JP7292523B2 - 前照灯モジュール及び前照灯装置 - Google Patents

Description

本開示は、前照灯モジュール及び前照灯モジュールを有する前照灯装置に関する。

車両の前照灯装置は、道路交通規則などによって定められる配光パターンを満たさなければならない。「配光」とは、光源の空間に対する光度分布をいう。つまり、配光は、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。光度は、ある方向の微小な立体角内を通る光束を、その立体角で割ったものである。

道路交通規則において自動車用ロービームに関して規定された配光パターンは、上下方向が狭い横長の形状をしている。そして、対向車を眩惑させないために、配光パターンの上側の境界線である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、カットオフラインより上側（すなわち、配光パターンの外側）が暗く、カットオフラインより下側（すなわち、配光パターンの内側）が明るいこと、すなわち、カットオフラインが明瞭であることが要求される。

ここで、「カットオフライン」とは、前照灯装置から出射された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」とは、配光パターンの上側の光の明暗の境界線のことである。つまり、カットオフラインは、配光パターン内における上側の光の明るい領域と配光パターン外における光の暗い領域との間の境界線のことである。カットオフラインは、車両がすれ違う際に前照灯装置から出射される光の照射方向を調節する機能を説明するために用いられる用語である。「すれ違い用前照灯装置」による光は、「ロービーム」とも呼ばれる。

そして、カットオフラインより下側の領域（すなわち、配光パターンの内側であってカットオフラインより少し下の領域）が最大照度の領域となることが要求される。この最大照度の領域は、「高照度領域」と呼ばれる。ここで、「カットオフラインより下側の領域」とは、配光パターン内における上部の領域を意味し、前照灯装置では遠方を照射する部分に相当する。このような明瞭なカットオフラインを実現するためには、カットオフラインに大きな色収差及びぼやけなどが生じないことが望ましい。「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。

また、カットオフラインの形状は各国の法規によって定められている。一般に、自動車用の前照灯装置のロービームでは、カットオフラインは立ち上がりラインを有する段違い形状である。

また、前照灯装置は自動車の前面に配置されるため意匠性が重要である。特に、従来の前照灯装置は円形の開口を有するものが多くみられたが、更に意匠の自由度を高めた前照灯装置が求められている。例えば、車両の垂直方向に縦長の開口（すなわち、光を出射する出射面）を有する前照灯装置は、これまでにほとんど見られず、意匠性を高めることができると考えられる。

以上に説明したような前照灯装置が、車両の垂直方向に縦長の開口を有して、複雑な配光パターンを実現するためには、遮光板などを用いた構成が一般的である。また、例えば、特許文献１は、透過性を有する導光部材を用いて水平なカットオフラインを形成する構造を開示している。

特開２０１２－１２９００２号公報

特許文献１の装置は、水平な直線のカットオフラインを形成するが、自動車用の前照灯装置に求められる複雑な形状（例えば、立ち上がりラインを有する段違い形状）のカットオフラインを形成することができない。

本開示は、所望の形状のカットオフラインを持つ照度分布パターンの光を照射することができる前照灯モジュール及び前照灯装置を提供することを目的とする。

本開示の前照灯モジュールは、光源と、前記光源で発生した光を入射し、前記光を集光光にする集光光学部と、前記集光光から第１の配光パターンの光を形成する第１のカットオフライン形成部、前記集光光から第２の配光パターンの光を形成する第２のカットオフライン形成部、前記第１の配光パターンに対応する第１の照度分布パターンの光を出射する第１の出射面、及び前記２の配光パターンに対応する第２の照度分布パターンの光を出射する第２の出射面を有する導光部材と、を備え、前記第１の出射面から出射された前記第１の照度分布パターンの光と前記第２の出射面から出射された前記第２の照度分布パターンの光とが足し合わされて得られた合成照度分布パターンの光が照射されることを特徴とする。

本開示の前照灯装置は、１つ以上の上記前照灯モジュールを有することを特徴とする。

本開示によれば、所望の形状のカットオフラインを持つ配光パターンの光を照射することができる。

（Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の構成を示す側面図、正面図、及び上面図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光投射光学素子の構成を示す概略斜視図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第１の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第１の平面上に形成される第１の配光パターンを示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第２の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第２の平面上に形成される第２の配光パターンを示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールから出射される光の合成照度分布パターンを示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第１の出射面から出射される光の照度分布パターンをコンター表示で示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第２の出射面から出射される光の照度分布パターンをコンター表示で示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材から出射される光の合成照度分布パターンをコンター表示で示す図である。 実施の形態２に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。 実施の形態２に係る前照灯モジュールの導光部材の第１の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態１に係る前照灯モジュールの導光部材の第２の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態３に係る前照灯装置の構成を示す概略平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、実施の形態４に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、実施の形態４に係る前照灯モジュールの導光部材の構成を示す側面図、正面図、及び上面図である。 集光光学部によって集光された光の内、導光部材の第１の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態４に係る前照灯モジュールの導光部材の第２の出射面から出射される光の光路を示す図である。 実施の形態５に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。

以下に、実施の形態に係る前照灯モジュール及び前照灯モジュールを有する前照灯装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。

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座標系の座標軸及び座標平面を用いる。車両の左右方向をＸ軸方向とする。車両の前方を向いたときの右側を＋Ｘ軸方向とし、車両の前方を向いたときの左側を－Ｘ軸方向とする。ここで、「前方」とは、車両の前進時の進行方向をいう。つまり、「前方」とは、前照灯が光を照射する方向である。また、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（すなわち、路面）の方向である。また、車両の進行方向をＺ軸方向とする。車両の前進時の進行方向を＋Ｚ軸方向とし、その反対の方向を－Ｚ軸方向とする。＋Ｚ軸方向を「前方」と呼び、－Ｚ軸方向を「後方」と呼ぶ。＋Ｚ軸方向は、車両に搭載された前照灯モジュールが光を照射する方向である。

また、ＺＸ平面は、路面に平行な面である。通常、路面は「水平面」とみなせる。このため、ＺＸ平面は、「水平面」とも呼ぶ。「水平面」とは、重力の方向に直交する平面である。しかし、路面は、車両の走行方向に対して傾くことがある。つまり、登り坂又は下り坂などでは、路面は水平面に対して傾く。これらの場合には、「水平面」は、路面に平行な面とみなす。つまり、この場合には、「水平面」は、重力の方向に対して垂直な平面ではないものとみなす。

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交する面として考える。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。

以下では、理解を容易にするために、「水平面」は、重力方向に垂直は平面とみなして説明を行う。つまり、ＺＸ平面は、重力方向に垂直は平面とみなして説明を行う。

また、前照灯モジュールの光源として、例えば、白熱電球、ハロゲンランプ、又は蛍光ランプなどの管球光源を用いてもよい。また、光源として、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ））又はレーザーダイオード（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ（ＬＤ））などの半導体光源を用いてもよい。つまり、光源は、特に限定されることなく、いかなる光源を用いてもよい。ただし、二酸化炭素（ＣＯ_２）の排出と燃料の消費を抑えるといった環境への負荷を軽減する観点から、光源としては、半導体光源の採用が望ましい。半導体光源は、従来のハロゲンバルブに代表されるランプ光源に比べて発光効率が高く、また、小型化及び軽量化が容易である観点から、半導体光源の採用が望ましい。半導体光源は、従来のランプ光源に比べて指向性が高く、光学系を小型化及び軽量化できる。

また、「配光パターン」とは、光源から放射される光の方向に起因する光束の形状及び光の強度分布を示す。「配光パターン」は、照射面（例えば、後述の図４及び図６などに示される照射面９）上での照度分布パターンの意味としても使用される。また、「配光」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である。「配光」は、照射面上での照度分布の意味としても使用される。

本開示の前照灯モジュールは、車両の前照灯装置のロービーム又はハイビームなどに適用される。また、本開示の前照灯モジュールは、自動二輪車用の前照灯装置のロービーム又はハイビームなどにも適用される。また、本開示の前照灯モジュールは、三輪又は四輪などのその他の車両の前照灯装置のロービーム又はハイビームなどにも適用される。

