光學(xué)單元的制作方法
【專利摘要】光學(xué)單元（180）包括：光源（172），具有出射第1顏色光的第1發(fā)光元件、和出射與第1顏色光不同的第2顏色光的第2發(fā)光元件；旋轉(zhuǎn)反光罩（26），一邊反射從光源出射的第1顏色光及第2顏色光，一邊以旋轉(zhuǎn)軸為中心單向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)反光罩（26）設(shè)有反射面，其使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的第1顏色光與第2顏色光重疊而形成預(yù)定的配光圖案。
【專利說明】光學(xué)單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)單元，尤其涉及車輛用燈具所使用的光學(xué)單元。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，關(guān)于車輛用燈具的白色光源，已采用鹵素?zé)艋騂ID燈(High IntensityDischarge lamp:高強(qiáng)度氣體放電燈)。此外，近年，采用LED作為光源的車輛用燈具的開發(fā)正在推進(jìn)。當(dāng)使用LED來實(shí)現(xiàn)白色光源時(shí)，一般組合藍(lán)色LED與黃色熒光體。此外，還已知組合發(fā)光顏色不同的LED來實(shí)現(xiàn)白色光的照明用燈具的發(fā)明(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]〔在先技術(shù)文獻(xiàn)〕
[0004]〔專利文獻(xiàn)〕
[0005]〔專利文獻(xiàn)I〕日本特開2003- 95012號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]〔發(fā)明所要解決的課題〕
[0007]但是，若組合LED與熒光體來實(shí)現(xiàn)白色光，則LED的出射光的一部分會(huì)被熒光體吸収，LED出射光的利用效率會(huì)下降，因此，為了高亮度化，需要進(jìn)一步進(jìn)行改良。另外，若排列多個(gè)發(fā)光顏色不同的LED來實(shí)現(xiàn)白色光，則容易在照射范圍內(nèi)產(chǎn)生顏色、明亮度不均。
[0008]本發(fā)明是鑒于這樣的狀況而研發(fā)的，其目的在于提供一種能實(shí)現(xiàn)所要顏色的配光圖案的技術(shù)。
[0009]〔用于解決課題的手段〕
[0010]為解決上述課題，本發(fā)明一個(gè)方案的光學(xué)單元具有:光源，出射第I顏色光的第I發(fā)光元件、出射與第I顏色光不同的第2顏色光的第2發(fā)光元件；以及旋轉(zhuǎn)反光罩，一邊反射從光源出射的第I顏色光及第2顏色光，一邊以旋轉(zhuǎn)軸為中心單向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)反光罩設(shè)有反射面，該反射面使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的第I顏色光及第2顏色光重疊而形成預(yù)定的配光圖案。
[0011]根據(jù)該方案，通過旋轉(zhuǎn)反光罩的單向的旋轉(zhuǎn)，能形成預(yù)定的配光圖案。此外，通過所出射的光的顏色不同的多種發(fā)光元件，能形成僅用一種發(fā)光元件無法實(shí)現(xiàn)的顏色的配光圖案。
[0012]第2發(fā)光元件可以射出與第I顏色光處于互補(bǔ)色關(guān)系的光作為第2顏色光。由此，能使用發(fā)光元件來形成白色光的配光圖案。
[0013]可以還具有調(diào)整流過第I發(fā)光元件及第2發(fā)光元件中的至少一者的電流的電流調(diào)整部。由此，能改變配光圖案的顏色。
[0014]本發(fā)明的另一方案也是光學(xué)單元。該光學(xué)單元具有:光源，出射第I顏色光的第I發(fā)光元件、出射與第I顏色光不同的第2顏色光的第2發(fā)光元件、出射與第I顏色光及第2顏色光不同的第3顏色光的第3發(fā)光元件；旋轉(zhuǎn)反光罩，一邊反射從光源出射的第I顏色光、第2顏色光及第3顏色光，一邊以旋轉(zhuǎn)軸為中心單向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)反光罩設(shè)有反射面，該反射面使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的第I顏色光、第2顏色光及第3顏色光重疊而形成白色的預(yù)定配光圖案。
[0015]根據(jù)該方案，通過旋轉(zhuǎn)反光罩的單向的旋轉(zhuǎn)，能形成預(yù)定的配光圖案。此外，通過所出射的光的顏色不同的多種發(fā)光元件，能形成僅用一種發(fā)光元件無法實(shí)現(xiàn)的白色的配光圖案。
[0016]可以還具有調(diào)整流過第I發(fā)光元件、第2發(fā)光元件及第3發(fā)光元件中的至少一者的電流的電流調(diào)整部。由此，能改變配光圖案的顏色。
[0017]〔發(fā)明效果〕
[0018]通過本發(fā)明，能實(shí)現(xiàn)所要顏色的配光圖案。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本實(shí)施方式的車輛用前照燈的水平剖面圖。
[0020]圖2是示意性地表示包含本實(shí)施方式的光學(xué)單元的燈單元的構(gòu)成的俯視圖。
[0021]圖3是從圖1所示的A方向觀看燈單元時(shí)的側(cè)視圖。
[0022]圖4的(a)?圖4的(e)是表示在本實(shí)施方式的燈單元中與旋轉(zhuǎn)反光罩的旋轉(zhuǎn)角相應(yīng)的葉片的情況的立體圖。
[0023]圖5的(a)?圖5的(e)是表示旋轉(zhuǎn)反光罩與圖4的(f)?圖4的(j)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的掃描位置的投影圖像的圖。
[0024]圖6的(a)是表不使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈掃描相對(duì)于光軸左右±5度范圍時(shí)的配光圖案的圖；圖6的(b)是表示圖6的(a)所示的配光圖案的光度分布的圖；圖6的(C)是表示使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈將配光圖案中的一處進(jìn)行遮光后的狀態(tài)的圖；圖6的(d)是表示圖6的(c)所示的配光圖案的光度分布的圖；6的(e)是表示使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈將配光圖案中的多處進(jìn)行遮光后的狀態(tài)的圖；圖6的(f)是表示圖6的(e)所示的配光圖案的光度分布的圖。
[0025]圖7的(a)是表示用平面鏡反射LED的光，并由非球面透鏡進(jìn)行投影時(shí)的投影圖像的圖；圖7的(b)是表示第I實(shí)施方式的車輛用前照燈時(shí)的投影圖像的圖；圖7的(c)是表示第2實(shí)施方式的車輛用前照燈時(shí)的投影圖像的圖。
[0026]圖8是第2實(shí)施方式的光學(xué)單元的主視圖。
[0027]圖9的(a)?圖9的(e)是表示在第2實(shí)施方式的光學(xué)單元中使旋轉(zhuǎn)反光罩每次旋轉(zhuǎn)30°時(shí)投影圖像的圖。
[0028]圖10的(a)是第2實(shí)施方式的光源的立體圖；圖10的(b)是圖10的(a)的B —B剖面圖。
[0029]圖11的(a)是表示由第2實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的照射圖案的圖；圖11的(b)是表示將由第2實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的投影圖像進(jìn)行合成后的狀態(tài)的圖。
[0030]圖12的(a)是表示使具備LED的復(fù)合拋物面聚光器的長度方向?yàn)殂U直方向的配置狀態(tài)的圖；圖12的(b)是表示使復(fù)合拋物面聚光器的長度方向相對(duì)于鉛直方向傾斜的配置狀態(tài)的圖。
[0031]圖13的(a)是表示由第3實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的照射圖案的圖；圖13的(b)是表示將由第3實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的投影圖像進(jìn)行合成后的狀態(tài)的圖。[0032]圖14是示意性地表示第4實(shí)施方式的燈單元的側(cè)視圖。
[0033]圖15是示意性地表示第4實(shí)施方式的燈單元的俯視圖。
[0034]圖16是表示旋轉(zhuǎn)反光罩處于圖14的狀態(tài)時(shí)的投影圖像的圖。
