JP6869099B2

JP6869099B2 - ランプユニット、車両用灯具システム

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Publication number: JP6869099B2
Application number: JP2017094947A
Authority: JP
Inventors: 雅典大野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2037-05-11
Also published as: US10408409B2; CN108870311A; EP3401591A1; JP2018190687A; CN108870311B; US20180328561A1; EP3401591B1

Description

本発明は、車両の周辺（例えば前方）に対する光照射を行う技術に関し、特に、対向車両や先行車両などの対象物体の有無に応じて選択的な光照射を行うための技術に関する。

特開平１−２４４９３４号公報（特許文献１）には、液晶板（液晶装置）を用いて光源からの出射光を部分的に遮光し、あるいは透過させることにより種々の配光パターンを実現する車両用前照灯装置が開示されている。この車両用前照灯装置において用いられる液晶装置は、マトリクス状に配列された複数の光透過素子を備えており、各々の光透過素子が電気的に独立制御される。

上記のような車両用前照灯装置に用いられる液晶装置は、例えば、各々が電極を有する一対の透明基板とこれらの間に配置される液晶層を備えている。そして、例えば一方の透明基板上には各々が分離して独立した複数の個別電極がマトリクス状に設けられ、他方の透明基板上には全ての個別電極と対向する共通電極が設けられる。これにより、各個別電極と共通電極との間にそれぞれ光透過素子が構成される。

ところで、上記したように、独立制御できる複数の光透過素子を構成するには各々が分離して独立した個別電極が必要となる。この場合、各個別電極は、電気的な独立性を確保するために透明基板上において互いに所定の間隔（例えば、数百μｍ）を空けて設けられる。このため、隣り合う光透過素子の相互間には、透過光を電気的に制御できない隙間が生じることになる。このような隙間は、常時光を通してしまう領域、もしくは常時光を通さない領域となってしまうため、車両前方に形成される配光パターンに本来意図しない輝線あるいは暗線を生じさせて配光パターンの品位を低下させる原因となる。

特開平１−２４４９３４号公報

本発明に係る具体的態様は、高品位な配光パターンを実現可能な技術を提供することを目的の１つとする。

［１］本発明に係る一態様のランプユニットは、（ａ）車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、（ｂ）光源と、前記光源から出射される光を変調する光シャッター装置と、前記光シャッター装置を通過した光を結像させる光学系と、を含み、（ｃ）前記光シャッター装置は、複数の第１光変調領域を有する第１液晶装置と、複数の第２光変調領域を有する第２液晶装置と、を含み、（ｄ）前記複数の第１光変調領域は、少なくとも第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置され、前記複数の第２光変調領域は、少なくとも前記第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置されており、（ｅ）前記第１液晶装置と前記第２液晶装置は、平面視において、隣り合う前記第１変調領域と前記第２変調領域との間に隙間を生じることなく前記複数の第１光変調領域と前記複数の第２光変調領域とが相補的に配置されるようにして、互いに重ねて配置される、ランプユニットである。
［２］本発明に係る一態様のランプユニットは、（ａ）車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、（ｂ）光源と、前記光源から出射される光を変調する光シャッター装置と、前記光シャッター装置を通過した光を結像させる光学系と、を含み、（ｃ）前記光シャッター装置は、複数の第１光変調領域を有する第１液晶装置と、複数の第２光変調領域を有する第２液晶装置と、を含み、（ｄ）前記複数の第１光変調領域は、少なくとも第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置され、前記複数の第２光変調領域は、少なくとも前記第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置されており、（ｅ）前記光学系は、前記複数の第１光変調領域と前記複数の第２光変調領域の各々によって形成される像を、平面視において隣り合う前記第１変調領域の像と前記第２変調領域の像との相互間に隙間を生じることなく相補的に配置されるように結像させる、ランプユニットである。
［３］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記何れかのランプユニットと、このランプユニットの前記光源及び前記光シャッター装置の各々の動作を制御する制御部と、を含む、車両用灯具システムである。

