WO2018198939A1 - ランプユニット、車両用灯具システム - Google Patents

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WO2018198939A1
WO2018198939A1 PCT/JP2018/016168 JP2018016168W WO2018198939A1 WO 2018198939 A1 WO2018198939 A1 WO 2018198939A1 JP 2018016168 W JP2018016168 W JP 2018016168W WO 2018198939 A1 WO2018198939 A1 WO 2018198939A1
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WO
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light
polarizing plate
liquid crystal
lamp unit
disposed
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PCT/JP2018/016168
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English (en)
French (fr)
Inventor
都甲　康夫
高尾　義史
雅典 大野
岩本　宜久
Original Assignee
スタンレー電気株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/63—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates
    • F21S41/64—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices
    • F21S41/645—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on refractors, filters or transparent cover plates by changing their light transmissivity, e.g. by liquid crystal or electrochromic devices by electro-optic means, e.g. liquid crystal or electrochromic devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
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    • F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24-F21S41/28
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/14—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing polarised light

Definitions

  • the present invention relates to a lamp unit that generates irradiation light with various light distribution patterns, a vehicle lamp system including the lamp unit, and the like.
  • Patent Document 1 discloses a cut-off suitable for a light distribution pattern for a vehicle headlamp by blocking a part of light emitted forward from a light emitting unit by a light shielding unit.
  • the vehicle headlamp which forms is disclosed.
  • An electro-optical element capable of realizing selective light control according to the shape of the light distribution pattern is used for the light shielding portion in the vehicle headlamp.
  • a liquid crystal element is used as the electro-optical element.
  • One specific object of the present invention is to provide a technique capable of increasing the light use efficiency when selective light irradiation is performed using a liquid crystal element (liquid crystal device).
  • a lamp unit is generated by (a) a light source, (b) a reflective polarizing plate disposed at a position where light from the light source is incident, and (c) the reflective polarizing plate.
  • a reflecting mirror that reflects the reflected light and re-enters the reflective polarizing plate;
  • a liquid crystal device disposed on the light output surface side of the reflective polarizing plate; and
  • a light output surface side of the liquid crystal device comprising: a polarizing plate disposed; and (f) a lens disposed on a light exit surface side of the polarizing plate.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the vehicular lamp system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the lamp unit according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an index for determining a suitable value of N / A of the projection lens.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration example of the liquid crystal device.
  • FIG. 5 is a schematic plan view illustrating a configuration example of each second electrode provided on the second substrate of the liquid crystal device.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of the lamp unit according to the fourth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit according to the fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit according to the sixth embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit according to the seventh embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the vehicular lamp system according to the first embodiment.
  • the vehicle lamp system shown in FIG. 1 performs image recognition processing by the control unit 102 based on an image of the surroundings (for example, the front) of the host vehicle photographed by the camera 101, and performs object recognition (for example, an oncoming vehicle, a preceding vehicle, and a walking). And the like, and the control unit 102 controls the lamp units 103R and 103L in accordance with the position of the target object to selectively irradiate light.
  • the camera 101 is disposed at a predetermined position (for example, the upper part of the windshield) in the host vehicle.
  • the control unit 102 is realized, for example, by executing a predetermined operation program in a computer system having a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
  • the lamp unit 103R is disposed on the front right side of the host vehicle, and the lamp unit 103L is disposed on the front left side of the host vehicle. Note that the overall configuration of the vehicular lamp system is the same in other embodiments described later.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the lamp unit according to the first embodiment.
  • the illustrated lamp unit 103R includes a light source 1, a collimating lens 2, a reflective polarizing plate (reflective polarizer) 3, a liquid crystal device 4, a polarizing plate 5, a reflecting mirror 6, and a projection lens 7.
  • the light source 1 includes a light emitting element such as an LED, and emits white light, for example.
  • the number of light emitting elements may be one or more. When using a plurality of light emitting elements, it is preferable to arrange the light emitting elements in the depth direction on the paper surface of FIG.
  • the spread angle of light emitted from the light source 1 is preferably as narrow as possible. For this reason, it is also preferable to collimate outgoing light by arranging a lens immediately above a light emitting element such as an LED. Further, it is preferable that the center of the light beam by the light of the light source 1 (indicated by a one-dot chain line in the figure) is irradiated near the center of the liquid crystal device 4.
  • the light quantity of the light source 1 is set so that necessary and sufficient luminance can be obtained in consideration of the loss caused by the optical system.
  • the collimating lens 2 is disposed in front of the light emitting portion of the light source 1 and condenses the light emitted from the light source 1 to convert it into substantially parallel light.
  • the reflective polarizing plate 3 is, for example, a wire grid polarizing plate, which transmits polarized light in a specific direction and reflects polarized light in other directions.
  • a wire grid polarizing plate here is a polarizing plate comprised by providing many thin wires which consist of metals, such as aluminum, on hard substrates, such as a glass substrate, and is excellent in heat resistance.
  • a reflective polarizing plate using an optical multilayer film may be used as the reflective polarizing plate 3.
  • the liquid crystal device 4 is disposed on the light exit surface side of the reflective polarizing plate 3 and modulates incident light to form various light distribution patterns.
  • the liquid crystal device 4 has, for example, a plurality of light modulation areas arranged in a matrix, and each light modulation area can be controlled independently.
  • the liquid crystal device 4 is a flat device, and is arranged so that its main surface is substantially parallel to the reflective polarizing plate 3.
  • the liquid crystal device 4 is preferably arranged with a gap (for example, several mm) between the reflective polarizing plate 3 and the polarizing plate 5 without being in close contact with each other. This is because the reflective polarizing plate 3 may have heat due to the irradiation light from the light source 1 and the heat may be transmitted to the liquid crystal device 4 to cause a malfunction. Providing a gap facilitates cooling by a fan or the like.
  • the optical compensation plate When an optical compensation plate (not shown) is combined with the liquid crystal device 4, the optical compensation plate may be directly bonded to any one of the liquid crystal device 4, the reflective polarizing plate 3, and the polarizing plate 5. In that case, the optical compensation plate is disposed so as to be positioned between the reflective polarizing plate 3 and the polarizing plate 5.
  • the polarizing plate 5 is disposed on the light emitting surface side of the liquid crystal device 4, and light (polarized light) transmitted through the liquid crystal device 4 is incident thereon.
  • a polarizing plate made of a general organic material iodine type, dye type, etc.
  • a wire grid polarizing plate may be used. In this case, it is preferable to use a wire grid polarizing plate that suppresses surface reflection.
  • the polarizing plate 5 may be formed by stacking a polarizing plate made of an organic material and a wire grid polarizing plate.
  • the reflecting mirror 6 is disposed at a position facing the light incident surface side of the reflective polarizing plate 3, and when light reflected on the light incident surface of the reflective polarizing plate 3 is incident, this light is reflected to reflect the reflective polarizing plate 3.
