CN104412035B - 车辆用灯具及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆用灯具，其即使采用已有的DMD，也能够有效地形成针对车辆用灯具要求的配光图案。车辆用灯具(1)具有：投影透镜(6)；二维图像形成装置(10、30)，其具有位于投影透镜的后方焦点(F)附近的投影面(11)；以及光源(4)，其向二维图像形成装置(10)照射光，投影面(11)由能够分别驱动的多个光学元件(12)形成，投影面(11)能够在多个投影区域(13a、13b)同时形成照射图案(14a、14b)，利用投影透镜(6)将多个照射图案(14a、14b)向灯具前方投影，形成单一或者多个配光图案(20)。

Description

车辆用灯具及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种安装在车辆上的车辆用灯具及其控制方法。
背景技术
在专利文献1中提出了一种照明装置，该照明装置利用具有几百～10万个微小的反射元件的DMD(Digital Mirror Device)。专利文献1提出了下述技术，即，利用DMD的各个反射元件，简单地使从照明装置射出的光束特性在宽范围内变化。
专利文献1：日本特开平9－104288号公报
发明内容
另外，车辆用灯具所形成的配光图案的左右方向的大小比上下方向的大小大，以提高对位于左右方向的端部处的行人或障碍物等的观察性。但是，为了在市售的例如电视或投影仪中使用而制作的DMD，上下方向的尺寸和左右方向的尺寸没有较大的差异。因此，如果直接利用该DMD形成车辆用灯具的配光图案，则存在未被使用的反射元件，因此效率低。
因此，本发明的目的在于，提供一种车辆用灯具及其控制方法，其即使采用已有的DMD，也能够有效地形成针对车辆用灯具要求的配光图案。
能够解决上述课题的本发明的车辆用灯具的特征在于，具有：
投影透镜；
二维图像形成装置，其具有位于所述投影透镜的后方焦点附近的投影面；以及
光源，其向所述二维图像形成装置照射光，
所述投影面由能够分别驱动的多个光学元件形成，
所述投影面能够在多个投影区域同时形成照射图案，
利用所述投影透镜将多个所述照射图案向灯具前方投影，形成单一或者多个配光图案。
上述本发明所涉及的车辆用灯具，也可以将至少2个所述照射图案，以彼此一部分重叠的方式，利用所述投影透镜进行投影，形成单一的所述配光图案。
上述本发明所涉及的车辆用灯具，也可以使以重叠方式投影的所述照射图案的一部分，向灯具前方的中央投影。
在上述本发明所涉及的车辆用灯具中，
所述光学元件也可以是反射元件，
所述反射元件能够分别切换至入射位置和非入射位置，在该入射位置，以向所述投影透镜入射的方式使来自所述光源的光反射，在该非入射位置，以不向所述投影透镜入射的方式使来自所述光源的光反射。
在上述本发明所涉及的车辆用灯具中，
所述光学元件也可以是液晶元件，
所述液晶元件能够分别切换为透过状态和非透过状态，该透过状态为，使来自所述光源的光透过，以向所述投影透镜入射，该非透过状态为，对来自所述光源的光进行遮挡，以不向所述投影透镜入射。
能够解决上述课题的本发明的车辆用灯具的控制方法，其中，
该车辆用灯具具有：
投影透镜；
二维图像形成装置，其具有位于所述投影透镜的后方焦点附近的投影面；以及
光源，其向所述二维图像形成装置照射光，
所述投影面由能够分别驱动的多个光学元件形成，
该车辆用灯具的控制方法的特征在于，
对所述二维图像形成装置进行驱动，以使所述投影面能够在多个投影区域同时形成照射图案，
利用所述投影透镜将多个所述照射图案向灯具前方投影，形成单一或者多个配光图案。
发明的效果
根据本发明，提供一种车辆用灯具及其控制方法，其即使采用已有的DMD，也能够有效地形成针对车辆用灯具要求的配光图案。
附图说明
图1是本发明所涉及的实施方式的车辆用前照灯的侧剖面图。
图2是图1所示的车辆用前照灯的局部放大图。
图3是表示DMD的投影面附近的放大图。
图4(a)是表示在投影面上形成的照射图案的图，(b)是表示在假想屏幕上形成的配光图案的图。
