KR20230004148A - 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것으로, 본 발명에 따른 차량용 램프는 광원부와, 상기 광원부의 출사 측에 배치되고 상기 광원부로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴을 형성하게 구비되는 쉴드부와, 상기 쉴드부의 출사 측에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축 방향으로 서로 이격되도록 배치되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함하고, 복수의 상기 렌즈들 중 적어도 어느 하나는 제1 렌즈로 마련되고, 상기 제1 렌즈는, 상기 광원부를 향하는 면과 상기 광원부를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중 어느 하나인 제1 면이 오목하게 형성되고, 상기 제1 면의 반대 방향의 면인 제2 면이 볼록하게 형성되고, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 렌즈의 중심 영역에 위치하는 중심부 및, 상기 제1 렌즈의 가장자리 영역에 위치하고 상기 중심부의 둘레에 배치되는 에지부를 포함하고, 상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은, 상기 중심부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성된다.

Description

차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차{LAMP FOR VEHICLE AND VEHICLE INCLUDING THE SAME}
본 발명은 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이며, 더욱 상세하게는 명확한 이미지 패턴의 구현이 가능한 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차에 관한 것이다.
일반적으로 차량에 구비된 가이드램프에는 후진 가이드램프와 턴 시그널 가이드램프 등이 있다. 이 중 후진 가이드램프는 후진등과 함께 점등되고 광을 측 후방의 노면에 투사하여 주변 차량 및 보행자에게 후진 의도를 전달하고 차량의 진행방향을 다른 차량에게 알려줌으로써 사고를 예방하는 역할을 하는 램프이다. 턴 시그널 램프는 차량의 주행 시 차선 변경 또는 교차로에서 차량의 진행방향을 다른 차량에게 알려주는 기능을 하는 램프이다.
차량의 가이드램프는 차량에 인접한 노면에 광을 투사하여, 노면에 일정 형상의 패턴 이미지가 구현되도록 할 수 있다. 종래 가이드램프는 다중 초점 반사면(Multi faceted Reflector, 이하 MFR라 함)방식 등이 적용될 수 있다.
그런데 종래 MFR 타입의 가이드램프를 이용하면 정확한 이미지 패턴의 구현이 어려운 문제가 있었다. 또한 MFR 타입의 가이드램프를 이용하면 단순한 이미지 패턴의 구현만 가능하고, 다중 패턴 구현 시에 패턴 간의 차폐가 불가능하여 구현하고자 하는 패턴의 개수만큼 광원이 필요하고, 이로 인해 원가가 비싸지고 중량이 증가하는 단점이 있었다.
따라서 정확한 이미지 패턴의 구현이 가능하고, 다양한 형태의 패턴을 구현할 수 있는 기술의 개선이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 수차를 최소화하여 정확한 패턴의 이미지를 구현함으로써 광학 성능을 향상시키는 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 차량용 램프는 광원부와, 상기 광원부의 출사 측에 배치되고 상기 광원부로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴을 형성하게 구비되는 쉴드부와, 상기 쉴드부의 출사 측에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축 방향으로 서로 이격되도록 배치되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함하고, 복수의 상기 렌즈들 중 적어도 어느 하나는 제1 렌즈로 마련되고, 상기 제1 렌즈는, 상기 광원부를 향하는 면과 상기 광원부를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중 어느 하나인 제1 면이 오목하게 형성되고, 상기 제1 면의 반대 방향의 면인 제2 면이 볼록하게 형성되고, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 렌즈의 중심 영역에 위치하는 중심부 및, 상기 제1 렌즈의 가장자리 영역에 위치하고 상기 중심부의 둘레에 배치되는 에지부를 포함하고, 상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은, 상기 중심부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성된다.
상기 에지부는 상기 제1 렌즈의 유효경 내에 위치할 수 있다.
상기 제1 렌즈는 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있다.
상기 제1 렌즈는 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값과 상기 제2 면의 곡률 반경의 절대값이 서로 다르게 형성될 수 있다.
상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은 상기 에지부의 상기 제2 면의 곡률 반경의 절대값보다 크게 형성될 수 있다.
