(57)【要約】【課題】不要な領域への光漏れを軽減するとともに複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成する。【解決手段】光軸方向に対をなして対向するレンズアレイ２６，３１を用いて第１のレンズ光学系を構成することにより、各照射領域Ａ１に重畳する各光束を光軸上に対向するレンズセル毎に効率よく制御し、照射領域Ａ１からの不要な光漏れを抑制する。同様に、レンズアレイ２７，３２を用いて第２のレンズ光学系を構成するとともに、レンズアレイ２８，３３を用いて第３のレンズ光学系を構成する。一方、各レンズ光学系を構成するレンズアレイ３１，３２，３３の出射側のレンズ曲面３１ｃ，３２ｃ，３３ｃをシリンドリカルレンズ曲面で構成することにより、各レンズ曲面３１ｃ，３２ｃ，３３ｃからの出射光の一部を車幅方向に散乱させる。【選択図】図１
2008140667.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズセルがマトリクス状に配列するレンズアレイが光軸方向に対をなして対向配置され、これらレンズアレイの互いに対向する各対の前記レンズセルに光源から入射する光を特定の照射領域で互いに重畳させるレンズ光学系を２種類以上具備し、
前記各レンズ光学系の照射領域の少なくとも一部を互いに一致させるとともに、
少なくとも何れかの前記レンズアレイを構成する前記各レンズセルの入射面或いは出射面をシリンドリカルレンズ曲面で構成したことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、予め設定された照射領域を所定の配光で照射する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、発光ダイオード（ＬＥＤ）は、消費電力が小さく長寿命であるという利点を有する。そこで、近年では、ＬＥＤを光源として用いた照明装置が数多く提案されている。例えば、特許文献１には、複数のレンズセルがマトリクス状に配列されたフライアイレンズ（レンズアレイ）をＬＥＤに対向配置した照明装置が提案されている。このような技術によれば、ＬＥＤからの出射光を指向角３０度未満の略平行光に制御して各レンズセルに入射させることにより、レンズセルの平面視形状に相似する特定の照射領域を均一照度で照射することが可能となる。
【特許文献１】特開２００５−１９０９５４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年においては、ＬＥＤの高出力化に伴い、車載のヘッドライトやフォグランプ等のように大光量が要求される車両用灯具においても、光源としてＬＥＤを適用することが期待されている。この場合、例えば、セル寸法、レンズ厚、曲率の異なるフライアイレンズを有する上述の照明装置を複数個組み合わせ、異なる配光の照明光を重ね合わせることにより、法規上の配光規格を満足する車両用灯具を実現することが考えられる。
【０００４】
通常、規格に定められる車両用前照灯の配光パターンは鉛直方向に狭く、水平方向に広い。例えば、自動車用フォグランプの場合、主な照射範囲は鉛直方向で０°〜−４°、水平方向で−２０°〜＋２０°と定められている。このため、上記した特許文献１の技術において、自動車用フォグランプの配光規格を満たすためには、鉛直方向への光線の出射を狭角にするフライアイレンズを使用する必要がある。また、フライアイレンズを薄くするためにはセル寸法を小さくする必要がある。
【０００５】
しかしながら、フライアイレンズにこのような制約を与えると、フライアイレンズに入射する光線が完全な平行光ではないため、あるレンズセルの入射面から入射した光が、当該入射面に対向する出射面からではなく、隣り合うレンズセルの出射面から出射する場合がある。これが原因となり、所望する照射パターンの周囲にそのパターンと同様の照射が行われ、あたかも所望する照射パターンから光が漏れたかのような現象が起こる。この光漏れの部分の照度は所望する照射範囲の照度よりも低いため、配光規格を満たすことは可能であるが、特に、鉛直方向上方に光漏れが発生すると視覚上の違和感を与える虞があった。
