CN109491100B - 车辆前照灯 - Google Patents

车辆前照灯 Download PDF

Info

Publication number
CN109491100B
CN109491100B CN201811056439.0A CN201811056439A CN109491100B CN 109491100 B CN109491100 B CN 109491100B CN 201811056439 A CN201811056439 A CN 201811056439A CN 109491100 B CN109491100 B CN 109491100B
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
polarized light
liquid crystal
crystal element
phase difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811056439.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109491100A (zh
Inventor
都甲康夫
大和田竜太郎
高尾义史
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stanley Electric Co Ltd filed Critical Stanley Electric Co Ltd
Publication of CN109491100A publication Critical patent/CN109491100A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109491100B publication Critical patent/CN109491100B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24-F21S41/28
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/63—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates
    • F21S41/64—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices
    • F21S41/645—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices by electro-optic means, e.g. liquid crystal or electrochromic devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133548—Wire-grid polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n

Abstract

车辆前照灯。一种车辆前照灯包括：光源，该光源用于发射光；偏振分束器，该偏振分束器用于接收来自光源的光通量，并且将光通量分成第一偏振光和第二偏振光；液晶元件，该液晶元件被设置成接收由偏振分束器分成的第一偏振光和第二偏振光；位相差板，该位相差板设置在第一偏振光和第二偏振光中的一者的光轴上，并且对齐第一偏振光和第二偏振光的偏振轴方向；以及输出侧偏振器，该输出侧偏振器设置在液晶元件的输出侧，其中与液晶元件中的各控制电极对应的照明区域可以被控制以遮光。

