WO2020179471A1 - 光学ユニット - Google Patents

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WO2020179471A1
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健太 向島
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株式会社小糸製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an optical unit, and more particularly to an optical unit including a plurality of light sources.
  • a plurality of light sources and a plurality of lenses provided so as to correspond to each of the plurality of light sources are used to form a plurality of light source images on the rear focal plane of the projection lens, and the plurality of light sources are formed by the projection lens.
  • An optical unit for a vehicle lamp that forms an integrated light distribution pattern by projecting a projected image of a light source image forward is known (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 proposes to provide an extending partition member so as to partition two adjacent lenses among a plurality of lenses.
  • the lens provided for collecting the light from the light source and forming the light source image on the rear focal plane of the projection lens has a small size, and the configuration in which the partition member is provided between the plurality of lenses is complicated.
  • the number of parts is large and the assembling work is difficult. For this reason, there is a problem that an assembly error becomes large.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical unit that can prevent unintended light distribution while using a plurality of light sources and a plurality of lenses and that has a small assembly error. And.
  • the optical unit is arranged so as to correspond to a plurality of light sources and each of the plurality of light sources, and collects light from the corresponding light sources.
  • a plurality of integrally formed first lenses that illuminate to form a corresponding light source image on a predetermined virtual surface, and a second lens that projects a projected image of the plurality of light source images forward.
  • light shielding that extends between two adjacent first lenses and passes through one first lens so as not to enter the other first lens.
  • the light shielding member and the plurality of first lenses are integrally formed by two-color molding.
  • a light blocking member is provided between two adjacent first lenses, and light from an unintended light source is emitted forward. Since it is configured so as not to be prevented, it is possible to prevent unintended light distribution.
  • a plurality of first lenses are integrally formed, and further, the light-shielding member and the first lens are integrally formed by two-color molding. Therefore, it becomes possible to assemble the plurality of lenses and the plurality of lenses and the plurality of light-shielding members at the same time, the manufacturing time can be shortened, and the assembly work becomes simple. Further, it is possible to reduce an assembly error that occurs when the plurality of first lenses and the plurality of light shielding members are separate members.
  • the light-shielding member is provided so as to project from the inside toward the rear surface side in the thickness direction of the first lens, and the light-shielding member is provided toward the rear surface side of the first lens. It is also preferable that it is formed in a thick wedge shape.
  • the light-shielding member is provided so as to project from the inside toward the rear surface side in the thickness direction of the first lens, and the light-shielding member is provided on the rear surface side of the first lens. It is also preferable that it is formed in an inverted wedge shape that becomes thinner toward the bottom.
  • the light shielding member is made of a material having transparency.
  • an optical unit capable of preventing unintended light distribution and having a small assembly error while using a plurality of light sources and a plurality of lenses.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a light source unit included in the optical unit. It is a front view of the light source unit.
  • 3A is a cross-sectional view of the light source unit taken along line IVA-IVA in FIG. 3
  • FIG. 3B is a cross-sectional view of the light source unit taken along line IVB-IVB in FIG.
  • (A) is a cross-sectional view corresponding to FIG.
  • FIG. 4 (a) of the light source unit included in the lamp unit according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 4 (b) is FIG. 4 (b) of the light source unit.
  • 7 is a sectional view corresponding to FIG. (A) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 (a) of the light source unit according to one modification of the same embodiment
  • (b) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 (b).
  • (A) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 (a) of the light source unit included in the lamp unit according to the third embodiment of the present invention
  • (b) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 4 (b).
  • It is a figure.
  • (A) is a front view of a lens module included in the optical unit according to the fourth embodiment of the present invention
  • (b) is a rear view of the lens module.
  • the same components and members are designated by the same reference numerals, and the components and members having the same functions are designated by the same names, and the overlapping description will be described. Omitted as appropriate.
  • the directions such as front, back, left, and right mean the directions when the optical unit, that is, the lamp provided with the optical unit is viewed from the front.
  • the arrow Up-Lo indicates the vertical direction
  • the arrow Le-Ri indicates the horizontal direction
  • the arrow Fr-Re indicates the front-rear direction.
  • FIG. 1 is a side view of an optical unit 10 according to the first embodiment.
  • the optical unit 10 is an optical unit used for a vehicle lamp, for example, a vehicle headlight.
  • the optical unit 10 mainly includes a second lens 12, a light source unit 14 including a plurality of first lenses 30 (FIG. 2) described in detail later, and a heat sink 16.
  • the second lens 12 is a projection lens made of a transparent resin, which is a plano-convex aspherical lens having a convex front surface and a flat rear surface.
  • the second lens 12 projects a projected image of the light source image formed on the rear focal plane thereof as an inverted image on a predetermined virtual surface in front of the lamp.
  • the heat sink 16 is made of a metal such as aluminum, and has a rectangular plate shape on the front surface and a shape forming the cooling fin 16a on the rear surface.
  • Four screw holes (not shown) for attaching the light source unit 14 are provided near the center of the front surface of the heat sink 16.
  • the light source unit 14 includes a rectangular substrate 18, a lens holder 20, a lens module 22, and a metal cover 24 from the rear.
  • a plurality of light sources 26 are mounted on the front surface of the board 18 at predetermined intervals.
