JP6798847B2 - Head-up display device and its light source device - Google Patents

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本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関し、特に、当該ヘッドアップディスプレイ装置への利用に適した、固体発光素子を利用した面状の光源として利用可能な光源装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device, and more particularly to a light source device that can be used as a planar light source using a solid-state light emitting element, which is suitable for use in the head-up display device.

近年におけるLED等の固体発光素子の著しい発展に伴って、当該固体発光素子を光源として利用した照明装置は、小型・軽量で、かつ、低消費電力で環境保護にも優れた長寿命な光源として、各種の照明器具において広く利用されてきている。 With the remarkable development of solid-state light-emitting elements such as LEDs in recent years, lighting devices that use the solid-state light-emitting elements as light sources have become compact and lightweight, low power consumption, and long-life light sources with excellent environmental protection. , Has been widely used in various lighting fixtures.

従来、例えば、以下の特許文献によれば、プロジェクタ用の光源装置として、シンプルな構成の半導体光源装置であって、効率よく半導体発光素子を冷却して明るく発光する半導体素子光源装置が既に知られている。 Conventionally, for example, according to the following patent documents, as a light source device for a projector, a semiconductor light source device having a simple configuration, which efficiently cools a semiconductor light emitting element and emits bright light, is already known. ing.

特開2016-33668号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-33668

しかしながら、上述した従来技術(特許文献1)において開示された半導体光源装置では、主に、半導体発光素子を効率よく冷却することにより、当該素子がショートして機能しなくなることを防止し、もって、効率よくかつ明るく発光する半導体素子光源装置を提供するものであり、半導体素子からの発光は、当該素子に対向して設けられた単数または複数のレンズを利用して集光する構成であった。そのため、従来技術では、半導体光源であるLEDによる発光効率の向上を可能とするものの、しかしながら、発光光を十分に集光して利用することは難しく、特に、高い光量の発光性能が求められるプロジェクタや、更には、ヘッドアップディスプレイ(Head Up Display:以下、「HUD」)装置や車両用のヘッドランプ装置等においては、その光利用効率特性や均一照明特性において、未だ不十分であり、種々の改善の余地が存在していた。 However, in the semiconductor light source device disclosed in the above-mentioned prior art (Patent Document 1), mainly by efficiently cooling the semiconductor light emitting element, it is possible to prevent the element from being short-circuited and failing to function. A semiconductor element light source device that emits light efficiently and brightly is provided, and light emission from the semiconductor element is focused by using a single or a plurality of lenses provided so as to face the element. Therefore, in the prior art, it is possible to improve the luminous efficiency by the LED which is a semiconductor light source, but it is difficult to sufficiently collect and use the emitted light, and in particular, a projector which requires a high light emitting performance. Furthermore, in head-up display (hereinafter, "HUD") devices, headlamp devices for vehicles, etc., their light utilization efficiency characteristics and uniform lighting characteristics are still insufficient, and various types of devices are used. There was room for improvement.

そこで、本発明は、小型・軽量であり、発光光の利用効率が高いヘッドアップディスプレイ装置と光源装置を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a head-up display device and a light source device which are compact and lightweight and have high utilization efficiency of emitted light.

上記の目的を達成するための一実施の態様として、本発明によれば、車両のウインドシールド、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、光源装置を備え、かつ、前記光源装置から投射される光により映像光を生成する映像表示装置と、前記映像表示装置からの映像光を反射して前記ウインドシールド、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーとを備えるものにおいて、前記映像表示装置を構成する前記光源装置は、少なくとも、光を発生する半導体光源素子と、前記半導体光源素子からの出射光を前記映像光に変換する光学装置と、前記半導体光源素子と前記光学装置との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部と、前記半導体光源素子から入射した光を前記光学装置に対して出射する光出射部とを備えた導光体を備えており、前記導光体の前記光出射部は、前記光学装置の光入射部に対応した形状を有しているヘッドアップディスプレイ装置が提供される。 As one embodiment for achieving the above object, according to the present invention, an image light is projected onto a windshield of a vehicle or a combiner provided immediately before the windshield of the vehicle, and an imaginary image obtained by the reflected light is used. A head-up display device that provides an image to the driver, which is provided with a light source device and generates image light from the light projected from the light source device, and an image light from the image display device. In a device including the windshield or a concave mirror that reflects and projects onto the combiner, the light source device constituting the image display device includes at least a semiconductor light source element that generates light and the semiconductor light source element. An optical device that converts the light emitted from the semiconductor light source into the image light, a light incident portion that is arranged between the semiconductor light source element and the optical device and that incidents the light emitted from the semiconductor light source element, and the semiconductor light source element. A light guide body is provided with a light emitting portion that emits light incident from the light beam to the optical device, and the light emitting portion of the light guide body has a shape corresponding to the light incident portion of the optical device. A head-up display device having the above is provided.

また、上記の目的を達成するための他の実施の態様として、少なくとも、光を発生する半導体光源素子と、前記半導体光源素子からの出射光に所定の処理を行う光学素子と、前記半導体光源素子と前記光学素子との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部と、前記光学素子に対して、前記半導体光源素子から入射した光を出射する光出射部とを備えた導光体とを備えた光源装置であって、前記導光体の前記光出射部は、前記光学素子の光入射部に対応した形状を有している光源装置が提供される。 In addition, as another embodiment for achieving the above object, at least, a semiconductor light source element that generates light, an optical element that performs a predetermined process on the light emitted from the semiconductor light source element, and the semiconductor light source element. A light incident portion that is arranged between the optical element and the optical element and emits light emitted from the semiconductor light source element, and a light emitting portion that emits light incident from the semiconductor light source element to the optical element. A light source device including a light source device provided with the light source, wherein the light emitting portion of the light guide body has a shape corresponding to a light incident portion of the optical element.

本発明によれば、小型・軽量であり、発光光の利用効率が高いヘッドアップディスプレイ装置と光源装置が提供されるという優れた効果が発揮される。 According to the present invention, an excellent effect of providing a head-up display device and a light source device which are compact and lightweight and have high utilization efficiency of emitted light is exhibited.

本発明の実施例に係る光源装置を適用した一例として、映像表示装置を含むヘッドアップディスプレイ装置の全体概観を示す展開斜視図である。As an example to which the light source device according to the embodiment of the present invention is applied, it is a developed perspective view which shows the whole overview of the head-up display device including the image display device. 映像表示装置の内部構成の概観を示す展開斜視図である。It is a developed perspective view which shows the overview of the internal structure of the image display device. 光源装置の内部構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the internal structure of a light source device. 光源装置を構成するコリメータと偏光変換素子の構成と動作を示す一部拡大断面図である。It is a partially enlarged sectional view which shows the structure and operation of the collimator and the polarization conversion element which make up a light source device. コリメータと偏光変換素子の構成の比較例を示す一部拡大断面図である。It is a partially enlarged sectional view which shows the comparative example of the structure of a collimator and a polarization conversion element. 光源装置の内部構成の他の構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other structural example of the internal structure of a light source device. 光源装置の合成拡散ブロックを示す側面図とその一部を拡大した一部拡大断面図である。It is the side view which shows the synthetic diffusion block of a light source apparatus, and is the partially enlarged sectional view which enlarged the part. 光源装置を構成する導光体の詳細を示す全体斜視図、その断面図、断面の詳細を示す一部拡大断面図である。It is an overall perspective view which shows the detail of the light guide body which comprises a light source device, the cross-sectional view thereof, and the partially enlarged sectional view which shows the detail of a cross section. 導光体の説明のために反射面と連接面を拡大して示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reflection surface and the articulation surface enlarged for the explanation of a light guide body. 導光体の説明のために反射面と連接面を拡大して示す上面および側面図である。It is a top view and a side view which shows the reflection surface and the articulation surface enlarged for the explanation of a light guide body. 導光体の比較例を示す側面図である。It is a side view which shows the comparative example of a light guide body. 導光体の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the light guide body. 導光体の他の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the other modification of a light guide body. 導光体の更に他の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the further modification example of a light guide body. 機能性散乱面を利用した導光体の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the light guide body using a functional scattering surface. 機能性散乱面について説明する特性曲線を含む図である。It is a figure which includes the characteristic curve explaining a functional scattering surface. 機能性散乱面による効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect by a functional scattering surface. 導光体の加工の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of processing of a light guide body. 光源装置を適用した映像表示装置の他の例を示す映像表示装置の全体外観斜視図である。It is an overall appearance perspective view of the image display device which shows another example of the image display device to which the light source device is applied. より大きな液晶表示装置用の導光体の変形例を示す上面および側面図である。It is a top surface and side view which shows the modification of the light guide body for a larger liquid crystal display device. 上記図20の導光体の変形例を示す側面図である。It is a side view which shows the modification of the light guide body of FIG. 導光体の入射面または出射面に形成したテクスチャーの具体例を示す上面図である。It is a top view which shows the specific example of the texture formed on the entrance surface or the exit surface of a light guide body. 導光体を組み合わせたより大型の光源装置の構成の一例を示す全体側面図である。It is an overall side view which shows an example of the structure of the larger-sized light source device which combined the light guide body. 複数の光入射部を備えた導光体からなる光源装置の構成の一例を示す全体側面図である。It is an overall side view which shows an example of the structure of the light source apparatus which consists of a light guide body which includes a plurality of light incident parts. 導光体を偏光変換素子により形成した構成の一例を示す上面および側面図である。It is a top surface and side view which shows an example of the structure which formed the light guide body by a polarization conversion element.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。一方で、ある図において符号を付して説明した部位について、他の図の説明の際に再度の図示はしないが同一の符号を付して言及する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In addition, in all the drawings for explaining the embodiment, in principle, the same reference numerals are given to the same parts, and the repeated description thereof will be omitted. On the other hand, the parts described with reference numerals in one figure may be referred to with the same reference numerals in the explanation of other figures, although they are not shown again.