Description

车辆前照灯
技术领域
本发明涉及车辆前照灯，更具体地涉及能够控制照明区域的亮度的车辆前照灯。
背景技术
大多数车辆前照灯具有改变高光束照明和低光束照明的能力，高光束照明能够在不限制照明区域的情况下照亮延伸到远场的宽的照明区域，并且低光束照明照亮窄的照明区域，它将照明区域限制到特定场。低光束照明以以下方式来进行：照明光的上部被限制从而遮蔽指向包括对向车道中即将过来的车辆在内的区域的照明光，截止线下方的部分被照亮，这防止给对向车道中即将过来的车辆带来眩光。转换高光束和低光束由驾驶员来进行。例如，截止线由遮光的遮光器形成。在遮光器由机械元件驱动时，不完美的操作会容易发生。
日本未审查专利申请公报(JPA)2010-176981公开了一种如图6A例示的车辆照明装置。从LED光源212发出的光通量L0倾斜地入射在由线栅(wire grid)偏振器制成的第一反射偏振器214上。第一反射偏振器214具有包括竖直平面的偏振透过轴。具有竖直偏振轴的第一偏振光分量L1透过第一反射偏振器214，并且具有水平偏振轴的第二偏振光分量L2被第一反射偏振器214向上反射，然后被第一光学系统220朝透镜230反射。
具有竖直偏振轴并且透过第一反射偏振器214的第一偏振光分量L1入射在竖直对齐(VA)模式的液晶元件216上。在液晶元件216未被施加电压时，入射光维持偏振方向并且透过元件216。在液晶元件216处于被施加电压的状态时，入射光将偏振方向改变90度并且透过元件。首先，将考虑液晶元件216未被施加电压时的情况。从液晶元件216透过的竖直方向的偏振分量L1倾斜地入射在由线栅偏振器制成的第二反射偏振器218上。
第二反射偏振器218具有包括水平平面的偏振透过轴。透过液晶元件216的偏振分量L1具有竖直偏振轴，因此无法透过第二反射偏振器218，因此被向上反射，并且被第二光学系统222朝透镜230反射。具有垂直偏振轴的偏振分量L1和具有水平偏振轴的偏振分量L2被遮光器F遮蔽，然后被投射穿过透镜230。由第一反射偏振器214反射的水平偏振的分量L2借助第一光学系统220形成基本分布图案P1(图6B)。由第二反射偏振器218反射的垂直偏振的分量L1借助第二光学系统222形成第一另外分布图案P2(图6C)。
在液晶元件216处于被施加电压的状态时，来自液晶元件216的输出光变为具有水平偏振轴，其与第二反射偏振器218的偏振透过方向一致，并且透过第二反射偏振器218，以形成光通量L3。光通量L3由包括反射面224和反射面226的第三光学系统朝透镜232发射。透过第二反射偏振器218的水平偏振的分量L3借助第三光学系统224和第三光学系统226形成第二另外分布图案P3(图6D)。
第一反射偏振器和第二反射偏振器的偏振透过方向具有交叉尼科耳棱镜的关系。处于未被施加电压的状态的液晶元件216起可透光介质的作用，保持振动方向地透过来自第一反射偏振器214的偏振分量，并且使其由具有交叉尼科耳设置的第二反射偏振器218反射。处于电压施加状态的液晶元件216起位相差板的作用，因此改变振动方向，使得从第一反射偏振器214到达的偏振分量的振动方向变得与第二反射偏振器的偏振透过方向一致，并且液晶元件使其透过第二反射偏振器218。
在液晶元件216起可透光介质的作用时，定向图案P1和P2共同形成低光束。在液晶元件216起位相差板的作用并且将偏振轴方向旋转90度时，方位图案P1和P3形成高光束。低光束和高光束可以在不驱动任何机械元件的情况下通过是否液晶元件216施加电压来切换。当方位图案P1和P2形成低光束时，由处于交叉尼科耳关系的两个反射偏振器214和218反射并且具有交叉的偏光方向的两个偏振分量P1和P2在边界处连接。
德国专利特开申请DEA 102013113807公开了一种如图7例示的车辆照明装置。从光源240发出的光通量被偏光分裂镜250分成两个偏光分量：透过光252和反射光254。透过光252借助液晶元件272、偏振器282以及投射透镜292投射，并且反射光254被反射镜260反射，然后借助液晶元件274、偏振器284以及投射透镜294投射。两个偏光分量被偏光分裂镜250分开，并且具有交叉偏光方向的两个偏光分别借助光学系统投射，各光学系统包括液晶元件、偏振器(检偏镜)以及投射透镜。
近年，被称为自适应行驶束ADB等的根据前方环境状况，即，即将过来的车辆和/或在前的车辆的有无及其位置，在车辆前照灯中实时控制光分布的技术引起了注意。根据该技术，例如，在车辆用行驶光分布即高光束向前行驶并且检测到即将过来的车辆时，变得可以减少指向由前照灯照亮的区域中的、即将过来的车辆的区域的光。一方面恒定地给驾驶员提供近似等于高光束的视场，另一方面变得可以避免给即将过来的车辆带来眩光。
同样，能够根据转向角调节在向前行驶方向上的光分布的这种前照灯系统(被称为自适应前照明系统AFS等)变得普遍。变得可以通过根据转向把手的转向角使光分布形状移动来加宽前进方向上的视场。
这种可变光分布的车辆前照灯系统例如已经通过制造将大量发光二极管(LED)排列成阵列的发光二极管系统并且实时控制各发光二极管的通/断以及导通状态下的驱动电流来实现。例如，提出了一种车辆前照灯系统，该车辆前照灯设置有以矩阵形状分布的大量独立可开关的LED芯片的阵列以及设置在从LED芯片阵列发出的光的光路上的投射透镜，其中，构造是被形成为使得可以通过控制LED芯片阵列的照明图案来在前方形成预定光分布图案(例如JPA 2013-54849)。
图8A是车辆前照灯的主要部分的侧视图，其中，多个发光二极管(LED)212以矩阵设置在具有散热机构的支撑基板211上，并且投射透镜210设置在前面。
图8B是多个LED 212以矩阵分布的矩阵LED的正视图。包括以矩阵分布的这种多个LED的光源指向车辆的前方，并且在其前面位置中设置了投射透镜的光学系统向前投射LED的亮度分布。
