JP6933927B2 - 車両用灯具 - Google Patents

Description

本発明は車両用灯具に関する。

車両用灯具において、配光パターンの照度分布や照射範囲を周囲環境や道路状況に合わせて変化させる技術が求められている。下記特許文献１では、液晶素子などの光シャッターを用いて、所定の配光パターンを前方道路に照射する技術が開示されている。

特開平６−１９１３４６号公報

一方で、車両用灯具から投影される配光パターンには、他の領域と比較して照度を高めた高照度領域を形成することが好ましい。従来の構成において、液晶素子により配光パターン内の明るさを制御する場合、光源から照射された光を遮ることで配光制御を行う。このため、配光パターン中の高照度領域を移動させる場合には、大光量の光源を用いて、高照度領域以外の領域の光の透過率を制限する必要があり、省エネルギーの観点から好ましくない。また、大光量を液晶素子に照射することで、液晶素子の温度が上昇し液晶が等方相に相転移してしまうといった点にも懸念がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、液晶素子を用いて配光パターンを形成する車両用灯具において、光の利用効率を高めつつ高照度領域の移動を可能とする車両用灯具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、一態様の車両用灯具は、車両の前方を照射する車両用灯具であって、高照度領域を含む光を照射する光源装置と、前記光源装置から照射された光を反射する反射部と、前記反射部において反射された光の光路中に配置されて第１の画像光を形成する反射型の第１の液晶素子と、前記第１の画像光を配光パターンとして前方に照射する投影光学系と、前記反射部を移動させて前記第１の液晶素子に入射する高照度領域の入射位置を変える移動機構と、制御信号を生成する制御部、および前記制御信号に基づいて前記移動機構と前記第１の液晶素子との何れか一方又は双方を駆動する駆動部を有する制御装置と、を備え、前記移動機構は、前記前記反射部の反射面と前記第１の液晶素子の入射面と相対的な角度を維持しつつ、前記反射面の面方向と一致しない方向に前記反射部を平行移動させる。
上記目的を達成するため、一態様の車両用灯具は、車両の前方を照射する車両用灯具であって、高照度領域を含む光を照射する光源装置と、前記光源装置から照射された光を反射する反射部と、前記反射部において反射された光の光路中に配置されて第１の画像光を形成する透過型の第１の液晶素子と、前記第１の画像光を配光パターンとして前方に照射する投影光学系と、前記反射部を移動させて前記第１の液晶素子に入射する高照度領域の入射位置を変える移動機構と、制御信号を生成する制御部、および前記制御信号に基づいて前記移動機構と前記第１の液晶素子との何れか一方又は双方を駆動する駆動部を有する制御装置と、を備え、前記光源装置は、光源本体と、前記光源本体と前記反射部との間に配置され前記光源本体からの光を平行光とする平行光学系と、を有し、前記反射部は、前記光源装置から照射される光の方向に対して斜めに配置された反射面を備え、前記移動機構は、前記反射部の反射面を前記平行光学系に対して近接離間する方向に平行移動させる。

上述の構成によれば、光源装置から照射された光を反射させて第１の液晶素子に入射させる反射部と、反射部を移動させる移動機構と、を備える。移動機構が、反射部を移動させることで、第１の液晶素子への高照度領域の入射位置を移動させることができる。このため、第１の液晶素子の制御により配光パターンの位置や形状を変化させる際に、反射部を移動させて配光パターンに対する高照度領域の位置を調整することができる。すなわち、上述の構成によれば、第１の液晶素子の透過率を制御することで高照度領域を移動させる場合と比較して光の利用効率を高めることができる。加えて、第１の液晶素子の透過率を制御することで高照度領域を移動させる場合と比較して、第１の液晶素子に照射される光のエネルギー量を抑制することができ、第１の液晶素子の温度上昇による液晶の相転移を抑制した信頼性の高い車両用灯具を提供できる。

上述の車両用灯具において、前記反射部が、内部全反射プリズムである構成としてもよい。

上述の構成によれば、光源装置から照射された光を内部全反射プリズムにより効率よく反射させることにより、光損失を少なくして、簡便に所望の位置に高照度領域を移動させることができる。

上述の車両用灯具において、前記反射部が、ミラーである構成としてもよい。

上述の構成によれば、光源装置から照射された光をミラーにより効率よく反射させることにより、光損失を少なくして、簡便に所望の位置に高照度領域を移動させることができる。

上述の車両用灯具において、第２の液晶素子をさらに備え、前記反射部が、前記光源装置から照射された光の一部を透過させるハーフミラーであり、前記第２の液晶素子は、前記反射部が透過した光の光路中に配置されて第２の画像光を形成し、前記投影光学系は、互いに重ね合わされた前記第１の画像光および前記第２の画像光を配光パターンとして前方に照射する構成としてもよい。

上述の構成によれば、反射部を透過した光を、第２の液晶素子によって第２の画像光に変調し、第１の液晶素子で形成した第１の画像光とともに、投影光学系により前方に照射する。これにより、反射部を透過した光を配光パターンに利用することができ、光の利用効率を高めることができる。

