JP4720694B2 - Vehicle display device - Google Patents

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本発明は、車両用表示装置に関する。   The present invention relates to a vehicle display device.

従来、バックライトの光により透過照明した液晶パネルの形成画像を表示させる車両用表示装置が知られており、例えば液晶パネルの形成画像をコンバイナに虚像表示させるヘッドアップディスプレイがその一種である。こうした車両用表示装置としては、液晶パネルへの照射効率を高めるために、バックライトの光を投射レンズにより集めて液晶パネルへ投射するようにしたものが特許文献1等に提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicular display device that displays a formed image of a liquid crystal panel that is transmitted and illuminated by light from a backlight is known. For example, a head-up display that displays a formed image of a liquid crystal panel on a combiner is one type. As such a display device for vehicles, in order to improve the irradiation efficiency to the liquid crystal panel, a device in which light from a backlight is collected by a projection lens and projected onto the liquid crystal panel is proposed in Patent Document 1 and the like.

さて、バックライトの光を投射レンズにより液晶パネルへ投射する技術では、通常、図9に示すようにバックライト100と液晶パネル110との間を結ぶ光軸130上に凸レンズ120を配置し、この凸レンズ120を投射レンズとして使用している。
特開2005−153811号公報
Now, in the technique of projecting the light of the backlight onto the liquid crystal panel by the projection lens, the convex lens 120 is usually disposed on the optical axis 130 connecting the backlight 100 and the liquid crystal panel 110 as shown in FIG. The convex lens 120 is used as a projection lens.
JP 2005-153811 A

しかし、図9に示すように凸レンズ120を使用した場合には、近年の液晶パネルに対する画像形成面積の拡大要求に応えようとすると、次の問題が生じることが判明した。その問題とは、凸レンズ120やバックライト100を光軸130の直交方向に大きくしたり、あるいは凸レンズ120を光軸130方向に大きくする必要性が生じてしまうというものである。尚、このような大型化は、例えば車両用表示装置の車両への搭載性を悪化させるため、望ましくない。   However, when the convex lens 120 is used as shown in FIG. 9, it has been found that the following problems occur when trying to meet the recent demand for enlargement of the image forming area for the liquid crystal panel. The problem is that the convex lens 120 and the backlight 100 need to be enlarged in the direction perpendicular to the optical axis 130, or the convex lens 120 needs to be enlarged in the optical axis 130 direction. Such an increase in size is not desirable because it deteriorates, for example, the mountability of the vehicle display device on the vehicle.

したがって、本発明の目的は、小型化が可能な車両用表示装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a vehicle display device that can be miniaturized.

請求項1〜に記載の発明は、車両において表示する画像を形成する液晶パネルと、液晶パネルを透過照明するために光を出射するバックライトと、バックライトから入射される光を集めて液晶パネルへ投射する投射レンズとを備える車両用表示装置において、投射レンズは、バックライトと液晶パネルとの間を結ぶ光軸を中心軸とし、液晶パネル側へ向かって凸となる凸レンズ面と、凸レンズ面よりもバックライト側に設けられ、バックライト側から前記凸レンズ面側へ向かうほど光軸から離間するように光軸に対して傾斜し、バックライトからの入射光を前記凸レンズ面側へ反射する反射面と、を有し、反射面の外周側に光リフレクタが設けられており、投射レンズの外周面により形成されてバックライトからの入射光を凸レンズ面側へ全反射する反射面の傾斜角は、投射レンズの屈折率をn且つバックライトから反射面への光の入射角をθiとしたとき、θi=arcsin(1/n)を満たすように設定されることを特徴とする。 According to the first to fifth aspects of the present invention, a liquid crystal panel that forms an image to be displayed on a vehicle, a backlight that emits light to transmit and illuminate the liquid crystal panel, and a liquid that collects light incident from the backlight. In a vehicular display device that includes a projection lens that projects onto a panel, the projection lens has a convex lens surface that is convex toward the liquid crystal panel with the optical axis connecting the backlight and the liquid crystal panel as the central axis, and a convex lens. It is provided on the backlight side of the surface, and is inclined with respect to the optical axis so as to move away from the optical axis from the backlight side toward the convex lens surface side, and reflects incident light from the backlight toward the convex lens surface side. And a light reflector is provided on the outer peripheral side of the reflective surface, and is formed by the outer peripheral surface of the projection lens so that incident light from the backlight is directed to the convex lens surface side. The tilt angle of the reflecting surface that totally reflects is set so as to satisfy θi = arcsin (1 / n), where n is the refractive index of the projection lens and θi is the incident angle of light from the backlight to the reflecting surface. It is characterized by that.

