JP7211739B2 - 空間光変調ユニット - Google Patents

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Description

本願発明は、反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットに関するものである。
従来より、車載用の空間光変調ユニットとして、反射型の空間光変調器を備えたものが知られている。例えば「特許文献1」には、車両用灯具における空間光変調ユニットとして、光源からの光を投影レンズへ向けて反射させるように構成された空間光変調器を備えたものが記載されている。
また従来より、反射型の空間光変調器を備えた空間光変調ユニットの構成として、空間光変調器とこの空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する支持基板とが電気的に接続されたものが知られている。
特開2016-91976号公報
上記「特許文献1」に記載された空間光変調ユニットにおいては、空間光変調器によって反射光の空間的な分布を制御することにより、車両用灯具として種々の配光パターンを精度良く形成することが可能である。
ところで、反射型の空間光変調器を備えた空間光変調ユニットの構成として、空間光変調器よりもユニット前方側に、その周縁部にユニット前方側から当接するブラケットが配置された構成とすれば、空間光変調器と支持基板との電気的接続を安定的に維持することが可能となる。
しかしながら、このような構成をそのまま車載用の空間光変調ユニットに適用した場合には、次のような問題が生じてしまうおそれがある。
すなわち、車載用の空間光変調ユニットには車両走行等によって振動荷重や衝撃荷重が作用するので、空間光変調器を支持する支持基板とブラケットとの位置関係がずれやすくなる。そして、支持基板とブラケットとの位置関係がずれると、空間光変調器と支持基板との接続部分に無理な荷重が作用してしまうので、これにより接続部分が破損してしまうおそれがある。
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、反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットにおいて、振動荷重等によって空間光変調器と支持基板との接続部分が破損してしまうのを効果的に抑制することができる空間光変調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、空間光変調器の支持構造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、本願発明に係る空間光変調ユニットは、
光源からの光を反射させる反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットにおいて、
上記空間光変調器よりもユニット後方側に、該空間光変調器と電気的に接続された状態で該空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する支持基板が配置されており、
上記空間光変調器よりもユニット前方側に、該空間光変調器の周縁部にユニット前方側から当接するブラケットが配置されており、
上記支持基板の複数箇所に、該支持基板をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材が装着されており、
上記各挟持部材は上記ブラケットに固定されている、ことを特徴とするものであり、
その上で、さらに、
本願第1の発明に係る空間光変調ユニットは、
上記ブラケットの複数箇所に、ユニット前後方向と直交する方向に延びるネジ穴が形成されており、
上記各挟持部材に、ユニット前後方向に延びる長孔が形成されており、
上記各長孔を介して上記各ネジ穴にネジが締め付けられることにより、上記各挟持部材の上記ブラケットへの固定が行われている、ことを特徴とするものであり、
本願第2の発明に係る空間光変調ユニットは、
上記支持基板よりもユニット後方側に、上記空間光変調器の中央部に当接した状態で該空間光変調器をユニット前方側へ向けて弾性的に押圧するヒートシンクが配置されており、
上記空間光変調器の周囲に、上記ヒートシンクを上記ブラケットに固定するための複数の段付きボルトが配置されており、
上記各段付きボルトは、該段付きボルトの大径部が上記ヒートシンクに形成されたボルト挿通孔および上記支持基板に形成されたボルト挿通孔を挿通した状態で該大径部の先端面において上記ブラケットに当接するとともに該段付きボルトの小径部において上記ブラケットに螺着されており、
上記各段付きボルトの大径部に、上記ヒートシンクをユニット前方へ向けて弾性的に押圧するためのバネが取り付けられている、ことを特徴とするものである。
上記「空間光変調ユニット」は、車載用であればその具体的な用途は特に限定されるものではなく、例えば、車両用灯具において配光パターンを形成するための機能を果たすものや、ヘッドアップディスプレイ(HUD)等において画像情報を生成するための機能を果たすもの等が採用可能である。
上記「空間光変調器」は、光源からの光を反射させる際にその反射光の空間的な分布を制御することが可能なものであれば、その具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えばデジタルマイクロミラーを用いたものや反射型液晶を用いたもの等が採用可能である。
上記「ユニット前後方向」とは、空間光変調器の反射光制御領域と直交する方向を意味するものであって、反射光制御領域の正面側が「ユニット前方側」であり、反射光制御領域の背面側が「ユニット後方側」である。
上記「空間光変調器」による光源からの光の反射方向は、該空間光変調器の反射光制御領域に対して垂直な方向であってもよいし、これに対して傾斜した方向であってもよい。
上記「支持基板」は、空間光変調器と電気的に接続された状態で該空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する構成となっているが、その際、空間光変調器の周縁部を直接支持する構成となっていてもよいし、他の部材を介して空間光変調器の周縁部を支持する構成となっていてもよい。
上記各「挟持部材」は、支持基板をユニット前後方向両側から挟持した状態で支持基板に装着されていれば、その具体的な挟持構造や装着位置は特に限定されるものではない。また、上記各「挟持部材」をブラケットに固定するための具体的な構造についても特に限定されるものではない。
