CN115066581A - 灯具单元 - Google Patents

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佐藤隆芳
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Abstract

本发明构成为由空间光调制器(30)反射的来自光源(52)的光经由投影透镜(72)向单元前方照射。此时,构成投影透镜(72)的三个透镜即第一透镜(72A)~第三透镜(72C)中,位于最靠近单元后方侧的第三透镜(72C)由玻璃制透镜构成,除此以外的透镜由树脂制透镜构成。

Description

灯具单元
技术领域
本发明涉及一种具有反射型的空间光调制器的灯具单元。
另外,本发明涉及具有配置成矩阵状的多个发光控制元件的灯具单元。
背景技术
以往,已知一种车载用的灯具单元,该灯具单元构成为将由空间光调制器反射的来自光源的光经由投影透镜向单元前方照射。
另外,以往,已知有一种车载用的灯具单元,该灯具单元构成为将来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射。
在专利文献1中,记载了如下结构:在这样的灯具单元中的投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,并且这些多个透镜被共用的透镜架支承。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2016-91976号公报
发明要解决的技术问题
如专利文献1所记载的灯具单元那样,通过形成多个透镜被共用的透镜架的结构,能够提高透镜相互间的位置关系精度,由此能够容易地得到所期望的光学特性。
在这样的灯具单元中,如果使得构成投影透镜的多个透镜由树脂制透镜构成,则可以提高它们的外形形状等的自由度,由此可以提高灯具单元的设计性。
但是,在这样的情况下,因由空间光调制器反射的来自光源的光引起的辐射热、在光源周边产生而滞留在透镜架的内部空间的热等,有可能使树脂制透镜变形或者使树脂透镜的物性发生变化。而且,如果发生这样的树脂制透镜的热变形等,则有可能无法得到作为投影透镜的所期望的光学特性。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种灯具单元,在具有反射型的空间光调制器的灯具单元中,能够得到所期望的光学特性,提高其设计性。
另外,在专利文献1所记载的灯具单元中,为了提高作为投影透镜的光学特性,优选由双凸透镜构成位于最靠近单元后方侧的透镜。
但是,在由双凸透镜构成多个透镜中位于最靠近单元后方侧的透镜的情况下,会产生如下问题。
即,在用玻璃制透镜构成双凸透镜的情况下,不容易充分确保其前表面和后表面的面精度。另外,在用树脂制透镜构成双凸透镜的情况下,由于其中央部相当厚,因此容易产生成形时的气孔,不容易高精度地制造双凸透镜。
在这样由双凸透镜构成位于最靠近单元后方侧的透镜的情况下,为了维持作为投影透镜的光学特性,需要花费制造成本。
本发明的第二目的在于提供一种灯具单元,在构成为使来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射的灯具单元中,能够在实现成本降低的基础上维持投影透镜的光学特性。
解决技术问题所使用的技术手段
本发明的一个方式通过对构成投影透镜的多个透镜的材质进行研究,实现上述第一目的的达成。
即,在本发明的一方式中,
在构成为将由空间光调制器反射的来自光源的光经由投影透镜向单元前方照射的灯具单元中,
所述投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,
所述多个透镜支承于共用的透镜架,
所述多个透镜中的位于最靠近单元后方侧的透镜由玻璃制透镜构成,除此以外的透镜由树脂制透镜构成。
另外,本发明的另一方式通过对透镜结构进行研究,实现上述第二目的的达成。
因此,在本发明的另一方式中,
在构成为将来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射的灯具单元中,
所述投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,
所述多个透镜支承于共用的透镜架,
所述多个透镜中,位于最靠近单元后方侧的透镜由具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的第一平凸透镜构成,与所述第一平凸透镜在单元前方侧相邻的透镜由具有朝向单元前方鼓起的凸曲面第二平凸透镜构成。
本发明的效果
根据本发明,灯具单元构成为,将由空间光调制器反射的来自光源的光经由投影透镜向单元前方照射,因此,通过在空间光调制器中控制反射光的空间分布,能够高精度地形成各种配光图案。
此时,投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,它们被共用的透镜架支承,因此能够充分确保透镜相互间的位置关系精度,由此能够容易地得到所期望的光学特性。
在此基础上,由于多个透镜的位于最靠近单元后方侧的透镜由玻璃制透镜构成,并且除此以外的透镜由树脂制透镜构成,因此能够得到如下的作用效果。
即,假设在构成投影透镜的多个透镜全部由树脂制透镜构成的情况下,由于因由空间光调制器反射的来自光源的光产生的辐射热、在光源周边产生而滞留在透镜架的内部空间中的热等,有树脂制透镜变形而其物性发生变化的担忧的是位于最靠近单元后方侧的透镜。因此,通过将该透镜从树脂制透镜置换为玻璃制透镜,能够有效地抑制因其热变形等而不能得到作为投影透镜的所期望的光学特性。
另一方面,由于不易受到热的影响、位于最靠近单元后方侧的透镜以外的透镜由树脂制透镜构成,因此能够提高其外形形状等的自由度,由此能够提高灯具单元的设计性。
这样,根据本发明,在具备反射型空间光调制器的灯具单元中,能够得到所期望的光学特性,并且能够提高其设计性。
本发明所涉及的灯具单元构成为,将来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射,因此,通过控制多个发光控制元件,能够高精度地形成各种配光图案。
此时,投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,它们成为被共用的透镜架支承的结构,因此能够充分地确保透镜相互间的位置关系精度,由此能够容易地得到所期望的光学特性。
此外,多个透镜中,位于最靠近单元后方侧的透镜由具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的第一平凸透镜构成,与第一平凸透镜在单元前方侧相邻的透镜由具有朝向单元前方鼓起的凸曲面第二平凸透镜构成,因此,能够具有与由双凸透镜构成位于最靠近单元后方侧的透镜的情况大致相同的透镜功能。
而且,通过这样代替双凸透镜而采用第一平凸透镜和第二平凸透镜,能够实现其制造成本的降低。
即,在由玻璃制透镜分别构成第一平凸透镜及第二平凸透镜的情况下,仅用模具成形凸曲面侧的透镜面即可,因此能够容易地高精度地制造它们。另外,在分别由树脂制透镜构成第一平凸透镜及第二平凸透镜的情况下,与由单一的双凸透镜构成它们的情况相比,中央部分的壁厚大致减半,因此成形时不易产生收缩。因此,在实现第一平凸透镜及第二平凸透镜的制造成本降低的基础上,能够维持作为投影透镜的光学特性。
这样,根据本发明,在构成为将来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射的灯具单元中,能够在实现成本降低的基础上维持投影透镜的光学特性。
附图说明
图1是表示具有本发明的第一实施方式所涉及的灯具单元的车辆用灯具的纵剖视图。
图2是表示从图1的II方向观察到的上述灯具单元的主视图。
图3是图2的III-III线的剖视图。
