JP5310466B2 - Lighting device - Google Patents

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JP5310466B2 JP2009237491A JP2009237491A JP5310466B2 JP 5310466 B2 JP5310466 B2 JP 5310466B2 JP 2009237491 A JP2009237491 A JP 2009237491A JP 2009237491 A JP2009237491 A JP 2009237491A JP 5310466 B2 JP5310466 B2 JP 5310466B2
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Description

本発明は、複数の光源からなる光源体と、個々の光源に対応するレンズを複数有するレンズアレイと、を備える照明装置に関するものである。   The present invention relates to an illumination device including a light source body including a plurality of light sources and a lens array having a plurality of lenses corresponding to the individual light sources.

従来、例えば特許文献1には、ハロゲンランプを光源としたヘッドアップディスプレイが提案されている。また、特許文献2には、ヘッドアップディスプレイの光源としてLEDを採用した照明装置が提案されている。   Conventionally, for example, Patent Document 1 proposes a head-up display using a halogen lamp as a light source. Patent Document 2 proposes an illumination device that employs an LED as a light source for a head-up display.

特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイは、ハロゲンランプから照射された光が、インテグレータレンズによって集光され、その集光された光が受光型表示素子を介してフロントパネルに照射され、フロントパネルにて反射された光が観視者(観測者)に照射されるようになっている。   In the head-up display described in Patent Document 1, light emitted from a halogen lamp is collected by an integrator lens, and the collected light is emitted to a front panel via a light receiving display element. The reflected light is emitted to the viewer (observer).

特許文献2に記載のヘッドアップディスプレイは、複数のLEDが配設された光源体から出射された光が、レンズアレイによって集光され、その集光された光が液晶表示パネルを介してフロントパネルに照射され、フロントパネルにて反射された光が利用者(観測者)に照射されるようになっている。   In the head-up display described in Patent Document 2, light emitted from a light source body in which a plurality of LEDs are arranged is collected by a lens array, and the collected light is front panel via a liquid crystal display panel. The light reflected on the front panel and reflected by the front panel is irradiated to the user (observer).

特開平5−104979号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-104979 特開2005−228606号公報JP 2005-228606 A

ところで、上記したように、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイは、光源としてハロゲンランプを採用している。ハロゲンランプは、熱輻射によって発光するものなので、その光には、可視光の他に赤外線(熱線)も含まれる。したがって、赤外線が可視光とともに受光型表示素子に照射され、これによって受光型表示素子が発熱して損傷する虞がある。   Incidentally, as described above, the head-up display described in Patent Document 1 employs a halogen lamp as a light source. Since the halogen lamp emits light by heat radiation, the light includes infrared rays (heat rays) in addition to visible light. Therefore, infrared light is irradiated on the light receiving display element together with visible light, which may cause the light receiving display element to generate heat and be damaged.

上記した問題を解消するべく、特許文献2では、光源としてLEDを採用している。LEDは、半導体のエネルギーギャップ(半導体固有の値)に対応した波長の光を発光するものなので、LEDの光として可視光を選んだ場合、LEDから照射される光に赤外線は含まれない。したがって、光源から照射された光による、液晶表示パネル(受光型表示素子)の発熱が抑制される。   In order to solve the above-described problem, Patent Document 2 employs an LED as a light source. Since the LED emits light having a wavelength corresponding to the energy gap of the semiconductor (a value unique to the semiconductor), when visible light is selected as the LED light, infrared light is not included in the light emitted from the LED. Therefore, heat generation of the liquid crystal display panel (light receiving display element) due to light emitted from the light source is suppressed.

ところで、ヘッドアップディスプレイの光源としてLEDを採用した場合、LEDの方がハロゲンランプよりも輝度が低いために、複数のLEDを用意する必要がある。そして、この場合、各LEDから照射される光を一方向に集光する光学系が必要となる。特許文献2では、そのような機能を果たす光学系として、上記したレンズアレイを採用している。   By the way, when LED is employ | adopted as a light source of a head-up display, since the brightness | luminance of LED is lower than a halogen lamp, it is necessary to prepare several LED. In this case, an optical system that collects light emitted from each LED in one direction is required. In Patent Document 2, the lens array described above is employed as an optical system that performs such a function.

特許文献2に示されるレンズアレイは、1つのLEDから照射された光を集光する凸レンズを複数備えるものである。レンズアレイにおけるLEDとの対向面は平面形状となっており、その対向面の裏面は、裏面側に凸となる曲面(凸レンズ)が複数連結された形状となっている(特許文献2の図3及び図4参照)。LEDの光軸と、そのLEDと対応する凸レンズの頂点とは一致しており、凸レンズで集光された光は、凸レンズの頂点をピークとする輝度分布を形成する。このような輝度分布を有する光が各凸レンズから出射され、液晶表示パネルとフロントパネルを介して観測者に照射される。   The lens array disclosed in Patent Document 2 includes a plurality of convex lenses that collect light emitted from one LED. The surface facing the LED in the lens array has a planar shape, and the back surface of the facing surface has a shape in which a plurality of curved surfaces (convex lenses) that are convex on the back surface side are connected (FIG. 3 of Patent Document 2). And FIG. 4). The optical axis of the LED coincides with the apex of the convex lens corresponding to the LED, and the light collected by the convex lens forms a luminance distribution having the peak at the apex of the convex lens. Light having such a luminance distribution is emitted from each convex lens and irradiated to the observer through the liquid crystal display panel and the front panel.