このような請求項に記載の発明では、バックライト及び液晶パネル間を結ぶ光軸を中心軸とする凸レンズ面には、バックライトからの入射光に加え、バックライト側から凸レンズ面側へ向かうほど光軸から離間するように傾斜する反射面からの反射光が導かれる。その結果、バックライトから凸レンズ面へ直接的に導かれた光と、バックライトから反射面を経由して凸レンズ面へ導かれた光とが、液晶パネル側に凸の凸レンズ面での屈折により集められて液晶パネルへと投射されることになる。ここで、反射面を経由して凸レンズ面へ導かれる光は、従来の凸レンズからなる投射レンズであれば、凸レンズ面やバックライトを大きくして初めて凸レンズ面まで導くことができる光である。換言すれば、投射レンズやバックライトを従来よりも小さくすることができるので、液晶パネルの画像形成面積が拡大したとしても、車両用表示装置を可及的に小型化して例えば車両への搭載性を高めることができる。
また、請求項1〜に記載の発明によると、反射面は、投射レンズの外周面により形成されるので、投射レンズのレンズ材料の屈折率を利用して簡単に反射面を形成することができる。さらに、請求項1〜に記載の発明によると、反射面は、バックライトからの入射光を凸レンズ面側へ全反射するので、液晶パネルへの光の投射効率、即ち液晶パネルの照射効率を簡単な構成により高めることができる。
さらに、請求項1〜5に記載の発明によると、反射面の外周側に光リフレクタが設けられているので、反射面を透過した光を光リフレクタによって反射することができる。故に、液晶パネルへの光の投射効率、即ち液晶パネルの照射効率が高くなる。
In such a fifth aspect of the invention, on the convex lens surface having the optical axis connecting the backlight and the liquid crystal panel as the central axis, in addition to the incident light from the backlight, it goes from the backlight side to the convex lens surface side. The reflected light from the reflecting surface that is inclined so as to be further away from the optical axis is guided. As a result, the light guided directly from the backlight to the convex lens surface and the light guided from the backlight via the reflecting surface to the convex lens surface are collected by refraction at the convex lens surface convex to the liquid crystal panel side. And projected onto the liquid crystal panel. Here, the light guided to the convex lens surface via the reflecting surface is light that can be guided to the convex lens surface only when the convex lens surface and the backlight are enlarged if the projection lens is a conventional convex lens. In other words, since the projection lens and the backlight can be made smaller than before, even if the image forming area of the liquid crystal panel is enlarged, the display device for vehicles is made as small as possible to be mounted on a vehicle, for example. Can be increased.
In addition, according to the first to fifth aspects of the present invention, since the reflecting surface is formed by the outer peripheral surface of the projection lens, the reflecting surface can be easily formed using the refractive index of the lens material of the projection lens. it can. Furthermore, according to the invention described in claims 1 to 5 , since the reflection surface totally reflects the incident light from the backlight toward the convex lens surface side, the light projection efficiency to the liquid crystal panel, that is, the irradiation efficiency of the liquid crystal panel is improved. It can be enhanced by a simple configuration.
Furthermore, according to the first to fifth aspects of the present invention, since the light reflector is provided on the outer peripheral side of the reflecting surface, the light transmitted through the reflecting surface can be reflected by the light reflector. Therefore, the light projection efficiency to the liquid crystal panel, that is, the irradiation efficiency of the liquid crystal panel is increased.

