(57)【要約】【課題】従来の前照灯は、遮光板の上部にできる配光パターンの像を投影レンズによって投影している。そして、カットオフラインの形状は、シェードによる遮光で形成されている。つまり、遮光によって光利用効率は低下する。特に立ち上がりラインの形状を有するカットオフラインでは、水平形状のカットオフラインに比べて、遮られる光量は多くなる。光利用効率の低下を抑えて、異なる高さのカットオフラインを形成する前照灯モジュール又は前照灯装置を提供する。【解決手段】前照灯モジュール（１００）は、光源（１）および投射光学素子（８）を備える。光源（１）は、光を出射する発光面（１１）を含む。投射光学素子（８）は、光を入射して、光が形成する配光パターンを変更して投影する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光面を含む光源と、
前記光を入射して、前記光が形成する配光パターンを変更して投影する投射光学素子とを備える前照灯モジュール。
【請求項２】
前記投射光学素子は、第１光軸領域および第２光軸領域を備え、
前記第１光軸領域の焦点および前記第２光軸領域の焦点は、前記配光パターンを含む面上の異なる位置に位置する請求項１に記載の前照灯モジュール。
【請求項３】
車両に搭載される前照灯モジュールであって、
前記第１光軸領域の焦点の位置と前記第２光軸領域の焦点の位置との異なる方向は、前記前照灯モジュールによって投影された配光パターンの垂直方向に対応した方向である請求項２に記載の前照灯モジュール。
【請求項４】
前記配光パターンは、前記発光面上に形成される発光形状である請求項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】
前記発光面から出射された前記光の一部を遮光する遮光面を備え、
前記配光パターンは、前記遮光面を含む面上に形成される光束の形状である請求項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６】
前記発光面から出射された前記光を集光する集光光学素子を備え、
前記集光光学素子は、前記配光パターンの形成される面上の少なくとも１方向において集光機能を有する請求項５に記載の前照灯モジュール。
【請求項７】
前記集光光学素子は、前記配光パターンの形成される面上に集光点を有する請求項６に記載の前照灯モジュール。
【請求項８】
前記投射光学素子は、前記発光面から出射された光を反射する反射面を備え、
前記配光パターンは、前記投射光学素子の出射面で変更され、
前記反射面の前記出射面側の端部に、前記配光パターンが形成される請求項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９】
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を備える前照灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等の前方等を照射する前照灯モジュール及び前照灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用の前照灯装置は、道路交通規則等によって定められている所定の配光パターンの条件を満たさなければならない。
【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。
【０００４】
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、配光パターンの領域内の上部を意味し、前照灯装置では遠方を照射する部分に相当する。
【０００５】
また、他の道路交通規則の例として、歩行者の識別及び標識の識別のために、歩道側の照射を立ち上げる「立ち上がりライン」を有さなければならない。これは、対向車を幻惑させず、歩道側の人や標識等を視認するためである。ここで、「立ち上がりライン」とは、ロービームの対向車側が水平であり、歩道側は対向車側に対して斜めに立ち上がった配光パターンの形状を示している。
【０００６】
また、配光パターンでは配光ムラを抑える必要がある。配光ムラは、前照灯装置が路面を照明した際に、暗い線又は明るい線として現れる。そして、配光ムラは、ドライバーに距離感を見誤らせてしまう恐れがある。このため、前照灯装置では、配光ムラを抑えた配光である必要がある。
【０００７】
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、シェード及び投影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）。
【０００８】
特許文献１においては、リフレクタは、回転楕円系の反射面から構成されており、第１の焦点と第２の焦点、長軸を有している。半導体光源は、第１の焦点の近傍に位置するように配置されている。シェードは、リフレクタからの光を一部遮光し、例えば、すれ違い配光に適した配光パターンとなるカットオフラインを形成するため、シェードの上端縁が第２の焦点近傍に位置するように配置されている。投影レンズは、その焦点がリフレクタの第２の焦点近傍に位置するようにハウジングで保持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−１９９９３８号公報（段落００２４〜００２６、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の構成では、シェード（遮光板）の上部にできる配光パターンの像は、投影レンズによって投影されている。また、カットオフラインの形状は、シェードによる遮光で形成されている。
【００１１】
つまり、特許文献１の構成では、遮光によって光利用効率は低下する。特に立ち上がりラインの形状を有するカットオフラインでは、水平形状のカットオフラインに比べて、遮られる光量は多くなる。
【００１２】
また、幅の広い配光パターンを形成する場合には、投影レンズの周辺部では、光源からの光線の入射角度に応じて、光線が全反射する。このため、投影レンズから出射されない光が増加する。つまり、幅の広い配光パターンを形成すると、配光ムラが生じ、光利用効率の低下が顕著になる。
【００１３】
本発明は、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異なる高さのカットオフラインを形成することができる前照灯装置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】
【００１４】
前照灯モジュールは、光を出射する発光面を含む光源と、前記光を入射して、前記光が形成する配光パターンを変更して投影する投射光学素子とを備える前照灯モジュール。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光利用効率の低下を抑えて、異なる高さのカットオフラインを形成する前照灯モジュール又は前照灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【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の投射レンズ８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の光源１の形状を示す模式図である。
【図４】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の１００ａ，１００ｂの構成を示す構成図である。
【図５】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の光軸変化領域８２３を透過する光線の挙動を説明した図である。
【図６】照射面９上に投影された自動四輪車用の前照灯装置１０のロービームの配光パターン９５の例である。
【図７】実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の照射面９上での照度分布を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の照射面９上での照度分布を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の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【図１０】比較例に係る前照灯モジュール１０１を示す構成図である。
【図１１】比較例に係る前照灯モジュール１０１の遮光板５の形状の例を示した図である。
【図１２】比較例に係る前照灯モジュール１０１の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【図１３】光源１の形状を示す模式図である。
【図１４】照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【図１５】実施の形態１の変形例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１６】実施の形態１の変形例１に係る前照灯モジュール１１０の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【図１７】実施の形態１の変形例２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１８】実施の形態１の変形例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１９】実施の形態１の変形例２に係る前照灯モジュール１３０の遮光板５０の形状の例を示した図である。
【図２０】実施の形態１の変形例３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２１】実施の形態２の前照灯モジュール１００を実装した前照灯装置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】
【００１７】
「前照灯装置」とは、輸送機械などに搭載されて、操縦者の視認性及び外部からの被視認性を向上させるために使われる照明装置である。車両用の前照灯装置は、ヘッドランプ又はヘッドライトとも呼ばれる。
【００１８】
また、投射レンズは、投影レンズと同じ意味で用いている。ここで、「投射」とは、光線を投げかけること。なお、「投影」とは、像を映しだすことである。ここでは、投射レンズ８が、光源像又は配光パターンを照射面９上に映しだしている。
【００１９】
近年において、二酸化炭素（ＣＯ２）の排出と燃料の消費とを抑えるといった環境への負荷を軽減する観点から、例えば、車両の省エネルギー化が望まれている。これに伴い、車両用の前照灯装置においても小型化、軽量化及び省電力化が求められている。そこで、車両用の前照灯装置の光源として、半導体光源の採用が望まれている。半導体光源は、従来のハロゲンバルブ（ランプ光源）に比べて発光効率の高い。
【００２０】
「半導体光源」とは、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ））又はレーザーダイオード（ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ））などである。
【００２１】
従来のランプ光源（管球光源）は、半導体光源に比べて指向性の低い光源である。ランプ光源としては、白熱電球、ハロゲンランプ又は蛍光ランプ等が挙げられる。このため、ランプ光源はリフレクタ（例えば、反射鏡など）を用いて、放射した光に指向性を持たせている。一方、半導体光源は、少なくとも一つの発光面を備えており、光は発光面側に放射される。
【００２２】
このように、半導体光源はランプ光源と発光特性が異なる。このため、半導体光源は、リフレクタ（例えば、反射鏡など）を用いた従来の光学系ではなく、半導体光源に適した光学系を用いることが望ましい。
【００２３】
例えば、リフレクタは、点光源のランプに適している。このため、ＬＥＤなどの光源にリフレクタを用いた場合には、光源が一点ではなく多数になり、無駄な光が多くなる。そして、リフレクタで正しく反射される光が少なくなり、無駄な光がグレア光となる。これは、配光パターンの領域内での光量が減少する原因となる。
【００２４】
なお、上述の半導体光源は、固体光源の一種である。固体光源としては、例えば、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して、発光させる光源等が挙げられる。これらの固体光源にも、半導体光源と同様の光学系を用いることが望ましい。
【００２５】
このように、管球光源は含まず、指向性を持つ光源を「固体光源」とよぶ。
【００２６】
「指向性」とは、光などが空間中に出力されるとき、その強度が方向によって異なる性質である。ここで「指向性を有する」とは、上述のように、発光面の表面側に光が進行して、発光面の裏面側には光が進行しないことをいう。つまり、光源から出射される光の発散角は１８０度以下となる。
【００２７】
特許文献１の車両用前照灯は、上述のように、回転楕円面系のリフレクタの第１の焦点に半導体光源を配置している。そして、半導体光源から出射された光は、第２の焦点に集光される。シェード（遮光板）は、光の一部を遮光する。遮光されなかった光は、投影レンズによって前方に出射される。
【００２８】
また、以下の実施の形態で示す光源は、指向性を持つ光源（固体光源）として説明している。上述のように、主な例としては、発光ダイオード又はレーザーダイオード等の半導体光源である。また、光源は、有機エレクトロルミネッセンス光源又は平面上に塗布された蛍光体に励起光を照射して発光させる光源等も含む。
【００２９】
