KR102568560B1 - 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈 - Google Patents
특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈 Download PDFInfo
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Abstract
특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 제공한다. 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈은 기판, 적어도 하나의 발광 소자 및 광학 렌즈를 구비한다. 상기 적어도 하나의 발광 소자는 상기 기판에 장착되며, 가시광 또는 불가시광을 발사한다. 상기 광학 렌즈는 상기 기판에 설치됨과 함께 상기 적어도 하나의 발광 소자를 피복한다. 상기 광학 렌즈는 출사광면을 포함하고, 상기 출사광면은 광원 중심점을 가지며, 또한 상기 출사광면에 의해 적어도 하나의 상기 발광 소자로부터 발사된 광속이 광학축의 방향을 따라 진행하도록 안내되며, 또한 상기 광원 중심점을 통과하여 밖을 향해 출사되어 횡방향 직사각형 조명창이 형성된다. 본 발명에 따른 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 채용함으로써, 비디오 부재가 간략화되며 영상이 압축 변환됨으로써 열화되는 것을 방지한다.
Description
본 발명은, 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 관한 것이다.
감시 카메라의 용도는 광범위하며, 예를 들면, 공장 건물, 숙소, 상점, 빌딩 또는 주택지의 출입구 및 통로 등의 감시가 필요한 장소나 인기척이 없는 장소 등에서 감시 카메라로부터 발사되는 광원(가시광 또는 불가시광 포함)에 의해 즉시 당시의 상황을 기록할 수 있도록 되어 있으며, 그 후의 수사나 증거 등에 이용되고 있다. 또한, 괴한에 대한 위협 효과도 발휘하여 괴한의 불법 행위 의지를 좌절시켜 치안을 지키고 있다.
야간에 감시 카메라를 사용하는 경우, 광선 부족의 문제에 직면하는 경우가 많다. 일반적인 감시 카메라는 적외선 발광 다이오드 또는 레이저 광원이 내장되어 카메라가 영상을 캡쳐할 수 있게 되어 있으며, 감시 카메라가 광원 부족 장소(실내, 야간)에서도 감시를 할 수 있도록 하고 있다. 일반적으로, 적외선 발광 다이오드로부터 발사되는 광선의 파장의 범위는 약 750nm 내지 1000nm이며, 레이저의 파장의 범위는 800nm 내지 1000nm의 육안으로는 보이지 않는 범위이며, 모두 원거리에서도 충분한 조명을 제공할 수 있다.
그러나, 일반적인 발광 다이오드 또는 레이저 광원이 생성하는 광의 형상(illumination pattern)은 회전 대칭의 원이며, 중앙 지점의 광의 강도가 가장자리 지점의 광의 강도보다 훨씬 강하여 가장자리 지점에 있는 물체를 카메라로 명료하게 촬영할 수 없다.
또한, 특수한 비율(예를 들면, 4：3 또는 16：9의 비율)의 영상을 카메라로 취득하기 위해, 종래의 렌즈 기구에서는 통상 직사각형 개구부를 가지며, 상기 직사각형 개구부의 어스펙트비는 4：3 또는 16：9이고, 피촬영 물체의 촬영 영상은 상기 직사각형의 개구부를 통해 광전 변환 유닛상에서 횡방향 직사각형 영상 전자 신호가 형성된다. 또한, 투사된 광선의 조사 범위, 형상 및 비율은 카메라의 촬상 장치에 따른 4：3의 표준적인 어스펙트비 또는 16：9의 하이비젼 TV(HDTV)의 어스펙트비의 촬영에 적합하지 않으며, 피촬영 물체의 영상은 상기 직사각형의 개구부에 의해 재단되어 영상이 부분적으로 문제가 발생하였다.
