(57)【要約】【課題】配光制御の自由度を高めることが可能な液晶レンズ、照明装置及び照明システムを提供する。【解決手段】液晶レンズ１は、第１透明基板２と、第１透明基板２に対向する第２透明基板３と、第１透明基板２と第２透明基板３との間に配置された液晶４と、第１透明基板２と液晶４との間に配置された第１透明電極５と、第２透明基板３と液晶４との間に配置された複数の第２透明電極６と、を備える。複数の第２透明電極６は、第２透明基板３における第１透明基板２側の表面３ａにおいて複数の分割領域に分けて配置されている。【選択図】図１
2016057541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１透明基板と、前記第１透明基板に対向する第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に配置された液晶と、前記第１透明基板と前記液晶との間に配置された第１透明電極と、前記第２透明基板と前記液晶との間に配置された複数の第２透明電極と、を備え、
前記複数の第２透明電極は、前記第２透明基板における前記第１透明基板側の表面において複数の分割領域に分けて配置されている、
ことを特徴とする液晶レンズ。
【請求項２】
前記複数の分割領域は、円を分割した扇形状の領域であり、
前記扇形状の領域内で前記複数の第２透明電極における一群の第２透明電極が前記円の半径方向に沿って並んで配置されており、
前記一群の第２透明電極は、円弧状の形状であり、前記円の半径方向において前記円の中心から遠い第２透明電極ほど前記円の外周に沿った方向の長さが大きい、
ことを特徴とする請求項１記載の液晶レンズ。
【請求項３】
光源と、前記光源から放射された光の配光を制御するレンズと、を備え、
前記レンズは、請求項１又は２記載の液晶レンズにより構成されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３記載の照明装置と、前記液晶レンズに加える電界の面内分布を制御する制御部と、を備える、
ことを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズ、照明装置及び照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配光が可変の投光装置としては、光源と反射鏡と集光用レンズとから構成される投光装置において、集光用レンズを交流電圧によって焦点距離が変化する液晶レンズで構成した、投光装置が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載された投光装置は、液晶レンズの焦点距離を変えることにより、投光装置の照射距離や照射範囲を変えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公昭６２−１４０６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、照明装置の分野においては、車両用前照灯（ヘッドランプ）等で、配光制御可能な照明装置の需要が高まっている。
【０００６】
車両用前照灯では、より広い範囲に亘って照射距離や照射範囲を変えることが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、配光制御の自由度を高めることが可能な液晶レンズ、照明装置及び照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の液晶レンズは、第１透明基板と、前記第１透明基板に対向する第２透明基板と、前記第１透明基板と前記第２透明基板との間に配置された液晶と、を備える。また、本発明の液晶レンズは、前記第１透明基板と前記液晶との間に配置された第１透明電極と、前記第２透明基板と前記液晶との間に配置された複数の第２透明電極と、を備える。本発明の液晶レンズは、前記複数の第２透明電極は、前記第２透明基板における前記第１透明基板側の表面において複数の分割領域に分けて配置されている。
【０００９】
本発明の照明装置は、光源と、前記光源から放射された光の配光を制御するレンズと、を備える。前記レンズは、前記液晶レンズにより構成されている。
【００１０】
本発明の照明システムは、前記照明装置と、前記液晶レンズに加える電界の面内分布を制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の液晶レンズは、配光制御の自由度を高めることが可能となる。
【００１２】
本発明の照明装置は、配光制御の自由度を高めることが可能となる。
【００１３】
本発明の車両用前照灯は、配光制御の自由度を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１Ａは、実施形態１の液晶レンズの概略断面図である。図１Ｂは、実施形態１の液晶レンズにおける第２透明基板と複数の第２透明電極とを第２透明基板の表面側から見た概略平面図である。図１Ｃは、実施形態１の液晶レンズにおける第１透明基板と第１透明電極とを第１透明基板の表面側から見た概略平面図である。
【図２】図２Ａは、実施形態１の液晶レンズにおける第２透明基板の表面に形成された複数の第２透明電極のレイアウトの説明図である。図２Ｂは、実施形態１の液晶レンズにおける第２透明基板の表面に形成された複数の第２透明電極のレイアウトの別の説明図である。
【図３】図３は、液晶レンズの模式的な原理説明図である。
【図４】図４は、液晶レンズの模式的な原理説明図である。
【図５】図５は、実施形態１の液晶レンズを備えた照明装置の配光の模式的な説明図である。
【図６】図６は、実施形態１の液晶レンズを備えた照明装置の概略断面図である。
【図７】図７は、実施形態１の液晶レンズを備えた照明装置における光源の概略平面図である。
