投射裝置及車輛用前照燈的制作方法
【專利說明】投射裝置及車輛用前照燈
[0001]本申請是申請人于2012年06月26日提出的申請?zhí)枮?01210216231.7的、發(fā)明名稱為“投射裝置、及具備該投射裝置的車輛用前照燈”的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及具有多個(gè)光源單元的投射裝置，更詳細(xì)地說，涉及通過由各個(gè)光源單元分割地投射而能夠形成期望的照明區(qū)域的投射裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，在汽車等的前燈(車輛用前照燈)中，大多使用鹵素?zé)?，但近年來，使用HID燈(高放電管燈High Discharge Lamp)的前燈增加。
[0004]一般前燈采用以下構(gòu)成:在上端邊緣能夠形成具有截止線(cut-off line)的近光燈用的配光圖案(照明區(qū)域)，由此，其構(gòu)成得既不會(huì)使迎面來車的駕駛員等感到晃眼等，又能夠確保駕駛員的前方能見度。
[0005]最近，以耗電少的發(fā)光二極管(LED =Light Emitting D1de)為光源使用的前燈的開發(fā)盛行，例如，專利文獻(xiàn)I中公開有一種前燈(以下，稱為區(qū)域分割型前燈)，如圖37所示，通過使朝向不同區(qū)域投射的各光源單元所構(gòu)成的圖案Illa?Illc組合，從而形成照明區(qū)域111。
[0006]另外，在專利文獻(xiàn)2中公開有一種前燈(以下，稱為重合型前燈)，如圖38所示，通過使各光源單元的圖案211a?21 Id多重性地重合，從而形成照明區(qū)域211。
[0007]【先行技術(shù)文獻(xiàn)】
[0008]【專利文獻(xiàn)】
[0009]【專利文獻(xiàn)I】日本公開專利公報(bào)特開“2007-030570號(hào)(2007年02月08日公開)”
[0010]【專利文獻(xiàn)2】日本公開專利公報(bào)特開“2008-013014號(hào)(2008年01月24日公開)”
[0011]【專利文獻(xiàn)3】日本公開專利公報(bào)特開“2004-231179號(hào)公報(bào)(2004年08月19日公開)”
[0012]在此，為了將來自光源的光通過反射鏡的使用而投射成小光點(diǎn)，優(yōu)選光源的亮度高，并且，優(yōu)選相對于反射鏡的光源的相對性尺寸充分地小。
[0013]然而，鹵素?zé)簟ID燈或LED得不到必要的亮度，另外，因?yàn)樵谑构庠闯叽缧≈睆交洗嬖诩夹g(shù)上的限制，所以不能通過小直徑反射鏡的使用而投射在很小的區(qū)域。
[0014]因此，為了使來自光源的光投射為更小的光點(diǎn)，就需要使用大直徑的反射鏡，且在配置空間受到限制的前燈中難以實(shí)用化。
[0015]因此，專利文獻(xiàn)I所示的前燈，不能控制各光源單元的光點(diǎn)直徑，難以將照明區(qū)域分割成很小的區(qū)域來進(jìn)行投射。即，為了將照明區(qū)域分割成更小的區(qū)域進(jìn)行投射，需要使用大直徑的反射鏡，而使裝置結(jié)構(gòu)大型化這樣的問題點(diǎn)存在。
[0016]另外，專利文獻(xiàn)2這樣的重合型的前燈，從多個(gè)光源投射到重合的區(qū)域，而使不必要的光束產(chǎn)生、且照明效率降低這樣的問題點(diǎn)存在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明鑒于上述的課題而做，其目的在于，提供一種能夠高效率地形成期望的照明區(qū)域的投射裝置。
[0018]本發(fā)明的投射裝置，其特征在于，為了解決上述的課題而具備多個(gè)光源單元，該光源單元具有:接收到光而進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光部；以對應(yīng)于所述發(fā)光部的方式設(shè)置，將來自所述發(fā)光部的光配光到照明區(qū)域的一部分的配光部，所述光源單元各自是朝向使所述照明區(qū)域分割后的區(qū)域即投射區(qū)域投射來自所述發(fā)光部的光的部件，所述照明區(qū)域是使每個(gè)所述光源單元所投射的所述投射區(qū)域多個(gè)組合所形成的區(qū)域。
[0019]在上述的構(gòu)成中，因?yàn)楣庠磫卧哂薪邮盏焦舛M(jìn)行發(fā)光的發(fā)光部，所以可以減小發(fā)光部的尺寸，能夠相對地縮小發(fā)光部相對于配光部的尺寸。因此，即使使用小直徑的配光部，也能夠得到高的配光性能，因此各光源單元能夠使來自發(fā)光部的光朝向小區(qū)域投射，并且能夠使裝置結(jié)構(gòu)小型化。
