KR101878586B1 - 헤드업 디스플레이 장치 및 그 조명 유닛 - Google Patents

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Abstract

조명 유닛은 확대 광학계를 사이에 둔 시인 영역과의 공액 위치에 배치되는 광원과, 광원으로부터의 광을 표시기를 향하여 집광하는 복수 단의 집광 렌즈를 1조의 조명 단위로 하여, 기준 방향으로 배열되는 복수 조의 당해 조명 단위를 구비한다. 각 조의 조명 단위는 광원에 최근접의 집광 렌즈로서의 초단 렌즈와, 광원으로부터 최이격의 집광 렌즈로서의 최후단 렌즈를 포함한다. 각 조의 조명 단위 중 주변 조명 단위에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈의 주점은 표시기에서의 화각 중심의 주변을 통과하여 시인 영역에 도달하는 주변 주광선 상에 배치되고, 광원은 초단 렌즈의 광축으로부터 기준 방향으로 편심함으로써, 주변 주광선 상에 배치된다.

Description

헤드업 디스플레이 장치 및 그 조명 유닛{HEAD-UP DISPLAY DEVICE AND ILLUMINATION UNIT FOR HEAD-UP DISPLAY DEVICE}
<관련 출원의 상호 참조>
본 출원은, 당해 개시 내용이 참조에 의해 본 출원에 포함된, 2014년 6월 9일에 출원된 일본 특허 출원 제2014-118742호를 기초로 하고 있다.
본 개시는 헤드업 디스플레이 장치 및 그 조명 유닛에 관한 것이다.
종래, 표시기에 의해 형성되어 확대 광학계에 의해 확대된 표시상을 이동체의 표시 부재에 투영함으로써, 당해 표시상의 허상을 이동체 실내 중 시인 영역에서 시인 가능하게 표시하는 헤드업 디스플레이 장치(이하, 「HUD 장치」라 함)는 널리 알려져 있다.
이러한 HUD 장치에 있어서, 표시기를 투과 조명하여 표시상의 광을 시인 영역까지 도달시키는 조명 유닛으로서는, 예를 들어 특허문헌 1에 있어서 개시되는 바와 같은 구조의 조명 유닛이 있다. 이 조명 유닛에는, 광원으로부터의 방사광을 표시기를 향하여 집광하는 복수 단의 집광 렌즈로서, 초단의 콘덴서 렌즈, 중단의 렌티큘러 렌즈 및 최후단의 집광 렌즈가 설치되어 있다.
일본 특허 공개 제2009-169399호 공보
그런데, 특허문헌 1의 조명 유닛과 같은 구조에 있어서, 복수 광원의 각각으로부터의 광을 시인 영역에 결상시켜 조명 효율을 높이기 위해서는, 확대 광학계를 사이에 두고 시인 영역과 공액인 공액 위치에, 그것들 각 광원을 배치할 필요가 있다. 여기서, 각 단의 집광 렌즈로서 특허문헌 1의 조명 유닛에서는, 초단의 콘덴서 렌즈도, 중단의 렌티큘러 렌즈도, 각각 복수씩 일체 형성되어 렌즈 어레이를 구성하고 있다. 그러나, 콘덴서 렌즈는 광원과 동수 설치되어 있는 한편, 렌티큘러 렌즈는 광원보다도 다수 설치되어 있다. 이러한 수의 차이에 의해, 각 광원으로부터 표시기에서의 화각 중심 주변을 통과하는 주변 주광선 상에는, 콘덴서 렌즈의 주점과 렌티큘러 렌즈의 주점을, 함께 배치할 수 없을 우려가 있다. 그 결과, 시인 영역에서 각 광원으로부터의 광의 결상 위치가 서로 어긋나 버려, 당해 시인 영역에서 시인되는 표시상의 허상에 휘도 불균일이 발생할 우려가 판명되었다.
본 개시는, 이상 설명한 지견을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, HUD 장치에 있어서 표시상의 허상에 발생하는 휘도 불균일을 저감하는 조명 유닛, 및 그러한 조명 유닛을 구비한 HUD 장치의 제공에 있다.
먼저, 개시된 제1 형태에 따르면, 표시기에 의해 형성되어 확대 광학계에 의해 확대된 표시상을 이동체의 표시 부재에 투영함으로써, 당해 표시상의 허상을 이동체의 실내 중 시인 영역에서 시인 가능하게 표시하는 HUD 장치에 있어서, 표시기를 투과 조명하여 표시상의 광을 시인 영역까지 도달시키는 조명 유닛이며, 확대 광학계를 사이에 두고 시인 영역과 공액인 공액 위치에 배치되어 광을 방사하는 광원과, 광원으로부터의 광을 표시기를 향하여 집광하는 복수 단의 집광 렌즈를, 1조의 조명 단위로 하여, 소정의 기준 방향으로 배열되는 복수 조의 당해 조명 단위를 구비하고, 각 조의 조명 단위는, 광원에 가장 근접하여 배치되는 집광 렌즈로서의 초단 렌즈와, 광원으로부터 가장 이격하여 배치되는 집광 렌즈로서의 최후단 렌즈를 적어도 포함하고, 각 조의 조명 단위 중 1조의 조명 단위인 중심 조명 단위에 있어서, 초단 렌즈로부터 최후단 렌즈까지의 전체 단의 집광 렌즈의 주점은, 표시기의 화각 중심을 통과하여 시인 영역에 도달하는 중심 주광선 상에 배치되고 또한 광원은, 초단 렌즈의 광축과 위치 정렬됨으로써, 중심 주광선 상에 배치되고, 각 조의 조명 단위 중 나머지 조의 조명 단위인 주변 조명 단위에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈의 주점은, 표시기에서의 화각 중심의 주변을 통과하여 시인 영역에 도달하는 주변 주광선 상에 배치되고 또한 광원은, 초단 렌즈의 광축으로부터 기준 방향으로 편심함으로써, 주변 주광선 상에 배치된다.
이 형태에 따르면, 기준 방향으로 배열되는 복수 조의 조명 단위는, 확대 광학계를 사이에 두고 시인 영역과 공액인 공액 위치에 배치된 광원으로부터의 광을, 각각 복수 단의 집광 렌즈에 의해 표시기를 향하여 집광한다. 이러한 집광 구조를 실현하는 각 조의 조명 단위에서는, 광원에 최근접의 초단 렌즈 및 그 광원으로부터 최이격의 최후단 렌즈를 적어도 포함한 어느 단의 집광 렌즈도, 복수 광원에 동수씩 대응하여 설치되게 된다.
여기서 제1 형태에 따르면, 각 조의 조명 단위 중 1조인 중심 조명 단위에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈의 주점이 배치되는 중심 주광선 상에는 또한, 초단 렌즈의 광축과 위치 정렬된 광원도 배치된다. 따라서, 표시기의 화각 중심을 통과하여 시인 영역에 도달하는 중심 주광선 상에서는, 중심 조명 단위의 광원으로부터의 광이 당해 시인 영역에서 결상된다. 또한 한편 제1 형태에 따르면, 각 조 조명 단위 중 나머지 조인 주변 조명 단위에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈의 주점이 배치되는 주변 주광선 상에는 또한, 초단 렌즈의 광축으로부터 기준 방향으로 편심한 광원도 배치된다. 따라서, 표시기에서의 화각 중심의 주변을 통과하여 시인 영역에 도달하는 주변 주광선 상에서는, 주변 조명 단위의 광원으로부터의 광이 당해 시인 영역에서 결상된다. 이때, 주변 조명 단위에 의한 주변 주광선 상에서의 결상 위치는, 중심 조명 단위에 의한 중심 주광선 상에서의 상기 결상 위치에 대하여 어긋남이 억제된 위치로 된다. 이에 의하면, 중심 주광선 상 및 주변 주광선상 이외에 있어서도, 각 조 조명 단위에 의한 결상 위치의 어긋남을 억제할 수 있다. 따라서, 이상과 같은 조명 유닛에 의해 HUD 장치의 시인 영역에서는, 표시상의 허상에 발생하는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
다음에, 개시된 제2 형태에 따르면, 표시기에 의해 형성되어 확대 광학계에 의해 확대된 표시상을 이동체의 표시 부재에 투영함으로써, 당해 표시상의 허상을 이동체의 실내 중 시인 영역에서 시인 가능하게 표시하는 HUD 장치이며, 제1 형태의 조명 유닛과 함께, 표시기 및 확대 광학계가 설치된다.
