JP6293542B2 - 灯具 - Google Patents

Description

本発明は、エレクトロデポジション素子を備える灯具に関する。

歩行者等の照明対象の存在を、運転者に効率的に報知する車両用照明装置の発明がなされている（特許文献１参照）。

特許文献１記載の車両用照明装置に使用される前照灯は、たとえばＤＭＤ（Digital Micromirror Device）を用いて構成される。ＤＭＤは、複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの回転を制御可能なデバイスである。マイクロミラーの回転は機械的手段を用いて行われるため、特許文献１に記載される前照灯は、振動に弱い、耐久性が低い、小型化・薄型化が困難である等の問題を抱える。また、特許文献１記載の前照灯では完全反射光学系が用いられるため、反射による光ロス、更に、開口率に起因する光ロスが大きい。特許文献１に記載される前照灯においては、実質的な光利用効率は７０％未満であると考えられる。

電圧の印加による電気化学的可逆反応（電解酸化還元反応）による物質の色変化現象を利用した非発光型素子として、エレクトロクロミック素子が知られている。

エレクトロクロミック材料（電圧が印加されると電気化学的な酸化または還元反応を起こし、それにより発色または消色等の変色を生じる材料）のうち、酸化または還元反応によって、材料の一部が、たとえば電極上に析出・堆積（エレクトロデポジション）、または、電極上から消失するものを、エレクトロデポジション材料と呼ぶ。また、エレクトロデポジション材料を用いた素子をエレクトロデポジション素子と呼ぶ。

高品質の鏡面状態を有するエレクトロデポジション素子の発明が開示されている（特許文献２参照）。エレクトロデポジション素子は、たとえば銀の錯体を含む電解質層を備え、電圧を印加して電極上に銀を析出させることで鏡面状態を実現する。電解質層は、更に、たとえば銅を含む。エレクトロデポジション素子は、電圧無印加時には透明状態を実現する。

特開２００８−１２０１６２号公報 特開２０１２−１８１３８９号公報

本発明の目的は、高い配光制御性を備える灯具を提供することである。

また、光の再利用が可能な灯具を提供することである。

本発明の一観点によると、光を出射する光源と、独立して透明状態とミラー状態を切り替え可能な複数の画素を備え、前記光源を出射した光の光路上に、画素面の法線方向と、入射光の光軸方向とが非平行になるように配置されたエレクトロデポジション素子と、前記エレクトロデポジション素子を透過した光と、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素で反射された光を、ともに照明光として出射する光学系とを有し、前記光学系は、前記エレクトロデポジション素子を透過した光が入射し、照明光を出射するレンズと、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素で反射された光が入射する反射部材であって、前記光源を出射した光が直接入射しない位置に配置された反射部材とを含み、前記エレクトロデポジション素子の画素面の法線方向は、入射光の光軸方向と所定の角度をなし、該所定の角度は、ミラー状態にある画素で反射された光が前記光源から外れ、前記反射部材に向かうように設定され、前記反射部材で反射された光は、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素以外の領域に入射して、これを透過する灯具が提供される。

本発明によれば、高い配光制御性を備える灯具を提供することができる。

また、光の再利用が可能な灯具を提供することができる。

図１は、第１実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２を示す概略的な断面図である。 図２Ａは、上側基板１０ａの概略的な平面図であり、図２Ｂは、下側基板１０ｂの概略的な平面図であり、図２Ｃは、エレクトロデポジション素子２の概略的な平面図である。 図３は、光学特性測定時のエレクトロデポジション素子２の配置態様を示す概略図である。 図４Ａ、図４Ｂは、それぞれエレクトロデポジション素子２の透過率特性、反射率特性を示すグラフである。 図５Ａは、第１実施例による灯具を示す概略図であり、図５Ｂは、エレクトロデポジション素子２に入射する光の入射範囲を示す概略的な平面図である。 図６Ａ〜図６Ｃは、エレクトロデポジション素子２の光出射面側から発光部１を観察した写真である。 図７Ａ及び図７Ｂは、第１実施例による灯具を用いて得られる配光パターンの例を示す概略図である。 図８は、第２実施例による灯具を示す概略図である。 図９Ａは、第３実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２の上側透明電極１２ａ、及び下側透明電極１２ｂを示す概略的な平面図であり、図９Ｂは、第３実施例による灯具の発光部１を示す概略図である。 図１０は、第３実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２を示す概略的な一部平面図である。 図１１は、走行ビーム配光時の画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略図である。 図１２Ａは、直進時のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図であり、図１２Ｂは、直進時のすれ違いビーム配光パターンを示す概略図である。 図１３Ａは、たとえば左カーブ走行時、ステアリングが左に切られた場合のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図であり、図１３Ｂは、ステアリングが左に切られた場合のすれ違いビーム配光パターンを示す概略図である。 図１４Ａは、たとえば右カーブ走行時、ステアリングが右に切られた場合のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図であり、図１４Ｂは、ステアリングが右に切られた場合のすれ違いビーム配光パターンを示す概略図である。

図１は、第１実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２を示す概略的な断面図である。

エレクトロデポジション素子２は、たとえば略平行に離間して対向配置された上側基板（セグメント基板）１０ａ、下側基板（コモン基板）１０ｂ、及び、両基板１０ａ、１０ｂ間に配置された電解質層１４を含んで構成される。

上側基板１０ａ、下側基板１０ｂは、それぞれ上側透明基板１１ａ、下側透明基板１１ｂ、及び、各透明基板１１ａ、１１ｂ上に形成された上側透明電極（セグメント電極）１２ａ、下側透明電極（コモン電極）１２ｂを含む。透明電極１２ａ、１２ｂは、表面が平滑な電極である。上側透明基板１１ａ及び下側透明基板１１ｂは、たとえばガラス基板であり、上側透明電極１２ａ及び下側透明電極１２ｂは、たとえばＩＴＯで形成される。

