CN111076137B - 车辆用灯具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种车辆用灯具及其制造方法,将能够旋转地支承旋转反射器的支承部件节省空间化。支承部件(140)具有:支承部,其能够旋转地支承将从光源射出的光进行反射的旋转反射器;固定部(140b、140c),其相对于与搭载光源的搭载部件一体化的被固定部而被固定。固定部(140b、140c)具有相对于被固定部定位的定位面(141b)。定位面(141b)相对于旋转反射器的旋转轴(R)倾斜地形成。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用灯具及其制造方法。
背景技术
近年来,提出有如下装置,即,将从光源射出的光向车辆前方进行反射,通过用该反射光在车辆前方的区域扫描而形成规定的配光图案。例如,已知有光学单元(参照专利文献1),该光学单元具备:边反射从光源射出的光边以旋转轴为中心单向旋转的旋转反射器、和由发光元件构成的光源,旋转反射器设有反射面以使边旋转边反射的光源的光形成期望的配光图案。该光学单元具备:第一光源、第二光源、边反射从第一光源射出的第一光边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器、将被旋转反射器反射的第一光向光学单元的光照射方向投影的投影透镜。第二光源配置成射出的第二光不会被旋转反射器反射地入射到投影透镜,投影透镜将第二光向光学单元的光照射方向投影。另外,该光学单元为了倾斜地反射从光源射出的光并使其朝向投影透镜,使得旋转反射器的旋转轴相对于投影透镜的光轴倾斜。
一直以来,在搭载于车辆等的灯具单元中,提出有在搭载有光源的基板上搭载连接器的灯具单元,该连接器连接用于向光源供电的供电线缆(参照专利文献2)。
一直以来,为了将从光源射出的光朝向投影透镜聚光,提出了一种在光源和成像透镜之间配置有导光元件的车辆用前照灯(参照专利文献3)。
一直以来,提案有具备旋转反射器的光学单元,该旋转反射器边反射从光源射出的光边以旋转轴中心单向旋转(参照专利文献4)。该光学单元具备的旋转反射器设有反射面以使边旋转边反射的光源的光形成期望的配光图案。
近年来,提案有如下装置,即,将从光源射出的光向车辆前方反射,通过用该反射光在车辆前方的区域扫描而形成规定的配光图案。例如,已知有光学单元(参照专利文献5),该光学单元具备:边反射从光源射出的光边以旋转轴为中心单向旋转的旋转反射器、和由发光元件构成的光源,旋转反射器设有如下反射面以使边旋转边反射的光源的光形成期望的配光图案。另外,该光学单元为了倾斜地反射从光源射出的光并使其朝向投影透镜,使得旋转反射器的旋转轴相对于投影透镜的光轴倾斜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开2018-67523号公报
专利文献2:日本国特开2017-37806号公报
专利文献3:日本国特表2018-520483号公报
专利文献4:国际公开第11/129105号
专利文献5:国际公开第15/122303号
发明内容
发明所要解决的技术问题
但是,在将上述旋转反射器安装于其他部件的情况下,有必要经由可旋转地支承旋转反射器的壳体来进行。另外,在壳体的固定方向与旋转反射器的旋转轴相同的情况下,有必要在比旋转反射器的直径大的壳体的外周部进一步设置固定部,导致壳体大型化。
上述光学单元通过组装多个部件而制造,但是,根据组装部件彼此时的组装顺序及组装方向的不同,因组装工序的复杂化而造成组装效率恶化、或者对进行组装的作业者增加负担。
另外,搭载于基板上的连接器与连接有供电线缆的其他连接器连接,但是如果连接不充分,则光源的点亮状态不稳定、或者连接器彼此的连接可能偏离。
另外,当从光源射出的光入射到光学部件的光学控制部以外的区域时,就会向不期望的方向射出,有可能产生眩光等不需要的光。
另外,在上述光学单元中,除投影透镜之外,还具备用于使从第二光源射出的第二光的光路发生变化而朝向投影透镜的扩散用透镜。
另外,在将上述光学单元用作车辆用前照灯的情况下,通常左右一对变得有必要。因此,在光学单元的主要部件的布局在包括车辆前后方向的垂直剖面中非面对称的情况下,难以使左右的光学单元完全共用化。
另外,上述旋转反射器的制造方法可以有多种,例如可以通过使用模具的注塑成型来制造。但是,在基于使用模具的注塑成型的制造中,在将旋转反射器从浇口上切下时,往往会残留毛刺。这种毛刺特别是在如旋转反射器那样的旋转体中会破坏旋转平衡。另外,当毛刺处于旋转反射器的外周时,惯性(惯性力矩)变大,因此,会对旋转反射器的旋转精度产生影响。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例性目的之一在于,提供一种将能够旋转地支承旋转反射器的支承部件节省空间化的技术。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例性目的之一在于,提供比较容易组装部件彼此的新的光学单元的制造方法。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例性目的之一在于,提供一种提高连接器彼此的连接可靠性的新技术。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例的目的之一在于,提供一种抑制产生不期望的眩光的新技术。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例性目的之一在于,提供保持多个透镜的新的保持架。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其示例的目的之一在于,提供实现构成光学单元的部件共用化的新技术。
本发明是鉴于上述状况而完成的,其目的在于,提供用于实现旋转精度高的旋转反射器的新技术。
用于解决技术问题的技术方案
【第一方面】
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式的支承部件具备:支承部,其能够旋转地支承将从光源射出的光进行反射的旋转反射器;固定部,其相对于与搭载光源的搭载部件一体化的被固定部而固定。固定部具有相对于被固定部定位的定位面。定位面相对于旋转反射器的旋转轴倾斜地形成。
根据该方式,能够在从旋转反射器的旋转轴的方向观察时,将固定部的至少一部分设于比旋转反射器的外缘部更靠内侧的位置。
固定部也可以具有第一固定部和第二固定部。支承部也可以配置于第一固定部和第二固定部之间。由此,由于直线地配置支承部与固定部,因此各部分相对于重心均衡地配置,降低旋转反射器旋转时的振动以及因振动引起的噪音等。
也可以还具备在中心设有支承部的壳体。固定部也可以设于夹着壳体与旋转反射器存在的区域相反一侧的区域即壳体的背侧。由此,能够在从旋转反射器的旋转轴的方向观察时,将固定部的至少一部分设于壳体的背侧。
本发明的其他方式是光学单元。该光学单元具备:光源、搭载光源的搭载部件、上述支承部件、支承于支承部件的旋转反射器、将被旋转反射器反射的光向前方投影的投影透镜。旋转反射器的旋转轴也可以相对于投影透镜的光轴倾斜。由此,能够实现紧凑的光学单元。
搭载部件也可以具有:搭载光源的搭载面;被固定部,其设于从搭载面离开的区域,且供固定部固定。将从光源射出的光进行反射的旋转反射器的反射面在搭载面和被固定部之间相对于投影透镜的光轴倾斜地配置。
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式提供光学单元的制造方法,该光学单元具备:光源、搭载光源的搭载部件、反射从光源射出的光的旋转反射器、能够旋转地支承旋转反射器的支承部件、将被旋转反射器反射的反射光向前方投影的投影透镜、保持投影透镜的透镜保持架。该方法包括:搭载工序,在搭载部件上搭载光源;第一固定工序,在搭载工序之后将保持投影透镜的透镜保持架固定于搭载部件;第二固定工序,在第一固定工序之后将支承旋转反射器的支承部件固定于搭载部件。
根据该方式,由于投影透镜经由透镜保持架固定于搭载有光源的搭载部件,因此,光源和投影透镜定位变得容易。同样,由于旋转反射器经由支承部件固定于搭载有光源的搭载部件,因此,光源和旋转反射器的定位变得容易。因此,比较容易组装部件彼此。
在第一固定工序中将透镜保持架固定于搭载部件的第一固定方向和在第二固定工序中将支承部件固定于搭载部件的第二固定方向也可以相同。由此,例如,在第一固定工序和第二固定工序中,能够降低改变夹具的方向的频率、或者作业者改变姿势的频率。
在搭载工序中将光源搭载于搭载部件的搭载方向和第一固定方向也可以相同。由此,例如,在搭载工序和第一固定工序中,能够降低改变夹具的方向的频率、或者作业者改变姿势的频率。
支承部件也可以具有:支承部,其能够旋转地支承将从光源射出的光进行反射的旋转反射器;固定部,其相对于与搭载光源的搭载部件一体化的被固定部而被固定。旋转反射器的旋转轴也可以相对于第二固定方向倾斜。由此,能够使将支承旋转轴相对于投影透镜的光轴倾斜的旋转反射器的支承部件固定于搭载部件的第二固定方向设为与第一工序方向及搭载方向相同。
固定部也可以具有相对于被固定部定位的定位面。定位面也可以是与第二固定方向交叉的面。由此,提高光源和旋转反射器的定位精度。
【第二方面】
为了解决上述技术问题,本发明某一方式的结合结构具备:散热器;电路基板,其载置于散热器,且形成有向光源供电的供电路径;第一连接器,其固定于电路基板;引导部,在将电线侧的第二连接器与第一连接器连接时,引导部将该第二连接器朝向第一连接器引导。引导部构成为第二连接器的一部分进入该引导部和第一连接器之间。
根据该方式,在将第二连接器连接于第一连接器时,利用引导部提高作业性,降低连接不良。另外,由于第二连接器的一部分进入引导部和第一连接器之间,从而第二连接器难以从第一连接器脱离。
也可以是,引导部形成有引导槽,在将第二连接器连接于第一连接器时,引导槽以第二连接器的一部分挠曲的状态进行引导。由此,通过用引导槽引导第二连接器的一部分,例如由于即使作业者不使锁定部(锁部)挠曲,也能够使第二连接器的一部分挠曲,因此,容易将第二连接器连接于第一连接器。
也可以是,引导部具有卡合部,在第二连接器与第一连接器嵌合的状态下,被引导槽引导的第二连接器的一部分卡合于卡合部。由此,能够防止第二连接器从第一连接器脱离。
也可以是,第一连接器被配置为连接部相对于电路基板的基板面朝上,引导部配置于从连接部的上方离开的位置。由此,作业者能够一边确认第一连接器的连接部,一边利用引导部朝向第一连接器引导第二连接器,因此提高将连接器彼此连接时的作业性。
也可以是,引导部固定于所述散热器。向散热器固定引导部的固定可以直接或经由其它部件。或者,引导部也可以与散热器一体化。
【第三方面】
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式的光学部件具有:光学控制部,其对从背侧入射的光进行控制并使其从表侧射出;基部,其与光学控制部邻接。光学控制部具有与从多个发光元件分别射出的光对应的多个透镜部。基部具有使从背侧入射的光或从表侧射出的光中的至少一方散射的散射部。
根据该方式,能够使从发光元件射出的光中的、不入射到光学控制部而入射到光学控制部以外的基部的光散射。由此,能够抑制因透过基部的光产生的眩光。
也可以是,散射部的表面的算术平均粗糙度Ra为0.3μm以上。
也可以是,透镜部是通过将透过的光折射而聚光的形状。
也可以是,整体均由硅酮构成的注塑成型部件。由此,即使是一定程度复杂形状的光学部件,也能够由简易的结构来制造。
也可以是,基部为板状,具有厚度比光学控制部的周围更厚的厚壁部。厚壁部也可以形成在基部的周缘部。由此,能够抑制光学部件的挠曲。
本发明的另一方式是车辆用灯具。该车辆用灯具也可以具备:光源,其具有多个发光元件;光学部件,其对从多个发光元件分别射出的光的配光进行控制;投影透镜,其使被光学部件控制了配光的光向车辆前方投影。
根据该方式,能够抑制对存在于车辆前方的步行者或车辆的乘客产生眩光。
【第四方面】
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式提供的透镜单元具备:第一透镜,其在射出侧配置;第二透镜,其在入射侧配置;保持架,其保持第一透镜及第二透镜。在从射出侧观察时,第一透镜的一部分与第二透镜重叠。
根据该方式,由于第一透镜和第二透镜以在从射出侧观察时重叠的方式保持于保持架,因此能够实现更加紧凑的透镜单元。
保持架也可以具有:第一载置部,其载置第一透镜;第二载置部,其载置第二透镜。第一载置部也可以形成于比第二载置部更靠射出侧的位置。由此,能够将第一透镜配置在射出侧。
也可以是,保持架是光经过内侧的筒状部件,在一端面形成有第一载置部及第二载置部。由此,能够从相同方向将第一透镜及第二透镜组装于保持架。
第一透镜也可以具有:第一区域,其供从第一光源射出的光透过;第二区域,其供从第二光源射出且透过了第二透镜的光透过。由此,能够利用第一透镜进一步控制透过了第二透镜的光。
