JP2022127822A - 車両用灯具 - 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１のリフレクタ５により集光される光Ｌのうち、一方の偏光成分からなる第１の光Ｌ１を液晶素子４に向けて透過し、他方の偏光成分からなる第２の光Ｌ２を反射するＰＢＳ６と、ＰＢＳ６により反射された第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第２のリフレクタ７と、第２の光Ｌ２の光路中に配置されて、第２の光Ｌ２の偏光方向を回転し、第１の光Ｌ１の偏光方向と一致させる偏光回転素子８とを備え、偏光回転素子８は、１／４波長板であり、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、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路との両方の光路中に位置するように、１／４波長板が配置されている。【選択図】図１

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。

一方、下記特許文献２には、楕円型の主反射面を有する主反射鏡と、主反射面の第１焦点に位置し且つ主反射面に対向するように配置された光源とを有することを特徴とする車両用前照灯において、主反射鏡と、主反射鏡の第２焦点との間に配置される反射型偏光板と、反射型偏光板に対向して配置され、反射型偏光板による反射偏光を主反射面の第２焦点に集光するように再反射する補助反射鏡と、反射型偏光板と、補助反射鏡との間に配置され、且つ補助反射鏡と主反射鏡の第２焦点との間に配置された１／４波長板とを有する車両用前照灯が開示されている。

特開２０１８－１８５８９５号公報 特開２０１９－０３３０３０号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の発明では、反射偏光板により生じる反射光を偏光方向を揃えて再度入射させることで光の利用効率が向上するものの、反射された偏光成分を配光パターンのホットスポットの形成に寄与させることができない。また、特許文献１に記載の発明では、反射偏光板により生じる反射光を偏光方向を揃えて再度反射偏光板に入射させる場合に、投影レンズの焦点近傍に集光させることができないため、反射偏光板で反射された偏光成分を配光パターンの高照度帯の形成に利用できない。

一方、上述した特許文献２に記載の発明では、光源から出射した光を広い範囲で取り込んで光束利用率を向上させ、且つ投影レンズの光の取り込み角度を大きくして灯具の光度を向上させようとした場合、反射型偏光板で反射して折り返される光の角度範囲が広くなる。このため、光の取り込み角度を大きくして投影レンズに効率良く入射させるためには、十分な大きさの補助反射面が必要になる。

しかしながら、特許文献２に記載の発明では、補助反射鏡の大きさを拡大させることが難しく、光の取り込み角度を大きくして投影レンズに入射させることができない。また、主反射鏡で反射して第２焦点に集光する光の経路を遮ることなく、反射偏光板で反射した光を１／４波長板に２回透過させつつ補助反射鏡で再反射させて効率良く利用することが難しい。

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、
前記第２の光の光路中に配置されて、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、
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、
前記偏光回転素子は、１／４波長板であり、
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、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の光の光路との両方の光路中に位置するように、前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする車両用灯具。
〔２〕 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、前記第１の集光点に前記液晶素子が位置す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、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のリフレクタを含むことを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕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に配置された導光体を含み、
前記導光体は、前記光源から出射された光を前記第１の集光点に向けて集光させることを特徴とする前記〔２〕又は〔３〕に記載の車両用灯具。
〔６〕 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前記〔２〕～〔５〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔７〕 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〔６〕に記載の車両用灯具。
〔８〕 前記反射集光光学系は、前記光源と前記第１の集光点とを結ぶ光軸を挟んで前記集光光学系とは反対側に配置されていることを特徴とする前記〔２〕～〔７〕の何れか一項に記載の車両用灯具。
〔９〕 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〕～〔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。 本発明の第３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４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。

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カバーレンズ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。

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に向かって広がる。

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。

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、光源３と第１の集光点Ｃ１とを結ぶ光軸を挟んで第１のリフレクタ５とは反対側（本実施形態では下側）に配置されている。