電解質層１４は、上側基板１０ａと下側基板１０ｂの間の、シール部１３の内側領域に配置され、銀を含有するエレクトロデポジション材料（たとえばＡｇＮＯ_３）を含む。

図２Ａに、上側基板１０ａの概略的な平面図を示す。上側透明電極１２ａは、上側透明基板１１ａ上に形成されたパターニング電極である。上側透明電極１２ａは、相互に電気的に独立した４つの透明電極１２ａ_１〜１２ａ_４からなる。各透明電極１２ａ_１〜１２ａ_４の電極幅は、たとえば２ｍｍであり、各透明電極１２ａ_１〜１２ａ_４間の距離は、たとえば５０μｍである。電極幅、電極間距離はこれに限られない。

図２Ｂに、下側基板１０ｂの概略的な平面図を示す。下側透明電極１２ｂは、下側透明基板１１ｂ上に形成され、短辺（電極幅）が２ｍｍの矩形の１つの角部から、１つの角が１５°の直角三角形状領域を切り取った形状の電極パターンを有する。

図２Ｃに、エレクトロデポジション素子２の概略的な平面図を示す。基板１０ａ、１０ｂ法線方向から見たとき、電極１２ａ_１〜１２ａ_４と電極１２ｂが重なる領域に画素が画定される。本図においては、画素に斜線を付して示した。エレクトロデポジション素子２は、一方向（図の左右方向）に画素間距離５０μｍで配置される４つの画素を備える。右側の２つの画素は２ｍｍ×２ｍｍの正方形状である。左側の２つの画素は台形状である。画素は、シール部１３の内側領域に配置される。

エレクトロデポジション素子２は、電極１２ａ、１２ｂに印加する直流電圧によって、各画素の透明状態と非透明状態（ミラー状態）を電気的に切り替えることができる。

電圧無印加時、エレクトロデポジション素子２に入射する光は、これを透過する。

電圧印加時、一例として、下側透明電極１２ｂをアースし、上側透明電極１２ａに−２．５Ｖの直流電圧を印加すると、電解質層１４に含まれる銀イオンが還元されて、上側透明電極１２ａ（負電圧側となる電極）近傍で金属の銀に変化し、電極１２ａ上に析出・堆積して、銀薄膜が形成される。銀薄膜は鏡面として作用し、画素に入射する光を正反射する。画素の面積や使用材料等により異なるが、たとえば上側透明電極１２ａと下側透明電極１２ｂとの間に、１．５Ｖ〜８Ｖの電位差を設けることで銀薄膜を形成することができる。

銀薄膜は、電圧をＯＦＦ（０Ｖもしくは開放状態）とするか、逆バイアス（たとえば＋１Ｖ）を印加することにより、上側透明電極１２ａ上から消失する。逆バイアスを印加する方が、速やかに銀を消失させてエレクトロデポジション素子２を透明状態とすることができる。

エレクトロデポジション素子２は、直流電圧の無印加−印加により、画素位置の透明状態とミラー状態（反射状態）を可換的に実現するミラーデバイスとして用いることができる。

エレクトロデポジション素子２の各画素（各電極１２ａ_１〜１２ａ_４）には独立して電圧を印加可能である。したがってエレクトロデポジション素子２は、画素単位で任意に、透明状態とミラー状態を切り替えることができる。

エレクトロデポジション素子２は、たとえば以下のように作製した。

一対の透明電極パターン付きガラス基板（基板１０ａ、１０ｂ）を準備する。ガラス基板上の透明電極には、平滑性のある透明導電膜、一例としてＩＴＯ膜を用いる。透明導電膜は、スパッタ、ＣＶＤ、蒸着等により成膜することができる。

一対のガラス基板を、ＩＴＯ膜が対向するように配置してセル化を行った。

たとえば２０μｍ〜数百μｍ径、実施例においては５００μｍ径のギャップコントロール剤を、一対の基板の一方上に、一例として１個〜３個／ｍｍ^２となるように散布する。ギャップコントロール剤の径に応じ、灯具の機能に影響を与えにくい散布量とすることが望ましい。なお、実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２においては、多少ギャップムラがあっても影響は少ないため、ギャップコントロール剤の散布量の重要性は高くない。また実施例においては、ギャップコントロール剤を用いたギャップコントロールを行うが、リブなどの突起によってギャップコントロールを行うことも可能である。更に、小型セルの場合は、シール部分に所定厚さのフィルム状スペーサを配置してギャップを制御してもよい。

一対の基板の他方上に、メインシールパターンを形成した。実施例では、紫外線＋熱硬化タイプのシール材を用いた。シール材として、光硬化タイプ、または熱硬化タイプを使用してもよい。なお、ギャップコントロール剤の散布とメインシールパターンの形成は同一基板側に行ってもよい。

次に、エレクトロデポジション材料を含む電解液を一対の基板間に封入した。

実施例では、ＯＤＦ工法を用いた。一対の基板の一方上に、エレクトロデポジション材料を含む電解液を適量滴下する。滴下方法として、ディスペンサーやインクジェットを含む各種印刷方式が適用可能である。ここではディスペンサーを用いた。なお、前述のシール材は、用いる電解液に耐えるシール材料（腐食されないシール材）であることが好ましい。

真空中で、一対の基板の重ね合わせを行った。大気中、もしくは窒素雰囲気中で行ってもよい。

紫外線を、たとえば６Ｊ／ｃｍ^２のエネルギ密度でシール材に照射し、シール材を硬化して、シール部１３を形成した。なお、紫外線がシール材のみに照射されるように、ＳＵＳマスクを使用した。

