소등시킨다. 다른 차량(4)의 운전석, 보행자(5)의 눈에 대응되는 단위 광조사영역(f)을 판별하고, 이에 대응되는 광원(241)을 소등시킨 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 광조사영역(F) 중 다른 차량(4)의 운전석, 보행자(5)의 눈에 대응되는 단위 광조사영역(f)이 비활성화된다. 여기서 단위 광조사영역(f)이 비활성화된다는 것은, 단위 광조사영역(f)으로 빛이 조사되거나 도달되지 않는다는 것을 의미한다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자율주행 차량의 라이팅장치의 결상광학부의 광원을 모두 점등시킨 상태와, 일부를 소등시킨 상태에서의 광조사영역을 시뮬레이션한 결과를 나타낸 것이다.
광학시뮬레이션 프로그램으로는 SPEOS를 사용하였다. 도 10의 (a)는 시뮬레이션을 위해 셋팅된 복수개의 광원(241)을 점등시킨 상태에서의 광조사영역을 시뮬레이션한 결과이고, 도 10의 (b)는 복수개의 광원(241) 중 하나를 소등시킨 상태에서의 광조사영역을 시뮬레이션한 결과이다. 도 10의 (a), (b)를 참조하면, 광원(241) 중 일부를 소등시키는 것에 의해 광조사영역(F) 상에 암부(暗部)를 형성할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 결상광학부(23)에 의하면, 상기와 같이 광원부(24)를 구성하는 복수개의 광원(241)을 개별적으로 제어함으로써, 다른 차량(4)의 운전자와 보행자(5)가 눈부심으로 인해 시계(視界)가 방해를 받게 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 눈부심으로 인한 사고 발생가능성을 감소시키고, 주행 안전성을 보다 향상시킬 수 있다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 자율주행 차량(2)의 라이팅장치(1)에 의하면, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 제어부(70)와 그 외 다른 램프전장품, 센서전장품 등을 차량(2)의 루프부(3)에 배치되는 램프박스부(10)의 내부에 통합, 패키지한 새로운 구조의 램프모듈을 구현할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 센서부(50), 커뮤니케이션램프부(60) 각각에 해당되는 소형 모듈을 차량의 보닛 공간을 포함한 상호 이격된 개소에 독립되게 배치하는 구조와 비교해, 부품수를 현저히 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 교체 및 관리가 용이하게 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명은, 무한한 여유공간부를 가지는 루프부(3)를 활용하여 그 설치가 용이하게 이루어질 수 있어, 상대적으로 협소한 보닛 영역을 활용하여 배치, 설계가 이루어지는 실시예와 비교해, 차량의 캐빈 영역을 활용하여 램프전장품의 배치와 설계가 보다 자유롭고 용이하게 이루어질 수 있으면서도, 차체의 디자인 자유도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 루프부(3)를 활용하여 그 설치가 이루어질 수 있음에 따라 소형화에 구애될 필요가 없어, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40), 제어부(70) 각각의 성능 향상을 전장품의 체적 증가에 따른 설계 제약 없이 보다 자유롭게 도모할 수 있어서, 고사양의 전장품 적용에 따른 차량(2)의 자율주행 성능 및 사용편의성 향상을 구현할 수 있다.
또한, 본 발명은, 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40)를 포함한 복수개의 램프전장품을 하나의 모듈로 통합시킨 구조를 가짐에 따라, 복수개의 전장품에 대해 개별적으로 테스트를 수행하여 차체에 조립, 적용하는 경우와 비교해, 전장품 상호간의 전자기파 간섭을 고려한 전자기파 테스트가 보다 효율적으로 이루어질 수 있다. 이에 따라 전방램프부(20), 후방램프부(30), 인테리어램프부(40) 각각에 해당되는 전장구성품을 개별적으로 테스트함에 따른 결함 발생을 보다 감소시킬 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 : 라이팅장치
2 : 차량
3 : 루프부 4 : 다른 차량
5 : 보행자 10 : 램프박스부
20 : 전방램프부 21 : 제1전방램프부
22 : 제2전방램프부 23 : 결상광학부
24 : 광원부 25 : 결상렌즈부
30 : 후방램프부 31 : 제1후방램프부
32 : 제2후방램프부 40 : 인테리어램프부
50 : 센서부 51 : 전방센서부
52 : 후방센서부 60 : 커뮤니케이션램프부
61 : 전방커뮤니케이션램프부 62 : 후방커뮤니케이션램프부
70 : 제어부 71 : 개별제어부
72 : 입력부 73 : 소등영역판별부
74 : 광원제어부 241 : 광원
3 : 루프부 4 : 다른 차량
5 : 보행자 10 : 램프박스부
20 : 전방램프부 21 : 제1전방램프부
22 : 제2전방램프부 23 : 결상광학부
