WO2024128183A1 - 車両用灯具 - Google Patents

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WO2024128183A1
WO2024128183A1 PCT/JP2023/044201 JP2023044201W WO2024128183A1 WO 2024128183 A1 WO2024128183 A1 WO 2024128183A1 JP 2023044201 W JP2023044201 W JP 2023044201W WO 2024128183 A1 WO2024128183 A1 WO 2024128183A1
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WO
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light
light source
frame member
metasurface
lens
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PCT/JP2023/044201
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊也 安部
泰宏 大久保
Original Assignee
市光工業株式会社
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    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F21S43/13Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S43/14Light emitting diodes [LED]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21WINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/60Projection of signs from lighting devices, e.g. symbols or information being projected onto the road
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • This disclosure relates to vehicle lighting.
  • a configuration in vehicle lighting, a configuration is known that includes a so-called metalens as a focusing lens that focuses light from a light source (see, for example, Patent Document 1).
  • the metalens is, for example, plate-shaped, and has a metasurface portion that changes the wavefront of the light from the light source.
  • a configuration is required to stably support the focusing lens in order to maintain the relative positional relationship between the light source and the focusing lens. Furthermore, in vehicle lamps such as those described above, if dust or other foreign matter adheres to the metasurface portion of the focusing lens, the optical characteristics of the focusing lens may deteriorate.
  • the present disclosure has been made in consideration of the above, and aims to provide a vehicle lamp capable of stably supporting a focusing lens and a vehicle lamp capable of preventing foreign matter from adhering to the metasurface portion of the focusing lens.
  • the vehicle lamp according to the first aspect of the present invention comprises a light source substrate on which a light source that emits light is mounted, a focusing lens that focuses the light emitted from the light source, a frame member fixed to the light source substrate and supporting the focusing lens, and a projection lens that forms an illumination pattern by irradiating the light focused by the focusing lens, the focusing lens being flat and having an entrance surface on which the light from the light source is incident and an exit surface from which the light incident from the entrance surface is emitted, the entrance surface having a metasurface portion that converts the wavefront of the light from the light source into a curved wavefront in the convergence direction, and the frame member supports a portion of the entrance surface that is different from the metasurface portion.
  • the third aspect of the present invention is a vehicle lamp according to the first or second aspect, in which the frame member is fixed to the light source substrate by metal bonding.
  • the sixth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the first to fifth aspects, in which a positioning portion is provided on at least one of the focusing lens and the frame member.
  • the seventh aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the first to sixth aspects, in which the frame member is formed using ceramic.
  • the eighth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the first to seventh aspects, in which the frame member has a wall portion surrounding the periphery of the light source, and the wall portion has a ventilation portion that connects the inner and outer periphery of the frame member.
  • the tenth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the first to ninth aspects, further comprising a cover member bonded to the incident surface of the focusing lens, covering the metasurface portion, and allowing light from the light source to pass through to the metasurface portion.
  • the vehicle lamp according to an eleventh aspect of the present invention comprises a light source that emits light, a focusing lens that focuses the light emitted from the light source, and a projection lens that forms an illumination pattern by irradiating the light focused by the focusing lens, the focusing lens being flat and having an entrance surface on which the light from the light source is incident and an exit surface from which the light incident from the entrance surface is emitted, the focusing lens has a metasurface section on the entrance surface that converts the wavefront of the light from the light source into a curved wavefront in a converging direction, and further comprises a cover member that is joined to the entrance surface of the focusing lens, covers the metasurface section, and allows the light from the light source to pass through to the metasurface section side.
  • the twelfth aspect of the present invention is the vehicle lamp of the eleventh aspect, in which the cover member is disposed with a gap between it and the metasurface portion.
  • the thirteenth aspect of the present invention is the vehicle lamp of the eleventh or twelfth aspect, further comprising a spacer disposed between the cover member and the light entrance surface.
  • the fourteenth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the eleventh to thirteenth aspects, in which the cover member is bonded to the light entrance surface via a bonding layer.
  • the fifteenth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the eleventh to fourteenth aspects, further comprising a light source board on which the light source is mounted, and a frame member fixed to the light source board, and the focusing lens is supported by the frame member via the cover member.
  • the seventeenth aspect of the present invention is a vehicle lamp according to any one of the eleventh to sixteenth aspects, further comprising a light blocking member having a slit that passes a portion of the light focused by the focusing lens, and the projection lens irradiates the light that has passed through the slit onto the road surface to form the illumination pattern.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a vehicle lamp according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the vehicle lamp is viewed from the axial direction of the optical axis.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a condenser lens.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an illumination pattern formed on a road surface by a vehicle lamp.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a fixing portion of a light source unit, a condenser lens, and a frame member in a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a vehicle lamp according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a fixing portion of a light source unit, a condenser lens, and a frame member in a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of a light source unit, a condenser lens, and a fixing portion of a frame member in a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a light source unit, a condenser lens, and a fixing portion of a frame member in a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an example of a condenser lens.
  • FIG. 12 is a perspective view showing an example of a condenser lens.
  • FIGS. 1 to 3 are diagrams showing an example of a vehicle lamp 100 according to this embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view
  • FIG. 2 is an exploded perspective view
  • FIG. 3 is a view seen from the axial direction of the optical axis AX.
  • the vehicle lamp 100 comprises a light source unit 10, a condenser lens 20, a light blocking member 30, a projection lens 40, a support member 50, and a frame member 60.
  • the light source unit 10 has a light source 11 and a substrate (light source substrate) 12.
  • the light source 11 is, for example, a semiconductor-type light source such as an LED.
  • the light source 11 has a light-emitting surface 11a that emits light.
  • the light-emitting surface 11a is disposed opposite the incident surface 20a of the focusing lens 20.
  • the light source 11 emits a single color of light, for example, orange (amber) light, from the light-emitting surface 11a.
  • one light source 11 is disposed.
  • multiple light sources 11 may be provided.
  • the color of the light emitted from the light-emitting surface 11a is not limited to orange.
  • the substrate 12 has a mounting surface 12a.
  • the light source 11 is mounted on the mounting surface 12a. Wiring, circuits, etc. that supply power to the light source 11 are formed on the substrate 12.
  • the substrate 12 has openings 14 and 15.
  • a screw member 16 is inserted into the opening 14.
  • the screw member 16 fixes the substrate 12 to a base portion 51 of a support member 50 described later.
  • a positioning pin 55 provided on the base portion 51 of the support member 50 described later is inserted into the opening 15.
  • the metasurface portion 21 is provided in a range where light emitted from the light source 11 at an emission angle equal to or less than a predetermined angle ⁇ is incident. That is, on the incident surface 20a of the focusing lens 20, a plurality of pillar portions 22 are formed in a range where light emitted from the light source 11 at an emission angle equal to or less than a predetermined angle ⁇ is incident.
  • the focusing lens 20 has a plurality of pillar portions 22 formed such that the focusing angle of light traveling toward the light blocking member 30 is equal to or less than a predetermined angle ⁇ in the horizontal direction with respect to the optical axis AX side, for example.
  • the slit forming section 31 is provided, for example, in a circular shape.
  • the slit forming section 31 has slits 33.
  • the slits 33 allow a portion of the light focused by the focusing lens 20 to pass through.
  • the slits 33 are formed, for example, in a state where three slits 33 are lined up in the vertical direction. The number and arrangement of the slits 33 are not limited to the above.
  • the projection lens 40 has a lens portion 41, a cylindrical portion 42, and a protruding portion 43.
  • the lens portion 41 projects the light that has passed through the slits 33 onto the road surface in front of the vehicle to form an irradiation pattern.
  • the projection lens 40 has the lens portion 41, the cylindrical portion 42, and the protruding portion 43 formed as a single member.
  • the projection lens 40 may be configured such that at least one of the lens portion 41, the cylindrical portion 42, and the protruding portion 43 is formed from a separate member.
  • the lens portion 41 is formed from a material that can transmit light from the light source 11. Examples of such materials include resin materials such as acrylic, but other materials may also be used. In this case, the entire projection lens 40 can be easily formed by integrally molding the material that constitutes the lens portion 41.
  • the projection lens 40 is configured to be entirely formed from a material different from that of the condenser lens 20, but may be entirely formed from the same material as that of the condenser lens 20.
  • the projection lens 40 may be configured such that at least a portion of the parts different from the lens portion 41, i.e., the cylindrical portion 42 and the protruding portion 43, are formed from a material different from that of the lens portion 41.
  • the tubular portion 42 holds the lens portion 41.
  • the tubular portion 42 is, for example, cylindrical.
  • the tubular portion 42 connects the lens portion 41 and the protruding portion 43.
  • the tubular portion 42 is arranged so as to protrude forward from the protruding portion 43. With this configuration, the lens portion 41 is disposed forward from the protruding portion 43.
  • the support member 50 has a base portion 51, fins 52, and a fixing portion 53.
  • the base portion 51 is flat.
  • the base portion 51 has a support surface 51a that supports the light source unit 10.
  • the support surface 51a is the front surface of the base portion 51, and supports the substrate 12.
  • the fixing portion 53 protrudes forward from the support surface 51a of the base portion 51.
  • the fixing portion 53 fixes the overhang portion 32 and the overhang portion 43.
  • the fixing portion 53 has a protrusion 53a and an opening 53b.
  • the protrusion 53a protrudes forward and penetrates the opening 32a of the overhang 32 and the opening 43a of the overhang 43 in the front-rear direction.
  • a screw member 54 is inserted into the opening 53b.
  • the screw member 54 fixes the overhanging portion 32 and the overhanging portion 43 to the fixed portion 53.
  • the screw member 54 passes through the opening 32b of the overhanging portion 32 and the opening 43b of the overhanging portion 43, and is inserted into the opening 53b of the fixed portion 53.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the operation of the vehicle lamp 100 according to this embodiment.
