(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源、前記光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子並びに前記偏光変換素子の前方に配置された液晶素子を有する光出力ユニットと、
前記光出力ユニットからの光を反射する反射部と、
光入射面並びに光出射面を有しており、前記反射部において反射した前記光出力ユニットからの光の進路に対して前記光入射面が斜めに交差するように配置された反射偏光素子と、
を含み、
前記液晶素子は、
対向配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層と、
前記液晶層に電圧を印加するための電極、
を有し、
前記反射部は、２つの焦点を有する楕円面を有し、
前記光出力ユニットは、前記２つの焦点の一方に対応して配置され、
前記反射偏光素子は前記２つの焦点の他方に対応して配置された、
車両用灯具。
【請求項２】
前記反射偏光素子は、
透明基板と、
前記透明基板に設けられたストライプ状の複数の金属薄膜、
を有しており、
前記光出射面側に前記複数の金属薄膜が配置された、
請求項１に記載の車両用灯具。
【請求項３】
前記偏光変換素子は、隣り合って配置されたプリズム部及びミラー部と、前記プリズム部に重畳して配置された１／２波長板を有し、
前記光源は、前記偏光変換素子の前記プリズム部と対向するように配置された、
請求項１又は２に記載の車両用灯具。
【請求項４】
前記液晶素子の前記液晶層が垂直配向型又はＴＮ配向型である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶素子等の光学素子を用いて構成される車両用灯具に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００６−３４１６９６号公報（特許文献１）には、投影レンズ、光源、光源からの照射光を反射するリフレクタ、リフレクタからの光の一部を遮光する可動シェード、この可動シェードを動作させるアクチュエータ等を備えた車両用灯具が開示されている。この車両用灯具においては、可動シェードの位置を制御することによって、いわゆるハイビームとロービームの切り替えが実行される。
【０００３】
しかしながら、上記文献に開示される先行例においては、機械的な作動部を用いて照射光の状態（例えばハイビームとロービーム）を切り替えるので、動作不良を生じやすいという不都合がある。また、可動シェードによって光の一部を遮る場合があることから、光利用効率が低いという点でも未だ改良の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３６８３８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、機械的な作動部を用いずに照射光を制御でき、かつ光利用効率を高めることが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】
本発明に係る一態様の車両用灯具は、（ａ）光源、前記光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子並びに前記偏光変換素子の前方に配置された液晶素子を有する光出力ユニットと、（ｂ）前記光出力ユニットからの光を反射する反射部と、（ｃ）光入射面並びに光出射面を有しており、前記反射部において反射した前記光出力ユニットからの光の進路に対して前記光入射面が斜めに交差するように配置された反射偏光素子と、を含み、（ｄ）前記液晶素子は、対向配置された第１基板及び第２基板と、前記第１基板と前記第２基板の間に配置された液晶層と、前記液晶層に電圧を印加するための電極を有し、（ｅ）前記反射部は、２つの焦点を有する楕円面を有し、（ｆ）前記光出力ユニットは、前記２つの焦点の一方に対応して配置され、（ｇ）前記反射偏光素子は前記２つの焦点の他方に対応して配置された、車両用灯具である。
【０００７】
