JP6975553B2 - コリメートレンズ、光照射装置および車両用灯具。 - Google Patents

コリメートレンズ、光照射装置および車両用灯具。 Download PDF

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Description

本発明は、コリメートレンズ、光照射装置および車両用灯具に関する。
特許文献１には、自車両の前方に対して選択的な光照射を行うため、液晶素子を備えたに透過させる車両用前照灯ユニットが開示されている。この車両用前照灯ユニットでは、平行光学系によって、液晶素子に入射する光を平行光としている。このように、従来から光路中に平行光学系（コリメートレンズ）を設けた車両用前照灯ユニットが知られている。
特開２０１６−１１５４１２号公報
一般的な車両用灯具では、投影レンズによって、車両用灯具として望ましいとされる水平方向に幅広な配光パターンを形成していた。コリメートレンズを備える車両用灯具において、投影レンズで配光パターンを形成する場合、平行光を屈折させて幅広な配光パターンを形成する必要があり、投影光学系の面形状および車両用灯具の全体の構造が複雑化するという問題があった。
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、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できるコリメートレンズおよびこのようなコリメートレンズを備えた光照射装置および車両用灯具の提供を目的とする。
本発明の一態様のコリメートレンズは、車両用灯具用のコリメートレンズであって、拡散中心から放射状に照射された光を入射させ前記コリメートレンズの内部を通過する一次光とする入射面と、前記コリメートレンズの光軸と平行な二次光を出射する出射面と、を有し、前記一次光の水平成分の拡散角度が、前記一次光の鉛直方向の成分の拡散角度より大きい。
この構成によれば、コリメートレンズは、入射面において入射した光を屈折させ、水平方向の拡散角度を、鉛直方向の拡散角度に対して大きくする。これにより、出射面から平行光として出射される光の配光パターンを、水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できる。
上述のコリメートレンズにおいて、前記入射面の鉛直成分は、双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有する構成としてもよい。
この構成によれば、入射面の鉛直成分が拡散中心を双曲線焦点とする双曲線形状であるため、一次光の鉛直成分を平行光とすることができる。コリメートレンズは、光の鉛直成分を入射面において平行光とすることで、配光パターンの鉛直方向の広がりを抑制できる。
上述のコリメートレンズにおいて、前記入射面の水平成分は、前記コリメートレンズの光軸の近傍において双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有し、前記コリメートレンズの光軸から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状から後方に離れる形状を有する構成としてもよい。
この構成によれば、コリメートレンズの光軸の近傍において、入射面の水平成分が拡散中心を双曲線焦点とする双曲線形状であるため、コリメートレンズの光軸の近傍において一次光の水平成分を平行光に近づけることができる。これにより、コリメートレンズの光軸の近傍において、出射面から出射される光束の密度を高めることができ、水平方向の中央近傍を明るくした配光パターンを実現できる。また、上記の構成によれば、コリメートレンズの光軸から水平方向外側に離れるに従い、入射面の水平成分が双曲線形状から後方に離間する。これにより、一次光の水平成分は、コリメートレンズの光軸から水平方向外側に離れることで拡散角度を拡げることができる。コリメートレンズは、光の水平成分の外側の領域を拡散させることで、配光パターンの水平方向の広がりを大きくして、車両用に適した配光パターンを実現できる。
また、本発明の一態様の光照射装置は、上記のコリメートレンズと、前記光源本体を有し前記拡散中心から放射状に光を照射する光源ユニットと、を備える構成としてもよい。
この構成によれば、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成する光照射装置を提供できる。
