(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6798863
(24)【登録日】2020年11月24日
(45)【発行日】2020年12月9日
(54)【発明の名称】車両用灯具及び照明器具
(51)【国際特許分類】
F21S 41/135 20180101AFI20201130BHJP
F21S 41/143 20180101ALI20201130BHJP
F21S 41/16 20180101ALI20201130BHJP
F21S 41/20 20180101ALI20201130BHJP
F21S 41/30 20180101ALI20201130BHJP
F21V 9/14 20060101ALI20201130BHJP
F21V 13/00 20060101ALI20201130BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20201130BHJP
【FI】
F21S41/135
F21S41/143
F21S41/16
F21S41/20
F21S41/30
F21V9/14
F21V13/00 100
F21Y115:30
【請求項の数】8
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2016-238160(P2016-238160)
(22)【出願日】2016年12月8日
(65)【公開番号】特開2018-97918(P2018-97918A)
(43)【公開日】2018年6月21日
【審査請求日】2019年10月29日
(73)【特許権者】
【識別番号】000002303
【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100011
【弁理士】
【氏名又は名称】五十嵐 省三
(72)【発明者】
【氏名】小暮 真也
【審査官】
下原 浩嗣
(56)【参考文献】
【文献】
特開2010−073494(JP,A)
【文献】
特表2015−502018(JP,A)
【文献】
実開昭61−202805(JP,U)
【文献】
特開平09−127885(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21S 41/135
F21S 41/143
F21S 41/16
F21S 41/20
F21S 41/30
F21V 9/14
F21V 13/00
F21Y 115/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光源と、
前記光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、
前記反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタと
を具備し、
前記偏光フィルタから前記偏光変換素子に入射した直線偏光の前記所定方位角と該直線偏光が前記偏光変換素子を透過して前記反射鏡によって反射されて前記偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにし、
前記偏光変換素子は入射した所定波長の直線偏光を円偏光に変換し、かつ入射した前記所定波長の円偏光を直線偏光に変換するための第1の1/4波長板であり、
前記光源は、
直線偏光を発生するための発光素子と、
該発光素子と前記反射鏡との間に設けられ、前記発光素子の直線偏光を円偏光に変換するための第2の1/4波長板と
を具備し、前記円偏光は前記偏光変換素子を透過して直線偏光となり前記偏光フィルタを透過できるようにした車両用灯具。
【請求項2】
光源と、
前記光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、
前記反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタと
を具備し、
前記偏光フィルタから前記偏光変換素子に入射した直線偏光の前記所定方位角と該直線偏光が前記偏光変換素子を透過して前記反射鏡によって反射されて前記偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにし、
前記偏光変換素子は入射した可視光領域波長の直線偏光を円偏光に変換し、かつ入射した前記可視光領域波長の円偏光を直線偏光に変換するための広帯域1/4波長板であり、
前記光源は、
直線偏光を発生するための発光素子と、
該発光素子と前記反射鏡との間に設けられ、前記発光素子の直線偏光を円偏光に変換するための1/4波長板と
を具備し、前記円偏光は前記偏光変換素子を透過して直線偏光となり前記偏光フィルタを透過できるようにした車両用灯具。
【請求項3】
光源と、
前記光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、
前記反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタと
を具備し、
