JP2005228606A

JP2005228606A - 照明装置

Info

Publication number: JP2005228606A
Application number: JP2004036296A
Authority: JP
Inventors: Teruko Yokoo; 輝子横尾; Takashi Yamazoe; 尚山添; Takaya Kumaki; 貴矢熊木; Makoto Sato; 佐藤　　誠
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】レンズアレイから出射される出射光の輝度のバラツキを抑制し、良好な表示形態を得ることが可能な照明装置を提供すること。
【解決手段】回路基板１ａに複数のＬＥＤ１ｃが配設された光源体１と、各ＬＥＤ１ｃに対応する複数のレンズ２５ａを備えたレンズアレイ２５とを少なくとも有する照明手段を備えてなる照明装置２１に関する。レンズアレイ２５の端部レンズ２５ｂ〜２５ｋにその一部分が延長されてなる導光部２５ｂ１〜２５ｋ１を設け、導光部２５ｂ１〜２５ｋ１がＬＥＤ１ｃが存在しない空間部４に対応するようにレンズアレイ２５を光源体１に対して配設してなる構造。
【選択図】図４

Description

本発明は、照明装置に関するものであり、特に、基板に複数の光源が配設された光源体と、前記各光源に対応する複数のレンズを備えたレンズアレイとを少なくとも有する照明手段を備えてなる照明装置に関するものである。

バックライト光源である照明装置としては、表示装置が発した表示光を反射させて虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置に用いられるものがあり、例えば特許文献１に開示されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、車両のダッシュボードに配設された前記照明装置を備えた表示装置が投射する表示光を前記車両のフロントガラスで利用者の方向に反射させ、虚像を表示するものである。
特開平１１−３１００５５号公報

かかるヘッドアップディスプレイ装置で用いられるバックライト手段である照明装置を図６及び図７を用いて説明する。照明装置Ａは、光源体１と、ホルダー部材２と、レンズアレイ３とから主に構成されている。

光源体１は、後述する光源に電源を供給するための所定の配線パターンが形成される回路基板（基板）１ａと、前記光源から発せられる熱を集約するための金属板１ｂと、回路基板１ａの板面に、複数段階に列状に配設される前記光源である複数のＬＥＤ（発光素子）１ｃからなる光源群１ｄとから構成される。回路基板１ａと金属板１ｂとは図示しない絶縁部材によって電気的に絶縁されるとともに、図示しない接着剤層を介して積層されている。

光源群１ｄは、図７に示すように、下端側を一列目とすると縦方向に向かって５列の第１〜第５の列状光源群１ｄ１〜１ｄ５をなし、偶数列に位置する第２，第４の列状発光群１ｄ２，１ｄ４のＬＥＤ１１ｃの配列個数が奇数列に位置する第１，第３，第５の列状発光群１ｄ１，１ｄ３，１ｄ５のＬＥＤ１ｃの配列個数に比べ一つ少なく、また偶数列に位置する第２，第４の列状発光群１ｄ２，１ｄ４の各ＬＥＤ１ｃの配設位置が、奇数列に位置する第１，第３，第５の列状発光群１ｄ１，１ｄ３，１ｄ５の各ＬＥＤ１ｃの配設間隔の略中心に位置する、所謂俵積み形状を各ＬＥＤ１ｂによって形成するように各列状発光群１ｄ１〜１ｄ５が回路基板１ａ上に高密度に実装されている。尚、図７において、点線で示されている個所が各ＬＥＤ１ｃの配設位置を示すものである。

ホルダー部材２は、光源群１ｄにおける各列状発光群１ｄ１〜１ｄ５の各ＬＥＤ１ｃを整然と配列させるためのガイド部材であって、各ＬＥＤ１ｃに対応したガイド孔２ａを有している。レンズアレイ３は、俵積み状に配設された各ＬＥＤ１ｃに対応する複数のレンズ３ａを一体的に構成したものである。以上の各部によって照明装置Ａが構成されている。

