JP2015024666A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レンズ部材が破損する虞のない照明装置を提供する。【解決手段】 基板２１に光源２２が配設された光源ユニット２３と、光源２２からの照明光により照明される液晶表示パネル２８と、基板２１と液晶表示パネル２８との間に配置されるケース体２５とを備え、ケース体２５には、光源２２に対応するように設けられる空洞部２５ａと、この空洞部２５ａを取り囲む本体部２５ｂとが形成されている照明装置において、光源２２からケース体２５へと至る照明光の照明経路中にはコンデンサレンズ（レンズ部材）２４が配置されており、本体部２５ｂのコンデンサレンズ２４との当接箇所には、光源２２の発光により照明光の一部が本体部２５ｂへと照射された際に、本体部２５ｂに照射された照明光の一部が熱となってコンデンサレンズ２４側に伝わるのを抑制する尖塔部２５ｃが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、例えばヘッドアップディスプレイに搭載される液晶表示パネル（被照明部材）を照明するための照明装置に関するものである。

従来より、この種の照明装置にあっては、例えば下記特許文献１に記載されているものが知られている。この特許文献１に記載の照明装置は、基板に複数個の光源が実装（配設）された光源ユニットと、この光源ユニットの前方側に配置され、光源からの照明光により照明される液晶表示パネル（被照明部材）と、基板と液晶表示パネルとの間に配置されるケース体とを備え、ケース体には、光源に対応するように設けられる空洞部と、この空洞部を取り囲む枠状の本体部とが形成され、枠状の本体部はその厚さ（肉厚）が液晶表示パネル側と光源ユニット側とで、不変状態（均一の肉厚）となっているものである。

特開２０１１−１４６３６７号公報

ところで、上述した特許文献１に記載の照明装置において、光源から液晶表示パネルへと向かう照明光の照明効率をより向上させることを目的として、基板とケース体との間に凸レンズからなるコンデンサレンズ（レンズ部材）を配置する場合がある。この場合、コンデンサレンズは、例えばケース体側が平坦面であり、且つ、基板側が凸面となっている凸レンズ（平凸レンズ）からなり、またケース体の本体部は、その下端面がコンデンサレンズの前記平坦面と広い面積で面接触するように前記平坦面上に載置される。

そして、前記凸面が複数個の光源にそれぞれ対応するように基板とケース体との間にコンデンサレンズを配置した場合にあっては、光源から発せられる照明光は、コンデンサレンズによって略平行光束化された平行出射光となってケース体側へと導かれ、この平行出射光は、ケース体の空洞部を経て最終的に液晶表示パネルへと導かれる光と、ケース体（本体部）の下端面を照射する光とに大別される。

ここで、ケース体（本体部）の下端面とコンデンサレンズ（レンズ部材）の平坦面とが広い面積で面接触していると、上述の本体部の下端面を照射する光によって本体部の下端面が発熱するとともに、本体部下端面と広い面積で面接触しているコンデンサレンズは、本体部下端面で生じた熱が前記平坦面を介して伝熱されることで変色し、コンデンサレンズの光透過率が低下する。そして、変色した（光透過率の低下した）コンデンサレンズは、光源からの照明光を吸収する割合が多くなり、その結果、照明光を吸収したコンデンサレンズは、それ自体が温度上昇（更なる変色）によって性能が悪化したり、破損してしまう虞がある。
そこで本発明は、前述の課題に対して対処するため、レンズ部材が破損する虞のない照明装置の提供を目的とするものである。

本発明は、基板に光源が配設された光源ユニットと、前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、前記基板と前記被照明部材との間に配置されるケース体とを備え、前記ケース体には、前記光源に対応するように設けられる空洞部と、前記空洞部を取り囲む本体部とが形成されている照明装置において、前記光源から前記ケース体へと至る前記照明光の照明経路中には前記ケース体と離間するようにレンズ部材が配置されていることを特徴とする。

また本発明は、基板に光源が配設された光源ユニットと、前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、前記基板と前記被照明部材との間に配置されるケース体とを備え、前記ケース体には、前記光源に対応するように設けられる空洞部と、前記空洞部を取り囲む本体部とが形成されている照明装置において、前記光源から前記ケース体へと至る前記照明光の照明経路中には前記ケース体と当接するようにレンズ部材が配置されており、前記本体部の前記レンズ部材との当接箇所には、前記光源の発光により前記照明光の一部が前記本体部へと照射された際に、前記本体部に照射された前記照明光の一部が熱となって前記レンズ部材側に伝わるのを抑制する伝熱抑制部が設けられていることを特徴とする。

