KR20230160710A - 자동차 헤드라이트용 센서 장치 - Google Patents

자동차 헤드라이트용 센서 장치 Download PDF

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KR20230160710A
KR20230160710A KR1020230048601A KR20230048601A KR20230160710A KR 20230160710 A KR20230160710 A KR 20230160710A KR 1020230048601 A KR1020230048601 A KR 1020230048601A KR 20230048601 A KR20230048601 A KR 20230048601A KR 20230160710 A KR20230160710 A KR 20230160710A
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페터 하르트만
키리아코스 코스마스
지몬 파른그루버
로만 포프
슈테판 미터레너
미카옐 무셰크얀
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제트카베 그룹 게엠베하
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Abstract

본 발명은 자동차 헤드라이트를 위한 센서 장치(10)에 관한 것이며, 상기 센서 장치는
- 센서 픽셀(110)들의 적어도 하나의 행 및 복수의 열을 포함하는 센서 픽셀 어레이(100)이며, 센서 픽셀 어레이(100)는 센서 픽셀(110) 상으로 입사되는 광을 감지하도록 구성되는 것인, 상기 센서 픽셀 어레이(100); 및
- 투영 광학 시스템(200)의 전방의 발광 객체를 투영 광학 시스템(200)의 이미지 평면 내의 이미징 영역(210) 내에 이미징하도록 구성되는 투영 광학 시스템(200)이며, 이미징 영역(210)은 이 이미징 영역(210)이 적어도 수직 방향으로 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 돌출되는 방식으로, 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 큰 것인, 상기 투영 광학 시스템;를 포함하며, 상기 센서 장치(10)는 이미징 변경 장치(300)을 포함하고,
상기 이미지 변경 장치는
- 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 수직 방향으로 탈집속하도록 구성되거나, 또는
- 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 생성하는 광빔들을 수직 방향으로 집속하도록 구성된다.

Description

자동차 헤드라이트용 센서 장치{SENSOR DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE HEADLIGHT}
본 발명은 센서 장치의 전방에 존재하는 발광 객체(light-emitting object)를 감지하기 위한 자동차 헤드라이트용 센서 장치에 관한 것이며, 상기 센서 장치는
- 발광 객체의 광을 감지하기 위한 센서 픽셀 어레이이며, 센서 픽셀 어레이는, 자동차 내에 센서 장치가 규정에 따라 장착된 상태에서 볼 때 수평 직선을 따라서 배치되어 있는 센서 픽셀들의 적어도 하나의 행(line) 및 복수의 열(row)을 포함하고, 센서 픽셀 어레이는 센서 픽셀 상으로 입사되는 광을 감지하도록 구성되는 것인, 상기 센서 픽셀 어레이; 및
- 투영 광학 시스템의 전방의 발광 객체를 상기 투영 광학 시스템의 이미지 평면 내의 이미징 영역 내에 이미지 점들(image points)의 형태로 이미징하도록 구성되는 투영 광학 시스템이며, 상기 센서 픽셀 어레이는 상기 이미지 평면의 이미징 영역 내에 배치되고, 상기 이미징 영역은 이 이미징 영역이 적어도 수직 방향으로 상기 센서 픽셀 어레이보다 더 돌출되는 방식으로 상기 센서 픽셀 어레이보다 더 큰 것인, 상기 투영 광학 시스템;을 포함한다.
광학 시스템의 "객체 공간(object space)"이란 용어는, 시스템이 이미징할 수 있는 모든 객체 점(object point)의 집합을 의미하며, "이미지 공간(image space)"이란 용어는, 시스템이 그 상에 객체 점을 이미징할 수 있는 곳인 점들의 집합을 의미한다. 평면 내에 위치하는 객체 점들은 "객체 평면"을 형성하고, 평면 내에 위치하는 이미지 점들은 "이미지 평면"을 형성한다.
또한, 본 발명은 적어도 하나의 본 발명에 따른 센서 장치를 포함하는 자동차 헤드라이트에 관한 것이다.
전형적으로, 센서 장치들 내에는, 실질적으로 행의 유형으로 구성되고 2x2 내지 10x10마이크로미터의 센서 픽셀 크기를 보유하는 센서 픽셀 어레이들이 내장된다.