图8C是示意性例示了前照灯系统的结构的框图。前照灯系统200包括一对左右车辆前照灯100、光分布控制单元102、前方监测单元104等。车辆前照灯100包括由矩阵LED形成的光源、投射透镜以及容纳这些元件的壳体。
与车载摄像头108、雷达110、车速传感器等连接的前方监测单元104对从传感器获得的图像数据执行图像处理，以检测前方车辆(即将过来的车辆和在前行驶的车辆)、道路上的其他明亮物体以及车道标志，从而计算光分布控制所需的数据，诸如它们的属性和位置。所计算的数据经由车内LAN等发送到光分布控制单元102和各种车载单元。
连接到车速传感器112、转向角传感器114、GPS导航116、高光束/低光束开关(HL-SW)118等的光分布控制单元102基于从前方监测单元104发送的、道路上的明亮物体的属性(迎面过来的车辆、在前行驶的车辆、反射器或道路照亮)、它们的位置(向前或侧面)以及车速确定与行驶场景和/或情况关联的光分布图案。光分布控制单元102确定实现光分布所需的可变光分布式前照灯的控制量。
光分布控制单元102确定矩阵LED的各LED的控制内容(灯的开/关、投入功率等)。驱动器120将与从光分布单元102提供的控制量有关的信息转换成适于驱动单元和光分布控制单元的动作的命令，并且控制它们。
发明内容
在通过使用多个LED元件形成矩阵LED结构并且通过控制期望区域中的LED元件的开/关实现ADB功能时，将构造具有高可靠性的照亮系统。
然而，控制图8C的结构中的各LED元件的开/关将导致在驱动器120中与矩阵LED中的LED元件的数量对应的多个电源成为必要。构造变得复杂，并且制造成本将增加。
当在偏振器中引入输入光以形成用于用作液晶元件的输入偏振光的偏振光并且丢弃其余光时，光的利用率变低。在输入光被分成两个偏振分量并且两个偏振分量分别在液晶元件中被控制并且共同组合时，变得需要在边界处连接多个所投射图像等，因此可能变得难以在期望的位置处对齐投射图像。
实施方式的目的是提供一种车辆前照灯，该车辆前照灯通过在具有多个控制区域的液晶元件上接收来自光源的光通量并且适当控制液晶元件的各控制区域中的透光状态/遮光状态来在视场中的期望区域中实现遮光功能并且提高光的利用率。
根据本发明的实施方式，提供了一种车辆前照灯，该车辆前照灯包括：
光源，该光源用于发射光；
偏振分束器，该偏振分束器用于接收来自光源的光通量，并且将光通量分成第一偏振光和第二偏振光；
液晶元件，该液晶元件被设置成接收由偏振分束器分成的第一偏振光和第二偏振光；
位相差板，该位相差板设置在第一偏振光和第二偏振光中的一者的光轴上，并且对齐第一偏振光和第二偏振光的偏振轴方向；以及
输出侧偏振器，该输出侧偏振器设置在液晶元件的输出侧，
其中，与液晶元件中的各控制电极对应的照明区域可以被控制以遮光。
附图说明
图1是例示了设置有液晶元件的前照灯的示意截面图，该液晶元件接收来自单个光源的光，并且具有能够控制遮光的多个区域。
图2A是例示了以下结构的示意截面图：其中，从光源发出的光通量被分成作为线栅偏振器的透过光和反射光的两个偏振光通量，两个光通量都被施加到液晶元件以形成光分布图案，并且图2B是例示了线栅偏振器的结构的示意平面图。
图3A和图3B是根据第一实施方式的第一示例和第二示例的车辆照明装置的示意截面。
图4A是根据第二实施方式的车辆照明装置的示意截面图，并且图4B是例示了设置在线性偏光的光轴上的两个四分之一波长(λ/4)位相差板的偏光状态的变化的图。
图5A和图5B是根据第三实施方式的第一示例和第二示例的车辆照明装置的示意截面。
图6A是传统车辆照明装置的示意截面图，并且图6B、图6C以及图6D是例示了由图6A的照明装置形成的三个光分布图案的平面图。
图7是另一传统车辆照明装置的示意截面。
图8A、图8B以及图8C是根据另一传统技术的车辆前照灯的主要部分的侧视图、发光二极管阵列的平面图以及车辆前照灯系统的框图。
附图标记：10光源、11准直透镜、13线栅偏振器、14λ/2位相差板、15λ/4位相差板、16反射器、17曲面反射器、18液晶元件、19(辅助)偏振器、20偏振器(检偏镜)、22透镜、WG线栅、SUB透明基板、100车辆前照灯、102光分布控制单元、104前方监测单元、108车载摄像头、110雷达、112车速传感器、114转向角传感器、116GPS导航、118高光束/低光束开关、120驱动器、200前照灯系统、210投射透镜、211支撑基板、211LED
具体实施方式
在要驱动多个光源(例如，LED)时，将需要相同数量的驱动电源。这会导致构成元件数量增加，并且使得制造成本更高。使用矩阵LED的车辆前照灯会变得难以用作用于制造成本有限车辆的前照灯。具有多个控制电极的液晶元件设置在单个光源前面的这种结构可以通过向液晶元件的多个区域施加的电压来控制多个区域的可透光状态/遮光状态。使用具有多个控制电极的液晶元件的控制装置以低价格销售。现在，将考虑使用液晶元件来控制视场中的多个区域的可透光状态/遮光状态。
图1是例示了以下结构的示意截面图：其中，由具有多个控制区域的液晶元件接收从单个光源发出的光，并且通过选择液晶元件的各控制区域的可透光状态/遮光状态来控制光分布图案。
从光源10发出的光由准直透镜11准直，由输入侧偏振器13偏光为具有沿着特定方向的偏振轴的偏振光，并且被注入到液晶元件18的多个控制区域中。所注入的偏振光依赖于相应控制区域在液晶元件18的各控制区域中接收期望的调节(例如，所选择的控制区域中的偏振轴的变化)，然后从液晶元件18出射，并且借助输出侧偏光板20出射。
让我们假设例如偏振器13和偏振器20被设置成交叉偏振器，并且液晶元件的各单元是扭曲向列(TN)单元。各单元中的液晶层在未被施加电压的状态下使入射偏光的偏振轴旋转90度，而在电压施加下的状态下不改变入射偏光的偏振轴并且照原样出射。在未被施加电压的单元中，使入射光的偏振轴旋转90度，以允许它们穿过交叉偏振器；在施加有电压的单元中，入射光的偏振轴不变化，并且出射光被交叉偏振器遮蔽。通过可选地控制照亮视场中的单元中的电压施加可以遮蔽从调节后的控制区域出射的光。
