CN105723151A - 投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的之一在于提供一种能够以低成本制造的高品质的投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具。在由具有透光性的树脂形成的投影透镜(11)中，具有：入射部(12)，其光入射；出射部(13)，其使从入射部(12)入射的光出射；周缘部(14)，其设置在入射部(12)与出射部(13)的边界；厚壁部(15)，其设置在周缘部(14)的一部分，比周缘部(14)的其他部分在光轴方向上厚，并且在外周面的至少一部分形成有浇口残痕。

Description

投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具

技术领域

本发明涉及构成车辆用灯具的投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具。

背景技术

车辆用灯具具备使入射到入射部的、来自光源的光从出射部出射，而向灯具前方照射的投影透镜。该投影透镜例如通过向模具的型腔内注入溶融的透明树脂而形成(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2000-113701号公报

发明内容

发明所要解决的技术课题

将溶融树脂送入模具的型腔的流路即浇道经由浇口与形成周缘部的部分连通，该周缘部在入射部与出射部的边界形成。而且，溶融树脂通过浇口而被充填到型腔内。

然而，由于投影透镜的周缘部的光轴方向的厚度薄，因此利用周缘部的一部分连通的浇口变细。于是，在浇口的压力损失变大，不能获得足够的充填压力，会使成形性恶化。例如，在充填到型腔的溶融树脂的一部分从浇口的模具表面开始固化，浇口截面面积进一步减小，会导致品质降低以及由生产率降低所造成的成本上升。

本发明的目的在于提供一种能够以低成本制造的高品质的投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具。

用于解决技术课题的技术方案

本发明的投影透镜能够解决上述课题，其由具有透光性的树脂形成的投影透镜形成，该投影透镜的特征在于，具有：

入射部，其使光入射；

出射部，其使从所述入射部入射的光出射；

周缘部，其设置在所述入射部与所述出射部的边界；

厚壁部，其设置在所述周缘部的一部分，比所述周缘部的其他部分在光轴方向上更厚，并且在外周面的至少一部分形成有浇口残痕。

根据上述结构的投影透镜，通过使浇口与用于对投影透镜成形的模具的型腔上的厚壁部的成形位置连通，能够确保浇口的截面面积较大。因此，能够尽可能抑制在浇口的压力损失，使溶融树脂顺畅地向型腔充填。由此，能够充分确保树脂向型腔充填的充填压力，能够使成形性提高而实现尺寸精度和品质的提高。并且，通过尽可能地抑制压力损失，能够以一次成形工序对更多的投影透镜成形，能够通过提高生产率来实现成本的降低。

并且，在本发明的投影透镜中，所述厚壁部可以相对于所述周缘部的其他部分向所述入射部一侧突出而增厚。

根据上述结构的投影透镜，与出射部一侧相比，通过使厚壁部在成为无效空间的无效配光区域容易增大的入射部一侧突出而增厚，能够有效利用无效配光区域。

并且，在本发明的投影透镜中，在从侧面观察该投影透镜时，所述厚壁部的外周面可以具有形成有所述浇口残痕的第一面和与所述第一面对置的第二面，所述第二面倾斜，以使得越靠近该投影透镜的光轴，所述厚壁部的所述光轴方向的厚度越薄。

根据上述结构的投影透镜，能够确保使模具的厚壁部的成形部位的溶融树脂的流路宽度与浇口的流路宽度为相同程度，能够使溶融树脂顺畅地向模具的型腔的内部充填。因此，能够使成形性进一步提高而实现尺寸精度和品质的提高。

并且，本发明的车辆用灯具的特征在于，具备上述投影透镜和向所述投影透镜的所述入射部照射光的光源。

根据上述结构的车辆用灯具，通过使用能够以低成本制造的投影透镜，能够抑制制造成本。并且，由于光在投影透镜的厚壁部折射，因此在从外部观察灯具时，能够防止投影透镜内侧的结构物的透视，能够提高美观性。

在本发明的车辆用灯具中，可以具备保持所述投影透镜的托架，所述托架具有所述厚壁部能够卡合的卡合部。

根据上述结构的车辆用灯具，通过使投影透镜的厚壁部与托架的卡合部卡合，能够容易地对投影透镜定位而进行组装。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种以低成本制造的高品质投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具。

