特許 7100496 車両用灯具、車両用灯具システム

(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】

(24)【登録日】2022-07-05

(45)【発行日】2022-07-13

(54)【発明の名称】車両用灯具、車両用灯具システム

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/20 20180101AFI20220706BHJP

   F21V 9/14 20060101ALI20220706BHJP

   F21V 9/40 20180101ALI20220706BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20220706BHJP

   F21S 41/64 20180101ALI20220706BHJP

【ＦＩ】

F21S41/20

F21V9/14

F21V9/40 400

F21V23/00 140

F21S41/64

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2018099778

(22)【出願日】2018-05-24

(65)【公開番号】P2019204711

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-03-30

(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】110001184

【氏名又は名称】特許業務法人むつきパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】都甲 康夫

(72)【発明者】

【氏名】大和田 竜太郎

(72)【発明者】

【氏名】高尾 義史

【審査官】上尾 敬彦

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－２１２２１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１２４１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００４６７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８６６７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４１／２０

Ｆ２１Ｖ ９／１４

Ｆ２１Ｖ ９／４０

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｓ ４１／６４

Ｆ２１Ｗ １０２／１５

Ｆ２１Ｗ １０２／１６５

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の前方へ光照射するための車両用灯具であって、
光源と、
前記光源の光を集光する集光部材と、
前記集光部材により集光される前記光源の光のうち第１成分を第１方向へ進行させるとともに当該光源の光のうち第２成分を前記第１方向と交差する第２方向へ進行させる第１偏光素子と、
前記第１方向の光軸上において前記第１偏光素子の光出射側に配置される液晶素子と、
前記第１方向の光軸上において前記液晶素子の光出射側に配置される第２偏光素子と、
前記第１方向の光軸上において前記第２偏光素子の光出射側に配置され、前記液晶素子及び前記第２偏光素子を透過する前記光の第１成分を前記車両の前方へ投影する投影レンズと、
前記第１偏光素子により生じる前記光の第２成分を反射して前記車両の前方へ進行させる反射部材と、
を含み、
前記光の第１成分は、前記第１方向の光軸上における前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間で第１焦点を結び、前記光の第２成分は、前記第１偏光素子と前記反射部材との間で第２焦点を結び、
前記液晶素子は、前記第１焦点の位置に対応して配置され、
前記反射部材によって反射された前記光の第２成分は、ロービームに相当する光の照射パターンを形成する、
車両用灯具。

【請求項2】

前記第１方向は、前記集光部材により集光された前記光源の光の進行方向と略平行な方向である、
請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項3】

前記第１方向は、前記集光部材により集光された前記光源の光の進行方向と交差する方向である、
請求項１に記載の車両用灯具。

【請求項4】

前記第１偏光素子と前記液晶素子は、相互に密着せずに離間して配置され、
前記液晶素子と前記第２偏光素子は、相互に密着せずに離間して配置される、
請求項１～３の何れか１項に記載の車両用灯具。

【請求項5】

前記投影レンズから出射する前記光の第１成分の偏光方向と前記反射部材から進行する前記光の第２成分の偏光方向とが互いに異なる、
請求項１～４の何れか１項に記載の車両用灯具。

【請求項6】

前記反射部材から進行する前記光の第２成分の偏光方向が前記車両の走行する路面に対して交差する方向である、
請求項５に記載の車両用灯具。

【請求項7】

前記液晶素子は、光入射面が前記第１方向の光軸と略直交するように配置される、
請求項１～４の何れか１項に記載の車両用灯具。

【請求項8】

前記第１偏光素子と前記液晶素子の間に配置される第３偏光素子を更に含む、
請求項１～７の何れか１項に記載の車両用灯具。

【請求項9】

請求項１～８の何れかに記載の車両用灯具と、
前記車両用灯具の前記光源及び前記液晶素子の動作を制御する制御装置と、
を含む、車両用灯具システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば車両の前照灯として用いて好適な車両用灯具等に関する。

