CN106133438A - 头灯 - Google Patents

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Abstract

分割扫描光学系统(13),其具有:分割部(41),其将光偏转器的反射部(22)的第1转角范围分为从一端角到中间角的第1角度部分的右扫描光(Lb1)以及从中间角到另一个一端角的第2角度部分的左扫描光(Lb2);右侧扫描光生成部(46a),使所述第1角度部分的反射光中反射光越接近所述一端角越向水平方向左侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的右侧区域部分的扫描光;左侧扫描光生成部(46b),使所述第2角度部分的反射光中反射光越接近所述另一端角越向水平方向右侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的左侧区域部分的扫描光。

Description

头灯
技术领域
本发明涉及安装在车辆等移动体上的头灯。
背景技术
公知有安装利用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术生产的光偏转器的头灯(例如:专利文献1)。
专利文献1中的安装于头灯的光偏转器具有:对光进行反射的反射部以及致动器。该致动器由驱动电压驱动,并使反射部绕2个成正交的旋转轴线往返转动。通过该光偏转器,从激光光源等射入到反射部的光从绕2个旋转轴线往返转动的反射部被反射出,并射向前方的照射区域。前方的照射区域在水平方向和垂直方向上受上述光扫描。
为使反射部以规定频率往返转动(反射部的往返转动频率与扫描光的扫描频率相同),致动器通常利用由以正弦波和/或锯齿波表示的波形的电压进行驱动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-8480号公报
发明内容
绕反射部的旋转轴线的转角与致动器的驱动电压相对应,同时,转角的变化速度与致动器的驱动电压的时间微分(单位时间的变化量)成正比。因此,沿水平方向扫描照射区域的扫描光进行扫描时,在驱动电压的折返点上,作为扫描方向的水平方向的朝向反转,同时,扫描光的各时间点的扫描速度与致动器的驱动电压的时间变化成正比。
在现有技术的头灯中,当该头灯具备的光偏转器的致动器以正弦波和/或锯齿波的波形电压被驱动的情况下,以水平方向为扫描方向的扫描光的扫描速度在照射区域的水平方向的两端部下降并在水平方向的中心部上增大。即,在照射区域的水平方向的中心部变暗,在水平方向的两端部变亮。这与期望的光分布模式相反。
本发明的目的在于在通过光偏转器生成扫描光扫描照射区域的头灯中形成照射区域中心部亮、端部暗的光分布模式。
本发明的头灯,其具有:光源;光偏转器,其具有对所述光源发出的光进行反射的反射部和致动器部,所述致动器部通过第1驱动电压和第2驱动电压驱动,并使所述反射部绕成正交的第1旋转轴线和第2旋转轴线往返转动,通过使所述反射部绕所述第1旋转轴线和所述第2旋转轴线转动,使从所述反射部反射的反射光在第1转角范围及第2转角范围内往返转动并射出;以及光学系统,其将在所述第1转角范围及所述第2转角范围内从所述光偏转器射出的反射光构成沿水平方向及垂直方向扫描照射区域的扫描光并射出,所述光学系统具有:分割部,其将所述第1转角范围的反射光分割成从所述第1转角范围的一端角到中间角的第1角度部分的反射光以及从所述第1转角范围的所述中间角到另一端角的第2角度部分的反射光;右侧扫描光生成部,使所述第1角度部分的反射光中反射光越接近所述一端角越向水平方向左侧行进的扫描光,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的右侧区域部分的扫描光;左侧扫描光生成部,使所述第2角度部分的反射光中反射光越接近所述另一端角越向水平方向右侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的左侧区域部分的扫描光。
根据本发明,从光偏转器反射出的反射光的第1转角范围被分割为从一端角到中间角的第1角度部分的反射光以及从中间角到另一端角的第2角度部分的反射光。第1角度部分的反射光构成反射光越接近一端角越向水平方向左侧行进的扫描光,并作为扫描照射区域的水平方向的右侧区域部分的扫描光被射出。另外,第2角度部分的反射光构成反射光越接近另一端角越向水平方向右侧行进的扫描光,并作为扫描照射区域的水平方向的左侧区域部分的扫描光被射出。
