(57)【要約】【課題】面発光光源を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることを実現可能とする光源装置を提供する。【解決手段】面発光光源１０の発光面１１を囲うように配された光反射面２１を有した光学部材２０を備えて、光源装置を構成する。そして、前記光反射面２１は、前記発光面１１を細分化して得られる各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ別に設定された基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのそれぞれを焦点位置とする複数の放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面発光光源の発光面を囲うように配されて当該発光面からの光を当該発光面の光出射先側に向けて反射する光反射面を備えた光学部材であって、
前記光反射面は、前記発光面を細分化して得られる各領域別に設定された基準点のそれぞれを焦点位置とする複数の放物面鏡部を組み合わせて構成されている
ことを特徴とする光学部材。
【請求項２】
請求項１記載の光学部材と、
前記光学部材における前記光反射面に囲われるように発光面が配された面発光光源と、
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
前記発光面の一部領域を覆う遮蔽板を備える
ことを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記遮蔽板は、前記発光面に対して間隔を空けて配されるとともに、前記発光面側の面が光反射面となっている
ことを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記面発光光源の前記発光面に対向して配され、当該発光面からの光および前記光学部材における前記光反射面からの光を放射状に反射する反射部材を備える
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記光反射面を構成する前記放物面鏡部の回転中心軸が前記発光面の法線方向に対して傾いて配置されている
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記光反射面は、平面矩形状の前記発光面に対して、焦点位置が互いに異なる四つの前記放物面鏡部を組み合わせて構成されている
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記面発光光源としてのＬＥＤ素子を備える
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１項に記載の光源装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光光源に付随して用いられる光学部材およびその光学部材を備えて構成された光源装置に関し、特に平行光の出射を好適に行える光学部材および光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明器具、車両用前照灯、液晶プロジェクタ等に用いられる光源装置の発光体として、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子が着目されている。ＬＥＤ素子は、フィラメントを発光体とする場合に比べて、省電力化や長寿命化等の点で優れているからである。
ところで、特に車両用前照灯または液晶プロジェクタに用いられる光源装置については、平行光の出射を必要とするものがある。ただし、単にＬＥＤ素子を発光体として用いただけでは、要求を満たす程度の平行光を出射し得るとは限らない。
このことから、平行光の出射を必要とする光源装置については、発光体となるＬＥＤ素子の発光面を囲うように放物面状の反射面を有した反射部材を配置し、ＬＥＤ素子の発光面からの非平行光を反射部材の反射面で反射して平行光に変換するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１４９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来技術による光源装置では、以下に述べる理由により、必ずしも必要十分な平行度の出射光が得られるとは限らない。
ＬＥＤ素子は、面発光光源であり、原則として発光面の全域から光を出射する。これに対し、ＬＥＤ素子の発光面を囲う放物面状の反射面は、その放物面の焦点位置からの出射光を平行光として反射するが、他の位置からの光についてはその限りではない。そのため、面発光光源の発光面の大きさとその発光面を囲う反射面を構成する放物面の大きさとの関係によっては、必要十分な平行度の出射光が得られないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明は、面発光光源を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることを実現可能にする光学部材および光源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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
本発明の第一の態様は、面発光光源の発光面を囲うように配されて当該発光面からの光を当該発光面の光出射先側に向けて反射する光反射面を備えた光学部材であって、前記光反射面は、前記発光面を細分化して得られる各領域別に設定された基準点のそれぞれを焦点位置とする複数の放物面鏡部を組み合わせて構成されていることを特徴とする光学部材である。
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載の光学部材と、前記光学部材における前記光反射面に囲われるように発光面が配された面発光光源と、を備えることを特徴とする光源装置である。
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載の発明において、前記発光面の一部領域を覆う遮蔽板を備えることを特徴とする。
本発明の第四の態様は、第三の態様に記載の発明において、前記遮蔽板は、前記発光面に対して間隔を空けて配されるとともに、前記発光面側の面が光反射面となっていることを特徴とする。
本発明の第五の態様は、第二から第四のいずれか一態様に記載の発明において、前記面発光光源の前記発光面に対向して配され、当該発光面からの光および前記光学部材における前記光反射面からの光を放射状に反射する反射部材を備えることを特徴とする。
本発明の第六の態様は、第二から第五のいずれか一態様に記載の発明において、前記光反射面を構成する前記放物面鏡部の回転中心軸が前記発光面の法線方向に対して傾いて配置されていることを特徴とする。
本発明の第七の態様は、第二から第六のいずれか一態様に記載の発明において、前記光反射面は、平面矩形状の前記発光面に対して、焦点位置が互いに異なる四つの前記放物面鏡部を組み合わせて構成されていることを特徴とする。
本発明の第八の態様は、第二から第七のいずれか一態様に記載の発明において、前記面発光光源としてのＬＥＤ素子を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、面発光光源を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】発光光源と放物面状反射面との関係を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施形態における光源装置の要部構成例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態における光源装置の作用の概念を示す説明図である。
【図４】本発明の第二実施形態における光源装置の要部構成例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は部分平面図、（ｃ）は部分拡大斜視図である。
【図５】本発明の第二実施形態における光源装置の作用の概念を示す説明図である。
【図６】本発明の第二実施形態における光源装置の効果の具体例を示す説明図である。
【図７】自動車車両の前照灯および当該前照灯に用いられるハロゲンバルブの一具体例を模式的に示す説明図であり、（ａ）は前照灯を示す側断面図、（ｂ）はハロゲンバルブを示す側面図である。
【図８】自動車車両の前照灯における配光の一具体例を模式的に示す説明図である。
【図９】本発明の第三実施形態における光源装置であるＬＥＤバルブの概略構成例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図１０】本発明の第三実施形態における光学部材の構成例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態における補助光学部材の構成例を示す説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図１２】本発明の第三実施形態における反射部材の構成例を示す説明図である。