【背景技術】

【0002】

特許第５４１８７６０号公報（特許文献１）には、光源部と、光源部からの照射光のうち、自己の偏光透過軸方向に振動する第１偏光成分については透過させ、自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する第２偏光成分については反射する第１反射偏光子と、第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が透過する液晶素子と、液晶素子を透過した第１偏光成分の光路中に配置され、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向に振動する場合には当該第１偏光成分を透過させ、当該第１偏光成分が自己の偏光透過軸方向以外の方向に振動する場合には当該第１偏光成分を反射する第２反射偏光子と、第１反射偏光子によって反射された第２偏光成分を用いて基本配光パターンを形成する第１光学系と、第２反射偏光子によって反射された第１偏光成分を用いて基本配光パターンに付加される第１付加配光パターンを形成する第２光学系と、第２反射偏光子を透過した第１偏光成分を用いて基本配光パターンに付加される第２付加配光パターンを形成するための第３光学系を備える車両用灯具が記載されている。上記構成の車両用灯具によれば、機械的にロービーム（すれ違い灯）とハイビーム（走行灯）を切り替えることに起因する動作不良を防止することが可能となる。

【0003】

ところで、上記特許文献１に記載の車両用灯具は、光学部材の数が比較的多いという点で改良の余地がある。また、反射光を用いて配光パターンを形成する光学系が少なくとも２つ存在することから、光学設計が複雑になるという点でも改良の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５４１８７６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明に係る具体的態様は、光学部材の数を削減可能であるとともに光学設計の複雑さを軽減可能な車両用灯具を提供することを目的の１つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本発明に係る一態様の車両用灯具は、車両の前方へ光照射するための車両用灯具であって、（ａ）光源と、（ｂ）前記光源の光を集光する集光部材と、（ｃ）前記集光部材により集光される前記光源の光のうち第１成分を第１方向へ進行させるとともに当該光源の光のうち第２成分を前記第１方向と交差する第２方向へ進行させる第１偏光素子と、（ｄ）前記第１方向の光軸上において前記第１偏光素子の光出射側に配置される液晶素子と、（ｅ）前記第１方向の光軸上において前記液晶素子の光出射側に配置される第２偏光素子と、（ｆ）前記第１方向の光軸上において前記第２偏光素子の光出射側に配置され、前記液晶素子及び前記第２偏光素子を透過する前記光の第１成分を前記車両の前方へ投影する投影レンズと、（ｇ）前記第１偏光素子により生じる前記光の第２成分を反射して前記車両の前方へ進行させる反射部材と、を含み、（ｈ）前記光の第１成分は、前記第１方向の光軸上における前記第１偏光素子と前記第２偏光素子との間で第１焦点を結び、前記光の第２成分は、前記第１偏光素子と前記反射部材との間で第２焦点を結び、（ｉ）前記液晶素子は、前記第１焦点の位置に対応して配置され、（ｊ）前記反射部材によって反射された前記光の第２成分は、ロービームに相当する光の照射パターンを形成する、車両用灯具である。
［２］本発明に係る一態様の車両用灯具システムは、上記の車両用灯具と、この車両用灯具の光源及び液晶素子の動作を制御する制御装置とを含む車両用灯具システムである。

【0007】

上記構成によれば、光学部材の数を削減可能であるとともに光学設計の複雑さを軽減可能な車両用灯具等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。

【図2】図２は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。

【図3】図３は、車両用灯具システムによって車両前方に形成される照射パターンの一例を模式的に示す図である。

【図4】図４は、変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。

【図5】図５は、変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は、一実施形態の車両用灯具システムの構成を示す図である。図１に示す車両用灯具システムは、光源１、リフレクタ（集光部材）２、偏光ビームスプリッタ（第１偏光素子）３、液晶素子４、偏光板（第２偏光素子）５、投影レンズ６、リフレクタ（反射部材）７、投影レンズ８、カメラ１０、制御部１１、光源駆動部１２、液晶素子駆動部１３を含んで構成されている。この車両用灯具システムは、カメラ１０によって撮影される画像に基づいて自車両の周囲に存在する前方車両や歩行者等の位置を検出し、検出結果に基づいて前方車両等の位置を含む一定範囲を非照射範囲に設定し、それ以外の範囲を光照射範囲に設定して選択的な光照射を行うためのものである。