実施の形態で固体光源を例として採用しているのは、管球光源を用いた場合には、省エネルギー化の要望又は装置の小型化の要望に応え難いからである。しかし、省エネルギー化の要望よりも光利用効率を向上させるという要望を重視する場合には、光源は管球光源であってもよい。つまり、省エネルギー化の要望又は装置の小型化の要望が無い場合には、光源は管球光源であってもよい。
【００３０】
本発明は、車両用の前照灯装置のロービーム及び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及び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車両用の前照灯装置についても適用される。
【００３１】
しかし、以下の説明では、自動四輪車用の前照灯装置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。自動四輪車用の前照灯装置のロービームの配光パターンは、立ち上がりラインの形状を有するカットオフラインである。つまり、歩行者側（自車側）と対向車側とでカットオフラインの高さが異なる。
【００３２】
カットオフラインは、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。
【００３３】
「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。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。
【００３４】
そして、道路交通規則では、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）は明瞭であることが要求される。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が要求される。
【００３５】
カットオフラインは、すれ違い用の前照灯装置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装置は、ロービームとも呼ばれる。
【００３６】
また、「ロービーム」とは、下向きのビームで、対向車とのすれ違いの際などに使用される。通常、ロービームでは、前方４０ｍ程度を照らす。また、「上下方向」とは、地面（路面）に対して垂直の方向である。
【００３７】
なお、上記の壁またはスクリーン上の配光パターンを照度分布として説明している。このため、最も明るい領域を「高照度領域」と呼んでいる。一方、配光パターンを光度分布と捉えると、配光パターンの最も明るい領域は「高光度領域」となる。例えば、後述の共役面ＰＣ上の配光パターンの高光度領域は、照射面９上の配光パターンの高照度領域に対応している。
【００３８】
また、上述のように、他の道路交通規則の例として、歩行者の識別及び標識の識別のために、前照灯装置は、歩道側の照射を立ち上げる「立ち上がりライン」を有さなければならない。これは、対向車を幻惑させずに、ドライバーが歩道側の人または標識等を視認するためである。ここで、「立ち上がりライン」とは、ロービームの対向車側が水平であり、歩道側は対向車側に対して斜めに立ち上がった配光パターンの形状を示している。
【００３９】
上記の壁またはスクリーンを以下の実施の形態では照射面９として説明している。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。つまり、照射面９は、前照灯装置が光を照射する方向（＋Ｚ軸方向）に対して垂直な面である。
【００４０】
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ある。車両の前方の所定の位置は、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。
【００４１】
シェードのカットオフラインは、立ち上がりラインの形状を有している。立ち上がりラインは、対向車側と歩行者側とでカットオフラインの高さを変えるものである。歩行者側は、対向車側との対比で考えると、自分の車両側（自車側）と言える。対向車側のカットオフラインは、前照灯の光による幻惑を防止するために、歩行者側（自車側）のカットオフラインに比べて高さが低い。つまり、配光パターンを見ると、歩行者側のシェード（自車側）に比べて、対向車側のシェードは、多くの光を遮光する。つまり、立ち上がりラインのように、カットオフラインの位置によって、高さが異なる複雑なカットオフラインを形成する場合には、遮光される光量が増えるため、光利用効率が低下する。
【００４２】
また、投影レンズの焦点は、シェード上に位置している。そして、投影レンズは、シェードの位置に形成された配光パターンの像を、反転して前方に投影する。つまり、配光パターンの像は、左右方向と上下方向とにおいて、反転される。幅の広い配光パターンを得るために、投影レンズは光線を大きく屈折させる。つまり、投影レンズは、大きな正のパワーを有する。
【００４３】
このため、投影レンズの出射面の周辺部では、光軸に対する面の傾斜が大きくなる。そして、投影レンズに入射する光線の一部は、周辺部の出射面で全反射する。全反射された光線は、前方に出射されない。つまり、配光パターンの幅を広げるほど、投影レンズから出射されない光が増える。このため、光利用効率は低下する。
【００４４】
以下に示す実施の形態では、異なる高さのカットオフラインを形成するために、光軸が高さ方向に異なる複数の面を備える光学面を用いている。この光学面を用いることによって、光利用効率の低下を抑えている。また、光源として、固体光源を採用した例を示している。
【００４５】
「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。つまり、「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。また、「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。
【００４６】
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（光度分布）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。つまり、照射面９上での光の照射される形状及び照度分布を示している。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分布（光度分布）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。
【００４７】
このため、以下の実施の形態において、例えば、共役面ＰＣ上に形成される像（配光パターン）に関しても光度分布として説明している。
【００４８】
また、四輪の車両は、例えば、通常の四輪の自動車等である。また、三輪の車両は、例えば、ジャイロと呼ばれる自動三輪車である。「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。車体の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。
【００４９】
以下、車両用の前照灯装置を例として、図面を参照しながら本発明に係る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。
【００５０】
車両の左右方向をＸ軸方向とする。車両前方に対して左側を＋Ｘ軸方向とし、車両前方に対して右側を−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、前照灯装置が光を照射する方向である。
【００５１】
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。高さ方向は、Ｙ軸方向である。
【００５２】
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軸方向は前照灯装置が光を照射する方向である。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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、車両の前方に対して右側（−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。
【００５８】
図２は、投射レンズ８の斜視図である。図３は、光源１の形状を示す模式図である。図３では、光源１を発光面１１側（＋Ｚ軸側）から見ている。
【００５９】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００ａ，１００ｂの構成を示す構成図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、上側（＋Ｙ軸方向）から見た図である。
【００６０】
図１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、及び投射レンズ８を備える。
【００６１】
＜光源１＞
光源１は、発光面１１を備える。光源１は、発光面１１から光を出射する。光源１は、例えば、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。車両の前方を照明するための光を投射光ともよぶ。
【００６２】
光源１は、投射光学素子８の−Ｚ軸方向側に位置している。
【００６３】
図１では、光源１は、＋Ｚ軸方向に光を出射している。「出射」とは、ある方向に向けて光を発することである。
【００６４】
光源１の発光面１１の端部１１１は、直線部を含む形状をしている。端部１１１は、発光面１１の−Ｙ軸方向側に位置している。また直線部は、例えば、Ｘ軸方向に平行である。
【００６５】
本実施の形態１では、例えば、図３に示すように発光面が矩形の形状の場合を示す。図３の例では、発光面１１の端部１１１は、−Ｙ軸方向に位置している。端部１１１は、発光面１１の−Ｙ軸方向側の縁である。また、端部１１１は、発光面１１の−Ｙ軸方向側の辺である。また、端部１１１は、例えば、Ｘ軸に平行である。
【００６６】
光源１は、その種類を特に限定していない。しかし、上述の説明の通り以下の説明では、光源１がＬＥＤ（発光ダイオード）であるとして説明する。以下において、発光ダイオードをＬＥＤとよぶ。
【００６７】
光源１の発光面１１の中心から、発光面１１に垂直に伸びる軸を光源１の光軸Ｃｓとする。図３では、例えば、光源１の光軸Ｃｓは、Ｚ軸に平行である。
＜投射レンズ８＞
【００６８】
投射レンズ８は、正のパワーを有するレンズである。投射レンズ８は、光源１の発光面１１の像を変形する。そして、投射レンズ８は、変形された発光面１１の像を車両の前方の照射面９に投影する。変形された発光面１１の像は、配光パターンである。
【００６９】
投射レンズ８は、光源１の発光面１１の像に変更を加える。像の変更には、形状の変更が含まれている。また、像の変更には、明るさの分布の変更が含まれることができる。変更を加えられた像は、配光パターンである。投射レンズ８は、配光パターンを拡大して投射する。
【００７０】
投射レンズ８は、「投射光学素子」の一例である。実施の形態では、一例として、この投射光学素子を投射レンズ８として説明する。
【００７１】
投射レンズ８は、１枚のレンズで構成されてもよい。また、投射レンズ８は、複数のレンズを用いて構成されてもよい。ただし、レンズの枚数が増加すると、光利用効率は低下する。このため、投射レンズ８は、１枚又は２枚で構成されることが望ましい。
【００７２】
投射レンズ８は、透明樹脂等で製作されている。また、投射レンズ８の材質は、透明樹脂に限らず、透光性を有する屈折材であれば構わない。「透光性」とは、光を透過する性質である。
【００７３】
また、投射レンズ８は、少なくとも２つ以上の光軸を有する。つまり、投射レンズ８は、複数の光軸を有する。例えば、図１に示す投射レンズ８の出射面８２は、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および光軸変化領域８２３を備えている。
【００７４】
第１光軸領域８２１、光軸変化領域８２３および第２光軸領域８２２は、左右方向（Ｘ軸方向）に並べて配置されている。第１光軸領域８２１は、出射面８２の＋Ｘ軸側に配置されている。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１の−Ｘ軸側に配置されている。第２光軸領域８２２は、光軸変化領域８２３の−Ｘ軸側に配置されている。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２との間に配置されている。
【００７５】
第１光軸領域８２１の光軸は、光軸Ｃｐ１である。第２光軸領域８２２の光軸は、光軸Ｃｐ２である。
【００７６】
光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２とは、光源１の光軸Ｃｓと一致していない。例えば、光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２とは、光源１の光軸Ｃｓよりも下側（−Ｙ軸方向）に位置する。また、光軸Ｃｐ２は、光軸Ｃｐ１よりも下側（−Ｙ軸方向）に位置する。実施の形態１では、例えば、光軸Ｃｓ、光軸Ｃｐ１および光軸Ｃｐ２は、互いに平行である。
【００７７】
光軸変化領域８２３の光軸の高さ方向の位置は、光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２の間で変化する。高さ方向は、Ｙ軸方向である。図１の場合には、光軸変化領域８２３の領域内において、＋Ｘ軸側の光軸の位置は、−Ｘ軸側の光軸の位置よりも高い。
【００７８】