請求項2に記載の発明によると、平面状の反射面は、矩形液晶パネルにおける一辺に対して、平行に配置されるので、反射面を経由する光に起因して液晶パネルの当該辺の延伸方向に輝度ムラが生じることを抑制できる。 According to the invention described in claim 2, planar reflective surface, for one side of the rectangular liquid crystal panel, since it is parallel to, the sides of the liquid crystal panel due to light passing through the reflective surface It is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness in the stretching direction.

請求項3に記載の発明によると、一対の反射面は、矩形液晶パネルの対向する二辺に対して、それぞれ平行配置されるので、当該二辺の対向方向において投射レンズやバックライトを十分に小さくすることができる。 According to the invention described in claim 3, the pair of reflecting surfaces, for the two sides facing the rectangular liquid crystal panel, since it is arranged parallel to each of the projection lens and the backlight in the opposing direction of the two sides It can be made sufficiently small.

尚、「バックライト」としては、光源のみからなるものを採用してもよいが、例えば請求項に記載の発明のように、光源と、光源から放射された光を拡散して投射レンズへ入射する拡散部材とを有するものを採用することが望ましい。この場合、光源の発光ムラに起因して液晶パネルに輝度ムラが生じることを抑制できるのである。 As the “backlight”, a backlight composed of only a light source may be adopted. For example, as in the invention described in claim 4 , the light emitted from the light source and the light source is diffused to the projection lens. It is desirable to employ one having an incident diffusing member. In this case, it is possible to suppress the occurrence of luminance unevenness in the liquid crystal panel due to light emission unevenness of the light source.

請求項5に記載の発明は、液晶パネルの形成画像をコンバイナに虚像表示させるヘッドアップディスプレイであるので、上述の如き小型化によって例えば車両搭載性の高いものとなり得る。 Since the invention described in claim 5 is a head-up display that displays a formed image of the liquid crystal panel on a combiner, a downsizing as described above, for example, can be highly mounted on a vehicle.

尚、「コンバイナ」は、例えば車両のウィンドシールドから構成されてもよいし、ウィンドシールド以外の専用の部材から構成されてもよい。   Note that the “combiner” may be constituted by, for example, a windshield of a vehicle, or may be constituted by a dedicated member other than the windshield.

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。   Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the overlapping description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment.

(第一実施形態)
図2は、本発明の第一実施形態によるヘッドアップディスプレイ(以下、「HUD」という。)10の構成を模式的に示している。
(First embodiment)
FIG. 2 schematically shows the configuration of a head-up display (hereinafter referred to as “HUD”) 10 according to the first embodiment of the present invention.

HUD10は車両に搭載され、車室前方のインストルメントパネル(図示しない)内に配される。このHUD10は、表示器12及び光学系14を備えている。表示器12は、車両情報を画像として形成する。光学系14は、例えばミラー、レンズ等から構成され、表示器12の形成画像の画像光を車室前方のウィンドシールド16まで導く。これにより、ウィンドシールド16へ入射された画像光はウィンドシールド16の車室内側表面上にて結像され、虚像として表示される。   The HUD 10 is mounted on a vehicle and arranged in an instrument panel (not shown) in front of the passenger compartment. The HUD 10 includes a display 12 and an optical system 14. The display 12 forms vehicle information as an image. The optical system 14 is composed of, for example, a mirror, a lens, and the like, and guides the image light of the image formed on the display 12 to the windshield 16 in front of the passenger compartment. As a result, the image light incident on the windshield 16 is imaged on the surface of the windshield 16 on the vehicle interior side and displayed as a virtual image.

図3は、表示器12の具体的構成を断面図にて示している。尚、図3の上下方向は、車両搭載状態での上下方向に略一致する。   FIG. 3 shows a specific configuration of the display 12 in a cross-sectional view. Note that the vertical direction in FIG. 3 substantially matches the vertical direction when the vehicle is mounted.

表示器12は、ケーシング20、バックライト22、投射レンズ24及び液晶パネル26を有している。ケーシング20は箱状に形成され、バックライト22、投射レンズ24及び液晶パネル26を収容している。   The display device 12 includes a casing 20, a backlight 22, a projection lens 24, and a liquid crystal panel 26. The casing 20 is formed in a box shape and accommodates a backlight 22, a projection lens 24, and a liquid crystal panel 26.

