WO2016170837A1 - Vehicular headlight - Google Patents

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WO2016170837A1
WO2016170837A1 PCT/JP2016/055164 JP2016055164W WO2016170837A1 WO 2016170837 A1 WO2016170837 A1 WO 2016170837A1 JP 2016055164 W JP2016055164 W JP 2016055164W WO 2016170837 A1 WO2016170837 A1 WO 2016170837A1
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light
deflection
generation means
incident
area
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昌士 岡本
秀和 畑中
幹雄 清水
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ウシオ電機株式会社
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    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
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    • F21S41/20Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/285Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24-F21S41/28
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/06Testing the alignment of vehicle headlight devices
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/32Holograms used as optical elements

Definitions

  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-146621 describes a method in which a hologram is illuminated with a semiconductor laser and a diffracted light generates a headlamp light beam having a desired light distribution.
  • a hologram that can be selected from a plurality of different holograms according to the rotation stop position, or a liquid crystal prism that changes the direction of the illumination light according to the applied voltage, and switches the light distribution between the high beam and the low beam depending on the voltage. Proposals for things are included.
  • the block diagram which simplifies and shows the vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the conceptual diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the conceptual diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
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  • the schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the schematic of the concept relevant to the technique of the vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
  • the light emitting element (Sc) is a semiconductor laser
  • the light emitting region (Gs) may be considered as just one point light source, and usually it is the optical system. It may be placed on the optical axis and arranged in a direction in which the central ray of the diverging direction distribution of the diverging light from the semiconductor laser coincides with the optical axis.
  • a design that takes into account the entrance pupil, exit pupil, and chief ray of the optical system is necessary. The following describes such a situation.
  • the deflection pattern generation means (Fm) is configured such that the direction of deflection given depends on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi). Accordingly, by defining the dependency when the direction of the deflection given is dependent on the incident position of the light beam at the light incident part (Pmi), the state of change in the exit direction of the exit beam (Bmo), That is, it is possible to create a light distribution with respect to a distant place with a high degree of freedom.
  • the light emitting part (Pmo) does not necessarily exist as a part different from the light incident part (Pmi), and the light incident part (Pmi) is not necessarily present as the light emitting part (Pmo), as will be described later. It may also serve as
  • each of the deflection function areas Illuminates a wide area of the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed. Therefore, each output light beam has a strong divergent property and a weak directional beam property as compared with a conventional projector-use laser headlamp, and therefore the power density decreases rapidly as it goes further.
  • the power from each of the deflection function areas decreases, but the number of the deflection function areas where light enters the pupil (iris diaphragm) is reversed. To increase.
  • each of the deflection function areas (R1, R2,%) Illuminates a wide area in the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed.
  • the width when designing is as wide as possible except for the portion discounted from the entire area where the light distribution is performed. Therefore, it should be designed to be at least 40%, preferably 60% or more, and preferably 70% or more with respect to the entire region where light distribution is performed.
  • the danger when the emitted light beam (Bmo) of the headlamp directly hits the human eye is higher as the distance between the headlamp and the eye is shorter.
  • the individual optical power of a plurality of spots constituting the condensing region formed on the retina increases, and the distance between the spots conflicts with the proximity of the distance between the eye and the headlamp. Therefore, it can be understood that the safety considerations should be considered for the optical power on the retina of one spot.
  • the deflection function region in which the area integral of the optical power density irradiated by the light beam (Bu) in the region is maximized is the headlight. Pay attention to the luminous flux output from the lamp.
  • the structure that regulates the distance from the light emitting part (Pmo) to the closest position where the presence of human eyes is assumed is, for example, a transparent glass or plastic that surrounds the light emitting part (Pmo)
  • the distance is large for the deflection functional region having a large area integral of the optical power density
  • the distance is small for the deflection functional region having a small area integral of the optical power density. This can be realized by forming the protective cover with a curved surface.
  • the power density distribution pattern p ( ⁇ ) of Equation 4 described above may be a pattern in which the power density distribution pattern u ( ⁇ ) by the single slit of Equation 1 is divided by a large number of dark lines of interference fringes.
  • the deflection function area is a rectangle and the deflection pattern generation means (Fm) is configured by arranging the deflection function area vertically and horizontally without any gaps, the dimensions of the deflection function area are arranged and the repetition distance.
  • the size of the deflection function region is not uniform, and may be small, for example, near the center of the light incident portion (Pmi), and may increase toward the outside in the x-axis or y-axis direction.
  • the average value of the dimensions of the deflection function area in the x-axis or y-axis direction may be used as the value of the arrangement repetition distance in such a case.
  • the deflection pattern generation means (Fm) described so far is for deflecting and emitting each incident light beam incident on the light incident portion (Pmi). Is dependent on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi), and the dependency, that is, the distribution in the light incident portion (Pmi) with respect to the direction of deflection given is the desired distribution. It must be designed to be
  • the refracting surface on the light exit side is a flat surface
  • the refracting surface on the light incident side is a curved surface
  • the normal direction of this curved surface changes depending on the position at the light incident portion (Pmi). What is necessary is just to comprise as a curved surface.
  • a low-cost method such as plastic injection molding can be used.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a part of the vehicle headlamp of the present invention in a simplified manner.
  • a plurality of deflection pattern generating means (Fm, Fm ′, Fm ′′,...) Having different light distributions are integrally configured so as to occupy different positions in the light incident part (Pmi).
  • the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ′′,...) Is based on a planar base material, and the light reflecting surface region where the normal direction changes, or the thickness or refractive index described above.
  • combination ratio of an above described 1st light distribution state and a 2nd light distribution state is continuously adjusted with the distance (d) from the said center line (Lc) of the center line of the said illumination area
  • the light distribution state can be set.
  • the light emitted from the light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,..., Sc2, Sc2 ′,%) For each of the R, G, and B wavelength bands of the element light sources (U1, U2,.
  • the light is condensed on the incident end (Ei1, Ei2,%) Of the optical fiber (Ef1, Ef2,%) By the condensing optical system (Ec1, Ec2,%) And propagates through the core of the optical fiber (Ef1, Ef2,.
  • the light is emitted from the emission end (Eo1, Eo2,). Align the exit ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,%) So that the exit ends (Eo1, Eo2,...) Are located on the same plane and bundle the exit ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,).
  • a arrow Bmo exiting light beam Bs light beam Bu light beam Ci bottom surface d distance
  • Ec1 condensing optical system Ec2 condensing optical system
  • Ef1 optical fiber Ei2 incident end Ei2 incident end Eo1 exit end
  • Eo2 exit end Eu light projection optical system
  • Fm deflection pattern generation Means Fm 'Deflection pattern generation means
  • Fm "Deflection pattern generation means Gs Light emission area Gu Illumination area J1 Driver circuit control signal J1' Driver circuit control signal J2 Driver circuit control signal J2 'Driver circuit control signal Jm Position designation signal
  • Ks Radiation surface element Ks' Radiation surface element Lc Center line Lc 'Center line Lms1 Peripheral ray Lms2 Peripheral ray Lps Main ray Lps' Main ray Mps Deflection pattern generating means moving mechanism P1 Driver circuit P1' Driver circuit P2 Driver circuit P2 'Driver circuit Pm i light incident part Pmo light emitting part Ps feeding circuit

Abstract

The objective of the present invention is to provide a vehicular headlight allowing light distribution to be designed with a high degree of freedom and maintained safely even when a semiconductor laser is used as a light emitting element. This vehicular headlight is equipped with: a light emitting element emitting coherent light; a light projection optical system whereby light from a light radiation region, formed by the light from the light emitting element, is projected to form a lighting region having a defined shape; and a deflection pattern generation means for conversion into an outgoing luminous flux having a defined light distribution for long-range lighting. The deflection pattern generation means is configured in such a manner that: the light entry portion thereof is constituted by being divided into multiple deflection function regions; when each of the incoming beams entering the light entry portion is deflected and sent out, the direction of the deflection is dependent on the entry position of the light beam in the light entry portion; and each of the deflection function regions illuminates a wide region within the entire light distribution region in which the light is distributed.

Description

車載用前照灯Automotive headlamp
 本発明は、例えば半導体レーザなどの発光素子を用いた車載用前照灯に関する。 The present invention relates to an in-vehicle headlamp using a light emitting element such as a semiconductor laser.
 車載用前照灯のための光源としては、長い間ハロゲンランプ等の旧来のフィラメントランプが使われて来たが、長寿命なメタルハライドランプ等のHIDランプ、近年ではさらに長寿命・高効率なLEDも使用されるようになった。
 このように、長寿命化・高効率化を目指し、光源素子自体は進化したが、前照灯光束の制御については、主として、いわゆるハイビームとロービーム(すれ違い前照灯)の切換えを行う程度であった。
Traditional light source lamps such as halogen lamps have long been used as the light source for in-vehicle headlamps, but HID lamps such as long-lived metal halide lamps, and in recent years, even longer and more efficient LEDs Also came to be used.
In this way, the light source element itself has evolved with the aim of extending the life and efficiency, but the control of the headlamp luminous flux is mainly to switch between so-called high beam and low beam (passing headlight). It was.
 しかし最近では、特に半導体レーザ等の固体レーザの発光素子を用いることにより、光利用効率を高めた前照灯の実現を目指した研究が行われ、多くの提案がなされている。
 例えば、特開2013-084530号公報には、レーザ光を圧電アクチュエータを用いて偏向走査することによって、前照灯光束を生成するものが提案されており、ロービームの場合の上側限界であるカットラインを実現するために、レーザ光源のオン・オフ制御より任意に生成する制御について記載されている。
 しかし、この技術の場合、2次元偏向走査によって所望の配光を得るものであるため、動的な配光条件の変更などの自由度は高いかも知れないが、前照灯光束として放射される瞬間・瞬間の照明レーザ光は細いビーム状を呈しているため、歩行者等の人間の眼に対する安全性を確保するための特段の対策が必要であるが、この点が未解決であるという問題がある。
Recently, however, research aimed at realizing a headlamp with improved light utilization efficiency by using a light emitting element of a solid-state laser such as a semiconductor laser has been conducted, and many proposals have been made.
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2013-084530 proposes a method of generating a headlamp light beam by deflecting and scanning a laser beam using a piezoelectric actuator, and a cut line that is an upper limit in the case of a low beam. In order to realize the above, control that is arbitrarily generated from on / off control of the laser light source is described.
However, in the case of this technique, since a desired light distribution is obtained by two-dimensional deflection scanning, the degree of freedom in changing the dynamic light distribution condition may be high, but it is emitted as a headlamp light beam. Because the instantaneous and instantaneous illumination laser beam is in the form of a thin beam, special measures are required to ensure the safety of human eyes such as pedestrians, but this is an unsolved problem There is.
 また、特開2013-125693号公報には、視認性を向上させるための、R,G,Bの3原色のレーザ光を混合して生成した白色レーザ光を、2次元ガルバノメータ(あるいはポリゴンミラー)を用いて偏向走査することによって所望の配光の前照灯光束を生成するものが記載されている。
 これには、例えば路肩部の照明光の青みを強めたり、長時間運転の場合や、運転者が高齢の場合は色温度を下げたり、歩行者を目立つ色で照明したりするなどの提案が含まれる。しかし、この技術においても同様に、前照灯光束として放射されるレーザ光が細いビーム状を呈しているため、前記した安全性を確保するための対策について未解決であるという問題がある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-125893 discloses a two-dimensional galvanometer (or polygon mirror) that generates white laser light generated by mixing three primary colors of R, G, and B to improve visibility. Is used to generate a headlamp light beam having a desired light distribution by performing deflection scanning using the.
For example, there are proposals to increase the bluishness of the illumination light on the shoulder of the road, reduce the color temperature when driving for a long time, when the driver is elderly, or illuminate pedestrians with a prominent color. included. However, similarly in this technique, since the laser light emitted as the headlamp light beam has a thin beam shape, there is a problem that the above-described measures for ensuring safety are unsolved.
 一方、特開2012-146621号公報には、半導体レーザでホログラムを照明し、その回折光によって所望の配光の前照灯光束を生成するものが記載されている。
 これには、回転停止位置に応じて異なる複数のホログラムから選択できるようにするものや、印加電圧に応じて照明光の方向を変化させる液晶プリズムを具備し電圧によってハイビームとロービームの配光を切り替えるものの提案が含まれる。
 この技術の場合、先に挙げたものと相違して前照灯光束として放射されるレーザ光が細いビーム状を呈していないため、人間の眼に対する危険度は低いが、前照灯光束が人間の眼を直射した場合、距離によっては、特に至近距離の直射では危険を生じる可能性は排除されていない。
On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-146621 describes a method in which a hologram is illuminated with a semiconductor laser and a diffracted light generates a headlamp light beam having a desired light distribution.
For this purpose, a hologram that can be selected from a plurality of different holograms according to the rotation stop position, or a liquid crystal prism that changes the direction of the illumination light according to the applied voltage, and switches the light distribution between the high beam and the low beam depending on the voltage. Proposals for things are included.
In the case of this technology, the laser light emitted as the headlamp luminous flux is not in the form of a thin beam unlike the above-mentioned ones, so the danger to human eyes is low, but the headlamp luminous flux is human The possibility of causing danger in direct shooting at a close distance is not excluded depending on the distance when the eyes are directly irradiated.
 そのため、特開2012-006493号公報には、赤外線センサ・超音波センサ・ミリ波レーダ・可視光カメラ等を用いて人の存在を検知できるようにした検知部を設けた上で、人を検知した場合には、前照灯のレーザの出力を低下または停止させるよう制御することにより、人の眼への危険を避ける技術が提案されている。
 しかし、このような検知部を設けることにより、システムが高コスト化するし、もし万一、検知の時間遅れや失敗があった場合には、危険状態が維持されるため、安全性が十分であるとは言えない。
Therefore, Japanese Patent Laid-Open No. 2012-006493 provides a detection unit that can detect the presence of a person using an infrared sensor, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a visible light camera, etc., and detects a person. In such a case, there has been proposed a technique for avoiding danger to human eyes by controlling to reduce or stop the laser output of the headlamp.
However, providing such a detection unit increases the cost of the system, and if there is a detection delay or failure, a dangerous state is maintained, so safety is sufficient. I can't say there is.
特開2013-084530号公報JP2013-084530A 特開2013-125693号公報JP 2013-125893 A 特開2012-146621号公報JP 2012-146621 A 特開2012-006493号公報JP 2012-006493 A
 本発明が解決しようとする課題は、発光素子として半導体レーザを使用する場合でも安全性が保たれ、高い自由度をもって配光分布を設計することができるようにした車載用前照灯を提供することにある。 A problem to be solved by the present invention is to provide an in-vehicle headlamp that can maintain safety even when a semiconductor laser is used as a light emitting element and can design a light distribution with a high degree of freedom. There is.
