(57)【要約】【課題】雨や霧等で視界が遮られたときに視界を良好にするコンパクトな投光装置を提供すること。【解決手段】第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４は、無偏光Ｌをｐ偏光Ｐとｓ偏光Ｓ１とに分離するとともに、ｐ偏光Ｐを無偏光Ｌと同方向に透過し、ｓ偏光Ｓ１を反射する。第１および第２の反射鏡７，８は、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４で反射されたｓ偏光をｐ偏光と同方向に反射させる。投光装置１は、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４に分離されたｓ偏光またはｐ偏光のどちらか一方を地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第１の垂直偏光として照射し、ｐ偏光またはｓ偏光のどちらか他方を電場の振動面を変換する第１および第２の１／２波長板５，６によって地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第２の垂直偏光として変換して照射する。【選択図】      図５
2004235127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無偏光を放射する光源と、
この光源から放射された無偏光を平行光線にするための放物面鏡と、
前記光源の周囲に分割して配置され、前記放物面鏡からの無偏光をｐ偏光とｓ偏光とに分離するとともに、前記ｐ偏光を前記無偏光の入射方向と同方向に透過し、前記ｓ偏光を反射する第１および第２の偏光分離手段と、
前記第１および第２の偏光分離手段の外周部に設置されるとともに、前記第１および第２の偏光分離手段で反射された前記ｓ偏光を前記ｐ偏光と同方向に反射させるための反射手段と、
前記第１および第２の偏光分離手段に分離された前記ｓ偏光または前記ｐ偏光のどちらか一方を地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第１の垂直偏光として照射し、
前記ｐ偏光またはｓ偏光のどちらか他方を電場の振動面を変換する変換手段によって地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第２の垂直偏光として変換して照射することを特徴とする投光装置。
【請求項２】
前記偏光分離手段は、略水平方向に分割されて配置され、前記光源から放射された無偏光の入射面が水平に延びて形成される前記第１および第２の偏光分離手段を有し、
前記第１および第２の偏光分離手段により分離されるｐ偏光は、前記無偏光と同方向に透過された後に前記変換手段によって前記第２の垂直偏光に変換され、前記第１および第２の偏光分離手段により分離されるｓ偏光は、略水平方向に反射された後に前記反射手段によってｐ偏光と同方向に照射される第１の垂直偏光として照射されることを特徴とする請求項１記載の投光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に装備されている前照灯およびフォグランプ等の投光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両に装備されている前照灯およびフォグランプは、肉眼では前方の状況を確認することが難しくなった状況のときに点灯するものである。例えば、前照灯は、周囲が暗くなる夜間やトンネル内、前方の視界が悪くなる豪雨時や霧発生時等に用いられる。
【０００３】
ところが、前方の視界が遮られた濃霧発生時または豪雨時に車両の前照灯を点灯した場合、照射された光が雨滴や霧の粒子により乱反射してしまい、あたかも、車両の前方に光の壁が出現し、前方の視界が遮られることがある。
【０００４】
図１４は、濃霧・豪雨時に前照灯から照射された光の状態を示す図で、（ａ）はそのときの前照灯の光の分布状況を示す模式図、（ｂ）はそのときに雨滴の表面で生じる乱反射の状況を示す模式図である。
【０００５】
図１４（ａ）に示すように、前照灯から照射された光は、光路上に存在する水蒸気の微粒子や雨滴の表面で複雑に乱反射され、車両の近傍に光の壁を形成するために、運転者は遠方の視界を確保できなくなる。
【０００６】
図１４（ｂ）に示すように、光は、雨滴の表面で様々な方向に何度も反射され、車両の前方に、前照灯に照らされた雨滴による光の壁が出現するように感じられる。このような状況では、通常時の視界の状況であるならば確認できる物体を確認できなくなってしまう。
【０００７】
ここで、濃霧・豪雨時に空中から飛来する雨滴は、略球形であるが、粒形が大きくなるほど、落下時の空気抵抗を受けて扁平となり表面積が増加する。雨滴は、このような形状であるので、側方から入射する前照灯の光は様々な方向に乱反射され、特に地面に対して垂直方向に拡散して反射する。さらに、濃霧・豪雨時には、単位体積あたりの雨滴の数密度が多いために、一度雨滴で乱反射された光は、近傍に存在する多数の雨滴により再反射されることを繰り返すために、前照灯から照射された光によって照射された領域全体の雨滴が光り、車両の近傍にあたかも光の壁が出現したかのように感じられて視界が遮られ、遠方が見え難くなる。
【０００８】
ところで、車両の前照灯に偏光子を組み込んだ前照灯の光を遮る発明がある（例えば、特許文献１参照）。この発明は、ハイビーム状態の前照灯による運転者の眩惑を防止するもので、前照灯のハイビーム灯に偏光子を組み込み、かつフロントガラスに検光子を組み込むことにより、運転者が対向車のハイビームで眩惑されることを防止するものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開昭６１−２５３２３６号公報（第２頁、図１〜図３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献１に記載された発明は、偏光子（偏光フィルタ）を利用していることにより、前照灯から照射される光をカットするため、光が５０％以上失われるので光の利用率が悪く、暗くなるという問題点がある。