エレクトロデポジション材料を含む電解液は、エレクトロデポジション材料（ＡｇＮＯ_３等）、電解質（ＴＢＡＢｒ等）、メディエータ（ＣｕＣｌ_２等）、支持電解質（ＬｉＢｒ等）、溶媒（ＤＭＳＯ; dimethyl sulfoxide 等）、ゲル化用ポリマー（ＰＶＢ; polyvinyl butyral 等）などにより構成される。実施例においては、溶媒であるＤＭＳＯ中に、エレクトロデポジション材料としてＡｇＮＯ_３を５０ｍＭ添加し、ＬｉＢｒを２５０ｍＭ支持電解質として加え、メディエータとしてＣｕＣｌ_２を１０ｍＭ添加した。そしてホストポリマーとしてＰＶＢを１０ｗｔ％加え、ゲル状（ゼリー状）の電解質層１４とした。

エレクトロデポジション材料には、たとえば銀を含むＡｇＮＯ_３、ＡｇＣｌＯ_４、ＡｇＢｒ等を使用することができる。

支持電解質は、エレクトロデポジション材料の酸化還元反応等を促進するものであれば限定されず、たとえばリチウム塩（ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等）、カリウム塩（ＫＣｌ、ＫＢｒ、ＫＩ等）、ナトリウム塩（ＮａＣｌ、ＮａＢｒ、ＮａＩ等）を好適に用いることができる。支持電解質の濃度は、たとえば１０ｍＭ以上１Ｍ以下であることが好ましいが、特に限定されるものではない。

溶媒は、エレクトロデポジション材料等を安定的に保持することができるものであれば限定されない。水や炭酸プロピレン等の極性溶媒、極性のない有機溶媒、更にはイオン性液体、イオン導電性高分子、高分子電解質等を使用することが可能である。具体的には、ＤＭＳＯの他、炭酸プロピレン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、ポリビニル硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸等を好適に用いることができる。

作製したエレクトロデポジション素子２を観察したところ、初期状態ではほぼ透明であった。わずかに黄みを帯びても見えたが、これはメディエータであるＣｕＣｌ_２の色であると思われる。メディエータとして異なる材料を使用する、または、セル厚を薄くすることで無色透明の電解質層１４とすることができる。

本願発明者は、作製したエレクトロデポジション素子２の光学特性（透過率特性及び反射率特性）を測定した。

図３に、測定時のエレクトロデポジション素子２の配置態様を示す。測定に当たっては、基板１０ａ側の、基板法線方向から光を入射させた。また、基板１０ａ側が負電圧側となるように直流電圧を印加した。すなわち測定光は、銀を析出させる基板側から、エレクトロデポジション素子２に入射する。

図４Ａ、図４Ｂは、それぞれエレクトロデポジション素子２の透過率特性、反射率特性を示すグラフである。図４Ａのグラフの横軸は、波長を単位「ｎｍ」で表し、縦軸は透過率を「％」で表す。また、図４Ｂのグラフの横軸は、波長を単位「ｎｍ」で表し、縦軸は、反射率を「％」で表す。各グラフにおいて、実線で示す曲線は、電圧無印加状態、点線で示す曲線は、基板１０ａに−２．５Ｖの直流電圧を印加した状態の透過率、反射率を示す。透過率、反射率は、エアーでの光透過量を１００％としたときの値である。なお、電圧印加時にエレクトロデポジション素子２を観察したところ、鏡面反射を示していることが確認された。

図４Ａの実線で示す曲線を参照する。電圧無印加時の透過率には若干の波長依存性があり、波長が短いと透過率が低いという関係が見られるが、平均すると８０％以上の光が透過されることがわかる。また、この透過率曲線から、電圧無印加時においては、素子が黄みを帯びることが理解される。メディエータであるＣｕＣｌ_２の色であると思われるため、たとえばセル厚を薄くすることで改善することができる。また、異なる材料を使用することで、フラットな透過率を実現することも可能である。

図４Ａの点線で示す曲線を参照すると、電圧印加時（鏡面状態）においても、波長によらず２０％程度以下の光が透過（光抜け）していることがわかる。この点は、たとえば駆動条件や電解質層の構成を検討することで改善可能である。

図４Ｂの点線で示す曲線を参照する。電圧印加時（鏡面状態）においては広い波長領域にわたって、高い反射率、平均すると８０％以上の反射率が得られることがわかる。

図４Ｂの実線で示す曲線を参照すると、電圧無印加時においても、表面反射等により、波長によらず１０％〜２０％超程度の光が反射されることがわかる。この反射は、たとえば反射防止膜の形成などにより、低く抑えることが可能である。

図５Ａは、第１実施例による灯具（車両用前照灯）を示す概略図である。第１実施例による灯具は、発光部（光源）１、エレクトロデポジション素子２、反射板３、及び、投影レンズ４を備える。たとえば図の上方向は鉛直上方、下方向は鉛直下方に対応する。

１つの発光部１から光が出射される。出射される光の光軸方向は、たとえば図の左右方向である。発光部１を出射した光は、ミラー面が光軸に対し垂直から傾斜するように配置されたエレクトロデポジション素子２に入射する。ミラー面の角度は、反射光が発光部１から外れ、反射板３に向かうように設定される。

