JP2022060094A - 灯具ユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、配光パターンを所望する形状で鮮明に形成可能とする。【解決手段】光源２０と投影レンズ３０との間に、光源２０からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体４０が配置された構成とする。その上で、光源２０として、共通の基板２４に搭載された４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄを備えた構成とし、画像形成用透光体４０として、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄの各々からの出射光を入射させるための４つの入射部４４Ａ～４４Ｄを備えた構成とし、かつ、これらがレンズホルダ５０に支持された構成とする。これにより、画像形成用透光体４０と投影レンズ３０との位置関係精度を高め、投影用画像の形成位置を投影レンズ３０の後側焦点面上に容易に設定可能とし、また、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄと画像形成用透光体４０との位置関係精度も高める。【選択図】図９

Description

本願発明は、投影レンズを備えた灯具ユニットに関するものである。
従来より、光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットが知られている。
「特許文献１」には、このような灯具ユニットの構成として、その投影レンズを構成する複数のレンズが共通のレンズホルダに支持されたものが記載されている。
特開２０２０－１３６０９６号公報
投影レンズを備えた灯具ユニットにおいては、光源からの出射光によって投影用画像を形成し、この投影用画像を投影レンズによってユニット前方の照射対象面に投影することにより、その反転投影像として配光パターンを形成するようになっているが、この配光パターンを所望する形状で鮮明に形成するためには、投影用画像を投影レンズの後側焦点面上に所望する形状で精度良く形成することが必要となる。
本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、配光パターンを所望する形状で鮮明に形成することができる灯具ユニットを提供することを目的とするものである。
本願発明は、投影用画像を形成するための画像形成用透光体を備えた構成とした上で、その構成等に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。
すなわち、本願発明に係る灯具ユニットは、
光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットにおいて、
上記光源と上記投影レンズとの間に、上記光源からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体が配置されており、
上記光源は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されており、
上記画像形成用透光体は、上記複数の発光素子の各々からの出射光を入射させるための複数の入射部を備えており、
上記画像形成用透光体および上記基板は、上記投影レンズを支持するためのレンズホルダに支持されている、ことを特徴とするものである。
上記「投影レンズ」は、単一のレンズで構成されていてもよいし複数のレンズで構成されていてもよい。
上記「所要の配光パターン」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、ロービーム用配光パターンやハイビーム用配光パターンのようなヘッドランプ用配光パターンあるいは文字や記号等の描画を行うための描画用配光パターン等が採用可能である。
上記「投影用画像」とは、所要の配光パターンを反転投影像として形成する際、投影レンズによって投影される元となる画像を意味するものであって、その具体的な形状は特に限定されるものではない。
上記「光源」は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されていれば、複数の発光素子の具体的な配置や各発光素子の具体的な構成は特に限定されるものではない。
上記「画像形成用透光体」は、光源からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成されていれば、その具体的な形状は特に限定されるものではなく、また、複数の入射部の具体的な配置や各入射部の具体的な形状についても特に限定されるものではない。
上記「レンズホルダ」は、投影レンズ、画像形成用透光体および基板を支持するように構成されていれば、その各々に対する具体的な支持構造は特に限定されるものではない。
本願発明に係る灯具ユニットは、光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成する構成となっているが、光源と投影レンズとの間には、光源からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体が配置されており、その上で、光源は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されており、かつ、画像形成用透光体は、複数の発光素子の各々からの出射光を入射させるための複数の入射部を備えているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、複数の発光素子および複数の入射部の数や配置を適宜設定することにより、また、その各々の構成を適宜設定することにより、投影用画像を投影レンズの後側焦点面上に所望する形状で形成することができる。そして、この投影用画像を投影レンズによってユニット前方の照射対象面に投影することにより、その反転投影像として所望する形状の配光パターンを形成することができる。
