CN105745488A - 前照灯模块和前照灯装置 - Google Patents
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Abstract
前照灯模块(100)具有光源(1)、导光元件(3)和投射光学元件(4)。光源(1)发出光。导光元件(3)包含反射从光源(1)发出的光的反射面(33)和出射在反射面(33)反射后的光的出射面(32)。投射光学元件(4)投射从出射面(32)出射的光。反射面(33)的靠出射面(32)侧的端部(321)包含在投射光学元件(4)的光轴的方向上位于投射光学元件(4)的焦点位置处的点(Q)。
Description
技术领域
本发明涉及对车辆等的前方进行照射的前照灯模块和前照灯装置。
背景技术
车辆用的前照灯装置必须满足由道路交通规则等决定的规定配光图案。“配光”是指光源相对于空间的光度分布。即,从光源射出的光的空间分布。并且,“光度”表示发光体发出的光的强度的程度,是经过某个方向的微小立体角内的光束除以该微小立体角而得到的。
作为道路交通规则之一,例如,与汽车用近光有关的规定配光图案呈上下方向较窄的横长形状。而且,为了不使对向车眩目,要求配光图案的上侧的光的边界线(截止线)清晰。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)较亮的清晰的截止线。
这里,“截止线”是在将前照灯的光照射到墙壁或屏幕上的情况下出现的光的明暗的区分线,是配光图案的上侧的区分线。即,是配光图案的上侧的光的明暗的边界线。是配光图案的上侧的光的较亮区域(配光图案的内侧)与较暗区域(配光图案的外侧)的边界线。截止线是对交错用的前照灯的照射方向进行调节时使用的用语。交错用的前照灯也被称作近光。
而且,要求截止线的下侧(配光图案的内侧)的区域成为最大照度。将该最大照度的区域称作“高照度区域”。这里,“截止线的下侧的区域”意味着配光图案的上部,在前照灯装置中相当于对远方进行照射的部分。为了实现这种清晰的截止线,截止线不能产生较大的色像差或模糊等。“截止线产生模糊”是指截止线不鲜明。
并且,作为其它的道路交通规则的例子,为了进行步行者的识别和标识的识别,必须具有抬高步道侧的照射的“抬高线”。这是为了视觉辨认步道侧的人和标识等而不使对向车迷惑。这里,“抬高照射的抬高线”示出近光的对向车侧水平,步道侧相对于对向车侧倾斜抬高的配光图案的形状。
另外,“近光”是向下的光束,在与对向车交错时等使用。通常,在近光中,照射前方40m左右。并且,“上下方向”是与地面(路面)垂直的方向。车辆用的前照灯装置需要实现这些复杂的配光图案。
为了实现这种复杂的配光图案,一般采用使用遮光板等的结构。在该结构中,由于利用遮光板等对光进行遮光,因此导致光的利用效率降低。下面,将光的利用效率称作“光利用效率”。
专利文献1公开了利用遮光板生成截止线的技术。
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
发明要解决的课题
但是,在专利文献1的结构中,由于利用遮光板生成截止线,因此,光利用效率降低。即,利用遮光板对从光源射出的光的一部分进行遮光,没有作为投射光进行利用。
本发明正是鉴于现有技术的课题而完成的,其目的在于,提供抑制了光利用效率降低的前照灯装置。
用于解决课题的手段
前照灯模块具有:光源,其发出光;导光元件,其包含反射所述光的反射面和出射在所述反射面反射后的光的出射面;以及投射光学元件,其投射从所述出射面出射的光,所述反射面的靠所述出射面侧的端部包含在所述投射光学元件的光轴的方向上位于所述投射光学元件的焦点位置处的点。
发明效果
根据本发明,能够提供抑制了光利用效率降低的前照灯模块或前照灯装置。
附图说明
图1是示出实施方式1的前照灯模块100的结构的结构图。
图2是实施方式1的前照灯模块100的导光部件3的立体图。
图3是说明实施方式1的前照灯模块100的会聚位置PH的说明图。
图4是说明实施方式1的前照灯模块100的会聚位置PH的说明图。
图5是示出实施方式1的前照灯模块100的结构的结构图。
图6是利用等高线显示示出实施方式1的前照灯模块100的照度分布的图。
图7是利用等高线显示示出实施方式1的前照灯模块100的照度分布的图。
图8是实施方式1的前照灯模块100的导光部件30的立体图。
图9是示出实施方式1的前照灯模块100的导光部件3的出射面32的形状的一例的示意图。
图10是示出实施方式1的变形例1的前照灯模块100的结构的结构图。
图11是示出实施方式1的变形例2的前照灯模块100的会聚透镜2的形状的图。
图12是示出实施方式1的变形例2的前照灯模块100的结构的结构图。
图13是示出实施方式1的变形例3的前照灯模块100的导光部件3、35的形状的图。
图14是示出实施方式1的变形例4的前照灯模块110的结构的结构图。
图15是示出实施方式2的前照灯模块120的结构的结构图。
图16是示出摩托车的配光图案103的示意图。
图17是示出车体的倾斜角度d的说明图。
图18是示出由实施方式2的前照灯模块120修正后的配光图案的示意图。
图19是示出实施方式3的前照灯模块130的结构的结构图。
图20是示出搭载了本实施方式3的前照灯模块120的车辆在拐弯处行驶时的照射区域的图。
图21是示出实施方式3的前照灯模块140的结构的结构图。
图22是示出本发明的实施方式4的前照灯模块130的结构的结构图。
图23是示出本发明的实施方式5的安装了前照灯模块的前照灯装置250的结构的结构图。
具体实施方式
近年来,从抑制二氧化碳(CO2)的排出和燃料的消耗这样的减轻针对环境的负荷的观点来看,例如期望车辆的节能化。与此相伴,在车辆用的前照灯装置中还要求小型化、轻量化和节电化。因此,作为车辆用的前照灯装置的光源,与现有的卤素灯(灯光源)相比,期望采用发光效率较高的半导体光源。
“半导体光源”例如是发光二极管(LED(LightEmittingDiode))或激光二极管(LD(LaserDiode))等。“车辆用的前照灯装置”是搭载于输送机械等,用于提高操纵者的视觉辨认性和来自外部的被视觉辨认性的照明装置。车辆用的前照灯装置也被称作头灯(headlamp)或前大灯(headlight)。
与半导体光源相比,现有的灯光源(灯管光源)是指向性较低的光源。因此,灯光源使使用反射镜(反射器)放射的光具有指向性。另一方面,半导体光源具有至少一个发光面,向发光面侧放射光。这样,由于半导体光源和灯光源的发光特性不同,因此,不需要使用反射镜的现有的光学系统而需要适用于半导体光源的光学系统。
另外,根据上述半导体光源的特性,例如,作为一种固体光源的有机电致发光(有机EL)也可以包含在后述本发明的光源中。并且,例如,对涂布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固体光源中。
这样,将不包含灯管光源且具有指向性的光源称作“固体光源”。“指向性”是在光等输出到空间中时,其强度根据方向而不同的性质。这里,如上所述,“具有指向性”是指光向发光面侧行进且光不向发光面的背面侧行进。即,从光源射出的光的发散角为180度以下。因此,不是特别需要反射器等反射镜。
上述专利文献1公开了如下技术:在旋转椭圆面的反射器的第1焦点配置半导体光源,使从半导体光源射出的光会聚在第2焦点,通过投射透镜射出并行光。并且,专利文献1公开了使用半导体光源的前照灯的技术。即,专利文献1公开了使用半导体光源并且使用反射器而使其具有指向性的技术。
并且,为了实现上述清晰的截止线和抬高线等复杂的配光图案,一般采用使用多面体反射器或遮光板等的结构。因此,光学系统的结构变大,变得复杂。专利文献1的结构也使用反射器,因此,光学系统大型化。
并且,一般情况下,如果使光学系统小型化,则光利用效率降低。因此,需要实现确保小型化和较高光利用效率的光学系统。并且,如上所述,通过使用遮光板等,也会导致光利用效率降低。“光利用效率”是指光的利用效率。
在以下所示的实施方式中,使用固体光源并且不使用反射器而使其具有指向性。即,在以下所示的实施方式中,能够提供使用固体光源的小型且抑制了光利用效率降低的前照灯装置。
下面,以车辆用的前照灯为例,参照附图对本发明的实施方式的例子进行说明。另外,在以下的实施方式的说明中,为了容易进行说明,使用xyz坐标进行说明。设车辆的左右方向为x轴方向。相对于车辆前方设右侧为+x轴方向,相对于车辆前方设左侧为-x轴方向。这里,“前方”是指车辆的行进方向。即,“前方”是前照灯照射光的方向。设车辆的上下方向为y轴方向。设上侧为+y轴方向,设下侧为-y轴方向。“上侧”是天空的方向,“下侧”是地面(路面等)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,设相反的方向为-z轴方向。将+z轴方向称作“前方”,将-z轴方向称作“后方”。即,+z轴方向是前照灯照射光的方向。
如上所述,在以下的实施方式中,设z-x平面是与路面平行的面。这是因为,在通常想法的情况下,路面是“水平面”。因此,认为z-x平面是“水平面”。“水平面”是与重力方向垂直的平面。但是,路面有时相对于车辆的行驶方向倾斜。即,上坡或下坡等。在这些情况下,认为“水平面”是与路面平行的面。即,“水平面”不是与重力方向垂直的平面。
另一方面,一般的路面相对于车辆的行驶方向向左右方向倾斜的情况稀少。“左右方向”是道路的宽度方向。在这些情况下,认为“水平面”是与重力方向垂直的面。例如,路面向左右方向倾斜,即使车辆与路面的左右方向垂直,也认为等同于车辆相对于“水平面”向左右方向倾斜的状态。
另外,为了简化以下的说明,设“水平面”是与重力方向垂直的平面来进行说明。即,设z-x平面是与重力方向垂直的平面来进行说明。
并且,设以下的实施方式所示的光源是具有指向性的光源来进行说明。作为主要例子,是发光二极管或激光二极管等半导体光源。并且,光源还包含有机电致发光光源或对涂布在平面上的荧光体照射激励光而使其发光的光源等。这样,将不包含灯管光源且具有指向性的光源称作“固体光源”。
实施方式所示的光源不包含白炽灯、卤素灯或荧光灯等不具有指向性且需要反射器等的灯管光源。这是因为,如上所述,在使用灯管光源的情况下,很难应对节能化的期望或装置小型化的期望。但是,针对不使用遮光板且提高光利用效率这样的期望,光源例如也可以是白炽灯、卤素灯或荧光灯等灯管光源。
本发明应用于车辆用的前照灯装置的近光和远光等。并且,本发明应用于摩托车用的前照灯的近光和远光等。并且,本发明还应用于三轮或四轮等其它车辆用的前照灯。
但是,在以下的说明中,以形成摩托车用的前照灯的近光的配光图案的情况为例进行说明。摩托车用的前照灯的近光的配光图案是截止线在车辆的左右方向(x轴方向)上成为水平的直线。并且,截止线下侧(配光图案的内侧)的区域最亮。
另外,“配光图案”示出由于从光源放射的光的方向而引起的光束的形状和光的强度分布。“配光图案”还用作以下所示的照射面9上的照度图案的意思。并且,“配光分布”是光的强度相对于从光源放射的光的方向的分布。“配光分布”还用作以下所示的照射面9上的照度分布的意思。
并且,四轮的车辆例如是通常的四轮的汽车等。并且,三轮的车辆例如是被称作陀螺仪的自动三轮车。“被称作陀螺仪的自动三轮车”是前轮为一轮、后轮为一轴两轮的三轮的滑板车。在日本相当于带原动机的自行车。在车体中央附近具有旋转轴,能够使包含前轮和驾驶席的车体的大部分向左右方向倾斜。通过该机构,与摩托车同样能够在旋转时使重心向内侧移动。
实施方式1
图1(A)和图1(B)是示出实施方式1的前照灯模块100的结构的结构图。图1(A)是相对于车辆前方从右侧(+x轴方向)观察的图。图1(B)是从上侧(+y轴方向)观察的图。
如图1所示,实施方式1的前照灯模块100具有光源1、导光部件3和投射透镜4。实施方式1的前照灯模块100能够具有会聚透镜2。另外,前照灯模块100包含将会聚光学元件2安装在光源1上而成为一体的情况。
<光源1>
光源1具有发光面11。光源1从发光面11射出用于对车辆的前方进行照明的光。光源1位于会聚透镜2的-z轴侧。作为光源1,可以使用发光二极管、激光二极管或电致发光元件等。但是,在以下的说明中,设光源1是发光二极管(LED)来进行说明。
<会聚透镜2>
会聚透镜2位于光源1的+z轴侧。并且,会聚透镜2位于导光部件3的-z轴侧。
会聚透镜2是具有正光焦度的透镜。即,会聚透镜2是具有正光焦度的光学元件。光焦度也被称作“屈光力”。
会聚透镜2是具有会聚功能的光学元件的一例。即,会聚透镜2是具有会聚功能的会聚光学元件的一例。
会聚透镜2例如具有入射面211、212、反射面22、出射面231、232。
作为一例,设以下的各实施方式中说明的会聚透镜2是具有以下功能的会聚光学元件来进行说明。即,会聚透镜2通过折射而使从光源1射出的出射角度较小的光线会聚。并且,会聚透镜2通过反射而使从光源1射出的出射角度较大的光线会聚。