【０００６】
その一方で、上記の照明装置に用いられるフライアイレンズは、一般に、入射面の像を出射面で結び、投影する原理であるため、異なるフライアイレンズからの照射光を重ね合わせた場合、その重ね合わせの境界で照度値が急激に変化し、視覚上の違和感を与える虞があった。
【０００７】
本発明は、不要な領域への光漏れを軽減するとともに、複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成することができる照明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】
【０００８】
本発明は、複数のレンズセルがマトリクス状に配列するレンズアレイが光軸方向に対をなして対向配置され、これらレンズアレイの互いに対向する各対の前記レンズセルに光源から入射する光を特定の照射領域で互いに重畳させるレンズ光学系を２種類以上具備し、前記各レンズ光学系の照射領域の少なくとも一部を互いに一致させるとともに、少なくとも何れかの前記レンズアレイを構成する前記各レンズセルの入射面或いは出射面をシリンドリカルレンズ曲面で構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の照明装置によれば、不要な領域への光漏れを軽減するとともに、複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図面は本発明の一実施形態に係わり、図１は照明装置の分解斜視図、図２は照明装置を出射側から見た平面図、図３は図２のＩ−Ｉ断面図、図４（ａ）は第１のレンズアレイの平面図であって、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のｃ−ｃ断面図、図５（ａ）は第２のレンズアレイの平面図であって、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のｃ−ｃ断面図、図６（ａ）は第３のレンズアレイの平面図であって、図６（ｂ）は図６（ａ）のｂ−ｂ断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のｃ−ｃ断面図、図７（ａ）は第４のレンズアレイの平面図であって、図７（ｂ）は図７（ａ）のｂ−ｂ断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のｃ−ｃ断面図、図８（ａ）は第５のレンズアレイの平面図であって、図８（ｂ）は図８（ａ）のｂ−ｂ断面図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｃ−ｃ断面図、図９（ａ）は第６のレンズアレイの平面図であって、図９（ｂ）は図９（ａ）のｂ−ｂ断面図、図９（ｃ）は図９（ａ）のｃ−ｃ断面図、図１０は現行の自動車用ランプ類配光の試験に用いられるフォグランプの配光規格とこの規格を用いた場合の各レンズアレイの照射領域との関係を示す説明図、図１１は照明装置による照度特性を示す説明図、図１２，図１３は照明装置の変形例を示す要部断面図である。
【００１１】
図１〜３において符号１は照明装置を示し、本実施形態においては、車載のフォグランプを示す。この照明装置１は、例えば、出射面１２ａに片凸レンズが固設した複数（例えば、７個）の表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）１２を光源とする光源ユニット１０と、この光源ユニット１０に冠設するレンズ光学系ユニット２０とを有する。
【００１２】
光源ユニット１０は、ＬＥＤ基板１１を有する。ＬＥＤ基板１１は、例えば、略円盤状の基板で構成され、各ＬＥＤ１２を半田付け等によって保持し、さらに、保持した各ＬＥＤ１２を図示しない電源回路に電気的に接続する。ここで、本実施形態において、各ＬＥＤ１２は、ＬＥＤ基板１１上に等間隔毎に配置されている。具体的には、各ＬＥＤ１２は、例えば、ＬＥＤ基板１１の中央部に配置された１つのＬＥＤ１２を中心として、他のＬＥＤ１２が同心円上に等間隔で配置されている。また、各ＬＥＤ１２の発光効率を向上するため、ＬＥＤ基板１１の裏面には放熱フィン１３が固着している（図３参照）。