上述の光照射装置において、前記光源ユニットは、前記光源本体と、前記光源本体から照射された光を反射させて前記コリメートレンズに向けて照射する楕円反射面と、を有し、前記楕円反射面は、一対の楕円焦点を基準とする楕円形状に構成され、一対の前記楕円焦点のうち、一方には前記光源本体が配置され、他方が前記拡散中心として機能する構成としてもよい。
この構成によれば、楕円反射面の一方の楕円焦点に配置された光源本体から照射されたランバーシアンな発光光線を他方の楕円焦点に集光させて光源本体から照射された光よりもより狭角でコリメートレンズに入射させることができる。これにより、コリメートレンズに効率的に光を入射させることができるとともに、コリメートレンズの光軸近傍に高照度領域を形成させるように、光軸近傍の光強度を増大させることができる。
上記の光照射装置と、前記光照射装置から照射された平行光を変調して画像光を形成する画像光形成装置を備える、車両用灯具。
この構成によれば、光の経路中に画像光形成装置を設けることで、前方に照射する配光パターンを経時的に変化させることができる。すなわちこの構成によれば、車両用灯具は、ＡＤＢ（Adaptive Driving Beam）制御を行うことができる。
本発明によれば、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できるコリメートレンズおよびこのようなコリメートレンズを備えた光照射装置および車両用灯具を提供できる。
図１は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す側面図である。 図３は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す平面図である。 図４は、第１実施形態および第２実施形態の車両用灯具の模式図である。 図５は、第１実施形態の配光パターンのシミュレーション結果を示す図である。 図６は、第２実施形態の配光パターンのシミュレーション結果を示す図である。
以下、本発明の一実施態様に係る車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、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。
本実施形態で説明に用いる図面では、３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を用いる場合がある。以下、ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向を車両前後方向、Ｘ軸方向を車両左右方向、Ｙ軸方向を車両上下方向、＋Ｚ側を車両前方側、−Ｚ側を車両後方側、＋Ｙ側を単に上方側、−Ｙ側を下方側とする。
［第１実施形態］
図１、図２および図３は、第１実施形態に係る車両用灯具１の概略を示す図であり、図１は斜視図、図２は側面図、図３は平面図である。本実施形態の車両用灯具１は、車両に搭載され車両の前方（＋Ｚ方向）を照射する。
車両用灯具１は、光照射装置１０と、集光レンズ（第１の光学系）３０と、開口４１が設けられたカバー部材４０と、を備える。また、車両用灯具１は、カバー部材４０の前方に図示略のアウターレンズを備えていてもよい。車両用灯具１において、光照射装置１０から平行光が照射される。平行光は、集光レンズ３０により集光され、カバー部材４０の開口４１を通過して前方に照射される。
＜光照射装置＞
光照射装置１０は、光源本体１２を有し光源本体１２から照射された光を平行光として集光レンズ３０に向けて照射する。光照射装置１０は、拡散中心１１ａから放射状に光を照射する光源ユニット１１と、光源ユニット１１から照射された光を平行光とするコリメートレンズ（第２の光学系）２０と、を有する。また、光源ユニット１１は、光源本体１２と、反射部材１４を有する。
光源本体１２は、中心軸を上側に向けるランバーシアンな発光光線を照射する。光源本体１２から照射されたランバーシアンな発光光線は、反射部材１４により前方に向けて反射される。光源本体１２としては、発光ダイオード光源（ＬＥＤ、light emitting diode）又はレーザ光源を採用することができる。
反射部材１４は、光源本体１２から照射された光を反射させてコリメートレンズ２０に向けて照射する楕円反射面１３を有する。すなわち、光源ユニット１１は、楕円反射面１３を有する。楕円反射面１３は、光源本体１２を上側から覆う。楕円反射面１３は、一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂを基準とする楕円形状を、一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂを通過する長軸を基準として回転させた楕円球形状を含む。