[0035]圖17的(a)是表示由前方的LED形成的照射圖案的圖；圖17的(b)是表示由后方的LED形成的照射圖案的圖；圖17的(c)是表示由2個(gè)LED形成的合成配光圖案的圖。
[0036]圖18的(a)是表示由前方的LED形成的、具有遮光部的照射圖案的圖；圖18的(13)是表示由后方的LED形成的、具有遮光部的照射圖案的圖；圖18的(c)是表示由2個(gè)LED形成的、具有遮光部的合成配光圖案的圖。
[0037]圖19是示意性地表示包含第5實(shí)施方式的光學(xué)單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0038]圖20是示意性地表示由具備第5實(shí)施方式的光學(xué)單元的車輛用前照燈形成的配光圖案的圖。
[0039]圖21的(a)是表示由各光源形成的配光圖案的圖，圖21的(b)?圖21的(f)是表示由各LED單元分別形成的照射圖案的圖。
[0040]圖22的(a)是第5實(shí)施方式的LED單元的立體圖；圖22的(b)是圖22的(a)的C — C剖面圖；圖22的(c)是圖22的(a)的D — D剖面圖。
[0041]圖23的(a)是表不由各光源形成的、具有遮光部的配光圖案的圖；圖23的(b)?圖23的(f)是表示由各LED單元分別形成的具有遮光部的照射圖案的圖。
[0042]圖24是第6實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩的立體圖。
[0043]圖25的(a)是表示各葉片的形狀完全相同時(shí)的理想照射圖案的圖，圖25的(b)是表示各葉片形狀上存在誤差時(shí)的照射圖案的圖。
[0044]圖26是第6實(shí)施方式的變形例的旋轉(zhuǎn)反光罩的立體圖。
[0045]圖27是圖26所示的旋轉(zhuǎn)反光罩的側(cè)視圖。
[0046]圖28是示意性地表示包含第6實(shí)施方式的光學(xué)單元的構(gòu)成的俯視圖。
[0047]圖29是示意性地表示包含第7實(shí)施方式的光學(xué)單元的構(gòu)成的俯視圖。
[0048]圖30是用于說明配光圖案內(nèi)的配光色的差異的示意圖。
[0049]圖31是用于說明變形例的配光圖案內(nèi)的配光色的差異的示意圖。
[0050]圖32是示意性地表示包含第7實(shí)施方式的變形例的光學(xué)單元的構(gòu)成的俯視圖。
[0051]圖33是表示變形例的旋轉(zhuǎn)反光罩的配置的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]以下基于實(shí)施方式，并參照附圖來說明本發(fā)明。對(duì)各附圖所示的相同或等同的構(gòu)成要素、部件、處理標(biāo)注相同的符號(hào)，并適當(dāng)省略重復(fù)的說明。此外，實(shí)施方式僅是例示，并非限定本發(fā)明，實(shí)施方式中所記載的所有特征及其組合未必都是發(fā)明的本質(zhì)部分。
[0053]本發(fā)明的光學(xué)單元能適用于多種車輛用燈具。下面，說明將本發(fā)明的光學(xué)單元適用于車輛用燈具中的車輛用前照燈時(shí)的情況。
[0054](第I實(shí)施方式)
[0055]圖1是本實(shí)施方式的車輛用前照燈的水平剖面圖。車輛用前照燈10是被安裝在汽車的前端部的右側(cè)的右側(cè)前照燈，除與被安裝在左側(cè)的前照燈左右對(duì)稱外，與之構(gòu)造相同。因此，以下針對(duì)右側(cè)的車輛用前照燈10進(jìn)行詳細(xì)敘述，省略針對(duì)左側(cè)的車輛用前照燈的說明。
[0056]如圖1所示那樣，車輛用前照燈10具備具有朝前方開口的凹部的燈體12。燈體12的前面開口被透明的前面罩14覆蓋而形成燈室16。燈室16作為收容處于被在車寬方向上并列配置的狀態(tài)的2個(gè)燈單元18、20的空間來發(fā)揮作用。
[0057]這些燈單元中的被配置在外側(cè)、即在右側(cè)的車輛用前照燈10的情況下、被配置在圖1所示的上側(cè)的燈單元20，是具備透鏡的燈單元，被構(gòu)成使得照射可變遠(yuǎn)光。另一方面，這些燈單元中的被配置在內(nèi)側(cè)、即在右側(cè)的車輛用前照燈10的情況下、被配置在圖1所示的下側(cè)的燈單元18被構(gòu)成使得照射近光。
[0058]近光用的燈單元18具有反光罩22、反光罩22所支承的光源燈泡(白熾燈泡)24、及未圖示的遮光器，反光罩22被未圖示的已知的手段、例如被使用了校準(zhǔn)調(diào)節(jié)螺釘(aimingscrew)和螺母的手段以相對(duì)于燈體12自由傾動(dòng)的方式支承。
[0059]如圖1所示那樣，燈單元20具備旋轉(zhuǎn)反光罩26、LED28、以及被配置于旋轉(zhuǎn)反光罩26的前方的、作為投影透鏡的凸透鏡30。也可以不采用LED28、而是采用EL元件或LD元件等半導(dǎo)體發(fā)光元件作為光源。特別是在后述的用于對(duì)配光圖案的一部分進(jìn)行遮光的控制中，優(yōu)選能短時(shí)間地、高精度地進(jìn)行亮滅燈的光源。關(guān)于凸透鏡30的形狀，只要根據(jù)所被要求的配光圖案、照度分布等配光特性來適當(dāng)選擇即可，可采用非球面透鏡或自由曲面透鏡。在本實(shí)施方式中，作為凸透鏡30，采用了非球面透鏡。
[0060]旋轉(zhuǎn)反光罩26通過未圖示的電機(jī)等驅(qū)動(dòng)源來以旋轉(zhuǎn)軸R為中心單向旋轉(zhuǎn)。此外，旋轉(zhuǎn)反光罩26具備被構(gòu)成使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射從LED28射出的光，來形成想要的配光圖案的反射面。在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)反光罩26構(gòu)成光學(xué)單元。
[0061]圖2是示意性地表示包含本實(shí)施方式的光學(xué)單元的燈單元20的構(gòu)成的俯視圖。圖3是從圖1所示的A方向觀看燈單元20時(shí)的側(cè)視圖。
[0062]關(guān)于旋轉(zhuǎn)反光罩26，作為反射面來發(fā)揮作用的、形狀相同的3個(gè)葉片26a設(shè)于筒狀的旋轉(zhuǎn)部26b的周圍。旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)軸R相對(duì)于光軸Ax傾斜，被設(shè)于包含光軸Ax和LED28的平面內(nèi)。換言之，旋轉(zhuǎn)軸R被設(shè)置使得與通過旋轉(zhuǎn)而向左右方向掃描的LED28的光(照射光束)的掃描平面大致平行。由此，能謀求光學(xué)單元的薄型化。在此，所謂掃描平面，例如能理解為是通過將作為掃描光的LED28的光的軌跡連續(xù)連接而形成的扇形的平面。此外，在本實(shí)施方式的燈單元20中，所具有的LED28較小，LED28所被配置的位置在旋轉(zhuǎn)反光罩26與凸透鏡30之間，并且錯(cuò)開光軸Ax。因此，與如以往的投影方式的燈單元那樣光源與反光罩、透鏡在光軸上排列為一串的情況相比，能縮短車輛用前照燈10的深度方向(車輛前后方向)。
[0063]此外，旋轉(zhuǎn)反光罩26的葉片26a的形狀被構(gòu)成使得因反射而形成的LED28的2次光源被形成于凸透鏡30的焦點(diǎn)附近。此外，葉片26a具有以如下方式扭曲的形狀:在以旋轉(zhuǎn)軸R為中心的圓周方向上、光軸Ax與反射面所成的角逐漸變化。由此，能實(shí)現(xiàn)如圖2所示那樣使用LED28的光的掃描。針對(duì)這一點(diǎn)，進(jìn)一步詳細(xì)地進(jìn)行敘述。
[0064]圖4的(a)?圖4的(e)是表示在本實(shí)施方式的燈單元中與旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)角相應(yīng)的葉片的情況的立體圖。圖4的(f)?圖4的(j)是用于說明反射來自光源的光的方向與圖4的(a)?圖4的(e)的狀態(tài)相應(yīng)地變化的情況的圖。
[0065]圖4的(a)表示了 LED28被配置使得照射2個(gè)葉片26al、26a2的邊界區(qū)域的狀態(tài)。該狀態(tài)下，如圖4的(f)所示那樣、LED28的光被葉片26al的反射面S反射向相對(duì)于光軸Ax傾斜的方向。其結(jié)果，被形成配光圖案的車輛前方區(qū)域內(nèi)的左、右兩端部的一個(gè)端部區(qū)域被照射。此后，旋轉(zhuǎn)反光罩26旋轉(zhuǎn)，成為圖4的(b)所示的狀態(tài)時(shí)，由于葉片26al是扭曲的，故反射LED28的光的葉片26al的反射面S (反射角)會(huì)變化。其結(jié)果，如圖4的(g)所示那樣，LED28的光被反射向比圖4的(f)所示的反射方向更靠近光軸Ax的方向。
