CN105358900A - 车辆用前照灯模块、车辆用前照灯单元和车辆用前照灯装置 - Google Patents

车辆用前照灯模块、车辆用前照灯单元和车辆用前照灯装置 Download PDF

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Abstract

本发明的车辆用前照灯模块具备光源(11)、导光部件(3)和投射透镜(4)。光源(11)射出作为照明光的光。导光部件(3)从入射面(31)入射从光源(11)射出的光作为入射光,并由侧面对入射光进行反射,由此将入射光叠加并从出射面(32)射出。投射透镜(4)投射从出射面(32)射出的光。导光部件(3)在侧面具有倾斜面(33)。被倾斜面(33)反射后的入射光与未被倾斜面(33)反射的入射光在出射面(32)上的部分区域中叠加,由此部分区域的亮度比其它区域的亮度高。

Description

车辆用前照灯模块、车辆用前照灯单元和车辆用前照灯装置
技术领域
本发明涉及照射车体前方的车辆用前照灯模块和车辆用前照灯装置。
背景技术
从抑制CO2的排放和燃料消耗这样的减轻对环境的负担的观点出发,期望车辆的节能化。伴随于此,对于车辆用前照灯也要求小型化和轻量化,并且还要求节电化。因此,作为车辆用前照灯的光源,期望采用发光效率比以往的卤素灯泡高的半导体光源。“半导体光源”例如是指发光二极管(以下称作LED(LightEmittingDiode)。)或激光二极管(LD)等。“车辆用前照灯”是指搭载于输送机械等,为了提高驾驶员的视觉辨认性和被从外部视觉辨认的性能而使用的照明装置。也被称作头灯或大灯。
采用以往的灯光源的车辆用前照灯采用了将灯光源视作点光源的光学系统。但是,实际上灯光源的发光源具有有限的大小(尺寸),因此在将灯光源视作理想的点光源而设计出的光学系统中,导致了光利用效率的下降或作为车辆用前照灯的性能的下降。此外,例如在光源使用了LED的情况下,每单位面积的发光光量比以往的灯光源小。因此,为了得到与灯光源同等的光量,必须增大光源(LED)的大小(尺寸)。因此,如果将LED视作点光源,并采用上述灯光源的光学系统,则进一步导致光利用效率的下降。并且,导致作为车辆用前照灯的性能的下降。即,任何光源均具有有限的大小,因此为了抑制车辆用前照灯的光利用效率的下降,需要与以往的车辆用前照灯不同的光学系统。“光利用效率”是指光的利用效率。即,是实际对照明范围进行了照明的光量与光源发出的光量的比率。
此外,以往的灯光源(灯泡/管光源)是指向性比半导体光源低的光源。因此,灯光源使用反射镜(反射器)使所放射的光具有指向性。另一方面,半导体光源至少具有一个发光面,光被放射到发光面侧。这样,半导体光源与灯光源的发光特性不同,因此不需要使用了反射镜的以往的光学系统,而需要适于半导体光源的光学系统。
另外,基于上述半导体光源的特性,例如作为固体光源的一种的有机电致发光(有机EL)也可以包含在后述的本发明的光源中。此外,例如向涂覆在平面上的荧光体照射激励光、而使其发光的光源也可以包含在后述的本发明的光源中。
这样,不包括灯泡/管光源,将具有指向性的光源称作“固体光源”。“指向性”是指在光等被输出到空间中时,其强度根据方向而不同的性质。这里,如上所述,“具有指向性”是指光朝发光面侧行进,且光不朝发光面的背面侧行进。即,从光源射出的光的发散角通常为180度以下。因此,能够不需要反射器等反射镜。
此外,根据道路交通法规等确定的规定的配光图案是车辆用前照灯必须满足的性能之一。这里,“规定”是指预先根据道路交通法规等确定。“配光”是指光源的相对于空间的发光强度分布。即,是从光源射出的光的空间分布。例如,与汽车用近光(lowbeam)相关的规定的配光图案是上下方向上较窄的横长的形状。此外,为了不使迎面车感到眩光,要求配光图案的上侧的光的边界线(截止线(cutoffline))是清晰的。即,要求截止线的上侧(配光图案的外侧)较暗、截止线的下侧(配光图案的内侧)明亮的清晰的截止线。这里,“截止线”是指在将车辆用前照灯的光照射到墙壁或屏幕的情况下形成的光的明暗的分隔线,且指配光图案的上侧的分隔线。即,是配光图案的上侧的光的明暗边界线。截止线是在调节错车用前照灯的照射方向时使用的用语。错车用前照灯也被称作近光。此外,“清晰的截止线”是指截止线不会产生较大色差的情况。此外,为了步行者的识别和标识的识别,必须具有增强人行道侧的照射的“上升线(risingline)”。此外,要求截止线的下侧(配光图案的内侧)的附近成为最大发光强度。即,要求截止线的下侧(配光图案的内侧)的区域成为最大发光强度。这里,“增强照射的上升线(risinglinealongwhichtheirradiationrises)”表示近光的在迎面车侧水平且在人行道侧倾斜地增强的配光图案的形状。这是为了不使迎面车感到眩光,从而视觉辨认人行道侧的人和标识等。另外,“近光”是向下的光束且在与迎面车的错车时等被使用。通常,近光照射前方40m左右。此外,“上下方向”是指与地面垂直的方向。车辆用前照灯需要实现这些复杂的配光图案。此外,“发光强度”表示发光体放出的光的强度的程度,是将穿过某个方向的微小的立体角内的光束除以该微小立体角而得到的。
为了实现这样的复杂的配光图案,通常构成为使用多面体反射器或遮光板等。因此,光学系统的结构变得复杂。此外,由于使用遮光板等而导致了光利用效率的下降。一般而言,如果使光学系统小型化,则光利用效率下降。因此,需要实现小型化和确保了较高的光利用效率的光学系统。以下,将光的利用效率称作“光利用效率”。
专利文献1公开了使用半导体光源的车辆用前照灯的技术。专利文献1公开了如下技术:在旋转椭圆面的反射器的第1焦点处配置半导体光源,使从半导体光源射出的光会聚于第2焦点,通过投射透镜射出平行光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2009-199938号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是,在专利文献1的结构中,由于半导体光源不是点光源,因此光难以作为平行光射出。此外,由于使用了反射器,因此光学系统大型化。而且,专利文献1的结构由于利用遮光板生成了截止线,因此光利用效率下降。
本发明正是鉴于现有技术的课题而完成的,其目的在于提供一种使用固体光源等具有有限大小的光源,小型且抑制了光利用效率的下降的车辆用前照灯。
用于解决课题的手段
车辆用前照灯模块具备:光源,其射出作为照明光的光;导光部件,其从入射面入射从所述光源射出的光作为入射光,并由侧面对所述入射光进行反射,由此将所述入射光叠加并从出射面射出;以及投射透镜,其投射从所述出射面射出的光,所述导光部件在所述侧面具有倾斜面,被所述倾斜面反射后的入射光与未被所述倾斜面反射的入射光在所述出射面上的部分区域中叠加,由此所述部分区域的亮度比其它区域的亮度高。
发明效果
根据本发明,能够提供使用固体光源且抑制了光学系统的大型化和光利用效率的下降的车辆用前照灯。
附图说明
图1是示出实施方式1的车辆用前照灯模块1的结构的结构图。
图2是实施方式1的导光部件3的立体图。
图3是示出实施方式1的出射面32的发光强度分布的仿真结果的图。
图4是示出实施方式1的导光部件3的出射面32的形状的示意图。
图5是实施方式1的导光部件30的立体图。
图6是示出实施方式1的出射面32的发光强度分布的仿真结果的图。
图7是示出实施方式2的车辆用前照灯模块10的结构的结构图。
图8是示出在实施方式2的锥形的导光部件300中传播的光的行进方式的说明图。
图9是示出实施方式3的车辆用前照灯模块100的结构的结构图。
图10是示出实施方式3的摩托车的配光图案103的示意图。
图11是示出实施方式3的车体的倾斜角度k的图。
图12是示出通过实施方式3的车辆用前照灯模块100修正了配光图案的情况的示意图。
图13是示出实施方式4的车辆用前照灯模块110的结构的结构图。
图14是示出由搭载了实施方式4的车辆用前照灯模块110的车辆在拐角行驶时的照射区域的图。
图15是示出实施方式5的车辆用前照灯模块120的结构的结构图。
图16是示出实施方式5的车辆用前照灯模块121的结构的结构图。
图17是示出实施方式6的车辆用前照灯装置130的结构的结构图。
图18是示出实施方式6的车辆用前照灯装置130所照射的照射面上的照射区域113、123的示意图。
图19是示出实施方式7的车辆用前照灯单元140的结构的结构图。
图20是用于说明实施方式7的盖罩79的动作的示意图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的实施例。另外,在以下的实施方式的说明中,为了便于说明,使用xyz坐标来进行说明。设车辆的左右方向为x轴方向。设相对于车辆前方的右侧为+x轴方向、相对于车辆前方的左侧为-x轴方向。这里,“前方”是指车辆的行进方向。设车辆的上下方向为y轴方向。设上侧+y轴方向、下侧为-y轴方向。上侧是指天空的方向,下侧是指地面的方向。设车辆的行进方向为z轴方向。设行进方向为+z轴方向、相反的方向为-z轴方向。将+z轴方向称作前方、-z轴方向称作后方。
此外,如上所述,本发明的光源是具有指向性的光源。作为主要示例,可列举发光二极管或激光二极管等半导体光源。此外,本发明的光源还包含有机电致发光光源或向涂覆在平面上的荧光体照射激励光而使其发光的光源等。并且,本发明的光源不包含白炽灯、卤素灯、荧光灯等不具有指向性而需要反射器等的灯泡/管光源。这样,将具有指向性的、不包含灯泡/管光源的光源称作“固体光源”。
本发明被应用于汽车用前照灯的近光和远光(highbeam)等。此外,本发明被应用于摩托车用前照灯的近光和远光等。此外,本发明还被应用于其它车辆用前照灯。例如,本发明被应用于自动三轮车用前照灯的近光和远光等。自动三轮车例如是指被称作不倒翁(gyro)的自动三轮车。“被称作不倒翁的自动三轮车”是指由前轮为1个轮、后轮为1轴2个轮的3轮形成的小轮摩托车。在日本与带原动机的自行车对应。能够在车体中央附近具有旋转轴,使包含前轮和驾驶员座的车体大部分在左右方向上倾斜。通过该机构,能够与摩托车同样地,在转弯时使重心朝内侧移动。即,本发明还被应用于三轮或四轮车等其它车辆用前照灯。但是,在以下的说明中,对形成摩托车用前照灯的近光的配光图案的情况进行说明。在摩托车用前照灯的近光的配光图案中,配光图案的截止线为平行于车辆的左右方向(x轴方向)的直线,且截止线下侧(配光图案的内侧)的区域最明亮。
此外,“水平面”指与路面平行的面。通常的路面有时会相对于车辆的行驶方向倾斜。即,在上坡或者下坡时等。在这些情况下,“水平面”朝向车辆的行驶方向倾斜。即,不是与重力方向垂直的平面。另一方面,通常的路面相对于车辆的行驶方向在左右方向上倾斜的情况比较少见。“左右方向”指道路的宽度方向。“水平面”指在左右方向上相对于重力方向成直角的面。例如,当路面在左右方向上倾斜时,即使车辆相对于路面与左右方向垂直,也等同于车辆相对于左右方向的“水平面”倾斜的状态。另外,下面为了易于说明,将“水平面”作为与重力方向垂直的平面进行说明。
实施方式1.