一対の楕円焦点１３ａ、１３ｂのうち後方に位置する第１の楕円焦点１３ａには、光源本体１２が配置される。楕円の性質により、一方の楕円焦点である第１の楕円焦点１３ａから照射された光は、楕円反射面１３によって反射して他方の楕円焦点である第２の楕円焦点１３ｂに集光する。したがって、光源本体１２から照射された光は、第２の楕円焦点１３ｂに集光され、第２の楕円焦点１３ｂを拡散中心１１ａとしてコリメートレンズ２０に向けて放射状に照射される。第２の楕円焦点１３ｂは、光源ユニット１１の拡散中心１１ａとして機能する。
本実施形態によれば、第１の楕円焦点１３ａに配置された光源ユニット１１は、光源本体１２と光源本体１２から照射された光を反射させてコリメートレンズ２０に向けて照射する楕円反射面１３と、を有する。したがって、光源本体１２から照射されたランバーシアンな発光光線を第２の楕円焦点１３ｂにおいて狭い拡散角度（狭角）でコリメートレンズ２０に入射させることができる。これにより、コリメートレンズ２０に効率的に光を入射させることができるとともに、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０近傍に高照度領域を形成させるように、光軸ＡＸ２０近傍の光強度を増大させることができる。また、このようなコリメートレンズ２０を採用することで、高照度領域から外側へ行くに従って照度が低下していく照度勾配を持った発光を得ることができる。
コリメートレンズ２０は、光源ユニット１１の拡散中心１１ａから照射された光を屈折させて平行光とする。コリメートレンズ２０は、光源ユニット１１の前方に位置する。コリメートレンズ２０は、入射面２１と出射面２５とを有する。入射面は、光源ユニット１１に対して前方から対向する。入射面２１は、光源ユニット１１から照射された光を入射させコリメートレンズ２０の内部を通過する一次光Ｌ１とする。出射面２５は、集光レンズ３０と対向する。出射面２５は、コリメートレンズ２０の内部を進む光（一次光Ｌ１）を屈折させて集光レンズ３０に向けて二次光Ｌ２を出射する。二次光Ｌ２は、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０と平行な光（すなわち平行光）である。
光源ユニット１１から出射された光は、入射面２１において、コリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０に近づく方向に屈折してコリメートレンズ２０の内部を通過する一次光Ｌ１となる。図３に示す一次光Ｌ１の水平成分の拡散角度は、図２に示す一次光Ｌ１の鉛直成分の拡散角度より大きい。すなわち、一次光Ｌ１の水平成分と光軸ＡＸ２０とのなす角は、一次光Ｌ１の鉛直成分と光軸ＡＸ２０のなす角より大きい。
より具体的には、本実施形態において、一次光Ｌ１の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と略平行となっている。すなわち、一次光Ｌ１の鉛直成分と光軸ＡＸ２０とのなす角は、略０°となっている。一方で、一次光Ｌ１の水平成分は、前方に向かうに従い光軸ＡＸ２０から離れる方向に光軸ＡＸ２０に対して傾いている。すなわち、一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０に対して拡散する。
なお、本明細書において、光の水平成分とは水平面（Ｘ−Ｚ平面）と平行な面内における光の進行方向を意味し、光の鉛直成分とは鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）と平行な面内における光の進行方向を意味する。
本実施形態によれば、コリメートレンズ２０は、入射面２１において入射した光を、鉛直方向に対し水平方向の拡散角度を大きくさせるように屈折させる。これにより、出射面２５において平行光として出射される光の配光パターンとして、鉛直方向に対して水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具として好ましい配光パターンを形成できる。
