JPH07192510A - 車両用灯具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホログラムにより回折された光束を減少させ
ることなく，該ホログラムへ入射する光束を少なくする
ことを可能にして，ホログラム付近における散乱光を減
少させ，運転者における質感を向上させる。 【構成】 光を出射するリフレクタ１０３，バルブ１０
４，カラーフィルタ１０５と，該リフレクタ１０３，バ
ルブ１０４，カラーフィルタ１０５から出射した光の偏
光方向を制限する透過型ホログラム１０８と，上記リフ
レクタ１０３，バルブ１０４，カラーフィルタ１０５か
ら出射した光を所定方向に回折する透過型ホログラム１
０７とから構成され，回折効率を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，例えば，車両のリア
ウインド部分に設けられるハイマウントストップランプ
として利用され，前記車両の運転者に対する散乱光を低
減させる車両用灯具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来における車両用灯具の構成として，
図６，図７に示す構成のものが知られている。まず，図
６において，１０１は車両のリアウインドウ，１０２は
リアパーセルである。また，光源はリフレクタ１０３，
バルブ１０４，カラーフィルタ１０５により構成されて
いる。また，６０１は透明な樹脂あるいはガラス等で構
成されている光の導光板（ライトガイド），６０２は導
光板６０１の一部に一体成形あるいは貼り付けられた透
明な樹脂，ガラス等により構成されたプリズムである。
なお，６０３は透過型ホログラムである。

【０００３】次に，動作について説明する。車両を制動
したときに，リフレクタ１０３，バルブ１０４，カラー
フィルタ１０５からなる光源から出射された赤色光６０
４のうち，一部の赤色光６０５は，直接導光板６０１を
通過し，リアウインドウ１０１を抜けて車両後方へ出射
される。また，上記赤色光６０４の残りの一部の赤色光
６０６は，プリズム６０２において反射され，導光板６
０１の内部に入射し，導光板６０１の内部を進行して透
過型ホログラム６０３に入射し回折され，その進行方向
を変えながらハイマウントストップランプの光として作
用する。

【０００４】さらに，上記従来における車両用灯具につ
いて詳述する。導光板６０１はリアウインドウ１０１と
の一体感を出すために，該リアウインドウ１０１に沿っ
て設置する。なお，セダンタイプの車両におけるリアウ
インドウ傾斜角（リアウインドウ１０１の法線と鉛直方
向のなす角度）は平均で約３０°である。また，導光板
６０１中を全反射を繰り返し実行するためには，導光板
６０１中を進行角（導光板６０１の法線と赤色光のなす
角度）は約４２°以上とする必要がある。

【０００５】ところで，導光板１０６中を４２°〜８０
°で進行した場合，ホログラムに対してＰ偏光で入射し
た光の回折効率が低下する。これは，“Ｋｏｇｅｌｎｉ
ｋのＣｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ
Ｔｈｉｃｋ Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”
に示されるように，ホログラムに対する入射光とホログ
ラムによる回折光のなす角度（ホログラム内での角度）
が直角に近い場合にあっては，ホログラム面に平行な成
分の光の回折される効率が低くなるために発生するもの
である。

【０００６】したがって，透過型ホログラム６０３に対
する入射光がランダム偏光の場合，透過型ホログラム６
０３による回折効率は，Ｓ偏光の光の回折効率が１００
％であったとしても約５０％となる。ところで，散乱は
入射光照度に比例するため，回折光の光束に対して散乱
光の光束が高くなる。

【０００７】また，上記散乱に対して，導光板６０１の
車室内側に着色されたフィルムを貼る付けたり，ホログ
ラム６０１へ入射する光束を減らす等の方法が考えられ
るが，この場合，着色フィルムが目立つことになり，か
えって後方視界を悪化させるような印象を与えたり，発
光輝度が異なり見栄えも悪くなる。

【０００８】図７は，従来における車両用灯具の他の構
成例を示す説明図であり，図において，７０１は樹脂あ
るいはガラス等により構成された導光板，７０２は導光
板７０１の一部を構成するプリズムであり，導光板７０
１と一体成形あるいはプリズム単体で作製し接着したも
のである。なお，７０３は透過型ホログラムである。

