特開 2023-134053 車両用灯具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023134053

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】車両用灯具

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/265 20180101AFI20230920BHJP

   F21S 41/153 20180101ALI20230920BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20230920BHJP

   F21V 5/04 20060101ALI20230920BHJP

   B60Q 1/14 20060101ALI20230920BHJP

   F21S 41/663 20180101ALI20230920BHJP

   F21W 102/14 20180101ALN20230920BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20230920BHJP

【ＦＩ】

F21S41/265

F21S41/153

F21S41/143

F21V5/04 350

B60Q1/14 A

F21V5/04 550

F21S41/663

F21W102:14

F21Y115:10

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039387

(22)【出願日】2022-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000001133

【氏名又は名称】株式会社小糸製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100081433

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 章夫

(72)【発明者】

【氏名】金森 昭貴

(72)【発明者】

【氏名】松本 昭則

【テーマコード（参考）】

3K339

【Ｆターム（参考）】

3K339AA02

3K339AA25

3K339AA32

3K339BA01

3K339BA03

3K339BA22

3K339BA25

3K339CA01

3K339CA12

3K339CA22

3K339CA24

3K339DA01

3K339EA05

3K339GB01

3K339HA01

3K339JA21

3K339KA07

3K339MA01

3K339MC14

3K339MC36

3K339MC90

(57)【要約】

【課題】標準分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いた倍においても、所要の領域を照明する配光パターンを得るとともに、前方の視認性が低下することなく好適なＡＤＢ配光制御を行うことが可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】多数の発光素子が配列され、発光素子を選択して発光することにより所望のパターンの光を出射する光源（多分割ＬＥＤアレイ３１）３と、光源３から出射した光を投影して配光パターンを形成する光学系（第１レンズ２１，第２レンズ２２）２を備える。光学系２は、中央領域２２２は微小な寸法の単位照明領域の配光パターンを形成し、中央領域２２２の周囲の周辺領域２２３は寸法が拡大された単位照明領域で構成され配光パターンを形成する。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

多数の発光素子が配列され、発光素子を選択して発光することにより所望のパターンの光を出射する光源と、前記光源から出射した光を投影して配光パターンを形成する光学系を備えており、前記光学系は、中央領域において微小な寸法の単位照明領域の配光パターンを形成し、前記中央領域の周囲の周辺領域において寸法が拡大された単位照明領域の配光パターンを形成することを特徴とする車両用灯具。

【請求項2】

前記中央領域は、前記光学系のレンズ収差の影響がない状態で配光パターンを形成し、前記周辺領域は前記光学系のレンズ収差により変形された配光パターンを形成する請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項3】

前記光学系は、前記多数の発光素子の各光をそれぞれ収束するレンズステップを備えた第１レンズと、収束された各光のうち前記中央領域の光を前記周辺領域の光よりも小さい寸法の配光パターンに形成するレンズステップを備えた第２レンズを備えている請求項２に記載の車両用灯具。

【請求項4】

前記第１レンズは入射面が前記多数の発光素子に対応して区画され、各区画にそれぞれ収束レンズステップが形成されている請求項３に記載の車両用灯具。

【請求項5】

前記第２レンズは出射面がレンズ光軸を含む中央領域と、その周囲の周辺領域に区画され、各区画にそれぞれ発散レンズステップが形成されている請求項４に記載の車両用灯具。

【請求項6】

前記光源と前記第１レンズとの間に、光源から出射された光を集光して前記第２レンズに入射させる第３レンズを備える請求項３ないし５のいずれかに記載の車両用灯具。

【請求項7】

前記光源は多数の微小ＬＥＤ（発光ダイオード）が枡目状に配列された多分割ＬＥＤアレイを備え、車両に設けられた制御系によって当該微小ＬＥＤを選択的に発光・消光制御する請求項１ないし６のいずれかに記載の車両用灯具。