  • the reflecting mirror 6 is not particularly limited.
  • a reflecting mirror configured by providing a general reflecting film (aluminum film, silver alloy film, optical multilayer film, etc.) on a base material can be used.
  • the reflecting state of the reflecting mirror 6 is preferably specular reflection, and therefore the surface of the reflecting mirror 6 is preferably as smooth as possible.
  • resin When using resin as a base material, you may produce by resin molding etc.
  • the projection lens 7 is disposed on the light exit surface side of the polarizing plate 5 and condenses and projects an image formed by light transmitted through the polarizing plate 5. This projected image becomes light emitted by the vehicle lamp system.
  • the projection lens 7 for example, a reverse projection type projector lens having a focal point at a specific distance can be used. In this case, those having a large N / A (numerical aperture) are preferable.
  • the projection lens 7 is preferably arranged so that the above-mentioned focal point is located in a liquid crystal layer (described later) portion of the liquid crystal device 4, but the projected image is sharply arranged by deviating the focal point. You can also avoid becoming too much.
  • the projection lens 7 may be provided with an image shifter function.
  • all the components of the light emitted from the light source 1 are the respective light control function portions of the liquid crystal device 4 (light control electrode forming portions described later).
  • Each component is arranged so as to be incident on the aperture portion of the reflective polarizing plate 3 and the aperture portion of the projection lens 7.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining an index for determining a suitable value of N / A of the projection lens.
  • Angles ⁇ 1 and ⁇ 2 defined in the figure indicate the inclination angles of light rays that are incident most inclined with respect to the center line (dashed line) of the projection lens 7 out of the light projected onto the projection lens 7, respectively. ing.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the liquid crystal device.
  • the illustrated liquid crystal device 4 includes a first substrate 11 and a second substrate 12 which are arranged to face each other, a first electrode 13 provided on the first substrate 11, and a plurality of second electrodes 14 provided on the second substrate 12. And a liquid crystal layer 17 disposed between the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • the reflective polarizing plate 3 and the polarizing plate 5 that are disposed to face each other with the liquid crystal device 4 interposed therebetween are disposed, for example, with their absorption axes substantially orthogonal to each other.
  • a normally black mode is assumed, which is an operation mode in which light is shielded (the transmittance is extremely low) when no voltage is applied to the liquid crystal layer 17 of the liquid crystal device 4.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are each a rectangular substrate in plan view, and are disposed to face each other.
  • a transparent substrate such as a glass substrate or a plastic substrate can be used.
  • spacers are uniformly distributed between the first substrate 11 and the second substrate 12, and the substrate gap is maintained at a desired size (for example, about several ⁇ m) by these spacers.
  • the first electrode 13 is provided on one surface side of the first substrate 11.
  • Each second electrode 14 is provided on one surface side of the second substrate 12.
  • Each electrode is configured by appropriately patterning a transparent conductive film such as indium tin oxide (ITO), for example. Although illustration is omitted, an insulating film may be further provided on the upper surface of each electrode.
  • ITO indium tin oxide
  • the first alignment film 15 is provided on one surface side of the first substrate 11 so as to cover the first electrode 13.
  • the second alignment film 16 is provided on one surface side of the second substrate 12 so as to cover each second electrode 14.
  • an alignment film that restricts the alignment state of the liquid crystal layer 17 to a substantially horizontal alignment is used.
  • Each alignment film is subjected to a uniaxial alignment process such as a rubbing process and has an alignment regulating force in one direction.
  • the direction of the alignment treatment for each alignment film is set to be substantially orthogonal to each other, for example.
  • the liquid crystal layer 17 is provided between the first substrate 11 and the second substrate 12.
  • the liquid crystal layer 17 is formed using a fluid nematic liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy ⁇ and containing an appropriate amount of chiral material.
  • the liquid crystal layer 17 of this embodiment has an initial alignment determined by the alignment regulating force of the first alignment film 15 and the second alignment film 16, and the alignment direction of the liquid crystal molecules when no voltage is applied is the same as that of the first substrate 11.
  • the second substrate 12 is twisted by approximately 90 °.
  • the liquid crystal layer 17 has a pretilt angle of several degrees with respect to each substrate surface. When a voltage equal to or higher than the threshold is applied between the first electrode 13 and the second electrode 14, the liquid crystal molecules in the liquid crystal layer 17 are untwisted and rise in the substrate normal direction.
  • FIG. 5 is a schematic plan view showing a configuration example of each second electrode provided on the second substrate of the liquid crystal device.
  • the present embodiment assumes a liquid crystal device 4 that operates by static drive, and a plurality of second electrodes 14 that are separated and independent from each other are arranged in a matrix on one surface of the second substrate 12.
  • FIG. 5 shows a part of the multiple second electrodes 14.
  • Each of the second electrodes 14 in the illustrated example has a substantially rectangular shape in plan view, but is formed in different shapes and areas in order to correspond to various light distribution patterns.
  • each second electrode 14 is electrically and physically separated and independent, and a wiring is associated with each of the second electrodes 14 so that a voltage can be applied individually.
  • Each wiring connected to each second electrode 14 is provided so as to extend either upward or downward in the drawing. Specifically, each wiring connected to each second electrode 14 for the upper three rows in the figure is provided so as to extend upward in the figure, and each second electrode for the lower four rows in the figure. Each wiring connected to 14 is provided so as to extend downward in the drawing. Each wiring extends to one end side or the other end side of the second substrate 12 and receives a drive voltage supplied from an external drive device (not shown).
  • each second electrode 14 has a different width in the x direction in each drawing. Specifically, with respect to the second electrodes 14 for the upper three rows, the width in the x direction becomes smaller toward the upper side along the y direction in the figure. Thereby, a region for providing wiring is secured. In addition, with respect to the second electrodes 14 for the lower four rows, the width in the x direction is smaller toward the lower side along the y direction in the figure. Thereby, a region for providing wiring is secured.
  • Each of the second electrodes 14 is disposed so as to face the first electrode 13. By individually applying a voltage to each of the second electrodes 14 and applying a predetermined voltage to the first electrode 13, light transmission / reception is performed for each light modulation region that is a region corresponding to each second electrode 14. Non-transparent can be switched.
  • An image corresponding to a desired light distribution pattern can be formed by the liquid crystal device 4 having such a configuration, and the reflective polarizing plate 3 and the polarizing plate 5 disposed so as to face each other, and the image is formed by the projection lens 7.
  • Irradiating light with a desired light distribution pattern can be realized in front of the host vehicle by inverting and projecting in a point-symmetric manner. Specifically, as described above, it is possible to realize irradiation light in which a light irradiation region and a non-irradiation region are set according to the presence or absence of an oncoming vehicle or the like.
  • a pair of glass substrates is prepared.
  • a material in which a transparent conductive film such as ITO is previously formed is used.
  • Examples of a method for forming the transparent conductive film include a sputtering method and a vacuum deposition method.
