CN112013349A - 车辆用灯具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在可变型配光图案或路面描绘双方的前方显示中确保足够的亮度的车辆用灯具。车辆用灯具(1)具有灯具单元(4)，该灯具单元(4)具备：光源(13)；投影透镜(16a～16c)；空间光调制器(17)，其具备分别具有自由倾动的反射面(17a)的多个反射元件并且将光源(13)的光(B1)向投影透镜反射；以及光学系统(14)，其将光源的光向所述空间光调制器引导，光学系统(14)使向空间光调制器(17)入射的光源(13)的光(B1)向着从空间光调制器(17)的照射区域的中心(17b)向上方和下方中的任一方偏移后的位置会聚。

Description

车辆用灯具

技术领域

本发明涉及一种配光可变型前照灯或进行路面描绘的车辆用灯具。

背景技术

在专利文献1的段落[0017]和图1中公开了一种灯具单元，其通过空间光调制器对来自光源的光进行调制并向投影透镜反射而将规定形状的配光图案显示在车辆的前方。

灯具单元所包含的DMD(Digital Micromirror Device：数字微镜设备)这样的空间光调制器通过使多个反射元件的每个独立地对来自光源的光进行调制并反射而使其透射投影透镜，从而能够在车辆的前方进行具有规定的形状及颜色深浅的前方显示、即前照灯显示或路面显示。

专利文献1的灯具单元所进行的前方显示以空间光调制器的中心位于投影透镜的光轴上的方式配置空间光调制器，因此，以假设向车辆前方照射前方显示的测试屏幕(与灯具单元的光源的光轴正交的假想铅垂面)的HV点(使投影透镜的光轴与假想屏幕正交的交点)为中心向上下左右均等的范围照射。

通过这样的前方显示，专利文献1的灯具单元通过比测试屏幕中的H-H线(沿着测试屏幕的面并通过HV点的水平线)靠上方的显示而将具有规定形状的可变型的配光图案显示在车辆的前方，另一方面，通过比H-H线靠下方的显示来在车辆前方且斜下方的路面描绘规定形状的路面显示。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2016-219279号公报

发明内容

发明欲解决的技术问题

专利文献1所示的灯具单元通过在测试屏幕中从H-H线向上方或下方的某一方进行前方显示，能够实现配光可变型前照灯或路面描绘单元双方的功能。但是，专利文献1的灯具单元由于向H-H线的上方及下方区域分别照射一半的光，因此存在在可变型配光图案及路面描绘显示双方中产生光量不足的问题。

鉴于上述问题，本申请提供一种在可变型配光图案或路面描绘双方的前方显示中确保了足够的亮度的车辆用灯具。

用于解决问题的技术手段

车辆用灯具具有灯具单元，所述灯具单元具备：光源；投影透镜；空间光调制器，所述空间光调制器具备分别具有自由倾动的反射面的多个反射元件并且将光源的光向投影透镜反射；以及光学系统，所述光学系统将光源的光导向所述空间光调制器，在所述车辆用灯具中，所述光学系统使向空间光调制器入射的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向上方和下方中的任一方偏移后的位置会聚。

(作用)被光学系统向空间光调制器的照射区域的中心的上方会聚后的光被向测试屏幕的H-H线的下方照射，增加了用于路面描绘的照射光的光束，被光学系统向空间光调制器的照射区域的中心的下方会聚后的光被向测试屏幕的H-H线的上方照射，增加了可变型配光图案的照射光的光束。

另外，优选为，所述灯具单元由第一灯具单元和第二灯具单元形成，所述第一灯具单元的光学系统形成为使向空间光调制器入射的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向下方偏移后的位置会聚，所述第二灯具单元的光学系统形成为使向空间光调制器入射的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向上方偏移后的位置会聚。

(作用)第一灯具单元将增加了照射光的光束的路面描绘显示在车辆的前方，第二灯具单元将增加了照射光的光束的可变型配光图案显示在车辆的前方。

另外，优选为，所述第一灯具单元的第一空间光调制器被配置为其中心位于第一投影透镜的后方焦点的上方，所述第二灯具单元的第二空间光调制器被配置为其中心位于第二投影透镜的后方焦点的下方。

