(57)【要約】【課題】光利用効率の高い前照灯モジュールを提供する。【解決手段】  配光パターンを投影する前照灯モジュール１００は、光を発する光源１と、前記光を入射する入射面３１、入射した光を反射する反射面３２及び反射面３２で反射された反射光を出射する出射面３３を含む光学素子３とを備える。入射面３１は、前記光の発散角を変化させることで、前記配光パターンを形成する。出射面３３の光軸方向において、反射面３２の出射面３３側の端部３２１は、出射面３３の焦点位置に位置する点を含む。出射面３３は、正の屈折力を有する。前記光軸を含み反射面３２に垂直な平面を投影面としたとき、入射面３１は、投影面上でみると、正の屈折力を有する。【選択図】図１
2020205287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配光パターンを投影する前照灯モジュールであって、
光を発する光源と、
前記光を入射する第１の入射面、入射した前記光を反射する第１の反射面及び前記第１の反射面で反射された反射光を出射する出射面を含む光学素子と
を備え、
前記出射面の光軸方向において、前記第１の反射面の前記出射面側の端部は、前記出射面の焦点位置に位置する点を含み、
前記出射面は、正の屈折力を有し、
前記第１の入射面は、前記光源の光軸との交点を有し、
前記光学素子は、前記第１の入射面の外周に接続される筒形状の第２の入射面及び前記第２の入射面の外周側に位置する第２の反射面をさらに含み、
前記第１の入射面、前記第２の入射面及び前記第２の反射面は、前記光学素子に入射した前記光を集光させる集光光学系を構成しており、
前記集光光学系は、前記光学素子に入射した前記光の発散角を変化させることで、前記配光パターンを形成し、
前記出射面の光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、前記出射面の光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面としたとき、前記集光光学系は、前記第１の投影面上でみると正の屈折力を有することで第１の集光位置を有し、且つ前記第２の投影面上でみると正の屈折力を有することで第２の集光位置を有し、
前記光学素子が光を出射する方向において、前記第２の集光位置は、前記第１の集光位置とは異なる位置であり、
前記第１の反射面は、前記集光光学系によって集光された前記光を反射する
前照灯モジュール。
【請求項２】
前記第１の反射面で反射した反射光と、前記第１の反射面で反射されずに前記出射面の光軸方向における前記出射面の焦点位置に位置する点を含み前記配光パターンが投影される照射面と共役の関係にある所定の共役面を通過した光とが重畳されることで前記配光パターン内に高光度領域が形成され、
前記出射面は、前記配光パターンを投影する
請求項１に記載の前照灯モジュール。
【請求項３】
前記第２の入射面は、前記光源からの前記光を入射し、
前記第２の反射面は、前記第２の入射面から入射した光を反射し、
前記第１の反射面が反射する前記光は、前記第２の入射面から入射されて前記第２の反射面で反射された光を含む
請求項１または２に記載の前照灯モジュール。
【請求項４】
前記第２の反射面は、全反射面である
請求項１から３のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項５】
前記第２の反射面の外周形状は、前記光源の光軸に垂直な平面上で見ると、楕円形である
請求項１から４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項６】
前記第１の反射面の前記出射面側の端部は、前記配光パターンのカットオフラインを形成し、
前記配光パターンは、前記端部の上側の領域に到達した光により形成される
請求項１から５のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項７】
前記出射面は、前記出射面の焦点を含み前記出射面の光軸に垂直な平面上に形成された配光パターンを投影する
請求項１から６のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項８】
前記光学素子を回転させる回転機構を備え、
前記回転機構は、前記光学素子を、前記光学素子の前記出射面の光軸方向の両端に位置する面を通る軸を回転軸として回転させる
請求項１から７のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項９】
前記光学素子を回転させる回転機構を備え、
前記回転機構は、前記光学素子を、前記光学素子の前記出射面の光軸を回転軸として回転させる
請求項１から７のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車体の前方を照射する前照灯モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
前照灯装置は、道路交通規則等によって定められる所定の配光パターンを満たさなければならない。「配光」とは、光源の空間に対する光度分布をいう。つまり、光源から出る光の空間的分布である。また、「光度」とは、発光体の放つ光の強さの程度を示すもので、ある方向の微小な立体角内を通る光束を，その微小立体角で割ったものである。
【０００３】
道路交通規則の１つとして、例えば、自動車用ロービームに関する所定の配光パターンは、上下方向が狭い横長の形状をしている。そして、対向車を眩惑させないために、配光パターンの上側の光の境界線（カットオフライン）は明瞭であることを要求される。つまり、カットオフラインの上側（配光パターンの外側）が暗く、カットオフラインの下側（配光パターンの内側）が明るい明瞭なカットオフラインを要求される。
【０００４】
ここで、「カットオフライン」とは、前照灯の光を壁やスクリーンに照射した場合にできる光の明暗の区切り線のことで、配光パターンの上側の区切り線のことである。つまり、配光パターンの上側の光の明暗の境界線のことである。配光パターンの上側の光の明るい領域（配光パターンの内側）と暗い領域（配光パターンの外側）との境界線のことである。カットオフラインは、すれ違い用の前照灯の照射方向を調節する際に用いられる用語である。すれ違い用の前照灯は、ロービームとも呼ばれる。
【０００５】
そして、カットオフラインの下側（配光パターンの内側）の領域が最大照度となるように要求される。この最大照度の領域を「高照度領域」とよぶ。ここで、「カットオフラインの下側の領域」とは、配光パターンの上部を意味し前照灯装置では遠方を照射する部分に相当する。このような明瞭なカットオフラインを実現するためには、カットオフラインに大きな色収差又はぼやけ等が生じてはならない。「カットオフラインにぼやけが生じる」とは、カットオフラインが不鮮明になることである。
【０００６】
このような複雑な配光パターンを実現するためには、リフレクタ、遮光板及び投射レンズの組み合わせを用いた光学系の構成が一般的である（例えば、特許文献１）。そして、遮光板は投射レンズの焦点位置に配置される。
【０００７】
特許文献１に開示された前照灯は、回転楕円面のリフレクタの第１焦点に半導体光源を配置している。半導体光源から出射された光は、第２焦点に集光する。そして、特許文献１に開示された前照灯は、シェード（遮光板）で光の一部を遮光された後に、投影レンズによって並行光を出射している。
【０００８】
道路交通規則の１つとして、車両用ハイビームに関する所定の配光パターンは、上下方向が狭い横長の形状をしている。そして、ドライバーの視認性を向上させるためにすれ違い用の前照灯に比べて自動車の前方の遠方（例えば、最低１００ｍ以上）の路面を照明する。
【０００９】
したがって、ハイビームは、すれ違い用の前照灯の配光パターンのカットオフラインよりも上側も照明する必要がある。つまり、すれ違い用の前照灯と走行用の前照灯とはそれぞれ照明する領域が異なるため、配光パターンが異なる。走行用の前照灯は、ハイビームとも呼ばれる。
また、道路交通規則等に定められる配光パターンでは、頭上標識（以下、オーバーヘッドサインという。）用の配光を形成することが要求されている。「オーバーヘッドサイン用の配光」とは、夜間の頭上の標識の視認性を高めるためにカットオフラインよりも上方に弱い光を照射するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１９９９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、小型で簡単な構成で、光利用効率の高い前照灯モジュール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】
【００１２】
前照灯モジュールは、配光パターンを投影する前照灯モジュールであって、光を発する光源と、前記光を入射する第１の入射面、入射した前記光を反射する第１の反射面及び前記第１の反射面で反射された反射光を出射する出射面を含む光学素子とを備え、前記出射面の光軸方向において、前記第１の反射面の前記出射面側の端部は、前記出射面の焦点位置に位置する点を含み、前記出射面は、正の屈折力を有し、前記第１の入射面は、前記光源の光軸との交点を有し、前記光学素子は、前記第１の入射面の外周に接続される筒形状の第２の入射面及び前記第２の入射面の外周側に位置する第２の反射面をさらに含み、前記第１の入射面、前記第２の入射面及び前記第２の反射面は、前記光学素子に入射した前記光を集光させる集光光学系を構成しており、前記集光光学系は、前記光学素子に入射した前記光の発散角を変化させることで、前記配光パターンを形成し、前記出射面の光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、前記出射面の光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面としたとき、前記集光光学系は、前記第１の投影面上でみると正の屈折力を有することで第１の集光位置を有し、且つ前記第２の投影面上でみると正の屈折力を有することで第２の集光位置を有し、前記光学素子が光を出射する方向において、前記第２の集光位置は、前記第１の集光位置とは異なる位置であり、前記第１の反射面は、前記集光光学系によって集光された前記光を反射する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小型で簡単な構成で、光利用効率の高い前照灯モジュールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の構成を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光位置ＰＨを説明する説明図である。
【図４】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光位置ＰＨを説明する説明図である。
【図５】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光位置ＰＨを説明する説明図である。
【図６】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の反射面３２の形状を説明する図である。
【図７】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の照度分布を示すコンター表示で示した図である。
【図８】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の照度分布を示すコンター表示で示した図である。
【図９】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３０の斜視図である。
【図１０】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の共役面ＰＣ上での断面形状を示した模式図である。
【図１１】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光光学素子２の形状を示した図である。
【図１２】実施の形態１に係る前照灯モジュール１１０の構成を示す構成図である。
【図１３】実施の形態１に係る前照灯モジュール１２０の構成を示す構成図である。
【図１４】実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０の構成を示す構成図である。
【図１５】実施の形態２に係る前照灯モジュール１４０の構成を示す構成図である。
【図１６】実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０の構成を示す構成図である。
【図１７】自動二輪車の配光パターン１０３を示す模式図である。
【図１８】自動二輪車９４の車体が傾いた状態を示した模式図である。
【図１９】実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０により配光パターンが修正された場合を示す模式図である。
【図２０】実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の構成を示す構成図である。
【図２１】前照灯モジュール１００の損失光ＬＯを説明する図である。
【図２２】実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の導光投射光学素子３００の斜視図である。
【図２３】実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の反射面３７の発散角の制御を説明する説明図である。
【図２４】実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の構成を示す構成図である。
【図２５】実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の構成を示す構成図である。
【図２６】実施の形態５に係る前照灯モジュール１７０の構成を示す構成図である。
【図２７】実施の形態６に係る前照灯装置１０の構成を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
道路交通規則等を順守するための配光パターンを生成するためには、遮光板は投射レンズの焦点位置に対して高い精度で配置される必要がある。つまり、特許文献１の光学系の構成では、カットオフラインを生成するために、投射レンズに対する遮光板の高い配置精度が要求される。そして、一般的には、光学系を小型化すれば、リフレクタ、遮光板及び投射レンズに要求される配置精度は高くなる。これらのため、前照灯装置の製造性は低下する。また、前照灯装置を小型化する際には、製造性はさらに低下する。
【００１６】
また、特許文献１の光学系の構成では、遮光板を利用してカットオフラインを生成しているため、光利用効率が低下する。つまり、光源から発せられた光の一部は、遮光板で遮光されて投射光として利用されない。「光利用効率」は光の利用効率のことである。
【００１７】
本発明の実施の形態は、従来技術の課題に鑑みてなされたものであり、光利用効率の低下を抑えて製造性を向上した前照灯装置を提供することを目的の一つとする。
【００１８】
本発明の実施の形態によれば、光利用効率の低下を抑えて製造性を向上した前照灯装置を提供できる。
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例を説明する。なお、以下の実施の形態の説明においては、説明を容易にするためにＸＹＺ座標を用いて説明する。車両の左右方向をＸ軸方向とする。車両前方に対して右側を＋Ｘ軸方向とし、車両前方に対して左側を−Ｘ軸方向とする。ここで、「前方」とは、車両の進行方向をいう。つまり、「前方」とは、前照灯が光を照射する方向である。車両の上下方向をＹ軸方向とする。上側を＋Ｙ軸方向とし、下側を−Ｙ軸方向とする。「上側」とは空の方向であり、「下側」とは地面（路面等）の方向である。車両の進行方向をＺ軸方向とする。進行方向を＋Ｚ軸方向とし、反対の方向を−Ｚ軸方向とする。＋Ｚ軸方向を「前方」とよび、−Ｚ軸方向を「後方」とよぶ。つまり、＋Ｚ軸方向は前照灯が光を照射する方向である。
【００２０】
上述のように、以下の実施の形態では、Ｚ−Ｘ平面は、路面に平行な面とした。これは、通常考える場合には、路面は「水平面」であるからである。このため、Ｚ−Ｘ平面は、「水平面」として考えている。「水平面」とは、重力の方向に直角な平面である。しかし、路面は、車両の走行方向に対しては傾くことがある。つまり、登り坂又は下り坂などである。これらの場合には、「水平面」は、路面に平行な面として考える。つまり、「水平面」は、重力の方向に対して垂直な平面ではない。
【００２１】
一方、一般的な路面が車両の走行方向に対して左右方向に傾いていることは稀である。「左右方向」とは、走路の幅方向である。これらの場合には、「水平面」は、重力方向に対して直角な面として考える。例えば、路面が左右方向に傾き、車両が路面の左右方向に対して垂直であったとしても、車両が「水平面」に対して左右方向に傾いた状態と同等として考える。
【００２２】
なお、以下の説明を簡単にするために、「水平面」は、重力方向に垂直な平面として説明する。つまり、Ｚ−Ｘ平面は、重力方向に垂直な平面として説明する。
【００２３】
本発明の光源として、例えば、白熱電球、ハロゲンランプ又は蛍光ランプ等の管球光源を用いてもよい。また、本発明の光源として、例えば、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）とよぶ。）又はレーザーダイオード（以下、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）とよぶ。）等の半導体光源を用いてもよい。つまり、本発明の光源は、特に限定されることなく、いかなる光源を用いてもよい。
【００２４】
ただし、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出と燃料の消費を抑えるといった環境への負荷を軽減する観点から、前照灯装置の光源としては、半導体光源の採用が望ましい。半導体光源は、従来のハロゲンバルブ（ランプ光源）に比べて発光効率が高い。
【００２５】
また、小型化、軽量化の観点からも、半導体光源の採用が望ましい。半導体光源は、従来のハロゲンバルブ（ランプ光源）に比べて指向性があり、光学系を小型化、軽量化できる。
【００２６】
したがって、本発明の以下の説明では、光源は半導体光源の１つであるＬＥＤであるとして説明する。
【００２７】
また、「配光パターン」とは、光源から放射される光の方向に起因する光束の形状及び光の強度分布を示している。「配光パターン」を以下に示す照射面９上での照度パターンの意味としても使用する。また、「配光分布」とは、光源から放射される光の方向に対する光の強度の分布である。「配光分布」を以下に示す照射面９上での照度分布の意味としても使用する。
【００２８】
本発明は、前照灯装置のロービーム又はハイビームなどに適用される。また、本発明は、自動二輪車用の前照灯装置のロービーム又はハイビームなどに適用される。また、本発明は、三輪又は四輪等のその他の前照灯装置についても適用される。
【００２９】
しかし、以下の説明では、自動二輪車用の前照灯のロービームの配光パターンを形成する場合を例として説明する。自動二輪車用の前照灯のロービームの配光パターンは、カットオフラインが車両の左右方向（Ｘ軸方向）に水平な直線である。また、カットオフライン下側（配光パターンの内側）領域が最も明るい。
【００３０】
三輪の車両としては、例えば、ジャイロと呼ばれる自動三輪車が挙げられる。「ジャイロと呼ばれる自動三輪車」とは、前輪が一輪で、後輪が一軸二輪の三輪でできたスクーターである。日本では原動機付自転車に該当する。車体中央付近に回転軸を持ち、前輪及び運転席を含む車体のほとんどを左右方向に傾けることができる。この機構によって、自動二輪車と同様に旋回の際に内側へ重心を移動することができる。
【００３１】
実施の形態１．
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の構成を示す構成図である。図１（Ａ）は、車両前方に対して右側（＋Ｘ軸方向）から見た図である。図１（Ｂ）は、上側（＋Ｙ軸方向）から見た図である。
【００３２】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示すように、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、光源１及び導光投射光学素子３を備える。実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、集光光学素子２を備えることができる。なお、前照灯モジュール１００は、集光光学素子２を光源１に取り付けて一体とした場合を含む。
【００３３】
光源１及び集光光学素子２は、光軸を−Ｙ軸方向に角度ａだけ傾けて配置される。「光軸を−Ｙ軸方向に傾ける」とは、＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として、Ｚ軸に平行な光軸を時計回りに回転させることである。
【００３４】
光源１及び集光光学素子２について説明を容易にするために、新たな座標系としてＸ１Ｙ１Ｚ１座標を用いる。Ｘ１Ｙ１Ｚ１座標は、ＸＹＺ座標を＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として時計回りに角度ａだけ回転した座標である。