【図１３】本発明の第三実施形態における光源装置であるＬＥＤバルブの作用の概念を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
ここでは、以下のような項分けをして説明を行う。
１．本発明の概要
２．本発明の第一実施形態
３．本発明の第二実施形態
４．本発明の第三実施形態
５．変形例等
【００１０】
＜１．本発明の概要＞
先ず、本発明の概要について説明する。
【００１１】
本発明は、面発光光源を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることを実現可能にするために案出されたものである。
本明細書において、「面発光光源」とは、光を出射する発光体として用いられるもので、平坦または凸面状の発光面から光を出射する光源のことをいう。面発光光源の代表的なものとしては、パワーＬＥＤまたはハイパワーＬＥＤと呼ばれるＬＥＤ素子が挙げられる。
また、出射光の「平行度」とは、出射光を構成する各光線について、基準となる光線方向に対する各光線の平行の度合のことをいう。例えば、各光線の平行度については、基準方向の光度を１００％とした場合に、光度が５０％の光線方向の角度範囲であるビーム角によって規定することが考えられる。したがって、「必要十分な平行度」とは、出射光を構成する各光線の平行度が必要十分であることをいい、具体的には各光線の平行度が予め設定された許容範囲内にあることをいう。平行度の許容範囲は、本発明の第三実施形態で説明するような車両前照灯用途であれば例えばビーム角８°以下程度とすることが考えられるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、面発光光源からの出射光の用途に応じて適宜設定されたものであればよい。
【００１２】
ところで、面発光光源から平行光を得るためには、例えば特許文献１に開示されているように、面発光光源の発光面の周囲に放物面状の反射面を配置して、発光面からの非平行光を反射面で反射して平行光に変換することが提案されている。しかしながら、既に説明したように、単に発光面の周囲に放物面状の反射面を配置しただけでは、必ずしも必要十分な平行度の出射光が得られるとは限らない。
【００１３】
この点につき、本願発明者は、鋭意検討を行った。
図１は、面発光光源と放物面状反射面との関係を示す模式図である。
面発光光源１０１の発光面の周囲に放物面状反射面１０２を配置しても必要十分な平行度の出射光が得られない場合があるのは、例えば図１（ａ）に示すように、面発光光源１０１からは非平行光も含め発光面全域から光が出射されるのに対して、放物面状反射面１０２は焦点位置Ｆからの出射光のみを平行光として反射することになるためと考えられる。すなわち、放物面状反射面１０２の焦点位置Ｆ以外にも面発光光源１０１の発光面が存在することになるからである。
このことから、面発光光源１０１からの出射光の平行度を上げるためには、例えば図１（ｂ）に示すように面発光光源１０１の発光面の大きさに対して放物面状反射面１０２を大きくするか、または例えば図１（ｃ）に示すように放物面状反射面１０２の大きさに対して面発光光源１０１の発光面の大きさを小さくすることが考えられる。いずれの場合も、放物面状反射面１０２の焦点位置Ｆ以外に存在する面発光光源１０１の発光面の割合を減少させ得るからである。
【００１４】
ところが、放物面状反射面１０２を大きくすることは、面発光光源１０１を発光体として用いた光源装置全体の大型化を招いてしまう。そのため、例えば車両前照灯用途の場合のように、光源装置の設置スペースに制約があるような状況下では、適用が困難になってしまうおそれがある。つまり、光源装置の用途によっては、必ずしも適切とは言えない。
その一方で、面発光光源１０１の発光面を小さくすることについては、物理的な限界がある。また、発光面が小さくなることによって、その発光面から出射される光量が落ちてしまうことは好ましくない。
【００１５】
そこで、本願発明者は、さらに鋭意検討を重ねた。そして、本願発明者は、サイズや光量等に制約がある場合であっても、出射光の平行度を上げるために有効な策として、以下に述べるような着想を得るに至った。すなわち、本願発明者は、面発光光源１０１の発光面を仮想的に細分化した上で、細分化した各領域のそれぞれに焦点位置Ｆが存在するように、各領域に対して個別に放物面状の反射面を配置すれば、放物面状反射面１０２を全体的に大きくすることなく、また面発光光源１０１の発光面を全体的に小さくすることもなく、発光面と反射面との大小関係を疑似的に是正することができ、これにより結果として出射光の平行度を上げることが実現可能になるのではないか、という着想に至った。
本発明は、このような本願発明者が着眼した従来にはない発想、すなわち発光面を仮想的に細分化した上で各領域のそれぞれに対して個別に放物面状の反射面を設定するという、新規で独創的な発想に基づくものである。
本発明は、このような発想に基づき、以下に述べるように構成される。
【００１６】
例えば、本発明に係る光学部材は、面発光光源と共に用いられるもので、その面発光光源の発光面を囲うように配されて当該発光面からの光を当該発光面の光出射先側に向けて反射する光反射面を備える。そして、その光反射面は、発光面を細分化して得られる各領域別に設定された基準点のそれぞれを焦点位置とする複数の放物面鏡部を組み合わせて構成されている。
発光面を「細分化」するとは、発光面を複数領域に細かく分けることをいう。ただし、ここでいう「細分化」には、発光面を複数領域に分割する場合（複数領域を組み合わせると発光面が再現される場合）の他に、発光面から複数領域を抽出する場合（複数領域を組み合わせても発光面が再現されない場合）を含むものとする。
また、ここでいう「基準点」は、発光面を細分化して得られる各領域別に予め設定された点であれば良く、具体的には領域内の最高輝度点を基準点とするといったように当該領域内の輝度分布に基づいて設定されたものであってもよいし、あるいは領域の中心（重心）点を基準点とするといったように当該領域の形状に基づいて設定されたものであってもよい。
「放物面鏡部」は、回転放物面の一部を反射面としたものである。さらに詳しくは、回転放物面の一部によって構成された凹面鏡部分のことをいう。したがって、放物面鏡部の「焦点位置」は、当該放物面鏡部を構成する回転放物面の焦点位置と一致することになる。なお、「回転放物面」は、放物線をその対称軸の周りに回転させて得られる面である。
つまり、本発明に係る光学部材における光反射面は、複数の放物面鏡部を組み合わせて構成されており、それぞれの放物面鏡部における焦点位置が面発光光源の発光面を細分化して得られた各領域別の基準点に一致している。
【００１７】
また、例えば、本発明に係る光源装置は、上述した本発明に係る光学部材に加えて、ＬＥＤ素子等の面発光光源を備えて構成されたものである。
ここで、「光源装置」とは、光を出射することで光源として機能し、当該光源を必要とする機器に装着されて使用される装置のことをいう。その一例としては、四輪車や二輪車等の自動車車両、鉄道車両、航空機、船舶、その他の輸送機械における前照灯にて使用されるもの（具体的には、当該前照灯に装着されるハロゲンバルブの代替品に相当するもの）が挙げられる。また、他の例としては、家庭用の照明器具にて使用されるもの（具体的には、当該照明器具に装着される白熱電球の代替品に相当するもの）が挙げられる。ただし、ここで挙げた例に限定されることはなく、例えば照明装置や露光装置等にて使用されるものであっても、光を出射することで光源として機能するものであれば、本明細書でいう「光源装置」に該当し得る。
【００１８】
このような特徴的な構成、すなわち面発光光源の発光面の細分化と、その細分化後の各領域のそれぞれに対応した個別の放物面鏡部の配置とによって、本発明に係る光学部材および光源装置は、発光面の細分化前の状態に比べると、放物面鏡部の大きさに対して発光面の大きさ（具体的には各領域の大きさ）が小さくなったのと同様の状態が得られる。したがって、本発明によれば、放物面鏡部と各領域の大小関係の是正を通じて、当該放物面鏡部の焦点位置以外に存在する発光面の割合を減少させ得るようになり、結果として面発光光源の発光面から出射される光および当該発光面から出射され光学部材の光反射面で反射される光の平行度を上げることが実現可能になる。つまり、本発明によれば、面発光光源を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることが可能となる。
【００１９】
しかも、本発明では、面発光光源の発光面を細分化しても、その発光面を全体的に小さくしているわけではないので、出射される光量が落ちてしまうのを抑制することができる。さらに、本発明では、面発光光源の発光面の側を細分化しているので、複数の放物面鏡部を組み合わせて構成された光反射面の側を全体的に大きくする必要もない。つまり、本発明は、サイズや光量等に制約がある場合に用いて非常に好適であり、その場合であっても出射光の平行度を上げるための有効な策となる。
【００２０】
＜２．本発明の第一実施形態＞
次に、本発明の実施形態について具体的に説明する。
先ず、本発明の第一実施形態を説明する。
【００２１】
（第一実施形態の構成例）
