JP5310482B2 - Lighting device - Google Patents
Lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5310482B2 JP5310482B2 JP2009247844A JP2009247844A JP5310482B2 JP 5310482 B2 JP5310482 B2 JP 5310482B2 JP 2009247844 A JP2009247844 A JP 2009247844A JP 2009247844 A JP2009247844 A JP 2009247844A JP 5310482 B2 JP5310482 B2 JP 5310482B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- lens
- light
- lenses
- convex
- display element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
Abstract
Description
本発明は、透過型の表示素子を照明する照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device that illuminates a transmissive display element.
例えば特許文献1に開示されているように、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知られている。詳しくは、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイでは、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。
For example, as disclosed in
しかしながら、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。従って、赤外線が可視光とともに表示素子に照射され、これによって表示素子が発熱して損傷する虞がある。 However, since the halogen lamp emits light by heat radiation, the light includes infrared rays (heat rays) in addition to visible light. Therefore, infrared rays are irradiated on the display element together with visible light, which may cause the display element to generate heat and be damaged.
そこで、この問題を解決する手段として、ヘッドアップディスプレイの光源として発光ダイオード(LED)を用いることが提案されている。ところが、ヘッドアップディスプレイの光源としてLEDが用いられる場合、LEDは点状光源であるため、複数のLEDを用いると多点光源となる。従って、特許文献1に記載のヘッドアップディスプレイのような構成で光源としてLEDを用いると、表示の明るさのむらが大きくなってしまうという問題点があった。
Therefore, as a means for solving this problem, it has been proposed to use a light emitting diode (LED) as a light source of a head-up display. However, when an LED is used as the light source of the head-up display, the LED is a point light source, and therefore, when a plurality of LEDs are used, a multi-point light source is obtained. Therefore, when an LED is used as a light source in a configuration like the head-up display described in
このような点に鑑みて、本出願人は、光源として複数のLEDを用いた場合であっても表示の明るさのむらを低減できる照明装置を発明し、出願した(特願2008−330996号)。 In view of such a point, the present applicant invented and filed an application for an illumination device that can reduce unevenness in display brightness even when a plurality of LEDs are used as a light source (Japanese Patent Application No. 2008-330996). .
この照明装置では、表示素子に向かって発光する複数のLEDを備えた発光体(発光部)の虚像が表示素子と発光部との間に配置された第1凸レンズ部(以下、拡大レンズと呼ぶ)によって拡大して形成されるため、表示素子による表示像を見る使用者(観測者)にとっては、表示素子の背後の発光部が見かけ上拡大されることになる。従って、この照明装置では、光源として複数のLEDを用いた場合であっても表示の明るさのむらを低減できる。 In this illumination device, a first convex lens portion (hereinafter referred to as a magnifying lens) in which a virtual image of a light emitter (light emitting portion) including a plurality of LEDs that emit light toward the display element is disposed between the display element and the light emitting portion. ), The light emitting portion behind the display element is apparently enlarged for the user (observer) who views the display image on the display element. Therefore, in this illuminating device, even when a plurality of LEDs are used as the light source, unevenness in display brightness can be reduced.
しかしながら、以上のような構成では、観測者の視点位置が表示像の正面から上下左右に移動した場合であっても正面から見たのと同様に明るさのむらのない表示を可能にしようとすれば、大型の発光部が必要となってしまう。 However, with the configuration as described above, even when the observer's viewpoint position moves up, down, left, or right from the front of the display image, it is possible to display the display without uneven brightness as seen from the front. In this case, a large light emitting unit is required.
詳しくは、正面から上下左右に視点位置を移動させると、拡大レンズを通して発光部側に向かう観測者の視線が、拡大レンズの光軸(つまり、中心軸)からより離れる方向に向かいやすくなる。そのため、正面から上下左右に視点位置を移動した場合であっても正面から見たのと同様に明るさのむらのない表示を可能にしようとすれば、拡大レンズの中心軸からより外側に離れる方向にLEDの配列数および配列領域を広げる必要が生じ、大型の発光部が必要となってしまう。 Specifically, when the viewpoint position is moved from the front to the top, bottom, left, and right, the observer's line of sight toward the light emitting unit through the magnifying lens can be easily moved away from the optical axis (that is, the central axis) of the magnifying lens. Therefore, even if the viewpoint position is moved up, down, left, and right from the front, if you want to enable a display with uniform brightness as seen from the front, the direction away from the central axis of the magnifying lens In addition, it is necessary to widen the number of LED arrays and the array region, and a large light emitting portion is required.
そして、大型の発光部が必要となることにより、照明装置の消費電力や発熱量が大きくなってしまうという問題点が生じる。 And since a large-sized light emission part is needed, the problem that the power consumption and the emitted-heat amount of an illuminating device will become large arises.
