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JP6639163B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に用いられる車両用灯具に関する。
近年、車両用灯具として、複数の配光パターンを形成可能なものが提案されている。例えば、特許文献１には、光源からの光を反射鏡で反射させて画素型プロジェクタに入射させ、投影レンズを介して車両前方に拡散光を照射する車両用灯具が開示されている。特許文献１の画素型プロジェクタとしては、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラーアレイが用いられ、ＭＥＭＳミラーアレイによって所望の配光パターンを形成している。
ところで、高分解能の光学要素であるＭＥＭＳミラーアレイを、従来の光学部品（光源、反射鏡、投影レンズ等）へ追加して車両用灯具を構成する際に、各光学部品間の位置精度を確保する必要がある。また、車両の振動入力時に対して、レンズのブレを抑制する必要も生じる。
特開２０１５−１２３８５５号公報
本発明は上記事実を考慮し、簡易に光学部品間の位置精度を確保すると共に、振動入力に対してレンズのブレを抑制することが可能な車両用灯具を得ることが目的である。
上記目的を達成するために、請求項１に係る車両用灯具は、光源と、前記光源からの光を反射させる反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡で反射した光が入射され、複数の配光パターンを形成可能とされ、入射された光を車両前方へ反射させるミラー部材と、前記ミラー部材で反射した光が入射され、該光を車両前方へ投影するレンズと、前記反射鏡と一体に形成され、該レンズの外周部で前記レンズの光軸と直交し重心を通る平面上に位置する部分又はその近傍を含む支持位置で前記レンズを支持するレンズ保持部材と、を備え、前記反射鏡は前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記レンズ保持部材は前記反射鏡における前記光源と反対側の部位に一体に形成され、前記反射鏡の前記レンズ側の端部は、前記支持位置よりも前記レンズの光軸側に配置され、前記反射鏡の少なくとも一部は、前記レンズの光軸方向で前記レンズとオーバーラップしている。
請求項２に係る車両用灯具は、光源と、前記光源からの光を反射させる反射面を有する反射鏡と、前記反射鏡で反射した光が入射され、複数の配光パターンを形成可能とされ、入射された光を車両前方へ反射させるミラー部材と、前記ミラー部材で反射した光が入射され、該光を車両前方へ投影するレンズと、前記反射鏡と一体に形成され、該レンズの外周部で前記レンズの光軸と直交し重心を通る平面上に位置する部分又はその近傍を含む支持位置で前記レンズを支持するレンズ保持部材と、を備え、前記反射鏡は前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記レンズ保持部材は前記反射鏡における前記光源と反対側の部位に一体に形成され、前記反射鏡の前記レンズ側の端部は、前記支持位置よりも前記レンズの光軸側に配置されて前記レンズの一部を覆う。
請求項１の発明に係る車両用灯具は、レンズ保持部材と反射鏡とが一体的に形成されており、レンズ保持部材と反射鏡とは、既に位置決めが行われている。したがって、レンズ保持部材によって支持されるレンズと反射鏡との間の位置決めを容易に行うことができる。そして、レンズと反射鏡との位置決めが成されることにより、光源と反射鏡の位置決め、及び光源とミラー部材の位置決めを行うことで、光学部品であるレンズ、反射鏡、光源、及びミラー部材の全体ついて簡易に位置精度を確保することができる。
また、レンズ保持部材は、レンズの光軸と直交し重心を通る平面上に位置する部分、又はその近傍を含む支持位置でレンズを保持している。ここで、「近傍」とは、レンズの外周部でレンズの光軸と直交し重心を通る平面上に位置する部分から車両前後方向に５ｍｍ以内の位置をいう。前記の支持位置でレンズを保持することにより、レンズのブレを抑制することができる。
