JP7089615B2 - ヘッドライト装置 - Google Patents
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Description
ヘッドライト装置100は、これらの図にも示すように、基本的には、光源装置である可視光照明ユニット10と、当該照明ユニットからの出射照明光を車両1の前方空間、お
よび車両1が走行する路面上に照射するための光学系である、いわゆる、プロジェクタレンズ50とから構成されている。更には、プロジェクタレンズ50に替えて、反射ミラー60を用いて投射光学性を構成してもよく、あるいは、図3(b)にも示すように、プロジェクタレンズ50と反射ミラー60の双方から構成されてもよい。
本発明の光源装置である可視光照明ユニット10は、表面上に、後にも述べる一つまたは複数の固体光源である半導体光源素子LED(Light Emitting Diode)やその制御回路等を実装したLED基板11を含んでおり、当該基板の裏面には、LEDからの発熱を周囲の空気に放散するためのヒートシンク12が取り付けられている。なお、本例では、合計15個のLEDが、LED基板11上で、5(横)×3(縦)の格子状に配置されている。更に、LED基板11の発光面側には、以下に述べるコリメータユニット13が取り付けられている。
成する放物面(外周面)132によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、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(外周面)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。
偏光方向変換装置20は、後にも説明する制御信号により、車両の走行シーンに最適な、即ち、光路面の状態等に応じて可視光照明ユニット10からの照明光を適宜その偏光方向を含めて変更・調整(制御)する機能を実現するものである。具体的には、本実施例では、図7にも示すように、TN型(Twisted Nematic)LCD(Liquid Crystal Display)により構成されており、可視光照明ユニット10からの照明光が照射される路面に対応するLCDの表面位置を通過する照明光を、その偏光方向を含めて制御するものである。
べたが、偏光方向変換装置としてTFT(Thin Film Transisuter)型の液晶パネルを使用してもよい。
射光強度も合わせて変調することで照射領域の最適化が実現できる。
図12(a)および(b)には、上記でその基本的な構成を述べた車両用のヘッドライト装置100において、更に、偏光方向変換装置20である液晶パネル(LCDパネル)の出射側に偏光ミラーまたは偏光板30を傾斜して設けた構成を示す。かかる構成によれば、偏光方向変換装置20を構成するLCDパネルのオン/オフを制御することによって配光を細かく制御することで、対向車線を走行する車や同一車線を走行する車への眩惑を抑制しつつ、遠方の視認性を確保した照明が可能となる。また、偏光方向変換装置20を構成するLCDパネルを、例えば、カラーの液晶表示素子(具体的には、ここでは図示しないが、図7のLCDパネルガラス基板の一方にカラーフィルタを設ける)とすることにより、自車両の走行速度や方向などを含めた運転状態を示す情報やその他の車両の運転に関する各種の情報を、照明光を利用して、夜間に限らず、昼間においても、路上に表示するようにしてもよい。
アレイ状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、交互に、PBS膜と反射膜が設けられており、また、偏光変換素子14へ入射してPBS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を設けることで、p偏光を照射することが可能となる。
更に、図17には、上記実施例1または2の構成に加えて、ヘッドライト装置の内部において、シェード60を設けた構成の例を示す。なお、このシェード60は、車両がすれ違う際に発生する、自動車用灯具からの光線が互いにすれ違うビーム(いわゆる、ロービーム)に対して要求されるヘッドライトカットライン(配光)を形成することを可能にするものである。図にも示すように、このシェード60は、遮光部材により所定の形状に形成した部材によって構成されており、プロジェクタレンズ50の焦点近傍に配置されて固定される。
更に、図18には、上記実施例の構成の変形として、LCDパネル20に対して、光源装置である可視光照明ユニット10が小さい場合の構成例を示す。
LCDパネル20に対して可視光照明ユニット10が小さい場合には、自由曲面レンズ15により、偏光変換素子14から照射される略平行光を、LCDパネル20のサイズに
合わせて絞り込む必要がある。図18において、自由曲面レンズ15は、入射面と出射面をそれぞれ凸形状とすると共に、偏光変換素子とLCDパネル20の距離を長くとることで、絞り込みを実現している。また、小さなLCDパネル20からの光を、プロジェクタレンズ50を介して、広い配光角で光を放射するために、プロジェクタレンズ50の焦点距離を短くし、LCDパネル20とプロジェクタレンズ50の距離を短くしている。
Claims (12)
- 車両用のヘッドライト装置であって、
光を発生する光源と、
前記光源からの光束の光軸上に配置され、光を路面に投射するための光学手段と、
前記光源と前記光学手段の間の光路の一部に、前記光源からの光の偏光方向を変換可能な液晶パネルと、を備え、
前記液晶パネルは、電圧制御により前記偏光方向を変換可能であり、
前記光学手段は、前記偏光方向が制御された光を用いて、前記路面上の投射領域の異なる部分に、第一の偏光方向と第二の偏光方向との異なる偏光方向の光を投射する第一の投射と、前記路面上に前記第一の偏光方向と前記第二の偏光方向とのうちいずれか一方の偏光方向の光を投射する第二の投射と、が可能であり、
前記光源は、光を出射する1つまたは複数の半導体光源素子と、
前記半導体光源素子の各々の発光軸上に配置され、前記半導体光源素子から出射した光を略平行光に変換する1つまたは複数のコリメータを有するコリメータ部と、を有する、ヘッドライト装置。 - 請求項1に記載のヘッドライト装置において、
ステアリングの角度情報またはカメラからの信号に応じて前記偏光方向または配光特性を制御する、ヘッドライト装置。 - 請求項1または2に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルと前記光源との間に偏光変換素子を備える、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルは、TN型(Twisted Nematic)である、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルは、TFT型(Thin Film Transister)である、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルは、カラーの液晶表示素子である、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記光学手段は、プロジェクタレンズと反射ミラーのいずれか一方、または、双方により構成されている、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至7のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルと前記光学手段の間には、更に、偏光板またはミラーを備え、
前記偏光板または前記ミラーは、前記光学手段側の面が光束の光軸に対し前記路面側へ所定の角度傾けて設置される、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至8のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
前記光源の出射面側に、更に、自由曲面レンズを設ける、ヘッドライト装置。 - 請求項1乃至9のいずれか一項に記載のヘッドライト装置において、
更に、赤外光を発生するための赤外光発光手段を備えている、ヘッドライト装置。 - 請求項10に記載のヘッドライト装置において、
前記赤外光発光手段は、赤外光を出射する1つまたは複数の半導体赤外素子と、前記半導体赤外素子の各々の発光軸上に配置され、前記半導体赤外素子から出射した光を略平行光に変換する1つまたは複数の赤外コリメータを有する赤外コリメータ部とから構成されている、ヘッドライト装置。 - 請求項10または11に記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルと前記光学手段の間には、更に、偏光ミラーを備え、
前記偏光ミラーは、前記光学手段側の面が光束の光軸に対し前記路面側へ所定の角度傾けて設置されており、
前記赤外光発光手段は、出射する赤外光を前記偏光ミラーの出射面で反射して、前記光学手段を介して所定の方向に投射するように構成されている、ヘッドライト装置。
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