投影式前照灯的制作方法

本发明涉及投影式前照灯。
背景技术：
：在投影式前照灯中，具有如下问题：即，由投影式前照灯的投影透镜的色差引起的在配光图案的周缘的明暗边界线的附近产生渗色。为了减小这种渗色，需要对投影透镜的色差进行校正。由此，为了对投影透镜的色差进行校正，提出了在投影透镜的一个表面具有衍射光栅的提案(专利文献1)。但是，当由在一个表面具有衍射光栅的投影透镜形成近光束的配光图案时，通过衍射光栅的0级光，在虚拟屏上，光线会到达该配光图案的截止线上方，该位置的光度增加，可能不满足法规。以往尚未开发出在虚拟屏上，不会增加近光束的配光图案的截止线上方的光度，同时主要减少远光束的配光图案的周缘的明暗边界线附近的渗色的投影式前照灯。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2014-26741号公报技术实现要素：发明要解决的问题因此，需要如下的投影式前照灯：即，在虚拟屏上，不会增加近光束的配光图案的截止线上方的光度，同时减少配光图案的周缘的明暗边界线的附近的渗色。本发明的课题在于提供一种投影式前照灯，所述投影式前照灯在虚拟屏上中，不会增加近光束的配光图案的截止线上方的光度，同时主要减少远光束的配光图案的周缘的明暗边界线附近的渗色。用于解决问题的手段本发明的投影式前照灯具有：投影透镜，其配置在沿车辆前后方向延伸的光轴上；以及光源单元，其配置在比所述投影透镜的后侧焦点面靠后方侧的位置，该投影式前照灯由同一投影透镜形成远光束和近光束的配光图案，所述投影透镜由配置在所述光轴上的二片树脂透镜构成，所述光源单元构成为在所述投影透镜的后侧焦点面或其附近形成光源像，该光源像经由所述二片树脂透镜向前方照射，用于形成包括明暗边界线的配光图案，所述二片树脂透镜中的配置在靠近所述光源单元的位置上的光源侧树脂透镜的反光源侧的透镜面的至少一部分设置有衍射光栅，所述光源侧树脂透镜的光源侧的透镜面具有正光焦度，所述衍射光栅被设计成抵消经由所述二片树脂透镜向前方照射的来自所述光源单元的光的色差，将所述光轴和与所述光轴垂直的面的交点设为原点，在该面上规定水平方向的x轴和竖直方向的y轴，设所述光源侧树脂透镜的反光源侧的表面上的y坐标的最大值为r1，设a为0以上且小于1的常数，所述光源侧树脂透镜的反光源侧的透镜面的y＜a·r1的区域由至少一部分设置有衍射光栅且具有连续性的曲面或平面构成，y≧a·r1的区域由具有比该具有连续性的曲面或平面的光焦度大的光焦度且不具有衍射光栅的其它曲面构成。在本发明的投影式前照灯中，在设所述光源侧树脂透镜的反光源侧的表面上的y坐标的最大值为r1，设a为0以上且小于1的常数，所述光源侧树脂透镜的反光源侧的透镜面的y＜a·r1的区域由至少一部分设置有衍射光栅的具有连续性的曲面或平面构成，y≧a·r1的区域由具有比该具有连续性的曲面或平面的光焦度大的光焦度、且不具有衍射光栅的其它曲面构成，因此，到达近光束的配光图案的截止线附近的光线通过不具有衍射光栅的y≧a·r1的区域。因此，能够防止到达近光束的配光图案的截止线附近的光线由于衍射光栅的零级光而到达配光图案的截止线上方的情况。在本发明的第一实施方式的投影式前照灯中，a＜0.5。当a≧0.5时，不能充分减少出射到截止线附近的衍射光栅的零级光的光线。在本发明的第二实施方式的投影式前照灯中，在设所述二片树脂透镜的组合焦距为efl，设所述二片树脂透镜的透镜间隔为t12时，满足t12/efl＜0.1。在无间隔地进行2片透镜的组装时，需要从透镜边缘(透镜的缘部)垂直设置立壁，但当t12/efl为0.1以上时，从透镜边缘垂直设置的立壁的厚度变大，透镜的成形性恶化。此外，从透镜顶部到光源的距离变长，前照灯单元的尺寸变大。此外，从二片树脂透镜中的光源侧的透镜的光源侧的表面到光源的距离变小，容易受到热量的影响。在本发明的第三实施方式的投影式前照灯中，在设所述光源侧透镜的中心厚度为t2时，满足0.16＜t2/efl。通过满足上述条件，从而能够确保具有衍射光栅的光源侧透镜的芯厚，减小厚度偏离率，并降低成形的难易度。在本发明的第四实施方式的投影式前照灯中，该其它曲面的光焦度与设置有所述衍射光栅的该具有连续性的曲面或平面的光焦度相等。在本实施方式中，由于到达近光束的配光图案的截止线附近的光线在与衍射光栅的1级衍射光相同的路径中行进，因此能够防止到达配光图案的截止线的上方。