図２は、本発明の第一実施形態における光源装置の要部構成例を示す説明図である。
図例のように、第一実施形態で例に挙げる光源装置は、面発光光源１０と、光反射面２１を有する光学部材２０と、を備えて構成されている。
【００２２】
面発光光源１０は、平面視矩形状の発光面１１を有したＬＥＤ素子からなり、その発光面１１の略全域からランバーシアン配光に近い光束を出射する。
【００２３】
光学部材２０は、面発光光源１０の発光面１１からの出射光の平行光成分を高めるべく、その発光面１１を囲うように配される光反射面２１を有している。光反射面２１を有していれば、光学部材２０は、他の部分が特に限定されることはなく、どのように構成されていても構わない。例えば、光学部材２０は、板状金属材によって形成することが考えられる。その場合に、光反射面２１は、板状金属材に設けられた貫通孔の内壁面を鏡面状にすることによって形成すればよい。
【００２４】
光学部材２０における光反射面２１は、面発光光源１０の発光面１１を囲うように配されて、当該発光面１１からの光を当該発光面１１の光出射先側に向けて反射するものである。ただし、第一実施形態で説明する光反射面２１は、以下に述べるような特徴的な構成を有している。
【００２５】
第一実施形態において、光源装置の面発光光源１０は、図２（ｂ）に示すように、その発光面１１が仮想的に四つの領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに細分化されている。そして、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄには、それぞれに仮想的な基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが設定されている。
基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、例えば各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ内の最高輝度点に設定するといったように、当各該領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ内の輝度分布に基づいて設定することが考えられる。ただし、必ずしもこれに限定されることはなく、例えば各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの中心（重心）点を基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄとするといったように、当該各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの形状に基づいて設定されたものであってもよい。
【００２６】
このような面発光光源１０の発光面１１に対して、光学部材２０における光反射面２１は、図２（ｂ）に示すように、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに個別に対応する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている。
各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、いずれも回転放物面の一部を反射面とする凹面鏡部分であり、発光面１１からの非平行光を平行光に変換すべく、発光面１１からの光を当該発光面１１の光出射先側に向けて反射するものである。ただし、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、それぞれが対応する領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを焦点位置とするように形成されている。つまり、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、それぞれの焦点位置が異なっている。
このように、光反射面２１は、単一の回転放物面ではなく、焦点位置を互いに異にする放物面状凹面鏡部分である四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されているのである。各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄにおける焦点位置は、発光面１１を細分化した各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄにおける基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄに一致するので、それぞれが同一平面上の異なる位置に並ぶ。したがって、光反射面２１は、平面視断面形状が円形状ではなく四つの花弁を有した花冠状に形成されることになる。
なお、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを構成する回転放物面の係数については、特に限定されるものではなく、単一の回転放物面で構成する場合と同様に、面発光光源１０の発光面１１の全体の大きさや光源装置の配置スペースの大きさ等を考慮しつつ、適宜決定すればよい。
【００２７】
（第一実施形態の作用）
以上のように構成された光学部材２０および当該光学部材２０を備える光源装置によれば、以下に述べるような作用を奏する。
図３は、本発明の第一実施形態における光源装置の作用の概念を示す説明図である。
【００２８】
図例のように、第一実施形態で例に挙げる光源装置においては、面発光光源１０が発光面１１からランバーシアン配光に近い光束を出射すると、その出射光の一部を光学部材２０における光反射面２１が光出射先側に向けて反射することで、発光面１１からの非平行光を平行光に変換する。
【００２９】
このとき、面発光光源１０が発光面１１は、その略全域から光を出射するが、仮想的に四つの領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに細分化されている。そして、光学部材２０における光反射面２１は、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに個別に対応する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている。したがって、光学部材２０の光反射面２１で面発光光源１０の発光面１１からの光が反射されるにあたって、例えば、ある領域１１ａから出射された光は、主として、その領域１１ａに対応する放物面鏡部２１ａ（すなわち、当該領域１１ａの基準点１２ａを焦点位置とする放物面鏡部２１ａ）によって反射されることになる。
【００３０】
つまり、光学部材２０の光反射面２１を構成する各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄは、主として、それぞれに対応する領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから出射された光を反射すればよいことになる。そのため、光学部材２０の光反射面２１は、面発光光源１０の発光面１１を細分化する前の状態に比べると、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを構成する回転放物面の大きさに対して発光面１１の大きさ（具体的には各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大きさ）が小さくなったのと同様の状態が得られる。したがって、第一実施形態における光学部材２０および光源装置によれば、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大小関係の是正を通じて、当該放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの焦点位置Ｆ以外に存在する発光面１１の割合を減少させ得るようになる。
【００３１】
（第一実施形態の効果）
以上のような作用を奏する第一実施形態の光学部材２０および光源装置によれば、以下に述べるような効果が得られる。
【００３２】
第一実施形態の光学部材２０および光源装置では、面発光光源１０の発光面１１の細分化と、その細分化後の各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに対応した個別の放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの配置とによって、当該放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの焦点位置Ｆ以外に存在する発光面１１の割合を減少させ得るので、その結果として面発光光源１０の発光面１１から出射される光および当該発光面１１から出射され光学部材２０の光反射面２１で反射される光の平行度を上げることが実現可能になる。つまり、第一実施形態の光学部材２０および光源装置によれば、面発光光源１０を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度の出射光を得ることが可能となる。