光の輝度分布は観測者の観測方向によって異なるが、以下では、LEDの発光面に対して垂直な方向を観測方向とした場合の光の輝度分布を説明する。   The light luminance distribution varies depending on the observation direction of the observer. Hereinafter, the light luminance distribution when the direction perpendicular to the light emitting surface of the LED is set as the observation direction will be described.

1つの凸レンズから出射された光の輝度分布は、凸レンズの頂点で最も輝度が高く、その頂点から、1つの凸レンズ(曲面)とそれと隣接する凸レンズ(曲面)との間に形成される境界線に向かうに従って輝度が低くなる。このように、1つの凸レンズの頂点と、上記した境界線との間で輝度が急激に変化すると、光の輝度差が顕著となる。更に、特許文献2に示されるレンズアレイでは、上記した境界線の形状が直線形状となっているので、輝度が最も低い領域の形状も直線形状となる。以上示したような、光の輝度差が顕著であり、輝度が最も低い領域の形状が直線形状の輝度ムラを含む光が観測者に照射されると、観測者は、輝度が最も低い領域を縞として認識する可能性がある。   The luminance distribution of light emitted from one convex lens has the highest luminance at the apex of the convex lens, and from that apex to the boundary line formed between one convex lens (curved surface) and the adjacent convex lens (curved surface). As it goes, the brightness decreases. As described above, when the luminance changes abruptly between the apex of one convex lens and the boundary line described above, the luminance difference of light becomes remarkable. Furthermore, in the lens array shown in Patent Document 2, the shape of the boundary line described above is a linear shape, so the shape of the region with the lowest luminance is also a linear shape. As shown above, when the observer is irradiated with light containing uneven brightness where the difference in brightness of the light is significant and the shape of the region with the lowest brightness is linear, the viewer will see the region with the lowest brightness. It may be recognized as a stripe.

観測者が縞として認識する輝度ムラを含む光(以下、このような光を、便宜上、縞を含む光と示す)が、液晶表示パネルとフロントパネルを介して、観測者に照射されると、観測者は、フロントパネルに表示された光情報を視認し難たくなる、という問題が生じる。   When light including luminance unevenness recognized by the observer as stripes (hereinafter, such light is referred to as light including stripes for convenience) is irradiated to the observer via the liquid crystal display panel and the front panel, There is a problem that it becomes difficult for the observer to visually recognize the optical information displayed on the front panel.

なお、観測者に照射される光の輝度分布は、観測者の観測方向(視線方向)に依存するので、ある観測方向では、縞を含む光が観測者に照射され難いこともある。しかしながら、観測者の観測方向は一定ではないので、結局のところ、観測者は縞を含む光を観測することとなり、観測者が、フロントパネルに表示された光情報を視認し難たくなる、という問題が生じる。   In addition, since the luminance distribution of the light irradiated to the observer depends on the observation direction (line-of-sight direction) of the observer, it may be difficult to irradiate the observer with light including fringes in a certain observation direction. However, since the observation direction of the observer is not constant, after all, the observer observes light including fringes, and it is difficult for the observer to visually recognize the light information displayed on the front panel. Problems arise.

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、複数の光源を用いながら、出射される光に、縞として認識される輝度ムラが含まれることが抑制された照明装置を提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an illuminating device in which luminance unevenness recognized as stripes is suppressed in emitted light while using a plurality of light sources.

上記した目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、複数の光源からなる光源体と、個々の光源に対応するレンズを複数有するレンズアレイと、を備える照明装置であって、レンズアレイから、各レンズの頂点から各レンズの境界に向かうに従って輝度が低下する輝度分布を有する光が出射され、当該輝度分布を有する光が透過する位置に設けられたブラスト板を有し、当該ブラスト板は、光の透過率を低減する複数のブラスト領域が、レンズアレイから出射される光が入射される一面、若しくはその裏面の全面に渡って均一な頻度で形成された透明基板によって構成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an illumination device including a light source body including a plurality of light sources, and a lens array having a plurality of lenses corresponding to the individual light sources. The array has a blast plate provided at a position where light having a luminance distribution that decreases in luminance as it goes from the apex of each lens toward the boundary of each lens, and is transmitted through the light having the luminance distribution. The plate is constituted by a transparent substrate in which a plurality of blast regions for reducing light transmittance are formed with a uniform frequency over one surface on which light emitted from the lens array is incident or the entire back surface thereof. It is characterized by being.