しかも、画像形成用透光体は、投影レンズを支持するためのレンズホルダに支持されているので、画像形成用透光体と投影レンズとの位置関係精度を高めることができる。したがって、投影用画像の形成位置を投影レンズの後側焦点面上に設定することが容易に可能となり、これにより配光パターンを鮮明に形成することができる。
また、複数の発光素子は共通の基板に搭載されているので、複数の発光素子相互間の位置関係精度を高めることができ、かつ、この基板はレンズホルダに支持されているので、複数の発光素子と画像形成用透光体との位置関係精度も高めることができる。したがって、投影用画像を投影レンズの後側焦点面上に所望の形状で精度良く形成することができ、これにより配光パターンも所望の形状で精度良く形成することができる。
このように本願発明によれば、投影レンズを備えた灯具ユニットにおいて、配光パターンを所望する形状で鮮明に形成することができる。
上記構成において、さらに、投影レンズ、画像形成用透光体およびレンズホルダがいずれも樹脂製部材で構成されたものとした上で、投影レンズおよび画像形成用透光体がレンズホルダに対してレーザー溶着により固定された構成とすれば、灯具ユニットの構成部品を必要最小限に抑えた上で、投影レンズおよび画像形成用透光体をレンズホルダに対して位置精度良く固定することができる。
上記構成において、さらに、複数の発光素子で発生した熱を放散させるためのヒートシンクを備えた構成とした上で、このヒートシンクが基板と面接触した状態でレンズホルダに支持された構成とすれば、灯具ユニットの構成を簡素化した上で、複数の発光素子に対する放熱機能を十分に確保することができる。
その際、レンズホルダに、ヒートシンクをユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めするための位置決め部が形成された構成とすれば、ヒートシンクの放熱機能を高めるためにその重量を大きくしても、ヒートシンクを確実に支持することが可能となる。
また、その際、レンズホルダに対する基板およびヒートシンクの支持が機械的締結によって行われた構成とすれば、ヒートシンクと基板とが面接触したままの状態でレンズホルダに対して確実に支持されるようにすることができる。
上記「機械的締結」のための具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、ネジ締め、ランス係合、バネ止め、クリップ止め、カシメ等が採用可能である。
上記構成において、さらに、画像形成用透光体における複数の入射部として、少なくとも１つの第１入射部と少なくとも１つの第２入射部とを備えた構成とした上で、上記少なくとも１つの第１入射部からの入射光によってロービーム用配光パターンを形成するとともに、上記少なくとも１つの第１入射部からの入射光および上記少なくとも１つの第２入射部からの入射光によってハイビーム用配光パターンを形成する構成とすれば、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターンの各々を所望する形状で鮮明に形成することができ、かつ、ロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとの位置関係精度を高めることができる。
本願発明の一実施形態に係る灯具ユニットを備えた車両用灯具を示す側断面図 図１のII方向矢視図 上記灯具ユニットを単品で示す側断面図 図３のIV－IV線断面図 図３のＶ－Ｖ線断面図 図３のVI－VI線断面図 上記灯具ユニットを斜め前方から見て示す斜視図 上記灯具ユニットを斜め後方から見て示す斜視図 上記灯具ユニットを斜め前方から見て示す分解斜視図 上記灯具ユニットを斜め後方から見て示す分解斜視図 上記車両用灯具からの照射光によって形成される配光パターンを示す図 上記実施形態の第１変形例を示す、図４と同様の図 上記第１変形例を示す、図１０と同様の図 上記実施形態の第２変形例を示す、図３と同様の図 上記第２変形例を示す、図１０と略同様の図
以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、本願発明の一実施形態に係る灯具ユニット１０を備えた車両用灯具１００を示す側断面図である。また、図２は、図１のII方向矢視図である。
これらの図において、Ｘで示す方向が「ユニット前方」であり、Ｙで示す方向が「ユニット前方」と直交する「左方向」（ユニット正面視では「右方向」）であり、Ｚで示す方向が「上方向」である。これら以外の図においても同様である。
車両用灯具１００は、車両の前端部に設けられるヘッドランプであって、ランプボディ１０２と透光カバー１０４とで形成される灯室内に、灯具ユニット１０がその前後方向（すなわちユニット前後方向）を車両前後方向と略一致させるように光軸調整が行われた状態で収容された構成となっている。
灯具ユニット１０は、プロジェクタ型の灯具ユニットであって、光源２０からの光を、投影レンズ３０を介してユニット前方へ向けて照射することにより、ロービーム用配光パターンおよびハイビーム用配光パターン（これについては後述する）を形成し得る構成となっている。
投影レンズ３０は、ユニット前後方向に延びる光軸Ａｘを有しており、その後側焦点面上に形成される投影用画像を反転投影することにより上記配光パターンを形成するようになっている。
投影レンズ３０とそのユニット後方側に配置された光源２０との間には、光源２０からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体４０が配置されている。