在此，该其它曲面的光焦度与设置有所述衍射光栅的该具有连续性的曲面或平面的光焦度相等是指该其它曲面的光焦度为设置有所述衍射光栅的该具有连续性的曲面或平面的光焦度的0.5倍～1.5倍，更优选为0.8倍～1.2倍。在本发明的第五实施方式的投影式前照灯中，该其它曲面为非球面。在本发明的第六实施方式的投影式前照灯中，所述配光图案包括在水平方向上1列地配置或在矩阵上配置的多个配光图案。在本发明的第七实施方式的投影式前照灯中，所述衍射光栅设置于在所述光源侧树脂透镜的反光源侧的透镜面的y＜a·r1的区域中靠近外周的环状区域，在比该环状区域靠内侧的区域未设置有所述衍射光栅。在本实施方式中，通过仅在到达具有渗色问题的配光图案的周缘的明暗边界线附近的光线所通过的区域设置衍射光栅，从而能够减少衍射损失提高效率，并且减少迷光。附图说明图1是示出本发明的一个实施方式的投影式前照灯的灯具单元的截面的图。图2是示出灯具单元10中的投影透镜20的包括光轴ax的截面的图。图3是用于说明光源单元的一例的结构和功能的图。图4是示出在使用特开2016-39154号公报中记载的光源单元作为光源单元的情况下，通过从灯具单元朝向前方照射的光在配置在车辆前方25米的位置处的虚拟竖直屏上形成的配光图案ph1的图。图5是示出通过在一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的一部分的光线的路径的图。图6是示出对由包括图5的投影透镜的灯具单元在虚拟屏上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线的路径的图。图7是示出通过在一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的衍射光栅的零级光的光线的路径的图。图8是示出对由包括图7的投影透镜的灯具单元在虚拟屏上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线中的衍射光栅的零级光的光线的路径的图。图9是示出通过在一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的衍射光栅的1级衍射光和零级光的光线的路径的图。图10是示出对由包括图9的投影透镜的灯具单元在虚拟屏上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线中的衍射光栅的1级衍射光和零级光的光线的路径的图。图11是本发明的实施例的第2树脂透镜的反光源侧的表面的俯视图。图12是用于说明参数a的图。图13是作为一例示出在表面s3中形成远光束用配光图案的光线所通过的区域h和形成近光束用配光图案的光线所通过的区域l的图。图14是示出通过一个表面具有衍射光栅的实施例的投影透镜的近光束的光线的路径的图。图15是示出由包括图13的投影透镜的灯具单元对虚拟屏照射的近光束的光线的路径的图。具体实施方式图1是示出本发明的一个实施方式的投影式前照灯的灯具单元10的截面的图。灯具单元10包括配置在沿车辆前后方向延伸的光轴ax上的投影透镜20、和配置在比投影透镜20的后侧焦点面靠后方侧的位置的光源单元30。图1是包括光轴ax的截面图。投影透镜20由在光轴ax上隔着规定间隔配置的二片树脂透镜(塑料透镜)，即，第1树脂透镜22和第2树脂透镜24构成。第1树脂透镜22和第2树脂透镜24由固定在支持部材40上的镜筒42保持，配置在光轴ax上。镜筒42的前端侧(半光源侧)的内周面上形成有沿周向延伸的阶梯部42a。阶梯部42a用于收纳并保持投影透镜20。投影透镜20被插入到镜筒42内，直至第2树脂透镜24与阶梯部42a抵接，并通过螺钉、粘接剂、搭扣配合结构等公知的手段被固定在该镜筒42上。图2是示出灯具单元10中的投影透镜20的包括光轴ax的截面的图。将第1树脂透镜22的反光源侧的表面、第1树脂透镜22的光源侧的表面、第2树脂透镜24的反光源侧的表面以及第2树脂透镜24的光源侧的表面分别称为透镜面s1、透镜面s2、透镜面s3以及透镜面s4。第2树脂透镜24包括从其周围向第1树脂透镜22侧延伸的筒部24a。在筒部24a的前端侧(反光源侧)的内周面上形成有沿周向延伸的阶梯部24b。阶梯部24b用于收纳并保持第1树脂透镜22。第1树脂透镜22被插入到筒部24a内，直至侧面与阶梯部24b抵接，通过螺钉、粘接剂、搭扣配合结构等公知的手段被固定在筒部24a上。如图1所示，光源单元30配置在支持部材40的投影透镜侧20的表面。图3是用于说明光源单元30的一例的结构和功能的图。