KR20220009455A - 자동차 헤드램프의 조명 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 렌즈계(1, 10) 및 적어도 하나의 광원(2)을 포함하는 자동차 헤드램프의 조명 장치에 관한 것이며, 적어도 하나의 광원(2)에 의해 광 패턴(LI)이 생성될 수 있으며, 광원(2)에 의해 생성될 수 있는 광 패턴(LI)은 렌즈계(1, 10)에 의해 조명 장치의 전방에 광 분포의 형태로 투영될 수 있으며, 렌즈계(1, 10)는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31) 및 하나의 투영 광학계 홀더(4, 40)를 포함하며, 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에는 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)가 형성되며, 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)에 대응하며, 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)는 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에 수용되며, 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에서는, 광 패턴(LI)이 실질적으로 렌즈계(1, 10)의 초점 평면 내에 위치하는 방식으로, 상기 수용부(5, 50, 51) 내에 수용된 투영 광학계(3, 30, 31)의 위치를 결정하기 위해, 기준점 시스템(6, 60, 61)이 정의되며, 기준점 시스템(6,60, 61)의 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은 3-2-1 규칙에 따라 배치되며, 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는, 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)가 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에서 기준점 시스템(6, 60, 61)을 통해 결정되는 위치에서 고정되고 파지되는 방식으로, 폐쇄 요소(7, 70)에 의해 폐쇄된다.
Description
본 발명은 자동차 헤드램프의 조명 장치, 특히 투영 원리에 따라서 기능하는 조명 장치에 관한 것이다. 상기 조명 장치는 적어도 하나의 광원과; 조명 장치의 전방에 광 분포의 형태로 상기 적어도 하나의 광원에 의해 생성될 수 있는 광 패턴을 투영하기 위한 하나의 렌즈계(lens system)를; 포함한다. 조명 장치가 자동차 헤드램프 내에 장착된다면, 스위치 온된 조명 장치는 자동차 헤드램프의 전방에, 또는 자동차 헤드램프가 이미 자동차 내에 장착되어 있다면, 자동차의 전방에 광 분포를 형성한다. 바람직하게는 적어도 하나의 광원은 그 상에서 광 패턴을 생성할 수 있는 곳인 표면을 포함하며, 그리고 광원이 스위치 온되면, 상기 광 패턴을 상기 표면 상에서 생성한다. 특히, 적어도 하나의 광원은 렌즈계로 향해 있는 표면의 면 상에서 광 패턴을 생성할 수 있다. 렌즈계는 적어도 하나의 투영 광학계 및 하나의 투영 광학계 홀더를 포함하며, 투영 광학계 홀더 내에는 적어도 하나의 수용부가 형성되며, 적어도 하나의 수용부는 적어도 하나의 투영 광학계에 대응하고, 적어도 하나의 투영 광학계는 적어도 하나의 수용부 내에 수용된다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 상기 조명 장치를 포함하는 자동차 헤드램프에 관한 것이다.
적어도 하나의 투영 광학계는 하나의 렌즈일 수 있으며, 예컨대 양오목, 양볼록, 평면 오목, 평면 볼록 렌즈일 수 있거나, 또는 상기 렌즈들로 구성된 하나의 렌즈 시스템일 수 있다. 본 발명과 관련하여, "렌즈계"란 용어는, 대상(광 패턴)의 실제 광학 매핑(조명 장치 전방의 광 분포)을 생성하는 산란 광학 시스템(scattering optical system)을 의미한다. 가장 단순한 렌즈계는 단일의 렌즈를 포함할 수 있다. 자명한 사실로서, 광원이 스위치 온되지 않으면, 렌즈계는 스위치 오프된 광원의 매핑, 바람직하게는 광원이 그 상에서 전술한 광 패턴을 생성할 수 있는 곳인 표면의 매핑을 생성한다.
전술한 유형의 조명 장치들은 종래 기술로부터 공지되어 있으며, 이와 관련하여 예컨대 AT 517126 B1호, DE 102012213842 A1호가 참조된다.
종래 기술로부터 공지된 조명 장치들의 경우, 렌즈계 내지 렌즈계 내의 투영 광학계들의 정확한 포지셔닝을 위해 복잡한 포지셔닝 장치들이 이용된다. 이 경우, 제조 동안 높은 공정 비용을 야기하는 긴 공차 체인(tolerance chain)이 발생한다. 또한, AT 517126 B1호로부터 공지된 포지셔닝 장치는 단지 회전 대칭형 렌즈들을 위해서만 부합하게 구성된다.
그러므로 본 발명의 과제는, 조명 장치에 있어서, 조명 장치의 조정이 복잡한 포지셔닝 장치들 없이 수행될 수 있되, 조명 장치의 렌즈계의 경우 회전 대칭형 렌즈들이 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 조명 장치의 경우 특히 렌즈계에서도 공차 체인이 단축되는 것인, 상기 조명 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 과제는, 본 발명에 따라서, 적어도 하나의 수용부 내에서, 광 패턴이 실질적으로 렌즈계의 초점 평면 내에 위치하는 방식으로 상기 수용부 내에 수용된 투영 광학계의 위치를 결정하기 위해, 기준점 시스템(reference point system)이 정의되되, 기준점 시스템의 기준점들은 3-2-1 규칙에 따라 배치되며, 적어도 하나의 수용부는, 적어도 하나의 투영 광학계가 적어도 하나의 수용부 내에서 기준점 시스템을 통해 결정된 위치에서 고정되고 파지되는 방식으로 폐쇄 요소(closing element)에 의해 폐쇄되는 것을 통해 해결된다.
본 발명과 관련하여, "실질적으로 렌즈계의 초점 평면 내에 위치하는 광 패턴"이란 용어는, 초점 평면에 대해 적어도 평행하게 배치되고 바람직하게는 초점 평면과 일치하는 평면 내에 위치하는 광 패턴을 의미한다. 이 경우, 전문 분야에서 허용되는, 초점 평면의 전방 또는 후방에서의 포지셔닝의 적은 부정확도는, 특히 광 분포 내에서 명암 전이부들의 소정의 비선명도(non-sharpness)가 달성되어야 할 때 허용된다.
본 발명과 관련하여, "3-2-1 규칙"이란 용어는 공차 관리(tolerance management)에서 공지된 규칙을 의미한다.
전술한 폐쇄 요소는, 상응하는 수용부를 폐쇄하기 위해, 그에 상응하게 형성될 수 있으며, 예컨대 상응하는 형태를 보유할 수 있다. 폐쇄 요소는 예컨대 상응하는 수용부를 투영 광학계 홀더와 관련하여 내면에서 폐쇄하는 투영 광학계들 중 하나로서 형성될 수 있다. 그러나 폐쇄 요소는, 개방 단부 상에 투영 광학계 홀더를 예컨대 프레임 유형으로 에워싸면서 상응하는 수용부를 투영 광학계 홀더와 관련하여 외면에서 폐쇄하는 고정 클램프로서도 형성될 수 있다(도면들 참조).
또한, 폐쇄 요소는 수용부에서부터 투영 광학계가 빠져나가는 점 역시도 방지할 수 있다. 그러나 상기 투영 광학계에 대응하는 수용부 내에 고정되고 파지되는 적어도 하나의 투영 광학계의 유격(play)은 제외되지 않는다. 상기 유격은 예컨대 수용부 내로 투영 광학계의 삽입을 간소화할 수 있으면서도 투영 광학계 홀더 내에서 투영 광학계들의 조립을 수월하게 할 수 있다.