[0020]本發(fā)明的投射裝置，具有多個(gè)這樣的光源單元，各光源單元朝向使照明區(qū)域分割后的區(qū)域即投射區(qū)域，投射來自發(fā)光部的光。即，通過各光源單元，將照明區(qū)域分割地進(jìn)行投射。
[0021]因此，通過使每個(gè)光源單元所投射的小的投射區(qū)域多個(gè)組合，能夠形成期望的照明區(qū)域。
[0022]另外，在上述的構(gòu)成中，各光源單元因?yàn)榘磫卧虿煌耐渡鋮^(qū)域進(jìn)行投射，所以不會(huì)產(chǎn)生不必要的光束，可以進(jìn)行高效率的照明。
[0023]因此，根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)可有效率地形成期望的照明區(qū)域的投射裝置。
[0024]如上，本發(fā)明的投射裝置具備多個(gè)光源單元，該光源單元具有:接收到光而進(jìn)行發(fā)光的發(fā)光部；以對應(yīng)于所述發(fā)光部的方式設(shè)置，且將來自所述發(fā)光部的光朝向照明區(qū)域的一部分進(jìn)行配光的配光部，所述光源單元各自是朝向使所述照明區(qū)域分割后的區(qū)域即投射區(qū)域、投射來自所述發(fā)光部的光的部件，所述照明區(qū)域是使每個(gè)所述光源單元所投射的所述投射區(qū)域多個(gè)組合而形成的區(qū)域。
[0025]因此，根據(jù)本發(fā)明，其所起到的效果是，能夠?qū)崿F(xiàn)可有效率地形成期望的照明區(qū)域的投射裝置。
【附圖說明】
[0026]圖1是表示實(shí)施方式I的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0027]圖2是表示圖1所示的投射裝置的立體圖。
[0028]圖3是表示圖2所示的投射裝置具備的光源單元的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0029]圖4是表示圖1所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的模式圖。
[0030]圖5(a)是表示圖1所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的變形例的模式圖。
[0031]圖5(b)是表示圖1所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的變形例的模式圖。
[0032]圖5(c)是表示圖1所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的變形例的模式圖。
[0033]圖6(a)是表示圖1所示的投射裝置具備的反射鏡的配置例的正面圖。
[0034]圖6(b)是表示圖1所示的投射裝置具備的反射鏡的另一配置例的正面圖。
[0035]圖7是表示實(shí)施方式2的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的方塊圖。
[0036]圖8是表示圖7所示的投射裝置具備的光源單元的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0037]圖9是表示個(gè)別控制圖7所示的投射裝置具備的光源單元的光量的處理流程的流程圖。
[0038]圖10 (a)是表示經(jīng)過圖9所示的處理而光量得到控制的光源單元的工作狀態(tài)的模式圖。表示經(jīng)過圖9所示的處理而得到控制的光源單元的光量變化的模式圖。
[0039]圖10 (b)是表示經(jīng)過圖9所示的處理而光量得到控制的光源單元的工作狀態(tài)的模式圖。
[0040]圖11 (a)是表示圖7所示的投射裝置具備的反射鏡的配置例的正面圖。
[0041]圖11 (b)是表示圖7所示的投射裝置具備的反射鏡的另一配置例的正面圖。
[0042]圖12是表示圖7所示的投射裝置具備的反射鏡的又一其他反射鏡的變形例的正面圖。
[0043]圖13是表示實(shí)施方式3的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的方塊圖。
[0044]圖14是表示個(gè)別控制圖13所示的投射裝置具備的光源單元的光量的處理流程的流程圖。
[0045]圖15(a)是表示經(jīng)過圖14所示的處理而光量得到控制的光源單元的工作狀態(tài)的模式圖。
[0046]圖15(b)是表示經(jīng)過圖14所示的處理而光量得到控制的光源單元的工作狀態(tài)的模式圖。
[0047]圖16是表示實(shí)施方式4的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的方塊圖。
