投射装置及车辆用前照灯的制作方法
【专利说明】投射装置及车辆用前照灯
[0001]本申请是申请人于2012年06月26日提出的申请号为201210216231.7的、发明名称为“投射装置、及具备该投射装置的车辆用前照灯”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及具有多个光源单元的投射装置，更详细地说，涉及通过由各个光源单元分割地投射而能够形成期望的照明区域的投射装置。
【背景技术】
[0003]以往，在汽车等的前灯(车辆用前照灯)中，大多使用卤素灯，但近年来，使用HID灯(高放电管灯High Discharge Lamp)的前灯增加。
[0004]一般前灯采用以下构成:在上端边缘能够形成具有截止线(cut-off line)的近光灯用的配光图案(照明区域)，由此，其构成得既不会使迎面来车的驾驶员等感到晃眼等，又能够确保驾驶员的前方能见度。
[0005]最近，以耗电少的发光二极管(LED =Light Emitting D1de)为光源使用的前灯的开发盛行，例如，专利文献I中公开有一种前灯(以下，称为区域分割型前灯)，如图37所示，通过使朝向不同区域投射的各光源单元所构成的图案Illa?Illc组合，从而形成照明区域111。
[0006]另外，在专利文献2中公开有一种前灯(以下，称为重合型前灯)，如图38所示，通过使各光源单元的图案211a?21 Id多重性地重合，从而形成照明区域211。
[0007]【先行技术文献】
[0008]【专利文献】
[0009]【专利文献I】日本公开专利公报特开“2007-030570号(2007年02月08日公开)”
[0010]【专利文献2】日本公开专利公报特开“2008-013014号(2008年01月24日公开)”
[0011]【专利文献3】日本公开专利公报特开“2004-231179号公报(2004年08月19日公开)”
[0012]在此，为了将来自光源的光通过反射镜的使用而投射成小光点，优选光源的亮度高，并且，优选相对于反射镜的光源的相对性尺寸充分地小。
[0013]然而，卤素灯、HID灯或LED得不到必要的亮度，另外，因为在使光源尺寸小直径化上存在技术上的限制，所以不能通过小直径反射镜的使用而投射在很小的区域。
[0014]因此，为了使来自光源的光投射为更小的光点，就需要使用大直径的反射镜，且在配置空间受到限制的前灯中难以实用化。
[0015]因此，专利文献I所示的前灯，不能控制各光源单元的光点直径，难以将照明区域分割成很小的区域来进行投射。即，为了将照明区域分割成更小的区域进行投射，需要使用大直径的反射镜，而使装置结构大型化这样的问题点存在。
[0016]另外，专利文献2这样的重合型的前灯，从多个光源投射到重合的区域，而使不必要的光束产生、且照明效率降低这样的问题点存在。
【发明内容】
[0017]本发明鉴于上述的课题而做，其目的在于，提供一种能够高效率地形成期望的照明区域的投射装置。
[0018]本发明的投射装置，其特征在于，为了解决上述的课题而具备多个光源单元，该光源单元具有:接收到光而进行发光的发光部；以对应于所述发光部的方式设置，将来自所述发光部的光配光到照明区域的一部分的配光部，所述光源单元各自是朝向使所述照明区域分割后的区域即投射区域投射来自所述发光部的光的部件，所述照明区域是使每个所述光源单元所投射的所述投射区域多个组合所形成的区域。
[0019]在上述的构成中，因为光源单元具有接收到光而进行发光的发光部，所以可以减小发光部的尺寸，能够相对地缩小发光部相对于配光部的尺寸。因此，即使使用小直径的配光部，也能够得到高的配光性能，因此各光源单元能够使来自发光部的光朝向小区域投射，并且能够使装置结构小型化。
[0020]本发明的投射装置，具有多个这样的光源单元，各光源单元朝向使照明区域分割后的区域即投射区域，投射来自发光部的光。即，通过各光源单元，将照明区域分割地进行投射。
[0021]因此，通过使每个光源单元所投射的小的投射区域多个组合，能够形成期望的照明区域。
[0022]另外，在上述的构成中，各光源单元因为按单元朝向不同的投射区域进行投射，所以不会产生不必要的光束，可以进行高效率的照明。
[0023]因此，根据本发明，能够实现可有效率地形成期望的照明区域的投射装置。
[0024]如上，本发明的投射装置具备多个光源单元，该光源单元具有:接收到光而进行发光的发光部；以对应于所述发光部的方式设置，且将来自所述发光部的光朝向照明区域的一部分进行配光的配光部，所述光源单元各自是朝向使所述照明区域分割后的区域即投射区域、投射来自所述发光部的光的部件，所述照明区域是使每个所述光源单元所投射的所述投射区域多个组合而形成的区域。
