JP2019102406A - ヘッドライト装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】太陽光に曝される環境下にあっても、該太陽光の影響を低減してヘッドライト装置の耐久性を良好に維持する。【解決手段】車両が走行する路面上に照明光を照射するヘッドライト装置10は、可視光照明ユニット15およびプロジェクタレンズ18を備える。可視光照明ユニット15は、照明光を発生する。プロジェクタレンズ18は、可視光照明ユニット15の光軸上に設けられ、該可視光照明ユニット15から照射される照明光を配光して投射する。可視光照明ユニット15は、LED111、液晶パネル30、およびシャッタ81を有する。LED111は光を放射する。液晶パネル30は、LED111から出射される照明光の配光を制御する。シャッタ81は、液晶パネル30とプロジェクタレンズ18との間に設けられ、プロジェクタレンズ18を通して入射する太陽光から液晶パネル30を遮蔽する。【選択図】図4

Description

本発明は、ヘッドライト装置に関し、特に、半導体光源素子を用いた車両用のヘッドライト装置に有効な技術に関する。
近年、LED(Light Emitting Diode)などの半導体光源素子の著しい発展に伴い、自動車などに該半導体光源素子を光源として利用した車両用のヘッドライト装置が利用されてきている。
この種のLEDを用いたヘッドライト装置としては、例えば投影レンズの外表面の全域にフォトクロミック層を形成して、太陽光による発光ダイオードへの悪影響を低減する車両用ヘッドライト(例えば特許文献1参照)などが提案されている。
フォトクロミック層に紫外線が照射されると、該フォトクロミック層が変色して光の透過率を低下させることにより、昼間は透過率を落として太陽光による発光ダイオードへの悪影響を低減するものである。
特開2015−133170号公報
上述したLEDを用いたヘッドライト装置を有する車両が太陽光が降り注ぐ環境下にあると、該太陽光は、ヘッドライト装置が有するレンズなどによって集光され、ヘッドライト装置の内部を逆行する場合がある。
LEDを用いたヘッドライト装置は、該LEDから照射された光を配光制御する配光制御素子、例えば液晶パネルなどを有しており、太陽光が逆行した場合には、液晶パネルなどに照射され、該液晶パネルに悪影響を及ぼす恐れがある。
また、上述した特許文献1の技術において、レンズの外表面に形成するフォトクロミック層は、例えばDVD(Digital Versatile Disc)などの色素に使われている技術であり、太陽光環境に放置しておくと、色素が変化しなくなってしまう。このことから、長期に亘り太陽光下に曝されるような自動車の外装部品として使用することは困難である。
本発明の目的は、太陽光に曝される環境下にあっても、該太陽光の影響を低減してヘッドライト装置の耐久性を良好に維持することのできる技術を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、代表的なヘッドライト装置は、車両に取り付けられて該車両が走行する路面上に照明光を照射する。このヘッドライト装置は、光源ユニットおよびレンズを有する。光源ユニットは、照明光を発生する。レンズは、光源ユニットの光軸上に設けられ、該光源ユニットから照射される照明光を配光して投射する。
光源ユニットは、少なくとも1つの半導体光源素子、配光制御素子、および遮蔽部を有する。半導体光源素子は、光を放射する。配光制御素子は、半導体光源素子から出射される照明光の配光を制御する。遮蔽部は、配光制御素子とレンズとの間に設けられ、レンズを通して入射する太陽光から配光制御素子を遮蔽する。
特に、遮断部は、シャッタを開閉させるアクチュエータを有する。アクチュエータは、外部から入力されるシャッタ制御信号に基づいて、シャッタを開閉させる。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置を実現することができる。
実施の形態1による車両に設けられるヘッドライト装置における概観の一例を示す説明図である。 図1のヘッドライト装置における全体の構成を示す説明図である。 図2のヘッドライト装置の展開構成を示す展開斜視図である。 図2の縦断面を示す説明図である。 図4のヘッドライト装置による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。 図4のヘッドライト装置が有する近赤外光照明ユニットにおける構成の一例を示す説明図である。 図3のヘッドライト装置が有するコリメータユニットにおける構成の一例を示す説明図である。 図7のコリメータユニットが有するコリメータの一部を拡大した断面の説明図である。 図4のヘッドライト装置が有するシャッタが閉じられた際の一例を示す断面の説明図である。 図3のヘッドライト装置が有するプロジェクタレンズにおける結像特性の一例を示す説明図である。 実施の形態2によるヘッドライト装置の一例を示す断面の説明図である。 図11のヘッドライト装置による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。 図11のヘッドライト装置のシャッタが閉じられた状態の一例の断面を示す説明図である。
