WO2015129251A1 - 照明装置およびその照明装置を搭載した自動車 - Google Patents

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total reflection
light
transmission
lighting device
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福井　厚司
省郎 持田
剛由 山口
智行 緒方
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G02B19/0061—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source the light source comprising a LED

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device such as a vehicular lamp using a solid light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source, and an automobile equipped with the lighting device.
  • a lighting device such as a vehicular lamp using a solid light emitting element such as a light emitting diode (LED) as a light source
  • LED light emitting diode
  • the present invention relates to a vehicular lamp (so-called daytime running light (DRL), daytime running light, daylight) and a vehicle lamp that allows a driver or a pedestrian of another vehicle to visually recognize the presence of his vehicle during the daytime.
  • DRL daytime running light
  • daylight daylight
  • the present invention relates to an automobile equipped with a vehicular lamp.
  • DRL currently has standards established in Europe and the like, and the United States and other countries have come to comply with the standards.
  • the spread of light is required to be wide in the left-right direction with respect to the up-down direction.
  • Some conventional daytime running lights emit light emitted from a light source directly in the front direction using a lens or a reflecting mirror. For example, there is one that changes the light emission amount or the light emission number of the LED array so that the light distribution for daytime running is reduced by dimming the high beam of the headlight (for example, see Patent Document 1).
  • FIG. 19 is a diagram showing a conventional daytime running light described in Patent Document 1.
  • the daytime running light is a system shared with the headlight, and includes an LED array 11 having a plurality of LEDs and a lens 12.
  • the light emitted from the LED array 11 is collimated by the lens 12.
  • the light from the LED close to the optical axis of the lens 12 becomes light in the optical axis direction, that is, the front direction, and is emitted from the lens 12.
  • light from the LED that is away from the optical axis of the lens 12 becomes light in the left-right direction and is emitted from the lens 12.
  • the light distribution for daytime running is realized by adjusting the light quantity of each LED of the LED array 11.
  • FIG. 20 is a diagram showing a conventional daytime running light described in Patent Document 2.
  • the daytime running light includes a high-power LED 13, a light guide plate 14, and a prism 15 formed on the light guide plate 14.
  • the light 16 is also illustrated.
  • the light emitted from the high-power LED 13 enters the light guide plate 14 and propagates while totally reflecting inside the light guide plate 14.
  • When light propagating through the light guide plate 14 enters the prism 15, a part of the light is bent by the prism 15, and is deviated from the total reflection condition of propagation of the light guide plate 14, and is emitted to the outside of the light guide plate 14.
  • the light emitted from the high-power LED 13 enters the light guide plate 14 and propagates while totally reflecting inside the light guide plate 14.
  • the prism 15 When light propagating through the light guide plate 14 enters the prism 15, a part of the light is bent by the prism 15, and is deviated from the total reflection condition of propagation of the light guide plate 14, and is emitted to the
  • a conventional daytime running lighting device using a light guide plate it is easy to form a linear light source excellent in visibility and design, and the degree of freedom in arrangement is high.
  • a lighting device has a problem of low light efficiency. Specifically, in daytime running lighting devices using a light guide plate, there is a loss when light enters the light guide plate from the LED, and further, a large light loss occurs when light is extracted from the light guide plate. The light efficiency is low.
  • This invention solves such a subject, and it aims at providing the illuminating device and motor vehicle which were high in light efficiency, the freedom degree of arrangement
  • one aspect of a lighting device is a lighting device including a plurality of light sources and a plurality of lens units positioned above each of the plurality of light sources,
  • Each of the plurality of lens units includes a transmissive lens positioned above each of the plurality of light sources, a first total reflection lens positioned around the transmissive lens in a direction parallel to the arrangement direction of the plurality of light sources, A second total reflection lens positioned around the transmission lens in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of light sources, and the entrance surface and the exit surface of the transmission lens are biaxial anamorphic aspheric surfaces,
  • the incident surface, the exit surface, and the total reflection surface of the first total reflection lens and the second total reflection lens are biaxial anamorphic aspheric surfaces, and the entrance surface and the exit surface of the transmission lens are At least one includes a micro lens array, and at least one of the exit surface, the total reflection surface, and the entrance surface of the first total reflection lens and the second
  • one aspect of the automobile according to the present invention includes the above-described lighting device.
  • the illumination device includes a light source and a lens unit including a biaxial anamorphic aspheric surface, and the exit surface of the lens unit is a micro lens so that the anamorphic aspheric surface is an envelope.
  • An array is formed.
  • the emitted light continues in a line when the illumination device is viewed, the emitted light from the illumination device forms a uniform light beam in a wide angle range by the micro lens array. As a result, a lighting device having high visibility can be realized.
  • the restriction of the arrangement position on the vehicle body can be reduced by changing the direction of these arrangements. That is, a lighting device with a high degree of freedom in arrangement can be realized.
  • FIG. 1A is a plan view showing the position of the automobile lighting device in the first embodiment.
  • FIG. 1B is a plan view showing the position of a lighting device for another automobile in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the illumination device in the first embodiment.
  • 3 is a cross-sectional view of the lighting device shown in FIG. 2 when cut in a direction perpendicular to the X axis.
  • 4A is a plan view when one lens unit shown in FIG. 1B is viewed from the Z-axis direction.
  • 4B is a cross-sectional view of the lens unit taken along line BB in FIG.
  • FIG. 5A is an enlarged view of the exit surface of the lens unit in the first embodiment.
  • FIG. 5B is an enlarged view of the exit surface of the lens unit in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view schematically showing the microlens array in the first embodiment.
  • FIG. 7A is a diagram showing a light beam in the lens unit of the first embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram showing a light beam in the lens unit of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing the spread of the incident light beam on the microlens array in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing light beams emitted from the second arc and the fourth arc of the microlens array in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing light beams emitted from the first arc and the third arc of the microlens array in the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing a light beam emitted from the microlens array in the first embodiment.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the lighting device in the first modification.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically illustrating another illumination device in the first modification.
  • FIG. 14A is a plan view of the lighting device according to Embodiment 1 when viewed from the front.
  • FIG. 14B is a plan view of the illumination device in Modification 2 when viewed from the front.
  • FIG. 14C is a plan view of another illumination device in Modification 2 when viewed from the front.
  • FIG. 14D is a plan view of still another lighting device according to Modification 2 when viewed from the front.
  • FIG. 14A is a plan view of the lighting device according to Embodiment 1 when viewed from the front.
  • FIG. 14B is a plan view of the illumination device in Modification 2 when viewed from the front.
  • FIG. 14C is a plan view of another illumination
  • FIG. 15 is a partial enlarged cross-sectional view schematically showing the transmission lens and the total reflection lens of the illumination device in Modification 3.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view schematically showing an illumination device in Modification 4.
  • FIG. 17 is a diagram schematically showing a microlens array of the illumination device in Modification 5.
  • FIG. 18A is a cross-sectional view schematically showing an illumination device in Modification 6.
  • FIG. 18B is a cross-sectional view schematically illustrating another illumination device according to Modification 6.
  • FIG. 19 is a diagram showing a conventional daytime running light described in Patent Document 1.
  • FIG. 20 is a view showing a conventional daytime running light described in Patent Document 2. As shown in FIG.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are plan views showing the position of lighting apparatus 130 of Embodiment 1 in automobile 150.
  • FIG. 1A and FIG. 1B the front-end
  • the illumination devices 130 are arranged on the left and right in front of the automobile 150.
  • the lighting device 130 is disposed in an oblique portion of a corner of the automobile 150.
  • the lighting device 130 is disposed at a portion facing the front of the automobile 150.
  • the illumination device 130 needs to emit homogeneous light when the automobile 150 is viewed from the front. Therefore, in the lighting device 130, in order to improve visibility to people and oncoming vehicles, the spread of light is preferably made wider in the horizontal direction than in the vertical direction.
  • 2 and 3 are cross-sectional views schematically showing the illumination device 130 according to the first embodiment. 2 and 3 are positions passing through the center of the LED 101.
  • the upper side of the drawing is the Z-axis direction
  • the right direction is the X-axis direction
  • the depth direction of the drawing is the Y-axis direction.
  • the Z-axis positive direction is the front (the front of the automobile 150 in FIGS. 1A and 1B)
  • the Y-axis direction is the up-down direction
  • the X-axis direction is the left-right direction
  • the XZ plane is on the page.
  • 3 is a cross-sectional view when the lighting device shown in FIG. 2 is cut in a direction perpendicular to the X axis, and shows a view when FIG. 2 is viewed from the X axis direction.
  • the illumination device 130 includes a substrate 102, a plurality of LEDs (light sources) 101 mounted on the substrate 102, and a plurality of lens units arranged corresponding to each of the plurality of LEDs 101. 103.
  • the plurality of lens units 103 are positioned above (directly above) each of the plurality of LEDs 101.
  • the illuminating device 130 further includes a protective cover 110 that is positioned above the plurality of lens units 103.
  • Each of the plurality of lens units 103 includes a transmission lens 104 disposed corresponding to each of the plurality of LEDs 101, and total reflection lenses 105 and 115 (FIG. 3) disposed at positions adjacent to the transmission lens 104. .
  • each transmissive lens 104 is positioned above each of the plurality of LEDs 101.
  • the total reflection lenses 105 and 115 are located around the transmission lens 104.
  • the plurality of LEDs 101 are arranged on the substrate 102 on the XZ plane at almost equal intervals. Each LED 101 emits light with a light distribution close to perfect diffused light. Each LED 101 emits substantially the same luminous flux so that there is no unevenness of the light source.
  • the transmission lens 104 has an incident surface (lower surface) and an output surface (upper surface).
  • the entrance surface and the exit surface of the transmissive lens 104 are both biaxial anamorphic aspheric surfaces having two cylindrical axes.
  • the two cylindrical axes of the anamorphic aspheric surface on the entrance surface and the exit surface of the transmission lens 104 are respectively in the XZ plane and the YZ plane.
  • the biaxial anamorphic aspherical surface has a shape in which two cylindrical surfaces of the anamorphic aspherical surfaces are overlapped so as to be orthogonal to each other.
  • the luminous flux 31 is a luminous flux that passes through the transmission lens 104.
  • the light beam 31 is enlarged or reduced by the refraction action on the incident surface of the transmission lens 104.
  • a biaxial anamorphic aspheric surface is used for the incident surface of the transmission lens 104. For this reason, the light beam 31 is slightly spread on the exit surface of the transmission lens 104 on both the XZ plane and the YZ plane, compared to the exit surface of the transmission lens 104.
  • the spread of this light is 0.5 period of the minute lens (described later in FIGS. 5A and 5B) of the minute lens array 116 formed on the exit surfaces 108 and 112 of the adjacent total reflection lens 105 and total reflection lens 115.