图4是将上述灯具单元分解为主要构成要素进行表示的立体图。
图5是表示图1的主要部分的详细情况的图。
图6是表示图5的主要部分的详细情况的图。
图7是表示图5的VII部的详细情况的图。
图8是透视地表示由来自上述灯具单元的照射光形成的配光图案的图。
图9是表示第一实施方式的变形例的与图4相同的图。
图10是表示上述变形例的与图7相同的图。
图11是表示具有本发明的第二实施方式所涉及的灯具单元的车辆用灯具的纵剖视图。
图12是表示从图1的II方向观察到的上述灯具单元的主视图。
图13是图12的III-III线的剖视图。
图14是将上述灯具单元分解为主要构成要素进行表示的立体图。
图15是表示图11的主要部分的详细情况的图。
图16是表示组装上述灯具单元的透镜侧子组件时的状态的与图13大致相同的图。
图17是表示第二实施方式的第一变形例的与图15大致相同的图。
图18是表示第二实施方式的第二变形例的与图15大致相同的图。
图19是表示第二实施方式的第三变形例的与图11相同的图。
图20是表示第三变形例的与图14相同的图。
图21是表示第三变形例的作用的与图16大致相同的图。
图22是表示第三变形例的作用的与图16大致相同的图。
图23是表示第二实施方式的第四变形例的与图15大致相同的图。
具体实施方式
在本发明中,“空间光调制器”只要是在反射来自光源的光时能够控制该反射光的空间分布的装置,则其具体的结构就没有特别限定,例如可以采用使用了数字微镜的装置、使用了反射型液晶的装置等。
在本发明中,对“透镜架”的具体形状、材质没有特别限定。
在本发明中,“投影透镜”由多个透镜构成,但其具体的片数没有特别限定。
在本发明中,对“玻璃制透镜”的具体形状没有特别限制。
在本发明中,对“树脂制透镜”的具体形状、具体材质没有特别限定。
在本发明中,“多个发光控制元件”只要构成为能够在相比投影透镜位于单元后方侧的位置配置成矩阵状的状态下单独发光,则其具体结构没有特别限定。多个发光控制元件可以采用例如:如数字微镜、反射型液晶面板等那样对来自光源的出射光进行反射控制的元件;如透射型液晶面板等那样对来自光源的出射光进行透射控制的元件;如微型LED等那样由自身发光的多个发光元件构成的元件等。
在本发明中,“第一平凸透镜”只要是具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的平凸透镜,则其凸曲面的具体形状就没有特别限定。
在本发明中,“第二平凸透镜”只要是具有朝向单元前方鼓起的凸曲面的平凸透镜,则其凸曲面的具体形状就没有特别限定。
在本发明中,“第一平凸透镜”和“第二平凸透镜”各自的具体材质没有特别限定。
在本发明中,“突起部”只要能够通过与第一平凸透镜的前表面抵接来规定第一平凸透镜和第二平凸透镜的间隔,则其具体结构没有特别限定,例如,可以采用形成为圆环状的肋状突起部、在周向上隔开间隔而形成的多个半球状突起部等。
以下,使用附图对本发明的实施方式进行说明。
(第一实施方式)
图1是表示具有本发明的第一实施方式所涉及的灯具单元10的车辆用灯具100的纵剖视图。另外,图2是表示从图1的II方向观察到的灯具单元10的主视图,图3是图2的III-III线的剖视图。进而,图4是将灯具单元10分解为主要构成要素进行表示的立体图。
在这些图中,用X表示的方向是“单元前方”,用Y表示的方向是与“单元前方”正交的“左方向”(从单元正面观察时是“右方向”),用Z表示的方向是“上方向”。在这些以外的图中也是同样的。
车辆用灯具100是设置在车辆前端部的路面描绘用灯,在由灯体102和透光罩104形成的灯室内收容有灯具单元10。灯具单元10在以使其前后方向(即单元前后方向)与车辆前后方向一致的方式进行光轴调整的状态下被收容。
灯具单元10具有空间光调制单元20、光源侧子组件50、透镜侧子组件70和支承它们的托架40。
托架40是金属制(例如铝压铸制)的部件,具有沿着与单元前后方向正交的铅垂面延伸的铅垂面部40A以及在该铅垂面部40A的下部区域向单元前方延伸的搁板状部40B。
灯具单元10构成为,在托架40的铅垂面部40A,通过未图示的安装结构支承于灯体102,并能够相对于灯体102沿上下方向及左右方向倾斜移动。
空间光调制单元20具有空间光调制器30、相比该空间光调制器30配置在单元后方侧的支承基板22和相比该支承基板22配置在单元后方侧的散热器24。另外,支承基板22以延伸到散热器24的下方的方式形成。
光源侧子组件50具备:搭载于基板56的左右一对光源(具体而言是发光二极管)52和使从各光源52射出的出射光向空间光调制单元20反射的反射器54。反射器54的反射面构成为使从各光源52射出的出射光会聚在相对于投影透镜72的后侧焦点F(参照图1)向上方侧位移的位置。在基板56搭载有用于对左右一对光源52供电的连接器58。
托架40的搁板状部40B形成为从铅垂面部40A向单元前方沿水平方向延伸后向斜前下方倾斜地延伸,在搁板状部40B的倾斜区域的上表面支承有光源侧子组件50的基板56和反射器54。在反射器54的下端部以包围连接器58的方式形成有用于向托架40的搁板状部40B安装的安装脚部54a。
透镜侧子组件70包括具有沿单元前后方向延伸的光轴Ax的投影透镜72和支承该投影透镜72的透镜架74,透镜架74的后端部支承于托架40。
另外,在托架40的搁板状部40B的下方侧配置有散热器80和冷却风扇82,该散热器80和冷却风扇82用于使因各光源52的点亮而产生的热散热。散热器80与托架40一体形成,具有向单元后方延伸的多个散热翅片80a。冷却风扇82配置于多个散热翅片80a的单元后方侧。
第一实施方式的灯具单元10经由空间光调制器30及投影透镜72将由反射器54反射的来自各光源52的光向单元前方照射,由此能够高精度地形成在车辆前方路面上描绘文字、记号等的配光图案(即路面描绘用配光图案)。
为了实现这一点,灯具单元10具有控制基板60,该控制基板60搭载有根据来自未图示的车载摄像机的影像信号控制空间光调制器30的控制电路(未图示)。
如图1所示,控制基板60相比散热器24配置在单元后方侧,经由未图示的支承部件支承于后述的电磁屏蔽罩90等。并且,控制基板60经由柔性印刷线路板64与支承基板22电连接。即,在支承基板22搭载有第一连接器62A,在控制基板60搭载有第二连接器62B。并且,U字形延伸的柔性印刷线路板64的一端部从下方插入第一连接器62A的开口部,柔性印刷线路板64的另一端部从下方侧插入第二连接器62B的开口部。
图5是表示图1的主要部分的详细情况的图。
如图5所示,空间光调制器30是数字微镜器件(DMD)。空间光调制器30具有:将多个反射元件(具体而言是数十万个微镜)30As配置成矩阵状的反射控制部30A;收容该反射控制部30A的壳体部30B;以及以相比反射控制部30A配置在单元前方侧的状态支承于壳体部30B的透光板30C。
空间光调制器30配置成其反射控制部30A位于通过投影透镜72的后侧焦点F且与光轴Ax正交的铅垂面上。反射控制部30A的中心轴线Ax1在相对于光轴Ax向上方侧位移的位置沿单元前后方向延伸。
并且,空间光调制器30通过控制构成反射控制部30A的多个反射元件30As各自的反射面的角度而能够选择性地切换到达各反射元件30As的来自各光源52的光的反射方向。具体而言,选择使来自各光源52的光向朝向投影透镜72的光路R1的方向(图5中实线所示的方向)反射的第一角度位置和使来自各光源52的光向朝向从投影透镜72偏离的方向的光路R2的方向(图5中双点划线所示的方向)反射的第二角度位置。从投影透镜72偏离的方向是不会对配光图案的形成造成不良影响的方向。
图6是表示反射控制部30A的详细结构的表示图5的主要部分的详细结构的图。
如图6所示,构成反射控制部30A的各反射元件30As构成为能够绕沿左右方向延伸的水平轴线转动。各反射元件30As在第一角度位置相对于与反射控制部30A的中心轴线Ax1正交的铅垂面向下转动规定角度(例如12°左右),使来自反射器54(参照图5)的反射光作为稍微朝向上方的光(光路R1的光)向单元前方反射。各反射元件30As在第二角度位置相对于与中心轴线Ax1正交的铅垂面向上转动规定角度(例如12°左右),使来自反射器54的反射光作为较大地朝向上方的光(光路R2的光)向单元前方反射。
