CN109973925B - 车辆用前照灯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在配光图案的端部不易产生光滞留的车辆用前照灯。车辆用前照灯(1)具备：激发光源(10)、用于接受激发光源(10)的光(B1)并使其进行二维扫描的光偏转器(12)、以及供由光偏转器(12)产生的扫描光(B1)透过的投影透镜(8)，车辆用前照灯(1)具有第一辅助透镜(13)，该第一辅助透镜(13)配置于光偏转器(12)与投影透镜(8)之间而使得由光偏转器(12)产生的扫描光(B1)朝向投影透镜(8)透过，第一辅助透镜(13)具有负折光力。

Description

车辆用前照灯
技术领域
本发明涉及一种在使用光偏转器而形成的配光图案中不易产生光滞留的车辆用前照灯。
背景技术
在专利文献1中公开了如下车辆用前照灯，利用具有能够倾转的反射镜的数字微镜器件即反射装置，使得来自产生LED光、激光的固体光源的出射光在朝向具有两种荧光体层的荧光体反射的同时进行扫描，并使得在荧光体的内部再反射后的光从光学系统(投影透镜)中透过，从而在车辆的前方形成配光图案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-65499号
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1的车辆用前照灯的反射装置利用摆动的反射镜使来自固体光源的反射光高速往复摆动，由此使得在摆动方向上显示的线一边在与摆动方向正交的方向上以微小的距离逐渐错开一边以高速反复层叠，从而在车辆前方的物体上显示出规定形状的绘制图案。
此时，在规定的往复摆动区域进行往复的反射装置的反射镜在往复摆动的中央位置处以最快速度进行动作，并朝向两处部位的折返位置而逐渐减速，反射镜在折返位置处进行使速度在一瞬间变为0并进行折返的动作，即进行简谐振动，因此被反射镜反射的光在移动距离为最长的中央地点变得最暗，在移动距离为最短的两端的折返位置变得最亮。
这样的扫描光在配光图案的两端部产生与中央部相比而看起来过度明亮的光滞留现象这一点上存在问题。
本申请鉴于上述问题，提供一种在利用由光偏转器产生的扫描光而形成的配光图案的端部不易产生光滞留的车辆用前照灯。
用于解决问题的方法
一种车辆用前照灯，具备：激发光源、用于使激发光源的光进行二维扫描的光偏转器、以及供由光偏转器产生的扫描光透过的投影透镜，
上述车辆用前照灯具有第一辅助透镜，该第一辅助透镜配置于上述光偏转器与投影透镜之间而使得由光偏转器产生的扫描光朝向投影透镜透过，上述第一辅助透镜具有负折光力。
(作用)利用光偏转器，使得以在由两个折返位置构成的往复摆动区域内往复的方式进行扫描的简谐振动光向具有负折光力的第一辅助透镜入射，从而使得越接近折返位置则移动距离变得越长。
在车辆用前照灯中，具有发挥正折光力的第二辅助透镜作为在激发光源的光的光路上配置的聚光透镜。
(作用)利用第二辅助透镜使得由光偏转器产生的扫描光进行点聚光，防止从第一辅助透镜透过而进行扫描的点光的变形，使轮廓变得清晰。
在车辆用前照灯中，将上述光偏转器设为具有反射镜的光偏转器，反射镜具有朝向上述激发光源和投影透镜的双方的反射面，且进行往复摆动旋转。
(作用)由往复旋转摆动的反射镜产生的简谐振动光从第一辅助透镜透过，由此越接近折返位置则移动距离变得越长。
发明效果
根据车辆用前照灯，越接近折返位置则简谐振动光的移动距离变得越长，因此不易在配光图案的端部产生光滞留。
根据车辆用前照灯，扫描光的点光不会发生变形而使轮廓变得清晰，由此使得配光图案也变得明亮清晰。
根据车辆用前照灯，即使往复旋转摆动的反射镜在折返位置瞬间停止，通过使光透过第一辅助透镜，也不易在配光图案的端部形成光滞留。
附图说明
图1是第一实施例中的车辆用前照灯的主视图。
