(57)【要約】【課題】太陽光に曝される環境下にあっても、該太陽光の影響を低減してヘッドライト装置の耐久性を良好に維持する。【解決手段】車両が走行する路面上に照明光を照射するヘッドライト装置１０は、可視光照明ユニット１５およびプロジェクタレンズ１８を備える。可視光照明ユニット１５は、照明光を発生する。プロジェクタレンズ１８は、可視光照明ユニット１５の光軸上に設けられ、該可視光照明ユニット１５から照射される照明光を配光して投射する。可視光照明ユニット１５は、ＬＥＤ１１１、液晶パネル３０、およびシャッタ８１を有する。ＬＥＤ１１１は光を放射する。液晶パネル３０は、ＬＥＤ１１１から出射される照明光の配光を制御する。シャッタ８１は、液晶パネル３０とプロジェクタレンズ１８との間に設けられ、プロジェクタレンズ１８を通して入射する太陽光から液晶パネル３０を遮蔽する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に取り付けられて前記車両が走行する路面上に照明光を照射するヘッドライト装置であって、
前記照明光を発生する光源ユニットと、
前記光源ユニットの光軸上に設けられ、前記光源ユニットから照射される照明光を配光して投射するレンズと、
を備え、
前記光源ユニットは、
光を放射する少なくとも１つの半導体光源素子と、
前記半導体光源素子から出射される照明光の配光を制御する配光制御素子と、
前記配光制御素子と前記レンズとの間に設けられ、前記レンズを通して入射する太陽光から前記配光制御素子を遮蔽する遮蔽部と、
を有する、ヘッドライト装置。
【請求項２】
請求項１記載のヘッドライト装置において、
前記遮蔽部は、金属製のシャッタである、ヘッドライト装置。
【請求項３】
請求項２記載のヘッドライト装置において、
前記遮蔽部は、前記シャッタを開閉させるアクチュエータを有し、
前記アクチュエータは、外部から入力されるシャッタ制御信号に基づいて、前記シャッタを開閉させる、ヘッドライト装置。
【請求項４】
請求項１記載のヘッドライト装置において、
前記配光制御素子は、透過率を制御する液晶パネルである、ヘッドライト装置。
【請求項５】
請求項１記載のヘッドライト装置において、
前記車両に搭載される車載カメラに用いられる近赤外光を照射する近赤外光照射ユニットを備える、ヘッドライト装置。
【請求項６】
請求項４記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルによって配光制御された光を偏光する偏光素子を備え、
前記偏光素子は、前記液晶パネルと分離して設けられる、ヘッドライト装置。
【請求項７】
請求項４記載のヘッドライト装置において、
前記液晶パネルによって配光制御された光を偏光する偏光素子を備え、
前記偏光素子は、透過偏光に直交する偏光を反射する反射型偏光素子である、ヘッドライト装置。
【請求項８】
請求項１記載のヘッドライト装置において、
前記光源ユニットは、前記半導体光源素子の発光軸上に設けられ、前記半導体光源素子から出射された光を平行光に変換するコリメータ部と、
前記コリメータ部の出射面側に設けられ、前記コリメータ部から出射した光を偏光波に変換する偏光変換素子と、
前記偏光変換素子が偏光変換した光を前記配光制御素子に反射および集光する自由曲面ミラーと、
を有する、ヘッドライト装置。
【請求項９】
請求項５記載のヘッドライト装置において、
前記近赤外光照射ユニットが照射する赤外光は、前記配光制御素子が配光制御した可視光と合成され、前記レンズから出射される、ヘッドライト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドライト装置に関し、特に、半導体光源素子を用いた車両用のヘッドライト装置に有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体光源素子の著しい発展に伴い、自動車などに該半導体光源素子を光源として利用した車両用のヘッドライト装置が利用されてきている。
【０００３】
この種のＬＥＤを用いたヘッドライト装置としては、例えば投影レンズの外表面の全域にフォトクロミック層を形成して、太陽光による発光ダイオードへの悪影響を低減する車両用ヘッドライト（例えば特許文献１参照）などが提案されている。
【０００４】
