JP2022068967A - 車両用灯具及び光学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】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際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具を提供する。【解決手段】第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路中にのみ偏光回転素子８が配置され、液晶素子４に向けて集光される第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とが互いに共通する第１の集光点Ｃ１において集光されると共に、第１の集光点Ｃ１に液晶素子４が位置しており、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌ１の光路と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とから外れた位置にある第２の集光点Ｃ２において、ＰＢＳ６で反射された第２の光Ｌ２が集光される。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用灯具及び光学素子に関する。

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を参照。）。

例えば、下記特許文献１には、光源と、光源からの光が入射する位置に配置される反射偏光板と、反射偏光板により生じる反射光を反射して当該反射偏光板へ再入射させる反射鏡と、反射偏光板の光出射面側に配置される液晶装置と、液晶装置の光出射面側に配置される偏光板と、偏光板の光出射面側に配置されるレンズとを含むランプユニットが開示されている。

また、下記特許文献１には、反射鏡の前面側に、位相差板として１／４波長（λ／４）板を配置することによって、反射偏光板により生じる反射光のある特定方向の直線偏光が、λ／４板を１回通過して円偏光となり、反射鏡で反射して再びλ／４板を通過することで、上記特定方向から９０°回転した直線偏光となって反射偏光板へ再入射したときに、ほとんどの光の成分が反射偏光板を透過するようにした構成が開示されている。また、位相差板として、１／２波長（λ／２）板を、偏光軸に対して２２．５°の角度で配置することにより、１／４波長（λ／４）板として機能させる構成が開示されている。

特開２０１８－１８５８９５号公報

ところで、上述した特許文献１においては、位相差板を２回通過することにより光損失が生じている。このため、位相差板を２回通過することによる光損失を低減して、反射偏光板からの光の利用効率を上げることが課題であった。

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際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具、並びに、そのような車両用灯具に対して好適に用いられる光学素子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〕 光源と、
前記光源から出射された光の偏光状態を可変に変調する液晶素子と、
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、
前記集光光学系により集光される光のうち、一方の偏光成分からなる第１の光を前記液晶素子に向けて透過し、他方の偏光成分からなる第２の光を反射する偏光ビームスプリッタと、
前記偏光ビームスプリッタで反射された前記第２の光を前記液晶素子に向けて反射しながら集光させる反射集光光学系と、
前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路と、前記偏光ビームスプリッタから前記反射集光光学系に向かう前記第２の光の光路との何れか一方の光路中にのみ配置されて、前記第２の光の偏光方向を回転し、前記第１の光の偏光方向と一致させる偏光回転素子とを備え、
前記液晶素子に向けて集光される前記第１の光と前記第２の光とが互いに共通する第１の集光点において集光されると共に、前記第１の集光点に前記液晶素子が位置しており、
前記集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記光の光路と、前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路とから外れた位置にある第２の集光点において、前記偏光ビームスプリッタで反射された前記第２の光が集光されることを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 前記偏光回転素子は、前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路中にのみ配置され、
なお且つ、前記集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記光の光路と、前記偏光ビームスプリッタから前記反射集光光学系に向かう前記第２の光の光路とに各々重ならないように配置されていることを特徴とする前記〔１〕に記載の車両用灯具。
〔３〕 前記偏光ビームスプリッタは、前記液晶素子に対して、所定の傾きで対向して配置され、前記偏光ビームスプリッタにおける前記第１の光の通過する領域と前記液晶素子との間の距離は、前記偏光ビームスプリッタにおける前記第２の光が通過する領域と前記液晶素子との間の距離よりも大きいことを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の車両用灯具。
〔４〕 前記集光光学系は、前記光源及び前記第１の集光点を焦点とする楕円反射面を有する第１のリフレクタを含み、
前記反射集光光学系は、前記第１の集光点及び前記第２の集光点を焦点とする楕円反射面を有する第２のリフレクタを含み、
前記光源と前記第１の集光点との間の距離が、前記第２の集光点と前記第１の集光点との間の距離よりも大きい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〕 前記第２の集光点は、前記光源と前記第１の集光点とを結ぶ光軸よりも下方に位置することを特徴とする前記〔４〕に記載の車両用灯具。
〔６〕 前記液晶素子の中心軸に対して、前記液晶素子に入射する前記第１の光の光軸及び前記第２の光の光軸の傾斜する角度が、それぞれ４０°以下であることを特徴とする前記〔１〕～〔５〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔７〕 前記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〕 前記偏光回転素子は、９０°捻れ配向を有する液晶層を含み、
前記液晶層のリタデーション値が１μｍ以上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。
〔９〕 前記反射集光光学系から前記偏光回転素子に向かう前記第２の光の光路中に配置されて、前記第２の光が前記第１の集光点に集光されるように調整する集光調整素子を備え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。
〔１０〕 前記偏光ビームスプリッタと前記偏光回転素子とが一体化された光学素子を備えることを特徴とする前記〔１〕～〔９〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔１１〕 前記光学素子は、互いに対向して配置された一対の基板と、
前記一対の基板の間を第１の領域と第２の領域とに区画する隔壁と、
前記一対の基板間において、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記隔壁を囲むシール部材と、
前記第１の領域に挟み込まれた光学等方性層と、
前記第１の領域における前記一対の基板の何れかの対向面に配置された前記偏光ビームスプリッタと、
前記第２の領域に挟み込まれると共に、９０°捻じれ配向を有し、リタデーション値が１μｍ以上である液晶層と、から構成されていることを特徴とする前記〔１０〕に記載の車両用灯具。
〔１２〕 前記液晶素子の前方に配置されて、前記液晶素子により変調された光のうち、特定の偏光成分の光を透過させる偏光板と、
前記偏光板の前方に配置されて、前記偏光板を透過した光を前方に向けて投影する投影光学系とを備えることを特徴とする前記〔１〕～〔１１〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔１３〕 偏光ビームスプリッタと偏光回転素子とが一体化された光学素子であって、
互いに対向して配置された一対の基板と、
前記一対の基板の間に挟み込まれた光学等方性層と、
前記一対の基板の間に挟み込まれた液晶層と、
前記光学等方性層と前記液晶層との間を区画する隔壁とを備え、
前記偏光ビームスプリッタは、前記光学等方性層を含む第１の領域に対応して設けられ、
前記偏光回転素子は、前記液晶層を含む第２の領域に対応して設けられていることを特徴とする光学素子。
〔１４〕 前記一対の基板のうち、一方の基板の前記光学等方性層及び前記液晶層と対向する面には、反射偏光層が前記第１の領域に対応して設けられ、
他方の基板の前記液晶層と対向する面には、配向制御層が前記第２の領域に対応して設けられていることを特徴とする前記〔１３〕に記載の光学素子。
〔１５〕 前記反射偏光層は、延伸ポリマーを用いた光学多層膜からなり、
前記液晶層は、前記反射偏光層と前記配向制御層との間で９０°捻れ配向を有し、
前記液晶層のリタデーション値が１μｍ以上であることを特徴とする前記〔１４〕に記載の光学素子。
〔１６〕 前記光学等方性層と前記液晶層との一部又は全てがポリマー化されていることを特徴とする前記〔１３〕～〔１５〕の何れか一項に記載の光学素子。