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、消費電力や発熱量をより抑えることを可能にする照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to provide an illumination device that can further reduce power consumption and heat generation.
請求項1の照明装置によれば、少なくともいずれかの第1レンズからの射出光の指向半値角内における少なくとも一部の光が第1レンズの配列方向と交差する第2レンズの側面に臨界角以上で入射するので、当該光を第2レンズの側面で全反射させて表示素子を照明することができる。また、第2レンズの当該側面で全反射させた光を利用して表示素子を照明するので、実際に第1レンズが配置された位置よりも第1レンズの配列方向における外側から第2レンズに入射する光を用いるのと同様にして表示素子を照明することが可能になる。さらに、第1レンズからの射出光の指向半値角内における少なくともいずれかの光が第2レンズの当該側面で全反射されるので、全反射された先に視点を有する観測者にとって、光源から感じられる最大の明るさの半分以上といった十分な明るさで表示を行うことが可能になる。
According to the illuminating device of
よって、以上の構成によれば、第2レンズの光軸(中心軸)からより離れる方向に光源および第1レンズの配列数ならびに配列領域を実際に広げなくても、第2レンズの当該側面で全反射させた光を利用することにより、光源および第1レンズの配列数ならびに配列領域を広げた場合と同様の明るさで表示を行うことが可能になる。従って、以上の構成によれば、発光部を大型化しなくても、観測者の視点位置が表示像の正面から上下左右に移動した場合に正面から見たのと同様に明るさのむらのない表示を可能にすることができる。その結果、発光部の大型化を抑え、消費電力や発熱量をより抑えることが可能になる。 Therefore, according to the above configuration, the number of arrangements of the light sources and the first lenses and the arrangement area in the direction further away from the optical axis (center axis) of the second lens can be reduced on the side surface of the second lens without actually expanding the arrangement area. By using the totally reflected light, it is possible to perform display with the same brightness as when the number of light sources and the first lens array and the array region are expanded. Therefore, according to the above configuration, even when the light emitting unit is not enlarged, when the observer's viewpoint position moves up, down, left, and right from the front of the display image, the display has no uneven brightness as seen from the front. Can be made possible. As a result, it is possible to suppress an increase in size of the light emitting unit and to further reduce power consumption and heat generation.
また、請求項2のように、配列された複数の第1レンズのうち、最も外側に位置する第1レンズからの射出光の指向半値角内における少なくとも一部の光が第2レンズの当該側面に臨界角以上で入射するように第1レンズが設けられている態様としてもよい。 In addition, as described in claim 2, at least a part of the light within the directivity half-value angle of the light emitted from the first lens located on the outermost side among the plurality of first lenses arranged is the side surface of the second lens. The first lens may be provided so as to be incident at a critical angle or more.
また、請求項3のように、配列された複数の第1レンズのうち、最も外側に位置する第1レンズについては、当該第1レンズからの射出光の指向半値角内における少なくともいずれかの光が、複数の第1レンズの配列方向において最も外側に位置する第1レンズが位置する側に存在する第2レンズの側面に臨界角以上で入射するよう設けられている態様としてもよい。 In addition, as described in claim 3, for the first lens located on the outermost side among the plurality of arranged first lenses, at least one of the lights within the directional half-value angle of the light emitted from the first lens. there may be embodiments are provided so that incident at the critical angle or more to the side surface of the second lens which is present on the side of the first lens positioned most outwardly have you in the direction of arrangement of the plurality of first lens is positioned.
また、請求項4のように、第2レンズとして、凸面側が表示素子に向くように配置される平凸シリンドリカルレンズを用いる態様としてもよい。これによれば、発光部の虚像が平凸シリンドリカルレンズによって当該平凸シリンドリカルレンズの短手方向に拡大して形成されるので、表示素子による表示像を見る観測者にとっては、表示素子の背後の発光部が上記短手方向に見かけ上拡大され、表示の明るさのむらをより低減することができる。 Further, as described in claim 4, a plano-convex cylindrical lens arranged so that the convex surface side faces the display element may be used as the second lens. According to this, the virtual image of the light emitting part is formed by the plano-convex cylindrical lens to be enlarged in the short direction of the plano-convex cylindrical lens, so that an observer who sees the display image by the display element is behind the display element. The light emitting portion is apparently enlarged in the short direction, and the unevenness of display brightness can be further reduced.
また、以上の構成によれば、発光部の虚像が平凸シリンドリカルレンズによって当該平凸シリンドリカルレンズの長手方向には拡大して形成されないので、上記長手方向についてはレンズによる歪みがない表示像を観測者が見ることができる。 Further, according to the above configuration, since the virtual image of the light emitting part is not enlarged by the plano-convex cylindrical lens in the longitudinal direction of the plano-convex cylindrical lens, a display image without distortion by the lens is observed in the longitudinal direction. Can see.