  • the first electrode 13 and the second electrodes 14 are formed by patterning the transparent conductive film of the glass substrate. At this time, wiring for routing is also formed at the same time (see FIG. 5). In this way, the first substrate 11 having the first electrode 13 and the second substrate 12 having each second electrode 14 are obtained.
  • the first alignment film 15 is formed on the first substrate 11, and the second alignment film 16 is formed on the second substrate 12.
  • a horizontal alignment film material is applied to each of the first substrate 11 and the second substrate 12 by flexographic printing or an inkjet method, and then heat treatment is performed.
  • the horizontal alignment film material for example, a main chain type horizontal alignment film material is used. The film thickness when applied is about 500 to 800 mm.
  • the heat treatment for example, baking is performed at 160 to 250 ° C. for 1 to 1.5 hours.
  • a vertical alignment film material is used instead of the horizontal alignment film material.
  • an alignment film material made of an inorganic material for example, a material in which the main chain skeleton is formed of a siloxane bond (Si—O—Si bond) may be used.
  • an alignment process is performed on each of the first alignment film 15 and the second alignment film 16.
  • a rubbing process in one direction is performed.
  • the amount of pressing which is a condition at this time, can be set to, for example, 0.3 mm to 0.8 mm.
  • the direction of the rubbing process on each of the first alignment film 15 and the second alignment film 16 intersects at an angle of approximately 90 °.
  • Set the rubbing direction to.
  • the direction of the rubbing process is not limited to this and can be set in various ways.
  • a sealing material is formed on one surface of one substrate (for example, the first substrate 11).
  • a thermosetting or photocurable sealing material epoxy, acrylic, etc.
  • a main seal material containing an appropriate amount of gap control material is formed on one surface of the first substrate 11.
  • the main sealing material is formed by, for example, a screen printing method or a dispenser printing method.
  • the diameter of the gap control material included in the main seal material is selected according to the set value of the layer thickness of the liquid crystal layer 17 and is, for example, about 4 ⁇ m.
  • a gap control material is dispersed on one surface of the other substrate (for example, the second substrate 12) or a rib material is formed.
  • a gap control material for example, plastic balls having a particle size of 4 ⁇ m are sprayed by a dry gap material sprayer. If a rib material is used, the resin film is patterned.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are overlapped with each electrode formation surface facing each other, and heat treatment or ultraviolet irradiation is performed in a state where pressure is constantly applied by a press machine or the like, whereby the main seal is formed. Harden the material. For example, if a thermosetting sealing material is used, heat treatment at 150 ° C. is performed.
  • the liquid crystal layer 17 is formed by filling the gap between the first substrate 11 and the second substrate 12 with a liquid crystal material.
  • the liquid crystal material is filled by, for example, a vacuum injection method.
  • a liquid crystal material having a positive dielectric anisotropy ⁇ and a refractive index anisotropy ⁇ n of, for example, about 0.15 can be used. Note that a small amount of chiral material may be added to the liquid crystal material.
  • the liquid crystal material may be filled by an ODF method. When the liquid crystal layer 17 is vertically aligned, a liquid crystal material having a negative dielectric anisotropy is used.
  • the inlet is sealed with an end seal material.
  • an ultraviolet curable resin is used as the end seal material. In this way, the liquid crystal device 4 is completed.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicle lamp system of the second embodiment.
  • the illustrated lamp unit 113 ⁇ / b> R basically has the same configuration as the lamp unit 103 ⁇ / b> R of the first embodiment described above, and is different only in that the reflective polarizing plate 3 is inclined.
  • the liquid crystal device 4 and the polarizing plate 5 are arranged so that their main surfaces are substantially orthogonal to the center line (one-dot chain line) of the projection lens 7.
  • the reflective polarizing plate 3 is inclined with a main surface (light incident surface) having a predetermined angle ⁇ (> 0) with the main surface (light incident surface) of the liquid crystal device 4. .
  • a part of the central point of the light emitted from the light source 1 passes through the reflective polarizing plate 3 and is irradiated on the substantial center of the main surface of the liquid crystal device 4 and is emitted from the light source 1.
  • Each of the components is reflected so that the central point of the reflected light is reflected at the center of the main surface of the liquid crystal device 4 when the light is partially reflected by the reflective polarizing plate 3 and incident on and reflected by the reflecting mirror 6. Place.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicle lamp system of the third embodiment.
  • the illustrated lamp unit 123 ⁇ / b> R basically has the same configuration as the lamp unit 103 ⁇ / b> R of the first embodiment described above, and a retardation plate 8 is additionally disposed on the front side of the reflecting mirror 6. Only is different.
  • the retardation plate 8 various materials such as a film, a crystal plate, a liquid crystal polymer film, and a liquid crystal panel can be used.
  • the retardation plate 8 for example, a broadband 1 ⁇ 2 wavelength plate ( ⁇ / 2 plate), 1 ⁇ 4 wavelength plate ( ⁇ / 4 plate), 3/4 wavelength plate (3 ⁇ / 4 plate), or the like is used. Can do.
  • a quarter wavelength plate is used as the phase difference plate 8
  • it is preferable that the slow axis direction is disposed at an angle of approximately 45 ° with respect to the polarization axis of the reflective polarizing plate 3.
  • it is preferable to arrange the slow axis direction so as to form an angle of approximately 22.5 ° with respect to the polarization axis of the reflective polarizing plate 3.
  • the linearly polarized light in a specific direction of the reflected light generated by the reflective polarizing plate 3 passes through the quarter wavelength plate once to become circularly polarized light, is reflected by the reflecting mirror 6 and is again 1 /
  • the light emitted from the light source 1 passes through the retardation plate 8 2n times (n: natural number).
  • the phase difference provided by the phase difference plate 8 is, for example, ⁇ / 2n ⁇ / 4 (n: natural number) when the wavelength of light is ⁇ .
  • the polarization direction of the light reflected by the reflective polarizing plate 3, reflected by the reflective mirror 6 and re-entering the reflective polarizing plate 3 is controlled by the phase difference plate 8, so that (180n ⁇ 90) ° (n: integer) ) Only changes.
  • the reflective polarizing plate 3 may be disposed in an inclined manner in the same manner as the lamp unit 113R of the second embodiment described above.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicle lamp system of the fourth embodiment.
  • the illustrated lamp unit 133R includes a light source 1, a collimating lens 2, a reflective polarizing plate (reflective polarizer) 3, a liquid crystal device 4, a polarizing plate 5, a reflecting mirror 6, a projection lens 7, and a retardation plate 9. Yes. Since the configuration other than the phase difference plate 9 is the same as that of the lamp unit 103R (103L) of the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the phase difference plate 9 is disposed on the light incident surface side of the reflective polarizing plate 3 and gives a phase difference to incident light.