상기 렌즈부는 상기 제1 렌즈와 동일한 광축을 공유하며 배치되는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
상기 광원부는 광을 조사하는 광원 및, 상기 광원에서 조사되는 광을 집광하여 상기 렌즈부로 입사시키는 집광부재를 포함할 수 있다.
상기 광원부와 상기 쉴드부 및 상기 렌즈부가 순차적으로 수용되는 내부공간이 형성된 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 하우징은 내부에, 상기 광원부가 장착되게 구비되는 광원장착부와, 상기 광원장착부에서 이격되고 상기 쉴드부가 장착되게 구비되는 쉴드장착부와, 상기 쉴드장착부에서 이격되고 복수의 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 장착되게 구비되는 렌즈장착부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자동차는 차량용 램프를 포함하는 자동차로서, 상기 차량용 램프는 광원부와, 상기 광원부의 출사 측에 배치되고 상기 광원부로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴을 형성하게 구비되는 쉴드부와, 상기 쉴드부의 출사 측에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축 방향으로 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함하고, 복수의 상기 렌즈들 중 적어도 어느 하나는 제1 렌즈로 마련되고, 상기 제1 렌즈는, 상기 광원부를 향하는 면과 상기 광원부를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중 어느 하나인 제1 면이 오목하게 형성되고, 상기 제1 면의 반대 방향의 면인 제2 면이 볼록하게 형성되고, 상기 제1 렌즈는 상기 제1 렌즈의 중심 영역에 위치하는 중심부 및, 상기 제1 렌즈의 가장자리 영역에 위치하고 상기 중심부의 둘레에 배치되는 에지부를 포함하고, 상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은, 상기 중심부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성된다.
본 발명에 따른 차량용 램프는 렌즈부가 복수의 렌즈로 이루어지고 복수의 렌즈들 중 적어도 하나가 메니스커스 렌즈로 이루어짐으로써 수차(Aberration) 개선 효과를 향상시킬 수 있다.
이에 따라 본 발명을 이용하면 해상도를 증가시킬 수 있으므로 정확한 이미지의 패턴을 구현할 수 있고, 이에 의해 광학 성능을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따르면 쉴드부에 의해 하나의 광원으로 복수 개의 패턴을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프가 차량에 설치된 일례를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프가 하우징의 내부에 장착된 구성을 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수차 감소 효과를 설명하기 위한 도면으로, 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 비교예를 도시한 도면으로, 하나의 렌즈로 구성된 렌즈부를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수차의 보정 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 비교예를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
먼저, 이하에서 설명되는 실시예들은 본 발명인 차량용 램프 및 이를 포함하는 자동차의 기술적인 특징을 이해시키기에 적합한 실시예들이다. 다만, 본 발명이 이하에서 설명되는 실시예에 한정하여 적용되거나 설명되는 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 특징이 제한되는 것이 아니며, 본 발명의 기술 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프가 차량에 설치된 일례를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프의 구성을 개략적으로 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 램프가 하우징의 내부에 장착된 구성을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 렌즈를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수차 감소 효과를 설명하기 위한 도면으로, 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 비교예를 도시한 도면으로, 하나의 렌즈로 구성된 렌즈부를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 수차의 보정 효과를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 본 발명의 비교예를 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 차량용 램프(10)는, 예를 들어 차량의 인접한 노면(2)에 광을 투사하여 노면(2)에 일정 형상의 패턴 이미지가 구현되도록 하는 가이드 램프일 수 있다. 일례로 본 발명에 따른 차량용 램프(10)는 후진등과 함께 점등되는 후진 가이드램프, 웰컴 가이드램프, 턴 시그널 가이드램프일 수 있다. 이하에서는 본 발명에 따른 차량용 램프(10)가 후진 가이드램프인 경우를 일례로 설명한다. 다만 본 발명에 따른 차량용 램프(10)는 가이드램프에 한정하는 것은 아니고, 차량에 구비되는 다양한 램프일 수 있다. 또한 본 발명은 가이드램프인 경우에도 후진 가이드램프에 한정하는 것은 아니고, 노면(2)에 특정 패턴을 조사하는 다양한 램프가 적용될 수 있다.
도 1 내지 도 6 및 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 차량용 램프(10)는 광원부(100)와, 쉴드부(200) 및, 렌즈부(300)를 포함한다.