前記偏光フィルタから前記偏光変換素子に入射した直線偏光の前記所定方位角と該直線偏光が前記偏光変換素子を透過して前記反射鏡によって反射されて前記偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにし、
前記偏光変換素子は入射した所定波長の直線偏光の方位角を45°回転させるためのファラデー素子である車両用灯具。
【請求項4】
光源と、
前記光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、
前記反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、
前記偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタと
を具備し、
前記偏光フィルタから前記偏光変換素子に入射した直線偏光の前記所定方位角と該直線偏光が前記偏光変換素子を透過して前記反射鏡によって反射されて前記偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにし、
前記偏光変換素子は入射した可視光領域波長の直線偏光の方位角を45°回転させるための広帯域ファラデー素子である車両用灯具。
【請求項5】
前記所定値は90°である請求項1〜4のいずれかに記載の車両用灯具。
【請求項6】
前記光源は直線偏光を発生するための発光素子を具備し、該直線偏光は前記ファラデー素子によって45°回転させられて前記偏光フィルタを透過できるようにした請求項3に記載の車両用灯具。
【請求項7】
前記光源は直線偏光を発生するための発光素子を具備し、該直線偏光は前記広帯域ファラデー素子によって45°回転させられて前記偏光フィルタを透過できるようにした請求項4に記載の車両用灯具。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の車両用灯具において、該車両用灯具に代えて、照明器具とした照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くし、さらに灯室内をブラックアウトさせるための車両用灯具、及び照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来の車両用灯具においては、光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くするために、灯室内の光源を実装する実装基板に着色層を設けると共に、前面レンズに三角プリズムを設けている。従って、光源の非点灯時に、前面レンズの三角プリズムに入射した外乱光は、実装基板の着色層で着色された着色反射光となって反射鏡で反射され、前面レンズを透過して外部へ出射する(参照:特許文献1)。また、着色反射光のために反射色変換層を積層させるものもある(参照:特許文献2)。これにより、光源の非点灯時の灯具の見栄えを良くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2015−65035号公報
【特許文献2】特開2014−82058号公報
【特許文献3】特開平5−100114号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述の従来の車両用灯具においては、光源の非点灯時に一定の狭い視野から見た場合しか着色反射光が見えず、従って、灯具の見栄えが不完全であり、また、光源の点灯時の照射光も着色反射光により色づくので、実用的でないという課題がある。
【0005】
尚、灯具の見栄えをさらに良くするために、ブラックアウトさせることは有効であるが、反射鏡の反射率を低下させることによるブラックアウトの実現では、光源の点灯時の照射光も減少するので現実的でない。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用灯具は、光源と、光源からの光線を受け所定方向に反射するための反射鏡と、反射鏡の前方に設けられた偏光変換素子と、偏光変換素子の前方に設けられ、所定方位角の直線偏光のみを透過するための偏光フィルタとを具備し、偏光フィルタから偏光変換素子に入射した直線偏光の所定方位角と該直線偏光が偏光変換素子を透過して反射鏡によって反射されて偏光変換素子を再び透過した戻り直線偏光の方位角との差が所定値となるようにした
ものである。
また、上述の車両用灯具において、偏光変換素子は入射した所定波長の直線偏光を円偏光に変換し、かつ入射した所定波長の円偏光を直線偏光に変換するための第1の1/4波長板又は広帯域1/4波長板であり、光源は、直線偏光を発生するための発光素子と、該発光素子と反射鏡との間に設けられ、発光素子の直線偏光を円偏光に変換するための第2の1/4波長板とを具備し、円偏光は偏光変換素子を透過して直線偏光となり偏光フィルタを透過できるようにした。これにより、光源の非点灯時に所定波長に依存する反射鏡からの着色反射光が灯外に出射される。
【0007】
また、
上述の車両用灯具において、偏光変換素子は
入射した所定波長の直線偏光の方位角を45°回転させるためのファラデー素子又は入射した可視光領域波長の直線偏光の方位角を45°回転させるための広帯域ファラデー素子である。これにより、光源の非点灯時に反射鏡からの着色反射光は灯外に出射されない。