바람직한 실시형태의 경우, 투영 광학계 홀더는 일체형으로 형성될 수 있다. 매우 바람직한 실시형태의 경우, 투영 광학계 홀더는 마그네슘 다이 캐스트(magnesium die cast)로 제조될 수 있다. 그러나 투영 광학계 홀더가 플라스틱 사출 성형 부품으로서 형성되는 점 역시도 생각해볼 수 있다. 또한, 투영 광학계 홀더가 틱소몰딩(thixomolding) 내지 틱소포밍(thixoforming)을 통해 제조되는 점도 생각해볼 수 있다. 투영 광학계 홀더를 위한 제조 방법의 선택은, 정확도 요건이 얼마나 높은지, 또는 제조 중 공차 변동이 얼마나 낮아야 하는지에 따라서 결정된다. 이 경우, 플라스틱 사출 성형이 매우 유리한 방법이다. 다이 캐스팅 방법은 플라스틱 사출 성형보다 더 비싸기는 하지만, 그러나 상대적으로 더 낮은 공차를 가능하게 한다. 틱소 몰딩은 다이 캐스팅보다 더 비싸기는 하지만, 그러나 다이 캐스팅보다 더 낮은 공차를 허용한다. 더 나아가, 정면 밀링(face milling)도 적합한 공정 단계로서 가능할 수도 있다. 그러나 정면 밀링은 매우 비싸지만, 그러나 기설정된 공칭 치수(nominal dimension)의 유연한 매칭을 허용한다.
유용하게는, 투영 광학계 홀더는, 이 투영 광학계 홀더의 서로 대향하는 면들에서부터 돌출되는 취급 영역(handling region)을 포함할 수 있다. 취급 영역은, 투영 광학계 홀더의 간단한 취급, 바람직하게는 자동 취급 또는 간단한 파지를 가능하게 하기 위해 제공될 수 있다. 이를 위해, 취급 영역은 예컨대 투영 광학계 홀더에서부터 측면으로 뻗어 있는 섀클들, 내지 섀클형 요소들을 포함할 수 있다. 취급 영역은 예컨대 조명 장치의 축 방향으로, 또는 그의 광축의 방향으로 정밀한 위치 조정을 가능하게 하는 산업 로봇을 통해 (자동으로) 파지될 수 있다. 상기 유형으로 형성된 렌즈계를 포함하는 조명 장치의 경우, 광학 매핑의 품질은 특히 간단하게 개선될 수 있다. 특히, 그렇게 하여, 매핑 선명도는 상대적으로 더 정확하게 설정될 수 있으며, 그리고 렌즈 형태 편차, 렌즈 두께 공차 등을 통해 야기되는 매핑 오차도 적어도 부분적으로 보상될 수 있다. 이는, 로고 투영의 생성을 위해 이용되고 그에 따라 높은 매핑 선명도를 요구하는 조명 장치에서 특히 바람직할 수 있다.
매우 바람직한 실시형태의 경우, 렌즈계는 적어도 2개의 투영 광학계를 포함할 수 있고 투영 광학계 홀더 내에는 적어도 2개의 수용부가 형성될 수 있되, 각각의 수용부는 각각 하나의 투영 광학계에 대응하고 상이한 수용부들은 상이한 투영 광학계들에 대응하며, 각각의 투영 광학계는 상기 투영 광학계에 대응하는 하나의 수용부 내에 수용되고 상이한 투영 광학계들은 상이한 수용부들 내에 수용된다. 이 경우, 각각의 수용부 내에서는, 상기 수용부 내에 수용된 투영 광학계의 위치를 결정하기 위해, 각각 하나의 기준점 시스템이 정의된다. 상이한 수용부들 내에서는 바람직하게는 상이한 기준점 시스템들이 정의된다. 이 경우, 이미 기재한 것처럼, 각각의 기준점 시스템의 기준점들은 3-2-1 규칙에 따라 배치되되, 상이한 기준점 시스템들의 기준점들은, 상이한 투영 광학계들의 광축들이 서로 일치하고 광 패턴은 렌즈계의 초점 평면 내에 위치하도록, 투영 광학계들의 모든 결정된 위치가 상호 간에 매칭되는 방식으로 형성된다.
바람직하게는, 수용부들은 상이한 크기일 수 있다. 이 경우, 각각의 수용부는 그 자체로 일정한 크기를 보유할 수 있다(가늘어지거나 확대되지도 않는다).
또한, 바람직하게는, 수용부들의 크기는 적어도 하나의 광원 쪽으로 갈수록 예컨대 단차(step) 유형으로 감소될 수 있다. 예컨대 적어도 하나의 광원에 가장 가깝게 위치하는 수용부가 가장 작을 수 있다.
또한, 바람직하게는, 각각의 수용부는 각각 하나의 폐쇄 요소에 의해 폐쇄될 수 있되, 폐쇄 요소들 중 적어도 하나는 적어도 2개의 투영 광학계 중 하나로서 형성된다. 상이한 투영 광학계들 및 그 결과로 상이한 수용부들은 상이한 크기일 수 있다. 예컨대 투영 광학계들 중 하나는 예컨대 상이한 크기의 2개 또는 그 이상의 부분 렌즈로 구성될 수 있으며, 그럼으로써 상응하는 수용부들은 2개 또는 그 이상의 부분 수용부로 구성되되, 부분 수용부들 각각은 하나의 상응하는 부분 렌즈를 수용하도록 형성된다. 또한, 부분 렌즈들을 상호 간에, 예컨대 광축의 방향으로 참조 표시(referencing)하는 추가 기준점들은 부분 렌즈들 사이에 제공될 수 있다.
또 다른 조명 공학적 장점들은, 렌즈계가 고차 색지움 효과(apochromatic effect)를 나타내는 방식으로, 적어도 2개의 투영 광학계가 형성될 때 달성된다. 그렇게 하여, 예컨대 로우빔 광 분포에서 명암 경계 주변의 색 줄무늬(color fringe)가 감소될 수 있거나, 또는 횡방향 색수차(transverse chromatic aberration) 역시도 감소될 수 있다.
또 다른 장점들은, 기준점 시스템의 기준점들이 3-2-1 규칙의 표면- 또는 병진-회전-정지 원리에 따라 배치될 때 달성된다.
또한, 바람직하게는, 적어도 하나의 수용부는 하나의 수용 바닥부를 포함할 수 있고 기준점들 중 적어도 3개는 참조 표시 요소(referencing element)들로서 형성될 수 있으며, 적어도 3개의 참조 표시 요소는 수용 바닥부와; 적어도 하나의 수용부 내에 수용된 적어도 하나의 투영 광학계; 사이에 배치되어 수용 바닥부뿐만 아니라 투영 광학계와도 접촉하며, 그리고 바람직하게는 수용 바닥부에 대해 실질적으로 평행하게 배치되는 기준점 시스템의 일차 평면을 정의한다. 이는, 복수의 수용부의 경우, 바람직하게는 각각의 수용부와 관련된다. 이 경우, 수용 바닥부는 (적어도 부분적으로) 하나의 투영 광학계를 통해, 또는 투영 광학계 홀더의 바닥부를 통해 형성될 수 있다. 이 경우, 예컨대 적어도 하나의 투영 광학계는 참조 표시 요소들 상에 안착될 수 있다. 또한, 참조 표시 요소들은 적어도 하나의 투영 광학계 상에, 부분 렌즈들 중 하나 상에, 또는 투영 광학계 홀더 상에 형성될 수 있다. 복수의 투영 광학계의 경우, 상응하는 일차 평면들은 바람직하게는 상호 간에 평행하다.
본 발명과 관련하여, "투영 광학계 홀더의 바닥부"란 용어는 투영 광학계 홀더의 개구부에 대향하여 위치하고 광축에 대해 수직으로 배치되는 표면을 의미한다. 상기 개구부는, 투영 광학계(들)가 그를 통과하여 투영 광학계 홀더 내로 삽입되는 곳인 투영 광학계 홀더의 개구부를 의미한다. 따라서, "수용 바닥부"란 용어는 광축에 대해 수직으로 배치되는 표면을 의미한다.
또한, 바람직하게는, 적어도 하나의 수용부 내에 4개의 참조 표시 요소가 제공될 수 있다(그리고 총 4개의 참조 표시 요소는 동일한 일차 평면을 정의할 수 있다). 제4 참조 표시 요소는 예컨대 수용부 내에서 투영 광학계가 기울어지지 않도록 보조한다. 복수의 수용부의 경우, 유용하게는, 각각의 수용부 내에 4개의 참조 표시 요소가 배치될 수 있다.