フォトクロミック層に紫外線が照射されると、該フォトクロミック層が変色して光の透過率を低下させることにより、昼間は透過率を落として太陽光による発光ダイオードへの悪影響を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１３３１７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したＬＥＤを用いたヘッドライト装置を有する車両が太陽光が降り注ぐ環境下にあると、該太陽光は、ヘッドライト装置が有するレンズなどによって集光され、ヘッドライト装置の内部を逆行する場合がある。
【０００７】
ＬＥＤを用いたヘッドライト装置は、該ＬＥＤから照射された光を配光制御する配光制御素子、例えば液晶パネルなどを有しており、太陽光が逆行した場合には、液晶パネルなどに照射され、該液晶パネルに悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００８】
また、上述した特許文献１の技術において、レンズの外表面に形成するフォトクロミック層は、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの色素に使われている技術であり、太陽光環境に放置しておくと、色素が変化しなくなってしまう。このことから、長期に亘り太陽光下に曝されるような自動車の外装部品として使用することは困難である。
【０００９】
本発明の目的は、太陽光に曝される環境下にあっても、該太陽光の影響を低減してヘッドライト装置の耐久性を良好に維持することのできる技術を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴については、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１２】
すなわち、代表的なヘッドライト装置は、車両に取り付けられて該車両が走行する路面上に照明光を照射する。このヘッドライト装置は、光源ユニットおよびレンズを有する。光源ユニットは、照明光を発生する。レンズは、光源ユニットの光軸上に設けられ、該光源ユニットから照射される照明光を配光して投射する。
【００１３】
光源ユニットは、少なくとも１つの半導体光源素子、配光制御素子、および遮蔽部を有する。半導体光源素子は、光を放射する。配光制御素子は、半導体光源素子から出射される照明光の配光を制御する。遮蔽部は、配光制御素子とレンズとの間に設けられ、レンズを通して入射する太陽光から配光制御素子を遮蔽する。
【００１４】
特に、遮断部は、シャッタを開閉させるアクチュエータを有する。アクチュエータは、外部から入力されるシャッタ制御信号に基づいて、シャッタを開閉させる。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００１６】
耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態１による車両に設けられるヘッドライト装置における概観の一例を示す説明図である。
【図２】図１のヘッドライト装置における全体の構成を示す説明図である。
【図３】図２のヘッドライト装置の展開構成を示す展開斜視図である。
【図４】図２の縦断面を示す説明図である。
【図５】図４のヘッドライト装置による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
【図６】図４のヘッドライト装置が有する近赤外光照明ユニットにおける構成の一例を示す説明図である。
【図７】図３のヘッドライト装置が有するコリメータユニットにおける構成の一例を示す説明図である。
【図８】図７のコリメータユニットが有するコリメータの一部を拡大した断面の説明図である。
【図９】図４のヘッドライト装置が有するシャッタが閉じられた際の一例を示す断面の説明図である。
【図１０】図３のヘッドライト装置が有するプロジェクタレンズにおける結像特性の一例を示す説明図である。
【図１１】実施の形態２によるヘッドライト装置の一例を示す断面の説明図である。
【図１２】図１１のヘッドライト装置による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
【図１３】図１１のヘッドライト装置のシャッタが閉じられた状態の一例の断面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１９】
（実施の形態１）
以下、実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
〈ヘッドライト装置の構成例〉