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
(実施の形態1)
以下、実施の形態を詳細に説明する。
〈ヘッドライト装置の構成例〉
図1は、本実施の形態1による車両に設けられるヘッドライト装置10における概観の一例を示す説明図である。図1(a)は、自動車などの車両100に設けられるヘッドライト装置10の概観図であり、図1(b)は、図1(a)のヘッドライト装置10に注目した概観拡大図である。
図2は、図1のヘッドライト装置10における全体の構成を示す説明図である。図3は、図2のヘッドライト装置10の展開構成を示す展開斜視図である。図4は、図2の縦断面を示す説明図である。図5は、図4のヘッドライト装置10による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
車両100が有するヘッドライトは、図1に示すように該車両100の前面の両端部近傍にそれぞれ設けられている。ヘッドライトは、ヘッドライト装置10,10aの2つによって構成されている。
以下、ヘッドライト装置10について、図1〜図5を用いて説明する。
ヘッドライト装置10は、ハイビームと配光制御ヘッドライトを兼ねたものであり、ヘッドライト装置10aは、ロービーム、いわゆるすれ違い前照灯である。なお、ここでは、主にヘッドライト装置10の構成について説明する。
ヘッドライト装置10は、図3および図4に示すように、可視光照明ユニット15、配光制御部16、近赤外光照明ユニット17、プロジェクタレンズ18、ライトパイプ25、およびダイクロイックミラー45を有する。
光源ユニットである可視光照明ユニット15は、ヘッドライト装置10の光源である。配光制御部16は、可視光照明ユニット15が照射した照明光の配光を制御する。
プロジェクタレンズ18は、例えばレンズ51〜53からなる2群3枚構成であり、可視光照明ユニット15からの出射照明光を車両100の前方空間や車両100が走行する路面上に照射する光学系である。
可視光照明ユニット15は、ヒートシンク20、LED基板21、コリメータユニット22、偏光変換素子23、自由曲面ミラー24などを有する。配光制御部16は、偏光板70、液晶パネル30、偏光板ホルダ80、および偏光板83などを有する。
LED基板21の主面、すなわち実装面は、複数のLED111および該LED111の点灯/消灯などを制御する制御回路などが実装されている。LED111は、半導体光源素子である。LED基板21の裏面には、ヒートシンク20が取り付けられている。なお、LED基板21に搭載するLED111は、単数であってもよい。
このように、LED111を用いることによって、低消費電力でかつ環境保護にも優れたヘッドライト装置10を実現することができる。さらに、LED111は、長寿命であり、低コストにて製造可能であるので、ヘッドライト装置10の信頼性を向上させながら低コスト化することができる。
ヒートシンク20は、LED基板21の裏面に取り付けられており、LED111などが発生する熱を周囲の空気に放散する。コリメータ部であるコリメータユニット22は、LED111の発光面側に設けられており、LED111から出射した光を路面に対して平行な平行光に変換する。このコリメータユニット22の表面側には、偏光変換素子23が設けられており、該偏光変換素子23の射出側の上部には、自由曲面ミラー24が設けられている。
偏光変換素子23は、後述する図8に示すように、断面が平行四辺形である柱状、いわゆる平行四辺形柱の透光性部材141と、断面が三角形である柱状、いわゆる三角形柱の透光性部材142とが組み合わされ、コリメータユニット22からの平行光の光軸に対して直交する面に平行に、柱状に配列されて構成されている。
これら柱状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、偏光ビームスプリッタ膜と反射膜が交互に設けられており、偏光変換素子23に入射して偏光ビームスプリッタ膜を反射した光が出射する出射面には、1/2λ位相の波長板143が設けられている。偏光変換素子23は、路面に対して垂直となる偏光に変換する。
自由曲面ミラー24は、その反射面を自由曲面にて構成したものである。自由曲面ミラー24は、遠方への照明を実現するために光の分布を中央部が強くなる形状に形成されている。