本发明的其它方式提供光学单元。该光学单元具备:第一光源、第二光源、透镜单元、利用旋转的反射面将从第一光源射出的光朝向第一区域反射的旋转反射器。
【第五方面】
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式的车辆用前照灯系统具备在车辆的右前部配置的第一光学单元、在车辆的左前部配置的第二光学单元。第一光学单元具有:第一光源、边反射从第一光源射出的光边以旋转轴为中心旋转的第一旋转反射器、使第一旋转反射器向规定的一方向旋转的第一电机。第二光学单元具备第二光源、边反射从第二光源射出的光边以旋转轴为中心旋转的第二旋转反射器、使第二旋转反射器向与第一旋转反射器的旋转方向相同的规定的一方向旋转的第二电机。第一旋转反射器具有第一反射面,该第一反射面构成为通过边旋转边反射的第一光源的光在车辆前方扫描,而形成期望的配光图案。第二旋转反射器具有第二反射面,该第二反射面构成为通过边旋转边反射的第二光源的光在车辆前方扫描,而形成期望的配光图案。第一反射面及第二反射面配置为相对于车辆的中心左右对称,且是彼此的表面形状为镜像的关系。
根据该方式,由于第一旋转反射器及第二旋转反射器的旋转方向相同,因此能够使第一电机及第二电机共用化。
第一光学单元还可以具有将被第一旋转反射器反射的光向车辆前方投影的第一投影透镜。第二光学单元还可以具有将被第二旋转反射器反射的光向车辆前方投影的第二投影透镜。就被第一旋转反射器反射的光经过的第一投影透镜的第一光学面而言,左右相对于光轴是非对称形状,就被第二旋转反射器反射的光经过的第二投影透镜的第二光学面而言,左右相对于光轴为非对称形状,第一光学面及第二光学面也可以是彼此的表面形状为镜像的关系。由此,由于第一光学面及第二光学面是彼此的表面形状为镜像的关系,第一投影透镜配置于车辆的右前部,第二投影透镜配置于车辆的左前部,因此,第二投影透镜的光学设计是对第一投影透镜的光学设计简单的左右反转即可。
第一旋转反射器具有多个第一叶片作为第一反射面,第二旋转反射器具有多个第二叶片作为第二反射面,还具备控制部,以从所述第一光源射出的光不会同时入射到多个第一叶片的方式控制所述第一光源的点亮熄灭,以从所述第二光源射出的光不会同时入射到多个第二叶片的方式控制第二光源的点亮熄灭。由此,例如,通过在规定的时机熄灭第一光源及第二光源,而抑制来自多个第一叶片的反射光同时在车辆前方扫描、或来自多个第二叶片的反射光同时在车辆前方扫描。
第一旋转反射器也可以在邻接的第一叶片间形成贯通部,以使从第一光源射出的光不会同时入射到多个第一叶片。第二旋转反射器也可以在邻接的第二叶片间形成贯通部,以使从第二光源射出的光不会同时入射到多个第二叶片。由此,光源的熄灭时间不会太长地抑制来自多个第一叶片的反射光同时在车辆前方扫描、或来自多个第二叶片的反射光同时在车辆前方扫描。
控制部也可以相对于熄灭第一光源的时机,错开熄灭第二光源的时机。第一旋转反射器的第一反射面及第二旋转反射器的第二反射面的旋转方向均相同。另外,第一反射面及第二反射面配置为相对于车辆的中心左右对称,且是彼此的表面形状为镜像的关系。因此,当使熄灭第一光源的时机和熄灭第二光源的时机一致时,由第一光学单元形成的配光图案和由第二光学单元形成的配光图案一致。因此,通过错开熄灭各光源的时机而能够形成左右对称的图案。
第一旋转反射器边旋转边反射的第一光源的光在车辆前方扫描的方向、与第二旋转反射器边旋转边反射的第二光源的光在车辆前方扫描的方向也可以相同。由此,能够形成对驾驶员不造成不适感的配光图案。
【第六方面】
为了解决上述技术问题,本发明的某一方式提供旋转反射器的制造方法,该旋转反射器具有旋转部、和设于旋转部的周围且作为反射面起作用的叶片,该制造方法使用如下模具进行注塑成型,即,在比与叶片相当的模腔部分更靠旋转部侧的位置,形成有浇口。
根据该方式,即使在注塑成型后,在从模具的浇口切下旋转反射器时残留有毛刺,毛刺也产生在旋转反射器的旋转部侧(中心侧)。因此,与毛刺位于旋转反射器的叶片外周面的情况相比,反射器旋转时产生的惯性减小,也能够降低反射器的旋转平衡的变差,因此,能够抑制对旋转精度产生的影响(偏心或振动)。
浇口也可以设置在与叶片的反射面相同的一侧。就从模具中推出旋转反射器时所使用的突出销而言,如果突出销的推压痕迹残留在叶片的反射面,则会对光的反射产生影响。这里,突出销可以以将不影响光的反射的、与叶片的反射面相反一侧的面推压的方式设置。在设有这种突出销的情况下,如果在与叶片的反射面相反一侧设置浇口,则需要将浇口及突出销都设置在处于与叶片的反射面相反一侧的模具上,模具的结构或组装变得复杂。但是,根据该方式,通过例如将浇口配置在固定侧的模具(腔膜)上且将突出销配置在可动侧的模具(芯模)上,而能够解决上述的问题。
浇口也可以形成于与旋转部对置的位置。由此,即使产生毛刺,毛刺也形成在旋转部,因此能够降低旋转反射器的旋转平衡的变差。
浇口也可以形成与叶片的数量相同的数量。由此,能够从各浇口向与各叶片对应的模腔部分均等地注射成型。
模具也可以在所述浇口附近形成有载置部,该载置部载置非树脂部件(例如,环状部件),该非树脂部件成为旋转部的一部分,且供旋转轴插入。由此,从浇口注射的熔融树脂在成型初期的较高温的状态下边与非树脂部件接触边进行固化,因此,嵌入成型时的树脂部分与非树脂部分的接合强度增大。
本发明的另一方式是提供旋转反射器。该旋转反射器为树脂制的旋转反射器,其具有旋转部、和设于旋转部的周围且作为反射面起作用的叶片,其中,旋转部具有供旋转轴插入的孔。在孔和叶片之间形成有多个浇口痕迹,在孔的周围且在浇口痕迹附近,形成有由从多个浇口注射的熔融树脂合流而成的熔接线。
根据该方式,因为在孔的周围且在浇口痕迹附近,从多个浇口注射的熔融树脂在成型初期的较高温的状态下合流而形成熔接线,因此,能够改善熔接线的密接不良或机械强度的降低。
需要说明的是,以上的构成要件的任意的组合、在方法、装置、系统等之间转换本发明的表达的内容作为本发明的方式也有效。
发明效果
根据本发明,能够将支承部件节省空间化。
根据本发明,能够比较容易地制造光学单元。
根据本发明,能够提高连接器彼此的连接可靠性。
根据本发明,能够抑制产生不期望的眩光。
根据本发明,能够提供保持多个透镜的新的保持架。
根据本发明,能够实现构成光学单元的部件共用化。
根据本发明,能够提供旋转精度高的旋转反射器。
附图说明
图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图;
图2是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图3是本实施方式的光学单元的分解立体图;
图4是从与图3的不同方向观察的本实施方式的光学单元的分解立体图;
图5(a)是本实施方式的支承部件的后视图,图5(b)是本实施方式的支承部件的主视图;
图6(a)是从A方向观察图3所示的支承部件的侧视图,图6(b)是从B方向观察图4所示的支承部件的侧视图;
图7(a)是从C方向观察图3所示的散热器的侧视图,图7(b)是从D方向观察图3所示的散热器的主视图,图7(c)是从E方向观察图3所示的俯视图;
图8是用于说明将散热器安装于本实施方式的支承部件的情形的俯视图;
图9是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图;
图10是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图11是表示具有搭载有本实施方式的第一光源的散热器的结合结构的概略结构的立体图;
图12是从第一光源的上方观察图11所示的结合结构的俯视图;
图13(a)是本实施方式的第二连接器的立体图,图13(b)是本实施方式的第二连接器的主视图;
图14是本实施方式的第二连接器的俯视图;
图15(a)、图15(b)是用于说明将本实施方式的第二连接器连接于第一连接器的情形的示意图;
图16是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图;
图17是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图18是本实施方式的光学部件的立体图;
图19是本实施方式的光学部件的俯视图;
图20是本实施方式的光学部件的仰视图;
图21是从A方向观察图19所示的光学部件的侧视图;
图22是表示图20所示的光学部件的B-B剖面的示意图;
图23是表示图20所示的光学部件的C-C剖面的示意图;
图24是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图;
图25是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图26是本实施方式的透镜单元的俯视图;
图27是本实施方式的透镜单元的分解立体图;
图28是本实施方式的透镜单元的主视图;
图29是本实施方式的保持架的主视图;
图30是本实施方式的保持架的俯视图;
图31是本实施方式的变形例的透镜单元的分解立体图;
图32是表示应用了本实施方式的车辆用前照灯系统的汽车的外观的概略图;
图33是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图;
图34是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图35是表示本实施方式的光学单元的主要部分的立体图;
图36是本实施方式的旋转反射器的立体图;
图37是本实施方式的旋转反射器的主视图;
图38从A方向观察图37所示的旋转反射器的侧视图;
图39(a)是图37所示的旋转反射器的B-B剖视图,图39(b)是图37所示的旋转反射器的C-C剖视图,图39(c)是图37所示的旋转反射器的D-D剖视图;
图40(a)是用于对反射面的形状进行说明的右侧前照灯用的旋转反射器的主视图,图40(b)是用于对反射面的形状进行说明的左侧前照灯用的旋转反射器的主视图;
图41(a)是用于说明左右的光学单元的布局与各光学单元形成的配光图案的关系的示意图,图41(b)是用于说明左右的旋转反射器的叶片的旋转位置与左右的光源的LED的点亮熄灭的时机的图;
图42是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖视概要图;
图43是本实施方式的车辆用前照灯的主视图;
图44是本实施方式的旋转反射器的立体图;
图45是本实施方式的旋转反射器的主视图;
图46是从A方向观察图45所示的旋转反射器的侧视图;
图47(a)是图45所示的旋转反射器的B-B剖视图,图47(b)是图45所示的旋转反射器的C-C剖视图,图47(c)是图45所示的旋转反射器的D-D剖视图;
图48是用于对本实施方式的旋转反射器的制造方法进行说明的示意图。
附图标记说明
110车辆用前照灯、118光学单元、120第一光源、120a LED、122旋转反射器、122a叶片、122b旋转部、122c外缘部、122d反射面、124聚光用透镜、126凸透镜、128第二光源、128aLED、130扩散用透镜、132散热器、132a、132b被固定部、132c搭载面、133电路基板、134电机、140支承部件、140a支承部、140b、140c固定部、140d壳体、140e凹部区域、141b定位面、142保持架、148透镜单元、150反射单元。
233电路基板、240结合结构、242第一连接器、242a卡合部、244第二连接器、244a前端侧、244c侧面、244d锁部、244e被引导部、244f爪、244g凸条部、246引导部、246a侧面、246b凹槽、246c平坦区域、246d卡合部、248狭缝、250连接部。
310车辆用前照灯、318光学单元、320第一光源、320a LED、322旋转反射器、324聚光用透镜、324c透镜部、326凸透镜、333电路基板、340光学部件、342基部、342a厚壁部、342d贯通孔、342f背侧、342g表侧、346散射部
L1第一光、L2第二光、410车辆用前照灯、418光学单元、420第一光源、422旋转反射器、424聚光用透镜、426凸透镜、426b凸缘部、426c第一区域、426d第二区域、428第二光源、430扩散用透镜、430a凸缘部、440透镜单元、442保持架、444第一载置部、446第二载置部。
510车辆用前照灯、511控制部、518、518L、518R光学单元、520a LED、522、522L、522R旋转反射器、522a叶片、522d、522dL、522dR反射面、522g贯通部、526凸透镜、526L凸透镜、526Ls射出面、526R凸透镜、526Rs射出面、534、534L、534R电机、5100车辆用前照灯系统。