図1は、以下に詳述する本発明の実施例に係る光源装置を、一例として、ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置1に適用した例を示す展開斜視図である。本発明の実施例に係る光源装置を含む映像表示装置30は、その筐体である外装ケース155の一部に取り付けられ、当該ケースの内部には、凹面ミラー141および歪み補正レンズ143等が収納されている。そして、上部外装ケース151の上面には、映像光がウインドシールド(図示せず)に向かって投射される開口部が形成されており、当該開口部は防眩板152(グレアトラップ)によって覆われている。また、図中の符号142は、上記凹面ミラー141の位置を調整するための電動モータなどにより構成される凹面ミラー駆動部を示している。 FIG. 1 is a developed perspective view showing an example in which the light source device according to the embodiment of the present invention described in detail below is applied to the head-up display (HUD) device 1 as an example. The image display device 30 including the light source device according to the embodiment of the present invention is attached to a part of the outer case 155 which is the housing thereof, and the concave mirror 141, the distortion correction lens 143, and the like are housed inside the case. Has been done. An opening is formed on the upper surface of the upper exterior case 151 to project the image light toward the windshield (not shown), and the opening is covered with the antiglare plate 152 (glare trap). ing. Further, reference numeral 142 in the drawing indicates a concave mirror driving unit configured by an electric motor or the like for adjusting the position of the concave mirror 141.

かかる構成のHUD装置1では、上記の映像表示装置30から出射した映像光は、ここでは図示しない表示距離調整機構やミラー駆動部などを介して車両のウインドシールドに投射されることは、当業者であれば明らかであろう。また、凹面ミラー141の角度を調整することで、映像をウインドシールドに投射する位置を調整することにより、運転者が見る虚像の表示位置を上下方向に調整可能としてもよい。なお、虚像として表示する内容は特に限定されず、例えば、車両情報やナビゲーション情報、図示しないカメラ映像(監視カメラやアラウンドビュアー等)で撮影した前方の風景の映像などを適宜表示することができる。 In the HUD device 1 having such a configuration, the image light emitted from the image display device 30 is projected onto the windshield of the vehicle via a display distance adjusting mechanism, a mirror drive unit, or the like (not shown here). If so, it will be clear. Further, by adjusting the angle of the concave mirror 141, the position of projecting the image onto the windshield may be adjusted so that the display position of the virtual image seen by the driver can be adjusted in the vertical direction. The content to be displayed as a virtual image is not particularly limited, and for example, vehicle information, navigation information, an image of a landscape in front taken by a camera image (surveillance camera, around viewer, etc.) not shown can be appropriately displayed.

続いて、上述した映像表示装置30について、図2を用いて以下に詳細に説明する。映像表示装置30は、例えば、プラスチックなどにより形成された光源装置ケース11の内部に、後にも詳述するLED素子、コリメータ、合成拡散ブロック、導光体などを収納して構成されている。また、映像表示装置30の上面には、液晶表示素子(LCD)50が取り付けられており、その一の側面には、半導体光源であるLED(Light Emitting Diode)素子やその制御回路を実装したLED基板12が取り付けられている。更に、当該LED基板12の外側面には、上記LED素子および制御回路で発生する熱を冷却するためのヒートシンク(放熱フィン)13が取り付けられている。 Subsequently, the video display device 30 described above will be described in detail below with reference to FIG. The image display device 30 is configured by accommodating, for example, an LED element, a collimator, a synthetic diffusion block, a light guide, and the like, which will be described in detail later, inside a light source device case 11 made of plastic or the like. A liquid crystal display element (LCD) 50 is attached to the upper surface of the image display device 30, and an LED (Light Emitting Diode) element, which is a semiconductor light source, and an LED having a control circuit thereof are mounted on one side surface thereof. The board 12 is attached. Further, a heat sink (radiating fin) 13 for cooling the heat generated by the LED element and the control circuit is attached to the outer surface of the LED substrate 12.

また、上述した映像表示装置30では、光源装置ケース11の上面に取り付けられた液晶表示素子50は、液晶表示パネルフレーム51と、当該フレームに取り付けられた液晶表示パネル52と、更に、当該パネルに電気的に接続されたFPC(フレキシブル配線基板)53とから構成されている。 Further, in the video display device 30 described above, the liquid crystal display element 50 attached to the upper surface of the light source device case 11 is attached to the liquid crystal display panel frame 51, the liquid crystal display panel 52 attached to the frame, and further to the panel. It is composed of an electrically connected FPC (flexible wiring board) 53.

なお、以上の説明からも明らかなように、例えば、HUD装置の場合には、車両のダッシュボードと言う狭小な空間内へ組み込まれるという事情から、HUD装置1を構成する本発明の実施例に係る光源装置を含む映像表示装置30に対しては、特に、モジュール化により小型でかつ高効率であり、好適に利用可能であることが好ましい。 As is clear from the above description, for example, in the case of a HUD device, it is incorporated in a narrow space called a dashboard of a vehicle, so that the embodiment of the present invention constituting the HUD device 1 is used. With respect to the image display device 30 including the light source device, it is particularly preferable that the image display device 30 is compact and highly efficient due to modularization, and can be suitably used.

図3には、上記映像表示装置30の内部、即ち、光源装置のケース11内に収納されている光学系の一例として、偏光機能を備えた光学系の構成を示す。即ち、本発明の実施例に係る光源を構成する複数(本例では、2個)のLED14a、14bが、LEDコリメータ15に対して所定の位置に取り付けられている。 FIG. 3 shows the configuration of an optical system having a polarization function as an example of an optical system housed inside the image display device 30, that is, in the case 11 of the light source device. That is, a plurality of (two in this example) LEDs 14a and 14b constituting the light source according to the embodiment of the present invention are attached at predetermined positions with respect to the LED collimator 15.

なお、当該LEDコリメータ15の光の出射側には、詳細は後述するが、LEDコリメータ15の中心軸に対して、左右対称に配置された偏光ビームスプリッタ(Polarizing Beam Splitter)、位相板等の光学部材からなる偏光変換素子21が設けられている。更に、当該偏光変換素子21の出射側には、矩形状の合成拡散ブロック16が設けられている。即ち、LED14aまたは14bから射出された光は、LEDコリメータ15の働きにより平行光となって偏光変換素子21へ入射し、上記偏光変換素子21により所望の偏光光に変換された後、合成拡散ブロック16へ入射する。 Although details will be described later on the light emitting side of the LED collimator 15, optics such as a polarizing beam splitter (Polarizing Beam Splitter) and a phase plate arranged symmetrically with respect to the central axis of the LED collimator 15. A polarization conversion element 21 made of a member is provided. Further, a rectangular synthetic diffusion block 16 is provided on the exit side of the polarization conversion element 21. That is, the light emitted from the LED 14a or 14b becomes parallel light by the action of the LED collimator 15 and enters the polarization conversion element 21, is converted into the desired polarization light by the polarization conversion element 21, and then the synthetic diffusion block. It is incident on 16.

更に、上記合成拡散ブロック16の出射面側には、一例を示すと、上記図3にも示すように、第1の拡散板18aを介して、断面略三角形の導光体17が設けられており、その上面には、第2の拡散板18bが取り付けられている。これにより、上記LEDコリメータ15の水平光は、当該導光体17の働きにより図の上方に反射され、上記液晶表示素子50の入射面に導かれる。なお、その際、上記第1および第2の拡散板18a、18bによって、その強度が均一化される。 Further, on the exit surface side of the synthetic diffusion block 16, as shown in FIG. 3, a light guide body 17 having a substantially triangular cross section is provided via the first diffusion plate 18a. A second diffuser plate 18b is attached to the upper surface of the cage. As a result, the horizontal light of the LED collimator 15 is reflected upward in the figure by the action of the light guide body 17 and is guided to the incident surface of the liquid crystal display element 50. At that time, the strength is made uniform by the first and second diffusion plates 18a and 18b.

続いて、上述した本発明の実施例に係る光源装置を構成する主要な部品について、その各部の詳細を含めて以下に説明する。 Subsequently, the main parts constituting the light source device according to the embodiment of the present invention described above will be described below including the details of each part.

図4にも示すように、本発明の実施例に係る光源装置は、LED基板12上に形成された、単数または複数の半導体発光素子であるLED素子14a、14bと、当該素子の発光面に対向して配置されたLEDコリメータ15とから構成されている。なお、LEDコリメータ15は、例えば、ポリカーボネート等の耐熱性が優れ、かつ透光性の樹脂により形成されており、図4にも示すように、LED基板12上において、LED素子14を中心としてその周囲を取り囲むように形成されている。より具体的には、LEDコリメータ15は、略放物断面を回転して得られる円錐形状の外周面156を有すると共に、光の入射側であるその頂部には、所定の湾曲面を有する凹部153が形成されており、その略中央部にLED素子14a、14bが配置される。なお、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面151を形成する放物面(リフレクター部)は、凹部153の湾曲面と共に、LED素子14a、14bから周辺方向に出射して凹部153内の空気を通って当該LEDコリメータの内部に入射する光が、当該放物面において全反射する角度の範囲内で入射するように設定されている。このように、放物面における全反射を利用することによれば、LEDコリメータの外周面に金属の反射膜を形成するなどの工程を必要としないことから、装置をより安価に製造することが可能となる。 As also shown in FIG. 4, the light source device according to the embodiment of the present invention is formed on the LED substrate 12, and is formed on the LED elements 14a and 14b, which are one or more semiconductor light emitting elements, and the light emitting surface of the elements. It is composed of LED collimeters 15 arranged to face each other. The LED collimator 15 is made of, for example, a resin having excellent heat resistance and translucency such as polycarbonate. As shown in FIG. 4, the LED collimator 15 is formed on the LED substrate 12 with the LED element 14 as the center. It is formed so as to surround the surroundings. More specifically, the LED collimator 15 has a conical outer peripheral surface 156 obtained by rotating a substantially parabolic cross section, and a recess 153 having a predetermined curved surface at the top thereof on the incident side of light. Is formed, and LED elements 14a and 14b are arranged in a substantially central portion thereof. The parabolic surface (reflector portion) forming the conical outer peripheral surface 151 of the LED collimator 15 is emitted from the LED elements 14a and 14b in the peripheral direction together with the curved surface of the concave portion 153 and passes through the air in the concave portion 153. Therefore, the light incident on the inside of the LED collimator is set to be incident within the range of the total reflection angle on the paraboloid. As described above, by utilizing the total reflection on the paraboloid, the apparatus can be manufactured at a lower cost because a step such as forming a metal reflective film on the outer peripheral surface of the LED collimator is not required. It will be possible.

