JP5418760B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は、車両用灯具に係り、特に液晶素子を用いた車両用灯具に関する。

従来、可動シェードを用い、ロービームとハイビームとを切り替えるヘッドランプが知られている（例えば特許文献１参照）。

図１５は、特許文献１に記載の車両用灯具２００を説明するための図である。

図１５に示すように、特許文献１に記載の車両用灯具２００は、投影レンズ２１０、光源２２０、光源２２０からの照射光を反射するリフレクタ２３０、リフレクタ２３０からの反射光の一部を遮光する可動シェード２４０、可動シェード２４０に連結され、当該可動シェード２４０を可動させるアクチュエータ２５０等を備えている。

特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、シェード２４０は、アクチュエータ２５０からの駆動力により回転軸２４１を中心に回転し、遮光位置Ｐ１又は開放位置Ｐ２のいずれかに位置させられる。これにより、ロービーム又はハイビームのいずれかに切り替えられる。
特開２００６−３４１６９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具２００においては、可動シェード２４０や複数の機械要素（ソレノイド、ギヤ等）からなるアクチュエータ２５０を用いて機械的にロービームとハイビームとを切り替える構成であるため、動作不良を起こしやすい、という問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能な車両用灯具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、光源部と、前記光源部からの照射光の光路中に配置され、前記光源部からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分については反射する第１反射偏光子と、前記第１反射偏光子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が透過する液晶素子と、前記液晶素子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分を透過させ、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分を反射する第２反射偏光子と、前記第１反射偏光子によって反射された前記第２偏光成分を用いて基本配光パターンを形成する第１光学系と、前記第２反射偏光子によって反射された前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第１付加配光パターンを形成する第２光学系と、前記第２反射偏光子を透過した前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第２付加配光パターンを形成するための第３光学系と、を備えており、前記第２反射偏光子は、その偏光透過軸が前記第１反射偏光子の偏光透過軸に対し、ねじれの位置関係となるように配置されており、前記液晶素子は、当該液晶素子に印加される電圧に応じて、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分がその振動方向を維持したまま出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態、又は、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分の振動方向が前記第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致するように、当該第１偏光成分が所定角度変換されて出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態のいずれかの状態となる液晶素子であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、液晶素子に電圧を印加しない場合には、第１偏光成分は当該液晶素子からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分の振動方向は、第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、第２反射偏光子に到達した第１偏光成分は、第２反射偏光子を透過することなく、当該第２反射偏光子により反射され、第２光学系により、基本配光パターンに付加される第１付加配光パターン（ロービーム用配光パターンの一部）が形成される。

一方、液晶素子に電圧を印加した場合には、第１偏光成分は、当該液晶素子４６から所定角度変換されて出射するため、当該第１偏光成分の振動方向は、第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子に到達した第１偏光成分は当該第２反射偏光子を透過し、第３光学系により、基本配光パターンに付加される第２付加配光パターン（ハイビーム用配光パターンの一部）が形成される。

以上のように、請求項１に記載の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された反射偏光子及び液晶素子を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、請求項１に記載の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記液晶素子は、ＶＡモードの液晶素子であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された反射偏光子及びＶＡモードの液晶素子を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、請求項２に記載の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

請求項３に記載の発明は、光源部と、前記光源部からの照射光の光路中に配置され、前記光源部からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分については反射する第１反射偏光子と、前記第１反射偏光子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が透過する液晶素子と、前記液晶素子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分を透過させ、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分を反射する第２反射偏光子と、前記第１反射偏光子によって反射された前記第２偏光成分を用いて基本配光パターンを形成する第１光学系と、前記第２反射偏光子によって反射された前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第１付加配光パターンを形成する第２光学系と、前記第２反射偏光子を透過した前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第２付加配光パターンを形成するための第３光学系と、を備えており、前記第２反射偏光子は、その偏光透過軸が前記第１反射偏光子の偏光透過軸に対し、平行となるように配置されており、前記液晶素子は、当該液晶素子に印加される電圧に応じて、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分がその振動方向を維持したまま出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態、又は、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分の振動方向が前記第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致しないように、当該第１偏光成分が所定角度回転して出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態のいずれかの状態となる液晶素子であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、液晶素子に電圧を印加しない場合には、第１偏光成分は、当該液晶素子から所定角度回転して出射するため、当該液晶素子から出射する第１偏光成分の振動方向は、第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、液晶素子に電圧を印加しない場合には、第２反射偏光子に到達した第１偏光成分は、第２反射偏光子を透過することなく、当該第２反射偏光子により反射され、第２光学系により、基本配光パターンに付加される第１付加配光パターン（例えばロービーム用配光パターンの一部）が形成される。

一方、液晶素子に電圧を印加した場合には、第１偏光成分は、当該液晶素子からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分の振動方向は、第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子に到達した第１偏光成分は当該第２反射偏光子を透過し、第３光学系により、基本配光パターンに付加される第２付加配光パターン（例えばハイビーム用配光パターンの一部）が形成される。

以上のように、請求項３に記載の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された反射偏光子及び液晶素子を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、請求項３に記載の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記液晶素子は、ＴＮモードの液晶素子であることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された反射偏光子及びＴＮモードの液晶素子を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、請求項４に記載の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

本発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能な車両用灯具を提供することが可能となる。

以下、本発明の第１実施形態である車両用灯具１０について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用灯具１０は、普通乗用車、軽自動車、トラック、バス等の車両のヘッドランプに適用されるものであり、図１に示すように、光源部１２、第１反射偏光子１４、液晶素子１６、第２反射偏光子１８、第１反射面２０、第２反射面２２、第３反射面２４、第４反射面２６、シェード２８、第１レンズ３０、第２レンズ３２等を備えている。第１反射面２０及び第２反射面２２は、一体であってもよいし、別体であってもよい。第１レンズ３０及び第２レンズ３２は、一体であってもよいし、別体であってもよい。

光源部１２は、高輝度ＬＥＤ等のＬＥＤ光源１２ａ、ＬＥＤ光源１２ａからの照射光を反射する反射面１２ｂ、コリメートレンズ１２ｃ等を備えている。コリメートレンズ１２ｃの焦点はＬＥＤ光源１２ａ近傍に設定されている。ＬＥＤ光源１２ａからの照射光（及び反射面１２ｂからの反射光）は、コリメートレンズ１２ｃにより平行光に変換され、第１反射偏光子１４に到達する。光源部１２からの照射光が平行光に近いほど、シェード２８の上端縁２８ａ近傍に集光させやすくなる。ただし、集光させすぎてもロービーム用配向パターンに求められる光度分布が得られない。このため、反射面１２ｂやコリメートレンズ１２ｃやＬＥＤ光源１２ａのレンズ（図示せず）等で、光源部１２からの照射光の平行度を調整することが好ましい。なお、反射面１２ｂ及びコリメートレンズ１２ｃは、省略することが可能である。