  • the vehicle lamp 100 In response to the driver's operation of a turn signal or the like, or in conjunction with the lighting of a hazard lamp or the like, the vehicle lamp 100 emits light from the light-emitting surface 11a of the light source 11.
  • the light L emitted from the light-emitting surface 11a is incident on the incident surface 20a of the focusing lens 20, and the incident wavefront is converted into a curved wavefront in the convergence direction by the action of the metasurface portion 21 provided on the incident surface 20a.
  • the light L with its wavefront converted is emitted forward from the exit surface 20b in a state where it is focused on the optical axis AX side.
  • the light L emitted forward from the exit surface 20b reaches the slit forming portion 31 of the light blocking member 30.
  • a portion of the light L that reaches the slit forming portion 31 passes through the slit 33 of the light blocking member 30, and the remainder is blocked by the light blocking member 30.
  • the light L that passes through the slit 33 enters the entrance surface 41a of the lens portion 41 and is emitted forward of the vehicle from the exit surface 41b.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of an illumination pattern formed on the road surface by the vehicle lamp 100. As shown in FIG. 6, an illumination pattern P is formed on the road surface in front of the vehicle by light L emitted in front of the vehicle.
  • the vehicle lamp 100 has a flat collecting lens 20 and a metasurface portion 21 on the entrance surface 20a. This allows for a thinner design compared to when a convex lens is used, and the position of the exit surface 20b can be brought closer to the light source 11. This allows for a smaller collecting angle T compared to when a convex lens is used. In this case, the light L that passes through the slit 33 does not reach the outer periphery of the entrance surface 41a of the projection lens 40. This allows for the irradiation pattern P to be formed without using the parts of the projection lens 40 that are greatly affected by aberration. This allows for a clear irradiation pattern P.
  • FIGS. 7 to 10 are diagrams showing the configuration of the light source unit 10, the condenser lens 20 and the fixed portion of the frame member 60 in the vehicle lamp 100 according to this embodiment.
  • FIG. 7 is an exploded perspective view
  • FIG. 8 is a view seen from the axial direction of the optical axis AX
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along line B-B in FIG. 8
  • FIG. 10 is an enlarged view of a portion (part C) of FIG. 9.
  • the condenser lens 20 is fixed to the substrate 12 via the frame member 60.
  • the frame member 60 is disposed so as to surround the periphery of the light source 11.
  • the frame member 60 is manufactured by performing a press process or the like on a material such as a metal plate.
  • the frame member 60 may be formed using a material other than a metal material.
  • the frame member 60 has a base portion 61, a wall portion 62, and a support portion 63.
  • the base portion 61 is plate-shaped and is fixed to the substrate 12.
  • the base portion 61 is formed in a rectangular ring shape so as to surround the periphery of the light source 11.
  • the base portion 61 is joined to the mounting surface 12a of the substrate 12 via a joining layer 64.
  • the joining layer 64 is formed using a metal material such as solder. In this manner, the frame member 60 is fixed to the substrate 12 by metal joining. Note that the joining of the frame member 60 and the substrate 12 may also be achieved by temporarily fastening them together using an adhesive or the like.
  • the bonding layer 64 is provided on the substrate 12 with a portion of the periphery of the light source 11 left open. In this embodiment, the bonding layer 64 is provided on the left and right sides of the light source 11. The bonding layer 64 is not provided above or below the light source 11. In other words, the bonding layer 64 is provided on the substrate 12 with the portions above and below the light source 11 left open. Note that in the portions of the substrate 12 where the bonding layer 64 is not provided, wiring 13 and the like (see Figures 6, 7, etc.) connected to the light source 11 are provided.
  • the wall portion 62 protrudes forward from the base portion 61 along the axial direction of the optical axis AX in the direction in which the light travels.
  • the wall portion 62 is formed in a rectangular shape so as to surround the periphery of the light source 11.
  • the support portion 63 is provided at the tip of the wall portion 62 in the protruding direction.
  • the support portion 63 is plate-shaped and is arranged so as to cover the portion surrounded by the wall portion 62.
  • the support portion 63 is arranged parallel or nearly parallel to the substrate 12.
  • the support portion 63 has an opening 63a.
  • the opening 63a passes light emitted from the light source 11.
  • the opening 63a is, for example, circular, but is not limited to this configuration and may be another shape.
  • the focusing lens 20 and the frame member 60 are provided with positioning portions 25, 65 (see FIG. 7, etc.).
  • the positioning portion 25 is provided at one of the four corners of the focusing lens 20.
  • the positioning portion 25 has a configuration in which the corner is cut out.
  • the positioning portion 65 is provided at one of the four corners of the base portion 61 of the frame member 60.
  • the positioning portion 65 has a configuration in which the corner is cut out.
  • the positioning portions 25, 65 are provided at corners that correspond to each other, for example. In this embodiment, the positioning portions 25, 65 are positioned at the lower right corner with respect to the optical axis AX.
  • positioning portions 25, 65 when fixing the focusing lens 20 to the frame member 60, positioning can be performed while checking whether the positioning portion 25 and the positioning portion 65 are positioned at corresponding positions with respect to the optical axis AX. This allows the focusing lens 20 to be positioned at an appropriate position relative to the frame member 60. Furthermore, when fixing the frame member 60 to the substrate 12, positioning can be performed while checking whether the positioning portion 65 is positioned at an appropriate position. This allows the frame member 60 to be positioned at an appropriate position relative to the substrate 12.
  • the focusing lens 20 is bonded to the frame member 60 via, for example, a bonding layer 23.
  • the bonding layer 23 is disposed around the metasurface portion 21 on the incident surface 20a of the focusing lens 20 when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • the bonding layer 23 is formed using, for example, low-melting point glass. Note that the bonding layer 23 is not limited to low-melting point glass, and may be formed from other materials such as metal materials and adhesives.
  • FIGS. 11 to 14 are perspective views showing an example of a focusing lens 20.
  • FIGS. 11 to 14 show the focusing lens 20 as viewed obliquely from the incident surface 20a side.
  • the focusing lens 20 shown in FIG. 11 (hereinafter referred to as focusing lens 20A) is, for example, rectangular.
  • the focusing lens 20A has a metasurface portion 21 formed in a circular area of the incident surface 20a.
  • the focusing lens 20A has the above-mentioned positioning portion 25 formed at one corner.
  • the bonding layer 23B is provided on almost the entire periphery of the metasurface section 21.
  • the bonding layer 23B is formed in a thin film shape using a metal material such as metal deposition. Note that solder bonding may be performed using the bonding layer 23B as a base layer.
  • the bonding layer 23B is used as a stray light suppression section 24B that blocks light incident on a portion of the focusing lens 20B other than the metasurface section 21.
  • the focusing lens 20 shown in FIG. 13 (hereinafter referred to as focusing lens 20C) is, for example, rectangular like focusing lenses 20A and 20B, and has a metasurface section 21 formed in a circular area of the incident surface 20a, with the above-mentioned positioning section 25 formed at one corner.
  • a bonding layer 23C is provided on the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23C is provided in a strip shape along both sides of the metasurface section 21 in the left-right direction of the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23C is formed in a thin film shape using a metal material such as solder.
  • the bonding layer 23C is used as a stray light suppression section 24C that blocks light that is incident on a portion of focusing lens 20C other than the metasurface section 21.
  • the focusing lens 20 shown in FIG. 14 (hereinafter, referred to as focusing lens 20D) is, for example, rectangular like focusing lenses 20A, 20B, and 20C, and the metasurface portion 21 is formed in a circular range of the incident surface 20a, and the above-mentioned positioning portion 25 is formed at one corner.
  • a bonding layer 23D and a coating layer 26D are provided on the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23D is provided in a strip shape along both sides of the metasurface portion 21 in the left and right direction of the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23D is formed in a thin film shape using a metal material such as solder.
  • the coating layer 26D is provided so as to cover, for example, the entire surface or almost the entire surface around the metasurface portion 21 of the incident surface 20a.
  • the coating layer 26D is formed in a thin film shape using, for example, a coating material. Note that the coating layer 26D may be formed on a portion of the incident surface 20a around the metasurface portion 21 other than the portion where the bonding layer 23D is provided.
  • the bonding layer 23D and the coating layer 26D are used as a stray light suppression section 24D that blocks light that is incident on a portion of the focusing lens 20D other than the metasurface section 21.
  • FIGS. 15 to 18 are diagrams showing another example of a vehicle lamp according to this embodiment.
  • FIGS. 15 to 18 are diagrams showing the configuration of the light source unit 10, the condenser lens 20, and the fixed portion of the frame member 60 in a vehicle lamp 200 according to another example.
  • FIG. 15 is an exploded perspective view
  • FIG. 16 is a view seen from the axial direction of the optical axis AX
  • FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line D-D in FIG. 16
  • FIG. 18 is an enlarged view of a portion (part E) of FIG. 17.
  • the condenser lens 20 is joined to the frame member 60 via the cover member 70.
  • the other configuration of the vehicle lamp 200 is the same as that of the vehicle lamp 100 described above, and the description will be omitted or simplified.
  • the cover member 70 is provided on the incident surface 20a side of the focusing lens 20 and is arranged so as to cover the metasurface portion 21.
  • the cover member 70 is, for example, a rectangular plate.
  • the cover member 70 is formed, for example, with the same or nearly the same dimensions as the focusing lens 20 when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • the cover member 70 allows light from the light source 11 to pass through to the metasurface section 21.
  • the cover member 70 may be formed using the same material as the metasurface section 21 of the focusing lens 20, or may be formed using the same material as the portions of the focusing lens 20 other than the metasurface section 21.
  • the cover member 70 is formed to a size that overlaps with the frame member 60 when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • a positioning portion 76 is provided on the cover member 70 in a portion that corresponds to the positioning portion 25 of the focusing lens 20, i.e., in the lower right corner of the optical axis AX.
  • the cover member 70 is bonded to the frame member 60 via a bonding layer 73.
