JP2011054484A

JP2011054484A - 照射方向可変前照灯および投射レンズ

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Publication number: JP2011054484A
Application number: JP2009203821A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ishizuka; 健一石塚; Yasushi Takahashi; 靖高橋
Original assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Current assignee: Ricoh Optical Industries Co Ltd
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2011-03-17
Anticipated expiration: 2029-09-03
Also published as: JP5443905B2

Abstract

【課題】高輝度ＬＥＤを光源として用いながら、照射方向を少ないエネルギで変化させるようにする。
【解決手段】高輝度ＬＥＤを光源とし、照射方向が左右に可変である照射方向可変前照灯において、高輝度ＬＥＤ１０を冷却する冷却手段１８と、照射方向を左右に変化させるための照射方向可変手段を有し、凹楕円反射鏡１６の一方の焦点近傍Ｆ１に高輝度ＬＥＤ１０の発光部が配置され、他方の焦点近傍Ｆ２にカットオフライン形成部材１４の開口１４ＡＰが配置され、焦点位置Ｆ２がカットオフライン形成部材のエルボＥＬの位置と略合致し、投射レンズ１２がカットオフラインＣＯＬを投射するものであり、照射方向可変手段２０は、投射レンズ１２のみをその光軸に直交する左右方向へ平行移動させるものであり、投射レンズ１２は複数枚のレンズにより構成され、平行移動に伴って発生する収差を有効に補正するものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、照射方向が左右に可変である照射方向可変前照灯、およびこの照射方向可変前照灯に用いる投射レンズに関する。

自動車等の車両に用いられる前照灯、即ち、ヘッドランプや補助ヘッドランプで「照射方向を左右方向に変化させることができるもの」が知られている（特許文献１等）。

照射方向を左右方向に変化させることにより、曲線道路を走行する際に、車両が曲がろうとする方向に照射光を向けることができ、走行方向の正面のみを照射する場合よりも道路側方の状況を的確に判断できるようになり、運転の安全性を高めることができる。

従来、照射方向を左右方向に変化させるのは「前照灯全体を鉛直軸の周りに回転」させることにより行なっている。

近来、前照灯用の光源として高輝度ＬＥＤの使用が提案されている（特許文献２等）。高輝度ＬＥＤは、長寿命で光源としての信頼度が高い。
しかしながら反面、高輝度ＬＥＤは発光に伴い多量の熱が発生し、安定した発光を実現するには放熱フィン等の冷却手段が必要となるが、有効な冷却を行なうためには冷却手段が「かなり大型」にならざるを得ない。
このため、高輝度ＬＥＤを光源として用いた前照灯で、前照灯全体を回転させて照射方向を変化させようとすると、前照灯の回転に大きなエネルギを必要とすることになる。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、高輝度ＬＥＤを光源として用いながら、照射方向を少ないエネルギで変化させるようにすることを課題とする。

この発明の照射方向可変前照灯は「高輝度ＬＥＤを光源とし、照射方向が左右に可変である照射方向可変前照灯」であって、以下の如き特徴を有する。
即ち、照射方向可変前照灯は、高輝度ＬＥＤと、電源手段と、投射レンズと、カットオフライン形成部材と、リフレクタと、冷却手段と、照射方向可変手段とを有する。

「高輝度ＬＥＤ」は光源として用いられる。高輝度ＬＥＤは、前照灯外部の電源手段により点滅させられる。
「投射レンズ」は、高輝度ＬＥＤからの光束を前方へ向かって投射するレンズであり、正のパワーを有する。

「カットオフライン形成部材」は、カットオフラインを形成するための部材であって、所定形状の開口を有する。
「リフレクタ」は、高輝度ＬＥＤからの光を反射して集光させる。
「冷却手段」は、光源である高輝度ＬＥＤを冷却する手段である。
「照射方向可変手段」は、照射方向を左右に変化させる手段である。

