(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶素子を用いて配光パターンを制御する照明装置及び光投影システムにおいて表現力の高い配光パターンを実現する。【解決手段】照明装置は、光源１と、光源１からの光を用いて像を形成する像形成部と、像形成部によって形成される像を投影する投影部８と、を含む。像形成部は、複数の光制御領域を有する電圧制御複屈折型の液晶素子６と、当該液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板７ａ、７ｂを有している。像形成部において当該偏光板７ａの一方から入射して当該光制御領域の各々を透過して当該偏光板７ｂの他方から出射する光の色相は、当該複数の光制御領域の各々における印加電圧の大きさに応じて少なくとも二種類の互いに異なる色相になる。【選択図】図１
2019169340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を用いて像を形成する像形成部と、
前記像形成部によって形成される前記像を投影する投影部と、
を含み、
前記像形成部は、複数の光制御領域を有する電圧制御複屈折型の液晶素子と、当該液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板を有しており、
前記像形成部において当該偏光板の一方から入射して当該光制御領域の各々を透過して当該偏光板の他方から出射する前記光の色相は、当該複数の光制御領域の各々における印加電圧の大きさに応じて少なくとも二種類の互いに異なる色相になる、
照明装置。
【請求項２】
前記液晶素子は、液晶層の層厚と、当該液晶層を構成する液晶材料の屈折率異方性との積で表されるリターデーションの値が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である、
請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記液晶素子は、前記リターデーションの値が互いに異なる複数の領域を有する、
請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記複数の領域の各々における前記リターデーションの差は、当該複数の領域の各々における前記液晶層の層厚に差を設けることによって得られる、
請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記液晶層の層厚の差は、少なくとも１μｍ以上である、
請求項４に記載の照明装置。
【請求項６】
前記複数の領域の各々において、前記印加電圧の大きさに応じて得られる前記光の色相の種類が異なる、
請求項４又は５に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光源の動作を制御する光源制御装置を更に含み、
前記光源制御装置は、前記像形成部において前記光の色相を第１の色相から第２の色相へ切り換える際に前記光源の光の強度を一時的に低下させるように制御する、
照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載の照明装置と、
対象空間に存在する対象体の位置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前記照明装置の前記液晶素子における前記複数の光制御領域の各々における前記印加電圧を制御する液晶駆動装置と、
を含む、光投影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば車両用灯具として用いて好適な照明装置並びに当該照明装置を用いた光投影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１８３３２７号公報（特許文献１）には、少なくとも一つのＬＥＤ１１ａから成る発光部１１と、上記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、車両前照灯用の配光パターンに適したカットオフを形成する遮光部１２と、を含んでおり、上記遮光部１２が、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１４と、から構成されていて、この制御部による電気光学素子の電気的スイッチング制御によって、調光部分を選択的に調光することにより、配光パターンの形状を変化させるように構成された車両前照灯が開示されている。電気光学素子としては、例えば液晶素子が用いられている。
【０００３】