【請求項8】

前記制御系は、自動車の周辺に存在する他車両等の対象物を検出し、検出した対象物に対応する微小ＬＥＤを消光するＡＤＢ制御を行う請求項７に記載の車両用灯具。

【請求項9】

前記多分割ＬＥＤアレイは横24×縦20＝480個の微小ＬＥＤで構成され、前記光学系は横50×縦29＝1450個の微小ＬＥＤで構成される多分割ＬＥＤアレイと同じ領域を照明するための配光パターンを形成する請求項７又は８に記載の車両用灯具。

【請求項10】

自動車のヘッドランプに適用される請求項１ないし９のいずれかに記載の車両用灯具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は車両用灯具に関し、特に自動車の前照灯に用いて好適な車両用灯具に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等の車両の前照灯（ヘッドランプ）では、配光を制御する技術として、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）配光制御が提案されている。このＡＤＢ配光制御は、カメラで撮像した画像等から検出した対向車や先行車等の他車両や歩行者を眩惑することがないように配光を制御する技術である。このＡＤＢ配光制御を行うヘッドランプの一つとして、光源にμｍオーダの微小ＬＥＤをマトリクス状に配列した多分割発光素子（多分割ＬＥＤアレイ）を用いたヘッドランプが提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、光源として多分割ＬＥＤアレイを備え、この多分割ＬＥＤアレイで発光された光を光学系により投影して配光パターンを形成する技術が提案されている。この技術では、多分割ＬＥＤアレイの微小ＬＥＤを選択的に発光制御することにより、所望の配光パターンを形成するＡＤＢ配光制御が可能になる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－０６８５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このように光源に多分割ＬＥＤアレイを用いたヘッドランプにおいて、高精度、すなわち高分解能でのＡＤＢ配光制御を行う場合には、多分割ＬＥＤアレイを構成する微小ＬＥＤの数、すなわち分割数の大きい多分割ＬＥＤアレイ、例えば、横50×縦29＝1450個、程度の分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いることが好ましい。しかし、このような高分割数の多分割ＬＥＤアレイは、これまで提供されている標準分割数、例えば、横24×縦20＝480程度の多分割ＬＥＤアレイに比較して高価になる。

【0006】

コストの面からみれば、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いることが好ましいが、所要の領域をＡＤＢ配光制御するためには光学系による投影倍率を大きくする必要がある。そのために、詳細については後述するが、ＡＤＢ配光制御に際して微小ＬＥＤを発光・消光の制御をしたときに、１つの微小ＬＥＤを消光したときに生じる暗部の領域が拡大され、前方の視認性が低下するという問題が生じる。

【0007】

本発明の目的は、光源として標準分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いた場合においても、所要の領域を照明する配光パターンを得るとともに、前方の視認性が低下することなく好適なＡＤＢ配光制御を行うことが可能な車両用灯具を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、多数の発光素子が配列され、発光素子を選択して発光することにより所望のパターンの光を出射する光源と、光源から出射した光を投影して配光パターンを形成する光学系を備えており、光学系は、中央領域において微小な寸法の単位照明領域の配光パターンを形成し、中央領域の周囲の周辺領域は寸法が拡大された単位照明領域の配光パターンを形成する。例えば、中央領域はレンズ収差の影響がない状態で配光パターンを形成し、周辺領域はレンズ収差により変形された配光パターンを形成する。

【0009】

本発明の好ましい形態は、光学系は、多数の発光素子の各光をそれぞれ収束するレンズステップを備えた第１レンズと、収束された各光のうち中央領域の光を周辺領域の光よりも小さい寸法の単位照明領域で形成するレンズステップを備えた第２レンズを備える。その上で、第１レンズは入射面が多数の発光素子に対応して区画され、各区画にそれぞれ収束レンズステップが形成される。また、第２レンズは出射面がレンズ光軸を含む中央領域と、その周囲の周辺領域に区画され、各区画にそれぞれ発散レンズステップが形成されている。さらに、光源と第１レンズとの間に、光源から出射された光を集光して第２レンズに入射させる第３レンズを備えてもよい。