リフレクタ、高輝度ＬＥＤ、カットオフライン形成部材は、投射レンズの光軸方向に設けられるが、照射の向きに、即ち、投射レンズに向かって、リフレクタ、高輝度ＬＥＤ、カットオフライン形成部材、投射レンズの順に設けられる。

「カットオフライン形成部材」は、上記の如く「所定形状の開口」を有するが、所定形状の開口における下方の部分が「左右方向の中央部にエルボを有するカットオフライン」を形成する。

リフレクタは凹楕円反射鏡であって「一方の焦点近傍に高輝度ＬＥＤの発光部が配置されるとともに、他方の焦点近傍に上記カットオフライン形成部材の開口が配置され、且つ、上記他方の焦点位置がカットオフライン形成部材のエルボの位置と略合致する」ように、高輝度ＬＥＤ、カットオフライン形成部材に対する位置関係を設定される。

投射レンズは、カットオフラインを投射する。即ち、カットオフライン形成部材の開口部における「カットオフラインのエルボの位置」は、投射レンズの物体側の「投射レンズの物体側焦点面位置」に設定される。
投射レンズは複数枚のレンズにより構成される。

照射方向可変手段は、投射レンズのみをその光軸に直交する左右方向へ平行移動させるものであり、投射レンズは「光軸に直交する左右方向への平行移動に伴って発生する収差を有効に補正する」ように形成されている。

このように、請求項１にかかる照射方向可変前照灯は、前照灯全体を偏向させるのではなく、投射レンズのみを「その光軸に直交する左右方向へ平行移動させる」ことにより所謂「スイブル」を行なう。
このとき、「エルボの位置」は上述の如く、投射レンズの物体側焦点面位置の近傍（好ましくは焦点面上）に配置されるが、投射レンズが基準位置（照射光束を正面に向けて照射する位置）にあるときには、エルボは「物体側焦点位置」に位置し、スイブル時には投射レンズ側から見ると、光軸に対して相対的に「物体側焦点面上を変位」する。

請求項１記載の照射方向可変前照灯において用いられる「冷却手段」は、ペルチエ素子を有することができる（請求項２）。
請求項１または２または３記載の照射方向可変前照灯において用いられる冷却手段はまた「放熱フィン等の放熱手段」を有することができる（請求項３）。

即ち、冷却手段は、ペルチエ素子単独あるいは放熱手段単独で構成することができるが、ペルチエ素子と放熱手段とを有するように構成することもできる。
ペルチエ素子と放熱手段とにより冷却手段を構成すると、放熱手段を小型にしても「放熱手段による冷却効果の不十分なところ」をペルチエ素子による冷却で補填できる。また、ペルチエ素子単独で冷却する場合よりも「冷却に要するエネルギ」を軽減できる。

この発明の投射レンズは、上記請求項１〜３の任意の１に記載の照射方向可変前照灯に用いられる投射レンズである（請求項４）。
即ち、投射レンズは、上記の如く、カットオフライン形成部材やリフレクタ、高輝度ＬＥＤに対して上記の如き位置関係に設置され、照射方向可変手段により、光軸方向に直交する左右方向へ変位される。

そして、光学機能としては「カットオフラインを投射」するものであり、レンズ構成としては複数枚のレンズで構成される。そして、光学性能としては、「光軸に直交する左右方向への平行移動に伴って発生する収差」を有効に補正するように形成されている。

この発明の照射方向可変前照灯では、照射方向可変手段により「投射レンズのみ」が平行移動されて、照射方向を左右方向に変化させる。なお、照射方向の変化範囲は、真正面に対し、左右方向に「±２０度程度」である。

照射方向を可変するのに「重量のある冷却手段を含む前照灯全体」を回転させる必要は無く、比較的軽量の投射レンズのみを平行移動させるのみでよいので、照射方向を可変するためのエネルギが少なくてすむ。

投射レンズの変位は平行移動であるので、照射方向可変手段は、従来から知られている種々の直線変位機構、例えば「案内バーと偏心カムの組み合わせ」などにより簡素に構成できる。