  • the curvature of the incident surface of the transmission lens 104 is set so as to take up to one period.
  • the light beam emitted from the transmission lens 104 and the light beam emitted from the total reflection lenses 105 and 115 slightly overlap each other. As a result, a continuous light source having a continuous line in the arrangement direction of the plurality of LEDs 101 is formed.
  • the curvature of the exit surface of the transmission lens 104 is set so that the light beam 31 is collimated toward the front direction.
  • the light emitting surface of each LED 101 is not a point light source but a large surface light source, the light emitted from the transmissive lens 104 becomes a light beam having a directional spread.
  • the total reflection lens 105 (first total reflection lens) is positioned around the transmission lens 104 in a direction parallel to the arrangement direction of the plurality of LEDs 101.
  • the total reflection lens 105 is provided on both side portions of the transmission lens 104 in the arrangement direction of the plurality of LEDs 101. That is, a pair of total reflection lenses 105 are provided on both side surfaces of the transmission lens 104 with respect to one transmission lens 104.
  • the pair of total reflection lenses 105 are adjacent to the transmission lens 104 in the arrangement direction (X-axis direction) of the plurality of LEDs 101, and are formed integrally with the transmission lens 104 without an optical interface. There is a lens.
  • the total reflection lens 105 has an entrance surface, an exit surface, and a total reflection surface 106.
  • the entrance surface, the exit surface, and the total reflection surface of the total reflection lens 105 are biaxial anamorphic aspheric surfaces.
  • the lower end of the incident surface of the total reflection lens 105 is disposed so as to be near the height of the light emitting surface of the LED 101 so that as much light flux as possible from the LED 101 enters the total reflection lens 105.
  • the luminous flux 32 is a luminous flux incident on the total reflection surface 106 of the total reflection lens 105 from the LED 101.
  • the luminous flux 33 is a luminous flux that is reflected by the total reflection surface 106 and incident on the total reflection lens 105.
  • the light beam 32 is enlarged or reduced by the refraction action on the incident surface of the total reflection lens 105.
  • a biaxial anamorphic aspheric surface is used for the incident surface of the total reflection lens 105.
  • the incident surface of the total reflection lens 105 is set so that the light flux 32 does not exceed the total reflection surface 106 on the total reflection surface 106 of the total reflection lens 105. Is set.
  • the light flux 33 is slightly larger than the transmission surface of the total reflection lens 105 in both the XZ plane and the YZ plane.
  • the curvature is set on the emission surface of the total reflection lens 105 so that the light beam becomes parallel light toward the front direction.
  • the total reflection lens 115 (second total reflection lens) is positioned around the transmission lens 104 in a direction perpendicular to the arrangement direction of the plurality of LEDs 101.
  • the total reflection lenses 115 are provided on both side portions of the transmission lens 104 in a direction orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs 101. That is, a total reflection lens 115 is provided as a pair on both side surfaces of the transmission lens 104 with respect to one transmission lens 104.
  • the pair of total reflection lenses 115 are adjacent to the transmission lens 104 in a direction (Y-axis direction) orthogonal to the arrangement direction of the plurality of LEDs 101, and have no optical interface with the transmission lens 104.
  • the lens is formed integrally with the lens 104.
  • the total reflection lens 115 has an entrance surface, an exit surface, and a total reflection surface 107.
  • the entrance surface, the exit surface, and the total reflection surface of the total reflection lens 115 are biaxial anamorphic aspheric surfaces.
  • the lower end of the incident surface of the total reflection lens 115 is disposed near the height of the light emitting surface of the LED 101 so that the light flux of the LED 101 enters the total reflection lens 115 as much as possible.
  • the luminous flux 35 is a luminous flux that is incident on the total reflection lens 115
  • the luminous flux 36 is a luminous flux that is reflected by the total reflection surface 107 of the total reflection lens 115 and proceeds to the emission surface.
  • the curvature is set on the exit surface of the total reflection lens 115 so that the light beam is collimated in the front direction.
  • Incidence of the transmissive lens 104 is such that the luminance at the exit surface of the transmission lens 104, the brightness at the exit surface of the total reflection lens 105 (FIG. 2), and the brightness at the exit surface of the total reflection lens 115 are substantially equal.
  • the area of the surface and the area of the exit surface, the area of the entrance surface of the total reflection lens 105 and the area of the exit surface, and the area of the entrance surface of the total reflection lens 115 and the area of the exit surface are set.
  • the brightness of the exit surface of each lens can be adjusted by reducing the area of the entrance surface of each lens or increasing the area of the exit surface of each lens.
  • Each of the plurality of lens units 103 is formed by the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115 as described above.
  • the plurality of lens units 103 and the plurality of LEDs 101 are arranged in a one-to-one correspondence.
  • the plurality of lens units 103 are integrally formed so that there is no optical interface between adjacent lens units 103.
  • the material of the transmissive lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115 is made of a transparent resin such as polycarbonate or acrylic, or a translucent material such as glass.
  • the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115 are formed of a material having high weather resistance.
  • FIG. 4A is a plan view when one lens unit 103 is viewed from the Z-axis direction in FIG. 1B.
  • the exit surface of one lens unit 103 is substantially square, and is formed by combining the lens unit 103, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115.
  • FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • the outer shape of each lens unit 103 is a shape that surrounds the LED 101 corresponding to the lens unit 103, for example, a shape close to a rectangle.
  • a total reflection lens 105 and a total reflection lens 115 are disposed around the LED 101. Since the incident surfaces of total reflection lenses 105 and 115 are biaxial anamorphic aspheric surfaces, they have a curved shape.
  • the total reflection lens 105 and the total reflection lens 115 are used so that the incident surface of the lens unit 103 is close to a rectangle.
  • An exit surface 108 indicated by a broken line in FIG. 2 indicates a cross section of the exit surface of the lens unit 103 in the XZ plane.
  • the exit surface 108 is formed by a cross section of the exit surface of the transmission lens 104 and the exit surface of the total reflection lens 105.
  • the exit surface 112 is formed by a cross section of the exit surface of the transmission lens 104 and the exit surface of the total reflection lens 115.
  • a micro lens array is formed on at least one of the entrance surface and the exit surface of the transmission lens 104. Further, a microlens array is formed on at least one of the exit surface, the total reflection surface, and the entrance surface of each of the total reflection lenses 105 and 115.
  • the micro lens array has a structure in which micro lenses are periodically arranged, and is arranged along the vertical direction and the horizontal direction of the illumination device 130. Hereinafter, an example of this microlens array will be described with reference to FIGS. 5A and 5B.
  • FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of the emission surface 108
  • FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view of the emission surface 112. As shown in FIG.
  • a microlens array 116 having a plurality of microlenses arranged with a period S is formed on the emission surfaces 108 and 112.
  • An envelope 125 of the exit surfaces 108 and 112 is a biaxial anamorphic aspheric surface of the transmission lens 104 and the total reflection lens 105.
  • the arrangement direction of the microlenses in the microlens array 116 is the vertical direction and the horizontal direction of the illumination device 130 regardless of the arrangement direction of the LED 101 and the lens unit 103.
  • the exit surface 108 and the exit surface 112 have different lens curvatures of the microlenses in the microlens array 116.
  • FIG. 6 is a partially enlarged view of the cross-sectional shape of the microlens array 116 in the vertical direction.
  • the microlens array 116 has a periodic structure and is formed by four arcs of a first arc 51, a second arc 52, a third arc 53, and a fourth arc 54.
  • the two adjacent arcs of the four arcs in the microlens array 116 are continuous so that the tangential slopes coincide with each other. For example, two adjacent arcs are smoothly connected so that the inclination angles of the tangent lines are equal.
  • the first arc 51 forms a valley side
  • the third arc 53 forms a mountain side
  • the second arc 52 and the third arc 53 form an inclined surface.
  • the arcs of the first arc 51 and the second arc 52 may be tangent lines having the same inclination. Further, unevenness of light can be suppressed by smoothly changing between the arcs.
  • the second arc 52 and the third arc 53, the third arc 53 and the fourth arc 54, and the fourth arc 54 and the first arc 51 are not shown, but are the same as the first arc 51 and the second arc 52. It is.
  • the cross section in the left-right direction of the microlens array 116 has a cross-sectional structure similar to that in the up-down direction. However, since the spread of light in the vertical direction and the horizontal direction is changed, the period, the curvature of the arc, and the heights of the peaks and valleys of the arc are different in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the luminous flux spread of the emitted light is different between the vertical direction and the horizontal direction of the illumination device 130. Specifically, visibility is enhanced by making the left-right direction wider than the up-down direction. Therefore, the height and curvature of the four arcs of the microlens array 116 are made different between the exit surface 108 which is a cross section of the XZ plane and the exit surface 112 which is a cross section of the YZ plane.
  • the inclination of the second arc 52 and the fourth arc 54 is increased on the exit surface 108 of the XZ cross section that affects the light flux spread in the left-right direction.
  • the spread of the light flux in the left-right direction can be made wider than the spread of the light flux in the vertical direction.
  • the lens height of the microlens array 116 decreases as the tilt angle decreases, and the lens height of the microlens array 116 increases as the tilt angle increases. For this reason, the appearance of the lens unit 103 appears to have deep grooves in the vertical direction and shallow grooves in the horizontal direction.
  • microlens array 116 may be at least two periods or more on the lens unit 103. By increasing the number of periods, the microlens array 116 can be displayed in a more uniform line shape.
  • the protective cover 110 is a transparent cover having a substantially uniform thickness. 2 and 3 show a part of a cross section on the exit surfaces 108 and 112 side from the lens unit 103.
  • the material of the protective cover 110 is a transparent resin such as polycarbonate or acrylic, or glass.
  • the material of the protective cover 110 may have weather resistance and an ultraviolet absorption effect. By reducing the ultraviolet rays with the protective cover 110, damage to the lens unit 103 due to the ultraviolet rays can be reduced.
  • FIG. 7A is a schematic diagram showing light fluxes 31 and 33 in the transmission lens 104 and the total reflection lens 105 in the XZ plane. In FIG. 7A, the light beams 31 and 33 are shown only by the lens in the central portion.
  • the light beam 31 entering and exiting the transmission lens 104 is enlarged or reduced by the biaxial anamorphic aspheric surface of the incident surface, and proceeds to the exit surface of the transmission lens 104.
  • the anamorphic aspherical surface is set so that the width W1 of the light beam 31 in the XZ plane is larger than the width of the exit surface of the transmission lens 104 by at least one period of the minute lens array 116, preferably two periods or more. Is done.
  • the light beam 33 reflected by the total reflection surface 106 of the total reflection lens 105 is enlarged or reduced by the biaxial anamorphic aspheric surface of the total reflection surface 106 and proceeds to the exit surface of the total reflection lens 105.