請求項１の発明に係る車両用灯具は、前記反射鏡は前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記レンズ保持部材は前記反射鏡における前記光源と反対側の部位に一体に形成されていることを特徴とする。
請求項１の発明に係る車両用灯具では、反射鏡の光源と反対側にレンズ保持部材が形成されているので、反射鏡の反射面における光の反射を遮ることなく、レンズ保持部材を形成することができる。
請求項１の発明に係る車両用灯具は、前記反射鏡の前記レンズ側の端部が、前記支持位置よりも前記レンズの光軸側に配置されている、ことを特徴とする。
請求項１の発明に係る車両用灯具では、支持位置において反射鏡の端部がレンズと重なり合っているので、光源からの光が直接レンズへ入射することを抑制することができる。
請求項１、２の発明に係る車両用灯具は、前記反射鏡の少なくとも一部は、前記レンズの光軸方向で前記レンズとオーバーラップしている、ことを特徴とする。
請求項１、請求項２の発明に係る車両用灯具では、反射鏡とレンズとがレンズの光軸方向でオーバーラップしているので、光学部品の設置領域を小さくすることができる。
請求項３の発明に係る車両用灯具は、前記ミラー部材が、ＭＥＭＳミラーアレイである。
請求項３の発明に係る車両用灯具では、ミラー部材としてＭＥＭＳミラーアレイを用いるので、簡易に複数の配光パターンを形成することができる。
請求項１の本発明に係る車両用灯具によれば、車両用灯具を構成する光学部品間の位置精度を簡易に確保できると共に、レンズのブレを抑制することができる。
請求項１の本発明に係る車両用灯具によれば、レンズ保持部材で反射鏡の反射面における光の反射を遮ることがないので、レンズ保持部材の設計の自由度を高めることができる。
請求項１の本発明に係る車両用灯具によれば、光源からの迷光がミラー部材で形成された配光パターンへ影響を及ぼすことを抑制することができる。
請求項２の発明に係る車両用灯具では、反射鏡とレンズの設置領域を小さくすることで、車両用灯具をコンパクトな構成にすることができる。
請求項３の本発明に係る車両用灯具によれば、ＭＥＭＳミラーアレイにより、様々な配光パターンを形成することができる。
本実施形態に係るハイビームユニットを備えた車両の前面図である。 本実施形態に係るハイビームユニットの分解斜視図である。 本実施形態に係るハイビームユニットを側方からみた概略構成図である。
以下、図面を参照して、本発明に係る車両用灯具の実施形態について説明する。図において適宜示される矢印ＵＰは車体上方向を示し、矢印ＦＲは車体前方向を示し、矢印Ｗは車幅方向を示している。
図１に示されるように、車両前方の車幅方向両側には、一対のヘッドランプユニット１０が配置されている。一対のヘッドランプユニット１０は、ハイビームユニット１２とロービームユニット１４を各々備えている。本実施形態では、本発明の車両用灯具をハイビームユニット１２に適用した例を説明する。
図２に示されるように、ハイビームユニット１２は、レンズ１６、レンズ保持部材２０、反射鏡３０、光源ユニット４０、及び、ミラーユニット５０を備えている。
レンズ１６は、所謂プロジェクタレンズであり、図３では、レンズ１６の光軸及び光軸方向をＳで示し、重心をＧで示している。レンズ１６の外周部で、光軸方向Ｓと直交して重心Ｇを含む平面Ｐ上の位置には、フランジ部１８が形成されている。フランジ部１８は、レンズ１６の外周から外方へ突出する環状とされている。
レンズ保持部材２０は、筒状とされた筒本体部２２、筒本体部２２の後方に配置される上カバー部２４を有している。筒本体部２２の前端部２２Ａは、レンズ１６のフランジ部１８に固定されている。当該固定は、溶着等により行うことができる。これにより、レンズ１６は、フランジ部１８よりも後方が筒本体部２２内に収納されると共に、重心Ｇを含む平面Ｐ上の支持位置Ｐ０でレンズ保持部材２０により支持される。