第１反射偏光子１４は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第１反射偏光子１４のサイズは、例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍである。第１反射偏光子１４は、光源部１２からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分Ｌ１については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分Ｌ２については透過させることなく反射する。

第１反射偏光子１４は、図１に示すように、光源部１２からの照射光の光路中に光源部１２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が鉛直面に含まれるように配置されている。

第１反射偏光子１４に到達した光源部１２からの照射光のうち、第２偏光成分Ｌ２については、その振動方向と第１反射偏光子１４の偏光透過軸方向とが一致しないため、第１反射偏光子１４を透過することなく、当該第１反射偏光子１４によって反射され、当該第１反射偏光子１４の直上に配置された第１反射面２０に到達する。

第１反射面２０は、当該第１反射面２０に到達した第１反射偏光子１４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）をシェード２８の上端縁２８ａ近傍に集光させた後、第１レンズ３０を透過させるための反射面である。例えば、第１反射面２０は、焦点をシェード２８の上端縁２８ａ近傍に設定され、光軸を第１反射偏光子１４の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第１反射面２０に到達した第１反射偏光子１４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）は、当該第１反射面２０によってシェード２８の上端縁２８ａ近傍に集光されるとともにシェード２８によって下側半分が遮光された後、第１レンズ３０（比較的大径のいわゆるプロジェクターレンズ）を透過し、図２（ｃ）に示すように、基本配光パターンＰ１を形成する。

シェード２８は、第１反射面２０及び第２反射面２２からの反射光の下側半分を遮光するための遮光部材である。シェード２８は、その上端縁２８ａを第１レンズ３０の焦点Ｆ近傍に位置させた状態で配置されている。シェード２８は、ロービーム用配向パターンのＭＡＸ光度が３万ｃｄ程度となるよう、適宜の形状のものを用いることが可能である。

第１反射面２０、シェード２８、第１レンズ３０が、本発明の第１光学系に相当する。

一方、第１反射偏光子１４に到達した光源部１２からの照射光のうち、第１偏光成分Ｌ１については、その振動方向と第１反射偏光子１４の偏光透過軸方向とが一致するため、当該第１反射偏光子１４を透過し、液晶素子１６に到達する。

液晶素子１６は、ＶＡ（Vertical Alignment）モードの液晶素子である。液晶素子１６は、図１に示すように、第１反射偏光子１４を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部１２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、第１反射偏光子１４に面接触した状態（又は一定間隔をおいた状態）で配置されている。

液晶素子１６は、図３に示すように、ガラス基板等の透明基板１６ａ、１６ｂ、基板１６ａ、１６ｂに積層された、透明電極１６ｃ、１６ｄ、配向膜１６ｅ、１６ｆ、基板１６ａ、１６ｂ間に注入された液晶分子１６ｇ等を含んでいる。

液晶素子１６（透明電極１６ｃ、１６ｄ間）に電圧を印加しない場合（又はＯＦＦ電圧を印加した場合）には、図３に示すように、基板１６ａ、１６ｂ間の液晶分子１６ｇは、基板１６ａ、１６ｂに対し、垂直に配向（配列）された状態（ＶＡモード）、すなわち、第１反射偏光子１４から当該液晶素子１６に到達した第１偏光成分Ｌ１がその振動方向を維持したまま出射する状態となる。ＯＦＦ電圧は例えば０Ｖ、ＯＮ電圧は例えば３Ｖ（周波数１５０Ｈｚ）である。

したがって、電圧が印加されない液晶素子１６を透過する第１偏光成分Ｌ１は、その振動方向を維持したまま液晶素子１６から出射し、第２反射偏光子１８に到達する。

第２反射偏光子１８は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第２反射偏光子１８のサイズは、第１反射偏光子１４と同サイズ（又はやや大きいサイズ）が好ましい。第２反射偏光子１８は、第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させ、当該第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させることなく反射する。

第２反射偏光子１８は、図１に示すように、液晶素子１６を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部１２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が水平面に含まれるように配置されている。すなわち、第２反射偏光子１８は、その偏光透過軸が第１反射偏光子１４の偏光透過軸に対し、ねじれの位置関係（クロスニコル状態）となるように配置されている。なお、第２反射偏光子１８の設置角度（約４５°）は、第１反射偏光子１４と多少異なっていてもよい。

第１偏光成分Ｌ１は電圧が印加されない液晶素子１６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、第２反射偏光子１８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子１８を透過することなく、当該第２反射偏光子１８により反射され、当該第２反射偏光子１８の直上に配置された第２反射面２２に到達する。なお、第２反射偏光子１８は、当該第２反射偏光子１８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）が液晶素子１６によって遮られない位置に位置している（図１参照）。

第２反射面２２は、当該第２反射面２２に到達した第２反射偏光子１８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）をシェード２８の上端縁２８ａ近傍に集光させた後、第１レンズ３０を透過させるための反射面である。例えば、第２反射面２２は、焦点をシェード２８の上端縁２８ａ近傍に設定され、光軸を第２反射偏光子１８の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第２反射面２２に到達した第２反射偏光子１８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）は、当該第２反射面２２によってシェード２８の上端縁２８ａ近傍に集光されるとともにシェード２８によって下側半分が遮光された後、第１レンズ３０を透過し、図２（ｂ）に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される明瞭なカットオフラインＣＬを有する第１付加配光パターンＰ２（ロービーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第１付加配光パターンＰ２とからなるロービーム用配光パターンＰが形成される（図２（ａ）参照）。

第２反射面２２、シェード２８、第１レンズ３０が、本発明の第２光学系に相当する。

一方、液晶素子１６（透明電極１６ｃ、１６ｄ間）に電圧を印加した場合（ＯＮ電圧を印加した場合）には、図４に示すように、基板１６ａ、１６ｂ間の液晶分子１６ｇは、透明電極１６ｃ、１６ｄ間に印加された電圧に応じて傾いた状態、すなわち、第１反射偏光子１４から当該液晶素子１６に到達した第１偏光成分Ｌ１の振動方向が第２反射偏光子１８の偏光透過軸方向と一致するように、当該第１偏光成分Ｌ１が９０°変換されて出射する状態となる。

第１偏光成分Ｌ１は、傾いた液晶分子１６ｇによって引き起こされる複屈折の影響により、電圧が印加された液晶素子４６から９０°変換されて出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子１８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子１８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、図５に示すように、当該第２反射偏光子１８を透過し、第３反射面２４に到達する。

第３反射面２４は、反射面が平面のミラーである。第３反射面２４は、第２反射偏光子１８を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部１２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で配置されている。第３反射面２４は、当該第３反射面２４からの反射光が第２反射偏光子１８によって遮られない位置に位置している（図５参照）。第３反射面２４に到達した第１偏光成分Ｌ１は、当該第３反射面２４によって反射され、当該第３反射面２４の直上に配置された第４反射面２６に到達する。

第４反射面２６は、反射面が平面のミラーである。第４反射面２６に到達した第３反射面２４からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）は、当該第４反射面２６によって第２レンズ３２に向けて反射され、当該第２レンズ３２を透過し、図１１に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される第２付加配光パターンＰ３（ハイビーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第２付加配光パターンＰ３とからなるハイビーム用配光パターン（図示せず）が形成される。

