JP2018097918A - 車両用灯具及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くし、さらに灯室内をブラックアウトさせるための車両用灯具及び照明器具を提供する。【解決手段】車両用灯具は、光源１と、光源１からの光を前方へ反射するための反射鏡２と、光源１の前方に設けられた偏光変換素子としての所定波長に依存する１／４波長板（円偏光板）３と、１／４波長板３の前方に設けられ、所定方向たとえば垂直方向の直線偏光（垂直偏光）のみを透過する偏光フィルタ４とによって構成される。【選択図】 図１

Description

本発明は光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くし、さらに灯室内をブラックアウトさせるための車両用灯具、及び照明器具に関する。

従来の車両用灯具においては、光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くするために、灯室内の光源を実装する実装基板に着色層を設けると共に、前面レンズに三角プリズムを設けている。従って、光源の非点灯時に、前面レンズの三角プリズムに入射した外乱光は、実装基板の着色層で着色された着色反射光となって反射鏡で反射され、前面レンズを透過して外部へ出射する（参照：特許文献１）。また、着色反射光のために反射色変換層を積層させるものもある（参照：特許文献２）。これにより、光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くできる。

特開２０１５−６５０３５号公報 特開２０１４−８２０５８号公報 特開平５−１００１１４号公報

しかしながら、上述の従来の車両用灯具においては、光源の非点灯時に一定の狭い視野から見た場合しか着色反射光が見えず、従って、灯具の見栄えが不完全であり、また、光源の点灯時の照射光も着色反射光により色づくので、実用的でないという課題がある。

尚、灯具の見栄えをさらに良くするために、ブラックアウトさせることは有効であるが、反射鏡の反射率を低下させることによるブラックアウトの実現では、光源の点灯時の照射光も減少するので現実的でない。

上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用灯具は、光源と、光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタとを具備し、偏光フィルタから偏光変換素子に入射した直線偏光の所定方位角と該直線偏光が偏光変換素子を透過して反射鏡によって反射されて偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにしたものである。偏光変換素子は所定波長の１／４波長板又はファラデー素子とする。これにより、光源の非点灯時に所定波長に依存する反射鏡からの着色反射光が灯外に出射される。

また、偏光変換素子は可視光領域波長の広帯域１／４波長板又は広帯域ファラデー素子とする。これにより、光源の非点灯時に反射鏡からの着色反射光は灯外に出射されない。

さらに、光源は直線偏光を発生する発光素子たとえばレーザ素子を具備し、光源の光は偏光フィルタを透過できるようにする。

本発明によれば、光源の非点灯時には灯具内の着色反射光が広範囲の視野において完全に見える。また、光源の非点灯時にブラックアウトも実現できる。さらに、光源の点灯時の照射光は着色せず光量の減少も少なくできる。

本発明に係る車両用灯具の第１の実施の形態を示す断面図である。 図１の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。 図１の着色反射光の強度分布を示すグラフである。 図１の車両用灯具の光源の点灯時動作を説明するための図である。 図１の車両用灯具の変更例を示す断面図である。 本発明に係る車両用灯具の第２の実施の形態を示す断面図である。 図６の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。 図６の着色反射光の強度分布を示すグラフである。 本発明に係る車両用灯具の第３の実施の形態を示す断面図である。 図９の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。 図９の着色反射光の強度分布を示すグラフである。 図９の車両用灯具の光源の点灯時動作を説明するための図である。 図９の車両用灯具の変更例を示す断面図である。 本発明に係る車両用灯具の第４実施の形態を示す断面図である。 図１４の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。 図１４の着色反射光の強度分布を示すグラフである。

図１は本発明に係る車両用灯具の第１の実施の形態を示す断面図である。

図１において、１は光源、２は光源１からの光を前方へ反射する反射鏡、３は反射面２の前方に設けられた偏光変換素子としての１／４波長板、４は１／４波長板３の前方に設けられ、所定方向たとえば垂直方向の直線偏光（垂直偏光）のみを透過する偏光フィルタである。

１／４波長板３は直交関係を有する進相軸（ｆａｓｔ軸）及び遅相軸（ｓｌｏｗ軸）を有し、偏光フィルタ４を透過する垂直偏光の偏光方向は進相軸及び遅相軸に対して４５°傾いている。この場合、１／４波長板３は波長依存性を有し、偏光フィルタ４を透過した所定波長λの垂直偏光を左回り円偏光に変換し、かつ所定波長λの右回り円偏光を平行方向の直線偏光（平行偏光）に変換する。