【図８】図８は、実施形態１の液晶レンズを備えた照明装置における液晶レンズと光源との相対的な位置関係を説明するための概略平面図である。
【図９】図９は、実施形態１における照明システムを備えた制御システムの概略構成図である。
【図１０】図１０Ａは、車両の姿勢の説明図である。図１０Ｂは、液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。図１０Ｃは、液晶レンズの模式的な動作説明図である。
【図１１】図１１Ａは、車両の姿勢の説明図である。図１１Ｂは、液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。図１１Ｃは、液晶レンズの模式的な動作説明図である。
【図１２】図１２Ａは、車両の姿勢の説明図である。図１２Ｂは、液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。図１２Ｃは、液晶レンズの模式的な動作説明図である。
【図１３】図１３は、自動車が道路の右カーブを曲がるときの車両用前照灯の配光の模式的な説明図である。
【図１４】図１４Ａは、液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。図１４Ｂは、液晶レンズの模式的な動作説明図である。
【図１５】図１５は、対向車があるときの車両用前照灯の配光の模式的な説明図である。
【図１６】図１６Ａは、対向車がないときの右側の車両用前照灯の配光の模式的な説明図である。図１６Ｂは、対向車があるときの右側の車両用前照灯の配光の模式的な説明図である。
【図１７】図１７Ａは、左側の車両用前照灯の液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。図１７Ｂは、右側の車両用前照灯の液晶レンズにおける複数の第２透明電極のうち第１透明電極との間に電圧が印加される第２透明電極の説明図である。
【図１８】図１８Ａは、左側の車両用前照灯の液晶レンズの模式的な動作説明図である。図１８Ａは、左側の車両用前照灯の液晶レンズの模式的な動作説明図である。図１８Ｂは、右側の車両用前照灯の液晶レンズの模式的な動作説明図である。
【図１９】図１９は、実施形態２の照明装置の概略断面図である。
【図２０】図２０は、実施形態３の照明装置の概略断面図である。
【図２１】図２１は、実施形態４の照明装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
下記の実施形態１〜４において説明する各図は、模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、実施形態１〜４に記載した材料、数値等は、好ましい例を示しているだけであり、それに限定する主旨ではない。更に、本願発明は、その技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることが可能である。
【００１６】
（実施形態１）
以下では、本実施形態の液晶レンズ１について、図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ及び４に基づいて説明する。
【００１７】
液晶レンズ１は、光線の入射表面１ａ、射出表面１ｂ及び液晶４中における屈折作用等を利用して、光源からの光線の配光を制御する機能を有する光学素子（光機能素子）である。液晶レンズ１によって配光を制御できる光線は、常光線と異常光線とのうち異常光線のみである。常光線とは、光が複屈折性の液晶４に入射して二つに分かれる場合、光の速度が伝搬方向によらない光線である。異常光線とは、光が複屈折性の液晶４に入射して二つに分かれる場合、光の速度が伝搬方向によって異なる光線である。複屈折とは、液晶４に入射する光が互に垂直な振動方向をもつ二つの光波に分かれる現象を意味する。より詳細には、液晶レンズ１は、液晶４の液晶分子４ａ内で屈折率の異方性があり、偏光方向によって屈折率が変わる。見方を変えれば、液晶レンズ１は、電界分布を変えることによって光散乱性を変化させることが可能なレンズである。液晶レンズ１は、電圧駆動型の光機能素子である。液晶４は、光学的物性として、屈折率異方性（Δｎ）を有する。屈折率異方性は、異常光線に対する屈折率をｎｅ、常光線に対する屈折率をｎ０とすると、Δｎ＝ｎｅ−ｎ０で定義される。
【００１８】
液晶レンズ１は、第１透明基板２と、第１透明基板２に対向する第２透明基板３と、第１透明基板２と第２透明基板３との間に配置された液晶４と、を備える。また、液晶レンズ１は、第１透明基板２と液晶４との間に配置された第１透明電極５と、第２透明基板３と液晶４との間に配置された複数の第２透明電極６と、を備える。複数の第２透明電極６は、第２透明基板３における第１透明基板２側の表面３ａにおいて複数の分割領域３ａｂに分けて配置されている。よって、液晶レンズ１は、配光制御の自由度を高めることが可能となる。より詳細には、液晶レンズ１は、例えば、外部から、第１透明電極５をグランドとして各分割領域３ａｂの一群の第２透明電極６との間に選択的に電圧を印加することができる。これにより、液晶レンズ１は、例えば、液晶４において複数の分割領域３ａｂに１対１で対応付けられる複数の領域ごとに選択的に液晶分子４ａの方向を変えることが可能となるから、様々な配向を実現することが可能となる。よって、液晶レンズ１は、配光制御の自由度を高めることが可能となる。また、液晶レンズ１は、第１透明電極５と複数の第２透明電極６との組み合わせにおいて電圧を印加する組み合わせの選択が容易になる。図２Ａ及び２Ｂでは、隣り合う分割領域３ａｂ同士の境界を一点鎖線で示してある。
【００１９】
液晶レンズ１は、液晶４が、第１透明基板２と、第２透明基板３と、第１透明基板２の周部と第２透明基板３の周部との間に配置された接合部９と、で封止されているのが好ましい。