また、請求項5のように、第2レンズとして、前記複数の第1レンズの配列方向と交差する側面が平面状になっている両凸レンズを用いる態様としてもよい。 Further, a biconvex lens having a planar side surface that intersects with the arrangement direction of the plurality of first lenses may be used as the second lens.
さらに、請求項6のように、前記複数の第1レンズの配列方向と交差する側面が平面状になっているとともに凸面側が表示素子に向くように配置される片凸レンズを用いる態様としてもよい。 Furthermore, as in a sixth aspect of the present invention, a single convex lens may be used in which the side surface intersecting the arrangement direction of the plurality of first lenses is planar and the convex surface side is arranged to face the display element.
請求項5および6の構成によれば、発光部の虚像がこれらの凸レンズによって当該凸レンズの半径方向に拡大して形成されるので、表示素子による表示像を見る観測者にとっては、表示素子の背後の発光部が当該凸レンズの半径方向に見かけ上拡大され、表示の明るさのむらをより低減することができる。 According to the configurations of the fifth and sixth aspects, since the virtual image of the light emitting portion is formed by these convex lenses to be enlarged in the radial direction of the convex lens, it is difficult for the observer who sees the display image by the display element to be behind the display element. The light emitting portion is apparently enlarged in the radial direction of the convex lens, and the unevenness of display brightness can be further reduced.
また、請求項7の構成によれば、複数の第1レンズからの射出光がそれぞれ拡散透過部材によって拡散透過するため、表示の明るさのむらをより低減することができる。 Further, according to the configuration of the seventh aspect, since the light emitted from the plurality of first lenses is diffused and transmitted by the diffusive and transmissive member, the unevenness of display brightness can be further reduced.
また、請求項8のように、上記の照明装置は、表示素子を透過した光が車両のフロントウインドシールドに投影される車両用ヘッドアップディスプレイ装置に用いることができる。 Further, according to the eighth aspect of the present invention, the illumination device can be used for a vehicle head-up display device in which light transmitted through the display element is projected onto a front windshield of the vehicle.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明を行う。本実施形態の照明装置は、車両に搭載される車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用されている。図1は、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置100の概略的な構成の一例を示す模式図である。また、図1に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置100は、バックライト10、シリンドリカルレンズ30、および液晶表示パネル50を備えている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The illumination device of this embodiment is applied to a vehicle head-up display device mounted on a vehicle. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a schematic configuration of a head-up
ヘッドアップディスプレイ装置100において、バックライト10、シリンドリカルレンズ30、液晶表示パネル50は、光路上においてバックライト10と液晶表示パネル50との間にシリンドリカルレンズ30が配置されるように並んで配置されている。また、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(前側焦点)30fよりも内側(シリンドリカルレンズ30寄り)に位置している。
In the head-up
バックライト10は、液晶表示パネル50を照明するものである。ここで、図2を用いてバックライト10の概略的な構成について説明を行う。なお、図2は、バックライト10の概略的な構成を示す模式図である。図2に示すように、バックライト10は、平板状の回路基板11に実装された複数の発光ダイオード(LED)12と、LED12から発せられた光を集光する複数のレンズ13と、レンズ13から射出された光(つまり、射出光)を拡散透過させる拡散板14と、を有している。
The
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。なお、光源としてはLED12に限らず、種々の点状光源を用いることができる。複数のLED12は、例えば所定の間隔を置いて直線上に一列に並んで配置され、LED12の数と同数の複数のレンズ13もLED12にそれぞれ対応して直線上に一列に並んで配置されている。より詳しくは、各LED12の光軸上にレンズ13が1つずつ重なるように配置されている。
An external power supply is electrically connected to the
なお、レンズ13の配列方向を以下ではx方向とし、レンズ13が配列されている平面上においてx方向と直交する方向を以下ではy方向とする。そして、レンズ13が配列されている平面と垂直に交わる方向を以下ではz方向とする。
The arrangement direction of the
拡散板14は、透明基板の一面に拡散処理を行ったものであり、レンズ13を介して、LED12と対向する位置に配置されている。なお、LED12は請求項の光源に相当し、レンズ13は請求項の第1レンズに相当し、拡散板14は請求項の拡散透過部材に相当する。また、バックライト10は請求項の発光部に相当し、シリンドリカルレンズ30は請求項の第2レンズに相当する。
