CN113286967B - 光学单元 - Google Patents

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Abstract

光学单元包括：第1光源；第2光源；旋转反射器，其一边反射从第1光源射出的第1光一边以旋转轴为中心旋转；以及投影透镜，其将被旋转反射器反射的第1光作为第1配光图案向光学单元的光照射方向投影。第2光源被配置为射出的第2光不被旋转反射器反射而入射到投影透镜。投影透镜被构成为以与第1配光图案的左右方向的端部重叠的方式，将第2光作为第2配光图案向光学单元的光照射方向投影，主要向左右方向扩散第2光的左右扩散部(36)设于该投影透镜的一部分。

Description

光学单元
技术领域
本发明涉及光学单元。
背景技术
近年来，提出了将从光源射出的光向车辆前方反射并由该反射光扫描车辆前方的区域，由此形成规定的配光图案的装置。例如，已知一种光学单元，其包括一边反射从光源射出的光一边以旋转轴为中心向一个方向旋转的旋转反射器、以及由发光元件构成的光源，旋转反射器设有反射面，该反射面使一边旋转一边反射的光源的光形成期望的配光图案(参照专利文献1)。
该光学单元包括：第1光源；第2光源；一边反射从第1光源射出的第1光一边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器；以及将被旋转反射器反射的第1光向光学单元的光照射方向投影的投影透镜。第2光源被配置为射出的第2光不被旋转反射器反射而入射到投影透镜，投影透镜将第2光向光学单元的光照射方向投影。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2018-67523号公报
发明内容
[发明要解决的课题]
(1)然而，所述光学单元形成的远光用配光图案是合成了聚光配光图案和扩散配光图案的图案。因此，扩散配光图案与聚光配光图案重复的区域的边界可能明显。
(2)另外，所述光学单元形成的远光用配光图案是合成了聚光配光图案和扩散配光图案的图案。扩散配光图案主要照射聚光配光图案的外侧区域，由此能够扩大远光用配光图案的照射区域。
(3)另外，所述光源单元所具有的第1光源包括呈阵列状排列的多个发光模块，在各发光模块的发光面侧配置有由与各发光面对应的多个透镜部构成的聚光用透镜。另外，所述光学单元形成的聚光配光图案与聚光用透镜的发光面(光射出面)的图案对应，因此为了扩大照射区域，需要扩大聚光用透镜的发光面自身。
(4)另外，所述光学单元所具有的第1光源包括呈阵列状排列的多个发光模块，在各发光模块的发光面侧配置有由与各发光面对应的多个透镜部构成的聚光用透镜。
但是，多个透镜部相互接近，因此从发光模块射出的光的一部分入射到与相邻的发光模块对应的透镜部而成为产生眩光的一个原因。
本发明鉴于以上状况而完成，(1)其例示性的目的之一在于提供一种有助于形成不适感少的配光图案的新技术。
(2)另外，其例示性的目的之一在于提供一种能够扩大配光图案的照射区域并且提高最大光强的新技术。
(3)另外，其例示性的目的之一在于通过对光学构件的构成进行改进来扩大配光图案的照射区域。
(4)另外，其例示性的目的之一在于提供一种抑制眩光的产生的新的光学构件。
[用于解决技术课题的技术方案]
(1)为了解决上述课题，本发明的一个方案的光学单元包括：第1光源；第2光源；一边反射从第1光源射出的第1光一边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器；以及将被旋转反射器反射的第1光作为第1配光图案向光学单元的光照射方向投影的投影透镜。第2光源被配置为射出的第2光不被旋转反射器反射而入射到投影透镜。投影透镜被构成为以与第1配光图案的左右方向的端部重叠的方式，将第2光作为第2配光图案向光学单元的光照射方向投影，在该投影透镜的一部分形成有使第2光主要向左右方向扩散的左右扩散部。
根据本方案，作为与第1配光图案的左右方向的端部重叠的第2配光图案而被投影的第2光，被形成于投影透镜的一部分的左右扩散部向左右方向扩散，因此第1配光图案与第2配光图案重叠的部分的边界变得不明显。
投影透镜也可以具有包含第1光入射的第1入射区域和第2光入射的第2入射区域的入射面。第2入射区域也可以形成有左右扩散部。由此，能够使扩散程度在第1配光图案与第2配光图案中不同。
左右扩散部的面积比第2入射区域窄。由此，与在第2入射区域的整体上形成左右扩散部的情况相比，能够抑制由扩散造成的第2配光图案的光强的降低。
投影透镜也可以还具有射出第1光及第2光的射出面。射出面也可以形成有使第1光及第2光主要向上下方向扩散的上下扩散部。这样，通过在射出面上形成上下扩散部、在入射面上形成左右扩散部，能够使上下左右的扩散程度在光通过的每个区域中不同。
第1入射区域也可以是非扩散部。由此，能够使第1配光图案仅向上下方向扩散。
(2)本发明的一个方案的光学单元，包括：第1光源；具有多个发光元件的第2光源；一边反射从第1光源射出的第1光一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1光作为第1配光图案向光学单元的光照射方向投影的投影透镜；以及使从第2光源射出的第2光的光路以不朝向旋转反射器的方式变化而朝向投影透镜的光学构件。投影透镜被构成为以照射第1配光图案的左右方向的外侧区域的方式，将第2光作为第2配光图案向光学单元的光照射方向投影，光学构件被构成为通过由多个发光元件各自发出的各元件光形成的部分配光图案重叠而形成第2配光图案。
根据本方案，能够提高第2配光图案的最大光强。
光学构件也可以具有分别控制多个发光元件各自发出的各元件光的光路的光控制面。由此，能够由一个光学构件分别控制多个发光元件的光路。