其结果,照射区域的中心部被第1转角范围的一端角以及他端角的扫描光扫描,照射区域的左右的端部分别被第1转角范围的中间角的扫描光扫描。第1转角范围的一端角以及另一端角的反射光因扫描速度低而较亮,而第1转角范围的中间角的反射光因扫描速度高而较暗。所以,在水平方向上可以形成照射区域的中心部亮、端部暗的光分布模式。
在本发明的头灯中,优选地,所述分割部为V字反射镜,在其一方的反射面上反射所述第1角度部分的反射光,在另一方的反射面上反射所述第2角度部分的反射光;所述右侧扫描光生成部为第1角度部分用反射镜,其将从所述V字反射镜的所述一方的反射面发出的反射光向着所述右侧区域部分反射;所述左侧扫描光生成部为第2角度部分用反射镜,其将从所述V字反射镜的所述另一方的反射面发出的反射光向着所述左侧区域部分反射。
根据此构成,使用V字反射镜和第1以及第2角度部分用反射镜,可以无障碍地实现光学部的分割部、右侧扫描光生成部以及左侧扫描光生成部。
在本发明的头灯中,优选地,具备截面形状是菱形的棱镜,所述棱镜的所述菱形截面的一方的半部通过具备以下构成而兼用作所述分割部和所述右侧扫描光生成部,所述构成为:从所述光偏转器射出的所述第1角度部分的反射光射入所述一方的半部,并将该射入的反射光向着所述右侧区域部分射出;所述棱镜的所述菱形截面的另一方的半部通过具备以下构成而兼用作所述分割部和所述左侧扫描光生成部,所述构成为:从所述光偏转器射出的所述第2角度部分的反射光射入所述另一方的半部,并将该射入的反射光向着所述左侧区域部分射出。
根据此构成,使用菱形截面的棱镜,可以无障碍地实现光学部的分割部、右侧扫描光生成部以及左侧扫描光生成部。
在本发明的头灯中,优选地,所述中间角设置成所述第1转角范围的中心的转角。
根据此构成,照射区域的水平方向的两端部被第1转角范围中最暗的转角的扫描光照射。由此,可以增大照射区域的水平方向的中心部和两端部的对比度。
在本发明的头灯中,优选地,所述第1驱动电压为正弦波,该头灯还具备驱动电压供给部,其调整所述第1驱动电压的中心电压以及振幅,并将其供给给所述致动器部。
根据此构成,通过调整正弦波的第1驱动电压的中心电压以及振幅,能够更改第1转角范围的中间角、一端角以及另一端角。由此,可以使照射区域和照射区域内最亮的部分在水平方向上产生位移。这样,例如有利于控制车辆转向时的光分布模式。
在本发明的头灯中,优选地,所述光学系统具有:另一个分割部,其将所述第2转角范围的反射光分割成从所述第2转角范围的另一个一端角到另一个中间角的第3角度部分的反射光以及从所述第2转角范围的所述另一个中间角到另一个另一端角的第4角度部分的反射光;下侧扫描光生成部,使所述第3角度部分的反射光中反射光越接近所述另一个一端角越向垂直方向上侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的垂直方向的下侧区域部分的扫描光;上侧扫描光生成部,使所述第4角度部分的反射光中反射光越接近所述另一个另一端角越向垂直方向上侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的垂直方向的上侧区域部分的扫描光。
根据此构成,将从光偏转器射出的反射光的第2转角的范围分割为从另一个一端角到另一个中心角的第3角度部分的反射光以及从另一个中间角到另一个另一端角的第4角度部分的反射光,第3角度部分的反射光构成反射光越接近另一个一端角越向垂直方向上侧行进的扫描光,并作为扫描照射区域的垂直方向的下侧区域部分的扫描光被射出。另外,第4角度部分的反射光构成反射光越近接近另一个另一端角越向垂直方向下侧行进的扫描光,并作为扫描照射领域的垂直方向下侧的上侧区域部分的扫描光并被射出。
其结果,照射区域的中心部由第2转角范围的另一个一端角以及另一个另一端角的扫描光扫描,照射区域的左右的端部由第2转角范围的另一个中间角的扫描光扫描。第2旋转角范围的另一个一端角以及另一个他端角的反射光,由于扫描速度低而明亮,另外,第2旋转角范围的另一个中间角的反射光,由于扫描速度高而暗。所以,能够生成在垂直方向上照射区域的中心部明亮、端部暗的光分布模式。
在本发明的头灯中,优选地,所述第2驱动电压为正弦波或者锯齿波,该头灯还具备另一个驱动电压供给部,其调整所述第2驱动电压的中心电压以及振幅并供给给所述致动器部。