图1是示出本发明实施方式1的车辆用前照灯模块1的结构的结构图。如图1所示,实施方式1的车辆用前照灯模块1具有光源11、导光部件3和投射透镜4。此外,车辆用前照灯模块1可具备配光控制透镜2。光源11具有发光面12。光源11从发光面12射出用于照明车辆前方的光。作为光源11,可使用LED、电致发光元件或半导体激光器等。但是,在以下的说明中,对光源11是LED的情况进行说明。以下,也将光源11称作LED11。
配光控制透镜2是具有正光焦度的透镜。配光控制透镜2例如将从发光面12射出的光的出射角度设为相对于发光面12的法线为50度以内的出射角度。在出射角度为50度的情况下,发散角为100度。“发散角”是指光扩散的角度。导光部件3具有入射面31和出射面32。入射面31是供透过配光控制透镜2后的光入射的面。另外,在不具有配光控制透镜2的情况下,从发光面12射出的光从入射面31入射到导光部件3。导光部件3呈实心的柱状。例如,图2所示的导光部件3是底面为矩形形状的柱体形状。“柱体”是指具有两个平面图形作为底面的柱状的空间图形。将柱体的底面以外的面称作侧面。此外,将柱体的两个底面间的距离称作高度。导光部件3的1个底面是光的入射面31,另一个底面是光的出射面32。另外,在图2所示的导光部件3的出射面32侧,形成了倾斜面33。投射透镜4将从导光部件3的出射面32射出的光投射到车辆的前方。“投射”是指照射光。此外,“照射”也是照射光。以下,“投射”和“照射”是相同的意思。
配光控制透镜2配置于LED11的紧后方。这里,“后方”是指从LED11射出的光的行进方向侧。这里,由于是“紧后方(紧邻的后方)”,因此表示从发光面12射出的光立即入射到配光控制透镜2。配光控制透镜2例如利用玻璃或硅材料等制作。配光控制透镜2的材料只要具有透射性,则材质不受限制,也可以是透明的树脂等。但是,从光利用效率的观点出发,配光控制透镜2的材料适合为透射性高的材料。此外,由于配光控制透镜2配置于LED11的紧后方,因此配光控制透镜2的材料优选为耐热性优异的材料。在图1中,为了对车辆用前照灯模块1的结构进行说明,在发光面12与配光控制透镜2之间设置了间隙,但还能够配置成基本不设置间隙。
此外,从LED11射出的光束通常按照朗伯(lambertian)分布被放射。这里,“朗伯分布”是指完全扩散的情况下的配光分布。即,是不论观察的方向如何,发光面的亮度都恒定的分布。如果采用朗伯分布的光源,则从导光部件3射出的光的出射角度最大接近90度。即,发散角接近180度。“亮度”是指每单位面积的发光强度。
这样的以较大角度射出的光在透过投射透镜4后,产生较大的色差。在这样的情况下,难以生成近光的截止线。如上所述,近光的截止线在道路交通法规等中被确定。
配光控制透镜2具有如下功能:例如将从LED11放射的光线的角度控制为相对于发光面12的法线为0度至50度以内的角度。该情况下,发散角在100度以内。配光控制透镜2能够通过将入射到导光部件3的光的入射角度设为50度以内,来抑制从出射面32射出的光的出射角度。因此,配光控制透镜2能够抑制色差来生成清晰的截止线。
图2是导光部件3的立体图。导光部件3例如是入射面31和出射面32为矩形形状的四棱柱形状。此外,导光部件3利用透明树脂制作。另外,导光部件3的与光的行进方向垂直的平面(x-y平面)的截面形状不限于矩形形状。导光部件3也可以设为与期望的配光图案的形状相似的截面形状。这里,“期望”例如是将导光部件3的截面形状设为具有上述“上升线”的形状。入射面31只要具有能取入从配光控制透镜2射出的光的面积即可。另外,在不具有配光控制透镜2的情况下,具有能取入从发光面12射出的光的面积即可。此外,出射面32优选设为与从车辆用前照灯模块1射出的光的配光图案相同的形状。之所以这样,是因为出射面32和照射面9处于光学共轭的位置,因此照射面9中的配光图案与出射面32中的配光图案相同。“光学共轭”是指从1个点发出的光成像于另1个点的关系。入射面31和出射面32不需要为相同的形状。但是,这里说明入射面31和出射面32是相同的矩形形状的情况。
此外,导光部件3在出射面32的下侧(-y轴方向)具有倾斜面33。即,导光部件3在出射面32的下侧(-y轴方向)的端部具有倾斜面33。倾斜面33呈倾斜地削除了出射面32的下侧部分的角的形状。即,是对出射面32的下端侧的边进行倒角后的形状。“倒角”是指倾斜地削除工件的角或角落。倾斜面33不需要与出射面32的下边缘33a连接。倾斜面33只要设置于导光部件3的侧面、并将光反射到下端部32a即可。下端部32a与上述截止线的下侧(配光图案的内侧)的为最大发光强度的区域对应。从+x轴方向观察时,倾斜面33是从出射面32起,将x轴作为旋转轴而沿顺时针方向旋转了小于90度的角度而得的面。旋转角度例如是45度。倾斜面33的y轴方向的高度例如在1.0mm以下。即,通过对出射面32附加倾斜面33,出射面32的面积减小。
这里,入射到入射面31的光一边在透明树脂与空气的界面反复进行全反射,一边在导光部件3的内部传播。“传播”是指传输并扩散。这里,是指光在导光部件3的中行进。在导光部件3中传播后的光在光强度分布被均匀化后从出射面32射出。光在导光部件3的侧面进行反射而被折返和叠加,由此光强度分布被均匀化。即,出射面32中的光强度分布与入射面31中的光强度分布相比得到了均匀化。换言之,光入射导光部件3,并从导光部件3射出提高了光强度分布的均匀性的光。此外,能够将出射面32视作2次光源。“2次光源”是指面光源。
通常,将导光部件3那样的光学元件称作光均匀化元件。所入射的光在导光部件3中一边进行全反射一边行进的过程中,由于光的折返导致的叠加而成为均匀的光。但是,在道路交通法规等中确定的配光图案中,例如截止线的下侧的区域为最大发光强度。
通过在出射面32的下端侧设置倾斜面33,能够提高出射面32的下侧的区域的发光强度。在没有倾斜面33的情况下,光从与倾斜面33的位置对应的出射面32的位置射出。但是,在设置了倾斜面33的情况下,入射到倾斜面33的光进行反射,并从下端部32a射出。下端部32a是倾斜面33的紧上侧(+y轴方向)的出射面32。因此,在倾斜面33的紧上侧(+y轴方向)的出射面32(下端部32a)中,原本从该部分射出的光、与被倾斜面33反射后的光叠加,从而与倾斜面33的其它部分相比,射出的光量增加。即,在下端部32a中,光被叠加,从而与出射面32的其它部分(区域)相比,射出的光量增加。
出射面32上的像被投射透镜4放大投影到车辆的前方的照射面9。照射面9被设定在车辆前方的规定的位置。车辆前方的规定的位置是计测车辆用前照灯的发光强度或照度的位置,通过道路交通法规等规定。例如,在欧洲,UNECE(UnitedNationsEconomicCommissionforEurope:联合国欧洲经济委员会)所确定的汽车用前照灯的发光强度的计测位置是距离光源为25m的位置。在日本,日本工业标准委员会(JIS)所确定的发光强度的计测位置是距离光源为10m的位置。
投射透镜4是利用透明树脂等制作出的具有正的光焦度的透镜。投射透镜4可以由1片透镜构成,也可以使用多个透镜构成。但是,当透镜的片数增加时,光利用效率下降,因此优选由1片或2片构成。此外,投射透镜4的材质不限于透明树脂,只要是具有透射性的折射材料即可。
此外,投射透镜4被配置成其光轴位于导光部件3的光轴的下侧(-y轴方向)。光轴是连接透镜的两个面的曲率中心的线。导光部件3的光轴是导光部件3的中心轴。导光部件3的中心轴是穿过入射面31的中心、并与入射面31垂直的线。通常,导光部件3的光轴与LED11的光轴和配光控制透镜2的光轴一致。在设导光部件3的出射面32在y方向上的长度为长度Yh时,投射透镜4被配置成相对于导光部件3朝-y轴方向移动长度Yh的一半(Yh/2)。通过这样配置,能够在不使车辆用前照灯模块1的整体倾斜的情况下,使照射面9上的截止线91与LED11的中心的高度(y轴方向上的位置)一致。当然,在将车辆用前照灯模块1倾斜搭载到车辆的情况下,可以根据其倾斜度,变更配置投射透镜4的位置。
摩托车用前照灯的近光的配光图案具有与车辆的左右方向(x轴方向)水平的直线形状的截止线。此外,在摩托车用前照灯的近光的配光图案中,必须是截止线91的下侧的区域最明亮。导光部件3的出射面32和照射面9存在光学共轭的关系,因此出射面32的下边缘33a与照射面9中的截止线91对应。本发明将出射面32的配光图案直接投影到照射面9,因此出射面32的配光分布直接被投影。因此,为了实现截止线91的下侧的区域最明亮的配光图案,在出射面32的发光强度分布中,必须是出射面32的下边缘33a的上侧(+y轴方向侧)的区域的发光强度最高。即,下端部32a的发光强度在出射面32上必须是最高的。
图3的(A)是用等高线显示示出了导光部件3的出射面32的发光强度分布的仿真结果例的图。在出射面32上示出的与x轴平行的多条线表示示出相同发光强度的等高线37。从+y轴方向朝向-y轴方向,出射面32上的发光强度增高。发光强度IvH是高于发光强度IvL的值。“等高线显示”是指用等高线图进行显示。“等高线图”是指用线连接相同值的点来表示的图。此外,图3的(B)是用等高线显示示出了导光部件3不具有倾斜面33的情况下的出射面32的发光强度分布的仿真结果例的图。在图3的(B)中,在出射面32射出均匀的光。这是因为,在导光部件3的内部,光在反复全反射并传播的结果是,在出射面32成为均匀的面状光。另一方面,在图3的(A)中,在出射面32的下边缘33a的上侧(+y轴方向侧),存在射出的光的密度高的区域。光的密度高的区域是下端部32a。即,在图3的(A)中,可知下边缘33a的上侧(+y轴方向侧)的区域的发光强度高。这是因为,通过倾斜面33,光线被局部反射,从而从下边缘33a附近射出的光的密度增高。
这样,通过在导光部件3的出射面32的下侧设置倾斜面33,能够在维持清晰的截止线91的状态下,使得截止线91的下侧的区域最明亮。即,车辆用前照灯模块1不需要如以往的车辆用前照灯那样,为了生成截止线91而使用导致光利用效率下降的遮光板。此外,车辆用前照灯模块1不需要用于在配光图案中设置高照度区域的复杂的光学系统结构。即,车辆用前照灯模块1能够以小型且简单的结构,实现光利用效率高的车辆用前照灯。“照度”是表示通过照明而被照射的面的单位面积在单位时间内接收到的光束的值。
此外,在使用了以往的投射透镜的车辆用前照灯中,存在以下课题:在截止线附近产生色差,从而无法生成清晰的截止线。本发明的实施方式1的车辆用前照灯模块1例如通过配光控制透镜2将光相对于光轴的角度减小至50度以下。该情况下,从配光控制透镜2射出的光以50度以下的入射角度入射到导光部件3。在导光部件3中传播的光从出射面32以50度以下的出射角度被射出。之所以这样,是因为在导光部件3的侧面与光轴平行的情况下,入射到导光部件3的光的入射角与从导光部件3射出的光的出射角相等。在导光部件3的出射面32,光成为面状光,因此能够作为2次光源进行处理。在透镜较大程度地折射光时产生色差。通过将从出射面32射出的光的出射角度设为50度以下的较小的角度,能够大幅度减少由投射透镜4产生的色差。
从出射面32射出的光的出射角度小至50度以下,因此与此相伴,从出射面32射出的光束变细。因此,配光控制透镜2有助于减小投射透镜4的口径。