投射レンズ８は、例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向で異なるパワーを有する。投射レンズ８は、例えば、トロイダルレンズである。図１では説明を簡単のために、投射レンズ８は、Ｘ軸方向にパワーを有さない。投射レンズ８は、例えば、シリンドリカルレンズである。
【００７９】
トロイダルレンズ面は、樽の表面またはドーナツの表面のように、直交する２つの軸方向の曲率が異なる面のことである。また、トロイダルレンズ面を持つレンズをトロイダルレンズという。
【００８０】
シリンドリカルレンズ面は、一つの方向（第１の方向）に曲率を有し、その方向（第１の方向）に垂直な方向（第２の方向）に曲率を有さない面のことである。また、シリンドリカルレンズ面を持つレンズをシリンドリカルレンズという。シリンドリカルレンズに光を入射させると、一方向だけの集光または発散が行われる。凸形状のシリンドリカルレンズに平行光を入射させると線状に集光する。この集光された線を、焦線という。
【００８１】
投射レンズ８の焦点のＹ軸方向の位置について説明する。第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および光軸変化領域８２３の各々の焦点のＹ軸方向の位置について説明する。
【００８２】
第１光軸領域８２１の焦点のＹ軸方向の位置は、例えば、発光面１１の端部１１１のＹ軸方向の位置に一致している。つまり、第１光軸領域８２１の焦点のＹ軸方向の位置は、例えば、Ｙ軸方向において、発光面１１の端部１１１と同じ位置である。
【００８３】
図１では、第１光軸領域８２１の焦点は、発光面１１上に位置している。第１光軸領域８２１の焦点は、発光面１１の端部１１１上に位置している。つまり、第１光軸領域８２１の焦点は、光軸Ｃｐ１と発光面１１の端部１１１の交点にある。したがって、第１光軸領域８２１を介して、発光面１１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面は、Ｙ軸方向において、照射面９と光学的に共役の位置となる。発光面１１は、共役面ＰＣ上に位置している。つまり、共役面ＰＣは、発光面１１を含んでいる。
【００８４】
つまり、第１光軸領域８２１の領域においては、Ｙ軸方向において、発光面１１は、照射面９と光学的に共役の位置となる。なお、第１光軸領域８２１の領域においては、Ｘ軸方向において、発光面１１は、必ずしも照射面９と光学的に共役の位置とはならない。
【００８５】
なお、第１光軸領域８２１がシリンドリカルレンズ面である場合には、上述のように、第１光軸領域８２１の焦点は、直線状の焦線になる。図３に示すように、発光面１１が矩形の場合には、第１光軸領域８２１の焦線は端部１１１に一致する。
【００８６】
第２光軸領域８２２の焦点のＹ軸方向の位置は、例えば、Ｙ軸方向において、発光面１１の範囲内に位置している。
【００８７】
図１では、第２光軸領域８２２の焦点は、発光面１１の下側に位置している。つまり、第２光軸領域８２２の焦点は、光軸Ｃｐ２と発光面１１を含む平面との交点にある。したがって、第２光軸領域８２２を介して、発光面１１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面は、照射面９と光学的に共役の位置となる。
【００８８】
つまり、第２光軸領域８２２の領域においては、Ｙ軸方向において、発光面１１は、照射面９と光学的に共役の位置となる。なお、第２光軸領域８２２の領域においては、Ｘ軸方向において、発光面１１は、必ずしも照射面９と光学的に共役の位置とはならない。
【００８９】
なお、第２光軸領域８２２がシリンドリカルレンズ面である場合には、上述のように、第２光軸領域８２２の焦点は、直線状の焦線になる。
【００９０】
光軸変化領域８２３の焦点のＹ軸方向の位置は、例えば、Ｙ軸方向において、光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２の間にある。
【００９１】
実施の形態１では、光軸変化領域８２３の焦点は、発光面１１を含む面上に位置している。したがって、光軸変化領域８２３を介して、発光面１１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面は、Ｙ軸方向において、照射面９と光学的に共役の位置となる。
【００９２】
つまり、光軸変化領域８２３の領域においては、Ｙ軸方向において、発光面１１は、照射面９と光学的に共役の位置となる。なお、光軸変化領域８２３の領域においては、Ｘ軸方向において、発光面１１は、必ずしも照射面９と光学的に共役の位置とはならない。
【００９３】
「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。従って、投射レンズ８の場合には、Ｙ軸方向において、発光面１１の発光パターンは、照射面９に反転して投影される。なお、Ｘ軸方向において、発光面１１の発光パターンは、必ずしも照射面９に投影されない。
【００９４】
このように配置することで、立ち上がりラインを有するカットオフラインを照射面９上に形成することができる。カットオフラインは、光源１の端部１１１を利用して形成される。照射面９上のカットオフラインは、光源１の端部１１１の像を変形して形成される。
【００９５】
図３に示すように、Ｘ−Ｙ平面上で見ると、光源１の発光面１１において、端部１１１は発光面１１の境界線である。つまり、端部１１１よりも上側（＋Ｙ軸側）は発光領域である。また、端部１１１よりも下側（−Ｙ軸側）は非発光領域である。
【００９６】
投射レンズ８は、端部１１１を境界にして発光領域と非発光領域とに分けられた関係を、照射面９上に反転して投影する。この反転された投影よって、照射面９上にカットオフラインが形成される。投射レンズ８は、このカットオフラインに立ち上がりラインを形成している。
【００９７】
＜光線の挙動＞
図１に示すように、光源１から出射された光は、投射レンズ８の入射面８１に到達する。入射面８１に到達した光は、入射面８１から投射レンズ８に入射する。投射レンズ８に入射した光は、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２または光軸変化領域８２３のいずれかから出射される。第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および光軸変化領域８２３は、出射面８２の領域である。
【００９８】
投射レンズ８の出射面８２は、例えば、Ｙ軸方向にのみ曲率を有する凸面形状の屈折面である。つまり、投射レンズ８は、シリンドリカルレンズである。
【００９９】
ここで、投射レンズ８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。投射レンズ８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。
【０１００】
「配光の幅」とは、照射面９上に投影された配光パターンのＸ軸方向の長さである。「配光の高さ」とは、照射面９上に投影された配光パターンのＹ軸方向の長さである。
【０１０１】
なお、上述では、投射レンズ８の出射面８２はＹ軸方向にのみ曲率を持つシリンドリカルレンズとして説明した。しかし、「配光の幅」を調整する場合には、出射面８２のＸ軸のパワーを調整することで実現することができる。つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率を有する。
【０１０２】
Ｘ軸方向とＹ軸方向とで異なる曲率を有するレンズ面としては、例えば、トロイダルレンズ面が挙げられる。
【０１０３】
＜Ｚ−Ｘ平面上の光線の挙動＞
まず、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過する光について説明する。
【０１０４】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面で見ると、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２は、平面形状をしている。つまり、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２は、水平方向（Ｘ軸方向）にパワーを有していない。
【０１０５】
ここで、例えば、「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。
【０１０６】
図１（Ｂ）の場合には、Ｚ−Ｘ平面で見ると、光軸Ｃｐ１の位置と光軸Ｃｐ２の位置とは、光軸Ｃｓの位置と同じである。
【０１０７】
図１（Ｂ）では、第１光軸領域８２１を透過する代表光線として光線Ｒ１１，Ｒ１２を示す。光線Ｒ１１，Ｒ１２は、実線で描かれている。
【０１０８】
Ｚ−Ｘ平面上において、第１光軸領域８２１から出射される際の光軸Ｃｐ１に対する光線Ｒ１１，Ｒ１２の角度ａ３は、投射レンズ８の入射面８１に入射する際の光軸Ｃｐ１に対する光線Ｒ１１，Ｒ１２の角度ａ１と同じである。
【０１０９】
図１（Ｂ）では、Ｚ−Ｘ平面上において、入射面８１に入射する際の光線Ｒ１１の入射角は、光線Ｒ１２の入射角と同じである。また、Ｚ−Ｘ平面上において、第１光軸領域８２１から出射される際の光線Ｒ１１の出射角は、光線Ｒ１２の出射角と同じである。また、Ｚ−Ｘ平面上において、入射面８１に入射する際の光線Ｒ１１，Ｒ１２の入射角は、第１光軸領域８２１から出射される際の光線Ｒ１１，Ｒ１２の出射角と同じである。
【０１１０】
また、第１光軸領域８２１を透過した光線Ｒ１１，Ｒ１２は、照射面９上で光軸Ｃｐ１よりも＋Ｘ軸方向の位置に到達する。つまり、第１光軸領域８２１を透過する光は、＋Ｘ軸方向の「配光の幅」に寄与する。
【０１１１】
一方、図１（Ｂ）では、第２光軸領域８２２を透過する代表光線として光線Ｒ２１，Ｒ２２を示す。光線Ｒ２１，Ｒ２２は、破線で描かれている。
【０１１２】
Ｚ−Ｘ平面上において、第２光軸領域８２２から出射される際の光軸Ｃｐ２に対する光線Ｒ２１，Ｒ２２の角度ａ４は、投射レンズ８の入射面８１に入射する際の光軸Ｃｐ２に対する光線Ｒ２１，Ｒ２２の角度ａ２と同じである。
【０１１３】
図１（Ｂ）では、Ｚ−Ｘ平面上において、入射面８１に入射する際の光線Ｒ２１の入射角は、光線Ｒ２２の入射角と同じである。また、Ｚ−Ｘ平面上において、第２光軸領域８２２から出射される際の光線Ｒ２１の出射角は、光線Ｒ２２の出射角と同じである。また、Ｚ−Ｘ平面上において、入射面８１に入射する際の光線Ｒ２１，Ｒ２２の入射角は、第２光軸領域８２２から出射される際の光線Ｒ２１，Ｒ２２の出射角と同じである。
【０１１４】
また、第２光軸領域８２２を透過した光線Ｒ２１，Ｒ２２は、照射面９上で光軸Ｃｐ２よりも−Ｘ軸方向の位置に到達する。つまり、第２光軸領域８２２を透過する光は−Ｘ軸方向の「配光の幅」に寄与する。
【０１１５】
つまり、図１（Ｂ）の場合には、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過する光が形成する配光パターン幅は、投射レンズ８に入射する際の光線の入射角で決まる。
【０１１６】
次に、図４（Ａ）および図４（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、両方とも、上側（＋Ｙ軸方向）から見た図である。
【０１１７】
例えば、図４（Ａ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面上において、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２を凸面形状とすることができる。第１光軸領域８２１の光軸は、光軸Ｃｐ１である。第２光軸領域８２２の光軸は、光軸Ｃｐ２である。つまり、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２は、それぞれ正のパワーを有する。
【０１１８】
この場合には、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２から出射された光は、集光されて照射面９に照射される。つまり、Ｚ−Ｘ平面において、投射レンズ８ａに入射する際の光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する光線の角度ａ１，ａ２に比べて、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過した際の光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する光線の角度ａ５，ａ６は小さくなる。したがって、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２がパワーを有さない場合に比べて、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過した光が照射面９に形成する配光の幅は狭くなる。
【０１１９】
また、例えば、図４（Ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面上において、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２を凹面形状とすることができる。第１光軸領域８２１の光軸は、光軸Ｃｐ１である。第２光軸領域８２２の光軸は、光軸Ｃｐ２である。つまり、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２は、それぞれ負のパワーを有する。
【０１２０】