【００３３】
しかも、第一実施形態の光学部材２０および光源装置では、面発光光源１０の発光面１１を細分化しても、その発光面１１を全体的に小さくしているわけではないので、出射される光量が落ちてしまうのを抑制することができる。さらに、第一実施形態の光学部材２０および光源装置では、面発光光源１０の発光面１１の側を細分化しているので、四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成された光反射面２１側を全体的に大きくする必要もない。つまり、第一実施形態の光学部材２０および光源装置は、サイズや光量等に制約がある場合に用いて非常に好適であり、その場合であっても出射光の平行度を上げるための有効な策となる。
【００３４】
また、第一実施形態の光学部材２０および光源装置においては、面発光光源１０の発光面１１に対して、その発光面１１を四つの領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに細分化している。そして、光学部材２０における光反射面２１は、焦点位置が互いに異なる四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている。したがって、第一実施形態の光学部材２０および光源装置は、発光面１１が平面視矩形状である面発光光源１０を用いて光を出射する場合に適用して非常に好適なものとなる。平面視矩形状の発光面１１については、四分割化することが最も効率的な細分化を実現でき、また四分割化が出射光の平行度を最も有効に上げられると考えられるからである。
【００３５】
＜３．本発明の第二実施形態＞
次に、本発明の第二実施形態を説明する。ただし、ここでは、主として上述した第一実施形態との相違点について説明し、第一実施形態と同一内容については説明を省略する。
【００３６】
（第二実施形態の構成例）
図４は、本発明の第二実施形態における光源装置の要部構成例を示す説明図である。
図例のように、第二実施形態で例に挙げる光源装置は、第一実施形態で説明した面発光光源１０および光学部材２０に加えて、遮蔽板３０を備えて構成されている。
【００３７】
遮蔽板３０は、面発光光源１０の発光面１１の一部領域を覆うように形成されたものである。さらに詳しくは、遮蔽板３０は、図４（ｂ）に示すように、平面視が帯状の二つの部材が十字形に交差してなるもので、その十字形交差部分が発光面１１の略中心部に位置するように配されて用いられる。これにより、遮蔽板３０は、発光面１１の略中心部を含む一部領域を十字形に覆うとともに、覆っていない発光面１１の露出部分を四つの領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに細分化するようになっている。つまり、面発光光源１０の発光面１１は、その一部領域が遮蔽板３０に覆われることで、その全領域から各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが抽出され、これにより細分化がされるのである。
なお、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄのそれぞれに基準点１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが設定されている点、および、光学部材２０の光反射面２１が各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに個別に対応する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている点については、上述した第一実施形態の場合と全く同様である。
遮蔽板３０を構成する帯状部材の幅等については、面発光光源１０の発光面１１のサイズや輝度分布、細分化後の各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大きさ等を考慮して適宜決定すればよく、特に限定されるものではない。
【００３８】
また、遮蔽板３０は、発光面１１の一部領域を覆うのにあたり、図４（ｃ）に示すように、発光面１１に対して間隔Ｓを空けて配されている。間隔Ｓの大きさは、特に限定されるものではないが、例えば光が洩れるのに十分な大きさである０．１〜０．３ｍｍ程度とすることが考えられる。
さらに、遮蔽板３０における発光面１１側の面は、例えば鏡面仕上げまたはメッキ仕上げ等が施されて、光を反射する光反射面となっている。
【００３９】
（第二実施形態の作用）
以上のように構成された光源装置によれば、以下に述べるような作用を奏する。
図５は、本発明の第二実施形態における光源装置の作用の概念を示す説明図である。
【００４０】
図例のように、第二実施形態で例に挙げる光源装置においても、第一実施形態の場合と全く同様に、面発光光源１０における発光面１１の各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから光を出射すると、その出射光の一部を各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが光出射先側に向けて反射することで、発光面１１からの非平行光を平行光に変換するので、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄと各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの大小関係の是正を通じて、当該放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄの焦点位置Ｆ以外に存在する発光面１１の割合を減少させ得るようになる。
【００４１】
ところで、第二実施形態で例に挙げる光源装置では、発光面１１の一部領域が遮蔽板３０によって覆われているため、当該一部領域から出射される光が遮蔽板３０によって遮蔽され、光学部材２０の光反射面２１には直接到達しないことになる。遮蔽板３０によって覆われる発光面１１の一部領域は、細分化された各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ同士の間に位置するものであり、各放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを利用して平行光を得るためには不要な光を出射する領域、すなわち迷光成分となり得る光を出射する領域である。したがって、当該一部領域から出射される光を遮蔽すると、結果として面発光光源１０の発光面１１から出射される光に含まれる迷光成分を排除または抑制し得るようになる。
【００４２】
しかも、第二実施形態で例に挙げる光源装置では、遮蔽板３０が平面視十字形に形成されており、細分化された各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ同士の間に位置するように配置されるので、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ間に位置する障壁としても機能する。そのため、発光面１１の一部領域から出射される光を遮蔽することに加え、各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから出射される光のうち、対応しない放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄへ向けて出射されることになる光成分についても、遮蔽板３０による障壁機能によって遮蔽し得るようになる。つまり、この点においても、迷光成分の排除または抑制に寄与し得るようになる。
【００４３】
また、第二実施形態で例に挙げる光源装置では、遮蔽板３０が発光面１１に対して間隔Ｓを空けて配されるとともに、その遮蔽板３０における発光面１１側の面が光反射面となっている。そのため、遮蔽板３０に覆われた発光面１１の一部領域から出射された光は、その遮蔽板３０における光反射面で反射された後、面発光光源１０の発光面１１と遮蔽板３０における光反射面との間で反射を繰り返し、やがて遮蔽板３０と発光面１１との隙間から漏れ出して、発光面１１の各領域１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄから出射される光と共に、発光面１１の光出射先側または光学部材２０の光反射面２１に向けて出射されることになる。つまり、第二実施形態で例に挙げる光源装置では、遮蔽板３０によって迷光成分の排除または抑制を実現しつつ、その遮蔽板３０によって遮蔽される光についても光出射先側または光反射面２１に向けて出射される光として有効活用することを実現可能にしている。
【００４４】
（第二実施形態の効果）
以上のような作用を奏する第二実施形態の光源装置によれば、第一実施形態で説明した効果に加えて、以下に述べるような効果が得られる。
【００４５】
第二実施形態の光源装置では、遮蔽板３０が発光面１１の一部領域を覆うことで、面発光光源１０の発光面１１から出射される光に含まれる迷光成分を排除または抑制しているので、従来構成（すなわち単一の回転放物面で光を反射する構成）と比べた場合は勿論のこと、第一実施形態の場合と比べても、より一層出射光の平行度を上げることが実現可能になる。
