JP2019169340A - Lighting device, and light projection system - Google Patents

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Abstract

To achieve a light distribution pattern with high expression in a lighting device and a light projection system for controlling a light distribution pattern by using a liquid crystal element.SOLUTION: A lighting device includes: a light source 1; an image forming part for forming an image by using the light from the light source 1; and a projection part 8 for projecting an image formed by the image forming part. The image forming part includes: a voltage control birefringence type liquid crystal element 6 having a plurality of light control regions; and a pair of polarizing plates 7a, 7b oppositely arranged by sandwiching the liquid crystal element. In the image forming part, the color tone of the light entering from one side of the polarizing plate 7a, transmitting each of the light control regions, and emitting from the other side of the polarizing plate 7b becomes at least two types of different color tones according to the size of an applied voltage in each of the plurality of light control regions.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、例えば車両用灯具として用いて好適な照明装置並びに当該照明装置を用いた光投影システムに関する。   The present invention relates to an illumination device suitable for use as, for example, a vehicular lamp and a light projection system using the illumination device.

特開2005−183327号公報(特許文献1)には、少なくとも一つのLED11aから成る発光部11と、上記発光部から前方に向かって照射される光の一部を遮断して、車両前照灯用の配光パターンに適したカットオフを形成する遮光部12と、を含んでおり、上記遮光部12が、調光機能を備えた電気光学素子と、この電気光学素子を調光制御する制御部14と、から構成されていて、この制御部による電気光学素子の電気的スイッチング制御によって、調光部分を選択的に調光することにより、配光パターンの形状を変化させるように構成された車両前照灯が開示されている。電気光学素子としては、例えば液晶素子が用いられている。   Japanese Patent Laid-Open No. 2005-183327 (Patent Document 1) discloses a vehicle headlamp that blocks a light emitting unit 11 including at least one LED 11a and a part of light emitted forward from the light emitting unit. A light shielding portion 12 that forms a cut-off suitable for a light distribution pattern for use, and the light shielding portion 12 has an electro-optic element having a dimming function, and control for dimming control of the electro-optic element. 14 and the control unit is configured to change the shape of the light distribution pattern by selectively dimming the dimming part by the electrical switching control of the electro-optic element. A vehicle headlamp is disclosed. As the electro-optical element, for example, a liquid crystal element is used.

上記のような車両用灯具において、配光パターンの表現力を高めるようとした場合、例えば、配光パターンの各部分で照射光の色相に違いを持たせることが考えられる。この場合、液晶素子として各画素を例えば3つのサブ画素に区分し、各サブ画素に対して三原色のカラーフィルタを設けて各サブ画素からの透過光を混合することで、各画素ごとの色相(表示色)を可変に設定することが可能となり、配光パターンの各部分で色相の異なる照射光を形成することができる。しかし、車両用灯具においては比較的に明るい光を照射する必要があることから、液晶素子に入射させる光の強度が大きくなる。このような強度の大きい光を入射させた場合には、液晶素子の各サブ画素のカラーフィルタが熱を吸収することから、カラーフィルタと接する液晶材料(一般にネマティック液晶材料)にも熱が伝わることで液晶材料が等方相に相転移を生じてしまい、表現力の高い配光パターンの形成が困難になる可能性がある。なお、このような不都合は車両用灯具に限らず、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置一般においても同様に生じ得る。   In the vehicular lamp as described above, when it is intended to increase the power of expressing the light distribution pattern, for example, it is conceivable to make a difference in the hue of the irradiation light in each part of the light distribution pattern. In this case, each pixel as a liquid crystal element is divided into, for example, three sub-pixels, and a color filter of three primary colors is provided for each sub-pixel, and the transmitted light from each sub-pixel is mixed. Display color) can be variably set, and irradiation light having a different hue can be formed in each portion of the light distribution pattern. However, since the vehicular lamp needs to emit relatively bright light, the intensity of light incident on the liquid crystal element increases. When such strong light is incident, the color filter of each sub-pixel of the liquid crystal element absorbs heat, so that heat is also transmitted to the liquid crystal material (generally nematic liquid crystal material) in contact with the color filter. Therefore, the liquid crystal material may cause a phase transition in the isotropic phase, which may make it difficult to form a light distribution pattern with high expressive power. Such an inconvenience is not limited to the vehicular lamp, but may also occur in general lighting devices that control the light distribution pattern using a liquid crystal element or the like.

特開2005−183327号公報JP 2005-183327 A

本発明に係る具体的態様は、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置等において表現力の高い配光パターンを実現することが可能な技術を提供することを目的の1つとする。   A specific aspect according to the present invention is to provide a technique capable of realizing a light distribution pattern with high expressiveness in an illumination device or the like that controls a light distribution pattern using a liquid crystal element or the like. .

[1]本発明に係る一態様の照明装置は、(a)光源と、(b)前記光源からの光を用いて像を形成する像形成部と、(c)前記像形成部によって形成される前記像を投影する投影部と、を含み、(d)前記像形成部は、複数の光制御領域を有する電圧制御複屈折型の液晶素子と、当該液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板を有しており、(e)前記像形成部において当該偏光板の一方から入射して当該光制御領域の各々を透過して当該偏光板の他方から出射する前記光の色相は、当該複数の光制御領域の各々における印加電圧の大きさに応じて少なくとも二種類の互いに異なる色相になる、照明装置である。
[2]本発明に係る一態様の光投影システムは、(a)上記の照明装置と、(b)対象空間に存在する対象体の位置を検出する検出部と、(c)前記検出部によって検出される前記対象体の位置に応じて前記照明装置の前記液晶素子における前記複数の光制御領域の各々における前記印加電圧を制御する液晶駆動装置と、を含む、光投影システムである。
[1] An illumination device according to an aspect of the present invention is formed by (a) a light source, (b) an image forming unit that forms an image using light from the light source, and (c) the image forming unit. (D) the image forming unit includes a voltage-controlled birefringent liquid crystal element having a plurality of light control regions, and a pair disposed opposite to each other with the liquid crystal element interposed therebetween. (E) the hue of the light that is incident from one of the polarizing plates in the image forming unit, passes through each of the light control regions, and is emitted from the other of the polarizing plates, The illumination device has at least two different hues according to the magnitude of the applied voltage in each of the plurality of light control regions.
[2] An optical projection system according to an aspect of the present invention includes: (a) the above-described illumination device; (b) a detection unit that detects the position of an object existing in the target space; and (c) the detection unit. A liquid crystal driving device that controls the applied voltage in each of the plurality of light control regions in the liquid crystal element of the illumination device in accordance with the detected position of the object.

上記構成によれば、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置等において表現力の高い配光パターンを実現することが可能となる。   According to the above configuration, it is possible to realize a light distribution pattern with high expressiveness in an illumination device or the like that controls a light distribution pattern using a liquid crystal element or the like.