また、LEDコリメータ15の凹部153の中央部には、所定の湾曲面を有する入射面(レンズ面)157が形成されており、対向する面(出射面)154に形成された凸状部(レンズ面)158と共に、所謂、集光作用を有する凸レンズを形成している。なお、この凸状部158は、平面または内側に凹んだ凹状のレンズ面として形成してもよい。即ち、LEDコリメータ15は、その円錐形状の外形の中央部には、LEDコリメータ15からの発光を出射面側に集める集光レンズの機能を有すると共に、その外周面156(リフレクター部)においても、同様に、LED素子14a、14bから周辺方向に出射する光を集光して出射面側に導く機能を有している。 Further, an incident surface (lens surface) 157 having a predetermined curved surface is formed in the central portion of the concave portion 153 of the LED collimator 15, and a convex portion (lens) formed on the opposing surface (exit surface) 154. Surface) Together with 158, a so-called convex lens having a condensing action is formed. The convex portion 158 may be formed as a flat surface or a concave lens surface recessed inward. That is, the LED collimator 15 has a function of a condensing lens that collects light emitted from the LED collimator 15 on the emission surface side in the central portion of the outer shape of the conical shape, and also has an outer peripheral surface 156 (reflector portion) thereof. Similarly, it has a function of condensing the light emitted from the LED elements 14a and 14b in the peripheral direction and guiding it to the exit surface side.

なお、上記のLED基板12は、図4にも示すように、LEDコリメータ15に対して、その表面上のLED素子14a、14bが、それぞれ、その凹部153の中央部に位置するように配置されて固定される。 As shown in FIG. 4, the LED substrate 12 is arranged such that the LED elements 14a and 14b on the surface of the LED collimator 15 are located at the center of the recess 153, respectively. Is fixed.

かかる構成によれば、LED素子14a、14bから放射される光のうち、特に、その中央部分から出射光軸(図の右方向)に向かって放射される光は、上述したLEDコリメータ15により、図に矢印で示すように、LEDコリメータ15の外形を形成する2つの凸レンズ面157、158により集光されて平行光となり、また、その他の部分から周辺方向に向かって放射される光は、LEDコリメータ15の円錐形状の外周面(リフレクター部)156を形成する放物面によって反射され、同様に、集光されて平行光となる。換言すれば、その中央部に凸レンズを構成すると共に、その周辺部に放物面を形成したLEDコリメータ15によれば、LED素子14a、14bにより発生された光のほぼ全てを平行光として取り出すことが可能となり、発生した光の利用効率を向上することが可能となる。 According to this configuration, among the lights emitted from the LED elements 14a and 14b, the light emitted from the central portion thereof toward the emitted optical axis (to the right in the figure) is generated by the above-mentioned LED collimator 15. As shown by the arrows in the figure, the light collected by the two convex lens surfaces 157 and 158 forming the outer shape of the LED collimator 15 to become parallel light, and the light radiated from the other parts toward the periphery is LED. It is reflected by the radial surface forming the conical outer peripheral surface (reflector portion) 156 of the collimator 15, and is similarly condensed to become parallel light. In other words, according to the LED collimator 15 in which a convex lens is formed in the central portion thereof and a radial surface is formed in the peripheral portion thereof, almost all the light generated by the LED elements 14a and 14b is taken out as parallel light. It becomes possible to improve the utilization efficiency of the generated light.

また、本実施例では、当該LEDコリメータ15の光の出射側には、偏光ビームスプリッタ、位相板等の光学部材からなる偏光変換素子21が設けられており、これらの素子は、図からも明らかなように、LEDコリメータの中心軸(図の一点鎖線を参照)に対して、左右対称に配置されている。更に、偏光変換素子の出射側には、矩形状の合成拡散ブロック16が設けられている。即ち、LED素子14aまたは14bから射出された光は、LEDコリメータ15の働きにより平行光となって合成拡散ブロック16へ入射する。 Further, in this embodiment, a polarization conversion element 21 made of an optical member such as a polarization beam splitter and a phase plate is provided on the light emitting side of the LED collimator 15, and these elements are clear from the figure. As described above, the LED collimators are arranged symmetrically with respect to the central axis (see the one-point chain line in the figure). Further, a rectangular synthetic diffusion block 16 is provided on the exit side of the polarization conversion element. That is, the light emitted from the LED element 14a or 14b becomes parallel light by the action of the LED collimator 15 and is incident on the synthetic diffusion block 16.

このように、本構成によれば、図5の比較例との比較からも明らかなように、より薄型で、かつ、材料使用量の低減により低コスト化を実現し、光源装置の小型化を可能にする。偏光変換素子の薄型化は、PBS膜で反射した光束と透過した光束の光路長差の増大を防止することから、光路長差による両者の光束形状の差が発生し難いため、特に、複数の光源およびLEDコリメータを用いた系においては、光束形状の違いを要因とする輝度分布の不均一性の解消に有効である。 As described above, according to this configuration, as is clear from the comparison with the comparative example of FIG. 5, the light source device can be downsized by realizing a lower cost by reducing the amount of material used and being thinner. to enable. Since the thinning of the polarization conversion element prevents an increase in the optical path length difference between the light flux reflected by the PBS film and the light flux transmitted, it is difficult for the difference in luminous flux shape between the two due to the difference in optical path length to occur. In a system using a light source and an LED collimator, it is effective in eliminating the non-uniformity of the luminance distribution caused by the difference in the shape of the luminous flux.

更に、図6は、上記映像表示装置30の内部、即ち、光源装置のケース11内に収納されている光学系の他の構成例を示す。即ち、本発明の実施例に係る光源を構成する複数(本例では、4個)のLED素子14a、b、c、dが、LEDコリメータ15に対して所定の位置に取り付けられている。 Further, FIG. 6 shows another configuration example of the optical system housed inside the image display device 30, that is, in the case 11 of the light source device. That is, a plurality of (four in this example) LED elements 14a, b, c, and d constituting the light source according to the embodiment of the present invention are attached to the LED collimator 15 at predetermined positions.

なお、本実施例では、当該LEDコリメータ15の光の出射側には、矩形状の合成拡散ブロック16が設けられているが、上述した偏光変換素子21は設けられておらず、そのため、LED素子14a、b、c、dから射出された光は、偏光されずに、LEDコリメータ15の働きにより平行光となって合成拡散ブロック16へ入射する構成となっている。 In this embodiment, the rectangular composite diffusion block 16 is provided on the light emitting side of the LED collimator 15, but the above-mentioned polarization conversion element 21 is not provided. Therefore, the LED element The light emitted from the 14a, b, c, and d is not polarized, but becomes parallel light by the action of the LED collimator 15 and is incident on the synthetic diffusion block 16.

更に、上記合成拡散ブロック16の出射面側には、一例を示すと図6に示すように、第1の拡散板18aを介して、断面略三角形の導光体17が設けられており、その上面には、第2の拡散板18bが取り付けられている。これにより、上記LEDコリメータ15の水平光は、当該導光体17の働きにより図の上方に反射されて、上記液晶表示素子50の入射面に導かれる。なお、その際、上記第1および第2の拡散板18a、18bによって、その強度が均一化されることは上述の例と同様である。 Further, as shown in FIG. 6, for example, a light guide body 17 having a substantially triangular cross section is provided on the exit surface side of the synthetic diffusion block 16 via the first diffusion plate 18a. A second diffuser plate 18b is attached to the upper surface. As a result, the horizontal light of the LED collimator 15 is reflected upward in the figure by the action of the light guide body 17 and guided to the incident surface of the liquid crystal display element 50. At that time, the strength is made uniform by the first and second diffusion plates 18a and 18b, which is the same as the above example.

続いて、上記映像表示装置30の他の構成要素である、合成拡散ブロック16について、図7を参照しながら説明する。なお、図7(a)は、合成拡散ブロック16の側面を示しており、図7(b)は、上記合成拡散ブロック16の一部を拡大した一部拡大断面を示している。 Subsequently, the synthetic diffusion block 16, which is another component of the video display device 30, will be described with reference to FIG. 7. Note that FIG. 7A shows the side surface of the synthetic diffusion block 16, and FIG. 7B shows a partially enlarged cross section of the synthetic diffusion block 16 which is partially enlarged.