図３は、灯具ユニット１０を単品で示す側断面図である。また、図４は、図３のIV－IV線断面図であり、図５は、図３のＶ－Ｖ線断面図であり、図６は、図３のVI－VI線断面図である。さらに、図７は、灯具ユニット１０を斜め前方から見て示す斜視図であり、図８は、灯具ユニット１０を斜め後方から見て示す斜視図である。そして、図９は、灯具ユニット１０を斜め前方から見て示す分解斜視図であり、図１０は、灯具ユニット１０を斜め後方から見て示す分解斜視図である。
これらの図に示すように、投影レンズ３０は、外周フランジ部３２を有する両凸非球面レンズであって、無色透明のアクリル樹脂製部材で構成されている。この投影レンズ３０は、その外周フランジ部３２においてレンズホルダ５０に支持されている。
レンズホルダ５０は、ユニット前後方向に延びる筒状部材であって、不透明のポリカーボネート樹脂製部材で構成されており、その前端部には環状のレンズ支持部５２が形成されている。
投影レンズ３０は、その外周フランジ部３２がレンズホルダ５０のレンズ支持部５２に対してユニット前方側から押し当てられた状態で、レーザー溶着によってレンズホルダ５０に固定されている。このレーザー溶着は、ユニット前方側からのレーザー光照射によって行われている。
その際、レンズホルダ５０のレンズ支持部５２に形成された上下１対の位置決めピン５２ａ、５２ｂに、投影レンズ３０の外周フランジ部３２の上部および下部に形成された位置決め孔３２ａおよび位置決め溝３２ｂが係合することにより、レンズホルダ５０に対して投影レンズ３０がユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
光源２０は、共通の基板２４に搭載された４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄで構成されている。４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄは、いずれも横長矩形状の発光面を有する白色発光ダイオードであって、その発光面をユニット前方へ向けた状態で配置されている。
４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄのうち、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃはロービーム用配光パターンを形成する際に点灯するようになっており、残り１つの発光素子２２Ｄはハイビーム用配光パターンを形成する際に追加点灯するようになっている。
３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃは、投影レンズ３０の光軸Ａｘの真上の位置およびその左右両側に一定量離れた位置に配置されており、発光素子２２Ｄは光軸Ａｘの真下の位置に配置されている。
基板２４は、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びるように配置された状態で、レンズホルダ５０に支持されている（これについては後述する）。
基板２４の前面における下端中央部には、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄと導電パターン（図示せず）を介して電気的に接続されたコネクタ２６が搭載されている。そして、このコネクタ２６に電源側コネクタ（図示せず）が装着されることによって、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄに対して電力が供給されるようになっている。
画像形成用透光体４０は、無色透明のポリカーボネート樹脂製部材で構成されている。
画像形成用透光体４０は、ロービーム用配光パターン用の投影用画像を形成するための第１出射面４２Ａと、ハイビーム用配光パターン用の投影用画像を追加形成するための第２出射面４２Ｂとを備えている。
第１出射面４２Ａは、画像形成用透光体４０の前面の上部に位置しており、投影レンズ３０の後側焦点面に沿って延びるように形成されている。この第１出射面４２Ａは、図９に示すように、左右の上部コーナー部が面取りされた略横長矩形状の外形形状を有しており、その下端縁４２Ａａは投影レンズ３０の後側焦点Ｆ近傍を通るようにして左右段違いで形成されている。
画像形成用透光体４０は、第１出射面４２Ａの外形形状を維持したままユニット後方へ向けて水平に延びるブロック部４２を備えている。このブロック部４２の下面は、第１出射面４２Ａの下端縁４２Ａａからユニット後方へ向けて水平に延びる水平面部４２Ｃとして形成されている。
一方、第２出射面４２Ｂは、画像形成用透光体４０の前面の下部に位置しており、投影レンズ３０の後側焦点面よりもユニット後方側に一定量離れた位置において、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に対して多少後傾した平面に沿って延びるように形成されている。この第２出射面４２Ｂは、光軸Ａｘの真下に位置しており、上部が欠けた略横長楕円形の外形形状を有している。
画像形成用透光体４０は、複数の発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄの各々からの出射光を入射させるための４つの入射部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄを備えている。その際、３つの入射部４４Ａ～４４Ｃは、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃの各々に対してユニット前方側で、かつ、ブロック部４２に対してユニット後方側に位置するように形成されている。一方、残り１つの入射部２２Ｄは、発光素子２２Ｄに対してユニット前方側で、かつ、第２出射面４２Ｂに対してユニット後方側に位置するように形成されている。