上記の車両用灯具においては、光源から偏光変換素子に入射する光のほぼ全ての成分が偏光変換素子によって一方向に振動する偏光に変換され、液晶素子を透過する。このとき、液晶素子の液晶層へ印加する電圧を適宜設定することにより、液晶素子を透過する光の偏光状態を制御することができる。この液晶素子を透過した光を反射偏光素子へ入射させると、当該光はその偏光方向に応じて反射偏光素子で反射し、又は反射偏光素子を透過する。反射偏光素子を透過する光と反射する光の２つを利用することで２つの状態の照射光（例えばハイビームとロービーム）が実現される。したがって、機械的な作動部を用いずに照射光を制御することができる。また、偏光変換素子を用いることで光源から偏光変換素子に入射する光をほとんど損失することなく液晶素子へ入射させることが可能であり、かつ液晶素子を透過する光については、その偏光方向に応じて反射偏光素子で反射し、または透過するが、その際における光の損失もほとんどない。したがって、光利用効率を格段に高めることが可能となる。
【０００８】
本発明に係る他の態様の車両用灯具は、（ａ）光源、前記光源からの光が入射し得る位置に配置された偏光変換素子並びに前記偏光変換素子の前方に配置された液晶素子を有する光出力ユニットと、（ｂ）光入射面並びに光出射面を有しており、当該光入射面が前記光出力ユニットからの光の進路に対して斜めに交差するように配置された反射偏光素子と、を含み、（ｃ）前記液晶素子は、対向配置された第１基板及び前記第２基板、前記第１基板と第２基板の間に配置された液晶層並びに前記液晶層に電圧を印加するための電極を有する。
【０００９】
上記の車両用灯具は、光出力ユニットからの光を反射する反射部を更に含んでもよい。このとき、反射偏光素子は、前記反射部において反射した前記光出力ユニットからの光の進路に対して前記光入射面が斜めに交差するように配置される。上記の反射部は、２つの焦点を有する楕円面を有していてもよい。このとき、光出力ユニットは、前記２つの焦点の一方に対応して配置され、反射偏光素子は前記２つの焦点の他方に対応して配置されることが好ましい。
【００１０】
上記の反射偏光素子は、例えば、透明基板とこの透明基板に設けられたストライプ状の複数の金属薄膜を有する。このとき、反射偏光素子は、光出射面側に複数の金属薄膜が配置されることが好ましい。
【００１１】
例えば、所望の配光パターンを形成するために反射偏光素子を透過した光の一部成分を遮るシェードを用いる場合に、複数の金属薄膜を光出射面側に配置することで、これらの金属薄膜とシェードの相互間距離をより小さくすることができる。それにより、配光パターンの輪郭をより鮮鋭にすることができる。
【００１２】
上記した偏光変換素子は、例えば、隣り合って配置されたプリズム部及びミラー部と、プリズム部に重畳して配置された１／２波長板を有する。この場合に、上記した光源は偏光変換素子のプリズム部と対向するように配置されることが好ましい。
【００１３】
それにより、光の利用効率をさらに高めることができる。
【００１４】
上記した液晶素子の液晶層は、例えば垂直配向型又はＴＮ配向型とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図２】光出力ユニットの詳細な構成を示す模式的な断面図である。
【図３】光出力ユニットの別の構成例を示す模式的な断面図である。
【図４】ＬＥＤを用いた光源の構成例を示す図である。
【図５】偏光変換素子の構成例を示す図である。
【図６】液晶素子の構成例を示す図である。
【図７】反射偏光素子の構成例を示す模式的な断面図である。
【図８】他の実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図９】他の実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、一実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。図１（ａ）または図１（ｂ）に示す車両用灯具は、例えば車両の前照灯として用いられるものであり、光出力ユニット１、筐体２、プロジェクターレンズ（凸レンズまたは非球面レンズなど）３、窓部材４、反射偏光素子５、シェード６を含んで構成されている。
【００１８】
光出力ユニット１は、複数の相互に異なる偏光状態の光を選択的に出力可能に構成されている。筐体２は、光出力ユニット１、プロジェクターレンズ３、窓部材４、反射偏光素子５およびシェード６を支持する。この筐体２は、第１反射部２ａおよび第２反射部２ｂを有する。
