DE112019007664T5

DE112019007664T5 - Scheinwerfermodul und scheinwerfereinrichtung

Info

Publication number: DE112019007664T5
Application number: DE112019007664.7T
Authority: DE
Inventors: Masashige Suwa; Ritsuya Oshima; Muneharu Kuwata
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2022-05-19
Also published as: US11788702B2; US20220299183A1; CN114270097B; WO2021038855A1; JPWO2021038855A1; JP7109681B2; CN114270097A

Abstract

Ein Scheinwerfermodul (100) umfasst eine erste Lichtquelle (10), die erstes Licht emittiert, und eine erste optische Einheit (30). Die erste optische Einheit (30) umfasst eine erste optische Oberfläche (32), die das erste Licht reflektiert, und eine Linsenoberfläche (33), die Beleuchtungslicht (L3) projiziert, das das von der ersten optischen Oberfläche (32) reflektierte erste Licht enthält. Ein Randteil (321) der ersten optischen Oberfläche (32) nahe der Linsenfläche (33) umfasst einen ersten Randteil (321a) und einen zweiten Randteil (321b), die sich in einer Position in einer Richtung (X) orthogonal zu einer optischen Achse (C1) der Linsenoberfläche (33) voneinander unterscheiden, und eine Position des zweiten Randteils (321b) in einer Richtung (Z) der optischen Achse ist näher an der Linsenoberfläche (33) als eine Position des ersten Randteils (321a) in der Richtung der optischen Achse.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Scheinwerfermodul und eine Scheinwerfereinrichtung.
STAND DER TECHNIK
Eine Scheinwerfereinrichtung für ein Fahrzeug wurde in Patentreferenz 1 vorgeschlagen. Diese Scheinwerfereinrichtung umfasst ein erstes optisches System zum Emittieren von Licht für ein Abblendlicht, ein zweites optisches System zum Emittieren von Licht für ein Fernlicht, ein Lichtleiterelement und eine Projektionslinse zum Projizieren von aus dem Lichtleiterelement austretendem Licht. Eine untere Oberfläche des Lichtleiterelements umfasst eine unterseitige Oberfläche an einer hohen Position in einer Höhenrichtung, eine unterseitige Oberfläche an einer niedrigen Position in der Höhenrichtung und eine geneigte Oberfläche, die die oberseitige Oberfläche und die unterseitige Oberfläche miteinander verbindet. Außerdem ist die untere Oberfläche des Lichtleiterelements mit einer lichtdichten Dünnschicht versehen. Die untere Oberfläche des Lichtleiterelements und die lichtdichte Dünnschicht bilden eine Begrenzungslinie eines Lichtverteilungsmusters des Lichts, das von dem ersten optischen System über das Lichtleiterelement und die Projektionslinse projiziert wird.
STAND DER TECHNIK
PATENTVERWEISE
Patentverweis 1: Veröffentlichung der japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-242996 (zum Beispiel Ansprüche 1 bis 3, Absatz 0026, 1 und 3 bis 5)
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE AUFGABE
Das von der geneigten Oberfläche der oben beschriebenen Scheinwerfereinrichtung reflektierte Licht bewegt sich jedoch in eine Richtung, die sich von der Richtung des Lichts unterscheidet, das von Teilen der unteren Oberfläche des Lichtleiterelements außer der geneigten Oberfläche (d. h. der oberseitigen Oberfläche und der unterseitigen Oberfläche) reflektiert wird. Dementsprechend besteht ein Problem darin, dass bei dem von der Scheinwerfereinrichtung projizierten Licht aufgrund des von der geneigten Oberfläche reflektierten Lichts Lichtverteilungsunregelmäßigkeit auftritt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die gemacht wurde, um das oben beschriebene Problem mit der herkömmlichen Technologie zu lösen, besteht darin, ein Scheinwerfermodul und eine Scheinwerfereinrichtung bereitzustellen, die in der Lage sind, die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit zu reduzieren.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Scheinwerfermodul gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine erste Lichtquelle, die erstes Licht emittiert, und eine erste optische Einheit. Die erste optische Einheit umfasst eine erste optische Oberfläche, die das erste Licht reflektiert, und eine Linsenoberfläche, die Beleuchtungslicht, enthaltend das von der ersten optischen Oberfläche reflektierte erste Licht, projiziert. Ein Randteil der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche umfasst einen ersten Randteil und einen zweiten Randteil, die sich in einer Position in einer Richtung orthogonal zu einer optischen Achse der Linsenoberfläche voneinander unterscheiden, und eine Position des zweiten Randteils in einer Richtung der optischen Achse ist näher an der Linsenoberfläche als eine Position des ersten Randteils in der Richtung der optischen Achse.
Eine Scheinwerfereinrichtung gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein einzelnes oder mehrere Modul(e), wobei jedes von dem einen oder den mehreren Modul(en) das oben beschriebene Scheinwerfermodul ist/sind.
WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit reduziert werden.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
2 ist eine Ansicht von oben, die das Konfigurationsbeispiel des Scheinwerfermoduls gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Lichtleiterprojektionselement des Scheinwerfermoduls gemäß der ersten Ausführungsform schematisch darstellt.
4 ist eine Ansicht von oben, die das in 3 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
5 ist eine Seitenansicht, die das in 3 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
6 ist eine Ansicht von unten, die das in 3 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
7 ist ein Diagramm, das ein Lichtverteilungsmuster des von dem Scheinwerfermodul projizierten Beleuchtungslichts gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist eine Ansicht von oben, die Hauptlichtstrahlen, passierend ein optisches Lichtleiterprojektionselement eines Scheinwerfermoduls, gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine Ansicht von oben, die das in 8 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
10 ist eine Seitenansicht, die das in 8 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
11 ist eine Ansicht von unten, die das in 8 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
12 ist ein Diagramm, das eine Beleuchtungsstärkeverteilung des von dem Scheinwerfermodul projizierten Beleuchtungslichts gemäß der ersten Ausführungsform in Konturdarstellung zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungsstärkeverteilung des von dem Scheinwerfermodul projizierten Beleuchtungslichts gemäß der ersten Ausführungsform in der Konturdarstellung zeigt.
14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Lichtleiterprojektionselement als ein Vergleichsbeispiel zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungsstärkeverteilung des von einem Scheinwerfermodul projizierten Beleuchtungslichts, das das optische Lichtleiterprojektionselement nutzt, als das Vergleichsbeispiel in der Konturdarstellung zeigt.
16 ist ein Diagramm zur Erläuterung einer Beziehung zwischen einem Neigungswinkel einer reflektierenden Oberfläche des Scheinwerfermoduls gemäß der ersten Ausführungsform und dem Lichtverteilungsmuster, das auf einer konjugierten Oberfläche gebildet ist.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines optischen Lichtleiterprojektionselements eines Scheinwerfermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
18 ist eine Ansicht von oben, die das in 17 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
19 ist eine Seitenansicht, die das in 17 dargestellte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
20 ist eine Ansicht von unten, die das in 17 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement schematisch darstellt.
21 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
22 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
23 ist eine Ansicht von oben, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.
24 ist eine Ansicht von oben, die ein Konfigurationsbeispiel einer Scheinwerfereinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch darstellt.

ART UND WEISE DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Scheinwerfermodule und eine Scheinwerfereinrichtung, umfassend ein einzelnes oder mehrere Scheinwerfermodul(e) gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen ist Komponenten, die einander gleich oder ähnlich sind, das gleiche Bezugszeichen zugeordnet. Die folgenden Ausführungsformen sind nur Beispiele, und innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung sind eine Reihe von Modifikationen möglich.
Zum leichteren Verständnis der Erfindung sind in den Zeichnungen Koordinatenachsen eines orthogonalen XYZ-Koordinatensystems gezeigt. Eine X-Achse ist eine Koordinatenachse, die sich in einer Querrichtung eines mit dem Scheinwerfermodul ausgestatteten Fahrzeugs erstreckt. Bei Blick in Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs, entspricht die rechte Seite einer+X-Achsenrichtung und die linke Seite entspricht einer -X-Achsenrichtung. Die „Vorwärtsrichtung“ ist eine Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt. Die „Vorwärtsrichtung“ ist insbesondere die Richtung, in die das Scheinwerfermodul Licht emittiert. Eine Y-Achse ist eine Koordinatenachse, die sich in einer Auf-/Abwärtsrichtung des Fahrzeugs erstreckt. Eine obere Seite entspricht einer +Y-Achsenrichtung und eine untere Seite entspricht einer -Y-Achsenrichtung. Die „obere Seite“ steht für eine Richtung, die zum Himmel zeigt, und die „untere Seite“ steht für eine Richtung, die zum Boden (zum Beispiel Fahrbahnoberfläche) zeigt. Eine Z-Achse ist eine Koordinatenachse, die sich in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs erstreckt, wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt. Die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wenn sich das Fahrzeug geradeaus bewegt, ist eine +Z-Achsenrichtung, und die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs, wenn sich das Fahrzeug geradeaus rückwärts bewegt, ist eine -Z-Achsenrichtung. Die +Z-Achsenrichtung wird auch als die „Vorwärtsrichtung“ bezeichnet, und die -Z-Achsenrichtung wird auch als eine „Rückwärtsrichtung“ bezeichnet.
Eine ZX-Ebene ist eine Ebene parallel zur Fahrbahnoberfläche. Die Fahrbahnoberfläche ist jedoch aufwärts geneigt, abwärts geneigt, eine Fahrbahn, die in ihrer Breitenrichtung geneigt ist, und so weiter. Es gibt also Fälle, in denen eine horizontale Ebene als eine Ebene orthogonal zur Schwerkraftrichtung in der Realität nicht parallel zur Fahrbahnoberfläche verläuft. In der vorliegenden Anmeldung wird die ZX-Ebene als die Ebene parallel zur Fahrbahnoberfläche jedoch auch als die „horizontale Ebene“ bezeichnet.
Das Scheinwerfermodul und die Scheinwerfereinrichtung emittieren Licht zum Beispiel in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Die Scheinwerfereinrichtung muss in der Lage sein, Licht in einem Lichtverteilungsmuster zu emittieren, das einen gesetzlich oder anderweitig vorgeschriebenen Bereich ausleuchtet (im Folgenden als „Straßenverkehrsordnung“ bezeichnet). Unter „Lichtverteilung“ versteht man die Leuchtkraft der Scheinwerfereinrichtung in jeder Richtung, d. h. Leuchtkraftverteilung. Die „Lichtverteilung“ ist insbesondere die räumliche Intensitätsverteilung des von der Scheinwerfereinrichtung emittierten Lichts. Die „Leuchtkraft“ ist eine physikalische Größe, die angibt, wie intensiv Licht von einer Lichtquelle emittiert wird. Die Leuchtkraft ist ein Wert, der erhalten wird durch Teilen des Lichtflusses, der sich in einem sehr kleinen Raumwinkel in eine bestimmte Richtung ausbreitet, durch den sehr kleinen Raumwinkel.
Im Allgemeinen schreibt die Straßenverkehrsordnung vor, dass das Lichtverteilungsmuster des Abblendlichts der Scheinwerfereinrichtung für ein Kraftfahrzeug eine horizontal lange Form haben muss, die in der Aufwärts-/Abwärtsrichtung kurz ist und in der Querrichtung lang ist. Um die Fahrer entgegenkommender Fahrzeuge nicht zu blenden, schreibt die Straßenverkehrsordnung außerdem vor, dass am oberen Ende des Lichtverteilungsmusters eine deutliche Begrenzungslinie (d. h. eine Begrenzungslinie) vorhanden sein muss. „Deutlich“ sein bedeutet, dass an der Begrenzungslinie keine größere chromatische Aberration, Unschärfe oder dergleichen aufgetreten ist. Die Straßenverkehrsordnung schreibt insbesondere vor, dass ein Bereich oberhalb der Begrenzungslinie (d. h. außerhalb des Lichtverteilungsmusters) ausreichend dunkel ist, ein Bereich unterhalb der Begrenzungslinie (d. h. innerhalb des Lichtverteilungsmusters) ausreichend hell ist und die Begrenzungslinie ausreichend deutlich ist.
Unter der „Begrenzungslinie“ versteht man hier eine Trennlinie zwischen einem hellen Bereich und einem dunklen Bereich, die gebildet wird, wenn das von dem Scheinwerfermodul emittierte Licht auf eine Wand oder eine Scheibe trifft. Im Allgemeinen ist die Begrenzungslinie eine Trennlinie, die sich am oberen Ende des Lichtverteilungsmusters befindet. Die Begrenzungslinie bedeutet insbesondere eine Hell/Dunkel-Grenzlinie von Licht am oberen Ende des Lichtverteilungsmusters. Mit anderen Worten ist die Begrenzungslinie eine Grenzlinie am oberen Ende des Lichtverteilungsmusters zwischen einem hellen Bereich (d. h. einem Bereich innerhalb des Lichtverteilungsmusters) und einem dunklen Bereich (d. h. einem Bereich außerhalb des Lichtverteilungsmusters). Die Begrenzungslinie ist ein Begriff, der verwendet wird, um eine Beleuchtungsrichtung eines Scheinwerfers zu erklären, wenn Kraftfahrzeuge aneinander vorbeifahren. Das Lichtverteilungsmuster des Scheinwerfers, das beim Aneinandervorbeifahren von Fahrzeugen genutzt wird, wird auch als das Abblendlicht bezeichnet.
„Lichtverteilungsmuster“ bezeichnet die Form einer Lichtfluss- und Lichtintensitätsverteilung, die durch die Richtung des von der Lichtquelle emittierten Lichts bestimmt wird. „Lichtverteilungsmuster“ wird auch in der Bedeutung eines Beleuchtungsstärkemusters auf einer beleuchteten Oberfläche verwendet. „Lichtverteilung“ bedeutet Verteilung von Lichtintensität in Bezug auf die Richtung des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichts. „Lichtverteilung“ wird auch in der Bedeutung von Beleuchtungsstärkeverteilung auf der beleuchteten Oberfläche verwendet.
Das Scheinwerfermodul gemäß jeder Ausführungsform wird für die Abblendlicht-Emission, die Fernlicht-Emission oder dergleichen eines an einem Fahrzeug angebrachten Scheinwerfers verwendet. Das Scheinwerfermodul wird zum Beispiel für Scheinwerfer von Motorrädern genutzt. Das Scheinwerfermodul wird auch für Scheinwerfer verschiedener Fahrzeugtypen wie Dreiradfahrzeuge und Vierradfahrzeuge genutzt. Zu den Dreiradfahrzeugen gehört zum Beispiel ein motorisiertes Dreirad namens Gyro. Das motorisierte Dreirad ist ein Roller mit drei Rädern, umfassend ein Vorderrad und zwei einachsige Hinterräder.
Die folgende Beschreibung wird hauptsächlich für Fälle gegeben, in denen das Lichtverteilungsmuster des Abblendlichts des Scheinwerfermoduls für ein Motorrad gebildet ist. In dem Lichtverteilungsmuster des Abblendlichts des Scheinwerfers für ein Motorrad umfasst die Begrenzungslinie eine Gerade, die in der Querrichtung des Fahrzeugs (d. h. X-Achsenrichtung) horizontal verläuft. Außerdem ist der Bereich auf der unteren Seite der Begrenzungslinie (d. h. im Inneren des Lichtverteilungsmusters) am hellsten.
(1) Erste Ausführungsform
1 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls 100 gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch darstellt. 2 ist eine Ansicht von oben, die das Konfigurationsbeispiel des Scheinwerfermoduls 100 schematisch darstellt. 1 zeigt eine Seitenfläche des Scheinwerfermoduls 100 betrachtet von der rechten Seite des Fahrzeugs. 2 zeigt eine obere Oberfläche des Scheinwerfermoduls 100 betrachtet von oben auf das Fahrzeug.