本願発明に係る空間光変調ユニットは、光源からの光を反射させる反射型の空間光変調器を備えているので、この空間光変調器においてその反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の配光パターンを精度良く形成したり種々の画像情報を精度良く生成することができる。
その際、空間光変調器は、該空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する支持基板と電気的に接続されているが、空間光変調器のユニット前方側にはその周縁部にユニット前方側から当接するブラケットが配置されているので、空間光変調器と支持基板との電気的接続を安定的に維持することができる。
その上で、支持基板の複数箇所には該支持基板をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材が装着されており、各挟持部材はブラケットに固定されているので、支持基板とブラケットとをユニット前後方向に関して一定の位置関係に維持することができる。
したがって、空間光変調ユニットに振動荷重や衝撃荷重が作用した場合であっても、支持基板とブラケットとのユニット前後方向の位置関係がずれてしまわないようにすることができる。そしてこれにより、空間光変調ユニットが車載用であるにもかかわらず、空間光変調器と支持基板との接続部分に無理な荷重が作用して該接続部分が破損しまうのを効果的に抑制することができる。
このように本願発明によれば、反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットにおいて、振動荷重等によって空間光変調器と支持基板との接続部分が破損してしまうのを効果的に抑制することができる。
上記構成において、さらに、ブラケットの複数箇所にユニット前後方向と直交する方向に延びるネジ穴が形成されるとともに、各挟持部材にユニット前後方向に延びる長孔が形成された構成とした上で、各長孔を介して各ネジ穴にネジが締め付けられることにより各挟持部材のブラケットへの固定が行われる構成とすれば、支持基板がユニット前後方向に関して最適な位置に配置された状態でブラケットに固定支持される構成とすることができる。そしてこれにより、振動荷重等によって空間光変調器と支持基板との接続部分が破損してしまうのを一層効果的に抑制することができる。
その際、ブラケットの複数箇所の各々に、各挟持部材と係合するようにしてユニット前後方向に延びるガイド溝部が形成された構成とすれば、各挟持部材をネジ締めによって支持基板に装着する際に該挟持部材が不用意に回転してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、各挟持部材を支持基板に対して適正な状態で装着することができる。
上記構成において、さらに、支持基板において各挟持部材が装着される複数箇所が、空間光変調器の左右両側の上下2箇所に設定された構成とすれば、ブラケットによる支持基板の固定支持が安定的に行われるようにすることができる。そしてこれにより、振動荷重等によって空間光変調器と支持基板との接続部分が破損してしまうのを一層効果的に抑制することができる。
上記構成において、さらに、各挟持部材の構成として、L字形に形成された2枚の金属板がユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接された構成とすれば、各挟持部材を安価で簡易な構成とすることができる。
上記構成において、さらに、支持基板よりもユニット後方側に、空間光変調器の中央部に当接した状態で該空間光変調器をユニット前方側へ向けて弾性的に押圧するヒートシンクが配置された構成とすれば、空間光変調器に無理な荷重が作用しないようにした上で空間光変調器の放熱を図ることができる。
その際、支持基板とブラケットとのユニット前後方向の位置関係は一定に維持されているので、空間光変調ユニットに振動荷重や衝撃荷重が作用した場合であっても空間光変調器とヒートシンクとの位置関係がずれてしまうことはなく、したがって空間光変調器がヒートシンクからの荷重によって破損してしまうのを未然に防止することができる。
このようなヒートシンクを備えた構成とした場合において、空間光変調器の周囲に、ヒートシンクをブラケットに固定するための複数の段付きボルトが配置された構成とした上で、各段付きボルトの構成として、その大径部がヒートシンクに形成されたボルト挿通孔および支持基板に形成されたボルト挿通孔を挿通した状態でその先端面においてブラケットに当接するとともにその小径部においてブラケットに螺着された構成とし、かつ、その大径部にヒートシンクをユニット前方へ向けて弾性的に押圧するためのバネが取り付けられた構成とすれば、ヒートシンクによる空間光変調器の押圧が所定の弾性押圧力で安定的に行われるようにすることが容易に可能となる。
また、このようなヒートシンクを備えた構成とした場合において、さらに、空間光変調器の周囲に、ユニット前後方向に延びる少なくとも1つのシャフトがその後端部においてヒートシンクに固定された状態で配置された構成とした上で、支持基板に少なくとも1つのシャフト挿通孔が形成されるとともに、ブラケットに少なくとも1つのシャフト位置決め孔が形成された構成とし、さらに各シャフトの構成として、各シャフト挿通孔を挿通するように配置された状態でその前端部が各シャフト位置決め孔に挿入された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、少なくとも1つのシャフトの存在によって、ヒートシンクとブラケットとがユニット前後方向と直交する方向に関して一定の位置関係に維持されるようにすることができる。したがって、支持基板の複数箇所に挟持部材が装着されることのみによっては、支持基板とブラケットとがユニット前後方向と直交する方向に関して一定の位置関係に維持されることが困難な場合であっても、その位置関係を維持することができる。そしてこれにより、挟持部材が装着される箇所を最小限に抑えることが可能となり、また各挟持部材の構成をより簡素化することが可能となる。
上記「少なくとも1つのシャフト」は、ヒートシンクとは別部材で構成されていてもよいし、ヒートシンクと一体的に形成されていてもよい。