매우 바람직한 실시형태의 경우, 참조 표시 요소들은 광축의 방향으로 뻗어 있는 돌출부들, 바람직하게는 상승부들, 특히 볼록한 상승부들로서 형성될 수 있다. 예컨대 참조 표시 요소들은 자신들의 상면 상에서 평탄화된 반구체(hemisphere)로서 형성될 수 있다. 이 경우, 전술한 기준 또는 일차 평면은 참조 표시 요소들의 단부들을 통해 정의될 수 있다.
특별한 장점들은, 참조 표시 요소들이 투영 광학계 홀더 상에, 그리고/또는 적어도 하나의 투영 광학계 상에 형성될 때, 바람직하게는 투영 광학계 홀더와 함께, 그리고/또는 적어도 하나의 투영 광학계와 함께 모놀리식 구조를 형성할 때 달성될 수 있다. 이 경우, 전적으로 바람직하게는, 하나 또는 복수의 투영 광학계(또는 부분 렌즈)는 6개, 8개 또는 그 이상의 참조 표시 요소를 포함할 수 있다. 매우 바람직하게는, 참조 표시 요소들은 투영 광학계들 상에, 보다 더 정확하게는 투영 광학계들의 광학적으로 유효하지 않은 표면들 상에 형성된다.
또한, 바람직하게는, 참조 표시 요소들은 스페이서(spacer)들로서 형성될 수 있다.
또 다른 설계 공학적 장점들은, 투영 광학계 홀더 및/또는 적어도 하나의 투영 광학계가 참조 표시 요소들에 상응하는 상대 요소(mating element)들을 포함할 때 달성될 수 있다. 상대 요소들은, 예컨대 돌출부들 또는 스페이서들에 상응하면서 이 돌출부들 또는 스페이서들이 그 내로 적어도 부분적으로 맞물릴 수 있는 곳인 함몰부들, 리세스들, 구멍들(블라인드 홀들 또는 관통구들)로서 형성될 수 있다.
이 경우, 유용하게는, 적어도 하나의 수용부는, 예컨대 수용 바닥부들에 이어지는 하나의 측벽부를 포함할 수 있되, 기준점들 중 적어도 2개의 추가 기준점(참조 표시 요소들로서 형성되지 않는 기준점)은 센터링 요소들로서 형성되거나, 또는 센터링 요소들을 통해 결정된다. 측벽부는 일체형으로 형성되지 않아도 된다. 예컨대 수용부의 측벽부는 투영 광학계 홀더의 측벽부를 통해 형성될 수 있거나, 또는 일부는 투영 광학계 홀더의 측벽부를 통해 그리고 일부는 폐쇄 요소를 통해 형성될 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 적어도 2개의 센터링 요소는 측벽부의 내주연과; 적어도 하나의 수용부 내에 수용된 적어도 하나의 투영 광학계; 사이에 배치될 수 있고, 측벽부뿐만 아니라 투영 광학계와도 접촉될 수 있으며, 그리고 일차 평면을 따르는 적어도 하나의 투영 광학계의 이동을 제한할 수 있다. 이 경우, 주지할 사항은, 렌즈계의 조립된 상태에서 모든 투영 광학계가 상응하는 센터링 요소와 접촉하지 않아도 된다는 점이다. 다시 말해, 투영 광학계들과 센터링 요소들 사이에 소정의 유격이 허용된다. 그러나 필요한 경우, 상기 유격은 예컨대 스프링 부재들(탄성 요소들)에 의해 감소될 수 있으며, 그리고 심지어는 완전하게 제거될 수 있다.
이 경우, 유용하게는, 센터링 요소들은 투영 광학계 홀더의 측벽부의 내주연 상에 형성될 수 있으며, 그리고 바람직하게는 투영 광학계 홀더와 함께 모놀리식 구조를 형성할 수 있다.
매우 바람직한 실시형태의 경우, 센터링 요소들은 광축의 방향으로 뻗어 있으면서 바람직하게는 자체 상면 상에서 평탄화된 센터링 상승부들로서 형성될 수 있다. 상기 상승부들의 세로 방향은 광축의 방향과 일치할 수 있다. 또한, 센터링 상승부들은, 투영 광학계 홀더의 내면에서부터 렌즈계의 중심을 향해, 바람직하게는 광축에 대해 수직으로 돌출될 수 있다.
또한, 센터링 요소들은 광축에 대해 직각으로 뻗어 있는 단면에서 삼각형이면서 웨브를 통해 연결되는 센터링 상승부들로서 형성될 수 있으며, 이들 센터링 상승부는 회전 대칭형 투영 광학계가 매우 충분하게 그 내로 삽입될 수 있는 곳인 V자 형태를 형성한다. 다시 말하면, 상기 웨브들을 통해, (상기 웨브들의 하부 면 상에서) V자형이면서 회전 대칭형 렌즈들을 위해 매우 충분히 적합한 수용부가 형성될 수 있다.
또한, 유용하게는, 적어도 하나의 투영 광학계는 센터링 요소들에 상응하는 상대 요소들, 예컨대 함몰부들을 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나의 수용부는 하나의 수용 개구부를 포함할 수 있되, 적어도 하나의 수용부를 폐쇄하는 폐쇄 요소는, 적어도 하나의 수용부 내에 수용된 적어도 하나의 투영 광학계에서부터 출사되는 광이 폐쇄 요소를 통과할 수 있는 방식으로 형성되어 수용 개구부 내에 배치된다. 이는, 복수의 수용부의 경우, 각각의 수용부 및 각각의 폐쇄 요소에 관련된다. 이를 위해, 폐쇄 요소는 예컨대 하나의 개구부를 포함할 수 있다.
폐쇄 요소는 고정 클램프로서 형성될 수 있다.
이 경우, 유용하게는, 고정 클램프는, 투영 광학계 홀더 내에 수용되는 적어도 하나의 투영 광학계를 적어도 렌즈계의 광축의 방향에 반대되는 방향으로 밀착시키는 방식으로, 투영 광학계 홀더 상에 부착될 수 있다. 그렇게 하여, 바람직하게는, 적어도 하나의 투영 광학계는, 광축을 따라서 더이상 이동될 수 없는 방식으로 투영 광학계 홀더 내에 고정된다. 복수의 투영 광학계의 경우, 모든 투영 광학계는 고정 클램프를 통해 광축의 방향으로 고정될 수 있다. 다시 말하면, 고정 클램프는, 광축의 방향으로 광학계들 간의 유격이 더이상 가능하지 않도록, 투영 광학계 홀더 내에 투영 광학계들을 고정한다.
바람직한 실시형태의 경우, 수용 개구부는, 적어도 하나의 광원으로부터 가장 멀리 위치하는, 투영 광학계 홀더의 단부 상에 형성될 수 있다. 이런 경우에, 고정 클램프는 투영 광학계 홀더의 상기 단부 상에 부착될 수 있다. 예컨대 고정 클램프는, 이 고정 클램프가 투영 광학계 홀더 상에 걸림 고정될 수 있도록, 투영 광학계 홀더의 상기 단부 상에 형성되는 래칭 노즈부들에 부합하는 래칭 개구부들을 포함할 수 있다. 래칭 노즈부들은 예컨대 투영 광학계 홀더의 단부의 외주연 상에 형성될 수 있다. 고정 클램프는 예컨대 투영 광학계 홀더의 (개방) 단부를 프레임 유형으로 둘러쌀 수 있다. 복수의 투영 광학계의 경우, 유용하게는, 고정 클램프는 모든 투영 광학계를 광원 쪽으로, 다시 말하면 광원의 방향으로, 또는 광축에 반대되는 방향으로 밀착시킬 수 있다. 이를 위해, 고정 클램프는 예컨대 2개의 돌출부를 포함할 수 있다.
이 경우, 바람직하게는, 고정 클램프는 적어도 하나의 광원으로 향해 있는 자신의 면 상에 상승부들의 형태로 적어도 2개의 돌출부를 포함하며, 이들 돌출부는 고정 클램프에서부터 바람직하게는 광축의 방향의 반대되는 방향으로 돌출된다. 따라서, 투영 광학계 홀더 내로 투영 광학계들의 밀착의 정확도는 증가된다. 다수의 상승부(적어도 2개)는, 상승부들과 접촉하는 투영 광학계가 상대적으로 덜 기울어지게 한다는 장점을 갖는다.
