JP2022020973A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】照明装置における配光パターンの明るさを向上させる。【解決手段】ランプユニット１ａ、１ｂは、光源１０ａ、リフレクタ１１ａ、液晶素子１２及び偏光板１３ａ、１３ｂによって構成される第１像を生成する第１像生成部と、光源１０ｂ、リフレクタ１１ｂ、液晶素子１２及び偏光板１３ａ、１３ｂによって構成される第２像を生成する第２像生成部と、第１像生成部により生成される第１像と第２像生成部により生成される第２像を、第１像生成部と第２像生成部の各々から離れた位置において互いに重なるように合成する像合成部（仮想鉛直スクリーン２０）と、少なくとも第１像生成部及び第２像生成部を共に収容するハウジング１５と、第１像生成部及び第２像生成部と接続されており、当該第１像生成部及び第２像生成部の動作を制御するコントローラと、を含む。【選択図】図２

Description

本開示は、照明装置に関する。

特開２００５－１８３３２７号公報（特許文献１）には、発光部から照射される光の一部を液晶素子等により遮断して、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車両用前照灯が開示されている。しかし、上記のような構成の車両前照灯では、配光パターンをより明るくすることが難しい場合がある。同様の構成を有する照明装置一般においても同様の課題を生じ得る。

特開２００５－１８３３２７号公報

本開示に係る具体的態様は、照明装置における配光パターンの明るさを向上させることを目的の１つとする。

本開示に係る一態様の照明装置は、（ａ）第１像を生成する第１像生成部と、（ｂ）第２像を生成する第２像生成部と、（ｃ）前記第１像生成部により生成される前記第１像と前記第２像生成部により生成される前記第２像を、前記第１像生成部と前記第２像生成部の各々から離れた位置において互いに重なるように合成する像合成部と、（ｄ）少なくとも前記第１像生成部及び前記第２像生成部を共に収容するハウジングと、（ｅ）前記第１像生成部及び前記第２像生成部と接続されており、当該第１像生成部及び第２像生成部の動作を制御するコントローラと、を含む、照明装置である。

上記構成によれば、照明装置における配光パターンの明るさを向上させることができる。

図１は、一実施形態の車両用前照灯システムの構成を示す図である。 図２は、一実施形態のランプユニットの構成を示す図である。 図３（Ａ）は、液晶素子によって形成される像を模式的に表した平面図である。図３（Ｂ）は、２つの像が投影されて自車両前方に形成される光を模式的に表した平面図である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、２つの投影レンズの構成例を模式的に表した平面図である。図４（Ｃ）は、比較例の投影レンズの構成を模式的に表した平面図である。 図５は、液晶素子の構成を模式的に表した平面図である。 図６は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。 図７（Ａ）～図７（Ｃ）は、配光パターンの一例を示す模式的な平面図である。 図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、配光パターンの一例を示す模式的な平面図である。 図９（Ａ）～図９（Ｃ）は、ランプユニットの変形実施例の構成を示す図である。

図１は、一実施形態の車両用前照灯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、一対のランプユニット（車両用前照灯）１ａ、１ｂと、コントローラ２と、カメラ３を含んで構成されている。この車両用前照灯システムは、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の顔等の位置を検出し、前方車両等の位置を含む一定範囲を非照射範囲（減光領域）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。

ランプユニット１ａ、１ｂは、車両前部の左右それぞれの所定位置に配置されており、車両前方を照明するための照射光を形成する。

コントローラ２は、車両用灯具の全体動作、具体的には後述する図２に示す各光源１０ａ、１０ｂおよび液晶素子１２の動作制御を行うものである。このコントローラ２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有するコンピュータシステムを用い、この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。本実施形態のコントローラ２は、カメラ３によって検出される前方車両（対向車両、先行車両）、歩行者、道路標識、路上白線などの対象体に応じた光照射範囲、減光範囲（あるいは遮光範囲）を有する配光パターンを設定し、この配光パターンに対応する像を形成するための制御信号を液晶素子１２へ供給する。