根据此构成,通过调整正弦波或者锯齿波的第2驱动电压的中心电压以及振幅,能够更改第2转角范围的另一个中间角、另一个一端角以及另一个另一端角。由此,能够使照射区域和照射区域内最亮的部分沿垂直方向位移。这个构成例如对对应于监视对象物的检测而切换近光灯光(low beam)和远光灯光(high beam)的的控制是有益的。
附图说明
图1是安装在车辆上的头灯的方框图。
图2是光偏转器的侧视图。
图3是提供给光偏转器的致动器的压电薄膜的驱动电压的波形图,图3A是正弦波的驱动电压的波形图,图3B是锯齿波的驱动电压的波形图。
图4是表示下述情况下的光路和光分布模式的示意图:将从光偏转器的反射部发出的反射光直接照射到荧光板的成像面时。
图5是表示下述情况下的光路和光分布模式的示意图:将从光偏转器的反射部发出的反射光经过分割扫描光学系统照射到荧光板的成像面时。
图6是表示汽车转向时使用的光分布以及光路的示意图。
图7是向为了得到图6的光分布模式而向水平扫描致动器的压电薄膜提供的驱动电压的波形的示意图。
图8是另一分割扫描光学系统的构成图。
图9是4分割扫描光学系统的说明图,图9A是不使用分割扫描光学系统时的光分布模式的说明图,图9B是使用4分割扫描光学系统的构成以及所生成的光分布模式的示意图。
具体实施方式
图1是安装在车辆上的头灯1的方框图。摄像装置2设置于车辆的前部,以规定的控制周期对车辆前方进行拍摄,并将摄像信号作为视频信号输出。典型的摄像装置2可以是红外摄像机和/或可视光摄像机,也可以是雷达。视频信号输入部3将由摄像装置2发出的视频信号转换为视频引擎CPU4能够处理的信号,并将其输入到视频引擎CPU4中。
视频引擎CPU4根据由视频信号输入部3发出的视频信号检测在车辆前方的监视区域中有无行人和/或对向车辆等监视对象物,以及当有监视对象物的时候,进一步检测出其位置。转向传感器7检测出关于车辆的横摆(yawing)和/或驾驶员的转向操作的信号,并将其输入到视频引擎CPU4中。视频引擎CPU4根据由转向传感器7发出的输入信号判断车辆是直行还是向左或向右转向等。
视频引擎CPU4根据车辆前方监视区域的规定的对象物和/或车辆的转向状态生成关于头灯的光分布模式的控制信号。头灯的光分布模式控制信号中含有:关于由头灯向照射区域发射的扫描光的方向的信息;关于实施照射和/或中止照射以及关于各扫描位置的辉度的信息。
反射镜驱动部·同步信号生成部5(驱动电压供给部的一个例子)从视频引擎CPU4中获取控制信号,该控制信号与由头灯向照射区域发射的扫描光的方向相关。反射镜驱动部·同步信号生成部5根据该控制信号控制图2所示的作为光偏转器12的致动器部的水平扫描致动器24的驱动电压(第1驱动电压的1例)以及垂直扫描致动器26的驱动电压(第2驱动电压的1例)。反射镜驱动部·同步信号生成部5输入检测信号(作为使激光光源11的操作与光偏转器12的操作同步的信号来使用),并将其输入到视频引擎CPU4中,该检测信号是指由光偏转器12的水平扫描致动器24以及垂直扫描致动器26到反射部22的实际的旋转角的检测信号。视频引擎CPU4根据反射部22的实际的旋转角的检测信号计算出扫描光到达的方向,并将与计算出的方向(扫描位置)相对应的辉度信号发送至光源控制部6。
光源控制部6从视频引擎CPU4接收控制信号,并控制激光光源11的开、关、和/或激光光源11的驱动电流,该控制信号是与实施头灯的照射和/或中止照射以及辉度的信息相关的信号。驱动电流越大,激光光源11发射出的激光La越强(越亮)。
在该实施形态中,激光光源11的驱动电流被控制为恒定,激光La的亮度(=扫描光的亮度)被设置成始终恒定,生成后述图5以及图6等的光分布模式。但是,也可以通过改变激光光源11的驱动电流,并对应扫描光所朝的方向,通过调整扫描光的亮度,而对后述图5以及图6等的光分布模式加以校正。
光偏转器12可以根据由反射镜驱动部·同步信号生成部5发出的驱动信号来控制反射部22(图2)的旋转角,即反射光Lb的射出方向。
分割扫描光学系统13(光学系统的1例)将从光偏转器12射入的反射光Lb的旋转范围分为两个规定的旋转角部分,将分别包含在一个和另一个转角部分的反射光Lb分别作为右扫描光Lb1以及左扫描光Lb2发射到荧光板14上。荧光板14被设置在右扫描光Lb1以及左扫描光Lb2成像的位置上,并将使入射光的波长增大后射出的规定的荧光材料密封于透明玻璃板中。由此,由激光光源11发出的蓝色和/或紫外光的激光La变为白色,并以白色的扫描光Lc射向投影透镜15。另外,当激光La不是蓝色和/或紫外光而是RGB激光混色的白色光时,可以用半透明的扩散板来替代荧光板14。