The
なお、レンズ13については、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置100の特徴点なので、後に詳述する。
Since the
図1に戻って、シリンドリカルレンズ30は、光を一方向に集光する平凸型のシリンドリカルレンズである。シリンドリカルレンズ30は、円筒形の屈折面を待った蒲鉾状の形状をしており、凸面側が液晶表示パネル50に向くとともに、凸面側の裏面である平面側がバックライト10に向くように配置されている。また、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。なお、シリンドリカルレンズ30は、長手方向の中心がレンズ13の配列中心と重なっている。また、シリンドリカルレンズ30の長手方向の幅は、例えばLED12の配列幅よりも広いものとする。さらに、シリンドリカルレンズ30は、複数のレンズ13の配列方向と交差する側面を有し、その側面が平面状になっている。
Returning to FIG. 1, the
液晶表示パネル50は、互いに対向して貼り合わされた一対の透明基板と当該透明基板同士の間に封止された液晶層とを有している。また、透明基板には、液晶層に電圧を印加するための透明電極が形成されており、透明基板に印加される電圧を制御することによって、液晶層に照射される光の透過率を画素毎またはセグメント毎に制御できるようになっている。これにより、液晶表示パネル50では、車両速度等の車両情報を表す表示像が形成される。
The liquid
なお、液晶表示パネル50は、請求項の表示素子に相当する。また、バックライト10およびシリンドリカルレンズ30が請求項の照明装置に相当する。なお、バックライト10とシリンドリカルレンズ30とを合わせたものを以降では照明装置と呼ぶ。
The liquid
また、液晶表示パネル50で形成された表示像は、バックライト10からの照明光によりフロントウインドシールド70に投影され、ドライバー等の車両の乗員(観測者)によって視認されるようになっている。
The display image formed on the liquid
次に、ヘッドアップディスプレイ装置100の動作について説明を行う。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から光が発せられる。LED12から発せられた光は、レンズ13によって集光され、集光された光が拡散板14によって拡散される。拡散された光は、シリンドリカルレンズ30によって集光され、集光された光によって液晶表示パネル50で表示像が形成される。
Next, the operation of the head-up
また、液晶表示パネル50で形成された表示像はフロントウインドシールド70に投影される。続いて、フロントウインドシールド70に投影された表示像を形成している光の一部は、フロントウインドシールド70によって反射され、車両に乗車している観測者の瞳に入射する。そして、この結果、観測者は液晶表示パネル50で形成された表示像を見ることができる。
Further, the display image formed on the liquid
なお、ヘッドアップディスプレイ装置100では、前述したように、バックライト10が、前側焦点30fよりもシリンドリカルレンズ30寄りに位置している。従って、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、ヘッドアップディスプレイ装置100では、バックライト10の見かけ上の発光面積が拡大されるので、観測者に入射する光に含まれる輝度ムラが低減される。詳しくは、バックライト10に含まれるLED12ごとの見かけ上の発光面積が拡大されるので、LED12ごとの発光面の虚像同士が重なり合い、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 head-up
次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置100の特徴点であるレンズ13について図3を用いて説明を行う。図3は、本発明の照明装置の要部を拡大した図である。なお、図3では、配列された複数のレンズ13のうち、最も外側に位置する2つのレンズ13の一方(レンズ13aとする)を例に挙げている。
Next, the
また、図3のAで示す破線の矢印は、レンズ13aに対応するLED12aから発せられた光の指向半値角における光を示している。なお、矢印Aは、レンズ13a通過後にはレンズ13aからの射出光の指向半値角における光にも該当する。また、Bで示す破線の矢印はLED12aから発せられた光の中心軸を示している。なお、矢印Bは、レンズ13a通過後にはレンズ13aからの射出光の中心軸における光にも該当する。また、図3のCで示す破線も、レンズ13aに対応するLED12aから発せられた光の指向半値角における光を示している。なお、破線Cは、レンズ13a通過後にはレンズ13aからの射出光の指向半値角における光にも該当する。
Further, a broken-line arrow indicated by A in FIG. 3 indicates light at the directivity half-value angle of light emitted from the
さらに、矢印Aは、レンズ13aの配列中心寄りの指向半値角(以下、中心寄り指向半値角と呼ぶ)βとレンズ13の配列中心から外側寄りの指向半値角(以下、外側より指向半値角と呼ぶ)αとのうちの、外側寄り指向半値角αにおける光の進路を示している。また、破線Cは、配列中心寄りの指向半値角βにおける光の進路を示している。
Further, an arrow A indicates a directivity half-value angle (hereinafter referred to as a center-oriented directivity half-value angle) β near the array center of the
レンズ13は両凸型のレンズであって、例えばアクリル等の透光性樹脂材料をもとに形成される。また、図3中に図示はしていないが、配列された複数のレンズ13のうち、最も外側に位置する2つのレンズ13を除く残りのレンズ13については、その中心軸を基準として左右対称に形成されており、レンズ13からの射出光の中心軸がz方向に向くようになっている。なお、レンズ13の光軸(optical axis)をレンズ13からの射出光の中心軸として扱ってもよい。
The
これに対して、図3中に示すように、配列された複数のレンズ13のうち、最も外側に位置する最外側のレンズ13(図3の例ではレンズ13a)は、最外側のレンズ13からの射出光の外側寄り指向半値角αにおける光が破線の矢印Aで示すようにシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するよう設けられている。例えば、図2における右端のレンズ13では、射出光の外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の図2中右側の側面に臨界角以上で入射するよう設けることになる。また、図2における左端のレンズ13では、射出光の外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の図2中左側の側面に臨界角以上で入射するよう設けることになる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the outermost lens 13 (