アクリル等の透光性の樹脂により形成された合成拡散ブロック16では、図7(a)および(b)からも明らかなように、その出射面には、多数の断面略三角形状のテクスチャー161がピッチSで形成されており、当該テクスチャー161の働きにより、LEDコリメータ15から出射する光が、以下に述べる導光体17の導光体光入射部(面)171の鉛直方向において拡散される。そして、上記略三角形状のテクスチャー161と、以下に述べる拡散板18a、18bの相互作用により、LEDコリメータ15が離散的に配置されていても、導光体17の出射部173から出射する光の強度分布を均一化することが可能となる。また、ヘッドアップディプレイ装置において、運転者が見る虚像の表示位置は、前述したように、凹面ミラー141の角度を調整することが可能であるが、左右位置の調整機能は一般的に無く、かつ虚像の確認は両眼視が前提になるので、虚像が視認できるエリアは、上下方向に対して、左右方向が広いことが望まれる。上記のような構成を実現するためには、光源装置の配光角の虚像の左右方向に相当する方向を、その前後方向に比べて広くすることが有効である。本構成では、前記合成拡散ブロックのテクスチャー161で拡散され、配向角が広くなる方向を、虚像表示の左右方向とすることにより、虚像が認識できるエリアを左右方向に広くした。 In the synthetic diffusion block 16 formed of a translucent resin such as acrylic, as is clear from FIGS. 7 (a) and 7 (b), a large number of textures 161 having a substantially triangular cross section are formed on the exit surface. The texture 161 is formed at a pitch S, and the light emitted from the LED collimator 15 is diffused in the vertical direction of the light incident portion (plane) 171 of the light guide body 17 described below by the action of the texture 161. Then, due to the interaction between the substantially triangular texture 161 and the diffusers 18a and 18b described below, even if the LED collimators 15 are arranged discretely, the light emitted from the light emitting portion 173 of the light guide body 17 is emitted. It is possible to make the intensity distribution uniform. Further, in the head-up display device, the display position of the virtual image seen by the driver can adjust the angle of the concave mirror 141 as described above, but the left-right position adjustment function is generally not provided. Moreover, since the confirmation of the virtual image is premised on binocular vision, it is desirable that the area where the virtual image can be visually recognized is wider in the horizontal direction than in the vertical direction. In order to realize the above configuration, it is effective to make the direction corresponding to the left-right direction of the virtual image of the light distribution angle of the light source device wider than the front-back direction thereof. In this configuration, the area where the virtual image can be recognized is widened in the left-right direction by setting the direction in which the texture 161 of the synthetic diffusion block is diffused and the orientation angle is widened to the left-right direction of the virtual image display.

特に、上述したテクスチャー161によれば、光の拡散方向を導光体側面方向に限定すること、更には、側面方向の拡散性の制御が可能となることから、上記第1および第2の拡散板18a、18bの等方拡散性を弱くすることが可能となり、その結果、光利用効率が向上し、特性の良い光源装置が実現できることとなる。なお、本例では、略三角形状のテクスチャー161の一例として、角度γ=30度、その形成ピッチS=0.5mmとした例を示す。 In particular, according to the texture 161 described above, the diffusion direction of light can be limited to the side surface direction of the light guide body, and the diffusivity in the side surface direction can be controlled. Therefore, the first and second diffusions are described above. It is possible to weaken the isotropic diffusivity of the plates 18a and 18b, and as a result, the light utilization efficiency is improved and a light source device having good characteristics can be realized. In this example, as an example of the substantially triangular texture 161, an example in which the angle γ = 30 degrees and the formation pitch S = 0.5 mm is shown.

<導光体>
続いて、上記映像表示装置30を構成する導光体17の詳細について、以下に、図8を参照しながら説明する。なお、この導光体17は、上述した光源装置から平行光として入射面から取り入れた光を内部で反射・屈折して所望の方向に導くと共に、所望の面積有する面状の光として取り出す機能を有する。
<Light guide body>
Subsequently, the details of the light guide body 17 constituting the video display device 30 will be described below with reference to FIG. The light guide body 17 has a function of internally reflecting and refracting light taken from an incident surface as parallel light from the above-mentioned light source device to guide it in a desired direction and extracting it as planar light having a desired area. Have.

図8(a)は、当該導光体17の全体を示す斜視図を、図8(b)はその断面を、そして、図8(c)および(d)は、断面の詳細を示す一部拡大断面図である。 8 (a) is a perspective view showing the entire light guide body 17, FIG. 8 (b) is a cross section thereof, and FIGS. 8 (c) and 8 (d) are a part showing the details of the cross section. It is an enlarged sectional view.

導光体17は、例えば、アクリル等の透光性の樹脂により断面略三角形(図8(b)参照)に形成された部材であり、そして、図8(a)からも明らかなように、上記合成拡散ブロック16の出射面に第1の拡散板18aを介して対向する導光体光入射部(面)171と、斜面を形成する導光体光反射部(面)172と、第2の拡散板18bを介して上記液晶表示素子50の液晶表示パネル52と対向する導光体光出射部(面)173とを備えている。 The light guide body 17 is a member formed of, for example, a translucent resin such as acrylic into a substantially triangular cross section (see FIG. 8 (b)), and as is clear from FIG. 8 (a), A light guide body light incident portion (plane) 171 facing the exit surface of the composite diffusion block 16 via the first diffuser plate 18a, a light guide body light reflection portion (plane) 172 forming a slope, and a second The light guide body light emitting portion (plane) 173 facing the liquid crystal display panel 52 of the liquid crystal display element 50 is provided via the diffuser plate 18b of the above.

この導光体17の導光体光反射部(面)172には、その一部拡大図である図8(c)および(d)に詳細に示すように、多数の反射面172aと連接面172bとが交互に鋸歯状に形成されている。そして、反射面172a(図では右上がりの線分)は、図において一点鎖線で示す水平面に対してαn(n:自然数であり、本例では、例えば、1〜130である)を形成しており、その一例として、ここでは、αnを43度以下(但し、0度以上)に設定している。 The light guide body light reflecting portion (plane) 172 of the light guide body 17 is connected to a large number of reflecting surfaces 172a, as shown in detail in FIGS. 8 (c) and 8 (d), which are partially enlarged views thereof. 172b and 172b are alternately formed in a serrated shape. Then, the reflecting surface 172a (a line segment rising to the right in the figure) forms αn (n: a natural number, for example, 1 to 130 in this example) with respect to the horizontal plane indicated by the alternate long and short dash line in the figure. As an example, here, αn is set to 43 degrees or less (however, 0 degrees or more).

他方、連接面172b(図では右下がりの線分)は、反射面に対してβn(n:自然数であり、本例では、例えば、1〜130である)を形成している。即ち、反射部の連接面172bは、入射光に対して、後に述べる散乱体の半値角の範囲で影になる角度に傾斜されている。後にも詳述するが、α1、α2、α3、α4…は反射面仰角を形成し、β1、β2、β3、β4…は反射面と連接面との相対角度を形成しており、その一例として、90度以上(但し、180度以下)に設定されている。なお、本例では、β1=β2=β3=β4= …=β22=…β130である。 On the other hand, the articulated surface 172b (a line segment that descends to the right in the figure) forms βn (n: a natural number, for example, 1 to 130 in this example) with respect to the reflecting surface. That is, the articulating surface 172b of the reflecting portion is inclined with respect to the incident light at an angle that becomes a shadow within the range of the half-value angle of the scatterer described later. As will be described in detail later, α1, α2, α3, α4 ... Form the elevation angle of the reflecting surface, and β1, β2, β3, β4 ... Form the relative angle between the reflecting surface and the connecting surface, and as an example thereof. , 90 degrees or more (however, 180 degrees or less) is set. In this example, β1 = β2 = β3 = β4 = ... = β22 = ... β130.

図9および図10には、説明のために、導光体17に対して反射面172aと連接面172bの大きさを相対的に拡大した模式図を示す。導光体17の導光体光入射部(面)171では、主たる光線が、反射面172aに対して入射角が大きくなる方向にδだけ偏向されている(図10(b)参照)。即ち、導光体光入射部(面)171は、光源側に傾斜した湾曲の凸形状に形成されている。これによれば、合成拡散ブロック16の出射面からの平行光は、第1の拡散板18aを介して拡散されて入射し、図からも明らかなように、導光体光入射部(面)171により上方に僅かに屈曲(偏向)しながら導光体光反射部(面)172に達する(図11の例と比較)。 9 and 10 show a schematic view in which the sizes of the reflecting surface 172a and the connecting surface 172b are relatively enlarged with respect to the light guide body 17 for the sake of explanation. In the light light incident portion (plane) 171 of the light guide body 17, the main light beam is deflected by δ in the direction in which the incident angle increases with respect to the reflection surface 172a (see FIG. 10B). That is, the light incident part (plane) 171 of the light guide body is formed in a curved convex shape inclined toward the light source side. According to this, the parallel light from the exit surface of the synthetic diffusion block 16 is diffused and incident through the first diffusion plate 18a, and as is clear from the figure, the light incident portion (plane) of the light guide body. It reaches the light guide body light reflecting portion (plane) 172 while being slightly bent (deflected) upward by 171 (compared to the example of FIG. 11).

なお、この導光体光反射部(面)172には、多数の反射面172aと連接面172bとが交互に鋸歯状に形成されており、拡散光は、各々の反射面172a上で全反射されて上方に向かい、更には、導光体光出射部(面)173や第2の拡散板18bを介して、平行な拡散光として液晶表示パネル52へ入射する。そのため、反射面仰角α1、α2、α3、α4…は、各々の反射面172aが前記拡散光に対して臨界角以上の角度となるように設定されており、他方、反射面172aと連接面172bとの相対角度β1、β2、β3、β4…は、上述したように一定の角度、その理由は後にも述べるが、より好ましくは、90度以上の角度(βn≧90°)に設定されている。 A large number of reflecting surfaces 172a and connecting surfaces 172b are alternately formed in a sawtooth shape on the light guide body light reflecting portion (surface) 172, and diffused light is totally reflected on each reflecting surface 172a. Then, the light is incident on the liquid crystal display panel 52 as parallel diffused light via the light guide body light emitting portion (plane) 173 and the second diffuser plate 18b. Therefore, the reflecting surface elevation angles α1, α2, α3, α4 ... Are set so that each reflecting surface 172a has an angle equal to or higher than the critical angle with respect to the diffused light, while the reflecting surface 172a and the connecting surface 172b are set. The relative angles β1, β2, β3, β4, etc. with and are set to constant angles as described above, and the reason thereof will be described later, but more preferably 90 degrees or more (βn ≧ 90 °). ..