コリメートレンズ２０の入射面２１は、水平成分の一部および鉛直成分が双曲線形状を有する。一般的に、双曲線は、それぞれ連続する一対の曲線から構成される。また、これら一対の曲線から構成される双曲線は、一対の焦点を基準として描画される。双曲線の一対の焦点は、それぞれ曲線の内側に配置されている。本明細書における双曲線形状とは、一対の曲線のうち一方の曲線形状を意味する。また、本明細書における双曲線焦点とは、双曲線の基準となる一対の焦点のうち、双曲線形状を構成する曲線に囲まれていない一方の焦点を意味する。双曲線焦点は、入射面２１の後方であってコリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０上に位置する。
図２に示す様に、入射面２１の鉛直成分は、双曲線焦点を光源ユニット１１の拡散中心１１ａに一致させる双曲線形状を有する。コリメートレンズ２０の屈折率に合わせて双曲線形状のパラメータを適切に設定することで、双曲線形状の性質により、双曲線焦点から照射された光は、双曲線形状の入射面２１において屈折して平行光となる。したがって、本実施形態において、入射面２１で屈折された一次光Ｌ１の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と平行とすることができる。これにより、コリメートレンズ２０は、前方に照射される配光パターンの鉛直方向の広がりを抑制できる。
なお、一次光Ｌ１の鉛直成分は、入射面２１において光軸ＡＸ２０と平行とされているため、出射面２５では、屈折させる必要がない。したがって、出射面２５の鉛直成分は、光軸ＡＸ２０と直交する直線状である。
図３に示す様に、入射面２１の水平成分は、光軸ＡＸ２０の近傍において双曲線焦点を拡散中心に一致させる双曲線形状Ｈを有し、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状Ｈから後方に離れる形状を有する。上述したように、コリメートレンズ２０の屈折率に合わせて双曲線形状のパラメータを適切に設定することで、双曲線形状の性質により、双曲線焦点から照射された光は、光軸ＡＸ２０の近傍の入射面２１において屈折して平行光となる。したがって、本実施形態において、入射面２１で屈折された一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０の近傍で光軸ＡＸ２０と平行とすることができる。これにより、光軸ＡＸ２０の近傍において、出射面２５から出射される光束の密度を高めることができ、水平方向の中央近傍を明るくした配光パターンを実現できる。また、本実施形態によれば、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れるに従い、入射面２１の水平成分が双曲線形状から後方に離間する。これにより、一次光Ｌ１の水平成分は、光軸ＡＸ２０から水平方向外側に離れることで拡散角度を拡げることができる。したがって、コリメートレンズ２０は、光の水平成分の外側の領域を拡散させることで、配光パターンの水平方向の広がりを大きくして、車両用に適した配光パターンを実現できる。
なお、一次光Ｌ１の水平成分は、入射面２１において光軸ＡＸ２０に対して傾いた方向に進行し、出射面２５において屈折され光軸ＡＸ２０に対して平行な二次光Ｌ２として集光レンズ３０に向けて出射される。出射面２５の水平成分は、集光レンズ３０側に突出する凸形状である。
本実施形態によれば、コリメートレンズ２０は、入射面２１において入射した光を屈折させ、水平方向の拡散角度を、鉛直方向の拡散角度に対して大きくする。これにより、出射面２５から平行光として出射される光の配光パターンを、水平方向を幅広にすることが可能となり、車両用灯具１として好ましい配光パターンを形成できる。
なお、本明細書において、入射面２１の鉛直成分とは、入射面２１の鉛直方向に沿う断面形状を意味する。言い換える、入射面２１の鉛直成分とは、光軸ＡＸ２０と平行な鉛直面（Ｙ−Ｚ平面）に対し平行な断面における入射面２１の面形状を意味する。同様に、本明細書において、入射面２１の水平成分とは、入射面２１の水平方向に沿う断面形状を意味する。言い換えると、入射面２１の水平成分とは、水平面（Ｘ−Ｚ平面）に対し平行な断面における入射面２１の面形状を意味する。
＜集光レンズ（第１の光学系）＞
集光レンズ３０は、光照射装置１０の前方に位置する。集光レンズ３０は、投影レンズとして機能する。集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０は、光照射装置１０のコリメートレンズ２０の光軸ＡＸ２０と一致する。集光レンズ３０は、光照射装置１０から照射された光を集光する。集光レンズ３０は、前方および後方にそれぞれ集光点３０ａ、３０ｂを構成する。ここで一対の集光点３０ａ、３０ｂのうち、集光レンズ３０の前方に位置する一方を前方集光点３０ａとし、後方に位置する他方を後方集光点３０ｂと呼ぶ。光照射装置１０から照射された平行光としての二次光Ｌ２は、集光レンズ３０により前方集光点３０ａに集光される。