【０００９】次に，動作について説明する。光源から出
射された赤色光７０４は，プリズム７０２内に入射し，
動向板７０１内を進行し，透過型ホログラム７０３に到
達する。このとき，赤色光７０４は，ホログラム面を通
過してハイマウントストップランプの光（赤色光７０
５）として作用する。なお，７０６はホログラムに反射
されて車内方向に散乱する散乱光である。

【００１０】また，上記における透過型ホログラム６０
３，７０３は透明であるため，十分広い発光面積をもつ
ハイマウントストップランプを装着するという安全性
と，光源の小型化による後方視界をより広くすることを
両立させている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記に
示されるような従来における車両用灯具にあっては，ホ
ログラムや，上記構成に使用されているホログラムの保
護フィルム，リアウインドウとホログラムの貼り付け用
の接着剤（ほぼ透明）により，その光が散乱し，このた
め，光源から出射した赤色光がホログラム等に入射した
場合に，その赤色光が散乱し，このハイマウントストッ
プランプを装着している車両の運転者から赤色が見えて
しまい，その質感が低下するという問題点があった。

【００１２】この発明は，上記に鑑みてなされたもので
あって，ホログラムにより回折された光束を減少させる
ことなく，該ホログラムへ入射する光束を少なくするこ
とを可能にして，ホログラム付近における散乱光を減少
させ，運転者における質感を向上させることを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は，上記の目的
を達成するために，請求項１に係る発明は，光を出射す
る光出射手段と，前記光出射手段から出射した光の偏光
方向を制限する偏光方向制限手段と，前記光出射手段か
ら出射した光を所定方向に回折する光回折手段とを具備
する車両用灯具を提供するものである。

【００１４】また，請求項２に係る車両等灯具は，前記
偏光方向制限手段としてホログラムを用いるものであ
る。

【００１５】また，請求項３に係る車両用灯具は，前記
偏光方向制限手段が，入射光の方向ベクトルＫｉｎと，
回折光の方向ベクトルＫｏｕｔとが形成する角度をθと
したとき，｜ｃｏｓθ｜＜０．２の関係を満たすように
設定するものである。

【００１６】

【作用】この発明に係る車両用灯具は，光出射手段から
出射した光を偏光方向制限手段に入射して，その偏光方
向を制限し，さらに，光回折手段により所定方向に回折
させることにより，回折効率を高める。

【００１７】

【実施例】

〔実施例１〕以下，この発明に係る車両用灯具の一実施
例を添付図面に基づいて説明する。図１は，実施例１に
係る車両用灯具の主要構成を示す説明図であり，図にお
いて，１０１は車両のリアウインドウ，１０２はリアパ
ーセル，１０３はリフレクタ，１０４はバルブ，１０５
はカラーフィルタ，１０６は透明な樹脂，ガラス等によ
り構成された光の導光板である。なお，１０７〜１０９
は透過型ホログラムである。

【００１８】さらに，詳細な構成について説明する。導
光板１０６はリアウインドウ１０１との一体感を出すた
めに該リアウインドウ１０１面に沿って設置する。な
お，セダンタイプの車両のリアウインドウ傾斜角（リア
ウインドウ１０１の法線と鉛直方向のなす角度）は平均
で約３０°である。また，導光板１０６中を全反射を繰
り返し実行するためには，導光板１０６中を進行角（導
光板１０６の法線と赤色光のなす角度）は約４２°以上
とする必要がある。

【００１９】ところで，導光板１０６中を４２°〜８０
°で進行した場合，ホログラムに対してＰ偏光で入射し
た光の回折効率が低下する。これは，上記“Ｋｏｇｅｌ
ｎｉｋのＣｏｕｐｌｅｄ Ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｆ
ｏｒ Ｔｈｉｃｋ Ｈｏｌｏｇｒａｍ Ｇｒａｔｉｎｇ
ｓ”に示されるように，ホログラムに対する入射光とホ
ログラムによる回折光のなす角度（ホログラム内での角
度）が直角に近い場合，ホログラム面に平行な成分の光
の回折される効率が低くなるために発生するものであ
る。