このため、濃霧・豪雨時にその前照灯を使用した場合、照射の前方がさらに暗くなる。
すなわち、特許文献１の前照灯は、前方を明るく照射することができず、濃霧・豪雨で視界が遮られたときに対応したものでないため、そのときの視界を良くするという効果を全く備えていない。
【００１１】
また、偏光子（偏光フィルタ）は、一般的に耐熱温度が低いため、前照灯等に装着した場合は、前照灯のランプの熱で加熱され偏光性能が急激に悪化するという問題点がある。
【００１２】
さらに、投光装置を車両用前照灯として使用する場合は、前照灯を設置する車両の設置部の形状や投光装置の構造により、設置するときに制約を受け、デザイン面でも制約を受けるものであった。
【００１３】
本発明の課題は、雨や霧等で視界が遮られたときに視界を良好にできるように光の利用効率が高く、かつコンパクトで、デザイン面での制約を受けない投光装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の投光装置は、無偏光を放射する光源と、この光源から放射された無偏光を平行光線にするための放物面鏡と、光源の周囲に分割して配置され、放物面鏡からの無偏光をｐ偏光とｓ偏光とに分離するとともに、ｐ偏光を前記無偏光の入射方向と同方向に透過し、ｓ偏光を反射する第１および第２の偏光分離手段と、第１および第２の偏光分離手段の外周部に設置されるとともに、第１および第２の偏光分離手段で反射されたｓ偏光をｐ偏光と同方向に反射させるための反射手段と、第１および第２の偏光分離手段に分離されたｓ偏光またはｐ偏光のどちらか一方を地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第１の垂直偏光として照射し、ｐ偏光またはｓ偏光のどちらか他方を電場の振動面を変換する変換手段によって地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第２の垂直偏光として変換して照射することを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の発明によれば、偏光分離手段を光源の周囲に分割して配設し、各偏光分離手段を透過するｐ偏光に対し各偏光分離手段にて反射されるｓ偏光を反射によって照射方向を合わせ、ｐ偏光とｓ偏光をともに垂直偏光として前方を照射することができる。これにより、光源から放射された全ての無偏光を垂直偏光に変換して、光の有効活用を図り、垂直方向の反射が抑制され、前方を鮮明に照射して、前方の視界を確保することができる。また、偏光分離手段を光源の周囲に分割して配置することによって投光装置をコンパクト化することができる。
【００１６】
請求項２に記載の投光装置は、請求項１に記載の投光装置であって、偏光分離手段は、略水平方向に分割されて配置され、光源から放射された無偏光の入射面が水平に延びて形成される第１および第２の偏光分離手段を有し、第１および第２の偏光分離手段により分離されるｐ偏光は、無偏光と同方向に透過された後に変換手段によって第２の垂直偏光に変換され、第１および第２の偏光分離手段により分離されるｓ偏光は、略水平方向に反射された後に反射手段によってｐ偏光と同方向に照射される第１の垂直偏光として照射されることを特徴とする。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、第１および第２の偏光分離手段を略水平方向に分割して配置し、入射面が略水平に延びて形成されるように配置することによって、第１および第２の偏光分離手段にて分離して反射されるｓ偏光は地面に対して略垂直な電場の振動面を有しており、その状態で第１の垂直偏光として利用可能である。これにより、反射手段を介して照射されるｓ偏光に比べ、第１および第２の偏光分離手段から直接照射されるｐ偏光に対して変換手段による垂直方向への振動面の変換を行うことにより、変換手段を設ける構造が簡単になり、更なる投光装置のコンパクト化を図ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る投光装置の実施の形態について詳細に説明する。本実施の形態の説明では、説明の便宜上、始めに、「ｐ偏光、ｓ偏光、および水平偏光、垂直偏光」について説明し、その後、「本発明に係る投光装置の第１の実施の形態」、「本発明に係る投光装置の第２の実施の形態」の順に説明する。
なお、本発明の実施の形態では、「前」は車両の前方側、「後」は車両の後方側、「上」は鉛直上方側、「下」は鉛直下方側とする。
【００１９】
（ｐ偏光、ｓ偏光、および水平偏光、垂直偏光）
まず、ｐ偏光、ｓ偏光、および水平偏光、垂直偏光について、図１および図２を参照して説明する。
参照する図面において、図１は、ｐ偏光およびｓ偏光について説明するための概略斜視図である。また、図２は、ｓ偏光，ｐ偏光と、水平偏光，垂直偏光との違いを説明するための図で、（ａ）は偏光分離手段が地面に対して平行に設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略斜視図、（ｂ）は偏光分離手段が地面に対して平行に設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略側面図、（ｃ）は偏光分離手段が地面に対して傾けて設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略斜視図、（ｄ）は偏光分離手段が地面に対して傾けて設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略側面図である。
【００２０】