光控制面也可以具有入射面，该入射面包括：从多个发光元件的一者射出的第2光入射的第1光控制面；以及与第1光控制面不同的、从多个发光元件的另一者射出的第2光入射的第2光控制面。由此，能够分别控制从多个发光元件射出的各光的光路。此外，第1光控制面与第2光控制面的一部分也可以重复。
第1光控制面及第2光控制面也可以沿上下方向排列配置。由此，例如能够抑制光学单元的宽度。
光控制面也可以具有射出面，该射出面作为从第1光控制面入射的第2光和从第2光控制面入射的第2光一起射出的连续的第3光控制面。由此，由于从第1光控制面入射的第2光、从第2光控制面入射的第2光都从作为共通的射出面的第3光控制面射出，因此射出面的设计变得容易。
第2光源也可以被配置为透过光学构件的第2光入射到比第1光入射到投影透镜的区域靠外侧的区域。由此，第2配光图案被投影到第1配光图案的左右方向的外侧区域。
本发明的另一方案也是光学单元。该光学单元包括：具有多个发光元件的光源；将从光源射出的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的第1透镜；以及使从光源射出的光的光路朝向第1透镜的第2透镜。第2透镜被构成为通过由多个发光元件各自发出的各元件光形成的部分配光图案重叠而形成配光图案。
根据本方案，不提高发光元件的性能也能够提高配光图案的最大光强。
(3)本发明的一个方案的光学单元，包括：多个发光元件呈阵列状排列的光源；具有与多个发光元件分别对应的多个第1透镜，对从光源射出的光进行聚光的光学构件；以及将透过光学构件的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的第2透镜。多个第1透镜中的至少一个具有：位于对应的发光元件的发光面的正面的聚光透镜部；以及扩展透镜部，其通过从发光面倾斜地射出的光入射并向该第1透镜的正面射出从而扩展该第1透镜的发光区域。
根据本方案，由于通过扩展透镜部扩展第1透镜的发光区域，因此能够扩大配光图案的照射区域。
扩展透镜部也可以是菲涅尔透镜。由此，能够使扩展透镜部更薄。
扩展透镜部也可以具有使入射的光向第1透镜的正面全反射的反射面。由此，从发光面向更接近水平方向的方向射出的光也能够朝向第1透镜的正面射出。
也可以还包括一边反射透过光学构件的光一边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器。旋转反射器也可以反射并使第1透镜的发光区域的图案扫描，从而形成配光图案的一部分。由此，能够进一步扩大配光图案的照射区域。
也可以反射并使第1透镜的发光区域中的相当于扩展透镜部的部分的图案扫描，从而形成配光图案的上部区域。由此，配光图案的铅垂方向的区域扩大。
光学构件也可以被构成为第1透镜的发光区域或该发光区域的虚像位于第2透镜的焦点附近。由此，第1透镜的发光区域作为光源被投影到第2透镜的前方。
本发明的另一方案也是光学单元。该光学单元包括：具有发光元件的光源；与发光元件对应，对从该发光元件射出的光进行聚光的第1透镜；以及将透过第1透镜的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的第2透镜。第1透镜具有：位于对应的发光元件的发光面的正面的聚光透镜部；以及扩展透镜部，其通过从发光面倾斜地射出的光入射并向该第1透镜的正面射出从而扩展该第1透镜的发光区域。
根据本方案，由于通过扩展透镜部扩展第1透镜的发光区域，因此能够扩大配光图案的照射区域。
(4)本发明的一个方案的光学单元，包括：多个发光元件呈阵列状排列的光源；具有与多个发光元件分别对应的多个第1透镜，对从光源射出的光进行聚光的光学构件；以及将透过光学构件的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的第2透镜。多个第1透镜中的至少一个具有光路变更部，该光路变更部变更该发光元件发出的光的光路，以使得对应的发光元件发出的光不直接入射到相邻的其他第1透镜。
根据本方案，发光元件发出的光不易直接入射到不是所对应的第1透镜的相邻的其他第1透镜。因此，能够抑制在发光元件发出的光直接入射到相邻的其他第1透镜的情况下可能发生的眩光的产生。
光路变更部也可以具有使入射的光向相邻的其他第1透镜的射出面进行全反射的反射面。由此，能够变更从相邻的其他第1透镜的射出面射出的光的光路。
光路变更部也可以构成反射面，以使得从相邻的其他第1透镜的射出面射出的光不朝向第2透镜。由此，抑制从相邻的其他第1透镜射出的光被第2透镜投影而产生眩光的情况。
光路变更部也可以具有入射部，该入射部入射从发光元件的发光面不朝向对应的第1透镜而朝向相邻的其他第1透镜倾斜地射出的光。入射部也可以是向与第1透镜的发光元件相对的一侧突出的突起部。突起部也可以设于相邻的第1透镜彼此之间的区域。由此，易于入射从发光元件的发光面朝向相邻的其他第1透镜倾斜地射出的光。
也可以还包括一边使透过光学构件的光朝向第2透镜反射一边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器。也可以是，光源以发光元件的发光面的铅垂方向与第2透镜的光轴交叉的方式配置，旋转反射器以旋转轴相对于发光面的铅垂方向及光轴倾斜的方式配置，光学构件配置于多个发光元件与旋转反射器之间，光路变更部被构成为使从相邻的其他第1透镜的射出面射出的光朝向第2透镜与旋转反射器之间的间隙区域。由此，通过光路变更部变更了光路的光不会被第2透镜向前方投影，抑制前方的眩光的产生。
此外，以上构成要素的任意组合、以及将本发明的表现在方法、装置、系统等之间进行转换的方案作为本发明的方案也是有效的。