【0008】
さらに、光源は直線偏光を発生する発光素子たとえばレーザ素子を具備し、光源の光は偏光フィルタを透過できるようにする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、光源の非点灯時には灯具内の着色反射光が広範囲の視野において完全に見える。また、光源の非点灯時にブラックアウトも実現できる。さらに、光源の点灯時の照射光は着色せず光量の減少も少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【
図1】本発明に係る車両用灯具の第1の実施の形態を示す断面図である。
【
図2】
図1の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。
【
図3】
図1の着色反射光の強度分布を示すグラフである。
【
図4】
図1の車両用灯具の光源の点灯時動作を説明するための図である。
【
図5】
図1の車両用灯具の変更例を示す断面図である。
【
図6】本発明に係る車両用灯具の第2の実施の形態を示す断面図である。
【
図7】
図6の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。
【
図8】
図6の着色反射光の強度分布を示すグラフである。
【
図9】本発明に係る車両用灯具の第3の実施の形態を示す断面図である。
【
図10】
図9の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。
【
図11】
図9の着色反射光の強度分布を示すグラフである。
【
図12】
図9の車両用灯具の光源の点灯時動作を説明するための図である。
【
図13】
図9の車両用灯具の変更例を示す断面図である。
【
図14】本発明に係る車両用灯具の第4実施の形態を示す断面図である。
【
図15】
図14の車両用灯具の光源の非点灯時動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図1は本発明に係る車両用灯具の第1の実施の形態を示す断面図である。
【0012】
図1において、1は光源、2は光源1からの光を前方へ反射する反射鏡、3は反射面2の前方に設けられた偏光変換素子としての1/4波長板、4は1/4波長板3の前方に設けられ、所定方向たとえば垂直方向の直線偏光(垂直偏光)のみを透過する偏光フィルタである。
【0013】
1/4波長板3は直交関係を有する進相軸(fast軸)及び遅相軸(slow軸)を有し、偏光フィルタ4を透過する垂直偏光の偏光方向は進相軸及び遅相軸に対して45°傾いている。この場合、1/4波長板3は波長依存性を有し、偏光フィルタ4を透過した所定波長λの垂直偏光を左回り円偏光に変換し、かつ所定波長λの右回り円偏光を平行方向の直線偏光(平行偏光)に変換する。
【0014】
図1の車両用灯具の光源1の非点灯時動作を
図2を参照して説明する。尚、
図2における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0015】
図2に示すように、自然光L1のうち、垂直偏光L2のみが偏光フィルタ4を透過する。この場合、垂直偏光L2には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ4を透過した垂直偏光L2は1/4波長板3をさらに透過する。この結果、1/4波長板3は垂直偏光L2のうち波長λの垂直偏光L2のみをたとえば左回り円偏光L3に変換する。左回り円偏光L3は反射鏡2によって反射されて右回り円偏光L4に変換される。右回り円偏光L4は再び1/4波長板3を透過し、平行方向の直線偏光(平行偏光)L5に変換される。この結果、波長λを有する平行偏光L5は偏光フィルタ4を透過できない。
【0016】
このようにして、自然光L1のうち波長λの成分のみ偏光フィルタで吸収され、自然光L1のうち波長λ以外の波長成分は灯具外へ
図3に示す強度分布の着色反射光L6として出射される。たとえば、1/4波長板3の所定波長λをλ=550nm(緑色相当)とすれば、灯具外へ出射される着色反射光L6は青色と赤色が合わされた紫色と色がかる。従って、光源1の非点灯時には、着色反射光L6は反射鏡2全体から反射されるので、方向に関係なく広い視野で見える。さらに、着色反射光L6の色は1/4波長板3の所定波長λを変えることで変更できるので、車両のボディ色に合致するように着色反射光を設定することもできる。
【0017】
図1の車両用灯具の光源1の点灯時動作を
図4を参照して説明する。尚、
図4における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0018】
図4に示すように、光源1はたとえば白色光源つまり非偏光発光素子である。この場合には、光源1からの白色光L7は偏光フィルタ4によって垂直偏光L8となり、従って、50%カットされ、灯具の効率は低下する。
【0019】
図5は
図1の車両用灯具の変更例を示す断面図である。尚、
図5における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0020】