図１に示すように、ｐ偏光とは、電場の振動方向（電場ベクトル）が入射面に対して平行な直線偏光であり、ｓ偏光とは、電場の振動方向が入射面に対して垂直な直線偏光である。なお、入射面とは、光が反射する反射面の法線と、入射光の光軸とを含む面のことである。つまり、ｐ偏光およびｓ偏光とは、入射面に対して規定される概念である。
【００２１】
一方、水平偏光および垂直偏光とは、地面に対して規定される概念であり、電場の振動方向が地面に対して平行な偏光を水平偏光といい、電場の振動方向が地面に対して垂直な偏光を垂直偏光という。したがって、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、偏光分離手段の入射面が地面に対して垂直に配置されている場合、すなわち、地面が反射面となる場合は、偏光分離手段によって分離されたｐ偏光は垂直偏光と一致し、ｓ偏光は水平偏光と一致する。
また、図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、偏光分離手段の入射面が地面に対して垂直に配置されていない場合、すなわち、地面が反射面とならない場合は、ｐ偏光、ｓ偏光は垂直偏光、水平偏光とそれぞれ一致しない。
【００２２】
（第１の実施の形態）
次に、本発明の第１の実施の形態に係る投光装置について、図３〜図７を参照して説明する。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る投光装置の構成を模式的に示す斜視図である。また、図４は、図３に示した投光装置の正面図である。また、図５は図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【００２４】
図３に示す投光装置１は、光源２から放射された無偏光Ｌを第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４によりｐ偏光Ｐとｓ偏光Ｓとに分離し、このうちのｓ偏光Ｓを第１の垂直偏光とするとともに、さらに分離された前記ｐ偏光Ｐを第１および第２の１／２波長板５，６により第２の垂直偏光に変換し、前記第１および第２の垂直偏光を照射する装置である。
【００２５】
投光装置１は、無偏光Ｌを放射する光源２と、この光源２から放射された無偏光Ｌを前方方向に揃えて平行光線にするための放物面鏡９と、前記光源２の周囲に分割して配置され、前記放物面鏡９からの無偏光Ｌをｐ偏光Ｐ（水平偏光）とｓ偏光Ｓとに分離するとともに、前記ｐ偏光Ｐ（水平偏光）を前記無偏光Ｌと同方向に透過し、前記ｓ偏光Ｓを反射する第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４と、この第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の外周部に設置されるとともに、前記第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４に分離された前記ｓ偏光Ｓまたは前記ｐ偏光Ｐのどちらか一方を反射して、地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第１の垂直偏光として照射させるための第１および第２の反射鏡７，８と、前記ｐ偏光Ｐまたはｓ偏光Ｓのどちらか他方を地面に対して略垂直な電場の振動面を有する第２の垂直偏光として変換する第１および第２の１／２波長板５，６と、から構成されている。
【００２６】
なお、「第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４」は、特許請求の範囲における「第１および第２の偏光分離手段」に相当する。また、「第１および第２の１／２波長板５，６」は、特許請求の範囲における「偏光変換手段」に相当し、「第１および第２の反射鏡７，８」は、特許請求の範囲における「第１および第２の反射手段」に相当する。
【００２７】
以下、投光装置１の各部の詳細について、図３〜図５を参照して説明する。
投光装置１は、前照灯から照射される光の水蒸気微粒子や雨滴による乱反射であって主に視界を阻害する垂直方向に拡散する反射を抑えることにより、前方を明瞭に照射して視界を確保する装置である。
【００２８】
図３および図５に示すように、光源２は、例えば、ＨＩＤ（Ｈｉｇｈ  Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ライト等の無偏光Ｌを放射するランプからなり、投光装置１の中央の光軸Ｏ上に設置される。光源２は、基端部２ａをランプハウジング（図示せず）の後方部に設置された端子部１１に接続し、先端部２ｂをシェード１２の貫通穴１２ａを挿通して円筒部１２ｂ内に配置している。
【００２９】
図５に示すように、光源２の発光点２ｃは、放物面鏡９と球面鏡１０の間の中央部に配置される。光源２は、その発光点２ｃを中心として無偏光Ｌの自然光を放射するランプである。光源２から放射された大部分の無偏光Ｌは、球面鏡１０および放物面鏡９を照射する。その光源２は、運転席の近傍に設置されたコンビネーションスイッチ（図示せず）のライティングスイッチ（図示せず）をＯＮすることにより点灯する。
【００３０】
なお、この光源２は、ＨＩＤライトに限定されるものではなく、ハロゲンヘッドランプやキセノンヘッドランプ等の他のランプであってもよく、その機種は特に限定しない。
【００３１】
シェード１２は、例えば、前記貫通穴１２ａと、前記円筒部１２ｂと、球面鏡１０とをガラス等により一体形成した略筒状の部材からなり、光軸Ｏ上に設置される。貫通穴１２ａは、光源２の先端部２ｂを挿通する穴である。その円筒部１２ｂの前面部には、例えば、ガラス等の透明体からなるランプカバー１２ｃまたはレンズ（図示せず）が設置される。
【００３２】
