JP2012146621A

JP2012146621A - 車両用灯具

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Publication number: JP2012146621A
Application number: JP2011075653A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sato; 孝佐藤; Kazuhisa Iwasaki; 和久岩崎
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2010-12-20
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2012-08-02

Abstract

【課題】従来の車両用灯具と比べ、より少ない部品数で軽量に構成することが可能な車両用灯具を提供する。
【解決手段】参照光が照射されることで再生される回折光が所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子と、前記ホログラム素子に前記参照光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は車両用灯具に係り、特に、所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子を備えた車両用灯具に関する。

従来、車両用灯具の分野においては、投影レンズから照射される光により車両前方を照明するように構成された車両用灯具が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、光源２１１から放射された光の一部をシェード２１２により遮光し、投影レンズ２１３を介して前方に照射することでロービーム用配光パターンＰを形成するように構成されている。

特開２００２−３５８８０５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、ロービーム用配光パターンＰを形成することが可能であるものの、シェード２１２、光源２１１を覆うドーム型反射面２１４等の複数部品が必要であるため、構造が複雑化するとともに軽量化できないという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来の車両用灯具と比べ、より少ない部品数で軽量に構成することが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、参照光が照射されることで再生される回折光が所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子と、前記ホログラム素子に前記参照光を照射する光源と、を備えることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光により、車両用灯具用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、請求項１に記載の発明によれば、従来の車両用灯具とは異なり、シェードや、光源を覆うドーム型反射面等が不要であるため、より少ない部品数で軽量な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光の回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、カットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子を用いることで、明瞭なカットオフラインを含みかつ水平線と鉛直線との交点近傍の光度が周辺よりも明るい遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、請求項１に記載の発明によれば、ハイビーム用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子を用いることで、水平線と鉛直線との交点近傍の光度が周辺よりも明るい遠方視認性に優れたハイビーム用配光パターンを形成することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ホログラム素子は、入射角が直角となるように参照光が照射されることで再生される回折光が、前記参照光の入射方向と同一方向に所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されており、前記光源は、前記ホログラム素子に対する参照光の入射角が直角となるように配置されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光が、参照光の入射方向（進行方向）と同一方向に照射されることにより、車両用灯具用配光パターンを形成することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ホログラム素子は、入射角が鋭角となるように参照光が照射されることで再生される回折光が、前記参照光の入射方向に対し所定角度傾斜した方向に所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されており、前記光源は、前記ホログラム素子に対する参照光の入射角が鋭角となるように配置されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光が、参照光の入射方向（０次回折光の進行方向）に対し所定角度傾斜した方向に照射されることにより、車両用灯具用配光パターンを形成することが可能となる。すなわち、光源からの参照光のうちホログラム素子を透過する０次回折光（及び２次以上の高次回折光）を、車両用灯具用配光パターン（例えばヘッドランプ用配光パターン）の形成に用いられる回折光（１次回折光）の照射方向（例えば車両前方）とは異なる方向（例えば車両前方以外の方向）に照射させることが可能となるため、当該０次回折光が車両前方等に照射されることに起因するグレアの発生を防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、回転停止位置に応じて異なるホログラム素子が前記光源からの参照光の光路上に位置するように、複数のホログラム素子が固定された回転軸と、前記複数のホログラム素子のうち目的のホログラム素子が前記光源からの参照光の光路上に位置するように、前記回転軸を回転制御するアクチュエータと、を備えており、前記複数のホログラム素子にはそれぞれ、互いに異なるホログラムパターンが記録されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、アクチュエータの作用により回転軸を回転制御させて目的のホログラム素子を光源からの参照光の光路上に位置させることで、道路状況に適した車両用灯具用配光パターン（例えばヘッドランプ用配光パターン）に切り替えることが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかの発明において、前記光源からの参照光が前記ホログラム素子に照射されることで再生される再生像を投影する投影レンズをさらに備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、投影レンズにより集光された、より明るい車両用灯具用配光パターン（例えばヘッドランプ用配光パターン）を形成することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の発明において、前記車両用灯具用配光パターンは、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光により、ヘッドランプ用配光パターン（例えばロービーム用配光パターン、ハイビーム用配光パターン）を形成することが可能となる。すなわち、請求項６に記載の発明によれば、従来の車両用灯具とは異なり、シェードや、光源を覆うドーム型反射面等が不要であるため、より少ない部品数で軽量な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明によれば、カットオフラインを含むロービーム用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子を用いることで、明瞭なカットオフラインを含みかつ水平線と鉛直線との交点近傍の光度が周辺よりも明るい遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、請求項６に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光の回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光源からの参照光が透過するように前記ホログラム素子と前記光源との間に配置され、印可される電圧に応じて参照光の進行方向を変化させる液晶プリズムをさらに備えており、前記ホログラム素子には、電圧印加時に前記液晶プリズムの作用により進行方向が変化させられた参照光が照射されることで再生される回折光が車両用灯具用配光パターンを形成するように計算された少なくとも１つのホログラムパターンが記録されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、機械的な構成部品を用いることなく、電気的に複数のヘッドランプ用配光パターンを切り替えることが可能な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、請求項７に記載の発明によれば、光源からの参照光がホログラム素子に照射されることで再生される回折光の回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