投射レンズは、上記の如く、カットオフライン形成部材やリフレクタ、高輝度ＬＥＤに対して上記の如き位置関係に設置され、照射方向可変手段により、光軸方向に直交する左右方向へ変位される。

投射レンズは、上記のごとく「光軸に直交する左右方向への平行移動に伴って発生する収差」を有効に補正するように形成されるのであるが、これら補正すべき収差のうちで最も重要なものは「コマ収差」である。

即ち、スイブルの際に、投射レンズの光軸が「平行移動により投射すべき光束の方向」からずれるため、照射方向を変化させた照射光束（「斜め照射光束」と呼ぶ。）にはコマ収差の影響が生じ、コマ収差を良好に補正しないと、斜め照射光束の「光束の質」が劣化する。

コマ収差の影響を受けて光束の質が劣化した「斜め照射光束」では、投射するカットオフラインの像が乱れ、カットオフラインよりも上方に進行する光が生じ、所謂「すれ違い用ビーム」としての機能が損なわれてしまう。

「投射レンズ」は、撮像レンズのような高度の収差補正を必要としないので「光軸に直交する左右方向への平行移動に伴うコマ収差を補正する」程度は、投射レンズを左右方向へ平行移動させて、照射方向を側方へ向けたときに、照射ビームが投射するカットオフラインの像が乱れないという条件が満たされる程度でよい。

この発明の照射方向可変前照灯では、投射レンズを複数枚のレンズで構成するので、上記コマ収差のみならず「投射レンズの光軸に直交する左右方向への平行移動に伴って発生する他の収差」を有効に補正するのに必要な設計パラメータを十分にとることができる。

投射レンズは複数枚のレンズで構成されるから、投射レンズを構成するレンズの最低枚数は２である。
コマ収差の有効な補正の面からすると、投射レンズを構成するレンズの枚数は大きいほど補正が容易になるが、投射レンズを構成するレンズ枚数が多くなると、照射方向を可変するために、投射レンズのみを平行移動させる場合でも、投射レンズの重量が大きくなって、照射方向を可変するためのエネルギが大きくなる。

コマ収差の補正と「照射方向可変に要するエネルギ」のバランスを考えると、投射レンズを構成するレンズ枚数は２〜３枚（請求項５）か、せいぜい４枚程度であることが好ましい。少ない枚数のレンズでコマ収差を有効に補正するために、１以上のレンズ面に非球面を採用するのが好ましい。

また、構成レンズ枚数の増大に伴い、投射レンズの全長が増大し、結果的に照射方向可変前照灯が大型化する。これを有効に回避するには、投射レンズを構成する複数のレンズの少なくとも１枚（例えば、投射レンズ系内で最大の肉厚を有するもの）を、フレネルレンズ、ゾーンプレート、プリズムアレイ、ＤＯＥ等の「非連続面で屈折力を有する光学面を有する光学レンズ」とすることが有効である（請求項６）。

また、投射レンズの平行移動の省エネルギ化には、投射レンズが軽量であることが好ましいことは勿論であり、フレネルレンズ等、請求項６記載の光学レンズの使用はこの面からも好ましい。レンズ自体を軽量化するには、少なくとも１枚のレンズを樹脂レンズとするのが良い（請求項７）。

以上に説明したように、この発明によれば新規な照射方向可変前照灯およびこれに用いる投射レンズを提供できる。
この発明の照射方向可変前照灯は、高輝度ＬＥＤを光源として用いることにより発生する熱を冷却手段により処理し、冷却手段を設けることによる前照灯全体の重量が増大しても、照射方向可変手段により投射レンズのみを平行移動させることにより照射方向を可変するので、照射方向を変化させるのに必要なエネルギの増大を抑えることができる。

また、投射レンズのみを平行移動させることにより生じるコマ収差を、投射レンズの構成レンズ枚数を複数枚として設計自由度を増大させることにより有効に補正し、斜め照射光束の「光束の質の劣化」を有効に防止できる。