本願発明の第1実施形態に係る空間光変調ユニットが組み込まれた車両用灯具を示す正面図 図1のII方向矢視図 図1のIII-III線断面図 図1のIV-IV線断面図 図2のV部詳細図 上記空間光変調ユニットをその構成要素に分解して示す斜視図 上記空間光変調ユニットの要部を示す斜視図 上記車両用灯具のレンズ側サブアッシーを上記空間光変調ユニットのブラケットと共に分解して示す斜視図 上記第1実施形態の第1~第4変形例に係る挟持部材を示す斜視図 本願発明の第2実施形態に係る空間光変調ユニットが組み込まれたヘッドアップディスプレイを示す側断面図
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。
まず、本願発明の第1実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る空間光変調ユニット10が組み込まれた車両用灯具100を示す正面図であり、図2は図1のII方向矢視図である。また、図3は図1のIII-III線断面図であり、図4は図1のIV-IV線断面図である。なお、これらの図においては構成要素の一部を適宜破断した状態で示している。
これらの図において、Xで示す方向が空間光変調ユニット10および車両用灯具100としての「前方」(車両としても「前方」)であり、Yで示す方向が「前方」と直交する「左方向」(車両としても「左方向」であるが灯具正面視では「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。
これらの図に示すように、本実施形態に係る車両用灯具100は、車両の前端部に設けられるヘッドランプであって、図示しないランプボディと透光カバーとで形成される灯室内に組み込まれたプロジェクタ型の灯具ユニットとして構成されている。
この車両用灯具100は、空間光変調ユニット10と、光源側サブアッシー60と、レンズ側サブアッシー70とを備えた構成となっている。そして、この車両用灯具100は、その空間光変調ユニット10の構成要素であるブラケット40において、図示しない取付構造を介して上記ランプボディに支持されるようになっている。
図3に示すように、光源側サブアッシー60は、光源62と、この光源62からの出射光を空間光変調ユニット10へ向けて反射させるリフレクタ64と、これらを支持するベース部材66とを備えた構成となっている。
空間光変調ユニット10は、空間光変調器20と、この空間光変調器20よりも灯具後方側(すなわちユニット後方側)に配置された支持基板30と、この支持基板30よりも灯具前方側に配置されたブラケット40と、空間光変調器20よりも灯具後方側に配置されたヒートシンク50とを備えた構成となっている。
レンズ側サブアッシー70は、車両前後方向に延びる光軸Axを有する投影レンズ72と、この投影レンズ72を支持するレンズホルダ74とを備えた構成となっている。
そして、本実施形態に係る車両用灯具100は、リフレクタ64で反射した光源62からの光を空間光変調器20および投影レンズ72を介して灯具前方へ向けて照射することにより、種々の配光パターン(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あるいは車両走行状況に応じて変化する配光パターンさらには車両前方路面に文字や記号等を描画する配光パターン等)を精度良く形成し得る構成となっている。
これを実現するため、車両用灯具100の組立工程においては、光源62を点灯させて配光パターンを形成した状態で、空間光変調器20と投影レンズ72との位置関係を微調整し、その位置関係精度を高めるようになっている。
次に、空間光変調ユニット10、光源側サブアッシー60およびレンズ側サブアッシー70の各々の具体的な構成について説明する。
まず、空間光変調ユニット10の構成について説明する前に、光源側サブアッシー60の構成について説明する。
光源62は、白色発光ダイオードであって、その発光面を斜め上前方へ向けた状態でベース部材66に固定支持されている。このベース部材66は、空間光変調ユニット10のブラケット40に固定支持されている。
リフレクタ64は、光源62を灯具前方側から覆うようにして配置されており、その周縁部においてベース部材66に固定支持されている。このリフレクタ64は、光源62からの出射光を斜め上後方へ向けて反射させるようになっている。その際、このリフレクタ64の反射面64aは、光源62からの出射光を、投影レンズ72の後側焦点Fを含む後側焦点面の近傍に収束させるように形成されている。
次に、空間光変調ユニット10の構成について説明する。
空間光変調器20は、反射型の空間光変調器であって、反射光制御領域20aとして複数の(例えば数十万個の)微小ミラーがマトリクス状に配置されてなるデジタルマイクロミラーディバイス(DMD)で構成されている。
この空間光変調器20は、その反射光制御領域20aを構成する複数の微小ミラーの各々の反射面の角度を制御することによって、該反射光制御領域20aに到達した光源62からの光の反射方向を選択的に切り換え得る構成となっている。具体的には、光源62からの光を投影レンズ72へ向けて反射させるモードとそれ以外の方向(すなわち配光パターンの形成に悪影響を及ぼさない方向)へ向けて反射させるモードとが選択されるようになっている。
この空間光変調器20は、その反射光制御領域20aの前面が投影レンズ72の後側焦点Fの位置において光軸Axと直交する鉛直面に沿って延びるようにした状態で配置されており、その反射光制御領域20aは光軸Axを中心とする横長矩形状の外形形状を有している。
この空間光変調器20において反射光制御領域20aを囲む周縁部20bは、その前面が反射光制御領域20aの前面に対して灯具後方側に段下がりになった状態で形成されており、その後面においてソケット22を介して支持基板30に支持されている。
ソケット22は、空間光変調器20の周縁部20bに沿った横長矩形状のフレーム部材として構成されており、支持基板30に形成された導電パターン(図示せず)と電気的に接続された状態で該支持基板30に固定されている。この支持基板30には、ソケット22の内周縁形状と略同一形状の開口部30aが形成されている。
図4に示すように、空間光変調器20の周縁部20bには、その後面から灯具後方へ向けて突出する複数の端子ピン20cが形成されている。一方、ソケット22には、複数の端子ピン20cと対応する位置においてその後面から灯具後方へ向けて突出する複数の端子ピン22aが形成されている。
ソケット22の各端子ピン22aは、その基端部(すなわち該ソケット22に埋設された先端部分)が略筒状に形成されており、この基端部に空間光変調器20の各端子ピン20cの先端部が嵌め込まれることによって、空間光変調器20とソケット22とが電気的に接続されるようになっている。