なお、フランジ部１８は、重心Ｇを含む平面Ｐ上の位置から、車両前後方向に５ｍｍ以内の位置（近傍位置）に形成し、当該位置を支持位置としてもよい。また、フランジ部１８と筒本体部２２の前端部２２Ａとの溶着は、全周に亘って行ってもよいし、３カ所程度のスポットで行ってもよい。
上カバー部２４は、筒本体部２２の下部を除いた部分を後方へ延長した形状とされている。筒本体部２２の上カバー部２４よりも下側は、筒が切り欠かれており、上カバー部２４は、光軸方向Ｓの後方側から見て、逆Ｕ字状とされている。
上カバー部２４の側面後方には、光源ユニット４０へ取り付けられる保持取付部２６が形成されている。保持取付部２６は、光軸方向Ｓを板厚方向とする板状とされ、筒本体部２２の側面から突出されている。保持取付部２６は、左右に一対形成されており、各々にねじ穴２６Ａが形成されている。
レンズ保持部材２０の下側には、レンズ保持部材２０と一体的に反射鏡３０が形成されている。反射鏡３０は、図３に示されるように、後述する光源４４からの光Ｌ０を車両後方へ反射させる反射面３２を有している。反射面３２は、凹面型の球面鏡であり、反射した光を、反射鏡３０よりも後側のミラー部材５８へ入射させる。反射鏡３０の反射面３２と反対側には、反射裏面３４が形成されている。反射鏡３０の左右方向下側には、鏡取付部３８が形成されている。鏡取付部３８は、左右に一対形成されており、各々にねじ穴３８Ａが形成されている（図２参照）。筒本体部２２の下部は、反射裏面３４の上方に連接されている。レンズ保持部材２０及び反射鏡３０は、樹脂製とすることで、金型等を用いて一体的に形成することができる。
反射鏡３０は、後述する光源４４とレンズ１６の間の、レンズ１６の光軸Ｓから外れた位置に配置されている。反射鏡３０の上端部３６は、支持位置Ｐ０よりも上側（レンズ１６の光軸Ｓ側）に配置され、レンズ１６の光軸方向Ｓから見て、レンズ１６の下側の一部が反射鏡３０と重なり合っている。さらに、反射鏡３０の少なくとも一部は、レンズ１６の光軸方向Ｓにおいて（筒本体部２２の側方から見て）レンズ１６とオーバーラップしている。
図２に示されるように、光源ユニット４０は、反射鏡３０よりも車両後方に配置されており、ベース部４２、光源４４、及び取付枠４６を備えている。なお、図３では、光源ユニット４０は、ベース部４２と光源４４のみが示され、その他の部材は省略されている。ベース部４２の前方には、前方斜め上方に向く光源配置面４２Ａが形成されている。光源４４は、光源配置面４２Ａに配置され、光を反射面３２へ向かって出射する。光源４４には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、半導体レーザ（ＬＤ：Laser Diode）、ハロゲンランプ、ＨＩＤ（High Intensity Discharge Lamp、高輝度放電灯）などの高輝度光源を用いることができる。
光源配置面４２Ａの左右両側には、一対の取付用リブ４２Ｂが形成されている。取付用リブ４２Ｂは、光源配置面４２Ａから前方に突出されており、ねじ穴３８Ａに対応する位置に、ねじ穴４２Ｎが形成されている。ねじ穴４２Ｎには、雌ねじが形成されている。ベース部４２の上部には、左右一対のリブ４２Ｃが形成されている。リブ４２Ｃは、上方に突出されており、一対のリブ４２Ｃ間に凹部４２Ｄが形成されている。
取付枠４６は、平面視で逆Ｕ字状とされ、Ｕ字の開放側がベース部４２に向くように、ベース部４２上に配置されている。取付枠４６とベース部４２とは、樹脂等で一体的に形成することができる。取付枠４６は、Ｕ字の先端内側にベース部４２のリブ４２Ｃを挟み込むように取り付けられている。取付枠４６の後面は、後方斜め上向きに傾斜されている。この傾斜角度は、後述するミラー部材５８の傾斜角度に対応しており、ミラー部材５８で反射された光がレンズ１６へ適切に入射されるように設定されている。取付枠４６の上端左右両側には、後方からネジを螺合するための雌ねじ部４６Ａが形成されている。また、雌ねじ部４６Ａよりも下側には、ねじ穴２６Ａに対応する位置に、前側からねじを螺合させるための一対のねじ穴４６Ｂが形成されている。ねじ穴４６Ｂには、雌ねじが形成されている。さらにねじ穴４６Ｂの下側には、後方からネジを螺合するための雌ねじ部４６Ｃが形成されている。