以上のように、本発明によれば、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際の光の利用効率を高めることを可能とした車両用灯具、並びに、そのような車両用灯具に対して好適に用いられる光学素子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の構成を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る車両用灯具の構成を示す断面図である。 図２に示す車両用灯具が備える光学素子の構成を示す平面図である。 図３中に示す線分Ａ－Ａによる光学素子の平面図である。 光学素子の透過スペクトル特性を示すグラフである。 光学素子の反射スペクトル特性を示すグラフである。 光学素子の別の構成例を示す断面図である。 集光調整素子の構成例を示す断面図である。

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、以下の説明で用いる図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがあり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
また、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の構成を示す断面図である。

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、図１に示すような灯具ユニット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、液晶素子４と、集光光学系５と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６と、反射集光光学系７と、偏光回転素子８と、偏光板９と、投影光学系１０とを備えている。

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。光源３は、実装基板１１の一面（本実施形態では上面）にＬＥＤが実装された状態で、このＬＥＤが発する光Ｌを上方（＋Ｚ軸）側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１１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。）が設けられたプリント配線基板からなる。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１１の幅方向（Ｙ軸方向）に等間隔に並んだ状態で実装される。

なお、上記光源３については、上述したＬＥＤが実装された実装基板１１と、このＬＥＤ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た構成としてもよい。これにより、ＬＥＤが発する熱からＬＥＤ駆動回路を保護することが可能である。

また、上記光源３については、上述したＬＥＤが発する熱を外部へと放熱させるヒートシンクや、このヒートシンクに向けて送風を行う冷却ファンが設けられた構成としてもよい。これにより、ＬＥＤが発する熱を外部へと効率良く放熱させることが可能である。

液晶素子４は、集光光学系５の前方（＋Ｘ軸側）に配置された透過型の液晶パネル（ＬＣＤ）により構成されている。液晶素子４は、電極間に印加される駆動電圧を制御する液晶駆動回路（図示せず。）によって、この液晶素子４を通過する光の偏光状態を可変に変調しながら、投影光学系１０より前方に向けて投影される光の像（配光パターン）を制御する。

なお、上記液晶素子４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５は、光源３の上方に配置された第１のリフレクタ（以下、「第１のリフレクタ５」とする。）により構成されている。

第１のリフレクタ５は、その鉛直断面において２つの焦点ｆ１１，ｆ１２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５ａを有している。楕円反射面５ａは、２つの焦点ｆ１１，ｆ１２のうち、第１焦点ｆ１１を光源３の発光点Ｃ０と一致させ、第２焦点ｆ１２を液晶素子４の第１の集光点Ｃ１と一致させている。これにより、第１のリフレクタ５は、楕円反射面５ａに入射した光Ｌを液晶素子４に向けて反射しながら集光させる。

なお、上記集光光学系５については、上述したリフレクタにより構成されたものに限らず、集光レンズに構成されたものであってよい。この場合、集光レンズの前側焦点を光源３の発光点Ｃ０と一致させ、集光レンズの後側焦点を液晶素子４の第１の集光点Ｃ１と一致させた構成とすればよい。