このように本発明によれば、レンズアレイから出射された光が、ブラスト板を通過する。ブラスト板を通過した光の一部は、透明基板の一面若しくはその裏面の全面に渡って均一な頻度で形成されたブラスト領域によって透過率が低減されるので、ブラスト板から出射された光には、均一な頻度で低輝度領域が含まれる。その結果、レンズアレイから出射される光に含まれる縞として認識される可能性がある局所的な低輝度領域と、均一な頻度で発生する低輝度領域とが重なり合い、局所的な低輝度領域の形状が不明瞭となる。   Thus, according to the present invention, the light emitted from the lens array passes through the blast plate. Part of the light that has passed through the blast plate is reduced in transmittance by a blast region formed at a uniform frequency over one surface of the transparent substrate or the entire back surface thereof. , Low brightness areas are included at a uniform frequency. As a result, the local low-brightness region that may be recognized as a stripe included in the light emitted from the lens array overlaps with the low-brightness region that occurs at a uniform frequency, and the local low-brightness region The shape becomes unclear.

また、上記したように、複数のブラスト領域が、透明基板の一面若しくはその裏面の全面に渡って均一な頻度で形成されているので、ブラスト板からは、均一な頻度で発生する低輝度領域を含む光が出射される。人間は、均一な頻度で発生する低輝度領域を含む輝度分布を有する光よりも、局所的な低輝度領域を含む輝度分布を有する光のほうが認識し易い、という性質を有しているので、ブラスト板によって形成された低輝度領域を、人間が認識することが抑制される。   In addition, as described above, since the plurality of blast regions are formed with a uniform frequency over one surface of the transparent substrate or the entire back surface thereof, a low-luminance region that is generated with a uniform frequency is generated from the blast plate. The contained light is emitted. Since humans have the property that light having a luminance distribution including a local low luminance region is easier to recognize than light having a luminance distribution including a low luminance region that occurs at a uniform frequency, Human recognition of the low brightness area formed by the blast plate is suppressed.

請求項2に記載のように、ブラスト領域は、一面若しくは裏面に千鳥状に配置されており、一面若しくは裏面に沿う方向における、ブラスト領域の最大長さ、及び、隣接するブラスト領域間の最大長さは、0.3mm以下の構成が好ましい。   As described in claim 2, the blast regions are arranged in a staggered manner on one surface or the back surface, and the maximum length of the blast region and the maximum length between adjacent blast regions in the direction along the one surface or the back surface. The length is preferably 0.3 mm or less.

例えば、テレビ画面を構成するピクセルの大きさは0.3mm程度となっている。これは、人間と観測物(テレビ)との距離が1m離れた状態における、人間の解像限界(近接する2つの物体を分解して見ることができる能力の限界)が、0.3mm程度のためである。   For example, the size of the pixels constituting the television screen is about 0.3 mm. This is because the human resolution limit (the limit of the ability to disassemble and view two adjacent objects) is about 0.3 mm when the distance between the human and the observation object (television) is 1 m away. Because.

ブラスト板からは、ブラスト領域によって輝度が低減された光が出射される。そのブラスト領域によって輝度が低減された領域の大きさは、ブラスト領域と同程度の大きさを有する。すなわち、人間の解像限界を超えた大きさである、0.3mm以下の大きさを有する。これにより、観測者が、光学系によって拡大された、ブラスト板から出射された光を観測した際に、ブラスト領域によって形成された低輝度領域を認識することが抑制される。   From the blast plate, light whose luminance is reduced by the blast region is emitted. The size of the area in which the luminance is reduced by the blast area is almost the same as that of the blast area. That is, it has a size of 0.3 mm or less, which is a size exceeding the human resolution limit. Thereby, when the observer observes the light emitted from the blast plate enlarged by the optical system, it is suppressed that the low brightness area formed by the blast area is recognized.

なお、ブラスト領域の平面形状としては、例えば請求項3及び請求項4に記載のように、多角形、若しくは円形を採用することができる。   In addition, as a planar shape of a blast area | region, a polygon or a circle | round | yen can be employ | adopted like Claim 3 and Claim 4, for example.

請求項5に記載のように、ブラスト板から出射される光を拡散する拡散板を有する構成が好ましい。これによれば、ブラスト板から出射される光に含まれる輝度差を拡散板によって低減することができる。すなわち、拡散板から出射される光に、縞として認識される輝度ムラが含まれることを抑制することができる。   A configuration having a diffusing plate for diffusing light emitted from the blast plate is preferable. According to this, the brightness difference included in the light emitted from the blast plate can be reduced by the diffusion plate. That is, it is possible to suppress the luminance unevenness recognized as the stripes from being emitted from the diffusion plate.

なお、照明装置としては、請求項6に記載のように、画素毎若しくはセグメント毎に光の透過率を制御する液晶表示パネルを有するヘッドアップディスプレイを採用することができる。上記したヘッドアップディスプレイは、ブラスト板から出射された光が、液晶表示パネルを介して車両のフロントパネルに照射され、フロントパネルにて反射された光が、車両に乗車した観測者の瞳に照射されるように、車両に搭載される。   In addition, as a lighting device, a head-up display having a liquid crystal display panel that controls light transmittance for each pixel or each segment can be adopted as described in claim 6. In the head-up display described above, the light emitted from the blast plate is applied to the front panel of the vehicle via the liquid crystal display panel, and the light reflected from the front panel is applied to the pupil of the observer who has boarded the vehicle. To be mounted on the vehicle.