또한, 적어도 하나의 광원은 공간광 변조기, 특히 DMD 칩을 포함할 수 있으며, 그리고 공간광 변조기 상에서 광 패턴을 생성할 수 있다. 이 경우, 공간광 변조기의 미러 어레이는 렌즈계의 초점 평면 내에 위치할 수 있다. 따라서, 광 패턴이 그 상에서 형성될 수 있는 곳인 표면은 미러 어레이로서 형성될 수 있다. 그러나 표면은, 하나 또는 복수의 LED의 광 방출 표면으로서도, 또는 레이저 광원에 의해 조명될 수 있는 소형 광 변환 수단 플레이트로서도 형성될 수 있다.
적어도 하나의 광원은 반도체 기반 요소들, 예컨대 레이저 다이오드들 및/또는 LED들을 포함할 수 있다.
바람직한 실시형태의 경우, 바람직하게는, 렌즈계는 그 외에 얇은 판(laminar)으로 된, 특히 평면인, 적어도 하나의 조리개 장치를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 조리개 장치는 광축에 대해 수직으로 뻗어 있을 수 있다.
유용하게는, 적어도 하나의 조리개 장치는 폐쇄된 조리개 에지부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나의 조리개 장치는 수용 바닥부로서 형성될 수 있다.
또 다른 장점들은, 적어도 하나의 조리개 장치가 바람직하게는 렌즈계의 광축에 대해 수직으로 배치되는 별도의 소형 플레이트로서 형성될 때 생성될 수 있다.
적어도 하나의 조리개 장치에 의해, 광 분포의 품질은 추가로 개선될 수 있다. 복수의 조리개 장치가 제공된다면, 이들 조리개 장치는 상이한 광학 오차들의 해결을 위해 이용될 수 있다.
일 실시형태의 경우, 유용하게는, 별도의 소형 플레이트는 관통 개구부들을 포함할 수 있다. 관통 개구부들은 예컨대 상승부들로서 형성된 참조 표시 요소들에 부합하는 것으로서 형성될 수 있다. 조립된 상태에서, 상승부들은 관통 개구부들 내에 수용될 수 있다. 그렇게 하여, 렌즈계 내에서 소형 플레이트의 위치는 투영 광학계들에 상대적으로 결정될 수 있다.
또 다른 장점들은, 적어도 하나의 조리개 장치가 적어도 하나(바람직하게는 2개)의 스프링 섀클(spring shackle)을 포함할 때 달성될 수 있다. 그렇게 하여, 투영 광학계(들)는 투영 광학계 홀더 내에 상대적으로 더 적합하게 고정될 수 있다. 2개의 스프링 섀클은 기울어짐을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 기울어짐의 감소를 통해 탈중심화 오차(decentering error)는 감소된다. 2개의 섀클은 예컨대 폐쇄된 조리개 에지부의 측면에 배치될 수 있다.
매우 바람직한 실시형태는, 적어도 하나의 투영 광학계가 2개의 부분 렌즈로 구성되고 바람직하게는 색지움 효과(achromatic effect)를 나타낼 때 달성된다. 이로써, 예컨대 종방향 색수차(longitudinal chromatic aberration)는 감소될 수 있다. 이 경우, 부분 렌즈들 사이에는 적어도 3개의 추가 참조 표시 요소가 제공될 수 있다. 이는 이른바 색지움 렌즈(achromat)일 수 있다(예컨대 DE 10 2010 046 626 84호 및 특히 이 독일 공보의 단락 [0009] ~ [0013] 참조). 2개의 부분 렌즈 중 일측 부분 렌즈는 예컨대 양볼록형으로, 또는 평면 볼록형으로 형성될 수 있되, 타측 볼록 렌즈는 양오목형으로, 또는 평면 오목형으로 형성될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 렌즈계는, 적어도 하나의 수용부 내에 적어도 하나의 투영 광학계를 고정시키도록 구성되는 탄성 요소들을 포함할 수 있다. 탄성 요소들은 예컨대 투영 광학계 홀더 내에 배치될 수 있고 특히 상기 투영 광학계 홀더와 일체형으로 형성될 수 있다.
바람직한 실시형태의 경우, 본원 조명 장치는 광 모듈로서 형성될 수 있다. 다시 말하면, 조명 장치는 장착된 상태에서 하나의 구조 유닛을 형성하며, 그리고 구조적으로 서로 분리된 요소들 내지 하위 유닛들로는 구성되지 않는다.
또한, 명백한 사항은, "수평으로", "수직으로", "위에", "아래에" 등과 같은 방향 관련 용어들이 본 발명과 관련하여, 상대적인 의미로 해석되어야 하며, 그리고 자동차 내에서 발명의 대상의 상술한 기술적으로 정확한 장착 위치에 관련되거나, 또는 광 패턴 내에서 또는 교통 공간 내에서 방사되는 광 분포의 최신 기술에서의 통상적인 배향과 관련된다는 점이다.
또 다른 장점들과 함께 본 발명은 하기에서 도면에 도시되어 있는 예시의 실시형태들을 근거로 보다 더 상세하게 설명된다.
도 1a는 투영 광학계를 포함한 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 1b는 폐쇄 요소를 제외한 상태에서 도 1a의 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 1c는 폐쇄 요소 및 투영 광학계를 제외한 상태에서 도 1a의 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 3개의 렌즈를 포함한 조명 장치를 도시한 분해도이다.
도 3은 도 2의 조명 장치의 투영 광학계 홀더를 도시한 도면이다.
도 4는 제1 투영 광학계를 포함한 도 3의 투영 광학계 홀더를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 조명 장치의 렌즈 시스템을 도시한 단면도이다.
도 1b는 폐쇄 요소를 제외한 상태에서 도 1a의 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 1c는 폐쇄 요소 및 투영 광학계를 제외한 상태에서 도 1a의 조명 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 3개의 렌즈를 포함한 조명 장치를 도시한 분해도이다.
도 3은 도 2의 조명 장치의 투영 광학계 홀더를 도시한 도면이다.
도 4는 제1 투영 광학계를 포함한 도 3의 투영 광학계 홀더를 도시한 도면이다.
도 5는 도 2의 조명 장치의 렌즈 시스템을 도시한 단면도이다.
우선, 도 1a ~ 1c가 참조된다. 상기 도면들에는, 자동차 헤드램프를 위한, 광 모듈로서 형성된 조명 장치로서, 렌즈계(1) 및 광원(2)을 포함하는 상기 조명 장치가 도시되어 있다. 광원(2)은 광 패턴(LI)을 생성할 수 있다. 도 1a ~ 1c에서 추론되는 것처럼, 광원(2)은, 그 상에서 광 패턴(LI)을 생성할 수 있는 곳인 표면을 포함할 수 있다. 특히 적어도 하나의 광원은 렌즈계(1)로 향해 있는 표면의 면 상에서 광 패턴(LI)을 생성할 수 있다. 상기 표면은 예컨대 DMD 칩과 같은 공간광 변조기의 마이크로 미러 어레이의 표면으로서, 레이저 다이오드 소스의 광을 실질적으로 백색광으로 변환할 수 있는 광 변환 수단(형광체)의 표면으로서, LED의 광 방출 층으로서, 또는 (실리콘으로 구성된) 보조 광학 요소, 예컨대 TIR 렌즈의 광 출사면으로서도 형성될 수 있다. 다시 말해, 조명 장치의 스위치 온된 상태에서, 광원(2)은, 렌즈계(1)에 의해 광 분포의 형태로 조명 장치의 전방에 투영되는 광 패턴(LI)을 생성한다. 광학계(1)는 적어도 하나의 투영 광학계(3)와 하나의 투영 광학계 홀더(4)를 포함한다. 투영 광학계 홀더(4) 내에는 투영 광학계(3)에 대응하는 수용부(5)가 형성된다. 투영 광학계(3)는 적어도 하나의 수용부(5) 내에 수용된다. 투영 광학계(3)는 예컨대 렌즈, 예컨대 회전 대칭형 렌즈(도 1a ~ 1c 참조)일 수 있다. 적어도 하나의 수용부(5) 내에서는, 기준점 시스템(6)이 정의되며, 다시 말하면 수용부(5) 내에 수용된 투영 광학계(3)의 위치를 결정하는 기준점(6-1 ~ 6-6)들의 시스템이 정의된다. 이 경우, 위치는, 광 패턴이 실질적으로 렌즈계(1)의 초점 평면 내에 위치하는 방식으로 결정된다. 이 경우, "실질적으로 ...의 초점 평면 내에 위치한다"는 용어는, 적어도, 광 패턴이 적어도 초점 평면에 대해 평행하게 배치되고 바람직하게는 초점 평면과 일치하는 평면 내에 위치한다는 것을 의미하되, 초점 평면의 전방 또는 후방에서의 광 패턴의 포지셔닝의 불가피하면서도 최신 기술에서의 통상적인 적은 부정확도도 상기 용어에 함께 포함된다.