ＰＢＳ６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）からなる第１の光Ｌ１と、他方の偏光成分（例えばＳ偏光成分）からなる第２の光Ｌ２とに分離するものである。ＰＢＳ６は、第１のリフレクタ５から液晶素子４に向かう光Ｌの光路中に配置されている。

ＰＢＳ６は、鉛直断面において、液晶素子４に対して傾斜して設けられている。具体的に、ＰＢＳ６は、液晶素子４に対して、所定の傾きで対向して配置され、ＰＢＳ６における第１の光Ｌ１の通過する領域と液晶素子４との間の距離は、ＰＢＳ６における第２の光Ｌ２が通過する領域と液晶素子４との間の距離よりも大きくなるように配置されている。したがって、ＰＢＳ６は、液晶素子４に対向して配置されると共に、ＰＢＳ６と液晶素子４との間隔が、上方（＋Ｚ軸）側にて大きくなるように配置されている。

また、ＰＢＳ６は、液晶素子４の中心軸を挟んで第１のリフレクタ５が位置する側（本実施形態では上側）とは反対側の反射集光光学系７が位置する側（本実施形態では下側）に向かって傾斜して設けられている。

これにより、ＰＢＳ６は、第１のリフレクタ５により集光される光Ｌのうち、第１の光Ｌ１を前方の液晶素子４に向けて透過し、第２の光Ｌ２を下側斜め後方の反射集光光学系７に向けて反射する。

また、ＰＢＳ６を透過した第１の光Ｌ１は、液晶素子４と一致した位置にある第１の集光点Ｃ１において集光される。一方、ＰＢＳ６で反射された第２の光Ｌ２は、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路と、後述する第２のリフレクタ（反射集光光学系）７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とから外れた位置にある第２の集光点Ｃ２において集光された後、この第２の集光点Ｃ２から第２のリフレクタ７に向かって拡散される。

すなわち、この第２の集光点Ｃ２は、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とに各々重ならない位置にある。また、第２の集光点Ｃ２は、光源３と第１の集光点Ｃ１とを結ぶ光軸よりも下方に位置している。

なお、上記ＰＢＳ６については、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、ＰＢＳ６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。

反射集光光学系７は、第１のリフレクタ５よりも下方（－Ｚ軸側）に配置された第２のリフレクタ（以下、第２のリフレクタ７とする。）により構成されている。

第２のリフレクタ７は、その鉛直断面において２つの焦点ｆ２１，ｆ２２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７ａを有している。楕円反射面７ａは、２つの焦点ｆ２１，ｆ２２のうち、第１焦点ｆ２１を第２の集光点Ｃ２と一致させ、第２焦点ｆ２２を液晶素子４の第１の集光点Ｃ１と一致させている。これにより、第２のリフレクタ７は、楕円反射面７ａに入射した第２の光Ｌ２を液晶素子４に向けて反射しながら集光させる。

したがって、液晶素子４に向けて集光される第１の光Ｌ１と第２の光Ｌ２とは、互いに共通する第１の集光点Ｃ１において集光されている。また、液晶素子４は、この第１の集光点Ｃ１に位置している。

偏光回転素子８は、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路中に配置された１／２波長（λ／２）板（以下、「λ／２板」８という。）により構成されている。また、λ／２板８は、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路と、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２の光路とに各々重ならないように配置されている。

本実施形態において、λ／２板８は、液晶偏光回転素子であり、その液晶層は９０°捩れ配向を有している。液晶材料としては、固相―液晶相転移温度（Ｔｃ）が－３９℃、液晶―等方性液体相転移温度（Ｔｎｉ）が１５２℃のツイストネマチック（ＴＮ）液晶を用いている。

本実施形態では、λ／２板８として、セル厚１２μｍ、液晶材料のΔｎが０．１６の液晶偏光回転素子を構成し、リターデーション（Δｎ・ｄ）の値は、１μｍとしている。リタデーションの値は、１μｍ以上３μｍ以下であることが望ましい。リタデーションの値が大きいほど波長分散を抑制すると共に、セル厚に従い液晶材料の配向の均一性が低下することを抑制することができる。また、液晶層はポリマー化して耐熱性を向上することもできる。

λ／２板８は、ツイストネマチック液晶からなる液晶偏光回転素子のみならず、ホモジニアス配向（一軸配向）の液晶からなる液晶偏光回転素子を用いて構成することもできる。ホモジニアス配向の液晶で構成する場合、液晶偏光回転素子へ入射する光の偏光軸に対して、遅相軸を４５°傾けて、λ／２板８とすることができる。

λ／２板８は、上記液晶偏向回転素子だけでなく、ポリカーボネートやシクロオレフィンポリマーなどのプラスチック材を延伸して形成された延伸フィルム、又は、透明支持体に配向膜を塗布してラビング処理後にディスコティック液晶やネマティック液晶などの液晶分子を含む光学異方性層を積層した液晶塗布型位相差フィルム、からなる波長板により構成することもできる。