会聚透镜2入射从光源1发出的光。会聚透镜2使光会聚在前方(+z轴方向)的任意位置。使用图3和图4对会聚透镜2的会聚位置进行说明。
在图1中,会聚透镜2由一个光学透镜构成,但是,也可以使用多个光学透镜。但是,在使用多个光学透镜的情况下,使确保各光学透镜的定位精度等的制造性降低。即,很难制造。
会聚透镜2配置在光源1紧后。这里,“后”是指从光源1射出的光的行进方向侧。在以下的实施方式中,设光的行进方向为+z轴方向。这里,由于是“紧后”,因此,从发光面11出射的光立即入射到会聚透镜2。
发光二极管射出朗伯配光的光。“朗伯配光”是发光面的亮度与观察方向无关而固定的配光。即,发光二极管的配光的发散角较宽。因此,通过缩短光源1与会聚透镜2之间的距离,能够使更多的光入射到会聚透镜2。
会聚透镜2例如是由透明树脂、玻璃或硅酮材料制作的。会聚透镜2的材料只要具有透射性即可而与材质无关,也可以是透明的树脂等。但是,从光利用效率的观点来看,会聚透镜2的材料适合透射性较高的材料。并且,由于会聚透镜2配置在光源1紧后,因此,优选会聚透镜2的材料是耐热性优良的材料。
入射面211是在会聚透镜2的中心部分形成的入射面。即,会聚透镜2的光轴在入射面211上具有交点。
入射面211是具有正光焦度的凸面形状。入射面211的凸面形状呈向-z轴方向凸出的形状。光焦度也被称作“屈光力”。入射面211例如呈以会聚透镜2的光轴为旋转轴的旋转对称的形状。
入射面212例如呈以椭圆的长轴或短轴为旋转轴进行旋转的旋转体的表面形状的一部分。以椭圆的长轴或短轴为旋转轴进行旋转的旋转体被称作“旋转椭圆体”。该旋转椭圆体的旋转轴与会聚透镜2的光轴一致。入射面212呈将旋转椭圆体的旋转轴方向的两端切断而得到的表面形状。即,入射面212呈筒形。
入射面212的筒形的一端(+z轴方向侧的端部)与入射面211的外周连接。入射面212的筒形相对于入射面211形成在-z轴方向侧。即,入射面212的筒形相对于入射面211形成在光源1侧。
反射面22呈如下的筒形:x-y平面上的截面形状例如呈以会聚透镜2的光轴为中心的圆形。关于反射面22的筒形,-z轴方向侧的端部的x-y平面上的圆形的直径小于+z轴方向侧的端部的x-y平面上的圆形的直径。即,从-z轴方向朝向+z轴方向,反射面22的直径增大。例如,反射面22呈圆锥台的侧面的形状。但是,包含会聚透镜2的光轴的面上的反射面22的形状也可以是曲线形状。“包含光轴的面”是指在面上描绘光轴的线。
反射面22的筒形的一端(-z轴方向侧的端部)与入射面212的筒形的另一端(-z轴方向侧的端部)连接。即,反射面22位于入射面212的外周侧。
出射面231位于入射面211的+z轴方向侧。即,会聚透镜2的光轴在出射面231上具有交点。
出射面231是具有正光焦度的凸面形状。出射面231的凸面形状呈向+z轴方向凸出的形状。出射面213例如呈以会聚透镜2的光轴为旋转轴的旋转对称的形状。
出射面232位于出射面231的外周侧。出射面232例如呈与x-y平面平行的平面形状。出射面232的内周和外周呈圆形。
出射面232的内周与出射面231的外周连接。出射面232的外周与反射面22的筒形的另一端(+z轴方向侧的端部)连接。
从发光面11出射的光中的出射角度较小的光线入射到入射面211。出射角度较小的光线的发散角例如为60度以内。出射角度较小的光线从入射面211入射并从出射面231出射。从出射面231出射的出射角度较小的光线被会聚,会聚在会聚透镜2的前方(+z轴方向)的任意位置。如上所述,会聚位置将在后面叙述。
从发光面11出射的光中的出射角度较大的光线入射到入射面212。出射角度较大的光线的发散角例如大于60度。从入射面212入射的光线在反射面22进行反射。在反射面22反射后的光线向+z轴方向行进。在反射面22反射后的光线从出射面232出射。从出射面232出射的出射角度较大的光线被会聚,会聚在会聚透镜2的前方(+z轴方向)的任意位置。如上所述,会聚位置将在后面叙述。
作为一例,设以下的各实施方式中说明的会聚透镜2是具有以下功能的光学元件来进行说明。即,会聚透镜2通过折射而使从光源1射出的出射角度较小的光线会聚。并且,会聚透镜2通过反射而使从光源1射出的出射角度较大的光线会聚。
从出射面232出射的光线的会聚位置和从出射面231出射的会聚位置不需要一致。例如,与从出射面231出射的光的会聚位置相比,从出射面232出射的光的会聚位置可以更接近会聚透镜2。
例如,从出射面231出射的光的会聚位置成为与光源1的图案(发光面11的形状)相似的形状。因此,光源1的发光面11的形状被投影,有时产生配光不均。这种情况下,如上所述,通过使从出射面231出射的光的会聚位置和从出射面232出射的光的会聚位置不同,能够缓和由于从出射面231出射的光而引起的配光不均。
并且,在实施方式1中,会聚透镜2的入射面211、212、反射面22和出射面231、232各自全部呈光轴中心的旋转对称的形状。但是,只要能够使从光源1射出的光会聚即可,不限于旋转对称的形状。
特别是在光源1的发光面11的形状为矩形形状的情况下,例如,反射面22的x-y平面的截面形状为椭圆形更能够使会聚透镜2成为小型。
并且,例如,通过使反射面22的x-y平面上的截面形状为椭圆形,会聚位置处的会聚点也能够成为椭圆形。而且,前照灯模块100容易生成宽度较宽的配光图案。
并且,会聚透镜2整体具有正光焦度即可。入射面211、212、反射面22和出射面231、232各自可以分别具有任意光焦度。
另外,如上所述,在光源1采用灯管光源的情况下,可以使用反射镜作为会聚光学元件。
<导光部件3>
导光部件3位于会聚透镜2的+z轴方向。导光部件3位于投射透镜4的-z轴方向。
导光部件3入射从会聚透镜2出射的光。导光部件3向前方(+z轴方向)出射光。导光部件3具有作为将从入射面31入射的光引导至出射面32的导光元件的功能。即,导光部件3是将从入射面31入射的光引导至出射面32的导光元件的一例。
导光部件3例如是由透明树脂、玻璃或硅酮材料等制作的。
图2是导光部件3的立体图。导光部件3例如是底面为矩形形状的柱体形状。“柱体”是指具有2个平面图形作为底面的筒状的空间图形。将柱体的底面以外的面称作侧面。并且,将柱体的2个底面间的距离称作高度。导光部件3的光的入射面31相当于一个底面。并且,导光部件3的光的出射面32相当于另一个底面。
在图2中,入射面31是位于导光部件3的-z轴方向的面。入射面31面向x-y平面。出射面32是位于导光部件3的+z轴方向的面。出射面32面向x-y平面。反射面33是位于导光部件3的-y轴方向的面。反射面33面向z-x平面。
通常,柱体的底面是平面,但是,导光部件3的入射面31呈曲面形状。即,导光部件3呈在柱体的一个底面连接曲面形状而得到的形状。
在本实施方式1中,首先,对导光部件3的入射面31的形状为具有正光焦度的凸面形状的情况进行说明。
当认为导光部件3是上述柱体时,入射面31相当于-z轴方向的底面。
入射面31的形状呈向-z轴方向突出的凸形状。入射面31的形状例如由球面的一部分形成。在实施方式1中,以经过球的中心的平面切断球面而得到的切断面位于与反射面33相同的平面上。即,入射面31的球形状的中心位于与反射面33相同的平面上。
但是,与以经过球的中心的平面切断球面而得到的切断面平行的平面也可以位于与反射面33相同的平面上。
在图2中,入射面31具有曲面形状的部分和平面形状的部分。入射面31的平面形状的部分位于曲面形状的部分的周边。
入射到入射面31的曲面形状的部分的光的发散角变化。通过使光的发散角变化,能够形成配光图案的形状。即,入射面31具有形成配光图案的形状的功能。即,入射面31作为配光图案形状成形部发挥功能。
并且,例如,通过使入射面31具有会聚功能,还可考虑省略会聚透镜2。即,入射面31作为会聚部发挥功能。
认为入射面31是配光图案形状成形部的一例。认为入射面31是会聚部的一例。
在认为导光部件3是上述柱体时,出射面32相当于+z轴方向的底面。
在实施方式1中,出射面32用平面表示。另外,出射面32的面形状不一定是平面。
出射面32位于与后述照射面9在光学上共轭的位置。因此,出射面32上的光的形状(像)被投影到照射面9。
另外,在导光部件3为管状,内侧由反射面构成的情况下,出射面32成为架空的面。
另外,出射面32上的光的像形成在出射面32上的一部分。即,在出射面32上的范围内,能够使配光图案形成为适合于前照灯模块100的形状。特别地,如后所述,在使用多个前照灯模块形成一个配光图案的情况下,形成与各前照灯模块的作用对应的配光图案。最大的出射面32上的光的像成为出射面32的形状。
在认为导光部件3是上述柱体时,反射面33相当于-y轴方向的侧面。
反射面33反射到达反射面33的光。即,反射面33具有反射光的功能。即,反射面33作为光反射部发挥功能。
反射面33设置在入射面31的-y轴方向侧的端部。在实施方式1中,反射面33的-z轴方向侧的端部与入射面31的-y轴方向侧的端部连接。
反射面33是面向+y轴方向的面。即,反射面33的表面是面向+y轴方向的面。反射面33的背面是面向-y轴方向的面。反射面33的表面是反射光的面。
反射面33不需要是平面。即,反射面33的面形状不一定是平面。反射面33也可以是曲面形状。但是,在实施方式1中,反射面33是平面。即,在实施方式1中,反射面33呈平面形状。
反射面33也可以通过进行镜蒸镀而成为镜面。但是,优选反射面33不进行镜蒸镀而作为全反射面发挥功能。这是因为,与镜面相比,全反射面的反射率较高,有助于光利用效率的提高。并且,通过不进行镜蒸镀的工序,能够简化导光部件3的制造工序。而且,有助于导光部件3的制造成本的降低。特别是在实施方式1所示的结构中,其特征在于,由于光线入射到反射面33的入射角较浅,因此,即使不进行镜蒸镀,也能够使反射面33成为全反射面。“入射角较浅”是指入射角较大。
边321是出射面32的-y轴方向的边。边321是出射面32的-y轴方向的端部。
边321是反射面33的+z轴方向的边。边321是反射面33的+z轴方向的端部。
边321是出射面32与反射面33相交的棱线。即,边321是连接出射面32和反射面33的部分(棱线部)。“棱”是指多面体中的平面与平面相交的线段。线段通常是指直线,但是,这里还包含曲线和折曲线等。
边321包含直线形状、曲线形状和折曲线形状等。“折曲线”是指折曲后的线。例如,后述图9所示的“抬高线”的形状的边321等。在实施方式1的一例中,边321呈与x轴平行的直线形状。
并且,例如,在导光部件3的内部成为空洞,出射面32成为开口部的情况下,边321成为反射面33的端部。即,边321包含面与面的边界线的部分。并且,边321包含面的端部。下面,将以上所示的边321称作端部321。
边321成为配光图案的截止线91的形状。这是因为,由于出射面32位于与照射面9在光学上共轭的位置,因此,照射面9中的配光图案成为与出射面32中的配光图案相似的相似形。“在光学上共轭”是指从一个点发出的光在另一个点成像的关系。因此,优选出射面32的边321成为截止线91的形状。
这里,照射面9是设定在车辆前方的规定位置的假想面。照射面9是与x-y平面平行的面。车辆前方的规定位置是计测前照灯装置的光度或照度的位置,由道路交通规则等规定。例如,在欧洲,UNECE(UnitedNationsEconomicCommissionforEurope)规定的汽车用前照灯装置的光度的计测位置是从光源起25m的位置。在日本,日本工业标准调查会(JIS)规定的光度的计测位置是从光源起10m的位置。
并且,“截止线”是在将前照灯的光照射到墙壁或屏幕上的情况下出现的光的明暗的区分线,是配光图案的上侧的区分线。“截止线”是配光图案的上侧的光的明部与暗部的边界线。即,“截止线”是在配光图案的轮廓部出现的明部与暗部的边界线的部分。即,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)较亮。
截止线是对交错用的前照灯的照射方向进行调节时使用的用语。交错用的前照灯也被称作近光。要求“截止线”清晰。这里,“清晰”意味着截止线不能产生较大的色像差或模糊等。
<投射透镜4>
投射透镜4位于导光部件3的+z轴方向。
投射透镜4是具有正光焦度的透镜。出射面32上形成的配光图案的像通过投射透镜4而被放大投影到车辆前方的照射面9。
投射透镜4是放大透射出射面32上形成的配光图案的像的“投射光学元件”。在实施方式中,作为一例,设该投射光学元件为投射透镜4来进行说明。
投射透镜4可以由1枚透镜构成。并且,投射透镜4也可以使用多个透镜构成。但是,当透镜的枚数增加时,光利用效率降低。因此,优选投射透镜4由1枚或2枚构成。
投射透镜4是由透明树脂等制作的。并且,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。
并且,优选投射透镜4配置成使其光轴位于比导光部件3的光轴更靠下侧(-y轴方向)。
投射透镜4的光轴是连接透镜的两面的曲率中心的线。投射透镜4的光轴是经过投射透镜4的面顶点的法线。在图1的情况下,投射透镜4的光轴成为与经过投射透镜4的面顶点的z轴平行的轴。