광원부(100)는 노면(2)을 향하는 방향으로 광을 조사하도록 구비될 수 있다. 광원부(100)는 광원(110)과 집광부재(130)를 포함할 수 있다. 예를 들어 광원(110)은 광을 조사하도록 구비될 수 있고, 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하 LED 라 함)일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 집광부재(130)는 광원(110)에서 조사되는 광을 집광하여 쉴드부(200)와 렌즈부(300)로 입사시킬 수 있다. 집광부재(130)는 LED 등의 광원(110)에서 방사된 광을 광축(AX)에 평행한 광으로 변환하여 렌즈부(300)로 입사시키는 콜리메이터(Collimator)일 수 있다.
쉴드부(200)는 광원부(100)의 출사 측에 배치되고 광원부(100)로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴(11)을 형성하게 구비될 수 있다.
구체적으로 쉴드부(200)는 광원부(100)와 렌즈부(300)의 사이에 배치되고, 광원부(100)로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴(11)을 형성할 수 있다. 예를 들어 쉴드부(200)는 광축(AX)에 수직한 평면 형상으로 형성될 수 있고, 집광부재(130)에 의해 평행하게 입사되는 광의 일부를 차폐함으로써 미리 설계된 광 패턴을 구현할 수 있다. 다만 쉴드부(200)의 형상은 상기한 바에 한정하는 것은 아니다.
더욱 구체적으로 쉴드부(200)는 차폐영역(210)과, 관통영역(230)을 포함할 수 있다. 차폐영역(210)은 광을 차폐하는 영역이고, 관통영역(230)의 광을 통과시켜서 렌즈부(300)로 출사하는 영역이다. 쉴드부(200)는 관통영역(230)의 형상에 따라 노면(2)에 투영되는 패턴의 이미지가 달라질 수 있다. 또한 본 발명의 실시예는 종래 반사면을 이용하는 차량용 램프(10)와 달리, 차폐영역(210)과 관통영역(230)을 포함하는 쉴드부(200)를 구비함으로써 다양한 이미지의 패턴을 구현할 수 있다.
또한 쉴드부(200)는 복수의 관통 영역을 포함할 수 있고, 복수의 관통 영역은 서로 다른 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라 본 발명에 따른 차량용 램프(10)는 쉴드부(200)에 의해 하나의 광원(110)으로 복수의 패턴을 구현할 수 있다. 또한 본 발명에 따르면 사각형의 단순한 빔 패턴(11)뿐만 아니라, 화살표, 경고 알림과 같이 복잡한 패턴도 명확하게 구현할 수 있다.
또한 쉴드부(200)는 교체 가능하게 구비될 수 있다. 예를 들어 후술하는 쉴드부(200)는 하우징(20) 내부에 하우징(20)에 일체로 고정되는 것이 아닌, 분리 가능하게 조립될 수 있다. 이에 따라 하나의 광원 모듈을 이용하여 여러가지 형태의 노면(2) 패턴을 구현할 수 있다. 이에 의해 본 발명에 따른 차량용 램프(10)를 이용하면, 단순한 백업 가이드를 위한 형태뿐만 아니라, 턴 시그널, 웰컴가이드 라이트, 경고 심볼 등 다양한 의사 표현을 할 수 있는 형태로 사용될 수 있다.
렌즈부(300)는 쉴드부(200)의 출사 측에 배치되고, 광원부(100)에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축(AX) 방향으로 서로 이격되도록 배치되는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
구체적으로 렌즈부(300)는 광원부(100)로부터 입사된 광이 출사되는 방향에 배치되고, 광을 노면(2)에 투영하도록 구비될 수 있다. 렌즈부(300)는 복수의 렌즈로 구성될 수 있고, 예를 들어 도시된 실시예와 같이 2개의 렌즈를 포함할 수도 있고, 3개 이상의 렌즈로 이루어질 수도 있다.
여기서 복수의 렌즈들 중 적어도 하나는, 제1 렌즈(310)로 마련되고, 제1 렌즈(310)는, 광원부(100)를 향하는 면과 광원부(100)를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중 어느 하나인 제1 면(310a)이 오목하게 형성되고, 제1 면(310a)의 반대 방향의 면인 제2 면(310b)이 볼록하게 형성된다. 즉 제1 렌즈(310)의 양 면 중, 오목한 면이 제1 면이 될 수 있고, 볼록한 면이 제2 면이 될 수 있다.
