JP2021174661A - 車両用灯具システム - Google Patents

Abstract

【課題】照射光の色味を所望の状態にしやすくする車両用灯具を提供する。【解決手段】車両の周辺に光を照射するためのランプユニット１を有する車両用灯具システム１００であって、各々異なる色の光を出射する各発光部の光の強度を個別に制御可能な光源１０と、光源を制御する制御部２と、異なる色の光の各々に対応する複数の第１円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する円偏光反射素子１２と、円偏光反射素子からの円偏光が入射する位置に配置される液晶素子１５と、液晶素子の光出射側に配置される円偏光板１６と、円偏光板を透過する光を集光して投影する投影レンズ１７と、を含む。各発光部は、各々の位置が異なるように一方向に並んで配置されている。各円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の周辺（例えば前方）に対する光照射を行う技術に関し、特に、対向車両や先行車両などの対象物体の有無に応じて選択的な光照射を行うための技術に関する。

特開２０１９−５０１３４号公報（特許文献１）には、光源からの光を偏光ビームスプリッタにより２つの偏光に分離し、それらの偏光を液晶素子に入射させて透過制御を行うことで所望の配光パターンを有する照射光を形成可能な車両用前照灯が記載されている。この車両用前照灯によれば、２つの偏光のいずれも配光パターンの形成に用いることができるので光利用効率を高めることができる。

ところで、上記のような車両用前照灯における液晶素子としては、配光パターンに応じて自由に画素形状を設計し得る点や高い開口率が得られる点などの利点から、パッシブ方式のスタティック駆動（あるいは時分割駆動）によるモノクロ表示の液晶素子が好適に用いられる。また、この場合の光源としては、多くの場合、疑似白色ＬＥＤ（light emitting diode）を備えた光源が用いられる。

しかし、疑似白色ＬＥＤを備える光源はその出射光の色度のバラつきが大きい場合がある。この場合、車両用前照灯によって形成される照射光の色度を所定範囲内（例えば、法規で要求される範囲内）に収めるには、光源自体の選別、他の光学要素（例えば、偏光ビームスプリッタ、反射板、レンズ等）の設計などに多くの工数を要する。このため、照射光の色味を所定範囲内に収めやすくする技術が望まれている。なお、このような不都合は前照灯としての用途のみで生じるものではなく、車両周辺に対して種々の用途（例えば路面上への情報描画）で光照射を行う車両用灯具一般において生じ得る。

特開２０１９−５０１３４号公報

本発明に係る具体的態様は、液晶素子を用いた車両用灯具において照射光の色味を所望の状態にしやすくする技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、（ａ）車両の周辺に光を照射するための車両用灯具システムであって、（ｂ）各々異なる色の光を出射する複数の発光部を有し、当該各発光部の光の強度を個別に制御可能な光源と、（ｃ）前記光源の各前記発光部の動作を制御する制御部と、（ｄ）前記異なる色の光の各々に対応する複数の第１円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する第１円偏光反射素子と、（ｅ）複数の画素部を有し、前記第１円偏光反射素子からの前記円偏光が入射する位置に配置される液晶素子と、（ｆ）前記液晶素子の光出射側に配置される円偏光板と、（ｇ）前記円偏光板を透過する光を集光して投影する投影レンズと、を含み、（ｈ）前記光源の各前記発光部は、各々の位置が異なるように一方向に並んで配置されており、（ｉ）前記第１円偏光反射素子の各前記第１円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている、車両用灯具システムである。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、（ａ）車両の周辺に光を照射するための車両用灯具システムであって、（ｂ）各々異なる色の光を出射する複数の発光部を有し、当該各発光部の光の強度を個別に制御可能な光源と、（ｃ）前記光源の各前記発光部の動作を制御する制御部と、（ｄ）前記異なる色の光の各々に対応する複数の第１円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する第１円偏光反射素子と、（ｅ）前記第１円偏光反射素子からの前記円偏光が入射する位置に配置されるλ／４板と、（ｆ）前記λ／４板を透過した光が入射する位置に配置される第１偏光板と、（ｇ）複数の画素部を有し、前記第１偏光板を透過した光が入射する位置に配置される液晶素子と、（ｈ）前記液晶素子を透過する光が入射する位置に配置される第２偏光板と、（ｉ）前記第２偏光板を透過する光を集光して投影する投影レンズと、を含み、（ｊ）前記光源の各前記発光部は、各々の位置が異なるように一方向に並んで配置されており、（ｋ）前記第１円偏光反射素子の各前記第１円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている、車両用灯具システムである。