【0010】

本発明において、光源は多数の微小ＬＥＤ（発光ダイオード）が枡目状に配列された多分割ＬＥＤアレイを備えており、車両に設けられた制御系によって当該微小ＬＥＤを選択的に発光・消光制御される。制御系は、自動車の周辺に存在する他車両等の対象物を検出し、検出した対象物に対応する微小ＬＥＤを消光するＡＤＢ制御を行う。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いた場合でも、光学系によって周辺領域における単位照明領域を中央領域の単位照明領域よりも寸法を大きくすることにより、所要の領域を照明する配光パターンを得るとともに、前方の視認性が低下することなく好適なＡＤＢ配光制御を行うことが可能な車両用灯具が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の灯具を適用した自動車の斜視図。

【図2】実施形態１のＡＤＢランプユニットの概略構成の斜視図。

【図3】図２の要部の分解斜視図。

【図4】ＡＤＢランプユニットのレンズ光軸に沿った水平断面図。

【図5】ＡＤＢランプユニットの制御系のブロック構成図。

【図6】第１レンズを後面から見た概略斜視図。

【図7】実施形態１及び参照例の配光パターン図。

【図8】ＡＤＢ配光制御を説明するための配光パターン図。

【図9】実施形態１の光学系の変形例１の水平断面図。

【図10】実施形態１の光学系の変形例２の水平断面図。

【図11】実施形態２の光学系の水平断面図。

【図12】実施形態３の光学系の水平断面図。

【図13】実施形態３の変形例の光学系の水平断面図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

（実施形態１）
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明を自動車のヘッドランプに適用した実施形態１の斜視図であり、自動車ＣＡＲの車体の左右前部にそれぞれ左右のヘッドランプＲ－ＨＬ，Ｌ－ＨＬが取り付けられている。各ヘッドランプＲ－ＨＬ，Ｌ－ＨＬは、ＡＤＢ配光制御が可能なＡＤＢランプユニット（以下、ＡＤＢユニット）ＡＬＵと、クリアランスランプユニット（以下、クリアランスユニット）ＣＬＵとターンシグナルランプユニット（以下、ターンユニット）ＴＳＬＵを備えており、これらはランプハウジング１００内に一体的に配設されている。なお、以降において左右方向は自動車の左右方向に基づいている。

【0014】

左右のヘッドランプＲ－ＨＬ，Ｌ－ＨＬは左右対称の構成であり、図１には右ヘッドランプＲ－ＨＬを透視的に示した拡大図が示されている。自動車の前方に向けて開口されたランプボディ１０１と、この開口に取り付けられた透光性カバー１０２とで前記ランプハウジング１００が構成され、このランプハウジング１００内に前記したようにＡＤＢユニットＡＬＵ、クリアランスユニットＣＬＵ、ターンユニットＴＳＬＵが配設されている。ランプハウジング１００内において、これらのランプユニットが配設されていない領域には、透光性カバー１０２を透して内部が露見されないようにエクステンションが配設されているが、図示及び説明は省略する。

【0015】

図２は前記ＡＤＢユニットＡＬＵの概略構成を示す斜視図であり、当該ＡＤＢユニットＡＬＵの前面に向かって右斜め方向から見た図である。このＡＤＢユニットＡＬＵは、詳細を後述するように、ユニットケース１内に光学系２と光源３が組み込まれ、前記ランプボディ１０１に固定支持されている。本発明はこのＡＤＢユニットＡＬＵにかかわるものであるので、図１に示したクリアランスユニットＣＬＵ、ターンユニットＴＳＬＵについての詳細な説明は省略するが、いずれもＬＥＤを光源とし、このＬＥＤから出射される白色光やアンバー色光を透光樹脂製のインナーレンズを透して出射して外部に照射する構成とされている。

【0016】

図３はＡＤＢユニットＡＬＵの要部の分解斜視図であり、図４は光学系２のレンズ光軸Ｌｘを含む位置での水平断面図である。ユニットケース１は筒状をしたレンズホルダ１１と、これと一体化された光源ボックス１２を備えている。レンズホルダ１１には複数のレンズからなる光学系２が内装されており、光源ボックス１２に光源３を構成する多分割ＬＥＤアレイ３１が配設されている。