[0048]圖17是表示控制圖16所示的投射裝置具備的光源單元亮燈的處理流程的流程圖。
[0049]圖18(a)是用于說明光源單元的亮燈狀態(tài)的模式圖，表示直行時(shí)在基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域。
[0050]圖18(b)是用于說明光源單元的亮燈狀態(tài)的模式圖，表示右轉(zhuǎn)彎時(shí)在基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域。
[0051]圖19表示圖18(b)所示的右轉(zhuǎn)彎時(shí)的照明區(qū)域的頂視圖。
[0052]圖20(a)是用于說明光源單元的亮燈狀態(tài)的變形例的模式圖，表示高速行駛時(shí)在基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域。
[0053]圖20(b)是用于說明光源單元的亮燈狀態(tài)的變形例的模式圖，表示低速行駛時(shí)在基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域。
[0054]圖21是表示圖20(b)所示的在低速行駛時(shí)的照明區(qū)域的頂視圖。
[0055]圖22是表示實(shí)施方式5的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0056]圖23是表示圖22所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的模式圖。
[0057]圖24是表示圖22所示的一部分光源單元發(fā)生故障時(shí)的、投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的模式圖。
[0058]圖25是表示實(shí)施方式6的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0059]圖26是表示圖25所示的投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的模式圖。
[0060]圖27是表示圖25所示的投射裝置具備的光源單元的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0061]圖28是表示圖25所示的投射裝置的一部分光源單元發(fā)生故障時(shí)的、其他光源單元的投射方向的俯視圖。
[0062]圖29是表示圖25所示的投射裝置的一部分光源單元發(fā)生故障時(shí)的、投射裝置投射到基準(zhǔn)平面的照明區(qū)域的模式圖。
[0063]圖30是表示發(fā)光部上的激光的照射位置可以改變的光源單元的示例的剖面圖。
[0064]圖31是表示具有能夠放大投射區(qū)域的多個(gè)光源單元的投射裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0065]圖32是表示實(shí)施方式7的投射裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。
[0066]圖33是表示圖32所示的投射裝置的一部分光源單元發(fā)生故障時(shí)的各光源單元的投射方向的俯視圖。
[0067]圖34是概略性地表示圖32所示的輔助用光源單元的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0068]圖35是概略性地表示變形例的光源單元的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0069]圖36是概略性地表示變形例的光源單元的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
[0070]圖37是表示現(xiàn)有的區(qū)域分割型的前燈的照明區(qū)域的模式圖。
[0071]圖38是表示現(xiàn)有的重合型的前燈的照明區(qū)域的模式圖。
【具體實(shí)施方式】
[0072]〔實(shí)施方式I〕
[0073]如果基于圖1?圖6(b)對于本發(fā)明的投射裝置的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明，則如下。在本實(shí)施方式中，舉例說明將本發(fā)明的投射裝置應(yīng)用于作為汽車(車輛)的遠(yuǎn)光用前照燈的前燈(行駛用前照燈)的情況。
[0074]但是，本發(fā)明的投射裝置也可以被作為近光燈用前照燈(錯(cuò)車用前照燈)、或者汽車以外的車輛用前照燈加以實(shí)現(xiàn)。此外，也可以作為其他的投射裝置，例如，車輛以外的移動(dòng)物體(例如，人、船舶、飛機(jī)、潛艇、火箭等)的前燈加以實(shí)現(xiàn)，也可以作為探照燈、投影機(jī)、室內(nèi)照明用具(落地?zé)?、臺(tái)燈等)加以實(shí)現(xiàn)。