さらに、λ／２板８としては、ガラス基板上に塗布した無機材料層をナノインプリント技術で周期凹凸構造を形成した位相差板、水晶波長板、サファイア波長板で構成することもできる。λ／２板８としては、ツイストネマチック液晶を用いることが、他の波長板と比較して、広帯域波長にて安定した偏光を高い耐熱性で安価に構成することができるため、より好ましい。

λ／２板８は、第２の光Ｌ２の偏光方向を９０°回転し、この第２の光Ｌ２の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光へと変換することによって、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の偏光方向を第１の光Ｌ１の偏光方向と一致させる。これにより、λ／２板８からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２は、ＰＢＳ６を透過し、液晶素子４の第１の集光点Ｃ１において集光される。

偏光板９は、液晶素子４の前方に配置されている。偏光板９は、液晶素子４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、この偏光板９は、液晶素子４に制御される光の配光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４に制御される光の配光パターンに合わせて、液晶素子４により変調された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を選択的に透過させることが可能である。

また、偏光板９と液晶素子４との間の光路中には、必要に応じて液晶素子４により変調された第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の位相差を補償する光学補償板１２を配置してもよい。光学補償板１２は、液晶素子４により変調された第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４により制御される光の配光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、上記偏光板９については、上述した光を遮断（吸収）することによって発熱することから、液晶素子４とは離間して配置することが好ましい。

投影光学系１０は、偏光板９の前方に配置された少なくとも１つ又は複数（本実施形態では１つ）の投影レンズ（以下、「投影レンズ１０」とする。）により構成されている。液晶素子４は、この投影レンズ１０の後側焦点ｆ３に合わせて配置されている。すなわち、この投影レンズ１０の後側焦点ｆ３又はその近傍に液晶素子４が位置している。投影レンズ１０は、偏光板９を透過した第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２を前方に向けて投影する。

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、灯具ユニット２Ａを制御する制御回路ユニット（図示せず。）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４の駆動を制御しながら、投影レンズ１０により投影される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の像（配光パターン）を制御する。これにより、投影レンズ１０から車両の前方に向けて投影される第１の光Ｌ１及び第２の光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。

ところで、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、上述した第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とから外れた位置に、ＰＢＳ６により反射された第２の光Ｌ２が集光される第２の集光点Ｃ２が位置している。すなわち、この第２の集光点Ｃ２は、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とは各々重ならない位置にある。

また、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう第１の光Ｌ１の光路と、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２の光路とに各々重ならないように、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路中にのみλ／２板８が配置されている。

これにより、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２をλ／２板８に入射させることなく、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２のみをλ／２板８に入射させることが可能である。

また、λ／２板８は、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の偏光方向を９０°回転し、この第２の光Ｌ２の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光へと変換する。これにより、ＰＢＳ６に入射する第２の光Ｌ２の偏光方向を第１の光Ｌ１の偏光方向と一致させる（揃える）ことが可能である。

したがって、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、ＰＢＳ６を透過して液晶素子４に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光量を増やすことができ、この液晶素子４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）状態とすることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、光源３と第１の集光点Ｃ１との間の距離が、第２の集光点Ｃ２と第１の集光点Ｃ１との間の距離よりも大きくなっている。これにより、第２のリフレクタ７の小型化を図りつつ、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路中にのみλ／２板８を配置することが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、液晶素子４の中心軸に対して、液晶素子４に入射する第１の光Ｌ１の光軸及び第２の光Ｌ２の光軸の傾斜する角度が、それぞれ４０°以下となっている。

これにより、液晶素子４に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の角度（入射角）を低く抑えて、この液晶素子４により変調される第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の配光パターンを適切に制御することが可能である。また、液晶素子４の視角依存性の影響を低減できると共に、液晶素子４を透過して投影レンズ１０に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光量を増やすことが可能である。

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２から出射された光Ｌを２つの偏光成分の光Ｌ１，Ｌ２に分離し、それぞれの偏光成分の光Ｌ１，Ｌ２を液晶素子４で制御して利用する際の光Ｌの利用効率を高めることができる。特に、位相差板の通過による光損失を低減して、光利用効率を高めることができる。また、本実施形態の車両用灯具１Ａでは、部品点数の増加、及び、灯具ユニット２Ａの大型化を抑制することができる。

（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２～図４に示す車両用灯具１Ｂ及び光学素子５０について説明する。

なお、図２は、車両用灯具１Ｂの構成を示す断面図である。図３は、車両用灯具１Ｂが備える光学素子５０の構成を示す平面図である。図４は、図３中に示す線分Ａ－Ａによる光学素子５０の平面図である。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、図２に示すような灯具ユニット２Ｂを備えている。灯具ユニット２Ｂは、ＰＢＳ６と偏光回転素子８とが一体化された光学素子５０を備えている。また、偏光回転素子８は、９０°捻れ配向を有する液晶層により構成されている。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。

光学素子５０は、図３及び図４に示すように、互いに対向して配置された一対の基板５１ａ，５１ｂと、一対の基板５１ａ，５１ｂの間の第１の領域Ｅ１に挟み込まれた光学等方性層５２と、一対の基板５１ａ，５１ｂの間の第２の領域Ｅ２に挟み込まれた液晶層５３と、光学等方性層５２と液晶層５３との間を区画する隔壁５４とを有している。