  • the light source 26 for example, a light emitting module that emits white light formed by a light emitting element such as an LED (Light / Emitting / Diode) or a laser diode is adopted.
  • the light source 26 is configured by covering a blue LED that emits blue light with a phosphor that converts blue light into yellow light.
  • the number of light sources is not limited to four, and can be set as appropriate according to the purpose and need of the lamp.
  • the light sources 26 are arranged at equal intervals, but the intervals between the light sources can also be appropriately set according to the purpose and need of the lamp.
  • the light source 26 is connected to the power supply connector and the control connector by the conductive wire of the metal wire provided on the substrate 18, is supplied with power from the power supply, and is turned on and off based on the control of the control device.
  • An excitation light source array used for a variable light distribution vehicle headlamp.
  • the lens holder 20 is a horizontally long rectangular plate-shaped member made of a metal such as aluminum or stainless steel, having the same width as the substrate 18 and shorter in the vertical width than the substrate 18. Further, the lens holder 20 has a horizontally elongated rectangular opening 28 having a size corresponding to the plurality of first lenses 30 in the center. The lens holder 20 arranges the lens module 22 at a predetermined distance from the light source 26.
  • the lens module 22 is a lens composite mainly made of transparent or translucent resin, and includes a plurality of first lenses 30.
  • the lens module 22 is formed in a laterally long rectangular plate shape that is congruent with the front view lens holder 20.
  • a plurality of first lenses 30 are integrally formed in series in the longitudinal direction in the center of the lens module 22.
  • the first lens 30 is a biconvex lens having a convex front surface and a convex rear surface, and is formed so as to project in the front-rear direction from a base portion 32 extending to the peripheral edge of the lens module 22.
  • the front surface and the rear surface of each of the first lenses 30a, 30b, 30c, and 30d are lenses that have free-form surfaces and have a substantially elliptical shape that is vertically long in a front view, but in FIG. It is represented as a circular lens when viewed from the front.
  • the metal cover 24 is made of metal such as aluminum or stainless steel, and is a horizontally long rectangular plate-shaped member having the same size as the lens module 22. Further, a rectangular opening 34 having a size corresponding to the plurality of first lenses 30 of the lens module 22 is provided in the center of the metal cover 24.
  • -Screw holes 36 are provided at the four corners of the metal cover 24, respectively. Further, four screw holes 38, 40, and 42 are provided at positions of the lens module 22, the lens holder 20, and the substrate 18 corresponding to the four screw holes 36 of the metal cover, respectively.
  • the substrate 18, the lens holder 20, the lens module 22, and the metal cover 24 are stacked in this order from the rear, and four mounting screws are provided from the front on the front surface of the heat sink 16 (FIG. 1). It is attached to the front surface of the heat sink 16 by screwing it into screw holes (not shown).
  • the light source unit 14 is arranged so that the optical axis X1 (FIG. 4) of the second lens 12 passes through the center of the plurality of light sources 26.
  • FIG. 3 is a front view of the light source unit 14
  • FIG. 4(A) is a cross-sectional view of the light source unit 14 taken along the line IVA-IVA of FIG. 3
  • FIG. 4(B) is a view of the light source unit 14.
  • 3 is a sectional view taken along line IVB-IVB of FIG.
  • the lens module 22 is a lens composite body made of a transparent or translucent resin.
  • the material resin for example, transparent or translucent silicon resin is used.
  • a transparent or translucent melamine resin, phenol resin, or epoxy resin may be used.
  • the resin of the material has high heat resistance.
  • the plurality of first lenses 30a, 30b, 30c, 30d are arranged so as to correspond to the plurality of light sources 26a, 26b, 26c, 26d, respectively.
  • the optical axes X2a, X2b, X2c, X2d of the plurality of first lenses 30a, 30b, 30c, 30d are arranged so as to pass through the centers of the plurality of light sources 26a, 26b, 26c, 26d, respectively. ing.
  • a light-shielding member 31 (31a, 31b, 31c) is provided between two adjacent first lenses 30.
  • the light blocking member 31 is a flat elliptic cylinder having a flat elliptical horizontal cross section and extending in the up-down direction approximately the same length as the length of the first lens 30 in the up-down direction. It is made of resin. The light blocking member 31 is provided so as to project from the inside in the thickness direction of the plurality of first lenses 30 toward the back side.
  • the term "light-shielding property” does not only mean that light rays are completely blocked, but also when light incident on a light-shielding member is incident on an unintended lens, glare light is not generated. To a degree, it means blocking light.
  • the light-shielding resin a resin that does not completely block light but has transparency may be used. As described above, when the light-shielding member 31 has transparency, light energy is hard to be absorbed and heat generation of the light-shielding member 31 is suppressed, which is advantageous because deformation of the lens module and the like can be prevented.
  • the lens module 22 and the light shielding member 31 are integrally formed by two-color molding. First, the first lens 30 and the base portion 32 are integrally formed by a primary mold. Next, the light-shielding resin is injected into the secondary mold.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing an optical path of light passing through a plurality of first lenses 30a, 30b, 30c, and 30d with arrows.
  • the solid line arrow indicates the light emitted from the upper end of the light sources 26a, 26b, 26c, 26d, and the broken line arrow indicates the light emitted from the lower end of the light source 26 (26a, 26b, 26c, 26d).