第一角度位置和第二角度位置的切换是通过控制对配置在将各反射元件30As支承为能够转动的部件(未图示)附近的电极(未图示)的通电来进行的。在不向电极通电的中立状态下,各反射元件30As的反射面沿着与中心轴线Ax1正交的铅垂面相互齐平地配置。
另外,在图6中,示出了位于反射控制部30A的中心轴线Ax1的附近区域的反射元件30As处于第一角度位置、位于其下方区域的反射元件30As处于第二角度位置的状态。
如图5所示,支承基板22被配置成沿着与单元前后方向正交的铅垂面(即,与光轴Ax和中心轴线Ax1正交的铅垂面)延伸,在支承基板22的前表面形成有导电图案(未图示)。并且,空间光调制器30的壳体部30B的周缘部经由插座26从单元后方侧支承于支承基板22,由此,空间光调制器30与支承基板22电连接。
空间光调制器30由托架40的铅垂面部40A和散热器24从单元前后方向两侧支承。
散热器24以沿着与单元前后方向正交的铅垂面延伸的方式配置,在散热器24的前表面形成有朝向单元前方突出成棱柱状的突起部24a,在散热器24的后表面形成有朝向单元后方延伸的多个散热翅片24b。并且,散热器24在其突起部24a的前端面与空间光调制器30的壳体部30B的中央部抵接。
在托架40的铅垂面部40A形成有包围空间光调制器30的透光板30C的横长矩形状的开口部40Aa。开口部40Aa具有在其整周以向单元前方扩展的方式被倒角的内周面形状。
另外,在托架40的铅垂面部40A的后表面,在包围开口部40Aa的三个部位的位置形成有朝向单元后方突出为圆柱状的突起部40Ab,进而在突起部40Ab的外周侧,以横长矩形状延伸的方式形成有朝向单元后方突出的环状凸缘部40Ac。
托架40的铅垂面部40A的三个部位的突起部40Ab的前端面与空间光调制器30的壳体部30B的前表面抵接。托架40构成为,在该抵接状态下,环状凸缘部40Ac遍及整周地覆盖空间光调制器30。
如图1所示,在相比托架40位于单元后方侧的位置配置有电磁屏蔽罩90,该电磁屏蔽罩90用于保护空间光调制器30不受因光源52的反复点亮熄灭而产生的噪声的影响。电磁屏蔽罩90是金属制(例如钢制),在以从单元后方侧覆盖空间光调制单元20和控制基板60的方式配置的状态下,通过螺钉紧固等固定于托架40的铅垂面部40A。另外,电磁屏蔽罩90构成灯具单元10的一部分,但在图4中,在拆下电磁屏蔽罩90的状态下表示灯具单元10。
接着,对透镜侧子组件70的具体结构进行说明。
如图1~图4所示,投影透镜72由在光轴Ax上沿单元前后方向排列配置的三个透镜即第一透镜72A、第二透镜72B和第三透镜72C构成。
位于最靠近单元前方侧的第一透镜72A构成为朝向单元前方鼓起的平凸透镜,位于中央的第二透镜72B构成为双凹透镜,位于最靠近单元后方侧的第三透镜72C构成为双凸透镜。
第一透镜72A由树脂制透镜(具体而言是丙烯酸树脂制透镜)构成,第二透镜72B由树脂制透镜(具体而言是聚碳酸酯树脂制透镜)构成,第三透镜72C由玻璃制透镜构成。
第一透镜72A和第二透镜72B在单元正面观察时具有大致相同尺寸的矩形状(具体而言为正方形)的外周形状。第三透镜72C从单元正面观察时具有比第一透镜72A和第二透镜72B大的圆形的外周形状,具体而言,具有比第一透镜72A和第二透镜72B的外接圆稍大的圆形的外周形状。
第一透镜72A~第三透镜72C由共用的透镜架74支承。
透镜架74是金属制(例如铝压铸制)的部件,其前部区域74A以光轴Ax为中心呈方筒状地延伸形成,其后部区域74B以光轴Ax为中心呈圆筒状地延伸形成。
在透镜架74的后端部形成有左右一对凸缘部74Ba。并且,透镜架74在各凸缘部74Ba处通过螺钉紧固而固定于托架40的铅垂面部40A。
透镜架74的后部区域74B的下端部被切口,在后部区域74B的下端部周围形成有向下方侧突出的下方突出部74Bb。
该下方突出部74Bb具有沿着托架40的搁板状部40B的水平面形状、搁板状部40B的倾斜面形状及反射器54的安装脚部54a的外周面形状的下表面形状。而且,透镜架74在下方突出部74Bb载置于托架40的搁板状部40B的状态下固定于托架40的铅垂面部40A。由此,透镜架74以将托架40和投影透镜72之间的空间密闭的状态配置。
在透镜架74从单元前方侧安装有第一配件76A。由此,第一透镜72A和第二透镜72B被固定于透镜架74。
在第一透镜72A及第二透镜72B的外周缘部分别形成有沿铅垂方向延伸的左右一对外周凸缘部72Aa、72Ba。
并且,第一透镜72A及第二透镜72B,在左右一对的外周凸缘部72Aa、72Ba重合的状态下,相对于透镜架74被支承于其前部区域74A的前端面。
在前部区域74A的前端面形成有向单元前方延伸的左右一对定位销74Aa。各定位销74Aa位于比包含光轴Ax的水平面稍靠下方的位置。
在第一透镜72A和第二透镜72B各自的左右一对外周凸缘部72Aa、72Ba形成有与透镜架74的左右一对定位销74Aa卡合的左右一对卡合部72Ab、72Bb。在左右一对卡合部72Ab、72Bb中,位于右侧的卡合部72Ab、72Bb形成为卡合孔,位于左侧的卡合部72Ab、72Bb形成为卡合槽。
而且,第一透镜72A及第二透镜72B各自通过其左右一对的外周凸缘部72Aa、72Ba的卡合部72Ab、72Bb与左右一对的定位销74Aa卡合,从而在透镜架74安装第一配件76A时,在与光轴Ax正交的铅垂面内进行定位。在第一配件76A形成有用于插通左右一对定位销74Aa的左右一对插通孔76Aa。
图7是表示图5的VII部的详细情况的图。
如图7所示,在透镜架74的后部区域74B中的内表面侧的前端位置,形成有沿着与光轴Ax正交的铅垂面以光轴Ax为中心圆环状地延伸的环状面74Bd。
在第三透镜72C的外周缘部,在外周缘部的整周上形成有一定宽度的外周凸缘部72Ca。并且,第三透镜72C在将外周凸缘部72Ca压接于环状面74Bd的状态下被支承于透镜架74。
外周凸缘部72Ca的外径设定为与后部区域74B的前端位置的内径大致相同的值。另外,在环状面74Bd的外周端部形成有环状槽部74Bd1。由此,第三透镜72C在相对于与光轴Ax正交的铅垂面内及单元前后方向被正确定位的状态下被透镜架74支承。
在使第二配件76C从单元后方侧对外周凸缘部72Ca进行按压的状态下,通过对第三透镜72C从其外周侧安装四个夹具76B,第三透镜72C被支承于透镜架74。
第二配件76C由金属板构成,该金属板以大致L字形的截面形状呈圆环状地延伸形成。
夹具76B由具有大致C字形的截面形状的金属板(具体而言是弹簧钢板)构成,其前端部76Ba及后端部76Bb向外侧折回成大致U字形。
透镜架74的后部区域74B形成为相对于其前部区域74A大致外接的大小,形成有外周突出部74Bc。外周突出部74Bc在后部区域74B的前端部的相对于光轴Ax位于上下左右的四个部位形成为比前部区域74A更向外周侧圆弧状地突出。
各外周突出部74Bc的外径设定为比后部区域74B的一般区域的外径稍小的直径(值)。另外,在各外周突出部74Bc的前表面形成有沿着其外周端部以圆弧状延伸的凸缘状的突起部74Bc1。
四个夹具76B的安装利用四个部位的外周突出部74Bc进行。即,第三透镜72C被定位于透镜架74,通过用各夹具76B夹住与第三透镜72C的后表面抵接的第二配件76C的后表面和各外周突出部74Bc的前表面来安装夹具76B。
为了实现这一点,在透镜架74的后部区域74B形成矩形状的贯通孔74Be。贯通孔74Be形成于后部区域74B的前端部附近的外周面的周向的三个部位(具体而言,相对于光轴Ax位于正上方及左右两侧的三个部位)。
而且,在这三个部位,各夹具76B的前端部76Ba卡定于各外周突出部74Bc的突起部74Bc1,各夹具76B的后端部76Bb以插入各贯通孔74Be的状态卡定于第二配件76C。