ＰＢＳ６は、光学等方性層５２及び液晶層５３を含む第１の領域Ｅ１及び第２の領域Ｅ２に対応して設けられている。偏光回転素子８は、液晶層５３を含む第２の領域Ｅ２に対応して設けられている。

すなわち、第１の領域Ｅ１は、光学素子５０の面内のうち、ＰＢＳ６として機能する領域であり、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌと、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２とが入射する範囲に亘って設けられている。一対の基板５１ａ，５１ｂのうち、一方の基板５１ａの光学等方性層５２及び液晶層５３と対向する面（内面）には、反射偏光層５５が第１の領域Ｅ１に対応して設けられている。なお、第２の領域Ｅ２において反射偏光層５５は任意に設けられる。

一方、第２の領域Ｅ２は、光学素子５０の面内のうち、偏光回転素子（λ／２板）８として機能する領域であり、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２が入射する範囲に亘って設けられている。

他方の基板５１ｂの液晶層５３と対向する面（内面）には、配向制御層５６が第２の領域Ｅ２に対応して設けられている。

一対の基板５１ａ，５１ｂは、ガラス基板などの等方性透明部材により構成されている。光学等方性層５２は、基板５１ａ，５１ｂとの屈折率差を無くす（小さくする）ための光学マッチング材により構成されている。本実施形態において、一対の基板５１ａ，５１ｂは、ガラス基板により構成されている。光学等方性層５２は、ガラス基板と屈折率が近い屈折率１．５の光学マッチング材により構成されている。液晶層５３は、ツイストネマチック（ＴＮ）液晶により構成されている。

光学素子５０は、互いに対向する一対の基板５１ａ，５１ｂの周囲がシール材５７によって封止されている。また、シール材５７の一部には、隔壁５４を挟んだ一方側（第２の領域Ｅ２）に液晶を注入するための第１の注入口５７ａと、隔壁５４を挟んだ他方側（第１の領域Ｅ１）に光学マッチング材を注入するための第２の注入口５７ｂとが設けられている。これらの注入口５７ａ，５７ｂは、液晶及び光学マッチング材を注入した後に封止される。また、一対の基板５１ａ，５１ｂの間には、対向間隔を保持するためのビーズ５８が液晶中及び光学マッチング材中に分散して設けられている。

ここで、本実施形態における光学素子５０の製造工程について説明する。
なお、以下の製造工程も本発明の一例であり、各製造工程及び各種材料に限定されるものではない。

先ず、ガラス基板５１ｂにポリイミド水平配向膜（配向制御層５６）をフレキソ印刷し、第１の方向にラビング処理を行った。

次に、ガラス基板５１ａ上に、反射偏光層５５として光学多層膜方式の反射偏光板をフィルムの延伸方向が上記ラビング処理の第１の方向と直交するよう貼り、オートクレーブにより強く密着させた。なお、反射偏光層５５に第１の方向と直交するラビング処理を施してもよく、反射偏光層５５に用いる材料に応じて適宜選択することができる。

次に、ガラス基板５１ａにシール材５７を塗布し、ガラス基板５１ｂに隔壁５４を構成する透明なシール材の塗布、及びギャップコントロール剤を散布し、両基板を重ねあわせた。シール材５７の塗布の際に第１の注入口５７ａと第２の注入口５７ｂを形成した。

次に、第１の注入口５７ａより液晶材料を、第２の注入口５７ｂより光学マッチング材を注入し、紫外線硬化して、光学素子５０を製造した。第１の注入口５７ａより注入する液晶材料には、捩れ角と同じ方向にキラリティを有するカイラル剤を添加してもよい。

反射偏光層５５は、延伸ポリマーを用いた光学多層膜からなる。配向制御層５６は、有機配向膜又は無機配向膜からなる。液晶層５３は、これら反射偏光層５５と配向制御層５６との間で９０°捻れ配向を有している。これにより、液晶層５３は、広帯域のλ／２板８として、波長によらずに偏光方向を９０°回転させることが可能である。

ここで、光学素子５０のスペクトル特性について、図５及び図６を参照しながら説明する。
なお、図５は、光学素子５０の透過スペクトル特性を示すグラフである。図６は、光学素子５０の反射スペクトル特性を示すグラフである。

本実施形態では、光学素子５０の反射偏光層５５に対して偏光板を平行ニコルで配置したときと、偏光板をクロスニコルで配置したときとの透過スペクトル特性を図５に示し、反射スペクトル特性を図６に示す。

図５及び図６に示すように、光学等方性層５２が設けられた第１の領域Ｅ１は、平行ニコル時に透過状態を示し、クロスニコル時に遮光状態を示している。一方、液晶層５３が設けられた第２の領域Ｅ２は、平行ニコル時に遮光状態を示し、クロスニコル時に透過状態を示している。また、第２の領域Ｅ２の透過性能及び遮光性能は、第１の領域Ｅ１と同等であり、波長分散もない。したがって、本実施形態の光学素子５０では、液晶層５３が広帯域のλ／２板８として非常に優れた機能を有していることがわかった。