上述した構成により、各反射面172aが前記拡散光に対して常に臨界角以上の角度となるような構成になっているので、導光体光反射部172に金属等の反射膜を形成しなくても、全反射が可能となり、低コストで、所望の方向に導くと共に、所望の面積有する面状の光として取り出す機能する、導光体を備えた光源装置を実現できる。一方、比較例となる図11に示したように、導光体17の導光体入射部で、主たる光線の屈曲(偏光)が無い場合は、拡散光の一部が反射面172aに対して、臨界角以下になってしまい、十分な反射率が確保できないので、特性の良い(明るい)光源装置、即ち、映像表示装置が実現できない。 With the above-described configuration, each reflecting surface 172a is configured so that the angle is always equal to or higher than the critical angle with respect to the diffused light, so that a reflective film such as metal is not formed on the light guide body light reflecting portion 172. However, it is possible to realize a light source device equipped with a light guide that enables total reflection, guides the light in a desired direction at low cost, and extracts light as planar light having a desired area. On the other hand, as shown in FIG. 11, which is a comparative example, when there is no bending (polarization) of the main light beam at the light guide body incident portion of the light guide body 17, a part of the diffused light with respect to the reflection surface 172a. Since the angle becomes less than the critical angle and sufficient reflectance cannot be secured, a light source device having good characteristics (bright), that is, an image display device cannot be realized.

しかるに上述した導光体17の導光体光反射部(面)172の形状によれば、主たる光の全反射条件を満たすことができ、導光体光反射部172にアルミ等の反射膜を設ける必要がなく、光を効率的に反射することが可能となり、製造コストの上昇を伴うアルミニウム薄膜の蒸着作業なども必要なく、より低コストで、明るい光源が実現できる。また、各相対角βは、連接面172bが、主たる光線L30が合成拡散ブロック16および拡散板18aで拡散した光に対して影になるような角度に設定した。これにより、連接面172bへの不要な光の入射を抑制することで、不要な光の反射を低減でき、特性が良好な光源装置を実現することが可能となる。 However, according to the shape of the light guide body light reflecting portion (surface) 172 of the light guide body 17 described above, the total reflection condition of the main light can be satisfied, and a reflective film such as aluminum is formed on the light guide body light reflecting portion 172. It is not necessary to provide it, light can be reflected efficiently, and there is no need for vapor deposition work of an aluminum thin film, which is accompanied by an increase in manufacturing cost, and a bright light source can be realized at a lower cost. Further, each relative angle β was set so that the connecting surface 172b would be a shadow of the light diffused by the synthetic diffusion block 16 and the diffusion plate 18a by the main light beam L30. As a result, by suppressing the incident of unnecessary light on the articulated surface 172b, the reflection of unnecessary light can be reduced, and a light source device having good characteristics can be realized.

また、上述した導光体17によれば、図9に示すように、連接面Lc1,Lc2,Lc3・・・・と反射面Lr1,Lr2,Lr3・・・・の長さおよび比率を適宜設定することにより、光軸方向における導光体光出射部(面)173の長さを自由に変更することができることから、導光体光入射部(面)171に対して、導光体光出射部(面)173の大きさ(面サイズ)を、上記液晶表示パネル52などの装置に対して適合した、適宜、必要な大きさ(面サイズ)に変更可能な光源装置を実現することが可能となる。このことは、また、光源を構成するLED素子14a、14bの配置形状に依存することなく、導光体光出射部(面)173を所望の形状にすることか可能となることを意味し、即ち、所望の形状の面状の発光源が得られることとなる。更には、光源を構成するLED素子14a、14bの配置を含む設計における自由度の確保にもつながり、装置全体の小型化にも有利である。 Further, according to the light guide body 17 described above, as shown in FIG. 9, the lengths and ratios of the connecting surfaces Lc1, Lc2, Lc3 ... And the reflecting surfaces Lr1, Lr2, Lr3 ... Are appropriately set. By doing so, the length of the light guide body light emitting portion (plane) 173 in the optical axis direction can be freely changed, so that the light guide body light is emitted with respect to the light guide body light incident portion (plane) 171. It is possible to realize a light source device in which the size (surface size) of the portion (surface) 173 can be appropriately changed to a required size (surface size) suitable for the device such as the liquid crystal display panel 52. It becomes. This also means that it is possible to make the light guide body light emitting portion (plane) 173 into a desired shape without depending on the arrangement shape of the LED elements 14a and 14b constituting the light source. That is, a planar light source having a desired shape can be obtained. Further, it leads to securing the degree of freedom in the design including the arrangement of the LED elements 14a and 14b constituting the light source, which is advantageous for the miniaturization of the entire device.

図12には、上記の変形例を示す。図からも明らかなように、この変形例では、導光体17の導光体光入射部(面)171を、上述した湾曲面とは異なり、上記LEDコリメータ15から出射する光に対して垂直な平面とすると共に、当該入射面には、入射する光を上方に僅かに屈曲(偏向)させるための断面垂直三角形状の補助の導光体17aを設けている。更に、図13には、他の変形例として、導光体17の導光体光入射部(面)171を垂直な平面とすると共に、上記LEDコリメータ15を僅かに傾斜させ、もって、入射する光が上方に僅かに屈曲(偏向)させる構成が示されている。即ち、これらの変形例によっても、上記と同様の効果が得られる。 FIG. 12 shows an example of the above modification. As is clear from the figure, in this modification, the light incident portion (plane) 171 of the light guide body 17 is perpendicular to the light emitted from the LED collimator 15, unlike the curved surface described above. An auxiliary light guide body 17a having a vertical triangular cross section is provided on the incident surface so as to bend (deflect) the incident light slightly upward. Further, in FIG. 13, as another modification, the light light incident portion (plane) 171 of the light guide body 17 is made a vertical plane, and the LED collimator 15 is slightly tilted to be incident. A configuration is shown in which the light bends (deflects) slightly upward. That is, the same effect as described above can be obtained by these modified examples.

また、図14にも示すように、導光体光反射部(面)172を構成する連接面172bを適宜設定する(この例では、その中央部の一部の反射面172aでは光が反射しないようにする)ことによれば、導光体17の導光体光出射部(面)173において、反射面172aと連接面172bの比率Lr/Lcを場所によって大きく変更することも可能となる。これにより、図示の例では、導光体17の導光体光出射部(面)173から出射される光は、光軸の方向において左右に分けられている様子が示される。かかる構成は、例えば、HUD装置からの照明光をロス無く上下または左右に分離する場合等において好適であろう。また、前記比率Lr/Lcを適宜調整することにより、部分的に反射光を強くしまたは弱くすることも可能となる。 Further, as shown in FIG. 14, the connecting surface 172b constituting the light guide body light reflecting portion (plane) 172 is appropriately set (in this example, light is not reflected by a part of the reflecting surface 172a in the central portion thereof). According to this, in the light emitting portion (plane) 173 of the light guide body 17, the ratio Lr / Lc of the reflecting surface 172a and the connecting surface 172b can be significantly changed depending on the location. Thereby, in the illustrated example, it is shown that the light emitted from the light guide body light emitting portion (plane) 173 of the light guide body 17 is divided into left and right in the direction of the optical axis. Such a configuration may be suitable, for example, when the illumination light from the HUD device is separated vertically or horizontally without loss. Further, by appropriately adjusting the ratio Lr / Lc, it is possible to partially strengthen or weaken the reflected light.

加えて、上述した導光体17では、図15にも示すように、その導光体光入射部(面)171と導光体光出射部(面)173の少なくとも一方に、それぞれ、以下に述べる機能性散乱面を付与(形成)することにより、上記図6にも示した拡散板18a、18bのいずれかあるいは両方を省略することも可能である。 In addition, in the above-mentioned light guide body 17, as shown in FIG. 15, at least one of the light guide body light incident portion (plane) 171 and the light guide body light emitting portion (plane) 173 is described below. By imparting (forming) the functional scattering surface described above, it is possible to omit either or both of the diffusion plates 18a and 18b also shown in FIG.

この機能性散乱面は、空間周波数の高い成分(細かい成分)の面粗さを低減することにより、不要な発散構成分の低減を図るものである。図16(b)に通常の散乱面の面粗さ空間周波数成分を、図16(a)により好まし散乱特性を有する散乱面の面粗さ空間周波数成分を示す。同図で実線は、図15における導光体の入射面あるいは出射面の紙面に対して鉛直方向に測定した場合の面粗さ空間周波数成分を、波線は、図15における導光体の入射面あるいは出射面の紙面に対して平行方向に測定した場合の面粗さ空間周波数成分を示す。 This functional scattering surface is intended to reduce unnecessary divergence components by reducing the surface roughness of components (fine components) having a high spatial frequency. FIG. 16B shows a surface roughness spatial frequency component of a normal scattering surface, and FIG. 16A shows a surface roughness spatial frequency component of a scattering surface having a preferable scattering characteristic. In the figure, the solid line is the surface roughness spatial frequency component when measured in the vertical direction with respect to the paper surface of the entrance surface or the exit surface of the light guide in FIG. 15, and the wavy line is the incident surface of the light guide in FIG. Alternatively, the surface roughness spatial frequency component when measured in the direction parallel to the paper surface of the exit surface is shown.

通常の散乱面の面粗さ空間周波数分布は、図16(b)に示すように、空間周波数の逆数(1/f)に沿った分布を示す。それに対して、より好ましい面粗さの空間周波数分布は、図16(a)で示すように、空間周波数10/mm以下の低周波および100/mm以上の高周波領域で、低い値となっており面粗さ空間周波数の低周波成分が少なく、中周波成分が適度にあるので、散乱むらが少ない光源が実現できる。また、面粗さ空間周波数の高周波成分が少ないので、散乱光の散乱角が大きくならず、不要構成分が減ることから、明るくかつ均一な輝度分布を有する光源が実現できる。このような特性を実現するためには、更に、前記機能性散乱面は、おり、特に100/mm以上の高周波領域での空間周波数成分を10nm以下にすると、可視光の範囲(波長400nm以上)で、不要な散乱成分を発生を防止できることが、実験により確認された。それに対して通常の散乱面は、図17(b)に示すように、光源として利用可能な方向外にも光が散乱されるので、明るい光源を実現できない。 As shown in FIG. 16B, the surface roughness spatial frequency distribution of a normal scattering surface shows a distribution along the reciprocal (1 / f) of the spatial frequency. On the other hand, the more preferable spatial frequency distribution of surface roughness is a low value in the low frequency region of the spatial frequency of 10 / mm or less and the high frequency region of 100 / mm or more, as shown in FIG. Surface roughness Since the low frequency component of the spatial frequency is small and the medium frequency component is moderate, a light source with less uneven scattering can be realized. Further, since the high frequency component of the surface roughness spatial frequency is small, the scattering angle of the scattered light is not increased and unnecessary components are reduced, so that a light source having a bright and uniform brightness distribution can be realized. In order to realize such characteristics, the functional scattering surface is further provided, and especially when the spatial frequency component in the high frequency region of 100 / mm or more is set to 10 nm or less, the visible light range (wavelength 400 nm or more). Therefore, it was confirmed by experiments that the generation of unnecessary scattering components can be prevented. On the other hand, as shown in FIG. 17B, a normal scattering surface scatters light outside the direction in which it can be used as a light source, so that a bright light source cannot be realized.