[0066]接下來，旋轉(zhuǎn)反光罩26如圖4的(C)、圖4的(d)、圖4的(e)所示那樣旋轉(zhuǎn)時(shí)，LED28的光的反射方向會(huì)朝被形成配光圖案的車輛前方區(qū)域內(nèi)的左、右兩端部中的另一端部變化。本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩26被構(gòu)成使得能通過旋轉(zhuǎn)120度而使LED28的光單向(水平方向)掃描前方I次。換言之，隨著I個(gè)葉片26a經(jīng)過LED28的前面，車輛前方的所希望的區(qū)域被LED28的光掃描I次。此外，如圖4的(f)?圖4的(j)所示那樣，2次光源(光源虛像)31在凸透鏡30的焦點(diǎn)附近左右地移動(dòng)。考慮所需的配光圖案的特性和所掃描出的像的閃爍，基于實(shí)驗(yàn)和仿真的結(jié)果來適當(dāng)設(shè)定葉片26a的數(shù)量、形狀、旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)速度。此外，作為能根據(jù)各種配光控制而改變旋轉(zhuǎn)速度的驅(qū)動(dòng)部，優(yōu)選電機(jī)。由此，能簡單地改變進(jìn)行掃描的時(shí)刻(timing)。作為這樣的電機(jī)，優(yōu)選能從電機(jī)本身獲得旋轉(zhuǎn)時(shí)刻信息的電機(jī)。具體來講，能列舉出DC無刷(Brush-less)電機(jī)。在使用DC無刷電機(jī)的情況下，能從電機(jī)本身獲得旋轉(zhuǎn)時(shí)刻信息，故能省略編碼器等設(shè)備。
[0067]像這樣，在本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩26中，通過研究葉片26a的形狀和旋轉(zhuǎn)速度，能使用LED28的光來左右方向地掃描車輛前方。圖5的(a)?圖5的(e)是表示旋轉(zhuǎn)反光罩與圖4的(f)?圖4的(j)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)的掃描位置的投影圖像的圖。圖的縱軸及橫軸的單位為度(° )，表示了照射范圍及照射位置。如圖5的(a)?圖5的(e)所示那樣，隨著旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)，投影圖像沿水平方向移動(dòng)。
[0068]圖6的(a)是表不使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈掃描相對(duì)于光軸左右±5度范圍時(shí)的配光圖案的圖；圖6的(b)是表示圖6的(a)所示的配光圖案的光度分布的圖；圖6的(C)是表示使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈將配光圖案中的一處進(jìn)行遮光后的狀態(tài)的圖；圖6的(d)是表示圖6的(c)所示的配光圖案的光度分布的圖；圖6的(e)是表示使用本實(shí)施方式的車輛用前照燈將配光圖案中的多處進(jìn)行遮光后的狀態(tài)的圖；圖6的(f)是表示圖6的(e)所示的配光圖案的光度分布的圖。
[0069]如圖6的(a)所示那樣，本實(shí)施方式的車輛用前照燈10用旋轉(zhuǎn)反光罩26反射LED28的光，并用反射出的光掃描前方，由此能實(shí)質(zhì)性地形成矩形的遠(yuǎn)光用配光圖案。像這樣，能通過旋轉(zhuǎn)反光罩26的單向的旋轉(zhuǎn)而形成想要的配光圖案，故不需要共振鏡那樣的特殊的機(jī)構(gòu)所進(jìn)行的驅(qū)動(dòng)，此外，如共振鏡那樣針對(duì)反射面的大小的限制較少。因此，通過選擇具有更大的反射面的旋轉(zhuǎn)反光罩26，能將從光源射出的光高效地利用于照明。即，能提高配光圖案的最大光度。此外，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩26的直徑與凸透鏡30的直徑大致相同，還可以與之相應(yīng)地增大葉片26a的面積。
[0070]此外，具備本實(shí)施方式的光學(xué)單元的車輛用前照燈10能通過使LED28的亮滅燈的時(shí)刻或發(fā)光度的變化與旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)同步，形成如圖6的(C)、圖6的(e)所示那樣的任意區(qū)域被遮光的遠(yuǎn)光用配光圖案。此外，當(dāng)使LED28的發(fā)光光度與旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)同步地變化(亮滅燈)，來形成遠(yuǎn)光用配光圖案時(shí)，通過使光度變化的相位錯(cuò)開，能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)(swivel)配光圖案本身這樣的控制。[0071]如上述那樣，本實(shí)施方式的車輛用前照燈通過掃描LED的光形成配光圖案，并通過控制發(fā)光光度的變化，能在配光圖案的一部分處任意地形成遮光部。因此，與熄滅多個(gè)LED的一部分來形成遮光部的情況相比，能以較少數(shù)量的LED高精度地將想要的區(qū)域進(jìn)行遮光。此外，車輛用前照燈10能形成多個(gè)遮光部，故即使前方存在多個(gè)車輛，也能將與各個(gè)車輛對(duì)應(yīng)的區(qū)域進(jìn)行遮光。
[0072]此外，車輛用前照燈10能不移動(dòng)作為基礎(chǔ)的配光圖案地進(jìn)行遮光控制，故能減小在遮光控制時(shí)給駕駛員造成的別扭感。此外，由于能不移動(dòng)燈單元20地轉(zhuǎn)動(dòng)配光圖案，故能使燈單元20的機(jī)構(gòu)簡略化。因此，在車輛用前照燈10中，作為用于可變配光控制的驅(qū)動(dòng)部，只要具有旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)所需的電機(jī)即可，能謀求結(jié)構(gòu)的簡略化和低成本化、小型化。
[0073]此外，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩26如圖1和圖2所示那樣在其前面配置有LED28，并且兼?zhèn)涑疞ED28送風(fēng)的冷卻風(fēng)扇。因此，不需要將冷卻風(fēng)扇與旋轉(zhuǎn)反光罩設(shè)置成獨(dú)立的個(gè)體，能使光學(xué)單元的構(gòu)成簡略化。此外，通過由旋轉(zhuǎn)反光罩26產(chǎn)生的風(fēng)來空冷LED28，能省略用于冷卻LED28的散熱器，或使其小型化，能謀求光學(xué)單元的小型化和低成本化、輕量化。
[0074]此外，這樣的冷卻風(fēng)扇也可以不具有朝光源直接送風(fēng)的功能，可以是使散熱器等散熱部產(chǎn)生對(duì)流的構(gòu)成。例如，可以設(shè)定旋轉(zhuǎn)反光罩26和散熱器的配置，以使得能通過旋轉(zhuǎn)反光罩26的風(fēng)在與LED28另行設(shè)置的散熱器等散熱部的附近產(chǎn)生對(duì)流，來進(jìn)行LED28的冷卻。此外，散熱部不僅可以是如散熱器那樣的單獨(dú)的部件，也可以是光源的一部分。
[0075](第2實(shí)施方式)
[0076]當(dāng)反射LED的光，并用投影透鏡將之向前方投影時(shí)，投影圖像的形狀未必與LED的發(fā)光面的形狀一致。圖7的(a)是表示用平面鏡(plane mirror)反射LED的光,并由非球面透鏡進(jìn)行投影時(shí)的投影圖像的圖；圖7的(b)是表示采用第I實(shí)施方式的車輛用前照燈時(shí)的投影圖像的圖；圖7的(c)是表示采用第2實(shí)施方式的車輛用前照燈時(shí)的投影圖像的圖。
[0077]如圖7的(a)所示那樣，若反射面為平面，則投影圖像會(huì)與LED的發(fā)光面的形狀相似。但是，在第I實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩26中，作為反射面的葉片26a是扭曲的，故投影圖像會(huì)成為如圖7的(b)所示那樣畸變的形式。具體來講，在第I實(shí)施方式中，投影圖像是模糊的(照射范圍擴(kuò)大)，并且傾斜著。因此，有時(shí)隨著掃描投影圖像而形成的配光圖案和遮光部的形狀傾斜，遮光部與照射部的邊界會(huì)不清晰。
[0078]因此，在第2實(shí)施方式中，構(gòu)成光學(xué)單元以使得用曲面進(jìn)行反射，來校正畸變的像。具體來講，在第2實(shí)施方式的車輛用前照燈中，作為凸透鏡，使用了自由曲面透鏡。圖8是第2實(shí)施方式的光學(xué)單元的主視圖。