液晶層５３のリタデーション値（Δｎ・ｄ）は、大きくなるほど波長分散を抑えることができるが、セル厚が大きくなるに従い、液晶の均一性も悪くなる。したがって、このような観点から、液晶層５３のリタデーション値は、１μｍ以上、３μｍ以下であることが好ましい。

光学素子５０では、光学等方性層５２と液晶層５３との一部又は全てがポリマー化されていることが好ましい。これにより、光学素子５０の耐熱性及び耐光性の向上を図ることが可能である。

以上のような構成を有する光学素子５０は、図２に示すように、液晶素子４に対して傾斜して設けられている。具体的に、光学素子５０及びＰＢＳ６は、液晶素子４に対して、所定の傾きで対向して配置され、ＰＢＳ６における第１の光Ｌ１の通過する領域と液晶素子４との間の距離は、ＰＢＳ６における第２の光Ｌ２が通過する領域と液晶素子４との間の距離よりも大きくなるよう配置されている。すなわち、光学素子５０（ＰＢＳ６）は、液晶素子４に対向して配置されると共に、光学素子５０（ＰＢＳ６）と液晶素子４との間隔が、上方（＋Ｚ軸）側にて大きくなるように配置されている。

また、光学素子５０は、液晶素子４の中心軸を挟んで第１のリフレクタ５が位置する側（本実施形態では上側）とは反対側の第２のリフレクタ７が位置する側（本実施形態では下側側）に向かって傾斜して設けられている。

これにより、光学素子５０は、第１の領域Ｅ１に対応した反射偏光層５５（ＰＢＳ６）に、第１のリフレクタ５により集光される光Ｌが入射することによって、反射偏光層５５により分離された第１の光Ｌ１を前方の液晶素子４に向けて透過し、反射偏光層５５により分離された第２の光Ｌ２を下側斜め後方の反射集光光学系７に向けて反射する。

また、光学素子５０を透過した第１の光Ｌ１は、液晶素子４と一致した位置にある第１の集光点Ｃ１において集光される。一方、光学素子５０で反射された第２の光Ｌ２は、第１のリフレクタ５から光学素子５０に向かう光Ｌの光路と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路とから外れた位置にある第２の集光点Ｃ２において集光された後、この第２の集光点Ｃ２から第２のリフレクタ７に向かって拡散される。

すなわち、この第２の集光点Ｃ２は、第１のリフレクタ５から光学素子５０に向かう光Ｌの光路と、第２のリフレクタ７から光学素子５０に向かう第２の光Ｌ２の光路とに各々重ならない位置にある。

また、第２のリフレクタ７から光学素子５０に向かう第２の光Ｌ２の光路中に、光学素子５０の第２の領域Ｅ２に対応した液晶層５３（λ／２板８）が配置されている。また、液晶層５３は、第１のリフレクタ５から光学素子５０に向かう光Ｌの光路と、光学素子５０から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２の光路とに各々重ならないように配置されている。

光学素子５０は、液晶層５３に入射した第２の光Ｌ２の偏光方向を９０°回転し、この第２の光Ｌ２の偏光方向をＳ偏光からＰ偏光へと変換することによって、第２の光Ｌ２の偏光方向を第１の光Ｌ１の偏光方向と一致させる。これにより、光学素子５０の第２の領域Ｅ２に対応した反射偏光層５５（ＰＢＳ６）に入射した第２の光Ｌ２は、光学素子５０を透過し、液晶素子４の第１の集光点Ｃ１において集光される。

したがって、本実施形態の車両用灯具１Ｂでは、光学素子５０を透過して液晶素子４に入射する第１の光Ｌ１及び第２の光Ｌ２の光量を増やすことができ、この液晶素子４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）状態とすることが可能である。

また、本実施形態の車両用灯具１Ｂでは、上述したＰＢＳ６と偏光回転素子８とを一体化した光学素子５０を備えることによって、灯具ユニット２Ｂの更なる小型化を図ることが可能である。また、上述した耐熱性や耐光性に優れた光学素子５０を備えることによって、灯具ユニット２Ｂの信頼性の向上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、光源２から出射された光Ｌを２つの偏光成分の光Ｌ１，Ｌ２に分離し、それぞれの偏光成分の光Ｌ１，Ｌ２を液晶素子４で制御して利用する際の光Ｌの利用効率を高めることができる。特に、位相差板の通過による光損失を低減して、光利用効率を高めることができる。また、このような車両用灯具１Ｂに対して好適に用いられる光学素子５０を備えることによって、部品点数の増加を防ぎつつ、灯具ユニット２Ｂの大型化を抑制し、信頼性の向上を図ることが可能である。

ここで、上記第１の実施形態の灯具ユニット２Ａ及び上記第２の実施形態の灯具ユニット２Ｂを作製し、光束の評価を行った。灯具ユニット２Ａ及び灯具ユニット２Ｂのそれぞれについて、第１の光Ｌ１、第２の光Ｌ２の光路毎に配光測定を行った結果を下記表１に示す。

表１に示す配光測定の結果から、先ず、第１の光Ｌ１に注目すると、第２の実施形態の灯具ユニット２Ｂは第１の実施形態の灯具ユニット２Ａに比較して、大きな光束変化はない。