【0017】

光学系２は、光源３側に配置された第１レンズ２１と、この第１レンズ２１の前側に配置された第２レンズ２２とで構成されており、これら２つのレンズ２１，２２はレンズ光軸Ｌｘを一致させた状態でレンズホルダ１１内に支持されている。この光学系２の詳細については後述する。

【0018】

光源３を構成している多分割ＬＥＤアレイ３１は標準分割数の多分割ＬＥＤアレイが用いられており、略正方形の発光面を有する発光素子、すなわち微小ＬＥＤ３２が横24×縦20＝480個で配設されてアレイ発光面が構成されている。この多分割ＬＥＤアレイ３１は、光源基板３０に搭載されており、光学系２を構成している２つのレンズ２１，２２のレンズ光軸Ｌｘに対してほぼ垂直に向けて配設されている。また、この実施形態では、当該レンズ光軸Ｌｘは、多分割ＬＥＤアレイ３１のアレイ発光面の略中央に配置されている。

【0019】

図５は、多分割ＬＥＤアレイ３１とその制御系４のブロック構成図であり、多分割ＬＥＤアレイ３１はランプＥＣＵ（電子制御ユニット）４０１に接続され、このランプＥＣＵ４０１により微小ＬＥＤ３２が選択的に発光・消光制御されるようになっている。各微小ＬＥＤ３２は発光制御されたときに白色光を発光する。また、ランプＥＣＵ４０１には制御スイッチ４０３が接続されており、この制御スイッチ４０３が操作されることによりＡＤＢユニットＡＬＵが点灯・消灯され、点灯されたときにはＡＤＢ配光制御が実行される。

【0020】

すなわち、ランプＥＣＵ４０１は車両ＥＣＵ４０２に接続されており、この車両ＥＣＵ４０２からの信号に基づいてＡＤＢ配光制御を行うことが可能とされている。車両ＥＣＵ４０２は、車載カメラ４０４で撮像した自動車の周囲の画像、特に前方領域の画像に基づいてＡＤＢ制御信号をランプＥＣＵ４０１に出力する。車両ＥＣＵ４０２の詳細については説明を省略するが、車両ＥＣＵ４０２は車載カメラ４０４で撮像した画像を解析して自動車の前方ないし前側方に存在する他車両、歩行者、標識等の対象物を検出する。また、検出した対象物に基づいて制御する配光パターンの情報をＡＤＢ制御信号としてランプＥＣＵ４０１に出力する。ランプＥＣＵ４０１は、このＡＤＢ制御信号を受けて多分割ＬＥＤアレイ３の微小ＬＥＤ３１を選択して発光する。これらランプＥＣＵ４０１と車両ＥＣＵ４０２はハード構成あるいはソフト構成のいずれであってもよい。

【0021】

前記光学系２について説明する。図３及び図４に示したように光学系２は第１レンズ２１と第２レンズ２２を備えている。第１レンズ２１は、多分割ＬＥＤアレイ３１から出射された光を平行光線束となるように収束するレンズである。図６は第１レンズ２１の後面の構成を説明する図であり、第１レンズ２１の後面、すなわち多分割ＬＥＤアレイ３１からの光が入射される入射面２１０は、多分割ＬＥＤアレイ３１を構成している複数の微小ＬＥＤ３２、ここでは前記した４８０個の微小ＬＥＤ３２に対応する領域が枡目状に区画されている。そして、各区画はそれぞれ魚眼レンズのようなレンズステップ、ここでは凸球面レンズ２１１が形成されており、全体として平面配置されたフライアイレンズとも言える構成とされている。多分割ＬＥＤアレイ３１の各微小ＬＥＤ３２から発散状態に出射された光は対応する各凸球面レンズ２１１において収束状態に屈折され、ほぼ平行光線束として第１レンズ２１の前面、すなわち出射面から出射されるようになっている。この第１レンズ２１の出射面２１２は平坦面に構成されている。