图2是第一实施例的车辆用前照灯的远光用灯具单元的横剖视图。
图3是从反射镜的斜前方观察第一实施例的光偏转器时的立体图。
图4是基于第一实施例的第一辅助透镜的光路和配光图案的说明图。
图5是基于第二实施例的第一辅助透镜的光路和配光图案的说明图。
附图标记说明
1：车辆用前照灯；8：投影透镜；10：激发光源；12：光偏转器；13：第一辅助透镜；13b：凹光入射部；13a：凹光射出部；14：反射镜；14a：反射面；23：第一辅助透镜；23b：凹光入射部；23a：凹光射出部；B1、B2：激发光源的光；L0、L1：第一辅助透镜的中心。
具体实施方式
以下，基于图1至图5对本发明的优选实施方式进行说明。在各图中，将由搭载有车辆用前照灯的车辆的驾驶员看到的道路的方向作为(上方：下方：左方：右方：前方：后方＝Up：Lo：Le：Ri：Fr：Re)对车辆用前照灯的各部分进行说明。
利用图1至图4对第一实施例的车辆用前照灯进行说明。第一实施例的车辆用前照灯1具备灯体2、前面罩3以及前照灯单元4。灯体2在车辆的前方侧具有开口部，前面罩3由具有透光性的树脂、玻璃等形成并通过安装于灯体2的开口部而在内侧形成灯室S。图1所示的前照灯单元4通过由金属制成的支承构件7将远光用前照灯单元5以及近光用前照灯单元6一体化而构成，并配置在灯室S的内侧。
远光用前照灯单元5和近光用前照灯单元6分别具有图2所示的投影透镜8、荧光体9、激发光源10、聚光透镜11、光偏转器12、第一辅助透镜13以及第二辅助透镜24，上述构件均安装于支承构件7。
图2的支承构件7由金属形成，具有底板部7a、分别与底板部7a的左右端部一体化的侧板部(7b、7c)、与侧板部(7b、7c)的前端一体化的透镜支承部7d以及与侧板部(7b、7c)的基端一体化的基础板部7e。透镜支承部7d由将投影透镜8保持于内侧的圆筒部7d1、以及形成于圆筒部7d1的中央部的外周并且与圆筒部7d1以及侧板部(7b、7c)的双方一体化的凸缘部7d2构成。基础板部7e由光偏转器12的保持部7g与在其左右延伸形成的螺杆固定部7h构成。
图2的投影透镜8是朝向前方凸出的透明或半透明的平凸透镜，固定于透镜支承部7d的圆筒部7d1的前端部的内侧。荧光体9形成为圆板状，在投影透镜8的后方固定于透镜支承部7d的圆筒部7d1的内侧。
图2的激发光源10由蓝色或紫色的LED光源或者激光光源构成，通过未图示的控制机构对其点亮熄灭进行控制，并将该激发光源10固定于在支承构件7的左侧的侧板部7b上设置的光源支承部7i，从而对在点亮过程中产生的热量进行散热。荧光体9构成为产生白色光。在激发光源10为蓝色的情况下，荧光体9形成为黄色荧光体，在激发光源10为紫色的情况下，荧光体9形成为黄色且蓝色的荧光体、或者形成为具有红色且绿色且蓝色(RGB)的至少3种颜色的荧光体。
图2的光偏转器12是具有能够在双轴方向上倾转的反射镜14的扫描元件(扫描机构)，固定于保持部7g的前表面。聚光透镜11是光的射出面设为凸状的透明或半透明的平凸的准直透镜，以配置于激发光源10与反射镜14的反射面14a之间的状态固定于底板部7a或基础板部7e中的任一方。将转动自如地保持于灯体2上的三根校准螺杆15螺合安装于支承构件7的基础板部7e的螺杆固定部7h，从而将前照灯单元4倾转自如地支承于灯体2。
图2所示的光偏转器12由MEMS反射镜等构成，如图3所示，具有反射镜14、底座16、转动体17、一对第一扭杆18、一对第二扭杆19、一对永久磁铁20、一对永久磁铁21以及端子部22。反射面14a通过在反射镜14的前表面上实施银蒸镀、电镀等处理而形成。