第３反射面２４、第４反射面２６、第２レンズ３２が、本発明の第３光学系に相当する。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具１０によれば、液晶素子１６に電圧を印加しない場合には、第１偏光成分Ｌ１は当該液晶素子１６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、第２反射偏光子１８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子１８を透過することなく、当該第２反射偏光子１８により反射され、第２光学系（第２反射面２２、シェード２８、第１レンズ３０）により、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される明瞭なカットオフラインＣＬを有する第１付加配光パターンＰ２（ロービーム用配光パターンの一部）が形成される（図２（ａ）参照）。

一方、液晶素子１６に電圧を印加した場合には、第１偏光成分Ｌ１は、傾いた液晶分子１６ｇによって引き起こされる複屈折の影響により、当該液晶素子４６から９０°変換されて出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子１８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子１８に到達した第１偏光成分Ｌ１は当該第２反射偏光子１８を透過し、第３光学系（第３反射面２４、第４反射面２６、第２レンズ３２）により、基本配光パターンＰ１（図２（ａ）参照）に付加される明瞭なカットオフラインＣＬを有する第２付加配光パターンＰ３（ハイビーム用配光パターンの一部）が形成される（図１１参照）。

以上のように、本実施形態の車両用灯具１０によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された第１及び第２反射偏光子１４、１８及び液晶素子１６を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、本実施形態の車両用灯具１０によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、液晶素子１６は、偏光成分Ｌ１を遮蔽することなく、反射又は透過させるため、非常に明るいロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具１０によれば、第１反射面２０からの反射光、第２反射面２２からの反射光は、いずれも振動方向が同じ偏光成分Ｌ１であるため、雨天時等の良好な視界確保を期待できる。また、対向車への路面反射光の抑制（防眩効果）を期待できる。

一般に、遠方視認性を高めるため、ハイビーム用配向パターンのいわゆるホットゾーンは、８〜９万ｃｄの光度が求められている。本実施形態の車両用灯具１０によれば、ハイビーム用配向パターン専用の第２レンズ３２を設けたため、当該要求光度を満たすハイビーム用配向パターンを形成することが可能となる。

次に、図６を参照しながら液晶素子１６の製造工程について説明する。

まず、ガラス基板上に透明電極であるＩＴＯを蒸着、スパッタなどにより形成し、フォトリソ工程にて所望のＩＴＯパターンを形成する（ステップＳ１０）。

次に、このＩＴＯパターンが形成されたガラス基板上にフレキソ印刷により表示部に絶縁膜を形成する（ステップＳ１１）。この絶縁膜は必ずしも形成する必要はないが、上下ガラス基板間のショート防止のため、形成することが望ましい。なお、フレキソ印刷に代えて、メタルマスクを用いた蒸着法、スパッタ等を用いてもよい。

次に、絶縁膜上にほぼ同じパターンの垂直配向膜を形成する（ステップＳ１２）。均一なモノドメイン配向を得る手法としては、例えば特開２００５−２３４２５４号公報に記載の方法がある。本実施形態では、ＳＥ−１２１１（日産化学製）を用いた。なお、垂直配向膜としては、無機タイプのものを用いることも可能である。

次に、ラビング処理を行う（ステップＳ１３）。ラビング処理は、布を巻いた円筒状のロールを高速に回転させ、配向膜上を擦る工程であり、これにより液晶分子を一軸に配向することができる。本実施形態では、ガラス基板間の配向状態がアンチパラレル（反平行）状態になるよう、ラビング処理を行った。配向方向は、ガラス基板端面に対し、４５°の方向に行った。なお、ラビング処理に代えて、光配向法、イオンビーム配向法、プラズマビーム配向法、斜め蒸着法等を用いてもよい。

次に、上下ガラス基板を貼り合わせるためのシール剤を所定のパターンに印刷する（ステップＳ１４）。例えば、真空注入法を用いる場合は、注入口を有するパターンを印刷し、ＯＤＦ法を用いる場合は、注入口の無い閉じられたパターンを印刷する。なお、スクリーン印刷法に代えて、ディスペンサ等を用いてもよい。本実施形態では、シール剤として熱硬化性のシール剤ＥＳ−７５００（三井化学製）を用いた。これに代えて、光硬化性シール剤や光・熱併用型シール剤等を用いてもよい。このシール剤は、３．９ミクロンの大きさのグラスファイバーを数％含んでいる。またＡｕボールなどを含む導通材を所定の位置に印刷した。本実施形態では、シール剤ＥＳ−７５００に４．５ミクロンのＡｕボールを数％含んだものを導通材としてスクリーン印刷した。シール剤パターン（及び導通材パターン）は片側のガラス基板上にのみ形成し、反対側のガラス基板にはギャップコントロール剤を乾式散布法にて散布した。

本実施形態では、ギャップ剤として４ミクロンのプラスチックボールを用いた。これに代えて、真絲球等のシリカボールを用いてもよい。また、ギャップ剤として、液晶の配向を乱さないための表面処理が行われているものを用いてもよい。

次に、上下ガラス基板を所定の位置で重ね合せセル化し、プレスした状態で熱処理によりシール剤を硬化する（ステップＳ１５）。

次に、スクライバー装置によりガラス基板上に傷をつけ、プレイキングにより所定の大きさ（例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍ）・形に分割する（ステップＳ１６）。

次に、このセルに真空注入法により液晶を注入し（ステップＳ１７）、注入口をエンドシール剤により封止する（ステップＳ１８）。真空注入に代えて、ＯＤＦ法を用いることも可能である。液晶としては車載用ＬＣＤ等に用いられている液晶温度範囲の広い材料が好ましい。本実施形態では、メルク社製の△εが負の液晶材料を用いた。

最後に、面取りと洗浄を行い（ステップＳ１９）、取り出し電極にピン端子を取り付ける（ステップＳ２０）。

以上の工程により液晶素子１６が完成する。

次に、本発明の第２実施形態である車両用灯具４０について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用灯具４０は、自動車や自動二輪車等のヘッドランプに適用されるものであり、図７に示すように、光源部４２、第１反射偏光子４４、液晶素子４６、第２反射偏光子４８、第１反射面５０、第２反射面５２、シェード５４、第１レンズ５６、第２レンズ５８等を備えている。第１反射板５０及び第２反射板５２は、一体であってもよいし、別体であってもよい。第１レンズ５６及び第２レンズ５８は、一体であってもよいし、別体であってもよい。