【００１３】
レンズ光学系ユニット２０は、光源ユニット１０の各ＬＥＤ１２の光路上にそれぞれ配置される、複数種類（例えば、３種類）からなる複数個（例えば、７個）のレンズ光学系が一体化されたものである。このレンズ光学系ユニット２０は、レンズ筐体２１と、複数（例えば、７個）のコリメーションレンズ２３をレンズ筐体２１に保持するコリメーションレンズ保持板２２と、複数種類（例えば、３種類）からなる複数個（例えば、７個）のレンズアレイ（後述する第１〜第３のレンズアレイ２６〜２８）をレンズ筐体２１に保持する第１のレンズアレイ保持板２５と、複数種類（例えば、３種類）からなる複数個（例えば、７個）のレンズアレイ（後述する第４〜第６のレンズアレイ３１〜３３）をレンズ筐体２１に保持する第２のレンズアレイ保持板３０とを有する。
【００１４】
本実施形態において、レンズ筐体２１は、両端が開口する略円筒形状の部材で構成されている。レンズ筐体２１の内周には内向フランジ２１ａが形成されており、この内向フランジ２１ａによってレンズ筐体２１の中途の内径が先端部側及び基部側の内径よりも小径に設定されている（図３参照）。ここで、レンズ筐体２１の基部側の内径は、ＬＥＤ基板１１の外径と略一致するよう設定されている。
【００１５】
コリメーションレンズ保持板２２は、その外径がレンズ筐体２１の基部側の内径と略一致する略円盤状の部材で構成されている。このコリメーションレンズ保持板２２には、ＬＥＤ基板１１上の各ＬＥＤ１２にそれぞれ対向する位置に、光軸方向に貫通するレンズ保持孔２２ａが開口されている。そして、コリメーションレンズ保持板２２は、各レンズ保持孔２２ａに、各コリメーションレンズ２３をそれぞれ嵌合保持する。
【００１６】
図３に示すように、各コリメーションレンズ２３を保持したコリメーションレンズ保持板２２は、レンズ筐体２１内に基部側から挿入され、内向フランジ２１ａとの当接によってレンズ筐体２１内での位置決めがされる。さらに、レンズ筐体２１内において、コリメーションレンズ保持板２２の基部側にはリング状のスペーサ２４が配置されており、レンズ光学系ユニット２０が光源ユニット２０に冠設した際に、コリメーションレンズ保持板２２は、スペーサ２４を介してＬＥＤ基板１１に対向する。そして、スペーサ２４によって各ＬＥＤ１２と各コリメーションレンズ２３との光軸距離が適値に規定されることにより、各コリメーションレンズ２３は、対応するＬＥＤ１２からの入射光を、それぞれ略平行光に変換して出射する。
【００１７】
第１のレンズアレイ保持板２５は、その外径がレンズ筐体２１の先端部側の内径と略一致する略円盤状の部材で構成されている。この第１のレンズアレイ保持板２５には、コリメーションレンズ保持板２２上の各コリメーションレンズ２３にそれぞれ対向する位置に、光軸方向に貫通するレンズ保持孔２５ａが開口されている。そして、第１のレンズアレイ保持板２５は、各レンズ保持孔２５ａに、第１〜３のレンズアレイ２６〜２８の何れかをそれぞれ嵌合保持する。
【００１８】
具体的に説明すると、本実施形態において、第１のレンズアレイ保持板２５には、各レンズ保持孔２５ａによって、１個の第１のレンズアレイ２６が保持されているとともに、２個の第２のレンズアレイ２７が保持され、さらに、４個の第３のレンズアレイ２８が保持されている。
【００１９】
図４に示すように、第１のレンズアレイ２６は、レンズ保持孔２５ａに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板２６ａ上に、互いに同一形状（平面視矩形形状）をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面２６ｂ及びレンズ曲面２６ｃを有する両突のレンズセルで構成され、これらのレンズ曲面２６ｂ，２６ｃは互いに曲率の等しい球面状のレンズ曲面で構成されている。
【００２０】
