JP2011249184A - Headlamp for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、いわゆるプロジェクタ型の車両用前照灯に関するものであり、特に、液晶シャッタを備えた車両用前照灯に関するものである。 The present invention relates to a so-called projector-type vehicle headlamp, and more particularly to a vehicle headlamp including a liquid crystal shutter.
一般に、プロジェクタ型の車両用前照灯は、車両前後方向に延びる光軸上に投影レンズが配置されるとともに、その後側焦点よりも後方側に光源が配置されており、この光源からの光をリフレクタにより投影レンズへ向けて反射させるように構成されている。そして、このプロジェクタ型の車両用前照灯によりロービーム用配光パターンを形成する場合には、投影レンズの後側焦点近傍に、リフレクタからの反射光の一部を遮蔽するシェードを、その上端縁が光軸近傍に位置するように配置し、これによりロービーム用配光パターンの上端縁にカットオフラインを形成するようになっている。 In general, a projector-type vehicle headlamp has a projection lens disposed on an optical axis extending in the longitudinal direction of the vehicle, and a light source disposed behind the rear focal point. It is comprised so that it may reflect toward a projection lens with a reflector. When a low beam light distribution pattern is formed by the projector-type vehicle headlamp, a shade that shields a part of the reflected light from the reflector is provided near the rear focal point of the projection lens. Are arranged in the vicinity of the optical axis, whereby a cut-off line is formed at the upper edge of the low beam light distribution pattern.
上述のようなプロジェクタ型車両用前照灯の一例として、例えば特許文献1には、上記シェードを可動式にして、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成し得るように構成された車両用前照灯が記載されている。 As an example of the projector-type vehicle headlamp as described above, for example, Patent Document 1 discloses that the shade can be made movable so that a low beam distribution pattern and a high beam distribution pattern can be selectively formed. The vehicular headlamp constructed as described above is described.
一方、特許文献2や特許文献3には、投影レンズの後側焦点近傍に、上記可動式シェードの代わりに液晶シャッタが配置された車両用前照灯が記載されている。特許文献2,3に記載された車両用前照灯においては、液晶シャッタの一部領域を駆動することにより、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを選択的に形成し得るようになっている。 On the other hand, Patent Literature 2 and Patent Literature 3 describe a vehicle headlamp in which a liquid crystal shutter is disposed in the vicinity of the rear focal point of the projection lens instead of the movable shade. In the vehicle headlamps described in Patent Documents 2 and 3, a low beam light distribution pattern and a high beam light distribution pattern can be selectively formed by driving a partial region of the liquid crystal shutter. It has become.
特許文献2や特許文献3に記載された車両用前照灯のように、液晶シャッタを用いてビーム切替を行う構成とすることにより、特許文献lに記載された車両用前照灯のように、可動式のシェードを用いた場合に比して、灯具構成を簡素化することが可能となる。 Like the vehicular headlamp described in Patent Literature 1 by adopting a configuration in which beam switching is performed using a liquid crystal shutter, as in the vehicular headlamp described in Patent Literature 2 and Patent Literature 3. As compared with the case where a movable shade is used, the lamp configuration can be simplified.
しかしながら、特許文献2や特許文献3に記載された車両用前照灯のように液晶シャッタを用いてビーム切替を行う構成の場合、光源からの光は、偏光板および液晶部材を透過した後、車両前方に照射される。偏光板および液晶部材により構成される液晶シャッタの透過率は、例えば30〜50%と低いため、効果的な光量が確保できない場合がある。特に、遠方の視認性を確保したい場合には、配光パターンにおける水平線よりも上方の領域は、十分な光量が求められる。 However, in the case of a configuration in which beam switching is performed using a liquid crystal shutter like the vehicle headlamp described in Patent Document 2 and Patent Document 3, light from the light source passes through the polarizing plate and the liquid crystal member, Irradiated in front of the vehicle. Since the transmittance of a liquid crystal shutter composed of a polarizing plate and a liquid crystal member is as low as 30 to 50%, for example, an effective amount of light may not be ensured. In particular, when it is desired to ensure distant visibility, a sufficient amount of light is required in the region above the horizontal line in the light distribution pattern.