３つの入射部４４Ａ～４４Ｃは、３つの発光素子２２Ａ～２２Ｃの各々からの出射光を入射させた後、直接または全反射させてからブロック部４２内に導くように構成されている。ブロック部４２は、３つの入射部４４Ａ～４４Ｃからの入射光を第１出射面４２Ａに導くように構成されており、その際、水平面部４２Ｃに到達した光については水平面部４２Ｃで全反射させた後、第１出射面４２Ａに導くように構成されている。また、入射部２２Ｄは、発光素子２２Ｄからの出射光を入射させた後、直接または全反射させてから第２出射面４２Ｂに導くように構成されている。
図１に示すように、光軸Ａｘの真上に位置する入射部４４Ｂから画像形成用透光体４０に入射した発光素子２２Ｂからの光は、第１出射面４２Ａから投影レンズ３０へ向けて出射し、投影レンズ３０から略下向きの光としてユニット前方へ向けて照射される。右側および左側に位置する入射部４４Ａ、４４Ｃから画像形成用透光体４０に入射した発光素子２２Ａ、２２Ｃからの光についても同様である。一方、入射部４４Ｄから画像形成用透光体４０に入射した発光素子２２Ｄからの光は、第２出射面４２Ｂから投影レンズ３０へ向けて出射し、投影レンズ３０から略上向きの光としてユニット前方へ向けて照射される。
図９、１０に示すように、画像形成用透光体４０において、ブロック部４２の後端部における上部および左右両側部には、光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる外周フランジ部４６が形成されている。そして、画像形成用透光体４０は、レンズホルダ５０の内部空間に収容された状態で、その外周フランジ部４６においてレンズホルダ５０に支持されている。
レンズホルダ５０には、画像形成用透光体４０の外周フランジ部４６に沿って延びる透光体支持部５４が形成されている。
そして、画像形成用透光体４０は、その外周フランジ部４６がレンズホルダ５０の透光体支持部５４の後面に対してユニット後方側から押し当てられた状態で、レーザー溶着によってレンズホルダ５０に固定されている。このレーザー溶着は、ユニット後方側からのレーザー光照射によって行われている。
その際、レンズホルダ５０の透光体支持部５４に形成された左右１対の位置決めピン５４ａに、画像形成用透光体４０の外周フランジ部４６に形成された左右１対の位置決め孔４６ａが係合することにより、レンズホルダ５０に対して画像形成用透光体４０がユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
灯具ユニット１０は、４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄで発生した熱を放散させるための金属製（例えばアルミニウム製）のヒートシンク７０を備えている。
このヒートシンク７０は、投影レンズ３０の光軸Ａｘと直交する鉛直面に沿って延びる本体部７２と、この本体部７２からユニット後方へ向けて鉛直面に沿って延びる複数の放熱フィン７４とを備えている。そして、このヒートシンク７０は、その本体部７２の前面において基板２４の後面と面接触した状態で基板２４と共にレンズホルダ５０に支持されている。その際、基板２４とヒートシンク７０との面接触は、基板２４の後面に熱伝導性を高めるためのグリスが予め塗布された状態で行われている。
レンズホルダ５０に対する基板２４およびヒートシンク７０の支持は機械的締結によって行われている。具体的には、レンズホルダ５０に対して基板２４およびヒートシンク７０がその左右２箇所においてネジ締めされることによってレンズホルダ５０に固定されている。
レンズホルダ５０には左右１対のネジ締め用ボス５６が形成されており、基板２４およびヒートシンク７０の本体部７２には、共締め用のネジ７６を挿通させるための左右１対のネジ挿通孔２４ａ、７２ａがそれぞれ形成されている。
レンズホルダ５０には、その中央上端部および左右下端部の３箇所にユニット後方へ向けて延びる段付き位置決めピン５８が形成されている。また、基板２４には、その中央上端部および左右下端部の３箇所に位置決め孔２４ｂが形成されている。そして、各段付き位置決めピン５８の先端小径部５８ａが基板２４の各位置決め孔２４ｂに挿入され、各段付き位置決めピン５８の先端平面部５８ｂに基板２４が当接することにより、レンズホルダ５０に対して基板２４がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
その際、レンズホルダ５０の上壁部には、段付き位置決めピン５８の基端部に繋がるようにして略Ｕ字形に形成された補強リブ６０が形成されている。
また、レンズホルダ５０には、ヒートシンク７０をユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めするための左右１対の位置決め部６２が形成されている。これらの位置決め部６２は、ヒートシンク７０の本体部７２の左右両端面に近接する位置において本体部７２の上下両端面側に回り込んだ形状でユニット後方へ向けて延びるように形成されている。
さらに、左右１対の位置決め部６２の上下両端部にはＬ字形の切欠き部６２ａが形成されている。そしてこれにより、レンズホルダ５０に対して基板２４およびヒートシンク７０が固定される際、４箇所の切欠き部６２ａに基板２４が当接し、そのユニット前後方向の位置決めがなされるようになっている。
図１１は、車両用灯具１０から前方へ向けて照射される光により、車両前方２５ｍの位置に配置された仮想鉛直スクリーン上に形成される配光パターンを透視的に示す図であって、図１１（ａ）はロービーム用配光パターンＰＬを示す図であり、図１１（ｂ）はハイビーム用配光パターンＰＨを示す図である。