【0010】

光源１は、例えば青色光を放出する発光素子（ＬＥＤ）に黄色蛍光体を組み合わせて構成された白色光ＬＥＤを含んで構成されている。光源１は、例えば、マトリクス状あるいはライン状に配列された複数の白色光ＬＥＤを備える。なお、光源１としてはＬＥＤのほかに、レーザー、さらには電球や放電灯など車両用ランプユニットに一般的に使用されている光源が使用可能である。光源１の点消灯状態は、制御部１１および光源駆動部１２により制御される。本実施形態では、光源１は、出射する光がリフレクタ２へ入射するように配置されている。

【0011】

リフレクタ２は、光源１から出射する光を偏光ビームスプリッタ３の存在する方向へ反射させて図中のｘ方向と平行な光軸Ｌ１に沿って偏光ビームスプリッタ３へ向けて直進させるとともに、この光が光軸Ｌ１上において焦点Ｐ１を結ぶように集光する。なお、図１において、例えばｘ方向が車両前後方向に対応し、図示のｙ方向が車両左右方向もしくは車両上下方向に対応している。このリフレクタ２の具体的構造については特に限定がないが、例えば樹脂やガラスなどの基材表面にアルミニウムや銀合金などの金属からなる反射膜を形成したものが好適に用いられる。反射状態としては鏡面反射が望ましい。そのため、基材表面はできるだけ平滑であることが好ましい。

【0012】

偏光ビームスプリッタ３は、入射する光のうち特定方向の偏光成分を透過させるとともに、それ以外の方向の偏光成分を反射させるものである。偏光ビームスプリッタ３によって反射された偏光成分は、図中のｙ軸と平行な光軸Ｌ２に沿ってリフレクタ７へ向かって直進し、かつこの光軸Ｌ２上において焦点Ｐ２を結ぶ。図示のように偏光ビームスプリッタ３は、板状体であり、光軸Ｌ１上において、その入射面（光源１と対向する面）が光軸Ｌ１に対して斜交するように配置されている。図示の例では偏光ビームスプリッタ３は、光軸Ｌ１に対して略４５°の角度をなして配置されている。このような偏光ビームスプリッタ３としては、例えばワイヤーグリッド型偏光板や光学多層膜による反射型偏光板などを用いることができる。なお、ワイヤーグリッド型偏光板とはアルミニウム等の金属による極細線を一方向に多数配列してなる偏光板である。

【0013】

液晶素子４は、例えば、それぞれ個別に制御可能な複数の画素領域（光制御領域）を有しており、液晶素子駆動部１３によって与えられる液晶層への印加電圧の大きさに応じて各画素領域の液晶層における液晶分子の配向状態が可変に制御される。この液晶素子４に光源１からの光のうち偏光ビームスプリッタ３を透過した偏光成分（光の第１成分）が入射し、透過することにより、上記した光照射範囲と非照射範囲に対応した明暗や色相を有する像が形成される。図示のように液晶素子４は、光軸Ｌ１上において偏光ビームスプリッタ３の光出射側に配置され、かつ液晶層の位置が焦点Ｐ１に対応するように配置されている。また、図示のように液晶素子４は、偏光ビームスプリッタ３、偏光板５のいずれとも接しておらず、両者との間に隙間を有して離間して配置されていることが好ましい。また、図示のように液晶素子４は、偏光ビームスプリッタ３と対向する側の面である光入射面が光軸Ｌ１と略直交するように配置されることが好ましい。また、液晶素子４は、例えば電圧無印加時に液晶層の液晶分子が略垂直に配向するものが用いられている。

【0014】

偏光板５は、例えば一般的な有機材料（ヨウ素系、染料系）からなる吸収型偏光板または無機材料からなるワイヤーグリッド偏光板（吸収型もしくは反射型）であり、光軸Ｌ１上において液晶素子４の光出射側に配置されている。この偏光板５は、上記の偏光ビームスプリッタ３と互いに偏光軸が略直交するように配置されている。