기준 시스템의 기준점(6-1 ~ 6-6)들은 3-2-1 규칙에 따라 배치된다. 상기 규칙은, 공차 관리의 분야에서 공지되었고 상대적으로 더 드물게 3-2-1 원리라고도 하는 3-2-1 규칙을 의미한다.
수용부(5) 내에서 기준점 시스템(6)을 통해 결정된 위치에 투영 광학계(3)를 고정하고 파지하기 위해, 폐쇄 요소(7)가 제공된다. 바람직하게 폐쇄 요소(7)는 수용부(5)에서부터 투영 광학계(3)의 빠져나가는 점을 방지한다. 폐쇄 요소(7)는, 전술한 위치에 있는 투영 광학계(3)가 수용부(5)에서부터 "빠져나갈" 수 있는 바람직하게는 2개의 방향(도 1b에 화살표(F)들로 도시되어 있음)에서부터 투영 광학계(3)를 밀착시키고 그에 따라 기준점 시스템(6)을 통해 결정된 위치에서 투영 광학계(3)를 고정하고 파지하는 방식으로, 수용부(5) 내의 투영 광학계(3)를 폐쇄한다. 그럼에도 불구하고, YZ 평면 내에서는 전문 분야에서 허용될 수 있는 소정의 유격이 허용될 수 있다.
투영 광학계 홀더(4)는 일체형으로 형성될 수 있다. 예컨대 투영 광학계 홀더는 마그네슘 다이 캐스트로 제조될 수 있다. 그러나 플라스틱 사출 성형 부품 또는 틱소몰딩 역시도 생각해볼 수 있다. 이는, 각각 광학계 설계가 필요로 하면서 요구되는 정확도 요건(제조 중 공차 변동)에 따라서 결정된다. 요건이 매우 높은 경우, 재가공, 예컨대 기준 표면들의 정면 밀링 역시도 생각해볼 수 있다.
도 2에는, 광원(2) 및 렌즈계(10)를 포함한 조명 장치의 분해도가 도시되어 있되, 렌즈계(10) 내에는 하나보다 더 많은 투영 광학계가 수용되어 있다. 도 2에는, 구체적으로, 2개의 투영 광학계(30, 31)가 그 내에 수용되어 있는 곳인 하나의 투영 광학계 홀더(40)를 포함한 렌즈계(10)가 도시되어 있되, 투영 광학계(30, 31)들 중 하나-투영 광학계(30)-는 2개의 부분 렌즈(30a 및 30b)로 구성된다. 투영 광학계(30, 31)들은 회전 비대칭형이다. 2개의 부분 렌즈(30a 및 30b)로 구성되는 투영 광학계(30)에 의해, 예컨대 종방향 색수차와 같은 색지움 오차(achromatic error)들은 감소될 수 있다.
투영 광학계 홀더(40)는 취급 영역(40a)을 포함한다. 취급 영역(40a)은, 예컨대 광원(2)까지 가장 가깝게 위치하는, 투영 광학계 홀더(40)의 단부 상에 배치된다. 또한, 취급 영역(40a)은 투영 광학계 홀더(40)의 종방향(X)을 따라서 다른 위치에서도 배치될 수 있다. 취급 영역(40a)은, 이미 기재한 것처럼, 렌즈계(10)의 자동화된 파지를 수월하게 하기 위해 이용될 수 있으며, 그리고 상방으로 돌출된 웨브들을 구비하여 측면으로 돌출된 섀클들을 포함할 수 있다.
투영 광학계(30, 31)들을 수용하기 위해, 투영 광학계 홀더(40) 내에는 2개의 수용부(50, 51)가 형성된다. 각각의 수용부(50, 51)는 각각 하나의 투영 광학계(30, 31)에 대응하고, 상이한 수용부(50, 51)들은 상이한 투영 광학계(30, 31)들에 대응한다. 이 경우, 각각의 투영 광학계(30, 31)는, 이 투영 광학계(30, 31)에 대응하는 하나의 수용부(50, 51) 내에 수용된다. 상이한 투영 광학계(30, 31)들은 상이한 수용부(50, 51)들 내에 수용된다.
각각의 수용부(50, 51) 내에서는, 각각의 수용부(50, 51) 내에 수용된 투영 광학계(30, 31)의 위치를 결정하기 위해, 각각 하나의 기준점 시스템(60, 61)이 정의된다. 이미 앞에서 기재한 것처럼, 각각의 기준점 시스템(60, 61)의 기준점(60-1 ~ 60-16, 61-1 ~61-10)들은 3-2-1 규칙에 따라 배치된다. 이 경우, 상이한 기준점 시스템(60, 61)들의 기준점(60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은, 상이한 투영 광학계(30, 31)들의 광축들이 서로 일치하도록 투영 광학계(30, 31)들의 모든 결정된 위치가 상호 간에 매칭되는 방식으로, 그리고 광 패턴(LI)은 실질적으로 렌즈계(10)의 초점 평면 내에 위치하는 방식으로 형성된다. "실질적으로 초점 평면 내에 위치하는"이란, 광 패턴(LI)이 적어도 초점 평면에 대해 평행하게 배치되고 바람직하게는 초점 평면과 일치하는 평면 내에 위치한다는 것을 의미한다. 자연히 초점 평면의 전방 또는 후방에서의 포지셔닝의 적은 부정확도는 허용된다.
이 경우, 각각의 수용부(50, 51)는 각각 하나의 폐쇄 요소에 의해 폐쇄된다. 이 경우, 도 2(도 4 역시 참조)에서는, 폐쇄 요소들 중 하나, 요컨대 제1 투영 광학계(30)를 그의 수용부(50) 내에서 폐쇄하는 폐쇄 요소는 제2 투영 광학계(31)로서 형성될 수 있는 점을 확인할 수 있다.
또한, 도 2 ~ 4에서는, 투영 광학계(30, 31)들 및 수용부(50, 51)들이 상이한 크기라는 점을 확인할 수 있다. 다시 말하면, 예컨대 수용부(50)는 수용부(51)보다 더 작을 수 있다(도 2 ~ 4). 이 경우, 수용부(50, 51)들의 크기는 적어도 하나의 광원(2) 쪽으로 갈수록 감소될 수 있다. 또한, 도 2 ~ 4에서는, 수용부(50)가 2개의 부분 수용부로 구성되되, 부분 수용부들 각각은 상응하는 부분 렌즈(30a, 30b)를 수용하도록 구성/형성되는 점도 확인된다. 또한, 부분 렌즈(30a, 30b)들 사이에는, 추가, 예컨대 3개 또는 4개의 참조 표시 요소(도면들에서는 미도시)가 배치될 수 있으며, 이들 참조 표시 요소는 X 방향에서 부분 렌즈(30a)에 상대적으로 부분 렌즈(30b)를 참조 표시한다. 제1 부분 렌즈(30a)를 위한 부분 수용부는 제2 부분 렌즈(30b)를 위한 부분 수용부보다 더 작을 수 있다.
2개의 투영 광학계(30, 31)는, 렌즈계(10)가 고차 색지움 효과를 나타내는 방식으로 형성될 수 있다.