光源单元30包括近光束(lowbeam)用光源301、远光束(highbeam)用光源303、反光镜311、近光束·遮光兼远光束·分隔器313以及远光束·分隔器315。近光束用光源301可以由ld(激光二极管)等发光单元构成。远光束用光源303可以由在与图3的纸面垂直的方向排列配置的多个led(发光二极管)或ld(激光二极管)等发光单元构成。从近光束用光源301射出并被反光镜311反射的光的一部分被近光束·遮光件313反射而到达投影透镜20。此外，从近光束用光源301射出并被反光镜311反射的光的其它一部分直接到达投影透镜20。从远光束用光源303射出的光经由远光束·分隔器313和315而到达投影透镜20。投影透镜20将光源单元30在其后侧焦点面上形成的光源像投影到与车辆前面正对的虚拟竖直屏(例如，配置在车辆前方约25米处)上。由此，形成下面说明的配光图案。图4是示出在使用日本特开2016-39154号公报中记载的光源单元作为光源单元30的情况下，通过从灯具单元10朝向前方照射的光，在配置在车辆前方25米的位置处的虚拟竖直屏上形成的配光图案ph1的图。配光图案ph1形成为近光束用配光图案pl1与远光束用附加配光图案pa的合成配光图案。附加配光图案pa是由多个发光单元形成的多个配光图案pa的合成图案。近光束用配光图案pl1在其上侧的周缘具有左右高低不同的截止线cl1和cl2。截止线cl2形成在水平方向上通过消失点hv的h-h线的下侧。图5是示出通过一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的一部分的光线的路径的图。第1树脂透镜22的光焦度比第2树脂透镜24的光焦度大。第1树脂透镜22的反光源侧的表面s1是在反光源侧凸出的曲面，第1树脂透镜22的光源侧的表面s2是在光源侧凸出的曲面。此外，第2树脂透镜24的反光源侧的表面s3是与光轴垂直的平面，第2树脂透镜24的光源侧的表面s4是在光源侧凸出的曲面。可是由于光的折射率根据波长而不同，因此会产生由投影透镜20的色差引起的渗色，例如，在各配光图案的周缘的明暗边界线的附近产生渗色(也称为色乱)。为了防止这种渗色，需要对投影透镜20的色差进行校正。由此，为了对投影透镜20的色差进行校正，在投影透镜20的一个表面具有衍射光栅。投影透镜20的材料的折射率随着波长变长而降低，因此基于材料的折射率的光焦度(屈光力)随着波长变长而降低。另一方面，基于衍射的光焦度与波长成比例。由此，通过在投影透镜20的一个表面设置具有抵消投影透镜20的色差这样的光焦度的衍射光栅，从而能对投影透镜20的色差进行校正。衍射光栅设置在第2树脂透镜24的反光源侧的表面s3。将第2树脂透镜24的反光源侧的表面s3设为与光轴垂直的平面，在表面s3设置衍射光栅的理由在于为了减少由光线路径以及模具加工上的原因而产生的迷光。对于详细内容，记载在本申请的申请人提出的在先申请(jp2014-26741a)的说明书的第0067-0074段中。另外，表面s3可以不是平面而是曲率较小的曲面。图6是示出对由包括图5的投影透镜的灯具单元10在虚拟屏100上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线的路径的图。虚拟屏100与光轴ax垂直地配置在车辆前方25米处的位置。投影透镜20形成为使得对近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线照射比在水平方向上通过消失点hv的h-h线靠下侧的位置。在图6以及以后的附图中，“hv位置”表示消失点hv的位置。在此，图5和图6中的近光束的光线为衍射光栅的1级衍射光。根据衍射光栅的1级衍射光来进行光学系统的设计。例如，将光学系统设计成利用衍射光栅的1级衍射光，使得在水平方向上通过消失点hv的h-h线的下侧形成截止线cl2。图7是示出通过一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的衍射光栅的零级光的光线的路径的图。图8是示出对由包括图7的投影透镜的灯具单元10在虚拟屏上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线中的衍射光栅的零级光的光线的路径的图。衍射光栅的零级光是不被衍射光栅衍射而一直朝前前进的光，因此近光束的衍射光栅的零级光的光线位于比衍射光栅的1级衍射光靠上侧的位置，衍射光栅的零级光的光线的一部分照射虚拟屏100上比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置。