光源部４２は、高輝度ＬＥＤ等のＬＥＤ光源４２ａ、ＬＥＤ光源４２ａからの照射光を反射する反射面４２ｂ、コリメートレンズ４２ｃ等を備えている。コリメートレンズ４２ｃの焦点はＬＥＤ光源４２ａ近傍に設定されている。ＬＥＤ光源４２ａからの照射光（及び反射面４２ｂからの反射光）は、コリメートレンズ４２ｃにより平行光に変換され、第１反射偏光子４４に到達する。光源部４２からの照射光が平行光に近いほど、シェード５４の上端縁５４ａ近傍に集光させやすくなる。ただし、集光させすぎてもロービーム用配向パターンに求められる光度分布が得られない。このため、反射面４２ｂやコリメートレンズ４２ｃやＬＥＤ光源４２ａのレンズ（図示せず）等で、光源部４２からの照射光の平光度を調整することが好ましい。なお、反射面４２ｂ及びコリメートレンズ４２ｃは、省略することが可能である。

第１反射偏光子４４は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第１反射偏光子４４のサイズは、例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍである。第１反射偏光子４４は、光源部４２からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分Ｌ１については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分Ｌ２については透過させることなく反射する。

第１反射偏光子４４は、図７に示すように、光源部４２からの照射光の光路中に光源部４２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が鉛直面に対して４５°傾斜した平面に含まれるように配置されている。

第１反射偏光子４４に到達した光源部４２からの照射光のうち、第２偏光成分Ｌ２については、その振動方向と第１反射偏光子４４の偏光透過軸方向とが一致しないため、第１反射偏光子４４を透過することなく、当該第１反射偏光子４４によって反射され、当該第１反射偏光子４４の直上に配置された第１反射面５０に到達する。

第１反射面５０は、当該第１反射面５０に到達した第１反射偏光子４４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）をシェード５４の上端縁５４ａ近傍に集光させた後、第１レンズ５６を透過させるための反射面である。例えば、第１反射面５０は、焦点をシェード５４の上端縁５４ａ近傍に設定され、光軸を第１反射偏光子４４の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第１反射面５０に到達した第１反射偏光子６４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）は、当該第１反射面５０によってシェード５４の上端縁５４ａ近傍に集光されるとともにシェード５４によって下側半分が遮光された後、第１レンズ５６（比較的大径のいわゆるプロジェクターレンズ）を透過し、図２（ｃ）に示すように、基本配光パターンＰ１を形成する。

シェード５４は、第１反射面５０及び第２反射面５２からの反射光の下側半分を遮光するための遮光部材である。シェード５４は、その上端縁５４ａを第１レンズ５６の焦点Ｆ近傍に位置させた状態で配置されている。シェード５４は、ロービーム用配向パターンのＭＡＸ光度が３万ｃｄ程度となるよう、適宜の形状のものを用いることが可能である。

第１反射面５０、シェード５４、第１レンズ５６が、本発明の第１光学系に相当する。

一方、第１反射偏光子４４に到達した光源部４２からの照射光のうち、第１偏光成分Ｌ１については、その振動方向と第１反射偏光子４４の偏光透過軸方向とが一致するため、当該第１反射偏光子４４を透過し、液晶素子４６に到達する。

液晶素子４６は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶素子である。液晶素子４６は、図７に示すように、第１反射偏光子４４を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部４２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、第１反射偏光子４４に面接触した状態（又は一定間隔をおいた状態）で配置されている。

液晶素子４６は、図８に示すように、ガラス基板等の透明基板４６ａ、４６ｂ、基板４６ａ、４６ｂに積層された、透明電極４６ｃ、４６ｄ、配向膜４６ｅ、４６ｆ、基板４６ａ、４６ｂ間に注入された液晶分子４６ｇ等を含んでいる。

液晶素子４６（透明電極４６ｃ、４６ｄ間）に電圧を印加しない場合（又はＯＦＦ電圧を印加した場合）には、図８に示すように、基板４６ａ、４６ｂ間の液晶分子１６ｇは、一方のガラス基板４６ａから他方のガラス基板４６ｂに向かうにつれて捻れた状態（ＴＮモード）、すなわち、第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した第１偏光成分の振動方向が第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致しないように、当該第１偏光成分が９０°回転して出射する状態となる。本実施形態では、一方のガラス基板４６ａ側の液晶分子４６ｇに対する他方のガラス基板４６ｂ側の液晶分子４６ｇの捻れ角は９０°である。ＯＦＦ電圧は例えば０Ｖ、ＯＮ電圧は例えば５Ｖ（周波数１５０Ｈｚ）である。

したがって、電圧が印加されない液晶素子４６を透過する第１偏光成分Ｌ１は、その振動方向が９０°回転して液晶素子４６から出射し、第２反射偏光子４８に到達する。

第２反射偏光子４８は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第２反射偏光子１８のサイズは、第１反射偏光子１４と同サイズ（又はやや大きいサイズ）が好ましい。第２反射偏光子４８は、第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させ、当該第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させることなく反射する。

第２反射偏光子４８は、図７に示すように、液晶素子４６を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部４２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が鉛直面に対して４５°傾斜した平面に含まれるように配置されている。すなわち、第２反射偏光子４８は、その偏光透過軸が第１反射偏光子の偏光透過軸に対し、平行（パラレルニコル状態）となるように配置されている。なお、第２反射偏光子１８の設置角度（約４５°）は、第１反射偏光子１４と多少異なっていてもよい。

第１偏光成分Ｌ１は電圧が印加されない液晶素子４６から９０°回転して出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、第２反射偏光子４８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子４８を透過することなく、当該第２反射偏光子４８により反射され、当該第２反射偏光子４８の直上に配置された第２反射面５０に到達する。なお、第２反射偏光子４８は、当該第２反射偏光子４８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）が液晶素子４６によって遮られない位置に位置している（図７参照）。

第２反射面４２は、当該第２反射面４２に到達した第２反射偏光子４８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）をシェード５４の上端縁５４ａ近傍に集光させた後、第１レンズ５６を透過させるための反射面である。例えば、第２反射面４２は、焦点をシェード５４の上端縁５４ａ近傍に設定され、光軸を第２反射偏光子４８の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第２反射面５２に到達した第２反射偏光子４８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）は、当該第２反射面５２によってシェード５４の上端縁５４ａ近傍に集光されるとともにシェード５４によって下側半分が遮光された後、第１レンズ５６を透過し、図２（ｂ）に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される明瞭なカットオフラインＣＬを有する第１付加配光パターンＰ２（ロービーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第１付加配光パターンＰ２とからなるロービーム用配光パターンＰが形成される（図２（ａ）参照）。

第２反射面５２、シェード５４、第１レンズ５６が、本発明の第２光学系に相当する。

一方、液晶素子４６（透明電極４６ｃ、４６ｄ間）に電圧を印加した場合（ＯＮ電圧を印加した場合）には、図９に示すように、基板４６ａ、４６ｂ間の液晶分子４６ｇは、基板４６ａ、４６ｂに対し、垂直に配向（配列）された状態、すなわち、第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した第１偏光成分がその振動方向を維持したまま出射する状態となる。