Wie in 1 und 2 gezeigt, umfasst das Scheinwerfermodul 100 eine Lichtquelle 10, die ein erstes Licht emittiert, und ein optisches Lichtleiterprojektionselement 30 als eine erste optische Einheit. Außerdem kann das Scheinwerfermodul 100 ein bündelndes optisches Element 20 [English: condensing optical element] als eine zweite optische Einheit umfassen. Das bündelnde optische Element 20 kann an der Lichtquelle 10 befestigt sein. Zudem können die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 eine integrierte Struktur haben.
Eine optische Achse der Lichtquelle 10 und eine optische Achse des bündelnden optischen Elements 20 sind eine gemeinsame optische Achse C2. Die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 sind so angeordnet, dass die optische Achse C2 in Bezug auf die Y-Achse um einen Winkel α geneigt ist. Dies ist selbst dann zulässig, falls der Winkel α 0 Grad beträgt. Die Lichtausnutzungseffizienz erhöht sich jedoch, falls die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 so angeordnet sind, dass die optische Achse C2 in Bezug auf die Y-Achse um einen Winkel größer als 0 Grad geneigt ist, wie in 1 gezeigt.
In der Beschreibung der Lichtquelle 10 und des bündelnden optischen Elements 20 wird zur Erleichterung des Verständnisses ein orthogonales Koordinatensystem X₁Y₁Z₁ verwendet, das sich von dem orthogonalen XYZ-Koordinatensystem unterscheidet. Das orthogonale X₁Y₁Z₁-Koordinatensystem ist ein Koordinatensystem, das erhalten wird durch Drehen des orthogonalen XYZ-Koordinatensystem im Uhrzeigersinn um die X-Achse um den Winkel α betrachtet von der +X-Achsenseite. In der ersten Ausführungsform verläuft die optische Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 parallel zur Z₁-Achse.
<Lichtquelle 10>
Die Lichtquelle 10 hat eine lichtemittierende Oberfläche 11, die Licht als das erste Licht emittiert. Unter dem Gesichtspunkt der Entlastung der Umwelt, wie beispielsweise der Verringerung des Kohlendioxid-(CO₂)-Ausstoßes und Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, sollte die Lichtquelle 10 eine Halbleiterlichtquelle mit hoher Lichtausbeute sein. Die Halbleiterlichtquelle ist beispielsweise eine lichtemittierende Diode (LED) oder eine Laserdiode (LD). Die Lichtquelle 10 kann auch eine Leuchte-Lichtquelle sein, umfassend eine Halogenleuchte oder dergleichen. Außerdem kann die Lichtquelle 10 auch eine Festkörperlichtquelle sein. Beispiele für Festkörperlichtquellen umfassen eine organische Elektrolumineszenz-(organische EL)-Lichtquelle, eine Lichtquelle, die bewirkt, dass eine fluoreszierende Substanz Licht emittiert, durch Bestrahlung der fluoreszierenden Substanz mit Pumplicht und so weiter. Die Halbleiterlichtquelle ist ein Typ der Festkörperlichtquelle.
Die Lichtquelle 10 emittiert Licht von der lichtemittierenden Oberfläche 11, um einen Bereich in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs zu beleuchten. Die Lichtquelle 10 befindet sich auf der -Z₁Achsenseite des bündelnden optischen Elements 20. Die Lichtquelle 10 befindet sich auf der -Z-Achsenseite (d. h. in Rückwärtsrichtungsseite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30. Die Lichtquelle 10 befindet sich auf der +Y-Achsenseite (d. h. der obere Seite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30. In 1 und 2 emittiert die Lichtquelle 10 das Licht in der +Z₁-Achsenrichtung. Der Typ der Lichtquelle 10 ist zwar nicht speziell eingeschränkt, jedoch wird die folgende Beschreibung für einen Fall gegeben, in dem die Lichtquelle 10 eine LED ist.
<Bündelndes optisches Element 20>
Das bündelnde optische Element 20 befindet sich auf der +Z₁-Achsenseite der Lichtquelle 10. Das bündelnde optische Element 20 befindet sich auf der -Z₁-Achsenseite des optischen Lichtleiterprojektionselements 30. Das bündelnde optische Element 20 befindet sich auf der -Z-Achsenseite (d. h. auf der Rückwärtsrichtungsseite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30. Das bündelnde optische Element 20 befindet sich auf der +Y-Achsenseite (d. h. der obere Seite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30.
Das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht tritt in das bündelnde optische Element 20 ein. Das bündelnde optische Element 20 bündelt das eingetretene Licht an einer Position vor (d. h. in der +Z₁-Achsenrichtung von) dem bündelnden optischen Element 20. Das bündelnde optische Element 20 ist ein optisches Element, das die lichtbündelnde Funktion hat. Mit anderen Worten ist das bündelnde optische Element 20 ein optisches Element, das den Divergenzwinkel und den Konvergenzwinkel des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts verändert.
In 1 und 2 ist das bündelnde optische Element 20 als ein optisches Element mit positiver Kraft dargestellt. In der ersten Ausführungsform ist das bündelnde optische Element 20 zudem ein optisches Element, das mit einem lichtdurchlässigen brechenden Material befüllt ist.
In 1 und 2 ist das bündelnde optische Element 20 mit einer einzelnen optischen Komponente ausgebildet. Das bündelnde optische Element 20 kann aus einer Kombination einer Vielzahl von optischen Komponenten ausgebildet sein. In einem Fall, in dem das bündelnde optische Element 20 aus einer Kombination einer Vielzahl von optischen Komponenten ausgebildet ist, ist es jedoch notwendig, ausreichend hohe Positioniergenauigkeit jeder optischen Komponente zu gewährleisten. Daher sollte das bündelnde optische Element 20 mit einer einzelnen optischen Komponente ausgebildet sein.
Die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 sind auf der obere Seite (d. h. der +Y-Achsenseite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 angeordnet. Außerdem sind die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 auf der Rückwärtsrichtungsseite (d. h. der -Z-Achsenseite) des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 angeordnet.
Die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 befinden sich auf einer Seite einer reflektierenden Oberfläche 32 als eine erste optische Oberfläche des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 auf der Seite der Oberfläche zum Reflektieren von Licht. Die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 befinden sich insbesondere auf der Seite der vorderen Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32. Die Lichtquelle 10 und das bündelnde optische Element 20 befinden sich auf der vorderen Oberflächenseite der reflektierenden Oberfläche 32 in Bezug auf die Normalrichtung der reflektierenden Oberfläche 32. Das bündelnde optische Element 20 ist insbesondere in einer Richtung angeordnet, um der reflektierenden Oberfläche 32 zugewandt zu sein.
Die optische Achse C2 der Lichtquelle 10 und des bündelnden optischen Elements 20 hat einen Schnittpunkt mit der reflektierenden Oberfläche 32. In Fällen, in denen das Licht an einer Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 gebrochen wird, so erreicht ein zentraler Lichtstrahl, der von dem bündelnden optischen Element 20 emittiert wird, die reflektierende Oberfläche 32. Die optische Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 oder der zentrale Lichtstrahl hat insbesondere einen Schnittpunkt mit der reflektierenden Oberfläche 32.
Das bündelnde optische Element 20 hat Einfallsoberflächen 211 und 212, eine reflektierende Oberfläche 22 und Austrittsoberflächen 231 und 232. Das bündelnde optische Element 20 ist unmittelbar hinter der Lichtquelle 10 angeordnet. „Hinter“ bedeutet hier, sich auf einer Seite in der Bewegungsrichtung des von der Lichtquelle 10 emittierten Lichts befindend. Da das bündelnde optische Element 20 unmittelbar hinter der Lichtquelle 10 angeordnet ist, tritt das von der lichtemittierenden Oberfläche 11 emittierte Licht durch die Einfallsoberflächen 211 und 212 unmittelbar in das bündelnde optische Element 20 ein.
Die LED emittiert Licht mit Lambert-Verteilung. Die „Lambert-Verteilung“ ist eine Lichtverteilung, bei der die Luminanz der lichtemittierenden Oberfläche unabhängig von der Betrachtungsrichtung konstant ist. Mit anderen Worten ist die Richtwirkung der Lichtverteilung der LED breitflächig. Durch die Verringerung des Abstands zwischen der Lichtquelle 10, enthaltend die LED und das bündelnde optische Element 20, ist es möglich, zu bewirken, dass eine größere Lichtmenge in das optische bündelnde optische Element 20 eintritt.
Das bündelnde optische Element 20 ist beispielsweise aus transparentem Harz, oder Glas oder Silikon mit hoher Lichtdurchlässigkeit gefertigt. Um die Lichtausnutzungseffizienz zu erhöhen, sollte das Material des bündelnden optischen Elements 20 ein Material mit einer hohen Lichtdurchlässigkeit sein. Da das bündelnde optische Element 20 unmittelbar hinter der Lichtquelle 10 angeordnet ist, sollte das Material des bündelnden optischen Elements 20 ferner ein Material mit einer hervorragenden Wärmebeständigkeit sein.
Die Einfallsoberfläche 211 ist eine Einfallsoberfläche, die in einem zentralen Teil des bündelnden optischen Elements 20 ausgebildet ist. Der „zentrale Teil des bündelnden optischen Elements 20“ ist ein Teil, in dem die optische Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 einen Schnittpunkt mit der Einfallsoberfläche 211 hat. Die Einfallsoberfläche 211 hat zum Beispiel eine konvexe Form mit positiver Kraft. Die konvexe Form der Einfallsoberfläche 211 ist eine in der -Z₁-Achsenrichtung konvexe Form. Die Kraft wird auch als Brechkraft bezeichnet. Die Einfallsoberfläche 211 hat eine rotationssymmetrische Form, die zum Beispiel an der optischen Achse C2 als die Rotationsachse zentriert ist.
Die Einfallsoberfläche 212 hat die Form eines Teils einer Oberflächenform eines Rotationskörpers, der zum Beispiel durch Rotation einer Ellipse um ihre Hauptachse oder Nebenachse als die Rotationsachse gebildet ist. Der Rotationskörper, der durch Rotation einer Ellipse um ihre Hauptachse oder Nebenachse als die Rotationsachse gebildet ist, wird als ein Sphäroid bezeichnet. Die Rotationsachse des Sphäroids fällt mit der optischen Achse C2 zusammen. Die Einfallsoberfläche 212 hat eine Oberflächenform, die durch Abschneiden der beiden Enden des Sphäroids in der Rotationsachsenrichtung erhalten wird. Mit anderen Worten hat die Einfallsoberfläche 212 eine Röhrenform.
Ein Ende (d. h. das Ende auf der +Z₁-Achsenseite) der Röhrenform der Einfallsoberfläche 212 ist mit dem Außenumfang der Einfallsoberfläche 211 verbunden. Die Röhrenform der Einfallsoberfläche 212 ist auf der Seite der Lichtquelle 10 (in der -Z₁-Achsenrichtung) relativ zur Einfallsoberfläche 211 ausgebildet. Die Röhrenform der Einfallsoberfläche 212 ist insbesondere auf der Seite der Lichtquelle 10 der Einfallsoberfläche 211 gebildet.
Die Form der reflektierenden Oberfläche 22 ist zum Beispiel eine Röhrenform, deren Querschnittsform zum auf jeder X₁Y₁-Ebene kreisförmig ist und an der optischen Achse C2 zentriert ist. Bei der Röhrenform der reflektierenden Oberfläche 22 ist der Durchmesser der Kreisform auf einer X₁Y₁-Ebene an einem Ende auf der -Z₁-Achsenseite kleiner als der Durchmesser der Kreisform auf einer X₁Y₁-Ebene an einem Ende auf der +Z₁-Achsenseite. Mit anderen Worten nimmt der Durchmesser der reflektierenden Oberfläche 22 von der -Z₁-Achsenseite zur +Z₁-Achsenseite hin zu. Die reflektierende Oberfläche 22 hat beispielsweise die Form einer Seitenfläche eines Kreiskegelstumpfes. Die Form der Seitenfläche des Kreiskegelstumpfs auf einer Ebene, die die Mittelachse des Kreiskegelstumpfs umfasst, ist eine lineare Form. Die Form der reflektierenden Oberfläche 22 auf einer Ebene, die die optische Achse C2 umfasst, kann jedoch auch eine gebogene Linienform sein. Die „Ebene, die die optischen Achse C2 umfasst“ bedeutet eine Ebene, auf der die Linie der optischen Achse C2 eingezeichnet werden kann.
Ein Ende (d. h. das Ende auf der -Z₁-Achsenseite) der Röhrenform der reflektierenden Oberfläche 22 ist mit dem anderen Ende (d. h. dem Ende auf der -Z₁-Achsenseite) der Röhrenform der Einfallsoberfläche 212 verbunden. Mit anderen Worten befindet sich die reflektierende Oberfläche 22 auf der äußeren Umfangsseite der Einfallsoberfläche 212.
Die Austrittsoberfläche 231 befindet sich auf der +Z-Achsenseite der Einfallsoberfläche 211. Die Austrittsoberfläche 231 hat eine konvexe Form mit positiver Kraft. Die konvexe Form der Austrittsoberfläche 231 ist eine Form, die in der +Z-Achsenrichtung konvex ist. Die optische Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 hat einen Schnittpunkt mit der Austrittsoberfläche 231. Die Austrittsoberfläche 213 hat eine rotationssymmetrische Form, die zum Beispiel auf die optische Achse C2 als die Rotationsachse zentriert ist.
Die Austrittsoberfläche 232 befindet sich auf der äußeren Umfangsseite der Austrittsoberfläche 231. Die Austrittsoberfläche 232 hat eine ebene Form, die zum Beispiel parallel zur X₁Y₁-Ebene verläuft. Der Innenumfang und der Außenumfang der Austrittsoberfläche 232 haben eine Kreisform. Der Innenumfang der Austrittsoberfläche 232 ist mit dem Außenumfang der Austrittsoberfläche 231 verbunden. Der Außenumfang der Austrittsoberfläche 232 ist mit dem anderen Ende (d. h. dem Ende auf der +Z₁-Achsenseite) der Röhrenform der reflektierenden Oberfläche 22 verbunden.
Aus dem von der lichtemittierenden Oberfläche 11 emittierten Licht fällt ein Lichtbündel, das einen kleinen Emissionswinkel (d. h. Divergenzwinkel) hat, auf die Einfallsoberfläche 211. Das Lichtbündel, das einen kleinen Emissionswinkel hat, ist ein Lichtbündel, dessen Divergenzwinkel zum Beispiel innerhalb von 60 Grad liegt. Das Lichtbündel, das einen kleinen Emissionswinkel hat, tritt durch die Einfallsoberfläche 211 in das bündelnde optische Element 20 ein und wird von der Austrittsoberfläche 231 emittiert. Das von der Austrittsoberfläche 231 emittierte Lichtbündel mit kleinem Emissionswinkel wird gebündelt und wird an einer Position vor (d. h. in der +Z₁-Achsenrichtung von) dem bündelnden optischen Element 20 gebündelt.
Von dem von der lichtemittierenden Oberfläche 11 emittierten Licht fällt ein Lichtbündel, das einen großen Emissionswinkel hat, auf die Einfallsoberfläche 212. Der Divergenzwinkel des Lichtbündel, das einen großen Emissionswinkel hat, ist beispielsweise größer als 60 Grad. Der Lichtstrahl, der durch die Einfallsoberfläche 212 in das bündelnde optische Element 20 eintritt, wird von der reflektierenden Oberfläche 22 reflektiert. Das von der reflektierenden Oberfläche 22 reflektierte Lichtbündel bewegt sich in der +Z₁-Achsenrichtung. Das von der reflektierenden Oberfläche 22 reflektierte Lichtbündel wird von der Austrittsoberfläche 232 emittiert. Das von der Austrittsoberfläche 232 emittierte Lichtbündel mit großem Emissionswinkel wird gebündelt und wird an einer Position vor (d. h. in der +Z₁-Achsenrichtung von) dem bündelnden optischen Element 20 gebündelt.
