特開 2024-85082 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085082

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 43/27 20180101AFI20240619BHJP

   F21S 43/14 20180101ALI20240619BHJP

   F21S 43/20 20180101ALI20240619BHJP

   F21V 9/00 20180101ALI20240619BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240619BHJP

   F21W 103/60 20180101ALN20240619BHJP

【ＦＩ】

F21S43/27

F21S43/14

F21S43/20

F21V9/00 200

F21Y115:10

F21W103:60

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022199419

(22)【出願日】2022-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】000000136

【氏名又は名称】市光工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安部 俊也

(72)【発明者】

【氏名】大久保 泰宏

(57)【要約】

【課題】集光レンズを安定して支持する。
【解決手段】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。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【請求項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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２２／０２５０３１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示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。

【発明の効果】

【0007】

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を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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】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】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】図４は、集光レンズの一例を示す図である。

【図5】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】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】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】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】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】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】図１１は、集光レンズの一例を示す斜視図である。

【図12】図１２は、集光レンズの一例を示す斜視図である。

【図13】図１３は、集光レンズの一例を示す斜視図である。

【図14】図１４は、集光レンズの一例を示す斜視図である。

【図15】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

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。

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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）、Ｓｉ_３Ｎ_４（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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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４６ｂを貫通して、固定部５３の開口部５３ｂに挿入される。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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β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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

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。

【0063】

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。

【0064】

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。

【0065】

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。

【0066】

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。

【0067】

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。

【0068】

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。

【0069】

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。

【0070】

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。

【0071】

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。

【0072】

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、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。

【0073】

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。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

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。

【0077】

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。

【0078】

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。

【0079】

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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【符号の説明】

【0082】

ＡＸ…光軸、Ｌ…光、Ｍ…車両、Ｐ…照射パターン、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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】