图5是投影透镜的正视图。
图6是表示在对比例所涉及的车辆用灯具的投影面上形成的照射图案的图。
图7是表示在变形例所涉及的车辆用灯具的投影面上形成的照射图案的图。
图8是变形例所涉及的车辆用灯具的与图2相同的图。
图9是表示图8所示的车辆用灯具的投影面附近的放大图。
具体实施方式
下面，参照附图，对将本发明所涉及的车辆用灯具用作车辆用前照灯的实施方式的例子进行说明。本实施方式所涉及的车辆用前照灯1安装在车辆的前侧，主要对前方进行照明。
图1是本实施方式所涉及的车辆用前照灯1的侧剖面图。此外，在以下的说明中，将车辆用前照灯1的光照射方向称为“前方(灯具前方)”，将其相反侧称为“后方”。
如图1所示，车辆用前照灯1具有：壳体2，其具有向灯具前方开口的开口部；以及外罩3。外罩3以覆盖壳体2的开口部的方式安装在壳体2上，在外罩3和壳体2之间形成灯室S。外罩3是由透明树脂形成的透明状的部件。
在灯室S内设置有：作为光源的一对LED 4；作为二维图像形成装置的DMD(DigitalMirror Device)10；一对反射镜5，其使来自一对LED 4的光分别向DMD 10反射；投影透镜6，其将来自DMD 10的光向灯具前方投影；以及遮光板7，其在灯具的前后方向上延伸。
图2是表示将图1的DMD 10以及投影透镜6附近放大的放大图。如图2所示，DMD 10的灯具前方侧的面作为投影面11。反射镜5具有反射面，该反射面将从LED 4射出的光向DMD10的投影面11反射。一个反射镜5使来自LED 4的光朝向投影面11上部的投影区域13a(参照图4(a))反射，另一个反射镜5使来自LED 4的光朝向投影面11下部的投影区域13b(参照图4(a))反射。由此，利用一对反射镜5向投影面11的整个面照射光。
另外，投影透镜6设置为，其后方焦点F与DMD 10的投影面11大致一致。由此，使在DMD 10的投影面11上形成的照射图案的上下左右反转并放大，向灯具前方投影。
图3是表示将DMD 10的投影面11附近放大的放大图。DMD 10是利用MEMS(MicroElectro Mechanical Systems)技术形成的部件。在DMD 10的单一基板上，多个反射元件(光学元件)12排列为矩阵状，利用以面状排列的多个反射元件12形成DMD 10的投影面11。各个反射元件12设置为能够绕旋转轴旋转。通过对各个反射元件12分别施加电压，从而能够分别切换以箭头A所示的姿态静止的状态和以箭头B所示的姿态静止的状态。
在反射元件12处于箭头A的姿态(反射面相对于投影面11形成大致45度的角度的姿态)时，从反射镜5入射的光L1被向灯具前方反射，向投影透镜6入射。由此，来自LED 4的光经由投影透镜6向灯具前方射出。在以下的说明中，将如上述所示反射元件12处于对来自LED 4的光进行反射以使该光向投影透镜6入射的姿态时，称为反射元件12位于入射位置。
另一方面，在反射元件12处于箭头B的姿态(反射面与投影面11大致并行的姿态)时，从反射镜5入射的光L2被向遮光板7反射，不向投影透镜6入射。在以下的说明中，将如上述所示反射元件12处于对来自LED 4的光进行反射以使该光不向投影透镜6入射的姿态时，称为反射元件12位于非入射位置。
反射元件12能够与来自控制部8(参照图1)的指令相对应而分别被驱动，分别切换入射位置和非入射位置。通过将反射元件12分别切换为入射位置和非入射位置，从而如以下说明所示，能够在投影面11上形成照射图案。
图4(a)是DMD 10的投影面11的正视图，(b)是表示利用(a)所示的投影面11形成的远光配光图案20的图。此外，图4(b)示出在设置于车辆用前照灯1前方25m处的假想铅垂屏幕上形成的配光图案。在图4中划斜线的区域表示照射光的区域，没有划斜线的区域表示没有照射光的区域。此外，在图4(a)中将反射元件12描绘地较大，但实际优选在投影面11上形成有1万～100万个反射元件12。
