特許 7177617 ランプユニット、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】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】ランプユニット、車両用灯具システム

(51)【国際特許分類】

   F21S 41/64 20180101AFI20221116BHJP

   G02F 1/13 20060101ALI20221116BHJP

   G02F 1/1333 20060101ALI20221116BHJP

   F21V 9/14 20060101ALI20221116BHJP

   F21V 9/40 20180101ALI20221116BHJP

   F21S 41/25 20180101ALI20221116BHJP

   F21S 41/125 20180101ALI20221116BHJP

   F21S 41/143 20180101ALI20221116BHJP

   F21S 41/135 20180101ALI20221116BHJP

   B60Q 1/14 20060101ALI20221116BHJP

   F21W 102/10 20180101ALN20221116BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20221116BHJP

【ＦＩ】

F21S41/64

G02F1/13 505

G02F1/1333

F21V9/14

F21V9/40 400

F21S41/25

F21S41/125

F21S41/143

F21S41/135

B60Q1/14 E

F21W102:10

F21Y115:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018138256

(22)【出願日】2018-07-24

(65)【公開番号】P2020017367

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-06-01

(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】弁理士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】岩本 宜久

【審査官】河村 勝也

(56)【参考文献】

【文献】特開平０１－２４４９３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９１９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０８６１６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０８４６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４９３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１３３１６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｓ ４１／００

Ｇ０２Ｆ １／１３

Ｇ０２Ｆ １／１３３３

Ｆ２１Ｖ ９／００

Ｂ６０Ｑ １／１４

Ｆ２１Ｗ １０２／１０

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、
光源と、
前記光源から出射される光を変調する光シャッター部と、
前記光シャッター部を透過した光を投影する光学系と、
を含み、
前記光シャッター部は、
一対の偏光板と、
前記一対の偏光板の相互間に配置されており、液晶分子の初期配向が水平配向であって電界印加によって面内方向で配向変化を生じるように構成されたインプレーンスイッチング型の第１液晶素子と、
前記一対の偏光板の相互間であって前記第１液晶素子よりも前記光源に近い側に配置されており、液晶分子の初期配向が垂直配向若しくは略垂直配向である第２液晶素子と、
正のＡプレート、負のＡプレート、正の二軸プレート若しくは負の二軸プレートの何れかであり、前記一対の偏光板のうち前記光源に近い側の偏光板と前記第２液晶素子の間に配置された第１光学板と、
負のＣプレートであり、前記第１光学板と前記第２液晶素子の間に配置された第２光学板と、
を有する、
ランプユニット。

【請求項2】

前記一対の偏光板は、互いの吸収軸が略直交するように配置され、
前記第１液晶素子は、前記初期配向の配向方向が前記一対の偏光板の何れかの吸収軸と略平行に配置され、
前記第１光学板は、前記正のＡプレートであってその遅相軸が前記液晶素子の前記初期
配向の配向方向と略平行に配置されている、
請求項１に記載のランプユニット。

【請求項3】

前記第２液晶素子の電圧印加による複屈折の変化に伴うＥＣＢ効果を用いて前記光シャッター部を透過する光の色味を可変に設定する、
請求項１又は２に記載のランプユニット。

【請求項4】

前記第１液晶素子は、複数の第１光変調領域を有し、
前記第２液晶素子は、複数の第２光変調領域を有しており、
前記複数の第１光変調領域と前記複数の第２光変調領域とが平面視において相補的に並ぶように前記第１液晶素子と前記第２液晶素子が配置されている、
請求項１～３の何れか１項に記載のランプユニット。

【請求項5】

請求項１～４の何れかに記載のランプユニットと、
前記車両の周囲に存在する対象体を検出する検出部と、
前記検出部によって検出される前記対象体の位置に応じて配光パターンを設定して前記ランプユニットを駆動する駆動部と、
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、車両の周辺（例えば前方）に対する光照射を行う技術に関し、特に、対向車両や先行車両などの対象物体の有無に応じて選択的な光照射を行うための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００５－１８３３２７号公報（特許文献１）には、複数の配光パターンを形成可能な車両前照灯が記載されている。この車両前照灯は、ＬＥＤを用いた発光部と、発光部から前方に向かって照射される光の一部を遮断して配光パターンに適したカットオフを形成する遮光部を備える。遮光部は、調光機能を備えた電気光学素子とこの電気光学素子を調光制御する制御部を備える。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