【００４６】
ここで、第二実施形態で得られる効果について、具体例を挙げて説明する。
図６は、本発明の第二実施形態における光源装置の効果の具体例を示す説明図である。
図例では、第二実施形態の構成で得られるビーム角の一具体例を示しているとともに、比較のため従来構成（すなわち単一の回転放物面で光を反射する構成）で得られるビーム角の一具体例についても併せて示している。
図例によれば、従来構成の場合、基準方向（１８０°方向）に対して光度が５０％となる光線方向の角度が６．５°程度であり、ビーム角が６．５°×２＝１３°程度となるのに対し、第二実施形態の構成の場合には、基準方向に対して光度が５０％となる光線方向の角度が１．５°程度であり、ビーム角が１．５°×２＝３°程度である。つまり、第二実施形態の構成においては、従来構成の場合に比べて、非常に優れたビーム角（すなわち出射光の平行度）が得られることがわかる。
【００４７】
また、第二実施形態の光源装置では、遮蔽板３０が発光面１１に対して間隔Ｓを空けて配されるとともに、その遮蔽板３０における発光面１１側の面が光反射面となっているため、その遮蔽板３０によって遮蔽される光についても有効活用することが実現可能となる。つまり、遮蔽板３０を利用することで、より一層出射光の平行度を上げることを実現可能にする場合であっても、発光面１１から出射される光量が低下してしまうことを極力抑制することができる。
【００４８】
＜４．本発明の第三実施形態＞
次に、本発明の第三実施形態を説明する。
第三実施形態では、本発明に係る光源装置として、四輪車や二輪車等の自動車車両における前照灯にて使用される光源装置を例に挙げる。
ただし、ここでも、主として上述した第一実施形態または第二実施形態との相違点について説明し、第一実施形態または第二実施形態と同一内容については説明を省略する。
【００４９】
（前照灯の構成）
ここで、先ず、自動車車両の前照灯、および、当該前照灯の光源装置として一般的に用いられるハロゲンバルブについて、簡単に説明する。
【００５０】
図７は、自動車車両の前照灯および当該前照灯に用いられるハロゲンバルブの一具体例を模式的に示す説明図である。
図７（ａ）に示すように、自動車車両の前照灯１は、少なくとも、ハロゲンバルブ２が装着されるソケット部３と、その周囲に配されてハロゲンバルブ２からの出射光を前方（前照灯１による光の照射先）へ向けて反射する凹状リフレクタ４と、その前方（光の照射先）側を覆うレンズ５と、を備えて構成されている。
このような前照灯１の光源装置として用いられるハロゲンバルブ２は、図７（ｂ）に示すように、ソケット部３に着脱可能に装着される口金部２ａを備えている。また、ハロゲンバルブ２は、例えばハイロー切替バルブであれば、不活性ガスにハロゲンガスを微量導入して封止されたガラス殻２ｂの中に、ハイビーム（走行用上向き配光パターン）用フィラメント２ｃとロービーム（すれ違い用下向き配光パターン）用フィラメント２ｄとが別個に配設されている。ただし、図例とは異なり、ガラス殻２ｂの中に１つのフィラメントのみが設けられたものもある。いずれのタイプも、フィラメントは、例えばタングステン（Ｗ）によって形成されており、通電によって白熱することで、点光源の如く周囲へ向けて放射状に広がるような光を発する。ハロゲンバルブ２の先端部には、シェードと呼ばれる傘のような遮光部２ｅが設けられており、フィラメントからの光が直接前方側に出射されないようになっている。また、ロービーム用フィラメント２ｄには、光の出射方向を制御するために遮蔽板２ｆが付設されたものがある。
【００５１】
図８は、自動車車両の前照灯における配光の一具体例を模式的に示す説明図である。
ハロゲンバルブ２がハイロー切替バルブである場合、前照灯１は、ハイビーム照射時とロービーム照射時で、発光させるフィラメント２ｃ，２ｄを切り替える。
具体的には、ハイビーム用フィラメント２ｃは、凹状リフレクタ４の焦点近傍に配されている。そして、ハイビーム用フィラメント２ｃを発光させると、ここから発せられる光は、凹状リフレクタ４で反射して平行光線となって遠くまで照射されることになる。
一方、ロービーム用フィラメント２ｄは、焦点の少し前方（光の照射先）側に設置されている。そして、ロービーム用フィラメント２ｄを発光させると、その位置が凹状リフレクタ４の焦点位置からずれているために、当該フィラメント２ｄから上方に発せられる光は、凹状リフレクタ４での反射後の光束が下向きになる。また、当該フィラメント２ｄから下方に発せられる光は、遮蔽板２ｆにより上方向に反射され、前記同様凹状リフレクタ４での反射後の光束が下向きになる。さらに、遮蔽板２ｆは、水平からややハロゲンバルブ２の中心軸周りに傾いて配されており、それにより照射方向右上に出射される光を遮蔽する。これらによって、ロービーム用フィラメント２ｄから発せられる光は、凹状リフレクタ４で反射して、照射方向の手前側とやや左の側を照らすことになる。
このように、前照灯１においては、光を発するフィラメント２ｃ，２ｄの凹状リフレクタ４内での位置に応じて、照射する光の配光状態が異なるように構成されている。
【００５２】
（光源装置の構成例）
続いて、上述した構成の前照灯１にて使用される、本発明の第三実施形態における光源装置として、面発光光源であるＬＥＤ素子を発光体として備えて構成されたＬＥＤバルブを例に挙げて、その構成例を説明する。このＬＥＤバルブは、上述したハロゲンバルブ２の代替品となるものである。
【００５３】
図９は、本発明の第三実施形態における光源装置であるＬＥＤバルブの概略構成例を示す説明図である。
図例のように、第三実施形態で例に挙げるＬＥＤバルブは、面発光光源であるＬＥＤ素子１０（ただし図９には不図示）および光学部材２０に加えて、これらが配設される基体部４０と、基体部４０に取り付けられる口金部４１と、光学部材２０に付設される補助光学部材５０と、基体部４０の側から光出射方向に突設される支柱６０と、支柱６０に取り付けられる反射部材７０と、を備えて構成されている。
【００５４】
ＬＥＤ素子１０としては、例えばパワーＬＥＤまたはハイパワーＬＥＤと呼ばれるものを用いる。前照灯用途として、必要十分な出射光量を得るためである。
なお、ＬＥＤ素子１０は、基体部４０上に複数個を並べて配置されている。複数個のＬＥＤ素子１０には、詳細を後述するように、ハイビーム用ＬＥＤ素子である第一ＬＥＤ素子と、ロービーム用ＬＥＤ素子である第二ＬＥＤ素子とが含まれる。
【００５５】
光学部材２０は、ＬＥＤ素子１０からの出射光の平行光成分を高めるべく、そのＬＥＤ素子１０の発光面を囲うように配される光反射面２１を有したものである。光反射面２１については、第一実施形態で説明した通りである。また、光学部材２０には、複数個が並べられたＬＥＤ素子１０のそれぞれに個別に対応するように、複数の光反射面２１が形成されている。
図１０は、本発明の第三実施形態における光学部材の構成例を示す説明図である。
図例に示す光学部材２０は、円錐台状の外形形状を有し、その中心軸付近に第一ＬＥＤ素子の発光面を囲うように配される一つの第一光反射面２２が形成されており、またその周囲に第二ＬＥＤ素子の発光面を囲うように配される四つの第二光反射面２３が形成されている。各光反射面２２，２３は、いずれも、第一実施形態で説明したように、四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている。
なお、光学部材２０における第二光反射面２３のうちの一部は、詳細を後述するように、当該第二光反射面２３を構成する放物面鏡部の回転中心軸がＬＥＤ素子１０の発光面の法線方向に対して傾いて配置されている。
【００５６】
また図９において、基体部４０は、その一つの面にＬＥＤ素子１０（すなわち第一ＬＥＤ素子および第二ＬＥＤ素子）が配設されており、当該面と表裏の関係にある他の面に口金部４１が取り付けられたものである。また、基体部４０には、ＬＥＤ素子１０の配線基板（ただし不図示）が配設されていてもよい。このような基体部４０は、ＬＥＤ素子１０で生じる熱を逃がすために、例えばアルミニウム（Ａｌ）のような熱伝導性を有する金属材料によって形成することが考えられる。
【００５７】
口金部４１は、ＬＥＤバルブを前照灯１のソケット部３に装着可能にするものである。そのために、口金部４１は、ソケット部３に着脱自在に嵌合するように、その形状、寸法等が当該ソケット部３の規格に準拠して形成されている。
【００５８】
補助光学部材５０は、光学部材２０の光出射先側に付設されて用いられるもので、当該光学部材２０の第二光反射面２３から出射される光に対する配光制御を行うものである。
図１１は、本発明の第三実施形態における補助光学部材の構成例を示す説明図である。
図例に示す補助光学部材５０は、第二光反射面２３から出射される光に対する配光制御のために、庇部５１およびエッジ部５２を有している。庇部５１は、光出射方向に沿って突設されて、第二光反射面２３から外周方向に回り込む迷光成分を遮蔽するものである。エッジ部５２は、第二光反射面２３の開口の一部を覆うように形成されて、当該第二光反射面２３から出射される光のうち、光度の弱い光成分を遮蔽するものである。
【００５９】
また図９において、支柱６０は、反射部材７０を支持するためのものである。反射部材７０を支持可能であれば、支柱６０は、どの位置に設けられてもよく、またどのような形状に設けられていてもよい。