この場合には、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２から出射された光は、発散されて照射面９に照射される。つまり、Ｚ−Ｘ平面上において、投射レンズ８ｂに入射する際の光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する光線の角度ａ１，ａ２に比べて、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過する際の光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する光線の角度ａ７，ａ８は大きくなる。したがって、第１光軸領域８２１及び第２光軸領域８２２がパワーを有さない場合に比べて、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過した光が照射面９に生成する配光の幅は広くなる。
【０１２１】
第１光軸領域８２１を透過した光が形成する配光パターンの幅は、第１光軸領域８２１の曲率によって変化する。また、第２光軸領域８２２を透過した光が形成する配光パターンの幅は、第２光軸領域８２２の曲率によって変化する。
【０１２２】
図４で説明したように、実施の形態１では、Ｚ−Ｘ平面上のＸ軸方向において、光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２とを、光軸Ｃｓに一致させている。しかし、これに限るものではない。それぞれの光軸Ｃｓ，Ｃｐ１，Ｃｐ２を、Ｘ軸方向にずらしても良い。つまり、光軸Ｃｓ，Ｃｐ１，Ｃｐ２のＸ軸方向の位置は、そえぞれ異なっていてもよい。
【０１２３】
次に、光軸変化領域８２３を通る光について説明する。
【０１２４】
例えば、図１（Ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面上で平面的に見ると、光軸変化領域８２３は、光軸変化領域８２３の面頂点の位置において直線形状をしている。つまり、光軸変化領域８２３は、面頂点の位置において、水平方向にパワーを有していない。
【０１２５】
しかし、図１（Ａ）および図２に示すように、Ｙ軸方向の同じ位置において、第１光軸領域８２１のＺ軸方向の位置は、第２光軸領域８２２のＺ軸方向の位置と異なる位置となっている。
【０１２６】
光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２とを繋ぐ領域である。このため、Ｘ軸方向において、光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と接続する部分に向けて傾斜している。また、Ｘ軸方向において、光軸変化領域８２３は、第２光軸領域８２２と接続する部分に向けて傾斜している。
【０１２７】
図１（Ｂ）では、光軸変化領域８２３を透過する代表光線として光線Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３を示す。光線Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３は、二点鎖線で描かれている。
【０１２８】
光線Ｒ３１は、光軸変化領域８２３のＹ軸方向の面頂点の位置を透過する光線を示している。この面頂点の位置では、光軸変化領域８２３に、Ｘ軸方向の傾斜はない。
【０１２９】
このため、Ｚ−Ｘ平面上において、光軸変化領域８２３から出射される際の光軸Ｃｐ３に対する光線Ｒ３１の角度は、投射レンズ８の入射面８１に入射する際の光軸Ｃｐ３に対する光線Ｒ３１の角度と同じである。
【０１３０】
図１（Ｂ）では、光線Ｒ３１は、入射面８２に入射する際の入射角と同じ出射角で、光軸変化領域８２３から出射される。
【０１３１】
なお、光線Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３に関しては、光線Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２のように、角度ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６を図面上で示していない。しかし、光線Ｒ３１と角度との関係は、光線Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の場合と同様である。
【０１３２】
光線Ｒ３２は、光軸変化領域８２３の+Ｙ軸方向の端部を透過する光線を示している。この+Ｙ軸方向の端部では、第１光軸領域８２１が第２光軸領域８２２よりも＋Ｚ軸方向に突出している。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２とをつなぐように、傾斜した面で形成されている。
【０１３３】
したがって、光線Ｒ３２は、Ｚ−Ｘ平面上において、投射レンズ８の入射面８１に入射する際の光軸Ｃｐ３に対する角度に対して、光軸変化領域８２３から出射される際の光軸Ｃｐ３に対する角度は、＋Ｘ軸方向に大きくなっている。
【０１３４】
光線Ｒ３３は、光軸変化領域８２３の−Ｙ軸方向の端部を透過する光線を示している。この−Ｙ軸方向の端部では、第２光軸領域８２２が第１光軸領域８２１よりも＋Ｚ軸方向に突出している。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２とをつなぐように、傾斜した面で形成されている。
【０１３５】
したがって、光線Ｒ３３は、Ｚ−Ｘ平面上において、投射レンズ８の入射面８１に入射する際の光軸Ｃｐ３に対する角度に対して、光軸変化領域８２３から出射される際の光軸Ｃｐ３に対する角度は、−Ｘ軸方向に大きくなっている。
【０１３６】
＜Ｚ−Ｙ平面上の光線の挙動＞
図１（Ａ）に示すように、投射レンズ８の出射面８２は正のパワーを有している。また、投射レンズ８の出射面８２の焦点のＺ軸方向の位置は、発光面１１のＺ軸方向の位置に一致している。つまり、投射レンズ８の出射面８２の焦点は、発光面１１を含む面上に位置している。
【０１３７】
図１では、投射レンズ８の出射面８２の焦点は、発光面１１上に位置している。つまり、Ｙ軸方向において、発光面１１は、照射面９と光学的に共役の位置となる。
【０１３８】
まず、第１光軸領域８２１、及び第２光軸領域８２２を透過する光について説明する。
【０１３９】
Ｚ−Ｙ平面上において、投射レンズ８の入射面８１から入射して、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２から出射された光は、発光面１１の像を照射面９上に結像する。
【０１４０】
発光面１１の端部１１１は、Ｘ軸に平行な直線形状を含んでいる。図３では、発光面１１の端部１１１は、Ｘ軸に平行な直線形状である。このため、発光面１１の端部１１１から出射された光のうち、第１光軸領域８２１または第２光軸領域８２２を透過した光によって、配光パターンのＸ軸に平行な直線形状は、照射面９上に投影される。
【０１４１】
図１（Ａ）の例では、Ｙ軸方向において、第１光軸領域８２１の光軸Ｃｐ１は、発光面１１の端部１１１と同じ高さにある。例えば、第１光軸領域８２１の光軸Ｃｐ１は、発光面１１の端部１１１を通っている。第１光軸領域８２１の光軸Ｃｐ１は、発光面１１の端部１１１と交差している。
【０１４２】
光線Ｒ１１，Ｒ１２は、端部１１１から出射されて、第１光軸領域８２１を透過する。図１では、光線Ｒ１１，Ｒ１２は、実線で描かれている。
【０１４３】
光線Ｒ１１，Ｒ１２は、照射面９上において、光軸Ｃｐ１上に到達する。従がって、図１（Ａ）に示すように、光線Ｒ１１，Ｒ１２は、照射面９上で端部１１１と同じ高さの位置に到達する。
【０１４４】
一方、Ｙ軸方向において、第２光軸領域８２２の光軸Ｃｐ２は、第１光軸領域８２１の光軸Ｃｐ１よりも低い位置にある。例えば、第２光軸領域８２２の光軸Ｃｐ２は、発光面１１の端部１１１よりも低い位置を通っている。実施の形態１では、「低い位置」とは、−Ｙ軸方向である。
【０１４５】
光線Ｒ２１，Ｒ２２は、端部１１１から出射されて、第２光軸領域８２２を透過する。図１では、光線Ｒ２１，Ｒ２２は、破線で描かれている。このため、第２光軸領域８２２において、光線Ｒ２１，Ｒ２２は、光線Ｒ１１，Ｒ１２よりも下方向（−Ｙ軸方向）に屈折される。
【０１４６】
光線Ｒ２１，Ｒ２２は、照射面９上において、光軸Ｃｐ２上に到達する。従がって、図１（Ａ）に示すように、光線Ｒ２１，Ｒ２２は、照射面９上で端部１１１よりも低い位置に到達する。照射面９上において、光軸Ｃｐ２は光軸Ｃｐ１よりも−Ｙ軸方向に位置している。
【０１４７】
つまり、第２光軸領域８２２を透過した光によって形成される照射面９上の像は、第１光軸領域８２１を透過した光によって形成される照射面９上の像よりも低い位置に投影される。
【０１４８】
つまり、投射レンズ８の第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２との各々は、照射面９上に、高さの異なる配光パターンを投影する。
【０１４９】
＜光軸変化領域８２３を透過する光線の挙動＞
次に、光軸変化領域８２３を透過する光について説明する。
【０１５０】
図５は、光軸変化領域８２３を透過する光線の挙動を説明した図である。図５（Ａ）は、Ｙ−Ｚ平面上の光線の挙動を説明した図である。図５（Ｂ）は、Ｚ−Ｘ平面上の光線の挙動を説明した図である。
【０１５１】
図５（Ｂ）は、Ｚ−Ｘ平面における光線Ｒ３１１，Ｒ３１２の挙動を示している。図５（Ｂ）において、光線Ｒ３１１，Ｒ３１２は、Ｘ−Ｚ平面上で見て、光源１１のＸ軸方向の同じ位置から発せられている。そして、光線Ｒ３１１，Ｒ３１２は、光軸変化領域８２３を透過する。
【０１５２】
Ｒ３１１は、光軸変化領域８２３の第１光軸領域８２１に近い位置を透過している。また、Ｒ３１２は、光軸変化領域８２３の第２光軸領域８２２に近い位置を透過している。光軸変化領域８２３において、光線Ｒ３１１は、光線Ｒ３１２よりも＋Ｘ軸方向を透過している。
【０１５３】
つまり、Ｚ−Ｘ平面上において、光軸Ｃｓに対する光線Ｒ３１１の傾きは、光軸Ｃｓに対する光線Ｒ３１２の傾きと異なる。
【０１５４】
なお、光線Ｒ３１１，Ｒ３１２に関しても、光線Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３と同様に、図面上で角度の記載を省いている。しかし、光線ＲＲ３１１，Ｒ３１２と角度との関係は、光線Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２の場合と同様である。
【０１５５】
図５（Ａ）は、Ｙ−Ｚ平面における光線Ｒ３１１とＲ３１２の挙動を示している。図５（Ａ）において、光線Ｒ３１１、Ｒ３１２は、発光面１１の端部１１１から出射されている。つまり、光線Ｒ３１１と光線Ｒ３１２とは、発光面１１の端部１１１の同一の位置から出射されている。
【０１５６】
図５（Ａ）に示すように、Ｙ−Ｚ平面上において、光線Ｒ３１１と光線Ｒ３２２とは、投射レンズ８に同じ角度で入射する。しかし、光軸変化領域８２３を透過する際には、光線Ｒ３１２は、光線Ｒ３１１よりも−Ｙ軸方向に大きく屈折されて出射される。これは、光軸変化領域８２３において、光線Ｒ３１２は、光線Ｒ３１２よりも第２光軸領域８２２側を透過するためである。
【０１５７】
光線Ｒ３１２は、光線Ｒ３１１よりも−Ｘ軸側を透過する。そして、光線Ｒ３１２は、光線Ｒ３１１よりも−Ｙ軸方向に屈折される。つまり、光軸変化領域８２３では、−Ｘ軸側を透過する光線は、＋Ｘ軸側を透過する光線よりも、−Ｙ軸方向に屈折される。
【０１５８】
つまり、光軸変化領域８２３では、光軸の高さが光軸Ｃｐ１と光軸Ｃｐ２の間で変化する。従がって、光軸変化領域８２３では、照射面９上での配光パターンのＹ軸方向の位置は、光軸変化領域８２３を透過するＸ軸方向の位置に対応して変化する。光軸変化領域８２３を透過する光線が照射面９上に形成する像の高さは、−Ｘ軸側よりも＋Ｘ軸方向の方が高い。
【０１５９】
つまり、光軸変化領域８２３を透過する光によって、発光面１１の端部１１１の像は、照射面９上では、傾斜した直線形状となる。照射面９上では、Ｙ軸方向において、この直線形状の＋Ｘ軸側の位置は、−Ｘ軸側の位置よりも高い。
【０１６０】
＜配光パターン＞
自動四輪車用の前照灯装置のロービームの配光パターンについて説明する。
【０１６１】
図６は、照射面９上に投影された自動四輪車用の前照灯装置１０のロービームの配光パターン９５の例である。前述のように、自動四輪車用（自動車用）の前照灯装置１０のロービームの配光パターン９５は、立ち上がりライン９３の形状を含むカットオフライン９４を有している。
【０１６２】
図６の例では、配光パターン９５の上端の形状は、水平ライン９１，９２と立ち上がりライン９３とを含んでいる。水平ライン９１，９２は、高さの異なる２つの水平なラインである。立ち上がりライン９３は、斜めに傾斜したラインである。
【０１６３】
つまり、図６の配光パターン９５のカットオフライン９４は、水平ライン９１，９２および立ち上がりライン９３を含んでいる。左側（＋Ｘ軸方向側）の水平ライン９１は、右側（−Ｘ軸方向）の水平ライン９２よりも高い位置にある。このため、立ち上がりライン９３の＋Ｘ軸側の端部は、立ち上がりライン９３の−Ｘ軸側の端部よりも高い位置にある。
【０１６４】
図６の例では、水平ライン９１側が歩行者側（自車側）であり、水平ライン９２側が対向車側である。なお、車両が左側の車線を走行する場合について説明している。車両が右側の車線を走行する場合には、図６に示す配光パターン９５の左右方向は逆になる。
【０１６５】
実施の形態１に係る前照灯モジュー１００は、投射レンズ８によって、光源１の発光面１１の発光面１１の形状を変形した配光パターン９５を形成している。そして、前照灯モジュー１００は、配光パターン９５を照射面９上に投影している。つまり、前照灯モジュー１００は、１つのモジュールで、前照灯装置１０のロービームの配光パターン９５を実現している。また、前照灯モジュー１００は、光源１と投射レンズ８とで前照灯装置１０のロービームの配光パターン９５を実現している。
【０１６６】
図７、図８及び図９は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【０１６７】