【００３５】
なお、実施の形態１では、集光光学素子２の光軸Ｃ２は、Ｚ１軸に平行である。また、集光光学素子２の光軸Ｃ２は、光源１の光軸と一致している。
【００３６】
＜光源１＞
光源１は、発光面１１を備える。光源１は、発光面１１から車両の前方を照明するための光を出射する。
【００３７】
光源１は、集光光学素子２の−Ｚ１軸側に位置している。光源１は、導光投射光学素子３の−Ｚ軸側（後方）に位置している。そして、光源１は、導光投射光学素子３の＋Ｙ軸側（上側）に位置している。
【００３８】
図１では、光源１は、＋Ｚ１軸方向に光を出射している。光源１は、その種類を特に限定していないが、上述の説明の通り以下の説明では、光源１がＬＥＤであるとして説明する。
【００３９】
＜集光光学素子２＞
【００４０】
集光光学素子２は、光源１の＋Ｚ１軸側に位置している。また、集光光学素子２は、導光投射光学素子３の−Ｚ１軸側に位置している。集光光学素子２は、導光投射光学素子３の−Ｚ軸側（後方）に位置している。そして、集光光学素子２は、導光投射光学素子３の＋Ｙ軸側（上側）に位置している。
【００４１】
集光光学素子２は、光源１から発せられた光を入射する。集光光学素子２は、前方（＋Ｚ１軸方向）の任意の位置に光を集光させる。集光光学素子２は、集光機能を有する光学素子である。集光光学素子２の集光位置に関しては、図３及び図４を用いて説明する。
【００４２】
図１では、集光光学素子２が正のパワーを有する光学素子として示している。
【００４３】
また、実施の形態１で示す集光光学素子２は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【００４４】
図１では、集光光学素子２は、１つの光学素子で構成されているが、複数の光学素子を用いることもできる。しかし、複数の光学素子を用いる場合には、各光学素子の位置決め精度を確保するなど、製造性を低下させることになる。
【００４５】
光源１及び集光光学素子２は、導光投射光学素子３の上側（＋Ｙ軸方向側）に配置されている。また、光源１及び集光光学素子２は、導光投射光学素子３の後方（−Ｚ軸方向側）に配置されている。
【００４６】
光源１及び集光光学素子２は、反射面３２に対して、反射面３２の光を反射する側に位置している。つまり、光源１及び集光光学素子２は、反射面３２に対して、反射面３２の表面側に位置している。光源１及び集光レンズ２は、反射面３２の法線方向であって、反射面３２に対して、反射面３２の表面側に位置している。集光光学素子２は、反射面３２に対向する方向に配置されている。
【００４７】
図１では、光源１の光軸は、集光光学素子２の光軸と一致している。そして、光源１及び集光光学素子２の光軸は、反射面３２上に交点を有している。入射面３１で光が屈折する場合には、集光光学素子２から出射された中心光線が、反射面３２上に到達する。つまり、集光光学素子２の光軸又は中心光線は、反射面３２上に交点を有している。
【００４８】
集光光学素子２は、例えば、入射面２１１，２１２、反射面２２及び出射面２３１，２３２を備える。
【００４９】
集光光学素子２は、光源１の直後に配置される。ここで、「後」とは、光源１から出射された光の進行方向側のことである。ここでは、「直後」なので、発光面１１から出射した光は、すぐに集光光学素子２に入射する。
【００５０】
発光ダイオードは、ランバート配光の光を出射する。「ランバート配光」とは、発光面の輝度が見る方向によらず一定となる配光である。つまり、発光ダイオードの配光の指向性は広い。このため、光源１と集光光学素子２との距離を短くすることで、より多くの光を集光光学素子２に入射させることができる。
【００５１】
集光光学素子２は、例えば、透明樹脂、硝子又はシリコーン材で製作されている。集光光学素子２の材料は、透過性を有すれば材質は問わず、透明な樹脂等でも構わない。しかし、光利用効率の観点から、集光光学素子２の材料は、透過性の高い材料が適している。また、集光光学素子２が、光源１の直後に配置されることから、集光光学素子２の材料は、耐熱性に優れた材料が好ましい。
【００５２】
入射面２１１は、集光光学素子２の中心部分に形成された入射面である。「集光レンズ２の中心部分」とは、集光光学素子２の光軸Ｃ２が入射面２１１上に交点を有していることである。
【００５３】
また、入射面２１１は、例えば正のパワーを有する凸面形状である。入射面２１１の凸面形状は、−Ｚ１軸方向に凸の形状をしている。パワーは、「屈折力」ともよばれる。入射面２１１は、例えば、光軸Ｃ１を回転軸とする回転対称の形状をしている。
【００５４】
入射面２１２は、例えば、楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体の表面形状の一部をしている。楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体を「回転楕円体」という。この回転楕円体の回転軸は、光軸Ｃ２と一致している。入射面２１２は、回転楕円体の回転軸方向の両端を切断した表面形状をしている。つまり、入射面２１２は、筒形状をしている。
【００５５】
入射面２１２の筒形状の一端（＋Ｚ１軸方向側の端）は、入射面２１１の外周に接続されている。入射面２１２の筒形状は、入射面２１１に対して光源１側（−Ｚ１軸方向）に形成されている。つまり、入射面２１２の筒形状は、入射面２１１に対して光源１側に形成されている。
【００５６】
反射面２２は、Ｘ１−Ｙ１平面上の断面形状が、例えば、光軸Ｃ２を中心とした円形状をした筒形状をしている。反射面２２の筒形状は、−Ｚ１軸方向側の端のＸ１−Ｙ１平面上の円形状の直径が、＋Ｚ１軸方向側の端のＸ１−Ｙ１平面上の円形状の直径よりも小さい。つまり、反射面２２は、−Ｚ１軸方向から＋Ｚ１軸方向に向けて直径が大きくなっている。
【００５７】
例えば、反射面２２は、円錐台の側面の形状をしている。中心軸を含む面上での円錐台の側面の形状は直線形状をしている。しかし、光軸Ｃ２を含む面上での反射面２２の形状は曲線形状であっても構わない。「光軸Ｃ２を含む面」とは、面上に光軸Ｃ２の線を描けることである。
【００５８】
反射面２２の筒形状の一端（−Ｚ１軸方向側の端）は、入射面２１２の筒形状の他端（−Ｚ１軸方向側の端）に接続している。つまり、反射面２２は、入射面２１２の外周側に位置している。
【００５９】
出射面２３１は、入射面２１１の＋Ｚ軸方向側に位置している。出射面２３１は、正のパワーを有する凸面形状である。出射面２３１の凸面形状は、＋Ｚ軸方向に凸の形状をしている。集光光学素子２の光軸Ｃ２は、出射面２３１上に交点を有している。出射面２１３は、例えば、光軸Ｃ２を回転軸とする回転対称の形状をしている。
【００６０】
出射面２３２は、出射面２３１の外周側に位置している。出射面２３２は、例えば、Ｘ１−Ｙ１平面に平行な平面形状をしている。出射面２３２の内周及び外周は、円形状をしている。
【００６１】
出射面２３２の内周は、出射面２３１の外周に接続している。出射面２３２の外周は、反射面２２の筒形状の他端（＋Ｚ１軸方向側の端）に接続している。
【００６２】
発光面１１から出射された光のうち、出射角度の小さい光線は、入射面２１１に入射する。出射角度の小さい光線は、例えば、発散角が６０度以内である。出射角度の小さい光線は、入射面２１１から入射され、出射面２３１から出射される。出射面２３１から出射された出射角度の小さい光線は集光されて、集光光学素子２の前方（＋Ｚ１軸方向）の任意の位置に集光される。上述のように、集光位置に関しては後述する。
【００６３】
発光面１１から出射された光のうち、出射角度の大きい光線は、入射面２１２に入射する。出射角度の大きい光線は、例えば、発散角が６０度よりも大きい。入射面２１２から入射された光線は、反射面２２で反射される。反射面２２で反射された光線は、＋Ｚ１軸方向に進行する。反射面２２で反射された光線は、出射面２３２から出射される。出射面２３２から出射された出射角度の大きい光線は集光されて、集光光学素子２の前方（＋Ｚ１軸方向）の任意の位置に集光される。上述のように、集光位置に関しては後述する。
【００６４】
以下の各実施の形態で説明する集光光学素子２は、一例として、以下の機能を有する光学素子として説明する。つまり、集光光学素子２は、光源１から出射された出射角度の小さい光線を屈折により集光する。また、集光光学素子２は、光源１から出射された出射角度の大きい光線を反射により集光する。
【００６５】
例えば、出射面２３１から出射された光の集光位置は、光源１のパターン（発光面１１の形状）と相似形状になる。このため、光源１の発光面１１の形状が投影されることで配光ムラを生じることがある。このような場合には、上述のように、出射面２３１から出射された光の集光位置と、出射面２３２から出射された光の集光位置を異ならせることで、出射面２３１から出射された光による配光ムラを緩和させることが可能となる。
【００６６】
出射面２３２から出射された光線の集光位置と、出射面２３１から出射された集光位置とは、一致する必要はない。例えば、出射面２３１から出射された光の集光位置よりも、出射面２３２から出射された光の集光位置の方が、集光光学素子２に近い位置でも良い。
【００６７】
また、実施の形態１においては、集光光学素子２の入射面２１１，２１２、反射面２２及び出射面２３１，２３２の各々は、すべて光軸Ｃ２中心の回転対称な形状としている。しかし、光源１から出射された光を集光できれば、回転対称な形状に限らない。
【００６８】
例えば、反射面２２のＸ１−Ｙ１平面上の断面形状を楕円形状にすることで、集光位置における集光スポットも楕円形状にすることができる。そして、前照灯モジュール１００は、幅広い配光パターンを生成しやすくなる。
【００６９】
また、光源１の発光面１１の形状が矩形形状の場合にも、例えば、反射面２２のＸ１−Ｙ１平面上の断面形状を楕円形状する方が、集光光学素子２を小型にできる。
【００７０】
また、集光光学素子２は全体として正のパワーを有していればよい。入射面２１１，２１２、反射面２２及び出射面２３１，２３２の各々は、それぞれ任意のパワーを有することができる。
【００７１】
なお、上述のように、光源１に管球光源を採用した場合には、集光光学素子として反射鏡を用いることができる。
【００７２】
＜導光投射光学素子３＞
導光投射光学素子３は、集光光学素子２の＋Ｚ１軸方向に位置している。導光投射光学素子３は、集光光学素子２の＋Ｚ軸側に位置している。そして、導光投射光学素子３は、集光光学素子２の−Ｙ軸側に位置している。
【００７３】
導光投射光学素子３は、集光光学素子２から出射された光を入射する。導光投射光学素子３は、前方（＋Ｚ軸方向）に光を出射する。
【００７４】
なお、導光投射光学素子３は、反射面３２により光を導光する機能を有する。また、導光投射光学素子３は、出射面３３により光を投射する機能を有する。このため、光学素子３を説明する際には、理解を容易にするために、導光投射光学素子３として説明する。
【００７５】
図２は、導光投射光学素子３の斜視図である。導光投射光学素子３は、反射面３２及び出射面３３を備える。導光投射光学素子３は、入射面３１を備えることができる。導光投射光学素子３は、入射面３４を備えることができる。
【００７６】
導光投射光学素子３は、例えば、透明樹脂、硝子又はシリコーン材等で製作されている。
【００７７】
また、実施の形態１で示す導光投射光学素子３は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【００７８】
入射面３１は、導光投射光学素子３の−Ｚ軸方向側の端部に設けられている。入射面３１は、導光投射光学素子３の＋Ｙ軸方向側の部分に設けられている。
【００７９】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２では、導光投射光学素子３の入射面３１は曲面形状をしている。入射面３１の曲面形状は、例えば、水平方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（Ｙ軸方向）がともに正のパワーを有する凸面形状である。
【００８０】
曲面形状をした入射面３１に入射した光は、その発散角が変化する。入射面３１は、光の発散角を変化させることで、配光パターンを成形することができる。つまり、入射面３１は、配光パターンの形状を成形する機能を有する。つまり、入射面３１は、配光パターン形状成形部として機能する。
【００８１】
また、例えば、入射面３１に集光機能を持たせることで、集光光学素子２を省くことも考えられる。つまり、入射面３１は、集光部として機能する。
【００８２】
入射面３１は、配光パターン形状成形部の一例として考えられる。また、入射面３１は、集光部の一例として考えられる。
【００８３】
しかし、入射面３１は曲面形状に限らず、例えば、平面形状でも構わない。
【００８４】
本実施の形態１では、まず、導光投射光学素子３の入射面３１の形状が正のパワーを有する凸面形状の場合について説明する。
【００８５】
反射面３２は、入射面３１の−Ｙ軸方向側の端部に設けられている。つまり、反射面３２は、入射面３１の−Ｙ軸方向側に配置されている。そして、反射面３２は、入射面３１の＋Ｚ軸方向側に配置されている。実施の形態１では、反射面３２の−Ｚ軸方向側の端部は、入射面３１の−Ｙ軸方向側の端部に接続している。
【００８６】
反射面３２は、反射面３２に到達した光を反射する。つまり、反射面３２は、光を反射する機能を有する。つまり、反射面３２は、光反射部として機能する。反射面３２は、光反射部の一例として考えられる。
【００８７】
反射面３２は、＋Ｙ軸方向に面した面である。つまり、反射面３２の表面は、＋Ｙ軸方向に面した面である。反射面３２の表面は、光を反射する面である。反射面３２の裏面は、−Ｙ軸方向に面した面である。
【００８８】
反射面３２は、Ｚ−Ｘ平面に対して、Ｘ軸に平行な軸を中心として、＋Ｘ軸方向から見て時計回りに回転した面である。図１では、反射面３２は、Ｚ−Ｘ平面に対して、角度ｂだけ回転した面となっている。
【００８９】
図１では、反射面３２は平面で示されている。しかし、反射面３２は、平面である必要はない。反射面３２は、曲面形状でも構わない。
【００９０】
反射面３２は、ミラー蒸着をすることでミラー面としても良い。しかし、反射面３２は、ミラー蒸着をせずに全反射面として機能させることが望ましい。なぜなら、全反射面はミラー面よりも反射率が高く、光利用効率の向上に寄与するからである。また、ミラー蒸着の工程をなくすことで、導光投射光学素子３の製造工程を簡素化することができる。そして、導光投射光学素子３の製造コストの低減に寄与する。特に、実施の形態１に示す構成では、反射面３２への光線の入射角が浅いため、ミラー蒸着をしなくても反射面３２を全反射面とすることができる特徴がある。「入射角が浅い」とは、入射角が大きいということである。
【００９１】
入射面３４は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に平行な面をしている。しかし、入射面３４は、曲面形状をすることができる。入射面３４を曲面形状とすることで、入射する光の配光を変更することができる。
【００９２】
入射面３４は、反射面３２の−Ｙ軸方向側に配置されている。つまり、入射面３４は、反射面３２の裏面側に配置されている。図１では、入射面３４の＋Ｙ軸方向側の端部は、反射面３２の＋Ｚ軸方向側の端部に接続している。
【００９３】
入射面３４は、図１では、照射面９と光学的に共役の位置にある。「光学的に共役」とは、１つの点から発した光が他の１つの点に結像する関係のことをいう。つまり、入射面３４上及びその延長上にある共役面ＰＣ上の光の形状が、照射面９に投影される。図１では、入射面３４からは光は入射されていない。このため、入射面３１から入射した光の共役面ＰＣ上の形状が、照射面９に投影される。
【００９４】
なお、共役面ＰＣ上の光の像は、導光投射光学素子３内の共役面ＰＣ上の一部に形成される。つまり、導光投射光学素子３内の共役面ＰＣ上の範囲内で、配光パターンを前照灯モジュール１００に適した形状に形づくることができる。特に、後述するように、複数の前照灯モジュールを用いて１つの配光パターンを形づくる場合には、各前照灯モジュールの役割に応じた配光パターンを形づくることになる。
【００９５】
ここで、照射面９は、車両の前方の所定の位置に設定される仮想の面である。照射面９は、Ｘ−Ｙ平面に平行な面である。車両の前方の所定の位置は、前照灯装置の光度又は照度を計測する位置で、道路交通規則等で規定されている。例えば、欧州では、ＵＮＥＣＥ（Ｕｎｉｔｅｄ  Ｎａｔｉｏｎｓ  Ｅｃｏｎｏｍｉｃ  Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｅｕｒｏｐｅ）が定める自動車用の前照灯装置の光度の計測位置は光源から２５ｍの位置である。日本では、日本工業標準調査会（ＪＩＳ）が定める光度の計測位置は光源から１０ｍの位置である。
【００９６】
稜線部３２１は反射面３２の−Ｙ軸方向側の辺である。稜線部３２１は反射面３２の＋Ｚ軸方向側の辺である。そして、稜線部３２１は、照射面９と光学的に共役の位置にある。
【００９７】
「稜線」とは、一般的には、面と面との境界線のことである。しかし、ここでは、「稜線」は面の端部を含む。実施の形態１では、稜線部３２１は、反射面３２と入射面３４とを接続する部分である。つまり、反射面３２と入射面３４との接続する部分が稜線部３２１である。
【００９８】
しかし、例えば、導光投射光学素子３の内部が空洞となっていて、入射面３４が開口部となっている場合には、稜線部３２１は反射面３２の端部となる。つまり、稜線部３２１は、面と面との境界線を含む。また、稜線部３２１は、面の端部を含む。なお、上述のように実施の形態１では、導光投射光学素子３は、内部が屈折材で満たされている。
【００９９】
また、「稜線」は直線に限らず曲線等も含まれる。例えば、稜線は後述する「立ち上がりライン」の形状とすることもできる。実施の形態１では、稜線部３２１は、直線形状である。実施の形態１では、稜線部３２１は、Ｘ軸に平行な直線形状をしている。
【０１００】
また、実施の形態１では、稜線部３２１は入射面３４の＋Ｙ軸方向側の辺である。稜線部３２１も入射面３４上にあるため、照射面９と光学的に共役の位置にある。
【０１０１】
また、実施の形態１では、稜線部３２１は、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１と交差している。稜線部３２１は、投射レンズ４の光軸と直角に交差している。
【０１０２】
光軸Ｃ１は、出射面３３の面頂点を通る法線である。図１の場合では、光軸Ｃ１は、出射面３３の面頂点を通るＺ軸に平行な軸となる。つまり、出射面３３の面頂点がＸ―Ｙ平面でＸ軸方向又はＹ軸方向に平行移動する場合には、光軸Ｃ１も同様にＸ軸方向又はＹ軸方向に平行移動する。また、出射面３３が、Ｘ−Ｙ平面に対して傾斜する場合には、出射面３３の面頂点の法線もＸ−Ｙ平面に対して傾斜するため光軸Ｃ１もＸ−Ｙ平面に対して傾斜する。
【０１０３】
稜線部３２１は、配光パターンのカットオフライン９１の形状となる。なぜなら、稜線部３２１は照射面９と光学的に共役の位置にあるからである。このため、照射面９上の配光パターンは、稜線部３２１を含む共役面ＰＣ上の配光パターンと相似形になる。従って、稜線部３２１は、カットオフライン９１の形状にすることが好ましい。
【０１０４】
「カットオフライン」とは、前照灯の光を壁又はスクリーンに照射した場合にできる光の明暗の区切り線のことで、配光パターンの上側の区切り線のことである。つまり、「カットオフライン」は、配光パターンの輪郭部にできる明部と暗部との境界線の部分である。「カットオフライン」は、配光パターンの上側の光の明部と暗部との境界線のことである。つまり、カットオフラインの上側（配光パターンの外側）が暗く、カットオフラインの下側（配光パターンの内側）が明るい。
【０１０５】
カットオフラインは、すれ違い用の前照灯の照射方向を調節する際に用いられる用語である。すれ違い用の前照灯は、ロービームとも呼ばれる。「カットオフライン」は、明瞭であることを要求される。ここで「明瞭」とは、カットオフラインに大きな色収差又はぼやけ等が生じてはならないことを意味している。
【０１０６】
出射面３３は、導光投射光学素子３の＋Ｚ軸方向側の端部に設けられている。出射面３３は、正のパワーを有する曲面形状をしている。出射面３３は、＋Ｚ軸方向に突出した凸面形状をしている。
【０１０７】
＜光線の挙動＞
図１に示すように、集光光学素子２によって集光された光は、入射面３１から導光投射光学素子３内に入射される。
【０１０８】
入射面３１は、屈折面である。入射面３１に入射された光は、入射面３１で屈折される。入射面３１は、−Ｚ軸方向に突出した凸面形状である。
【０１０９】
ここで、入射面３１のＸ軸方向の曲率は、路面に対して水平方向の「配光の幅」に寄与する。また、入射面３１のＹ軸方向の曲率は、路面に対して垂直方向の「配光の高さ」に寄与する。
【０１１０】
＜Ｚ−Ｘ平面上の光線の挙動＞
Ｚ−Ｘ平面で見ると、入射面３１は、凸面形状である。つまり、入射面３１は、水平方向（Ｘ軸方向）について正のパワーを有している。ここで、「Ｚ−Ｘ平面で見る」とは、Ｙ軸方向から見るという意味である。つまり、Ｚ−Ｘ平面に投影して見るということである。このため、入射面３１に入射された光は、導光投射光学素子３の入射面３１で更に集光されて伝播する。ここで「伝播」とは、導光投射光学素子３の中を光が進行するという意味である。
【０１１１】