図１は、本実施の形態１による車両に設けられるヘッドライト装置１０における概観の一例を示す説明図である。図１（ａ）は、自動車などの車両１００に設けられるヘッドライト装置１０の概観図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のヘッドライト装置１０に注目した概観拡大図である。
【００２１】
図２は、図１のヘッドライト装置１０における全体の構成を示す説明図である。図３は、図２のヘッドライト装置１０の展開構成を示す展開斜視図である。図４は、図２の縦断面を示す説明図である。図５は、図４のヘッドライト装置１０による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
【００２２】
車両１００が有するヘッドライトは、図１に示すように該車両１００の前面の両端部近傍にそれぞれ設けられている。ヘッドライトは、ヘッドライト装置１０，１０ａの２つによって構成されている。
【００２３】
以下、ヘッドライト装置１０について、図１〜図５を用いて説明する。
【００２４】
ヘッドライト装置１０は、ハイビームと配光制御ヘッドライトを兼ねたものであり、ヘッドライト装置１０ａは、ロービーム、いわゆるすれ違い前照灯である。なお、ここでは、主にヘッドライト装置１０の構成について説明する。
【００２５】
ヘッドライト装置１０は、図３および図４に示すように、可視光照明ユニット１５、配光制御部１６、近赤外光照明ユニット１７、プロジェクタレンズ１８、ライトパイプ２５、およびダイクロイックミラー４５を有する。
【００２６】
光源ユニットである可視光照明ユニット１５は、ヘッドライト装置１０の光源である。配光制御部１６は、可視光照明ユニット１５が照射した照明光の配光を制御する。
【００２７】
プロジェクタレンズ１８は、例えばレンズ５１〜５３からなる２群３枚構成であり、可視光照明ユニット１５からの出射照明光を車両１００の前方空間や車両１００が走行する路面上に照射する光学系である。
【００２８】
可視光照明ユニット１５は、ヒートシンク２０、ＬＥＤ基板２１、コリメータユニット２２、偏光変換素子２３、自由曲面ミラー２４などを有する。配光制御部１６は、偏光板７０、液晶パネル３０、偏光板ホルダ８０、および偏光板８３などを有する。
【００２９】
ＬＥＤ基板２１の主面、すなわち実装面は、複数のＬＥＤ１１１および該ＬＥＤ１１１の点灯／消灯などを制御する制御回路などが実装されている。ＬＥＤ１１１は、半導体光源素子である。ＬＥＤ基板２１の裏面には、ヒートシンク２０が取り付けられている。なお、ＬＥＤ基板２１に搭載するＬＥＤ１１１は、単数であってもよい。
【００３０】
このように、ＬＥＤ１１１を用いることによって、低消費電力でかつ環境保護にも優れたヘッドライト装置１０を実現することができる。さらに、ＬＥＤ１１１は、長寿命であり、低コストにて製造可能であるので、ヘッドライト装置１０の信頼性を向上させながら低コスト化することができる。
【００３１】
ヒートシンク２０は、ＬＥＤ基板２１の裏面に取り付けられており、ＬＥＤ１１１などが発生する熱を周囲の空気に放散する。コリメータ部であるコリメータユニット２２は、ＬＥＤ１１１の発光面側に設けられており、ＬＥＤ１１１から出射した光を路面に対して平行な平行光に変換する。このコリメータユニット２２の表面側には、偏光変換素子２３が設けられており、該偏光変換素子２３の射出側の上部には、自由曲面ミラー２４が設けられている。
【００３２】
偏光変換素子２３は、後述する図８に示すように、断面が平行四辺形である柱状、いわゆる平行四辺形柱の透光性部材１４１と、断面が三角形である柱状、いわゆる三角形柱の透光性部材１４２とが組み合わされ、コリメータユニット２２からの平行光の光軸に対して直交する面に平行に、柱状に配列されて構成されている。
【００３３】
これら柱状に配列された隣接する透光性部材間の界面には、偏光ビームスプリッタ膜と反射膜が交互に設けられており、偏光変換素子２３に入射して偏光ビームスプリッタ膜を反射した光が出射する出射面には、１／２λ位相の波長板１４３が設けられている。偏光変換素子２３は、路面に対して垂直となる偏光に変換する。
【００３４】
自由曲面ミラー２４は、その反射面を自由曲面にて構成したものである。自由曲面ミラー２４は、遠方への照明を実現するために光の分布を中央部が強くなる形状に形成されている。
【００３５】
偏光板８３は、光を偏光する。この偏光板８３は、透過偏光に直交する偏光を反射する、いわゆる反射型偏光板である。偏光板８３は、後述する偏光板ホルダ８０によって保持されている。