「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。
【０１６８】
図７は、図１に示す投射レンズ８を用いた場合の照度分布を示した図である。つまり、Ｙ軸方向において、投射レンズ８の出射面８２の第１光軸領域８２１の面頂点の位置は、発光面１１の端部１１１上に有る。そして、投射レンズ８の出射面８２は、Ｘ軸方向に曲率を持たない。つまり、出射面８２は、シリンドリカルレンズである。
【０１６９】
図８は、図４（Ａ）に示す投射レンズ８ａを用いた場合の照度分布である。つまり、Ｙ軸方向において、投射レンズ８ａの出射面８２の第１光軸領域８２１の面頂点の位置は、発光面１１の端部１１１上に有る。そして、投射レンズ８ａの出射面８２は、Ｘ軸方向に正のパワーを有する。
【０１７０】
図９は、図４（Ｂ）に示す投射レンズ８ｂを用いた場合の照度分布である。つまり、Ｙ軸方向において、投射レンズ８ｂの出射面８２の第１光軸領域８２１の面頂点の位置は、発光面１１の端部１１１上に有る。そして、投射レンズ８ｂの出射面８２は、Ｘ軸方向に負のパワーを有する。
【０１７１】
これらの照度分布は、車両から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、これら照度分布は、シミュレーションによって求められたものである。
【０１７２】
図７から分かるように、配光パターン９５のカットオフライン９４は、水平ライン９１，９２と立ち上がりライン９３とを含んでいる。水平ライン９１，９２は、高さの異なる２つの水平なラインである。立ち上がりライン９３は、斜めに傾斜したラインである。
【０１７３】
図８から分かるように、配光パターン９５ａのカットオフライン９４は、水平ライン９１，９２と立ち上がりライン９３とを含んでいる。水平ライン９１，９２は、高さの異なる２つの水平なラインである。立ち上がりライン９３は、斜めに傾斜したラインである。また、図８に示す配光パターン９５ａの配光の幅は、図７に示す配光パターン９５の配光の幅よりも狭い。
【０１７４】
図９から分かるように、配光パターン９５ｂのカットオフライン９４は、水平ライン９１，９２と立ち上がりライン９３とを含んでいる。水平ライン９１，９２は、高さの異なる２つの水平なラインである。立ち上がりライン９３は、斜めに傾斜したラインである。また、図９に示す配光パターン９５ｂの配光の幅は、図７に示す配光パターン９５の配光の幅よりも広い。
【０１７５】
つまり、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、自動４輪車に求められる配光パターンを形成することができる。また、投射レンズ８のＸ軸方向の曲率を変更することで、配光パターンの幅を変更することができる。
【０１７６】
つまり、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、配光パターン９５，９５ａ，９５ｂを形成するために、遮光板を必要としない。また、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、配光パターン９５，９５ａ，９５ｂを形成するために、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１００，１００ａ，１００ｂ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。
＜比較例＞
以下において、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の効果を検証するための比較例について説明する。本比較例は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００に遮光板５を構成要素に加えたものである。
【０１７７】
図１０は、比較例に係る前照灯モジュール１０１を示す構成図である。
【０１７８】
前照灯モジュール１００では、投射レンズ８の焦点は、発光面１１を含む面上に位置している。また、投射レンズ８において、Ｘ軸方向のパワーは、Ｙ軸方向のパワーと異なっている。また、投射レンズ８は、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および光軸変化領域８２３を備えている。
【０１７９】
一方、前照灯モジュール１０１では、投射レンズ８ｃの焦点は遮光板５を含む面上に位置している。つまり、Ｚ軸方向において、投射レンズ８ｃの焦点位置は、遮光板５の位置に一致している。また、投射レンズ８ｃは、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および第３光軸領域８２４を備えていない。そして、投射レンズ８ｃは、Ｘ軸方向のパワーとＹ軸方向のパワーとが同じである。
【０１８０】
つまり、遮光板５は、照射面９と光学的に共役の位置にある。照射面９は、前照灯モジュー１０１に対して無限遠の位置に配置されていると考える。このため、共役点は、投射レンズ８ｃの前側の焦点となる。
【０１８１】
遮光板５は、投射レンズ８ｃの前側の焦点位置に配置されている。つまり、共役面ＰＣは、投射レンズ８ｃの光軸Ｃｐに垂直な面である。そして、共役面ＰＣは、投射レンズ８ｃの前側の焦点位置にある。
【０１８２】
前側の焦点は、光が入射する側の焦点である。実施の形態１では、光は−Ｚ軸方向側から投射レンズ８，８ａ，８ｂ，８ｃに入射している。つまり、前側の焦点は、投射レンズ８，８ａ，８ｂ，８ｃの−Ｚ軸側の焦点である。
【０１８３】
図１１は、比較例に係る前照灯モジュール１０１の遮光板５の形状の例を示した図である。遮光板５は、辺５１，５２，５３を備えている。遮光板５は、辺５１，５２，５３によって、カットオフラインの形状５４に光を遮光する。
【０１８４】
辺５１，５２，５３は、遮光板５の＋Ｙ軸側の辺である。辺５１は、遮光板５の−Ｘ軸側に位置している。辺５２は、遮光板５の＋Ｘ軸側に位置している。辺５３は、辺５１と辺５２との間に位置している。
【０１８５】
辺５１は、辺５２よりも低い位置にある。つまり、辺５１は、辺５２よりも−Ｙ軸方向に位置している。そして、辺５３は、辺５１の＋Ｘ軸側の端部と辺５２の−Ｘ軸側の端部とを繋いでいる。そのため、辺５３は、Ｘ軸に対して、時計まわりに傾斜している。
【０１８６】
遮光板５は、照射面９と光学的に共役の位置にある。このため、遮光板５（共役面ＰＣ）の位置での配光パターンは、照射面９上での配光パターンと相似形になる。
【０１８７】
なお、遮光板５の位置での配光パターンは、上下方向および左右方向が反転して、照射面９上に投影される。このため、図６に示す水平ライン９１は、辺５１に対応している。水平ライン９２は、辺５２に対応している。立ち上がりライン９３は、辺５３に対応している。配光パターンは、カットオフラインの形状５４よりも＋Ｙ軸側を透過する光によって形成されている。
【０１８８】
図１２は、比較例に係る前照灯モジュール１０１の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。シミュレーションの条件は、図７、図８および図９の場合と同様である。
【０１８９】
図１２では、遮光板５の＋Ｙ軸側に形成された配光パターン９５ｃが、照射面９上に投影されている。遮光板５の辺５１は、照射面９上の配光パターン９５ｃの水平ライン９１に対応している。遮光板５の辺５２は、照射面９上の配光パターン９５ｃの水平ライン９２に対応している。遮光板５の辺５３は、照射面９上の配光パターン９５ｃの立ち上がりライン９３に対応している。
【０１９０】
図１２に示された配光パターン９５ｃの水平方向（Ｘ軸方向）の広がりは小さい。これは、図３に示すように、光源１の発光面１１が正方形であることに起因する。
【０１９１】
投射レンズ８ｃは、共役面ＰＣ上の配光パターンを投影する。共役面ＰＣ上の配光パターンは、光源１の光を、遮光板５で遮光して形成される。つまり、投射レンズ８ｃは、共役面ＰＣ上の配光パターンと相似な配光パターンを照射面９上に投影する。
【０１９２】
したがって、光源１の発光面１１のアスペクト比が照射面９上の配光パターンに反映される。アスペクト比は、矩形形状の長辺と短辺の比である。ここでは、発光面１１のＸ軸方向の辺の長さとＹ軸方向の辺の長さとの比である。
【０１９３】
図１３は、光源１の形状を示す模式図である。図１３では、光源１を発光面１１側（＋Ｚ軸側）から見ている。
【０１９４】
例えば、比較例の光源１に図１３に示すＬＥＤを採用した場合についてシミュレーションを行う。図１３に示す発光面１１のアスペクト比は、例えば、１対３（１：３）である。Ｙ軸方向の辺の長さが１で、Ｘ軸方向の辺の長さが３である。
【０１９５】
図１４は、図１３に示す光源１を採用した場合のシミュレーション結果を、コンター表示で示した図である。図１４は、比較例に係る前照灯モジュール１０１の照射面９上での照度分布をコンター表示で示した図である。
【０１９６】
図１２に示す配光パターン９５ｃの幅に比べて、図１４に示す配光パターン９５ｄの幅は広がっている。しかし、図７、図８または図９に示す配光パターン９５，９５ａ，９５ｂの様に、幅の広い配光パターンは実現されていない。つまり、比較例では、配光パターンの幅を変更するためには、光源１の発光面１１のアスペクト比を変更する必要がある。
【０１９７】
光源１の発光面１１のアスペクト比を変更して、光源１を大きくすれば、光学系が大きくなる。また、遮光板５によって光を遮光して配光パターンを形成するため、光利用効率は低下する。
【０１９８】
また、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００では、例えば、図１（Ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面上で見ると、投射レンズ８に入射した光の入射する際の角度ａ１，ａ２と出射する際の角度ａ３，ａ４とは同じである。入射する際の角度ａ１，ａ２は、光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する入射する際の光線の角度である。出射する際の角度ａ３，ａ４は、光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２に対する出射する際の光線の角度である。なお、図１では、光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２は、光軸Ｃｐと一致している。
【０１９９】
つまり、配光パターン９５の幅は、投射レンズ８に入射する際の光線の角度ａ１，ａ２によって決まる。従がって、容易に配光パターン９５の幅を広げることができる。
【０２００】
また、入射する際の角度ａ１，ａ２と出射する際の角度ａ３，ａ４が変わらない。このため、出射面８２において全反射が生じるという問題は生じない。出射面８２において全反射が生じると光が前方に出射されない。つまり、光利用効率が低下する。
【０２０１】
一方、比較例では図１０（Ｂ）に示すように、Ｚ−Ｘ平面上で見ると、投射レンズ８ｃに入射した光の進行方向は、屈折によって変更される。つまり、出射する際の光軸Ｃｐに対する角度は、入射する際の光軸Ｃｐに対する角度に対して変化している。
【０２０２】
ここで、遮光板５と照射面９とは光学的に共役である。遮光板５上（共役面ＰＣ上）に形成された配光パターンは反転されて照射面９に投影される。
【０２０３】
従がって、図１０（Ｂ）の遮光板５上の点Ｐを通る光は照射面９上の点Ｑに結像される。点Ｐは、発光面１１の＋Ｘ軸方向の端部から出射されて、共役面ＰＣに垂直に到達した光線の共役面ＰＣ上の到達点である。点Ｐを通る光線Ｒ４１，Ｒ４２は、投射レンズ８で屈折されて照射面９上の点Ｑに結像する。
【０２０４】
しかし、光線Ｒ４３は、投射レンズ８の出射面で全反射されて前方（＋Ｚ軸方向）へ出射されない。つまり、光線Ｒ４３は点Ｑに到達しない。したがって、光線Ｒ４３は損失光となる。つまり、光利用効率は低下する。光線Ｒ４３は、点Ｐを通る光線である。そして、光線Ｒ４３は、光線Ｒ４１，Ｒ４２よりも投射レンズ８ｃに入射する際の角度が大きい光線である。
【０２０５】
実施の形態１に係る前照灯モジュール１００では、投射レンズ８に入射する角度ａ１，ａ２の大きな光線は、投射レンズ８内で全反射されることなく前方（＋Ｚ軸方向）へ出射される。このため、射レンズ８に入射する角度ａ１，ａ２の大きな光線は、配光パターン９５の形成に寄与する。
【０２０６】
一方、比較例１では、投射レンズ８内で全反射されるために、投射レンズ８の前方（＋Ｚ軸方向）に出射されない光が生じる。そして、光利用効率の低下を招く。これは、Ｘ軸方向において、遮光板５と照射面９とが光学的に共役の関係にあることに起因する。
【０２０７】
したがって、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、比較例の様な従来の方式に比べて、簡易な構成で、光利用効率の低下を抑えた前照灯装置を実現することができる。
【０２０８】
また、車両の中には、複数の前照灯モジュールを備える車両がある。そして、各モジュールの配光パターンが足し合わされて、１つの配光パターンが形成される。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。
【０２０９】
投射レンズ８の出射面８２の第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２とを変更することで、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、高さの異なるカットオフライン（水平ライン９１，９２）を形成することができる。また、光軸変化領域８２３を備えることで、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、立ち上がりライン９３を形成することができる。
【０２１０】