第1実施形態に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the head-up display which concerns on 1st Embodiment. バックライトの概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of a backlight. ブラスト領域を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating a blast area | region. ブラスト領域の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of a blast area | region. ブラスト領域の変形例を示す平面図である。It is a top view which shows the modification of a blast area | region. バックライトの変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of a backlight.

以下、本発明に係る照明装置を、車両用ヘッドアップディスプレイに適用した場合の実施形態を図に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す断面図である。図2は、バックライトの概略構成を示す断面図である。図3は、ブラスト領域を説明するための平面図である。なお、以下においては、LED12の発光面に沿い、複数のLED12が並んで配置される方向をx方向、LED12の発光面に沿い、x方向に垂直な方向をy方向、LED12の発光面に対して垂直な方向を、z方向と示す。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment in which an illumination device according to the present invention is applied to a vehicle head-up display will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the head-up display according to the first embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the backlight. FIG. 3 is a plan view for explaining the blast region. In the following, the direction in which the plurality of LEDs 12 are arranged along the light emitting surface of the LED 12 is the x direction, the direction along the light emitting surface of the LED 12 is the direction perpendicular to the x direction, the y direction, and the light emitting surface of the LED 12. The perpendicular direction is indicated as z direction.

図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ100は、要部として、バックライト10と、シリンドリカルレンズ30と、液晶表示パネル50と、を有する。ヘッドアップディスプレイ100の主要な構成要素10,30,50は、z方向に並んで配置されており、ヘッドアップディスプレイ100は、バックライト10から照射された光がシリンドリカルレンズ30と液晶表示パネル50を介してフロントガラスに設けられたフロントパネル70に照射され、フロントパネル70で反射された光が観測者の瞳に入射するように、車両に搭載される。なお、バックライト10は、シリンドリカルレンズ30のバックライト10側の焦点30fから、シリンドリカルレンズ30側に配置されている。   As shown in FIG. 1, the head-up display 100 includes a backlight 10, a cylindrical lens 30, and a liquid crystal display panel 50 as main parts. The main components 10, 30, and 50 of the head-up display 100 are arranged side by side in the z direction, and the head-up display 100 is configured such that light emitted from the backlight 10 passes through the cylindrical lens 30 and the liquid crystal display panel 50. The light is irradiated onto the front panel 70 provided on the windshield and is reflected on the front panel 70 so that the light is incident on the observer's pupil. The backlight 10 is disposed on the cylindrical lens 30 side from the focal point 30f of the cylindrical lens 30 on the backlight 10 side.

バックライト10は、図2に示すように、回路基板11に実装された複数のLED12と、該LED12から照射された光を一方向に集束するレンズ13を複数有するレンズアレイ14と、該レンズアレイ14から出射される光に均一な頻度で低輝度領域を形成するブラスト板15と、該ブラスト板15から出射された光を拡散する拡散板16と、を有する。回路基板11には、外部電源が電気的に接続されており、LED12は、回路基板11から供給される電気によって発光する。複数のLED12は、所定の間隔を置いてx方向に並んで配置され、レンズアレイ14を構成する複数のレンズ13も、LED12と対応してx方向に並んで配置されている。そして、レンズアレイ14における光が出射される面の直上に、ブラスト板15と、拡散板16とが、順次z方向に並んで配置されている。なお、LED12が、特許請求の範囲に記載の光源に相当し、回路基板11とLED12とによって、特許請求の範囲に記載の光源体が構成されている。   As illustrated in FIG. 2, the backlight 10 includes a plurality of LEDs 12 mounted on a circuit board 11, a lens array 14 having a plurality of lenses 13 that focus light emitted from the LEDs 12 in one direction, and the lens array. 14 includes a blast plate 15 that forms a low-luminance region at a uniform frequency in the light emitted from 14, and a diffusion plate 16 that diffuses the light emitted from the blast plate 15. An external power supply is electrically connected to the circuit board 11, and the LED 12 emits light by electricity supplied from the circuit board 11. The plurality of LEDs 12 are arranged in the x direction at a predetermined interval, and the plurality of lenses 13 constituting the lens array 14 are also arranged in the x direction corresponding to the LEDs 12. A blast plate 15 and a diffusion plate 16 are sequentially arranged in the z direction immediately above the surface of the lens array 14 from which light is emitted. The LED 12 corresponds to the light source described in the claims, and the circuit board 11 and the LED 12 constitute the light source body described in the claims.