610车辆用前照灯、618光学单元、620第一光源、620a LED、622旋转反射器、622a叶片、622b旋转部、622c连结部、622d反射面、636套筒、636a孔、638槽、640凹部、644熔接线、6100、6102模具、6102a载置部、6106模具、6108注塑成型器、6114浇口、6116模腔、6120突出销。
具体实施方式
以下,基于实施方式,参照附图说明本发明。在各图所示的相同或等同的构成要件、构件、处理中标注相同的标记,省略适当重复的说明。另外,实施方式并不限定本发明,而是示例,实施方式中描述的全部特征及其组合未必一定是本发明的本质性的内容。
【第一方面】
具有本实施方式的支承部件的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概略进行说明。
(车辆用前照灯)
图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图2是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图2中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯110是在汽车的前端部的右侧搭载的右侧前照灯,除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯110进行详细说明,关于左侧的车辆用前照灯适当省略说明。
如图1所示,车辆用前照灯110具备灯体112,该灯体112具有朝向前方开口的凹部。灯体112的前表面开口被透明的前表面罩114覆盖而形成灯室116。灯室116作为一个收纳光学单元118的空间而起作用。光学单元118是以能够照射可变远光的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,能够使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元118具备:第一光源120;聚光用透镜124,其作为使从第一光源120射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器122的叶片122a的一次光学系统(光学部件);旋转反射器122,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;凸透镜126,其作为将被旋转反射器122反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图1的右方)投影的投影透镜;第二光源128,其配置于第一光源120和凸透镜126之间;扩散用透镜130,其作为使从第二光源128射出的第二光1L2的光路发生变化而朝向凸透镜126的一次光学系统(光学部件);散热器132,其搭载有第一光源120及第二光源128。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源120而言,在电路基板133上以阵列状配置有多个LED120a。各LED120a构成为能够单独点亮熄灭。
就本实施方式的第二光源128而言,在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED128a,各LED128a构成为能够单独地点亮熄灭。另外,第二光源128以第二光L2不被旋转反射器122反射地入射到凸透镜126的方式配置。由此,就从第二光源128射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器122反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源128射出的光被扩散用透镜130扩散后入射到凸透镜126,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源128作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器122利用电机134等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器122而言,形状相同的两枚叶片122a设于筒状旋转部122b的周围。叶片122a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源120射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器122的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源120在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED120a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过使扫描光即LED120a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜126的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜126而言,通过对各光源及旋转反射器122的配置加以设计,而能够形成沿垂直方向切掉了外周的一部分而成的缺口部126a。因此,能够抑制光学单元118的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部126a,从而旋转反射器122的叶片122a难以与凸透镜126发生干涉,能够使凸透镜126和旋转反射器122接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯110的情况下,由于在凸透镜126的外周形成非圆形(直线)的部分,从而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯,即,在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(光学单元)
图3是本实施方式的光学单元的分解立体图。图4是从与图3不同的方向观察的本实施方式的光学单元的分解立体图。
本实施方式的光学单元118具备:第一光源120;聚光用透镜124;固定部件125,其将聚光用透镜124按压并同时固定于电路基板;第二光源128;散热器132,其作为搭载第一光源120及第二光源128的搭载部件;旋转反射器122;支承部件140,其支承旋转反射器122;凸透镜126,其作为将被旋转反射器122反射的光向前方投影的投影透镜;保持架142,其保持凸透镜126及扩散用透镜130;衬垫(スペーサ,spacer)143;遮光罩144,其用于避免太阳光经由凸透镜126入射到叶片122a表面。
图5(a)是本实施方式的支承部件的后视图,图5(b)是本实施方式的支承部件的主视图。图6(a)是从A方向观察图3所示的支承部件140的侧视图,图6(b)是从B方向观察图4所示的支承部件140的侧视图。图7(a)是从C方向观察图3所示的散热器132的侧视图,图7(b)是从D方向观察图3所示的散热器132的主视图,图7(c)是从E方向观察图3所示的俯视图。
本实施方式的支承部件140具有:支承部140a,其能够旋转地支承将从第一光源120射出的光进行反射的旋转反射器122;固定部140b、140c,其相对于与搭载第一光源120的散热器132一体化的臂状的被固定部132a、132b而固定。固定部140b、140c具有相对于被固定部132a、132b定位的定位面141b、141c。如图6(a)所示,定位面141b(41c)相对于旋转反射器122的旋转轴R倾斜地形成。具体而言,旋转轴R与定位面141b、141c所成的角在45°±5°的范围内。
臂状的被固定部132a具有:第一被固定部132a1、132b1,其分别沿与搭载面132c垂直的方向延伸;第二被固定部132a2、132b2,其从前端向灯具前方弯曲地伸出。第二被固定部132a2、132b2相对于固定部140b、140c定位且固定。
在本实施方式中,一对臂状的被固定部132a、132b(更具体而言,一对第一被固定部132a1、132b1)以比旋转反射器122的外缘部122c短的间隔(图7(b)的上下方向的间隔G)设于散热器132。第二被固定部132a2、132b2向灯具前方延伸,因此,壳体140d能够将固定部140b、140c的至少一部分配置在比旋转反射器122的外缘部122c更靠内侧的区域。
另外,通过加长第二被固定部132a2、132b2的间隔,而也能够加长固定部140b、140c的间隔。因此,在旋转轴R和固定部140b、140c被配置于同一直线上的情况下,由于在旋转轴附近配置有重量物(例如,电机134),因此,支承部件140能够重量均衡性良好地支承。
在本实施方式中,臂状的被固定部132a、132b为一对的结构,但也可以将一根第一被固定部的前端分支成多根(2根、3根、4根等),而支承且固定支承部件140。这样,通过增加固定部位,而能够牢固地固定包含电机的支承部件140。
由此,如图5(a)、图5(b)所示,从旋转反射器122的旋转轴R的方向观察,能够将固定部140b、140c的至少一部分设于比旋转反射器122的外缘部122c更靠内侧的位置。
另外,支承部件140的支承部140a配置于固定部140b和固定部140c之间。由此,由于将支承部140a和固定部140b、140c直线地配置,因此,各部相对于支承部件140的重心均衡性良好地被配置,降低旋转反射器122旋转时的振动及因振动引起的噪音等。
另外,支承部件140还具备在中心设有支承部140a的圆筒状的壳体140d。如图5、图6所示,固定部140b、140c设于夹着壳体140d与旋转反射器122存在的凹部区域140e相反一侧的区域140f即壳体的背侧。由此,在从旋转反射器122的旋转轴R的方向观察时,能够将固定部140b、140c的至少一部分设于壳体140d的背侧。
图8是用于说明将本实施方式的支承部件安装于散热器的情形的俯视图。如图8所示,从箭头F方向将支承旋转反射器122的支承部件140安装于搭载且固定有第一光源120、第二光源128、保持架142等的散热器132上,且使固定部140b(140c)与被固定部132a(132b)抵接。通过在该状态下利用螺丝146将支承部件140固定于散热器132,而将支承部件140相对于散热器32安装在规定位置上。
需要说明的是,如图8所示,旋转反射器122的旋转轴R相对于凸透镜126的光轴Ax倾斜(具体而言,45°±5°)。因此,在将支承部件140安装于散热器132时,支承部件140的一部分(接近散热器132的部分)进入散热器132的一对臂状的被固定部132a、132b之间,支承部件140的其他部分(远离散热器132的部分)不与凸透镜126干涉即可。由此,能够实现紧凑的光学单元。
需要说明的是,如图7(a)~图7(c)所示,散热器132具有搭载第一光源120的搭载面132c。另外,如图8所示,将从第一光源120射出的光进行反射的旋转反射器122的反射面122d相对于凸透镜126的光轴Ax倾斜地配置于搭载面132c和被固定部132a之间。
(光学单元整体的制造方法)
接着,主要参照图3、图4对光学单元118整体的制造方法进行说明。本实施方式的光学单元的制造方法是制造光学单元118的方法,该光学单元118具备:第一光源120、搭载有第一光源120的散热器132、反射从第一光源120射出的光的旋转反射器122、能够旋转地支承旋转反射器122的支承部件140、将被旋转反射器122反射的反射光向前方投影的凸透镜126、保持凸透镜126的保持件142。
在制造光学单元118整体之前,预先制作透镜单元148和反射单元150。如图3所示,透镜单元148的制造首先以在保持架142的框上形成的凸台142a进入扩散用透镜130的凸台孔130a的方式将保持架142和扩散用透镜130在对位的状态下进行焊接。由此,扩散用透镜130被固定在保持架142的规定位置上。接着,以在保持架142的框上形成的其他凸台142b进入凸透镜126的凸台孔126b及切口部126c的方式将保持架142和凸透镜126在对位的状态下进行焊接。由此,制作将保持架142、凸透镜126、扩散用透镜130一体化的透镜单元148。
需要说明的是,本实施方式的保持架142、凸透镜126及扩散用透镜130均为树脂制。特别是,凸透镜126及扩散用透镜130是透明的丙烯酸树脂或聚碳酸酯树脂。
另外,反射单元150的制造是首先将旋转反射器122固定于支承部件140所具备的电机134的旋转轴。接着,突出片144a以从遮光罩144的外缘向支承部件140侧突出的方式设置,通过该突出片144a的开口部卡住在支承部件140的壳体140d的外周部形成的爪140g,而将遮光罩144固定于支承部件140。
接着,对将第一光源120、透镜单元148及反射单元150固定于散热器132的工序进行说明。