 本発明における第1の発明の車載用前照灯は、コヒーレント光を発する発光素子(Sc)と、
 前記発光素子(Sc)を駆動するための給電回路(Ps)と、
 前記発光素子(Sc)からの光によって形成される光放射領域(Gs)を有し、前記光放射領域(Gs)からの光を投影して規定形状の照明領域(Gu)を形成する光投影光学系(Eu)と、
 前記照明領域(Gu)の近傍に設置され、それに入射される光束の入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめ、遠方を照明する規定の配光分布を有する射出光束(Bmo)に変換するための偏向パターン生成手段(Fm)とを具備する車載用前照灯であって、
 前記偏向パターン生成手段(Fm)は、その光入射部(Pmi)が多数の偏向機能領域(R1,R2,…)に分割して構成されており、前記光入射部(Pmi)に入射される入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめる際には、与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存するように構成され、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれは、前記した配光分布の配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明することを特徴とするものである。
The in-vehicle headlamp according to the first aspect of the present invention includes a light emitting element (Sc) that emits coherent light,
A power feeding circuit (Ps) for driving the light emitting element (Sc);
Light projection having a light emission region (Gs) formed by light from the light emitting element (Sc) and projecting the light from the light emission region (Gs) to form a prescribed shape illumination region (Gu) An optical system (Eu);
Installed in the vicinity of the illumination area (Gu), each incident light beam incident on it is deflected and emitted, and converted into an emitted light beam (Bmo) having a prescribed light distribution that illuminates a distant area. A vehicle-mounted headlamp comprising a deflection pattern generating means (Fm) for
The deflection pattern generating means (Fm) is configured such that the light incident portion (Pmi) is divided into a large number of deflection function regions (R1, R2,...) And is incident on the light incident portion (Pmi). When each of the incident light beams is deflected and emitted, the direction of deflection to be applied is configured to depend on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi), and the deflection function area (R1, R1). Each of R2,... Illuminates a wide area of the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed.
 本発明における第2の発明の車載用前照灯は、人間の眼の存在が想定される最も近い位置における、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の1個によって偏向された光束が形成する照度が、眩しい光の露光に対して人が自然に行う回避行動によって眼の障害から保護され得る水準以下となるよう、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれに入射される光パワーが規定されることを特徴とするものである。 The in-vehicle headlamp according to the second aspect of the present invention forms a light beam deflected by one of the deflection function regions (R1, R2,...) At the closest position where the presence of human eyes is assumed. The light power incident on each of the deflection function regions (R1, R2,...) So that the illuminance to be reduced is below a level that can be protected from eye damage by the avoidance action that a person naturally performs against exposure to dazzling light. Is specified.
 本発明における第3の発明の車載用前照灯は、射出される光の縦方向に対応する方向の、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の大きさが、前記した配光分布の縦方向のラジアン単位の角度幅 Θy と、前記発光素子(Sc)の放射光の波長 λ とによって計算される次の値
  Aymin = 4λ/Θy
以上であることを特徴とするものである。
In the vehicle headlamp according to the third aspect of the present invention, the size of the deflection function area (R1, R2,...) In the direction corresponding to the longitudinal direction of the emitted light is equal to the light distribution described above. The following value Aymin = 4λ / Θy calculated by the angular width Θy in the longitudinal radians and the wavelength λ of the emitted light of the light emitting element (Sc)
It is the above, It is characterized by the above.
 本発明における第4の発明の車載用前照灯は、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並び反復距離が、典型的な人間の眼のラジアン単位の角度分解能 Ψ と、前記発光素子(Sc)の放射光の波長 λ とによって計算される次の値
  Cmin = λ/Ψ
以上であることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, the in-vehicle headlamp has an arrangement resolution distance of the deflection function areas (R1, R2,...), An angular resolution Ψ in radians of a typical human eye, and the light emitting element. The next value calculated by the wavelength λ of the emitted light of (Sc) Cmin = λ / Ψ
It is the above, It is characterized by the above.
 本発明における第5の発明の車載用前照灯は、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びの周期性に対して擾乱を与えるよう、並び方に変調を加えることを特徴とするものである。 The on-vehicle headlamp according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that the arrangement is modulated so as to give a disturbance to the periodicity of the arrangement of the deflection function areas (R1, R2,...). It is.
 本発明における第6の発明の車載用前照灯は、前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して法線方向が変化する光反射面によって構成されることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the in-vehicle headlamp according to the present invention, in order to realize that the deflection direction given depends on the incident position of the light beam in the light incident part (Pmi). The means (Fm) is constituted by a light reflecting surface whose normal direction changes depending on the position.
 本発明における第7の発明の車載用前照灯は、前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して厚さまたは屈折率が変化する光屈折媒体によって構成されることを特徴とするものである。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the in-vehicle headlamp according to the present invention, in order to realize that the direction of the deflection given depends on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi). The means (Fm) is constituted by a photorefractive medium whose thickness or refractive index changes depending on the position.
 本発明における第8の発明の車載用前照灯は、前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して位相が変化する干渉縞を有する回折格子によって構成されることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided an in-vehicle headlamp that generates the deflection pattern in order to realize that the direction of deflection given depends on the incident position of the light beam at the light incident portion (Pmi). The means (Fm) is constituted by a diffraction grating having an interference fringe whose phase changes depending on the position.
 本発明における第9の発明の車載用前照灯は、配光分布の異なる複数個の偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)を具備し、何れかを選択して、その近傍に前記照明領域(Gu)が位置するよう、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を変更可能であることを特徴とするものである。 The on-vehicle headlamp according to the ninth aspect of the present invention comprises a plurality of deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) Having different light distributions. The relative positional relationship between the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu) can be changed so that the illumination area (Gu) is positioned. .
 本発明における第10の発明の車載用前照灯は、配光分布の異なる複数個の前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)を近接して配置するとともに、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係が、前記偏向パターン生成手段のうちの隣り合う2個の中間的な位置である場合には、それら2個の前記偏向パターン生成手段それぞれが単独で形成する配光分布を加え合わせた配光分布が形成されるように構成したことを特徴とするものである。 A vehicle headlamp according to a tenth aspect of the present invention includes a plurality of deflection pattern generating means (Fm, Fm ′,...) Having different light distributions arranged close to each other, and the deflection pattern generating means ( Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu) are two intermediate positions adjacent to each other in the deflection pattern generation means. It is characterized in that a light distribution is formed by adding the light distribution formed by each of the deflection pattern generating means alone.
 本発明における第11の発明の車載用前照灯は、前記給電回路(Ps)を制御して前記発光素子(Sc)への投入電力を決定する統合制御回路(Ux)をさらに有し、該統合制御回路(Ux)は前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を認識して、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係に応じて前記発光素子(Sc)への投入電力を変更するよう前記給電回路(Ps)を制御することを特徴とするものである。 The on-vehicle headlamp according to the eleventh aspect of the present invention further includes an integrated control circuit (Ux) that controls the power feeding circuit (Ps) to determine the input power to the light emitting element (Sc), The integrated control circuit (Ux) recognizes the relative positional relationship between the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu), and the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,. ..) And the illumination region (Gu), the feeding circuit (Ps) is controlled so as to change the input power to the light emitting element (Sc) according to the relative positional relationship. .
 発光素子として半導体レーザを使用する場合でも安全性が保たれ、高い自由度をもって配光分布を設計することができるようにした車載用前照灯を提供することができる。 Even when a semiconductor laser is used as a light emitting element, safety can be maintained, and an in-vehicle headlamp that can design a light distribution with a high degree of freedom can be provided.
本発明の車載用前照灯を簡略化して示すブロック図を表す。The block diagram which simplifies and shows the vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す概念図を表す。The conceptual diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す概念図を表す。The conceptual diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図を表す。The schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図を表す。The schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図を表す。The schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図を表す。The schematic diagram which simplifies and shows a part of vehicle-mounted headlamp of this invention is represented. 本発明の車載用前照灯の技術に関連する概念の概略図を表す。The schematic of the concept relevant to the technique of the vehicle-mounted headlamp of this invention is represented.
 本発明に関する説明において、共役という用語に関しては、幾何光学分野における一般用語として、例えば、AとBとは共役である、と言うとき、少なくとも近軸理論に基づき、レンズ等の結像機能を有する光学素子の作用によってAがBに、またはBがAに結像されることを意味する。
 このとき、A,Bは像であって、孤立した点像が対象として含まれることは当然として、複数の点像からなる集合や、点像が連続的に分布した拡がりのある像も対象として含める。
In the description of the present invention, regarding the term conjugate, as a general term in the field of geometric optics, for example, when A and B are conjugate, it has an imaging function such as a lens based on at least paraxial theory. It means that A is imaged on B or B is imaged on A by the action of the optical element.
At this time, A and B are images, and it is a matter of course that isolated point images are included as targets, and a set of a plurality of point images and a spread image in which point images are continuously distributed are also targets. include.
 ここで、点像あるいは像点(すなわち像)とは、幾何光学分野における一般用語として、実際に光がその点から放射されているもの、光がその点に向かって収束して行ってスクリーンを置くと明るい点が映るもの、光がその点に向かって収束して行くように見える(が、その点は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、光がその点から放射されているように見える(が、その点は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、の何れをも含み、区別しないし、このとき、結像における収差やピント外れ等によってボケが生じ、理想的な点や回折限界像でなくなる現象は無視する。 Here, a point image or an image point (that is, an image) is a general term in the field of geometric optics, in which light is actually radiated from that point, the light converges toward that point, and the screen is A bright spot appears when placed, the light seems to converge toward that point (but the point is inside the optical system and the screen cannot be placed), the light is emitted from that point (However, the point is inside the optical system and the screen cannot be placed), and no distinction is made. At this time, blurring occurs due to aberrations or defocusing in imaging, Ignore the phenomenon of disappearing from an ideal point or diffraction limited image.
 また、光放射領域とは、光を発している、または光が照射されている空間や面で、前記した像を含む場合もあり、同様に、実際に光がその領域から放射されているもの、光がその領域に向かって収束して行ってスクリーンを置くと明るい領域が映るもの、光がその領域に向かって収束して行くように見える(が、その領域は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、光がその領域から放射されているように見える(が、その領域は光学系の内部にあってスクリーンを置けない)もの、の何れをも含み、区別しない。
 さらに、放射面素とは、光放射領域を構成する像点、もしくは小さい光放射領域を指す。
In addition, a light emitting area is a space or surface that emits light or is irradiated with light, and may include the above-mentioned image. Similarly, light is actually emitted from that area. , The light converges toward the area and the screen is placed to show a bright area, and the light appears to converge toward the area (but the area is inside the optical system This includes and does not distinguish between things that cannot be screened) and light that appears to be emitted from that area (but that area is inside the optical system and cannot be screened).
Furthermore, a radiation surface element refers to an image point constituting a light radiation area or a small light radiation area.
 発光素子(Sc)が、半導体レーザである場合において、もし半導体レーザが1個ならば、光放射領域(Gs)は、単に1個の点光源と考えればよく、通常は、それを光学系の光軸上に置き、また、半導体レーザからの発散光の発散方向分布の中心光線が光軸に一致する方向に向けて配置すればよい。
 しかし、半導体レーザが複数個有する光源や、有限の面積内に放射面素が連続的に分布する光源の場合は、光学系の入射瞳や射出瞳、主光線について配慮した設計が必要になり、以下においては、このような状況について述べる。
In the case where the light emitting element (Sc) is a semiconductor laser, if there is one semiconductor laser, the light emitting region (Gs) may be considered as just one point light source, and usually it is the optical system. It may be placed on the optical axis and arranged in a direction in which the central ray of the diverging direction distribution of the diverging light from the semiconductor laser coincides with the optical axis.
However, in the case of a light source that a plurality of semiconductor lasers have, or a light source in which radiating surface elements are continuously distributed within a finite area, a design that takes into account the entrance pupil, exit pupil, and chief ray of the optical system is necessary. The following describes such a situation.
 一般のカメラレンズを例にとると、通常は開口絞りがレンズの内部に存在するが、光が入る側からレンズを見ときに、レンズを通して見える開口絞りの像を入射瞳、光が出る側からレンズを見ときに、レンズを通して見える開口絞りの像を射出瞳、入射瞳の中心に向かう、または射出瞳の中心から出て来る光線(通常は子午光線)を主光線と呼ぶ。
 また広義には、主光線以外の光線は周辺光線と呼ばれる。
 ただし、レーザのような指向性を有する光を扱う光学系では、開口絞りによって光束を切り出す必要が無いために開口絞りが存在しない場合が多く、その場合は、光学系における光の存在形態によって、それらが定義される。
Taking an ordinary camera lens as an example, an aperture stop usually exists inside the lens, but when looking at the lens from the side where the light enters, the image of the aperture stop that can be seen through the lens is seen from the entrance pupil and the side where the light exits. When viewing the lens, the image of the aperture stop that can be seen through the lens is called the chief ray when it comes to the center of the exit pupil, entrance pupil, or emerges from the center of the exit pupil (usually the meridian ray).
In a broad sense, rays other than the principal ray are called peripheral rays.
However, in an optical system that handles light having directivity such as a laser, there is often no aperture stop because there is no need to cut out a light beam by the aperture stop, and in that case, depending on the presence form of light in the optical system, They are defined.
 通常は、放射面素からの放射光束における、光の方向分布の中心光線を主光線とし、光学系に入射する主光線またはその延長線が光軸と交わる位置に入射瞳があり、光学系から射出する主光線またはその延長線が光軸と交わる位置に射出瞳があると考える。
 ただし、厳密な話をすると、このように定義した主光線と光軸とが、例えば調整誤差のために交わらず、ねじれの位置にあるに過ぎない場合も考えられる。
 しかし、このような現象は本質とは無関係であり、また議論しても不毛であるため、以下においては、このような現象は生じないと見なす、あるいは、主光線と光軸とが最接近する位置において交わっていると見なすことにする。
 また、光学系のなかの隣接する2個の部分光学系AとBに注目し、Aの直後にBが隣接しているとしたとき、(Aの出力像がBの入力像となるのと同様に)Aの射出瞳はBの入射瞳となるし、そもそも光学系のなかに任意に定義した部分光学系の入射瞳・射出瞳は、(開口絞りが存在すれば全てそれの像であるし、存在しなくても)全て共役のはずであるから、特に区別が必要無ければ、入射瞳・射出瞳を単に瞳と呼ぶ。
Normally, the central ray of the light direction distribution in the luminous flux from the radiation surface element is the principal ray, and there is an entrance pupil at the position where the principal ray incident on the optical system or its extension intersects the optical axis. The exit pupil is considered to be at a position where the exiting principal ray or its extension intersects the optical axis.
However, to be exact, there may be a case where the chief ray and the optical axis defined in this way do not intersect due to, for example, an adjustment error and are only in a twisted position.
However, since this phenomenon is irrelevant in nature and is barren to the discussion, in the following, it is assumed that such a phenomenon does not occur or the principal ray and the optical axis are closest to each other Let's consider it to be crossing in position.