エレクトロデポジション素子２は、一方向に沿って配列する４つの画素２ｐ_１〜２ｐ_４を備え、画素単位で任意に、透明状態とミラー状態を切り替えることができる。エレクトロデポジション素子２は、画素２ｐ_１〜２ｐ_４面（電極面、基板面）の法線方向と、入射光の光軸方向とが非平行になるように配置される。セグメント電極１２ａ_１〜１２ａ_４とコモン電極１２ｂとの間に印加する電圧の印加態様を異ならせ、画素２ｐ_１〜２ｐ_４ごとに独立して透明状態とミラー状態を切り替えて、画素２ｐ_１〜２ｐ_４単位で、画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置に入射する入射光の透過または反射を行う。

図５Ｂに、エレクトロデポジション素子２に入射する光の入射範囲を示す。図５Ｂの左右方向は、図５Ａの紙面垂直方向と平行な方向である。発光部１を出射した光は、たとえば本図に点線で示した領域の内側、すなわちシール部１３のパターンに沿ってその内側の一定領域に照射される。画素２ｐ_１〜２ｐ_４以外の位置に入射した光は、エレクトロデポジション素子２を透過する。このため、エレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４非形成位置、及び、透明状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４に入射した光が、エレクトロデポジション素子２の透過光となる。

なお、エレクトロデポジション素子２は、発光部１を出射した光が、たとえばセグメント電極１２ａ_１〜１２ａ_４側（銀を析出させる基板側）から入射するように配置される。コモン電極１２ｂ側（銀を析出させない基板側）から入射するように配置してもよい。セグメント電極１２ａ_１〜１２ａ_４側から入射させる方がエレクトロデポジション素子２における光反射率を高くすることができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、エレクトロデポジション素子２の光出射面側から発光部１を観察した写真である。なお本図に示す写真は、第１実施例による灯具から、反射板３と投影レンズ４を除いて撮影した。

図６Ａは、エレクトロデポジション素子２を完全ＯＦＦ（画素２ｐ_１〜２ｐ_４をすべて透明状態）にした場合を示す。発光部１を出射した光は、すべてエレクトロデポジション素子２を透過する。

図６Ｂは、エレクトロデポジション素子２を全面ＯＮ（画素２ｐ_１〜２ｐ_４をすべてミラー状態）にした場合を示す。エレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置に入射した光は透過されない（反射される）。

図６Ｃは、エレクトロデポジション素子２を部分的にＯＮ（本図に示す例においては、画素２ｐ_１、２ｐ_３をミラー状態）にした場合を示す。エレクトロデポジション素子２のＯＮされた画素（画素２ｐ_１、２ｐ_３）位置に入射した光は透過されない（反射される）。

図６Ａ〜図６Ｃの写真に示されるように、発光部１を出射した光の光路上にエレクトロデポジション素子２を配置し、画素２ｐ_１〜２ｐ_４の状態（透明状態／ミラー状態）を制御することで、エレクトロデポジション素子２を出射する光の制御を行うことができる。

再び、図５Ａを参照する。光源１を出射し、エレクトロデポジション素子２を透過した光は、投影レンズ４に入射し、これを透過して照明光（ロービーム及びハイビーム）として車両前方（図面右方向）に出射される。投影レンズ４は、エレクトロデポジション素子２の位置の像を反転投影する。このため、エレクトロデポジション素子２を透過し、投影レンズ４のロービーム出射部４ａ（図５Ａにおいては、レンズ４の上側半分）に入射した光は、ロービームとして投影レンズ４を出射する。また、エレクトロデポジション素子２を透過し、投影レンズ４のハイビーム出射部４ｂ（図５Ａにおいては、レンズ４の下側半分）に入射した光は、ハイビームとして投影レンズ４を出射する。エレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置（透明状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４）に入射し、これを透過した光はハイビーム出射部４ｂに入射し、ハイビームとして投影レンズ４から出射される。なお投影レンズ４は、エレクトロデポジション素子２の位置（画素形成位置）の像を反転投影するため、４つの画素２ｐ_１〜２ｐ_４は、少なくとも投影レンズ４の焦点部分の大きさに収まるサイズとすることが望ましい。

光源１を出射し、エレクトロデポジション素子２のミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射された光は、更に反射板３で反射される。反射板３は、たとえば発光部１の下方に、エレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４に対向して配置される平板ミラーである。反射板３で反射された光は、エレクトロデポジション素子２のミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４以外の領域、たとえば画素２ｐ_１〜２ｐ_４非形成位置（透明領域）、一例として、発光部１から出射され、エレクトロデポジション素子２に入射する光の入射範囲（図５Ｂ参照）内の画素２ｐ_１〜２ｐ_４非形成位置に入射して、これを透過する。透過した光は、たとえば投影レンズ４のロービーム出射部４ａに入射して、ロービームとして車両前方に出射される。図５Ａには、エレクトロデポジション素子２のミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４に入射した光の進行方向を矢印で示した。

ミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射された光が、更に反射板３で反射され、ロービームとして再利用される分、ロービームの照度を高くすることができる。運転の高い安全性が実現されるとともに、発光部１から出射される光の利用効率が高められる。

なお、エレクトロデポジション素子２の配設位置（画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置）は、たとえばシェードが用いられる車両用前照灯における、シェード配設位置に対応する。シェードは所定形状（カットオフパターン）の遮光部を備え、投影レンズを出射する照明光のカットオフパターン（カットオフライン）を形成する。第１実施例による灯具では、たとえば図５Ｂにおける画素２ｐ_１〜２ｐ_４の上側輪郭を用いてカットオフパターンが形成される。すなわち、コモン電極１２ｂは、カットオフ形状パターン電極である。

第１実施例による灯具においては、投影レンズ４（ロービーム出射部４ａ及びハイビーム出射部４ｂ）を出射した照明光（ロービーム及びハイビーム）により、複数の配光パターンが形成される。