なお、本実施形態において、一対の集光点３０ａ、３０ｂは、集光レンズ３０の光学的な焦点に一致する。しなしながら、本明細書における集光点とは、集光レンズ３０が最も光を集光させることができる点を意味し必ずしも厳密な意味での焦点である必要はない。集光レンズ３０は、光を集光させることができれば、厳密な焦点を有さない集光レンズであってもよく、その場合、最も光が集光する点が集光点と定義される。
図４は、本実施形態の車両用灯具１の模式図である。集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０に対し光軸ＡＸ３０と直交する方向へ距離ｙだけ離れた地点を通って集光レンズ３０に入射する光Ｌａは、集光レンズ３０の実効焦点距離をＦとした時に、集光レンズ３０の焦点（集光点３０ａ）に、光軸ＡＸ３０に対する角度θ＝ｔａｎ−１（ｙ／Ｆ）で入射し、その後、車両前方へ投影される。なお、実効焦点距離Ｆは、集光レンズ３０の入出射前後の光路の延長線のレンズ内における交点ＣＰから焦点（集光点３０ａ、３０ｂ）までの距離である。上述の式に従い、コリメートレンズ２０により平行光として形成した車両に適した面分布の配光パターンは、所定の角度を有する光に変換され車両前方に投影される。
本実施形態において、集光レンズ３０は、後方面が平面かつ前方面が凸面の凸レンズである。しかしながら、集光レンズ３０は、前方の集光点３０ａに光を集光させる第１の光学系の一例であり、その構成は本実施形態に限定されない。例えば、第１の光学系として、集光レンズ３０に代えて、複数の光学系を、それぞれの光軸同士を一致させて前後方向に並べた構成としてもよい。なお、図４は、模式化された図であり、集光レンズ３０の前方面および後方面が凸面であるものとして図示されている。このように、集光レンズ３０は、前方面および後方面が凸面であってもよい。
＜カバー部材＞
カバー部材４０は、板形状を有する。カバー部材４０は、集光レンズ３０の前方に位置する。カバー部材４０は、前方から見て集光レンズ３０の少なくとも一部と重なる。すなわち、カバー部材４０は、集光レンズ３０を前方から覆う。カバー部材４０の前方面４０ａは、意匠面として機能する。すなわち、カバー部材４０の前方面４０ａは、前方から見て集光レンズ３０および光照射装置１０を含む内部構造を見えづらくする。これにより、カバー部材４０は、車両用灯具１の意匠性を高める。
カバー部材４０には、前後方向に貫通する開口４１が設けられている。本実施形態において開口４１は、ピンホールである。開口４１は、例えば一方向に延びるスリットであってもよい。また、開口４１の形状は、前方に照射する配光パターンの形状に合わせて水平方向に幅広な形状としてもよい。
開口４１は、集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に位置する。光照射装置１０から照射された平行光（二次光Ｌ２）は、集光レンズ３０で屈折され集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上において集光される。したがって、開口４１を集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に配置することで、通過する範囲を狭めた光を開口４１に通過させることができる。すなわち、開口４１を集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に配置することで、開口４１を小さくして車両用灯具１の内部構造を見えづらくすることができる。
また、本実施形態において、開口４１は、集光レンズ３０の前方集光点３０ａに位置する。集光レンズ３０によって屈折された光は、前方集光点３０ａにおいて最も集光する。開口４１を前方集光点３０ａに配置することで、開口４１を最も小さくすることができ、結果として、カバー部材４０が、車両用灯具１の内部構造を見えづらくする効果を高めることができる。
本実施形態によれば、集光レンズ３０の前方に集光レンズ３０の少なくとも一部と重なるカバー部材４０が設けられている。このため、内部構造が前方から遮蔽され、意匠性を高めた車両用灯具１を実現できる。また、カバー部材４０には、集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０上に位置する開口４１が設けられている。集光レンズ３０は、光照射装置１０により平行とされた光が入光して、光軸ＡＸ３０上に集光させて開口４１を通過させる。したがって、前方を照射する光は、カバー部材４０によって遮蔽されることがない。