【0015】

投影レンズ６は、液晶素子４を透過する光によって形成される像（光照射範囲と非照射範囲に対応した明暗ないし色相を有する像）をヘッドライト用配光になるように広げて自車両の前方へ投影するものであり、例えば反転投影型のプロジェクターレンズが用いられる。投影レンズ６は、光軸Ｌ１上において偏光板５の光出射側に配置されており、かつその焦点が上記した焦点Ｐ１に対応するように配置される。なお、投影レンズ６の焦点の位置を焦点Ｐ１から少しずらすように配置して、投影像が鮮明になりすぎないようにしてもよい。また、投影レンズ６に対してイメージシフタを付与してもよい。ここでいうイメージシフタとは、複数のプリズムを用いる等により、投影像を上下方向および左右方向に広げるものという（例えば特開２０１７－４６６１号公報参照）。投影レンズ６の開口数ＮＡについては、投影レンズ６の中心軸に対して最も傾斜して入射する光が中心軸となす角度をθとすると、ＮＡ＝ｓｉｎθと表せる（後述の投影レンズ８においても同様）。

【0016】

リフレクタ７は、偏光ビームスプリッタ３によって反射される偏光成分（光の第２成分）が入射すると、この偏光成分を反射して投影レンズ８へ導く。図示のように、偏光ビームスプリッタ３によって反射される偏光成分は、その光軸Ｌ２上であって偏光ビームスプリッタ３とリフレクタ７の間の所定位置で焦点Ｐ２を結ぶ。このため、リフレクタ７は、焦点Ｐ２の位置を仮想的な光源の位置とみなして設計することが可能となり、リフレクタ７に関する光学設計が容易になる。このリフレクタ７の具体的構造については特に限定がないが、例えば樹脂やガラスなどの基材表面にアルミニウムや銀合金などの金属からなる反射膜を形成したものが好適に用いられる。反射状態としては鏡面反射が望ましい。そのため、基材表面はできるだけ平滑であることが好ましい。

【0017】

投影レンズ８は、リフレクタ７により反射される光成分を集光し、ヘッドライト用配光になるように広げて自車両の前方へ投影するものであり、適宜設計されたレンズが用いられる。なお、この投影レンズ８は省略されてもよい。すなわち、リフレクタ７により反射される光成分がそのまま車両前方へ照射されてもよい。

【0018】

カメラ１０は、自車両の前方を撮影してその画像（情報）を出力するものであり、自車両内の所定位置（例えば、フロントガラス内側上部）に配置されている。なお、他の用途（例えば、自動ブレーキシステム等）のためのカメラが自車両に備わっている場合にはそのカメラを共用してもよい。

【0019】

制御部１１は、自車両の前方空間を撮影するカメラ１０によって得られる画像に基づいて画像処理を行うことによって、前方空間に存在する前方車両や歩行者等（対象体）の位置を検出し、検出された前方車両等の位置を非照射範囲とし、それ以外の領域を光照射範囲とした配光パターンを設定し、この配光パターンに対応した像を形成するための制御信号を生成して液晶素子駆動部１３へ供給する。また、制御部１１は、光源１の動作を制御するための制御信号を生成して光源駆動部１２へ供給する。この制御部１１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プログラムを実行させることによって実現される。

【0020】

光源駆動部１２は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて光源１を駆動するための駆動電圧を供給することにより、光源１の動作を制御するものである。

【0021】

液晶素子駆動部１３は、制御部１１から供給される制御信号に基づいて液晶素子４を駆動するための駆動電圧を供給することにより、液晶素子４の各画素領域における液晶層の配向状態を個別に制御するものである。

【0022】

なお、図１に示す車両用灯具システムにおいて、光源１、リフレクタ２、偏光ビームスプリッタ３、液晶素子４、偏光板５、投影レンズ６、リフレクタ７および投影レンズ８を含んで「車両用灯具」が構成されており、これらは例えば図示しない筐体に収容されて車両の前部に設置される。また、カメラ１０、制御部１１、光源駆動部１２、液晶素子駆動部１３を含んで「制御装置」が構成されている。