バックライト22は、光源30、インナレンズ32、拡散板34等から構成されている。光源30は本実施形態では発光ダイオードであるが、キセノンランプ、蛍光表示管等であってもよい。インナレンズ32は凸レンズからなり、発光した光源30から広域に放射される光を集めて拡散板34へ入射する。拡散板34はインナレンズ32とは反対側に発光面36を有しており、インナレンズ32からの入射光を拡散して当該発光面36から出射する。本実施形態の発光面36は平面状に形成されており、輝度ムラの抑制された均一の光源面として機能する。   The backlight 22 includes a light source 30, an inner lens 32, a diffusion plate 34, and the like. The light source 30 is a light emitting diode in the present embodiment, but may be a xenon lamp, a fluorescent display tube, or the like. The inner lens 32 is composed of a convex lens, collects light emitted from the light source 30 that has emitted light over a wide area, and enters the diffuser plate 34. The diffuser plate 34 has a light emitting surface 36 on the opposite side to the inner lens 32, and diffuses incident light from the inner lens 32 and emits it from the light emitting surface 36. The light emitting surface 36 of the present embodiment is formed in a planar shape and functions as a uniform light source surface in which uneven brightness is suppressed.

投射レンズ24は樹脂等の高屈折率材料で形成され、バックライト22と液晶パネル26との間に配置されている。投射レンズ24のバックライト22側には、拡散板34からの出射光が入射される。投射レンズ24は、バックライト22からの入射光を集めて液晶パネル26へ投射する。   The projection lens 24 is made of a high refractive index material such as resin, and is disposed between the backlight 22 and the liquid crystal panel 26. Light emitted from the diffusion plate 34 is incident on the backlight 22 side of the projection lens 24. The projection lens 24 collects incident light from the backlight 22 and projects it onto the liquid crystal panel 26.

液晶パネル26は投射レンズ24とは反対側に画面40を有しており、外部からの入力信号に応じた画像を当該画面40上に形成する。液晶パネル26は透過型であり、投射レンズ24から光を投射されることによって透過照明される。ここで液晶パネル26は、ケーシング20の表示窓42を通じて画面40を外部に露出させており、透過照明によって画面40上の形成画像を光学系14(図2参照)へ出力する。   The liquid crystal panel 26 has a screen 40 on the side opposite to the projection lens 24, and forms an image on the screen 40 according to an input signal from the outside. The liquid crystal panel 26 is a transmissive type, and is illuminated by being projected from the projection lens 24. Here, the liquid crystal panel 26 exposes the screen 40 to the outside through the display window 42 of the casing 20, and outputs a formed image on the screen 40 to the optical system 14 (see FIG. 2) by transmitted illumination.

図1は、表示器12の特徴部分を模式的に示している。尚、図1の上下方向は、図3の上下方向に対応している。   FIG. 1 schematically shows a characteristic part of the display 12. The vertical direction in FIG. 1 corresponds to the vertical direction in FIG.

投射レンズ24は、凸レンズ面50及び一対の反射面52,54を有している。凸レンズ面50は、液晶パネル26側へ向かって凸となる曲面状に形成されている。凸レンズ面50は、バックライト22の発光面36と液晶パネル26の画面40との間を結ぶ光軸56を中心軸として配置されており、これによって光を光軸56側に屈折させる。この屈折光が液晶パネル26の画面40に投射されることになるが、液晶パネル26への投射角θpは、画面40に求められる必要視野角θvに応じて設定される。   The projection lens 24 has a convex lens surface 50 and a pair of reflecting surfaces 52 and 54. The convex lens surface 50 is formed in a curved surface that is convex toward the liquid crystal panel 26 side. The convex lens surface 50 is disposed with the optical axis 56 connecting the light emitting surface 36 of the backlight 22 and the screen 40 of the liquid crystal panel 26 as the central axis, and thereby refracts light toward the optical axis 56. The refracted light is projected onto the screen 40 of the liquid crystal panel 26. The projection angle θp to the liquid crystal panel 26 is set according to the required viewing angle θv required for the screen 40.