【００２０】
また、液晶レンズ１は、第１配向膜７と、第２配向膜８と、を備えているのが好ましい。これにより、液晶レンズ１は、配向制御の制御性が向上する。第１配向膜７は、第１透明電極５を覆うように形成されている。第１配向膜７は、第１透明電極５と液晶４との間に介在している。第２配向膜８は、複数の第２透明電極６を覆うように形成されている。第２配向膜８は、複数の第２透明電極６と液晶４との間に介在している。
【００２１】
液晶レンズ１は、第１配向膜７及び第２配向膜８によって、例えば、図３Ａや図４Ａに示すように液晶４における液晶分子４ａの配向を揃えることができる。そして、液晶レンズ１は、液晶４に印加される電界によって図３Ｂや図４Ｂに示すように液晶分子４ａが傾き、異常光線に対する屈折率が変化する。よって、液晶レンズ１は、屈折率分布形レンズ（ＧＲＩＮレンズ）として機能させることができる。屈折率分布形レンズとは、レンズを構成する光学媒質が、屈折率分布をもっているレンズを意味する。なお、図３Ａに示した液晶４の配向状態は、ホメオトロピック（homeotropic）配向である。ホメオトロピック配向は、第１透明基板２及び第２透明基板３に対して液晶分子４ａの長軸が略垂直な配向である。図４Ａに示した液晶４の配向状態は、ホモジニアス（homogeneous）配向である。ホモジニアス配向は、第１透明基板２及び第２透明基板３に対して液晶分子４ａの長軸が略平行で且つ一方向に揃っている配向である。図３Ｂは、図３Ａの液晶４に電界を印加したときの配向状態の一例を示している。図４Ｂは、図４Ａの液晶４に電界を印加したときの配向状態の一例を示している。図３Ａ、３Ｂ、４Ａ及び４Ｂにおける一点鎖線の矢印は、液晶４に入射して出射する光線の進行経路を模式的に示している。
【００２２】
液晶レンズ１の各構成要素については、以下に、より詳細に説明する。
【００２３】
第１透明基板２及び第２透明基板３は、光透過性を有する。第１透明基板２及び第２透明基板３は、可視光に対する全光線透過率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８０％以上であるのが更に好ましい。なお、全光線透過率の測定法としては、例えば、ＩＳＯ  １３４６８−１で規定されている測定法を採用することができる。
【００２４】
第１透明基板２及び第２透明基板３としては、例えば、ガラス基板等を採用することができる。ガラス基板の材料としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス等を採用することができる。要するに、第１透明基板２及び第２透明基板３の材料としては、例えば、ソーダガラス、無アルカリガラス等を採用することができる。液晶レンズ１は、第１透明基板２と第２透明基板３とが同じ材料により形成されているのが好ましいが、第１透明基板２と第２透明基板３とが異なる材料により形成されていてもよい。
【００２５】
第１透明基板２の外周形状は、円形状としてある。また、第２透明基板３の外周形状は、円形状としてある。液晶レンズ１は、第１透明基板２の直径と第２透明基板３の直径とを同じとしてあるが、異なっていてもよい。
【００２６】
第１透明電極５及び第２透明電極６は、導電性及び光透過性を有する。第１透明電極５及び第２透明電極６は、例えば、透明導電層により構成することができる。
【００２７】
透明導電層の材料としては、例えば、透明導電性酸化物（Transparent Conducting Oxide）等を採用することができる。透明導電性酸化物としては、例えば、ＩＴＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、ＩＺＯ、ＦＴＯ等がある。透明導電層は、例えば、透明導電性酸化物層と厚さが１０ｎｍ以下の金属層との積層構造を有してもよい。透明導電層は、可視光に対する全光線透過率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８０％以上であるのが更に好ましい。なお、全光線透過率の測定法としては、例えば、ＩＳＯ  １３４６８−１で規定されている測定法を採用することができる。
【００２８】
第１透明電極５は、外周形状を円形状としてある。第１透明電極５の直径は、第１透明基板２の直径よりも小さく設定してある。液晶レンズ１は、液晶レンズ１の厚さ方向に沿った中心線が、第１透明基板２、液晶４及び第２透明基板３それぞれの中心を通るのが好ましい。複数の第２透明電極６については、後述する。
【００２９】
液晶４は、印加される電界によって液晶分子４ａの配向が変わる液晶材料により形成されている。言い換えれば、液晶４は、電界が印加されると液晶分子４ａの配向が変化し、液晶分子４ａの配向の変化に伴って複屈折率が変化する。電界は、第１透明電極５と複数の第２透明電極６との間に印加する電圧を変化させることによって、変えることができる。液晶材料としては、例えば、ネマチック液晶（Nematic Crystal）等を採用することができる。図３Ａの液晶４は、例えば、ネマチック液晶をホメオトロピック配向させることで構成することができる。また、図４Ａの液晶は、例えば、ネマチック液晶をホモジニアス配向させることで構成することができる。液晶レンズ１では、液晶４の複屈折を電界によって制御する。
【００３０】
接合部９は、例えば、接着剤により形成されている。接合部９は、防湿性を有することが好ましい。これにより、液晶レンズ１は、耐湿性を向上させることが可能となる。接合部９の材料としては、例えば、樹脂を用いることができる。樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を用いることが好ましい。より詳細には、樹脂としては、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂、紫外線硬化性のエポキシ樹脂等を用いることができる。