投影透镜15将从分割扫描光学系统13射出的白色扫描光Lc射向车辆前方的照射区域。
图2是光偏转器12的侧视图。光偏转器12通过MEMS技术制造而成,其具有:圆形的反射部22;包围反射部22的矩形的可动框25;以及包围可动框25的矩形的支承框30。反射部22、可动框25以及支承框30被设置成以中心对准。
反射部22的表面为反射镜面。为了便于说明,将旋转轴线A1(第1旋转轴线的1例)、A2(第2旋转轴线的1例)定义为在反射部22的表面(反射镜面)上,并在反射部22的中心成正交。当光偏转器12休止时(处于光偏转器12操作停止的状态,反射镜面朝向光偏转器12的正前方时),旋转轴线A1,A2与支承框架30的短边以及长边相平行。
将光偏转器12安装在头灯1上时,旋转轴线A1、A2各自成为反射部22在水平方向(左右方向)以及垂直方向(上下方向)上扫描时转动的旋转轴线。
扭力杆23在反射部22的两侧上沿旋转轴线A1延伸,两端与放射部22和可动框25相结合。
共计4个水平扫描致动器24相对旋转轴线A2平行延伸,与扭力杆23和可动框25相结合。水平扫描致动器24具有压电薄膜,该压电薄膜被供给频率与反射部22的共振振动的频率相等(例:18kHz)的驱动电压,在水平扫描致动器24的厚度方向上发生弯曲运动,从而使扭力杆23绕旋转轴线A1往返转动。伴随扭力杆23绕旋转轴线A1往返转动,反射部22绕旋转轴线A1在水平转动方向R1上往返转动。
垂直扫描致动器26设置于支承框30的长边方向上的可动框25在两侧,并介于可动框25和支承框30之间,将可动框25支承于支承框30。垂直扫描致动器26具有多个以曲折模式(meander pattern)排列并以串联的方式连接的悬臂27。悬臂27为压电式,被供给频率比放射部22的共振振动的频率低(例:60Hz)的驱动电压。
对悬臂27进行以下设定:从靠近可动框架25一侧开始依次标注1号~4号的符号时,供给到悬臂27的驱动电压的有效值和频率在所有的悬臂27上均相同,位相被设定为偶数号悬臂27与奇数号悬臂27相互成反相。由此,彼此相邻的悬臂27向反方向弯曲,并使可动框25穿过反射部22的中心,且绕着与支承框架30的长边平行的旋转轴线往返旋转。其结果为,反射部22在绕旋转轴线A2的垂直转动方向R2上往返转动。
在支承框架30的两侧的短边部的表面上形成有多个电极垫31。电极垫31经由光偏转器12内部的布线,与水平扫描转向器24和/或悬臂27的压电薄膜相连接。
图3表示供给至水平扫描致动器24或悬臂27的驱动电压。图3的波形仅表示波形的特征,没有明示频率以及电压的具体数值。图3A为正弦波的例子,图3B为锯齿波的例子。水平扫描致动器24以及悬臂27的变形速度、进而绕反射部22的旋转轴线A1或旋转轴线A2的往返旋转速度都与水平扫描致动器24以及悬臂27的驱动电压的时间变化成正比。正弦波以及锯齿波的驱动电压都是在变化范围的两端部(最大值和最小值)的变化速度低,在变化范围中心部的变化速度高。
另外,驱动电压的两端部分与反射部22在绕旋转轴A1或旋转轴A2的水平转动方向R1及垂直转动方向R2上的往返转动的转角范围两端的转角相对应。而且,驱动电压的中心部与反射部22绕旋转轴线A1或旋转轴线A2的往返转动的转角范围两端的中心部的转角相对应。
图4表示将由光偏转器12的反射部22反射的反射光Lb直接地照射到荧光板14的成像面33时、即不通过图1的分割扫描光学系统13而照射到荧光板14的成像面33时的光分布模式。另外,在图4以后的光分布模式图中,激光光源11的供给电压保持恒定,激光的强度(亮度或者辉度)保持恒定。
在图4中,反射光Lb在水平方向扫描角范围Hα沿水平方向往返扫描运动的同时,在扫描角范围Vβ沿垂直方向往返扫描运动。另外,反射部22绕旋转轴线A1的转角范围(第1转角范围的1例)及绕旋转轴线A2的转角范围(第2转角范围的1例)分别是指在反射部22的中心点的法线的绕旋转轴线A1、A2的转角范围。水平方向扫描角范围Hα是指:激光La相对于反射部22的法线从一侧射入,反射光Lb相对于该法线向另一侧反射时的射出角度的范围。因此,反射部22的绕旋转轴线A1的转角范围和水平方向扫描角范围Hα虽有规定的关系,但不同值。同样,反射部22绕旋转轴线A2的周围的转角范围和垂直方向扫描角范围Vβ虽有规定的关系,但不同值。