図１１（ａ）に示すように、ロービーム用配光パターンＰＬは、左配光のロービーム用配光パターンであって、その上端縁に左右段違いのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を有している。このカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２は、灯具正面方向の消点であるＨ－Ｖを鉛直方向に通るＶ－Ｖ線を境にして左右段違いで水平方向に延びており、Ｖ－Ｖ線よりも右側の対向車線側部分が下段カットオフラインＣＬ１として形成されるとともに、Ｖ－Ｖ線よりも左側の自車線側部分が、この下段カットオフラインＣＬ１から傾斜部を介して段上がりになった上段カットオフラインＣＬ２として形成されている。ロービーム用配光パターンＰＬにおいて、下段カットオフラインＣＬ１とＶ－Ｖ線との交点であるエルボ点Ｅは、Ｈ－Ｖの０．５～０．６°程度下方に位置している。
ロービーム用配光パターンＰＬは、３つの配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣの合成配光パターンとして形成されている。
各配光パターンＰＡ、ＰＢ、ＰＣは、各発光素子２２Ａ、４４Ｂ、４４Ｃからの出射光によって画像形成用透光体４０の第１出射面４２Ａに形成される投影用画像の反転投影像として形成される配光パターンである。そして、これらの合成配光パターンとして形成されるロービーム用配光パターンＰＬは、画像形成用透光体４０の第１出射面４２Ａの外形形状に略対応した外形形状で形成されている。
その際、画像形成用透光体４０は、その第１出射面４２Ａが投影レンズ３０の後側焦点面に位置するように配置されているので、ロービーム用配光パターンＰＬは、そのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２が鮮明に形成されたものとなっている。
図１１（ｂ）に示すように、ハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬに対して、カットオフラインＣＬ１、ＣＬ２の上方側に拡がるハイビーム用付加配光パターンＰＤが付加されたものとなっている。
このハイビーム用付加配光パターンＰＤは、画像形成用透光体４０の第２出射面４２Ｂから出射した発光素子２２Ｄからの光によって投影レンズ３０の後側焦点面上に形成される投影用画像の反転投影像として形成される配光パターンである。その際、この投影用画像は、その上端位置が第１出射面４２Ａの下端縁４２Ａａによって規定されるので、ハイビーム用付加配光パターンＰＤは、その下端位置がカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２によって規定されたものとなる。したがって、ハイビーム用配光パターンＰＨは、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用付加配光パターンＰＤとが隙間なく繋がったものとなる。
次に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る灯具ユニット１０は、光源２０からの光を、投影レンズ３０を介してユニット前方へ向けて照射することにより、ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを形成する構成となっているが、光源２０と投影レンズ３０との間には、光源２０からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体４０が配置されており、その上で、光源２０は、共通の基板２４に搭載された４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄで構成されており、かつ、画像形成用透光体４０は、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄの各々からの出射光を入射させるための４つの入射部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄを備えているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄおよび４つの入射部４４Ａ～４４Ｄの配置を適宜設定することにより、また、その各々の構成を適宜設定することにより、投影用画像を投影レンズ３０の後側焦点面上に所望する形状で形成することができる。そして、この投影用画像を投影レンズ３０によってユニット前方の照射対象面に投影することにより、その反転投影像として所望する形状のロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを形成することができる。
しかも、画像形成用透光体４０は、投影レンズ３０を支持するためのレンズホルダ５０に支持されているので、画像形成用透光体４０と投影レンズ３０との位置関係精度を高めることができる。したがって、投影用画像の形成位置を投影レンズ３０の後側焦点面上に設定することが容易に可能となり、これによりロービーム用配光パターンＰＬのカットオフラインＣＬ１、ＣＬ２を鮮明に形成することができる。
また、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄは共通の基板２４に搭載されているので、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄ相互間の位置関係精度を高めることができ、かつ、この基板２４はレンズホルダ５０に支持されているので、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄと画像形成用透光体４０との位置関係精度も高めることができる。したがって、投影用画像を投影レンズ３０の後側焦点面上に所望の形状で精度良く形成することができ、ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨも所望の形状で精度良く形成することができる。
このように本実施形態によれば、投影レンズ３０を備えた灯具ユニット１０において、ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨを所望する形状で鮮明に形成することができる。