球面鏡１０は、光源２からの光の利用効率を高めるために設けられるものであり、例えば、光源２の発光点２ｃを略中心とする球面からなる凹面鏡であり、前記シェード１２の放物面鏡９側に設置される。球面鏡１０は、光源２から放射された無偏光Ｌを放物面鏡９に反射させるための鏡である。この球面鏡１０を反射した無偏光Ｌは、さらに、放物面鏡９により反射して光軸Ｏに対して平行な平行光線となる。
【００３３】
放物面鏡９は、光源２の発光点２ｃの周囲に、その発光点２ｃを覆うように設置された鏡である。放物面鏡９は、例えば、光源２の発光点２ｃから四方八方に放射された球面光を平面光に反射するアルミニウム等を蒸着して略御碗形状にした非球面鏡である。その放物面鏡９の前方には、円筒状に合致する半円筒状の第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４が分割して配設されている。放物面鏡９は、光源２の発光点２ｃから直接放射された無偏光Ｌと球面鏡１０に反射された無偏光Ｌとを、左右の前方側に設置した第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４に向けて反射し、かつ光軸Ｏに対して平行な平行光線にする反射する鏡である。
【００３４】
第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４は、合致すると円筒になる２つの半円筒状のハーフプリズムの斜面に、第１および第２の薄膜積層３，４をコーティング等により配設してなる。第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４は、入射した無偏光Ｌをプリズムの屈折率によって入射角がブリュースタ角になるように屈折し、その第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４中の第１および第２の薄膜積層３，４にブリュースタ角で光が入射されると、ｐ偏光Ｐを透過し、ｓ偏光Ｓを反射する。第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４は、放物面鏡９により前方側に反射された無偏光Ｌを電場の振動方向が入射面に対して平行なｐ偏光Ｐと、電場の入射面に対して垂直なｓ偏光Ｓとに分離する偏光分離素子である。
第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４は、シェード１２の円筒部１２ｂの外周部の左右に設置され、それぞれの前面部に、光軸Ｏに対して左右の水平方向に設置し、光軸Ｏに対して９０度の第１および第２の１／２波長板５，６を設置している。
【００３５】
その第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４に設置される第１および第２の薄膜積層３，４は、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の外周面と、シェード１２の円筒部１２ｂとの間の左右の水平方向に分割され、かつ無偏光Ｌを外側に反射するように光軸Ｏに対して傾斜させて設置される。
【００３６】
図６は、本発明の第１の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第１の偏光ビームスプリッタに設置された第１の薄膜積層３の構造を示す模式図である。
前記第２の薄膜積層４は、前記第１の薄膜積層３と同一のものを左右対称に設置したものであるので、図６を参照して一方の第１の薄膜積層３を詳しく説明する。
【００３７】
第１の偏光ビームスプリッタ１３の内部の第１の薄膜積層３は、例えば、複数の透明な樹脂またはガラスからなる高屈折率膜３ａと、例えば、空気等の気体層からなる低屈折率膜３ｂとから構成される積層であり、無偏光Ｌがその第１の薄膜積層３に入射すると、ｐ偏光Ｐとｓ偏光Ｓとに分離するとともに、ｐ偏光Ｐを透過し、ｓ偏光Ｓを第１および第２の反射鏡７，８がある左右方向に反射する。
【００３８】
ここで、図５に示すように、ｐ偏光Ｐは、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４により反射されず、この第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４を透過して第１および第２の１／２波長板５，６に入射する。
そして、前記ｓ偏光Ｓは、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４により反射されて進行方向が変わり、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の外周部に設置した第１および第２の反射鏡７，８を照射する。
【００３９】
第１の実施の形態において、第１の偏光分離手段である第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４を光軸Ｏに対して左右の水平方向に設置し、光源２から放射された無偏光Ｌの入射面が水平方向に形成されているので、ｐ偏光Ｐ＝水平偏光、ｓ偏光Ｓ＝垂直偏光の関係が成り立つ。
【００４０】
図５に示すように、第１および第２の反射鏡７，８は、第１および第２の薄膜積層３，４の外周部に略平行に設置して、ｓ偏光Ｓの方向がｐ偏光Ｐと同方向となり車両の前方を照射するように、光軸Ｏに対して前側に所定の角度傾けて設置した左右の２枚の平面鏡からなる。この第１および第２の反射鏡７，８は、半円筒状の第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の周囲に設置され、略三日月形状をしている（図４参照）。この第１および第２の反射鏡７，８は、第１および第２の薄膜積層３，４によって外周方向に向けて反射されたｓ偏光Ｓをｐ偏光Ｐと同方向に反射して、第１および第２の１／２波長板５，６の外周部へと通過して、車両の前方を、第１の垂直偏光として照射する。
【００４１】