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、液晶シャッタを備えた車両用前照灯において、遠方の視認性を向上することができる車両用前照灯を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a vehicular headlamp that can improve distant visibility in a vehicular headlamp including a liquid crystal shutter. is there.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の車両用前照灯は、車両前後方向に延びる光軸上に配置された投影レンズと、投影レンズの後側焦点よりも後方に配置された光源と、光源からの光を投影レンズへ向けて反射するリフレクタと、投影レンズの後側焦点近傍に配置された液晶シャッタとを備える。リフレクタは、水平線よりも下方の領域を照射するよう光源からの光を反射する第1反射面と、水平線よりも上方の領域を照射するよう光源からの光を反射する第2反射面とを有する。第2反射面は、反射光の集光度が第1反射面よりも高くなるよう構成される。 In order to solve the above problems, a vehicle headlamp according to an aspect of the present invention is disposed behind a projection lens disposed on an optical axis extending in the vehicle front-rear direction and a rear focal point of the projection lens. A light source, a reflector that reflects light from the light source toward the projection lens, and a liquid crystal shutter disposed near the rear focal point of the projection lens. The reflector has a first reflecting surface that reflects light from the light source so as to irradiate a region below the horizontal line, and a second reflecting surface that reflects light from the light source so as to irradiate a region above the horizontal line. . The second reflecting surface is configured such that the degree of concentration of reflected light is higher than that of the first reflecting surface.
本発明によれば、集光度の高い反射光により、水平線より上方の領域にスポット状の配光パターンが形成されるので、水平線よりも上方の領域をの光度を高めることができ、その結果、遠方の視認性を向上することができる。 According to the present invention, the spot-like light distribution pattern is formed in the region above the horizontal line by the reflected light having a high concentration, so that the light intensity in the region above the horizontal line can be increased. Distant visibility can be improved.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。 The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る車両用前照灯を説明するための側断面図である。 FIG. 1 is a side sectional view for explaining a vehicle headlamp according to an embodiment of the present invention.
本実施形態に係る車両用前照灯10は、プロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されており、ヘッドランプの一部として図示しないランプボディ等に組み込まれた状態で用いられる。車両用前照灯10は、液晶シャッタにより配光パターンを制御可能な車両用前照灯である。
The
車両用前照灯10は、車両前後方向に延びる光軸Ax上に配置された投影レンズ12と、この投影レンズ12の後側焦点Fよりも後方側に配置された光源としての白色発光ダイオード14と、後側焦点Fよりも後方側に配置され、白色発光ダイオード14からの光を投影レンズ12へ向けて反射させるリフレクタとしての第1リフレクタ16および第2リフレクタ18と、後側焦点F近傍に配置された液晶シャッタ20と、これらを支持するホルダ22,24,26とを備える。
