车辆用灯具的制作方法

本发明涉及一种投射型的车辆用灯具。

背景技术：

当前，已知一种投射型的车辆用灯具，其构成为，将来自在投影透镜的后方配置的光源的光经由投影透镜而向前方照射。

在“专利文献1”中，作为上述车辆用灯具中的投影透镜，记载有由配置于沿车辆前后方向延伸的光轴上的2个透镜构成的投影透镜。

专利文献1：日本特开2014－26741号公报

在前照灯等车辆用灯具中，作为由其照射光形成的配光图案，期望形成光不均匀现象尽可能少的配光图案。

在现有的投射型的车辆用灯具中，作为其投影透镜，大多使用前表面由凸曲面构成的平凸非球面透镜，但在上述结构的投影透镜中产生大的彗差。此时，该彗差在光从前方向投影透镜入射的成像光学系统中，慧尾朝向内侧(即光轴侧)延伸。

另一方面，在将上述投影透镜使用于照明光学系统的情况下，产生由彗差引起的模糊，但该模糊形成为慧尾朝向配光图案的外侧延伸。因此，由来自具有上述投影透镜的车辆用灯具的照射光形成的配光图案以其外周缘部逐渐变暗的方式形成，其结果，提高配光图案的均匀性。

另外，如果由多个透镜构成投影透镜，则能够实现各透镜的薄壁化，由此，即使在采用了树脂透镜等的情况下，也能够有效地抑制缩孔的发生。

即使在如上述所示由多个透镜构成投影透镜的情况下，也在提高配光图案的均匀性方面，希望形成以下述方式产生的配光图案，即，作为由彗差引起的模糊，慧尾朝向配光图案的外侧延伸。

技术实现要素：

本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种车辆用灯具，该车辆用灯具在投射型的车辆用灯具中，即使在由多个透镜构成其投影透镜的情况下，也能够形成均匀性高的配光图案。

本发明通过对投影透镜的后侧主面的配置进行改进，从而实现上述目的。

即，本发明所涉及的车辆用灯具构成为，具有投影透镜和在该投影透镜的后方配置的光源，将来自所述光源的光经由所述投影透镜而向前方照射，

该车辆用灯具的特征在于，

所述投影透镜由在沿车辆前后方向延伸的光轴上配置的多个透镜构成，

所述投影透镜的后侧主面，由与以该投影透镜的后侧焦点为中心的球面相比具有较大的曲率的凸曲面构成。

本发明所涉及的车辆用灯具的具体结构并不特别地限定，例如，能够采用使来自光源的光作为直射光而入射至投影透镜的结构、利用反射镜使来自光源的光反射而入射至投影透镜的结构等。

上述“光源”的种类并不特别地限定，例如能够采用发光二极管、激光二极管等发光元件或者光源灯泡等。

上述“投影透镜”，只要其后侧主面由与以其后侧焦点为中心的球面相比具有较大的曲率的凸曲面构成即可，对构成它的多个透镜各自的具体结构并不特别地限定。

发明的效果

本发明所涉及的车辆用灯具，由于其投影透镜由在沿车辆前后方向延伸的光轴上配置的多个透镜构成，因此能够实现各透镜的薄壁化。并且由此，即使在采用了树脂透镜等的情况下，也能够有效地抑制缩孔的发生。

在此基础上，在本发明中，由于投影透镜的后侧主面由与以其后侧焦点为中心的球面相比具有较大曲率的凸曲面构成，因此能够得到如下作用效果。

即，如果假设相对于投影透镜从其前方侧入射平行光，则在其成像面产生彗差，该彗差是慧尾朝向内侧(光轴侧)延伸的彗差。另一方面，在由来自投影透镜的射出光形成的配光图案中产生由彗差引起的模糊，该模糊形成为慧尾朝向配光图案的外侧延伸。因此，由此能够形成外周缘部逐渐变暗的、均匀性高的配光图案。