カメラ３は、自車両の前方空間を撮影して画像を生成し、この画像に対して所定の画像認識処理を行って上記した前方車両等の対象体の位置、範囲、大きさ、種別などを検出する。画像認識処理による検出結果は、カメラ３と接続されているコントローラ２へ供給される。カメラ３は、自車両の車室内の所定位置（例えば、フロントガラス上部）に設置されるか、または自車両の車室外の所定位置（例えば、フロントバンパー内）に設置される。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。

なお、カメラ３における画像認識処理の機能をコントローラ２にて代替してもよい。その場合には、カメラ３は、生成した画像をコントローラ２へ出力、この画像に基づいてコントローラ２側で画像認識処理が行われる。あるいは、カメラ３から画像とそれに基づく画像認処理の結果の双方がコントローラ２へ供給されてもよい。その場合に、コントローラ２は、カメラ３から得た画像を用いてさらに独自の画像認識処理を行ってもよい。

図２は、一実施形態のランプユニットの構成を示す図である。図示のランプユニット１ａは、自車両の前方に存在する対向車両、先行車両などの対象体の位置に応じた減光範囲（または遮光範囲）を含む配光パターンの光を自車両の前方へ照射するためのものである。このランプユニット１ａは、光源１０ａ、１０ｂ、リフレクタ１１ａ、１１ｂ、液晶素子１２、偏光板１３ａ、１３ｂ、投影レンズ１４ａ、１４ｂを含んで構成されている。これらの各要素は、例えば１つのハウジング（筐体）１５に収容されて一体化されている。また、光源１０ａ、１０ｂと液晶素子１２は、それぞれコントローラ２と接続されている。なお、ランプユニット１ｂもランプユニット１ａと共通の構成を備えているので、ランプユニット１ｂについては図示および説明を省略する。

光源１０ａ、１０ｂは、それぞれ、コントローラ２による制御を受けて光を放出する。これらの光源１０ａ、１０ｂは、例えばいくつかの白色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子と駆動回路を含んで構成される。なお、光源１０ａ、１０ｂの構成はこれに限定されない。例えば、なお、光源１０ａ、１０ｂとしては、レーザ素子、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。

リフレクタ１１ａは、光源１０ａに対応づけて配置されており、光源１０ａから放出される光を反射および集光して液晶素子１２へ入射させる。同様に、リフレクタ１１ｂは、光源１０ｂに対応づけて配置されており、光源１０ｂから放出される光を反射および集光して液晶素子１２へ入射させる。これらのリフレクタ１１ａ、１１ｂは、例えば楕円面状の反射面を有する反射鏡である。この場合、各光源１０ａ、１０ｂは、各リフレクタ１１ａ、１１ｂの反射面の焦点付近に配置することができる。なお、リフレクタ１１ａ、１１ｂに変えて、集光部として集光レンズを用いてもよい。

液晶素子１２は、各リフレクタ１１ａ、１１ｂにより反射および集光された光が入射し得る位置に配置されている。液晶素子１２は、互いに独立に制御可能な複数の画素部（光変調部）を備えている。本実施形態では、液晶素子１２は、各画素部に駆動電圧を与えるためのドライバ１８（後述する図５参照）を有している。ドライバ１８は、コントローラ２から供給される制御信号に基づいて、液晶素子１２に対して、各画素部を個別に駆動するための駆動電圧を与える。

一対の偏光板１３ａ、１３ｂは、液晶素子１２を挟んで対向配置されている。各偏光板１３ａ、１３ｂは、例えば互いの吸収軸が略直交するように配置されている。これら偏光板１３ａ、１３ｂと液晶素子１２によって、自車両の前方へ照射する光の配光パターンに対応した像が形成される。