[0025]因此，根据本发明，其所起到的效果是，能够实现可有效率地形成期望的照明区域的投射装置。
【附图说明】
[0026]图1是表示实施方式I的投射装置的概略结构的俯视图。
[0027]图2是表示图1所示的投射装置的立体图。
[0028]图3是表示图2所示的投射装置具备的光源单元的概略结构的剖面图。
[0029]图4是表示图1所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的模式图。
[0030]图5(a)是表示图1所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的变形例的模式图。
[0031]图5(b)是表示图1所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的变形例的模式图。
[0032]图5(c)是表示图1所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的变形例的模式图。
[0033]图6(a)是表示图1所示的投射装置具备的反射镜的配置例的正面图。
[0034]图6(b)是表示图1所示的投射装置具备的反射镜的另一配置例的正面图。
[0035]图7是表示实施方式2的投射装置的概略结构的方块图。
[0036]图8是表示图7所示的投射装置具备的光源单元的概略结构的剖面图。
[0037]图9是表示个别控制图7所示的投射装置具备的光源单元的光量的处理流程的流程图。
[0038]图10 (a)是表示经过图9所示的处理而光量得到控制的光源单元的工作状态的模式图。表示经过图9所示的处理而得到控制的光源单元的光量变化的模式图。
[0039]图10 (b)是表示经过图9所示的处理而光量得到控制的光源单元的工作状态的模式图。
[0040]图11 (a)是表示图7所示的投射装置具备的反射镜的配置例的正面图。
[0041]图11 (b)是表示图7所示的投射装置具备的反射镜的另一配置例的正面图。
[0042]图12是表示图7所示的投射装置具备的反射镜的又一其他反射镜的变形例的正面图。
[0043]图13是表示实施方式3的投射装置的概略结构的方块图。
[0044]图14是表示个别控制图13所示的投射装置具备的光源单元的光量的处理流程的流程图。
[0045]图15(a)是表示经过图14所示的处理而光量得到控制的光源单元的工作状态的模式图。
[0046]图15(b)是表示经过图14所示的处理而光量得到控制的光源单元的工作状态的模式图。
[0047]图16是表示实施方式4的投射装置的概略结构的方块图。
[0048]图17是表示控制图16所示的投射装置具备的光源单元亮灯的处理流程的流程图。
[0049]图18(a)是用于说明光源单元的亮灯状态的模式图，表示直行时在基准平面的照明区域。
[0050]图18(b)是用于说明光源单元的亮灯状态的模式图，表示右转弯时在基准平面的照明区域。
[0051]图19表示图18(b)所示的右转弯时的照明区域的顶视图。
[0052]图20(a)是用于说明光源单元的亮灯状态的变形例的模式图，表示高速行驶时在基准平面的照明区域。
[0053]图20(b)是用于说明光源单元的亮灯状态的变形例的模式图，表示低速行驶时在基准平面的照明区域。
[0054]图21是表示图20(b)所示的在低速行驶时的照明区域的顶视图。
[0055]图22是表示实施方式5的投射装置的概略结构的俯视图。
[0056]图23是表示图22所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的模式图。
[0057]图24是表示图22所示的一部分光源单元发生故障时的、投射装置投射到基准平面的照明区域的模式图。
[0058]图25是表示实施方式6的投射装置的概略结构的俯视图。
[0059]图26是表示图25所示的投射装置投射到基准平面的照明区域的模式图。
[0060]图27是表示图25所示的投射装置具备的光源单元的概略结构的剖面图。
[0061]图28是表示图25所示的投射装置的一部分光源单元发生故障时的、其他光源单元的投射方向的俯视图。
[0062]图29是表示图25所示的投射装置的一部分光源单元发生故障时的、投射装置投射到基准平面的照明区域的模式图。