이러한 제2 형태의 HUD 장치에 의하면, 제1 형태의 상기 구성을 적어도 가진 조명 유닛에 의해, 시인 영역에서 표시상의 허상에 발생하는 휘도 불균일을 저감할 수 있는 것이다.
도 1은 제1 실시 형태에 따른 HUD 장치를 도시하는 구성도이다.
도 2는 제1 실시 형태에 따른 조명 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 조명용 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 4는 제1 실시 형태에 따른 조명 유닛을 설명하기 위한 모식도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 조명 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 조명용 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 조명 유닛을 설명하기 위한 모식도이다.
도 8은 제1 실시 형태의 변형예를 설명하기 위한 모식도이다.
도 9는 제2 실시 형태의 변형예를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 개시의 복수의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소에는 동일한 부호를 부여함으로써, 중복되는 설명을 생략하는 경우가 있다. 각 실시 형태에 있어서 구성의 일부분만을 설명하고 있는 경우, 당해 구성의 다른 부분에 대해서는, 선행하여 설명한 다른 실시 형태의 구성을 적용할 수 있다. 또한, 각 실시 형태의 설명에 있어서 명시하고 있는 구성의 조합뿐만 아니라, 특별히 조합에 지장이 발생하지 않으면, 명시하고 있지 않아도 복수의 실시 형태의 구성끼리를 부분적으로 조합할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1에 도시한 바와 같이, 본 개시의 제1 실시 형태에 따른 HUD 장치(1)는 「이동체」로서의 차량(8)에 탑재되어, 인스트루먼트 패널(80) 내에 수용되어 있다. HUD 장치(1)는 차량(8)의 「표시 부재」인 윈드실드(81)에 표시상(10)을 투영한다. 그 결과, 차량(8)의 실내에서는, 윈드실드(81)에 의해 반사된 표시상(10)의 광이 시인자(9)의 아이 포인트(90)에 도달한다. 시인자(9)는 아이 포인트(90)에의 도달광을 지각함으로써, 윈드실드(81)의 전방에 표시상(10)의 허상(10a)을 시인한다. 이때 허상(10a)의 시인은, 아이 포인트(90)가 차량(8)의 실내 중 시인 영역(91)에 위치하는 경우에 한정된다. 바꾸어 말하면, 아이 포인트(90)가 시인 영역(91)으로부터 벗어나 있는 경우에는, 시인자(9)에 의한 허상(10a)의 시인이 곤란해진다.
HUD 장치(1)에는, 조명 유닛(2)과 함께, 표시기(5) 및 확대 광학계(6)가 설치되어 있다. 또한, HUD 장치(1)는 표시 제어 유닛(7)을 포함할 수 있다.
조명 유닛(2)은, 1개의 광원(20) 및 복수 단의 집광 렌즈(21)를 1조의 조명 단위(26)로 하여, 도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수 조의 조명 단위(26)를 구비하고 있다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서 3조의 조명 단위(26)는, 각각 2단씩 설치되는 집광 렌즈(21)로서, 동일 조의 광원(20)에 가장 근접하여 배치된 초단 렌즈(22)와, 동일 조의 광원(20)으로부터 가장 이격하여 배치된 최후단 렌즈(24)를 포함하고 있다. 따라서, 조명 유닛(2)에 있어서 광원(20)과 초단 렌즈(22)와 최후단 렌즈(24)는, 서로 동수로 되는 3개씩 각각 설치되어 있다.
각 조의 조명 단위(이하, 「각 조 조명 단위」로 약기함)(26)를 이루는 광원(20)은 각각, 예를 들어 발광 다이오드(LED) 등의 점상 발광원으로 이루어지고, 확대 광학계(6)를 사이에 두고 시인 영역(91)과 공액인 공액 위치 Pl(도 1 참조)에 배치된다. 각 조 조명 단위(26)에 있어서 광원(20)은 통전에 따라서 발광함으로써, 예를 들어 백색 등의 광을 방사한다.
각 조 조명 단위(26)를 이루는 초단 렌즈(22)끼리는, 예를 들어 수지 또는 유리 등의 투광성 재료에 의해 일체 형성됨으로써, 전체로서 직사각형 판상의 초단 렌즈 어레이(22a)를 구성하고 있다. 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈(22)는 동일 조의 집광 렌즈(21) 중에서 최대의 정파워를 부여받은 초단 렌즈면(220)을 가짐으로써, 동일 조의 광원(20)으로부터 방사된 광의 일부를 집광한다.
각 조 조명 단위(26)를 이루는 최후단 렌즈(24)끼리는, 예를 들어 수지 또는 유리 등의 투광성 재료에 의해 일체 형성됨으로써, 전체로서 직사각형 판상의 최후단 렌즈 어레이(24a)를 구성하고 있다. 각 조 조명 단위(26)에 있어서 최후단 렌즈(24)는 동일 조의 초단 렌즈(22)보다도 작은 정파워가 부여되는 최후단 렌즈면(240)을 가짐으로써, 당해 초단 렌즈(22)를 통과한 광원(20)으로부터의 광을 집광한다. 이러한 집광 기능에 의해, 각 조 조명 단위(26)의 광원(20)으로부터의 광은, 도 1에 도시한 표시기(5) 및 확대 광학계(6)를 거쳐, 시인 영역(91)에 결상된다. 이때 각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈(24)는 동일 조의 광원(20)으로부터의 광에 대하여, 시인 영역(91)에서의 결상 위치를 조정하게 된다.
표시기(5)는, 예를 들어 도트 매트릭스형 TFT 액정 패널 등의 화상 표시 패널이며, 최후단 렌즈 어레이(24a)(도 2 참조)에 대응한 직사각형의 화면(50)을 갖고 있다. 표시기(5)는 화면(50)을 구성하는 복수 화소의 구동에 의해, 표시상(10)으로서의 모노크롬 화상 또는 컬러 화상을 당해 화면(50) 상에 형성한다. 표시기(5)에 있어서 화면(50)은 최후단 렌즈(24)에 의해 집광된 광을 각 조 조명 단위(26)로부터 받음으로써, 투과 조명된다. 여기서 화면(50)에서는, 각 조 조명 단위(26)로부터의 광에 의한 조명 대상 에리어가 서로 어긋나게 됨으로써, 당해 화면(50)의 전체 영역이라는 넓은 면적에 대한 조명이 가능해지고 있다. 이러한 조명을 받아 표시기(5)는 화면(50) 상의 표시상(10)을 발광 표시시킨다. 또한, 표시상(10)은 예를 들어 차량(8)의 주행 속도나 진행 방향, 워닝 등의 차량 관련 정보를 표시하는 광상으로서, 발광 표시된다.
확대 광학계(6)는 단일의 오목경(60)을 주체로 하여 구성되어 있다. 오목경(60)은, 예를 들어 수지 또는 유리 등의 기재에 알루미늄 등의 금속 반사막을 증착시켜 이루어지며, 반사면(60a)을 형성하고 있다. 오목경(60)은 표시기(5)의 화면(50)으로부터 입사하는 광을 반사면(60a)에 의해 반사하는 반사 기능을 갖고 있고, 당해 기능에 의해 반사시킨 광을 윈드실드(81)측으로 도광한다. 이러한 도광에 의해 윈드실드(81)에는, 화면(50) 상의 표시상(10)이 확대되어 투영됨으로써, 차량(8)의 실내 중 시인 영역(91)에서는, 시인자(9)에 의해 시인 가능하게 당해 표시상(10)의 허상(10a)이 표시된다. 따라서, 시인 영역(91)은 오목경(60)의 사양 및 자세에 의해 정해지는 영역으로 된다. 또한, 오목경(60)의 자세에 대해서는, 가변으로 함으로써 시인 영역(91)의 이동을 허용해도 되고, 고정으로 함으로써 시인 영역(91)의 위치를 불변으로 해도 된다. 또한, 확대 광학계(6)로서는, 복수의 오목경(60)을 갖는 것이어도 되고, 오목경(60) 이외의 반사경 또는 렌즈를 갖는 것이어도 된다.