また、図５に示すように、第２のレンズアレイ２７は、レンズ保持孔２５ａに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板２７ａ上に、互いに同一形状（平面視矩形形状）をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面２７ｂ及びレンズ曲面２７ｃを有する両突のレンズセルで構成され、これらのレンズ曲面２７ｂ，２７ｃは互いに曲率の等しい球面状のレンズ曲面で構成されている。
【００２１】
また、図６に示すように、第３のレンズアレイ２８は、レンズ保持孔２５ａに嵌合保持される略円板状のレンズ基板２８ａ上に、互いに同一形状（平面視矩形形状）をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面２８ｂ及びレンズ曲面２８ｃを有する両突のレンズセルで構成され、これらのレンズ曲面２８ｂ，２８ｃは互いに曲率の等しい球面状のレンズ曲面で構成されている。
【００２２】
そして、図３に示すように、各レンズアレイ２６〜２８を保持した第１のレンズアレイ保持板２５は、レンズ筐体２１内に先端部側から挿入され、内向フランジ２１ａとの当接によってレンズ筐体２１内での位置決めがされる。
【００２３】
第２のレンズアレイ保持板３０は、レンズ筐体２１の先端部に冠設する略円盤状の部材で構成されている。この第２のレンズアレイ保持板３０には、第１のレンズアレイ保持板２５上の各レンズアレイ２６〜２８にそれぞれ対向する位置に、光軸方向に貫通するレンズ保持孔３０ａが開口されている。そして、第２のレンズアレイ保持板３０は、各レンズ保持孔３０ａに、第４〜第６のレンズアレイ３１〜３３の何れかをそれぞれ嵌合保持する。
【００２４】
具体的に説明すると、本実施形態において、第２のレンズアレイ保持板３０には、第１のレンズアレイ２６に対向する１つのレンズ保持孔３０ａに第４のレンズアレイ３１が保持されているとともに、各第２のレンズアレイ２７に対向する２つのレンズ保持孔３０ａに第５のレンズアレイ３２がそれぞれ保持され、各第３のレンズアレイ２８に対向する４つのレンズ保持孔３０ａに第６のレンズアレイ３３がそれぞれ保持されている。
【００２５】
図７に示すように、第４のレンズアレイ３１は、レンズ保持孔３０ａに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板３１ａ上に、互いに同一形状をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、上述の第１のレンズアレイ２６のレンズセルとセル寸法の等しい平面視矩形形状をなし、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面３１ｂ及びレンズ曲面３１ｃを有する両突のレンズセルで構成されている。これらのレンズ曲面３１ｂ，３１ｃのうち、入射側のレンズ曲面３１ｂは、球面状のレンズ曲面で構成されている。一方、出射側のレンズ曲面３１ｃは、車幅方向の曲率が「零」に設定されたシリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、図示のように、各レンズセルにおいて、車幅方向に配列する各行のレンズ曲面３１ｃは、境界のない一連のレンズ曲面となっている。
【００２６】
また、図８に示すように、第５のレンズアレイ３２は、レンズ保持孔３０ａに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板３２ａ上に、互いに同一形状をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、上述の第２のレンズアレイ２７のレンズセルとセル寸法の等しい平面視矩形形状をなし、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面３２ｂ及びレンズ曲面３２ｃを有する両突のレンズセルで構成されている。これらのレンズ曲面３２ｂ，３２ｃのうち、入射側のレンズ曲面３２ｂは、球面状のレンズ曲面で構成されている。一方、出射側のレンズ曲面３２ｃは、車幅方向の曲率が「零」に設定されたシリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、図示のように、各レンズセルにおいて、車幅方向に配列する各行のレンズ曲面３２ｃは、境界のない一連のレンズ曲面となっている。