附图说明

图1是表示从入射部一侧看到的本实施方式的投影透镜的立体图。

图2是表示本实施方式的投影透镜的图，其中，图2(a)是侧视图，图2(b)是从入射部一侧看到的主视图。

图3是表示本实施方式的车辆用灯具的剖视图。

图4是构成车辆用灯具的光源单元的分解立体图。

图5是从投影透镜的入射部一侧看到的通过对来自光源的光的光路进行模拟而求出的有效配光区域和无效配光区域的正面示意图。

图6是用于说明通过投影透镜的光的路径的投影透镜的侧视图。

图7是对投影透镜进行成形的透镜成形用模具的可动模的平面示意图。

图8是对投影透镜进行成形的透镜成形用模具的一部分的剖视图。

图9是透镜成形用模具的型腔与浇口的连通部分的剖视图。

图10是比较例的投影透镜的侧视图。

图11是对比较例的投影透镜进行成形的透镜成形用模具的型腔与浇口的连通部分的剖视图。

图12是表示从入射部一侧看到的第一变形例的投影透镜的立体图。

图13是表示第一变形例的投影透镜的图，其中图13(a)是侧视图，图13(b)是从入射部一侧看到的主视图。

图14是表示第二变形例的投影透镜的侧视图。

图15是表示从入射部一侧看到的第二变形例的投影透镜的主视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的投影透镜以及具备该投影透镜的车辆用灯具的实施方式的一个例子进行说明。

图1是表示从入射部一侧看到的本实施方式的投影透镜的立体图。图2是表示本实施方式的投影透镜的图，其中，图2(a)是侧视图，图2(b)是从入射部一侧看到的主视图。

如图1和图2所示，本实施方式的投影透镜11具有：入射部12、出射部13、周缘部14、厚壁部15。该投影透镜11利用具有透光性的透明树脂材料成形，从正面看形成为圆形。该投影透镜11在入射部12具有平面形状的入射面12a，光入射到该入射部12的入射面12a。并且，投影透镜11在出射部13具有膨出为凸形的出射面13a，从入射部12的入射面12a入射的光从出射部13的出射面13a出射。该投影透镜11具有通过入射部12的入射面12a和出射部13的出射面13a的光轴Ax。投影透镜11使入射到入射面12a的光向靠近光轴Ax的方向折射而从出射面13a出射。

周缘部14在投影透镜11的周向上设置在入射部12与出射部13的边界。该周缘部14具有向外侧突出的凸缘部21。

厚壁部15设置在周缘部14的一部分。该厚壁部15在光轴Ax方向上比周缘部14的其他部分厚。厚壁部15相对于周缘部14的其他部分向入射部12一侧突出而增厚。厚壁部15具有外周面，该外周面包括：沿着周缘部14的外缘面22(第一面的一个例子)、与外缘面22相比靠近光轴Ax侧配置的内缘面23(第二面的一个例子)、将外缘面22与内缘面23连接起来的连接面24。外缘面22具有在模具成形时切断浇口部分而形成的浇口残痕。在从侧面观察投影透镜11时，内缘面23与外缘面22对置配置，并且具有以越靠近投影透镜11的光轴Ax，厚壁部15的光轴方向的厚度越薄的方式倾斜的倾斜面23a。如图2(b)所示，在从正面观察投影透镜11时，内缘面23的两端向左右方向延伸到周缘部14，尽可能地减少厚壁部15的外形线而使其不明显。

接着，对具有上述投影透镜的本实施方式的车辆用灯具进行说明。

图3是表示本实施方式的车辆用灯具的剖视图。图4是构成车辆用灯具的光源单元的分解立体图。

如图3所示，车辆用灯具30具有前方开口的灯具体31、以覆盖该灯具体31的开口的方式安装的透光性的透光罩32。该车辆用灯具30是设置在车辆的前部而照亮车辆前方的前照灯。

需要说明的是，在本例中，前方是指车辆用灯具30中的透光罩32一侧(图3的左侧)，后方是与前方相反的灯具体31一侧(图3的右侧)。

透光罩32安装为与灯具体31接合固定，通过将该透光罩32安装在灯具体31上，而在车辆用灯具30的内部形成密闭的灯室S。

该车辆用灯具30在灯室S内具有上述投影透镜11和光源单元41。投影透镜11的光轴Ax朝向车辆前后方向配置，在该投影透镜11的后方配置有光源单元41。

如图4所示，光源单元41具有支承于灯具体31的支承部42。该支承部42具有由沿着车辆前后方向的光轴Ax延伸的水平面构成的光源固定面43。在光源固定面43上固定有由LED(LightEmittingDiode：发光二极管)构成的光源44，该光源44大致朝向上方发光。并且，在光源固定面43上以覆盖光源44的上方的方式固定有反射器45。反射器45例如具有由以椭圆为基调的自由曲面构成的内表面，使来自光源44的光靠近光轴Ax而向前方反射，从而在投影透镜11的后方焦点附近会聚。