  • the width W3 of the light beam 33 in the XZ plane is at least one period of the micro lens array 116, preferably two or more periods larger than the width of the exit surface of the total reflection lens 105, and an anamorphic aspheric surface. Is set.
  • FIG. 7B is a schematic diagram showing light beams 31 and 36 in the transmission lens 104 and the total reflection lens 105 in the YZ plane.
  • the light beam 31 entering and exiting the transmission lens 104 is enlarged or reduced by the biaxial anamorphic aspheric surface of the incident surface, and proceeds to the exit surface of the transmission lens 104.
  • the anamorphic aspherical surface is set so that the width W1 of the light beam 31 in the XZ plane is larger than the width of the exit surface of the transmission lens 104 by at least one period of the minute lens array 116, preferably two periods or more. Is done.
  • the light beam 36 reflected by the total reflection surface 107 of the total reflection lens 115 is enlarged or reduced by the biaxial anamorphic aspheric surface of the total reflection surface, and proceeds to the exit surface of the total reflection lens 115.
  • the anamorphic aspherical surface is set so that the width W6 of the light beam 36 in the XZ plane extends at least 0.5 period, preferably 1 period or more, of the minute lens array 116 on the transmission lens 104 side.
  • the light beam 31 emitted from the LED 101 enters the incident surface of the transmission lens 104 disposed immediately above. Since the incident surface of the transmissive lens 104 is an aspheric anamorphic surface, the light beam 31 is slightly larger on the exit surface of the transmissive lens 104 than the exit surface of the transmissive lens 104 and slightly on the adjacent total reflection lenses 105 and 115. Overlapping size. Further, due to the refracting action on the exit surfaces 108 and 112 of the transmission lens 104, the light beam 31 is emitted so that the center direction of the spread becomes the front direction. Since the minute lens array 116 (FIGS. 5A and 5B) is formed on the emission surfaces 108 and 112 of the transmission lens 104, the emitted light becomes a light beam spreading in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the minute lens array 116 FIGS. 5A and 5B
  • FIGS. 8 to 11 show examples of the microlens array 116 on a plane.
  • FIG. 8 is a diagram showing the spread of the incident light beam on the microlens array 116.
  • the incident light beam to the microlens array 116 is a light beam having a certain degree of directivity because the light emitted from the LED 101 is converted into parallel light. Since the light emitting surface of the LED 101 is small, the directivity of the light beam increases as the focal length of the transmission lens 104 and the total reflection lens 105 increases.
  • FIG. 9 is a diagram showing the spread of the light fluxes emitted from the second arc 52 and the fourth arc 54 (FIG. 6) when the light flux of FIG. 8 is incident on the microlens array 116.
  • the second arc 52 and the fourth arc 54 correspond to the inclined surface of the prism, they have the effect of changing the direction of the light beam. Further, since the second arc 52 and the fourth arc 54 have a curvature, they also have an action of spreading the light flux. Therefore, the light beam 52h emitted from the second arc 52 and the light beam 54h emitted from the fourth arc become a combined light beam G which is overlapped with the light distribution of FIG.
  • FIG. 10 is a diagram showing the spread of the light beams emitted from the first arc 51 and the third arc 53 (FIG. 6) when the light beam of FIG. 8 enters the microlens array 116.
  • the light distribution in FIG. 2 is spread by the lens action.
  • FIG. 11 is a diagram showing a light beam emitted from the microlens array 116.
  • FIG. 11 shows the combination of FIGS. 9 and 10, that is, the spread of the light beam when the light beams emitted from the first arc 51 to the fourth arc 54 are superimposed.
  • the luminous flux 52h and the luminous flux 54h widen the width of the spreading of the luminous flux.
  • the central portion of the light beam is filled with the light beam 51h and the light beam 53h.
  • a uniform combined light beam G can be emitted with a wide azimuth angle, and the visibility of illumination can be improved.
  • the left and right oblique light beams 32 emitted from the LED 101 enter the total reflection lens 105.
  • the biaxial anamorphic aspheric surface of the incident surface of the total reflection lens 105 is enlarged or reduced at different magnifications in the XZ plane and the YZ plane.
  • the total reflection lens 105 is also a biaxial anamorphic aspheric surface.
  • the luminous flux 33 is slightly increased by the emission surface of the total reflection lens 105 and emitted.
  • the outgoing light of the total reflection lens 105 is emitted by the outgoing surface so that the center of the light beam is in the front direction.
  • a minute lens array 116 (FIG. 5A) is formed on the exit surface of the total reflection lens 105. For this reason, similarly to the light emitted from the transmission lens 104, the light emitted from the total reflection lens 105 becomes a light beam spreading in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the up and down oblique light beam 35 emitted from the LED 101 enters the total reflection lens 115. That is, the light beam 35 enters from the anamorphic aspheric surface, is totally reflected, becomes a light beam 36, and becomes a light beam spread in the vertical direction and the horizontal direction by the minute lens array 116 (FIG. 5B) formed on the exit surface.
  • the total reflection lens 105, the total reflection lens 115, and the transmission lens 104 have a square shape.
  • the transmission lens 104 is surrounded by the two total reflection lenses 105 and the two total reflection lenses 115, and the total reflection lens 105, the total reflection lens 115, and the transmission lens are enclosed.
  • 104 is a square shape as a whole.
  • the exit surface of the lens unit 103 is a rectangular combination of the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115.
  • the light flux from the LED 101 is enlarged or reduced by each lens so as to slightly overlap each other on the exit surface of each lens.
  • the light beam from the LED 101 is incident on the lens with an incident surface close to a square shape, and a biaxial anamorphic aspherical surface is used, so that almost no light loss occurs, and a rectangular shape is emitted.
  • the luminous flux can be spread on the surface.
  • the illuminating device 130 includes the LED 101 and the lens unit 103 composed of a biaxial anamorphic aspheric surface.
  • a microlens array 116 is formed on the exit surface of the lens unit 103 so that the anamorphic aspheric surface becomes the envelope 125 (FIGS. 5A and 5B).
  • the emitted light from the LED 101 becomes a light beam having a size slightly larger than the exit surface of each lens due to the anamorphic aspheric surface of the transmission lens 104 and the total reflection lenses 105 and 115.
  • the illumination device 130 when the illumination device 130 is viewed, the emitted light is continuous in a line shape, and thus the emitted light from the illumination device 130 forms a uniform light beam in a wide angle range by the micro lens array 116. As a result, the illumination device 130 having high visibility can be realized.
  • a pair of one LED 101 and one lens unit 103 corresponding to the one LED 101 is paired. Therefore, the restriction of the arrangement position on the automobile 150 can be reduced by changing the direction of the arrangement of the plurality of pairs. That is, a lighting device with a high degree of freedom in arrangement can be realized.
  • the total reflection lens 105 and the total reflection lens 115 surround the LED 101. Further, the total reflection lens 105 and the total reflection lens 115 have a shape close to a rectangle.
  • most of the incident light flux of the transmission lens 104 is enlarged or reduced without any gap on the emission surface by the action of the biaxial anamorphic aspherical surface, and is emitted from the transmission lens 104.
  • most of the incident light flux is enlarged or reduced without any gap on the exit surface by the action of the biaxial anamorphic aspheric surface, and is emitted from the total reflection lenses 105 and 115. Yes. This eliminates the need for a light propagation distance for mixing the light beams straddling a plurality of lenses to form a light beam, thereby reducing the height of the lens unit 103.
  • the LED 101 is used as the light source.
  • another solid light emitting element such as an EL (Electro Luminescence) element may be used, or an existing light source such as a halogen lamp may be used.
  • EL Electro Luminescence
  • the LEDs 101 are linearly arranged on the flat substrate 102.
  • the LEDs 101 may be arranged on a flexible substrate that can be freely bent, and the LEDs 101 may be arranged in a curved shape.
  • the light source unit composed of the LED 101, the substrate 102, and the lens unit 103 is arranged in the XZ plane (horizontal plane arrangement).
  • the arrangement direction of the micro lens array 116 is the vertical direction and the horizontal direction, and the light source The unit may be arranged at an arbitrary inclination angle.
  • the light source unit may be inclined in the arrangement direction of the LEDs 101, that is, in the XZ plane.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing the lighting device in the first modification, for example, showing a diagram when the lighting device in the first embodiment is arranged to be inclined.
  • FIG. 3 corresponds to FIG.
  • the size of the total reflection lens 105 in the arrangement direction of the LED 101 may be reduced, or a pair of the light beams as shown in FIG.
  • One of the total reflection lenses 105 may be omitted, and the total reflection lens 105 may be provided only on one side of the translucent lens 104.
  • the light source unit may be inclined in a plane perpendicular to the arrangement direction of the LEDs 101, that is, in the YZ plane. At this time, when the luminous flux from the LED 101 can be sufficiently captured by the incident surface of the transmission lens 104, the size of the total reflection lens 115 in the arrangement direction of the LED 101 may be reduced. Further, the light source unit may be inclined both in the XZ plane and in the YZ plane.
  • FIG. 14A to FIG. 14D are diagrams showing an arrangement state of the lens units 103 when the illumination device 130 is viewed from the front.
  • the arrangement state of the lens units 103 is not limited to the arrangement in the horizontal direction as shown in FIG. 14A, but may be arranged in an oblique direction as shown in FIG. 14B or as shown in FIG. 14C. Alternatively, they may be arranged in a curved line, or in the vertical direction as shown in FIG. 14D.
  • the spread of the luminous flux can be efficiently spread in the vertical direction and the horizontal direction. it can.
  • a step is provided on the exit surfaces of the transmission lens 104 and the total reflection lens 115. However, as shown in FIG. 15, the step may be reduced or may be eliminated.
  • a total reflection lens 120 having the same configuration as the total reflection lens 105 may be added between the transmission lens 104 and the total reflection lens 105 as shown in FIG. That is, the total reflection lens may be increased in the illumination device in the first embodiment.
  • the total reflection surfaces 106 and 107 may constitute reflection surfaces by aluminum vapor deposition or silver vapor deposition. At this time, the reflectance is lowered, but the influence on the dirt can be reduced.
  • the lens unit 103 is formed by integrally molding the transmission lens 104 and the total reflection lenses 105 and 115.
  • the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115 are produced as separate members, and these lenses are formed. These lenses may be bonded with a transparent adhesive having substantially the same refractive index.
  • the transmission lens 104 and the total reflection lens 105 are integrated with each other without an optical interface, but the present invention is not limited to this.
  • the transmissive lens 104 and the total reflection lens 105 may be made independent from each other and an optical interface may be provided between them.
  • the plurality of lens units 103 are integrated with each other without an optical interface.
  • the LED 101 and the lens unit 103 may be independent as a set, and an optical interface may be provided between the lens units 103. Good.