[0063]图30是表示发光部上的激光的照射位置可以改变的光源单元的示例的剖面图。
[0064]图31是表示具有能够放大投射区域的多个光源单元的投射装置的结构的俯视图。
[0065]图32是表示实施方式7的投射装置的概略结构的俯视图。
[0066]图33是表示图32所示的投射装置的一部分光源单元发生故障时的各光源单元的投射方向的俯视图。
[0067]图34是概略性地表示图32所示的辅助用光源单元的结构的剖面图。
[0068]图35是概略性地表示变形例的光源单元的结构的剖面图。
[0069]图36是概略性地表示变形例的光源单元的结构的剖面图。
[0070]图37是表示现有的区域分割型的前灯的照明区域的模式图。
[0071]图38是表示现有的重合型的前灯的照明区域的模式图。
【具体实施方式】
[0072]〔实施方式I〕
[0073]如果基于图1?图6(b)对于本发明的投射装置的第一实施方式进行说明，则如下。在本实施方式中，举例说明将本发明的投射装置应用于作为汽车(车辆)的远光用前照灯的前灯(行驶用前照灯)的情况。
[0074]但是，本发明的投射装置也可以被作为近光灯用前照灯(错车用前照灯)、或者汽车以外的车辆用前照灯加以实现。此外，也可以作为其他的投射装置，例如，车辆以外的移动物体(例如，人、船舶、飞机、潜艇、火箭等)的前灯加以实现，也可以作为探照灯、投影机、室内照明用具(落地灯、台灯等)加以实现。
[0075]<投射装置100的构成〉
[0076]首先，参照图1?图3，对于本实施方式的投射装置100的构成进行说明。
[0077]图1是表示本实施方式的投射装置100的概略结构的俯视图，图2是表示图1所示的投射装置100的立体图。如图1和图2所示，投射装置100具有光源单元I。在本实施方式中，光源单元I由5个光源单元Ia?Ie构成，光源单元Ia?Ie在水平方向上排成一列，且配置在金属底座7上。该光源单元I在所搭载的汽车(以下称为搭载车辆)的前侧两端部，分别各配置I个。
[0078]就投射装置100而言，通过使每个光源单元Ia?Ie所投射的投射点(投射区域)lla?lie多个组合，从而形成期望的照明区域11。
[0079]以下，对于光源单元I和金属底座7的构成进行说明。但是，在光源单元I中，因为各光源单元Ia?Ie的构成大体相同，所以只对于光源单元Ia进行说明。
[0080][光源单元I]
[0081]图3是表示图2所示投射装置100具备的光源单元Ia的概略结构的剖面图。如图3所示，光源单元Ia具有激光元件2、聚光透镜3、发光部4、反射镜(配光部)5。
[0082](激光元件2)
[0083]激光元件2是作为使光(激发光/激光)出射的激发光源发挥功能的发光元件。激光元件2配置在反射镜5的外部，该激光元件2可以是在一个芯片上具有一个发光点的元件，也可以是在I个芯片上具有多个发光点的元件。
[0084]通过作为激发光使用激光，能够将发光部4所对应的照射范围控制得狭窄，因此可以减小发光部4的尺寸。因此，对于从发光部4发射的光，通过反射镜5控制其光路，就能够高效率地进行投射，因此能够实现配光性能得到提高的高亮度的光源单元la。
[0085]还有，也能够使用LED (发光二极管)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，发光部4的亮度可达到高亮度，因此优选。
[0086]如本实施方式，可以只使用I个激光元件2，但为了得到高输出功率的激光，容易的方法是使用多个激光元件2。设有多个激光元件2时，从多个激光元件2分别发射作为激发光的激光。这种情况下，可以从各激光元件2发射不同波长的激光，使多种激光混合，例如，可以使蓝色激光与绿色激光，或蓝紫色激光与蓝色激光等组合。
[0087]另外，如本实施方式，不个别控制光源单元Ia?Ie的光量时，光源单元Ia?Ie也可以利用共同的激光元件2。这种情况下，从共同的激光元件2出射的激光分割，分配到各光源单元Ia?Ie即可。
[0088]激光元件2的激光的波长，例如为405nm(蓝紫色)或450nm(蓝色)，但并不限定于此，根据发光部4所含的荧光体的种类适宜选择即可。
[0089]在本实施方式中，激光元件2装配在直径9mm的金属封装上，输出功率1W，将波长405nm(蓝紫色)的激光发射出。在激光元件2上连接有配线9，经由该配线9，向激光元件2供电等。
[0090](聚光透镜3)
[0091]聚光透镜3是用于按照使从激光元件2发射的激光适当地照射到发光部4的方式调节该激光的照射范围的透镜。聚光透镜3经由设于反射镜5的窗口部6，向发光部4照射激光。