对于本发明实施方式1的车辆用前照灯模块1,对摩托车用前照灯装置的近光进行了说明。但是,本发明不限于此。例如,在汽车(四轮车)用前照灯的近光中也能够容易地进行应用。图4是示出导光部件3的出射面32的形状的一例的示意图。此时,能够使得出射面32的下边缘33a成为例如图4所示那样的存在高度差异的形状。在图4中,+x轴方向侧的下边缘33a的y轴方向上的位置相比-x轴方向侧的下边缘33a的y轴方向上的位置处于+y轴方向侧。两个下边缘33a在x轴方向的中央部分处通过斜面相连。出射面32和照射面9存在光学共轭的关系,因此出射面32上的形状被投影到照射面9上。因此,能够通过使出射面32的形状与配光图案的形状一致,来容易地形成配光图案。此外,高照度区域能够通过在导光部件3的出射面32的下边缘33a的缘部设置倾斜面33那样的倾斜来形成。并且,能够在照射面9上的配光图案中形成截止线91。“缘部”是指物体的端部。这里,是指导光部件3的各面的端部部分。即,是指导光部件3的各面的边的部分。另外,“端部”以与“缘部”相同的意思进行了使用。
此外,在车辆中,有时排列多个车辆用前照灯模块,使各配光图案相加来形成期望的配光图案。这里,“期望”是指满足了道路交通法规等。在实施方式1的车辆用前照灯模块1中,配光图案的边界清晰,因此在排列了多个车辆用前照灯模块的情况下,可能会由于边界被强调而使驾驶员感觉到异样感。另外,以下,将排列了多个车辆用前照灯模块而成的车辆用前照灯称作车辆用前照灯装置。该情况下,优选的是,配光图案的边界的发光强度为从配光图案的中心部朝向边界缓慢降低。在这样的情况下,可以在与配光图案的边界对应的导光部3的缘部处,在使出射面32的面积增加的方向设置倾斜面33。另外,在由一个车辆用前照灯模块1构成车辆用前照灯装置的情况下,车辆用前照灯模块1成为车辆用前照灯装置。
图5是示出发光强度从配光图案的中心部朝向边界缓慢降低的导光部件30的例子的立体图。在导光部件30中,与出射面32的下边缘33a对应的配光图案的边界不清晰。即,导光部件30具有出射面32的下端部32a的发光强度相比出射面32的中心部缓慢降低的发光强度分布。倾斜面34设置于导光部件30的下表面35。这里,“下表面”是指导光部件30的侧面中的-y轴方向侧的面。下表面35是与出射面32的下边缘33a连接的面。下表面35是导光部件30的侧面。即,倾斜面34设置于与在出射面32中使发光强度降低的部分的缘部连接的面。倾斜面34设置于与出射面32接近的位置处。“接近”是指处于近处。因此,接近不需要接触。图5所示的倾斜面34设置于与出射面32的下边缘33a接触的位置处。倾斜面34以使出射面32的面积增大的方式倾斜。在图5所示的导光部件30中,原本被导光部件30的下表面35反射并从出射面32射出的光直接从出射面32的扩展部分32b射出。因此,出射面32的下端部32a处的发光强度下降。即,从下端部32a除去扩展部分32b以外的部分射出的光的一部分从扩展部分(区域)32b射出,因此下端部32a的发光强度下降。即,下端部32a的亮度比出射面32上的其它区域的亮度低。此外,扩展部分(区域)32b的亮度比出射面32上的其它区域的亮度低。导光部件30的下端部32a是扩展部分(区域)32b和在没有扩展部分(区域)32b的情况下光被侧面反射而射出的出射面32上的区域。
图6是用等高线显示示出了该情况下的导光部件30的出射面32的发光强度分布的仿真结果例的图。在出射面32上示出的与x轴平行的多条线表示示出相同发光强度的等高线37。从+y轴方向朝向-y轴方向,出射面32上的发光强度降低。发光强度IvH是高于发光强度IvL的值。出射面32的发光强度在下边缘33a处是最低的。出射面32的发光强度是从导光部件30的中心朝向-y轴方向缓慢降低的分布。
这样,导光部件30具有以出射面32的面积增加的方式配置的倾斜面34。因此,出射面32上的配光图案的发光强度从出射面32的中心朝向缘部缓慢减小。由此,不会强调配光图案的边界而使驾驶员感觉到异样。即,车辆用前照灯模块1不像以往的车辆用前照灯那样需要复杂的光学系统。此外,车辆用前照灯模块1能够在不导致光利用效率的降低的情况下,改变配光图案的边界的照度分布。
车辆用前照灯模块1具备光源11、导光部件3和投射透镜4。光源11射出作为照明光的光。导光部件3从入射面31入射从光源11射出的光作为入射光,并由侧面对入射光进行反射,由此将入射光叠加并从出射面32射出。投射透镜4投射从出射面32射出的光。导光部件3在侧面具有倾斜面33。被倾斜面33反射后的入射光与未被倾斜面33反射的入射光在出射面32上的部分区域32a中叠加,由此部分区域32a的亮度比其它区域的亮度高。
即,下端部32a的亮度比其它区域的亮度高。
此外,出射面32的下边缘33a的亮度比出射面32上的其它区域的亮度高。
倾斜面33是对出射面32的端部进行倒角而形成的。
车辆用前照灯模块1具备光源11、导光部件30和投射透镜4。光源11射出作为照明光的光。导光部件30从入射面31入射从光源11射出的光作为入射光,并由侧面对入射光进行反射,由此将入射光叠加并从出射面32射出。投射透镜4投射从出射面32射出的光。导光部件30在侧面具有倾斜面34。入射光在倾斜面34的位置处不被反射而直线行进,并从出射面32上的部分区域32b射出,由此部分区域32b的亮度比其它区域的亮度低。
此外,下端部32a的亮度比其它区域的亮度低。
此外,出射面32的下边缘33a的亮度相对于出射面32的中央的亮度是下降的。
如上所述,导光部件30的下端部32a是扩展部分(区域)32b和在没有扩展部分(区域)32b的情况下光被侧面反射而射出的出射面32上的区域。
倾斜面34与出射面32的端部连接,朝增大出射面32的面积的一侧倾斜。
车辆用前照灯模块1具备光源11、导光部件3、30和投射透镜4。光源11射出作为照明光的光。导光部件3、30从入射面31入射从光源11射出的光作为入射光,并由侧面对入射光进行反射,由此将入射光叠加并从出射面32射出。投射透镜4投射从出射面32射出的光。导光部件3、30在侧面具有倾斜面33、34。通过入射光的由倾斜面33确定的光路,在出射面32上的部分区域32a、32b与其它区域之间产生亮度差。
此外,在出射面32上的下端部32a与其它区域之间产生亮度差。
此外,在出射面32的下边缘33a与出射面32上的其它区域之间产生亮度差。
车辆用前照灯模块1还具备入射从光源11射出的光的配光控制透镜2。从光源11射出的光具有第1发散角。配光控制透镜2被入射第1发散角的光,并射出比第1发散角小的第2发散角的光。
实施方式2.
图7是示出本发明实施方式2的车辆用前照灯模块10的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11和投射透镜4。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。如图7所示,实施方式2的车辆用前照灯模块10具有LED11、导光部件300和投射透镜4。此外,车辆用前照灯模块10可具备配光控制透镜20。
与实施方式1不同,实施方式2的车辆用前照灯模块10的配光控制透镜20是仅在y轴方向上具有曲率的柱面透镜。“柱面透镜”是指透镜的至少一个面由柱面构成的透镜。“柱面”是指圆筒面,且指在一个方向上具有曲率、而在与其正交的方向上不具有曲率的面。
此外,导光部件300呈出射面32的面积大于入射面31的面积那样的锥形形状。在图7中,在x轴方向上具有锥形形状,但在y轴方向上不具有锥形形状。即,出射面32的x轴方向的长度比入射面31的x轴方向的长度大。但是,出射面32的y轴方向的长度与入射面31的y轴方向的长度相等。即,导光部件300的与z-x平面平行的侧面呈梯形形状。此外,导光部件300的与y-z平面平行的侧面呈矩形形状。在图7中,与实施方式1同样地将出射面32和入射面31的形状设为矩形时,y轴方向上的相对的侧面是平行的。另外,配光控制透镜20也可以是环形透镜(toroidallens)。“环形透镜”是指透镜的至少一个面由环形面(toroidalsurface)构成的透镜。“环形面”是指如桶的表面或面包圈的表面那样,垂直的两个轴方向的曲率不同的面。在图7中,垂直的两个轴方向是x轴方向和y轴方向。这里,与配光图案103的上下方向(y轴方向)对应的方向的曲率比与配光图案103的水平方向(x轴方向)对应的方向的曲率大。
车辆用前照灯所要求的配光图案是上下方向较窄的横长的形状。因此,优选的是,车辆用前照灯所采用的光源的形状也是上下方向窄的横长的矩形形状。但是,在采用上下方向较窄的横长的光源时,难以通过配光控制透镜将光源的长度方向的出射角度设为50度以下。此外,为了将光源的长度方向的出射角度设为50度以下,配光控制透镜增大。
因此,车辆用前照灯模块10的配光控制透镜20具备仅在y轴方向具有正的光焦度的曲率,将y轴方向的光的出射角度设为50度以下。配光控制透镜20能够通过将入射到导光部件300的y轴方向的光的入射角度设为50度以内,而将从出射面32射出的光的出射角度抑制得较小。因此,配光控制透镜20有助于生成抑制了色差的清晰的截止线91。此外,配光控制透镜20能够减小投射透镜4的y轴方向上的透镜口径。能够在y轴方向上减小投射透镜4的透镜形状。由此,能够提高车辆用前照灯的外观性。
此外,导光部件300具有出射面32的x轴方向上的长度大于入射面31的x轴方向上的长度的锥形形状。该锥形形状能够将从出射面32射出的光在x方向的出射角度设为比入射到入射面31的光在x方向的入射角度小。
图8是示出在锥形形状的导光部件300的中传播的光的行进方式的说明图。导光部件300具有锥度为b的锥形形状。图8是从+y方向观察到的图。如图8所示,在入射角Din为角度f1时,出射角Dout为角度f2。导光部件300的入射面31的面积比出射面32的面积小。当使用导光部件300时,光的出射角Dout比入射角Din小。之所以这样,是因为每当光反射1次时,与反射面平行于光轴的情况相比,光相对于反射面的入射角和反射角增大锥度b。该情况下,如果设入射到导光部件300的入射角为入射角Din、导光部件300的锥度为锥度b、光在锥形的导光部件300内的反射次数为反射次数m、从导光部件300射出的出射角为出射角Dout,则出射角Dout由式(1)给出。
Dout=Din-2×m×b···(1)
因此,例如在入射到锥形的导光部件300的光在x轴方向的入射角为50度的情况下,出射面32中的x轴方向上的光的出射角度小于50度。即,锥形形状的导光部件300在出射角Dout的控制这一点上,具有与配光控制透镜20同等的功能。
由此,还能够减小投射透镜4的x轴方向上的口径。此外,还能够大幅度降低在照射面9上的配光图案中产生的色差。
另外,在本实施方式2的车辆用前照灯模块10的导光部件300中,入射面31和出射面32是矩形形状。并且,导光部件300仅在x轴方向上具有锥形形状。但是不限于此。导光部件300也可以是至少1个侧面具有锥形形状的部件。此外,也可以具有入射面31和出射面32是任意的形状、且出射面32的面积大于入射面31的面积的锥形形状。例如,可以设为入射面31是矩形形状、且出射面32是图4中示出的具有“上升线”的形状。
此外,能够将从出射面32射出的光的出射角度设为比入射到入射面31的光的入射角度小即可。因此,侧面的锥形形状不限于直线,例如也可以是抛物面等任意的曲面。
此外,也可以不使用配光控制透镜20,而仅通过导光部件300的锥形形状,将从出射面32射出的光的出射角度控制成50度以下。由于不使用配光控制透镜20,车辆用前照灯的光利用效率提高。但是通常,与不使用配光控制透镜20的情况相比,光学系统自身大型化。
配光控制透镜20是环形透镜。从所述投射透镜4投射的光的与配光图案的上下方向(y轴方向)对应的方向的曲率比与配光图案的水平方向(x轴方向)对应的方向的曲率大。在导光部件300中,与配光图案的左右方向(x轴方向)对应的侧面具有锥形,使得出射面32的面积比入射面31大。
配光控制透镜20是具有与配光图案的上下方向(y轴方向)对应的方向的曲率的柱面透镜。
实施方式3.