또한, 광원에 의해 광의 형상을 형성하고, 피촬영 물체의 영상을 영상 서버를 이용하여 어스펙트비를 지정해 각 프레임을 압축하는 방식을 채용하면, 압축 과정에서 프레임 중 여러 위치에서 영상이 일그러져, 감시 기기 또는 TV상에서 압축 해제된 비디오 영상을 재생할 때 시각적인 혼란을 일으킨다. 이 때문에, 가시광 또는 불가시광의 광원이 발생시키는 회전 대칭의 광의 형상을 어스펙트비 약 4：3 또는 약 16：9의 비대칭 광의 형상으로 변환시킬 수 있는 유효한 기술이 필요하다.
따라서, 본 발명자는 상기의 결점을 개선할 수 있다고 생각하여 예의 검토를 거듭한 결과, 합리적이며 효과적으로 문제를 개선할 수 있는 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명은, 이상의 실정을 감안한 것으로, 상기 과제 해결을 위해 본 발명은, 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 제공하는 것을 주목적으로 한다. 즉, 본 발명은 광원의 광 형상의 각도를 조정함으로써 상술한 문제를 해결한다.
상술한 과제를 해결하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈은, 장착면을 가지는 기판; 상기 기판의 상기 장착면에 장착됨과 함께 광학축을 가지는 적어도 하나의 발광 소자; 상기 기판의 상기 장착면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 발광 소자를 패키지하는 광학 렌즈를 구비하고, 상기 광학 렌즈와, 대응하는 상기 기판 및 상기 적어도 하나의 발광 소자와의 사이에는 에어 갭이 없으며, 상기 광학 렌즈는 비대칭으로 투광성 재질이고, 상기 광학 렌즈는 입사광면 및 상기 입사광면에 대향하는 출사광면을 포함하며, 상기 입사광면의 넓은 폭이 연장되는 방향을 X축 방향으로 정의하고, 상기 입사광면의 좁은 폭이 연장되는 방향을 Y축 방향으로 정의하며, 또한 상기 X축 방향과 상기 Y축 방향은 서로 수직하며, 상기 입사광면에 수직하는 방향을 Z축 방향으로 정의할 때, 상기 출사광면은 상기 입사광면으로부터 상기 Z축 방향을 향해 돌출되고, 곡률이 다른 적어도 2개의 곡선으로 형성됨과 함께 광원 중심점을 가지며, 상기 적어도 하나의 발광 소자로부터 발사되는 광속을 상기 광학축을 따른 방향으로 안내하도록 구성되고, 상기 광속이 상기 광원 중심점을 통과하여 밖을 향해 출사되어 횡방향 직사각형 조명창을 형성하며,
또한, 상기 횡방향 직사각형 조명창은 어스펙트비의 범위가 1.03 내지 2.08 사이인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 어스펙트비의 범위는 1.03 내지 1.63 사이 또는 1.48 내지 2.08 사이이다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 색온도 2700K 내지 7000K의 백색 가시광을 발생시킨다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 파장 약 750nm 내지 1000nm의 적외선을 발생시킨다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 파장 790nm 내지 830nm의 적외선 또는 830nm 내지 870nm의 적외선을 발생시킨다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 파장 900nm 내지 1000nm의 적외선을 발생시킨다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 적외선 발광 다이오드이다.
바람직하게는, 상기 발광 소자는 레이저 장치이며, 상기 레이저 장치는 파장 800nm 내지 1000nm의 레이저광을 발생시킨다.
바람직하게는, 상기 레이저 장치는 레이저 다이오드이다.
바람직하게는, 상기 적어도 하나의 발광 소자의 수량은 적어도 하나이며, 상기 발광 소자의 형상은 정사각형이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 상기 발광 소자의 수량은 복수이며, 발광 소자 어레이가 구성되며, 상기 발광 소자 어레이의 형상은 비직사각형이다.
바람직하게는, 상기 발광 소자 어레이의 형상은 정사각형이다.
바람직하게는, 상기 기판은 금속 기판, 세라믹 기판 또는 유리 섬유 기판이다.