上述の車両用灯具において、第２の液晶素子をさらに備え、前記反射部が、前記光源装置から照射された光を第１の偏光として反射するとともに、第１の偏光と偏光方向が直交する第２の偏光として透過させる、偏光ビームスプリッターであり、前記第１の液晶素子は、前記反射部が反射した第１の偏光を前記第１の画像光が形成された第２の偏光として反射して前記反射部に再度入射させる反射型の液晶素子であり、前記第２の液晶素子は、前記反射部が透過した第２の偏光を第２の画像光が形成された第１の偏光として反射して前記反射部に再度入射させる反射型の液晶素子であり、前記反射部は、前記第１の画像光および前記第２の画像光を重ね合わせて前記投影光学系に入射させ、前記投影光学系は、互いに重ね合わされた前記第１の画像光および前記第２の画像光を配光パターンとして前方に照射する構成としてもよい。

上述の構成によれば、反射部を透過した光を、第２の液晶素子によって第２の画像光に変調し、第１の液晶素子で形成した第１の画像光とともに、投影光学系により前方に照射する。また、反射部として偏光ビームスプリッターを採用することで、第１の画像光と第２の画像光とを単純構造かつ高効率に重ね合わせることができる。これにより、光の利用効率を高めた車両用灯具を提供できる。

上述の車両用灯具において、前記反射部の移動に応じて、前記車両の前方に照射された配光パターンが前記車両の上下方向に移動する構成としてもよい。

上述の構成によれば、反射部による高照度領域の移動に応じて、配光パターンを上下方向に移動するため、例えばレベリングや走行ビームとすれ違いビームとを切替える際などに、配光パターンの適切な位置に高照度領域を設けることができる。

上述の車両用灯具において、前記反射部の移動に応じて、前記車両の前方に照射された配光パターンが前記車両の左右方向に移動する構成としてもよい。

上述の構成によれば、反射部による高照度領域の移動に応じて配光パターンを左右方向に移動するため、車幅方向に配光パターンを移動させても適切な位置に高照度領域を設けることができる。

上述の車両用灯具において、前記移動機構を制御する処理および前記第１の液晶素子を制御する処理を同時に実行して、配光パターンおよび配光パターン内の高照度領域を同時に移動させる制御部を備える構成としてもよい。

上述の構成によれば、制御部が、移動機構を制御する処理と、第１の液晶素子を制御する処理と、を同時に行うため、配光パターンを変化させた際、同時に高照度領域を適切な位置に設けることができる。なお、車両用灯具が、第２の液晶素子を有する場合には、制御部は、第２の液晶素子も併せて制御することが好ましい。

本発明によれば、液晶素子を用いて配光パターンを形成する車両用灯具において、光の利用効率を高めつつ高照度領域の移動を可能とする車両用灯具を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る車両用灯具の反射部を説明する図であり、（ａ）は反射部を一方向に移動したときの状態を示し、（ｂ）は反射部を逆方向に移動したときの状態を示す。 図３は、第１実施形態に係る車両用灯具を説明する図であり、（ａ）はレベリングとして機能させたときの状態を示し、（ｂ）はＡＦＳとして機能させたときの状態を示す。 図４は、第１実施形態に係る車両用灯具により配光を上下に移動させたときの配光パターンの変化を示す図であり、（ａ）は配光パターンおよび高照度領域が下に移動した状態を示し、（ｂ）は中間に配置された状態を示し、（ｃ）は上に移動した状態を示す。 図５は、第１実施形態に係る車両用灯具により配光を左右に移動させたときの配光パターンの変化を示す図であり、（ａ）は配光パターンおよび高照度領域が右に移動した状態を示し、（ｂ）は中間に配置された状態を示し、（ｃ）は左に移動した状態を示す。 図６は、第２実施形態の投影モジュールを示す図である。 図７は、第３実施形態の投影モジュールを示す図である。 図８は、第４実施形態の投影モジュールを示す図である。

以下、各実施形態の車両用灯具について図面を参照しながら説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴を分かり易くするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（第１実施形態）
図１は第１実施形態に係る車両用灯具の概略を示す図である。
本実施形態の車両用灯具１０は、図１に示すように、車両５の前方を配光パターンで照射する投影モジュール１１と、これを制御する制御装置１３と、前方の状況を検知して制御装置１３に伝達する撮像装置１５と、を備えている。

本実施形態の投影モジュール１１は、図１に示すように、光源装置２０と、反射部２７と、反射部２７を移動させる移動機構２９と、液晶素子（第１の液晶素子）３１と、投影光学系４１と、を備えている。

光源装置２０は、光源本体２１と、入射光学系２５と、を有する。
光源本体２１は可視光を出射する各種発光素子からなる。光源本体２１としては、発光ダイオード光源（ＬＥＤ、light emitting diode）又はレーザ光源を採用することができる。
入射光学系２５は、光源本体２１と反射部２７の間に配置され、光源本体２１からの光を集光し、反射部２７を介して液晶素子３１に向けて光を照射する一又は複数のレンズなどからなる。入射光学系２５は、中央部に位置する光軸上が最も明るく光軸の周辺部に向かうに従い徐々に光量が減少する光を照射する。すなわち、入射光学系２５（言い換えると、光源装置２０）は、照射範囲の中央近傍に高照度領域を形成する。

反射部２７は、入射光学系２５と液晶素子３１との間に配置されている。反射部２７は、光源装置２０から照射された光Ｌを反射して液晶素子３１に導く。反射部２７は、入射した光Ｌを反射面２７ａにおいて反射して液晶素子３１に入射させるとともに、液晶素子３１において反射した光Ｌを透過させて投影光学系４１に入射させる。