  • the positional deviation between the LED 101 and the lens unit 103 due to the difference in thermal expansion coefficient between the substrate 102 and the lens unit 103 can be eliminated.
  • a decrease in the luminous flux in the direction can be prevented.
  • the number of LEDs 101 and lens units 103 is not limited to the number shown in the figure.
  • the cross section of the microlens array 116 is formed by four arcs from the viewpoint of optical design prospects, it may be further divided into four or more arcs.
  • an aspherical cross section may be used as the cross section of the microlens array 116.
  • the arrangement direction of the micro lens array 116 is set to the vertical direction and the horizontal direction, it may be formed by rotating around the Z axis within a range where the angular distribution of the light beam emitted from the illumination device 130 is allowable. By rotating around the Z axis, the angular distribution of the light beam also rotates.
  • the protective cover 110 may be omitted when contamination on the lens does not matter.
  • the light beam widths on the exit surfaces of the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115 overlap each other for one period from the minute lens 0.5 formed on the exit surface of the adjacent lens. You may overlap a light beam more than a period. However, in this case, with respect to the light flux to the adjacent lens, the light flux in the front direction is reduced, so that the front light flux is lowered. Therefore, it is desirable that the overlap of the luminous flux is about 0.5 to 1 period.
  • the microlens array 116 is formed on the exit surface, it may be formed on any one of the exit surface, the total reflection surface, and the entrance surface. However, if the microlens array 116 is formed on the side close to the LED 101, the spread of the emitted light from the microlens array 116 is widened, so that leakage light increases and the light efficiency of the illumination device 130 slightly decreases. For this reason, from the viewpoint of light efficiency, it is desirable to form the microlens array 116 on the exit surface side.
  • the microlens array 116 formed on the exit surface of the transmission lens 104 and the microlens array 116 formed on the exit surfaces of the total reflection lenses 115 and 105 may have different curvatures and inclinations.
  • the cross-sectional shape of the microlens array 116 is a combination of arcs, an aspherical shape may be used. Further, the cross-sectional shape of the microlens array 116 was a periodic structure in which one period as shown in FIG. 6 was formed by four arcs on both the XZ plane and the YZ plane. However, as shown in FIG. A simpler shape formed by the portion T and the aspherical arc C may be used. That is, the cross-sectional shape of the microlenses in the microlens array 116 may be a shape in which the arcs are connected by straight lines.
  • the linear portion T emits a light beam having a small spread mainly in the front direction. Further, from the aspherical arc C, a light beam having a large spread due to refraction is emitted. Roughly, by reducing the average radius of curvature of the arc C, a light beam with a larger spread is obtained. Further, the spread of the emitted light beam can be finely adjusted by changing the coefficient of the aspheric surface and the ratio of the width of the straight line portion T to the arc C.
  • the spread of the light beam can be adjusted similarly to FIG.
  • the function of the shape of FIG. 6 is divided to some extent for each arc, it is easy to adjust the spread of the light flux.
  • the upper side of the shape of the arc C is convex, but it may be concave.
  • the cross-sectional shape of the microlens array 116 may be a combination shape in which the shape in the XZ cross-section is shown in FIG. 6 and the shape in the YZ cross-section is FIG. 17 or vice versa.
  • the cross-sectional shape of the microlens array 116 has fewer adjustment items, but may be a sine wave shape.
  • a flange 121 (holding portion) may be provided in a portion where there is no light beam in the lens unit 103.
  • the lens unit 103 and the substrate 102 may be fixed by providing flanges 121 at both ends of the arrangement of the lens units 103.
  • the optical characteristics of the illumination device do not change even if a projection shape such as a flange 121 is added to the region.
  • the lens unit 103 and the substrate 102 may be fixed by providing a flange 122 on the lens unit 103.
  • the optical characteristics of the illumination device do not change even if a protrusion such as a collar is added to the portion.
  • the surface of the flange 121 and the flange 122 may be formed with a textured shape or a prism shape so that the substrate 102 cannot be directly seen from the outside.
  • the material of the flange 121 and the flange 122 may be a transparent material or an opaque material as in the lens unit.
  • the protective cover 110 (FIGS. 2 and 3) may be a curved surface.
  • the azimuth and spread of the emitted light may change slightly due to the effect of the lens.
  • the direction of the emitted light is changed by the microlens array 116 formed on the lens unit 103. And the spread may be modified.
  • the lens unit 103 includes the transmission lens 104, the total reflection lens 105, and the total reflection lens 115.
  • the height of the lens unit 103 is sufficiently high and the distance between adjacent LEDs 101 is wide.
  • the transmission lens 104 may be omitted if all the light beams from the LED 101 are incident on the total reflection lens 105 and the total reflection lens 115.