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、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、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２の光路との両方の光路中に位置するように配置された１／４波長（λ／４）板（以下、「λ／４板」８という。）により構成されている。また、λ／４板８は、第１のリフレクタ５からＰＢＳ６に向かう光Ｌの光路に重ならないように配置されている。

λ／４板８は、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２の偏光方向を４５°回転し、この第２の光Ｌ２の偏光方向をＳ偏光から円偏光に変換した後、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４５°回転し、この第２の光Ｌ２の偏光方向を円偏光から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／４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吸収又は反射する。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に吸収型偏光板を用いる場合、上述したとおり光を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、先行車や対向車に幻惑を与えることなく、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の光路と重ならないように、且つ、ＰＢＳ６からに第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２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の光路との両方の光路中に位置するように、λ／４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／４板８に入射させると共に、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２をλ／４板８に入射させることが可能である。

また、λ／４板８は、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２をＳ偏光から円偏光に変換した後、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２を円偏光から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、ＰＢＳ６から第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２と、第２のリフレクタ７からＰＢＳ６に向かう第２の光Ｌ２との両方の光路中に位置するように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の法線に対して、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３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。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に示す車両用灯具１Ｂ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。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、上記灯具ユニット２Ａの構成に加えて、反射集光光学系７の一部を構成する第３のリフレクタ１３を備えている。

第３のリフレクタ１３は、ＰＢＳ６からλ／４板８を介して第２のリフレクタ７に向かう第２の光Ｌ２のうち、第２のリフレクタ７に入射する第２の光Ｌ２１よりも下方に向かう第２の光Ｌ２２が入射するように、第２のリフレクタ７よりも下方に配置されている。

第３のリフレクタ１３は、その鉛直断面において１つの焦点ｆ３を持つ放物線を描くように形成された凹面状の放物反射面１３ａを有している。放物反射面１３ａは、焦点ｆ３を第２の集光点Ｃ２と一致させている。これにより、第３のリフレクタ１３は、放物反射面１３ａに入射した第２の光Ｌ２２を液晶素子４に向けて反射しながら平行化させる。

したがって、第３のリフレクタ１３からλ／４板８を介して液晶素子４に向かう第２の光Ｌ２２は、液晶素子４の第１の集光点Ｃ１よりも下方側を通過した後、投影レンズ１０の中心軸よりも上方側に入射する。投影レンズ１０は、この第２の光Ｌ２２を斜め上方に向けて投影する。

これにより、本実施形態の車両用灯具１Ｂでは、第２のリフレクタ７に入射する第２の光Ｌ２１よりも下方に向かう第２の光Ｌ２２を有効に利用することが可能である。また、投影レンズ１０から斜め上方に向けて投影される第２の光Ｌ２２によって、配光パターンの上方向の広がりを形成す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３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の利用効率を更に高めることが可能である。

なお、第３のリフレクタ１３は、第２のリフレクタ７とは別体に構成されたものに限らず、第２のリフレクタ７と一体に構成されたものであってもよい。

（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３に示す車両用灯具１Ｃについて説明する。

なお、図３は、車両用灯具１Ｃの構成を示す断面図である。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１Ｃは、図３に示すような灯具ユニット２Ｃを備えている。灯具ユニット２Ｃは、上記灯具ユニット２Ａの構成のうち、第１のリフレクタ５の代わりに、集光光学系として、反射及び屈折により光Ｌの方向を制御する導光体１４を備えている。

導光体１４は、光源３から出射された光Ｌが入射する入射面１４ａと、入射面１４ａから入射した光Ｌを前方に向けて反射する反射面１４ｂと、反射面１４ｂで反射された光ＬをＰＢＳ６に向けて反射する出射面１４ｃとを有している。