上記構成によれば、液晶素子を用いた車両用灯具において照射光の色度を所定範囲内に収めやすくすることが可能となる。

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２は、第１実施形態に係る変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。 図３（Ａ）は、本実施形態の車両用灯具システムにおける光線追跡例を説明するための図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における円偏光反射素子を拡大して示した図である。 図４は、比較例の車両用灯具システムの光線追跡例を説明するための図である。 図５は、本実施形態の車両用灯具システムにおける光線追跡例を説明するための図である。 図６は、比較例の車両用灯具システムの光線追跡例を説明するための図である。 図７は、第２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８は、第２実施形態に係る変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。 図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、第２実施形態に係る各円偏光反射素子の構成を示す部分拡大図である。 図１０は、第２実施形態に係る２つの円偏光反射素子の形状による効果を説明するための光線追跡例を示す図である。 図１１は、比較例としての第１実施形態に係る円偏光反射素子による光線追跡例を示す図である。 図１２は、車両用灯具システムによる照射光の分光分布の測定例を示す図である。 図１３（Ａ）は、照射光の色味を補正するための制御部の構成例を示すブロック図である。図１３（Ｂ）は、パラメータ格納部に格納されるパラメータの概念図である。

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１００は、カメラ３によって撮影される自車両周辺（例えば前方）の画像に基づいて、制御部２により画像認識処理を行って対象物体（例えば対向車両、先行車両、歩行者等）を検出し、その対象物体の位置に応じて制御部２によりランプユニット１を制御して選択的な光照射を行うものである。なお、実際には車両の前部の左右にそれぞれにランプユニット１が設置されるが、ここでは説明を簡略化するために１つのランプユニット１のみを示す。

制御部２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。カメラ３は、自車両内の所定位置（例えばフロントガラス上部）に配置される。第１温度センサ４は、ランプユニット１内の液晶素子１５の温度（推定値）を計測するためのものであり、液晶素子１５に近接して配置されている。第２温度センサ５は、ランプユニット１の周辺温度を計測するためのものであり、ランプユニット１に近接した位置に配置されている。第１温度センサ４および第２温度センサ５は、各々、制御部２と接続されている。

図１に示すランプユニット１は、光源１０、凹面リフレクタ（凹面反射部材）１１、円偏光反射素子（第１円偏光反射素子）１２、リフレクタ（反射部材）１３、λ／２板（１／２波長板）１４、液晶素子１５、円偏光板１６、投影レンズ１７を含んで構成されている。

光源１０は、制御部２と接続されており、この制御部２によって制御されて光を出射する。この光源１０は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色の光に対応した複数の発光部を備えている。光源１０からは、比較的広角に光が出射される。なお、各発光部は、例えば１つまたは複数の発光素子（ＬＥＤ）を用いて構成されている。

凹面リフレクタ１１は、光源１０から図中左方向へ出射する光を図中上方向へ反射して円偏光反射素子１２へ入射させる。なお、光源１０からの光を集光して円偏光反射素子１２へ導くことができればいかなる光学系を用いてもよく、例えばレンズを用いてもよい。

円偏光反射素子１２は、互いに対向する面である光入射面（反射面）と光出射面を有しており、光源１０から出射し凹面リフレクタ１１によって反射された光が光入射面に対して斜めに入射するように配置されている。円偏光反射素子１２は、図中において光入射面を斜め下向き、光出射面を斜め上向きにし、かつ光入射面側が液晶素子１５と対向し、光出射面がリフレクタ１３と対向するように配置されている。この円偏光反射素子１２は、入射光を右円偏光（右回り円偏光）と左円偏光（左回り円偏光）に分離し、それらの一方を反射して他方を透過させる。詳細を後述するように本実施形態の円偏光反射素子１２は、上記した光源１０の赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）の各色に対応した３つの円偏光反射板を重ね合わせて構成されている。

リフレクタ１３は、円偏光反射素子１２を透過した円偏光を液晶素子１５の存在する方向へ反射し、集光する。なお、一方の円偏光を液晶素子１５の位置に集光できればいかなる光学系を用いてもよく、例えばレンズを用いてもよい。