Ｚ−Ｘ平面で見ると、導光部品３内を伝播する光は、図１（Ｂ）に示すように、集光光学素子２及び導光投射光学素子３の入射面３１により、導光部品３の内部にある任意の集光位置ＰＨに集光される。図１（Ｂ）において、集光位置ＰＨは、破線で示されている。また、図１（Ｂ）において、稜線部３２１の位置が共役面ＰＣの位置である。
【０１１２】
また、図１（Ａ）に示すように、共役面ＰＣは集光位置ＰＨよりも＋Ｚ軸方向側に位置している。従って、集光位置ＰＨを通過した後の光は発散する。そのため、共役面ＰＣからは、集光位置ＰＨよりも水平方向（Ｘ軸方向）に広がりを持った光が出射される。
【０１１３】
共役面ＰＣは、照射面９と共役の位置にある。このため、共役面ＰＣにおける水平方向の光の広がりは、照射面９における「配光の幅」に相当する。つまり、入射面３１の曲面形状の曲率を変化させることで、共役面ＰＣ上のＸ軸方向の光束の幅を制御することができる。これにより、前照灯モジュール１００が出射する配光パターンの幅を変化させることができる。
【０１１４】
また、前照灯モジュール１００は、導光投射光学素子３内の稜線部３２１の手前側（−Ｚ軸側）に、必ずしも集光位置ＰＨを設ける必要はない。図３及び図４は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光位置ＰＨを説明する説明図である。
【０１１５】
図３では、集光位置ＰＨは、入射面３１よりも手前側（−Ｚ軸方向側）に位置している。つまり、集光位置ＰＨは、集光光学素子２と導光投射光学素子３との間の空隙に位置している。「空隙」とは、隙間のことである。
【０１１６】
図３の構成では、図１の構成と同様に、集光位置ＰＨを通過した後の光は発散する。発散した光は、入射面３１で発散角が小さくなる。しかし、集光位置ＰＨから共役面ＰＣまでの距離を大きく取れるので、共役面ＰＣ上のＸ軸方向の光束の幅を制御することができる。そのため、共役面ＰＣからは、水平方向（Ｘ軸方向）に広がりを持った光が出射される。
【０１１７】
図４では、集光位置ＰＨは、稜線部３２１の後ろ側（＋Ｚ軸方向側）に位置している。図４では、共役面ＰＣは集光位置ＰＨよりも−Ｚ軸方向側に位置している。つまり、集光位置ＰＨは、稜線部３２１（共役面ＰＣ）と出射面３３との間に位置している。
【０１１８】
共役面ＰＣを透過した光は、集光位置ＰＨで集光する。共役面ＰＣから集光位置ＰＨまでの距離を制御することで、共役面ＰＣ上のＸ軸方向の光束の幅を制御することができる。そのため、共役面ＰＣからは、水平方向（Ｘ軸方向）に広がりを持った光が出射される。
【０１１９】
図５は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光位置ＰＨを説明する説明図である。しかし、図５に示すように、前照灯モジュール１００は、集光位置ＰＨを有していない。
【０１２０】
図５に示す前照灯モジュール１００は、例えば、入射面３１の水平方向（Ｘ軸方向）の曲面を、負のパワーを有する凹面としている。こうすることで、稜線部３２１で水平方向の光を広げることができる。つまり、図５に示す前照灯モジュール１００は、集光位置ＰＨを有していない。
【０１２１】
このために、共役面ＰＣ上の光束の幅が入射面３１上の光束の幅よりも大きくなる。凹面の入射面３１は、共役面ＰＣ上でのＸ軸方向の光束の幅を制御することができる。そして、照射面９において、水平方向に幅広い配光パターンを得ることができる。
【０１２２】
なお、集光位置ＰＨは、Ｘ−Ｙ平面上において単位面積あたりの光の密度が高いことを意味する。このため、集光位置ＰＨと共役面ＰＣ（稜線部３２１のＺ軸方向の位置）とが一致する場合には、照射面９における配光の幅は、最も狭くなる。そして、照射面９における配光の照度は、最も高くなる。
【０１２３】
また、集光位置ＰＨが共役面ＰＣ（稜線部３２１のＺ軸方向の位置）から遠ざかるほど、照射面９における配光の幅は広くなる。そして、照射面９における配光の照度は低くなる。「照度」とは、平面状の物体に照射された光の明るさを表す物理量のことである。単位面積あたりに照射された光束に等しい。
【０１２４】
＜Ｚ−Ｙ平面上の光線の挙動＞
一方、入射面３１から入射した光をＹ−Ｚ平面で見れば、入射面３１で屈折された光は導光投射光学素子３内を伝播して、反射面３２に導かれる。ここで「伝播」とは、導光部品３の中を光が進行するという意味である。
【０１２５】
導光投射光学素子３に入射して反射面３２に到達する光は、導光投射光学素子３に入射して、反射面３２に直接到達している。「直接到達する」とは、他の面等で反射されることなく、到達するという意味である。導光投射光学素子３に入射して反射面３２に到達する光は、他の面等で反射されることなく、反射面３２に到達する。つまり、反射面３２に到達する光は、導光投射光学素子３内で最初の反射をする。
【０１２６】
また、反射面３２で反射された光は、直接、出射面３３から出射されている。つまり、反射面３２で反射された光は、他の面等で反射されることなく、出射面３３に到達する。つまり、反射面３２で最初の反射をした光は、この一度の反射で出射面３３に到達する。
【０１２７】
図１では、集光光学素子２の出射面２３１，２３２の内、集光光学素子２の光軸Ｃ２より＋Ｙ１軸方向側から出射される光は、反射面３２に導かれている。また、集光光学素子２の出射面２３１，２３２の内、集光光学素子２の光軸Ｃ２より−Ｙ１軸方向側から出射される光は、反射面３２で反射されることなく出射面３３から出射される。
【０１２８】
つまり、導光投射光学素子３に入射した光のうち、一部の光が反射面３２に到達する。反射面３２に到達した光は、反射面３２で反射されて、出射面３３から出射される。
【０１２９】
なお、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定により、集光光学素子２から出射される全ての光を反射面３２で反射させることができる。また、反射面３２の傾斜角度ｂの設定により、集光光学素子２から出射される全ての光を反射面３２で反射させることができる。
【０１３０】
また、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定により、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１方向（Ｚ軸方向）の長さを短くすることができる。そして、光学系の奥行き（Ｚ軸方向の長さ）を短くできる。ここで「光学系」とは、実施の形態１では、集光光学素子２及び導光投射光学素子３を構成要素に持つ光学系である。
【０１３１】
また、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定により、集光光学素子２から出射した光を、反射面３２に導くことが容易になる。このため、効率的に共役面ＰＣ上で稜線部３２１の内側（＋Ｙ軸方向側）の領域に光を集めやすくなる。
【０１３２】
つまり、集光光学素子２から出射した光を、反射面３２の共役面ＰＣ側に集めることで、稜線部３２１の＋Ｙ軸方向の領域から出射する光の出射量を多くすることができる。この場合には、集光光学素子２から出射される中心光線と反射面３２と交点は、反射面３２の共役面ＰＣ側に位置している。
【０１３３】
従って、照射面９に投影される配光パターンのカットオフライン９１の下側の領域を明るくすることが容易になる。また、導光投射光学素子３の光軸方向（Ｚ軸方向）の長さが短くなることで、導光投射光学素子３の光の内部吸収が少なくなり光利用効率が向上する。「内部吸収」とは、導光部品（本実施の形態では導光投射光学素子３）を光が透過する際の、表面反射の損失を除く、材料内部での光損失のことである。内部吸収は導光部品の長さが長いほど増加する。
【０１３４】
一般的な導光素子では、光は導光素子の側面で反射を繰り返して導光素子の内部を進行する。これにより、光の強度分布は均一化される。本願では、導光投射光学素子３に入射した光は、反射面３２で１回反射されて、出射面３３から出射されている。この点で、本願の導光投射光学素子３の使用方法は、従来の導光素子の使用方法と相違する。
【０１３５】
道路交通規則等に定められる配光パターンは、例えば、カットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域が最大照度となっている。上述のように、導光投射光学素子３の稜線部３２１は、照射面９と共役の関係にある。このため、カットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域を最大の照度とするには、導光投射光学素子３の稜線部３２１の上側（＋Ｙ軸方向側）の領域の光度を最も高くすれば良い。「光度」とは、光源からどのくらい強い光が出ているかを表す物理量である。
【０１３６】
なお、稜線部３２１が直線でない場合には、例えば、稜線部３２１と光軸Ｃ１との交わる位置（点Ｑ）でのＸ−Ｙ平面に平行な面（共役面ＰＣ）が、照射面９と共役の関係にある。なお、必ずしも、辺３２１と投射レンズ４の光軸とは交わる必要はない。
【０１３７】
カットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域が最大照度となるような配光パターンを生成するには、図１（Ａ）に示すように、Ｙ−Ｚ平面上で見て、導光投射光学素子３の入射面３１から入射した光の一部を反射面３２によって反射させることが有効である。
【０１３８】
なぜなら、入射面３１から入射した光のうち、反射面３２で反射せずに稜線部３２１の＋Ｙ軸方向側に到達した光と、反射面３２上で反射された光とが、共役面ＰＣ上で重畳されるからである。
【０１３９】
つまり、照射面９上の高照度領域に対応する共役面ＰＣ上の領域で、反射面３２で反射せずに共役面ＰＣに到達した光と、反射面３２上で反射されて共役面ＰＣに到達した光とを重畳する。このような構成により、稜線部３２１の上側（＋Ｙ軸方向側）の領域の光度を、共役面ＰＣ上の光度の中で最も高くすることができる。
【０１４０】
反射面３２で反射せずに共役面ＰＣに到達した光と、反射面３２で反射されて共役面ＰＣに到達した光とを、共役面ＰＣ上で重畳することで、光度の高い領域を形成している。共役面ＰＣ上での光度の高い領域の位置の変更は、反射面３２上での光の反射位置を変更することで可能である。
【０１４１】
反射面３２上での光の反射位置を共役面ＰＣに近づけることで、共役面ＰＣ上の稜線部３２１の近くを光度の高い領域とすることができる。つまり、照射面９上でのカットオフライン９１の下側を照度の高い領域とすることができる。
【０１４２】
また、この重畳された光の量は、水平方向の配光の幅を調整する場合と同様に、入射面３１の垂直方向（Ｙ軸方向）の曲率を任意に変化させることで調整することができる。「重畳された光の量」とは、反射面３２で反射せずに稜線部３２１の＋Ｙ軸方向側に到達した光（共役面ＰＣ上）と、反射面３２上で反射された光との重畳された光の量である。
【０１４３】
この様に、入射面３１の曲率を調整することで、配光を調整することができる。つまり、入射面３１の曲率を調整することで、所望の配光を得ることができる。ここで「所望の配光」とは、例えば、道路交通規則等によって定められる所定の配光等のことである。または、後述するように、複数の前照灯モジュールを用いて、１つの配光パターンを形成する場合には、「所望の配光」とは、各前照灯モジュールに要求される配光のことである。
【０１４４】
また、集光光学素子２と導光投射光学素子３との幾何学関係を調整することで、配光を調整することができる。つまり、集光光学素子２と導光投射光学素子３との幾何学関係を調整することで、所望の配光を得ることができる。ここで「所望の配光」とは、例えば、道路交通規則等によって定められる所定の配光等のことである。または、後述するように、複数の前照灯モジュールを用いて、１つの配光パターンを形成する場合には、「所望の配光」とは、各前照灯モジュールに要求される配光のことである。
【０１４５】
「幾何学関係」とは、例えば、集光光学素子２及び導光投射光学素子３の光軸方向の位置関係である。集光光学素子２から導光投射光学素子３までの距離が短くなると、反射面３２で反射する光の量が少なくなり、配光の垂直方向（Ｙ軸方向）の寸法が短くなる。つまり、配光パターンの高さが低くなる。反対に、集光光学素子２から導光投射光学素子３までの距離が長くなると、反射面３２で反射する光の量が増えて、配光の垂直方向（Ｙ軸方向）の寸法が長くなる。つまり、配光パターンの高さが高くなる。
【０１４６】
また、重畳された光の位置は、反射面３２で反射される光の位置を調整することで変化させることができる。「重畳された光の位置」とは、反射面３２で反射せずに稜線部３２１の＋Ｙ軸方向側（共役面ＰＣ上）に到達した光と、反射面３２上で反射された光とが共役面ＰＣ上で重畳される位置である。つまり、共役面ＰＣ上での高光度領域の範囲である。高光度領域は、照射面９上の高照度領域に対応する共役面ＰＣ上の領域である。
【０１４７】
また、反射面３２で反射される光の集光位置を調整することで、出射面３３上での高光度領域の高さを調整することができる。つまり、集光位置が共役面ＰＣに近いと、高光度領域の高さ方向の寸法は短くなる。反対に、集光位置が共役面ＰＣから遠いと、高光度領域の高さ方向の寸法は長くなる。
【０１４８】
上述では、高照度領域は、カットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域と説明している。これは、照射面９上の配光パターンの高照度領域の位置である。
【０１４９】
後述するように、例えば、複数の前照灯モジュールを用いて、照射面９上に１つの配光パターンを形成する場合がある。このような場合には、各前照灯モジュールの共役面ＰＣ上での高光度領域は、稜線部３２１の＋Ｙ軸方向側の領域とは限らない。共役面ＰＣ上で、各前照灯モジュールの配光パターンに適した位置に、高光度領域を形成する。
【０１５０】
上述のように、水平方向の集光位置ＰＨを調整することで、配光パターンの幅を制御することができる。また、垂直方向の集光位置を調整することで、高照度領域の高さを制御することができる。このように、水平方向の集光位置ＰＨと垂直方向の集光位置とは、必ずしも一致している必要はない。水平方向の集光位置ＰＨと垂直方向の集光位置とを独立して設定することで、配光パターンの形状又は高照度領域の形状を制御することができる。
【０１５１】
また、導光投射光学素子３の稜線部３２１の形状を変更することで、カットオフライン９１の形状を、容易に形成できる。つまり、カットオフライン９１は、導光投射光学素子３の稜線部３２１をカットオフライン９１の形状とすることで容易に形成できる。このため、従来の遮光板を用いて形成する場合と比べて、光利用効率が高いという利点も有する。なぜなら、光を遮光することなくカットオフライン９１を形成することができるからである。
【０１５２】
共役面ＰＣ上に形成された配光パターンの像は、導光投射光学素子３によって車両の前方の照射面９に拡大して投影される。
【０１５３】
出射面３３の焦点位置は、光軸Ｃ１上の稜線部３２１の位置（Ｚ軸方向の位置）に一致している。つまり、出射面３３の焦点位置は、稜線部３２１と光軸Ｃ１との交点上にある。
【０１５４】
または、出射面３３の焦点のＺ軸方向（光軸Ｃ１方向）の位置は、稜線部３２１のＺ軸方向の位置に一致している。
【０１５５】
従来の前照灯では、遮光板と投射レンズとを用いるために、部品間の位置のばらつきによるカットオフラインの変形又は配光のばらつき等の変化が発生した。しかし、導光投射光学素子３は、１つの部品の形状精度で、出射面３３の焦点位置を光軸Ｃ１方向で稜線部３２１の位置に一致させることができる。
【０１５６】
これにより、前照灯モジュール１００は、カットオフラインの変形又は配光のばらつき等の変化を抑えることができる。なぜならば、一般に２つの部品間の位置精度よりも１つの部品の形状精度の方が容易に向上できるからである。
【０１５７】
図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の反射面３２の形状を説明する図である。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、導光投射光学素子３の入射面３１から共役面ＰＣまでの部分を抜き出して表わしている。
【０１５８】
図６（Ａ）は、比較のために、反射面３２がＺ−Ｘ平面に対して傾斜していない場合を示している。図６（Ｂ）は、導光投射光学素子３の反射面３２の形状を表している。
【０１５９】
図６（Ｂ）に示す導光投射光学素子３の反射面３２は、Ｚ−Ｘ平面に対して平行な面ではない。例えば、図６（Ｂ）に示すように、反射面３２は、Ｚ−Ｘ平面に対してＸ軸を回転軸とした傾斜した平面である。導光投射光学素子３の反射面３２は、＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として、時計回りに回転した面である。図６（Ｂ）では、反射面３２は、Ｚ−Ｘ平面に対して角度ｆだけ回転した面となっている。つまり、反射面３２の入射面３１側の端部は、共役面ＰＣ側の端部よりも＋Ｙ軸方向に位置する。
【０１６０】
図１４（Ａ）に示す導光投射光学素子３の反射面３２は、Ｘ−Ｚ平面に平行な平面である。入射面３１から入射した光は、反射面３２で反射して、共役面ＰＣに到達する。
【０１６１】
光の反射面３２への入射角は、入射角Ｓ１である。そして、光の反射面３２での反射角は、反射角Ｓ２である。反射の法則から、反射角Ｓ２は、入射角Ｓ１に等しい。反射面３２の垂線ｍ１は、図６（Ａ）中に一点鎖線で示されている。
【０１６２】
光は共役面ＰＣに対して入射角Ｓ３で入射する。光は共役面ＰＣから出射角Ｓｏｕｔ１で出射する。出射角Ｓｏｕｔ１は、入射角Ｓ３に等しい。共役面ＰＣの垂線ｍ２は、図６（Ａ）中に一点鎖線で示されている。共役面ＰＣの垂線ｍ２は、光軸Ｃ１に対して平行である。
【０１６３】
光は入射面３１で大きく屈折するため、共役面ＰＣから出射する光の出射角Ｓｏｕｔ１は大きくなる。出射角Ｓｏｕｔ１が大きくなると、それに伴って、出射面３３の口径は大型化する。なぜなら、出射角Ｓｏｕｔ１の大きな光は、出射面３３上で光軸Ｃ１から離れた位置に到達するからである。
【０１６４】
一方、図６（Ｂ）に示す導光投射光学素子３の反射面３２は、Ｘ−Ｚ平面に対して傾斜している。反射面３２の傾斜方向は、＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ−Ｚ平面に対して時計回りに回転する方向である。
【０１６５】
つまり、反射面３２は、光の進行方向（＋Ｚ軸方向）に対して、導光投射光学素子３内の光路が広がる方向に傾斜している。反射面３２は、光の進行方向（＋Ｚ軸方向）に向けて、導光投射光学素子３内の光路が広がるように傾斜している。ここで、光の進行方向は、導光投射光学素子３内の光の進行方向である。そのため、光の進行方向は、導光投射光学素子３の光軸に平行な方向である。
【０１６６】
反射面３２は、出射面３３の光軸Ｃ１の方向において、出射面３３側を向くように傾斜している。「出射面３３側を向く」とは、出射面３３側（＋Ｚ軸方向側）から見て、反射面３２が見えるということである。
【０１６７】
入射面３１から入射した光は、反射面３２で反射して、共役面ＰＣに到達する。
【０１６８】
光の反射面３２への入射角は、入射角Ｓ４である。そして、光の反射面３２での反射角は、反射角Ｓ５である。反射の法則から、反射角Ｓ５は、入射角Ｓ４に等しい。反射面３２の垂線ｍ３は、図６（Ｂ）中に一点鎖線で示されている。
【０１６９】
光は共役面ＰＣに対して入射角Ｓ６で入射する。光は共役面ＰＣから出射角Ｓｏｕｔ２で出射する。出射角Ｓｏｕｔ２は、入射角Ｓ６に等しい。共役面ＰＣの垂線ｍ４は、図６（Ｂ）中に一点鎖線で示されている。共役面ＰＣの垂線ｍ４は、光軸Ｃ１に対して平行である。
【０１７０】
反射面３２の傾斜により、入射角Ｓ４は入射角Ｓ１より大きい。また、反射角Ｓ５は反射角Ｓ２より大きい。そのため、入射角Ｓ６は入射角Ｓ３より小さくなる。つまり、共役面ＰＣから出射される際の光軸Ｃ１に対する光の傾斜角度を比較すると、出射角Ｓｏｕｔ２は出射角Ｓｏｕｔ１より小さくなる。
【０１７１】
反射面３２を、光の進行方向（＋Ｚ軸方向）に向けて、導光投射光学素子３内の光路が広がるように傾斜させることで、出射面３３の口径を小さくすることができる。
【０１７２】
反射面３２は、出射面３３の光軸の方向において、出射面３３側を向くように傾斜させることで、出射面３３の口径を小さくすることができる。
【０１７３】
なお、出射角Ｓｏｕｔ２を出射角Ｓｏｕｔ１より小さくするために、反射面３２を曲面形状とすることも可能である。つまり、反射面３２は、光の進行方向（＋ｚ軸方向）に向けて光路が広がるような曲面で形成されている。
【０１７４】
反射面３２は、出射面３３の光軸の方向において、出射面３３側を向くような曲面で形成されている。
【０１７５】
反射面３２の傾斜は、反射面３２で反射した光が共役面ＰＣから出射するときの出射角Ｓｏｕｔを小さくするように作用する。したがって、反射面３２の傾斜により、出射面３３の口径を小さくすることができる。そして、前照灯モジュール１００を小型化できる。特に、前照灯モジュール１００の高さ方向（Ｙ軸方向）の薄型化に貢献する。
【０１７６】
＜配光パターン＞
自動二輪車用の前照灯装置のロービームの配光パターンでは、カットオフライン９１は水平な直線形状をしている。つまり、カットオフライン９１は、車両の左右方向（Ｘ軸方向）に延びる直線形状をしている。
【０１７７】
また、自動二輪車用の前照灯装置のロービームの配光パターンは、カットオフライン９１の下側の領域が最も明るくなければならない。つまり、カットオフライン９１の下側の領域は、高照度領域である。