  • FIG. 5 shows the same cross-sectional view as FIG. 4a, but the hatching showing the cross-section is omitted as appropriate.
  • the rear focal plane Y of the second lens 12 is actually formed in a curved shape, but the rear focal plane Y is shown as a plane for convenience here. Further, for convenience of explanation, the light sources 26a, 26b, 26c, and 26d are enlarged and shown.
  • each of the plurality of first lenses 30a, 30b, 30c, and 30d collects the emitted light of the corresponding light source 26a, 26b, 26c, and 26d, and on the rear focal plane Y, Individual light source images 48a, 48b, 48c, and 48d are formed so that their edges are in contact with each other and arranged in a line.
  • the second lens 12 projects the projection images of these individual light source images to the front of the lamp to form an integrated light distribution pattern.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an optical path of light emitted from the light source 26b as a representative in order to explain the function of the light shielding member 31 (31a, 31b, 31c) according to the present embodiment.
  • the light emitted from the center of the light source 26b is represented by an arrow, the solid line arrow indicates the optical path of the actual light, and the broken line arrow indicates the optical path of the light assuming that the light shielding member 31 is not present.
  • the light emitted from the light source 26b exhibits the Lambertian characteristic and is incident on the first lens 30b. Therefore, the light 50a, 50b incident on the lens module 22 exists outside the range of the corresponding acceptance angle of the first lens 30b, but the light blocking members 31a, 31b block such light and allow a specific light to be emitted. The light emitted from the light source 26b is prevented from unintentionally entering the first lenses 30a and 30c.
  • the length d1 of the portion of the light blocking member 31 that extends into the first lens 30b is such that the light traveling in the first lens 30b does not enter the adjacent first lenses 30a and 30c. Designed. Further, the length d1 may be designed to be a length that prevents the light 50c from the light source 26b from entering the first lens 30d adjacent thereto when the light blocking member 31b does not enter either. preferable.
  • the length d2 of the light blocking member 31 protruding rearward of the first lens is designed to prevent the light of the light source 26b from entering the adjacent first lenses 30a and 30c.
  • the light blocking member 31 When the light blocking member 31 does not exist, the light that has entered the first lens 30b travels through the adjacent first lenses 30a and 30c and is emitted toward the front of the lamp, as indicated by the broken line. This means that when the light source 26b is turned on and the light sources 26a and 26c are turned off, the light distribution pattern is as if the light sources 26a and 26c were also turned on unintentionally, which causes glare to oncoming vehicles. Becomes In this embodiment, the provision of the light shielding member 31 prevents such unintended light distribution and prevents glare from being given to the oncoming vehicle.
  • a plurality of first lenses are integrally formed as a lens module 22, and a light-shielding member 31 and a first lens 30 are integrally formed by two-color molding. Therefore, it becomes possible to assemble the plurality of lenses and the plurality of lenses and the plurality of light-shielding members 31 at the same time, the manufacturing time can be shortened, and the assembly work becomes simple. Further, it is possible to reduce the assembly error that occurs when the plurality of first lenses 30 and the plurality of light blocking members 31 are separate members.
  • the optical unit 100 according to the second embodiment of the present invention has substantially the same configuration as the optical unit 10 according to the first embodiment except for the light blocking member 131 in the lens module 122.
  • 7A and 7B are cross-sectional views corresponding to FIGS. 4A and 4A of the light source unit 14 in the light source unit 114 of the optical unit 100.
  • the light blocking member 131 (131a, 131b, 131c) is provided so as to project from the inside toward the rear surface side in the thickness direction of the first lens 30, and is thicker toward the rear surface side of the first lens 30. It is formed in the shape of a wedge.
  • the light blocking member 131 is a flat triangular prism whose horizontal cross section is an isosceles triangle whose front side apex is an acute angle and which extends in the vertical direction at least as long as the vertical length of the first lens. is there.
  • the portion occupied by the light-shielding member in the lens becomes small, and the light passing through the inside of the lens can be effectively used.
  • the shape of the light shielding member 131A (131Aa, 131Ab, 131Ac) has a horizontal cross section in which the portion extending into the lens has a sharp apex on the front side.
  • the part that is an equilateral triangle and projects toward the rear of the lens may have a semi-elliptical shape that is elongated in the front-rear direction.
  • the width of the rear end portions of the light blocking members 131a, 131b, 131c becomes Since the width is larger than the width of the joint portion with the first lens 30, the mold opening of the secondary mold is forcibly removed. If the light blocking member 131A (131Aa, 131Ab, 131Ac) is configured, it is not necessary to forcibly remove the light blocking member 131A, and the product yield is not reduced.
  • the optical unit 200 according to the third embodiment of the present invention has substantially the same configuration as the optical unit 10 according to the first embodiment except for the light blocking members 231 (231a, 231b, 231c) in the lens module 222.
  • 9(a) and 9(b) are cross-sectional views of the light source unit 214 of the optical unit 200 corresponding to FIGS.4(a) and 4(b) of the light source unit 14.
  • the thickness direction of the first lens 30 it is provided so as to project from the inside toward the back side and is formed in an inverted wedge shape that becomes thinner toward the back side of the first lens 30.