【００１９】
第１反射部２ａは、楕円面状の反射面を有しており、この反射面が光出力ユニット１からの光の進行方向と交差するように配置されている。詳細には、第１反射部２ａは、その反射面である楕円面の一方の焦点と光出力ユニット１からの光の出射位置とが略一致するように配置されている。
【００２０】
第２反射部２ｂは、放物面状の反射面を有しており、この反射面が反射偏光素子５からの光（反射光）の進行方向と交差するように配置されている。第２反射部２ｂによって反射された光は、上記した窓部材４を透過して外部へ進行する。
【００２１】
プロジェクターレンズ３は、反射偏光素子５を透過した光の進行方向と交差するように配置されている。本実施形態ではプロジェクターレンズ３と上記の窓部材４とが別々に形成されているが、これらは一体に形成されていてもよい。なお、窓部材４は省略されてもよい。
【００２２】
反射偏光素子５は、第１反射部２ａからの光（反射光）の進路中に、当該光の進行方向に対して相対的に斜めとなるように配置されている。より詳細には、光出力ユニット１から出射して第１反射部２ａによって反射された光は第１反射部２ａの反射面である楕円面の他方の焦点に結像されるので、この結像される位置に対応して反射偏光素子５が配置されている。この反射偏光素子５は、入射する光のうち、偏光透過軸方向に振動する成分を透過させ、それ以外の成分を反射する機能を有する光学素子である。このような反射偏光素子５としては、例えば偏光ビームスプリッタ（ワイヤーグリッド偏光板）を用いることができる。
【００２３】
シェード６は、その一端部により、反射偏光素子５を透過する光の一部を遮ることが可能な位置に配置されている。シェード６としては、例えば図１（ａ）に示すような形状のものや図１（ｂ）に示すような形状のものを用いることができる。
【００２４】
図２は、光出力ユニット１の詳細な構成を示す模式的な断面図である。図２に示すように本実施形態の光出力ユニット１は、光源１０、偏光変換素子１１、屈折率整合材１２、液晶素子（光学素子）１３およびピン端子１５を含んで構成されている。
【００２５】
光源１０は、図示しない外部からの電力供給を受けて、外部へ光を放出する。光源１０としては、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられる。図示のように光源１０は、偏光変換素子１１の一面側に配置されている。なお、光源１０は、ＬＥＤ以外のもの、例えば白熱電球、ハロゲン電球、ＨＩＤ、ＦＥ光源、蛍光灯等であってもよい。
【００２６】
偏光変換素子１１は、光源１０からの光の進行方向、すなわち当該光が入射し得る位置に配置されている。光源１０から放出された光が偏光変換素子１１を通過することにより、当該光はそのほぼ全ての成分が同一の振動方向の直線偏光となる。
【００２７】
屈折率整合材１２は、偏光変換素子１１と液晶素子１３の間に設けられている。この屈折率整合材１２は、例えば１．５程度の屈折率を有する液状またはフィルム状のものである。このような屈折率整合材１２を偏光変換素子１１と液晶素子１３の間に介在させることにより、これを設けずに空気層とした場合に比べて、反射による光損失を低減することができる。なお、図２に示す構成例では偏光変換素子１１の１／２波長板３３と液晶素子１３の間には屈折率整合材１２が設けられていないが、図３に示すように、１／２波長板３３と液晶素子１３の間にも屈折率整合材１２を介在させることも好ましい。それにより、偏光変換素子１１と液晶素子１３の接合をより強固にすることができ、かつ製造もより容易になる。
【００２８】
液晶素子１３は、外観上ほぼ透明な板状の光学素子であり、偏光変換素子１１の前方に配置されている。この液晶素子１３にはピン端子１５が取り付けられており、このピン端子１５を介して、図示しない駆動装置から駆動信号が供給される。液晶素子１３としては、例えば垂直配向型の液晶素子やＴＮ配向型の液晶素子を用いることができる。本実施形態においては、液晶素子１３は、偏光変換素子１１とほぼ同じ大きさ（厳密には少し大きい）に形成されている。
【００２９】