交叉偏振器可以被交换为平行偏振器，并且没有电压施加的状态下可以变为遮光，并且在电压施加的状态下可以变为透光。代替TN单元，可以使用垂直对齐(VA)单元。被处理为沿特定方向对齐的VA单元和交叉偏振器的组合将在未被施加电压时实现遮光，并且在被施加电压时实现透光。还可以使用STN单元和其他液晶单元。
光源被简化并且透光/遮光在液晶元件中被控制的结构可以极大地简化驱动电源的结构。具有多个区域的液晶元件和能够控制液晶元件的电子装置可以以低成本得到。从这一点来说，极其有效地限制了前照灯设备的制造成本。
如图1例示，一对偏振器13和20可以设置在液晶元件的输入侧和输出侧，借助输入侧偏振器得到的偏振输入光被提供到液晶元件，并且借助输出侧偏振器输出期望的光分布。通常丢弃或去除被输入侧偏振器阻止进入到液晶元件中的那些光。透过输入侧偏振器的光量至多为总输入光的一半。光的利用率变低。为了增大光的利用率，期望还使用未被输入侧偏振器选择或阻止的光。
图2A是使用线栅偏振器作为偏振器的结构的示意截面图，并且透过线栅偏振器的偏振光和从线栅偏振器反射的偏振光都提供或注入到液晶元件中。光源10由诸如LED的发光器形成。从光源发出的光被准直透镜11准直以照射线栅偏振器13。线栅偏振器13反射的光L1指向液晶元件18，并且透过线栅偏振器13的光L2由反射器16反射并且指向液晶元件18。这两种光L1和L2在液晶元件18中接收调制，并且通过偏振器20使得调制的内容明显化，以形成光分布图案。光分布图案借助投射透镜22来投射。
图2B示意性例示了线栅偏振器13的结构。线栅偏振器具有平行条纹形状的金属膜(线栅)WG形成在诸如玻璃板的透明基板SUB的表面上的结构。线栅WG是由诸如铝的良电导体制成的条纹状图案，该图案例如以100nm至150nm的节距设置，并且具有例如1：1宽度比的线与间隙图案。条纹的长度与宽度尺寸相比具有极大尺寸。金属条纹中的电子可以沿着条纹的长度方向自由移动从而具有运动的自由度。但因为条纹的宽度极小大小，所以宽度方向上的电子运动受限从而没有运动的自由度。
光具有垂直于光的传播方向的电向量。在电向量驱动电子时，光被吸收以消耗其能量。在吸收非常强时，光无法进入到金属体中，并且被反射。在电向量不驱动电子时，没有能量的消耗，并且不吸收光。
因此，沿着线栅WG的条纹长度方向具有电向量的光被线栅WG反射，但沿着条纹的宽度方向具有电向量的光透过线栅WG。即，在光入射在线栅WG上时，将生成具有与线栅平行的电向量的反射偏振光Lr和具有与线栅WG交叉的电向量的透过偏振光Lt。因为线栅是由金属条纹形成的，所以来自形成在平坦面上的线栅的反射光被认为是几乎平行的光通量。
在如图2B所例示的结构中，线栅WG的条纹方向为竖直方向。因此，具有与水平方向平行的电向量的偏振光透过栅，并且具有与垂直方向平行的电向量的偏振光被反射。如果线栅的条纹方向被设置成与水平方向平行，则具有与水平方向平行的电向量的偏振光将被反射，并且具有与垂直方向平行的电向量的偏振光将透过栅。
在如图2A所例示的结构中，线栅偏振器13的表面被如此指向成使得反射偏振光朝液晶元件18行进。透过偏振光在反射器16处反射以朝液晶元件18行进。液晶元件18接收在线栅偏振器13处反射的第一偏振光L1和在反射器16处反射的第二偏振光L2。在液晶元件18中调制的偏振光根据调制的内容被允许透过被设置成透过光的单元，并且在被设置成遮光的单元中遮蔽，并且在偏振器(检偏镜)20中证明。透过光借助投射透镜22来投射。
在线栅偏振器13处反射并且被注入到液晶元件18中的偏振光的偏振轴的方向和透过线栅偏振器13、在反射器16处反射而注入到液晶元件18中的偏振光的偏振轴的方向与彼此近似垂直。因此，在液晶元件18中对两种偏振光进行的调制将变得完全不同。在混合两种偏振光的状态下将难以形成光的期望分布图案。可以期望调节两种偏振光的偏振方向以在液晶元件18中实现期望的调制。同一线栅偏振器的透过偏振光和反射偏振光基本具有互相垂直的偏振轴。由此，在将偏振轴中的一个旋转90度时，它们将具有相同的偏振轴方向。
在将线偏振相对于相移板的轴向以45度角注入到λ/2相移板时，获得具有旋转了90度的偏振轴的调制后的线偏振。即，通过将偏振中的一个透过λ/2相移板，具有互相垂直的偏振轴的两个偏振可以变为具有同一方向的偏振轴的偏振。
图3A和图3B是根据第一实施方式的第一示例和第二示例的车辆照明装置的示意截面。与图2A所例示的构造类似，光源10由LED等制成的发光器形成，所发出的光通量通过准直透镜准直，并且照射线栅偏振器13。线栅偏振器13反射的光通量指向液晶元件18，并且透过线栅偏振器13的光通量由反射器16反射并且指向液晶元件18。在液晶元件18中调制两个光通量，通过偏振器20使得调制的内容明显化，并且光通量由投射透镜22投射作为分布式光图案。
在第一实施方式中，在透过线栅偏振器13或被其反射的光通量的光轴上设置了λ/2相移板14，以将偏振轴旋转90度，使得以相同角度对齐或调节透过光和反射光的偏振轴。
在图3A中，在线栅偏振器13的输出面上定位了或粘贴了λ/2相移板14，以将透过光的偏振轴旋转90度。要由反射器16反射的光通量(光)的偏振轴被旋转90度，以变得与从线栅偏振器13反射的偏振光的偏振轴一致。因此，两个偏振光通量在液晶元件18中接受的调制变得相同，并且可以获得加性组合的输出。从液晶元件18获得增大数量的调制后的光，并且也增加了投射透镜的输出光。
由线栅偏振器13反射的偏振光通量L1和透过线栅偏振器13的偏振光通量L2这两者从光源发出到液晶元件中的注入经历相同定向(向右)的一次反射。因此，可以提供一致的光学特性的优点。