レンズアレイ14は、溶融したアクリル等の透光性樹脂材料を金型内に注入して、溶融した樹脂を冷却固化することで形成される。レンズアレイ14における、LED12との対向面が平面形状となっており、その裏面が、液晶表示パネル50側に凸となる凸面が複数連結された形状となっている。そして、1つのレンズ13が、裏面側に形成された1つの凸面によって構成され、その凸面(レンズ13)の頂点と、LED12の光軸とが一致している。レンズ13で集光された光は、レンズ13の頂点をピークとし、隣接するレンズ13の間に形成される境界に向かうに従って輝度が低下する輝度分布を形成する。このように、レンズアレイ14から出射される光には、レンズ13の頂点と、隣接するレンズ13間の境界との間で輝度が急激に変化し、且つ、輝度の低い領域(以下、低輝度領域と示す)の形状が、隣接するレンズ13間の境界の形状に依存する輝度ムラが含まれる。このような輝度ムラを含む光が観測者に照射された場合、観測者は、低輝度領域を縞として認識する可能性がある。本実施形態では、この縞として認識する可能性がある輝度ムラを含む光が、ブラスト板15に照射される。ブラスト板15は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ100の特徴点なので、後で詳説する。   The lens array 14 is formed by injecting molten translucent resin material such as acrylic into a mold and cooling and solidifying the molten resin. The surface of the lens array 14 facing the LED 12 has a planar shape, and the back surface thereof has a shape in which a plurality of convex surfaces that are convex toward the liquid crystal display panel 50 are connected. And one lens 13 is comprised by one convex surface formed in the back surface side, and the vertex of the convex surface (lens 13) and the optical axis of LED12 correspond. The light collected by the lens 13 has a peak at the apex of the lens 13 and forms a luminance distribution in which the luminance decreases toward the boundary formed between the adjacent lenses 13. As described above, the light emitted from the lens array 14 has a sudden change in luminance between the apex of the lens 13 and the boundary between the adjacent lenses 13, and a low luminance region (hereinafter, low luminance). The shape of the region (shown as a region) includes luminance unevenness depending on the shape of the boundary between the adjacent lenses 13. When light including such brightness unevenness is irradiated to the observer, the observer may recognize the low brightness area as a stripe. In the present embodiment, the blast plate 15 is irradiated with light including luminance unevenness that may be recognized as the stripes. The blast plate 15 is a feature point of the head-up display 100 according to the present embodiment, and will be described in detail later.

拡散板16は、ガラスビーズなどの微粒子を、透明基板の一面の全てに吹き付けることで、透明基板の一面の全てにランダムな凹凸形状が形成されたものである。拡散板16を透過する光は、上記した凹凸形状によってランダムに拡散されるので、その光に含まれる輝度ムラが低減される。上記したように、ブラスト板15と、拡散板16とが、順次z方向に並んで配置されているので、ブラスト板15から出射される光に含まれる輝度ムラが、拡散板16によって低減される。   The diffuser plate 16 is formed by spraying fine particles such as glass beads on the entire surface of the transparent substrate so that random irregular shapes are formed on the entire surface of the transparent substrate. Since the light transmitted through the diffusion plate 16 is randomly diffused by the uneven shape described above, luminance unevenness included in the light is reduced. As described above, since the blast plate 15 and the diffusing plate 16 are sequentially arranged in the z direction, luminance unevenness included in the light emitted from the blast plate 15 is reduced by the diffusing plate 16. .

シリンドリカルレンズ30は、光を一方向に集光する機能を果たす光学系である。シリンドリカルレンズ30は、円柱を半分に割った蒲鉾状をなし、バックライト10との対向面が平面形状となっており、その裏面が、液晶表示パネル50側に凸となる曲面形状となっている。シリンドリカルレンズ30は、長手方向がx方向に沿うように配置されており、バックライト10から出射された光が、シリンドリカルレンズ30によってy方向に集光される。   The cylindrical lens 30 is an optical system that functions to collect light in one direction. The cylindrical lens 30 has a bowl shape that divides a cylinder in half, and the surface facing the backlight 10 has a planar shape, and the back surface has a curved shape that is convex toward the liquid crystal display panel 50 side. . The cylindrical lens 30 is disposed such that the longitudinal direction thereof is along the x direction, and the light emitted from the backlight 10 is condensed in the y direction by the cylindrical lens 30.

液晶表示パネル50は、一対の透明基板(図示略)と、一対の透明基板の間に封入された液晶層(図示略)と、を有する。透明基板には、液晶層に電圧を印加するための透明電極(図示略)が形成されており、透明基板に印加される電圧を制御することで、液晶層に照射される光の透過率が、画素毎若しくはセグメント毎に制御される。したがって、液晶表示パネル50を透過した光には画素毎若しくはセグメント毎に輝度差が形成され、その結果、液晶表示パネル50を透過した光に車両速度などの車両情報が含まれる。この車両情報を含む光が、フロントパネル70に出射される。   The liquid crystal display panel 50 includes a pair of transparent substrates (not shown) and a liquid crystal layer (not shown) sealed between the pair of transparent substrates. A transparent electrode (not shown) for applying a voltage to the liquid crystal layer is formed on the transparent substrate. By controlling the voltage applied to the transparent substrate, the transmittance of light irradiated to the liquid crystal layer can be increased. Control is performed for each pixel or each segment. Therefore, a luminance difference is formed for each pixel or segment in the light transmitted through the liquid crystal display panel 50, and as a result, vehicle information such as vehicle speed is included in the light transmitted through the liquid crystal display panel 50. Light including this vehicle information is emitted to the front panel 70.