[发明效果]
(1)根据本发明，能够提供一种能够形成不适感少的配光图案的新的光学单元。或者，(2)根据本发明，能够提高配光图案的最大光强。或者，(3)根据本发明，能够扩大配光图案的照射区域。或者，(4)根据本发明，能够抑制眩光的产生。
附图说明
图1是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖视概要图。
图2是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。
图3是示意性地表示本实施方式的光学单元中的射出光的光路的图。
图4是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
图5是本实施方式的凸透镜的立体图。
图6是从图5所示的凸透镜的射出面侧观察的主视图。
图7是从图5所示的凸透镜的入射面侧观察的后视图。
图8是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖视概要图。
图9是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。
图10是示意性地表示本实施方式的光学单元中的射出光的光路的图。
图11是从图10的箭头B方向观察的示意图。
图12是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
图13是本实施方式的电路基板的俯视图。
图14是本实施方式的光学构件的立体图。
图15是本实施方式的光学构件的主视图。
图16是本实施方式的光学构件的后视图。
图17是从B方向观察图15所示的光学构件的侧视图。
图18的(a)是从C方向观察图15所示的光学构件的侧视图，图18的(b)是从D方向观察图15所示的光学构件的侧视图。
图19是图15所示的光学构件的E-E剖视图。
图20的(a)是表示本实施方式的第1光源的发光区域在旋转反射器静止的状态下反射投影的照射范围的示意图，图20的(b)是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
图21是本实施方式的变形例的聚光用透镜的主要部分剖视图。
图22是本实施方式的光学构件的立体图。
图23是本实施方式的光学构件的俯视图。
图24是本实施方式的光学构件的后视图。
图25是表示图23所示的光学构件的B-B剖面的示意图。
图26是示意性地表示从本实施方式的发光元件向光学构件倾斜地射出的光的光路的图。
具体实施方式
以下，基于实施方式并参照附图对本发明进行说明。对各附图所示的相同或同等的构成要素、构件、处理标注相同的附图标记，并适当省略重复的说明。另外，实施方式不限定发明而是例示，并非实施方式所述的所有的特征及其组合都是发明的本质内容。
[第1实施方式]
本实施方式的具有透镜单元的光学单元可以用于各种车辆用灯具。首先，对能够搭载后述说明的实施方式的光学单元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视概要图。图2是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。此外，在图2中省略了一部分部件。
本实施方式的车辆用前照灯10是搭载于汽车的前端部的右侧的右侧前照灯，与搭载于左侧的前照灯除了左右对称之外构造相同。因此，以下对右侧的车辆用前照灯10进行详细说明，省略对左侧的车辆用前照灯的说明。
如图1所示，车辆用前照灯10包括具有向前方开口的凹部的灯体12。灯体12的前面开口被透明的前面罩14覆盖而形成灯室16。灯室16作为收容一个光学单元18的空间发挥功能。光学单元18是构成为能够照射可变远光的灯单元。可变远光是指以使远光用的配光图案的形状变化的方式进行控制，例如，能够在配光图案的一部分产生非照射区域(遮光部)。在此，配光图案是指，例如灯具在设置于灯具前方25～50m的屏幕(虚拟屏幕)上形成的照射区域。
本实施方式的光学单元18包括：第1光源20；作为使从第1光源20射出的第1光L1的光路改变而朝向旋转反射器22的叶片22a的一次光学系统(光学构件)的聚光用透镜24；一边反射第1光L1一边以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器22；作为将被旋转反射器22反射的第1光L1向光学单元的光照射方向(图1右方)投影的投影透镜的凸透镜26；配置于第1光源20与凸透镜26之间的第2光源28；作为使从第2光源28射出的第2光L2的光路改变而朝向凸透镜26的一次光学系统(光学构件)的扩散用透镜30；以及搭载有第1光源20及第2光源28的散热器32。
各光源使用LED、EL、LD等半导体发光元件。本实施方式的第1光源20在电路基板33上呈阵列状地配置有多个LED20a。各LED20a被构成为能够单独点亮熄灭。
本实施方式的第2光源28呈阵列状地沿水平方向排列配置有2个LED28a，各LED28a被构成为能够单独点亮熄灭。另外，第2光源28被配置为第2光L2不被旋转反射器22反射而入射到凸透镜26。由此，从第2光源28射出的第2光L2能够不考虑被旋转反射器22反射地选择光学特性。因此，例如，使从第2光源28射出的光通过扩散用透镜30扩散并入射到凸透镜26，而能够照射更大的范围，因此能够将第2光源28用作照射车辆外侧的区域的光源。