[0075]<投射裝置100的構(gòu)成〉
[0076]首先，參照圖1?圖3，對于本實(shí)施方式的投射裝置100的構(gòu)成進(jìn)行說明。
[0077]圖1是表示本實(shí)施方式的投射裝置100的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖，圖2是表示圖1所示的投射裝置100的立體圖。如圖1和圖2所示，投射裝置100具有光源單元I。在本實(shí)施方式中，光源單元I由5個(gè)光源單元Ia?Ie構(gòu)成，光源單元Ia?Ie在水平方向上排成一列，且配置在金屬底座7上。該光源單元I在所搭載的汽車(以下稱為搭載車輛)的前側(cè)兩端部，分別各配置I個(gè)。
[0078]就投射裝置100而言，通過使每個(gè)光源單元Ia?Ie所投射的投射點(diǎn)(投射區(qū)域)lla?lie多個(gè)組合，從而形成期望的照明區(qū)域11。
[0079]以下，對于光源單元I和金屬底座7的構(gòu)成進(jìn)行說明。但是，在光源單元I中，因?yàn)楦鞴庠磫卧狪a?Ie的構(gòu)成大體相同，所以只對于光源單元Ia進(jìn)行說明。
[0080][光源單元I]
[0081]圖3是表示圖2所示投射裝置100具備的光源單元Ia的概略結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖3所示，光源單元Ia具有激光元件2、聚光透鏡3、發(fā)光部4、反射鏡(配光部)5。
[0082](激光元件2)
[0083]激光元件2是作為使光(激發(fā)光/激光)出射的激發(fā)光源發(fā)揮功能的發(fā)光元件。激光元件2配置在反射鏡5的外部，該激光元件2可以是在一個(gè)芯片上具有一個(gè)發(fā)光點(diǎn)的元件，也可以是在I個(gè)芯片上具有多個(gè)發(fā)光點(diǎn)的元件。
[0084]通過作為激發(fā)光使用激光，能夠?qū)l(fā)光部4所對應(yīng)的照射范圍控制得狹窄，因此可以減小發(fā)光部4的尺寸。因此，對于從發(fā)光部4發(fā)射的光，通過反射鏡5控制其光路，就能夠高效率地進(jìn)行投射，因此能夠?qū)崿F(xiàn)配光性能得到提高的高亮度的光源單元la。
[0085]還有，也能夠使用LED (發(fā)光二極管)替代激光元件2。但是，使用比LED亮度高的激光元件2的方法，發(fā)光部4的亮度可達(dá)到高亮度，因此優(yōu)選。
[0086]如本實(shí)施方式，可以只使用I個(gè)激光元件2，但為了得到高輸出功率的激光，容易的方法是使用多個(gè)激光元件2。設(shè)有多個(gè)激光元件2時(shí)，從多個(gè)激光元件2分別發(fā)射作為激發(fā)光的激光。這種情況下，可以從各激光元件2發(fā)射不同波長的激光，使多種激光混合，例如，可以使藍(lán)色激光與綠色激光，或藍(lán)紫色激光與藍(lán)色激光等組合。
[0087]另外，如本實(shí)施方式，不個(gè)別控制光源單元Ia?Ie的光量時(shí)，光源單元Ia?Ie也可以利用共同的激光元件2。這種情況下，從共同的激光元件2出射的激光分割，分配到各光源單元Ia?Ie即可。
[0088]激光元件2的激光的波長，例如為405nm(藍(lán)紫色)或450nm(藍(lán)色)，但并不限定于此，根據(jù)發(fā)光部4所含的熒光體的種類適宜選擇即可。
[0089]在本實(shí)施方式中，激光元件2裝配在直徑9mm的金屬封裝上，輸出功率1W，將波長405nm(藍(lán)紫色)的激光發(fā)射出。在激光元件2上連接有配線9，經(jīng)由該配線9，向激光元件2供電等。
[0090](聚光透鏡3)
[0091]聚光透鏡3是用于按照使從激光元件2發(fā)射的激光適當(dāng)?shù)卣丈涞桨l(fā)光部4的方式調(diào)節(jié)該激光的照射范圍的透鏡。聚光透鏡3經(jīng)由設(shè)于反射鏡5的窗口部6，向發(fā)光部4照射激光。
[0092]在本實(shí)施方式中，聚光透鏡3按照在發(fā)光部4的激光的照射范圍達(dá)到直徑0.3mm的方式使從激光元件2發(fā)射的激光會(huì)聚。
[0093]還有，在本實(shí)施方式中，聚光透鏡3由I個(gè)透鏡構(gòu)成，但也可以使用多個(gè)透鏡構(gòu)成聚光透鏡3。
[0094](發(fā)光部4)