【0023】

本実施形態の車両用灯具システムは、車両用灯具における光利用効率を比較的高くできるという利点がある。具体的には、光源１から出射する光のうち４０％程度が偏光ビームスプリッタ３を透過して液晶素子４へ入射し、液晶素子４を透過して偏光板５を透過した際に５％程度の損失が生じ、光源１から出射する光のうち３５％程度の光が投影レンズ６へ入射し、車両前方へ投影される。また、光源１から出射する光のうち４０％程度は偏光ビームスプリッタ３によって反射されてリフレクタ７へ入射し、反射の際に４％程度の損失が生じ、光源１から出射する光のうち３６％程度が投影レンズ８へ入射し、車両前方へ投影される。従って、全体では光源１から出射する光の７１％程度を利用することができる。また、万一、液晶素子４等に故障を生じるなどで投影レンズ６からの出射光が得られない状態となった場合でも、光源１が動作している限り、投影レンズ８からの出射光は得られる。同様に、周辺環境が極低温である場合において、特に車両始動時に液晶素子４の動作速度が低下して投影レンズ６からの出射光が得にくい状態となっている間も、投影レンズ８からの出射光は確実に得られる。

【0024】

図２は、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。液晶素子４は、対向配置された第１基板２１および第２基板２２、第１基板２１に設けられた対向電極（共通電極）２３、第２基板２２に設けられた複数の画素電極（個別電極）２４、第１基板２１と第２基板２２の間に配置された液晶層２７を主に含んで構成されている。

【0025】

第１基板２１および第２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２１と第２基板２２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。スペーサーとしては、乾式散布機によって散布可能なプラスチックボールを用いてもよいし、樹脂材料などにより基板上に予め設けられる柱状体を用いてもよい。

【0026】

対向電極（共通電極）２３は、第１基板２１の一面側に設けられている。この対向電極２３は、第２基板２２の各画素電極２４と対向するようにして一体に設けられている。対向電極１３は、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。

【0027】

複数の画素電極（個別電極）２４は、第２基板２２の一面側に設けられている。これらの画素電極２４は、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。各画素電極２４は、例えば平面視において矩形状の外縁形状を有しており、ｘ方向およびｙ方向に沿ってマトリクス状に配列されている。上記の対向電極２３と各画素電極２４との重なる領域のそれぞれが上記した画素領域（光制御領域）を構成する。

【0028】

第１配向膜２５は、第１基板２１の一面側において対向電極２３を覆うようにして設けられている。同様に、第２配向膜２６は、第２基板２２の一面側において各画素電極２４を覆うようにして設けられている。これらの第１配向膜２５、第２配向膜２６は、液晶層２７の液晶分子の配向方向を規制するためのものである。例えば、各配向膜２５、２６としては、液晶層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、その方向へ液晶層２７の液晶分子の配向を規定する一軸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。

【0029】

液晶層２７は、第１基板２１と第２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、等方相への相転移温度が高く（例えば１３０℃）、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２７が構成される。本実施形態の液晶層２７は、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一軸配向状態となり、各基板面に対して、例えば８８°以上９０°未満の範囲内のプレティルト角を有して略垂直配向となるように設定されている。

【0030】

本実施形態の液晶素子４は、対向電極２３と各画素電極２４とが平面視において重なる領域の各々として画定される領域である画素領域を数十～数百個有しており、これらの画素領域はマトリクス状に配列されている。本実施形態において各画素領域の形状は例えば正方形状に構成されているが、長方形状と正方形状を混在させるなど各画素領域の形状は任意に設定することができる。また、画素領域はマトリクス状に配列されているが、マトリクス状に配列されていなくてもよい。対向電極２３、各画素電極２４は、図示しない配線部を介して液晶素子駆動部１３と接続されており、例えばスタティック駆動される。その際の印加電圧は、例えば１００Ｈｚ～１ｋＨｚ程度の方形波電圧が用いられ、電圧範囲は例えば０～５０Ｖである。