其结果是，例如，在虚拟屏100上，在图4的截止线cl2的附近，比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置的光度增加，会产生不满足法规中指定的点光度的可能性。图9是示出通过一个表面具有衍射光栅的投影透镜的近光束的衍射光栅的1级衍射光和零级光的光线的路径的图。在图9中，利用实线表示1级衍射光的光线，利用虚线表示零级光的光线。图9的光线的路径是组合图5的光线的路径与图7的光线的路径得到的路径。图10是示出对由包括图9的投影透镜的灯具单元10在虚拟屏100上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线中的衍射光栅的1级衍射光和零级光的光线的路径的图。在图10中，利用实线表示1级衍射光的光线，利用虚线表示零级光的光线。图10的光线的路径是组合图6的光线的路径与图8的光线的路径得到的路径。由此，在包括一个表面具有衍射光栅的投影透镜的现有灯具单元中，利用对近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线中的衍射光栅的零级光照射在虚拟屏100上，比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置，比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置的光度增加，会产生不满足法规中指定的点光度的可能性。图11是本发明的实施例的第2树脂透镜24的反光源侧的表面s3的平面图。表面s3由区域ar1、区域ar2以及区域ar3形成。将光轴ax和与光轴ax垂直的表面的交点设为原点o，在该表面上规定水平方向的x轴和竖直方向的y轴，将表面s3中的y坐标的最大值设为r1，将a设为0以上且小于1的常数。在本实施例中，r1＝33.2mm、a＝12/33.2＝0.361。在图11中，原点o与形成表面s3的外缘的圆的中心一致，r1为形成表面s3的外缘的圆的半径。区域ar2为y≧a·r1的区域。区域ar3是将与原点的距离设为r，r≦8mm的区域。区域ar1是其它区域。区域ar1具有衍射光栅。区域ar2不具有衍射光栅，由具有与衍射光栅的光焦度(屈光力)相等的光焦度的曲面形成。在此，与衍射光栅的光焦度相等的光焦度是指衍射光栅的光焦度的0.5倍～1.5倍，更优选0.8倍～1.2倍的光焦度。到达具有渗色问题的配光图案的上侧的周缘附近的光线通过区域ar2。如果区域ar2与区域ar1同样地形成，具有衍射光栅，则如图8所示，利用衍射光栅的零级光的光线的一部分照射比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置。由此，利用具有与衍射光栅的光焦度相等的光焦度的曲面来置换衍射光栅，从而防止例如由衍射光栅的零级光的光线的一部分照射比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置。区域ar3不具有衍射光栅。光轴ax的附近的区域ar3不具有衍射光栅的理由在于由于到达具有渗色问题的配光图案的周缘附近的光线不通过该区域，因此不需要进行由衍射光栅引起的色差校正。区域ar3可以由具有与衍射光栅的光焦度相等的光焦度的曲面形成。在区域ar3中，可以与区域ar1同样地，在平面上设置衍射光栅。图12是用于说明参数a的图。如果a≧0.5，则例如不能充分减少照射比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置的衍射光栅的零级光的光线。图13是作为一例示出在表面s3中形成远光束用配光图案的光线所通过的区域h和形成近光束用配光图案的光线所通过的区域l的图。对于形成远光束用配光图案的光线，例如，a≧0.3等，通过适当设定a，从而可以构成为其大部分都通过具有衍射光栅的区域ar1，因此，能够防止各配光图案的周缘的渗色。不具有衍射光栅，而由具有与衍射光栅的光焦度(屈光力)相等的光焦度的曲面形成的区域可以是占y≧a·r1的区域的面积的80％以上的面积的区域。“占80％以上的面积的区域”例如包括在图13中y≧a·r1的区域中的除去光线未通过的区域以外的区域，或者包括以沿着图13中的形成远光束用配光图案的光线所通过的区域h的上侧的周缘、或形成近光束用配光图案的光线所通过的上侧的区域l的下侧的周缘的方式形成了与具有相当于区域ar1的衍射光栅的区域之间的边界的区域等。