Das bündelnde optische Element 20 wird als ein optisches Element mit den folgenden Funktionen beschrieben: Das bündelnde optische Element 20 bündelt von der Lichtquelle 10 emittierte Lichtstrahlen bei kleinen Emissionswinkeln mittels Brechung. Währenddessen bündelt das bündelnde optische Element 20 von der Lichtquelle 1 emittierte Lichtstrahlen bei großen Emissionswinkeln mittels Reflexion. Die Form des bündelnden optischen Elements 20 ist jedoch nicht auf die in den Zeichnungen dargestellte Form beschränkt.
So wird beispielsweise die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 231 emittierten Lichts durch das Lichtverteilungsmuster des von der lichtemittierenden Oberfläche 11 der Lichtquelle 10 emittierten Lichts bestimmt, so dass es Fälle gibt, bei denen die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit aufgrund der Projektion der Form der lichtemittierenden Oberfläche 11 auftritt. In der ersten Ausführungsform kann die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit dadurch reduziert werden, indem die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 231 emittierten Lichts und die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 232 emittierten Lichts an voneinander verschiedenen Positionen festgelegt werden. Die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 232 emittierten Lichts und die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 231 emittierten Lichts müssen insbesondere nicht miteinander übereinstimmen. Beispielsweise kann die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 232 emittierten Lichts näher an dem bündelnden optischen Element 20 liegen als die Bündelungsposition des von der Austrittsoberfläche 231 emittierten Lichts.
In der ersten Ausführungsform haben alle Einfallsoberflächen 211 und 212, die reflektierenden Oberfläche 22 und die Austrittsoberflächen 231 und 232 des bündelnden optischen Elements 20 rotationssymmetrische Formen, die auf der optischen Achse C2 zentriert sind. Das bündelnde optische Element 20 ist jedoch nicht auf eine solche rotationssymmetrische Form beschränkt, solange das bündelnde optische Element 20 die Funktion hat, das von der Lichtquelle 10 emittierte Licht angemessen zu bündeln.
Indem beispielsweise die reflektierende Oberfläche 22 ausgebildet wird, eine elliptische Querschnittsform auf der X₁Y₁-Ebene aufzuweisen, kann ein gebündleter Lichtfleck an der Bündelungsposition auch in einer elliptischen Form ausgebildet sein. In diesem Fall wird es dem Scheinwerfermodul 100 ermöglicht, ein breitflächiges Lichtverteilungsmuster zu erzeugen. In einem Fall, in dem die lichtemittierende Oberfläche 11 der Lichtquelle 10 eine rechteckige Form hat, kann das bündelnde optische Element 20 verkleinert werden, indem beispielsweise die Konfiguration der reflektierende Oberfläche 22 mit einer elliptischen Querschnittsform auf der -X₁Y₁Ebene angewendet wird.
Dies ist zulässig, falls das bündelnde optische Element 20 insgesamt positive Kraft aufweist. Insbesondere ist dies auch dann zulässig, falls zumindest eine von den Einfallsoberflächen 211 und 212, der reflektierende Oberfläche 22 und den Austrittsoberflächen 231 und 232 negative Kraft aufweist.
In Fällen, in denen die Lichtquelle 10 eine Röhren-/Kolbenlichtquelle umfasst, kann anstelle des bündelnden optischen Elements 20 oder zusätzlich zu diesem ein reflektierender Spiegel vorgesehen sein. Bei dem reflektierenden Spiegel handelt es sich beispielsweise um einen konkaven Spiegel wie einen Sphäroidspiegel oder einen Drehparabolspiegel.
<Optisches Leitleiterprojektionselement 30>
Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 als das zweite optische System befindet sich in der +Z₁-Achsenrichtung von dem bündelnden optischen Element 20. Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 befindet sich auf der +Z-Achsenseite des bündelnden optischen Elements 20. Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 befindet sich auf der -Y-Achsenseite des bündelnden optischen Elements 20.
Das von dem bündelnden optischen Element 20 emittierte Licht tritt in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 ein. Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 emittiert das Licht in der Vorwärtsrichtung (d. h. in der +Z-Achsenrichtung). Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 hat eine Funktion des Leitens des eingetretenen Lichts mit Hilfe der reflektierenden Oberfläche 32. Außerdem hat das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eine Funktion des Projizierens des geleiteten Licht mit Hilfe der Austrittsoberfläche 33 als Beleuchtungslicht L3.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die das optische Lichtleiterprojektionselement 30 schematisch darstellt. 4, 5 und 6 sind eine Ansicht von oben, eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten, die das in 3 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement 30 schematisch darstellen. Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 weist die reflektierende Oberfläche 32 als die erste optische Oberfläche und die Austrittsoberfläche 33 als eine Linsenoberfläche auf. Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 kann die Einfallsoberfläche 31 aufweisen. Ferner kann das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eine Einfallsoberfläche 34 aufweisen.
Das optische Lichtleiterprojektionselement 30 ist zum Beispiel aus transparentem Harz, lichtdurchlässigem Glas, Silikonmaterial oder dergleichen gefertigt. Darüber hinaus ist das optische Lichtleiterprojektionselement 30 in der ersten Ausführungsform zum Beispiel mit einem lichtdurchlässigen brechendem Material befüllt.
Die Einfallsoberfläche 31 ist an einem Ende des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 auf der -Z-Achsenseite ausgebildet. Die Einfallsoberfläche 31 ist auf einem Teil des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 auf der +Y-Achsenseite ausgebildet. In 1 bis 6 hat die Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 eine gekrümmte Oberflächenform. Die gekrümmte Oberflächenform der Einfallsoberfläche 31 ist beispielsweise eine konvexe Form mit positiver Kraft sowohl in der horizontalen Richtung (d. h. in der X-Achsenrichtung) als auch in der vertikalen Richtung (d. h. in Y-Achsenrichtung).
Das auf die Einfallsoberfläche 31 in der gekrümmten Oberflächenform einfallende Licht ändert seinen Divergenzwinkel. Die Einfallsoberfläche 31 ist in der Lage, das Lichtverteilungsmuster durch Veränderung des Divergenzwinkels des Lichts zu formen. Die Einfallsoberfläche 31 hat insbesondere eine Funktion des Ausbildens der Form des Lichtverteilungsmusters. Somit funktioniert die Einfallsoberfläche 31 als eine Lichtverteilungsmusterform-Formungseinheit.
Es ist zum Beispiel auch möglich, das bündelnde optische Element 20 wegzulassen, indem die Einfallsoberfläche 31 mit der lichtbündelnden Funktion ausgestattet wird. Die Einfallsoberfläche 31 kann insbesondere so ausgebildet sein, dass diese als ein bündelndes optisches Element funktioniert. Die in 1 bis 6 gezeigte Einfallsoberfläche 31 ist ein Beispiel für die Lichtverteilungsmuster-Formungseinheit. Die Einfallsoberfläche 31 ist jedoch nicht auf eine gekrümmte Oberflächenform beschränkt, sondern kann zum Beispiel auch eine ebene Form haben.
In der ersten Ausführungsform wird eine Beschreibung zunächst für einen Fall gegeben, in dem die Form der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 eine konvexe Form ist, die positive Kraft hat. Ferner wird in der ersten Ausführungsform eine Beschreibung für einen Fall gegeben, in dem die Begrenzungslinie ist einer Form ist, die eine Stufe hat. Im Übrigen wird ein Fall, in dem die Form der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements eine konkave Form mit negativer Kraft ist, anhand der 17 bis 20 später beschrieben.
Die reflektierende Oberfläche 32 ist an einem Ende der Einfallsoberfläche 31 auf der -Y-Achsenseite ausgebildet. Die reflektierende Oberfläche 32 ist insbesondere auf der -Y-Achsenseite der Einfallsoberfläche 31 angeordnet. Die reflektierende Oberfläche 32 ist auf der +Z-Achsenseite der Einfallsoberfläche 31 angeordnet. In der ersten Ausführungsform ist ein Ende der reflektierenden Oberfläche 32 auf der -Z-Achsenseite mit dem Ende der Einfallsoberfläche 31 auf der -Y-Achsenseite verbunden.
Die reflektierende Oberfläche 32 reflektiert Licht, das die reflektierende Oberfläche 32 erreicht, wie in 1 dargestellt. Mit anderen Worten hat die reflektierende Oberfläche 32 eine Funktion des Reflektierens von Licht. Somit funktioniert die reflektierende Oberfläche 32 als ein lichtreflektierender Teil. Die reflektierende Oberfläche 32 ist ein Beispiel für den lichtreflektierenden Teil.
Wie in 1 bis 6 gezeigt, ist die reflektierende Oberfläche 32 eine Oberfläche, die im Wesentlichen der +Y-Achsenrichtung zugewandt ist. Insbesondere ist die vordere Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32 eine Oberfläche, die um einen Neigungswinkel β in Bezug auf die +Y-Achse geneigt ist. Die vordere Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32 ist eine Oberfläche, die Licht reflektiert. Die hintere Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32 ist eine Oberfläche, die im Wesentlichen der -Y-Achsenrichtung zugewandt ist.
Die reflektierende Oberfläche 32 ist eine Oberfläche, die in Bezug auf die ZX-Ebene im Uhrzeigersinn um eine Achse parallel zur X-Achse gedreht ist, betrachtet von der +X-Achsenseite. In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die reflektierende Oberfläche 32 eine Oberfläche, die in Bezug auf die ZX-Ebene um den Winkel β gedreht ist. Dies ist selbst dann zulässig, falls der Winkel β 0 Grad beträgt. Die Lichtausnutzungseffizienz nimmt jedoch zu, wenn der Winkel β größer als 0 Grad ist.
In 1 bis 6 ist die reflektierende Oberfläche 32 als eine Ebene dargestellt. Die reflektierende Oberfläche 32 kann jedoch auch eine andere Form als eine Ebene haben. Die reflektierende Oberfläche 32 kann auch eine gekrümmte Oberflächenform oder eine durch die Verbindung eine Vielzahl von Ebenen gebildete vielgestaltige Form haben. Die reflektierende Oberfläche 32 kann beispielsweise eine zylindrische Form mit einer Krümmung in der vertikalen Richtung (d. h. in der Y-Achsenrichtung) und ohne Krümmung in der horizontalen Richtung (d. h. in der X-Achsenrichtung) aufweisen. Außerdem kann die reflektierende Oberfläche 32 eine vielgestaltige Form haben, die Kurven einer gekrümmten Oberfläche in einer zylindrischen Form approximiert.
Außerdem ist die reflektierende Oberfläche 32 nicht auf die oben beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern kann auch eine Krümmung in der X-Achsenrichtung aufweisen. Die reflektierende Oberfläche 32 kann auch eine gekrümmte Oberfläche mit einer Krümmung in X-Achsenrichtung und einer Krümmung in Y-Achsenrichtung sein. Die reflektierende Oberfläche 32 kann auch eine vielgestaltige Form haben, die einer gekrümmten Oberfläche mit einer Krümmung in der X-Achsenrichtung und einer Krümmung in der Y-Achsenrichtung approximiert. Die vielgestaltige Form ist nicht auf Formen beschränkt, die eine gekrümmte Oberfläche approximieren. Unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung der Lichtverteilungsunregelmäßigkeit sollte die reflektierende Oberfläche 32 keine in der Querrichtung (d. h. der X-Achsenrichtung) geneigte Oberfläche aufweisen, wie später noch beschrieben wird. Auch wenn dies zulässig ist, selbst wenn die reflektierende Oberfläche 32 eine in der Querrichtung (d. h. der X-Achsenrichtung) geneigte Oberfläche aufweist, wie später beschrieben wird, ist es unter dem Gesichtspunkt der Verringerung der Lichtverteilungsunregelmäßigkeit besser, wenn die Fläche der geneigten Oberfläche kleiner ist.
Bei der reflektierenden Oberfläche 32 kann es sich um eine Spiegeloberfläche handeln, die durch Spiegelbedampfung unter Verwendung von Metall oder dergleichen gebildet ist. Es ist jedoch zweckmäßig, zu bewirken, dass die reflektierende Oberfläche 32 als eine Totalreflexionsoberfläche funktioniert, ohne dass die Spiegelbedampfung durchgeführt wird. Das liegt daran, dass die Totalreflexionsoberfläche ein höheres Reflexionsvermögen hat als die Spiegeloberfläche und zur Steigerung der Lichtausnutzungseffizienz beiträgt. Darüber hinaus kann der Wegfall des Spiegelbedampfungsschrittes den Herstellungsprozess des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 vereinfachen und zur Senkung der Produktionskosten beitragen. Insbesondere in der Konfiguration der ersten Ausführungsform kann die reflektierende Oberfläche 32 als die Totalreflexionsoberfläche ausgebildet sein, ohne dass die Spiegelbedampfung durchgeführt werden muss, da der Einfallswinkel des Lichtbündels auf die reflektierende Oberfläche 32 groß ist.
Die Einfallsoberfläche 34 umfasst zum Beispiel eine Ebene parallel zur XY-Ebene. Die Einfallsoberfläche 34 kann jedoch auch eine gekrümmte Oberfläche sein. Durch die Ausbildung der Einfallsoberfläche 34 als eine gekrümmte Oberfläche kann die Lichtverteilung des durch die Einfallsoberfläche 34 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintretenden Lichts verändert werden. Das Licht, das durch die Einfallsoberfläche 34 in die das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt, wird auch als ein zweites Licht bezeichnet. Die Einfallsoberfläche 34 ist auf der -Y-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32 angeordnet. Die Einfallsoberfläche 34 ist insbesondere auf der Seite der hinteren Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32 angeordnet. Im Übrigen wird eine Lichtquelle, die das zweite Licht emittiert, anhand von 21 später beschrieben.
In der ersten Ausführungsform umfasst die Einfallsoberfläche 34 ferner eine Einfallsoberfläche 34a, eine Einfallsoberfläche 34b und eine Einfallsoberfläche 34c. Die Einfallsoberfläche 34a, die Einfallsoberfläche 34b und die Einfallsoberfläche 34c entsprechen einem Kammlinienteil 321a, einem Kammlinienteil 321b und einem Kammlinienteil 321c als Teile (d.h. Endteilpositionen) eines Kammlinienteils 321 auf der +Z-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32, die einer Begrenzungslinien-Form entspricht, die später beschrieben wird.
In der ersten Ausführungsform befindet sich die Einfallsoberfläche 34a auf der-Z-Achsenseite der Einfallsoberfläche 34b. Die Einfallsoberfläche 34c ist eine Oberfläche, die die Einfallsoberfläche 34a und die Einfallsoberfläche 34b verbindet. In der ersten Ausführungsform befindet sich die Einfallsoberfläche 34a auf der +X-Achsenseite der Einfallsoberfläche 34b. Das in 1 bis 6 gezeigte Beispiel ist ein Beispiel des Emittierens eines Lichtverteilungsmusters, bei dem die Position (d. h. Höhe) der Begrenzungslinie auf der linken Seite (d. h. der -X-Achsenseite) niedriger ist als die Position der Begrenzungslinie auf der rechten Seite (d. h. der +X-Achsenseite). Um ein solches Lichtverteilungsmuster zu bilden, wird die Einfallsoberfläche 34a, die sich auf der +X-Achsenseite der Einfallsoberfläche 34c befindet, auf der -Z-Achsenseite der Einfallsoberfläche 34b angeordnet, die sich auf der -X-Achsenseite der Einfallsoberfläche 34c befindet.