次に、ヘッドアップディスプレイ100の動作について説明する。LED12に回路基板11から電気が供給されると、LED12が発光して、LED12から光が照射される。LED12から照射された光は、レンズ13によってz方向に集光され、集光された光に、ブラスト板15によって均一な頻度で低輝度領域が形成される。均一な頻度で低輝度領域が形成された光は、拡散板16によって拡散され、拡散された光は、シリンドリカルレンズ30によってy方向に集光される。y方向に集光された光は、液晶表示パネル50を介してフロントパネル70に入射され、フロントパネル70に入射した光の一部が、フロントパネル70によって反射される。この反射された光が、観測者の瞳に入射する。上記したように、液晶表示パネル50を透過した光には車両情報が含まれている。したがって、この車両情報を含む光が、フロントパネル70を介して、乗車している観測者に照射されることで、観測者は、車両情報を視認する。   Next, the operation of the head-up display 100 will be described. When electricity is supplied to the LED 12 from the circuit board 11, the LED 12 emits light, and light is emitted from the LED 12. The light emitted from the LED 12 is condensed in the z direction by the lens 13, and a low luminance region is formed at a uniform frequency by the blast plate 15 in the condensed light. The light having the low luminance region formed at a uniform frequency is diffused by the diffusion plate 16, and the diffused light is condensed in the y direction by the cylindrical lens 30. The light condensed in the y direction is incident on the front panel 70 via the liquid crystal display panel 50, and a part of the light incident on the front panel 70 is reflected by the front panel 70. This reflected light enters the observer's pupil. As described above, the light transmitted through the liquid crystal display panel 50 includes vehicle information. Therefore, the light including the vehicle information is irradiated to the observer who is on board through the front panel 70, so that the observer visually recognizes the vehicle information.

なお、本実施形態では、上記したように、バックライト10が、焦点30fよりもシリンドリカルレンズ30側に配置されている。したがって、観測者には、バックライト10よりも見かけ上の大きさが拡大された虚像10aが発する光が入射されることとなる。このように、見かけ上の発光面積が拡大されると、観測者に入射する光に含まれる輝度ムラが低減される。   In the present embodiment, as described above, the backlight 10 is disposed closer to the cylindrical lens 30 than the focal point 30f. Therefore, the light emitted from the virtual image 10a whose apparent size is larger than that of the backlight 10 is incident on the observer. As described above, when the apparent light emitting area is enlarged, luminance unevenness included in the light incident on the observer is reduced.

次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ100の特徴点であるブラスト板15を説明する。ブラスト板15は、複数のブラスト領域17が、レンズアレイ14との対向面に、全面に渡って均一な頻度で形成された透明基板18によって構成される。このブラスト板15は、例えば、ブラスト領域17の形成予定領域のみを開口したマスクを透明基板18の一面に形成し、マスクから露出した部位にガラスビーズなどの微粒子を吹き付けて、透明基板18の一面にランダムな凹凸形状を形成することで、光の透過率が低減されたブラスト領域17を形成した後、マスクを除去することで形成される。又は、内壁面の一部に上記したマスクを形成した後、マスクから露出した部位にガラスビーズなどの微粒子を吹き付けて、内壁面の一部にランダムな凹凸形状が形成された金型の中に、溶融したアクリル等の透光性樹脂材料を注入して、溶融した樹脂を冷却固化することで、ブラスト板15を形成しても良い。このように、ブラスト領域17は、ランダムな凹凸形状が形成された領域に相当し、ブラスト領域17に入射した光は、ブラスト領域17にてランダムに乱反射されるので、ブラスト領域17に入射する光の透過率が低減される。   Next, the blast plate 15 that is a characteristic point of the head-up display 100 according to the present embodiment will be described. The blast plate 15 includes a transparent substrate 18 in which a plurality of blast regions 17 are formed on the surface facing the lens array 14 at a uniform frequency over the entire surface. The blast plate 15 is formed, for example, by forming a mask having an opening only in a region where the blast region 17 is to be formed on one surface of the transparent substrate 18 and spraying fine particles such as glass beads on the surface exposed from the mask. By forming a random concavo-convex shape, a blast region 17 with reduced light transmittance is formed, and then the mask is removed. Or, after forming the above-mentioned mask on a part of the inner wall surface, spray fine particles such as glass beads on the part exposed from the mask, and in a mold having a random uneven shape formed on a part of the inner wall surface Alternatively, the blast plate 15 may be formed by injecting a translucent resin material such as melted acrylic and cooling and solidifying the melted resin. As described above, the blast region 17 corresponds to a region where a random uneven shape is formed, and light incident on the blast region 17 is randomly diffusely reflected on the blast region 17, and thus light incident on the blast region 17. The transmittance is reduced.