以下では、自動二輪車用の前照灯のロービームの配光パターンを形成する場合を例として説明する。自動二輪車用の前照灯のロービームの配光パターンは、カットオフラインが車両の左右方向（Ｘ軸方向）に伸びており、配光パターンの内側であってカットオフラインの少し下側の領域が最も明るい。

三輪の車両としては、例えば、ジャイロと呼ばれる自動三輪車が挙げられる。「ジャイロと呼ばれる自動三輪車」とは、前輪が一輪で、後輪が一軸二輪の三輪でできたスクーターである。日本では、自動三輪車は原動機付自転車に該当する。自動三輪車は、車体中央付近に回転軸を持ち、前輪及び運転席を含む車体のほとんどを左右方向に傾けることができる。この機構によって、自動三輪車は、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。

《実施の形態１》
〈前照灯モジュール１００の概要〉
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の構成を示す図である。前照灯モジュール１００は、車両用の装置である。図１（Ａ）は、車両の前方を向いたときの右側から前照灯モジュール１００を見た図である。図１（Ｂ）は、上側から前照灯モジュール１００を見た図である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、光源１及び導光投射光学素子２を備える。導光投射光学素子２は、集光光学部３及び導光部材４を備える。集光光学部３と導光部材４とは、一体的な部材であってもよいが、別個の部材の組み合わせであってもよい。

集光光学部３は、光源１で発生した光を入射し、この光を集光光にする光学部材である。集光光は、導光部材４に入射する。導光部材４は、光透過性の材料で形成された光学部材である。導光部材４は、第１の反射面４１、第２の反射面４２、第３の反射面４３、第４の反射面４４、第１のカットオフライン形成部４１１、第２のカットオフライン形成部４２１、第１の出射面４５、及び第２の出射面４６を有する。第１から第４の反射面４１～４４は、全反射面であることが望ましいが、金属蒸着などによって形成されたミラー面であってもよい。図示の例では、第４の反射面４４のみがミラー面を有しているが、第１から第４の反射面４１～４４は、このような構成に限定されない。ただし、導光部材４の第１から第４の反射面４１～４４は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、光の利用効率の向上に寄与するからである。また、ミラー蒸着の工程をなくすことで、導光部材４の製造工程を簡素化することができ、導光部材４の製造コストの低減に寄与するからである。

例えば、第１のカットオフライン形成部４１１は、第１の反射面４１に隣接して形成されており、第２のカットオフライン形成部４２１は、第２の反射面４２に隣接して形成されている。例えば、第３の反射面４３は、第１のカットオフライン形成部４１１に対応する面であり、第４の反射面４４は、第２のカットオフライン形成部４２１に対応する面である。第３の反射面４３は、第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に焦点位置を有し、入射された集光光の一部であって第１のカットオフライン形成部４１１の近傍を通過した光の一部を第１の出射面４５が位置する方向に向ける。第４の反射面４４は、第３の反射面４３よりも光源１に近い位置に配置され、入射された集光光の一部を、第２の反射面４２、第２のカットオフライン形成部４２１、及び第２の出射面４６が位置する方向に向ける。

第１のカットオフライン形成部４１１は、集光光から第１の配光パターンＬＤ１（後述の図５に一例が示される。）の光を形成する。第１の配光パターンＬＤ１は、第１のカットオフライン形成部４１１の形状に対応する第１のカットオフラインを有する。

第２のカットオフライン形成部４２１は、集光光から第２の配光パターンＬＤ２（後述の図７に一例が示される。）の光を形成する。第２の配光パターンＬＤ２は、第２のカットオフライン形成部４２１の形状に対応する第２のカットオフライン４２１０を有する。第２のカットオフライン形成部４２１の形状に対応する第２のカットオフライン４２１０は、立ち上がりラインを有する段違い形状のラインである。

第１の出射面４５は、第１の配光パターンＬＤ１に対応する第１の照度分布パターンＰＤ１（後述の図８に一例が示される。）の光を出射する。第１の照度分布パターンＰＤ１は、第１のカットオフライン形成部４１１の形状に対応する第３のカットオフライン９１を有する。

第２の出射面４６は、第２の配光パターンＬＤ２に対応する第２の照度分布パターンＰＤ２（後述の図８に一例が示される。）の光を出射する。第２の照度分布パターンＰＤ２は、第２のカットオフライン形成部４２１の形状に対応する第４のカットオフライン９２を有する。

第１の出射面４５から出射された第１の照度分布パターンＰＤ１の光と第２の出射面４６から出射された第２の照度分布パターンＰＤ２の光とが足し合わされて得られた合成照度分布パターン（後述の図８に一例が示される。）の光が照射面９に照射される。

〈光源１〉
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示されるように、光源１の光軸と集光光学部３の光軸Ｃ_１をＹ軸方向から＋Ｚ軸方向に角度αだけ傾けて配置する。角度αは０度でもよいが、傾けた（すなわち、角度αが０度より大きい）方が、光利用効率が向上する。「光軸を＋Ｚ軸方向に傾ける」とは、＋Ｘ軸方向の位置から見て、Ｘ軸を回転軸として、Ｙ軸に平行な光軸Ｃ_１を時計回りに回転させることである。

光源１及び導光投射光学素子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Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標をも用いる。Ｘ_１Ｙ_１Ｚ_１座標は、ＸＹＺ座標を、＋Ｘ軸方向の位置から見て、Ｘ軸を回転軸として、時計回りに角度αだけ回転した座標である。なお、実施の形態１では、集光光学部３の光軸Ｃ_１は、Ｙ_１軸に平行である。また、集光光学部３の光軸Ｃ_１は、光源１の光軸Ｃ_２と一致している。

光源１は、発光面１１を備える。光源１は、発光面１１から車両の前方を照明するための光を出射する。光源１は、導光投射光学素子２の－Ｙ_１軸方向に位置している。例えば、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）では、光源１は、＋Ｙ_１軸方向に光を出射している。光源１は、例えば、ＬＥＤを用いた光源である。ＬＥＤは、ランバート配光の光を出射する。「ランバート配光」とは、発光面の輝度が見る方向によらず一定となる配光である。つまり、ＬＥＤの配光の指向性は広い。このため、光源１と集光光学部３との距離を短くすることで、より多くの光を導光部材４に入射させることができる。ただし、光源１は、ＬＥＤを用いた光源に限定されない。

〈導光投射光学素子２〉
図２（Ａ）から図２（Ｃ）は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子２の導光部材４の構成を示す側面図、正面図、及び上面図である。また、図３は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光投射光学素子２の構成を示す概略斜視図である。

導光投射光学素子２は、光源１の＋Ｙ_１軸方向に配置されている。また、導光投射光学素子２は、例えば、内部が屈折材で満たされている。導光投射光学素子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。導光投射光学素子２の材料は、光透過性を有すれば材質は問わず、透明な樹脂などでもあってもよい。光の利用効率の観点から、導光投射光学素子２の材料は、光透過性の高い材料であることが望ましい。また、導光投射光学素子２が、光源１に近接して配置されることから、導光投射光学素子２の材料は、耐熱性に優れた材料であることが望ましい。

〈集光光学部３〉
集光光学部３は、光源１から発せられた光を入射し、前方（＋Ｙ_１軸方向）の位置に光を集光させる。集光光学部３は、例えば、以下の機能を有する光学素子である。集光光学部３は、光源１から出射された出射角度の小さい光線を屈折により導光部材４内に集光する。また、集光光学部３は、例えば、光源１から出射された出射角度の大きい光線を反射により導光部材４内に集光する。集光光学部３は全体として正のパワーを有している。集光光学部３は、集光機能を有する集光光学素子である。集光光学部３の具体例は、実施の形態２で説明される。