【0003】

ところで、上記のような構成を用いて車両の前方に照射される光の制御を行う場合、発光部のＬＥＤから出射する光が広角に進むため、レンズ等を用いて集光し、なるべく狭角で液晶素子へ光が入射するように設計したとしても光の入射角が上下、左右それぞれに比較的大きい角度（例えば±２０～±３０°程度）になる。このため、液晶素子を透過する光は視角依存性が大きくなり、その光を用いて形成される投射像（配光パターン）のコントラストが低下するという点で改良の余地がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－１８３３２７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、車両前方へ選択的な光照射を行う際にコントラストの高い投射像を得られる技術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ランプユニットは、（ａ）車両の周囲に対して選択的な光照射を行う車両用灯具システムに用いられるランプユニットであって、（ｂ）光源と、（ｃ）前記光源から出射される光を変調する光シャッター部と、（ｄ）前記光シャッター部を透過した光を投影する光学系と、を含み、（ｅ）前記光シャッター部は、（ｅ１）一対の偏光板と、（ｅ２）前記一対の偏光板の相互間に配置されており、液晶分子の初期配向が水平配向であって電界印加によって面内方向で配向変化を生じるように構成されたインプレーンスイッチング型の第１液晶素子と、（ｅ３）前記一対の偏光板の相互間であって前記第１液晶素子よりも前記光源に近い側に配置されており、液晶分子の初期配向が垂直配向若しくは略垂直配向である第２液晶素子と、（ｅ４）正のＡプレート、負のＡプレート、正の二軸プレート若しくは負の二軸プレートの何れかであり、前記一対の偏光板のうち前記光源に近い側の偏光板と前記第２液晶素子の間に配置された第１光学板と、（ｅ５）負のＣプレートであり、前記第１光学板と前記第２液晶素子の間に配置された第２光学板と、を有する、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、（ａ）前記ランプユニットと、（ｂ）前記車両の周囲に存在する対象体を検出する検出部と、（ｃ）前記検出部によって検出される前記対象体の位置に応じて配光パターンを設定して前記ランプユニットを駆動する駆動部と、を含む、車両用灯具システムである。

【0007】

上記構成によれば、車両前方へ選択的な光照射を行う際にコントラストの高い投射像（配光パターン）を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】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図である。

【図2】図２は、液晶素子、各光学板および各偏光板の光学軸の配置について説明するための図である。

【図3】図３は、液晶素子の構成例を示す模式的な断面図である。

【図4】図４は、等透過率曲線のシミュレーション解析の結果を示す図である。

【図5】図５は、第２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6】図６は、液晶素子、各光学板および各偏光板の光学軸の配置について説明するための図である。

【図7】図７は、液晶素子の構成例を示す模式的な断面図である。

【図8】図８は、光変調領域を相補的に配置する構成を説明するための概念図である。

【図9】図９は、等透過率曲線のシミュレーション解析の結果を示す図である。

【図10】図１０は、等透過率曲線のシミュレーション解析の結果を示す図である。

【図11】図１１は、等透過率曲線のシミュレーション解析の結果を示す図である。

【図12】図１２は、等透過率曲線のシミュレーション解析の結果を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（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図である。図１に示す車両用灯具システムは、カメラ１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２により画像認識処理を行って対象体（例えば対向車両、先行車両、歩行者等）の有無を検出し、その対象体の位置に応じて液晶駆動部３によりランプユニット４の液晶素子１４を制御して選択的な光照射を行うものである。なお、本実施形態ではカメラ１と制御部２が「検出部」に対応し、制御部２と液晶駆動部３が「駆動部」に対応する。

【0010】

カメラ１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、自車両の前方空間を撮影する。制御部２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。液晶駆動部３は、制御部２から供給される制御信号に基づいて液晶素子１４を駆動するための駆動電圧を生成し、液晶素子１４へ供給する。

【0011】

ランプユニット４は、自車両の前部に配置されて光照射を行うためのものであり、光源１１、集光レンズ（集光光学系）１２、一対の偏光板１３ａ、１３ｂ、液晶素子１４、光学板１５、光学板１６、投影レンズ（結像投影光学系）１７を含んで構成される。なお、本実施形態では一対の偏光板１３ａ、１３ｂ、液晶素子１４、光学板１５および光学板１６が「光シャッター部」に対応する。