【0022】

第２レンズ２２は第１レンズ２１の前側に配置されており、その入射面２２０は平坦面として構成されて第１レンズ２１の出射面２１２に密接され、あるいは微小な間隙をおいて配置されている。第２レンズ２２の出射面２２１は、レンズ光軸Ｌｘを含む中央領域２２２と、この中央領域２２２の周囲を囲む周辺領域２２３とに区画され、それぞれが異なる面形状をした複合面として構成されている。中央領域２２２は、多分割ＬＥＤアレイ３１のアレイ発光面の中心位置、換言すればレンズ光軸Ｌｘを含み、当該アレイ発光面の縦横寸法の１／２の縦横寸法をした矩形の領域として構成されている。周辺領域２２３はこの中央領域２２２の周囲を囲む領域として構成されている。

【0023】

そして、図４から分かるように、中央領域２２２の出射面２２４はほぼ平面に近い所要の曲率半径をしたレンズステップ、ここでは凹曲面に形成され、第１レンズ２１から入射された平行な光線束を僅かに発散させながら出射させる構成されている。また、周辺領域２２３の出射面２２５は中央領域２２２よりも曲率半径が小さいレンズステップ、ここでは凹曲面に形成され、第１レンズ２１から入射された平行な光線束を中央領域２２２での場合よりもレンズ光軸Ｌｘに対して大きな角度で発散させながら出射させる構成とされている。

【0024】

この実施形態１のＡＤＢユニットＡＬＵは、制御スイッチ４０３がオンされるとランプＥＣＵ４０１により多分割ＬＥＤアレイ３１の微小ＬＥＤ３２が発光される。図４に一部の光線束を拡大して示すように、多分割ＬＥＤアレイ３１の各微小ＬＥＤ３２から出射された発散光は、それぞれ第１レンズ２１の入射面２１０に入射され、各区画の凸球面レンズ２１１によって収束方向に屈折されて平行光線束とされ、出射面２１２から出射される。

【0025】

第１レンズ２１の出射面２１２から出射された各光線束は第２レンズ２２の入射面２２０に入射され、出射面２２１から出射される。第２レンズ２２は中央領域２２２の曲率半径が大きい凹曲面であるので、中央領域２２２から出射される光は、平行状態よりも幾分発散されて出射される。一方、周辺領域２２３は中央領域２２２よりも曲率半径が小さい凹曲面であるので、周辺領域２２３から出射される光は、中央領域２２２よりも幾分大きめの角度で発散されて出射される。

【0026】

したがって、多分割ＬＥＤアレイ３１の略全ての微小ＬＥＤ３２が発光されたときには、第２レンズ２２から出射されて自動車の前方に投影される光の配光パターンは、図７（ａ）に模式的に示すように、各微小ＬＥＤ３２で照明される単位照明領域Ｃが配列かつ合成された配光パターンＰ１が形成される。同図において、Ｖは光学系２の光軸Ｌｘを通る鉛直線であり、Ｈは同じく水平線である。すなわち、多分割ＬＥＤアレイ３１を構成している微小ＬＥＤ３２に対応した単位照明領域（単位照明セル）Ｃがマトリクス状に配列された配光パターンＰ１となる。

【0027】

そして、この配光パターンＰ１において、第２レンズ２２の中央領域２２２に対応する中央パターン領域Ｐ１１は、中央領域２２２のレンズステップによってレンズ収差の影響を殆ど受けることがなく、多分割ＬＥＤアレイ３１の微小ＬＥＤ３２の形状をほぼ保った状態で投影される。一方、第２レンズ２２の周辺領域２２３に対応する周辺パターン領域Ｐ１２は、周辺領域２２３の曲率半径が小さいためにレンズ収差の影響を受け、多分割ＬＥＤアレイ３１の微小ＬＥＤ３２が変形された放射状に投影される。