如上所述，根据本发明，在投射型的车辆用灯具中，即使在其投影透镜由多个透镜构成的情况下，也能够形成均匀性高的配光图案。

在上述结构中，如果由光轴上的曲率设定为0.002～0.01(1/mm)的范围内的值的凸曲面构成多个透镜中的位于最前部的透镜的前表面，则能够得到如下作用效果。

即，与现有所示由单一的平凸非球面透镜构成的投影透镜相比，能够将构成其前表面的凸曲面的曲率大幅度减小，并且能够由并非单纯的平面的凸曲面构成，因此能够提高在从外部对车辆用灯具进行观察时的投影透镜的设计性。

此时，如果使位于最前部的透镜形成为双凸透镜状，则在从外部对车辆用灯具进行观察时，尽管位于最前部的透镜的前表面的曲率小，但仍能够容易地识别出该透镜并非单纯的透明透镜，而是凸透镜。并且由此，能够进一步提高投影透镜的设计性。

在上述结构中，对多个透镜的各表面中的、除了位于最前部的透镜的前表面以及位于最后部的透镜的后表面以外的各表面，实施了光反射抑制处理，如果采用这种结构，则即使在由多个透镜构成投影透镜的情况下，也能够有效地抑制如下情况，即，来自光源的光在透过投影透镜时产生意外的杂散光。

上述“光反射抑制处理”，只要是能够对光反射进行抑制的处理即可，并不限定于特定的处理，能够采用例如实施防反射膜的处理、形成微细凹凸的处理等。

在上述结构中，如果在采用多个透镜由共用的筒状保持架支撑的结构的基础上，采用在筒状保持架的周面部形成开口部的结构，则在从外部对车辆用灯具进行观察时，能够通过开口部看到多个透镜中的一部分，由此能够提高投影透镜的设计性。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的车辆用灯具的侧剖视图。

图2是图1的II－II线剖视图。

图3是透视地表示近光用配光图案的图，该近光用配光图案是由从上述车辆用灯具向前方照射的光在配置于灯具前方25m的位置处的假想铅垂屏幕上形成的。

图4是将上述车辆用灯具的投影透镜取出而进行表示的俯视剖视图。

图5是作为上述投影透镜的对比例而示出2个投影透镜的俯视剖视图。

图6是示意性地表示上述实施方式的投影透镜以及对比例的投影透镜所产生的彗差和配光图案的模糊之间的关系的图。

图7是表示上述实施方式的变形例的与图2相同的图。

图8是透视地表示远光用配光图案的图，该远光用配光图案是由从上述变形例所涉及的车辆用灯具向前方照射的光在上述假想铅垂屏幕上形成的。

标号的说明

10、110 车辆用灯具

12 透光罩

20、102、104 投影透镜

22、24 透镜

22a、24a、102a 前表面

22b、24b、102b 后表面

26 筒状保持架

26A 第1保持架

26B 第2保持架

26C 第3保持架

26a 开口部

28 防反射膜

30、130 发光元件(光源)

30a、130a 发光面

40 反射镜

40a 反射面

50、150 基座部件

50a 向上反射面

50a1 前端缘

Ax 光轴

B1、B2 模糊

C1、C2 彗差

CL1 下层明暗截止线

CL2 上层明暗截止线

E 拐点

F 后侧焦点

HZH、HZL 热区

PH 远光用配光图案

PHa、PLa 左右两端部

PL 近光用配光图案

Pr、Pr1、Pr2 后侧主面

R1 半径

R2 曲率半径

S1、S2 球面

具体实施方式

下面，使用附图，对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的车辆用灯具的侧剖视图。另外，图2是图1的II－II线剖视图。

如这些图所示，本实施方式所涉及的车辆用灯具10是在车辆的前端部设置的近光用的前照灯，作为投射型的灯具单元而构成，该灯具单元组装于灯室内，该灯室由未图示的灯体和安装于该灯体的前端开口部的透明状的透光罩12形成。