反射面52,54は凸レンズ面50よりもバックライト22側に設けられ、車両の上下方向において光軸56を挟む形となっている。図4に示すように反射面52,54は、投射レンズ24の外周面によって平面状に形成されており、平面視において矩形を呈する液晶パネル26の上下対向する二辺62,64に対してそれぞれ平行に配置されている。そして、図1に示すように本実施形態の反射面52,54は、バックライト22側から凸レンズ面50側へ向かうほど光軸56から漸次離間するように、光軸56に対して傾斜している。これにより反射面52,54は、図1に二点鎖線で示すようにバックライト22からの入射光の一部を凸レンズ面50側へと反射するのである。   The reflection surfaces 52 and 54 are provided closer to the backlight 22 than the convex lens surface 50, and sandwich the optical axis 56 in the vertical direction of the vehicle. As shown in FIG. 4, the reflecting surfaces 52 and 54 are formed in a planar shape by the outer peripheral surface of the projection lens 24, and are respectively opposed to two sides 62 and 64 that are vertically opposed to the liquid crystal panel 26 that has a rectangular shape in plan view. They are arranged in parallel. As shown in FIG. 1, the reflecting surfaces 52 and 54 of the present embodiment are inclined with respect to the optical axis 56 so as to be gradually separated from the optical axis 56 toward the convex lens surface 50 side from the backlight 22 side. Yes. As a result, the reflecting surfaces 52 and 54 reflect part of the incident light from the backlight 22 toward the convex lens surface 50 as shown by a two-dot chain line in FIG.

ここで、光軸56に対する反射面52,54の傾斜角θtは、バックライト22からの入射光を凸レンズ面50側へ全反射するように設定されている。具体的には、投射レンズ24の形成材料によって決まる屈折率nに対して反射面52,54への光の入射角θiが下記(1)式を満たすように、且つ入射角θiに等しい反射角θrにより投射角θpが実現されるように、反射面52,54の傾斜角θtが設定されている。尚、反射面52,54の傾斜角θtについては、互いに異なっていてもよいし、互いに同一であってもよい。
θi≧arcsin(1/n) ・・・(1)
Here, the inclination angle θt of the reflecting surfaces 52 and 54 with respect to the optical axis 56 is set so as to totally reflect the incident light from the backlight 22 toward the convex lens surface 50 side. Specifically, the reflection angle equal to the incident angle θi so that the incident angle θi of the light to the reflecting surfaces 52 and 54 satisfies the following expression (1) with respect to the refractive index n determined by the forming material of the projection lens 24. The inclination angle θt of the reflecting surfaces 52 and 54 is set so that the projection angle θp is realized by θr. The inclination angles θt of the reflecting surfaces 52 and 54 may be different from each other or the same.
θi ≧ arcsin (1 / n) (1)

図1に二点鎖線で示すように反射面52,54によって全反射された光は、凸レンズ面50へ導かれて液晶パネル26へと投射される。また、バックライト22からの入射光のうち、図1に一点鎖線で示すように反射面52,54を経由しない光路によって凸レンズ面50へ導かれた光も、液晶パネル26へと投射される。図5は、こうした投射の結果、液晶パネル26の画面40に生じる輝度ムラの反射角θr依存性を示しているが、反射角θrがarcsin(1/n)のとき輝度ムラが最小となることが判る。即ち、液晶パネル26の二辺62,64に平行な反射面52,54について、反射角θrに等しい入射角θiが下記(2)式を満たす全反射面とすることが、液晶パネル26の照射効率を高める上で最も望ましいと言える。
θi=arcsin(1/n) ・・・(2)
As shown by a two-dot chain line in FIG. 1, the light totally reflected by the reflecting surfaces 52 and 54 is guided to the convex lens surface 50 and projected onto the liquid crystal panel 26. Further, of the incident light from the backlight 22, the light guided to the convex lens surface 50 through the optical path not passing through the reflecting surfaces 52 and 54 as shown by the one-dot chain line in FIG. 1 is also projected onto the liquid crystal panel 26. FIG. 5 shows the reflection angle θr dependence of the luminance unevenness generated on the screen 40 of the liquid crystal panel 26 as a result of such projection, but the luminance unevenness is minimized when the reflection angle θr is arcsin (1 / n). I understand. That is, regarding the reflection surfaces 52 and 54 parallel to the two sides 62 and 64 of the liquid crystal panel 26, the irradiation angle of the liquid crystal panel 26 is such that the incident angle θi equal to the reflection angle θr satisfies the following expression (2). It is the most desirable for increasing efficiency.
θi = arcsin (1 / n) (2)