  • the position where the phase difference plate 9 is disposed for example, as shown in the drawing, it is preferably disposed in close contact with the light incident surface side of the reflective polarizing plate 3, but in principle, the light source 1 and the reflective polarizing plate 3 are arranged. It may be on the optical path between.
  • the retardation plate 9 for example, a broadband 1 ⁇ 2 wavelength plate ( ⁇ / 2 plate), 1 ⁇ 4 wavelength plate ( ⁇ / 4 plate), 3/4 wavelength plate (3 ⁇ / 4 plate), or the like is used. be able to. In this case, polycarbonate (PC), cycloolefin (COP), or the like can be used as the material.
  • the slow axis direction is disposed at an angle of about 45 ° with respect to the polarization axis of the reflective polarizing plate 3.
  • the linearly polarized light in a specific direction of the reflected light generated by the reflective polarizing plate 3 passes through the quarter wavelength plate once to become circularly polarized light, is reflected by the reflecting mirror 6 and is again 1 /
  • the light emitted from the light source 1 passes through the phase difference plate 9 (2n-1) times (n: natural number).
  • the phase difference provided by the phase difference plate 9 is, for example, ⁇ / 2n ⁇ / 4 (n: natural number) when the wavelength of light is ⁇ .
  • the polarization direction of the light reflected by the reflective polarizing plate 3, reflected by the reflective mirror 6 and re-entering the reflective polarizing plate 3 is controlled by the phase difference plate 9, so that (180n ⁇ 90) ° (n: integer) ) Only changes.
  • each component of the light emitted from the light source 1 is the respective light control function parts of the liquid crystal device 4 (light control electrode forming parts described later).
  • Each component is arranged so as to be incident on the aperture portion of the reflective polarizing plate 3 and the aperture portion of the projection lens 7.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicle lamp system of the fifth embodiment.
  • the illustrated lamp unit 143R basically has the same configuration as the lamp unit 133R of the fourth embodiment described above, except that the reflective polarizing plate 3 and the phase difference plate 9 are inclined. ing.
  • the liquid crystal device 4 and the polarizing plate 5 are arranged so that their main surfaces are substantially orthogonal to the center line (one-dot chain line) of the projection lens 7.
  • each of the reflective polarizing plate 3 and the retardation plate 9 has a predetermined angle ⁇ (> 0) between the main surface (light incident surface) and the main surface (light incident surface) of the liquid crystal device 4. Are inclined.
  • a part of the center point of the light emitted from the light source 1 passes through the reflective polarizing plate 3 and the phase difference plate 9 and is irradiated to the substantial center of the main surface of the liquid crystal device 4, and the light source A part of the light emitted from 1 is specularly reflected by the reflective polarizing plate 3 and is incident on the reflecting mirror 6 so that the central point of the reflected light is applied to substantially the center of the main surface of the liquid crystal device 4.
  • Each component is arranged in
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicle lamp system of the sixth embodiment.
  • the illustrated lamp unit 153R basically has the same configuration as the lamp unit 133R of the fourth embodiment described above, and only the configuration of the light source 1 and the reflecting mirror 6a is different.
  • the light source 1 is arranged so that its optical axis coincides with the central axis (optical axis) of the optical system such as the projection lens 7.
  • the reflecting mirror 6a has a curved reflecting surface such as a concave mirror, and is disposed so as to surround at least the light emitting portion 1a of the light source 1.
  • Such a lamp unit 153R has a strong light component at the center of the light source 1 and is regularly reflected by the reflective polarizing plate 3 and returns to the light source 1 again, although there is some loss in terms of light utilization efficiency, the configuration becomes simple. There is an advantage that the optical system can be easily made compact.
  • Light from the light source 1 is incident on the main surfaces of the liquid crystal element 4 and the projection lens 7 together with direct light and light reflected by the reflecting mirror 6a. In this case, the direct light passes through the phase difference plate 9 once, and the reflected light passes 1 + 2n times (n: natural number).
  • the reflective polarizing plate 3 and the phase difference plate 9 may be inclined and arranged in the same manner as the lamp unit 143R of the fifth embodiment described above.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp unit in the vehicular lamp system according to the seventh embodiment.
  • the illustrated lamp unit 163R has basically the same configuration as the lamp unit 153R of the sixth embodiment described above, and only the position where the light source 1 is arranged is different.
  • the light source 1 is arranged at a slightly shifted position without matching the central axis (optical axis) of the optical system such as the projection lens 7.
  • the optical axis of the light source 1 obliquely intersects with the central axis of the optical system.
  • the light component having a strong center at the light source 1 does not return to the light source 1 even if it is regularly reflected by the reflective polarizing plate 3, there is an advantage that the light use efficiency can be easily increased.
  • the light use efficiency can be improved. Therefore, it is possible to increase the light use efficiency in the vehicle lamp system that performs selective light irradiation using the liquid crystal element. Moreover, when the polarization direction is adjusted using a phase difference plate, the light utilization efficiency can be further increased.
  • the present invention is not limited to the contents of the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention.
  • the normally black mode is assumed as the operation mode of the liquid crystal device, but a normally white mode may be used.
  • the liquid crystal device is exemplified by the liquid crystal layer having a twisted alignment (TN alignment), but is not limited thereto.
  • a liquid crystal device using any operation mode may be used as long as light can be controlled to be partially transmissive / non-transmissive.
  • an optical compensation plate such as a C plate may be appropriately combined with the liquid crystal device.
  • the present invention is applied to a vehicle lamp system that performs selective light irradiation with respect to the presence or absence of an oncoming vehicle or the like in front of the vehicle.
  • the range is not limited to this.
  • the present invention is applied to a vehicular lamp system that switches light irradiation according to the turning direction of the vehicle, a vehicular lamp system that variably controls the optical axis direction of the headlamp according to the inclination angle of the vehicle in the front-rear direction. It is also possible to do.
  • the present invention can be applied to a vehicular lamp system that switches between a high beam and a low beam in a headlamp without depending on a mechanical operation portion.
  • the lamp unit according to the present invention can be used not only for a vehicle but also for various uses as a lighting device capable of generating various orientation patterns.