首先,以在散热器132的搭载面132c设置的两个凸台132d进入电路基板133的凸台孔133a、聚光用透镜124的凸台孔124a及固定部件125的凸台孔125a的方式将电路基板133、聚光透镜124及固定部件125与散热器132进行对位并搭载(搭载工序)。在该状态下,利用螺丝152将电路基板133、聚光用透镜124及固定部件125紧固固定于散热器132。此外,在该阶段,也可以利用螺丝153将第二光源128紧固固定于散热器132的其它搭载面132e。
接着,利用螺丝154将具有凸透镜126被保持的保持架142的透镜单元48紧固固定于散热器132(第一固定工序)。此后,利用螺丝146将具有支承旋转反射器122的支承部件140的反射单元150在将支承部件140的固定部140b、140c与散热器132的第二被固定部132a2、132b2对位的状态下紧固固定于散热器132(第二固定工序)。
由此,由于凸透镜126经由保持架142固定于搭载有第一光源120的散热器132,因此,第一光源120和凸透镜126的定位变得容易。同样,由于旋转反射器122经由支承部件140固定于搭载有第一光源120的散热器132,因此,第一光源120和旋转反射器122的定位变得容易。因此,由于在将部件固定时或将部件固定后无需定位,因此,比较容易组装部件彼此。
另外,在本实施方式中,在第一固定工序中将保持架142固定于散热器132的第一固定方向(沿着图3、图4的箭头Y的方向)与在第二固定工序中将支承部件140固定于散热器132的第二固定方向(沿着箭头Y的方向)相同。而且,在第一固定工序及第二固定工序中,螺丝的紧固方向也相同。由此,例如,在第一固定工序和第二固定工序中,能够降低改变夹具的方向的频率、以及作业者改变姿势的频率。
另外,在本实施方式中,在搭载工序中将第一光源120搭载于散热器132的搭载方向(沿着图3、图4的箭头Y的方向)和第一固定方向相同。而且,在搭载工序及第一固定工序中,螺丝的紧固方向也相同。由此,例如,在搭载工序和第一固定工序中,能够降低改变夹具的方向的频率、以及作业者改变姿势的频率。
另外,在本实施方式中,能够将支承部件140固定于散热器132的第二固定方向设为与第一工序方向或搭载方向相同,该支承部件140支承旋转轴R相对于凸透镜126的光轴Ax倾斜的旋转反射器122。另外,本实施方式的定位面141b(141c)是与第二固定方向交叉的面(所成的角度为45°)。由此,提高第一光源120和旋转反射器122的定位精度。
在上述实施方式中,使用具有叶片122a的旋转反射器122,但也可以使用多面反射器代替旋转反射器122。或者,也可以使用MEMS反射镜(共振反射镜)代替旋转反射器122。或者,也可以使用多个可动式微小微镜面(微型反射镜)排列成矩阵状的DMD(DigitalMicromirror Device,数字微镜装置)代替旋转反射器122。
另外,本实施方式的第一光源120具备排列成一列的5个LED120a,但也可以是将更多的发光元件排列成阵列状或矩阵状的光源。
【第二方面】
具有本实施方式的结合结构的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概略进行说明。
(车辆用前照灯)
图9是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图10是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图10中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯210是在汽车前端部的右侧搭载的右侧前照灯,除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯210进行详细说明,对于左侧的车辆用前照灯省略说明。
如图9所示,车辆用前照灯210具备灯体212,该灯体212具有朝向前方开口的凹部。灯体212的前表面开口被透明的前表面罩214覆盖而形成灯室216。灯室216作为一个收纳光学单元218的空间而起作用。光学单元218是以能够照射可变远光的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,能够使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元218具备:第一光源220;聚光用透镜224,其作为使从第一光源220射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器222的叶片222a的一次光学系统;旋转反射器222,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;凸透镜226,其作为将被旋转反射器222反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图9的右方)投影的投影透镜;第二光源228,其配置于第一光源220和凸透镜226之间;扩散用透镜230,其作为使从第二光源228射出的第二光L2的光路发生变化而朝向凸透镜226的一次光学系统(光学部件);散热器232,其搭载有第一光源220及第二光源228。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源220而言,在电路基板233上以阵列状配置有多个LED220a。各LED220a构成为能够单独点亮熄灭。
就本实施方式的第二光源228而言,在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED228a,各LED228a构成为能够单独点亮熄灭。另外,第二光源228以第二光L2不被旋转反射器222反射地入射到凸透镜226的方式配置。由此,就从第二光源228射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器222反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源228射出的光被扩散用透镜230扩散后入射到凸透镜226,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源228作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器222利用电机234等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器222而言,形状相同的两枚叶片222a设于筒状旋转部222b的周围。叶片222a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源220射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器222的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源220在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED220a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过将扫描光即LED220a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜226的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜226而言,通过对各光源及旋转反射器222的配置加以设计,而能够形成沿铅垂方向切掉了外周的一部分而成的缺口部226a。因此,能够抑制光学单元218的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部226a,从而旋转反射器222的叶片222a难以与凸透镜226发生干涉,能够使凸透镜226和旋转反射器222接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯210的情况下,由于在凸透镜226的外周形成非圆形(直线)的部分,从而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯:在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(结合结构)
接着,说明本实施方式的结合结构。图11是表示具有搭载有本实施方式的第一光源的散热器的结合结构的概略结构的立体图。图12是从第一光源的上方观察图11所示的结合结构的俯视图。图13(a)是本实施方式的第二连接器的立体图,图13(b)是本实施方式的第二连接器的主视图。图14是本实施方式的第二连接器的俯视图。在图11、图12中,省略了第二连接器的图示。
本实施方式的结合结构240具备:散热器232、载置于散热器232且形成有向第一光源220供电的供电路径的电路基板233、固定于电路基板233上的第一连接器242、在将与控制装置或供电装置相连的电线(コード,cord)侧的第二连接器244与第一连接器242连接时向第一连接器242引导第二连接器244的引导部246。
本实施方式的引导部246固定于散热器232上,与散热器232一体地构成。散热器232使用散热性高的铝、铜、铁等金属或合金。另外,本实施方式的散热器232具有用于固定于车辆用前照明灯210的灯室216内的固定部,另外,是设置有用于搭载多个零件的孔或突起的复杂的形状。因此,散热器232优选为适于铸造的散热材料,例如是以铝为基础并添加了铜、硅、镁等的材料。
第一连接器242是插头型的连接器,沿着矩形的电路基板233的外缘的一边233a固定,以与在电路基板233形成的配线图案通电。
第二连接器244是插孔型的连接器,在与第一连接器连接的前端侧244a形成有一列供第一连接器242的插销插入的多个孔244b。在第二连接器244的侧面244c形成锁(ラッチ,latch)部(锁定部)244d。而且,第二连接器244通过使锁部244d挠曲的同时按压入第一连接器242中而相互连接。
引导部246设于从电路基板233的上方离开的位置,以防止与电路基板233干涉。引导部246的两端以绕过电路基板233的形式延伸到散热器232的散热片232a附近。
图14是本实施方式的结合结构的引导部附近的放大图。图15(a)、图15(b)是用于说明将本实施方式的第二连接器连接于第一连接器的情形的示意图。
如图11及图14所示,在引导部246的侧面246a,朝向第一连接器242形成有两个凹槽246b。另一方面,第二连接器244的锁部244d具有被引导部246的凹槽246b引导的被引导部244e。被引导部244e为在侧面244c上从前端侧244a沿垂直方向延伸的凸条形状。另外,在锁部244d的与前端侧244a相反一侧的端部设有挠性的爪244f。
而且,在将第二连接器244连接于第一连接器242时,以第二连接器244的被引导部244e被引导到图11所示的侧面246a的方式将第二连接器244与第一连接器242对位。由此,能够进行第二连接器244相对于第一连接器242的大致对位。而且,如图15(a)所示,通过第二连接器244的爪244f与引导部246的两个凹槽246b之间的平坦区域246c抵接,而锁部244d整体挠曲。
然后,当将第二连接器244向第一连接器242进一步按下时,一直挠曲的爪244f进入引导部246和第一连接器242之间的缝隙248。
另外,在两个被引导部244e之间形成有与前端侧244a平行地形成的凸条部244g。凸条部244g具有朝向前端侧244a的第一倾斜面244h、和朝向与前端侧244a相反一侧的第二倾斜面244i。第二倾斜面244i的倾斜角度(与侧面244c所成的角)比第一倾斜面244h大。
而且,由于凸条部244g在爪244f进入狭缝248的时机的前后越过作为凸部的卡合部242a,从而凸条部244g与卡合部242a卡合。需要说明的是,本实施方式的第二倾斜面244i的倾斜角度(与侧面244c所成的角)比第一倾斜面244h大。因此,在将第二连接器244连接于第一连接器242时,第一倾斜面244h容易越过卡合部242a,另一方面,因为第二倾斜面244i难以越过卡合部242a,因此,第二连接器244难以从第一连接器242脱离。
这样,本实施方式的引导部246构成为第二连接器244的爪244f进入引导部246和第一连接器242之间的狭缝248。由此,在将第二连接器244连接于第一连接器242时,利用引导部246引导锁部244d的被引导部244e,因此,提高作业性,降低连接不良。另外,通过第二连接器244的爪244f进入狭缝248,而以第二连接器244不从第一连接器242脱离的方式被锁定。