바람직하게는, 상기 금속 기판은 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 알루미늄 규소 탄화물 또는 탄소 화합물 중에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 세라믹 기판의 재료는 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산화 지르코늄, 탄화 규소, 육방정 질화 붕소 또는 불화 칼슘 중에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈, 대응하는 상기 기판 및 적어도 하나의 상기 발광 소자와의 사이에는 에어 갭이 없으며, 상기 광학 렌즈에는 투광성 재질이 채용된다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈는 비대칭이다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈의 상기 출사광면은 비구면, 호형면, 포물면, 쌍곡선면 또는 자유 곡면 중에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈의 출사광면은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이며, X축 방향의 발광 형상은 박쥐 형상을 나타내며 전력 반치값은 160°보다 작고, Y축 방향의 발광 형상은 집광 형상 또는 박쥐 형상을 나타내며 전력 반치값은 120°보다 작다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈의 출사광면은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이며, X축 방향의 발광 형상은 박쥐 형상을 나타내며 전력 반치값은 140°보다 작고, Y축 방향의 발광 형상은 집광 형상 또는 박쥐 형상을 나타내며 전력 반치값은 100°보다 작다.
바람직하게는, 상기 광학 렌즈의 재료는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 실리콘 중에서 선택된다.
본 발명에 의하면, 감시 카메라 시스템에 사용되며, 조명 목표 영역에 형성되는 횡방향 직사각형 조명창의 어스펙트비의 범위는 1.03 내지 1.63 사이 또는 1.48 내지 2.08 사이이며, 카메라에 의해 직사각형의 영상이 직접 캡쳐되며 가장자리 지점에 있는 물체가 명료하게 촬영된다. 또한, 비디오 부재가 간략화되고, 영상이 압축 변환됨에 따른 화상의 일그러짐이 감소한다. 이와 같이 하면, 광이 손실되지 않고 불필요한 부피가 증가하지 않으며, 효율적으로 실질적인 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(I)이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(II)이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 5a는 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(I)이다.
도 5b는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(II)이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(I)이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(II)이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다.
도 5a는 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(I)이다.
도 5b는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(II)이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해, 상세하게 설명한다. 한편, 본 발명은 이하에 설명하는 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
<실시 형태>
(제1 실시 형태)
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다. 본 실시 형태에 따른 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈(1a)은 기판(10), 발광 소자(20) 및 광학 렌즈(30)를 구비한다.
구체적으로, 기판(10)은 장착면(11)을 가지며, 장착면(11)에는 발광 소자(20)가 배치된다. 본 실시 형태에서 기판(10)은 금속 기판, 세라믹 기판, 또는 유리 섬유 기판(예를 들면, FR-4, FR-5, G-10, G-11 등)이지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 금속 기판의 재료는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 알루미늄 규소 탄화물 및 탄소 화합물 중 어느 하나가 선택된다. 세라믹 기판의 재질은 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산화 지르코늄, 탄화 규소, 육방정 질화 붕소 및 불화 칼슘 중 어느 하나가 선택된다. 바람직하게는, 기판(10)은 장착면(11)에 대한 타면에 핀(도시 생략)이 접착되어 발광 소자(20)에 대한 방열이 이루어진다. 한편, 핀은 다이캐스트, 알루미늄 압출(aluminum Extrusion) 또는 펀치 프레스(punching press) 방식으로 형성된다.