図２は、反射部２７を示し、（ａ）は反射部を一方向に移動したときの状態を示す部分図であり、（ｂ）は反射部を逆方向に移動したときの状態を示す部分図である。
本実施形態の反射部２７は、第１プリズム３５と第２プリズム３６とで構成された内部全反射プリズムからなる。

第１プリズム３５および第２プリズム３６は、一様三角断面で一方向に延在する三角柱状を有している。第１プリズム３５および第２プリズム３６は、互いの延在方向を一致させるとともに、互いに１つの面（第３側面３５ｃ、３６ｃ）を微小な空隙を設けて向き合わせて重ねることで、内部全反射プリズムを構成する。

第１プリズム３５は、三角柱の側面を構成する第１側面３５ａ、第２側面３５ｂおよび第３側面３５ｃを有する。同様に、第２プリズム３６は、三角柱の側面を構成する第１側面３６ａ、第２側面３６ｂおよび第３側面３６ｃを有する。

第１プリズム３５の第１側面３５ａには、入射光学系２５から照射された光Ｌが入射する入射面として機能する。第１側面３５ａは、入射する光Ｌの光軸に対して直交して配置することが好ましい。この場合には、第１側面３５ａにおける入射する光Ｌの反射を抑制できる。

第１プリズム３５の第２側面３５ｂは、液晶素子３１に対向して配置される。また、第２プリズム３６の第２側面３６ｂは、投影光学系４１に対向して配置される。

第１プリズム３５および第２プリズム３６の第３側面３５ｃ、３６ｃ同士は、微小な空隙を設けた状態で向き合って配置される。また、第１プリズム３５における第２側面３５ｂと第３側面３５ｃのなす角は、第２プリズム３６における第２側面３６ｂと第３側面３６ｃのなす角と一致する。したがって、第１プリズム３５および第２プリズム３６の第２側面３５ｂ、３５ｂ同士は、平行に配置される。

第１プリズム３５の第１側面３５ａを介して第１プリズム３５に入射した光Ｌは、第１プリズム３５の第３側面３５ｃと空隙における界面にて全反射し、液晶素子３１の対向する面に入射する。液晶素子３１に入射した光は、液晶素子３１において画像光（第１の画像光）ＩＬとして反射され、第１プリズム３５および第２プリズム３６を透過して、投影光学系４１により前方に照射されることにより配光パターンが形成される。

移動機構２９は、反射部（内部全反射プリズム）２７からの光が液晶素子３１の入射面３１ａに対して入射する位置を変えるように、液晶素子３１の入射面３１ａに対して反射部２７を平行移動する機構である。移動機構２９は、平行移動により入射光学系２５と反射部２７の反射面２７ａとの間の距離を変化させる。

液晶素子３１は、制御部５１（図１参照）から送信された画像信号に応じて光を変調して画像光ＩＬを形成する装置である。本実施形態の液晶素子は、反射させた光に画像光ＩＬを形成する反射型液晶素子である。

液晶素子３１は、液晶パネル３２と第１の偏光板３３Ａおよび第２の偏光板３３Ｂと、反射ミラー３４と、を有する。液晶素子３１の各構成要素は、反射部２７側（以下、光入射側と呼ぶ）から、第１の偏光板３３Ａ、液晶パネル３２、第２の偏光板３３Ｂ、反射ミラー３４の順に並ぶ。

液晶パネル３２は、図示略の液晶層（図示略）および液晶層を挟持する一対の基板（図示略）を含む。第１の偏光板３３Ａおよび第２の偏光板３３Ｂは、液晶パネル３２の両面側にそれぞれ配置されている。第１の偏光板３３Ａと第２の偏光板３３Ｂの偏光方向は、例えば互いに直交する。第１の偏光板３３Ａの光入射側を向く面は、液晶素子３１の入射面３１ａを構成する。反射ミラー３４は、第１の偏光板３３Ａ、液晶パネル３２および第２の偏光板３３Ｂに対して、光入射側と反対側に位置する。反射ミラー３４の反射面は、第２の偏光板３３Ｂ側（すなわち、光入射側）を向く。なお、液晶素子３１の光入射側と反対側の面には、図示略の放熱部材を設けてもよい。

液晶素子３１は、反射部２７において反射された光Ｌの光路中に配置される。液晶素子３１の入射面３１ａに入射した光Ｌは、第１の偏光板３３Ａ、液晶パネル３２、第２の偏光板３３Ｂの順で透過して反射ミラー３４において反射され、さらに第２の偏光板３３Ｂ、液晶パネル３２、第１の偏光板３３Ａの順で透過して反射部２７側に出射される。液晶素子３１は、光Ｌが入射面３１ａから入射して出射されるまでの経路中において変調されて画像光ＩＬを形成する。

投影光学系４１は、図１に示すように一又は複数の投影レンズなどを有している。この投影光学系４１は、液晶素子３１において形成された画像光ＩＬを配光パターンとして前方に照射する。

次に本実施形態の投影モジュール１１の作用について説明する。
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、移動機構２９は、平行移動により入射光学系２５と反射部２７の反射面２７ａとの間の距離を変化させる。より具体的には、移動機構２９は、第１プリズム３５および第２プリズム３６を図中右方に動かすことにより（図２（ａ））、あるいは図中左方に動かすことにより（図２（ｂ））、反射部２７を平行移動させる。これにより、入射光学系２５により集められた光Ｌは、液晶素子３１に対する入射位置が変わる。