【0012】

光源１１は、例えばＬＥＤ等の発光素子とドライバを含み、制御部２による制御信号に応じてドライバから発光素子へ駆動電流を供給し、発光素子から光を出射する。

【0013】

集光レンズ１２は、光源１１から出射する比較的広角な光を集光して液晶素子１４へ入射させる。なお、集光レンズに代えて反射板（リフレクタ）を用いて集光光学系を構成してもよいし、集光レンズと反射板を組み合わせて集光光学系を構成してもよい。

【0014】

一対の偏光板１３ａ、１３ｂは、液晶素子１４等を挟んで対向配置されている。これらの偏光板１３ａ、１３ｂとしては、例えば有機材料を用いた吸収型偏光板（ヨウ素系、染料系など）を用いてもよいし、金属細線を透明基板上に形成してなるワイヤーグリッド偏光板を用いてもよいし、これらを重ねて用いてもよい。ワイヤーグリッド偏光板としては、光学多層膜などにより表面反射を抑えたものが望ましい。

【0015】

液晶素子１４は、液晶駆動部３から供給される駆動電圧によって駆動されて、光源１１から集光レンズ１２等を介して入射する光に変調を与えるものである。この液晶素子１４は、複数の光変調領域（画素領域）を有しており、それぞれの光変調領域ごとに光に対して変調を与えることができる。本実施形態では、液晶素子１４として液晶分子の配向方向が印加電圧に応じて面内（基板表面に平行な面内）で変化するインプレーンスイッチング型の液晶素子が用いられる。液晶素子１４の詳細な構成については後述する（図３参照）。

【0016】

光学板１５は、正のＡプレートであり、偏光板１３ａと液晶素子１４の間であって偏光板１３ａに近い側に配置されている。ここで、光学板の三方位の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚと定義する。ｎｘは光学板の面内の遅相軸方向における屈折率であり、ｎｙはｎｘに直交する進相軸方向の屈折率であり、ｎｚはｎｘおよびｎｙと直交する光学板の厚さ方向の屈折率である。また、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）と定義する。これらの定義を用いて表すと、正のＡプレートはＮｚ＝１の光学板である。

【0017】

光学板１６は、正のＣプレートであり、偏光板１３ａと液晶素子１４の間であって液晶素子１４に近い側に配置されている。ここで、上記した光学板の定義を用いて表すと、正のＣプレートはＮｚ＝－∞の光学板である。

【0018】

ここで、Ｎｚ（Ｎｚファクタ）が∞である視角補償板（ｎｘ≒ｎｙ＞ｎｚ）を負のＣプレート（ネガティブＣプレート）と呼ぶ。Ｎｚが１よりも大きい視角補償板（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）を、負の二軸光学異方性を有する二軸プレート、ないし、単に負の二軸プレートと呼ぶ。Ｎｚがほぼ１である視角補償板（ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚ）を正のＡプレート（ポジティブＡプレート）と呼ぶ。さらに、Ｎｚが１よりも小さい視角補償板を主に、正の二軸光学異方性を有する二軸プレート、ないし、単に正の二軸プレートと呼ぶ。ただし、Ｎｚがほぼ０である視角補償板（ｎｚ≒ｎｘ＞ｎｙ）を、負のＡプレート（ネガティブＡプレート）と呼び、Ｎｚが－∞である視角補償板（ｎｚ＞ｎｘ≒ｎｙ）を、正のＣプレート（ポジティブＣプレート）と呼ぶ。また、本明細書では、面内位相差Ｒｅ＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄ（ｄ：視角補償板の厚み）が７ｎｍ以下であれば、負のＣプレートとみなして取り扱う。また、厚さ方向位相差ＲｔｈをＲｔｈ＝（（ｎｘ＋ｎｙ）／２－ｎｚ）×ｄと定義する。

【0019】

投影レンズ１７は、液晶素子１４によって変調されて偏光板１３ｂを透過する光が入射し得るように配置されている。この投影レンズ１７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が好適に用いられる。この場合、レンズのＮ／Ａについては入射する光の角度に応じて設計されているものとする。投影レンズ１７の中心線に対して最も傾斜して入射する光の角度をθとすると、Ｎ／Ａ＝ｓｉｎθとなるように設計される。上記した液晶素子１４は、この投影レンズ１７の焦点付近に配置されることが望ましい。