【0028】

したがって、投影された配光パターンＰ１の中央パターン領域Ｐ１１は微小ＬＥＤ３２に対応して微小な寸法の単位照明領域Ｃが枡目状に配列されたパターン構成となる。また、配光パターンＰ１の周辺パターン領域Ｐ１２は微小ＬＥＤ３２が放射状に拡大変形された単位照明領域Ｃが放射配列された枡目状となる。その一方で、周辺パターン領域Ｐ１２がこのように変形されることにより、光源３として標準分割数の多分割ＬＥＤアレイ３１を用いているのにもかかわらず、形成される配光パターンＰ１の全体の縦横寸法が拡大される。

【0029】

因みに、実施形態１と同じ寸法の配光パターンで、かつ中央領域における単位照明領域のサイズを同じ配光パターンを得るためには、図７（ｂ）のように、高分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いて配光パターンＰ２を形成する必要があり、高価になる。一方、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイを用いて中央領域における単位照明領域Ｃが同じ寸法の配光パターンを得ようとすると、図７（ｃ）のように、実施形態よりも小さい配光パターンＰ３しか得られない。なお、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイで同じ寸法の配光パターンを得ようとすると、後述するように、単位照明領域Ｃのサイズが大きくなり、ＡＤＢ配光制御における分解能が低下する。

【0030】

この配光パターンＰ１での照明時に、車両ＥＣＵ４０２において自車両の前方領域に存在する他車両等を検出すると、検出した他車両に対する幻惑を防止するためのＡＤＢ制御信号をランプＥＣＵ４０１に出力する。ランプＥＣＵ４０１はこのＡＤＢ制御信号に基づいて、多分割ＬＥＤアレイ３１の一部の微小ＬＥＤ３２を消光してＡＤＢ配光制御を実行する。

【0031】

例えば、図８（ａ）に模式的に示すように、検出した先行車や対向車等の対象物Ｏｂが存在する単位照明領域Ｃに対応する微小ＬＥＤ３２を消光し、当該対象物Ｏｂに対する幻惑を防止する。このようにＡＤＢ配光制御に際して対象物Ｏｂに対する消光を行う際には、微小ＬＥＤ３２単位、すなわち単位照明領域Ｃごとに行うが、殆どの場合において対象物Ｏｃは配光パターンの中央パターン領域Ｐ１１に存在するので、対象物Ｏｂに対する幻惑を防止するために消光される暗部は、最小寸法に制御されている単位照明領域Ｃの寸法となり、必要かつ十分な最小寸法の領域となる。

【0032】

なお、自動車の側方に存在する対象物に対してもＡＤＢ配光制御が実行されるが、その際には周辺パターン領域Ｐ１２で行われる。この周辺パターン領域Ｐ１２においては単位照明領域が拡大されているため、ＡＤＢ配光制御が行われると必要以上の領域が暗部されることがある。しかし、周辺パターン領域Ｐ１２は自動車の走行方向から外れているので、自動車の運転者における安全走行時の視認性が低下されることはない。

【0033】

このように、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイ３１を用いたＡＤＢユニットＡＬＵでは、多分割ＬＥＤアレイ３１の価格が要因になるコスト高が防止できる。また、標準型の多分割ＬＥＤアレイ３１を用いても、ＡＤＢ配光制御に必要な領域を照明することができ、かつＡＤＢ配光制御を行ったときに必要以上に暗部が形成されることが防止でき、運転者の視認性が確保できる。

【0034】

因みに、標準分割数の多分割ＬＥＤアレイ３１を用いてＡＤＢ配光制御に必要とされる領域の配光パターンを形成すると、図８（ｂ）に示すように、配光パターンＰ４を形成する単位照明領域Ｃが拡大されて寸法が大きくなる。このような場合においてＡＤＢ配光制御を行うと、対象部Ｏｂの周囲に形成される暗部が必要以上に大きくなり、対象物Ｏｂの周囲の視認性が低下してしまう。