在投射透镜4的面顶点在x-y平面内在x轴方向或y轴方向上平行移动的情况下,投射透镜4的光轴也同样在x轴方向或y轴方向上平行移动。并且,在投射透镜4相对于x-y平面倾斜的情况下,投射透镜4的面顶点的法线也相对于x-y平面倾斜,因此投射透镜4的光轴也相对于x-y平面倾斜。
导光部件3的光轴是导光部件3的中心轴。
在图1中,例如,导光部件3的光轴与光源1的光轴和会聚透镜2的光轴一致。并且,光源1的光轴与发光面11的中心位置处的法线一致。
并且,配置投射透镜4,以使导光部件3的出射面32的边321的y轴方向的位置和投射透镜4的光轴的y轴方向的位置一致。即,在图1中,边321与投射透镜4的光轴交叉。在图1中,边321与投射透镜4的光轴垂直交叉。
另外,在边321不是直线的情况下,例如,边321与投射透镜4的光轴相交的位置(点Q)处的与x-y平面平行的面成为与照射面9共轭的关系。另外,边321和投射透镜4的光轴不是必须相交。
通过这样配置,前照灯模块100的整体不会倾斜,能够使照射面9上的截止线91的y轴方向的位置与光源1的中心的y轴方向的位置一致。
当然,在使前照灯模块100倾斜地搭载于车辆的情况下,也可以根据该倾斜来变更配置投射透镜4的位置。但是,与调整前照灯模块100整体相比,调整投射透镜4的位置是较小部件的调整,因此能够容易地进行调整。
<光线的举动>
如图1所示,由会聚透镜2会聚后的光从入射面31入射到导光部件3内。
入射面31是折射面。入射到入射面31的光在入射面31进行折射。入射面31呈-z轴方向的凸面形状。
这里,入射面31的x轴方向的曲率有助于相对于路面的水平方向的“配光的宽度”。并且,入射面31的y轴方向的曲率有助于相对于路面的垂直方向的“配光的高度”。
<z-x平面上的光线的举动>
当以z-x平面进行观察时,入射面31为凸面形状且关于水平方向(x轴方向)具有正光焦度。这里,“以z-x平面进行观察”意味着从y轴方向进行观察。即,是指投影到z-x平面进行观察。因此,入射到入射面31的光在导光部件3内进行传播以进一步会聚。这里,“传播”意味着光在导光部件3中行进。
当以z-x平面进行观察时,如图1(B)所示,在导光部件3内传播的光被会聚透镜2和导光部件3的入射面31会聚在位于导光部件3内部的任意会聚位置PH。在图1(B)中,会聚位置PH用单点划线表示。因此,经过会聚位置PH后的光发散。因此,在出射面32中,出射与会聚位置PH相比在水平方向上具有宽度的光。
出射面32位于与照射面9共轭的位置。因此,出射面32中的水平方向的光的宽度相当于照射面9中的“配光的宽度”。即,通过使入射面31的曲面形状的曲率变化,能够使前照灯模块100射出的配光图案的宽度任意变化。
并且,此时,不是必须在导光部件3内设置会聚位置PH。图3和图4是说明实施方式1的前照灯模块100的会聚位置PH的说明图。
在图3中,会聚位置PH位于比入射面31更靠近前侧(-z轴方向侧)。即,会聚位置PH位于会聚透镜2与导光部件3之间的空隙内。“空隙”是指间隙。
在图3的结构中,与图1的结构同样,经过会聚位置PH后的光发散。在入射面31中,发散的光的发散角减小。但是,由于较大地取从会聚位置PH到出射面32的距离,因此,能够对出射面32上的x轴方向的光束的宽度进行控制。因此,从出射面32出射在水平方向(X轴方向)上具有宽度的光。
在图4中,会聚位置PH位于出射面32的后侧(+z轴方向侧)。即,会聚位置PH位于导光部件3与投射透镜4之间的空隙内。
透射过出射面32的光在会聚位置PH会聚。通过对从出射面32到会聚位置PH的距离进行控制,能够对出射面32上的x轴方向的光束的宽度进行控制。因此,从出射面32出射在水平方向(X轴方向)上具有宽度的光。
图5是示出实施方式1的前照灯模块100的结构的结构图。如图5所示,前照灯模块100不具有会聚位置PH。
图5所示的前照灯模块100例如设入射面31的水平方向(x轴方向)的曲面为具有负光焦度的凹面。由此,能够在出射面32扩宽水平方向的光。而且,在照射面9中,能够得到在水平方向上宽度较宽的配光图案。
因此,出射面32上的光束的宽度大于入射面31上的光束的宽度。凹面的入射面31能够对出射面32上的x轴方向的光束的宽度进行控制。而且,在照射面9中,能够得到在水平方向上宽度较宽的配光图案。
另外,会聚位置PH意味着在x-y平面上每单位面积的光的密度较高。因此,在会聚位置PH和出射面32的位置一致的情况下,照射面9中的配光的宽度最窄。而且,照射面9中的配光的照度最高。
并且,出射面32和会聚位置PH越远,则照射面9中的配光的宽度越宽。而且,照射面9中的配光的照度变低。“照度”是表示对平面状的物体照射的光的明亮度的物理量。与每单位面积照射的光束相等。
<z-y平面上的光线的举动>
另一方面,如果以y-z平面观察入射到入射面31的光,则在入射面31折射后的光在导光部件3内传播,被引导至反射面33。这里,“传播”意味着光在导光部件3中行进。
入射到导光部件3并到达反射面33的光入射到导光部件3,直接到达反射面33。“直接到达”是指不在其它面等进行反射而到达。入射到导光部件3并到达反射面33的光不在其它面等进行反射而到达反射面33。即,到达反射面33的光在导光部件3内进行最初的反射。
并且,在反射面33反射后的光直接从出射面32出射。即,在反射面33反射后的光不在其它面等进行反射而到达出射面32。即,在反射面33进行最初的反射后的光通过这一次的反射而到达出射面32。
在图1中,从出射面231、232中的比会聚透镜2的光轴更靠+y轴方向侧出射的光被引导至反射面33。并且,从出射面231、232中的比会聚透镜2的光轴更靠-y轴方向侧出射的光不在反射面33进行反射而从出射面32出射。即,在图1中,入射到导光部件3的光中的一部分光到达反射面33。到达反射面33的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。
另外,也可以构成为入射到导光部件3的光中的全部光到达反射面33。如后所述,通过使光源1和会聚透镜2相对于导光部件3倾斜,能够使从会聚透镜2出射的全部光在反射面33进行反射。并且,如后所述,通过使反射面33相对于投射透镜4的光轴倾斜,能够使从会聚透镜2出射的全部光在反射面33进行反射。到达反射面33的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。
在一般的导光部件中,光在导光部件的侧面反复进行反射并在导光部件的内部行进。由此,光的强度分布均匀化。在本申请中,入射到导光部件3的光在反射面33仅进行一次反射并从出射面32出射。关于这点,本申请的导光部件3的使用方法与现有的导光部件的使用方法不同。
关于由道路交通规则等规定的配光图案,例如,截止线91的下侧的区域成为最大照度。导光部件3的出射面32和照射面9是共轭的关系。因此,在使照射面9上的截止线91的下侧(-y轴方向侧)的区域成为最大的照度时,只要在导光部件3的出射面32中使边321的内侧(+y轴方向侧)的区域的光度最高即可。“光度”是表示从光源发出强到何种程度的光的物理量。
另外,在边321不是直线的情况下,例如,边321与投射透镜4的光轴相交的位置处的与x-y平面平行的面成为与照射面9共轭的关系。
在生成这种配光图案时,如图1(A)所示,以y-z平面进行观察,通过反射面33使从导光部件3的入射面31入射的光中的一部分进行反射是有效的。
这是因为,从入射面31入射的光中的、不在反射面33进行反射而到达出射面32的光和在反射面33上反射后的光在出射面32上重叠。即,在与照射面9上的高照度区域对应的出射面32上的区域中,不在反射面33进行反射而到达出射面32的光和在反射面33上进行反射而到达出射面32的光重叠。根据这种结构,在出射面32的面内的光度中,能够使出射面32上的边321的内侧(+y轴方向侧)的区域的光度最高。
通过使不在反射面33进行反射而到达出射面32的光和在反射面33上进行反射而到达出射面32的光在出射面32上重叠,形成光度较高的区域。
通过对反射面33上的光的反射位置进行变更,能够变更出射面32上的光度较高的区域的位置。通过使反射面33上的光的反射位置接近出射面32,能够使出射面32上的边321的附近成为光度较高的区域。即,能够使照射面9上的截止线91的下侧成为照度较高的区域。
并且,与对水平方向的配光的宽度进行调整的情况同样,通过使入射面31的垂直方向(y轴方向)的曲率任意变化,能够对该重叠的光的量进行调整。“重叠的光的量”是不在反射面33进行反射而到达出射面32的光和在反射面33上反射后的光重叠后的光的量。
这样,通过调整入射面31的水平方向的曲率,能够得到期望的配光。这里,“期望的配光”例如是由道路交通规则等规定的配光。或者,如后所述,在使用多个前照灯模块形成一个配光图案的情况下,“期望的配光”是各前照灯模块要求的配光。即,通过调整入射面31的水平方向的曲率,能够调整配光。
并且,通过调整会聚透镜2与导光部件3的几何学关系,能够得到期望的配光。这里,“期望的配光”例如是由道路交通规则等规定的配光。或者,如后所述,在使用多个前照灯模块形成一个配光图案的情况下,“期望的配光”是各前照灯模块要求的配光。即,通过调整会聚透镜2与导光部件3的几何学关系,能够调整配光。
“几何学关系”例如是会聚透镜2和导光部件3的光轴方向的位置关系。当从会聚透镜2到导光部件3的距离变短时,在反射面33进行反射的光的量减少,配光的垂直方向(Y轴方向)的尺寸变短。即,配光图案的高度变低。相反,当从会聚透镜2到导光部件3的距离变长时,在反射面33进行反射的光的量增加,配光的垂直方向(Y轴方向)的尺寸变长。即,配光图案的高度变高。
并且,通过调整在反射面33进行反射的光的位置,能够使重叠的光的位置变化。“重叠的光的位置”是不在反射面33进行反射而到达边321的+Y轴方向侧(出射面32上)的光和在反射面33上反射后的光在出射面32上重叠的位置。即,出射面32上的高光度区域的范围。高光度区域是与照射面9上的高照度区域对应的出射面32上的区域。
并且,通过调整在反射面33进行反射的光的会聚位置,能够调整出射面32上的高光度区域的高度。即,当会聚位置接近出射面32时,高光度区域的高度方向的尺寸变短。相反,当会聚位置远离出射面32时,高光度区域的高度方向的尺寸变长。
在上述中,设高照度区域为截止线91的下侧(-Y轴方向侧)的区域来进行说明。这是照射面9上的配光图案的高照度区域的位置。
如后所述,例如,有时使用多个前照灯模块在照射面9上形成一个配光图案。这种情况下,各前照灯模块的出射面32上的高光度区域不一定是边321的+Y轴方向侧的区域。在出射面32上,在适合于各前照灯模块的配光图案的位置形成高光度区域。
如上所述,通过调整水平方向的会聚位置PH,能够对配光图案的宽度进行控制。并且,通过调整垂直方向的会聚位置,能够对高照度区域的高度进行控制。这样,水平方向的会聚位置PH和垂直方向的会聚位置不是必须一致。通过独立地设定水平方向的会聚位置PH和垂直方向的会聚位置,能够对配光图案的形状或高照度区域的形状进行控制。
通过使导光部件3的边321成为截止线91的形状,能够容易地形成截止线91。即,通过变更导光部件3的边321的形状,能够容易地形成截止线91的形状。因此,与现有的使用遮光板形成的情况相比,还具有光利用效率较高的优点。这是因为,能够形成截止线91而不对光进行遮光。
出射面32上形成的配光图案的像被导光部件3放大投影到车辆的前方的照射面9。
投射透镜4的焦点位置与投射透镜4的光轴上的边321的位置(z轴方向的位置)一致。即,投射透镜4的焦点位置位于边321与投射透镜4的光轴的交点上。
或者,投射透镜4的焦点的z轴方向(投射透镜4的光轴方向)的位置与边321的z轴方向的位置一致。
<配光图案>
在摩托车用的前照灯装置的近光的配光图案中,截止线91呈在车辆的左右方向(x轴方向)上水平的直线形状。即,截止线91呈在车辆的左右方向(X轴方向)上延伸的直线形状。
并且,关于摩托车用的前照灯装置的近光的配光图案,截止线91的下侧的区域必须最亮。即,截止线91的下侧的区域是高照度区域。
导光部件3的出射面32和照射面9处于在光学上共轭的关系。因此,出射面32的边321对应于照射面9中的截止线91。
实施方式1的前照灯模块100将出射面32上形成的配光图案直接投影到照射面9上。因此,出射面32上的配光分布被直接投影到照射面9上。因此,为了实现截止线91的下侧的区域最亮的配光图案,在出射面32上必须成为边321附近的光度最高的光度分布。
图6和图7是利用等高线显示示出实施方式1的前照灯模块100的照射面9上的照度分布的图。图6是使用图2所示的导光部件3的情况下的照度分布。图7是使用图8所示的导光部件30的情况下的照度分布。该照度分布是投影到25m前方(+z轴方向)的照射面9的照度分布。并且,通过仿真求出该照度分布。“等高线显示”是指利用等高线图进行显示。“等高线图”是用线连接相同值的点而示出的图。
