JPWO2020137636A1 - 光学ユニット - Google Patents
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Abstract
Description
本実施の形態に係るレンズユニットを有する光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。はじめに、後述する実施の形態に係る光学ユニットを搭載可能な車両用前照灯の概略について説明する。
図1は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面概要図である。図2は、本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。なお、図2においては、一部の部品を省略してある。
図3は、本実施の形態に係る光学ユニットにおける出射光の光路を模式的に示した図である。図4は、本実施の形態に係る光学ユニットにより形成される配光パターンの模式図である。
本願発明者は、(1)、(2)の現象のいずれについても、各配光パターンを拡散させる(ぼかす)ことで緩和することが一案であることを見いだし、それを実現するための構成として投影レンズに着目した。
(車両用前照灯)
図8は、本実施の形態に係る車両用前照灯の水平断面概要図である。図9は、本実施の形態に係る車両用前照灯の正面図である。なお、図9においては、一部の部品を省略してある。また、図8及び図9に示す本実施の形態に係る車両用前照灯は、第1の実施の形態に係る車両用前照灯と比較して、第2の光源28における2つのLED28aがアレイ状に鉛直方向に並んで配置されている点が異なる。したがって、図8及び図9に示す車両用前照灯の詳細な説明は省略する。
(配光パターン)
図10は、本実施の形態に係る光学ユニットにおける出射光の光路を模式的に示した図である。図11は、図10の矢印B方向から見た模式図である。図12は、本実施の形態に係る光学ユニットにより形成された配光パターンの模式図である。
上述の実施の形態に係る光学ユニット18は、第1の光源20および回転リフレクタ22を備えているが、これらを備えない光学ユニットであってもよい。例えば、変形例に係る光学ユニットは、複数のLED28aを有する第2の光源28と、第2の光源28から出射した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する凸レンズ26と、第2の光源28から出射した第2の光L2’,L2”の光路を凸レンズ26に向かわせる拡散用レンズ30と、を備える。拡散用レンズ30は、複数のLED28aのそれぞれが発する各素子光により形成される部分配光パターンP2’,P2”が重畳することで第2の配光パターンP2が形成されるように構成されている。これにより、LED28aの性能を向上しなくても第2の配光パターンP2の最大光度を高めることができる。
(第1の光源)
次に、第1の光源が備える複数の半導体発光素子のレイアウトについて説明する。図13は、本実施の形態に係る回路基板の上面図である。本実施の形態に係る回路基板33は、ハイビーム用配光パターンのH−H線を含む領域を照らす8個のLED20a1(20a)と、H−H線より上方の領域を照らす2個のLED20a2(20a)と、が実装されている。なお、図13に示す上下前後の方向は、車両用前照灯10の光軸Ax方向を前方向としている。
次に、本実施の形態に係る光学部材について説明する。図14は、本実施の形態に係る光学部材の斜視図である。図15は、本実施の形態に係る光学部材の正面図である。図16は、本実施の形態に係る光学部材の背面図である。図17は、図15に示す光学部材をB方向から見た側面図である。図18(a)は、図15に示す光学部材をC方向から見た側面図、図18(b)は、図15に示す光学部材をD方向から見た側面図である。なお、図15に示す上下前後の方向は、車両用前照灯10の光軸Ax方向を前方向としている。
図19は、図15に示す光学部材のE−E断面図である。本実施の形態に係る光学ユニット18は、複数のLED20a1,20a2がアレイ状に配列されている第1の光源20と、複数のLED20a1,20a2のそれぞれに対応する複数のレンズ部24c1,24c2を有し、第1の光源20から出射した光を集光する光学部材40と、光学部材40を透過した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する凸レンズ26と、を備える。
図20(a)は、本実施の形態に係る第1の光源の発光領域が回転リフレクタが静止した状態で反射投影された照射範囲を示す模式図、図20(b)は、本実施の形態に係る光学ユニットにより形成された配光パターンの模式図である。
図21は、本実施の形態の変形例に係る集光用レンズ24の要部断面図である。図21に示す集光用レンズ44は、LED20a2の正面に配置されたレンズ部24c2および拡張レンズ部24c4を有する。拡張レンズ部24c4は、LED20a2の発光面から斜めに出射した光L1’が入射する入射部24c5と、入射した光L1’を集光用レンズ44の正面に向けて全反射する反射面24c6と、を有している。これにより、発光面から水平方向により近い方向に出射した光L1’も集光用レンズ44の正面に向けて出射できる。