旋转反射器22通过电动机34等驱动源以旋转轴R为中心向一个方向旋转。另外，旋转反射器22在筒状的旋转部22b的周围设有形状相同的2片叶片22a。叶片22a作为反射面发挥功能，该反射面被构成为用一边旋转一边反射从第1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22的旋转轴R相对于光轴Ax倾斜，被设于包含光轴Ax和第1光源20的平面内。换言之，旋转轴R与通过旋转而沿左右方向扫描的LED20a的光(照射光束)的扫描平面大致平行地设置。由此，实现光学单元的薄型化。在此，扫描平面例如可以理解为将作为扫描光的LED20a的光的轨迹连续地连接而形成的扇形的平面。
凸透镜26的形状根据所要求的配光图案或照度分布等配光特性适当选择即可，也可以使用非球面透镜或自由曲面透镜。例如，通过改进各光源或旋转反射器22的配置，本实施方式的凸透镜26能够形成外周的一部分沿铅垂方向被切开的切口部26a。因此，能够抑制光学单元18的车宽方向的大小。
另外，通过存在切口部26a，旋转反射器22的叶片22a难以与凸透镜26a发生干扰，能够使凸透镜26与旋转反射器22接近。另外，在从前方观察车辆用前照灯10的情况下，通过凸透镜26的外周形成有非圆形(直线)的部分，能够实现具有从车辆正面观察时将曲线和直线组合而成的外形的透镜的崭新的外观设计的车辆用前照灯。
(配光图案)
图3是示意性地表示本实施方式的光学单元中的射出光的光路的图。图4是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
如图3所示，从本实施方式的光学单元18的第1光源20射出的第1光L1被以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器22反射。旋转反射器22的叶片22a的反射面22d具有以随着朝向以旋转轴R为中心的周向而光轴Ax与该反射面所成的角变化的方式扭转的形状。由此，叶片22a作为反射面发挥功能，该反射面被构成为通过一边旋转一边反射从第1光源20射出的光而成的第1光来扫描前方，形成期望的第1配光图案P1’、P1”。
图4所示的配光图案P1’通过使从第1光源20所具有的一部分LED 20a射出的光扫描而形成，配光图案P1”通过使从第1光源20所具有的其他LED 20a射出的光扫描而形成。
另外，从第2光源28射出的第2光L2不被旋转反射器22反射而入射到凸透镜26的端部(远离光轴Ax的区域)。凸透镜26的端部的射出面的法线相对于光轴Ax大幅倾斜。因此，从凸透镜26的端部通过的第2光L2较大地折射，如图4所示，在第1配光图案P1’、P1”(以下，有时适当称为“第1配光图案P1”)的左侧形成第2配光图案P2。
这样，本实施方式的光学单元18使第1配光图案P1与第2配光图案P2重叠，从而形成远光用配光图案PH。这样，在通过从多个光源(发光元件)射出的光形成配光图案的情况下，需要考虑以下问题。
(1)在由第1光源20所具有的多个LED20a在与第1光L1的扫描方向(图4所示的箭头D1)交叉的方向(V-V线的方向)上形成有多个配光图案P1’、P1”的情况下，LED20a间的间隙的非发光部作为暗部被投影。
(2)由于第2配光图案P2是第2光源28的光源像直接被投影而成的，因此配光图案的边界清晰。因此，在第2配光图案P2与第1配光图案P1重叠的区域中，第2配光图案P2的边界明显，因此可能会给驾驶员带来不适感。
(投影透镜)
对于(1)、(2)现象的任意一者，本申请发明人发现通过使各配光图案扩散(模糊)来进行缓和是一种方案，作为用于实现它的构成，着眼于投影透镜。
在此，对本实施方式的投影透镜进行说明。图5是本实施方式的凸透镜26的立体图。图6是从图5所示的凸透镜26的射出面侧观察的主视图。图7是从图5所示的凸透镜26的入射面侧观察的后视图。.
凸透镜26具有凸状的射出面26b和大致平坦的入射面26c。如上所述，凸透镜26以与第1配光图案P1的左右方向的端部重叠的方式投影第2配光图案P2。并且，主要向左右方向(图6或图7所示的凸透镜26的左右方向)上扩散第2光L2的左右扩散部36被形成于凸透镜26的一部分。
本实施方式的左右扩散部36是凸透镜26的入射面26c中的、从第2光源28射出的第2光L2所入射的所谓扩散用阶梯，阶梯的间距为3～5mm程度。此外，本实施方式的左右扩散部36是形成于入射面26c的扩散用阶梯，但也可以在凸透镜26的内部形成有左右扩散部。另外，作为扩散用阶梯之外的形状，左右扩散部36也可以在入射面26c的规定区域上形成波纹或褶皱等。
由此，作为与第1配光图案P1的左右方向的端部重叠的第2配光图案P2而被投影的第2光L2，因被形成于凸透镜26的一部分的左右扩散部36而向左右方向扩散，所以第1配光图案P1与第2配光图案P2重叠的部分中的第2配光图案P2的边界变得不明显。
凸透镜26的入射面26c具有第1光L1入射的第1入射区域R1和第2光L2入射的第2入射区域R2。本实施方式的第2入射区域R2形成有左右扩散部36，但第1入射区域R1没有形成左右扩散部。由此，能够使扩散程度在第1配光图案P1与第2配光图案P2中不同。另外，本实施方式的第1入射区域R1是非扩散部，能够使第1配光图案P1仅向上下方向扩散。
另外，本实施方式的左右扩散部36被形成于面积比第2入射区域R2窄的部分区域。由此，与在第2入射区域R2的整体上形成有左右扩散部的情况相比，能够抑制由扩散造成的第2配光图案P2的光强的降低。
凸透镜26的射出面26b射出第1光L1及第2光L2。另外，射出面26b遍及整面地形成有使第1光L1及第2光L2主要向上下方向扩散的上下扩散部38。由此，通过第1配光图案P1整体向上下方向扩散，能够使第1配光图案P1’及第1配光图案P1”之间的暗部39不明显。