图9是示出本发明实施方式3的车辆用前照灯模块100的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11、配光控制透镜2、导光部件3和投射透镜4。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。
如图9所示,实施方式3的车辆用前照灯模块100具有光源11、导光部件3、投射透镜4、旋转机构5和控制电路6。旋转机构5使导光部件3和投射透镜4作为一体绕光轴旋转。“作为一体”是指同时旋转,包含导光部件3的旋转角与投射透镜4的旋转角不同的情况。此外,车辆用前照灯模块100可具备配光控制透镜2。即,实施方式3的车辆用前照灯模块100相对于实施方式1的车辆用前照灯模块1,在具有旋转机构5和控制电路6的方面不同。
一般而言,在转弯行驶时车体倾斜的情况下,车辆用前照灯与车体一起倾斜。因此,存在驾驶员的视线所朝的转弯区域没有被充分照明的问题。“转弯区域”是指车辆转弯时的车辆的行进方向的照明区域。转弯区域是驾驶员的视线所朝的行进方向的区域。通常,是车辆直线行驶时的照射区域的左侧的区域或右侧的区域。
图10的(A)和图10的(B)是示出摩托车的配光图案103的示意图。图10的(A)示出了摩托车在不使车体倾斜地行驶的状况下的配光图案103。图10的(B)示出了摩托车使车体朝左侧倾斜地行驶的状况下的配光图案104。在图10的(A)和图10的(B)中,摩托车在左侧的行车道行驶。线H-H表示水平线。线V-V表示车体的位置处的与线H-H(水平线)垂直的线。摩托车在左侧的行车道中行驶,因此中心线102位于线V-V的右侧。此外,线101表示路面的左侧端部和右侧端部的部分。图10的(B)所示的摩托车使车体相对于线V-V朝左侧倾斜了倾斜角度k地行驶于拐角。
图10的(A)所示的配光图案103在水平方向大范围且没有浪费地照亮了规定的区域。这里,“规定”是指例如根据道路交通法规等确定的区域。但是,图10的(B)所示的配光图案104在倾斜成左侧下降且右侧上升的状态下被照射。此时,驾驶员的视线所朝的行进方向的区域是拐角区域105。在车辆朝左侧转弯的情况下,拐角区域105是行进方向的左侧的前方。此外,在车辆朝右侧转弯的情况下,拐角区域105是行进方向的右侧的前方。通常的车辆用前照灯被固定于车体,因此在车辆在拐角转弯时,照射比路上的行进方向(图10中的左侧)低的位置。因此,拐角区域105没有被充分照明而较暗。此外,通常的车辆用前照灯在路上的行进方向的相反侧(图10中的右侧),照明比路面高的位置。因此,可能会对迎面车辆照射晃眼的光。另外,将摩托车的车体相对于V-V线的倾斜角度k称作侧倾角(bankangle)。
图11是示出车体的倾斜角度k的说明图。在图11中,摩托车相对于行进方向朝右侧倾斜了倾斜角度k。该情况下,可知车辆用前照灯装置130也倾斜了倾斜角度k。即,摩托车94以车轮95的与地面接触的位置95a为旋转中心,朝左方或右方旋转。在图11中,摩托车94以车轮95的与地面接触的位置95a为旋转中心,沿从+z轴方向观察时的逆时针方向旋转了角度k。该情况下,可知车辆用前照灯装置130也倾斜了倾斜角度k。
实施方式3的车辆用前照灯模块100用小型且简单的结构解决这样的问题。
如图9所示,实施方式3的车辆用前照灯模块100的旋转机构5将导光部件3和投射透镜4支承为能够以光轴为旋转轴进行旋转。旋转机构5例如具有步进电机51、齿轮52、53、54、55和轴56。
控制电路6向步进电机51送出控制信号来控制步进电机51的旋转角度和旋转速度。对于齿轮53而言,齿轮53的旋转轴与导光部件3的光轴是一致的。并且,齿轮53以包围导光部件3的方式被安装于导光部件3。对于齿轮55而言,齿轮55的旋转轴与投射透镜4的光轴是一致的。并且,齿轮55以包围投射透镜4的方式被安装于投射透镜4。轴56与步进电机51的旋转轴是一致的。并且,轴56的一端被安装于步进电机51的旋转轴。轴56被配置成与导光部件3以及投射透镜4的光轴平行。齿轮52、54被安装于轴56。齿轮52、54的旋转轴与轴56是一致的。齿轮52与齿轮53啮合。齿轮54与齿轮55啮合。
由于旋转机构5这样构成,因此当步进电机51旋转时,轴56旋转。当轴56旋转时,齿轮52、54旋转。当齿轮52旋转时,齿轮53旋转。当齿轮54旋转时,齿轮55旋转。当齿轮53旋转时,导光部件3绕光轴旋转。“绕光轴”是指以光轴为中心进行旋转。当齿轮55旋转时,投射透镜4绕光轴旋转。齿轮52、54被安装于1个轴56,因此导光部件3和投射透镜4同时旋转。即,导光部件3和投射透镜4联动地旋转。
导光部件3和投射透镜4的旋转角度由齿轮52、53、54、55的齿数而被设定。在设导光部件3和投射透镜4的旋转角度为相同的情况下,旋转机构5能够根据从控制电路6得到的控制信号,使导光部件3和投射透镜4作为一体进行旋转。使导光部件3和投射透镜4进行旋转的方向是与车体的倾斜角度k相反的方向。另外,步进电机51例如也可以是直流电机等。
能够将导光部件3的出射面32作为2次光源进行处理。此外,出射面32与照射面9是光学共轭的关系。因此,如果在不改变导光部件3与投射透镜4之间的几何关系的情况下使它们绕光轴旋转,则对照射面9进行照明的配光图案的形状也旋转与导光部件3和投射透镜4的旋转量相同的旋转量。因此,如果使导光部件3和投射透镜4朝与倾斜角度k相反的方向旋转与倾斜角度k相同的量,则能够准确地校正由于摩托车的车体倾斜造成的配光图案的倾斜。
图11是从摩托车94的前方观察到的摩托车94的车体倾斜的状态的示意图。图11示出了摩托车94相对于行进方向朝右侧(+x轴侧)倾斜了倾斜角度k的状态。控制电路6具有检测摩托车94的倾斜角度k的车体倾斜检测部96。车体倾斜检测部96例如是陀螺仪等传感器等。控制电路6接收车体倾斜检测部96检测到的车体的倾斜角度k的信号,并根据该检测信号进行运算来控制步进电机51。这里,如果摩托车94的倾斜角度是倾斜角度k,则控制电路6使导光部件3和投射透镜4朝与车体的倾斜方向相反的方向旋转角度k。
旋转机构5不限于上述结构,也可以是其它旋转机构。也可以设置分别使导光部件3和投射透镜4旋转的步进电机来独立地控制旋转量。此外,在投射透镜4呈相对于光轴旋转对称的形状的情况下,能够不使投射透镜4旋转,而仅使导光部件3旋转。另一方面,在投射透镜4如上述那样是“环形透镜”等的情况下,需要使导光部件3和投射透镜4旋转。
图12的(A)和图12的(B)是示出通过车辆用前照灯模块100修正了配光图案的情况的示意图。图12的(A)示出了在左行车道中行驶并朝左侧转弯的拐角的情况。图12的(B)示出了在左行车道中行驶并朝右侧转弯的拐角的情况。如上所述,控制电路6根据车体的倾斜角度k,使配光图案106旋转。图12的(A)的配光图案106朝行进方向沿顺时针方向旋转了倾斜角度k。图12的(B)的配光图案106朝行进方向沿逆时针方向旋转了倾斜角度k。不论车体朝左右的哪一侧倾斜,结果车辆用前照灯模块100都能够实现与车体不倾斜的情况相同的配光图案106。
这样,本实施方式3的车辆用前照灯模块100根据车体的倾斜角度k使导光部件3和投射透镜4旋转。由此,所形成的配光图案106以光学系统的光轴为旋转轴进行旋转。投射透镜4将旋转后的配光图案106的光放大并投射。由此,车辆用前照灯模块100能够对驾驶员的视线所朝的行进方向的区域(拐角区域105)进行照明。此外,使比较小的导光部件3和比较小的投射透镜4旋转,因此与使设置于以往的车辆用前照灯的光源(灯光源)、较大直径的透镜或反射镜(反射器)旋转的情况相比,能够以较小的驱动力进行驱动。这里,“比较”是指与以往的光源(灯光源)、较大的透镜或反射镜(反射器)的比较。并且,不再需要将具有较大直径的透镜或反射镜(反射器)等支承为能够旋转。因此,能够将旋转机构小型化。
本实施方式3的车辆用前照灯模块100使实施方式1的车辆用前照灯模块1的导光部件3和投射透镜4绕光轴旋转。但是,使实施方式2的车辆用前照灯模块10的导光部件3和投射透镜4绕光轴旋转时也能够得到同等的效果。
此外,在设投射透镜4的透镜面为旋转对称的面形状,并使投射透镜4的曲率中心和导光部件3的光轴一致的情况下,不使投射透镜4旋转而仅使导光部件3绕光轴旋转,由此能够得到相同的效果。即,是使投射透镜4的光轴和导光部件3的光轴一致的情况。该情况下,与使导光部件3和投射透镜4一体地绕光轴旋转的情况相比,能够进一步实现旋转机构的小型化和简单化。
另一方面,如在实施方式1中说明那样,在将投射透镜4的光轴配置成位于导光部件3的光轴的下侧(-y轴方向)的情况下,不改变导光部件3与投射透镜4之间的位置关系,而使它们以相同的旋转轴为中心进行旋转。该情况下,需要将导光部件3的旋转轴或投射透镜4的旋转轴设置成从光轴偏离。
此外,能够将导光部件3的旋转轴设为光轴以外的轴。例如,也可以使导光部件3以通过入射面31和出射面32的直线为旋转轴进行旋转。另外,该情况下,难以形成配光图案103。但是,由于设计上的制约等,能够使导光部件3按照对配光图案103的形成不会造成较大问题的程度相对于光轴倾斜。此外,如果使旋转轴相对于导光部件3倾斜,则旋转轴不通过导光部件3的中心。即,导光部件3以偏心的轴为中心进行旋转。因此,在导光部件3旋转时,所需的空间增大,从而装置大型化。
此外,能够将导光部件3的旋转轴设为通过入射面31并与导光部件3的光轴平行的直线。该情况下,能够抑制配光图案103在照射面9上沿x轴方向或y轴方向移动的情况。但是,该情况下,在旋转轴通过从入射面31的中心偏离的位置的情况下,为了使光入射,也需要增大入射面31。
因此,能够将旋转轴设定为通过入射面31的中心。该情况下,在导光部件3旋转时,所需的空间减小,从而能够实现装置的小型化。此外,能够使该旋转轴与入射到入射面31的光束的中心一致。该情况下,能够最大限度地减小导光部件3的入射面31。因此,能够最大限度地减小导光部件3。
此外,本实施方式3的车辆用前照灯模块100根据倾斜角度k,使导光部件3和投射透镜4绕光轴朝与倾斜角度相反的方向旋转了角度k。但是,不限于此,例如还能够使导光部件3和投射透镜4以大于倾斜角度k的角度绕光轴旋转等,将旋转角度设为任意的角度。由此,配光图案不是始终水平的,能够根据需要有意地倾斜。例如,通过使配光图案以增大拐角区域105侧的配光的方式倾斜,驾驶员能够容易地确认车辆的行进方向。此外,在左转弯的拐角的情况下,通过以降低拐角区域105侧的相反侧的配光的方式,使配光图案倾斜,能够降低迎面车的投射光引起的眩光。
此外,在实施方式3中,伴随车辆的倾斜,使导光部件3或投射透镜4以与光轴平行的轴为旋转轴进行了旋转。但是,即使在车辆不倾斜的情况下,在能够通过使配光图案103倾斜来得到最佳的视野或最佳的照明时,也能够使导光部件3或投射透镜4将与光轴平行的轴作为旋转轴来进行旋转。例如,在行进方向的左侧有上坡的情况下,即使车辆不倾斜,也能够使配光图案103朝行进方向沿顺时针方向旋转,来确保上坡部分的视野。此外,在迎面车多的情况下,即使车辆不倾斜,也能够通过使配光图案103旋转,降低迎面车侧的配光来降低眩光。
如上所述,在实施方式中,利用摩托车进行了说明,但不限于摩托车。例如,能够在自动三轮车中采用。例如是指被称作不倒翁的自动三轮车。“被称作不倒翁的自动三轮车”是指由前轮为1个轮、后轮为1轴2个轮的3轮形成的小轮摩托车。在日本与带原动机的自行车对应。能够在车体中央附近具有旋转轴,使包含前轮和驾驶员座的车体大部分朝左右方向倾斜。通过该机构,能够与摩托车同样地在转弯时,使重心朝内侧移动。此外,还能够在四轮的汽车中采用。在四轮的汽车的情况下,例如在拐角处朝左方转弯时,车体朝右方倾斜。此外,在拐角处朝右方转弯时,车体朝左方倾斜。这是由于离心力造成的。在这一点上,侧倾方向与二轮车相反。但是,四轮的汽车也能够检测车体的侧倾角来修正配光图案103。此外,通过具备本发明的车辆用前照灯装置,四轮的汽车在仅一个轮侧开上障碍物等而车体倾斜的情况下,也能够得到与没有车体的倾斜时相同的配光图案103。
车辆用前照灯模块100使导光部件3将与光轴平行的轴作为旋转轴来进行旋转。
车辆用前照灯模块100使投射透镜4将与光轴平行的轴作为旋转轴来进行旋转。
实施方式4.