센서 픽셀 어레이 상에 이미징해야 하는 종래 투영 광학 시스템들과 함께 사용할 경우, 이미징 내의 객체 공간에서부터 감지할 주변 환경은 센서 픽셀 어레이를 넘어가며, 그런 까닭에 수직 방향으로 또는 수직 연장부에 배치되는 객체들은 행 유형의 센서 픽셀 어레이를 통해 감지되기 어렵거나, 또는 전혀 감지되지 않을 수 있다.
본 발명의 과제는 자동차 헤드라이트를 위한 개선된 센서 장치를 제조하는 것에 있다.
상기 과제는, 센서 장치가 센서 픽셀 어레이와 투영 광학 시스템 사이에 배치되는 이미징 변경 장치(imaging modification device)을 포함하고, 이미지 변경 장치는
- 이미징 변경 장치의 작용 없이는 센서 픽셀 어레이 바깥쪽의 이미징 영역에서 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 적어도 일부 섹션에서 센서 픽셀 어레이 내에 도달하여 센서 픽셀 어레이의 센서 픽셀에 의해 감지될 수 있는 방식으로, 수직 탈집속(defocussing)을 통해 왜곡되도록, 투영 광학 시스템의 이미징 영역 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 실질적으로 수직 방향으로만 탈집속하도록 구성되거나, 또는
- 이미징 변경 장치의 작용 없이는 센서 픽셀 어레이 바깥쪽의 이미징 영역에서 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 센서 픽셀 어레이 내에 도달하여 센서 픽셀 어레이의 센서 픽셀에 의해 감지될 수 있도록 수직 집속을 통해 센서 픽셀 어레이 상으로 편향되도록, 투영 광학 시스템의 이미징 영역 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 생성하는 광빔들을 실질적으로 오직 수직 방향으로만 집속하도록 구성되는
것을 통해 해결된다.
또한, 이미지 변경 장치는 적어도 하나의 실린더 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 이미지 변경 장치는 2개의 실린더 렌즈 더블릿(cylinder lens doublet)을 포함할 수 있다.
또한, 2개의 실린더 렌즈 더블릿은 동일하게 구성되는 4개의 평면 볼록 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 이미지 변경 장치는 적어도 2개의 거울면을 포함할 수 있다.
또한, 거울면들은, 자동차 내에 센서 장치가 정확하게 장착된 상태에서 볼 때, 투영 광학 시스템의 광축의 위쪽 및 아래쪽에 배치될 수 있다.
또한, 거울면들은 투영 광학 시스템에서 출발하여 센서 픽셀 어레이의 방향으로 갈수록 원추형으로 점점 테이퍼지는 방식으로 배치될 수 있다.
또한, 적어도 2개의 거울면은 각각 하나의 별도의 유지판(holding plate) 상에 배치될 수 있고, 유지판들은 각각 하나의 고정 섹션과 하나의 거울면 섹션을 포함하고, 유지판들의 고정 섹션들은 고정 장치에 의해 유지 바디 상에 고정되고, 상기 유지 바디는 설정 가능한 위치에서 센서 픽셀 어레이에 대하여 거울면들을 유지하도록 구성된다.
또한, 고정 장치는 나사 결합부(screw connection)일 수 있다.
또한, 상응하는 유지판들의 거울면 섹션과 고정 섹션은 평면으로 형성될 수 있고, 평면 거울면 섹션은 평면 고정 섹션에서 출발하여 소정의 각도로 돌출되는 방식으로 배치된다.
또한, 거울면들은 각각 평면으로 형성될 수 있다.
또한, 투영 광학 시스템은 적어도 하나의 투영 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 투영 광학 시스템은 투영 광학 시스템의 광축을 중심으로 회전 대칭일 수 있다.
또한, 투영 광학 시스템은 무색으로(achromatical) 형성될 수 있다.
본원 과제는, 적어도 하나의 본 발명에 따른 센서 장치를 포함하는 자동차 헤드라이트를 통해서도 동일하게 해결된다.
하기에서 본 발명은 예시의 도면들에 근거하여 보다 더 상세하게 설명된다.