上記のような車両用灯具において、配光パターンの表現力を高めるようとした場合、例えば、配光パターンの各部分で照射光の色相に違いを持たせることが考えられる。この場合、液晶素子として各画素を例えば３つのサブ画素に区分し、各サブ画素に対して三原色のカラーフィルタを設けて各サブ画素からの透過光を混合することで、各画素ごとの色相（表示色）を可変に設定することが可能となり、配光パターンの各部分で色相の異なる照射光を形成することができる。しかし、車両用灯具においては比較的に明るい光を照射する必要があることから、液晶素子に入射させる光の強度が大きくなる。このような強度の大きい光を入射させた場合には、液晶素子の各サブ画素のカラーフィルタが熱を吸収することから、カラーフィルタと接する液晶材料（一般にネマティック液晶材料）にも熱が伝わることで液晶材料が等方相に相転移を生じてしまい、表現力の高い配光パターンの形成が困難になる可能性がある。なお、このような不都合は車両用灯具に限らず、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置一般においても同様に生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】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、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置等において表現力の高い配光パターンを実現することが可能な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照明装置は、（ａ）光源と、（ｂ）前記光源からの光を用いて像を形成する像形成部と、（ｃ）前記像形成部によって形成される前記像を投影する投影部と、を含み、（ｄ）前記像形成部は、複数の光制御領域を有する電圧制御複屈折型の液晶素子と、当該液晶素子を挟んで対向配置される一対の偏光板を有しており、（ｅ）前記像形成部において当該偏光板の一方から入射して当該光制御領域の各々を透過して当該偏光板の他方から出射する前記光の色相は、当該複数の光制御領域の各々における印加電圧の大きさに応じて少なくとも二種類の互いに異なる色相になる、照明装置である。
［２］本発明に係る一態様の光投影システムは、（ａ）上記の照明装置と、（ｂ）対象空間に存在する対象体の位置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前記照明装置の前記液晶素子における前記複数の光制御領域の各々における前記印加電圧を制御する液晶駆動装置と、を含む、光投影システムである。
【０００７】
上記構成によれば、液晶素子等を用いて配光パターンを制御する照明装置等において表現力の高い配光パターンを実現することが可能となる。
【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、液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と透過光スペクトルの関係の一例を示す図である。
【図４】図４は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と色度変化の関係の一例を示す図である。
【図５】図５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６】図６は、第２実施形態の車両用灯具システムにおける液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。
【図７】図７は、第２実施形態の液晶素子を用いて実現可能な配光パターンの一例を模式的に示す図である。
【図８】図８は、第２実施形態の液晶素子における各画素領域の構成例について模式的に示す平面図である。
【図９】図９は、光源の駆動方法について説明するための図である。
【図１０】図１０は、光源から液晶素子への入射光の変形例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、光源１、集光レンズ２、カメラ３、制御装置４、液晶駆動装置５、液晶素子６、一対の偏光板７ａ、７ｂ、投影レンズ８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３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、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。なお、制御装置４が「光源制御装置」に対応する。また、カメラ３と制御装置４が「検出部」に対応する。また、液晶素子６と一対の偏光板７ａ、７ｂが「像形成部」に対応する。また、投影レンズ８が「投影部」に対応する。
【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装置４によって制御される。光源１から出射する光は、偏光板７ａを介して液晶素子（液晶パネル）６に入射する。
【００１１】
集光レンズ２は、光源１の光出射部の前面側に配置されており、光源１から放出される光を集光して液晶素子６へ入射させる。なお、光源１から液晶素子６へ至る経路上には、さらに他の光学系（例えば、レンズや反射鏡、さらにはそれらを組み合わせたもの）が存在してもよい。
【００１２】
カメラ３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。
【００１３】
制御装置４は、自車両の前方空間を撮影するカメラ３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駆動装置５へ供給する。また、制御装置４は、光源１の動作を制御する。この制御装置４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。