しかも本実施形態においては、投影レンズ３０、画像形成用透光体４０およびレンズホルダ５０がいずれも樹脂製部材で構成されており、その上で、投影レンズ３０および画像形成用透光体４０はレンズホルダ５０に対してレーザー溶着により固定されているので、灯具ユニット１０の構成部品を必要最小限に抑えた上で、投影レンズ３０および画像形成用透光体４０をレンズホルダ５０に対して位置精度良く固定することができる。特に、このようにレーザー溶着を採用した場合には、溶着作業の前後で投影レンズ３０および画像形成用透光体４０とレンズホルダ５０とのユニット前後方向の位置関係が変化しないので、位置精度を最大限に高めることができる。
また、本実施形態に係る灯具ユニット１０は、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄで発生した熱を放散させるためのヒートシンク７０を備えており、このヒートシンク７０は基板２４と面接触した状態でレンズホルダ５０に支持されているので、灯具ユニット１０の構成を簡素化した上で、４つの発光素子２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄに対する放熱機能を十分に確保することができる。
その際、レンズホルダ５０には、ヒートシンク７０をユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めするための左右１対の位置決め部６２が形成されているので、ヒートシンク７０の放熱機能を高めるためにその重量を大きくしても、ヒートシンク７０を確実に支持することが可能となる。
また、レンズホルダ５０に対する基板２４およびヒートシンク７０の支持がネジ締めによって（すなわち機械的締結によって）行われているので、ヒートシンク７０と基板２４とが面接触したままの状態でレンズホルダ５０に対して確実に支持されるようにすることができる。
さらに、画像形成用透光体４０は、４つの入射部４４Ａ～４４Ｄとして、３つの入射部４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ（第１入射部）と１つの入射部４４Ｄ（第２入射部）とを備えており、その上で、３つの入射部４４Ａ～４４Ｃからの入射光によってロービーム用配光パターンＰＬを形成するとともに、３つの入射部４４Ａ～４４Ｃからの入射光および入射部４４Ｄからの入射光によってハイビーム用配光パターンＰＨを形成するように構成されているので、ロービーム用配光パターンＰＬおよびハイビーム用配光パターンＰＨの各々を所望する形状で鮮明に形成することができ、かつ、ロービーム用配光パターンＰＬとハイビーム用配光パターンＰＨとの位置関係精度を高めることができる。
上記実施形態においては、４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄが、いずれも横長矩形状の発光面を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状（例えば正方形や縦長矩形状等）を有する構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、光源２０が４つの発光素子２２Ａ～２２Ｄを備えているとともに画像形成用透光体４０が４つの入射部４４Ａ～４４Ｄを備えているものとして説明したが、３つ以下あるいは５つ以上の発光素子および入射部を備えた構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、車両用灯具１００が車両の前端部に設けられるヘッドランプであり、その灯室内に灯具ユニット１０が収容された構成について説明したが、これ以外にも例えば、ヘッドランプよりも下方側のバンパー位置に設置される路面描画用ランプに灯具ユニット１０が適用された構成や、車体後端部に設置される路面描画用ランプ等に灯具ユニット１０が適用された構成とすることも可能である。
上記実施形態においては、灯具ユニット１０が車載用の灯具ユニットであるものとして説明したが、車載用以外の用途に用いることも可能である。
次に、上記実施形態の変形例について説明する。
まず、上記実施形態の第１変形例について説明する。
図１２、１３は、本変形例に係る灯具ユニット１１０を示す、図４、１０と同様の図である。
図１２、１３に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、レンズホルダ１５０に対する基板１２４およびヒートシンク１７０の支持構造が上記実施形態の場合と異なっている。
すなわち本変形例においても、レンズホルダ１５０に対する基板１２４およびヒートシンク１７０の支持が機械的締結によって行われている点は上記実施形態の場合と同様であるが、この機械的締結が熱カシメおよびランス係合によって行われている点で上記実施形態の場合と異なっている。
具体的には、本変形例においても、レンズホルダ１５０の３箇所に形成された段付き位置決めピン１５８の先端小径部１５８ａが、基板１２４の３箇所に形成された位置決め孔１２４ｂに挿入された状態で、各段付き位置決めピン１５８の先端平面部１５８ｂに基板１２４が当接することにより、レンズホルダ１５０に対して基板１２４がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
その上で、本変形例においては、位置決め孔１２４ｂに挿入された先端小径部１５８ａが熱カシメされることによって、基板１２４がレンズホルダ１５０に固定されるようになっている。
また本変形例においては、レンズホルダ１５０に形成された左右１対の位置決め部（すなわちヒートシンク１７０をユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めするための位置決め部）１６２の各々に、上下１対のランス係合片１６４が形成された構成となっている。