Further, when attention is paid to two adjacent partial optical systems A and B in the optical system, and B is adjacent immediately after A, (the output image of A becomes the input image of B) Similarly, the exit pupil of A becomes the entrance pupil of B, and the entrance and exit pupils of the partial optical system arbitrarily defined in the optical system are all images (if there is an aperture stop). However, if they do not need to be distinguished, the entrance pupil and the exit pupil are simply referred to as pupils.
 本発明の説明および図面においては、光学系の光軸をz軸と呼んでいるが、もし反射鏡によって光軸が折り曲げられた場合は、元のz軸に沿う光線が反射されて進む方向もz軸と呼び、新たな座標軸を取ることはしない。
 なお、図2などの図面において、z軸に垂直な軸として、便宜上x軸およびy軸と表記している。
In the description and drawings of the present invention, the optical axis of the optical system is referred to as the z-axis. However, if the optical axis is bent by the reflecting mirror, the direction in which the light beam along the original z-axis is reflected and travels is also determined. It is called the z axis and does not take a new coordinate axis.
In the drawings such as FIG. 2, the x axis and the y axis are indicated as axes perpendicular to the z axis for convenience.
 先ず、本発明の車載用前照灯を簡略化して示すブロック図である図1および本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す概念図である図2、図3を参照して、本発明を実施するための形態について説明する。
 図1において、例えば発光素子(Sc)が、端面発光の半導体レーザである場合、その半導体レーザパッケージの内部に収納された、半導体チップの表面に存在する発散光の放射部は、実質的に点光源として扱うことができ、これを光放射領域(Gs)とすることができる。
 また、発光素子(Sc)が面発光の半導体レーザの場合も、その発光面を前記光放射領域(Gs)とすることができる。
First, referring to FIG. 1 which is a block diagram showing a simplified vehicle headlamp according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 which are conceptual diagrams showing a part of the vehicle headlamp according to the present invention in a simplified manner. An embodiment for carrying out the present invention will be described.
In FIG. 1, for example, when the light emitting element (Sc) is an edge emitting semiconductor laser, the diverging light emitting portion existing on the surface of the semiconductor chip housed in the semiconductor laser package is substantially a dot. It can be treated as a light source and can be used as a light emission region (Gs).
Also, when the light emitting element (Sc) is a surface emitting semiconductor laser, the light emitting surface can be the light emitting region (Gs).
 図2は、光放射領域(Gs)が、複数の、または分布する放射面素(Ks,Ks',…)から構成されている場合の様子を示している。
 前記放射面素(Ks)に注目すると、最外周の周辺光線(Lms1,Lms2)により示されているように、底面(Ci)により規定される円錐形角度領域内に前記放射面素(Ks)を形成する光束が分布していることを示しており、この放射面素からの光束に対する主光線(Lps)は、この光束分布の中心光線として定義している。
 一般論としては、前記主光線(Lps,Lps',…)は光学系の光軸であるz軸に対して角度を有し、したがって、光軸と交わる点(Qs)に瞳が存在すると考える。
FIG. 2 shows a state where the light emission region (Gs) is composed of a plurality of or distributed radiation surface elements (Ks, Ks ′,...).
Focusing on the radiation surface element (Ks), as indicated by the outermost peripheral rays (Lms1, Lms2), the radiation surface element (Ks) is within a conical angle region defined by the bottom surface (Ci). The principal ray (Lps) for the luminous flux from this radiation surface element is defined as the central ray of this luminous flux distribution.
In general terms, the principal rays (Lps, Lps ′,...) Have an angle with respect to the z-axis, which is the optical axis of the optical system, and accordingly, it is considered that a pupil exists at a point (Qs) that intersects the optical axis. .
 また図3は、2本の光ファイバ(Ef1,Ef2)の光射出端、すなわち光射出端側のコアによって前記光放射領域(Gs)が構成されている場合の様子を示す。
 当然ながら発光素子は、前記光ファイバ(Ef1,Ef2)それぞれにおける光射出端と反対側にある光入射端に存在し、発光素子からの光は、レンズ等を用いて各光入射端に注入される。
 この場合、放射面素(Ks,Ks',…)は、概ね均一に前記光ファイバ(Ef1,Ef2)の光射出端に連続的に分布していると考えてよく、前記放射面素(Ks,Ks',…)のそれぞれからは、ファイバの構造によって既定される、周辺光線が分布して存在する円錐形角度領域の頂角をもって光が放射される。
 また、前記放射面素(Ks,Ks',…)のそれぞれから発する光束の主光線(Lps,Lps',…)はファイバ軸に平行であり、また前記光ファイバ(Ef1,Ef2)は束ねて光学系の光軸であるz軸に平行に配置してある。
 このように、前記主光線(Lps,Lps',…)が光学系の光軸に平行である場合は、瞳は無限遠にあると考える。
 なお、この場合、前記光ファイバ(Ef1,Ef2)の光射出端自体を前記放射面素(Ks,Ks',…)と見なしても構わない。
 このように本発明においては、光放射領域(Gs)は、点光源または分布する光源である発光素子そのものであっても構わず、また発光素子からの光が導波されたものであっても、発光素子からの光で照明されることによって光を放射するものであっても構わない。
FIG. 3 shows a state in which the light emission region (Gs) is constituted by the light exit ends of the two optical fibers (Ef1, Ef2), that is, the core on the light exit end side.
Naturally, the light emitting element exists at the light incident end opposite to the light emitting end in each of the optical fibers (Ef1, Ef2), and the light from the light emitting element is injected into each light incident end using a lens or the like. The
In this case, the radiation surface elements (Ks, Ks ′,...) May be considered to be distributed substantially uniformly at the light exit ends of the optical fibers (Ef1, Ef2). , Ks ′,...) Emit light with an apex angle in a conical angular region in which peripheral rays are distributed, which is determined by the structure of the fiber.
Further, principal rays (Lps, Lps ′,...) Of light beams emitted from the radiation surface elements (Ks, Ks ′,...) Are parallel to the fiber axis, and the optical fibers (Ef1, Ef2) are bundled. The optical axis of the optical system is arranged in parallel to the z axis.
Thus, when the chief rays (Lps, Lps ′,...) Are parallel to the optical axis of the optical system, the pupil is considered to be at infinity.
In this case, the light emitting end itself of the optical fibers (Ef1, Ef2) may be regarded as the radiation surface elements (Ks, Ks ′,...).
As described above, in the present invention, the light emission region (Gs) may be a point light source or a light emitting element itself that is a distributed light source, or may be a light guided from the light emitting element. The light may be emitted by being illuminated with light from the light emitting element.
 レンズ等からなる光投影光学系(Eu)は、前記光放射領域(Gs)からの光束(Bs)の入力を受けて、後段の偏向パターン生成手段(Fm)の近傍に、照明領域(Gu)を形成するように配置される。
 ただし、前記光放射領域(Gs)と前記照明領域(Gu)とが共役である必要は無い。そして、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、その光入射部(Pmi)に前記光投影光学系(Eu)から入力された光束(Bs)の入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめ、その光射出部(Pmo)より射出光束(Bmo)が出力される。
A light projection optical system (Eu) including a lens or the like receives an input of the light beam (Bs) from the light emission region (Gs), and in the vicinity of the deflection pattern generation means (Fm) at the subsequent stage, Are arranged to form.
However, the light emission region (Gs) and the illumination region (Gu) do not have to be conjugate. The deflection pattern generation means (Fm) deflects and emits each incident light beam of the light beam (Bs) input from the light projection optical system (Eu) to the light incident portion (Pmi), The emitted light beam (Bmo) is output from the light emitting part (Pmo).
 ここで、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存するように構成されている。
 したがって、前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存する際の依存性を規定することにより、前記射出光束(Bmo)の射出方向の変化の様子、すなわち遠方に対する配光分布を、高い自由度で作り込むことができる。
 因みに、前記光射出部(Pmo)は前記光入射部(Pmi)とは別のものとして必ず存在するとは限らず、後述するように、前記光入射部(Pmi)が前記光射出部(Pmo)を兼ねている場合もあり得る。
Here, the deflection pattern generation means (Fm) is configured such that the direction of deflection given depends on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi).
Accordingly, by defining the dependency when the direction of the deflection given is dependent on the incident position of the light beam at the light incident part (Pmi), the state of change in the exit direction of the exit beam (Bmo), That is, it is possible to create a light distribution with respect to a distant place with a high degree of freedom.
Incidentally, the light emitting part (Pmo) does not necessarily exist as a part different from the light incident part (Pmi), and the light incident part (Pmi) is not necessarily present as the light emitting part (Pmo), as will be described later. It may also serve as
 本発明の車載用前照灯の特徴的な構造として、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、図4に示すように、その光入射部(Pmi)が多数の偏向機能領域(R1,R2,…)に分割して構成されている点が挙げられる。
 これについて、本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図である図4を参照して説明する。
 本図における発光素子(Sc)が、実質的に点光源と見なせる活性領域で発光する半導体レーザとすると、この活性領域が光放射領域(Gs)となる。
 一方、前記光投影光学系(Eu)は、本図においてはシリンドリカルレンズによって構成されており、これによって前記光放射領域(Gs)からの光束(Bs)を拡がり角の異なる、すなわちx軸方向の拡がり角は変えずに、y軸方向の拡がり角を減じた光束(Bu)に変換し、前記光放射領域(Gs)と非共役な照明領域(Gu)を、偏向パターン生成手段(Fm)の光入射部(Pmi)の近傍、ここでは該光入射部(Pmi)上に形成するように描いてある。
As a characteristic structure of the in-vehicle headlamp according to the present invention, as shown in FIG. 4, the deflection pattern generation means (Fm) has a light incident portion (Pmi) having a large number of deflection function regions (R1, R2, (...) is divided.
This will be described with reference to FIG. 4 which is a schematic diagram showing a part of the vehicle headlamp of the present invention in a simplified manner.
If the light emitting element (Sc) in the drawing is a semiconductor laser that emits light in an active region that can be regarded as a point light source, this active region becomes a light emitting region (Gs).
On the other hand, the light projection optical system (Eu) is constituted by a cylindrical lens in the figure, and thereby, the light beam (Bs) from the light emission region (Gs) is spread at different angles, that is, in the x-axis direction. Without changing the divergence angle, it is converted into a light beam (Bu) with a reduced divergence angle in the y-axis direction, and the non-conjugated illumination area (Gu) is converted into the light emission area (Gs) by the deflection pattern generation means (Fm). It is drawn so as to be formed in the vicinity of the light incident part (Pmi), here on the light incident part (Pmi).
 前記したように、前記偏向パターン生成手段(Fm)がその入射光線に対して与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存する。
 遠方を照明する規定の配光分布が、前記照明領域(Gu)を形成する前記光束(Bu)の全体によって実現されるよう、前記した入射位置への依存特性を設計するのであるが、その際は、前記したように、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、その光入射部(Pmi)が多数の偏向機能領域(R1,R2,…)に分割して構成されており、かつ前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれは、前記した配光分布の配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明するように設計する。
As described above, the direction of deflection given to the incident light beam by the deflection pattern generating means (Fm) depends on the incident position of the light beam in the light incident part (Pmi).
In this case, the dependence characteristic on the incident position is designed so that a predetermined light distribution for illuminating a distant place is realized by the entire light beam (Bu) forming the illumination region (Gu). As described above, the deflection pattern generation means (Fm) is configured such that the light incident portion (Pmi) is divided into a large number of deflection function regions (R1, R2,...), And the deflection function. Each of the regions (R1, R2,...) Is designed to illuminate a wide region of the entire region where the light distribution of the light distribution described above is performed.
 なお、図4では、前記光投影光学系(Eu)として、1個のシリンドリカルレンズによって構成するものを例示したが、前記光投影光学系(Eu)は、球面レンズとの組合せレンズによって構成されてもよく、成型非球面レンズ、あるいは曲面ミラーによって構成されてもよい。 In FIG. 4, the light projection optical system (Eu) is exemplified by a single cylindrical lens, but the light projection optical system (Eu) is configured by a combination lens with a spherical lens. Alternatively, it may be constituted by a molded aspheric lens or a curved mirror.
 ハロゲンランプやHIDランプ、LEDを光源とした従来の車載用前照灯においても、背面の凹面反射鏡や前面の透明カバーを複数の領域に分割し、光線の位置に依存する凹面反射鏡の反射特性や透明カバーの屈折特性(レンズ特性)を、分割領域それぞれに与えることにより、所望の配光分布を実現することは行われて来た。
 しかし、いま述べた従来技術の場合は、それぞれの分割領域は、配光分布全体のうちの特定の一部分を形成するように反射特性や屈折特性が設計されていた。
 例えば、右端の分割領域には遠方配光分布の右端の領域の照明を担当させる、などである。
Even in conventional in-vehicle headlamps using halogen lamps, HID lamps, and LEDs as light sources, the concave reflecting mirror on the back and the transparent cover on the front are divided into a plurality of areas, and the reflecting of the concave reflecting mirror that depends on the position of the light beam. Realization of a desired light distribution has been performed by giving the characteristics and the refractive characteristics (lens characteristics) of the transparent cover to each of the divided regions.
However, in the case of the conventional technique just described, the reflection characteristics and the refraction characteristics are designed so that each divided region forms a specific part of the entire light distribution.
For example, the rightmost divided area is in charge of illumination of the rightmost area of the distant light distribution.
 これに対して、本発明の車載用前照灯における、分割された前記偏向機能領域(R1,R2,…)のそれぞれには、それ1個で前記した配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明する機能を付与されており、そのような前記偏向機能領域が多数集まって規定の配光分布を実現させる点が相違する。
 ここで、前記偏向機能領域(R1,R2,…)のそれぞれがそれ1個で前記した配光が行われる領域全体を照明するのではなく、そのうちの広い領域を照明するとした理由の一つは、配光分布のなかに明るさの不均一を設ける必要性がある場合は、暗い箇所ほど、その箇所を照明する前記偏向機能領域の個数が少なくなるように前記偏向パターン生成手段(Fm)を設計することにより、そのような不均一な配光分布を実現する可能性を与えることにある。
On the other hand, in each of the divided deflection function areas (R1, R2,...) In the vehicle headlamp according to the present invention, one of the entire areas where the light distribution described above is performed. A difference is that a function of illuminating a wide area is provided, and a large number of such deflection functional areas are gathered to realize a prescribed light distribution.
Here, one of the reasons why each of the deflection function areas (R1, R2,...) Illuminates a wide area of the area instead of illuminating the entire area where the light distribution is performed. When it is necessary to provide non-uniform brightness in the light distribution, the deflection pattern generation means (Fm) is set so that the darker the portion, the smaller the number of the deflection function regions that illuminate that portion. The design provides the possibility of realizing such a non-uniform light distribution.