如图7所示,各夹具76B在安装于透镜架74时成为某种程度弹性变形的状态,因此能够可靠地进行第三透镜72C的定位支承。
另一方面,如图5所示,透镜架74的后部区域74B形成为其下方突出部74Bb(参照图4)的前壁面74Bb1与各贯通孔74Be的前壁面齐平。
而且,在光轴Ax的正下方安装于透镜架74的夹具76B的前端部76Ba卡定于外周突出部74Bc的突起部74Bc1。夹具76B的后端部76Bb在下方突出部74Bb的前壁面74Bb1的附近卡定于第二配件76C。
如图1所示,由于投影透镜72的光轴Ax相对于空间光调制器30的反射控制部30A的中心轴线Ax1向下方侧位移,因此从反射控制部30A到达投影透镜72的光作为相对于水平方向稍微朝向下方的光从投影透镜72向单元前方照射,由此在车辆前方路面上形成路面描绘用配光图案。
图8是透视地表示利用来自车辆用灯具100的照射光在配置于车辆前方25m位置的假想铅垂屏幕上形成的配光图案的图。
图8所示的配光图案是路面描绘用配光图案PA,与由来自未图示的其他车辆用灯具的照射光形成的近光用配光图案PL一起形成。
在说明路面描绘用配光图案PA之前,对近光用配光图案PL进行说明。
近光用配光图案PL是左配光的近光用配光图案,在其上端缘具有明暗截止线CL1、CL2。
关于明暗截止线CL1、CL2,在铅垂方向上通过作为灯具正面方向的消点的H-V的V-V线的右侧的对向车线侧部分形成为水平明暗截止线CL1,V-V线的左侧的本车线侧部分形成为倾斜明暗截止线CL2。作为明暗截止线CL1、CL2的交点的弯头点E位于H-V的0.5°~0.6°左右下方的位置。
路面描绘用配光图案PA是进行用于促进对周围的注意的路面描绘的配光图案,形成为在车辆前方路面上进行文字、记号等的描绘的配光图案。图8所示的路面描绘用配光图案PA形成为朝向车辆正面方向的箭头形状的配光图案。
路面描绘用配光图案PA通过使来自构成空间光调制器30的反射控制部30A的多个反射元件30As中的一部分(例如位于设定为箭头形状的区域的反射元件30As)的反射光朝向投影透镜72而形成。
在夜间的车辆行驶时,通过形成这样的箭头形状的路面描绘用配光图案PA,向周围通知例如本车正在接近车辆前方的交叉路口这一情况而催促唤起注意。
在图8中,双点划线所示的区域Z1表示能够形成各种路面描绘用配光图案PA的范围。该区域Z1是以V-V线为中心的矩形状的区域,区域Z1的上端缘位于在水平方向上通过V-V的H-H线的下方附近。
接着,对第一实施方式的作用进行说明。
第一实施方式的灯具单元10构成为将由空间光调制器30反射的来自光源52的光经由投影透镜72向单元前方照射,因此,通过在空间光调制器30中控制反射光的空间分布,能够高精度地形成各种路面描绘用配光图案PA。
此时,投影透镜72由在单元前后方向上排列配置的三个透镜即第一透镜72A、第二透镜72B、第三透镜72C构成,成为这些透镜被共用的透镜架74支承的结构,因此能够充分地确保透镜相互间的位置关系精度,由此能够容易地得到所期望的光学特性。
在此基础上,第一透镜72A~第三透镜72C,位于最靠近单元后方侧的第三透镜72C由玻璃制透镜构成,第一透镜72A及第二透镜72B由树脂制透镜构成,因此能够得到如下作用效果。
即,假设在构成投影透镜72的第一透镜72A~第三透镜72C全部由树脂制透镜构成的情况下,由于因由空间光调制器30反射的来自光源52的光产生的辐射热、在光源52周边产生而滞留在透镜架74的内部空间中的热等而可能导致树脂制透镜变形,并且其物性可能发生变化的是位于最靠近单元后方侧的透镜。因此,通过将该透镜从树脂制透镜置换为玻璃制透镜,能够有效地抑制因其热变形等而不能得到作为投影透镜72的所期望的光学特性。
另一方面,难以受到热的影响的是位于最靠近单元后方侧的第三透镜72C以外的第一透镜72A和第二透镜72B,该第一透镜72A和第二透镜72B由树脂制透镜构成。因此,可以提高其外形形状等的自由度,由此可以提高灯具单元10的设计性。
这样,根据第一实施方式,在具备反射型空间光调制器30的灯具单元10中,能够得到所期望的光学特性,在此基础上能够提高其设计性。
此时,在第一实施方式中,由于第三透镜72C的外径被设定为比第一透镜72A和第二透镜72B的外径大的值,因此能够更容易地使热不会对由树脂制透镜构成的第一透镜72A和第二透镜72B产生影响。
而且,在第一实施方式中,由于第三透镜72C具有圆形的外形形状,并且第一透镜72A和第二透镜72B具有矩形的外形形状,因此能够得到如下的作用效果。
即,通过将位于单元前方侧的第一透镜72A及第二透镜72B设为具有矩形的外形形状的结构,能够容易地提高灯具单元10的外观设计性。此时,由于第一透镜72A和第二透镜72B由树脂制透镜构成,因此能够容易地形成具有矩形的外形形状的结构。另一方面,由于由玻璃制透镜构成的第三透镜72C具有圆形的外形形状,因此能够容易地进行其制造,由此能够实现灯具单元10的成本降低。
另外,第三透镜72C在比第一透镜72A和第二透镜72B更向外周侧突出的部位处被固定于透镜架74,因此能够容易地进行第三透镜72C的定位。
此时,在透镜架74的周向的三个部位形成有贯通孔74Be,第三透镜72C通过经由三个贯通孔74Be配置的三个夹具76B被固定于透镜架74,因此,能够以简单的结构进行第三透镜72C的定位。
进一步,空间光调制器30具备反射来自光源52的光的多个反射元件30As,作为各反射元件30As的角度位置,构成为能够选择性地采用向投影透镜72反射的第一角度位置和向从投影透镜72偏离的方向反射的第二角度位置的数字微镜器件。另外,透镜架74由金属制部件构成,且构成为遮挡来自处于第二角度位置的反射元件30As的反射光。即,灯具单元10成为热容易经由透镜架74传递到第三透镜72C的结构,因此,采用第一实施方式的结构特别有效。
另外,在第一实施方式中,三个透镜即第一透镜72A~第三透镜72C中的两个透镜即第一透镜72A和第二透镜72B由树脂制透镜构成,第一透镜72A由平凸透镜构成,第二透镜72B由双凹透镜构成,因此即使产生一些热变形等,在两者之间光学特性的变化也大致抵消。因此,通过由难以产生热变形等的玻璃制透镜构成第三透镜72C,能够容易地维持作为投影透镜72的所期望的光学特性。
在第一实施方式中,说明了为了能够在使灯具单元10朝向车辆正面方向的状态下在车辆前方路面上形成路面描绘用配光图案PA,空间光调制器30的中心轴线Ax1相对于投影透镜72的光轴Ax向上方侧位移的结构,但也可以采用中心轴线Ax1与光轴Ax一致的结构。
在第一实施方式中,对灯具单元10为车载用的灯具单元的情况进行了说明,但也可以用于车载用以外的用途(例如,构成为对路面从正上方进行描绘的路灯单元等的用途)。
接着,对第一实施方式的变形例进行说明。
图9及图10是表示本变形例的灯具单元110的与图4及图7相同的图。
如图9所示,本变形例的基本结构与第一实施方式的情况相同,但透镜侧子组件170的结构与第一实施方式的情况有一部分不同。
即,本变形例的透镜侧子组件170也具有投影透镜172和透镜架174,该投影透镜172具有沿单元前后方向延伸的光轴Ax,该透镜架174支承该投影透镜172,并成为透镜架174的后端部支承于托架40的结构,但投影透镜172的结构与第一实施方式的情况有一部分不同。与此相伴,透镜架174和第二配件176C的结构也与第一实施方式的情况有一部分不同。
具体而言,构成投影透镜172的三个透镜即第一透镜72A、第二透镜72B、第三透镜172C中位于最靠近单元后方侧的第三透镜172C的形状与第一实施方式的情况有一部分不同。
即,在本变形例中,第三透镜172C由玻璃制透镜构成,但在其外周缘部不形成与第一实施方式的第三透镜72C那样的外周凸缘部72Ca相当的部分。
第三透镜172C从单元正面看具有比第一透镜72A和第二透镜72B大的圆形的外周形状,具体而言,具有与第一透镜72A和第二透镜72B的外接圆相同程度的圆形的外周形状。