【００１４】
液晶駆動装置５は、制御装置４から供給される制御信号に基づいて液晶素子６に駆動電圧を供給することにより、液晶素子６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。
【００１５】
液晶素子６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、液晶駆動装置５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６に光源１からの光が照射されることにより、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。例えば、液晶素子６は、垂直配向型の液晶層を備えるものであり、直交ニコル配置された一対の偏光板７ａ、７ｂの間に配置されており、液晶層への電圧が無印加（あるいは閾値以下の電圧）である場合に光透過率が極めて低い状態（遮光状態）となるものである。また、本実施形態の液晶素子６は、液晶層の液晶材料の屈折率異方性Δｎと層厚ｄ（基板間距離）との積で表されるリターデーション（Δｎ・ｄ）を比較的大きな値に設定することで、電界制御複屈折効果（ＥＣＢ：Electrically  Controlled  Birefringence）を用いて透過光の色相を変化させられるように構成されている。
【００１６】
一対の偏光板７ａ、７ｂは、例えば互いの偏光軸を略直交させており、液晶素子６を挟んで対向配置されている。本実施形態では、液晶層に電圧無印加としているときに光が遮光される（透過率が極めて低くなる）動作モードであるノーマリーブラックモードを想定する。各偏光板７ａ、７ｂとしては、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を用いることができる。また、耐熱性をより重視したい場合には、ワイヤーグリッド型偏光板を用いることも好ましい。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配列してなる偏光板である。また、吸収型偏光板とワイヤーグリッド型偏光板を重ねて用いてもよい。
【００１７】
投影レンズ８は、液晶素子６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、適宜設計されたレンズが用いられる。本実施形態では、反転投影型のプロジェクターレンズが用いられる。
【００１８】
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６は、対向配置された上基板（第１基板）１１および下基板（第２基板）１２、上基板１１に設けられた対向電極（共通電極）１３、下基板１２に設けられた複数の画素電極（個別電極）１４、上基板１１と下基板１２の間に配置された液晶層１８を含んで構成されている。なお、説明の便宜上、図示を省略しているが、上基板１１、下基板１２には、それぞれ液晶層１８の配向状態を規制するための配向膜が適宜設けられる。
【００１９】
上基板１１および下基板１２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。上基板１１と下基板１２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。
【００２０】
対向電極（共通電極）１３は、上基板１１の一面側に設けられている。この対向電極１３は、下基板１２の各画素電極１４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。
【００２１】
複数の画素電極（個別電極）１４は、下基板１２の一面側に設けられている。これらの画素電極１４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１４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。各画素電極１４の間には隙間が設けられている。上記の対向電極１３と各画素電極１４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。
【００２２】
液晶層１８は、上基板１１と下基板１２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１８が構成される。本実施形態の液晶層１８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。
【００２３】
なお、上記のように上基板１１の一面側と下基板１２の一面側にはそれぞれ配向膜が設けられている。各配向膜としては、液晶層１８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１８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。
【００２４】
本実施形態の液晶素子６は、対向電極１３と各画素電極１４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１３、各画素電極１４は、図示しない配線部を介して液晶駆動装置５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０〜５０Ｖである。
