具有投影功能的前灯装置(1)具备光源装置(2)、照明光学系统(3)、影像显示元件(4)、影像信号控制部(6)以及投影光学系统(5)。投影光学系统(5)构成为从影像显示元件(4)侧起具备具有折射作用的同轴透镜系统(11)、自由曲面透镜(12)以及自由曲面反射镜(13)。由此，能够将容易由驾驶员或者行人视觉辨认的影像投射到道路上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及具有影像投影功能的前灯装置以及使用该前灯装置的车辆装置。
技术介绍
在现有技术中，已知将前灯用作光源的车辆用的投影装置。例如，专利文献1记载的投射装置具有前灯、投影器以及光提取口，在投影器功能时，投影器配置于从前灯至光提取口的光路中，将所形成的光学像投射到外部。另外，在前灯功能时，投影器构成为配置于不遮挡从前灯至光提取口的光路的位置，对路上的预定的范围进行照明。进而，在专利文献1中，公开了作为投影器功能而在道路上显示图像的例子。专利文献1：日本特开2004－136838号公报
技术实现思路
在具有投影功能的前灯装置中，当在道路面上显示投影像的情况下，存在以下的课题。在一般的投影装置中，投影像在前面形成，所以在车辆停驻的过程中观赏投射到壁面等的影像，这没有问题，但当在道路面上显示投影像的情况下，道路上的影像看起来被缩小，所以在该状态下，驾驶员或者行人难以视觉辨认。在专利文献1中，公开了在道路上显示影像的例子，但未考虑显示容易由驾驶员等观察的影像。另外，在搭载有具有投影功能的前灯装置的车辆中，根据行驶状态，驾驶员或者行人的视觉辨认性发生变化，所以需要进行与此相应的影像的显示。在现有技术中未考虑到这一点。本专利技术是鉴于上述课题而完成的，其目的在于，提供一种将容易由驾驶员或者行人视觉辨认的影像投射到道路上的前灯装置以及使用该前灯装置的车辆装置。本专利技术提供一种前灯装置，将影像投射到道路面，所述前灯装置的特征在于，具备：光源装置；照明光学系统，使从光源装置射出了的光会聚；影像显示元件，入射通过照明光学系统会聚了的光来形成光学像；影像信号控制部，对影像显示元件供给用于形成光学像的影像信号；以及投影光学系统，对通过影像显示元件形成的光学像进行放大而投射到道路面，投影光学系统构成为从影像显示元件侧起具备具有折射作用的同轴透镜系统、自由曲面透镜以及自由曲面反射镜。根据本专利技术，能够将容易由驾驶员或者行人视觉辨认的影像投射到道路上，具有有助于防止交通事故的效果。附图说明图1是示出前灯装置的整体结构的框图(实施例1)。图2是示出前灯装置和像面(道路面)的位置关系的图。图3是示出投影光学系统的结构和光线方向的图。图4是示出投影光学系统的透镜数据的一个例子的图。图5是示出自由曲面透镜L8和自由曲面反射镜M9的曲面形状数据的图。图6是示出非球面透镜L2和非球面透镜L7的曲面形状数据的图。图7是示出投影像的歪曲像差的图。图8是示出投影像的光量分布的图。图9是示出投影像的光斑尺寸的图。图10是示出搭载有前灯装置的车辆装置的图(实施例2)。图11是说明影像信号控制部的动作的图。(符号说明)1：前灯装置；2：光源装置；3：照明光学系统；4：影像显示元件；5：投影光学系统；6：影像信号控制部；8：像面；9：道路；10：车辆装置；11：同轴透镜系统；12：自由曲面透镜；13：自由曲面反射镜；61：影像信号生成部；62：显示纵横比变更部；81、82：投影影像。具体实施方式以下，使用附图，说明本专利技术的实施例。实施例1在实施例1中，说明具有投影功能的前灯装置。图1是示出前灯装置的整体结构的框图。前灯装置1构成为具有光源装置2、照明光学系统3、影像显示元件4、投影光学系统5以及影像信号控制部6。光源装置2由放电灯、LED灯以及反射器构成。或者，也可以利用激光光源。照明光学系统3通过透镜使从光源装置2射出的光会聚而均匀化，并入射到影像显示元件4。影像显示元件4是例如液晶面板，通过影像信号对入射光进行调制，形成所投射的光学像。投影光学系统5将光学像放大而投射到像面8。在本实施例中，以像面8是道路面的情况为对象。影像信号控制部6对影像显示元件4供给用于形成光学像的影像信号。在作为投影像而投射彩色影像的情况下，在照明光学系统3中设置R、G、B的颜色分离光学系统，作为影像显示元件4，由R、G、B的液晶面板构成，在投影光学系统5中设置颜色合成光学系统即可。图2是示出前灯装置1和像面8(道路面)的位置关系的图。从前灯装置1的投影光学系统5射出的影像光被投射到作为道路面的像面8。以下，将像面8(道路面)设为XY面，将道路的宽度方向设为X轴，将行驶方向设为Y轴，将与其垂直的方向设为Z轴。在本实施例中实现的投影像的位置和尺寸例如如下所述。从前灯装置1的射出位置(后述的投影光学系统5内的自由曲面反射镜4的光轴中心)划向像面8(道路面)的垂线的长度(Z轴方向)、即投影距离Z0为例如700mm。