第１および第２の１／２波長板５，６は、例えば、液晶用透明樹脂製の１／４λ波長板を２枚重ねてなる板状のもので形成される。第１および第２の１／２波長板５，６は、水平偏光と垂直偏光の屈折率の違いによる干渉直線効果を利用したものであり、垂直偏光の光学軸を位相シフトすることにより、ｐ偏光Ｐ（入射光）の振動方向を９０度変換する機能を備えている。第１および第２の１／２波長板５，６は、それぞれ前記第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の前方に設置して、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４を通過したｐ偏光Ｐを地面に対して垂直な電場の振動面を有するように変換する変換手段である。第１および第２の１／２波長板５，６から出た偏光は、第２の垂直偏光として車両の前方を照射する。
図４に示すように、その第１および第２の１／２波長板５，６は、シェード１２の前端部の周囲に設置した左右対称な略半円板状からなる。
【００４２】
なお、第１および第２の１／２波長板５，６は、円筒状に合致された第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の前面に直接貼り付けるように設置されているが、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４の前面から離して設置してもよい。
また、投光装置１の前面には、透明体からなるランプカバーやレンズを適宜に設置してもよい。
【００４３】
このように構成された第１の実施の形態の投光装置によれば、次のように動作する。
ライティングスイッチ（図示せず）をＯＮすると、光源２（図５参照）が点灯する。
図５に示すように、光源２から放射される無偏光Ｌの大部分は、球面鏡１０に反射されて放物面鏡９を照射するか、または直接放物面鏡９を照射し、光源２の先端部２ｂから出た一部の無偏光Ｌがランプカバー１２ｃへと透過して前方を照射する。放物面鏡９を照射した無偏光Ｌは、光軸Ｏに対して平行に前方方向に反射され、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４を照射する。
【００４４】
この無偏光Ｌは、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４に入射することによってプリズムの屈折率で入射角がブリュースタ角になるように屈折される。そして、その第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４中の第１および第２の薄膜積層３，４にブリュースタ角で光が入射されると、ｐ偏光Ｐとｓ偏光Ｓとに分離される。ｓ偏光Ｓは、反射して第１および第２の反射鏡７，８を照射し、ｐ偏光Ｐは、透過して第１および第２の１／２波長板５，６を照射する。このうちのｓ偏光Ｓは、第１および第２の反射鏡７，８によってｐ偏光Ｐと同方向に反射され、第１の垂直偏光として前方を照射する。
【００４５】
さらに、第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４により分離された前記ｐ偏光Ｐは、第１および第２の１／２波長板５，６により第２の垂直偏光に変換されて、地面の垂直方向に反射率の小さい垂直偏光を前方に照射する。
【００４６】
投光装置１は、前方を前記第１および第２の垂直偏光で照射するため、第１および第２の垂直偏光の地面に垂直方向の反射率は、水平偏光のそれよりも小さいので、無偏光Ｌを照射する場合に比べて垂直方向に拡散する反射の程度を格段に小さくすることが可能となる。例えば、濃霧・豪雨時においても、水蒸気粒子や雨滴による垂直方向に拡散する反射を抑制することが可能となり、垂直方向に拡散する反射光を抑制して光の壁を抑えることができ、視界が遮られることなく、遠方の視界を良好に確保することができる。
【００４７】
図７は、投光装置１を、車両の前照灯に適用した例を示す図であり、（ａ）は濃霧・豪雨時に投光装置から照射された光の分布状況を示した模式図で、（ｂ）は投光装置から光が照射されたときに雨滴の表面に生じる乱反射の状況を示す模式図である。
【００４８】
図７（ａ）に示すように、投光装置１は、例えば、車両の前照灯であり、車体の左右の前端部に設置される。投光装置１から照射された垂直偏光は、濃霧・豪雨等で視界が遮られているとき、水蒸気微粒子や雨滴に入射されたとしても、無偏光を照射する従来の前照灯に比較して垂直方向に拡散して反射される割合が格段に小さくなる。このため、車両の前方に光の壁が出現することなく、運転者は車両の前方の視界を確保して、遠方まで視認することが可能となる。
【００４９】
また、図７（ｂ）に示すように、投光装置１が垂直偏光を照射することにより、雨滴の表面で生じる垂直方向に拡散する反射が小さく抑制されるため、運転者は前記光の壁に邪魔されることなく前方の視界を確保することが可能となる。
【００５０】
また、雨天の夜間時に車両を運転する場合において、道路表面に存在する水膜により反射された他の車両の照射が視界に入るため、路面がぎらついて見え、非常に走行し難いことがある。
【００５１】
しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る投光装置は、雨天の夜間時においても、照射の道路表面における反射が抑制されることにより、対向車の運転者が、投光装置１から照射されて路面で反射された光の眩しさを低減することができる。このため、自車の運転者および対向車の運転者の前方の視認性を向上させて、より快適に車両の運転を行うようにすることが可能となる。
【００５２】
さらに、本発明の第１の実施の形態に係る投光装置は、第１および第２の偏光スプリッタ１３，１４により分離されたｐ偏光Ｐを、第１および第２の１／２波長板５，６により第２の垂直偏光に変換して照射することにより、光源２から放射された光を遮断することなく、効率良く前方に向けて出射させることができる。このため、車両の前方の視界の遮りを解消して、明るく鮮明に照射することができる。また、投光装置１は、全体を略円形にしたことにより、前照灯に最適なデザインにすることが可能である。