Enden der Einfallsoberflächen 34a, 34b und 34c auf der +Y-Achsenseite verbinden sich mit den entsprechenden Teilen des Kammlinienteils 321 auf der +Z-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32. Das Ende der Einfallsoberfläche 34a auf der +Y-Achsenseite verbindet sich zum Beispiel mit dem Kammlinienteil 321a in dem Kammlinienteil 321 auf der +-Z-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32. Das Ende der Einfallsoberflächen 34b auf der +Y-Achsenseite verbindet sich mit dem Kammlinienteil 321b in dem Kammlinienteil 321 auf der +Z-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32. Das Ende der Einfallsoberflächen 34c auf der +Y-Achsenseite ist mit dem Kammlinienteil 321c in dem Kammlinienteil 321 auf der +Z-Achsenseite der reflektierenden Oberfläche 32 verbunden.
In 1 bis 6 befindet sich die Einfallsoberfläche 34b an einer Position, die mit einer beleuchteten Oberfläche 90 optisch konjugiert ist. „Optisch konjugiert“ sein stellt eine Beziehung zwischen zwei Punkten dar, wenn das von einem einzelnen Punkt emittierte Licht ein Bild in einem anderen Punkt bildet. Somit wird die Form des Lichts auf einer konjugierten Oberfläche Pc, die sich auf einer Oberfläche befindet, die die Einfallsoberfläche 34b umfasst, auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert.
In 1 bis 6 tritt kein Licht durch die Einfallsoberfläche 34 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 ein. Daher wird die Form des eingetretenen Lichts, das von der Einfallsoberfläche 31 in die konjugierte Oberfläche Pc eintritt, auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert.
Der Kammlinienteil 321 ist eine Seite der reflektierenden Oberfläche 32 auf der +Z-Achsenseite. Während in 1 bis 6 der Kammlinienteil 321 eine Seite der reflektierenden Oberfläche 32 auf der -Y-Achsenseite ist, gilt dies nicht in Abhängigkeit vom Vorhandensein/Nichtvorhandensein oder der Neigungsrichtung der reflektierenden Oberfläche 32. Ferner umfasst der Kammlinienteil 321 einen Teil, der sich an einer Position befindet, die mit der beleuchteten Oberfläche 90 optisch konjugiert ist (d. h. der Kammlinienteil 321b in dem Beispiel von 1 bis 6).
Die „Kammlinie“ ist im Allgemeinen eine Grenzlinie zwischen einer Oberfläche und einer Oberfläche. Die hier verwendete „Kammlinie“ ist jedoch nicht auf eine Grenzlinie zwischen einer Oberfläche und einer Oberfläche beschränkt, sondern umfasst auch einen Randteil einer Oberfläche. In der ersten Ausführungsform ist der Kammlinienteil 321 ein Teil, der die reflektierende Oberfläche 32 und die Einfallsoberfläche 34 verbindet. Ein Teil, an dem sich die reflektierende Oberfläche 32 und die Einfallsoberfläche 34 miteinander verbinden, ist insbesondere der Kammlinienteil 321.
In einem Fall, in dem das Innere des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 hohl ist und die Einfallsoberfläche 34 beispielsweise eine Öffnung ist, ist der Kammlinienteil 321 jedoch ein Randteil der reflektierenden Oberfläche 32. Der Kammlinienteil 321 kann ein Randteil einer Oberfläche sein. Im Übrigen, in der ersten Ausführungsform, ist das optische Lichtleiterprojektionselement 30 mit einem brechenden Material gefüllt, wie bereits erwähnt. Außerdem ist die „Kammlinie“ nicht auf eine Gerade beschränkt, sondern kann auch eine gekrümmte Linie oder dergleichen sein. In der ersten Ausführungsform ist der Kammlinienteil 321 in einer Form ausgebildet, die einer Begrenzungslinie, umfassend eine „ansteigende Linie“, entspricht.
In der ersten Ausführungsform ist der Kammlinienteil 321 eine Seite der Einfallsoberfläche 34 auf der +Y-Achsenseite. In der ersten Ausführungsform umfasst der Kammlinienteil 321 einen Teil des optischen Lichtleiterprojektionselements 30, der sich mit einer optischen Achse C1 schneidet (d.h. der Kammlinienteil 321c in dem in 1 bis 6 gezeigten Beispiel). In 1 bis 6 schneidet der Kammlinienteil 321 die optische Achse C1 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in einem anderen Winkel als dem rechten Winkel. Je nach der Form der Begrenzungslinie kann sich der Kammlinienteil 321 jedoch orthogonal mit der optischen Achse C1 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 schneiden.
Die optische Achse C1 ist eine Normale, die durch einen Oberflächenscheitelpunkt der Austrittsoberfläche 33 verläuft. Im Fall von 1 bis 6 ist die optische Achse C1 eine Achse, die durch den Oberflächenscheitelpunkt der Austrittsoberfläche 33 und parallel zur Z-Achse verläuft. Wenn somit der Oberflächenscheitelpunkt der Austrittsoberfläche 33 auf einer XY-Ebene in der X-Achsenrichtung oder in der Y-Achsenrichtung verschoben wird, wird auch die optische Achse C1 in ähnlicher Weise in der X-Achsenrichtung oder in der Y-Achsenrichtung verschoben. Ferner, wenn die Austrittsoberfläche 33 in Bezug auf die XY-Ebene geneigt ist, ist auch die Normale zum Oberflächenscheitelpunkt der Austrittsoberfläche 33 in Bezug auf die XY-Ebene geneigt, und somit ist auch die optische Achse C1 in Bezug auf die XY-Ebene geneigt.
Die Austrittsoberfläche 33 ist an einem Ende des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 auf der +Z-Achsenseite ausgebildet. Die Austrittsoberfläche 33 hat die Form einer gekrümmten Oberfläche mit positiver Kraft. Die Austrittsoberfläche 33 hat eine konvexe Form, die in der +Z-Achsenrichtung vorsteht.
In dem in 1 bis 6 gezeigten Beispiel wird die Form von Licht auf der konjugierten Oberfläche Pc, die entsprechend der Form des Kammlinienteils 321b der reflektierenden Oberfläche 32 ausgebildet ist, auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert. In dem in 1 bis 6 gezeigten Beispiel wird die Form von Licht auf der konjugierten Oberfläche Pc als eine Ebene, die durch Verlängerung der Einfallsoberfläche 34b in der +X-Achsenrichtung und der +Y-Achsenrichtung erhalten wird, auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert. Eine Oberfläche, die den Kammlinienteil 321b umfasst und orthogonal zu der ZX-Ebene liegt, steht insbesondere in einer konjugierten Beziehung zu der beleuchteten Oberfläche 90. Hier kann die Oberfläche orthogonal zur ZX-Ebene eine gekrümmte Oberfläche sein. Diese gekrümmte Oberfläche ist zum Beispiel eine Oberfläche mit einer Krümmung in der horizontalen Richtung (d. h. der X-Achsenrichtung).
Ferner kann die konjugierte Oberfläche Pc beispielsweise auch eine Oberfläche sein, die gebildet ist durch Verlängerung einer virtuellen Kammlinie, die erhalten wird durch gleichmäßiges Verlängern in der X-Achsenrichtung einer Randform eines Randabschnitts des später beschriebenen Kammlinienteils 321, der einem Teil des projizierten Lichtverteilungsmusters entspricht, in dem ein Luminanzgradient in der vertikalen Richtung am steilsten sein soll. Der Randabschnitt in der ersten Ausführungsform ist ein Teil, der zu der Austrittsoberfläche 33 am nächsten liegt, und ist ein Teil, der dem Kammlinienteil 321b entspricht, der einer in 12 gezeigten Begrenzungslinie 91b entspricht, die später erläutert wird. Falls der Kammlinienteil 321b hier eine gekrümmte Oberfläche ist, ist der virtuelle Kammlinienteil ebenfalls eine gekrümmte Oberfläche und die konjugierte Oberfläche Pc ist ebenfalls eine gekrümmte Oberfläche.
Die Position der konjugierten Oberfläche Pc sollte so festgelegt sein, um einen Teil des Kammlinienteils zu umfassen, der einer Position entspricht, an der ein Beleuchtungsstärkegradient des projizierten Lichtverteilungsmusters in der vertikalen Richtung in der Begrenzungslinie 91 am größten ist. Die konjugierte Oberfläche Pc sollte insbesondere einen Teil des Kammlinienteils umfassen, der einer Position entspricht, an der der Leuchtkraftgradient des von dem Scheinwerfermodul 100 emittierten Lichtverteilungsmusters in der vertikalen Richtung je Einheitsraumwinkel am größten ist. Ein Beispiel, bei dem die konjugierte Oberfläche Pc eine Ebene orthogonal zur ZX-Ebene ist, wird zwar in den Beispielen von 1 bis 6 gezeigt, aber die konjugierte Oberfläche Pc ist nicht auf eine Ebene beschränkt, sondern kann auch eine andere Art von Oberfläche sein, solange die Oberfläche einen Brennpunkt auf der Seite der Austrittsoberfläche 33 enthält.
In der ersten Ausführungsform hat die reflektierende Oberfläche 32 keine Stufe in der Höhenrichtung (d. h. der Y-Achsenrichtung). Die reflektierende Oberfläche 32 ist insbesondere eine einzelne ebene oder gekrümmte Oberfläche. Hier bedeutet die Stufe in der Höhenrichtung eine gebogene Linienform, die von der reflektierenden Oberfläche 32 betrachtet auf der XY-Ebene gezeichnet wird, aufgrund des Vorhandenseins von Teilen der reflektierenden Oberfläche 32 auf unterschiedlichen Höhen in Bezug auf eine Referenzfläche (d. h. eine Oberfläche parallel zur ZX-Ebene).
Der Kammlinienteil 321 kann zwei oder mehr Teile umfassen, die sich in der Position in der Richtung der optischen Achse C1 der Austrittsoberfläche 33 unterscheiden, wie in 1 bis 6 gezeigt. In dem in 1 bis 6 gezeigten Beispiel umfasst der Kammlinienteil 321 den Kammlinienteil 321a, den Kammlinienteil 321b und den Kammlinienteil 321c, die sich in der Position in einer Richtung orthogonal zu der optischen Achse C1 (d. h. in der X-Richtung) voneinander unterscheiden. In der ersten Ausführungsform unterscheiden sich zumindest der Kammlinienteil 321a und der Kammlinienteil 321b in der Position in Richtung der optischen Achse C1. Der Kammlinienteil 321 zeichnet eine gebogene Linienform betrachtet auf der ZX-Ebene (genauer gesagt eine Ebene, die den Kammlinienteil 321 und die Austrittsoberfläche 33 umfasst und parallel zur optischen Achse C1 verläuft). Entsprechend der gebogene Linienform des Kammlinienteiles 321 hat die Einfallsoberfläche 34 eine Stufe in der Z-Achsenrichtung (d. h. der Richtung der optischen Achse C1).
Der Kammlinienteil 321a umfasst einen Punkt, dessen Position in Richtung der optischen Achse C1 zu der Einfallsoberfläche 34 am nächsten ist. Der Kammlinienteil 321b umfasst einen Punkt, dessen Position in Richtung der optischen Achse C1 zu der Austrittsoberfläche 33 am nächsten liegt. Der Kammlinienteil 321c ist ein Teil, der den Kammlinienteil 321a und den Kammlinienteil 321b verbindet.
Auf der ZX-Ebene unterscheidet sich der Winkel oder die Krümmung (d. h. die Krümmung in der Y-Achsenrichtung) zwischen dem Kammlinienteil 321a und der optischen Achse C1 von dem Winkel oder der Krümmung (d. h. Krümmung in der Y-Achsenrichtung) zwischen dem Kammlinienteil 321c und der optischen Achse C1. Außerdem unterscheidet sich auf der ZX-Ebene der Winkel oder die Krümmung (d. h. Krümmung in der Y-Achsenrichtung) zwischen dem Kammlinienteil 321b und der optischen Achse C1 von dem Winkel oder der Krümmung (d. h. Krümmung in der Y-Achsenrichtung) zwischen dem Kammlinienteil 321c und der optischen Achse C1. In dem in 1 bis 6 gezeigten Beispiel steht beispielsweise der Kammlinienteil 321a in der orthogonalen Beziehung zu der optischen Achse C1, während der mit dem Kammlinienteil 321a verbundene Kammlinienteil 321c nicht in der orthogonalen Beziehung zu der optischen Achse C1 steht. In ähnlicher Weise, während der Kammlinienteil 321c nicht in der orthogonalen Beziehung zu der optischen Achse C1 steht, steht der mit dem Kammlinienteil 321c verbundene Kammlinienteil 321b ebenfalls in der orthogonalen Beziehung zu der optischen Achse C1.
Wenn die reflektierende Oberfläche 32 zum Beispiel den in 1 bis 6 gezeigten Kammlinienteil 321 umfasst und die konjugierte Oberfläche Pc entlang des Kammlinienteils 321b angeordnet ist, wird die Form des Kammlinienteils 321b der reflektierenden Oberfläche 32 auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert. Außerdem wird ein Lichtverteilungsmuster, das auf der konjugierten Oberfläche Pc durch einen Teil des Lichts gebildet wird, das durch die Einfallsoberfläche 31 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt, das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird und an dem Kammlinienteil 321a und dem Kammlinienteil 321b auf der Seite ihrer +Y-Achse vorbeigeht, auch auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert.
7 ist ein Diagramm, das das Lichtverteilungsmuster des von dem Scheinwerfermodul 100 projizierten Beleuchtungslichts L3 zeigt. Ein Lichtverteilungsmuster, das durch den Kammlinienteil 321 auf einem Teil der konjugierten Oberfläche Pc auf der Seite der +Y-Achse in Bezug auf die Höhe des Kammlinienteils 321b gebildet ist, ist ein Lichtverteilungsmuster, wie es zum Beispiel in 7 gezeigt ist. Das in 7 gezeigte Lichtverteilungsmuster ist eine Überlagerung von Lichtverteilungsmustern, die auf der konjugierten Oberfläche Pc durch einen Teil des eingetretenen Lichts, das in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 durch die Einfallsoberfläche 31 eintritt, das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird und an dem Kammlinienteil 321b auf seiner +Y-Achsenseite vorbeigeht, einen Teil des eingetretenen Lichts, der von der reflektierenden Oberfläche 32 nicht reflektiert wird und an dem Kammlinienteil 321b auf seiner +Y-Achsenseite vorbeigeht, und einen Teil des eingetretenen Lichts, der von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird und an dem Kammlinienteil 321a und dem Kammlinienteil 321b auf ihrer +Y-Achsenseite vorbeigeht, gebildet sind. Ein geradliniger Teil D2 am unteren Ende des in 7 gezeigten Lichtverteilungsmusters D0 entspricht dem Kammlinienteil 321b. Ein geradliniger Teil D1 am unteren Ende des in 7 gezeigten Lichtverteilungsmusters D0 entspricht dem Kammlinienteil 321a. Ein geradliniger Teil D3 am unteren Ende des in 7 gezeigten Lichtverteilungsmusters D0 entspricht dem Kammlinienteil 321c.
In der ersten Ausführungsform befindet sich der Kammlinienteil 321a nicht auf der konjugierten Oberfläche Pc. Der Kammlinienteil 321a befindet sich insbesondere an einer anderen Position als die konjugierte Oberfläche Pc. Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird und an dem Kammlinienteil 321a auf seiner oberen Seite (d. h. der +Y-Achsenseite) vorbeigeht, behält jedoch die lineare Form des Kammlinienteils 321a auf der konjugierten Oberfläche Pc bei. Ebenso liegt ein Teil des Kammlinienteils 321c nicht auf der konjugierten Oberfläche Pc. Ein Teil des Kammlinienteils 321c befindet sich insbesondere an einer anderen Position als die konjugierte Oberfläche Pc. Licht, das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird und den Kammlinienteil 321c auf seiner obere Seite (d. h. der +Y-Achsenseite) passiert, behält jedoch die lineare Form des Kammlinienteils 321c auf der konjugierten Oberfläche Pc bei. Wie oben beschrieben, wird eine Begrenzungslinie gebildet, die der Form des Kammlinienteils 321 der reflektierenden Oberfläche 32 entspricht.