図3に示すように、透明基板18の表面に沿うブラスト領域17の平面形状は円形となっており、その直径が0.3mm以下に設定されている。また、複数のブラスト領域17は、千鳥状に配置されることで透明基板18の一面に均一な頻度で形成され、自身と最も近くで隣接する4つのブラスト領域17間の距離も、0.3mm以下に設定されている。この0.3mmという大きさは、人間と観測物との距離が1m離れた状態における、人間の解像限界(近接する2つの物体を分解して見ることができる能力の限界)に相当する。   As shown in FIG. 3, the planar shape of the blast area | region 17 along the surface of the transparent substrate 18 is circular, The diameter is set to 0.3 mm or less. Further, the plurality of blast regions 17 are arranged in a zigzag pattern on the one surface of the transparent substrate 18 at a uniform frequency, and the distance between the four blast regions 17 adjacent to each other is also 0.3 mm. It is set as follows. This size of 0.3 mm corresponds to the human resolution limit (the limit of the ability to disassemble and view two adjacent objects) when the distance between the human and the observation object is 1 m away.

次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ100の作用効果を説明する。上記したように、レンズアレイ14からは、低輝度領域を縞として認識する可能性がある光が出射され、この光がブラスト板15に照射される。ブラスト板15に照射された光の一部は、ブラスト領域17によって透過率が低減されるので、ブラスト板15から出射される光には、レンズアレイ14から出射される光に含まれる縞として認識される可能性がある局所的な低輝度領域の他に、ブラスト領域17によって透過率が低減された均一な頻度の低輝度領域が含まれる。このように、ブラスト板15から出射される光では、局所的な低輝度領域の周囲に、ブラスト領域17の形状や配置に依存する低輝度領域が形成される。その結果、局所的な低輝度領域の付近に明暗が形成され、局所的な低輝度領域の形状が不明瞭となる。   Next, functions and effects of the head-up display 100 according to the present embodiment will be described. As described above, the lens array 14 emits light that may recognize the low-luminance region as a stripe, and this light is applied to the blast plate 15. Since a part of the light irradiated to the blast plate 15 is reduced in transmittance by the blast region 17, the light emitted from the blast plate 15 is recognized as a fringe included in the light emitted from the lens array 14. In addition to the local low-brightness region that may be generated, the low-brightness region having a uniform frequency with the transmittance reduced by the blast region 17 is included. Thus, in the light emitted from the blast plate 15, a low luminance region depending on the shape and arrangement of the blast region 17 is formed around the local low luminance region. As a result, light and dark are formed in the vicinity of the local low-brightness region, and the shape of the local low-brightness region becomes unclear.

また、上記したように、複数のブラスト領域17が、透明基板18の対向面の全面に均一な頻度で形成されているので、ブラスト板15からは、均一な頻度で低輝度領域を含む光が出射される。人間は、均一な頻度の低輝度領域を含む光よりも、局所的な低輝度領域を含む光のほうが、低輝度領域を認識し易い、という性質を有しているので、ブラスト領域17によって形成された低輝度領域を、人間が認識することが抑制される。   Further, as described above, since the plurality of blast regions 17 are formed with a uniform frequency on the entire surface of the transparent substrate 18, light including the low luminance region is uniformly transmitted from the blast plate 15. Emitted. Since humans have the property that light including a local low-intensity region is more easily recognized than light including a low-intensity region having a uniform frequency, it is formed by the blast region 17. It is suppressed that a human recognizes the low-luminance area | region performed.

以上により、観測者が縞として認識する可能性がある輝度ムラを含む光が、液晶表示パネル50とフロントパネル70を介して観測者に照射され、観測者が、フロントパネル70に表示された光情報を視認し難たくなる、という不具合が生じることが抑制される。   As described above, light including luminance unevenness that the observer may recognize as stripes is irradiated to the observer via the liquid crystal display panel 50 and the front panel 70, and the observer displays the light displayed on the front panel 70. It is suppressed that the malfunction that it becomes difficult to visually recognize information arises.

ところで、ブラスト板15からは、複数のブラスト領域17によって輝度が均一な頻度で低減された光が出射される。そのブラスト領域17によって輝度が低減された領域の大きさは、ブラスト領域17と同程度の大きさを有する。すなわち、人間の解像限界を超えた大きさである、0.3mm以下の大きさを有する。この光は、シリンドリカルレンズ30によって拡大されるので、観測者がブラスト板15から出射された光を観測する場合、観測者には、0.3mm程度の大きさを有する低輝度領域が均一な頻度で形成された光が入射される。このように、ブラスト領域17の大きさを0.3mm以下とすることで、観測者が、ブラスト板15によって形成された低輝度領域を認識することが抑制される。   Incidentally, the blast plate 15 emits light whose luminance is reduced by the plurality of blast regions 17 at a uniform frequency. The size of the area whose luminance is reduced by the blast area 17 is approximately the same as that of the blast area 17. That is, it has a size of 0.3 mm or less, which is a size exceeding the human resolution limit. Since this light is magnified by the cylindrical lens 30, when the observer observes the light emitted from the blast plate 15, the observer has a uniform frequency in the low luminance region having a size of about 0.3 mm. The light formed by is incident. In this way, by setting the size of the blast region 17 to 0.3 mm or less, the observer is prevented from recognizing the low luminance region formed by the blast plate 15.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本実施形態では、ブラスト領域17の平面形状が円形である例を示した。しかしながら、ブラスト領域17の平面形状としては上記例に限定されず、例えば図4及び図5に示すように、菱形や、六角形などの多角形状を採用することができる。なお、この場合においても、ブラスト領域17における透明基板18の表面に沿う最大長さ、及び自身と最も近くで隣接するブラスト領域17間の距離は、0.3mm以下に設定される。図4及び図5は、ブラスト領域の変形例を示す平面図である。   In the present embodiment, an example in which the planar shape of the blast region 17 is a circle is shown. However, the planar shape of the blast region 17 is not limited to the above example, and for example, a polygonal shape such as a rhombus or a hexagon can be adopted as shown in FIGS. In this case as well, the maximum length along the surface of the transparent substrate 18 in the blast region 17 and the distance between the blast regions 17 that are closest to itself are set to 0.3 mm or less. 4 and 5 are plan views showing modifications of the blast region.