표시 제어 유닛(7)은, 예를 들어 마이크로컴퓨터 등의 전자 회로이며, 각 조 조명 단위(26)의 광원(20)과 표시기(5)에 전기 접속되어 있다. 또한 표시 제어 유닛(7)은 차량(8) 중 예를 들어 다른 제어 유닛 및 각종 센서 등과 통신 가능하게 접속되어 있다. 표시 제어 유닛(7)은 각 조 조명 단위(26)의 광원(20)에 대한 통전을 차량 관련 정보에 따라서 제어함으로써, 그것들의 광원(20)을 발광시킨다. 그와 함께 표시 제어 유닛(7)은 화면(50)의 구성 화소의 구동을 차량 관련 정보에 따라서 제어함으로써, 화면(50) 상에서의 표시상(10)의 표시, 나아가서는 시인자(9)에의 허상(10a)의 표시를 실현한다.
(조명 유닛의 상세 구성)
다음에, 제1 실시 형태에 따른 각 조 조명 단위(26)의 구조를 더욱 상세하게 설명한다.
도 2, 도 3에 도시한 바와 같이 각 조 조명 단위(26)는 소정의 기준 방향 X로 배열되어 있다. 여기서 기준 방향 X는, 화면(50)(도 1 참조)의 길이 방향에 대응한 각 렌즈 어레이(22a, 24a)의 길이 방향과 실질 일치하고 있다. 또한, 기준 방향 X에 대한 직교 방향 Y는, 화면(50)의 폭 방향에 대응한 각 렌즈 어레이(22a, 24a)의 폭 방향과 실질 일치하고 있다.
각 조 조명 단위(26)의 광원(20)은 기준 방향 X로 서로 이격하여 배열되어 있다. 각 조 조명 단위(26)를 이루는 광원(20)끼리에서는, 기준 방향 X에 있어서의 중심간 거리로서의 피치 Δs가 일정값으로 설정되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 초단 렌즈 어레이(22a)에 있어서 입사면(22b)은 각 조 조명 단위(26)의 광원(20)과 소정 거리를 두고 대향하도록, 평면 형상으로 형성되어 있다. 초단 렌즈 어레이(22a)에 있어서 출사면(22c)은, 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈(22)를 구성하도록 기준 방향 X로 배열된 초단 렌즈면(220)을 각각 형성하고 있다. 이와 같이, 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈면(220)이 동일 조의 광원(20)에 대하여 반대측의 출사면(22c)에 형성됨으로써, 당해 광원(20)으로부터의 광에 대하여 수차의 저감이 가능해지고 있다.
초단 렌즈면(220)을 각각 갖고 기준 방향 X로 배열되는 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈(22)끼리에서는, 광원(20)끼리의 피치 Δs보다도, 당해 방향 X에 있어서의 광축간 거리 Δai가 크게 설정되어 있다. 또한, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈면(220)의 주평면(224)은 광축 Aic 또는 Ais 상의 정점에 위치하는 주점 Pic 또는 Pis를 포함하도록 정의된다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)가 그 광축 Aic 또는 Ais를 따른 일정한 간격 Gl을, 주평면(224)과 광원(20) 사이에 확보하고 있다.
각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈면(220)은, 본 실시 형태에서는, 실린드리컬형(도 2 참조)의 볼록 렌즈면 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈면(220)은 서로 동일한 렌즈 프로파일로서, 각각이 정하는 광축 Aic 또는 Ais를 기준 방향 X로 사이에 두고 선대칭형으로 되는 프로파일을 갖고 있다. 그와 함께 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈면(220)은 기준 방향 X를 따르는 종단면에서는, 각각이 정하는 광축 Aic 또는 Ais를 사이에 둔 양측에서 적어도 1계 미분 또한 2계 미분이 가능해지도록, 소정의 유효경 φi 및 곡률 Ci를 갖고 있다. 이러한 초단 렌즈면(220)의 유효경 φi 및 곡률 Ci에 따라서 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)의 초점 거리 fi가 정의 값으로 설정되어 있다. 또한, 초단 렌즈면(220)에 대해서는, 2계 미분까지 가능해도 되고, 3계 이상의 계수에서의 미분까지 가능해도 된다.
최후단 렌즈 어레이(24a)는 렌즈 프레임(28)을 통해 초단 렌즈 어레이(22a)와 조합되어 있다. 최후단 렌즈 어레이(24a)에 있어서 입사면(24b)은 초단 렌즈 어레이(22a)의 출사면(22c)과 소정 거리를 두고 대향하도록, 평면 형상으로 형성되어 있다. 최후단 렌즈 어레이(24a)에 있어서 출사면(24c)은 각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈(24)를 구성하도록 기준 방향 X로 배열된 최후단 렌즈면(240)을 각각 형성하고 있다.
최후단 렌즈면(240)을 각각 갖고 기준 방향 X로 배열되는 각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈(24)끼리에서는, 초단 렌즈(22)끼리의 광축간 거리 Δai 및 광원(20)끼리의 피치 Δs보다도, 당해 방향 X에 있어서의 광축간 거리 Δaf가 크게 설정되어 있다. 또한, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 최후단 렌즈면(240)의 주평면(244)은 광축 Afc 또는 Afs 상의 정점에 위치하는 주점 Pfc 또는 Pfs를 포함하도록 정의된다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)에서는, 최후단 렌즈(24)가 그 광축 Afc 또는 Afs를 따른 일정한 주평면간 거리 D를, 주평면(244)과 주평면(224) 사이에 확보하고 있다.
각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈면(240)은, 본 실시 형태에서는, 실린드리컬형(도 2 참조)의 볼록 렌즈면 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈면(240)은 서로 동일한 렌즈 프로파일로서, 각각이 정하는 광축 Afc 또는 Afs를 기준 방향 X로 사이에 두고 선대칭형으로 되는 프로파일을 갖고 있다. 그와 함께 각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈면(240)은 기준 방향 X를 따르는 종단면에서는, 각각이 정하는 광축 Afc 또는 Afs를 사이에 둔 양측에서 적어도 1계 미분 또한 2계 미분이 가능해지도록, 소정의 유효경 φf 및 곡률 Cf를 갖고 있다. 또한, 최후단 렌즈면(240)에 대해서는, 2계 미분까지 가능해도 되고, 3계 이상의 계수에서의 미분까지 가능해도 된다.
여기서, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 최후단 렌즈면(240)의 유효경 φf는, 초단 렌즈면(220)의 유효경 φi보다도 크게 설정되어 있다. 그와 함께, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 최후단 렌즈면(240)의 곡률 Cf는, 초단 렌즈면(220)의 곡률 Ci보다도 작게 설정되어 있다. 이러한 최후단 렌즈면(240)의 유효경 φf 및 곡률 Cf에 의해 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)보다도 작은 정파워가 최후단 렌즈(24)에 부여되기 때문에, 당해 초단 렌즈(22)의 정파워가 최대로 되어 있다. 또한, 최후단 렌즈면(240)의 유효경 φf 및 곡률 Cf에 따라서 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)의 초점 거리 fi보다도 큰 정의 값으로, 최후단 렌즈(24)의 초점 거리 ff가 설정되어 있다.