なお、最外側のレンズ13からの射出光の外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するようにレンズ13を設ける方法としては、例えばレンズ13の形状自体を変えて形成することによって実現する構成としてもよいし、例えば左右対称に形成されたレンズ13を射出光の中心軸がz方向に対して傾くように傾けて取り付けることによって実現する構成としてもよい。また、レンズ13からの射出光の中心軸や指向半値角は、LED12とレンズ13との位置関係およびレンズ13の屈折率、曲率等をもとに算出してもよいし、実験的に求めてもよい。
As a method of providing the
以上の構成によれば、最外側のレンズ13からの射出光の少なくとも外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するので、当該光をシリンドリカルレンズ30の側面で全反射させて液晶表示パネル50を照明することができる。また、シリンドリカルレンズ30の側面で全反射させた光を利用して液晶表示パネル50を照明するので、実際に最外側のレンズ13が配置された位置よりもレンズ13の配列方向における外側からシリンドリカルレンズ30に入射する光を用いるのと同様にして液晶表示パネル50を照明することが可能になる。
According to the above configuration, the light emitted from the
さらに、以上の構成によれば、最外側のレンズ13からの射出光の外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の側面で全反射されるので、全反射された先に視点を有する観測者にとって、光源から感じられる最大の明るさの少なくとも半分以上といった十分な明るさで表示を行うことが可能になる。
Furthermore, according to the above configuration, since the light emitted from the
よって、以上の構成によれば、シリンドリカルレンズ30の光軸からより外側に離れる方向にLED12およびレンズ13の配列数ならびに配列領域を実際に広げなくても、シリンドリカルレンズ30の側面で全反射させた光を利用することにより、LED12およびレンズ13の配列数ならびに配列領域を広げた場合と同様の明るさで表示を行うことが可能になる。従って、以上の構成によれば、バックライト10を大型化しなくても、観測者の視点位置が表示像の正面から上下左右に移動した場合に正面から見たのと同様に明るさのむらのない表示を可能にすることができる。その結果、バックライト10の大型化を抑え、消費電力や発熱量をより抑えることが可能になる。
Therefore, according to the above configuration, total reflection is performed on the side surface of the
また、以上の構成によれば、バックライト10の虚像がシリンドリカルレンズ30によってシリンドリカルレンズ30の短手方向に拡大して形成されるので、液晶表示パネル50による表示像を見る観測者にとっては、液晶表示パネル50の背後のバックライト10が上記短手方向に見かけ上拡大され、表示の明るさのむらをより低減することができる。
In addition, according to the above configuration, the virtual image of the
さらに、以上の構成によれば、バックライト10の虚像がシリンドリカルレンズ30によってシリンドリカルレンズ30の長手方向には拡大して形成されないので、上記長手方向についてはレンズによる歪みがない表示像を観測者が見ることができる。
Further, according to the above configuration, since the virtual image of the
また、凸シリンドリカルレンズの側面のレンズ厚さ方向の広さは、一般的な両凸レンズ等の凸レンズに比べて比較的広いため、バックライト10からの光をより多く全反射することができる。また、側面のレンズ厚さ方向の広さが比較的広いため、本発明の照明装置に既存の平凸シリンドリカルレンズを利用しやすく、コストを抑えることができる。
Further, since the width of the side surface of the convex cylindrical lens in the lens thickness direction is relatively wide as compared with a convex lens such as a general biconvex lens, more light from the
なお、シリンドリカルレンズ30の側面に存在する平面のレンズ厚さ方向の広さは、シリンドリカルレンズ30の側面での全反射が維持できる程度の広さがあればよく、任意に設定可能である。上記広さとしては、例えば、外側寄り指向半値角内における光のうちの少なくとも半分以上が全反射される広さなどといった、効果的な全反射が維持できるだけの広さとすればよい。
In addition, the width in the lens thickness direction of the plane existing on the side surface of the
さらに、以上の構成によれば、複数のレンズ13からの射出光がそれぞれ拡散板14によって拡散透過するため、表示像の明るさのむらをさらに低減することができる。
Furthermore, according to the above configuration, since the light emitted from the plurality of
なお、前述の実施形態では、最外側のレンズ13からの射出光の少なくとも外側寄り指向半値角αにおける光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成を示したが、必ずしもこれに限らない。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
例えば、最外側のレンズ13からの射出光の中心軸における光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。また、最外側のレンズ13からの射出光の指向半値角内(つまり、指向半値角β〜指向半値角αの範囲内)における少なくとも一部の光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。さらに、最外側のレンズ13からの射出光の指向半値角内(つまり、指向半値角β〜指向半値角αの範囲内)におけるすべての光がシリンドリカルレンズ30の側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。
For example, the
なお、上記いずれの構成においても、最外側のレンズ13からの射出光は、レンズ13の配列中心を基準としたときにその最外側のレンズ13が配置されている側と同じ側のシリンドリカルレンズ30の側面に少なくとも入射することが好ましいものとする。
In any of the above-described configurations, the light emitted from the