  • the lighting device according to the present invention can be used as a vehicular lamp or the like mounted on an automobile or the like, but may be used not only for an automobile but also for an illumination.
  • the lighting device according to the present invention can be applied to spot lighting in a house or various facilities.
  • LED array 12 Lens 13 High power LED 14
  • Light guide plate 15 Prism 16 Light 31, 32, 33, 35, 36
  • Light flux 51 First arc 51h Light flux emitted from the first arc 52 Second arc 52h Light flux emitted from the second arc 53 Third arc 53h Third Light flux 54 emitted from the arc 54th arc 54h Light flux W1, W3, W6 emitted from the fourth arc Width 101 LED DESCRIPTION OF SYMBOLS 102 Board
  • Illumination device 150 Car C Synthetic light beam S Period T Linear part

Abstract

　複数のＬＥＤ（１０１）と、各ＬＥＤ（１０１）に対応して配置されるレンズユニット（１０３）とを有する照明装置（１３０）であって、レンズユニット（１０３）は、透過レンズ（１０４）と第１全反射レンズ（１０５）と第２全反射レンズ（１１５）と有し、透過レンズ（１０４）の入射面および出射面と、第１全反射レンズ（１０５）と第２全反射レンズ（１１５）との入射面、出射面および全反射面とは、２軸のアナモフィック非球面であり、透過レンズ（１０４）の入射面および出射面の少なくとも１つには、微小レンズアレー（１１６）が形成され、第１全反射レンズ（１０５）と第２全反射レンズ（１１５）との出射面、全反射面および入射面の少なくとも１つには、微小レンズアレー（１１６）が形成され、微小レンズアレー（１１６）は、微小レンズが周期的に配列された構造であり、かつ、照明装置（１３０）の上下方向と左右方向とに沿って配列されている。

Description

照明装置およびその照明装置を搭載した自動車
　本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の固体発光素子を光源とする車両用灯具等の照明装置およびその照明装置を搭載した自動車に関する。特に、本発明は、昼間において、自分の車両の存在を他の車両のドライバーまたは歩行者などに視認させる車両用灯具（いわゆる、昼間走行ライト（ＤＲＬ）、デイタイムランニングライト、昼間灯）およびその車両用灯具を搭載した自動車に関する。
　ＤＲＬは現在、欧州などで、規格が制定され、米国などもその規格に準拠するようになってきている。ＤＲＬでは、光の広がりが、上下方向に対して、左右方向に広い広がりを持つことが求められている。
　従来の昼間走行ライト（ＤＲＬ）としては、光源の出射光を、レンズあるいは反射鏡を用いて、直接正面方向へ出射するものがある。たとえば、ヘッドライトのハイビームを減光することで、昼間走行用の配光となるようにＬＥＤアレイの発光量または発光数を変えているものがある（例えば、特許文献１参照）。
　図１９は、特許文献１に記載された従来の昼間走行ライトを示す図である。図１９において、昼間走行ライトは、ヘッドライトと共用する方式であり、複数のＬＥＤを有するＬＥＤアレイ１１とレンズ１２とからなる。ＬＥＤアレイ１１から出射された光は、レンズ１２でコリメートされる。レンズ１２の光軸に近いＬＥＤからの光は、光軸方向すなわち、正面方向の光となり、レンズ１２から出射される。一方、レンズ１２の光軸から離れたＬＥＤからの光は、左右方向への光となり、レンズ１２から出射される。このように、図１９に示される昼間走行ライトでは、ＬＥＤアレイ１１の各々のＬＥＤの光量を調整することで、昼間走行用の配光を実現している。
　また、その他の昼間走行ライトとしては、導光板を用いて、ライン状の光源を形成するものもある（例えば、特許文献２参照）。
　図２０は、特許文献２に記載された従来の昼間走行ライトを示す図である。図２０において、昼間走行ライトは、高出力ＬＥＤ１３と導光板１４と導光板１４に形成されたプリズム１５とからなる。なお、図２０では、光１６も図示している。高出力ＬＥＤ１３から出射した光は、導光板１４に入射し、導光板１４内を全反射しながら伝播する。導光板１４内を伝播する光は、プリズム１５に入射すると、その光の一部がプリズム１５により光路が曲げられ、導光板１４の伝播の全反射条件からはずれ、導光板１４の外部に出射される。
特開２０１０－６７４１７号公報 特開２０１２－１６９１７０号公報
　しかしながら、ヘッドライトと共用する方式の従来の昼間走行用の照明装置では、この照明装置の外形形状を自由に変えることが困難である。そのため、このような照明装置では、他のドライバーおよび歩行者から視認されやすいように、たとえば、車体の前方斜めにライン状に配置しなければらないので、配置の自由度が少ないという課題を有している。
　また、導光板を用いた従来の昼間走行用の照明装置では、視認性およびデザイン性に優れたライン状の光源を形成することが容易で、配置の自由度も高い。しかし、このような照明装置は、光効率が低いという課題を有している。具体的には、導光板を用いた昼間走行用の照明装置では、ＬＥＤから導光板への入光時のロス、さらには、導光板から光を取り出す際の大きな光ロスが生じるために、一般的には光効率が低い。
　本発明は、このような課題を解決するものであり、光効率が高く、配置の自由度が高く、視認性に優れた照明装置および自動車を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置の一態様は、複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれの上部に位置する複数のレンズユニットと、を有する照明装置であって、前記複数のレンズユニットのそれぞれは、前記複数の光源のそれぞれの上部に位置する透過レンズと、前記複数の光源の配列方向と平行な方向で前記透過レンズの周辺に位置する第１全反射レンズと、前記複数の光源の配列方向と垂直な方向で前記透過レンズの周辺に位置する第２全反射レンズと、有し、前記透過レンズの入射面および出射面は、２軸のアナモフィック非球面であり、前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズとの入射面、出射面および全反射面は、２軸のアナモフィック非球面であり、前記透過レンズの前記入射面および前記出射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成され、前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズとの前記出射面、前記全反射面および前記入射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成され、前記透過レンズ、前記第１全反射レンズおよび前記第２全反射レンズの前記微小レンズアレーは、微小レンズが周期的に配列された構造であり、かつ、前記照明装置の上下方向と左右方向とに沿って配列されている。
　また、本発明に係る自動車の一態様は、上記照明装置を備える。
　本発明に係る照明装置の一態様によれば、光源と２軸のアナモフィック非球面で構成されたレンズユニットとからなり、レンズユニットの出射面は、アナモフィック非球面が包絡線となるように微小レンズアレーが形成される。これにより、光源からの出射光は、透過レンズおよび全反射レンズのアナモフィック非球面により、それぞれの出射面より若干大きいサイズの光束となる。
　したがって、照明装置を見たときに出射光がライン状で連続することになるので、照明装置からの出射光は、微小レンズアレーにより、広い角度範囲で均一な光束を形成する。この結果、高い視認性を有する照明装置を実現できる。
　また、光源からの出射光は、透過レンズとその周辺に配置された全反射レンズとにより、そのほぼ全てが正面方向へ出射する。この結果、光効率の高い照明装置を実現できる。
　また、複数の光源とレンズユニットとを配列して構成されているので、これらの配列の方向を変えることによって、車体への配置位置の制限を少なくすることができる。つまり、配置の自由度の高い照明装置を実現できる。
図１Ａは、実施の形態１における自動車の照明装置の位置を示す平面図である。 図１Ｂは、実施の形態１における他の自動車の照明装置の位置を示す平面図である。 図２は、実施の形態１における照明装置を模式的に示す断面図である。 図３は、図２に示す照明装置をＸ軸に垂直な方向で切断したときの断面図である。 図４Ａは、図１Ｂに示す１つのレンズユニットをＺ軸方向から見たときの平面図である。 図４Ｂは、図２のＢ－Ｂ線におけるレンズユニットの断面図である。 図５Ａは、実施の形態１におけるレンズユニットの出射面の拡大図である。 図５Ｂは、実施の形態１におけるレンズユニットの出射面の拡大図である。 図６は、実施の形態１における微小レンズアレーを模式的に示す部分拡大図である。 図７Ａは、実施の形態１のレンズユニットでの光束を示す図である。 図７Ｂは、実施の形態１のレンズユニットでの光束を示す図である。 図８は、実施の形態１における微小レンズアレーへの入射光束の広がりを示す図である。 図９は、実施の形態１における微小レンズアレーの第２円弧および第４円弧から出射された光束を示す図である。 図１０は、実施の形態１における微小レンズアレーの第１円弧および第３円弧から出射された光束を示す図である。 図１１は、実施の形態１における微小レンズアレーから出射された光束を示す図である。 図１２は、変形例１における照明装置を模式的に示す断面図である。 図１３は、変形例１における他の照明装置を模式的に示す断面図である。 図１４Ａは、実施の形態１における照明装置を正面から見たときの平面図である。 図１４Ｂは、変形例２における照明装置を正面から見たときの平面図である。 図１４Ｃは、変形例２における他の照明装置を正面から見たときの平面図である。 図１４Ｄは、変形例２におけるさらに他の照明装置を正面から見たときの平面図である。 図１５は、変形例３における照明装置の透過レンズと全反射レンズとを模式的に示す部分拡大断面図である。 図１６は、変形例４における照明装置を模式的に示す断面図である。 図１７は、変形例５における照明装置の微小レンズアレーを模式的に示す図である。 図１８Ａは、変形例６における照明装置を模式的に示す断面図である。 図１８Ｂは、変形例６における他の照明装置を模式的に示す断面図である。 図１９は、特許文献１に記載された従来の昼間走行ライトを示す図である。 図２０は、特許文献２に記載された従来の昼間走行ライトを示す図である。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、例えば、各図において縮尺等は必ずしも一致しない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　図１Ａおよび図１Ｂは、自動車１５０において、実施の形態１の照明装置１３０の位置を示す平面図である。図１Ａおよび図１Ｂでは、自動車１５０の先端部分を示している。
　図１Ａおよび図１Ｂに示すように、照明装置１３０は、自動車１５０の前方の左右に配置される。例えば、図１Ａでは、照明装置１３０は、自動車１５０のコーナーの斜め部分に配置される。また、図１Ｂでは、照明装置１３０は、自動車１５０の正面に正対する部分に配置される。
　照明装置１３０は、自動車１５０を正面から見たときに均質な光を出射する必要がある。そのため、照明装置１３０では、人および対向車への被視認性を高めるために、光の広がりを上下方向よりも水平方向に広くするとよい。
　図２および図３は、実施の形態１における照明装置１３０を模式的に示す断面図である。図２および図３における断面位置は、ＬＥＤ１０１の中心を通る位置である。
　図２では、紙面上側をＺ軸方向、右方向をＸ軸方向、紙面奥行き方向をＹ軸方向とする。この座標系では、Ｚ軸正方向が正面（図１Ａおよび図１Ｂの自動車１５０の正面）で、Ｙ軸方向が上下方向で、Ｘ軸方向が左右方向で、ＸＺ面が紙面上である。また、図３は、図２に示す照明装置をＸ軸に垂直な方向で切断したときの断面図であり、図２をＸ軸方向から見たときの図を示している。
　図２および図３に示すように、照明装置１３０は、基板１０２と、基板１０２に実装された複数のＬＥＤ（光源）１０１と、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれに対応して配置される複数のレンズユニット１０３とを有する。本実施の形態において、複数のレンズユニット１０３は、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれの上部（直上）に位置する。照明装置１３０は、さらに、複数のレンズユニット１０３の上部に位置する保護カバー１１０を有する。