ソケット22の各端子ピン22aは、その先端部(すなわち後端部)において支持基板30の導電パターンにハンダ付けされている。このため、ソケット22は、その後面が支持基板30の前面から僅かに浮いた状態で配置されている。
空間光変調ユニット10は、その空間光変調器20がブラケット40とヒートシンク50とによって灯具前後方向両側から支持された構成となっている。
ブラケット40は、金属製(例えばアルミダイカスト製)の部材であって、光軸Axと直交する鉛直面に沿って延びる鉛直面部40Aと、この鉛直面部40Aの下端縁から灯具前方へ向けて水平面に沿って延びる水平面部40Bとを備えた構成となっている。また、ブラケット40の左右両端部には、鉛直面部40Aと水平面部40Bとの接続部分を補強するための補強フランジ部40Cが形成されている。
図1に示すように、鉛直面部40Aには、横長矩形状の開口部40Aaが光軸Axを中心として形成されている。この開口部40Aaは、空間光変調器20の外周縁形状よりも小さいがその反射光制御領域20aよりは大きい横長矩形状の開口形状を有しており、その内周面の前端縁は全周にわたって面取りされている。
この鉛直面部40Aの後面には、その開口部40Aaの周囲の3箇所に灯具後方へ向けて突出する円柱状の突起部40Ahが形成されている。そして、ブラケット40は、これら3箇所の突起部40Ahの先端面(すなわち後端面)において空間光変調器20の周縁部20bに対して灯具前方側から当接するようになっている。
図2に示すように、水平面部40Bは、リフレクタ64よりも灯具前方側まで延びるように形成されており、この水平面部40Bにはリフレクタ64を挿通させるための横長矩形状の開口部40Baが形成されている。
ヒートシンク50は、金属製(例えばアルミダイカスト製)の部材であって、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ており、その後面には複数の放熱フィン50bが縦縞状に形成されている。
このヒートシンク50の前面の中央部には、灯具前方へ向けて突出する角柱状の突起部50cが形成されている。この突起部50cは光軸Axを中心とする横長矩形状の断面形状を有しており、その大きさはソケット22の内周面形状よりも小さい値に設定されている。そして、この突起部50cは、支持基板30の開口部30aを挿通した状態で、その前端面において空間光変調器20の中央部(すなわち反射光制御領域20aが位置する部分)に対して灯具後方側から当接するようになっている。
このヒートシンク50は、その突起部50cの前端面が空間光変調器20の中央部(すなわち反射光制御領域20aが位置する部分)に対して灯具後方側から当接した状態で、左右2対の段付きボルト52によってブラケット40の鉛直面部40Aに固定されている。この固定は、突起部50cによって空間光変調器20を灯具前方へ向けて弾性的に押圧した状態で行われるようになっている。
この押圧を行うための具体的な構成は以下のとおりである。
すなわち、左右2対の段付きボルト52は、空間光変調器20の左右両側の上下2箇所に位置するように配置されている。
図4に示すように、各段付きボルト52は、その大径部52bが灯具後方側からヒートシンク50に形成されたボルト挿通孔50aおよび支持基板30に形成されたボルト挿通孔30bを挿通するように配置された状態で、その先端の小径部52aにおいてブラケット40の鉛直面部40Aに螺着されている。これを実現するため、ブラケット40の鉛直面部40Aには、4本の段付きボルト52に対応した4箇所に、各段付きボルト52の小径部52aを螺着するためのネジ孔40Abが形成されている。ブラケット40の鉛直面部40Aは、各ネジ孔40Abの周辺部分が灯具後方側に厚くなった厚肉部40Acとして形成されている。
各段付きボルト52の大径部52bには、ヒートシンク50の突起部50cを灯具前方側へ向けて弾性的に押圧するためのバネ54が取り付けられている。各バネ54は、各段付きボルト52の頭部52cとヒートシンク50との間に配置された圧縮コイルバネで構成されている。
このように空間光変調器20の左右両側の上下2箇所においてヒートシンク50を灯具前方側へ向けて弾性的に押圧することにより、空間光変調器20に無理な荷重を作用させないようにした状態で、その中央部を灯具前方側へ向けて弾性的に押圧するようになっている。そしてこれにより、空間光変調器20の周縁部20bに形成された複数の端子ピン20cがソケット22に形成された複数の嵌合孔(すなわち端子ピン22aの略筒状に形成された基端部)に適正に嵌め込まれた状態(すなわち空間光変調器20とソケット22との電気的接続が確実に行われた状態)を維持するようになっている。
空間光変調器20の周囲には、灯具前後方向に延びる左右1対のシャフト56が、その後端部においてヒートシンク50に固定された状態で配置されている。具体的には、各シャフト56は、ヒートシンク50と一体で形成されており、ヒートシンク50の突起部50cの左右両側において灯具前方へ向けて円柱状に延びるように形成されている。
支持基板30には、左右1対のシャフト56を挿通させるための左右1対のシャフト挿通孔30cが形成されている。各シャフト挿通孔30cは、各シャフト56よりもある程度大きい径を有する円筒状の開口部として形成されている。
また、ブラケット40の鉛直面部40Aには、左右1対のシャフト56の先端部を挿入させた状態で灯具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対のシャフト位置決め孔40Adが形成されている。各シャフト位置決め孔40Adは、各シャフト56よりも僅かに大きい径で形成されている。
各シャフト位置決め孔40Adは、鉛直面部40Aの後面に形成されたスリーブ40Aeによって鉛直面部40Aの板厚よりも長く灯具後方へ向けて延びるように形成されており、これにより各シャフト56と一定の長さにわたって摺動可能に係合するようになっている。そしてこれにより、ブラケット40の鉛直面部40Aが光軸Axと直交する鉛直面に対して傾斜してしまうのを未然に防止するようになっている。
図5は、図2のV部詳細図である。また、図6は、空間光変調ユニット10をその構成要素に分解して示す斜視図であり、図7は、空間光変調ユニット10の要部を示す斜視図である。
これらの図にも示すように、ブラケット40の鉛直面部40Aは、支持基板30よりも大きい左右幅で形成されており、その左右両端面の上下2箇所には矩形状の切欠き部40Aiが形成されている。