【０１７８】
導光投射光学素子３の共役面ＰＣと照射面９とは、光学的に共役の関係にある。稜線部３２１は、共役面ＰＣ上の光が透過する領域の中で最も下端（−Ｙ軸方向側）に位置する。このため、稜線部３２１は、照射面９におけるカットオフライン９１に対応する。
【０１７９】
実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、共役面ＰＣ上に形成された配光パターンを照射面９上に直接投影する。このため、共役面ＰＣ上の配光分布は、そのまま照射面９上に投影される。従って、カットオフライン９１の下側の領域が最も明るくなる配光パターンを実現するには、共役面ＰＣ上で稜線部３２１の＋Ｙ軸方向側の領域の光度が最も高い光度分布とならなければならない。
【０１８０】
図７及び図８は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の照度分布をコンター表示で示した図である。図７は、図２に示す導光投射光学素子３を用いた場合の照度分布である。図８は、図９に示す導光投射光学素子３０を用いた場合の照度分布である。この照度分布は、２５ｍ前方（＋Ｚ軸方向）の照射面９に投影された照度分布である。また、この照度分布は、シミュレーションにより求めたものである。「コンター表示」とは、等高線図で表示することである。「等高線図」とは、同じ値の点を線で結んで表した図である。
【０１８１】
図７から分かるように、配光パターンのカットオフライン９１は明瞭な直線である。つまり、カットオフライン９１の下側では、等高線の幅が短い。そして、配光分布は、カットオフライン９１から短い距離で、最高照度の領域（高照度領域）９３となっている。
【０１８２】
図７では、高照度領域９３の中心は配光パターンの中心よりも＋Ｙ軸方向側に位置している。図７では、高照度領域９３は配光パターンの中心よりも＋Ｙ軸方向側に納まっている。配光パターンの中心は、配光パターンの幅方向の中心で、配光パターンの高さ方向の中心である。
【０１８３】
配光パターンのカットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域９２が最も明るいことがわかる。つまり、配光パターンのカットオフライン９１の下側の領域９２に、配光パターンの中の最も明るい領域９３が含まれている。
【０１８４】
図９は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３０の斜視図である。図９に示す導光投射光学素子３０の入射面３１は、水平方向（Ｘ軸方向）が負のパワーである。つまり、入射面３１は、水平方向（Ｘ軸方向）が凹面形状をしている。また、入射面３１は、垂直方向（Ｙ軸方向）が正のパワーである。つまり、入射面３１は、垂直方向（Ｙ軸方向）が凸面形状をしている。
【０１８５】
図８は、図９に示す導光投射光学素子３０を用いて求めた照度分布をコンター表示で示した図である。入射面３１の水平方向は、負のパワーを有している。このため、図７に示す配光パターンの場合と比べて、図８に示す配光パターンは配光の幅（Ｘ軸方向）が広くなっている。
【０１８６】
また、図８に示す配光パターンは、カットオフライン９１は、明瞭な直線である。つまり、カットオフライン９１の下側では、等高線の幅が短い。そして、配光分布は、カットオフライン９１から短い距離で、最高照度の領域（高照度領域）９３となっている。
【０１８７】
図８では、高照度領域９３の中心は配光パターンの中心よりも＋Ｙ軸方向側に位置している。図８では、高照度領域９３は配光パターンの中心よりも＋Ｙ軸方向側に納まっている。
【０１８８】
そして、図８に示す配光パターンは、カットオフライン９１の下側（−Ｙ軸方向側）の領域９２が最も明るく照明されている。つまり、配光パターンのカットオフライン９１の下側の領域９２に、配光パターンの中の最も明るい領域９３が含まれている。
【０１８９】
図７及び図８では、カットオフライン９１の下側の領域９２は、配光パターンの中心とカットオフライン９１との間に位置している。
【０１９０】
このように、導光投射光学素子３の入射面３１の曲面形状を変化させることで、配光パターンを容易に形成することができる。特に、明瞭なカットオフライン９１を維持したまま、カットオフライン９１の下側の領域を最も明るくすることができる。
【０１９１】
つまり、前照灯モジュール１００は、従来の前照灯装置のように、カットオフライン９１を生成するために、光利用効率の低下を招く遮光板を用いる必要がない。また、前照灯モジュール１００は、配光パターンに高照度領域を設けるために、複雑な光学系の構成を必要としない。つまり、前照灯モジュール１００は、小型で簡易な構成で光利用効率を向上した前照灯装置を実現することができる。
【０１９２】
本発明の実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、自動二輪車用の前照灯装置のロービームを例として説明した。しかし、本発明は、これに限るものではない。例えば、前照灯モジュール１００は、自動三輪車用の前照灯装置のロービーム又は四輪の自動車用の前照灯装置のロービームにも適用が可能である。
【０１９３】
図１０は、導光投射光学素子３の共役面ＰＣ上での断面形状の一例を示した模式図である。稜線部３２１の形状は、例えば、図１０に示すような段差のある形状にすることができる。つまり、図１０に示す稜線部３２１の形状は、上述した屈曲線形状をしている。
【０１９４】
後方（−Ｚ軸方向）から見て、左側（−Ｘ軸方向側）の稜線部３２１ａは、右側（＋Ｘ軸方向側）の稜線部３２１ｂよりも高い位置（＋Ｙ軸方向）にある。
【０１９５】
共役面ＰＣと照射面９とは、光学的に共役の関係にある。このため、共役面ＰＣ上の配光パターンの形状は、上下方向及び左右方向が反転して照射面９上に投影される。つまり、照射面９上で、車両の進行方向の左側のカットオフラインは高く、右側のカットオフラインは低い。
【０１９６】
これにより、歩行者の識別及び標識の識別のために、歩道側（左側）の照射を立ち上げる「立ち上がりライン」を容易に形成することができる。なお、車両が道路の左側を走行する場合で説明している。
【０１９７】
また、車両の中には、複数の前照灯モジュールを並べて、各モジュールの配光パターンを足し合わせて配光パターンを形成する場合がある。つまり、複数の前照灯モジュールを並べて、各モジュールの配光パターンを足し合わせて配光パターンを形成する場合がある。この様な場合でも、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、容易に適用できる。
【０１９８】
前照灯モジュール１００は、導光投射光学素子３の入射面３１の曲面形状を調整することで、配光パターンの幅及び高さを変化させることができる。そして、配光分布も変化させることができる。
【０１９９】
また、前照灯モジュール１００は、集光光学素子２と導光投射光学素子３との光学的な位置関係又は導光投射光学素子３の入射面３１の形状を調整することで、配光パターンの幅及び高さを変化させることができる。そして、配光分布も変化させることができる。
【０２００】
また、反射面３２を用いることで、配光分布の変化も容易にできる。例えば、反射面３２の傾斜角度ｂを変化させることで、高照度領域の位置を変化させることができる。
【０２０１】
また、前照灯モジュール１００は、導光投射光学素子３の稜線部３２１の形状で、カットオフライン９１の形状を規定することができる。つまり、導光投射光学素子３の形状により配光パターンを形成できる。
【０２０２】
このため、複数の前照灯モジュール間で、特に、集光光学素子２の形状等を変更する必要がない。つまり、集光光学素子２を共通部品とできる。このため、部品の種類を削減でき、組立性を改善して、製造コストを低減することができる。
【０２０３】
また、この様な配光パターンの幅及び高さを任意に調整する機能と、配光分布を任意に調整する機能とは、前照灯モジュール１００の全体で発揮できれば良い。前照灯モジュール１００の光学部品は、集光光学素子２及び導光投射光学素子３を備える。つまり、これらの機能を、前照灯モジュール１００を構成する集光光学素子２又は導光投射光学素子３のいずれかの光学面に分散することも可能である。
【０２０４】
例えば、導光投射光学素子３の反射面３２を曲面形状にしてパワーを持たせ、配光を形成することも可能である。
【０２０５】
しかし、反射面３２については、必ずしも全ての光が反射面３２に到達する必要は無い。このため、反射面３２に形状を持たせた場合には、配光パターンの成形に寄与できる光の量は限られる。つまり、反射面３２で反射することで、配光パターンに反射面３２の形状の作用を与えられる光の量は限られる。したがって、全ての光に対して光学的に作用を与えて、容易に配光パターンを変化させるためには、入射面３１にパワーを持たせて配光を形成させることが好ましい。
【０２０６】
前照灯モジュール１００は、光源１、集光光学素子２及び導光投射光学素子３を備える。光源１は、光を出射する。集光光学素子２は、光源１から出射された光を集光する。導光投射光学素子３は、集光光学素子２から出射された光を入射面３１から入射して、入射されたこの光を反射面３２で反射して出射面３３から出射する。入射面３１は、入射した光の発散角を変化させる曲面で形成される。
【０２０７】
前照灯モジュール１００は、光源１及び光学素子３を備える。光源１は、光を発する。光学素子３は、光源１から発せられた光を反射する反射面３２及び反射面３２で反射された反射光を出射する出射面３３を含む。出射面３３は、正の屈折力を有する。出射面３３の光軸Ｃ１方向において、反射面３２の出射面３３側の端部３２１は、出射面３３の焦点位置に位置する点Ｑを含む。
【０２０８】
実施の形態１では、光学素子３は、一例として、導光投射光学素子３として示されている。また、端部３２１は、一例として、稜線部３２１として示されている。
【０２０９】
反射面３２の反射光の進行方向の端部３２１は、出射面３３の光軸Ｃ１方向において、出射面３３の焦点位置に位置する点Ｑを含む。
【０２１０】
反射面３２で反射される反射光は、光学素子３に入射して、反射面３２で最初の反射をする。
【０２１１】
反射面３２で反射された反射光は、反射面３２における一度の反射で出射面３３に到達する。
【０２１２】
前照灯モジュール１００は、光学素子３に入射した光のうち、反射面３２で反射された反射光と、反射面３２で反射された光以外の光とが、端部３２１上の焦点位置に位置する点Ｑを通り出射面３３の光軸Ｃ１に垂直な平面ＰＣ上で重畳することで、平面ＰＣ上における高光度領域を形成する。
【０２１３】
反射面３２は、光軸Ｃ１の方向において、出射面３３側を向くように傾斜している。
【０２１４】
光学素子３は、光源１から発せられた光を入射する入射部３１を含む。入射部３１は、屈折力を有する。
【０２１５】
入射部３１は、屈折力を有する屈折面３１を含む。
【０２１６】
入射部３１は、一例として、入射面３１として示されている。
【０２１７】
反射面３２で反射された反射光は、出射面３３に直接到達する。
【０２１８】
反射面３２は全反射面である。
【０２１９】
入射部３４は、前記端部３２１に接続されている。
【０２２０】
入射部３４は、一例として、入射面３４として示されている。
【０２２１】
光学素子３の内部は、屈折材で満たされている。
【０２２２】
＜変形例１＞
また、本発明の実施の形態１に係る前照灯モジュール１００では、集光光学素子２の出射面２３２は、集光光学素子２の光軸Ｃ２に垂直な平面に対して平行な平面として示した。しかし、出射面２３２の形状は、集光光学素子２の光軸Ｃ２に垂直な平面に対して平行な平面に限らない。
【０２２３】
図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、集光光学素子２の形状を示した図である。図１２は、前照灯モジュール１１０の構成を示す構成図である。図１２は、図１１（Ｂ）に示された集光光学素子２ｂを例として示している。そのため、図１２の構成に、図１１（Ａ）に示された集光光学素子２ａを採用してもよい。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１２では、光軸Ｃ２はＺ１軸に平行で、光軸Ｃ２に垂直な面は、Ｘ１−Ｙ１平面である。
【０２２４】
例えば、図１１（Ａ）に示すように、出射面２３２の全面を光軸Ｃ２に垂直な面に対して傾斜させても良い。また、図１１（Ｂ）に示すように、出射面２３２の一部の面を光軸Ｃ２に垂直な面に対して傾斜させても良い。
【０２２５】
図１１（Ａ）では、集光光学素子２ａの出射面２３２は、同一平面上に形成されている。その同一平面上の出射面２３２を、集光光学素子２ａの光軸Ｃ２に対して角度ｃだけ傾けている。図１１（Ａ）の出射面２３２は、−Ｙ１軸方向を向くように、傾斜している。つまり、出射面２３２は、＋Ｘ１軸方向から見て、Ｘ１軸に平行な軸を回転軸として、時計回りに角度ｃだけ回転している。なお、図１１（Ａ）中の破線は、Ｘ１−Ｙ１平面に平行な面を表している。Ｘ１−Ｙ１平面は、集光光学素子２ａの光軸Ｃ２に垂直な面である。
【０２２６】
図１１（Ｂ）では、集光光学素子２ｂの出射面２３２は、同一平面上に形成されていない。出射面２３２は、領域２３２ａ及び領域２３２ｂを備える。
【０２２７】
出射面２３２の領域２３２ａは、光軸Ｃ２に対して垂直な平面で形成されている。領域２３２ａは、例えば、光軸Ｃ２に対して出射面２３２の＋Ｙ１軸方向側の領域である。
【０２２８】
領域２３２ａをより限定的にいうと、領域２３２ａが光軸Ｃ２に対して垂直な平面である場合に、領域２３２ａから出射された光は、反射面３２の表面側に到達する。反射面３２の表面で反射した光は、出射面３３から出射する。また、出射面２３２ａから出射された光は、入射面３１に到達する。
【０２２９】
反射面３２の表面は、反射面３２の光を反射する面のことである。反射面３２の表面は、反射面３２の垂線の方向において、集光光学素子２の位置する方向の面である。
【０２３０】
一方、出射面２３２の領域２３２ｂは、光軸Ｃ２に垂直な平面に対して角度ｄだけ傾斜した平面で形成されている。
【０２３１】
領域２３２ｂは、例えば、光軸Ｃ２に対して出射面２３２の−Ｙ１軸方向側の領域である。
【０２３２】
領域２３２ｂをより限定的にいうと、領域２３２ｂが光軸Ｃ２に対して垂直な平面である場合に、領域２３２ｂから出射された光は、反射面３２の裏面側に到達する。また、出射面２３２ａから出射された光は、入射面３１に到達しない。
【０２３３】
反射面３２の裏面は、反射面３２の光を反射する面の裏面側の面のことである。反射面３２の裏面は、反射面３２の垂線の方向において、集光光学素子２の位置する方向と反対側の面である。
【０２３４】
出射面２３２の−Ｙ１軸方向の領域２３２ｂは、−Ｙ１軸方向に向くように、傾斜している。つまり、出射面２３２の−Ｙ１軸方向の領域２３２ｂは、＋Ｘ１軸方向から見て、Ｘ１軸に平行な軸を回転軸として、時計回りに角度ｄだけ回転している。なお、図１１（Ｂ）中の破線は、Ｘ１−Ｙ１平面に平行な面を表している。Ｘ１−Ｙ１平面は、集光光学素子２ｂの光軸Ｃ２に垂直な面である。
【０２３５】
例えば、図１のように光源１及び集光光学素子２は、各光軸がＺ軸に対して−Ｙ軸方向に傾くように配置されている。つまり、光源１及び集光光学素子２は、＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸に平行な軸を回転軸として、時計回りに回転して配置されている。なお、実施の形態１では、説明を簡単にするために、光源１の光軸と集光光学素子２の光軸Ｃ２とは、同一軸としている。つまり、光源１の光軸と集光光学素子２の光軸Ｃ２とは一致している。
【０２３６】
このような場合には、集光光学素子２の領域２３２ｂに相当する領域から出射される光を、全て導光投射光学素子３に入射させることは困難である。なぜなら、例えば、図１の場合では、領域２３２ｂに相当する領域の−Ｙ１軸方向側の端部のＹ軸方向の位置は、反射面３２の−Ｚ軸方向側の端部のＹ軸方向の位置よりも−Ｙ軸方向側に位置しているからである。領域２３２ｂは、光軸Ｃ２に対して出射面２３２の−Ｙ１軸方向側の領域である。領域２３２ｂは、集光光学素子２の下端部（−Ｙ１軸方向の端部）に位置する領域である。
【０２３７】
しかし、図１２に示すように、集光光学素子２の領域２３２ｂを光軸Ｃ２に対して傾斜させることで、光は＋Ｙ１軸方向に屈折される。つまり、領域２３２ｂから出射された光の集光位置は、領域２３２ａから出射された光の集光位置よりも短くなる。「集光位置」とは、出射面から出射された光の光束が最も小さくなる位置のことである。
【０２３８】
つまり、集光光学素子２の出射面２３２のうち、反射面３３の表面側に位置する出射面２３２（領域２３２ａ）から出射した光の集光位置は、反射面３３の裏面側に位置する出射面２３２（領域２３２ｂ）から出射した光の集光位置よりも集光光学素子２からの距離が短い。
【０２３９】
そして、領域２３２ｂを設けなかった場合に導光投射光学素子３に入射しなかった光を、導光投射光学素子３に入射させることができる。したがって、光利用効率を向上することができる。
【０２４０】
なお、本変形例１における領域２３２ｂは、＋Ｘ１軸方向から見て、Ｘ１軸に平行な軸を回転軸として、時計回りに角度ｄだけ回転している。しかし、これに限らず、領域２３２ｂは、＋Ｘ１軸方向から見て、Ｘ１軸に平行な軸を回転軸として、反時計回りに角度ｄだけ回転していても良い。
【０２４１】
例えば、領域２３２ｂの−Ｙ１軸方向側の端部のＹ軸方向の位置が、反射面３２の−Ｚ軸方向側の端部のＹ軸方向の位置よりも＋Ｙ軸方向側に位置している場合を考える。つまり、領域２３２ｂの−Ｙ１軸方向側の端部が、反射面３２の−Ｚ軸方向側の端部よりも＋Ｙ軸方向側に位置している場合を考える。
【０２４２】
多くの光を反射面３２に当てて光利用効率を向上させるためには、領域２３２ｂを、＋Ｘ１軸方向から見て、Ｘ１軸に平行な軸を回転軸として、反時計回りに角度ｄだけ回転させなければならない。なぜなら、光が領域２３２ｂを出射する際に−Ｙ１軸方向に屈折するために、多くの光が反射面３２に到達するからである。
【０２４３】
前照灯モジュール１００は、光源１から出射された光を集光する集光光学素子２を備えている。集光光学素子２から光学素子３に入射する際の光束のうち、反射面３２の法線方向において、反射面３２の表面側の端の第１の光線についての集光光学素子２の焦点距離が、第１の光線と反対側の端の第２の光線についての集光光学素子２の焦点距離よりも長い。
【０２４４】
実施の形態１では、光学素子３は、一例として、導光投射光学素子３として示されている。また、光源１から光学素子３に入射する際の光束は、一例として、入射面３１から入射している。
【０２４５】
そして、実施の形態１では、反射面３２の表面は、光を反射する面である。また、変形例１では、第１の光線は領域２３２ａの＋Ｙ１軸方向の端部から出射する光線として示されている。第２の光線は領域２３２ｂの−Ｙ１軸方向の端部から出射する光線として示されている。
【０２４６】
＜変形例２＞
また、本発明の実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、１つの前照灯モジュールに１つの光源１及び１つの集光光学素子２を備える場合について説明した。しかし、光源１は１つの前照灯モジュールに１個に限定するものではない。また、集光光学素子２も１つの前照灯モジュールに１個に限定するものではない。光源１及び集光光学素子２をまとめて光源モジュール１５とよぶ。
【０２４７】
図１３は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１２０の構成を示す構成図である。図１３は、前照灯モジュール１２０を＋Ｙ軸方向から見た図である。
【０２４８】
例えば、図１３に示す前照灯モジュール１２０は、光源モジュール１５を３つ備えている。光源モジュール１５ａは、光源１ａ及び集光光学素子２ａを備えている。光源モジュール１５ｂは、光源１ｂ及び集光光学素子２ｂを備えている。光源モジュール１５ｃは、光源１ｃ及び集光光学素子２ｃを備えている。
【０２４９】
光源モジュール１５ａ，１５ｂ，１５ｃをまとめて、光源モジュール１５と表わす。また、光源モジュール１５ａ，１５ｂ，１５ｃに共通することを示す場合にも、光源モジュール１５と表わす。
【０２５０】
Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１上に、光源１ａ及び集光光学素子２ａが配置されている。なお、Ｘ軸方向から見た場合には、集光光学素子２の光軸Ｃ２は、光軸Ｃ１に対して傾いているので、光源１ａ及び集光光学素子２ａは光軸Ｃ１上には配置されていない。光源１ａ及び集光光学素子２ａは、光源モジュール１５ａの構成要素である。
【０２５１】
光源１ａの−Ｘ軸方向に、光源１ｂが配置されている。また、集光光学素子２ａの−Ｘ軸方向に、集光光学素子２ｂが配置されている。光源１ｂ及び集光光学素子２ｂは、光源モジュール１５ｂの構成要素である。つまり、光源モジュール１５ａの−Ｘ軸方向に、光源モジュール１５ｂが配置されている。
【０２５２】
光源１ａの＋Ｘ軸方向に、光源１ｃが配置されている。また、集光光学素子２ａの＋Ｘ軸方向に、集光光学素子２ｃが配置されている。光源１ｃ及び集光光学素子２ｃは、光源モジュール１５ｃの構成要素である。つまり、光源モジュール１５ａの＋Ｘ軸方向に、光源モジュール１５ｃが配置されている。
【０２５３】