また本発明は、前記伝熱抑制部は、前記当接箇所に設けられた尖塔部または曲面部であることを特徴とする。

本発明によれば、初期の目的を達成でき、レンズ部材が破損する虞のない照明装置を提供できる。

本発明の第１実施形態によるヘッドアップディスプレイ装置の概略図。 同実施形態による表示装置の断面図。 同実施形態による照明装置の断面図。 同実施形態によるケース体の一部とレンズ部材と光源ユニットとを示す要部断面図。 同実施形態の変形例による照明装置の要部断面図である。 同実施形態の他の変形例による照明装置の要部断面図である。

以下、図１〜図４に基づいて、本発明を車両用のヘッドアップディスプレイ装置に適用した一実施形態を説明する。

ヘッドアップディスプレイ装置は、図１に示すように車両１０のインパネ１１内部に配設された表示ユニットである表示装置１２が投射する表示光Ｌを投影部材である車両１０のフロントガラス１３で車両１０の運転者（利用者）１４の方向に反射させ、虚像Ｖの表示を行うものである。換言すれば、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、表示装置１２の後述する表示器から発せられる表示光Ｌをフロントガラス１３（前記投影部材）に照射（投射）し、この照射によって得られた虚像（表示像）Ｖを運転者１４に視認させるものである。これにより運転者１４は、運転席の正面前方に表示される虚像Ｖを風景と重畳させて観察することができる。

表示装置１２は、図２に示すように照明装置である表示器２０と、第１反射器３０と、第２反射器４０と、ハウジング５０とから主に構成されている。

表示器２０は、図３に示すように、基板である回路基板２１上に複数個（例えば２個）の光源２２が実装（配設）された光源ユニット２３と、コンデンサレンズ（レンズ部材）２４と、ケース体２５と、拡散部材２６と、凸レンズ２７と、液晶表示パネル（被照明部材）２８と、筐体２９とを備えている。

回路基板２１は、例えば所定の配線パターンが施された熱伝導性の高いアルミ基板からなり、前記配線パターン上に各光源２２が搭載されている。

光源２２は、例えば適宜色を発するチップ型発光ダイオードからなり、コンデンサレンズ２４（液晶表示パネル２８）に照明光を供給する発光体である。

コンデンサレンズ２４は、例えば透光性の合成樹脂材料にて形成され、光源２２からケース体２５へと至る照明光の照明経路中に配置され、光源２２から発せられる照明光をケース体２５へと導く導光部材としての機能を有している。

このコンデンサレンズ２４には、その底部に各光源２２の上端部（発光面）を包囲する溝からなる凹部２４ａがそれぞれ設けられている（図４参照）。凹部２４ａは、ある光照射領域角度の範囲で発せられる光源２２の照明光を入射可能な入射部を構成し、図４中、２４ｂは光源２２の前記発光面と対向する凹部２４ａの底壁面であって、主に光軸Ｃに沿って発せられる照明光を入射する第１の入射部である。

また、この第１の入射部２４ｂは光源２２の前記発光面側に若干隆起しており、第１の入射部２４ｂを通じてコンデンサレンズ２４内に採り入れた照明光は直進光として導かれ、コンデンサレンズ２４の後述する出射部に到達する。

また、図４中、２４ｃは凹部２４ａの側壁面であって、主に光軸Ｃ１から外れた領域に発せられる光源２２の照明光を入射する第２の入射部である。そして、２４ｄは、第２の入射部２４ｃから前記出射部に至る照明経路中に形成され、凹部２４ａを取り巻くようにコンデンサレンズ２４の表面側（前記出射部側）に傾斜して延びる皿形状の傾斜壁からなり、第２の入射部２４ｃを通じてコンデンサレンズ２４内に採り入れた照明光を前記出射部側（光軸Ｃ方向）に反射させる反射部である。

この反射部２４ｄによって反射された反射光は、前記直進光を取り巻くように導かれ、コンデンサレンズ２４の前記出射部に到達する。なお、２４ｅは、各入射部２４ｂ、２４ｃを通じてコンデンサレンズ２４内に採り入れた照明光、すなわち前記直進光並びに前記反射光をケース体２５側に出射する出射面（出射部）である。

次に、コンデンサレンズ２４内での照明光の進み方について説明する。光源２２から発せられた照明光は、前記光照射領域角度を有するように略凹部からなる入射部２４ａ内に放射され、この放射光のうち光軸Ｃに沿った照明光は光源２２の発光面と対向する凹部底壁面である第１の入射部２４ｂを通じてコンデンサレンズ２４内に入射される。また前記放射光のうち光軸Ｃから外れた方向、例えば光軸Ｃに対して略４５度傾いた方向に放射された照明光は、第２の入射部２４ｃを通じてコンデンサレンズ２４内に入射される。