水平方向扫描角范围Hα的中心的角度α为αo,水平方向左端以及右端的角度α分别为αa(与第1转角范围的一端角相对应的扫描角的1例)以及αb(与第1转角范围的另一端角相对应的扫描角的1例)。水平方向扫描角范围Hα以中心角度αo(与第1转角范围的中间角相对应的扫描角的1例)为界分为左侧的扫描角范围部分H1(与第1角度部分相对应的扫描角范围部分)和右侧的扫描角范围部分H2(与第2角度部分相对应的扫描角范围部分)。左右中心线Co被设定为成像面33的左右中心线,成为由沿着中心角度αo行进而来的反射光Lb在成像面33上形成的照射点。
垂直方向扫描角范围Vβ的范围为:中心的角度β为βo(与另一个中间角相对应的扫描角的1例);在垂直方向上端以及下端的角度β为βa(与另一个一端角相对应的扫描角的1例)以及βb(与另一个他端角相对应的扫描角的1例)。垂直方向扫描角范围Vβ以中心角度βo为界分为上侧的扫描角范围部分V1(与第3角度部分相对应的扫描角范围部分)和下侧的扫描角范围部分V2(与第4角度部分相对应的扫描角范围部分)。
图4是将从光偏转器12的反射部22反射的反射光Lb原样地照射到荧光板14时的光分布模式。在成像面33上,由反射光Lb连续地形成扫描轨迹35。扫描轨迹35在成像面33的水平方向两端上反转方向的同时,在垂直方向上进行扫描。在图4中,相对于左右中心线Co的左侧的光分布模式部分Qa被扫描角范围部分H1的反射光Lb照射,相对于左右中心线Co的右侧的光分布模式部分Qb被扫描角范围部分H2的反射光Lb照射。
当绕旋转轴A1的水平旋转方向R1的转动速度低时的反射光Lb照射到成像面33在水平方向上的两端部、即光分布模式部分Qa的左端部和光分布模式部分Qb的右端部。另外,绕旋转轴线A1的水平旋转方向R1的旋转速度较高时的反射光Lb照射到左右中心线Co、即光分布模式部分Qa的右端部和光分布模式部分Qb的左端部。其结果,形成成像面33的水平方向的两端部较亮、作为中心部的左右中心线Co较暗的光分布模式。该光分布模式与期望的头灯1的光分布模式相反。
图5表示当分割扫描光学系统13介于光偏转器12和荧光板14之间时生成于荧光板14的成像面33上的光分布模式。V字型截面的V字反射镜41(分割部的1例)在中心角度αo(图4)上以对准左右对称面的方式被设置,顶点42位于该左右对称面上,以顶点42为界在两侧设置有反射镜面43a和反射镜面43b。其结果,从反射部22反射出的扫描角范围部分H1(图4)的右扫描光Lb1射入到反射镜面43a上,扫面角范围部分H2的左扫描光Lb2射入到反射镜面43b上。另外,右扫描光Lb1和左扫描光Lb2总称为“扫描光Lb”。
右照射用反射镜46a(右侧扫描光生成部以及第1角度部分用反射镜的1例)和左照射用反射镜46b(左侧扫描光生成部以及第2角度部分用反射镜的1例),相对于V字反射镜41分别设置在其左右两侧。
右照射用反射镜46a射入从V字反射镜41的反射镜面43a反射来的扫描角范围部分H1的右扫描光Lb1,并将该入射光反射到生成光分布模式部分Qa的领域部分,该光分布模式部分Qa作为相对于成像面33上的左右中心线Co的图5中的右侧区域部分。此时,反射光Lb的角度α越接近αa,来自反射光Lb的右扫描光Lb1越向水平方向左侧行进。
左照射用反射镜46a射入从V字反射镜41的反射镜面43b反射来的扫描角范围部分H2的左扫描光Lb2,并将该入射光反射到生成光分布模式部分Qb的领域部分,该光分布模式部分Qb作为相对于成像面33上的左右中心线Co的图5中的左侧区域部分。此时,反射光Lb的角度α越接近αb,来自反射光Lb的右扫描光Lb2越向水平方向右侧行进。
因此,在图4的成像面33上在左右中心线Co左侧及右侧生成的光分布模式部分Qa、Qb的左右关系在图5中成相反的形式在成像面33上生成光分布模式部分Qa、Qb。其结果,在图5的成像面33上生成水平方向的两端部较暗、作为中心部的左右中心线Co较亮的光分布模式。
在图5中、境界线Ca为将光分布模式部分Qa的左端境界线从左右中心线Co向左移动位移量δa而形成的线。另外,境界线Cb为将光分布模式部分Qb的右端境界线从左右中心线Co向右移动位移量δa而形成的线。左右中心线Co上,光分布模式部分Qa和光分布模式Qb在左右中心线Co上相接,也可以使光分布模式部分Qa和光分布模式Qb在水平方向上部分重复。该重复可以通过在维持图3A中的正弦波的驱动电压的中心电压的同时增大该驱动电压的振幅的方式进行。振幅的增大量越多,位移量δa增大得越多。可以通过调整重复量(=2·δa)来调整中心部的亮度。