【００３１】
接合部９は、吸湿材を含有する樹脂により形成されていてもよい。吸湿材としては、例えば、アルカリ土類金属の酸化物や硫酸塩が好ましい。アルカリ土類金属の酸化物としては、例えば、酸化カルシウム、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化ストロンチウム等を挙げることができる。また、硫酸塩としては、例えば、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸ガリウム、硫酸チタン、硫酸ニッケル等を挙げることができる。また、吸湿材としては、その他に、例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化銅、酸化マグネシウム等を用いることができる。また、吸湿材としては、例えば、シリカゲルや、ポリビニルアルコール等の吸湿性を有する有機化合物を用いることもできる。
【００３２】
第１配向膜７及び第２配向膜８は、液晶４に電界が印加されていない初期状態において液晶分子４ａを規則正しく配列させる機能を有する。規則正しく配列させるとは、液晶４に電界が印加されていない初期状態において、例えば、図３Ａや図４Ａに示すように、液晶分子４ａの長軸方向を一方向に揃えることを意味する。第１配向膜７及び第２配向膜８は、有機材料により形成された配向膜（以下、「有機配向膜」という）でも無機材料により形成された配向膜（以下、「無機配向膜」という）でもよい。有機配向膜の有機材料としては、例えば、ポリイミド等の高分子材料を採用することができる。無機配向膜の無機材料としては、例えば、ＳｉＯ2を採用することができる。第１配向膜７及び第２配向膜８は、有機配向膜が好ましい。有機配向膜は、ラビング法（rubbing method）等によって、配向処理が施されているのが好ましい。
【００３３】
上述のように、複数の第２透明電極６は、第２透明基板３の表面３ａにおいて複数の分割領域３ａｂに分けて配置されているのが好ましい。
【００３４】
複数の分割領域３ａｂは、例えば、図２Ａに示すように、円３ａａを分割した扇形状の領域であるのが好ましい。液晶レンズ１は、扇形状の領域内で複数の第２透明電極６における一群の第２透明電極６が円３ａａの半径方向に沿って並んで配置されているのが好ましい。一群の第２透明電極６は、円弧状の形状であり、円３ａａの半径方向において円３ａａの中心３ａｃから遠い第２透明電極６ほど円３ａａの外周に沿った方向の長さが大きいのが好ましい。これにより、液晶レンズ１は、配光制御性を更に向上させることが可能となる。一群の第２透明電極６における第２透明電極６の数は、３としてあるが、これに限らず、２つ以上であればよい。
【００３５】
複数の第２透明電極６は、見方を変えれば、図２Ｂに示すように、第２透明基板３の表面３ａにおける同心状の複数の仮想円３ａｄ上に分けて配置され、複数の仮想円３ａｄのうち同じ仮想円３ａｄ上に配置される４つ第２透明電極６が、等間隔で配置されている。１つの仮想円３ａｄ上に配置される第２透明電極６の数は、分割領域３ａｂの数と同じである。また、１つの仮想円３ａｄ上に配置される４つの第２透明電極６は、それぞれ異なる分割領域３ａｂに配置されている。これにより、液晶レンズ１は、配光制御の自由度を高めながらも、配向設計が容易になる。
【００３６】
複数の第２透明電極６は、それぞれに、配線６２が接続されている。配線６２は、第２透明電極６と同じ材料により形成されているのが好ましい。これにより、液晶レンズ１は、配線６２により光が反射されたり吸収されたりするのを抑制することが可能となる。
【００３７】
液晶レンズ１は、第１透明電極５が電気的に接続された第１端子（図示せず）を備えている。複数の第２透明電極６は、一群の第２透明電極６が共通の第２端子（図示せず）と電気的に接続されており、各一群の第２透明電極６が異なる第２端子と電気的に接続されている。液晶レンズ１は、配線６２と第２端子とが、例えば、第２透明基板３において第２透明基板３の厚さ方向に形成された貫通孔配線を介して電気的に接続した構成とすることができる。液晶レンズ１は、一群の第２透明電極６それぞれが、各別の第２端子と電気的に接続された構成としてもよい。液晶レンズ１は、複数の第２透明電極６が、それぞれ、各別の第２端子と１対１で対応付けて電気的に接続された構成としてもよい。
【００３８】
図５は、液晶レンズ１を備えた照明装置１０ａの概略構成図である。
【００３９】
照明装置１０ａは、光源２０ａと、光源２０ａから放射された光の配光を制御するレンズ３０と、を備え、レンズ３０が液晶レンズ１により構成されている。これにより、照明装置１０ａは、配光制御の自由度を高めることが可能となる。
【００４０】
照明装置１０ａは、光源２０ａ及び液晶レンズ１を保護する保護カバー５０ａを備えるのが好ましい。保護カバー５０ａは、液晶レンズ１の射出表面１ｂ側で液晶レンズ１から離れて配置される。保護カバー５０ａは、例えば、液晶レンズ１の厚さ方向に沿った方向から見た外周形状が円形状であるのが好ましい。
【００４１】
保護カバー５０ａは、可視光に対する光透過性を有する。保護カバー５０ａは、可視光に対する全光線透過率が６０％以上であることが好ましく、７０％以上であるのがより好ましく、８０％以上であるのが更に好ましい。なお、全光線透過率の測定法としては、例えば、ＩＳＯ  １３４６８−１で規定されている測定法を採用することができる。
【００４２】
図５中の一点鎖線は、照明装置１０ａにおいて保護カバー５０ａから出射される光の配光エリアを模式的に示したものである。図５中に一点鎖線で示した配光エリアのうち真ん中の配光エリアは、常光線の配光エリアを模式的に示している。また、図５中に一点鎖線で示した配光エリアのうち左右の配光エリアは、異常光線の配光エリアを模式的に示している。