如图2所示,导光部件3的入射面31的曲面形状是水平方向和垂直方向均具有正光焦度的凸面形状。
根据图6可知,配光图案的截止线91是清晰的直线。即,在截止线91的下侧,等高线的宽度较短。而且,配光分布以从截止线91起较短的距离成为最高照度的区域(高照度区域)93。
在图6中,高照度区域93的中心位于比配光图案的中心更靠+y轴方向侧。在图6中,高照度区域93收敛于比配光图案的中心更靠+y轴方向侧。配光图案的中心是配光图案的宽度方向的中心,是配光图案的高度方向的中心。
可知配光图案的截止线91的下侧的区域92最亮。即,在配光图案的截止线91的下侧的区域92中包含配光图案中的最亮区域93。
图8是实施方式1的前照灯模块100的导光部件30的立体图。图7是利用等高线显示示出使用图8所示的导光部件30求出的照射面9上的照度分布的图。
图8所示的导光部件30的入射面31呈使水平方向(x轴方向)具有负光焦度的凹面形状。并且,入射面31呈使垂直方向(y轴方向)具有正光焦度的凸面形状。
图7利用等高线显示示出使用导光部件30的情况下的、投影到25m前方(+z轴方向)的照射面9的照度分布。并且,通过仿真求出该照度分布。入射面31的水平方向具有负光焦度。
因此,与图6所示的配光图案的情况相比,图7所示的配光图案的配光的宽度(x轴方向)变宽。
并且,在图7所示的配光图案中,截止线91是清晰的直线。即,在截止线91的下侧,等高线的宽度较短。而且,配光分布以从截止线91起较短的距离成为最高照度的区域(高照度区域)93。
在图7中,高照度区域93的中心位于比配光图案的中心更靠+y轴方向侧。在图7中,高照度区域93收敛于比配光图案的中心更靠+y轴方向侧。配光图案的中心是配光图案的宽度方向的中心,是配光图案的高度方向的中心。
而且,在图7所示的配光图案中,截止线91的下侧的区域92被照明得最亮。即,在配光图案的截止线91的下侧的区域92中包含配光图案中的最亮区域93。
在图6和图7中,截止线91的下侧的区域92位于配光图案的中心与截止线91之间。
这样,通过使导光部件3的入射面31的曲面形状变化,能够容易地形成期望的配光图案。这里,“期望的配光图案”例如是由道路交通规则等规定的配光图案。或者,如后所述,在使用多个前照灯模块形成一个配光图案的情况下,“期望的配光图案”是各前照灯模块要求的配光图案。
这样,通过使导光部件3的入射面31的曲面形状变化,能够容易地形成配光图案。特别是能够在维持清晰的截止线91的状态下使截止线91的下侧的区域92最亮。
即,前照灯模块100不需要如现有的前照灯装置那样为了生成截止线91而使用导致光利用效率降低的遮光板。并且,前照灯模块100不需要为了在配光图案中设置高照度区域而采用复杂的光学系统的结构。即,前照灯模块100能够实现小型、结构简易、光利用效率较高的前照灯装置。
本发明的实施方式1的前照灯模块100以摩托车用的前照灯装置的近光为例进行了说明。但是,本发明不限于此。例如,还可以应用于汽车用的前照灯装置等的近光。即,前照灯模块100可以应用于自动三轮车用的前照灯装置的近光或四轮的汽车用的前照灯装置的近光。
图9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,出射面32的边321的形状例如可以是图9所示的具有阶梯差的形状。即,图9所示的边321的形状呈上述折曲线形状。关于边321的形状,从后方(-z轴方向)观察,左侧(-x轴方向侧)的边321a位于比右侧(+x轴方向侧)的边321b高的位置(+y轴方向)。
出射面32和照射面9处于在光学上共轭的关系。因此,出射面32上的配光图案的形状被投影到照射面9上。即,在照射面9上,车辆的行进方向的左侧的截止线较高,右侧的截止线较低。由此,为了进行步行者的识别和标识的识别,能够容易地形成抬高步道侧的照射的“抬高线”。另外,以在道路的左车线行驶的车辆为例进行说明。
并且,在车辆中,有时并列多个前照灯模块,合并各模块的配光图案来形成期望的配光图案。即,有时并列多个前照灯模块,合并各模块的配光图案来形成配光图案。这里,“期望的配光图案”例如是由道路交通规则等规定的配光图案。这种情况下,也能够容易地应用实施方式1的前照灯模块100。
前照灯模块100通过调整导光部件3的入射面31的曲面形状,能够使配光图案的配光的宽度和配光的高度任意变化。而且,还能够使配光分布任意变化。
并且,前照灯模块100通过调整会聚透镜2与导光部件3的光学位置关系,能够使配光图案的配光的宽度和配光的高度任意变化。而且,还能够使配光分布任意变化。
并且,通过使用反射面32,能够容易地进行配光分布的变化。例如,如后所述,通过使反射面32的倾斜角度e变化,能够使高照度区域的位置变化。
并且,前照灯模块100能够利用导光部件3的出射面32的边321的形状而任意规定截止线91的形状。即,能够通过导光部件3的形状来形成任意的配光图案。
因此,特别是会聚透镜2和投射透镜4等不需要在模块间变更形状等。由于会聚透镜2和投射透镜4等可以是通用部件,因此,能够削减部件的种类,能够改善组装性,由此能够降低制造成本。
并且,前照灯模块100的整体能够发挥这种任意调整配光的宽度和高度的功能以及任意调整配光分布的功能即可。前照灯模块100的光学部件具有会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4。即,能够将该功能分散在构成前照灯模块100的任意光学面中。
例如,使导光部件3的出射面32或反射面33成为曲面形状且具有光焦度,也能够形成配光。
但是,当使出射面32具有曲率时,光的出射位置在光轴方向上不同。即,出射面32上的光的出射位置在光轴方向上向前方向或后方向移动。由于出射面32与照射面9共轭,因此,当光的出射位置在光轴方向上不同时,有时带来未清晰投影截止线等的影响。
并且,关于反射面33,不是必须全部光到达反射面33。因此,在使反射面33具有形状的情况下,对配光图案赋予反射面33的形状的作用的光有限。即,能够有助于形成配光图案的光的量有限。通过在反射面33进行反射,对配光图案赋予反射面33的形状的作用的光的量有限。因此,为了在光学上对全部光赋予作用并使配光图案容易地变化,优选使入射面32具有光焦度来形成期望的配光。这里,“期望的配光”例如是由道路交通规则等规定的配光。
前照灯模块100具有光源1、会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4。光源1射出作为照明光的具有指向性的光。会聚透镜2使从光源1出射的光会聚。导光部件3从入射面31入射从会聚透镜2出射的光,使入射的该光在侧面形成的反射面33进行反射并从出射面32出射。投射透镜4入射从导光部件3出射的光并进行放大出射。入射面31由使入射的光的发散角变化的曲面形成。
前照灯模块100具有光源1、导光元件3和投射光学元件4。光源1发出光。导光元件3包含反射从光源1发出的光的反射面33和出射在反射面33反射后的光的出射面32。投射光学元件4投射从出射面32出射的光。反射面33的靠出射面32侧的端部321包含在投射光学元件4的光轴的方向上位于投射光学元件4的焦点位置处的点Q。
在实施方式1中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,投射光学元件4示出为投射透镜4。并且,作为一例,端部321示出为边321。
入射到导光元件3并到达反射面33的光入射到导光元件3,在反射面32进行最初的反射。
在反射面33进行最初的反射后的光通过这一次的反射而到达出射面32。
前照灯模块100通过使入射到导光元件3的光中的在反射面33反射后的光和在反射面33反射后的光以外的光,在经过位于端部321上的焦点位置处的点Q且与投射光学元件4的光轴垂直的平面上重叠,形成该平面上的高光度区域。
与投射光学元件4的光轴垂直的平面是出射面32。
导光元件3包含入射从光源1发出的光的入射部31,入射部31具有屈光力。
作为一例,入射部31示出为入射面31。
在反射面33反射后的光直接到达出射面32。
反射面33是全反射面。
导光元件3的内部填满折射材料。
<变形例1>
并且,本发明的实施方式1的前照灯模块100将光源1、会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4的各光轴全部配置成与z轴平行的轴。但是,不限于这种配置。
光源1位于导光部件3的-z轴侧(后方)。而且,光源1位于导光部件3的+y轴侧(上侧)。
会聚透镜2位于导光部件3的-z轴侧(后方)。而且,会聚透镜2位于导光部件3的+y轴侧(上侧)。
图10是示出实施方式1的前照灯模块100的结构的结构图。例如,如图10所示,可以配置成使光源1和会聚透镜2的光轴向-y轴方向倾斜。“使光轴向-y轴方向倾斜”是指,从+x轴方向观察,以x轴为旋转轴,使光轴顺时针旋转。即,光轴的-z轴方向的端部位于比轴的+z轴方向的端部更靠+y轴方向。
在图10中,光源1和会聚透镜2相对于反射面33位于反射面33的反射光的一侧。即,光源1和会聚透镜2相对于反射面33位于反射面33的表面侧。光源1和会聚透镜2在反射面33的法线方向上相对于反射面33位于反射面33的表面侧。会聚透镜2配置在与反射面33相对的方向上。
在图10中,光源1的光轴与会聚透镜2的光轴一致。而且,在图10中,光源1和会聚透镜2的光轴在反射面33上具有交点。当光在入射面31进行折射的情况下,从会聚透镜2出射的中心光线到达反射面33上。即,会聚透镜2的光轴或中心光线在反射面33上具有交点。
当成为图10所示的配置时,能够缩短导光部件3的光轴方向(z轴方向)的长度。而且,能够缩短光学系统的进深(z轴方向的长度)。这里,“光学系统”是具有会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4作为结构要素的光学系统。
并且,容易将从会聚透镜2出射的光引导至反射面33。因此,容易高效地在出射面32的边321的内侧的区域集中光。即,通过将从会聚透镜2出射的光集中在反射面33的靠出射面32侧,能够增多从边321的+y轴方向的区域出射的光的出射量。
该情况下,会聚透镜2的光轴与反射面33的交点位于反射面33的靠出射面32侧。或者,从会聚透镜2出射的中心光线与反射面33的交点位于反射面33的靠出射面32侧。
因此,容易使投影到照射面9的配光图案的截止线91的下侧的区域明亮。并且,通过使导光部件3的光轴方向(z轴方向)的长度变短,导光部件3的光的内部吸收减少,光利用效率提高。“内部吸收”是指光透射导光部件时的、除了表面反射的损失以外的材料内部的光损失。导光部件的长度越长,则内部吸收越增加。
从光源1入射到导光元件3时的光束位于反射面33的表面侧,光束的中心光线在包含反射面33的面上具有交点。
在实施方式1中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,在实施方式1中,作为一例,从光源1入射到导光元件3时的光束从入射面31入射。另外,反射面33的表面是反射光的面。
从光源1入射到导光元件3时的光束位于反射面33的表面侧,朝向反射面33行进。
<变形例2>
并且,在本发明的实施方式1的前照灯模块100中,会聚透镜2的出射面232相对于与会聚透镜2的光轴垂直的平面平行。但是,出射面232的形状不限于这种形状。
图11(A)和图11(B)是示出会聚透镜2的形状的图。图12是示出前照灯模块100的结构的结构图。
例如,如图11(A)和图11(B)所示,也可以使出射面232的整面或一部分相对于与光轴垂直的面倾斜。
在图11(A)中,会聚透镜2的出射面232形成在同一平面上。使该同一平面上的出射面232相对于会聚透镜2的光轴倾斜角度b。图11(A)的出射面232朝向-y轴方向倾斜。即,从+x轴方向观察,出射面232以x轴为旋转轴而顺时针旋转。另外,图11(A)中的虚线表示与x-y平面平行的面。即,图11(A)中的虚线表示与会聚透镜2的光轴垂直的平面。
在图11(B)中,会聚透镜2的出射面232未形成在同一平面上。出射面232具有区域232a和区域232b。
区域232a由与会聚透镜2的光轴垂直的平面形成。
区域232a例如相对于会聚透镜2的光轴是出射面232的+y轴方向的区域。
进一步限定地称作区域232a时,在区域232a是与会聚透镜2的光轴垂直的平面的情况下,从区域232a出射的光到达反射面33的表面侧。在反射面33的表面反射后的光从出射面32出射。并且,从出射面232a出射的光到达入射面31。
反射面33的表面是指反射面33的反射光的面。反射面33的表面是在反射面33的垂线的方向上会聚透镜2所处的方向的面。
另一方面,区域232b由相对于与光轴垂直的平面倾斜角度c的平面形成。
区域232b例如相对于会聚透镜2的光轴是出射面232的-y轴方向的区域。
进一步限定地称作区域232b时,在区域232b是与会聚透镜2的光轴垂直的平面的情况下,从区域232b出射的光到达反射面33的背面侧。在区域232b是与会聚透镜2的光轴垂直的平面的情况下,从区域232b出射的光到达反射面33的背面侧。并且,从出射面232a出射的光未到达入射面31。