本実施の形態に係る光学部材を有する光学ユニットは、種々の車両用灯具に用いることができる。
次に、本実施の形態に係る光学部材について説明する。図22は、本実施の形態に係る光学部材の斜視図である。図23は、本実施の形態に係る光学部材の上面図である。図24は、本実施の形態に係る光学部材の背面図である。
上述のように、本実施の形態に係る光学ユニット18は、複数のLED20aがアレイ状に配列されている第1の光源20と、複数のLED20aのそれぞれに対応する複数のレンズ部124cを有し、第1の光源20から出射した光を集光する集光用レンズ124と、集光用レンズ124を透過した光を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタ22と、回転リフレクタ22で反射された光を光学ユニット18の光照射方向(車両前方)に投影する凸レンズ26と、を備える。
26b 出射面、 26c 入射面、 28 第2の光源、 28a LED、 36
左右拡散部、 38 上下拡散部。
Claims (24)
- 第1の光源と、
第2の光源と、
前記第1の光源から出射した第1の光を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタと、
前記回転リフレクタで反射された第1の光を光学ユニットの光照射方向に第1の配光パターンとして投影する投影レンズと、を備え、
前記第2の光源は、出射した第2の光が前記回転リフレクタで反射されずに前記投影レンズに入射するように配置されており、
前記投影レンズは、
前記第1の配光パターンの左右方向の端部と重畳するように、前記第2の光を光学ユニットの光照射方向に第2の配光パターンとして投影するように構成されており、
前記第2の光を主として左右方向に拡散する左右拡散部が該投影レンズの一部に形成されていることを特徴とする光学ユニット。 - 前記投影レンズは、
前記第1の光が入射する第1の入射領域と前記第2の光が入射する第2の入射領域とを含む入射面を有し、
前記第2の入射領域は、前記左右拡散部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光学ユニット。 - 前記左右拡散部は、前記第2の入射領域よりも面積が狭いことを特徴とする請求項2に記載の光学ユニット。
- 前記投影レンズは、
前記第1の光および前記第2の光が出射する出射面を更に有し、
前記出射面は、前記第1の光および前記第2の光を主として上下方向に拡散する上下拡散部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の光学ユニット。 - 前記第1の入射領域は、非拡散部であることを特徴とする請求項2乃至4のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 第1の光源と、
複数の発光素子を有する第2の光源と、
前記第1の光源から出射した第1の光を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタと、
前記回転リフレクタで反射された第1の光を光学ユニットの光照射方向に第1の配光パターンとして投影する投影レンズと、
前記第2の光源から出射した第2の光の光路を前記回転リフレクタに向かわないように変化させて前記投影レンズに向かわせる光学部材と、を備え、
前記投影レンズは、前記第1の配光パターンの左右方向の外側領域を照射するように、前記第2の光を光学ユニットの光照射方向に第2の配光パターンとして投影するように構成されており、
前記光学部材は、前記複数の発光素子のそれぞれが発する各素子光により形成される部分配光パターンが重畳することで前記第2の配光パターンが形成されるように構成されていることを特徴とする光学ユニット。 - 前記光学部材は、前記複数の発光素子のそれぞれが発する各素子光の光路を別々に制御する光制御面を有することを特徴とする請求項6に記載の光学ユニット。
- 前記光制御面は、
前記複数の発光素子の一方から出射した第2の光が入射する第1の光制御面と、
前記第1の光制御面と異なる、前記複数の発光素子の他方から出射した第2の光が入射する第2の光制御面と、を含む入射面を有することを特徴とする請求項7に記載の光学ユニット。 - 前記第1の光制御面および前記第2の光制御面は、上下方向に並んで配置されていることを特徴とする請求項8に記載の光学ユニット。
- 前記光制御面は、前記第1の光制御面から入射した第2の光と前記第2の光制御面から入射した第2の光とが共に出射する連続した第3の光制御面としての出射面を有する請求項8または9に記載の光学ユニット。
- 前記第2の光源は、前記光学部材を透過した第2の光が、前記第1の光が前記投影レンズに入射する領域よりも外側の領域に入射するように配置されていることを特徴とする請求項6乃至10のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 複数の発光素子を有する光源と、
