자동차 헤드램프의 발전추세는 세분화된 기능 구현에 필수적인 소형화 요구가 증대되고 있지만 헤드램프 모듈 높이 감소에 한계가 있다. 이에 따라 기존 헤드램프 모듈 및 광학계 성능분석을 통해 기존 프로젝션 광학계 높이 한계를 극복할 수 있는 이론적 접근 기반의 광학계 설계 방안을 제시한다.
헤드램프 프로젝션 광학계 시스템
프로젝션 광학계는 렌즈와 반사면을 이용한 광학계로 헤드램프 내에서 렌즈가 최외곽에 위치하게 된다. 여기에 사용되는 렌즈는 비구면 렌즈로 렌즈 후면에 하나의 focal point를 가진다. Focal point에 특정한 광원의 이미지를 위치시키면, 해당 이미지가 반전되어 전방에 투영된다. 이러한 특성 때문에 프로젝션 광학계라 지칭한다. 타원의 면을 조절하여 비구면 렌즈 초점에서의 조명이미지를 제어하게 된다. 이때 low beam의 cut off line을 형성하기 위해 비구면 렌즈 초점에 쉴드를 위치시킨다. 쉴드의 역할은 타원면에 의해 형성된 빔 패턴을 cut off line에 맞도록 빔을 shaping 해주는 기능을 한다. 따라서 타원의 제1 초점에 위치한 광원에서 시작된 빔은 타원면에 반사되어 제2 초점에 빔 패턴 이미지가 모이게 되며, 쉴드에 의해 low beam 형상으로 shaping되어 비구면 렌즈에 의해 전방으로 투영되게 된다.
출처 : Mitsubishi Electric Corporation, "Mitsubishi Electric Unveils Compact, Flexible and Highly Efficient Optical Module for LED Headlights in Smart Mobility Age", Mitsubishi Electric, Public Relations Division, No. 3197, (2018)