예를 들어 제1 렌즈(310)는 광원부(100)를 향하는 면이 오목하게 형성되고 광원부(100)를 향하는 방향의 반대 방향의 면이 볼록하게 형성되는 제1 렌즈(310)로 마련될 수 있다. 다만, 제1 렌즈(310)의 형상은 이에 한정하는 것은 아니고, 광원부(100)를 향하는 면이 볼록하게 형성되고, 광원부(100)를 향하는 방향의 반대 방향의 면이 오목하게 형성될 수도 있다.
구체적으로 제1 렌즈(310)는 광원부(100)로부터 조사된 광이 입사되는 입사면인 제1 면(310a)이 오목하게 형성되고 출사면인 제2 면(310b)이 볼록하게 형성된 오목볼록렌즈의 형태를 가진 메니스커스 렌즈(Meniscus lens)일 수 있다. 본 명세서에서는 렌즈부(300)를 구성하는 복수의 렌즈 중 메니스커스 렌즈로 이루어진 렌즈를 제1 렌즈(310)로 정의한다.
본 발명에 따른 차량용 램프(10)는 렌즈부(300)가 복수의 렌즈로 이루어지고 복수의 렌즈들 중 적어도 하나가 메니스커스 렌즈로 이루어짐으로써 수차(Aberration) 개선 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명을 이용하면 해상도를 증가시킬 수 있으므로 정확한 이미지의 패턴을 구현할 수 있고, 이에 의해 광학 성능을 향상시킬 수 있다.
여기서 수차(Aberration)라 함은 점 물체에서 나온 여러 가닥의 광선이 결상광학계를 지나 상을 만들 때, 광선이 한 점에 모이지 않고 일부가 벗어나는 현상을 말한다(도 9 참조). 광학계에 수차가 발생하는 경우 선명한 상 또는 패턴을 얻을 수 없게 된다. 일반적으로 차량용 램프(10)의 광학계는 렌즈의 형태적 특성이나 광의 색상 등에 의해 수차가 발생할 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서 쉴드부(200)가 평면(Plane) 형태인 경우, 비축광 수차가 발생하여 패턴의 완성도가 매우 낮아질 수 있다(도 6 및 도 7 참조).
이에 본 발명은 렌즈부(300)에 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈(310)를 포함함으로써 구면수차, 비점수차를 보정할 수 있다. 구체적으로 렌즈에 발생하는 수차를 감소시키기 위해서는 렌즈의 재료와 구면의 곡률 반경을 변화시키거나, 광학 특성이 다른 복수의 렌즈를 사용하는 방법 등이 있다. 본 발명에 따른 렌즈부(300)는 복수의 렌즈를 사용하고, 출사 측으로 볼록한 형상의 메니스커스 렌즈를 포함함으로써 수차를 최소화시킬 수 있다.
여기서 제1 렌즈(310)는 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있다. 렌즈부(300)는 복수의 렌즈들 중 적어도 하나가 제1 렌즈(310)로 마련되므로 제1 렌즈(310)는 하나 또는 복수 개로 구비될 수 있다. 즉 렌즈부(300)는 하나 또는 복수의 메니스커스 렌즈를 포함하게 된다. 또한 복수의 제1 렌즈(310)들은 서로 다른 사이즈로 이루어질 수 있다. 도시된 실시예에서는 제1 렌즈(310)가 2개로 이루어진 경우가 도시된다.
도시된 실시예와 같이 2개의 렌즈로 이루어진 렌즈부(300) 구성에서, 2개의 렌즈 모두 메니스커스 렌즈 형상으로 이루어진 경우, 1개의 메니스커스 렌즈로 이루어진 경우에 비해 수차 보정 효과가 뛰어날 수 있다. 그러나 메니스커스 렌즈는 일반 비구면 렌즈에 비해 제작이 용이하지 않아 비용이 증가할 수 있다. 따라서 1개의 메니스커스 렌즈로도 충분한 수차 개선 효과를 얻을 수 있는 경우, 렌즈부(300)는 1개의 메니스커스 렌즈를 포함할 수도 있다.