上記構成によれば、高品位な配光パターンを実現することができる。

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。図２は、ランプユニットの構成例を示す図である。図３は、光シャッター装置を構成する各液晶装置における光の透過／非透過を切り換え可能な領域について説明するための図である。図４は、光シャッター装置の構成を示す模式的な断面図である。図５は、ランプユニットによって形成される配光パターンについて説明するための図である。図６は、ランプユニットの構成例を示す図である。図７は、第１実施形態におけるランプユニットの変形例を示す図である。図８は、変形例のランプユニットにおいて好適に用いられる光シャッター装置の構成を説明するための平面図である。図９は、第１実施形態における光シャッター装置の変形例の構成を示す模式的な断面図である。図１０は、第２実施形態の光シャッター装置を構成する各液晶装置における光変調領域について説明するための図である。図１１は、各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。図１２は、第２実施形態のランプユニットによって形成される配光パターンについて説明するための図である。図１３は、ランプユニットの構成例を示す図である。図１４は、ランプユニットの構成例を示す図である。図１５は、第２実施形態における光シャッター装置の変型例について説明するための図である。図１６は、変型例の光シャッター装置における各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。図１７は、変型例の光シャッター装置における各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。図１８は、両電極が重なり合う領域の幅の好適値について説明するための図である。

（第１実施形態）
図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示すブロック図である。図１に示す車両用灯具システムは、カメラ１によって撮影される自車両周辺（例えば前方）の画像に基づいて、制御部２により画像認識処理を行って対象物体（例えば対向車両、先行車両、歩行者等）の有無を検出し、その対象物体の位置に応じて制御部２により各ランプユニット３Ｒ、３Ｌを制御して選択的な光照射を行うものである。カメラ１は、自車両内の所定位置（例えばフロントガラス上部）に配置される。制御部２は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータシステムにおいて所定の動作ブログラムを実行させることによって実現される。各ランプユニット３Ｒ、３Ｌは、ランプユニット３Ｒが自車両の前方右側に配置され、ランプユニット３Ｌが自車両の前方左側に配置される。

図２は、ランプユニットの構成例を示す図である。ここではランプユニット３Ｒについて説明するがランプユニット３Ｌも同様の構成を有している（以下においても同様）。ランプユニット３Ｒは、光源４ａ、４ｂと、各光源４ａ、４ｂからの出射光を特定方向へ反射する反射鏡５ａ、５ｂと、反射鏡５ａ、５ｂによって反射される光が入射する位置に配置される光シャッター装置６と、光シャッター装置６を透過した光による像を自車両の前方へ投影するレンズ等からなる結像投影光学系７を含んで構成されている。

各光源４ａ、４ｂは、例えばＬＥＤ等の発光素子を用いて構成されており、図示しないドライバによる駆動電流の供給を受けて光を出射する。各光源４ａ、４ｂを駆動するドライバは、上記した制御部２から与えられる制御信号に基づいて動作する。

光シャッター装置６は、互いに重ねて配置された２つの液晶装置６ａ、６ｂを含んで構成されており、光源４ａ、４ｂから出射して反射鏡５ａ、５ｂにより反射された光を部分的に透過させ、あるいは遮光する。各液晶装置６ａ、６ｂは、上記した制御部２から与えられる制御信号に基づいて動作する。液晶装置６ａ、６ｂを通った光が結像投影光学系７によって投影されることにより、自車両の前方に種々の配光パターンが形成される。

図３は、光シャッター装置を構成する各液晶装置における光の透過／非透過を切り換え可能な領域について説明するための図である。図示のように、液晶装置６ａは、光の透過／非透過を独立に切り換え可能な領域である光変調領域１０１、１０２を有している。各領域１０１、１０２は、液晶装置６ａの図中左右方向における中央付近に設けられており、かつ相互間に隙間を空けて分離して配列されている。同様に、液晶装置６ｂは、光の透過／非透過を独立に切り換え可能な領域である光変調領域１０３、１０４、１０５を有している。各光変調領域１０３、１０４、１０５は、液晶装置６ｂの図中左右方向における両側付近および中央に設けられており、かつ相互間に隙間を空けて分離して配列されている。なお、図中では各光変調領域１０１〜１０５を分かりやすくするために各光変調領域に模様を付けて示している。