【００２７】
また、図９に示すように、第６のレンズアレイ３３は、レンズ保持孔３０ａに嵌合保持される略円盤状のレンズ基板３３ａ上に、互いに同一形状をなす複数のレンズセルが、例えば、車両の車幅方向（Ｘ軸方向）及び上下方向（Ｙ軸方向）に沿ってマトリクス状に配列されて要部が構成されている。本実施形態において、各レンズセルは、上述の第３のレンズアレイ２８のレンズセルとセル寸法の等しい平面視矩形形状をなし、入射面及び出射面にそれぞれレンズ曲面３３ｂ及びレンズ曲面３３ｃを有する両突のレンズセルで構成されている。これらのレンズ曲面３３ｂ，３３ｃのうち、入射側のレンズ曲面３３ｂは、球面状のレンズ曲面で構成されている。一方、出射側のレンズ曲面３３ｃは、車幅方向の曲率が「零」に設定されたシリンドリカルレンズ曲面で構成されている。なお、図示のように、各レンズセルにおいて、車幅方向に配列する各行のレンズ曲面３３ｃは、境界のない一連のレンズ曲面となっている。
【００２８】
そして、図３に示すように、各レンズアレイ３１〜３３を保持した第２のレンズアレイ保持板３０は、レンズ筐体２１の先端部に冠設される。その際、第１のレンズアレイ保持板２５と第２のレンズアレイ保持板３０とがリング状のスペーサ２９を介して対向配置されることにより、第１のレンズアレイ保持板２５に保持された各レンズアレイ２６〜２８と、これらにそれぞれ対向するレンズアレイ３１〜３３との間の光軸距離が適値に規定される。
【００２９】
これにより、本実施形態においては、コリメーションレンズ２３で略平行光に変換された光が第１のレンズアレイ２６の各レンズセルに入射すると、その出射光は、光軸上で対向する第４のレンズアレイ３１の各レンズセルの出射側レンズ曲面３１ｃで合焦するよう設定されている。そして、各レンズ曲面３１ｃからそれぞれ出射された光束は、特定の照射領域Ａ１（図１０参照）で互いに重畳されることにより、当該照射領域Ａ１を均一照度で照射する。このように、レンズ光学系ユニット２０において、光軸方向に対向する第１のレンズアレイ２６及び第４のレンズアレイ３１は、コリメーションレンズ２３と共に一連のレンズ光学系（第１のレンズ光学系）を構成する。
【００３０】
この第１のレンズ光学系において、コリメーションレンズ２３からの入射光（略平行光）は、第１のレンズアレイ２６の各レンズセルによって集光方向に屈折された後、対向する第４のレンズアレイ３１の各レンズセルに入射するため、各レンズ曲面２６ｂに入射する光と各レンズ曲面３１ｃから出射する光との関係を略１：１とすることができる。従って、照射領域Ａ１の上下方向への光漏れ現象が効果的に抑制される。
【００３１】
その一方で、第４のレンズアレイ３１の各レンズセルの出射側のレンズ曲面３１ｃは、シリンドリカルレンズ曲面で構成されているため、各レンズ曲面３１ｃからの出射光線の一部が車幅方向に散乱される。従って、照射領域Ａ１の車幅方向の境界において、照射光の照度はなだらかに変化する。
【００３２】
また、コリメーションレンズ２３で略平行光に変換された光が第２のレンズアレイ２７の各レンズセルに入射すると、その出射光は、光軸上で対向する第５のレンズアレイ３２の各レンズセルの出射側レンズ曲面３２ｃで合焦するよう設定されている。そして、各レンズ曲面３２ｃから出射された光束は、特定の照射領域Ａ２（図１０参照）で互いに重畳されることにより、当該照射領域Ａ２を均一照度で照射する。このように、レンズ光学系ユニット２０において、光軸方向に対向する第２のレンズアレイ２７及び第５のレンズアレイ３２は、コリメーションレンズ２３と共に一連のレンズ光学系（第２のレンズ光学系）を構成する。
【００３３】
この第２のレンズ光学系において、コリメーションレンズ２３からの入射光（略平行光）は、第２のレンズアレイ２７の各レンズセルによって集光方向に屈折された後、対向する第５のレンズアレイ３２の各レンズセルに入射するため、各レンズ曲面２７ｂに入射する光と各レンズ曲面３２ｃから出射する光との関係を略１：１とすることができる。従って、照射領域Ａ２の上下方向への光漏れ現象が効果的に抑制される。