図5において、
図1の白色光光源1の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源11及びレーザ光源11からの直線偏光をたとえば右回り円偏光L7−1に変換する1/4波長板12よりなる光源1Aを設ける。これにより、光源1Aの点灯時において、光源1Aからの右回り円偏光L7−1は反射鏡2によって左回り円偏光L7−2に変換され、さらに1/4波長板3を透過することによって垂直偏光L8に変換され、偏光フィルタ4を透過する。これにより、光源1Aからの出射光は偏光フィルタ4によってカットされないので、灯具の効率が上昇する。
【0021】
図6は本発明に係る車両用灯具の第2の実施の形態を示す断面図である。
【0022】
図6においては、
図1の波長λに依存する1/4波長板3の代りに、可視光領域波長全域に亘る広帯域1/4波長板3’を設けている。この場合、広帯域1/4波長板3’は可視光領域で波長依存性を有せず、偏光フィルタ4を透過した可視光領域波長の垂直偏光を左回り円偏光に変換し、かつ可視光領域波長の右回り円偏光を平行方向の直線偏光(平行偏光)に変換する。
【0023】
尚、広帯域1/4波長板3’は、単色光に対して1/2波長の位相差を与える2枚の延伸フィルム及び1/4波長の位相差を与える1枚の延伸フィルムを透明な接着層で交差させて積層することによって構成できる(参照:特許文献3)。
【0024】
図6の車両用灯具の光源1の非点灯時動作を
図7を参照して説明する。尚、
図7における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0025】
図7に示すように、自然光L1’のうち、垂直偏光L2’のみが偏光フィルタ4を透過する。この場合、垂直偏光L2’には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ4を透過した垂直偏光L2’は広帯域1/4波長板3’をさらに透過する。この結果、広帯域1/4波長板3’は可視光領域の垂直偏光L2’をたとえば左回り円偏光L3’に変換する。左回り円偏光L3’は反射鏡2によって反射されて右回り円偏光L4’に変換される。右回り円偏光L4’は再び広帯域1/4波長板3’を透過し、平行偏光L5’に変換される。この結果、平行偏光L5’は偏光フィルタ4を透過できない。
【0026】
このようにして、自然光L1’はすべて偏光フィルタで吸収され、自然光L1’の波長成分は灯具外へ
図8に示す着色反射光L6’として出射されるが、その強度は可視光領域全域でほぼ零となり、従って、ブラックアウト状態となる。
【0027】
図6の車両用灯具の光源1の点灯時動作は
図4に示す場合と同様であり、この場合には、光源1からの白色光は偏光フィルタ4によって50%カットされ、灯具の効率は低下する。この場合も、
図5に示すごとく、
図1の白色光光源1の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源11及びレーザ光源11からの直線偏光をたとえば右回り円偏光L7−1に変換する1/4波長板12よりなる光源1Aを設けることにより、灯具の効率を上昇できる。
【0028】
図9は本発明に係る車両用灯具の第3の実施の形態を示す断面図である。
【0029】
図9においては、
図1の1/4波長板3の代りに、ファラデー素子5を設ける。
【0030】
ファラデー素子5は強磁性体で構成され、直線偏光がこの強磁性体を透過すると、強磁性体の磁化に比例して直線偏光軸が回転する。この時、透過する方向によって回転方向が逆になるという特徴を有する。この場合、ファラデー素子5は、波長依存性を有し、従って、偏光フィルタ4を透過した所定波長λの垂直偏光を左45°回転した直線偏光に変換し、かつ所定波長λの右45°回転した直線偏光を平行偏光に変換する。尚、ここでの強磁性体は、灯体内温度領域において垂直磁化であり、ファラデー効果を有するフェリ磁性体や反強磁性体等も含む。
【0031】
図9の車両用灯具の光源1の非点灯時動作を
図10を参照して説明する。尚、
図10における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0032】
図10に示すように、自然光L11のうち、垂直偏光L12のみが偏光フィルタ4を透過する。この場合、垂直偏光L12には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ4を透過した垂直偏光L12はファラデー素子5をさらに透過する。この結果、ファラデー素子5は垂直偏光L12のうち波長λの垂直偏光L12のみをたとえば左45°回転した直線偏光L13に変換する。左45°回転した直線偏光L13は反射鏡2によって反射されて右45°回転した直線偏光L14に変換される。右45°回転した直線偏光L14は再びファラデー素子5を透過し、上述とは透過する方向が逆であるので回転方向が逆になり平行偏光L15に変換される。この結果、波長λを有する平行偏光L15は偏光フィルタ4を透過できない。
【0033】
このようにして、自然光L1のうち波長λの成分のみ偏光フィルタで吸収され、自然光L11のうち波長λ以外の波長成分は灯具外へ