そして、第１の入射部２４ｂによってコンデンサレンズ２４内に入射した入射光はコンデンサレンズ２４内をそのまま直進して、この直進光が出射部２４ｅに到達する。一方、第２の入射部２４ｃによってコンデンサレンズ２４内に入射した入射光は反射部２４ｄを通じて反射され、この反射光は光軸Ｃ方向に光路が曲げられて前記直進光を取り巻くように出射面２４ｅ側に導光される。そして、出射面２４ｅに到達する前記直進光、前記反射光は、ともに光軸Ｃ方向と略平行となる略平行出射光となってコンデンサレンズ２４上に載置（配置）されているケース体２５へと出射される。

ケース体２５は、合成樹脂材料からなり、略枠形状に形成され、その下端側がコンデンサレンズ２４の出射部２４ｅと当接するようにコンデンサレンズ２４（回路基板２１）と拡散部材２６（液晶表示パネル２８）との間に配置されている。また、ケース体２５には、各光源２２からの照明光が導入される空洞部２５ａと、この空洞部２５ａを取り囲むように設けられる本体部２５ｂとが形成されている。

空洞部２５ａは、各光源２２に対応するように設けられ、各光源２２から発せられる照明光（つまり前記略平行出射光）を拡散部材２６側へと効率よく導く照明空間として形成されている。

また、本実施形態の場合、本体部２５ｂのコンデンサレンズ２４との当接箇所である本体部２５ｂの下端部には、前記下端部に向かうに従って厚さが薄くなっている先細り形状（肉薄形状）からなる伝熱抑制部としての尖塔部２５ｃが設けられている。

この尖塔部２５ｃは、各光源２２の発光により照明光（前記略平行出射光）の一部がコンデンサレンズ２４を介して本体部２５ｂの下端部へと照射された際に、本体部２５ｂの下端部に照射された照明光の一部が熱となってコンデンサレンズ２４側に伝わるのを極力抑制する伝熱抑制部としての機能を有している。なお、ここでは、尖塔部２５ｃのコンデンサレンズ２４との当接面Ｄの形状は、曲面となっているが平坦面であってもよい。しかしながら、平坦面よりも曲面の方が、コンデンサレンズ２４との当接面Ｄの面積が少なくなって、コンデンサレンズ２４への熱の伝達（影響）を与えにくいことから、尖塔部２５ｃのコンデンサレンズ２４との当接面Ｄは曲面であることが好ましい。

なお、ここでの詳細図示は省略するが、前記略平行出射光を効率よく拡散部材２６へと導くために、必要に応じて、空洞部２５ａと本体部２５ｂとの境界部分となる本体部２５ｂの内壁面（内壁部）Ｐに、アルミ蒸着やクロムメッキ等によって鏡面状態となる鏡面層を形成してもよい。また、本体部２５ｂの内壁面Ｐは、反射部２４ｄと出射部２４ｅとの境界部よりも内側に位置している。

拡散部材２６は、例えば乳白色を有する光透過性の合成樹脂からなり、略平板状に形成され、ケース体２５の空洞部２５ａを塞ぐようにケース体２５上に載置されている。また、拡散部材２６は、空洞部２５ａからレンズ部材２７へと向かう照明光を略均一に拡散させるための光拡散板としての機能を有している。

凸レンズ２７は、透光性合成樹脂からなり、背面側（拡散部材２６側）が平坦面であるとともに前面側（液晶表示パネル２８側）が凸面である平凸レンズからなり、拡散部材２６から出射される拡散出射光を集光させる集光部材としての機能を有している。つまり、凸レンズ２７は、前記拡散出射光に対し所望の屈折を与えた光を液晶表示パネル２８側に向けて出射するようになっている。

液晶表示パネル２８は、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの前後面に偏光膜を各々設けたＴＦＴ（薄膜トランジスタ）型の液晶表示素子からなり、各光源２２からの照明光（凸レンズ２７から出射される光）を透過して表示光Ｌを形成するように光源ユニット２３（凸レンズ２７）の前方側に配置されている。

この液晶表示パネル２８は、車両１０に設けられる車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて車速、エンジン回転数を計測する演算回路（図示せず）並びにこの演算結果に基づいて前記液晶を駆動するパネル駆動回路（図示せず）によって、車両１０の速度またはエンジン回転数の計測値を数値として表示することができる。なお、液晶表示パネル２８によって表示される表示情報は、車速やエンジン回転数に限らず任意であり、例えば走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。