도 1은 자동차 헤드라이트를 위한 예시의 센서 장치를 도시한 도면이며, 센서 장치는 센서 픽셀 어레이 및 투영 광학 시스템을 포함하고, 센서 장치는, 도시된 예시에서 수직 방향으로 투영 광학 시스템의 이미징 가능한 이미지 점들을 집속하는 이미지 변경 장치를 더 포함한다.
도 2는 자동차 헤드라이트를 위한 또 다른 예시의 센서 장치를 도시한 도면이며, 센서 장치는 센서 픽셀 어레이와 투영 광학 시스템을 포함하고, 센서 장치는, 도시된 예시에서 수직 방향으로 투영 광학 시스템의 이미징 가능한 이미지 점들을 탈집속하는 이미지 변경 장치를 더 포함한다.
도 3은 도 2의 예시를 도시한 사시도이다.
도 4는 투영 광학 시스템의 이미징 영역 안쪽에 배치되어 있는 센서 픽셀 어레이를 도시한 개략도이며, 도시된 예시적인 이미지 점은, 이 이미지 점이 센서 픽셀 어레이 내에 도달하도록, 도 2의 예시에 따라서 수직 방향으로 탈집속된다.
도 5는 실질적으로 도 1의 센서 장치에 상응하는 센서 장치를 도시한 사시도이다.
도 1에는, 센서 장치(10)의 전방에 존재하는 발광 객체를 감지하기 위한 자동차 헤드라이트용 예시의 센서 장치(10)가 도시되어 있고, 센서 장치(10)는 발광 객체의 광을 감지하기 위한 센서 픽셀 어레이(100)를 포함하고, 센서 픽셀 어레이(100)는 자동차 내에 센서 장치(10)가 규정에 따라 장착된 상태에서 볼 때 수평 직선을 따라서 배치되어 있는 센서 픽셀(110)들의 적어도 하나의 행 및 복수의 열을 포함하고, 센서 픽셀 어레이(100)는 센서 픽셀(110)들 상으로 입사되는 광을 감지하도록 구성된다.
또한, 센서 장치(10)는, 투영 광학 시스템(200)의 전방의 발광 객체를 투영 광학 시스템(200)의 이미지 평면 내의 이미징 영역(210) 내에 이미지 점들의 형태로 이미징하도록 구성되는 투영 광학 시스템(200)을 포함하고, 센서 픽셀 어레이(100)는 이미지 평면의 이미징 영역(210) 내에 배치되고, 이미징 영역(210)은 예시로서 도 4에서 확인되는 것처럼, 상기 이미징 영역(210)이 적어도 수직 방향으로 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 돌출되는 방식으로, 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 크다.
또한, 센서 장치(10)는, 센서 픽셀 어레이(100)와 투영 광학 시스템(200) 사이에 배치되는 이미징 변경 장치(300)를 포함하고, 이미징 변경 장치(300)는, 도 1에서의 예시에서, 이미징 변경 장치(300)의 작용 없이는 센서 픽셀 어레이(100) 바깥쪽의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 센서 픽셀 어레이(100) 내에 도달하여 센서 픽셀 어레이(100)의 센서 픽셀(110)에 의해 감지될 수 있도록, 수직 집속을 통해 센서 픽셀 어레이(100) 상으로 편향되도록, 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 생성하는 광빔들을 실질적으로 수직 방향으로만 집속하도록 구성된다.
도 1에서의 이미징 변경 장치(300)는 2개의 거울면(320)으로서 형성되고, 거울면(320)들은, 자동차 내에 센서 장치(10)가 정확하게 장착된 상태에서 볼 때, 투영 광학 시스템(200)의 광축(A)의 위쪽 및 아래쪽에 배치된다.
또한, 거울면(320)들은 투영 광학 시스템(200)에서 출발하여 센서 픽셀 어레이(100)의 방향으로 갈수록 원추형으로 점점 테이퍼지는(tapered) 방식으로 배치되고, 거울면(320)들은 평면으로 형성된다.