支承部42具有保持投影透镜11的托架46。托架46形成为环状，投影透镜11的凸缘部21的入射部12一侧通过熔敷、粘接等固定在托架46的端面46a上。由此，投影透镜11以入射部12一侧朝向光源44的状态保持在支承部42的托架46上。形成为环状的托架46具有卡合部47，卡合部47由在与投影透镜11对置的一侧形成的凹部构成。该卡合部47与在投影透镜11的入射部12一侧形成的厚壁部15卡合。由此，投影透镜11以其厚壁部15配置在下方侧的状态定位而固定于托架46。

在上述结构的车辆用灯具30中，如果使光源单元41的光源44点亮，则来自光源44的直接光和反射器45的反射光向投影透镜11照射。然后，从光源单元41向投影透镜11照射的光通过投影透镜11向靠近光轴Ax方向折射，向车辆的前方照射。

在这里，如图5所示，本例的投影透镜11的入射部12一侧具有有助于配光的有效配光区域A1、无助于配光的无效配光区域A2。该有效配光区域A1和无效配光区域A2通过对来自光源的光的光路进行模拟而求出，来自光源的光从入射部12的有效配光区域A1入射，而不入射到入射部12的无效配光区域A2。

而且，在本实施方式的投影透镜11中，厚壁部15形成在从入射部12的有效配光区域A1远离的无效空间即无效配光区域A2。因此，在光入射到该投影透镜11的入射部12时，该光不照射到厚壁部15，因此，厚壁部15不影响配光。需要说明的是，虽然厚壁部15优选在从有效配光区域A1远离的位置形成，但其一部分可以配置在有效配光区域A1内。

此外，在投影透镜11的出射部13一侧，存在有助于配光的有效配光区域A1和无助于配光的无效配光区域A2，光从有效配光区域A1出射，而不从无效配光区域A2出射。如图6所示，在通常形状的投影透镜200中，从入射部201入射的光向靠近光轴Ax方向折射而从出射部202出射，但来自光源的光L一边扩散一边向入射部201入射，因此与入射部201相比，有效配光区域在出射部202一侧更大。也就是说，入射部201一侧的无效配光区域X1比出射部202一侧的无效配光区域X2大。因此，在本实施方式的投影透镜11中，与设置在出射部13相比，将形成在无效配光区域A2的厚壁部15设置在入射部12能够更大地形成。

接着，对本实施方式的投影透镜11的制造方法进行说明。

图7是对投影透镜进行成形的透镜成形用模具的可动模的平面示意图。图8是对投影透镜进行成形的透镜成形用模具的一部分的剖视图。图9是透镜成形用模具的型腔与浇口的连通部分的剖视图。

(厚壁部的设计工序)

通过模拟求出所制造的投影透镜11的入射部12一侧的有效配光区域A1和无效配光区域A2(参照图3)，确定在无效配光区域A2形成的厚壁部15的大小和形状。

(模具的准备工序)

如图7和图8所示，准备对投影透镜11进行成形的透镜成形用模具51。透镜成形用模具51由固定模52和可动模53构成。透镜成形用模具51通过使固定模52与可动模53合模，而形成作为投影透镜11的成形空间的多个(在本例中为五个)型腔55、输送溶融树脂的浇道56、将浇道56与型腔55连通的浇口57。需要说明的是，在该透镜成形用模具51中，固定模52与可动模53的合模部分的分型线PL与投影透镜11的入射部12的入射面12a配置在同一面上。

并且，如图9所示，在型腔55内，基于在厚壁部的设计工序中求出的有效配光区域A1和无效配光区域A2，形成用于对厚壁部15成形的厚壁成形部58。该厚壁成形部58具有形成厚壁部15的锥状面23a的倾斜面58a。该厚壁成形部58形成在朝向浇口57的位置，与浇口57连通。由此，浇口57能够确保具有规定流路宽度W1的大的截面面积。并且，型腔55中的溶融树脂的入口部分的流路宽度W2具有与浇口57的流路宽度W1相同程度的宽度。并且，厚壁形成部58的流路宽度也具有与浇口57的流路宽度W1相同程度的宽度。需要说明的是，优选厚壁成形部58设置为在距离通过厚壁部的设计工序求出的有效配光区域A1为1mm左右的位置对厚壁部15成形。

(注塑成形工序)