 レーザ光のようなコヒーレントな光束が人間の眼に危険を及ぼす恐れがある理由は、光束が眼を直射した場合に、網膜上に形成される結像による集光領域の面積が非常に小さくなる可能性があり、そうなると、光パワー密度が過大になって障害を起こす危険性があり得るからである。 The reason why a coherent light beam such as a laser beam may pose a danger to the human eye is that when the light beam directly hits the eye, the area of the light-collecting region formed on the retina is very small. This is because there is a possibility that the optical power density becomes excessive and causes a failure.
 前記した従来の車載用前照灯において、光源を例えば半導体レーザに置き換えても、前照灯を実現することは可能かも知れないが、このようにして作った前照灯(以降、従来投光器利用レーザ前照灯と呼ぶ)の場合は、前記したように、凹面反射鏡や透明カバーの1個の分割領域が配光分布全体のうちの特定の一部分を形成するように構成されているため、出力光束には遠方まで届く指向性の強いビーム的性質が保持されている。
 したがって、これが人間の眼を直射した場合は、前記した危険性があり得、この危険性は、近くで直射した場合は当然高く、遠方へ行くほど低下するが、ビーム的性質があるため、低下の仕方は距離の増加に対して緩慢である。
In the above-described conventional in-vehicle headlamp, it may be possible to realize the headlamp even if the light source is replaced with a semiconductor laser, for example. In the case of a laser headlamp), as described above, since one divided region of the concave reflecting mirror or the transparent cover is configured to form a specific part of the entire light distribution, The output light beam retains a beam characteristic with strong directivity that reaches far.
Therefore, when it hits the human eye directly, there can be the above-mentioned danger, and this danger is naturally high when it hits nearby, and decreases as it goes farther, but it decreases because of its beam nature. The way is slow with increasing distance.
 一方、本発明の車載用前照灯の場合は、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれは、前記した配光分布の配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明するものであるため、それぞれの出力光束は、従来投光器利用レーザ前照灯に比して発散的性質が強く、指向性ビーム的性質が弱いため、パワー密度は遠方へ行くほど急激に低下する。
 本車載用前照灯の出力光束が人間の眼を直射した場合は、前記偏向機能領域個々からのパワーは下がるが、瞳孔(虹彩絞り)に光が入る前記偏向機能領域の個数は、逆に増加する。
 そのため、ある程度以上の遠方になれば、従来投光器利用レーザ前照灯であっても本発明の前照灯であっても、同じ遠方配光分布を実現するものならば、瞳孔に入る全パワーは同じであり、これは当然である(実現する遠方配光分布が同じだから)。
 しかし、本発明の前照灯の場合は、網膜上に形成される集光領域は、必ず複数個のスポットの集合体として形成され、光パワーが1点に集中することは、回折光学理論的にあり得ず、安全性が高い。
On the other hand, in the case of the vehicle headlamp according to the present invention, each of the deflection function areas (R1, R2,...) Illuminates a wide area of the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed. Therefore, each output light beam has a strong divergent property and a weak directional beam property as compared with a conventional projector-use laser headlamp, and therefore the power density decreases rapidly as it goes further.
When the output light beam of this in-vehicle headlamp hits the human eye directly, the power from each of the deflection function areas decreases, but the number of the deflection function areas where light enters the pupil (iris diaphragm) is reversed. To increase.
Therefore, if it becomes far beyond a certain level, even if it is a conventional projector-use laser headlamp or the headlamp of the present invention, if it achieves the same distant light distribution, the total power entering the pupil is The same is true, because the distant light distribution achieved is the same).
However, in the case of the headlamp of the present invention, the condensing region formed on the retina is always formed as an aggregate of a plurality of spots, and the optical power is concentrated at one point. It is impossible and safe.
 逆に、眼の距離が前照灯に近づけば、従来投光器利用レーザ前照灯であっても本発明の前照灯であっても、瞳孔に入る光パワーは増加するが、従来投光器利用レーザ前照灯の場合は網膜上に形成される1個の集光領域に集中する光パワーが単純に増加する。
 これに対し本発明の前照灯の場合は、網膜上に形成される集光領域を構成する複数個のスポットの、個々の光パワーが増加するとともに、スポット相互間の距離が、眼と前照灯との距離の近さに相反して離れて行くため、やはり安全性が高い。
Conversely, if the distance of the eye is closer to the headlamp, the power of light entering the pupil increases in both the conventional projector-use laser headlamp and the headlamp of the present invention, but the conventional projector-use laser In the case of a headlamp, the optical power concentrated on one condensing region formed on the retina simply increases.
On the other hand, in the case of the headlamp according to the present invention, the individual optical power of a plurality of spots constituting the light collection region formed on the retina is increased, and the distance between the spots is set so that The safety is high because it goes away from the proximity of the lighting.
 安全性の向上の観点から、個々のスポットの光パワーを小さくする方が有利になることは明らかであり、そのためには、前記偏向パターン生成手段(Fm)の前記偏向機能領域(R1,R2,…)への分割個数は、可能な限り多くするとよいことは直ちに理解できる。
 例えば本発明の車載用前照灯の灯具の前方から見た大きさが、横方向300mm×縦方向100mmであると想定して、前記偏向パターン生成手段(Fm)の大きさが、灯具の寸法の半分の150mm×50mmであると想定し、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の寸法を10mm×5mmとする場合を考えると、前記偏向パターン生成手段(Fm)の分割数は150個となる。
From the viewpoint of improving safety, it is apparent that it is advantageous to reduce the optical power of each spot. For this purpose, the deflection function regions (R1, R2, R2) of the deflection pattern generation means (Fm) are used. It can be readily understood that the number of divisions into (...) should be as large as possible.
For example, assuming that the size of the in-vehicle headlamp of the present invention viewed from the front is 300 mm in the horizontal direction × 100 mm in the vertical direction, the size of the deflection pattern generating means (Fm) is the dimension of the lamp. Assuming that the size of the deflection functional area (R1, R2,...) Is 10 mm × 5 mm, the number of divisions of the deflection pattern generation means (Fm) is 150. It becomes.
 さらに、いま述べた安全性の観点からは、前記した、前記偏向機能領域(R1,R2,…)のそれぞれが前記した配光分布の配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明するように設計する際の広さについては、前記した不均一な配光分布を実現する可能性を与えるために、配光が行われる領域全体から割り引く分を除き、可能な限り広いことが有利となるから、配光が行われる領域全体に対して、少なくとも40%、できれば60%以上、望ましくは70%以上になるよう設計するとよい。
 また、形成する配光分布のなかの最も照度の高い箇所には、実質的に前記偏向機能領域(R1,R2,…)の全てから光を届けるように設計することが望ましい。
Furthermore, from the viewpoint of safety just described, each of the deflection function areas (R1, R2,...) Illuminates a wide area in the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed. In order to provide the possibility of realizing the above-described non-uniform light distribution, it is advantageous that the width when designing is as wide as possible except for the portion discounted from the entire area where the light distribution is performed. Therefore, it should be designed to be at least 40%, preferably 60% or more, and preferably 70% or more with respect to the entire region where light distribution is performed.
In addition, it is desirable to design so that light is delivered from substantially all of the deflection function regions (R1, R2,...) To a portion with the highest illuminance in the light distribution to be formed.
 ここまで述べたことから容易に理解できるように、本発明の車載用前照灯と従来投光器利用レーザ前照灯とが、設計思想上および形態上の相違を有することは明らかであるし、その相違によって付与される安全性の高さには際立ったものがある。 As can be easily understood from what has been described so far, it is clear that the vehicle-mounted headlamp of the present invention and the conventional projector-use laser headlamp have a difference in design philosophy and form. The heightened safety provided by the differences is conspicuous.
 ここで、本発明の車載用前照灯と、車幅灯(ポジションランプ)や尾灯(テールランプ)、ブレーキランプ(ストップランプ)などの、従来の非前照灯の車載用灯火(以降、従来車載用非前照灯灯火と呼ぶ)との関係について補足しておく。
 これら従来車載用非前照灯灯火においても、ランプカバーを多数のレンズの集合体として構成し、各レンズが、光源光束を類似の発散的光束に変換するよう機能しているが、これらのレンズに分割することと、本発明における前記偏向機能領域(R1,R2,…)とは、作用や目的が全く異なる。
 前記した従来車載用非前照灯灯火は、情報表示を目的とするものであり、発散的性質は、広い角度範囲から視認可能とするために付与しており照明のためではないし、拡散板ではなくレンズの集合体とするのは、特有のギラツキを伴わせることにより、視認性を向上させるためである。
Here, in-vehicle headlamps according to the present invention and conventional non-headlight in-vehicle lamps (hereinafter referred to as conventional in-vehicle lamps) such as a vehicle width lamp (position lamp), a tail lamp (tail lamp), and a brake lamp (stop lamp). The relationship with non-headlights for lighting) will be supplemented.
In these conventional in-vehicle non-headlights, the lamp cover is configured as an assembly of a large number of lenses, and each lens functions to convert a light source light beam into a similar divergent light beam. And the deflection function area (R1, R2,...) In the present invention are completely different in operation and purpose.
The above-mentioned conventional vehicle-mounted non-headlamp lamp is intended for information display, and the divergent property is given to make it visible from a wide angle range, not for illumination, The reason for the lens assembly is to improve the visibility by adding a specific glare.
 一方、本発明の車載用前照灯の場合は、前記したように発散的性質が強く、指向性ビーム的性質が弱いといえども、それは従来投光器利用レーザ前照灯に比してのことであって、前照灯として要求される配光分布を実現可能な指向性を当然保持している。
 換言すれば、本発明は、本発明の車載用前照灯としての指向性を有したまま、危険性のあるコヒーレンシーを低下させる技術であると言うことができ、前記した従来車載用非前照灯灯火とは設計思想が異なるものである。
On the other hand, in the case of the in-vehicle headlamp according to the present invention, as described above, although the divergent property is strong and the directional beam property is weak, it is compared with the conventional projector-use laser headlamp. Therefore, the directivity capable of realizing the light distribution required for the headlamp is naturally maintained.
In other words, the present invention can be said to be a technique for reducing dangerous coherency while maintaining the directivity as the in-vehicle headlamp of the present invention. The design philosophy is different from the light.
 前照灯の前記射出光束(Bmo)が人間の眼を直射した場合の危険性は、前照灯と眼との距離が近いほど高くなるが、本発明の前照灯の場合は、前記したように、網膜上に形成される集光領域を構成する複数個のスポットの、個々の光パワーが増加するとともに、スポット相互間の距離が、眼と前照灯との距離の近さに相反して離れて行くため、安全性に関する配慮は、1個のスポットの網膜上での光パワーについて検討すればよいことが判る。
そのためには、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれのうちで、その領域におけ
る前記光束(Bu)によって照射される光パワー密度の面積積分が最大となる前記偏向機
能領域が、前照灯から出力する光束に注目すればよい。
The danger when the emitted light beam (Bmo) of the headlamp directly hits the human eye is higher as the distance between the headlamp and the eye is shorter. In the case of the headlamp of the present invention, As described above, the individual optical power of a plurality of spots constituting the condensing region formed on the retina increases, and the distance between the spots conflicts with the proximity of the distance between the eye and the headlamp. Therefore, it can be understood that the safety considerations should be considered for the optical power on the retina of one spot.
For this purpose, in each of the deflection function regions (R1, R2,...), The deflection function region in which the area integral of the optical power density irradiated by the light beam (Bu) in the region is maximized is the headlight. Pay attention to the luminous flux output from the lamp.
 そして、いま注目した光束が、人間の眼の存在が想定される最も近い位置において形成する照度が、人間の眼にとっての危険水準を超えないようにすればよい。
 この危険水準の設定については、例えば、前記した人間の眼の存在が想定される最も近い位置で前照灯を継続的に覗き込むような極端な状況に配慮する必要は無く、眩しい光の露光に対して人が自然に行う回避行動によって眼の障害から保護され得る水準によって設定すればよい。
 なお、いま述べた人間の回避行動による保護に関しては、JIS C 6802に記載がある。
Then, the illuminance formed by the focused light beam at the closest position where the presence of the human eye is assumed should not exceed the danger level for the human eye.
Regarding the setting of this danger level, for example, it is not necessary to consider the extreme situation where the headlamp is continuously looked into at the closest position where the presence of the human eye is assumed, and exposure to dazzling light However, it may be set at a level that can be protected from eye damage by avoidance behavior that a person naturally performs.
The protection by human avoidance behavior just described is described in JIS C 6802.
 前記偏向機能領域(R1,R2,…)の1個によって偏向された光束が形成する照度は、前記光束(Bu)によって照射される光パワー密度の前記偏向機能領域における面積積分と相関するから、ここでは考察を簡単にするために、前記照明領域(Gu)の大きさが既定であるとし、前記した照度を規制するために、前記偏向機能領域の面積を規定する場合について述べる。
 前記した危険水準を超えないように本発明の前照灯を設計する具体的な仕方の先ず第1は、前記光射出部(Pmo)から人間の眼の存在が想定される最も近い位置までの距離を規制する構造が既定であるとして、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の面積を、前記した危険水準を超えないように規定するものである。
 この場合、前記照明領域(Gu)のなかの照度が最も高い箇所に位置する前記偏向機能領域に注目してその面積を決定し、それ以外の前記照明領域(Gu)についても、同じ面積とするようにしてもよく、或いは、前記照明領域(Gu)のなかの照度が高い箇所に位置する前記照明領域(Gu)の面積は小さく、逆に前記照明領域(Gu)のなかの照度が低い箇所に位置する前記照明領域(Gu)の面積は大きくなるようにしても構わない。
The illuminance formed by the light beam deflected by one of the deflection function regions (R1, R2,...) Correlates with the area integral in the deflection function region of the optical power density irradiated by the light beam (Bu). Here, in order to simplify the discussion, a case will be described in which the size of the illumination area (Gu) is predetermined and the area of the deflection function area is defined in order to regulate the above-described illuminance.
The first of the specific methods of designing the headlamp of the present invention so as not to exceed the above-mentioned danger level is the first from the light emitting part (Pmo) to the nearest position where the presence of human eyes is assumed. Assuming that the structure for regulating the distance is predetermined, the area of the deflection function area (R1, R2,...) Is defined so as not to exceed the above-mentioned danger level.
In this case, paying attention to the deflection function region located at the highest illuminance in the illumination region (Gu), the area is determined, and the other illumination regions (Gu) have the same area. Alternatively, the area of the illumination area (Gu) located at a place where the illuminance is high in the illumination area (Gu) is small, and conversely, the place where the illuminance is low in the illumination area (Gu). The area of the illumination area (Gu) located in the area may be increased.