在本实施方式中，如图4所示，将DMD 10的投影面11沿上下分割为2个投影区域13a、13b。在上部的投影区域13a中，能够形成照射图案14a，从驾驶员观察，该照射图案14a形成远光配光图案20的右侧20a。另外，在投影面11下部的投影区域13b中，能够形成照射图案14b，从驾驶员观察，该照射图案14b形成远光配光图案20的左侧20b。上述照射图案14a、14b能够同时形成。
此时，通过使投影面11上的反射元件12中属于形成配光图案20的区域的反射元件12位于入射位置，使除此之外的反射元件12位于非入射位置，从而形成照射图案14a、14b。即，在图4(a)中，使属于照射图案14a、14b的区域的反射元件12位于入射位置，使属于照射图案14a、14b的区域外的反射元件12位于非入射位置。
由此，在入射至投影面11的整个面的来自LED 4的光中，仅使入射至照射图案14a、14b内的光向投影透镜6反射。此时，投影透镜6将在上部的投影区域13a形成的照射图案14a和在下部的投影区域13b形成的照射图案14b，以照射图案14a、14b在左右方向上连续的方式向灯具前方投影。由此，在灯具前方形成沿左右方向较长的远光配光图案20。
图5是用于使照射图案14a、14b重合的投影透镜6的正视图。投影透镜6形成为上下分割的形状，投影透镜6的上部6a的光轴Ax1和下部6b的光轴Ax2错开形成。通过使用这种形状的投影透镜6，从而能够使在投影面11的上部形成的照射图案14a和在下部形成的照射图案14b，以在灯具中央重叠的方式重合，而向灯具前方投影。
此外，在本实施方式中，作为在上部的投影区域13a形成的照射图案14a的一部分的左侧端部、和作为在下部的投影区域13b形成的照射图案14b的一部分的右侧端部，以在灯具前方的中央部分21处一部分重叠的方式，向灯具前方投影。由此，灯具前方的中央部分21被照射得明亮，能够提高驾驶员的观察性。
此外，遮光板7防止入射至投影面11下部的投影区域13b的光向投影透镜6的上部6a入射。另外，遮光板7还防止入射至投影面11上部的投影区域13a的光向投影透镜6的下部6b入射。由此，防止照射图案14a、14b被无意地合成而向灯具前方投影。
图6是表示在对比例所涉及的车辆用灯具的DMD 10的投影面11上形成的照射图案的图。如图6所示，如果直接在投影面11上形成希望形成的配光图案的形状的照射图案14c，则投影面11上的不对光进行反射的(即处于非入射位置的)反射元件12变多。
特别地，已有的在电视或投影仪中使用的DMD的纵横比为1：1～1：2，与此相对，车辆用配光图案的纵横比为1：4～1：6左右，横向的大小比纵向的大小大。因此，如图6所示，如果将投影面11的整个面作为单一的投影区域而形成照射图案14c，则投影面11的纵向的一部分不对照射图案14c的形成做出贡献。因此，无法有效地利用反射元件12。
因此，由于由少数的反射元件12形成照射图案14c，所以在照射图案14c的轮廓产生锯齿状。或者，仅来自LED 4的光中的一部分向投影透镜6入射，其结果，投影形成的配光图案20的亮度降低。
但是，如图4所示，根据本实施方式所涉及的车辆用前照灯1及其控制方法，将投影面11分割为多个投影区域13a、13b，能够在每个投影区域13a、13b同时形成照射图案14a、14b。通过利用投影透镜6将多个照射图案14a、14b向灯具前方投影，从而形成配光图案20。
因此，根据本实施方式所涉及的车辆用前照灯1及其控制方法，还能够使用属于在图6的对比例中没有形成照射图案14c的区域(例如图6的投影面11的上下端部附近的区域)的反射元件12，形成照射图案14a、14b，能够将更多数的反射元件12用于照射图案14a、14b的形成。即，能够减少不对配光图案20的形成做出贡献的反射元件12。
因此，即使在使用已有的DMD的情况下，也能够有效地利用反射元件12而形成配光图案20。由此，能够提供一种车辆用前照灯1及其控制方法，其能够精细地控制配光图案，仅不向例如可能对前行车辆或行人造成眩目的区域照射光。另外，能够使入射至投影面11的光的大部分向投影透镜6入射，因此，能够投影形成较亮的配光图案20。