このような照明装置Ａにおいて、レンズアレイ３は、俵積み状に配設される各ＬＥＤ１ｃの抜け部分、詳述すると回路基板１ａにおける第２，第４の列状発光群１ｄ２，１ｄ４の両端部のＬＥＤ１ｃが存在しない空間部４に対応する部位に略半分の形状のレンズ（以下、欠けレンズという）３ａ１が位置することになるため、回路基板１ａにおいて光を放たない暗い個所となる空間部４が欠けレンズ３ａ１のレンズ効果によって暗さが引き立ち、レンズアレイ３から出射される出射光の輝度にバラツキが生じるとともに、この照明装置Ａをバックライト手段として用いると、ヘッドアップディスプレイ装置から反射部材に向けて出射される表示光にも影響を及ぼし良好な表示形態を得ることが出来ないといった問題点を有している。

本発明は、前述した問題点に着目し、レンズアレイから出射される出射光の輝度のバラツキを抑制し、良好な表示形態を得ることが可能な照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、前述した課題を解決するため、請求項１の照明装置に記載した通り、基板に複数の光源が配設された光源体と、前記各光源に対応する複数のレンズを備えたレンズアレイとを少なくとも有する照明手段を備えてなる照明装置であって、前記レンズアレイの少なくとも一つの前記レンズにその一部分が延長されてなる導光部を設け、前記導光部が前記光源体における前記光源が存在しない空間部に対応するように前記レンズアレイを前記光源体に対して配設してなるものである。

また、請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記光源体を俵積み状に配設された複数の前記光源から構成し、前記光源体の前記空間部となる抜け部分に、前記レンズアレイの前記導光部が対応するように前記レンズアレイを前記光源体に対して配置してなるものである。

また、請求項３に記載の照明装置は、請求項１もしくは請求項２に記載の照明装置において、前記光源は、発光素子からなるものである。

また、請求項４に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記照明手段の光出射面側に液晶表示パネルを配設してなるものである。

また、請求項５に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記照明手段は、液晶表示パネルから出射される表示光を投影部材に照射してなるヘッドアップディスプレイ装置のバックライト手段であるものである。

また、請求項６に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記レンズは、少なくとも第１の曲面と第２の曲面とを有する凸形状から構成されるものである。

本発明は、レンズアレイから出射される出射光の輝度のバラツキを抑制することができ、また表示装置のバックライト手段として用いた場合に良好な表示形態を得ることが可能な照明装置を得ることができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施形態を説明するが、従来例と同一もしくは相当個所には、同一符号を付してその詳細な説明は省く。また、本発明の実施形態における照明装置を、車両用表示装置であるヘッドアップディスプレイ装置に適用した場合について説明する。

図１を用いてヘッドアップディスプレイ装置の概略構成について説明する。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両１１のフロントガラス１２に後述する表示装置から表示光Ｌを投射して虚像Ｖを表示するものである。ヘッドアップディスプレイ装置１０は、車両１１ダッシュボード１３に配設される。ヘッドアップディスプレイ装置１０が投射する表示光Ｌは、フロントガラス１２により車両１１の利用者１４の方向に反射され、利用者１４は、虚像Ｖを風景と重畳させて視認することができる。

図２は、ヘッドアップディスプレイ装置１０の概略構成を示すものである。２０は、液晶表示パネルからなる表示器を備えた表示装置である。２１は、複数のＬＥＤ（光源）から構成され、後で詳述する照明装置である。２２は、照明装置２１から発せられる照明光ＬＬによって照明される表示装置２０から発せられる表示光（表示形態）Ｌを略水平方向に反射させる反射部材である。２３は、反射部材２２によって反射した表示光Ｌを拡大するとともに、フロントガラス１２の方向へ投射する凹面鏡である。２４は、各部材を収納する樹脂製材料からなるケース体である。尚、表示光Ｌは、凹面鏡２３からケース体２４に設けられるアクリル等の透光性樹脂材料からなる透光性カバー２４ａを透過し、車両１１のフロントガラス１２へ投射される。以上の各部によってヘッドアップディスプレイ装置１０が主に構成される。尚、照明手段２１は発熱体である複数のＬＥＤを備えているため、高温になるが、図示しない放熱部材によって良好に放熱されることになる。