도 1 ~ 4에서는, 그 밖에도, 수용부들 각각이 하나의 수용 바닥부를 포함하되, 기준점들 중 적어도 3개는, 상응하는 수용 바닥부들과; 상응하는 수용부 내에 수용된 적어도 하나의 투영 광학계; 사이에 배치되는 참조 표시 요소들로서 형성되는 점이 추론된다. 참조 표시 요소들은 수용 바닥부뿐만 아니라 투영 광학계와도 접촉하며, 그리고 3-2-1 규칙의 의미에서 일차 평면(YZ)을 정의하는 방식으로 형성된다.
구체적으로, 예컨대 도 2 ~ 4에서는, 2개의 수용부(50, 51) 각각이 하나의 수용 바닥부(50a, 51a)를 포함하는(도 1a ~ 1c에서의 수용부(5)도 마찬가지로 하나의 바닥부(5a)를 포함함) 점이 확인된다. 각각의 수용부(50, 51)의 바닥부는 예컨대 도 2 및 4에서의 수용부(51)의 경우에 해당하는 것처럼 상류에 장착되는 투영 광학계를 통해 형성될 수 있거나, 또는 수용부(50)의 경우에 해당하는 것처럼(도 3 참조) 투영 광학계 홀더(40)를 통해 형성될 수 있다. 이는, 필요한 부분만 약간 수정하여, 앞에서 기재한 부분 수용부들과 관련된다(도 2 ~ 4 참조). 기준점들 중 적어도 3개는, 각각의 수용 바닥부(50a, 51a)와 각각의 투영 광학계(30,3 1) 사이에 배치되는 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)들로서 형성된다. 이 경우, 각각의 수용 바닥부(50a, 51a)뿐만 아니라 각각의 투영 광학계(30, 31) 역시도 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)들에 의해 접촉된다. 이렇게, 예컨대 제2 투영 광학계(31)는 참조 표시 요소(61-1 ~ 61-4)들 상에 안착되되, 참조 표시 요소(61-1 ~ 61-4)들은 제1 투영 광학계(30) 상에 형성된다. 제1 투영 광학계(30), 특히 제1 부분 렌즈(30a)는 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4)들 상에 안착되며, 상기 참조 표시 요소들은 투영 광학계 홀더(40) 상에 형성된다. 도 2에서는, 상기 참조 표시 요소(61-1 ~ 61-4)들이 제2 부분 렌즈(30b) 상에 형성되는 점이 추론된다. 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4 및 61-1 ~ 61-4)들은 각각 하나의 상이한 일차 평면(YZ)을 정의한다. 상이한 일차 평면들은 바람직하게는 상호 간에 평행하다. 또한, 바람직하게는, 모든 일차 평면(YZ)은 적어도 (광원에서부터 볼 때) 제1 수용부(50)의 수용 바닥부(50a)에 대해 실질적으로 평행하게 배치된다.
도 3 및 도 4에서는, 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4(도 3) 및 61-1 ~ 61-4(도 4))들이 광축(X)의 방향으로 뻗어 있는 돌출부들로서 형성될 수 있는 점이 확인된다. 또한, 도 3 및 4에서는, 각각의 수용부 내에 4개의 참조 표시 요소가 제공되는 점도 추론된다. 제4 참조 표시 요소는 예컨대 수용부(50, 51) 내에서 투영 광학계(30, 31)가 기울어지지 않도록 보조한다. 전적으로, 복수의 참조 표시 요소(5개, 6개 또는 그 이상)가 제공되는 점도 생각해볼 수 있다.
도시된 참조 표시 요소(60-1 ~ 60-4(도 3) 및 61-1 ~ 61-4(도 4))들은 대략 자체 상면 상에서 평탄화된 반구체의 형태를 보유한다. 참조 표시 요소들의 다른 기하학적 형태들도 전적으로 생각해볼 수 있다.
다시 말해, 참조 표시 요소(6-1 ~ 6-3, 60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)들은 투영 광학계 홀더(4, 40) 상에, 그리고/또는 하나 또는 복수의 투영 광학계(3, 30, 31) 상에 형성될 수 있다. 상기 참조 표시 요소들은 투영 광학계 홀더(4, 40)와 함께, 그리고/또는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)와 함께 모놀리식 구조를 형성할 수 있다. 참조 표시 요소들이 투영 광학계들 상에 형성된다면, 유용하게는, 상기 참조 표시 요소들은 투영 광학계의 광학적으로 유효하지 않은 표면들 상에 형성된다.
또한, 도 1 ~ 4에서는, 참조 표시 요소(6-1 ~ 6-3, 60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)들이 스페이서들로서 형성될 수 있는 점이 추론된다.
또한, 도 1 ~ 4에서는, 수용부(5, 50, 51)들이 각각 하나의 측벽부(5b, 50b, 51b)를 포함하는 점을 확인할 수 있다. 도 1a ~ 1c에서의 측벽부(5b)는 일부는 투영 광학계 홀더(4)를 통해 형성되고 일부는 폐쇄 요소(7)를 통해 형성된다. 도 2 ~ 4에서의 측벽부(50b, 51b)들은 투영 광학계 홀더(40)를 통해 형성된다. 기준점들 중 적어도 2개의 추가 기준점, 요컨대 참조 표시 요소들로서 형성되지 않은 기준점들은 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들로서 형성되되, 상기 적어도 2개의 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)는 측벽부(5b, 50b, 51b)의 내주연과 상응하는 수용부(5, 50, 51) 내에 수용되는 투영 광학계(3, 30, 31) 사이에 배치된다. 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은 측벽부(5b, 50b, 51b)뿐만 아니라 투영 광학계(3, 30, 31)와도 접촉하며, 그리고 일차 평면(YZ)을 따르는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)의 이동을 제한한다.
이 경우, 주지할 사항은, 렌즈계(1, 10)의 조립된 상태에서 모든 투영 광학계(3, 30, 31)가 상응하는 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들과 접촉하지 않아도 된다는 점이다. 다시 말해, 일차 평면(YZ)을 따라 수용부(5, 50, 51)들 내에서 투영 광학계(3, 30, 31)들의 소정의 유격이 허용된다. 그러나 유격이 존재하지 않는 상황도 생각할 수 있다. 예컨대 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에서 유격 보상을 목적으로 (여기서는 미도시된) 스프링 요소들이 제공될 수 있다. 상기 스프링 요소들은 예컨대 투영 광학계 홀더(4, 40)와 일체형으로 형성될 수 있거나, 또는 분리된 인서트 부재들로서 형성될 수 있다.
바람직하게 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은 투영 광학계 홀더(4, 40) 상에 형성된다. 도 1a ~ 1c의 투영 광학계 홀더(4)의 경우, 2개의 센터링 요소(6-4 및 6-6)는 2개의 상승부로서 형성되되, 이런 상승부들은 YZ 평면에 대해 평행하게 위치하는 횡단면에서 대략 삼각형으로 형성되며, 그리고 투영 광학계 홀더(4)의 하부 영역에서는, (전방에서부터 볼 때) V자 형태를 형성하기 위해, 웨브를 통해 연결된다. 상기 V자 형태 내로는 회전 대칭형 투영 광학계(3), 예컨대 렌즈가 삽입될 수 있다. 기재한 V자 형태는 회전 대칭형 투영 광학계를 이용할 경우 매우 바람직하다. 함께 하나의 V자 형태를 형성하는 센터링 요소들은 복수의 회전 대칭형 투영 광학계를 수용하는 투영 광학계 홀더들에서도 사용될 수 있다.
도 2 ~ 4에 도시된 투영 광학계 홀더(40)의 경우, 센터링 요소(60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은, 상응하는 수용부(50, 51)의 측벽부(50b, 51b)이면서 투영 광학계 홀더(40)를 통해 형성되는 상기 측벽부의 내주연 상에 형성된다. 바람직하게는, 센터링 요소(60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은 투영 광학계 홀더(40)와 함께 모놀리식 구조를 형성한다.
구체적으로, 투영 광학계 홀더(40)에서 센터링 요소(60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은 광축(X)의 방향으로 뻗어 있으며 바람직하게는 자체 상면 상에서 평탄화된 센터링 상승부들로서 형성된다.