【００３４】
その一方で、第５のレンズアレイ３２の各レンズセルの出射側のレンズ曲面３２ｃは、シリンドリカルレンズ曲面で構成されているため、各レンズ曲面３２ｃからの出射光線の一部が車幅方向に散乱される。従って、照射領域Ａ２の車幅方向の境界において、照射光の照度はなだらかに変化する。
【００３５】
また、コリメーションレンズ２３で略平行光に変換された光が第３のレンズアレイ２８の各レンズセルに入射すると、その出射光は、光軸上で対向する第６のレンズアレイ３３の各レンズセルの出射側レンズ曲面３３ｃで合焦するよう設定されている。そして、各レンズ曲面３３ｃから出射された光束は、特定の照射領域Ａ３（図１０参照）で互いに重畳されることにより、当該照射領域Ａ３を均一照度で照射する。このように、レンズ光学系ユニット２０において、光軸方向に対向する第３のレンズアレイ２８及び第６のレンズアレイ３３は、コリメーションレンズ２３と共に一連のレンズ光学系（第３のレンズ光学系）を構成する。
【００３６】
この第３のレンズ光学系において、コリメーションレンズ２３からの入射光（略平行光）は、第３のレンズアレイ２８の各レンズセルによって集光方向に屈折された後、対向する第６のレンズアレイ３３の各レンズセルに入射するため、各レンズ曲面２８ｂに入射する光と各レンズ曲面３３ｃから出射する光との関係を略１：１とすることができる。従って、照射領域Ａ３の上下方向への光漏れ現象が効果的に抑制される。
【００３７】
その一方で、第６のレンズアレイ３３の各レンズセルの出射側のレンズ曲面３３ｃは、シリンドリカルレンズ曲面で構成されているため、各レンズ曲面３３ｃからの出射光線の一部が車幅方向に散乱される。従って、照射領域Ａ３の車幅方向の境界において、照射光の照度はなだらかに変化する。
【００３８】
ところで、照明装置１をフォグランプとして使用する場合、図１０に示すように、照射距離１０ｍの地点において、照明装置１の正面位置Ｃ１での最高光度が１０００ｃｄ以下であることが要求される。また、Ｃ１の左右位置において、位置Ｃ２での光度が１０００ｃｄ以上、Ｃ３での光度が７５０ｃｄ以上、且つ、位置Ｃ４での光度が３００ｃｄ以上であることが要求される。さらに、水平以上の領域において、位置Ｃ５での光度が６５０ｃｄ以下、且つ、位置Ｃ６での光度が３００ｃｄ以下であることが要求される。
【００３９】
このため、本実施形態において、第１のレンズアレイ２６及び第４のレンズアレイ３１の各レンズセルを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、２．２：２．２８に設定されている。そして、各レンズ曲面２６ｂ，２６ｃ，３１ｂ，３１ｃの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第１のレンズ光学系の照射領域Ａ１として、例えば、図１０に示すように、幅方向に約−６．５°〜６．５°、高さ方向に約−１０°〜−１°の矩形領域、すなわち、地点Ｃ１，Ｃ２を包含する領域が規定されている。
【００４０】
また、第２のレンズアレイ２７及び第５のレンズアレイ３２の各レンズセルを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、１．９：４．３６に設定されている。そして、各レンズ曲面２７ｂ，２７ｃ，３２ｂ，３２ｃの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第２のレンズ光学系の照射領域Ａ２として、例えば、図１０に示すように、幅方向に約−１５°〜１５°、高さ方向に約−１０°〜−１°の矩形領域、すなわち、地点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を包含する領域が規定されている。ここで、本実施形態において、各第２のレンズ光学系は、その光軸調整によって、照射領域Ａ２の中心が照射領域Ａ１の中心と一致するよう設定されている。さらに、照射領域Ａ２が、照射領域Ａ１の全域を包含するよう設定されている。