投影レンズ１４ａは、リフレクタ１１ａにより反射および集光され、液晶素子１２および一対の偏光板１３ａ、１３ｂを透過した光が入射し得る位置に配置されており、この入射した光を上下および左右の各方向について反転し、かつ広げて自車両の前方へ投影する。同様に、投影レンズ１４ｂは、リフレクタ１１ｂにより反射および集光され、液晶素子１２および一対の偏光板１３ａ、１３ｂを透過した光が入射し得る位置に配置されており、この入射した光を上下および左右の各方向について反転し、かつ広げて自車両の前方へ投影する。また、各投影レンズ１４ａ、１４ｂは、各々の焦点が液晶素子１２の液晶層の位置に対応するように配置されている。投影レンズ１４ａにより投影された光と投影レンズ１４ｂにより投影された光は、自車両前方の所定位置（例えば２５ｍ前方）に想定される仮想鉛直スクリーン２０上において互いに重なり合う。すなわち、投影レンズ１４ａにより投影された光と投影レンズ１４ｂにより投影された光は、各ランプユニット１ａ、１ｂから離れた遠方の位置において合成される。

図３（Ａ）は、液晶素子によって形成される像を模式的に表した平面図である。ここでは、偏光板１３ｂの出射面側での像が模式的に示されている。像１００ａは、光源１０ａ、リフレクタ１１ａ、液晶素子１２および偏光板１３ａ、１３ｂによって構成される第１光学系（第１像生成部）を経た光によって形成される像である。この像１００ａは、液晶素子１２の一部領域を用いて形成される像であり、相対的に明るい明領域１０１ａと相対的に暗い暗領域１０２ａを含んでいる。同様に、像１００ｂは、光源１０ｂ、リフレクタ１１ｂ、液晶素子１２および偏光板１３ａ、１３ｂによって構成される第２光学系（第２像生成部）を経た光によって形成される像である。この像１００ｂは、液晶素子１２の一部領域を用いて形成される像であり、相対的に明るい明領域１０１ｂと相対的に暗い暗領域１０２ｂを含んでいる。

像１００ａ、１００における明領域１０１ａ、１０１ｂは、配光パターンにおける光照射領域に対応しており、暗領域１０２ａ、１０２ｂは、配光パターンにおける減光領域（または遮光領域）に対応している。暗領域１０２ａ、１０２ｂは、例えば前方車両の存在する位置、範囲に応じた大きさに設定される。ここでは、像１００ａ、１００ｂのそれぞれにおいて２つずつの暗領域１０２ａを例示しているが、暗領域１０２ａの数や大きさ、範囲には限定がない。これらの明領域１０１ａ、１０１ｂ、暗領域１０２ａ、１０２ｂは、液晶素子１２の各画素部における光変調により実現される。

図３（Ｂ）は、２つの像が投影されて自車両前方に形成される光を模式的に表した平面図である。上記した図３（Ａ）に示した２つの像１００ａ、１００ｂは、それぞれ投影レンズ１４ａ、１４ｂによって自車両前方に対して反転投影されて重なり合い、図３（Ｂ）に示すような１つの照射光２００となる。この照射光２００において、明領域２０１は、２つの像１００ａ、１００ｂにおける明領域１０１ａ、１０１ｂが反転投影されて重なり合い形成される、また、照射光２００において、暗明領域２０２は、２つの像１００ａ、１００ｂにおける暗領域１０２ａ、１０２ｂが反転投影されて重なり合い形成される。これにより、前方車両等の位置や範囲に応じて設定された配光パターンに対応する照射光２００が得られる。本実施形態では、２つの光学系による光の像を重ねて照射光２００を得ているので、照射光の明るさを向上させることができる。

なお、上記では説明を簡素化するために、暗領域２０２の明るさについては特に言及していなかったが、完全に遮光された領域と、明領域２０２よりは明るさを落として減光した領域とを併存させてもよい。その場合には、液晶素子１２の各画素部での光変調を適宜制御し、透過光の透過率を増減すればよい。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、２つの投影レンズの構成例を模式的に表した平面図である。各投影レンズ１４ａ、１４ｂは、図４（Ａ）に示すようにそれぞれ別体に設けられていてもよいし、図４（Ｂ）に示すように中間部材１４ｃを介して一体化して設けられていてもよい。ここで、本実施形態では２つの光学系による光の像を重ねて照射光を得ているので、理論上、１つの光学系による光で形成される照射光に比べて２倍の明るさの照射光を得ることができる。これを別の観点からみると、２つの光学系の各々による光の明るさを低くしても、１つの光学系による光の明るさと同等の明るさの照射光を得ることもできることになる。