また、請求項７に記載の発明によれば、機械的な構成部品を用いていないため、故障が少ない車両用灯具を構成することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記ホログラム素子には、電圧無印加時に前記液晶プリズムをそのまま直進して透過した参照光が照射されることで再生される回折光が車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明によれば、液晶プリズムに電圧が印加されない場合（例えば、液晶プリズムを駆動させるための回路が故障した場合等）には、電圧無印加時の配光パターン（例えば、ロービーム用配光パターン）を形成することが可能な車両用灯具を構成することが可能となる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記電圧無印加時に形成される車両用灯具用配光パターンは、すれ違いビーム用配光パターンであることを特徴とする。

請求項９に記載の発明によれば、液晶プリズムに電圧が印加されない場合（例えば、液晶プリズムを駆動させるための回路が故障した場合等）には、ロービーム用配光パターンが形成されるため、対向車、先行車に幻惑を与えることが無く、フェールセイフに優れた車両用灯具を構成することが可能となる。

請求項１０に記載の発明は、請求項７から９のいずれかに記載の発明において、前記参照光が前記ホログラム素子に照射されることで再生される再生像を投影する投影レンズをさらに備えることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明によれば、投影レンズにより集光された、より明るい車両用灯具用配光パターン（例えばヘッドランプ用配光パターン）を形成することが可能となる。

本発明によれば、従来の車両用灯具と比べ、より少ない部品数で軽量に構成することが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。

第１実施形態である車両用灯具１０の斜視図（模式図）である。（ａ）仮想鉛直スクリーンＳ上に形成されるロービーム用配光パターンＰ１の例、（ｂ）仮想鉛直スクリーンＳ上に形成されるハイビーム用配光パターンＰ２の例、（ｃ）仮想鉛直スクリーンＳ上に形成される高速道路用配光パターンＰ３の例、（ｄ）仮想鉛直スクリーンＳ上に形成される市街地用配光パターンＰ４の例である。（ａ）ホログラム素子１１を複数エリアに分割して構成した例、（ｂ）（ａ）のホログラム素子１１から再生された１次回折光により形成されたヘッドランプ用配光パターンの例である。図２（ａ）〜図２（ｄ）の路面配光パターン例である。（ａ）ヘッドランプ用配光パターン切替機構の正面図、（ｂ）ヘッドランプ用配光パターン切替機構の側面図である。車両用灯具１０（変形例１）の模式図である。車両用灯具１０（変形例１）の模式図である。従来の車両用灯具２００の斜視図である。第２実施形態である車両用灯具１０Ａの模式図である。（ａ）液晶プリズム１５の断面図、（ｂ）液晶プリズム１５により制御される参照光Ｒｂを説明するための図である。

以下、本発明の第１実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用灯具１０は、ヘッドランプ用配光パターンを形成するように構成された光学ユニットであり、車両前部の左右両側にそれぞれ配置されて車両用前照灯を構成している。