図７Ａ及び図７Ｂに、第１実施例による灯具（車両用前照灯）を用いて得られる配光パターンの例を示す。両図には、自動車の運転席から視認される車両状況及び前照灯の配光パターン（投影状態）を概略的に示した。

図７Ａは、エレクトロデポジション素子２の全画素をミラー状態（全面ＯＮ）にしたときの配光パターンである。全画素２ｐ_１〜２ｐ_４がミラー状態のとき、画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射され、更に、反射板３で反射された光は、エレクトロデポジション素子２に再入射してこれを透過し、投影レンズ４のロービーム出射部４ａに入射する。そして、発光部１を出射後、たとえばエレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置以外を透過して投影レンズ４のロービーム出射部４ａに入射した光とともに、ロービームとして出射される。図示する配光領域は、ミラー状態の画素２ｐ_１〜２ｐ_４に入射する光を再利用しない場合よりも明るい。

図７Ｂは、エレクトロデポジション素子２の一部の画素を透明状態、残部の画素をミラー状態としたときの配光パターンである。具体的には、画素２ｐ_１、２ｐ_３を透明状態、画素２ｐ_２、２ｐ_４をミラー状態とした。

透明状態にある画素２ｐ_１、２ｐ_３に入射した光は、投影レンズ４のハイビーム出射部４ｂに入射して、ハイビームとして出射される。ミラー状態にある画素２ｐ_２、２ｐ_４に入射した光は、画素２ｐ_２、２ｐ_４で反射され、更に、反射板３で反射され、エレクトロデポジション素子２に再入射してこれを透過し、たとえば投影レンズ４のロービーム出射部４ａに入射する。そして、発光部１を出射後、たとえばエレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置以外を透過して投影レンズ４のロービーム出射部４ａに入射した光とともに、ロービームとして出射される。ミラー状態の画素２ｐ_２、２ｐ_４に入射する光を再利用しない場合よりも明るいロービーム配光が得られる。

図７Ｂの配光パターンは、画素２ｐ_１、２ｐ_３を透過した光が照明光として照明する領域（配光領域）が、図７Ａの配光パターンに付加されている。付加される配光領域には、透明状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４の位置及び形状が反映される。すなわち、第１実施例による灯具においては、投影レンズ４のハイビーム出射部４ｂを出射する照明光の少なくとも一部は、透明状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４に応じた位置及び形状の領域を照明する。一方、ロービーム光学系を出射する照明光は、一定領域を照明する。これは、たとえば発光部１から出射された光がエレクトロデポジション素子２の一定領域に照射されること、画素２ｐ_１〜２ｐ_４位置に入射して、これを透過する光はハイビーム出射部４ｂに入射すること、及び、投影レンズ４が、エレクトロデポジション素子２の位置の像を投影することによる。第１実施例による灯具は、透過領域となる画素２ｐ_１〜２ｐ_４（セグメント電極１２ａ_１〜１２ａ_４への電圧印加態様）を変えることで、ハイビームの配光領域（投影像パターン）を変化させることができる。

付加される配光領域（セグメント電極１２ａ_１〜１２ａ_４への電圧印加態様）は、たとえば前方走行車や対向車の位置等の車両状況に応じて決定すればよい。図７Ｂに示す例においては、前方走行車や対向車のない位置の遠方領域が照明されるように、透過領域となる画素２ｐ_１、２ｐ_３を選択した。図７Ｂの配光パターンは、たとえば正面方向の遠方の状態や、沿道の状態の確認を可能にする。良好な視界を確保し、運転の安全性を高めるとともに、前方走行車や対向車の運転者が眩しくない状態を実現する配光パターンの一例である。

付加される配光領域の決定（透過領域となる画素２ｐ_１〜２ｐ_４の選択）は、たとえば運転者が行う。前方走行車や対向車の位置を感知するセンサを車両に搭載し、センサで得られた情報をもとに、エレクトロデポジション素子２の画素状態（透明状態／ミラー状態）を電気的に制御する制御装置を用いて、自動的に配光制御を行ってもよい。この場合、高い安全性を実現する配光状態を、常時得ることができる。

第１実施例による灯具は、たとえば車両状況に応じて配光パターンを形成することが可能な、高い配光制御性を備える配光可変型前照灯（Adaptive Driving Beam; ADB）である。発光部１から出射された光は、たとえば、基本的にエレクトロデポジション素子２を透過して、照明光として出射される。また、前方走行車や対向車の位置（照明することが適当でない位置）に対応する位置の画素２ｐ_１〜２ｐ_４のみがミラー状態となるように、エレクトロデポジション素子２への電圧印加態様が制御される。ミラー状態の画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射された光は、エレクトロデポジション素子２に再入射してこれを透過し、たとえばロービームとして再利用される。ミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射された光が再利用されるため、たとえばロービームの照度が高く、また、発光部１から出射される光の利用効率が高められる。第１実施例による灯具は、自車、前方走行車、対向車のすべての運転者にとって、高い安全性を実現する。

更に、可動部（機械的手段）を用いずにＡＤＢを実現することができ、このため、たとえば小型化・薄型化・軽量化が可能である。また、振動に強く、信頼性の高いＡＤＢを低コストで実現することができる。

なお、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明したように、エレクトロデポジション素子２の電圧無印加時透過率及び電圧印加時反射率は、ともに８０％以上である。このためこの観点からも、第１実施例による灯具は、発光部１から出射される光の利用効率が高い。