24 : 광원부 25 : 결상렌즈부
30 : 후방램프부 31 : 제1후방램프부
32 : 제2후방램프부 40 : 인테리어램프부
50 : 센서부 51 : 전방센서부
52 : 후방센서부 60 : 커뮤니케이션램프부
61 : 전방커뮤니케이션램프부 62 : 후방커뮤니케이션램프부
70 : 제어부 71 : 개별제어부
72 : 입력부 73 : 소등영역판별부
74 : 광원제어부 241 : 광원
Claims (14)
- 차량의 루프부에 배치되는 램프박스부;
상기 램프박스부의 전방부에 수용되고, 상기 차량의 전방으로 빛을 배광하는 전방램프부;
상기 램프박스부의 후방부에 수용되고, 상기 차량의 후방으로 빛을 배광하는 후방램프부; 및
상기 램프박스부의 하부에 배치되고, 상기 차량의 실내로 빛을 배광하는 인테리어램프부;
상기 전방램프부, 상기 후방램프부, 상기 인테리어램프부의 작동을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제1항에 있어서,
상기 램프박스부에 수용되고, 상기 차량의 주행 조건이나 주변 상황을 탐지하는 센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제2항에 있어서,
상기 센서부는,
레이더, 카메라, 라이더, 초음파센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제2항에 있어서,
상기 센서부는,
상기 램프박스부의 전방부에 상기 전방램프부와 병렬되게 배치되는 전방센서부; 및
상기 램프박스부의 후방부에 상기 후방램프부와 병렬되게 배치되는 후방센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제4항에 있어서,
상기 전방램프부는,
상기 램프박스부의 좌측부에 배치되는 제1전방램프부; 및
상기 램프박스부의 우측부에 배치되는 제2전방램프부;를 포함하고,
상기 전방센서부는, 상기 제1전방램프부와 상기 제2전방램프부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제4항에 있어서,
상기 후방램프부는,
상기 램프박스부의 좌측부에 배치되는 제1후방램프부; 및
상기 램프박스부의 우측부에 배치되는 제2후방램프부;를 포함하고,
상기 후방센서부는, 상기 제1후방램프부와 상기 제2후방램프부의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제1항에 있어서,
상기 램프박스부에 수용되고, 상기 차량의 주행과 관련된 정보를 표현하는 커뮤니케이션램프부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제7항에 있어서,
상기 커뮤니케이션램프부는,
상기 전방램프부의 하측에 좌우방향으로 연장되게 배치되는 전방커뮤니케이션램프부; 및
상기 후방램프부의 하측에 좌우방향으로 연장되게 배치되는 후방커뮤니케이션램프부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제1항에 있어서,
상기 전방램프부와 상기 후방램프부 중 적어도 일측은,
복수개의 단위 광조사영역이 종횡으로 배열된 형태의 빔패턴을 가지는 광조사영역을 형성하는 결상광학부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제9항에 있어서,
상기 빔패턴은, 복수개의 상기 단위 광조사영역이 상기 루프부의 하방에 좌우 대칭되게 배열된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제9항에 있어서,
상기 결상광학부는,
복수개의 광원이 종횡으로 배열되어 형성되는 광원부; 및
복수개의 상기 광원에서 조사된 빛을 서로 다른 영역으로 진행되게 굴절시키며, 상기 단위 광조사영역 보다 확장된 너비의 상기 광조사영역을 형성하는 결상렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제11항에 있어서,
상기 광원부는,
제1광원; 및
상기 제1광원과 이웃하여 배치되는 제2광원;을 포함하고,
상기 광조사영역은,
상기 제1광원에서 조사된 빛이 상기 결상렌즈부를 투광하여 형성되는 제1단위 광조사영역; 및
상기 제2광원에서 조사된 빛이 상기 결상렌즈부를 투광하여 형성되고, 상기 제1단위 광조사영역과 이웃하여 배치되는 제2단위 광조사영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제9항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 단위 광조사영역을 선별적으로 활성화 또는 비활성화시키는 광원개별제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
- 제13항에 있어서,
상기 광원개별제어부는,
상기 차량의 주변을 탐지하는 센서부로부터 정보를 입력받는 입력부;
상기 입력부에서 입력된 정보로부터 상기 광조사영역 중 비활성화가 필요한 상기 단위 광조사영역을 판별하는 소등영역판별부; 및
상기 소등영역판별부에서 판별된 상기 단위 광조사영역에 대응되는 광원을 소등시키는 광원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 차량의 라이팅장치.
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