偏光板83は、光を偏光する。この偏光板83は、透過偏光に直交する偏光を反射する、いわゆる反射型偏光板である。偏光板83は、後述する偏光板ホルダ80によって保持されている。
配光制御素子である液晶パネル30は、配光を制御する。具体的には、エリア毎の透過率を制御することにより、所望の光度分布を有した照明光とする。液晶パネル30には、フレキシブル基板30aが接続されている。このフレキシブル基板30aには、外部からの制御信号に基づいて該液晶パネル30を制御する制御回路30bなどが実装されている。
自由曲面ミラー24を反射した光は、ライトパイプ25によって偏光板70に導かれ、該偏光板70、液晶パネル30、および偏光板83を透過した後、プロジェクタレンズ18により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
ここで、偏光板70および偏光板83は、液晶パネル30と分離して、言い換えれば液晶パネル30に密着させずに設けられている。このように、偏光板70および偏光板83を液晶パネル30からそれぞれ離して配置することにより、該液晶パネル30の放熱性を良好にすることができる。これにより、液晶パネル30の信頼性を向上させることができる。
ここでは、偏光板70および偏光板83をそれぞれ液晶パネル30から分離させた構成としたが、偏光板70または偏光板83のいずれか一方のみを液晶パネル30から分離させる構成であっても、該液晶パネル30の放熱性を良好にすることができる。なお、偏光板70は、該偏光変換素子23から出射した光の偏光度が充分高くかつ該液晶パネルの入射偏光角と一致している場合は、省略可能である。
近赤外光照明ユニット17は、夜間走行時の視覚補助となる近赤外線カメラが用いる近赤外光を照射するユニットである。ダイクロイックミラー45は、可視光を透過させて近赤外光を反射する。このダイクロイックミラー45は、近赤外光照明ユニット17の上方に設けられている。
近赤外光照明ユニット17と上述した車両100に設けられる近赤外カメラとを組み合わせることにより、路上の見落としがちな対象物を認識することが可能となり、安全性をより高めることができる。
近赤外光照明ユニット17は、図4に示すように、近赤外LED41、LED基板41a、コリメータ42、およびヒートシンク42aから構成されている。近赤外LED41から出射された光は、図5に示すようにコリメータ42によって約20度の発散光に変換される。そして、近赤外光を選択的に反射して、可視光を選択的に透過する。
続いて、近赤外光は、近赤外光を選択的に反射するダイクロイックミラー45により反射され、プロジェクタレンズ18に入射して、路面に対して略平行となる平行光に変換される。なお、前述した可視光と近赤外光は、同時に出射しても、それぞれ個別に出射してもよい。
〈近赤外光照明ユニットの構成例〉
図6は、図4のヘッドライト装置10が有する近赤外光照明ユニット17における構成の一例を示す説明図である。
近赤外光照明ユニット17は、図6に示すように、近赤外LED41が1列に直線状に並んで配置されている。これら近赤外LED41には、コリメータ42がそれぞれ設けられている。
図5において、ダイクロイックミラー45によって反射された図6の各々のコリメータ42の赤外光は、プロジェクタレンズ18に入射されて略平行光に変換される。しかし、平行光は、それぞれプロジェクタレンズ18に対して画角が異なるので、各々略平行光に変換された光は、角度が異なり、それぞれが合成されると横長の楕円ビームとなる。この構成により、上下の幅が狭く、左右が広い近赤外光の照明光を実現することができる。
〈コリメータユニットの構成例〉
図7は、図3のヘッドライト装置10が有するコリメータユニット22における構成の一例を示す説明図である。図8は、図6のコリメータユニット22が有するコリメータ131の一部を拡大した断面の説明図である。
コリメータユニット22は、図7および図8に示すように、コリメータ131を平面上に並べて配置することにより構成されている。図7では、横6×縦2=12個をアレイ状に並べて配置した例を示している。コリメータ131は、LED111の各々に対応して設けられている。
なお、各々のコリメータ131は、例えばポリカーボネートやシリコーンなどの透光性と耐熱性を有する樹脂により形成されている。コリメータ131は、図8に示すように、略放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面である放物面132を有する。そして、その頂部には、その中央部に凸部133、すなわち、凸レンズ面を形成した凹部134を有する。また、その平面部の中央部には、レンズ面135を有している。このレンズ面は、外側に突出した凸レンズ面あるいは内側に凹んだ凹レンズ面のいずれであってもよい。
なお、コリメータ131の円錐形状の外周面を形成する外周面である放物面132は、LED111から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定されている。あるいは、その表面に反射面が形成されている。かかるコリメータ131は、例えば、一般的な成形加工により容易かつ安価に製造することが可能である。
LED111は、図5に示すようにLED基板21における実装面の所定の位置に取り付けられており、該LED基板21は、コリメータ131に対して、LED111が対応するコリメータ131の凹部134の中央部に位置するようにそれぞれ配置されて固定される。
かかる構成によれば、上述したコリメータ131により、LED11から放射される光のうち、特に、その中央部分から上方、すなわち図8の右方向に向かって放射される光は、LED111の光が入射するコリメータ131の一方の面と出射する他方の面とに形成される2つの凸レンズ面133,135により集光されて平行光となる。
また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光も、コリメータ131の円錐形状の外周面を形成する放物面132によって反射されて、同様に、集光されて平行光となる。
言い換えれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面132を形成したコリメータ131によれば、LED111により発生した光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となる。これにより、発生した光の利用効率を十分に向上することができる。
以上、その詳細な構成を述べたヘッドライト装置10によれば、LED111からの出射した光は、コリメータユニット22の働きによって略平行光に変換される。その後、偏光変換素子23により、直線偏光に変換される。
そして、自由曲面ミラー24により所望の光度分布を形成して、配光制御素子である液晶パネル30および該液晶パネル30の後段に配置された偏光板83の組み合わせにより、エリア毎の詳細な配光制御がなされるとともに、路面に水平な偏光に変換される。その後、可視光を透過した後、プロジェクタレンズ18により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
続いて、上述した偏光板83を保持する偏光板ホルダ80の構成について説明する。
偏光板ホルダ80は、例えば四角形の額縁状からなり、該額縁状の開口部に偏光板83が保持されている。
図3において、偏光板ホルダ80には、シャッタ81およびアクチュエータ87が設けられている。シャッタ81上部の2つのコーナ部近傍には、支持ピン82がそれぞれ設けられている。
支持ピン82は、偏光板ホルダ80上部の2つのコーナ部にそれぞれ回転可能に支持されている。遮蔽部であるシャッタ81は、耐熱性が高い材料、例えば金属などからなる。
アクチュエータ87は、支持ピン82を回転軸としてシャッタ81を回転させることにより該シャッタ81を開閉する。図3では、アクチュエータ87によってシャッタ81が開かれた状態を示している。アクチュエータ87がシャッタ81を閉じると、偏光板ホルダ80の開口部は、シャッタ81によって閉塞された状態となる。
上述したアクチュエータ87は、例えばヘッドライトを点灯または消灯させるヘッドライトスイッチに連動して動作する。ヘッドライトを点灯させた場合、すなわちヘッドライトスイッチがオンされた際、そのオン信号に基づいて、アクチュエータ87はシャッタ81を開くように動作する。
ヘッドライトを消灯させた場合、すなわちヘッドライトスイッチがオフされた際、アクチュエータ87は、そのオフ信号に基づいて、シャッタ81を閉じるように動作する。これらオン信号およびオフ信号がヘッドライト制御信号となる。
また、周囲の明るさに応じてヘッドライトを自動にて点灯または消灯する機能、いわゆるオートライト機能などを有する車両100の場合には、オートライト機能などのヘッドライトを制御する電子制御装置であるECU(Electronic Control Unit)などによってアクチュエータ87を制御するようにしてもよい。
〈シャッタの動作例〉
ここで、シャッタ81の作用について説明する。
図9は、図4のヘッドライト装置10が有するシャッタ81が閉じられた際の一例を示す断面の説明図である。
ヘッドライト装置10の使用がほとんど想定されない昼間において、特に太陽光が直接ヘッドライト装置10に照射される状況では、太陽光がヘッドライト装置10内部を逆行する場合がある。
特に、太陽の高度が低い場合は、太陽光がプロジェクタレンズ18により、液晶パネル30のパネル面に集光してしまう恐れがある。液晶パネル30は、構造上、熱に弱い液晶材および樹脂フィルムなどが使われている。
そのため、プロジェクタレンズ18によって集光された太陽光によって液晶パネル30の温度が上昇してしまい、該液晶パネル30に対してダメージを与える恐れがある。
そこで、ヘッドライト装置10を使用していない場合においては、図9に示すようにシャッタ81を閉じることによって集光された太陽光を遮断する。これにより、液晶パネル30のダメージを軽減することができる。
シャッタ81は、上述したアクチュエータ87によって閉じられる。よって、図9の場合、車両100に設けられるヘッドライトスイッチは、ヘッドライト装置10を消灯させるオフの位置にある。アクチュエータ87は、ヘッドライトスイッチのオフ信号を受けてシャッタ81を閉じる。
あるいは、オートライト機能を有する車両100の場合には、日中であるのでオートライト機能を制御するECUは、ヘッドライト装置10を消灯させている。ECUは、オートライト機能によってヘッドライトを消灯している場合にシャッタ81を閉じるようにアクチュエータ87を制御する。
なお、シャッタ81の表面であるシャッタ面は、液晶パネル30より、次式にて示される距離Lだけ、プロジェクタレンズ18の焦点面から離れて設置することにする。この構成によって、太陽光の集光度合いは、プロジェクタレンズ表面比60倍程度に抑えることができ、シャッタ材を金属とすれば問題ない。
L=f/8
ここで、fはプロジェクタレンズ18の焦点距離である。
〈プロジェクタレンズの結像特性例〉
図10は、図3のヘッドライト装置10が有するプロジェクタレンズ18における結像特性の一例を示す説明図である。
図10の上方は、液晶パネル30による配光制御によってプロジェクタレンズ18から投射される光の配光例を示しており、下方のグラフは、図10の上方に示す鉛直方向と直交する方向である水平方向における配光の光度を示したものである。
プロジェクタレンズ18は、車両100正面の前方以外に道路上の路肩などに存在する対象物、あるいは路上の上部に設置された交通標識などに対して、選択的に照明を行うために、少なくとも鉛直方向である上下±5度程度および鉛直方向と直交する方向である左右±7度程度の範囲において、良好な結像性が必要となる。
図10からも明らかなように、液晶パネル30に形成されたメッシュパターンに対して、上下±5度程度、左右±7度程度の範囲において良好な結像性が実現されていることが分かる。
図10に示したような結像特性を得るためにプロジェクタレンズ18は、上述した図3などに示したように、レンズ51,52,53を用いた2群3枚構成としている。レンズ51は、平凹レンズであり、凹面の曲率半径/コーニック係数は、例えば−90mm/0である。
レンズ52は、両凸レンズであり、曲率半径/コーニック係数は、入射側90mm/0、出射側80mm/0である。レンズ53は、メニスカスレンズであり、曲率半径は、入射側−120mm/0、出射側60mm/−0.2である。
いずれのレンズ51,52,53においても、量産性が良好な球面とする。なお、レンズ51の硝材は、例えばオハラSTIM28である。レンズ52の硝材は、例えばオハラSBSL7である。レンズ53の硝材は、例えばPMMA(樹脂)である。
以上、ヘッドライト装置10に太陽光を遮断する機能、すなわちシャッタ81を設けたことにより、耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置10を提供することができる。
(実施の形態2)
前記実施の形態1では、図1に示したように車両100が有するヘッドライトがロービーム用のヘッドライト装置10aとハイビーム用のヘッドライト装置10との2つのヘッドライト装置から構成された例を示したが、本実施の形態2においては、ハイビームとロービームとを照射することのできるヘッドライト装置について説明する。
〈ヘッドライト装置の構成例〉
図11は、本実施の形態2によるヘッドライト装置10の一例を示す断面の説明図である。図12は、図11のヘッドライト装置10による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
上述したように、図11に示すヘッドライト装置10は、ハイビームを照射する機能だけでなく、ロービームを照射する機能を有する。すなわち、ヘッドライト装置10は、ハイビームとロービームとをそれぞれ照射することができる。
ヘッドライト装置10は、図11に示すように照明ユニット90、可視光照明ユニット15、近赤外光照明ユニット17、プロジェクタレンズ18、偏光素子84、シャッタ81、およびダイクロイックミラー45を有する。
図11のヘッドライト装置10において、可視光照明ユニット15、近赤外光照明ユニット17、およびプロジェクタレンズ18の構成は、前記実施の形態1の図4と同様であるので説明は省略する。また、照明ユニット90は、ロービームを照射する。
近赤外光照明ユニット17の近赤外LED41から出射された近赤外光は、図12に示すように、近赤外光を選択的に反射するダイクロイックミラー45により反射され、プロジェクタレンズ18に入射して、路面に対して略平行となる平行光に変換される。ここでも、前述した可視光と近赤外光は、同時に出射しても、それぞれ個別に出射してもよい。
続いて、図11のヘッドライト装置10において、コリメータユニット22の表面側の上方には、偏光変換素子23が設けられており、該偏光変換素子23の上方には、拡散板86が設けられている。なお、偏光変換素子23は、前記実施の形態1と同様に、路面に対して垂直な直線偏光に変換する。
可視光照明ユニット15の上方には、配光制御素子である液晶パネル30が設けられており、該液晶パネル30の上方には、偏光素子84が鉛直方向に対して45°程度傾けて設けられている。
可視光照明ユニット15から照射された光は、液晶パネル30および偏光素子84の組み合わせにより、エリア毎の詳細な配光制御がなされるとともに路面に対して平行な偏光に変換されてプロジェクタレンズ18により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
なお、この構成では、可視光照明ユニット15と拡散板86との組み合わせにより、液晶パネル30上にて均一な照度分布が得られるので、該液晶パネル30の配光制御により、より広視野角での配光制御が可能となる。
しかし、図11のヘッドライト装置10では、前記実施の形態1の図3などに示した自由曲面ミラー24などがなく、光軸の中央部に集光することができず、ハイビーム用ヘッドライトとして使用した際に中央の光度が不足してしまう。
そこで、上述した不具合を解消するため、中央部の光度を担当するコリメータユニット22の配置を密にしたり、その部分のLEDの出力を増加させる必要がある。
次に、ロービーム用のヘッドライトである照明ユニット90は、図11において、偏光素子84の左側に配置されている。
照明ユニット90は、ヘッドライト装置10の光軸近傍に配置されるLED911、該LED911に対応したコリメータユニット93、および偏光変換素子94などから構成されている。LED911は、1個であってもよいし、あるいは複数個であってもよい。
これらの働きは、前述した可視光照明ユニット15と同様なので、詳細な説明は割愛するが、偏光変換素子94を出射した光は、路面に対して垂直な偏光に変換されて、偏光素子84に入射する。なお、ロービームを照射する照明ユニット90は、図に示すようにシェード95を備えている。これは、対向車に搭乗する運転者を含む搭乗者や、対向する歩行者の顔へ強い光が照射するのを避ける、いわゆる防眩のためである。
偏光素子84は、路面に対して垂直な偏光を透過して、路面に対して平行な偏光を反射する特性を有しているので、偏光素子84を出射した光は、効率良く前記偏光素子84を透過する。シャッタ81およびダイクロイックミラー45は、支持ピン82によってそれぞれ支持されている。
支持ピン82は、シャッタ81上部の2つのコーナ部近傍およびダイクロイックミラー45の上部に位置する2つのコーナ部近傍をそれぞれ支持するように設けられており、シャッタ81およびダイクロイックミラー45がそれぞれ回転可能となっている。
シャッタ81は、前記実施の形態1と同様に、例えば金属からなる。シャッタ81およびダイクロイックミラー45には、アクチュエータ87が設けられている。
アクチュエータ87は、シャッタ81およびダイクロイックミラー45を支持ピン82を回転軸としてそれぞれ開閉する。図11においては、アクチュエータ87によってシャッタ81が開けられた状態を示している。
なお、図11の例では、1つのアクチュエータ87によって、シャッタ81およびダイクロイックミラー45を開閉する構成としたが、シャッタ81とダイクロイックミラー45とをそれぞれ個別のアクチュエータによって開閉する構成としてもよい。
〈シャッタの動作例〉
図13は、図11のヘッドライト装置10のシャッタ81が閉じられた状態の一例の断面を示す説明図である。
図13に示すように、アクチュエータ87がシャッタ81を閉じる際、支持ピン82を回転軸として鉛直方向に対して例えば45°程度の角度が付いた状態まで回転させる。このようにシャッタ81を閉じることにより、プロジェクタレンズ18によって集光された太陽光を遮断することができる。
これより、ヘッドライト装置10を使用していない場合における液晶パネル30への太陽光を遮断することができ、太陽光による液晶パネル30のダメージを軽減することができる。
ここで、シャッタ81が閉じられる際にダイクロイックミラー45がそのままの位置にあると、該シャッタ81と干渉してしまい、シャッタ81が閉じられない状態となる。そこで、シャッタ81を閉じる際に、アクチュエータ87は、ダイクロイックミラー45も同様に支持ピン82を回転軸としてプロジェクタレンズ18側に回転させる。