【００４３】
光源２０ａは、液晶レンズ１の直下に配置される。これにより、照明装置１０ａは、光源２０ａから放射された光の配光を液晶レンズ１により制御することが可能となる。照明装置１０ａは、光源２０ａの光軸と、液晶レンズ１の電界の印加されていない初期状態における光軸とが揃っているのが好ましい。
【００４４】
光源２０ａは、図５〜８に示すように、実装基板２１と、実装基板２１に実装された複数の発光素子２２ａと、複数の発光素子２２ａを覆っている波長変換層２３と、を備える。
【００４５】
実装基板２１は、発光素子２２ａを実装する基板である。「実装する」とは、発光素子２２ａを配置して機械的に接続すること及び電気的に接続することを含む概念である。
【００４６】
実装基板２１の平面形状は、矩形状としてある。実装基板２１の平面形状は、矩形状に限らず、例えば、矩形状以外の多角形状や、円形状等でもよい。
【００４７】
実装基板２１は、支持体と、支持体の表面に所定のパターンで形成され発光素子２２ａが電気的に接続される導体部と、を備える。支持体は、例えば、セラミック基板により構成することができる。これにより、光源２０ａは、支持体が樹脂基板により構成されている場合に比べて、放熱性を向上させることが可能となり、光源２０ａの光出力の高出力化を図ることが可能となる。セラミック基板としては、例えば、アルミナ基板、窒化アルミニウム基板等を採用することができる。支持体は、金属板と、この金属板の表面に形成された電気絶縁層と、を備えた構成としてもよい。金属板は、例えば、アルミニウム基板、銅基板等を採用することができる。この場合、実装基板２１は、例えば、金属ベースプリント配線板により形成することができる。
【００４８】
発光素子２２ａは、実装基板２１にフリップチップ実装されているが、実装基板２１への実装形態はこれに限らない。
【００４９】
光源２０ａは、複数の発光素子２２ａが直列接続されている。光源２０ａは、複数の発光素子２２ａの電気的な接続形態として、複数の発光素子２２ａが直列接続された接続形態を採用しているが、これに限らず、直並列接続された接続形態や、並列接続された接続形態を採用してもよい。また、光源２０ａは、複数の独立した接続形態を有し、個別に制御可能な構造としてもよい。実装基板２１は、複数の発光素子２２ａの接続形態に基づいて所定のパターンに形成された導体部を備えていればよい。
【００５０】
発光素子２２ａは、ＬＥＤチップにより構成されている。ＬＥＤチップは、例えば、青色光を放射する青色ＬＥＤチップを採用することができる。青色ＬＥＤチップとしては、例えば、基板（結晶成長用基板）としてｃ面サファイア基板を備えたＧａＮ系ＬＥＤチップを採用することができる。ｃ面サファイア基板とは、ＧａＮ系結晶を成長させる主表面が（０００１）面であるサファイア基板を意味する。
【００５１】
波長変換層２３は、透光性材料と、発光素子２２ａから放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光を放射する波長変換材料と、の混合体で形成されている。
【００５２】
波長変換層２３は、透光性材料として、透光性樹脂、ガラス等を採用することができる。透光性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を採用することができる。
【００５３】
波長変換層２３は、波長変換材料として、例えば、黄色蛍光体を採用することができる。黄色蛍光体は、発光素子２２ａから放射された光の一部を波長変換して異なる波長の光である黄色光を放射する蛍光体である。黄色蛍光体としては、例えば、例えば、Ｃｅ3+付活ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）蛍光体、Ｅｕ2+付活酸窒化物蛍光体等を採用することができる。Ｃｅ3+付活ＹＡＧ蛍光体としては、例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+等が挙げられる。Ｅｕ2+付活酸窒化物蛍光体としては、例えば、ＳｒＳｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ2+等が挙げられる。なお、波長変換層２３は、透光性材料に波長変換材料が分散されている。波長変換材料は、１種類の蛍光体に限らず、例えば、発光スペクトルの異なる複数種類の蛍光体を採用してもよい。波長変換層２３は、複数の発光素子２２ａを覆うように形成されている。波長変換層２３は、例えば、スクリーン印刷法やディスペンス法等により形成することができる。
【００５４】
光源２０ａは、光源２０ａの光軸に直交する平面上の配光エリアが円形状となるように複数の発光素子２２ａの配置及び波長変換層２３の形状を設計してあるのが好ましい。要するに、光源２０ａは、液晶レンズ１の入射表面１ａにおける配光エリアが円形状となるように複数の発光素子２２ａの配置及び波長変換層２３の形状を設計してあるのが好ましい。ここで、複数の発光素子２２ａの配置については、発光素子２２ａの数や配光特性等を考慮して決定すればよい。波長変換層２３は、平面視形状を円形状としてあるのが好ましい。
【００５５】
光源２０ａは、液晶レンズ１における第２透明基板３の、液晶レンズ１の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域（すなわち、液晶レンズ１の厚さ方向に直交する面への垂直投影領域）の外周線の内側に配置されているのが好ましい。図８では、液晶レンズ１における第２透明基板３及び複数の第２透明電極６の、液晶レンズ１の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域の外周線を二点鎖線で示してある。