λ／２板１４は、リフレクタ１３と液晶素子１５との間であってリフレクタ１３により反射された円偏光が入射し得る位置に配置されており、入射する円偏光の回転方向を逆方向に変換して出射させる。このλ／２板１４としては、例えば所定のリターデーションを有するＡプレート波長板もしくはこのＡプレート波長板を複数重ねたものと用いることができる。このＡプレート波長板は、例えば、有機材料を用いて構成されるフィルム状のものを用いて構成されてもよいし、ガラス基板に液晶性を有する一軸配向ポリマーを塗布したものを用いてもよいし、金属酸化物膜などを用いて構成される無機透明膜を用いて構成されてもよいし、所定の層厚に設定された水平配向の液晶層を有する液晶素子を用いて構成されてもよい。

液晶素子１５は、円偏光反射素子１２により分離された一方の円偏光と、同じく分離されてリフレクタ１３により反射・集光されてλ／２板１４により回転方向を逆方向に変換された他方の円偏光の双方が入射し得る位置に配置されている。この液晶素子１５は、各々独立に制御可能な複数の画素部（光変調部）を有しており、各画素部において透過光に変調を与えることができる。この液晶素子１５の透過光が円偏光板１６を通過することにより、所望の配光パターンによる照射光を得るための像が得られる。本実施形態の液晶素子１５は、例えば、それぞれドライバＩＣが実装されており、これらドライバＩＣが制御部２と接続されており、制御部２によって各画素部の動作が制御される。

円偏光板１６は、液晶素子１５と投影レンズ１７の間であって液晶素子１５の透過光が入射し得る位置に配置されている。この円偏光板１６は、例えば一般的な偏光板とλ／４板（１／４波長板）とを組み合わせて構成することができる。この場合、偏光板としては、例えば吸収型偏光板、すなわちヨウ素系ないし染料系の有機物偏光板を用いた吸収型偏光板を用いてもよいし、多数の金属細線を配列した構成を有するワイヤーグリッド偏光板などの反射透過型偏光板を用いてもよい。また、λ／４板としては、所定のリターデーションを有するＡプレート波長板を用いてもよいし、のＡプレート波長板を複数組み合わせたもの（例えば、λ／２板とλ／４板の組み合わせ等）を用いてもよい。Ａプレート波長板の好適な素材については上記したλ／２板１４の場合と同様である。

投影レンズ１７は、例えば特定の距離に焦点を有する反転投影型のプロジェクタレンズであり、液晶素子１５および円偏光板１６を透過した光を集光して自車両周辺の空間へ投影する。この投影レンズ１７は、開口数Ｎ／Ａが入射光の角度に応じて設計されている。投影レンズ１７の中心線に対してそれぞれ最も傾斜した入射光の角度をθとすると、投影レンズ１７のＮ／Ａはｓｉｎθとなる。

図２は、第１実施形態に係る変形例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１００と図２に示す車両用灯具システム１００ａの構成の違いは、λ／２板１４および円偏光板１６が省略され、２つのλ／４板１８ａ、１８ｂと２つの偏光板１９ａ、１９ｂが追加された点である。以下、相違する構成について詳細に説明する。

λ／４板１８ａは、円偏光反射素子１２と液晶素子１５との間であって円偏光反射素子１２によって反射された円偏光が入射し得る位置に配置されており、入射する円偏光を直線偏光に変換して出射させる。λ／４板１８ｂは、リフレクタ１３と液晶素子１５との間であってリフレクタ１３によって反射された円偏光が入射し得る位置に配置されており、入射する円偏光を直線偏光に変換して出射させる。λ／４板１８ａ、１８ｂは、各々を出射する直線偏光の偏光方向が略同一方向となるように配置される。

偏光板１９ａは、λ／４板１８ａ、１８ｂの各々を出射する直線偏光が入射し得る位置に配置される。偏光板１９ａは、その吸収軸がλ／４板１８ａ、１８ｂの各々を出射する直線偏光の偏光方向に対して概ね直交する方向となるように配置される。なお、この偏光板１９ａは、液晶素子１５に入射する直線偏光の偏光方向を揃えるためのものであり、省略されてもよい。