図４は、ＬＥＤを用いた光源１０の構成例を示す図である。詳細には、図４（ａ）および図４（ｂ）はそれぞれ光源１０の断面図を示し、図４（ｃ）は光源１０の上面図を示す。図４に示す構成例の光源１０は、ヒートシンク２０、ベース部２１、複数のＬＥＤチップ２２、蛍光体２３、硬質シリコーン樹脂やガラス等からなるカバー部２４、を含んで構成されている。
【００３０】
各ＬＥＤチップ２２は、例えば１ｍｍ角程度の大きさの青色発光ＬＥＤである。蛍光体２３は、例えば黄色蛍光体である。青色発光ＬＥＤである各ＬＥＤチップ２２と黄色蛍光体である蛍光体２３を組み合わせることにより白色の光が得られる。また、本例の各ＬＥＤチップ２２は、一方向に配列されることにより、全体として一方向に長い形状の光を出力できる。なお、各ＬＥＤチップ２２の配列はこれに限定されない。
【００３１】
図５は、偏光変換素子１１の構成例を示す図である。図５に示す構成例の偏光変換素子１１は、対向する２面（第１面および第２面）の間において互いに隣り合って配置されたプリズム部３１およびミラー部３２と、プリズム部３１に重畳して配置された１／２波長板（λ／２板）３３を備える。プリズム部３１は、上記した２面に対して略４５度に傾いた斜面を有している。上記した光源１０はプリズム部３１および１／２波長板３３と対向する位置に配置される。また、ミラー部３２は、上記した２面に対して略４５度に傾いた斜面を有している。図示のようにプリズム部３１とミラー部３２は、上記した２面と平行な一方向に沿って隣り合って配置されている。１／２波長板３３は、上記した２面のうち液晶素子１３に近い側の面に、ミラー部３２と重畳せず、プリズム部３１と重畳するように配置されている。本例では、偏光変換素子１１の出射側の約１／２のエリアに１／２波長板３３が設けられている。偏光変換素子１１の厚さは、例えば約３．１ｍｍである（１／２波長板３３の厚さを除く）。
【００３２】
ここで、光源１０から偏光変換素子１１に入射した光が同一の振動方向の直線偏光に変換される原理を説明する。光源１０から放出された光は、光源１０と対向配置されたプリズム部３１に入射する。プリズム部３１に入射した光のうち、Ｓ偏光はプリズム部３１の斜面で反射され、Ｐ偏光はそのまま透過する。プリズム部３１の斜面で反射されたＳ偏光は、ミラー部３２へ入射し、当該ミラー部３２で反射され、Ｓ偏光のまま偏光変換素子１１から出射する。一方、プリズム部３１を透過したＰ偏光は、１／２波長板３３に入射し、当該１／２波長板３３によってＳ偏光に変換されて偏光変換素子１１から出射する。以上のように、原理上、偏光変換素子１１へ入射した光の全成分はＳ偏光となって偏光変換素子１１から出射する。このため、一般的な偏光素子を用いる場合に比べて光の利用効率を高めることができる。
【００３３】
図６は、液晶素子１３の構成例を示す図である。詳細には、図６（ａ）は垂直配向型の液晶素子１３の構成例を示し、図６（ｂ）はＴＮ配向型の液晶素子１３の構成例を示す。なお、便宜上、一部構成を除いてハッチング記載を省略する。
【００３４】
図６（ａ）に示す液晶素子１３は、第１基板４１、第１電極４２、配向膜（第１配向膜）４３、第２基板４４、第２電極４５、配向膜（第２配向膜）４６、液晶層４７を含んで構成される。
【００３５】
第１基板４１および第２基板４４は、それぞれ、例えばガラス基板、プラスチック基板等の透明基板である。第１基板４１と第２基板４４との相互間には、例えば多数のスペーサー（粒状体）が分散して配置されており、それらのスペーサーによって第１基板４１と第２基板４４との相互間隔が保たれる。第１基板４１と第２基板４４の間隔、すなわちセル厚は、例えば４μｍ程度である。例えば本実施形態では、第２基板４４側に上記の偏光変換素子１１が配置される。
【００３６】
第１電極４２は、第１基板４１の一面側に設けられている。同様に、第２電極４５は、第２基板４４の一面側に設けられている。第１電極４２および第２電極４５、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用いて構成される。例えば本実施形態では、第１電極４２、第２電極４５ともに、基板一面に形成されており、所定形状にパターニングされている。
【００３７】