【００５６】
照明装置１０は、図６に示すように、光源２０ａと液晶レンズ１とを収納する装置本体４０を更に備えるのが好ましい。
【００５７】
装置本体４０は、例えば、一面が開口した箱状（ここでは、逆円錐台状）に形成されているのが好ましい。装置本体４０の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、樹脂等を採用することができる。
【００５８】
上述の保護カバー５０ａは、装置本体４０の一面を閉塞する形状に形成されているのが好ましい。
【００５９】
照明装置１０ａは、装置本体４０と保護カバー５０ａとで構成される筐体の内部空間を不活性ガス雰囲気としてあるのが好ましい一態様である。不活性ガスとしては、例えば、Ｎ２ガス、Ａｒガス、Ｎ２ガスとＡｒガスとの混合ガス等が挙げられる。照明装置１０ａは、筐体の内部空間を真空雰囲気としてもよい。
【００６０】
図９は、照明装置１０ａを含む照明システム１００を備えた制御システム２００の概略構成図である。以下では、照明システム１００及び制御システム２００について図９〜１８に基づいて説明する。
【００６１】
照明システム１００は、照明装置１０と、液晶レンズ１に加える電界の面内分布を制御する制御部１１０と、を備える。これにより、照明システム１００は、配光制御の自由度を高めることが可能となる。
【００６２】
制御システム２００は、車両３００（図１０Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１３、１５、１６Ａ及び１６Ｂ等参照）に設けられる。車両３００は、地上を走行する自動車である。ここで、照明装置１０は、車両３００の前照灯３０２として設けられる。より詳細には、車両３００は、車両３００の左前のコーナ部に搭載された前照灯３０２（以下、「左側前照灯３０２Ｌ」ともいう）と、右前のコーナ部に搭載された前照灯３０２（以下、「右側前照灯３０２Ｒ」ともいう）と、を備え、２つの照明装置１０を備える。前照灯３０２は、車両用前照灯である。車両用前照灯は、車両３００の前方を適切に照明するように設計された走行ビーム前照灯（main-beam headlight）を意味する。本明細書における車両３００の左右は、その車両３００の運転席に乗車する運転者から見た左右を意味する。以下では、説明の便宜上、左側前照灯３０２Ｌの照明装置１０ａを照明装置１０Ｌと称し、右側前照灯３０２Ｒの照明装置１０ａを照明装置１０Ｒと称することもある。また、以下では、説明の便宜上、照明装置１０Ｌの光源２０ａを光源２０Ｌと称し、照明装置１０Ｒの光源２０ａを光源２０Ｒと称することもある。また、以下では、説明の便宜上、照明装置１０Ｌの液晶レンズ１を液晶レンズ１Ｌと称し、照明装置１０Ｒの液晶レンズ１を液晶レンズ１Ｒと称することもある。
【００６３】
照明システム１００は、例えば、車両３００に設けられた制御装置２０１によって制御される。制御装置２０１は、例えば、車両３００のエンジン制御用のＥＣＵ（electronic control unit）等により構成することができる。制御システム２００は、車両３００のステアリングの操作角を検出するステアリング角センサ２０２と、車両３００の車体３０１の姿勢角を検出するジャイロセンサ２０３と、車両３００の前方を撮像するカメラユニット２０４と、を備える。制御システム２００は、ステアリング角センサ２０２、ジャイロセンサ２０３及びカメラユニット２０４が、制御装置２０１に接続されている。カメラユニット２０４は、対向車４００（図１５参照）等を検知するために設けられている。制御装置２０１は、自動車の車載ネットワークであるＣＡＮ（controller area network）に接続するようにしてもよい。姿勢角は、水平面に対する車体３０１の傾斜角である。
【００６４】
制御部１１０は、光源２０ａを駆動する第１駆動回路（図示せず）と、液晶レンズ１を駆動する第２駆動回路（図示せず）と、を備えている。第１駆動回路は、光源２０へ駆動電流を供給するように構成されている。第２駆動回路は、液晶レンズ１へ駆動電圧を供給するように構成されている。液晶レンズ１は、液晶レンズ１を４つの分割領域３ａｂの、液晶レンズ１の厚さ方向に投影方向が沿った垂直投影領域で分割した第１レンズ領域１１、第２レンズ領域１２、第３レンズ領域１３及び第４レンズ領域１４（図９参照）を有しているとして表してある。第１レンズ領域１１は、図２Ａにおける上の分割領域３ａｂにおける一群の第２透明電極６を備えている。第２レンズ領域１２は、図２Ａにおける右の分割領域３ａｂにおける一群の第２透明電極６を備えている。第３レンズ領域１３は、図２Ａにおける下の分割領域３ａｂにおける一群の第２透明電極６を備えている。第４レンズ領域１４は、図２Ａにおける左の分割領域３ａｂにおける一群の第２透明電極６を備えている。
【００６５】
制御装置２０１は、前照灯３０２の制御モードとして第１制御モードと、第２制御モードと、第３制御モードと、を有している。第１制御モードは、ジャイロセンサ２０３により検出された車体３０１の姿勢角に基づいて前照灯３０２の配光を制御させるモードである。第２制御モードは、ステアリング角センサ２０２により検出された操作角に基づいて前照灯３０２の配光を制御させるモードである。要するに、第２制御モードは、ＡＦＳ（Adaptive Front-lighting System）モードである。第３制御モードは、カメラユニット２０４による対向車の検出の有無に基づいて前照灯３０２の配光を制御させるモードである。
【００６６】
以下では、第１制御モードについて図１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１２Ａ、１２Ｂ及び１２Ｃに基づいて説明する。