另外,在将第二连接器244连接于第一连接器242时,形成有以爪244f挠曲的状态进行引导的凹槽246b。由此,通过利用凹槽246b引导第二连接器244的爪244f,例如即使作业者不使锁部244d挠曲,也能够使爪244f挠曲,因此,能够容易将第二连接器244与第一连接器242连接。
另外,引导部246具有卡合部246d,在第二连接器244嵌合于第一连接器242的状态下,该卡合部246d供被凹槽246b引导的爪244f卡合。卡合部246d是引导部246的平坦区域246c的下部端面。由此,能够防止第二连接器244从第一连接器242脱离。
另外,如图11及图12所示,第一连接器242配置为连接部250相对于电路基板233的基板面朝上。引导部246配置在从连接部250的上方离开的位置。由此,作业者能够一边确认第一连接器242的连接部250,一边利用引导部246向第一连接器242引导第二连接器244,因此,提高将连接器彼此连接时的作业性。
在上述实施方式中,使用具有叶片222a的旋转反射器222,但也可以使用多面反射器代替旋转反射器222。或者,也可以使用MEMS反射镜(共振反射镜)代替旋转反射器222。或者,也可以使用多个可动式微小微镜面(微型反射镜)排列成矩阵状的DMD(DigitalMicromirror Device,数字微镜装置)代替旋转反射器222。
【第三方面】
具有本实施方式的光学部件的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概要进行说明。
(车辆用前照灯)
图16是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图17是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图17中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯310是在汽车的前端部的右侧搭载的右侧前照灯,除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯310进行详细描述,关于左侧的车辆用前照灯省略说明。
如图16所示,车辆用前照灯310具备灯体312,该灯体312具有朝向前方开口的凹部。灯体312的前表面开口被透明的前表面罩314覆盖而形成灯室316。灯室316作为一个收纳光学单元318的空间而起作用。光学单元318是以能够照射可变远光和近光双方的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,能够使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元318具备:第一光源320;作为一次光学系统的聚光用透镜324,其使从第一光源320射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器322的叶片322a;旋转反射器322,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;作为投影透镜的凸透镜326,其将被旋转反射器322反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图1的右方)投影;第二光源328,其配置于第一光源320和凸透镜326之间;作为一次光学系统(光学部件)的扩散用透镜330,其使从第二光源328射出的第二光L2的光路发生变化并朝向凸透镜326;散热器332,其搭载有第一光源320及第二光源328。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源320而言,在电路基板333上以阵列状配置有多个LED320a。各LED320a构成为能够单独地点亮熄灭。
本实施方式的第二光源328在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED328a,各LED328a构成为能够单独地点亮熄灭。另外,第二光源328以第二光L2不被旋转反射器322反射地入射到凸透镜326的方式配置。由此,就从第二光源328射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器322反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源328射出的光被扩散用透镜330扩散后入射到凸透镜326,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源328作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器322利用电机334等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器322而言,形状相同的两枚叶片322a设于筒状旋转部322b的周围。叶片322a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源320射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器322的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源320在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED320a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过使扫描光即LED320a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜326的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜326而言,通过对各光源及旋转反射器322的配置加以设计,而能够形成沿铅垂方向切掉了外周的一部分而成的缺口部326a。因此,能够抑制光学单元318的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部326a,从而旋转反射器322的叶片322a难以与凸透镜326发生干涉,能够使凸透镜326和旋转反射器322接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯310的情况下,由于在凸透镜326的外周形成非圆形(直线)的部分,从而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯:在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(聚光用透镜)
接着,对本实施方式的光学部件进行说明。图18是本实施方式的光学部件的立体图。图19是本实施方式的光学部件的俯视图。图20是本实施方式的光学部件的仰视图。图21是从A方向观察图19所示的光学部件的侧视图。图22是表示图20所示的光学部件的B-B剖面的示意图。图23是表示图20所示的光学部件的C-C剖面的示意图。需要说明的是,在图22、图23中,除光学部件340之外也图示了搭载光学部件340的电路基板333和LED320a。
本实施方式的光学部件340具有:作为光学控制部的聚光用透镜324,其对从背侧324a入射的光进行控制而使其从表侧324b射出;板状的基部342,其与聚光用透镜324邻接。聚光用透镜324具有与从多个作为发光元件的LED320a分别射出的光对应的多个透镜部324c。需要说明的是,对光进行控制是指,例如使光朝向某种期望的图案或方向、区域。
在此,本实施方式的光学部件340的透镜部324c为通过将透过的光折射而聚光的形状,相对于一个LED320a对应一个透镜部324c。本实施方式的透镜部324c的背侧324a及表侧324b均为凸状。另外,就光学控制部而言,例如,从LED320a射出的光透过并射出的表侧324b的表面区域作为模拟光源的发光面起作用。
如图21所示,基部342具有厚度比聚光用透镜324周围的厚度t1更厚的厚壁部(t2>t1)342a、342b、342c。厚壁部342a、342b、342c形成在基部342的周缘部(外缘部)附近。由此,能够抑制光学部件340自身的挠曲。另外,厚壁部342a、342b分别形成有用于紧固螺钉的贯通孔342d、342e。由此,在用螺钉344将光学部件340固定于电路基板333时,能够由厚壁部342a、342b承受紧固力,因此能够抑制光学部件340自身的挠曲。需要说明的是,就光学部件340而言,基部342的厚度为0.1mm以上,优选为0.3mm~5mm左右,是厚度较薄的部件。
光学部件340的厚壁部342a、342b、342c具有在将光学部件340固定于电路基板333时与电路基板333的表面333a抵接的安装面342h、342i、342j。安装面342h、342i、342j分别配置在光学部件340的三个角部,能够减小将光学部件340固定于电路基板333时的倾斜。
这样,本实施方式的光学部件340是聚光用透镜324以外的区域较大的部件。因此,当想要与透明的聚光用透镜324一体地制作光学部件340时,需要全部由透明的材料构成。
本实施方式的光学部件340是由透明材料构成的注塑成形品,例如可以使用耐热硅酮、丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃等。从耐热性的观点来看,优选使用耐热硅酮(耐热温度180℃以上)、玻璃。另外,从光学部件的形状的设计自由度的观点来看,更优选为比较容易拔模的耐热硅酮。由此,即使是一定程度复杂形状的光学部件,也能够通过简易的模具结构或制造方法来制造。
就由上述材料制造的光学部件340而言,由于聚光用透镜324以外的区域较大,因此在从LED320a射出的光中,有可能产生不朝向聚光用透镜324而透过基部342的光。以下,对该问题进行说明。如图22、图23所示,从LED320a放射状地射出的光的一部分不朝向聚光用透镜324,而是从基部342的背侧342f入射并从表侧342g射出。这种光(非控制光L1’)不透过聚光用透镜324,因此不会被控制为构成所期望的配光图案。因此,如果被光学单元318或车辆用前照灯310的各部反射或透过的非控制光L1’从车辆用前照灯310射出,则有时会成为眩光。
因此,本实施方式的基部342具有使从背侧342f入射的光或从表侧342g射出的光的至少一方散射的散射部346。散射部346例如可以通过在表侧342g或背侧342f设置微小凹凸、使基部342的内部含有散射剂(气泡)、或者利用热处理或光照射等使基部342变质并改变透过率来实现。
本实施方式的散射部346是将基部342的背侧342f或表侧342g的表面的算术平均粗糙度Ra设为0.3μm以上的纹理面。优选Ra为0.5μm以上,更优选Ra为1.0μm以上。另一方面,聚光用透镜324的表面粗糙度只要比基部342的表面粗糙度小即可,但优选为0.1μm以下。需要说明的是,Ra的调整是能够通过对注塑成形时所使用的模具内表面的与基部或聚光用透镜相接的部分的粗糙度进行调整来实现。
因此,本实施方式的光学部件340能够使从LED320a射出的光中的、不入射到聚光用透镜324而入射到基部342的光散射(模糊)。由此,能够抑制因透过了基部342的非控制光L1’产生的眩光,或者难以识别成眩光。
另外,本实施方式的车辆用前照灯310具备:第一光源320,其具有多个LED320a;光学部件340,其对从多个LED320a分别射出的光的配光进行控制;凸透镜326,其使被光学部件340控制了配光的光向车辆前方投影。由此,能够抑制对存在于车辆前方的步行者或车辆的乘客产生眩光。
在上述的实施方式中,使用具有叶片322a的旋转反射器322,但也可以使用多面反射器来代替旋转反射器322。或者,也可以使用MEMS反射镜(共振反射镜)来代替旋转反射器322。或者,也可以使用多个可动式微小镜面(微型反射镜)排列成矩阵状的DMD(DigitalMicromirror Device,数字微镜装置)来代替旋转反射器322。
另外,本实施方式的第一光源320具备排列成一列的五个LED320a,但也可以为更多个发光元件排列成阵列状或矩阵状的光源。
【第四方面】
具有本实施方式的透镜单元的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概略进行说明。
(车辆用前照灯)
图24是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图25是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图25中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯410是在汽车前端部的右侧搭载的右侧前照灯,除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯410进行详细说明,对于左侧的车辆用前照灯省略说明。