光源１ａから出射された光は、集光光学素子２ａを透過して、入射面３１から導光投射光学素子３に入射する。光が入射する入射面３１上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１の位置に一致している。入射面３１から入射した光は、反射面３２で反射される。反射面３２で反射され光は出射面３３から出射する。光が出射する出射面３３上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１の位置に一致している。
【０２５４】
光源１ｂから出射された光は、集光光学素子２ｂを透過して、入射面３１から導光投射光学素子３に入射する。光が入射する入射面３１上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１に対して−Ｘ軸方向である。入射面３１から入射した光は、反射面３２で反射される。反射面３２で反射された光は出射面３３から出射する。光が出射する出射面３３上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１に対して＋Ｘ軸方向である。
【０２５５】
光源１ｃから出射された光は、集光光学素子２ｃを透過して、入射面３１から導光投射光学素子３に入射する。光が入射する入射面３１上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１に対して＋Ｘ軸方向である。入射面３１から入射した光は、反射面３２で反射される。反射面３２で反射され光は出射面３３から出射する。光が出射する出射面３３上のＸ軸方向の位置は、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１に対して−Ｘ軸方向である。
【０２５６】
つまり、図１３に示す構成は、共役面ＰＣを透過する光束を水平方向（Ｘ軸方向）に広げることができる。共役面ＰＣと照射面９とは共役の関係であるので、配光パターンの水平方向の幅を広げることができる。
【０２５７】
この様な構成にすることで、複数の前照灯モジュール１００，１１０を備えることなく、光量を増すことができる。つまり、前照灯モジュール１２０は、前照灯装置１０の全体の大きさを小型化できる。また、前照灯モジュール１２０は、水平方向に幅広い配光の生成を容易に実現できる。
【０２５８】
また、図１３では、複数の光源モジュール１５を水平方向（Ｘ軸方向）に並べている。しかし、複数の光源モジュール１５を垂直方向（Ｙ軸方向）に並べることもできる。例えば、Ｙ軸方向に光源モジュール１５を二段に並べる。これにより、前照灯モジュール１２０の光量を増すことができる。
【０２５９】
また、光源１ａ，１ｂ，１ｃを個別に点灯させる制御又は消灯させる制御をすることで、車両前方を照明する領域を選択できる。これにより、前照灯モジュール１２０に配光可変機能を持たせることができる。つまり、前照灯モジュール１２０は、配光を変化させる機能を有することができる。
【０２６０】
例えば、車両が交差点で右折又は左折をする場合には、通常のロービームの配光よりも車両が曲がる方向に広い配光が必要である。このような場合にも、光源１ａ，１ｂ，１ｃを個別に点灯又は消灯させて制御をすることで走行状況に応じた最適な配光を得ることができる。運転者は、前照灯モジュール１２０の配光を変化させることで、進行方向に対して、より良い視界を得ることができる。
【０２６１】
実施の形態２．
図１４は本発明の実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０の構成を示す構成図である。図１と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図１と同じ構成要素は、光源１、集光光学素子２、導光投射光学素子３である。
【０２６２】
図１４に示すように、実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０は、光源１、導光投射光学素子３及び光源４を備える。また、前照灯モジュール１３０は、集光光学素子２又は集光光学素子５を備えることができる。つまり、実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００に対して光源４及び集光光学素子５を備える点で相違する。
【０２６３】
なお、前照灯モジュール１３０は、集光光学素子２を光源１に取り付けて一体とした場合を含む。また、前照灯モジュール１３０は、集光光学素子５を光源４に取り付けて一体とした場合を含む。
【０２６４】
道路交通規則の１つとして、車両用ハイビームに関する所定の配光パターンは、上下方向が狭い横長の形状をしている。そして、ドライバーの視認性を向上させるためにすれ違い用の前照灯に比べて自動車の前方の遠方（例えば、最低１００ｍ以上）の路面を照明する。
【０２６５】
したがって、ハイビームは、すれ違い用の前照灯の配光パターンのカットオフライン９１よりも上側（＋Ｙ軸方向側）も照明する必要がある。つまり、すれ違い用の前照灯と走行用の前照灯とはそれぞれ照明する領域が異なるため、配光パターンが異なる。走行用の前照灯は、ハイビームとも呼ばれる。
【０２６６】
上記の説明の通り、ロービームとハイビームとでは配光パターンが異なるため、別々の光学系を必要とする。つまり、ロービームとハイビームとで別々の前照灯モジュールが必要となる。このため前照灯装置が大型化する。
【０２６７】
実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０は、このような問題を解決するものである。前照灯モジュール１３０は、小型で簡単な構成で、ロービーム機能とハイビーム機能とを備えた前照灯モジュールを実現する。
【０２６８】
光源４及び集光光学素子５は、光軸を＋Ｙ軸方向に角度ｅだけ傾けて配置される。「光軸を＋Ｙ軸方向に傾ける」とは、＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として、光軸を反時計回りに回転させることである。
【０２６９】
光源４と集光光学素子５について説明を容易にするために新たな座標系としてＸ２Ｙ２Ｚ２座標を用いる。Ｘ２Ｙ２Ｚ２座標は、ＸＹＺ座標を＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として反時計回りに角度ｅだけ回転した座標である。
【０２７０】
＜光源４＞
光源４は、発光面４１を備える。光源４は、発光面４１から車両の前方を照明するための光を出射する。
【０２７１】
光源４は、集光光学素子２の−Ｚ２軸側に位置している。光源１は、導光投射光学素子３の−Ｚ軸側（後方）に位置している。そして、光源１は、導光投射光学素子３の−Ｙ軸側（下側）に位置している。
【０２７２】
図１４では、光源４は、＋Ｚ２軸方向に光を出射している。光源４は、その種類を特に限定していないが、上述の説明の通り以下の説明では、光源４がＬＥＤであるとして説明する。
【０２７３】
＜集光光学素子５＞
集光光学素子５は、光源４の＋Ｚ２軸側に位置している。また、集光光学素子５は、導光投射光学素子３の−Ｚ２軸側に位置している。集光光学素子５は、導光投射光学素子３の−Ｚ軸側（後方）に位置している。そして、集光光学素子５は、導光投射光学素子３の−Ｙ軸側（下側）に位置している。
【０２７４】
集光光学素子５は、光源４から発せられた光を入射する。集光光学素子５は、前方（＋Ｚ２軸方向）に光を集光させる。図１４では、集光光学素子５が正のパワーを有する集光光学素子５として示している。
【０２７５】
また、実施の形態２で示す集光光学素子５は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【０２７６】
図１４では、集光光学素子５は、１つの集光光学素子５で構成されているが、複数の光学部品を用いることもできる。しかし、複数の光学素子を用いる場合には、各光学素子の位置決め精度を確保するなど、製造性を低下させることになる。
【０２７７】
集光光学素子５は、例えば、入射面５１１，５１２、反射面５２及び出射面５３１，５３２を備える。
【０２７８】
実施の形態２では、集光光学素子５の光軸Ｃ３は、Ｚ２軸に平行である。また、集光光学素子５の光軸Ｃ２は、光源４の光軸と一致している。
【０２７９】
集光光学素子５の詳細な構成及び機能は集光光学素子２と同様である。そのため、実施の形態１での集光光学素子２の説明で、集光光学素子５の説明を代用する。ただし、集光光学素子５の焦点距離等の光学性能は、集光光学素子２に対して異なる値を取りえる。
【０２８０】
光源４及び集光光学素子５は、導光投射光学素子３の下側（−Ｙ軸方向側）に配置されている。また、光源４及び集光光学素子５は、導光投射光学素子３の後方（−Ｚ軸方向側）に配置されている。つまり、実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０では、図１４に示すように、集光光学素子５は、集光光学素子２の下側（−Ｙ軸方向側）に配置されている。また、前照灯モジュール１３０では、光源４は、光源１の下側（−Ｙ軸方向側）に配置されている。
【０２８１】
＜光線の挙動＞
図１４に示すように、集光光学素子５によって集光された光は、導光投射光学素子３の入射面３４に入射される。入射面３４は、屈折面である。また、図１４では、入射面３４は、平面形状で示している。入射面３４に入射された光は、入射面３４で屈折される。入射面３４に入射した光は、出射面３３から出射される。
【０２８２】
なお、実施の形態２で示す導光投射光学素子３は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【０２８３】
入射面３４は照射面９と共役の関係にある。つまり、入射面３４は、照射面９と光学的に共役の位置にある。従って、入射面３４上に集光光学素子５によって形成された配光パターンの像は、導光投射光学素子３によって車両の前方の照射面９に拡大して投影される。
【０２８４】
入射面３４は稜線部３２１よりも下側（−Ｙ軸方向側）に配置されている。このため、入射面３４上に形成された配光パターンの像は、照射面９上ではカットオフライン９１よりも上側（＋Ｙ軸方向側）に投影される。したがって、光源４及び集光光学素子５は、ハイビームで照明される領域を照明することができる。
【０２８５】
また、図１４に示すように集光光学素子５から出射される光の集光位置を調整することで、ハイビームの配光を変更することができる。また、集光光学素子５と導光投射光学素子３との幾何学関係を調整することで、ハイビームの配光を変更することができる。
【０２８６】
「幾何学関係の調整」とは、例えば、集光光学素子５と導光投射光学素子３との光軸Ｃ１方向（Ｚ軸方向）の位置関係を調整することである。集光光学素子５と導光投射光学素子３との光軸Ｃ１方向の位置関係が異なれば、集光光学素子５によって集光された入射面３４上の集光スポットのサイズが変わる。つまり、集光光学素子５によって集光された光の入射面３４上の光束径が変わる。そして、それに応じて、照射面９上の配光は変化する。
【０２８７】
上述の例では、入射面３４を共役面ＰＣ上に配置した。しかし、入射面３４を共役面ＰＣより−Ｚ軸方向側に配置することができる。つまり、共役面ＰＣは入射面３４の＋Ｚ軸側に存在する。共役面ＰＣは導光投射光学素子３の内部に存在する。
【０２８８】
このような構成の場合には、共役面ＰＣの稜線部３２１より下側（−Ｙ軸方向側）に形成される配光パターンの像を、入射面３４の形状で制御することができる。
【０２８９】
例えば、入射面３４は正のパワーを有する曲面形状である。そして、集光光学素子５から出射された光は稜線部３２１に集光する。このような場合には、カットオフライン９１の上側（＋Ｙ軸側）の領域が最も明るく照明される配光パターンとなる。
【０２９０】
この様に、入射面３４の面の形状を変化させることで、容易にハイビームの配光パターンを制御することができる。
【０２９１】
以上のように、実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０は、ロービームの配光パターンとハイビームの配光パターンとの両方を同一の前照灯モジュールで容易に形成することができる。つまり、ハイビーム用の前照灯モジュールとロービーム用の前照灯モジュールとをそれぞれ別々に用意する必要がない。このため、従来の前照灯装置に比べて小型の前照灯装置を実現することができる。
【０２９２】
なお、実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０では１つの前照灯モジュールに１つの光源４及び１つの集光光学素子５を備える場合について説明した。しかし、光源４は１つのモジュールに１個に限定するものではない。また、集光光学素子５も１つのモジュールに１個に限定するものではない。実施の形態１に係る変形例２の前照灯モジュール１２０の場合と同様に、光源４と集光光学素子５とを複数配置することが可能である。
【０２９３】
この様な光源４と集光光学素子５とを複数配置する構成とすることで、複数の前照灯モジュール１３０を備えることなく、光量を増すことができる。つまり、前照灯装置１０の全体の大きさを小型化できる。光源４と集光光学素子５とを複数配置する構成は、実施の形態１と同様に、水平方向（Ｘ軸方向）又は垂直方向（Ｙ軸方向）を選択できる。
【０２９４】
また、前照灯モジュール１３０は、光源４と集光光学素子５とを水平方向（Ｘ軸方向）に複数配置する構成によって、水平方向に幅広い配光の生成を容易に実現できる。
【０２９５】
また、光源４を個別に点灯させる制御又は消灯させる制御をすることで、車両前方を照明する領域を選択できる。これにより、前照灯モジュール１３０にＡＤＢ（Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｒｉｖｉｎｇ  Ｂｅａｍ）の機能を持たせることができる。「ＡＤＢ」とは、対向車などが車両の前方に出現した際に、車載カメラ等で前方の車両の位置を検知して、その領域のみを照射せず、他の領域はハイビームで照射する前照灯である。ＡＤＢは、対向車又は先行車に眩しさを与えず、道路の両側にいる歩行者を認識しやすくする。ＡＤＢを使用すると、対向車からは普通のロービームと同じようにみえるため、眩しくない。
【０２９６】
前照灯モジュール１３０は、前照灯モジュール１００に加えて、光を発する光源４を備える。光学素子３は、反射面３２の裏面側に配置された入射部３４を含む。光源４から出射された光は、入射部３４から光学素子３に入射する。
【０２９７】
実施の形態２では、光学素子３は、一例として、導光投射光学素子３として示されている。また、入射部３４は、一例として、入射面３４として示されている。
【０２９８】
入射部３４は、前記端部３２１に接続されている。
【０２９９】
端部３２１は、一例として、稜線部３２１として示されている。
【０３００】
＜変形例＞
また、本発明の実施の形態２に係る前照灯モジュール１３０では、導光投射光学素子３の入射面３４を光軸Ｃ１に対して垂直な平面に平行な平面としている。しかし、入射面３４の形状はこのような形状に限らない。
【０３０１】
図１５は、実施の形態２に係る前照灯モジュール１４０の構成を示す構成図である。図１５は、前照灯モジュール１４０を＋Ｘ軸方向から見た図である。
【０３０２】
例えば、図１５に示す前照灯モジュール１４０の導光投射光学素子３００は、入射面３４と反射面３５とを備えている。
【０３０３】
図１５では、反射面３５は、反射面３２の−Ｙ軸方向側に配置されている。つまり、反射面３５は、反射面３２の裏面側に配置されている。
【０３０４】
反射面３５は、−Ｙ軸方向に面した面である。つまり、反射面３５の表面は、−Ｙ軸方向に面した面である。このため、反射面３５と反射面３２とは、互いに裏面どうしが向き合っている。
【０３０５】
反射面３５は、Ｚ−Ｘ平面に対して、＋Ｘ軸方向から見て反時計回りに回転する方向に傾斜している。
【０３０６】
図１５では、反射面３５の＋Ｚ軸方向の端部は、稜線部３２１に接続している。また、反射面３５の＋Ｙ軸方向の端部は、稜線部３２１に接続している。
【０３０７】
入射面３４は、導光投射光学素子３００の−Ｚ軸方向側の端部に設けられている。入射面３４は、導光投射光学素子３００の−Ｙ軸方向側の部分に設けられている。
【０３０８】
図１５では、入射面３４は、Ｘ−Ｙ平面に対して、＋Ｘ軸方向から見て反時計回りに回転する方向に傾斜している。
【０３０９】
図１５では、入射面３４の＋Ｙ軸方向の端部は、反射面３５の−Ｙ軸方向の端部に接続している。また、入射面３４の＋Ｙ軸方向の端部は、反射面３５の−Ｚ軸方向の端部に接続している。また、入射面３４の−Ｚ軸方向の端部は、反射面３５の−Ｚ軸方向の端部に接続している。また、入射面３４の−Ｚ軸方向の端部は、反射面３５の−Ｙ軸方向の端部に接続している。
【０３１０】
図１５に示すように、集光光学素子５を透過した光は、入射面３４に入射する。光が入射する入射面３４上のＸ軸方向の位置は、例えば、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３００の光軸Ｃ１の位置に一致している。
【０３１１】
入射面３４から入射した光は、反射面３５で反射される。反射面３５で反射される光は、入射面３４から入射した光の一部でもよい。また、反射面３５で反射される光は、入射面３４から入射した全ての光でもよい。
【０３１２】
反射面３５で反射された光は出射面３３から出射する。光が出射する出射面３３上のＸ軸方向の位置は、例えば、Ｙ軸方向から見て、導光投射光学素子３００の光軸Ｃ１の位置に一致している。
【０３１３】
つまり、図１５に示す前照灯モジュール１４０の構成は、共役面ＰＣの稜線部３２１より下側（−Ｙ軸方向側）に形成される配光パターンの像を、入射面３４の形状と反射面３５の形状とで制御することができる。
【０３１４】
例えば、入射面３４は正のパワーを有する曲面形状である。そして、集光光学素子５から出射された光は稜線部３２１に集光する。このような場合には、カットオフライン９１の上側（＋Ｙ軸側）の領域が最も明るく照明される配光パターンとなる。このように、入射面３４に加えて、反射面３５を設けることで、配光分布の制御が容易になる。
【０３１５】
この様に、導光投射光学素子３００に入射面３４及び反射面３５を設けて、それぞれの面の形状を変化させることで、容易にハイビームの配光パターンを制御することができる。
【０３１６】
なお、これまでの説明では導光投射光学素子３，３００の稜線３２１は法規で定められるカットオフラインの形状とした。しかし、稜線３２１はこれに限るものではない。
【０３１７】
例えば、前照灯モジュール１３０，１４０において、光源４でカットオフライン９１よりも下側（−Ｙ軸側）の領域を照明したい場合には、導光投射光学素子３，３００の稜線３２１を法規で定められるカットオフライン９１の位置に対応した位置よりも＋Ｙ軸方向側に配置すれば良い。
【０３１８】
こうすることで、ハイビーム用の光源４でもロービームで照明される領域を照明することができる。このため、ハイビームで走行する際に、もともとロービームで照明されていた路面が更に明るく照明される。このため、ドライバーの視認性を更に高めることができる。
【０３１９】
光学素子３００は、反射面３２の裏面側に配置された反射面３５を含む。入射部３４から入射した光は、反射面３５で反射される。
【０３２０】
実施の形態２では、光学素子３００は、一例として、導光投射光学素子３００として示されている。また、入射部３４は、一例として、入射面３４として示されている。
【０３２１】
実施の形態２では、裏面側は−Ｙ軸方向として示されている。
【０３２２】
反射面３５は、前記端部３２１に接続されている。
【０３２３】
端部３２１は、一例として、稜線部３２１として示されている。
【０３２４】
実施の形態３．
図１６は本発明の実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０の構成を示す構成図である。図１と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図１と同じ構成要素は、光源１、集光光学素子２、導光投射光学素子３である。
【０３２５】
図１６に示すように、実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０は、光源１、導光投射光学素子３、回転機構７及び制御回路６を備える。前照灯モジュール１５０は集光光学素子２を備えることができる。
【０３２６】
回転機構７は、導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させる。または、回転機構７は、光源１、集光光学素子２及び導光投射光学素子３を一体として光軸Ｃ１まわりに回転させる。つまり、実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００に対して回転機構７及び制御回路６を備える点で相違する。
【０３２７】
回転機構７は、導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させる。また、光源１及び集光光学素子２を導光投射光学素子３に対して固定することで、回転機構７は、導光投射光学素子３と同時に、光源１及び集光光学素子２を光軸Ｃ１まわりに回転させることができる。
【０３２８】
＜車体の傾斜と配光パターンの傾き＞
一般的に、自動二輪車でコーナーを走行する際に車体が傾いた場合には、前照灯装置は車体とともに傾いてしまう。このため、運転者の視線が向くコーナー領域が満足に照明されないという問題がある。
【０３２９】