集光光学部３によって集光された光は、導光部材４内を進み、導光部材４の第１の出射面４５又は第２の出射面４６から前方（＋Ｚ軸方向）に出射される。第１の出射面４５から出射される光の光路と、第２の出射面４６から出射される光の光路のそれぞれについて以下に説明する。

〈第１の出射面４５から出射される光線Ｒ１～Ｒ３の光路〉
図４は、集光光学部３によって集光された光の内、導光部材４の第１の出射面４５から出射される光の光路を示す図である。集光光学部３によって集光された光は、例えば、＋Ｙ_１軸方向の第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に集光される。また、第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に集光される光の内、一部は第１の反射面４１で反射される。

第１の反射面４１は、例えば、導光部材４の集光光学部３側の端部と第１のカットオフライン形成部４１１とを繋ぐ平面に形成される。また、第１の反射面４１は、平面に限らず、集光機能を有する曲面であってもよい。

第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に集光された光の内、第１の反射面４１で反射された光の一部と、第１の反射面４１で反射されなかった光の一部は、第３の反射面４３に向かって進み、第３の反射面４３によって反射される。第３の反射面４３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面が凹面形状である。つまり、第３の反射面４３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率が正のパワーを有する。また、第３の反射面４３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率が、第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に焦点位置を有する形状である。

第３の反射面４３で反射された光は、第１の出射面４５によって前方（＋Ｚ軸方向）に照射される。第１の出射面４５は、例えば、水平方向（Ｘ軸方向）についてのみ曲率を有するシリンドリカルレンズを構成する。ただし、第１の出射面４５は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の両方に曲率を有するレンズを構成してもよい。

図４に示される光線Ｒ１は、集光光学部３により第１のカットオフライン形成部４１１付近をかすめるように集光されている。光源１の発光面１１に平行で（すなわち、光軸Ｃ_１に直交し）第１のカットオフライン形成部４１１を含む第１の平面ＰＳ１を透過した光線Ｒ１は、第３の反射面４３で反射され、第１の出射面４５によって出射される。第１の出射面４５から出射された光線Ｒ１は、照射面９に照射される。

ここで、照射面９は、垂直方向については第１の平面ＰＳ１と共役の関係にある。つまり、第１のカットオフライン形成部４１１の水平方向の直線形状（すなわち、第１の配光パターンＬＤ１の第１のカットオフライン４１１０の形状）が、照射面９上の第１の照度分布パターンＰＤ１の第３のカットオフライン９１の水平方向の直線形状と対応する。つまり、第１のカットオフライン形成部４１１をかすめるように透過して、第３の反射面４３で反射され、第１の出射面４５から出射された光線Ｒ１は、照射面９上の第３のカットオフライン９１の位置に照射される。

また、図４に示される光線Ｒ２は、集光光学部３で集光された光が第１の反射面４１で反射され、第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に集光する光線である。第１のカットオフライン形成部４１１の近傍に集光された光線Ｒ２は、光線Ｒ１と同様に第３の反射面４３で反射され、第１の出射面４５から出射され、照射面９上の第３のカットオフライン９１の近傍に照射される。

また、図４に示される光線Ｒ３は、光線Ｒ１と同様に集光光学部３により集光され、第３の反射面４３で反射され、第１の出射面４５によって前方に照射される。光線Ｒ３は、光線Ｒ１に比べて第１の平面ＰＳ１上では第１のカットオフライン形成部４１１から＋Ｚ_１軸方向に離れた方向に集光されるため、照射面９上でも光線Ｒ１に比べて第３のカットオフライン９１から－Ｙ軸方向に離れた位置に照射される。

つまり、集光光学部３によって集光された光の内、第１の出射面４５から出射される光は、Ｙ軸方向について照射面９と第１の平面ＰＳ１が共役の関係であることから、第１のカットオフライン形成部４１１によって形成される直線状の第１のカットオフライン４１１０が、照射面９上に第３のカットオフライン９１として投影される。

図５は、前照灯モジュール１００の導光部材４の第１の出射面４５から出射される光の配光パターンである第１の配光パターンＬＤ１を示す図である。図５は、第１の平面ＰＳ１上に形成される第１の配光パターンＬＤ１を示している。第１のカットオフライン形成部４１１の直線形状の稜線（例えば、Ｘ軸方向の直線）によって、Ｘ_１軸方向に延在する直線形状の第１のカットオフライン４１１０を有する第１の配光パターンＬＤ１が形成される。

つまり、第１のカットオフライン形成部４１１によって、集光光学部３によって集光された光の内、第１の出射面４５から出射される光は、直線形状の第１のカットオフライン４１１０を有する第１の配光パターンＬＤ１に対応する形状を持つことができる。

なお、第１のカットオフライン形成部４１１の稜線は、必ずしも直線形状である必要はない。第１のカットオフライン形成部４１１の稜線は、第３の反射面４３により生じる収差などの影響を考慮して、曲線形状など、直線形状以外の形状にしてもよい。

また、第１のカットオフライン形成部４１１によって形成される第１の平面ＰＳ１上の第１の配光パターンＬＤ１の光は、第１の出射面４５によって照射面９上に、上下方向は反転せずに第１の照度分布パターンＰＤ１の光として照射される。

ここで、照射面９は、車両の前方の所定の位置に設定される仮想の面である。照射面９は、ＸＹ平面に平行な面である。車両の前方の所定の位置は、前照灯モジュールの光度又は照度を計測する位置で、道路交通規則などで規定されている。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。

〈第２の出射面４６から出射される光線Ｒ４、Ｒ５の光路〉
図６は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の導光部材４の第２の出射面４６から出射される光の光路を示す図である。図６は、集光光学部３によって集光された光の内、第２の出射面４６から出射する光の光路を示す。集光光学部３によって集光された光の一部は、第１の反射面４１で反射されることなく、直接、第４の反射面４４に到達する。

第４の反射面４４は、第１の反射面４１よりも＋Ｙ_１軸方向に位置し、第３の反射面４３よりも－Ｚ軸方向に位置する。第４の反射面４４は、例えば、入射した光を反射し、第２のカットオフライン形成部４２１の近傍に光を集光する機能を有する曲面形状である。つまり、第４の反射面４４は、正のパワーを有することが望ましい。

第４の反射面４４で反射され、第２のカットオフライン形成部４２１の近傍に集光した光は、第２の出射面４６によって前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）に出射される。また、第２のカットオフライン形成部４２１の近傍に集光した光の一部は、第２の反射面４２で反射され、第２の出射面４６によって前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）に出射される。

第２の出射面４６は、第２のカットオフライン形成部４２１に焦点位置を有する曲率を有した凸形状のレンズ面である。つまり、照射面９と第２のカットオフライン形成部４２１を含む第２の平面ＰＳ２とは共役の関係にある。したがって、第２の出射面４６は、第２の平面ＰＳ２上に形成される第２の配光パターンＬＤ２に対応する第２の照度分布パターンＰＤ２の光を照射面９上に投影する。

言い換えれば、図６に示されるように、光線Ｒ４は、集光光学部３により集光され第４の反射面４４に到達する。第４の反射面４４に到達した光線Ｒ４は、第２のカットオフライン形成部４２１の近傍をかすめるように第２の平面ＰＳ２を透過し、第２の出射面４６によって出射される。第２の出射面４６によって出射された光線Ｒ４は、照射面９上に照射される。

ここで、照射面９は、第２の平面ＰＳ２と共役の関係にある。したがって、第２のカットオフライン形成部４２１の形状が、照射面９上の第４のカットオフライン９２の形状と対応する。つまり、第４の反射面４４で反射され、第２のカットオフライン形成部４２１をかすめるように透過して、第２の出射面４６から出射された光線Ｒ４は、照射面９上の第４のカットオフライン９２の位置に照射される。