【0035】

（実施形態１の変形例１）
本発明のＡＤＢユニットＡＬＵを構成する光学系２のうち、特に第２レンズ２２については適宜な変更が可能である。例えば、図９の変形例１のように、第２レンズ２２の出射面２２１の中央領域２２２と周辺領域２２３が、第１レンズ２１からの光線束を結像する投影レンズとして構成されてもよい。ここでは、中央領域２２２と周辺領域２２３はそれぞれ凸球面で構成されており、中央領域２２２の曲率半径を周辺領域２２３の曲率半径よりも小さくしている。

【0036】

（実施形態１の変形例２）
あるいは、図１０の変形例２のように、第２レンズ２２の出射面２２１中央領域２２２と周辺領域２２３は、それぞれ多数の領域に区画され、区画ごとに所要のレンズステップ、ここでは凹球面が形成されている。各区画は第１レンズ２１の入射面２１０における魚眼ステップの区画に対応している。また、この実施形態では、第１レンズと第２レンズが一体化された一つのレンズとして構成されている。

【0037】

（実施形態２）
図１１は本発明の実施形態２の光学系の水平断面図である。ここでは、第２レンズの周辺領域２２３は凹球面で構成されている。また、光源３と第１レンズ２１との間に第３レンズ２３が配設されている。すなわち、図１１に一部を拡大して示すように、各微小ＬＥＤ３２から出射される光の出射角θｏが、鎖線のように大きい場合には、出射される光の一部、特に出射角が大きくなると、各微小ＬＥＤ３２に対向配置されている第１レンズ２１の凸球面レンズ２１１よりも広い領域、すなわち隣接する凸球面レンズ２１１に入射されてしまう。そのため、各凸球面レンズ２１１から平行な光線束が出射て第２レンズ２２に入射されなくなる。

【0038】

第３レンズ２３は、多分割ＬＥＤアレイ３１の各微小ＬＥＤ３２の発光面に近接ないし接触した状態で配置された集光レンズとして構成されている。すなわち多分割ＬＥＤアレイ３１の各微小ＬＥＤ３２の発光面にそれぞれ対応した多数個の微小レンズステップ、ここでは微小凸レンズ２３１が枡目状に背面配置されて一体化されている。そして、第３レンズ２３は多分割ＬＥＤアレイ３１の前面に一体的に貼り付けられ、各微小凸レンズ２３が対応する微小ＬＥＤ３の発光面に接触した状態で対向配置されている。

【0039】

この第３レンズ２３を配設することにより、図１１の拡大図に示すように、微小ＬＥＤ３２の発光面から出射された光は第３レンズ２３の微小凸レンズ２３１で集光される。第３レンズ２３の微小凸レンズ２３１は微小ＬＥＤ３２の発光面を覆っているので、微小ＬＥＤ３２から出射された光の殆ど全てが微小凸レンズ２３１により集光される。この集光位置は第１レンズ２１の凸球面レンズ２１１の焦点位置であり、集光された光は当該凸球面レンズ２１１に入射されるので、入射された光は、凸球面レンズ２１１により平行な光線束に収束される。

【0040】

これにより、実施形態２の光学系２では、多分割ＬＥＤアレイ３１の各微小ＬＥＤ３２から出射された光のほぼ全部が第３レンズ２３から第１レンズ２１に入射され、さらに第２レンズ２２から出射されて配光パターンが形成されることになる。したがって、多分割ＬＥＤアレイ３１から出射される光の利用効率が高められ、明るい配光が得られる。

【0041】

（実施形態３）
図１２は実施形態３の光学系の水平断面図である。投影するパターンの明るさを高めるために、第１レンズ２１と第２レンズ２２は大口径のレンズとして設計されている。そのため、多分割ＬＥＤアレイ３１の発光面の寸法（縦横寸法）に比較して第１レンズ２１と第２レンズ２２の寸法（口径寸法）が相対的に大きくなる。そこで、第１レンズ２１の凸球面レンズ２１１は、実施形態１，２と同様に微小ＬＥＤ３２に対向配置されているが、図１２拡大して示すように、凸球面レンズ２１１の曲率中心ｏを微小ＬＥＤ３２の発光面の中心を通る光軸Ｌｘと平行な方向に対して変位させている。すなわち、光軸Ｌｘと平行な方向に対して第１レンズ２１の外径方向に所要寸法だけずらしている。