このうち、入射面１４ａは、導光体１４の光源３と対向する側（基端側）に位置して、導光体１４の鉛直断面において、平面を形成している。反射面１４ｂは、入射面１４ａと出射面１４ｃとの間に位置して、導光体１４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凸状に形成された楕円反射面（以下、「楕円反射面１４ｂ」とする。）を構成している。出射面１４ｃは、導光体１４の入射面１４ａとは反対側（先端側）に位置して、導光体１４の鉛直断面において、円弧を描くように凹状に形成されている。

楕円反射面１４ｂ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、導光体１４は、楕円反射面１４ｂ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。

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。また、本実施形態の車両用灯具１Ｃ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４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態として、例えば図４に示す車両用灯具１Ｄについて説明する。

なお、図４は、車両用灯具１Ｄの構成を示す断面図である。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１Ｄは、図４に示すような灯具ユニット２Ｄを備えている。灯具ユニット２Ｄは、上記灯具ユニット２Ａの構成のうち、第１のリフレクタ５の代わりに、集光光学系として導光体１５を備えている。

光源３は、実装基板１１の前面に実装された状態で、前方（＋Ｘ軸）側に向けて光Ｌを出射する。

導光体１５は、光源３と対向する側に位置する入射部１６と、入射部１６とは反対側に位置する出射部１７とを有し、光源３と第１の集光点Ｃ１とを結ぶ光軸上に配置されている。

入射部１６は、光源３と対向する部分に位置して、光源３から出射された光Ｌの一部が入射する凸面状の第１の集光入射面１６ａと、第１の集光入射面１６ａの周囲を囲む位置から光源３側に突出した部分の内周側に位置して、光源３から出射された光Ｌの一部が入射する略円筒状の第２の集光入射面１６ｂと、突出した部分の外周側に位置して、第２の集光入射面１６ｂから入射した光Ｌを反射する截頭円錐状の集光反射面１６ｃとを有している。

入射部１６では、光源３から出射された光Ｌのうち、第１の集光入射面１６ａから導光体１５の内部に入射した光Ｌを光軸寄りに集光させる。一方、第２の集光入射面１６ｂから導光体１５の内部に入射した光Ｌを集光反射面１６ｃで反射させることによって光軸寄りに集光させる。

これにより、入射部１６から導光体１５の内部へと入射した光Ｌは、前方の出射部１７に向かって集光しながら導光される。

出射部１７は、平面により形成された出射面１７ａを有している。これにより、出射部１７では、導光体１５の内部で導光される光Ｌを出射面１７ａから液晶素子４の第１の集光点Ｃ１に向けて集光しながら出射する。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１Ｄでは、上述した灯具ユニット２Ｄを備えることによって、光源３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。また、本実施形態の車両用灯具１Ｄ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。

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１Ａ～１Ｄは、１つの灯具ユニット２Ａ～２Ｄを備えた構成となっているが、複数の灯具ユニット２Ａ～２Ｄを備えた構成であってもよい。この場合、複数の灯具ユニット２Ａ～２Ｄを車両の幅方向に並べて配置す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、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，１Ｃ，１Ｄ…車両用灯具 ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…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／４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 １３…第３のリフレクタ １４…導光体 １５…導光体 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

Claims (9)

1. 光を出射する光源と、
   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、
   前記第２の光の光路中に配置されて、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、
   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、
   前記偏光回転素子は、１／４波長板であり、
   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、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の光の光路との両方の光路中に位置するように、前記１／４波長板が配置されていることを特徴とする車両用灯具。
2. 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、前記第１の集光点に前記液晶素子が位置す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、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のリフレクタを含むことを特徴とする請求項２又は３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に配置された導光体を含み、
   前記導光体は、前記光源から出射された光を前記第１の集光点に向けて集光させることを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用灯具。
6. 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請求項２～５の何れか一項に記載の車両用灯具。
7. 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６に記載の車両用灯具。
8. 前記反射集光光学系は、前記光源と前記第１の集光点とを結ぶ光軸を挟んで前記集光光学系とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項２～７の何れか一項に記載の車両用灯具。
9. 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１～８の何れか一項に記載の車両用灯具。

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