レンズ保持部材２０と光源ユニット４０とは、保持取付部２６の後面と取付枠４６の前面とが重ね合わされ、ねじ穴２６Ａ側からネジ（不図示）が挿入され、ねじ穴４６Ｂに該ネジを螺合させることにより固定される。また、反射鏡３０と光源ユニット４０とは、鏡取付部３８の後面と取付用リブ４２Ｂとが重ね合わされ、ねじ穴３８Ａ側からねじ（不図示）が挿入され、ねじ穴４２Ｎに該ネジを螺合させることにより固定される。
ミラーユニット５０は、レンズ１６の光軸Ｓ上の車両後方に配置されており、基台５２、取付板５４、カバー部材５６、及び、ミラー部材５８を備えている。なお、図３では、ミラーユニット５０の基台５２とミラー部材５８のみが示され、その他の部材は省略されている。基台５２の前部には、取付板５４が配置されている。取付板５４は、四角形板状とされ、基台５２の前部を覆っている。取付板５４の外径は基台５２よりも大きく、基台５２から外側へはみ出した部分の四隅には、ねじ穴５４Ａが形成されている。
取付板５４の中央部には、ミラー部材５８が配置されている。ミラー部材５８は、ＭＥＭＳミラーアレイで構成されている。ＭＥＭＳミラーアレイは、二次元状に配列された複数の微小可動鏡を有している。複数の微小可動鏡の各々は、半導体プロセスにより半導体基板上に形成されたものである。ＭＥＭＳミラーアレイに入射された光は、複数の微小可動鏡で反射される。複数の微小可動鏡の各々は、不図示の制御部での制御により、独立に駆動されて反射面の角度を変えることによりオン状態又はオフ状態とされる。オン状態の微小可動鏡で反射された光は、ミラー部材５８よりも車両前方に配置されたレンズ１６に入射する。一方、オフ状態の微小可動鏡で反射された光は、不図示の光吸収体に照射される。光吸収体は、照射された光を吸収する。レンズ１６には、所定の配光パターンに応じた光が入射され、該配光パターンが車両の前方を照射する。
なお、ミラー部材５８で形成される配光パターンは、センサ等による車両周囲のセンシング結果に基づいて形成される配光パターンでもよいし、その他の予め記録されている配光パターンでもよい。
ミラー部材５８の外側には、カバー部材５６が配置されている。カバー部材５６は、ミラー部材５８の前方に配置される透明な透光板５６Ａ、及びミラー部材５８の外周に配置される枠板５６Ｂを備えている。カバー部材５６により、ミラー部材５８が外部に露出せず、埃等のミラー部材５８への付着が防止されている。
ミラーユニット５０と光源ユニット４０とは、取付枠４６の後面と取付板５４の前面とが重ね合わされ、後側からねじ穴５４Ａにねじ（不図示）が挿入され、雌ねじ部４６Ａ及び雌ねじ部４６Ｃに該ねじを螺合させることにより、互いに組み付けられる。ミラー部材５８の反射面は、取付枠４６の後面と同方向に傾斜している。
次に、ハイビームユニット１２での光の照射について説明する。光源４４から反射鏡３０の反射面３２へ向かって出射された光Ｌ０は、反射鏡３０の反射面３２で反射され、反射された光Ｌ１はミラー部材５８へ入射される。ミラー部材５８へ入射した光は、各々の微小可動鏡のオン・オフ状態に応じて反射され、レンズ１６へ所定の配光パターンＬＰが入射される。そして、レンズ１６を介して車両の前方へ照射される。
本実施形態のハイビームユニット１２では、ＭＥＭＳミラーアレイを用いたミラー部材５８により、所望の配光パターンを形成して、車両の前方に照射することができる。当該ハイビームユニット１２では、レンズ１６、反射鏡３０、光源ユニット４０、及び、ミラーユニット５０間の位置関係について、高い位置精度が求められる。この点、本実施形態では、レンズ１６を保持するレンズ保持部材２０と反射鏡３０とが一体的に形成されているので、レンズ１６をレンズ保持部材２０へ精度良く取り付けることで、レンズ１６と反射鏡３０の位置決めを容易に行うことができる。