【００４１】
また、第３のレンズアレイ２８及び第６のレンズアレイ３３の各レンズセルを平面視した際の縦横寸法比は、例えば、１．５：４．５２に設定されている。そして、各レンズ曲面２８ｂ，２８ｃ，３３ｂ，３３ｃの曲率や頂間距離等を実験やシミュレーション等を用いて適値に設定することにより、第３のレンズ光学系の照射領域Ａ３として、例えば、図１０に示すように、幅方向に約−２２°〜２２°、高さ方向に−１０°〜−１°の矩形領域、すなわち、地点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を包含する領域が規定されている。ここで、本実施形態において、各第３のレンズ光学系は、その光軸調整によって、照射領域Ａ３の中心が照射領域Ａ１，Ａ２の中心と一致するよう設定されている。さらに、照射領域Ａ３が、照射領域Ａ１，Ａ２の全域を包含するよう設定されている。
【００４２】
これら各設定により、本実施形態の照明装置１では、照射領域Ａ１〜Ａ３が重畳された領域の光度が最も高く、次いで照射領域Ａ２，Ａ３が重畳された領域の光度が高く、照射領域Ａ３単独の領域の光度が最も低いという配光パターンが実現する。そして、各ＬＥＤ１２の出力を適値に調整することにより、フォグランプに要求される配光規格を満足させることが可能となる。
【００４３】
ここで、上述の照明装置１で得られる照明光のシミュレーション結果に基づく照度特性線を図１１（ａ）に示し、照度光全体の照度分布を図１１（ｂ）に示す。また、その比較例として、第１〜第３のレンズ光学系を、コリメーションレンズ２３と単一のフライアイレンズ（それぞれ両突のレンズセルが配列されたフライアイレンズ）とで構成した場合の照明装置で得られる照明光のシミュレーション結果に基づく照度特性線を図１１（ｃ）に示し、照明光全体の照度分布を図１１（ｄ）に示す。なお、図１１（ａ），（ｃ）中に実線で示す特性線は図１０中のＬ１線に沿う特性線であり、破線で示す特性線は図１０のＬ２に沿う特性線である。これらの比較からも明らかなように、本実施形態の照明装置１では、不要な領域への光漏れを軽減するとともに、複数の照明光を重ね合わせた場合にも急激な照度値の変化を発生させることなく全体として違和感のない照明光を生成することができる。
【００４４】
すなわち、光軸方向に対をなして対向するレンズアレイ２６，３１を用いて第１のレンズ光学系を構成することにより、各照射領域Ａ１に重畳する各光束を光軸上に対向するレンズセル毎に効率よく制御することができ、照射領域Ａ１からの不要な光漏れを抑制することができる。同様に、レンズアレイ２７，３２を用いて第２のレンズ光学系を構成するとともに、レンズアレイ２８，３３を用いて第３のレンズ光学系を構成することにより、照射領域Ａ２，Ａ３からの不要な光漏れを抑制することができる。換言すれば、光束の重畳によって照射領域Ａ１〜Ａ３に均一照度の光を照射する各レンズアレイを、それぞれ一対のレンズアレイで分割形成し、１枚面のレンズアレイ上の各レンズセルの集光効果により対向する１枚目のレンズアレイ上の各レンズセルに略１：１の関係で光を入射させることができるので、不要な領域への光漏れを軽減することができる。
【００４５】
その一方で、各レンズ光学系を構成するレンズアレイ３１，３２，３３の出射側のレンズ曲面３１ｃ，３２ｃ，３３ｃをシリンドリカルレンズ曲面で構成することにより、各レンズ曲面３１ｃ，３２ｃ，３３ｃからの出射光の一部を車幅方向に散乱させることができ、各照射領域Ａ１〜Ａ３の車幅方向の境界において、照射光の照度をなだらかに変化させることができる。
【００４６】
ここで、上述の実施形態においては、各レンズ光学系を構成するレンズアレイ２６〜２８，３１〜３３の各レンズ曲面のうち、２段目のレンズアレイの出射側レンズ曲面３１ｃ，３２ｃ，３３ｃのみをそれぞれシリンドリカルレンズ曲面で構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも何れかのレンズアレイを構成するレンズセルの入射面或いは出射面が、シリンドリカルレンズ曲面で構成されていればよい。
【００４７】