图13是示出本发明实施方式4的车辆用前照灯模块110的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11、配光控制透镜2和投射透镜4。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。
如图13所示,实施方式3的车辆用前照灯模块110具有LED11、导光部件310、投射透镜4、旋转机构5和控制电路6。旋转机构5使导光部件310和投射透镜4作为一体绕光轴旋转。这里的“光轴”是导光部件310的入射面31上的光轴。实施方式4的导光部件310与实施方式1至3不同,在反射面36处呈90度弯折的结构。因此,即便使导光部件310以入射面31上的光轴为中心进行旋转,也不会成为以出射面32上的光轴为中心的旋转。此外,车辆用前照灯模块110可具备配光控制透镜2。即,实施方式4的车辆用前照灯模块110相对于实施方式1的车辆用前照灯模块1,在具有旋转机构5和控制电路6的方面不同。此外,还在以下方面不同:导光部件310具有反射面36,利用反射面36将从LED11射出的光反射90度而引导至投射透镜4。
对于车辆用前照灯,公知有如下技术:在车辆行驶于拐角时,将该车辆用前照灯的光轴控制成朝向行驶方向。特别是,在汽车用的车辆用前照灯中,根据汽车的转向角、车速和车高等信息,使车辆用前照灯的照明方向朝车辆的左右方向(x方向)移动。“转向角”是指进行用于任意改变交通工具的行进方向的操纵的角度。转向角也被称作操舵角。但是,以往的车辆用前照灯通常是使车辆用前照灯的整体转向的方式。因此,存在驱动装置大型化的课题。此外,存在驱动装置的负荷大的课题。
本发明的实施方式4的车辆用前照灯模块110解决了这些问题而实现了小型且简单的结构。
LED11被配置成发光面12朝上(+y轴方向)。因此,LED11的光轴与y轴平行。
导光部件310在其导光路径中具有反射面36。导光部件310与上述导光部件3、30、300同样,通过使光在内部进行反射,将光从入射面31引导至出射面32,由此形成了导光路径。反射面36使从入射面31入射到+y轴方向的光弯折90度。在图13中,行进方向被反射面36弯折了90度的光朝向车辆的前方方向(+z轴方向)行进。入射面31是与z-x平面平行的面。出射面32是与x-y平面平行的面。反射面36也可以是利用了全反射的面。此外,反射面36也可以是利用了镜面的面。“镜面”例如是指在反射面上蒸镀了铝等的面。但是,利用了全反射的反射面能够增大光利用效率。出射面32中的光轴被反射面36从LED11的光轴弯折了90度。因此,出射面32中的光轴处于车辆前方方向(+z轴方向)。因此,能够通过与本发明实施方式1、2和3同样的投射透镜4,生成期望的配光图案。另外,在使导光部件310以入射面31的光轴为中心进行了旋转的情况下,出射面32的光轴不再与z轴平行。出射面32的光轴在z-x平面上相对于z轴倾斜了使导光部件310旋转的角度。
如图13所示,旋转机构5将导光部件310和投射透镜4支承为能够以LED11的入射面31的光轴作为旋转轴进行旋转。投射透镜4通过支承部件57而被安装于导光部件310。旋转机构5例如具有步进电机51和齿轮52、53。控制电路6向步进电机51送出控制信号来控制步进电机51的旋转角度和旋转速度。对于齿轮53而言,齿轮53的旋转轴与导光部件310的入射面31的光轴是一致的。并且,齿轮53与包围导光部件3的反射面36的-y轴方向侧的部分的方式被安装于导光部件3。齿轮52被安装于步进电机51的旋转轴。齿轮52与齿轮53啮合。由于旋转机构5这样构成,因此当步进电机51旋转时,齿轮52旋转。当齿轮52旋转时,齿轮53旋转。当齿轮53旋转时,导光部件31绕入射面31的光轴旋转。投射透镜4通过支承部件57而被安装于导光部件310,因此导光部件310一起旋转。旋转机构5能够根据从控制电路6得到的控制信号,使导光部件3和投射透镜4作为一体进行旋转。
能够将导光部件310的出射面32作为2次光源进行处理。此外,出射面32与照射面9存在光学共轭的关系。因此,如果在不改变导光部件310与投射透镜4之间的几何关系的情况下,使用旋转机构5使它们绕LED11的光轴旋转,则车辆用前照灯模块110能够使对照射面9进行照射的光轴转向至水平方向(x轴方向)。另外,在图13中,绕LED11的光轴的旋转等同于绕入射面31的光轴的旋转。
控制电路6根据例如由转向角传感器97和车速传感器98等检测到的信号,运算车辆的行进方向。并且,控制电路6以使得车辆用前照灯模块110的出射面32的光轴处于最佳方向的方式,控制步进电机51。“转向角传感器”是指用于检测转动车把时的前轮的转向角的传感器。
另外,旋转机构5具有如下功能:使导光部件3和投射透镜4以与LED11的光轴平行的轴为旋转轴进行旋转。在图13中,与LED11的光轴平行的轴是步进电机51的轴。因此,旋转机构5不限于上述结构。例如,可以在安装于步进电机51的齿轮52与齿轮53之间配置另一齿轮。
图14的(A)和图14的(B)是示出由搭载了本实施方式4的车辆用前照灯模块110的车辆在拐角行驶时的照射区域的图。图14的(A)示出了在向左方弯曲的拐角的左行车道侧中行驶的状況。图14的(B)示出了在向右方弯曲的拐角的左行车道侧中行驶的状況。如上所述,控制电路6能够根据车辆的转向角等,使配光图案103的光轴在水平方向上转向,从而使配光图案103朝向最佳的方向。因此,控制电路6不论在朝左方或右方的哪一方弯曲行驶的情况下,都能够使光轴(配光图案103的水平方向的中心)朝向作为驾驶员的视线方向的拐角区域105。即,不论在朝左方或右方的哪一方弯曲行驶的情况下,控制电路6都能够使配光图案103朝向作为驾驶员的视线方向的拐角区域105。通过控制电路6的控制,车辆用前照灯模块110能够利用配光图案103的照度最高的部分来照明拐角区域105。
这样,本实施方式4的车辆用前照灯模块110使导光部件3和投射透镜4以LED11的光轴为旋转轴,按照与车辆的转向角等对应的最佳的角度,一体进行了旋转。由此,在车辆在右方侧的拐角或左方侧的拐角转弯时,车辆用前照灯模块110能够利用配光图案103的照度最高的部分照明驾驶员的视线所朝的方向的区域(拐角区域105)。车辆用前照灯模块110使导光部件3和投射透镜4旋转。因此,与以往的使设置于灯主体的发光体(灯光源)、较大直径的透镜或反射镜(反射器)旋转的情况相比,车辆用前照灯模块110能够以较小的驱动力,对驱动部分(导光部件3和投射透镜4)进行驱动。此外,驱动部分(导光部件3和投射透镜4)还比以往小,因此还能够减小支承驱动部分的结构。
另外,本实施方式4的车辆用前照灯模块110如实施方式1的导光部件3那样,使用了入射面31和出射面32的面积相等的导光部件310。但是,车辆用前照灯模块110也可以如实施方式2的导光部件300那样,使用出射面32的面积比入射面31大的导光部件。即,导光部件310可以是具有锥度b的形状。
此外,在本实施方式4的车辆用前照灯模块110中,在导光部件310的导光路径中设置了使光轴弯折90度的反射面36。但是,导光路径中的反射面不需要是1个面,只要出射面32朝向车辆的前方,则也可以具有多个反射面。
但是,如实施方式4所示,作为使配光图案相对于车辆的行进方向朝左右移动的方法,还考虑如下的两个方法。
第1方法是如下方法:使实施方式1的车辆用前照灯模块1的投射透镜4朝左右方向(x轴方向)移动。在相对于导光部件3的光轴使投射透镜4的光轴朝+x轴方向移动时,照射面9上的配光图案朝右侧(+x轴方向)移动。相反,在相对于导光部件3的光轴使投射透镜4的光轴朝-x轴方向移动时,照射面9上的配光图案朝左侧(-x轴方向)移动。
第1方法例如能够通过将实施方式5的图15所示的结构变更为使投射透镜4在x轴方向上移动的结构来实现。实施方式5的图15所示的结构使投射透镜4相对于导光部件3在y轴方向上移动。第1方法例如使图15所示的结构以光轴(与z轴平行的轴)为中心旋转了90度。
第2方法是如下方法:使实施方式1的车辆用前照灯模块1的投射透镜4朝左右方向倾斜。即,是使投射透镜4以与y轴平行且通过光轴的轴为旋转轴进行旋转的方法。如果使投射透镜4以旋转轴为中心沿从+y轴方向观察时的顺时针方向旋转,则照射面9上的配光图案朝右侧(+x轴方向)移动。相反,如果使投射透镜4以旋转轴为中心沿逆时针方向旋转,则照射面9上的配光图案朝左侧(-x轴方向)移动。
第2方法例如能够通过将实施方式5的图16所示的结构变更为使投射透镜4以y轴为中心来旋转的结构来实现。实施方式5的图16所示的结构使投射透镜4以x轴为中心进行旋转。第2方法例如使图16所示的结构以光轴(与z轴平行的轴)为中心旋转了90度。
上述两个方法以实施方式1的车辆用前照灯模块1为例进行了说明,但也能够在其它车辆用前照灯模块10、100、110的光学系统中采用。通过上述两个方法,能够容易地使照射面9上的配光图案朝向行进方向沿左右方向移动。是因为在第1方法中,移动的部件仅是投射透镜4,能够以比车辆用前照灯模块110小的驱动力进行驱动。此外,在第2方法中,移动的部件仅是投射透镜4,能够以比车辆用前照灯模块110小的驱动力进行驱动。此外,使部件旋转能够通过以比使部件平移移动小的驱动力顺利进行。即,第2方法能够以比第1方法小的驱动力顺利进行。
此外,在实施方式4中,以车辆在弯道转弯时为例进行了说明。但是,例如还可以考虑以下情况:在车辆在交叉路口等右转弯或左转弯时,使照射面9上的配光图案朝向行进方向沿左右方向移动。如后所述,在具备多个车辆用前照灯模块的车辆用前照灯装置的情况下,例如在右转弯时,能够仅移动右侧的车辆用前照灯装置中的最右侧的车辆用前照灯模块,从而使照射面9上的配光图案朝向行进方向朝右方移动。此外,在左转弯时,能够仅移动左侧的车辆用前照灯装置中的最左侧的车辆用前照灯模块,从而使照射面9上的配光图案朝向行进方向朝左方移动。
导光部件310在入射面31至出射面32之间具有使光的行进方向朝车辆的前方弯折的反射面36。车辆用前照灯模块110使导光部件310和所述投射透镜4以入射面31的光轴作为旋转轴进行旋转。
实施方式5.