図示のように、光シャッター装置６において、液晶装置６ａの各光変調領域１０１、１０２と液晶装置６ｂの各光変調領域１０３、１０４、１０５とは相補的な関係となるように配置されている。すなわち、重ねた配置した際に互いの液晶装置の各光変調領域がもう一方の液晶装置の各光変調領域の隙間に位置するように配置される。詳細には、液晶装置６ｂの光変調領域１０４は、液晶装置６ａの各光変調領域１０１、１０２の間に配置されている。また、液晶装置６ａの光変調領域１０１は、液晶装置６ｂの光変調領域１０３、１０４の間に配置され、光変調領域１０２は、液晶装置６ｂの光変調領域１０４、１０５の間に配置されている。光シャッター装置６の全体（すなわち液晶装置６ａ、６ｂを重ね合わせた状態）として平面視すると、各光変調領域１０１〜１０５は、水平方向において相互間に隙間を生じることなく配列されている。

図４は、光シャッター装置の構成を示す模式的な断面図である。上記のように本実施形態の光シャッター装置６は、２つの液晶装置６ａ、６ｂを含んで構成されており、これらは互いに重ねて配置されている。図示の都合上、液晶装置６ａと液晶装置６ｂの間には隙間が設けられているが、実際には隙間がなくてもよいし、この隙間に、屈折率等の光学パラメータの整合を図るためのマッチング材が設けられていてもよい。

液晶装置６ａは、対向配置された第１基板１１および第２基板１２と、第１基板１１に設けられた第１電極１３と、第２基板１２に設けられた複数の第２電極１４と、第１基板１１と第２基板１２の間に配置された液晶層１７を含んで構成されている。また、液晶装置６ｂは、対向配置された第３基板２１および第４基板２２と、第３基板２１に設けられた第３電極１３と、第４基板２２に設けられた複数の第２電極２４と、第３基板２１と第４基板２２の間に配置された液晶層２７を含んで構成されている。一対の偏光板３１、３２は、例えば互いの吸収軸を略直交させて配置されており、液晶装置６ａ、６ｂを挟んで対向配置されている。本実施形態では、各液晶装置６ａ、６ｂの液晶層１７、２７に電圧無印加としているときに光が遮光される（透過率が極めて低くなる）動作モードであるノーマリーブラックモードを想定する。

第１基板１１および第２基板１２は、それぞれ、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。同様に、第３基板２１および第４基板２２は、それぞれ、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明基板を用いることができる。第１基板１１と第２基板１２の間、第３基板２１と第４基板２２の間には、それぞれ、例えば多数のスペーサーが均一に分散配置されており、それら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。

第１電極１３は、第１基板１１の一面側に設けられている。各第２電極１４は、第２基板１２の一面側に設けられている。同様に、第３電極２３は、第３基板２１の一面側に設けられている。各第４電極２４は、第４基板２２の一面側に設けられている。各電極は、それぞれ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。なお、図示を省略しているが各電極の上面にさらに絶縁膜が設けられていてもよい。

第１配向膜１５は、第１基板１１の一面側に第１電極１３を覆うようにして設けられている。第２配向膜１６は、第２基板１２の一面側に各第２電極１４を覆うようにして設けられている。同様に、第３配向膜２５は、第３基板２１の一面側に第３電極２３を覆うようにして設けられている。第４配向膜２６は、第４基板２２の一面側に各第４電極２４を覆うようにして設けられている。各配向膜としては、液晶層１７、２７の配向状態を垂直配向に規制する垂直配向膜が用いられている。各配向膜にはラビング処理等の一軸配向処理が施されており、一方向への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。

液晶層１７は、第１基板１１と第２基板１２の間に設けられている。同様に、液晶層２７は、第３基板２１と第４基板２２の間に設けられている。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが負でありカイラル材を含まず、流動性を有するネマティック液晶材料を用いて液晶層１７、２７が構成される。本実施形態の液晶層１７、２７は、それぞれ、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が一方向に傾斜した状態となり、各基板面に対して概ね、８８°以上９０°未満の範囲内のプレティルト角を有する略垂直配向となるように設定されている。第１電極１３と第２電極１４の間に電圧を印加した際には、液晶層１７の液晶分子は配向処理によって規制された方向へ配向する。同様に、第３電極２３と第４電極２４の間に電圧を印加した際には、液晶層２７の液晶分子は配向処理によって規制された方向へ配向する。