また、図６に示される光線Ｒ５は、集光光学部３により集光され第４の反射面４４に到達する。第４の反射面４４に到達した光線Ｒ５は、第２のカットオフライン形成部４２１に接続し、第２のカットオフライン形成部４２１よりも－Ｚ軸方向に延伸する第２の反射面４２で反射され、第２のカットオフライン形成部４２１の近傍をかすめるように第２の平面ＰＳ２を透過し、第２の出射面４６によって出射される。第２の出射面４６によって出射された光線Ｒ５は、光線Ｒ４と同様に、照射面９上の第４のカットオフライン９２の位置に照射される。

つまり、集光光学部３によって集光された光の内、第２の出射面４６から出射される光は、照射面９と第２の平面ＰＳ２が共役の関係であることから、第２のカットオフライン形成部４２１によって形成される第２の配光パターンＬＤ２の第２のカットオフライン４２１０が、照射面９上に第２の照度分布パターンＰＤ２の第４のカットオフライン９２として投影される。

また、第１のカットオフライン形成部４１１は第１の配光パターンＬＤ１の直線形状の第１のカットオフライン４１１０と第１の照度分布パターンＰＤ１の直線形状の第３のカットオフライン９１とを形成した。これに対し、第２のカットオフライン形成部４２１は、照射面９と第２の平面ＰＳ２が共役の関係であることから、段違い形状のカットオフラインを形成することができる。つまり、自動車用のロービームに求められる段違い形状のカットオフラインを形成することができる。

図７は、第２の平面ＰＳ２上に形成される第２の配光パターンＬＤ２の例を示している。第２のカットオフライン形成部４２１は、第１の稜線部４２１Ａ、第２の稜線部４２１Ｂ、及び第３の稜線部４２１Ｃからなる段違い形状である。この段違い形状を有する第２のカットオフライン形成部４２１によって、段違い形状の第２のカットオフライン４２１０を有する第２の配光パターンＬＤ２が形成される。段違い形状の第２のカットオフライン４２１０は、第１の稜線部４２１Ａと、第３の稜線部４２１Ｃと、第１の稜線部４２１Ａの端部と第３の稜線部４２１Ｃの端部とを接続し、第１の稜線部４２１Ａ及び第３の稜線部４２１Ｃに対して傾斜した第２の稜線部４２１Ｂとを有する。図７の例では、第１の稜線部４２１Ａと第３の稜線部４２１Ｃとは、通常は平行であるが、これらは平行である必要はない。

つまり、集光光学部３によって集光された光の内、第２の出射面４６から出射される光は、第２のカットオフライン形成部４２１の形状に対応した形状（例えば、段違い形状）の第４のカットオフライン９２を有する第２の照度分布パターンＰＤ２の光を形成することができる。

なお、第２のカットオフライン形成部４２１によって形成される第２の平面ＰＳ２上の第２の配光パターンＬＤ２は、照射面９上において、第２の出射面４６によって、上下方向と左右方向が反転して投影される。なお、第２の出射面４６が投影する面は、必ずしも第２の平面ＰＳ２である必要はなく、収差などの影響を考慮して、曲面状の面を照射面９に投影してもよい。

〈第１の照度分布パターンＰＤ１、第２の照度分布パターンＰＤ２〉
前照灯モジュールを有する前照灯装置のロービームでは、カットオフラインは立ち上がりラインを有する段違い形状である。

導光部材４の第１の平面ＰＳ１上の垂直方向（すなわち、Ｚ_１軸方向）は、照射面９の垂直方向（すなわち、Ｚ軸方向）について、光学的に共役の関係にある。つまり、第１のカットオフライン形成部４１１の直線状の稜線を持つ第１の配光パターンＬＤ１は、照射面９における直線状の第３のカットオフライン９１を有する第１の照度分布パターンＰＤ１に対応する。

導光部材４の第２の平面ＰＳ２と照射面９とは、光学的に共役の関係にある。つまり、第２のカットオフライン形成部４２１の段違い形状の稜線を持つ第２の配光パターンＬＤ２は、は、照射面９における段違い形状の第４のカットオフライン９２を有する第２の照度分布パターンＰＤ２に対応する。

つまり、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００が出射する光は、図８に模式的に示されるように、第１の照度分布パターンＰＤ１の光と第２の照度分布パターンＰＤ２の光とを足し合わせることで得られる合成照度分布パターンの光である。

また、第１の照度分布パターンＰＤ１の光の水平方向（すなわち、Ｘ軸方向）の広がりは、第２の照度分布パターンＰＤ２の光の水平方向の広がりよりも広くすることが望ましい。なぜなら、第１の照度分布パターンＰＤ１の光に対応する第１の出射面４５の水平方向の曲率を調整することで、光利用効率の低下を抑えつつ、第１の照度分布パターンＰＤ１の光を広げることができるからである。

図９は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の第１の照度分布パターンＰＤ１の照度分布をコンター表示で示す図である。これは、２５ｍ前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）の照射面９に投影された照度分布である。また、この照度分布は、シミュレーションにより求めたものである。「コンター表示」とは、等高線図で表示することである。「等高線図」とは、同じ値の点を線で結んで表した図である。図９から分かるように、第１の照度分布パターンＰＤ１の直線状の第３のカットオフライン９１は明瞭に投射されている。

図１０は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の第２の照度分布パターンＰＤ２の照度分布をコンター表示で示す図である。図１０から分かるように、第２の照度分布パターンＰＤ２の段違い形状の第４のカットオフライン９２は明瞭に投射されている。

図１１は、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００の第１の照度分布パターンＰＤ１の光と第２の照度分布パターンＰＤ２の光とを重ね合わせることで得られた合成照度分布パターンの照度分布をコンター表示で示す図である。図１１に示される合成照度分布パターンは、カットオフラインが明瞭に投射されている。また、配光ムラの少ない配光パターンが実現できている。

図９及び図１０より、第１の照度分布パターンＰＤ１は、第２の照度分布パターンＰＤ２に比べて幅広い配光パターンを形成できていることがわかる。

〈効果〉
実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、導光部材４の開口形状は垂直方向（すなわち、Ｙ軸方向）に縦長の開口形状である。つまり、導光部材４の第１の出射面４５と第２の出射面４６がＹ軸方向である垂直方向（すなわち、配列方向）に並んで配置された一体型のレンズである。このため、前照灯モジュール１００は、これまでに実現が難しかった垂直方向に縦長の開口形状を有する意匠性の高い前照灯装置を実現することができる。

実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、導光部材４は、集光光学部３が一体として形成されるとして説明した。しかしながら、この形態に限らず、集光光学部３を別部品としてもよい。このようにすることで、導光部材４の形状が複雑にならずに、製造性が向上するという利点がある。しかしながら、集光光学部３と導光部材４とを別部材で形成した場合には、集光光学部３が導光部材４と一体として形成される場合に比べ、光利用効率は低下する。

実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、導光投射光学素子２は、第１の出射面４５及び第２の出射面４６が一体として形成されるとして説明した。しかしながら、この形態に限らず、第１の出射面４５及び第２の出射面４６を別部品としてもよい。このようにすることで、導光投射光学素子２の形状が複雑にならずに、製造性が向上するという利点がある。しかしながら、第１の出射面４５及び第２の出射面４６が導光投射光学素子２に一体として形成される場合に比べると光利用効率は低下する。

実施の形態１に係る前照灯モジュール１００は、自動車用の前照灯装置のロービームに適用される例を説明した。しかし、前照灯モジュール１００は、自動二輪車用、自動三輪車用の前照灯装置のロービーム及びハイビームなどの他の用途にも適用が可能である。

実施の形態１に係る前照灯モジュール１００では、導光部材４を光透過性の屈折材としており全反射を利用できるので、ミラー面からなるリフレクターに比べて、光利用効率を向上させることができる。

また、車両の中には、複数の前照灯モジュール１００を並べて、各モジュールの配光パターンを足し合わせて配光パターンを形成する場合がある。つまり、複数の前照灯モジュール１００を並べて、各モジュールの配光パターンを足し合わせて配光パターンを形成する場合がある。このような場合にも、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００を使用することができる。このような形態の具体例は、実施の形態３で説明される。