在使可动模53靠近固定模52而使固定模52与可动模53合模的状态下，向浇道56注入溶融树脂。于是，该注入的溶融树脂从各浇道56经由各浇口57向各型腔55流入。此时，由于浇口57与对厚壁部15成形的厚壁成形部58连通，因此能够确保大的截面面积。因此，溶融树脂能够从浇口57极其顺畅地被注入型腔55内。并且，由于具有厚壁成形部58的倾斜面58a，厚壁形成部58的流路宽度与浇口57的流路宽度为相同程度，并且利用倾斜面58a能够顺畅地向型腔55内引导溶融树脂。

在树脂硬化后，使可动模53移动而使固定模52与可动模53分离，使成形的透镜成形品脱模，在各投影透镜11与在浇口57固化的部分的边界部分切断各投影透镜11而使其分离。在该边界部分切断的残痕在投影透镜11的厚壁部15的外缘面22形成的浇口残痕。

另外，如图10所示，在投影透镜100中，对于在入射部112与出射部113的边界设置的周缘部114上不设置厚壁部的结构而言，如图11所示，不能在由固定模152和可动模153构成的透镜成形用模具151上形成厚壁成形部，浇口157的流路宽度比浇道156的流路宽度小。因此，在这种情况下，在浇口157的压力损失增大，存在溶融树脂不能顺畅地充填到型腔155，不能获得足够的树脂向型腔155充填的充填压力。在这种情况下，例如树脂的一部分在浇口157固化而使成形性恶化，在包括利用型腔155形成的入射部112、出射部113的透镜主体部的内部产生熔接线的可能性增大。如果在透镜主体部的内部产生熔接线，则会成为使投影透镜100的光学品质降低的一个原因。另一方面，如果为了确保树脂向型腔155充填的充填压力而使树脂流入的速度变慢、或减少型腔155的数量，会使生产率降低。这样，在如图10、图11所示的透镜成形用模具151中，成形性恶化会导致品质降低，生产率降低会导致成本升高。

针对于此，在本实施方式的投影透镜11中，由于在周缘部14的一部分具有比其他部分更向光轴Ax方向增厚的厚壁部15，因此能够在型腔55形成用于对厚壁部15成形的厚壁成形部58(参照图8)。因此，通过使浇口57与该厚壁成形部58连通，能够确保浇口57的截面面积较大。因此，能够尽可能地抑制在浇口57的压力损失，使溶融树脂能够顺畅地充填到型腔55。由此，能够充分确保树脂向型腔55充填的充填压力，能够使成形性提高而实现尺寸精度和品质的提高。并且，通过成形性的提高，能够通过一次成形工序对更多的投影透镜11成形，能够通过提高生产率来实现成本的降低。即，根据本实施方式的投影透镜11，能够以低成本制造高品质的投影透镜。

并且，厚壁部15相对于周缘部14的其他部分向入射部12一侧突出而变厚。在投影透镜11中，与出射部13一侧相比，入射部12一侧更容易使成为无效空间的无效配光区域A2增大。因此，通过使厚壁部15形成为向入射部12一侧突出，能够有效利用无效配光区域A2。

并且，投影透镜11的厚壁部15具有以越靠近投影透镜11的光轴Ax，厚壁部15的光轴方向的厚度越薄的方式倾斜的锥状面23a。并且，透镜成形用模具51的厚壁成形部58具有用于形成锥状面23a的倾斜面58a。通过在厚壁成形部58上设置倾斜面58a，能够确保厚壁成形部58的流路宽度与浇口57的流路宽度为相同程度，能够将溶融树脂顺畅地引导到型腔55的内部。这样，由于通过浇口57的溶融树脂能够从透镜成形用模具51的型腔55的厚壁成形部58顺畅地朝向型腔55的内部流动，因此能够使成形性提高而实现精度和品质的提高。

并且，根据具备上述投影透镜11的车辆用灯具30，通过使用能够以低成本制造的投影透镜11，能够抑制制造成本。并且，由于利用投影透镜11的厚壁部15使从外部入射的光折射，因此在从外部观察灯具时，能够防止投影透镜11的里侧的结构物的透视，能够提高美观性。

并且，通过使投影透镜11的厚壁部15与托架46的卡合部47卡合，能够使投影透镜11定位于托架46而容易组装。

接着，对变形例的投影透镜进行说明。

(第一变形例)

图12是表示从入射部一侧看到的第一变形例的投影透镜的立体图。图13是表示第一变形例的投影透镜的图，其中图13(a)是侧视图，图13(b)是从入射部一侧看到的主视图。

如图12和图13所示，在该第一变形例的投影透镜11A中，具备左右方向的宽度尺寸小的厚壁部15A。该厚壁部15A的宽度尺寸与透镜成形用模具51的浇口57的宽度尺寸大致相同。