 設計の仕方の第2は、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれの面積は既定であるとして、前記光射出部(Pmo)から人間の眼の存在が想定される最も近い位置までの距離を規制する構造を前記した危険水準を超えないように規定するものである。
 この場合、前記した前記光束(Bu)によって照射される光パワー密度の面積積分が最大となる前記偏向機能領域に注目して、それからの出力光束についての、前記光射出部(Pmo)から人間の眼の存在が想定される最も近い位置までの距離を決定し、それ以外の前記偏向機能領域についても同じ距離となるように、前記した規制構造を規定してもよく、或いは、前記した光パワー密度の面積積分が大きい前記偏向機能領域については距離が大きく、逆に光パワー密度の面積積分が小さい前記偏向機能領域については距離が小さくなるようにしても構わない。
The second way of design is that the area of each of the deflection function regions (R1, R2,...) Is predetermined, and from the light emitting part (Pmo) to the nearest position where the presence of human eyes is assumed. The structure that regulates the distance is defined so as not to exceed the above-mentioned danger level.
In this case, paying attention to the deflection function region where the area integral of the optical power density irradiated by the light beam (Bu) is maximized, the output light beam from the light emission part (Pmo) is human- The distance to the nearest position where the presence of the eye is assumed may be determined, and the above-described regulation structure may be defined so that the other deflection function areas have the same distance, or the optical power described above. The distance may be large for the deflection function area having a large area integral of density, and the distance may be small for the deflection function area having a small area integral of optical power density.
 ここで、前記光射出部(Pmo)から人間の眼の存在が想定される最も近い位置までの距離を規制する構造とは、例えば前記光射出部(Pmo)を囲む透明のガラスやプラスチック製の保護カバーであり、前記した光パワー密度の面積積分が大きい前記偏向機能領域については距離が大きく、光パワー密度の面積積分が小さい前記偏向機能領域については距離が小さくなるようにする場合には、前記保護カバーを曲面で形成することで実現することができる。 Here, the structure that regulates the distance from the light emitting part (Pmo) to the closest position where the presence of human eyes is assumed is, for example, a transparent glass or plastic that surrounds the light emitting part (Pmo) In the case where the distance is large for the deflection functional region having a large area integral of the optical power density, and the distance is small for the deflection functional region having a small area integral of the optical power density. This can be realized by forming the protective cover with a curved surface.
 ここまで述べた本発明の前照灯の設計においては、前記偏向機能領域の1個が形成する照度に相関する、前記偏向機能領域の1個に入射される光パワーに注目して、人間の眼に対する安全を確保する方法について説明した。
 その際、前記偏向機能領域の面積について考察したが、光パワー密度の面積積分に注目しているため、それは前記偏向機能領域(R1,R2,…)の全体の面積に対する前記偏向機能領域の1個の面積の比が重要であって、全体を相似形に保ったまま拡大・縮小しても、結論は変わらないものであった。
 しかし、本前照灯は、電磁波としての光を扱う光学装置でもあるため、その設計の際は、物理的な制約にも注意を払う必要がある。
In the headlamp design of the present invention described so far, paying attention to the optical power incident on one of the deflection function areas, which correlates with the illuminance formed by one of the deflection function areas, A method for ensuring eye safety was described.
At that time, the area of the deflection function area was considered. Since attention is paid to the area integration of the optical power density, it is 1 of the deflection function area with respect to the entire area of the deflection function area (R1, R2,...). The ratio of the individual areas was important, and the conclusion was the same even if the whole area was kept in a similar shape and expanded or reduced.
However, since the headlamp is also an optical device that handles light as electromagnetic waves, it is necessary to pay attention to physical restrictions when designing the headlamp.
 例えば、車載用前照灯の配光分布に関する規格であるECE R112では、ロービームの配光領域のZoneIの縦方向の角度幅Θyを3度とすることが規定されており、したがって本前照灯は、少なくともこの角度幅Θyよりも細かな角度分解能で、配光分布を設計できる自由度を有することが必要であることが判る。 For example, ECE R112, which is a standard relating to the light distribution of an in-vehicle headlamp, stipulates that the vertical angle width Θy of Zone I in the low beam light distribution region is 3 degrees. It is understood that it is necessary to have a degree of freedom in which the light distribution can be designed with an angular resolution finer than at least the angular width Θy.
 いま、前記偏向機能領域(R1,R2,…)のそれぞれが例えば矩形である場合を想定し、前記光束(Bu)の照射を受けた前記偏向機能領域(R1,R2,…)の1個が遠方に配光分布を形成する状況に注目すると、これは、光束を矩形開口で切り出した場合に形成されるフラウンホーファー回折に対応していることが判る。
 当然、本発明の前照灯における前記偏向機能領域(R1,R2,…)の1個のなかには位相分布を存在させることができるが、これの存在により、遠方での分布を広くすることは可能であるが、分布を小さくする限界に注目するならば、それは位相分布が存在しない単純な矩形開口の大きさによって規定される。
 因みに、いま述べた「位相分布を存在させる」とは、光波動に対し、レンズによる屈折や曲面ミラーによる反射、ホログラムのような非一様な回折格子による回折などを生じせしめる操作を、上位概念的に指したものである。
Now, assuming that each of the deflection function areas (R1, R2,...) Is rectangular, for example, one of the deflection function areas (R1, R2,...) That has been irradiated with the light beam (Bu) When attention is paid to the situation where the light distribution is formed at a distance, it is understood that this corresponds to Fraunhofer diffraction formed when the light beam is cut out by a rectangular aperture.
Naturally, a phase distribution can exist in one of the deflection function areas (R1, R2,...) In the headlamp of the present invention, but it is possible to widen the distribution in the distance due to the presence of this. However, if we focus on the limitations of reducing the distribution, it is defined by the size of a simple rectangular aperture where there is no phase distribution.
By the way, “to make the phase distribution exist” as described above is a superordinate concept of operations that cause refraction by a lens, reflection by a curved mirror, diffraction by a non-uniform diffraction grating such as a hologram, etc. Pointed to.
 矩形開口に関して考察する準備として、構造を1次元に単純化したスリットについて述べる。
 x軸方向に無限に延びる、y軸方向の幅Aを有する1個のスリット、すなわち単スリットを、波長λのz軸方向に進む平行光束(平面波)で照明したとき、このスリットにより形成されるフラウンホーファー回折の、中央ピーク値で規格化したパワー密度分布パターンu(θ) は、以下の式(式1)
  u(θ) = [ sinc(πAθ/λ)]^2
のように表される。
 ここで、θ は単スリットの位置から見たパワー密度分布の観測点の方向がz軸と成す角度、記号 ^2 は2乗演算を表し、関数 sinc は、以下の式(式2)
  sincφ = sinφ/φ
で定義されるシンク関数を表す。
 前記 u(θ) の具体的な形状は、本発明の車載用前照灯の技術に関連する概念の概略図である図8に示すようであり、図から判るように、中央の主パターンの両側に、多数の副パターン(小さな極大)が並んでおり、分布の零値が、角度 β = λ/A 毎に出来る。
 いま知りたい矩形開口のフラウンホーファー回折パターンは、前記したx軸方向に延びる単スリットの回折パターンと、これに直交するy軸方向に延びる単スリットの回折パターンとを掛け合わせたものとなる。
(参考文献:小山次郎・西原浩「光波電子工学」昭和53年5月15日初版発行,コロナ社,式(3・53))
As a preparation for considering the rectangular aperture, a slit whose structure is simplified to one dimension will be described.
When one slit having a width A in the y-axis direction, that is, a single slit extending infinitely in the x-axis direction, is illuminated with a parallel light beam (plane wave) traveling in the z-axis direction with a wavelength λ, the slit is formed by this slit. The power density distribution pattern u (θ) normalized by the central peak value of Fraunhofer diffraction is expressed by the following formula (Formula 1):
u (θ) = [sinc (πAθ / λ)] ^ 2
It is expressed as
Where θ is the angle formed by the direction of the observation point of the power density distribution viewed from the position of the single slit and the z axis, the symbol ^ 2 represents the square operation, and the function sinc is the following equation (Equation 2)
sincφ = sinφ / φ
Represents the sink function defined in.
The specific shape of the u (θ) is as shown in FIG. 8 which is a schematic diagram of the concept related to the in-vehicle headlamp technology of the present invention. A large number of sub-patterns (small local maxima) are arranged on both sides, and a zero value of the distribution can be made for each angle β = λ / A.
The Fraunhofer diffraction pattern having a rectangular opening that is desired to be obtained is obtained by multiplying the single slit diffraction pattern extending in the x-axis direction and the single slit diffraction pattern extending in the y-axis direction orthogonal thereto.
(Reference: Jiro Koyama / Hiroshi Nishihara “Lightwave Electronics”, published on May 15, 1978, Corona, formula (3.53))
 したがって、必要な分解能を備えるために、実現したい配光分布の縦方向の角度幅Θy に対し、必要な余裕を含めてΘyよりも小さいと見なせる回折パターン大きさの最大限度として、図8に示す限界角度幅4βがΘyに等しくなる条件を採ることが好適である。 
 何故ならば、例えば回折パターン大きさの最大限度が前記した主パターンの大きさとなるよう、限界角度幅を 2β とした場合は、前記した両側の副パターンの最大のものが、そのままΘyの外側にはみ出してしまうからである。
 よって、前記した条件
  4β = 4λ/Ay ≦ Θy
から導かれる以下の式(式3)
  Ay ≧ 4λ/Θy
の条件を満足するよう、前記偏向機能領域の、縦方向の回折パターンを規定する寸法Ayを決めればよい(ここでΘyはラジアン単位)。
Therefore, in order to provide the necessary resolution, the maximum limit of the diffraction pattern size that can be considered to be smaller than Θy including the necessary margin with respect to the vertical angular width Θy of the light distribution desired to be realized is shown in FIG. It is preferable to take the condition that the limit angle width 4β is equal to Θy.
This is because, for example, when the limit angle width is 2β so that the maximum limit of the diffraction pattern size is the size of the main pattern, the maximum of the sub-patterns on both sides is directly outside Θy. This is because it protrudes.
Therefore, the above condition 4β = 4λ / Ay ≦ Θy
The following formula derived from (Formula 3)
Ay ≥ 4λ / Θy
The dimension Ay that defines the diffraction pattern in the vertical direction of the deflection function region may be determined so that the above condition is satisfied (where Θy is in radians).
 以上においては、前記偏向機能領域(R1,R2,…)がそれぞれ矩形である場合について考えたが、矩形以外の形状、例えば3角形や6角形、円形などの場合は、それぞれの形状に特有のフラウンホーファー回折パターンが発生するが、ここでは回折パターンの正確な形状について興味がある訳ではなく、その角度的大きさを前記偏向機能領域の寸法によって概数的に規定できればよいのであるから、前記偏向機能領域の具体的形状によらず、Ay を前記偏向機能領域の、縦方向の回折パターンを規定する寸法であるとして、前記した条件を取り扱えばよい。
 また、横方向に対応する方向の、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の大きさについては、これまで言及して来なかったが、この方向の大きさには無頓着で構わないということではなく、車載用前照灯の場合、実現すべき配光分布は横方向に広いため、前記偏向機能領域の大きさの制限が緩く、よって縦方向の条件を優先して配慮すべきということを表している。
In the above, the case where each of the deflection function regions (R1, R2,...) Is a rectangle has been considered. However, in the case of a shape other than a rectangle, for example, a triangle, a hexagon, a circle, etc. Although the Fraunhofer diffraction pattern is generated, it is not interesting here about the exact shape of the diffraction pattern, and it is only necessary that the angular size can be approximately defined by the size of the deflection function region. Regardless of the specific shape of the functional area, it is only necessary to handle the above-mentioned conditions, assuming that Ay is a dimension that defines the vertical diffraction pattern of the deflection functional area.
In addition, the size of the deflection function area (R1, R2,...) In the direction corresponding to the lateral direction has not been mentioned so far, but the size in this direction may be neglected. However, in the case of in-vehicle headlamps, the distribution of light distribution to be realized is wide in the horizontal direction, so the restriction on the size of the deflection function area is loose, so the vertical condition should be given priority. Represents.
 なお、Ay に対する条件の具体的な値を挙げると、例えば Θy を前記したECE R112のZoneIの角度幅である3度とした場合につき、前記した式3を計算すると、
   λ が640nm(R色)である場合は、Ay ≧ 49μm、
   λ が524nm(G色)である場合は、Ay ≧ 40μm、
   λ が465nm(B色)である場合は、Ay ≧ 36μm
となる。
As a specific value of the condition for Ay, for example, when Θy is 3 degrees which is the angular width of Zone I of the above-mentioned ECE R112, the above-described Expression 3 is calculated.
When λ is 640 nm (R color), Ay ≧ 49 μm,
When λ is 524 nm (G color), Ay ≧ 40 μm,
When λ is 465 nm (B color), Ay ≧ 36 μm
It becomes.
 さらに、本前照灯は、コヒーレントな光を扱う光学装置でもあるため、その設計の際は、光の干渉に関する制約にも注意を払う必要がある。
 いま、前記偏向機能領域(R1,R2,…)のそれぞれが同じ大きさの矩形であるとして、それらのうちのx軸またはy軸の方向に並ぶ、N個の前記偏向機能領域からの出力光束が作るフラウンホーファー回折について考える。
Furthermore, since the headlamp is also an optical device that handles coherent light, it is necessary to pay attention to restrictions on light interference when designing the headlamp.
Now, assuming that each of the deflection function areas (R1, R2,...) Is a rectangle of the same size, output light beams from the N deflection function areas arranged in the x-axis or y-axis direction among them. Think about Fraunhofer diffraction.
 考察を簡単化するため、先と同様に、構造を1次元に単純化するとともに、前記偏向機能領域の代替物としての幅 A を有する N 個のスリットが、並び周期 C で並んでいる場合について考えることにする。
 このスリット列を、波長 λ のz軸方向に進む平行光束(平面波)で照明したとき、このスリットにより形成されるフラウンホーファー回折の、中央ピーク値で規格化したパワー密度分布パターン p(θ) は、以下の式(式4)
  p(θ) = [ sinc( πAθ/λ ) ]^2・F(θ)
のように表される。
ここで、 F(θ) は、以下の式(式5)
  F(θ) = [ sin( NπCθ/λ ) / sin( πCθ/λ ) ]^2
のようであるが、この関数は、以下の式(式6)
  θp = λ/C
で計算される角度周期で繰り返す、パルス列状のパターンを呈する関数であって、広義の干渉縞を表している。
 そして、それが前記した式2と同じ形式のシンク関数に乗じられて p(θ) が出来ている。
 したがって、前記した式4のパワー密度分布パターン p(θ) は、前記した式1の単スリットによるパワー密度分布パターン u(θ) が、多数の干渉縞の暗線によって分断されたパターンとなることが判る。
(参考文献:小山次郎・西原浩「光波電子工学」昭和53年5月15日初版発行,コロナ社,式(3・73))
In order to simplify the discussion, similarly to the above, the structure is simplified to one dimension, and N slits having a width A as an alternative to the deflection function region are arranged in the arrangement period C. I will think about it.