这是根据前灯装置1的从道路面起的高度来决定的值。另外，投影像的长边方向(Y轴方向)的尺寸Y0设为例如9519mm(＝10061－542)这样的大画面尺寸。其目的在于，使驾驶员、行人容易视觉辨认投射到道路的影像。其结果，根据投影距离与投影像的尺寸之比而定义的投影比为700/9519＝0.07这样的极小的值，为了实现这样的小的投影比，在投影光学系统5中，做成用于广角化的结构(特别是自由曲面透镜和自由曲面反射镜的组合)。由此，达到以往难以实现的投影比<0.1。图3是示出图1的投影光学系统5的结构和光线方向的图。在影像显示元件4射出的影像光通过由罩玻璃14和全反射棱镜(TIR)15构成的滤色片，在同轴透镜系统11和自由曲面透镜12处受到折射作用，在自由曲面反射镜13处受到反射作用，之后，投射到作为像面8的道路。同轴透镜系统11是由具有正的光焦度的透镜群(透镜L1～透镜L3)和具有负的光焦度的透镜群(透镜L4～透镜L7)构成的反焦距类型。此外，各透镜L1～L7具有公共的光轴16。关于各透镜的形状，从影像显示元件4的一侧起，做成玻璃制且具有正的光焦度并且使小的曲率半径朝向影像显示元件4的一侧(以下称为入射侧)的透镜L1、塑料制且使凸面朝向入射侧的弯月形状的非球面透镜L2、玻璃制且具有正的光焦度的双凸形状的透镜L3。进而，包括玻璃制且具有正的光焦度并且使凹面朝向入射侧的弯月形状的透镜L4、玻璃制且具有负的光焦度的双凹形状的透镜L5、玻璃制且具有正的光焦度并且使凹面朝向入射侧的弯月形状的透镜L6以及塑料制的奇数次非球面透镜且使凹面朝向入射侧的弯月形状的透镜L7。自由曲面透镜12由塑料制且使凹面朝向入射侧的弯月透镜形状的自由曲面透镜L8构成。自由曲面反射镜13由做成反射镜的上侧13a为凹面状、下侧13b成为凸面状的自由曲面形状的自由曲面反射镜M9构成。此外，关于反射镜M9’，为了容易理解地显示反射镜M9的曲面形状的特征，将自由曲面系数扩大5倍而示出。从反射镜的上侧13a射出的光形成图2的像面8的远的位置(Y＝10061mm侧)的投影像，另外，从反射镜的下侧13b射出的光形成像面8的近的位置(Y＝542mm侧)的投影像。图4是示出投影光学系统的透镜数据的一个例子的图。示出从罩玻璃至自由曲面反射镜M9的数据。关于曲率半径，用正的符号表示曲率半径的中心位置处于行进方向的情况。面间距离表示从各面的顶点位置至接下来的面的顶点位置的光轴上的距离。偏心是Y轴方向的值，歪斜是在YZ平面内绕X轴的旋转。关于偏心/歪斜，在相应的面上按照偏心和歪斜的顺序发挥作用，在“普通偏心”中，在偏心/歪斜发挥作用的新的坐标系上的面间距离的位置处，配置接下来的面。另一方面，在“离心&返回(DAR)”中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种前灯装置，将影像投射到道路面，所述前灯装置的特征在于，具备：光源装置；照明光学系统，使从所述光源装置射出的光会聚；影像显示元件，入射通过所述照明光学系统会聚了的光来形成光学像；影像信号控制部，对所述影像显示元件供给用于形成所述光学像的影像信号；以及投影光学系统，对通过所述影像显示元件形成的光学像进行放大而投射到道路面，所述投影光学系统构成为从所述影像显示元件侧起具备具有折射作用的同轴透镜系统、自由曲面透镜以及自由曲面反射镜。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种前灯装置，将影像投射到道路面，所述前灯装置的特征在于，具备：光源装置；照明光学系统，使从所述光源装置射出的光会聚；影像显示元件，入射通过所述照明光学系统会聚了的光来形成光学像；影像信号控制部，对所述影像显示元件供给用于形成所述光学像的影像信号；以及投影光学系统，对通过所述影像显示元件形成的光学像进行放大而投射到道路面，所述投影光学系统构成为从所述影像显示元件侧起具备具有折射作用的同轴透镜系统、自由曲面透镜以及自由曲面反射镜。2.根据权利要求1所述的前灯装置，其特征在于，在将从所述投影光学系统的射出位置划至投影影像的道路面的垂线的长度设为投影距离Z0、并将道路面上的投影影像的长边的长度设为Y0时，满足投影比＝Z0/Y0<0.1。3.根据权利要求1所述的前灯装置，其特征在于，在将从该前灯装置看到的道路面上的投影影像的纵向尺寸设为Y0、并将横向尺寸设为X0时，满足纵横比＝Y0/...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷津雅彦，
申请(专利权)人：日立麦克赛尔株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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