另选地，反射可以是向左的。λ/2相移板14可以设置在线栅偏振器13的输出面与液晶元件18的输入面之间的任意位置处。例如，如由虚线例示的，它可以设置在反射器16与液晶元件18的输入面之间。
在图3B中，λ/2相移板14被定位在线栅偏振器13的反射面与液晶元件18的输入面之间。透过线栅偏振器13的光通量L2具有方向与线栅WG的条纹延伸方向垂直的电向量，被反射器16反射，并且朝液晶元件18传播。具有与线栅偏振器13的条纹延伸方向平行的电向量的光通量被线栅WG反射，并且朝λ/2相移板14传播。λ/2相移板14将反射的偏振光通量的偏振轴旋转90度，以将偏振轴方向移动成具有与透过线栅偏振器13的光通量相同的偏振轴方向。两个光通量都被注入到液晶元件18中。具有相同偏振方向的两个偏振光通量在液晶元件18中接受相同调制，并且输出光通量将具有增大的光量。
被线栅偏振器13反射的偏振光L1和透过线栅偏振器13的偏振光L2这两者从光源发出到液晶元件中的注入经历相同定向(向右)上的一次反射。因此，可以提供一致的光学特性的优点。另选地，反射可以是向左的。类似的现象在以下结构中也保持。
在图3A和图3B所例示的第一实施方式的第一示例和第二示例中，由线栅偏振器形成的两种偏振光通量中的一种透过λ/2相移板一次，以将偏振轴旋转大约90度，以形成对齐偏光方向的两个线性偏光的光通量。
图4A是根据第二实施方式的车辆照明装置的示意截面。在该图中，光源10、准直透镜11、线栅偏振器13、反射器16、液晶元件18、投射透镜22与图3A和图3B所例示的部件类似。在该结构中，代替一个λ/2相移板14，在线栅偏振器13与反射器16之间设置了一个λ/4相移板15a，并且在反射器16与液晶元件18之间设置了另一λ/4相移板15b。串联顺序设置的两个λ/4相移板通过对齐轴向来执行一个λ/2相移板的功能。由此，一个λ/4相移板15a和另一λ/4相移板15b协作来充当一个λ/2相移板，以提供与图3A的结构中的效果类似的效果。
参照图4B，将对两个λ/4相移板的功能进行分析。λ/4相移板的轴向沿着x轴和y轴设置，并且入射线性偏光的偏振方向E1相对于x轴和y轴以45度角设置(图4B的左部)。在将入射线偏振光注入到第一λ/4相移板时，在偏光的x分量与y分量之间生成λ/4的相移(让我们假定x分量被延迟λ/4)，并且具有λ/4相位差的两个(x和y)光分量构成圆偏振(图4B的中央部)。在将该圆偏振注入到第二λ/4相移板时，x分量被进一步延迟λ/4，然后两个光分量构成具有旋转了90度的偏振轴的线性偏振光E2(图4B的右部)。
在反射器具有三维结构的表面时的情况下，可以存在不同方位的各种反射面。在线偏振光通量被三维结构表面反射时，反射光(共称为光通量)的偏振轴变得扰乱或多向。在圆偏振光被三维结构表面反射时，圆偏振光被反射，而与反射面的方向无关。如果线偏振光在反射之前变为圆偏振光，并且圆偏振光在反射之后复原为线偏振光，则可以提供一致的偏振轴的线偏光。
图5A和图5B是例示了根据第三实施方式的第一示例和第二示例的车辆照明装置的示意截面。在图5A中，从光源10发出的光被准直透镜11准直，然后倾斜入射在线栅偏振器13上。沿着线栅偏振器13的条纹状线栅WG的延伸方向具有电向量的那些线偏振分量被线栅偏振器13反射，透过辅助偏振器19，并且被注入到液晶元件18中。
沿着与线栅偏振器13的条纹状线栅WG的延伸方向垂直的方向具有电向量的那些线偏振分量透过线栅偏振器13并且进入到第一λ/4相移板15a中，在该相移板中，它们变为圆偏振，然后被反射器17a反射，然后进入到第二λ/4相移板15b中，在该相移板中，其从圆偏振变为(具有与透过线栅偏振器13的线偏振相差90度的相位的)线偏振(线偏振具有等同于从线栅偏振器13反射的线偏振的偏振轴)，透过辅助偏振器19，然后进入到液晶元件18中。
反射器17a具有三维曲面的反射面。在线性偏光入射在反射器17a上时，被反射光的偏振轴可以依赖于反射面的方向而具有各种方向。即使在入射线偏振透过λ/2相移板以旋转偏振轴时，从反射器17a反射的光可以将偏振方向与从线栅偏振器13反射的偏振光的偏振方向相比移位。当在液晶元件18前面设置了辅助偏振器时，可以抑制液晶元件中的两种入射光的偏振轴，并且产生损耗。圆偏振即使在被三维表面反射时也被保持为圆偏振，并且特性不变化。当在反射器17a的反射之前和之后设置了第一λ/4相移板15a和第二λ/4相移板15b时，在圆偏振的状态下实现由曲面进行的反射，并且特性不变化。因为总偏振轴被旋转90度。
图5A所例示的反射器17a被例示为具有会聚入射光的功能的三维凹面。图5B所例示的反射器17b被例示为具有发散入射光的功能的三维凸面。反射器可以为部分凹并且部分凸。
前照灯系统可以通过采用图8C所例示的结构来构造，前照灯100可以由包含上述光源、线栅偏振器、反射器、位相差板、液晶元件、投射透镜的车辆照明装置来形成，其中，光分布控制单元和驱动器控制液晶元件中的多个控制区域。将明显的是，λ/2、λ/4等的相移包括λ的公差(x积分)。
此处所叙述的所有示例和条件语言旨在用于帮助读者理解本发明和由发明人为促进本领域而贡献的概念的教导目的，并且应被解释为不限于这种特别叙述的示例和条件，也不限于与示出本发明的优势和劣势有关的说明书中的这种示例的组织。应理解，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种变化、替代以及变更。
虽然已经对优选实施方式进行描述，但这些描述不是限制性的。例如，示例性形状和颜色仅是示例并且不是限制性的。将对本领域技术人员明显的是，在要求保护的范围内进行各种变化、修改、替代、改进等是可以的。
相关申请的交叉引用
本申请基于并且要求日本专利申请No.2017-173953的优先权的权益，此处以引证的方式将该申请的整个内容并入。