さらに、前述の実施形態では、最外側のレンズ13からの射出光がシリンドリカルレンズ30の側面で全反射されるようにレンズ13を設ける構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、複数のレンズ13のうち、最外側の2つのレンズ13を除く残りのレンズ13の少なくともいずれかからの射出光がシリンドリカルレンズ30の側面で全反射されるようにレンズ13を設ける構成としてもよい。また、最外側の2つのレンズ13に加え、上記残りのレンズ13の少なくともいずれかからの射出光もシリンドリカルレンズ30の側面で全反射されるようにレンズ13を設ける構成としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the configuration in which the
なお、ヘッドアップディスプレイ装置100において、液晶表示パネル50をx方向に対して傾けて設ける場合には、液晶表示パネル50の傾きに応じて、最外側のレンズ13を除くレンズ13からの射出光の中心軸を傾ける微調整を行ってもよい
また、前述の実施形態では請求項の第2レンズとして平凸型のシリンドリカルレンズであるシリンドリカルレンズ30を用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、請求項の第2レンズとして片凸型や両凸型の凸レンズを用いる構成としてもよい。
In the head-up
ここで、請求項の第2レンズとして両凸型の凸レンズである凸レンズ40を用いたヘッドアップディスプレイ装置200について図4を用いて説明を行う。なお、図4は、ヘッドアップディスプレイ装置200の概略的な構成の一例を示す模式図である。図4に示すヘッドアップディスプレイ装置200は、シリンドリカルレンズ30の代わりに凸レンズ40を備えていることを除けばヘッドアップディスプレイ装置100と同様の構成である。
Here, a head-up
凸レンズ40は、光を集光する両凸型のレンズであって、中心点を通り軸に垂直な断面が、x方向に平行に配置されている。また、凸レンズ40は、中心軸がレンズ13の配列中心と重なっており、バックライト10から出射された光が、凸レンズ40によって集光されz方向に導かれる。なお、凸レンズ40の幅(つまり、x方向の長さ)は、LED12の配列幅よりも広いものとする。
The
また、凸レンズ40は、少なくともx方向と交差する側面が平面状になっている。そして、この凸レンズ40のx方向と交差する側面のレンズ厚さ方向の広さは、例えば一般的な両凸レンズのx方向と交差する側面のレンズ厚さ方向の広さよりも広いことが好ましい。
Further, the
そして、ヘッドアップディスプレイ装置200のバックライト10に配列された複数のレンズ13のうち、最も外側に位置する2つのレンズ13は、最外側のレンズ13からの射出光の外側寄り指向半値角αにおける光が凸レンズ40の側面に臨界角以上で入射するよう設けられている。これによって、ヘッドアップディスプレイ装置200では、図4中の実線の矢印で示したように、レンズ13からの射出光を凸レンズ40のx方向と交差する側面で全反射して利用するようになっている。
Of the plurality of
また、前述の実施形態では、最外側のレンズ13からの射出光の少なくとも外側寄り指向半値角における光が凸レンズ40のx方向と交差する側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、最外側のレンズ13からの射出光の中心軸における光が凸レンズ40のx方向と交差する側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。また、最外側のレンズ13からの射出光の指向半値角内(つまり、指向半値角β〜指向半値角αの範囲内)における少なくとも一部の光が凸レンズ40のx方向と交差する側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。さらに、最外側のレンズ13からの射出光の指向半値角内(つまり、指向半値角β〜指向半値角αの範囲内)におけるすべての光が凸レンズ40のx方向と交差する側面に臨界角以上で入射するようレンズ13を設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上記いずれの構成においても、最外側のレンズ13からの射出光は、レンズ13の配列中心を基準としたときにその最外側のレンズ13が配置されている側と同じ側のシリンドリカルレンズ30のx方向と交差する側面に少なくとも入射することが好ましいものとする。
In any of the above-described configurations, the light emitted from the
また、凸レンズ40のx方向と交差する側面のレンズ厚さ方向の広さは、凸レンズ40のx方向と交差する側面での全反射が維持できる程度の広さがあればよく、任意に設定可能である。上記広さとしては、例えば、外側寄り指向半値角内αにおける光のうちの少なくとも半分以上が全反射される広さなどといった、効果的な全反射が維持できるだけの広さとすればよい。
In addition, the width in the lens thickness direction of the side surface that intersects the x direction of the
なお、以上の構成については、請求項の第2レンズとして凸面側が液晶表示パネル50に向くように配置される片凸レンズを用いた場合にも同様であるものとする。
Note that the above configuration is the same when a single-convex lens is used as the second lens in the claims, with the convex side facing the liquid
以上の構成によっても、請求項の第2レンズとしてシリンドリカルレンズ30を用いた場合と同様に、レンズ13からの射出光を凸レンズ40のx方向における側面で全反射して利用することができるので、バックライト10の大型化を抑え、消費電力や発熱量をより抑えることが可能になる。
Even with the above configuration, similarly to the case where the
また、以上の構成によれば、バックライト10の虚像が凸レンズ40によって凸レンズ40の半径方向に拡大して形成されるので、液晶表示パネル50による表示像を見る観測者にとっては、液晶表示パネル50の背後のバックライト10が凸レンズ40の半径方向に見かけ上拡大され、表示の明るさのむらをより低減することができる。
In addition, according to the above configuration, the virtual image of the
なお、前述の実施形態では、凸レンズ40の少なくともx方向と交差する側面が平面状になっている構成を示したが、必ずしもこれに限らず、凸レンズ40の少なくともx方向と交差する側面が曲面状になっている構成であってもよい。ただし、この場合であっても、当該側面はy方向において湾曲するのみであって、z方向においては湾曲しないものとする。
In the above-described embodiment, the configuration in which at least the side surface that intersects the x direction of the
また、請求項の第2レンズとして球面レンズと非球面レンズとのうちのいずれを用いる構成としてもよい。 Further, any one of a spherical lens and an aspheric lens may be used as the second lens in the claims.