配向膜４３は、第１基板４１の一面側に、第１電極４２を覆うようにして設けられている。また、配向膜４６は、第２基板４４の一面側に、第２電極４５を覆うようにして設けられている。図６（ａ）に示す垂直配向型の液晶素子１３においては、配向膜４３および配向膜４６として、液晶層４７の液晶分子の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を垂直配向状態に規制するもの（垂直配向膜）が用いられている。これらの配向膜４３、４６に対しては、所定の配向処理（ラビング処理、光配向処理等）が施されている。第１基板４１と第２基板４４は、各々の配向膜に施された配向処理がアンチパラレルの関係になるように配置されている。各配向膜４３、４６の配向処理の方向は、例えば第１基板４１、第２基板４４のそれぞれの基板端部に対して略４５°の方向に設定される。なお、各配向膜４３、４６として無機配向膜を用いてもよい。
【００３８】
液晶層４７は、第１基板４１の一面と第２基板４４の一面の相互間に設けられている。図６（ａ）に示す垂直配向型の液晶素子１３においては、誘電率異方性Δεが負（Δε＜０）のネマティック液晶材料を用いて液晶層４７が構成されている。液晶層４７に図示された太線は、液晶層４７内の液晶分子を模式的に示したものである。図示のように、電圧無印加時における液晶分子は、第１基板４１および第２基板４４の各基板面に対して所定のプレチルト角を有してほぼ垂直に配向する。
【００３９】
図６（ｂ）に例示する液晶素子１３は、基本的に上記した図６（ａ）に示した液晶素子１３と同様の構成を有している。この液晶素子１３における第１基板４１と第２基板４４の間隔、すなわちセル厚は、例えば１２μｍ程度に設定される。
【００４０】
また、配向膜４３および配向膜４６としては、液晶層４７の液晶分子の初期状態（電圧無印加時）における配向状態を水平配向状態に規制するもの（水平配向膜）が用いられている。これらの配向膜４３、４６に対しては、所定の配向処理（ラビング処理、光配向処理等）が施されている。第１基板４１と第２基板４４は、各々の配向膜に施された配向処理が略直交するように配置されている。また、各配向膜４３、４６の配向処理の方向は、例えば第１基板４１、第２基板４４のそれぞれの基板端部に対して略４５°の方向に設定される。なお、各配向膜４３、４６として無機配向膜を用いてもよい。
【００４１】
また、この液晶素子１３における液晶層４７は、誘電率異方性Δεが正（Δε＞０）、屈折率異方性Δｎが約０．２５のネマティック液晶材料を用いて構成されている。図示のように、電圧無印加時における液晶分子は、第１基板４１および第２基板４４の各基板面に対して所定のプレチルト角を有してほぼ水平に配向し、かつ略９０°のねじれ角を有して配向する。
【００４２】
ところで、図６（ｂ）に示すＴＮ配向型の液晶素子１３においては、本実施形態の液晶素子１３は、ＴＮ配向型の場合におけるセル厚ｄと屈折率異方性Δｎの積で得られるリターデーションの値が約３μｍと非常に大きい。このように大きなリターデーションを有するＴＮ配向型の液晶素子１３は、広い波長域で光の振動方向をほぼ９０°捻ることができる。ただし、セル厚ｄが比較的に大きいため、液晶層４７の液晶分子の配向状態を変化させる際の応答速度が遅いという不都合が生じ得る（特に低温時）。しかしながら、その応答速度は気温０℃時において約０．２ミリ秒間、気温−２０℃時において約２秒間であるため、ハイビームとロービームの切り替えという観点ではさほど問題とはいえない。また、前照灯として用いる車両用灯具においては、その内部は光源からの発熱等により温度が上昇しやすく、仮に車両のエンジン起動時には非常に低温（例えば−３０℃）であったとしても、点灯後はすぐに内部温度が上昇する。したがって、液晶素子１３の応答速度は比較的に速くなると考えられる。
【００４３】
図７は、反射偏光素子５の構成例を示す模式的な断面図である。図７（ａ）に示す構成例の反射偏光素子５は、ガラス基板等の透明基板５ａとこの透明基板５ａの一面側に設けられた複数の金属薄膜５ｂを有する。金属薄膜５ｂは、ストライプ状に形成されており、透明基板５ａの一面と平行な一方向（図では紙面と略直交する方向）に延在する。なお、各金属薄膜５ｂは、図７（ｂ）に示す構成例のように透明基板５ａの一面側に埋め込まれていてもよい。また、図示のように反射偏光素子５は、金属薄膜５ｂを有しない他面側が光入射側となり、金属薄膜５ｂを有する一面側が光出射側となるように配置されることが望ましい。これにより、反射偏光素子５の光出射側に位置するシェード６の一端部が第１反射部２ａの楕円面の焦点により近い位置に配置される。具体的には、透明基板５ａの厚さ分だけシェード６の一端部の位置が上記の焦点に近づく。このことにより、反射偏光素子５を透過した光の一部をシェード６で遮ることによって形成される照射光のカットライン（配光パターンの輪郭）をより鮮鋭にすることができる。