また、本実施形態によれば、カバー部材４０の前方面４０ａを意匠面として機能するため、集光レンズ３０の大きさに制約されずに意匠面の大きさを決めることができる。したがって、外見上コンパクトに見せて意匠性を高めた車両用灯具１を提供できる。
また、本実施形態によれば、コリメートレンズ２０の入射面２１および出射面２５を適切に設計することで、光照射装置１０が照射する平行光（二次光Ｌ２）に照度勾配を持った分布を生成する。これにより、車両用灯具１は、高照度領域から外側へ行くに従って照度が低下していく配光パターンを形成できる（図５および図６参照）。
なお、本実施形態において、車両用灯具１は、開口４１が設けられたカバー部材４０と集光レンズ３０とを有する。しかしながら、車両用灯具１は、コリメートレンズ２０により平行光とした光を前方に照射するものであれば、集光レンズ３０およびカバー部材４０を有していなくてもよい。
［第２実施形態］
次に、図４を基に第２実施形態の車両用灯具１０１について説明する。第２実施形態の車両用灯具１０１は、上述の実施形態と比較して画像光形成装置１５０を備える点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
車両用灯具１０１は、光照射装置１０、集光レンズ（第１の光学系）３０およびカバー部材４０に加えて画像光を形成する画像光形成装置１５０を備える。画像光形成装置１５０は、光を変調して画像光を形成する。本実施形態において画像光形成装置１５０は、光を透過させる際に画像光を形成する透過型の液晶パネルである。しかしながら、画像光形成装置１５０は、反射型の液晶パネルであってもよく、回動可能な複数の微小ミラーをアレイ（マトリックス）状に配列され光を反射させる際に画像光を形成するＤＭＤ（Digital Mirror Device）であってもよい。画像光形成装置１５０を光源本体１２から集光レンズ３０までの経路中に配置することで、集光光学系に入射する光を画像光とすることができ、前方に照射する配光パターンを経時的に変化させることができる。すなわちこの構成によれば、車両用灯具は、ADB（Adaptive Driving Beam）制御を行うことができる。
以下、本実施形態の説明において、画像光形成装置を液晶パネル１５０と呼ぶ。
液晶パネル１５０は、光照射装置１０と集光レンズ３０との間に位置する。すなわち、液晶パネル１５０には、光照射装置１０により平行光とされた光の一部を透過させ、また他の一部を遮蔽して画像光を形成する。液晶パネル１５０を光照射装置１０と集光レンズ３０との間に配置することで、液晶パネル１５０を透過する光を平行光とすることができるため、より鮮明な画像光を形成できる。すなわち本実施形態によれば、光照射装置１０から照射された平行光を利用して液晶パネル１５０によって画像光を形成することで、より鮮明な配光パターンを形成できる。
また、液晶パネル１５０として、透過する光を拡散させる液晶パネルを用いる場合がある。拡散された光は、集光レンズ３０により前方集光点３０ａに集光されることがない。したがって、拡散された光は、カバー部材４０の開口４１を通過され難く、前方に照射される配光パターンを鮮明とすることができる。
液晶パネル１５０は、集光レンズ３０の後方集光点３０ｂにおいて集光レンズ３０の光軸ＡＸ３０と直交して配置されている。液晶パネル１５０を後方集光点３０ｂに配置することで、光照射装置１０から照射される光に非平行な光が含まれる場合であっても鮮明な配光パターンを形成することができる。
一般的に、液晶パネルに用いられる液晶素子は、光の入射角度によって透過性能が変わることが知られている。すなわち、液晶素子は、特定の角度（例えば液晶パネルと直交する方向）からの光に対して最もコントラスト（明暗透過率比）が高くなるが、特定角度からずれるに従ってコントラストが低下するという特性を有している。このため、液晶素子に入射する光が角度分布を持っていると、特定角度から最もずれた光が入射する領域のコントラストの低下に合わせて画像光全体の明暗透過率比も下がってしまう。
本実施形態によれば、液晶パネル１５０を平行光と直交して配置することにより、液晶パネル１５０の最もコントラストが高くなる入射角度の光のみを利用でき、画像光の明暗透過率比を高めることができる。すなわち本実施形態によれば、明瞭な配光パターンを形成する車両用灯具１０１を提供できる。