光源装置２０は、高照度領域を含む光Ｌを照射して液晶素子３１に入射させる。すなわち、液晶素子３１の入射面３１ａに形成される集光領域は、中央に高照度領域が形成され、周辺部に向かって徐々に暗くなっている。本実施形態によれば、入射位置が変えられることにより、液晶素子３１において集光領域が移動する。結果的に、液晶素子３１で反射されて投影光学系４１により前方に照射された配光パターンにおいて、高照度領域を移動させることができる。
また反射部２７が内部全反射プリズムであるため、入射光学系２５で集光した光を効率よく反射させて光損失を少なくでき、簡便に所望の位置に高照度領域を移動させることができる。
なお、本実施形態では、光源装置２０により照射され反射部２７を介して液晶素子３１の入射面３１ａに集光される集光領域は、移動機構２９により液晶素子３１の入射面３１ａに対する入射位置を変化させても、反射部２７からの光が液晶素子３１の入射面３１ａの全面を包括する構成となっている。

図３（ａ）は本実施形態の車両用灯具をレベリングとして機能させたときの状態を示し、（ｂ）は本実施形態の車両用灯具をアダプティブフロントライティングシステム（ＡＦＳ、Adaptive Front-Lighting System）として機能させたときの状態を示す。図中の矢印Ｕは車両上方、矢印Ｌｏは車両下方を示す。
また図４（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係る車両用灯具により配光を上下に移動させたときの配光パターンの変化を示す図であり、図５（ａ）〜（ｃ）は本実施形態に係る車両用灯具により配光を左右に移動させたときの配光パターンの変化を示す図である。

図３（ａ）のようにレベリング機能を有する車両用灯具１０では、反射部２７の反射面２７ａが傾斜して配置され、反射部２７に対して上側に位置する光源本体２１および入射光学系２５から光が照射され反射部２７で反射するように配置されている。そして液晶素子３１で形成された画像光ＩＬで出射した光が、投影光学系４１からの光が車両前方へ向けて照射されるように配置されている。

以上のような本実施形態の車両用灯具によれば、反射部２７の反射面２７ａを液晶素子３１の入射面３１ａに対して車両上下方向に平行移動させるとともに、液晶素子３１により形成される画像光ＩＬを同じ方向に移動させると、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、垂直なスクリーン上で配光パターンおよび高照度領域を上下に移動させることができる。

そのため本実施形態の車両用灯具１０が装着された車両では、車両前後方向における路面の傾斜が変化したとき、反射部２７の反射面２７ａと液晶素子３１の入射面３１ａとを駆動することで、レベリングとして機能させることができる。
具体的には、液晶素子３１の入射面３１ａに対して反射部２７を車両上下方向に平行移動させる。それとともに液晶素子３１により形成される画像光ＩＬをそのままの形状で同じ方向に移動させる。これにより車両用灯具１０から照射される配光パターンおよび高照度領域の位置が車両上下方向に大きく変化することを防止できる。

このように反射部２７による高照度領域の上下方向の移動に応じて、配光パターンを上下方向に移動すれば、レベリングの際に配光パターンの適切な位置に高照度領域を設けることができる。さらにレベリングと同様に配光パターンを上下方向に移動させる走行ビームとすれ違いビームとの切り替え時でも同様に、配光パターンの適切な位置に高照度領域を設けることができる。

一方、図３（ｂ）のＡＦＳ機能を有する車両用灯具１０では、反射部２７の反射面２７ａが車幅方向の成分を有して傾斜して配置され、光源本体２１および入射光学系２５から光が照射され反射部２７で反射するように配置されている。そして液晶素子３１で形成された画像光ＩＬが、投影光学系４１を介して光が車両前方へ向けて照射されるように配置されている。

このように配置された本実施形態の車両用灯具では、反射部２７の反射面２７ａを液晶素子３１の入射面３１ａに対して車幅方向に平行移動させるとともに、液晶素子３１で形成された画像光ＩＬを同じ方向に移動させると、図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、高照度領域および配光パターンを左右に移動させることができる。

そのため本実施形態の車両用灯具１０が装着された車両では、ＡＦＳ機能により車幅方向に配光を変化させる際、反射部２７の反射面２７ａを駆動するとともに液晶素子３１により形成される画像光ＩＬを制御することで、ＡＦＳとしての機能を実減させることができる。
具体的には、液晶素子３１の入射面３１ａに対して反射部２７を車幅方向に平行移動させる。それとともに液晶素子３１で形成される画像光ＩＬを、そのままの形状で同じ方向に移動させる。これにより車両用灯具１０から照射される高照度領域および配光パターンを配光パターンの位置を車幅方向に移動させることができ、ＡＦＳとして機能することができる。

このように反射部２７による高照度領域の左右方向の移動に応じて、配光パターンを左右方向に移動すれば、ＡＦＳによる動作で車幅方向に配光パターンを移動させる際に配光パターンの適切な位置に高照度領域を設けることができる。

図１に戻って、車両用灯具１０の構成について説明する。
上述の投影モジュール１１を制御するために設けられた撮像装置１５は、車両前方を撮像して処理することで、車両の前方に存在する物体を検知し、検知信号を制御部５１に伝達する物体検知部５２を有している。
制御装置１３は、移動機構２９を制御する処理と、液晶素子３１を制御する処理と、を同時に実行することにより、配光パターンの形状および位置と配光パターン内の照度分布を同時に変化させることが可能に構成されている。