図1は、第1実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicular lamp system according to a first embodiment. 図2は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal element. 図3は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と透過光スペクトルの関係の一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the applied voltage to the liquid crystal layer of the liquid crystal element and the transmitted light spectrum. 図4は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と色度変化の関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the applied voltage and the chromaticity change with respect to the liquid crystal layer of the liquid crystal element. 図5は、車両用灯具システムによって車両前方に形成される照射パターンの一例を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an irradiation pattern formed in front of the vehicle by the vehicle lamp system. 図6は、第2実施形態の車両用灯具システムにおける液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal element in the vehicle lamp system of the second embodiment. 図7は、第2実施形態の液晶素子を用いて実現可能な配光パターンの一例を模式的に示す図である。FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a light distribution pattern that can be realized using the liquid crystal element of the second embodiment. 図8は、第2実施形態の液晶素子における各画素領域の構成例について模式的に示す平面図である。FIG. 8 is a plan view schematically showing a configuration example of each pixel region in the liquid crystal element of the second embodiment. 図9は、光源の駆動方法について説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a light source driving method. 図10は、光源から液晶素子への入射光の変形例について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a modification of the incident light from the light source to the liquid crystal element.

図1は、第1実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。図1に示す車両用灯具システムは、光源1、集光レンズ2、カメラ3、制御装置4、液晶駆動装置5、液晶素子6、一対の偏光板7a、7b、投影レンズ8を含んで構成されている。この車両用灯具システムは、カメラ3によって撮影される画像に基づいて自車両の周囲に存在する前方車両や歩行者等の位置を検出し、前方車両等の位置を含む一定範囲を非照射範囲に設定し、それ以外の範囲を光照射範囲に設定して選択的な光照射を行うためのものである。なお、制御装置4が「光源制御装置」に対応する。また、カメラ3と制御装置4が「検出部」に対応する。また、液晶素子6と一対の偏光板7a、7bが「像形成部」に対応する。また、投影レンズ8が「投影部」に対応する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicular lamp system according to a first embodiment. The vehicle lamp system shown in FIG. 1 includes a light source 1, a condenser lens 2, a camera 3, a control device 4, a liquid crystal drive device 5, a liquid crystal element 6, a pair of polarizing plates 7a and 7b, and a projection lens 8. ing. This vehicle lamp system detects the position of a forward vehicle, a pedestrian, or the like existing around the host vehicle based on an image taken by the camera 3, and sets a certain range including the position of the forward vehicle or the like as a non-irradiation range. This is for performing selective light irradiation by setting the other range as the light irradiation range. The control device 4 corresponds to a “light source control device”. The camera 3 and the control device 4 correspond to a “detection unit”. Further, the liquid crystal element 6 and the pair of polarizing plates 7a and 7b correspond to “image forming portions”. The projection lens 8 corresponds to a “projection unit”.

光源1は、例えば青色光を放出する発光素子(LED)に黄色蛍光体を組み合わせて構成された白色光LEDを含んで構成されている。光源1は、例えば、マトリクス状あるいはライン状に配列された複数の白色光LEDを備える。なお、光源1としてはLEDのほかに、レーザー、さらには電球や放電灯など車両用ランプユニットに一般的に使用されている光源が使用可能である。光源1の点消灯状態は制御装置4によって制御される。光源1から出射する光は、偏光板7aを介して液晶素子(液晶パネル)6に入射する。   The light source 1 includes, for example, a white light LED configured by combining a yellow phosphor with a light emitting element (LED) that emits blue light. The light source 1 includes, for example, a plurality of white light LEDs arranged in a matrix or a line. In addition to the LED, the light source 1 may be a laser or a light source generally used in a vehicle lamp unit such as a light bulb or a discharge lamp. The on / off state of the light source 1 is controlled by the control device 4. The light emitted from the light source 1 enters the liquid crystal element (liquid crystal panel) 6 through the polarizing plate 7a.

集光レンズ2は、光源1の光出射部の前面側に配置されており、光源1から放出される光を集光して液晶素子6へ入射させる。なお、光源1から液晶素子6へ至る経路上には、さらに他の光学系(例えば、レンズや反射鏡、さらにはそれらを組み合わせたもの)が存在してもよい。   The condensing lens 2 is disposed on the front side of the light emitting portion of the light source 1, condenses the light emitted from the light source 1 and makes it incident on the liquid crystal element 6. Further, other optical systems (for example, a lens, a reflecting mirror, or a combination thereof) may exist on the path from the light source 1 to the liquid crystal element 6.

カメラ3は、自車両の前方を撮影してその画像(情報)を出力するものであり、自車両内の所定位置(例えば、フロントガラス内側上部)に配置されている。なお、他の用途(例えば、自動ブレーキシステム等)のためのカメラが自車両に備わっている場合にはそのカメラを共用してもよい。   The camera 3 captures the front of the host vehicle and outputs the image (information), and is disposed at a predetermined position in the host vehicle (for example, the upper part inside the windshield). In addition, when the camera for other uses (for example, automatic brake system etc.) is equipped with the own vehicle, you may share the camera.

制御装置4は、自車両の前方空間を撮影するカメラ3によって得られる画像に基づいて画像処理を行うことによって、前方空間に存在する前方車両や歩行者等(対象体)の位置を検出し、検出された前方車両等の位置を非照射範囲とし、それ以外の領域を光照射範囲とした配光パターンを設定し、この配光パターンに対応した像を形成するための制御信号を生成して液晶駆動装置5へ供給する。また、制御装置4は、光源1の動作を制御する。この制御装置4は、例えばCPU、ROM、RAM等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作プログラムを実行させることによって実現される。   The control device 4 detects the position of a forward vehicle or a pedestrian or the like (target object) existing in the forward space by performing image processing based on an image obtained by the camera 3 that captures the forward space of the host vehicle, Set a light distribution pattern with the detected position of the vehicle ahead as the non-irradiation range and the other area as the light irradiation range, and generate a control signal to form an image corresponding to this light distribution pattern Supply to the liquid crystal driving device 5. The control device 4 controls the operation of the light source 1. The control device 4 is realized by executing a predetermined operation program in a computer system having a CPU, a ROM, a RAM, and the like, for example.

液晶駆動装置5は、制御装置4から供給される制御信号に基づいて液晶素子6に駆動電圧を供給することにより、液晶素子6の各画素領域における液晶層の配向状態を個別に制御するものである。   The liquid crystal driving device 5 individually controls the alignment state of the liquid crystal layer in each pixel region of the liquid crystal element 6 by supplying a driving voltage to the liquid crystal element 6 based on a control signal supplied from the control device 4. is there.