(作用)通过将第一空间光调制器的中心配置在第一投影透镜的后方焦点的上方，从而第一灯具单元利用所述显示的照射区域的一半以上将路面描绘显示在车辆的前方并且热区的整个区域位于测试屏幕的中央的H-H线的正下方，由此能够在距车辆更远的前方路面显示路面描绘，通过将第二空间光调制器的中心配置在第二投影透镜的后方焦点的下方，从而第二灯具单元利用前方显示的照射区域的一半以上将可变型配光图案显示在车辆的前方空间并且热区的整个区域位于测试屏幕的中心(H-V点)的位置，由此能够在距车辆更远的前方路面显示可变型配光图案。

发明效果

根据灯具单元，在可变型配光图案或路面描绘双方的前方显示中确保足够的亮度。

另外，根据灯具单元，在将可变型配光图案及路面描绘同时显示于车辆的前方时确保足够的亮度。

另外，根据灯具单元，能够扩大基于第一灯具单元实现的路面描绘的照射范围和基于第二灯具单元实现的可变型配光图案的照射范围，并且能够对车辆前方向的更远处照射可变型配光图案和路面描绘双方。

附图说明

图1是与车辆用灯具的实施方式相关的主视图。

图2将DMD灯具单元纵向切断的图1中的I-I剖视图

图3的(a)是表示左侧用DMD灯具单元的DMD模块和第一透镜的局部放大剖视图。图3的(b)是表示右侧用DMD灯具单元的DMD模块和第一透镜的局部放大剖视图。

图4的(a)是表示本实施方式的光学系统的第1变形例的图2的局部放大剖视图。图4的(b)是表示本实施方式的光学系统的第2变形例的局部放大剖视图。图4的(c)是表示本实施方式的光学系统的第3变形例的局部放大剖视图。

图5的(a)是与基于DMD灯具单元实现的现有照射范围相关的说明图。图5的(b)是表示基于本实施方式的DMD灯具单元的可变型配光图案的照射范围的说明图。图5的(c)是表示基于本实施方式的DMD灯具单元的路面描绘显示的照射范围的说明图。

图6表示由左右一对DMD灯具单元合成的照射范围的说明图。

符号说明

1 车辆用灯具

4、4’DMD 灯具单元

13 光源

16a～16c 第一透镜至第三透镜(投影透镜)

17、17’ 空间光调制器

17a、17a’ 可动式反射面

17b、17b’ 中心

P1 投影透镜的后方焦点

具体实施方式

以下，基于图1至图6对本发明的优选实施方式进行说明。在各图中，将从车辆用灯具的搭载车辆(未图示)的驾驶员观察到的道路的方向以(上方：下方：左方：右方：前方：后方＝Up：Lo：Le：Ri：Fr：Re)进行说明。

图1、图2所示的车辆用灯具(1、1’)表示左右一对前照灯的一例，具备：在车辆前方侧具有开口部的灯体(2、2’)和将上述开口部封闭的透明或半透明的前面盖(3、3’)。在灯体(2、2’)和前面盖(3、3’)的内侧形成的灯室S的内侧设置有：DMD(Digital MicromirrorDevice：数字微镜设备)灯具单元(4、4’)、近光用灯具单元(5、5’)、校准托架6(右侧用未图示)、旋转单元(7、7’)、多个校准螺栓(8、8’)、扩展反射镜(9、9’)以及控制装置10(右侧用未图示)。本实施方式中的右侧用的车辆用灯具1’具备相对于左侧用的车辆用灯具1左右对称的形态，除了右侧用的DMD(Digital Micromirror Device)灯具单元4’以外，具有与左侧用的车辆用灯具1共通的结构。