一方、第２の光Ｌ２に注目すると、第２の実施形態の灯具ユニット２Ｂは第１の実施形態の灯具ユニット２Ａに比較して、光束は１０３％増加している。また、全体の光束に注目しても、第２の実施形態の灯具ユニット２Ｂは第１の実施形態の灯具ユニット２Ａに比較して、光束は１７％増加している。

これにより、第２の実施形態の灯具ユニット２Ｂにおいて、ＰＢＳ６と偏光回転素子８とを一体化することにより、さらに光損失を低減できることが確認できた。

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。
具体的に、上記車両用灯具１Ｂでは、上述したＰＢＳ６と偏光回転素子８とが一体化された光学素子５０を備えた構成となっているが、例えば図７（Ａ）～（Ｇ）に示すような光学素子５０Ａ～５０Ｇを備えた構成とすることも可能である。

このうち、図７（Ａ）に示す光学素子５０Ａは、一対の基板５１ａ，５１ｂの間に光学等方性層５２が設けられ、一方の基板５１ａの対向する側の面（内面）に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、他方の基板５１ｂの対向する側の面（内面）に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｂ）に示す光学素子５０Ｂは、一対の基板５１ａ，５１ｂの間に光学等方性層５２が設けられ、一方の基板５１ａの対向する側の面（内面）に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）の面上に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｃ）に示す光学素子５０Ｃは、一対の基板５１ａ，５１ｂの間に光学等方性層５２が設けられ、一方の基板５１ａの対向する側の面（内面）に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、他方の基板５１ｂの対向する側とは反対側の面（外面）に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｄ）に示す光学素子５０Ｄは、一対の基板５１ａ，５１ｂの間に光学等方性層５２が設けられ、一方の基板５１ａの対向する側とは反対側の面（外面）に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、他方の基板５１ｂの対向する側の面（内面）に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｅ）に示す光学素子５０Ｅは、基板５１の一面に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、基板５１の他面に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｆ）に示す光学素子５０Ｆは、基板５１の一面に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１を含む領域に対応して設けられ、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）の面上に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

図７（Ｇ）に示す光学素子５０Ｇは、基板５１の一面に、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）が第１の領域Ｅ１に対応して設けられ、他方の基板５１ｂの対向する側の面（内面）に、λ／２板８が第２の領域Ｅ２に対応して設けられた構成である。

さらに、図７（Ｂ）～図７（Ｆ）に示す光学素子５０Ｂ～５０Ｆにおける、ＰＢＳ６（反射偏光層５５）を、図７（Ｇ）のように、第１の領域Ｅ１に対応する領域に形成した構成とすることもできる。

また、上記車両用灯具１Ａ，１Ｂでは、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、第２のリフレクタ７から偏光回転素子８（光学素子５０）に向かう第２の光Ｌ２の光路中に、第２の光Ｌ２が第１の集光点Ｃ１に集光されるように調整する集光調整素子１３Ａ，１３Ｂを配置した構成としてもよい。これにより、第２のリフレクタ７の配置に余裕を持たせたり、第２のリフレクタ７を小型化したりすることが可能である。

このうち、図８（Ａ）に示す集光調整素子１３Ａは、プリズムであり、このプリズムに入射する第２の光Ｌ２を屈折させながら、第１の集光点Ｃ１に向けて集光させる。プリズムを用いた場合、第２のリフレクタ７を下方にずらして、この第２のリフレクタ７の配置に余裕を持たせることが可能である。また、小型化した第２のリフレクタ７を前方に近づけて配置することも可能である。したがって、灯具ユニット２Ａ，２Ｂの更なる小型化を図ることが可能である。

一方、図８（Ｂ）に示す集光調整素子１３Ｂは、凹レンズであり、この凹レンズに入射する第２の光Ｌ２を拡散させながら、第１の集光点Ｃ１に向けて集光させる。凹レンズを用いた場合、小型化した第２のリフレクタ７を前方に近づけて配置することが可能である。したがって、灯具ユニット２Ａ，２Ｂの更なる小型化を図ることが可能である。

上記車両用灯具１Ａ，１Ｂでは、上述した第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路中にのみ偏光回転素子（λ／２板）８が配置された構成となっているが、場合によっては、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２の光路中にのみ偏光回転素子（λ／２板）８が配置された構成とすることも可能である。

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、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，１Ｂ…車両用灯具 ２Ａ，２Ｂ…灯具ユニット ３…光源 ４…液晶素子 ５…集光光学系（第１のリフレクタ） ６…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ） ７…反射集光光学系（第２のリフレクタ） ８…偏光回転素子（λ／２板） ９…偏光板 １０…投影光学系（投影レンズ） １１…実装基板 １２…光学補償板 １３Ａ，１３Ｂ…集光調整素子 ５０，５０Ａ～５０Ｆ…光学素子 ５１，５１ａ，５１ｂ…基板 ５２…光学等方性層 ５３…液晶層 ５４…隔壁 ５５…反射偏光層 ５６…配向制御層 ５７…シール材 ５８…ビーズ Ｌ…光 Ｌ１…第１の光 Ｌ２…第２の光 Ｃ１…第１の集光点 Ｃ２…第２の集光点 Ｅ１…第１の領域 Ｅ２…第２の領域