【００５３】
（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態に係る投光装置について、図８〜図１３に基づき説明する。
なお、第２の実施の形態の説明において、第１の実施の形態と同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略正面図である。図９は、本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略斜視図である。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略斜視図である。
図８〜図１０に示すように、第２の実施の形態の投光装置１５は、前記第１の実施の形態における略円形型の投光装置１を四角形型にしたものである。
【００５４】
図１１は、本発明の第２の実施の形態を示す概略断面図であり、図８のＢ−Ｂ線から見たときの断面図である。
図１１に示すように、投光装置１５は、光源２と、光源２から放射された無偏光Ｌの照射角度を前方方向に揃えて平行光線にするための放物面鏡９と、光源２から放射された無偏光Ｌを放物面鏡９に反射するための球面鏡１０と、放物面鏡９からの無偏光Ｌをｐ偏光（水平偏光）Ｐおよびｓ偏光（第１の垂直偏光）Ｓに分離するための第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３と、この第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３により分離されたｓ偏光（第１の垂直偏光）Ｓを反射するための第１および第２の反射鏡１８，１９と、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３を通過したｐ偏光（水平偏光）Ｐを第２の垂直偏光に変換する１／２波長板２０と、ハウジング２１（図８〜図１０参照）とから構成される。
【００５５】
前記第１および第２の偏光ビームスプリッタ２１，２２は、略水平方向に分割されて配置され、光源２から放射された無偏光Ｌの入射面が水平に延びて形成される。第１および第２の偏光ビームスプリッタ２１，２２に設けられた第１および第２の薄膜積層１６，１７により分離されるｐ偏光Ｐは、無偏光Ｌと同方向に透過された後に１／２波長板２０によって第２の垂直偏光に変換される。第１および第２の偏光ビームスプリッタ２１，２２により分離されるｓ偏光Ｓは、略水平方向に反射された後に第１および第２の反射鏡１８，１９によってｐ偏光Ｐと同方向に照射される第１の垂直偏光として照射される。
【００５６】
なお、「第１の偏光ビームスプリッタ２１」は、特許請求の範囲における「第１の偏光分離手段」に相当する。また、「第２の偏光ビームスプリッタ２２」は、「第２の偏光分離手段」に相当し、「１／２波長板２０」は、「変換手段」に相当し、「第１および第２の反射鏡１８，１９」は、「反射手段」に相当する。
【００５７】
以下、投光装置１５の各部の詳細について、図８〜図１３を参照して説明する。
図８〜図１０に示す投光装置１５は、例えば、車両のフォグランプであり、車体（図示せず）の左右の前端部に設置される。光源２は、運転席の近傍に設置されたコンビネーションスイッチ（図示せず）またはインストルメントパネルに設置されたフォグランプスイッチ（図示せず）をＯＮすることにより点灯し、車両の前方を照射する。
【００５８】
図１１に示すように、光源２の無偏光Ｌを光軸Ｏに平行に反射する放物面鏡９の前面には、中央部にシェード１２を設置し、そのシェード１２の外周囲に左右の水平方向に第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３を配設している。
【００５９】
第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３は、シェード１２の円筒部１２ｂの外周部の左右に設置された角筒状プリズムからなり、傾斜面にそれぞれ第１および第２の薄膜積層１６，１７をコーティング等により配設している。
【００６０】
図１２は、本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第１の偏光ビームスプリッタの概略斜視図である。
図１２に示すように、角筒状の第１の偏光ビームスプリッタ２２は、シェード１２を右側から支持するための半円筒状の切欠部２２ｃを光軸Ｏに沿って形成されたガラス等の角筒体からなるとともに、第１の薄膜積層１６を内設している。この第１の偏光ビームスプリッタ２２は、本実施形態のように、例えば、上下に対称な筒体接合部２２ａ，２２ｂを重ねて設置してなる。
【００６１】
図１３は、本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第２の偏光ビームスプリッタの概略斜視図である。
図１３に示すように、第２の偏光ビームスプリッタ２３は、第１の偏光ビームスプリッタ２２に対して対称な形状をしたガラス等からなる角筒体である。第２の偏光ビームスプリッタ２３は、シェード１２を左側から支持するための半円筒状の切欠部２３ｃを光軸Ｏに沿って形成するとともに、第２の薄膜積層１７を内設している。この第２の偏光ビームスプリッタ２３は、本実施形態のように、例えば、上下に対称な接合部２３ａ，２３ｂを重ねて設置してなる。
【００６２】
この第２の偏光ビームスプリッタ２３と前記第１の偏光ビームスプリッタ２２（図１２参照）は、合致させることにより、切欠部２２ｃ（図１２参照）と切欠部２３ｃが円筒状の穴を形成し、その穴にシェード１２が設置される。
【００６３】