【００３６】
配光制御素子である液晶パネル３０は、配光を制御する。具体的には、エリア毎の透過率を制御することにより、所望の光度分布を有した照明光とする。液晶パネル３０には、フレキシブル基板３０ａが接続されている。このフレキシブル基板３０ａには、外部からの制御信号に基づいて該液晶パネル３０を制御する制御回路３０ｂなどが実装されている。
【００３７】
自由曲面ミラー２４を反射した光は、ライトパイプ２５によって偏光板７０に導かれ、該偏光板７０、液晶パネル３０、および偏光板８３を透過した後、プロジェクタレンズ１８により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
【００３８】
ここで、偏光板７０および偏光板８３は、液晶パネル３０と分離して、言い換えれば液晶パネル３０に密着させずに設けられている。このように、偏光板７０および偏光板８３を液晶パネル３０からそれぞれ離して配置することにより、該液晶パネル３０の放熱性を良好にすることができる。これにより、液晶パネル３０の信頼性を向上させることができる。
【００３９】
ここでは、偏光板７０および偏光板８３をそれぞれ液晶パネル３０から分離させた構成としたが、偏光板７０または偏光板８３のいずれか一方のみを液晶パネル３０から分離させる構成であっても、該液晶パネル３０の放熱性を良好にすることができる。なお、偏光板７０は、該偏光変換素子２３から出射した光の偏光度が充分高くかつ該液晶パネルの入射偏光角と一致している場合は、省略可能である。
【００４０】
近赤外光照明ユニット１７は、夜間走行時の視覚補助となる近赤外線カメラが用いる近赤外光を照射するユニットである。ダイクロイックミラー４５は、可視光を透過させて近赤外光を反射する。このダイクロイックミラー４５は、近赤外光照明ユニット１７の上方に設けられている。
【００４１】
近赤外光照明ユニット１７と上述した車両１００に設けられる近赤外カメラとを組み合わせることにより、路上の見落としがちな対象物を認識することが可能となり、安全性をより高めることができる。
【００４２】
近赤外光照明ユニット１７は、図４に示すように、近赤外ＬＥＤ４１、ＬＥＤ基板４１ａ、コリメータ４２、およびヒートシンク４２ａから構成されている。近赤外ＬＥＤ４１から出射された光は、図５に示すようにコリメータ４２によって約２０度の発散光に変換される。そして、近赤外光を選択的に反射して、可視光を選択的に透過する。
【００４３】
続いて、近赤外光は、近赤外光を選択的に反射するダイクロイックミラー４５により反射され、プロジェクタレンズ１８に入射して、路面に対して略平行となる平行光に変換される。なお、前述した可視光と近赤外光は、同時に出射しても、それぞれ個別に出射してもよい。
【００４４】
〈近赤外光照明ユニットの構成例〉
図６は、図４のヘッドライト装置１０が有する近赤外光照明ユニット１７における構成の一例を示す説明図である。
【００４５】
近赤外光照明ユニット１７は、図６に示すように、近赤外ＬＥＤ４１が１列に直線状に並んで配置されている。これら近赤外ＬＥＤ４１には、コリメータ４２がそれぞれ設けられている。
【００４６】
図５において、ダイクロイックミラー４５によって反射された図６の各々のコリメータ４２の赤外光は、プロジェクタレンズ１８に入射されて略平行光に変換される。しかし、平行光は、それぞれプロジェクタレンズ１８に対して画角が異なるので、各々略平行光に変換された光は、角度が異なり、それぞれが合成されると横長の楕円ビームとなる。この構成により、上下の幅が狭く、左右が広い近赤外光の照明光を実現することができる。
【００４７】
〈コリメータユニットの構成例〉
図７は、図３のヘッドライト装置１０が有するコリメータユニット２２における構成の一例を示す説明図である。図８は、図６のコリメータユニット２２が有するコリメータ１３１の一部を拡大した断面の説明図である。
【００４８】
コリメータユニット２２は、図７および図８に示すように、コリメータ１３１を平面上に並べて配置することにより構成されている。図７では、横６×縦２＝１２個をアレイ状に並べて配置した例を示している。コリメータ１３１は、ＬＥＤ１１１の各々に対応して設けられている。
【００４９】