また、上記の範囲内で、図16(a)に実線および波線で示すように、空間周波数の成分を調整することにより、散乱角を調整できる。ヘッドアップティスプレイ装置は、前述したように虚像が視認できるエリアは、上下方向に対して、左右方向が広いことが望まれるので、光源装置の配向角はそれに対応した方向が広くなるように、散乱角を調整した。具体的には、図15で示した導光体の入射面および出射面の紙面に対して鉛直方向に測定した面粗さの空間周波数分布は、図16(a)の実線で示す分布とし、それに直交する即ち紙面に沿った方向で測定した面粗さの空間周波数分布は、同図の波線で示すように、実線に対して、相対的に高周波成分が更に少ない分布とした。 Further, within the above range, the scattering angle can be adjusted by adjusting the spatial frequency component as shown by the solid line and the wavy line in FIG. 16A. As described above, in the head-up display device, the area where the virtual image can be visually recognized is desired to be wider in the horizontal direction with respect to the vertical direction. Therefore, the orientation angle of the light source device is widened in the corresponding direction. The scattering angle was adjusted. Specifically, the spatial frequency distribution of the surface roughness measured in the vertical direction with respect to the paper surface of the entrance surface and the exit surface of the light guide body shown in FIG. 15 is the distribution shown by the solid line in FIG. 16A. As shown by the wavy line in the figure, the spatial frequency distribution of the surface roughness measured in the direction perpendicular to it, that is, along the paper surface, is a distribution in which the high frequency component is relatively smaller than the solid line.

上述した機能性散乱面を採用することによれば、導光体17の入射面と出射面での光の入射・出射の制御自由度が増加することとなり、光源装置からの光の輝度むらを低減し、その下流側に配置される光学系の装置(本例では、一例として液晶表示素子50)の特性に応じたきめ細かい制御が可能となり、更には、装置の低コスト化に有利であろう。 By adopting the above-mentioned functional scattering surface, the degree of freedom in controlling the incidence and emission of light on the entrance surface and the emission surface of the light guide 17 is increased, and the brightness unevenness of the light from the light source device is increased. It will be possible to reduce the number of fine-grained controls according to the characteristics of the optical system device (in this example, the liquid crystal display element 50 as an example) arranged on the downstream side thereof, and further, it will be advantageous for reducing the cost of the device. ..

また、導光体17の入射面は、図15に示したように、導光体への入射光、出射光に対して平行となる面での断面において、中心部171cに対して、上端部171a、下端部171bの曲率を大きい形状とした。これは図15に示したように比較的発光部のサイズが大きいLED14を用いる場合に有効である。即ちLED14の中央部から出射される光は、実線で示す光線L30c、L30a、L30bのようにLEDコリメータ15により平行光に変換されるが、LEDの上端、下端から出射した光は、一点波線で示す光線L30d,L30eのように平行光ではなく拡散光になるので、その光を平行光に変換するためには、導光体入射面を171a、171bに示すように、中心部171cに対して曲率を大きくすることが必要となる。以上の構成を採用することにより、比較的サイズが大きいLEDを用いた場合でも、特性の良い光源装置が実現できる。 Further, as shown in FIG. 15, the incident surface of the light guide body 17 has an upper end portion with respect to the central portion 171c in a cross section in a plane parallel to the incident light and the emitted light to the light guide body. The curvatures of 171a and the lower end 171b were made large. This is effective when the LED 14 having a relatively large light emitting portion size is used as shown in FIG. That is, the light emitted from the central portion of the LED 14 is converted into parallel light by the LED collimator 15 like the rays L30c, L30a, and L30b shown by the solid lines, but the light emitted from the upper and lower ends of the LED is a single point wavy line. Since the light rays L30d and L30e shown are diffused light instead of parallel light, in order to convert the light into parallel light, the light guide body incident surface is set with respect to the central portion 171c as shown in 171a and 171b. It is necessary to increase the curvature. By adopting the above configuration, a light source device having good characteristics can be realized even when an LED having a relatively large size is used.

また、上記でも述べたように、β1=β2=β3=β4…βn≧90°としたが、これは、図18にも示すように、導光体17を射出成形で作製するための金型40の加工において、底面と側面の相対角度がβのエンドミルによって、反射面172bと連接面172bとが、同時に、加工できるためである。また、反射面172aと連接面172bに対し、相対的に太い工具で加工が可能であることから、加工時間が大幅に短縮でき加工費の大幅な低減が可能となる。また、反射面172aと連接面172bとの境界エッジが精度良く加工可能でき、導光体17の導光特性の向上を図ることができる。 Further, as described above, β1 = β2 = β3 = β4… βn ≧ 90 °, but as shown in FIG. 18, this is a mold for manufacturing the light guide body 17 by injection molding. This is because in the processing of 40, the reflecting surface 172b and the connecting surface 172b can be processed at the same time by the end mill having a relative angle between the bottom surface and the side surface of β. Further, since the reflecting surface 172a and the connecting surface 172b can be machined with a relatively thick tool, the machining time can be significantly shortened and the machining cost can be significantly reduced. Further, the boundary edge between the reflecting surface 172a and the connecting surface 172b can be processed with high accuracy, and the light guide characteristics of the light guide body 17 can be improved.

図19は、上述した光源装置を適用した映像表示装置30の他の例を示す映像表示装置30の全体外観斜視図であり、この実施例では、詳細は示さないが、LED基板12で発生した熱は伝熱プレート13dを通じて装置下部に配置されたヒートシンク13cで冷却する構造となっている。本構成によれば、全長の短い光源装置が実現される。 FIG. 19 is an overall external perspective view of the image display device 30 showing another example of the image display device 30 to which the above-mentioned light source device is applied. In this embodiment, although details are not shown, the image is generated on the LED substrate 12. The heat is cooled by the heat sink 13c arranged at the bottom of the device through the heat transfer plate 13d. According to this configuration, a light source device having a short overall length is realized.

更に、以下には、上述した本発明の実施例に係る光源装置の更に他の実施例(実施例2)を示す。図20は、上述した実施例と比較し、固体光源であるLED素子14の配置が3個×2列となった、より大きな液晶表示装置向けの光源装置を示している。この実施例2に係る光源装置では、導光体17を射出成形で作成するときに、導光体光入射部(面)171が厚くなることにより、成形型内での冷却時間が増加し、成形タクトが長くなりコスト増になることを防止するため、当該導光体光入射部(面)171の一部(図の上部)を削除したものである。 Further, further examples (Example 2) of the light source device according to the above-described embodiment of the present invention are shown below. FIG. 20 shows a light source device for a larger liquid crystal display device in which the arrangement of the LED elements 14 which are solid light sources is 3 × 2 rows as compared with the above-described embodiment. In the light source device according to the second embodiment, when the light guide body 17 is manufactured by injection molding, the light incident portion (plane) 171 of the light guide body becomes thicker, so that the cooling time in the molding mold increases. In order to prevent the molding tact from becoming long and increasing the cost, a part (upper part of the figure) of the light incident portion (plane) 171 of the light guide body is deleted.

また、図21は、上記の実施例2の光源装置と同様、固体光源であるLED素子14の配置が3個×2列となったより大きな液晶表示装置向け光源装置を示しているが、この例では、導光体光入射部(面)171の一部を削除すると共に、導光体17の先端部(図の右側部分)を厚くすることにより、成型時の冷却速度の均一化を図ることにより、より高精度な成形を可能としたものである。なお、この例では、導光体17は、その先端部を厚くすることにより、主たる光線を、液晶パネル55への入射角を所定の角度ηだけ傾けて入射するように構成されている。これは、一般的に、液晶表示パネルに入射する主たる光線の傾きは、垂直に近い方が望ましい。しかしながら、市販されている液晶パネルの中には、その特性によっては入射角を5〜15°程度傾けた方がその特性が良い物があり、その特性に応じて液晶表示パネルへの入射光を角度η5°〜15°だけ傾けて入射する。 Further, FIG. 21 shows a larger light source device for a liquid crystal display device in which the arrangement of the LED elements 14 which are solid light sources is 3 × 2 rows, similar to the light source device of the second embodiment. Then, a part of the light incident portion (plane) 171 of the light guide body is deleted, and the tip portion (right side portion in the figure) of the light guide body 17 is thickened to make the cooling rate at the time of molding uniform. This enables more accurate molding. In this example, the light guide body 17 is configured so that the main light beam is incident on the liquid crystal panel 55 at a predetermined angle η by thickening the tip portion thereof. This is because, in general, it is desirable that the inclination of the main light beam incident on the liquid crystal display panel is close to vertical. However, some commercially available liquid crystal panels have better characteristics when the incident angle is tilted by about 5 to 15 ° depending on the characteristics, and the incident light to the liquid crystal display panel is emitted according to the characteristics. The incident is tilted by an angle η5 ° to 15 °.