「コーナー領域」とは、車両が曲がる際の車両の進行方向の照明領域である。コーナー領域は、運転者の視線が向く進行方向の領域である。通常、車両が直進する際の照射領域の左側の領域又は右側の領域である。
【０３３０】
コーナー領域は、車両が左に曲がる場合には、車両が直進する際の照射領域の左側の領域である。また、コーナー領域は、車両が右に曲がる場合には、車両が直進する際の照射領域の右側の領域である。
【０３３１】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、自動二輪車の配光パターン１０３，１０４を示す模式図である。図１７（Ａ）は、自動二輪車が車体を傾斜させずに走行している状況での配光パターン１０３を示している。つまり、図１７（Ａ）は、自動二輪車が直進している状況での配光パターン１０３を示している。図１７（Ｂ）は、自動二輪車が車体を左側に傾斜させて走行している状況での配光パターン１０４を示している。つまり、図１７（Ｂ）は、自動二輪車が左に曲がる状況での配光パターン１０４を示している。
【０３３２】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）では、自動二輪車は、左側の車線を走行している。線Ｈ−Ｈは、地平線を表している。線Ｖ−Ｖは、車体のある位置での線Ｈ−Ｈ（地平線）に垂直な線を表している。自動二輪車は、左側の車線を走行しているので、センターライン１０２は、線Ｖ−Ｖの右側に位置している。また、線１０１は路面の左側の端の部分及び右側の端の部分を示している。図１７（Ｂ）に示す自動二輪車は、線Ｖ−Ｖに対して左側に傾斜角度ｋだけ車体を傾斜させてコーナーを走行している。
【０３３３】
図１７（Ａ）に示す配光パターン１０３は、水平方向に幅広く、所定の領域を無駄なく照らしている。ここで「所定の領域」とは、例えば、道路交通規則等によって定められる配光領域等のことである。しかしながら、図１７（Ｂ）に示す配光パターン１０４は、左側が下がり右側が上がるように傾斜した状態で照射される。このとき、運転者の視線が向く進行方向の領域は、コーナー領域１０５である。図１７（Ｂ）では、コーナー領域１０５は、線Ｖ−Ｖの左側で、線Ｈ−Ｈの下側に接する位置にある。図１７（Ｂ）では、コーナー領域１０５は破線で表されている。
【０３３４】
通常の前照灯装置は、車体に固定されている。このため、車両がコーナーを曲がる際には、進行方向の路上（図１７（Ｂ）では左側）では、路面よりも低い位置を照射する。このため、コーナー領域１０５は、十分に照明されず、暗くなってしまう。
【０３３５】
また、車両がコーナーを曲がる際の進行方向の反対側の路上（図１７（Ｂ）では右側）では、通常の前照灯装置は、路面よりも高い位置を照明する。このため、前照灯装置は、対向車両に対して眩しい光をあててしまう恐れがある。
【０３３６】
図１８は車体の傾斜角度ｋについて示す説明図である。図１８は、自動二輪車９４の車体が傾いた状態を自動二輪車９４の前方から見た模式図である。自動二輪車９４は車輪９５の地面に接する位置９８を回転中心として、左方向又は右方向に回転する。なお、自動二輪車の線Ｖ−Ｖに対する車体の傾斜角度ｋをバンク角という。また、車体の傾斜方向をバンク方向ともよぶ。
【０３３７】
図１８では、自動二輪車９４が進行方向に対して右側に傾斜角度ｋだけ傾いた状態を示している。つまり、図１８では、自動二輪車９４は車輪９５の地面に接する位置９８を回転中心として、＋Ｚ軸方向から見て反時計回りに角度ｋだけ回転している。この場合に、前照灯装置１０も傾斜角度ｋだけ傾斜していることが分かる。
【０３３８】
実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０は、このような問題を小型で簡単な構成で解決するものである。
【０３３９】
＜前照灯モジュール１５０の構成＞
実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０の回転機構７は、図１６に示すように、光軸Ｃ１を回転軸として導光投射光学素子３を回転可能に支持している。
【０３４０】
回転機構７は、例えば、ステッピングモーター７１、歯車７２，７３及び軸７４を備えている。なお、ステッピングモーター７１は、例えば、ＤＣモーターなどでも構わない。
【０３４１】
制御回路６は、ステッピングモーター７１に制御信号を送っている。制御回路６は、ステッピングモーター７１の回転角度及び回転速度を制御する。
【０３４２】
制御回路６は、自動二輪車９４の傾斜角度ｋを検出する車体傾斜検出部６５に接続されている。車体傾斜検出部６５は、例えば、ジャイロ等のセンサーなどである。
【０３４３】
制御回路６は、車体傾斜検出部６５が検出した車体の傾斜角度ｋの信号を受け取る。制御回路６は、この検出信号を基に演算してステッピングモーター７１を制御する。
【０３４４】
ここで、自動二輪車９４の傾斜が傾斜角度ｋであれば、制御回路６は、導光投射光学素子３を、車体の傾斜方向と逆方向に角度ｋだけ回転させる。つまり、導光投射光学素子３を回転させる方向は、車体の傾斜方向と逆向きである。
【０３４５】
歯車７３は、導光投射光学素子３を取り囲むように導光投射光学素子３に取り付けられている。つまり、歯車７３は、導光投射光学素子３の周囲に配置されている。図１６では、歯車７３は、導光投射光学素子３を取り囲むように配置されている。しかし、歯車７３は、導光投射光学素子３の周囲の一部に配置されても構わない。
【０３４６】
歯車７３の回転軸は、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１と一致している。
【０３４７】
軸７４は、ステッピングモーター７１の回転軸と一致している。軸７４は、ステッピングモーター７１の回転軸に取り付けられている。軸７４は、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１と平行に配置されている。
【０３４８】
歯車７２は、軸７４に取り付けられている。歯車７２の回転軸は、軸７４と一致している。歯車７２は、歯車７３とかみ合っている。
【０３４９】
回転機構７は、このように構成されているので、ステッピングモーター７１の回転軸が回転すると、軸７４が回転する。軸７４が回転すると、歯車７２が回転する。歯車７２が回転すると、歯車７３が回転する。歯車７３が回転すると、導光投射光学素子３が光軸Ｃ１まわりに回転する。導光投射光学素子３の回転角度は、歯車７２，７３の歯数等によって設定される。
【０３５０】
なお、回転機構７は、上記の構成に限定されず、他の回転機構でも良い。
【０３５１】
導光投射光学素子３の共役面ＰＣは、照射面９と光学的に共役の関係である。したがって、導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させれば、照射面９を照明する配光パターンも、導光投射光学素子３の回転量と同じ回転量だけ回転する。また、配光パターンの回転方向は、導光投射光学素子３の回転方向と同じである。
【０３５２】
従って、車体の傾斜方向と逆向きに傾斜角度ｋと同量だけ導光投射光学素子３を回転させれば、自動二輪車９４の車体の傾きによる配光パターンの傾きを正確に補正することができる。
【０３５３】
図１９（Ａ）及び図１９（Ｂ）は、前照灯モジュール１５０により配光パターンが修正された場合を示す模式図である。図１９（Ａ）は、左車線を走行して左側に曲がるコーナーの場合を示している。図１９（Ｂ）は、左車線を走行して右側に曲がるコーナーの場合を示している。上述の通り、制御回路６は、車体の傾斜角度ｋに応じて、例えば、図１７（Ｂ）に示す配光パターン１０４を回転させる。
【０３５４】
図１９（Ａ）の配光パターン１０６は、図１７（Ｂ）に示す配光パターン１０４を進行方向に向かって時計回りに傾斜角度ｋだけ回転されている。
【０３５５】
図１９（Ｂ）の配光パターン１０６は、配光パターン１０４を進行方向に向かって反時計回りに傾斜角度ｋだけ回転されている。なお、図１９（Ｂ）に示す場合の配光パターン１０４は、導光投射光学素子３を回転させる前には、図１７（Ｂ）とは逆に、右側が下がり左側が上がるように傾斜した状態で照射されていた。
【０３５６】
前照灯モジュール１５０は、車体が左方向又は右方向のいずれに傾いても、結果的に車体が傾斜していない場合と同じ配光パターン１０６を実現することができる。
【０３５７】
このように、本実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０は、導光投射光学素子３を車体の傾斜角度ｋに応じて回転させている。これにより、傾斜している共役面ＰＣ上の配光パターンは、導光投射光学素子３の回転軸を中心として回転する。
【０３５８】
実施の形態３では、導光投射光学素子３の回転軸は、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１と一致している。
【０３５９】
導光投射光学素子３の出射面３３は、回転した配光パターン１０６の光を拡大して投射する。照射面９上の配光パターン１０４は、共役面ＰＣ上の配光パターンに対応して回転する。
【０３６０】
これにより、前照灯モジュール１５０は、運転者の視線が向く進行方向の領域（コーナー領域１０５）を照明することができる。また、従来の光学部品と比べて、比較的に小さな導光投射光学素子３を回転させるので、従来の前照灯装置に設けられた光源と大きなレンズとを回転させる場合に比べて小さな駆動力で駆動することができる。さらに、大きな直径をもつレンズを回転可能に支持する必要がなくなる。これらから、回転機構７を小型化することができる。
【０３６１】
また、本実施の形態３に係る前照灯モジュール１５０は、車体の傾斜角度ｋに応じて傾斜方向と逆方向に角度ｋだけ導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させている。しかし、これに限らず、回転角度を車体の傾斜角度ｋ以外の角度とすることもできる。
【０３６２】
例えば、傾斜角度ｋよりも大きい角度で導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させることができる。これにより、配光パターンを、常に水平ではなく、必要に応じて意図的に傾けることができる。
【０３６３】
例えば、コーナー領域１０５側の配光を高くするように配光パターンを傾斜させることで、運転者が車両の進行方向を確認しやすくすることができる。また、例えば、左回りのコーナーの場合には、コーナー領域１０５側と反対側の配光を低くするように配光パターンを傾斜させることで、投射光による対向車の幻惑を低減することができる。
【０３６４】
実施の形態３では、導光投射光学素子３を光軸Ｃ１まわりに回転させている。しかし、光軸Ｃ１以外の軸を中心に導光投射光学素子３を回転させることができる。
【０３６５】
例えば、回転軸の一端は、出射面３３を通ることができる。また、回転軸の他端は、入射面３１、反射面３２及び入射面３４で形成される面を通ることができる。このように、導光投射光学素子３の光軸Ｃ１方向の両端に位置する面を通る軸を回転軸とすることができる。つまり、この回転軸は、光軸Ｃ１に対して傾いている。
【０３６６】
ただし、回転軸と光軸Ｃ１とを一致させた方が、配光パターンの回転軸を光軸Ｃ１とできるため、配光の制御が容易になる。
【０３６７】
実施の形態３では、実施の形態１の前照灯モジュール１００に回転機構７及び制御回路６を加えた例で説明してきた。しかし、他の実施形態で説明している前照灯モジュール１１０，１２０，１３０，１４０，１６０，１７０，１８０，１９０に回転機構７及び制御回路６を加えることができる。
【０３６８】
実施の形態３では、車両が二輪車であるとして説明してきた。しかし、前照灯モジュール１５０は、前輪及び運転席を含む車体のほとんどを左右方向に傾けることができる三輪の車両にも適用できる。
【０３６９】
また、四輪の車両においても、前照灯モジュール１５０を適用することができる。例えば、コーナーを左方向に曲がる際には、車体は右方向に傾く。また、コーナーを右方向に曲がる際には、車体は左方向に傾く。これは、遠心力によるものである。この点で、二輪車とバンク方向が逆になる。しかし、四輪の車両も、車体のバンク角を検出して、照射領域を修正することができる。また、片輪側だけが障害物などに乗り上げるなどして車体が傾いた場合に、車体の傾きがないときと同じ照射領域を得ることも可能である。
【０３７０】
実施の形態４．
図２０は本発明の実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０の構成を示す構成図である。図１と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図１と同じ構成要素は、光源１及び集光光学素子２である。
【０３７１】
図２０に示すように、実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０は、光源１及び導光投射光学素子３０１を備える。また、前照灯モジュール１６０は、集光光学素子２を備えることができる。つまり、前照灯モジュール１６０は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００に対して導光投射素子３が導光投射素子３０１に置き換わった点で相違する。導光投射素子３０１は、導光投射素子３と形状が異なる。
【０３７２】
＜損失光ＬＯ＞
前照灯モジュール１００では、導光投射素子３の入射面３１から入射した光の一部または全部が反射面３２で反射され、出射面３３から出射された。このとき、入射面３１から入射した光のうち１部の光のみが反射面３２で反射されるとした場合には、入射面３１から入射した他の光は、反射面３２で反射せずに直接出射面３３から出射される必要がある。ここで、「他の光」とは、反射面３２で反射されない光である。
【０３７３】
しかし、入射面３１から入射した他の光が出射面３３に到達するためには、出射面３３の直径を大きくする必要がある。出射面３３の直径が小さい場合には、入射面３１から入射した他の光は、導光投射光学素子の底面３９に到達する。そして、反射面３２で反射されない光のうち、底面３９を透過するなど、出射面３３から出射されない光は損失光となる。
【０３７４】
図２１は、前照灯モジュール１００の損失光ＬＯを説明する図である。図２１に示すように、反射面３２の＋Ｚ軸方向の端部（稜線３２１）よりも＋Ｚ軸方向側と通過する光の一部は、底面３９に到達する。または、反射面３２の＋Ｚ軸方向の端部（稜線３２１）よりも＋Ｚ軸方向側と通過する光は、底面３９に到達する。
【０３７５】
このような、底面３９に到達する光の発生は、出射面３３の高さ（Ｙ軸方向の長さ）が十分でない場合に生じる。なぜなら、出射面３３の口径が大きければ、反射面３２の＋Ｚ軸方向の端部（稜線３２１）よりも＋Ｚ軸方向側と通過する光は、底面３９に到達せずに出射面３３から出射されるからである。
【０３７６】
この出射面３３に到達する前に底面３９に到達する光は、出射面３３から出射されないため、損失光ＬＯとなる。つまり、出射面３３に到達する前に底面３９に到達する光は、前照灯の配光に有効な光とならない。
【０３７７】
損失光ＬＯは、例えば、底面３９を透過した光である。また、損失光ＬＯは、例えば、底面３９で反射されて、出射面３３以外の箇所から出射する光である。
【０３７８】
実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０は、このような問題を解決するものである。前照灯モジュール１６０は、小型で簡単な構成で、損失光ＬＯを低減し光利用効率の高い前照灯モジュールを実現する。
【０３７９】
＜導光投射素子３０１＞
図２２は、導光投射光学素子３０１の斜視図である。導光投射光学素子３０１は、反射面３２、出射面３３、反射面３６及び反射面３７を備える。導光投射光学素子３０１は、入射面３１、出射面３８又は底面３９を備えることができる。
【０３８０】
反射面３６は、反射面３６ａ及び反射面３６ｂをまとめて表わしている。反射面３７は、反射面３７ａ及び反射面３７ｂをまとめて表わしている。出射面３８は、出射面３８ａ及び出射面３８ｂをまとめて表わしている。
【０３８１】
導光投射光学素子３０１は、導光投射光学素子３の形状に、反射面３６、反射面３７及び出射面３８を付加した形状である。よって、導光投射光学素子３と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。導光投射光学素子３と同じ構成要素は、入射面３１，３４、反射面３２及び出射面３３である。また、導光投射光学素子３の説明では説明されていないが、導光投射光学素子３０１の底面３９も導光投射光学素子３の底面３９と同様である。なお、導光投射光学素子３０１の入射面３１については、例として、パワーを有さない平面として説明する。
【０３８２】
また、実施の形態４は、実施の形態２の変形例で説明した導光投射光学素子３００にも適用できる。
【０３８３】
導光投射光学素子３０１は、集光光学素子２から出射された光を入射する。導光投射光学素子３０１は、入射した光を前方（＋Ｚ軸方向）に出射する。
【０３８４】
導光投射光学素子３０１は、透明樹脂、硝子又はシリコーン材等で製作されている。
【０３８５】
また、実施の形態４で示す導光投射光学素子３０１は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【０３８６】
反射面３６は、導光投射光学素子３０１の底面３９をくり抜いた凹形状をしている。つまり、反射面３６は、−Ｙ軸方向から見て凹形状をしている。
【０３８７】
反射面３６は、例えば、稜線部３６１を挟む２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）で形成されている。反射面３６の２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）及び底面３９は、Ｚ軸方向から見ると、三角形形状をしている。２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）は、三角形形状の２つの辺に相当する。そして、稜線部３６１は、２つの辺に挟まれた頂点に相当する。
【０３８８】
図２２では、２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）のＸ軸方向の長さは等しい。つまり、図２２では、反射面３６の２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）及び底面３９は、Ｚ軸方向から見ると、二等辺三角形形状をしている。ただし、上記形状に限らず反射面３６の２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）はそれぞれ形状及び大きさが異なっても良い。また、２つの面（反射面３６ａ，３６ｂ）は曲面であっても良い、
【０３８９】
反射面３７は、例えば、導光投射光学素子３０１の側面３９５に形成された反射面である。「側面」とは、導光投射光学素子３０１のＸ軸方向側に形成された面である。つまり、底面３９に対向する面を上面３９０とすると、側面３９５は、光軸Ｃ１方向に延びている面であって、底面３９と上面３９０とをつなぐ面である。
【０３９０】
反射面３７ａは、導光投射光学素子３０１の−Ｘ軸方向の側面３９５ａに形成された反射面である。反射面３７ｂは、導光投射光学素子３０１の＋Ｘ軸方向の側面３９５ｂに形成された反射面である。
【０３９１】
また、反射面３７は、光軸Ｃ１方向において、入射面３１と出射面３３との間に配置されている。
【０３９２】
また、反射面３７は、光軸Ｃ１方向において、稜線部３２１と出射面３３との間に配置されている。
【０３９３】
反射面３７は、例えば、Ｚ−Ｘ断面で見て放物線形状をしている。つまり、反射面３７は＋Ｚ軸方向に進むにつれて光軸Ｃ１からの距離が大きくなる形状である。光軸Ｃ１は、出射面３３の光軸である。
【０３９４】
反射面３６，３７は、ミラー蒸着をすることでミラー面としても良い。しかし、反射面３６，３７は、ミラー蒸着をせずに全反射面として機能させることが望ましい。なぜなら、全反射面はミラー面よりも反射率が高く光利用効率の向上に寄与する。また、ミラー蒸着の工程をなくすことで、導光投射光学素子３０１の製造工程を簡素化することができる。そして、導光投射光学素子３０１の製造コストの低減に寄与する。
【０３９５】
出射面３８は、反射面３７で反射された光が導光投射光学素子３０１から出射する面である。出射面３８は、例えば、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面形状である。
【０３９６】
出射面３８の光軸Ｃ１側の端部は、側面３９５に接続している。出射面３８の光軸Ｃ１側と反対側の端部は、反射面３７の＋Ｚ軸側の端面に接続している。
【０３９７】
出射面３８ａは、導光投射光学素子３０１の−Ｘ軸方向の側面に形成された出射面である。出射面３８ａの＋Ｘ軸側の端部は、−Ｘ軸側の側面３９５ａに接続している。出射面３８ａの−Ｘ軸側の端部は、反射面３７ａの＋Ｚ軸側の端面に接続している。
【０３９８】
出射面３８ｂは、導光投射光学素子３０１の＋Ｘ軸方向の側面に形成された出射面である。出射面３８ｂの−Ｘ軸側の端部は、＋Ｘ軸側の側面３９５ｂに接続している。出射面３８ｂの＋Ｘ軸側の端部は、反射面３７ｂの＋Ｚ軸側の端面に接続している。
【０３９９】
＜光線の挙動＞
導光投射光学素子３０１の反射面３２で反射される光線の挙動は、実施の形態１での導光投射光学素子３と同様である。そのため、実施の形態１での集光光学素子３の説明で代用する。従って、ここでは集光光学素子の反射面３２で反射しない光線の挙動について説明する。