即，该车辆用灯具10是具有投影透镜20、发光元件30、反射镜40和基座部件50的结构，该投影透镜20具有沿车辆前后方向延伸的光轴Ax，该发光元件30作为光源，配置于与该投影透镜20的后侧焦点F相比的后方侧，该反射镜40以从上方侧覆盖该发光元件30的方式配置，使来自该发光元件30的光朝向投影透镜20进行反射，该基座部件50具有向上反射面50a，该向上反射面50a用于使来自该反射镜40的反射光的一部分向上进行反射。

此外，该车辆用灯具10构成为，在其光轴调整完成的状态下，光轴Ax相对于车辆前后方向稍微向下。

投影透镜20由在光轴Ax上沿前后方向隔着规定间隔而配置的2个透镜22、24构成。这2个透镜22、24在其外周缘部被共用的筒状保持架26支撑，该筒状保持架26由基座部件50支撑。此外，投影透镜20及筒状保持架26的具体结构，在后面记述。

发光元件30是白色发光二极管，具有沿车宽方向延伸的横向较长矩形状的发光面30a。并且，该发光元件30以将其发光面30a在光轴Ax上向上的状态配置。该发光元件30由基座部件50支撑。

反射镜40的反射面40a由具有与光轴Ax同轴的长轴、并且以发光元件30的发光中心为第1焦点的大致椭圆面状的曲面构成，其离心率设定为从铅垂剖面朝向水平剖面逐渐变大。并且由此，反射镜40使来自发光元件30的光在铅垂剖面内收敛于位于后侧焦点F的稍微前方的点，并且在水平剖面内使该收敛位置大幅度地向前方移动。该反射镜40由基座部件50支撑。

基座部件50的向上反射面50a是通过对该基座部件50的上表面实施由铝蒸镀实现的镜面处理而形成的。该向上反射面50a构成为，与光轴Ax相比位于左侧(在灯具正视图中为右侧)的左侧区域由包含光轴Ax在内的水平面构成，与光轴Ax相比位于右侧的右侧区域由经由短的斜面而低于左侧区域一个台阶的水平面构成。并且，该向上反射面50a的前端缘50a1从后侧焦点F朝向左右两侧以向前方侧弯曲的方式延伸。另外，该向上反射面50a形成于下述范围内的区域，该范围是从该向上反射面50a的前端缘50a1至向后方侧离开一定距离后的位置为止的范围。

该基座部件50在其向上反射面50a，使从反射镜40的反射面40a朝向投影透镜20的反射光的一部分向上进行反射而入射至投影透镜20，使它们作为向下的光而从投影透镜20射出。

下面，对投影透镜20及筒状保持架26的具体结构进行说明。

构成投影透镜20的2个透镜22、24均形成为双凸透镜状。

位于前方侧的透镜22的前表面22a由近似于曲率半径大的球面的凸曲面构成(对此在后面记述)。

该透镜22的后表面22b构成为，光轴Ax附近的中央区域由与前表面22a相比曲率较大的凸曲面构成，曲率从该中央区域朝向外周侧逐渐变小，在外周缘区域曲率大致为零。

另一方面，位于后方侧的透镜24的前表面24a构成为，光轴Ax附近的中央区域形成为大致平面状，与该中央区域相比外周侧的区域由凸曲面构成，在外周缘区域曲率再次大致为零。

该透镜24的后表面24b构成为，光轴Ax附近的中央区域由与透镜22的前表面22a相同程度的曲率的凸曲面构成，以曲率从该中央区域朝向外周侧逐渐变大的方式形成。

在透镜22的后表面22b及透镜24的前表面24a，遍布其整个区域而形成有防反射膜28。

筒状保持架26由第1保持架26A、第2保持架26B和第3保持架26C构成，该第1保持架26A对透镜22进行支撑，该第2保持架26B在该第1保持架26A的后方对透镜24进行支撑，该第3保持架26C被安装于上述第1保持架26A和第2保持架26B。