また、本実施形態では、図2に示すように、ブラスト板15と拡散板16とが、別々に構成される例を示した。しかしながら、例えば図6に示すように、1枚の透明基板19を用意して、透明基板19におけるレンズアレイ14との対向面に、均一な頻度でランダムな凹凸形状(ブラスト領域)を形成し、その裏面全面にランダムな凹凸形状を形成しても良い。これによれば、部品点数が低減されるので、コストが低減される。図6は、バックライトの変形例を示す断面図である。   Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the example which the blast board 15 and the diffusion plate 16 comprised separately was shown. However, for example, as shown in FIG. 6, one transparent substrate 19 is prepared, and a random uneven shape (blast region) is formed at a uniform frequency on the surface of the transparent substrate 19 facing the lens array 14. A random uneven shape may be formed on the entire back surface. According to this, since the number of parts is reduced, the cost is reduced. FIG. 6 is a cross-sectional view showing a modification of the backlight.

10・・・バックライト
12・・・LED
13・・・レンズ
14・・・レンズアレイ
15・・・ブラスト板
16・・・拡散板
30・・・シリンドリカルレンズ
50・・・液晶表示パネル
100・・・ヘッドアップディスプレイ
10 ... Backlight 12 ... LED
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Lens 14 ... Lens array 15 ... Blast board 16 ... Diffuser 30 ... Cylindrical lens 50 ... Liquid crystal display panel 100 ... Head-up display

Claims (6)

複数の光源からなる光源体と、個々の前記光源に対応するレンズを複数有するレンズアレイと、を備える照明装置であって、
前記レンズアレイから、各レンズの頂点から各レンズの境界に向かうに従って輝度が低下する輝度分布を有する光が出射され、当該輝度分布を有する光が透過する位置に設けられたブラスト板を有し、
当該ブラスト板は、光の透過率を低減する複数のブラスト領域が、前記レンズアレイから出射される光が入射される一面、若しくはその裏面の全面に渡って均一な頻度で形成された透明基板によって構成されていることを特徴とする照明装置。
A lighting device comprising: a light source body composed of a plurality of light sources; and a lens array having a plurality of lenses corresponding to each of the light sources,
From the lens array, a light having a luminance distribution in which the luminance decreases from the apex of each lens toward the boundary of each lens, and a blast plate provided at a position where the light having the luminance distribution is transmitted,
The blast plate is formed by a transparent substrate in which a plurality of blast regions for reducing light transmittance are formed with a uniform frequency over one surface on which light emitted from the lens array is incident or the entire back surface thereof. An illuminating device characterized by being configured.
前記ブラスト領域は、前記一面若しくは前記裏面に千鳥状に配置されており、
前記一面若しくは前記裏面に沿う方向における、前記ブラスト領域の最大長さ、及び、隣接するブラスト領域間の最大長さは、0.3mm以下であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。
The blast region is arranged in a staggered pattern on the one surface or the back surface,
2. The lighting device according to claim 1, wherein a maximum length of the blast region and a maximum length between adjacent blast regions in a direction along the one surface or the back surface are 0.3 mm or less. .
前記ブラスト領域の平面形状が、多角形であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein a planar shape of the blast region is a polygon. 前記ブラスト領域の平面形状が、円形であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein a planar shape of the blast region is a circle. 前記ブラスト板から出射される光を拡散する拡散板を有することを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, further comprising a diffusion plate that diffuses light emitted from the blast plate. 前記照明装置は、画素毎若しくはセグメント毎に光の透過率を制御する液晶表示パネルを有するヘッドアップディスプレイであって、
前記ヘッドアップディスプレイは、前記ブラスト板から出射された光が、前記液晶表示パネルを介して車両のフロントパネルに照射され、前記フロントパネルにて反射された光が、前記車両に乗車した観測者の瞳に照射されるように、前記車両に搭載されていることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載の照明装置。
The illuminating device is a head-up display having a liquid crystal display panel for controlling light transmittance for each pixel or each segment,
In the head-up display, the light emitted from the blast plate is irradiated on the front panel of the vehicle via the liquid crystal display panel, and the light reflected on the front panel is reflected by the observer who has boarded the vehicle. The illumination device according to claim 1, wherein the illumination device is mounted on the vehicle so as to irradiate a pupil.
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