したがって、電圧が印加された液晶素子４６を透過する第１偏光成分Ｌ１は、その振動方向を維持したまま液晶素子４６から出射し、第２反射偏光子４８に到達する。

第１偏光成分Ｌ１は電圧が印加された液晶素子４６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子４８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、図１０に示すように、当該第２反射偏光子４８を透過し、さらに第２レンズ５８を透過し、図１１に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される第２付加配光パターンＰ３（ハイビーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第２付加配光パターンＰ３とからなるハイビーム用配光パターン（図示せず）が形成される。

第２レンズ５８が、本発明の第３光学系に相当する。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具４０によれば、液晶素子４６に電圧を印加しない場合には、第１偏光成分Ｌ１は、当該液晶素子４６から９０°回転して出射するため、当該液晶素子４６から出射する第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、液晶素子４６に電圧を印加しない場合には、第２反射偏光子４８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子４８を透過することなく、当該第２反射偏光子４８により反射され、第２光学系（第２反射面５２、シェード５４、第１レンズ５６）により、基本配光パターンＰ１に付加される第１付加配光パターンＰ２（例えばロービーム用配光パターンの一部）が形成される。

一方、液晶素子４６に電圧を印加した場合には、第１偏光成分Ｌ１は、当該液晶素子４６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子４８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子４８に到達した第１偏光成分Ｌ１は当該第２反射偏光子４８を透過し、第３光学系（第２レンズ５８）により、基本配光パターンＰ１に付加される第２付加配光パターンＰ３（例えばハイビーム用配光パターンの一部）が形成される。

以上のように、本実施形態の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された第１、第２反射偏光子４４、４８及び液晶素子４６を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、本実施形態の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具４０によれば、液晶素子４６は、偏光成分Ｌ１を遮蔽することなく、反射又は透過させるため、非常に明るいロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具４０によれば、第１反射面５０からの反射光、第２反射面５２からの反射光は、いずれも振動方向が同じ偏光成分Ｌ１であるため、雨天時等の良好な視界確保を期待できる。また、対向車への路面反射光の抑制（防眩効果）を期待できる。

一般に、遠方視認性を高めるため、ハイビーム用配向パターンのいわゆるホットゾーンは、８〜９万ｃｄの光度が求められている。本実施形態の車両用灯具４０によれば、ハイビーム用配向パターン専用の第２レンズ５８を設けたため、当該要求光度を満たすハイビーム用配向パターンを形成することが可能となる。

次に、図６を参照しながら液晶素子４６の製造工程について説明する。

まず、ガラス基板上に透明電極であるＩＴＯを蒸着、スパッタなどにより形成し、フォトリソ工程にて所望のＩＴＯパターンを形成する（ステップＳ１０）。

次に、このＩＴＯパターンが形成されたガラス基板上にフレキソ印刷により表示部に絶縁膜を形成する（ステップＳ１１）。この絶縁膜は必ずしも形成する必要はないが、上下ガラス基板間のショート防止のため、形成する事が望ましい。なお、フレキソ印刷に代えて、メタルマスクを用いた蒸着法、スパッタ等を用いてもよい。

次に、絶縁膜上にほぼ同じパターンの水平配向膜を形成する（ステップＳ１２）。本実施形態では、ＳＥ−４１０（日産化学製）を用いた。

次に、ラビング処理を行う（ステップＳ１３）。ラビング処理は、布を巻いた円筒状のロールを高速に回転させ、配向膜上を擦る工程であり、これにより液晶分子を一軸に配向することができる。本実施形態では、ガラス基板間の配向状態が９０°振れ状態になるよう、ラビング処理を行った。配向方向は、ガラス基板端面に対し、４５°の方向に行った。なお、ラビング処理に代えて、光配向法、イオンビーム配向法、プラズマビーム配向法、斜め蒸着法等を用いてもよい。

次に、上下ガラス基板を貼り合わせるためのシール剤を所定のパターンに印刷する（ステップＳ１４）。例えば、真空注入法を用いる場合は、注入口を有するパターンを印刷し、ＯＤＦ法を用いる場合は、注入口の無い閉じられたパターンを印刷する。なお、スクリーン印刷法に代えて、ディスペンサ等を用いてもよい。本実施形態では、シール剤として熱硬化性のシール剤ＥＳ−７５００（三井化学製）を用いた。これに代えて、光硬化性シール剤や光・熱併用型シール剤等を用いてもよい。このシール剤は、１２ミクロンの大きさのグラスファイバーを数％含んでいる。またＡｕボールなどを含む導通材を所定の位置に印刷した。本実施形態では、シール剤ＥＳ−７５００に１３ミクロンのＡｕボールを数％含んだものを導通材としてスクリーン印刷した。シール剤パターン（及び導通材パターン）は片側のガラス基板上にのみ形成し、反対側のガラス基板にはギャップコントロール剤を乾式散布法にて散布した。

本実施形態では、ギャップ剤として１２ミクロンのプラスチックボール（黒着色ボール）を用いた。これに代えて、真絲球等のシリカボールを用いてもよい。また、ギャップ剤として、液晶の配向を乱さないための表面処理が行われているものを用いてもよい。

次に、上下ガラス基板を所定の位置で重ね合せセル化し、プレスした状態で熱処理によりシール剤を硬化する（ステップＳ１５）。

次に、スクライバー装置によりガラス上に傷をつけ、プレイキングにより所定の大きさ（例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍ）・形に分割する（ステップＳ１６）。

次に、このセルに真空注入法により液晶を注入し（ステップＳ１７）、注入口をエンドシール剤により封止する（ステップＳ１８）。真空注入に代えて、ＯＤＦ法を用いることも可能である。液晶としては車載用ＬＣＤ等に用いられている液晶温度範囲の広い材料が好ましい。本実施形態では、ＤＩＣ社製の△εが正の液晶材料（△ｎ＝約０．２５）を用いた。

最後に、面取りと洗浄を行い（ステップＳ１９）、取り出し電極にフレキシブル基板を取り付ける（ステップＳ２０）。

以上の工程により液晶素子４６が完成する。この工程により製造される液晶素子４６は、セル厚ｄと液晶の屈折率異方性△ｎの積により算出されるリターデーションの値が約３ミクロンと非常に大きい。図１２は、このことを表している。このように大きなリターデーションを有する液晶素子４６は、どの波長の光もほぼ９０°捻ることが可能である。したがって、波長によらず光をきちんと２つの光路に分離することが可能である。

次に、本発明の第３実施形態である車両用灯具６０について図面を参照しながら説明する。

本実施形態の車両用灯具６０は、自動車や自動二輪車等のヘッドランプに適用されるものであり、図１３に示すように、光源部６２、第１反射偏光子６４、液晶素子６６、第２反射偏光子６８、第１反射面７０、第２反射面７２、シェード７４、第１レンズ７６、第２レンズ７８等を備えている。第１反射面７０及び第２反射面７２は、一体であってもよいし、別体であってもよい。第１レンズ７６及び第２レンズ７８は、一体であってもよいし、別体であってもよい。