【0042】

実施形態３によれば、微小ＬＥＤ３２から出射された光は、第１レンズ２１の凸球面レンズ２１１により平行な光線束とされるが、この凸球面レンズ２１１の曲率中心ｏが変位されているために、光線束は光軸Ｌｘに対して所要の角度方向に向けられる。すなわち、第１レンズ２１の周辺領域に向けられる。これにより、凸球面レンズ２１１に入射された光は、光軸Ｌｘに対して全体として発散状態とされ、第１レンズ２１のほぼ全面から出射されるようになる。また、第１レンズ２１の出射面２１２から出射される光線束は光軸に平行に近い方向に偏向される。これにより、第２レンズ２２に対しては、光軸Ｌｘにほぼ平行な光線束として入射され、実施形態１と同様な配光パターンとして投影される。

【0043】

（実施形態３の変形例）
図１３は実施形態３の変形例の光学系の水平断面図である。実施形態３と等価な部分には同一符号を付してある。この変形例では、第１レンズ２１の出射面２１２は凸曲面に形成されている。また、第２レンズ２２の入射面２２０は凹曲面に形成されている。これらの凸曲面形状と凹曲面形状は、それぞれ球面であってもよいが、非球面に形成されることが好ましい。また、第１レンズ２１と第２レンズ２２を構成している透光部材の屈折率や分散（アッベ数）が適宜に設計される。

【0044】

この変形例の動作は実施形態３とほぼ同じであるが、第１レンズ２１の出射面２１２と第２レンズ２２の入射面２２０が曲面に形成されているので、第１レンズ２１の出射面２１２から出射される光線束は光軸Ｌｘの方向、ないしはほぼ光軸Ｌｘに沿った方向に偏向される。また、これらの面が非球面に形成されたときには、第１レンズ２１と第２レンズ２２を含む光学系２のレンズ収差、特に球面収差が緩和される。また、第１レンズ２１と第２レンズ２２の屈折率や分散が好適に設計されたときには、第１レンズ２１と第２レンズ２２を透過した光の色収差が低減でき、白色の好適な配光パターンが得られる。

【0045】

なお、実施形態３及びその変形例においては、図示は省略するが、第１レンズ２１を光軸方向に沿って２分割、すなわち入射面側の部位と、出射面側の部位とに分割された構成としてもよい。すなわち、入射面側は凸球面レンズを備える第１－１レンズとして構成され、出射面側は円錐面又は曲面を有する第１－２レンズとして構成される。これらの第１－１レンズと第１－２レンズは密着しても、あるいは所要の間隙を持って対向配置されてもよい。このようにすることで、第１－１レンズと第１－２レンズの設計、製造が容易になり、第１レンズ２１の全体の設計、製造も容易になる。

【0046】

本発明は実施形態に記載したヘッドランプ用のランプユニットに限られるものではなく、多分割ＬＥＤアレイを光源とし、任意の配光での照明を行う構成のランプに適用できる。また、光学系は第１と第２のレンズを備えた構成に限られるものではなく、図１０に示したような単一のレンズで構成されてもよく、あるいは３枚以上のレンズで構成されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１ ユニットケース
２ 光学系
３ 光源
４ 制御系
２１ 第１レンズ
２２ 第２レンズ
２３ 第３レンズ
３１ 多分割ＬＥＤアレイ
３２ 微小ＬＥＤ
２２２ 中央領域
２２３ 周辺領域
１００ ランプハウジング
４０１ ランプＥＣＵ
４０２ 車両ＥＣＵ
ＡＬＵ ＡＤＢランプユニット
Ｐ１ 配光パターン
Ｐ１１ 中央配光パターン
Ｐ１２ 周辺配光パターン
Ｃ 単位照明領域
Ｌｘ レンズ光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】