液晶素子6は、例えば、それぞれ個別に制御可能な複数の画素領域(光制御領域)を有しており、液晶駆動装置5によって与えられる液晶層への印加電圧の大きさに応じて各画素領域の液晶層における液晶分子の配向状態が可変に制御される。この液晶素子6に光源1からの光が照射されることにより、上記した光照射範囲と非照射範囲に対応した明暗や色相を有する像が形成される。例えば、液晶素子6は、垂直配向型の液晶層を備えるものであり、直交ニコル配置された一対の偏光板7a、7bの間に配置されており、液晶層への電圧が無印加(あるいは閾値以下の電圧)である場合に光透過率が極めて低い状態(遮光状態)となるものである。また、本実施形態の液晶素子6は、液晶層の液晶材料の屈折率異方性Δnと層厚d(基板間距離)との積で表されるリターデーション(Δn・d)を比較的大きな値に設定することで、電界制御複屈折効果(ECB:Electrically Controlled Birefringence)を用いて透過光の色相を変化させられるように構成されている。   The liquid crystal element 6 has, for example, a plurality of pixel regions (light control regions) that can be individually controlled, and each pixel region according to the magnitude of the voltage applied to the liquid crystal layer given by the liquid crystal driving device 5. The alignment state of the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer is variably controlled. By irradiating light from the light source 1 to the liquid crystal element 6, an image having brightness and darkness and hue corresponding to the above-described light irradiation range and non-irradiation range is formed. For example, the liquid crystal element 6 includes a vertical alignment type liquid crystal layer, and is disposed between a pair of polarizing plates 7a and 7b arranged in a crossed Nicols state, so that no voltage is applied to the liquid crystal layer (or a threshold value). In the case of the following voltage), the light transmittance is in a very low state (light shielding state). Further, the liquid crystal element 6 of the present embodiment has a relatively large retardation (Δn · d) represented by the product of the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material of the liquid crystal layer and the layer thickness d (inter-substrate distance). By setting the value, the hue of the transmitted light can be changed using an electrically controlled birefringence (ECB) effect.

一対の偏光板7a、7bは、例えば互いの偏光軸を略直交させており、液晶素子6を挟んで対向配置されている。本実施形態では、液晶層に電圧無印加としているときに光が遮光される(透過率が極めて低くなる)動作モードであるノーマリーブラックモードを想定する。各偏光板7a、7bとしては、例えば一般的な有機材料(ヨウ素系、染料系)からなる吸収型偏光板を用いることができる。また、耐熱性をより重視したい場合には、ワイヤーグリッド型偏光板を用いることも好ましい。ワイヤーグリッド型偏光板とはアルミニウム等の金属による極細線を配列してなる偏光板である。また、吸収型偏光板とワイヤーグリッド型偏光板を重ねて用いてもよい。   The pair of polarizing plates 7 a and 7 b have, for example, their polarization axes substantially orthogonal to each other and are disposed to face each other with the liquid crystal element 6 interposed therebetween. In the present embodiment, a normally black mode is assumed, which is an operation mode in which light is shielded (voltage is extremely low) when no voltage is applied to the liquid crystal layer. As each of the polarizing plates 7a and 7b, for example, an absorption-type polarizing plate made of a general organic material (iodine type, dye type) can be used. Further, when it is desired to place more importance on heat resistance, it is also preferable to use a wire grid type polarizing plate. A wire grid type polarizing plate is a polarizing plate formed by arranging ultrafine wires made of metal such as aluminum. Further, an absorption type polarizing plate and a wire grid type polarizing plate may be used in an overlapping manner.

投影レンズ8は、液晶素子6を透過する光によって形成される像(光照射範囲と非照射範囲に対応した明暗ないし色相を有する像)をヘッドライト用配光になるように広げて自車両の前方へ投影するものであり、適宜設計されたレンズが用いられる。本実施形態では、反転投影型のプロジェクターレンズが用いられる。   The projection lens 8 spreads an image formed by light transmitted through the liquid crystal element 6 (an image having a light / dark or hue corresponding to the light irradiation range and the non-irradiation range) so as to be a light distribution for the headlights. Projecting forward, a lens designed as appropriate is used. In this embodiment, a reverse projection type projector lens is used.

図2は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。液晶素子6は、対向配置された上基板(第1基板)11および下基板(第2基板)12、上基板11に設けられた対向電極(共通電極)13、下基板12に設けられた複数の画素電極(個別電極)14、上基板11と下基板12の間に配置された液晶層18を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、上基板11、下基板12には、それぞれ液晶層18の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal element. The liquid crystal element 6 includes an upper substrate (first substrate) 11 and a lower substrate (second substrate) 12 that are arranged to face each other, a counter electrode (common electrode) 13 that is provided on the upper substrate 11, and a plurality that is provided on the lower substrate 12. The pixel electrode (individual electrode) 14 and a liquid crystal layer 18 disposed between the upper substrate 11 and the lower substrate 12 are included. For convenience of explanation, although not shown, alignment films for regulating the alignment state of the liquid crystal layer 18 are appropriately provided on the upper substrate 11 and the lower substrate 12, respectively.

上基板11および下基板12は、それぞれ、平面視において矩形状の基板であり、互いに対向して配置されている。各基板としては、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板を用いることができる。上基板11と下基板12の間には、例えば多数のスペーサーが均一に分散配置されており、それらスペーサーによって基板間隙が所望の大きさ(例えば数μm程度)に保たれている。スペーサーとしては、乾式散布機によって散布可能なプラスチックボールを用いてもよいし、樹脂材料などにより基板上に予め設けられる柱状体を用いてもよい。   The upper substrate 11 and the lower substrate 12 are each a rectangular substrate in plan view, and are disposed to face each other. As each substrate, for example, a transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate can be used. For example, a large number of spacers are uniformly distributed between the upper substrate 11 and the lower substrate 12, and the substrate gap is maintained at a desired size (for example, about several μm) by these spacers. As the spacer, a plastic ball that can be sprayed by a dry sprayer may be used, or a columnar body that is provided in advance on a substrate by a resin material or the like may be used.

対向電極(共通電極)13は、上基板11の一面側に設けられている。この対向電極13は、下基板12の各画素電極14と対向するようにして一体に設けられている。対向電極13は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。   The counter electrode (common electrode) 13 is provided on one surface side of the upper substrate 11. The counter electrode 13 is integrally provided so as to face each pixel electrode 14 of the lower substrate 12. The counter electrode 13 is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example.

複数の画素電極(個別電極)14は、下基板12の一面側に設けられている。これらの画素電極14は、例えばインジウム錫酸化物(ITO)などの透明導電膜を適宜パターニングすることによって構成されている。各画素電極14は、例えば平面視において矩形状の外縁形状を有しており、x方向およびy方向に沿ってマトリクス状に配列されている。各画素電極14の間には隙間が設けられている。上記の対向電極13と各画素電極14との重なる領域のそれぞれが上記した画素領域(光制御領域)を構成する。   The plurality of pixel electrodes (individual electrodes) 14 are provided on one surface side of the lower substrate 12. These pixel electrodes 14 are configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. Each pixel electrode 14 has, for example, a rectangular outer edge shape in plan view, and is arranged in a matrix along the x direction and the y direction. A gap is provided between the pixel electrodes 14. Each of the overlapping regions of the counter electrode 13 and the pixel electrodes 14 constitutes the pixel region (light control region) described above.

液晶層18は、上基板11と下基板12の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負であり、等方相への相転移温度が高く(例えば130℃)、カイラル材を含まず、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層18が構成される。本実施形態の液晶層18は、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が一方向に傾斜した一軸配向状態となり、各基板面に対して、例えば88°以上90°未満の範囲内のプレティルト角を有して略垂直配向となるように設定されている。   The liquid crystal layer 18 is provided between the upper substrate 11 and the lower substrate 12. In the present embodiment, the dielectric anisotropy Δε is negative, the phase transition temperature to the isotropic phase is high (for example, 130 ° C.), the chiral material is not included, and the liquid crystal is formed using a fluid nematic liquid crystal material. Layer 18 is constructed. The liquid crystal layer 18 of the present embodiment is in a uniaxial alignment state in which the alignment direction of the liquid crystal molecules is tilted in one direction when no voltage is applied, and the pretilt angle within a range of, for example, 88 ° to less than 90 ° with respect to each substrate surface. And has a substantially vertical alignment.

なお、上記のように上基板11の一面側と下基板12の一面側にはそれぞれ配向膜が設けられている。各配向膜としては、液晶層18の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられる。各配向膜にはラビング処理等の一軸配向処理が施されており、その方向へ液晶層18の液晶分子の配向を規定する一軸配向規制力を有している。各配向膜への配向処理の方向は、例えば互い違い(アンチパラレル)となるように設定される。   As described above, the alignment films are provided on the one surface side of the upper substrate 11 and the one surface side of the lower substrate 12, respectively. As each alignment film, a vertical alignment film that restricts the alignment state of the liquid crystal layer 18 to the vertical alignment is used. Each alignment film is subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process, and has a uniaxial alignment regulating force that regulates the alignment of the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 18 in that direction. The direction of the alignment treatment to each alignment film is set to be, for example, staggered (anti-parallel).

本実施形態の液晶素子6は、対向電極13と各画素電極14とが平面視において重なる領域の各々として画定される領域である画素領域を数十〜数百個有しており、これらの画素領域はマトリクス状に配列されている。本実施形態において各画素領域の形状は例えば正方形状に構成されているが、長方形状と正方形状を混在させるなど各画素領域の形状は任意に設定することができる。また、画素領域はマトリクス状に配列されているが、マトリクス状に配列されていなくてもよい。対向電極13、各画素電極14は、図示しない配線部を介して液晶駆動装置5と接続されており、例えばスタティック駆動される。その際の印加電圧は、例えば100Hz〜1kHz程度の方形波電圧が用いられ、電圧範囲は0〜50Vである。   The liquid crystal element 6 according to the present embodiment has several tens to several hundreds of pixel regions, which are regions defined as regions where the counter electrode 13 and the pixel electrodes 14 overlap in plan view. The regions are arranged in a matrix. In the present embodiment, the shape of each pixel region is configured to be, for example, a square shape, but the shape of each pixel region can be arbitrarily set, for example, a mixture of a rectangular shape and a square shape. Further, although the pixel regions are arranged in a matrix, they need not be arranged in a matrix. The counter electrode 13 and each pixel electrode 14 are connected to the liquid crystal driving device 5 through a wiring section (not shown), and are driven statically, for example. The applied voltage at that time is, for example, a square wave voltage of about 100 Hz to 1 kHz, and the voltage range is 0 to 50V.

図3は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と透過光スペクトルの関係の一例を示す図である。ここでは、液晶層18のセル厚dを4.2μmとし、液晶材料の屈折率異方性Δnを0.129とした実施例の液晶素子のスペクトル特性が示されている。この場合、液晶素子6の液晶層18のリターデーションは541.8nmとなる。この実施例の液晶素子6では、液晶層18に対する電圧が無印加(0V)の場合には可視光波長域(概ね400〜700nm)の全体において透過率が極めて低く光をほとんど透過しない状態である。また、印加される電圧が大きくなるに従って透過スペクトルが変化する。具体的には、電圧が比較的小さい場合にはスペクトルが比較的平坦であるが、電圧が5V以上となると平坦性が失われ、電圧の大きさによって異なるスペクトルが得られる。すなわち、本実施形態の液晶素子は、印加する電圧の大きさによって透過光を種々の色相にすることができる電圧制御複屈折型の液晶素子である。この実施例の液晶素子6では、高電圧(例えば50V)の印加により、黄色の透過光が得られている。透過光の色を変化させる際には白色状態から一旦、電圧無印加状態にすることなくそのまま電圧を高くすることが好ましい。さらに、オーバードライブ駆動を用いて一気に所定の色相へ変化させることが好ましい。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the relationship between the applied voltage to the liquid crystal layer of the liquid crystal element and the transmitted light spectrum. Here, the spectral characteristics of the liquid crystal element of the example in which the cell thickness d of the liquid crystal layer 18 is 4.2 μm and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.129 are shown. In this case, the retardation of the liquid crystal layer 18 of the liquid crystal element 6 is 541.8 nm. In the liquid crystal element 6 of this embodiment, when no voltage is applied to the liquid crystal layer 18 (0 V), the transmittance is very low in the entire visible light wavelength region (approximately 400 to 700 nm) and almost no light is transmitted. . Further, the transmission spectrum changes as the applied voltage increases. Specifically, when the voltage is relatively small, the spectrum is relatively flat, but when the voltage is 5 V or more, the flatness is lost, and different spectra are obtained depending on the magnitude of the voltage. That is, the liquid crystal element of the present embodiment is a voltage-controlled birefringent liquid crystal element that can change the transmitted light to various hues depending on the magnitude of the applied voltage. In the liquid crystal element 6 of this embodiment, yellow transmitted light is obtained by applying a high voltage (for example, 50 V). When changing the color of the transmitted light, it is preferable to increase the voltage as it is without changing from the white state to the state in which no voltage is applied. Furthermore, it is preferable to change to a predetermined hue at once using overdrive driving.

なお、図3に示した特性は一例であり、液晶層18の層厚(セル厚)を増減する等によってリターデーションの大きさを変えることで、異なるスペクトル特性が得られる。リターデーションを大きくするほど透過光の色相の種類を増やすことができるが、大きくし過ぎると電圧に対する応答速度が遅くなる。このため、リターデーションとしては300nm以上であることが好ましく、さらに500nm以上であることが好ましく、1000nm以下であることが好ましい。   Note that the characteristics shown in FIG. 3 are examples, and different spectral characteristics can be obtained by changing the size of the retardation by increasing or decreasing the layer thickness (cell thickness) of the liquid crystal layer 18. As the retardation is increased, the type of hue of transmitted light can be increased. However, if the retardation is increased too much, the response speed to the voltage is reduced. For this reason, as retardation, it is preferable that it is 300 nm or more, Furthermore, it is preferable that it is 500 nm or more, and it is preferable that it is 1000 nm or less.

図4は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と色度変化の関係の一例を示す図である。詳細には、図4(A)は液晶層18のセル厚dを3.0μmとし、液晶材料の屈折率異方性Δnを0.129とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。図4(B)は液晶層18のセル厚dを4.0μmとし、液晶材料の屈折率異方性Δnを0.129とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。図4(C)は液晶層18のセル厚dを6.0μmとし、液晶材料の屈折率異方性Δnを0.129とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。   FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the relationship between the applied voltage and the chromaticity change with respect to the liquid crystal layer of the liquid crystal element. Specifically, FIG. 4A shows a change in chromaticity with respect to the applied voltage of the liquid crystal element of the example in which the cell thickness d of the liquid crystal layer 18 is 3.0 μm and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.129. Is shown. FIG. 4B shows the chromaticity change with respect to the applied voltage of the liquid crystal element of the example in which the cell thickness d of the liquid crystal layer 18 is 4.0 μm and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.129. . FIG. 4C shows the chromaticity change with respect to the applied voltage of the liquid crystal element of the example in which the cell thickness d of the liquid crystal layer 18 is 6.0 μm and the refractive index anisotropy Δn of the liquid crystal material is 0.129. .

セル厚3.0μmの液晶素子では、電圧に対する色度変化が少なめであるが電圧の増加とともに色度が変化し、高い電圧では黄色に近づいている(図4(A)参照)。セル厚4.0μmの液晶素子では、セル厚3.0μmの液晶素子よりは電圧に対する色度変化が大きくなっている(図4(B)参照)。さらに、セル厚6.0μmの液晶素子では、電圧に対する色度変化がさらに大きくなり、透過光が着色していることが分かる(図4(C)参照)。具体的には、電圧4Vで黄色、5Vで赤色、5.5Vで紫色、7Vで青色、15Vでシアン色、50Vで緑色の透過光が得られている。透過光は、色としては彩度がそれほど高くないが、通常の照射光として用いられる白色光に対しては十分に色相の違いを認識可能である。   In the liquid crystal element having a cell thickness of 3.0 μm, although the change in chromaticity with respect to the voltage is small, the chromaticity changes as the voltage increases, and approaches a yellow color at a high voltage (see FIG. 4A). In the liquid crystal element having a cell thickness of 4.0 μm, the change in chromaticity with respect to voltage is larger than that in the liquid crystal element having a cell thickness of 3.0 μm (see FIG. 4B). Furthermore, in the liquid crystal element having a cell thickness of 6.0 μm, it can be seen that the chromaticity change with respect to the voltage is further increased, and the transmitted light is colored (see FIG. 4C). Specifically, the transmitted light is yellow at 5V, red at 5V, purple at 5.5V, blue at 7V, cyan at 15V, and green at 50V. The transmitted light is not so saturated as a color, but can sufficiently recognize the difference in hue with respect to white light used as normal irradiation light.

図5は、車両用灯具システムによって車両前方に形成される照射パターンの一例を模式的に示す図である。図5では、車両前方の数十メートル先における仮想スクリーンにおける照射パターン(投影像)100が模式的に示されている。図中において上下左右にそれぞれ沿ってマトリクス状に配列された各矩形状領域が液晶素子6によって個別に透過光の光量や色相を制御可能な個別配光領域であり、本例では液晶素子6の各画素領域と一対一に対応している。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an irradiation pattern formed in front of the vehicle by the vehicle lamp system. FIG. 5 schematically shows an irradiation pattern (projected image) 100 on a virtual screen several tens of meters ahead of the vehicle. In the figure, each rectangular region arranged in a matrix along the top, bottom, left, and right is an individual light distribution region in which the amount and hue of transmitted light can be individually controlled by the liquid crystal element 6. Each pixel area has a one-to-one correspondence.

この照射パターン100において、例えば、左上側の4つの個別配光領域100aは透過光が緑色に制御された部分であり、中央付近の4つの個別配光領域100bは透過光が黒色(非透過ないし暗色)に制御された部分であり、右上側の4つの個別配光領域100cは透過光が青色に制御された部分である。また、照射パターン100における上記以外の各個別配光領域は、それぞれ透過光が白色に制御された部分である。なお、ここに示すのは一例であり、各個別配光領域でそれぞれ独立に透過光の色相を種々に制御して多様な配光パターン100を得ることが可能である。   In the irradiation pattern 100, for example, the four individual light distribution regions 100a on the upper left are portions where the transmitted light is controlled to be green, and the four individual light distribution regions 100b near the center are black (non-transmitted or non-transmitted). The four individual light distribution regions 100c on the upper right side are portions where the transmitted light is controlled to be blue. In addition, each individual light distribution region other than the above in the irradiation pattern 100 is a portion where the transmitted light is controlled to be white. It should be noted that what is shown here is an example, and various light distribution patterns 100 can be obtained by variously controlling the hue of transmitted light independently in each individual light distribution region.

図6は、第2実施形態の車両用灯具システムにおける液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。なお、上記した図2に示した液晶素子6と共通する構成要素については同一符号を用いており、それらについては詳細な説明を省略する。また、車両用灯具システムの全体構成についても第1実施形態と共通であり、詳細な説明を省略する。   FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the liquid crystal element in the vehicle lamp system of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is used about the component which is common in the above-mentioned liquid crystal element 6 shown in FIG. 2, and detailed description is abbreviate | omitted about them. The overall configuration of the vehicular lamp system is also the same as that of the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.

この液晶素子6aは、上基板11の一面側において部分的に絶縁膜15が設けられている。そして、複数の対向電極13aのうちのいくつかはこの絶縁膜15上に設けられている。また、図示のように絶縁膜15の下側には適宜、対向電極13aへ電圧を伝えるための配線部13bが設けられていてもよい。さらに、図示のように絶縁膜15には適宜スルーホール16aが設けられ、このスルーホール16aを介して絶縁膜15上の対向電極13aとその下側の配線部13bとが接続していてもよい。   In the liquid crystal element 6 a, an insulating film 15 is partially provided on one surface side of the upper substrate 11. Some of the plurality of counter electrodes 13 a are provided on the insulating film 15. Further, as illustrated, a wiring portion 13b for transmitting a voltage to the counter electrode 13a may be provided below the insulating film 15 as appropriate. Further, as shown in the drawing, the insulating film 15 may be appropriately provided with a through hole 16a, and the counter electrode 13a on the insulating film 15 may be connected to the wiring portion 13b below the through hole 16a. .

同様に、液晶素子6aは、下基板12の一面側において部分的に絶縁膜16が設けられている。そして、複数の画素電極14aのうちのいくつかはこの絶縁膜16上に設けられている。また、図示のように絶縁膜16の下側には適宜、画素電極14aへ電圧を伝えるための配線部14bが設けられていてもよい。さらに、図示を省略しているが、絶縁膜16には適宜スルーホールが設けられ、このスルーホールを介して絶縁膜16上の画素電極14aとその下側の配線部14bとが接続していてもよい。   Similarly, the liquid crystal element 6 a is partially provided with an insulating film 16 on one surface side of the lower substrate 12. Some of the plurality of pixel electrodes 14 a are provided on the insulating film 16. Further, as illustrated, a wiring portion 14b for transmitting a voltage to the pixel electrode 14a may be provided below the insulating film 16 as appropriate. Furthermore, although not shown, a through hole is appropriately provided in the insulating film 16, and the pixel electrode 14a on the insulating film 16 is connected to the wiring portion 14b below the through hole through the through hole. Also good.

上記した絶縁膜15、16は、それぞれ例えば有機樹脂膜などを適宜パターニングすることによって得られる。各絶縁膜15、16の膜厚は適宜設定され、例えば数μmである。これらの絶縁膜15、16が設けられることで、対向電極13aと画素電極14aとの相互間距離、すなわち液晶層18の層厚を種々の異なる値に設定することができる。   The insulating films 15 and 16 are obtained by appropriately patterning, for example, an organic resin film. The film thicknesses of the insulating films 15 and 16 are set as appropriate, for example, several μm. By providing these insulating films 15 and 16, the distance between the counter electrode 13a and the pixel electrode 14a, that is, the layer thickness of the liquid crystal layer 18 can be set to various different values.

具体的には、領域106aでは、絶縁膜15上に設けられた各対向電極13aと絶縁層16上に設けられた各画素電極14aによって液晶層18が挟まれており、その層厚は例えば3μmとなっている。この領域106aでは、上記した実施形態におけるセル厚3μmの液晶素子6と同様な色度特性が得られる(図4(A)参照)。   Specifically, in the region 106a, the liquid crystal layer 18 is sandwiched between each counter electrode 13a provided on the insulating film 15 and each pixel electrode 14a provided on the insulating layer 16, and the layer thickness is, for example, 3 μm. It has become. In this region 106a, chromaticity characteristics similar to those of the liquid crystal element 6 having a cell thickness of 3 μm in the above-described embodiment can be obtained (see FIG. 4A).

同様に、領域106bでは、絶縁膜15上に設けられた各対向電極13aと、絶縁層16上ではなく下基板12上に設けられた各画素電極14aによって液晶層18が挟まれており、その層厚は例えば4.5μmとなっている。この領域106bでは、上記した実施形態におけるセル厚4μmの液晶素子6に近い色度特性が得られる(図4(B)参照)。   Similarly, in the region 106b, the liquid crystal layer 18 is sandwiched between each counter electrode 13a provided on the insulating film 15 and each pixel electrode 14a provided on the lower substrate 12 instead of on the insulating layer 16, The layer thickness is, for example, 4.5 μm. In this region 106b, chromaticity characteristics close to those of the liquid crystal element 6 having a cell thickness of 4 μm in the above-described embodiment can be obtained (see FIG. 4B).

同様に、領域106cでは、絶縁膜15上ではなく上基板11上に設けられた各対向電極13aと、絶縁層16上ではなく下基板12上に設けられた各画素電極14aによって液晶層18が挟まれており、その層厚は例えば6μmとなっている。この領域106cでは、上記した実施形態におけるセル厚6μmの液晶素子6と同様な色度特性が得られる(図4(C)参照)。   Similarly, in the region 106c, the liquid crystal layer 18 is formed by the counter electrodes 13a provided on the upper substrate 11 instead of on the insulating film 15 and the pixel electrodes 14a provided on the lower substrate 12 instead of on the insulating layer 16. The layer thickness is, for example, 6 μm. In this region 106c, chromaticity characteristics similar to those of the liquid crystal element 6 having a cell thickness of 6 μm in the above-described embodiment can be obtained (see FIG. 4C).

図7は、第2実施形態の液晶素子を用いて実現可能な配光パターンの一例を模式的に示す図である。上記した図5と同様に、車両前方の数十メートル先における仮想スクリーンにおける照射パターン(投影像)200が模式的に示されている。また、車両前方の様子(道路等)についても模式的に示されている。また、図8は、第2実施形態の液晶素子における各画素領域の構成例について模式的に示す平面図である。この例では、上下方向について種々の高さ、左右方向についても種々の幅に設定された複数の画素領域がそれぞれ矩形状に示されている。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an example of a light distribution pattern that can be realized using the liquid crystal element of the second embodiment. Similar to FIG. 5 described above, an irradiation pattern (projected image) 200 on a virtual screen several tens of meters ahead of the vehicle is schematically shown. In addition, the situation in front of the vehicle (such as a road) is also schematically shown. FIG. 8 is a plan view schematically showing a configuration example of each pixel region in the liquid crystal element of the second embodiment. In this example, a plurality of pixel regions set to various heights in the vertical direction and various widths in the horizontal direction are shown in a rectangular shape.

図7の配光パターン200は、車両前方の中央に対応した前照灯領域201、この前照灯領域201の下側に配置される障害物配光領域202、前照灯領域201および障害物配光領域202の左右それぞれに設けられる2つの歩行者配光領域203、前照灯領域201、障害物配光領域202および歩行者配光領域203の上側に左右並べて配置される2つの路肩標識配光領域204、これら路肩標識配光領域204の上側に配置される案内標識配光領域205を含んで構成されている。   A light distribution pattern 200 in FIG. 7 includes a headlamp area 201 corresponding to the center in front of the vehicle, an obstacle light distribution area 202 disposed below the headlamp area 201, the headlamp area 201, and the obstacle. Two roadside signs arranged side by side on the upper side of the two pedestrian light distribution areas 203, the headlight area 201, the obstacle light distribution area 202, and the pedestrian light distribution area 203 provided on the left and right of the light distribution area 202, respectively. The light distribution area 204 includes a guide sign light distribution area 205 disposed above the roadside sign light distribution areas 204.

前照灯領域201は、車両前方における視認性を確保するためのハイビーム(走行灯)およびロービーム(すれ違い灯)に対応する領域である。この前照灯領域201は、図8(A)に示すように液晶素子6aにおける領域106aが対応付けられる。この領域106aは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に小さく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚3μmに対応するスペクトル特性を有しているので透過光の色度変化が小さい。このため、照射光としては主に白色が用いられる。各画素領域を個別に照射制御することで、前方車両の位置等に応じた可変配光を実現できる。また、セル厚3μmに対応する色度特性を有しているので、灯体としての関係法規の要件を満たす発光色だけを前照灯領域201へ照射することができる。   The headlamp region 201 is a region corresponding to a high beam (traveling light) and a low beam (passing light) for ensuring visibility in front of the vehicle. The headlamp area 201 is associated with the area 106a in the liquid crystal element 6a as shown in FIG. This region 106a includes a plurality of pixel regions having relatively small vertical and horizontal widths as shown in the figure, and has spectral characteristics corresponding to a cell thickness of 3 μm. The degree of change is small. For this reason, white is mainly used as irradiation light. By individually irradiating each pixel area, variable light distribution according to the position of the vehicle ahead can be realized. Further, since it has chromaticity characteristics corresponding to a cell thickness of 3 μm, only the emission color satisfying the requirements of the related laws and regulations as a lamp can be applied to the headlamp region 201.

障害物配光領域202は、特に路面を照射するためのビームを形成する領域である。この障害物配光領域202についても、図8(A)に示すように液晶素子6aにおける領域106aが対応付けられる。この領域106aは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に小さく構成された複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚3μmに対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化が小さい。このため、照射光としては主に白色が用いられるが、濃霧時などにおいては黄色の照射光を形成することができる。上下角度−1°付近の領域を照射することで近距離の視界を確保することができる。複数の画素領域のいくつかを選択的に用いることによる間引き照射も行うことができる。   The obstacle light distribution area 202 is an area for forming a beam for irradiating a road surface in particular. The obstacle light distribution area 202 is also associated with the area 106a in the liquid crystal element 6a as shown in FIG. This region 106a includes a plurality of pixel regions whose vertical length and horizontal width are relatively small as shown in the figure, and has chromaticity characteristics corresponding to a cell thickness of 3 μm. The chromaticity change is small. For this reason, although white is mainly used as irradiation light, yellow irradiation light can be formed at the time of dense fog. By irradiating a region near the vertical angle of -1 °, a near field of view can be secured. Thinning irradiation can be performed by selectively using some of the plurality of pixel regions.

2つの歩行者配光領域203は、特に道路脇に存在する歩行者(あるいは自転車搭乗者など)を照射するためのビームを形成する領域である。この歩行者配光領域203は、図8(B)に示すように液晶素子6aにおける領域106bが対応付けられる。この領域106bは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に大きく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚4.5μmに対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化がセル厚3μmの場合よりは大きい。このため、例えば、画像認識によって検知された歩行者に対して、体部分には明るい白色の照射光を与え、顔部分には明るさを抑えた着色(例えば黄色)の照射光を与えることができる。これにより運転者に対して歩行者の存在を認識させることができるとともに、歩行者に対しても車両の存在、車両の状態(自動運転/手動運転、車速、距離など)を伝えることもできる。   The two pedestrian light distribution areas 203 are areas that form beams for irradiating pedestrians (or bicycle riders, etc.) that are present on the side of the road. The pedestrian light distribution area 203 is associated with the area 106b in the liquid crystal element 6a as shown in FIG. This region 106b includes a plurality of pixel regions having a relatively large vertical length and horizontal width as shown in the figure, and has chromaticity characteristics corresponding to a cell thickness of 4.5 μm. The change in chromaticity of light is larger than when the cell thickness is 3 μm. For this reason, for example, for a pedestrian detected by image recognition, bright white irradiation light is given to the body part, and colored (for example, yellow) irradiation light with reduced brightness is given to the face part. it can. As a result, the driver can be made aware of the presence of the pedestrian, and can also be informed of the presence of the vehicle and the vehicle state (automatic / manual driving, vehicle speed, distance, etc.).

2つの路肩標識配光領域204および案内標識配光エリア205は、特に道路脇に存在する路肩標識や道路上側に存在する案内標識を照射するためのビームを形成する領域である。これらの路肩標識配光領域204および案内標識配光領域205は、図8(C)に示すように液晶素子6aにおける領域106cが対応付けられる。この領域106cは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的にさらに大きく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚6.0に対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化が大きい。このため、画像認識によって検知された路肩標識や案内標識に対して、それらの位置や色相に応じて照射光の色相を可変に設定し、運転者に対して注意喚起をすることができる。   The two roadside sign light distribution areas 204 and the guide sign light distribution area 205 are areas that form beams for irradiating roadside signs on the side of the road and information signs on the upper side of the road. As shown in FIG. 8C, the roadside sign light distribution region 204 and the guide sign light distribution region 205 are associated with a region 106c in the liquid crystal element 6a. This region 106c includes a plurality of pixel regions whose vertical length and horizontal width are relatively larger as shown in the figure, and has chromaticity characteristics corresponding to a cell thickness of 6.0. The chromaticity change of transmitted light is large. For this reason, with respect to a roadside sign or a guide sign detected by image recognition, the hue of the irradiation light can be set variably in accordance with the position and hue, and the driver can be alerted.

以上のような各実施形態によれば、カラーフィルタを用いずに複数種類の色相の照射光を実現できるため、カラーフィルタを有する従来の液晶素子を用いる場合の上記した不都合を生じることなく、液晶素子を用いて配光パターンを制御する車両用灯具システムにおいて表現力の高い配光パターンを実現することが可能となる。   According to each embodiment as described above, irradiation light of a plurality of types of hues can be realized without using a color filter, and thus the liquid crystal can be produced without causing the above-described disadvantages when using a conventional liquid crystal element having a color filter. It is possible to realize a light distribution pattern with high expressiveness in a vehicle lamp system that controls light distribution patterns using elements.

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々に変形して実施をすることが可能である。例えば、上記した各実施形態において液晶素子による透過光の色相を変化させる際に、第1の色相(例えば黄色)から第2の色相(例えば青色)へ切り替わる途中における色変化が無視できない場合には、図9に例示するように、光源1の出射光の明るさ(強度)を一時的に低下させる切り換え期間を設けてもよい。この場合、車両は移動するものであるため周波数100Hz以下のオンオフはちらつきが目立つ場合があるので、切り換え期間としては10m秒間以下とすることが好ましい。   Note that the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, when changing the hue of light transmitted by the liquid crystal element in each of the above-described embodiments, when the color change during switching from the first hue (for example, yellow) to the second hue (for example, blue) is not negligible As illustrated in FIG. 9, a switching period for temporarily reducing the brightness (intensity) of the emitted light from the light source 1 may be provided. In this case, since the vehicle is moving, flicker may be conspicuous when the frequency is 100 Hz or less. Therefore, the switching period is preferably 10 msec or less.

また、上記した各実施形態では光源からの出射光を略並行光にして液晶素子へ入射させるようにしていたが、図10(A)や図10(B)に示すように液晶素子6(6a)の中央には法線方向から光が入射し、周辺部には斜めから光が入射するようにすれば、液晶素子の中央における透過光と周辺における透過光の色相を変えることができる。   In each of the above-described embodiments, the light emitted from the light source is made to be substantially parallel light and incident on the liquid crystal element. However, as shown in FIGS. 10A and 10B, the liquid crystal element 6 (6a) is used. If the light is incident on the center in the normal direction and the light is obliquely incident on the peripheral portion, the hue of the transmitted light at the center of the liquid crystal element and the transmitted light at the periphery can be changed.