次に、図３及び図４を用いて、本発明の特徴となる照明装置２１について詳述する。照明装置２１は、光源体１と、ホルダー部材２と、レンズアレイ２５とから主に構成され、光源体１とレンズアレイ２５とで照明手段を構成する。

光源体１における光源群１ｄは、図４に示すように、第１〜第５の列状光源群１ｄ１〜１ｄ５をなし、各ＬＥＤ１ｃが俵積み形状をなすように各列状発光群１ｄ１〜１ｄ５が回路基板１ａ上に高密度に実装されている。尚、図４において、点線で示されている個所が各ＬＥＤ１ｃの配設位置を示すものである。

レンズアレイ２５は、各ＬＥＤ１ｃに対応する凸状の各レンズ２５ａを有し、第１〜第５の列状発光群１ｄ１〜１ｄ５の両端部に位置するレンズアレイ２５の各端部レンズ２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋには、ＬＥＤ１ｃが存在しない空間部４を覆うように導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１が延長形成されている。

照明装置２１は、光源体１の発光群１ｄを構成する各ＬＥＤ１ｃに対してホルダー部材２を配設して回路基板１ａ上に実装される各ＬＥＤ１ｃを整然と配列させた後、回路基板１ａの空間部４を覆う各導光部２５ｂ１〜２５ｊ１を備えたレンズアレイ２５を光源体１に対して配設することで構成される。

かかる照明装置２１は、光源体１の第１〜第５の列状発光群１ｄ１〜１ｄ５の両端部のＬＥＤ１ｃに対向するレンズアレイ２５の各端部レンズ２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋに、その一部分が延長されてなる導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１を設け、各導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１が光源体１におけるＬＥＤ１ｃが存在しない空間部４に対応するようにレンズアレイ２５を光源体１に対して配設してなるものであり、光源体１を俵積み状に配設された複数のＬＥＤ１ｃから構成し、俵積み状に配設された各ＬＥＤ１ｃの抜け部分となる空間部４に、レンズアレイ２５の各導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１が対応するようにレンズアレイ２５を光源体１に対して配置してなるものである。

従って、従来のように空間部４に対応する個所に欠けレンズ３ａ１が存在することがなく（図７参照）、この空間部４を各端部レンズ２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋからの光を導く各導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１によって覆うことで、光源体１の暗い個所がレンズ効果によって引き立つことがなく、各導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１を介して各ＬＥＤ１ｃから暗い個所となる空間部４に良好に光を導くことができることから、レンズアレイ２５から出射される光のバラツキを抑制することができる。

また、このような構成の照明装置２１を、液晶表示パネルを有する表示装置２０からの表示光Ｌを投影部材となるフロントガラス１２に照射してなるヘッドアップディスプレイ装置１０のバックライト手段として用いることで、輝度のバラツキが少ない良好な表示光Ｌを得ることができる。

次に、図５を用いて、本発明の他の実施形態について説明する。前述した実施形態と同様もしくは相当個所には同一符号を付してその詳細な説明は省く。

図５は、レンズアレイに備えられる各レンズを示す拡大図である。レンズアレイ２６は、第１の曲面２６ａ１と第２の曲面２６ａ２とを有する凸形状の各レンズ２６ａを備えている。尚、本実施形態における曲面とは、球面もしくは非球面の何れであっても良い。レンズ２６ａは、光源体１のＬＥＤ１ｃから発せられる光をＬＥＤ１ｃの発光中心を基準とし所定幅で集光させた出射光ＬＬ１を得るための第１の曲面２６ａ１と、光源体１のＬＥＤ１ｃから発せられる光をＬＥＤ１ｃが有する指向性に基づいて集光させた出射光ＬＬ２を得るための第２の曲面２６ａ２とを有している。