如图24所示,车辆用前照灯410具备灯体412,该灯体412具有朝向前方开口的凹部。灯体412的前表面开口被透明的前表面罩414覆盖而形成灯室416。灯室416作为一个收纳光学单元418的空间而起作用。光学单元418是以能够照射可变远光的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,可以使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元418具备:第一光源420;聚光用透镜424,其作为使从第一光源420射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器422的叶片422a的一次光学系统(光学部件);旋转反射器422,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;凸透镜426,其作为将被旋转反射器422反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图1的右方)投影的投影透镜;第二光源428,其配置于第一光源420和凸透镜426之间;扩散用透镜430,其作为使从第二光源428射出的第二光L2的光路发生变化而朝向凸透镜426的一次光学系统(光学部件);散热器432,其搭载有第一光源420及第二光源428。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源420而言,在电路基板433上以阵列状配置有多个LED420a。各LED420a构成为能够单独点亮熄灭。
就本实施方式的第二光源428而言,在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED428a,各LED428a构成为能够单独点亮熄灭。另外,第二光源428以第二光L2不被旋转反射器422反射地入射到凸透镜426的方式配置。由此,就从第二光源428射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器422反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源428射出的光被扩散用透镜430扩散后入射到凸透镜426,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源428作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器422利用电机434等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器422而言,形状相同的两枚叶片422a设于筒状旋转部422b的周围。叶片422a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源420射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器422的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源420在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED420a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过将扫描光即LED420a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜426的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜426而言,通过对各光源及旋转反射器422的配置加以设计,而能够形成沿铅垂方向切掉了外周的一部分而成的缺口部426a。因此,能够抑制光学单元418的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部426a,从而旋转反射器422的叶片422a难以与凸透镜426发生干涉,能够使凸透镜426和旋转反射器422接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯410的情况下,由于在凸透镜426的外周形成非圆形(直线)的部分,从而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯:在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(透镜单元)
接着,说明本实施方式的透镜单元。图26是本实施方式的透镜单元的俯视图。图27是本实施方式的透镜单元的分解立体图。图28是本实施方式的透镜单元的主视图。
透镜单元440具备:在车辆用前照灯410的射出侧(前表面罩414侧)配置的作为第一透镜的凸透镜426、在入射侧(第一光源420或第二光源428侧)配置的作为第二透镜的扩散用透镜430、保持凸透镜426及扩散用透镜430的保持架442。凸透镜426及扩散用透镜430是透明的树脂成形部件,例如使用丙烯酸作为材料。
在从射出侧(图27所示的透镜单元440的正面侧)观察时,凸透镜426的至少一部分与扩散用透镜430重叠。由此,凸透镜426与扩散用透镜430以在从射出侧观察时重叠的方式保持于保持架442,因此,能够更加紧凑地实现透镜单元440。
(保持架)
图29是本实施方式的保持架442的主视图。图30是本实施方式的保持架442的俯视图。保持架442具有:载置凸透镜426的具有三个边444a~444c的U字状的第一载置部444、和载置扩散用透镜430的具有三个边446a~446c的U字状的第二载置部446。另外,如图30所示,第一载置部444形成于比第二载置部446更靠射出侧X的位置。由此,能够将凸透镜426配置于射出侧。
如图27及图29所示,保持架442是光经过内侧的筒状部件(例如,相对于激光不透明的有色树脂成形品),使用例如聚碳酸酯作为材料。另外,在保持架442的一端面(射出侧X的端面)形成有第一载置部444及第二载置部446。
在本实施方式的透镜单元的制造方法中,首先,将扩散用透镜430的凸缘部430a定位于第二载置部446,使用透过了透明的扩散用透镜430的激光使焊接部448熔化。由此,扩散用透镜430被固定在保持架242上。接着,将凸透镜426的凸缘部426b定位于第一载置部244,使用透过了透明的凸透镜426的激光使焊接部450熔化。由此,凸透镜426被固定在保持架442上。由此,如图27所示,能够从相同的方向将凸透镜426及扩散用透镜430组装于保持架442。另外,由于激光也能够从同一侧进行照射,所以容易构筑生产线的布局。
另外,如图24~图28所示,凸透镜426具有从第一光源420射出的光透过的第一区域426c、从第二光源428射出且透过扩散用透镜430后的光透过的第二区域426d。由此,能够利用凸透镜426进一步控制透过扩散用透镜430后的光。也就是说,本实施方式的光学单元418具备第一光源420、第二光源428、透镜单元440、利用旋转的反射面将从第一光源420射出的光朝向第一区域426c反射的旋转反射器422。
(变形例)
图31是本实施方式的变形例的透镜单元的分解立体图。图31所示的透镜单元452具备:在车辆用前照灯410的射出侧(前表面罩414侧)配置的凸透镜454、在入射侧(第一光源420或第二光源428侧)配置的扩散用透镜456、保持凸透镜454及扩散用透镜456的保持架458。凸透镜454及扩散用透镜456除细微部分以外与上述凸透镜426及扩散用透镜430具有相同的形状,功能及材质也大致相同。
另一方面,变形例的透镜单元452与上述透镜单元440不同,从不同的方向将凸透镜454和扩散用透镜456组装于保持架458。
具体而言,保持架458具有:载置凸透镜454的第一载置部460、和载置扩散用透镜456的第二载置部462。另外,如图31所示,第一载置部460形成于比第二载置部462更靠射出侧X的位置。由此,能够将凸透镜454配置于射出侧。
在上述实施方式中,使用具有叶片422a的旋转反射器422,但也可以使用多面反射器代替旋转反射器422。或者,也可以使用MEMS反射镜(共振反射镜)代替旋转反射器422。或者,也可以使用多个可动式微小微镜面(微型反射镜)排列成矩阵状的DMD(DigitalMicromirror Device,数字微镜装置)代替旋转反射器422。
【第五方面】
具有本实施方式的旋转反射器的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概略进行说明。
(车辆用前照灯系统)
图32是表示应用了本实施方式的车辆用前照灯系统的汽车的外观的概略图。车辆用前照灯系统5100具备:在汽车V的前部的右角及左角设置的一对车辆用前照灯510R、510L(以下,适当称为“车辆用前照灯510”)、控制车辆用前照灯510R、510L的点亮熄灭的控制部511。控制部511基于从车辆具备的各种传感器(车速传感器、拍摄照相机、雷达装置、光学传感器、GPS装置等)发送的信号,根据与比本车辆靠前方行驶的前行车的距离及位置,控制车辆用前照灯510R、510L。
(车辆用前照灯)
图33是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图34是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图34中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯510是在汽车前端部的右侧搭载的右侧前照灯,主要部件的布局及结构除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为大致相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯510进行详细说明,对于左侧的车辆用前照灯适当省略说明。
如图33所示,车辆用前照灯510具备灯体512,该灯体512具有朝向前方开口的凹部。灯体512的前表面开口被透明的前表面罩514覆盖而形成灯室516。灯室516作为一个收纳光学单元518的空间而起作用。光学单元518是以能够照射可变远光的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,能够使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元518具备:第一光源520;聚光用透镜524,其作为使从第一光源520射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器522的叶片522a的一次光学系统(光学部件);旋转反射器522,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;凸透镜526,其作为将被旋转反射器522反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图33的右方)投影的投影透镜;第二光源528,其配置于第一光源520和凸透镜526之间;扩散用透镜530,其作为使从第二光源528射出的第二光L2的光路发生变化而朝向凸透镜526的一次光学系统(光学部件);散热器532,其搭载有第一光源520及第二光源528。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源520而言,在电路基板533上以阵列状配置有多个LED520a。各LED520a构成为能够单独点亮熄灭。