【０４００】
図２０に示すように、集光光学素子２によって集光された光は、導光光学素子３０１の入射面３１に入射される。例えば、図２０では、入射面３１は屈折面である。入射面３１に入射された光は、入射面３１で屈折される。実施の形態４では、入射面３１は、平面形状である。
【０４０１】
入射面３１から入射した光のうち、反射面３２で反射されない光の一部は、反射面３６に到達する。つまり、反射面３２の＋Ｚ軸方向の端部（稜線部３２１）よりも＋Ｚ軸方向側を通過する光の一部は、反射面３６に到達する。
【０４０２】
反射面３６は、反射面３６に導かれた光を導光投射光学素子３０１の側面３９５の方向へ反射する。反射面３６ａは、光を−Ｘ軸方向の側面３９５ａに向けて反射する。反射面３６ｂは、光を＋Ｘ軸方向の側面３９５ｂに向けて反射する。つまり、反射面３６は、稜線３６１を中心に、入射する光を２つに分ける。
【０４０３】
反射面３６で反射された光は、反射面３７に到達する。反射面３６ａで反射された光は、反射面３７ａに到達する。反射面３６ｂで反射された光は、反射面３７ｂに到達する。
【０４０４】
そして、反射面３７で反射された光線は、前方（＋Ｚ軸方向）に向けて進行する。つまり、反射面３７で反射された光は、出射面３８から車両前方（＋Ｚ軸方向）に出射される。
【０４０５】
反射面３７ａで反射された光は、出射面３８ａに到達する。出射面３８ａに到達した光は、出射面３８ａから車両前方（＋Ｚ軸方向）に出射される。反射面３７ｂで反射された光は、出射面３８ｂに到達する。出射面３８ｂに到達した光は、出射面３８ｂから車両前方（＋Ｚ軸方向）に出射される。
【０４０６】
図２０（Ｂ）に示すように、光線は反射面３７で所望の発散角に制御される。ここで、「所望の発散角」とは、照射面９上で適切な配光パターンを形成するための発散角のことである。「適切」とは、例えば、道路交通規則等に定められる配光パターンのことである。
【０４０７】
図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）は、反射面３７の発散角の制御を説明する説明図である。図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）に示すように、反射面３７の曲率を変化させることで光線の発散角を任意に制御することが可能である。
【０４０８】
図２３（Ａ）は、発散角を０度にした例である。つまり、図２３（Ａ）は光を略平行光化した例である。
【０４０９】
図２３（Ｂ）は、発散角を持たせた場合の例を示している。図２３（Ｂ）では、反射面３７で反射された光線は、出射面３８から出射された後で集光している。そして、その後、集光した光は、発散している。
【０４１０】
図２０（Ｂ）、図２３（Ａ）及び図２３（Ｂ）では、反射面３７は曲面形状である。しかし、反射面３８は、平面形状であってもよい。また、反射面３８は、Ｙ軸方向から見て、多角形形状であってもよい。
【０４１１】
図２０（Ａ）に示すように、例えば、出射面３８から出射された光を、照射面９上のカットオフライン９１よりも上側（＋Ｙ軸側）に照射させることができる。つまり、カットオフライン９１よりも上側を弱い光で照射することができる。
【０４１２】
道路交通規則等に定められる配光パターンでは、頭上標識（以下、オーバーヘッドサインという。）用の配光を形成することが要求されている。「オーバーヘッドサイン用の配光」とは、夜間の頭上の標識の視認性を高めるためにカットオフラインよりも上方に弱い光を照射するものである。
【０４１３】
実施の形態４に係る前照灯モジュール１６０は、例えば、オーバーヘッドサイン用の配光を容易に形成することができる。
【０４１４】
また、出射面３８はＸ−Ｙ平面に平行な平面形状として説明した。しかし、これに限るものではない。
【０４１５】
光学素子３０１は、反射面３６及び反射面３７を含む。反射面３６は、光源１から発せられた光のうち、端部３２１の出射面３３側を通過した光を反射する。反射面３７は、反射面３２と出射面３３との間に位置し、反射面３６で反射された光を反射する。
【０４１６】
実施の形態４では、光学素子３０１は、一例として、導光投射光学素子３０１として示されている。また、端部３２１は、一例として、稜線部３２１として示されている。
【０４１７】
光学素子３０１は、反射面３７で反射された光を出射する出射面３８を含む。出射面３８は、屈折力を有する。
【０４１８】
＜変形例１＞
図２４は、前照灯モジュール１７０の構成を示す構成図である。図２４に示すように、例えば、出射面３８から出射された光を、照射面９上において、カットオフライン９１よりも下側を照射することができる。そして、カットオフライン９１よりも下側の配光の光量を増すことができる。
【０４１９】
例えば、図２４に示す導光投射光学素子３０２のように、出射面３８をＸ−Ｙ平面に対して、＋Ｘ軸方向から見て反時計回りに傾斜させた平面形状とすることもできる。このようにすることで、Ｙ−Ｚ平面上で見ると、光線は出射面３８で−Ｙ軸方向へ屈折される。出射面３８から出射した光は、照射面９上の配光パターンに対して下側の配光となる。
【０４２０】
出射面３８をＸ−Ｙ平面に対して、＋Ｘ軸方向から見て反時計回りに傾斜されることで、光は、出射面３８の垂線の＋Ｙ軸方向側から出射面３８に到達する。屈折の法則（スネルの法則）から、光が出射面３８に到達する際の入射角よりも、光が出射面３８から出射する際の出射角は大きくなる。このため、光は出射面３８で−Ｙ軸方向へ屈折される。
【０４２１】
また、この様な出射面３８から出射される光の配光パターンの高さを任意に調整する機能は、前照灯モジュール１７０の導光投射光学素子３０２全体で発揮できれば良い。つまり、これらの機能を導光投射光学素子３０２のいずれかの光学面に分散することも可能である。例えば、反射面３７の傾きを調整することで、任意に配光パターンの高さを制御することができる。
【０４２２】
出射面３８は、出射面３３の光軸Ｃ１に垂直な平面に対して傾斜している。
【０４２３】
＜変形例２＞
図２５は、前照灯モジュール１８０の構成を示す構成図である。上述では、出射面３８は平面形状として説明した。しかし、図２４に示す導光投射光学素子３０３のように、出射面３８を曲面形状とすることができる。例えば、図２５では、＋Ｘ軸方向から見て、出射面３８は＋Ｚ軸方向に凸形状をしている。出射面３８を図２５に示すような曲面とすることができる。
【０４２４】
図２５では、例えば、出射面３８をＹ軸方向のみに正のパワーを有するシリンドリカル面形状としている。つまり、図２５に示す前照灯モジュール１８０は、出射面３８においてＹ軸方向に正のパワーを持たせている。
【０４２５】
図２５では、照射面９上において垂直方向（Ｙ軸方向）の配光の高さを小さくした例を示している。「配光の高さ」とは、照射面９上において、配光パターンの垂直方向（Ｙ軸方向）の長さである。「配光の高さ」は、「配光の厚み」とも呼ばれる。つまり、図２５に示す前照灯モジュール１８０は、照射面９上での配光の高さを圧縮している。
【０４２６】
また、出射面３８をＸ軸方向のみに正のパワーを有するシリンドリカル面形状とすることもできる。
【０４２７】
出射面３８が正のパワーを有する場合には、出射面３８から出射した光は、車両前方の任意の位置に集光する。出射面３８の近くに集光位置を設けた場合には、集光位置よりも車両の前方（＋Ｚ軸方向）では、光は発散する。このため、配光の幅又は高さを大きくすることができる。一方、照射面９の付近に集光位置を設けた場合には、光は照射面９の近くで集光する。このため、配光の幅又は高さを小さくすることができる。つまり、出射面３８から遠くの位置に集光位置を設けた場合には、出射面３８の近くに集光位置を設けた場合よりも、配光の幅又は高さを小さくすることができる。
【０４２８】
図２５に示した例とは逆に、出射面３８をＹ軸方向のみに負のパワーを有するシリンドリカル面形状とすることができる。つまり、前照灯モジュール１８０は、出射面３８においてＹ軸方向に負のパワーを持つことができる。これにより、前照灯モジュール１８０は、照射面９上の配光の高さを大きくすることができる。
【０４２９】
同様に、出射面３８をＸ軸方向のみに負のパワーを有するシリンドリカル面形状とすることもできる。これにより、前照灯モジュール１８０は、照射面９上の配光の幅を大きくすることができる。「配光の幅」とは、照射面９上において、配光パターンの水平方向（Ｘ軸方向）の長さである。
【０４３０】
このように、図２５に示す前照灯モジュール１８０は、出射面３８から出射される光の垂直方向（Ｙ軸方向）の配光の高さを制御する。つまり、前照灯モジュール１８０は、出射面３８の面形状を曲面とすることで、照射面９上における垂直方向（Ｙ軸方向）の配光パターンの高さを任意に制御する。
【０４３１】
また、前照灯モジュール１８０は、照射面９上における水平方向（Ｘ軸方向）の配光パターンの幅を任意に制御することができる。
【０４３２】
また、この様な出射面３８から出射される光の配光パターンの幅又は高さを任意に調整する機能は、前照灯モジュール１８０の導光投射光学素子３０３全体で発揮できれば良い。つまり、これらの機能を導光投射光学素子３０３のいずれかの光学面に分散することも可能である。
【０４３３】
例えば、反射面３７の曲率を調整することで、配光パターンの幅及び高さを任意に制御することができる。しかし、出射面３８を曲面形状とすることで、容易及び正確に配光を制御することができる。
【０４３４】
導光投射光学素子３０１，３０２，３０３は、小型で簡単な構成で損失光ＬＯを低減し光利用効率を向上させることができる。また、導光投射光学素子３０２は、反射面３７，３８の傾きを調整することで、任意に配光パターンを制御することができる。また、導光投射光学素子３０３は、出射面３７，３８の曲率を調整することで、任意に配光パターンを制御することができる。
【０４３５】
実施の形態５．
図２６は、本発明の実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０の構成を示す構成図である。図１と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。図１と同じ構成要素は、光源１である。
【０４３６】
図２６に示すように、実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０は、光源１及び導光投射光学素子３０４を備える。実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０は、実施の形態１に係る導光投射光学素子３の集光光学素子２と導光投射光学素子３とが一体の形状となっている点で相違する。
【０４３７】
導光投射光学素子３と同じ構成要素については同一の符号を付しその説明を省略する。導光投射光学素子３と同じ構成要素は、入射面３４、反射面３２及び出射面３３である。なお、入射面３１１は、入射面３１と同様に正のパワーを有している。ただし、入射面３１１は、入射面３１の一部の領域に形成されている点で実施の形態１と相違する。
【０４３８】
一般的に、光学部品は部品点数が増えれば増えるほど光利用効率は低下する。屈折材料の場合には、その大きな一因は、フレネル反射による損失である。「フレネル反射」とは、屈折率が異なる媒質の境界面で生じる反射現象のことである。つまり、光学部品の数が増えると、空気と屈折材料との境界面が増える。このため、フレネル反射による損失が増加する。そして、結果として、光利用効率が低下する。
【０４３９】
実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０は、このような問題を解決するものである。前照灯モジュール１９０は、小型で簡単な構成で、光利用効率の高い前照灯モジュールを実現する。
【０４４０】
導光投射光学素子３０４は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光光学素子２と導光投射光学素子３との間に空隙を設けず、一体とした形状である。「空隙」とは、物と物との間のすき間のことである。
【０４４１】
導光投射光学素子３０４は、入射面３１１，３１２、反射面３１３，３２及び出射面３３を備える。入射面３１１，３１２及び反射面３１３を、集光光学部３５０とよぶ。
【０４４２】
また、実施の形態５で示す導光投射光学素子３０４は、例えば、内部が屈折材で満たされている。
【０４４３】
光源１と集光光学部３５０について説明を容易にするためにＸ１Ｙ１Ｚ１座標を用いる。Ｘ１Ｙ１Ｚ１座標は、ＸＹＺ座標を＋Ｘ軸方向から見て、Ｘ軸を回転軸として時計回りに角度ａだけ傾けた座標である。
【０４４４】
実施の形態５では、集光光学部３５０の光軸Ｃ２は、Ｚ１軸に平行である。また、集光光学部３５０の光軸Ｃ２は、光源１の光軸と一致している。
【０４４５】
入射面３１１は、集光光学素子２の入射面２１１に相当する。つまり、入射面３１１は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光光学素子２の入射面２１１と同様の機能を有する。
【０４４６】
入射面３１１は、入射面２１１に置き換えて考えることができる。実施の形態１での集光光学素子２の説明のうち、入射面２１１の説明は、入射面３１１の説明の代わりに用いられる。そのため、実施の形態１における入射面２１１に関する説明を入射面３１１に関する説明に代用する。
【０４４７】
ただし、実施の形態５では、出射面２３１，２３２は存在しないため、出射面２３１，２３２との関係に関する記載は代用しない。
【０４４８】
また、入射面３１１の光学性能は、集光光学素子２の入射面２１１の光学性能に対して異なる値を取りえる。
【０４４９】
入射面３１１は、集光光学部３５０の中心部分に形成された入射面である。「集光光学部３５０の中心部分」とは、集光光学部３５０の光軸Ｃ２が入射面３１１上に交点を有していることである。
【０４５０】
入射面３１１は、例えば、正のパワーを有する。つまり、入射面３１１は凸面形状である。パワーは、屈折力とも言われる。
【０４５１】
上述のように、実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０は、実施の形態１に係る導光投射光学素子３の集光光学素子２と導光投射光学素子３とが一体の形状となっている点で相違する。そのため、導光投射光学素子３０４と実施の形態１にかかる前照灯モジュール１００の集光光学素子２と比べると、導光投射光学素子３０４は、集光光学素子２の出射面２３１に相当する面を備えていない。
【０４５２】
しかしながら、出射面２３１の機能は、導光投射光学素子３０４の入射面３１１に付与することができる。つまり、入射面３１１のパワーを強めれば良い。こうすることで、入射面３１１，３１２及び反射面３１３で、実施の形態１にかかる前照灯モジュール１００の集光光学素子２の機能を達成することができる。
【０４５３】
入射面３１２は、集光光学素子２の入射面２１２に相当する。つまり、入射面３１２は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光光学素子２の入射面２１２と同様の機能を有する。
【０４５４】
入射面３１２は、入射面２１２に置き換えて考えることができる。実施の形態１での集光光学素子２の説明のうち、入射面２１２の説明は、入射面３１２の説明の代わりに用いられる。そのため、実施の形態１における入射面２１２に関する説明を入射面３１２に関する説明に代用する。
【０４５５】
また、入射面３１２の光学性能は、集光光学素子２の入射面２１２の光学性能に対して異なる値を取りえる。
【０４５６】
入射面３１２は、例えば、楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体の表面形状の一部をしている。楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体を「回転楕円体」という。この回転楕円体の回転軸は、光軸Ｃ２に一致している。
【０４５７】
入射面３１２は、回転楕円体の回転軸方向の両端を切断した表面形状をしている。つまり、入射面３１２は、筒形状をしている。
【０４５８】
入射面３１２の筒形状の一端（＋Ｚ１軸方向側の端）は、入射面３１１の外周に接続されている。入射面３１２の筒形状は、入射面３１１に対して光源１側（−Ｚ１軸方向）に形成されている。
【０４５９】
反射面３１３は、集光光学素子２の反射面２２に相当する。つまり、反射面３１３は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の集光光学素子２の反射面２２と同様の機能を有する。
【０４６０】
反射面３１３は、反射面２１に置き換えて考えることができる。実施の形態１での集光光学素子２の説明のうち、反射面２２の説明は、反射面３１３の説明の代わりに用いられる。そのため、実施の形態１における反射面２２に関する説明を入射面３１３に関する説明に代用する。
【０４６１】
反射面３１３の光学性能は、集光光学素子２の反射面２２の光学性能に対して異なる値を取りえる。
【０４６２】
反射面３１３は、Ｘ１−Ｙ１平面上の断面形状が、例えば、光軸Ｃ２を中心とした円形状をした筒形状をしている。反射面３１３の筒形状は、−Ｚ１軸方向側の端のＸ１−Ｙ１平面上の円形状の直径が、＋Ｚ１軸方向側の端のＸ１−Ｙ１平面上の円形状の直径よりも小さい。つまり、反射面３１３は、−Ｚ１軸方向から＋Ｚ１軸方向に向けて直径が大きくなっている。
【０４６３】
例えば、反射面３１３は、円錐台の側面の形状をしている。中心軸を含む面上での円錐台の側面の形状は直線形状をしている。しかし、光軸Ｃ２を含む面上での反射面３１３の形状は曲線形状であっても構わない。
【０４６４】
反射面３１３の筒形状の一端（−Ｚ１軸方向側の端）は、入射面３１２の筒形状の他端（−Ｚ１軸方向側の端）に接続している。つまり、反射面３１３は、入射面３１２の外周側に位置している。
【０４６５】
入射面３１１，３１２は、光源１から発せられた光を入射する。反射面３１３は、入射面３１２から入射した光を反射する。
【０４６６】
反射面３２は、入射面３１１，３１２又は反射面３１３によって集光された光を反射する。反射面３２は、実施の形態１にかかる前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の反射面３２と同様の機能を有する。このため、実施の形態５の反射面３２は、実施の形態１の反射面３２に置き換えて考えることができる。
【０４６７】
そのため、実施の形態１での導光投射光学素子３の反射面３２の説明は、実施の形態５の反射面３２の説明の代わりに用いられる。ただし、実施の形態５の反射面３２の光学性能は、導光投射光学素子３の反射面３２の光学性能に対して異なる値を取りえる。
【０４６８】
出射面３３は、光を車両の前方へ投射する。実施の形態５の出射面３３は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子３の出射面３３と同様の機能を有する。このため、実施の形態５の出射面３３は、実施の形態１の出射面３３に置き換えて考えることができる。
【０４６９】
そのため、実施の形態１での導光投射光学素子３の出射面３３の説明は、実施の形態５の出射面３３の説明の代わりに用いられる。ただし、実施の形態５の出射面３３の光学性能は、導光投射光学素子３の出射面３３の光学性能に対して異なる値を取りえる。
【０４７０】
以上の説明のように実施の形態５に係る前照灯モジュール１９０は、実施の形態１にかかる前照灯モジュール１００の集光光学素子２及び導光投射光学素子３の機能を、導光投射光学素子３０４のみで達成することができる。従って、光学部品の数とともに増加するフレネル反射による損失を低減する。そして、光利用効率が高く小型の前照灯モジュールを実現することができる。
【０４７１】
光学素子３０４は、光源１から発せられた光を入射する入射部３５０を含む。入射部３５０は、屈折力を有する屈折面３１１，３１２を含む。
【０４７２】
実施の形態５では、光学素子３０４は、一例として、導光投射光学素子３０４として示されている。入射部３５０は、一例として、集光光学部３５０として示されている。屈折面３１１，３１２は、一例として、入射面３１１，３１２として示されている。
【０４７３】
入射部３５０は、反射面３１３を含む。
【０４７４】
反射面３１３は、全反射面である。
【０４７５】
実施の形態６．
実施の形態６では、実施の形態１から５で説明した前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０，１４０,１５０，１６０，１７０，１８０，１９０を用いた前照灯装置１０について説明する。
【０４７６】
実施の形態１から５では、前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０，１４０,１５０，１６０，１７０，１８０，１９０の実施の形態を説明した。図２７は、前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０，１４０,１５０，１６０，１７０，１８０，１９０を実装した前照灯装置１０の構成を示した構成図である。
【０４７７】
図２７では、前照灯モジュール１００を搭載した例を示している。前照灯モジュール１００の全部又は一部を、前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０，１４０,１５０，１６０，１７０，１８０，１９０に置きかえることができる。
【０４７８】