なお、図１２に示す２つの筒体接合部２２ａと筒体接合部２２ｂを上下に重ねて設置した第１の偏光ビームスプリッタ２２と、図１３に示す筒体接合部２３ａと筒体接合部２３ｂを重ねて設置した第２の偏光ビームスプリッタ２３は、１つで形成して重ねないように設置してもよい。
【００６４】
第２の実施の形態における第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３は、第１の実施の形態の第１および第２の偏光ビームスプリッタ１３，１４（図３参照）と同一の材料からなるものを四角形の角筒状に変えて左右に垂設したものである。
【００６５】
図１１に示すように、その第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３の第１および第２の薄膜積層１６，１７は、ｐ偏光Ｐを透過して１／２波長板２０に入射させ、ｓ偏光Ｓを反射して進行方向を変えて、第１および第２の反射鏡１８，１９を照射させる。
【００６６】
図８および図９に示すように、第２の実施の形態における第１および第２の反射鏡１８，１９は、第１の実施の形態の第１および第２の反射鏡７，８（図３参照）と同一の材料からなるものを四角形に変えたものである。この第１および第２の反射鏡１８，１９は、両者間に介在されたハウジング２１により保持されている。
【００６７】
図１１に示すように、その第１および第２の反射鏡１８，１９は、ｓ偏光Ｓがｐ偏光Ｐと同方向を照射するように、所定の角度傾けて設置した左右の２枚の四角形の平面鏡からなる。この第１および第２の反射鏡１８，１９は、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３によって外周方向に向けて反射されたｓ偏光Ｓを反射して、１／２波長板２０の外周部を通過して、車両の前方側を、第１の垂直偏光として照射する。
【００６８】
第２の実施の形態において、第１の偏光分離手段である第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３を光源２から放射された無偏光Ｌの入射面が水平方向に形成して設置しているので、ｐ偏光Ｐ＝水平偏光、ｓ偏光Ｓ＝垂直偏光の関係が成り立つ。
【００６９】
前記１／２波長板２０に入射したｐ偏光Ｐは、地面に対して略垂直な電場の振動面を有する偏光に変換され、第２の垂直偏光として車両の前方を照射する。
【００７０】
図９に示すように、第２の実施の形態における１／２波長板２０は、第１の実施の形態の第１および第２の１／２波長板５，６（図４参照）と同一の材料からなるもの１枚に形成し、かつ四角形に変形したものである。１／２波長板２０の中側には、例えば、シェード１２の前端部の周囲に設置した円板状の透明樹脂またはガラスからなる透明板２４が設置されている。
【００７１】
図１１に示すように、１／２波長板２０は、前記第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３の前方に設置して、第１および第２の薄膜積層１６，１７を通過したｐ偏光Ｐの振動方向を９０度変換して、地面に対して垂直に振動するように変換する変換手段である。
【００７２】
なお、１／２波長板２０は、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３の前面に直接貼り付けるように設置されているが、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３の前面から離して設置してもよい。
また、投光装置１５の前面には、透明体からなるランプカバーやレンズを適宜に設置してもよい。
【００７３】
このように構成された第２の実施の形態の投光装置によれば、次のように動作する。
フォグランプスイッチ（図示せず）をＯＮすると光源（図１１参照）が点灯する。
図１１に示すように、光源２から放射される無偏光Ｌは、球面鏡１０に反射されて放物面鏡９を照射するか、または直接放物面鏡９を照射し、光源２の先端部２ｂから出た一部の無偏光Ｌがランプカバー１２ｃと透過して前方を照射する。放物面鏡９を照射した無偏光Ｌは、光軸Ｏに対して平行に前方方向に反射され、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３を照射する。
【００７４】
この無偏光Ｌは、第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３に入射することによってプリズムの屈折率で入射角がブリュースタ角になるように屈折し、その第１および第２の偏光ビームスプリッタ２２，２３中の第１および第２の薄膜積層１６，１７にブリュースタ角で光が入射されると、ｐ偏光Ｐとｓ偏光Ｓとに分離される。ｓ偏光Ｓは、反射して第１および第２の反射鏡１８，１９を照射し、ｐ偏光Ｐは、直進して１／２波長板２０を照射する。このうちのｓ偏光Ｓは、第１および第２の反射鏡１８，１９によって反射されて光軸Ｏに平行になり、第１の垂直偏光として前方を照射する。
【００７５】
さらに、第１および第２の薄膜積層１６，１７により分離された前記ｐ偏光Ｐは、１／２波長板２０により第２の垂直偏光に変換されて、地面の垂直方向に反射率の小さい垂直偏光を前方に照射する。
【００７６】
投光装置１５は、前記第１および第２の垂直偏光で前方を照射するため、第１および第２の垂直偏光による地面に対して垂直方向に拡散する光の反射率が、水平偏光よりも小さい。このため、投光装置１５は、無偏光Ｌを照射する従来の投光装置と比べて垂直方向に拡散する反射光の程度を格段に小さくすることが可能となる。
したがって、例えば、濃霧・豪雨時においても、水蒸気粒子や雨滴による垂直方向に拡散する反射光を抑制することが可能となり、従来以上に前方の視界を確保することができる。また、投光装置１５は、全体を四角形にしたことにより、構造が簡単でかつ性能の高い構成とすることができ、フォグランプに好適に用いることが可能である。