  • the light-shielding member 231 (231a, 231b, 231c) has an isosceles triangle whose horizontal apex has an acute rear side apex and extends in the vertical direction at least as long as the vertical length of the first lens. It is a flat triangular columnar body.
  • the lens module 222 and the light blocking members 231a, 231b, and 231c are formed by two-color molding, the materials are different, so the smaller member (here, the light blocking member 231) and the larger member (here, the lens module 22). There is a risk that the boundary surface between the and will separate and the smaller member will fall off. However, if the light-shielding member 231 is configured, the light-shielding member 231 and the lens inner side are wider than the lens surface side, so that the light-shielding member 231 can be prevented from falling off.
  • the optical unit 300 according to the fourth embodiment of the present invention has substantially the same configuration as the optical unit 10 according to the first embodiment except for the dimensions of the lens module 322, the light blocking member 331, and the light source unit.
  • the lens module 322 includes a plurality of first lenses 330.
  • the plurality of first lenses 330 are integrally formed in a matrix shape that is not only juxtaposed in the horizontal direction but also juxtaposed in the vertical direction.
  • a light-shielding member 331 made of the same material as the light-shielding member 31 is formed by two-color molding, and the lens module 322 (plural first). Lens 330) is integrally formed.
  • the light blocking member 331 has a vertical portion 331a extending in the vertical direction and a horizontal portion 331b extending in the horizontal direction.
  • the vertical portion 331a and the horizontal portion 331b are, like the light shielding member 31, an elliptic columnar body having a flat elliptical cross section, and formed in a shape in which the vertical portion 331a and the horizontal portion 331b are combined in a lattice shape.
  • the arrangement and the number of the plurality of first lenses 330 can be set as necessary.
  • various lens arrangements can be dealt with, so that the degree of freedom in design is increased.
  • the plurality of first lenses 330 and the light blocking member 331 are separate bodies, the number of parts increases and the assembly work becomes complicated when the number of the first lenses 330 increases. In addition, the assembly error becomes large.
  • the lens module 322 is heat-sinked together with the substrate, the lens holder, and the metal cover, as in the first embodiment.
  • the light source unit can be assembled by simply screwing it on the front surface, which simplifies the assembly work and reduces assembly errors.
  • the plurality of first lenses use the same lens, but the shape and size of each can be appropriately designed.
  • Second lens 26 (26a, 26b, 26c, 26d)
  • Light source 30 (30a, 30b, 30c, 30d), 330 First lens 31 (31a, 31b, 31c) ), 131 (131a, 131b, 131c), 131A (131Aa, 131Ab, 131Ac), 231 (231a, 231b, 231c), 331 light-shielding member