　複数のレンズユニット１０３のそれぞれは、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれに対応して配置される透過レンズ１０４と、透過レンズ１０４に隣り合う位置に配置された全反射レンズ１０５および１１５（図３）とを有する。本実施の形態において、各透過レンズ１０４は、複数のＬＥＤ１０１のそれぞれの上部に位置する。また、全反射レンズ１０５および１１５（図３）は、透過レンズ１０４の周辺に位置する。
　複数のＬＥＤ１０１は、ＸＺ面上で基板１０２上にほぼ等間隔で配列されている。各ＬＥＤ１０１からは、完全な拡散光に近い配光の光が出射される。また、各ＬＥＤ１０１は、光源のムラがでないように、それぞれほぼ同じ光束を出射する。
　＜透過レンズ１０４＞
　透過レンズ１０４は、入射面（下面）および出射面（上面）を有する。透過レンズ１０４の入射面および出射面は、いずれも、２つの円筒軸を有する２軸のアナモフィック非球面である。本実施の形態において、透過レンズ１０４の入射面および出射面におけるアナモフィック非球面の２つの円筒軸は、ＸＺ面内とＹＺ面内とにそれぞれある。２軸のアナモフィック非球面は、２つのアナモフィック非球面の円筒面を互いに直交するように重ねた合わせた形状である。
　光束３１は、透過レンズ１０４を透過する光束である。透過レンズ１０４の入射面での屈折作用により、光束３１は、拡大または縮小される。このように、照明装置１３０では、透過レンズ１０４の入射面に、２軸のアナモフィック非球面が用いられている。このため、光束３１は、ＸＺ面とＹＺ面との両方において、透過レンズ１０４の出射面上では、透過レンズ１０４の出射面よりも若干広がる。
　この光の広がりが、隣接する全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５の出射面１０８および１１２に形成された微小レンズアレー１１６の微小レンズ（後の図５Ａ、図５Ｂで説明）の０．５周期～１周期分かかるように、透過レンズ１０４の入射面の曲率が設定される。
　透過レンズ１０４から出射された光束と、全反射レンズ１０５，１１５から出射された光束とは、互いに、わずかに重なり合う。これにより、複数のＬＥＤ１０１の配列方向に連続した切れ目の無いライン状の光源を形成することとなる。
　透過レンズ１０４の出射面は、光束３１が正面方向に向けて平行光化されるように曲率が設定される。ただし、各ＬＥＤ１０１の発光面は、点光源でなく、大きさを持った面光源であるので、透過レンズ１０４の出射光は、指向性のある広がりを持った光束となる。
　＜全反射レンズ１０５＞
　図２に示すように、全反射レンズ１０５（第１全反射レンズ）は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向と平行な方向で透過レンズ１０４の周辺に位置する。本実施の形態において、全反射レンズ１０５は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向における透過レンズ１０４の両側面部分に設けられている。つまり、全反射レンズ１０５は、１つの透過レンズ１０４に対して、当該透過レンズ１０４の両側面に一対設けられている。
　より具体的には、一対の全反射レンズ１０５は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向（Ｘ軸方向）で透過レンズ１０４に隣接しており、光学的な界面なく、透過レンズ１０４と一体で形成されたレンズある。
　全反射レンズ１０５は、入射面、出射面および全反射面１０６を有する。全反射レンズ１０５の入射面、出射面および全反射面は、２軸のアナモフィック非球面である。
　ＬＥＤ１０１の光束ができるだけ多く全反射レンズ１０５に入射するように、全反射レンズ１０５の入射面の下端は、ＬＥＤ１０１の発光面の高さ近傍となるように配置される。
　光束３２は、ＬＥＤ１０１から全反射レンズ１０５の全反射面１０６に入射する光束である。
　光束３３は、光束３２が、全反射面１０６で反射し、全反射レンズ１０５に入射する光束である。
　全反射レンズ１０５の入射面での屈折作用により、光束３２は、拡大または縮小される。このように、照明装置１３０では、全反射レンズ１０５の入射面に２軸のアナモフィック非球面が用いられている。このため、ＸＺ面とＹＺ面との両方において、光束３２が全反射レンズ１０５の全反射面１０６上で全反射面１０６を超えないような大きさになるように、全反射レンズ１０５の入射面の曲率が設定される。
　また、全反射レンズ１０５の全反射面１０６に２軸のアナモフィック非球面を用いることで、光束３３は、ＸＺ面とＹＺ面との両方において、全反射レンズ１０５の透過面より若干大きくなる。
　透過レンズ１０４から出射された光束と同様に、全反射レンズ１０５の出射面では、光束が正面方向に向けて平行光化されるように曲率が設定される。
　＜全反射レンズ１１５＞
　図３に示すように、全反射レンズ１１５（第２全反射レンズ）は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向と垂直な方向で透過レンズ１０４の周辺に位置する。本実施の形態において、全反射レンズ１１５は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向と直交する方向で透過レンズ１０４の両側面部分に設けられている。つまり、全反射レンズ１１５は、１つの透過レンズ１０４に対して、当該透過レンズ１０４の両側面に一対設けられている。
　具体的には、一対の全反射レンズ１１５は、複数のＬＥＤ１０１の配列方向と直交する方向（Ｙ軸方向）で透過レンズ１０４に隣接しており、透過レンズ１０４と光学的な界面なく、透過レンズ１０４と一体で形成されたレンズである。
　全反射レンズ１１５は、入射面、出射面および全反射面１０７を有する。全反射レンズ１１５の入射面、出射面および全反射面は、２軸のアナモフィック非球面である。
　ＬＥＤ１０１の光束ができるだけ多く全反射レンズ１１５に入射するように、全反射レンズ１１５の入射面の下端は、ＬＥＤ１０１の発光面の高さ近傍となるように配置される。
　光束３５は、全反射レンズ１１５に入射する光束であり、光束３６は、全反射レンズ１１５の全反射面１０７で反射し、出射面に進む光束である。
　全反射レンズ１０５の出射面（図２）と同様に、全反射レンズ１１５の出射面では、光束が正面方向に向けて平行光化されるように曲率が設定される。
　透過レンズ１０４の出射面での輝度と、全反射レンズ１０５（図２）の出射面での輝度と、全反射レンズ１１５の出射面での輝度とがほぼ等しくなるように、透過レンズ１０４の入射面の面積と出射面の面積、全反射レンズ１０５の入射面の面積と出射面の面積、および、全反射レンズ１１５の入射面の面積と出射面の面積のそれぞれが設定される。
　例えば、各レンズの入射面の面積が広くなると、ＬＥＤ１０１からの入射光束が増えて出射面での輝度が高くなる。したがって、各レンズの入射面の面積を狭くするか、あるいは、各レンズの出射面の面積を広くすることで、各レンズの出射面の輝度を調整できる。
　＜レンズユニット１０３＞
　複数のレンズユニット１０３のそれぞれは、上述のとおり、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とで形成される。複数のレンズユニット１０３と複数のＬＥＤ１０１とは、１対１で対応して配置される。
　複数のレンズユニット１０３では、隣接するレンズユニット１０３の間に光学的な界面がないように、一体で形成される。透過レンズ１０４、全反射レンズ１０５および全反射レンズ１１５の材質は、ポリカーボネートまたはアクリルなどの透明樹脂、あるいは、ガラスなどの透光性材料によって構成されるる。また、照明装置１は、太陽光にさらされる場合もあるので、透過レンズ１０４、全反射レンズ１０５および全反射レンズ１１５は、耐候性の高い素材で形成されることが望ましい。
　図４Ａは、図１Ｂにおいて、１つのレンズユニット１０３をＺ軸方向から見たときの平面図である。１つのレンズユニット１０３の出射面は、ほぼ方形であり、レンズユニット１０３と、全反射レンズ１０５と、全反射レンズ１１５とが組み合わされて形成される。
　図４Ｂは、図２のＢ－Ｂ線における断面図である。各レンズユニット１０３の外形は、このレンズユニット１０３に対応するＬＥＤ１０１を囲うような形状、たとえば長方形に近い形状である。各レンズユニット１０３では、ＬＥＤ１０１の周辺に全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とが配置される。全反射レンズ１０５および１１５の入射面は、２軸のアナモフィック非球面であるので、曲率を有する形状となっている。
　レンズユニット１０３の断面形状が円形形状として、入射面と全反射面とを形成すると、ＬＥＤ１０１からの光束を出射面上で長方形に変換する時に、光ロスが生じやすくなる。このため、ここでは、全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とを用いて、レンズユニット１０３の入射面が長方形に近くなるように配置している。
　＜出射面１０８，１１２＞
　図２の破線で示された出射面１０８は、ＸＺ面におけるレンズユニット１０３の出射面の断面を示している。出射面１０８は、透過レンズ１０４の出射面と全反射レンズ１０５の出射面との断面で形成される。
　図３の破線で示された出射面１１２は、ＹＺ面におけるレンズユニット１０３の出射面の断面を示している。出射面１１２は、透過レンズ１０４の出射面と全反射レンズ１１５の出射面との断面で形成される。
　透過レンズ１０４の入射面および出射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成されている。また、全反射レンズ１０５および１１５の各々の出射面、全反射面および入射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成されている。微小レンズアレーは、微小レンズが周期的に配列された構造であり、かつ、照明装置１３０の上下方向と左右方向とに沿って配列されている。以下、この微小レンズアレーの一例について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
　図５Ａは、出射面１０８の拡大断面図であり、図５Ｂは、出射面１１２の拡大断面図である。
　図５Ａおよび図５Ｂに示すように、出射面１０８および１１２には、周期Ｓで配列された複数の微小レンズを有する微小レンズアレー１１６が形成されている。出射面１０８および１１２の包絡線１２５は、透過レンズ１０４および全反射レンズ１０５の２軸アナモフィック非球面である。
　微小レンズアレー１１６における微小レンズの配列方向は、ＬＥＤ１０１およびレンズユニット１０３の配列方向にかかわらず、照明装置１３０の上下方向および左右方向である。出射面１０８と出射面１１２とでは、微小レンズアレー１１６における各微小レンズのレンズ曲率が異なる。
　図６は、微小レンズアレー１１６の上下方向の断面形状の部分拡大図である。
　図６に示すように、微小レンズアレー１１６は、周期構造であり、第１円弧５１、第２円弧５２、第３円弧５３および第４円弧５４の４つの円弧で形成される。微小レンズアレー１１６における４つの円弧における隣り合う２つの円弧の間は、接線の傾きが一致するように連続している。例えば、隣り合う２つの円弧同士は、接線の傾斜角が等しくなるように滑らかに接続されている。なお、図６では、第１円弧５１が谷側、第３円弧５３が山側、第２円弧５２と第３円弧５３とが斜面を形成している。
　図６に示す破線は、第１円弧５１と第２円弧５２との接続点における接線を示している。第１円弧５１と第２円弧５２の各円弧間は、同じ傾きの接線であるとよい。また、各円弧間がスムーズに変化することで光のむらを抑制できる。
　なお、第２円弧５２と第３円弧５３、第３円弧５３と第４円弧５４、第４円弧５４と第１円弧５１については図示しないが、第１円弧５１と第２円弧５２の場合と同様である。
　微小レンズアレー１１６の左右方向の断面についても、上下方向と同様な断面構造を有する。だたし、上下方向と左右方向とでの光の広がりを変えるため、周期、円弧の曲率、および、円弧の山と谷の高さは、上下方向と左右方向とで異なる。
　照明装置１３０の上下方向と左右方向とでは出射光の光束広がりが異なるようになっている。具体的には、上下方向よりも左右方向を広くして、視認性を高くしている。よって、微小レンズアレー１１６の４つの円弧の高さおよび曲率は、ＸＺ面の断面である出射面１０８とＹＺ面の断面である出射面１１２とで異なるようにしている。
　具体的には、左右方向の光束広がりに影響するＸＺ断面の出射面１０８では、第２円弧５２および第４円弧５４の傾斜を大きくしている。
　一方、上下方向の光束広がりに影響するＹＺ断面の出射面１１２では、第２円弧５２および第４円弧５４の傾斜を小さくしている。
　このような出射面１０８および１１２にすることで、左右方向の光束の広がりを上下方向の光束の広がりよりも広くすることができる。