이상의 각 조 조명 단위(26)에 있어서, 초단 렌즈(22)로부터 최후단 렌즈(24)까지 전체 단의 집광 렌즈(21)를 합성한 합성 렌즈의 초점으로서, 합성 초점 Pc를 상정한다. 이러한 상정 하에서, 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 광축 Aic 또는 Ais를 따라서 합성 초점 Pc와의 사이에 두는 간격 Gc는, 수학식 1에 의해 나타내어진다. 여기서 각 조 조명 단위(26)에서는, 수학식 1의 우변은 0보다 클 필요가 있기 때문에, 수학식 2가 성립하고 있다. 또한 각 조 조명 단위(26)에서는, 상술한 확대 광학계(6)를 사이에 둔 시인 영역(91)과의 공액 위치 Pl에 광원(20)을 위치 정렬시키기 때문에, 수학식 1에 의해 나타내어지는 간격 Gc를 사용한 수학식 3이 성립하고 있다. 즉 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 광원(20)과의 사이에 두는 간격 Gl은, 그 주평면(224)이 합성 초점 Pc와의 사이에 두는 간격 Gc 이하로 설정되어 있는 것이다.
Figure 112016118929551-pct00001
Figure 112016118929551-pct00002
Figure 112016118929551-pct00003
또한, 도 3, 도 4에 도시한 각 조 조명 단위(26) 중 1조는, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점, 즉 초단 렌즈(22)의 주점 Pic 및 최후단 렌즈(24)의 주점 Pfc가 모두 중심 주광선 Rc 상에 배치됨으로써, 중심 조명 단위(26c)를 구성하고 있다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이 중심 주광선 Rc는, 표시기(5)의 화면(50)에 있어서 화각 중심 Od를 통과함과 함께, 당해 화각 중심 Od로부터 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 도달하도록 정의된다. 따라서 중심 조명 단위(26c)에서는, 광원(20)으로부터의 광이 중심 주광선 Rc 상에서 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 결상되도록, 당해 광원(20)이 도 3과 같이 초단 렌즈(22)의 광축 Aic와 위치 정렬되어 중심 주광선 Rc 상에 배치되어 있다. 이러한 배치 상태의 중심 조명 단위(26c)에서는, 최후단 렌즈(24)의 광축 Afc에 대해서도, 초단 렌즈(22)의 광축 Aic와 위치 정렬되게 된다.
이에 반해, 도 3, 도 4에 도시한 각 조 조명 단위(26) 중 나머지 조는, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점, 즉 초단 렌즈(22)의 주점 Pis 및 최후단 렌즈(24)의 주점 Pfs가 모두 주변 주광선 Rs 상에 배치됨으로써, 주변 조명 단위(26s)를 구성하고 있다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이 주변 주광선 Rs는, 표시기(5)의 화면(50)에 있어서 화각 중심 Od의 주변을 통과함과 함께, 당해 주변으로부터 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 도달하도록 정의된다. 따라서 주변 조명 단위(26s)에서는, 광원(20)으로부터의 광이 주변 주광선 Rs 상에서 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 결상되도록, 당해 광원(20)이 도 3과 같이 초단 렌즈(22)의 광축 Ais로부터 기준 방향 X로 편심시켜져 주변 주광선 Rs 상에 배치되어 있다.
이러한 배치 상태의 전체 조의 주변 조명 단위(26s)에 대하여, 초단 렌즈(22)의 광축 Ais에 대하여 광원(20)이 편심하는 편심 거리 ε은, 동일 조의 주변 조명 단위(26s)에서의 각 거리 fi, ff, D, Δai, Δaf와 함께, 소정의 광학 거리 L을 사용한 관계식으로서, 근축 광선 이론에 따르는 수학식 4를 성립시킨다. 여기서, 도 4에 도시한 바와 같이 광학 거리 L은, 중심 조명 단위(26c)에 있어서의 최후단 렌즈(24)의 주평면(244)과 시인 영역(91) 사이로, 정의된다. 또한, 이렇게 하여 수학식 4를 만족시키는 전체 조의 주변 조명 단위(26s)에서는, 초단 렌즈(22)의 광축 Ais에 대하여 최후단 렌즈(24)의 광축 Afs는, 기준 방향 X 중 광원(20)과는 상반 방향으로 편심되어 있다.
Figure 112016118929551-pct00004
(작용 효과)
여기까지 설명한 제1 실시 형태의 작용 효과를 이하에 설명한다.
제1 실시 형태에 따르면, 기준 방향 X로 배열되는 각 조 조명 단위(26)는 확대 광학계(6)를 사이에 두고 시인 영역(91)과 공액인 공액 위치 Pl에 배치되는 광원(20)으로부터의 광을, 각각 복수 단의 집광 렌즈(21)에 의해 표시기(5)를 향하여 집광한다. 이러한 집광 구조를 각 조 조명 단위(26)에 의해 실현하는 조명 유닛(2)에서는, 광원(20)에 최근접의 초단 렌즈(22) 및 그 광원(20)으로부터 최이격의 최후단 렌즈(24)를 포함한 어느 단의 집광 렌즈(21)도, 복수 광원(20)에 동수씩 대응하여 설치되게 된다.
여기서 제1 실시 형태에 따르면, 각 조 조명 단위(26) 중 1조인 중심 조명 단위(26c)에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점 Pic, Pfc가 배치되는 중심 주광선 Rc 상에는 또한, 초단 렌즈(22)의 광축 Aic와 위치 정렬된 광원(20)도 배치된다. 따라서, 표시기(5)의 화각 중심 Od를 통과하여 시인 영역(91)에 도달하는 중심 주광선 Rc 상에서는, 중심 조명 단위(26c)의 광원(20)으로부터의 광이 당해 시인 영역(91)에서 결상된다. 또한 한편, 각 조 조명 단위(26) 중 나머지 조인 주변 조명 단위(26s)에 있어서, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점 Pis, Pfs가 배치되는 주변 주광선 Rs 상에는 또한, 초단 렌즈(22)의 광축 Ais로부터 기준 방향 X로 편심한 광원(20)도 배치된다. 따라서, 표시기(5)에서의 화각 중심 Od의 주변을 통과하여 시인 영역(91)에 도달하는 주변 주광선 Rs 상에서는, 주변 조명 단위(26s)의 광원(20)으로부터의 광이 당해 시인 영역(91)에서 결상된다. 이때, 주변 조명 단위(26s)에 의한 주변 주광선 Rs 상에서의 결상 위치는, 중심 조명 단위(26c)에 의한 중심 주광선 Rc 상에서의 상기 결상 위치에 대하여 어긋남이 억제된 위치로 된다. 이에 의하면, 중심 주광선 Rc 상 및 주변 주광선 Rs 상 이외에 있어서도, 각 조 조명 단위(26)에 의한 결상 위치의 어긋남을 억제할 수 있다.