발광 소자(20)는 기판(10)에 장착되고, 발광 소자(20)의 형상은 정사각형이며 광학축(34)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 발광 소자(20)의 수량은 하나이며, 색온도 2700K 내지 7000K의 백색 가시광, 파장 약 750nm 내지 1000nm의 적외선(예를 들면, 파장 약 790nm 내지 830nm이며 파고값 810nm인 적외선, 파장 약 830nm 내지 870nm이며 파고값 850nm인 적외선, 또는 파장 약 900nm 내지 1000nm이며 파고값 940nm인 적외선) 또는 파장 800nm 내지 1000nm의 레이저광을 발생시킨다. 다시 말하면, 상술한 발광 소자(20)의 구체적인 예로서 가시광 발광 다이오드, 불가시광 발광 다이오드(예를 들면, 적외선 다이오드, 레이저 다이오드 등) 및 레이저 장치(예를 들면, 액체 레이저 장치, 가스 레이저 장치, 고체 레이저 장치 등)를 포함하며, 상술한 고체 레이저 장치는 레이저 다이오드이다.
광학 렌즈(30)는 방습 특성을 가지는 경화형 실링제(Sealing glue)를 구비하고, 광학 렌즈(30)는 기판(10)의 장착면(11)에 장착되며 발광 소자(20)의 패키지로서 이용된다. 광속의 굴절 및 광의 손실을 저감시키기 위해, 본 발명의 조명 모듈(1a)에는 1차 광학 설계가 채용되며, 즉, 오버 몰드(overmolded) 방식에 의해 광학 렌즈(30)가 기판(10)의 장착면(11)에 장착되며, 또한 발광 소자(20)에 긴밀하게 접합되고, 광학 렌즈(30)와 대응되는 기판(10) 및 발광 소자(20) 사이에는 에어 갭이 없어진다. 본 실시 형태에서, 상술한 경화형 실링제의 재료는 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 실리콘 등의 투명 재료중에서 선택되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또한, 광학 렌즈(30)는 입사광면(31) 및 입사광면(31)에 대향하는 출사광면(32)을 구비하고, 입사광면(31)의 넓은 폭이 연장되는 장축 방향은 X축 방향으로 정의되며, 입사광면(31)의 좁은 폭이 연장되는 단축 방향은 Y축 방향으로 정의된다. 또한, 상술한 X축 방향 및 상술한 Y축 방향은 서로 수직하며, 입사광면(31)에 수직하는 방향은 Z축 방향으로 정의되며, 출사광면(32)은 입사광면(31)으로부터 Z축 방향을 향해 돌출된다.
더욱 상세하게는, 출사광면(32)은 적어도 2개의 곡률이 다른 곡선(33)으로 형성되며 광원 중심점(35)을 갖는다. 이에 따라, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)에 의해 발광 소자(20)로부터 발사되는 광속이 안내되며, 광학축(34)을 따른 방향으로 진행됨과 함께 광원 중심점(35)을 통과하여 밖을 향해 조명 목표 영역(40)으로 출사되어, 횡방향 직사각형 조명창(41)이 형성된다. 이때, 상술한 횡방향 직사각형 조명창(41)의 어스펙트비의 범위는 1.03 내지 1.63 사이이며(바람직하게는 1.33이며 4：3에 상당), 또는 1.48 내지 2.08(바람직하게는 1.78이며 16：9에 상당) 사이이다. 여기서, "어스펙트비”란, 조명 목표 영역(40)의 장축의 사이즈 및 상기 장축이 직교하는 단축의 사이즈의 비율을 가리킨다.
광학 렌즈(30)는 비대칭이며, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)은 비구면(Aspheric Surface), 호형면(Cambered Surface), 포물면(Parabolic Surface), 쌍곡선면(Hyperbolic Surface) 또는 자유 곡면(Free-Form Surface) 중에서 선택된다. 도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(I)이며, 도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 단면도(II)이다. 도 2a는 광학축(34)을 통과함과 함께 양단의 X축 방향으로 연장되는 단면도이며, 상기 출사광면(32)은 X축 방향의 양단을 따라 돌출됨과 함께 중심이 함몰되며 윤곽은 M자형 또는 대략 M자형을 나타낸다. 도 2b는 X축 방향에 직교하여 수직으로 연장되는 단면도이며, 상기 출사광면(32)은 중심 광학축(34)을 향해 돌출되고 양단의 Y축 방향을 따라 연장되며 윤곽은 아치형 또는 대략 아치형을 나타낸다. 단, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면, 양단의 Y축 방향으로 연장되는 윤곽이 M자형을 나타내도 무방하다.