  • the bonding layer 73 is disposed in a region of the incident surface 20a of the focusing lens 20 that corresponds to the periphery of the metasurface portion 21 when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • the bonding layer 73 is formed in a ring shape along the outer periphery of the cover member 70.
  • the bonding layer 73 is formed using, for example, low-melting point glass. Note that the bonding layer 73 is not limited to low-melting point glass, and may be formed of other materials such as metal materials, adhesives, etc.
  • the cover member 70 is disposed with a gap between it and the metasurface section 21 in the axial direction of the optical axis AX.
  • a spacer 71 is disposed between the metasurface section 21 and the cover member 70.
  • the spacer 71 is, for example, a rectangular plate.
  • the spacer 71 has an opening 71a in a range that leaves the metasurface section 21 open when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • the spacer 71 is formed so that the dimensions of the outer shell are the same or nearly the same as those of the condenser lens 20 and the cover member 70 when viewed from the axial direction of the optical axis AX.
  • the dimensions of the spacer 71 do not have to be the same or nearly the same as those of the condenser lens 20 and the cover member 70.
  • the spacer 71 can be formed, for example, using the same material as the condenser lens 20 or the cover member 70.
  • the spacer 71 has a positioning section 77 at a portion corresponding to the positioning section 25 of the condenser lens 20 and the positioning section 76 of the cover member 70, i.e., at the lower right corner of the optical axis AX.
  • the spacer 71 may be formed using a material that blocks light from the light source 11, such as a metal material.
  • the spacer 71 functions as a stray light suppression unit 24 that blocks light that is incident on a portion other than the metasurface unit 21.
  • the stray light suppression unit 24 may be formed by forming a thin film, such as a metal film or a paint film, on the surface of the spacer 71.
  • the spacer 71 is bonded to the cover member 70 via a bonding layer 74.
  • the spacer 71 is also bonded to the focusing lens 20 via a bonding layer 75.
  • the bonding layers 74 and 75 are arranged in a region overlapping the bonding layer 73 when viewed from the axial direction of the optical axis AX, that is, in a region of the incident surface 20a of the focusing lens 20 that corresponds to the periphery of the metasurface portion 21.
  • the bonding layers 74 and 75 are formed in an annular shape along the outer periphery of the cover member 70, the spacer 71, and the focusing lens 20.
  • the bonding layers 74 and 75 are formed, for example, using low-melting point glass. Note that the bonding layers 74 and 75 are not limited to low-melting point glass, and may be formed of other materials such as metal materials and adhesives.
  • the focusing lens 20, the cover member 70, and the spacer 71 are arranged in a stacked state so as to overlap in the axial direction of the optical axis AX.
  • the cover member 70 supports the entrance surface 20a of the focusing lens 20 via the spacer 71.
  • the frame member 60 is arranged to surround the periphery of the light source 11, similar to the vehicle lamp 100.
  • the bonding layer 64 that bonds the frame member 60 to the substrate 12 is provided on the substrate 12 in a state in which a part of the periphery of the light source 11 is left open.
  • wiring 13 and the like that is connected to the light source 11 are arranged.
  • the spacer 71 does not have to be provided.
  • a part of the cover member 70 may protrude toward the entrance surface 20a of the focusing lens 20, and the protruding part may support the focusing lens 20 in a state of contact with the entrance surface 20a.
  • FIGS. 19 and 20 are diagrams showing another example of a vehicle lamp according to this embodiment. Specifically, FIG. 19 and FIG. 20 are diagrams showing the configuration of the light source unit 10, the condenser lens 20, and the fixed portion of the frame member 160 in a vehicle lamp 300 according to another example.
  • FIG. 19 is a perspective view
  • FIG. 20 is an exploded perspective view.
  • the frame member 160 is formed using ceramic.
  • the frame member 160 has a base portion 161 and a wall portion 162.
  • the base portion 161 is plate-shaped and is fixed to the substrate 12.
  • the base portion 161 is formed in a rectangular ring shape so as to surround the periphery of the light source 11.
  • the base portion 161 has an opening 161a.
  • the opening 161a passes light emitted from the light source 11.
  • the opening 161a is, for example, rectangular, but is not limited to this configuration and may be other shapes such as circular.
  • the base portion 161 is bonded to the substrate 12 via a bonding layer 164.
  • the bonding layer 164 is formed using a metal material such as solder.
  • the frame member 160 and the substrate 12 may be bonded together using a temporary fastening method using an adhesive or the like.
  • the bonding layer 164 is provided on the substrate 12 with a portion of the periphery of the light source 11 left open. In this embodiment, the bonding layer 164 is provided on the left and right sides of the light source 11. The bonding layer 164 is not provided above or below the light source 11. In other words, the bonding layer 164 is provided on the substrate 12 with the portions above and below the light source 11 left open. Note that in the portions of the substrate 12 where the bonding layer 164 is not provided, wiring 13 and the like (see FIG. 20, etc.) connected to the light source 11 are provided.
  • the wall portion 162 protrudes forward in the direction of light travel from the base portion 161 along the axial direction of the optical axis AX.
  • the wall portion 162 is formed in a rectangular shape so as to surround the periphery of the light source 11.
  • a planar support portion 163 is formed at the end of the wall portion 162 in the protruding direction.
  • the support portion 163 is formed parallel or nearly parallel to the substrate 12.
  • the support portion 163 supports the condenser lens 20.
  • a positioning portion 165 is provided on the wall portion 162 in a portion corresponding to the positioning portion 25 of the condenser lens 20, i.e., in the lower right corner of the optical axis AX.
  • the frame member 160 By providing the frame member 160 using ceramic, the installation area of the frame member 160 on the substrate 12 can be reduced.
  • the frame member 160 has a smaller linear expansion coefficient than a frame member using metal, and the difference in linear expansion coefficient with the condenser lens 20 is smaller. This increases the reliability of the joint between the frame member 160 and the condenser lens 20.
  • the frame member 160 has higher electrical insulation than a frame member using metal, so it does not electrically interfere with the conductor pattern such as wiring formed on the substrate 12. This increases the design freedom of the conductor pattern on the substrate 12.
  • the frame member 160 has a higher heat dissipation efficiency than a frame member using metal, so the heat dissipation of the substrate 12 can be improved.
  • FIGS. 21 and 22 are diagrams showing another example of a vehicle lamp according to this embodiment. Specifically, Figs. 21 and 22 are diagrams showing the configuration of the light source unit 10, the condenser lens 20, and the fixed portion of the frame member 260 in a vehicle lamp 400 according to another example. Fig. 21 is a perspective view, and Fig. 22 is an exploded perspective view.
  • the frame member 260 has a base portion 261, a wall portion 262, and a support portion 263.
  • the base portion 261 and the support portion 263 have the same configuration as the base portion 61 and the support portion 63 of the frame member 60 described above.
  • the wall portion 262 has a ventilation portion 262a in addition to the configuration of the wall portion 62 described above.
  • the ventilation portion 262a connects the inner side and the outer side of the frame member 260.
  • the condenser lens 20E is, for example, rectangular like the condenser lens 20B (see FIG. 12) described above, and the metasurface section 21 is formed in a circular range of the incident surface 20a, and a bonding layer 23E is provided on the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23E is formed in a thin film shape using a metal material such as metal deposition on almost the entire surface around the metasurface section 21 of the incident surface 20a.
  • the bonding layer 23E is used as a stray light suppression section 24E that blocks light that is incident on a part of the condenser lens 20B other than the metasurface section 21. Note that, unlike the bonding layer 23B of the condenser lens 20B, the bonding layer 23E has an opening 25E provided at a position corresponding to one corner. The opening 25E can be used as a positioning section for positioning the condenser lens 20E.
  • FIG. 24 is a perspective view showing the configuration of a frame member 60F according to a modified example.
  • the frame member 60F has a base portion 61F, a wall portion 62F, and a support portion 63F, similar to the frame member 60 described above.
  • the wall portion 62F and the support portion 63F are similar to the wall portion 62 and the support portion 63 of the frame member 60.
  • the base portion 61F has a configuration in which an opening 65F is provided in addition to the configuration of the base portion 61 of the frame member 60.
  • the opening 65F is provided at a position corresponding to one corner of the base portion 61F.
  • the opening 65F can be used as a positioning portion for positioning the frame member 60F.
  • the vehicle lamp 100 includes a substrate 12 on which a light source 11 that emits light is mounted, a focusing lens 20 that focuses the light emitted from the light source 11, a frame member 60 that is fixed to the substrate 12 and supports the focusing lens 20, and a projection lens 40 that forms an illumination pattern P by irradiating the light focused by the focusing lens 20.
  • the focusing lens 20 is flat and has an entrance surface 20a where light from the light source 11 is incident and an exit surface 20b where the light incident from the entrance surface 20a exits.
  • the entrance surface 20a has a metasurface section 21 that converts the wavefront of the light from the light source 11 into a curved wavefront in the convergence direction, and the frame member 60 supports a portion of the entrance surface 20a that is different from the metasurface section 21.
  • the condenser lens 20 is flat with an entrance surface 20a and an exit surface 20b, and has a metasurface portion 21 on the entrance surface 20a that converts the wavefront of the light from the light source 11 into a curved wavefront in the convergence direction, so that the thickness can be made thinner than when a convex lens is used. Therefore, the position of the exit surface 20b can be arranged on the light source 11 side, and the condensing angle T to the light blocking member 30 can be made small. Therefore, the irradiation pattern P can be formed without using the part of the projection lens 40 that is greatly affected by aberration, so that the deterioration of the appearance of the irradiation pattern P can be suppressed.
  • the condenser lens 20 is supported on the substrate 12 via the frame member 60, the condenser lens 20 can be stably supported. Furthermore, when the size of the condenser lens 20 or the relative position between the condenser lens 20 and the light source 11 is changed, the frame member 60 can be changed, so that it is easy to respond to a wide variety of products.
  • the frame member 60 is disposed so as to surround the periphery of the light source 11. This configuration ensures the rigidity of the frame member 60, and allows the condenser lens 20 to be stably supported.