例えば、図４（Ｃ）に例示する１つの光学系による場合の投影レンズ１１４の高さをｈ２とする。また、２つの光学系による場合の投影レンズ１４ａ、１４ｂの高さをｈ１とする。この場合、ｈ１をｈ２よりも小さくしてレンズの光取り込み効率を下げても、照射光として同等の明るさを確保できる。一例として、投影レンズ１１４の高さｈ２が５０ｍｍ、であるとすると、これと同等の明るさを確保するための投影レンズ１４ａ、１４ｂの高さｈ１は３５ｍｍで足りる。この利点は、例えば、対向車両等へのグレア抑制のために自車両の姿勢に応じて前照灯の光の光軸を上下に調整するレベリング機能を搭載した前照灯において有益である。高さ寸法が小さくなることで前照灯の光軸を上下に傾けるために確保すべきスペースを低減できるからである。

図５（Ａ）は、液晶素子の構成を模式的に表した平面図である。液晶素子１２は、概略的にいうと、２つの透光性の基板とこれら基板間に配置される液晶層を備える。本実施形態では、上記のドライバ１８は、公知のＣＯＧ（Chip On Glass）技術を用いて一方の基板端部の所定位置に搭載されており、基板上の配線と接続されている。また、本実施形態の液晶素子１２は、上記した第１光学系に対応する像形成領域１２０ａと、第２光学系に対応する像形成領域１２０ｂを備える。

像形成領域１２０ａは、光源１０ａから放出されてリフレクタ１１ａにより反射、集光されて偏光板１３ａを透過した光（偏光）が入射し得る位置に配置されている。像形成領域１２０ｂは、光源１０ｂから放出されてリフレクタ１１ｂにより反射、集光されて偏光板１３ｂを透過した光（偏光）が入射し得る位置に配置されている。これらの像形成領域１２０ａ、１２０ｂは、それぞれ上記した画素部を複数備えている。本実施形態では、像形成領域１２０ａ、１２０ｂでは共通の像が形成される（図３（Ａ）参照）。

なお、図示の例では、像形成領域１２０ａと像形成領域１２０ｂの間には空白部が設けられている。この空白部には基本的に画素部を設ける必要はないが、設計上の都合などに応じて画素部が設けられていてもよい。

ここで、液晶素子１２は、透過光を自在に変調して所望の像を形成し得る限りにおいて、内部構造や駆動方法について特に限定がない。例えば、液晶素子１２として、各画素に対して薄膜トランジスタを対応づけて構成されるアクティブマトリクス型の液晶素子が用いられてもよいし、複数のストライプ状の透明電極を対向配置してそれら透明電極同士の重なる各領域を画素部として用いる単純マトリクス型の液晶素子が用いられてもよい。さらに、液晶素子１２としては、一方基板に設けられた任意形状の複数の画素電極と、他方基板に設けられた１つ（または複数）の対向電極を有するセグメント表示型の液晶素子を用いてもよく、その場合の駆動方法についてはマルチプレックス駆動を採用してもよいし、スタティック駆動を採用してもよい。

液晶素子１２としてアクティブマトリクス型あるいは単純マトリクス型のものを用いる場合には、像形成領域１２０ａ、１２０ｂそれぞれに対してドライバ１８から必要な駆動電圧を与えて、共通の像、または互いに異なる像を形成することができる。なお、像形成領域１２０ａ、１２０ｂのそれぞれに対応づけた２つのドライバを設けてもよい。