【0031】

図３は、車両用灯具システムによって車両前方に形成される照射パターンの一例を模式的に示す図である。図３では、車両前方の数十メートル先における仮想スクリーンにおける照射パターン（投影像）が模式的に示されている。図中において、上下左右にそれぞれ沿ってマトリクス状に配列された複数の矩形状領域を含む照射パターン１００ａがハイビームに相当する光の照射パターンである。この照射パターン１００ａは、偏光ビームスプリッタ３を透過した光成分が液晶素子４および偏光板５を透過して投影レンズ６によって車両前方へ投影されることによって形成される。照射パターン１００ａに含まれる各矩形状領域は、液晶素子４によって個別に透過光の光量を制御可能な個別配光領域であり、本例では液晶素子４の各画素領域と一対一に対応している。また、照射パターン１００ａの図中下側に配置されている横長の照射パターン１００ｂは、ロービームに相当する光の照射パターンである。この照射パターン１００ｂは、偏光ビームスプリッタ３により反射された光成分がリフレクタ７によってさらに反射されて投影レンズ８によって車両前方へ投影されることによって形成される。

【0032】

また、図３に示すように、ハイビームに相当する照射パターン１００ａは、直線偏光であり、その偏光方向１００ｃが路面に対して交差しない方向（横方向）である。これに対して、ロービームに相当する照射パターン１００ｄは、直線偏光であり、その偏光方向１００ｄが路面に対して交差する方向（縦方向）である。すなわち、ハイビームに相当する照射パターン１００ａとロービームに相当する照射パターン１００ｂとは、各々直線偏光であって互いの偏光方向が相違している。また、ロービームの照射パターン１００ｂの偏光方向１００ｄが路面に対して縦方向であるため、雨天時などにおける路面反射を低減することが可能であり、対向車両や歩行者などへのグレアを抑えることができる。なお、照射パターン１００ｂは、図示の偏光方向１００ｄとほぼ同方向に長軸を有する楕円偏光となる場合もある。

【0033】

以上のような実施形態によれば、光学部材の数を削減可能であるとともに光学設計の複雑さを軽減可能な車両用灯具並びにこれを備える車両用灯具システムが得られる。具体的には、上記実施形態の車両用灯具において、反射光を用いる光学系は、偏光ビームスプリッタ３とリフレクタ７を含む光学系の１つだけである。そして、他の光学系については、光源１およびリフレクタ２によって生成された光が光軸Ｌ１に沿って常に直進して偏光ビームスプリッタ３、液晶素子４、偏光板５および投影レンズ６を透過するという構成である。このため、部品点数が削減可能であり、かつ反射光を用いる光学系が少ないことから光学設計が容易になる。

【0034】

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。

【0035】

図４は、変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。例えば、図４に例示するように、車両用灯具において、偏光ビームスプリッタ３と液晶素子４との間に偏光板（第３偏光素子）９をさらに設けてもよい。このように偏光板９を設けることで、偏光ビームスプリッタ３の偏光度が不十分であった場合にもそれを補うことができる。この場合、偏光板９の偏光軸と偏光ビームスプリッタ３を出射する光成分（第１成分）の偏光方向を概ね同じ方向に合わせることができるため、偏光板９はそれほど光を吸収しない。従って、低コストの有機材料（ヨウ素系、染料系）からなる吸収型偏光板を用いることができる。なお、偏光板９としてワイヤーグリッド型偏光板や光学多層膜による反射型偏光板などを用いてもよい。また、偏光板９を偏光ビームスプリッタ３と同様に傾斜させてもよく、それにより一部の光をリフレクタ７に向けて反射させることができる。