图3的板状的转动体17具有从端子部22接受供电的第一线圈(未图示)，并且由一对第一扭杆18以能够左右倾转的状态支承在底座16上，反射镜14具有从端子部22接受供电的第二线圈(未图示)，并且由一对第二扭杆19以能够上下转动的状态支承在转动体17上。转动体19在一对永久磁铁20和由控制机构(未图示)来进行通电控制的第一线圈的作用下，以第一扭杆18的轴线为中心在左右方向上以高速往复摆动旋转，反射镜14也是在一对永久磁铁21和由控制机构(未图示)来进行通电控制的第二线圈的作用下，以第二扭杆19的轴线为中心在上下方向上以高速往复摆动旋转。
第一辅助透镜13以轴线L0为中心，如图2以及图4所示那样形成为具有与荧光体9相对的由凹型非球面构成的凹光射出部13a、以及与反射镜14相对的由凹型非球面构成的凹光入射部13b的双凹透镜，第一凹光射出部13a中的透过光的射出位置越从中心轴线L0向外周方向远离则负折光力越大，扩散性越增大。第一辅助透镜13以配置于荧光体9的后方的状态固定于透镜支承部7d的圆筒部7d1的后端部的内侧。凹光射出部13a以及凹光入射部13b均形成为具有一定的曲率。
另外，第二辅助透镜24是光的射出面设为凸状的透明或半透明的凸透镜，作为聚光透镜而发挥正折光力，以在反射镜14的反射面14a与第一辅助透镜13的凹光入射部13b之间配置在由摆动的反射镜14产生的扫描光B1的光路上的状态固定于底板部7a或基础板部7e中的任一方。第二辅助透镜24使由光偏转器12产生的扫描光B1向轴线L0的方向折射而进行点聚光，防止从第一辅助透镜13透过而一边进行扩散一边进行扫描的点光B1的光像的变形而使轮廓变得清晰，从而使配光图案变得明亮清晰。此外，第二辅助透镜24配置于由激发光源10产生的光B1的光路上的任一处即可，也可以通过将聚光透镜11在功能上兼用作第二辅助透镜24从而省略第二辅助透镜24。
图2所示的由激发光源10产生的光B1在聚光透镜11的作用下朝向反射镜14聚光，并被反射面14a向第二辅助透镜24反射而进行点聚光。透过第二辅助透镜24的光B1向第一辅助透镜13的凹光入射部13b入射，一边扩散一边从凹光射出部13a射出，透过荧光体9而成为扩散的白色光，透过投影透镜8形成为在前后方向上延伸的大致平行光，并从前面罩3向车辆用前照灯1的前方射出。
光B1基于激发光源10的通电控制而点亮、熄灭，在光偏转器12的反射镜14的作用下沿左右方向高速地扫描，由此在规定的位置描绘出沿左右方向延伸的基于点亮、熄灭的长度的白线，一边以微小的角度逐渐错开反射镜14的上下角度一边高速地重复左右的扫描。具体而言，例如，如图4所示，利用反射镜14，一边使光B1从作为扫描范围的左上端部的P4'经由P0到达作为扫描范围的右上端部的P4的左右任一方向上的扫描向下错开高度h1，一边高速地重复该扫描，在上下方向上层叠沿左右方向延伸的白线，由此在车辆(未图示)的前方显示出规定形状的白色配光图案。
接下来，根据图4，对由第一实施例的车辆用前照灯1显示出的、中央的位置最亮且外周的位置最暗的配光图案La进行更具体的说明。此外，在图4中，为了方便说明而省略了投影透镜8，并假定向荧光体9入射后的光B1通过投影透镜8而变为平行光的情况来进行记载。
首先，如图4所示，第一实施例的光偏转器12通过正弦波驱动而使反射镜14沿左右方向高速地往复摆动。由于正弦波驱动而摆动的反射镜14进行在摆动的中央位置附近移动最快、朝向两个折返位置而逐渐减速并在折返位置瞬间停止后再次加速到中央位置的简谐振动运动。
假设由于进行简谐振动运动的反射镜14而从反射面14a向放射方向反射的光B1假设并不透过图4的第一辅助透镜13而是直接入射至与穿过第一辅助透镜13的中心并前后延伸的线L0正交的荧光体9，并在从前方观察荧光体9的情况下，光像越从往复摆动的中央位置朝向折返位置远离，则在荧光体9内左右摆动的光B1所产生的光像的每单位时间的移动距离越短，因此由这样的光像的扫描而显示出的配光图案在光像的移动距离最长的中央处变得最暗，并且由于光像的移动距离越短则变得越明亮，因此在与移动的光像的两个折返位置相当的配光图案的外周产生光滞留，在这一点上存在问题。