Claims (8)

1.一种车辆前照灯，该车辆前照灯包括：
光源，该光源用于发射光；
偏振分束器，该偏振分束器用于接收来自所述光源的光通量，并且将所述光通量分成第一偏振光和第二偏振光；
液晶元件，该液晶元件被设置成接收由所述偏振分束器所分成的所述第一偏振光和所述第二偏振光，并且该液晶元件具有多个控制电极；
位相差板，该位相差板设置在所述第一偏振光和所述第二偏振光中的一者的光轴上，并且对齐所述第一偏振光和所述第二偏振光的偏振轴方向；以及
输出侧偏振器，该输出侧偏振器设置在所述液晶元件的输出侧，
其中，与所述液晶元件中的各控制电极对应的照明区域能够被控制以遮光，
其中，所述偏振分束器是线栅偏振器，该线栅偏振器具有在接收光通量时反射所述第一偏振光的反射面和使所述第二偏振光透过的透过面，
其中，被所述偏振分束器的所述反射面反射的所述第一偏振光指向所述液晶元件，该车辆前照灯还包括：反射器，该反射器设置在接收从所述偏振分束器的所述透过面出射的所述第二偏振光并且将该第二偏振光朝所述液晶元件反射的位置和朝向，
其中，所述反射器具有三维弯曲的表面。
2.根据权利要求1所述的车辆前照灯，其中，所述位相差板是设置在所述偏振分束器与所述液晶元件之间的、所述第一偏振光或所述第二偏振光的光路上的λ/2位相差板。
3.根据权利要求1所述的车辆前照灯，其中，所述位相差板是设置在所述偏振分束器与所述反射器之间的、所述第二偏振光的光路上的λ/2位相差板。
4.根据权利要求1所述的车辆前照灯，其中，所述位相差板是设置在所述反射器与所述液晶元件之间的、所述第二偏振光的光路上的λ/2位相差板。
5.根据权利要求2所述的车辆前照灯，其中，所述位相差板是设置在所述偏振分束器的反射面与所述液晶元件之间的、所述第一偏振光的光路上的λ/2位相差板。
6.根据权利要求1所述的车辆前照灯，其中，所述位相差板是设置在所述偏振分束器的所述透过面与所述反射器之间的、所述第二偏振光的光路上的第一λ/4位相差板和设置在所述反射器与所述液晶元件之间的、所述第二偏振光的所述光路上的第二λ/4位相差板。
7.根据权利要求1所述的车辆前照灯，所述车辆前照灯还包括：
辅助偏振器，该辅助偏振器设置在所述液晶元件的与所述输出侧偏振器相反的一侧。
8.根据权利要求1所述的车辆前照灯，其中，所述第一偏振光和所述第二偏振光在从所述光源发出起到入射至所述液晶元件为止经历的反射为相同的次数且相同的朝向。
CN201811056439.0A 2017-09-11 2018-09-11 车辆前照灯 Active CN109491100B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017173953A JP6952541B2 (ja) 2017-09-11 2017-09-11 車両用前照灯
JP2017-173953 2017-09-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109491100A CN109491100A (zh) 2019-03-19
CN109491100B true CN109491100B (zh) 2022-06-24