【００２５】
図３は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と透過光スペクトルの関係の一例を示す図である。ここでは、液晶層１８のセル厚ｄを４．２μｍとし、液晶材料の屈折率異方性Δｎを０．１２９とした実施例の液晶素子のスペクトル特性が示されている。この場合、液晶素子６の液晶層１８のリターデーションは５４１．８ｎｍとなる。この実施例の液晶素子６では、液晶層１８に対する電圧が無印加（０Ｖ）の場合には可視光波長域（概ね４００〜７００ｎｍ）の全体において透過率が極めて低く光をほとんど透過しない状態である。また、印加される電圧が大きくなるに従って透過スペクトルが変化する。具体的には、電圧が比較的小さい場合にはスペクトルが比較的平坦であるが、電圧が５Ｖ以上となると平坦性が失われ、電圧の大きさによって異なるスペクトルが得られる。すなわち、本実施形態の液晶素子は、印加する電圧の大きさによって透過光を種々の色相にすることができる電圧制御複屈折型の液晶素子である。この実施例の液晶素子６では、高電圧（例えば５０Ｖ）の印加により、黄色の透過光が得られている。透過光の色を変化させる際には白色状態から一旦、電圧無印加状態にすることなくそのまま電圧を高くすることが好ましい。さらに、オーバードライブ駆動を用いて一気に所定の色相へ変化させることが好ましい。
【００２６】
なお、図３に示した特性は一例であり、液晶層１８の層厚（セル厚）を増減する等によってリターデーションの大きさを変えることで、異なるスペクトル特性が得られる。リターデーションを大きくするほど透過光の色相の種類を増やすことができるが、大きくし過ぎると電圧に対する応答速度が遅くなる。このため、リターデーションとしては３００ｎｍ以上であることが好ましく、さらに５００ｎｍ以上であることが好ましく、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２７】
図４は、液晶素子の液晶層に対する印加電圧と色度変化の関係の一例を示す図である。詳細には、図４（Ａ）は液晶層１８のセル厚ｄを３．０μｍとし、液晶材料の屈折率異方性Δｎを０．１２９とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。図４（Ｂ）は液晶層１８のセル厚ｄを４．０μｍとし、液晶材料の屈折率異方性Δｎを０．１２９とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。図４（Ｃ）は液晶層１８のセル厚ｄを６．０μｍとし、液晶材料の屈折率異方性Δｎを０．１２９とした実施例の液晶素子の印加電圧に対する色度変化を示している。
【００２８】
セル厚３．０μｍの液晶素子では、電圧に対する色度変化が少なめであるが電圧の増加とともに色度が変化し、高い電圧では黄色に近づいている（図４（Ａ）参照）。セル厚４．０μｍの液晶素子では、セル厚３．０μｍの液晶素子よりは電圧に対する色度変化が大きくなっている（図４（Ｂ）参照）。さらに、セル厚６．０μｍの液晶素子では、電圧に対する色度変化がさらに大きくなり、透過光が着色していることが分かる（図４（Ｃ）参照）。具体的には、電圧４Ｖで黄色、５Ｖで赤色、５．５Ｖで紫色、７Ｖで青色、１５Ｖでシアン色、５０Ｖで緑色の透過光が得られている。透過光は、色としては彩度がそれほど高くないが、通常の照射光として用いられる白色光に対しては十分に色相の違いを認識可能である。
【００２９】
図５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５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）１００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各矩形状領域が液晶素子６によって個別に透過光の光量や色相を制御可能な個別配光領域であり、本例では液晶素子６の各画素領域と一対一に対応している。
【００３０】
この照射パターン１００において、例えば、左上側の４つの個別配光領域１００ａは透過光が緑色に制御された部分であり、中央付近の４つの個別配光領域１００ｂは透過光が黒色（非透過ないし暗色）に制御された部分であり、右上側の４つの個別配光領域１００ｃは透過光が青色に制御された部分である。また、照射パターン１００における上記以外の各個別配光領域は、それぞれ透過光が白色に制御された部分である。なお、ここに示すのは一例であり、各個別配光領域でそれぞれ独立に透過光の色相を種々に制御して多様な配光パターン１００を得ることが可能である。
【００３１】
図６は、第２実施形態の車両用灯具システムにおける液晶素子の構成を示す模式的な断面図である。なお、上記した図２に示した液晶素子６と共通する構成要素については同一符号を用いており、それらについては詳細な説明を省略する。また、車両用灯具システムの全体構成についても第１実施形態と共通であり、詳細な説明を省略する。
【００３２】