When this slit row is illuminated with a parallel light beam (plane wave) traveling in the z-axis direction of wavelength λ, the power density distribution pattern p (θ) normalized by the central peak value of Fraunhofer diffraction formed by this slit is The following formula (Formula 4)
p (θ) = [sinc (πAθ / λ)] ^ 2 · F (θ)
It is expressed as
Here, F (θ) is the following formula (Formula 5)
F (θ) = [sin (NπCθ / λ) / sin (πCθ / λ)] ^ 2
This function is expressed by the following equation (Equation 6).
θp = λ / C
A function exhibiting a pulse-train-like pattern that repeats at an angular period calculated in (1), and represents interference fringes in a broad sense.
Then, it is multiplied by the sync function of the same form as the above-mentioned equation 2 to produce p (θ).
Therefore, the power density distribution pattern p (θ) of Equation 4 described above may be a pattern in which the power density distribution pattern u (θ) by the single slit of Equation 1 is divided by a large number of dark lines of interference fringes. I understand.
(Reference: Jiro Koyama and Hiroshi Nishihara “Lightwave Electronics”, published on May 15, 1978, Corona, formula (3.73))
 ただし、いま述べたスリット列に関する考察を、本前照灯の前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びに適用するためには、若干の理解の修正を必要とする。
 前記偏向機能領域(R1,R2,…)は、図4に示したように、密に並んでおり、その大きさと並び周期が同じである場合があり、また、スリットのように光を遮るものは存在しない。
 これを受けて、スリット列を構成するスリットの幅 A と並び周期 C を同じにすると、それはもはやスリット列ではなく、何も無い空間となってしまう。
 したがって、前記した式4の p(θ) に現れたシンク関数は、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の個々が生み出す位相分布によって形成される、(共通の)フラウンホーファー回折パターンと理解した上で、並び周期 C が前記偏向機能領域の寸法 A と等しくなっても構わないと理解すればよい。
However, in order to apply the consideration regarding the slit row just described to the arrangement of the deflection function regions (R1, R2,...) Of the headlamp, some understanding correction is required.
As shown in FIG. 4, the deflection function areas (R1, R2,...) Are densely arranged and may have the same size and arrangement period, and may block light like a slit. Does not exist.
In response to this, if the width C of the slits constituting the slit row and the period C are made the same, it is no longer a slit row but a blank space.
Therefore, the sinc function appearing in p (θ) of the above-described equation 4 is understood as a (common) Fraunhofer diffraction pattern formed by the phase distribution generated by each of the deflection function regions (R1, R2,...). In addition, it should be understood that the arrangement period C may be equal to the dimension A of the deflection function region.
 さらに、前記偏向機能領域(R1,R2,…)は、スリット列のような1次元的な並びではなく、2次元的に並んでいるため、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の全体からの前記射出光束(Bmo)が形成するフラウンホーファー回折パターンは、1次元的な干渉縞ではなく2次元的な干渉パターンとなる。
 したがって、その干渉パターンのx軸およびy軸方向の並び周期 θpx,θpy は、前記した式6より、x軸およびy軸方向の並び周期 Cx,Cy によって以下の式
  θpx = λ/Cx ,  θpy = λ/Cy 
のように表される。
Further, since the deflection function areas (R1, R2,...) Are not arranged one-dimensionally like a slit row but are arranged two-dimensionally, the entire deflection function areas (R1, R2,...) The Fraunhofer diffraction pattern formed by the emitted light beam (Bmo) from is not a one-dimensional interference fringe but a two-dimensional interference pattern.
Therefore, the arrangement periods θpx and θpy of the interference pattern in the x-axis and y-axis directions are expressed by the following equations θpx = λ / Cx, θpy = λ / Cy
It is expressed as
 本発明の車載用前照灯の場合、配光分布のなかに、ここで考察した干渉パターンが明瞭に重畳されるならば、これは前照灯として好ましいことではない。
 しかし、干渉パターンの並び周期が、典型的な人間の眼の角度分解能 Ψ と同程度もしくはそれよりも細かくなれば、運転者から視認不可能となって、干渉パターンが存在しないことと実質的に同等になる。
 すなわち、方向を区別しない(x軸およびy軸方向を合わせた)前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並び反復距離 C について、以下の式(式7)
  C ≧ λ/Ψ
の条件を満足するよう、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の構成を決めればよい(ここで Ψ はラジアン単位)。
In the case of the in-vehicle headlamp according to the present invention, if the interference pattern considered here is clearly superimposed in the light distribution, this is not preferable as the headlamp.
However, if the arrangement period of the interference pattern is about the same as or smaller than the angular resolution Ψ of a typical human eye, it will be invisible to the driver and there will be virtually no interference pattern. Become equivalent.
That is, for the arrangement repetition distance C of the deflection function regions (R1, R2,...) That do not distinguish the directions (the x-axis and y-axis directions are combined),
C ≧ λ / Ψ
The deflection functional region (R1, R2,...) May be determined so as to satisfy the above condition (where Ψ is a radian unit).
 このとき、典型的な人間の眼の角度分解能 Ψ の具体的な値としては、それを1分(60分の1度)とすることが好適である。
 因みに、視力は分単位で表した角度分解能の逆数で表すことになっており、前記した1分という値は、視力1の人の角度分解能に相当する。
 なお、C に対する条件の具体的な値を挙げると、例えば Ψ を前記した1分とした場合につき、前記した式7を計算すると、
   λ が640nm(R色)である場合は、C ≧ 2.2mm、
   λ が524nm(G色)である場合は、C ≧ 1.8mm、
   λ が465nm(B色)である場合は、C ≧ 1.6mm
となる。
At this time, as a specific value of the angular resolution Ψ of a typical human eye, it is preferable to set it to 1 minute (1/60 degrees).
Incidentally, the visual acuity is expressed by the reciprocal of the angular resolution expressed in units of minutes, and the above value of 1 minute corresponds to the angular resolution of a person with visual acuity 1.
In addition, when the specific value of the condition for C 1 is given, for example, when the above equation 7 is calculated for the case where Ψ is 1 minute as described above,
When λ is 640 nm (R color), C ≧ 2.2 mm,
When λ is 524 nm (G color), C ≧ 1.8 mm,
When λ is 465 nm (B color), C ≧ 1.6 mm
It becomes.
 ここで、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びに関する記述「並び反復距離」の意味について補足する。
 これには「反復」という用語が含まれるが、これは、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びが厳密に周期的であることを要求するものではなく、同様機能を有する前記偏向機能領域の多数個が、空間的繰り返しをもって並べられる際の空間的並び頻度、という意味である。
 したがって、もし並びの反復が厳密に周期的な場合は、並び反復距離は周期と同義となる。
Here, the meaning of the description “arrangement repetition distance” relating to the arrangement of the deflection function areas (R1, R2,...) Will be supplemented.
This includes the term “repetition”, but this does not require that the alignment of the deflection functional areas (R1, R2,...) Is strictly periodic, and the deflection having the same function. It means the spatial arrangement frequency when a large number of functional areas are arranged with spatial repetition.
Therefore, if the repetition of the arrangement is strictly periodic, the arrangement repetition distance is synonymous with the period.
 いま、前記偏向機能領域が矩形で、それを縦横に隙間無く並べて前記偏向パターン生成手段(Fm)が構成されている場合を想定するならば、前記偏向機能領域の寸法が並び反復距離となる。
 このとき、前記偏向機能領域の寸法が一様でなく、例えば光入射部(Pmi)の中央付近では小さく、x軸またはy軸方向の外側に向かうほど大きくなっていても構わない。
 なお、このような場合の並び反復距離の値としては、x軸またはy軸方向の前記偏向機能領域の寸法の平均値を採ればよい。
If it is assumed that the deflection function area is a rectangle and the deflection pattern generation means (Fm) is configured by arranging the deflection function area vertically and horizontally without any gaps, the dimensions of the deflection function area are arranged and the repetition distance.
At this time, the size of the deflection function region is not uniform, and may be small, for example, near the center of the light incident portion (Pmi), and may increase toward the outside in the x-axis or y-axis direction.
Note that the average value of the dimensions of the deflection function area in the x-axis or y-axis direction may be used as the value of the arrangement repetition distance in such a case.
 また、前記偏向機能領域の寸法の平均値が、x軸方向とy軸方向とで相違する場合は、値が小さい方を採ればよい。
 その理由は、前記した式7から明らかなように、並び反復距離の値が小さいほど干渉パターンの並び角度が大きく(粗く)なって、視認され易く(条件が悪く)なるため、条件の悪い方の値を採ることが妥当だからである。
Further, when the average value of the dimensions of the deflection function area is different between the x-axis direction and the y-axis direction, the smaller value may be taken.
The reason for this is that, as apparent from Equation 7, the smaller the arrangement repetition distance, the larger (coarse) the interference pattern arrangement angle, and the easier it is to visually recognize (the conditions are worse). This is because it is reasonable to take the value of.
 また、前記偏向機能領域が矩形ではなくて、また並び方向が90度離れた方向(x軸およびy軸方向)ではなく、例えば前記偏向機能領域が3角形や6角形で、並び方向が60度離れた方向であるようなものでも構わず、このような場合も、干渉パターンの並び角度が最も大きくなる方向について並び反復距離の値を採ればよい。 Also, the deflection function area is not rectangular and the arrangement direction is not 90 degrees apart (x-axis and y-axis directions), for example, the deflection function area is a triangle or hexagon, and the arrangement direction is 60 degrees. The distance may be a direction away from each other. In such a case as well, the value of the repetitive distance may be taken in the direction in which the alignment angle of the interference pattern is the largest.
 前記した式5に現れる N を無限大にした極限を考えると、それは回折格子となるが、例えば分光装置に使われる回折格子の場合、その周期性が良いほど、前記した式6で繰り返すパルスの幅が狭く明瞭になるため、スペクトル分解能が上がり、良い回折格子であると言われる。
 前記したように、本発明の車載用前照灯の場合、配光分布のなかに、干渉パターンが明瞭に重畳されるならば、これは前照灯として好ましいことではないため、いま述べた分光装置用回折格子の条件を逆手に取って、周期性を劣化させれば、干渉パターンが不明瞭になって、本車載用前照灯としての質が向上することが判る。
 すなわち、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びの周期性に対して擾乱を与えるよう、並び方に変調を加えるとよく、例えば、ランダムな擾乱の変調とすることが好適である。
Considering the limit where N appears infinite in Equation 5 above, it becomes a diffraction grating. For example, in the case of a diffraction grating used in a spectroscopic device, the better the periodicity, the more repeated pulses in Equation 6 above. Since the width is narrow and clear, the spectral resolution is improved and it is said to be a good diffraction grating.
As described above, in the case of the in-vehicle headlamp according to the present invention, if the interference pattern is clearly superimposed in the light distribution, this is not preferable as the headlamp. It can be seen that if the conditions of the diffraction grating for the device are reversed and the periodicity is deteriorated, the interference pattern becomes unclear and the quality as the headlamp for in-vehicle use is improved.
That is, the arrangement may be modulated so as to give a disturbance to the periodicity of the arrangement of the deflection function regions (R1, R2,...). For example, random disturbance modulation is preferable.
 これまで述べて来た前記偏向パターン生成手段(Fm)は、その光入射部(Pmi)に入射される光束の入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめるものであり、そのために、与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存するものであり、その依存性、すなわち与えられる偏向の方向に関する前記光入射部(Pmi)における分布が、所望の分布となるよう設計できるものでなければならない。 The deflection pattern generation means (Fm) described so far is for deflecting and emitting each incident light beam incident on the light incident portion (Pmi). Is dependent on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi), and the dependency, that is, the distribution in the light incident portion (Pmi) with respect to the direction of deflection given is the desired distribution. It must be designed to be
 このことを実現可能な前記偏向パターン生成手段(Fm)として、前記光入射部(Pmi)における位置に依存して法線方向が変化する光反射面を有する光学素子によって構成することが好適である。
 製作に際しては、金属板のプレス成型やプラスチックの射出成型品への反射膜コーティングなど、低コストの方法を利用できる。
 なお、この前記偏向パターン生成手段(Fm)の場合、前記光入射部(Pmi)が前記光射出部(Pmo)を兼ねている。
The deflection pattern generating means (Fm) capable of realizing this is preferably constituted by an optical element having a light reflecting surface whose normal line direction changes depending on the position in the light incident portion (Pmi). .
At the time of production, low-cost methods such as press molding of metal plates and reflection film coating on plastic injection molded products can be used.
In the case of the deflection pattern generating means (Fm), the light incident part (Pmi) also serves as the light emitting part (Pmo).
 また、前記偏向パターン生成手段(Fm)として、前記光入射部(Pmi)における位置に依存して厚さまたは屈折率が変化する光屈折媒体を有する光学素子によって構成することが好適である。
 この場合、厚さが変化する光屈折媒体で言えば、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、前記光入射部(Pmi)である光入射側の屈折面と、前記光射出部(Pmo)である光射出側の屈折面とを有する広義のレンズである。
 そして例えば、光射出側の屈折面を平面とするならば、光入射側の屈折面は曲面であり、この曲面は、前記光入射部(Pmi)における位置に依存して法線方向が変化する曲面として構成すればよい。
 製作に際しては、プラスチックの射出成型など、低コストの方法を利用できる。
The deflection pattern generating means (Fm) is preferably constituted by an optical element having a photorefractive medium whose thickness or refractive index changes depending on the position in the light incident part (Pmi).
In this case, in the case of a photorefractive medium having a variable thickness, the deflection pattern generating means (Fm) includes a light incident side refracting surface (Pmi) and a light emitting portion (Pmo). It is a lens in a broad sense having a certain light exit side refractive surface.
For example, if the refracting surface on the light exit side is a flat surface, the refracting surface on the light incident side is a curved surface, and the normal direction of this curved surface changes depending on the position at the light incident portion (Pmi). What is necessary is just to comprise as a curved surface.
For production, a low-cost method such as plastic injection molding can be used.
 さらに、前記偏向パターン生成手段(Fm)として、前記光入射部(Pmi)における位置に依存して位相が変化する干渉縞を有する回折格子、すなわちホログラムによって構成することが好適である。
 このとき回折格子の形式としては、回折効率の高い位相型、すなわち屈折率変調型が望ましく、さらには体積型の回折格子が望ましい。
 また、この回折格子は、回折光が光入射面の裏側から出力される透過型のものでもよく、光入射面から出力される反射型のものでもよい。
 なお、回折格子の機能は光波長に敏感であるため、R,G,B(赤および緑、青)が混合された白色光を入射した際にも高い回折効率のものを製作することが難しい場合がある。
 この問題を回避するためには、前記偏向パターン生成手段(Fm)をR,G,Bそれぞれ毎に分離して形成するとともに、前記照明領域(Gu)をR,G,Bそれぞれ毎に分離して形成し、色毎に別々に回折格子を照明して(以降、色分離回折格子照明方式と呼ぶ)、それを偏向させることによって射出光束(Bmo)を生成する構成とすることが好適である。
Further, it is preferable that the deflection pattern generating means (Fm) is constituted by a diffraction grating having an interference fringe whose phase changes depending on the position in the light incident portion (Pmi), that is, a hologram.