[0095]發(fā)光部4接收從激光元件2發(fā)射的激光而發(fā)出熒光，且含有吸收激光并散發(fā)熒光的熒光體(熒光物質(zhì))。具體來說，發(fā)光部4是在包封材料的內(nèi)部分散有熒光體的或固定有熒光體的。根據(jù)這樣的發(fā)光部4，與LED等相比，能夠使發(fā)光部4的尺寸形成得更小。
[0096]該發(fā)光部4配置在金屬底座7上、且在反射鏡5的大致焦點(diǎn)位置。因此，從發(fā)光部4出射的熒光，由反射鏡5的反射曲面反射，其光路得到控制。在該發(fā)光部4被激光照射的面(以下稱為照射面)，也可以形成防止激光反射的防反射構(gòu)造。由此，能夠防止在發(fā)光部4照射面的激光反射，因此能夠?qū)⒏嗟募す庖龑?dǎo)至發(fā)光部4的內(nèi)部而轉(zhuǎn)換成熒光。
[0097]還有，使發(fā)光部4配置在從反射鏡5的焦點(diǎn)位置有所偏離的位置，能夠有意識(shí)地控制光源單元Ia的投射范圍(光點(diǎn)直徑)。
[0098]另外，發(fā)光部4按照其照射面的延長面E與反射鏡5的孔徑部5A的端部接觸的方式在設(shè)于金屬底座7的傾斜部7a上傾斜地配置。因此，從發(fā)光部4發(fā)射的熒光，不會(huì)直接泄漏到外部，能夠有效率地以反射鏡5進(jìn)行反射配光。
[0099]此外，通過設(shè)置傾斜部7a，不能從外部直接看到發(fā)光部4的發(fā)光點(diǎn)，因此能夠防止從外部看光源單元Ia時(shí)僅一點(diǎn)明亮而引起的晃眼發(fā)生等。
[0100]作為發(fā)光部4的熒光體，例如能夠使用氧氮化物系熒光體(例如，賽隆熒光體)或II1-V族化合物半導(dǎo)體納米粒子熒光體(例如，磷化銦:InP)。這些熒光體對于從激光元件2發(fā)射的高輸出功率(和/或光密度)的激光的耐熱性高，最適合激光照明光源。但是，發(fā)光部4的熒光體并不限定為上述這些，也可以是氮化物熒光體等其他的熒光體。
[0101]另外，汽車用的投射裝置100的照明光，必須是具有既定范圍的色度的白色，這是法律規(guī)定的。因此，在發(fā)光部4中含有的熒光體，要以使照明光成為白色的方式來進(jìn)行選擇。
[0102]例如，在發(fā)光部4中含有藍(lán)色、綠色和紅色的熒光體，若照射405nm的激光，則發(fā)生白色光。另外，在發(fā)光部4中含有黃色的熒光體(或綠色和紅色的熒光體)，通過照射450nm(藍(lán)色)的激光(或在440nm以上、490nm以下的波長范圍具有峰值波長的所謂藍(lán)色鄰域的激光)，也能夠得到白色光。
[0103]發(fā)光部4的包封材料，例如是玻璃材料(無機(jī)玻璃、有機(jī)無機(jī)混合玻璃)、硅酮樹脂等的樹脂材料。作為玻璃材料也可以使用低熔點(diǎn)玻璃。包封材料優(yōu)選透明性高的，優(yōu)選在激光為高輸出功率時(shí)、耐熱性高的。
[0104]在本實(shí)施方式中，發(fā)光部4含有紅色熒光體(CaAlSiN3=Eu)、綠色熒光體(β-SiAlON:Eu)和藍(lán)色熒光體((BaSr)MgAl1Q017:Eu)這三種RGB熒光體，以使之接收由激光元件2發(fā)射的波長405nm的激光、并發(fā)出白色的熒光。另外，發(fā)光部4按照呈一邊的長度為1_的正方形、厚度為0.1mm的薄膜狀的方式使熒光體的粉末與樹脂混合而涂布在傾斜部7a上。通過具有這樣的發(fā)光部4，在本實(shí)施方式中，能夠從各發(fā)光部4得到80流明的熒光。另外，能夠?qū)l(fā)光部4形成為320cd/mm2這樣高亮度的點(diǎn)光源。
[0105]還有，如果將投射裝置100用于汽車用的前照燈以外的照明裝置，則來自發(fā)光部4的發(fā)光色也不限定為白色，也可以是藍(lán)色、紅色等白色以外的發(fā)光色。
[0106]另外，作為發(fā)光部4，也可以將使激光漫反射而使之散射的散射部配置在反射鏡5的焦點(diǎn)鄰域。作為發(fā)光部4使用散射部，能夠?qū)募す庠?發(fā)射的激光作為照明光加以利用。即，能夠通過反射鏡5，對于由散射部散射的激光進(jìn)行配光，將其作為照明光加以利用。這種情況下，為了輸出白色光，也可以對于I個(gè)反射鏡5組合使用所出射的激光的波長不同的多個(gè)激光元件2。
[0107](反射鏡5)
[0108]反射鏡5將發(fā)光部4所發(fā)出的熒光反射、且配光到照明區(qū)域11的一部分。該反射鏡5例如可以是在其表面形成有金屬薄膜的構(gòu)件，也可以是金屬制的構(gòu)件。
[0109]反射鏡5在其反射面包含如下部分曲面的至少一部分，S卩，以拋物線的對稱軸為回轉(zhuǎn)軸而使該拋物線回轉(zhuǎn)所形成的曲面(拋物曲面)由與上述回轉(zhuǎn)軸平行的平面切斷而得到的部分曲面的至少一部分。另外，反射鏡5在對于發(fā)光部4所發(fā)出的熒光進(jìn)行配光的方向上，具有半圓形的孔徑部5A。
[0110]來自配置在反射