なお、各々のコリメータ１３１は、例えばポリカーボネートやシリコーンなどの透光性と耐熱性を有する樹脂により形成されている。コリメータ１３１は、図８に示すように、略放物断面を回転して得られる円錐凸形状の外周面である放物面１３２を有する。そして、その頂部には、その中央部に凸部１３３、すなわち、凸レンズ面を形成した凹部１３４を有する。また、その平面部の中央部には、レンズ面１３５を有している。このレンズ面は、外側に突出した凸レンズ面あるいは内側に凹んだ凹レンズ面のいずれであってもよい。
【００５０】
なお、コリメータ１３１の円錐形状の外周面を形成する外周面である放物面１３２は、ＬＥＤ１１１から周辺方向に出射する光をその内部で全反射することが可能な角度の範囲内において設定されている。あるいは、その表面に反射面が形成されている。かかるコリメータ１３１は、例えば、一般的な成形加工により容易かつ安価に製造することが可能である。  
【００５１】
ＬＥＤ１１１は、図５に示すようにＬＥＤ基板２１における実装面の所定の位置に取り付けられており、該ＬＥＤ基板２１は、コリメータ１３１に対して、ＬＥＤ１１１が対応するコリメータ１３１の凹部１３４の中央部に位置するようにそれぞれ配置されて固定される。
【００５２】
かかる構成によれば、上述したコリメータ１３１により、ＬＥＤ１１から放射される光のうち、特に、その中央部分から上方、すなわち図８の右方向に向かって放射される光は、ＬＥＤ１１１の光が入射するコリメータ１３１の一方の面と出射する他方の面とに形成される２つの凸レンズ面１３３，１３５により集光されて平行光となる。
【００５３】
また、その他の部分から周辺方向に向かって出射される光も、コリメータ１３１の円錐形状の外周面を形成する放物面１３２によって反射されて、同様に、集光されて平行光となる。
【００５４】
言い換えれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面１３２を形成したコリメータ１３１によれば、ＬＥＤ１１１により発生した光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となる。これにより、発生した光の利用効率を十分に向上することができる。
【００５５】
以上、その詳細な構成を述べたヘッドライト装置１０によれば、ＬＥＤ１１１からの出射した光は、コリメータユニット２２の働きによって略平行光に変換される。その後、偏光変換素子２３により、直線偏光に変換される。
【００５６】
そして、自由曲面ミラー２４により所望の光度分布を形成して、配光制御素子である液晶パネル３０および該液晶パネル３０の後段に配置された偏光板８３の組み合わせにより、エリア毎の詳細な配光制御がなされるとともに、路面に水平な偏光に変換される。その後、可視光を透過した後、プロジェクタレンズ１８により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
【００５７】
続いて、上述した偏光板８３を保持する偏光板ホルダ８０の構成について説明する。
【００５８】
偏光板ホルダ８０は、例えば四角形の額縁状からなり、該額縁状の開口部に偏光板８３が保持されている。
【００５９】
図３において、偏光板ホルダ８０には、シャッタ８１およびアクチュエータ８７が設けられている。シャッタ８１上部の２つのコーナ部近傍には、支持ピン８２がそれぞれ設けられている。
【００６０】
支持ピン８２は、偏光板ホルダ８０上部の２つのコーナ部にそれぞれ回転可能に支持されている。遮蔽部であるシャッタ８１は、耐熱性が高い材料、例えば金属などからなる。
【００６１】
アクチュエータ８７は、支持ピン８２を回転軸としてシャッタ８１を回転させることにより該シャッタ８１を開閉する。図３では、アクチュエータ８７によってシャッタ８１が開かれた状態を示している。アクチュエータ８７がシャッタ８１を閉じると、偏光板ホルダ８０の開口部は、シャッタ８１によって閉塞された状態となる。
【００６２】
上述したアクチュエータ８７は、例えばヘッドライトを点灯または消灯させるヘッドライトスイッチに連動して動作する。ヘッドライトを点灯させた場合、すなわちヘッドライトスイッチがオンされた際、そのオン信号に基づいて、アクチュエータ８７はシャッタ８１を開くように動作する。
【００６３】
ヘッドライトを消灯させた場合、すなわちヘッドライトスイッチがオフされた際、アクチュエータ８７は、そのオフ信号に基づいて、シャッタ８１を閉じるように動作する。これらオン信号およびオフ信号がヘッドライト制御信号となる。
【００６４】