【0020】

このランプユニット４は、液晶素子１４の各光変調領域において光が変調され、その光が偏光板１３ｂを通して出射して投影レンズ１７によって投影されることにより、自車両の前方に種々の配光パターン（投影像）を形成することができる。例えば、先行車両や対向車両の存在する領域は遮光ないし減光し、それ以外の領域には光を照射するような配光パターンを形成することができる。

【0021】

図２は、液晶素子、各光学板および各偏光板の光学軸の配置について説明するための図である。なお、図中に示すように、液晶素子の左右方向を０°－１８０°、上下方向を９０°－２７０°と表すものとする。一対の偏光板１３ａ、１３ｂは、互いの吸収軸ａ１、ａ２が略直交するように配置されている。本実施形態では、光入射側（光源１１に近い側）に配置されている偏光板１３ａは、吸収軸ａ１が９０°－２７０°方向となるように配置されている。また、光出射側（投影レンズ１７に近い側）に配置されている偏光板１３ｂは、吸収軸ａ２が０°－１８０°方向となるように配置されている。液晶素子１４は、初期配向方向、すなわち電圧無印加時の液晶分子の配向方向ａ３が１８０°方向となるように配置されている。この配向方向ａ３は、図中に示すように電圧印加時にはその電圧の大きさに応じて９０°方向へ近づくように変化する。光学板１５は、上記の通り正のＡプレートであり、その遅相軸ａ４が液晶分子の配向方向ａ３と平行になるように０°－１８０°方向に配置されている。光学板１６は、上記の通り正のＣプレートであり、その光軸が厚さ方向（光進行方位）となるように配置されている。

【0022】

図３は、液晶素子の構成例を示す模式的な断面図である。液晶素子１４は、対向配置された第１基板２１および第２基板２２と、それぞれ第２基板２２に設けられた第１電極２３および第２電極２４と、第１基板２１と第２基板２２のそれぞれに設けられた第１配向膜２５および第２配向膜２６と、第１基板２１と第２基板２２の間に配置された液晶層２７と、絶縁膜２８を含んで構成されている。なお、図示を省略しているが、第１基板２１または第２基板２２にカラーフィルタが設けられていてもよい。

【0023】

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。

【0024】

第１電極２３、第２電極２４は、ともに第２基板２２の一面側に設けられている。本実施形態の第１電極２３は、複数の電極枝を有する櫛歯状電極である。また、第２電極２４は、第２基板２４の一面のほぼ全体に設けられた対向電極である。図示のように第２電極２４と第１電極２３の間には絶縁膜２８が設けられている。この絶縁膜２８は、例えばＳｉＯ_２膜などの無機絶縁膜、あるいは有機絶縁膜である。第１電極２３と第２電極２４の間に電圧を与えることにより、両者間にフリンジ電界を発生させることができ、それにより第２基板２２の一面と平行な面内において液晶層２７の液晶分子の配向方向を変化させることができる。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。

【0025】

なお、第１電極２３と第２電極２４への電圧印加方法、すなわち液晶素子１４の駆動方法としては、スタティック駆動、デューティ駆動、ＴＦＴ駆動など適宜採用することが可能であり、特にスタティック駆動が望ましい。また、図示の例ではＦＦＳ（Fringe Field Switching）モードに適した電極構造を例示していたが、ＩＰＳ（In Plane Switching）モードに適した電極構造を採用してもよい。その場合、例えば第１電極２３と第２電極２４を共に櫛歯状電極として、同一の基板面上に配置すればよい。

【0026】

第１配向膜２５は、第１基板２１の一面側に設けられている。第２配向膜２６は、第２基板２２の一面側に設けられている。各配向膜としては、液晶層２７の配向状態を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、例えば互い違い（アンチパラレル）となるように設定される。

【0027】

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が正であり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。なお、誘電率異方性Δεが負のネマティック液晶材料を用いてもよい。本実施形態の液晶層２７は、それぞれ、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状態となり、各基板面に対して僅かなプレティルト角を有する略水平配向となるように設定されている。