ランス係合片１６４は、位置決め部１６２に形成された矩形状開口部１６２ｂ内においてユニット前方へ向けて延びるように形成された構成となっている。その際、ランス係合片１６４は、その先端部１６４ａがレンズホルダ１５０の内周面側に張り出すように形成されており、かつ、その先端部１６４ａの後部領域が斜面状に形成されている。
そして、レンズホルダ１５０に対して基板１２４がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされた状態で、ヒートシンク１７０がユニット後方側からレンズホルダ１５０の内部空間に挿入され、基板１２４に当接する位置まで押し込まれる際、左右１対の位置決め部１６２に形成された上下１対のランス係合片１６４が弾性変形し、その先端部１６４ａがヒートシンク１７０の本体部１７２と係合することにより、ヒートシンク１７０がレンズホルダ１５０に固定されるようになっている。
さらに本変形例においても、左右１対の位置決め部１６２の上下両端部にはＬ字形の切欠き部１６２ａが形成されており、レンズホルダ１５０に対して基板１２４およびヒートシンク１７０が固定される際に基板１２４が４箇所の切欠き部１６２ａに当接するようになっている。
本変形例の構成を採用することにより、上記実施形態の場合のようなネジ７６が不要となるので、部品点数を削減することができる。
また、基板１２４およびヒートシンク１７０の本体部１７２に、上記実施形態の場合のようなネジ挿通孔を形成する必要がなくなるので、基板１２４およびヒートシンク１７０の構成簡素化を図ることができる。
特に、ヒートシンク１７０に関しては、押出し成形品をそのまま用いるようにすることができ、かつ、その本体部１７２にネジ挿通孔を形成する必要がなくなったことにより、放熱フィン１７４の数を増やすことができ、これにより放熱機能向上を図ることができる。
また本変形例においては、基板１２４が熱カシメによってレンズホルダ１５０に固定されているので、レンズホルダ１５０に対するヒートシンク１７０の支持がランス係合によって行われていることに起因して、レンズホルダ１５０とヒートシンク１７０との位置関係が微妙にずれてしまうようなことがあっても、レンズホルダ１５０に対する基板１２４の支持が位置精度良く行われるようにすることができる。
次に、上記実施形態の第２変形例について説明する。
図１４は、本変形例に係る灯具ユニット２１０を示す、図３と同様の図であり、図１５は、上記灯具ユニット２１０を示す、図１０と略同様の図である。
図１４、１５に示すように、本変形例の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、レンズホルダ２５０に対する投影レンズ３０の支持構造ならびにレンズホルダ２５０に対する基板２２４およびヒートシンク２７０の支持構造が上記実施形態の場合と異なっている。
すなわち本変形例においても、レンズホルダ２５０に対する投影レンズ３０の支持がレーザー溶着によって行われている点は上記実施形態の場合と同様であるが、このレーザー溶着がユニット後方側からのレーザー光照射によって行われている点で上記実施形態の場合と異なっている。
これを実現するため、本変形例のレンズホルダ２５０は上記実施形態のレンズホルダ５０よりもやや長尺で形成されている。そして、投影レンズ３０は、その外周フランジ部３２がレンズホルダ２５０のレンズ支持部２５２に対してユニット後方側から押し当てられた状態で、レーザー溶着によってレンズホルダ２５０に固定されている。
その際、上記実施形態の場合と同様、レンズホルダ２５０のレンズ支持部２５２に形成された上下１対の位置決めピン２５２ａ、２５２ｂに、投影レンズ３０の外周フランジ部３２の上部および下部に形成された位置決め孔３２ａおよび位置決め溝３２ｂが係合することにより、レンズホルダ２５０に対して投影レンズ３０がユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
また本変形例においても、レンズホルダ２５０に対する基板２２４およびヒートシンク２７０の支持は機械的締結によって行われているが、この機械的締結が熱カシメおよびバネ止めによって行われている点で上記実施形態の場合と異なっている。
具体的には、本変形例においても、レンズホルダ２５０の３箇所に形成された段付き位置決めピン２５８の先端小径部２５８ａが基板２２４の３箇所に形成された位置決め孔２２４ｂに挿入された状態で、各段付き位置決めピン２５８の先端平面部２５８ｂに基板２２４が当接することにより、レンズホルダ２５０に対して基板２２４がユニット前後方向およびこれと直交する方向に関して位置決めされるようになっている。
その上で、本変形例においては、位置決め孔２２４ｂに挿入された先端小径部２５８ａが熱カシメされることによって、基板２２４がレンズホルダ２５０に固定されるようになっている。
また本変形例においては、ヒートシンク２７０がユニット後方側からレンズホルダ２５０の内部空間に挿入されて基板２２４に当接した状態で、線バネ２８０がヒートシンク２７０に掛け渡されてレンズホルダ２５０の上下両壁部に係止されることにより、ヒートシンク２７０がレンズホルダ２５０に固定されるようになっている。
その際、線バネ２８０は、その左右１対のバネ端部２８０ａがレンズホルダ２５０の下壁部に形成された左右１対のバネ係止孔２６６に係止された状態で、その左右１対の途中部分２８０ｂがヒートシンク２７０の左右２箇所において放熱フィン２７４相互間を挿通するように配置されて本体部２７２の後面に当接しており、その中央部２８０ｃがレンズホルダ２５０の補強リブ２６０に形成されたバネ係止部２６８に係止されている。
なお、このようにバネ止めによってヒートシンク２７０がレンズホルダ２５０に固定された状態において、線バネ２８０にはヒートシンク２７０の質量の２０～４０倍程度（例えば３０倍程度）のバネ荷重が付与されるようになっている。