따라서, 제1 실시 형태의 HUD 장치(1)에 의하면, 이상과 같은 특징을 가진 조명 유닛(2)에 의해, 시인 영역(91)에 있어서 표시상(10)의 허상(10a)에 발생하는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
그런데, 제1 실시 형태에서는 특히, 표시기(5)의 화각 중심 Od를 통과하여 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 도달하는 중심 주광선 Rc 상에서는, 중심 조명 단위(26c)의 광원(20)으로부터의 광이 당해 중심 위치 Ov에 결상될 수 있다. 또한 한편 제1 실시 형태에서는, 표시기(5)에서의 화각 중심 Od의 주변을 통과하여 시인 영역(91)의 중심 위치 Ov에 도달하는 주변 주광선 Rs 상에서는, 중심 조명 단위(26c)의 광원(20)으로부터의 광이 당해 중심 위치 Ov에 결상될 수 있다. 이와 같이, 각 조 조명 단위(26)에 의한 광의 결상 위치가 중심 주광선 Rc 상 및 주변 주광선 Rs 상의 양쪽에 있어서 일치하는 것에 의하면, 그것들 주광선 Rc, Rs 상 이외에 있어서도, 각 조 조명 단위(26)에 의한 광의 결상 위치를 일치시킬 수 있다. 따라서, 허상(10a)에 발생하는 휘도 불균일의 저감 효과가 높여질 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따르면, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 광원(20)과의 사이에 두는 간격 Gl은, 전체 단의 집광 렌즈(21)를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점 Pc와의 사이에, 그 주평면(224)이 두는 간격 Gc 이하로 된다. 여기서 각 조 조명 단위(26)에서는, 상술한 바와 같이 어느 단의 집광 렌즈(21)도, 복수 광원(20)에 동수씩 대응하여 설치된다. 따라서, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 유효경 φi, φf 및 초점 거리 fi, ff를 각각 작게 하여, 그것들 전체 단의 합성 초점 Pc와 주평면(224)의 간격 Gc도 작게 할 수 있다. 이에 의하면, 합성 초점 Pc 및 주평면(224)의 간격 Gc가 작아지는 것에 따라서, 광원(20) 및 주평면(224)의 간격 Gl도 작아진다. 따라서, 조명 유닛(2)의 체격을 소형화하면서도, 각 광원(20)으로부터의 광을 시인 영역(91)에 결상시켜 조명 효율을 높일 수 있음과 함께, 당해 높은 조명 효율에 의해 휘도가 증대되는 허상(10a)에서는 특히 인식되기 쉬워지는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따른 각 조 조명 단위(26)에 있어서, 정파워가 최대인 집광 렌즈(21)로 되는 초단 렌즈(22)는 최근접의 광원(20)으로부터 방사된 광 중 가급적 많은 광을, 후단의 집광 렌즈(21)로 되는 최후단 렌즈(24)에 확실하게 집광할 수 있다. 이에 의하면, 각 조 조명 단위(26)에 의해 표시기(5)에 집광되는 광량이 확보되므로, 높은 조명 효율에 의해 휘도가 증대되는 허상(10a)에서는 특히 인식되기 쉬워지는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 따르면, 각 조 조명 단위(26)에 2단씩 설치되는 집광 렌즈(21) 중 초단 렌즈(22)는, 최근접 광원(20)으로부터의 방사광 중 가급적 많은 광을, 최대의 정파워에 의해 확실하게 집광할 수 있다. 또한, 각 조 조명 단위(26)에 2단씩 설치되는 집광 렌즈(21) 중 최후단 렌즈(24)는 초단 렌즈(22)를 통과한 광원(20)으로부터의 광에 대한 집광 기능에 의해 당해 광의 결상 위치를 조정하여, 당해 광의 결상 위치가 시인 영역(91)으로부터 어긋나는 사태를 억제할 수 있다. 이들에 의하면, 허상(10a)의 휘도를 증대시키는 높은 조명 효율의 달성에 크게 공헌하면서도, 당해 허상(10a)의 휘도 증대에 의해 인식되기 쉬워지는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
게다가, 제1 실시 형태에 따르면, 각 조 조명 단위(26) 중 주변 조명 단위(26s)에서는, 특정한 거리 fi, ff, D, Δai, Δaf, L, ε을 사용한 관계식으로서, 상술한 수학식 4가 성립한다. 이에 의하면, 주변 조명 단위(26s)의 광원(20)을, 초단 렌즈(22)의 광축 Ais로부터 적정한 편심 거리 ε만큼 편심시켜 주변 주광선 Rs 상에 정확하게 배치할 수 있다. 따라서 시인 영역(91)에서는, 허상(10a)에 발생하는 휘도 불균일을 확실하게 저감할 수 있다.
또한, 제1 실시 형태에 있어서 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈(22)끼리 및 최후단 렌즈(24)끼리는, 서로 조합되는 초단 렌즈 어레이(22a) 및 최후단 렌즈 어레이(24a)를 각각 구성하고 있다. 이와 같은 초단 렌즈 어레이(22a) 및 최후단 렌즈 어레이(24a)에 의하면, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈(22) 및 최후단 렌즈(24)의 중심 주광선 Rc 상 또는 주변 주광선 Rs 상에서의 상대 위치는, 그것들 어레이 조합 시에 어긋나기 어렵다. 따라서, 그러한 상대 위치의 어긋남에 기인하여 각 광원(20)으로부터의 광의 결상 위치가 시인 영역(91)에 있어서 서로 어긋나는 사태를 억제할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 5∼도 7에 도시한 바와 같이 본 개시의 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태의 변형예이다. 제2 실시 형태에 따른 각 조 조명 단위(2026)의 2단 집광 렌즈(2021) 중, 초단 렌즈(22)보다도 후단측의 최후단 렌즈(2024)는 제1 렌즈면부(2240)와 제2 렌즈면부(2241)를 교대로 복수씩 배열하여 이루어지는 최후단 렌즈면(2242)을 갖고 있다.
도 7에 도시한 바와 같이 각 조 조명 단위(2026)의 제1 렌즈면부(2240)는, 복수의 제1 가상 렌즈면(2240a)의 상정 하에서, 각각 대응하는 하나의 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터 일부분씩을 도 7의 파선과 같이 단속적으로 추출한 형상으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 7에서는, 조명 단위(2026)와 동수로 되는 3개의 제1 가상 렌즈면(2240a) 중 2개를 대표하여 도시하고 있다.
여기서 각 제1 가상 렌즈면(2240a)은 주점 Pfc 또는 Pfs(도 6 참조)를 통과하도록 광축간 거리 Δaf를 서로 두는 광축 Afc, Afs 중, 각각 개별로 대응하는 어느 하나를 제1 광축 Af1로서 정하도록, 가상적으로 규정되어 있다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서 각 제1 가상 렌즈면(2240a)은 실린드리컬형의 볼록 렌즈면 형상으로 규정되어 있다. 이에 의해 각 제1 가상 렌즈면(2240a)은 서로 동일한 렌즈 프로파일로서, 각각이 정하는 제1 광축 Af1을 기준 방향 X로 사이에 두고 선대칭형으로 되는 프로파일을 갖고 있다. 그와 함께 각 제1 가상 렌즈면(2240a)은 기준 방향 X를 따르는 종단면에서는, 서로 인접하는 제1 광축 Af1과 제2 광축 Af2(후에 상술) 사이에서 적어도 1계 미분 또한 2계 미분이 가능해지도록, 소정의 유효경 φf1 및 곡률 Cf1을 갖고 있다. 또한, 각 제1 가상 렌즈면(2240a)에 대해서는, 2계 미분까지 가능해도 되고, 3계 이상의 계수에서의 미분까지 가능해도 된다.
각 조 조명 단위(2026)의 제2 렌즈면부(2241)는, 복수의 제2 가상 렌즈면(2241a)의 상정 하에서, 각각 대응하는 2개의 제2 가상 렌즈면(2241a)으로부터 일부분씩을 도 7의 파선과 같이 단속적으로 추출한 형상으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 도 7에서는, 조명 단위(2026)보다도 1개 많은 4개의 제2 가상 렌즈면(2241a) 중 3개를 대표하여 도시하고 있다.
여기서 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 기준 방향 X에 있어서의 제1 광축 Af1, Af1 간의 중앙 위치에 제2 광축 Af2를 정하도록, 가상적으로 규정되어 있다. 이것으로부터, 기준 방향 X에 있어서 서로 광축간 거리 Δaf를 두고 평행하게 연장되는 각 제2 광축 Af2는, 당해 방향 X의 양측으로 연장되는 제1 광축 Af1, Af1에 대하여, 각각 당해 거리 Δaf의 반값분씩 이격되어 있다. 즉 각 제2 광축 Af2는, 기준 방향 X에 있어서 양측의 제1 광축 Af1, Af1로부터, 광축간 거리 Δaf의 반값을 두고 편심되어 있다. 바꾸어 말하면, 제1 가상 렌즈면(2240a)은 제1 광축 Af1을 제2 광축 Af2로부터 기준 방향 X로 편심시켜 정하는 가상 렌즈면으로 파악할 수도 있다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 실린드리컬형의 볼록 렌즈면 형상으로 규정되어 있다. 이에 의해 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 서로 동일한 렌즈 프로파일로서, 각각이 정하는 제2 광축 Af2를 기준 방향 X로 사이에 두고 선대칭형으로 되는 프로파일을 갖고 있다. 그와 함께 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 기준 방향 X를 따르는 종단면에서는, 서로 인접하는 제1 광축 Af1과 제2 광축 Af2 사이에서 적어도 1계 미분 또한 2계 미분이 가능해지도록, 소정의 유효경 φf2 및 곡률 Cf2를 갖고 있다. 또한, 각 제2 가상 렌즈면(2241a)에 대해서도, 2계 미분까지 가능해도 되고, 3계 이상의 계수에서의 미분까지 가능해도 된다.