更に、図22は、上記図15にも示した導光体17の入射面または出射面に形成した上述したテクスチャー175の具体例を示す上面図である。この模式図では、その反射面(または出射面)と連接面の境界が直線状に配置・形成された一例を図22(a)に、そして、図22(b)には、例えば、光源であるLED素子14a、14bが互いに離隔されて分散されて配置されている等、その必要性に応じて、曲線状に配置・形成された他の例をそれぞれ示している。 Further, FIG. 22 is a top view showing a specific example of the above-mentioned texture 175 formed on the entrance surface or the exit surface of the light guide body 17 also shown in FIG. In this schematic diagram, an example in which the boundary between the reflecting surface (or the emitting surface) and the connecting surface is linearly arranged and formed is shown in FIG. 22 (a), and FIG. 22 (b) shows, for example, a light source. Other examples are shown in which the LED elements 14a and 14b are arranged and formed in a curved line according to the necessity, such as the LED elements 14a and 14b being arranged so as to be separated from each other.

<光源装置の他の構成例>
以上には、本発明の実施例に係る光源装置を、特に、ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置1に適用した光源装置の例を示したが、以下には、当該光源装置の更に他の構成を含めた例について示す。
<Other configuration examples of the light source device>
In the above, an example of a light source device in which the light source device according to the embodiment of the present invention is applied to the head-up display (HUD) device 1 has been shown, but the following is a further configuration of the light source device. An example including is shown.

図23には、上述したLED素子14a、14bや導光体17等を含む光源装置を、複数個(本例では、2個)、その導光体光出射部(面)173が同一面内となるように組み合わせ、より大型の液晶表示パネル52に対応した例を示している。なお、かかる組み合わせ構造によれば、更に、より多くの種類の面サイズと光量の導光体光出射部(面)173を備えた映像表示装置を実現することが可能となる。 In FIG. 23, a plurality of light source devices (two in this example) including the LED elements 14a and 14b and the light guide body 17 described above are provided, and the light emitting unit (plane) 173 thereof is in the same plane. An example corresponding to a larger liquid crystal display panel 52 is shown. According to such a combined structure, it is possible to further realize an image display device provided with a light guide body light emitting portion (plane) 173 of more kinds of surface sizes and light amounts.

図24は、更に、複数(本例では、2個)の導光体光入射部(面)171a、171bを備えた導光体17’から構成された光源装置を示しており、図からも明らかなように、当該導光体17’の両側側面には、LED素子14a、14bやコリメータ15等から構成される光源からの光を入射する導光体光入射部(面)171a、171bが形成されており、当該導光体光入射部(面)171a、171bから入射した平行な光は屈折して、本例では導光体17’の底部に形成された導光体光反射部172に導かれる。この導光体光反射部172に表面には、断面が波状の凹凸が形成されており、更に、光を反射する反射膜(アルミ膜)が形成されている。これによれば、導光体光入射部(面)171a、171bから入射した平行光は、かかる導光体光反射部172により図に矢印で示すように、当該導光体光反射部172で反射されて導光体17’の上方に向かい、その導光体光出射部(面)173から、例えば、上記の液晶表示パネル52などの装置に向けて出射される。 FIG. 24 further shows a light source device composed of a light guide body 17' provided with a plurality of (two in this example) light incident portions (planes) 171a and 171b of the light guide body, and is also shown in the figure. As is clear, on both side surfaces of the light guide body 17', light light incident portions (planes) 171a and 171b of the light guide body that incident light from a light source composed of LED elements 14a and 14b, a collimator 15 and the like are formed. The parallel light incident from the light guide body light incident portions (planes) 171a and 171b is refracted, and in this example, the light guide body light reflecting portion 172 formed at the bottom of the light guide body 17'. Guided to. The surface of the light guide body light reflecting portion 172 is formed with irregularities having a wavy cross section, and further, a reflecting film (aluminum film) that reflects light is formed. According to this, the parallel light incident from the light guide body light incident portions (planes) 171a and 171b is collected by the light guide body light reflection unit 172 as shown by an arrow in the figure. It is reflected and directed upward of the light guide body 17', and is emitted from the light guide body light emitting portion (plane) 173 toward a device such as the liquid crystal display panel 52 described above.

かかる構成の光源装置によれば、光を照射する液晶表示装置が大型化しても、比較的容易に対応して、即ち、その出射面を大型化した光源装置を実現することが可能となる。なお、上記からも明らかなように、比較的薄い導光体17’により光源装置が実現できるので、装置のより薄型化が可能となる。また、導光体17’の厚みがほぼ均一であり、その成形性は良好である。 According to the light source device having such a configuration, even if the size of the liquid crystal display device that irradiates light is increased, it is possible to realize a light source device having an enlarged emission surface relatively easily. As is clear from the above, since the light source device can be realized by the relatively thin light guide body 17', the device can be made thinner. Further, the thickness of the light guide body 17'is substantially uniform, and its moldability is good.

また、その導光体光入射部(面)171a、171bから入射した光をその内部において反射・屈折して、その導光体光出射部(面)173から外部装置(本例では、後段の光学装置である液晶表示パネル)に出射する導光体17’では、光入射面の面積SINは、一般的に、光出射面の面積SOUTよりも大きく(SIN>SOUT)設定され、更に、導光体17’の形状は、発光素子であるLEDの大きさや形状に適合した形状に形成することが可能であろう。 Further, the light incident from the light guide body light incident portions (planes) 171a and 171b is reflected and refracted inside the light guide body light incident portion (plane) 173, and the external device (in this example, the latter stage) is reflected from the light guide body light emitting portion (plane) 173. In the light guide body 17'exiting to the liquid crystal display panel which is an optical device, the area S IN of the light incident surface is generally set to be larger than the area S OUT of the light emitting surface (S IN > S OUT ). Further, the shape of the light guide body 17'can be formed into a shape suitable for the size and shape of the LED which is a light emitting element.

更に、図25にも示すように、合成拡散ブロック16後方に配置される導光体17”を偏光変換素子21’によって構成することも可能である。なお、この構成では、図からも明らかなように、偏光変換素子21’を構成する三角形柱の透光性部材211’と平行四辺形柱の透光性部材212’とを組み合わせ、それらの境界面には、LED素子14aから出射してLEDコリメータ15で平行光となった入射光のS偏光波(図中の記号(×)を参照)を反射するが、他方、P偏光(図中の上下の矢印を参照)を透過するPBS膜211が形成されると共に、平行四辺形柱の透光性部材212’の上面には、1/2λ位相板213が、そして、その側面には、反射膜212がそれぞれ形成されている。 Further, as shown in FIG. 25, it is also possible to configure the light guide body 17 "arranged behind the synthetic diffusion block 16 by the polarization conversion element 21'. In this configuration, it is clear from the figure. As described above, the translucent member 211'of the triangular column and the translucent member 212' of the parallel quadrilateral column forming the polarization conversion element 21'are combined, and the interface surface thereof is emitted from the LED element 14a. A PBS film that reflects the S-polarized wave of incident light that has become parallel light with the LED collimator 15 (see the symbol (x) in the figure), while transmitting P-polarized light (see the upper and lower arrows in the figure). Along with the formation of 211, a 1 / 2λ phase plate 213 is formed on the upper surface of the translucent member 212'of the parallel quadrilateral column, and a reflective film 212 is formed on the side surface thereof.

上述した構成によれば、図からも明らかなように、LED素子14aから出射してLEDコリメータ15で平行光となった入射光は、導光体17”を構成する偏光変換素子21’の働きによりS偏光に偏光されて、当該素子の上面から上方に向かって出射されることとなる。即ち、上記した構成では、特に、導光体17”を偏光変換素子21’によって構成することにより、装置の大幅な小型化や装置の製造コストの大幅な低減を実現することが可能となる。 According to the above-described configuration, as is clear from the figure, the incident light emitted from the LED element 14a and turned into parallel light by the LED collimator 15 is the function of the polarization conversion element 21'constituting the light guide body 17 ". It is polarized into S-polarized light and emitted upward from the upper surface of the element. That is, in the above configuration, in particular, the light guide body 17 "is configured by the polarization conversion element 21'. It is possible to realize a significant reduction in the size of the device and a significant reduction in the manufacturing cost of the device.

なお、上記の説明では、本発明の実施例に係る光源装置を、主に、HUD装置1の映像表示装置30に適用した例について述べたが、しかしながら、本発明の実施例に係る光源装置はそれのみに限定されず、例えば、車両用のヘッドライト装置を含む光源を構成する光源装置として適用することも可能であろう。 In the above description, an example in which the light source device according to the embodiment of the present invention is mainly applied to the image display device 30 of the HUD device 1 has been described. However, the light source device according to the embodiment of the present invention is described. Not limited to this, for example, it may be applied as a light source device constituting a light source including a headlight device for a vehicle.

以上の詳細な説明からも明らかなように、本発明の実施例に係る光源装置によれば、光源を構成するLEDの配置形状に依存することなく、その出射光を集光してその強度を均一化して所望の方向に導くと共に、液晶表示装置などの出力側の装置に対しては、その光入射面に対応して、所望の形状・面積を有する面状の光として出射する機能を有していることから、光源装置を含む映像表示装置の設計における自由度を大きく確保することが可能となり、かつ、装置全体のモジュール化や小型化に加え、発光光を効率高く利用することができることから、低消費電力でかつ環境保護にも優れた装置が提供されることからも有利であろう。 As is clear from the above detailed description, according to the light source device according to the embodiment of the present invention, the emitted light is collected and its intensity is increased without depending on the arrangement shape of the LEDs constituting the light source. In addition to making it uniform and guiding it in a desired direction, it also has a function to emit light as a planar light having a desired shape and area to a device on the output side such as a liquid crystal display device, corresponding to the light incident surface. As a result, it is possible to secure a large degree of freedom in the design of the image display device including the light source device, and in addition to modularizing and downsizing the entire device, the emitted light can be used efficiently. Therefore, it will be advantageous because a device having low power consumption and excellent environmental protection is provided.

以上、本発明の種々の実施例に係る光源装置について述べた。しかしながら、本発明は、上述した実施例のみに限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するためにシステム全体を詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The light source device according to various examples of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment describes the entire system in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to replace a part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add / delete / replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.