【００６０】
反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０および光学部材２０の光反射面２１からの出射光に対して、光の反射を利用して光束分布の変換を行うべく、設けられたものである。そのために、反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０の発光面に対向して配されており、その発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部７１を有している。さらに詳しくは、反射部材７０は、口金部４１が前照灯１のソケット部３に装着された状態で、凸面鏡部７１がＬＥＤ素子１０および光反射面２１からの出射光を前照灯１の凹状リフレクタ４の光反射面に向けて反射する位置に配されるように、支柱６０によって支持される。そして、反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０および光反射面２１からの出射光を凸面鏡部７１で反射することで、その凸面鏡部７１を構成する回転放物面の焦点位置に仮想点光源を形成するのである。ここで、「点光源」とは、発光部の大きさが光の出射先までの距離に比べて小さく、点と見做せる光源であり、当該点から放射状に光を出射する光源のことをいう。したがって、反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０および光反射面２１からの出射光を前照灯１の凹状リフレクタ４に向けて放射状に反射することになる。
【００６１】
ここで、反射部材７０について、その詳細な構成を、具体例を挙げつつ、さらに詳しく説明する。
【００６２】
ＬＥＤバルブは、上述したように、前照灯１において、ハロゲンバルブ２の代替品として用いられる。ハロゲンバルブ２は、ハイロー切替バルブであれば、ハイビーム用フィラメント２ｃとロービーム用フィラメント２ｄとを備えており、発光させるフィラメント２ｃ，２ｄを切り替えることで、ハイビーム照射とロービーム照射に選択的に対応し得るようになっている。よって、ＬＥＤバルブにおいても、前照灯１における本来の配光状態を得るためには、ハイビーム照射時とロービーム照射時とのそれぞれについて、（ｉ）発光体の形状、（ii）発光体の発光位置、（iii）発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブ２と同様の発光状態を再現する必要がある。このことから、ＬＥＤバルブにおける反射部材７０は、上記（ｉ）〜（iii）の各要素のいずれについてもハロゲンバルブ２と同様の状態を完全に再現すべく、以下に述べるように構成されている。
【００６３】
図１２は、本発明の第三実施形態における反射部材の構成例を示す説明図である。
図例のように、反射部材７０は、前照灯１でのハイビーム照射とロービーム照射とに対応するために、凸面鏡部７１が第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂに区分けされている。第一凸面鏡部７１ａおよび第二凸面鏡部７１ｂは、いずれもＬＥＤ素子１０の発光面の側に頂部を有する回転放物面によって形成されたものであるが、互いに異なる回転放物面によって形成されており、それぞれが異なる位置に仮想点光源７２を形成するものである。つまり、反射部材７０は、第一凸面鏡部７１ａおよび第二凸面鏡部７１ｂを備え、複数（具体的には二つ）の仮想点光源７２ａ，７２ｂを形成するように構成されている。
【００６４】
また、反射部材７０は、第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂが二段構造を構成している。さらに詳しくは、ＬＥＤ素子１０の発光面に近い側に第一凸面鏡部７１ａが位置し、当該発光面から遠い側に第二凸面鏡部７１ｂが位置するように、これら第一凸面鏡部７１ａおよび第二凸面鏡部７１ｂが回転放物面の回転軸方向に重ねられている。そして、ＬＥＤ素子１０の側から見ると、第一凸面鏡部７１ａのほうが、それよりも遠い側の第二凸面鏡部７１ｂよりも、平面視で小径に形成されている。したがって、第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂによる二段構造は、その側断面に関して言えば、ＬＥＤ素子１０の発光面の側に向けて突出する二段凸形状を構成することになる。
【００６５】
このような二段構造の反射部材７０において、第一凸面鏡部７１ａは、口金部４１が前照灯１のソケット部３に装着された状態で、前照灯１の凹状リフレクタ４における光反射面のハイビーム用焦点位置に、仮想点光源７２ａを形成する。つまり、第一凸面鏡部７１ａは、ハロゲンバルブ２のハイビーム用フィラメント２ｃによる発光状態を再現するためのものである。
一方、第二凸面鏡部７１ｂは、口金部４１が前照灯１のソケット部３に装着された状態で、前照灯１の凹状リフレクタ４における光反射面のロービーム用焦点位置に、仮想点光源７２ｂを形成する。つまり、第二凸面鏡部７１ｂは、ハロゲンバルブ２のロービーム用フィラメント２ｄによる発光状態を再現するためのものである。
【００６６】
なお、ここでは、二段構造の反射部材７０を構成する第一凸面鏡部７１ａおよび第二凸面鏡部７１ｂがいずれも回転放物面を反射面とする場合を例に挙げているが、反射部材７０はＬＥＤ素子１０および光反射面２１からの出射光を放射状に反射するものであればよい。すなわち、反射部材７０は、二段構造の少なくとも一方について、例えば円錐状の反射面を有した凸面鏡部によって構成されたものであってもよい。
【００６７】
また、二段構造の反射部材７０において、ロービーム照射に対応する第二凸面鏡部７１ｂは、光反射抑制処理が施された表面部分を部分的に有するものであってもよい。具体的には、第二凸面鏡部７１ｂを構成する回転放物面（すなわち反射面）のうち、口金部４１が前照灯１のソケット部３に装着された状態で下半球側に位置することになる表面部分に、光反射抑制処理を施すことが考えられる。光反射抑制処理としては、第二凸面鏡部７１ｂの一部表面上に公知技術を利用して遮光膜を形成し当該一部表面での光の反射を抑制する遮光処理や、第二凸面鏡部７１ｂの一部表面上に公知技術を利用して光吸収膜を形成し当該一部表面での光の反射を抑制する吸光処理等が挙げられる。ただし、第二凸面鏡部７１ｂの一部表面での光の反射を抑制可能であれば、これらの遮光処理または吸光処理に限定されることはなく、他の公知技術を利用した光反射抑制処理を施すようにしても構わない。
さらに、光反射抑制処理が施された表面部分は、上述したように第二凸面鏡部７１ｂの一部に形成することが考えられるが、当該第二凸面鏡部７１ｂに代わって第一凸面鏡部７１ａの一部に形成してもよいし、あるいは第一凸面鏡部７１ａおよび第二凸面鏡部７１ｂのそれぞれに形成してもよい。つまり、光反射抑制処理が施された表面部分は、凸面鏡部７１の反射面上の一部に形成することが考えられ、これにより当該凸面鏡部７１での光反射方向を制御することが可能になる。
【００６８】
（第三実施形態の作用）
以上のように構成されたＬＥＤバルブによれば、以下に述べるような作用を奏する。
図１３は、本発明の第三実施形態における光源装置であるＬＥＤバルブの作用の概念を示す説明図である。
【００６９】
例えば、ハイビーム照射を行う場合、第三実施形態におけるＬＥＤバルブでは、第一ＬＥＤ素子が光を出射する。そうすると、ＬＥＤバルブでは、第一ＬＥＤ素子からの出射光の一部を、光学部材２０の第一光反射面２２を構成する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが反射する。これにより、第一ＬＥＤ素子および第一光反射面２２からは、反射部材７０に向けて、必要十分な平行度（例えばビーム角８°以下程度）の光が出射されることになる。
【００７０】
第一ＬＥＤ素子および第一光反射面２２からの出射光は、反射部材７０の第一凸面鏡部７１ａを照射する。そして、第一凸面鏡部７１ａは、第一ＬＥＤ素子および第一光反射面２２からの光を、前照灯１の凹状リフレクタ４に向けて反射する。このとき、第一凸面鏡部７１ａは、その凹状リフレクタ４における光反射面のハイビーム用焦点位置に、仮想点光源７２ａを形成する。したがって、ＬＥＤバルブでは、第一ＬＥＤ素子が光を出射すると、第一凸面鏡部７１ａが凹状リフレクタ４のハイビーム用焦点位置に仮想点光源７２ａを形成し、その仮想点光源７２ａが当該凹状リフレクタ４の光反射面に向けて放射状に光を出射することになる。
【００７１】
このことは、ＬＥＤバルブが装着された前照灯１において、そのＬＥＤバルブにより、（ｉ）発光体の形状が仮想的な点光源状であり、（ii）その発光体の発光位置が凹状リフレクタ４のハイビーム用焦点位置であり、（iii）その発光体から全方位に均等な光を放射する配光特性であることが、それぞれ実現されることを意味する。つまり、前照灯１にＬＥＤバルブを装着することによって、上記（ｉ）〜（iii）の全てについて、ハロゲンバルブ２によるハイビーム照射時と同様の発光状態が再現されるのである。