図１に示すように、車両用灯具１０は、参照光Ｒｂが照射されることで再生される回折光Ｏｂが、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子１１、ホログラム素子１１に参照光を照射する光源１２等を備えている。

一般に、コヒーレントな光を二つに分け、一方を物体に照射し、他方（参照光）を直接観測面に入射させると、観測面では、物体からの反射光（物体光）と参照光の干渉縞が形成される。観測面に感光材料を置き、この干渉縞（振幅情報、位相情報を含んでいる）を記録したものがホログラムである。この干渉縞は計算によって求めることが可能であり、計算によって求めた干渉縞を記録したものが計算機ホログラムである。ホログラムに参照光を照射すると、元の物体から出た波面と同じ波面が形成される（波面再生）。この波面再生によって直接像（本実施形態では、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ）が形成される。

ホログラム素子１１は、計算機ホログラムであり、ヘッドランプ用配光パターンに適した形状及び光度分布の配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されている。例えば、ホログラム素子１１は、図１に示すように、入射角が直角（又は略直角）となるように参照光Ｒｂが照射されることで再生される１次回折光Ｏｂが参照光Ｒｂの入射方向（進行方向）と同一方向（車両前方）に照射されて、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ（例えば、車両前端部前方約２５ｍに配置されている）上に、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されている。ホログラムパターンの記録媒体としては例えば、ガラス基板や樹脂基板等の板状体を用いることが可能である。図２（ａ）は仮想鉛直スクリーンＳ上に形成されるロービーム用配光パターンＰ１の例、図２（ｂ）は仮想鉛直スクリーンＳ上に形成されるハイビーム用配光パターンＰ２の例、図２（ｃ）は仮想鉛直スクリーンＳ上に形成される高速道路用配光パターンＰ３の例、図２（ｄ）は仮想鉛直スクリーンＳ上に形成される市街地用配光パターンＰ４の例である。

例えば、図１、図３（ａ）に示すように、ホログラム素子１１を５×５の合計２５のエリアに分割し、中心エリア光度（Ｃ３）＞その周囲エリア光度（Ｂ２〜Ｂ４、Ｃ２、Ｃ４、Ｄ２〜Ｄ４）＞最外エリア光度（Ａ１〜Ａ５、Ｂ１、Ｂ５、Ｃ１、Ｃ５、Ｄ１、Ｄ５、Ｅ１〜Ｅ５）の関係となるように、分割エリアごとに対応するホログラムパターンを設計して記録することで、ホログラム素子１１を形成することが可能である。なお、ホログラムパターンの計算方法については、「計算機合成ホログラムの計算方法（http:cgh.ist.hokudai.ac.jp/CGH_calc.html）」や特開平９−３１９２９０号公報等に記載されている手法を用いることが可能である。

光源１２は、ホログラム素子１１に参照光Ｒｂを照射する光源である。光源１２は、例えば、図１に示すように、ホログラム素子１１に対する参照光Ｒｂの入射角が直角（又は略直角）となるように配置されている。光源１２としては、参照光Ｒｂが照射されることで再生される１次回折光Ｏｂによって形成されるヘッドランプ用配光パターンＰが、法規が求める白色色度範囲に収まるような波長の光源、例えば、半導体レーザー等のレーザー発信装置を用いることが可能である。

上記構成の車両用灯具１０によれば、図１に示すように、光源１２からの参照光Ｒｂがホログラム素子１１に照射されることで１次回折光Ｏｂが再生され、当該１次解析光Ｏｂが参照光Ｒｂの入射方向（進行方向）と同一方向（車両前方）に照射されることにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）、図３（ｂ）参照）を形成することが可能となる。すなわち、上記構成の車両用灯具１０によれば、従来の車両用灯具とは異なり、シェードや、光源を覆うドーム型反射面等が不要であるため、より少ない部品数で軽量な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、上記構成の車両用灯具１０によれば、光源１２からの参照光がホログラム素子１１に照射されることで再生される１次回折光Ｏｂの回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

また、上記構成の車両用灯具１０によれば、カットオフラインＣＬを含むロービーム用配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子１１を用いることで、明瞭なカットオフラインＣＬを含みかつ水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点近傍の光度が周辺よりも明るい遠方視認性に優れたロービーム用配光パターンＰ１を形成することが可能となる（図２（ａ）、図４参照）。

また、上記構成の車両用灯具１０によれば、ハイビーム用配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子１１を用いることで、水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点近傍の光度が周辺よりも明るい遠方視認性に優れたハイビーム用配光パターンＰ２を形成することが可能となる（図２（ｂ）、図４参照）。

また、上記構成の車両用灯具１０によれば、高速道路用配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子１１を用いることで、水平線Ｈと鉛直線Ｖとの交点近傍の光度が周辺よりも明るい高速道路の走行に適した高速道路用配光パターンＰ３を形成することが可能となる（図２（ｃ）、図４参照）。

また、上記構成の車両用灯具１０によれば、市街地用配光パターンＰ４（図２（ｄ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子１１を用いることで、左右方向にワイドで市街地での走行に適した市街地用配光パターンＰ４を形成することが可能となる（図２（ｄ）、図４参照）。

次に、ヘッドランプ用配光パターンを切り替えるための機構について説明する。

図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、ヘッドランプ用配光パターン切替機構は、回転停止位置に応じて異なるホログラム素子１１が光源１２からの参照光Ｒｂの光路上に位置するように、複数のホログラム素子１１（図５（ｂ）では４つのホログラム素子１１を例示）が固定された回転軸１３と、回転軸１３に連結されており、複数のホログラム素子１１のうち目的のホログラム素子１１が光源１２からの参照光Ｒｂの光路上に位置するように、回転軸１３を回転制御するアクチュエータ（図示せず）等を備えている。複数のホログラム素子１１にはそれぞれ、互いに異なるホログラムパターン（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す各ヘッドランプ用配光パターンＰ１〜Ｐ４に対応するホログラムパターン）が記録されている。

上記構成のヘッドランプ用配光パターン切替機構によれば、アクチュエータの作用により回転軸１３を回転制御させて目的のホログラム素子１１を光源１２からの参照光Ｒｂの光路上に位置させることで、道路状況に適したヘッドランプ用配光パターンＰ１〜Ｐ４に切り替えることが可能となる。

次に、変形例について説明する。

［変形例１］
上記構成の車両用灯具１０においては、光源１２はホログラム素子１１に対する参照光Ｒｂの入射角が直角（又は略直角）となるように配置されているため（図１参照）、光源１２からの参照光Ｒｂのうちホログラム素子１１を透過する光（０次回折光）や２次以上の高次回折光が車両前方に照射されてグレアの原因となる可能性がある。

これを防止するために、本変形例では、図６に示すように、ホログラム素子１１として、入射角θが鋭角となるように参照光Ｒｂが照射されることで再生される１次回折光Ｏｂが参照光Ｒｂの入射方向（０次回折光の進行方向）に対し所定角度傾斜した方向に照射されて、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）参照）を形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたものを用い、かつ、光源１２はホログラム素子１１に対する参照光Ｒｂの入射角が鋭角となるように配置してある。

本変形例によれば、図６に示すように、光源１２からの参照光Ｒｂがホログラム素子１１に照射されることで再生される回折光Ｏｂが、参照光Ｒｂの入射方向（０次回折光の進行方向）に対し所定角度傾斜した方向に照射されることにより、ヘッドランプ用配光パターンＰを形成することが可能となる。すなわち、０次回折光（及び２次以上の高次回折光）を、ヘッドランプ用配光パターンＰの形成に用いられる１次回折光Ｏｂの照射方向（車両前方）とは異なる方向（車両前方以外の方向）に照射させることが可能となるため、当該０次回折光が車両前方に照射されることに起因するグレアの発生を防止することが可能となる。

また、本変形例によれば、上記実施形態と同様、図６に示すように、光源１２からの参照光Ｒｂがホログラム素子１１に照射されることで１次回折光Ｏｂが再生され、当該１次解析光Ｏｂが参照光Ｒｂの入射方向（０次回折光の進行方向）に対し所定角度傾斜した方向に照射されることにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）参照）を形成することが可能となる。すなわち、本変形例の車両用灯具１０によれば、従来の車両用灯具とは異なり、シェードや、光源を覆うドーム型反射面等が不要であるため、より少ない部品数で軽量な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、本変形例の車両用灯具１０によれば、光源１２からの参照光がホログラム素子１１に照射されることで再生される１次回折光Ｏｂの回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

［変形例２］
上記実施形態及び変形例では、ホログラム素子１１から再生される１次回折光Ｏｂが、投影レンズを介することなく照射されてヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように説明したが、本発明はこれに限定されない。

例えば、図７に示すように、ホログラム素子１１の前方に投影レンズ１４を配置し、光源１２からの参照光Ｒｂがホログラム素子１１に照射されることで再生される再生像（ヘッドランプ用配光パターンＰに対応する実像）を当該投影レンズ１４により投影することで、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンＰ（例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）参照）を形成するようにしてもよい。このようにすれば、投影レンズ１４により集光された、より明るいヘッドランプ用配光パターンＰを形成することが可能となる。

次に、本発明の第２実施形態である車両用灯具について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用灯具１０Ａは、図９に示すように、光源１２からの参照光Ｒｂが透過するようにホログラム素子１１（以下ホログラム素子１１Ａと称す）と光源１２との間に配置され、印可される電圧に応じて参照光Ｒｂの進行方向を変化させる液晶プリズム１５及び投影レンズ１４を備えている点が上記第１実施形態と相違し、それ以外は上記第１実施形態と同様である。

液晶プリズム１５としては、例えば、特開２００６−１４７３７７号公報に記載されているものを用いることが可能である。この公報に記載の液晶プリズム１５は、図１０（ａ）に示すように、ガラス基板１５ａ、プリズム基板１５ｂ、ガラス基板１５ａとプリズム基板１５ｂ間の液晶層１５ｃ等を備えている。

ガラス基板１５ａのうちプリズム基板１５ｂが対向する側の面には、ガラス基板側透明電極及びガラス基板側配向膜が形成されている（いずれも図示せず）。プリズム基板１５ｂのうちガラス基板１５ａが対向する側の面には、プリズム基板側透明電極及びプリズム基板側配向膜が形成されている（いずれも図示せず）。

上記構成の液晶プリズム１５によれば、例えば、液晶層１５ｃに印加する電圧をＶ_１、Ｖ_２、Ｖ_３又はＶ_４（但し、Ｖ_１＝０、＜Ｖ_２＜Ｖ_３＜Ｖ_４）に切り替えることにより、図１０（ｂ）に示すように、液晶プリズム１５を透過する光の進行方向を変化させることが可能となる（図１０（ｂ）中の符号Ｒｂ１〜Ｒｂ４参照）。

なお、液晶プリズム１５は、印可される電圧に応じて参照光Ｒｂの進行方向を変化させることができるものであれば特にその構成は限定されない。例えば、液晶プリズム１５としては、特開２００９−２６６４１号公報、特開２００９−２３８６２７号公報、特開２０１０−１４５６４６号公報に記載のものを用いることも可能である。

ホログラム素子１１Ａは、計算機ホログラムであり、図９に示すように、液晶プリズム１５の作用により進行方向が変化させられる参照光Ｒｂ１〜Ｒｂ４それぞれの光路上に配置されたホログラムパターンｐ１〜ｐ４が記録されている。

ホログラムパターンｐ１は、電圧無印加時（電圧Ｖ_１＝０）に液晶プリズム１５をそのまま直進して透過した参照光Ｒｂ１が照射されることで再生される回折光が、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（例えば、図２（ａ）に示す配光パターンＰ１に対応する実像）を再生するように計算されている。

また、ホログラムパターンｐ２は、電圧Ｖ_２印加時に液晶プリズム１５の作用により進行方向が変化させられた参照光Ｒｂ２が照射されることで再生される回折光が、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（例えば、図２（ｂ）に示す配光パターンＰ２に対応する実像）を再生するように計算されている。

また、ホログラムパターンｐ３は、電圧Ｖ_３印加時に液晶プリズム１５の作用により進行方向が変化させられた参照光Ｒｂ３が照射されることで再生される回折光が、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（例えば、図２（ｃ）に示す配光パターンＰ３に対応する実像）を再生するように計算されている。