このような構成の投射レンズ24では、従来であれば、図6に破線で示す如く凸レンズ120やバックライト100を光軸130の直交方向に大きくして初めて投射角θpを実現し得た光が、反射面52,54によって得られる。またその副次的効果として、従来では必要であった肉が各反射面52,54の外周側において除去された形となっている。さらに投射レンズ24では、従来であれば、図7に破線で示す如く凸レンズ120を光軸130方向に大きくして初めて投射角θpを実現し得た光が、反射面52,54によって得られる。   In the projection lens 24 having such a configuration, conventionally, as shown by a broken line in FIG. 6, the light that can realize the projection angle θp only when the convex lens 120 and the backlight 100 are enlarged in the direction orthogonal to the optical axis 130. Obtained by the reflecting surfaces 52 and 54. In addition, as a secondary effect, conventionally required meat is removed on the outer peripheral sides of the reflecting surfaces 52 and 54. Further, in the projection lens 24, conventionally, light that can realize the projection angle θp is obtained by the reflecting surfaces 52 and 54 only when the convex lens 120 is enlarged in the direction of the optical axis 130 as shown by a broken line in FIG.

これらのことから、第一実施形態によれば、投射レンズ24やバックライト22のサイズを従来よりも縮小することができるので、液晶パネル26の画面40の面積が拡大したとしても、HUD10を可及的に小型化することができる。したがって、HUD10の車両搭載性及びコスト性が高められると共に、HUD10の軽量化が図られる。   For these reasons, according to the first embodiment, since the size of the projection lens 24 and the backlight 22 can be reduced as compared with the conventional size, the HUD 10 can be used even if the area of the screen 40 of the liquid crystal panel 26 is increased. The size can be reduced as much as possible. Therefore, the vehicle mountability and cost performance of the HUD 10 can be improved, and the weight of the HUD 10 can be reduced.

尚、以上説明した第一実施形態において、HUD10が「車両用表示装置」に相当し、拡散板34が「拡散部材」に相当し、車両のウィンドシールド16が「コンバイナ」に相当する。   In the first embodiment described above, the HUD 10 corresponds to a “vehicle display device”, the diffusion plate 34 corresponds to a “diffusion member”, and the vehicle windshield 16 corresponds to a “combiner”.

(第二実施形態)
図8に示すように、本発明の第二実施形態は第一実施形態の変形例である。第二実施形態では、各反射面52,54の外周側にそれぞれ光リフレクタ72,74が設けられている。そのため、反射面52,54への光の入射角θiが上記(1)式を満たすことができない場合であっても、各反射面52,54の透過光を反射して凸レンズ面50へと導くことができる。
(Second embodiment)
As shown in FIG. 8, the second embodiment of the present invention is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, optical reflectors 72 and 74 are provided on the outer peripheral sides of the reflecting surfaces 52 and 54, respectively. Therefore, even if the incident angle θi of light on the reflecting surfaces 52 and 54 cannot satisfy the above expression (1), the light transmitted through the reflecting surfaces 52 and 54 is reflected and guided to the convex lens surface 50. be able to.

尚、光リフレクタ72,74については、例えば、各反射面52,54の外周側に金属等を蒸着して、当該蒸着膜により形成してもよい。あるいは、光反射剤を配合した樹脂等により光リフレクタ72,74を形成して、それらを反射面52,54の外周側に固定してもよい。   In addition, about the optical reflectors 72 and 74, a metal etc. may be vapor-deposited on the outer peripheral side of each reflective surface 52 and 54, and you may form with the said vapor deposition film, for example. Alternatively, the light reflectors 72 and 74 may be formed of a resin or the like in which a light reflecting agent is blended, and fixed to the outer peripheral side of the reflecting surfaces 52 and 54.