【００４４】
本実施形態の車両用灯具は上記の構成を備えており、次にその動作について上記した図１を再び参照しながら説明する。
【００４５】
光出力ユニット１から出射した光は、第１反射部２ａにおいて反射され、この第１反射部２ａの楕円面の他方の焦点に結像される。この結像される位置には上記のように反射偏光素子５が配置されている。反射偏光素子５に入射する光は、その偏光方向により、反射偏光素子５を透過し、または反射偏光素子５を透過する。反射偏光素子５へ入射する光の偏光方向は光出力ユニット１の液晶素子１３により制御される。
【００４６】
反射偏光素子５への入射光が反射偏光素子５を透過した場合には、この透過した光は、一部成分がシェード６により遮られ、それ以外の成分がプロジェクターレンズ３に入射する。例えば、プロジェクターレンズ３の焦点位置に反射偏光素子５が位置するように両者を相対的に配置しておけば、プロジェクターレンズ３によって反転投影された光は、いわゆるハイビームとして車両用灯具の外部に照射される。
【００４７】
また、反射偏光素子５への入射光が反射偏光素子５で反射した場合には、この反射した光は、第２反射部２ｂによって反射され、窓部材４に入射する。窓部材４を透過した光は、いわゆるロービームとして車両用灯具の外部に照射される。本実施形態では、上記のように光出力ユニット１の光源１０が縦長の形状をしているおり、従来の放電タイプと同様に光学設計を適用できるため、ロービームの配光パターンを第２反射部２ｂの反射面で作ることができる。
【００４８】
次に、車両用灯具の他の実施形態について説明する。
【００４９】
図８は、他の実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。なお、上記した図１等に示した実施形態の車両用灯具と機能の共通する構成要素については同一の符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。図８（ａ）または図８（ｂ）に示す実施形態の車両用灯具は、筐体２の形状の工夫などにより、図１に示した車両用灯具に比べて薄型化が実現されている。反射偏光素子５、シェード６のそれぞれについても小型化されている。また、プロジェクターレンズ３は、１／２サイズに形成されており、かつ窓部材４と一体化されている。なお、図８（ａ）に示す車両用灯具と図８（ｂ）に示す車両用灯具との相違点はシェード６の形状である。
【００５０】
図９は、他の実施形態の車両用灯具の全体構成を示す模式的な断面図である。なお、上記した図１等に示した実施形態の車両用灯具と機能の共通する構成要素については同一の符号で示し、それらの詳細な説明を省略する。図９（ａ）または図９（ｂ）に示す実施形態の車両用灯具は、上記した図１に示した車両用灯具と比べると第２反射部２ｂが省略されている。また、プロジェクターレンズ３は、窓部材４の前面側に配置されている。窓部材４の後面側の一部にはプリズム部７が設けられている。なお、図９（ａ）に示す車両用灯具と図９（ｂ）に示す車両用灯具との相違点はシェード６の形状である。図９に示した車両用灯具においては、光出力ユニット１から出射した光が筐体２の第１反射部２ａによって反射され、略水平に配置された反射偏光素子５に入射する。反射偏光素子５に入射した光は、反射偏光素子５を透過し、または反射偏光素子５によって反射される。これは光出力ユニット１の液晶素子１３によって制御される。反射偏光素子５を透過した光は、その一部成分がシェード６により遮られ、残りの成分が窓部材４を透過し、プロジェクターレンズ３へ入射し、プロジェクターレンズ３を介して外部へ照射される。一方、反射偏光素子５によって反射された光は、窓部材４のプリズム部７に入射し、このプリズム部７によって進路を変更された後、窓部材４およびプロジェクターレンズ３を介して外部へ照射される。
【００５１】