Mit einer solchen Konfiguration kann eine Begrenzungslinie, die der Form des Kammlinienteils 321 der reflektierenden Oberfläche 32 entspricht, gebildet werden, ohne dass eine Stufe in der Höhenrichtung der reflektierenden Oberfläche 32 (d. h. der Y-Achsenrichtung) gebildet wird. Dementsprechend kann die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit aufgrund des reflektierten Lichts von der Stufe der reflektierenden Oberfläche 32 gehemmt werden.
Ein Bild des Lichts auf der konjugierten Oberfläche Pc wird auf einem Teil der konjugierten Oberfläche Pc gebildet, der sich innerhalb des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 befindet. Mit anderen Worten kann das Lichtverteilungsmuster in einer für das Scheinwerfermodul 100 geeigneten Form innerhalb des Bereichs der konjugierten Oberfläche Pc im Inneren des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 ausgebildet sein. Wenn zum Beispiel ein einzelnes Lichtverteilungsmuster unter Verwendung einer Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 gebildet wird, wie in 24 gezeigt, die später erläutert wird, kann ein Lichtverteilungsmuster in Abhängigkeit von den jeweiligen Rollen der Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 gebildet werden.
Bei der beleuchteten Oberfläche 90 handelt es sich um eine virtuelle Oberfläche, die in einer vorherbestimmten Position in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs festgelegt ist. Die beleuchtete Oberfläche 90 ist eine Oberfläche parallel zur XY-Ebene. Die vorherbestimmte Position in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs ist eine Position, an der die Leuchtkraft oder die Beleuchtungsstärke der Scheinwerfereinrichtung gemessen wird, die zum Beispiel durch die Straßenverkehrsordnung oder dergleichen vorgeschrieben ist. Die von der UNECE (Wirtschaftskommission der Vereinten Nationen für Europa) in Europa vorgeschriebene Position für die Messung der Leuchtkraft von Kfz-Scheinwerfereinrichtungen ist beispielsweise eine Position, die 25 Meter von der Lichtquelle entfernt ist. Die vom japanischen Komitee für Industrienormen (JIS) in Japan festgelegte Position für die Messung der Leuchtkraft ist eine Position, die 10 Meter von der Lichtquelle entfernt ist.
<Verhalten von Lichtstrahl>
Wie in 1 bis 6 gezeigt, tritt das von dem bündelnden optischen Element 20 gebündelte Licht durch die Einfallsoberfläche 31 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 ein. Die Einfallsoberfläche 31 ist eine brechende Oberfläche. Das auf die Einfallsoberfläche 31 einfallende Licht wird durch die Einfallsoberfläche 31 gebrochen. Die Einfallsoberfläche 31 ist beispielsweise eine konvexe Oberfläche, die in der -Z-Achsenrichtung vorsteht. Hier trägt die Krümmung der Einfallsoberfläche 31 in der X-Achsenrichtung zu einer „Lichtverteilungsbreite“ in der horizontalen Richtung in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche bei. Außerdem trägt die Krümmung der Einfallsoberfläche 31 in der Y-Achsenrichtung zu einer „Lichtverteilungshöhe“ in der vertikalen Richtung in Bezug auf die Fahrbahnoberfläche bei.
<Verhalten von Lichtstrahl auf ZX-Ebene>
Auf der ZX-Ebene betrachtet, hat die Einfallsoberfläche 31 in dem Beispiel von 1 bis 6 eine konvexe Form. Die Einfallsoberfläche 31 hat insbesondere eine positive Kraft in Bezug auf die horizontale Richtung (d. h. der X-Achsenrichtung). In diesem Fall bedeutet „auf der ZX-Ebene betrachtet“ von der Seite der +Y-Achse aus betrachtet. „Auf der ZX-Ebene betrachtet“ bedeutet insbesondere bei Projektion auf die ZX-Ebene betrachtet. Somit wird das auf die Einfallsoberfläche 31 einfallende Licht durch die Einfallsoberfläche 31 weiter gebündelt und breitet sich in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 aus. „Ausbreiten“ bedeutet hier, dass sich das Licht in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 bewegt.
Auf der ZX-Ebene betrachtet, wie in 2 gezeigt, wird das sich in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 ausbreitende Licht an einer bündelnden Position innerhalb des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 aufgrund des bündelnden optischen Elements 20 und der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 gebündelt. In 2 ist die Position des Kammlinienteils 321b die Position der konjugierten Oberfläche Pc.
8 ist eine Ansicht von oben, die Hauptstrahlen von Licht, die ein optisches Lichtleiterprojektionselement 36 eines Scheinwerfermoduls 100 passieren, gemäß einer Modifikation der ersten Ausführungsform zeigt. 9, 10 und 11 sind eine Ansicht von oben, eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten, die das in 8 dargestellte optische Lichtleiterprojektionselement 36 schematisch darstellen. Bei dem in 8 gezeigten Scheinwerfermodul 100 ist die gekrümmte Oberfläche der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 36 in Bezug auf die horizontale Richtung (d.h. die X-Achsenrichtung) zum Beispiel als eine konkave Oberfläche mit negativer Kraft ausgebildet. Bei dieser Konfiguration kann das Licht in der horizontalen Richtung durch den Kammlinienteil 321 verbreitert werden.
Die Breite des Lichtflusses auf der konjugierten Oberfläche Pc wird insbesondere größer als die Breite des Lichtflusses auf der Einfallsoberfläche 31. Die Einfallsoberfläche 31 als die konkave Oberfläche ist in der Lage, die Breite des Lichtflusses auf der konjugierten Oberfläche Pc in der X-Achsenrichtung zu steuern. Auf der beleuchteten Oberfläche 90 kann dann ein in der horizontalen Richtung breites Lichtverteilungsmuster erhalten werden.
<Verhalten von Lichtstrahl auf YZ-Ebene>
Währenddessen, wenn das Licht, das durch die Einfallsoberfläche 31 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt, auf der YZ-Ebene betrachtet wird, breitet sich das von der Einfallsoberfläche 31 gebrochene Licht in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 aus und wird zur reflektierenden Oberfläche 32 geleitet.
Das Licht, das in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt und die reflektierende Oberfläche 32 erreicht, erreicht nach dem Eintritt in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 direkt die reflektierende Oberfläche 32. „Direktes Erreichen“ bedeutet Erreichen ohne Reflexion durch eine andere Oberfläche oder dergleichen. Das Licht, das in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt und die reflektierende Oberfläche 32 erreicht, erreicht die reflektierende Oberfläche 32, ohne von einer anderen Oberfläche oder dergleichen reflektiert zu werden. Das Licht, das die reflektierende Oberfläche 32 erreicht, wird insbesondere in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 der ersten Reflexion unterzogen.
Außerdem tritt das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierte Licht direkt aus der Austrittsoberfläche 33 aus. Das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierte Licht erreicht insbesondere die Austrittsoberfläche 33, ohne von einer anderen Oberfläche oder dergleichen reflektiert zu werden. Auf diese Weise erreicht das Licht, das die erste Reflexion an der reflektierenden Oberfläche 32 durchläuft, die Austrittsoberfläche 33 aufgrund der einfachen Reflexion.
In 1 bis 6 wird Licht, das von Teilen der Austrittsoberflächen 231 und 232 des bündelnden optischen Elements 20 auf der +Yi-Achsenseite der optischen Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 emittiert wird, zu der reflektierenden Oberfläche 32 geführt. Währenddessen wird Licht, das von Teilen der Austrittsoberflächen 231 und 232 des bündelnden optischen Elements 20 auf der -Y₁-Achsenseite der optischen Achse C2 des bündelnden optischen Elements 20 emittiert wird, von der Austrittsoberfläche 33 emittiert, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden. Kurzum, ein Teil des Lichts, das in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt, erreicht die reflektierende Oberfläche 32. Das Licht, das die reflektierende Oberfläche 32 erreicht, wird von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert und von der Austrittsoberfläche 33 emittiert.
In Abhängigkeit von der Festlegung des Neigungswinkels α der Lichtquelle 10 und des bündelnden optischen Elements 20 ist es im Übrigen möglich, dass das gesamte Licht des bündelnden optischen Elements 20 von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird. In Abhängigkeit von der Festlegung des Neigungswinkels β der reflektierenden Oberfläche 32 ist es ferner möglich, dass das gesamte Licht des bündelnden optischen Elements 20 von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird.
In Abhängigkeit von der Festlegung des Neigungswinkels α der Lichtquelle 10 und des bündelnden optischen Elements 20 kann die Länge des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in der Richtung der optischen Achse C1 (d. h. der Z-Achsenrichtung) verkürzt werden. Dann kann die Tiefe (d. h. Länge in der Z-Achsenrichtung) des optischen Systems verkürzt werden. Hier bedeutet das „optische System“ in der ersten Ausführungsform ein optisches System, enthaltend das bündelnde optische Element 20 und das optische Lichtleiterprojektionselement 30 als seine Komponenten.
In Abhängigkeit von der Festlegung des Neigungswinkels α der Lichtquelle 10 und des bündelnden optischen Elements 20 lässt sich das aus dem bündelnden optischen Element 20 austretende Licht leicht auf die reflektierende Oberfläche 32 lenken. Dies macht es leicht, Licht in einem Bereich auf der konjugierten Oberfläche Pc und innerhalb (d. h. auf der +Y-Achsenseite) des Kammlinienteils 321 effizient zu sammeln. Insbesondere kann durch das Sammeln des Lichts, das aus dem bündelnden optischen Element 20 auf der Seite der konjugierten Oberfläche Pc der reflektierenden Oberfläche 32 austritt, die Menge des Lichts erhöht werden, das aus dem Bereich auf der Seite der +Y-Achsenrichtung des Kammlinienteils 321 emittiert wird.
Dementsprechend wird es leicht, den Bereich des auf die beleuchtete Oberfläche 90 projizierten Lichtverteilungsmusters auf der unteren Seite der Begrenzungslinie 91 aufzuhellen. Durch die Verkürzung der Länge des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in der Richtung der optischen Achse (d.h. der Z-Achsenrichtung) verringert sich die interne Absorption von Licht in dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 und die Lichtausnutzungseffizienz steigt. Unter „interner Absorption“ versteht man den optischen Verlust im Inneren eines Materials, wenn Licht eine Lichtleiterkomponente (zum Beispiel das optische Lichtleiterprojektionselement 30) passiert, mit Ausnahme eines Verlusts aufgrund von Oberflächenreflexion. Die interne Absorption nimmt mit zunehmender Länge der Lichtleiterkomponente zu.
Bei einem gewöhnlichen Typ von Lichtleiterelement bewegt sich das Licht innerhalb des Lichtleiterelements und wird dabei wiederholt von Seitenflächen des Lichtleiterelements reflektiert. Dementsprechend ist die Intensitätsverteilung des Lichts gleichförmig gemacht. In der ersten Ausführungsform wird das in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintretende Licht einmal von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert und von der Austrittsoberfläche 33 emittiert. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Verwendung des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in der ersten Ausführungsform von der Verwendung des gewöhnlichen Typs von Lichtleiterelement.
Bei dem durch die Straßenverkehrsordnung oder dergleichen vorgeschriebenen Lichtverteilungsmuster ist zum Beispiel der Bereich auf der unteren Seite (d. h. der -Y-Achsenseite) der Begrenzungslinie 91 der Bereich mit der maximalen Beleuchtungsstärke. Wie bereits erwähnt, befindet sich der Kammlinienteil 321 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in einer konjugierten Beziehung zu der beleuchteten Oberfläche 90. Damit der Bereich auf der unteren Seite (d.h. der -Y-Achsenseite) der Begrenzungslinie 91 die maximale Beleuchtungsstärke aufweist, reicht es aus, wenn die Leuchtkraft eines Bereichs des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 auf der oberen Seite (d.h. der +Y-Achsenseite) des Kammlinienteils 321 am höchsten gemacht ist.
Um ein solches Lichtverteilungsmuster zu erzeugen, bei dem der Bereich auf der unteren Seite (d. h. der -Y-Achsenseite) der Begrenzungslinie 91 die maximale Beleuchtungsstärke aufweist, ist es effektiv, wie in 1 gezeigt, zu bewirken, dass die reflektierende Oberfläche 32 einen Teil des Lichts reflektiert, das auf der YZ-Ebene betrachtet durch die Einfallsoberfläche 31 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt. Dies liegt daran, dass ein Teil des eintretenden Lichts, das durch die Einfallsoberfläche 31 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt und die +Y-Achsenseite des Kammlinienteils 321 erreicht, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden, und ein Teil des eingetretenen Lichts, der von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird, sich auf der konjugierten Oberfläche Pc überlagern.
In dem Bereich auf der konjugierten Oberfläche Pc, der dem Bereich hoher Beleuchtungsstärke auf der beleuchteten Oberfläche 90 entspricht, überlagern sich insbesondere das Licht, das die konjugierte Oberfläche Pc erreicht, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden, und das Licht, das die konjugierte Oberfläche Pc erreicht, nachdem es von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wurde. Bei einer solchen Konfiguration kann die Leuchtkraft des Bereichs auf der obere Seite (d. h. der +Y-Achsenseite) des Kammlinienteils 321 dazu gebracht werden, die auf der konjugierten Oberfläche Pc die höchste Leuchtkraft zu haben.
Der Bereich mit hoher Leuchtkraft wird gebildet, indem das Licht, das die konjugierte Oberfläche Pc erreicht, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden, und das Licht, das die konjugierte Oberfläche Pc erreicht, nachdem es von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wurde, auf der konjugierten Oberfläche Pc einander überlagert werden. Die Position des Bereichs mit hoher Leuchtkraft auf der konjugierten Oberfläche Pc kann durch Änderung der lichtreflektierenden Position auf der reflektierenden Oberfläche 32 modifiziert werden.
Indem veranlasst wird, dass die lichtreflektierende Position auf der reflektierenden Oberfläche 32 nahe der konjugierten Oberfläche Pc liegt, kann ein Bereich auf der konjugierten Oberfläche Pc und nahe dem Kammlinienteil 321 zu dem Bereich mit hoher Leuchtkraft gemacht werden. Der Bereich auf der beleuchteten Oberfläche 90 auf der untere Seite der Begrenzungslinie 91 kann insbesondere zu dem Bereich mit hoher Beleuchtungsstärke gemacht werden.
Außerdem kann die Menge des überlagerten Lichts durch Festlegen der Krümmung der Einfallsoberfläche 31 in der vertikalen Richtung (d. h. der Y-Achsenrichtung) auf einen gewünschten Wert angepasst werden, ähnlich wie bei der Anpassung der Lichtverteilungsbreite in der horizontalen Richtung. Die „Menge des überlagerten Lichts“ ist die Menge des Lichts, die sich aus der Überlagerung des Lichts ergibt, das die +Y-Achsenseite des Kammlinienteils 321 (auf der konjugierten Oberfläche Pc) erreicht, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden, und des Lichts, das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird.
Wie oben beschrieben, kann die Lichtverteilung durch Anpassung der Krümmung der Einfallsoberfläche 31 angepasst werden. Mit anderen Worten kann durch angemessene Festlegung der Krümmung der Einfallsoberfläche 31 eine gewünschte Lichtverteilung erhalten werden. Unter „gewünschter Lichtverteilung“ ist hier die Lichtverteilung zu verstehen, die zum Beispiel durch die Straßenverkehrsordnung oder dergleichen vorgeschrieben ist. In Fällen, in denen ein einzelnes Lichtverteilungsmuster durch die Verwendung einer Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 gebildet ist, wie in 24 gezeigt, die später erläutert wird, bedeutet die „gewünschte Lichtverteilung“ Lichtverteilung, die von jedem der Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 erforderlich ist.