また、ホログラムパターンｐ４は、電圧Ｖ_４印加時に液晶プリズム１５の作用により進行方向が変化させられた参照光Ｒｂ４が照射されることで再生される回折光が、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（例えば、図２（ｄ）に示す配光パターンＰ４に対応する実像）を再生するように計算されている。

なお、ホログラム素子１１Ａのホログラムパターンｐ１〜ｐ４が記録される面の直径は、例えば、１０〜２０ｍｍ程度である。

投影レンズ１４は、一般的なプロジェクタタイプの車両用灯具に用いられる投影レンズと同様、車両前方側表面が凸レンズ面で車両後方側表面が平面の非球面レンズである。投影レンズ１４の直径は、例えば、４０〜７０ｍｍ程度である。ホログラム素子１１Ａは、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に配置されている。

次に、上記構成の車両用灯具１０Ａの動作について説明する。

電圧無印加時（電圧Ｖ_１＝０）、光源１２からの参照光Ｒｂは、液晶プリズム１５をそのまま直進して透過し、ホログラムパターンｐ１を照射する（図９中、符号Ｒｂ_１参照）。これにより、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（ロービーム用配光パターンＰ１に対応する実像）が再生され、投影レンズ１４により前方に投影される。これにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のロービーム用配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）が形成される。

次に、電圧Ｖ_２印加時、光源１２からの参照光Ｒｂは、液晶プリズム１５の作用により進行方向を変化させられて、ホログラムパターンｐ２を照射する（図９中、符号Ｒｂ_２参照）。これにより、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（ハイビーム用配光パターンＰ２に対応する実像）が再生され、投影レンズ１４により前方に投影される。これにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布のハイビーム用配光パターンＰ２（図２（ｂ）参照）が形成される。

同様に、電圧Ｖ_３印加時、光源１２からの参照光Ｒｂは、液晶プリズム１５の作用により進行方向を変化させられて、ホログラムパターンｐ３を照射する（図９中、符号Ｒｂ_３参照）。これにより、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（高速道路用配光パターンＰ３に対応する実像）が再生され、投影レンズ１４により前方に投影される。これにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布の高速道路用配光パターンＰ３（図２（ｃ）参照）が形成される。

同様に、電圧Ｖ_４印加時、光源１２からの参照光Ｒｂは、液晶プリズム１５の作用により進行方向を変化させられて、ホログラムパターンｐ４を照射する（図９中、符号Ｒｂ_４参照）。これにより、投影レンズ１４の後側焦点Ｆ近傍に再生像（市街地用配光パターンＰ４に対応する実像）が再生され、投影レンズ１４により前方に投影される。これにより、車両前端部に正対した仮想鉛直スクリーンＳ上に、法規が求める光度分布の市街地用配光パターンＰ４（図２（ｄ）参照）が形成される。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具１０Ａによれば、第１実施形態で説明したヘッドランプ用配光パターン切替機構（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）等の機械的な構成部品を用いることなく、電気的に、道路状況に適したヘッドランプ用配光パターンＰ１〜Ｐ４に切り替えることが可能な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、上記構成の車両用灯具１０Ａによれば、第１実施形態と同様、光源１２からの参照光がホログラム素子１１Ａに照射されることで再生される１次回折光の回折効率が最大９０％程度であるため、光源からの光の一部をシェードで遮光してヘッドランプ用配光パターンを形成する従来のプロジェクタ型の車両用灯具と比べ、光利用効率を最大５０％程度向上させることが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０Ａによれば、第１実施形態で説明したヘッドランプ用配光パターン切替機構（図５（ａ）、図５（ｂ）参照）等の機械的な構成部品を用いていないため、故障が少ない車両用灯具を構成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０Ａによれば、液晶プリズム１５に電圧（又は電流）が印加されない場合（例えば、液晶プリズム１５を駆動させるための回路が故障した場合等）には、電圧無印加時（電圧Ｖ_１＝０）のロービーム用配光パターンＰ１が形成されるため、対向車、先行車に幻惑を与えることが無く、フェールセイフに優れた車両用灯具を構成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０Ａによれば、上記実施形態１と同様、従来の車両用灯具とは異なり、シェードや、光源を覆うドーム型反射面等が不要であるため、より少ない部品数で軽量な車両用灯具を構成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０Ａによれば、投影レンズ１４により集光された、より明るい車両用灯具用配光パターン（例えばヘッドランプ用配光パターン）を形成することが可能となる。