また、液晶素子１２としてセグメント表示型のものを用いる場合であって、共通の像を形成する場合には、像形成領域１２０ａと像形成領域１２０ｂのそれぞれに対してドライバ１８から共通の駆動電圧を供給することができる。それにより、装置構成の簡素化が図られる。この場合において、ドライバ１８から像形成領域１２０ａ、１２０ｂのそれぞれに至る配線については、一部、交差する部分が生じ得る。これについては、例えば基板上に二層の配線を設けることで交差する配線を実現し得る。具体的には、例えば図５（Ｂ）に示すように、液晶素子１２の片側基板である第２基板５２の１層目に像形成領域１２０ａに対応する複数のドライバ配線５８ａを設け、図５（Ｃ）に示すように第２基板５２の２層目に像形成領域１２０ｂに対応する複数のドライバ配線５８ｂを設けることができる。このとき、各ドライバ配線５８ａと各ドライバ配線５８ｂとの間には絶縁層が設けられる。

本実施形態の液晶素子１２は、像形成領域１２０ａと像形成領域１２０ｂのそれぞれに対応する部分を別体とせずに一体化しているので、取り付け時の位置ズレによる照射光の配光パターンの投影ズレを低減できる。さらに、この液晶素子１２と、一体化された投影レンズ１４ａ、１４ｂ（図４（Ｂ）参照）を組み合わせることで、液晶素子１２に対して各投影レンズ１４ａ、１４ｂが個別に位置ズレを生じることも少なくなるので、照射光の配光パターンの投影ズレをより低減できる。

図６（Ａ）は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。図６（Ａ）は、図５（Ａ）に示すａ－ａ線での断面に対応している。図示の液晶素子１２は、対向配置された第１基板５１および第２基板５２、複数の配線５３、共通電極（対向電極）５４、絶縁層（絶縁膜）５５、複数の画素電極５６、液晶層５７を含んで構成されている。

第１基板５１および第２基板５２は、それぞれ、例えば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光性基板を用いることができる。第１基板５１と第２基板５２の間には、例えば樹脂膜などからなる球状スペーサー（図示省略）が分散配置されており、それら球状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。なお、球状スペーサーに代えて、樹脂等からなる柱状体を第１基板５１側若しくは第２基板５２側に設け、それらをスペーサーとして用いてもよい。

複数の配線５３は、第２基板５２の一面側において絶縁層５５の下層側に設けられている。これらの配線部５３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。各配線５３は、ドライバ１８から各画素電極５６に対して電圧を与えるためのものである。

共通電極５４は、第１基板５１の一面側に設けられている。この共通電極５４は、第２基板５２の各画素電極５６と対向するようにして一体に設けられている。共通電極５４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。

絶縁層５５は、第２基板５２の一面側において各配線５３の上側にこれらを覆うようにして設けられている。本実施形態では、絶縁層５５は、第２基板５２の一面側において略全体を覆うように設けられている。この絶縁層５５は、例えばＳｉＯ_２膜、ＳｉＯＮ膜であり、スパッタ法などの気相プロセスあるいは溶液プロセスにより形成することができる。なお、この絶縁層５５としては有機絶縁膜を用いてもよい。絶縁層５５の層厚は、例えば１μｍ程度である。

複数の画素電極５６は、第２基板５２の一面側において絶縁層５５の上側に設けられている。これらの画素電極５６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５６は、絶縁層５５に設けられるスルーホールを介していずれかの配線５３と物理的および電気的に接続されている。このように、各画素電極５６と各配線５３を異なる層に設けることで、画素電極５６の相互間に配線を設ける必要がないことから画素電極５６の相互間の隙間を少なくして開口率を向上し、透過光量を増加させることができる。また、各配線５３についてもレイアウトの自由度が高まる。

液晶層５７は、第１基板５１と第２基板５２の間に設けられている。液晶層５７は、例えば、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて構成される。液晶層５７の配向モード（動作モード）については特に限定がなく、垂直配向モード、ねじれネマティックモード、インプレーンスイッチングモードなど種々の配向モードを採用し得る。