图15是示出本发明实施方式5的车辆用前照灯模块120的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11、配光控制透镜2、导光部件3和投射透镜4。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。如图15所示,实施方式5的车辆用前照灯模块120具有光源11、导光部件3、投射透镜4、平移机构7和控制电路6。平移机构7使投射透镜4在y轴方向上移动。此外,车辆用前照灯模块120可具备配光控制透镜2。即,车辆用前照灯模块120相对于实施方式1的车辆用前照灯模块1,在具有平移机构7和控制电路6的方面不同。
例如,在汽车的车辆用前照灯中,在车辆的后部搭载了人或行李等的情况下,车体朝后方倾斜。此外,在使车辆加速的情况下,车体也朝后方倾斜。此外,反之,在使车辆减速的情况下,车体朝前方倾斜。由此,在车体朝前后倾斜时,车辆用前照灯的配光图案的光轴也沿上下方向变化。即,在车体朝前后倾斜时,配光图案沿上下移动。因此,车辆不能得到最佳的配光。此外,在配光图案朝上移动的情况下,产生使迎面车感觉到眩光等问题。作为减少由于该车体的前后方向的倾斜而造成的配光变化的方法,通常是如下方法:使车辆用前照灯的整体朝与车体倾斜相反的方向倾斜。但是,现有技术中,使车辆用前照灯倾斜,因此存在驱动机构大型化的问题。
实施方式5的车辆用前照灯模块120用较小且简单的结构容易地解决这样的问题。
如图15所示,平移机构7具有步进电机71、小齿轮72、齿条73和轴76。步进电机71的轴与轴76连接。步进电机71的轴和轴76被配置成与z轴平行。即,步进电机71的轴和轴76被配置成与投射透镜4的光轴平行。在轴76上安装有小齿轮72。
小齿轮72的轴与z轴平行。小齿轮72的齿与齿条73的齿啮合。齿条73被配置在从车辆用前照灯模块120观察照射面9的方向(+z轴方向)的投射透镜4的右侧。与图15不同,齿条73也可以被配置在从车辆用前照灯模块120观察照射面9的方向(+z轴方向)的投射透镜4的左侧。齿条73被安装于投射透镜4。齿条73被配置成与y轴平行。即,齿条73被配置成齿条73的齿在垂直方向(y轴方向)上排列。齿条73的齿相对于投射透镜4形成于外侧。小齿轮72相对于投射透镜4被配置于齿条73的外侧。即,在齿条73被配置在投射透镜4的+x轴方向上的情况下,小齿轮72被配置在齿条73的+x轴方向上。此外,在齿条73被配置在投射透镜4的-x轴方向上的情况下,小齿轮72被配置在齿条73的-x轴方向上。
小齿轮72通过轴76的旋转,以小齿轮72的轴为中心进行旋转。当小齿轮72旋转时,齿条73在y轴方向上移动。当齿条73在y轴方向上移动时,投射透镜4在y轴方向上移动。
如图15所示,实施方式5的车辆用前照灯模块120的平移机构7将投射透镜4支承为能够在y轴方向上平移。平移机构7例如具有步进电机71、小齿轮72、齿条73和轴76。平移机构7基于从控制电路6得到的车体的倾斜量,使投射透镜4沿上下方向平移。“平移”是指在刚体等中,构成刚体的各点朝同一方向平行移动。
例如,控制电路6接收车体倾斜检测部96检测到的车体在前后方向的倾斜角度的信号。车体倾斜检测部96检测车体在前后方向的倾斜。然后,控制电路6根据倾斜角度的信号进行运算来控制步进电机71。倾斜检测部例如是陀螺仪等传感器。
例如,设导光部件3的出射面32的y方向高度为4.0mm。并且,将投射透镜4设为以1250倍的放大倍率将出射面32成像在前方25m的照射面的透镜。在设车体在前后方向上前侧向上地倾斜了5度时,前方25m处的光轴的偏离用如下所示的(2)式表示。
25000mm×tan5°=2187.2mm···(2)
即,光轴从规定的位置朝上侧(+y轴方向)偏离2187.2mm。这里,“规定的位置”是指车体未在前后方向上倾斜时的位置。由于放大倍率是1250倍,因此修正该光轴的偏差所需的投射透镜4的位移量用如下所示的(3)式表示。
2187.2mm/1250=1.75mm···(3)
能够仅通过将投射透镜4朝下侧移位1.75mm来修正光轴的偏离。即,使投射透镜4朝下侧平移移动1.75mm。此外,反之在车体的前后方向上,前侧向下倾斜了5度时,与上述说明相反,使投射透镜4朝上侧移位(平移)1.75mm即可。即,使投射透镜4朝上侧平移移动1.75mm。
这样,本实施方式5的车辆用前照灯模块120能够通过投射透镜4的y轴方向的稍许的移位(平移移动),校正由于车体在前后方向的倾斜而引起的光轴的上下方向(y轴方向)的偏离。由此,不再需要如迄今为止所普遍的那样驱动车辆用前照灯的整体。于是,能减轻驱动部分的负荷。并且,投射透镜4的直径也较小,因此能够实现小型且简单的光轴调节。
另外,本实施方式5的车辆用前照灯模块120使实施方式1的车辆用前照灯模块1的投射透镜4在车辆的上下方向(y轴方向)上平移。但是,即便使实施方式2的车辆用前照灯模块10、实施方式3的车辆用前照灯模块100或实施方式4的车辆用前照灯模块110中的任意一个投射透镜4在车辆的上下方向(y轴方向)上平移,也能够得到同等的效果。
另外,如实施方式5所示,作为使配光图案相对于车辆的行进方向沿上下方向移动的方法,还考虑如下的方法。在实施方式5的车辆用前照灯模块120中,使投射透镜4相对于导光部件3沿上下方向(y轴方向)平移移动。但是,通过使投射透镜4沿上下方向倾斜的方法,也能够得到同样的效果。即,是使投射透镜4以与x轴平行且通过光轴的轴为旋转轴进行旋转的方法。
图16是示出车辆用前照灯模块121的结构的结构图。车辆用前照灯模块120通过投射透镜4的y轴方向的平移移动,校正了由于车体在前后方向的倾斜而引起的光轴的上下方向(y轴方向)的偏离。另一方面,车辆用前照灯模块121通过投射透镜4的以与x轴平行的旋转轴为中心的旋转,校正了由于车体在前后方向的倾斜而引起的光轴的上下方向(y轴方向)的偏离。
对与车辆用前照灯模块120的不同点进行说明。投射透镜4具有与x轴平行的旋转轴740。在图16中,是从轴向观察旋转轴740,因此用黑色圆圈表示。即,在图16中,旋转轴740在附图的进深方向上延伸。此外,投射透镜4在-y轴方向侧的端部具有涡轮730。涡轮730与投射透镜4一体地,以旋转轴740为中心进行旋转。
涡轮730与蜗杆720啮合。蜗杆720被安装于步进电机71的旋转轴。当步进电机71的旋转轴旋转时,蜗杆720绕轴旋转。当蜗杆720旋转时,涡轮730以旋转轴740为中心轴进行旋转。当涡轮730以旋转轴740为中心进行旋转时,投射透镜4以旋转轴740为中心进行旋转。
如果使投射透镜4以旋转轴740为中心沿从+x轴方向观察时的顺时针方向旋转,则照射面9上的配光图案朝下侧(-y轴方向)移动。相反,如果使投射透镜4以旋转轴740为中心沿逆时针方向旋转,则照射面9上的配光图案朝上侧(+y轴方向)移动。“以旋转轴为中心”是指“将旋转轴作为中心”。通过该方法,与车辆用前照灯模块120相比,能够容易地使照射面9上的配光图案沿上下方向移动。是因为在该方法中,移动的部件仅是投射透镜4,使部件旋转与使部件平移移动相比,能够以较小的驱动力顺利进行。
车辆用前照灯模块120使投射透镜4相对于导光部件3的出射面32,沿与配光图案的上下方向(y轴方向)对应的方向移动。
车辆用前照灯模块120使所述投射透镜4以通过所述投射透镜4的光轴、与光轴垂直且与配光图案的左右方向(x轴方向)平行的直线为旋转轴进行旋转。
实施方式6.