透镜架174与第一实施方式的情况相同,其前部区域174A以光轴Ax为中心呈方筒状地延伸形成,其后部区域174B以光轴Ax为中心呈圆筒状地延伸形成,但后部区域174B的前端部的结构与第一实施方式的情况有一部分不同。
即,如图10所示,在透镜架174的后部区域174B中的前端位置形成有以光轴Ax为中心的圆环状的环状面174Bd,该环状面174Bd位于比第三透镜172C更靠外周侧的位置,且位于比形成于第一实施方式的透镜架74的环状面74Bd更靠单元后方侧的位置。
在本变形例中,也在透镜架174的后部区域174B的前端部的相对于光轴Ax位于上下左右的四个部位形成有比前部区域174A更向外周侧圆弧状突出的外周突出部174Bc。进一步,在各外周突出部174Bc的前表面形成有沿着其外周端部呈圆弧状地延伸的凸缘状的突起部174Bc1。
各外周突出部174Bc的后表面174Bc2具有沿着第三透镜172C的前表面172Cb和外周面172Cc的表面形状,由此,以从单元前方侧和外周侧定位的状态支承第三透镜172C。
在使第二配件176C从单元后方侧按压后部区域174B的环状面174Bd和第三透镜172C的后表面172Cd的外周缘部的状态下,通过从第三透镜172C的外周侧安装四个夹具76B,从而第三透镜172C被支承于透镜架174。
第二配件176C由以大致L字形的截面形状圆环状地延伸的金属板构成,其内周缘部176Ca以向单元后方侧倾斜延伸的方式形成。进一步,在第二配件176C被按压到后部区域174B的环状面174Bd时,其内周缘部176Ca被按压到第三透镜172C的后表面172Cd的外周缘部。
四个夹具76B通过由各夹具76B夹住与后部区域174B的环状面174Bd和第三透镜172C的后表面172Cd的外周缘部抵接的第二配件176C的后表面和各外周突出部174Bc的前表面而安装。
在本变形例中,在透镜架174的后部区域174B也形成有矩形状的贯通孔174Be。贯通孔174Be形成于其前端部附近的外周面的周向的三个部位(具体而言,相对于光轴Ax位于正上方及左右两侧的三个部位)。
进一步,在这三个部位,各夹具76B的前端部76Ba卡定于各外周突出部174Bc的突起部174Bc1,各夹具76B的后端部76Bb以插入各贯通孔174Be的状态卡定于第二配件176C。
另外,其余一处的夹具76B的安装与第一实施方式的情况同样地进行。
在采用本变形例的结构的情况下,也能够得到与第一实施方式的情况相同的作用效果。
(第二实施方式)
接着,对本发明的第二实施方式进行说明。对于与第一实施方式相同的结构,标注相同的符号并省略其详细说明。
图11是表示具有本发明第二实施方式的灯具单元10A的车辆用灯具100A的侧剖视图。另外,图12是表示从图11的II方向观察的灯具单元10A的主视图,图13是图12的III-III线的剖视图。另外,图14是将灯具单元10A分解为主要构成要素进行表示的立体图。
车辆用灯具100A是设置在车辆前端部的路面描绘用灯,在由灯体102和透光罩104形成的灯室内,灯具单元10A在以使灯具单元10A的前后方向(即单元前后方向)与车辆前后方向一致的方式进行光轴调整的状态下被收容。
灯具单元10A成为具有空间光调制单元20、光源侧子组件50、透镜侧子组件1170和支承它们的托架40的结构。
在第二实施方式的托架40的搁板状部40B的下方侧配置有用于散发由各光源52的点亮而产生的热的散热器80和冷却风扇82。散热器80与托架40一体形成,具有向单元后方延伸的多个散热翅片80a。冷却风扇82配置在多个散热翅片80a的单元后方侧。
第二实施方式的灯具单元10A将由反射器54反射的来自各光源52的光通过空间光调制器30及投影透镜1172向单元前方照射,由此能够高精度地形成在车辆前方路面上描绘文字、记号等的配光图案(即路面描绘用配光图案)。
为了实现这一点,灯具单元10A具有控制基板60,该控制基板60搭载有根据来自未图示的车载摄像机的影像信号控制空间光调制器30的控制电路(未图示)。控制基板60的结构与第一实施方式相同。
图15是表示图11的主要部分的详细情况的图。
如图15所示,空间光调制器30是数字微镜器件(DMD),具有反射控制部30A、壳体部30B和透光板30C,反射控制部30A中多个反射元件(具体而言是数十万个微镜)30As配置成矩阵状,壳体部30B收容该反射控制部30A,透光板30C以相比反射控制部30A配置在单元前方侧的状态支承于壳体部30B。反射元件30As是发光控制元件的一个例子。空间光调制器30的反射控制部30A的结构与图6所示的第一实施方式相同。
接着,对透镜侧子组件1170的具体结构进行说明。
如图11~图14所示,投影透镜1172由在光轴Ax上沿单元前后方向排列配置的四个透镜即第一透镜1172A、第二透镜1172B、第三透镜1172C和第四透镜1172D构成。
位于最靠近单元前方侧的第一透镜1172A构成为具有朝向单元前方鼓起的凸曲面的平凸透镜,从单元前方侧起第二个的第二透镜1172B构成为双凹透镜,从单元前方侧起第三个的第三透镜1172C构成为具有朝向单元前方鼓起的凸曲面的平凸透镜,位于最靠近单元后方侧的第四透镜1172D构成为具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的平凸透镜。第三透镜1172C是第二平凸透镜的一例,第四透镜1172D是第一平凸透镜的一例。
第一透镜1172A由树脂制透镜(具体而言是丙烯酸树脂制透镜)构成,第二透镜1172B由树脂制透镜(具体而言是聚碳酸酯树脂制透镜)构成,第三透镜1172C及第四透镜1172D由玻璃制透镜构成。
第一透镜1172A和第二透镜1172B具有从单元正面观察时大致相同尺寸的矩形状(具体而言是正方形)的外周形状。第三透镜1172C及第四透镜1172D具有在单元正面观察时比第一透镜1172A及第二透镜1172B大的圆形的外周形状,具体而言,具有比第一透镜1172A及第二透镜1172B的外切圆稍大的圆形的外周形状。
第一透镜1172A~第四透镜1172D被共用的透镜架74支承。
透镜架74是金属制(例如铝压铸制)的部件,其前部区域74A以光轴Ax为中心呈方筒状地延伸形成,其后部区域74B以光轴Ax为中心呈圆筒状地延伸形成。
在透镜架74的后端部形成有左右一对凸缘部74Ba。并且,透镜架74在各凸缘部74Ba处通过螺钉紧固而固定于托架40的铅垂面部40A。
透镜架74的后部区域74B的下端部被切口,在后部区域74B的下端部的周围形成有向下方侧突出的下方突出部74Bb。
该下方突出部74Bb具有沿着托架40的搁板状部40B的水平面形状和倾斜面形状以及反射器54的安装脚部54a的外周面形状的下表面形状。并且,透镜架74在其下方突出部74Bb载置于托架40的搁板状部40B的状态下,固定于托架40的铅垂面部40A。由此,透镜架74被配置成对托架40和投影透镜1172之间的空间进行密闭的状态。
在透镜架74从单元前方侧安装有金属件76A,由此,第一透镜1172A和第二透镜1172B被固定于透镜架74。
在第一透镜1172A和第二透镜1172B的外周缘部分别形成有沿铅垂方向延伸的左右一对外周凸缘部1172Aa、1172Ba。
并且,第一透镜1172A及第二透镜1172B,在左右一对的外周凸缘部1172Aa、1172Ba重合的状态下,相对于透镜架74支承于其前部区域74A的前端面。
在前部区域74A的前端面形成有向单元前方延伸的左右一对定位销74Aa。各定位销74Aa位于比包含光轴Ax的水平面稍靠下方的位置。
在第一透镜1172A和第二透镜1172B各自的左右一对外周凸缘部1172Aa、1172Ba形成有与透镜架74的左右一对定位销74Aa卡合的左右一对卡合部1172Ab、1172Bb。另外,在左右一对卡合部1172Ab、1172Bb中,位于右侧的卡合部1172Ab、1172Bb作为卡合孔形成,位于左侧的卡合部1172Ab、1172Bb作为卡合槽形成。