なお、図2では、レンズ13を5つ配列する構成を例に挙げたが、必ずしもこれに限らない。例えば、レンズ13を5つ以外の複数個配列する構成としてもよい。なお、レンズ13を5つ以外の複数個配列する構成とした場合であっても、最外側の2つのレンズ13を除く残りのレンズ13については、例えば射出光の中心軸がz方向に向くように設ける構成とすればよい。
In FIG. 2, the configuration in which five
また、前述の実施形態では、レンズ13を一列の列状に配列する構成を例に挙げて説明を行ったが、必ずしもこれに限らない。例えば、レンズ13を各列が平行に並んだ複数列の列状(つまり、アレイ状)に配列する構成としてもよい。なお、この場合には、x方向についてだけでなく、y方向についても、同様にしてレンズ13を設ける構成としてもよい。また、レンズ13をアレイ状に配列する構成とする場合には、複数のレンズ13として、フライアイレンズのようなレンズアレイを用いる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, the configuration in which the
なお、前述の実施形態では車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用する場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限らず、直視型の表示装置等の他の装置に適用してもよい。 In addition, although the case where it applied to the head-up display apparatus for vehicles was mentioned as an example in the above-mentioned embodiment, you may apply not only to this but to other apparatuses, such as a direct view type display apparatus.
また、前述の実施形態では、透過型の表示素子として液晶表示パネル50を例に挙げたが、必ずしもこれに限らず、他の表示素子を用いることもできる。
In the above-described embodiment, the liquid
さらに、前述の実施形態では、表面実装型のLEDを用いる場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限らず、砲弾型のLEDを用いる構成としてもよい。 Furthermore, although the case where surface mount type LED was used was mentioned as an example in above-mentioned embodiment, it is not necessarily restricted to this, It is good also as a structure which uses bullet-type LED.
なお、前述の実施形態では、レンズ13として両凸型のレンズを用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、レンズ13として片凸型のレンズを用いる構成としてもよい。また、レンズ13としては球面レンズと非球面レンズとのうちのいずれを用いる構成としてもよい。
In the above-described embodiment, a configuration in which a biconvex lens is used as the
また、前述の実施形態では、拡散透過部材として拡散板14を用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、透過型のスクリーンや拡散シートを拡散透過部材として用いる構成としてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the configuration using the
さらに、前述の実施形態では、バックライト10に拡散透過部材として拡散板14を備える構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、バックライト10に拡散透過部材を備えない構成としてもよい。
Furthermore, in the above-described embodiment, the configuration in which the
なお、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the technical means disclosed in different embodiments can be appropriately combined. Such embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
10 バックライト(発光部、照明装置)、11 回路基板、12・12a LED(光源)、13・13a レンズ(第1レンズ)、14 拡散板(拡散透過部材)、30 シリンドリカルレンズ(第2レンズ、照明装置)、40 凸レンズ(第2レンズ)、50 液晶表示パネル(表示素子)、100・200 ヘッドアップディスプレイ装置
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記表示素子と前記発光部との間に配置される第2レンズとを備え、前記表示素子を照明する照明装置であって、
前記第2レンズは、前記複数の第1レンズの配列方向と交差する側面を有し、
配列された前記複数の第1レンズのうち、少なくともいずれかの第1レンズについては、当該第1レンズからの射出光の指向半値角内における少なくとも一部の光が前記第2レンズの側面に臨界角以上で入射するよう設けられていることを特徴とする照明装置。 A plurality of light sources arranged in columns, and a plurality of the plurality of first lenses arranged corresponding to each of the light source, the light emitted from the light source, transmission through the first lens A light emitting part that emits toward the display element;
A lighting device comprising a second lens disposed between the display element and the light emitting unit, and illuminating the display element,
The second lens has a side surface that intersects an arrangement direction of the plurality of first lenses,
Among arrayed the plurality of first lens, for at least one of the first lens, on the side surface of at least part of the light the second lens in the light emitted directional half angle in from the first lens An illuminating device provided to be incident at a critical angle or more.