The
車両用前照灯10は、ヘッドランプの一部として車両に組み込まれる場合、光軸Axが車両前後方向に対して0.5°〜0.6°程度下向きとなるように配置される。
When the
投影レンズ12は、前方側表面が凸面で後方側表面が平面の平凸非球面レンズであって、その周縁部においてホルダ22に固定支持されている。投影レンズ12は、その後側焦点面(すなわち投影レンズ12の後側焦点Fを含む焦点面)上に形成される光源像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。
The
白色発光ダイオード14は、光軸Axの下方においてホルダ24に固定支持されている。白色発光ダイオード14は、発光チップの発光面を、光軸Axと交差するようにして略鉛直方向に延びる軸線Ax1上において前方へ向けた状態で配置されている。
The white
第1リフレクタ16は、白色発光ダイオード14を前方側から略半ドーム状に覆うようにして配置されており、その後端縁においてホルダ24に固定支持されている。そして、この第1リフレクタ16は、白色発光ダイオード14からの光を上方へ向けて収束光として反射させるようになっている。
The
第2リフレクタ18は、第1反射面18aと、第2反射面18bとを有する折り曲げミラーにより構成されている。第2リフレクタ18において、第1反射面18aおよび第2反射面18bは、共に平面状の反射面であり、結合部18cにおいて互いに結合されている。第2リフレクタ18は、光軸Axと軸線Ax1との光点近傍において、前方へ向けて斜め上方に傾斜した状態で配置されており、第1リフレクタ16に近い側に第1反射面18aが配置され、第1リフレクタ16から遠い側に第2反射面18bが配置されている。第2リフレクタ18は、第1反射面18aの下端部においてホルダ24に固定支持されている。この第2リフレクタ18は、第1リフレクタ16で反射した白色発光ダイオード14からの光を液晶シャッタ20に向けて正反射させる。
The
ここで、本実施形態においては、白色発光ダイオード14からの距離が短い第1リフレクタ16の部位16aからの反射光は、第1反射面18aに入射する。一方、白色発光ダイオード14からの距離が部位16aよりも相対的に長い第1リフレクタ16の部位16bからの反射光は、第2反射面18bに入射する。そして、第2リフレクタ18の第1反射面18aで反射した光は、液晶シャッタ20における光軸Axよりも上方の領域に入射する。一方、第2リフレクタ18の第2反射面18bで反射した光は、液晶シャッタ20における光軸Axよりも下方の領域に入射する。
Here, in the present embodiment, the reflected light from the
液晶シャッタ20は、投影レンズ12の後側焦点Fにおいて、光軸Axと直交する鉛直面に沿って配置されている。液晶シャッタ20の駆動方式は特に限定されず、TN(Twisted Nematic)方式、VA(Vertical Alignment)方式、IPS(In-Plane Switching)方式等を用いることができる。
The
液晶シャッタ20は、一対の透明基板の間に液晶部材が配置され、さらに透明基板の外面に偏光板が配置された構成となっている。液晶シャッタ20は、光軸Axを中心として、横長矩形状に形成されており、第2リフレクタ18からの反射光が全て入射するように構成されている。液晶シャッタ20は、その周囲においてホルダ26に固定支持されている。なお、ホルダ24,26は、いずれもその下端部においてホルダ22に固定支持されている。
The
液晶シャッタ20は、外部からの制御信号により、液晶部材の配向が変化され、部位毎に第2リフレクタ18からの反射光の透過または遮光を制御できるようになっている。液晶シャッタ20を透過した光は、投影レンズ12により車両前方に投影される。投影レンズ12は、液晶シャッタ20により形成される像を、反転像として灯具前方の仮想鉛直スクリーン上に投影する。従って、液晶シャッタ20の全ての領域を透過モードとしたとき、第2リフレクタ18の第1反射面18aで反射した後、液晶シャッタ20における光軸Axよりも上方の領域に入射した光は、配光パターンにおける水平線よりも下方の領域に照射される。一方、第2リフレクタ18の第2反射面18bで反射した後、液晶シャッタ20における光軸Axよりも下方の領域に入射した光は、配光パターンにおける水平線よりも上方の領域に照射される。液晶シャッタ20の部位毎に光の透過率を制御することにより、様々な配光パターンを形成することができる。
The
図2(a)(b)は、本実施形態に係る車両用前照灯10によって形成される配光パターンを説明するための図である。図2(a)は、液晶シャッタ20上の集光パターンを示す図であり、図2(b)は、車両前方25mの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを示す図である。
FIGS. 2A and 2B are views for explaining a light distribution pattern formed by the
図2(a)において、液晶シャッタ20における光軸Axより上方の領域に形成される第1集光パターン202は、第2リフレクタ18の第1反射面18aで反射した光により形成される集光パターンである。また、液晶シャッタ20における光軸Axよりも下方の領域に形成される第2集光パターン204は、第2リフレクタ18の第2反射面18bで反射した光により形成される集光パターンである。なお、本明細書において配光または集光パターンの位置について説明する場合、それは配光または集光パターンにおける最も強度の高い部位の位置についてのものである。