また、投射レンズ８のＸ軸方向の曲面形状とＹ軸方向の曲面形状とを変更することで、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、配光パターン９５の幅と高さとを変化させることができる。そして、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、配光パターン９５の配光分布を変化させることができる。
【０２１１】
また、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂは、遮光板５を必要としない。したがって、部品点数が削減できる。そして、組立性が改善される。また、製造コストが低減される。
【０２１２】
また、配光パターン９５の形状を変更する機能と、配光分布を変更する機能とは、前照灯モジュール１００，１００ａ，１００ｂの全体で発揮できれば良い。前照灯モジュール１００は、光学部品として、投射レンズ８備えている。つまり、これらの機能を、前照灯モジュール１００を構成する投射レンズ８の入射面８１と出射面８２とのいずれかの光学面に分散することも可能である。これらの機能を、投射レンズ８の１つの面または全ての面に持たせることができる。
＜変形例１＞
前照灯モジュール１００では、光軸変化領域８２３が１つの場合について説明した。しかし、光軸変化領域８２３を複数設けることができる。
【０２１３】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、実施の形態１の変形例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。
【０２１４】
例えば、図１５では、投射レンズ８ｄは、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２、第３光軸領域８２４、光軸変化領域８２３、及び光軸変化領域８２５を備える。そして、図１と同様に、発光面１１は、共役面ＰＣ上に位置している。つまり、共役面ＰＣは、発光面１１を含んでいる。
【０２１５】
第１光軸領域８２１は、出射面８２の＋Ｘ軸側に形成されている。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１の−Ｘ軸側に形成されている。第２光軸領域８２２は、光軸変化領域８２３の−Ｘ軸側に形成されている。光軸変化領域８２５は、第２光軸領域８２２の−Ｘ軸側に形成されている。第３光軸領域８２４は、光軸変化領域８２５の−Ｘ軸側に形成されている。
【０２１６】
Ｘ軸方向において、光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２との間に形成されている。光軸変化領域８２３は、第１光軸領域８２１と第２光軸領域８２２とを繋ぐ領域である。Ｘ軸方向において、光軸変化領域８２５は、第２光軸領域８２２と第３光軸領域８２４との間に形成されている。光軸変化領域８２５は、第２光軸領域８２２と第３光軸領域８２４とを繋ぐ領域である。
【０２１７】
第１光軸領域８２１の光軸は、光軸Ｃｐ１である。第２光軸領域８２２の光軸は、光軸Ｃｐ２である。第３光軸領域８２４の光軸は、光軸Ｃｐ３である。
【０２１８】
図１５の例では、光軸Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３の高さＨＣｐ１，ＨＣｐ２，ＨＣｐ３は、式１の関係にある。なお、高さＨＣｐ１，ＨＣｐ２，ＨＣｐ３の大きい方が、＋Ｙ軸側に位置していることを示している。
ＨＣｐ１＞ＨＣｐ２  ・・・・（１ａ）
ＨＣｐ３＞ＨＣｐ２  ・・・・（１ｂ）
ＨＣｐ１＞ＨＣｐ３  ・・・・（１ｃ）
【０２１９】
図１６は、照射面９上に投影された図１５に示す前照灯モジュール１１０の配光パターンの例である。
【０２２０】
図１６から分かるように、配光パターン９５ｅのカットオフライン９４は、水平ライン９１，９２，９６および立ち上がりライン９３，９７を含んでいる。
【０２２１】
水平ライン９１，９２、９６は，各々高さの異なる３つの水平なラインである。
【０２２２】
立ち上がりライン９３は、左上がりに斜めに傾斜したラインである。つまり、立ち上がりライン９３の左側（＋Ｘ軸側）の端部の高さは、立ち上がりライン９３の右側（−Ｘ軸側）の端部の高さよりも高い。ここで、「高さが高い」とは、＋Ｙ軸側にあるという意味である。
【０２２３】
立ち上がりライン９７は、右上がりに斜めに傾斜したラインである。つまり、立ち上がりライン９７の左側（＋Ｘ軸側）の端部の高さは、立ち上がりライン９７の右側（−Ｘ軸側）の端部の高さよりも低い。
【０２２４】
また、図９に示す水平ラインの高さの関係は、式２の関係にある。
水平ライン９１の高さ＞水平ライン９２の高さ  ・・・・（２ａ）
水平ライン９６の高さ＞水平ライン９２の高さ  ・・・・（２ｂ）
水平ライン９１の高さ＞水平ライン９６の高さ  ・・・・（２ｃ）
【０２２５】
カットオフライン９４は、高い位置にある程、遠方の視認性を向上することができる。つまり、図１６の配光パターン９５ｅでは、例えば、図７の配光パターン９５に比べて、道路の右側（−Ｘ軸側）の遠方の視認性を高めることができる。したがって、ドライバーは、道路の右側の路肩の歩行者または障害物を検知しやすくなる。そして、配光パターン９５ｅは、夜間走行の安全性に寄与することができる。
【０２２６】
つまり、実施の形態１に係る変形例１の前照灯モジュール１１０は、複数の光軸変化領域８２３，８２５を備えている。この様にすることで、配光パターン９６ｅのカットオフライン９４に高さの異なる複数の水平ライン９１，９２，９６を含めることができる。
【０２２７】
つまり、前照灯モジュール１１０は、光を照射する位置に応じて、遠方の視認性を高めることができる。また、前照灯モジュール１１０は、光を照射する位置に応じて、幻惑を抑えることができる。
【０２２８】
なお、光軸変化領域８２３，８２５と光軸領域８２１，８２２，８２４との境界面は、滑らかな面の方が望ましい。なぜなら、境界面に急激な段差があると、加工が難しく、また、不要な光が発生する原因になり得るからである。
【０２２９】
＜変形例２＞
前照灯モジュール１００の構成では、光源１と投射レンズ８を備える場合について説明した。しかし、前照灯モジュールは、集光素子２および遮光板５０のいずれかを備え、または両方を備えることができる。
【０２３０】
図１７（Ａ）及び図１７（Ｂ）は、実施の形態１の変形例２に係る前照灯モジュール１２０の構成を示す構成図である。また、図１８（Ａ）及び図１８（Ｂ）は、実施の形態１の変形例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。
【０２３１】
例えば、図１７に示す前照灯モジュール１２０は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００に加えて、集光光学素子２と遮光板５０とを備える。
【０２３２】
集光光学素子２は、光源１から出射された光を集光光に変換する。集光光は、集光された光である。集光光学素子２は、光源１から出射された光を集光する。
【０２３３】
集光光学素子２は、光源１の＋Ｚ軸側（前方）に位置している。また、集光光学素子２は、遮光板５０の−Ｚ軸側（後方）に位置している。
【０２３４】
集光光学素子２は、光源１から発せられた光を入射する。
【０２３５】
集光光学素子２は、前方（＋Ｚ軸方向）に入射した光を集光する。集光光学素子２は、集光機能を有する光学素子である。つまり、集光光学素子２は、正のパワーを有する光学素子である。変形例２では、例えば、集光光学素子２は、遮光板５０の位置に光源１から出射された光を集光する。つまり、集光光学素子２は、遮光板５０を含む面上に光源１から出射された光を集光する。集光光学素子２は、遮光板５０を含む面上に集光点を有する。
【０２３６】
図１７では、集光光学素子２は、正のパワーを有する凸レンズとして示している。
【０２３７】
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。
【０２３８】
図１７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。
【０２３９】
光源１及び集光光学素子２は、遮光板５０の後方（−Ｚ軸方向側）に配置されている。光源１は、遮光板５０の後方（−Ｚ軸方向側）に配置されている。集光光学素子２は、遮光板５０の後方（−Ｚ軸方向側）に配置されている。
【０２４０】
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、光を通す性質を有すれば材質は問わず、透明な樹脂等でも構わない。つまり、光学素子２の材料は、光を通す機能を有すればよい。
【０２４１】
しかし、光利用効率の観点から、集光光学素子２の材料は、光を通す機能の高い材料が適している。つまり、集光光学素子２の材料は、透明であることが望ましい。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。
【０２４２】
また、例えば、図１８に示すように、集光光学素子２に、光の屈折及び光の反射を利用した光学素子を利用することもできる。
【０２４３】
集光光学素子２は、例えば、入射面２１１，２１２、反射面２２、出射面２３１，２３２を備える。
【０２４４】
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。つまり、集光光学素子２の光軸Ｃｆは、入射面２１１上に交点を有している。
【０２４５】
入射面２１１は、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、−Ｚ軸方向に凸の形状をしている。レンズのパワーは、「屈折力」ともよばれる。入射面２１１は、例えば、集光光学素子２の光軸Ｃｆを回転軸とする回転対称の形状をしている。
【０２４６】
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、集光光学素子２の光軸Ｃｆ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。
【０２４７】
入射面２１２の筒形状の一端（＋ｚ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−Ｚ軸方向側に形成されている。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。
【０２４８】
反射面２２は、Ｘ−Ｙ平面上の断面形状が、例えば、集光光学素子２の光軸Ｃｆ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、−Ｚ軸方向側の端のＸ−Ｙ平面上の円形状の直径が、＋Ｚ軸方向側の端のＸ−Ｙ平面上の円形状の直径よりも小さい。つまり、反射面２２は、−Ｚ軸方向から＋Ｚ軸方向に向けて直径が大きくなっている。例えば、反射面２２は、円錐台の側面の形状をしている。しかし、集光光学素子２の光軸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。「光軸を含む面」とは、面上に光軸の線を描けることである。
【０２４９】
反射面２２の筒形状の一端（−Ｚ軸方向側の端）は、入射面２１２の筒形状の他端（−Ｚ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。
【０２５０】
出射面２３１は、入射面２１１の＋Ｚ軸方向側に位置している。つまり、集光光学素子の光軸Ｃｆは、出射面２３１上に交点を有している。
【０２５１】
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。出射面２１３は、例えば、集光光学素子２の光軸Ｃｆを回転軸とする回転対称の形状をしている。
【０２５２】
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、Ｘ−Ｙ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。
【０２５３】
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（＋Ｚ軸方向側の端）に接続している。
【０２５４】
また、集光光学素子２は光源１の光を集光できれば良く楕円鏡等のミラーを集光光学素子２として利用しても良い。
【０２５５】
投射レンズ８は、例えば、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００と同様の形状をしている。つまり、投射レンズ８の出射面８２は、第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２および光軸変化領域８２３を備えている。
【０２５６】
遮光板５０は、光源１から出射された光の一部を遮光する。そして、遮光板５０は、配光パターン９５のカットオフライン９４を形成する。配光パターン９５は、遮光板５０の＋Ｙ軸側を透過する光によって形成される。
【０２５７】
遮光板５０は、光源１から出射された光の一部を遮光する機能を有する。このため、遮光板５０は、例えば、前照灯モジュール１２０の筐体の一部に形成された遮光面であってもよい。遮光板５０は、遮光面の一例である。
【０２５８】
変形例２に係る前照灯モジュール１２０，１３０では、投射レンズ８の焦点は遮光板５０を含む面上に位置している。つまり、Ｚ軸方向において、投射レンズ８のＹ軸方向の焦点は、遮光板５０の位置に位置している。投射レンズ８の焦点は、例えば、第１光軸領域８２１の焦点と第２光軸領域８２２の焦点とである。なお、上述のように、投射レンズ８のＸ軸方向の焦点は、必ずしも遮光板５０の位置に位置していない。
【０２５９】
つまり、遮光板５０は、Ｙ軸方向について照射面９と光学的に共役の位置にある。このため、共役点は、投射レンズ８の前側の焦点となる。