(제2 실시 형태)
도 3은 본 발명의 제2 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다. 본 실시 형태에 따른 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈(1b)은 기판(10), 적어도 하나의 발광 소자(20) 및 광학 렌즈(30)를 구비한다. 본 실시 형태와 상술한 실시 형태의 차이는, 발광 소자(20)의 수량이 복수이며, 이들 복수의 발광 소자(20)에 의해 비직사각형의 발광 소자 어레이(20＇)가 구성되는 점이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 조명 모듈(1b)은 4개의 발광 소자(20)를 구비하고, 쌍으로 병렬되는 방식으로 배열되어 하나의 정사각형의 발광 소자 어레이(20＇)가 형성된다.
도 3에 나타내는 조명 모듈(1b)에서, 정사각형의 발광 소자 어레이(20＇)는 4개의 발광 소자(20)로 구성되지만, 본 실시 형태의 다른 실시 형태에서는 정사각형의 발광 소자 어레이(20＇)가 9개의 발광 소자(20)로 구성되며, 3개가 하나의 열이 되는 방식으로 배열되어 형성된다. 즉, 도 3에 나타내는 발광 소자(20)의 수량은 참고를 위한 것에 지나지 않으며, 본 발명을 이에 한정시키는 것은 아니다.
구체적으로, 기판(10)은 장착면(11)을 가지며, 장착면(11)에는 발광 소자(20)가 배치된다. 본 실시 형태에서, 기판(10)은 금속 기판, 세라믹 기판 또는 유리 섬유 기판(예를 들면, FR-4, FR-5, G-10, G-11 등)이지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 금속 기판의 재료는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 알루미늄 규소 탄화물 및 탄소 화합물 중 어느 하나가 선택되며, 세라믹 기판의 재질은 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산화 지르코늄, 탄화 규소, 육방정 질화 붕소 및 불화 칼슘 중 어느 하나가 선택된다. 바람직하게는, 기판(10)은 장착면(11)에 대한 타면에 핀(도시 생략)이 접착되며 발광 소자(20)에 대한 방열이 이루어진다. 핀은, 다이캐스트, 알루미늄 압출 또는 펀치 프레스 방식으로 형성된다.
또한, 발광 소자 어레이(20＇)는 기판(10)에 장착되고 광학축(34)을 가지며, 각 발광 소자(20)의 형상은 모두 정사각형이다. 본 실시 형태에서는, 발광 소자 어레이(20＇) 중 발광 소자(20)는 색온도 2700K 내지 7000K의 백색 가시광, 파장 약 750nm 내지 1000nm의 적외선(예를 들면, 파장 약 790nm 내지 830nm이며 파고값 810nm인 적외선, 파장 약 830nm 내지 870nm이며 파고값 850nm인 적외선 또는 파장 약 900nm 내지 1000nm이며 파고값 940nm인 적외선) 또는 파장 800nm 내지 1000nm의 레이저광을 발생시킨다. 다시 말하면, 상술한 발광 소자(20)의 구체적인 예로서는, 가시광 발광 다이오드, 불가시광 발광 다이오드(예를 들면, 적외선 다이오드, 레이저 다이오드 등) 및 레이저 장치(예를 들면, 액체 레이저 장치, 가스 레이저 장치, 고체 레이저 장치)를 포함하며, 상술한 고체 레이저 장치는 레이저 다이오드이다.