筐体２９は、合成樹脂材料からなり、略箱形状にて形成され、光源ユニット２３、コンデンサレンズ２４、ケース体２５、拡散部材２６、レンズ部材２７、液晶表示パネル２８を保持して収容するものであり、光源２２からの照明光により透過照明される液晶表示パネル２８の表示エリア（図示せず）を臨ませるための開口部２９ａを備えている。

第１反射器３０は、表示器２０の上側に位置しているコールドミラー（第１反射部材）３１と、このコールドミラー３１を所定の取付手段を用いて取付固定するための取付部材３２とを有している。

コールドミラー３１は、略矩形状のガラス基板３１ａと、このガラス基板３１ａの片面（第２反射器４０の後述する凹面鏡と向かい合う面）に形成された反射層３１ｂとからなり、この反射層３１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなるものである。

また、コールドミラー３１は、液晶表示パネル２８（表示器２０）から発せられる表示光Ｌを第２反射器４０側へ反射させるような位置に傾斜状態にて配設される。なお、取付部材３２は、例えば黒色の合成樹脂材料からなり、ハウジング５０に適宜固定手段を用いて固定されている。

第２反射器４０は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを反射させる凹面鏡（第２反射部材）４１と、この凹面鏡４１を保持するミラーホルダ４２とを備えている。

凹面鏡４１は、凹面を有する樹脂基板に反射膜４１ａを蒸着形成してなるものである。そして、凹面鏡４１は、その反射膜４１ａがコールドミラー３１並びにハウジング５０の後述する透光性カバーに対向し、前記透光性カバーから臨める位置に傾斜状態にて配設される。

また、凹面鏡４１は、コールドミラー３１からの表示光Ｌを拡大しつつ、前記透光性カバー（車両１０のフロントガラス１３）側へ反射（投射）させるものである。このことは、凹面鏡４１が、コールドミラー３１によって反射された表示光Ｌを拡大し、この拡大された表示光Ｌを前記透光性カバーを通じてフロントガラス１３に投射することを意味している。なお、凹面鏡４１は、ミラーホルダ４２に両面粘着テープにより接着されている。ミラーホルダ４２は、合成樹脂材料からなるものであり、適宜固定手段を用いてハウジング５０に固定されている。

ハウジング５０は、例えば黒色の合成樹脂材料もしくはアルミダイキャストにて形成されてなり、ともに断面略凹部形状からなる上側ケース体５１と下側ケース体５２とを備え、上側ケース体５１と下側ケース体５２とで形成される内部空間である空間部５３において、表示器２０、各反射器３０、４０等を収容している。

上側ケース体５１には、凹面鏡４１の配設位置の上部（車両１０のフロントガラス１３側）が開口する開口窓部５４が形成されており、凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、開口窓部５４を通過することになる。

またハウジング５０には、透光部である透光性カバー５５が開口窓部５４を塞ぐように配設されている。この透光性カバー５５は、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、凹面鏡４１で反射された表示光Ｌが透過（通過）する光透過性部材としての機能を有している。つまり、コールドミラー３１並びに凹面鏡４１によって反射された表示光Ｌは、ハウジング５０に設けられた透光性カバー５５を通じてフロントガラス１３に投影され、これにより虚像Ｖの表示が運転者１４に対し行われることになる。

以上のように本実施形態では、回路基板２１に各光源２２が配設された光源ユニット２３と、この光源ユニット２３の前方側に配置され、各光源２２からの照明光により照明される液晶表示パネル２８と、回路基板２１と液晶表示パネル２８との間に配置されるケース体２５とを備え、ケース体２５には、各光源２２に対応するように設けられる空洞部２５ａと、この空洞部２５ａを取り囲む本体部２５ｂとが形成されている照明装置において、各光源２２からケース体２５へと至る照明光の照明経路中にはケース体２５（本体部２５ｂ）と当接するようにコンデンサレンズ２４が配置されており、本体部２５ｂのコンデンサレンズ２４との当接箇所には、各光源２２の発光により照明光の一部が本体部２５ｂへと照射された際に、本体部２５ｂに照射された照明光の一部が熱となってコンデンサレンズ２４側に伝わるのを抑制する伝熱抑制部としての尖塔部２５ｃが設けられているものである。