この液晶素子６ａは、上基板１１の一面側において部分的に絶縁膜１５が設けられている。そして、複数の対向電極１３ａのうちのいくつかはこの絶縁膜１５上に設けられている。また、図示のように絶縁膜１５の下側には適宜、対向電極１３ａへ電圧を伝えるための配線部１３ｂが設けられていてもよい。さらに、図示のように絶縁膜１５には適宜スルーホール１６ａが設けられ、このスルーホール１６ａを介して絶縁膜１５上の対向電極１３ａとその下側の配線部１３ｂとが接続していてもよい。
【００３３】
同様に、液晶素子６ａは、下基板１２の一面側において部分的に絶縁膜１６が設けられている。そして、複数の画素電極１４ａのうちのいくつかはこの絶縁膜１６上に設けられている。また、図示のように絶縁膜１６の下側には適宜、画素電極１４ａへ電圧を伝えるための配線部１４ｂが設けられていてもよい。さらに、図示を省略しているが、絶縁膜１６には適宜スルーホールが設けられ、このスルーホールを介して絶縁膜１６上の画素電極１４ａとその下側の配線部１４ｂとが接続していてもよい。
【００３４】
上記した絶縁膜１５、１６は、それぞれ例えば有機樹脂膜などを適宜パターニングすることによって得られる。各絶縁膜１５、１６の膜厚は適宜設定され、例えば数μｍである。これらの絶縁膜１５、１６が設けられることで、対向電極１３ａと画素電極１４ａとの相互間距離、すなわち液晶層１８の層厚を種々の異なる値に設定することができる。
【００３５】
具体的には、領域１０６ａでは、絶縁膜１５上に設けられた各対向電極１３ａと絶縁層１６上に設けられた各画素電極１４ａによって液晶層１８が挟まれており、その層厚は例えば３μｍとなっている。この領域１０６ａでは、上記した実施形態におけるセル厚３μｍの液晶素子６と同様な色度特性が得られる（図４（Ａ）参照）。
【００３６】
同様に、領域１０６ｂでは、絶縁膜１５上に設けられた各対向電極１３ａと、絶縁層１６上ではなく下基板１２上に設けられた各画素電極１４ａによって液晶層１８が挟まれており、その層厚は例えば４．５μｍとなっている。この領域１０６ｂでは、上記した実施形態におけるセル厚４μｍの液晶素子６に近い色度特性が得られる（図４（Ｂ）参照）。
【００３７】
同様に、領域１０６ｃでは、絶縁膜１５上ではなく上基板１１上に設けられた各対向電極１３ａと、絶縁層１６上ではなく下基板１２上に設けられた各画素電極１４ａによって液晶層１８が挟まれており、その層厚は例えば６μｍとなっている。この領域１０６ｃでは、上記した実施形態におけるセル厚６μｍの液晶素子６と同様な色度特性が得られる（図４（Ｃ）参照）。
【００３８】
図７は、第２実施形態の液晶素子を用いて実現可能な配光パターンの一例を模式的に示す図である。上記した図５と同様に、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）２００が模式的に示されている。また、車両前方の様子（道路等）についても模式的に示されている。また、図８は、第２実施形態の液晶素子における各画素領域の構成例について模式的に示す平面図である。この例では、上下方向について種々の高さ、左右方向についても種々の幅に設定された複数の画素領域がそれぞれ矩形状に示されている。
【００３９】
図７の配光パターン２００は、車両前方の中央に対応した前照灯領域２０１、この前照灯領域２０１の下側に配置される障害物配光領域２０２、前照灯領域２０１および障害物配光領域２０２の左右それぞれに設けられる２つの歩行者配光領域２０３、前照灯領域２０１、障害物配光領域２０２および歩行者配光領域２０３の上側に左右並べて配置される２つの路肩標識配光領域２０４、これら路肩標識配光領域２０４の上側に配置される案内標識配光領域２０５を含んで構成されている。
【００４０】
前照灯領域２０１は、車両前方における視認性を確保するためのハイビーム（走行灯）およびロービーム（すれ違い灯）に対応する領域である。この前照灯領域２０１は、図８（Ａ）に示すように液晶素子６ａにおける領域１０６ａが対応付けられる。この領域１０６ａは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に小さく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚３μｍに対応するスペクトル特性を有しているので透過光の色度変化が小さい。このため、照射光としては主に白色が用いられる。各画素領域を個別に照射制御することで、前方車両の位置等に応じた可変配光を実現できる。また、セル厚３μｍに対応する色度特性を有しているので、灯体としての関係法規の要件を満たす発光色だけを前照灯領域２０１へ照射することができる。
【００４１】
障害物配光領域２０２は、特に路面を照射するためのビームを形成する領域である。この障害物配光領域２０２についても、図８（Ａ）に示すように液晶素子６ａにおける領域１０６ａが対応付けられる。この領域１０６ａは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に小さく構成された複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚３μｍに対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化が小さい。このため、照射光としては主に白色が用いられるが、濃霧時などにおいては黄色の照射光を形成することができる。上下角度−１°付近の領域を照射することで近距離の視界を確保することができる。複数の画素領域のいくつかを選択的に用いることによる間引き照射も行うことができる。