また、周囲の明るさに応じてヘッドライトを自動にて点灯または消灯する機能、いわゆるオートライト機能などを有する車両１００の場合には、オートライト機能などのヘッドライトを制御する電子制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）などによってアクチュエータ８７を制御するようにしてもよい。
【００６５】
〈シャッタの動作例〉
ここで、シャッタ８１の作用について説明する。
【００６６】
図９は、図４のヘッドライト装置１０が有するシャッタ８１が閉じられた際の一例を示す断面の説明図である。
【００６７】
ヘッドライト装置１０の使用がほとんど想定されない昼間において、特に太陽光が直接ヘッドライト装置１０に照射される状況では、太陽光がヘッドライト装置１０内部を逆行する場合がある。
【００６８】
特に、太陽の高度が低い場合は、太陽光がプロジェクタレンズ１８により、液晶パネル３０のパネル面に集光してしまう恐れがある。液晶パネル３０は、構造上、熱に弱い液晶材および樹脂フィルムなどが使われている。
【００６９】
そのため、プロジェクタレンズ１８によって集光された太陽光によって液晶パネル３０の温度が上昇してしまい、該液晶パネル３０に対してダメージを与える恐れがある。
【００７０】
そこで、ヘッドライト装置１０を使用していない場合においては、図９に示すようにシャッタ８１を閉じることによって集光された太陽光を遮断する。これにより、液晶パネル３０のダメージを軽減することができる。
【００７１】
シャッタ８１は、上述したアクチュエータ８７によって閉じられる。よって、図９の場合、車両１００に設けられるヘッドライトスイッチは、ヘッドライト装置１０を消灯させるオフの位置にある。アクチュエータ８７は、ヘッドライトスイッチのオフ信号を受けてシャッタ８１を閉じる。
【００７２】
あるいは、オートライト機能を有する車両１００の場合には、日中であるのでオートライト機能を制御するＥＣＵは、ヘッドライト装置１０を消灯させている。ＥＣＵは、オートライト機能によってヘッドライトを消灯している場合にシャッタ８１を閉じるようにアクチュエータ８７を制御する。
【００７３】
なお、シャッタ８１の表面であるシャッタ面は、液晶パネル３０より、次式にて示される距離Ｌだけ、プロジェクタレンズ１８の焦点面から離れて設置することにする。この構成によって、太陽光の集光度合いは、プロジェクタレンズ表面比６０倍程度に抑えることができ、シャッタ材を金属とすれば問題ない。
【００７４】
Ｌ＝ｆ／８  
ここで、ｆはプロジェクタレンズ１８の焦点距離である。
【００７５】
〈プロジェクタレンズの結像特性例〉
図１０は、図３のヘッドライト装置１０が有するプロジェクタレンズ１８における結像特性の一例を示す説明図である。
【００７６】
図１０の上方は、液晶パネル３０による配光制御によってプロジェクタレンズ１８から投射される光の配光例を示しており、下方のグラフは、図１０の上方に示す鉛直方向と直交する方向である水平方向における配光の光度を示したものである。
【００７７】
プロジェクタレンズ１８は、車両１００正面の前方以外に道路上の路肩などに存在する対象物、あるいは路上の上部に設置された交通標識などに対して、選択的に照明を行うために、少なくとも鉛直方向である上下±５度程度および鉛直方向と直交する方向である左右±７度程度の範囲において、良好な結像性が必要となる。
【００７８】
図１０からも明らかなように、液晶パネル３０に形成されたメッシュパターンに対して、上下±５度程度、左右±７度程度の範囲において良好な結像性が実現されていることが分かる。
【００７９】
図１０に示したような結像特性を得るためにプロジェクタレンズ１８は、上述した図３などに示したように、レンズ５１，５２，５３を用いた２群３枚構成としている。レンズ５１は、平凹レンズであり、凹面の曲率半径／コーニック係数は、例えば−９０ｍｍ／０である。
【００８０】
レンズ５２は、両凸レンズであり、曲率半径／コーニック係数は、入射側９０ｍｍ／０、出射側８０ｍｍ／０である。レンズ５３は、メニスカスレンズであり、曲率半径は、入射側−１２０ｍｍ／０、出射側６０ｍｍ／−０．２である。
【００８１】
いずれのレンズ５１，５２，５３においても、量産性が良好な球面とする。なお、レンズ５１の硝材は、例えばオハラＳＴＩＭ２８である。レンズ５２の硝材は、例えばオハラＳＢＳＬ７である。レンズ５３の硝材は、例えばＰＭＭＡ（樹脂）である。
【００８２】
以上、ヘッドライト装置１０に太陽光を遮断する機能、すなわちシャッタ８１を設けたことにより、耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置１０を提供することができる。