液晶装置６ａにおいては、共通電極である第１電極１３と、個別電極である各第２電極１４が重なり合う領域のそれぞれが光変調領域１０１、１０２に対応する。同様に、液晶装置６ｂにおいては、共通電極である第３電極２３と、個別電極である各第４電極２４が重なり合う領域のそれぞれが光変調領域１０３、１０４、１０５に対応する。図示のように、液晶装置６ａの各第２電極１４と液晶装置６ｂの各第４電極２４とが平面視においてほぼ重ならず、かつ各第２電極１４と各第４電極２４との間に隙間も生じないように配置することで、相互間に隙間がなく相補的に配置される各光変調領域１０１〜１０５を実現することができる。

図５は、ランプユニットによって形成される配光パターンについて説明するための図である。図示の例では、自車両前方の所定位置（例えば２５ｍ前方）において仮想スクリーン上に形成される配光パターンを模式的に示しており、同心円のように描かれている線は等光度線を示している。なお、本例では、図６（Ａ）に例示するように、各ランプユニット３Ｒ、３Ｌがハイビームを形成するために用いられ、他の各ランプユニット８Ｒ、８Ｌによってロービームが形成される。図６（Ｂ）には、形成されるハイビームおよびロービームが例示されている。

図５に示す例の配光パターンは、車両前方の領域において、対向車両２００の存在する領域を非照射領域２０１とし、それ以外の領域を光照射領域２０２としたものである。図中、枠内に示しているように、光シャッター装置６の１つの光変調領域１０１を非透過状態に制御し、この光シャッター装置６を通して照射される光の一部が遮光される。この一部が遮光された光が結像投影光学系７によって左右反転して自車両の前方に投影されることで、光変調領域１０１によって遮光された部分によって非照射領域２０１が形成され、それ以外の遮光されない部分によって光照射領域２０２が形成される。このとき、各光変調領域１０１〜１０５が互いに隙間なく配列されているので、光照射領域２０２においては、本来意図しない暗線を生じることがない。

図７は、第１実施形態におけるランプユニットの変形例を示す図である。この変型例のランプユニット５３Ｒ（あるいは５３Ｌ）は、光シャッター装置５６を構成する各液晶装置５６ａ、５６ｂが重ねて配置されることなく別個に配置されており、各液晶装置５６ａ、５６のそれぞれに独立で光学系を対応付けている点が上記した実施形態と異なっている。詳細には、液晶装置５６ａは、１組の光源４ａ、４ｂ、反射鏡５ａ、５ｂおよび結像投影光学系７と対応付けられており、液晶装置５６ｂは、他の１組の光源４ａ、４ｂ、反射鏡５ａ、５ｂおよび結像投影光学系７と対応付けられている。なお、この場合には、液晶装置５６ａ、５６ｂのそれぞれに一対の偏光板が設けられる。各液晶装置５６ａ、５６ｂによって光変調を受けた光によって形成される像の各々は、各結像投影光学系７によって投影されて自車両の前方の所定位置で重なることで、種々の配光パターンを形成する。各液晶装置５６ａ、５６ｂそれぞれ単独の液晶装置による各光変調領域で形成される像同士は隙間が生じる。ただし、もう一方の液晶装置の光変調領域で形成される像が他方の液晶装置の各光変調領域で形成される像の隙間に位置する。つまり、液晶装置５６ａの各光変調領域１０１、１０２と液晶装置５６ｂの各光変調領域１０３、１０４、１５の各々によって形成される像は、相互間に隙間を生じることなく相補的に配置されるように結像する。