【0036】

図５は、変形例の車両用灯具システムの構成を示す図である。上記した実施形態では偏光ビームスプリッタ３を透過する光を液晶素子４へ入射させ、偏光ビームスプリッタ３によって反射される光をリフレクタ７へ入射させていたがこれらの関係を逆にしてもよい。具体的には、図５に例示する車両用灯具システムでは、偏光ビームスプリッタ３によって反射された偏光成分は、図中のｘ軸と平行な光軸に沿って液晶素子４へ向かって直進し、液晶素子４の液晶層の位置で焦点Ｐ１を形成する。偏光ビームスプリッタ３は、光源１から入射する光の光軸Ｌ１に対して略４５°の角度をなして配置されている。また、偏光ビームスプリッタ３を透過した偏光成分は、図中のｙ軸と平行な光軸Ｌ２に沿ってリフレクタ７へ向かって直進し、偏光ビームスプリッタ３とリフレクタ７の間で焦点Ｐ２を形成し、リフレクタ７によって反射されて投影レンズ８へ入射する。このような構成によっても、光学部材の数を削減可能であるとともに光学設計の複雑さを軽減可能な車両用灯具並びにこれを備える車両用灯具システムが得られる。

【0037】

また、上記した実施形態では、第１偏光素子の一例として偏光ビームスプリッタ等を挙げていたが第１偏光素子はこれらに限定されない。例えば、入射する光の一部成分を透過させて一部成分を反射するミラー（いわゆるハーフミラー）と偏光板を組み合わせて第１偏光素子を構成してもよい。この場合には、ハーフミラーが光源１に近い側に配置され、偏光板は液晶素子に近い側に配置されることが好ましい。

【0038】

また、上記した実施形態では、光源１からの光を集光して焦点Ｐ１を結ばせる集光部材の一例としてリフレクタ２を挙げていたが、集光部材はこれに限定されない。例えば、適宜設計された集光レンズを用いてもよいし、このような集光レンズとリフレクタを組み合わせて用いてもよい。

【0039】

また、上記した実施形態の車両用灯具において、偏光ビームスプリッタ３と液晶素子４の間や液晶素子４と偏光板５の間に光学補償板を設けて視角補償を図ってもよい。この場合の光学補償板としては、例えば１／４波長板や１／２波長板を用いることができる。各波長板については、ポリカーボネートやシクロオレフィンなどの有機材料を用いたものでもよいし、水晶や金属酸化膜などの無機材料を用いたものでもよい。水晶を用いる場合には、厚さの異なる複数の水晶を位相方向が異なるように重ねることで所望の位相差を得ることができる。無機材料を用いた光学補償板は耐熱性に優れるため車両用灯具としての用途には好ましい。有機材料を用いた光学補償板の場合には、偏光ビームスプリッタ３や偏光板５とは密着させずに離間させることが好ましい。光学補償板は液晶素子４の第１基板または第２基板の何れかまたは双方の外側に貼り合わせてもよい。

【0040】

また、上記した実施形態では、液晶素子の一例として垂直配向モードを用いるものを挙げていたが、液晶素子はこれに限定されない。液晶素子としては、例えば、ねじれ配向モードを用いるもの（ＴＮ型）、超ねじれ配向モードを用いるもの（ＳＴＮ型）、水平スイッチングモードを用いるもの（ＩＰＳ型）など種々のものを採用することができる。また、液晶素子の駆動方式についても上記実施形態において例示したスタティック駆動方式に限定されず、例えば薄膜トランジスタ等を用いたアクティブマトリクス駆動方式や、マルチプレックス駆動方式など種々のものを採用することができる。

【0041】

また、上記した実施形態では車両前方への選択的な光照射を行うための車両用灯具システムを例示していたが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。例えば、車両の姿勢に応じて光軸方向を調整するオートレベリング機能、車両のカーブ時の進行方向へ光照射するＡＦＳ機能など、種々の用途に対応した車両用灯具システムに本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0042】

１：光源、２：リフレクタ（集光部材）、３：偏光ビームスプリッタ（第１偏光素子）、４：液晶素子、５：偏光板（第２偏光素子）、６：投影レンズ、７：リフレクタ（反射部材）、８：投影レンズ、９：偏光板（第３偏光素子）、１０、カメラ、１１：制御部、１２：光源駆動部、１３：液晶素子駆動部、１００ａ、１００ｂ：配光パターン、Ｐ１、Ｐ２：焦点、Ｌ１、Ｌ２：光軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】