[0079]第2實(shí)施方式的光學(xué)單元具備旋轉(zhuǎn)反光罩26和投影透鏡130。投影透鏡130使由旋轉(zhuǎn)反光罩26反射的光向光學(xué)單元的光照射方向投影。投影透鏡130是對(duì)因被旋轉(zhuǎn)反光罩26的反射面反射而畸變的LED的像進(jìn)行校正，以使其接近光源自身的形狀(LED的發(fā)光面的形狀)的自由曲面透鏡。關(guān)于自由曲面透鏡的形狀，只要根據(jù)葉片的扭曲和形狀適當(dāng)設(shè)計(jì)即可。通過本實(shí)施方式的光學(xué)單元，如圖7的(c)所示那樣被校正為接近作為光源形狀的矩形的形狀。此外，與第I實(shí)施方式的光學(xué)單元所形成的投影圖像的最大光度為IOOOOOcd(參照?qǐng)D7的(b))的情況不同，第2實(shí)施方式的光學(xué)單元所形成的投影圖像的最大光度增大到了 146000cd。
[0080]圖9的(a)?圖9的(e)是表示在第2實(shí)施方式的光學(xué)單元中使旋轉(zhuǎn)反光罩每次旋轉(zhuǎn)30°時(shí)的投影圖像的圖。如圖9的(a)?圖9的(e)所示那樣，形成了與第I實(shí)施方式相比模糊較少的投影圖像，能高精度地、用明亮的光照射想要的區(qū)域。
[0081]此外，由于從LED28發(fā)出的光直接擴(kuò)散，故有時(shí)一部分光會(huì)不被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射地浪費(fèi)掉。此外，即使被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射，若投影圖像變大，則會(huì)有遮光部的分辨率下降的傾向。因此，本實(shí)施方式中的光源由LED28和匯集LED28的光的復(fù)合拋物面聚光器(CPC: Compound Parabolic Concentrator) 32 構(gòu)成。圖 10 的(a)是第 2 實(shí)施方式的光源的立體圖；圖10的(b)是圖10的(a)的B — B剖面圖。
[0082]復(fù)合拋物面聚光器32是在底部配置有LED28的箱形的集光器。將復(fù)合拋物面聚光器32的4個(gè)側(cè)面進(jìn)行鏡面加工，以使之成為在LED28或其附近區(qū)域具有焦點(diǎn)的拋物線形狀。由此，LED28所發(fā)出的光匯集地照射向前方。該情況下，能將復(fù)合拋物面聚光器32的矩形的開口部32a看做光源的發(fā)光面。
[0083](第3實(shí)施方式)
[0084]第2實(shí)施方式的光學(xué)單元能通過自由曲面透鏡的工作來將投影圖像的形狀校正為接近作為光源形狀的矩形的形狀。但是，當(dāng)像這樣掃描進(jìn)行校正后的投影圖像來形成配光圖案時(shí)，還有改良的余地。
[0085]圖11的(a)是表示由第2實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的照射圖案的圖；圖11的(b)是表示將由第2實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的投影圖像進(jìn)行合成后的狀態(tài)的圖。圖12的(a)是表示配置使得具備LED28的復(fù)合拋物面聚光器32的長度方向?yàn)殂U直方向的狀態(tài)的圖；圖12的(b)是表不配置使得復(fù)合拋物面聚光器32的長度方向相對(duì)于鉛直方向傾斜的狀態(tài)的圖。
[0086]當(dāng)光源處于圖12的(a)所示的狀態(tài)時(shí)，照射圖案如圖11的(a)所示那樣相對(duì)于水平線傾斜了大約10°。此外，當(dāng)光源處于圖12的(a)所示的狀態(tài)時(shí)，各投影圖像如圖11的(b)所示那樣相對(duì)于鉛直線傾斜了大約20°。因此，在本實(shí)施方式中，針對(duì)用于校正這些傾斜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0087]首先，可以使包括作為自由曲面透鏡的投影透鏡130 (參照?qǐng)D8)、旋轉(zhuǎn)反光罩26、以及LED28的光學(xué)系統(tǒng)整體相對(duì)于光軸旋轉(zhuǎn)10°，來修正照射圖案的傾斜。此外，可以通過使具備LED28和復(fù)合拋物面聚光器的32的光源傾斜，來修正各投影圖像的傾斜。具體來講，如圖12的(b)所示那樣，關(guān)于光源的發(fā)光面，發(fā)光面的各邊被設(shè)置得相對(duì)于鉛直方向傾斜20°，以使得由投影透鏡130向前方投影的投影圖像接近垂直。。
[0088]圖13的(a)是表示由第3實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的照射圖案的圖；圖13的(b)是表示將由第3實(shí)施方式的光學(xué)單元形成的投影圖像進(jìn)行合成后的狀態(tài)的圖。如圖13所示那樣，照射圖案和各投影圖像的傾斜被修正了，能形成理想的配光圖案。此外，僅使投影透鏡130和LED28傾斜，就能修正照射圖案和投影圖像，故用于得到想要的配光圖案的調(diào)整是容易的。
[0089](第4實(shí)施方式)
[0090]如上述實(shí)施方式的光學(xué)單元那樣，可以用一個(gè)光源來形成遠(yuǎn)光用配光圖案。但是，也可以考慮有需要更明亮的照射圖案的情況和為了低成本化而使用低光度的LED的情況。因此，在本實(shí)施方式中，針對(duì)具備多個(gè)光源的光學(xué)單元進(jìn)行說明。
[0091]圖14是示意性地表示第4實(shí)施方式的燈單元的側(cè)視圖。圖15是示意性地表示第4實(shí)施方式的燈單元的俯視圖。第4實(shí)施方式的燈單元120具備投影透鏡130、旋轉(zhuǎn)反光罩
26、以及2個(gè)LED28a、28b。圖16是表示旋轉(zhuǎn)反光罩26處于圖14的狀態(tài)時(shí)的投影圖像的圖。投影圖像Ia是由被配置于靠近投影透鏡130的前方的LED28a的光形成的，投影圖像Ib是由被配置于遠(yuǎn)離投影透鏡130的后方的LED28b的光形成的。
[0092]圖17的(a)是表示由前方的LED28a形成的照射圖案的圖，圖17的(b)是表示由后方的LED28b形成的照射圖案的圖，圖17的(c)是表示由2個(gè)LED形成的合成配光圖案的圖。如圖17的(c)所示那樣，使用多個(gè)LED也能形成想要的配光圖案。此外，在所合成的配光圖案中，達(dá)到了僅由一個(gè)LED難以實(shí)現(xiàn)的最大光度。
[0093]接下來，針對(duì)使用燈單元120來在配光圖案中形成遮光部的情況進(jìn)行說明。圖18的(a)是表不由如方的LED28a形成的、具有遮光部的照射圖案的圖；圖18的(b)是表不由后方的LED28b形成的、具有遮光部的照射圖案的圖；圖18的(c)是表示由2個(gè)LED形成的、具有遮光部的合成配光圖案的圖。為了形成圖18的(a)及圖18的(b)所示的配光圖案，為使各遮光部的位置對(duì)準(zhǔn)而適當(dāng)使各LED的亮滅燈時(shí)刻錯(cuò)開了。如圖18的(c)所示那樣，使用多個(gè)LED也能形成具有遮光部的想要的配光圖案。此外，在所合成的配光圖案中，達(dá)到了僅由一個(gè)LED難以實(shí)現(xiàn)的最大光度。
[0094](第5實(shí)施方式)
[0095]圖19是示意性地表示包含第5實(shí)施方式的光學(xué)單元的構(gòu)成的俯視圖。
[0096]本實(shí)施方式的光學(xué)單元150包括旋轉(zhuǎn)反光罩26和具有作為發(fā)光元件的LED的多個(gè)光源。多個(gè)光源中的一個(gè)光源152具有多個(gè)LED單元152a、152b、以及152c。多個(gè)LED單元152a、152b、152c是集光用的LED單元，被配置使得能實(shí)現(xiàn)適合遠(yuǎn)光用配光圖案的、匯集向前進(jìn)方向正面的較強(qiáng)的集光。多個(gè)光源中的另一光源154具有多個(gè)LED單元154a、154b。多個(gè)LED單元154a、154b是擴(kuò)散用的LED單元，被配置使得能實(shí)現(xiàn)適合遠(yuǎn)光用配光圖案的、照射較廣范圍的散射光。此外，不需要各光源所具有的LED單元一定為多個(gè)，只要能實(shí)現(xiàn)足夠的明亮，LED單元也可以為I個(gè)。此外，不需要總是使所有LED單元點(diǎn)亮，也可以根據(jù)車輛的行駛狀況和前方的狀態(tài)來僅使一部分LED單元點(diǎn)亮。
[0097]光源152及光源154被配置使得各自射出的光被旋轉(zhuǎn)反光罩26的各葉片在不同的位置反射。具體來講，光源152所具有的集光用的LED單元152a、152b、152c被配置使得所射出的光被處于更遠(yuǎn)離第I投影透鏡156的扇形的葉片26a反射。因此，能用焦點(diǎn)距離較長(投影倍率較低)的第I投影透鏡156將被扇形的葉片26a反射而產(chǎn)生的光源152的位置變化投影向前方。其結(jié)果，在使旋轉(zhuǎn)反光罩26旋轉(zhuǎn)，并使用從光源152射出的光來掃描前方時(shí)，掃描范圍不太廣，能形成更明亮地照射較狹范圍的配光圖案。