支持基板30の左右両端面の上下2箇所には、支持基板30をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材32が装着されている。各挟持部材32は、ブラケット40の鉛直面部40Aに対して各切欠き部40Aiの位置において固定されている。
各挟持部材32は、平面視においてL字形に形成された2枚の金属板32A、32Bが、灯具前後方向(すなわちユニット前後方向)に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接されることにより構成されており、2枚の金属板32A、32Bが重ね合わされた重合部32aにおいてブラケット40の鉛直面部40Aに固定されている。
具体的には、ブラケット40の鉛直面部40Aにおける左右両端面の上下2箇所には、灯具前後方向と直交する水平方向に延びるネジ穴40Afが形成されている。一方、各挟持部材32の重合部32aには、灯具前後方向に延びる長孔32bが形成されている。そして、各長孔32bを介して各ネジ穴40Afにネジ34が締め付けられることにより、各挟持部材32のブラケット40への固定が行われるようになっている。各挟持部材32は、その重合部32aの前半部分32a1が他の部分よりも小さい上下幅で形成されている。
2枚の金属板32A、32Bの溶接は、重合部32aにおける長孔32bの周囲の複数箇所(例えば、長孔32bの灯具前方側と灯具斜め上方側と灯具斜め下方側の3箇所)においてスポット溶接によって行われている。
なお、各金属板32A、32Bの先端面(すなわち光軸Ax寄りの端面)は、段付きボルト52の大径部52bとの干渉を回避するため、円弧状に切り欠かれている。
ブラケット40の鉛直面部40Aにおける左右両端面の上下2箇所には、各挟持部材32における重合部32aの前半部分32a1と係合した状態で灯具前後方向に延びるガイド溝部40Agが形成されている。
図6に示すように、空間光変調器20の周縁部20bの前面には、光軸Axに関して対角線上に位置する2箇所に円筒状の位置決め穴20b1が形成されている。一方、ブラケット40の鉛直面部40Aには、空間光変調器20の位置決め穴20b1に対応する位置に、灯具後方へ向けて延びる円柱状の位置決めピン40Ajが形成されている。
そして、ブラケット40の各位置決めピン40Ajが空間光変調器20の各位置決め穴20b1に挿入されることにより、空間光変調ユニット10をブラケット40に組み付ける際に光軸Axと直交する方向の位置決めがなされるとともに、その組付け後は空間光変調器20が光軸Axと直交する鉛直面内において不用意に変位してしまうのを未然に防止するようになっている。
次に、レンズ側サブアッシー70の構成について説明する。
図3に示すように、投影レンズ72は、光軸Ax上において灯具前後方向に所要間隔をおいて配置された第1および第2レンズ72A、72Bで構成されている。
灯具前方側に位置する第1レンズ72Aは、両凸レンズとして構成されており、灯具後方側に位置する第2レンズ72Bは、灯具後方へ向けて膨らんだ凹メニスカスレンズとして構成されている。その際、これら第1および第2レンズ72A、72Bは、その上端部が水平面に沿って僅かに切除されるとともにその下部部が水平面に沿って比較的大きく切除された構成となっている。
そして、これら第1および第2レンズ72A、72Bは、その外周縁部において共通のレンズホルダ74に支持されている。
このレンズホルダ74は、金属製(例えばアルミダイカスト製)の部材であって、投影レンズ72を筒状に囲むように形成されたホルダ本体74Aと、このホルダ本体74Aの外周面の下端部において水平面に沿って左右両側に張り出すように形成された1対のフランジ部74Bとを備えた構成となっている。
ホルダ本体74Aの内周面には、第1および第2レンズ72A、72Bを位置決めするための突起部74Aaが形成されている。一方、左右1対のフランジ部74Bは、いずれも一定の左右幅でレンズホルダ74の全長にわたって灯具前後方向に延びるようにして平板状に形成されている。
図8は、レンズ側サブアッシー70をブラケット40と共に分解して示す斜視図である。
同図にも示すように、レンズホルダ74は、その左右1対のフランジ部74Bにおいて、ブラケット40の水平面部40Bに対して機械的締結により固定されている。この機械的締結による固定はネジ締めによって行われている。
これを実現するため、レンズホルダ74の各フランジ部74Bには、該フランジ部74Bを上下方向に貫通する前後1対のネジ挿通孔74Baが形成されている。また、ブラケット40の水平面部40Bには、ネジ穴を有する前後1対のボス部40Bbが下方へ突出するように形成されている。そして、各フランジ部74Bの上方からネジ76が各ネジ挿通孔74Baを介して各ボス部40Bbのネジ穴に螺着されるようになっている。
その際、各ネジ挿通孔74Baは、各ネジ76のネジ径よりも大きい左右幅で灯具前後方向に延びる長孔として形成されており、これによりレンズホルダ74をブラケット40に対する灯具前後方向の位置を調整した状態でネジ締めを行い得る構成となっている。
レンズホルダ74の各フランジ部74Bの下面には、前後1対のネジ挿通孔74Baの前後方向の中央位置において鉛直下方へ向けて突出する位置決めピン74Bbが形成されている。各位置決めピン74Bbは、円柱状に形成されており、その先端部は凸曲面状に形成されている。また、各位置決めピン74Bbのフランジ部74Bからの下方突出量は、ブラケット40の水平面部40Bの板厚よりもやや大きい値に設定されている。
一方、ブラケット40の水平面部40Bには、各位置決めピン74Bbに対応する位置に該水平面部40Bを上下方向に貫通する長孔40Bcが形成されている。各長孔40Bcは、位置決めピン74Bbの径よりも僅かに大きい左右幅で灯具前後方向に延びる長孔として形成されている。
そして、レンズホルダ74をブラケット40に対してネジ締めする際、予め位置決めピン74Bbを長孔40Bcに挿入しておくことにより、レンズホルダ74がブラケット40に対して左右方向に変位するのを規制した上で、レンズホルダ74とブラケット40との灯具前後方向の位置関係を微調整し得るようになっている。これにより、ネジ締め時に発生するトルクによってレンズホルダ74がブラケット40に対して不用意に回転しまうのを未然に防止し、空間光変調器20と投影レンズ72との位置関係精度を高めるようになっている。
次に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る空間光変調ユニット10は、車両用灯具100に組み込まれているが、この空間光変調ユニット10は、光源62からの光を反射させる反射型の空間光変調器20を備えているので、この空間光変調器20においてその反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の配光パターンを精度良く形成することができる。