このような発光状態の再現を実現した結果、ＬＥＤバルブから発せられる光は、ハロゲンバルブ２によるハイビーム照射時と同様に、凹状リフレクタ４で反射して平行光線となって遠くまで照射されることになる。
【００７２】
また、例えば、ロービーム照射を行う場合、ＬＥＤバルブでは、第二ＬＥＤ素子が光を出射する。そうすると、ＬＥＤバルブでは、第二ＬＥＤ素子１０ａからの出射光の一部を、光学部材２０の第二光反射面２３を構成する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが反射する。これにより、第二ＬＥＤ素子１０ａおよび第二光反射面２３からは、反射部材７０に向けて、必要十分な平行度（例えばビーム角８°以下程度）の光が出射されることになる。
【００７３】
第二ＬＥＤ素子１０ａおよび第二光反射面２３からの出射光は、反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂを照射する。そして、第二凸面鏡部７１ｂは、第二ＬＥＤ素子および第二光反射面２３からの光を、前照灯１の凹状リフレクタ４に向けて反射する。このとき、第二凸面鏡部７１ｂは、その凹状リフレクタ４における光反射面のロービーム用焦点位置に、仮想点光源７２ｂを形成する。したがって、ＬＥＤバルブでは、第二ＬＥＤ素子が光を出射すると、第二凸面鏡部７１ｂが凹状リフレクタ４のロービーム用焦点位置に仮想点光源７２ｂを形成し、その仮想点光源７２ｂが当該凹状リフレクタ４の光反射面に向けて放射状に光を出射することになる。
【００７４】
このことは、ＬＥＤバルブが装着された前照灯１において、そのＬＥＤバルブにより、（ｉ）発光体の形状が仮想的な点光源状であり、（ii）その発光体の発光位置が凹状リフレクタ４のロービーム用焦点位置であり、（iii）その発光体から上半球側に均等な光を放射する配光特性であることが、それぞれ実現されることを意味する。つまり、前照灯１にＬＥＤバルブを装着することによって、上記（ｉ）〜（iii）の全てについて、ハロゲンバルブ２によるロービーム照射時と同様の発光状態が再現されるのである。
このような発光状態の再現を実現した結果、ＬＥＤバルブから発せられる光は、ハロゲンバルブ２によるロービーム照射時と同様に、凹状リフレクタ４での反射後の光束が下向きになるとともに、照射方向の手前側とやや左の側を照らすことになる。
【００７５】
なお、ロービーム照射時に用いる第二ＬＥＤ素子については、前照灯１において上述した配光を確実に得られるようにすべく、前照灯１への装着時における天地方向の上方側に偏って配置することが考えられる。上方側に偏って第二ＬＥＤ素子を配置すれば、図１３からも明らかなように、主として反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂの上方側部分にて光が反射されるようになり、凹状リフレクタ４での反射後の光束を下向きにする上では非常に好適だからである。
また、ロービーム照射時に用いる反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂの一部（前照灯１への装着時における下半球側）に光反射抑制処理が施されている場合には、主として反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂの下方側部分での光の反射が抑制されるという配光制御がされる。そのため、第二ＬＥＤ素子を上方側に偏って配置した場合と同様に、凹状リフレクタ４での反射後の光束を下向きにする上では非常に好適なものとなる。
【００７６】
ところで、ＬＥＤバルブにおいて、光学部材２０の光出射先側には庇部５１およびエッジ部５２を有した補助光学部材５０が付設されており、当該光学部材２０の第二光反射面２３から出射される光に対する配光制御を行うようになっている。そのため、ロービーム照射時に第二ＬＥＤ素子が光を出射すると、当該第二ＬＥＤ素子および第二光反射面２３から出射される光のうち、第二光反射面２３から外周方向に回り込む迷光成分は庇部５１で遮蔽され、また光度の弱い光成分はエッジ部５２で遮蔽されることになる。つまり、ロービーム照射時のＬＥＤバルブでは、補助光学部材５０による配光制御によって、不要な光が不要な箇所を出射されてしまうことが抑制されることになる。
【００７７】
また、ロービーム照射時に第二ＬＥＤ素子からの出射光を反射する第二光反射面２３のうちの一部は、当該第二光反射面２３を構成する放物面鏡部の回転中心軸が第二ＬＥＤ素子の発光面の法線方向に対して傾いて配置されている。さらに具体的には、光学部材２０に設けられた四つの第二光反射面２３のうち、前照灯１への装着時における天地方向の下方側に位置する二つの第二光反射面２３は、放物面鏡部の回転中心軸が反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂの中心付近、すなわち当該第二凸面鏡部７１ｂが仮想点光源７２ｂを形成する位置の近傍に向くように、その回転中心軸が第二ＬＥＤ素子の発光面の法線方向に対して傾いて配置されている。
そのため、ロービーム照射時に第二ＬＥＤ素子が光を出射すると、特に回転中心軸が傾けられた二つの第二光反射面２３からは、第二凸面鏡部７１ｂの中心付近に向けて積極的に光が集められた状態で、当該第二凸面鏡部７１ｂに対して光が照射されることになる。これにより、ロービーム照射時のＬＥＤバルブでは、第二ＬＥＤ素子からの出射光が当該第二凸面鏡部７１ｂの外周部を直接抜けてしまうことを抑制できる。
【００７８】
（第三実施形態の効果）
以上のような作用を奏する第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、第一実施形態で説明した効果とは別に、以下に述べるような効果が得られる。
【００７９】
第三実施形態のＬＥＤバルブは、面発光光源であるＬＥＤ素子１０と合わせて光学部材２０を備えており、その光学部材２０に形成された光反射面２１が四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを組み合わせて構成されている。そのため、第三実施形態のＬＥＤバルブであれば、面発光光源であるＬＥＤ素子１０を発光体として用いた場合であっても、必要十分な平行度（例えばビーム角８°以下程度）の出射光を得ることができ、その出射光を反射部材７０の凸面鏡部７１に対して照射することが可能となる。つまり、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、必要十分な平行度の光を反射部材７０に対して照射することで、その反射部材７０での仮想点光源７２の形成を確実かつ厳密なものとすることが実現可能となる。
【００８０】
しかも、第三実施形態のＬＥＤバルブは、面発光光源であるＬＥＤ素子１０の発光面に対向して配される反射部材７０を備えている。そして、反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０の発光面の側に頂部を有する回転放物面を反射面とする凸面鏡部７１を有している。そのため、ＬＥＤ素子１０からの出射光を凸面鏡部７１が反射すると、その凸面鏡部７１による反射光は、回転放物面の焦点と反射点を結んだ直線の方向へ反射され、回転放物面の焦点を仮想的な点光源とするような振る舞いを見せ、その仮想的な点光源から出射されたのと同様な態様で放射状に反射される。つまり、反射部材７０は、ＬＥＤ素子１０からの出射光を凸面鏡部７１で反射することで、回転放物面の焦点位置に仮想点光源７２を形成するように構成されている。
このように、第三実施形態のＬＥＤバルブは、従来の配光制御用途では全く用いられていない回転放物面による凸面鏡部７１を反射面とすることで、面発光光源であるＬＥＤ素子１０を発光体として用いた場合であっても、厳密に点光源を形成することを実現可能にする。したがって、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、（ｉ）発光体の形状、（ii）発光体の発光位置、（iii）発光体の配光特性の全てについて、ハロゲンバルブ２と同様の発光状態を再現することが可能となる。
【００８１】
これらのことを勘案すると、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、前照灯１に装着した場合に、その前照灯１の配光特性について、ハロゲンバルブ２と同様の状態（すなわち満たすべき配光特性）を確実に再現することができると言える。
具体的には、例えば、同一の前照灯１において、第三実施形態のＬＥＤバルブの装着時とハロゲンバルブ２の装着時とのそれぞれにつき、ロービーム照射時の２５ｍ先での照度分布を測定したところ、いずれの場合も前照灯（非対称すれ違いビーム）に関する国際規格であるＥＣＥ１１２に定められた配光特性を満たす照度分布が得られることがわかった。つまり、第三実施形態のＬＥＤバルブの装着時においても、ロービーム照射時に満足することが最も難しいと言われている、照射領域と非照射領域とのカットラインを、ハロゲンバルブ２の装着時と同様に、綺麗に（ボヤケ等が生じることなく）再現できていることがわかった。これは、反射部材７０に対して平行度の低い光を照射すると、当該反射部材７０が形成する仮想点光源がボヤけてしまい、不明瞭なカットラインになってしまうおそれがあるが、光学部材２０の光反射面２１を構成する四つの放物面鏡部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを利用することで、必要十分な平行度の光を反射部材７０に対して照射することが可能となり、その結果として仮想点光源のボヤけによる不明瞭なカットラインが生じてしまうおそれを解消できるからである。