図８は、上記した変形例のランプユニットにおいて好適に用いられる光シャッター装置の構成を説明するための平面図である。図８に示すように、変型例の光シャッター装置５６において、液晶装置５６ａは、光変調領域１０１、１０２の周囲および相互間に設けられる遮光部１０６ａを有する。また、液晶装置５６ｂは、光変調領域１０３〜１０５の周囲および相互間に設けられる遮光部１０６ｂを組み合わせて構成されている。遮光部１０６ａは、例えば各第２電極１４の周囲および相互間を埋めるようにして設けられる遮光膜（ブラックマトリクス）である。同様に、遮光部１０６ｂは、例えば各第４電極２４の周囲および相互間を埋めるようにして設けられる遮光膜（ブラックマトリクス）である。このような遮光部を設けることで、光シャッター装置５６によって形成される像のコントラストをより向上させることができる。ノーマリーブラックモードの場合、２つの偏光板が遮光部を兼ねることもできるが、遮光膜を別途設けることでコントラスト向上効果を高めることもできる。遮光部として偏光板とは別の遮光膜を設ける場合は、各液晶装置５６ａ、５６ｂの液晶層１７、２７に電圧無印加としているときにも光が透過される（透過率が極めて高くなる）動作モードであるノーマリーホワイトモードも使用することができる。

図９は、第１実施形態における光シャッター装置の変形例の構成を示す模式的な断面図である。この変型例の光シャッター装置６６は、上記した光シャッター装置６と比較し、２つの液晶装置６６ａ、６６ｂにおいて第２基板１２を共有している点が異なっている。詳細には、光シャッター装置６６における第２基板１２は、液晶装置６６ａの第１基板１１と対向配置されて両者間に液晶層１７を配置させるとともに、液晶装置６６ｂの第４基板２２と対向配置されて両者間に液晶層２７を配置させる。第２基板１２の一面側には各第２電極１４が設けられ、第２基板１２の他面側には第３電極２３が設けられている。なお、第１基板１１側を共有してもよいし、その際に第１基板１１の他面側に設けられる電極は第３電極２３でもよく第４電極２４でもよい。このような光シャッター装置６６を用いても上記と同様なランプユニット３Ｒ、３Ｌを構成することができる。

（第２実施形態）
上記した第１実施形態では、一方向に配列した複数の光変調領域を有する光シャッター装置を用いたランプユニット並びに車両用灯具システムについて説明していたが、光変調領域を二方向に沿ってマトリクス状に配列させてもよい。なお、車両用灯具システムの全体構成およびランプユニットの構成については第１実施形態と同様であるのでそれらの詳細な説明を省略し、以下では光シャッター装置の構成について詳細に説明する。

図１０は、第２実施形態の光シャッター装置を構成する各液晶装置における光変調領域について説明するための図である。なお、図中では各光変調領域を分かりやすくするために各光変調領域に模様を付けて示している。図示のように、液晶装置７６ａは、二方向に沿ってそれぞれ隙間を空けて分離して配置され、全体としては市松状に配置された複数の光変調領域１１１ａを有している。なお、図示の都合上、２つの光変調領域１１１ａのみに符号を付している。同様に、液晶装置７６ｂは、二方向に沿ってそれぞれ隙間を空けて分離して配置され、全体としては市松状に配置された複数の光変調領域１１１ｂを有している。なお、図示の都合上、２つの光変調領域１１１ｂのみに符号を付している。

図示のように、光シャッター装置７６において、液晶装置７６ａの各光変調領域１１１ａと液晶装置７６ｂの各光変調領域１１１ｂとは相補的な関係となるように配置されている。詳細には、各光変調領域１１１ａと各光変調領域１１１ｂは、二方向において１つずつ互い違いとなるように配置されている。光シャッター装置７６の全体（すなわち液晶装置７６ａ、７６ｂを重ね合わせた状態）として平面視すると、各光変調領域１１１ａ、１１１ｂは、図中の上下方向および左右方向のいずれにおいても相互間に隙間を生じることなく配列されている。

なお、図示の例では、各光変調領域１１１ａ、１１１ｂは、上から１段目と４段目の各光変調領域１１１ａ、１１１ｂの長さが同じ、かつ２段目と３段目の各光変調領域１１１ａ、１１１ｂの長さが同じであり、かつ、１段目と４段目よりも２段目と３段目のほうが各光変調領域１１１ａ、１１１ｂの図中上下方向の長さ（高さ）が短くなっている。なお、各光変調領域１１１ａ、１１１ｂの図中左右方向の長さ（幅）はいずれもほぼ等しい。