《実施の形態２》
図１２は、実施の形態２に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。図１２において、図１（Ａ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１（Ａ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態２に係る前照灯モジュール１００は、集光光学部３の形状の点で、実施の形態１に係る前照灯モジュールと相違する。実施の形態２に係る前照灯モジュール１００の導光部材４は、実施の形態１のものと同じである。

実施の形態２では、集光光学部３は、図１２に示されるように、第１の入射面３１、第２の入射面３２、及び反射面３３を有する。第１の入射面３１は、集光光学部３の中心部分に形成された入射面である。「集光光学部３の中心部分」は、集光光学部３の光軸Ｃ_１が第１の入射面３１上と交差する交点を有する。

また、第１の入射面３１は、例えば、正のパワーを有する凸面形状である。第１の入射面３１の凸面形状は、－Ｙ_１軸方向に凸の形状をしている。パワーは、「屈折力」ともよばれる。第１の入射面３１は、例えば、光軸Ｃ_１を回転軸とする回転対称の形状をしている。

第２の入射面３２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から構成されている。楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体を「回転楕円体」という。この回転楕円体の回転軸は、光軸Ｃ_１と一致している。第２の入射面３２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、第２の入射面３２は、筒形状をしている。

第２の入射面３２の筒形状の一端（すなわち、＋Ｙ_１軸方向の端）は、第１の入射面３１の外周に接続されている。第２の入射面３２の筒形状は、第１の入射面３１に対して光源１側（すなわち、第１の入射面３１より－Ｙ_１軸方向）に形成されている。つまり、第２の入射面３２の筒形状は、第１の入射面３１に対して光源１側に形成されている。

反射面３３は、Ｘ_１Ｚ_１平面上の断面形状が、例えば、光軸Ｃ_１を中心とした円形状をした筒形状をしている。反射面３３の筒形状は、－Ｙ_１軸方向の端のＸ_１Ｚ_１平面上の円形状の直径が、＋Ｙ_１軸方向の端のＸ_１Ｚ_１平面上の円形状の直径よりも小さい。つまり、反射面３３は、－Ｙ_１軸方向の端から＋Ｙ_１軸方向に向けて直径が徐々に大きくなっている。

例えば、反射面３３は、円錐台の側面の形状を有している。中心軸を含む面上での円錐台の側面の形状は直線形状をしている。しかし、光軸Ｃ_１を含む面上での反射面３３の形状は曲線形状であってもよい。「光軸Ｃ_１を含む面」とは、面上に光軸Ｃ_１の線を描ける面のことである。

反射面３３の筒形状の一端（すなわち、－Ｙ_１軸方向の端）は、第２の入射面３２の筒形状の他端（すなわち、－Ｙ_１軸方向の端）に接続している。つまり、反射面３３は、第２の入射面３２の外周側に位置している。

発光面１１から出射された光のうち、出射角度の小さい光線は、第１の入射面３１に入射する。出射角度の小さい光線は、例えば、発散角が６０度以内の光線である。出射角度の小さい光線は、第１の入射面３１から入射され、導光部材４内の集光光学部３の前方（すなわち、＋Ｙ_１軸方向）の任意の位置に集光される。

発光面１１から出射された光のうち、出射角度の大きい光線は、第２の入射面３２に入射する。出射角度の大きい光線は、例えば、発散角が６０度よりも大きい光線である。第２の入射面３２から入射された光線は、反射面３３で反射される。反射面３３で反射された光線は、＋Ｙ_１軸方向に進行する。反射面３３で反射された光線は、導光部材４内の集光光学部３の前方（すなわち、＋Ｚ_１軸方向）の任意の位置に集光される。

集光光学部３は、一例として、以下の機能を有する光学素子であれば、図１２に示される形状のものに限定されない。つまり、集光光学部３は、光源１から出射された出射角度の小さい光線を屈折により導光部材４内に集光する。また、集光光学部３は、光源１から出射された出射角度の大きい光線を反射により導光部材４内に集光する。

例えば、集光光学部３によって集光される光の集光位置は、光源１のパターンと相似形状になるため、光源１の形状が投影されることで配光ムラを生じることがある。このような場合、上述のように、第１の入射面３１によって集光される光の集光位置と、第２の入射面３２と反射面３３によって集光される光の集光位置を異ならせることで、配光ムラを緩和させることが可能となる。

また、実施の形態２においては、集光光学部３の第１の入射面３１、第２の入射面３２、及び反射面３３の各々は、すべて光軸Ｃ_１中心の回転対称な形状としている。しかし、集光光学部３は、光源１から出射された光を集光できれば、回転対称な形状に限らない。

例えば、反射面３３のＸ_１Ｚ_１平面上の断面形状を楕円形状にすることで、集光位置における集光スポットも楕円形状にすることができる。そして、前照灯モジュール１００は、幅広い配光パターンを生成しやすくなる。

集光光学部３の反射面３３は、集光光学部３の光軸Ｃ_１に直交する第１の方向であるＺ_１軸方向と、光軸Ｃ_１と第１の方向の両方に直交する第２の方向であるＸ_１軸方向（すなわち、導光部材４の厚み方向）で異なる曲率を有し、第１の方向の曲率は第２の方向の曲率よりも小さい。このようにすることで、集光光学部３で集光された光の内、Ｘ_１軸方向に広がる光が導光部材４の側面４８及び４９に到達する光線を抑えることができ、損失光を低減することができる。

また、側面４８及び側面４９を全反射面とすることで、側面４８及び側面４９に到達した光を有効に使うことも可能である。しかしながら、側面４８及び側面４９に到達した光についての出射方向を制御することは難しいため、可能な限り側面４８及び側面４９に到達する光を低減することが望ましい。

また、光源１の発光面１１の形状が矩形形状の場合にも、例えば、反射面３３のＸ_１Ｚ_１平面上の断面形状を楕円形状した場合には、反射面３３のＸ_１Ｚ_１平面上の断面形状を円形状する場合よりも、集光光学部３をより小型にできる。

また、集光光学部３は全体として正のパワーを有していればよい。第１の入射面３１、第２の入射面３２、及び反射面３３の各々は、それぞれ任意のパワーを有することができる。

集光光学部３によって集光された光は、第１の出射面４５、又は第２の出射面４６によって、前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）に光を出射される。

第１の出射面４５から出射される光の光路と、第２の出射面４６によって出射される光の光路のそれぞれは、実施の形態１で説明したものと同じである。上記以外に関して、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。

《実施の形態３》
実施の形態３では、実施の形態１に係る前照灯モジュール１００を用いた前照灯装置２００について説明する。図１５は、実施の形態３に係る前照灯装置２００の構成例を概略的に示す上面図である。

前照灯装置２００は、筐体９７とカバー９６とを有している。カバー９６は、透明な材料で作製されている。筐体９７は、車両の車体の内部に取り付けられている。カバー９６は、車体の表面部分に配置されて、車体の外部に表れている。カバー９６は、筐体９７の＋Ｚ軸方向（すなわち、前方）に配置されている。カバー９６は、例えば、アウターレンズである。

筐体９７の内部には、１つ以上の前照灯モジュール１００が収められている。図１３では、筐体９７の内部に３個の前照灯モジュール１００が収められている。ただし、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、２個、４個以上のいずれであってもよい。複数の前照灯モジュール１００は、筐体９７の内部に、Ｘ軸方向に並べて配置されている。なお、複数の前照灯モジュール１００の並べ方は、Ｘ軸方向に並べる方法に限らない。デザイン又は機能などを考慮して、複数の前照灯モジュール１００をＹ軸方向又はＺ軸方向などの他の方向に配列してもよい。

複数の前照灯モジュール１００から出射された光は、カバー９６を透過して、車両の前方に出射される。図２４では、カバー９６から出射された照明光は、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。

カバー９６は、前照灯モジュール１００を風雨又は塵埃などから守るために設けられている。しかし、導光投射光学素子２が前照灯モジュール１００の内部の部品を風雨又は塵埃などから守る構造である場合には、カバー９６を設けなくてもよい。また、図１３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、フレームなどで構成されており、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よい。