또한, 제2 실시 형태에 있어서 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 각 제1 가상 렌즈면(2240a)과 동일한 렌즈 프로파일을 갖고 있다. 이에 의해, 각 제2 가상 렌즈면(2241a)의 유효경 φf2는, 초단 렌즈면(220)의 유효경 φi보다도 큰 범위에서, 각 제1 가상 렌즈면(2240a)의 유효경 φf1과 동일하게 설정되어 있다. 그와 함께, 각 제2 가상 렌즈면(2241a)의 곡률 Cf2는, 초단 렌즈면(220)의 곡률 Ci보다도 큰 범위에서, 각 제1 가상 렌즈면(2240a)의 곡률 Cf1과 동일하게 설정되어 있다.
도 5∼도 7에 도시한 바와 같이 각 조 조명 단위(2026)에서는, 이상과 같이 제2 가상 렌즈면(2241a)으로부터의 제2 렌즈면부(2241)의 추출수는, 상술한 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터의 제1 렌즈면부(2240)의 추출수에 대하여 동수로 되는 6개 또는 8개로 설정되어 있다. 또한 도 7에 도시한 바와 같이, 각 조 조명 단위(2026)의 기준 방향 X에 있어서, 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터의 제1 렌즈면부(2240)의 추출 폭 W1은, 제1 광축 Af1에 가까운 제1 렌즈면부(2240)일수록 넓게 되어 있다. 한편, 각 조 조명 단위(2026)의 기준 방향 X에 있어서, 제2 가상 렌즈면(2241a)으로부터의 제2 렌즈면부(2241)의 추출 폭 W2는, 제2 광축 Af2에 가까운 제2 렌즈면부(2241)일수록 넓게 되어 있다.
또한 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 각 조 조명 단위(2026)의 제1 광축 Af1 상에서는, 제1 렌즈면부(2240)끼리가 선대칭으로 인접하고 있다. 한편, 각 조 조명 단위(2026)를 양측으로 나누고 있는 제2 광축 Af2 상에서는, 제2 렌즈면부(2241)끼리가 선대칭으로 인접하고 있다.
이상과 같은 최후단 렌즈(2024)를 구비하는 각 조 조명 단위(2026)에서는, 상술한 각 가상 렌즈면(2240a, 2241a)의 설정에 의해, 초단 렌즈(22)보다도 작은 정파워가 최후단 렌즈(2024)에 부여되어 있다. 따라서 제2 실시 형태에 있어서도, 동일 조의 집광 렌즈(2021) 중에서 초단 렌즈(22)의 정파워가 최대로 되어 있다. 또한, 각 가상 렌즈면(2240a, 2241a)의 설정에 의해 각 조 조명 단위(2026)에서는, 초단 렌즈(22)의 초점 거리 fi보다 큰 정의 값으로 되도록, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 초점 거리가 도 6과 같은 최후단 렌즈(2024)의 초점 거리 ff로서 설정되어 있다.
이와 같은 각 조 조명 단위(2026)에 있어서, 초단 렌즈(22)로부터 최후단 렌즈(2024)까지 전체 단의 집광 렌즈(2021)를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점 Pc에 대하여, 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 두는 간격 Gc는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 수학식 1에 의해 나타내어진다. 또한, 각 조 조명 단위(2026)에서는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 수학식 2, 3이 성립하고 있음으로써, 초단 렌즈(22)의 광축 Aic, Ais를 따르는 방향에서, 주평면(224) 및 광원(20)의 간격 Gc가 주평면(224) 및 합성 초점 Pc의 간격 Gc 이하로 되어 있다.
또한 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 각 조 조명 단위(2026) 중 주점 Pic, Pfc가 중심 주광선 Rc 상에 배치되는 중심 조명 단위(2026c)에서는, 제1 광축 Af1 및 광원(20)이 초단 렌즈(22)의 광축 Aic와 위치 정렬되어 중심 주광선 Rc 상에 배치되어 있다. 그와 함께, 각 조 조명 단위(2026) 중 주점 Pis, Pfs가 주변 주광선 Rs 상에 배치되는 주변 조명 단위(2026s)에서는, 제1 광축 Af1 및 광원(20)이 초단 렌즈(22)의 광축 Ais로부터 기준 방향 X의 상반 방향으로 편심하여 주변 주광선 Rs 상에 배치되어 있다. 따라서, 제2 실시 형태의 주변 조명 단위(2026s)에 대해서도, 그 전체 조에서 수학식 4가 성립한다. 따라서, 이러한 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과의 발휘가 가능하다.
게다가, 제2 실시 형태에 따르면, 중심 조명 단위(2026c) 및 주변 조명 단위(2026s) 중 어느 하나인 각 조 조명 단위(2026)의 최후단 렌즈(2024)는, 적어도 2계 미분이 가능한 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터 일부분씩 추출한 형상의 제1 렌즈면부(2240)를 복수 갖는다. 따라서 중심 조명 단위(2026c)에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 제1 광축 Af1과 위치 정렬되는 초단 렌즈(22)의 광축 Aic 상에 배치된 광원(20)으로부터 초단 렌즈(22)를 통과한 광에는, 각 제1 렌즈면부(2240)에 의한 집광 기능을 발휘할 수 있다. 그와 함께 주변 조명 단위(2026s)에서는, 초단 렌즈(22)의 광축 Ais에 대하여 제1 가상 렌즈면(2240a)의 제1 광축 Af1과는 상반 방향으로 편심하는 광원(20)으로부터 초단 렌즈(22)를 통과한 광에는, 각 제1 렌즈면부(2240)에 의한 집광 기능을 발휘할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따르면, 각 조 조명 단위(2026)의 최후단 렌즈(2024)는, 적어도 1계 미분이 가능한 제2 가상 렌즈면(2241a)으로부터 일부분씩 추출한 형상의 제2 렌즈면부(2241)로서, 기준 방향 X로 제1 렌즈면부(2240)와 교대로 배열되는 렌즈면부를 복수 갖는다. 따라서 각 조 조명 단위(2026)에서는, 제1 광축 Af1로부터 기준 방향 X로 편심하여 제2 가상 렌즈면(2241a)이 정하는 제2 광축 Af2 상과, 그 기준 방향 X로 배열되는 광축 Af1, Af2 간에서, 제2 렌즈면부(2241)로부터의 출사광을 제1 렌즈면부(2240)로부터의 출사광에 중첩할 수 있다. 이러한 광의 중첩 기능에 의하면, 각 조 조명 단위(2026)에 있어서 제1 광축 Af1 상으로부터 이격한 개소에 있어도, 출사광의 강도가 높여지게 된다. 따라서, 표시기(5) 중 각 조 조명 단위(2026)에 의한 조명 대상 에리어의 각각에서 발생하는 조명 불균일, 나아가서는 허상(10a)에 발생하는 휘도 불균일을 저감할 수 있다.
또한, 제2 실시 형태에 따르면, 가상 렌즈면(2240a, 2241a)으로부터 부분 추출한 렌즈면부(2240, 2241)를 배열하여 이루어지는 각 최후단 렌즈(2024)의 채용에 의해, 그것들 최후단 렌즈(2024)를 가급적 얇게 형성할 수 있다. 이에 의하면, 초단 렌즈(22) 및 최후단 렌즈(2024)의 주평면간 거리 D를 작게 하여, 당해 거리 D에 따라서 정해지는 간격 Gc 이하의 간격 Gl도 작게 설정할 수 있다. 따라서, 조명 유닛(2)의 소형화에 있어서는 특히 유리해진다.
(다른 실시 형태)
이상, 본 개시의 복수의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 개시는, 그것들 실시 형태에 한정하여 해석되는 것은 아니고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에 있어서 다양한 실시 형태 및 조합에 적용할 수 있다.