図８は、第２実施例による灯具（車両用前照灯）を示す概略図である。第２実施例においては、エレクトロデポジション素子２は、画素２ｐ_１〜２ｐ_４面（電極面、基板面）の法線方向と、入射光の光軸方向とのなす角が、第１実施例よりも大きくなるように、具体的には２０°以上となるように配置される。また第１実施例では、エレクトロデポジション素子２のミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４で反射された光は、反射板３により、一回だけ反射されてエレクトロデポジション素子２に再入射したが、第２実施例では、複数回反射されてエレクトロデポジション素子２に再入射する。具体的には、ミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_４の反射光は、たとえば画素２ｐ_１〜２ｐ_４に対向して配置される、椀形状の反射部材５の下側領域で反射され、更に、反射部材５の上側領域で反射されて、エレクトロデポジション素子２に再入射する。他の構成等は第１実施例と同様である。

第２実施例による灯具においては、第１実施例と同様の効果が奏される。更に、第１実施例に比べ、小型化が実現される。

なお第２実施例においては、１つの反射部材５の異なる２つの領域で反射を行ったが、画素２ｐ_１〜２ｐ_４に対向して配置される第１反射部材で反射した後、第１反射部材とは異なる第２反射部材で反射して、エレクトロデポジション素子２に再入射させてもよい。

図９Ａは、第３実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２の上側透明電極（セグメント電極）１２ａ、及び下側透明電極（コモン電極）１２ｂを示す概略的な平面図である。

実線で示される上側透明電極１２ａは、相互に電気的に独立した透明電極１２ａ_１〜１２ａ_１２からなる。また破線で示される下側透明電極１２ｂは、矩形状にパターニングされている。上側透明電極１２ａ_１〜１２ａ_１１は、下側透明電極１２ｂの矩形長辺に対し、たとえば１５°傾斜して配置される、同一幅の短冊状電極である。また上側透明電極１２ａ_１２は、たとえば図９Ａにおいては、電極１２ａ_１１の右側領域を蔽うように形成される。エレクトロデポジション素子２の他の構成は、第１実施例と同様である。

図９Ｂに、第３実施例による灯具の発光部１の概略を示す。第３実施例による灯具においては、発光部１は、複数のＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１６を含むＬＥＤアレイとして構成され、複数のＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１６は、２段に配置される。第１段にはＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１２、第２段には、ＬＥＤ１ａ_１３〜１ａ_１６が、ＬＥＤ１ａ_５〜１ａ_８と隣接して配置される。

第３実施例による灯具は、発光部１及びエレクトロデポジション素子２を除いては、第１実施例と同様の構成を備える。なお後述するように、制御の態様が第１実施例と相違する。

図１０は、第３実施例による灯具に使用されるエレクトロデポジション素子２を示す概略的な一部平面図である。基板１０ａ、１０ｂ法線方向から見たとき、上側透明電極１２ａ_１〜１２ａ_１２と下側透明電極１２ｂが重なる領域に画素２ｐ_１〜２ｐ_１２が画定される。本図には、図９ＢのＬＥＤアレイ（ＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１６）を、画素２ｐ_１〜２ｐ_１２に対応するように、あわせて記載した。

領域Ａは、画素２ｐ_１２の形成位置に対応する領域である。また領域Ｂは、画素２ｐ_１〜２ｐ_１１の形成位置に対応する領域である。発光部１から出射され、領域Ａ、Ｂに入射する光は、画素２ｐ_１〜２ｐ_１２の状態（透明状態／ミラー状態）に応じて、エレクトロデポジション素子２を透過または反射する。エレクトロデポジション素子２を透過した光は、投影レンズ４に入射して、照明光として出射される。エレクトロデポジション素子２で反射された光は、更に、反射板３で反射され、エレクトロデポジション素子２に再入射してこれを透過し、投影レンズ４に入射する。そして、発光部１を出射後、たとえばエレクトロデポジション素子２の画素２ｐ_１〜２ｐ_１２位置以外を透過して投影レンズ４に入射した光とともに、照明光として出射される（図５Ａ参照）。

領域Ｃは、画素２ｐ_１〜２ｐ_１２非形成位置に対応する領域である。発光部１から出射され、領域Ｃに入射する光は、エレクトロデポジション素子２を透過して、投影レンズ４に入射し、照明光として出射される。

なお第３実施例による灯具では、たとえば画素２ｐ_１〜２ｐ_１２の上側輪郭を用いて（ミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_１２で、発光部１から出射された光の一部を反射することで）カットオフパターンが形成される。すなわち、上側透明電極（セグメント電極）１２ａ_１〜１２ａ_１２が、カットオフ形状パターン電極となる。また、エレクトロデポジション素子２は、印加する電圧値等によって、透過光量、反射光量の調整が可能である。

第３実施例による灯具においては、エレクトロデポジション素子２に印加する電圧の印加態様等によって、走行ビーム配光、及び、すれ違いビーム配光を得る。走行ビーム配光は、相対的に遠方の領域まで照明する配光パターンであり、すれ違いビーム配光は、相対的に近い領域を照明する、たとえば対向車の存在時に適用されることが望ましい配光パターンである。また第３実施例による灯具においては、たとえばすれ違いビーム配光時に、ステアリング操作に連動し、ステアリングの操舵角に応じて配光パターンを変化させる(Adaptive Front-lighting System; AFS)。

たとえば領域Ａは、走行ビーム配光時には、透明状態として光透過率が９０％程度となるように、また、すれ違いビーム配光時には、ミラー状態として光透過率が１０％程度となるように制御される。制御は、制御装置を用い、画素２ｐ_１２（上側透明電極１２ａ_１２）に印加する電圧値を変えることで行われる。