さて、ここまで本発明の複数の実施形態について説明してきたが、本発明はそれらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。   Although a plurality of embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not construed as being limited to these embodiments, and can be applied to various embodiments without departing from the scope of the present invention. be able to.

例えば投射レンズ24においては、反射面52,54のうち少なくとも一方を曲面状に形成してもよい。また、投射レンズ24においては、反射面52,54のうちいずれか一方を設けるようにしてもよい。さらに、投射レンズ24においては、反射面52,54に代えて又は反射面52,54に加えて、光軸56を車両の横方向に挟む一対の反射面又はそれらのうちいずれか一方を設けるようにしてもよい。尚、光軸56を横方向に挟む場合の各反射面については、それらのうち少なくとも一方を曲面状に形成してもよいが、矩形を呈する液晶パネル26の横方向対向の二辺に対してそれぞれ平行な平面状に形成することが望ましい。   For example, in the projection lens 24, at least one of the reflecting surfaces 52 and 54 may be formed in a curved surface shape. In the projection lens 24, either one of the reflection surfaces 52 and 54 may be provided. Further, in the projection lens 24, a pair of reflecting surfaces that sandwich the optical axis 56 in the lateral direction of the vehicle or any one of them is provided instead of or in addition to the reflecting surfaces 52, 54. It may be. In addition, about each reflective surface when pinching | interposing the optical axis 56 to a horizontal direction, you may form at least one among them in a curved surface form, but with respect to two sides opposite to the horizontal direction of the liquid crystal panel 26 which exhibits a rectangle. It is desirable to form them in parallel planes.

バックライト22としては、光源30にインナレンズ32及び拡散板34を組み合わせたもの以外にも、例えば光源30に拡散板34のみを組み合わせたものや、光源30のみからなるもの等を用いてもよい。また、いずれの場合にも光源30の個数としては、仕様に応じて適宜設定してもよい。   As the backlight 22, in addition to a combination of the light source 30 with the inner lens 32 and the diffusion plate 34, for example, a combination of the light source 30 with only the diffusion plate 34 or a combination of the light source 30 alone may be used. . In either case, the number of light sources 30 may be set as appropriate according to the specifications.

表示器12の形成画像を虚像表示させるコンバイナとしては、車両のウィンドシールド16を利用するもの以外にも、HUD10に専用のものを設けるようにしてもよい。   As a combiner for displaying a formed image of the display device 12 as a virtual image, a dedicated one may be provided in the HUD 10 other than the one using the vehicle windshield 16.

そして、本発明は、HUD以外にも、例えばコンビネーションメータ等の車両用表示装置に適用してもよい。   In addition to the HUD, the present invention may be applied to a vehicle display device such as a combination meter.

本発明の第一実施形態によるHUDの表示器の特徴部分を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic part of the display device of HUD by 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態によるHUDの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of HUD by 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態による表示器の具体的構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structure of the indicator by 1st embodiment of this invention. 図3のIV−IV線断面図である。It is the IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第一実施形態による表示器の特性を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the characteristic of the indicator by 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態による表示器の作用効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of the indicator by 1st embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態による表示器の作用効果を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the effect of the indicator by 1st embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態によるHUDの表示器の特徴部分を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the characteristic part of the indicator of HUD by 2nd embodiment of this invention. 従来技術を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