従って、真正面を照射するときのみならず、斜め方向を照射するときにも、質のよい照射光束を省エネルギで実現できる。

照射方向可変前照灯の実施の１形態を説明するための図である。図１の実施の形態の特性を説明するための図である。投射レンズに関する実施例１の正面照明状態を示す図である。実施例１の正面照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。実施例１の光軸に対して２０度傾いた斜め方向照明状態を示す図である。実施例１の斜め方向照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。投射レンズに関する実施例２の正面照明状態を示す図である。実施例２の正面照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。実施例２の光軸に対して２０度傾いた斜め方向照明状態を示す図である。実施例２の斜め方向照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。投射レンズに関する実施例３の正面照明状態を示す図である。実施例３の正面照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。実施例３の光軸に対して２０度傾いた斜め方向照明状態を示す図である。実施例３の斜め方向照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。投射レンズに関する実施例４の正面照明状態を示す図である。実施例４の正面照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。実施例４の光軸に対して２０度傾いた斜め方向照明状態を示す図である。実施例４の斜め方向照明状態における鉛直方向の照度分布を示す図である。

以下、実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、照射方向可変前照灯の実施の１形態としての「補助ヘッドランプ」を説明図的に示している。
図１（ａ）において、符号１０は高輝度ＬＥＤ、符号１２は投射レンズ、符号１４はカットオフライン形成部材、符号１６はリフレクタ、符号１８は冷却手段、符号２０は照射方向可変手段、符号１７は補助遮光板、符号２２は制御手段を示している。

高輝度ＬＥＤ１０は光源として用いられ、冷却手段１８に保持されている。
投射レンズ１２は、正のパワーを有し、高輝度ＬＥＤ１０からの光束を投射する投射レンズである。

図１（ａ）においては、投射レンズ１２を単一のレンズとして示しているが、これは図示の簡単のためであり、この実施の形態において、投射レンズ１２は、図１（ｃ）に示すように３枚のレンズにより構成されている。
カットオフライン形成部材１４は、遮光性の耐熱性材料による板状であって、所定形状の開口を有するものである。
リフレクタ１６は、高輝度ＬＥＤ１０からの光を反射して集光させるものである。
冷却手段１８は、高輝度ＬＥＤ１０を冷却する手段である。
照射方向可変手段２０は、照射方向を左右（図１（ａ）における上下方向）に変化させるための手段である。

リフレクタ１６、高輝度ＬＥＤ１０、カットオフライン形成部材１４、投射レンズ１２は、投射レンズ１２の光軸（照射方向可変手段２０により変位されない基準状態における光軸）ＡＸ上に、照射光を照射する向き（図の左向き）に、リフレクタ１６の側から、高輝度ＬＥＤ１０（の発光部）、カットオフライン形成部材１４、投射レンズ１２の順に配置される。
カットオフライン形成部材１４は、図１（ｂ）に示すように、所定形状の開口１４ＡＰを有する。開口１４ＡＰは、図の如く左右方向に細長く、下方の部分が、左右方向の中央部にエルボＥＬを有するカットオフラインＣＯＬを形成している。開口１４ＡＰの長手方向は、図１（ａ）における上下方向であり、車載状態では水平方向である。

即ち、カットオフラインＣＯＬは、左右方向の中央部に「大きくない段差」が形成され、図で右側の直線部分が左側の直線部分よりも「一段低く」なっており、これら両側の直線部は「段差部をなす傾斜」により滑らかに繋がっている。
そして上記「段差部」がエルボＥＬを形成している。

リフレクタ１６は凹楕円反射鏡であって、光軸ＡＸの方向を長軸とする回転楕円面を凹反射面とするものである。そして、図１（ｄ）に示すように、回転楕円面の一方の焦点Ｆ１の近傍には高輝度ＬＥＤ１０の発光部が配置され、他方の焦点Ｆ２の近傍には、カットオフライン形成部材１４の開口１４ＡＰが配置され、且つ、他方の焦点Ｆ２位置はエルボＥＬの位置と略合致する。なお、上下方向においてはカットオフラインＣＯＬの下側の直線部分（図１（ｂ）で右側の直線部分）が光軸ＡＸの位置と合致するようになっている。