In FIG. 2A, the
本実施形態において、第1集光パターン202を形成する光は、白色発光ダイオード14から出射された後、第1リフレクタ16の部位16aおよび第2リフレクタ18の第1反射面18aで反射した光である。この光は白色発光ダイオード14から液晶シャッタ20までの光路が短いので、図2(a)に示すように拡散した大きな第1集光パターン202を形成する。一方、第2集光パターン204を形成する光は、白色発光ダイオード14から出射された後、第1リフレクタ16の部位16bおよび第2リフレクタ18の第2反射面18bで反射した光である。この光は白色発光ダイオード14から液晶シャッタ20までの光路が長いので、図2(a)に示すようにスポット的な小さい第2集光パターン204を形成する。このように、本実施形態においては、第2リフレクタ18の第2反射面18bからの反射光は、第2リフレクタ18の第1反射面18aからの反射光よりも、集光度の高い光となる。
In the present embodiment, the light that forms the
図2(a)に示す液晶シャッタ20上の集光パターンは、投影レンズ12により反転像とされ、図2(b)に示すような配光パターンを形成する。すなわち、第1配光パターン206は、第1集光パターン202の反転像であり、第2配光パターン208は、第2集光パターン204の反転像である。図2(b)に示すように、第1配光パターン206は、水平線H−Hよりも下方の領域に形成されたワイドな配光パターンである。一方、第2配光パターン208は、水平線H−Hよりもやや上方の領域に形成されたスポット状の配光パターンである。第2配光パターン208は、集光度の高い第2反射面18bからの反射光により形成されるので、その光度は、第1配光パターン206よりも高くなる。
The condensing pattern on the
このように、本実施形態に係る車両用前照灯10においては、第2リフレクタ18を第1反射面18aと第2反射面18bの2つの反射面で形成した。そして、白色発光ダイオード14からの光路が短い第1反射面18aからの反射光が配光パターンにおける水平線H−Hよりも下方の領域に照射され、白色発光ダイオード14からの光路が長い第2反射面18bからの反射光が配光パターンにおける水平線H−Hよりも上方の領域に照射されるよう光学系を構成した。これにより、水平線H−Hよりも下方の領域には、拡散的な第1配光パターン206が形成され、水平線H−Hよりも上方の領域には、光度の高いスポット状の第2配光パターン208が形成される。
Thus, in the
一般に、液晶シャッタを用いて配光を制御する場合、偏光板などを通過するために配光パターンの光度は低下しがちである。特に、遠方の視認性を確保するために、水平線H−Hよりも上方の領域には十分な光度が必要とされるが、必要とされる光度を満たすことは容易ではない。しかしながら、本実施形態のように第2リフレクタ18の反射面を第1反射面18aと第2反射面18bとに分けて、集光度の違いに応じて反射光の照射される領域を制御することで、単に1枚の反射面で第2リフレクタ18を形成した場合よりも、水平線H−Hよりも上方の領域、特に、灯具正面方向の消点であるH−V点(水平線H−Hと鉛直線V−Vの交点)の周辺領域を明るくすることができ、その結果、遠方の視認性を向上することができる。
In general, when light distribution is controlled using a liquid crystal shutter, the light intensity of the light distribution pattern tends to decrease because it passes through a polarizing plate or the like. In particular, in order to ensure distant visibility, a sufficient luminous intensity is required in a region above the horizontal line HH, but it is not easy to satisfy the required luminous intensity. However, as in the present embodiment, the reflective surface of the
また、本実施形態に係る車両用前照灯10においては、光源として発光ダイオードを用いている。発光ダイオードなどの半導体発光素子は、発熱が少ないため、液晶シャッタ20の長寿命化を図ることができる。また、半導体発光素子は小型の光源であるため、車両用前照灯10を小型化することができる。
Moreover, in the
図3は、本発明の別の実施形態に係る車両用前照灯310を説明するための側断面図である。本実施形態に係る車両用前照灯310は、液晶シャッタ20よりも光源側の光学系が、図1に示す車両用前照灯10と異なっている。なお、図3においては、各構成要素を固定するためのホルダの図示を一部省略している。
FIG. 3 is a side sectional view for explaining a
本実施形態に係る車両用前照灯310は、白色発光ダイオード14からの光を、リフレクタ318により液晶シャッタ20へ向けて反射する構成となっている。リフレクタ318は、たとえば複合楕円面等により形成された楕円球面状に形成されており、この楕円球面は、光軸Axを含む断面形状が楕円形状の少なくとも一部となるように設定されている。そして、リフレクタ318は、その楕円球面の第1の焦点に白色発光ダイオード14が位置し、第2の焦点に液晶シャッタ20が位置するように配置される。第2の焦点は、投影レンズ12の後側焦点Fと一致する。