例えば、照射領域Ａ１〜Ａ３の上下方向への光漏れを抑制しつつ、照射領域Ａ１〜Ａ３の車幅方向の境界における照射光の照度をよりなだらかに変化させたい場合には、例えば図１２に示すように、第４〜第６のレンズアレイ３１〜３３の出射側レンズ曲面３１ｃ〜３３ｃに加え、第１〜第３のレンズアレイ２６〜２８の出射側レンズ曲面２６ｃ〜２８ｃをシリンドリカルレンズ曲面で構成することも可能である。
【００４８】
また、例えば、照射領域Ａ１〜Ａ３の上下方向への光漏れを抑制しつつ、照射領域Ａ１の車幅方向の境界における照射光の照度をよりなだらかに変化させる一方、照射領域Ａ３の車幅方向への境界を明確化したい場合には、例えば図１３に示すように、第１のレンズ光学系を構成する第１，第４のレンズアレイ２６，３２の各レンズ曲面２６ｂ，２６ｃ、３１ｂ，３１ｃのうちレンズ曲面２６ｃ，３１ｂ，３１ｃをシリンドリカルレンズ曲面で構成するとともに、第３，第６のレンズアレイ２８，３３の各レンズ曲面２８ｂ，２８ｃ，３３ｂ，３３ｃの全てを球面状のレンズ曲面で構成する等、各レンズ光学系においてシリンドリカルレンズ曲面で構成するレンズ曲面の数を個別に設定してもよい。
【００４９】
また、上述の実施形態においては、照明装置１を車両用のフォグランプとして適用した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではないことは勿論である。例えば、車両用のヘッドライト等にも適用可能であることは勿論のこと、任意の照度分布で所定方向に広角な照明光を照射する懐中電灯やサーチライト等にも適用することが可能である。
【００５０】
また、上述の実施形態においては、３種類のレンズ光学系を組み合わせて照明装置を構成した一例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、２種類のレンズ光学系、或いは、４種類以上のレンズ光学系を用いて照明装置を構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】照明装置の分解斜視図
【図２】照明装置を出射側から見た平面図
【図３】図２のＩ−Ｉ断面図
【図４】（ａ）は第１のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図５】（ａ）は第２のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図６】（ａ）は第３のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図７】（ａ）は第４のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図８】（ａ）は第５のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図９】（ａ）は第６のレンズアレイの平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ断面図
【図１０】現行の自動車用ランプ類配光の試験に用いられるフォグランプの配光規格とこの規格を用いた場合の各レンズアレイの照射領域との関係を示す説明図
【図１１】照明装置による照度特性を示す説明図
【図１２】照明装置の変形例を示す要部断面図
【図１３】照明装置の変形例を示す要部断面図
【符号の説明】
【００５２】
１…照明装置、１０…光源ユニット、１２…発光ダイオード（光源）、２０…レンズ光学系ユニット、２６…第１のレンズアレイ、２６ｂ，２６ｃ…レンズ曲面、２７…第２のレンズアレイ、２７ｂ，２７ｃ…レンズ曲面、２８…第３のレンズアレイ、２８ｂ，２８ｃ…レンズ曲面、３１…第４のレンズアレイ、３１ｂ，３１ｃ…レンズ曲面、３２…第５のレンズアレイ、３２ｂ，３２ｃ…レンズ曲面、３３…第６のレンズアレイ、３３ｂ，３３ｃ…レンズ曲面
【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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