At this time, the type of the diffraction grating is preferably a phase type with high diffraction efficiency, that is, a refractive index modulation type, and more preferably a volume type diffraction grating.
The diffraction grating may be a transmissive type in which diffracted light is output from the back side of the light incident surface, or a reflective type in which the diffracted light is output from the light incident surface.
In addition, since the function of the diffraction grating is sensitive to the light wavelength, it is difficult to produce a high diffraction efficiency even when white light mixed with R, G, B (red, green, and blue) is incident. There is a case.
In order to avoid this problem, the deflection pattern generation means (Fm) is formed separately for each of R, G, and B, and the illumination area (Gu) is separated for each of R, G, and B. It is preferable to irradiate the diffraction grating for each color separately (hereinafter referred to as a color separation diffraction grating illumination method) and deflect the light to generate an emitted light beam (Bmo). .
 次に、本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図である図5を参照して説明する。
 図においては、配光分布の異なる複数個の偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)が、光入射部(Pmi)のなかで異なる位置を占めるように、一体的に構成されたものを描いてある。
 例えば、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)は、平面状の基材を基本として、前記した法線方向が変化する光反射面領域、または前記した厚さまたは屈折率が変化する光屈折媒体領域、あるいは前記した位相が変化する干渉縞を有する回折格子領域を作り込む(反射面または厚さが変化する光屈折媒体の場合は凹凸が形成される)。
 そして、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)のうちから何れかの偏向パターン生成手段を選択して、その近傍に前記照明領域(Gu)が位置するよう、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を変更可能となるよう構成する。
 前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を変更するためには、例えば、偏向パターン生成手段移動機構(図示せず)を設けて前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)を矢印(A)の方向に平行移動させればよい。
Next, a description will be given with reference to FIG. 5 which is a schematic diagram showing a part of the vehicle headlamp of the present invention in a simplified manner.
In the figure, a plurality of deflection pattern generating means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Having different light distributions are integrally configured so as to occupy different positions in the light incident part (Pmi). It is drawn.
For example, the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Is based on a planar base material, and the light reflecting surface region where the normal direction changes, or the thickness or refractive index described above. Or a diffraction grating region having an interference fringe whose phase changes as described above (in the case of a photorefractive medium whose reflection surface or thickness changes, irregularities are formed).
Then, one of the deflection pattern generation means is selected from the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...), And the illumination pattern (Gu) is positioned in the vicinity thereof. The relative positional relationship between the generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) And the illumination area (Gu) can be changed.
In order to change the relative positional relationship between the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) And the illumination area (Gu), for example, a deflection pattern generation means moving mechanism (not shown) And the deflection pattern generating means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) May be translated in the direction of the arrow (A).
 あるいは、本図を角柱面または円筒面を展開図示したものと解釈し、該角柱面または円筒面は本図の左右方向に平行な中心軸を有しており、その軸回りに前記角柱面または円筒面を回転させ、基材に作り込まれた前記した光反射面領域または光屈折媒体領域、回折格子領域を選択するように構成してもよい。
さらに、平面状の基材を円板状に形成して(図示せず)、その基材面に垂直な軸の回りに
回転可能とし、基材に作り込まれた前記した光反射面領域または光屈折媒体領域、回折格
子領域を選択するように構成してもよい。
Alternatively, this figure is interpreted as a development of a prismatic surface or a cylindrical surface, and the prismatic surface or the cylindrical surface has a central axis parallel to the horizontal direction of the figure, and the prismatic surface or You may comprise so that a cylindrical surface may be rotated and the above-mentioned light reflective surface area | region or photorefractive medium area | region and diffraction grating area | region built in the base material may be selected.
Further, a planar base material is formed into a disk shape (not shown), and can be rotated around an axis perpendicular to the base material surface. You may comprise so that a photorefractive medium area | region and a diffraction grating area | region may be selected.
 また、ここでは、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係の変更形態の一例として、前記偏向パターン生成手段移動機構が前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)を移動させる構成について述べたが、逆に前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)を固定して前記光投影光学系(Eu)とその前段の光学系を移動させるように構成したり、あるいは、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)、および前記光投影光学系(Eu)とその前段の光学系の両方を固定し、それらの間に可動ミラーを挿入して、前記偏向パターン生成手段移動機構が可動ミラーの角度や位置を変更するように構成したりしてもよい。 Here, as an example of a change in the relative positional relationship between the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) And the illumination area (Gu), the deflection pattern generation means moving mechanism is The configuration for moving the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Has been described. Conversely, the light projection is performed with the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Fixed. The optical system (Eu) and the preceding optical system are moved, or the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) And the light projection optical system (Eu) and Both of the preceding optical systems may be fixed, and a movable mirror may be inserted between them, and the deflection pattern generating means moving mechanism may be configured to change the angle and position of the movable mirror.
 以上のように配光分布の異なる複数個の前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)から選択して前記光束(Bu)を照射するように構成することにより、ハイビームの配光分布やロービームの配光分布、あるいは他の配光分布などを切り換えて実現することができる。 As described above, by selecting the plurality of deflection pattern generation means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Having different light distributions and irradiating the light beam (Bu), the high beam distribution is achieved. It can be realized by switching light distribution, low beam light distribution, or other light distribution.
 図5を参照して説明した本発明の車載用前照灯では、配光分布の異なる複数個の前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)から何れかを選択して働かせた。
これを更に改良して、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)を、実質的に相互間の隙間が無いように近接して配置した上で、本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図である図6に示すように、前記偏向パターン生成手段のうちの隣り合う2個の中間的な位置に、前記照明領域(Gu)が位置する設定が可能なように偏向パターン生成手段移動機構を構成するとよい。
 このようにすることにより、それら2個の前記偏向パターン生成手段それぞれが単独で形成する配光分布に対して中間的な配光分布を形成することを可能ならしめることができる。
In the in-vehicle headlamp of the present invention described with reference to FIG. 5, any one of the plurality of deflection pattern generating means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Having different light distributions is selected and operated. It was.
Further improving this, the deflection pattern generating means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) Are arranged close to each other so that there is substantially no gap between them. As shown in FIG. 6, which is a schematic diagram showing a part of the illumination lamp, a setting in which the illumination region (Gu) is located at an intermediate position between two adjacent ones of the deflection pattern generation means. It is preferable to configure the deflection pattern generating means moving mechanism so as to be possible.
In this way, it is possible to form an intermediate light distribution with respect to the light distribution formed by each of the two deflection pattern generation units.
 いま、前記偏向パターン生成手段(Fm)と前記偏向パターン生成手段(Fm')とに注目するとし、前記照明領域(Gu)の中央線が前記偏向パターン生成手段(Fm)の中央線(Lc)上にあるときは、前記偏向パターン生成手段(Fm)の配光分布が100%実現される第1配光状態、前記照明領域(Gu)の中央線が前記偏向パターン生成手段(Fm')の中央線(Lc')上にあるときは、前記偏向パターン生成手段(Fm')の配光分布が100%実現される第2配光状態となる。
 そして、前記した第1配光状態と第2配光状態との合成割合を、前記照明領域(Gu)の中央線の、前記中央線(Lc)からの距離(d)によって、連続的に調整した配光状態を設定することができる。
Now, paying attention to the deflection pattern generation means (Fm) and the deflection pattern generation means (Fm ′), the center line of the illumination area (Gu) is the center line (Lc) of the deflection pattern generation means (Fm). When it is above, in the first light distribution state in which the light distribution of the deflection pattern generation means (Fm) is 100%, the center line of the illumination area (Gu) is the center of the deflection pattern generation means (Fm ′). When it is on the center line (Lc ′), the second light distribution state is realized in which the light distribution of the deflection pattern generation means (Fm ′) is 100%.
And the synthetic | combination ratio of an above described 1st light distribution state and a 2nd light distribution state is continuously adjusted with the distance (d) from the said center line (Lc) of the center line of the said illumination area | region (Gu). The light distribution state can be set.
 この機能を活用すれば、例えば、前記偏向パターン生成手段の個数を増やすことなく、ロービームの配光分布とハイビームの配光分布との中間的な配光分布を実現させたり、あるいは、ロービームの配光分布からハイビームの配光分布へ徐々に切換えたりすることも可能となる。 By utilizing this function, for example, an intermediate light distribution between the low beam distribution and the high beam distribution can be realized without increasing the number of deflection pattern generation means, or the low beam distribution can be realized. It is also possible to gradually switch from a light distribution to a high beam light distribution.
 先に、図5または図6を参照して説明した機能を有する本発明の車載用前照灯には、選択・設定されている配光状態に応じて、前記射出光束(Bmo)の光量をも設定可能とする機能を付与することが好適である。
これを実現するには、前記給電回路(Ps)を制御して前記発光素子(Sc)への投入電力を決定する統合制御回路(Ux)を設け、この統合制御回路(Ux)が前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',Fm",…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を認識し、その認識情報に応じて前記発光素子(Sc)への投入電力を設定するよう前記給電回路(Ps)を制御するように構成すればよい。
The in-vehicle headlamp of the present invention having the function described with reference to FIG. 5 or FIG. 6 has a light quantity of the emitted light beam (Bmo) according to the selected / set light distribution state. It is preferable to provide a function that enables setting.
In order to realize this, an integrated control circuit (Ux) that controls the power supply circuit (Ps) to determine the input power to the light emitting element (Sc) is provided, and the integrated control circuit (Ux) Recognizing the relative positional relationship between the generating means (Fm, Fm ′, Fm ″,...) And the illumination area (Gu), the power input to the light emitting element (Sc) is set according to the recognition information. What is necessary is just to comprise so that the said electric power feeding circuit (Ps) may be controlled.
 このようにすることにより、例えばハイビームのような照明範囲の広い配光分布に切換えた場合に、近距離の照度が不足するなどの現象を回避することができる。 By doing so, for example, when switching to a light distribution with a wide illumination range such as a high beam, it is possible to avoid a phenomenon such as insufficient short-distance illuminance.
 ここで、前記統合制御回路(Ux)が前記認識情報に基づいて前記偏向パターン生成手段移動機構を制御するようにしてもよいし、逆に前記偏向パターン生成手段移動機構によって設定された配光状態を、前記統合制御回路(Ux)が読取って認識するようにしてもよい。 Here, the integrated control circuit (Ux) may control the deflection pattern generating means moving mechanism based on the recognition information, or conversely, the light distribution state set by the deflection pattern generating means moving mechanism. May be read and recognized by the integrated control circuit (Ux).
 先に参照した図4においては、簡単のため、前記発光素子(Sc)1個を光源とするものを描いたが、実用的な車載用前照灯とするためには、白色光の射出光束を実現する必要がある。
 後述するようなR,G,Bの3原色のコヒーレント光源を備えて生成する白色光の他に、例えばB色のコヒーレント光を発する半導体レーザを用いて蛍光体を励起することによってR色とG色とが混合したインコヒーレント光、またはY色(黄色)のピークスペクトルを有するインコヒーレント光を発生させた際に、これらと混ざって出て来る、インコヒーレント光に変換されなかった元のB色成分と、これらインコヒーレント光との混合による白色光に対しても、本発明は適用可能である。
 このような、一部の色のみがコヒーレントである場合は、前記した眼の障害からの保護の観点に基づく前記偏向機能領域(R1,R2,…)の面積の条件、あるいは、前記した典型的な人間の眼の角度分解能 Ψ と干渉パターンの並び周期との比較に基づく前記した式7の条件については、光がコヒーレントな色のみについて満足させればよい。
In FIG. 4 referred to above, for the sake of simplicity, the light emitting element (Sc) is used as a light source. However, in order to obtain a practical in-vehicle headlamp, an emitted light beam of white light is used. It is necessary to realize.
In addition to the white light generated by providing a coherent light source of the three primary colors R, G, and B as will be described later, for example, the phosphor is excited by using a semiconductor laser that emits B-color coherent light. The original B color that is not converted to incoherent light, which is mixed with the incoherent light mixed with the color or incoherent light having the Y (yellow) peak spectrum when mixed. The present invention can also be applied to white light obtained by mixing components and these incoherent lights.
When only some of the colors are coherent, the area condition of the deflection function region (R1, R2,...) Based on the viewpoint of protection from the above-described eye damage, or the above-described typical As for the condition of Equation 7 based on the comparison between the angular resolution Ψ of a human eye and the arrangement period of interference patterns, it is sufficient to satisfy only the color in which the light is coherent.
 以下において、R,G,Bの3原色のコヒーレント光源を備えて白色光を生成するものの実施例について、本発明の車載用前照灯の一部を簡略化して示す模式図である図7を参照して説明する。
 R,G,B各波長帯域に対応してそれぞれ設けられた要素光源(U1,U2,…)に内蔵されている、発光素子(Sc1,Sc1',…,Sc2,Sc2',…)は、給電回路(Ps)のドライバ回路(P1,P1',…,P2,P2',…)によって駆動されて発光する。
 なお、前記発光素子(Sc1,Sc1',…,Sc2,Sc2',…)の個々については、ここでは、例えば半導体レーザや、半導体レーザの放射光を、高調波発生・光パラメトリック効果などのような非線形光学現象を利用して波長変換する光源などであり、そのようなコヒーレント光源の複数個を直列接続、あるいは並列接続、さらには直並列接続するなどして、1個の前記ドライバ回路(P1,P1',…,P2,P2',…)によって駆動できるものとしてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing a part of the vehicle headlamp according to the present invention in a simplified manner with respect to an embodiment in which white light is generated by providing a coherent light source of three primary colors of R, G, and B in the following. The description will be given with reference.
The light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,..., Sc2, Sc2 ′,...) Built in the element light sources (U1, U2,...) Respectively provided corresponding to the R, G, B wavelength bands are Driven by driver circuits (P1, P1 ′,..., P2, P2 ′,...) Of the power feeding circuit (Ps) to emit light.
For each of the light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,..., Sc2, Sc2 ′,...), Here, for example, the semiconductor laser or the radiated light of the semiconductor laser is used as a harmonic generation / optical parametric effect or the like. A light source that performs wavelength conversion using a non-linear optical phenomenon, and a plurality of such coherent light sources are connected in series, in parallel, or in series-parallel, and so on. , P1 ′,..., P2, P2 ′,.