[0098]另一方面，光源154所具有的擴(kuò)散用的LED單元154a、154b被配置使得所射出的光被處于更靠近第2投影透鏡158的位置的扇側(cè)的葉片26a反射。因此，能用焦點(diǎn)距離較短(投影倍率較高)的第2投影透鏡158來投影因被扇形的葉片26a反射而產(chǎn)生的光源154的位置變化。其結(jié)果，在使旋轉(zhuǎn)反光罩26旋轉(zhuǎn)，并使用從光源154射出的光來掃描前方的情況下，掃描范圍擴(kuò)大，能形成照射較廣范圍的配光圖案。[0099]像這樣，通過將多個(gè)光源152、154配置使得其各自射出的光被旋轉(zhuǎn)反光罩26的反射面上的不同位置反射，能形成多個(gè)配光圖案，并且能合成這些配光圖案來形成新的配光圖案，故容易設(shè)計(jì)更理想的配光圖案。
[0100]接下來，針對(duì)各投影透鏡的位置進(jìn)行說明。如上述那樣，從光源152及光源154射出的光通過被葉片26a反射而入射到各投影透鏡。對(duì)于各投影透鏡，這等價(jià)于從在葉片26a的背面?zhèn)忍摂M地形成的光源152和光源154的2次光源入射光線。當(dāng)掃描光來形成配光圖案時(shí)，為了使分辨率提高，盡可能地投影不模糊的清晰的光源像來進(jìn)行掃描是很重要的。
[0101]因此，關(guān)于各投影透鏡的位置，優(yōu)選透鏡焦點(diǎn)與2次光源一致。此外，若考慮光源152及光源154的2次光源的位置隨著葉片26a的旋轉(zhuǎn)而變化的情況、及所被要求的多種照射圖案，未必需要所有2次光源都與投影透鏡的焦點(diǎn)一致。
[0102]根據(jù)這樣的認(rèn)識(shí)，例如配置第I投影透鏡156使得因葉片26a的反射而形成的光源152的2次光源中的至少一者從第I投影透鏡156的焦點(diǎn)附近通過。此外，配置第2投影透鏡158使得因葉片26a的反射而形成的光源154的2次光源中的至少一者從第2投影透鏡158的焦點(diǎn)附近通過。
[0103]圖20是示意性地表示由具備第5實(shí)施方式的光學(xué)單元的車輛用前照燈形成的配光圖案的圖。圖20所示的遠(yuǎn)光用配光圖案PH是由光源152所形成的、明亮地照射到車輛前方正面遠(yuǎn)處的第I配光圖案PH1、和光源154所形成的、照射車輛前方的較廣范圍的第2配光圖案PH2構(gòu)成。
[0104]此外，本實(shí)施方式的光學(xué)單元150還包括--第I投影透鏡156，將從光源152射出、并被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射的光作為第I配光圖案PHl而向光學(xué)單元的光照射方向投影；以及第2投影透鏡158，將從光源154射出、并被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射的光作為第2配光圖案PH2而向光學(xué)單元的光照射方向 投影。由此，通過適當(dāng)選擇各投影透鏡，能用I個(gè)旋轉(zhuǎn)反光罩來形成不同的配光圖案。
[0105]接下來，針對(duì)形成第I配光圖案PHl及第2配光圖案PH2的各LED所形成的照射圖案進(jìn)行說明。圖21的(a)是表示了由光源152及光源154形成的配光圖案的圖，圖21的(b)~圖21的(f)是表示了由LED單元152a、152b、152c、154a、154b分別形成的照射圖案的圖。如圖21的(b)~圖21的(d)所示那樣，由LED單元152a、152b、152c形成的照射圖案是照射區(qū)域較狹窄，并且最大光度較大的圖案。另一方面，如圖21的(e)、圖21的(f)所示那樣，由LED單元154a、154b形成的照射圖案是最大光度較小，但照射區(qū)域較廣的圖案。然后，通過重疊各LED的照射圖案，來形成圖21的(a)所示的遠(yuǎn)光用配光圖案。
[0106]接下來，針對(duì)光源152及光源154所具備的LED單元更詳細(xì)地進(jìn)行敘述。圖22的Ca)是第5實(shí)施方式的LED單元的立體圖；圖22的(b)是圖22的(a)的C 一 C剖面圖；圖22的(c)是圖22的(a)的D — D剖面圖。本實(shí)施方式的光源152所具備的LED單元152a由LED160和匯集LED160的光的復(fù)合拋物面聚光器162構(gòu)成。此外，LED單元152a、152b、152c、154a、154b各自的構(gòu)成相同，故以下以LED單元152a為例進(jìn)行說明。
[0107]復(fù)合拋物面聚光器162在底部配置有LED160，并且開口部162a是矩形的部件。復(fù)合拋物面聚光器162為匯集LED160的光而具有從底部起朝開口部162a形成的4個(gè)側(cè)面(集光面)162b~162e。將4個(gè)側(cè)面162b~162e進(jìn)行鏡面加工，以使之成為在LED160或其附近區(qū)域具有焦點(diǎn)的拋物線形狀。由此，LED160所發(fā)出的光被匯集地向前方照射。但是，從LED160發(fā)出的光如圖22的(c)所示的虛線箭頭那樣容易在開口部162a的長度方向上擴(kuò)散。因此，假定側(cè)面的高度都相同，則有時(shí)無法充分地匯集LED160所發(fā)出的光中的射向開口部162a的長度方向的光。即，不被側(cè)面反射而直接從開口部傾斜地射出的光的一部分不會(huì)到達(dá)旋轉(zhuǎn)反光罩26的反射面。
[0108]因此，在本實(shí)施方式的復(fù)合拋物面聚光器162中，4個(gè)側(cè)面分別被形成為:處于開口部162a的長邊方向的端部的側(cè)面162b、162c的高度Hl高于處于開口部162a的短邊方向的端部的側(cè)面162d、162e的高度H2。由此，能減少LED160的光中的不到達(dá)旋轉(zhuǎn)反光罩的反射面的散射光的產(chǎn)生，增加射向各投影透鏡的入射光，故能將光源的光高效地利用于照明。
[0109]此外，通過使用本實(shí)施方式的光學(xué)單元150，也能在配光圖案內(nèi)形成遮光部。圖23的(a)是表不由光源152及光源154形成的、具有遮光部的配光圖案的圖；圖23的(b)?圖23的(f)是表示由LED單元152a、152b、152c、154a、154b分別形成的具有遮光部的照射圖案的圖。如圖23的(b)?圖23的(d)所示那樣，由LED單元152a、152b、152c形成的具有遮光部的照射圖案是照射區(qū)域較窄、最大光度較大的圖案。另一方面，如圖23的(e)、圖21的(f)所示那樣，由LED單元154a、154b形成的具有遮光部的照射圖案是最大光度較小、但照射區(qū)域較廣的圖案。然后，通過重疊各LED的照射圖案，來形成如圖23的(a)所示的、具有遮光部的遠(yuǎn)光用配光圖案。
[0110](第6實(shí)施方式)
[0111]在上述各實(shí)施方式的光學(xué)單元中，若光同時(shí)入射到相鄰的兩個(gè)葉片，則會(huì)在不同方向上同時(shí)出現(xiàn)2個(gè)照射光束，故配光圖案的兩端部會(huì)同時(shí)發(fā)光。在這樣的情況下，難以獨(dú)立控制配光圖案的兩端部的照射狀態(tài)。因此，通過在光要同時(shí)入射到相鄰的兩個(gè)葉片這樣的時(shí)刻熄滅光源，來使得不會(huì)同時(shí)照射配光圖案的兩端部。但另一方面，若在上述時(shí)刻臨時(shí)熄滅光源，則配光圖案的兩端部的明亮度會(huì)某種程度上下降。
[0112]因此，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩通過在相鄰的葉片間設(shè)置分隔部件，來抑制配光圖案明亮度的下降。圖24是第6實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩的立體圖。在圖24所示的旋轉(zhuǎn)反光罩164中，與上述旋轉(zhuǎn)反光罩26相同形狀的3個(gè)葉片164a沿筒狀的旋轉(zhuǎn)部164b的圓周方向排列著。各葉片164a作為反射面來發(fā)揮作用。此外，旋轉(zhuǎn)反光罩164還具有被設(shè)于相鄰的葉片164a彼此之間、并沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的、3個(gè)矩形的分隔部件164c。分隔部件164c被構(gòu)成使得抑制在來自光源的光入射到相鄰的一個(gè)葉片反射面的狀態(tài)下，來自光源的光入射到相鄰的另一葉片反射面。由此，能某種程度上遮擋照射到一個(gè)葉片端部的光源光中的、朝向相鄰葉片的端部的光。即，光同時(shí)入射到相鄰的兩個(gè)葉片的時(shí)間變短，故能據(jù)此縮短熄滅光源的時(shí)間，能將照射效率的下降抑制在最小限度。
[0113]接下來，研討旋轉(zhuǎn)反光罩所具備的葉片的適當(dāng)數(shù)量。具有上述各實(shí)施方式的光學(xué)單元的車輛用前照燈通過旋轉(zhuǎn)反光罩的葉片一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射光源的光，來掃描前方，照射前方的照射物(例如車輛、行人)。因此，照射物有時(shí)被光照射而變得明亮，有時(shí)不被光照射到而變得較暗，根據(jù)條件的不同，有時(shí)照射物還看起來閃爍。一般來講，像這樣在靜止?fàn)顟B(tài)下亮滅的照射物不被感覺到閃爍的亮滅頻率需要在80Hz以上。