并且,第一透镜1172A及第二透镜1172B各自通过其左右一对的外周凸缘部1172Aa、1172Ba的卡合部1172Ab、1172Bb与左右一对的定位销74Aa卡合,从而在透镜架74安装金属件76A时,在与光轴Ax正交的铅垂面内被定位。另外,在金属件76A形成有用于插通左右一对定位销74Aa的左右一对插通孔76Aa。
如图15所示,第三透镜1172C的构成其前表面1172Ca的凸曲面由非球面构成,另外,第四透镜1172D的构成其后表面1172Db的凸曲面由非球面构成。构成第三透镜1172C的前表面1172Ca的凸曲面的曲率比构成第四透镜1172D的后表面1172Db的凸曲面的曲率大。
在第三透镜1172C的外周缘部,在外周缘部的整周形成有一定宽度的外周凸缘部1172Cc。在第四透镜1172D的外周缘部,在外周缘部的整周形成有一定宽度的外周凸缘部1172Dc。第三透镜1172C和第四透镜1172D具有相同的外形形状。
在构成第三透镜1172C的后表面1172Cb的平面和构成第四透镜1172D的前表面1172Da的平面之间,配置有形成为圆环状的金属制的间隔件76D。
透镜架74在其后部区域74B的前端部74Bc以将第三透镜1172C和第四透镜1172D定位的状态支承第三透镜1172C和第四透镜1172D。
即,在前端部74Bc的内表面侧形成有沿着与光轴Ax正交的铅垂面以光轴Ax为中心圆环状地延伸的环状面74Bc1和以光轴Ax为中心向单元前后方向延伸的圆筒面74Bc2。另外,在环状面74Bc1与圆筒面74Bc2的连接部形成有沿着环状面74Bc1延伸的环状槽部74Bc3。
并且,第三透镜1172C及第四透镜1172D以在其外周凸缘部1172Cc、1172Dc中夹着间隔件76D的状态,从单元后方侧收容于圆筒面74Bc2内。第三透镜1172C的外周凸缘部1172Cc从单元后方侧与透镜架74的环状面74Bc1抵接,并且第四透镜1172D的外周凸缘部1172Dc被板簧78向单元前方侧弹性按压,从而第三透镜1172C和第四透镜1172D相对于透镜架74被定位。
如图14所示,板簧78形成为以光轴Ax为中心圆环状地延伸。并且,在板簧78的周向的四个部位形成有弹性按压部78a,在板簧78的左右两个部位形成有卡定部78b。
四个部位的弹性按压部78a以相对于包含光轴Ax的铅垂面左右对称的配置及形状形成。各弹性按压部78a通过将板簧78的一部分向单元前方侧倾斜地切起而形成为在周向上带状地延伸。
两个部位的卡定部78b以相对于包含光轴Ax的铅垂面左右对称的配置和形状形成。各卡定部78b通过将板簧78的外周缘部向单元后方侧折弯而形成。在各卡定部78b的中心部形成有朝向单元后方而向远离光轴Ax的方向切起的切起部78b1。
另一方面,在透镜架74的后部区域74B的前端附近部位的左右两处形成有贯通孔74Bd。各贯通孔74Bd在光轴Ax的左右两侧形成为纵长矩形状。
并且,板簧78的左右一对卡定部78b的切起部78b1卡定于透镜架74的左右一对贯通孔74Bd。此时,板簧78在四个部位的弹性按压部78a从单元后方侧与第四透镜1172D的外周凸缘部1172Dc抵接的状态下弹性变形,由此将第四透镜1172D与第三透镜1172C和间隔件76D一起向单元前方侧弹性地按压。
图16是表示组装灯具单元10A的透镜侧子组件1170时的状态的与图13大致相同的图。
如图16所示,首先,将第三透镜1172C从单元后方侧插入透镜架74的后部区域74B的内部空间,使其外周凸缘部1172Cc在透镜架74的圆筒面74Bc2内与环状面74Bc1抵接。
接着,将间隔件76D从单元后方侧插入透镜架74的后部区域74B的内部空间,并与第三透镜1172C的后表面1172Cb抵接。接着,将第四透镜1172D从单元后方侧插入后部区域74B的内部空间,并使第四透镜1172D的前表面1172Da与间隔件76D抵接。
然后,将板簧78从单元后方侧插入透镜架74的后部区域74B的内部空间,并将左右一对卡定部78b的切起部78b1卡定于透镜架74的左右一对贯通孔74Bd。此时,板簧78以在四个部位的弹性按压部78a从单元后方侧与第四透镜1172D的外周凸缘部1172Dc抵接的状态下弹性变形。
由此,第三透镜1172C和第四透镜1172D成为在夹着间隔件76D的状态下被定位在透镜架74的圆筒面74Bc2内的状态。
与第一实施方式同样,投影透镜1172的光轴Ax相对于空间光调制器30的反射控制部30A的中心轴线Ax1向下方侧位移,因此,从反射控制部30A到达投影透镜1172的光作为相对于水平方向稍微朝向下方的光从投影透镜1172向单元前方照射,由此在车辆前方路面上形成路面描绘用配光图案。
透视地表示利用来自车辆用灯具100A的照射光在配置于车辆前方25m位置的假想铅垂屏幕上形成的配光图案的图与第一实施方式相同(图8)。
与第一实施方式同样,路面描绘用配光图案PA通过使来自构成空间光调制器30的反射控制部30A的多个反射元件30As中的一部分(例如位于设定为箭头形状的区域的反射元件30As)的反射光朝向投影透镜1172而形成。
在夜间的车辆行驶时,通过形成这样的箭头形状的路面描绘用配光图案PA,向周围报告例如本车接近车辆前方的交叉路口这一情况而催促唤起注意。
接着,对第二实施方式的作用进行说明。
第二实施方式所涉及的灯具单元10A由于构成为,将由具有配置成矩阵状的多个反射元件30As的空间光调制器30反射的来自光源52的光(即来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光),经由投影透镜1172向单元前方照射,因此通过在空间光调制器30中控制反射光的空间分布,能够高精度地形成各种路面描绘用配光图案PA。
此时,投影透镜1172由在单元前后方向上排列配置的四个透镜即第一透镜1172A、第二透镜1172B、第三透镜1172C、第四透镜1172D构成,并且它们由共用的透镜架74支承,因此能够充分确保透镜相互间的位置关系精度,由此能够容易地得到所期望的光学特性。
此外,四个透镜即第一透镜1172A~第四透镜1172D中,由于位于最靠近单元后方侧的第四透镜1172D由具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的平凸透镜(第一平凸透镜)构成,与该第四透镜1172D在单元前方侧相邻的第三透镜1172C由具有朝向单元前方鼓起的凸曲面的平凸透镜(第二平凸透镜)构成,因此能够具有与由双凸透镜构成位于最靠近单元后方侧的透镜的情况大致相同的透镜功能。
而且,通过取代双凸透镜而采用第三透镜1172C(第二平凸透镜)及第四透镜1172D(第一平凸透镜),能够实现其制造成本的降低。
即,在第二实施方式中,第三透镜1172C及第四透镜1172D分别由玻璃制透镜构成,但只要用模具仅成形凸曲面侧的透镜面,即仅成形第三透镜1172C的前表面1172Ca及第四透镜1172D的后表面1172Db即可,因此能够容易地高精度地制造它们。
这样,根据第二实施方式,在构成为将来自配置成矩阵状的多个反射元件30As的反射光经由投影透镜1172向单元前方照射的灯具单元10A中,能够在实现成本降低的基础上维持投影透镜1172的光学特性。
特别是在第二实施方式中,第四透镜1172D由玻璃制透镜构成,因此能够得到如下作用效果。
即,位于最靠近单元后方侧的第四透镜1172D容易受到来自多个反射元件30As的反射光的辐射热、在光源52周边产生而滞留在透镜架74的内部空间的热等的影响,但通过将其由玻璃制透镜构成,能够对产生热变形的情况防患于未然。并且,由此能够提高维持投影透镜1172的光学特性的效果。
而且,在第二实施方式中,由于第三透镜1172C也由玻璃制透镜构成,因此能够进一步提高维持投影透镜1172的光学特性的效果。
进一步,通过由树脂制透镜构成第三透镜1172C,能够实现第三透镜1172C的轻量化,另外,能够提高其形状自由度。