【０２６０】
図１９は、変形例２に係る前照灯モジュール１３０の遮光板５０の形状の例を示した図である。遮光板５０は、辺５１を備えている。辺５１は、図１１に示すカットオフラインの形状５４に対応している。遮光板５０は、辺５１によって、光を水平な形状で遮光する。
【０２６１】
辺５１は、遮光板５０の＋Ｙ軸側の辺である。光は、辺５１の＋Ｙ軸側と透過する。
【０２６２】
遮光板５０は、Ｙ軸方向において、照射面９と光学的に共役の位置にある。このため、遮光板５０（共役面ＰＣ）の位置でのＹ軸方向の配光パターンは、照射面９上での配光パターンと相似形になる。
【０２６３】
遮光板５０の辺５１は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の光源１の端部１１１と同じ機能を有する。つまり、変形例２では、投射レンズ８によって、遮光板５０の辺５１を通る光の形状を変形している。
【０２６４】
遮光板５０の位置での配光パターンのカットオフラインの形状は、辺５１の形状である。つまり、遮光板５０の位置での配光パターンのカットオフラインの形状は、直線形状である。
【０２６５】
投射レンズ８は、この直線形状のカットオフラインの形状を変形する。そして、投射レンズ８は、変形されたカットオフラインの配光パターンを照射面９に投影する。これによって、前照灯モジュール１２０，１３０は、カットオフライン９４の形状を生成することができる。
【０２６６】
この様に、前照灯モジュール１２０，１３０は、集光光学素子２によって、光源１から出射された光を集光している。前照灯モジュール１２０，１３０は、遮光板５０によって光を遮光する。変形例２では、遮光板５０は、直線形状に光を遮光している。変形例２では、遮光板５０は、水平に光を遮光している。これによって、光源１の形状が矩形以外の形状であっても、投射レンズ８を用いて、前照灯モジュール１２０，１３０は、カットオフラインの形状を形成することができる。
【０２６７】
また、比較例１では、図１１に示す遮光板５のように段違い形状で遮光する必要があった。しかし、変形例２では、水平に遮光しているため、比較例１よりも遮光する光量が少ない。従って、光利用効率は向上する。
【０２６８】
また、集光光学素子２を用いることで、光源１から出射された光を、より多く取り込むことができる。集光光学素子２は、配光パターン９５の明るさを向上できる。これによって、小型で光利用効率を向上した前照灯モジュールを実現することができる。なお、配光パターン９５の明るさが十分であれば、集光光学素子２を省くことができる。
【０２６９】
＜変形例３＞
変形例３は、投射レンズ８が導光投射光学素子３に変形したものである。また、変形例３は集光光学素子２を有することもできる。
【０２７０】
図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、実施の形態１の変形例３に係る前照灯モジュール１４０の構成を示す構成図である。
【０２７１】
図２０に示すように、実施の形態１の変形例３に係る前照灯モジュール１４０は、光源１および導光投射光学素子３を備える。また、前照灯モジュール１４０は、集光光学素子２を備えることができる。
【０２７２】
また、導光投射光学素子３は、少なくとも２つ以上の光軸を有する。つまり導光投射光学素子３は、複数の光軸を有する。
【０２７３】
例えば、図２０では、導光投射光学素子３の出射面３３は、第１光軸領域３３１、第２光軸領域３３２、及び光軸変化領域３３３を備える。
【０２７４】
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。
【０２７５】
なお、変形例３では、集光光学素子２の光軸Ｃｆ２は、Ｚ１軸に平行である。また、集光光学素子２の光軸Ｃｆ２は、光源１の光軸Ｃｓと一致している。
【０２７６】
＜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。
【０２７７】
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。
【０２７８】
なお、導光投射光学素子３は、反射面３２によって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によって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。
【０２７９】
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。
【０２８０】
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。
【０２８１】
また、変形例３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。
【０２８２】
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。
【０２８３】
図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）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。
【０２８４】
なお、入射面３１は、平面形状であってもよい。また、入射面３１は、水平方向（Ｘ軸方向）または垂直方向（Ｙ軸方向）の一方にパワーを有してもよい。つまり、入射面３１は、シリンドリカルレンズ面であってもよい。また、入射面３１は、水平方向（Ｘ軸方向）に負のパワーを有してもよい。
【０２８５】
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。
【０２８６】
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。
【０２８７】
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。
【０２８８】
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。変形例３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。
【０２８９】
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。
【０２９０】
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。
【０２９１】
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２０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。
【０２９２】
図２０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。
【０２９３】
反射面３２は、例えば、全反射面である。しかし、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。
【０２９４】
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、Ｙ軸方向において照射面９と光学的に共役の位置にある。
【０２９５】
稜線部３２１は、変形例２の図１９に示す遮光板５０の辺５１に相当する。しかし、変形例３では、光を遮光せずに、反射面３２で反射しているため、遮光板５０よりも光利用効率を高くすることができる。
【０２９６】
「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。変形例３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。
【０２９７】
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。
【０２９８】
また、「稜線」は直線に限らず曲線等も含まれる。変形例３では、稜線部３２１は、直線形状である。変形例３では、稜線部３２１は、Ｘ軸に平行な直線形状をしている。
【０２９９】
また、変形例３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、Ｙ軸方向において照射面９と光学的に共役の位置にある。
【０３００】
変形例３に係る前照灯モジュール１４０では、導光投射光学素子３の出射面３３の焦点は稜線部３２１を含む面上に位置している。つまり、Ｚ軸方向において、導光投射レンズ３の出射面３３のＹ軸方向の焦点は、稜線部３２１の位置に位置している。出射面３３の焦点は、例えば、第１光軸領域３３１の焦点と第２光軸領域３３２の焦点とである。
【０３０１】
つまり、稜線部３２１は、Ｙ軸方向について照射面９と光学的に共役の位置にある。このため、共役点は、出射面３３の前側の焦点となる。
【０３０２】
稜線部３２１は、Ｙ軸方向において、照射面９と光学的に共役の位置にある。このため、稜線部３２１（共役面ＰＣ）の位置でのＹ軸方向の配光パターンは、照射面９上での配光パターンと相似形になる。
【０３０３】
稜線部３２１は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の光源１の端部１１１と同じ機能を有する。つまり、変形例３では、導光投射光学素子３の出射面３３によって、稜線部３２１を通る光の形状を変形している。稜線部３２１の位置での配光パターンのカットオフラインの形状は、直線形状である。導光投射光学素子３は、この直線形状のカットオフラインの形状を変形する。そして、導光投射光学素子３は、変形されたカットオフラインの配光パターンを照射面９に投影する。これによって、前照灯モジュール１４０は、カットオフライン９４の形状を生成することができる。
【０３０４】
変形例３では、稜線部３２１は、導光投射光学素子３の出射面３３の光軸Ｃｐ１と直角に交差している。光軸Ｃｐ２は、共役面ＰＣに対して垂直である。共役面ＰＣは、稜線部３２１を含む面である。
【０３０５】
光軸Ｃｐ１は、出射面３３の第４光軸領域３３１の光軸である。光軸Ｃｐ２は、出射面３３の第５光軸領域３３２の光軸である。
【０３０６】
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。
【０３０７】
出射面３３の形状は実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の投射レンズ８の出射面８２と同じ機能を有する。
【０３０８】
つまり図２０の例では、第４光軸領域３３１、第５光軸領域３３２、及び光軸変化領域３３３は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の投射レンズ８の第１光軸領域８２１、第２光軸領域８２２、及び光軸変化領域８２３にそれぞれ相当する。
【０３０９】
＜光線の挙動＞
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、入射面３１から導光投射光学素子３内に入射される。
【０３１０】
入射面３１は、屈折面である。入射面３１は、光を屈折する。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。
【０３１１】
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。
【０３１２】
≪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。
【０３１３】
Ｚ−Ｘ平面で見ると、導光部品３内を伝播する光は、図２０（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によって、導光部品３の内部にある集光位置ＰＨに集光される。図２０（Ｂ）において、集光位置ＰＨは、破線で示されている。また、図２０（Ｂ）において、稜線部３２１の位置が共役面ＰＣの位置である。図２０（Ｂ）では、集光位置ＰＨを共役面ＰＣと一致させている。
【０３１４】
Ｚ−Ｘ平面上において、集光位置ＰＨを共役面ＰＣよりも−Ｚ軸側に配置することもできる。また、集光位置ＰＨを共役面ＰＣよりも＋Ｚ軸側に配置することもできる。また、集光位置ＰＨを持たないようにすることもできる。これらによって、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。そして、前照灯モジュール１４０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。
【０３１５】
共役面ＰＣ上での光の発散角の広がりは、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も、共役面ＰＣ上での光の発散角の広がりを制御することができる。これにより、前照灯モジュール１４０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。
【０３１６】
≪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。
【０３１７】
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。
【０３１８】
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。
【０３１９】
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。Ｚ−Ｙ平面上において、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。
【０３２０】