第1保持架26A与透镜22的外周面及其后表面22b的外周缘部抵接，并且与透镜24的前表面24a的外周缘部抵接。另外，第2保持架26B与透镜24的外周面及其后表面24b的外周缘部抵接。第3保持架26C以覆盖第1保持架26A的方式形成，在其前端部与透镜22的前表面22a的外周缘部抵接，并且在后端部被固定于第2保持架26B。

在筒状保持架26的周面部的透镜22和透镜24之间的部分，在其上部形成有开口部26a。该开口部26a是通过将第1及第3保持架26A、26C局部地切除而形成的。

图3是透视地表示近光用配光图案PL的图，该近光用配光图案PL是由从车辆用灯具10向前方照射的光在配置于灯具前方25m的位置处的假想铅垂屏幕上形成的。

该近光用配光图案PL是左配光的近光用配光图案，且在其上端缘具有左右高度不同的明暗截止线CL1、CL2。该明暗截止线CL 1、CL2以沿铅垂方向穿过灯具正面方向的消失点即H－V的V－V线作为边界，以左右不同的高度沿水平方向延伸，与V－V线相比位于右侧的逆向行车线侧部分作为下层明暗截止线CL 1而形成，并且与V－V线相比位于左侧的本行车线侧部分作为从该下层明暗截止线CL1经由倾斜部上升的上层明暗截止线CL2而形成。

该近光用配光图案PL是通过利用投影透镜20将发光元件30的光源像作为反转投影像投影至上述假想铅垂屏幕上而形成的，该发光元件30的光源像是利用由反射镜40反射的来自发光元件30的光在投影透镜20的后侧焦点面上形成的，该近光用配光图案PL的明暗截止线CL1、CL2作为基座部件50的向上反射面50a的前端缘50a1的反转投影像形成。

在该近光用配光图案PL中，下层明暗截止线CL1和V－V线的交点即拐点E位于H－V的下方0.5～0.6°左右。并且，以该拐点E为大致中心，形成有作为高光度区域的热区HZL。

该近光用配光图案PL形成为明亮度从其热区HZL朝向外周侧逐渐减小，但由于该近光用配光图案PL是作为横向较长的配光图案而形成的，因此特别地，在其左右两端部PLa显著地出现明亮度逐渐减小的现象。并且由此，防止在车辆前方的路面、路肩部分形成大的明暗差，提高配光图案的均匀性，充分地确保车辆前方的可见性。

下面，说明如上述所示作为均匀性高的配光图案而形成近光用配光图案PL的原因。

图4是将投影透镜20取出而进行表示的俯视剖视图。

如本图所示，投影透镜20的后侧主面Pr由在透镜22和透镜24之间朝向前方凸出的曲面构成。此时，该后侧主面Pr由与以投影透镜20的后侧焦点F为中心的球面S1相比具有较大的曲率的凸曲面构成。即，球面S1具有与投影透镜20的焦点距离相等的半径R1，但后侧主面Pr由在光轴Ax上与球面S1内切的凸曲面构成。

投影透镜20的焦点距离设定为50～60mm左右的值。

位于前方侧的透镜22的前表面22a由与将曲率半径R2设定为100～500mm的球面S2近似的凸曲面构成。具体地说，构成该前表面22a的凸曲面，在光轴Ax上的曲率设定为0.002～0.01(1/mm)的范围内的值。即，该前表面22a的曲率设定为小于或等于球面S1的曲率的2/3(小于或等于后侧主面Pr的最大曲率的1/2)的非常小的值。

图5是作为本实施方式的投影透镜20的对比例而示出的2个投影透镜102、104的俯视剖视图。

这2个投影透镜102、104均为具有与本实施方式的投影透镜20相同的焦点距离的单透镜。

图5(a)所示的投影透镜102是作为现有的车辆用灯具而经常使用的平凸非球面透镜，前表面102a由凸曲面构成，并且后表面102b由平面构成。

该投影透镜102的后侧主面Pr1由在透镜102的内部朝向前方凸出的曲面构成。此时，该后侧主面Pr1与本实施方式的投影透镜20的后侧主面Pr同样地，由与以投影透镜102的后侧焦点F为中心的球面S1相比具有较大的曲率的凸曲面构成。