另外,视频引擎CPU4也可以通过以下方式调整光分布模式境界线Ca-Cb之间的亮度:针对光分布模式部分Qa,右扫描光Lb1在境界线Ca-左右中心线Co的扫描期间中,关闭激光光源11;针对光分布模式部分Qb,左扫描光Lb2在左右中心线Co-境界线Ca的扫描期间中,关闭激光光源11。
图6表示汽车转向时使用的光分布模式的例子。图7表示为了得到图6的光分布模式而对水平扫描致动器24的压电薄膜供给的驱动电压的波形图。无论汽车是直行还是转向,驱动电压的波形都使用正弦波。
当汽车向左方向转向时,驱动电压会比直行时的驱动电压降低规定量。其结果,反射部22绕旋转轴线A1的水平转动方向R1的旋转角范围向转角的减少方向偏离,在V字反射镜41上,反射镜面43a反射的右扫描光Lb1的扫描角范围部分H1增大,反射镜面43b反射的左扫描光Lb2的扫描角范围部分H2减少。其结果,如图6所示,光分布部分Qa和光分布部分Qb的境界线Cc,从左右中心线Co向左移动位移量δb。即,在成像面33上的水平方向上,最大亮度(最大辉度)的部分位移到从左右中心线Co向左移动了位移量δb的境界线Cc上。
由于左右中心线Co位于汽车的车宽的中心线上,通过使得作为成像面33上最大亮度部分向左侧位移至境界线Cc,在照射区域中,可以将相对于车宽中心线的作为汽车直行侧的左侧方照射得更为明亮。
反之,当汽车向右方向转向时,驱动电压会比直行时的驱动电压增加规定量。其结果,反射部22绕旋转轴线A1的水平旋转方向R1的转角范围向转角增大的方向偏离,在V字反射镜41上,反射镜面43b反射的左扫描光Lb2的扫描角范围部分H2增大,反射镜面43a反射的右扫描光Lb1的扫描角范围部分H1减少。其结果,与如图6所示的情况相反,光分布部分Qa和光分布部分Qb的境界线Cc相对左右中心线Co向右移动。其结果,可以将相对于车宽中心线的作为汽车直行侧的右侧方照射得更为明亮。
图8是另一分割扫描光学系统49的构成图。在该分割扫描光学系统49中,针对与上述分割扫描光学系统13的要素相同的要素,标注相同的符号并省略说明。并且,只对与上述分割扫描光学系统13不同的地方进行说明。
在图8的分割扫描光学系统49中,菱形截面的棱镜50被用来替代分割扫描光学系统13统的V字反射镜41、右照射用反射镜46a以及左照射用反射镜46b。棱镜50是由两个半部52a,52b以接合面51结合而成,形成菱形截面,兼具分割部、右侧扫描光生成部以及左侧扫描光生成部的功能。接合面51与V字反射面41的顶点42(图5)相同,位于将从反射部22反射出的扫描角范围部分H1(图4)的右扫描光Lb1和扫描角范围部分H2的左扫描光Lb2分开的境界面上。
其结果,从反射部22反射出的扫描角范围部分H1(图4)的右扫描光Lb1射入到半部52a的反射部22一侧上,在半部52a内折射后直行,并从半部52a的荧光板14一侧射向相对于荧光板14的左右中心线Co是右侧的区域部分。从反射部22反射的扫描角范围部分H2(图4)的左扫描光Lb2射入到半部52b的反射部22一侧,在半部52b内折射后直行,并从半部52b的荧光板14一侧射向相对于荧光板14的左右中心线Co是左侧的区域部分。
因此,在图4的成像面33上在左右中心线Co左侧及右侧生成的光分布模式部分Qa、Qb的左右关系在图8中成相反的形式在成像面33上生成光分布模式部分Qa、Qb。其结果,图8的成像面33也与图5中由分割扫描光学系统13生成的光分布模式一样,生成成像面33的水平方向的两端部较暗、作为中心部的左右中心线Co较亮的光分布模式。
图9是4分割扫描光学系统60的说明图。图9A与图4相同,示出了将从光偏转器12的反射部22反射出的反射光Lb直接地照射到荧光板14的成像面33时的光分布模式、即不通过图9B的4分割扫描光学系统60而照射到荧光板14的成像面33时的光分布模式。图9B表示当4分割扫描光学系统60介于光偏转器12和荧光板14之间时在荧光板14的成像面33上生成的光分布模式。
在图9A中,光分布模式部分Qa和光分布模式部分Qb与图4中定义的光分布模式部分Qa,Qb相同。即,相对于左右中心线Co是左侧的光分布模式部分Qa由扫描角范围部分H1的反射光Lb生成,相对于左右中心线Co是右侧的光分布模式部分Qb由扫描角范围部分H2的反射光Lb生成。