本实施方式的上下扩散部38被遍及凸透镜26的射出面26b的整面地形成，是射出第1光L1及第2光L2的所谓扩散用阶梯，阶梯的间距为1～3mm程度。此外，本实施方式的上下扩散部38是形成于出射面26b的扩散用阶梯，但也可以在凸透镜26的内部形成有上下扩散部。另外，作为扩散用阶梯之外的形状，上下扩散部38也可以在出射面26b的规定区域上形成波纹或褶皱等。
另外，本实施方式的凸透镜26通过在射出面26b上形成上下扩散部38、在入射面26c上形成左右扩散部36，能够使上下左右的扩散程度在光通过的每个区域中不同。另外，由于第1光L1通过上下扩散部38仅被向上下方向扩散，不向左右方向扩散，所以能够抑制由扩散造成的第1配光图案P1的光强的降低。
[第2实施方式]
(车辆用前照灯)
图8是本实施方式的车辆用前照灯的水平剖视概要图。图9是本实施方式的车辆用前照灯的主视图。此外，在图9中省略了一部分部件。另外，图8及图9所示的本实施方式的车辆用前照灯与第1实施方式的车辆用前照灯相比，在第2光源28中的2个LED28a呈阵列状沿铅垂方向排列配置这一点上不同。因此，省略对图8及图9所示的车辆用前照灯的详细说明。
(配光图案)
图10是示意性地表示本实施方式的光学单元中的射出光的光路的图。图11是从图10的箭头B方向观察的示意图。图12是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
如图10所示，从本实施方式的光学单元18的第1光源20射出的第1光L1被以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器22反射。旋转反射器22的叶片22a的反射面22d具有以随着朝向以旋转轴R为中心的周向而光轴Ax与该反射面所成的角变化的方式扭转的形状。由此，叶片22a作为反射面发挥功能，该反射面被构成为通过一边旋转一边反射从第1光源20射出的光而成的第1光来扫描前方，形成期望的第1配光图案P1。图12所示的配光图案P1通过使从第1光源20所具有的一部分或全部LED20a射出的光扫描而形成。
本实施方式的第2光源28在沿上下方向排列的2个LED28a的发光面的正面上配置有扩散用透镜30。第2光源28被配置为：透过扩散用透镜30的第2光L2’、L2”入射到比第1光L1入射到凸透镜26的第1入射区域R1靠外侧的第2入射区域2。由此，第2配光图案P2被投影到第1配光图案P1的左右方向的外侧区域。
扩散用透镜30是以形成作为扩散配光图案的第2配光图案P2的方式控制各LED28a的光路的光学构件。如图11所示，扩散用透镜30具有作为分别控制各LED28a发出的第2光L2’、L2”的光路的控制面的入射面30a及射出面30b。由此，能够通过一个扩散用透镜30分别控制多个LED28a的光路。
入射面30a具有从位于第2光源28的上侧的LED28a射出的第2光L2’所入射的第1光控制面30a1，从位于第2光源28的下侧的LED28a射出的第2光L2”所入射的第2光控制面30a2。由此，能够分别控制从多个LED28a射出的第2光L2’、L2”的光路。此外，由于第1光控制面30a1与第2光控制面30a2沿上下方向排列配置，因此例如能够抑制光学单元18的宽度。
另外，本实施方式的射出面30b是从第1光控制面30a1入射的第2光L2’和从第2光控制面30a2入射的第2光L2”都射出的连续的第3光控制面。由此，由于从第1光控制面30a1入射的第2光L2’、从第2光控制面入射30a2的第2光L2”都从作为共通的射出面30b的第3光控制面射出，因此射出面30b的设计变得容易。
另外，从第2光源28射出的第2光L2’、L2”不被旋转反射器22反射而入射到凸透镜26的端部(远离光轴Ax的区域)。凸透镜26的端部的射出面的法线相对于光轴Ax大幅倾斜。因此，从凸透镜26的端部通过的第2光L2’、L2”较大地折射，如图12所示，在第1配光图案P1的左侧形成第2配光图案P2(P2’、P2”)。
构成第2配光图案P2的一部分的部分配光图案P2’是通过使从配置于第2光源28的上侧的LED28a射出的第2光L2’扫描而形成的。另外，构成第2配光图案P2的另一部分的部分配光图案P2”是通过使从配置于第2光源28的下侧的LED28a射出的第2光L2”扫描而形成的。
这样，本实施方式的光学单元18包括：将被旋转反射器22反射的第1光L1作为第1配光图案P1而向光学单元的光照射方向(前方)投影的凸透镜26；以及使从第2光源28射出的第2光L2’、L2”的光路以不朝向旋转反射器22的方式变化而朝向凸透镜26的扩散用透镜30。
凸透镜26以照射第1配光图案P1的左右方向的外侧区域的方式，将第2光L2’、L2”作为第2配光图案P2向光学单元的光照射方向(前方)投影。扩散用透镜30被构成为通过由多个LED28a各自发出的各元件光形成的部分配光图案P2’、P2”重叠而形成第2配光图案P2。
由此，在第2配光图案P2的配光图案P2’、P2”重叠的部分(H-H线的10°附近)能够提高最大光强。这样，本实施方式的扩散用透镜30不是将第2光源28所具有的多个LED28a的光源像直接投影，而是以使各LED28a的投影像重叠的方式设计透镜面。
(变形例)
上述实施方式的光学单元18包括第1光源20及旋转反射器22，但也可以是不包括这些的光学单元。例如，变形例的光学单元包括：具有多个LED28a的第2光源28；将从第2光源28射出的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的凸透镜26；以及使从第2光源28射出的第2光L2’、L2”的光路朝向凸透镜26的扩散用透镜30。扩散用透镜30被构成为通过由多个LED28a各自发出的各元件光形成的部分配光图案P2’、P2”重叠而形成第2配光图案P2。由此，不提高LED28a的性能也能够提高第2配光图案P2的最大光强。