偏光板１９ｂは、液晶素子１５と投影レンズ１７との間であって液晶素子１５の透過光が入射し得る位置に配置されている。偏光板１９ｂは、例えばその吸収軸がλ／４板１８ａ、１８ｂの各々を出射する直線偏光の偏光方向に対して略直交するように配置される。別言すると、偏光板１９ｂは、その吸収軸が偏光板１９ａの吸収軸と略直交するように配置される。

ここで、上記した円偏光反射素子１２の具体的な構成例およびその製造方法について説明する。本実施形態に用いる円偏光反射素子１２は、例えば、光源１０の発光色である赤色、緑色、青色のそれぞれに対応する選択反射波長域を有する材料からなる選択反射膜をガラス基板等の透明基板上に設け、それらを組み合わせることで得られる。

この場合、例えば、他面側に反射防止膜の設けられたガラス基板を用意し、このガラス基板の一面側に、液晶材料の配向に用いられる水平配向膜を形成し、この水平配向膜に対してラビング処理等の一軸配向処理を施す。

このガラス基板の水平配向膜の上側に選択反射膜の材料としての紫外線硬化性モノマー含有コレステリック液晶材料を塗布し、仮焼成、紫外線照射および本焼成を行う。紫外線照射には水銀灯や紫外線ＬＥＤなどを用いることができる。紫外線の照射量は材料やその膜厚にもよるが、例えば１Ｊ／ｃｍ^２程度とすることができる。

このとき、コレステリック液晶材料のカイラルピッチを適宜選択することにより、選択反射波長域を設定することができる。例えば、選択反射波長域が約４５０ｎｍを中心とする波長域となるカイラルピッチを有するコレステリック液晶材料を用いることで、青色に対応する選択反射波長域を有する選択反射膜を有する円偏光反射板が得られる。同様に、選択反射波長域が約５６０ｎｍを中心とする波長域となるカイラルピッチを有するコレステリック液晶材料を用いることで、緑色に対応する選択反射波長域を有する選択反射膜を有する円偏光反射板が得られる。同様に、選択反射波長域が約６１０ｎｍを中心とする波長域となるカイラルピッチを有するコレステリック液晶材料を用いることで、緑色に対応する選択反射波長域を有する選択反射膜を有する円偏光反射板が得られる。

そして、これら各色に対応する３種の円偏光反射板を重ね合わせることにより本実施形態の円偏光反射素子１２が得られる。なお、３つの円偏光反射板を重ね合わせる場合にそれらの相互間にはそれぞれ光学マッチング材（屈折率整合材）を充填することが望ましい。それにより表面反射を抑制することができるので、円偏光反射素子１２を透過する光の透過率の低下を抑制することができる。

上記した円偏光反射素子１２の他の構成例およびその製造方法について説明する。本実施形態に用いる円偏光反射素子１２は、例えば、光源１０の発光色である赤色、緑色、青色のそれぞれに対応する選択反射波長域を有する液晶セルからなる円偏光反射板を組み合わせることでも得ることができる。

例えば、一対のガラス基板を用意し、それぞれのガラス基板の一面側に水平配向膜を形成し、この水平配向膜に対してラビング処理等の一軸配向処理を施す。そして、各ガラス基板に対する一軸配向処理の方向を逆平行となるようにして各ガラス基板を向かい合わせて両者を貼り合わせる。一対のガラス基板のセル厚は、両者間に予め設けられたスペーサにより設定することができる。例えばセル厚は２μｍ〜６μｍにすることができ、本実施形態では４μｍに設定する。次に、一対のガラス基板の間に液晶材料を充填する。ここで用いる液晶材料には、カイラルピッチを数百ｎｍとするためのカイラル材が添加されている。これにより、捻れプレーナー配向の液晶層が得られる。

ここで、捻れプレーナー配向の液晶層を有する液晶セルでは、そのカイラルピッチに応じて選択的に光を反射する現象が知られており、その選択反射される光のピーク波長λは、λ＝ｎ・ｐで与えられる。ここで、ｎは液晶層の平均屈折率であり、本実施形態では約１．５５のものを用いる。ｐはカイラルピッチである。本実施形態では、カイラルピッチが約２９０ｎｍ、約３４０ｎｍ、約４００ｎｍとなるように各液晶セルの液晶層のカイラル材を添加する。それにより、選択反射波長域がそれぞれ約４５０ｎｍ、約５３０ｎｍ、約６２０ｎｍを中心とする波長域となる液晶セルからなる円偏光反射板が得られる。