  • the frame member 60 is fixed to the substrate 12 by metal bonding. This configuration allows the frame member 60 to be reliably bonded to the substrate 12.
  • the frame member 60 is fixed to the substrate 12 with a portion of the periphery of the light source 11 left open. This configuration makes it possible to reliably join the frame member 60 to the substrate 12 while avoiding interference between the joint portion that constitutes the metal joint and the conductor pattern of the substrate 12.
  • the condenser lens 20 is joined to the frame member 60 by low-melting-point glass at the periphery of the metasurface portion 21. This configuration allows the condenser lens 20 to be held stably.
  • a positioning portion (25, openings 25E, 65, 65F) is provided on at least one of the focusing lens 20 and the frame member 60. This configuration makes it possible to improve the positional accuracy of at least one of the focusing lens 20 and the frame member 60 during assembly.
  • the vehicle lamp 200 includes a light source 11 that emits light, a focusing lens 20 that focuses the light emitted from the light source 11, and a projection lens 40 that projects the light focused by the focusing lens 20 to form an illumination pattern P.
  • the focusing lens 20 is flat and has an entrance surface 20a where the light from the light source 11 is incident and an exit surface 20b where the light incident from the entrance surface 20a is exited.
  • the entrance surface 20a has a metasurface section 21 that converts the wavefront of the light from the light source 11 into a curved wavefront in the convergence direction, and further includes a cover member 70 that supports the entrance surface 20a of the focusing lens 20, covers the metasurface section 21, and allows the light from the light source 11 to pass through to the metasurface section 21 side.
  • the condenser lens 20 is flat with an entrance surface 20a and an exit surface 20b, and has a metasurface portion 21 on the entrance surface 20a that converts the wavefront of the light from the light source 11 into a curved wavefront in the convergence direction, so that the thickness can be made thinner than when a convex lens is used. Therefore, the position of the exit surface 20b can be arranged on the light source 11 side, and the condensing angle to the light blocking member 30 can be made small. Therefore, the irradiation pattern P can be formed without using the part of the projection lens 40 that is greatly affected by aberration, so that the deterioration of the appearance of the irradiation pattern P can be suppressed.
  • the metasurface portion 21 of the condenser lens 20 is covered by the cover member 70, so that the adhesion of foreign matter such as dust to the metasurface portion 21 can be suppressed.
  • the cover member 70 is disposed with a gap between it and the metasurface portion 21. This configuration makes it possible to prevent the cover member 70 from interfering with the pillar portion 22 of the metasurface portion 21.
  • the vehicle lamp 200 further includes a spacer 71 disposed between the cover member 70 and the incident surface 20a. This configuration ensures that a gap is maintained between the cover member 70 and the incident surface 20a.
  • the cover member 70 is bonded to the incident surface 20a via bonding layers 74 and 75.
  • the thickness of the bonding layers 74 and 75 ensures a gap between the cover member 70 and the incident surface 20a.
  • the vehicle lamp 200 further comprises a substrate 12 on which the light source 11 is mounted, and a frame member 60 fixed to the substrate 12, and the condenser lens 20 is supported by the frame member 60 via a cover member 70.
  • the frame member 60 is fixed to the substrate 12 by metal bonding, leaving a portion of the periphery of the light source 11 open.
  • This configuration makes it possible to reliably bond the frame member 60 to the substrate 12 while avoiding interference between the joint portion constituting the metal bond and the conductor pattern of the substrate 12.
  • the frame member 160 is formed using ceramic. This configuration makes it possible to reduce the installation area of the frame member 160 on the substrate 12.
  • the frame member 160 has a smaller linear expansion coefficient than a frame member using metal, and the difference in linear expansion coefficient with the condenser lens 20 is smaller. This increases the reliability of the joint between the frame member 160 and the condenser lens 20.
  • the frame member 160 has higher electrical insulation than a frame member using metal, so it does not electrically interfere with the conductor pattern such as wiring formed on the substrate 12. This increases the design freedom of the conductor pattern on the substrate 12.
  • the frame member 160 has a higher heat dissipation efficiency than a frame member using metal, so it is possible to improve the heat dissipation of the substrate 12.
  • the vehicle lamps 100, 200, 300, and 400 according to this embodiment further include a light blocking member 30 having a slit 33 that allows a portion of the light focused by the focusing lenses 20 to 20E to pass through, and the projection lens 40 irradiates the light that has passed through the slit 33 onto the road surface to form the irradiation pattern P.
  • This configuration makes it possible to suppress deterioration in the appearance of the irradiation pattern P formed on the road surface.

Landscapes

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Abstract

集光レンズを安定して支持する。また、集光レンズのメタサーフェス部に異物が付着することを抑制する。 車両用灯具は、光を出射する光源が搭載される光源基板と、光源から出射された光を集光する集光レンズと、光源基板に固定され、集光レンズを支持するフレーム部材と、集光レンズで集光された光を照射して照射パターンを形成する投影レンズとを備え、集光レンズは、光源からの光が入射する入射面と、入射面から入射した光を出射する出射面とを有する平板状であり、光源からの光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部を入射面に有し、フレーム部材は、入射面のうちメタサーフェス部とは異なる部分を支持する。また、車両用灯具は、集光レンズの入射面に接合され、メタサーフェス部を覆い、光源からの光をメタサーフェス部側に通過させるカバー部材を更に備える。