한편 본 발명에 따른 제1 렌즈(310)는 중심부(311)와 에지부(313)로 구분될 수 있다. 중심부(311)는 제1 렌즈(310)의 중심 영역에 위치하고, 에지부(313)는 제1 렌즈(310)의 가장자리 영역에 위치하고 중심부(311)의 둘레에 배치된다. 도 5에 도시된 단면도 상에서 중심부(311)는 A 영역일 수 있고, 에지부(313)는 B 영역일 수 있다.
여기서 에지부(313)와 중심부(311)는 제1 렌즈(310)의 유효경(Clear Aperture) 내에 위치할 수 있다. 즉 에지부(313)와 중심부(311)는 제1 면의 유효경과 제2 면의 유효경 내의 영역에서 구분되는 영역이다.
여기서 에지부(313)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값은, 중심부(311)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성될 수 있다.
구체적으로 제1 렌즈(310)는 전체적으로 광의 출사 방향으로 볼록한 형상인 메니스커스 렌즈로 구비되되, 제1 렌즈(310)의 제1 면(310a)은 중심부(311)와 에지부(313)의 곡률 반경의 절대값이 다르게 형성될 수 있다.
중심부(311)의 영역에서, 제1 면(310a)은 거의 평면에 가까운 형상을 가지고 제2 면(310b)은 볼록한 형상을 가짐으로써, 중심부(311)의 형상은 평-볼록 렌즈(Plane-convex lens, PCX lens)에 가까운 형상일 수 있다. 다만 제작의 용이성을 위해 렌즈 사출 및 성형 시에, 중심부(311)의 제1 면(310a)은 완전한 평면이 아닌, 소정의 곡률 반경 값을 가지도록 형성될 수 있다.
반면 에지부(313)의 제1 면(310a)은 수차를 보정하기 위해, 중심부(311)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성될 수 있다. 이에 의해 제1 렌즈(310)의 전체적인 형상은 메니스커스 렌즈 형상이 될 수 있다.
또한 도시된 실시예와 같이, 제1 렌즈(310)는 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값과 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값이 서로 다르게 형성될 수 있다.
또한 에지부(313)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값은 에지부(313)의 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값보다 크게 형성될 수 있다. 즉 에지부(313)의 제1 면(310a)의 곡면이 더 완만하게 형성될 수 있다.
구체적으로 출사 면인 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값이 입사면인 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값보다 더 작 수 있다. 더욱 구체적으로 에지부(313)의 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값은, 에지부(313)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값보다 더 작을 수 있다. 이때 제1 면(310a)과 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값은 차량용 램프(10)의 설계 사양을 고려하여 수차를 최소화할 수 있는 정도로 결정될 수 있다. 다만 제1 면(310a)의 곡률 반경과 제2 면(310b)의 곡률 반경은 상기한 바에 한정하는 것은 아니고, 출사 측으로 볼록한 메니스커스 렌즈라면 다양한 형태가 적용될 수 있다.
이와 같이 본 발명은 제1 렌즈(310)의 제1 면(310a)과 제2 면(310b)의 곡률 반경의 절대값을 서로 다르게 하고, 제1 면(310a)의 중심부(311)와 에지부(313)의 곡률 반경의 절대값을 서로 다르게 함으로써 더욱 효과적으로 수차를 보정할 수 있다.
한편 상기한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부(300)는, 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈(310)만 복수로 구성된 것도 가능하고, 메니스커스 렌즈와 메니스커스 렌즈 이외의 렌즈를 함께 포함하는 것도 가능하다. 구체적으로 렌즈부(300)는 제1 렌즈(310)와 동일한 광축(AX)을 공유하며 배치되는 제2 렌즈를 더 포함할 수 있다.
여기서 제2 렌즈는 메니스커스 렌즈가 아닌 렌즈일 수 있다. 복수의 메니스커스 렌즈로 구성된 경우 더 뛰어난 수차 보정 효과를 있으나, 하나의 메니스커스 렌즈로도 충분한 수차 보정 효과를 얻을 수 있는 경우, 복수의 렌즈 중 어느 하나만 메니스커스 렌즈로 이루어질 수도 있다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 렌즈부(300)가 복수의 렌즈로 이루어진 경우의 효과를 설명한다. 설명의 편의 상 본 발명의 실시예(도 6)과 비교예(도 7)에서는 동일한 도면부호를 사용한다.