【００７７】
なお、本発明は、上述の第１および第２の実施の形態に限定されず、その技術思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
例えば、投光装置１，１５は、この投光装置１，１５全体を９０度傾けて、偏光ビームスプリッタの前面に代えて反射手段の前方に変換手段を設ければ、同様に垂直偏光を照射する灯体として用いることができる。
【００７８】
なお、投光装置１，１５は、車両の前照灯およびフォグランプだけではなく、方向指示灯、リアフォグランプ、ストップランプまたは車幅灯等であってもよい。
【００７９】
また、この投光装置１，１５は、オートバイ等の二輪車の前照灯や、モータボート等の船舶の前照灯等であってもよい。
【００８０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の投光装置によれば、偏光分離手段を光源の周囲に分割して配設し、各偏光分離手段を透過するｐ偏光に対し各偏光分離手段にて反射されるｓ偏光を反射によって照射方向を合わせ、ｐ偏光とｓ偏光をともに垂直偏光として前方を照射することができる。これにより、光源から放射された全ての無偏光を垂直偏光に変換して、光の有効活用を図り、垂直方向の反射が抑制され、前方を鮮明に照射して、前方の視界を確保することができる。また、偏光分離手段を光源の周囲に分割して配置することによって投光装置をコンパクト化することができる
【００８１】
本発明の請求項２に記載の投光装置によれば、第１および第２の偏光分離手段を略水平方向に分割して配置し、入射面が略水平に延びて形成されるように配置することによって、第１および第２の偏光分離手段にて分離して反射されるｓ偏光は地面に対して略垂直な電場の振動面を有しており、その状態で第１の垂直偏光として利用可能である。これにより、反射手段を介して照射されるｓ偏光に比べ、第１および第２の偏光分離手段から直接照射されるｐ偏光に対して変換手段による垂直方向への振動面の変換を行うことにより、変換手段を設ける構造が簡単になり、更なる投光装置のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ｐ偏光およびｓ偏光について説明するための概略斜視図である。
【図２】ｓ偏光，ｐ偏光と、水平偏光，垂直偏光との違いを説明するための図で、（ａ）は偏光分離手段が地面に対して平行に設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略斜視図、（ｂ）は偏光分離手段が地面に対して平行に設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略側面図、（ｃ）は偏光分離手段が地面に対して傾けて設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略斜視図、（ｄ）は偏光分離手段が地面に対して傾けて設置したときのｐ偏光とｓ偏光の振動方向を示す概略側面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る投光装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図４】図３に示した投光装置の正面図である。
【図５】図４におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第１の偏光ビームスプリッタに設置された第１の薄膜積層３の構造を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る投光装置を、車両の前照灯に適用した例を示す図で、（ａ）は濃霧・豪雨時に投光装置から照射された光の分布状況を示した模式図で、（ｂ）は投光装置から光が照射されたときに雨滴の表面に生じる乱反射の状況を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略正面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略斜視図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示す概略断面図であり、図８のＢ−Ｂ線から見たときの断面図である。
本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す概略断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第１の偏光ビームスプリッタの概略斜視図である。
【図１３】本発明の第２の実施の形態に係る投光装置を示す図で、第２の偏光ビームスプリッタの概略斜視図である。
【図１４】濃霧・豪雨時に前照灯から照射された光の状態を示す図で、（ａ）はそのときの前照灯の光の分布状況を示す模式図、（ｂ）はそのときに雨滴の表面で生じる乱反射の状況を示す模式図である。
【符号の説明】
１，１５  投光装置
２  光源
３，１６  第１の薄膜積層
４，１７  第２の薄膜積層
５  第１の１／２波長板（変換手段）
６  第２の１／２波長板（変換手段）
７，１８  第１の反射鏡（反射手段）
８，１９  第２の反射鏡（反射手段）
１３，２２  第１の偏光ビームスプリッタ（第１の偏光分離手段）
１４，２３  第２の偏光ビームスプリッタ（第２の偏光分離手段）
２０  １／２波長板（変換手段）
Ｌ  無偏光
Ｐ  ｐ偏光
Ｓ  ｓ偏光
【図１】
2004235127.tif 000003
【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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【図１４】
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