前記光源から出射した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する第1のレンズと、
前記光源から出射した光の光路を前記第1のレンズに向かわせる第2のレンズと、を備え、
前記第2のレンズは、前記複数の発光素子のそれぞれが発する各素子光により形成される部分配光パターンが重畳することで前記配光パターンが形成されるように構成されていることを特徴とする光学ユニット。 - 複数の発光素子がアレイ状に配列されている光源と、
前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の第1のレンズを有し、前記光源から出射した光を集光する光学部材と、
前記光学部材を透過した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する第2のレンズと、を備え、
前記複数の第1のレンズのうち少なくとも一つは、対応する前記発光素子の発光面の正面に位置する集光レンズ部と、前記発光面から斜めに出射した光が入射し該第1のレンズの正面に向けて出射することで該第1のレンズの発光領域を拡張する拡張レンズ部を有することを特徴とする光学ユニット。 - 前記拡張レンズ部は、フレネルレンズであることを特徴とする請求項13に記載の光学ユニット。
- 前記拡張レンズ部は、入射した光を第1のレンズの正面に向けて全反射する反射面を有することを特徴とする請求項13に記載の光学ユニット。
- 前記光学部材を透過した光を反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタを更に備え、
前記回転リフレクタは、前記第1のレンズの発光領域のパターンを反射し走査することで前記配光パターンの一部を形成することを特徴とする請求項13乃至15のいずれか1項に記載の光学ユニット。 - 前記第1のレンズの発光領域のうち前記拡張レンズ部に相当する部分のパターンを反射し走査することで前記配光パターンの上部領域を形成することを特徴とする請求項13乃至16のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 前記光学部材は、前記第2のレンズの焦点近傍に、前記第1のレンズの発光領域または該発光領域の虚像が位置するように構成されていることを特徴とする請求項13乃至17のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 発光素子を有する光源と、
前記発光素子に対応し、該発光素子から出射した光を集光する第1のレンズと、
前記第1のレンズを透過した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する第2のレンズと、を備え、
前記第1のレンズは、対応する前記発光素子の発光面の正面に位置する集光レンズ部と、前記発光面から斜めに出射した光が入射し該第1のレンズの正面に向けて出射することで第1のレンズの発光領域を拡張する拡張レンズ部を有することを特徴とする光学ユニット。 - 複数の発光素子がアレイ状に配列されている光源と、
前記複数の発光素子のそれぞれに対応する複数の第1のレンズを有し、前記光源から出射した光を集光する光学部材と、
前記光学部材を透過した光を光学ユニットの光照射方向に配光パターンとして投影する第2のレンズと、を備え、
前記複数の第1のレンズのうち少なくとも一つは、対応する前記発光素子が発する光が隣接する他の第1のレンズにそのまま入射しないように、該発光素子が発する光の光路を変更する光路変更部を有することを特徴とする光学ユニット。 - 前記光路変更部は、入射した光を前記隣接する他の第1のレンズの出射面に向けて全反射する反射面を有することを特徴とする請求項20に記載の光学ユニット。
- 前記光路変更部は、前記隣接する他の第1のレンズの出射面から出射した光が前記第2のレンズに向かわないように、前記反射面が構成されていることを特徴とする請求項21に記載の光学ユニット。
- 前記光路変更部は、前記発光素子の発光面から対応する前記第1のレンズに向かわずに前記隣接する他の第1のレンズに向かって斜めに出射する光が入射する入射部を有することを特徴とする請求項20乃至22のいずれか1項に記載の光学ユニット。
- 前記光学部材を透過した光を前記第2のレンズに向かうように反射しながら回転軸を中心に回転する回転リフレクタを更に備え、
前記光源は、前記発光素子の発光面の鉛直方向と前記第2のレンズの光軸とが交差するように配置されており、
前記回転リフレクタは、前記回転軸が前記発光面の鉛直方向および前記光軸に対して斜めになるように配置されており、
前記光学部材は、前記複数の発光素子と前記回転リフレクタとの間に配置されており、
前記光路変更部は、前記隣接する他の第1のレンズの出射面から出射した光が前記第2のレンズと前記回転リフレクタとの間の隙間領域に向かうように構成されていることを特徴とする請求項20乃至23のいずれか1項に記載の光学ユニット。
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