なお、ここでは図示を省略するが、第１基板５１、第２基板５２のそれぞれの一面側には、液晶層５７の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。各配向膜は、例えばラビング処理等の一軸配向処理が施されており、その方向に沿って液晶層５７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。

図６（Ｂ）は、液晶素子の第２基板の構成を示す模式的な断面図である。図６（Ｂ）は、図５（Ａ）に示すｂ－ｂ線での断面に対応している。図示のように、各ドライバ配線５８ｂは、上記の画素電極５６と同様に絶縁層５５の上側に設けられる。各ドライバ配線５８ｂは、ドライバ１８の近傍から第２基板５２上の所定位置（好ましくは、第１基板５１と重なる領域）まで設けられ、その位置において図示のように絶縁層５５に設けられるスルーホールを介していずれかの配線５３と物理的および電気的に接続されている。これにより、像形成領域１２０ｂに対応する各配線５３とドライバ１８とがドライバ配線５８ｂを介して相互に接続される。

図６（Ｃ）は、液晶素子の第２基板の構成を示す模式的な断面図である。図６（Ｃ）は、図５（Ａ）に示すｃ－ｃ線での断面に対応している。図示のように、各ドライバ配線５８ａは、上記の各配線５３と同様に絶縁層５５の下側に設けられている。各ドライバ配線５８ａは、像形成領域１２０ａに対応する各配線５３と相互に接続されている。例えば、各ドライバ配線５８ａと各配線５３は、第２基板５２の一面側において一体に形成される。また、各ドライバ配線５８ａは、例えば図示のようにドライバ１８近傍の位置において、絶縁層５５に設けられるスルーホールを介して上層側の各ドライバ配線５８ｂと互いに物理的および電気的に接続されている。これにより、像形成領域１２０ａ、１２０ｂのそれぞれに対して共通の駆動信号をドライバ１８から供給し、共通の像を形成させることができる。

図７（Ａ）～図７（Ｃ）は、配光パターンの一例を示す模式的な平面図である。図７（Ａ）は、液晶素子１２の像形成領域１２０ａ（すなわち第１光学系）を用いて形成される配光パターンの一例である。図示の配光パターン２００ａには、図中上下方向に長手方向を有しており図中左右方向に配列された６つの矩形状パターン１２１ａが含まれている。図中ではそのうち２つのみ符号を付して示している。これらの矩形状パターン１２１ａは、互いに独立に光照射／減光／遮光を切り替え得るものである。図示の例では、中央２つの矩形状パターン１２１ａが減光（または遮光）の状態とされ、左右各２つずつの矩形状パターン１２１ａが光照射の状態とされている。

図７（Ｂ）は、液晶素子１２の像形成領域１２０ｂ（すなわち第２光学系）を用いて形成される配光パターンの一例である。図示の配光パターン２００ｂには、図中上下方向に長手方向を有しており図中左右方向に配列された６つの矩形状パターン１２１ｂが含まれている。図中ではそのうち２つのみ符号を付して示している。これらの矩形状パターン１２１ｂは、互いに独立に光照射／減光／遮光を切り替え得るものである。図示の例では、中央左寄りの１つの矩形状パターン１２１ｂが減光（または遮光）の状態とされ、それ以外の矩形状パターン１２１ｂが光照射の状態とされている。すなわち、ここで示す実施形態の配光パターンでは、第１光学系と第２光学系で互いに異なる配光パターンが形成されている。