反射面33的背面是反射面33的反射面的背面。反射面33的背面是在反射面33的垂线的方向上与会聚透镜2所处的方向相反的一侧的面。
出射面232的-y轴方向的区域232b朝向-y轴方向倾斜。即,从+x轴方向观察,出射面232的-y轴方向的区域232b以x轴为旋转轴而顺时针旋转角度c。另外,图11(B)中的虚线表示与x-y平面平行的面。即,图11(B)中的虚线表示与会聚透镜2的光轴垂直的平面。
例如,如变形例1那样在使光源1和会聚透镜2的各光轴相对于z轴向-y轴方向倾斜配置的情况下,很难使从位于会聚透镜2的下端部(-y轴方向的端部)的出射面232出射的光全部入射到导光部件3。
这是因为,例如,在图10所示的情况下,与区域232b相当的区域的-y轴方向侧的端部的y轴方向的位置位于比反射面33的-z轴方向侧的端部的y轴方向的位置更靠-y轴方向侧。“位于会聚透镜2的下端部(-y轴方向的端部)的出射面232”是与图12所示的区域232b相当的区域。
但是,如图12所示,通过使会聚透镜2的出射面232的下端部(-y轴方向)的区域232b倾斜,光向+y轴方向折射。
即,从区域232b出射的光的会聚位置比从区域232a出射的光的会聚位置短。“会聚位置”是指从出射面出射的光的光束最小的位置。
即,在会聚透镜2的出射面232中,从位于反射面33的表面侧的出射面232(区域232a)出射的光的会聚位置与从位于反射面33的背面侧的出射面232(区域232b)出射的光的会聚位置相比,与会聚透镜2之间的距离较长。
在会聚透镜2的出射面232中,相对于会聚透镜2的光轴从远离反射面33的方向侧(区域232a)出射的光的会聚位置与相对于会聚透镜2的光轴从接近反射面33的方向侧(区域232b)出射的光的会聚位置相比,与会聚透镜2之间的距离较长。
而且,关于由于未设置区域232b而未入射到导光部件3的光,通过设置区域232b而能够入射到导光部件3。因此,能够提高光利用效率。
另外,从+x轴方向观察,本变形例2中的区域232b以与x轴平行的轴为旋转轴而顺时针旋转角度c。但是不限于此,从+x轴方向观察,区域232b也可以以与x轴平行的轴为旋转轴而逆时针旋转。
例如,考虑区域232b的-y轴方向侧的端部的y轴方向的位置位于比反射面33的-z轴方向侧的端部的y轴方向的位置更靠+y轴方向侧的情况。即,考虑区域232b的-y轴方向侧的端部位于比反射面33的-z轴方向侧的端部更靠+y轴方向侧的情况。
为了使较多的光照射到反射面33而提高光利用效率,从+x轴方向观察,必须使区域232b以与x轴平行的轴为旋转轴而逆时针旋转。这是因为,较多的光到达反射面33,使得光在区域232b出射时向-y轴方向折射。
前照灯模块100具有使从光源1射出的光会聚的会聚元件2。在从会聚元件2入射到导光元件3时的光束中,会聚元件2针对在反射面33的法线方向上位于反射面33的表面侧的端部的第1光线的焦距,比会聚元件2针对与第1光线相反一侧的端部的第2光线的焦距长。
在实施方式1中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,会聚元件2示出为会聚透镜2。并且,作为一例,从光源1入射到导光元件3时的光束从入射面31入射。
在实施方式1中,反射面33的法线方向示出为y轴方向。但是,如图13所示,在反射面33倾斜的情况下,法线方向也相对于y轴倾斜。
而且,在实施方式1中,反射面33的表面是反射光的面。反射面33的表面侧示出为+y轴方向侧。并且,在变形例2中,第1光线示出为从区域232a的+y轴方向的端部出射的光线。第2光线示出为从区域232b的-y轴方向的端部出射的光线。
<变形例3>
并且,本发明的实施方式1的前照灯模块100设导光部件3的反射面33是与x-z平面平行的平面。但是,反射面33不限于与x-z平面平行的平面。
图13(A)和图13(B)是示出实施方式1的前照灯模块100的导光部件3、35的形状的比较的图。图13(A)为了比较而示出上述导光部件3。图13(B)示出变形例3的导光部件35。
图13(B)所示的导光部件35的反射面33不是与z-x平面平行的面。例如,如图13(B)所示,反射面33也可以是相对于z-x平面以x轴为旋转轴的倾斜的平面。
从+x轴方向观察,导光部件35的反射面33是以x轴为旋转轴而顺时针旋转的面。在图13(B)中,反射面33成为相对于z-x平面旋转角度e的面。即,反射面33的入射面31侧的端部位于比出射面32侧的端部更靠+y轴方向。
图13(A)所示的导光部件3的反射面33是与x-z平面平行的平面。从入射面31入射的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。光入射到反射面33的入射角是入射角S1。而且,光在反射面33进行反射的反射角是反射角S2。反射面33的垂线m1在图13(A)中用单点划线表示。根据反射定律,反射角S2与入射角S1相等。
光以入射角S3入射到出射面32。光以出射角Sout1从出射面32出射。出射面32的垂线m2在图13(A)中用单点划线表示。根据斯奈尔定律,入射角S3和出射角Sout1的关系如下式(1)那样。这里,标号n是导光部件3的折射率。一般情况下,折射率n大于1。另外,式(1)中使用的“·”表示“乘法运算”。
n·sinS3=sinSout1···(1)
由于光在入射面31进行大幅折射,因此,从出射面32出射的光的出射角Sout1增大。当出射角Sout1增大时,与此相伴,投射透镜4的口径大型化。这是因为,当出射角Sout1增大时,投射透镜4需要取入从远离光轴的位置入射的光。
另一方面,图13(B)所示的导光部件35的反射面33相对于x-z平面倾斜。从+x轴方向观察,反射面33的倾斜方向是相对于x-z平面顺时针旋转的方向。
即,反射面33相对于光的行进方向(+z轴方向)向导光部件35内的光路扩宽的方向倾斜。反射面33朝向光的行进方向(+z轴方向)以使导光部件35内的光路扩宽的方式倾斜。这里,光的行进方向是导光部件35内的光的行进方向。因此,光的行进方向是与导光部件35的光轴平行的方向。
反射面33在导光部件35的光轴的方向上朝向出射面32侧。“朝向出射面32侧”是指从出射面32侧(+z轴方向侧)观察能够看到反射面33。
从入射面31入射的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。光入射到反射面33的入射角是入射角S4。而且,光在反射面33进行反射的反射角是反射角S5。反射面33的垂线m3在图13(B)中用单点划线表示。根据反射定律,反射角S5与入射角S4相等。
光以入射角S6入射到出射面32。光以出射角Sout2从出射面32出射。出射面32的垂线m4在图13(B)中用单点划线表示。根据斯奈尔定律,入射角S6和出射角Sout2的关系如下式(2)那样。这里,标号n是导光部件35的折射率。一般情况下,折射率n大于1。另外,式(2)中使用的“·”表示“乘法运算”。
n·sinS6=sinSout2···(2)
由于反射面33的倾斜,入射角S4大于入射角S1。并且,反射角S5大于反射角S2。因此,入射角S6小于入射角S3。光在出射面32进行折射时的入射角S3、S6与出射角Sout1、Sout1的关系依据斯奈尔定律。由于导光部件3、35的折射率n相等,因此,出射角Sout2小于出射角Sout1。
另外,为了使出射角Sout2小于出射角Sout1,可以使反射面33成为曲面形状。即,反射面33由光路朝向光的行进方向(+z轴方向)扩宽的曲面形成。
反射面33由在导光部件35的光轴的方向上朝向出射面32侧的曲面形成。
反射面33的倾斜发挥减小在反射面33反射后的光从出射面32出射时的出射角Sout的作用。因此,通过反射面33的倾斜,能够减小投射透镜4的口径。而且,能够使前照灯模块100小型化。特别有助于前照灯模块100的高度方向(y轴方向)的薄型化。
并且,通过使反射面33的倾斜角度变化,能够使高照度区域的位置变化。
反射面33在投射光学元件4的光轴的方向上朝向出射面32侧倾斜。
作为一例,投射光学元件4示出为投射透镜4。
<变形例4>
并且,关于本发明的实施方式1的前照灯模块100,对一个前照灯模块100具有一个光源1和一个会聚透镜2的情况进行了说明。但是,光源1和会聚透镜2在一个前照灯模块中不限于一个。下面,汇集光源1和会聚透镜2而作为光源模块15进行说明。
图14是示出实施方式1的前照灯模块110的结构的结构图。图14是从+y轴方向观察前照灯模块110的图。
例如,图14所示的前照灯模块110具有3个光源模块15a、15b、15c。一个光源模块15a、15b、15c分别具有光源1a、1b、1c和会聚透镜2a、2b、2c。在图14中,3个光源模块15是光源模块15a、光源模块15b和光源模块15c。
从y轴方向观察,光源1a和会聚透镜2a配置在导光部件3和投射透镜4的光轴上。光源1a和会聚透镜2a是光源模块15a的结构要素。
并且,光源1b配置在光源1a的-x轴方向上。会聚透镜2b配置在会聚透镜2a的-x轴方向上。光源1b和会聚透镜2b是光源模块15b的结构要素。即,光源模块15b配置在光源模块15a的-x轴方向上。
并且,光源1c配置在光源1a的+x轴方向上。会聚透镜2c配置在会聚透镜2a的+x轴方向上。光源1c和会聚透镜2c是光源模块15c的结构要素。即,光源模块15c配置在光源模块15a的+x轴方向上。
从光源1a射出的光透射过会聚透镜2a而从入射面31入射到导光部件3。从y轴方向观察,光入射的入射面31上的x轴方向的位置与导光部件3的光轴的位置一致。入射的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。从y轴方向观察,光出射的出射面32上的x轴方向的位置与导光部件3的光轴的位置一致。
从光源1b射出的光透射过会聚透镜2b而从入射面31入射到导光部件3。从y轴方向观察,光入射的入射面31上的x轴方向的位置相对于导光部件3的光轴为-x轴方向。入射的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。从y轴方向观察,光出射的出射面32上的x轴方向的位置相对于导光部件3的光轴为+x轴方向。
从光源1c射出的光透射过会聚透镜2c而从入射面31入射到导光部件3。从y轴方向观察,光入射的入射面31上的x轴方向的位置相对于导光部件3的光轴为+x轴方向。入射的光在反射面33进行反射并从出射面32出射。从y轴方向观察,光出射的出射面32上的x轴方向的位置相对于导光部件3的光轴为-x轴方向。
即,图14所示的结构能够在水平方向(x轴方向)上扩宽从出射面32出射的光束。由于出射面32和照射面9是共轭的关系,因此,前照灯模块110能够扩宽配光图案的水平方向的宽度。
通过采用这种结构,不具有多个前照灯模块100,也能够增加光量。即,前照灯模块110有助于前照灯装置整体的小型化。并且,前照灯模块110能够容易地实现水平方向(x轴方向)上宽度较宽的配光的生成。
并且,在图14中,在水平方向(x轴方向)上并列多个光源模块15。但是,也可以在垂直方向(y轴方向)上并列多个光源模块15。例如,在y轴方向上以两段的方式并列光源模块15。由此,能够增加前照灯模块110的光量。
并且,通过进行单独点亮光源1a、1b、1c的控制或单独熄灭光源1a、1b、1c的控制,能够选择对车辆前方进行照明的区域。由此,能够使前照灯模块110具有配光可变功能。即,前照灯模块110可以具有使配光变化的功能。
例如,在车辆在交叉点进行右转或左转的情况下,与通常的近光的配光相比,需要实现在车辆转弯的方向上较宽的配光。这种情况下,通过单独点亮或熄灭光源1a、1b、1c来进行控制,能够得到与行驶状况对应的最佳的配光。驾驶者通过使前照灯模块110的配光变化,相对于行进方向能够得到更加优良的视场。
实施方式2
图15是示出本发明的实施方式2的前照灯模块120的结构的结构图。对与图1相同的结构要素标注相同标号并省略其说明。与图1相同的结构要素是光源1、会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4。
如图15所示,实施方式2的前照灯模块120具有光源1、导光部件3、投射透镜4、旋转机构5和控制电路6。前照灯模块120可以具有会聚透镜2。
旋转机构5使导光部件3和投射透镜4作为一体而绕光轴旋转。即,实施方式2的前照灯模块120与实施方式1的前照灯模块100的不同之处在于具有旋转机构5和控制电路6。
<车体的倾斜和配光图案的倾斜>
一般情况下,在摩托车在拐弯处行驶时,车体倾斜。在摩托车的车体倾斜的情况下,前照灯装置与车体一起倾斜。因此,存在驾驶者的视线朝向的拐弯区域未被充分照明的问题。