상기 상승부들의 종방향은 X 방향(렌즈계(10)의 광축)이다. 또한, 센터링 요소(60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들은 렌즈계(10)의 중심 쪽으로, 바람직하게는 투영 광학계 홀더(40)의 내면에서부터 광축(X)을 향해 수직으로 돌출된다.
적어도 하나의 투영 광학계(30, 31)는 센터링 요소(60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들에 상응하는 상대 요소(60-17 ~ 60-22, 61-11 ~ 61-13)들을 포함할 수 있다. 모든 렌즈(30a, 30b 및 31)의 상대 요소(60-17 ~ 60-22, 61-11 ~ 61-13)들은 센터링 상승부들에 대응하는 함몰부들로서 형성된다. 이는 도 2에서 매우 잘 확인할 수 있다.
수용부(5, 50, 51)들은 각각 하나의 수용 개구부(5c, 50c, 51c)를 포함한다. 이미 언급한 것처럼, 각각의 수용부(5, 50, 51)는 하나의 폐쇄 요소(7, 70)를 통해 폐쇄될 수 있거나 폐쇄되어 있다. 도 1a ~ 1c의 폐쇄 요소(7)는 (각이 진 형태의) 클램프로서 형성되며, 이런 클램프는 측면에서 볼 때 대략 그리스 대문자 감마의 형태를 보유하며, 그리고 전방에서부터 볼 때에는, 투영 광학계(3)에서 출사되는 광이 렌즈계(1)에서 방출될 수 있도록 중앙에 배치되는 개구부를 포함한다. 클램프(7)의 형태는 다른 형태일 수도 있다. 폐쇄 요소(7)는 예컨대 투영 광학계 홀더(4) 상에 걸림 고정(latching), 나사 조임, 죔 고정(clamping), 접착을 통해 고정된다.
도 2 ~ 4의 렌즈계(10)의 경우, 제1 수용부(50)는 제2 투영 광학계(31)를 통해 폐쇄된다. 제2 수용부(51)는 고정 클램프(70)에 의해 폐쇄되되, 이 고정 클램프는, 중앙에, 제2 투영 광학계(31)가 그로부터 돌출되는 곳인 개구부를 포함한다.
폐쇄 요소(7, 70)들은, 광이 상응하는 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)에서 출사되어 렌즈계(1, 10)에서 방출될 수 있는 방식으로 형성된다.
도 2 ~ 4를 참조하면, 고정 클램프(70)는, 투영 광학계 홀더(40) 내에 수용된 투영 광학계(30, 31)들을 렌즈계(10)의 광축(X)의 방향에 반대되는 방향으로 밀착시키는 방식으로, 투영 광학계 홀더(40) 상에 부착되어 있는 점이 눈에 띈다. 그렇게 하여, 투영 광학계(30, 31)들은, 광축(X)을 따라서 더이상 이동될 수 없는 방식으로 투영 광학계 홀더(40) 내에 고정된다. 따라서, 렌즈계(10)의 협거 거리(intercept distance)가 결정된다. 다시 말하면, 고정 클램프(70)는, 광축(X)의 방향으로 광학계(30, 31)들 간의 유격이 더이상 가능하지 않도록, 투영 광학계 홀더(40) 내에 투영 광학계(30, 31)들을 고정한다. 도 2에 도시된 바람직한 실시형태의 경우, 고정 클램프(70) 상에는 2개의 돌출부(70a)가 형성되되, 이들 돌출부는, 광축(X)에 대해 수직으로 뻗어 있으면서 바람직하게는 수평으로 뻗어 있는 라인을 정의한다. 돌출부(70a)들 또는 상승부들은 고정 클램프(70)에서부터 광축(X)의 방향에 반대되는 방향으로 돌출된다. 그러나 2개보다 더 많은 돌출부(70a) 역시도 형성될 수 있다.
또한, 고정 클램프(70)는, 이 고정 클램프(70)가 투영 광학계 홀더(40)와 걸림 고정될 수 있도록, 투영 광학계 홀더(40) 상에 형성되는 래칭 노즈부(40b)들에 부합하는 래칭 개구부(70b)들을 포함한다. 래칭 노즈부(70b)들은 투영 광학계 홀더(40)의 외주연 상에 형성된다.
렌즈계(10)는 선택적으로 바람직하게는 얇은 판으로 된, 특히 평면인 2개의 조리개 장치(11 및 12)를 포함하되, 이들 조리개 장치는 광축(X)에 대해 수직으로 (YZ 평면 내에) 배치된다. 각각의 조리개 장치(11, 12)는 각각 하나의 폐쇄된 조리개 에지부(11a, 12a)를 포함한다. 이 경우, (제1) 조리개 장치(11)는 수용 바닥부(50a)와 일체형으로, 또는 상기 수용 바닥부로서 형성된다. (제2) 조리개 장치는 별도의 소형 플레이트(12)로서 형성된다. 소형 플레이트 내에는, 상승부들로서 형성된 참조 표시 요소(9-1 ~ 9-4)들에 부합하는 관통 개구부(12d)들이 제공된다. 렌즈계(10)의 조립된 상태에서, 상승부(9-1 ~ 9-4)들은 관통 개구부(12d)들 내에 수용된다. 그렇게 하여, 렌즈계(10) 내에서 소형 플레이트(12)의 위치는 투영 광학계(30, 31)들에 상대적으로 결정된다. 또한, 조리개 장치(11, 12)들 중 2개 모두, 또는 하나만이 하나 또는 복수(바람직하게는 2개)의 스프링 섀클(12b, 12c)을 포함할 수 있다. 도 2에는, 단지 소형 플레이트(12)만이 스프링 섀클(12b, 12c)들(여기서는 예시로서 2개)을 포함하는 점이 도시되어 있다. 스프링 섀클들, 예컨대 12b 및 12c를 통해, 투영 광학계(30, 31)들은 상응하는 수용부(50, 51) 내에 상대적으로 더 적합하게 고정되며, 그리고 YZ 평면 내에서 투영 광학계(30,3 1)들의 유격은 감소된다. 또한, 2개의 스프링 섀클의 경우, 기울어지는 개연성은 감소된다. 2개의 섀클(12b, 12c)은 바람직하게는 폐쇄된 조리개 에지부(12a)의 측면에 배치된다.
이미 기재한 것처럼, 도 2 ~ 4의 제1 투영 광학계(30)는 2개의 부분 렌즈(30a, 30b)로 구성된다. 도 5에는, XZ 평면, 다시 말하면 광학축(X) 및 수직 방향(Z)을 펼쳐 고정하는 평면을 포함하는 도 2에서의 렌즈 시스템의 단면도가 도시되어 있다. 부분 렌즈(30a 및 30b)들은 함께 적어도 종방향 색수차를 교정하도록 구성되며, 다시 말해 색지움 효과를 나타낸다. 다시 말해, 투영 광학계(30)는 이른바 공기 색지움 렌즈(air achromat)이다(DE 10 2010 046 626 84호 및 특히 이 독일 공보의 단락 [0009] ~ [0013]에서의 배경기술의 설명 참조). 여기서, 공기 색지움 렌즈는, 종방향 색수차의 상대적으로 더 정확한 교정을 허용하는 복수의 매개변수가 존재한다는 장점을 갖는다. 상기 매개변수들은 예컨대 공기 간극(d1)의 크기, 부분 렌즈(30a, 30b)들의 광 입사면들 및 광 출사면들의 곡률들, 및 부분 렌즈(30a, 30b)들을 구성하는 재료이다. 3-렌즈 시스템은, 조명 장치에 의해 생성된 광 분포의 품질을 훨씬 더 개선하기 위해, 이격 간격(d1, d2)들이 종방향 및/또는 횡방향 색수차들의 감소를 위해 가변될 수 있다는 장점을 갖는다.
앞에서 기재한 조명 장치는 바람직하게는 자동차 헤드램프 내에서 사용될 수 있다.