在图9A中,光分布模式部分Qc,Qd为新定义的光分布模式部分,相对于上下中心线Ch是上侧的光分布模式部分Qc由扫描角范围部分V1(图4)的反射光Lb照射,相对于上下中心线是下侧的光分布模式部分Qd由扫描角范围部分V2(图4)的反射光Lb照射。
在图9A中,成像面33由左右中心线Co以及上下中心线Ch分割为左上,左下,右上以及右下4个光分布模式部分。为了识别4个光分布模式部分,对左上的光分布部分标注符号Qac,对左下的光分布模式部分标注符号Qad,对右上的光分布模式部分标注符号Qbc,对右下的光分布模式部分标注符号Qbd,并加以说明。
扫描轨迹70a1在光分布模式部分Qac中生成,扫描轨迹70a2在光分布模式部分Qad中生成,扫描轨迹70b1在光分布模式部分Qbc中生成,扫描轨迹70b2在光分布模式部分Qbd中生成。这些扫描轨迹在图9A的成像面33中连续。
在图9A中,光分布模式部分Qac射入属于扫描角范围部分H1,V1(光分布模式部分Qa,Qc)双方的反射光Lb。光分布模式部分Qad射入属于扫描角范围部分H1,V2(光分布模式部分Qa,Qb)双方的反射光Lb。光分布模式部分Qbc射入属于扫描角范围部分H2,V1(光分布模式部分Qb,Qc)双方的反射光Lb。光分布模式部分Qbd中入射属于扫描角范围部分H2,V2(光分布模式部分Qb,Qd)双方的反射光Lb。
在图9B中,4分割扫描光学系统60具备4个侧面为反射面的四角锥形反射镜61,从而取代分割扫描光学系统13的V字反光镜41、右照射用反光镜46a以及左照射用反光镜46b。在图9B中,四角锥形反射镜61虽表述成平面图,但在4分割扫描光学系统60的实际配置中,四角锥形反光镜61的中心线(从顶点62到底面的垂线)位于水平方向扫描角范围Hα的中心角度αo和垂直方向扫描角范围Vβ的中心角度βo(图4)上。四角锥形反光镜61的各侧面上设置有规定轮廓的反射面63a1(下侧扫描光生成部的1例)、63a2(上侧扫描光生成部的1例)、63b1(下侧扫描光生成部的1例)、63b2(上侧扫描光生成部的1例),这些反射面63a1、63a2、63b1、63b2与图9A左上方的光分布模式部分Qac,左下方的光分布模式部分Qad,右上方的光分布模式部分Qbc,右下方的光分布模式部分Qbd相对应。
反射面63a1的光分布模式部分Qac的右扫描光Lb1a进入右下照射用反射镜66a1,并从右下照射用反射镜面66a1反射出,照射到成像面33的右下方的区域部分(该区域部分为右侧区域部分且为下侧区域部分)。反射面63a2的光分布模式部分Qad的右扫描光Lb1b进入右上照射用反射镜66a2,并从右上照射用反射镜面66a2反射出,照射到成像面33的右上方的区域部分(该区域部分为右侧区域部分且为上侧区域部分)。
反射面63b1的光分布模式部分Qbc的左扫描光Lb2a进入左下照射用反射镜66b1,并从左下照射用反射镜面66b1反射出,照射到成像面33中左下方的区域部分(该区域部分为左侧区域部分且为下侧区域部分)。反射面63b2的光分布模式部分Qbd的左扫描光Lb2b进入左上照射用反射镜66b2,并从左上照射用反射镜面66b2反射出,照射到成像面33的左上方的区域部分(该区域部分为左侧区域部分且为上侧区域部分)。
反射光Lb1,Lb2的角度β(图4)越接近βa,从右下照射用反射镜66a1以及左下照射用反射镜66b1反射出的扫描光Lb1a、Lb2a、也即来自反射光Lb1、Lb2的扫描光Lb1a、Lb2a越向垂直方向的上侧行进。反射光Lb1、Lb2的角度β(图4)越接近βb,从右上照射用反射镜66a2以及左上照射用反射镜66b2反射出的扫描光Lb1b、Lb2b、也即来自反射光Lb1、Lb2的扫描光Lb1b、Lb2b越向垂直方向的下侧行进。
其结果,图9B的成像面33被左右中心线Co以及上下中心线Ch4分割而成的左上、左下、右上以及右下的范围的光分布模式Qbd、Qbc、Qad、Qac以无间隙且无重复的形式占据。由此,在图9B中的成像面33上生成中心部明亮、左右以及上下的周边部较暗的光分布模式。