광학 렌즈(30)는 방습 특성을 가지는 경화형 실링제를 구비하고, 광학 렌즈(30)는 기판(10)의 장착면(11)에 장착되며 이들 상기 발광 소자(20)의 패키지로서 사용되고, 광학 렌즈(30)와 대응하는 기판(10) 및 이들 상기 발광 소자(20) 사이에는 마찬가지로 에어 갭이 없는 패키지 방식이 채용된다. 본 실시 형태에서, 상술한 경화형 실링제의 재료는, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 실리콘 등의 투명 재료중에서 선택되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
또한, 광학 렌즈(30)는 입사광면(31) 및 입사광면(31)에 대향하는 출사광면(32)을 구비하며, 입사광면(31)의 넓은 폭이 연장되는 장축 방향은 X축 방향으로 정의되고, 입사광면(31)의 좁은 폭이 연장되는 단축 방향은 Y축 방향으로 정의되며, 또한 상술한 X축 방향 및 상술한 Y축 방향은 서로 수직하고, 입사광면(31)에 수직하는 방향은 Z축 방향으로 정의되며, 출사광면(32)은 입사광면(31)으로부터 Z축 방향으로 돌출된다.
더욱 상세하게는, 출사광면(32)은 적어도 2개의 곡률이 다른 곡선(33)으로 형성되며 광원 중심점(35)을 가지고, 이에 따라, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)에 의해 발광 소자(20)로부터 발사되는 광속이 안내되어 광학축(34)을 따른 방향으로 진행됨과 함께 광원 중심점(35)을 통과하여 밖을 향해 조명 목표 영역(40)에 출사되며 동시에 횡방향 직사각형 조명창(41)이 형성된다. 이때, 상술한 횡방향 직사각형 조명창(41)의 어스펙트비의 범위는 1.03 내지 1. 63의 사이(바람직하게는 1. 33이며, 4：3에 상당함)이며, 또는 1.48 내지 2.08(바람직하게는 1.78, 16：9에 상당함)의 사이이다. 여기서, “어스펙트비”란, 조명 목표 영역의 장축 사이즈와 상기 장축이 직교하는 단축의 사이즈의 비율을 가리킨다.
광학 렌즈(30)는 비대칭이며, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)은 비구면, 호형면, 포물면, 쌍곡선면 또는 자유 곡면 중에서 선택된다.
(제3 실시 형태)
도 4는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈을 나타내는 투시도이다. 본 실시 형태에 따른 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈(1c)은, 기판(10), 발광 소자(20) 및 광학 렌즈(30)를 구비하고, 광학 렌즈(30)는 입사광면(31) 및 입사광면(31)에 대향하는 출사광면(32)을 포함한다. 입사광면(31)의 넓은 폭이 연장되는 장축 방향은 X축 방향으로 정의되고, 입사광면(31)의 좁은 폭이 연장되는 단축 방향은 Y축 방향으로 정의되며, 상술한 X축 방향 및 상술한 Y축 방향은 서로 수직하고, 입사광면(31)에 수직하는 방향은 Z축 방향으로 정의되며, 출사광면(32)은 입사광면(31)으로부터 Z축 방향으로 돌출되고, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이다. 본 실시 형태에서, 발광 소자(20)의 형상은 정사각형이며, 파장 약 750nm 내지 1000nm의 적외선(예를 들면, 파장 790nm 내지 830nm이며 파고값 810nm인 적외선, 파장 830nm 내지 870nm이며 파고값 850nm인 적외선 또는 파장 900nm 내지 1000nm이며 파고값 940nm인 적외선)을 발생시킨다.
더욱 상세하게는, 출사광면(32)은 적어도 2개의 곡률이 다른 곡선(33)으로 형성되며 광원 중심점(35)을 갖는다. 이에 따라, 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)에 의해 발광 소자(20)로부터 발사되는 광속이 안내되어 광학축(34)을 따른 방향으로 진행됨과 함께 광원 중심점(35)을 통과하여 밖을 향해 조명 목표 영역(40)에 출사됨과 함께 횡방향 직사각형 조명창(41)이 형성된다.