  • Light source 2 Collimating lens 3: Reflective polarizing plate 4: Liquid crystal device 5: Polarizing plate 6: Reflecting mirror 7: Projection lens 8: Retardation plate 101: Camera 102 :: Control unit 103R, 103L: Lamp unit

Abstract

液晶素子（液晶装置）を用いて選択的な光照射を行う場合における光利用効率を高めること。　（ａ）光源と、（ｂ）光源からの光が入射する位置に配置される反射偏光板と、（ｃ）反射偏光板により生じる反射光を反射して当該反射偏光板へ再入射させる反射鏡と、（ｄ）反射偏光板の光出射面側に配置される液晶装置と、（ｅ）液晶装置の光出射面側に配置される偏光板と、（ｆ）偏光板の光出射面側に配置されるレンズを含む、ランプユニットである。

Description

ランプユニット、車両用灯具システム
　本発明は、種々の配光パターンによる照射光を生成するランプユニット並びにこのランプユニットを備える車両用灯具システム等に関する。
　特開２００５－１８３３２７号公報（特許文献１）には、発光部から前方に向かって照射される光の一部を遮光部によって遮断して車両前照灯用の配光パターンに適したカットオフを形成する車両前照灯が開示されている。この車両前照灯における遮光部は、配光パターンの形状に応じて選択的な調光を実現可能な電気光学素子が用いられる。そして、電気光学素子としては、例えば液晶素子が用いられる。
　ところで、上記した従来の車両前照灯において遮光部として、例えば一般的なＴＮ型の液晶素子を用いた場合には、発光部からの照射光の光利用効率が低くなるという不都合がある。これは、液晶素子の構成要素として一対の偏光板が含まれるため、その原理上、並びに各偏光板による光吸収の影響を考えると、液晶素子の光透過率が３５％程度かそれ以下となることに起因する。
特開２００５－１８３３２７号公報
　本発明に係る具体的態様は、液晶素子（液晶装置）を用いて選択的な光照射を行う場合における光利用効率を高めることが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）光源と、（ｂ）前記光源からの光が入射する位置に配置される反射偏光板と、（ｃ）前記反射偏光板により生じる反射光を反射して当該反射偏光板へ再入射させる反射鏡と、（ｄ）前記反射偏光板の光出射面側に配置される液晶装置と、（ｅ）前記液晶装置の光出射面側に配置される偏光板と、（ｆ）前記偏光板の光出射面側に配置されるレンズを含む、ランプユニットである。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記のランプユニットと、このランプユニットの光源と液晶装置の各々の動作を制御する制御部を含む、車両用灯具システムである。
　上記構成によれば、液晶素子（液晶装置）を用いて選択的な光照射を行う場合における光利用効率を高めることができる。
図１は、第１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、第１実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図３は、投影レンズのＮ／Ａの好適値を決める指標について説明するための図である。 図４は、液晶装置の構成例を示す模式的な断面図である。 図５は、液晶装置の第２基板に設けられる各第２電極の構成例を示す模式的な平面図である。 図６は、第２実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図７は、第３実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図８は、第４実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図９は、第５実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図１０は、第６実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。 図１１は、第７実施形態のランプユニットの構成例を示す図である。
（第１実施形態）
　図１は、第１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１０１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１０２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１０２により各ランプユニット１０３Ｒ、１０３Ｌを制御して選択的な光照射を行うものである。カメラ１０１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１０２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１０３Ｒ、１０３Ｌは、ランプユニット１０３Ｒが自車両の前方右側に配置され、ランプユニット１０３Ｌが自車両の前方左側に配置される。なお、後述する他の実施形態においても車両用灯具システムの全体構成は共通である。
　図２は、第１実施形態の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１０３Ｒについて説明するがランプユニット１０３Ｌも同様の構成を有している（以下においても同様）。図示のランプユニット１０３Ｒは、光源１、コリメートレンズ２、反射偏光板（反射偏光子）３、液晶装置４、偏光板５、反射鏡６、投影レンズ７を含んで構成されている。
　光源１は、ＬＥＤ等の発光素子を含んで構成されており、例えば白色光を放出する。発光素子の数は１つでも複数でもよい。複数の発光素子を用いる場合には、図２の紙面における奥行き方向に各発光素子を並べることが好ましい。
　光源１から放出される光の広がり角は極力狭いことが好ましい。このため、例えばＬＥＤ等の発光素子の直上にレンズを配置して出射光をコリメート化することも好ましい。また、光源１の光による光束の中心（図中一点鎖線で示す）は液晶装置４の中央付近に照射されることが好ましい。光源１の光量は、光学系による損失分を考慮した上で必要十分な輝度を得られるようにする。
　コリメートレンズ２は、光源１の光出射部の前方に配置されており、光源１から放出される光を集光して略平行光に変換する。
　反射偏光板３は、例えばワイヤーグリッド偏光板であり、特定方向の偏光を透過させ、他の方向の偏光を反射するものである。ここでいうワイヤーグリッド偏光板とは、ガラス基板等の硬質基板上にアルミニウムなどの金属からなる多数の細線を設けて構成された偏光板であり、耐熱性に優れる。反射偏光板３としては、光学多層膜による反射偏光板を用いてもよい。
　液晶装置４は、反射偏光板３の光出射面側に配置されており、入射光を変調して種々の配光パターンを形成する。この液晶装置４は、例えばマトリクス状に配列された複数の光変調領域を有しており、各光変調領域をそれぞれ独立に制御することができる。図示のように、液晶装置４は、平板状のデバイスであり、その主面が反射偏光板３とほぼ平行になるように配置されている。
　また、液晶装置４は、反射偏光板３と偏光板５のいずれとも密着せずに相互間に隙間（例えば数ｍｍ）を有して配置されることが好ましい。これは、光源１からの照射光により特に反射偏光板３が熱をもつ可能性があり、その熱が液晶装置４に伝わることで誤動作を生じる可能性があるからである。隙間を設けることでファンなどによる冷却が容易になる。
　なお、液晶装置４に光学補償板（図示せず）を組み合わせる場合には、この光学補償板を液晶装置４、反射偏光板３、偏光板５のいずれかに直接的に貼り合わせてもよい。その場合、光学補償板は、反射偏光板３と偏光板５の間に位置するように配置する。