在该投影透镜11A的情况下，由于在周缘部14的一部分具有比其他部分在光轴Ax方向厚的厚壁部15A，因此能够在型腔55形成用于对厚壁部15A成形的厚壁成形部58(参照图8)。因此，在该投影透镜11A的情况下，通过使浇口57与厚壁成形部58连通，能够确保浇口57的截面面积较大。因此，能够尽可能地抑制在浇口57的压力损失，使溶融树脂能够顺畅地充填到型腔55。由此，能够充分确保树脂向型腔55充填的充填压力，能够使成形性提高而实现品质的提高。并且，通过成形性的提高，能够通过一次成形工序对更多的投影透镜11成形，能够通过提高生产率来实现成本的降低。

并且，在该投影透镜11A中，由于厚壁部15A较小，能够使厚壁部15A不明显。

(第二变形例)

图14是表示第二变形例的投影透镜的侧视图。图15是表示从入射部一侧看到的第二变形例的投影透镜的主视图。

如图14和图15所示，第二变形例的投影透镜11B在入射部12的入射面12a与出射部13的出射面13a之间具有外周面61。该投影透镜11B形成为从正面看为大致矩形。这样，该投影透镜11B在从正面看不是圆形，而是所谓的异形透镜。在该投影透镜11B中，在外周面61的入射部12一侧遍及周向形成有凸缘部21，该凸缘部21成为周缘部14。在该投影透镜11B的情况下，在周缘部14的一部分设置有比其他部分的凸缘部21在光轴Ax方向上更厚的厚壁部15B。

在该投影透镜11B的情况下，由于在周缘部14的一部分具有比其他部分在光轴Ax方向上更厚的厚壁部15B，因此能够在型腔55形成用于对厚壁部15B成形的厚壁成形部58(参照图8)。因此，通过使浇口57与该厚壁成形部58连通，能够确保浇口57的截面面积较大。因此，能够尽可能抑制在浇口57的压力损失，而使溶融树脂顺畅地充填到型腔55。由此，能够充分确保树脂向型腔55充填的充填压力，能够使成形性提高而实现品质的提高。并且，通过成形性的提高，能够以一次成形工序对更多的投影透镜11B成形，因此使生产率提高而实现成本的降低。

需要说明的是，本发明不限于上述实施方式和变形例，能够适当进行变形、改良等。除此之外，上述实施方式中的各构成部件的材质、形状、尺寸、数值、形态、数量、配置位置等，只要能够实现本发明，就能够任意选择，不对其进行限定。

例如，在上述实施方式的车辆用灯具中，例示了使用反射面的光学系(例如PES光学系)，但不限于该例，也可以是具有使来自光源的光不经由反射面而直接向灯具前方照射的所谓直射光学系(单焦点光学系)等其他光学系。

以上参照特定的实施方式对本发明进行了说明，但是对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的精神和范围内显然能够在此基础上进行各种变更和修正。

本申请基于2013年11月21日在日本申请的申请号为特愿2013-241318的申请，在此参照并引用其内容。

附图标记说明

11、11A、11B：投影透镜

12：入射部

13：出射部

14：周缘部

15、15A、15B：厚壁部

30：车辆用灯具

44：光源

46：托架

47：卡合部

Ax：光轴

Claims (5)

1.一种投影透镜，由具有透光性的树脂形成，该投影透镜的特征在于，

具有：

入射部，其使光入射；

出射部，其使从所述入射部入射的光出射；

周缘部，其设置在所述入射部与所述出射部的边界；

厚壁部，其设置在所述周缘部的一部分，比所述周缘部的其他部分在光轴方向上厚，并且在外周面的至少一部分形成有浇口残痕。

2.如权利要求1所述的投影透镜，其特征在于，

所述厚壁部相对于所述周缘部的其他部分向所述入射部一侧突出而增厚。

3.如权利要求2所述的投影透镜，其特征在于，

在从侧面观察该投影透镜时，所述厚壁部的外周面具有形成有所述浇口残痕的第一面和与所述第一面对置的第二面，

所述第二面倾斜，以使得越靠近该投影透镜的光轴，所述厚壁部的所述光轴方向的厚度越薄。

4.一种车辆用灯具，其特征在于，具备：

权利要求1至3中任一项所述的投影透镜；和

向所述投影透镜的所述入射部照射光的光源。

5.如权利要求4所述的车辆用灯具，其特征在于，

具备保持所述投影透镜的托架，所述托架具有所述厚壁部能够卡合的卡合部。