Description

車両用灯具
 本開示は、車両用灯具に関する。
 車両用灯具において、光源からの光を集光する集光レンズとして、いわゆるメタレンズを備えた構成が知られている(例えば、特許文献1参照)。メタレンズは、例えば板状であり、光源からの光の波面を変更するメタサーフェス部を有する。
国際公開第2022/025031号
 上記のような車両用灯具では、光源と集光レンズとの相対位置関係を保持するため、集光レンズを安定して支持する構成が求められる。また、上記のような車両用灯具では、集光レンズのメタサーフェス部に埃等の異物が付着すると、集光レンズの光学特性が低下するおそれがある。
 本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、集光レンズを安定して支持することが可能な車両用灯具及び集光レンズのメタサーフェス部に異物が付着することを抑制することが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。
 本発明の第1の態様に係る車両用灯具は、光を出射する光源が搭載される光源基板と、前記光源から出射された前記光を集光する集光レンズと、前記光源基板に固定され、前記集光レンズを支持するフレーム部材と、前記集光レンズで集光された前記光を照射して照射パターンを形成する投影レンズとを備え、前記集光レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有する平板状であり、前記光源からの前記光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部を前記入射面に有し、前記フレーム部材は、前記入射面のうち前記メタサーフェス部とは異なる部分を支持する。
 本発明の第2の態様は、上記第1の態様の車両用灯具であって、前記フレーム部材は、前記光源の周囲を囲うように配置される。
 本発明の第3の態様は、上記第1の態様又は上記第2の態様の車両用灯具であって、前記フレーム部材は、金属接合により前記光源基板に固定される。
 本発明の第4の態様は、上記第1の態様から上記第3の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記フレーム部材は、前記光源の周囲の一部を空けた状態で前記光源基板に固定される。
 本発明の第5の態様は、上記第1の態様から上記第4の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記集光レンズは、前記メタサーフェス部の周囲の部分が低融点ガラスにより前記フレーム部材に接合される。
 本発明の第6の態様は、上記第1の態様から上記第5の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記集光レンズ及び前記フレーム部材の少なくとも一方に位置決め部が設けられる。
 本発明の第7の態様は、上記第1の態様から上記第6の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記フレーム部材は、セラミックを用いて形成される。
 本発明の第8の態様は、上記第1の態様から上記第7の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記フレーム部材は、前記光源の周囲を囲う壁部を有し、前記壁部は、前記フレーム部材の内周側と外周側とを連通する通気部を有する。
 本発明の第9の態様は、上記第1の態様から上記第8の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記集光レンズで集光された前記光の一部を通過させるスリットを有する遮光部材を更に備え、前記投影レンズは、前記スリットを通過した前記光を路面に照射して前記照射パターンを形成する。
 本発明の第10の態様は、上記第1の態様から上記第9の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記集光レンズの前記入射面に接合され、前記メタサーフェス部を覆い、前記光源からの光を前記メタサーフェス部側に通過させるカバー部材を更に備える。
 本発明の第11の態様に係る車両用灯具は、光を出射する光源と、前記光源から出射された前記光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された前記光を照射して照射パターンを形成する投影レンズとを備え、前記集光レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有する平板状であり、前記光源からの前記光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部を前記入射面に有し、前記集光レンズの前記入射面に接合され、前記メタサーフェス部を覆い、前記光源からの光を前記メタサーフェス部側に通過させるカバー部材を更に備える。
 本発明の第12の態様は、上記第11の態様の車両用灯具であって、前記カバー部材は、前記メタサーフェス部との間に間隔を空けて配置される。
 本発明の第13の態様は、上記第11の態様又は上記第12の態様の車両用灯具であって、前記カバー部材と前記入射面との間に配置されるスペーサを更に備える。
 本発明の第14の態様は、上記第11の態様から上記第13の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記カバー部材は、接合層を介して前記入射面に接合される。
 本発明の第15の態様は、上記第11の態様から上記第14の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記光源が搭載される光源基板と、前記光源基板に固定されるフレーム部材とを更に備え、前記集光レンズは、前記カバー部材を介して前記フレーム部材に支持される。
 本発明の第16の態様は、上記第15の態様の車両用灯具であって、前記フレーム部材は、金属接合により、前記光源の周囲の一部を空けた状態で前記光源基板に固定される。
 本発明の第17の態様は、上記第11の態様から上記第16の態様までのいずれか1つの車両用灯具であって、前記集光レンズで集光された前記光の一部を通過させるスリットを有する遮光部材を更に備え、前記投影レンズは、前記スリットを通過した前記光を路面に照射して前記照射パターンを形成する。
 本開示によれば、集光レンズを安定して支持することが可能な車両用灯具及び集光レンズのメタサーフェス部に異物が付着することを抑制することが可能な車両用灯具を提供することができる。
図1は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す斜視図である。 図2は、本実施形態に係る車両用灯具の一例を示す分解斜視図である。 図3は、車両用灯具を光軸の軸線方向から見た状態を示す図である。 図4は、集光レンズの一例を示す図である。 図5は、本実施形態に係る車両用灯具の動作の一例を示す図である。 図6は、車両用灯具により路面に形成される照射パターンの一例を示す図である。 図7は、本実施形態に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図8は、本実施形態に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図9は、本実施形態に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図10は、本実施形態に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図11は、集光レンズの一例を示す斜視図である。 図12は、集光レンズの一例を示す斜視図である。 図13は、集光レンズの一例を示す斜視図である。 図14は、集光レンズの一例を示す斜視図である。 図15は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図16は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図17は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図18は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図19は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図20は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図21は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図22は、他の例に係る車両用灯具における光源部、集光レンズ及びフレーム部材の固定部分の構成を示す図である。 図23は、変形例に係る集光レンズの構成を示す斜視図である。 図24は、変形例に係るフレーム部材の構成を示す斜視図である。
 以下、本開示に係る車両用灯具の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
 図1から図3は、本実施形態に係る車両用灯具100の一例を示す図である。図1は斜視図、図2は分解斜視図、図3は光軸AXの軸線方向から見た図である。図1から図3に示すように、車両用灯具100は、光源部10と、集光レンズ20と、遮光部材30と、投影レンズ40と、支持部材50と、フレーム部材60とを備える。
 光源部10は、光源11及び基板(光源基板)12を有する。光源11は、例えばLED等の半導体型光源である。光源11は、光を出射する発光面11aを有する。発光面11aは、集光レンズ20の入射面20aに対向して配置される。光源11は、発光面11aから単一色の光、例えば橙色(アンバー)の光を出射する。光源11は、例えば1つ配置される。なお、光源11は、複数設けられてもよい。また、発光面11aから出射される光の色は、橙色に限定されない。
 基板12は、実装面12aを有する。実装面12aには、光源11が実装される。基板12は、光源11に電力を供給する配線、回路等が形成される。基板12は、開口部14、15を有する。開口部14には、ネジ部材16が挿入される。ネジ部材16は、基板12を後述する支持部材50のベース部51に固定する。開口部15には、後述する支持部材50のベース部51に設けられる位置決めピン55が挿入される。
 集光レンズ20は、光源11から出射される光を遮光部材30側に集光して出射する。集光レンズ20は、例えば石英ガラス等、光を透過可能な材料を用いて例えば平板状等の板状に形成される。集光レンズ20は、厚さ(前後方向の寸法)を0.1mm~1mm程度に形成することができる。集光レンズ20は、基板12に固定されてもよいし、後述する支持部材50のベース部51に固定されてもよい。図4は、集光レンズ20の一例を示す図である。なお、図4では、集光レンズ20に加えて、光源部10及び後述する遮光部材30についても示している。
 図4に示すように、集光レンズ20は、入射面20a及び出射面20bを有する。入射面20a及び出射面20bは、例えば平面状である。なお、入射面20a及び出射面20bは、湾曲した面であってもよい。集光レンズ20は、入射面20aが光源11に対向し、出射面20bが遮光部材30に対向するように配置される。
 集光レンズ20は、入射面20aにメタサーフェス部21を有する、いわゆるメタレンズである。メタサーフェス部21は、入射面20a及び出射面20bの少なくとも一方に設けられる構成とすることができる。メタサーフェス部21は、光源11からの入射波面を後述するスリット33に向けて変換する。メタサーフェス部21は、例えばGaN(窒化ガリウム)、Si3N4(窒化ケイ素)等を用いて形成される。入射面20aに設けられるメタサーフェス部21の作用により、入射面20aから入射した光の波面が後述するスリット33に向けて変換されて出射面20bから出射される。このため、出射面20bから出射される光は、凸レンズのレンズ面から出射される場合と同様に、遮光部材30の後述するスリット33の形状に合わせて光軸AX側に収束するように集光された状態となる。
 メタサーフェス部21は、複数のピラー部22を有する。ピラー部22は、柱状であり、入射面20aから光源11側に突出する。複数のピラー部22は、例えば左右方向及び前後方向に沿って、所定のピッチでマトリクス状に配置される。複数のピラー部22は、所定方向の寸法がそれぞれ光源11から出射される光の波長の2倍以下である。このように複数のピラー部22の所定方向の寸法を光源11からの光の波長の2倍以下とすることで、位相への安定性が高くなり、より作り易くなるためコストを低減できる。本実施形態において、所定方向については、例えば前後方向又は左右方向のいずれかの寸法とすることができる。