[第3实施方式]
(第1光源)
接着，对第1光源所具备的多个半导体发光元件的布局进行说明。图13是本实施方式的电路基板的俯视图。本实施方式的电路基板33安装有：照射包含远光用配光图案的H-H线的区域的8个LED20a1(20a)，以及照射比H-H线靠上方的区域的2个LED20a2(20a)。此外，图13所示的上下前后方向以车辆用前照灯10的光轴Ax方向为前方。
(光学构件)
接着，对本实施方式的光学构件进行说明。图14是本实施方式的光学构件的立体图。图15是本实施方式的光学构件的主视图。图16是本实施方式的光学构件的后视图。图17是从B方向观察图15所示的光学构件的侧视图。图18的(a)是从C方向观察图15所示的光学构件的侧视图，图18的(b)是从D方向观察图15所示的光学构件的侧视图。此外，图15所示的上下前后方向以车辆用前照灯10的光轴Ax方向为前方。
本实施方式的光学构件40具有：作为控制从背面侧24a入射的光并从正面侧24b射出的光学控制部的聚光用透镜24，以及与聚光用透镜24相邻的板状的基部42。聚光用透镜24具有：与从8个LED20a1各自射出的光对应的8个透镜部24c1，以及与从2个LED20a2各自射出的光对应的2个透镜部24c2。此外，所谓对光进行控制，例如是指使光朝向某一期望的图案或方向、区域。
本实施方式的LED20a的发光面与聚光用透镜24的入射面的间隔为0.2～1mm程度，优选为0.2～0.5mm程度。另外，基部42的厚度为1mm～5mm程度，优选为2～3mm程度。另外，圆顶状的透镜部24c2的直径为2～4mm程度。
在此，本实施方式的光学构件40中的透镜部24c1、24c2是通过使透过的光折射而聚光的形状。本实施方式的透镜部24c1的背面侧24a及正面侧24b均为凸状。另外，透镜部24c2具有后述说明的扩展透镜部24c3。另外，光学控制部的例如供从LED20a射出的光透过并射出的正面侧24b的表面区域作为虚拟的光源的发光面发挥功能。
本实施方式的光学构件40是由透明材料构成的注射成形品，例如可以使用耐热硅酮、丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃等。从耐热性的观点出发，优选使用耐热硅酮(耐热温度180℃以上)或玻璃。另外，从光学构件的形状的设计自由度的观点出发，更优选从模具的强制脱模比较容易的耐热硅酮。由此，即使是某种程度复杂的形状的光学构件，也能够通过简易的模具构成或制造方法来制造。
(扩展透镜部)
图19是图15所示的光学构件的E-E剖视图。本实施方式的光学单元18包括：呈阵列状排列有多个LED20a1、20a2的第1光源20；具有与多个LED20a1、20a2分别对应的多个透镜部24c1、24c2，对从第1光源20射出的光进行聚光的光学构件40；以及将透过光学构件40的光作为配光图案向光学单元的光照射方向投影的凸透镜26。
光学构件40所具备的多个透镜中的至少一个具有：位于对应的LED20a2的发光面的正面的聚光用透镜部24c2；以及供从发光面倾斜地射出的光L1’入射并向透镜的正面射出，从而扩展透镜的发光区域的扩展透镜部24c3。如图19所示，本实施方式的扩展透镜部24c3被菲涅尔透镜化了。由此，能够使扩展透镜部24c3更薄。本实施方式的菲涅尔透镜化了的扩展透镜部24c3在正面观察时纵向为3～5mm、横向为3～5mm，在侧面观察时高度为3～5mm程度。
(配光图案)
图20的(a)是表示本实施方式的第1光源的发光区域在旋转反射器静止的状态下反射投影的照射范围的示意图，图20的(b)是由本实施方式的光学单元形成的配光图案的示意图。
本实施方式的光学单元18如果在旋转反射器22的旋转停止的状态下使第1光源20的LED20a全部点亮，则聚光用透镜24的8个透镜部24c1和2个透镜部24c2的表面成为发光区域。并且，发光区域的像在静止的旋转反射器22的表面被反射，经由凸透镜26被投影到前方(参照图20的(a))。
在本实施方式的光学单元18中，从8个透镜部24c1射出的各光在H-H线上形成8个矩形的照射区域R3。另外，从透镜部24c2及扩展透镜部24c3射出的各光在照射区域R3的上方形成2个矩形的照射区域R4。本实施方式的扩展透镜部24c3使透镜部24c2的发光区域沿铅垂方向扩大，因此照射区域R4为铅垂方向较长的矩形的区域。
另外，在假设是只有透镜部24c2的聚光用透镜24的情况下，在车辆前方的屏幕上，只能照射到铅垂方向+4°程度的范围。另一方面，在具有本实施方式的扩展透镜部24c3的聚光用透镜24的情况下，在车辆前方的屏幕上，能够照射到铅垂方向+6°程度的范围。这样，由于本实施方式的光学单元18通过扩展透镜部24c3使透镜部24c2的发光区域沿铅垂方向扩大，因此能够扩大照射区域。
并且，如果旋转反射器22旋转，则照射区域R3、R4沿左右方向扫描，分别形成部分配光图案P1、P2。在本实施方式中，通过部分配光图案P1、P2重叠而形成远光用配光图案PH。
这样，本实施方式的旋转反射器22反射并使聚光用透镜24的发光区域的图案扫描，从而形成远光用配光图案PH的一部分或全部。
本实施方式的光学单元18反射并使聚光用透镜24的发光区域中的相当于扩展透镜部24c3的部分(区域R4’)的图案扫描，从而形成远光用配光图案PH的上部区域P2’。由此，能够进一步扩大远光用配光图案PH的铅垂方向的照射区域。
此外，光学构件40被构成为聚光用透镜24的发光区域的旋转反射器22的虚像位于凸透镜26的焦点附近。或者，光学构件40也可以被构成为聚光用透镜24的发光区域位于凸透镜26的焦点附近。由此，聚光用透镜24的发光区域作为光源而被投影到凸透镜26的前方。
(变形例)