图1及图2所示的左侧用的DMD灯具单元4(第一灯具单元)包括：控制装置10、旋转托架12、由LED或激光二极管等发光元件构成的光源13、具备自由曲面形状的反射面14a的反射镜14、DMD模块15、投影透镜模块16。

图2所示的控制装置10进行光源13的接通/断开控制和旋转单元7的动作控制。在旋转托架12上搭载有光源13、反射镜14、DMD模块15、投影透镜模块16。光源13和反射镜14分别安装于旋转托架12的安装孔12a的内壁，DMD模块15通过在基板18上搭载空间光调制器17而构成，基板18以使空间光调制器17朝向前方的状态安装于从旋转托架12的后端部向上方延伸的立壁部12b，投影透镜模块16安装在旋转托架12的前端部附近。图2所示的反射镜14构成为将光源13的光反射而引导至空间光调制器17的光学系统。

图2所示的空间光调制器17由具备以格子状上下左右排列的多个能够进行微细倾动的可动式反射面17a的微镜组构成。各可动式反射面17a通过被控制装置10独立地运转控制而切换接通(利用微镜的反射，使光源的光向投影透镜入射的状态)和断开(不使光源的光向投影透镜入射的状态，即、使利用微镜将光源的光向投影透镜的外侧反射而向投影透镜的入射无效化的状态)，对包含点亮部位的合成的光像进行显示。

图2的投影透镜模块16具有从后方向前方的成为双凸的第一透镜16a、成为双凹的第二透镜16b、成为平凸的第三透镜16c、透镜支架16d以及台座部16e，第一透镜～第三透镜(16a～16c)以相互隔开间隔从后方依次配置的状态固定于透镜支架16d。透镜支架16d经由台座部16e而安装于旋转托架12。另外，构成投影透镜模块16的透镜的片数、形状、光源13的数量、从光源13向投影透镜模块16的光的入射方向等不限于图2所图示的内容。

如图2及图3的(a)所示，反射镜14以与光源13及DMD模块15的空间光调制器17双方对置的方式配置，空间光调制器17以与第一透镜16a对置的方式配置。另外，如图3的(a)所示，空间光调制器17的中心17b配置在比位于第一透镜至第三透镜(16a～16c)的光轴L0上的共通的后方焦点P1靠下方的位置。

另外，虽然未图示出整体的纵截面，但图1所示的右侧用的DMD灯具单元4’(第二灯具单元)除了反射镜14’的反射面14a’的形状和空间光调制器17’相对于第一透镜16a的配置与左侧用的DMD灯具单元4不同之外，具有与左侧用的DMD灯具单元4共通的结构。具体而言，如图3的(b)所示，反射镜14’以与光源13和DMD模块15’的空间光调制器17’双方对置的方式配置，如图1和图3的(b)所示，空间光调制器17’的中心17b’配置在比位于第一透镜至第三透镜(仅图示第一透镜16a)的光轴L0上的共通的后方焦点P1靠上方的位置。

图2的旋转托架12一体地搭载于绕沿旋转单元7的上下延伸的轴线L1自动转动的电动机驱动轴7a上，在透镜支架16d的上表面设置有与电动机驱动轴7a同轴(轴线L1)的支承轴16f。旋转单元7在支承着旋转托架12的状态下支承于校准托架6的下端部6a，透镜支架16d的支承轴16f可转动地支承于校准托架6的上端部6b的支承孔6c。下端部6a经由搭载有控制装置10的基端部6d而与上端部6b一体化，基端部6d通过多个(在本实施例中为3个)校准螺栓8而相对于灯体2自由倾动地安装。

在图2的旋转托架12上一体化的光源13、反射镜14、DMD模块15、投影透镜模块16随着由控制装置10控制的旋转单元7的电动机驱动轴7a的转动而一体地绕轴线L1转动，向左右旋转。除了图1的近光用灯具单元5和投影透镜模块16的第一透镜至第三透镜(16a～16c)以外的灯室的内侧被图2的(a)的扩展反射镜9从前方遮蔽。