Family

ID=63578978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811056439.0A Active CN109491100B (zh) 2017-09-11 2018-09-11 车辆前照灯

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10571090B2 (zh)
EP (1) EP3457025A1 (zh)
JP (1) JP6952541B2 (zh)
CN (1) CN109491100B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6865775B2 (ja) * 2017-01-27 2021-04-28 マクセル株式会社 ヘッドライト装置
JP6959852B2 (ja) * 2017-12-21 2021-11-05 スタンレー電気株式会社 照明装置
WO2019177051A1 (ja) * 2018-03-15 2019-09-19 株式会社小糸製作所 車両用灯具
JP7171283B2 (ja) * 2018-07-18 2022-11-15 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
JP7451244B2 (ja) 2020-03-16 2024-03-18 スタンレー電気株式会社 ランプユニット、車両用灯具システム
US20220132094A1 (en) * 2020-10-23 2022-04-28 Himax Technologies Limited Structured-light scanning system and method
US20220132006A1 (en) * 2020-10-23 2022-04-28 Himax Technologies Limited Structured-light scanning system and method
US20240036241A1 (en) 2020-12-28 2024-02-01 Dexerials Corporation Wire grid polarizing element, method for manufacturing wire grid polarizing element, projection display device, and vehicle
CN113464895B (zh) * 2021-09-06 2021-11-30 江西省绿野汽车照明有限公司 一种led光源远近光一体车灯模组