【００８３】
（実施の形態２）
前記実施の形態１では、図１に示したように車両１００が有するヘッドライトがロービーム用のヘッドライト装置１０ａとハイビーム用のヘッドライト装置１０との２つのヘッドライト装置から構成された例を示したが、本実施の形態２においては、ハイビームとロービームとを照射することのできるヘッドライト装置について説明する。
【００８４】
〈ヘッドライト装置の構成例〉
図１１は、本実施の形態２によるヘッドライト装置１０の一例を示す断面の説明図である。図１２は、図１１のヘッドライト装置１０による赤外光を照明した際の一例を示す説明図である。
【００８５】
上述したように、図１１に示すヘッドライト装置１０は、ハイビームを照射する機能だけでなく、ロービームを照射する機能を有する。すなわち、ヘッドライト装置１０は、ハイビームとロービームとをそれぞれ照射することができる。
【００８６】
ヘッドライト装置１０は、図１１に示すように照明ユニット９０、可視光照明ユニット１５、近赤外光照明ユニット１７、プロジェクタレンズ１８、偏光素子８４、シャッタ８１、およびダイクロイックミラー４５を有する。
【００８７】
図１１のヘッドライト装置１０において、可視光照明ユニット１５、近赤外光照明ユニット１７、およびプロジェクタレンズ１８の構成は、前記実施の形態１の図４と同様であるので説明は省略する。また、照明ユニット９０は、ロービームを照射する。
【００８８】
近赤外光照明ユニット１７の近赤外ＬＥＤ４１から出射された近赤外光は、図１２に示すように、近赤外光を選択的に反射するダイクロイックミラー４５により反射され、プロジェクタレンズ１８に入射して、路面に対して略平行となる平行光に変換される。ここでも、前述した可視光と近赤外光は、同時に出射しても、それぞれ個別に出射してもよい。
【００８９】
続いて、図１１のヘッドライト装置１０において、コリメータユニット２２の表面側の上方には、偏光変換素子２３が設けられており、該偏光変換素子２３の上方には、拡散板８６が設けられている。なお、偏光変換素子２３は、前記実施の形態１と同様に、路面に対して垂直な直線偏光に変換する。
【００９０】
可視光照明ユニット１５の上方には、配光制御素子である液晶パネル３０が設けられており、該液晶パネル３０の上方には、偏光素子８４が鉛直方向に対して４５°程度傾けて設けられている。
【００９１】
可視光照明ユニット１５から照射された光は、液晶パネル３０および偏光素子８４の組み合わせにより、エリア毎の詳細な配光制御がなされるとともに路面に対して平行な偏光に変換されてプロジェクタレンズ１８により拡大投影されて、車両前方の空間や路面に照射される。
【００９２】
なお、この構成では、可視光照明ユニット１５と拡散板８６との組み合わせにより、液晶パネル３０上にて均一な照度分布が得られるので、該液晶パネル３０の配光制御により、より広視野角での配光制御が可能となる。
【００９３】
しかし、図１１のヘッドライト装置１０では、前記実施の形態１の図３などに示した自由曲面ミラー２４などがなく、光軸の中央部に集光することができず、ハイビーム用ヘッドライトとして使用した際に中央の光度が不足してしまう。
【００９４】
そこで、上述した不具合を解消するため、中央部の光度を担当するコリメータユニット２２の配置を密にしたり、その部分のＬＥＤの出力を増加させる必要がある。
次に、ロービーム用のヘッドライトである照明ユニット９０は、図１１において、偏光素子８４の左側に配置されている。
【００９５】
照明ユニット９０は、ヘッドライト装置１０の光軸近傍に配置されるＬＥＤ９１１、該ＬＥＤ９１１に対応したコリメータユニット９３、および偏光変換素子９４などから構成されている。ＬＥＤ９１１は、１個であってもよいし、あるいは複数個であってもよい。
【００９６】
これらの働きは、前述した可視光照明ユニット１５と同様なので、詳細な説明は割愛するが、偏光変換素子９４を出射した光は、路面に対して垂直な偏光に変換されて、偏光素子８４に入射する。なお、ロービームを照射する照明ユニット９０は、図に示すようにシェード９５を備えている。これは、対向車に搭乗する運転者を含む搭乗者や、対向する歩行者の顔へ強い光が照射するのを避ける、いわゆる防眩のためである。
【００９７】
偏光素子８４は、路面に対して垂直な偏光を透過して、路面に対して平行な偏光を反射する特性を有しているので、偏光素子８４を出射した光は、効率良く前記偏光素子８４を透過する。シャッタ８１およびダイクロイックミラー４５は、支持ピン８２によってそれぞれ支持されている。