通过使从进行简谐振动运动的反射镜14朝向荧光体的光透过图2以及图4所示的本实施例的第一辅助透镜13，从而与以往相反地，在荧光体9内往复摆动的扫描光B1越是从往复摆动的中央位置向两个折返位置远离，每单位时间的移动距离变得越长，由此使配光图案La的外周变得最暗而消除光滞留，并且使中央变得最亮而形成热点。
首先，在图4的反射镜14从正面(使光线B1在轴线L0上直线前进那样的反射面14a的配置)向右方转动了一定时间t的情况下，扫描光B1以向作为双凹透镜的第一辅助透镜13入射而向右方扩散的方式进行折射，在荧光体9内从P0到P1的位置向右方移动距离W1。反射镜14每向右方进一步转动相同的一定时间t，扫描光B1就在荧光体9内按顺序移动从P1到P2的距离W2、从P2到P3的距离W3、从P3到右侧的折返位置P4的距离W4。
第一辅助透镜13是在正面和背面具备由非球面构成的凹光射出部13a以及凹光入射部13b的双凹透镜，因此，从第一辅助透镜13的凹光射出部13a射出的扫描光B1的射出位置越是从成为往复摆动位置的中心点P0的第一辅助透镜13的中心轴线L0远离，则扫描光B1的扩散程度越增大。其结果是，在荧光体9内移动的扫描光B1的每一定时间t的移动距离为W1<W2<W3<W4，因此在配光图案La的右半部分，在右端附近变得最暗而消除光滞留，中央变得最亮而成为热点。
这一点，当对光B1进行反射的反射镜14从正面向左方转动的情况下也是同样的，第一辅助透镜13具有以中心轴线L0为中心的左右对称形状，因此越是从摆动范围的中心朝向左侧的折返位置，光B1的移动距离变得越大。当反射镜14从正面(沿轴线L0的方向)向左方转动了一定时间t的情况下，扫描光B1以在作为双凹透镜的第一辅助透镜13的作用下向左方扩散的方式折射，在荧光体9内从作为正面位置的P0到P1'的位置而向左方移动距离W1。反射镜14每向左方进一步转动相同的一定时间t，扫描光B1就在荧光体9内按顺序移动从P1'到P2'的距离W2、从P2'到P3'的距离W3、从P3'到左侧的折返位置P4'的距离W4。因而，在配光图案La的左半部分也是在左端附近变得最暗而消除光滞留，中央变得最亮而成为热点。
其结果是，如图4所示，光B1一边以微小高度h1向下方错开一边在P4'到P4之间沿左右方向高速地反复扫描，从而显示出中央最亮、朝向外周而逐渐变暗的规定形状的白色配光图案La。
接下来，根据图5，关于对第一实施例的第一辅助透镜13进行了改进的第二实施例的第一辅助透镜23进行说明。代替第一实施例的车辆用前照灯1的第一辅助透镜13而使用第一辅助透镜23，从而显示出与第一辅助透镜13相比配光图案的中央的位置更亮且外周更暗的配光图案Lb。此外，在图5中，也为了方便说明而省略了投影透镜8，并假定向荧光体9入射后的光B2通过投影透镜而变化为平行光的情况来进行记载。
图5所示的第一辅助透镜23以轴线L1为中心，形成为具有与荧光体9相对的由凹型非球面构成的凹光射出部23a、以及与反射镜14相对的由凹型非球面构成的凹光入射部23b的双凹透镜，第一凹光射出部23a中的透过光的射出位置越是从中心轴线L1向外周方向远离则负折光力越大，扩散性越增大。第一辅助透镜23在形成双凹透镜这一点上与图4所示的第一实施例的第一辅助透镜13相同，但是在将凹光射出部23a形成为曲率大于第一实施例的凹光射出部13a的曲率这一点上有所不同。此外，在本实施例中，将凹光入射部23b的曲率设为与第一实施例的凹光入射部13b相同。
此外，图5所示的激发光源10、聚光透镜11、光偏转器12是与第一实施例相同的构成，光偏转器12的反射镜14与第一实施例同样地以规定的等角速度沿左右方向高速地往复摆动。另外，图5中的来自激发光源10的射出光为光B2。