 複数のピラー部22は、例えば電子ビームリソグラフィ法、イオンエッチング法などの技術により形成することができる。なお、集光レンズ20は、メタサーフェス部21と当該メタサーフェス部21以外の部分とが誘電率及び透磁率の異なる材料で構成することができる。
 集光レンズ20において、メタサーフェス部21は、光源11から所定角度α以下の出射角度で出射される光が入射する範囲に設けられる。すなわち、集光レンズ20の入射面20aには、光源11から所定角度α以下の出射角度で出射される光が入射する範囲に複数のピラー部22が形成される。また、集光レンズ20は、遮光部材30側に進行する光の集光角度が光軸AX側に対して例えば水平方向で所定角度β以下となるように、複数のピラー部22が形成される。
 本実施形態において、基板12と集光レンズ20の入射面20aとの距離をD1、入射面20aから遮光部材30までの距離をD2、遮光部材30の後述するスリット33について光軸AXから左右方向の両端までの距離をD3、メタサーフェス部21について光軸AXから左右方向の両端までの寸法をD4とする。ここで、距離D1を2.5mm、距離D2を13.5mm、距離D3を2mm、距離D4を4.0mmとした場合、所定角度αを例えば60°とすることができ、所定角度βを例えば15°とすることができる。なお、距離D1から距離D4の各値、所定角度α、βの値については、上記に限定されない。
 図1から図3に戻り、遮光部材30は、スリット形成部31及び張り出し部32を有する。遮光部材30は、スリット形成部31及び張り出し部32が一つの部材として平板状に形成される。遮光部材30は、光を遮光可能な材料を用いて全体が形成される。このような材料としては、例えば金属等の材料が挙げられるが、他の材料が用いられてもよい。なお、遮光部材30は、スリット形成部31と張り出し部32とが別部材で形成された構成であってもよい。
 スリット形成部31は、例えば円形状に設けられる。スリット形成部31は、スリット33を有する。スリット33は、集光レンズ20で集光された光の一部を通過させる。スリット33は、例えば上下方向に3つ並んだ状態で形成される。スリット33の数及び配置については上記に限定されない。
 張り出し部32は、スリット形成部31から左右方向に直線状に突出する。張り出し部32は、左右方向の両側の角部は、丸みを帯びた形状となっている。張り出し部32は、前側及び後側の両面が平面状である。張り出し部32は、開口部32a、32bを有する。開口部32aは、後述する支持部材50の突出部53aが挿入される。開口部32bは、後述するネジ部材54が挿入される。
 遮光部材30は、前方から見て、集光レンズ20を覆うように形成される。この構成により、集光レンズ20を通過した光を遮光部材30により遮光することが可能となる。
 投影レンズ40は、レンズ部41と、筒状部42と、張り出し部43とを有する。レンズ部41は、スリット33を通過した光を車両前方の路面に投影して照射パターンを形成する。投影レンズ40は、レンズ部41、筒状部42及び張り出し部43が一つの部材として形成される。
 なお、投影レンズ40は、レンズ部41、筒状部42及び張り出し部43の少なくとも1つが別部材で形成された構成であってもよい。レンズ部41は、光源11からの光を透過可能な材料を用いて形成される。このような材料としては、例えばアクリル等の樹脂材料が挙げられるが、他の材料が用いられてもよい。この場合、レンズ部41を構成する材料を用いて一体成型することで、投影レンズ40の全体を容易に形成することができる。投影レンズ40は、集光レンズ20とは異なる材料により全体が形成された構成であるが、集光レンズ20と同一の材料を用いて全体が形成されてもよい。なお、投影レンズ40は、レンズ部41とは異なる部分、すなわち筒状部42及び張り出し部43のうちの少なくとも一部がレンズ部41とは異なる材料を用いて形成されてもよい。
 レンズ部41は、入射面41aと、出射面41bとを有する(図5参照)。入射面41aは、スリット33を通過した光が入射する。出射面41bは、入射面41aから入射した光を前方に出射する。
 筒状部42は、レンズ部41を保持する。筒状部42は、例えば円筒状である。筒状部42は、レンズ部41と張り出し部43との間を接続する。筒状部42は、張り出し部43に対して前方に突出するように設けられる。この構成により、レンズ部41が張り出し部43に対して前方に配置された状態となる。
 張り出し部43は、筒状部42を介してレンズ部41を保持する。張り出し部43は、平板状である。張り出し部43は、開口部43a、43bを有する。開口部43a、43bは、後述する支持部材50の固定部53との間の位置決めに用いられる。
 支持部材50は、ベース部51と、フィン52と、固定部53とを有する。ベース部51は、平板状である。ベース部51は、光源部10を支持する支持面51aを有する。支持面51aは、ベース部51の前側の面であり、基板12を支持する。
 フィン52は、ベース部51から後方に突出する。フィン52は、複数設けられる。フィン52は、光源11において発生する熱を放出する。
 固定部53は、ベース部51の支持面51aから前方に突出している。固定部53は、張り出し部32及び張り出し部43を固定する。固定部53は、突出部53aと、開口部53bとを有する。
 突出部53aは、前方に突出し、張り出し部32の開口部32a、張り出し部43の開口部43aを前後方向に貫通する。
 開口部53bには、ネジ部材54が挿入される。ネジ部材54は、張り出し部32及び張り出し部43を固定部53に固定する。ネジ部材54は、張り出し部32の開口部32b、張り出し部43の開口部43bを貫通して、固定部53の開口部53bに挿入される。
 図5は、本実施形態に係る車両用灯具100の動作の一例を示す図である。運転者による方向指示器等の操作に応じて、又はハザードランプ等の点灯に連動して、車両用灯具100は、光源11の発光面11aから光を出射する。
 発光面11aから出射された光Lは、集光レンズ20の入射面20aに入射し、入射面20aに設けられるメタサーフェス部21の作用により入射波面が収束方向の湾曲波面に変換される。波面が変換された光Lは、光軸AX側に集光された状態で出射面20bから前方に出射される。
 出射面20bから前方に出射された光Lは、遮光部材30のスリット形成部31に到達する。スリット形成部31に到達した光Lの一部は、遮光部材30のスリット33を通過し、残りは遮光部材30により遮光される。スリット33を通過した光Lは、レンズ部41の入射面41aに入射し、出射面41bから車両前方に出射される。
 図6は、車両用灯具100により路面に形成される照射パターンの一例を示す図である。図6に示すように、車両前方に出射された光Lにより、車両前方の路面上に照射パターンPが形成される。
 本実施形態に係る車両用灯具100は、集光レンズ20が平板状であり、入射面20aにメタサーフェス部21を有する構成である。そのため、凸レンズを用いる場合に比べて薄型化が可能であり、出射面20bの位置を光源11側に近づけることができる。したがって、凸レンズを用いる場合に比べて、集光角度Tを小さくすることができる。この場合、スリット33を通過した光Lは、投影レンズ40の入射面41aの外周側には到達しない。したがって、投影レンズ40のうち収差の影響が大きい部分を利用することなく照射パターンPを形成できる。このため、照射パターンPを明瞭に形成することができる。
 図7から図10は、本実施形態に係る車両用灯具100における光源部10、集光レンズ20及びフレーム部材60の固定部分の構成を示す図である。図7は分解斜視図、図8は光軸AXの軸線方向から見た図、図9は図8におけるB-B断面図、図10は図9の一部(C部分)を拡大して示す図である。図7から図10に示すように、集光レンズ20は、フレーム部材60を介して基板12に固定される。
 フレーム部材60は、光源11の周囲を囲うように配置される。フレーム部材60は、例えば金属板等の材料にプレス加工等を施すことで製造される。フレーム部材60は、金属材料とは異なる材料を用いて形成されてもよい。
 フレーム部材60は、ベース部61と、壁部62と、支持部63とを有する。ベース部61は、板状であり、基板12に固定される。ベース部61は、光源11の周囲を囲うように矩形の環状に形成される。ベース部61は、接合層64を介して基板12の実装面12aに接合される。接合層64は、例えばはんだ等の金属材料を用いて形成される。このように、フレーム部材60は、金属接合により基板12に固定される。なお、フレーム部材60と基板12との接合には、接着剤等を用いた仮止めを併用してもよい。
 接合層64は、基板12において光源11の周囲の一部を空けた状態で設けられる。本実施形態において、接合層64は、光源11の左側及び右側に配置される。また、接合層64は、光源11の上側及び下側については配置されない。つまり、接合層64は、基板12のうち光源11の上側及び下側を空けた状態で設けられる。なお、基板12のうち接合層64が設けられない部分には、光源11に接続される配線13等(図6、図7等参照)が配置される。
 壁部62は、ベース部61から光軸AXの軸線方向に沿って光の進行方向の前方に突出する。壁部62は、光源11の周囲を囲うように矩形に形成される。
 支持部63は、壁部62の突出方向の先端に設けられる。支持部63は、板状であり、壁部62で囲まれた部分を覆うように配置される。支持部63は、基板12と平行又はほぼ平行に配置される。支持部63は、開口部63aを有する。開口部63aは、光源11から出射される光を通過させる。開口部63aは、例えば円形であるが、この構成に限定されず、他の形状であってもよい。
 集光レンズ20及びフレーム部材60には、位置決め部25、65が設けられる(図7等参照)。位置決め部25は、集光レンズ20の4つの角部のうちの1つに設けられる。位置決め部25は、当該角部が切り欠かれた構成である。また、位置決め部65は、フレーム部材60のベース部61の4つの角部のうちの1つに設けられる。位置決め部65は、当該角部が切り欠かれた構成である。位置決め部25、65は、例えば互いに対応する角部に設けられる。本実施形態では、位置決め部25、65が光軸AXを基準として右下の角部に配置される。
 位置決め部25、65が設けられることにより、集光レンズ20をフレーム部材60に固定する際、位置決め部25と位置決め部65とが光軸AXに対して対応する位置に配置されているかどうかを確認しながら位置決めを行うことができる。このため、集光レンズ20をフレーム部材60に対して適切な位置に配置することができる。また、フレーム部材60を基板12に固定する際、位置決め部65が適切な位置に配置されているかどうかを確認しながら位置決めを行うことができる。このため、フレーム部材60を基板12に対して適切な位置に配置することができる。
 集光レンズ20は、例えば接合層23を介してフレーム部材60に接合される。接合層23は、光軸AXの軸線方向から見て、集光レンズ20の入射面20aのうち、メタサーフェス部21の周囲に配置される。接合層23は、例えば低融点ガラスを用いて形成される。なお、接合層23は、低融点ガラスに限定されず、金属材料、接着剤の他の材料で形成されてもよい。
 図11から図14は、集光レンズ20の一例を示す斜視図である。図11から図14では、集光レンズ20を入射面20a側から斜めに見た状態を示している。図11に示す集光レンズ20(以下、集光レンズ20Aと表記する)は、例えば矩形状である。集光レンズ20Aは、入射面20aの円形状の範囲にメタサーフェス部21が形成される。集光レンズ20Aには、1つの角部に上記した位置決め部25が形成される。
 図12に示す集光レンズ20(以下、集光レンズ20Bと表記する)は、集光レンズ20Aと同様に、例えば矩形状であり、入射面20aの円形状の範囲にメタサーフェス部21が形成され、1つの角部に上記した位置決め部25が形成される。集光レンズ20Bには、入射面20aに接合層23Bが設けられる。接合層23Bは、入射面20aのうちメタサーフェス部21の周囲を囲うように設けられる。接合層23Bは、メタサーフェス部21の外周部分との間に距離を空けるように設けられる。集光レンズ20Bでは、接合層23Bがメタサーフェス部21の周囲のほぼ全面に設けられる。接合層23Bは、例えば金属蒸着等の金属材料を用いて薄膜状に形成される。なお、接合層23Bを下地層としてはんだ接合を行ってもよい。接合層23Bは、集光レンズ20Bのうちメタサーフェス部21とは異なる部分に入射する光を遮光する迷光抑制部24Bとして用いられる。
 図13に示す集光レンズ20(以下、集光レンズ20Cと表記する)は、集光レンズ20A、20Bと同様に、例えば矩形状であり、入射面20aの円形状の範囲にメタサーフェス部21が形成され、1つの角部に上記した位置決め部25が形成される。集光レンズ20Cには、入射面20aに接合層23Cが設けられる。接合層23Cは、入射面20aのうちメタサーフェス部21の左右方向の両側の辺に沿って帯状に設けられる。接合層23Cは、例えばはんだ等の金属材料を用いて薄膜状に形成される。接合層23Cは、集光レンズ20Cのうちメタサーフェス部21とは異なる部分に入射する光を遮光する迷光抑制部24Cとして用いられる。