도 5a는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(I)이며, 도 5b는 본 발명의 제3 실시 형태에 의한 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈에 따른, 극좌표 상에 나타낸 배광 곡선도(II)이다. 도 4및 도 5를 참조하면, 도 5a는 광학축(34)을 포함함과 함께 X축 방향을 따른 배광 곡선도이며, 상기 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이며, 상기 발광 소자(20)는 830nm 내지 870nm이며 파고값 850nm인 적외선을 발생시키며, 그 발광 형상은 박쥐 형상이고, 전력 반치값(발광 강도값이 축방향 강도값의 절반인 경우의 광선 각도이다)은 160°보다 작고, 바람직하게는 전력 반치값은 140°와 동일하거나 그보다 작다. 도 5b는 광학축(34)을 포함함과 함께 X축 방향에 직교하여 수직이 되는 방향을 따른 배광 곡선도이며, 상기 광학 렌즈(30)의 출사광면(32)은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이고, 상기 발광 소자(20)는 830nm 내지 870nm이며 파고값 850nm인 적외선을 발생시키며, 그 발광 형상은 집광 형상을 나타내며 전력 반치값은 120°보다 작고, 바람직하게는 전력 반치값은 100°와 동일하거나 그보다 작다. 또한, X축 방향의 전력 반치값은 바람직하게는 130°이며, Y축 방향의 전력 반치값은 바람직하게는 85°이나, 이에 제한되는 것은 아니며, 예를 들면, X축 방향에 직교하여 수직이 되는 배광 곡선도상의 발광 형상이 박쥐 형상을 나타내고, 상술한 광학 설계에 의해 발광 소자(20)는 균일하게 분포되는 직사각형 조명창을 생성할 수 있다.
종합하면, 본 발명이 감시 카메라 시스템에 사용되어 조명 목표 영역에 횡방향 직사각형 조명창이 형성되고, 그 어스펙트비의 범위는 1.03 내지 1.63 사이이거나 1.48 내지 2.08 사이이며, 카메라에 의해 직사각형의 영상을 직접 캡쳐할 수 있다. 가장자리 지점의 물체를 명료하게 촬영할 수 있으며 비디오 부재를 간략화할 수 있으며 영상이 압축 변환됨에 따른 화상의 일그러짐이 감소한다.
상술한 실시 형태는 본 발명의 기술 사상 및 특징을 설명하기 위한 것에 지나지 않으며, 당해 기술 분야의 숙련자에게 본 발명의 내용을 이해시킴과 함께 이로써 실시 가능하게 하는 것을 목적으로 하며, 본 발명의 특허 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시하는 동일한 효과를 가지는 다양한 개량 또는 변경은 후술하는 청구 범위에 포함된다.
1a, 1b, 1c: 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈
10: 기판 11: 장착면
20: 발광 소자 20＇: 발광 소자 어레이
30: 광학 렌즈 31: 입사광면
32: 출사광면 33: 곡선
34: 광학축 35: 광원 중심점
40: 조명 목표 영역 41: 횡방향 직사각형 조명창
10: 기판 11: 장착면
20: 발광 소자 20＇: 발광 소자 어레이
30: 광학 렌즈 31: 입사광면
32: 출사광면 33: 곡선
34: 광학축 35: 광원 중심점
40: 조명 목표 영역 41: 횡방향 직사각형 조명창
Claims (17)
- 장착면을 가지는 기판;
상기 기판의 상기 장착면에 장착됨과 함께 광학축을 가지는 적어도 하나의 발광 소자; 및
상기 기판의 상기 장착면에 장착되며, 상기 적어도 하나의 발광 소자를 패키지하는 광학 렌즈;를 구비하고,
상기 광학 렌즈와, 대응하는 상기 기판 및 상기 적어도 하나의 발광 소자와의 사이에 에어 갭이 없도록, 상기 광학 렌즈는 오버 몰딩에 의해 상기 장착면에 형성되며 상기 적어도 하나의 발광소자에 긴밀하게 접합되고, 상기 광학 렌즈는 비대칭으로 투광성 재질이고, 상기 광학 렌즈는 입사광면 및 상기 입사광면에 대향하는 출사광면을 포함하며,
상기 입사광면의 넓은 폭이 연장되는 방향을 X축 방향으로 정의하고, 상기 입사광면의 좁은 폭이 연장되는 방향을 Y축 방향으로 정의하며, 또한 상기 X축 방향과 상기 Y축 방향은 서로 수직하며, 상기 입사광면에 수직하는 방향을 Z축 방향으로 정의할 때, 상기 출사광면은 상기 입사광면으로부터 상기 Z축 방향을 향해 돌출되고, 곡률이 다른 적어도 2개의 곡선으로 형성됨과 함께 광원 중심점을 가지며, 상기 적어도 하나의 발광 소자로부터 발사되는 광속을 상기 광학축을 따른 방향으로 안내하도록 구성되고, 상기 광속이 상기 광원 중심점을 통과하여 밖을 향해 출사되어 횡방향 직사각형 조명창을 형성하며,