도 6 및 도 7은 결상광학계인 렌즈부(300)를 통한 결상을 도시한 것이고, 여기서 쉴드부(200)는 렌즈부(300)의 물체(object) 역할을 할 수 있다. 쉴드부(200)는 광축(AX)과 수직을 이루는 평면 형태로 구비되어 렌즈부(300)의 초점면(focal plane)이 될 수 있다. OP는 렌즈부(300)가 1개의 렌즈로 이루어진 경우의 물체(object) 면일 수 있다. 여기서 물체(object)는 광학계에 의한 결상(image　formation)의 대상이 되는 것으로, 쉴드부(200)와 같이 실재하는 물체일 수도 있고, OP와 같이 1개의 렌즈에 의한 가상의 상일 수도 있다. 참고로 FOV는 시야(Field of View)로, 초점면인 쉴드부(200)의 크기는 렌즈부(300)의 FOV를 고려하여 결정될 수 있다.
도 7을 참조하면, 쉴드부(200)는 평면(plane) 형태로 형성되기 때문에 렌즈부(300)가 단일의 렌즈로 이루어지는 경우 비축 평면에 대한 수차가 발생할 수 있다. 이에 의해 실제 초점면과 OP가 일치하지 않게 되고, 렌즈부(300)를 통과한 광선 중 일부가 실제 초점면인 쉴드부(200)에서 벗어나는 현상이 발생하게 된다. 이 경우 쉴드부(200)에 의해 구현하고자 하는 패턴이 흐릿해져서 패턴의 완성도가 낮아지게 된다.
반면 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 렌즈부(300)는 복수의 렌즈를 포함하고, 도 6에는 2개의 렌즈를 포함하는 일례가 도시된다. 이 경우 1개의 렌즈는 쉴드부(200)의 형상을 이미지면(예를 들어 노면(2))에 투영시키는 용도로 사용될 수 있고, 다른 1개의 렌즈는 명확한 이미지 구현을 위해 쉴드부(200)의 비축광 수차를 감소시키는 용도로 사용될 수 있다.
도 6을 참조하면 렌즈부(300)가 2개의 렌즈를 포함함으로써 렌즈부(300)를 통과한 광선의 대부분이 초점면인 쉴드부(200)로 모일 수 있고, 이에 의해 수차가 최소화될 수 있다. 이에 따라 해상도가 증가되어 쉴드부(200)에 의해 구현하고자 하는 패턴을 명확하게 구현할 수 있다. 특히 쉴드부(200)에 복수의 관통영역(230)이 형성되어 복수의 패턴을 구현하는 경우에도, 복수의 패턴을 정확하게 구현할 수 있다.
한편 이하에서는 도 8 및 도 9를 참조하여 메니스커스 렌즈의 구면 수차 보정 효과를 설명한다. 도 8은 본 발명의 제1 렌즈(310)에 적용되는 메니스커스 렌즈를 도시한 것이고, 도 9는 비교예로서 평-볼록 렌즈(Plane-convex lens, PCX lens, 310')를 도시한 것이다.
도 9를 참조하면 평-볼록 렌즈(310')는 제2 면(310b')에서는 광을 덜 굴절시키고, 제1 면(310a')에서는 광을 많이 굴절시키기 때문에, 전체적으로 구면수차가 증가하게 된다. 반면 도 8을 참조하면, 메니스커스 렌즈인 제1 렌즈(310)는, 평-볼록 렌즈(310')에 비해, 제2 면(310b)에서는 광을 더 굴절시키고 제1 면(310a)에서는 광을 덜 굴절시킬 수 있다. 이 때문에 제1 렌즈(310)는 평-볼록 렌즈(310')에 비해 전체적으로 광을 덜 굴절시키게 되고, 이에 의해 메니스커스 렌즈를 이용하면 구면수차 및 스팟 사이즈를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따르면 렌즈부(300)에 메니스커스 렌즈를 포함함으로써, 많은 수의 렌즈를 사용하지 않고도 수차를 보정할 수 있고, 이에 의해 소형 광학계를 구현할 수 있다.