【００６７】
図１０Ａ、１１Ａ及び１２Ａでは、車両３００の前照灯３０２の配光中心を実線の矢印で模式的に示してある。図１１Ａ及び１１Ｂでは、第１制御モードによる制御が行われない場合に車両３００の前照灯３０２の配光中心を破線の矢印で模式的に示してある。図１０Ｂ、１１Ｂ及び１２Ｂにおける複数の第２透明電極６のレイアウトは、光源２０ａ側から見た複数の第２透明電極６のレイアウトである。図１０Ｂ、１１Ｂ及び１２Ｂでは、電圧の印加されない第２透明電極６を破線で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。図１０Ｃ、１１Ｃ及び１２Ｃでは、液晶レンズ１の縦断面に対応するように液晶４、第１透明電極５及び第２透明電極６を図示し、電圧の印加されない第２透明電極６を白色で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。また、図１０Ｃ、１１Ｃ及び１２Ｃでは、液晶レンズ１を通る光線の進行経路を一点鎖線で模式的に示してある。
【００６８】
制御装置２０１は、第１制御モードの場合、例えば、図１０Ａに示すように車体３０１が傾いていなければ、図１０Ｂに示すように液晶レンズ１の複数の第２透明電極６に電圧を印加せず、図１０Ｃに示すように液晶レンズ１による配光特性を変化させない。
【００６９】
また、制御装置２０１は、第１制御モードの場合、車体３０１の姿勢角が、車体３０１が斜め下方に傾いていることを示す値であれば、第１透明電極５をグランドとして第１レンズ領域１１の一群の第２透明電極６に電圧を印加する。これにより、制御システム２００では、第１レンズ領域１１による配光特性が制御されるので、運転者に対してより適切な配光を実現することが可能となる。
【００７０】
また、制御装置２０１は、第１制御モードの場合、車体３０１が斜め上方に傾いていることを示す値であれば、第１透明電極５をグランドとして第３レンズ領域１３の一群の第２透明電極６に電圧を印加する。これにより、制御システム２００では、第３レンズ領域１３による配光特性が制御されるので、運転者に対してより適切な配光を実現することが可能となる。
【００７１】
以下では、第２制御モードについて図１３、１４Ａ及び１４Ｂに基づいて説明する。
【００７２】
図１３では、車両３００の前照灯３０２から照射される光の照射範囲を一点鎖線で模式的に示してあり、ステアリング角センサ２０２の出力に基づいて液晶レンズ１が図１４Ａに示すように制御された場合の照射範囲を二点鎖線で模式的に示してある。図１４Ａにおける複数の第２透明電極６のレイアウトは、光源２０ａ側から見た複数の第２透明電極６のレイアウトである。図１４Ａでは、電圧の印加されない第２透明電極６を破線で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。図１４Ｂでは、液晶レンズ１の横断面に対応するように液晶４、第１透明電極５及び第２透明電極６を図示し、電圧の印加されない第２透明電極６を白色で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。
【００７３】
ステアリング角センサ２０２の出力は、車両３００の運転者によるハンドルの操作状況によって変化する。
【００７４】
制御システム２００では、例えば図１３に示すような道路５００の右カーブで運転者がハンドルを右回りに回転操作すると、第２レンズ領域１２による配光特性が制御されるので、運転車に対してより適切な配光を実現することができる。制御システム２００では、道路５００の左カーブにおいて運転車がハンドルを左回りに回転操作すると、第４レンズ領域１４による配光特性が制御される。
【００７５】
以下では、第３制御モードについて図１５、１６Ａ、１６Ｂ、１７Ａ，１７Ｂ、１８Ａ及び１８Ｂに基づいて説明する。
【００７６】
図１５では、カメラユニット２０４で対向車４００が検知されたときの車両３００の左側前照灯３０２Ｌ及び右側前照灯３０２Ｒから照射される光の照射範囲を二点鎖線で模式的に示してある。また、図１５では、左側前照灯３０２Ｌの配光と右側前照灯３０２Ｒの配光との互いに重なっている部分を一点鎖線で模式的に示してある。図１６Ａでは、カメラユニット２０４により対向車４００が検知されていないときの右側前照灯３０２Ｒの照射範囲を一点鎖線で模式的に示してある。図１６Ｂでは、カメラユニット２０４により対向車４００が検知されていないときの右側前照灯３０２Ｒの照射範囲を一点鎖線で模式的に示してある。また、図１６Ｂでは、カメラユニット２０４により対向車４００が検知され第３制御モードでの制御が行われたときの右側前照灯３０２Ｒの照射範囲を二点鎖線で模式的に示してある。図１７Ａにおける複数の第２透明電極６のレイアウトは、照明装置１０Ｌにおいて光源２０Ｌ側から見た複数の第２透明電極６のレイアウトである。図１７Ｂにおける複数の第２透明電極６のレイアウトは、照明装置１０Ｒにおいて光源２０Ｒ側から見た複数の第２透明電極６のレイアウトである。図１７Ａ及び１７Ｂでは、電圧の印加されない第２透明電極６を破線で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。図１８Ａでは、照明装置１０Ｌにおける液晶レンズ１Ｌの縦断面に対応するように液晶４、第１透明電極５及び第２透明電極６を図示し、電圧の印加されない第２透明電極６を白色で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。図１８Ｂでは、照明装置１０Ｒにおける液晶レンズ１Ｒの縦断面に対応するように液晶４、第１透明電極５及び第２透明電極６を図示し、電圧の印加されない第２透明電極６を白色で示し、電圧の印加される第２透明電極６を黒色で示してある。また、図１８Ａ及び１８Ｂでは、液晶レンズ１を通る光線の進行経路を一点鎖線で模式的に示してある。