就本实施方式的第二光源528而言,在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED528a,各LED528a构成为能够单独点亮熄灭。另外,第二光源528以第二光L2不被旋转反射器522反射地入射到凸透镜526的方式配置。由此,就从第二光源528射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器522反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源528射出的光被扩散用透镜530扩散后入射到凸透镜526,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源528作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器522利用电机534等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器522而言,形状相同的两枚叶片522a设于筒状的旋转部22b的周围。叶片522a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源20射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器522的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源520在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED520a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过将扫描光即LED520a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜526的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜526而言,通过对各光源及旋转反射器522的配置加以设计,而能够形成沿垂直方向切掉了外周的一部分而成的缺口部526a。因此,能够抑制光学单元518的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部526a,从而旋转反射器522的叶片522a难以与凸透镜526发生干涉,能够使凸透镜526和旋转反射器522接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯510的情况下,通过在凸透镜526的外周形成非圆形(直线)的部分,而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯,即,在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(光学单元)
图35是表示本实施方式的光学单元的主要部分的立体图。需要说明的是,图35中,在构成光学单元518的部件中,主要表示第一光源520、旋转反射器522以及凸透镜526,为了说明方便,省略一部分部件的图示。
如图35所示,光学单元518具备:由沿着水平方向线状排列的多个LED520a构成的第一光源520、将从第一光源520射出的光被旋转反射器522反射后而成的光向光学单元的光照射方向(光轴Ax)投影的凸透镜526。旋转反射器522配置为旋转轴R相对于光照射方向(光轴Ax)倾斜且沿水平方向延伸。另外,第一光源520配置为多个LED520a的各自的发光面相对于反射面倾斜。
叶片522a的反射面522d具有以随着朝向以旋转轴R为中心的周向、光轴Ax与该反射面所成的角发生变化的方式扭转的形状。需要说明的是,后述反射面的更详细的形状。
(旋转反射器)
接着,对于本实施方式的旋转反射器522的结构的详细进行说明。图36是本实施方式的旋转反射器的立体图。图37是本实施方式的旋转反射器的主视图。图38是从A方向观察图37所示的旋转反射器的侧视图。图39(a)是图37所示的旋转反射器的B-B剖视图,图39(b)是图37所示的旋转反射器的C-C剖视图,图39(c)是图37所示的旋转反射器的D-D剖视图。
旋转反射器522是树脂制部件,具有:旋转部522b、设于旋转部522b的周围且作为反射面起作用的多个(两枚)叶片522a。叶片522a是圆弧形状,通过邻接的叶片522a的外周部被连结部522c连接而成为环状。由此,即使旋转反射器522进行高速旋转(例如,50~240转/s),旋转反射器522也难以挠曲。
在旋转部522b的中心通过嵌入成形而固定有圆筒状的套筒536,该圆筒状的套筒536形成有供旋转反射器522的旋转轴插入且嵌合的孔536a。另外,在旋转部522b的外周部且在叶片522a的内侧形成的环状的槽538内,形成有两处凹部540作为与模具的浇口位置对应的痕迹。
需要说明的是,图36~图39所示的旋转反射器522用于右侧前照灯用的车辆用前照灯510,在反射面522d的正面观察时,绕逆时针旋转。另外,如图36~图39所示,叶片522a的反射面522d构成为,外周部的轴向的高度(叶片的厚度方向)在正面观察时朝向逆时针逐渐变高。反之,反射面522d构成为,与旋转部522b接近的内周部的轴向的高度朝向逆时针逐渐变低。
另外,反射面522d构成为,从外周部的轴向的高度较低的端部522e朝向中心(旋转部522b)逐渐变高。反之,反射面522d构成为,从外周部的轴向的高度较高的端部522f朝向中心逐渐变低。
这样,对在各部分倾斜不同的反射面522d的法线向量进行说明。图40(a)是用于对反射面的形状进行说明的右侧前照灯用的旋转反射器的主视图,图40(b)是用于对反射面的形状进行说明的左侧前照灯用的旋转反射器的主视图。需要说明的是,图40(a)所示的右侧前照灯用的旋转反射器522R和图40(b)所示的左侧前照灯用的旋转反射器522L是彼此的反射面的表面形状为镜像的关系。
图40(a)所示的虚线L3是将反射面522d的轴向的高度大致恒定的部分连结的线,仅虚线L3上的点F0的反射面522d的法线向量与旋转反射器522R的旋转轴平行。
另外,图40(a)、图40(b)所示的各箭头表示该区域中的倾斜方向,以反射面522d的高度从较高一方朝向较低一方的方式描绘箭头的方向。如图40(a)、图40(b)所示,本实施方式的反射面522d的周向或径向的倾斜方向在夹着虚线L3的邻接区域中颠倒。
例如,从图40(a)所示的旋转反射器522R的反射面522d的正面入射到区域R1的光在图40(a)所示的状态下,向左斜上方反射。同样,入射到区域R2的光向左斜下方反射,入射到区域R3的光向右斜上方反射,入射到区域R4的光向右斜下方反射。
另一方面,从图40(b)所示的旋转反射器522L的反射面522d的正面入射到区域R1’的光在图40(b)所示的状态下,向右斜下方反射。同样,入射到区域R2’的光向右斜上方反射,入射到区域R3’的光向左斜下方反射,入射到区域R4’的光向左斜上方反射。
这样,旋转反射器522(522R、522L)的反射面522d构成为,入射的光的反射方向根据区域而改变,因此,通过使旋转反射器522旋转,而入射的光的反射方向周期性地改变。通过利用该性质,旋转反射器522利用边旋转边反射从第一光源520射出的光而成的光来扫描前方,形成配光图案。
接着,对本实施方式的车辆用前照灯系统5100的配光图案的形成进行说明。图41(a)是用于说明左右的光学单元的布局与各光学单元形成的配光图案的关系的示意图,图41(b)是用于说明左右的旋转反射器的叶片的旋转位置与左右的光源的LED的点亮熄灭的时机的图。
首先,对由右侧的车辆用前照灯510R具备的光学单元518R形成的配光图案PHR进行说明。在车辆的右前部配置的光学单元518R具有LED520a、边反射从LED520a射出的光边以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器522R、使旋转反射器522R绕图40(a)所示的逆时针(CCW)旋转的电机34R。同样,在车辆的左前部配置的光学单元518L具有LED520a’、边反射从LED520a’射出的光边以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器522L、使旋转反射器522L绕图40(b)所示的逆时针(CCW)旋转的电机534L。
旋转反射器522R具有反射面522dR,反射面522dR构成为,通过边旋转边反射的LED520a的光在车辆前方扫描而形成期望的配光图案PHR。如图41(b)所示,在反射面522dR的叶片位置P1到达LED520a的发光面的正面的时机tP1,LED520a熄灭。并且,在反射面522dR的叶片位置P2到达LED520a的发光面的正面的时机tP2,LED520a点亮(ON)。其结果是,包括配光图案PHR的左端的区域被照射。
之后,在LED520a点亮的状态下,在叶片位置P3经过其发光面的正面(时机tP3),且叶片位置P4到达的时机tP4,LED520a熄灭(OFF)。这样,叶片位置P2~P4经过点亮的LED520a的发光面的正面,从而被叶片522a反射的光从图41(a)的左侧向右侧在车辆前方扫描,形成配光图案PHR。之后,在时机tP5(≒tP1),邻接的叶片522a的叶片位置P1到达LED520a的发光面的正面,1个周期完成。本实施方式的旋转反射器522R具有2个叶片522a,因此进行2个周期上述扫描来旋转一次。
另外,与旋转反射器522R同样,旋转反射器522L具有反射面522dL,该反射面522dL构成为,通过边旋转边反射的LED520a’的光在车辆前方扫描而形成期望的配光图案PHL。如图41(b)所示,在反射面522dL的叶片位置P1’到过LED520a’的发光面的正面的时机tP1’,LED520a’熄灭。而且,在反射面522dL的叶片位置P2’到达LED520a’的发光面的正面的时机tP2’,LED520a’点亮(ON)。其结果是,包括配光图案PHL的左端的区域被照射。
之后,在LED520a’点亮的状态下,在叶片位置P3’经过其发光面的正面(时机tP3’),且叶片位置P4’到达的时机tP4’,LED520a’熄灭(OFF)。这样,叶片位置P2’~P4’经过点亮的LED520a’的发光面的正面,从而被叶片522a’反射的光从图41(a)的左侧向右侧在车辆前方扫描,形成配光图案PHL。之后,在时机tP5’(≒tP1’),邻接的叶片522a’的叶片位置P1’到达LED520a’的发光面的正面,1个周期完成。本实施方式的旋转反射器522L具有两个叶片522a’,因此,进行2个周期上述扫描来旋转一次。
如图41(a)所示,反射面522dR及反射面522dL配置为,相对于车辆的中心左右对称。另外,如图40(a)及图40(b)所示,反射面522dR及反射面522dL是彼此的表面形状为镜像的关系。
如上所述,由于旋转反射器522R及旋转反射器522L的旋转方向相同(绕图40(a)、图40(b)的逆时针),因此,能够使电机534R、534L共用化。由此,不需要准备规格不同的(例如,电机的旋转方向不同)电机534R、534L,另外,也能够使电机驱动控制共用化。
另外,光学单元518R还具有将被旋转反射器522R反射的光向车辆前方投影的凸透镜526R(526)。另外,光学单元518L还具有将被旋转反射器522L反射的光向车辆前方投影的凸透镜526L(526)。如图41(a)所示,就被旋转反射器522R反射的光经过的凸透镜526R的作为第一光学面的射出面526Rs而言,左右相对于光轴Ax为非对称形状。同样,就被旋转反射器522L反射的光经过的凸透镜526L的作为第二光学面的射出面526Ls而言,左右相对于光轴Ax为非对称形状。另外,如图41(a)所示,射出面526Rs、526Ls是彼此的表面形状为镜像的关系。
由此,由于凸透镜526R配置于车辆的右前部,凸透镜526L配置于车辆的左前部,因此,就凸透镜526L的光学设计而言,对凸透镜526R的光学设计简单地左右颠倒即可。
旋转反射器522R具有多个叶片522a(第一叶片)作为第一反射面,旋转反射器522L具有多个叶片522a’(第二叶片)作为第二反射面。本实施方式的控制部511以从光学单元518R的LED520a射出的光不会同时入射到多个叶片522a的方式控制LED520a的点亮熄灭,以从光学单元518L的LED520a’射出的光不会同时入射到多个叶片522a’的方式控制LED520a’的点亮熄灭,。
由此,例如,通过在规定的时机熄灭左右的光学单元518R、518L具有的LED520a、520a’,而抑制来自多个叶片522a的反射光同时扫描远离车辆前方的地方、或来自多个叶片522a’的反射光同时扫描远离车辆前方的地方。
另外,旋转反射器522R在邻接的叶片522a间形成有贯通部522g,以使从LED520a射出的光不会同时入射到多个叶片522a。旋转反射器522L在邻接的叶片522a’间形成有贯通部522g’,以使从LED520a’射出的光不会同时入射到多个叶片522a’。由此,LED520a、520a’的熄灭时间不会太长地抑制来自多个叶片522a的反射光同时扫描远离车辆前方的地方、或来自多个叶片522a’的反射光同时扫描远离车辆前方的地方。
另外,如图41(b)所示,本实施方式的控制部511能够相对于熄灭LED520a的时机tP4,错开熄灭LED520a’的时机tP4’。旋转反射器522R的反射面522dR及旋转反射器522L的反射面522dL的旋转方向均相同。另外,反射面522dR及反射面522dL配置为相对于向车辆的前后方向延伸的中心线左右对称,且是彼此的表面形状为镜像的关系。