【００２０】ここで，本実施例における透過型ホログラ
ムについて詳述する。まず，図２は，透過型ホログラム
の赤色光の入射角と回折角の定義を示す説明図であり，
（イ）は透過型ホログラム１０８，（ロ）は透過型ホロ
グラム１０９，（ハ）は透過型ホログラム１０７につい
てそれぞれ示している。図において，θｉｎ，θｉｎ’
は入射角であり，θｉｎ’はホログラム表面における屈
折前の入射角，θｉｎは屈折後の入射角である。また，
θｏｕｔ，θｏｕｔ’は回折角であり，θｏｕｔはホロ
グラムの回折格子で回折された回折角，θｏｕｔ’は該
θｏｕｔによる光がホログラムから出た後における角度
を示している。

【００２１】そして，透過型ホログラム１０８内部にお
けるθｉｎ，θｏｕｔ（ｎ＝１．５の媒質内＝ホログラ
ム内での角度）が次式の範囲内に入るように角度を設定
する。すなわち， ｜ｃｏｓ（θｉｎ−θｏｕｔ）｜＜０．２ である。

【００２２】具体的に上記式を満足する例としては，図
２（イ）に示すように，透過型ホログラム１０８への入
射角θｉｎを−２５．４°（空気中では−４０°）と
し，回折角θｏｕｔを２４０°（ホログラム内における
角度）とする。このとき，透過型ホログラム１０８への
入射光２０１とホログラムによる回折光２０２のなす角
度（ホログラム内における角度）が直角に近く，ホログ
ラムに対してＰ偏光で入射した光の回折効率は低くな
る。一方，透過型ホログラム１０８により回折されなか
ったＰ偏光は，透過光２０３として透過形ホログラム１
０８を通過する。

【００２３】一方，図２（ロ）に示すように，透過型ホ
ログラム１０９における入射角θｉｎ’，回折角θｏｕ
ｔ’（いずれも空気中における角度）は，−４０°，１
２０°（ホログラム内では−２５．４°，１４４．７
°）である。このとき，Ｐ偏光の回折効率が高くなる。

【００２４】次に，作用について説明する。リフレクタ
１０３，バルブ１０４，カラーフィルタ１０５により構
成される光源からの赤色光（入射光２０１）のうち，Ｓ
偏光成分は透過型ホログラム１０８により回折される。
該透過型ホログラム１０８により回折された回折光２０
２は，透過型ホログラム１０７に入射し，回折されてリ
アウインドウ１０１を透過してハイマウントストップラ
ンプの光として車両後方へ出射される。また，光源から
の赤色光（入射光２０１）のうちＰ偏光成分は，透過型
ホログラム１０８ではほとんど回折されず，透過光２０
３として透過型ホログラム１０８を通過して透過型ホロ
グラム１０９に入射し，回折されてリアウインドウ１０
１を通過してハイマウントストップランプの光として車
両後方へ出射される。

【００２５】このように，透過型ホログラム１０７に入
射する回折光２０２はＳ偏光成分が多く，透過型ホログ
ラム１０７により回折される効率が高く，透過型ホログ
ラム１０７を通過する透過光２０３はＰ偏光成分が多
く，透過型ホログラム１０９により回折される効率が高
い。このように本実施例においては，導光板１０６へラ
ンダム偏光の光を入射した場合と比較して，回折効率を
２倍近くとすることが可能である。このため，ランダム
偏光を入射したとき同じ回折光束を得るためには，約１
／２のＳ偏光光のみで可能となる。したがって，入射光
束に比例する散乱光束は約１／２とすることが可能であ
る。なお，得られる回折光束が等しいのは先に述べた通
りである。また，上記実施例のようにＰ偏光成分もハイ
マウントストップランプの光と作用させることを両立さ
せることにより，Ｓ偏光光の回折効率が高くなるため，
全体における光束の利用率を高くすることが可能とな
る。

【００２６】ここで，導光板１０６の厚さをｄ，導光板
１０６内を進行する光の全反射角をθ，透過型ホログラ
ム１０７の幅をｌ１，透過型ホログラム１０９の幅をｌ
２，透過型ホログラム１０８の幅をｌ３と設定したと
き， 幅ｌ１＝幅ｌ２＝２ｄ・ｔａｎθ 幅ｌ３＞２ｄ・ｔａｎθ の条件を満たすことが必要である。これにより，透過型
ホログラム１０８に入射した光が無駄なく，透過型ホロ
グラム１０７，透過型ホログラム１０９により出射され
る。