補助遮光板１７は円錐面状であって、リフレクタ１６のカットオフライン形成部材１４側の端部とカットオフライン形成部材１４の外周縁部とを繋ぐように設けられ、リフレクタ１６とカットオフライン形成部材１４との間で「光が漏れない」ようにしている。補助遮光板１７は、原理上は不要であり省略することもできる。

高輝度ＬＥＤ１０から放射された光は、リフレクタ１６の回転楕円反射面により反射される。高輝度ＬＥＤ１０の発光部は、リフレクタ１６の回転楕円面の第１焦点Ｆ１の近傍にあるので、回転楕円面に反射されると第２焦点Ｆ２に向かって集光し、エルボＥＬの近傍を強く照明する。従って、エルボＥＬの近傍が、投射レンズ１２による投射の物体のハイライト部分となる。

そして、投射レンズ１２は、開口１４ＡＰの像を照射方向へ向けて投射する。これにより投射光束が形成される。
投射レンズ１２とカットオフライン形成部材１４との位置関係は、開口１４ＡＰにおけるエルボの位置が、上記基準状態において、投射レンズ１２の物体側焦点位置に位置するように定められている。従って、開口１４ＡＰの像は無限遠に投射される。

投射レンズ１２は正のパワーを有し、開口１４ＡＰを前方へ向かって投射するので、投射の倍率は負であり、無限遠に投射される開口像は倒立像となる。

従って、開口１４ＡＰの投射像においては、カットオフラインＣＯＬの像は、像の上端をなし、照射光束はこの状態より上方へは伝搬しない。このようにして、照射光束は「すれ違い用ビーム」をなす。

照射方向可変手段２０としては、公知の適宜の平行移動手段を用いることができる。
照射方向可変手段２０が投射レンズ１２を図１（ａ）の上下方向へ平行移動させると、投射レンズ１２から射出する照射光束は、水平方向の左右へ偏向する。

冷却手段１８は、この実施の形態においては、放熱手段である放熱フィンとペルチエ素子とを組み合わせたものである。ペルチエ素子による冷却、高輝度ＬＥＤ１０の点滅、照射方向可変手段２０による投射レンズ１２の左右方向への平行移動は、制御手段２２により制御される。

投射レンズ１２は、図１（ｃ）に示すように、３枚のレンズ１２１、１２２、１２３により構成されている。光源側に配置されるレンズ１２１は「両凸レンズ」、その像側に配置されるレンズ１２２はメニスカスレンズであって、凸面を光源側に向けて配置される。

最も像側（照射側）に配されるレンズ１２３は、光軸近傍が像側に凸面を向けたメニスカス形状であり、外周縁部は光源側に凸のメニスカス形状となっており、両面とも非球面である。

図２は、照射方向可変前照灯の手前１０ｍの位置における照明光束断面の形状と、鉛直方向の照度分布とを説明するための図である。

図２（ａ）において、符号ＢＰ０で示すのは投射レンズ１２が変位していないとき（エルボ位置が投射レンズ１２の光軸上にある状態）の「前方１０ｍの位置」における照明光束断面形態を示す図であり、上記位置における「鉛直方向の照度分布」を図２（ｂ）に示す。

これらの図から明らかなように、投射レンズ１２が「変位していない」とき、照射光束の光束断面ではカットオフラインより上に光が照射されず、良好な照射光束を実現できていることが判る。

図２（ｃ）において、符号ＢＰ１で示すのは投射レンズ１２が変位して、照射方向が−２０度になったときの照射光束の「前方１０ｍの位置」における光束断面形態を示す図であり、上記位置における鉛直方向の照度分布を図２（ｄ）に示す。
照射方向は−２０度であり、前方１０ｍの位置であるので、この位置は、光軸位置に対しては、１０ｔａｎ（−２０）＝−３．６ｍとなる。