另外，不必为了形成横长的配光图案而特意使用横长的DMD10，能够使用已有的DMD 10，廉价地提供车辆用灯具。或者，在希望使用大于或等于特定个数(例如大于或等于100万个)的反射元件12而形成具有平滑轮廓的配光图案20的情况下，能够使用具有必要个数程度的反射元件12的DMD 10，而形成配光图案20。如上述所示，能够廉价地提供一种可以形成高精度的配光图案20的车辆用灯具。
以上，举出实施方式，对本发明的车辆用灯具及其控制方法进行了说明，但本发明的车辆用灯具并不限定于上述实施方式，能够实现适当的变形、改良等。例如，在上述实施方式中，举出了将本发明用于车辆用前照灯的例子而进行了说明，但也可以在车辆用标识灯中使用本发明。另外，举出了作为光源而采用LED的例子，但也可以采用有机EL、LD(LaserDiode)、放电灯泡等公知的光源。
另外，在上述的实施方式中，举出了形成远光配光图案的例子而进行了说明，但本发明并不限于此。根据本发明所涉及的车辆用灯具，通过使多个反射元件12分别切换入射位置和非入射位置，从而能够在投影面11上形成各种照射图案。
例如，可以取代图4所示的照射图案14a、14b，而在同一投影面11上依次切换形成各种照射图案。由此，除了通常的远光配光图案之外，还能够投影形成单侧远光配光图案、具有明暗截止线的近光配光图案等各种形状的配光图案。由此，能够利用如上所述的单一光学单元形成各种配光图案。
并且，通过对一部分的反射元件12的入射位置和非入射位置进行切换，以使在投影面11上形成的照射图案的一部分变化，从而能够投影形成形状变化的配光图案。
例如，能够使配光图案的变化如下述所示与ADB(Adaptive Driving Beam)控制相联动。首先，如图4所示，利用车辆用前照灯1投影形成远光配光图案。然后，在检测到前行车辆时，将在图4(a)的照射图案14a、14b的区域中包含的一部分的反射元件12驱动至非入射位置，以在远光配光图案的一部分形成非照射区域，从而不向前行车辆照射光。并且，依次对成为非入射位置的反射元件12进行切换，以使该非照射区域与前行车辆的移动相对应地移动。如上述所示，通过仅对各个反射元件12进行驱动，就能够投影形成多样变化的配光图案。
另外，投影形成的配光图案并不限于单一的配光图案。例如图7示出变形例所涉及的车辆用灯具的DMD 10的投影面11。该投影面11被划分为3个投影区域，在各个投影区域中形成有：用于形成近光配光图案的照射图案24a、用于形成远光配光图案的照射图案24b、用于形成转向信号用配光图案的照射图案24c。根据本变形例，能够同时投影形成近光配光图案、远光配光图案、转向信号用配光图案这3个配光图案。
另外，在图4所示的实施方式中，利用2个照射图案14a、14b形成单一的配光图案20，但也可以如图7的变形例所示构成为，由1个照射图案形成1个配光图案。
并且，在上述的实施方式中，举出了DMD 10的反射元件12绕1个旋转轴旋转并以特定的2个姿态停止的例子，但本发明并不限于该例子。例如在构成为反射元件12能够以任意的旋转角度静止的情况下，能够构成为，例如分别在反射角度不同的第一入射位置、第二入射位置处停止，分别形成不同的照射图案。或者，也可以采用能够绕2个旋转轴旋转的反射元件12。
在上述的实施方式中，举出了将大致正方形状的反射元件12排列为格子状而形成投影面11的例子，但例如也可以使菱形的反射元件12无间隙地排列而形成投影面11。
在上述的实施方式中，举出了采用图5所示的形状的投影透镜6以使2个照射图案14a、14b重合而投影的例子，但也可以使用例如具有单一光轴的通常投影透镜，通过对使来自LED 4的光向DMD 10反射的反射镜5的形状进行改进，从而使2个照射图案重合而投影。
另外，在上述的实施方式中，作为二维图像形成装置而举出了DMD 10进行说明，但本发明并不限于此。例如，作为二维图像形成装置，可以采用液晶装置30。图8是作为二维图像形成装置而采用液晶装置30的车辆用灯具的与图2相同的图。
在本变形例中，在液晶装置30的与投影透镜6相反的一侧设置有LED 4。设置在液晶装置30的投影透镜6侧的投影面31，通过投影透镜6以上下左右反转并放大的方式向灯具前方投影。