図11に示す強度分布の着色反射光L16として出射される。たとえば、ファラデー素子5の所定波長λをλ=550nm(緑色相当)とすれば、灯具外へ出射される着色反射光L16は青色と赤色が合わされた紫色と色がかる。従って、光源1の非点灯時には、着色反射光L16は反射鏡2全体から反射されるので、方向に関係なく広い視野で見える。さらに、着色反射光L16の色はファラデー素子5を形成する物質を変えることで変更できるので、車両のボディ色に合致するように着色反射光を設定することもできる。
【0034】
図9の車両用灯具の光源1の点灯時動作を
図12を参照して説明する。尚、
図12における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0035】
図12に示すように、光源1はたとえば白色光源つまり非偏光発光素子である。この場合には、光源1からの白色光L17は偏光フィルタ4によって垂直偏光L18となり、従って、50%カットされ、灯具の効率は低下する。
【0036】
図13は
図9の車両用灯具の変更例を示す断面図である。尚、
図13における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0037】
図13において、
図9の白色光光源1の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源1Bを設ける。これにより、光源1Bの点灯時において、光源1Bからの右45°回転した直線偏光L17−1は反射鏡2によって左45°回転した直線偏光L17−2に変換され、さらにファラデー素子5を透過することによって垂直偏光L18に変換され、偏光フィルタ4を透過する。これにより、光源1Bからの出射光は偏光フィルタ4によってカットされないので、灯具の効率が上昇する。
【0038】
図14は本発明に係る車両用灯具の第4の実施の形態を示す断面図である。
【0039】
図14においては、
図9の波長λに依存するファラデー素子5の代りに、可視光領域波長全域に亘る広帯域ファラデー素子5’を設けている。この場合、広帯域ファラデー素子5’は可視光領域の各波長に対応する物質で形成された磁性体層を積層しており、従って、可視光領域で波長依存性を有せず、偏光フィルタ4を透過した可視光領域波長の垂直偏光を左45°回転した直線偏光に変換し、かつ可視光領域波長の右45°回転した直線偏光を平行偏光に変換する。
【0040】
図14の車両用灯具の光源1の非点灯時動作を
図15を参照して説明する。尚、
図15における偏光状態は光進行方向の逆方向(光を迎える方向)から見た場合を示している。
【0041】
図15に示すように、自然光L11’のうち、垂直偏光L12’のみが偏光フィルタ4を透過する。この場合、垂直偏光L12’には可視光領域の波長すべてが含まれる。偏光フィルタ4を透過した垂直偏光L12’は広帯域ファラデー素子5’をさらに透過する。この結果、広帯域ファラデー素子5’は可視光領域の垂直偏光L12’をたとえば左45°回転した直線偏光L13’に変換する。左45°回転した直線偏光L13’は反射鏡2によって反射されて右45°回転した直線偏光L14’に変換される。右45°回転した直線偏光L14’は再び広帯域ファラデー素子5’を透過し、上述とは透過する方向が逆であるので回転方向が逆になり、平行偏光L15’に変換される。この結果、平行偏光L15’は偏光フィルタ4を透過できない。
【0042】
このようにして、自然光L11’はすべて偏光フィルタで吸収され、自然光L11’の波長成分は灯具外へ
図16に示す着色反射光L16’として出射されるが、その強度は可視光領域全域で、ほぼ零となり、従って、ブラックアウト状態となる。
【0043】
図14の車両用灯具の光源1の点灯時動作は
図9に示す場合と同様であり、この場合には、光源1からの白色光は偏光フィルタ4によって50%カットされ、灯具の効率は低下する。この場合も、
図13に示すごとく、
図1の白色光光源1の代りに、直線偏光を発光する発光素子たとえばレーザ光源1Bを設けることにより、灯具の効率を上昇できる。
【0044】
尚、上述の実施の形態は車両に搭載される車両用灯具に関するが、本発明は車両用灯具に限定されることなく、光源と反射鏡を有する限り、一般家庭用照明などを含む照明器具に適用可能である。車両用灯具においては、車両のボディ色に合致するように1/4波長板やファラデー素子の所定波長λを設定したが、照明器具においては照明器具が設置される周囲の構造物の色に合致するように1/4波長板やファラデー素子の所定波長λを設定すればよい。
【0045】
また、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内にいかなる変更にも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【0046】
本発明は、車両用前照灯以外の他の車両用灯具および照明器具等にも利用できる。
【符号の説明】
【0047】
1、1A:光源
11:レーザ光源
12:1/4波長板
1B:レーザ光源
2:反射鏡
3:1/4波長板
3’:広帯域1/4波長板
4:偏光フィルタ
5:ファラデー素子
5’:広帯域ファラデー素子