表1是示出本实施例的透镜的焦距的表。长度的单位为毫米。“整体”表示组合焦距。第1树脂透镜22和第2树脂透镜24的材料为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。[表1]透镜22透镜24整体(efl)6446458表2是示出透镜的光学配置的表。长度的单位为毫米。[表2]透镜22的中心厚度透镜间隔(t12)透镜22的中心厚度20310下面示出表示透镜的各表面的非球面的定义式。[数式1]h表示与光轴ax、即透镜的中心轴的距离，c表示曲率，r表示曲率半径，k表示圆锥常数，ai表示常数，m表示整数。此外，z表示与非球面的面定义中心、即光轴和非球面的交点之间的距离。在c的值为正时，非球面在反光源侧为正。表3是针对透镜的各表面，示出上述定义式的常数和系数的表。曲率半径的单位为毫米。曲率半径的正值表示在反光源侧凸出，曲率半径的负值表示在光源侧凸出。[表3]s1s2s3s4表面的种类非球面非球面平面非球面曲率半径r36.00423-204.2774无穷-227.9623圆锥系数k-1.2564-100048.541494次项a43.085e-061.300e-06--6次项a6-4.835e-09---8次项a85.704e-12---10次项a10-2.407e-15---表4是示出其它参数的值的表。t12表示透镜间隔，efl表示组合焦距，t2表示透镜24的中心厚度。[表4]a1t12/eflt2/efl实施例0.3610.050.17优选t12/efl小于0.1。在无间隔地进行2片透镜的组装的情况下，需要从透镜边缘(透镜的缘部)垂直设置立壁，但如果t12/efl为0.1以上，则从透镜边缘垂直设置的立壁的厚度变大，透镜的成形性恶化。此外，从透镜顶部到光源的距离变长，前照灯单元的尺寸变大。此外，二片树脂透镜中的从光源侧的透镜的光源侧的表面到光源的距离变小，容易受到热量的影响。优选t2/efl大于0.16。通过将t2/efl设为大于0.16，从而能够确保具有衍射光栅的光源侧透镜24的芯厚，减小厚度偏离率(最厚部分与最薄部分的比率)，降低成形的难易度。下面示出在区域ar1形成的衍射光栅的光路差函数的定义式。φ＝c2×h2+c4×h4+c6×h6+c8×h8+c10×h10c2-c10表示常数，h表示与光轴ax、即透镜的中心轴的距离，长度的单位为毫米。[数式2]表5是示出衍射光栅的光路差函数的定义式的常数的表。[表5]设计波长540nm2次项(c2)04次项(c4)-1.20e-066次项(c6)6.00e-10下面示出在区域ar2和ar3形成的具有与衍射光栅的光焦度相等的光焦度的非球面的定义式。[数式3]h表示与光轴ax、即透镜的中心轴的距离，c表示曲率，r表示曲率半径，k表示圆锥常数，ai表示常数，m表示整数。此外，z表示与非球面的面定义中心、即光轴和非球面的交点之间的距离。在c的值为正时，非球面在反光源侧为正。表6是示出非球面定义式的常数的表。[表6]r无穷(c＝0)k04次项(a4)2.42e-066次项(a6)-1.16e-09图14是示出通过一个表面具有衍射光栅的实施例的投影透镜的近光束的光线的路径的图。在图14中，利用标号245表示与图11的区域ar2对应的非球面部分。对于非球面部分245的曲率，为了容易理解，表示得比实际大。在图14中，未图示与图11的区域ar3对应的非球面部分。图15是示出由包括图14的投影透镜的灯具单元10对虚拟屏100照射的近光束的光线的路径的图。根据本实施例，将对虚拟屏100上形成的近光束用配光图案的上侧的周缘附近进行照射的近光束的光线所通过的区域ar2的衍射光栅置换为具有与衍射光栅相等的光焦度的非球面，因此，衍射光栅的零级光不会照射例如比水平方向上通过消失点hv的h-h线靠上侧的位置，从而能够避免比h-h线靠上侧的位置的光度增加、导致不满足法规中指定的点光度的现象。此外，能够构成为形成远光束用配光图案的光线的大部分通过具有衍射光栅的区域ar1，因此能够防止各配光图案的周缘的渗色。因此，根据本发明，能够得到减少配光图案的周缘附近的渗色，同时避免不满足法规中指定的点光度的现象投影式前照灯。标号说明：10…灯具单元、20…投影透镜、22…第1树脂透镜、24…第2树脂透镜、245…具有与衍射光栅相等的光焦度的曲面。当前第1页12