图9是液晶装置的投影面31附近的放大图。在液晶装置30的投影面31上，多个液晶元件(光学元件)32以矩阵状排列。这些液晶元件32分别以矩阵状被封装在玻璃罩33和透明电极34之间。该液晶元件32能够分别切换为透过状态和非透过状态，该透过状态为，如液晶元件32a所示将液晶随机地排列，使来自LED 4的光透过，以向投影透镜6入射，该非透过状态为，如液晶元件32b所示将液晶沿一个方向排列，对来自LED 4的光进行遮挡，以不向投影透镜6入射。
如上述所示，在本变形例中，多个液晶元件32能够分别切换透过状态和非透过状态。因此，通过分别驱动液晶元件32，从而能够形成各种照射图案。能够将投影面31如图4或图7所示分割为多个投影区域，驱动液晶装置30，以能够在每个投影区域同时形成照射图案。由此，能够利用投影透镜6将在每个投影区域形成的多个照射图案向灯具前方投影，能够形成各种配光图案。
以上，详细且参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但对于本领域的技术人员而言，显然可以在不脱离本发明的精神、范围的前提下进行各种变更或修正。
本申请基于2012年6月29日申请的日本专利申请(特愿2012－146195)，在这里作为参照而引入其内容。
工业实用性
根据本发明，提供一种车辆用灯具及其控制方法，其即使采用已有的DMD，也能够有效地形成针对车辆用灯具要求的配光图案。
标号的说明
1：车辆用前照灯，2：壳体，3：外罩，4：LED(光源)，5：反射镜，6：投影透镜，7：遮光板，10：DMD(二维图像形成装置)，30：液晶装置(二维图像形成装置)，11、31：投影面，12、12a、12b、12c、12d：反射元件(光学元件)，13a、13b、23a、23b、23c：投影区域，14a、14b、24a、24b、24c：照射图案，20：配光图案。

Claims (4)

1.一种车辆用灯具，其特征在于，具有：
投影透镜；
二维图像形成装置，其具有位于所述投影透镜的后方焦点附近的投影面；以及
光源，其向所述二维图像形成装置照射光，
所述投影面由在单一基板上以矩阵状排列并能够分别驱动的多个光学元件形成，
所述投影面能够在多个投影区域同时形成照射图案，
利用所述投影透镜将多个所述照射图案向灯具前方投影，形成单一或者多个配光图案，
在形成单一的所述配光图案的情况下，将至少2个所述照射图案，以彼此一部分重叠的方式，利用所述投影透镜进行投影，形成单一的所述配光图案，
以重叠方式投影的所述照射图案的一部分，向灯具前方的中央投影。
2.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，
所述光学元件是反射元件，
所述反射元件能够分别切换至入射位置和非入射位置，在该入射位置，以向所述投影透镜入射的方式使来自所述光源的光反射，在该非入射位置，以不向所述投影透镜入射的方式使来自所述光源的光反射。
3.根据权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，
所述光学元件是液晶元件，
所述液晶元件能够分别切换为透过状态和非透过状态，该透过状态为，使来自所述光源的光透过，以向所述投影透镜入射，该非透过状态为，对来自所述光源的光进行遮挡，以不向所述投影透镜入射。
4.一种车辆用灯具的控制方法，其中，
该车辆用灯具具有：
投影透镜；
二维图像形成装置，其具有位于所述投影透镜的后方焦点附近的投影面；以及
光源，其向所述二维图像形成装置照射光，
所述投影面由在单一基板上以矩阵状排列并能够分别驱动的多个光学元件形成，
该车辆用灯具的控制方法的特征在于，
对所述二维图像形成装置进行驱动，以使所述投影面在多个投影区域同时形成照射图案，
利用所述投影透镜将多个所述照射图案向灯具前方投影，形成单一或者多个配光图案，
在形成单一的所述配光图案的情况下，将至少2个所述照射图案，以彼此一部分重叠的方式，利用所述投影透镜进行投影，形成单一的所述配光图案，
以重叠方式投影的所述照射图案的一部分，向灯具前方的中央投影。
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