구체적으로, 제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 1에서는, 초단 렌즈 어레이(22a)의 출사면(22c) 대신에 또는 더하여, 그 렌즈 어레이(22a)의 입사면(22b)에 초단 렌즈면(220)을 형성해도 된다. 여기서, 출사면(22c) 및 입사면(22b)에 각각 초단 렌즈면(220)을 형성하는 경우, 그것들 각 면(22c, 22b)에서 상이하게 한 기준 방향마다 광원(20)을 복수씩 배열함으로써, 이차원 배열 구조를 구축해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 2에서는, 최후단 렌즈 어레이(24a)의 출사면(24c) 대신에 또는 더하여, 그 렌즈 어레이(24a)의 입사면(24b)에 최후단 렌즈면(240, 2242)을 형성해도 된다. 여기서, 출사면(24c) 및 입사면(24b)에 각각 최후단 렌즈면(240, 2242)을 형성하는 경우, 그것들 각 면(24c, 24b)에서 상이하게 한 기준 방향마다 광원(20)을 복수씩 배열함으로써, 이차원 배열 구조를 구축해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 3에서는, 각 조 조명 단위(26, 2026)의 집광 렌즈(21, 2021)에 대해서는, 초단 렌즈(22) 및 최후단 렌즈(24, 2024)를 적어도 포함하고 있으면, 3단 이상 설치해도 된다. 예를 들어 변형예 3에서는, 집광 렌즈(21)로서의 중단 렌즈를 초단 렌즈(22)와 최후단 렌즈(24, 2024) 사이에 배치하고, 그것들 전체 단의 합성 초점과 초단 렌즈(22)의 주평면(224)의 간격 Gc 이하로, 광원(20)과 그 주평면(224)의 간격 Gl을 설정해도 된다. 또한, 이 경우도, 각 조 조명 단위(26, 2026)의 중단 렌즈를, 중단 렌즈 어레이로서 일체 형성해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 4에서는, 동일 조 중에서 초단 렌즈(22)보다도 후단측의 집광 렌즈(21)[예를 들어 최후단 렌즈(24, 2024)]에, 최대의 정파워를 부여해도 된다. 또한, 제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 5에서는, 각 조 조명 단위(26, 2026)에 있어서 초단 렌즈(22) 및 최후단 렌즈(24, 2024)를 포함하는 전체 단의 집광 렌즈(21) 중, 적어도 일단의 집광 렌즈(21)를 서로 별체로 형성해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 6에서는, 각 조 조명 단위(26, 2026)에서 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 광원(20)과의 사이에 두는 간격 Gl을, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 합성 초점 Pc와의 사이에 그 주평면(224)이 두는 간격 Gc보다도 크게 설정해도 된다. 여기서 변형예 6의 경우에는, 확대 광학계(6)를 사이에 두고 시인 영역(91)과 공액인 공액 위치 Pl에 각 조 조명 단위(26)의 광원(20)이 배치되도록, 예를 들어 오목경(60)에 볼록 렌즈를 조합하는 등, 당해 확대 광학계(6)의 구성을 적절히 변경한다. 또한, 변형예 6의 경우에는, 초단 렌즈(22)끼리의 광축간 거리 Δai를 광원(20)끼리의 피치 Δs보다 작게 설정하고, 최후단 렌즈(24)끼리의 광축간 거리 Δaf를 초단 렌즈(22)끼리의 광축간 거리 Δai 및 광원(20)끼리의 피치 Δs보다 작게 설정해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 7에서는, 도 8에 도시한 바와 같이, 중심 주광선 Rc 및 주변 주광선 Rs를, 오차의 범위에서 시인 영역(91) 중 중심 위치 Ov의 근방에 도달시키도록, 정의해도 된다. 여기서 변형예 7의 경우에는, 수학식 4에 의해 나타내어지는 편심 거리 ε을, 주광선 Rc, Rs와 중심 위치 Ov의 오차에 따른 만큼, 약간 변경한다.
제2 실시 형태에 관한 변형예 8에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 렌즈 프로파일과 제2 가상 렌즈면(2241a)의 렌즈 프로파일을, 상이하게 해도 된다. 예를 들어 변형예 8에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 곡률 Cf1과 제2 가상 렌즈면(2241a)의 곡률 Cf2를 상이하게 해도 된다. 또는, 도 9에 도시한 변형예 8과 같이, 제1 가상 렌즈면(2240a)과는 상이한 렌즈 프로파일로서, 기준 방향 X에 대하여 산형으로 경사지게 함으로써, 기준 방향 X를 따르는 종단면의 광축 Af1, Af2 간에서 1계 미분까지가 가능한 프리즘 렌즈면 형상으로, 제2 가상 렌즈면(2241a)을 형성해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 9에서는, 차량(8)의 「표시 부재」로서, 윈드실드(81) 이외의 요소, 예를 들어 윈드실드(81)의 실내측의 면에 부착한 또는 윈드실드(81)와는 별체로 형성된 콤바이너 등을 채용해도 된다. 또한, 제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 10에서는, 차량(8) 이외의 선박 내지는 비행기 등의 「이동체」에 탑재되는 HUD 장치(1)의 조명 유닛(2)에, 본 개시를 적용해도 된다.

Claims (10)

  1. 표시기(5)에 의해 형성되어 확대 광학계(6)에 의해 확대된 표시상(10)을 이동체(8)의 표시 부재(81)에 투영함으로써, 상기 표시상의 허상(10a)을 상기 이동체의 실내 중 시인 영역(91)에서 시인 가능하게 표시하는 헤드업 디스플레이 장치(1)의 조명 유닛(2)이며,
    상기 표시기를 투과 조명하여 상기 표시상의 광을 상기 시인 영역까지 도달시키고,
    상기 확대 광학계를 사이에 두고 상기 시인 영역과 공액인 공액 위치(Pl)에 배치되어 광을 방사하는 광원(20)과, 상기 광원으로부터의 광을 상기 표시기를 향하여 집광하는 복수 단의 집광 렌즈(21, 2021)를 1조의 조명 단위(26, 2026)로 하여, 소정의 기준 방향(X)으로 배열되는 복수 조의 상기 조명 단위를 구비하고,
    각 조의 상기 조명 단위는, 상기 광원에 가장 근접하여 배치되는 상기 집광 렌즈로서의 초단 렌즈(22)와, 상기 광원으로부터 가장 이격하여 배치되는 상기 집광 렌즈로서의 최후단 렌즈(24, 2024)를 적어도 포함하고,
    각 조의 상기 조명 단위 중 1조의 상기 조명 단위인 중심 조명 단위(26c, 2026c)에 있어서, 상기 초단 렌즈로부터 상기 최후단 렌즈까지의 전체 단의 상기 집광 렌즈의 주점(Pic, Pfc)은, 상기 표시기의 화각 중심(Od)을 통과하여 상기 시인 영역에 도달하는 중심 주광선(Rc) 상에 배치되고 또한 상기 광원은, 상기 초단 렌즈의 광축(Aic)과 위치 정렬됨으로써, 상기 중심 주광선 상에 배치되고,
    각 조의 상기 조명 단위 중 나머지 조의 상기 조명 단위인 주변 조명 단위(26s, 2026s)에 있어서, 전체 단의 상기 집광 렌즈의 주점(Pis, Pfs)은, 상기 표시기에서의 상기 화각 중심의 주변을 통과하여 상기 시인 영역에 도달하는 주변 주광선(Rs) 상에 배치되고 또한 상기 광원은, 상기 초단 렌즈의 광축(Ais)으로부터 상기 기준 방향으로 편심함으로써, 상기 주변 주광선 상에 배치되는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심 주광선은, 상기 표시기의 상기 화각 중심을 통과하여 상기 시인 영역의 중심 위치(Ov)에 도달하도록 정의되고,
    상기 주변 주광선은, 상기 표시기에서의 상기 화각 중심의 주변을 통과하여 상기 시인 영역의 상기 중심 위치에 도달하도록 정의되는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위에 있어서, 상기 초단 렌즈로부터 상기 최후단 렌즈까지 전체 단의 상기 집광 렌즈를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점(Pc)을 상정하면, 상기 초단 렌즈의 주평면(224)은, 상기 광원과의 사이에 두는 간격(Gl)이 상기 합성 초점과의 사이에 두는 간격(Gc) 이하로 설정되는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위에 있어서, 정파워가 최대로 되는 상기 집광 렌즈는 상기 초단 렌즈인, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위는, 각각 2단씩 설치되는 상기 집광 렌즈로서, 최대의 정파워에 의해 상기 광원으로부터의 광을 집광하는 상기 초단 렌즈와, 상기 초단 렌즈를 통과한 상기 광원으로부터의 광을 집광함으로써 상기 광의 결상 위치를 조정하는 상기 최후단 렌즈를 포함하는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 주변 조명 단위에 있어서 상기 초단 렌즈의 상기 광축에 대하여 상기 광원이 편심하는 편심 거리 ε은,