　偏光板５は、液晶装置４の光出射面側に配置されており、液晶装置４を透過した光（偏光）が入射する。この偏光板５としては、例えば一般的な有機材料（ヨウ素系、染料系等）からなる偏光板を用いることができる。また、耐熱性を重視する場合には、ワイヤーグリッド偏光板を用いてもよい。この場合、表面反射を抑えたワイヤーグリッド偏光板を用いることが好ましい。また、有機材料からなる偏光板とワイヤーグリッド偏光板を重ねて偏光板５を構成してもよい。
　反射鏡６は、反射偏光板３の光入射面側と対向する位置に配置されており、反射偏光板３の光入射面において反射された光が入射するとこの光を反射して反射偏光板３へ再入射させる。この反射鏡６としては、特に限定はなく、例えば一般的な反射膜（アルミニウム膜、銀合金膜、光学多層膜など）を基材に設けて構成された反射鏡を用いることができる。反射鏡６の反射状態は、鏡面反射であることが望ましく、そのため反射鏡６の表面はできるだけ平滑であることが好ましい。基材として樹脂を用いる場合には、樹脂成形などで作製してもよい。
　反射鏡６と光源１および反射偏光板３の位置関係については、反射偏光板３の光入射面（反射面）に対して、光源１の光（光束）が正反射する方向と、反射鏡６の反射面における中央部の法線方向とが一致することが好ましい。また、反射鏡６と光源１の位置関係としては、反射偏光板３の光入射面の法線方向（ランプユニットの光軸の中心軸）に対して、光源１からの出射光の光軸と反射鏡６による反射光の光軸とが点対称になるように両者を傾斜させて配置することが好ましい。また、図示のようにランプユニットとしての上下方向において相対的に上側に光源１を配置し、下側に反射鏡６を配置することが最も好ましいが、上下関係が逆でもよいし、左右方向に光源１と反射鏡６を配置してもよい。
　投影レンズ７は、偏光板５の光出射面側に配置されており、偏光板５を透過する光によって形成される像を集光して投影する。この投影された像が車両用灯具システムによる照射光となる。この投影レンズ７としては、例えば特定の距離に焦点を有する反転投影型のプロジェクターレンズを用いることができる。この場合、Ｎ／Ａ（開口数）の大きいものが好ましい。この投影レンズ７は、上記した焦点が液晶装置４の液晶層（後述する）の部分に位置するように配置されることが好ましいが、あえて焦点を少しずらして配置することで投影像が鮮明になりすぎないようにすることもできる。また、投影レンズ７にイメージシフタ機能を付与してもよい。
　このランプユニット１０３Ｒにおいては、光源１を出射した光の全ての成分（反射鏡６による反射光を含む）が液晶装置４の各々の光制御機能部分（後述する光制御用の電極の形成部分）に入射し、かつ、反射偏光板３の開口部分および投影レンズ７の開口部分に入射するように、各構成要素を配置される。
　図３は、投影レンズのＮ／Ａの好適値を決める指標について説明するための図である。図中に定義される角度θ１、θ２は、それぞれ投影レンズ７に投射される光のうち、投影レンズ７の中心線（一点鎖線）に対してそれぞれ最も傾斜して入射する光線の傾斜角度を示している。ここで、θ１＜θ２であるとすると、この場合に選択すべき投影レンズ７のＮ／Ａは、Ｎ／Ａ＝ｓｉｎθ２という関係式で定まる。このように、用いる光学系に応じて投影レンズ７を選択（設計・作製）することが好ましい。なお、光学系を最適化することにより、角度θ１と角度θ２を等しくしたほうが投影レンズ７のＮ／Ａをより小さくすることができる点で好ましい。
　図４は、液晶装置の構成例を示す模式的な断面図である。図示の液晶装置４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。この液晶装置４を挟んで対向配置される反射偏光板３と偏光板５は、例えば互いの吸収軸を略直交させて配置されている。本実施形態では、液晶装置４の液晶層１７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。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の間には、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。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。各第２電極１４と第１電極１３とが重なる領域のそれぞれが光変調領域として機能する。
　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。各配向膜としては、液晶層１７の配向状態を略水平配向に規制する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、例えば互いに略直交す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。本実施形態においては、誘電率異方性Δεが正でありカイラル材を適量含んだ、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が構成される。本実施形態の液晶層１７は、第１配向膜１５および第２配向膜１６による配向規制力を受けて初期配向が定まっており、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が第１基板１１と第２基板１２の間で略９０°捻れた状態となっている。また、液晶層１７は、各基板面に対して数°のプレティルト角を有する。第１電極１３と第２電極１４の間に閾値以上の電圧を印加した際には、液晶層１７の液晶分子は、捻れが解けて基板法線方向に立ち上がる。
　図５は、液晶装置の第２基板に設けられる各第２電極の構成例を示す模式的な平面図である。一例として、本実施形態ではスタティック駆動によって動作する液晶装置４を想定しており、第２基板１２の一面には、それぞれ分離独立した多数の第２電極１４がマトリクス状に配置されている。図５では多数の第２電極１４のうち一部分が示されている。図示の例の各第２電極１４は、いずれも平面視で略矩形状であるが、種々の配光パターンに対応するためにそれぞれ異なる形状、面積に形成されている。また、各第２電極１４は、それぞれ電気的・物理的に分離独立しており、各々に配線が対応付けられており、個別に電圧を印加することができる。
　各第２電極１４に接続された各配線は、図中、上方向または下方向のいずれかに延びるように設けられている。詳細には、図中の上側３行分の各第２電極１４に接続された各配線は、図中の上方向へ延びるように設けられ、図中の下側４行分の各第２電極１４に接続された各配線は、図中の下方向へ延びるように設けられている。各配線は、第２基板１２の一端側または他端側まで延びており、図示しない外部の駆動装置から駆動電圧の供給を受ける。
　各配線を通すために、各第２電極１４は、各行ごとに図中ｘ方向の幅が異なっている。詳細には、上側３行分の各第２電極１４については、図中ｙ方向に沿って上側のものほどｘ方向の幅が小さくなっている。それにより、配線を設ける領域が確保されている。また、下側４行分の各第２電極１４については、図中ｙ方向に沿って下側のものほどｘ方向の幅が小さくなっている。それにより、配線を設ける領域が確保されている。
　このような各第２電極１４は、各々が第１電極１３と対向して配置されている。このような各第２電極１４に対して個別に電圧を与え、第１電極１３には所定電圧を与えることにより、各第２電極１４に対応する領域である光変調領域ごとに光の透過／非透過を切り換えることができる。
　このような構成を有する液晶装置４とこれを挟んで対向配置される反射偏光板３および偏光板５によって所望の配光パターンに対応した像を形成することができ、その像を投影レンズ７によって点対称に反転させて拡大して投影することで、自車両の前方に所望の配光パターンによる照射光を実現することができる。具体的には、上記したように対向車両等の有無に応じて光照射領域と非照射領域を設定した照射光を実現することができる。