　第２円弧５２および第４円弧５４は、傾斜角を小さくすると、微小レンズアレー１１６の微小レンズのレンズ高さは小さくなり、傾斜角を大きくすると、微小レンズアレー１１６のレンズ高さが高くなる。このため、レンズユニット１０３の概観は、上下方向に深い溝筋があり、左右方向に浅い溝筋があるように見える。
　なお、微小レンズアレー１１６は、レンズユニット１０３上に少なくとも２周期以上にするとよく、周期数を多くすることで、より均一なライン状に見せることができる。
　＜保護カバー１１０＞
　図２および図３に示すように、保護カバー１１０は、透明でほぼ均一の厚みの透光性カバーである。図２および図３では、レンズユニット１０３からの出射面１０８および１１２側の断面の一部を示している。保護カバー１１０の材質は、ポリカーボネートまたはアクリルなどの透明樹脂、あるいはガラスなどである。保護カバー１１０の材質は、耐候性および紫外線吸収効果を有するものであるとよい。保護カバー１１０で紫外線を低減することでレンズユニット１０３への紫外線によるダメージを低減できる。
　＜光束３１、光束３３、光束３６の広がり＞
　図７Ａは、ＸＺ面内における透過レンズ１０４および全反射レンズ１０５のレンズ内での光束３１および３３を示す模式図である。図７Ａにおいて、光束３１および３３は、中央部分のレンズでのみ示す。
　透過レンズ１０４に入射出する光束３１は、入射面の２軸のアナモフィック非球面で拡大または縮小され、透過レンズ１０４の射出面に進む。このとき、ＸＺ面内での光束３１の幅Ｗ１は、透過レンズ１０４の射出面の幅より少なくとも微小レンズアレー１１６の１周期分、好ましくは、２周期分以上大きくなるようにアナモフィック非球面が設定される。
　同様に、全反射レンズ１０５の全反射面１０６で反射した光束３３は、全反射面１０６の２軸のアナモフィック非球面で拡大または縮小され、全反射レンズ１０５の射出面に進む。このとき、ＸＺ面内での光束３３の幅Ｗ３は、全反射レンズ１０５の射出面の幅より少なくとも微小レンズアレー１１６の１周期分、好ましくは、２周期の分以上大きくなるようにアナモフィック非球面が設定される。
　図７Ｂは、ＹＺ面内における透過レンズ１０４および全反射レンズ１０５のレンズ内での光束３１および３６を示す模式図である。透過レンズ１０４に入射出する光束３１は、入射面の２軸のアナモフィック非球面で拡大または縮小され、透過レンズ１０４の射出面に進む。このとき、ＸＺ面内での光束３１の幅Ｗ１は、透過レンズ１０４の射出面の幅より少なくとも微小レンズアレー１１６の１周期分、好ましくは、２周期分以上大きくなるようにアナモフィック非球面が設定される。
　全反射レンズ１１５の全反射面１０７で反射した光束３６は、全反射面の２軸のアナモフィック非球面で拡大または縮小され、全反射レンズ１１５の射出面に進む。このとき、ＸＺ面内での光束３６の幅Ｗ６は、透過レンズ１０４側に少なくとも微小レンズアレー１１６の０．５周期分、好ましくは、１周期分以上広がるようにアナモフィック非球面が設定される。
　＜動作＞
　上記のように構成された照明装置１３０（昼間走行ライト）の動作について説明する。
　図２および図３において、ＬＥＤ１０１から出射された光束３１は、直上に配置された透過レンズ１０４の入射面に入る。透過レンズ１０４の入射面が非球面アナモフィック面であるので、光束３１は、透過レンズ１０４の出射面上において、透過レンズ１０４の出射面より若干大きく、かつ、隣接する全反射レンズ１０５および１１５に若干重なるサイズとなる。また、透過レンズ１０４の出射面１０８および１１２での屈折作用により、光束３１は広がりの中心方向が正面方向となるように出射される。透過レンズ１０４の出射面１０８および１１２には微小レンズアレー１１６（図５Ａ、図５Ｂ）が形成されているので、出射光は上下方向および左右方向に広がった光束となる。
　＜微小レンズアレー１１６による光束の広がり＞
　図８～図１１は、微小レンズアレー１１６による光束の広がりを説明する図である。微小レンズアレー１１６は、実際には２軸のアナモフィック非球面上に形成されているが、説明を簡単化するため、図８～図１１では平面上の微小レンズアレー１１６の例を示す。
　図８は、微小レンズアレー１１６への入射光束の広がりを示す図である。微小レンズアレー１１６への入射光束は、ＬＥＤ１０１の出射光を平行光化したものなので、ある程度の指向性を有する光束となっている。ＬＥＤ１０１の発光面が小さいので、透過レンズ１０４および全反射レンズ１０５の焦点距離が長いほど、光束の指向性は高くなる。
　図９は、図８の光束が、微小レンズアレー１１６へ入射した時に、第２円弧５２と第４円弧５４（図６）から出射された光束の広がりを示す図である。
　第２円弧５２と第４円弧５４は、プリズムの傾斜面に相当するので、光束の方位を変える作用を持つ。また、第２円弧５２および第４円弧５４は、曲率をもつので、光束を広げる作用も持つ。したがって、第２円弧５２から出射された光束５２ｈと第４円弧から出射された光束５４ｈは、図８の光分布を広げて、分布の方位を横ずれさせて重ねた合成光束Ｇとなる。
　図１０は、図８の光束が微小レンズアレー１１６へ入射した時に、第１円弧５１と第３円弧５３（図６）から出射された光束の広がりを示す図である。
　第１円弧５１から出射された光束５１ｈと第３円弧５３から出射された光束５３ｈとでは、図２の光束がレンズ作用で光分布が広がった状態となる。
　図１１は、微小レンズアレー１１６から出射された光束を示す図である。図１１では、図９と図１０の合成、つまり、第１円弧５１から第４円弧５４から出射された光束を重ね合わせたときの光束の広がりを示している。
　光束５２ｈと光束５４ｈとは、光束の広がりの幅を広げる。光束５１ｈと光束５３ｈにより、光束の中央部分を埋める。
　結果、広い方位角で均一な合成光束Ｇを出射することができ、照明の視認性を高めることができる。
　＜全反射レンズ１０５、１１５での光＞
　図２で、ＬＥＤ１０１から出射された左右への斜め光束３２は、全反射レンズ１０５に入射する。全反射レンズ１０５の入射面の２軸のアナモフィック非球面にＸＺ面内とＹＺ面内で別々の倍率で拡大または縮小される。
　入射した光束３２は、すべて、全反射レンズ１０５に入射し、光束３３として反射される。全反射レンズ１０５も２軸のアナモフィック非球面である。
　光束３３は、全反射レンズ１０５の出射面によって、わずかに大きくなり出射される。全反射レンズ１０５の出射光は、出射面により、光束の中心が正面方向となるように出射される。全反射レンズ１０５の出射面には、微小レンズアレー１１６（図５Ａ）が形成されている。このため、透過レンズ１０４の出射光と同様に、全反射レンズ１０５の出射光は、上下方向および左右方向に広がった光束となる。
　同様に、図３で、ＬＥＤ１０１から出射された上下への斜め光束３５は、全反射レンズ１１５に入射する。すなわち、光束３５は、アナモフィック非球面から入射し、全反射され、光束３６となり、出射面に形成された微小レンズアレー１１６（図５Ｂ）により、上下方向および左右方向に広がった光束となる。
　透過レンズ１０４から出射された光束と、全反射レンズ１０５および１１５から出射された光束とは、互いにわずかに重なり合うので、ＬＥＤ１０１の配列方向に連続した切れ目の無いライン状の光源を形成することとなる。
　＜光の全体の広がり＞
　照明装置１３０を正面から見たときに、全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５と透過レンズ１０４とで方形形状となっている。例えば、照明装置１３０を正面から見たときに、２つの全反射レンズ１０５と２つの全反射レンズ１１５とで透過レンズ１０４を囲んでおり、かつ、全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５と透過レンズ１０４とが全体で方形形状となっている。
　本実施の形態では、図４Ａに示すように、レンズユニット１０３の出射面は、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とを組み合わせて、その全体が長方形となっている。ＬＥＤ１０１からの光束は、上記で説明したように、それぞれのレンズにより、それぞれのレンズの出射面上で互いにわずかに重なり合うように拡大または縮小される。
　また、それぞれのレンズでの入射面と出射面の面積を調整しているので、それぞれのレンズでの出射面での輝度は等しくなる。よって、レンズユニット１０３を配列することで、均一なライン状の光源にすることができる。
　また、図４Ｂに示すように、ＬＥＤ１０１からの光束を入射面が方形に近い形状でレンズに入射させ、２軸のアナモフィック非球面を用いることで、光損失をほとんど生じさせず、方形形状の出射面に光束を広げることができる。
　以上説明したように、照明装置１３０は、ＬＥＤ１０１と、２軸のアナモフィック非球面で構成されたレンズユニット１０３とからなる。レンズユニット１０３の出射面は、アナモフィック非球面が包絡線１２５となるように微小レンズアレー１１６が形成される（図５Ａ、図５Ｂ）。これにより、ＬＥＤ１０１からの出射光は、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５および１１５とのアナモフィック非球面により、それぞれのレンズの出射面より若干大きいサイズの光束となる。
　したがって、照明装置１３０を見たときに、出射光がライン状に連続することになるので、照明装置１３０からの出射光は、微小レンズアレー１１６により、広い角度範囲で均一な光束を形成する。この結果、高い視認性を有する照明装置１３０を実現できる。
　また、ＬＥＤ１０１からの出射光は、透過レンズ１０４とその周辺に配置された全反射レンズ１０５および１１５とにより、そのほぼ全てが正面方向へ出射する。これにより、光効率の高い照明装置を実現できる。
　また、照明装置１３０では、１つのＬＥＤ１０１と、その１つのＬＥＤ１０１に対応した１つのレンズユニット１０３とのペアになっている。そのため、複数のペアの配列の方向を変えることで自動車１５０への配置位置の制限を少なくすることができる。つまり、配置の自由度の高い照明装置を実現できる。
　また、照明装置１３０では、全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とは、ＬＥＤ１０１を囲っている。さらに、全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とは、長方形に近い形状となっている。
　これにより、入射された光束がレンズユニット１０３の出射面上で長方形の光束に変換される時に、光ロスを低減できる。なお、ＬＥＤ１０１からの光束を、断面が円形の入射面と全反射面とで受けると、出射面上で入射された光束を長方形に変換する時に、光ロスが生じやすい。
　また、本実施の形態では、透過レンズ１０４の入射光束の大部分は、２軸のアナモフィック非球面の作用によって出射面上に隙間無く拡大または縮小を行い、その透過レンズ１０４から出射させている。一方、全反射レンズ１０５および１１５においても、入射光束の大部分は、２軸のアナモフィック非球面の作用によって出射面上に隙間無く拡大または縮小を行い、その全反射レンズ１０５および１１５から出射させている。これにより、複数のレンズ間にまたがる光束を混合して光束をライン状にするための光伝播距離が不要となるので、レンズユニット１０３の高さを低くすることができる。
　（変形例）
　＜光源＞
　上記実施の形態では、光源として、ＬＥＤ１０１を用いたが、光源として、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｏｒｏ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などのその他の固体発光素子を用いてもよいし、ハロゲンランプなどの既存光源を用いてもよい。
　＜配置＞
　上記実施の形態において、ＬＥＤ１０１は、平板の基板１０２に直線状に配置したが、自由に曲げられるフレキシブル基板にＬＥＤ１０１を配置して、ＬＥＤ１０１を曲線状に配置してもよい。
　上記実施の形態では、ＬＥＤ１０１、基板１０２およびレンズユニット１０３からなる光源ユニットを、ＸＺ面内（水平面配置）に配置したが、微小レンズアレー１１６の配置方向を上下方向および左右方向とし、かつ、光源ユニットを任意の傾斜角で配置してもかまわない。
　たとえば、光源ユニットを、図１２に示すように、ＬＥＤ１０１の配列方向を傾斜させる、すなわち、ＸＺ面内で傾斜させてもよい。図１２は、変形例１における照明装置を模式的に示す断面図であり、例えば、実施の形態１における照明装置を傾斜して配置したときの図を示している。
　図２に相当する図である。このとき、ＬＥＤ１０１からの光束を、透過レンズ１０４の入射面で十分に捕捉できる場合、ＬＥＤ１０１の配列方向の全反射レンズ１０５のサイズを小さくしてもよいし、あるいは、図１２のように、一対の全反射レンズ１０５のうちの一方を省略して、透光レンズ１０４の片側一方のみに全反射レンズ１０５を設けてもよい。