Abstract

複数の光源と複数のレンズとを用いながら、意図しない配光を防止可能で、しかも組付け誤差が小さい光学ユニットを提供する。光学ユニット（１０）は、複数の光源（２６）と前記複数の光源（２６）の各々に、それぞれが対応するように配置され、対応する光源（２６）からの光を集光して、所定の仮想面上において対応する光源像を形成する、一体に形成された複数の第1のレンズ（３０）と、前記複数の光源像の投影像を前方へと投影する第２のレンズ（１２）と、前記複数の第１のレンズ（３０）において、隣り合う２つの第１のレンズ（３０）間に延在し、一方の第1のレンズ（３０）を通過する光が、他方の第１のレンズ（３０）に入射しないように遮光する遮光部材（３１）とを備え、前記遮光部材（３１）と、前記複数の第１のレンズ（３０）とは、２色成型により一体に形成されている。

Description

光学ユニット
　本発明は、光学ユニットに係り、より詳細には、複数の光源を備える光学ユニットに関する。
　従来、複数の光源と、複数の光源の各々にそれぞれが対応するように設けられた複数のレンズを用いて、投影レンズの後方焦点面に複数の光源像を形成し、投影レンズにより前記複数の光源像の投影像を前方へ投影することにより、一体的な配光パターンを形成する車両用灯具用の光学ユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
　複数の光源と、複数のレンズを用いる光学ユニットでは、１つの光源から照射された光線が、対応するレンズ以外のレンズに入射して、意図しない配光が形成され、前走車にグレアを与えることになる虞がある。
　このため、特許文献１では、複数のレンズのうち隣り合う２つを仕切るように延在する仕切部材を設けることが提案されている。
特開２０１１－１７１００２号公報
　しかし、光源からの光を集光して、投影レンズの後方焦点面に光源像を形成するために設けられるレンズは、寸法が小さく、複数のレンズの間に仕切部材を設けた構成は、複雑で、部品点数が多く、組み付け作業が困難であるという問題があった。このため、組み付けの誤差が大きくなるという問題があった。
　本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、複数の光源と複数のレンズとを用いながら、意図しない配光を防止可能で、しかも組付け誤差が小さい光学ユニットを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る光学ユニットは、複数の光源と、前記複数の光源の各々に、それぞれが対応するように配置され、対応する光源からの光を集光して、所定の仮想面上において対応する光源像を形成する、一体に形成された複数の第1のレンズと、前記複数の光源像の投影像を前方へと投影する第２のレンズと、前記複数の第１のレンズにおいて、隣接する２つの第１のレンズ間に延在し、一方の第1のレンズを通過する光が、他方の第１のレンズに入射しないように遮光する遮光部材とを備え、前記遮光部材と、前記複数の第１のレンズとは、２色成型により一体に形成されている。
　上記態様によれば、複数の光源と，複数の第１のレンズを備える光学ユニットにおいて、隣り合う２つの第１のレンズの間に、遮光部材を設け、意図しない光源からの光が前方へ出射されないように構成したので、意図しない配光を防止できる。
　また、上記態様によれば、複数の第1のレンズを一体に形成し、さらに遮光部材と第１のレンズとを２色成型により一体に形成する。したがって、複数のレンズの組み付け、および複数のレンズと複数の遮光部材の組み付けを一度に行うことができるようになり、製造時間の短縮が可能となり、組み付け作業が簡便になる。また複数の第１のレンズ、複数の遮光部材が、それぞれ別部材であった場合に生じる組み付け誤差を低減することできる。
　上記態様において、前記遮光部材が、前記第１のレンズの厚さ方向の、内部から後面側に向かって突出するように設けられ、前記遮光部材が、前記第１のレンズの後面側に向かって肉厚になる楔形状に形成されていることも好ましい。
　また、上記態様において、前記遮光部材が、前記第１のレンズの厚さ方向の、内部から後面側に向かって突出するように設けられ、前記遮光部材が、前記第１のレンズの後面側に向かって肉薄になる逆楔形状に形成されていることも好ましい。
　また、上記態様において、前記遮光部材が、透過性を有する材料で構成されていることも好ましい。
　上記態様によれば、複数の光源と複数のレンズとを用いながら、意図しない配光を防止可能で、しかも組付け誤差が小さい光学ユニットを提供することができる。
本発明の第１の実施の形態に係る光学ユニットの側面図である。 同光学ユニットが備える光源ユニットの分解斜視図である。 同光源ユニットの正面図である。 （ａ）は、同光源ユニットの、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線に沿う断面図であり、（ｂ）は、同光源ユニットの、図３のＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿う断面図である。 同実施の形態に係る第１のレンズを通過する光の光路を模式的に示す図である。 同実施の形態に係る第１のレンズを通過する光の光路を模式的に示す図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係る灯具ユニットが備える光源ユニットの、図４（ａ）に相当する断面図であり、（ｂ）は同光源ユニットの、図４（ｂ）に相当する断面図である。 （ａ）は、同形態の１つの変形例に係る光源ユニットの、図４（ａ）に相当する断面図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）に相当する断面図である。 （ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係る灯具ユニットが備える光源ユニットの図４（ａ）に相当する断面図であり、（ｂ）は、図４（ｂ）に相当する断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る光学ユニットが備える、レンズモジュールの正面図であり、（ｂ）は、同レンズモジュールの背面図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述される全ての特徴およびその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
　以下の実施の形態の説明において、同一の構成要素、部材には同一の符号を付し、また、同等の機能を有する構成要素、部材には、同一の名称を付して、重複する説明は適宜省略する。また、前後左右等の方向は、特に言及しない限り、光学ユニットすなわち、光学ユニットを備える灯具を正面視した場合における方向を意味する。また、各図において、矢印Ｕｐ－Ｌｏは上下方向を、矢印Ｌｅ－Ｒｉは左右方向を、矢印Ｆｒ－Ｒｅは前後方向を示す。