图17是示出本发明实施方式6的车辆用前照灯装置130的结构的结构图。实施方式6例如在x轴方向上配置多个实施方式1的车辆用前照灯模块1而形成了车辆用前照灯装置130。在图17中,车辆用前照灯装置130具有两个车辆用前照灯模块61、62。两个车辆用前照灯模块61、62沿x轴方向排列配置。车辆用前照灯模块61、62朝+z轴方向射出光。通过使从各个车辆用前照灯模块61、62射出的光的配光相加,能够得到期望的配光图案。这里,“期望”例如是指满足了道路交通法规等。实施方式6的车辆用前照灯装置130例如使用两个车辆用前照灯模块61、62形成了摩托车用前照灯的近光的配光图案。
在图17中,针对与图1相同的结构要素标注相同标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11、配光控制透镜2、导光部件301、302和投射透镜4。对导光部件301、302标注了与实施方式1的导光部件3不同的标号,为了使得容易理解,按照各车辆用前照灯模块61、62改变了标号。实施方式6所示的导光部件301、302为了形成不同的配光图案,可以是不同的形状。或者,导光部件301、302也可以是相同的形状。图17的导光部件301、302为了形成不同的配光图案,用不同的形状表现。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。实施方式6的车辆用前照灯装置130具有车辆用前照灯模块61和车辆用前照灯模块62。车辆用前照灯模块61和车辆用前照灯模块62的结构与实施方式1的车辆用前照灯模块1相同。
此外,对于车辆用前照灯模块61和车辆用前照灯模块62各自的构成部件,除了导光部件301、302以外,呈彼此相同的形状。即,车辆用前照灯模块61和车辆用前照灯模块62采用了相同的LED11、配光控制透镜2和投射透镜4。因此,仅通过将车辆用前照灯模块61的导光部件301更换为导光部件302,就能够制成车辆用前照灯模块62。
在车辆用前照灯模块61中,从LED11的发光面12射出的光入射到配光控制透镜2。配光控制透镜2减小从LED11射出的光的发散角。即,从配光控制透镜2射出的光的发散角比从LED11射出的光的发散角小。从配光控制透镜2射出的光从入射面311入射到导光部件301。入射到导光部件301的光通过在导光部件301内一边反射一边传播,成为均匀性被增强的光强度分布的面状光。即,光成为在出射面312的面上提高了均匀性的面状光。另外,与实施方式1同样,由于在出射面312的-y轴方向上具有倾斜面(未图示),因此出射面312的下端部(未图示)的发光强度增大。从出射面312射出的光透过投射透镜4而被照射到照射面9。
在车辆用前照灯模块62中,从LED11的发光面12射出的光入射到配光控制透镜2。配光控制透镜2减小从LED11射出的光的发散角。即,从配光控制透镜2射出的光的发散角比从LED11射出的光的发散角小。从配光控制透镜2射出的光从入射面321入射到导光部件302。从配光控制透镜2射出时的车辆用前照灯模块62的光的发散角与从配光控制透镜2射出时的车辆用前照灯模块61的光的发散角相同。入射到导光部件302的光通过在导光部件302内一边反射一边传播,成为均匀被增强的光强度分布的面状光。即,光成为在出射面322的面上提高了均匀性的面状光。这里,出射面322的面积比出射面312的面积大,因此导光部件302相比导光部件301,向投射透镜4射出范围更大的面状光。另外,与实施方式1同样,由于在出射面322的-y轴方向上具有倾斜面(未图示),因此出射面322的下端部(未图示)的发光强度增大。从出射面322射出的光透过投射透镜4而被照射到照射面9。
图18是示出车辆用前照灯模块61、62所照射的照射面上的照射区域113、123的示意图。照射区域113、123是各车辆用前照灯模块61、62的配光图案。车辆用前照灯模块61对照射区域113进行照射。车辆用前照灯模块62对照射区域123进行照射。根据图18可知,车辆用前照灯模块61在照射面9上,利用配光图案的中心附近照射截止线91的紧下方的照射区域113。该部分被要求是照射区域中的照度最高的部分。另一方面,车辆用前照灯模块62还在照射面9中照射了较广的照射区域123。照射区域123示出了与在实施方式1中示出的配光图案103相同的配光图案。
车辆用前照灯模块61的导光部件301的出射面312例如是纵1.0mm(y轴方向)且横1.0mm(x轴方向)的正方形形状。此外,车辆用前照灯模块62的导光部件302的出射面322例如是纵2.0mm且横15.0mm的长方形形状。
车辆用前照灯模块61和车辆用前照灯模块62的投射透镜4是相同的。因此,如果从导光部件301、302的出射面312、322到投射透镜4的距离均是相同的,则被放大投影到照射面9时的放大倍率是相同的。因此,在照射面9上,在保存了车辆用前照灯模块61的导光部件301的出射面312与车辆用前照灯模块62的导光部件302的出射面322之间的面积比和发光强度比的状态下被照射到照射面9。即,出射面312与出射面322之间的面积比和发光强度比被放大地照射到照射面9。
如果车辆用前照灯模块61的LED11和车辆用前照灯模块62的LED11的光的输出相同,则车辆用前照灯模块61与车辆用前照灯模块62相比,照射面9上的每单位面积的照度增大。之所以这样,是因为车辆用前照灯模块61的出射面312的面积比车辆用前照灯模块62的出射面322的面积小。
车辆用前照灯模块61在照射面9上利用配光图案的中心区域照射截止线91的紧下方的照射区域113。车辆用前照灯模块61对要求照度最高的部分进行照射。车辆用前照灯模块62在照射面9中照射了范围较广的照射区域123。车辆用前照灯模块62以整体的较低照度对照射面9的大范围区域进行了照明。
由此,车辆用前照灯装置130使用多个车辆用前照灯模块61、62,将各个配光图案相加而形成了期望的配光图案。这里,“期望”是指满足了道路交通法规等。车辆用前照灯模块61、62能够共享导光部件300、310以外的光学部件。以往,针对各个车辆用前照灯模块,优化设计了光学系统。因此,难以共享光学部件。本发明的实施方式6的车辆用前照灯装置130能够在各个车辆用前照灯模块之间,共享导光部件300、310以外的光学部件。这是因为,至少能够通过导光部件300、310的形状形成配光图案。即,仅通过更换导光部件300、310,就能够形成不同的配光图案。因此,车辆用前照灯装置130能够减少光学部件的种类。此外,车辆用前照灯装置130能够降低光学部件的管理负担。并且,车辆用前照灯装置130能够降低制造成本。
另外,在本实施方式6的车辆用前照灯装置130中,在有多个的车辆用前照灯模块之间,仅更换了导光部件。但是不限于此。例如,可以在车辆用前照灯模块之间,使用不同的LED11。由此,可以结合LED11的形状和大小,将配光控制透镜2设为不同的规格。
在本实施方式6中,在车辆用前照灯模块61、62之间,不改变从导光部件301、302的出射面312、322到投射透镜4之间的几何距离。此外,在车辆用前照灯模块61、62之间,不变更投射透镜4的规格。之所以这样,是因为投射透镜4被设计成,将从导光部件301、302的出射面312、322射出的光成像在规定的照射面9上。这里,“规定”是指按照道路交通法规等确定。因此,如果投射透镜4与出射面312、322之间的几何位置关系偏离,则无法按照期望的放大倍率,将从出射面312、322射出的光放大并投影到照射面9。这里,“期望的放大倍率”是用于满足道路交通法规等的放大倍率。此外,投射透镜4通常是非球面透镜或自由曲面透镜。因此,投射透镜4的面形状复杂且难以制造,并且制造耗费较多的时间,因此制造成本增大。在制作多个种类的投射透镜4时,部件的管理和制造变得更烦杂,从而给产品的成本带来较大影响。因此,优选在车辆用前照灯模块之间共享投射透镜4。
此外,对于本实施方式6的车辆用前照灯装置130,对摩托车用的近光进行了说明。但是不限于此。采用使用了不同的导光部件的多个车辆用前照灯模块的车辆用前照灯装置还能够应用于其它车辆用前照灯。此外,对于本实施方式6的车辆用前照灯装置130,以车辆用前照灯模块为两个的情况为例进行了说明。但是,只要能够形成车辆用前照灯的配光图案,则不限于此。车辆用前照灯模块的数量也可以是3个以上。
此外,在本实施方式6的车辆用前照灯装置130中,排列了多个实施方式1的车辆用前照灯模块1作为车辆用前照灯模块。但是,不限于此,即使排列实施方式2至实施方式5中的任意一个车辆用前照灯模块10、100、110、120、121作为车辆用前照灯模块,也能够得到同等的效果。在采用车辆用前照灯模块100的结构的情况下,能够通过使一部分车辆用前照灯模块以光轴为中心旋转,形成适于车辆朝左右倾斜的情况的配光图案。
车辆用前照灯装置130具备车辆用前照灯模块1、10、100、110、120、121或在实施方式7中说明的车辆用前照灯单元140。
车辆用前照灯装置130具备多个车辆用前照灯模块1、10、100、110、120、121或多个在实施方式7中说明的车辆用前照灯单元140。车辆用前照灯装置130通过将各车辆用前照灯模块1、10、100、110、120、121的配光图案或车辆用前照灯单元140的配光图案结合,形成1个配光图案。
实施方式7.
图19是示出本发明实施方式7的车辆用前照灯单元140的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同的标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源11、配光控制透镜2、导光部件3和投射透镜4。与实施方式1同样,也将光源11称作LED11。
如图19所示,实施方式7的车辆用前照灯单元140具有LED11、导光部件3、投射透镜4和盖罩79。此外,车辆用前照灯单元140可具有罩壳74、模块盖75、平移旋转机构77和控制电路6。此外,车辆用前照灯单元140可具备配光控制透镜2。对于车辆用前照灯单元140,说明为将实施方式1中示出的车辆用前照灯模块1安装于罩壳74而得到。还能够替代车辆用前照灯模块1,而在罩壳74的内部设置车辆用前照灯模块10、100、110、120、121。即,实施方式7的车辆用前照灯单元140在实施方式1的车辆用前照灯模块1上安装了罩壳74、模块盖75、盖罩79、平移旋转机构77和控制电路6而得到。
一般而言,车辆用前照灯为了被安装于车辆而被安装于罩壳等。“罩壳”是指机械的壳体部件中的、将装置包起来进行保护的覆盖部件。车辆用前照灯模块1以被罩壳74覆盖的方式而被安装于车辆。
罩壳的射出光的面被使光透过的树脂覆盖。即,从罩壳向外部射出光的部分被盖覆盖。“罩壳的射出光的面”是指使从车辆用前照灯模块射出的光透过的罩壳的部分(区域)。模块盖75覆盖罩壳74的射出光的面。即,模块盖75与上述盖对应。将使光透过的树脂称作透过性树脂。透过性树脂有时主要由于紫外线的影响而发生黄变。例如,是将透过性树脂暴露于直射日光下的情况。有时在车辆所安装的车辆用前照灯中,也产生同样的现象。在考虑到车辆用前照灯的情况时,透过性树脂的黄变使光的透过率下降。因此,车辆用前照灯由于黄变,而难以提供原本可照射的明亮度。此外,车辆用前照灯的外观性也由于黄变而下降。
实施方式7的车辆用前照灯单元140用小型且简单的结构解决这样的问题。
为了防止模块盖75的黄变而罩住模块盖75的前表面的部件是盖罩79。即,覆盖模块盖75的前表面的部件是盖罩79。“模块盖75的前表面”是指模块盖75的+z轴侧。即,是模块盖75的外侧。在使用车辆用前照灯时,盖罩79从模块盖75的前表面退避。在图19中,盖罩79从模块盖75的前表面退避。通常夜间是模块盖75不会接收到紫外线的时候。在不使用车辆用前照灯时,盖罩79覆盖模块盖75的前表面。通常白天是模块盖75接收紫外线的时候。
平移旋转机构77是使盖罩79移动的机构。平移旋转机构77使盖罩79沿着光轴(z轴方向)平移。在图19中,平移旋转机构77在使盖罩79从模块盖75的前表面退避的状态下,使盖罩79沿着光轴(z轴方向)平移。此外,平移旋转机构77使盖罩79以与光轴垂直且沿左右方向延伸的轴为旋转轴进行旋转。即,平移旋转机构77使盖罩79绕平行于x轴的轴旋转。平移旋转机构77通过使盖罩79进行平移动作和旋转动作,由盖罩79覆盖模块盖75,或者使盖罩79从模块盖75的前表面退避。
盖罩79在侧面(+x轴方向侧和-x轴方向侧)具有销78a、78b。销78a在盖罩79的+x轴方向侧的侧面,被安装成朝+x轴方向突出。销78b在盖罩79的-x轴方向侧的侧面,被安装成朝-x轴方向突出。销78a被插入到形成于罩壳74的槽84a中。销78b被插入到形成于罩壳74的槽84b中。槽84a、84b设置于罩壳74的侧面。槽84a、84b是在z轴方向上较长的孔。盖罩79是板形状的部件。盖罩79被配置成:在退避的状态下,在车辆用前照灯模块1的上侧(+y轴方向侧)与z-x平面平行。即,盖罩79以在z-x平面上扩展的状态而配置。在该状态下,销78a、78b位于盖罩79的-z轴方向的端部。