　また、図１３に示すように、光源ユニットを、ＬＥＤ１０１の配列方向と垂直な面内で傾斜、すなわち、ＹＺ面内で傾斜させてもよい。このとき、ＬＥＤ１０１からの光束を透過レンズ１０４の入射面で十分に捕捉できる場合、ＬＥＤ１０１の配列方向の全反射レンズ１１５のサイズを小さくしてもよい。また、光源ユニットをＸＺ面内およびＹＺ面内の両方で傾斜させてもよい。
　図１４Ａ～図１４Ｄに、正面から照明装置１３０を見たときのレンズユニット１０３の配列状態を示す図である。レンズユニット１０３の配列状態は、図１４Ａに示すように、水平方向に配列する場合に制限するものではなく、図１４Ｂに示すように、斜め方向に配列してもよいし、図１４Ｃに示すように、曲線状に配列してもよいし、図１４Ｄに示すように、上下方向に配列してもよい。
　このとき、微小レンズアレー１１６の配列方向は、上下方向（すなわちＹ軸方向）、左右方向（すなわちＸ軸方向）とすることで、光束の広がりを上下方向と左右方向とに効率よく広げることができる。
　＜レンズ形状＞
　図３において、透過レンズ１０４と全反射レンズ１１５との出射面には段差を設けているが、図１５に示すように、段差を小さく、あるいは、段差をなくしてもよい。
　なお、ＬＥＤ１０１の配列間隔が大きい場合、図１６に示すように全反射レンズ１０５と同じ構成の全反射レンズ１２０を透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５との間に追加してもよい。つまり、実施の形態１における照明装置において、全反射レンズを増やしてもよい。
　＜表面処理＞
　また、コストアップになるが、全反射面１０６および１０７を除く部分において、レンズユニット１０３に反射防止膜を形成したり微細構造による反射防止構造を形成したりすることで、１面当たり、約４％、２面合計で８％程度の光強度を向上させることができる。
　なお、全反射面１０６および１０７は、アルミニウム蒸着または銀蒸着などで反射面を構成してもよい。このとき、反射率は低下するが、汚れに対する影響を低減することができる。
　＜レンズ間接続＞
　レンズユニット１０３は、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５および１１５とを一体成形することで形成したが、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とを別部材で作製し、これらのレンズとほぼ同じ屈折率の透明接着剤でこれらのレンズを接合してもよい。
　なお、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５とは、互いに光学的な界面なく一体としたが、これに限らない。例えば、組み立て性は悪くなるが、透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５とを互いに独立させて、両者の間に光学的な界面を設けてもよい。
　また、複数のレンズユニット１０３間は、互いに光学的な界面なく一体としたが、ＬＥＤ１０１とレンズユニット１０３とを１組として独立させて、各レンズユニット１０３間に、光学的な界面を設けてもよい。レンズユニット１０３毎に基板１０２を保持することで、基板１０２とレンズユニット１０３との熱膨張率差によるＬＥＤ１０１とレンズユニット１０３との位置ずれをなくすことができるので、光学特性の劣化、すなわち、正面方向への光束の低化を防ぐことができる。
　＜レンズの配列＞
　上記実施の形態では、ＬＥＤ１０１およびレンズユニット１０３の配置を１列で図示したが、ＬＥＤ１０１およびレンズユニット１０３は、２列以上の複数列で配置してもよい。
　また、ＬＥＤ１０１とレンズユニット１０３の数は、図示されている数に限定されるものではない。
　また、微小レンズアレー１１６の断面を光学設計の見通しのよさから４つの円弧で形成したが、さらに分割して４つ以上の多数の円弧としてもよい。あるいは、微小レンズアレー１１６の断面として非球面断面を用いてもよい。
　また、微小レンズアレー１１６の配列方向を上下方向および左右方向としたが、照明装置１３０から出射される光束の角度分布が許容できる範囲でＺ軸回りに回転して形成してもかまわない。Ｚ軸回りに回転させることで、光束の角度分布も回転することとなる。
　また、保護カバー１１０は、レンズへの汚れが問題にならない場合は、省略してもよい。
　また、透過レンズ１０４、全反射レンズ１０５および全反射レンズ１１５の出射面での光束幅を、隣接するレンズの出射面に形成された微小レンズ０．５から１周期分互いに重なるとしたが、１周期分以上、光束を重ねてもよい。ただし、この場合、隣接レンズへの光束については、正面方向への光束が少なくなるため、正面光束が低化してしまう。しがたって、光束の重なりは、０．５から１周期分程度であることが望ましい。
　また、微小レンズアレー１１６を出射面上に形成したが、出射面、全反射面および入射面のいずれか１つに形成すればよい。ただし、ＬＥＤ１０１に近い側に微小レンズアレー１１６を形成すると、微小レンズアレー１１６の出射光の広がりが広くなるため、漏れ光が増え、照明装置１３０の光効率が若干低下する。このため、光効率の観点では、出射面側に微小レンズアレー１１６を形成することが望ましい。
　また、透過レンズ１０４の出射面に形成された微小レンズアレー１１６と全反射レンズ１１５および１０５の出射面に形成された微小レンズアレー１１６とは、曲率および傾斜が異なっていてもよい。
　また、微小レンズアレー１１６の断面形状は円弧を組み合わせた形状であったが、非球面形状を用いてもよい。また、微小レンズアレー１１６の断面形状は、ＸＺ面およびＹＺ面の両方で、図６に示すような１周期を４つの円弧で形成した周期構造であったが、図１７に示すように、直線部Ｔと非球面の円弧Ｃで形成される、より単純な形状を用いてもよい。つまり、微小レンズアレー１１６における微小レンズの断面形状は、円弧と円弧の間が直線で結ばれた形状であってもよい。
　図１７に示すように、微小レンズアレー１１６の断面形状としては、直線部Ｔと非球面の円弧Ｃを１周期Ｓとするような、より単純な形状を用いてもよい。この場合、直線部Ｔからは主に正面方向へ広がりの小さな光束が射出される。また、非球面の円弧Ｃからは、屈折により広がりの大きな光束が射出される。大まかには、円弧Ｃの平均的な曲率半径を小さくすることで、より広がりの大きな光束となる。また、非球面の係数や、直線部Ｔと円弧Ｃの幅の比を変えることで、射出される光束の広がりを微調整できる。
　図１７においても、非球面の円弧Ｃを調整することで、図６と同様に光束の広がりを調整することができる。しかし、図６の形状の方が円弧毎にある程度機能が分かれているため、光束の広がりを調整しやすい。図１７では、円弧Ｃの形状の上側を凸としたが、凹としてもよい。また、微小レンズアレー１１６の断面形状として、ＸＺ断面での形状を図６とし、ＹＺ断面の形状を図１７とする組み合わせの形状、あるいは、その逆の組み合わせの形状としてもよい。
　また、微小レンズアレー１１６の断面形状は、調整項目が少なくなるが、正弦波形状であってもよい。
　＜保持部＞
　また、図２および図３に対応する図１８Ａおよび図１８Ｂに示すように、上記実施の形態における照明装置１３０において、レンズユニット１０３内で光束のない部分にツバ１２１（保持部）を設けてもよい。ＸＺ断面の図１８Ａに示すように、レンズユニット１０３の配列の両端にツバ１２１を設けることで、レンズユニット１０３と基板１０２との固定を行ってもよい。
　全反射レンズ１０５の全反射面１０６の上部にはほとんど光束の無い領域が存在するので、その領域にツバ１２１などの突起形状を付加しても、照明装置としての光学特性は変わらない。また、同様に、ＹＺ断面の図１８Ｂに示すように、レンズユニット１０３にツバ１２２を設けることで、レンズユニット１０３と基板１０２との固定を行ってもよい。
　全反射レンズ１１５の上部には光束がほとんどない部分があるので、その部分にツバなどの突起形状を付加しても、照明装置としての光学特性は変わらない。さらに、ツバ１２１およびツバ１２２の表面に、シボ形状またはプリズム形状を形成することで、基板１０２が直接外から見えないようにしてもよい。ツバ１２１およびツバ１２２の材質は、レンズユニットと同様に透明な材質でもよいし、不透明な材質でもよい。
　＜保護カバー１１０＞
　保護カバー１１０（図２、図３）は曲面で構成してもよい。保護カバー１１０を曲面形状とする場合、レンズの効果により出射光の方位および広がりが若干変化する場合があるが、変化する場合は、レンズユニット１０３に形成された微小レンズアレー１１６で出射光の方位および広がりを修正してもよい。
　＜透過レンズ１０４＞
　上記実施の形態では、レンズユニット１０３を透過レンズ１０４と全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とで構成したが、レンズユニット１０３の高さを十分高くし、かつ、隣り合うＬＥＤ１０１間の距離を広くして、ＬＥＤ１０１からの光束がすべて全反射レンズ１０５と全反射レンズ１１５とに入射するようにすれば、透過レンズ１０４を省いてもよい。
　本発明に係る照明装置は、自動車等に搭載される車両用灯具等として用いることができるが、自動車用途だけではなく、照明用途として用いてもよい。例えば、本発明に係る照明装置は、住宅または各種施設のスポット照明等にも適用できる。
１１　ＬＥＤアレイ
１２　レンズ
１３　高出力ＬＥＤ
１４　導光板
１５　プリズム
１６　光
３１、３２、３３、３５、３６　光束
５１　第１円弧
５１ｈ　第１円弧から出射された光束
５２　第２円弧
５２ｈ　第２円弧から出射された光束
５３　第３円弧
５３ｈ　第３円弧から出射された光束
５４　第４円弧
５４ｈ　第４円弧から出射された光束
Ｗ１、Ｗ３、Ｗ６　幅
１０１　ＬＥＤ
１０２　基板
１０３　レンズユニット
１０４　透過レンズ
１０５、１１５、１２０　全反射レンズ
１０６、１０７　全反射面
１０８　出射面
１１０　保護カバー
１１２　出射面
１１６　微小レンズアレー
１２１、１２２　ツバ
１２５　包絡線
１３０　照明装置
１５０　自動車
Ｃ　円弧
Ｇ　合成光束
Ｓ　周期
Ｔ　直線部

Claims (8)

  1. 　複数の光源と、
    　前記複数の光源のそれぞれに対応して配置される複数のレンズユニットと、を有する照明装置であって、
    　前記複数のレンズユニットのそれぞれは、
    　前記複数の光源のそれぞれに対応して配置される透過レンズと、
    　前記複数の光源の配列方向と平行な方向で前記透過レンズに隣り合う位置に配置された第１全反射レンズと、
    　前記複数の光源の配列方向と垂直な方向で前記透過レンズに隣り合う位置に配置された第２全反射レンズと、を有し、
    　前記透過レンズの入射面および出射面は、２軸のアナモフィック非球面であり、
    　前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズとの入射面、出射面および全反射面は、２軸のアナモフィック非球面であり、
    　前記透過レンズの前記入射面および前記出射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成され、
    　前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズとの前記出射面、前記全反射面および前記入射面の少なくとも１つには、微小レンズアレーが形成され、
    　前記透過レンズ、前記第１全反射レンズおよび前記第２全反射レンズの前記微小レンズアレーは、微小レンズが周期的に配列された構造である照明装置。
  2. 　前記複数の光源の各々と前記複数のレンズユニットとは、１対１で対応している
    　請求項１記載の照明装置。
  3. 　前記照明装置を正面から見たときに、前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズと前記透過レンズとで方形形状となっている
    　請求項１又は２記載の照明装置。
  4. 　前記照明装置を正面から見たときに、２つの前記第１全反射レンズと２つの前記第２全反射レンズとで前記透過レンズを囲んでおり、かつ、前記第１全反射レンズと前記第２全反射レンズと前記透過レンズとが全体で方形形状となっている
    　請求項１又は２記載の照明装置。
  5. 　前記照明装置は、当該照明装置の上下方向に対して左右方向の光の広がりが広い
    　請求項１～４のいずれか１項に記載の照明装置。
  6. 　前記微小レンズは、断面が４つの円弧で形成され、
    　前記４つの円弧における隣り合う２つの円弧の間は、接線の傾きが一致するように連続している
    　請求項１～５のいずれか１項に記載の照明装置。
  7. 　前記微小レンズの断面形状は、円弧と円弧の間が直線で結ばれた形状である
    　請求項１～６のいずれか１項に記載の照明装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか１項に記載の照明装置を搭載した自動車であって、
    　前記自動車の正面から見たときに、前記照明装置の複数の前記レンズユニットが隙間無く配置されている
    　照明装置を搭載した自動車。
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