かかるレンズアレイ２６を用いた照明装置２１をヘッドアップディスプレイ装置１０のバックライト手段として用いると、第１の曲面２６ａ１によって、フロントガラス１２で反射される表示光Ｌを利用者１４が正面から視認した際の表示光Ｌの輝度を高めることが可能となり、また第２の曲面２６ａ２によって、利用者１４が虚像Ｖの視認位置（良好に視認できる位置）から多少動いた場合でも表示光Ｌを視認することができる視野角度を広く確保することが可能となり、利用者１４は、ヘッドアップディスプレイ装置１０にとって表示光Ｌを更に良好に視認することが可能となる。

尚、本発明の実施形態では、表示光Ｌを車両のフロントガラス１２で利用者１４の方向に反射させ、虚像Ｖを表示するヘッドアップディスプレイ装置１０に照明装置２１を用いたが、本発明の照明装置は、利用者の方向へ表示光Ｌを反射させるフロントガラス１２とは別の投影部材を用いて利用者１４の方向に反射させるヘッドアップディスプレイ装置に適用しても良い。また、本発明の照明装置は、ヘッドアップディスプレイ装置のみならず、液晶表示パネルを用い、表示光を直接視認する表示装置のバックライト手段として用いるようにしても良い。

また、本発明の実施形態では、各列状発光群１ｄ１〜１ｄ５の両端に位置する各端部レンズ２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ，２５ｆ，２５ｇ，２５ｈ，２５ｉ，２５ｊ，２５ｋに、導光部２５ｂ１，２５ｃ１，２５ｄ１，２５ｅ１，２５ｆ１，２５ｇ１，２５ｈ１，２５ｉ１，２５ｊ１を設けるものであったが、本発明にあっては、暗さが引き立つ個所を対象とし、少なくとも一つのレンズから延長形成されるものであれば良い。

本発明の実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略図である。同上ヘッドアップディスプレイ装置の要部断面図である。同上ヘッドアップディスプレイ装置の照明装置を示す要部断面図である。同上ヘッドアップディスプレイ装置の照明装置を示す平面図である。本発明の照明装置の他の実施形態を示す図である。従来の照明装置を示す要部断面図である。同上従来の照明装置を示す平面図である。

符号の説明

１光源体
１ａ回路基板（基板）
１ｂ金属板
１ｃＬＥＤ（発光素子）
１ｄ光源群
１ｄ１〜１ｄ５第１〜第５の列状光源群
１０ヘッドアップディスプレイ装置（車両用表示装置）
１１車両
１２フロントガラス
１４利用者
２０表示装置
２１照明装置
２２反射部材
２３凹面鏡
２５レンズアレイ
２５ａレンズ
２５ｂ〜２５ｋ端部レンズ
２５ｂ１〜２５ｋ１導光部
２６レンズアレイ
２６ａレンズ
２６ａ１第１の曲面
２６ａ２第２の曲面
Ｌ表示光
ＬＬ（ＬＬ１，ＬＬ２）出射光

Claims

基板に複数の光源が配設された光源体と、前記各光源に対応する複数のレンズを備えたレンズアレイとを少なくとも有する照明手段を備えてなる照明装置であって、
前記レンズアレイの少なくとも一つの前記レンズにその一部分が延長されてなる導光部を設け、前記導光部が前記光源体における前記光源が存在しない空間部に対応するように前記レンズアレイを前記光源体に対して配設してなることを特徴とする照明装置。
前記光源体を俵積み状に配設された複数の前記光源から構成し、前記光源体の前記空間部となる抜け部分に、前記レンズアレイの前記導光部が対応するように前記レンズアレイを前記光源体に対して配置してなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記光源は、発光素子からなることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の照明装置。
前記照明手段の光出射面側に液晶表示パネルを配設してなることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記照明手段は、液晶表示パネルから出射される表示光を投影部材に照射してなるヘッドアップディスプレイ装置のバックライト手段であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記レンズは、少なくとも第１の曲面と第２の曲面とを有する凸形状から構成されることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。