[0092]在本实施方式中，聚光透镜3按照在发光部4的激光的照射范围达到直径0.3mm的方式使从激光元件2发射的激光会聚。
[0093]还有，在本实施方式中，聚光透镜3由I个透镜构成，但也可以使用多个透镜构成聚光透镜3。
[0094](发光部4)
[0095]发光部4接收从激光元件2发射的激光而发出荧光，且含有吸收激光并散发荧光的荧光体(荧光物质)。具体来说，发光部4是在包封材料的内部分散有荧光体的或固定有荧光体的。根据这样的发光部4，与LED等相比，能够使发光部4的尺寸形成得更小。
[0096]该发光部4配置在金属底座7上、且在反射镜5的大致焦点位置。因此，从发光部4出射的荧光，由反射镜5的反射曲面反射，其光路得到控制。在该发光部4被激光照射的面(以下称为照射面)，也可以形成防止激光反射的防反射构造。由此，能够防止在发光部4照射面的激光反射，因此能够将更多的激光引导至发光部4的内部而转换成荧光。
[0097]还有，使发光部4配置在从反射镜5的焦点位置有所偏离的位置，能够有意识地控制光源单元Ia的投射范围(光点直径)。
[0098]另外，发光部4按照其照射面的延长面E与反射镜5的孔径部5A的端部接触的方式在设于金属底座7的倾斜部7a上倾斜地配置。因此，从发光部4发射的荧光，不会直接泄漏到外部，能够有效率地以反射镜5进行反射配光。
[0099]此外，通过设置倾斜部7a，不能从外部直接看到发光部4的发光点，因此能够防止从外部看光源单元Ia时仅一点明亮而引起的晃眼发生等。
[0100]作为发光部4的荧光体，例如能够使用氧氮化物系荧光体(例如，赛隆荧光体)或II1-V族化合物半导体纳米粒子荧光体(例如，磷化铟:InP)。这些荧光体对于从激光元件2发射的高输出功率(和/或光密度)的激光的耐热性高，最适合激光照明光源。但是，发光部4的荧光体并不限定为上述这些，也可以是氮化物荧光体等其他的荧光体。
[0101]另外，汽车用的投射装置100的照明光，必须是具有既定范围的色度的白色，这是法律规定的。因此，在发光部4中含有的荧光体，要以使照明光成为白色的方式来进行选择。
[0102]例如，在发光部4中含有蓝色、绿色和红色的荧光体，若照射405nm的激光，则发生白色光。另外，在发光部4中含有黄色的荧光体(或绿色和红色的荧光体)，通过照射450nm(蓝色)的激光(或在440nm以上、490nm以下的波长范围具有峰值波长的所谓蓝色邻域的激光)，也能够得到白色光。
[0103]发光部4的包封材料，例如是玻璃材料(无机玻璃、有机无机混合玻璃)、硅酮树脂等的树脂材料。作为玻璃材料也可以使用低熔点玻璃。包封材料优选透明性高的，优选在激光为高输出功率时、耐热性高的。
[0104]在本实施方式中，发光部4含有红色荧光体(CaAlSiN3=Eu)、绿色荧光体(β-SiAlON:Eu)和蓝色荧光体((BaSr)MgAl1Q017:Eu)这三种RGB荧光体，以使之接收由激光元件2发射的波长405nm的激光、并发出白色的荧光。另外，发光部4按照呈一边的长度为1_的正方形、厚度为0.1mm的薄膜状的方式使荧光体的粉末与树脂混合而涂布在倾斜部7a上。通过具有这样的发光部4，在本实施方式中，能够从各发光部4得到80流明的荧光。另外，能够将发光部4形成为320cd/mm2这样高亮度的点光源。
[0105]还有，如果将投射装置100用于汽车用的前照灯以外的照明装置，则来自发光部4的发光色也不限定为白色，也可以是蓝色、红色等白色以外的发光色。
[0106]另外，作为发光部4，也可以将使激光漫反射而使之散射的散射部配置在反射镜5的焦点邻域。作为发光部4使用散射部，能够将从激光元件2发射的激光作为照明光加以利用。即，能够通过反射镜5，对于由散射部散射的激光进行配光，将其作为照明光加以利用。这种情况下，为了输出白色光，也可以对于I个反射镜5组合使用所出射的激光的波长不同的多个激光元件2。
[0107](反射镜5)
[0108]反射镜5将发光部4所发出的荧光反射、且配光到照明区域11的一部分。该反射镜5例如可以是在其表面形成有金属薄膜的构件，也可以是金属制的构件。
[0109]反射镜5在其反射面包含如下部分曲面的至少一部分，S卩，以抛物线的对称轴为回转轴而使该抛物线回转所形成的曲面(抛物曲面)由与上述回转轴平行的平面切断而得到的部分曲面的至少一部分。另外，反射镜5在对于发光部4所发出的荧光进行配光的方向上，具有半圆形的孔径部5A。
[0110]来自配置在反射