前記表示素子を透過した光が車両のフロントウインドシールドに投影されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の照明装置。 Used in vehicle head-up display devices,
The illumination device according to claim 1, wherein the light transmitted through the display element is projected onto a front windshield of a vehicle.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247844A JP5310482B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009247844A JP5310482B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lighting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011096448A JP2011096448A (en) | 2011-05-12 |
JP5310482B2 true JP5310482B2 (en) | 2013-10-09 |
Family
ID=44113172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009247844A Expired - Fee Related JP5310482B2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Lighting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5310482B2 (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102548363B1 (en) * | 2015-10-08 | 2023-06-27 | 엘지이노텍 주식회사 | Head-Up display |
JP2018067107A (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-26 | コイト電工株式会社 | display |
JP2021139956A (en) * | 2020-03-02 | 2021-09-16 | 株式会社デンソー | Virtual image display device |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05104979A (en) * | 1991-10-18 | 1993-04-27 | Asahi Glass Co Ltd | Head up display |
JPH10133026A (en) * | 1996-10-31 | 1998-05-22 | Canon Inc | Illuminator having light transmission body |
JP2006019027A (en) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Nippon Seiki Co Ltd | Lighting system |
JP2007108429A (en) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Denso Corp | Display device and headup display device for vehicle equipped therewith |
JP2007257857A (en) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Stanley Electric Co Ltd | Lighting device |
JP5126051B2 (en) * | 2008-12-25 | 2013-01-23 | 株式会社デンソー | Lighting device |
JP4952762B2 (en) * | 2009-09-30 | 2012-06-13 | 株式会社デンソー | Lighting device |
JP2011090217A (en) * | 2009-10-23 | 2011-05-06 | Denso Corp | Lighting device |
-
2009
- 2009-10-28 JP JP2009247844A patent/JP5310482B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011096448A (en) | 2011-05-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6078798B2 (en) | Head-up display, lighting device, and moving body equipped with the same | |
JP2011090217A (en) | Lighting device | |
JP4952762B2 (en) | Lighting device | |
JP6715829B2 (en) | Direct-view display device and lighting unit for direct-view display device | |
JP4873683B2 (en) | Surface light source device | |
EP3076223A1 (en) | Headup display and mobile body provided with headup display | |
JP2018018706A (en) | Luminaire and headup display device | |
JP6921327B2 (en) | HUD lighting system, head-up display device and implementation method | |
JP6544569B2 (en) | Liquid crystal display | |
TW200736731A (en) | Direct-type backlight device | |
JP2019086560A (en) | Head-up display device | |
JP6550923B2 (en) | Display device | |
BR112014019365B1 (en) | METHOD TO ILLUMINATE AN ARRAY OF TRANSPARENT PIXELS OF IMAGE FORMATION OF A SCREEN, LIGHTING DEVICE, AND SCREEN FOR PRESENTING IMAGES | |
JP2018083593A (en) | Display device | |
JP2016065908A (en) | Head-up display device | |
TW201629588A (en) | Contrast enhancement sheet and display device comprising the same | |
JP2016065907A (en) | Head-up display device | |
US20220179128A1 (en) | Light Source Lens, Illumination Unit, And Display Unit | |
JP5310482B2 (en) | Lighting device | |
JP5310466B2 (en) | Lighting device | |
TWI522696B (en) | Electronic device having transparent display function and display device thereof | |
WO2016194798A1 (en) | Planar light source device and liquid crystal display device | |
JP4703611B2 (en) | Backlight light source, display device, and light emitting device | |
JP6177074B2 (en) | Surface light unit | |
WO2018139157A1 (en) | Lighting device and head-up display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120224 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130326 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130515 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130604 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130617 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5310482 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |