JP4676506B2 - Vehicle headlamp - Google Patents
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Description
本発明は、配光可変型の車両用前照灯の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a vehicle headlamp of a variable light distribution type.
近年、車両用前照灯の配光を車両の走行状況に応じて最適にコントロールするシステム(AFS : Adaptive Front lighting System)が提唱されている(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1は、操舵角、車速および車高の情報に基づいてプロジェクタランプの光の照射方向を左右に振る技術を開示している。このプロジェクタランプは、スリーブ、リフレクタ、レンズおよび光源が一体化されたものであり、ブラケットの上板と下板との間に挟まれた状態で軸支され、アクチュエータの動作によりブラケットに対して左右に遥動するものである。このような構造により、光の照射方向を左右に振ることを可能としている。
しかしながら従来の車両用前照灯では、プロジェクタランプ全体を左右に遥動するための大きなアクチュエータを用意する必要があるので、車両用前照灯の大きさおよび重量が大きくなってしまうという問題がある。また従来の車両用前照灯は、照射方向を左右に振ることにより光の照射範囲を左右に移動させることはできるものの、配光パターンの形状を変更するものではないため光の照射範囲を任意に広げたり狭めたりすることはできない。 However, in the conventional vehicle headlamp, since it is necessary to prepare a large actuator for swinging the entire projector lamp to the left and right, there is a problem that the size and weight of the vehicle headlamp are increased. . In addition, the conventional vehicle headlamp can move the light irradiation range left and right by swinging the irradiation direction left and right, but it does not change the shape of the light distribution pattern, so the light irradiation range is arbitrary It cannot be widened or narrowed.
そこで本発明は、上記課題に鑑み、配光パターンの形状が変更可能な小型の車両用前照灯を提供することを目的とする。 Then, in view of the said subject, this invention aims at providing the small vehicle headlamp which can change the shape of a light distribution pattern.
本発明に係る車両用前照灯は、発光部と、前記発光部から出射された光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ装置と、前記ロッドインテグレータ装置から出射された光を投射する投射レンズとを備え、前記ロッドインテグレータ装置は、複数の光反射板を筒状に組み合わせた筒状構造体であり、前記筒状構造体の前端部の開口が前記投射レンズに面するように配設されているとともに、前記前端部の開口の形状を変形させるように前記複数の光反射板の少なくともひとつに可動構造をもたせたロッド部と、前記可動構造をもつ光反射板を動かす駆動源とを含む。 A vehicle headlamp according to the present invention includes a light emitting unit, a rod integrator device that equalizes an illuminance distribution of light emitted from the light emitting unit, and a projection lens that projects light emitted from the rod integrator device. The rod integrator device is a cylindrical structure in which a plurality of light reflecting plates are combined in a cylindrical shape, and an opening at a front end portion of the cylindrical structure is disposed so as to face the projection lens. And a rod portion having a movable structure on at least one of the plurality of light reflecting plates so as to deform the shape of the opening at the front end, and a drive source for moving the light reflecting plate having the movable structure.
上記構成によれば、筒状構造体の前端部の開口形状は、可動構造をもつ光反射板および駆動源により変形可能である。筒状構造体の前端部の開口形状は配光パターンの形状に反映されるので、前端部の開口形状の変形に伴い配光パターンの形状を変更することができる。また上記構成によれば、ロッド部を構成する光反射板を動かすだけで配光パターンの形状を変更することができるので、プロジェクタランプ全体を左右に遥動する従来技術に比べて小さな駆動源を採用することができ、そのため車両用前照灯の小型化を図ることができる。 According to the said structure, the opening shape of the front-end part of a cylindrical structure can be deform | transformed with the light reflection board and drive source which have a movable structure. Since the opening shape of the front end portion of the cylindrical structure is reflected in the shape of the light distribution pattern, the shape of the light distribution pattern can be changed with the deformation of the opening shape of the front end portion. In addition, according to the above configuration, the shape of the light distribution pattern can be changed simply by moving the light reflecting plate that constitutes the rod portion. Therefore, a small driving source is required compared to the conventional technology in which the entire projector lamp is swung left and right. Therefore, it is possible to reduce the size of the vehicle headlamp.
本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照して詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係る車両用前照灯に含まれる主要構成の配置関係を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は正面図、(c)は側面図である。 1A and 1B are diagrams showing an arrangement relationship of main components included in a vehicle headlamp according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A is a perspective view, FIG. 1B is a front view, and FIG. FIG.
車両用前照灯10は、主要構成としてハウジング11、基台12、白色LED13、ロッドインテグレータ装置14、投射レンズ15を備える。(b)に表記された符号16、17、18、19は、それぞれハウジング11、白色LED13、ロッドインテグレータ装置14、投射レンズ15の輪郭線を表す。
The
ハウジング11は、基台12、白色LED13、ロッドインテグレータ装置14および投射レンズ15から構成されるプロジェクタランプを収容している。基台12は、白色LED13およびロッドインテグレータ装置14を固定しており、ヒートシンクとしても機能する。白色LED13は、青色LEDの発光面に黄色蛍光体を含む部材を被せたものである。ロッドインテグレータ装置14は、いわゆる中空型のものであり、筒状構造体であるロッド部の内面で光を多重反射させることにより光の照度分布を均一化するものである。白色LED13は筒状構造体の後端部において筒内に収容されるように配設されており、投射レンズ15は筒状構造体の前端部の開口に面するように配設されている。白色LED13から出射された光は、ロッド部において照度分布が均一化され、投射レンズ15を介して外部に投射される。
The
図2は、本発明の実施の形態に係るロッドインテグレータ装置の構成を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the rod integrator device according to the embodiment of the present invention.
筒状構造体であるロッド部は、光反射板としての下板21、上板22、右側板23および左側板24から構成されている。下板21および上板22は、上下方向に対向配置され、右側板23および左側板24は左右方向に対向配置されている。なお左右の側板23、24は、これらの下端面および上端面がそれぞれ下板21の上面および上板22の下面に当接するように下板21および上板22の間隙に配設されている。また下板21の前端縁には、すれ違いビームの配光パターンを形成するための遮光板32が配設されている。
The rod part which is a cylindrical structure is comprised from the
下板21、上板22、右側板23および左側板24の筒状構造体の内面となる面は、いずれも光を効率よく反射する反射面が形成されている。反射面は、例えば、誘電体多層膜や金属薄膜などを光反射板の基材主面に形成したり、光反射板自体をステンレスやアルミニウムなどの金属製としたりすることで実現することができる。
The
また下板21、上板22、右側板23および左側板24は、保持部材28により筒状構造体として保持されている。保持部材28は、収容ケース25、26、27を介してモータ29、30、31のステータを固定している。また右側板23、左側板24および下板21の後端縁はモータ29、30、31のロータに連結されている。この構成により下板21、右側板23および左側板24は、前端縁を自由端とし後端縁を固定端として遥動可能に保持部材28に軸支される。なお下板21および上板22の左右方向の幅は、右側板23および左側板24の後端縁間の幅よりも広くしてあるので、左右の側板23、24が遥動したとしてもこれらの下端面および上端面が下板21の上面および上板22の下面に当接した状態を維持することができる。
The
また右側板23は上下方向に固定的な面材23aと上下方向にスライド可能な面材23bとから構成されている。面材23bは、自重により下降し、下板21の押圧力により上昇する。この構成により下板21が遥動したとしても右側板23の下端面を下板21の上面に当接させた状態を維持することができる。左側板24も同様の構成を有している。
The
ロッド部の内部空間の具体的な寸法は、左右方向の幅0.5mm乃至30mm、上下方向の高さ0.5mm乃至10mmおよび前後方向の奥行1mm乃至100mmである。照度分布の均一化の観点からは、奥行の寸法は、幅および高さのうちの短いほうの寸法の2倍から10倍程度とするのが好ましい。 Specific dimensions of the internal space of the rod portion are a width of 0.5 mm to 30 mm in the left-right direction, a height of 0.5 mm to 10 mm in the vertical direction, and a depth of 1 mm to 100 mm in the front-rear direction. From the viewpoint of uniform illuminance distribution, the depth dimension is preferably about 2 to 10 times the shorter dimension of the width and height.
このような構成により、筒状構造体であるロッド部の前端部の開口33の形状の変形を実現することができる。以下にロッド部の前端部の開口33の形状を変形したときの動作例およびロッド部の前端部の開口33の形状を変形したときの配光パターンの形状変化を示す。
With such a configuration, it is possible to realize deformation of the shape of the
図3は、ロッド部の標準状態を説明するための図であり、(a)は上面図、(b)は正面図である。標準状態では、下板21および上板22は平行となり、右側板23および左側板24は平行となる。図4は、ロッド部の左右側板を動かした変位状態を説明するための図であり、(a)は上面図、(b)は正面図、(c)は側面図である。右側板23はモータ29の回転駆動により支軸23sを中心として遥動する。同様に左側板24はモータ30の回転駆動により支軸24sを中心として遥動する。この結果、ロッド部の前端部の開口33の形状が左右方向に変形される。なおこの例では右側板23および左側板24の両方を遥動させているが、一方だけを遥動させたり、遥動の変位量を左右で異ならせたりすることもできる。図5は、ロッド部の下板を動かした変位状態を説明するための図であり、(a)は正面図、(b)は側面図である。下板21はモータ31の回転駆動により支軸21sを中心として遥動する。左側板24を構成する面材24aにはガイド溝24c、24eが形成されており、面材24bにはガイド溝に係合する係合部24d、24fが形成されている。右側板23も同様である。右側板23の面材23bおよび左側板24の面材24bは、下板21の遥動に連動して自重により下降する。この結果、ロッド部の前端部の開口33の形状が下向きに変形される。
FIG. 3 is a diagram for explaining a standard state of the rod portion, in which (a) is a top view and (b) is a front view. In the standard state, the
図6は、ロッド部の下板の遥動による配光パターンの形状変化を説明するための図であり、(a)は標準状態における配光パターンを示し、(b)は下板を下げたときの配光パターンを示す。本実施形態の光学系では、ロッド部の開口33の形状と配光パターン41の形状との間には中心点対称の関係が成立する。そのためロッド部の開口33の下端縁形状は配光パターン41の上端縁42の形状に反映される。図示するように、ロッド部の下板21を下げることにより、配光パターン41の上端縁を上げることができる。
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a change in the shape of the light distribution pattern due to the wobbling of the lower plate of the rod portion. FIG. 6A shows the light distribution pattern in the standard state, and FIG. 6B shows the lower plate lowered. The light distribution pattern is shown. In the optical system of the present embodiment, a center-point symmetric relationship is established between the shape of the
図7は、ロッド部の左右側板の遥動による配光パターンの形状変化を説明するための図であり、(a)は左側板24を左に振ったときの配光パターンを示し、(b)は標準状態における配光パターンを示し、(c)は右側板23を右に振ったときの配光パターンを示す。上記と同様の理由により、ロッド部の開口33の右端縁および左端縁の形状は、それぞれ配光パターン41の左端縁および右端縁の形状に反映される。図示するように、左側板24を左に振ることにより、配光パターン41の右端縁43を右に振ることができ、右側板23を右に振ることにより、配光パターン41の左端縁44を左に振ることができる。
FIG. 7 is a diagram for explaining the change in shape of the light distribution pattern due to the wobbling of the left and right side plates of the rod portion. FIG. 7A shows the light distribution pattern when the
図8は、本発明の実施の形態に係るロッドインテグレータ装置の効果確認試験の結果を示すグラフである。曲線51は、標準状態に相当するロッド部を用いて光を照射し、水平方向の各点における照度を測定することにより得られた。また曲線52は、右側板23を標準位置から動かさずに左側板だけを左に振った変位状態に相当するロッド部を用いて光を照射し、水平方向の各点における照度を測定することにより得られた。これによれば、左側板だけを左に振ることにより配光パターンの左端縁の位置は維持したままで右端縁の位置を右に移動できることがわかる(符号53)。なお左側板を左に振れば照度のピークは低下するが(符号54)、白色LEDに流す電流を増加させることで照度のピークの低下を抑制することができる。
FIG. 8 is a graph showing the results of the effect confirmation test of the rod integrator device according to the embodiment of the present invention. The
図9は、AFSを実現するための構成を示す図である。 FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration for realizing AFS.
制御部66は、外部インターフェイス65を介して操舵情報および速度情報を取得し、これらの情報に基づいて白色LED13に流す電流、モータ29、30、31の回転角を決定する。点灯回路61は、制御部66から入力されたデータに応じた電流を白色LED13に流す。またドライバ62、63、64は、制御部66から入力されたデータに応じた角度だけモータ29、30、31を回転させる。このような構成によりAFSを実現することができる。
The
以上、本発明に係る車両用前照灯について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限られない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(1)実施の形態では、可動構造をもつ光反射板の駆動源としてモータを採用しているが、本発明はこれに限られない。例えば、駆動源として圧電アクチュエータを採用することとしてもよい。図10、図11および図12に、駆動源として圧電アクチュエータを採用した場合における動作例を示す。図10、図11および図12は、それぞれ図3、図4および図5に対応しており、駆動源としてモータ29、30、31に代えて圧電アクチュエータ71、72、73を採用している点が相違する。現在市販されている圧電アクチュエータの可動範囲は最大0.5mm程度なので十分に利用可能である。
As mentioned above, although the vehicle headlamp which concerns on this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to these embodiment. For example, the following modifications can be considered.
(1) In the embodiment, a motor is employed as a drive source of the light reflecting plate having a movable structure, but the present invention is not limited to this. For example, a piezoelectric actuator may be employed as the drive source. FIG. 10, FIG. 11 and FIG. 12 show an operation example when a piezoelectric actuator is employed as a drive source. 10, FIG. 11 and FIG. 12 correspond to FIG. 3, FIG. 4, and FIG. Is different. Since the movable range of the piezoelectric actuator currently on the market is about 0.5 mm at the maximum, it can be used sufficiently.
またMEMSミラーと同様の駆動方式を採用することもできる。この場合には、可動構造をもつ光反射板の自由端近辺に可動電極を設けるとともに、光反射板を保持する保持部材に可動電極に対向するように固定電極を設け、可動電極および固定電極の間に任意の電圧を印加するユニットを設けることで実現することができる。
(2)実施の形態では、すれ違いビームの配光パターンを得るため下板21の前端縁に遮光板32を配設しているが、本発明はこれに限られない。例えば、ロッドインテグレータ装置と投射レンズとの間に別途遮光板を設ける場合には、ロッドインテグレータ装置には遮光板は必要ない(図13参照)。また、下板21に段差をもたせることにより、すれ違いビームの配光パターンを得ることとしてもよい(図14参照)。
(3)実施の形態では、遮光板32は下板21の前端縁に固定されているが、本発明はこれに限られない。例えば、遮光板32に可動構造をもたせて、すれ違いビームと走行ビームとを切り替えることとしてもよい。図15は、遮光板に可動構造をもたせた場合のロッドインテグレータ装置の動作例を示す図であり、(a)はすれ違いビーム状態の正面図、(b)はすれ違いビーム状態の側面図、(c)はすれ違いビーム状態の配光パターン、(d)は走行ビーム状態の正面図、(e)は走行ビーム状態の側面図、(f)は走行ビーム状態の配光パターンである。遮光板32の支軸32sはモータ34のロータに連結され、モータ34のステータは下板21の前端縁に固定されている。モータ34は、支軸32sを中心にして遮光板32を起立姿勢と横臥姿勢とに起伏遥動するものである。このような構成により、ひとつの車両用前照灯で配光パターン41の上端縁42に段差をもたせたり、配光パターン41の上端縁45を平坦にしたりすることができる。
(4)実施の形態では、下板21、右側板23および左側板24の3つの光反射板に可動構造をもたせているが、本発明はこれに限らず、下板21だけに可動構造をもたせたり、右側板23および左側板24の2つだけに可動構造をもたせたり、下板21、上板22、右側板23および左側板24の全てに可動構造をもたせたりしてもよい。
(5)実施の形態では青色LEDと黄色蛍光体との組み合わせにより白色光を得ることとしているが、これに限らず、色温度の自由度を高めたり演色性を改善したり発光効率を高める目的で青色LEDと黄色および赤色の発光をする蛍光体の組み合わせとしてもよいし、紫外線LEDと三原色(赤色、緑色、青色)を発光する各蛍光体との組み合わせとしてもよく、橙色の発光をする蛍光体も組み合わせに含めるなどして白色光を得ることとしてもよい。また発光部として、赤色、橙色、黄色、緑色、青色などの単一スペクトル形状を有する可視光LEDを組み合わせて任意の発光色を得ることとしてもよく、また任意の発光スペクトルを持つ蛍光体とその励起用LEDと前記可視光LEDとを組み合わせるなどして任意の発光色を得ることとしてもよい。
(6)実施の形態では、発光部として半導体発光素子のひとつである白色LEDを採用しているが、本発明はこれに限られず、車両用前照灯光源として既に利用されているハロゲンランプ、HIDランプなどを採用することとしてもよい。ただし半導体発光素子を採用した場合、車両用前照灯の小型化に大きく貢献することができる。
(7)実施の形態では、光反射板の支軸はモータのロータに連結されているが、これは直接連結されることとしてもよいし、ギアやベルト等の動力伝達機構を介して間接的に連結されることとしてもよい。
(8)実施の形態では、筒状構造体は四角筒状であるが、多角筒状としてもよいし、半円筒状としてもよい。
Further, the same driving method as that of the MEMS mirror can be adopted. In this case, a movable electrode is provided in the vicinity of the free end of the light reflecting plate having a movable structure, and a fixed electrode is provided on the holding member that holds the light reflecting plate so as to face the movable electrode. This can be realized by providing a unit for applying an arbitrary voltage between them.
(2) In the embodiment, the
(3) In the embodiment, the
(4) In the embodiment, the three light reflecting plates of the
(5) In the embodiment, white light is obtained by a combination of a blue LED and a yellow phosphor. However, the present invention is not limited to this, and the purpose is to improve the color temperature freedom, improve the color rendering, or increase the light emission efficiency. It is also possible to use a combination of a blue LED and a phosphor emitting yellow and red light, or a combination of an ultraviolet LED and each phosphor emitting three primary colors (red, green, blue), and a fluorescent light emitting orange. The body may be included in the combination to obtain white light. Further, as the light emitting part, a visible light LED having a single spectrum shape such as red, orange, yellow, green, and blue may be combined to obtain an arbitrary emission color, and a phosphor having an arbitrary emission spectrum and its phosphor An arbitrary emission color may be obtained by combining the excitation LED and the visible light LED.
(6) In the embodiment, a white LED, which is one of semiconductor light emitting elements, is employed as the light emitting unit. An HID lamp or the like may be employed. However, when a semiconductor light emitting element is adopted, it can greatly contribute to miniaturization of a vehicle headlamp.
(7) In the embodiment, the support shaft of the light reflection plate is connected to the rotor of the motor, but this may be directly connected or indirectly via a power transmission mechanism such as a gear or a belt. It is good also as being connected to.
(8) In the embodiment, the cylindrical structure is a square cylindrical shape, but may be a polygonal cylindrical shape or a semicylindrical shape.
本発明は例えば自動車用の前照灯に利用することができる。 The present invention can be used for, for example, a headlight for an automobile.