Darüber hinaus kann die gewünschte Lichtverteilung durch Anpassung einer geometrischen Beziehung zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 erhalten werden. Die gewünschte Lichtverteilung kann insbesondere durch angemessene Festlegung der geometrischen Beziehung zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 erhalten werden. Unter „gewünschter Lichtverteilung“ ist hier die Lichtverteilung zu verstehen, die zum Beispiel durch die Straßenverkehrsordnung oder dergleichen vorgeschrieben ist.
Unter „geometrischer Beziehung“ versteht man beispielsweise eine Positionsbeziehung zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 in Richtung der optischen Achse. Mit der Verringerung des Abstands zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 nimmt die Menge des von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierten Lichts ab und die Größe des Lichtverteilungsmusters in der vertikalen Richtung (d. h. der Y-Achsenrichtung) verringert sich. Das heißt, die Höhe des Lichtverteilungsmusters nimmt ab. Umgekehrt nimmt mit der Vergrößerung des Abstands zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 die Menge des von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierten Lichts zu und die Größe der Lichtverteilung in der vertikalen Richtung (d. h. der Y-Achsenrichtung) nimmt zu. Das heißt, die Höhe des Lichtverteilungsmusters nimmt zu.
Außerdem kann die Position des überlagerten Lichts verändert werden, indem die Position des von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierten Lichts angepasst wird. Die „Position des überlagerten Lichts“ bedeutet die Position, an der das Licht, das die +Y-Achsenseite des Kammlinienteils 321 (auf der konjugierten Oberfläche Pc) erreicht, ohne von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert zu werden, und das von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierte Licht auf der konjugierten Oberfläche Pc einander überlagert werden. Die „Position des überlagerten Lichts“ bedeutet also die Reichweite des Bereichs mit hoher Leuchtkraft auf der konjugierten Oberfläche Pc. Der Bereich mit hoher Leuchtkraft ist der Bereich auf der konjugierten Oberfläche Pc, der dem Bereich mit hoher Beleuchtungsstärke auf der beleuchteten Oberfläche 90 entspricht.
Außerdem kann die Höhe des Bereichs mit hoher Leuchtkraft an der Austrittsoberfläche 33 durch Anpassung der Bündelungsposition des von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektierten Lichts angepasst werden. Wenn die Bündelungsposition nahe an der konjugierten Oberfläche Pc liegt, wird die Größe des Bereichs mit hoher Leuchtkraft in der Höhenrichtung kurz. Umgekehrt, wenn die Bündelungsposition weit von der konjugierten Oberfläche Pc entfernt liegt, wird der Bereich mit hoher Leuchtkraft in der Höhenrichtung lang.
Der Bereich mit hoher Beleuchtungsstärke ist im Übrigen der Bereich auf der unteren Seite (d. h. der -Y-Achsenseite) der Begrenzungslinie 91. Dieser Bereich stellt insbesondere die Position des Bereichs mit hoher Beleuchtungsstärke des Lichtverteilungsmusters auf der beleuchteten Oberfläche 90 dar.
Es gibt zum Beispiel Fälle, in denen ein einzelnes Lichtverteilungsmuster auf der beleuchteten Oberfläche 90 durch die Verwendung einer Vielzahl von Scheinwerfermodulen gebildet ist. In solchen Fällen ist der Bereich mit hoher Leuchtkraft jedes Scheinwerfermoduls auf der konjugierten Oberfläche Pc nicht auf den Bereich auf der +Y-Achsenseite des Kammlinienteils 321 beschränkt. Auf der konjugierten Oberfläche Pc wird der Bereich mit hoher Leuchtkraft an einer Position gebildet, die für das Lichtverteilungsmuster jedes Scheinwerfermoduls geeignet ist.
Die Breite des Lichtverteilungsmusters kann durch Anpassung der Bündelungsposition bezüglich der horizontalen Richtung gesteuert werden. Außerdem kann die Höhe des Bereichs mit hoher Beleuchtungsstärke durch Anpassung der Bündelungsposition bezüglich der vertikalen Richtung gesteuert werden. Wie oben beschrieben, müssen die Bündelungsposition bezüglich der horizontalen Richtung und die Bündelungsposition bezüglich der vertikalen Richtung nicht unbedingt übereinstimmen. Die Form des Lichtverteilungsmusters oder die Form des Bereichs mit hoher Beleuchtungsstärke kann durch unabhängige Festlegung der Bündelungsposition bezüglich der horizontalen Richtung und der Bündelungsposition bezüglich der vertikalen Richtung in einer gewünschten Form festgelegt werden.
Darüber hinaus kann eine Begrenzungslinie, aufweisend eine Stufe, einfach gebildet werden, indem die Form des Kammlinienteils 321 der reflektierenden Oberfläche 32 in eine gebogene Linienform gebracht, die in der Position in der Z-Achsenrichtung variiert. Gemäß der ersten Ausführungsform gibt es im Gegensatz zu einem Vergleichsbeispiel (dargestellt in 14 und 15, das später erläutert wird), das eine Stufe auf der reflektierenden Oberfläche des optischen Lichtleiterprojektionselements aufweist, keine Formverbindungsstufen (verschiedene Ebenen) auf der reflektierenden Oberfläche 32 (zum Beispiel die in 14 gezeigte geneigte Oberfläche 32c), und somit kann die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit reduziert werden.
Das Bild des auf der konjugierten Oberfläche Pc gebildeten Lichtverteilungsmusters wird vergrößert und durch das optische Lichtleiterprojektionselement 30 auf die beleuchtete Oberfläche 90 in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs projiziert. Die Position des Brennpunkts der Austrittsoberfläche 33 in der Z-Achsenrichtung (d. h. der Richtung der optischen Achse C1) fällt mit der Position des Kammlinienteils 321b in der Z-Achsenrichtung zusammen.
Bei herkömmlichen Scheinwerfereinrichtungen gibt es Fälle, bei denen die Begrenzungslinie unter Verwendung einer Vielzahl von Komponenten wie einer lichtblockierenden Platte und einer Projektionslinse gebildet ist. In der ersten Ausführungsform ist das optische Lichtleiterprojektionselement 30 jedoch aus einer einzelnen Komponente gebildet, so dass die Brennpunktposition der Austrittsoberfläche 33 mit der Position des Kammlinienteils 321a in Richtung der optischen Achse C1 übereinstimmend gemacht werden kann. Dementsprechend ist das Scheinwerfermodul 100 in der Lage, Veränderungen wie die Verformung der Begrenzungslinie oder Schwankungen der Lichtverteilung zu hemmen. Dies liegt daran, dass die Verbesserung der Formgenauigkeit einer einzelnen Komponente im Allgemeinen einfacher ist als die Verbesserung der Positionsgenauigkeit zwischen zwei Komponenten.
<Lichtverteilungsmuster>
In dem Lichtverteilungsmuster des Abblendlichts einer Scheinwerfereinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist die Begrenzungslinie 91 stufenförmig, einschließlich der ansteigenden Linie. Die konjugierte Oberfläche Pc des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 und die beleuchtete Oberfläche 90 befinden sich in einer optisch konjugierten Beziehung. Der Kammlinienteil 321a befindet sich am untersten Ende (d. h. auf der -Y-Achsenseite) des Bereichs auf der konjugierten Oberfläche Pc, den das Licht passiert. Der Kammlinienteil 321 entspricht der Begrenzungslinie 91 auf der beleuchteten Oberfläche 90.
Das Scheinwerfermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform projiziert das auf der konjugierten Oberfläche Pc gebildete Lichtverteilungsmuster direkt auf die beleuchtete Oberfläche 90. Die Lichtverteilung auf der konjugierten Oberfläche Pc wird also unverändert auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert. Um ein Lichtverteilungsmuster mit weniger Lichtverteilungsunregelmäßigkeit zu erreichen, ist es daher effektiv, die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit auf der konjugierten Oberfläche Pc zu verringern. Außerdem wird die Form des Kammlinienteils 321 auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert.
Während die obige Beschreibung im Übrigen von der Annahme ausgeht, dass die Position der konjugierten Oberfläche Pc die Position des Kammlinienteils 321b ist, kann die Position der konjugierten Oberfläche Pc in der Richtung der optischen Achse (d. h. der Z-Achsenrichtung) von der Position des Kammlinienteils 321b variieren. Beispielsweise kann die Position der konjugierten Oberfläche Pc innerhalb von ±1,0 mm um den Kammlinienteil 321b herum in der Richtung der optischen Achse (d. h. der Z-Achsenrichtung) als die Umgebung des Kammlinienteils 321b angepasst werden. Im Übrigen kann die Umgebung nicht nur als innerhalb von ±1,0 mm liegend definiert sein, sondern auch als innerhalb der Schärfentiefe der Austrittsoberfläche 33 liegend definiert sein.
In Fällen, in denen sich die Position der konjugierten Oberfläche Pc an der Position des Kammlinienteils 321b befindet, so ist die auf die beleuchtete Oberfläche 90 projizierte Begrenzungslinie 91 deutlich mit keiner Unschärfe. Wenn die Begrenzungslinie 91 jedoch zu deutlich ist, könnte dem Fahrer ein Fremdheitsgefühl vermittelt werden, da der Helligkeitsunterschied über die Begrenzungslinie 91 als der Grenze sehr groß ist. In solchen Fällen kann das Fremdheitsgefühl des Fahrers beseitigt werden, indem die Position der konjugierten Oberfläche Pc von dem Kammlinienteil 321b in Richtung der optischen Achse verschoben wird, um die Begrenzungslinie 91 zu verwischen.
12 und 13 sind Diagramme, die die Beleuchtungsstärkeverteilung des Scheinwerfermoduls 100 gemäß der ersten Ausführungsform in Konturdarstellung zeigen. 12 zeigt die Beleuchtungsstärkeverteilung in einem Fall, in dem das in 3 bis 6 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement 30 verwendet wird. 13 zeigt die Beleuchtungsstärkeverteilung in einem Fall, in dem das in 8 bis 11 gezeigte optische Lichtleiterprojektionselement 36 verwendet wird. Diese Beleuchtungsstärkeverteilung ist die Beleuchtungsstärkeverteilung des Lichts, das auf die beleuchtete Oberfläche 90 projiziert wird, die sich 25 Meter voraus befindet (d. h. in der +Z-Achsenrichtung). Diese Beleuchtungsstärkeverteilung wird durch Simulation erhalten. Die „Konturdarstellung“ bedeutet Darstellung in einer Konturzeichnung. Die „Konturzeichnung“ bedeutet eine Zeichnung, in der Punkte mit dem gleichen Wert durch Linien verbunden sind.
Wie aus 12 ersichtlich ist, wird die Begrenzungslinie 91 des Lichtverteilungsmusters deutlich projiziert. Außerdem wird ein Lichtverteilungsmuster ohne Lichtverteilungsunregelmäßigkeit realisiert. Die in 12 gezeigten Begrenzungslinien 91a, 91b und 91c entsprechen jeweils den Kammlinienabschnitten 321a, 321b und 321c des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 des Scheinwerfermoduls 100 gemäß der ersten Ausführungsform.
13 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungsstärkeverteilung des vom Scheinwerfermodul 100 projizierten Beleuchtungslichts gemäß der Modifikation der ersten Ausführungsform in der Konturdarstellung zeigt. Die Einfallsoberfläche 31 hat eine negative Kraft in der horizontalen Richtung. 14 ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Lichtleiterprojektionselement 300 als ein Vergleichsbeispiel zeigt. 15 ist ein Diagramm, das die Beleuchtungsstärkeverteilung des Beleuchtungslichts, das von einem Scheinwerfermodul, das das optische Lichtleiterprojektionselement 300 nutzt, projiziert wird, als das Vergleichsbeispiel in der Konturdarstellung zeigt. Im Vergleich zu dem in 12 gezeigten Lichtverteilungsmuster weist das Lichtverteilungsmuster des in 15 gezeigten Vergleichsbeispiels also eine größere Breite (d. h. Breite in der X-Achsenrichtung) der Lichtverteilung auf.
Außerdem ist die Begrenzungslinie 91 des in 13 gezeigten Lichtverteilungsmusters im Vergleich zu der des Lichtverteilungsmusters des in 15 gezeigten Vergleichsbeispiels deutlich projiziert. Außerdem wird ein Lichtverteilungsmuster ohne Lichtverteilungsunregelmäßigkeit realisiert.
Wie oben beschrieben, kann das Lichtverteilungsmuster durch Änderung der gekrümmten Oberflächenform der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 einfach gebildet werden. Somit kann der Bereich auf der unteren Seite der Begrenzungslinie 91 am hellsten gemacht werden, während die deutliche Begrenzungslinie 91 erhalten bleibt.
<Vergleich mit Vergleichsbeispiel>
Die Einfallsoberfläche 31 des in 14 gezeigten optischen Lichtleiterprojektionselements 300 ist die gleiche wie die Einfallsoberfläche 31 des in 8 gezeigten optischen Lichtleiterprojektionselements 30. Die Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 300 hat in der horizontalen Richtung (d. h. der X-Achsenrichtung) eine negative Kraft. Die Einfallsoberfläche 31 ist insbesondere in der horizontalen Richtung (d. h. der X-Achsenrichtung) konkav ausgebildet. Außerdem hat ein Randteil der reflektierenden Oberfläche 32 eine Form mit einer Stufe, die mit einer in der reflektierenden Oberfläche 32 enthaltenen Stufe zu verbinden ist. Darüber hinaus ist der Kammlinienteil 321 in der gleichen Ebene wie die Einfallsoberfläche 34 ausgebildet.
15 zeigt die Beleuchtungsstärkeverteilung, die durch Verwendung des in 14 gezeigten optischen Lichtleiterprojektionselements 300 in der Konturdarstellung erhalten wird. Im Vergleich zu dem in 13 gezeigten Lichtverteilungsmuster weist das in 15 gezeigte Lichtverteilungsmuster in den von gestrichelten Linien umgebenen Bereichen erhebliche Lichtverteilungsunregelmäßigkeit auf. Die „Lichtverteilungsunregelmäßigkeit“ bedeutet, dass die Konturlinien der Beleuchtungsstärkeverteilung keine glatten gekrümmten Linien sind. Eine solche Lichtverteilungsunregelmäßigkeit führt dazu, dass der Fahrer Entfernungen falsch einschätzt, Hindernisse übersieht oder dergleichen. Dadurch verschlechtert sich die Sicherheitsleistung der Scheinwerfereinrichtung.
Konkret bildet die Scheinwerfereinrichtung des Vergleichsbeispiels die Begrenzungslinie 91 zum Beispiel durch Versehen der reflektierenden Oberfläche 32 mit einer Stufe, die in der Höhenrichtung (d.h. einer Stufe, deren XY-Querschnittsform eine gebogene Linienform ist) in der Position variiert. In dem Fall eines solchen Vergleichsbeispiels bewegt sich das Licht, das von einer geneigten Oberfläche reflektiert wird, die Stufen (verschiedene Ebenen) der reflektierenden Oberfläche verbindet, in eine andere Richtung als die Bewegungsrichtung in einem Fall, in dem die reflektierende Oberfläche keine Stufe hat. Dementsprechend tritt die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit wie in 15 mit der Scheinwerfereinrichtung als das Vergleichsbeispiel gezeigt auf.
Das Scheinwerfermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform muss die reflektierende Oberfläche 32 nicht wie bei der Scheinwerfereinrichtung des Vergleichsbeispiels mit einer Stufe versehen, um die Begrenzungslinie 91 zu erzeugen. Dementsprechend ist das Scheinwerfermodul 100 in der Lage, das Auftreten der Lichtverteilungsunregelmäßigkeit mit einer einfachen Konfiguration zu reduzieren.