The
図4は、リフレクタ318の正面図である。本実施形態において、リフレクタ318の楕円球面状の反射面は、第1反射面318aと第2反射面318bの2つの反射面に分割されている。第1反射面318aは、白色発光ダイオード14に近い部位の反射面であり、第2反射面318bは、白色発光ダイオード14から遠い部位の反射面である。そして、第1反射面318aは、白色発光ダイオード14からの光を液晶シャッタ20における光軸Axよりも上方の領域に向けて反射するよう構成される。一方、第2反射面318bは、白色発光ダイオード14からの光を液晶シャッタ20における光軸Axよりも下方の領域に向けて反射するよう構成される。このように液晶シャッタ20上に反射光を照射することにより、図2(a)と同様の集光パターンが液晶シャッタ20上に形成され、図2(b)と同様の配光パターンが仮想スクリーン上に形成される。
FIG. 4 is a front view of the
第2反射面318bからの反射光は、白色発光ダイオード14からの光路が長いため、第1反射面318aからの反射光よりも集光度が高くなる。このような集光度の高い反射光により、水平線H−Hより上方の領域にスポット状の第2配光パターン208が形成されるので、水平線H−Hよりも上方の領域、特に、灯具正面方向の消点であるH−V点の周辺領域を明るくすることができ、その結果、遠方の視認性を向上することができる。
The reflected light from the second reflecting
図5は、本発明のさらに別の実施形態に係る車両用前照灯410を説明するための側断面図である。本実施形態に係る車両用前照灯410もまた、液晶シャッタ20よりも光源側の光学系が、図1に示す車両用前照灯10と異なっている。なお、図5においては、各構成要素を固定するためのホルダの図示を一部省略している。
FIG. 5 is a side sectional view for explaining a
本実施形態に係る車両用前照灯410においては、ホルダ24上に、第1白色発光ダイオード14aと第2白色発光ダイオード14bの2つの光源が設けられている。第1白色発光ダイオード14aと第2白色発光ダイオード14bは、光出射方向が互いに逆方向になるよう配置されている。
In the
光出射方向が上方に向けられた第1白色発光ダイオード14aの上方には、楕円球面形状の第1反射面416aを有する第1リフレクタ416が設けられている。また、光出射方向が下方に向けられた第2白色発光ダイオード14bの下方には、同じく楕円球面形状の第2反射面418aを有する第2リフレクタ418が設けられている。第1白色発光ダイオード14aは、第1反射面416aの第1の焦点に配置され、第2白色発光ダイオード14bは、第2反射面418aの第1の焦点に配置されている。また、第2反射面418aと第2反射面418aの第2の焦点位置は一致しており、その位置には液晶シャッタ20が配置されている。第2反射面418aと第2反射面418aの第2の焦点は、投影レンズ12の後側焦点Fと一致する。
A
本実施形態において、第1反射面416aおよび第2反射面418aは、図5に示すように、第2反射面418aの焦点距離が、第1反射面416aの焦点距離よりも長くなるよう形成されている。従って、第2白色発光ダイオード14bからの光の光路長は、第1白色発光ダイオード14aからの光の光路長よりも長くなる。また、第1反射面416aは、反射光が液晶シャッタ20における光軸Axよりも上方の領域に照射されるよう構成され、第2反射面418aは、反射光が液晶シャッタ20における光軸Axよりも下方の領域に照射されるよう構成される。このように液晶シャッタ20上に反射光を照射することにより、図2(a)と同様の集光パターンが液晶シャッタ20上に形成され、図2(b)と同様の配光パターンが仮想スクリーン上に形成される。
In the present embodiment, the first reflecting
第2反射面418aからの反射光は、第2反射面418aの焦点距離が第1反射面416aのそれよりも長いので、第1反射面416aからの反射光よりも集光度が高くなる。このような集光度の高い反射光により、水平線H−Hより上方の領域にスポット状の第2配光パターン208が形成されるので、水平線H−Hよりも上方の領域、特に、灯具正面方向の消点であるH−V点の周辺領域を明るくすることができ、その結果、遠方の視認性を向上することができる。
Since the reflected light from the second reflecting
本実施形態に係る車両用前照灯410おいては、第2白色発光ダイオード14bは、例えば運転者によりライトスイッチ(図示せず)がオンされた場合に常時点灯させ、第1白色発光ダイオード14aは、遠方の視認性を確保したい場合だけ点灯させてもよい。この視認性確保の判断は、運転者によってなされてもよいし、前方車の有無に応じて自動的になされてもよい。このような点灯制御を行うことで、消費電力を低減することができる。
In the