另外,在第二实施方式中,由于在第三透镜1172C和第四透镜1172D之间配置有圆环状的间隔件76D,因此能够得到以下的作用效果。
即,作为投影透镜1172,在采用第三透镜1172C和第四透镜1172D以直接面接触的状态配置的结构的情况下,在振动载荷等作用于灯具单元10A时,第三透镜1172C和第四透镜1172D相互摩擦,有可能在透镜面上产生损伤。
与此相对,由于采用在第三透镜1172C和第四透镜1172D之间配置圆环状的间隔件76D的结构,因此在维持第三透镜1172C和第四透镜1172D的位置关系的基础上,能够将透镜面发生损伤的情况防患于未然。
即,作为投影透镜,也可以采用第四透镜1172D和第三透镜1172C以直接面接触的状态配置的结构,但在这样的情况下,在对灯具单元作用振动载荷等时,第四透镜1172D和第三透镜1172C有可能摩擦而在透镜面上产生损伤。
与此相对,由于采用在第四透镜1172D和第三透镜1172C之间配置圆环状的间隔件76D的结构,因此在维持第四透镜1172D和第三透镜1172C的位置关系的基础上,能够将透镜面发生损伤的情况防患于未然。
进而,在第二实施方式中,在透镜架74的周向的两个部位形成有贯通孔74Bd,另外,在透镜架74的内部空间中的相比第四透镜1172D位于单元后方侧的位置配置有板簧78,该板簧78在卡定于两个部位的贯通孔74Bd中的状态下将第四透镜1172D向单元前方侧弹性地按压,因此,能够将第三透镜1172C及第四透镜1172D在单元前后方向上可靠地定位。
另外,在第二实施方式中,由于第三透镜1172C和第四透镜1172D的外径被设定为比第一透镜1172A和第二透镜1172B的外径大的直径(值),因此能够更容易地使由树脂制透镜构成的第一透镜1172A和第二透镜1172B不受热影响。
而且,在第二实施方式中,第三透镜1172C及第四透镜1172D具有圆形的外形形状,并且第一透镜1172A及第二透镜1172B具有矩形的外形形状,因此能够得到如下的作用效果。
即,作为位于单元前方侧的第一透镜1172A和第二透镜1172B,通过采用具有矩形外形形状的结构,可以容易地提高灯具单元10A的外观设计性。此时,由于第一透镜1172A和第二透镜1172B由树脂制透镜构成,因此能够容易地形成具有矩形的外形形状的结构。另一方面,由于由玻璃制透镜构成的第三透镜1172C及第四透镜1172D具有圆形的外形形状,因此能够容易地进行其制造,由此能够实现灯具单元10A的成本降低。
另外,第三透镜1172C及第四透镜1172D在透镜架74的后部区域74B的前端部74Bc处,即在相比第一透镜1172A及第二透镜1172B更向外周侧突出的部位固定于透镜架74,因此,能够容易地进行第三透镜1172C及第四透镜1172D的定位。
进而,空间光调制器30作为矩阵状配置的多个发光控制元件而具备反射来自光源52的光的多个反射元件30As,作为各反射元件30As的角度位置,构成为能够选择性地采用向投影透镜1172反射的第一角度位置和向从投影透镜1172偏离的方向反射的第二角度位置的数字微镜器件。另外,透镜架74由金属制部件构成,且构成为遮挡来自位于第二角度位置的反射元件30As的反射光。因此,热容易经由透镜架74传递到第三透镜1172C和第四透镜1172D,因此采用第二实施方式的结构特别有效。
另外,在第二实施方式中,四个透镜即第一透镜1172A~第四透镜1172D中的第一透镜1172A和第二透镜1172B由树脂制透镜构成,第一透镜1172A由平凸透镜构成,第二透镜1172B由双凹透镜构成,因此即使产生一些热变形等,在两者之间光学特性的变化也大致抵消。因此,通过由难以产生热变形等的玻璃制透镜构成第三透镜1172C及第四透镜1172D,能够容易地维持作为投影透镜1172的所期望的光学特性。
在第二实施方式中,说明了第三透镜1172C和第四透镜1172D分别由玻璃制透镜构成的情况,但它们也可以由树脂制透镜构成。
这样,在分别由树脂制透镜构成第三透镜1172C和第四透镜1172D的情况下,与由单一的双凸透镜构成它们的情况相比,中央部分的壁厚大致减半,因此成形时不易产生收缩。因此,在实现第三透镜1172C及第四透镜1172D的制造成本降低的基础上,能够维持作为投影透镜1172的光学特性。
在第二实施方式中,为了能够在使灯具单元10A朝向车辆正面方向的状态下在车辆前方路面上形成路面描绘用配光图案PA,说明了空间光调制器30的中心轴线Ax1相对于投影透镜1172的光轴Ax向上方侧位移的情况,但也可以采用中心轴线Ax1与光轴Ax一致的结构。
在第二实施方式中,说明了灯具单元10A为车载用的灯具单元的情况,但也可以用于车载用以外的用途(例如,构成为相对于路面从正上方进行描绘的路灯单元等的用途)。
(第二实施方式第一变形例)
接着,对第二实施方式的变形例进行说明。
首先,对第二实施方式的第一变形例进行说明。
图17是表示本变形例的灯具单元的主要部分的与图15大致相同的图。
如图17所示,本变形例的基本结构与第二实施方式的情况相同,但投影透镜172的结构与第二实施方式的情况有一部分不同。
即,本变形例的投影透镜172也是位于最靠近单元后方侧的第四透镜172D作为具有朝向单元后方鼓起的凸曲面状的后表面172Db的平凸透镜(第一平凸透镜)而构成,与该第四透镜172D在单元前方侧相邻的第三透镜172C作为具有朝向单元前方鼓起的凸曲面状的前表面172Ca的平凸透镜(第二平凸透镜)而构成,但在本变形例中,第三透镜172C由树脂制透镜构成,这一点与第二实施方式的情况不同。
另外,本变形例的投影透镜172在第三透镜172C的后表面172Cb的外周缘部形成有突起部172Cd这一点上也与第二实施方式的情况不同。突起部172Cd形成为以光轴Ax为中心圆环状延伸的平板状突起部。并且,通过该突起部172Cd的后表面与第四透镜172D的前表面172Da抵接来规定第三透镜172C和第四透镜172D的间隔。
因此,在本变形例中,不存在相当于第二实施方式的间隔件76D的部件。
另外,本变形例的第四透镜172D具有与第二实施方式的第四透镜1172D相同的结构。
在采用本变形例的结构的情况下,也能够得到与第二实施方式的情况相同的作用效果。
在此基础上,通过采用本变形例的结构,能够实现第三透镜172C的轻量化,另外,能够提高其形状自由度。
并且,在本变形例中,由于在第三透镜172C一体地形成有突起部172Cd,因此能够废除第二实施方式的间隔件76D。由此,能够在不增加零件数量的情况下维持第三透镜172C和第四透镜172D的位置关系,在此基础上,能够将透镜面发生损伤的情况防患于未然。
(第二实施方式第二变形例)
接着,对第二实施方式的第二变形例进行说明。
图18是表示本变形例的灯具单元的主要部分的与图15大致相同的图。
如图18所示,本变形例的投影透镜272也与第二实施方式第一变形例的投影透镜172一样,第三透镜272C由树脂制透镜构成,第四透镜272D由玻璃制透镜构成。第三透镜272C是第二平凸透镜的一例,第四透镜272D是第一平凸透镜的一例。
而且,在本变形例中,也在第三透镜272C的后表面272Cb的外周缘部一体地形成有突起部272Cd,但本变形例的突起部272Cd作为半球状突起部在周向上隔开等间隔地形成在多处。
在采用本变形例的结构的情况下,也能够得到与第二实施方式第一变形例的情况相同的作用效果。
(第二实施方式第三变形例)
接着,对第二实施方式的第三变形例进行说明。
图19是表示具有本变形例的灯具单元310的车辆用灯具300的侧剖视图,图20是将灯具单元310分解为主要构成要素而表示的与图14相同的图。
如图19、图20所示,本变形例的基本结构与第二实施方式的情况相同,但透镜侧子组件370的结构与上述实施方式的情况有一部分不同。另外,第三透镜1172C是第二平凸透镜的一例,第四透镜1172D是第一平凸透镜的一例。
即,本变形例的透镜侧子组件370也是具有投影透镜1172和支承该投影透镜1172的透镜架374的结构,该投影透镜1172具有沿单元前后方向延伸的光轴Ax,但透镜架374的结构与第二实施方式的情况有一部分不同。