領域Ｂは、走行ビーム配光時には、たとえば透明状態として光透過率が９０％程度となるように、また、すれ違いビーム配光時には、たとえば一部の画素が透明状態（光透過率は９０％程度）となり、残部の画素がミラー状態（光透過率は１０％程度）となるように制御される。制御は、制御装置を用い、画素２ｐ_１〜２ｐ_１１（上側透明電極１２ａ_１〜１２ａ_１１）に印加する電圧値を変えることで行われる。すれ違いビーム配光時には、各画素２ｐ_１〜２ｐ_１１への印加電圧値が制御されることで、エレクトロデポジション素子２におけるカットオフパターンが変更される。印加電圧値は、一例として、ＡＦＳ機能に基づき、ステアリングの操舵角にしたがって、画素２ｐ_１１から画素２ｐ_１に向かう方向に、順次、ミラー状態に切り替わるように制御される。ステアリングの操舵角に応じた画素状態（透明状態／ミラー状態）とすることで、すれ違いビーム配光の配光領域が揺動される。

領域Ｃに入射する光は、走行ビーム配光、すれ違いビーム配光のいずれの配光時にも、エレクトロデポジション素子２及び投影レンズ４を透過して、照明光として出射される。

第３実施例による灯具においては、画素２ｐ_１〜２ｐ_１２の状態（透明状態／ミラー状態）と発光部１の発光状態（各ＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１６の発光／非発光）を同期させる制御を行う。

たとえば、ＬＥＤ１ａ_１３〜１ａ_１６は、走行ビーム配光時には発光し、すれ違いビーム配光時には発光しないように、制御装置により制御される。またＬＥＤ１ａ_５〜１ａ_８は、走行ビーム配光時に発光され、ＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_４、１ａ_９〜１ａ_１２は、走行ビーム配光時には発光されないように制御される。すれ違いビーム配光時には、画素状態に応じて、ＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１２のうちの４つから発光が行われる。

図１１〜図１４を参照し、走行ビーム配光時とすれ違いビーム配光時の画素状態、及び発光部１の発光状態を詳述する。

図１１に、走行ビーム配光時の画素状態、及び発光部１の発光状態を示す。走行ビーム配光時には、領域Ａ及び領域Ｂの画素２ｐ_１〜２ｐ_１２がすべて透明状態とされる。また、発光部１においては、ＬＥＤ１ａ_５〜１ａ_８、１ａ_１３〜１ａ_１６から発光が行われる。発光されるＬＥＤ１ａ_５〜１ａ_８、１ａ_１３〜１ａ_１６を太線で囲んで示した。

エレクトロデポジション素子２に入射した光は、領域Ａ〜領域Ｃのすべてにおいてこれを透過し、投影レンズ４に入射して、投影レンズ４から照明光として出射される。

図１２Ａは、直進時のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図である。直進時のすれ違いビーム配光の形成に当たっては、画素２ｐ_１〜２ｐ_５（領域Ｂの画素の一部）が透明状態とされ、画素２ｐ_６〜２ｐ_１２（領域Ａ、及び領域Ｂの画素の残部）がミラー状態とされる。また発光部１においては、ＬＥＤ１ａ_５〜１ａ_８から発光が行われる。

エレクトロデポジション素子２の透明状態位置（領域Ｂの画素２ｐ_１〜２ｐ_５位置及び領域Ｃ）に入射した光は、これを透過して投影レンズ４に入射し、投影レンズ４から照明光として出射される。

エレクトロデポジション素子２の反射状態位置（領域Ａ、及び領域Ｂの画素２ｐ_６〜２ｐ_１１位置）に入射した光は反射され、更に反射板３で反射された後、エレクトロデポジション素子２の透明状態位置、たとえば領域Ｃを透過して、投影レンズ４に入射し、投影レンズ４から照明光、たとえばロービームとして出射される。

図１２Ｂに、直進時のすれ違いビーム配光パターンを示す。投影レンズ４から出射される照明光により、本図に示す配光パターンが得られる。なお、本図に示す配光パターンは、たとえば第１実施例における図７Ａの配光パターンに対応する。

図１３Ａは、たとえば左カーブ走行時、ステアリングが左に切られた場合のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図である。ステアリングが左に切られた場合には、領域Ｂにおけるミラー状態の画素が、直進時（図１２Ａ参照）よりも画素２ｐ_１の方向に多くなるとともに、発光が行われるＬＥＤがそれと同方向（ＬＥＤ１ａ_１の方向）に、順次移動する。図１３Ａに示す例においては、画素２ｐ_１が透明状態とされ、画素２ｐ_２〜２ｐ_１２がミラー状態とされる。また、ＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_４から発光が行われる。

図１３Ｂに、ステアリングが左に切られた場合のすれ違いビーム配光パターンを示す。投影レンズ４から出射される照明光により、本図に示す配光パターンが得られる。エレクトロデポジション素子２の反射領域が画素２ｐ_１の方向に広がるとともに、発光するＬＥＤがそれと同方向に移動することにより、照明光は、自動車の進行方向に沿って、左方に揺動して出射される。

図１４Ａは、たとえば右カーブ走行時、ステアリングが右に切られた場合のすれ違いビーム配光を形成する画素状態、及び発光部１の発光状態を示す概略的な平面図である。ステアリングが右に切られた場合には、領域Ｂにおける透明状態の画素が、直進時（図１２Ａ参照）よりも画素２ｐ_１１の方向に多くなるとともに、発光が行われるＬＥＤがそれと同方向（ＬＥＤ１ａ_１２の方向）に、順次移動する。図１４Ａに示す例においては、画素２ｐ_１〜２ｐ_９が透明状態とされ、画素２ｐ_１０〜２ｐ_１２がミラー状態とされる。また、ＬＥＤ１ａ_９〜１ａ_１２から発光が行われる。