　以下、ランプユニットに含まれる液晶装置４の好適な製造方法について説明する。
　一対のガラス基板を用意する。例えば、ＩＴＯ等の透明導電膜が予め形成されているものを用いる。透明導電膜の形成方法としては、例えばスパッタ法や真空蒸着法がある。これらガラス基板の透明導電膜をパターニングすることにより、第１電極１３、各第２電極１４を形成する。このとき、引き回し用の配線も同時に形成する（図５参照）。このようにして、第１電極１３を有する第１基板１１、各第２電極１４を有する第２基板１２が得られる。
　次に、第１基板１１に第１配向膜１５を形成し、第２基板１２に第２配向膜１６を形成する。具体的には、第１基板１１と第２基板１２の各々に、水平配向膜材料をフレキソ印刷やインクジェット法などによって塗布し、その後に熱処理を行う。水平配向膜材料としては、例えば主鎖型の水平配向膜材料を用いる。塗布した際の膜厚が５００～８００Å程度となるようにする。熱処理としては、例えば１６０～２５０℃で１～１．５時間の焼成を行う。なお、液晶層１７を垂直配向にする場合には、水平配向膜材料に代えて垂直配向膜材料を用いる。また、液晶層１７をいずれの配向にする場合でも、無機材料からなる配向膜材料、例えば、主鎖骨格がシロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ結合）で形成されているものを用いてもよい。
　次に、第１配向膜１５、第２配向膜１６の各々に配向処理を行う。配向処理としては、例えば、一方向へのラビング処理を行う。このときの条件である押し込み量は、例えば０．３ｍｍ～０．８ｍｍとすることができる。ここでは、第１基板１１と第２基板１２を重ね合わせた際に、第１配向膜１５と第２配向膜１６の各々へのラビング処理の方向が概ね９０°の角度をなして交差するようにラビング処理の方向を設定する。なお、ラビング処理の方向はこれに限定されず種々に設定できる。
　次に、一方基板（例えば第１基板１１）の一面上にシール材を形成する。ここでは、耐熱性の高い熱硬化性もしくは光硬化性のシール材（エポキシ、アクリル等）を用いる。具体的には、ギャップコントロール材を適量（例えば２～５ｗｔ％）含んだメインシール材を第１基板１１の一面上に形成する。メインシール材の形成は、例えばスクリーン印刷法やディスペンサ印刷法などによる。メインシール材に含ませるギャップコントロール材の径は、液晶層１７の層厚の設定値に応じて選択されるものであり、例えば４μｍ程度とする。
　また、他方基板（例えば第２基板１２）の一面上にギャップコントロール材を散布するか、あるいはリブ材を形成する。ギャップコントロール材を用いる場合であれば、例えば粒径４μｍのプラスチックボールを乾式のギャップ材散布機によって散布する。リブ材を用いる場合であれば、樹脂膜をパターニングする。
　次に、第１基板１１と第２基板１２を、各電極の形成面同士を向かい合わせて重ね合わせ、プレス機などで圧力を一定に加えた状態で熱処理もしくは紫外線照射を行うことにより、メインシール材を硬化させる。例えば、熱硬化型のシール材を用いた場合であれば、１５０℃の熱処理を行う。
　次に、第１基板１１と第２基板１２の間隙に液晶材料を充填することによって液晶層１７を形成する。液晶材料の充填は、例えば真空注入法によって行う。液晶材料としては、誘電率異方性Δεが正であり、屈折率異方性Δｎが例えば０．１５程度のものを用いることができる。なお、液晶材料には微量のカイラル材が添加されていてもよい。液晶材料の充填は、ＯＤＦ法によって行ってもよい。なお、液晶層１７を垂直配向にする場合には、誘電率異方性が負の液晶材料を用いる。
　液晶層１７の形成後、その注入口をエンドシール材によって封止する。エンドシール材としては、例えば紫外線硬化性樹脂を用いる。このようにして液晶装置４が完成する。
（第２実施形態）
　図６は、第２実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１１３Ｒは、基本的に上記した第１実施形態のランプユニット１０３Ｒと同様の構成を有しており、反射偏光板３が傾けて配置されている点だけが異なっている。具体的には、ランプユニット１１３Ｒにおいて、液晶装置４および偏光板５は、各々の主面が、投影レンズ７の中心線（一点鎖線）に対してそれぞれ略直交するように配置されている。それに対して、反射偏光板３は、その主面（光入射面）が液晶装置４の主面（光入射面）との間で所定角度θ（＞０）を有して傾斜配置されている。
　この第２実施形態においても、光源１から出射する光の中心点の一部は反射偏光板３を通過して液晶装置４の主面のほぼ中央に照射され、かつ、光源１から出射する光の一部は反射偏光板３により正反射されて反射鏡６に入射して反射される際の反射光の中心点は液晶装置４の主面のほぼ中央に照射されるように、各構成要素を配置する。
（第３実施形態）
　図７は、第３実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１２３Ｒは、基本的に上記した第１実施形態のランプユニット１０３Ｒと同様の構成を有しており、反射鏡６の前面側に位相差板８が追加して配置されている点だけが異なっている。この位相差板８としては、フィルム状のもの、水晶板からなるもの、液晶高分子フィルムからなるもの、液晶パネルなど種々のものを用いることができる。
　位相差板８としては、例えば、広帯域の１／２波長板（λ／２板）、１／４波長板（λ／４板）、３／４波長板（３λ／４板）などを用いることができる。位相差板８として１／４波長板を用いる場合には、遅相軸方向が反射偏光板３の偏光軸に対して略４５°の角度をなすように配置することが好ましく、１／２波長板を用いる場合には遅相軸方向が反射偏光板３の偏光軸に対して略２２．５°の角度をなすように配置することが好ましい。このような配置により、例えば、反射偏光板３によって生じる反射光のある特定方向の直線偏光は、１／４波長板を１回通過して円偏光となり、反射鏡６で反射して再び１／４波長板を通過することで、上記した特定方向から９０°回転した直線偏光となって反射偏光板３へ再入射するため、ほとんどの光の成分が反射偏光板３を透過するようになる。
　一般化すると、位相差板８には、光源１から放出された光が２ｎ回（ｎ：自然数）だけ通過することになる。また、位相差板８が与える位相差は、例えば、光の波長をλとしたときに、λ／２ｎ－λ／４（ｎ：自然数）となる。反射偏光板３で反射され、反射鏡６で反射されて反射偏光板３へ再入射する光の偏光方向は、位相差板８により制御されることで、（１８０ｎ－９０）°（ｎ：整数）だけ変化する。
　なお、図７に示すランプユニット１２３Ｒにおいても、上記した第２実施形態のランプユニット１１３Ｒと同様にして反射偏光板３を傾斜配置させてもよい。
（第４実施形態）
　図８は、第４実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１３３Ｒは、光源１、コリメートレンズ２、反射偏光板（反射偏光子）３、液晶装置４、偏光板５、反射鏡６、投影レンズ７、位相差板９を含んで構成されている。位相差板９以外の構成については上記した第１実施形態のランプユニット１０３Ｒ（１０３Ｌ）と共通であるので説明を省略する。
　位相差板９は、反射偏光板３の光入射面側に配置されており、入射する光に対して位相差を与えるものである。位相差板９の配置される位置については、例えば図示のように反射偏光板３の光入射面側に密着させて配置されることが好ましいが、原理上は、光源１と反射偏光板３の間の光路上であればよい。この位相差板９としては、例えば、広帯域の１／２波長板（λ／２板）、１／４波長板（λ／４板）、３／４波長板（３λ／４板）などを用いることができる。この場合、材質としてポリカーボネート（ＰＣ）、シクロオレフィン（ＣＯＰ）などを用いることができる。