制御装置１３は、各種の配光パターンの制御情報などが予め設定されたメモリ５３と、メモリ５３からの情報や撮像装置１５からの信号に基づいて制御信号を生成する制御部５１と、制御信号に基づいて移動機構２９と液晶素子３１との何れか一方又は双方を駆動する駆動部５４と、を有している。
制御部５１が、物体検知部５２の検知状況又は運転者等の入力操作に基づき、駆動部５４を介して、液晶素子３１を制御することで各種の画像光ＩＬが形成され、画像光ＩＬを投影モジュール１１により車両前方に投影して配光パターンを形成する。

制御部５１が、物体検知部５２の検知状況又は運転者等の入力操作に基づき、駆動部５４を介して、移動機構２９を制御すると、反射部２７を平行移動させる。移動機構２９は、液晶素子３１の入射面３１ａに対して反射部２７の反射面２７ａが一定の角度を維持するように、反射部２７を平行移動させる。

移動機構２９が反射部２７を平行移動することにより、入射光学系２５により集められた光の液晶素子３１に対する入射位置を変えられる。そして入射位置を変えられることで、液晶素子３１に形成される画像光ＩＬに対する配光分布を、移動量に応じて変化させることができ、投影光学系４１により照射された配光パターンにおける高照度領域を移動させることができる。
制御部５１により移動機構２９を制御する処理および液晶素子３１により形成する画像光ＩＬの制御処理を同時に実行することで、照射される配光パターンの位置や形状において適切な位置に高照度領域を設けることができる。

本実施形態の車両用灯具１０によれば、入射光学系２５により集光された光を反射して液晶素子３１に導く反射部２７と、反射部２７を平行移動させて液晶素子３１に対する光の入射位置を変える移動機構２９と、を備える。移動機構２９により反射部２７が平行移動することにより、入射光学系２５により集められた光の液晶素子３１に対する入射位置を変えることができる。入射光学系２５の光軸は一定位置に存在するが、反射部２７を平行移動することにより、光軸上の光が液晶素子３１の入射面３１ａに入射する位置を移動させることができる。これにより、液晶素子３１の制御により配光パターンの位置や形状を変化させる際、反射部２７を移動させて配光パターンに対する高照度領域の位置を調整することができる。例えば配光パターンの位置を変えたときには配光パターンとともに高照度領域の位置を変えることで、配光パターンに対して高照度領域を同じ位置に保つことができる。また配光パターンの位置や形状を変えたときに高照度領域を配光パターン内の他の位置に配置することもできる。

そのため光源本体２１を高出力化して光を強めなくても、配光パターン中の所望の位置に高照度領域を設けることができる。また反射部２７を平行移動させるだけで、配光パターンの高照度領域の位置を調整できるため、液晶素子３１の透過率を制御することで高照度領域を移動させる場合と比較して光の利用効率を高めることができる。加えて、液晶素子３１の透過率を制御することで高照度領域を移動させる場合と比較して、液晶素子３１に照射される光のエネルギー量を抑制することができ、液晶素子の温度上昇による液晶の相転移を抑制した信頼性の高い車両用灯具１０を提供できる。

本実施形態に記載の車両用灯具１０では、制御部５１が、移動機構を制御する処理および液晶素子を制御する処理を同時に実行するため、配光パターンおよび配光パターン内の高照度領域を同時に移動させることができる。よって、撮像装置からの路面等の情報に合わせて配光パターンを変更するだけでなく、配光パターン内の高照度領域を移動させることができる。
なお、本実施形態では、移動機構２９は、図２中の左右方向に反射部２７を移動させる場合を例示した。しかしながら、反射部２７の移動方向は、反射面の面方向と一致していなければ如何なる方向でもよい。一例として、反射部２７の移動方向が、図２中の上下方向であってもよい。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の投影モジュール１１１を示す図である。
本実施形態の投影モジュール１１１は、第１実施形態の投影モジュール１１と比較して、透過型の液晶素子１３１を採用した点、反射部１２７としてミラーを採用した点、光源装置１２０が平行光学系１２５を有する点などが主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の投影モジュール１１１は、光源装置１２０と、反射部１２７と、反射部１２７を移動させる移動機構２９と、液晶素子（第１の液晶素子）１３１と、投影光学系４１と、を備えている。

光源装置１２０は、光源本体２１と、平行光学系１２５と、を有する。
平行光学系１２５は、光源本体２１と反射部１２７の間に配置され、光源本体２１からの光を平行光とする。また、平行光学系１２５（言い換えると、光源装置１２０）は、照射範囲の中央近傍に高照度領域を形成する。すなわち、光源装置１２０は、高照度領域を含む光を照射する。本実施形態において、平行光学系１２５が１つのレンズから構成される場合を図示するが、平行光学系１２５は複数のレンズから構成されていてもよい。

本実施形態において、反射部１２７は、入射した全ての光を反射するミラーである。反射部（ミラー）１２７は、反射面１２７ａを有する。反射面１２７ａは、光源装置１２０から照射される光の方向に対しても斜め（より好ましくは４５°）となるように配置される。反射部１２７は、光源装置１２０から照射された光を液晶素子１３１に向けて反射する。

本実施形態において、液晶素子１３１は、透過型の液晶素子である。図示を省略するが、液晶素子１３１は、液晶パネルと液晶パネルの両面側に配置された一対の偏光板と、を有する。液晶素子１３１は、反射部１２７において反射された光Ｌの光路中に配置されている。また、液晶素子１３１は、平行光学系１２５で平行化された入射する光Ｌに対して直交する方向に配置されている。液晶素子１３１は、反射部１２７において反射された光Ｌを変調して画像光ＩＬを形成する。画像光ＩＬは、投影光学系４１に入射して、配光パターンとして車両の前方に照射される。