[0114]此外，為減少前方的照射物因視線移動(dòng)而看起來呈顆粒狀的現(xiàn)象(所謂的頻閃效應(yīng))，需要亮滅頻率在300Hz以上。像這樣，考慮到閃爍和頻閃效應(yīng)，照射圖案整體需要300Hz以上的掃描頻率。但是，若僅是照射圖案內(nèi)的極窄的區(qū)域，在行駛過程中，該區(qū)域內(nèi)難以產(chǎn)生頻閃效應(yīng)，故在該狹窄區(qū)域中，只要掃描頻率在80Hz以上即可。
[0115]優(yōu)選基于這樣的認(rèn)識(shí)來決定葉片的個(gè)數(shù)和旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速。此外，當(dāng)多個(gè)葉片各自的形狀不完全相同時(shí)，通過各葉片掃描出的照射圖案形狀不完全一致。圖25的(a)是表示各葉片的形狀完全相同時(shí)的理想照射圖案的圖，圖25的(b)是表示各葉片的形狀上存在誤差時(shí)的照射圖案的圖。此外，圖25所示的照射圖案是在使具有2個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)反光罩以100轉(zhuǎn)/秒的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)形成的圖案。
[0116]如圖25的(a)所示那樣，在各葉片的形狀完全相同時(shí)，不論是由哪一個(gè)葉片掃描出的照射圖案，都完全重疊。因此，當(dāng)用這樣的照射圖案對(duì)照射物進(jìn)行照射時(shí)，是以200Hz來亮滅的。另外，如圖25的(b)所示那樣，當(dāng)各葉片形狀上存在誤差時(shí)，照射圖案的中央部分重疊，但照射圖案的外周部附近因進(jìn)行掃描的葉片而錯(cuò)開了。因此，處于照射圖案中央部分的照射物以200Hz來亮滅，處于照射圖案外周部附近的照射物以與旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速一樣的IOOHz來亮滅。像這樣，當(dāng)葉片形狀上存在誤差時(shí)，可以認(rèn)為亮滅頻率根據(jù)照射圖案的照射區(qū)域而不同。
[0117]如上述那樣，優(yōu)選決定旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速和葉片的個(gè)數(shù)，以使得在頻閃效應(yīng)的影響較大的照射圖案中央部，照射物的亮滅頻率在300Hz以上。另外，由于照射圖案的外周部附近是較窄的區(qū)域，故難以產(chǎn)生頻閃效應(yīng)。因此，優(yōu)選決定旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速和葉片的個(gè)數(shù)，以使得照射物的亮滅頻率在80Hz以上，使得在靜止?fàn)顟B(tài)下亮滅的照射物的閃爍不被知覺到。
[0118]例如，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反光罩葉片的個(gè)數(shù)為2個(gè)時(shí)，若旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速在150轉(zhuǎn)/秒以上，則照射圖案中央部的掃描頻率在300Hz以上，照射圖案外周部附近的掃描頻率在150Hz以上。同樣地，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反光罩葉片的個(gè)數(shù)為3個(gè)時(shí)，若旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速在100轉(zhuǎn)/秒以上，則照射圖案中央部的掃描頻率在300Hz以上、照射圖案外周部附近的掃描頻率在IOOHz以上。此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反光罩葉片的個(gè)數(shù)為4個(gè)時(shí)，若旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速在80轉(zhuǎn)/秒以上，則照射圖案中央部的掃描頻率在320Hz以上、照射圖案外周部附近的掃描頻率在80Hz以上。此夕卜，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反光罩葉片的個(gè)數(shù)為5個(gè)時(shí)，若旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速在80轉(zhuǎn)/秒以上，則照射圖案中央部的掃描頻率在400Hz以上、照射圖案外周部附近的掃描頻率在80Hz以上。此外，當(dāng)旋轉(zhuǎn)反光罩葉片的個(gè)數(shù)為6個(gè)時(shí)，若旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速在80轉(zhuǎn)/秒以上，則照射圖案中央部的掃描頻率在480Hz以上、照射圖案外周部附近的掃描頻率在80Hz以上。
[0119]像這樣，通過適當(dāng)選擇旋轉(zhuǎn)反光罩的葉片個(gè)數(shù)和轉(zhuǎn)速，能減少照射圖案內(nèi)的、照射物的閃爍和頻閃效應(yīng)的產(chǎn)生。此外，從驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)反光罩的驅(qū)動(dòng)源(例如電機(jī))的耐久性這一觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選轉(zhuǎn)速較低。但另一方面，如上述那樣，光源在要照射到相鄰的葉片邊界部這樣的時(shí)刻熄滅，故若葉片的個(gè)數(shù)較多，則熄滅時(shí)間會(huì)增加。因此，從高效地利用光源的光這一觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選葉片的個(gè)數(shù)較少。因此，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)反光罩的轉(zhuǎn)速優(yōu)選在80轉(zhuǎn)/秒以上，并且不足150轉(zhuǎn)/秒。此外，優(yōu)選葉片的個(gè)數(shù)為2個(gè)或3個(gè)、4個(gè)。
[0120]下面針對(duì)具有4個(gè)葉片的旋轉(zhuǎn)反光罩進(jìn)行說明。像這樣，通過增加葉片的個(gè)數(shù)，能提高光學(xué)單元的送風(fēng)能力。圖26是第6實(shí)施方式的變形例的旋轉(zhuǎn)反光罩的立體圖。圖27是圖26所示的旋轉(zhuǎn)反光罩的側(cè)視圖。
[0121]在圖26、圖27所示的旋轉(zhuǎn)反光罩166中，沿筒狀的旋轉(zhuǎn)部166b的圓周方向排列有4個(gè)葉片166a。葉片166a是中心角為90度的扇形，與上述旋轉(zhuǎn)反光罩一樣地扭曲著。各葉片166a作為反射面來發(fā)揮作用。此外,旋轉(zhuǎn)反光罩166還具有設(shè)于相鄰的葉片166a彼此之間、沿旋轉(zhuǎn)軸方向延伸的4個(gè)分隔板166c。分隔板166c被構(gòu)成使得抑制在來自光源的光入射到相鄰的一個(gè)葉片反射面的狀態(tài)下、來自光源的光入射到相鄰的另一葉片反射面的情況。由此，能某種程度上遮擋照射到一個(gè)葉片端部的光源光中的照射向相鄰的葉片端部的光。即，光同時(shí)入射到相鄰的兩個(gè)葉片的時(shí)間變短，故能據(jù)此縮短光源熄滅的時(shí)間，能將照射效率的下降抑制在最小限度。此外，分隔板166c在其上部具有相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸傾斜的2個(gè)斜邊 166cl、166c2。
[0122]圖28是示意性地表示包含第6實(shí)施方式光學(xué)單元的構(gòu)成的俯視圖。此外，對(duì)與上述各實(shí)施方式的光學(xué)單兀一樣的構(gòu)成和部件標(biāo)注相同的標(biāo)號(hào)，并適當(dāng)省略說明。
[0123]本實(shí)施方式的光學(xué)單兀170具備上述旋轉(zhuǎn)反光罩166和上述多個(gè)光源152、154。旋轉(zhuǎn)反光罩166在相鄰的葉片166a之間設(shè)有分隔板166c。在光學(xué)單兀170中,旋轉(zhuǎn)反光罩166被配置成旋轉(zhuǎn)反光罩166的旋轉(zhuǎn)軸R相對(duì)于光學(xué)單元170的光軸Ax傾斜的方式。