なお、投影レンズ１４については、第１実施形態と同様、これを省略してもよい。

なお、本実施形態では、電圧を切り替えることで進行方向が変化させられる参照光Ｒｂ１〜Ｒｂ４それぞれの光路上に配置された４つのホログラムパターンｐ１〜ｐ４を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、２つのホログラムパターンｐ１、ｐ２、又は、３つのホログラムパターンｐ１〜ｐ３だけを用いてもよいし、あるいは、５つ以上のホログラムパターンを用いてもよい。

また、上記各実施形態及び各変形例では、ホログラム素子１１（又はホログラム素子１１Ａ）には、ヘッドランプ用配光パターンＰを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されているように説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ホログラム素子１１（又はホログラム素子１１Ａ）には、ヘッドランプ以外の各種車両用灯具（例えば、フォグランプ、テールランプ、ストップランプ）用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されていてもよい。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

１０、１０Ａ…車両用灯具、１１、１１Ａ…ホログラム素子、１２…光源、１３…回転軸、１４…投影レンズ、１５…液晶プリズム、Ｏｂ…回折光、Ｒｂ…参照光、Ｐ…ヘッドランプ用配光パターン、Ｐ１…ロービーム用配光パターン、Ｐ２…ハイビーム用配光パターン、Ｐ３…高速道路用配光パターン、Ｐ４…市街地用配光パターン

Claims

参照光が照射されることで再生される回折光が所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されたホログラム素子と、
前記ホログラム素子に前記参照光を照射する光源と、
を備えることを特徴とする車両用灯具。
前記ホログラム素子は、入射角が直角となるように参照光が照射されることで再生される回折光が、前記参照光の入射方向と同一方向に所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されており、
前記光源は、前記ホログラム素子に対する参照光の入射角が直角となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記ホログラム素子は、入射角が鋭角となるように参照光が照射されることで再生される回折光が、前記参照光の入射方向に対し所定角度傾斜した方向に所定光度分布の車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されており、
前記光源は、前記ホログラム素子に対する参照光の入射角が鋭角となるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
回転停止位置に応じて異なるホログラム素子が前記光源からの参照光の光路上に位置するように、複数のホログラム素子が固定された回転軸と、
前記複数のホログラム素子のうち目的のホログラム素子が前記光源からの参照光の光路上に位置するように、前記回転軸を回転制御するアクチュエータと、
を備えており、
前記複数のホログラム素子にはそれぞれ、互いに異なるホログラムパターンが記録されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記光源からの参照光が前記ホログラム素子に照射されることで再生される再生像を投影する投影レンズをさらに備えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の車両用灯具。
前記車両用灯具用配光パターンは、法規が求める光度分布のヘッドランプ用配光パターンであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の車両用灯具。
前記光源からの参照光が透過するように前記ホログラム素子と前記光源との間に配置され、印可される電圧に応じて参照光の進行方向を変化させる液晶プリズムをさらに備えており、
前記ホログラム素子には、電圧印加時に前記液晶プリズムの作用により進行方向が変化させられた参照光が照射されることで再生される回折光が車両用灯具用配光パターンを形成するように計算された少なくとも１つのホログラムパターンが記録されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
前記ホログラム素子には、電圧無印加時に前記液晶プリズムをそのまま直進して透過した参照光が照射されることで再生される回折光が車両用灯具用配光パターンを形成するように計算されたホログラムパターンが記録されていることを特徴とする請求項７に記載の車両用灯具。
前記電圧無印加時に形成される車両用灯具用配光パターンは、すれ違いビーム用配光パターンであることを特徴とする請求項８に記載の車両用灯具。
前記参照光が前記ホログラム素子に照射されることで再生される再生像を投影する投影レンズをさらに備えることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の車両用灯具。