本実施形態によれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、反射部１２７を移動機構２９により平行移動させて、反射面１２７ａを入射光学系２５に対して近接離間させることで、液晶素子１３１に入射する高照度領域の位置を変えることができる。

本実施形態によれば、光源装置１２０が平行光学系１２５を有し、反射部１２７を介して液晶素子１３１に平行光を照射する。一般的に、液晶素子は、光の入射角度によって透過性能が変わることが知られている。すなわち、液晶素子は、特定の角度（例えば液晶素子と直交する方向）からの光に対して最もコントラスト（明暗透過率比）が高くなるが、特定角度からずれるに従ってコントラストが低下するという特性を有している。このため、液晶素子に入射する光が角度分布を持っていると、特定角度から最もずれた光が入射する領域のコントラストの低下に合わせて画像光全体の明暗透過率比も下がってしまう。
本実施形態によれば、液晶素子１３１を平行光と直交して配置することにより、液晶素子１３１の最もコントラストが高くなる入射角度の光のみを利用でき、画像光の明暗透過率比を高めることができる。

本実施形態によれば、反射部１２７としてミラーを用いることで、光源装置１２０から照射された光を効率よく液晶素子１３１に導くことができる。
また、本実施形態によれば、画像形成装置として、透過型の液晶素子１３１を用いる。一方で、反射型の液晶素子又は反射型デジタル光偏向装置（ＤＭＤ、Digital Mirror Device）などの画像形成装置を用いる場合、画像形成装置からの反射光の光路を避けてミラーを配置する必要があった。これに対して、本実施形態によれば、画像形成装置として透過型の液晶素子１３１を用いることで、ミラー（反射部１２７）の配置の自由度を高めることができる。結果として液晶素子１３１に対して平行な光を液晶素子１３１に入射させるように、反射面１２７ａの角度を設定することできる。

（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の投影モジュール２１１を示す図である。
本実施形態の投影モジュール２１１は、第１実施形態の投影モジュール１１と比較して、反射部２２７としてハーフミラーを採用した点、第１の液晶素子３１Ａに加え第２の液晶素子３１Ｂを有する点などが主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の投影モジュール２１１は、光源装置２０と、反射部２２７と、反射部２２７を移動させる移動機構２９と、第１の液晶素子３１Ａと、第２の液晶素子３１Ｂと、投影光学系４１と、を備えている。

本実施形態において、反射部２２７は、反射面２２７ａにおいて、一部の光を反射し、他の部分の光を透過させるハーフミラーである。反射部２２７は、光源装置２０から照射された光の一部を第１の液晶素子３１Ａに向けて反射し、その他の部分を透過させて第２の液晶素子３１Ｂに入射させる。

第１の液晶素子３１Ａおよび第２の液晶素子３１Ｂは、第１実施形態の液晶素子３１と略同様の構成を有する。第１の液晶素子３１Ａおよび第２の液晶素子３１Ｂは、反射させた光にそれぞれ第１の画像光ＩＬ１および第２の画像光ＩＬ２を形成する反射型液晶素子である。

第１の液晶素子３１Ａは、光源装置２０から照射されて反射部２２７において反射された光Ｌの光路中に配置される。第１の液晶素子３１Ａは、反射部２２７において反射された光Ｌを第１の画像光ＩＬ１に変調するとともに、反射部２２７側に反射する。再び反射部２２７に入射した第１の画像光ＩＬ１の一部は、透過して投影光学系４１に入射し、他の部分は、反射されて光源方向へ戻る。

第２の液晶素子３１Ｂは、光源装置２０から照射されて反射部２２７を透過した光Ｌの光路中に配置される。第２の液晶素子３１Ｂは、反射部２２７を透過した光Ｌを第２の画像光ＩＬ２に変調するとともに、反射部２２７側に反射する。再び反射部２２７に入射した第２の画像光ＩＬ２の一部は、反射して投影光学系４１に入射し、他の部分は、透過して光源方向へ戻る。

第１の画像光ＩＬ１および第２の画像光ＩＬ２は、反射部２２７において互いに重ね合わされて投影光学系４１に入射する。投影光学系４１は、互いに重ね合わされた第１の画像光ＩＬ１および第２の画像光ＩＬ２を配光パターンとして前方に照射する。

本実施形態によれば、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、反射部２２７を移動機構２９により平行移動させて、反射面２２７ａを入射光学系２５に対して近接離間させることで、第１の液晶素子３１Ａに入射する高照度領域の位置を変えることができる。また、一方で、反射部２２７を移動機構２９により平行移動させることで、第２の液晶素子３１Ｂの入射面３１ａに対する高照度領域の位置は変わらない。しかしながら、第２の画像光ＩＬ２が反射部２２７で反射されて投影光学系４１に入射するため、反射部２２７の移動に伴い投影光学系４１への高照度領域の位置がかわる。したがって、第２の画像光ＩＬ２の高照度領域は、前方に照射される配光パターン内において位置が移動する。第２の液晶素子３１Ｂにおいて反射された高照度領域の位置と、第１の液晶素子３１Ａにおいて反射された高照度領域の位置は、反射部２２７が移動した場合であっても互いに重なりあう。このため、反射部２２７を移動させることで配光パターンにおける高照度領域の位置を移動できる。