＜前照灯装置１０の構成＞
前照灯装置１０は、筐体９７を備える。また、前照灯装置１０は、カバー９６を備えることができる。
【０４７９】
筐体９７の内部には、前照灯モジュール１００が収められている。図２７では、例として、３個の前照灯モジュール１００が収められている。なお、前照灯モジュール１００の個数は、３個に限定されない。前照灯モジュール１００の個数は、１個でも良く、３個以上でも良い。
【０４８０】
また、図２７では、箱形状の筐体９７の内部に前照灯モジュール１００を収めている。しかし、筐体９７は、箱形状である必要はない。特に四輪の自動車等の場合には、筐体９７は、フレーム等で構成されており、そのフレームに前照灯モジュール１００が固定される構成を採用しても良い。なぜなら、四輪の自動車等の場合には、筐体９７は車体の内部に配置されているからである。このフレーム等は、車体を構成する部品であってもよい。この場合には、筐体９７は車体を構成する一部の筐体部となる。
【０４８１】
前照灯モジュール１００は、筐体９７の内部に、Ｘ軸方向に並べて配置されている。なお、前照灯モジュール１００の並べ方は、Ｘ軸方向に並べる方法に限らない。デザイン又は機能等を考慮して、前照灯モジュール１００をＹ軸方向又はＺ軸方向にずらして配置しても良い。
【０４８２】
自動二輪車の場合には、筐体９７は、ハンドルの近くに配置されている。四輪の自動車の場合には、筐体９７は、車体の内部に配置されている。
【０４８３】
カバー９６は透明な材料で作製されている。そして、カバー９６は、車体の表面部分に配置されて、車体の外部に表れている。カバー９６は、筐体９７の＋Ｚ軸方向に配置されている。
【０４８４】
カバー９６は、前照灯モジュール１００を風雨又は塵埃等から守るために設けられている。しかし、導光投射光学素子３の出射面３３の部分が前照灯モジュール１００の内部の部品を風雨又は塵埃等から守る構造の場合には、特にカバー９６を設ける必要はない。
【０４８５】
前照灯モジュール１００から出射された光は、カバー９６を透過して、車両の前方に出射される。図２７では、カバー９６から出射された光は、隣り合う前照灯モジュール１００から出射された光と重なり合って、１つの配光パターンを形成している。
【０４８６】
以上のように説明したように、複数の前照灯モジュール１００を備える場合には、前照灯装置１０は、前照灯モジュール１００の集合体である。また、１個の前照灯モジュール１００を備える場合には、前照灯装置１０は、前照灯モジュール１００と等しくなる。つまり、前照灯モジュール１００が前照灯装置１０である。
【０４８７】
＜付記＞
以上の各実施の形態を基にして、以下の内容を付記として記載する。
＜付記１＞
第１の光を発する第１の光源と、
前記第１の光源から出射された第１の光を集光して集光光とする集光光学素子と、
前記集光光を入射する第１の入射面、入射した前記第１の光を反射する第１の反射面及び前記第１の反射面で反射された反射光を出射する第１の出射面を備える光学素子と
を備え、
前記集光光学素子は、前記第１の光の発散角を変化させることで、配光パターンを成形し、
前記反射光と、前記反射光以外の光とが、前記第１の出射面の光軸の方向において前記第１の出射面の焦点位置に位置する点を含み前記光軸に垂直な第１の平面上で重畳することで、前記第１の平面上において、前記配光パターン内に高光度領域を形成し、
前記第１の出射面は、正の屈折力を有し、前記第１の平面上に形成された前記配光パターンを投影する前照灯モジュール。
＜付記２＞
第１の光を発する第１の光源と、
前記第１の光を入射する第１の入射面、入射した前記第１の光を反射する第１の反射面及び前記第１の反射面で反射された反射光を出射する第１の出射面を備える光学素子と
を備え、
前記第１の入射面は、前記第１の光の発散角を変化させることで、配光パターンを成形し、
前記反射光と、前記反射光以外の光とが、前記第１の出射面の光軸の方向において前記第１の出射面の焦点位置に位置する点を含み前記光軸に垂直な第１の平面上で重畳することで、前記第１の平面上において、前記配光パターン内に高光度領域を形成し、
前記第１の出射面は、正の屈折力を有し、前記第１の平面上に形成された前記配光パターンを投影し、
前記光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、
前記第１の入射面は、前記第１の投影面上で見ると、正の屈折力を有する前照灯モジュール。
＜付記３＞
前記第１の光源から発せられた第１の光を集光して集光光とする集光光学素子を備え、
前記集光光は、前記第１の入射面から前記光学素子に入射する付記２に記載の前照灯モジュール。
＜付記４＞
前記光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、
前記第１の入射面は、前記第１の投影面上で見ると、正の屈折力を有する付記１に記載の前照灯モジュール。
＜付記５＞
前記光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面とし、
前記第１の入射面は、前記第１の投影面上で第１の集光位置を有し、前記第２の投影面上で見ると正の屈折力を有することで第２の集光位置を有し、
前記光学素子が光を出射する方向において、前記第２の集光位置は、前記第１の集光位置とは異なる位置である付記２から４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記６＞
前記光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面とし、
前記第１の入射面は、前記第２の投影面上で見ると、負の屈折力を有する付記２から４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記７＞
車両に用いられる前照灯モジュールであって、
第１の光を発する第１の光源と、
前記第１の光を入射する第１の入射面、入射した前記第１の光を反射する第１の反射面及び前記第１の反射面で反射された反射光を出射する第１の出射面を備える光学素子と
を備え、
前記第１の入射面は、前記第１の光の発散角を変化させることで、配光パターンを成形し、
前記反射光と、前記反射光以外の光とが、前記第１の出射面の光軸の方向において前記第１の出射面の焦点位置に位置する点を含み前記光軸に垂直な第１の平面上で重畳することで、前記第１の平面上において、前記配光パターン内に高光度領域を形成し、
前記第１の出射面は、正の屈折力を有し、前記第１の平面上に形成された前記配光パターンを投影し、
前記第１の入射面は、前記車両の垂直方向に対応する方向で正の屈折力を有する前照灯モジュール。
＜付記８＞
前記第１の光源から発せられた第１の光を集光して集光光とする集光光学素子を備え、
前記集光光は、前記第１の入射面から前記光学素子に入射する付記７に記載の前照灯モジュール。
＜付記９＞
車両に用いられる前照灯モジュールであって、
前記第１の入射面は、前記車両の垂直方向に対応する方向で正の屈折力を有する付記１に記載の前照灯モジュール。
＜付記１０＞
前記第１の入射面は、前記車両の垂直方向に対応する方向で第１の集光位置を有し、前記車両の水平方向に対応する方向で正の屈折力を有することで第２の集光位置を有し、
前記光学素子が光を出射する方向において、前記第２の集光位置は、前記第１の集光位置とは異なる位置である付記７から９のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１１＞
前記第１の入射面は、前記車両の水平方向に対応する方向で負の屈折力を有する付記７から９のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１２＞
前記第１の反射面の前記第１の出射面側の端部は、前記光軸に垂直で、前記第１の出射面の焦点を含む面上に位置する点を含む付記１から１１のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１３＞
前記反射光は、前記光学素子に入射して前記第１の反射面で最初の反射をした反射光である付記１から１２のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１４＞
前記反射光は、前記第１の反射面における一度の反射で前記第１の出射面に到達する付記１から１２のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１５＞
前記第１の反射面は、前記光学素子の内部で入射した前記第１の光が進行する方向に向けて、前記光学素子内の光路が広がるように傾斜している付記１から１４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１６＞
前記第１の光源は、指向性を有する半導体光源である付記１から１５のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１７＞
前記第１の光源の発光面の形状が投影される付記１６に記載の前照灯モジュール。
＜付記１８＞
第２の光を発する第２の光源を備え、
前記光学素子は、前記第１の反射面の裏面側に配置された第２の入射面を備え、
前記第２の光源から出射された前記第２の光は、前記第２の入射面から前記光学素子に入射する付記１から１７のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記１９＞
前記光学素子は、前記第１の反射面の裏面側に配置された第２の反射面を備え、
前記第２の入射面から入射した前記第２の光は、前記第２の反射面で反射される付記１８に記載の前照灯モジュール。
＜付記２０＞
前記第２の反射面は全反射面である付記１９に記載の前照灯モジュール。
＜付記２１＞
前記光学素子は、第３の反射面及び第４の反射面を備え、
前記第３の反射面は、前記第１の光のうち、前記第１の反射面の前記第１の出射面側を通過した光を反射し、
前記第４の反射面は、前記第１の反射面と前記第１の出射面との間に位置し、前記第３の反射面で反射された光を反射する付記１から２０のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記２２＞
前記光学素子は、前記第４の反射面で反射された光を出射する第２の出射面を備え、
前記第２の出射面は、屈折力を有する付記２１に記載の前照灯モジュール。
＜付記２３＞
前記第１の反射面は全反射面である付記１から２２のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記２４＞
前記光学素子を回転させる回転機構を備え、
前記回転機構は、前記光学素子を、前記光学素子の前記光軸方向の両端に位置する面を通る軸を回転軸として回転させる付記１から２３のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記２５＞
前記光学素子を回転させる回転機構を備え、
前記回転機構は、前記光学素子を、前記光軸を中心に回転させる付記１から２３のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
＜付記２６＞
付記１から２５のいずれか１項に記載の前照灯モジュールを備えた車両用前照灯装置。
【０４８８】
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係又は部品の形状を示す用語を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載した場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを示している。
【０４８９】
また、以上のように本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限るものではない。
【符号の説明】
【０４９０】
１０  前照灯装置、  １００，１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０  前照灯モジュール、  １，１ａ，１ｂ，１ｃ，４  光源、  １１，４１  発光面、  １５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ  光源モジュール、  ２，５  集光光学素子、  ２０  集光レンズ、  ２１１，２１２，５１１，５１２  入射面、  ２２，５２  反射面、  ２３１，２３２，５３１，５３２  出射面、  ２３２ａ，２３２ｂ  領域、  ３，３０，３００，３０１，３０２  導光投射光学素子、  ３１，３４，３１１，３１２  入射面、  ３２，３５，３６，３７，３７ａ，３７ｂ，３１３，３２０  反射面、  ３２１，３２１ａ，３２１ｂ，３６１  稜線部、  ３３，３８，３８ａ，３８ｂ，３３０  出射面、  ３９  底面、  ３５０  集光光学部、  ６  制御回路、  ６５  車体傾斜検出部、  ７  回転機構、  ７１  ステッピングモーター、  ７２，７３  歯車、  ７４  軸、  ９  照射面、  ９１  カットオフライン、  ９４  自動二輪車、  ９５  車輪、  ９５ａ  地面に接する位置、  ９６  カバー、  ９７  筐体、  １０１  線、  １０２  センターライン、  １０３，１０４，１０６  配光パターン、  １０５  コーナー領域、  ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ  角度、  Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３  光軸、  ｋ  傾斜角度、  ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４  垂線、  ＰＨ  集光位置、  ＰＣ  共役面、  Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ６  入射角、  Ｓ２，Ｓ５，  反射角、  Ｓｏｕｔ，Ｓｏｕｔ１，Ｓｏｕｔ２  出射角、  Ｈ−Ｈ，Ｖ−Ｖ  線、  Ｑ  点。
【図１】
2020205287.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月28日(2020.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配光パターンを投影する前照灯モジュールであって、
光を発する第１の光源と、
前記光を入射する第１の入射面、入射した前記光を出射する第１の出射面及び入射した前記光のうち到達した光を反射する第１の反射面を含む光学素子と
を備え、
少なくとも前記第１の入射面により、前記第１の光源から出射された光を集光させる集光光学系が構成されており、
前記第１の出射面の光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、前記第１の出射面の光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面としたとき、
前記集光光学系は、前記第１の投影面上でみると、少なくとも一部の光学面が正のパワーを有することで第１の集光位置を有し、
前記集光光学系は、前記第２の投影面上でみると、少なくとも一部の光学面が正のパワーを有することで前記光学素子が光を出射する方向において前記第１の集光位置とは異なる第２の集光位置を有する又は少なくとも一部の光学面が負のパワーを有し、
前記集光光学系は、前記第１の光源からの光の発散角を変化させることで、前記配光パターンを形成し、
前記第１の反射面は、当該第１の反射面の前記第１の出射面側の端部の形状により前記配光パターンにカットオフラインを形成し、
前記第１の出射面は、前記集光光学系および前記第１の反射面により形成された前記配光パターンを投影する
前照灯モジュール。
【請求項２】
前記第１の入射面は、単独で又は前記前照灯モジュールが備える他の光学面と協働して、前記集光光学系を構成している
請求項１に記載の前照灯モジュール。
【請求項３】
前記第１の入射面は、前記第１の光源の光軸との交点を有し、
前記光学素子は、前記第１の入射面の外周に接続される第２の入射面及び前記第２の入射面の外周側に位置する第２の反射面をさらに含み、
前記第１の入射面、前記第２の入射面及び前記第２の反射面により、前記集光光学系が構成されている
請求項１または２に記載の前照灯モジュール。
【請求項４】
前記第１の入射面よりも前記第１の光源側に、前記第１の光源から出射された光を集光させて出射する集光光学素子を備え、
前記第１の入射面及び前記集光光学素子により、前記集光光学系が構成されている
請求項１または２に記載の前照灯モジュール。
【請求項５】
前記集光光学系によって、前記配光パターンの幅、高さ又は配光分布が制御される
請求項１から４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項６】
前記第１の出射面の光軸方向において、前記第１の反射面の前記第１の出射面側の端部は、前記第１の出射面の焦点位置に位置する点を含む
請求項１から５のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項７】
前記第１の反射面は、前記集光光学系により集光された光の一部または全部を反射する
請求項１から６のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項８】
前記第１の反射面で反射した反射光と、前記第１の反射面で反射されずに前記第１の出射面の光軸方向における前記第１の出射面の焦点位置に位置する点を含み前記配光パターンが投影される照射面と共役の関係にある所定の共役面を通過した光とが重畳されることで前記配光パターン内に高光度領域が形成され、
前記第１の出射面は、前記配光パターンを投影する
請求項１から７のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項９】
第２の光を発する第２の光源を備え、
前記光学素子は、前記第２の光を入射する第３の入射面を含む
請求項１から８のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項１０】
前記第３の入射面は、前記第１の反射面の裏面側に配置される
請求項９に記載の前照灯モジュール。
【請求項１１】
前記光学素子は、前記第１の反射面の前記第１の出射面側を通過した光を反射する第３の反射面及び前記第３の反射面で反射された光を車両前方に向けて出射する第２の出射面を含む
請求項１から１０のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項１２】
前記光学素子は、前記第３の反射面で反射された光を前記第２の出射面に導く第４の反射面を含む
請求項１１に記載の前照灯モジュール。
【請求項１３】
前記光学素子を回転させる回転機構を備える
請求項１から１２のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
【請求項１４】
前記回転機構は、前記光学素子を、前記光学素子の前記第１の出射面の光軸方向の両端に位置する面を通る軸を回転軸として回転させる、または前記第１の出射面の光軸を回転軸として回転させる
請求項１３に記載の前照灯モジュール。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載の前照灯モジュールを備えた車両用前照灯装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、車体の前方を照射する前照灯モジュール及び車両用前照灯装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明は、小型で簡単な構成で、光利用効率の高い前照灯モジュール及び車両用前照灯装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
前照灯モジュールは、配光パターンを投影する前照灯モジュールであって、光を発する第１の光源と、前記光を入射する第１の入射面、入射した前記光を出射する第１の出射面及び入射した前記光のうち到達した光を反射する第１の反射面を含む光学素子とを備え、少なくとも前記第１の入射面により、前記第１の光源から出射された光を集光させる集光光学系が構成されており、前記第１の出射面の光軸を含み前記第１の反射面に垂直な平面を第１の投影面とし、前記第１の出射面の光軸を含み前記第１の投影面に垂直な平面を第２の投影面としたとき、前記集光光学系は、前記第１の投影面上でみると、少なくとも一部の光学面が正のパワーを有することで第１の集光位置を有し、前記集光光学系は、前記第２の投影面上でみると、少なくとも一部の光学面が正のパワーを有することで前記光学素子が光を出射する方向において前記第１の集光位置とは異なる第２の集光位置を有する又は少なくとも一部の光学面が負のパワーを有し、前記集光光学系は、前記第１の光源からの光の発散角を変化させることで、前記配光パターンを形成し、前記第１の反射面は、当該第１の反射面の前記第１の出射面側の端部の形状により前記配光パターンにカットオフラインを形成し、前記第１の出射面は、前記集光光学系および前記反射面により形成された前記配光パターンを投影する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明によれば、小型で簡単な構成で、光利用効率の高い前照灯モジュール及び車両用前照灯装置を提供できる。