Das Scheinwerfermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform wurde oben am Beispiel des Abblendlichts einer Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben. Das Scheinwerfermodul 100 ist jedoch nicht auf eine Scheinwerfereinrichtung für Kraftfahrzeuge beschränkt. Das Scheinwerfermodul 100 kann zum Beispiel als eine Scheinwerfereinrichtung für Motorräder oder Dreiräder eingesetzt werden. Außerdem ist das Scheinwerfermodul 100 für das Abblendlicht oder das Fernlicht einer Scheinwerfereinrichtung anwendbar.
Es gibt Fahrzeuge, bei denen eine Vielzahl von Scheinwerfermodulen so angeordnet sind, dass diese ein Lichtverteilungsmuster bilden, indem die Lichtverteilungsmuster der Module miteinander addiert werden. Es gibt insbesondere Fälle, in denen eine Vielzahl von Scheinwerfermodulen angeordnet sind und ein Lichtverteilungsmuster durch Addition der Lichtverteilungsmuster der Module gebildet wird. Auch in solchen Fällen kann das Scheinwerfermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform einfach eingesetzt werden.
Bei dem Scheinwerfermodul 100 können die Breite und die Höhe des Lichtverteilungsmusters durch Anpassen der gekrümmten Oberflächenform der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 verändert werden. Folglich kann auch die Lichtverteilung verändert werden.
Darüber hinaus können bei dem Scheinwerfermodul 100 die Breite und die Höhe des Lichtverteilungsmusters verändert werden, indem die optische Positionsbeziehung zwischen dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 oder die Form der Einfallsoberfläche 31 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 angepasst wird. Folglich kann auch die Lichtverteilung verändert werden.
Darüber hinaus kann die Veränderung der Lichtverteilung auch durch die Verwendung der reflektierenden Oberfläche 32 erleichtert werden. Die Position des Bereichs mit hoher Beleuchtungsstärke kann beispielsweise durch Änderung des Neigungswinkels β der reflektierenden Oberfläche 32 verändert werden. Ferner kann beispielsweise der Luminanzgradient zwischen der Begrenzungslinie und dem Bereich mit hoher Beleuchtungsstärke durch Änderung des Neigungswinkels β der reflektierenden Oberfläche 32 verändert werden. Der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32 sollte zum Beispiel größer oder gleich 0 Grad und kleiner als +45 Grad sein. Im Übrigen ist es noch zweckmäßiger, dass der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32 größer oder gleich 0 Grad und kleiner als +30 Grad ist.
Hier ist der Neigungswinkel β ein Winkel (d. h. ein Winkel in Bezug auf die ZX-Ebene) eines Vektors als zu der Z-Achse parallele Komponente eines Vektors, der die Neigung einer Tangentialebene zu der reflektierenden Oberfläche 32 in Bezug auf die ZX-Ebene angibt. Im Übrigen kann in einem Fall, in dem die reflektierende Oberfläche 32 in einer anderen Form ist als eine Ebene (zum Beispiel eine gekrümmte Oberflächenform oder eine vielgestaltige Form), der Neigungswinkel β als ein Winkel (d. h. ein Winkel in Bezug auf die ZX-Ebene) erhalten werden, der durch eine zur Z-Achse parallele Komponente einer Richtung angegeben wird, die durch die Gesamtsumme von Neigungsvektoren von Tangentialebenen, die im gesamten Bereich der reflektierenden Oberfläche 32 erhalten werden, dargestellt ist. Es ist im Übrigen auch möglich, den Bereich, auf den das Licht der Lichtquelle einfällt (d. h. effektiver Bereich), anstelle des gesamten Bereichs der reflektierenden Oberfläche 32 als die Reichweite zum Erhalten der Gesamtsumme zu verwenden.
Der Neigungswinkel β kann auch einen negativen Wert annehmen. Der Neigungswinkel β wird mit 0 Grad angenommen, wenn die reflektierende Oberfläche 32 parallel zur ZX-Ebene ist, ein positiver Winkel, wenn die reflektierende Oberfläche 32 eine Abwärtsneigung in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Lichts aufweist, d.h. wenn der Kammlinienteil 321 als ein Ende der reflektierenden Oberfläche 32 in der +Z-Achsenrichtung auf der -Y-Achsenseite im Vergleich zu einem Ende der reflektierenden Oberfläche 32 in der -Z-Achsenrichtung liegt, und ein negativer Winkel, wenn die reflektierende Oberfläche 32 eine Aufwärtsneigung in Bezug auf die Bewegungsrichtung des Lichts aufweist, d.h. wenn der Kammlinienteil 321 als das Ende der reflektierenden Oberfläche 32 in der +Z-Achsenrichtung auf der +Y-Achsenseite im Vergleich zu dem Ende der reflektierenden Oberfläche 32 in der -Z-Achsenrichtung liegt.
Die untere Grenze des Neigungswinkels β beträgt beispielsweise -90 Grad. Mit anderen Worten sollte der Neigungswinkel β größer oder gleich -90 Grad sein. Es ist noch zweckmäßiger, dass der Neigungswinkel β größer als oder gleich -45 Grad ist.
16 ist ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen dem Neigungswinkel der reflektierenden Oberfläche des Scheinwerfermoduls 100 gemäß der ersten Ausführungsform und dem auf der konjugierten Oberfläche gebildeten Lichtverteilungsmuster. 16 vergrößert den Kammlinienteil 321 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 des Scheinwerfermoduls 100. In 16 beträgt der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32 20 Grad. Unter den Lichtstrahlen, die von dem Kammlinienteil 321a der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert werden, wird ein Strahl als das Ergebnis von Reflexion eines Strahls Rd0, der auf die reflektierende Oberfläche 32 von der äußersten -Y-Achsenseite einfällt, als ein Strahl Rd1 dargestellt, und ein Strahl als das Ergebnis von Reflexion eines Strahls Ru0, der auf die reflektierende Oberfläche 32 von der äußersten +Y-Achsenseite einfällt, wird als ein Strahl Ru1 dargestellt.
Die Austrittsoberfläche 33 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 projiziert das auf der konjugierten Oberfläche Pc gebildete Lichtverteilungsmuster. Insbesondere projiziert die Austrittsoberfläche 33 eine Position E1 als einen Punkt, an dem der Strahl Rd1, der von dem Kammlinienteil 321a reflektiert wird, nachdem dieser auf den Kammlinienteil 321a von der äußersten -Y-Achsenseite unter den von dem Kammlinienteil 321a reflektierten Lichtstrahlen auftrifft, die konjugierte Oberfläche Pc passiert. In diesem Fall ist ein Winkel y, der durch den Strahl Rd1 und die optische Achse C1 gebildet ist, kleiner als der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32. Im Fall von 16 beträgt der Winkel y weniger als 20 Grad. Um das Verständnis zu erleichtern, kann der Winkel y als ein Winkel von 1/2 des Streuwinkels eines ausgehenden Lichtflusses betrachtet werden, der von dem Strahl Ru1 und dem Strahl Rd1 umgeben ist.
Mit der Vergrößerung des Winkels y, der durch den Strahl Rd1 und die optische Achse C1 gebildet ist, nimmt die Aberration auf dem von der Austrittsoberfläche 33 projiziertem Lichtverteilungsmuster zu. Hier bedeutet die Aberration den Betrag an Unschärfe auf dem Lichtverteilungsmuster, die aufgrund der Differenz zwischen dem Grad von Lichtstreuung, wenn von dem Kammlinienteil 321a reflektiertes Licht die konjugierte Oberfläche Pc passiert (welche praktisch als ein Punkt betrachtet werden kann, obwohl dieser eine von der Schärfentiefe abhängige Breite aufweist), in einem Fall auftritt, in dem die konjugierte Oberfläche Pc vorläufig an der Position des Kammlinienteils 321a festgelegt ist, und der Grad von Lichtstreuung, wenn das von dem Kammlinienteil 321a reflektierte Licht die konjugierte Oberfläche Pc passiert (aufweisend eine Breite, die dem Streuwinkel des von dem Strahl Ru1 und dem Strahl Rd1 umgebenen ausgehenden Lichtflusses entspricht) in einem Fall, in dem die konjugierte Oberfläche Pc an der Position des Kammlinienteils 321b festgelegt ist. Mit der Vergrößerung des Winkels y nimmt der Grad der Lichtstreuung beim Passieren der konjugierten Oberfläche Pc zu, so dass an der Begrenzungslinie 91a, die dem Kammlinienteil 321a entspricht, Unschärfe auftritt. Um das Auftreten von größerer Unschärfe an der Begrenzungslinie 91a zu verhindern, ist es daher zweckmäßig, den Winkel der reflektierenden Oberfläche 32 angemessen einzustellen.
Um die Unschärfe der Begrenzungslinie 91 in einem für das Scheinwerfermodul 100 zulässigen Bereich zu halten, soll der Winkel y, der durch den Strahl Rd1 und die optischen Achse C1 gebildet ist, weniger als 45 Grad betragen. Der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32 sollte daher kleiner als 45 Grad festgelegt sein. Im Übrigen ist es noch zweckmäßiger, dass der Winkel y kleiner oder gleich 30 Grad ist. Daher ist es noch zweckmäßiger, dass der Neigungswinkel β der reflektierenden Oberfläche 32 auf weniger als 30 Grad festgelegt ist.
Außerdem kann bei dem Scheinwerfermodul 100 die Form der Begrenzungslinie 91 durch die Form (d. h. die Form betrachtet auf der ZX-Ebene) des Kammlinienteiles 321 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 definiert sein. Das Lichtverteilungsmuster kann insbesondere durch die Form des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in einer gewünschten Form gebildet sein.
In Fällen, in denen die Begrenzungslinie 91 mit einer Stufe durch den Kammlinienteil 321 gebildet ist, ist der Kammlinienteil 321 in zwei oder mehr Teile geteilt. In dem in 1 bis 6 gezeigten optischen Lichtleiterprojektionselement 30 umfasst der Kammlinienteil 321 den Kammlinienteil 321a und den Kammlinienteil 321b. Der Kammlinienteil 321a und der Kammlinienteil 321b sind an unterschiedlichen Positionen in Richtung der optischen Achse angeordnet. Mit dieser Konfiguration wird die Form der Begrenzungslinie 91 mit einer Stufe gebildet.
Somit kann in einer Scheinwerfereinrichtung, umfassend eine Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100, die Form und dergleichen des bündelnden optischen Elements 20 unter den Scheinwerfermodulen 100 gleichförmig gemacht werden. Das bündelnde optische Element 20 kann insbesondere als eine gemeinsame Komponente genutzt werden. Dementsprechend kann die Anzahl von Komponententypen reduziert, die Effizienz des Zusammenbaus verbessert und die Produktionskosten gesenkt werden.
Es ist ausreichend, wenn diese Funktionen der Anpassung der Breite und der Höhe des Lichtverteilungsmusters und Anpassung der Lichtverteilung durch das gesamte Scheinwerfermodul 100 geliefert werden. Zu den optischen Komponenten des Scheinwerfermoduls 100 gehören das bündelnde optische Element 20 und das optische Lichtleiterprojektionselement 30. Somit ist es auch möglich, diese Funktionen einer bestimmten optischen Oberfläche einem von dem bündelnden optischen Element 20 und dem optischen Lichtleiterprojektionselement 30 zuzuordnen, die das Scheinwerfermodul 100 bilden. Zum Beispiel ist es möglich, die Lichtverteilung zu bilden durch Bilden der reflektierenden Oberfläche 32 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30 in einer gekrümmten Oberflächenform, um Kraft zu haben.
Im Hinblick auf die reflektierende Oberfläche 32 ist es jedoch nicht unbedingt erforderlich, dass das gesamte Licht die reflektierende Oberfläche 32 erreicht. Dementsprechend ist die Lichtmenge, die zur Bildung des Lichtverteilungsmusters beitragen kann, in dem Fall, in dem der reflektierenden Oberfläche 32 eine Form gegeben wird, begrenzt. Insbesondere ist die Lichtmenge begrenzt, die die Wirkung der Form der reflektierenden Oberfläche 32 dem Lichtverteilungsmuster geben kann, indem diese von der reflektierenden Oberfläche 32 reflektiert wird. Um das Lichtverteilungsmuster einfach zu ändern, indem dem gesamten Licht ein optischer Effekt gegeben wird, ist es daher zweckmäßig, zu bewirken, dass die Einfallsoberfläche 31 Kraft hat und die Lichtverteilung bildet.
(2) Zweite Ausführungsform
In der ersten Ausführungsform die Beschreibung für den Fall gegeben, in dem die reflektierende Oberfläche 32 eine Ebene ist, wie in 1 bis 6 gezeigt. Die reflektierende Oberfläche des Scheinwerfermoduls ist jedoch nicht auf eine Ebene beschränkt, sondern kann auch eine gekrümmte Oberfläche (d. h. eine Ebene, deren Querschnittsform eine gebogene Linienform ist) oder eine vielgestaltige Form (d. h. eine Ebene, deren Querschnittsform eine Polygonform ist) sein, die durch die Verbindung mehrerer Ebenen gebildet wird.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines optischen Lichtleiterprojektionselements 30a eines Scheinwerfermoduls gemäß einer zweiten Ausführungsform schematisch darstellt. 18, 19 und 20 sind eine Ansicht von oben, eine Seitenansicht und eine Ansicht von unten, die das in 17 dargestellte optische Lichtleiterprojektionselement 30a schematisch darstellen. Die reflektierende Oberfläche 32 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30a hat eine vielgestaltige Form. In der zweiten Ausführungsform umfasst die reflektierende Oberfläche 32 einen Kammlinienteil 321d an einer Grenze zwischen einer ersten Oberfläche auf der reflektierenden Oberfläche 32, die mit der Einfallsoberfläche 31 verbunden ist, und einer zweiten Oberfläche, die mit dem Kammlinienteil 321b verbunden ist. Der Kammlinienteil 321d befindet sich an einer Position auf einer Verlängerungslinie des Kammlinienteils 321a. Die reflektierende Oberfläche 32 umfasst im Übrigen auch einen Kammlinienteil an einer Grenze zwischen der ersten Oberfläche auf der reflektierenden Oberfläche 32 und einer dritten Oberfläche, die mit dem Kammlinienteil 321c verbunden ist, und an einer Grenze zwischen der zweiten Oberfläche und der dritten Oberfläche.
Auch in solchen Fällen hat die reflektierende Oberfläche 32 keine Stufe in einem anderen Bereich (d.h. der oben erwähnten ersten Oberfläche) als einem Bereich, der die Stufe des Kammlinienteils 321 bildet (d.h. der oben erwähnten zweiten Oberfläche, dritten Oberfläche und vierten Oberfläche in dem in 17 gezeigten Beispiel). Dadurch kann die Lichtverteilungsunregelmäßigkeit des Lichtverteilungsmusters ausreichend reduziert werden. Auf der reflektierenden Oberfläche 32 bedeutet der „Bereich, der die Stufe des Kammlinienteils 321 bildet“, insbesondere einen Bereich der reflektierenden Oberfläche 32, dessen Position in der Richtung der optischen Achse C1 näher an der Austrittsoberfläche 33 liegt als ein Randteil der reflektierenden Oberfläche 32 auf der Seite der Austrittsoberfläche 33 (der Kammlinienteil 321a in der zweiten Ausführungsform), die zu der Seite der Einfallsoberfläche 31 am nächsten ist.
Mit Ausnahme der oben beschriebenen Merkmale ist die zweite Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform.
(3) Dritte Ausführungsform
In der obigen ersten und zweiten Ausführungsform wird die Beschreibung für den Fall gegeben, in dem das Scheinwerfermodul eine einzelne Lichtquelle 10 umfasst. Das Scheinwerfermodul umfasst jedoch auch eine Lichtquelle 40 als eine zweite Lichtquelle. Das Scheinwerfermodul kann insbesondere zwei oder mehr Lichtquellen umfassen.
21 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls 120 gemäß einer dritten Ausführungsform schematisch darstellt. Das Scheinwerfermodul 120 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Scheinwerfermodul 100 gemäß der ersten Ausführungsform dadurch, dass es ferner die Lichtquelle 40 enthält.