なお、本実施形態において、反射部２２７を移動させる場合、第１の液晶素子３１Ａと第２の液晶素子３１Ｂは、互いに異なる制御により画像光を形成する必要がある。一例として、第１の液晶素子３１Ａおよび第２の液晶素子３１Ｂにおいて、一定形状の第１の画像光ＩＬ１および第２の画像光ＩＬ２を形成する場合を考える。第１の画像光ＩＬ１に起因する配光パターンは、反射部２２７が移動しても高照度領域のみが移動して外形が変化しない。一方で、第２の画像光ＩＬ２に起因する配光パターンは、反射部２２７の移動に伴い、高照度領域とともに外形そのものが移動する。したがって、第１の画像光ＩＬ１と第２の画像光ＩＬ２とを重ね合わせる場合、制御装置１３によってそれぞれ異なる制御を行うことが好ましい。
また、本実施形態において、第１の液晶素子３１Ａおよび第２の液晶素子３１Ｂにおいて、形成される第１の画像光ＩＬ１と第２の画像光ＩＬ２とを互いに異なる形状の画像光とすることで、配光パターン内に明部と暗部との間の中間の明るさ（階調）の領域を形成してもよい。

本実施形態によれば、反射部２２７を透過した光を、第２の液晶素子３１Ｂによって第２の画像光ＩＬ２に変調し、第１の液晶素子３１Ａで形成した第１の画像光ＩＬ１とともに、投影光学系４１により前方に照射する。これにより、反射部２２７を透過した光を配光パターンに利用することができ、光の利用効率を高めることができる。

（第４実施形態）
図８は、第４実施形態の投影モジュール３１１を示す図である。
本実施形態の投影モジュール３１１は、第３実施形態の投影モジュール２１１と一部類似した構成を有する。本実施形態の投影モジュール３１１は、第３実施形態の投影モジュール３１１と比較して、反射部３２７として偏光ビームスプリッターを採用した点などが主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態の投影モジュール３１１は、光源装置１２０と、反射部３２７と、反射部３２７を移動させる移動機構２９と、第１の液晶素子３３１Ａと、第２の液晶素子３３１Ｂと、投影光学系４１と、を備えている。

本実施形態において、反射部３２７は、往路および復路で入射光を偏光した光に分岐させる偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）である。反射部（偏光ビームスプリッター）３２７は、光源装置１２０から照射された光の一部をｓ偏光（第１の偏光）として反射する。また、反射部３２７は、光源装置１２０から照射された光の他の部分をｐ偏光（第１の偏光と偏光方向が直交する第２の偏光）として透過させる。なお、ここで、反射部３２７によるｓ偏光およびｐ偏光の偏光方向の分離は、１対１の割合となるように調整されていることが好ましい。

反射部３２７は、反射面３２７ａを有する。反射面３２７ａは、光源装置１２０から照射される光の方向と第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂで反射される光の方向との何れの光に対しても斜め（より好ましくは４５°）となるように配置される。

第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、反射型の液晶素子である。第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、それぞれ液晶パネル３３２および反射ミラー３３４を有する。液晶パネル３３２は、図示略の液晶層（図示略）および液晶層を挟持する一対の基板（図示略）を含む。液晶パネル３３２の液晶層は、液晶分子が一対の基板の間で４５度ねじれて水平配向されている。すなわち、液晶パネル３３２は、４５度ツイストのツイストネマティック（ＴＮ）型液晶パネルである。

第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、液晶分子をツイスト配向させることにより広い波長帯の偏光方向を９０回転させて反射させることができる。第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、反射部３２７から出射された偏光を液晶層への電圧が無印加の領域では略９０度回転させて反射し、電圧が印加された領域では回転させずに反射することができる。この２つの領域は、制御装置１３（図１参照）から受ける信号（液晶素子への印加電圧）に基づいた形状として第１および第２の液晶素子３３１Ａ、３３１Ｂの面内に形成される。

第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、電圧が無印加の領域において、入射した偏光（ｓ偏光又はｐ偏光）が往復する間に偏光方向を９０°回転させる。すなわち、第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、電圧が無印加の領域において、ｓ偏光を入射させた場合にｐ偏光を出射し、ｐ偏光を入射させた場合にｓ偏光を出射する。
一方で、第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、電圧が印加された領域において、入射した偏光（ｓ偏光又はｐ偏光）が往復する間に偏光方向が変わることがない。すなわち、第１の液晶素子３３１Ａおよび第２の液晶素子３３１Ｂは、電圧が印加された領域において、入射したｓ偏光をｓ偏光のまま出射し、入射したｐ偏光をｐ偏光のまま出射する。

光源装置１２０から出射され反射部３２７に入射する平行光である光Ｌは、非偏光であるためｓ偏光成分とｐ偏光成分とを有している。この光Ｌは、反射部３２７の反射面３２７ａを反射するｓ偏光と、反射面３２７ａを透過するｐ偏光と、に分離される。ｓ偏光は、第１の液晶素子３３１Ａに入射し、ｐ偏光は、第２の液晶素子３３１Ｂに入射する。