（第１の実施の形態）
　図１は、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０の側面図である。該光学ユニット１０は、車両用灯具に用いられる光学ユニットであり、例えば、車両用前照灯に用いられるものである。
　光学ユニット１０は、主として、第２のレンズ１２、後で詳述する複数の第１のレンズ３０（図２）を備える光源ユニット１４、およびヒートシンク１６を備える。
　第２のレンズ１２は、透明樹脂で形成された投影レンズである、前側表面が凸面で、後側表面が平面の平凸非球面レンズである。第２のレンズ１２は、その後方焦点面上に形成される光源像の投影像を反転像として灯具前方の所定の仮想面上に投影する。
　ヒートシンク１６は、例えば、アルミニウム等の金属であり、前面が矩形の板状で、後部が冷却フィン１６ａを構成する形状に形成されている。また、ヒートシンク１６の前面中央付近には、光源ユニット１４を取り付けるためのネジ孔（図示せず）が４箇所設けられている。
　光源ユニット１４は、図２に示すように、後方から、矩形の基板１８、レンズホルダ２０、レンズモジュール２２、および金属カバー２４を備える。
　基板１８の前面には、複数の光源２６が、所定間隔離隔して実装されている。光源２６としては、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ・Ｅｍｉｔｔｉｎｇ・Ｄｉｏｄｅ）やレーザダイオード等の発光素子で形成された、白色光を発する発光モジュールが採用されている。例えば、具体的には、光源２６は、青色光を発する青色ＬＥＤを、青色光を黄色光に変換する蛍光体で覆うことによって構成されている。
　なお、図示の例において、４個の光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが用いられているが、光源の数は４個に限られず、灯具の目的および必要に応じて適宜設定することができる。また、図示の例において、光源２６は、等間隔で配置されているが、光源の間隔も、灯具の目的および必要に応じて適宜設定することができる。
　また、図示しないが、光源２６は、基板１８上に設けられた金属線の導電線によって、給電コネクタおよび制御コネクタにそれぞれ接続され、電源から給電されて制御装置の制御に基づいて、点消灯し、配光可変型車両用前照灯に利用される励起光源アレイを構成する。
　レンズホルダ２０は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製で、横幅が基板１８と同寸で、縦幅が基板１８よりも短い、横長矩形の板状部材である。また、レンズホルダ２０は、中央に複数の第１のレンズ３０と対応する寸法の横長矩形の開口２８を有する。レンズホルダ２０は、レンズモジュール２２を光源２６から所定距離離隔して配置する。
　レンズモジュール２２は、主として透明または半透明の樹脂で形成されたレンズ複合体であり、複数の第１のレンズ３０を備える。レンズモジュール２２は、外形が、正面視レンズホルダ２０と合同な横長矩形の板状に形成されている。
　レンズモジュール２２の中央には、複数の第１のレンズ３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ）が、長手方向に直列に一体的に形成されている。第１のレンズ３０は、前側表面が凸面で、後側表面も凸面の両凸レンズであり、レンズモジュール２２の周縁部に広がるベース部３２から前後方向に突出するように形成されている。なお、各第１のレンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの前側表面および後側表面は、自由曲面を有する、正面視縦長の略楕円形状を有するレンズであるが、作図の便宜上、図２においては正面視円形のレンズとして表している。
　金属カバー２４は、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製で、レンズモジュール２２と同寸の横長矩形の板状部材である。また、金属カバー２４の中央には、レンズモジュール２２の複数の第１のレンズ３０と対応する寸法の矩形の開口３４が設けられている。
　金属カバー２４の四隅には、それぞれネジ孔３６が設けられている。また、レンズモジュール２２、レンズホルダ２０、基板１８の、金属カバーの４つのネジ孔３６に対応する位置には、それぞれ４つずつのネジ孔３８，４０，４２が設けられている。
　光源ユニット１４は、後方から、基板１８、レンズホルダ２０、レンズモジュール２２および金属カバー２４をこの順に重ね、前方から４本の取り付けネジにより、ヒートシンク１６（図１）の前面に設けられた４つのネジ孔（図示せず）にそれぞれネジ止めすることにより、ヒートシンク１６前面に取り付けられている。光源ユニット１４は、複数の光源２６の中央を、第２のレンズ１２の光軸Ｘ１（図４）が通過するように配置される。
　ここで、レンズモジュール２２の詳細な構造を、図３，図４を参照しながら説明する。
　図３は、光源ユニット１４の正面図であり、図４（Ａ）は、光源ユニット１４の、図３のＩＶＡ－ＩＶＡ線に沿う断面図、図４（Ｂ）は、光源ユニット１４の、図３のＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿う断面図である。
　前述の通り、レンズモジュール２２は、透明または半透明の樹脂で形成されたレンズ複合体である。材料の樹脂としては、例えば透明または半透明のシリコン樹脂が用いられる。あるいは、透明または半透明のメラミン樹脂、フェノール樹脂、またはエポキシ樹脂を用いてもよい。また、材料の樹脂は、高耐熱性であることが好ましい。
　図４（ａ）に示すように、複数の第１のレンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄは、複数の光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄのそれぞれに対応するように配置されている。具体的には、複数の第１のレンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄの光軸Ｘ２ａ，Ｘ２ｂ，Ｘ２ｃ，Ｘ２ｄが、それぞれ複数の光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの中心を通過するように配置されている。
　複数の第１のレンズ３０のうち、隣り合う２つの間には、遮光部材３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）が設けられている。
　遮光部材３１は、水平断面が扁平な楕円形で、第１のレンズ３０の上下方向の長さとほぼ同寸に上下方向に延びる扁平な楕円筒体であり、例えば着色したシリコン樹脂等の、遮光性樹脂で構成されている。遮光部材３１は、複数の第１のレンズ３０の厚さ方向の内部から、背面側に向かって突出するように設けられている。