　位相差板９として１／４波長板を用いる場合には、遅相軸方向が反射偏光板３の偏光軸に対して略４５°の角度をなすように配置することが好ましく、１／２波長板を用いる場合には遅相軸方向が反射偏光板３の偏光軸に対して略２２．５°の角度をなすように配置することが好ましい。このような配置により、例えば、反射偏光板３によって生じる反射光のある特定方向の直線偏光は、１／４波長板を１回通過して円偏光となり、反射鏡６で反射して再び１／４波長板を通過することで、上記した特定方向から９０°回転した直線偏光となって反射偏光板３へ再入射するため、ほとんどの光の成分が反射偏光板３を透過するようになる。
　一般化すると、位相差板９には、光源１から放出された光が（２ｎ－１）回（ｎ：自然数）だけ通過することになる。また、位相差板９が与える位相差は、例えば、光の波長をλとしたときに、λ／２ｎ－λ／４（ｎ：自然数）となる。反射偏光板３で反射され、反射鏡６で反射されて反射偏光板３へ再入射する光の偏光方向は、位相差板９により制御されることで、（１８０ｎ－９０）°（ｎ：整数）だけ変化する。
　このランプユニット１３３Ｒにおいては、光源１を出射した光の全ての成分（反射鏡６による反射光を含む）が液晶装置４の各々の光制御機能部分（後述する光制御用の電極の形成部分）に入射し、かつ、反射偏光板３の開口部分および投影レンズ７の開口部分に入射するように、各構成要素を配置される。
（第５実施形態）
　図９は、第５実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１４３Ｒは、基本的に上記した第４実施形態のランプユニット１３３Ｒと同様の構成を有しており、反射偏光板３および位相差板９が傾けて配置されている点だけが異なっている。具体的には、ランプユニット１４３Ｒにおいて、液晶装置４および偏光板５は、各々の主面が、投影レンズ７の中心線（一点鎖線）に対してそれぞれ略直交するように配置されている。それに対して、反射偏光板３と位相差板９は、それぞれの主面（光入射面）が液晶装置４の主面（光入射面）との間で所定角度θ（＞０）を有して傾斜配置されている。
　この第５実施形態においても、光源１から出射する光の中心点の一部は反射偏光板３および位相差板９を通過して液晶装置４の主面のほぼ中央に照射され、かつ、光源１から出射する光の一部は反射偏光板３により正反射されて反射鏡６に入射して反射される際の反射光の中心点は液晶装置４の主面のほぼ中央に照射されるように、各構成要素を配置する。
（第６実施形態）
　図１０は、第６実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１５３Ｒは、基本的に上記した第４実施形態のランプユニット１３３Ｒと同様の構成を有しており、光源１と反射鏡６ａの構成だけが異なっている。詳細には、第６実施形態のランプユニット１５３Ｒでは、光源１は、その光軸を投影レンズ７等の光学系の中心軸（光軸）と一致させるように配置されている。また、反射鏡６ａは、例えば凹面鏡など曲面上の反射面を有するものであり、光源１の少なくとも光出射部１ａを囲むようにして配置されている。このようなランプユニット１５３Ｒは、光源１の中央の強い光成分が反射偏光板３で正反射して再び光源１へ戻るので光利用効率という点では多少損失が生じるものの、構成がシンプルになるので光学系をコンパクト化しやすいという利点がある。光源１からの光は、直接光、反射鏡６ａによる反射光ともに液晶素子４および投影レンズ７の主面に入射する。この場合、直接光は位相差板９を１回通過し、反射光は１＋２ｎ回（ｎ：自然数）だけ通過する。
　なお、図１０に示すランプユニット１５３Ｒにおいても、上記した第５実施形態のランプユニット１４３Ｒと同様にして反射偏光板３と位相差板９を傾斜配置させてもよい。
（第７実施形態）
　図１１は、第７実施形態の車両用灯具システムにおけるランプユニットの構成例を示す図である。図示のランプユニット１６３Ｒは、基本的に上記した第６実施形態のランプユニット１５３Ｒと同様の構成を有しており、光源１の配置される位置だけが異なっている。詳細には、第７実施形態のランプユニット１６３Ｒでは、光源１を投影レンズ７等の光学系の中心軸（光軸）と一致させずに少しずらした位置に配置している。光源１の光軸は、光学系の中心軸と斜めに交差する。この場合には、光源１の中心の強い光成分が反射偏光板３で正反射しても光源１へ戻ることがないので、光利用効率を高くしやすくなるという利点がある。
　以上のような各実施形態によれば、ランプユニットの反射偏光板による反射光を反射鏡によって反射させて反射偏光板へ再入射させるようにしているので、光利用効率を高めることができる。従って、液晶素子を用いて選択的な光照射を行う車両用灯具システムにおける光利用効率を高めることが可能となる。また、位相差板を用いて偏光方向を整えた場合にはさらに光利用効率を高めることができる。
　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液晶装置の動作モード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。また、液晶装置として液晶層を捻れ配向（ＴＮ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。また、液晶装置には適宜Ｃプレートなどの光学補償板が組み合わされてもよい。
　また、上記した実施形態では、車両前方における対向車両等の有無に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに対して本発明を適用した場合を説明していたが、本発明の適用範囲はこれに限られない。例えば、車両の旋回方向に応じて光照射を切り換える車両用灯具システム、車両の前後方向の傾き角度に応じて前照灯の光軸方向を可変に制御する車両用灯具システムなどに本発明を適用することも可能である。また、前照灯におけるハイビームとロービームを機械的な動作部分によらずに切り換える車両用灯具システムにおいて本発明を適用することも可能である。
　また、本発明に係るランプユニットは、種々の配向パターンを生成可能な照明装置として、車両用途に限らず様々な用途に用いることができる。
　１：光源
　２：コリメートレンズ
　３：反射偏光板
　４：液晶装置
　５：偏光板
　６：反射鏡
　７：投影レンズ
　８：位相差板
　１０１：カメラ
　１０２：：制御部
　１０３Ｒ、１０３Ｌ：ランプユニット

Claims (8)

  1. 　光源と、
    　前記光源からの光が入射する位置に配置される反射偏光板と、
    　前記反射偏光板により生じる反射光を反射して当該反射偏光板へ再入射させる反射鏡と、
    　前記反射偏光板の光出射面側に配置される液晶装置と、
    　前記液晶装置の光出射面側に配置される偏光板と、
    　前記偏光板の光出射面側に配置されるレンズと、
    を含む、ランプユニット。
  2. 　前記光源は、その光軸が前記反射偏光板の光入射面の法線方向に対して交差するように配置されている、
    　請求項１に記載のランプユニット。
  3. 　前記反射偏光板は、その主面が前記液晶装置の主面との間で０°より大きい角度を有して斜めに配置されている、
    　請求項１又は２に記載のランプユニット。
  4. 　前記反射偏光板と前記反射鏡との間に配置される位相差板を更に含む、
    　請求項１～３の何れか１項に記載のランプユニット。
  5. 　前記位相差板は、前記反射鏡の前面側に配置される、
    　請求項４に記載のランプユニット。
  6. 　前記位相差板は、前記反射偏光板の光入射面側に配置される、
    　請求項４に記載のランプユニット。
  7. 　前記反射鏡は、曲面状の反射面を有しており、当該反射面が前記光源の光出射部を囲むようにして配置される、
    　請求項１～６の何れか１項に記載のランプユニット。
  8. 　請求項１～７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と前記液晶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。
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