その際、空間光変調器20は、該空間光変調器20の周縁部20bをソケット22を介してユニット後方側(すなわち灯具後方側)から支持する支持基板30と電気的に接続されているが、空間光変調器20のユニット前方側にはその周縁部20bにユニット前方側から当接するブラケット40が配置されているので、空間光変調器20と支持基板30との電気的接続を安定的に維持することができる。
その上で、支持基板30の複数箇所には該支持基板30をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材32が装着されており、各挟持部材32はブラケット40に固定されているので、支持基板30とブラケット40とをユニット前後方向に関して一定の位置関係に維持することができる。
したがって、空間光変調ユニット10に振動荷重や衝撃荷重が作用した場合であっても、支持基板30とブラケット40とのユニット前後方向の位置関係がずれてしまわないようにすることができる。
そしてこれにより、空間光変調ユニット10が車載用であるにもかかわらず、空間光変調器20と支持基板30との接続部分に無理な荷重が作用して該接続部分が破損しまうのを効果的に抑制することができる。
このように本実施形態によれば、反射型の空間光変調器20を備えた車載用の空間光変調ユニット10において、振動荷重等によって空間光変調器20と支持基板30との接続部分が破損してしまうのを効果的に抑制することができる。
本実施形態においては、ブラケット40の複数箇所にユニット前後方向と直交する方向に延びるネジ穴40Afが形成されるとともに、各挟持部材32にユニット前後方向に延びる長孔32bが形成されており、そして、各長孔32bを介して各ネジ穴40Afにネジ34が締め付けられることにより各挟持部材32のブラケット40への固定が行われているので、支持基板30がユニット前後方向に関して最適な位置に配置された状態でブラケット40に固定支持される構成とすることができる。そしてこれにより、振動荷重等によって空間光変調器20と支持基板30との接続部分が破損してしまうのを一層効果的に抑制することができる。
その際、ブラケット40の複数箇所の各々には、各挟持部材32と係合するようにしてユニット前後方向に延びるガイド溝部40Agが形成されているので、各挟持部材32をネジ締めによって支持基板30に装着する際に該挟持部材32が不用意に回転してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、各挟持部材32を支持基板30に対して適正な状態で装着することができる。
しかも本実施形態においては、支持基板30において各挟持部材32が装着される複数箇所が、空間光変調器20の左右両側の上下2箇所に設定されているので、ブラケット40による支持基板30の固定支持が安定的に行われるようにすることができる。そしてこれにより、振動荷重等によって空間光変調器20と支持基板30との接続部分が破損してしまうのを一層効果的に抑制することができる。
その際、各挟持部材32は、L字形に形成された2枚の金属板がユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接された構成となっているので、各挟持部材32を安価で簡易な構成とすることができる。
また本実施形態においては、支持基板30よりもユニット後方側に、空間光変調器20の中央部(すなわち反射光制御領域20aが位置する部分)に当接した状態で該空間光変調器20をユニット前方側へ向けて弾性的に押圧するヒートシンク50が配置されているので、空間光変調器20に無理な荷重が作用しないようにした上で空間光変調器20の放熱を図ることができる。
その際、支持基板30とブラケット40とのユニット前後方向の位置関係は一定に維持されているので、空間光変調ユニット10に振動荷重や衝撃荷重が作用した場合であっても空間光変調器20とヒートシンク50との位置関係がずれてしまうことはなく、したがってヒートシンク50からの荷重によって空間光変調器20が破損してしまうのを未然に防止することができる。
しかも、空間光変調器20の周囲には、ヒートシンク50をブラケット40に固定するための複数の段付きボルト52が配置されており、各段付きボルト52は、その大径部52bがヒートシンク50に形成されたボルト挿通孔50aおよび支持基板30に形成されたボルト挿通孔30bを挿通した状態でその先端面においてブラケット40に当接するとともにその小径部52aにおいてブラケット40に螺着されており、かつ、その大径部52bにはヒートシンク50をユニット前方へ向けて弾性的に押圧するためのバネ54が取り付けられているので、ヒートシンク50による空間光変調器20の押圧が所定の弾性押圧力で安定的に行われるようにすることが容易に可能となる。
さらに、空間光変調器20の周囲には、ユニット前後方向に延びる左右1対のシャフト56がその後端部においてヒートシンク50に固定された状態で配置されており、また、支持基板30には左右1対のシャフト挿通孔30cが形成されるとともに、ブラケット40には左右1対のシャフト位置決め孔40Adが形成されており、そして各シャフト56は、各シャフト挿通孔30cを挿通するように配置された状態でその前端部が各シャフト位置決め孔40Adに挿入されているので、次のような作用効果を得ることができる。
すなわち、左右1対のシャフト56の存在によって、ヒートシンク50とブラケット40とがユニット前後方向と直交する方向に関して一定の位置関係に維持されるようにすることができる。したがって、支持基板30における空間光変調器20の左右両側の上下2箇所に挟持部材32が装着されることのみによっては、支持基板30とブラケット40とがユニット前後方向と直交する方向に関して一定の位置関係に維持されることは困難であるが、その位置関係を維持することが可能となる。そしてこれにより、挟持部材32が装着される箇所を最小限に抑えることが可能となり、また各挟持部材32の構成をより簡素化することが可能となる。
上記第1実施形態においては、各シャフト56がヒートシンク50の一部として一体的に形成されているものとして説明したが、各シャフト56をヒートシンク50とは別部材で構成した上で、その後端部56cをヒートシンク50に圧入やネジ締め等によって固定する構成とすることも可能である。