具有图2和图3的(a)所示的自由曲面形状的光学系统即反射镜14利用反射面14a使光源13的出射光B1成为后述的规定的亮度分布并向空间光调制器17的整个区域反射。另外，具有图3的(b)所示的自由曲面形状的光学系统即反射镜14’利用反射面14a’使光源13射出的出射光B2成为后述的规定的亮度分布并向空间光调制器17’的整个区域反射。

另外，使光源的出射光成为后述的规定的亮度分布的光学系统不限于仅由图2所示的反射镜14构成，也可以如图4的(a)的符号21所示，由具有自由曲面形状的反射面19a的反射镜19和具有自由曲面形状的光入射面或者光出射面的会聚透镜20的组合构成。会聚透镜20通过未图示的结构安装在旋转托架12，从而设置在反射镜19的反射面19a与空间光调制器17之间。另外，会聚透镜20使从光源13射出并被反射镜19反射后的光B3透射，并且与反射面19a协作或者单独地将具备后述的规定的亮度分布的透射光照射到空间光调制器17的整个区域。

另外，图4的(b)示出光学系统21’作为光学系统21的变形例，光学系统21’由具有自由曲面形状的反射面19a’的反射镜19’和会聚透镜20’构成。向空间光调制器17照射规定的亮度分布的光的会聚透镜20’通过未图示的结构安装于旋转托架12，设置于光源13与反射镜19’的反射面19a’之间。会聚透镜20’使从光源13射出后的光B3’朝向反射镜19’的反射面19a’透射，与反射面19a’协作或者单独地将具备后述的规定的亮度分布的透射光照射到空间光调制器17的整个区域。

另外，使光源的出射光成为后述的规定的亮度分布的光学系统也可以如图4的(c)所示地仅由在空间光调制器17与光源13’之间设置的具有自由曲面形状的出射面或入射面的会聚透镜22构成。会聚透镜22通过未图示的结构安装于旋转托架12’，并且以与空间光调制器17对置的方式设置于在旋转托架12’的安装孔12a’设置的光源13’的光路上，使来自光源13’的出射光B4透射，将具备后述的规定的亮度分布的透射光照射到空间光调制器17的整个区域。

图2至图4的各图所示的空间光调制器17(或者17’)利用基于控制装置10的控制而接通的多个可动式反射面17a(或者17a’)使光B1(或者光B2～B4)朝向投影透镜模块16的第一透镜16a反射。被反射后的光B1(或光B2～B4)依次透射第一透镜～第三透镜(16a～16c)和前面罩3，在未图示的车辆的前方，基于被接通的多个可动式反射面17a的反射部位(亮灯部位)的合成，照射后述的规定形状的可变型配光图案，或者进行路面描绘。

接着，通过图5和图6，针对本实施方式的车辆用灯具1的DMD灯具单元(4、4’)中的向空间光调制器照射的照射光的亮度分布和通过车辆用灯具(1、1’)向车辆(未图示)的前方等照射的可变型配光图案或路面描绘显示的照射范围进行说明。

另外，图5和图6的上图是假定从DMD灯具单元4的后方观察时的空间光调制器17等的图。图5的各图和图6的上图表示从DMD灯具单元的光源入射到空间光调制器的光的亮度分布和空间光调制器的中心相对于投影透镜的后方焦点的位置关系，图5的各图和图6的下图中由符号Lh表示的双点划线的范围表示由图1的左右的近光用灯具单元5形成的近光用配光图案，符号Dh0表示由现有的DMD灯具单元形成的光的照射范围，符号Dh1表示由左侧用的DMD灯具单元4形成的光的照射范围，符号Dh2表示由右侧用的DMD灯具单元4’形成的光的照射范围。

另外，图5的(a)至图5的(c)的上下的图中分别示出的符号Dh01～Dh03、符号Dh11～Dh13及符号Dh21～Dh23将从规定的基点放射状扩散的光的亮度分布的变化按照符号中的数字从小到大的顺序表示为图像，并且示出向空间光调制器上照射的光的亮度分布与基于空间光调制器而产生的反射光的亮度分布的对应关系。