 図14に示す集光レンズ20(以下、集光レンズ20Dと表記する)は、集光レンズ20A、20B、20Cと同様に、例えば矩形状であり、入射面20aの円形状の範囲にメタサーフェス部21が形成され、1つの角部に上記した位置決め部25が形成される。集光レンズ20Dには、入射面20aに接合層23Dと、塗装層26Dとが設けられる。接合層23Dは、入射面20aのうちメタサーフェス部21の左右方向の両側の辺に沿って帯状に設けられる。接合層23Dは、例えばはんだ等の金属材料を用いて薄膜状に形成される。塗装層26Dは、例えば入射面20aのうちメタサーフェス部21の周囲の全面又はほぼ全面を覆うように設けられる。塗装層26Dは、例えば塗装材料を用いて薄膜状に形成される。なお、塗装層26Dは、入射面20aでメタサーフェス部21の周囲のうち接合層23Dが設けられる部分以外の部分に形成されてもよい。接合層23D及び塗装層26Dは、集光レンズ20Dのうちメタサーフェス部21とは異なる部分に入射する光を遮光する迷光抑制部24Dとして用いられる。
 図15から図18は、本実施形態に係る車両用灯具の他の例を示す図である。具体的には、図15から図18は、他の例に係る車両用灯具200における光源部10、集光レンズ20及びフレーム部材60の固定部分の構成を示す図である。図15は分解斜視図、図16は光軸AXの軸線方向から見た図、図17は図16におけるD-D断面図、図18は図17の一部(E部分)を拡大して示す図である。図15から図18に示すように、車両用灯具200において、集光レンズ20は、カバー部材70を介してフレーム部材60に接合される。なお、車両用灯具200の他の構成については、上記した車両用灯具100と同様であり、説明を省略又は簡略化する。
 カバー部材70は、集光レンズ20に対して入射面20a側に設けられ、メタサーフェス部21を覆うように配置される。カバー部材70は、例えば矩形の板状である。カバー部材70は、光軸AXの軸線方向から見て、例えば集光レンズ20と同一又はほぼ同一の寸法に形成される。
 カバー部材70は、光源11からの光をメタサーフェス部21側に通過させる。カバー部材70は、集光レンズ20のうちメタサーフェス部21と同一の材料を用いて形成されてもよいし、集光レンズ20のうちメタサーフェス部21以外の部分と同一の材料を用いて形成されてもよい。カバー部材70は、光軸AXの軸線方向から見て、フレーム部材60に重なる寸法に形成される。カバー部材70には、集光レンズ20の位置決め部25に対応する部分、すなわち光軸AXの右下の角部に位置決め部76が設けられる。
 本実施形態において、カバー部材70は、接合層73を介してフレーム部材60に接合される。接合層73は、光軸AXの軸線方向から見て、集光レンズ20の入射面20aのうち、メタサーフェス部21の周囲に対応する領域に配置される。本実施形態において、接合層73は、カバー部材70の外周に沿って環状に形成される。接合層73は、例えば低融点ガラスを用いて形成される。なお、接合層73は、低融点ガラスに限定されず、金属材料、接着剤等の他の材料で形成されてもよい。
 カバー部材70は、メタサーフェス部21との間に光軸AXの軸線方向に間隔を空けて配置される。メタサーフェス部21とカバー部材70との間には、スペーサ71が配置される。スペーサ71は、例えば矩形の板状である。スペーサ71は、光軸AXの軸線方向から見てメタサーフェス部21を空ける範囲に開口部71aを有する。スペーサ71は、光軸AXの軸線方向から見て、外郭の寸法が集光レンズ20及びカバー部材70と同一又はほぼ同一となるように形成される。なお、スペーサ71の寸法については、集光レンズ20及びカバー部材70と同一又はほぼ同一でなくてもよい。スペーサ71は、例えば集光レンズ20又はカバー部材70と同一の材料を用いて形成することができる。スペーサ71には、集光レンズ20の位置決め部25及びカバー部材70の位置決め部76に対応する部分、すなわち光軸AXの右下の角部に位置決め部77が設けられる。
 なお、スペーサ71は、金属材料等、光源11からの光を遮光する材料を用いて形成されてもよい。この場合、スペーサ71は、メタサーフェス部21とは異なる部分に入射する光を遮光する迷光抑制部24として機能する。なお、スペーサ71の表面に金属膜、塗装膜等の薄膜を形成することで迷光抑制部24を構成してもよい。
 スペーサ71は、接合層74を介してカバー部材70に接合される。また、スペーサ71は、接合層75を介して集光レンズ20に接合される。接合層74、75は、光軸AXの軸線方向から見て、接合層73に重なる領域、すなわち集光レンズ20の入射面20aのうち、メタサーフェス部21の周囲に対応する領域に配置される。本実施形態において、接合層74、75は、カバー部材70、スペーサ71及び集光レンズ20の外周に沿って環状に形成される。接合層74、75は、例えば低融点ガラスを用いて形成される。なお、接合層74、75は、低融点ガラスに限定されず、金属材料、接着剤等の他の材料で形成されてもよい。
 本実施形態において、集光レンズ20、カバー部材70及びスペーサ71は、光軸AXの軸線方向に重なるように積層された状態で配置される。この構成において、カバー部材70は、スペーサ71を介して集光レンズ20の入射面20aを支持する。
 車両用灯具200において、フレーム部材60は、車両用灯具100と同様に、光源11の周囲を囲うように配置される。また、フレーム部材60を基板12に接合する接合層64は、基板12において光源11の周囲の一部を空けた状態で設けられる。基板12のうち接合層64が設けられない部分には、光源11に接続される配線13等(図16等参照)が配置される。
 なお、本実施形態において、スペーサ71は、設けられなくてもよい。この場合、カバー部材70の一部が集光レンズ20の入射面20a側に突出し、当該突出する部分が入射面20aに接した状態で集光レンズ20を支持する構成としてもよい。
 図19及び図20は、本実施形態に係る車両用灯具の他の例を示す図である。具体的には、図19及び図20は、他の例に係る車両用灯具300における光源部10、集光レンズ20及びフレーム部材160の固定部分の構成を示す図である。図19は斜視図、図20は分解斜視図である。
 図19及び図20に示す車両用灯具300において、フレーム部材160は、セラミックを用いて形成される。フレーム部材160は、ベース部161と、壁部162とを有する。ベース部161は、板状であり、基板12に固定される。ベース部161は、光源11の周囲を囲うように矩形の環状に形成される。ベース部161は、開口部161aを有する。開口部161aは、光源11から出射される光を通過させる。開口部161aは、例えば矩形であるが、この構成に限定されず、円形等の他の形状であってもよい。ベース部161は、接合層164を介して基板12に接合される。接合層164は、例えばはんだ等の金属材料を用いて形成される。なお、フレーム部材160と基板12との接合には、接着剤等を用いた仮止めを併用してもよい。
 接合層164は、基板12において光源11の周囲の一部を空けた状態で設けられる。本実施形態において、接合層164は、光源11の左側及び右側に配置される。また、接合層164は、光源11の上側及び下側については配置されない。つまり、接合層164は、基板12のうち光源11の上側及び下側を空けた状態で設けられる。なお、基板12のうち接合層164が設けられない部分には、光源11に接続される配線13等(図20等参照)が配置される。
 壁部162は、ベース部161から光軸AXの軸線方向に沿って光の進行方向の前方に突出する。壁部162は、光源11の周囲を囲うように矩形に形成される。壁部162の突出方向の端部は、平面状の支持部163が形成される。支持部163は、基板12と平行又はほぼ平行に形成される。支持部163は、集光レンズ20を支持する。壁部162には、集光レンズ20の位置決め部25に対応する部分、すなわち光軸AXの右下の角部に位置決め部165が設けられる。
 セラミックを用いたフレーム部材160が設けられることにより、基板12におけるフレーム部材160の設置面積を抑制することができる。また、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて線膨張係数が小さく、集光レンズ20との線膨張係数の差が小さくなる。このため、フレーム部材160と集光レンズ20との間の接合の信頼性が高まる。また、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて電気絶縁性が高いため、基板12に形成される配線等の導体パターンと電気的に干渉することがない。このため、基板12上の導体パターンの設計自由度が高まる。更に、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて放熱効率が高いため、基板12の放熱性を向上することができる。
 図21及び図22は、本実施形態に係る車両用灯具の他の例を示す図である。具体的には、図21及び図22は、他の例に係る車両用灯具400における光源部10、集光レンズ20及びフレーム部材260の固定部分の構成を示す図である。図21は斜視図、図22は分解斜視図である。
 図21及び図22に示すように、フレーム部材260は、ベース部261と、壁部262と、支持部263とを有する。ベース部261及び支持部263については、上記したフレーム部材60のベース部61及び支持部63と同様の構成である。また、本実施形態において、壁部262は、上記した壁部62の構成に加えて、通気部262aを有する構成である。通気部262aは、フレーム部材260の内周側と外周側とを連通する。通気部262aを設けることにより、光源11で発生した熱を対流によりフレーム部材260の外部に効率よく放熱することができる。
 図23は、変形例に係る集光レンズ20Eの構成を示す斜視図である。図23に示すように、集光レンズ20Eは、上記した集光レンズ20B(図12参照)と同様に、例えば矩形状であり、入射面20aの円形状の範囲にメタサーフェス部21が形成され、入射面20aに接合層23Eが設けられる。接合層23Eは、集光レンズ20Bの接合層23Bと同様に、入射面20aのうちメタサーフェス部21の周囲のほぼ全面に、例えば金属蒸着等の金属材料を用いて薄膜状に形成される。接合層23Eは、集光レンズ20Bのうちメタサーフェス部21とは異なる部分に入射する光を遮光する迷光抑制部24Eとして用いられる。なお、接合層23Eは、集光レンズ20Bの接合層23Bとは異なり、1つの角部に対応する位置に開口部25Eが設けられる。当該開口部25Eは、集光レンズ20Eの位置決めを行う位置決め部として用いることができる。
 図24は、変形例に係るフレーム部材60Fの構成を示す斜視図である。図24に示すように、フレーム部材60Fは、上記したフレーム部材60と同様に、ベース部61Fと、壁部62Fと、支持部63Fとを有する。壁部62F及び支持部63Fについては、フレーム部材60の壁部62及び支持部63と同様である。ベース部61Fは、フレーム部材60のベース部61の構成に加えて、開口部65Fが設けられた構成である。開口部65Fは、ベース部61Fの1つの角部に対応する位置に設けられる。開口部65Fは、フレーム部材60Fの位置決めを行う位置決め部として用いることができる。
 以上のように、本実施形態に係る車両用灯具100は、光を出射する光源11が搭載される基板12と、光源11から出射された光を集光する集光レンズ20と、基板12に固定され、集光レンズ20を支持するフレーム部材60と、集光レンズ20で集光された光を照射して照射パターンPを形成する投影レンズ40とを備え、集光レンズ20は、光源11からの光が入射する入射面20aと、入射面20aから入射した光を出射する出射面20bとを有する平板状であり、光源11からの光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部21を入射面20aに有し、フレーム部材60は、入射面20aのうちメタサーフェス部21とは異なる部分を支持する。
 この構成によれば、集光レンズ20が入射面20a及び出射面20bを有する平板状であり、光源11からの光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部21を入射面20aに有するため、凸レンズを用いる場合に比べて、厚さを薄くすることができる。このため、出射面20bの位置を光源11側に配置させる構成とすることができ、遮光部材30への集光角度Tを小さくすることができる。したがって、投影レンズ40のうち収差の影響が大きい部分を利用することなく照射パターンPを形成できるため、照射パターンPの外観の低下を抑制することができる。また、集光レンズ20がフレーム部材60を介して基板12に支持されるため、集光レンズ20を安定して支持することができる。更に、集光レンズ20のサイズ、集光レンズ20と光源11との相対位置が変更される場合にフレーム部材60を変更すればよいため、多品種への対応が容易となる。