本変形例の構成を採用することにより、基板２２４およびヒートシンク２７０の本体部２７２に、上記実施形態の場合のようなネジ挿通孔を形成する必要がなくなるので、基板２２４およびヒートシンク２７０の構成簡素化を図ることができる。
特に、ヒートシンク２７０に関しては、押出し成形品をそのまま用いるようにすることができ、かつ、その本体部２７２にネジ挿通孔を形成する必要がなくなったことにより、放熱フィン２７４の数を増やすことができ、これにより放熱機能向上を図ることができる。
また本変形例においては、基板２２４が熱カシメによってレンズホルダ２５０に固定されているので、レンズホルダ２５０に対するヒートシンク２７０の支持がバネ止めによって行われていることに起因して、レンズホルダ２５０とヒートシンク２７０との位置関係が微妙にずれてしまうようなことがあっても、レンズホルダ２５０に対する基板２２４の支持が位置精度良く行われるようにすることができる。
さらに本変形例においては、灯具ユニット２１０の組付けが、レンズホルダ２５０に対して投影レンズ３０、画像形成用透光体４０、基板２２４、ヒートシンク２７０、線バネ２８０をユニット後方側から組み付けることによって行われる構成となっているので、その組付作業性を高めることができる。
なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。
また本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。
１０、１１０、２１０ 灯具ユニット
２０ 光源
２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ 発光素子
２４、１２４、２２４ 基板
２４ａ、７２ａ ネジ挿通孔
２４ｂ、３２ａ、４６ａ、１２４ｂ、２２４ｂ 位置決め孔
２６ コネクタ
３０ 投影レンズ
３２ 外周フランジ部
３２ｂ 位置決め溝
４０ 画像形成用透光体
４２ ブロック部
４２Ａ 第１出射面
４２Ａａ 下端縁
４２Ｂ 第２出射面
４２Ｃ 水平面部
４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄ 入射部
４６ 外周フランジ部
５０、１５０、２５０ レンズホルダ
５２、２５２ レンズ支持部
５２ａ、５２ｂ、５４ａ、２５２ａ、２５２ｂ 位置決めピン
５４ 透光体支持部
５６ ネジ締め用ボス
５８、１５８、２５８ 段付き位置決めピン
５８ａ、１５８ａ、２５８ａ 先端小径部
５８ｂ、１５８ｂ、２５８ｂ 先端平面部
６０、２６０ 補強リブ
６２、１６２ 位置決め部
６２ａ、１６２ａ 切欠き部
７０、１７０、２７０ ヒートシンク
７２、１７２、２７２ 本体部
７４、１７４、２７４ 放熱フィン
７６ ネジ
１００ 車両用灯具
１０２ ランプボディ
１０４ 透光カバー
１６２ｂ 矩形状開口部
１６４ ランス係合片
１６４ａ 先端部
２６６ バネ係止孔
２６８ バネ係止部
２８０ 線バネ
２８０ａ バネ端部
２８０ｂ 途中部分
２８０ｃ 中央部
Ａｘ 光軸
ＣＬ１ 下段カットオフライン
ＣＬ２ 上段カットオフライン
Ｅ エルボ点
Ｆ 後側焦点
ＰＡ、ＰＢ、ＰＣ 配光パターン
ＰＤ ハイビーム用付加配光パターン
ＰＨ ハイビーム用配光パターン
ＰＬ ロービーム用配光パターン

Claims (6)

  1. 光源からの光を、投影レンズを介してユニット前方へ向けて照射することにより、所要の配光パターンを形成するように構成された灯具ユニットにおいて、
    上記光源と上記投影レンズとの間に、上記光源からの出射光を透過制御することによって投影用画像を形成するように構成された画像形成用透光体が配置されており、
    上記光源は、共通の基板に搭載された複数の発光素子で構成されており、
    上記画像形成用透光体は、上記複数の発光素子の各々からの出射光を入射させるための複数の入射部を備えており、
    上記画像形成用透光体および上記基板は、上記投影レンズを支持するためのレンズホルダに支持されている、ことを特徴とする灯具ユニット。
  2. 上記投影レンズ、上記画像形成用透光体および上記レンズホルダは、いずれも樹脂製部材で構成されており、
    上記投影レンズおよび上記画像形成用透光体は、上記レンズホルダに対してレーザー溶着により固定されている、ことを特徴とする請求項１記載の灯具ユニット。
  3. 上記複数の発光素子で発生した熱を放散させるためのヒートシンクを備えており、
    上記ヒートシンクは、上記基板と面接触した状態で上記レンズホルダに支持されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の灯具ユニット。
  4. 上記レンズホルダに、上記ヒートシンクをユニット前後方向と直交する方向に関して位置決めするための位置決め部が形成されている、ことを特徴とする請求項３記載の灯具ユニット。
  5. 上記レンズホルダに対する上記基板および上記ヒートシンクの支持が、機械的締結によって行われている、ことを特徴とする請求項３または４記載の灯具ユニット。
  6. 上記画像形成用透光体は、上記複数の入射部として少なくとも１つの第１入射部と少なくとも１つの第２入射部とを備えており、
    上記少なくとも１つの第１入射部からの入射光によってロービーム用配光パターンを形成するとともに、上記少なくとも１つの第１入射部からの入射光および上記少なくとも１つの第２入射部からの入射光によってハイビーム用配光パターンを形成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１～５いずれか記載の灯具ユニット。
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