图5的(a)的上图表示现有的DMD灯具单元中的空间光调制器的中心相对于投影透镜的后方焦点的位置关系和空间光调制器上的光的亮度分布，图5的(a)的下图表示从空间光调制器向车辆(未图示)的前方照射的光的照射范围以及近光用配光图案。如图5的(a)的上图所示，现有的空间光调制器17的中心17b配置为与投影透镜的光轴L0上的后方焦点P1一致，从光源射出后的光经由反射镜、会聚透镜等光学系统以将空间光调制器17的中心17b作为焦点的方式进行照射，空间光调制器17的可动式反射面17a上的亮度分布成为以中心17b为基点呈放射状扩散的形态。

其结果，如图5的(a)的下图所示，以往的DMD灯具单元将光的照射范围Dh0中的由符号Dh0’表示的上半部分的范围用于显示可变型配光图案，将由符号Dh0”表示的下半部分的范围用于显示路面描绘，该情况下，由DMD灯具单元进行的光的照射范围Dh0具有如下优点：由于以符号DH01表示的热区附近区域以HV点为中心在H-H线的上下均等地产生，因此可变型配光图案和路面描绘显示双方能够从车辆(未图示)到远方显示，但是相反地也存在如下问题：可变型配光图案和路面描绘显示中的任一者都只能使用一半，照射范围变窄。

需要说明的是，可变型配光图案是形状根据路面的形状、行人、对面车辆的有无等而变化的前照灯显示，路面描绘显示是指为了向搭载有车辆用灯具的车辆(未图示)的行进方向上的对面车辆的驾驶员、行人等告知车辆接近的事实、车辆的行进方向而利用光对行进方向的道路的路面等照射规定形状的图形或文字等的显示。

因此，在本实施方式的车辆用灯具(1、1’)中，以向图3的(a)所示的左侧用的DMD灯具单元4中的空间光调制器17照射的光B1的亮度分布成为图5的(b)所示的形态的方式来形成反射镜14的反射面14a，以向图3的(b)所示的右侧用的DMD灯具单元4’中的空间光调制器17’照射的光B2的亮度分布成为图5的(c)所示的形态的方式来形成反射镜14’的反射面14a’，左侧的DMD灯具单元4在车辆(未图示)的前方显示可变型配光图案，右侧的DMD灯具单元4’在车辆(未图示)前方的路面等显示路面描绘显示。

具体而言，如图3的(a)及图5的(b)的上图所示，左侧用的DMD灯具单元4的反射镜14形成为经由反射面14a将来自光源13的光B1相对于空间光调制器17的可动式反射面17a会聚反射到比中心17b向上方偏移的位置，该空间光调制器17将中心17b配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠下方的位置，如图5的(b)的下图所示，反射镜14形成为由可动式反射面17a实现的反射光的区域Dh11以HV点为中心地产生。

在该情况下，如图5的(b)的下图所示，DMD灯具单元4实现的光的照射范围Dh1的大致整个区域反转而显示于H-H线的上方，进一步地，在由符号Dh11表示的范围形成的热区被形成于照射范围Dh1的下端中央部，从而与以往同样地以HV点为中心地形成。其结果，根据本实施方式的DMD灯具单元4，具有如下优点：在能够将显示范围的大致整个区域用于可变型配光图案的显示以扩大显示范围的同时，能够将可变型配光图案明亮地显示到更远处。

另外，如图3的(b)及图5的(c)的上图所示，右侧用的DMD灯具单元4’的反射镜14’形成为：经由反射面14a’将来自光源13的光B2相对于空间光调制器17’的可动式反射面17a’会聚反射到比中心17b’更向下方偏移的位置，该空间光调制器17’将中心17b’配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠上方的位置，如图5的(c)的下图所示，反射镜14’形成为由可动式反射面17a’反射的反射光的区域Dh21的上端与H-H线相接并且在HH线的下方产生。