在上述图6以及图7的实施形态中,对水平扫描致动器24的驱动电压进行了说明,也可以将图7的驱动电压适用于图9B的4分割扫描光学系统60中的垂直扫描致动器26的驱动电压。在这种情况下,由于图6的水平方向在图9B中被置换为垂直方向,图6中的右转向时的最大亮度部分的向右移动在图9中变成向下移动,因而适用于近光灯光(low beam)的光分布模式。另外,图6中的左转向时的最大亮度部分的左移动在图9中变成向上移动,适用于远光灯光(high beam)的光分布模式。
产业中的利用可能性
本发明的头灯并不局限于汽车的头灯,也可以作为铁路车辆或者两轮车等的车辆、小型船舶或者移动性机器人等的其他移动体的头灯进行使用。

Claims (7)

1.一种头灯,其具有:
光源;
光偏转器,其具有对所述光源发出的光进行反射的反射部和致动器部,所述致动器部通过第1驱动电压和第2驱动电压驱动,并使所述反射部绕成正交的第1旋转轴线和第2旋转轴线往返转动,通过使所述反射部绕所述第1旋转轴线和所述第2旋转轴线转动,使从所述反射部反射的反射光在第1转角范围及第2转角范围内往返转动并射出;
以及光学系统,其使在所述第1转角范围及所述第2转角范围内从所述光偏转器射出的反射光构成为沿水平方向及垂直方向扫描照射区域的扫描光并射出,
所述头灯的特征在于,所述光学系统具有:
分割部,其将所述第1转角范围的反射光分割成从所述第1转角范围的一端角到中间角的第1角度部分的反射光以及从所述第1转角范围的所述中间角到另一端角的第2角度部分的反射光;
右侧扫描光生成部,使所述第1角度部分的反射光中反射光越接近所述一端角越向水平方向左侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的右侧区域部分的扫描光;
左侧扫描光生成部,使所述第2角度部分的反射光中反射光越接近所述另一端角越向水平方向右侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的水平方向的左侧区域部分的扫描光。
2.根据权利要求1所述的头灯,其特征在于,
所述分割部为V字反射镜,在其一方的反射面上反射所述第1角度部分的反射光,在另一方的反射面上反射所述第2角度部分的反射光;
所述右侧扫描光生成部为第1角度部分用反射镜,其将从所述V字反射镜的所述一方的反射面发出的反射光向着所述右侧区域部分反射;
所述左侧扫描光生成部为第2角度部分用反射镜,其将从所述V字反射镜的所述另一方的反射面发出的反射光向着所述左侧区域部分反射。
3.根据权利要求1所述的头灯,其特征在于,
具备截面形状是菱形的棱镜,
所述棱镜的所述菱形截面的一方的半部通过具备以下构成而兼用作所述分割部和所述右侧扫描光生成部,所述构成为:从所述光偏转器射出的所述第1角度部分的反射光射入所述一方的半部,射入后的反射光在所述棱镜内部折射后向着所述右侧区域部分射出;
所述棱镜的所述菱形截面的另一方的半部通过具备以下构成而兼用作所述分割部和所述左侧扫描光生成部,所述构成为:从所述光偏转器射出的所述第2角度部分的反射光射入所述另一方的半部,射入后的反射光在所述棱镜内部折射后向着所述左侧区域部分射出。
4.根据权利要求1所述的头灯,其特征在于,
所述中间角设置成所述第1转角范围的中心的转角。
5.根据权利要求1所述的头灯,其特征在于,
所述第1驱动电压为正弦波,该头灯还具备驱动电压供给部,其调整所述第1驱动电压的中心电压以及振幅,并将其供给给所述致动器部。
6.根据权利要求1所述的头灯,其特征在于,
所述光学系统具有:
另一个分割部,其将所述第2转角范围的反射光分割成从所述第2转角范围的另一个一端角到另一个中间角的第3角度部分的反射光以及从所述第2转角范围的所述另一个中间角到另一个另一端角的第4角度部分的反射光;
下侧扫描光生成部,使所述第3角度部分的反射光中反射光越接近所述另一个一端角越向垂直方向上侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的垂直方向的下侧区域部分的扫描光;
上侧扫描光生成部,使所述第4角度部分的反射光中反射光越接近所述另一个另一端角越向垂直方向上侧行进的扫描光射出,该扫描光是扫描所述照射区域的垂直方向的上侧区域部分的扫描光。
7.根据权利要求6所述的头灯,其特征在于,
所述第2驱动电压为正弦波或者锯齿波,该头灯还具备另一个驱动电压供给部,其调整所述第2驱动电压的中心电压以及振幅并供给给所述致动器部。
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