도 2에는, 도 1의 예시의 의미에서 또 다른 예시의 장치가 도시되어 있되, 도 1에서의 장치와 달리, 이미징 변경 장치(300)는, 이미징 변경 장치(300)의 작용 없이는 센서 픽셀 어레이(100) 바깥쪽의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 적어도 일부 섹션에서 센서 픽셀 어레이(100) 내에 도달하여 센서 픽셀 어레이(100)의 센서 픽셀(110)에 의해 감지될 수 있는 방식으로, 수직 탈집속을 통해 왜곡되도록, 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 실질적으로 수직 방향으로만 탈집속하도록 구성된다. 이러한 상황은 도 4에 개략적으로 도시되어 있고, 도 4에서 센서 픽셀 어레이(110) 위쪽에 도시되고 검은색으로 표시된 점은, 이미징 변경 장치(300)를 통해 변경되지 않은 예시적인 이미지 점에 상응한다. 상기 예시적인 이미지 점의 둘레에 표시되고 수직 방향으로 뻗어 있는 타원형은 도면에서 도 2의 장치의 이미징 변경 장치(300)를 통해 탈집속된 이미지 점을 나타낸다.
도 2의 이미징 변경 장치(300)는 2개의 실린더 렌즈 더블릿으로서 형성되고, 각각 하나의 실린더 렌즈 더블릿은, 바람직하게는 동일하게 형성되는 2개의 평면 볼록 실린더 렌즈를 포함한다. 실린더 렌즈들의 구조 및 배치는 예컨대 도 3에서도 확인된다.
도 5에는, 실질적으로 도 1의 장치에 상응하는 센서 장치(10)의 사시도가 도시되어 있고, 이미징 변경 장치(300)의 거울면(320)들은 각각 하나의 별도의 유지판(400) 상에 배치되고, 유지판(400)들은 각각 하나의 고정 섹션(410) 및 하나의 거울면 섹션(420)을 포함하고, 유지판(400)들의 고정 섹션(410)들은 고정 장치(600)에 의해 유지 바디(500) 상에 고정되고, 상기 유지 바디(500)는 설정 가능한 위치에서 센서 픽셀 어레이(100)에 대하여 거울면(320)들을 유지하도록 구성된다.
고정 장치(600)는 도 5에 도시된 예시에서 나사 결합부로서 형성된다.
이 경우, 상응하는 유지판(400)들의 거울면 섹션(420) 및 고정 섹션(410)은 평면으로 형성되고, 평면 거울면 섹션(420)은 평면 고정 섹션(410)에서 출발하여 소정의 각도로 돌출되는 방식으로 배치된다.
그 밖에도, 투영 광학 시스템(200)는 도면들에 도시된 모든 예시에서 적어도 하나의 투영 렌즈를 포함하고, 투영 광학 시스템(200), 또는 이 투영 광학 시스템(200)의 투영 렌즈들은 투영 광학 시스템(200)의 광축(A)을 중심으로 회전 대칭인 점에 유의해야 한다.
또한, 투영 광학 시스템(200) 또는 이 투영 광학 시스템(200)의 투영 렌즈들은 무색으로 형성된다.
10: 센서 장치
100: 센서 픽셀 어레이
110: 센서 픽셀
200: 투영 광학계
210: 매핑 영역
300: 매핑 변경 유닛
320: 반사면
400: 파지판
410: 고정 섹션
420: 반사면 섹션
500: 파지 몸체
600: 고정 유닛
A: 광축

Claims (15)

  1. 센서 장치(10)의 전방에 존재하는 발광 객체를 감지하기 위한 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10)로서, 상기 센서 장치(10)는
    - 발광 객체의 광을 감지하기 위한 센서 픽셀 어레이(100)이며, 상기 센서 픽셀 어레이(100)는 자동차 내에 센서 장치(10)가 규정에 따라 장착된 상태에서 볼 때 수평 직선을 따라서 배치되어 있는 센서 픽셀(110)들의 적어도 하나의 행 및 복수의 열을 포함하고, 상기 센서 픽셀 어레이(100)는 센서 픽셀(110) 상으로 입사되는 광을 감지하도록 구성되는 것인, 상기 센서 픽셀 어레이(100); 및
    - 투영 광학 시스템(200)의 전방의 발광 객체를 상기 투영 광학 시스템(200)의 이미지 평면 내의 이미징 영역(210) 내에 이미지 점들의 형태로 이미징하도록 구성되는 투영 광학 시스템(200)이며, 상기 센서 픽셀 어레이(100)는 상기 이미지 평면의 이미징 영역(210) 내에 배치되고, 상기 이미징 영역(210)은 이 이미징 영역(210)이 적어도 수직 방향으로 상기 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 돌출되는 방식으로 상기 센서 픽셀 어레이(100)보다 더 큰 것인, 상기 투영 광학 시스템(200);을 포함하는 것인, 상기 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10)에 있어서,
    상기 센서 장치(10)는 상기 센서 픽셀 어레이(100)와 상기 투영 광학 시스템(200) 사이에 배치되는 이미징 변경 장치(300)을 포함하고, 상기 이미징 변경 장치(300)는