図１１は、各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。図１１（Ａ）に示すように、第２基板１２に設けられる各第２電極１４は、各光変調領域１１１ａに対応づけて設けられる。各第２電極１４のうち、１段目と４段目の各光変調領域１１１ａに対応する各第２電極１４には、それぞれ第２基板１２の上側端部または下側端部へ延びる配線が設けられる。また、各第２電極１４のうち、２段目の各光変調領域１１１ａに対応する各第２電極１４には、それぞれ、１段目の各第２電極１４の相互間を通って第２基板１２の上側端部へ延びる配線が設けられる。

同様に、各第２電極１４のうち、３段目の各光変調領域１１１ａに対応する各第２電極１４には、それぞれ、１段目の各第２電極１４の相互間を通って第２基板１２の下側端部へ延びる配線が設けられる。このように各第２電極１４に個別に配線を設けることで、各第２電極１４に対して個別に電圧を印加できる。それにより、各光変調領域１１１ａを個別に制御することができる。

なお、第４基板２２に設けられる各第４電極２４についても同様の構成を有しており（図１１（Ｂ）参照）、各第４電極２４に個別に電圧を印加できる。それにより、各光変調領域１１１ｂを個別に制御することができる。

図１２は、第２実施形態のランプユニットによって形成される配光パターンについて説明するための図である。図示の例では、自車両前方の所定位置（例えば２５ｍ前方）において仮想スクリーン上に形成される配光パターンを模式的に示しており、同心円のように描かれている線は等光度線を示している。本例では、図１３（Ａ）に例示するように、各ランプユニット３Ｒ、３Ｌがハイビームを形成するために用いられ、他の各ランプユニット８Ｒ、８Ｌによってロービームが形成される。図１３（Ｂ）には、形成されるハイビームおよびロービームが例示されている。

なお、図１４（Ａ）に例示するように、各ランプユニット３Ｒ、３Ｌによってハイビームとロービームがともに形成されてもよく、その場合のハイビームおよびロービームを図１４（Ｂ）に例示する。また、上記した第１実施形態と同様に、光シャッター装置７６を構成する各液晶装置７６ａ、７６ｂが重ねて配置されることなく別個に配置し、各液晶装置７６ａ、７６ｂのそれぞれに独立で光学系を対応付けて設けてもよい（図７参照）。

図１２に示す例の配光パターンは、車両前方の領域において、対向車両２００の存在する領域を非照射領域２０１とし、それ以外の領域を光照射領域２０２としたものである。図中、枠内に示しているように、光シャッター装置７６の１つの光変調領域１１１ａとこれに隣接する１つの光変調領域１１１ｂをそれぞれ非透過状態に制御し、この光シャッター装置７６を通して照射される光の一部が遮光される。この一部が遮光された光が結像投影光学系７によって左右反転して自車両の前方に投影されることで、各１つの光変調領域１１１ａ、１１１ｂによって遮光された部分によって非照射領域２０１が形成され、それ以外の遮光されない部分によって光照射領域２０２が形成される。このとき、各光変調領域１１１ａ、１１１ｂが二方向において互いに隙間なく配列されているので、光照射領域２０２においては、本来意図しない暗線を生じることがない。

図１５は、第２実施形態における光シャッター装置の変型例について説明するための図である。図示の変形例のように、各光変調領域１１１ａ、１１１をより多く設けることもできる。図示の例では、各液晶装置８６ａ、８６ｂは、それぞれ６段に配列され、全体としては市松状に配置された複数の光変調領域１１１ａ、１１１ｂを有している。この変型例の光シャッター装置８６においても、図示のように、液晶装置８６ａの各光変調領域１１１ａと液晶装置８６ｂの各光変調領域１１１ｂとは相補的な関係となるように配置されている。