光源部６２は、高輝度ＬＥＤ等のＬＥＤ光源６２ａ、ＬＥＤ光源６２ａからの照射光を反射する反射面６２ｂ、コリメートレンズ６２ｃ等を備えている。コリメートレンズ６２ｃの焦点はＬＥＤ光源６２ａ近傍に設定されている。ＬＥＤ光源６２ａからの照射光（及び反射面６２ｂからの反射光）は、コリメートレンズ６２ｃにより平行光に変換され、第１反射偏光子６４に到達する。光源部６２からの照射光が平行光に近いほど、シェード７４の上端縁７４ａ近傍に集光させやすくなる。ただし、集光させすぎてもロービーム用配向パターンに求められる光度分布が得られない。このため、反射面６２ｂやコリメートレンズ６２ｃやＬＥＤ光源６２ａのレンズ（図示せず）等で、光源部６２からの照射光の平光度を調整することが好ましい。なお、反射面６２ｂ及びコリメートレンズ６２ｃは、省略することが可能である。

第１反射偏光子６４は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第１反射偏光子６４のサイズは、例えば、６０ｍｍ×６０ｍｍである。第１反射偏光子６４は、光源部６２からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分Ｌ１については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分Ｌ２については透過させることなく反射する。

第１反射偏光子６４は、図１３に示すように、光源部６２からの照射光の光路中に光源部６２からの照射光の平均的な光軸に対して約５５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が鉛直面に対して４５°傾斜した平面に含まれるように配置されている。

第１反射偏光子６４に到達した光源部６２からの照射光のうち、第２偏光成分Ｌ２については、その振動方向と第１反射偏光子６４の偏光透過軸方向とが一致しないため、第１反射偏光子６４を透過することなく、当該第１反射偏光子６４によって反射され、当該第１反射偏光子６４の光源部６２側斜め下方に配置された第１反射面７０に到達する。

第１反射面７０は、当該第１反射面７０に到達した第１反射偏光子６４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）をシェード７４の上端縁７４ａ近傍に集光させた後、第１レンズ７６を透過させるための反射面である。例えば、第１反射面７０は、焦点をシェード７４の上端縁７４ａ近傍に設定され、光軸を第１反射偏光子６４の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第１反射面７０に到達した第１反射偏光子６４からの反射光（第２偏光成分Ｌ２）は、当該第１反射面７０によってシェード７４の上端縁７４ａ近傍に集光されるとともにシェード７４によって下側半分が遮光された後、第１レンズ７６（比較的大径のいわゆるプロジェクターレンズ）を透過し、図２（ｃ）に示すように、基本配光パターンＰ１を形成する。

シェード７４は、第１反射面７０及び第２反射面７２からの反射光の下側半分を遮光するための遮光部材である。シェード７４は、その上端縁７４ａを第１レンズ７６の焦点Ｆ近傍に位置させた状態で配置されている。シェード７４は、ロービーム用配向パターンのＭＡＸ光度が３万ｃｄ程度となるよう、適宜の形状のものを用いることが可能である。

第１反射面７０、シェード７４、第１レンズ７６が、本発明の第１光学系に相当する。

一方、第１反射偏光子６４に到達した光源部６２からの照射光のうち、第１偏光成分Ｌ１については、その振動方向と第１反射偏光子６４の偏光透過軸方向とが一致するため、当該第１反射偏光子６４を透過し、液晶素子６６に到達する。

液晶素子６６は、ＴＮ（Twisted Nematic）モードの液晶素子である。液晶素子６６は、図７に示すように、第１反射偏光子６４を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部６２からの照射光の平均的な光軸に対して約５５°傾斜した姿勢で、かつ、第１反射偏光子６４に面接触した状態（又は一定間隔をおいた状態）で配置されている。

液晶素子６６は、図８に示すように、ガラス基板等の透明基板４６ａ、４６ｂ、基板４６ａ、４６ｂに積層された、透明電極４６ｃ、４６ｄ、配向膜４６ｅ、４６ｆ、基板４６ａ、４６ｂ間に注入された液晶分子４６ｇ等を含んでいる。

液晶素子６６（透明電極４６ｃ、４６ｄ間）に電圧を印加しない場合（又はＯＦＦ電圧を印加した場合）には、図８に示すように、基板４６ａ、４６ｂ間の液晶分子１６ｇは、一方のガラス基板４６ａから他方のガラス基板４６ｂに向かうにつれて捻れた状態（ＴＮモード）、すなわち、第１反射偏光子６４から当該液晶素子６６に到達した第１偏光成分Ｌ１の振動方向が第２反射偏光子６８の偏光透過軸方向と一致しないように、当該第１偏光成分Ｌ１が９０°回転して出射する状態となる。本実施形態では、一方のガラス基板４６ａ側の液晶分子４６ｇに対する他方のガラス基板４６ｂ側の液晶分子４６ｇの捻れ角は９０°である。ＯＦＦ電圧は例えば０Ｖ、ＯＮ電圧は例えば５Ｖ（周波数１５０Ｈｚ）である。

したがって、電圧が印加されない液晶素子６６を透過する第１偏光成分Ｌ１は、その振動方向が９０°回転して液晶素子６６から出射し、第２反射偏光子６８に到達する。

第２反射偏光子６８は、偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）である。第２反射偏光子１８のサイズは、第１反射偏光子１４と同サイズ（又はやや大きいサイズ）が好ましい。第２反射偏光子６８は、第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させ、当該第１偏光成分Ｌ１が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分Ｌ１を透過させることなく反射する。

第２反射偏光子６８は、図７に示すように、液晶素子６６を透過した第１偏光成分Ｌ１の光路中に光源部６２からの照射光の平均的な光軸に対して約５５°傾斜した姿勢で、かつ、偏光透過軸（図示せず）が鉛直面に対して４５°傾斜した平面に含まれるように配置されている。すなわち、第２反射偏光子６８は、その偏光透過軸が第１反射偏光子６４の偏光透過軸に対し、平行（パラレルニコル状態）となるように配置されている。なお、第２反射偏光子１８の設置角度（約４５°）は、第１反射偏光子１４と多少異なっていてもよい。

第１偏光成分Ｌ１は電圧が印加されない液晶素子６６から９０°回転して出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子６８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、第２反射偏光子６８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子６８を透過することなく、当該第２反射偏光子６８により反射され、当該第２反射偏光子６８の光源部６２側斜め下方に配置された第２反射面７０に到達する。なお、第２反射偏光子６８は、当該第２反射偏光子６８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）が液晶素子６６によって遮られない位置に位置している（図７参照）。

第２反射面７２は、当該第２反射面７２に到達した第２反射偏光子６８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）をシェード７４の上端縁７４ａ近傍に集光させた後、第１レンズ７６を透過させるための反射面である。例えば、第１反射面７２は、焦点をシェード７４の上端縁７４ａ近傍に設定され、光軸を第２反射偏光子６８の反射光方向とされた回転放物系の反射面である。前記のように平行度を調整する場合やコリメートレンズを用いない場合においては適宜の回転楕円系、球面、自由曲面等の反射面とすることもできる。