第１の液晶素子３３１Ａは、反射部が反射したｓ偏光を第１の画像光ＩＬｐ１が形成されたｐ偏光として反射する。第１の画像光ＩＬｐ１は、反射部３２７に再度入射する。反射部３２７に入射した第１の画像光ＩＬｐ１は、反射部３２７を透過して投影光学系４１に入射する。また、第１の液晶素子３３１Ａは、反射部３２７が反射したｓ偏光のうち第１の画像光ＩＬｐ１以外の光をｓ偏光のまま出射する。このｓ偏光は、反射部３２７に再度入射して反射面３２７ａで反射し光源装置１２０側に出射される。

第２の液晶素子３３１Ｂは、反射部が透過したｐ偏光を第２の画像光ＩＬｓ２が形成されたｓ偏光として反射する。第２の画像光ＩＬｓ２は、反射部３２７に再度入射する。反射部３２７に入射した第２の画像光ＩＬｓ２は、反射面３２７ａで反射して、投影光学系４１に入射する。また、また、第２の液晶素子３３１Ｂは、反射部３２７が透過したｐ偏光のうち第２の画像光ＩＬｓ２以外の光をｐ偏光のまま出射する。このｐ偏光は、反射部３２７に再度入射して反射面３２７ａを透過し光源装置１２０側に出射される。

第１の画像光ＩＬｐ１および第２の画像光ＩＬｓ２は、反射部３２７において互いに重ね合わされて投影光学系４１に入射する。投影光学系４１は、互いに重ね合わされた第１の画像光ＩＬｐ１および第２の画像光ＩＬｓ２を配光パターンとして前方に照射する。

本実施形態によれば、上述の第３実施形態と同様の効果を奏することができる。加えて、本実施得形態によれば、偏光を用いて反射部３２７において反射又は透過させているため、第１の画像光ＩＬｐ１と第２の画像光ＩＬｓ２とを単純構造かつ高効率に重ね合わせることができる。これにより、光の利用効率を高めた車両用灯具を提供できる。

以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１０…車両用灯具、２０，１２０…光源装置、２７，１２７，３２７…反射部、２７…反射部（内部全反射プリズム）、２９…移動機構、３１，１３１…液晶素子、３１，１３１，３１Ａ，３３１Ａ…液晶素子（第１の液晶素子）、３１Ｂ，３３１Ｂ…第２の液晶素子、４１…投影光学系、５１…制御部、１２７…反射部（ハーフミラー）、３２７…反射部（偏光ビームスプリッター）、ＩＬ，ＩＬ１，ＩＬｐ１…画像光（第１の画像光）、ＩＬ２，ＩＬｓ２…第２の画像光、Ｌ…光

Claims (7)

1. 車両の前方を照射する車両用灯具であって、
   高照度領域を含む光を照射する光源装置と、
   前記光源装置から照射された光を反射する反射部と、
   前記反射部において反射された光の光路中に配置されて第１の画像光を形成する反射型の第１の液晶素子と、
   前記第１の画像光を配光パターンとして前方に照射する投影光学系と、
   前記反射部を移動させて前記第１の液晶素子に入射する高照度領域の入射位置を変える移動機構と、
   制御信号を生成する制御部、および前記制御信号に基づいて前記移動機構と前記第１の液晶素子との何れか一方又は双方を駆動する駆動部を有する制御装置と、を備え、
   前記移動機構は、前記前記反射部の反射面と前記第１の液晶素子の入射面と相対的な角度を維持しつつ、前記反射面の面方向と一致しない方向に前記反射部を平行移動させる、
   車両用灯具。
2. 車両の前方を照射する車両用灯具であって、
   高照度領域を含む光を照射する光源装置と、
   前記光源装置から照射された光を反射する反射部と、
   前記反射部において反射された光の光路中に配置されて第１の画像光を形成する透過型の第１の液晶素子と、
   前記第１の画像光を配光パターンとして前方に照射する投影光学系と、
   前記反射部を移動させて前記第１の液晶素子に入射する高照度領域の入射位置を変える移動機構と、
   制御信号を生成する制御部、および前記制御信号に基づいて前記移動機構と前記第１の液晶素子との何れか一方又は双方を駆動する駆動部を有する制御装置と、を備え、
   前記光源装置は、光源本体と、前記光源本体と前記反射部との間に配置され前記光源本体からの光を平行光とする平行光学系と、を有し、
   前記反射部は、前記光源装置から照射される光の方向に対して斜めに配置された反射面を備え、
   前記移動機構は、前記反射部の反射面を前記平行光学系に対して近接離間する方向に平行移動させる、
   車両用灯具。
3. 前記反射部が、内部全反射プリズムである、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具。
4. 前記反射部が、ミラーである、
   請求項１又は２に記載の車両用灯具。
5. 第２の液晶素子をさらに備え、
   前記反射部が、前記光源装置から照射された光の一部を透過させるハーフミラー又は偏光ビームスプリッターであり、
   前記第２の液晶素子は、前記反射部が透過した光の光路中に配置されて第２の画像光を形成し、
   前記投影光学系は、互いに重ね合わされた前記第１の画像光および前記第２の画像光を配光パターンとして前方に照射する、
   請求項１に記載の車両用灯具。
6. 前記反射部の移動に応じて、前記車両の前方に照射された配光パターンが前記車両の上下方向に移動する、
   請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用灯具。
7. 前記制御装置は、車両前後方向における路面の傾斜が変化したときに、前記反射部の反射面と前記第１の液晶素子とを駆動し、
   前記第１の液晶素子は、前記第１の画像光を前記配光パターンと同じ車両の上下方向に移動させてレベリングとして機能させる、
   請求項６に記載の車両用灯具。

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