“拐弯区域”是车辆转弯时的车辆的行进方向的照明区域。拐弯区域是驾驶者的视线朝向的行进方向的区域。通常,在车辆向左转弯的情况下,拐弯区域是车辆直行时的照射区域的左侧的区域。并且,在车辆向右转弯的情况下,拐弯区域是车辆直行时的照射区域的右侧的区域。
图16(A)和图16(B)是示出摩托车的配光图案103的示意图。图16(A)示出摩托车不使车体倾斜而行驶的状况下的配光图案103。即,图16(A)示出摩托车直行的状况下的配光图案103。图16(B)示出摩托车使车体向左侧倾斜而行驶的状况下的配光图案104。即,图16(B)示出摩托车向左侧转弯的状况下的配光图案103。
在图16(A)和图16(B)中,摩托车在左侧的车线中行驶。线H-H表示地平线。线V-V表示车体所处的位置处的与线H-H(地平线)垂直的线。由于摩托车在左侧的车线中行驶,因此,中心线102位于线V-V的右侧。并且,线101表示路面的左侧的端部的部分和右侧的端部的部分。图16(B)所示的摩托车使车体相对于线V-V向左侧倾斜倾斜角度d而在拐弯处行驶。另外,将摩托车相对于线V-V的车体倾斜角度d称作倾斜角。
图16(A)所示的配光图案103在水平方向上宽度较宽,没有浪费地对规定区域进行照明。但是,图16(B)所示的配光图案104在以左侧降低、右侧抬高的方式倾斜的状态下进行照射。此时,驾驶者的视线朝向的行进方向的区域是拐弯区域105。另外,这里,“规定”例如是指预先由道路交通规则等规定。
在图16(B)中,拐弯区域105位于线V-V的左侧且与线H-H的下侧相切的位置。在图16(B)中,拐弯区域105用虚线表示。
通常的前照灯装置固定在车体上。因此,在车辆在拐弯处转弯时的行进方向的路上(在图16中为左侧),前照灯装置对低于路面的位置进行照射。即,拐弯区域105未被充分照明而变得较暗。
并且,在车辆在拐弯处转弯时的行进方向的相反侧的路上(在图16中为右侧),通常的前照灯装置对高于路面的位置进行照明。因此,前照灯装置可能对对向车辆照射眩目的光。
图17是示出车体的倾斜角度d的说明图。图17是从摩托车94的前方观察摩托车94的车体倾斜的状态的示意图。图17示出摩托车94相对于行进方向向右侧倾斜倾斜角度d的状态。
在图17中,摩托车94相对于行进方向向右侧倾斜倾斜角度d。即,摩托车94以车轮95与地面相切的位置98为旋转中心向左方向或右方向旋转。
在图17中,摩托车94以车轮95与地面相切的位置98为旋转中心,从+z轴方向观察,逆时针旋转角度d。该情况下,可知前照灯装置250也倾斜倾斜角度d。
实施方式2的前照灯模块120利用小型且简单的结构来解决这种问题。
<前照灯模块120的结构>
如图15所示,实施方式2的前照灯模块120的旋转机构5将导光部件3和投射透镜4支承成能够以光轴为旋转轴进行旋转。
旋转机构5例如具有步进马达51、齿轮52、53、54、55以及轴56。另外,步进马达51例如也可以是DC马达等。
控制电路6向步进马达51发送控制信号。控制电路6对步进马达51的旋转角度和旋转速度进行控制。
控制电路6与检测摩托车94的倾斜角度d的车体倾斜检测部65连接。车体倾斜检测部65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65检测到的车体的倾斜角度d的信号。然后,控制电路6根据该检测信号进行运算而对步进马达51进行控制。
这里,如果摩托车94的倾斜为倾斜角度d,则控制电路6使导光部件3和投射透镜4向与车体的倾斜方向相反的方向旋转角度d。即,使导光部件3和投射透镜4旋转的方向是与车体的倾斜方向相反的方向。
齿轮53以使齿轮53的旋转轴和导光部件3的光轴一致且包围导光部件3的方式安装在导光部件3。即,齿轮53的旋转轴与导光部件3的光轴一致。并且,齿轮53配置在导光部件3的周围。在图15中,齿轮53配置成包围导光部件3。但是,齿轮53也可以配置在导光部件3的周围的一部分。
齿轮55以使齿轮55的旋转轴和投射透镜4的光轴一致且包围投射透镜4的方式安装在投射透镜4。即,齿轮55的旋转轴与投射透镜4的光轴一致。并且,齿轮55配置在投射透镜4的周围。在图15中,齿轮55配置成包围投射透镜4。但是,齿轮55也可以配置在投射透镜4的周围的一部分。
轴56与步进马达51的旋转轴一致。并且,轴56安装在步进马达51的旋转轴上。轴56配置成与导光部件3的光轴和投射透镜4的光轴平行。
齿轮52的旋转轴与轴56一致。齿轮52安装于轴56。齿轮52与齿轮53啮合。
齿轮54的旋转轴与轴56一致。齿轮54安装于轴56。齿轮54与齿轮55啮合。
由于旋转机构5这样构成,因此,当步进马达51的旋转轴旋转时,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53旋转时,导光部件3绕光轴旋转。当齿轮54旋转时,齿轮55旋转。当齿轮55旋转时,投射透镜4绕光轴旋转。
由于齿轮52、54安装于一个轴56,因此,导光部件3和投射透镜4同时旋转。并且,导光部件3和投射透镜4向相同方向旋转。
旋转机构5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旋转。使导光部件3和投射透镜4旋转的方向是与车体的倾斜方向相反的方向。另外,将车体的倾斜方向称作“倾斜方向”。
导光部件3的旋转角度和投射透镜4的旋转角度由齿轮52、53、54、55的齿数设定。在导光部件3的旋转角度和投射透镜4的旋转角度相同的情况下,旋转机构5能够使导光部件3和投射透镜4作为一体来旋转。
导光部件3的出射面32能够作为2次光源进行处理。“2次光源”是指射出面状光的面光源。
并且,出射面32是在光学上与照射面9共轭的关系。
因此,如果不改变导光部件3与投射透镜4的几何学关系而使导光部件3和投射透镜4绕光轴旋转,则对照射面9进行照明的配光图案也旋转与导光部件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向与倾斜方向相反的方向旋转与倾斜角度d相同的量,则能够准确地校正由于摩托车94的车体的倾斜而导致的配光图案的倾斜。
旋转机构5不限于上述结构,也可以是其它旋转机构。也可以设置使导光部件3和投射透镜4分别旋转的步进马达并单独控制旋转量。即,可以设置导光部件3用的步进马达和投射透镜4用的步进马达。
图18是示出通过前照灯模块120对配光图案进行修正的情况的示意图。图18(A)示出在左车线内行驶并向左侧转弯的拐弯的情况。图18(B)示出在左车线内行驶并向右侧转弯的拐弯的情况。
如上所述,控制电路6根据车体的倾斜角度d使配光图案106旋转。图18(A)的配光图案106朝向行进方向顺时针旋转倾斜角度d。图18(B)的配光图案106朝向行进方向逆时针旋转倾斜角度d。无论车体向左方向还是右方向倾斜,其结果都是,前照灯模块120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2的前照灯模块120根据车体的倾斜角度d使导光部件3和投射透镜4旋转。由此,形成的配光图案106以光学系统的光轴为旋转轴旋转。另外,投射透镜4放大投射旋转后的配光图案106的光。
由此,前照灯模块120能够对驾驶者的视线朝向的行进方向的区域(拐弯区域105)进行照明。
并且,与现有的光学部件相比,由于使比较小的导光部件3和比较小的投射透镜4旋转,因此,与使现有的前照灯装置中设置的光源和较大的透镜旋转的情况相比,能够以较小的驱动力进行驱动。
进而,不需要以能够旋转的方式支承具有较大直径的透镜。因此,能够使旋转机构5小型化。
并且,在投射透镜4的面形状例如是x轴方向的曲率和y轴方向的曲率不同的环形透镜的情况下,使投射透镜4与导光部件3一起旋转是有效的。环形透镜是在x轴方向和y轴方向上具有不同光焦度的透镜。通过使投射透镜4采用环形透镜,能够与导光部件3分担进行配光图案的形成。
只要投射透镜4具有与导光部件3分担进行配光图案的形成的功能即可,不限于环形透镜,投射透镜4也可以是圆柱透镜或具有自由曲面的透镜。圆柱透镜是在一个方向上具有屈光力且进行收敛或发散,在正交的方向上不具有屈光力的透镜。
并且,在图15中示出使投射透镜4旋转的结构。但是,也可以取不使投射透镜4旋转的结构。
前照灯模块120具有使导光部件3绕与光轴平行的轴旋转的旋转机构5和控制部6。控制部6对旋转机构5进行驱动。
投射透镜4是以光轴为中心的旋转体的形状,如上所述,在使投射透镜4的光轴和导光部件3的光轴一致的情况下,即使不采用使投射透镜4旋转的结构也没有特别问题。“旋转体”是通过使平面图形绕位于与其相同的平面内的直线(轴)旋转而得到的立体图形。
即,使投射透镜4的透镜面成为旋转对称的面形状,在使投射透镜4的曲率中心和导光部件3的光轴一致的情况下,投射透镜4不旋转而仅使导光部件3绕光轴旋转,由此能够得到同样的效果。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,不需要齿轮54、55。即,与使导光部件3和投射透镜4作为一体而绕光轴旋转相比,能够进一步实现旋转机构5的小型化和旋转机构5的简化。
并且,如实施方式1的变形例1所示,有时光源1和会聚透镜2相对于导光部件3和投射透镜4倾斜。这种情况下,需要使光源1和会聚透镜2与导光部件3成为一体并以导光部件3的旋转轴为中心旋转。
并且,如实施方式1的变形例4所示,有时前照灯模块具有多个光源模块15。这种情况下,也需要使光源模块15与导光部件3成为一体并以导光部件3的旋转轴为中心旋转。
这是因为,这些情况下,当使光源1和会聚透镜2固定时,在导光部件3旋转时,入射到导光部件3的光的状态变化,很难形成配光图案。
在实施方式2中,使导光部件3和投射透镜4绕光轴旋转。但是,也可以使导光部件3以光轴以外的轴为中心旋转。并且,也可以使投射透镜4以光轴以外的轴为中心旋转。
例如,在导光部件3中,旋转轴的一端可以经过入射面31。并且,旋转轴的另一端可以经过出射面32。这样,可以将经过位于导光部件3的光轴方向的两端的面的轴作为旋转轴。即,该旋转轴相对于导光部件3的光轴倾斜。
同样,例如,在投射透镜4中,旋转轴的一端可以经过投射透镜4的入射面(-z轴方向的面)。并且,旋转轴的另一端可以经过投射透镜4的出射面(+z轴方向的面)。这样,可以将经过位于投射透镜4的光轴方向的两端的面的轴作为旋转轴。即,该旋转轴相对于投射透镜4的光轴倾斜。
但是,使旋转轴和光轴一致时,能够将配光图案的旋转轴作为光轴,因此容易进行配光的控制。
并且,本实施方式2的前照灯模块120根据车体的倾斜角度d,使导光部件3和投射透镜4绕光轴向与倾斜方向相反的方向旋转角度d。
但是不限于此,例如,也可以使导光部件3和投射透镜4绕光轴旋转大于倾斜角度d的角度等,旋转角度可以是任意角度。由此,配光图案不是始终水平,可以根据需要而有意倾斜。
例如,通过使配光图案倾斜以提高拐弯区域105侧的配光,驾驶者能够容易确认车辆的行进方向。并且,在左转的拐弯的情况下,通过使配光图案倾斜以降低与拐弯区域105侧相反的一侧的配光,能够减少由于投射光而导致的对向车的迷惑。
在实施方式2中,以摩托车94为例进行了说明。但是,在上述被称作陀螺仪的自动三轮车等中,在拐弯处,包含前轮和驾驶席在内的车体的绝大部分向左右方向倾斜。因此,能够在三轮车中采用前照灯模块120。
并且,在四轮的车辆中也能够应用前照灯模块120。例如,在拐弯处向左方向转弯时,车体向右方向倾斜。并且,在拐弯处向右方向转弯时,车体向左方向倾斜。这是由于离心力而导致的。关于这点,倾斜方向与二轮车相反。但是,四轮的车辆也能够检测车体的倾斜角并对照射区域进行修正。并且,在仅单轮侧倚上障碍物等而使车体倾斜的情况下,也能够得到与不存在车体倾斜时相同的照射区域。
前照灯模块120相对于前照灯模块100而具有旋转机构5。旋转机构5使导光元件3旋转。旋转机构5将经过导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部和出射面32的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
在实施方式2中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,入射光的一侧的端部示出为入射面31。
旋转机构5能够将通过经过导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部的面和经过出射面32的面的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。或者,旋转机构5能够将经过包含导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部的面和包含出射面32的面的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
并且,在实施方式2中,旋转机构5将投射光学元件4的光轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