なお、液晶層を形成するための液晶材料に紫外線硬化性モノマーを含有させておき、液晶層の形成後に紫外線照射をすることで、液晶層をポリマー化させてもよい。この場合、液晶セルの耐熱性がより向上するとともに温度による特性変化が少なくなる利点がある。この場合のモノマー添加量は例えば１０ｗｔ％以上とすることが好ましい。

図３（Ａ）は、本実施形態の車両用灯具システムにおける光線追跡例を説明するための図である。図３（Ａ）では、車両用灯具システム１００（または１００ａ）から、光源１０、凹面リフレクタ１１、円偏光反射素子１２、液晶素子１５および投影レンズ１７を抜き出して示している。また、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）における円偏光反射素子１２を拡大して示した図である。各図に示すように、光源１０は、赤色、緑色、青色の各々を発光可能な複数の発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを備える。また、円偏光反射素子１２は、発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂから出射する各色の光をそれぞれ選択的に反射可能な円偏光板１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを備える。

図３（Ａ）に示すようにｘｙｚ各軸を定義した場合に、光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは、ｙ軸方向に沿って図中の上側から発光部１０Ｒ、発光部１０Ｇ、発光部１０Ｂの順で互いに異なる位置に配置されている。また、円偏光反射素子１２の各円偏光板１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、ｙ軸方向に沿って図中の上側から円偏光板１２Ｒ、円偏光板１２Ｇ、円偏光板１２Ｂの順で各々の光入射面（反射面）の位置が異なるように配置されている。このとき、各円偏光板１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの相互間距離（すなわち相対的な配置）を調整することで、光源１０から出射される全ての波長の光の焦点を液晶素子１５の位置に合わせることが可能となる。

図４は、比較例の車両用灯具システムの光線追跡例を説明するための図である。この比較例では、円偏光反射素子１２が偏光ビームスプリッタ１１２に置き換えられている。３つの発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂを有する光源１０を用いる場合、各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのｙ軸方向における位置（発光位置）に距離が生じる。このため、光線追跡例によって示されるように、偏光ビームスプリッタ１１２を用いた場合には光源１０から出射される全ての光の焦点を液晶素子１５の位置に合わせることは非常に困難である。車両用灯具システム１００（または１００ａ）では、投影レンズ１７の焦点に液晶素子１５の位置を合わせていることから、液晶素子１５の位置における光の分布がそのまま照射光に反映されて投影される。この比較例の車両用灯具システムでは、液晶素子１５の位置における光の分布が各色で異なっているため、色度が異なることになり、照射光には方向によって色度ばらつきが見えることになる。上記した本実施形態の車両用灯具システム１００（または１００ａ）ではそのような色度ばらつきを抑えることが可能である。

図５は、本実施形態の車両用灯具システムにおける光線追跡例を説明するための図である。ここでは上記した図３（Ａ）に示す構成に対して更にリフレクタ１３を加え、リフレクタ１３を経由する光についての光線追跡例が追加的に示されている。リフレクタ１３を反射した光は各色でその焦点位置が異なっているもののほぼ一点に集光できていることがわかる。これに対して図６に示す比較例の車両用灯具システムでは、上記と同様に各色の光の焦点位置を合わせることが困難であることが分かる。

なお、上記図３（Ａ）、図４に示す光線追跡例においては示されていないが、光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂのｘ軸方向における位置は略同一であるため、ｘ軸方向については色度ばらつきがほぼ無いと考えてよい。

図７は、第２実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。第２実施形態の車両用灯具システム１００ｂは、基本的には上記した第１実施形態の車両用灯具システム１００と同様の構成を備えており、円偏光反射素子１２が円偏光反射素子（第１円偏光反射素子）２２に置換された点と、リフレクタ１３が反射部材としての円偏光反射素子（第２円偏光反射素子）２３に置換された点が相違している。以下、共通する構成については説明を省略し、相違する構成について詳細に説明する。