これによって、シャッタ81を閉じる際、該シャッタ81とダイクロイックミラー45との干渉を防止することができる。
アクチュエータ87は、前記実施の形態1と同様に例えばヘッドライトを点灯または消灯させるヘッドスイッチに連動して動作する。あるいはオートライト機能などを有する場合には、オートライト機能などのヘッドライトを制御する電子制御装置であるECU(Electronic Control Unit)などによって制御する。
以上、ハイビーム機能とロービーム機能とをそれぞれ1つにまとめたヘッドライト装置10であっても、液晶パネル30に太陽光が集光することを低減することができる。これにより、耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置10を提供することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
前記実施の形態1,2では、車両100に設けられるヘッドライト装置10について述べたが、本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
10 ヘッドライト装置
10a ヘッドライト装置
15 可視光照明ユニット
16 配光制御部
17 近赤外光照明ユニット
18 プロジェクタレンズ
20 ヒートシンク
21 LED基板
22 コリメータユニット
23 偏光変換素子
24 自由曲面ミラー
25 ライトパイプ
30 液晶パネル
30a フレキシブル基板
30b 制御回路
41 近赤外LED
41a LED基板
42 コリメータ
42a ヒートシンク
45 ダイクロイックミラー
51 レンズ
52 レンズ
53 レンズ
70 偏光板
80 偏光板ホルダ
81 シャッタ
82 支持ピン
83 偏光板
84 偏光素子
86 拡散板
90 照明ユニット
93 コリメータユニット
94 偏光変換素子
95 シェード
100 車両
111 LED
131 コリメータ

Claims (9)

  1. 車両に取り付けられて前記車両が走行する路面上に照明光を照射するヘッドライト装置であって、
    前記照明光を発生する光源ユニットと、
    前記光源ユニットの光軸上に設けられ、前記光源ユニットから照射される照明光を配光して投射するレンズと、
    を備え、
    前記光源ユニットは、
    光を放射する少なくとも1つの半導体光源素子と、
    前記半導体光源素子から出射される照明光の配光を制御する配光制御素子と、
    前記配光制御素子と前記レンズとの間に設けられ、前記レンズを通して入射する太陽光から前記配光制御素子を遮蔽する遮蔽部と、
    を有する、ヘッドライト装置。
  2. 請求項1記載のヘッドライト装置において、
    前記遮蔽部は、金属製のシャッタである、ヘッドライト装置。
  3. 請求項2記載のヘッドライト装置において、
    前記遮蔽部は、前記シャッタを開閉させるアクチュエータを有し、
    前記アクチュエータは、外部から入力されるシャッタ制御信号に基づいて、前記シャッタを開閉させる、ヘッドライト装置。
  4. 請求項1記載のヘッドライト装置において、
    前記配光制御素子は、透過率を制御する液晶パネルである、ヘッドライト装置。
  5. 請求項1記載のヘッドライト装置において、
    前記車両に搭載される車載カメラに用いられる近赤外光を照射する近赤外光照射ユニットを備える、ヘッドライト装置。
  6. 請求項4記載のヘッドライト装置において、
    前記液晶パネルによって配光制御された光を偏光する偏光素子を備え、
    前記偏光素子は、前記液晶パネルと分離して設けられる、ヘッドライト装置。
  7. 請求項4記載のヘッドライト装置において、
    前記液晶パネルによって配光制御された光を偏光する偏光素子を備え、
    前記偏光素子は、透過偏光に直交する偏光を反射する反射型偏光素子である、ヘッドライト装置。
  8. 請求項1記載のヘッドライト装置において、
    前記光源ユニットは、前記半導体光源素子の発光軸上に設けられ、前記半導体光源素子から出射された光を平行光に変換するコリメータ部と、
    前記コリメータ部の出射面側に設けられ、前記コリメータ部から出射した光を偏光波に変換する偏光変換素子と、
    前記偏光変換素子が偏光変換した光を前記配光制御素子に反射および集光する自由曲面ミラーと、
    を有する、ヘッドライト装置。
  9. 請求項5記載のヘッドライト装置において、
    前記近赤外光照射ユニットが照射する赤外光は、前記配光制御素子が配光制御した可視光と合成され、前記レンズから出射される、ヘッドライト装置。
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