以上に説明したように、複数の前照灯モジュール１００を備えた前照灯装置２００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２００は、前照灯モジュール１００と同じである。また、実施の形態３に係る前照灯装置２００は、実施の形態２の前照灯モジュール１００又は実施の形態４、５の前照灯モジュール３００を備えてもよい。

《実施の形態４》
〈前照灯モジュール３００の概要〉
図１６（Ａ）及び図１６（Ｂ）は、実施の形態４に係る前照灯モジュール３００の構成を示す図である。前照灯モジュール３００は、車両用の装置である。図１６において、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１（Ａ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態４に係る前照灯モジュール３００は、導光部材５の形状の点で、実施の形態１に係る前照灯モジュールと相違する。実施の形態４に係る集光光学部３は、実施の形態１又は実施の形態２のものと同じである。図１６（Ａ）は、車両の前方を向いたときの右側から前照灯モジュール３００を見た図である。図１６（Ｂ）は、上側から前照灯モジュール３００を見た図である。

導光部材５は、光透過性の材料で形成された光学部材である。導光部材５は、第１の反射面５１、第２の反射面５２、第３の反射面５３、第１のカットオフライン形成部５１１、第２のカットオフライン形成部５２１、第１の出射面５４、及び第２の出射面５５を有する。第１から第３の反射面５１～５３は、全反射面であるが、金属蒸着などによって形成されたミラー面であってもよい。ただし、導光部材５の第１から第３の反射面５１～５３は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、光の利用効率の向上に寄与するからである。また、ミラー面を形成するためのミラー蒸着の工程をなくすことで、導光部材５の製造工程を簡素化することができ、導光部材５の製造コストの低減に寄与するからである。

例えば、第１のカットオフライン形成部５１１は、第１の反射面５１に隣接して形成されており、第２のカットオフライン形成部５２１は、第２の反射面５２に隣接して形成されている。また、第１の反射面５１は、第２のカットオフライン形成部５２１に対応する面であり、第２の反射面５２より垂直方向に関して上側（すなわち、＋Ｙ軸方向）に位置している。第３の反射面５３は、第１のカットオフライン形成部５１１に対応する面であり、第１の反射面５１より垂直方向に関して上側（すなわち、＋Ｙ軸方向）に位置している。つまり、光源１から第１の反射面５１の端部までの光軸方向の距離は、光源１から第２の反射面５２までの光軸方向の距離より長い。第１の反射面５１は、入射された集光光の一部を、第２の反射面５２、第２のカットオフライン形成部５２１、及び第２の出射面５５が位置する方向に向ける。第３の反射面５３は、入射された集光光の一部であって第１のカットオフライン形成部５１１の近傍を通過した光の一部を第１の出射面５４が位置する方向に向ける。

第１のカットオフライン形成部５１１は、集光光から第１の配光パターンＬＤ１（前述の図５に一例が示される。）の光を形成する。第１の配光パターンＬＤ１は、第１のカットオフライン形成部５１１の形状に対応する第１のカットオフラインを有する。

第２のカットオフライン形成部５２１は、集光光から第２の配光パターンＬＤ２（前述の図７に一例が示される。）の光を形成する。第２の配光パターンＬＤ２は、第２のカットオフライン形成部５２１の形状に対応する第２のカットオフライン４２１０を有する。第２のカットオフライン形成部５２１の形状に対応する第２のカットオフライン４２１０は、立ち上がりラインを有する段違い形状のラインである。

第１の出射面５４は、第１の配光パターンＬＤ１に対応する第１の照度分布パターンＰＤ１（前述の図８に一例が示される。）の光を出射する。第１の照度分布パターンＰＤ１は、第１のカットオフライン形成部５１１の形状に対応する第３のカットオフライン９１を有する。

第２の出射面５５は、第２の配光パターンＬＤ２に対応する第２の照度分布パターンＰＤ２（前述の図８に一例が示される。）の光を出射する。第２の照度分布パターンＰＤ２は、第２のカットオフライン形成部５２１の形状に対応する第４のカットオフライン９２を有する。

第１の出射面５４から出射された第１の照度分布パターンＰＤ１の光と第２の出射面５５から出射された第２の照度分布パターンＰＤ２の光とが足し合わされて得られた合成照度分布パターン（前述の図８に一例が示される。）の光が照射面９に照射される。

〈導光部材５〉
図１７（Ａ）から図１７（Ｃ）は、実施の形態４に係る前照灯モジュール３００の導光部材５の構成を示す側面図、正面図、及び上面図である。

〈第１の出射面５４から出射される光線Ｒ６、Ｒ７の光路〉
図１８は、集光光学部３によって集光された光の内、導光部材５の第１の出射面５４から出射される光の光路を示す図である。集光光学部３によって集光された光の一部は、例えば、＋Ｙ_１軸方向の第１のカットオフライン形成部５１１の近傍に集光される。

第１の反射面５１は、例えば、導光部材５の集光光学部３側の端部と第１のカットオフライン形成部５１１とを繋ぐ面に形成される。また、第２のカットオフライン形成部５２１より＋Ｙ軸方向に位置する。図示の例では、第１の反射面５１は、導光部材５内向きに凹形状の曲面である。

第１のカットオフライン形成部５１１の近傍に集光された光の内、第１の反射面５１で反射されなかった光は、第３の反射面５３に向かって進み、第３の反射面５３によって反射される。第３の反射面５３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面が凹面形状である。つまり、第３の反射面５３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率が正のパワーを有する。また、第３の反射面５３は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率は、第３の反射面５３に到達した光を、第１の出射面５４に導光するような形状である。

第３の反射面５３で反射された光は、第１の出射面５４によって前方（＋Ｚ軸方向）に照射される。第１の出射面５４は、垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率が正のパワーを有する。また、第１の出射面５４の垂直方向（Ｙ軸方向）に対応する面の曲率は、第３の反射面５３と第１の出射面５４の合成焦点が、第１のカットオフライン形成部５１１の近傍に焦点位置を有する形状である。また、第１の出射面５４は、水平方向（Ｘ軸方向）についても曲率を有するレンズを構成してもよい。

図１８に示される光線Ｒ６は、集光光学部３により第１のカットオフライン形成部５１１付近をかすめるように集光されている。光源１の発光面１１に平行で（すなわち、光軸Ｃ_１に直交し）第１のカットオフライン形成部５１１を含む第１の平面ＰＳ１を透過した光線Ｒ６は、第３の反射面５３で反射され、第１の出射面５４によって出射される。第１の出射面５４から出射された光線Ｒ６は、照射面９に照射される。

ここで、照射面９は、垂直方向については第１の平面ＰＳ１と共役の関係にある。つまり、第１のカットオフライン形成部５１１の水平方向の直線形状（すなわち、第１の配光パターンＬＤ１の第１のカットオフライン４１１０の形状）が、照射面９上の第１の照度分布パターンＰＤ１の第３のカットオフライン９１の水平方向の直線形状と対応する。つまり、第１のカットオフライン形成部５１１をかすめるように透過して、第３の反射面５３で反射され、第１の出射面５４から出射された光線Ｒ６は、照射面９上の第３のカットオフライン９１の位置に照射される。

また、図１８に示される光線Ｒ７は、光線Ｒ６と同様に集光光学部３により集光され、第３の反射面５３で反射され、第１の出射面５４によって前方に照射される。光線Ｒ７は、光線Ｒ６に比べて第１の平面ＰＳ１上では第１のカットオフライン形成部５１１から＋Ｚ_１軸方向に離れた方向に集光されるため、照射面９上でも光線Ｒ６に比べて第３のカットオフライン９１から－Ｙ軸方向に離れた位置に照射される。

〈第２の出射面５５から出射される光線Ｒ８、Ｒ９の光路〉
図１９は、実施の形態４に係る前照灯モジュール３００の導光部材５の第２の出射面５５から出射される光の光路を示す図である。図１９は、集光光学部３によって集光された光の内、第２の出射面５５から出射する光の光路を示す。