【００２７】また，透過型ホログラム１０７および透過
型ホログラム１０９に，必要に応じてレンズアレイ効果
を持たせる。これは，例えば，この灯具を車両の制動灯
に使用する場合に，配光を制御するために必要となる。
なお，ホログラムの表面に，樹脂製のレンズアレイを付
けることも可能であるが，そうすることにより部品点数
が増加すること，樹脂製のレンズアレイを大きく傾斜さ
せて使用した場合に透過率が低くなることが一般的に知
られており（約３０％低下），不利な点が多くなる。

【００２８】〔実施例２〕図３は，実施例２に係る車両
用灯具の主要構成を示す説明図であり，図において，３
０１は樹脂あるいはガラス等により構成された導光板，
３０２は導光板３０１の一部を構成するプリズムであ
り，導光板３０１と一体成形あるいはプリズム単体で作
製し接着したものである。

【００２９】また，３０３，３０４はホログラムであ
り，本実施例では透過型ホログラムを使用しているが，
反射型ホログラムを用いてもよい。また，ホログラム３
０３，３０４，および導光板３０１の周囲部分には必要
に応じて保護膜等を設けるが，ここでは省略してある。
また，光源は，上記実施例１と同様に，放物線状のリフ
レクタ１０３，バルブ１０４，カラーフィルタ１０５に
より構成し，赤色光３０５を出射する。また，３０６は
ホログラム３０３により回折された後の赤色光であり，
ホログラム３０４に入射する赤色光と同一である。ま
た，３０７はホログラム３０４により回折された後の赤
色光である。

【００３０】図４は，上記実施例２におけるホログラム
への赤色光の入射角および回折角の定義を示す説明図で
あり，図において，θｉｎは入射角，θｏｕｔは回折角
である。ここで，ホログラム３０３，３０４の屈折率を
ｎとして，θｉｎ，θｏｕｔが以下の範囲内に入るよう
に角度を，（１）透過型ホログラムの場合，（２）反射
型ホログラムの場合にそれぞれ合わせて設定する。

【００３１】すなわち， （１）透過型ホログラムの場合 ｜ｃｏｓ（Ａｓｉｎ（ｓｉｎ（θｉｎ）／ｎ）−（１８
０−Ａｓｉｎ（ｓｉｎ（θｏｕｔ）／ｎ））｜＞０．２ （２）反射型ホログラムの場合 ｜ｃｏｓ（Ａｓｉｎ（ｓｉｎ（θｉｎ）／ｎ）−Ａｓｉ
ｎ（ｓｉｎ（θｏｕｔ）／ｎ））｜＞０．２ となるように設定する。

【００３２】次に，動作について説明する。リフレクタ
１０３，バルブ１０４，カラーフィルタ１０５から構成
される光源から出射された赤色光３０５は，ホログラム
３０３により回折され，プリズム３０２から導光板３０
１中に入射される。このとき，赤色光３０６が導光板３
０１中において全反射を繰り返すように，導光板３０１
面の法線と赤色光３０６のなす角度が臨界角より大きく
なるようにする。

【００３３】そして，導光板３０１中を進行した赤色光
３０６は，ホログラム３０４に入射する。該ホログラム
３０４は入力した赤色光３０６を特定の方向に回折させ
る。

【００３４】また，ホログラム３０３に入射する赤色光
３０５の偏光方向はランダム偏光であるが，ホログラム
３０３により回折された後の赤色光３０６の偏光方向
は，ホログラム面に対して垂直方向に揃った成分が多く
なる。これは，上記“ＫｏｇｅｌｎｉｋのＣｏｕｐｌｅ
ｄ Ｗａｖｅ Ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ Ｔｈｉｃｋ Ｈ
ｏｌｏｇｒａｍ Ｇｒａｔｉｎｇｓ”に示されるよう
に，ホログラムへの入射光とホログラムによる回折光の
なす角度（ホログラム内での角度）が直角に近い場合，
ホログラム面に平行な成分の光の回折される効率が低く
なるために発生するものである。

【００３５】同様に，ホログラム３０４により回折され
る光も，ホログラム面に対して垂直な光の方が効率が高
い。このため，赤色光３０６は効率よくホログラム３０
４によって回折される。

【００３６】したがって，ホログラム３０４により回折
される光を減少させることなく，ホログラム３０４に入
射する光は約１／２とすることができる。また，ホログ
ラム３０４，導光板３０１，ホログラム３０４と導光板
３０１との間の接着剤（図示せず）等による散乱は，入
射する光の強さに比例するため，本実施例では散乱光の
輝度を約１／２に減少させることができる。