図２０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Ｃｐ２よりも＋Ｙ１軸方向側から出射された光は、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Ｃｐ２よりも−Ｙ１軸方向側から出射された光は、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。
【０３２１】
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。
【０３２２】
なお、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定によって、集光光学素子２から出射された全ての光を反射面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の設定によって、集光光学素子２から出射された全ての光を反射面３２で反射させることができる。
【０３２３】
また、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定によって、導光投射光学素子３の光軸Ｃｐ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、変形例３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。
【０３２４】
また、光源１及び集光光学素子２の傾斜角度ａの設定によって、集光光学素子２から出射された光を、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。
【０３２５】
つまり、集光光学素子２から出射された光を、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。
【０３２６】
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９４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Ｃｐ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（変形例３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。
【０３２７】
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。変形例３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。
【０３２８】
カットオフライン９４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２０（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。
【０３２９】
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。
【０３３０】
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。
【０３３１】
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。
【０３３２】
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９４の下側を照度の高い領域とすることができる。
【０３３３】
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。
【０３３４】
上述では、高照度領域は、カットオフライン９４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。
【０３３５】
Ｙ軸方向において、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。
【０３３６】
出射面３３のＹ軸方向の焦点は、稜線部３２１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面上に位置している。第４光軸領域３３１の焦点は、光軸Ｃｐ１上にある。第５光軸領域３３２の焦点は、光軸Ｃｐ２上にある。
【０３３７】
つまり、出射面３３の第４光軸領域３３１のＹ軸方向の焦点は、稜線部３２１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面と光軸Ｃｐ１との交点にある。また、出射面３３の第５光軸領域３３２のＹ軸方向の焦点は、稜線部３２１を含むＸ−Ｙ平面に平行な面と光軸Ｃｐ２との交点にある。
【０３３８】
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Ｃｐ１、及び光軸Ｃｐ２方向で稜線部３２１の位置に一致させることができる。
【０３３９】
これによって、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。
【０３４０】
また、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。
【０３４１】
反射面３２は、出射面３３の光軸Ｃｐ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。
【０３４２】
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。
【０３４３】
反射面３２の傾斜によって、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１４０を小型化できる。特に、前照灯モジュール１４０の高さ方向（Ｙ軸方向）の薄型化に貢献する。
【０３４４】
前照灯モジュール１４０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。
【０３４５】
また、前照灯モジュール１４０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。
【０３４６】
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。
【０３４７】
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。
【０３４８】
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１４０の全体で発揮できれば良い。前照灯モジュール１４０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１４０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。
【０３４９】
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。
【０３５０】
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。
【０３５１】
前照灯モジュール１４０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。
【０３５２】
前照灯モジュール１４０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Ｃｐ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Ｔを含む。
【０３５３】
変形例３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。
【０３５４】
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Ｃｐの方向において、出射面３３の焦点位置に位置する点Ｔを含む。
【０３５５】
実施の形態２．
図２１は、前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０、１４０を実装した前照灯装置１０の構成を示した構成図である。上述の実施の形態では、前照灯モジュール１００，１１０，１２０，１３０、１４０の実施の形態を説明した。図２１では、一例として、前照灯モジュール１００を搭載した例を示している。
【０３５６】
例えば、図２１に示された３つの前照灯モジュール１００の全部又は一部を、前照灯モジュール１１０，１２０，１３０、１４０に置きかえることができる。
【０３５７】
前照灯装置１０は、筐体９７を備える。また、前照灯装置１０は、アウターレンズ９６を備えることができる。
【０３５８】
筐体９７は、前照灯モジュール１００を保持している。
【０３５９】
筐体９７は、例えば、車体の内部に配置されている。
【０３６０】
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２１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個または２個でも良く、４個以上でも良い。
【０３６１】
前照灯モジュール１００は、例えば、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。
【０３６２】
また、図２１では、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。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となる。つまり、筐体９７は筐体部となる。
【０３６３】
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。
【０３６４】
アウターレンズ９６は、前照灯モジュール１００から出射された光を透過する。そして、アウターレンズ９６を透過した光は、車両の前方に出射される。アウターレンズ９６は透明な材料で作製されている。
【０３６５】
アウターレンズ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。
【０３６６】
アウターレンズ９６は、筐体９７の＋Ｚ軸方向に配置されている。
【０３６７】
前照灯モジュール１００から出射された光は、アウターレンズ９６を透過して、車両の前方（＋Ｚ軸方向）に出射される。図１７では、アウターレンズ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。
【０３６８】
アウターレンズ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、投射レンズ８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、特にアウターレンズ９６を設ける必要はない。
【０３６９】
以上で説明したように、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。または、前照灯装置１０は、１個の前照灯モジュール１００にアウターレンズ９６または筐体９７などを取り付けた構成となる。
【０３７０】
なお、上述の各実施の形態においては、「平行」または「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。このため、請求の範囲に部品間の位置関係または部品の形状を示す記載した場合には、これらの記載は、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。
【０３７１】
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】
【０３７２】
１０  前照灯装置、  １００，１００ａ，１００ｂ，１０１，１１０，１２０，１３０，１４０  前照灯モジュール、  １  光源、  １１  発光面、  １１１  端部、  ２  集光光学素子、  ２１１，２１２  入射面、  ２２  反射面、  ２３１，２３２  出射面、  ３  導光投射光学素子３、  ３１，３４  入射面、  ３２  反射面、  ３３  出射面、  ３３１  第４光軸領域、  ３３２  第５光軸領域、  ３３３  光軸変化領域、  ５，５０  遮光板、  ５１，５２，５３  辺、  ５４  カットオフラインの形状、  ８，８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ  投射レンズ、  ８１  入射面、  ８２  出射面、  ８２１  第１光軸領域、  ８２２  第２光軸領域、  ８２４  第３光軸領域、  ８２３，８２５  光軸変化領域、  ９  照射面、  ９１，９２，９６  水平ライン、  ９３，９７  立ち上がりライン、  ９４  カットオフライン、  ９５，９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ  配光パターン、  ９６  アウターレンズ、  ９７  筐体、  Ｃｓ，Ｃｐ，Ｃｐ１，Ｃｐ２，Ｃｐ３，Ｃｆ，Ｃｆ２  光軸、  ａ１，ａ２，ａ３，ａ４，ａ５，ａ６  角度、  ＰＣ  共役面、  Ｐ，Ｑ，Ｔ  点、  Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３  光線。
【図１】
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【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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