従って、ケース体２５（本体部２５ｂ）の下端面（下端部）を先細り形状からなる尖塔部２５ｃとすることで、尖塔部２５ｃとコンデンサレンズ２４の出射面２４ｅとの接触面積が従来と比べて少なくなり（つまり、コンデンサレンズ２４から出射される前記略平行出射光の一部が本体部２５ｂの下端面へと照射されにくくなることに起因して本体部２５ｂ下端面で生じる熱も従来と比べて少なくなり）、結果的に本体部２５ｂ下端面で生じる熱がコンデンサレンズ２４側へと伝達されにくくなるため、当該熱の影響を受けてコンデンサレンズ２４が変形や破損する虞のない照明装置を提供することができる。

また本実施形態では、伝熱抑制部２５ｃが先細り形状の尖塔部となっている例について説明したが、伝熱抑制部２５ｃの形状は、光源２２の発光に伴い本体部２５ｂに照射される照明光の一部が熱となってコンデンサレンズ２４側に伝わるのを抑制可能な形状であればあらゆる形状を採用することができ、例えば本実施形態の変形例として図５に示すように、伝熱抑制部を、本体部２５ｂの底面（下端面）の一部をコンデンサレンズ２４側に向けて僅かに隆起させた曲面形状（または球面形状）の曲面部２５ｄとすることも可能である。なお、曲面部２５ｄは、本体部２５ｂの底面の一部ではなく底面全域に設けてもよい。

また本実施形態では、本体部２５ｂとコンデンサレンズ２４とが当接している例について説明したが、例えば本実施形態の他の変形例として図６に示すように、本体部２５ｂ（ケース体２５）とコンデンサレンズ２４とを当接させずに、本体部２５ｂとコンデンサレンズ２４との間に微少なクリアランスからなる間隙部Ｓが形成されるようにしてもよい。このように本体部２５ｂ（ケース体２５）と離間するようにコンデンサレンズ２４が配置されている場合であっても、コンデンサレンズ２４を介して光源２２からの照明光の一部が本体部２５ｂの下端部へと照射されにくくなるので、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、間隙部Ｓの寸法は、０．５〜１ミリメートル程度であることが好ましい。

また本実施形態では、回路基板２１上に２個の光源２２が実装されている例について説明したが、回路基板２１上に実装される光源２２の個数は、１個でもよいし３個以上であってもよい。なお、この場合、光源２２の個数と、この光源２２に対応するように設けられる凹部２４ａの個数とを同数とすることは言うまでもない。

なお、本実施形態では、液晶表示パネル２８から発せられる表示光Ｌが、フロントガラス１３に投射される例について説明したが、例えばフロントガラス１３に表示光Ｌを良好に運転者１４方向に反射させるコンバイナフィルムを設けてもよいし、あるいはフロントガラス１３とは別の専用の反射体に表示光Ｌを投射する構成としてもよい。

２０ 表示器（照明装置）
２１ 回路基板（基板）
２２ 光源
２３ 光源ユニット
２４ レンズ部材
２４ａ 凹部（入射部）
２４ｂ 第１の入射部
２４ｃ 第２の入射部
２４ｄ 反射部
２４ｅ 出射面（出射部）
２５ ケース体
２５ａ 空洞部
２５ｂ 本体部
２５ｃ 尖塔部（伝熱抑制部）
２５ｄ 曲面部（伝熱抑制部）
２６ 拡散部材
２７ 凸レンズ
２８ 液晶表示パネル（被照明部材）
２９ 筐体
Ｃ 光軸
Ｓ 間隙部

Claims (3)

1. 基板に光源が配設された光源ユニットと、
   前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、
   前記基板と前記被照明部材との間に配置されるケース体とを備え、
   前記ケース体には、前記光源に対応するように設けられる空洞部と、前記空洞部を取り囲む本体部とが形成されている照明装置において、
   前記光源から前記ケース体へと至る前記照明光の照明経路中には前記ケース体と離間するようにレンズ部材が配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 基板に光源が配設された光源ユニットと、
   前記光源ユニットの前方側に配置され、前記光源からの照明光により照明される被照明部材と、
   前記基板と前記被照明部材との間に配置されるケース体とを備え、
   前記ケース体には、前記光源に対応するように設けられる空洞部と、前記空洞部を取り囲む本体部とが形成されている照明装置において、
   前記光源から前記ケース体へと至る前記照明光の照明経路中には前記ケース体と当接するようにレンズ部材が配置されており、
   前記本体部の前記レンズ部材との当接箇所には、
   前記光源の発光により前記照明光の一部が前記本体部へと照射された際に、前記本体部に照射された前記照明光の一部が熱となって前記レンズ部材側に伝わるのを抑制する伝熱抑制部が設けられていることを特徴とする照明装置。
3. 前記伝熱抑制部は、前記当接箇所に設けられた尖塔部または曲面部であることを特徴とする請求項２記載の照明装置。

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