このように、液晶パネル１５０は、平行光を入射する場合に高い性能を発揮する。したがって、本実施形態の車両用灯具１０１は、画像光形成装置として液晶パネル１５０を用いた場合に最も効果を奏するものである。
本実施形態によれば、液晶パネル１５０を設けた上述の効果に加えて、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
［第１実施形態に対応する配光パターン］
図５は、上述した第１実施形態の車両用灯具１において、車両用灯具１に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンＰ１のシミュレーション結果を示す。なお、このシミュレーションにおいて、集光レンズ３０の有効レンズ高さが３０ｍｍであり、カバー部材４０の鉛直方向の寸法が１０ｍｍである。
図５に示す様に、配光パターンＰ１は、中心に高照度帯が設けられると共に鉛直方向に対して水平方向が幅広であり、車両用灯具の配光パターンとして好ましい形状に構成されている。また、配光パターンＰ１の全光束を確認すると、アウターレンズ（図１〜図３において省略）における光の損失を考慮した場合であっても、光の利用効率を５０％以上とされている。したがって、第１実施形態の車両用灯具１によれば、高効率かつ意匠性が高く好ましい配光パターンＰ１を形成できる。なお、光の利用効率とは、光源本体から照射される全光束に対する前方に照射される光束の比を百分率で表した指標である。
［第２実施形態に対応する配光パターン］
図６は、上述した第２実施形態の車両用灯具１０１において、車両用灯具１０１に正対した仮想鉛直スクリーンに対する配光パターンＰ１０１のシミュレーション結果を示す。なお、このシミュレーションにおいて、液晶パネル１５０は、透過させる光の一部（配光パターンＰ１０１において中心右上の領域）を遮光する。
図５に示す様に、第２実施形態に対応する配光パターンＰ１０１は、第１実施形態に対応する配光パターンＰ１と同様の効果を奏するとともに、部分的に光を照射しない領域を形成できる。すなわち、第２実施形態に対応する配光パターンＰ１０１によれば、部分的に光の照射をマスクするＡＤＢ制御を鮮明に行うことができる。
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されない。
１，１０１…車両用灯具、１０…光照射装置、１１…光源ユニット、１１ａ…拡散中心、１２…光源本体、１３…楕円反射面、１３ａ、１３ｂ…楕円焦点、２０…コリメートレンズ（第２の光学系）、２１…入射面、２５…出射面、３０ａ…前方集光点（集光点）、３０ｂ…集光点焦点（集光点）、１５０…画像光形成装置（液晶パネル）、ＡＸ２０，ＡＸ３０…光軸、Ｌ１…一次光、Ｌ２…二次光

Claims (5)

  1. 車両用灯具用のコリメートレンズであって、
    拡散中心から放射状に照射された光を入射させ前記コリメートレンズの内部を通過する一次光とする入射面と、前記コリメートレンズの光軸と平行な二次光を出射する出射面と、を有し、
    前記一次光の水平成分の拡散角度が、前記一次光の鉛直方向の成分の拡散角度より大きく、
    前記入射面の水平成分は、前記コリメートレンズの光軸の近傍において双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有し、前記コリメートレンズの光軸から水平方向外側に離れるに従い双曲線形状から後方に離れる形状を有する、
    コリメートレンズ。
  2. 前記入射面の鉛直成分は、双曲線焦点を前記拡散中心に一致させる双曲線形状を有する、
    請求項１に記載のコリメートレンズ。
  3. 請求項１又は２に記載のコリメートレンズと、
    光源本体を有し前記拡散中心から放射状に光を照射する光源ユニットと、を備える、光照射装置。
  4. 前記光源ユニットは、前記光源本体と、前記光源本体から照射された光を反射させて前記コリメートレンズに向けて照射する楕円反射面と、を有し、
    前記楕円反射面は、一対の楕円焦点を基準とする楕円形状に構成され、
    一対の前記楕円焦点のうち、一方には前記光源本体が配置され、他方が前記拡散中心として機能する、
    請求項３に記載の光照射装置。
  5. 請求項３又は４に記載の光照射装置と、
    前記光照射装置から照射された平行光を変調して画像光を形成する画像光形成装置を備える、
    車両用灯具。
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