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050016836A (ko) * 2003-08-04 2005-02-21 엘지전자 주식회사 편광 전환 시스템 및 그 제조 방법과 이를 이용한 액정프로젝터의 광학계
CN1737618A (zh) * 2004-08-20 2006-02-22 住友化学株式会社 嵌有细金属线的偏振光分离器件
CN102004325A (zh) * 2009-08-26 2011-04-06 三洋电机株式会社 光学元件、光学单元和投影型映像显示装置
JP2012069458A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Stanley Electric Co Ltd 車両用灯具
DE102015115348A1 (de) * 2015-09-11 2017-03-16 Hella Kgaa Hueck & Co. Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
CN106687740A (zh) * 2014-09-23 2017-05-17 黑拉许克联合股份有限公司 用于车辆的前照灯

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2216991A1 (de) 1972-04-08 1973-10-11 Bosch Gmbh Robert Polarisationsscheinwerfer
JPH07199187A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Canon Inc 投影装置
US6666556B2 (en) * 1999-07-28 2003-12-23 Moxtek, Inc Image projection system with a polarizing beam splitter
US7085050B2 (en) * 2001-12-13 2006-08-01 Sharp Laboratories Of America, Inc. Polarized light beam splitter assembly including embedded wire grid polarizer
JP2003297116A (ja) 2002-04-05 2003-10-17 Honda Motor Co Ltd 投光装置
JP2005071731A (ja) 2003-08-22 2005-03-17 Car Mate Mfg Co Ltd 光制御装置
JP5418760B2 (ja) 2009-01-28 2014-02-19 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
JP5468464B2 (ja) 2010-05-17 2014-04-09 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
JP5823211B2 (ja) 2011-09-01 2015-11-25 株式会社小糸製作所 車両用前照灯装置
EP2752615A4 (en) 2011-09-01 2015-07-08 Koito Mfg Co Ltd AUTOMOBILE HEADLIGHT APPARATUS
DE102013113807A1 (de) 2013-12-11 2015-06-11 Hella Kgaa Hueck & Co. Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug
KR20180121262A (ko) * 2017-04-28 2018-11-07 주식회사 에이엠에스 Ｌｃｏｓ 패널을 이용한 자동차용 ａｄｂ 헤드램프

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050016836A (ko) * 2003-08-04 2005-02-21 엘지전자 주식회사 편광 전환 시스템 및 그 제조 방법과 이를 이용한 액정프로젝터의 광학계
CN1737618A (zh) * 2004-08-20 2006-02-22 住友化学株式会社 嵌有细金属线的偏振光分离器件
CN102004325A (zh) * 2009-08-26 2011-04-06 三洋电机株式会社 光学元件、光学单元和投影型映像显示装置
JP2012069458A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Stanley Electric Co Ltd 車両用灯具
CN106687740A (zh) * 2014-09-23 2017-05-17 黑拉许克联合股份有限公司 用于车辆的前照灯
DE102015115348A1 (de) * 2015-09-11 2017-03-16 Hella Kgaa Hueck & Co. Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Also Published As

Publication number Publication date
JP6952541B2 (ja) 2021-10-20
US20190078749A1 (en) 2019-03-14
EP3457025A1 (en) 2019-03-20
JP2019050134A (ja) 2019-03-28
US10571090B2 (en) 2020-02-25
CN109491100A (zh) 2019-03-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109491100B (zh) 车辆前照灯
US10465881B2 (en) Lighting tool for vehicle
JP6564568B2 (ja) 車両用前照灯ユニット、車両用前照灯システム
US10914444B2 (en) Lamp unit, vehicular lamp system
JP6422361B2 (ja) 車両用前照灯ユニット、車両用前照灯システム
EP3501896B1 (en) Lighting device
EP3572722B1 (en) Vehicular lamp, vehicular lamp system
US10534231B2 (en) Lighting device
JP2017117725A (ja) 車両用前照灯装置
KR102405591B1 (ko) 자동차 헤드램프용 조명 장치
CN217737097U (zh) 照明和/或信号指示装置以及机动车辆
US20230392765A1 (en) Vehicular lamp and optical element
WO2023120128A1 (ja) 照明装置、車両用灯具システム
JP2022021867A (ja) 照明用光学系
CN117222841A (zh) 车辆用灯具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant