JP2020013697A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

【課題】光の利用効率が高く、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、更なる小型化を可能とした車両用灯具を提供する。【解決手段】光源３と、光源３から出射された光Ｌを前方に向けて投影する投影光学系４と、投影光学系４の後側焦点ｆｐに合わせて配置された液晶素子５と、液晶素子５と投影光学系４との間の光路中に配置されて、特定の偏光成分の光を透過させる第１の偏光板１０と、光源３から出射された光Ｌを液晶素子５に向けて集光させる集光光学系６と、光源３から出射された光Ｌを一方の偏光成分を含む第１の光Ｌ１と、他方の偏光成分を含む第２の光Ｌ２とに分離する偏光ビームスプリッタ７と、第１の光Ｌ１を液晶素子５に向けて反射する反射光学系８と、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との何れか一方の光Ｌ１の偏光方向を回転し、何れか他方の光Ｌ２の偏光方向と一致させる偏光回転素子９とを備える。【選択図】図５

Description

本発明は、車両用灯具に関する。

近年、車両の前方に向けて投影される光の配光パターンを可変に制御する配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ：Adaptive Driving Beam）の開発が進められている。ＡＤＢは、車載カメラで先行車や対向車などの周囲の状況を認識し、先行車や対向車に眩しさを与える光を遮光することによって、夜間におけるドライバの前方視界を拡大する技術である。

ところで、このような車両用灯具を実現する手法の一つとして、光源から出射された光を２つの偏光成分の光に分離し、それぞれの偏光成分の光を液晶素子で制御して利用することが行われている（例えば、下記特許文献１，２を参照。）。

例えば、下記特許文献１には、光源２４０から発した光束を偏光分離鏡２５０で透過光２５２と反射光２５４の２つの偏光成分に分離し、透過光２５２は、液晶素子２７２、偏光子２８２、投影レンズ２９２を介して投影し、反射光２５４は、反射鏡２６０で反射した後、液晶素子２７４、偏光子２８４、投影レンズ２９４を介して投影する構成が開示されている。

一方、下記特許文献２には、光源（２０）と、前記光源（２０）から来る光を互いに異なるように偏光された２つの部分光路（Ｓ１、Ｓ２）に分割する、前記光源（２０）の光路内に設けられた偏光ビームスプリッタ（３０）と、第１部分光路（Ｓ１）内に設けられた第１液晶マスク（４０）、第１偏光フィルタ（５０）および第１レンズ（６０）と、第２部分光路（Ｓ２）内に設けられた第２液晶マスク（４２）、第２偏光フィルタ（５２）および第２レンズ（６２）とを備えた自動車前照灯（１０）において、前記第１部分光路（Ｓ１）内の前記第１レンズが前記第２部分光路（Ｓ２）内の前記第２レンズ（６２）と異なる焦点距離ｆ１を有する構成が開示されている。

独国特許出願公開第１０２０１３１１３８０７号明細書 特開２０１７−２１２２１０号公報

しかしながら、上述した光源から出射された光を２つの偏光成分の光に分離し、それぞれの偏光成分の光を液晶素子で制御して利用する場合、それぞれの偏光成分の光に対応した液晶素子及び投影レンズが必要となる。この場合、部品点数の増加や、構造の複雑化、灯具ユニットの大型化を招くことになる。

また、光源の数を増やすだけでは、１つの液晶素子上に２つの偏光成分の光を集光させることができず、光源からの光を集光する機能と、２つの偏光成分の光を液晶素子に入射させる機能との両方の追加が必要となる。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、光の利用効率が高く、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、更なる小型化を可能とした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に、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 光を出射する光源と、
前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影光学系と、
前記投影光学系の後側焦点に合わせて配置されて、前記投影光学系により投影される光の像を制御する液晶素子と、
前記液晶素子と前記投影光学系との間の光路中に配置されて、特定の偏光成分の光を透過させる第１の偏光板と、
前記光源から出射された光を前記液晶素子に向けて集光させる集光光学系と、
前記光源から出射された光のうち、一方の偏光成分を含む第１の光を透過し、他方の偏光成分を含む第２の光を反射して分離する偏光ビームスプリッタと、
前記第１の光を前記液晶素子に向けて反射する反射光学系と、
前記偏光ビームスプリッタと前記液晶素子との間の光路中に配置されて、前記第１の光と前記第２の光との何れか一方の光の偏光方向を回転し、何れか他方の光の偏光方向と一致させる偏光回転素子とを備える車両用灯具。
〔２〕 前記第１の光と前記第２の光とが互いに共通の集光点において集光されることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記液晶素子は、前記共通の集光点に位置していることを特徴とする前記〔２〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記集光光学系は、凹面状の楕円反射面を有する第１のリフレクタであり、
前記第１のリフレクタは、前記楕円反射面の第１焦点に合わせて配置された前記光源からの光を前記楕円反射面の第２焦点に向けて集光しながら反射し、
前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の光の集光点が前記投影光学系の後側焦点と一致するように、前記第２の光を反射することを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔５〕 前記集光光学系は、前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路中に配置された集光レンズであることを特徴とする前記〔１〕〜〔３〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔６〕 前記反射光学系は、凸面状の双曲反射面を有する第２のリフレクタであり、
前記第２のリフレクタは、前記第１の光の集光点が前記投影光学系の後側焦点と一致するように、前記第１の光を前記双曲反射面により反射することを特徴とする前記〔４〕又は〔５〕に記載の車両用灯具。
〔７〕 前記偏光回転素子は、１／２波長板であることを特徴とする前記〔１〕〜〔６〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔８〕 前記液晶素子に入射する前記第１の光及び前記第２の光の光路中に配置されて、前記第１の光及び前記第２の光のうち、偏光方向が一致した偏光成分の光を透過させる第２の偏光板を備えることを特徴とする前記〔１〕〜〔７〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔９〕 複数の光源と、
前記複数の光源に各々対応して設けられた複数の集光光学系とを備え、
前記複数の集光光学系は、前記複数の光源から各々出射された光を互いに一致した焦点に向けて集光させることを特徴とする前記〔１〕〜〔８〕の何れか一項に記載の車両用灯具。

以上のように、本発明によれば、光の利用効率が高く、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、更なる小型化を可能とした車両用灯具を提供することが可能である。

本発明の第１の実施形態に係る車両用灯具が備える灯具ユニットを正面側から見た斜視図である。 図１に示す灯具ユニットを背面側から見た斜視図である。 図１に示す灯具ユニットのリフレクタユニットを取り外した状態を背面側から見た斜視図である。 図１に示す灯具ユニットの構成を示す断面図である。 図１に示す灯具ユニットにおける光の光路を示す模式図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用灯具が備える灯具ユニットを正面側から見た斜視図である。 図６に示す灯具ユニットを背面側から見た斜視図である。 図６に示す灯具ユニットの構成を示す正面図である。 図６に示す灯具ユニットの構成を示す背面図である。 図６に示す灯具ユニットの構成を示す側面図である。 図６に示す灯具ユニットにおける光の光路を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る車両用灯具が備える灯具ユニットの構成及びその光の光路を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に示す図面では、ＸＹＺ直交座標系を設定し、Ｘ軸方向を車両用灯具の前後方向（長さ方向）、Ｙ軸方向を車両用灯具の左右方向（幅方向）、Ｚ軸方向を車両用灯具の上下方向（高さ方向）として、それぞれ示すものとする。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１〜図５に示す車両用灯具１Ａについて説明する。
なお、図１は、車両用灯具１Ａが備える灯具ユニット２Ａを正面側から見た斜視図である。図２は、灯具ユニット２Ａを背面側から見た斜視図である。図３は、灯具ユニット２Ａのリフレクタユニット１６を取り外した状態を背面側から見た斜視図である。図４は、灯具ユニット２Ａの構成を示す断面図である。図５は、灯具ユニット２Ａにおける光の光路を示す模式図である。

本実施形態の車両用灯具１Ａは、例えば、車両の前方に搭載される車両用前照灯（ヘッドランプ）として、車両の前方に向けて投影される光の配光パターンを可変に制御する配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ）に本発明を適用したものである。

具体的に、この車両用灯具１Ａは、灯具ユニット２Ａを備えている。車両用灯具１Ａは、図示を省略する前面が開口したハウジングと、ハウジングの開口を覆う透明なレンズカバーとにより構成される灯体の内側に、この灯具ユニット２Ａが配置された構造を有している。

本実施形態の灯具ユニット２Ａは、光源３と、投影光学系４と、液晶素子５と、集光光学系６と、偏光ビームスプリッタ７と、反射光学系８と、偏光回転素子９と、第１の偏光板１０と、第２の偏光板１１とを概略備えている。

光源３は、無偏光（非偏光）の光Ｌを出射するものである。本実施形態では、光源３として、例えば白色光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子を用いている。また、ＬＥＤには、車両照明用の高出力（高輝度）タイプのものを使用している。光源３は、実装基板１２の一面（本実施形態では後側の面）にＬＥＤが実装された状態で、このＬＥＤが発する光Ｌを後方側（−Ｘ軸方向）に向けて放射状に出射する。

なお、光源３には、上述したＬＥＤ以外にも、レーザーダイオード（ＬＤ）などの発光素子を用いることができる。また、上述した発光素子以外の光源を用いてもよい。さらに、発光素子の数については、１つ限らず、複数であってもよい。

実装基板１２は、少なくとも一面に、上述したＬＥＤ（光源３）と電気的に接続される配線（図示せず。）が設けられた矩形状のプリント配線基板からなる。また、光源３が複数のＬＥＤからなる場合、これら複数のＬＥＤは、実装基板１２の幅方向に等間隔に並んだ状態で実装される。

本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、図示を省略するものの、上述したＬＥＤ（光源３）が実装された実装基板１２と、このＬＥＤ（光源３）を駆動するＬＥＤ駆動回路が設けられた回路基板とを別々に配置し、これら実装基板と回路基板との間をハーネスと呼ばれる配線コードを介して電気的に接続している。これにより、ＬＥＤ（光源３）が発する熱からＬＥＤ駆動回路を保護することが行われている。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ａは、光源３が発する熱を放熱させる複数の放熱フィン１３ａが前面側に設けられたヒートシンク１３と、ヒートシンク１３の前面側に配置された冷却ファン１４とを備えている。

実装基板１２は、ヒートシンク１３の後面側における放熱フィン１３ａと対向する位置にネジ止め等により取り付けられている。また、実装基板１２は、熱伝導グリス等の伝熱部材を介してヒートシンク１３に取り付けられていてもよい。

ヒートシンク１３は、少なくとも一部又は全部において、熱電導性の高いアルミニウムや銅等の金属材料や樹脂材料、又はこれらの複合材料などを用いることによって構成されている。冷却ファン１４は、放熱フィン１３ａに向けて送風を行う。これにより、光源３側からヒートシンク１３側に伝わる熱を外部へと効率良く放熱させることが可能である。

投影光学系４は、光源３から出射された光Ｌを前方（＋Ｘ軸方向）に向けて投影する少なくとも１つ又は複数（本実施形態では１つ）のレンズ（以下、投影レンズ４とする。）により構成されている。投影レンズ４は、ホルダ１５に保持された状態で、液晶素子５よりも前側に配置されている。ホルダ１５は、放熱フィン１３ａよりも上方に位置するヒートシンク１３の前面側にネジ止め等により取り付けられている。一方、ヒートシンク１３には、投影レンズ４に対向して切り欠かれた切欠部１３ｂが設けられている。

液晶素子５は、透過型の液晶パネル（ＬＣＤ）により構成されている。液晶素子５は、投影レンズ４の後側焦点ｆｐに合わせて配置されている。すなわち、液晶素子５は、投影レンズ４の後側焦点ｆｐ又はその近傍に位置している。本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述したホルダ１５の内側に液晶素子５が保持されている。

液晶素子５は、図示を省略する液晶駆動回路により電極間に印加される駆動電圧が制御されることで、この液晶素子５を通過する光（後述する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）を変調しながら、投影レンズ４により投影される光Ｌ１，Ｌ２の像（配向パターン）を制御する。

なお、液晶素子５については、１つのセグメントを電極間に印加される駆動電圧を制御して光の変調を切り替えるセグメント方式であってもよく、マトリックス状に配置された各ドット（ピクセル）の電極間に印加される駆動電圧を制御して任意のエリアで光の変調を切り替えるドットマトリックス方式であってもよい。

集光光学系６は、光源３から出射された光Ｌを液晶素子５に向けて集光させる第１のリフレクタ（以下、第１のリフレクタ６とする。）により構成されている。第１のリフレクタ６は、その断面形状が２つの焦点ｆｅ１，ｆｅ２を持つ楕円線を描くように形成された凹面状の楕円反射面６ａを有している。楕円反射面６ａは、その第１焦点ｆｅ１を光源３と一致させている。これにより、第１のリフレクタ６は、楕円反射面６ａの第１焦点ｆｅ１に合わせて配置された光源３からの光Ｌを楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２に向けて集光しながら反射する。

偏光ビームスプリッタ７は、光源３から出射された光Ｌを一方の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を含む第１の光Ｌ１と、他方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）を含む第２の光Ｌ２とに分離するものである。偏光ビームスプリッタ７は、集光光学系（第１のリフレクタ）６と反射光学系（後述する第２のリフレクタ）８との間の光路中に配置されている。

なお、偏光ビームスプリッタ７としては、例えば、ワイヤーグリッド方式や、光学多層膜によるものなどを用いることができる。また、偏光ビームスプリッタ７は、平板状のプレートタイプに限らず、２つの直角プリズムを組み合わせたキューブタイプであってもよい。

偏光ビームスプリッタ７は、光源３から出射された光Ｌのうち、第１の光Ｌ１を上方側（＋Ｚ軸方向）に向けて透過し、第２の光Ｌ２を前方側（＋Ｘ軸方向）に向けて反射する。また、偏光ビームスプリッタ７は、第２の光Ｌ２の集光点Ｃ２が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第２の光Ｌ２を反射する。

反射光学系８は、第１の光Ｌ１を液晶素子５に向けて反射する第２のリフレクタ（以下、第２のリフレクタ８とする。）により構成されている。第２のリフレクタ８は、その断面形状が２つの焦点ｆｈ１，ｆｈ２を持つ双曲線を描くように形成された凸面状の双曲反射面８ａを有している。双曲反射面８ａは、その第１焦点ｆｈ１を楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２と一致させ、その第２焦点ｆｈ２を投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致させている。これにより、第２のリフレクタ８は、第１の光Ｌ１の集光点Ｃ１が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第１の光Ｌ１を双曲反射面８ａにより反射する。

ここで、本実施形態の灯具ユニット２Ａは、上述した第１のリフレクタ６と第２のリフレクタ８とが一体に構成されたリフレクタユニット１６を備えている。リフレクタユニット１６は、例えば樹脂材料からなる。一方、楕円反射面６ａ及び双曲反射面８ａは、反射率の高い、例えばアルミニウム合金等を蒸着した金属反射膜からなる。

本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、リフレクタユニット１６の内側に偏光ビームスプリッタ７を保持した状態で、リフレクタユニット１６がヒートシンク１３の後面側にネジ止め等により取り付けられている。

偏光回転素子９は、偏光ビームスプリッタ７と液晶素子５との間の光路中に配置された１／２波長（λ／２）板により構成されている。本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述したリフレクタユニット１６前面側に取り付けられている。

偏光回転素子９は、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２との何れか一方の光（本実施形態では第１の光Ｌ１）の偏光方向を回転し、何れか他方の光（本実施形態では第２の光Ｌ２）の偏光方向と一致させた状態で、液晶素子５に向けて透過させる。

したがって、本実施形態では、第１の光Ｌ１の第２のリフレクタ８と液晶素子５との間の光路中にλ／２板（偏光回転素子９）が配置されている。λ／２板は、第１の光Ｌ１の偏光方向をＰ偏光からＳ偏光へと変換する。これにより、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向を揃えることが可能である。

一方、第２の光Ｌ２の偏光方向を回転し、第２の光Ｌ２の偏光方向と一致させる場合には、第２の光Ｌ２の偏光ビームスプリッタ７と液晶素子５との間の光路中にλ／２板（偏光回転素子９）を配置すればよい。この場合、λ／２板により第２の光Ｌ２の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光へと変換し、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向を揃えることが可能である。

なお、偏光回転素子９としては、上述したλ／２板などの位相差板の他にも、例えば、ファラデー素子や液晶素子などの偏光方向を回転させる光学素子を用いることができる。

第１の偏光板１０は、液晶素子５と投影レンズ４との間の光路中に配置されている。本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述したホルダ１５の内側に第１の偏光板１０が保持されている。

第１の偏光板１０は、上述した液晶素子５により変調された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２のうち、特定の偏光成分の光を透過させる。すなわち、第１の偏光板１０は、上述した液晶素子５に制御される光の配向パターンに対応した偏光成分の光を透過し、それ以外の偏光成分の光を遮断する。これにより、液晶素子５に制御される光の配向パターンに合わせて、液晶素子５により変調された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を選択的に透過することができる。

第２の偏光板１１は、液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光路中に配置されている。本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述したホルダ１５の内側に第２の偏光板１１が保持されている。

第２の偏光板１１は、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２のうち、偏光方向が一致した偏光成分（本実施形態ではＳ偏光）の光を透過させ、それ以外の偏光成分の光を遮断する。これにより、液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光度を向上させることができる。その結果、上述した液晶素子５により制御される光の配向パターンのコントラストを向上させることが可能である。

なお、本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述した偏光回転素子９により液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向を揃えることができるため、場合によっては第２の偏光板１１を省略した構成とすることも可能である。

また、上述した第１の偏光板１０及び第２の偏光板１１は、光を遮断（吸収）することによって発熱することから、液晶素子５とはそれぞれ離間して配置することが好ましい。

以上のような構成を有する本実施形態の車両用灯具１Ａでは、図示を省略する制御回路ユニットによって、車両に設けられたカメラから得られる画像や、車両に設けられた各種センサの情報を用いて、先行車や対向車等の周囲情報を判断した上で遮光すべき領域を算出し、その遮光すべき領域の情報を制御信号として液晶駆動回路に送信する。

液晶駆動回路は、制御回路ユニットからの制御信号に基づいて、液晶素子５の駆動を制御しながら、投影レンズ４により投影される光Ｌ１，Ｌ２の像（配向パターン）を制御する。これにより、投影レンズ４から車両の前方に向けて投影される光Ｌ１，Ｌ２の配光パターンを可変に制御することが可能である。

すなわち、本実施形態の車両用灯具１Ａは、ＡＤＢとして、車載カメラ等で先行車や対向車などの周囲の状況を認識し、先行車や対向車に眩しさを与える光を遮光することによって、夜間におけるドライバの前方視界を拡大することが可能である。

本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、上述した光源３から出射された光Ｌが第１のリフレクタ６（楕円反射面６ａ）により液晶素子５に向けて集光しながら反射される。また、光源３から出射された光Ｌは、偏光ビームスプリッタ７を透過した一方の偏光成分を含む第１の光Ｌ１と、偏光ビームスプリッタ７で反射された他方の偏光成分を含む第２の光Ｌ２とに分離される。

このうち、第１の光Ｌ１は、第２のリフレクタ８（双曲反射面８ａ）により液晶素子５に向けて反射される。一方、第２の光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ７により液晶素子５に向けて反射される。また、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、偏光回転素子９及び第２の偏光板１１により互いの偏光方向が一致した（揃った）状態で、液晶素子５に入射することになる。

ここで、第１のリフレクタ６は、楕円反射面６ａの第１焦点ｆｅ１に合わせて配置された光源３からの光Ｌを楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２に向けて集光しながら反射する。一方、第２のリフレクタ８は、双曲反射面８ａの第１焦点ｆｈ１を楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２と一致させ、双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２を投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致させることによって、第１の光Ｌ１を双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２に向けて集光しながら反射する。

これにより、第２のリフレクタ８は、第１の光Ｌ１の集光点Ｃ１が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第１の光Ｌ１を反射する。一方、偏光ビームスプリッタ７は、第２の光Ｌ２の集光点Ｃ２が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第２の光Ｌ２を反射する。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが互いに共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）において集光されている。これにより、光源３の数を増やすことなく、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）を１つの液晶素子５に対して集光させることができ、光源３から出射された光Ｌの利用効率を高めることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、これら共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）に液晶素子５が位置している。これにより、液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向をより一致させた（揃えた）状態とすることができる。その結果、液晶素子５の視角依存性の影響を低減できると共に、液晶素子５を透過して投影レンズ４に入射する光Ｌ１，Ｌ２の光量を増やすことが可能である。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、投影レンズ４から車両の前方に向けて投影される光Ｌ１，Ｌ２の配光パターンの光度を高めることができる。その結果、車両前方（特に遠方）の視認性を高めることができ、安全性の更なる向上を図ることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ａでは、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光毎に、液晶素子５や投影レンズ４等を用意する必要がなく、これらの部品を共通化して用いることができる。これにより、灯具ユニット２Ａを構成する部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができ、この灯具ユニット２Ａの更なる小型化及び軽量化を図ることが可能である。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、上述した灯具ユニット２Ａを備えることによって、光源３から出射された光の利用効率を高めることができ、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、灯具ユニット２Ａの更なる小型化及び軽量化が可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図６〜図１１に示す車両用灯具１Ｂについて説明する。
なお、図６は、車両用灯具１Ｂが備える灯具ユニット２Ｂを正面側から見た斜視図である。図７は、灯具ユニット２Ｂを背面側から見た斜視図である。図８は、灯具ユニット２Ｂの構成を示す正面図である。図９は、灯具ユニット２Ｂの構成を示す背面図である。図１０は、灯具ユニット２Ｂの構成を示す側面図である。図１１は、灯具ユニット２Ｂにおける光の光路を示す模式図である。また、以下の説明では、上記車両用灯具１Ａ（灯具ユニット２Ａ）と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の車両用灯具１Ｂは、灯具ユニット２Ｂを備えている。車両用灯具１Ｂは、図示を省略する前面が開口したハウジングと、ハウジングの開口を覆う透明なレンズカバーとにより構成される灯体の内側に、この灯具ユニット２Ｂが配置された構造を有している。

本実施形態の灯具ユニット２Ｂは、複数（本実施形態では２つ）の光源３と、これら複数の光源３に各々対応して設けられた複数（本実施形態では２つ）の第１のリフレクタ６とを備えている。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ｂは、複数の第１のリフレクタ６と、偏光ビームスプリッタ７と、第２のリフレクタ８とが一体に構成されたリフレクタユニット１７を備えている。それ以外は、上記灯具ユニット２Ａと同様に、投影レンズ（投影光学系）４と、液晶素子５と、偏光回転素子９と、第１の偏光板１０と、第２の偏光板１１とを概略備えている。

灯具ユニット２Ｂでは、各光源３が実装された複数（本実施形態では２つ）の実装基板１２が、上述したヒートシンク１３（図６〜図１１において図示せず。）の後面側にネジ止め等により取り付けられている。

複数の第１のリフレクタ６は、それぞれの楕円反射面６ａの第１焦点ｆｅ１に合わせて配置された各光源３からの光Ｌを、それぞれの楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２に向けて集光しながら反射する。また、各第１のリフレクタ６における楕円反射面６ａの第２焦点ｆｅ２は、互いに一致した位置にある。したがって、複数の第１のリフレクタ６は、複数の光源３から各々出射された光Ｌを互いに一致した焦点（第２焦点ｆｅ２）に向けて集光している。

一方、第２のリフレクタ８は、双曲反射面８ａの第１焦点ｆｈ１を各第１のリフレクタ６における楕円反射面６ａの共通した第２焦点ｆｅ２と一致させ、双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２を投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致させることによって、第１の光Ｌ１を双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２に向けて集光しながら反射する。

これにより、第２のリフレクタ８は、第１の光Ｌ１の集光点Ｃ１が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第１の光Ｌ１を反射する。一方、偏光ビームスプリッタ７は、第２の光Ｌ２の集光点Ｃ２が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第２の光Ｌ２を反射する。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ｂでは、上述した複数の光源３から出射された光Ｌのうち、偏光ビームスプリッタ７により分離された第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが互いに共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）において集光されている。これにより、光源３の数を増やした場合でも、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）を１つの液晶素子５に対して集光させることができ、複数の光源３から出射された光Ｌの利用効率を高めることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ｂでは、これら共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）に液晶素子５が位置している。これにより、液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向をより一致させた（揃えた）状態とすることができる。その結果、液晶素子５の視角依存性の影響を低減できると共に、液晶素子５を透過して投影レンズ４に入射する光Ｌ１，Ｌ２の光量を増やすことが可能である。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ｂでは、複数の光源３を用いた場合でも、投影レンズ４から車両の前方に向けて投影される光Ｌ１，Ｌ２の配光パターンの光度を高めることができる。その結果、車両前方（特に遠方）の視認性を高めることができ、安全性の更なる向上を図ることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ｂでは、上述した複数の光源３を用いた場合に、偏光ビームスプリッタ７や第２のリフレクタ８、液晶素子５、投影レンズ４等の部品を共通化して用いることができる。これにより、複数の光源３を用いた場合でも、灯具ユニット２Ｂを構成する部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができ、この灯具ユニット２Ｂの更なる小型化及び軽量化を図ることが可能である。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１Ｂでは、上述した灯具ユニット２Ｂを備えることによって、複数の光源３から出射された光の利用効率を高めることができ、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、灯具ユニット２Ｂの更なる小型化及び軽量化が可能である。

（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図１２に示す車両用灯具１Ｃについて説明する。なお、図１２は、車両用灯具１Ｃが備える灯具ユニット１Ｃの構成及びその光の光路を示す模式図である。また、以下の説明では、上記車両用灯具１Ａ（灯具ユニット２Ａ）と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の車両用灯具１Ｃは、灯具ユニット２Ｃを備えている。車両用灯具１Ｃは、図示を省略する前面が開口したハウジングと、ハウジングの開口を覆う透明なレンズカバーとにより構成される灯体の内側に、この灯具ユニット２Ｃが配置された構造を有している。

本実施形態の灯具ユニット２Ｃは、集光光学系として、上記第１のリフレクタ６の代わりに、集光レンズ１８を備えている。集光レンズ１８は、光源３から出射された光Ｌを液晶素子５に向けて集光させる少なくとも１つ又は複数（本実施形態では１つ）のレンズにより構成されている。集光レンズ１８は、光源３と偏光ビームスプリッタ７との間の光路中に配置されている。それ以外は、上記灯具ユニット２Ａと基本的に同じ構成を有している。

以上のような構成を有する本実施形態の灯具ユニット２Ｃでは、上述した光源３から出射された光Ｌが集光レンズ１８により液晶素子５に向けて集光される。また、光源３から出射された光Ｌは、偏光ビームスプリッタ７を透過した一方の偏光成分を含む第１の光Ｌ１と、偏光ビームスプリッタ７で反射された他方の偏光成分を含む第２の光Ｌ２とに分離される。

このうち、第１の光Ｌ１は、第２のリフレクタ８（双曲反射面８ａ）により液晶素子５に向けて反射される。一方、第２の光Ｌ２は、偏光ビームスプリッタ７により液晶素子５に向けて反射される。また、第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２は、偏光回転素子９及び第２の偏光板１１により互いの偏光方向が一致した（揃った）状態で、液晶素子５に入射することになる。

ここで、集光レンズ１８は、光源３から出射された光Ｌを前側焦点ｆｃに向けて集光させる。一方、第２のリフレクタ８は、双曲反射面８ａの第１焦点ｆｈ１を集光レンズ１８の前側焦点ｆｃと一致させ、双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２を投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致させることによって、第１の光Ｌ１を双曲反射面８ａの第２焦点ｆｈ２に向けて集光しながら反射する。

これにより、第２のリフレクタ８は、第１の光Ｌ１の集光点Ｃ１が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第１の光Ｌ１を反射する。一方、偏光ビームスプリッタ７は、第２の光Ｌ２の集光点Ｃ２が投影レンズ４の後側焦点ｆｐと一致するように、第２の光Ｌ２を反射する。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ｃでは、第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが互いに共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）において集光されている。これにより、光源３の数を増やすことなく、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）を１つの液晶素子５に対して集光させることができ、光源３から出射された光Ｌの利用効率を高めることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ｃでは、これら共通の集光点Ｃ１，Ｃ２（投影レンズ４の後側焦点ｆｐ）に液晶素子５が位置している。これにより、液晶素子５に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の偏光方向をより一致させた（揃えた）状態とすることができる。その結果、液晶素子５の視角依存性の影響を低減できると共に、液晶素子５を透過して投影レンズ４に入射する光Ｌ１，Ｌ２の光量を増やすことが可能である。

したがって、本実施形態の灯具ユニット２Ｃでは、投影レンズ４から車両の前方に向けて投影される光Ｌ１，Ｌ２の配光パターンの光度を高めることができる。その結果、車両前方（特に遠方）の視認性を高めることができ、安全性の更なる向上を図ることが可能である。

また、本実施形態の灯具ユニット２Ｃは、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光毎に、液晶素子５や投影レンズ４等を用意する必要がなく、これらの部品を共通化して用いることができる。これにより、灯具ユニット２Ｃを構成する部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることができ、この灯具ユニット２Ｃの更なる小型化及び軽量化を図ることが可能である。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１Ｃでは、上述した灯具ユニット２Ｃを備えることによって、光源３から出射された光の利用効率を高めることができ、なお且つ、部品点数の削減及び構造の簡素化を図ることによって、灯具ユニット２Ｃの更なる小型化及び軽量化が可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、上述した第１のリフレクタ６と第２のリフレクタ８とを一体に構成したリフレクタユニット１６，１７の内側に偏光ビームスプリッタ７が保持された構成となっているが、第１のリフレクタ６（楕円反射面６ａ）と第２のリフレクタ８（双曲反射面８ａ）と偏光ビームスプリッタ７とを一体に構成した導光ユニットを用いることも可能である。

具体的に、この導光ユニットは、導光体の突合せ面に偏光ビームスプリッタ７を配置すると共に、この導光体の外周面に楕円反射面６ａ及び双曲反射面８ａを配置した構成である。導光ユニットでは、光源３から出射された光Ｌを導光体の内部で導光させながら、偏光ビームスプリッタ７により分離された２つの偏光成分の光（第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２）を楕円反射面６ａ及び双曲反射面８ａにより反射する。これにより、上述した第１のリフレクタ６（楕円反射面６ａ）、第２のリフレクタ８（双曲反射面８ａ）及び偏光ビームスプリッタ７と同様の構成を得ることが可能である。