한편 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예는 하우징(20)을 더 포함할 수 있다. 하우징(20)은 광원부(100)와 쉴드부(200) 및 렌즈부(300)가 순차적으로 수용되는 내부공간이 형성될 수 있다. 즉 하우징(20)은 광원부(100)와 쉴드부(200) 및 렌즈부(300) 사이의 거리를 일정하게 유지시키기 위해 각 부재가 장착되는 경통(Body Tube) 역할을 할 수 있다.
예를 들어 하우징(20)의 내면은 광원부(100)로부터 렌즈부(300)로 갈수록 내경이 커지도록 단차지게 형성될 수 있다. 다만, 하우징(20)의 내면의 형상은 상기한 바에 한정하는 것은 아니고, 내부 공간에 수용되는 각 부재의 크기에 따라 다양하게 변형될 수 있다. 예를 들어 광원부(100)로부터 렌즈부(300)로 갈수록 내경이 더 작아지도록 형성될 수도 있다. 이하에서는 광원부(100)에서 렌즈부(300)로 갈수록 내경이 커지는 경우를 일례로 설명한다.
더욱 구체적으로 하우징(20)은 내부에, 광원장착부(21)와, 쉴드장착부(22) 및, 렌즈장착부(23)가 형성될 수 있다.
광원장착부(21)는 광원부(100)가 장착되게 구비될 수 있다. 구체적으로 광원장착부(21)에는 광원부(100)의 집광부재(130)가 장착될 수 있고, 광원장착부(21)의 내경은 집광부재(130)의 외경에 대응되게 형성될 수 있다.
그리고 쉴드장착부(22)는 광원장착부(21)보다 큰 내경을 갖도록 광원장착부(21)와 단차지게 형성되고 쉴드부(200)가 장착되게 구비될 수 있다. 쉴드장착부(22)는 쉴드부(200)의 가장자리 형상에 대응되게 형성될 수 있다. 다만 이에 한정하지 않고, 쉴드장착부(22)는 쉴드부(200)의 가장자리의 일부가 끼워져서 위치가 고정되는 것을 허용하는 형상으로 형성될 수도 있다.
렌즈장착부(23)는 쉴드장착부(22)보다 큰 내경을 갖도록 쉴드장착부(22)와 단차지게 형성되고 복수의 렌즈들 중 적어도 하나가 장착되게 구비될 수 있다. 예를 들어 도시된 실시예와 같이 렌즈부(300)가 복수의 렌즈로 이루어진 경우, 렌즈장착부(23)는 복수의 렌즈 각각이 고정될 수 있는 위치와 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 광원장착부(21)와, 쉴드장착부(22) 및, 렌즈장착부(23)의 단차진 형상은 상기한 바에 한정하는 것은 아니다.
이와 같은 하우징(20)의 형상에 의해, 본 발명은 광원부(100)와 쉴드부(200)와 렌즈부(300) 사이의 간격을 유지하며 안정적으로 조립할 수 있다.
한편 본 발명의 실시예에 따른 차량(1)은 차량용 램프(10)를 포함한다. 차량용 램프(10)는 광원부(100)와, 광원부(100)의 출사 측에 배치되고 광원부(100)로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴(11)을 형성하게 구비되는 쉴드부(200)와, 쉴드부(200)의 출사 측에 배치되고, 광원부(100)에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축(AX) 방향으로 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부(300)를 포함한다.
또한 복수의 렌즈들 중 적어도 하나는, 광원부(100)를 향하는 면인 제1 면(310a)이 오목하게 형성되고 제1 면(310a)의 반대 방향의 면인 제2 면(310b)이 볼록하게 형성되는 제1 렌즈(310)로 마련된다.
여기서 제1 렌즈(310)는 제1 렌즈(310)의 중심 영역에 위치하는 중심부(311)와, 제1 렌즈(310)의 가장자리 영역에 위치하고 중심부(311)의 둘레에 배치되는 에지부(313)를 포함하고, 에지부(313)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값은, 중심부(311)의 제1 면(310a)의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성된다.
본 발명에 따른 차량용 램프는 렌즈부가 복수의 렌즈로 이루어지고 복수의 렌즈들 중 적어도 하나가 메니스커스 렌즈로 이루어짐으로써 수차 개선 효과를 향상시킬 수 있다. 이에 따라 본 발명을 이용하면 해상도를 증가시킬 수 있으므로 정확한 이미지의 패턴을 구현할 수 있고, 이에 의해 광학 성능을 향상시킬 수 있다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였지만, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다.