第１の反射面５１は、第２のカットオフライン形成部５２１よりも＋Ｙ軸方向に位置し、第３の反射面５３よりも－Ｚ軸方向に位置する。第１の反射面５１は、例えば、入射した光を反射し、第２のカットオフライン形成部５２１の近傍に光を集光する機能を有する曲面形状である。つまり、第１の反射面５１は、正のパワーを有することが望ましい。

第１の反射面５１で反射され、第２のカットオフライン形成部５２１の近傍に集光した光は、第２の出射面５５によって前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）に出射される。また、第２のカットオフライン形成部５２１の近傍に集光した光の一部は、第２の反射面５２で反射され、第２の出射面５５によって前方（すなわち、＋Ｚ軸方向）に出射される。

第２の出射面５５は、第２のカットオフライン形成部５２１に焦点位置を有する曲率を有した凸形状のレンズ面である。つまり、照射面９と第２のカットオフライン形成部５２１を含む第２の平面ＰＳ２とは共役の関係にある。したがって、第２の出射面５５は、第２の平面ＰＳ２上に形成される第２の配光パターンＬＤ２に対応する第２の照度分布パターンＰＤ２の光を照射面９上に投影する。

言い換えれば、図１９に示されるように、光線Ｒ８は、集光光学部３により集光され第１の反射面５１に到達する。第１の反射面５１に到達した光線Ｒ８は、第２のカットオフライン形成部５２１の近傍をかすめるように第２の平面ＰＳ２を透過し、第２の出射面５５によって出射される。第２の出射面５５によって出射された光線Ｒ８は、照射面９上に照射される。

ここで、照射面９は、第２の平面ＰＳ２と共役の関係にある。したがって、第２のカットオフライン形成部５２１の形状が、照射面９上の第４のカットオフライン９２の形状と対応する。つまり、第１の反射面５１で反射され、第２のカットオフライン形成部５２１をかすめるように透過して、第２の出射面５５から出射された光線Ｒ８は、照射面９上の第４のカットオフライン９２の位置に照射される。

また、図１９に示される光線Ｒ９は、集光光学部３により集光され第１の反射面５１に到達する。第１の反射面５１に到達した光線Ｒ９は、第２のカットオフライン形成部５２１に接続し、第２のカットオフライン形成部５２１よりも－Ｚ軸方向に延伸する第２の反射面５２で反射され、第２のカットオフライン形成部５２１の近傍をかすめるように第２の平面ＰＳ２を透過し、第２の出射面５５によって出射される。第２の出射面５５によって出射された光線Ｒ９は、光線Ｒ８と同様に、照射面９上の第４のカットオフライン９２の位置に照射される。

また、第１のカットオフライン形成部５１１は第１の配光パターンＬＤ１の直線形状の第１のカットオフライン４１１０と第１の照度分布パターンＰＤ１の直線形状の第３のカットオフライン９１とを形成した。これに対し、第２のカットオフライン形成部５２１は、照射面９と第２の平面ＰＳ２が共役の関係であることから、段違い形状のカットオフラインを形成することができる。つまり、自動車用のロービームに求められる段違い形状のカットオフラインを形成することができる。

《実施の形態５》
図２０は、実施の形態５に係る前照灯モジュールの構成を示す図である。図２０において、図１６（Ａ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１６（Ａ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態５に係る前照灯モジュール３００は、集光光学部３の形状の点で、実施の形態４に係る前照灯モジュールと相違する。実施の形態５に係る前照灯モジュール３００の導光部材５は、実施の形態４のものと同じである。

実施の形態５では、集光光学部３は、図２０に示されるように、第１の入射面３４、第２の入射面３５、及び集光反射面３６を有する。また、第２の入射面３５及び集光反射面３６は、光軸を含むＸ_１Ｙ_１平面で区切られ、＋Ｚ軸方向の部分をそれぞれ第２の入射面３５ａ、第１の集光反射面である集光反射面３６ａ、また、－Ｚ軸方向の部分をそれぞれ第２の入射面３５ｂ、第２の集光反射面である集光反射面３６ｂと記載する。

第１の入射面３４は、集光光学部３の中心部分に形成された入射面である。「集光光学部３の中心部分」は、集光光学部３の光軸Ｃ_１が第１の入射面３４上と交差する交点を有する。

また、第１の入射面３４は、例えば、正のパワーを有する凸面形状である。第１の入射面３４の凸面形状は、－Ｙ_１軸方向に凸の形状をしている。パワーは、「屈折力」ともよばれる。また、第１の入射面３４は、例えば、Ｘ_１軸方向とＺ軸方向で異なる曲率を有する形状をしている。

第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂ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から構成されている。楕円の長軸又は短軸を回転軸として回転させた回転体を「回転楕円体」という。この回転楕円体の回転軸は、光軸Ｃ_１と一致している。第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂ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有している。つまり、第２の入射面３５は、筒形状をしている。

第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの筒形状の一端（すなわち、＋Ｙ_１軸方向の端）は、第１の入射面３４の外周に接続されている。また、第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの一端（すなわち、＋Ｙ_１軸方向の端）が第１の入射面３４の外周に接続されていれば、第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの直径が異なってもよい。第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの筒形状は、第１の入射面３４に対して光源１側（すなわち、第１の入射面３４より－Ｙ_１軸方向）に形成されている。

集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂは、例えば、光軸Ｃ_１を中心とした楕円形状をした筒形状をしている。集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂの筒形状は、－Ｙ_１軸方向の端のＸ_１Ｚ_１平面上の楕円形状の長軸及び短軸の直径が、＋Ｙ_１軸方向の端のＸ_１Ｚ_１平面上の楕円形状の長軸及び短軸の直径よりも小さい。つまり、集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂは、－Ｙ_１軸方向の端から＋Ｙ_１軸方向に向けて直径が徐々に大きくなっている。

光軸Ｃ_１を含む面上での集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂの形状は曲線形状である。「光軸Ｃ_１を含む面」とは、面上に光軸Ｃ_１の線を描ける面のことである。

集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂの筒形状の一端（すなわち、－Ｙ_１軸方向の端）は、第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの筒形状の他端（すなわち、－Ｙ_１軸方向の端）に接続している。つまり、集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂは、第２の入射面３５ａ及び第２の入射面３５ｂの外周側に位置している。

集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂは、集光光学部３の光軸Ｃ_１に直交する第１の方向であるＺ_１軸方向と、光軸Ｃ_１と第１の方向の両方に直交する第２の方向であるＸ_１軸方向（すなわち、導光部材５の厚み方向）で異なる曲率を有す。また、Ｚ_１軸方向において、集光反射面３６ａ及び集光反射面３６ｂはそれぞれ異なる曲率を有し、集光反射面３６ａの曲率は集光反射面３６ｂの曲率より大きい。このようにすることで、集光光学部３で集光された光の内、集光反射面３６ａで反射される光は、一度集光され導光部材５の第１の反射面５１に、集光反射面３６ａで反射される光は、導光部材５の第１のカットオフライン形成部５１１に、それぞれ導光することができる。これにより、導光部材５の第１の反射面５１及び第３の反射面５３に入射する光の角度を限定でき、損失光を低減することが可能である。また、配光の形成が容易で、配光ムラを低減できる。

上記実施の形態１から５における構成部品を適宜組み合わせることができる。

上記実施の形態１から５において、部品間の位置関係又は部品の形状を示す用語は、製造上の公差及び組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。また、「平行」及び「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は、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す記載した場合には、製造上の公差又は組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを示している。