図１の車両用灯具の光源１の非点灯時動作を図２を参照して説明する。尚、図２における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図２に示すように、自然光Ｌ１のうち、垂直偏光Ｌ２のみが偏光フィルタ４を透過する。この場合、垂直偏光Ｌ２には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ４を透過した垂直偏光Ｌ２は１／４波長板３をさらに透過する。この結果、１／４波長板３は垂直偏光Ｌ２のうち波長λの垂直偏光Ｌ２のみをたとえば左回り円偏光Ｌ３に変換する。左回り円偏光Ｌ３は反射鏡２によって反射されて右回り円偏光Ｌ４に変換される。右回り円偏光Ｌ４は再び１／４波長板３を透過し、平行方向の直線偏光（平行偏光）Ｌ５に変換される。この結果、波長λを有する平行偏光Ｌ５は偏光フィルタ４を透過できない。

このようにして、自然光Ｌ１のうち波長λの成分のみ偏光フィルタで吸収され、自然光Ｌ１のうち波長λ以外の波長成分は灯具外へ図３に示す強度分布の着色反射光Ｌ６として出射される。たとえば、１／４波長板３の所定波長λをλ＝５５０ｎｍ（緑色相当）とすれば、灯具外へ出射される着色反射光Ｌ６は青色と赤色が合わされた紫色と色がかる。従って、光源１の非点灯時には、着色反射光Ｌ６は反射鏡２全体から反射されるので、方向に関係なく広い視野で見える。さらに、着色反射光Ｌ６の色は１／４波長板３の所定波長λを変えることで変更できるので、車両のボディ色に合致するように着色反射光を設定することもできる。

図１の車両用灯具の光源１の点灯時動作を図４を参照して説明する。尚、図４における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図４に示すように、光源１はたとえば白色光源つまり非偏光発光素子である。この場合には、光源１からの白色光Ｌ７は偏光フィルタ４によって垂直偏光Ｌ８となり、従って、５０％カットされ、灯具の効率は低下する。

図５は図１の車両用灯具の変更例を示す断面図である。尚、図５における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図５において、図１の白色光光源１の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源１１及びレーザ光源１１からの直線偏光をたとえば右回り円偏光Ｌ７−１に変換する１／４波長板１２よりなる光源１Ａを設ける。これにより、光源１Ａの点灯時において、光源１Ａからの右回り円偏光Ｌ７−１は反射鏡２によって左回り円偏光Ｌ７−２に変換され、さらに１／４波長板３を透過することによって垂直偏光Ｌ８に変換され、偏光フィルタ４を透過する。これにより、光源１Ａからの出射光は偏光フィルタ４によってカットされないので、灯具の効率が上昇する。

図６は本発明に係る車両用灯具の第２の実施の形態を示す断面図である。

図６においては、図１の波長λに依存する１／４波長板３の代りに、可視光領域波長全域に亘る広帯域１／４波長板３’を設けている。この場合、広帯域１／４波長板３’は可視光領域で波長依存性を有せず、偏光フィルタ４を透過した可視光領域波長の垂直偏光を左回り円偏光に変換し、かつ可視光領域波長の右回り円偏光を平行方向の直線偏光（平行偏光）に変換する。

尚、広帯域１／４波長板３’は、単色光に対して１／２波長の位相差を与える２枚の延伸フィルム及び１／４波長の位相差を与える１枚の延伸フィルムを透明な接着層で交差させて積層することによって構成できる（参照：特許文献３）。

図６の車両用灯具の光源１の非点灯時動作を図７を参照して説明する。尚、図７における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図７に示すように、自然光Ｌ１’のうち、垂直偏光Ｌ２’のみが偏光フィルタ４を透過する。この場合、垂直偏光Ｌ２’には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ４を透過した垂直偏光Ｌ２’は広帯域１／４波長板３’をさらに透過する。この結果、広帯域１／４波長板３’は可視光領域の垂直偏光Ｌ２’をたとえば左回り円偏光Ｌ３’に変換する。左回り円偏光Ｌ３’は反射鏡２によって反射されて右回り円偏光Ｌ４’に変換される。右回り円偏光Ｌ４’は再び広帯域１／４波長板３’を透過し、平行偏光Ｌ５’に変換される。この結果、平行偏光Ｌ５’は偏光フィルタ４を透過できない。

このようにして、自然光Ｌ１’はすべて偏光フィルタで吸収され、自然光Ｌ１’の波長成分は灯具外へ図８に示す着色反射光Ｌ６’として出射されるが、その強度は可視光領域全域でほぼ零となり、従って、ブラックアウト状態となる。

図６の車両用灯具の光源１の点灯時動作は図４に示す場合と同様であり、この場合には、光源１からの白色光は偏光フィルタ４によって５０％カットされ、灯具の効率は低下する。この場合も、図５に示すごとく、図１の白色光光源１の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源１１及びレーザ光源１１からの直線偏光をたとえば右回り円偏光Ｌ７−１に変換する１／４波長板１２よりなる光源１Ａを設けることにより、灯具の効率を上昇できる。

図９は本発明に係る車両用灯具の第３の実施の形態を示す断面図である。

図９においては、図１の１／４波長板３の代りに、ファラデー素子５を設ける。

ファラデー素子５は強磁性体で構成され、直線偏光がこの強磁性体を透過すると、強磁性体の磁化に比例して直線偏光軸が回転する。この時、透過する方向によって回転方向が逆になるという特徴を有する。この場合、ファラデー素子５は、波長依存性を有し、従って、偏光フィルタ４を透過した所定波長λの垂直偏光を左４５°回転した直線偏光に変換し、かつ所定波長λの右４５°回転した直線偏光を平行偏光に変換する。尚、ここでの強磁性体は、灯体内温度領域において垂直磁化であり、ファラデー効果を有するフェリ磁性体や反強磁性体等も含む。

図９の車両用灯具の光源１の非点灯時動作を図１０を参照して説明する。尚、図１０における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図１０に示すように、自然光Ｌ１１のうち、垂直偏光Ｌ１２のみが偏光フィルタ４を透過する。この場合、垂直偏光Ｌ１２には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ４を透過した垂直偏光Ｌ１２はファラデー素子５をさらに透過する。この結果、ファラデー素子５は垂直偏光Ｌ１２のうち波長λの垂直偏光Ｌ１２のみをたとえば左４５°回転した直線偏光Ｌ１３に変換する。左４５°回転した直線偏光Ｌ１３は反射鏡２によって反射されて右４５°回転した直線偏光Ｌ１４に変換される。右４５°回転した直線偏光Ｌ１４は再びファラデー素子５を透過し、上述とは透過する方向が逆であるので回転方向が逆になり平行偏光Ｌ１５に変換される。この結果、波長λを有する平行偏光Ｌ１５は偏光フィルタ４を透過できない。

このようにして、自然光Ｌ１のうち波長λの成分のみ偏光フィルタで吸収され、自然光Ｌ１１のうち波長λ以外の波長成分は灯具外へ図１１に示す強度分布の着色反射光Ｌ１６として出射される。たとえば、ファラデー素子５の所定波長λをλ＝５５０ｎｍ（緑色相当）とすれば、灯具外へ出射される着色反射光Ｌ１６は青色と赤色が合わされた紫色と色がかる。従って、光源１の非点灯時には、着色反射光Ｌ１６は反射鏡２全体から反射されるので、方向に関係なく広い視野で見える。さらに、着色反射光Ｌ１６の色はファラデー素子５を形成する物質を変えることで変更できるので、車両のボディ色に合致するように着色反射光を設定することもできる。

図９の車両用灯具の光源１の点灯時動作を図１２を参照して説明する。尚、図１２における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図１２に示すように、光源１はたとえば白色光源つまり非偏光発光素子である。この場合には、光源１からの白色光Ｌ１７は偏光フィルタ４によって垂直偏光Ｌ１８となり、従って、５０％カットされ、灯具の効率は低下する。

図１３は図９の車両用灯具の変更例を示す断面図である。尚、図１３における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図１３において、図９の白色光光源１の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源１Ｂを設ける。これにより、光源１Ｂの点灯時において、光源１Ｂからの右４５°回転した直線偏光Ｌ１７−１は反射鏡２によって左４５°回転した直線偏光Ｌ１７−２に変換され、さらにファラデー素子５を透過することによって垂直偏光Ｌ１８に変換され、偏光フィルタ４を透過する。これにより、光源１Ｂからの出射光は偏光フィルタ４によってカットされないので、灯具の効率が上昇する。

図１４は本発明に係る車両用灯具の第４の実施の形態を示す断面図である。

図１４においては、図９の波長λに依存するファラデー素子５の代りに、可視光領域波長全域に亘る広帯域ファラデー素子５’を設けている。この場合、広帯域ファラデー素子５’は可視光領域の各波長に対応する物質で形成された磁性体層を積層しており、従って、可視光領域で波長依存性を有せず、偏光フィルタ４を透過した可視光領域波長の垂直偏光を左４５°回転した直線偏光に変換し、かつ可視光領域波長の右４５°回転した直線偏光を平行偏光に変換する。

図１４の車両用灯具の光源１の非点灯時動作を図１５を参照して説明する。尚、図１５における偏光状態は光進行方向の逆方向（光を迎える方向）から見た場合を示している。

図１５に示すように、自然光Ｌ１１’のうち、垂直偏光Ｌ１２’のみが偏光フィルタ４を透過する。この場合、垂直偏光Ｌ１２’には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ４を透過した垂直偏光Ｌ１２’は広帯域ファラデー素子５’をさらに透過する。この結果、広帯域ファラデー素子５’は可視光領域の垂直偏光Ｌ１２’をたとえば左４５°回転した直線偏光Ｌ１３’に変換する。左４５°回転した直線偏光Ｌ１３’は反射鏡２によって反射されて右４５°回転した直線偏光Ｌ１４’に変換される。右４５°回転した直線偏光Ｌ１４’は再び広帯域ファラデー素子５’を透過し、上述とは透過する方向が逆であるので回転方向が逆になり、平行偏光Ｌ１５’に変換される。この結果、平行偏光Ｌ１５’は偏光フィルタ４を透過できない。

このようにして、自然光Ｌ１１’はすべて偏光フィルタで吸収され、自然光Ｌ１１’の波長成分は灯具外へ図１６に示す着色反射光Ｌ１６’として出射されるが、その強度は可視光領域全域で、ほぼ零となり、従って、ブラックアウト状態となる。

図１４の車両用灯具の光源１の点灯時動作は図９に示す場合と同様であり、この場合には、光源１からの白色光は偏光フィルタ４によって５０％カットされ、灯具の効率は低下する。この場合も、図１３に示すごとく、図１の白色光光源１の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源１Ｂを設けることにより、灯具の効率を上昇できる。

尚、上述の実施の形態は車両に搭載される車両用灯具に関するが、本発明は車両用灯具に限定されることなく、光源と反射鏡を有する限り、一般家庭用照明などを含む照明器具に適用可能である。車両用灯具においては、車両のボディ色に合致するように１／４波長板やファラデー素子の所定波長λを設定したが、照明器具においては照明器具が設置される周囲の構造物の色に合致するように１／４波長板やファラデー素子の所定波長λを設定すればよい。

また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内にいかなる変更にも適用できる。

本発明は、車両用前照灯以外の他の車両用灯具および照明器具等にも利用できる。

１、１Ａ：光源
１１：レーザ光源
１２：１／４波長板
１Ｂ：レーザ光源
２：反射鏡
３：１／４波長板
３’：広帯域１／４波長板
４：偏光フィルタ
５：ファラデー素子
５’：広帯域ファラデー素子

Claims (9)

1. 光源と、
   前記光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、
   前記反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、
   前記偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタと
   を具備し、
   前記偏光フィルタから前記偏光変換素子に入射した直線偏光の前記所定方位角と該直線偏光が前記偏光変換素子を透過して前記反射鏡によって反射されて前記偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにした車両用灯具。
2. 前記所定値は９０°である請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記偏光変換素子は入射した所定波長の直線偏光を円偏光に変換し、かつ入射した前記所定波長の円偏光を直線偏光に変換するための１/４波長板である請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記偏光変換素子は入射した可視領域波長の直線偏光を円偏光に変換し、かつ入射した前記可視光領域波長の円偏光を直線偏光に変換するための広帯域１/４波長板である請求項１又は２に記載の車両用灯具。
5. 前記光源は、
   直線偏光を発生するための発光素子と、
   該発光素子と前記反射鏡との間に設けられ、前記発光素子の直線偏光を円偏光に変換するための１/４波長板と
   を具備し、前記円偏光は前記偏光変換素子を透過して直線偏光となり前記偏光フィルタを透過できるようにした請求項３又は４に記載の車両用灯具。
6. 前記偏光変換素子は入射した所定波長の直線偏光の方位角を４５°回転させるためのファラデー素子である請求項１又は２に記載の車両用灯具。
7. 前記偏光変換素子は入射した可視光領域波長の直線偏光の方位角を４５°回転させるための広帯域ファラデー素子である請求項１又は２に記載の車両用灯具。
8. 前記光源は直線偏光を発生するための発光素子を具備し、該直線偏光は前記ファラデー素子又は前記広帯域ファラデー素子によって４５°回転させられて前記偏光フィルタを透過できるようにした請求項６又は７に記載の車両用灯具。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の車両用灯具において、該車両用灯具に代えて、照明器具とした照明器具。
   
   

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