图21是本实施方式的变形例的聚光用透镜24的主要部分剖视图。图21所示的聚光用透镜44具有配置于LED20a2的正面的透镜部24c2及扩展透镜部24c4。扩展透镜部24c4具有：供从LED20a2的发光面倾斜地射出的光L1’入射的入射部24c5，使入射的光L1’向聚光用透镜44的正面进行全反射的反射面24c6。由此，从发光面向更接近水平方向的方向射出的光L1’也能够朝向聚光用透镜44的正面射出。
[第4实施方式]
具有本实施方式的光学构件的光学单元能够用于各种车辆用灯具。
(聚光用透镜)
接着，对本实施方式的光学构件进行说明。图22是本实施方式的光学构件的立体图。图23是本实施方式的光学构件的俯视图。图24是本实施方式的光学构件的后视图。
本实施方式的光学构件40具有：作为控制从背面侧124a入射的光并从正面侧124b射出的光学控制部的聚光用透镜124，以及与聚光用透镜124相邻的板状的基部42。聚光用透镜124具有：与从作为多个发光元件的LED20a分别射出的光对应的多个透镜部(第1透镜)124c。此外，所谓控制光，例如是指使光朝向某一期望的图案或方向、区域。
在此，本实施方式的光学构件40中的透镜部124c是通过使透过的光折射而聚光的形状，一个透镜部124c与一个LED20a对应。本实施方式的透镜部124c的背面侧124a及正面侧124b均为凸状。另外，光学控制部的例如供从LED20a射出的光透过并射出的正面侧124b的表面区域作为虚拟的光源的发光面发挥功能。
此外，光学构件40是基部42的厚度为0.1mm、优选为0.3mm～5mm程度、厚度较薄的部件。另外，本实施方式的光学构件40是聚光用透镜124之外的区域较大的构件。因此，如果想要与透明的聚光用透镜124一体地制作光学构件40，则需要全部由透明的材料构成。
本实施方式的光学构件40是由透明材料构成的注射成形品，例如可以使用耐热硅酮、丙烯酸、聚碳酸酯、玻璃等。从耐热性的观点出发，优选使用耐热硅酮(耐热温度180℃以上)或玻璃。另外，从光学构件的形状的设计自由度的观点出发，更优选从模具的强制脱模比较容易的耐热硅酮。由此，即使是某种程度复杂的形状的光学构件，也能够通过简易的模具构成或制造方法来制造。
(光路变更部)
如上所述，本实施方式的光学单元18包括：多个LED20a呈阵列状排列的第1光源20；具有与多个LED20a分别对应的多个透镜部124c，对从第1光源20射出的光进行聚光的聚光用透镜124；一边反射透过聚光用透镜124的光一边以旋转轴为中心旋转的旋转反射器22；以及将被旋转反射器22反射的光向光学单元18的光照射方向(车辆前方)投影的凸透镜26。
如图22至图24所示，本实施方式的聚光用透镜124的5个透镜部124c(124c1～124c5)排列成一列。图25是表示图23所示的光学构件的B-B剖面的示意图。图26是示意性地表示从本实施方式的发光元件向光学构件倾斜地射出的光的光路的图。
本实施方式的多个透镜部124c1～124c5彼此紧密接触而呈阵列状相连，因此对应的LED20a1～20a5发出的光有可能直接入射到其他透镜部124c1～124c5。例如，在与图25所示的透镜部124c2对应的LED20a2发出的光中，不进行折射而直接入射到相邻的其他透镜部124c1的入射面124a1并从射出面124b1射出的光L3，如图26所示，有可能入射到凸透镜26。
由于光L3不是被旋转反射器22反射而被控制的光，因此如果经由凸透镜26被向前方投影，则有时照射与期望的配光图案不同的区域，有可能产生眩光。
因此，本实施方式的聚光用透镜124具备用于抑制由所述的光L3造成的眩光的产生的光路变更部124d1～124d4。例如，图25所示的光路变更部124d2变更LED20a3发出的一部分光L3的光路，以使得与透镜部124c3对应的LED20a3发出的光不直接入射到相邻的透镜部124c2的入射面124a2。
即，通过光路变更部124d2，LED20a3发出的光的一部分光L3不易直接入射到不是所对应的透镜部124c3的、相邻的其他透镜部124c2。因此，能够抑制在LED20a3发出的光L3直接入射到相邻的其他透镜部124c2的入射面124a2情况(由虚线表示的光L3的光路)下可能发生的眩光的产生。
光路变更部124d2具有使入射的光L3全反射向相邻的其他透镜部124c2的射出面124b2的反射面124e2。由此，能够变更从相邻的透镜部124c2的射出面124b2射出的光L3’的光路。
另外，光路变更部124d2构成有反射面124e2，以使得从相邻的其他透镜部124c2的射出面124b2射出的光L3’如图26所示不朝向凸透镜26。由此，由于从与透镜部124c3对应的LED20a3倾斜地射出的光L3成为从相邻的其他透镜部124c2射出的光L3’而不入射到凸透镜26，因此抑制光L3被凸透镜26投影而产生眩光。
另外，光路变更部124d2具有入射部124f2，该入射部124f2被入射从LED20a3的发光面不朝向对应的透镜部124c3而朝向相邻的其他透镜部124c2倾斜地射出的光L3。入射部124f2是向与透镜部124c3的LED20a3相对的一侧突出的突起部(突条部)。作为突起部的入射部124f2设于相邻的透镜部124c2与透镜部124c3之间的区域。由此，从与透镜部124c3对应的LED20a3的发光面向相邻的透镜部124c2倾斜地射出的光L3容易入射到光路变更部124d2。
接着，对被光路变更部124d3变更了光路的光不从聚光用透镜124的正面侧124b射出而从背面侧124a射出，从而抑制眩光的情况进行说明。