 また、前記ドライバ回路(P1,P1',…)については、ここでは、直流電源(図示を省略)によって給電される、例えば降圧チョッパや昇圧チョッパなど方式の回路によって構成された、DC/DCコンバータであり、前記発光素子(Sc1,Sc1',…)に規定の電力を投入できるものとしている。
 統合制御回路(Ux)は、ドライバ回路制御信号(J1,J1',…,J2,J2',…)を介して前記ドライバ回路(P1,P1',…,P2,P2',…)毎に個別にデータを送受して制御し、それぞれの前記発光素子(Sc1,Sc1',…,Sc2,Sc2',…)に規定の電力を投入することができるように構成されている。
 さらに前記統合制御回路(Ux)は、位置指定信号(Jm)を介して前記偏向パターン生成手段移動機構(Ms)を制御し、前記偏向パターン生成手段(Fm)の位置を設定する。
In addition, the driver circuits (P1, P1 ′,...) Here are DC / DC converters configured by a circuit of a method such as a step-down chopper or a step-up chopper, which is fed by a direct current power source (not shown). It is assumed that specified power can be input to the light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,...).
The integrated control circuit (Ux) is provided for each driver circuit (P1, P1 ′,..., P2, P2 ′,...) Via driver circuit control signals (J1, J1 ′,..., J2, J2 ′,...). Each of the light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,..., Sc2, Sc2 ′,...) Can be supplied with specified power and controlled individually.
Further, the integrated control circuit (Ux) controls the deflection pattern generation means moving mechanism (Ms) via the position designation signal (Jm), and sets the position of the deflection pattern generation means (Fm).
 前記要素光源(U1,U2,…)のR,G,B各波長帯域毎の前記発光素子(Sc1,Sc1',…,Sc2,Sc2',…)から発せられた光は、例えばレンズから成る集光光学系(Ec1,Ec2,…)によって光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の入射端(Ei1,Ei2,…)に集光され、前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)のコアを伝播して射出端(Eo1,Eo2,…)から放射されるように構成する。
 前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の前記射出端(Eo1,Eo2,…)が同一平面上に位置するように揃えて、前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の射出端部を束ねる事により光放射領域(Gs)を実現することができる。
 前記射出端(Eo1,Eo2,…)からの放射光は、総合されて1個の出力光束を形成し、前記光束(Bs)として出力され、例えば、図4に示した前記光投影光学系(Eu)およびそれ以降の部分から成る光学系に入射される。
The light emitted from the light emitting elements (Sc1, Sc1 ′,..., Sc2, Sc2 ′,...) For each of the R, G, and B wavelength bands of the element light sources (U1, U2,. The light is condensed on the incident end (Ei1, Ei2,...) Of the optical fiber (Ef1, Ef2,...) By the condensing optical system (Ec1, Ec2,...) And propagates through the core of the optical fiber (Ef1, Ef2,. Thus, the light is emitted from the emission end (Eo1, Eo2,...).
Align the exit ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,...) So that the exit ends (Eo1, Eo2,...) Are located on the same plane and bundle the exit ends of the optical fibers (Ef1, Ef2,...). Thus, the light emission region (Gs) can be realized.
The radiated light from the exit ends (Eo1, Eo2,...) Are combined to form one output light beam and output as the light beam (Bs). For example, the light projection optical system (FIG. 4) It enters an optical system consisting of Eu) and subsequent parts.
 ここでは、R,G,B各色の光を、3本の前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)によって伝送するものについて述べたが、これを、1本の光ファイバによって伝送するようにしてもよい。
 ただし、前記した色分離回折格子照明方式を実現する場合は、R,G,B各色の光を、3本の前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)によって伝送した上で、前記光ファイバ(Ef1,Ef2,…)の射出端部を束ねない構成とする必要がある。
Here, the light of each color of R, G, and B is described as being transmitted by the three optical fibers (Ef1, Ef2,...), But this may be transmitted by one optical fiber. Good.
However, when realizing the above-described color separation diffraction grating illumination system, light of each color R, G, B is transmitted through the three optical fibers (Ef1, Ef2,...) And then the optical fiber (Ef1). , Ef2,...) Need not be bundled.
 光学系設計に関して若干補足しておく。
 レンズ設計分野において一般的に知られているように、1個のレンズからなる光学系を、それと同じ機能の、複数のレンズの組合せからなる光学系に構造変換したり、あるいは逆の構造変換をすることも可能であり、特に前者の構造変換は、対象光学系についての焦点距離は同じでも、入力側主点位置および出力側主点位置を好都合な位置に設定したり、アフォーカル系を導入したりすることにより、1個のレンズでは物理的に実現不可能な機能を実現させる、あるいは、レンズのパワーを複数のレンズに分散させることにより、収差を減少させる、などの目的で活用される。
A few supplements regarding the optical system design.
As is generally known in the lens design field, an optical system consisting of a single lens is structurally converted to an optical system consisting of a combination of multiple lenses having the same function, or the reverse structural conversion is performed. In particular, in the former structural transformation, even if the focal length of the target optical system is the same, the input principal point position and the output principal point position can be set to convenient positions, or an afocal system is introduced. To achieve functions that are physically unrealizable with a single lens, or to reduce aberrations by distributing the lens power to multiple lenses. .
 本発明は、半導体レーザなどの発光素子を用いた車載用前照灯を設計・製造する産業において利用可能である。 The present invention can be used in an industry for designing and manufacturing an on-vehicle headlamp using a light emitting element such as a semiconductor laser.
A    矢印
Bmo  射出光束
Bs   光束
Bu   光束
Ci   底面
d    距離
Ec1  集光光学系
Ec2  集光光学系
Ef1  光ファイバ
Ef2  光ファイバ
Ei1  入射端
Ei2  入射端
Eo1  射出端
Eo2  射出端
Eu   光投影光学系
Fm   偏向パターン生成手段
Fm'    偏向パターン生成手段
Fm"    偏向パターン生成手段
Gs   光放射領域
Gu   照明領域
J1   ドライバ回路制御信号
J1'    ドライバ回路制御信号
J2   ドライバ回路制御信号
J2'    ドライバ回路制御信号
Jm   位置指定信号
Ks   放射面素
Ks'    放射面素
Lc   中央線
Lc'    中央線
Lms1 周辺光線
Lms2 周辺光線
Lps  主光線
Lps'  主光線
Ms   偏向パターン生成手段移動機構
P1   ドライバ回路
P1'    ドライバ回路
P2   ドライバ回路
P2'    ドライバ回路
Pmi  光入射部
Pmo  光射出部
Ps   給電回路
Qs   点
R1   偏向機能領域
R2   偏向機能領域
Sc   発光素子
Sc1  発光素子
Sc1'  発光素子
Sc2  発光素子
Sc2'  発光素子
U1   要素光源
U2   要素光源
Ux   統合制御回路
A arrow Bmo exiting light beam Bs light beam Bu light beam Ci bottom surface d distance Ec1 condensing optical system Ec2 condensing optical system Ef1 optical fiber Ei2 incident end Ei2 incident end Eo1 exit end Eo2 exit end Eu light projection optical system Fm deflection pattern generation Means Fm 'Deflection pattern generation means Fm "Deflection pattern generation means Gs Light emission area Gu Illumination area J1 Driver circuit control signal J1' Driver circuit control signal J2 Driver circuit control signal J2 'Driver circuit control signal Jm Position designation signal Ks Radiation surface element Ks' Radiation surface element Lc Center line Lc 'Center line Lms1 Peripheral ray Lms2 Peripheral ray Lps Main ray Lps' Main ray Mps Deflection pattern generating means moving mechanism P1 Driver circuit P1' Driver circuit P2 Driver circuit P2 'Driver circuit Pm i light incident part Pmo light emitting part Ps feeding circuit Qs point R1 deflection functional area R2 deflection functional area Sc light emitting element Sc1 light emitting element Sc1 ′ light emitting element Sc2 light emitting element Sc2 ′ light emitting element U1 element light source U2 element light source Ux integrated control circuit

Claims (11)

  1.  コヒーレント光を発する発光素子(Sc)と、
     前記発光素子(Sc)を駆動するための給電回路(Ps)と、
     前記発光素子(Sc)からの光によって形成される光放射領域(Gs)を有し、前記光放射領域(Gs)からの光を投影して規定形状の照明領域(Gu)を形成する光投影光学系(Eu)と、
     前記照明領域(Gu)の近傍に設置され、それに入射される光束の入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめ、遠方を照明する規定の配光分布を有する射出光束(Bmo)に変換するための偏向パターン生成手段(Fm)とを具備する車載用前照灯であって、
     前記偏向パターン生成手段(Fm)は、その光入射部(Pmi)が多数の偏向機能領域(R1,R2,…)に分割して構成されており、前記光入射部(Pmi)に入射される入射光線それぞれに対して偏向を与えて射出せしめる際には、与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存するように構成され、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれは、前記した配光分布の配光が行われる領域全体のうちの広い領域を照明することを特徴とする車載用前照灯。
    A light emitting element (Sc) that emits coherent light;
    A power feeding circuit (Ps) for driving the light emitting element (Sc);
    Light projection having a light emission region (Gs) formed by light from the light emitting element (Sc) and projecting the light from the light emission region (Gs) to form a prescribed shape illumination region (Gu) An optical system (Eu);
    Installed in the vicinity of the illumination area (Gu), each incident light beam incident on it is deflected and emitted, and converted into an emitted light beam (Bmo) having a prescribed light distribution that illuminates a distant area. A vehicle-mounted headlamp comprising a deflection pattern generating means (Fm) for
    The deflection pattern generating means (Fm) is configured such that the light incident portion (Pmi) is divided into a large number of deflection function regions (R1, R2,...) And is incident on the light incident portion (Pmi). When each of the incident light beams is deflected and emitted, the direction of deflection to be applied is configured to depend on the incident position of the light beam in the light incident portion (Pmi), and the deflection function area (R1, R1). R2, ...) each illuminates a wide area of the entire area where the light distribution of the light distribution described above is performed.
  2.  人間の眼の存在が想定される最も近い位置における、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の1個によって偏向された光束が形成する照度が、眩しい光の露光に対して人が自然に行う回避行動によって眼の障害から保護され得る水準以下となるよう、前記偏向機能領域(R1,R2,…)それぞれに入射される光パワーが規定されることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 The illuminance formed by the light beam deflected by one of the deflection function areas (R1, R2,...) At the closest position where the presence of the human eye is assumed is natural for a human to be exposed to dazzling light exposure. The optical power incident on each of the deflection function regions (R1, R2,...) Is defined so as to be less than or equal to a level that can be protected from eye damage by the avoidance action to be performed. Automotive headlamp.
  3.  射出される光の縦方向に対応する方向の、前記偏向機能領域(R1,R2,…)の大きさが、前記した配光分布の縦方向のラジアン単位の角度幅Θyと、前記発光素子(Sc)の放射光の波長 λ とによって計算される次の値
      Aymin = 4λ/Θy
    以上であることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。
    The size of the deflection functional region (R1, R2,...) In the direction corresponding to the vertical direction of the emitted light is such that the angle distribution Θy in the radians in the vertical direction of the light distribution described above and the light emitting element ( The following value calculated by the wavelength λ of the radiated light of Sc): Aymin = 4λ / Θy
    It is the above, The vehicle-mounted headlamp of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
  4.  前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並び反復距離が、典型的な人間の眼のラジアン単位の角度分解能 Ψ と、前記発光素子(Sc)の放射光の波長 λ とによって計算される次の値
      Cmin = λ/Ψ
    以上であることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。
    Next, the alignment repetition distance of the deflection functional regions (R1, R2,...) Is calculated by the angular resolution Ψ in radians of a typical human eye and the wavelength λ of the emitted light of the light emitting element (Sc). Value of Cmin = λ / Ψ
    It is the above, The vehicle-mounted headlamp of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
  5.  前記偏向機能領域(R1,R2,…)の並びの周期性に対して擾乱を与えるよう、並び方に変調を加えることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 The in-vehicle headlamp according to claim 1, wherein the arrangement is modulated so as to give a disturbance to the arrangement periodicity of the deflection function areas (R1, R2, ...).
  6.  前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して法線方向が変化する光反射面によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 In order to realize that the above-described deflection direction depends on the incident position of the light beam at the light incident portion (Pmi), the deflection pattern generation means (Fm) has a normal direction depending on the position. The in-vehicle headlamp according to claim 1, comprising a light reflecting surface that changes.
  7.  前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して厚さまたは屈折率が変化する光屈折媒体によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 In order to realize that the above-described deflection direction depends on the incident position of the light beam at the light incident portion (Pmi), the deflection pattern generation means (Fm) has a thickness or a refraction depending on the position. The in-vehicle headlamp according to claim 1, wherein the headlamp is configured by a photorefractive medium whose rate changes.
  8.  前記した与える偏向の方向が、その光線の前記光入射部(Pmi)における入射位置に依存することを実現するために、前記偏向パターン生成手段(Fm)は、位置に依存して位相が変化する干渉縞を有する回折格子によって構成されることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 In order to realize that the above-described deflection direction depends on the incident position of the light beam at the light incident portion (Pmi), the deflection pattern generating means (Fm) changes its phase depending on the position. The in-vehicle headlamp according to claim 1, comprising a diffraction grating having interference fringes.
  9.  配光分布の異なる複数個の偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)を具備し、何れかを選択して、その近傍に前記照明領域(Gu)が位置するよう、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を変更可能であることを特徴とする請求項1に記載の車載用前照灯。 The deflection pattern generation means includes a plurality of deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) Having different light distributions, and selects any one so that the illumination area (Gu) is positioned in the vicinity thereof. The in-vehicle headlamp according to claim 1, wherein a relative positional relationship between (Fm, Fm ', ...) and the illumination area (Gu) can be changed.
  10.  配光分布の異なる複数個の前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)を近接して配置するとともに、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係が、前記偏向パターン生成手段のうちの隣り合う2個の中間的な位置である場合には、それら2個の前記偏向パターン生成手段それぞれが単独で形成する配光分布を加え合わせた配光分布が形成されるように構成したことを特徴とする請求項9に記載の車載用前照灯。 A plurality of the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) Having different light distributions are arranged close to each other, and the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu) Is the intermediate position between two adjacent ones of the deflection pattern generation means, the light distribution distribution formed by each of the two deflection pattern generation means is independent. The in-vehicle headlamp according to claim 9, wherein a combined light distribution is formed.
  11.  前記給電回路(Ps)を制御して前記発光素子(Sc)への投入電力を決定する統合制御回路(Ux)をさらに有し、該統合制御回路(Ux)は前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係を認識して、前記偏向パターン生成手段(Fm,Fm',…)と前記照明領域(Gu)との相対的な位置関係に応じて前記発光素子(Sc)への投入電力を変更するよう前記給電回路(Ps)を制御することを特徴とする請求項9または10に記載の車載用前照灯。 It further includes an integrated control circuit (Ux) that controls the power feeding circuit (Ps) to determine the input power to the light emitting element (Sc), and the integrated control circuit (Ux) includes the deflection pattern generation means (Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu) are recognized, and the relative position between the deflection pattern generating means (Fm, Fm ′,...) And the illumination area (Gu) is recognized. The in-vehicle headlamp according to claim 9 or 10, wherein the power feeding circuit (Ps) is controlled so as to change an input power to the light emitting element (Sc) according to a relationship.
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