上記第1実施形態においては、支持基板30が、空間光変調器20の周縁部20bに対してソケット22を介して当接した状態で該空間光変調器20と電気的に接続されているものとして説明したが、支持基板30が、空間光変調器20の周縁部20bに対して直接当接した状態で該空間光変調器20と電気的に接続された構成とすることも可能である。
上記第1実施形態においては、灯具前後方向(すなわち光軸Axが延びる方向)とユニット前後方向(すなわち空間光変調器20の反射光制御領域20aの前面と直交する方向とが一致しているものとして説明したが、ユニット前後方向が灯具前後方向に対して傾斜した方向に延びる構成とすることも可能である。
上記第1実施形態においては、リフレクタ64で反射した光源62からの出射光を空間光変調器20で反射させる構成となっているが、レンズ等によって偏向制御した光源62からの出射光を空間光変調器20で反射させる構成や光源62からの出射光を直接空間光変調器20で反射させる構成を採用することも可能である。
次に、上記第1実施形態の挟持部材32の第1~第4変形例について説明する。
図9(a)は、第1変形例に係る挟持部材132を示す斜視図である。
同図(a)に示すように、本変形例の挟持部材132も、上記第1実施形態の挟持部材32と同様、平面視においてL字形に形成された2枚の金属板132A、132Bが、ユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接されており、2枚の金属板132A、132Bが重ね合わされた重合部132aにはユニット前後方向に延びる長孔132bが形成されている。
ただし、2枚の金属板132A、132Bは、その先端面(すなわち光軸Ax寄りの端面)の位置が互いにずれた状態で形成されている。
本変形例の構成を採用することにより、挟持部材132の支持基板30への装着を容易に行うことが可能となる。
図9(b)は、第2変形例に係る挟持部材232を示す斜視図である。
同図(b)に示すように、本変形例の挟持部材232も、上記第1実施形態の挟持部材32と同様、平面視においてL字形に形成された2枚の金属板232A、232Bが、ユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接されており、2枚の金属板232A、232Bが重ね合わされた重合部232aにはユニット前後方向に延びる長孔232bが形成されている。
ただし、2枚の金属板232A、232Bは、その先端部(すなわち光軸Ax寄りの端部)232Aa、232Baがユニット前後方向に開くようにして斜めに折り曲げられている。
本変形例の構成を採用することにより、挟持部材232の支持基板30への装着をさらに容易に行うことが可能となる。
図9(c)は、第3変形例に係る挟持部材332を示す斜視図である。
同図(c)に示すように、本変形例の挟持部材332も、上記第1実施形態の挟持部材32と同様の形状を有しているが、単一の金属板を折り曲げることによって形成されている点で、上記第1実施形態の場合と異なっている。
すなわち、本変形例の挟持部材332は、上記第1実施形態の挟持部材32における2枚の金属板32A、32Bと同様の形状を有する2枚の板状部332A、332Bが、その前端位置において繋がった単一の金属板で構成されている。
この挟持部材332においても、2枚の板状部232A、232Bが重ね合わされた重合部332aにはユニット前後方向に延びる長孔332bが形成されている。
本変形例の構成を採用することにより、挟持部材332を製造する際の溶接工程を廃止することができる。
図9(d)は、第4変形例に係る挟持部材432を示す斜視図である。
同図(d)に示すように、本変形例の挟持部材432は、上記第1実施形態において上下2箇所に配置される上下1対の挟持部材32が一体的に形成された構成となっている。
すなわち、本変形例の挟持部材432も、平面視においてL字形に形成された2枚の金属板432A、432Bがユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接された構成となっている。そして、この挟持部材432は、上記第1実施形態の挟持部材32と同様の構成を有する上下2箇所の部分が、2枚の金属板432A、432Bが重ね合わされた重合部432aにおいて上下方向に延びる連結部432cを介して一体化された構成となっている。
この挟持部材432においても、上下2箇所の重合部332aにはユニット前後方向に延びる長孔432bが形成されている。
本変形例の構成を採用することにより、部品点数を削減することができ、また、上下2箇所において支持基板30に装着された挟持部材432をブラケット40に固定する際のネジ締め作業を安定的に行うことが可能となる。
次に、本願発明の第2実施形態について説明する。
図10は、本実施形態に係る空間光変調ユニット510が組み込まれたヘッドアップディスプレイ500を示す側断面図である。
このヘッドアップディスプレイ500は、車両のフロントウインドウ2と、このフロントウインドウ2の下方に位置するようにして車室内に配置された空間光変調ユニット510と、この空間光変調器20に対して車両前方側に配置された凹面鏡580とを備えており、空間光変調ユニット510において生成された画像情報を凹面鏡580およびフロントウインドウ2で順次反射させることによりドライバー4に視覚的に認知させるように構成されている。
このため、空間光変調ユニット510は、その基本的な構成に関しては上記第1実施形態に係る空間光変調ユニット10と同様であるが、リフレクタ64で反射した光源62からの光に対する空間光変調器20の反射光制御の内容が異なっている。また、この空間光変調ユニット510においては、ブラケット540が上記第1実施形態のブラケット40のようにレンズ側サブアッシー70の支持機能を備えていない点でも上記第1実施形態の場合と異なっている。
この空間光変調ユニット510は、空間光変調器20からの反射光を凹面鏡580で反射させてフロントウインドウ2の内面に入射させるため、そのユニット基準軸(すなわち空間光変調器20の反射光制御領域20aと直交する方向に延びる軸線)Ax1は車両前方へ向けて下向きに傾斜した方向に延びた状態で配置されている。すなわち、図10において、Xで示す方向が空間光変調ユニット10としての「前方」(車両としては「斜め下前方」)であり、Zで示す方向が「前方」と直交する「上方向」(車両としては「斜め上前方」)である。
次に本実施形態の作用について説明する。