如图25所示，光路变更部124d3被设置使得从与透镜部124c4对应的LED20a4发出的光L4不直接入射到相邻的其他透镜部124c3。在光路变更部124d3的入射部124f3折射而入射的光L4透过聚光用透镜124的内部并在透镜部124c的射出面124b3进行全反射，并从聚光用透镜124的背面侧124a射出。由此，由于LED20a4发出的光中的、朝向相邻的其他透镜部124c3的倾斜的光L4不从聚光用透镜124的正面侧124b射出，因此抑制眩光的发生。
此外，上述光路变更部124d1～124d4均具有同样的功能。但，光路变更部124d1～124d4可以全部为相同的形状，另外，也可以一部分或全部的形状或构成不同。
如图26所示，本实施方式的光学单元18包括一边使透过聚光用透镜124的光朝向凸透镜26反射一边以旋转轴R为中心旋转的旋转反射器22。第1光源20被以LED20a的发光面的铅垂方向Y与凸透镜26的光轴Ax交叉的方式配置。另外，旋转反射器22被以旋转轴R相对于发光面的铅垂方向Y及光轴Ax倾斜的方式配置。在此，所谓光轴，例如可以视为通过从透镜正面平行地入射的光聚光的焦点，并与入射光平行的直线。或者，也可以将通过凸透镜最凸出的部分并在水平的面内向车辆前后方向延伸的直线视为光轴。或者，在圆形(圆弧)的透镜的情况下，也可以将通过圆(圆弧)的中心并在水平的面内向车辆前后方向延伸的直线视为光轴。因此，叶片22a也可以说具有以随着朝向以旋转轴R为中心的周向而旋转轴R与反射面所成的角变化的方式扭转的形状。聚光用透镜124配置于多个LED20a与旋转反射器22之间。如上所述，光路变更部124d1～124d4被构成为使从相邻的其他透镜部124c的射出面射出的光朝向凸透镜26与旋转反射器22之间的间隙区域R5。由此，被光路变更部124d1～124d4变更了光路的光L3、L4不会被凸透镜26向前方投影，抑制前方的眩光的产生。
另外，本实施方式的光学单元18被构成为通过使多个LED20a单独点亮熄灭而能够照射可变远光。因此，在图25所示的使LED20a2熄灭、使LED20a3点亮的情况下，如果LED20a3发出的光的一部分从与被熄灭的LED20a2对应的透镜部124c2直接射出，则会照射本来不应该照射的区域。但是，本实施方式的光学单元18包括光路变更部124d1～124d4，从而能够抑制在形成于基于可变远光的配光图案的一部分的非照射区域(遮光部)中产生眩光的情况。
另外，本实施方式的变形例的光学单元也可以不包括旋转反射器22，例如，也可以是，将由呈矩阵状排列的多个发光元件构成的光源的发光面以与投影透镜的入射面相对的方式配置，在投影透镜与光源的发光面之间配置本实施方式的光学构件。
以上，参照上述各实施方式对本发明进行了说明，但本发明不限定于上述各实施方式，对实施方式的构成进行适当组合的方案及进行置换的方案也包含于本发明。另外，也可以基于本领域技术人员的知识，适当重新组合各实施方式中的组合及处理的顺序，或对各实施方式施加各种设计变更等变形，施加了这样的变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
例如，上述实施方式的凸透镜26在入射面的一部分上形成有左右扩散部，在射出面的大致整面上形成有上下扩散部，但也可以在入射面的整面上形成有上下扩散部，在射出面的一部分上形成有左右扩散部。
另外，在上述实施方式中，使用具有叶片22a的旋转反射器22，但也可以替代旋转反射器22而使用多面镜。或者，也可以替代旋转反射器22而使用MEMS镜(共振镜)。或者，也可以替代旋转反射器22而使用多个可动式的微小镜面(微镜)呈矩阵状排列的DMD(DigitalMicromirror Device：数字微镜器件)。
另外，在上述实施方式中，对具有多个发光元件的光源和具有多个第1透镜的光学构件的组合进行了说明，但也可以是发光元件为一个的光源和第1透镜为一个的光学构件的组合。根据该方式，由于通过扩展透镜部24c3扩展第1透镜的发光区域，因此也能够扩大配光图案的照射区域。
另外，上述实施方式的第1光源20具备排列为一列的5个LED20a，但也可以是更多个发光元件排列为阵列状或矩阵状的光源。
[工业可利用性]
本发明涉及光学单元。
[附图标记说明]
L1第1光，P1第1配光图案，R1第1入射区域，L2第2光，P2第2配光，R2第2入射区域，10车辆用前照灯，18光学单元，20第1光源，20aLED，22旋转反射器，22a叶片，22b旋转部，22d反射面，26凸透镜，26b射出面，26c入射面，28第2光源，28a LED，36左右扩散部，38上下扩散部。

Claims (3)

1.一种光学单元，其特征在于，包括：
第1光源，
第2光源，
旋转反射器，其一边反射从所述第1光源射出的第1光一边以旋转轴为中心旋转，以及
投影透镜，其将被所述旋转反射器反射的第1光作为第1配光图案向光学单元的光照射方向投影；
所述第2光源被配置为射出的第2光不被所述旋转反射器反射而入射到所述投影透镜；
所述投影透镜具有包含所述第1光入射的第1入射区域和所述第2光入射的第2入射区域的入射面，并且，被构成为以与所述第1配光图案的左右方向的端部重叠的方式，将所述第2光作为第2配光图案向光学单元的光照射方向投影；
在所述第2入射区域形成有使所述第2光主要向左右方向扩散的左右扩散部，
所述左右扩散部的面积比所述第2入射区域窄，并且，所述左右扩散部被配置使得入射到上述第2入射区域的上述第2光的一部分入射到所述左右扩散部。
2.如权利要求1所述的光学单元，其特征在于，
所述投影透镜还具有射出所述第1光及所述第2光的射出面；
所述射出面形成有使所述第1光及所述第2光主要向上下方向扩散的上下扩散部。
3.如权利要求1或2所述光学单元，其特征在于，
所述第1入射区域是非扩散部。
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