第２反射面７２に到達した第２反射偏光子６８からの反射光（第１偏光成分Ｌ１）は、当該第２反射面７２によってシェード７４の上端縁７４ａ近傍に集光されるとともにシェード７４によって下側半分が遮光された後、第１レンズ７６を透過し、図２（ｂ）に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される明瞭なカットオフラインＣＬを有する第１付加配光パターンＰ２（ロービーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第１付加配光パターンＰ２とからなるロービーム用配光パターンＰが形成される（図２（ａ）参照）。

第２反射面７２、シェード７４、第１レンズ７６が、本発明の第２光学系に相当する。

一方、液晶素子６６（透明電極４６ｃ、４６ｄ間）に電圧を印加した場合（ＯＮ電圧を印加した場合）には、図９に示すように、基板４６ａ、４６ｂ間の液晶分子４６ｇは、基板４６ａ、４６ｂに対し、垂直に配向（配列）された状態、すなわち、第１反射偏光子６４から当該液晶素子６６に到達した第１偏光成分Ｌ１がその振動方向を維持したまま出射する状態となる。

したがって、電圧が印加された液晶素子６６を透過する第１偏光成分Ｌ１は、その振動方向を維持したまま液晶素子６６から出射し、第２反射偏光子６８に到達する。

第１偏光成分Ｌ１は電圧が印加された液晶素子６６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子６８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子６８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、図１４に示すように、当該第２反射偏光子６８を透過し、さらに第２レンズ７８を透過し、図１１に示すように、基本配光パターンＰ１（図２（ｃ）参照）に付加される第２付加配光パターンＰ３（ハイビーム用配光パターンの一部）を形成する。これにより、基本配光パターンＰ１とこれに付加される第２付加配光パターンＰ３とからなるハイビーム用配光パターン（図示せず）が形成される。

第２レンズ７８が、本発明の第３光学系に相当する。

以上説明したように、本実施形態の車両用灯具６０によれば、液晶素子６６に電圧を印加しない場合には、第１偏光成分Ｌ１は、当該液晶素子６６から９０°回転して出射するため、当該液晶素子６６から出射する第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子６８の偏光透過軸方向と一致しない。

このため、液晶素子６６に電圧を印加しない場合には、第２反射偏光子６８に到達した第１偏光成分Ｌ１は、第２反射偏光子６８を透過することなく、当該第２反射偏光子６８により反射され、第２光学系（第２反射面７２、シェード７４、第１レンズ７６）により、基本配光パターンＰ１に付加される第１付加配光パターンＰ２（例えばロービーム用配光パターンの一部）が形成される。

一方、液晶素子６６に電圧を印加した場合には、第１偏光成分Ｌ１は、当該液晶素子６６からその振動方向を維持したまま出射するため、当該第１偏光成分Ｌ１の振動方向は、第２反射偏光子６８の偏光透過軸方向と一致する。

このため、第２反射偏光子６８に到達した第１偏光成分Ｌ１は当該第２反射偏光子６８を透過し、第３光学系（第２レンズ７８）により、基本配光パターンＰ１に付加される第２付加配光パターンＰ３（例えばハイビーム用配光パターンの一部）が形成される。

以上のように、本実施形態の発明によれば、従来のように機械的にロービームとハイビームとを切り替えるのではなく、静的に配置された第１、第２反射偏光子６４、６８及び液晶素子６６を用いて電気的にロービーム用配光パターンとハイビーム用配光パターンとを切り替える構成である。このため、本実施形態の発明によれば、機械的にロービームとハイビームとを切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具６０によれば、第１反射偏光子６４等を光源部６２からの照射光の平均的な光軸に対して約５５°に配置してある（図１３参照）。このため、第２実施形態の約４５°の場合と比べて、第１及び第２反射面７０、７２を、第１及び第２反射偏光子６４、６８の光源部６２側斜め下方に配置することが可能となる。このため、車両用灯具６０の鉛直方向（図１３中上下方向）高さ寸法を、第２実施形態の約４５°の場合と比べて、短くすることが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具６０によれば、液晶素子６６は、偏光成分Ｌ１を遮蔽することなく、反射又は透過させるため、非常に明るいロービーム用配光パターンを形成することが可能となる。

また、本実施形態の車両用灯具６０によれば、第１反射面７０からの反射光、第２反射面７２からの反射光は、いずれも振動方向が同じ偏光成分Ｌ１であるため、雨天時等の良好な視界確保を期待できる。また、対向車への路面反射光の抑制（防眩効果）を期待できる。

一般に、遠方視認性を高めるため、ハイビーム用配向パターンのいわゆるホットゾーンは、８〜９万ｃｄの光度が求められている。本実施形態の車両用灯具６０によれば、ハイビーム用配向パターン専用の第２レンズ７８を設けたため、当該要求光度を満たすハイビーム用配向パターンを形成することが可能となる。

次に、変形例について説明する。

上記各実施形態では、第１反射偏光子１４（４４、６４）が６０ｍｍ×６０ｍｍの例について説明したが、本発明はこれに限定されない。各種のサイズ第１反射偏光子１４（４４、６６）を用いることが可能である。

また、上記各実施形態では、液晶素子１６（４６、６６）として、ＶＡモードの液晶素子１６、ＴＮモードの液晶素子４６を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）モードの液晶素子、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）モード（いずれも液晶材料の△εは正でも負でも可）の液晶素子、ベンドモード（液晶材料の△εは正）の液晶素子、ハイブリッドモード（液晶材料の△εは正でも負でも可）の液晶素子を用いることが可能である。

また、上記各実施形態では、光源部１２（４２、６２）の光源として、ＬＥＤ光源１２ａ（４２ａ、６２ａ）を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、白熱電球、ハロゲン電球、ＨＩＤ、ＬＥＤ、ＦＥ光源、蛍光灯を用いることが可能である。

また、上記各実施形態では、第１反射偏光子１４（４４、６４）等は、光源部１２からの照射光の平均的な光軸に対して約４５°傾斜した姿勢で配置されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３５〜５５°の範囲で配置してもよい。この角度範囲で配置しても、約４５°で配置したのと同様の反射及び透過特性を得ることが可能である。

また、上記各実施形態では、液晶素子１６（４６）に印加する電圧が二値（ＯＮ電圧、ＯＦＦ電圧）の例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、液晶素子１６（４６）に対し、ＯＮ電圧とＯＦＦ電圧の間の中間調電圧を印加するようにしてもよい。このようにすれば、ロービーム用配向パターンとハイビーム用配向パターンとの間の中間的な配光パターンを形成することが可能である。これにより、各実施形態の車両用灯具が搭載された車両周囲の環境（街灯の明るさ、交差点の有無、カーブや直線等の道路種別、天候等）や自動車の速度に応じた最適な配光パターンを形成することが可能となる。

また、上記各実施形態では、液晶素子１６（４６）により二つの光路に分離する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、二つ以上のより多くの光路に分離する構成を採用してもよい。