　なお、本明細書において、用語「遮光性」とは、光線を完全に遮断することのみを言うのではなく、遮光部材に入射した光が意図しないレンズに入射した場合でも、グレア光が発生しない程度に、光を遮断することをいう。
　したがって、遮光性樹脂として、光を完全に遮断するものではなく、透過性を有するものを用いてもよい。このように、遮光部材３１が、透過性を有すると、光エネルギーは吸収されづらくなり、遮光部材３１の熱の発生が抑制されるので、レンズモジュールの変形等を防止できるので有利である。
　レンズモジュール２２と、遮光部材３１とは、２色成型により一体に形成されている。まず、１次金型により、第１のレンズ３０およびベース部３２を一体形成する。次に、２次金型に、遮光性樹脂を射出する。
　図５は、複数の第１のレンズ３０ａ、３０ｂ，３０ｃ，３０ｄを通過する光の光路を矢印で模式的に示す図である。実線矢印は光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの上端から出射した光を、破線矢印は光源２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）の下端から出射した光を示す。
　また、図５は、図４ａと同一の断面図を示すが、断面をしめすハッチングは適宜省略している。また、第２のレンズ１２の後方焦点面Ｙは、実際には曲面状に形成されているが、ここでは後方焦点面Ｙを、便宜上平面として図示している。また、説明の便宜上、光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄは拡大して表している。
　図５に示すように、複数の第１のレンズ３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄのそれぞれは、対応する光源２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの出射光をそれぞれ集光し、後方焦点面Ｙ上に、それぞれ互いに縁部が接して一列に並ぶ個別の光源像４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄを形成する。第２のレンズ１２は、これらの個別光源像の投影像を灯具前方に投影し、一体的な配光パターンを形成する。
　図６は、本実施の形態に係る遮光部材３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）の機能を説明するために、代表として、光源２６ｂから出射された光の光路を模式的に示す図である。光源２６ｂの中央から出射される光を代表として矢印で示し、実線矢印は、実際の光の光路を示し、破線矢印は、遮光部材３１がないと仮定した場合の光の光路を示す。
　詳細には、光源２６ｂから出射された光はランバーシアン特性を示し、第１のレンズ３０ｂに入射する。このため、対応する第１のレンズ３０ｂの取り込み角の範囲外で、レンズモジュール２２に入射する光５０ａ，５０ｂが存在するが、遮光部材３１ａ，３１ｂはこのような光を遮光して、特定の光源２６ｂから出射された光が、意図しない第１のレンズ３０ａ，３０ｃに入射するのを防いでいる。
　したがって、遮光部材３１の第１のレンズ３０ｂ内に延在する部分の長さｄ１は、第１のレンズ３０ｂの中を進行する光が、隣接する第１のレンズ３０ａ，３０ｃに入射しないように設計される。また、長さｄ１は、光源２６ｂからの光５０ｃが遮光部材３１ｂも入射しなかった場合に、さらに隣の第１のレンズ３０ｄへの入射することを防止する長さに設計されていることも好ましい。
　また、遮光部材３１の第１のレンズ後方へ突出する長さｄ２は、光源２６ｂの光が隣接する第１のレンズ３０ａ，３０ｃへ入射するのを防止する長さに設計されている。
　なお、遮光部材３１が存在しない場合は、第１のレンズ３０ｂに入射した光は、破線で示すように、隣の第１のレンズ３０ａ，３０ｃを進行して灯具前方へ出射される。このことは、光源２６ｂを点灯し、光源２６ａ，２６ｃを消灯している場合に、意図せずに光源２６ａ，２６ｃも点灯しているかのような配光パターンとなり、対向車にグレアを与える原因となる。本実施の形態において、遮光部材３１を備えることによりこのような意図しない配光を防止し、対向車にグレアを与えるのを防止する。
　また、本実施の形態では、複数の第1のレンズをレンズモジュール２２として一体に形成し、さらに遮光部材３１と第１のレンズ３０とを２色成型により一体に形成する。したがって、複数のレンズの組み付け、および複数のレンズと複数の遮光部材３１の組み付けを一度に行うことができるようになり、製造時間の短縮が可能となり、組み付け作業が簡便になる。また複数の第１のレンズ３０、複数の遮光部材３１が、それぞれ別部材であった場合に起こる組み付け誤差を低減することができる。
（第２の実施の形態）
　本発明の第２の実施の形態に係る光学ユニット１００は、レンズモジュール１２２における遮光部材１３１を除き、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と概略同一の構成を有する。図７（ａ），図７（ｂ）は、光学ユニット１００の光源ユニット１１４における、光源ユニット１４の図４（ａ），図４（ａ）と対応する断面図である。遮光部材１３１（１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ）は、第１のレンズ３０の厚さ方向の、内部から後面側に向かって突出するように設けられ、第１のレンズ３０の後面側に向かって肉厚になる楔形状に形成されている。すなわち、遮光部材１３１は、水平断面が、前面側頂点が鋭角の二等辺三角形で、上下方向が、少なくとも第１のレンズの上下方向の長さと同寸に延在する、扁平な三角柱状体である。
　このような形状とすると、レンズにおいて、遮光部材の占める部分が小さくなり、レンズ内部を通過する光を有効に利用することが可能となる。
（変形例１）
　本実施の形態の変形例として、図８に示すように、遮光部材１３１Ａ（１３１Ａａ，１３１Ａｂ，１３１Ａｃ）の形状が、水平断面が、レンズ内に延在する部分は、前面側頂点が鋭角の二等辺三角形で、レンズ後方に突出する部分が、前後方向に細長い半楕円形状を有していてもよい。第２の実施の形態に係る遮光部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃを、２色成型により、第１のレンズと一体に形成しようとした場合、遮光部材１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃの後端部の幅が、第１のレンズ３０との結合部分の幅よりも大きくなるため、２次金型の型開きは無理抜きすることになる。遮光部材１３１Ａ（１３１Ａａ，１３１Ａｂ，１３１Ａｃ）の様に構成すれば、遮光部材１３１Ａを無理抜きする必要がなく、製品の歩留まりを低下させることがない。