关于图5所示的扫描光B2，当反射镜14从正面(沿轴线L1的方向)向右方每转动一定时间t，扫描光B2就在荧光体9内按顺序移动从作为正面位置的P0到P5的距离W5、从P5到P6的距离W6、从P6到P7的距离W7、从P7到右侧的折返位置P8的距离W8，每当反射镜14从正面向左方转动一定时间t，扫描光B2就在荧光体9内按顺序移动从P0到P5'的距离W5、从P5'到P6'的距离W6、从P6'到P7'的距离W7、从P7'到左侧的折返位置P8'的距离W8。
图5所示的扫描光B2在通过透过第一辅助透镜23而使凹光出射部23a的射出位置越是从第一辅助透镜23的中心轴线L1远离则扩散程度越增大这一点上与第一实施例的扫描光B1没有不同，因此在越是从成为摆动中心的正面位置P0向左右的折返位置接近则荧光体9内的扫描光B2的每一定时间t的移动距离越大这一点上与第一实施例的扫描光B1相同，为W5<W6<W7<W8。
另一方面，如图4以及图5所示，通过将第一辅助透镜23的凹光射出部23a形成为曲率大于第一实施例的第一辅助透镜13的凹光射出部13a的曲率，使得越是从作为摆动中心的正面位置P0向左右的折返位置接近则变得越大的扫描光B2的移动距离的增加比例大于第一实施例的第一辅助透镜13的增加比例。因而，扫描光B2的移动距离相对于扫描光B1的移动距离为W5<W1且W8>W4。因而，图5的配光图案Lb与图4的配光图案与La相比，形成为作为热点的中央变得更亮且外周更暗，能够进一步减少光滞留，在这一点上，第二实施例的第一辅助透镜23比第一实施例的第一辅助透镜13更理想。

Claims (8)

1.一种车辆用前照灯，具备：激发光源、用于接收激发光源的光并使其进行二维扫描的光偏转器、以及供由光偏转器产生的扫描光透过的投影透镜，所述车辆用前照灯的特征在于，
所述车辆用前照灯还具有：
第一辅助透镜，该第一辅助透镜配置于所述光偏转器与投影透镜之间而使得由光偏转器产生的扫描光朝向投影透镜透过；以及
荧光体，该荧光体配置于所述第一辅助透镜和所述投影透镜之间，该荧光体配置成生成白色光并将该白色光直接传送到所述投影透镜，
所述光偏转器通过正弦波驱动，所述第一辅助透镜具有负折光力。
2.根据权利要求1所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述车辆用前照灯具有发挥正折光力的第二辅助透镜作为在激发光源的光的光路上配置的聚光透镜。
3.根据权利要求2所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述第二辅助透镜是光的射出面设为凸状的凸透镜。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述光偏转器是具有反射镜的光偏转器，该反射镜具有朝向所述激发光源和投影透镜的双方的反射面，且进行往复摆动旋转。
5.根据权利要求4所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述反射镜能够在双轴方向上倾转。
6.根据权利要求4所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述反射镜通过正弦波驱动而沿左右方向高速地往复摆动，并进行在摆动的中央位置附近移动最快、朝向两个折返位置而逐渐减速并在折返位置瞬间停止后再次加速到中央位置的简谐振动运动。
7.根据权利要求5所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述反射镜通过正弦波驱动而沿左右方向高速地往复摆动，并进行在摆动的中央位置附近移动最快、朝向两个折返位置而逐渐减速并在折返位置瞬间停止后再次加速到中央位置的简谐振动运动。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的车辆用前照灯，其特征在于，
所述第一辅助透镜形成为双凹透镜。
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