1: 차량 2: 노면
10: 차량용 램프 11: 빔 패턴
20: 하우징 21: 광원장착부
22: 쉴드장착부 23: 렌즈장착부
100: 광원부 110: 광원
130: 집광부재 200: 쉴드부
210: 차폐영역 230: 관통영역
300: 렌즈부 310: 제1 렌즈
310a: 제1 면 310b: 제2 면
311: 중심부 313: 에지부
AX: 광축

Claims (10)

  1. 광원부;
    상기 광원부의 출사 측에 배치되고 상기 광원부로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴을 형성하게 구비되는 쉴드부; 및
    상기 쉴드부의 출사 측에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축 방향으로 서로 이격되도록 배치되는 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함하고,
    복수의 상기 렌즈들 중 적어도 어느 하나는 제1 렌즈로 마련되고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 광원부를 향하는 면과 상기 광원부를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중, 어느 하나인 제1 면이 오목하게 형성되고, 상기 제1 면의 반대 방향의 면인 제2 면이 볼록하게 형성되고,
    상기 제1 렌즈는
    상기 제1 렌즈의 중심 영역에 위치하는 중심부; 및
    상기 제1 렌즈의 가장자리 영역에 위치하고 상기 중심부의 둘레에 배치되는 에지부를 포함하고,
    상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은, 상기 중심부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성되는 차량용 램프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에지부는 상기 제1 렌즈의 유효경 내에 위치하는 차량용 램프.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는 하나 또는 복수 개로 구비되는 차량용 램프.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 렌즈는
    상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값과 상기 제2 면의 곡률 반경의 절대값이 서로 다르게 형성되는 차량용 램프.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은 상기 에지부의 상기 제2 면의 곡률 반경의 절대값보다 크게 형성되는 차량용 램프.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈부는
    상기 제1 렌즈와 동일한 광축을 공유하며 배치되는 제2 렌즈를 더 포함하는 차량용 램프.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광원부는
    광을 조사하는 광원; 및
    상기 광원에서 조사되는 광을 집광하여 상기 렌즈부로 입사시키는 집광부재를 포함하는 차량용 램프.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원부와 상기 쉴드부 및 상기 렌즈부가 순차적으로 수용되는 내부공간이 형성된 하우징을 더 포함하는 차량용 램프.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하우징은 내부에,
    상기 광원부가 장착되게 구비되는 광원장착부;
    상기 광원장착부에서 이격되고 상기 쉴드부가 장착되게 구비되는 쉴드장착부; 및
    상기 쉴드장착부에서 이격되고 복수의 상기 렌즈들 중 적어도 하나가 장착되게 구비되는 렌즈장착부를 포함하는 차량용 램프.
  10. 차량용 램프를 포함하는 자동차로서,
    상기 차량용 램프는
    광원부;
    상기 광원부의 출사 측에 배치되고 상기 광원부로부터 조사되는 광의 일부를 차폐하여 소정의 빔 패턴을 형성하게 구비되는 쉴드부; 및
    상기 쉴드부의 출사 측에 배치되고, 상기 광원부에서 조사되는 광을 투사시키도록 구비되고 광축 방향으로 복수의 렌즈를 포함하는 렌즈부를 포함하고,
    복수의 상기 렌즈들 중 적어도 어느 하나는 제1 렌즈로 마련되고,
    상기 제1 렌즈는, 상기 광원부를 향하는 면과 상기 광원부를 향하는 방향의 반대 방향을 향하는 면 중 어느 하나인 제1 면이 오목하게 형성되고, 상기 제1 면의 반대 방향의 면인 제2 면이 볼록하게 형성되고,
    상기 제1 렌즈는
    상기 제1 렌즈의 중심 영역에 위치하는 중심부; 및
    상기 제1 렌즈의 가장자리 영역에 위치하고 상기 중심부의 둘레에 배치되는 에지부를 포함하고,
    상기 에지부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값은, 상기 중심부의 상기 제1 면의 곡률 반경의 절대값보다 작게 형성되는 자동차.
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