【0028】

この液晶素子１４においては、第１電極２３と第２電極２４によって生じる電界により液晶分子の配向方向に変化を生じ得る領域のそれぞれが光変調領域２９となる。これら光変調領域２９ごとに個別に透過光の状態を制御することにより、所望の配光パターンを得ることができる。

【0029】

図１に示した第１実施形態の液晶素子１４におけるリタデーション(液晶材料複屈折Δｎと液晶層厚ｄの積)を略３００ｎｍに設定した場合における電圧無印加時の視角特性の最適化をシミュレーション解析した。その結果、例えば、正のＣプレートのＲｔｈを－９１ｎｍ、正のＡプレートのＲｅを１４０ｎｍとしたときに図４に示す等透過率曲線が得られた。図４において示される等透過率曲線の等高線は内側から０．０１％、０．０２％、０．０３％、０．０５％、０．１％である。以下、同様なシミュレーション解析結果でも同様に定義する。図示のように、全方位において光抜けが抑制された優れた視角特性を示していることがわかる。

【0030】

以上のような実施形態によれば、主に第２光学板（正のＣプレート）による視角補償効果により、入射光が広角であっても、車両前方へ照射される投射像（配光パターン）のコントラストを向上させることができる。

【0031】

（第２実施形態）
図５は、第２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５に示す車両用灯具システムは、カメラ１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２により画像認識処理を行って対象体（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液晶駆動部３、３ａによりランプユニット４ａの液晶素子１４、１８を制御して選択的な光照射を行うものである。第１実施形態との主な違いはランプユニットの構成であるので、以下では相違する構成について詳細に説明し、共通する構成については説明を省略する。

【0032】

ランプユニット４ａは、自車両の前部に配置されて光照射を行うためのものであり、光源１１、集光レンズ（集光光学系）１２、一対の偏光板１３ａ、１３ｂ、液晶素子１４、光学板１５、投影レンズ（結像投影光学系）１７、液晶素子１８および光学板１９を含んで構成される。第１実施形態のランプユニット４との違いは、光学板１６（正のＣプレート）が垂直配向型である液晶素子１８と負のＣプレートである光学板１９に置き換えられた点である。なお、本実施形態では一対の偏光板１３ａ、１３ｂ、液晶素子１４、光学板１５、液晶素子１８および光学板１９が「光シャッター部」に対応する。

【0033】

液晶素子１８は、液晶駆動部３ａから供給される駆動電圧によって駆動されて、光源１１から集光レンズ１２等を介して入射する光に変調を与えるものである。この液晶素子１８は、複数の光変調領域（画素）を有しており、それぞれの光変調領域ごとに光に対して変調を与えることができる。本実施形態では、液晶素子１８として電圧無印加時の配向状態が垂直配向（または略垂直配向）である垂直配向型の液晶素子が用いられる。液晶素子１８は、液晶素子１４と光学板１９の間に配置されている。液晶素子１８の詳細な構成については後述する（図７参照）。

【0034】

光学板１９は、負のＣプレートであり、光学板１５と液晶素子１８の間に配置されている。ここで、上記した光学板の定義を用いて表すと、負のＣプレートはＮｚ＝＋∞の光学板である。この光学板１９と液晶素子１８の組み合わせにより、第１実施形態における光学板１６の機能を代替することができる。なお、面内位相差Ｒｅ（＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄ）が数ｎｍ以下である負の二軸光学異方性を有する光学板も実質的には負のＣプレートと同等であるので、本明細書ではこのような二軸光学異方性を有する光学板についても負のＣプレートに含むものとする。

【0035】

正のＣプレートである光学板１６と同じΔｎ・ｄ（リターデーション）を得ようとすると液晶素子１８のセル厚ｄや屈折率異方性Δｎを小さくする必要があり、実現が難しいので、実用的な範囲でなるべくΔｎ・ｄを小さく設定したうえで、負のＣプレートである光学板１９によりΔｎ・ｄを差し引くことで、全体として光学補償を得ることができる。

【0036】

ここで、負のＣプレートを用いる場合、その素材としてＣＯＰ樹脂、ＴＡＣ樹脂、無機材料等を用いることができる。このうち、ＣＯＰ樹脂、無機材料は比較的に耐熱性に優れているため、強い光を用いる車両用灯具においては好ましい。それらの材料を用いた負のＣプレートを光学板１９として用いることでランプユニット４ａの耐熱性を高めることができる。