    상기 주변 조명 단위에 있어서의 상기 초단 렌즈의 초점 거리 fi와, 상기 주변 조명 단위에 있어서의 상기 최후단 렌즈의 초점 거리 ff와, 상기 주변 조명 단위에 있어서의 상기 초단 렌즈 및 상기 최후단 렌즈의 주평면간 거리 D와, 상기 주변 조명 단위에 있어서 상기 기준 방향으로 배열되는 상기 초단 렌즈끼리의 광축간 거리 Δai와, 상기 주변 조명 단위에 있어서 상기 기준 방향으로 배열되는 상기 최후단 렌즈끼리의 광축간 거리 Δaf와 함께, 상기 중심 조명 단위에 있어서의 상기 최후단 렌즈의 주평면 및 상기 시인 영역간의 광학 거리 L을 사용한 관계식으로서,
    Figure 112018014487399-pct00005

    를 성립시키는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  7. 제5항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위(2026)에 있어서, 상기 최후단 렌즈(2024)는,
    제1 광축(Af1)을 제2 광축(Af2)으로부터 상기 기준 방향으로 편심시켜 정하는 가상 렌즈면으로서, 상기 기준 방향으로 배열되는 상기 제1 광축과 상기 제2 광축 사이에서 적어도 2계 미분이 가능한 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터, 일부분씩 추출한 형상으로 형성되는 복수의 제1 렌즈면부(2240)와,
    상기 제2 광축을 정하는 가상 렌즈면으로서, 상기 기준 방향으로 배열되는 상기 제1 광축과 상기 제2 광축 사이에서 적어도 1계 미분이 가능한 제2 가상 렌즈면(2241a)으로부터, 일부분씩 추출한 형상으로 형성되며, 상기 기준 방향에 있어서 상기 제1 렌즈면부와 교대로 배열되는 복수의 제2 렌즈면부(2241)를 갖고,
    각 조의 상기 조명 단위 중 상기 중심 조명 단위(2026c)에서는, 상기 광원 및 상기 제1 광축이 상기 초단 렌즈의 광축(Aic)과 위치 정렬되고,
    각 조의 상기 조명 단위 중 상기 주변 조명 단위(2026s)에서는, 상기 광원 및 상기 제1 광축이 상기 초단 렌즈의 광축(Ais)으로부터 상반 방향으로 편심하는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  8. 제5항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위를 이루는 상기 초단 렌즈끼리는, 초단 렌즈 어레이(22a)를 구성함과 함께, 각 조의 상기 조명 단위를 이루는 상기 최후단 렌즈끼리는, 상기 초단 렌즈 어레이에 조합되는 최후단 렌즈 어레이(24a)를 구성하는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위를 이루는 상기 초단 렌즈끼리는 서로 동일한 렌즈 프로파일을 갖고,
    각 조의 상기 조명 단위를 이루는 상기 최후단 렌즈끼리는 서로 동일한 렌즈 프로파일을 갖는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  10. 표시기(5)에 의해 형성되어 확대 광학계(6)에 의해 확대된 표시상(10)을 이동체(8)의 표시 부재(81)에 투영함으로써, 상기 표시상의 허상(10a)을 상기 이동체의 실내 중 시인 영역(91)에서 시인 가능하게 표시하는 헤드업 디스플레이 장치(1)이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 조명 유닛(2)과 함께, 상기 표시기 및 상기 확대 광학계가 설치되는, 헤드업 디스플레이 장치.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6369148B2 (ja) 2014-06-09 2018-08-08 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置及びその照明ユニット
US11119315B2 (en) * 2015-10-15 2021-09-14 Maxell, Ltd. Information display apparatus
JP2017134175A (ja) * 2016-01-26 2017-08-03 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置及びその生産方法
JP6579126B2 (ja) 2016-05-25 2019-09-25 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置及び画像投射ユニット
US10948776B2 (en) 2018-02-23 2021-03-16 Denso International America, Inc. Head-up display
US10795154B2 (en) 2018-02-23 2020-10-06 Denso International America, Inc. Head-up display
CN114089563A (zh) * 2019-05-14 2022-02-25 瑞仪(广州)光电子器件有限公司 光源结构、背光模组及显示装置
CN111624817B (zh) * 2020-06-30 2023-01-13 京东方科技集团股份有限公司 背光模组及其制造方法、显示装置
JP7318604B2 (ja) * 2020-07-16 2023-08-01 株式会社デンソー 虚像表示装置
JP7479999B2 (ja) * 2020-09-09 2024-05-09 株式会社小糸製作所 画像投影装置
CN114353012B (zh) * 2021-12-29 2024-05-07 马瑞利汽车零部件(芜湖)有限公司 极窄开口可自由组合的车灯模组系统
CN114942522A (zh) * 2022-06-28 2022-08-26 深圳珑璟光电科技有限公司 一种光学系统和近眼显示设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006008766A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Hitachi Chem Co Ltd 成形用樹脂組成物および繊維強化プラスチック成形品の製造方法
JP2006019027A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Nippon Seiki Co Ltd 照明装置
JP2008068766A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Denso Corp 車両用表示装置
WO2010061835A1 (ja) * 2008-11-26 2010-06-03 コニカミノルタオプト株式会社 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP2011090217A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Denso Corp 照明装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5353203B2 (ja) 2007-12-18 2013-11-27 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP2010277065A (ja) * 2009-04-28 2010-12-09 Nippon Seiki Co Ltd ヘッドアップディスプレイ装置
JP2013130061A (ja) 2010-04-01 2013-07-04 Sanyo Electric Co Ltd ロータリコンプレッサ
DE102010030138A1 (de) * 2010-06-15 2011-12-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Projektionsdisplay und Verfahren zum Anzeigen eines Gesamtbilds
JP5542015B2 (ja) * 2010-09-13 2014-07-09 矢崎総業株式会社 ヘッドアップディスプレイの表示装置
JP5674032B2 (ja) * 2011-03-25 2015-02-18 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
JP5344069B2 (ja) * 2011-08-29 2013-11-20 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置
JP2012226301A (ja) * 2011-12-21 2012-11-15 Pioneer Electronic Corp 光源ユニット及びヘッドアップディスプレイ
JP5974987B2 (ja) 2013-06-20 2016-08-23 株式会社デンソー ヘッドアップディスプレイ装置、およびヘッドアップディスプレイ装置に用いられる照明装置
JP6237249B2 (ja) 2014-01-15 2017-11-29 株式会社デンソー 照明用レンズ、照明ユニット及びヘッドアップディスプレイ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006008766A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Hitachi Chem Co Ltd 成形用樹脂組成物および繊維強化プラスチック成形品の製造方法
JP2006019027A (ja) * 2004-06-30 2006-01-19 Nippon Seiki Co Ltd 照明装置
JP2008068766A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Denso Corp 車両用表示装置
WO2010061835A1 (ja) * 2008-11-26 2010-06-03 コニカミノルタオプト株式会社 映像表示装置およびヘッドマウントディスプレイ
JP2011090217A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Denso Corp 照明装置

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