在盖罩79退避的状态下,在盖罩79的+z轴方向上的端部,在盖罩79的下侧(-y轴方向侧),配置有滑动旋转销83a、83b。滑动旋转销83a、83b是与x轴平行的旋转轴。滑动旋转销83a、83b被安装于罩壳74的内侧。盖罩79的底面与滑动旋转销83a、83b始终接触。这里,“盖罩79的底面”是指盖罩79退避的状态下的盖罩79的-y轴方向侧的面。即,在盖罩79退避的状态下,盖罩79被销78a、78b和滑动旋转销83a、83b支承。滑动旋转销83a、83b具有在盖罩79移动时进行旋转而引导盖罩79的功能。为了使得盖罩79的底面与滑动旋转销83a、83b始终接触,例如考虑从盖罩79的上表面(+y轴方向侧的面)用弹簧进行按压。例如用板簧等。
平移旋转机构77例如具有步进电机88、进给丝杠80、滑块轴81和滑块82。平移旋转机构77被安装于罩壳74的-x轴方向侧的外侧。销78b的前端部分穿过槽84b而在罩壳74的外侧露出。销78b的前端部分被插入到设于滑块82的销孔87中。销孔87是与x轴平行地开出的孔。
滑块82还具有螺纹孔85和滑动孔86。螺纹孔85和滑动孔86是与z轴平行地开出的孔。在螺纹孔85中,以能够旋转的方式啮合插入了进给丝杠80。在滑动孔86中插入了滑块轴81。滑块轴81的两端被安装于罩壳74。滑块82被滑块轴81引导着沿z轴方向移动。
步进电机88被安装于罩壳74。进给丝杠80的一端被安装于步进电机88的轴。进给丝杠80的另一端被安装于罩壳74。进给丝杠80和步进电机88的轴被配置成与z轴平行。滑块82通过进给丝杠80旋转而沿z轴方向移动。通过滑块82沿z轴方向移动,盖罩79沿z轴方向移动。当驱动步进电机88时,步进电机88的轴旋转。当步进电机88的轴旋转时,进给丝杠80旋转。当进给丝杠80旋转时,通过螺纹的啮合,滑块82沿z轴方向移动。
控制电路6向步进电机88发送控制信号。控制电路6控制步进电机88的旋转角度和旋转速度。可以将步进电机88替代为DC电机等电机。
图20的(A)、图20的(B)和图20的(C)是用于说明本发明实施方式7的盖罩79的动作的示意图。图20的(A)、图20的(B)和图20的(C)是从-x轴方向观察到的车辆用前照灯单元140的图。图20的(A)示出了盖罩79退避到车辆用前照灯单元140的上侧(+y轴方向侧)的状态。图20的(C)示出了盖罩79覆盖模块盖75的状态。图20的(B)示出了盖罩79从图20的(A)的状态向图20的(C)移动的中途的状态。
在图20的(A)的状态下驱动步进电机88时,步进电机88的轴旋转。当步进电机88的轴旋转时,进给丝杠80旋转。当进给丝杠80旋转时,通过螺纹的啮合,滑块82沿+z轴方向移动。在滑块82的销孔87中插入了盖罩79的销78b,因此盖罩79朝+z轴方向移动。
在图20的(B)的状态下,盖罩79朝+z轴方向移动了盖罩79在z轴方向上的一半长度。盖罩79从罩壳74朝+z轴方向突出+z轴方向侧的一半程度。
在图20的(C)的状态下,销78a位于滑动旋转销83a的上侧(+y轴方向侧)。同样,销78b位于滑动旋转销83b的上侧(+y轴方向侧)。因此,销78a、78b和滑动旋转销83a、83b不再能够将盖罩79支承为与z-x平面平行的状态。即,不再能够将盖罩79支承为在z-x平面上扩展的状态。于是,盖罩79以销78a、78b为中心,沿从-x轴方向观察到的逆时针方向旋转。进而,盖罩79在模块盖75的+z轴方向侧,成为与x-y平面平行的状态,从而覆盖模块盖75。即,盖罩79在模块盖75的+z轴方向侧,以在x-y平面上扩展的状态覆盖模块盖75。
在使用车辆用前照灯的情况下,使滑块82朝-z轴方向移动。然后,使盖罩79朝车辆用前照灯单元140的上侧(+y轴方向侧)移动。此时,盖罩79不遮挡从车辆用前照灯模块1射出的光。在不使用车辆用前照灯的情况下,使滑块82朝+z轴方向移动。然后,使盖罩79朝模块盖75的前表面移动。此时,盖罩79遮挡从外部入射到车辆用前照灯模块1的光。
利用不使紫外线等令模块盖75发生黄变的光透过的材料来制作盖罩79,能够减轻模块盖75的黄变。此外,在不使用车辆用前照灯的情况下,盖罩79位于车辆用前照灯的最外面。因此,例如能够通过将盖罩79形成为与车辆相同的颜色,提高车辆外观设计的自由度。
覆盖模块盖75的构造能够采用盖罩79的平移旋转动作以外的动作。“平移旋转动作”是指利用了平移动作和旋转动作的动作。在本实施方式7中,只要能够通过盖罩79的任意的移动动作,覆盖模块盖75即可。此外,只要不遮挡来自车辆用前照灯的配光,则夜间使用时的盖罩79的配置位置也不需要限于实施方式7的结构。例如,可以使用如下构造:在模块盖75的前表面设置绕x轴旋转的盖,并使该盖开闭。该机构利用了旋转动作。此外,也可以设为如下构造:将盖罩79分开配置于模块盖75的左右或上下的两方,利用旋转动作来打开门。但是,在这些方法中,无法使盖罩79退避,从而使用车辆用前照灯时的设计性下降。
驱动盖罩79的平移旋转机构77不限于此。例如,步进电机88也可以是DC电机等。此外,作为沿z轴方向驱动滑块82的机构,可以利用带和带轮。此外,作为沿z轴方向驱动滑块82的机构,还能够使用连杆机构或齿轮机构等。此外,也可以使用控制缆线等,手动地操作盖罩79。“控制缆线”是指内部缆线在管状的外部缆线中滑动的缆线。可以用作将踏板或变速杆的运动传递至各部分的缆线。
盖罩79的材料只要是不使会造成透过性树脂发生黄变的波长区域透过的材质即可。因此,例如盖罩79还能够降低紫外线的透过量,使可见光透过。即,还能够至少透过可见光的一部分,使盖罩79具有透明感。
车辆用前照灯单元140所具有的车辆用前照灯模块的数量不限于1个。也可以在1个车辆用前照灯单元中具有两个以上的车辆用前照灯模块。该情况下,也能够得到本实施方式7的效果。此外,还考虑投射透镜4具有模块盖75的功能的情况。该情况下,盖罩79覆盖投射透镜4。此外,在使用多个盖罩79时,不是一定需要准备多个驱动源(步进电机88)。也可以通过连动机构,驱动多个盖罩79。
车辆用前照灯单元140具备:车辆用前照灯模块1、10、100、110、120、121;以及盖罩79,其配置于车辆用前照灯模块1、10、100、110、120、121的投射透镜4的光的出射侧的面,减少到达投射透镜4的外部光的量。盖罩79具有遮挡到达投射透镜4的外部光的第1位置、和不遮挡到达投射透镜4的外部光的第2位置。
另外,在上述各实施方式中,存在使用了“平行”或“垂直”等示出部件间的位置关系或部件的形状的用语的情况。它们表示包含考虑到制造上的公差和组装上的偏差等的范围。因此,在权利要求中进行了表示部件间的位置关系或部件形状的记载的情况下,表示包含考虑了制造上的公差或组装上的偏差等的范围。
此外,如上所述对本发明的实施方式进行了说明,但是,本发明不限于这些实施方式。
标号说明
10、100、110、120、121:车辆用前照灯模块;130:车辆用前照灯装置:140:车辆用前照灯单元;11:光源(LED);12:发光面;101:表示道路的端部的线;102:中心线;103、106:配光图案;105:拐角区域;113、123:照射区域;2、20:配光控制透镜;3、30、300、310:导光部件;31、311、321:入射面;32、312、322:出射面;32a:下端部;32b:扩展部分;33、34:倾斜面;33a:出射面32的下边缘;35:下表面;36:反射面;4:投射透镜;5:旋转机构;51、71、88:步进电机;52、53、54、55:齿轮;56、76:轴;57:支承部件;6:控制电路;61、62:车辆用前照灯模块;7:平移机构;720:蜗杆;730:涡轮;72:小齿轮;73:齿条;73:齿条;74:罩壳;75:模块盖;740:旋转轴;77:平移旋转机构;78a、78b:销;79:盖罩;80:进给丝杠;81:滑块轴;82:滑块;83a、83b:滑动旋转销;84a、84b:槽;85:螺纹孔;86:滑动孔;87:销孔;9:照射面;91:截止线;94:摩托车;95:车轮;95a:车轮95的与地面接触的位置;96:车体倾斜检测部;97:转向角传感器;98:车速传感器;Din:入射角;Dout:出射角;f1、f2:角度;b:锥度;m:反射次数;k:倾斜角度;Yh:长度;IvH、IvL:发光强度。

Claims (16)

1.一种车辆用前照灯模块,其中,该车辆用前照灯模块具备:
光源,其射出作为照明光的光;
导光部件,其从入射面入射从所述光源射出的光作为入射光,并由侧面对所述入射光进行反射,由此将所述入射光叠加并从出射面射出;以及
投射透镜,其投射从所述出射面射出的光,
所述导光部件在所述侧面具有倾斜面,
被所述倾斜面反射后的入射光与未被所述倾斜面反射的入射光在所述出射面上的部分区域中叠加,由此所述部分区域的亮度比其它区域的亮度高。
2.根据权利要求1所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述倾斜面是对所述出射面的端部进行倒角而形成的。
3.一种车辆用前照灯模块,其中,该车辆用前照灯模块具备:
光源,其射出作为照明光的光;
导光部件,其从入射面入射从所述光源射出的光作为入射光,并由侧面对所述入射光进行反射,由此将所述入射光叠加并从出射面射出;以及
投射透镜,其投射从所述出射面射出的光,
所述导光部件在所述侧面具有倾斜面,
所述入射光在所述倾斜面的位置处未被反射而直线行进,并从所述出射面上的部分区域射出,由此所述部分区域的亮度比其它区域的亮度低。
4.根据权利要求3所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述倾斜面与所述出射面的端部连接,朝增大所述出射面的面积的一侧倾斜。
5.一种车辆用前照灯模块,其中,该车辆用前照灯模块具备:
光源,其射出作为照明光的光;
导光部件,其从入射面入射从所述光源射出的光作为入射光,并由侧面对所述入射光进行反射,由此将所述入射光叠加并从出射面射出;以及
投射透镜,其投射从所述出射面射出的光,
所述导光部件在所述侧面具有倾斜面,
通过所述入射光的由所述倾斜面确定的光路,在所述出射面上的部分区域与其它区域之间产生亮度差。
6.根据权利要求1~4中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述车辆用前照灯模块还具备被入射从所述光源射出的光的配光控制透镜,
从所述光源射出的光具有第1发散角,
所述配光控制透镜被入射所述第1发散角的光,并射出比所述第1发散角小的第2发散角的光。
7.根据权利要求6所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述配光控制透镜是环形透镜,
从所述投射透镜投射的光的与配光图案的上下方向对应的方向上的曲率比与所述配光图案的左右方向对应的方向上的曲率大,
所述导光部件的与所述配光图案的水平方向对应的侧面具有锥形,该锥形使得所述出射面的面积比所述入射面的面积大。
8.根据权利要求7所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述配光控制透镜是具有与所述配光图案的上下方向对应的方向上的曲率的柱面透镜。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
使所述导光部件以与光轴平行的轴为旋转轴进行旋转。
10.根据权利要求1~9中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
使所述投射透镜以与光轴平行的轴为旋转轴进行旋转。
11.根据权利要求1~8中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
所述导光部件在所述入射面至所述出射面之间,具有使光的行进方向朝车辆的前方弯折的反射面,
使所述导光部件和所述投射透镜以所述入射面的光轴为旋转轴进行旋转。
12.根据权利要求1~11中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
使所述投射透镜相对于所述导光部件的出射面,沿与所述配光图案的上下方向对应的方向移动。
13.根据权利要求1~12中的任意一项所述的车辆用前照灯模块,其中,
使所述投射透镜以通过所述投射透镜的光轴、与所述光轴垂直且与所述配光图案的左右方向平行的直线为旋转轴进行旋转。
14.一种车辆用前照灯单元,其中,该车辆用前照灯单元具备:
权利要求1~13中的任意一项所述的车辆用前照灯模块;以及
盖罩,其配置于所述车辆用前照灯模块的所述投射透镜的光的出射侧的面,降低到达所述投射透镜的外部光的量,
所述盖罩具有遮挡到达所述投射透镜的所述外部光的第1位置和不遮挡到达所述投射透镜的所述外部光的第2位置。
15.一种车辆用前照灯装置,其中,该车辆用前照灯装置具备权利要求1~13中的任意一项所述的车辆用前照灯模块或权利要求14所述的车辆用前照灯单元。
16.一种车辆用前照灯装置,其中,
该车辆用前照灯装置具备多个权利要求1~13中的任意一项所述的车辆用前照灯模块或多个权利要求14所述的车辆用前照灯单元,通过将各所述车辆用前照灯模块的配光图案或所述车辆用前照灯单元的配光图案结合,形成1个配光图案。
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