なお、上記実施形態では、上述した配光可変ヘッドランプ（ＡＤＢ）に本発明を適用した場合を例示しているが、それ以外にも、旋回して走行する車両の操舵角（切れ角）や速度（車速）に応じて、液晶素子を制御して車両進行方向のすれ違いビームの照射範囲を拡大することで、車両進行方向の視認性を確保する配光可変型前照灯システム（ＡＦＳ：Adaptive Front-lighting System）にも、本発明を適用することが可能である。

また、すれ違い用ビーム（ロービーム）として、上端にカットオフラインを含むロービーム用配光パターンと、走行用ビーム（ハイビーム）として、ロービーム用配光パターンの上方に位置するハイビーム用配光パターンとを１つの灯具ユニットで切り替えることが可能なバイ（Ｂｉ）・ファンクション方式の車両用灯具にも、本発明を適用することが可能である。

１Ａ〜１Ｃ…車両用灯具 ２Ａ〜２Ｃ…灯具ユニット ３…光源 ４…投影レンズ（投影光学系） ５…液晶素子 ６…第１のリフレクタ（集光光学系） ６ａ…楕円反射面 ７…偏光ビームスプリッタ ８…第２のリフレクタ（反射光学系） ８ａ…双曲反射面 ９…偏光回転素子（１／２波長板） １０…第１の偏光板 １１…第２の偏光板 １２…実装基板 １３…ヒートシンク １４…冷却ファン １５…ホルダ １６，１７…リフレクタユニット １８…集光レンズ（集光光学系） Ｌ…光 Ｌ１…第１の光 Ｌ２…第２の光

Claims (9)

1. 光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を前方に向けて投影する投影光学系と、
   前記投影光学系の後側焦点に合わせて配置されて、前記投影光学系により投影される光の像を制御する液晶素子と、
   前記液晶素子と前記投影光学系との間の光路中に配置されて、特定の偏光成分の光を透過させる第１の偏光板と、
   前記光源から出射された光を前記液晶素子に向けて集光させる集光光学系と、
   前記光源から出射された光のうち、一方の偏光成分を含む第１の光を透過し、他方の偏光成分を含む第２の光を反射して分離する偏光ビームスプリッタと、
   前記第１の光を前記液晶素子に向けて反射する反射光学系と、
   前記偏光ビームスプリッタと前記液晶素子との間の光路中に配置されて、前記第１の光と前記第２の光との何れか一方の光の偏光方向を回転し、何れか他方の光の偏光方向と一致させる偏光回転素子とを備える車両用灯具。
2. 前記第１の光と前記第２の光とが互いに共通の集光点において集光されることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記液晶素子は、前記共通の集光点に位置していることを特徴とする請求項２に記載の車両用灯具。
4. 前記集光光学系は、凹面状の楕円反射面を有する第１のリフレクタであり、
   前記第１のリフレクタは、前記楕円反射面の第１焦点に合わせて配置された前記光源からの光を前記楕円反射面の第２焦点に向けて集光しながら反射し、
   前記偏光ビームスプリッタは、前記第２の光の集光点が前記投影光学系の後側焦点と一致するように、前記第２の光を反射することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
5. 前記集光光学系は、前記光源と前記偏光ビームスプリッタとの間の光路中に配置された集光レンズであることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用灯具。
6. 前記反射光学系は、凸面状の双曲反射面を有する第２のリフレクタであり、
   前記第２のリフレクタは、前記第１の光の集光点が前記投影光学系の後側焦点と一致するように、前記第１の光を前記双曲反射面により反射することを特徴とする請求項４又は５に記載の車両用灯具。
7. 前記偏光回転素子は、１／２波長板であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の車両用灯具。
8. 前記液晶素子に入射する前記第１の光及び前記第２の光の光路中に配置されて、前記第１の光及び前記第２の光のうち、偏光方向が一致した偏光成分の光を透過させる第２の偏光板を備えることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の車両用灯具。
9. 複数の光源と、
   前記複数の光源に各々対応して設けられた複数の集光光学系とを備え、
   前記複数の集光光学系は、前記複数の光源から各々出射された光を互いに一致した焦点に向けて集光させることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の車両用灯具。

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