これらの図から明らかなように、投射レンズ１２が変位して、照射方向が２０度変化した状態においても、照射光束の光束断面ではカットオフラインより上に光が照射されず、良好な照射光束を実現できていることが判る。

以下、投射レンズに関する具体的な実施例を４例示す。
各レンズ面を光源側からの順次数えるものとし、各面の曲率半をＲ（非球面では近軸曲率半径）、面間隔をＤ、屈折率をＮとする。
光源である高輝度ＬＥＤは白色ＬＥＤである。

非球面は、周知の式：
Ｘ＝ＣＨ^２／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）Ｃ^２Ｈ^２｝］＋
＋Ａ・Ｈ^４＋Ｂ・Ｈ^６＋Ｃ・Ｈ^８＋Ｄ・Ｈ^１０
で表し、円錐乗数：Ｋ、非球面係数：Ａ〜Ｄを与えて形状を特定する。

また、各実施例とも、カットオフライン形成部材における開口のサイズは、水平方向：７８．５ｍｍ、上下方向：１５ｍｍ、エルボＥＬにおける段差：０．７ｍｍである。
「ＣＯＬ形成部材」は、カットオフライン形成部材である。

「実施例１」
実施例１の投射レンズは図３に示す如く３枚構成であり、データは以下の通りである。

面ＲＤＮ
０（物体：ＣＯＬ形成部材）３０．３１
１９２．６８２５１．５１６８
２ −１７９．９９２．７５
３６３．６９２４．３１１．８４６７
４３３１．６３８．０３
５ −８３．９９９．６１．４９１８
６ −１１１．０６９６。

「非球面」
第５面
Ｋ＝−６００００
Ａ＝３．４８７０Ｅ−０７Ｂ＝１．０６４４Ｅ-０９Ｃ＝−９．２５２０Ｅ−１４
Ｄ＝−１．９０２７Ｅ−１６。

第６面
Ｋ＝４．６６１８
Ａ＝６．５７５Ｅ−０６Ｂ＝−２．３６９７Ｅ−０９Ｃ＝４．４６６８Ｅ−１２
Ｄ＝−１．１８４０Ｅ−１５
上記表記において、例えば「４．４６６８Ｅ−１２」は、「４．４６６８×１０^−１２」を意味する。以下においても同様である。

実施例１の投射レンズは、図１（ｃ）に示したものと類似のものである。
投射レンズのレンズ系は、最大のものが９８．２６ｍｍであり、レンズ１２１の入射側面からレンズ１２３の射出側面までの長さは７４．７９ｍｍである。

投射レンズ１２の左右方向における水平方向の変位量は±１７．４ｍｍであり、この変位により照射方向の向きは±２０度の範囲で変化する。

図３は、投射レンズとして実施例１のものを用いた場合における正面方向を照明する状態を示している。図４は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向（図中「垂直方向」）における垂直方向（図２における鉛直方向）の照度分布を示す。なお、図４における縦軸の単位は「ｍｍ」である。以下においても同様である。

図５は、実施例１において照射方向２０度での照明状態、図６は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向（図中「垂直方向」）における照度分布を示す。

「実施例２」
実施例２の投射レンズは図７に示す如く２枚構成であり、データは以下の通りである。

面ＲＤＮ
０（物体：ＣＯＬ形成部材）２１．１
１３８．１９０７１９．３１．４９１８
２ −８３．４１０３４２．１（フレネル面）
３１７４．２４５３１７１．４９１８
４ −７５．３３１４。

「非球面」
第１面
Ｋ＝−２．６６５０
Ａ＝７．９６９４Ｅ−０８Ｂ＝１．５３６５Ｅ-０９
Ｃ＝−６．７０４７Ｅ−１３Ｄ＝−２．１５２２Ｅ−１６。

第２面
Ｋ＝−３７.０６００
Ａ＝−１．７６９１Ｅ−０６Ｂ＝４．９３２５Ｅ−０９
Ｃ＝−３．０２８７Ｅ−１２Ｄ＝２．９６１２Ｅ−１６
第３面
Ｋ＝１７．３０９０
Ａ＝−１．０６５８Ｅ−０６Ｂ＝１．１３７８Ｅ-０９
Ｃ＝−４．７６２０Ｅ−１３Ｄ＝−１．８２４０Ｅ−１６。