[0124]關(guān)于分隔板166c的斜邊166cl，其形狀被設(shè)定使得在與光源152相對(duì)的位置通過各LED單元152a、152b、152c的開口部附近。此外，斜邊166cl為如下這樣的形狀:在通過各LED單元152a、152b、152c前方時(shí)，與各LED單元152a、152b、152c的排列方向大致平行。因此,斜邊166cl通過各LED單元152a、152b、152c前方時(shí)的、斜邊166cl與各LED單元的距離(間隙Gl)相等。其結(jié)果，能統(tǒng)一各LED單元的熄滅時(shí)刻。此外，優(yōu)選間隙Gl為I?2mm左右。由此，在光源即將通過分隔板正上方的時(shí)刻之前，能防止在來自光源的光入射到相鄰的一個(gè)葉片反射面的狀態(tài)下，來自光源的光入射到相鄰的另一葉片反射面。
[0125]另外，關(guān)于分隔板166c的斜邊166c2，其形狀被設(shè)定使得在與光源154相對(duì)的位置通過各LED單元154a、154b的開口部附近。此外,斜邊166c2為如下這樣的形狀:在通過各LED單元154a、154b前方時(shí)，與各LED單元154a、154b的排列方向大致平行。因此，斜邊166c2通過各LED單元154a、154b的前方時(shí)的、斜邊166c2與各LED單元的距離(間隙G2)相等。其結(jié)果，能統(tǒng)一各LED單元的熄滅時(shí)刻。此外，優(yōu)選間隙G2為I?2mm左右。由此，在光源即將通過分隔板正上方的時(shí)刻之前，能防止在來自光源的光入射到相鄰的一個(gè)葉片反射面的狀態(tài)下，來自光源的光入射到相鄰的另一葉片反射面。
[0126]像這樣，分隔板166c能抑制在來自光源的光入射到相鄰的一個(gè)葉片反射面的狀態(tài)下、來自光源的光入射到相鄰的另一葉片反射面的情況，故能縮短光源的熄滅時(shí)間。其結(jié)果，能將光學(xué)單元的照射效率的降低抑制在最小限度。
[0127](第7實(shí)施方式)
[0128]在本實(shí)施方式中，作為發(fā)光元件，采用發(fā)光顏色不同的多種LED作為光源。圖29是示意性地表示包含第7實(shí)施方式的光學(xué)單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖。此外，下面作為發(fā)光元件，以LED為例進(jìn)行說明，但也可以采用EL元件或LD元件作為發(fā)光元件。
[0129]本實(shí)施方式的光學(xué)單元180具有旋轉(zhuǎn)反光罩26、及具有出射不同顏色的光的多種LED的光源172。光源172在復(fù)合拋物面聚光器32的底部設(shè)有多個(gè)LED單元172a、172b。LED單元172a、172b具有出射互不相同顏色光的LED。例如，LED單元172a可以具有發(fā)藍(lán)色光的LED，LED單元172b可以具有發(fā)黃色光的LED。
[0130]光源172被配置使得從LED單元172a出射的第I顏色光及從LED單元172b出射的第2顏色光被旋轉(zhuǎn)反光罩26的葉片反射。旋轉(zhuǎn)反光罩26設(shè)置反射面，使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的第I顏色光及第2顏色光重疊、形成預(yù)定的配光圖案。
[0131]因此，通過旋轉(zhuǎn)反光罩26的單向的旋轉(zhuǎn)，光學(xué)單元180能形成預(yù)定的配光圖案。此夕卜，通過所出射的光的顏色不同的多種LED單元172a、172b，能形成僅用一種LED無法實(shí)現(xiàn)的顏色的配光圖案。例如，在LED單元172a具有發(fā)藍(lán)色光的LED、LED單元172b具有發(fā)黃色光的LED時(shí)，光學(xué)單元180能形成白色的配光圖案。
[0132]像這樣，具有出射不同顏色光的多種LED的光學(xué)單元180能不使用熒光體地獲得白色光。即，光學(xué)單元180為實(shí)現(xiàn)白色光而利用的各LED光的利用效率較高。因此，能減少用于獲得作為光學(xué)單元180所需的亮度的電流。
[0133]此外，LED單元172a可以具有發(fā)紫紅色(magenta)光的LED，LED單元172b可以具有發(fā)藍(lán)綠色(cyan)光的LED。具有這樣組合的LED單元的光源172也能形成白色的配光圖案。此外，除上述LED的組合外，LED單元172b還可以被構(gòu)成使得射出與從LED單元172a出射的第I顏色光處于互補(bǔ)色關(guān)系的光，作為第2顏色光。此外，所謂互補(bǔ)色關(guān)系，嚴(yán)格來說，可定義為處于色相環(huán)內(nèi)的正相反的顏色的組合，但不限定于這樣的組合，一般來說，可以是能實(shí)現(xiàn)能被識(shí)別為白色光的顏色的組合。例如，當(dāng)重疊上述藍(lán)色光與黃色光來獲得白色光時(shí)，能將藍(lán)色與黃色稱作互補(bǔ)色關(guān)系。此外，當(dāng)重疊上述紫紅色光和藍(lán)綠色光來獲得白色光時(shí)，也能將紫紅色及藍(lán)綠色稱作互補(bǔ)色關(guān)系。
[0134]本實(shí)施方式的光學(xué)單元180可以還具有電流調(diào)整部174，該電流調(diào)整部174調(diào)整流過LED單元172a及LED單元172b中的至少一者的電流。電流調(diào)整部174被構(gòu)成使得能調(diào)整流過LED單元172a及LED單元172b的電流量，并且能根據(jù)旋轉(zhuǎn)反光罩26的旋轉(zhuǎn)使電流量的大小變化。關(guān)于LED單元172a及LED單元172b所具有的LED，其明亮度(亮度)根據(jù)電流量而變化。
[0135]因此，光學(xué)單元180通過由電流調(diào)整部174改變分別流過LED單元172a及LED單元172b的電流的比率，能改變配光圖案的顏色。因此，光學(xué)單元180能以適合燈具使用環(huán)境(天氣、時(shí)間、明亮度等)或駕駛員屬性(視力、年齡等)的顏色的配光圖案來照射對(duì)象區(qū)域。關(guān)于燈具的使用環(huán)境的判別，例如能使用被設(shè)置得可拍攝周邊環(huán)境的攝像頭176。電流調(diào)整部174還可以具有運(yùn)算部，該運(yùn)算部處理與攝像頭176所拍到的區(qū)域相關(guān)的數(shù)據(jù)(亮度數(shù)據(jù)、RGB數(shù)據(jù))，來決定視認(rèn)性較高配光圖案的顏色。
[0136]光學(xué)單元180還能通過由電流調(diào)整部174周期性地改變流過LED單元172a和LED單元172b的電流量，來改變配光圖案內(nèi)的任意區(qū)域的配光色。
[0137]圖30是用于說明配光圖案內(nèi)配光色的差異的示意圖。當(dāng)駕駛員是老年人時(shí)，傾向于周邊由黃色光來照射更容易被看清。此外，道路白線由藍(lán)色光照射更容易被看清。因此，如圖30所示那樣，優(yōu)選如下這樣的配光圖案PH:在包含道路的左右周邊的區(qū)域PH3、PH4，成為黃色較強(qiáng)的配光色，在包含道路白線的中央?yún)^(qū)域PH5，成為藍(lán)色較強(qiáng)的配光色。
[0138]為實(shí)現(xiàn)這樣的配光圖案PH，優(yōu)選具備安裝有發(fā)藍(lán)色光的LED的LED單元172a、和安裝有發(fā)黃色光LED的LED單元172b的光源。并且，電流調(diào)整部174控制各LED單元中的電流量，使得在從LED單元172b出射的光被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射而照射區(qū)域PH3、PH4的時(shí)亥IJ，相對(duì)于LED單元172a，流過LED單元172b的電流量變得相對(duì)較大?；蛘撸娏髡{(diào)整部174控制各LED單元中的電流量，使得在從LED單元172a出射的光被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射而照射中央?yún)^(qū)域PH5的時(shí)刻，相對(duì)于LED單元172b，流過LED單元172a的電流量變得相對(duì)較大。由此，能實(shí)現(xiàn)上述配光圖案PH。
[0139]圖31是用于說明變形例的配光圖案內(nèi)的配光色的差異的示意圖。如上述那樣，本實(shí)施方式的光學(xué)單元在用從光源出射的光照射對(duì)象時(shí)，能根據(jù)對(duì)象而改變配光色。例如，當(dāng)照射光的對(duì)象是人時(shí)，對(duì)于駕駛員來說，由紫紅色的光進(jìn)行照射更容易看清。因此，如圖31所示那樣，優(yōu)選如下PH配光圖案:在包含道路的左右周邊的區(qū)域PH3、PH4，成為通常的白色的配光色，在包含人所存在的區(qū)域的中央?yún)^(qū)域PH5，成為紫紅色較強(qiáng)的配光色。