図１６は、変型例の光シャッター装置における各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。図１６（Ａ）に示すように、第２基板１２に設けられる各第２電極１４は、各光変調領域１１１ａに対応づけて設けられる。同様に、図１６（Ｂ）に示すように、第４基板２２に設けられる各第４電極２４は、各光変調領域１１１ｂに対応づけて設けられる。

ここで、各第２電極１４のうち、３段目に設けられる各第２電極１４に対応付けて設けられる配線は、１段目のある１つの第２電極１４とその斜め方向に配置される２段目のある１つの第２電極１４のそれぞれの角部の相互間を通して、第２基板１２の上側の端部まで延びるように配置される（図１６（Ｃ）参照）。各第４電極２４のうち３段目に設けられるものについても同様である。

同様に、各第２電極１４のうち、４段目に設けられる各第２電極１４に対応付けて設けられる配線は、６段目のある１つの第２電極１４とその斜め方向に配置される５段目のある１つの第２電極１４のそれぞれの角部の相互間を通して、第２基板１２の下側の端部まで延びるように配置される（図１６（Ｃ）参照）。各第４電極２４のうち４段目に設けられるものについても同様である。

なお、上記のような構成とする際には、図１６（Ｃ）に拡大図を示すように、各光変調領域の平面形状を形成する各第２電極１４の角が除去されることで互いの角の間に隙間が設けられていることが好ましい。それにより、配線を通しやすくなる。各第４電極２４についても同様である。

図１７は、変型例の光シャッター装置における各液晶装置の電極構造について説明するための模式的な平面図である。ここでは、上記したように各電極の角を除去して各電極の相互間に隙間を設ける場合において好適な電極構造を説明する。図１７（Ａ）は、第２基板１２に設けられる各第２電極１４のうちのいくつかを示しており、図１７（Ｂ）は、第４基板２２に設けられる各第４電極２４のうちのいくつかを示している。各図に示す各第２電極１４と各第４電極２４は、それぞれ矩形の４つの角を除去した八角形状であり、相互間に隙間が設けられて市松状に配置されている。

図１７（Ｃ）は、各第２電極１４と各第４電極２４を重ね合わせて平面視した様子である。図示のように、例えば左右方向において隣り合う１つの第２電極１４と１つの第４電極２４は、互いの一部分が重なるように配置されている。この両者が重なり合う領域１５０の幅は、適宜設定される。同様に、例えば上下方向において隣り合う１つの第２電極１４と１つの第４電極２４は、互いの一部分が重なるように配置されている。この両者が重なり合う領域１５１の幅は、適宜設定される。このように両電極が平面視において重なり合う領域１５０、１５１を設けることにより、これらの電極を用いて構成される光変調領域１１１ａ、１１１ｂの間に生じる隙間１５２をより小さくすることが可能となる。また、製造上、より確実に光変調領域に輝線もしくは暗線が生じるのを防ぐことができる。なお、上記した第１実施形態においても同様に両電極の重なり合う領域を設けてもよい。

図１８は、上記した両電極が重なり合う領域１５０、１５１の幅の好適値について説明するための図である。ここでは、第２基板１２に設けられた各第２電極１４と第４基板２２に設けられた各第４電極２４の配置が他の構成要素とともに側面図によって模式的に示されている。図示のように、両電極が重なり合う領域１５０（あるいは１５１）の幅（オーバーラップ量）をlとする。また、電極間距離をｄ、空気層の厚さをｄ_０、基板厚さをｄ_１、液晶層の厚さをｄ_２、・・・、その他介在する層の厚さをｄ_ｍとする。また、空気層の屈折率をｎ_０、基板の屈折率のｎ_１、液晶層の屈折率をｎ_２、・・・、その他介在する層の屈折率をｎ_ｍとする。空気中におけるＮＡ（＝ｓｉｎθ_０）で定義されるマージナル光線の角度θ_０は、各媒質中で以下のようになる。
θ_０：空気層中のマージナル光線角度
θ_１：基板中のマージナル光線角度
θ_２：液晶層中のマージナル光線角度
〜
θ_ｍ：その他介在する層中のマージナル光線角度