【００９８】
支持ピン８２は、シャッタ８１上部の２つのコーナ部近傍およびダイクロイックミラー４５の上部に位置する２つのコーナ部近傍をそれぞれ支持するように設けられており、シャッタ８１およびダイクロイックミラー４５がそれぞれ回転可能となっている。
【００９９】
シャッタ８１は、前記実施の形態１と同様に、例えば金属からなる。シャッタ８１およびダイクロイックミラー４５には、アクチュエータ８７が設けられている。
【０１００】
アクチュエータ８７は、シャッタ８１およびダイクロイックミラー４５を支持ピン８２を回転軸としてそれぞれ開閉する。図１１においては、アクチュエータ８７によってシャッタ８１が開けられた状態を示している。
【０１０１】
なお、図１１の例では、１つのアクチュエータ８７によって、シャッタ８１およびダイクロイックミラー４５を開閉する構成としたが、シャッタ８１とダイクロイックミラー４５とをそれぞれ個別のアクチュエータによって開閉する構成としてもよい。
【０１０２】
〈シャッタの動作例〉
図１３は、図１１のヘッドライト装置１０のシャッタ８１が閉じられた状態の一例の断面を示す説明図である。
【０１０３】
図１３に示すように、アクチュエータ８７がシャッタ８１を閉じる際、支持ピン８２を回転軸として鉛直方向に対して例えば４５°程度の角度が付いた状態まで回転させる。このようにシャッタ８１を閉じることにより、プロジェクタレンズ１８によって集光された太陽光を遮断することができる。
【０１０４】
これより、ヘッドライト装置１０を使用していない場合における液晶パネル３０への太陽光を遮断することができ、太陽光による液晶パネル３０のダメージを軽減することができる。
【０１０５】
ここで、シャッタ８１が閉じられる際にダイクロイックミラー４５がそのままの位置にあると、該シャッタ８１と干渉してしまい、シャッタ８１が閉じられない状態となる。そこで、シャッタ８１を閉じる際に、アクチュエータ８７は、ダイクロイックミラー４５も同様に支持ピン８２を回転軸としてプロジェクタレンズ１８側に回転させる。
【０１０６】
これによって、シャッタ８１を閉じる際、該シャッタ８１とダイクロイックミラー４５との干渉を防止することができる。
【０１０７】
アクチュエータ８７は、前記実施の形態１と同様に例えばヘッドライトを点灯または消灯させるヘッドスイッチに連動して動作する。あるいはオートライト機能などを有する場合には、オートライト機能などのヘッドライトを制御する電子制御装置であるＥＣＵ（Electronic Control Unit）などによって制御する。
【０１０８】
以上、ハイビーム機能とロービーム機能とをそれぞれ１つにまとめたヘッドライト装置１０であっても、液晶パネル３０に太陽光が集光することを低減することができる。これにより、耐久性が良好な車両用のヘッドライト装置１０を提供することができる。
【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【０１１０】
前記実施の形態１，２では、車両１００に設けられるヘッドライト装置１０について述べたが、本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【０１１１】
１０  ヘッドライト装置
１０ａ  ヘッドライト装置
１５  可視光照明ユニット
１６  配光制御部
１７  近赤外光照明ユニット
１８  プロジェクタレンズ
２０  ヒートシンク
２１  ＬＥＤ基板
２２  コリメータユニット
２３  偏光変換素子
２４  自由曲面ミラー
２５  ライトパイプ
３０  液晶パネル
３０ａ  フレキシブル基板
３０ｂ  制御回路
４１  近赤外ＬＥＤ
４１ａ  ＬＥＤ基板
４２  コリメータ
４２ａ  ヒートシンク
４５  ダイクロイックミラー
５１  レンズ
５２  レンズ
５３  レンズ
７０  偏光板
８０  偏光板ホルダ
８１  シャッタ
８２  支持ピン
８３  偏光板
８４  偏光素子
８６  拡散板
９０  照明ユニット
９３  コリメータユニット
９４  偏光変換素子
９５  シェード
１００  車両
１１１  ＬＥＤ
１３１  コリメータ
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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