本実施形態に係る空間光変調ユニット510は、ヘッドアップディスプレイ500の一部として構成されているが、この空間光変調ユニット510は、光源62からの光を反射させる反射型の空間光変調器20を備えているので、この空間光変調器20においてその反射光の空間的な分布を制御することにより、種々の画像情報を精度良く生成することができる。
その際、空間光変調ユニット510は、上記第1実施形態に係る空間光変調ユニット10と同様の構成を有しているので、振動荷重等によって空間光変調器20が破損したり空間光変調器20と支持基板30との接続部分が破損してしまうのを効果的に抑制することができる。
なお、上記各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、上記各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。
2 フロントウインドウ
4 ドライバー
10、510 空間光変調ユニット
20 空間光変調器
20a 反射光制御領域
20b 周縁部
20b1 位置決め穴
20c、22a 端子ピン
22 ソケット
30 支持基板
30a 開口部
30b ボルト挿通孔
30c シャフト挿通孔
32、132、232、332、432 挟持部材
32A、32B、132A、132B、232A、232B、432A、432B 金属板
32a、132a、232a、332a、432a 重合部
32a1 前半部分
32b、132b、232b、332b、432b 長孔
34、76 ネジ
40、540 ブラケット
40A 鉛直面部
40Aa 開口部
40Ab ネジ孔
40Ac 厚肉部
40Ad シャフト位置決め孔
40Ae スリーブ
40Af ネジ穴
40Ag ガイド溝部
40Ah 突起部
40Ai 切欠き部
40Aj 位置決めピン
40B 水平面部
40Ba 開口部
40Bb ボス部
40Bc 長孔
40C 補強フランジ部
50 ヒートシンク
50a ボルト挿通孔
50b 放熱フィン
50c 突起部
52 段付きボルト
52a 小径部
52b 大径部
52c 頭部
54 バネ
56 シャフト
60 光源側サブアッシー
62 光源
64 リフレクタ
64a 反射面
66 ベース部材
70 レンズ側サブアッシー
72 投影レンズ
72A 第1レンズ
72B 第2レンズ
74 レンズホルダ
74A ホルダ本体
74Aa 突起部
74B フランジ部
74Ba ネジ挿通孔
74Bb 位置決めピン
100 車両用灯具
232Aa、232Ba 先端部
332A、332B 板状部
432c 連結部
500 ヘッドアップディスプレイ
580 凹面鏡
Ax 光軸
Ax1 ユニット基準軸
F 後側焦点

Claims (6)

  1. 光源からの光を反射させる反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットにおいて、
    上記空間光変調器よりもユニット後方側に、該空間光変調器と電気的に接続された状態で該空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する支持基板が配置されており、
    上記空間光変調器よりもユニット前方側に、該空間光変調器の周縁部にユニット前方側から当接するブラケットが配置されており、
    上記支持基板の複数箇所に、該支持基板をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材が装着されており、
    上記各挟持部材は上記ブラケットに固定されており、
    上記ブラケットの複数箇所に、ユニット前後方向と直交する方向に延びるネジ穴が形成されており、
    上記各挟持部材に、ユニット前後方向に延びる長孔が形成されており、
    上記各長孔を介して上記各ネジ穴にネジが締め付けられることにより、上記各挟持部材の上記ブラケットへの固定が行われている、ことを特徴とする空間光変調ユニット。
  2. 上記ブラケットの上記複数箇所の各々に、上記各挟持部材と係合した状態でユニット前後方向に延びるガイド溝部が形成されている、ことを特徴とする請求項1記載の空間光変調ユニット。
  3. 上記支持基板の上記複数箇所が、上記空間光変調器の左右両側の上下2箇所に設定されている、ことを特徴とする請求項1または2記載の空間光変調ユニット。
  4. 上記各挟持部材は、L字形に形成された2枚の金属板がユニット前後方向に間隔をおいて配置された状態で互いに溶接されることにより構成されている、ことを特徴とする請求項1~3いずれか記載の空間光変調ユニット。
  5. 光源からの光を反射させる反射型の空間光変調器を備えた車載用の空間光変調ユニットにおいて、
    上記空間光変調器よりもユニット後方側に、該空間光変調器と電気的に接続された状態で該空間光変調器の周縁部をユニット後方側から支持する支持基板が配置されており、
    上記空間光変調器よりもユニット前方側に、該空間光変調器の周縁部にユニット前方側から当接するブラケットが配置されており、
    上記支持基板の複数箇所に、該支持基板をユニット前後方向両側から挟持する挟持部材が装着されており、
    上記各挟持部材は上記ブラケットに固定されており、
    上記支持基板よりもユニット後方側に、上記空間光変調器の中央部に当接した状態で該空間光変調器をユニット前方側へ向けて弾性的に押圧するヒートシンクが配置されており、
    上記空間光変調器の周囲に、上記ヒートシンクを上記ブラケットに固定するための複数の段付きボルトが配置されており、
    上記各段付きボルトは、該段付きボルトの大径部が上記ヒートシンクに形成されたボルト挿通孔および上記支持基板に形成されたボルト挿通孔を挿通した状態で該大径部の先端面において上記ブラケットに当接するとともに該段付きボルトの小径部において上記ブラケットに螺着されており、
    上記各段付きボルトの大径部に、上記ヒートシンクをユニット前方へ向けて弾性的に押圧するためのバネが取り付けられている、ことを特徴とする空間光変調ユニット。
  6. 上記空間光変調器の周囲に、ユニット前後方向に延びる少なくとも1つのシャフトが、該シャフトの後端部において上記ヒートシンクに固定された状態で配置されており、
    上記支持基板に少なくとも1つのシャフト挿通孔が形成されるとともに、上記ブラケットに少なくとも1つのシャフト位置決め孔が形成されており、
    上記各シャフトは、上記各シャフト挿通孔を挿通した状態で該シャフトの前端部が各シャフト位置決め孔に挿入されている、ことを特徴とする請求項5記載の空間光変調ユニット。
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