スネルの法則より、θ_ｍは、以下の関係式で求められる。

そして、オーバーラップ量lの必要条件は、以下のように表すことができる。

なお、第２実施形態においても、図７に示した構成のように液晶装置７６ａ、７６ｂを重ね合わせず、独立で光学系を対応付けていてもよい。この場合も各々の液晶装置における光変調領域の周辺部および相互間は、例えば遮光膜を形成した遮光部となっている。

以上のような各実施形態によれば、車両前方に形成される配光パターンに本来意図しない暗線を生じることがないので、高品位な配光パターンを実現することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明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光シャッター装置を構成する液晶装置としてノーマリーブラックモードを想定していたが、ノーマリーホワイトモードとすることもできる。その場合には、意図しない輝線の発生を防止することができる。また、拡散タイプの液晶装置を使用することもできる。その場合には偏光板を省略することができる。

また、光シャッター装置における各液晶装置の配置は上記したものに限定されない。例えば、第１基板１１と第３基板２１とが対向するように配置してもよいし、第２基板１２と第４基板２２とが対向するように配置してもよい。さらに、各液晶装置として液晶層を垂直配向としたものを例示したがこれに限定されない。光を部分的に透過／非透過の各状態に制御できるものであれば如何なる動作モードを利用する液晶装置であってもよい。

１：カメラ
２：制御部
３Ｒ、３Ｌ：ランプユニット
４ａ、４ｂ：光源
５ａ、５ｂ：反射鏡
６：光シャッター装置
６ａ、６ｂ：液晶装置
７：結像投影光学系
１１：第１基板
１２：第２基板
１３：第１電極
１４：第２電極
１５：第１配向膜
１６：第２配向膜
１７：液晶層
２１：第３基板
２２：第４基板
２３：第３電極
２４：第４電極
２５：第３配向膜
２６：第４配向膜
２７：液晶層
３１、３２：偏光板
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５：光変調領域
２００：対向車両
２０１：非照射領域
２０２：光照射領域

Claims

車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、
光源と、
前記光源から出射される光を変調する光シャッター装置と、
前記光シャッター装置を通過した光を結像させる光学系と、
を含み、
前記光シャッター装置は、複数の第１光変調領域を有する第１液晶装置と、複数の第２光変調領域を有する第２液晶装置と、
を含み、
前記複数の第１光変調領域は、少なくとも第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置され、前記複数の第２光変調領域は、少なくとも前記第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置されており、
前記第１液晶装置と前記第２液晶装置は、平面視において、隣り合う前記第１変調領域と前記第２変調領域との間に隙間を生じることなく前記複数の第１光変調領域と前記複数の第２光変調領域とが相補的に配置されるようにして、互いに重ねて配置される、
ランプユニット。
車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、
光源と、
前記光源から出射される光を変調する光シャッター装置と、
前記光シャッター装置を通過した光を結像させる光学系と、
を含み、
前記光シャッター装置は、複数の第１光変調領域を有する第１液晶装置と、複数の第２光変調領域を有する第２液晶装置と、
を含み、
前記複数の第１光変調領域は、少なくとも第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置され、前記複数の第２光変調領域は、少なくとも前記第１方向に沿って互いに隙間を空けて配置されており、
前記光学系は、前記複数の第１光変調領域と前記複数の第２光変調領域の各々によって形成される像を、平面視において隣り合う前記第１光変調領域の像と前記第２光変調領域の像との相互間に隙間を生じることなく相補的に配置されるように結像させる、
ランプユニット。
前記複数の第１光変調領域は、前記第１方向及び当該第１方向と交差する第２方向の各々に沿って互いに隙間を空けて配置され、前記複数の第２光変調領域は、前記第１方向及び前記第２方向の各々に沿って互いに隙間を空けて配置されている、
請求項１又は２に記載のランプユニット。
前記第１液晶装置と前記第２液晶装置は、平面視において、隣り合う前記第１光変調領域と前記第２光変調領域の各々の一部分が重なるようにして配置される、
請求項１又は３に記載のランプユニット。
請求項１〜４の何れか１項に記載のランプユニットと、
前記ランプユニットの前記光源及び前記光シャッター装置の各々の動作を制御する制御部と、
を含む、車両用灯具システム。