図７（Ｃ）は、図７（Ａ）と図７（Ｂ）に示した各配光パターンを重ね合わせて得られる配光パターンの一例である。投影レンズ１４ａ、１４ｂによる投影位置を適宜設定することにより、第１光学系と第２光学系の各配光パターン２００ａ、２００ｂについて、互いの矩形状パターン１２１ａと１２１ｂの図中左右方向の位置を所定幅Ｌ（例えば、各矩形状パターン１２１ａ、１２１ｂの各々の配置ピッチの１／２）だけずらして配置することができる。それにより、各配光パターン１００ａ、１００ｂの重ね合わせで得られる配光パターン２００は、各矩形状パターン１２１ａ、１２１ｂの幅よりも狭い幅（図示の例では１／２幅）で光照射／減光／遮光の各状態を得ることができる。具体的には、矩形状パターン１２１ａ、１２１ｂの一方が光照射状態で他方が遮光状態である部分は減光領域１２２となり、矩形状パターン１２１ａ、１２１ｂのいずれも遮光状態である部分は遮光領域１２３となり、矩形状パターン１２１ａ、１２１ｂのいずれも光照射状態である部分は光照射領域１２４となる。つまり、液晶素子１２の画素部の数を増やすことなく、より高い分解能で配光パターンを生成することができるとともに、ドライバ１８が階調制御機能を持たないものであっても３段階に光量を変化させることができる。

図８（Ａ）～図８（Ｃ）は、配光パターンの一例を示す模式的な平面図である。図８（Ａ）は、液晶素子１２の像形成領域１２０ａ（すなわち第１光学系）を用いて形成される配光パターンの一例である。図示の配光パターン２００ａには、図中上下方向に長手方向を有しており図中左右方向に配列された８つの矩形状パターン１３１ａが含まれている。図中ではそのうち２つのみ符号を付して示している。これらの矩形状パターン１３１ａは、互いに独立に光照射／減光／遮光を切り替え得るものである。図示の例では、中央左寄りの２つの矩形状パターン１３１ａが減光（または遮光）の状態とされ、それ以外の矩形状パターン１３１ａが光照射の状態とされている。

図８（Ｂ）は、液晶素子１２の像形成領域１２０ｂ（すなわち第２光学系）を用いて形成される配光パターンの一例である。図示の配光パターン２００ｂには、マトリクス状に配列された１２個の矩形状パターン１３１ｂが含まれている。図中ではそのうち２つのみ符号を付して示している。これらの矩形状パターン１３１ｂは、互いに独立に光照射／減光／遮光を切り替え得るものである。図示の例では、下側左寄りの１つの矩形状パターン１３１ｂが減光（または遮光）の状態とされ、それ以外の矩形状パターン１３１ｂが光照射の状態とされている。すなわち、ここで示す実施形態の配光パターンでは、第１光学系と第２光学系で互いに異なる配光パターンが形成されている。

図８（Ｃ）は、図８（Ａ）と図８（Ｂ）に示した各配光パターンを重ね合わせて得られる配光パターンの一例である。ここでは、２つの矩形状パターン１３１ａの幅と１つの矩形状パターン１３１ｂの幅とが略等しく設定されており、それらが幅方向において互いにずれることなく重なり合っている。それにより、各配光パターン１００ａ、１００ｂの重ね合わせで得られる配光パターン２００は、左右方向については矩形状パターン１３１ａの幅と同じ幅、上下方向については矩形状パターン１３１ｂと同じ高さで区切られて各領域で光照射／減光／遮光の各状態を得ることができる。具体的には、矩形状パターン１３１ａ、１３１ｂの一方が光照射状態で他方が遮光状態である部分は減光領域１３２となり、矩形状パターン１３１ａ、１３１ｂのいずれも遮光状態である部分は遮光領域１３３となり、矩形状パターン１３１ａ、１３１ｂのいずれも光照射状態である部分は光照射領域１３４となる。つまり、液晶素子１２の画素部の数を増やすことなく、より高い分解能で配光パターンを生成することができるとともに、ドライバ１８が階調制御機能を持たないものであっても３段階に光量を変化させることができる。

以上のような実施形態によれば、車両用灯具システムにおける配光パターンの明るさを向上させることを目的の１つとする。

なお、本開示は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本開示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一対の前照灯を有する車両における適用例を示していたが、１つの前照灯を有する車両（二輪車両等）においても本開示に係る技術を適用することができる。その場合には、上記した一対のランプユニットのうち１つだけを用いればよい。また、上記した実施形態では一例として車両用灯具システムへの適用例を説明していたが、本開示に係る技術は車両用途に限らず照明装置一般に対して適用することができる。