１００、３００ 前照灯モジュール、 ２００ 前照灯装置、 １ 光源、 １１ 発光面、 ２ 導光投射光学素子、 ３ 集光光学部、 ３１ 第１の入射面、 ３２ 第２の入射面、 ３３ 反射面、 ３４ 第１の入射面、 ３５、３５ａ、３５ｂ 第２の入射面、 ３６ 集光反射面、 ３６ａ 集光反射面（第１の集光反射面）、 ３６ｂ 集光反射面（第２の集光反射面）、 ４ 導光部材、 ４１ 第１の反射面、 ４２ 第２の反射面、 ４３ 第３の反射面、 ４４ 第４の反射面、 ４５ 第１の出射面、 ４６ 第２の出射面、 ４１１ 第１のカットオフライン形成部、 ４１１０ 第１のカットオフライン、 ４２１ 第２のカットオフライン形成部、 ４２１０ 第２のカットオフライン、 ４２１Ａ 第１の稜線部、 ４２１Ｂ 第２の稜線部、 ４２１Ｃ 第３の稜線部、 ５ 導光部材、 ５１ 第１の反射面、 ５２ 第２の反射面、 ５３ 第３の反射面、 ５４ 第１の出射面、 ５５ 第２の出射面、 ５１１ 第１のカットオフライン形成部、 ５２１ 第２のカットオフライン形成部、 ９ 照射面、 ９１ 第３のカットオフライン、 ９２ 第４のカットオフライン、 ９６ カバー、 ９７ 筐体、 Ｃ_１ 光軸、 Ｃ_２ 光軸、 ＬＤ１ 第１の配光パターン、 ＬＤ２ 第２の配光パターン、 ＰＤ１ 第１の照度分布パターン、 ＰＤ２ 第２の照度分布パターン、 ＰＳ１ 第１の平面、 ＰＳ２ 第２の平面、 Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ 光線、 Ｒ４，Ｒ５ 光線、 Ｒ６，Ｒ７ 光線、 Ｒ８，Ｒ９ 光線。

Claims (19)

1. 光源と、
   前記光源で発生した光を入射し、前記光を集光光にする集光光学部と、
   前記集光光から第１の配光パターンの光を形成する第１のカットオフライン形成部、前記集光光から第２の配光パターンの光を形成する第２のカットオフライン形成部、前記第１の配光パターンに対応する第１の照度分布パターンの光を出射する第１の出射面、及び前記第２の配光パターンに対応する第２の照度分布パターンの光を出射する第２の出射面を有する導光部材と、
   を備え、
   前記第１の出射面から出射された前記第１の照度分布パターンの光と前記第２の出射面から出射された前記第２の照度分布パターンの光とが足し合わされて得られた合成照度分布パターンの光が照射される
   前照灯モジュール。
2. 前記第１の配光パターンは、前記第１のカットオフライン形成部の形状に対応する形状を持つ第１のカットオフラインを有し、
   前記第２の配光パターンは、前記第２のカットオフライン形成部の形状に対応する形状を持つ第２のカットオフラインを有し、
   前記第２のカットオフライン形成部の形状に対応する前記第２のカットオフラインは、段違い形状を含む
   請求項１に記載の前照灯モジュール。
3. 前記段違い形状は、
   第１の稜線部と、
   第３の稜線部と
   前記第１の稜線部の端部と前記第３の稜線部の端部とを接続し、前記第１の稜線部及び前記第３の稜線部に対して傾斜した第２の稜線部と、を有する
   請求項２に記載の前照灯モジュール。
4. 前記第１の照度分布パターンは、前記第１のカットオフラインの形状に対応する形状を持つ第３のカットオフラインを有し、
   前記第２の照度分布パターンは、前記第２のカットオフラインの形状に対応する形状を持つ第４のカットオフラインを有する
   請求項２又は３に記載の前照灯モジュール。
5. 前記第１の出射面と前記第２の出射面とは、予め決められた配列方向に並んで配置されており、
   前記第１のカットオフライン形成部を含む面に形成される前記第１の配光パターンは、前記配列方向において反転せずに、前記第１の出射面から前記第１の照度分布パターンの光として出射され、
   前記第２のカットオフライン形成部を含む面に形成される前記第２の配光パターンは、前記配列方向において反転して、前記第２の出射面から前記第２の照度分布パターンの光として出射される
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
6. 前記第１の出射面と前記第２の出射面とは、予め決められた配列方向に並んで配置されており、
   前記第１の出射面から出射される前記第１の照度分布パターンの光の前記配列方向に直交する方向の広がりが、
   前記第２の出射面から出射される前記第２の照度分布パターンの光の前記配列方向に直交する前記方向の広がりよりも、広い
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
7. 前記導光部材は、
   前記第１のカットオフライン形成部に隣接して形成された第１の反射面と、
   前記第２のカットオフライン形成部に隣接して形成された第２の反射面と、
   をさらに有する請求項１から６のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
8. 前記導光部材は、
   前記第１のカットオフライン形成部の近傍に焦点位置を有し、前記集光光の一部であって前記第１のカットオフライン形成部の近傍を通過した光の一部を前記第１の出射面が位置する方向に向ける第３の反射面と、
   前記第３の反射面よりも前記光源に近い位置に配置され、前記集光光の一部を、前記第２の反射面、前記第２のカットオフライン形成部、及び前記第２の出射面が位置する方向に向ける第４の反射面と、
   をさらに有する請求項７に記載の前照灯モジュール。
9. 前記集光光学部は、入射面と、反射面とを有し、
   前記反射面は、前記集光光学部の光軸に直交する第１の方向と前記光軸及び前記第１の方向の両方に直交する第２の方向で異なる曲率を有し、
   前記第１の方向の曲率は前記第２の方向の曲率よりも小さい、
   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。
10. 車両に搭載されたときに、前記第１の出射面と前記第２の出射面とは互いに隣接して垂直方向に並ぶ請求項１から９のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
11. 前記導光部材は、光透過性の材料で形成された光学素子である請求項１から１０のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
12. 前記集光光学部は、光透過性の材料で形成された集光光学素子である請求項１から１１のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
13. 第２の出射面は、前記第２のカットオフライン形成部に焦点位置を有する曲率を有した凸形状のレンズ面である請求項１から１２のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
14. 前記導光部材は、
    前記第１の出射面に最も近い位置に前記第１のカットオフライン形成部に隣接して形成された端部を有し、前記集光光の一部の光を前記第２のカットオフライン形成部に集光する第１の反射面と、
    前記第２のカットオフライン形成部に隣接して形成された第２の反射面と、
    をさらに有する請求項１から６のいずれか１項に記載の前照灯モジュール。
15. 前記光源から前記第１の反射面の前記端部までの前記集光光学部の光軸方向の距離は、前記光源から前記第２の反射面までの前記光軸方向の距離より長い、
    請求項１４に記載の前照灯モジュール。
16. 前記導光部材は、前記集光光の一部であって前記第１のカットオフライン形成部を通過した光を、前記第１の出射面が位置する方向に向ける第３の反射面を有し、
    前記第３の反射面と前記第１の出射面の合成焦点が、前記第１のカットオフライン形成部の近傍に位置するように、前記第３の反射面と前記第１の出射面が設けられた、
    請求項１５に記載の前照灯モジュール。
17. 前記集光光学部は、入射面と、集光反射面とを有し、
    前記集光反射面は、前記集光光学部の光軸に直交する第１の方向と前記光軸及び前記第１の方向の両方に直交する第２の方向で異なる曲率を有し、
    また、前記集光反射面を、前記集光光学部の光軸と前記第１の方向を含む平面で分割し、前記第１の出射面に近い側を第１の集光反射面、前記第１の出射面から遠い側を第２の集光反射面とした際に、
    前記第１の集光反射面と前記第２の集光反射面において、前記第２の方向の曲率が互いに異なる、
    請求項１６に記載の前照灯モジュール。
18. 前記第１の集光反射面と前記第２の集光反射面は、
    前記第２の方向において、前記第１の集光反射面の曲率は、前記第２の集光反射面の曲率よりも大きい、
    請求項１７に記載の前照灯モジュール。
19. 請求項１から１８のいずれか１項に記載の前照灯モジュールを１つ以上有する前照灯装置。

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