具体而言,在本变形例中,在透镜架374由树脂制(例如聚碳酸酯树脂制)的部件构成这一点上,与第二实施方式的情况不同。
另一方面,本变形例的透镜架374也与第二实施方式的透镜架74同样,前部区域374A以光轴Ax为中心呈方筒状地延伸形成,后部区域374B以光轴Ax为中心呈圆筒状地延伸形成,在该后部区域374B的前端部374Bc处以将第三透镜1172C及第四透镜1172D定位的状态支承第三透镜1172C及第四透镜1172D。
在透镜架374的后部区域374B,在其前端附近部位的三个部位(具体而言是光轴Ax的正上方的位置和光轴Ax的左右两侧中相比光轴Ax稍靠下方的位置)形成有贯通孔374Bd。各贯通孔374Bd形成为矩形状,在各贯通孔374Bd内,朝向单元前方侧且向内周侧倾斜延伸的卡合片374Bd1与透镜架374一体形成。
并且,第三透镜1172C及第四透镜1172D以在其外周凸缘部1172Cc、1172Dc处夹着间隔件76D的状态,从单元后方侧收容在前端部374Bc的圆筒面374Bc2内。在第三透镜1172C的外周凸缘部1172Cc从单元后方侧与透镜架374的环状面374Bc1抵接的状态下,各卡合片374Bd1与第四透镜1172D的外周凸缘部1172Dc卡合,从而第三透镜1172C及第四透镜1172D相对于透镜架374被定位。
图21、图22是表示组装灯具单元310的透镜侧子组件370时的状态的与图16相同的图。另外,图21、图22表示分别包含光轴Ax和左右两处贯通孔374Bd的剖面位置处的剖面形状。
如图21、图22所示,若将第三透镜1172C、间隔件76D及第四透镜1172D从单元后方侧依次插入透镜架374的后部区域374B的内部空间,则各卡合片374Bd1因与第三透镜1172C、间隔件76D及第四透镜1172D分别抵接而向外周侧弹性变形,在将它们插入到与透镜架374的环状面374Bc1抵接的位置时,各卡合片374Bd1与第四透镜1172D卡合。
由此,第三透镜1172C和第四透镜1172D成为在夹着间隔件76D的状态下被定位在透镜架374的圆筒面374Bc2内的状态。
在采用本变形例的结构的情况下,也能够得到与第二实施方式的情况相同的作用效果。
而且,本变形例的透镜架374由树脂制的部件构成,在其后部区域374B中的前端附近部位的三个部位,卡合片374Bd1与透镜架374一体形成,因此不需要第二实施方式的板簧78。由此,能够在不增加零件数量的情况下将第三透镜1172C和第四透镜1172D在单元前后方向上可靠地定位。
(第二实施方式第四变形例)
接着,对第二实施方式的第四变形例进行说明。
图23是表示本变形例的灯具单元410的与图15大致相同的图。
如图23所示,本变形例的灯具单元410的透镜侧子组件470的结构与第二实施方式的情况相同,但在取代第二实施方式的空间光调制单元20和光源侧子组件50而具备光源单元500这一点上,与第二实施方式的情况有很大不同。
光源单元500构成为微LED510被支承部件520支承。微LED510为矩阵状配置的多个发光元件512被支承于基板514的结构。多个发光元件512由以白色发光的1000个左右的发光二极管构成,它们成为能够单独发光的结构。
微LED510被配置成位于通过投影透镜1172的后侧焦点F且与光轴Ax正交的铅垂面上。微LED510被配置为,其中心轴线Ax1与第二实施方式的情况相同,在相对于光轴Ax向上方侧位移的状态下沿单元前后方向延伸。
本变形例的透镜侧子组件470也是投影透镜1172被支承于透镜架474的结构,但在透镜架474的后端部被支承部件520的外周缘部520a支承的结构这一点与第二实施方式的情况不同。另外,第三透镜1172C是第二平凸透镜的一例,第四透镜1172D是第一平凸透镜的一例。
并且,本变形例的灯具单元410构成为,从构成微LED510的多个发光元件512的各发光元件射出的出射光直接入射到投影透镜1172。
在采用了本变形例的结构的情况下,作为透镜侧子组件470,投影透镜1172以与第二实施方式的情况相同的结构支承于透镜架474,因此,能够得到与第二实施方式的情况相同的作用效果。
另外,在上述实施方式及其变形例中作为各要素表示的数值只不过是一个例子,当然也可以将它们设定为适当的不同值。
另外,本发明不限于上述实施方式及其变形例中记载的结构,可以采用施加了除此以外的各种变更的结构。
本申请基于2020年2月7日提交的日本专利申请(日本专利申请2020-19408号)和2020年7月22日提交的日本专利申请(日本专利申请2020-125312号),其内容通过参照结合于此。

Claims (13)

1.一种灯具单元,构成为将由空间光调制器反射的来自光源的光经由投影透镜向单元前方照射,其特征在于,
所述投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,
所述多个透镜支承于共用的透镜架,
所述多个透镜中的位于最靠近单元后方侧的透镜由玻璃制透镜构成,除此以外的透镜由树脂制透镜构成。
2.根据权利要求1所述的灯具单元,其特征在于,
所述玻璃制透镜的外径被设定为比所述树脂制透镜的外径大的值。
3.根据权利要求2所述的灯具单元,其特征在于,
所述玻璃制透镜具有圆形的外形形状,
所述树脂制透镜具有矩形的外形形状。
4.根据权利要求2或3所述的灯具单元,其特征在于,
所述玻璃制透镜在相比所述树脂制透镜更向外周侧突出的部位固定于所述透镜架。
5.根据权利要求4所述的灯具单元,其特征在于,
在所述透镜架中的周向的多个部位形成有贯通孔,
所述玻璃制透镜通过经由所述多个贯通孔配置的多个夹具固定于所述透镜架。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的灯具单元,其特征在于,
所述空间光调制器具有将来自所述光源的光反射的多个反射元件,作为各所述反射元件的角度位置能够选择性地采用朝向所述投影透镜反射的第一角度位置和朝向从所述投影透镜偏离的方向反射的第二角度位置,
所述透镜架由金属制部件构成,并且构成为遮挡来自处于所述第二角度位置的反射元件的反射光。
7.一种灯具单元,构成为将来自配置成矩阵状的多个发光控制元件的光经由投影透镜向单元前方照射,其特征在于,
所述投影透镜由在单元前后方向上排列配置的多个透镜构成,
所述多个透镜支承于共用的透镜架,
所述多个透镜中,位于最靠近单元后方侧的透镜由具有朝向单元后方鼓起的凸曲面的第一平凸透镜构成,与所述第一平凸透镜在单元前方侧相邻的透镜由具有朝向单元前方鼓起的凸曲面第二平凸透镜构成。
8.根据权利要求7所述的灯具单元,其特征在于,
所述第一平凸透镜由玻璃制透镜构成。
9.根据权利要求7或8所述的灯具单元,其特征在于,
所述第二平凸透镜由树脂制透镜构成。
10.根据权利要求7~9中任一项所述的灯具单元,其特征在于,
在所述第一平凸透镜与所述第二平凸透镜之间配置有圆环状的间隔件。
11.根据权利要求9所述的灯具单元,其特征在于,
在所述第二平凸透镜的后表面的外周缘部形成有突起部,该突起部通过与所述第一平凸透镜的前表面抵接来规定所述第一平凸透镜与所述第二平凸透镜的间隔。
12.根据权利要求7~11中任一项所述的灯具单元,其特征在于,
在所述透镜架的周向的多个部位形成有贯通孔,
在相比所述第一平凸透镜位于单元后方侧的位置配置有板簧,该板簧在卡定于多个所述贯通孔的状态下将所述第一平凸透镜朝向单元前方侧弹性地按压。
13.根据权利要求7~11中任一项所述的灯具单元,其特征在于,
所述透镜架构成为,由在周向的多个部位形成有贯通孔的树脂制部件构成,并且,在各所述贯通孔内一体地形成有朝向单元前方侧且向内周侧倾斜延伸的卡合片,
各所述卡合片构成为,在所述第一平凸透镜从单元后方侧插入到与所述透镜架抵接的位置时与所述第一平凸透镜卡合。
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