전술한 기재(description)의 과제는, 오직 일목요연하게 설명하는 실례들을 제공하고 본 발명의 또 다른 장점들 및 특징들을 명시하는 것에 있을 뿐이다. 따라서, 전술한 기재는, 본 발명; 내지 청구범위에서 청구되는 특허권;의 적용 범위의 제한으로서 해석될 수 없다. 전술한 상세한 기재에서, 예컨대 본 발명의 다양한 특징들은 개시의 간결한 기록을 목적으로 하나 또는 복수의 실시형태에 요약되어 있다. 이러한 유형의 개시는, 청구되는 발명이 각각의 청구항에서 분명하게 언급되는 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 정도로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 하기의 청구범위가 반영하는 것처럼, 발명의 양태들은 앞에서 기재한 단일의 실시형태의 모든 특징보다 더 적은 특징들로 존재한다. (따라서, 하기의 청구범위는 본원으로써 상기 상술된 기재에 게재되되, 각각의 청구항은 단독으로 본 발명의 별도의 바람직한 실시형태를 나타낸다.)
또한, 비록 본 발명의 기재가 하나 이상의 실시형태 및 특정한 변형 및 변경의 기재를 포함한다고 하더라도, 다른 변형들 및 변경들도 본 발명의 범위에, 예컨대 본원 개시의 이해에 따라서 통상의 기술자의 능력 및 지식에 존재한다.
청구범위에서의 도면부호들은 본 발명의 보다 더 나은 이해를 위해서만 이용될 뿐이며, 그리고 어떠한 경우에도 본 발명의 제한을 의미하지는 않는다.
Claims (15)
- 자동차 헤드램프의 조명 장치로서,
- 하나의 렌즈계(1, 10)와 적어도 하나의 광원(2)을 포함하는 상기 자동차 헤드램프의 조명 장치에 있어서,
- 상기 적어도 하나의 광원(2)에 의해 광 패턴(LI)이 생성될 수 있으며, 상기 광원(2)에 의해 생성될 수 있는 광 패턴(LI)은 상기 렌즈계(1, 10)에 의해 상기 조명 장치의 전방에 광 분포의 형태로 투영될 수 있으며,
- 상기 렌즈계(1, 10)는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31) 및 하나의 투영 광학계 홀더(4, 40)를 포함하며,
- 상기 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에는 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)가 형성되며,
- 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)에 대응하며,
- 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)는 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에 수용되며,
- 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에서는, 상기 광 패턴(LI)이 실질적으로 상기 렌즈계(1, 10)의 초점 평면 내에 위치하는 방식으로, 상기 수용부(5, 50, 51) 내에 수용된 상기 투영 광학계(3, 30, 31)의 위치를 결정하기 위해, 기준점 시스템(6, 60, 61)이 정의되며,
- 상기 기준점 시스템(6, 60, 61)의 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은 3-2-1 규칙에 따라 배치되며,
- 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는, 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)가 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에서 상기 기준점 시스템(6, 60, 61)을 통해 결정되는 위치에서 고정되고 파지되는 방식으로, 폐쇄 요소(7, 70)에 의해 폐쇄되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치. - 제1항에 있어서, 상기 렌즈계(1, 10)는 적어도 2개의 투영 광학계(3, 30, 31)를 포함하고, 상기 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에는 적어도 2개의 수용부(5, 50, 51)가 형성되되, 각각의 수용부(5, 50, 51)는 각각 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)에 대응하고, 상이한 수용부(5, 50, 51)들은 상이한 투영 광학계(3, 30, 31)들에 대응하며,
각각의 투영 광학계(3, 30, 31)는 상기 투영 광학계(3, 30, 31)에 대응하는 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에 수용되고, 상이한 투영 광학계(3, 30,3 1)들은 상이한 수용부(5, 50, 51)들 내에 수용되며,
- 각각의 수용부(5, 50, 51) 내에서는, 상기 수용부(5, 50, 51) 내에 수용된 상기 투영 광학계(3, 30, 31)의 위치를 결정하기 위해, 각각 하나의 기준점 시스템(6, 60, 61)이 정의되며,
- 각각의 기준점 시스템(6, 60, 61)의 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은 3-2-1 규칙에 따라 배치되며,
- 상이한 기준점 시스템(6, 60, 61)들의 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은, 상기 상이한 투영 광학계(3, 30, 31)들의 광축들이 서로 일치하고 상기 광 패턴(LI)은 상기 렌즈계(1, 10)의 초점 평면 내에 위치하도록, 상기 투영 광학계(3, 30, 31)들의 모든 결정된 위치가 상호 간에 매칭되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치. - 제2항에 있어서, 각각의 수용부(5, 50, 51)는 각각 하나의 폐쇄 요소(7, 70)에 의해 폐쇄되되, 상기 폐쇄 요소(7, 70)들 중 적어도 하나는 상기 적어도 2개의 투영 광학계(3, 30, 31) 중 하나로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기준점 시스템(6, 60, 61)의 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들은 3-2-1 규칙의 표면- 또는 병진-회전-정지 원리에 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는 하나의 수용 바닥부(5a, 50a, 51a)를 포함하고 상기 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들 중 적어도 3개는 참조 표시 요소(6-1 ~ 6-3, 60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)들로서 형성되며, 상기 적어도 3개의 참조 표시 요소(6-1 ~ 6-3, 60-1 ~ 60-4, 61-1 ~ 61-4)는 상기 수용 바닥부(5a, 50a, 51a)와 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31) 사이에 배치되어 상기 수용 바닥부(5a, 50a, 51a)뿐만 아니라 상기 투영 광학계(3, 30, 31)와도 접촉하며, 그리고 바람직하게는 상기 수용 바닥부(5a, 50a, 51a)에 대해 실질적으로 평행하게 배치되는 상기 기준점 시스템(6, 60, 61)의 일차 평면(YZ)을 정의하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는 하나의 측벽부(5b, 50b, 51)를 포함하되, 상기 기준점(6-1 ~ 6-6, 60-1 ~ 60-16, 61-1 ~ 61-10)들 중 적어도 2개의 추가 기준점은 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)들로서 형성되되며, 상기 적어도 2개의 센터링 요소(6-4 ~ 6-6, 60-5 ~ 60-16 및 61-5 ~ 61-10)는 상기 측벽부(5b, 50b, 51b)의 내주연과 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31) 사이에 배치되어 상기 측벽부(5b, 50b, 51b)뿐만 아니라 상기 투영 광학계(3, 30, 31)와도 접촉되며, 그리고 일차 평면(YZ)을 따르는 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)의 이동을 제한하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)는 하나의 수용 개구부(5c, 50c, 51c)를 포함하되, 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51)를 폐쇄하는 상기 폐쇄 요소(7, 70)는, 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)에서부터 출사되는 광이 상기 폐쇄 요소(7, 70)를 통과할 수 있는 방식으로 상기 수용 개구부(5c, 50c, 51c) 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폐쇄 요소는 고정 클램프(70)로서 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제8항에 있어서, 상기 고정 클램프(70)는, 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에 수용되는 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)를 적어도 렌즈계(1, 10)의 광축(X)의 방향에 반대되는 방향으로 밀착시키는 방식으로, 상기 투영 광학계 홀더(4, 40) 상에 부착되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 고정 클램프는 래칭 연결부를 통해 상기 투영 광학계 홀더(4, 40)와 연결되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광원(2)은 공간광 변조기, 특히 DMD 칩을 포함하며, 그리고 상기 공간광 변조기 상에서 상기 광 패턴(LI)을 생성하되, 바람직하게는 상기 공간광 변조기의 미러 어레이는 상기 렌즈계(1, 10)의 초점 평면 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈계(1, 10)는 그 외에 얇은 판으로 된, 특히 평면인, 적어도 하나의 조리개 장치(11, 12)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)는 2개의 부분 렌즈(30a, 30b)로 구성되고 바람직하게는 색지움 효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 렌즈계(1, 10)는, 상기 적어도 하나의 수용부(5, 50, 51) 내에 상기 적어도 하나의 투영 광학계(3, 30, 31)를 고정시키도록 구성되는 탄성 요소들을 포함하되, 상기 탄성 요소들은 바람직하게는 상기 투영 광학계 홀더(4, 40) 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드램프의 조명 장치.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 조명 장치를 포함하는 자동차 헤드램프.
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