また、上記した実施形態では車両前方への光照射を行うための車両用灯具システムを例示していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、尾灯として用いられる車両用灯具システムであってもよい。また、車両の姿勢に応じて光軸方向を調整するオートレベリング機能、車両のカーブ時の進行方向へ光照射するAFS機能、路面に情報を描画する機能、車外の運転者に対して車両状態を通知するアンサーバック機能、電気自動車などの車両において停車時などに充電量を色相によって車外の運転者へ知らせる充電メータ機能、自動運転機能を搭載した車両における運転状態(自動運転中/手動運転中)を色相によって外部へ知らせる機能など、種々の用途の車両用灯具システムに適用することができる。これらの場合において、車両用灯具が消灯している状態から照射光を点滅させる必要がある場合には、液晶素子に一定の電圧を印加して照射光の色相を固定した上で、光源の照射光をオンオフさせることで照射光の点滅状態を実現することが好ましい。さらに、車両用途に限らず、広く一般に照明装置並びにこれを用いる光投影システムにおいても本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the vehicle lamp system for irradiating light ahead of the vehicle has been exemplified. However, the scope of application of the present invention is not limited to this, and the vehicle lamp system is used as a tail lamp. May be. In addition, an auto-leveling function that adjusts the optical axis direction according to the attitude of the vehicle, an AFS function that irradiates light in the traveling direction when the vehicle curves, a function that draws information on the road surface, and a vehicle state for drivers outside the vehicle Answer back function to notify, charge meter function to notify the driver outside the vehicle by the hue when the vehicle is stopped, such as an electric vehicle, etc., driving state in a vehicle equipped with an automatic driving function (during automatic driving / manual driving) It can be applied to a vehicular lamp system for various uses such as a function of notifying the outside by hue. In these cases, when it is necessary to blink the irradiation light from the state in which the vehicular lamp is turned off, a fixed voltage is applied to the liquid crystal element to fix the hue of the irradiation light, and then the light source is irradiated. It is preferable to realize a blinking state of the irradiation light by turning on and off the light. Furthermore, the present invention can be applied not only to a vehicle application but also to an illumination device and a light projection system using the illumination device in general.

1:光源、
2:集光レンズ
3:カメラ
4制御装置
5:液晶駆動装置
6:液晶素子
7a、7b:偏光板
8:投影レンズ
11:上基板
12:下基板
13:対向電極(共通電極)
14:画素電極(個別電極)
18:液晶層
100:照射パターン(投影像)
100a:個別配光領域
1: light source
2: Condensing lens 3: Camera 4 Control device 5: Liquid crystal driving device 6: Liquid crystal element 7a, 7b: Polarizing plate 8: Projection lens 11: Upper substrate 12: Lower substrate 13: Counter electrode (common electrode)
14: Pixel electrode (individual electrode)
18: Liquid crystal layer 100: Irradiation pattern (projected image)
100a: Individual light distribution area

Claims (8)

光源と、
前記光源からの光を用いて像を形成する像形成部と、
前記像形成部によって形成される前記像を投影する投影部と、
を含み、
前記像形成部は、複数の光制御領域を有する電圧制御複屈折型の液晶素子と、当該液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板を有しており、
前記像形成部において当該偏光板の一方から入射して当該光制御領域の各々を透過して当該偏光板の他方から出射する前記光の色相は、当該複数の光制御領域の各々における印加電圧の大きさに応じて少なくとも二種類の互いに異なる色相になる、
照明装置。
A light source;
An image forming unit that forms an image using light from the light source;
A projection unit that projects the image formed by the image forming unit;
Including
The image forming unit includes a voltage-controlled birefringent liquid crystal element having a plurality of light control regions, and a pair of polarizing plates arranged to face each other with the liquid crystal element interposed therebetween.
In the image forming unit, the hue of the light that enters from one of the polarizing plates, passes through each of the light control regions, and exits from the other of the polarizing plates is the voltage applied to each of the plurality of light control regions. Depending on the size, there will be at least two different hues,
Lighting device.
前記液晶素子は、液晶層の層厚と、当該液晶層を構成する液晶材料の屈折率異方性との積で表されるリターデーションの値が300nm以上1000nm以下である、
請求項1に記載の照明装置。
In the liquid crystal element, the retardation value represented by the product of the layer thickness of the liquid crystal layer and the refractive index anisotropy of the liquid crystal material constituting the liquid crystal layer is 300 nm or more and 1000 nm or less.
The lighting device according to claim 1.
前記液晶素子は、前記リターデーションの値が互いに異なる複数の領域を有する、
請求項2に記載の照明装置。
The liquid crystal element has a plurality of regions having different retardation values.
The lighting device according to claim 2.
前記複数の領域の各々における前記リターデーションの差は、当該複数の領域の各々における前記液晶層の層厚に差を設けることによって得られる、
請求項3に記載の照明装置。
The retardation difference in each of the plurality of regions is obtained by providing a difference in the layer thickness of the liquid crystal layer in each of the plurality of regions.
The lighting device according to claim 3.
前記液晶層の層厚の差は、少なくとも1μm以上である、
請求項4に記載の照明装置。
The difference in layer thickness of the liquid crystal layer is at least 1 μm or more.
The lighting device according to claim 4.
前記複数の領域の各々において、前記印加電圧の大きさに応じて得られる前記光の色相の種類が異なる、
請求項4又は5に記載の照明装置。
In each of the plurality of regions, the type of hue of the light obtained according to the magnitude of the applied voltage is different.
The lighting device according to claim 4 or 5.
前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に含み、
前記光源制御装置は、前記像形成部において前記光の色相を第1の色相から第2の色相へ切り換える際に前記光源の光の強度を一時的に低下させるように制御する、
照明装置。
A light source control device for controlling the operation of the light source;
The light source control device controls the light intensity of the light source to be temporarily reduced when the hue of the light is switched from the first hue to the second hue in the image forming unit;
Lighting device.
請求項1〜7の何れか1項に記載の照明装置と、
対象空間に存在する対象体の位置を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記対象体の位置に応じて前記照明装置の前記液晶素子における前記複数の光制御領域の各々における前記印加電圧を制御する液晶駆動装置と、
を含む、光投影システム。
The lighting device according to any one of claims 1 to 7,
A detection unit for detecting the position of the target object existing in the target space;
A liquid crystal driving device that controls the applied voltage in each of the plurality of light control regions in the liquid crystal element of the illuminating device according to the position of the object detected by the detection unit;
Including a light projection system.
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