円偏光反射素子２２は、光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの各色に対応した円偏光反射板２２Ｒ、２２Ｇ、２２Ｂを含んで構成されており、光源１０から出射し凹面リフレクタ１１によって反射された光が光入射面に対して斜めに入射するように配置されている。第１実施形態の円偏光反射素子１２との相違点は、円偏光反射板２２Ｇを挟む位置に配置された各円偏光反射板２２Ｒ、２２Ｂの形状である。詳細には、円偏光反射板２２Ｒは、液晶素子１５に近い側の一部分がｙ軸方向において図中下向きに湾曲するように構成されている。また、円偏光反射板２２Ｂは、液晶素子１５に近い側の一部分がｙ軸方向において図中上向きに湾曲するように構成されている。なお、円偏光板２２Ｇは、第１実施形態の円偏光反射状１２Ｇと同様の平板状に構成されている。

円偏光反射素子２３は、光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの各色に対応した円偏光反射板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを含んで構成されており、円偏光反射素子２２から出射した光が斜めに入射するように配置されており、当該光を液晶素子１５の存在する方向へ反射する。円偏光反射板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂの各々は、液晶素子１５に近い側がｙ軸方向において図中上向きに湾曲するように構成されている。湾曲の度合いは各円偏光反射板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂで異なっており、円偏光反射板２３Ｂの湾曲の度合いが最も大きく、円偏光反射板２３Ｒの湾曲の度合いが最も小さい。

図８は、第２実施形態に係る変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。図７に示す車両用灯具システム１００ｂと図８に示す車両用灯具システム１００ｃの構成の違いは、λ／２板１４の配置のみである。具体的には、図８に示す車両用灯具システム１００ｃでは、λ／２板１４は、円偏光反射素子２２と円偏光反射素子２３の間であって円偏光反射素子２２と透過した光が入射し得る位置に配置されている。

図９（Ａ）、図９（Ｂ）は、第２実施形態に係る各円偏光反射素子の構成を示す部分拡大図である。図９（Ａ）に示すように、円偏光反射素子２２は、円偏光反射板２２Ｒと円偏光反射板２２Ｇの間に光学マッチング材２２Ｘが配置されており、円偏光反射板２２Ｇと円偏光反射板２２Ｂの間に光学マッチング材２２Ｙが配置されている。同様に、図９（Ｂ）に示すように、円偏光反射素子２３は、円偏光反射板２３Ｒと円偏光反射板２３Ｇの間に光学マッチング材２３Ｘが配置されており、円偏光反射板２３Ｇと円偏光反射板２３Ｂの間に光学マッチング材２３Ｙが配置されている。このように光学マッチング材を用いることで反射によるロスを軽減できる。

なお、図示を省略するが、円偏光反射素子２２は、光入射面および反射面となる円偏光反射板２２Ｂの一面（光学マッチング材２２Ｙと接しない面）と、光出射面となる円偏光反射板２２Ｒの一面（光学マッチング材２２Ｘと接しない面）のそれぞれに表面反射防止膜を有することが望ましい。同様に、円偏光反射素子２３は、光入射面および反射面となる円偏光反射板２３Ｂの一面（光学マッチング材２３Ｙと接しない面）と、光出射面となる円偏光反射板２３Ｒの一面（光学マッチング材２３Ｘと接しない面）のそれぞれに表面反射防止膜を有することが望ましい。

図１０は、第２実施形態に係る２つの円偏光反射素子の形状による効果を説明するための光線追跡例を示す図である。図１１は、比較例としての第１実施形態に係る円偏光反射素子による光線追跡例を示す図である。第１実施形態および第２実施形態の各車両用灯具システム１００等のようなリサイクル光学系では、光源１０からの光が先に入射する円偏光反射素子１２、円偏光反射素子２２における反射光と透過光の強度比が２：１程度となるので、特に反射光を所定の焦点５０に集光することが重要となる。各図に示す例では光源１０は、楕円の重心の１つに対応して配置されている。各図に示す楕円は、凹面リフレクタ１１の反射面に対応する楕円である。

図１０に示すように、円偏光反射素子２２の各円偏光反射板２２Ｒ、２２Ｂの形状を湾曲させてその反射面を曲面とし、その曲率や角度を調整することで、各色の反射光の集光位置および焦点をより近づけることが可能となる。具体的には、反射光の集光位置を円偏光反射素子２２により近い位置としたければ図中下向きの湾曲としてその度合いを調整すればよく、反対に反射光の集光位置を円偏光反射素子２２からより遠い位置としたければ図中上向きの湾曲としてその度合いを調整すればよい。同様に、円偏光反射素子２３の各円偏光反射板２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂの形状を湾曲させてその反射面を曲面とし、その曲率や角度を調整することで、各色の反射光の集光位置および焦点をより近づけることが可能となる。なお、図示の例では円偏光反射版２２Ｇについては平板状としているがこれについても適宜、湾曲させて構成してもよい。