第４面
Ｋ＝−２．２２８５
Ａ＝−３．８２２４Ｅ−０７Ｂ＝１．２１６２Ｅ−０９
Ｃ＝−３．７６３６Ｅ−１３Ｄ＝−３．１５８１Ｅ−１７
実施例２では、投射レンズ全長を９９．５ｍｍ、最大レンズ径を９０ｍｍにできた。

投射レンズ１２の左右方向における水平方向の変位量は±２２．３ｍｍであり、この変位により照射方向の向きは±２０度の範囲で変化する。

図７は、投射レンズとして実施例２のものを用いた場合における正面方向を照明する状態を示している。図８は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向（図中「垂直方向」）における照度分布を示す。

図９は、実施例２において照射方向２０度での照明状態、図１０は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向おける照度分布を示す。

「実施例３」
実施例３の投射レンズは、図１１に示す如く２枚構成であり、データは以下の通りである。

面ＲＤＮ
０（物体：ＣＯＬ形成部材）１９
１４１．７２０２１８．３１．４９１８
２ −６９．９７１９４２．１（フレネル面）
３１９９．９１５６１８１．４９１８（フレネル面）
４ −６９．９５４８。

「非球面」
第１面
Ｋ＝−１．０１６８
Ａ＝−２．０１２２Ｅ−０６Ｂ＝２．５１９６Ｅ-１０
Ｃ＝−２．１９９０Ｅ−１３Ｄ＝６．２４８３Ｅ−１７。

第２面
Ｋ＝−１９．４２９４
Ａ＝−８．６９７３Ｅ−０７Ｂ＝３．２９０５Ｅ−０９
Ｃ＝−３．０９９４Ｅ−１２Ｄ＝８．４８７６Ｅ−１６
第３面
Ｋ＝３．７８９４
Ａ＝−１．８１０６Ｅ−０６Ｂ＝３．１４６２Ｅ-０９
Ｃ＝−３．１４２８Ｅ−１２Ｄ＝１．００６３Ｅ−１５。

第４面
Ｋ＝−０．３４６１
Ａ＝−５．８６７６Ｅ−０７Ｂ＝２．２１９０Ｅ−０９
Ｃ＝−２．１９９７Ｅ−１２Ｄ＝６．９９０５Ｅ−１６
投射レンズ全長を９７．４ｍｍ、最大レンズ径を８５ｍｍにできた。

投射レンズ１２の左右方向における水平方向の変位量は±２２．２ｍｍであり、この変位により照射方向の向きは±２０度の範囲で変化する。

図１１は、投射レンズとして実施例３のものを用いた場合における正面方向を照明する状態を示している。図１２は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向（図中「垂直方向」）における照度分布を示す。

図１３は、実施例３において照射方向２０度での照明状態、図１４は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向おける照度分布を示す。

「実施例４」
実施例４の投射レンズは、図１５に示す如く２枚構成であり、データは以下の通りである。

面ＲＤＮ
０（物体：ＣＯＬ形成部材）２１．４
１５１．８４９６８１．４９１８（フレネル面）
２ −５０．９６７９５４．４（フレネル面）
３５８１．３９００８１．４９１８（フレネル面）
４ −５８．５４１２（フレネル面）。

「非球面」
第１面
Ｋ＝−０．７６９８
Ａ＝−１．５７２８Ｅ−０６Ｂ＝４．３５７９Ｅ-０９
Ｃ＝−３．７３６８Ｅ−１２Ｄ＝７．９３７６Ｅ−１６。

第２面
Ｋ＝−０．８９９４
Ａ＝１．３５９８Ｅ−０６Ｂ＝５．０２３９Ｅ−０９
Ｃ＝−４．４７４９Ｅ−１２Ｄ＝７．９３７６Ｅ−１６
第３面
Ｋ＝９７．０６３９
Ａ＝４．５９０７Ｅ−０７Ｂ＝−２．５５６４Ｅ-１０
Ｃ＝３．６２０７Ｅ−１３Ｄ＝−２．４７６９Ｅ−１６。