1…ヘッドアップディスプレイ(HUD)装置、30…映像表示装置、141…凹面ミラー、50…液晶表示素子、52…液晶表示パネル、12…LED基板、13…ヒートシンク(放熱フィン)、14、14a…14d…LED素子、15…LEDコリメータ、156…外周面(リフレクター部)、153…入射部(凹部)、157…入射面(レンズ面)、154…出射面、158…出射側のレンズ面、16…合成拡散ブロック、16b…配向制御板、17…導光体、171…導光体光入射部(面)、172…導光体光反射部(面)、172a…反射面、172b…連接面、173…導光体光出射部(面)、18a、18b…拡散板、21…偏光変換素子、211…PBS膜、212…反射膜、213…1/2λ位相板。 1 ... Head-up display (HUD) device, 30 ... Video display device, 141 ... Concave mirror, 50 ... Liquid crystal display element, 52 ... Liquid crystal display panel, 12 ... LED substrate, 13 ... Heat sink (radiating fins), 14, 14a ... 14d ... LED element, 15 ... LED collimator, 156 ... outer peripheral surface (reflector portion), 153 ... incident portion (recess), 157 ... incident surface (lens surface), 154 ... emission surface, 158 ... emission side lens surface, 16 ... Synthetic diffusion block, 16b ... Orientation control plate, 17 ... Light guide body, 171 ... Light guide body light incident part (plane), 172 ... Light guide body light reflecting part (face), 172a ... Reflecting surface, 172b ... Connecting surface , 173 ... Light guide body light emitting portion (plane), 18a, 18b ... Diffusing plate, 21 ... Polarization conversion element, 211 ... PBS film, 212 ... Reflecting film, 213 ... 1 / 2λ phase plate.

Claims (9)

車両のウインドシールド、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光源装置を備え、かつ、前記光源装置から投射される光により映像光を生成する映像表示装置と、
前記映像表示装置からの映像光を反射して前記ウインドシールド、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備え、
前記映像表示装置を構成する前記光源装置は、少なくとも、
光を発生する半導体光源素子と、
前記半導体光源素子からの出射光を前記映像光に変換する光学装置と、
前記半導体光源素子と前記光学装置との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部と、前記半導体光源素子から入射した光を前記光学装置に対して出射する光出射部とを備えた導光体とを備えており、
前記導光体の前記光出射部は、前記光学装置の光入射部に対応した形状を有しており、
かつ前記光源装置を構成する前記導光体は、前記光入射部を複数備えている、ヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display device that projects image light onto a windshield of a vehicle or a combiner provided immediately before it, and provides an image to the driver by a virtual image obtained by the reflected light.
An image display device provided with a light source device and generating image light from the light projected from the light source device.
A concave mirror that reflects the image light from the image display device and projects it onto the windshield or the combiner is provided.
The light source device constituting the image display device is at least
Semiconductor light source elements that generate light and
An optical device that converts the light emitted from the semiconductor light source element into the video light, and
A light incident portion that is arranged between the semiconductor light source element and the optical device and incidents light emitted from the semiconductor light source element, and a light emission unit that emits light incident from the semiconductor light source element to the optical device. It is equipped with a light source with a part and
The light emitting portion of the light guide has a shape corresponding to the light incident portion of the optical device .
Moreover, the light guide body constituting the light source device is a head-up display device including a plurality of the light incident portions .
請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
表示虚像の横方向に相当する方向の配光角度が広い光源装置を備える、ヘッドアップディスプレイ装置。
In the head-up display device according to claim 1,
A head-up display device including a light source device having a wide light distribution angle in a direction corresponding to the lateral direction of a display virtual image.
車両のウインドシールド、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光源装置を備え、かつ、前記光源装置から投射される光により映像光を生成する映像表示装置と、
前記映像表示装置からの映像光を反射して前記ウインドシールド、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備え、
前記映像表示装置を構成する前記光源装置は、少なくとも、
光を発生する半導体光源素子と、
前記半導体光源素子からの出射光を前記映像光に変換する光学装置と、
前記半導体光源素子と前記光学装置との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部と、前記半導体光源素子から入射した光を前記光学装置に対して出射する光出射部とを備えた導光体とを備えており、
前記導光体の前記光出射部は、前記光学装置の光入射部に対応した形状を有しており、
かつ前記光源装置を構成する前記導光体の前記光入射部と前記光出射部が形成された面の少なくとも一方に機能性散乱面を形成している、ヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display device that projects image light onto a windshield of a vehicle or a combiner provided immediately before it, and provides an image to the driver by a virtual image obtained by the reflected light.
An image display device provided with a light source device and generating image light from the light projected from the light source device.
A concave mirror that reflects the image light from the image display device and projects it onto the windshield or the combiner is provided.
The light source device constituting the image display device is at least
Semiconductor light source elements that generate light and
An optical device that converts the light emitted from the semiconductor light source element into the video light, and
A light incident portion that is arranged between the semiconductor light source element and the optical device and incidents light emitted from the semiconductor light source element, and a light emission unit that emits light incident from the semiconductor light source element to the optical device. It is equipped with a light source with a part and
The light emitting portion of the light guide has a shape corresponding to the light incident portion of the optical device.
A head-up display device in which a functional scattering surface is formed on at least one of a surface on which the light incident portion and the light emitting portion of the light guide body constituting the light source device are formed.
請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記機能性散乱面の面粗さの空間周波数成分は、100/mm以上の高周波領域で10nm以下である導光体を具備する、ヘッドアップディスプレイ装置。
In the head-up display device according to claim 3 ,
A head-up display device comprising a light guide body in which the spatial frequency component of the surface roughness of the functional scattering surface is 10 nm or less in a high frequency region of 100 / mm or more .
請求項1または3に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光源装置を構成する前記導光体の前記光入射部と前記光出射部が形成された面以外の面に、反射面を形成した、ヘッドアップディスプレイ装置。
In the head-up display device according to claim 1 or 3 .
A head-up display device in which a reflecting surface is formed on a surface other than the surface on which the light incident portion and the light emitting portion of the light guide body constituting the light source device are formed.
請求項に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光源装置を構成する前記反射面には、平行な拡散光に対して臨界角以上の角度となる反射面と連接面を交互に鋸歯状に形成した反射面が形成されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
In the head-up display device according to claim 5 .
The head-up display is formed with a reflective surface in which a reflective surface having an angle equal to or higher than a critical angle with respect to parallel diffused light and a connecting surface are alternately formed in a sawtooth shape on the reflective surface constituting the light source device. apparatus.
請求項1または3に記載のヘッドアップディスプレイ装置において、
前記光源装置を構成する前記反射面には、反射膜が形成されている、ヘッドアップディスプレイ装置。
In the head-up display device according to claim 1 or 3 .
A head-up display device in which a reflective film is formed on the reflective surface constituting the light source device.
車両のウインドシールド、または、その直前に設けられたコンバイナ上に映像光を投射し、その反射光により得られる虚像によって画像を運転者に提供するヘッドアップディスプレイ装置であって、
光源装置を備え、かつ、前記光源装置から投射される光により映像光を生成する映像表示装置と、
前記映像表示装置からの映像光を反射して前記ウインドシールド、または、前記コンバイナ上に投射する凹面ミラーと、を備え、
前記映像表示装置を構成する前記光源装置は、少なくとも、
光を発生する半導体光源素子と、
前記半導体光源素子からの出射光を前記映像光に変換する光学装置と、
前記半導体光源素子と前記光学装置との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部と、前記半導体光源素子から入射した光を前記光学装置に対して出射する光出射部とを備えた導光体とを備えており、
前記導光体の前記光出射部は、前記光学装置の光入射部に対応した形状を有しており、
かつ前記光源装置を構成する前記導光体を、複数個、前記光出射部が同一面になるように配置した、ヘッドアップディスプレイ装置。
A head-up display device that projects image light onto a windshield of a vehicle or a combiner provided immediately before it, and provides an image to the driver by a virtual image obtained by the reflected light.
An image display device provided with a light source device and generating image light from the light projected from the light source device.
A concave mirror that reflects the image light from the image display device and projects it onto the windshield or the combiner is provided.
The light source device constituting the image display device is at least
Semiconductor light source elements that generate light and
An optical device that converts the light emitted from the semiconductor light source element into the video light, and
A light incident portion that is arranged between the semiconductor light source element and the optical device and incidents light emitted from the semiconductor light source element, and a light emission unit that emits light incident from the semiconductor light source element to the optical device. It is equipped with a light source with a part and
The light emitting portion of the light guide has a shape corresponding to the light incident portion of the optical device.
A head-up display device in which a plurality of the light guide bodies constituting the light source device are arranged so that the light emitting portions are on the same surface.
少なくとも、光を発生する半導体光源素子と、
前記半導体光源素子からの出射光に所定の処理を行う光学素子と、
前記半導体光源素子と前記光学素子との間に配置され、前記半導体光源素子からの出射光を入射する光入射部、および前記光学素子に対して、前記半導体光源素子から入射した光を出射する光出射部を備えた導光体と、を備えた光源装置であって、
前記導光体の前記光出射部は、前記光学素子の光入射部に対応した形状を有しており、
前記導光体の前記光入射部と前記光出射部が形成された面の少なくとも一方に機能性散乱面を形成し、
前記機能性散乱面の面粗さの空間周波数成分は、100/mm以上の高周波領域で10nm以下である導光体を具備する、光源装置。
At least, a semiconductor light source element that generates light,
An optical element that performs a predetermined process on the light emitted from the semiconductor light source element, and
Light that is arranged between the semiconductor light source element and the optical element and emits light incident from the semiconductor light source element with respect to a light incident portion that incidents light emitted from the semiconductor light source element and the optical element. A light source device provided with a light guide body provided with an emitting unit.
The light emitting portion of the light guide body has a shape corresponding to the light incident portion of the optical element .
A functional scattering surface is formed on at least one of the surface on which the light incident portion and the light emitting portion of the light guide body are formed.
A light source device comprising a light guide body in which the spatial frequency component of the surface roughness of the functional scattering surface is 10 nm or less in a high frequency region of 100 / mm or more .
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