并且,在实施方式2中,旋转机构5将经过端部321的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
作为一例,端部321示出为边321。
前照灯模块120相对于前照灯模块100而具有旋转单元5。旋转单元5使导光元件3旋转。旋转单元5将经过导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部和出射面32的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
在实施方式2中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,入射光的一侧的端部示出为入射面31。
旋转单元5能够将通过经过导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部的面和经过出射面32的面的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。或者,旋转单元5能够将经过包含导光元件3的入射从光源1射出的光的一侧的端部的面和包含出射面32的面的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
并且,在实施方式2中,旋转单元5将投射光学元件4的光轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
并且,在实施方式2中,旋转单元5将经过端部321的轴作为旋转轴,使导光元件3旋转。
作为一例,旋转单元5示出为旋转机构5。
实施方式3
图19是示出本发明的实施方式3的前照灯模块130的结构的结构图。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1、会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4。
如图19所示,实施方式3的前照灯模块130具有光源1、导光部件3、投射透镜4、平移机构7和控制电路6。前照灯模块130可以具有会聚透镜2。
“平移”是指在刚体等中,构成该刚体的各点在同一方向上平行移动。下面,有时将“平移”记作“平移移动”。并且,将部件平移的距离称作“平移量”。
平移机构7使投射透镜4在x轴方向上移动。即,前照灯模块130与实施方式1的前照灯模块100的不同之处在于,具有平移机构7和控制电路6。
在前照灯装置中公知有如下技术:在车辆在拐弯处行驶时,进行控制以使该前照灯装置的光轴朝向行驶方向。特别是在汽车用的前照灯装置中,根据汽车的操舵角、车速或车高等信息,使前照灯装置的照明方向在车辆的左右方向(x轴方向)上移动。“操舵角”是进行用于任意改变交通工具的行进方向的掌舵的角度。操舵角也被称作“转向角”。
但是,现有的前照灯装置一般采用使前照灯的整体旋回的方式。因此,存在驱动装置大型化这样的课题。并且,存在驱动装置的负荷较大这样的课题。
本发明的实施方式3的前照灯模块130解决这种问题。前照灯模块130通过较小且简单的结构来解决这种问题。
如图19所示,平移机构7具有步进马达71、小齿轮72、齿条73和轴76。
如图19所示,实施方式3的前照灯模块130的平移机构7以能够在x轴方向上平移的方式支承投射透镜4。平移机构7例如具有步进马达71、小齿轮72、齿条73和轴76。
平移机构7从控制电路6得到平移量。而且,平移机构7根据该平移量使投射透镜4在左右方向上平移。
步进马达71的轴与轴76连接。步进马达71的轴和轴76与z轴平行配置。即,步进马达71的轴和轴76与投射透镜4的光轴平行配置。
小齿轮72安装在轴76上。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。小齿轮72相对于投射透镜4配置在齿条73的外侧。
齿条73安装于投射透镜4。从前照灯模块130观察照射面9的方向(+z轴方向),齿条73配置在投射透镜4的上侧(+y轴方向侧)。或者,从前照灯模块130观察照射面9的方向(+z轴方向),齿条73也可以配置在投射透镜4的下侧(-y轴方向侧)。
齿条73与x轴平行配置。即,齿条73配置成齿条73的齿在水平方向(x轴方向)上并列。
齿条73的齿相对于投射透镜4形成在外侧。即,在齿条73配置在投射透镜4的上侧(+y轴方向侧)的情况下,齿条73的齿相对于齿条73形成在上侧(+y轴方向侧)。在齿条73配置在投射透镜4的下侧(-y轴方向侧)的情况下,齿条73的齿相对于齿条73形成在下侧(-y轴方向侧)。
当步进马达71旋转时,轴76旋转。当轴76旋转时,小齿轮72旋转。即,小齿轮72通过轴76的旋转而以小齿轮72的轴为中心旋转。当小齿轮72旋转时,齿条73在x轴方向上移动。当齿条73在x轴方向上移动时,投射透镜4在x轴方向上移动。
如上所述,平移机构7根据从控制电路6得到的平移量使投射透镜4在左右方向上平移。
例如,控制电路6与车体状况检测部66连接。车体状况检测部66例如是操舵角传感器或车速传感器等。“操舵角传感器”是用于感知扭转方向盘时前轮的操舵角的传感器。
控制电路6接收车体状况检测部66检测到的车体的操舵角、车速或车高等信息。车体状况检测部66检测车体的操舵角、车速或车高等。然后,控制电路6根据操舵角、车速或车高等信号进行运算,对步进马达81进行控制。
例如,投射透镜4是使导光部件3的出射面32上的配光图案以放大倍率1000倍在前方25m的照射面9上成像的透镜。该情况下,当投射透镜从2.0mm光轴中心向右方向(+x方向)平移时,前方25m的光轴的移动量为1000mm。此时的光轴朝向+x轴方向的倾斜量用以下所示的式(3)表示。
tan-1(1000[mm]/25000[mm])=2.29[度]··(3)
即,在上例中,光轴的倾斜为2.29度。即,前照灯模块130仅通过使投射透镜4稍微向左右方向(x轴方向)平移就能够使光轴倾斜。
控制电路6根据车体状况检测部66检测到的信息(信号)来运算车辆的行进方向。然后,控制电路6以使前照灯模块130的出射面32中的光轴成为最佳方向的方式对步进马达71进行控制,对投射透镜4的左右方向的位移量进行调整。“出射面32中的光轴”是投射到照射面9上的光的光轴。
图20(A)和图20(B)是示出搭载了本实施方式3的前照灯模块130的车辆在拐弯处行驶时的照射区域的图。图20(A)示出在朝向左方向具有曲线的拐弯的左车线侧行驶的状况。图20(B)示出在朝向右方向具有曲线的拐弯的左车线侧行驶的状况。
在图20(A)中,配光图案103使水平方向(线H-H方向)向左侧移动。拐弯区域105位于配光图案103的中心。在图20(B)中,配光图案103使水平方向(线H-H方向)向右侧移动。拐弯区域105位于配光图案103的中心。
如上所述,控制电路6根据车辆的操舵角等使配光图案103的光轴向水平方向倾斜,能够使配光图案103朝向最佳方向。在图20中,“水平方向”是线H-H的方向。
因此,在左方向或右方向的任何曲线中行驶的情况下,控制电路6都能够使配光图案103的光轴朝向拐弯区域105。拐弯区域105是驾驶者的视线方向。这里,“配光图案103的光轴”是指配光图案103的截止线上的水平方向的中心。
即,在左方向或右方向的任何曲线中行驶的情况下,控制电路6都能够使配光图案103朝向驾驶者的视线方向即拐弯区域105。通过控制电路6的控制,前照灯模块130能够利用配光图案103的照度最高的部分对拐弯区域105进行照明。
这样,本实施方式3的前照灯模块130使投射透镜4以与车辆的操舵角等对应的最佳平移量平移。由此,在车辆在右侧的拐弯或左侧的拐弯处转弯时,前照灯模块130能够利用配光图案103的照度最高的部分对驾驶者的视线朝向的方向的区域(拐弯区域105)进行照明。
前照灯模块130使投射透镜4稍微在左右方向上平移。因此,与使现有的灯主体中设置的发光体(光源)和较大直径的透镜旋转的情况相比,前照灯模块130能够以较小的驱动力对被驱动的部分(投射透镜4)进行驱动。并且,与以往相比,被驱动的部分(投射透镜4)也较小,因此,还能够减小支承被驱动的部分的结构。并且,由于使投射透镜4平移移动的距离也较短,因此,能够在短时间内使配光图案103移动。
另外,在实施方式3的前照灯模块130中,使投射透镜4相对于导光部件3在左右方向(x轴方向)上平移移动。但是,作为如实施方式3那样使配光图案的光轴相对于车辆的行进方向在左右方向上平移移动的方法,还可考虑以下方法。例如,通过使投射透镜4朝向左右方向的方法,也能够得到同样的效果。即,使投射透镜4以与y轴平行且经过投射透镜4的光轴的轴为旋转轴旋转的方法。
前照灯模块130具有使投射光学元件4相对于导光元件3在与投射光学元件4的光轴垂直的方向上平移的平移机构7。
在实施方式3中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,投射光学元件4示出为投射透镜4。
前照灯模块130具有使投射光学元件4相对于导光元件3在与投射光学元件4的光轴垂直的方向上平移的平移单元7。
作为一例,平移单元7示出为平移机构7。
<变形例>
图21是示出前照灯模块140的结构的结构图。前照灯模块140将与y轴平行且经过光轴的轴57作为旋转轴而使投射透镜4旋转。
前照灯模块140具有光源1、导光部件3、投射透镜4、旋转机构50和控制电路6。前照灯模块140可以具有会聚透镜2。
旋转机构50将轴57作为旋转轴而使投射透镜4旋转。
轴57是与y轴平行且经过投射透镜4的光轴的轴。轴57是与y轴平行且与投射透镜4的光轴正交的轴。另外,在图21中,为了易于理解,轴57表示为在y轴方向上贯通投射透镜4。实际上是使销等突出到投射透镜4的y轴方向的端部而形成轴57。
步进马达51使轴57旋转。步进马达51的轴与轴57连接。
从+y轴方向观察,当使投射透镜4以旋转轴57(与y轴平行且经过投射透镜4的光轴的轴)为中心顺时针旋转时,照射面9上的配光图案向右侧(+x轴方向)移动。相反,当使投射透镜4以旋转轴57(与y轴平行且经过投射透镜4的光轴的轴)为中心逆时针旋转时,照射面9上的配光图案向左侧(-x轴方向)移动。
根据该方法,前照灯模块140能够使照射面9上的配光图案在左右方向上移动。在该方法中,移动的部件仅为投射透镜4。前照灯模块140能够以较小的驱动力顺畅地使配光图案在左右方向上移动。并且,由于使投射透镜4旋转的角度也较小,因此,能够在短时间内使配光图案103移动。
前照灯模块140具有使投射光学元件4相对于导光元件3以与投射光学元件4的光轴垂直的轴57为中心旋转的旋转机构50。
在实施方式3中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,投射光学元件4示出为投射透镜4。
前照灯模块140具有使投射光学元件4相对于导光元件3以与投射光学元件4的光轴垂直的轴57为中心旋转的旋转单元50。
作为一例,旋转单元50示出为旋转机构50。
实施方式4
图22是示出本发明的实施方式4的前照灯模块150的结构的结构图。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1、会聚透镜2、导光部件3和投射透镜4。
如图22所示,实施方式4的前照灯模块150具有光源1、导光部件3、投射透镜4、平移机构8和控制电路6。前照灯模块150可以具有会聚透镜2。
平移机构8使投射透镜4在y轴方向上移动。前照灯模块150与实施方式1的前照灯模块100的不同之处在于,具有平移机构8和控制电路6。
例如,在汽车的前照灯装置中,在车辆的后部乘坐了人的情况下或在车辆的后部搭载了行李等的情况下等,车体向后倾斜。并且,在车辆加速的情况下,车体也向后倾斜。并且,相反,在车辆减速的情况下,车体向前倾斜。
这样,当车体向前方向或后方向倾斜时,前照灯的配光图案的光轴也在上下方向上移动。即,当车体向前方向或后方向倾斜时,配光图案在上下方向上移动。因此,车辆无法得到最佳的配光。这里,“车体向前方向或后方向倾斜”是指车体以车轮的轴为旋转轴旋转。
并且,在配光图案向上方向移动的情况下,产生对对向车造成眩目等问题。
作为减少由于该车体的前方向或后方向的倾斜而导致的配光的变化的方法,一般采用使前照灯装置的整体向与车体的倾斜相反的方向倾斜的方法。但是,在现有技术中,为了使前照灯装置倾斜,存在驱动机构大型化这样的问题。
实施方式4的前照灯模块150解决这种问题。前照灯模块150通过较小且简单的结构来解决这种问题。
如图22所示,平移机构8例如具有步进马达81、小齿轮82、齿条83和轴86。
如图22所示,实施方式4的前照灯模块150的平移机构8以能够在y轴方向上平移的方式支承投射透镜4。
平移机构8根据从控制电路6得到的平移量使投射透镜4在上下方向上平移。
步进马达81的轴与轴86连接。步进马达81的轴和轴86与z轴平行配置。即,步进马达81的轴和轴86与投射透镜4的光轴平行配置。