10 HUD(車両用表示装置)、12 表示器、14 光学系、16 ウィンドシールド(コンバイナ)、20 ケーシング、22 バックライト、24 投射レンズ、26 液晶パネル、30 光源、32 インナレンズ、34 拡散板(拡散部材)、36 発光面、40 画面、42 表示窓、50 凸レンズ面、52,54 反射面、56 光軸、62,64 辺、72,74 光リフレクタ、100 バックライト、110 液晶パネル、120 凸レンズ、130 光軸、θi 入射角、θp 投射角、θr 反射角、θt 傾斜角、θv 必要視野角 10 HUD (vehicle display device), 12 display, 14 optical system, 16 windshield (combiner), 20 casing, 22 backlight, 24 projection lens, 26 liquid crystal panel, 30 light source, 32 inner lens, 34 diffuser plate ( Diffuser member), 36 light emitting surface, 40 screen, 42 display window, 50 convex lens surface, 52, 54 reflecting surface, 56 optical axis, 62, 64 sides, 72, 74 light reflector, 100 backlight, 110 liquid crystal panel, 120 convex lens , 130 Optical axis, θi incident angle, θp projection angle, θr reflection angle, θt tilt angle, θv required viewing angle

Claims (5)

車両において表示する画像を形成する液晶パネルと、前記液晶パネルを透過照明するために光を出射するバックライトと、前記バックライトから入射される光を集めて前記液晶パネルへ投射する投射レンズとを備える車両用表示装置において、
前記投射レンズは、
前記バックライトと前記液晶パネルとの間を結ぶ光軸を中心軸とし、前記液晶パネル側へ向かって凸となる凸レンズ面と、
前記凸レンズ面よりも前記バックライト側に設けられ、前記バックライト側から前記凸レンズ面側へ向かうほど前記光軸から離間するように前記光軸に対して傾斜し、前記バックライトからの入射光を前記凸レンズ面側へ反射する反射面と、
を有し、
前記反射面の外周側に光リフレクタが設けられており、
前記投射レンズの外周面により形成されて前記バックライトからの入射光を前記凸レンズ面側へ全反射する前記反射面の傾斜角は、前記投射レンズの屈折率をn且つ前記バックライトから前記反射面への光の入射角をθiとしたとき、θi=arcsin(1/n)を満たすように設定されることを特徴とする車両用表示装置。
A liquid crystal panel that forms an image to be displayed on a vehicle, a backlight that emits light to transmit and illuminate the liquid crystal panel, and a projection lens that collects light incident from the backlight and projects the light onto the liquid crystal panel In a vehicle display device comprising:
The projection lens is
A convex lens surface that is convex toward the liquid crystal panel, with the optical axis connecting the backlight and the liquid crystal panel as the central axis;
Provided on the backlight side with respect to the convex lens surface, and is inclined with respect to the optical axis so as to move away from the optical axis from the backlight side toward the convex lens surface side, and incident light from the backlight is A reflective surface that reflects toward the convex lens surface;
Have
An optical reflector is provided on the outer peripheral side of the reflecting surface,
The inclination angle of the reflection surface that is formed by the outer peripheral surface of the projection lens and totally reflects the incident light from the backlight toward the convex lens surface side is n as the refractive index of the projection lens and the reflection surface from the backlight. The vehicle display device is set so as to satisfy θi = arcsin (1 / n), where θi is an incident angle of light.
平面状の前記反射面は、矩形の前記液晶パネルにおける一辺に対して、平行に配置されることを特徴とする請求項1に記載の車両用表示装置。   The vehicle display device according to claim 1, wherein the planar reflection surface is arranged in parallel to one side of the rectangular liquid crystal panel. 一対の前記反射面は、前記液晶パネルの対向する二辺に対して、それぞれ平行に配置されることを特徴とする請求項2に記載の車両用表示装置。   The vehicle display device according to claim 2, wherein the pair of reflective surfaces are arranged in parallel with each of two opposing sides of the liquid crystal panel. 前記バックライトは、
光源と、
前記光源から放射された光を拡散して投射レンズへ入射する拡散部材と、を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の車両用表示装置。
The backlight is
A light source;
The vehicle display device according to claim 1, further comprising: a diffusion member that diffuses light emitted from the light source and enters the projection lens .
前記液晶パネルの形成画像をコンバイナに虚像表示させるヘッドアップディスプレイであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両用表示装置。 5. The vehicle display device according to claim 1, wherein the display device is a head-up display that causes a combiner to display a virtual image of an image formed on the liquid crystal panel .
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