【００３７】〔実施例３〕図５は，実施例３に係る車両
用灯具の主要構成を示す説明図である。本構成は上記実
施例２における図３に示したものと殆ど同一部品を用い
る。ただし，異なる部分として，図３に示したホログラ
ム３０３の代わりに偏光子５０１を設け，さらに，光源
から出射した赤色光３０５が偏光子５０１を通過した赤
色光が５０２となったことである。加えて，リフレクタ
１０３，バルブ１０４，カラーフィルタ１０５から構成
される光源の配置角度が異なっている。

【００３８】次に，動作について説明する。実施例３に
係る車両用灯具の動作は，上記実施例２とほとんど同一
であるが，実施例２では，ホログラム３０３によって偏
光成分を制限しているのに対し，本実施例３では，偏光
子５０１によって偏光成分を制限している。

【００３９】次に，以上説明した各実施例の効果につい
て説明する。各実施例における車両用灯具のレイアウト
構成は，導光板中を全反射を繰り返し進行する光を，導
光板外に出射させる出射用のホログラムが，Ｓ偏光成分
の回折効率が高くなるようになっている。このため，出
射用のホログラムにＳ偏光光のみを入射すると入射光束
を１／２とした場合においても，回折光束は同じである
という第１の効果がある。このとき，偏光成分を分離す
るための手段として偏光板等を用いる。

【００４０】第２の効果として，ホログラムを偏光分離
手段として使用した場合，入射角，回折角を自由に設定
することができるため，光源レイアウトの自由度を広げ
ることができる。

【００４１】第３の効果として，ホログラムによる透過
光（Ｐ偏光光）を利用するため，全体の光束利用率を高
くすることができる。なお，偏光板において，Ｓ偏光の
み透過するようにした場合，Ｐ偏光は吸収されるので利
用することができない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように，請求項１に係る車
両用灯具によれば，光を出射する光出射手段と，前記光
出射手段から出射した光の偏光方向を制限する偏光方向
制限手段と，前記光出射手段から出射した光を所定方向
に回折する光回折手段とを具備するため，ホログラムに
より回折された光束を減少させることなく，該ホログラ
ムへ入射する光束を少なくすることを可能にして，ホロ
グラム付近における散乱光を減少させ，運転者における
質感を向上させることができる。

【００４３】また，請求項２に係る車両用灯具によれ
ば，ホログラムを偏光分離手段として使用するため，入
射角，回折角を自由に設定することができ，光源レイア
ウトの自由度を広げることができる。

【００４４】また，請求項３に係る車両用灯具によれ
ば，ホログラムによる透過光（Ｐ偏光光）を利用するた
め，全体の光束利用率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１に係る車両用灯具の主要構成を示す説
明図である。

【図２】実施例１に係る透過型ホログラムの赤色光の入
射角と回折角の定義を示す説明図である。

【図３】実施例２に係る車両用灯具の主要構成を示す説
明図である。

【図４】実施例２に係るホログラムへの赤色光の入射角
および回折角の定義を示す説明図である。

【図５】実施例３に係る車両用灯具の主要構成を示す説
明図である。

【図６】従来における車両用灯具の主要構成を示す説明
図である。

【図７】従来における他の車両用灯具の主要構成を示す
説明図である。

【符号の説明】

１０３ リフレクタ １０４ バルブ １０５ カラーフィルタ １０７，１０８，１０９ 透過型ホログラム ３０３，３０４ ホログラム ５０１ 偏光子

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光を出射する光出射手段と，前記光出射
   手段から出射した光の偏光方向を制限する偏光方向制限
   手段と，前記光出射手段から出射した光を所定方向に回
   折する光回折手段とを具備することを特徴とする車両用
   灯具。
2. 【請求項２】 前記偏光方向制限手段として，ホログラ
   ムを用いることを特徴とする請求項１記載の車両用灯
   具。
3. 【請求項３】 前記偏光方向制限手段は，入射光の方向
   ベクトルＫｉｎと，回折光の方向ベクトルＫｏｕｔとが
   形成する角度をθとしたとき， ｜ｃｏｓθ｜＜０．２ の関係を満たすように設定することを特徴とする請求項
   １記載の車両用灯具。