以上のように本実施形態によれば光源から偏光変換素子に入射する光のほぼ全ての成分が偏光変換素子によって一方向に振動する偏光に変換され、液晶素子を透過する。このとき、液晶素子の液晶層へ印加する電圧を適宜設定することにより、液晶素子を透過する光の偏光状態を制御することができる。この液晶素子を透過した光を反射偏光素子へ入射させると、当該光はその偏光方向に応じて反射偏光素子で反射し、又は反射偏光素子を透過する。よって、反射偏光素子を透過する光と反射する光の２つを利用することで２つの状態の照射光（例えばハイビームとロービーム）が実現される。したがって、機械的な作動部を用いずに照射光を制御することができる。
【００５２】
また、偏光変換素子を用いることで光源から偏光変換素子に入射する光をほとんど損失することなく液晶素子へ入射させることが可能であり、かつ液晶素子を透過する光については、その偏光方向に応じて反射偏光素子で反射し、または透過するが、その際における光の損失がほとんどない。したがって、光利用効率を格段に高めることが可能となる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、機械的な可動部を用いず、平板状等の薄型であり軽量である偏光変換素子、液晶素子等を用いているので、車両用灯具の全体を薄型にし、かつ軽量化することが可能となる。
【００５４】
なお、本発明は上述した各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。
【００５５】
例えば、上述した実施形態においては、液晶素子の好ましい一例として垂直配向型並びにＴＮ配向型の各液晶素子を説明していたが、液晶素子の配向モードはこれらに限定されない。液晶素子の配向モードとしては、ＩＰＳ（イン・プレーン・スイッチング）モード、ＦＦＳ（フリンジ・フィールド・スイッチング）モード、ベンドモード、ハイブリッドモード等も適用可能である。また、液晶素子のセル条件についても上記は一例でありこれに限定されない。なお、ＴＮ配向型の液晶素子を用いる場合には、セル厚ｄは比較的に大きいほうが好ましく、またモーガン条件が満たされているとより好ましい。
【００５６】
また、上記した実施形態では、光源を偏光変換素子の所定位置に配置する場合について説明していたが、より大きな光源を用いる場合にはその光源と偏光変換素子との間にマイクロレンズを配置してもよい。
【００５７】
上記した実施形態では、光源の一例としてＬＥＤパッケージを１つ用いる場合について説明していたが、複数個のＬＥＤパッケージを用いてもよい。また、その配置については、例えば縦に２列に並べてもよい。さらに、１つのＬＥＤパッケージに含まれるチップの数は４つに限られない。
【００５８】
上記した実施形態では、第１反射部を介して光出力ユニットからの光を反射偏光素子へ入射させていたが、光出力ユニットからの光が直接的に反射偏光素子へ入射するようにしてもよい。具体的には、光出力ユニットからの光の進路に対して反射偏光素子が相対的に斜めとなるように、光出力ユニットおよび反射偏光素子を配置すればよい。
【００５９】
上記した実施形態においては車両用灯具の一例として前照灯を挙げていたが、補助ライト等であってもよい。さらに、一般照明用など別の用途の灯具に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１…光出力ユニット  ２…筐体  ２ａ…第１反射部  ２ｂ…第２反射部  ３…プロジェクターレンズ（凸レンズ）  ４…窓部材  ５…反射偏光素子  ６…シェード  １０…光源  １１…偏光変換素子  １２…屈折率整合材  １３…液晶素子（光学素子）  １５…ピン端子  ２０…ヒートシンク  ２１…ベース部  ２２…ＬＥＤチップ  ２３…蛍光体  ２４…カバー部  ３１…プリズム部  ３２…ミラー部  ３３…１／２波長板（λ／２板）  ４１…第１基板  ４２…第１電極  ４３…配向膜（第１配向膜）  ４４…第２基板４４  ４５…第２電極  ４６…配向膜（第２配向膜）  ４７…液晶層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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