また、上記各実施形態では、車両用灯具１０（４０、６０）を、普通乗用車、軽自動車、トラック、バス等の車両のヘッドランプに適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、ヘッドランプ以外の補助灯、フォグランプ、コーナリングライトや、二輪用（オートバイ、自転車など）用のヘッドランプ、一般照明器具（屋内照明、街路灯、懐中電灯等）に適用することが可能である。

上記各実施形態の車両用灯具１０（４０、６０）は、オートレベリングやＡＦＳ機能と組み合わせることが可能である。

また、第１レンズ３２（５６、７８）としてＬＥＤ光源１２ａ側が凹曲面の凸レンズを用いれば、車両用灯具１０（４０、６０）の長さ寸法を短くすることが可能となる（第１レンズの焦点距離が短くなるため）。

また、第１レンズ３２（５６、７８）のＬＥＤ光源１２ａ側が平面である場合、第１及び第２反射面２０、２２（５０、５２、７０、７２）と第１レンズ３２（５６、７８）のほぼ中間にシェード２８（５４、７４）を配置するのが好ましい。

また、セル条件は第１実施形態、第２実施形態に記載のものに限定されない。

また、ＴＮモードの液晶素子４６の場合、セル厚が厚い方が好ましい。また、モーガン条件を満たしているものが好ましい。

上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。これらの記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。

第１実施形態の車両用灯具１０の側面図（断面図）である（ロービーム時の光路を含む）。 （ａ）は、各実施形態の車両用灯具１０（４０、６０）により形成されるロービーム用配光パターンの例、（ｂ）は、各実施形態の車両用灯具１０（４０、６０）により形成される第１付加配光パターンの例、（ｃ）は、各実施形態の車両用灯具１０（４０、６０）により形成される基本配光パターンの例である。 第１実施形態の車両用灯具１０に用いられるＶＡモードの液晶素子１６の構造及び電圧無印加時の液晶分子を模式的に表した図である。 第１実施形態の車両用灯具１０に用いられるＶＡモードの液晶素子１６の構造及び電圧印加時の液晶分子を模式的に表した図である。 第１実施形態の車両用灯具１０の側面図（断面図）である（ハイビーム時の光路を含む）。 ＶＡモードの液晶素子及びＴＮモードの液晶素子の製造工程を説明するためのフローチャート（工程図）である。 第２実施形態の車両用灯具４０の側面図（断面図）である（ロービーム時の光路を含む）。 第２及び第３実施形態の車両用灯具４０、６０に用いられるＴＮモードの液晶素子４６の構造及び電圧無印加時の液晶分子を模式的に表した図である。 第２及び第３実施形態の車両用灯具４０、６０に用いられるＴＮモードの液晶素子４６の構造及び電圧印加時の液晶分子を模式的に表した図である。 第２実施形態の車両用灯具４０の側面図（断面図）である（ハイビーム時の光路を含む）。 各実施形態の車両用灯具１０（４０、６０）により形成される第２付加配光パターンの例である。 第２及び第３実施形態の車両用灯具４０、６０に用いられるＴＮモードの液晶素子４６の透過率とリターデーション値との関係を表すグラフである。 第３実施形態の車両用灯具６０の側面図（断面図）である（ロービーム時の光路を含む）。 第３実施形態の車両用灯具６０の側面図（断面図）である（ハイビーム時の光路を含む）。 従来の車両用灯具を説明するための図である。

１０（４０、６０）…車両用灯具、１２（４０、６２）…光源部、１２ａ（４２ａ、６２ａ）…ＬＥＤ光源、１２ｂ（４２ｂ、６２ｂ）…反射面、１２ｃ（４２ｃ、６２ｃ）…コリメートレンズ、１４（４４、６４）…第１反射偏光子、１６（４６、６６）…液晶素子、１６ａ、１６ｂ（４６ａ、４６ｂ）…ガラス基板、１６ｃ、１６ｄ（４６ｃ、４６ｄ）…透明電極、１６ｅ、１６ｆ（４６ｅ、４６ｆ）…配向膜、１６ｇ（４６ｇ）…液晶分子、１８（４８、６８）…第２反射偏光子、２０（５０、７０）…第１反射面、２２（５２、７２）…第２反射面、２４…第３反射面、２６…第４反射面、２８（５４、７４）…シェード、２８ａ（５４ａ、７４ａ）…上端縁、３０（５６、７６）…第１レンズ、３２（５８、７８）…第２レンズ

Claims (4)

1. 光源部と、
   前記光源部からの照射光の光路中に配置され、前記光源部からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分については反射する第１反射偏光子と、
   前記第１反射偏光子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が透過する液晶素子と、
   前記液晶素子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分を透過させ、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分を反射する第２反射偏光子と、
   前記第１反射偏光子によって反射された前記第２偏光成分を用いて基本配光パターンを形成する第１光学系と、
   前記第２反射偏光子によって反射された前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第１付加配光パターンを形成する第２光学系と、
   前記第２反射偏光子を透過した前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第２付加配光パターンを形成するための第３光学系と、
   を備えており、
   前記第２反射偏光子は、その偏光透過軸が前記第１反射偏光子の偏光透過軸に対し、ねじれの位置関係となるように配置されており、
   前記液晶素子は、当該液晶素子に印加される電圧に応じて、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分がその振動方向を維持したまま出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態、又は、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分の振動方向が前記第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致するように、当該第１偏光成分が所定角度変換されて出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態のいずれかの状態となる液晶素子であることを特徴とする車両用灯具。
2. 前記液晶素子は、ＶＡモードの液晶素子であることを特徴とする請求項１に記載の車両用灯具。
3. 光源部と、
   前記光源部からの照射光の光路中に配置され、前記光源部からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分については反射する第１反射偏光子と、
   前記第１反射偏光子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が透過する液晶素子と、
   前記液晶素子を透過した前記第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分を透過させ、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分を反射する第２反射偏光子と、
   前記第１反射偏光子によって反射された前記第２偏光成分を用いて基本配光パターンを形成する第１光学系と、
   前記第２反射偏光子によって反射された前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第１付加配光パターンを形成する第２光学系と、
   前記第２反射偏光子を透過した前記第１偏光成分を用いて前記基本配光パターンに付加される第２付加配光パターンを形成するための第３光学系と、
   を備えており、
   前記第２反射偏光子は、その偏光透過軸が前記第１反射偏光子の偏光透過軸に対し、平行となるように配置されており、
   前記液晶素子は、当該液晶素子に印加される電圧に応じて、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分がその振動方向を維持したまま出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態、又は、前記第１反射偏光子から当該液晶素子に到達した前記第１偏光成分の振動方向が前記第２反射偏光子の偏光透過軸方向と一致しないように、当該第１偏光成分が所定角度回転して出射し、前記第２反射偏光子に到達する状態のいずれかの状態となる液晶素子であることを特徴とする車両用灯具。
4. 前記液晶素子は、ＴＮモードの液晶素子であることを特徴とする請求項３に記載の車両用灯具。

Images