 本実施形態に係る車両用灯具100において、フレーム部材60は、光源11の周囲を囲うように配置される。この構成によれば、フレーム部材60の剛性を確保することができ、集光レンズ20を安定して支持することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具100において、フレーム部材60は、金属接合により基板12に固定される。この構成によれば、フレーム部材60を基板12に確実に接合することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具100において、フレーム部材60は、光源11の周囲の一部を空けた状態で基板12に固定される。この構成によれば、金属接合を構成する接合部分と基板12の導体パターンとの干渉を回避しつつ、フレーム部材60を基板12に確実に接合することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具100において、集光レンズ20は、メタサーフェス部21の周囲の部分が低融点ガラスによりフレーム部材60に接合される。この構成によれば、集光レンズ20を安定して保持することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具100において、集光レンズ20及びフレーム部材60の少なくとも一方に位置決め部(25、開口部25E、65、65F)が設けられる。この構成によれば、組み立て時において集光レンズ20及びフレーム部材60の少なくとも一方の位置精度を高めることができる。
 以上のように、本実施形態に係る車両用灯具200は、光を出射する光源11と、光源11から出射された光を集光する集光レンズ20と、集光レンズ20で集光された光を照射して照射パターンPを形成する投影レンズ40とを備え、集光レンズ20は、光源11からの光が入射する入射面20aと、入射面20aから入射した光を出射する出射面20bとを有する平板状であり、光源11からの光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部21を入射面20aに有し、集光レンズ20の入射面20aを支持し、メタサーフェス部21を覆い、光源11からの光をメタサーフェス部21側に通過させるカバー部材70を更に備える。
 この構成によれば、集光レンズ20が入射面20a及び出射面20bを有する平板状であり、光源11からの光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部21を入射面20aに有するため、凸レンズを用いる場合に比べて、厚さを薄くすることができる。このため、出射面20bの位置を光源11側に配置させる構成とすることができ、遮光部材30への集光角度を小さくすることができる。したがって、投影レンズ40のうち収差の影響が大きい部分を利用することなく照射パターンPを形成できるため、照射パターンPの外観の低下を抑制することができる。また、カバー部材70により集光レンズ20のメタサーフェス部21が覆われるため、メタサーフェス部21に埃等の異物が付着することを抑制することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具200において、カバー部材70は、メタサーフェス部21との間に間隔を空けて配置される。この構成によれば、カバー部材70がメタサーフェス部21のピラー部22に干渉することを回避できる。
 本実施形態に係る車両用灯具200において、カバー部材70と入射面20aとの間に配置されるスペーサ71を更に備える。この構成によれば、カバー部材70と入射面20aとの間に確実に隙間を確保することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具200において、カバー部材70は、接合層74、75を介して入射面20aに接合される。この構成によれば、接合層74、75の厚みによりカバー部材70と入射面20aとの隙間を確保することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具200は、光源11が搭載される基板12と、基板12に固定されるフレーム部材60とを更に備え、集光レンズ20は、カバー部材70を介してフレーム部材60に支持される。この構成によれば、集光レンズ20及びカバー部材70のサイズ、集光レンズ20及びカバー部材70と光源11との相対位置が変更される場合にフレーム部材60を変更すればよいため、多品種への対応が容易となる。
 本実施形態に係る車両用灯具200において、フレーム部材60は、金属接合により、光源11の周囲の一部を空けた状態で基板12に固定される。この構成によれば、金属接合を構成する接合部分と基板12の導体パターンとの干渉を回避しつつ、フレーム部材60を基板12に確実に接合することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具300において、フレーム部材160は、セラミックを用いて形成される。この構成によれば、基板12におけるフレーム部材160の設置面積を抑制することができる。また、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて線膨張係数が小さく、集光レンズ20との線膨張係数の差が小さくなる。このため、フレーム部材160と集光レンズ20との間の接合の信頼性が高まる。また、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて電気絶縁性が高いため、基板12に形成される配線等の導体パターンと電気的に干渉することがない。このため、基板12上の導体パターンの設計自由度が高まる。更に、フレーム部材160は、金属を用いたフレーム部材に比べて放熱効率が高いため、基板12の放熱性を向上することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具400において、フレーム部材260は、光源11の周囲を囲う壁部262を有し、壁部262は、フレーム部材260の内周側と外周側とを連通する通気部262aを有する。この構成によれば、光源11で発生した熱を対流により通気部262aを介してフレーム部材260の外部に効率よく放熱することができる。
 本実施形態に係る車両用灯具100、200、300、400において、集光レンズ20~20Eで集光された光の一部を通過させるスリット33を有する遮光部材30を更に備え、投影レンズ40は、スリット33を通過した光を路面に照射して照射パターンPを形成する。この構成によれば、路面に形成される照射パターンPの外観の低下を抑制することができる。
 本開示の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、車両用灯具100が車両Mの前部に配置される構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。車両用灯具100は、車両Mの後部又は側部に配置される構成であり、車両Mの後方又は側方の路面に照射パターンを形成する構成であってもよい。また、本実施形態に係る車両用灯具100、200、300、400においては、路面に照射パターンPを形成する構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、車両Mの前方又は後方において、路面以外の場所に照射パターンを形成する構成であっても本開示の技術を適用可能である。
 AX…光軸、L…光、M…車両、P…照射パターン、T…集光角度、10…光源部、11…光源、11a…発光面、12…基板、13…配線、20,20A,20B,20C,20D,20E…集光レンズ、20a,41a…入射面、20b,41b…出射面、21…メタサーフェス部、22…ピラー部、23,23B,23C,23D,23E,64,73,74,75,164…接合層、24,24B,24C,24D,24E…迷光抑制部、25,65…位置決め部、25E,32a,32b,46b,53b,63a,65F,71a,161a…開口部、26D…塗装層、30…遮光部材、31…スリット形成部、32,43…張り出し部、33…スリット、40…投影レンズ、41…レンズ部、42…筒状部、45…環状部、46…帯状部、46c,46d…接触部、50…支持部材、51,61,61F,161,261…ベース部、51a…支持面、52…フィン、53…固定部、53a…突出部、53c…端面、54…ネジ部材、60,60F,160,260…フレーム部材、62,62F,162,262…壁部、63,63F,163,263…支持部、70…カバー部材、71…スペーサ、100,200,300,400…車両用灯具、262a…通気部

Claims (17)

  1.  光を出射する光源が搭載される光源基板と、
     前記光源から出射された前記光を集光する集光レンズと、
     前記光源基板に固定され、前記集光レンズを支持するフレーム部材と、
     前記集光レンズで集光された前記光を照射して照射パターンを形成する投影レンズと
     を備え、
     前記集光レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有する平板状であり、前記光源からの前記光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部を前記入射面に有し、
     前記フレーム部材は、前記入射面のうち前記メタサーフェス部とは異なる部分を支持する
     車両用灯具。
  2.  前記フレーム部材は、前記光源の周囲を囲うように配置される
     請求項1に記載の車両用灯具。
  3.  前記フレーム部材は、金属接合により前記光源基板に固定される
     請求項1に記載の車両用灯具。
  4.  前記フレーム部材は、前記光源の周囲の一部を空けた状態で前記光源基板に固定される
     請求項3に記載の車両用灯具。
  5.  前記集光レンズは、前記メタサーフェス部の周囲の部分が低融点ガラスにより前記フレーム部材に接合される
     請求項1に記載の車両用灯具。
  6.  前記集光レンズ及び前記フレーム部材の少なくとも一方に位置決め部が設けられる
     請求項1に記載の車両用灯具。
  7.  前記フレーム部材は、セラミックを用いて形成される
     請求項1に記載の車両用灯具。
  8.  前記フレーム部材は、前記光源の周囲を囲う壁部を有し、
     前記壁部は、前記フレーム部材の内周側と外周側とを連通する通気部を有する
     請求項1に記載の車両用灯具。
  9.  前記集光レンズで集光された前記光の一部を通過させるスリットを有する遮光部材を更に備え、
     前記投影レンズは、前記スリットを通過した前記光を路面に照射して前記照射パターンを形成する
     請求項1に記載の車両用灯具。
  10.  前記集光レンズの前記入射面に接合され、前記メタサーフェス部を覆い、前記光源からの光を前記メタサーフェス部側に通過させるカバー部材を更に備える
     請求項1に記載の車両用灯具。
  11.  光を出射する光源と、
     前記光源から出射された前記光を集光する集光レンズと、
     前記集光レンズで集光された前記光を照射して照射パターンを形成する投影レンズと
     を備え、
     前記集光レンズは、前記光源からの光が入射する入射面と、前記入射面から入射した前記光を出射する出射面とを有する平板状であり、前記光源からの前記光の波面を収束方向の湾曲波面に変換するメタサーフェス部を前記入射面に有し、
     前記集光レンズの前記入射面に接合され、前記メタサーフェス部を覆い、前記光源からの光を前記メタサーフェス部側に通過させるカバー部材を更に備える
     車両用灯具。
  12.  前記カバー部材は、前記メタサーフェス部との間に間隔を空けて配置される
     請求項11に記載の車両用灯具。
  13.  前記カバー部材と前記入射面との間に配置されるスペーサを更に備える
     請求項12に記載の車両用灯具。
  14.  前記カバー部材は、接合層を介して前記入射面に接合される
     請求項11に記載の車両用灯具。
  15.  前記光源が搭載される光源基板と、
     前記光源基板に固定されるフレーム部材と
     を更に備え、
     前記集光レンズは、前記カバー部材を介して前記フレーム部材に支持される
     請求項11に記載の車両用灯具。
  16.  前記フレーム部材は、金属接合により、前記光源の周囲の一部を空けた状態で前記光源基板に固定される
     請求項15に記載の車両用灯具。
  17.  前記集光レンズで集光された前記光の一部を通過させるスリットを有する遮光部材を更に備え、
     前記投影レンズは、前記スリットを通過した前記光を路面に照射して前記照射パターンを形成する
     請求項11に記載の車両用灯具。
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JP2017201641A (ja) * 2017-08-04 2017-11-09 パナソニックIpマネジメント株式会社 照明装置、灯具および車両
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