另一方面，图5(b)所示的投影透镜104是其前表面104a的曲率设定为与本实施方式的投影透镜20的前表面20a的曲率大致相同程度的双凸透镜，且其后表面104b的曲率设定为与前表面104a的曲率相比非常大的值。

该投影透镜104的后侧主面Pr2在透镜104的内部由在光轴Ax的附近区域朝向前方凸出的曲面构成，但在外周缘区域由变化为朝向后方凸出的曲面构成。

图6是示意性地表示本实施方式的投影透镜20以及对比例的投影透镜102、104所产生的彗差、和配光图案的模糊之间的关系的图。

图6(a1)是利用5个光入射角度表示本实施方式的投影透镜20以及对比例的投影透镜102所产生的彗差的图，图6(b1)是利用5个光入射角度表示对比例的投影透镜104所产生的彗差的图。

如图6(a1)所示，光从前方向投影透镜20、102入射的成像光学系统所产生的彗差C1是慧尾朝向内侧(即光轴Ax侧)延伸的彗差。其原因在于，投影透镜20、102的后侧主面Pr、Pr1由与以其后侧焦点为中心的球面S1相比具有较大的曲率的凸曲面构成。

另一方面，如图6(b1)所示，光从前方向投影透镜104入射的成像光学系统所产生的彗差C2是慧尾朝向外侧延伸的彗差。

并且，如图6(a2)所示，在利用光从投影透镜20、102朝向前方射出的照明光学系统形成的配光图案中，产生由彗差引起的模糊B1，但该模糊B1形成为慧尾朝向配光图案的外侧延伸。

另一方面，如图6(b2)所示，在利用光从投影透镜104朝向前方射出的照明光学系统形成的配光图案中，也产生由彗差引起的模糊B2，但该模糊B2形成为慧尾朝向配光图案的内侧延伸。

因此，由来自投影透镜104的射出光形成的配光图案，形成为其外周缘部急剧地变暗，与此相对，由来自投影透镜20、102的射出光形成的配光图案，形成为其外周缘部逐渐变暗。

下面，对本实施方式的作用效果进行说明。

在本实施方式所涉及的车辆用灯具10中，由于其投影透镜20由在沿车辆前后方向延伸的光轴Ax上配置的2个透镜22、24构成，因此能够实现各透镜22、24的薄壁化。并且由此，即使在作为各透镜22、24而采用了树脂透镜等的情况下，也能够有效地抑制缩孔的发生。

在此基础上，在本实施方式中，由于投影透镜20的后侧主面Pr由与以其后侧焦点F为中心的球面S1相比具有较大的曲率的凸曲面构成，因此，能够得到如下的作用效果。

即，如果假设相对于投影透镜20从其前方侧入射平行光，则在其成像面产生彗差C1，该彗差C1是慧尾朝向内侧(光轴Ax侧)延伸的彗差。另一方面，在由来自投影透镜20的射出光形成的配光图案中产生由彗差引起的模糊B1，该模糊B1形成为慧尾朝向配光图案的外侧延伸。因此，能够将近光用配光图案PL作为其外周缘部逐渐变暗的、均匀性高的配光图案而形成。

如上所述，根据本实施方式，在投射型的车辆用灯具10中，即使在其投影透镜20由2个透镜22、24构成的情况下，也能够形成均匀性高的配光图案。

此时，由于2个透镜22、24中的位于前方侧的透镜22的前表面22a，由光轴Ax上的曲率设定为0.002～0.01(1/mm)的范围内的值的凸曲面构成，因此能够得到如下的作用效果。