そして、レンズ１６と反射鏡３０との位置決めが成されることにより、光源ユニット４０と反射鏡３０の位置決め、及び、光源ユニット４０とミラーユニット５０の位置決めを行うことで、光学部品であるレンズ１６、反射鏡３０、光源ユニット４０、及び、ミラーユニット５０の全体ついて位置決めを行うことができる。これにより、簡易に光学部品間の位置精度を確保することができる。
また、本実施形態のハイビームユニット１２では、レンズ保持部材２０が、レンズ１６の重心Ｇを含む平面Ｐ上の支持位置Ｐ０でレンズ１６を保持しているので、車両への振動入力に対して、レンズ１６のブレを抑制することができる。
また、本実施形態のハイビームユニット１２では、反射鏡３０は光源４４とレンズ１６の間に配置され、レンズ保持部材２０（筒本体部２２）の下部が反射裏面３４の上方に連接されている。したがって、レンズ保持部材２０により反射鏡３０の反射面３２における光の反射が遮られることが防止され、レンズ保持部材２０の設計の自由度を高めることができる。
また、反射鏡３０の上端３０Ａは、支持位置Ｐ０よりもレンズ１６の光軸側に配置され、レンズ１６の光軸方向Ｓから見て、レンズ１６の下側の一部が反射鏡３０と重なり合っている。したがって、配光パターンに寄与しない光源４４からの迷光が、レンズ１６へ入射することが抑制され、光源４４からの光により、ミラー部材５８で形成された配光パターンに影響を及ぼすことを抑制することができる。
また、反射鏡３０の少なくとも一部は、レンズ１６の光軸方向Ｓでレンズ１６とオーバーラップしている。したがって、反射鏡３０とレンズ１６の設置領域を小さくすることができ、ハイビームユニット１２をコンパクトな構成にすることができる。
なお、本実施形態では、レンズ保持部材２０の下側に反射鏡３０を配置したが、反射鏡３０の位置は、レンズ保持部材２０の上側でもよいし、右側や左側でもよい。
また、本実施形態では、ハイビームユニット１２に本発明に係る車両灯具を適用したが、本発明に係る車両灯具は、ロービームユニット１４に適用してもよい。
また、本実施形態では、ミラー部材としてＭＥＭＳミラーアレイを用いた例について説明したが、複数の配光パターンを形成可能な他の反射部材、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）をミラー部材として使用してもよい。
１２ ハイビームユニット（車両用灯具）
１６ レンズ
２０ レンズ保持部材
３０ 反射鏡
３２ 反射面
３６ 上端部（端部）
４４ 光源
５８ ミラー部材
Ｇ 重心
Ｐ０ 支持位置

Claims (3)

  1. 光源と、
    前記光源からの光を反射させる反射面を有する反射鏡と、
    前記反射鏡で反射した光が入射され、複数の配光パターンを形成可能とされ、入射された光を車両前方へ反射させるミラー部材と、
    前記ミラー部材で反射した光が入射され、該光を車両前方へ投影するレンズと、
    前記反射鏡と一体に形成され、該レンズの外周部で前記レンズの光軸と直交し重心を通る平面上に位置する部分又はその近傍を含む支持位置で前記レンズを支持するレンズ保持部材と、
    を備え、
    前記反射鏡は前記光源と前記レンズとの間に配置され、前記レンズ保持部材は前記反射鏡における前記光源と反対側の部位に一体に形成され、
    前記反射鏡の前記レンズ側の端部は、前記支持位置よりも前記レンズの光軸側に配置され、
    前記反射鏡の少なくとも一部は、前記レンズの光軸方向で前記レンズとオーバーラップしている、
    車両用灯具。
  2. 前記反射鏡の前記レンズ側の端部は、前記レンズの一部を覆う、請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記ミラー部材は、ＭＥＭＳミラーアレイである、請求項１または請求項２に記載の車両用灯具。
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