【0037】

本実施形態のランプユニット４ａは、液晶素子１４および液晶素子１８の何れかあるいは両方の各光変調領域において光が変調され、その光が偏光板１３ｂを通して出射して投影レンズ１７によって投影されることにより、自車両の前方に種々の配光パターンを形成することができる。例えば、先行車両や対向車両の存在する領域は遮光ないし減光し、それ以外の領域には光を照射するような配光パターンを形成することができる。

【0038】

例えば、通常動作時には液晶素子１４と液晶素子１８の何れか一方だけを駆動し、他方は駆動電圧を与えないようにしても、配光パターンを形成することが可能である。この場合、例えば通常動作時に用いる液晶素子が故障した場合には他方の液晶素子を駆動するようにすれば、故障時のバックアップを行うことができる。また、両方の液晶素子１４、１８を駆動することで、ＥＣＢ（Electrically Controlled Birefringence）効果を利用して配光パターンの色調を変化させることもできる。また、液晶素子１４、液晶素子１８でそれぞれ別々の画像形成を行うことで２画面表示を実現できる。

【0039】

図６は、液晶素子、各光学板および各偏光板の光学軸の配置について説明するための図である。なお、第１実施形態との変更点は液晶素子１８および光学板１９であるので、それら以外については説明を省略する。液晶素子１８は、電界印加時に液晶層の液晶分子の配向方向が２つに分かれるマルチドメイン配向を用いるものであり、電界印加時の１つのドメインの配向方向ａ６が２２５°方向、他の１つの配向方向ａ７が４５°方向となるように設定されている。なお、マルチドメイン配向の実現方法については、スリットやリブを用いた斜め電界による方法や、配向膜に対する配向処理方向を領域ごとに異ならせる方法など種々の公知技術を用いることができる。また、光学板１９は、負のＣプレートであるので、液晶素子１８と光学板１５の間に配置されていればよい。

【0040】

図７は、液晶素子の構成例を示す模式的な断面図である。液晶素子１８は、対向配置された第１基板３１および第２基板３２と、第１基板３１に設けられた第１電極３３と、第２基板３２に設けられた第２電極３４と、第１基板３１と第２基板３２のそれぞれに設けられた第１配向膜３５および第２配向膜３６と、第１基板３１と第２基板３２の間に配置された液晶層３７を含んで構成されている。なお、液晶素子１４の構成は上記した第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

【0041】

第１基板３１および第２基板３２は、上記した第１基板２１および第２基板２２と同様のものであり、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。

【0042】

第１電極３３は、第１基板３２の一面側に設けられている。同様に、第２電極３４は、第２基板３２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。

【0043】

なお、第１電極２３と第２電極２４への電圧印加方法、すなわち駆動方法としては、スタティック駆動、デューティ駆動、ＴＦＴ駆動など適宜採用することが可能であり、特にスタティック駆動が望ましい。

【0044】

第１配向膜３５は、第１基板３１の一面側に設けられている。第２配向膜３６は、第２基板３２の一面側に設けられている。各配向膜としては、液晶層３７の配向状態を垂直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いてもよい。その場合、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。なお、図示を省略しているが、各電極にスリットやリブなどを設けて斜め電界を発生させる場合には、各配向膜へのラビング処理は不要である。

【0045】

液晶層３７は、第１基板３１と第２基板３２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３７が構成される。本実施形態の液晶層３７は、それぞれ、電圧無印加時における液晶分子の配向方向が垂直配向（または略垂直配向）となるように設定されている。ここで、垂直配向とは液晶分子の配向方向と基板面とのなす角であるプレティルト角が９０°の場合をいい、略垂直配向とは当該プレティルト角が９０°未満であって９０°に近い値（例えば８９°）である場合をいう。

【0046】

この液晶素子１８においては、第１電極３３と第２電極３４によって生じる電界により液晶分子の配向方向に変化を生じ得る領域のそれぞれが光変調領域３９となる。これら光変調領域３９ごとに個別に透過光の状態を制御することにより、所望の配光パターンを得ることができる。また、図８において概念図で示すように、液晶素子１４の光変調領域２９と液晶素子１８の光変調領域３９を平面視において相補的な関係となるようにして相互間に隙間なく配置することにより、全体としては光変調領域の相互間に隙間をなくすことができるので、配光パターンに暗線（ダークグリッド）が生じないようにすることができる。それにより、配光パターンの品位がより高まる。なお、ここでは図中の左右方向に各光変調領域が並ぶ場合について示したが上下方向に並んでいてもよい。