即，与现有所示由单一的平凸非球面透镜构成的投影透镜102相比，能够将构成透镜22的前表面22a的凸曲面的曲率大幅度地减小，并且能够由并非单纯的平面的凸曲面构成，因此能够提高在从外部对车辆用灯具10进行观察时的投影透镜20的设计性。

此时，由于该透镜22形成为双凸透镜状，因此在从外部对车辆用灯具10进行观察时，尽管其前表面22a的曲率小，但仍能够容易地识别出该透镜22并非单纯的透明透镜，而是凸透镜。并且由此，能够进一步提高投影透镜22的设计性。

另外，在本实施方式中，由于对透镜22的后表面22b以及透镜24的前表面24a实施由防反射膜实现的光反射抑制处理，因此尽管投影透镜20由2个透镜22、24构成，但仍能够有效地抑制如下情况，即，来自发光元件30的光在透过投影透镜20时产生意外的杂散光。

并且，在本实施方式中，2个透镜22、24由共用的筒状保持架26进行支撑，在该筒状保持架26的周面部的透镜22和透镜24之间的部分，在其上部形成有开口部26a，因此能够实现如下效果，即，在透过透光罩12而从外部对车辆用灯具10进行观察时，能够通过开口部26a看到位于其后方侧的透镜24，由此能够提高投影透镜20的设计性。

此时，该透镜24的前表面24a与透镜22同样地，由光轴Ax上的曲率小的凸曲面构成，另外，其后表面24b由与前表面24a相比曲率较大的凸曲面构成，因此能够充分地提高通过开口部26a可见的透镜24的设计性。

在上述实施方式中，作为筒状保持架26的开口部26a在其周面部的上部形成的结构而进行了说明，但也能够采用在其周面部的侧部等形成的结构。

在上述实施方式中，作为投影透镜20由2个透镜22、24构成而进行了说明，但也能够由大于或等于3个透镜构成。

在上述实施方式中，说明了车辆用灯具10作为用于形成近光用配光图案的前照灯而构成，但也可以作为能够进行远光和近光的切换的前照灯而构成，或者作为雾灯等而构成。

下面，对上述实施方式的变形例进行说明。

图7是表示本变形例所涉及的车辆用灯具110的与图2相同的图。

如本图所示，该车辆用灯具110作为直射型的灯具单元而构成。

即，该车辆用灯具110在具有投影透镜20及筒状保持架26这一点上与上述实施方式的情况相同，但成为下述结构，即，作为其光源的发光元件130配置于投影透镜20的后侧焦点F的位置。

发光元件130是白色发光二极管，是多个(例如7个)矩形状的发光面130a沿车宽方向并排配置的结构。并且，该发光元件130在将其多个发光面130a朝向前方的状态下由基座部件150进行支撑。此外，投影透镜20也经由筒状保持架26而由基座部件150进行支撑。

图8是透视地表示远光用配光图案PH的图，该远光用配光图案PH是由从车辆用灯具110朝向前方照射的光在上述假想铅垂屏幕上形成的。

该远光用配光图案PH作为以V－V线为中心而在左右方向上扩展的横向较长的配光图案而形成，在其中心部分形成有热区HZH。

该远光用配光图案PH形成为明亮度从该热区HZH朝向外周侧逐渐减小，但由于该远光用配光图案PH是作为横向较长的配光图案而形成的，因此特别地，在其左右两端部PHa显著地出现明亮度逐渐减小的现象。并且由此，防止在车辆前方的路面、路肩部分形成大的明暗差，提高配光图案的均匀性，充分地确保车辆前方的可见性。

如上述所示作为均匀性高的配光图案而形成远光用配光图案PH，是由于车辆用灯具110具有投影透镜20。

在采用了本变形例的结构的情况下，也能够得到与上述实施方式的情况相同的作用效果。

此外，在上述实施方式及其变形例中，作为各个要素示出的数值只不过是一个例子，当然也可以将它们适当地设定为不同的值。

另外，本发明不限定于在上述实施方式及其变形例中记载的结构，能够采用除此以外的施加了各种变更的结构。