【００４２】
２つの歩行者配光領域２０３は、特に道路脇に存在する歩行者（あるいは自転車搭乗者など）を照射するためのビームを形成する領域である。この歩行者配光領域２０３は、図８（Ｂ）に示すように液晶素子６ａにおける領域１０６ｂが対応付けられる。この領域１０６ｂは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的に大きく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚４．５μｍに対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化がセル厚３μｍの場合よりは大きい。このため、例えば、画像認識によって検知された歩行者に対して、体部分には明るい白色の照射光を与え、顔部分には明るさを抑えた着色（例えば黄色）の照射光を与えることができる。これにより運転者に対して歩行者の存在を認識させることができるとともに、歩行者に対しても車両の存在、車両の状態（自動運転／手動運転、車速、距離など）を伝えることもできる。
【００４３】
２つの路肩標識配光領域２０４および案内標識配光エリア２０５は、特に道路脇に存在する路肩標識や道路上側に存在する案内標識を照射するためのビームを形成する領域である。これらの路肩標識配光領域２０４および案内標識配光領域２０５は、図８（Ｃ）に示すように液晶素子６ａにおける領域１０６ｃが対応付けられる。この領域１０６ｃは、図示のように上下長さおよび左右幅を相対的にさらに大きく構成した複数の画素領域を含んでおり、かつセル厚６．０に対応する色度特性を有しているので透過光の色度変化が大きい。このため、画像認識によって検知された路肩標識や案内標識に対して、それらの位置や色相に応じて照射光の色相を可変に設定し、運転者に対して注意喚起をすることができる。
【００４４】
以上のような各実施形態によれば、カラーフィルタを用いずに複数種類の色相の照射光を実現できるため、カラーフィルタを有する従来の液晶素子を用いる場合の上記した不都合を生じることなく、液晶素子を用いて配光パターンを制御する車両用灯具システムにおいて表現力の高い配光パターンを実現することが可能となる。
【００４５】
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、上記した各実施形態において液晶素子による透過光の色相を変化させる際に、第１の色相（例えば黄色）から第２の色相（例えば青色）へ切り替わる途中における色変化が無視できない場合には、図９に例示するように、光源１の出射光の明るさ（強度）を一時的に低下させる切り換え期間を設けてもよい。この場合、車両は移動するものであるため周波数１００Ｈｚ以下のオンオフはちらつきが目立つ場合があるので、切り換え期間としては１０ｍ秒間以下とすることが好ましい。
【００４６】
また、上記した各実施形態では光源からの出射光を略並行光にして液晶素子へ入射させるようにしていたが、図１０（Ａ）や図１０（Ｂ）に示すように液晶素子６（６ａ）の中央には法線方向から光が入射し、周辺部には斜めから光が入射するようにすれば、液晶素子の中央における透過光と周辺における透過光の色相を変えることができる。
【００４７】
また、上記した実施形態では車両前方への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ず、尾灯として用いられる車両用灯具システムであってもよい。また、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、路面に情報を描画する機能、車外の運転者に対して車両状態を通知するアンサーバック機能、電気自動車などの車両において停車時などに充電量を色相によって車外の運転者へ知らせる充電メータ機能、自動運転機能を搭載した車両における運転状態（自動運転中／手動運転中）を色相によって外部へ知らせる機能など、種々の用途の車両用灯具システムに適用することができる。これらの場合において、車両用灯具が消灯している状態から照射光を点滅させる必要がある場合には、液晶素子に一定の電圧を印加して照射光の色相を固定した上で、光源の照射光をオンオフさせることで照射光の点滅状態を実現することが好ましい。さらに、車両用途に限らず、広く一般に照明装置並びにこれを用いる光投影システムにおいても本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：光源、
２：集光レンズ
３：カメラ
４制御装置
５：液晶駆動装置
６：液晶素子
７ａ、７ｂ：偏光板
８：投影レンズ
１１：上基板
１２：下基板
１３：対向電極（共通電極）
１４：画素電極（個別電極）
１８：液晶層
１００：照射パターン（投影像）
１００ａ：個別配光領域
【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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【図１０】
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