第４面
Ｋ＝−２．２７３７
Ａ＝−３．７６５９Ｅ−０８Ｂ＝１．７０８０Ｅ−１１
Ｃ＝３．４０３８Ｅ−１３Ｄ＝−２．０２７６Ｅ−１６
投射レンズ全長を９１．８ｍｍ、最大レンズ径を８０ｍｍにできた。

投射レンズ１２の左右方向における水平方向の変位量は±２１．８ｍｍであり、この変位により照射方向の向きは±２０度の範囲で変化する。

図１５は、投射レンズとして実施例３のものを用いた場合における正面方向を照明する状態を示している。図１６は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向（図中「垂直方向」）における照度分布を示す。

図１７は、実施例４において照射方向２０度での照明状態、図１８は、このときの前方１０ｍにおける鉛直方向おける照度分布を示す。

各実施例とも、前方および２０度斜め方向に対して良好な照射特性を実現できている。

１０高輝度ＬＥＤ
１２投射レンズ
１４カットオフライン形成部材
１６リフレクタ
１８冷却手段
２２制御手段

特開２００８−２０７５９５特開２００７− ８７９４６

Claims

高輝度ＬＥＤを光源とし、照射方向が左右に可変である照射方向可変前照灯において、
光源としての高輝度ＬＥＤと、
正のパワーを有し、上記高輝度ＬＥＤからの光束を投射する投射レンズと、
所定形状の開口を有するカットオフライン形成部材と、
上記高輝度ＬＥＤからの光を反射して集光させるリフレクタと、
上記高輝度ＬＥＤを冷却する冷却手段と、
照射方向を左右に変化させるための照射方向可変手段と、を有し、
上記投射レンズの光軸方向の照射の向きに、上記リフレクタ、高輝度ＬＥＤ、カットオフライン形成部材、投射レンズの順に配置され、
上記カットオフライン形成部材の開口における下方の部分が、左右方向の中央部にエルボを有するカットオフラインを形成し、
上記リフレクタは凹楕円反射鏡であって、一方の焦点近傍に上記高輝度ＬＥＤの発光部が配置されるとともに、他方の焦点近傍に上記カットオフライン形成部材の開口が配置され、且つ、上記他方の焦点位置が上記カットオフライン形成部材のエルボの位置と略合致し、且つ、上記投射レンズが、上記カットオフラインを投射するものであって、上記エルボの位置は、上記投射レンズの物体側焦点面位置と略合致され、
上記照射方向可変手段は、投射レンズのみをその光軸に直交する左右方向へ平行移動させるものであり、
上記投射レンズは複数枚のレンズにより構成され、上記平行移動に伴って発生する収差を有効に補正するものであることを特徴とする照射方向可変前照灯。
請求項１記載の照射方向可変前照灯において、
冷却手段がペルチエ素子を有することを特徴とする照射方向可変前照灯。
請求項１または２記載の照射方向可変前照灯において、
冷却手段が放熱部材を有することを特徴とする照射方向可変前照灯。
請求項１〜３の任意の１に記載の照射方向可変前照灯に用いられる投射レンズ。
請求項４記載の投射レンズにおいて、
２枚構成もしくは３枚構成であることを特徴とする投射レンズ。
請求項４または５記載の投射レンズにおいて、
投射レンズを構成する複数のレンズの少なくとも１枚が、フレネルレンズ、ゾーンプレート、プリズムアレイ、ＤＯＥ等の、非連続面で屈折力を有する光学面を有する光学レンズであることを特徴とする投射レンズ。
請求項４〜６の任意の１に記載の投射レンズにおいて、
投射レンズを構成する複数のレンズの少なくとも１枚が樹脂レンズであることを特徴とする投射レンズ。