또한, 상기 횡방향 직사각형 조명창은 어스펙트비의 범위가 1.03 내지 1.63 사이 또는 1.48 내지 2.08 사이이고,
상기 광학 렌즈의 상기 출사광면은 비구면, 호형면, 포물면, 쌍곡선면 또는 자유 곡면 중에서 선택되고,
상기 출사광면은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이며, 상기 출사광면은 상기 X축 방향상에서 상기 X축 방향의 양단을 따라 돌출됨과 함께 상기 광학축을 향하여 함몰되며 윤곽은 M자형을 나타내고, 또한 상기 출사광면은 상기 Y축 방향상에서 상기 광학축을 향하여 돌출됨과 함께 양단의 Y축 방향으로 연장되며 윤곽은 아치형 또는 M자형을 나타내는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 발광 소자는 색온도 2700K 내지 7000K의 백색 가시광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자는 파장 750nm 내지 1000nm의 적외선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제4항에 있어서,
상기 발광 소자는 파장 790nm 내지 830nm의 적외선, 830nm 내지 870nm의 적외선, 또는 900nm 내지 1000nm의 적외선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발광 소자는 발광 다이오드인 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자는 레이저 장치이며, 상기 레이저 장치는 파장 800nm 내지 1000nm의 레이저광을 발생시키는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제7항에 있어서,
상기 레이저 장치는 레이저 다이오드인 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 발광 소자의 수량은 적어도 하나이며, 상기 발광 소자의 형상은 정사각형이며, 상기 발광 소자에 의해 발광 소자 어레이가 구성되고, 상기 발광 소자 어레이의 형상은 정사각형인 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 기판은 금속 기판, 세라믹 기판 또는 유리 섬유 기판인 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 금속 기판의 재료는 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금, 알루미늄 규소 탄화물 또는 탄소 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제10항에 있어서,
상기 세라믹 기판의 재료는 산화 알루미늄, 질화 알루미늄, 산화 지르코늄, 탄화 규소, 육방정 질화 붕소 또는 불화 칼슘 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 출사광면은 자유 곡면 또는 쌍곡선면이며, 또한 상기 광학축을 포함하며 상기 X축 방향을 따른 전력 반치값은 160°보다 작고, 상기 광학축을 포함하며 상기 X축 방향에 직교하여 수직이 되는 방향을 따른 전력 반치값은 120°보다 작은 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제15항에 있어서,
상기 광학축을 포함하며 상기 X축 방향을 따른 상기 전력 반치값은 130°이고, 상기 X축 방향에 직교하여 수직이 되는 방향을 따른 상기 전력 반치값은 85°인 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈. - 제1항에 있어서,
상기 광학 렌즈의 재질은 에폭시 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 또는 실리콘 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 특정한 횡방향 직사각형 조명창을 생성하는 조명 모듈.
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