図１１に示す比較例としての第１実施形態では、円偏光反射素子１２の各円偏光反射板１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの位置を調整することで、従来の偏光ビームスプリッタを用いる場合に比べれば、反射光の集光位置をなるべく焦点５０に近づけることが可能である。しかしながら、第２実施形態に比べると焦点は幾分ずれる。

図１２は、車両用灯具システムによる照射光の分光分布の測定例を示す図である。ここの示す測定例は、例えば上記した第１実施形態の車両用灯具システム１００によって形成される照射光（投影像）の分光分布を液晶素子１５への印加電圧を変化させながら測定した場合の測定例である。図示の分光分布の例に示されるように、照射光の輝度は光の波長域によって異なる場合がある。すなわち、照射光の分光分布は、波長域による偏りを有する場合がある。図示の例では、照射光の色味は黄色味を帯びており、液晶素子１５への印加電圧が増加するほど黄色味が増している。このような照射光の分光分布を補正して波長域による偏りを少なくするには、例えば光源１０の発光部１０Ｂの出射光の強度を相対的に大きくし、青色味を強くするとよい。このような加法混色を行うことにより照射光の色味を白色に近づけることが可能となる。例えば、法規上で色味の範囲が指定されている場合であれば、その指定された範囲に収まるように色味を補正することができる。

図１３（Ａ）は、上記のような色味を補正するための制御部の構成例を示すブロック図である。図示の制御部２は、上記した車両用灯具システム１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃの何れかに含まれる制御部２である。この制御部２は、機能ブロックとしての光源制御部６１、パラメータ格納部６２、配光パターン設定部６３、液晶素子制御部６４を含んで構成されている。

光源制御部６１は、光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの動作を制御するための制御信号を生成して光源１０へ供給する。パラメータ格納部６２は、光源制御部６１により光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの動作を制御する際のパラメータを格納する。配光パターン設定部６３は、カメラ３によって撮影された画像に基づいて、対象物体を検出し、その対象物体の位置に応じた減光範囲（又は遮光範囲）を有する配光パターンを設定する。液晶素子制御部６４は、配光パターン設定部６３により設定される配光パターンに基づいて、液晶素子１５の各画素部に対して印加する電圧を可変に設定するための制御信号を生成して液晶素子１５へ供給する。

図１３（Ｂ）は、パラメータ格納部に格納されるパラメータの概念図である。パラメータ格納部６２は、液晶素子１５への印加電圧のそれぞれに対する光源１０の各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの発光強度を指定するパラメータのテーブルが格納されている。図示の例では理解を容易にするために、発光強度が相対的な値で示されている。光源制御部６１は、このパラメータを読み出し、液晶素子１５への印加電圧に応じて各発光部１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂの発光強度を増減するように制御する。上記したように、液晶素子１５への印加電圧が増加するほど照射光が黄色味を帯びる場合には、発光部１０Ｂの相対的な発光強度を徐々に大きくすることにより、照射光の色味を白色に近づけることが可能となる。なお、パラメータは、第１温度センサ４により検出される液晶素子１５の温度や第２温度センサ５により検出される環境温度に応じて異なる値を用いることが望ましい。図示の例のように複数のテーブルをパラメータ格納部６２に予め格納しておき、温度に応じてテーブルを切り替えて用いるとよい。

以上のような実施形態によれば、液晶素子を用いた車両用灯具において照射光の色度を所定範囲内に収めやすくすることが可能となる。

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、上記した実施形態では照射光の分光特性が黄色味を帯びる場合に光源からの青色の発光強度を相対的に大きくすることで照射光の色味が白色光に近づくように補正していたが、補正方法はこれに限定されない。照射光の分光特性に応じて、光源からの青色、緑色、赤色の各色の相対的な大きさを加減することで照射光の色味を補正することができる。