（第３の実施の形態）
　本発明の第３の実施の形態に係る光学ユニット２００は、レンズモジュール２２２における遮光部材２３１（２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃを除き、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と概略同様の構成を有する。図９（ａ），図９（ｂ）は、光学ユニット２００の光源ユニット２１４における、光源ユニット１４の図４（ａ），図４（ｂ）と対応する断面図である。遮光部材２３１は、第１のレンズ３０の厚さ方向の、内部から背面側に向かって突出するように設けられ、第１のレンズ３０の背面側に向かって肉薄になる逆楔形状に形成されている。すなわち、遮光部材２３１（２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ）は、水平断面が、後方側頂点が鋭角の二等辺三角形で、上下方向が、少なくとも第１のレンズの上下方向の長さと同寸に延在する、扁平な三角柱状体である。
　レンズモジュール２２２と遮光部材２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃを２色成型で形成した場合、材料が異なるため、小さいほうの部材（ここでは、遮光部材２３１）と、大きいほうの部材（ここではレンズモジュール２２）との境界面が乖離して、小さいほうの部材が脱落する虞がある。しかし、遮光部材２３１のように構成すれば、遮光部材２３１、レンズ内部側がレンズ表面側のよりも幅広になっているため、遮光部材２３１の脱落するのを防止することができる
（第４の実施の形態）
　本発明の第４の実施の形態に係る光学ユニット３００は、レンズモジュール３２２、遮光部材３３１および光源ユニットの寸法を除き、第１の実施の形態に係る光学ユニット１０と概略同様の構成を有する。図１０（ａ），図１０（ｂ）に示すように、レンズモジュール３２２は、複数の第１のレンズ３３０を備える。複数の第１のレンズ３３０は、横方向に並置されるだけではなく、縦方向にも並置される、マトリクス状に、一体的に形成されている。
　レンズモジュール３２２の背面の、隣り合う２つの第１のレンズ３３０の間には、遮光部材３１と同一の材料で構成される遮光部材３３１が、２色成型により、レンズモジュール３２２（複数の第１のレンズ３３０）と一体に形成されている。
　遮光部材３３１は、上下方向に延在する鉛直部３３１ａと、左右方向に延在する水平部３３１ｂを有する。鉛直部３３１ａと、水平部３３１ｂとは、遮光部材３１と同様に、断面が扁平な楕円形状の、楕円柱状体であり、鉛直部３３１ａと、水平部３３１ｂとを格子状に組み合わせた形状に形成することで、特定の光源から出射される光が、対応する第１のレンズと左右および上下方向に隣接する、意図しない第１のレンズに入射して、意図しない配光が生じるのを防止している。
　なお、複数の第１のレンズ３３０の配置および数は、必要に応じて設定可能であることは言うまでもない。このように、本実施の形態によれば、様々なレンズ配置に対応できるので、設計の自由度が高くなる。
　複数の第１のレンズ３３０と、遮光部材３３１とが別体である場合、第１のレンズ３３０の数が増加すると、部品点数が増え、組付け作業が煩雑になる。また、組付け誤差が大きくなる。本実施の形態では、第１のレンズ３３０と、遮光部材３３１とを一体に形成しているので、第１の実施の形態と同様に、レンズモジュール３２２を基板、レンズホルダ、および金属カバーと共にヒートシンク前面にネジ止めするだけで、光源ユニットを組み付けることができ、組み立て作業が簡便となり、組付け誤差が低減する。
（他の変形例）
　また、上記各実施の形態において、複数の第１のレンズは、それぞれ同じレンズを用いているが、それぞれの形状および大きさは適宜設計することができる。
　以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は実施の形態に限られず、本開示に基づく種々の変形又は修正が、本発明の範囲に含まれる。
　本国際出願は、２０１９年３月７日に出願された日本国特許出願である特願２０１９－０４１２６８号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本国特許出願である特願２０１９－０４１２６８号の全内容は、本国際出願に参照することにより援用される。
　本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。
１０，１００，２００，２００Ａ，３００　光学ユニット
１２　第２のレンズ
２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ）　光源
３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ），３３０　第１のレンズ
３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ），１３１（１３１ａ，１３１ｂ，１３１ｃ），１３１Ａ（１３１Ａａ，１３１Ａｂ，１３１Ａｃ），２３１（２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ），３３１　遮光部材

 

Claims (4)

  1. 　複数の光源と
    　前記複数の光源の各々に、それぞれが対応するように配置され、対応する光源からの光を集光して、所定の仮想面上において対応する光源像を形成する、一体に形成された複数の第1のレンズと、
    　前記複数の光源像の投影像を前方へと投影する第２のレンズと、
    　前記複数の第１のレンズにおいて、隣接する２つの第１のレンズ間に延在し、一方の第1のレンズを通過する光が、他方の第１のレンズに入射しないように遮光する遮光部材とを備え、
    　前記遮光部材と、前記複数の第１のレンズとは、２色成型により一体に形成されていることを特徴とする光学ユニット。
  2. 　前記遮光部材が、前記第１のレンズの厚さ方向の、内部から後面側に向かって突出するように設けられ、
    　前記遮光部材が、前記第１のレンズの後面側に向かって肉厚になる楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
  3. 　前記遮光部材が、前記第１のレンズの厚さ方向の、内部から後面側に向かって突出するように設けられ、
    　前記遮光部材が、前記第１のレンズの後面側に向かって肉薄になる逆楔形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学ユニット。
  4. 　前記遮光部材が、透過性を有する材料で構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の光学ユニット。
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