10 車両用前照灯
11 ハウジング
12 基台
13 白色LED
14 ロッドインテグレータ装置
15 投射レンズ
21 下板
22 上板
23 右側板
24 左側板
25、26、27 収容ケース
28 保持部材
29、30、31、34 モータ
32 遮光板
33 筒状構造体であるロッド部の前端部の開口
61 点灯回路
62、63、64 ドライバ
65 外部インターフェイス
66 制御部
71、72、73 圧電アクチュエータ
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記ロッドインテグレータ装置は、
複数の光反射板を筒状に組み合わせた筒状構造体であり、前記筒状構造体の前端部の開口が前記投射レンズに面するように配設されているとともに、前記前端部の開口の形状を変形させるように前記複数の光反射板の少なくともひとつに可動構造をもたせたロッド部と、
前記可動構造をもつ光反射板を動かす駆動源と
を含むことを特徴とする車両用前照灯。 A light emitting unit, a rod integrator device that equalizes the illuminance distribution of the light emitted from the light emitting unit, and a projection lens that projects the light emitted from the rod integrator device,
The rod integrator device is
A cylindrical structure in which a plurality of light reflecting plates are combined in a cylindrical shape, and the opening at the front end of the cylindrical structure is disposed so as to face the projection lens, and the opening at the front end is A rod portion having a movable structure in at least one of the plurality of light reflecting plates so as to deform the shape;
A vehicle headlamp, comprising: a drive source that moves the light reflector having the movable structure.
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The rod portion includes a holding member that holds the plurality of light reflecting plates, and the light reflecting plate having the movable structure has an edge corresponding to a front end portion of the cylindrical structure as a free end, and the cylindrical shape. The vehicle headlamp according to claim 1, wherein an end edge corresponding to a rear end portion of the structure is pivotally supported by the holding member so as to be swingable.
を特徴とする請求項2に記載の車両用前照灯。 The cylindrical structure is composed of upper and lower light reflecting plates facing in the vertical direction, and left and right light reflecting plates facing in the left and right direction provided in a gap between the upper and lower light reflecting plates. 3. The vehicle according to claim 2, wherein the reflector has the movable structure, and a width in the left-right direction of the upper and lower light reflectors is wider than a width between fixed ends of the left and right light reflectors. Headlight.
を特徴とする請求項3に記載の車両用前照灯。 The lower light reflecting plate has the movable structure, and the left and right light reflecting plates have a structure that can extend and contract in the vertical direction in conjunction with the lower light reflecting plate. 4. A vehicle headlamp according to 3.
を特徴とする請求項4に記載の車両用前照灯。 5. The vehicle according to claim 4, wherein each of the left and right light reflecting plates is configured by superimposing a plurality of face materials, and extends and contracts in a vertical direction when the plurality of face materials slide relative to each other. Headlight.
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The cylindrical structure is composed of upper and lower light reflecting plates facing in the vertical direction, and left and right light reflecting plates facing in the left and right direction provided in a gap between the upper and lower light reflecting plates. A light-shielding plate for providing a step at a lower end edge of the opening of the front end portion of the cylindrical structure is provided at an edge corresponding to the front end portion of the cylindrical structure in the light reflecting plate. The vehicle headlamp according to claim 1.
を特徴とする請求項6に記載の車両用前照灯。 The vehicle headlamp according to claim 6, wherein the light shielding plate has a movable structure, and the rod integrator device further includes a drive source that moves the light shielding plate having the movable structure.
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The cylindrical structure is composed of upper and lower light reflecting plates facing in the vertical direction, and left and right light reflecting plates facing in the left and right direction provided in a gap between the upper and lower light reflecting plates. The vehicular headlamp according to claim 1, wherein the light reflecting plate is bent at a substantially center when viewed from an opening at a front end portion of the cylindrical structure, and has a step on the left and right of the center. .
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The vehicle headlamp according to claim 1, wherein the drive source is a motor or a piezoelectric actuator.
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 A movable electrode is provided on the light reflecting plate having the movable structure, and a fixed electrode is provided on the holding member that holds the light reflecting plate so as to face the movable electrode. An arbitrary voltage is provided between the movable electrode and the fixed electrode. The vehicle headlamp according to claim 1, further comprising a unit that applies
を特徴とする請求項1に記載の車両用前照灯。 The vehicle headlamp according to claim 1, wherein the light emitting unit is a semiconductor light emitting element.
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