【0047】

図５に示した第２実施形態の液晶素子１８のリタデーションが略３２０ｎｍである場合における電圧無印加時の視角特性の最適化をシミュレーション解析した。その結果、例えば、負のＣプレートのＲｔｈを２２０ｎｍ、正のＡプレートのＲｅを１４０ｎｍとしたときに図９に示すような等透過率曲線が得られた。従来技術に比べるとわずかに光抜けは大きくなっているが良好な視角特性が得られることが分かった。

【0048】

なお、正のＡプレートを他の光学板に置き換えることもできる。例えば、正のＡプレートをＮｚ＝１．５である負の二軸光学異方性を有する二軸フィルム（負の二軸プレート）と置き換えた場合について説明する。この光学フィルムは、例えばノルボルネン系環状オレフィンポリマーフィルムを延伸加工するにあたり、横一軸延伸のみで得られる。近接する偏光板の吸収軸に対して略直交する遅相軸を有していれば光学フィルムを偏光板に対してロールトゥロールで貼り合わせることや接着することができる利点がある。この置き換えを行い、図５に示した第２実施形態の液晶素子１８のリタデーションが略３６０ｎｍである場合における電圧無印加時の視角特性の最適化をシミュレーション解析した。その結果、例えば、負のＣプレートのＲｔｈを２２０ｎｍ、負の二軸光学異方性を有する二軸フィルムのＲｅを１００ｎｍ、Ｒｔｈを１００ｎｍとしたときに図１０に示すような等透過率曲線が得られた。従来技術に比べるとわずかに光抜けは大きくなっているが良好な視角特性が得られることが分かった。

【0049】

次に、正のＡプレートをＮｚ＝０．５である正の二軸光学異方性を有する二軸フィルム（正の二軸プレート）と置き換えた場合についても説明する。この置き換えを行い、図５に示した第２実施形態の液晶素子１８のリタデーションが略２７５ｎｍである場合における電圧無印加時の視角特性の最適化をシミュレーション解析した。その結果、負のＣプレートのＲｔｈを２２０ｎｍ、正の二軸光学異方性を有する二軸フィルムのＲｅを２２７ｎｍ、Ｒｔｈを０ｎｍとしたときに図１１に示すような等透過率曲線が得られた。従来技術に比べるとわずかに光抜けは大きくなっているが良好な視角特性が得られることが分かった。

【0050】

次に、正のＡプレートをＮｚ＝０である負のＡプレートと置き換えた場合についても説明する。この置き換えを行い、図５に示した第２実施形態の液晶素子１８のリタデーションが略２３０ｎｍである場合における電圧無印加時の視角特性の最適化をシミュレーション解析した。その結果、負のＣプレートのＲｔｈを３３０ｎｍ、負のＡプレートのＲｅを１２５ｎｍとしたときに図１２に示す様な等透過率曲線が得られた。従来技術に比べるとわずかに光抜けは大きくなっているが良好な視角特性が得られることが分かった。

【0051】

以上のような実施形態によれば、主に液晶素子と第２光学板（負のＣプレート）による視角補償効果により、入射光が広角であっても、車両前方へ照射される投射像（配光パターン）のコントラストを向上させることができる。

【0052】

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、第２実施形態における液晶素子１８としてマルチドメイン配向の垂直配向型液晶素子を例示していたがモノドメイン配向の垂直配向型液晶素子を用いてもよい。また、上記各実施形態では、カメラにより撮影した画像に基づいて対象体を検出していたが他の手段（例えばＬｉＤＡＲなど）によって対象体が検出されてもよい。

【符号の説明】

【0053】

１：カメラ、２：制御部、３、３ａ：液晶駆動部、４、４ａ：ランプユニット、１１：光源、１２：集光レンズ（集光光学系）、１３ａ、１３ｂ：偏光板、１４、１８：液晶素子、１５：第１光学板、１６：第２光学板、１７：投影レンズ（結像投影光学系）、１９：第３光学板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】