また、上記した実施形態では対象物体に応じた選択的な光照射を行う車両用灯具システムに本発明を適用した場合について例示していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されず、例えば車両の進行方向に応じた光照射を行う車両用灯具システム、車両の主に前後方向の姿勢に応じて照射光の光軸を制御する車両用灯具システム、車両周辺の路上に情報描画する車両用灯具システムなど種々の車両用灯具システムに適用することができる。また、車両用途に限らず各種の照明装置においても本発明を適用することができる。

１：ランプユニット、２：制御部、３：カメラ、４：第１温度センサ、５：第２温度センサ、１０：光源、１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂ：発光部、１１：凹面リフレクタ（凹面反射部）、１２：円偏光反射素子、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ：円偏光板、１３：リフレクタ（反射部）、１４：λ／２板（１／２波長板）、１５：液晶素子、１６：円偏光板、１７：投影レンズ、１００：車両用灯具システム

Claims (10)

1. 車両の周辺に光を照射するための車両用灯具システムであって、
   各々異なる色の光を出射する複数の発光部を有し、当該各発光部の光の強度を個別に制御可能な光源と、
   前記光源の各前記発光部の動作を制御する制御部と、
   前記異なる色の光の各々に対応する複数の第１円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する第１円偏光反射素子と、
   複数の画素部を有し、前記第１円偏光反射素子からの前記円偏光が入射する位置に配置される液晶素子と、
   前記液晶素子の光出射側に配置される円偏光板と、
   前記円偏光板を透過する光を集光して投影する投影レンズと、
   を含み、
   前記光源の各前記発光部は、各々の位置が異なるように一方向に並んで配置されており、
   前記第１円偏光反射素子の各前記第１円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている、
   車両用灯具システム。
2. 車両の周辺に光を照射するための車両用灯具システムであって、
   各々異なる色の光を出射する複数の発光部を有し、当該各発光部の光の強度を個別に制御可能な光源と、
   前記光源の各前記発光部の動作を制御する制御部と、
   前記異なる色の光の各々に対応する複数の第１円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する第１円偏光反射素子と、
   前記第１円偏光反射素子からの前記円偏光が入射する位置に配置されるλ／４板と、
   前記λ／４板を透過した光が入射する位置に配置される第１偏光板と、
   複数の画素部を有し、前記第１偏光板を透過した光が入射する位置に配置される液晶素子と、
   前記液晶素子を透過する光が入射する位置に配置される第２偏光板と、
   前記第２偏光板を透過する光を集光して投影する投影レンズと、
   を含み、
   前記光源の各前記発光部は、各々の位置が異なるように一方向に並んで配置されており、
   前記第１円偏光反射素子の各前記第１円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている、
   車両用灯具システム。
3. 前記投影レンズにより投影される照射光の分光分布に応じて前記制御部により前記光源の各前記発光部の光の強度を可変に設定する、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具システム。
4. 前記制御部は、前記照射光の分光分布の偏りが少なくなるように前記光源の各前記発光部の光の強度を可変に設定する、
   請求項３に記載の車両用灯具システム。
5. 前記第１円偏光反射素子の各前記第１円偏光反射板のうち１つ以上の第１円偏光板は、前記反射面の少なくとも一部分が湾曲している、
   請求項１〜４の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
6. 前記第１円偏光反射素子は、各前記第１円偏光反射板の相互間に光学マッチング材が設けられている、
   請求項１〜５の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
7. 前記第１円偏光反射素子を透過する光が入射する位置に配置されており、当該光を反射して前記液晶素子へ入射させる反射部材を更に備える、
   請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
8. 前記反射部材は、前記異なる色の光の各々に対応する複数の第２円偏光反射板を有し、当該異なる色の光の各々を円偏光にして反射する第２円偏光反射素子であり、
   前記第２円偏光反射素子の各前記第２円偏光反射板は、各々の反射面が異なる位置となるように配置されている、
   請求項１〜７の何れか１項に記載の車両用灯具システム。
9. 前記第２円偏光反射素子の各前記第２円偏光反射板のうち１つ以上の第２円偏光板は、前記反射面の少なくとも一部分が湾曲している、
   請求項８に記載の車両用灯具システム。
10. 前記第２円偏光反射素子は、各前記第２円偏光反射板の相互間に光学マッチング材が設けられている、
    請求項８又は９に記載の車両用灯具システム。

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