【００８２】
さらに、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、反射部材７０に対して必要十分な平行度の光を照射するので、平行度が必要十分でない故に反射部材７０の外周側に抜けてしまうような迷光成分が照射光に含まれてしまうのを抑制し得る。したがって、前照灯１に装着した場合に、その前照灯１の配光特性について、例えば扇形の迷光のような不要な照明パターンが生じてしまうのを防止することができる。
このことについては、第三実施形態で説明したように、光学部材２０に補助光学部材５０を付設すると、より一層確実なものとすることができる。
【００８３】
また、第三実施形態のＬＥＤバルブは、光学部材２０における第二光反射面２３のうちの一部について、その第二光反射面２３を構成する放物面鏡部の回転中心軸が第二ＬＥＤ素子の発光面の法線方向に対して傾いて配置されている。そのため、回転中心軸が傾けられた第二光反射面２３からは、主として回転中心軸が傾けられた先である反射部材７０の第二凸面鏡部７１ｂの中心付近に向けて積極的に光が集められた状態で、当該第二凸面鏡部７１ｂに対して光が照射されることになる。これにより、第三実施形態のＬＥＤバルブでは、第二ＬＥＤ素子からの出射光が外方に向けて抜けてしまうのを抑制でき、この点によっても前照灯１に装着した場合にその前照灯１の配光特性について例えば扇型の迷光のような不要な照明パターンが生じてしまうのを防止することができる。
【００８４】
また、第三実施形態のＬＥＤバルブは、面発光光源としてＬＥＤ素子１０を備えている。そのため、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、前照灯１に用いられる光源装置について、ＬＥＤの特性である省電力、長寿命等の利点を享受することが可能となる。しかも、前照灯用光源装置のＬＥＤ化を実現した後においても、その前照灯１において、必要十分な照射光量を得つつ、前方側への照射光につき所望の配光パターンを得ることを可能とする。つまり、光源装置のＬＥＤ化を実現しつつ、既存のハロゲンバルブ２の代替品として用いることを実現可能としている。したがって、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、前照灯１に用いられる光源装置のＬＥＤ化を、高い汎用性を有した状態で、量産に適した低コスト化や取付スペースの省スペース化等を可能にしつつ、実現することができる。しかも、高い汎用性が得られるだけでなく、整備性の向上も図れ、仮に破損等が生じた場合であっても容易に交換可能である。
【００８５】
また、第三実施形態のＬＥＤバルブは、反射部材７０の凸面鏡部７１が第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂに区分けされている。つまり、第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂを有することで、一体に形成された一つの反射部材７０であっても、ハイビーム照射とロービーム照射との何れにも対応できる。例えば、前照灯用として普及しつつあるＨＩＤ（High Intensity Discharge）バルブを用いた場合には、前照灯１のハイビーム照射とロービーム照射とのそれぞれに対応するために、電動のアクチュエータ等を用いて光源バルブそのものを移動させることが考えられる。しかしながら、光源バルブそのものを移動させたのでは、そのための機構が必要となるので、構成複雑化や製品コスト増大等を招いてしまう。さらには、故障発生の要因となり得る箇所が増えるため、結果として信頼性低下を招いてしまうおそれもある。この点、第三実施形態のＬＥＤバルブのように、第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂからなる二段構造という非常に簡素な構成の反射部材７０によってハイロー切替バルブとの互換性を確保すれば、構成複雑化や製品コスト増大等を招いてしまうことがなく、故障発生による信頼性低下を招いてしまうこともない。しかも、二段構造という非常に簡素な構成の反射部材７０を用いることで、バルブ自体の小型化等にも容易に対応し得るようになる。
しかも、第三実施形態のＬＥＤバルブは、ＬＥＤ素子１０として第一ＬＥＤ素子と第二ＬＥＤ素子とを備え、それぞれが選択的に光を出射するように制御される。つまり、前照灯１による照射光の配光パターンのハイロー切替を行うためには、第一ＬＥＤ素子と第二ＬＥＤ素子のどちらから光を出射するかを選択すればよい。したがって、第三実施形態のＬＥＤバルブによれば、前照灯１による照射光の配光パターンのハイロー切替を、非常に容易かつ的確に行うことができる。しかも、第一ＬＥＤ素子と第二ＬＥＤ素子が選択的に光を出射することで、反射部材７０に対する光の照射位置についても変わるようになるので、前照灯１のハイビーム照射とロービーム照射とでそれぞれの特性に適した配光パターンを得ることを容易に実現することが可能となる。
【００８６】
なお、第三実施形態では、ハイロー切替バルブとの互換性を確保したＬＥＤバルブ、すなわち凸面鏡部７１が第一凸面鏡部７１ａと第二凸面鏡部７１ｂに区分けされており、それぞれに対応するように第一ＬＥＤ素子と第二ＬＥＤ素子を備えて構成されたＬＥＤバルブを例に挙げて説明した。ただし、前照灯１に装着するＬＥＤバルブは、必ずしもハイロー切替に対応したものである必要はなく、シングルバルブとの互換性を確保したものであってもよい。その場合は、反射部材７０の凸面鏡部７１が一つの回転放物面によって構成されることになる。
【００８７】
＜５．変形例等＞
以上に本発明の実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
【００８８】
例えば、第三実施形態においては、前照灯１にて使用されるＬＥＤバルブに本発明を適用した場合を例に挙げたが、本発明はＬＥＤバルブに限定されることなく、ＬＥＤモジュールやＬＥＤユニット等であっても全く同様に適用することが可能である。ＬＥＤモジュールとは、単体またはアレイ状のＬＥＤ素子とその制御回路等を備えて構成されたものをいい、ＬＥＤユニットとは、ＬＥＤバルブまたはＬＥＤモジュールを組み込んで構成された灯具ユニットのことをいう。
【００８９】
また、第三実施形態においては、反射部材７０が回転放物面を反射面とする凸面鏡部７１を有している場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはなく、例えば特許第４６８９７６２号にて開示されているような円錐状に形成された反射部材であっても適用可能であり、その場合であっても反射部材への照射光の平行度を上げることで、良好な配光特性が得られるようになる。
【００９０】
また、本発明は、自動車車両等の前照灯１にて使用される光源装置のみならず、他の機器にて使用される光源装置（バルブ、モジュール、ユニット等の別を問わず）にも全く同様に適用することが可能である。具体的には、平行光の出射を必要とするものであれば、照明器具に装着される光源装置や液晶プロジェクタに用いられる光源装置等であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。
その場合には、必ずしも第三実施形態で説明したような反射部材を要することはなく、第一実施形態または第二実施形態で説明したような構成の光源装置であっても構わない。
【符号の説明】
【００９１】
１０…面発光光源（ＬＥＤ素子）、１１…発光面、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…領域、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…基準点、２０…光学部材、２１…光反射面、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…放物面鏡部、３０…遮蔽板、７０…反射部材、Ｆ…焦点位置、Ｓ…間隔
【図１】
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【図３】
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【図５】
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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２】
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【図４】
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【図６】
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