[0140]為實(shí)現(xiàn)這樣的配光圖案PH，優(yōu)選具備安裝有發(fā)藍(lán)綠色光LED的LED單元172a和安裝有發(fā)紫紅色光LED的LED單元172b的光源。并且，電流調(diào)整部174控制各LED單元中的電流量，使得在從LED單元172b出射的紫紅色光被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射而照射中央?yún)^(qū)域PH5的時(shí)刻，相對(duì)于LED單元172a，流過LED單元172b的電流量變得相對(duì)較大?；蛘撸娏髡{(diào)整部174控制各LED單元中的電流量，使得在從LED單元172a出射的光被旋轉(zhuǎn)反光罩26反射而照射中央?yún)^(qū)域PH5的時(shí)刻，相對(duì)于LED單元172b，流過LED單元172a的電流量變得相對(duì)較小。由此，能實(shí)現(xiàn)上述配光圖案PH。
[0141]在上述實(shí)施方式中，說明了使用發(fā)光顏色不同的2種LED的光學(xué)單元，但所組合的LED的種類不限定于2種，可以是3種以上。圖32是示意性地表示包含第7實(shí)施方式的變形例的光學(xué)單元的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0142]變形例的光學(xué)單元190具有旋轉(zhuǎn)反光罩26、及具有出射不同顏色的光的多種LED的光源182。光源182在復(fù)合拋物面聚光器32的底部設(shè)有多個(gè)LED單元182a、182b、182c。關(guān)于LED單元182a、182b、182c，選擇了出射互不相同的顏色的結(jié)構(gòu)。例如，LED單元182a可以具有發(fā)紅色光的LED，LED單元182b可以具有發(fā)綠色光的LED，LED單元182c可以具有發(fā)藍(lán)色光的LED。通過由電流調(diào)整部174調(diào)整流過各LED單元的電流，具有這樣組合的LED的光學(xué)單元190能實(shí)現(xiàn)包括白色光在內(nèi)的多種顏色的配光圖案。
[0143]此外,本實(shí)施方式的光學(xué)單兀通過由旋轉(zhuǎn)反光罩26掃描LED光，即使不排列多個(gè)LED,也能形成照射廣范圍的配光圖案。還能抑制配光圖案內(nèi)的顏色和明亮度的不均。
[0144]此外，在組合了藍(lán)色LED與黃色熒光體的白色LED單元中，多數(shù)在改變電流量后，不僅是明亮度，顏色也變化。但是，本實(shí)施方式的光學(xué)單元能單獨(dú)地控制流過發(fā)光顏色不同的多種LED單元的電流，故即使是以往明亮度、顏色的規(guī)格不同的LED，通過控制各LED單元的電流量，也能實(shí)現(xiàn)所要顏色的配光圖案。即，能擴(kuò)大可使用的LED的規(guī)格范圍，能降低LED的調(diào)配成本，降低規(guī)格外的LED所造成的損失成本。
[0145]以上參照上述各實(shí)施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于上述各實(shí)施方式，適當(dāng)組合或置換了各實(shí)施方式的構(gòu)成的形式也包括在本發(fā)明內(nèi)。還可以基于本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識(shí)將各實(shí)施方式中的組合和處理的順序適當(dāng)進(jìn)行重組和對(duì)各實(shí)施方式施加各種設(shè)計(jì)變更等變形，被施加了這樣變形的實(shí)施方式也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0146]例如，在上述實(shí)施方式的車輛用前照燈10中，也可以將旋轉(zhuǎn)反光罩26的3個(gè)葉片著色成紅色、綠色、藍(lán)色，通過混色來形成白色照射光。此時(shí)，通過控制LED28的光被表面顏色不同的各葉片反射的時(shí)間的比率，能改變照射光的顏色。此外，葉片表面的著色例如能通過以蒸鍍形成外涂層來實(shí)現(xiàn)。
[0147]此外，車輛用前照燈10通過使旋轉(zhuǎn)反光罩26不旋轉(zhuǎn)地以任意角度停止，能在想要的位置形成最大光度非常高的閃光。由此，能通過用明亮的閃光來照射特定的障礙物(包括人)，來促使其引起注意。
[0148]此外，在圖1所示的燈單元20中，旋轉(zhuǎn)反光罩26被配置使得以比旋轉(zhuǎn)部26b更靠近凸透鏡30側(cè)的葉片來反射LED28的光。圖33是表示變形例的旋轉(zhuǎn)反光罩的配置的圖。如圖33所示那樣，變形例的旋轉(zhuǎn)反光罩26被配置使得以比旋轉(zhuǎn)部26b更遠(yuǎn)離凸透鏡30側(cè)的葉片來反射LED28的光。因此，如圖33所示那樣，可以更靠近凸透鏡30地配置旋轉(zhuǎn)反光罩26，能使燈單元的深度(車輛前后方向)緊湊。
[0149]此外，上述實(shí)施方式中所使用的非球面透鏡未必要是校正畸變的像的構(gòu)成，也可以是不校正畸變的像的構(gòu)成。
[0150]在上述各實(shí)施方式中，說明了將光學(xué)單元適用于車輛用燈具的情況，但未必限定于對(duì)該領(lǐng)域的適用。例如，也可以適用于切換多種配光圖案地進(jìn)行照明的舞臺(tái)或娛樂設(shè)施中的照明器具。以往，這樣領(lǐng)域的照明器具需要用于改變照明方向的較大型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但若是本實(shí)施方式的光學(xué)單元，能通過旋轉(zhuǎn)反光罩的旋轉(zhuǎn)和光源的亮滅燈來形成多種配光圖案，故不需要大型的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能實(shí)現(xiàn)小型化。
[0151]此外，在上述第6實(shí)施方式的光學(xué)單元中，將多個(gè)光源配置在了光軸的前后方向，但也可以將多個(gè)光源配置在光軸的上下方向。由此，也能實(shí)現(xiàn)基于光源光的向上下方向的掃描。
[0152]〔標(biāo)號(hào)說明〕
[0153]10車輛用前照燈、26旋轉(zhuǎn)反光罩、26a葉片、26b旋轉(zhuǎn)部、32復(fù)合拋物面聚光器、172光源、172a、172b LED單元、174電流調(diào)整部、176攝像頭、180光學(xué)單元、182光源、182a、182b、182c LED單元、190光學(xué)單元。
[0154]〔工業(yè)可利用性〕
[0155]本發(fā)明能適用于車輛用燈具。
【權(quán)利要求】
1.一種光學(xué)單兀，其特征在于，包括: 光源，具有出射第I顏色光的第I發(fā)光元件、和出射與上述第I顏色光不同的第2顏色光的第2發(fā)光元件，以及 旋轉(zhuǎn)反光罩，一邊反射從上述光源出射的上述第I顏色光及上述第2顏色光，一邊以旋轉(zhuǎn)軸為中心單向旋轉(zhuǎn)； 其中，上述旋轉(zhuǎn)反光罩設(shè)有反射面，該反射面使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的上述第I顏色光及上述第2顏色光重疊而形成預(yù)定的配光圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)單元，其特征在于， 上述第2發(fā)光元件射出與上述第I顏色光處于互補(bǔ)色關(guān)系的光作為上述第2顏色光。
3.如權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)單元，其特征在于， 還包括電流調(diào)整部，調(diào)整流過上述第I發(fā)光元件及上述第2發(fā)光元件中的至少一者的電流。
4.一種光學(xué)單兀，其特征在于，包括: 光源，具有出射第I顏色光的第I發(fā)光元件、出射與上述第I顏色光不同的第2顏色光的第2發(fā)光元件、出射與上述第I顏色光及上述第2顏色光不同的第3顏色光的第3發(fā)光元件；以及 旋轉(zhuǎn)反光罩，一邊反射從上述光源出射的上述第I顏色光、上述第2顏色光及上述第3顏色光，一邊以旋轉(zhuǎn)軸為中心單向旋轉(zhuǎn)； 其中，上述旋轉(zhuǎn)反光罩設(shè)有反射面，使得一邊旋轉(zhuǎn)一邊反射的上述第I顏色光、上述第2顏色光及上述第3顏色光重疊而形成白色的預(yù)定配光圖案。
5.如權(quán)利要求4所述的光學(xué)單元，其特征在于， 還包括電流調(diào)整部，調(diào)整流過上述第I發(fā)光元件、上述第2發(fā)光元件及上述第3發(fā)光元件中的至少一者的電流。
【文檔編號(hào)】F21Y101/02GK103492792SQ201280019716
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2012年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年4月22日
【發(fā)明者】山村聰志 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小糸制作所