以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。これらの実施形態は例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。 The present invention has been described above based on the embodiment. It should be understood by those skilled in the art that these embodiments are exemplifications, and that various modifications can be made to the combination of each component and each processing process, and such modifications are also within the scope of the present invention.
上述の実施形態では、光源として白色発光ダイオード14を用いたが、光源の種類は特に限定されるものではなく、例えば、放電バルブの発光部やハロゲンバルブのフィラメント等が採用可能である。
In the above-described embodiment, the white
10、310、410 車両用前照灯、 12 投影レンズ、 14 白色発光ダイオード、 16、416 第1リフレクタ、 18、418 第2リフレクタ、 20 液晶シャッタ、 22,24,26 ホルダ。 10, 310, 410 Vehicle headlamp, 12 projection lens, 14 white light emitting diode, 16, 416 first reflector, 18, 418 second reflector, 20 liquid crystal shutter, 22, 24, 26 holder.
Claims (5)
前記リフレクタは、水平線よりも下方の領域を照射するよう前記光源からの光を反射する第1反射面と、水平線よりも上方の領域を照射するよう前記光源からの光を反射する第2反射面と、を有し、
前記第2反射面は、反射光の集光度が前記第1反射面よりも高くなるよう構成されることを特徴とする車両用前照灯。 A projection lens disposed on an optical axis extending in the vehicle front-rear direction, a light source disposed behind a rear focal point of the projection lens, a reflector that reflects light from the light source toward the projection lens, In a vehicle headlamp comprising a liquid crystal shutter disposed near the rear focal point of the projection lens,
The reflector reflects a light from the light source so as to irradiate a region below a horizontal line, and a second reflective surface reflects a light from the light source so as to irradiate a region above the horizontal line. And having
The vehicular headlamp, wherein the second reflecting surface is configured such that the degree of concentration of reflected light is higher than that of the first reflecting surface.
前記第1反射面および第2反射面は、楕円球面形状の反射面として形成されるとともに、それぞれの焦点に配置された第1光源および第2光源からの光を前記液晶シャッタに向けて反射し、
前記第2反射面の焦点距離が、前記第1反射面の焦点距離よりも長くなるよう形成されたことを特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The light source has a first light source and a second light source arranged so that light emission directions are opposite to each other,
The first reflecting surface and the second reflecting surface are formed as ellipsoidal reflecting surfaces, and reflect the light from the first light source and the second light source arranged at the respective focal points toward the liquid crystal shutter. ,
2. The vehicle headlamp according to claim 1, wherein a focal length of the second reflecting surface is longer than a focal length of the first reflecting surface.
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