Claims (16)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光の偏光状態を可変に変調する液晶素子と、
   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、
   前記集光光学系により集光される光のうち、一方の偏光成分からなる第１の光を前記液晶素子に向けて透過し、他方の偏光成分からなる第２の光を反射する偏光ビームスプリッタと、
   前記偏光ビームスプリッタにより反射された前記第２の光を前記液晶素子に向けて反射しながら集光させる反射集光光学系と、
   前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路と、前記偏光ビームスプリッタから前記反射集光光学系に向かう前記第２の光の光路との何れか一方の光路中にのみ配置されて、前記第２の光の偏光方向を回転し、前記第１の光の偏光方向と一致させる偏光回転素子とを備え、
   前記液晶素子に向けて集光される前記第１の光と前記第２の光とが互いに共通する第１の集光点において集光されると共に、前記第１の集光点に前記液晶素子が位置しており、
   前記集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記光の光路と、前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路とから外れた位置にある第２の集光点において、前記偏光ビームスプリッタにより反射された前記第２の光が集光されることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記偏光回転素子は、前記反射集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記第２の光の光路中にのみ配置され、
   なお且つ、前記集光光学系から前記偏光ビームスプリッタに向かう前記光の光路と、前記偏光ビームスプリッタから前記反射集光光学系に向かう前記第２の光の光路とに各々重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 前記偏光ビームスプリッタは、前記液晶素子に対して、所定の傾きで対向して配置され、前記偏光ビームスプリッタにおける前記第１の光の通過する領域と前記液晶素子との間の距離は、前記偏光ビームスプリッタにおける前記第２の光が通過する領域と前記液晶素子との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記集光光学系は、前記光源及び前記第１の集光点を焦点とする楕円反射面を有する第１のリフレクタを含み、
   前記反射集光光学系は、前記第１の集光点及び前記第２の集光点を焦点とする楕円反射面を有する第２のリフレクタを含み、
   前記光源と前記第１の集光点との間の距離が、前記第２の集光点と前記第１の集光点との間の距離よりも大きい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. 前記第２の集光点は、前記光源と前記第１の集光点とを結ぶ光軸よりも下方に位置することを特徴とする請求項４に記載の車両用灯具。
6. 前記液晶素子の中心軸に対して、前記液晶素子に入射する前記第１の光の光軸及び前記第２の光の光軸の傾斜する角度が、それぞれ４０°以下であることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の車両用灯具。
7. 前記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. 前記偏光回転素子は、９０°捻れ配向を有する液晶層を含み、
   前記液晶層のリタデーション値が１μｍ以上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。
9. 前記反射集光光学系から前記偏光回転素子に向かう前記第２の光の光路中に配置されて、前記第２の光が前記第１の集光点に集光されるように調整する集光調整素子を備え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。
10. 前記偏光ビームスプリッタと前記偏光回転素子とが一体化された光学素子を備えることを特徴とする請求項１～９の何れか一項に記載の車両用灯具。
11. 前記光学素子は、互いに対向して配置された一対の基板と、
    前記一対の基板の間を第１の領域と第２の領域とに区画する隔壁と、
    前記一対の基板間において、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記隔壁を囲むシール部材と、
    前記第１の領域に挟み込まれた光学等方性層と、
    前記第１の領域における前記一対の基板の何れかの対向面に配置された前記偏光ビームスプリッタと、
    前記第２の領域に挟み込まれると共に、９０°捻じれ配向を有し、リタデーション値が１μｍ以上である液晶層と、から構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の車両用灯具。
12. 前記液晶素子の前方に配置されて、前記液晶素子により変調された光のうち、特定の偏光成分の光を透過させる偏光板と、
    前記偏光板の前方に配置されて、前記偏光板を透過した光を前方に向けて投影する投影光学系とを備えることを特徴とする請求項１～１１の何れか一項に記載の車両用灯具。
13. 偏光ビームスプリッタと偏光回転素子とが一体化された光学素子であって、
    互いに対向して配置された一対の基板と、
    前記一対の基板の間に挟み込まれた光学等方性層と、
    前記一対の基板の間に挟み込まれた液晶層と、
    前記光学等方性層と前記液晶層との間を区画する隔壁とを備え、
    前記偏光ビームスプリッタは、前記光学等方性層を含む第１の領域に対応して設けられ、
    前記偏光回転素子は、前記液晶層を含む第２の領域に対応して設けられていることを特徴とする光学素子。
14. 前記一対の基板のうち、一方の基板の前記光学等方性層及び前記液晶層と対向する面には、反射偏光層が前記第１の領域に対応して設けられ、
    他方の基板の前記液晶層と対向する面には、配向制御層が前記第２の領域に対応して設けられていることを特徴とする請求項１３に記載の光学素子。
15. 前記反射偏光層は、延伸ポリマーを用いた光学多層膜からなり、
    前記液晶層は、前記反射偏光層と前記配向制御層との間で９０°捻れ配向を有し、
    前記液晶層のリタデーション値が１μｍ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の光学素子。
16. 前記光学等方性層と前記液晶層との一部又は全てがポリマー化されていることを特徴とする請求項１３～１５の何れか一項に記載の光学素子。

Images