Die Lichtquelle 40 ist auf der Seite der hinteren Oberfläche der reflektierenden Oberfläche 32 angeordnet. Das von der Lichtquelle 40 emittierte Licht tritt durch die Einfallsoberfläche 34 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 ein und wird von der Austrittsoberfläche 33 emittiert. In dem Scheinwerfermodul 120 wird das von der Lichtquelle 40 emittierte Licht hin zu einem Bereich der beleuchteten Oberfläche 90 auf der obere Seite der optischen Achse C1 projiziert. Die Lichtquelle 40 kann insbesondere als die Lichtquelle für das Fernlicht genutzt werden.
Wie in 21 gezeigt, kann das Scheinwerfermodul 120 ferner ein bündelndes optisches Element 50 enthalten, das das Licht von der Lichtquelle 40 bündelt. Das bündelnde optische Element 50 hat eine ähnliche Struktur wie das bündelnde optische Element 20. Mit dem bündelnden optischen Element 50 kann das von der Lichtquelle 40 emittierte Licht effizient gebündelt werden.
Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Merkmale ist die dritte Ausführungsform die gleiche wie die erste oder zweite Ausführungsform.
(4) Vierte Ausführungsform
Die Beschreibung des Scheinwerfermoduls 120 gemäß der dritten Ausführungsform wird für den Fall gegeben, in dem das Licht von der Lichtquelle 40 durch die Einfallsoberfläche 34 in das optische Lichtleiterprojektionselement 30 eintritt und von der Austrittsoberfläche 33 emittiert wird. Das optische Lichtleiterprojektionselement kann jedoch auch eine reflektierende Oberfläche 35 als eine zweite optische Oberfläche enthalten, die das von der Lichtquelle 40 emittierte Licht reflektiert.
22 ist eine Seitenansicht, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls 130 gemäß einer vierten Ausführungsform schematisch darstellt. Das Scheinwerfermodul 130 unterscheidet sich von dem Scheinwerfermodul 120 gemäß der dritten Ausführungsform dadurch, dass es die reflektierende Oberfläche 35 enthält. Bei Verwendung des Scheinwerfermoduls 130 gemäß der vierten Ausführungsform fällt das Licht von der Lichtquelle 40 auf die Einfallsoberfläche 34 eines optischen Lichtleiterprojektionselements 30b ein, und in dem auf die Einfallsoberfläche 34 einfallenden Licht überlagern sich das von der reflektierenden Oberfläche 35 des optischen Lichtleiterprojektionselements 30b reflektierte Licht und das von der reflektierenden Oberfläche 35 nicht reflektierte Licht an der konjugierten Oberfläche Pc, was die Bildung des Bereichs mit hoher Beleuchtungsstärke ermöglicht. Somit ermöglicht das Scheinwerfermodul 130 die Bildung des Fernlichts, enthaltend den Bereich mit hoher Beleuchtungsstärke.
Abgesehen von den oben beschriebenen Merkmalen ist die vierte Ausführungsform die gleiche wie die dritte Ausführungsform.
[5] Fünfte Ausführungsform
In der zuvor beschriebenen ersten Ausführungsform wird die Beschreibung für den Fall gegeben, in dem das Scheinwerfermodul 100 eine einzelne Lichtquelle 10 umfasst. Das Scheinwerfermodul kann jedoch eine Vielzahl von Lichtquellen enthalten, die in der X-Achsenrichtung ausgerichtet sind.
23 ist eine Ansicht von oben, die ein Konfigurationsbeispiel eines Scheinwerfermoduls 140 gemäß einer fünften Ausführungsform schematisch darstellt. Das Scheinwerfermodul 140 unterscheidet sich von dem Scheinwerfermodul 100 dadurch, dass dieses eine Lichtquelleneinheit 15 mit einer Vielzahl von Lichtquellen 15a, 15b und 15c enthält. In 23 umfasst die Lichtquelleneinheit 15 beispielsweise drei Lichtquellen 15a, 15b und 15c. Die Lichtquellen 15b und 15c sind in Bezug zu der optischen Achse C1, betrachtet auf der ZX-Ebene, symmetrisch angeordnet. Die Lichtquellen 15a, 15b und 15c beleuchten jeweils unterschiedliche Bereiche.
Das Lichtverteilungsmuster des Abblendlichts ist so gestaltet, dass die Umgebung des Zentrums in der horizontalen Richtung hell ist. Der Grund dafür ist, dass ein Bereich in der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs am hellsten ausgeleuchtet sein sollte. Wenn das Fahrzeug jedoch um eine Kurve fährt, sieht der Fahrer beim Fahren des Fahrzeugs nicht die Umgebung des Zentrums in der horizontalen Richtung, sondern einen peripheren Teil des Lichtverteilungsmusters, der dem tiefsten Teil der Kurve entspricht, und somit entsteht ein Problem, dass ausreichende Helligkeit nicht erhalten werden kann. In solchen Fällen wird es möglich, einen Bereich in der Sichtlinie des Fahrers hell auszuleuchten, indem die Beleuchtung jeder Lichtquelle 15a, 15b, 15c unabhängig voneinander gesteuert wird. In dem Fall von 23 sind die Lichtquellen für die Beleuchtung der peripheren Teile des Lichtverteilungsmusters die Lichtquelle 15c und die Lichtquelle 15b, und durch die Steuerung der Beleuchtung dieser Lichtquellen ist eine helle Ausleuchtung des Bereichs in der Sichtlinie des Fahrers möglich.
Mit Ausnahme der oben beschriebenen Merkmale ist die fünfte Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform. Ferner kann das Scheinwerfermodul 140 gemäß der fünften Ausführungsform mit der Konfiguration eines der bündelnden optischen Elemente und der optischen Lichtleiterprojektionselemente der ersten bis vierten Ausführungsform versehen sein.
[6] Sechste Ausführungsform
In einer sechsten Ausführungsform wird eine Scheinwerfereinrichtung 200 beschrieben, die die Scheinwerfermodule 100 gemäß der ersten Ausführungsform nutzt. 24 ist eine Ansicht von oben, die ein Konfigurationsbeispiel der Scheinwerfereinrichtung 200 gemäß der sechsten Ausführungsform schematische darstellt.
Die Scheinwerfereinrichtung 200 umfasst ein Gehäuse 97 und eine Abdeckung 96. Die Abdeckung 96 ist aus einem transparenten Material gefertigt. Das Gehäuse 97 ist an der Innenseite der Karosserie des Fahrzeugs befestigt. Die Abdeckung 96 ist an einem oberflächlichen Teil des Fahrzeugs angeordnet und ist zur Außenseite des Fahrzeugs hin freigelegt. Die Abdeckung 96 ist auf der Seite der Z-Achsenrichtung (d. h. der Vorwärtsrichtung) des Gehäuses 97 angeordnet.
In dem Gehäuse 97 sind ein oder mehrere Scheinwerfermodule 100 untergebracht. In 24 sind drei Scheinwerfermodule 100 in dem Gehäuse 97 untergebracht. Die Anzahl der Scheinwerfermodule 100 ist jedoch nicht auf drei beschränkt. Die Anzahl der Scheinwerfermodule 100 kann auch eins, zwei, vier oder mehr sein. Im Inneren des Gehäuses 97 sind eine Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 in der X-Achsenrichtung ausgerichtet. Die Art und Weise der Ausrichtung der Vielzahl von Scheinwerfermodule 100 ist im Übrigen nicht auf die Ausrichtung in der X-Achsenrichtung beschränkt. Es ist auch möglich, die Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 in einer anderen Richtung anzuordnen, zum Beispiel der Y-Achsenrichtung oder in der Z-Achsenrichtung, um das Design, die Funktionalität oder dergleichen zu berücksichtigen.
Das von der Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100 emittierte Licht passiert die Abdeckung 96 und wird in der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs emittiert. In 24 bildet das von der Abdeckung 96 emittierte Beleuchtungslicht L3 als eine Überlagerung von Lichtbündeln, die von benachbarten Scheinwerfermodulen 100 emittiert werden, ein einzelnes Lichtverteilungsmuster.
Die Abdeckung 96 ist vorgesehen, um die Scheinwerfermodule 100 vor Wind, Regen, Schmutz und dergleichen zu schützen. Es ist jedoch nicht notwendig, die Abdeckung 96 in einem Fall vorzusehen, in dem jedes Scheinwerfermodul 100 eine Konfiguration hat, bei der das optische Lichtleiterprojektionselement 30 die Komponenten in dem Scheinwerfermodul 100 vor Wind, Regen, Schmutz und dergleichen schützt. In 24 sind die Scheinwerfermodule 100 in dem Gehäuse 97 untergebracht. Das Gehäuse 97 muss jedoch nicht zwangsläufig kastenförmig sein. Es ist auch möglich, das Gehäuse 97 mit einem Rahmen oder dergleichen auszubilden und eine Konfiguration zu verwenden, bei der die Scheinwerfermodule 100 an dem Rahmen befestigt sind.
Wie oben beschrieben, ist die Scheinwerfereinrichtung 200, umfassend eine Vielzahl von Scheinwerfermodulen 100, eine Gesamtheit der Scheinwerfermodule 100. In Fällen, in denen die Scheinwerfereinrichtung 200 ein einzelnes Scheinwerfermodul 100 umfasst, ist die Scheinwerfereinrichtung 200 die gleiche wie das Scheinwerfermodul 100. Die Scheinwerfereinrichtung 200 gemäß der sechsten Ausführungsform kann das/die Scheinwerfermodul(e) gemäß einer von der ersten bis fünften Ausführungsform enthalten.
(7) Modifikation
Komponenten der oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsform können in angemessener Weise miteinander kombiniert werden.
In der oben beschriebenen ersten bis sechsten Ausführungsform sollen Begriffe, die eine Positionsbeziehung zwischen Komponenten oder die Form einer Komponente angeben, einen Bereich umfassen, der Toleranzen bei der Herstellung, Abweichungen bei der Montage oder dergleichen zulässt.
Bezugszeichenliste

10, 10a - 10c, 40: Lichtquelle,
11: lichtemittierenden Oberfläche,
20, 20a - 20c, 50: bündelndes optisches Element,
211, 212: Einfallsoberfläche,
22: reflektierende Oberfläche,
231, 232: Austrittsoberfläche,
30, 30a, 30b, 36: optisches Lichtleiterprojektionselement,
31, 34: Einfallsoberfläche,
32: reflektierende Oberfläche,
321, 321a, 321b, 321c: Kammlinienteil,
33: Austrittsoberfläche,
90: beleuchtete Oberfläche,
91: Begrenzungslinie,
96: Abdeckung,
97: Gehäuse,
100, 120, 130, 140: Scheinwerfermodul,
200: Scheinwerfereinrichtung,
α, β, γ: Winkel,
C1, C2: optische Achse,
L3: Beleuchtungslicht,
Pc: konjugierte Oberfläche.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013242996 [0003]

Claims

Scheinwerfermodul, umfassend: eine erste Lichtquelle, die erstes Licht emittiert; und eine erste optische Einheit, wobei die erste optische Einheit aufweist: eine erste optische Oberfläche, die das erste Licht reflektiert; und eine Linsenoberfläche, die Beleuchtungslicht, enthaltend das von der ersten optischen Oberfläche reflektierte Licht, projiziert, wobei ein Randteil der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche einen ersten Randteil und einen zweiten Randteil umfasst, die sich in einer Position in einer Richtung orthogonal zu einer optischen Achse der Linsenoberfläche voneinander unterscheiden, und eine Position des zweiten Randteils in einer Richtung der optischen Achse näher an der Linsenoberfläche liegt als eine Position des ersten Randteils in der Richtung der optischen Achse.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 1, wobei der Randteil der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche ferner einen dritten Randteil umfasst, der den ersten Randteil und den zweiten Randteil verbindet, und in einer Ebene, enthaltend den ersten Randteil, den dritten Randteil und den zweiten Randteil, der Randteil der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche eine gebogene Linienform hat, in der der dritte Randteil in Bezug auf den ersten Randteil gebogen ist und der zweite Randteil in Bezug auf den dritten Randteil gebogen ist.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 2, wobei jeder von dem ersten Randteil, dem zweiten Randteil und dem dritten Randteil ein linearer Kammlinienteil ist, der erste Randteil und der zweite Randteil parallel zueinander sind, und der dritte Randteil in Bezug auf den ersten Randteil und den zweiten Randteil geneigt ist.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Neigungswinkel der ersten optischen Oberfläche in Bezug auf die optische Achse weniger als 45 Grad beträgt.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Neigungswinkel der ersten optischen Oberfläche in Bezug auf die optische Achse kleiner als oder gleich 30 Grad ist.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei ein Bereich auf der ersten optischen Oberfläche zwischen einem Randteil, der von der Linsenoberfläche am weitesten entfernt ist, und dem ersten Randteil eine ebene oder gekrümmte Oberfläche ist, die keine Stufe aufweist.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Bereich auf der ersten optischen Oberfläche zwischen einem Randteil, der von der Linsenoberfläche am weitesten entfernt ist, und dem zweiten Randteil eine ebene oder gekrümmte Oberfläche ist, die keine Stufe aufweist.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 7, wobei der Bereich auf der ersten optischen Oberfläche zwischen dem Randteil, der von der Linsenoberfläche am weitesten entfernt ist, und dem zweiten Randteil einen ersten Bereich auf einer Seite des Randteils, der von der Linsenoberfläche am weitesten entfernt ist, und einen zweiten Bereich auf der Seite des zweiten Randteils umfasst, und ein Neigungswinkel des zweiten Bereichs in Bezug auf die optische Achse kleiner ist als ein Neigungswinkel des ersten Bereichs in Bezug auf die optische Achse.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Linsenoberfläche das Beleuchtungslicht in einem Lichtverteilungsmuster projiziert, das eine Form des Randteils der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche enthält.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Linsenoberfläche das Beleuchtungslicht in einem Lichtverteilungsmuster projiziert, das eine Form des ersten Lichts auf einer konjugierten Oberfläche, enthaltend einen Brennpunkt der Linsenoberfläche, enthält.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei eine Form einer Begrenzungslinie des Lichtverteilungsmusters des Beleuchtungslichts eine Form ist, die einer Form des Randteils der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche entspricht.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Brennpunkt der Linsenoberfläche innerhalb von ±1 mm des zweiten Randteils liegt.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste optische Einheit ein optisches Element ist, das die Linsenoberfläche umfasst.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste optische Einheit ein optisches Element ist, das die erste optische Oberfläche und die Linsenoberfläche umfasst.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 14, wobei die erste optische Einheit ferner eine Einfallsoberfläche aufweist, die Licht passieren lässt und den Randteil der ersten optischen Oberfläche nahe der Linsenoberfläche umfasst.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 15, ferner umfassend eine zweite Lichtquelle, die zweites Licht emittiert, wobei die erste optische Einheit das Beleuchtungslicht projiziert, enthaltend das zweite Licht, das in die erste optische Einheit durch die Einfallsoberfläche eintritt.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 16, ferner umfassend eine zweite optische Einheit, die das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht bündelt, wobei das erste Licht, das auf die erste optische Oberfläche einfällt, das erste Licht ist, das von der zweiten optischen Einheit gebündelt wird.
Scheinwerfermodul nach Anspruch 17, wobei die zweite optische Einheit ein bündelndes optisches Element ist.
Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend: eine zweite Lichtquelle, die zweites Licht emittiert; und eine dritte Lichtquelle, die drittes Licht emittiert, wobei das erste Licht, das zweite Licht und das dritte Licht in voneinander verschiedenen Richtungen auf die erste optische Oberfläche einfallen.
Scheinwerfereinrichtung, umfassend ein einzelnes oder mehrere Modul(e), wobei jedes von dem einen oder mehreren Modul(en) das Scheinwerfermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ist/sind.