因此,当点亮熄灭LED520a的时机和点亮熄灭LED520a’的时机一致时,利用旋转反射器522R形成的配光图案PHR和利用旋转反射器522L形成的配光图案PHL一致。该情况下,配光图案PHR、PHL彼此不为左右对称,而将配光图案PHR、PHL重叠的配光图案成为以V-V线为中心偏向左右哪一边的配光。在此,通过错开点亮熄灭LED520a、520a’的时机,而能够形成作为整体左右对称的配光图案。
需要说明的是,各时机可以满足
tP1(tP5)=tP1’(tP5’)
tP2-tP1>tP2’-tP1’
tP5-tP4<tP5’-t41’。
或者,也可以满足
tP1(tP5)=tP1’(tP5’)
tP2-tP1<tP2’-tP1’
tP5-tP4>tP5’-t41’。
另外,由旋转反射器522R边旋转边反射的LED520a的光来在车辆前方扫描的方向(图41(a)所示的从左向右的方向)、与由旋转反射器522L边旋转边反射的LED520a’的光来在车辆前方扫描的方向(图41(b)所示的从左向右的方向)相同。由此,能够形成对驾驶员不造成不适感的配光图案。
【第六方面】
具有本实施方式的旋转反射器的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先,对能够将后述的实施方式的光学单元搭载的车辆用前照灯的概略进行说明。
(车辆用前照灯)
图42是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖面概要图。图43是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。需要说明的是,在图43中,省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯610是在汽车前端部的右侧搭载的右侧前照灯,除左右对称以外,与在左侧搭载的前照灯为相同的结构。因此,以下对右侧的车辆用前照灯610进行详细说明,对于左侧的车辆用前照灯适当省略说明。
如图42所示,车辆用前照灯610具备灯体612,该灯体612具有朝向前方开口的凹部。灯体612的前表面开口被透明的前表面罩614覆盖而形成灯室616。灯室616作为一个收纳光学单元618的空间而起作用。光学单元618是以能够照射可变远光的方式构成的灯单元。可变远光是指,以使远光用配光图案的形状发生变化的方式进行控制的远光,例如,能够使在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。
本实施方式的光学单元618具备:第一光源620;聚光用透镜624,其作为使从第一光源620射出的第一光L1的光路发生变化而朝向旋转反射器622的叶片622a的一次光学系统(光学部件);旋转反射器622,其边反射第一光L1边以旋转轴R为中心旋转;凸透镜626,其作为将被旋转反射器622反射后的第一光L1向光学单元的光照射方向(图42的右方)投影的投影透镜;第二光源628,其配置于第一光源620和凸透镜626之间;扩散用透镜630,其作为使从第二光源628射出的第二光L2的光路发生变化而朝向凸透镜626的一次光学系统(光学部件);散热器632,其搭载有第一光源620及第二光源628。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。就本实施方式的第一光源620而言,在电路基板633上以阵列状配置有多个LED620a。各LED620a构成为能够单独点亮熄灭。
就本实施方式的第二光源628而言,在水平方向上排列成阵列状地配置有两个LED628a,各LED28a构成为能够单独点亮熄灭。另外,第二光源628以第二光L2不被旋转反射器622反射地入射到凸透镜626的方式配置。由此,就从第二光源628射出的第二光L2而言,能够不考虑被旋转反射器622反射地选择光学特性。因此,例如,通过使从第二光源628射出的光被扩散用透镜630扩散后入射到凸透镜626,而能够照射更大的范围,因此,能够将第二光源628作为照射车辆外侧的区域的光源使用。
旋转反射器622利用电机634等驱动源以旋转轴R为中心单向旋转。另外,就旋转反射器622而言,形状相同的两枚叶片622a设于筒状的旋转部622b的周围。叶片622a作为反射面起作用,该反射面构成为利用边旋转边反射从第一光源620射出的光而成的光来扫描前方,形成期望的配光图案。
旋转反射器622的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜,设于包含光轴Ax和第一光源620在内的平面内。换言之,旋转轴R设置为与利用旋转而在左右方向上扫描的LED620a的光(照射光束)的扫描平面大致平行。由此,实现光学单元的薄型化。在此,扫描平面是指,例如可以看作是通过将扫描光即LED20a的光的轨迹连续相连而形成的扇形平面。
凸透镜626的形状只要根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性而适当选择即可,但也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如,就本实施方式的凸透镜626而言,通过对各光源及旋转反射器622的配置加以设计,而能够形成沿垂直方向切掉了外周的一部分而成的缺口部626a。因此,能够抑制光学单元618的车宽方向上的大小。
另外,由于存在缺口部626a,从而旋转反射器622的叶片622a难以与凸透镜626发生干涉,能够使凸透镜626和旋转反射器622接近。另外,在从前方观察车辆用前照灯610的情况下,通过在凸透镜626的外周形成非圆形(直线)的部分,而能够实现如下新颖外观设计的车辆用前照灯,即,在从车辆的正面观察时具有组合曲线和直线而成的外形的透镜。
(旋转反射器)
接着,对本实施方式的旋转反射器622的结构的详细、及旋转反射器22的制造方法进行说明。图45是本实施方式的旋转反射器的立体图。图45是本实施方式的旋转反射器的主视图。图46是从A方向观察图45所示的旋转反射器的侧视图。图47(a)是图45所示的旋转反射器的B-B剖视图,图47(b)是图45所示的旋转反射器的C-C剖视图,图47(c)是图45所示的旋转反射器的D-D剖视图。
旋转反射器622是树脂制部件,其具有:旋转部622b、和设于旋转部622b的周围且作为反射面起作用的多个(两枚)叶片622a。叶片622a为圆弧形状,通过邻接的叶片622a的外周部由连结部622c连接而成为环状。由此,即使旋转反射器622进行高速旋转(例如,50~240转/s),旋转反射器622也难以挠曲。
在旋转部622b的中心通过嵌入成形而固定有圆筒状的套筒636,该圆筒状的套筒636形成有供旋转反射器622的旋转轴插入且嵌合的孔636a。另外,在旋转部622b的外周部且在叶片622a的内侧形成的环状槽38内,形成有两处凹部640作为与模具的浇口位置对应的痕迹。
(旋转反射器的制造方法)
图48是用于对本实施方式的旋转反射器的制造方法进行说明的示意图。图48所示的模具6100具备固定侧的模具6102、6104和可动侧的模具6106。从注塑成形器6108注射的熔融树脂经由滑阀(スプール,spool)6110及流槽6112从浇口6114注射到模腔6116内。之后,在将熔融树脂填充在模腔6116内并进行固化的阶段,可动侧的模具6106夹着分型线PL从模具6102分离,并且利用通过驱动装置6118而从模具6106的表面突出的突出销6120,将旋转反射器622从模具中卸下。
在使用这种模具进行注塑成形后,当从模具的浇口6114切下旋转反射器622时,有时会在图45等所示的凹部640附近残留有毛刺。但是,就本实施方式的模具6102而言,在比与旋转反射器622的叶片622a相当的模腔部分6116a更靠与旋转部622b相当的模腔部分6116b侧的位置,形成有浇口6114。
因此,即使残留有毛刺,毛刺也产生在旋转反射器622的旋转部侧(中心侧)。因此,相比于如下情况,即,例如在图48所示的模腔部分6116a的外侧设有浇口6114a的情况下毛刺残留在旋转反射器622的叶片622a的外周面,旋转反射器622旋转时产生的惯性减小,也能够降低旋转反射器622的旋转平衡的变差,因此,能够抑制对旋转精度产生的影响(偏心或振动)。
另外,本实施方式的浇口6114设置在与模腔部分6116a中成为叶片622a的反射面622d(参照图47(a))的部分相同的一侧。就从模具6106中推出旋转反射器622时所使用的突出销6120而言,如果突出销6120的推压痕迹残留在叶片622a的反射面622d,则会对光的反射产生影响。这里,突出销6120以将不影响光的反射的、与叶片622a的反射面622d相反一侧的面622e推压的方式设置。在设有这种突出销6120的情况下,如果在与旋转反射器622的叶片622a的反射面622d的相反一侧设置浇口,则需要将浇口及突出销6120都设置在处于与叶片的反射面相反一侧的模具6106上,模具6100的结构或组装会变得复杂。
因此,通过如本实施方式的模具6100那样,例如将浇口6114配置在固定侧的模具6102(腔模)上且将突出销配置在可动侧的模具6106(芯模)上,而能够解决上述问题。
另外,本实施方式的浇口6114形成在与旋转部622b对置的位置。由此,即使产生毛刺,毛刺也形成于旋转部622b,因此能够降低旋转反射器622的旋转平衡变差。
另外,本实施方式的浇口6114形成与叶片622a的数量相同的数量。由此,能够从各浇口6114向与各叶片622a对应的模腔部分6116a均等地将熔融树脂注塑成形。
另外,模具6102在浇口6114附近形成有载置部6102a,该载置部6102a载置非树脂部件(例如,作为由金属或陶瓷构成的环状部件的套筒636),该非树脂部件成为旋转部622b的一部分,且供旋转轴插入。由此,从浇口6114注射的熔融树脂在成形初期的较高温的状态下边与非树脂部件即金属接触边进行固化,因此嵌入成形时的树脂部分与套筒636的接合强度增大。
另外,如图47(a)所示,本实施方式的旋转反射器622在孔636a和叶片622a之间形成有多个浇口痕迹即凹部640。因此,旋转反射器622在孔636a的周围且在凹部640的附近形成有由从多个浇口6114注射的熔融树脂合流而成的熔接线644(参照图45)。
就本实施方式的制造方法所使用的模具6100而言,由于在孔636a的周围且在凹部640附近,从多个浇口6114注射的熔融树脂在成形初期的较高温的状态下合流并形成熔接线644,因此,能够改善熔接线644的密接不良或机械强度的降低。
以上,参照上述实施方式对本发明进行了说明,但本发明并不限定于上述实施方式,对于适当组合或替换了实施方式的结构的内容也包含在本发明中。另外,根据本领域技术人员的知识,也可以进行实施方式的组合、适当切换处理的顺序、或者对实施方式加入各种设计变更等变形,加入了这种变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
Claims (7)
1.一种支承部件,其特征在于,具有:
支承部,其能够旋转地支承将从光源射出的光进行反射的旋转反射器;
固定部,其相对于与搭载光源的搭载部件一体化的被固定部而被固定;
所述固定部具有相对于所述被固定部定位的定位面,
所述定位面相对于所述旋转反射器的旋转轴倾斜地形成,
从所述旋转反射器的旋转轴方向观察时,所述固定部的至少一部分设于比所述旋转反射器的外缘部的更靠内侧的位置,
所述固定部具有第一固定部和第二固定部,
所述支承部配置于所述第一固定部和所述第二固定部之间,
所述旋转反射器的旋转轴与所述第一固定部、所述第二固定部直线地配置。
2.根据权利要求1所述的支承部件,其特征在于,
所述定位面与所述旋转反射器的旋转轴所成的角为45°±5°。
3.根据权利要求1所述的支承部件,其特征在于,
还具备在中心设有所述支承部的壳体,
所述固定部设于夹着所述壳体与所述旋转反射器存在的区域相反一侧的区域即所述壳体的背侧。
4.一种光学单元,其特征在于,具备:
光源;
搭载部件,其搭载所述光源;
权利要求1~3中任一项所述的支承部件;
旋转反射器,其支承于所述支承部件;
投影透镜,其将被所述旋转反射器反射的光向前方投影;
所述旋转反射器的旋转轴相对于所述投影透镜的光轴倾斜。
5.根据权利要求4所述的光学单元,其特征在于,
所述搭载部件具有:
搭载面,其搭载所述光源;
被固定部,其设于从所述搭载面离开的区域,且供所述固定部固定;
将从所述光源射出的光进行反射的所述旋转反射器的反射面相对于所述投影透镜的光轴倾斜地配置于所述搭载面和所述被固定部之间。
6.根据权利要求5所述的光学单元,其特征在于,
所述搭载部件包括:沿与所述搭载面垂直的方向延伸的第一被固定部、和从所述第一被固定部的前端弯曲地延伸的第二被固定部,
所述第二被固定部固定于所述固定部。
7.根据权利要求5或6所述的光学单元,其特征在于,
所述被固定部为一对,该一对被固定部之间的间隔(G)比所述旋转反射器的外缘部短。
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