図１４Ｂに、ステアリングが右に切られた場合のすれ違いビーム配光パターンを示す。投影レンズ４から出射される照明光により、本図に示す配光パターンが得られる。エレクトロデポジション素子２の透過領域が画素２ｐ_１１の方向に広がるとともに、発光するＬＥＤがそれと同方向に移動することにより、照明光は、自動車の進行方向に沿って、右方に揺動して出射される。

このように、第３実施例による灯具においては、領域Ｂの各画素２ｐ_１〜２ｐ_１１が、画素２ｐ_１の方向に向かって、順次ミラー状態に切り替えられ、あるいは画素２ｐ_１１の方向に向かって、順次透明状態に切り替えられる。それとともに、発光するＬＥＤ１ａ_１〜１ａ_１２がＬＥＤ１ａ_１方向、あるいはＬＥＤ１ａ_１２方向に順次移動することにより、すれ違いビーム配光時の配光パターンが、ステアリングの操舵角に応じて揺動される。運転者にとって見やすく、また、対向車の運転者にとってまぶしくない照明を行うことができる。

第３実施例による灯具においては、発光部１から出射され、ミラー状態にある画素２ｐ_１〜２ｐ_１２で反射された光は、更に、反射板３で反射され、エレクトロデポジション素子２に再入射してこれを透過し、たとえばロービームとして再利用されるため、ロービームの照度が高い。たとえばエレクトロデポジション素子２に代えて液晶表示素子を使用する場合、素子の光透過率が低下する、反射光の再利用を行えない等の理由から、照明光の照度が低くなる。

第３実施例による灯具は、高い配光制御性を備えるとともに、光の利用効率が高く、運転の高い安全性を実現するＡＤＢである。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。

たとえば、実施例においてはゲル状の電解質層としたが、銀の錯体を含む液体状の電解液を用いてもよい。電解質層は、たとえばエレクトロデポジション材料を含有する電解質液や電解質膜を含んで構成される。

また、たとえば第１実施例では、画素数が４の場合について説明したが、画素（セグメント電極）数はこれに限られない。たとえば更に多数のドット状画素としてもよい。セグメント電極だけでなく、コモン電極も複数とする構成も採用可能である。

更に、実施例においては、セグメント基板１０ａ側に銀を析出させたが、たとえばセグメント基板１０ａ側に正電圧を印加し、セグメント電極に対向するコモン基板１０ｂ上の位置に銀を析出させてもよい。

また、光学系は図示したものに限られず、たとえば光路上にレンズやプリズム、拡大・縮小反射板等を挿入することができる。更に、実施例では１つの投影レンズ４から照明光（ロービーム及びハイビーム）を出射したが、複数の投影レンズから照明光を出射する構成としてもよい。

その他、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。

四輪、二輪等の車両用灯具、たとえば車両用前照灯（ヘッドライト）、フォグランプ、テールランプ、リアコンビランプ等に好適に利用することができる。

１ 発光部
１ａ_１〜１ａ_１６ ＬＥＤ
２ エレクトロデポジション素子
２ｐ_１〜２ｐ_１２ 画素
３ 反射板
４ 投影レンズ
４ａ ロービーム出射部
４ｂ ハイビーム出射部
５ 反射部材
１０ａ 上側基板（セグメント基板）
１０ｂ 下側基板（コモン基板）
１１ａ 上側透明基板
１１ｂ 下側透明基板
１２ａ、１２ａ_１〜１２ａ_１２ 上側透明電極（セグメント電極）
１２ｂ 下側透明電極（コモン電極）
１３ シール部
１４ 電解質層

Claims (6)

1. 光を出射する光源と、
   独立して透明状態とミラー状態を切り替え可能な複数の画素を備え、前記光源を出射した光の光路上に、画素面の法線方向と、入射光の光軸方向とが非平行になるように配置されたエレクトロデポジション素子と、
   前記エレクトロデポジション素子を透過した光と、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素で反射された光を、ともに照明光として出射する光学系と
   を有し、
   前記光学系は、
   前記エレクトロデポジション素子を透過した光が入射し、照明光を出射するレンズと、
   前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素で反射された光が入射する反射部材であって、前記光源を出射した光が直接入射しない位置に配置された反射部材と
   を含み、
   前記エレクトロデポジション素子の画素面の法線方向は、入射光の光軸方向と所定の角度をなし、該所定の角度は、ミラー状態にある画素で反射された光が前記光源から外れ、前記反射部材に向かうように設定され、
   前記反射部材で反射された光は、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素以外の領域に入射して、これを透過する
   灯具。
2. 前記照明光は、第１照明光と第２照明光とを含み、
   前記レンズは、前記第１照明光を出射する第１照明光出射部と、前記第２照明光を出射する第２照明光出射部とを含む１つのレンズであり、前記エレクトロデポジション素子の位置の像を投影する請求項１に記載の灯具。
3. 前記反射部材で反射された光は、前記エレクトロデポジション素子を透過して、前記レンズの前記第２照明光出射部に入射する請求項２に記載の灯具。
4. 前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素で反射された光は、前記反射部材で複数回反射されて、前記エレクトロデポジション素子のミラー状態にある画素以外の領域に入射する請求項１〜３のいずれか１項に記載の灯具。
5. 前記エレクトロデポジション素子は、画素面の法線方向と、入射光の光軸方向とのなす角が、２０°以上となるように配置される請求項４に記載の灯具。
6. 前記複数の画素の透明状態とミラー状態を、一方向に順次切り替えて、前記エレクトロデポジション素子におけるカットオフパターンを変更する請求項２〜５のいずれか１項に記載の灯具。