在该情况下，如图5的(c)的下图所示，DMD灯具单元4’实现的光的照射范围Dh2的整个区域反转而显示在H-H线的下方，进一步地，由于在由符号Dh21表示的范围形成的热区使上端部与HV点以及H-H线相接，同时形成于照射范围Dh1的上端中央部，因此，根据本实施方式的DMD灯具单元4’具有如下优点：能够将显示范围的大致整个区域用于路面描绘显示以扩大显示范围，同时能够向更远的路面进行明亮的路面描绘显示。

另外，在本实施方式中，如图3的(a)及图3的(b)所示，将左侧用的空间光调制器17的中心17b配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠下方的位置，将右侧用的空间光调制器17’的中心17b’配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠上方的位置，但也可以与此相反地，将左侧用的空间光调制器17的中心17b配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠上方的位置，将右侧用的空间光调制器17’的中心17b’配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠下方的位置。

图6的下图表示由图1所示的左右一对DMD灯具单元(4、4’)分别照射的光的照射范围和由图1所示的左右的近光用灯具单元(5、5’)所合成的近光用配光图案Lh。

如图6的上图所示那样将空间光调制器17的中心17b配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠下方的位置的左侧用灯具单元4如图6的下图所示地在H-H线的大致上方的范围Dh1显示规定形状的可变型配光图案，如图6的上图所示那样将空间光调制器17’的中心17b’配置在比第一透镜至第三透镜(16a～16c)的后方焦点P1靠上方位置的右侧用的灯具单元4’如图6的下图所示地在上端与H-H线相接的范围Dh2显示规定形状的路面描绘显示Dh2。另外，利用DMD灯具单元(4、4’)分别显示为符号Dh11、DD22的范围的热区的一部分重叠并形成于HV点的周围。通过这样，在本实施方式的车辆用灯具(1、1’)中，在可变型配光图案显示(符号Dh1)和路面描绘显示(符号Dh2)双方同时大范围地照射至远处这一点上具有优点。

Claims (9)

1.一种车辆用灯具，其特征在于，

所述车辆用灯具具有灯具单元，

所述灯具单元具备：光源；投影透镜；空间光调制器，所述空间光调制器具备分别具有自由倾动的反射面的多个反射元件并且将光源的光向投影透镜反射；以及光学系统，所述光学系统将光源的光导向所述空间光调制器，

所述光学系统使入射到空间光调制器的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向上方和下方中的任一方偏移后的位置会聚。

2.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述灯具单元由第一灯具单元和第二灯具单元形成，

所述第一灯具单元的光学系统形成为使入射到空间光调制器的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向下方偏移后的位置会聚，

所述第二灯具单元的光学系统形成为使入射到空间光调制器的光源的光向着从空间光调制器的照射区域的中心向上方偏移后的位置会聚。

3.如权利要求1或2所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述第一灯具单元的第一空间光调制器被配置为所述第一空间光调制器的中心位于第一投影透镜的后方焦点的上方，

所述第二灯具单元的第二空间光调制器被配置为所述第二空间光调制器的中心位于第二投影透镜的后方焦点的下方。

4.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述投影透镜具有：成为双凸的第一透镜；成为双凹的第二透镜；以及成为平凸的第三透镜，

所述第一透镜、所述第二透镜以及所述第三透镜相互隔开间隔从后方向前方依次配置。

5.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

还具有旋转托架，在所述旋转托架上搭载有所述光源、所述光学系统、所述空间光调制器以及所述投影透镜。

6.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述光学系统仅包括反射镜。

7.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述光学系统包括反射镜和会聚透镜，

所述会聚透镜设置在所述反射镜的反射面与所述空间光调制器之间。

8.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述光学系统包括反射镜和会聚透镜，

所述会聚透镜设置在所述光源与所述反射镜的反射面之间。

9.如权利要求1所述的车辆用灯具，其特征在于，

所述光学系统仅包括会聚透镜，

所述会聚透镜设置在所述空间光调制器与所述光源之间。

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