    - 상기 이미징 변경 장치(300)의 작용 없이는 상기 센서 픽셀 어레이(100) 바깥쪽의 이미징 영역(210)에서 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 적어도 일부 섹션에서 상기 센서 픽셀 어레이(100) 내에 도달하여 상기 센서 픽셀 어레이(100)의 센서 픽셀(110)에 의해 감지될 수 있는 방식으로, 수직 탈집속을 통해 왜곡되도록, 상기 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 실질적으로 수직 방향으로만 탈집속하도록 구성되거나, 또는
    - 상기 이미징 변경 장치(300)의 작용 없이는 상기 센서 픽셀 어레이(100) 바깥쪽의 이미징 영역(210)에서 이미징될 수도 있는 이미지 점들이, 이들 이미지 점이 상기 센서 픽셀 어레이(100) 내에 도달하여 상기 센서 픽셀 어레이(100)의 센서 픽셀(110)에 의해 감지될 수 있도록 수직 집속을 통해 상기 센서 픽셀 어레이(100) 상으로 편향되도록, 상기 투영 광학 시스템(200)의 이미징 영역(210) 내에 이미징될 수 있는 이미지 점들을 생성하는 광빔들을 실질적으로 수직 방향으로만 집속하도록 구성되는
    것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  2. 제1항에 있어서, 상기 이미징 변경 장치(300)는 적어도 하나의 실린더 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  3. 제2항에 있어서, 상기 이미징 변경 장치(300)는 2개의 실린더 렌즈 더블릿을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  4. 제3항에 있어서, 상기 2개의 실린더 렌즈 더블릿은 동일하게 구성되는 4개의 평면 볼록 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  5. 제1항에 있어서, 상기 이미징 변경 장치(300)는 적어도 2개의 거울면(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  6. 제5항에 있어서, 상기 거울면(320)들은, 자동차 내에 상기 센서 장치(10)가 정확하게 장착된 상태에서 볼 때, 상기 투영 광학 시스템(200)의 광축(A)의 위쪽 및 아래쪽에 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  7. 제6항에 있어서, 상기 거울면(320)들은, 상기 투영 광학 시스템(200)에서 출발하여 상기 센서 픽셀 어레이(100)의 방향으로 갈수록 원추형으로 점점 테이퍼지는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 2개의 거울면(320)은 각각 하나의 별도의 유지판(400) 상에 배치되고, 상기 유지판(400)들은 각각 하나의 고정 섹션(410)과 하나의 거울면 섹션(420)을 포함하고, 상기 유지판(400)들의 고정 섹션(410)들은 고정 장치(600)에 의해 유지 바디(500) 상에 고정되고, 상기 유지 바디(500)는 설정 가능한 위치에서 상기 센서 픽셀 어레이(100)에 대하여 상기 거울면(320)들을 유지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  9. 제8항에 있어서, 상기 고정 장치(600)는 나사 결합부인 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 상응하는 유지판(400)들의 거울면 섹션(420)과 고정 섹션(410)은 평면으로 형성되고, 상기 평면 거울면 섹션(420)은 상기 평면 고정 섹션(410)에서 출발하여 소정의 각도로 돌출되는 방식으로 배치되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  11. 제4항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 거울면(320)들은 각각 평면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학 시스템(200)는 적어도 하나의 투영 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학 시스템(200)는 상기 투영 광학 시스템(200)의 광축(A)을 중심으로 회전 대칭인 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 투영 광학 시스템(200)는 무색으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자동차 헤드라이트용 센서 장치(10).
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따르는 적어도 하나의 센서 장치(10)를 포함하는 자동차 헤드라이트.
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