また、上記した実施形態では、液晶素子については２つの光学系に共有されるように一体化されていたが、別々の液晶素子を用いてもよい。同様に、投影レンズについても光学系ごとに別体としてもよいし、偏光板についても光学系ごとに別体としてもよい。

また、上記した実施形態では各光学系として液晶素子を用いたランプユニットの構成例を説明していたが、光学系の構成はこれに限定されない。例えば、蛍光体をレーザ光によって走査してその出射光を投影することで配光パターンを形成するランプユニットを用いてもよいし、一方向または二方向に配列された複数の発光素子を選択的に点灯／消灯させてそれらの光を投影することで配光パターンを形成するランプユニットを用いてもよい。前者の構成例を図９（Ａ）に示し、後者の構成例を図９（Ｂ）、図９（Ｃ）に示す。なお、いずれも１つの光学系のみ示すが、実際にはこれらを２つ組み合わせて用いられる。

図９（Ａ）に示すランプユニットは、レーザ素子８００と、レーザ素子８００から放出される光を一方向または二方向に走査する走査素子８０１と、レーザ素子８００および走査素子８０１を駆動するドライバ８０２と、レーザ光の照射された位置において蛍光を発する蛍光体８０３と、蛍光体８０３から発せられる光を反転投影する投影レンズ８０４を含んで構成されている。

図９（Ｂ）に示すランプユニットは、複数の発光素子９００ａを有する光源９００と、光源９００を駆動するドライバ９０１と、光源９００の各発光素子９００ａから放出される光を反転投影する投影レンズ９０３を含んで構成されている。図９（Ｃ）に示すように、光源９００の複数の発光素子９００ａは、例えば二方向に沿ってマトリクス状に配列されており、各々個別に点灯／消灯を制御できる。

１ａ、１ｂ：ランプユニット、２：コントローラ、３：カメラ、１０ａ、１０ｂ：光源、１１ａ、１１ｂ：リフレクタ、１２：液晶素子、１３ａ、１３ｂ：偏光板、１４ａ、１４ｂ：投影レンズ、１５：ハウジング、１８：ドライバ

Claims (9)

1. 第１像を生成する第１像生成部と、
   第２像を生成する第２像生成部と、
   前記第１像生成部により生成される前記第１像と前記第２像生成部により生成される前記第２像を、前記第１像生成部と前記第２像生成部の各々から離れた位置において互いに重なるように合成する像合成部と、
   少なくとも前記第１像生成部及び前記第２像生成部を共に収容するハウジングと、
   前記第１像生成部及び前記第２像生成部と接続されており、当該第１像生成部及び第２像生成部の動作を制御するコントローラと、
   を含む、照明装置。
2. 前記第１像生成部と前記第２像生成部の各々は、
   光源と、
   前記光源から放出される光を集光する集光部と、
   前記集光部により集光された光の入射する位置に配置される液晶素子と、
   前記液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板と、
   を含む、請求項１に記載の照明装置。
3. 前記第１像生成部の前記液晶素子と前記第２像生成部の前記液晶素子とが一体化されている、
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記集光部は、リフレクタ又は集光レンズである、
   請求項２に記載の照明装置。
5. 前記像合成部は、
   前記第１像を投影する第１投影レンズと、
   前記第２像を投影する第２投影レンズと、
   を含む、請求項１に記載の照明装置。
6. 前記第１投影レンズと前記第２投影レンズとが一体化されている、
   請求項５に記載の照明装置。
7. 前記第１像と前記第２像とが同一の配光パターンを有する、
   請求項１に記載の照明装置。
8. 前記第１像と前記第２像とが互いに異なる配光パターンを有する、
   請求項１に記載の照明装置。
9. 前記像合成部は、前記第１像と前記第２像とを少なくとも一方向において一定距離だけずらして合成する、
   請求項１に記載の照明装置。

Images