小齿轮82安装于轴86。小齿轮82的轴与z轴平行。小齿轮82的齿与齿条83的齿啮合。小齿轮82相对于投射透镜4配置在齿条83的外侧。
齿条83安装于投射透镜4。从前照灯模块150观察照射面9的方向(+z轴方向),齿条83配置在投射透镜4的右侧(+x轴方向侧)。或者,从前照灯模块150观察照射面9的方向(+z轴方向),齿条83也可以配置在投射透镜4的左侧(-x轴方向侧)。
齿条83与y轴平行配置。即,齿条83配置成齿条83的齿在垂直方向(y轴方向)上并列。
齿条83的齿相对于投射透镜4形成在外侧。即,在齿条83配置在投射透镜4的右侧(+x轴方向侧)的情况下,齿条83的齿相对于齿条83形成在右侧(+x轴方向侧)。在齿条83配置在投射透镜4的左侧(-x轴方向侧)的情况下,齿条83的齿相对于齿条83形成在左侧(-x轴方向侧)。
当步进马达81旋转时,轴86旋转。当轴86旋转时,小齿轮82旋转。即,小齿轮82通过轴86的旋转而以小齿轮82的轴为中心旋转。当小齿轮82旋转时,齿条83在y轴方向上移动。当齿条83在y轴方向上移动时,投射透镜4在y轴方向上移动。
如上所述,平移机构8根据从控制电路6得到的平移量使投射透镜4在上下方向上平移。
例如,控制电路6接收车体倾斜检测部65检测到的车体的前方向或后方向的倾斜角度的信号。车体倾斜检测部65检测车体的前方向或后方向的倾斜。然后,控制电路6根据倾斜角度的信号进行运算,对步进马达81进行控制。车体倾斜检测部65例如是陀螺仪等传感器。
例如,投射透镜4是使出射面32以放大倍率1000倍在前方25m的照射面9上成像的透镜。当车体在前后方向上向上倾斜5度时,前方25m的光轴的偏移用以下所示的式(4)表示。“车体在前后方向上向上”是指车体的前侧高于后侧的状态。另外,式(1)和式(2)中使用的“·”与式(4)中使用的“×”相同,表示“乘法运算”。
25000[mm]×tan5[度]=2187.2[mm]···(4)
即,光轴从规定位置向上侧(+y轴方向)偏移2187.2mm。这里,“规定”是车体未倾斜的情况下的光轴的位置。由于放大倍率为1000倍,因此,对该光轴的偏移进行修正所需要的投射透镜4的位移量用以下所示的式(5)表示。
2187.2[mm]/1000=2.19[mm]···(5)
仅使投射透镜4向下侧移动(平移)2.19mm,就能够对光轴的偏移进行修正。并且,相反,在车体在前后方向上向下倾斜5度时,与上述说明相反,使投射透镜4向上侧平移移动2.19mm即可。“车体在前后方向上向下”是指车体的后侧高于前侧的状态。
这样,本实施方式4的前照灯模块150能够通过投射透镜4的y轴方向上的微小的平移移动,对由于车体的前后方向的倾斜而导致的光轴的上下方向(y轴方向)的偏移进行校正。“车体的前后方向的倾斜”是指高度在车体的后侧和车体的前侧不同。
由此,不需要如此前一般情况那样对前照灯装置的整体进行驱动。而且,能够减轻驱动部分的负荷。进而,由于投射透镜4的直径也较小,因此,能够实现小型且简易的光轴调整。并且,由于使投射透镜4平移移动的距离也较短,因此,能够在短时间内使配光图案103移动。
在实施方式4的前照灯模块150中,使投射透镜4相对于导光部件3在上下方向(y轴方向)上平移移动。但是,作为如实施方式4那样使配光图案相对于车辆的行进方向在上下方向上平移移动的方法,还可考虑以下方法。
例如,通过使投射透镜4朝向上下方向的方法,也能够得到同样的效果。即,使投射透镜4以与x轴平行且经过投射透镜4的光轴的轴为旋转轴旋转的方法。
从+x轴方向观察,当使投射透镜4以旋转轴(与x轴平行且经过光轴的轴)为中心顺时针旋转时,照射面9上的配光图案向下侧(-y轴方向)移动。相反,当使投射透镜4以旋转轴(与x轴平行且经过光轴的轴)为中心逆时针旋转时,照射面9上的配光图案向上侧(+y轴方向)移动。
根据该方法,能够容易地使照射面9上的配光图案在上下方向上移动。在该方法中,移动的部件仅为投射透镜4,能够以较小的驱动力顺畅地进行光轴的调整。并且,由于使投射透镜4旋转的角度也较小,因此,能够在短时间内使配光图案103移动。
本实施方式4的前照灯模块150使实施方式1的前照灯模块100的投射透镜4在车辆的上下方向(y轴方向)上平移移动。或者,前照灯模块150使实施方式1的前照灯模块100的投射透镜4朝向车辆的上下方向(y轴方向)。
实施方式4中说明的结构也可以应用于其它前照灯模块110。
并且,使实施方式2的前照灯模块120、实施方式3的前照灯模块130中的任意的投射透镜4在车辆的上下方向(y轴方向)上平移移动,也能够得到同等效果。并且,使实施方式2的前照灯模块120、实施方式3的前照灯模块130中的任意的投射透镜4朝向车辆的上下方向(y轴方向),也能够得到同等效果。另外,这些情况下,前照灯模块120的旋转机构5或前照灯模块130的平移机构7也需要与投射透镜4一起移动或旋转。
并且,如后所述,在具有多个前照灯模块的前照灯装置250中,有时前照灯模块分别负责不同的照明区域。这种情况下,前照灯模块的照明区域的移动不一定限于左右方向(实施方式3)或上下方向(实施方式4)。
例如,还可考虑负责配光图案中的高照度区域的前照灯模块根据车辆的驾驶状况而使照明区域向倾斜方向等移动。
这种情况下,通过将实施方式3或实施方式4中说明的结构配置成绕光轴旋转,能够使照明区域移动到与光轴垂直的平面上(照射面9上)的任意位置。
即,通过使投射透镜4在与投射透镜4的光轴垂直的平面上移动,投射透镜4对出射的光的出射方向进行变更。或者,通过使投射透镜4以与投射透镜4的光轴垂直的轴为中心旋转,投射透镜4对出射的光的出射方向进行变更。
前照灯模块150具有使投射光学元件4相对于导光元件3在与投射光学元件4的光轴垂直的方向上平移的平移机构8。
在实施方式4中,作为一例,导光元件3示出为导光部件3。并且,作为一例,投射光学元件4示出为投射透镜4。
前照灯模块150具有使投射光学元件4相对于导光元件3在与投射光学元件4的光轴垂直的方向上平移的平移单元8。
作为一例,平移单元8示出为平移机构8。
实施方式5
图23是示出安装了前照灯模块100、110、120、130、140、150的前照灯装置250的结构的结构图。在上述实施方式中,说明了前照灯模块100、110、120、130、140、150的实施方式。在图23中,作为一例,示出搭载了前照灯模块100的例子。
例如,可以将图23所示的3个前照灯模块100的全部或一部分置换成前照灯模块110、120、130、140、150。
前照灯装置250具有壳体97。并且,前照灯装置250可以具有罩96。
壳体97保持前照灯模块100。
壳体97配置在车体的内部。
在壳体97的内部收纳有前照灯模块100。在图23中,作为例子,收纳有3个前照灯模块100。另外,前照灯模块100的个数不限于3个。前照灯模块100的个数可以是1个,也可以是3个以上。
前照灯模块100例如在x轴方向上并列配置在壳体97的内部。另外,前照灯模块100的并列方法不限于在x轴方向上并列的方法。也可以考虑设计或功能等,在y轴方向或z轴方向上错开配置前照灯模块100。
并且,在图23中,在壳体97的内部收纳有前照灯模块100。但是,壳体97不需要为箱形状。壳体97也可以采用由框架等构成并在该框架上固定前照灯模块100的结构。这是因为,在四轮的汽车等的情况下,壳体97配置在车体的内部。该框架等也可以是构成车体的部件。该情况下,壳体97成为构成车体的一部分壳体部。
在摩托车的情况下,壳体97配置在方向盘附近。在四轮的汽车的情况下,壳体97配置在车体的内部。
罩96透射从前照灯模块100出射的光。然后,透射过罩96的光向车辆的前方出射。罩96是由透明材料制作的。
罩96配置在车体的表面部分,表现在车体的外部。
罩96配置在壳体97的z轴方向上。
从前照灯模块100出射的光透射过罩96而向车辆的前方出射。在图23中,从罩96射出的光与从相邻的前照灯模块100射出的光重合,形成一个配光图案。
罩96是为了保护前照灯模块100不受风雨或尘埃等影响而设置的。但是,在投射透镜4是保护前照灯模块100的内部部件不受风雨或尘埃等影响的构造的情况下,不需要特别设置罩96。
如以上说明的那样,在具有多个前照灯模块100的情况下,前照灯装置250是前照灯模块100的集合体。并且,在具有一个前照灯模块100的情况下,前照灯装置250与前照灯模块100相等。即,前照灯模块100是前照灯装置250。
另外,在上述各实施方式中,有时使用“平行”或“垂直”等表示部件间位置关系或部件形状的用语。这些用语表示包含考虑到制造上的公差或组装上的偏差等的范围。因此,在权利要求书中存在表示部件间位置关系或部件形状的记载的情况下,表示包含考虑到制造上的公差或组装上的偏差等的范围。
并且,如上所述说明了本发明的实施方式,但是,本发明不限于这些实施方式。
标号说明
100、110、120、130、140、150:前照灯模块;250:前照灯装置;1:光源;11:发光面;15a、15b、15c:光源模块;2:会聚透镜;211、212:入射面;22:反射面;231、232:出射面;232a、232b:区域;3、30、35:导光部件;31:入射面;32:出射面;321:边;33:反射面;4:投射透镜;5、50:旋转机构;51:步进马达;52、53、54、55:齿轮;56、57:轴;6:控制电路;65:车体倾斜检测部;66:车体状况检测部;7:平移机构;71:步进马达;72:小齿轮;73:齿条;76:轴;8:平移机构;81:步进马达;82:小齿轮;83:齿条;86:轴;9:照射面;91:截止线;92:截止线的下侧的区域;93:最亮区域;94:摩托车;95:车轮;96:罩;97:壳体;98:与地面相切的位置;101:表示路面的线;102:中心线;103、104、106:配光图案;105:拐弯区域;PH:会聚位置;Sout、Sout1、Sout2:出射角;S1、S3、S4、S6:入射角;S2、S5:反射角;m1、m2、m3、m4:垂线;d:倾斜角度;Q:点。
Claims (11)
1.一种前照灯模块,该前照灯模块具有:
光源,其发出光;
导光元件,其包含反射所述光的反射面和出射在所述反射面反射后的光的出射面;以及
投射光学元件,其投射从所述出射面出射的光,
所述反射面的靠所述出射面侧的端部包含在所述投射光学元件的光轴的方向上位于所述投射光学元件的焦点位置处的点。
2.根据权利要求1所述的前照灯模块,其中,
入射到所述导光元件并到达所述反射面的光在入射到所述导光元件后在所述反射面进行最初的反射。
3.根据权利要求1所述的前照灯模块,其中,
在所述反射面进行了最初的反射后的光通过这一次的反射而到达所述出射面。
4.根据权利要求1~3中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
入射到所述导光元件的光中的在所述反射面反射后的光和在所述反射面反射后的光以外的光,在经过所述端部上的所述点且与所述光轴垂直的平面上重叠,由此形成所述平面上的高光度区域。
5.根据权利要求1~4中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
所述反射面在所述光轴的方向上朝向所述出射面侧倾斜。
6.根据权利要求1~5中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
从所述光源入射到所述导光元件时的光束位于所述反射面的表面侧,所述光束的中心光线在包含所述反射面的面上具有交点。
7.根据权利要求1~6中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
所述前照灯模块具有会聚从所述光源射出的光的会聚元件,
在从所述会聚元件入射到所述导光元件时的光束中,所述会聚元件针对在所述反射面的法线方向上位于所述反射面的表面侧的端部的第1光线的焦距,比所述会聚元件针对与所述第1光线相反一侧的端部的第2光线的焦距长。
8.根据权利要求1~7中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
所述前照灯模块具有使所述导光元件旋转的第1旋转机构,
所述第1旋转机构使所述导光元件以经过所述导光元件的入射从所述光源射出的光的一侧的端部和所述出射面的轴为旋转轴旋转。
9.根据权利要求1~8中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
所述前照灯模块具有平移机构,该平移机构使所述投射光学元件相对于所述导光元件在与所述光轴垂直的方向上平移。
10.根据权利要求1~8中的任意一项所述的前照灯模块,其中,
所述前照灯模块具有第2旋转机构,该第2旋转机构使所述投射光学元件相对于所述导光元件以与所述光轴垂直的轴为中心旋转。
11.一种前照灯装置,该前照灯装置具有权利要求1~10中的任意一项所述的前照灯模块。
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