【００７７】
制御システム２００では、例えば図１５に示すように車両３００の右斜め前方に対向車４００がある場合、カメラユニット２０４により対向車４００が検知されると、右側前照灯３０２Ｒの照明装置１０Ｒにおける第３レンズ領域１３による配光特性が制御される。これにより、制御システム２００では、対向車４００に到達する光の光量を低減することが可能となり、対向車４００の運転者が眩しく感じるのを抑制することが可能となる。
【００７８】
（実施形態２）
以下では、本実施形態の照明装置１０ｂについて、図１９に基づいて説明する。なお、実施形態１の照明装置１０ａと同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００７９】
照明装置１０ｂは、光源２０ｂが実施形態１の照明装置１０ａの波長変換層２３を備えていない点が、実施形態１の照明装置１０ａと相違する。また、照明装置１０ｂは、光源２０ｂと液晶レンズ１との間に偏光板６０を備えている点、保護カバー５０ｂが透光性材料と波長変換材料との混合体により形成されている点、が実施形態１の照明装置１０ａと相違する。
【００８０】
光源２０ｂは、光源２０ａと同様、実装基板２１と、複数の発光素子２２ａと、を備える。
【００８１】
保護カバー５０ｂの透光性材料としては、透光性樹脂、ガラス等を採用することができる。保護カバー５０ｂの波長変換材料としては、例えば、黄色蛍光体等を採用することができる。
【００８２】
照明装置１０ｂは、光源２０ｂと偏光板６０とを組み合わせることにより、液晶レンズ１に対して異常光のみを入射させることができるように構成してある。
【００８３】
偏光板６０は、非偏光を直線偏光に変える光学素子である。偏光板６０は、入射した光を直交する偏光成分に分解し、一方の偏光成分を透過させ、他方の偏光成分を吸収する機能を有する。
【００８４】
本実施形態の照明装置１０ｂでは、光源２０ｂと液晶レンズ１との間に偏光板６０を備えていることにより、液晶レンズ１において効率良く配光制御を行うことが可能となる。
【００８５】
（実施形態３）
以下では、本実施形態の照明装置１０ｃについて、図２０に基づいて説明する。なお、実施形態２の照明装置１０ｂと同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００８６】
照明装置１０ｃは、光源２０ｃが、発光素子２２ｂとして、偏光特性を有する固体発光素子を採用している点が、実施形態２の照明装置１０ｂと相違する。
【００８７】
偏光特性を有する固体発光素子としては、例えば、ｍ面サファイア基板やｍ面ＧａＮ基板等の主表面が非極性面である基板を結晶成長用基板として用いて形成されたＧａＮ系ＬＥＤや、半導体レーザ等を採用することができる。
【００８８】
本実施形態の照明装置１０ｃでは、実施形態２の照明装置１０ｂのような偏光板６０を用いることなく、液晶レンズ１において効率良く配光制御を行うことが可能となる。
【００８９】
（実施形態４）
以下では、本実施形態の照明装置１０ｄについて、図２１に基づいて説明する。なお、実施形態２の照明装置１０ｂと同様の構成要素については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００９０】
照明装置１０ｄは、液晶レンズ１と保護カバー５０ｂとの間に、液晶レンズ１において屈折された光線と光源２０ｂの光軸となす角度を更に拡大させるための光学レンズ７０を備えている点、が実施形態２の照明装置１０ｂと相違する。
【００９１】
光学レンズ７０は、例えば、発散レンズを採用することができる。発散レンズとしては、例えば、両凹レンズを採用することができる。
【００９２】
本実施形態の照明装置１０ｄでは、液晶レンズ１と保護カバー５０ｂとの間に光学レンズ７０を備えていることにより、配光エリアの可変範囲を更に広げることが可能となる。
【符号の説明】
【００９３】
１  液晶レンズ
２  第１透明基板
３  第２透明基板
３ａ  表面
３ａａ  円
３ａｂ  分割領域
３ａｃ  中心
４  液晶
５  第１透明電極
６  第２透明電極
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  照明装置
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ  光源
３０  レンズ
１００  照明システム
１１０  制御部
【図１】
2016057541.tif 000003
【図２】
2016057541.tif 000004
【図３】
2016057541.tif 000005
【図４】
2016057541.tif 000006
【図５】
2016057541.tif 000007
【図６】
2016057541.tif 000008
【図７】
2016057541.tif 000009
【図８】
2016057541.tif 000010
【図９】
2016057541.tif 000011
【図１０】
2016057541.tif 000012
【図１１】
2016057541.tif 000013
【図１２】
2016057541.tif 000014
【図１３】
2016057541.tif 000015
【図１４】
2016057541.tif 000016
【図１５】
2016057541.tif 000017
【図１６】
2016057541.tif 000018
【図１７】
2016057541.tif 000019
【図１８】
2016057541.tif 000020
【図１９】
2016057541.tif 000021
【図２０】
2016057541.tif 000022
【図２１】
2016057541.tif 000023