KR102082967B1 - 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 조명 단위를 구비한다. 각 조의 조명 단위는 광원에 최근접의 집광 렌즈로서의 초단 렌즈와, 광원으로부터 최이격의 집광 렌즈로서의 최후단 렌즈를 포함한다. 각 조의 조명 단위에 있어서, 초단 렌즈로부터 최후단 렌즈까지 전체 단의 집광 렌즈를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점을 상정하면, 초단 렌즈의 주평면은 광원과의 사이에 두는 간격이 합성 초점과의 사이에 두는 간격 이하로 설정된다.

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 제2014-118741호를 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 유닛에서는, 복수의 광원에 대하여 공통으로 되는 1개의 볼록 렌즈가, 최후단의 집광 렌즈로서 사용되고 있다. 이와 같이 복수 광원에 대하여 공통화되는 최후단의 집광 렌즈에는, 그것들 광원으로부터의 광을 유용하게 이용하여 표시기의 넓은 면적을 조명하기 위해, 큰 유효경을 부여해 둘 필요가 있다. 일반적으로 집광 렌즈에서는, 유효경이 크면, 렌즈면의 곡률을 크게 하기 어렵고, 그 때문에 초점 거리를 작게 하기 어려울 우려가 있다. 그 때문에, 최후단의 집광 렌즈가 복수 광원에 대하여 공통화되는 특허문헌 1의 조명 유닛에서는, 전체 단의 집광 렌즈를 합성한 합성 렌즈의 초점인 합성 초점은, 초단의 콘덴서 렌즈로부터 이격할 가능성이 있다.
여기서, 특허문헌 1의 조명 유닛과 같은 구조에 있어서, 각 광원으로부터의 광을 시인 영역에 결상시켜 조명 효율을 높이기 위해서는, 확대 광학계를 사이에 두고 시인 영역과 공액인 공액 위치에, 그것들 각 광원을 배치할 필요가 있다. 따라서, 본 발명자가 검토한 결과, 콘덴서 렌즈가 광원과의 사이에 두는 간격을, 그 콘덴서 렌즈가 합성 초점과의 사이에 두는 간격에 따른 특정 범위로 설정하면, 시인 영역과의 공액 위치에 각 광원을 정확하게 배치 가능하게 되는 것이 판명되었다. 그러나, 한층 더한 예의 검토의 결과, 특허문헌 1의 조명 유닛과 같은 구조에서는, 상술한 바와 같이 합성 초점이 콘덴서 렌즈로부터 이격되는 것에 기인하여 그 콘덴서 렌즈 및 광원의 간격도 확대되어야만 하여, 대형화될 우려가 있는 것도 판명되었다.
본 개시는, 이상 설명한 지견을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, HUD 장치에 있어서 표시기의 넓은 면적을 높은 조명 효율로 조명하는 소형의 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 단위에 있어서, 초단 렌즈로부터 최후단 렌즈까지 전체 단의 집광 렌즈를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점을 상정하면, 초단 렌즈의 주평면은, 광원과의 사이에 두는 간격이, 합성 초점과의 사이에 두는 간격 이하로 설정된다.
이러한 제1 형태에 따르면, 기준 방향으로 배열되는 각 조의 조명 단위는, 확대 광학계를 사이에 두고 시인 영역과 공액인 공액 위치에 배치되는 광원으로부터의 광을, 각각 복수 단의 집광 렌즈에 의해 표시기를 향하여 집광한다. 이러한 집광 구조를 각 조의 조명 단위에 의해 실현하는 조명 유닛에서는, 광원에 최근접의 초단 렌즈 및 그 광원으로부터 최이격의 최후단 렌즈를 적어도 포함한 어느 단의 집광 렌즈도, 복수 광원에 동수씩 대응하여 설치되게 된다. 따라서, 각 조의 조명 단위에 의하면, 전체 단의 집광 렌즈의 유효경 및 초점 거리를 각각 작게 하면서도, 표시기의 넓은 면적을 조명할 수 있다.
게다가, 각 조의 조명 단위에 있어서 초단 렌즈의 주평면이 광원의 사이에 두는 간격은, 모두 작은 초점 거리의 집광 렌즈를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점과의 사이에, 그 주평면이 두는 간격 이하로 된다. 이것에 의하면, 초단 렌즈 주평면 및 합성 초점의 간격이 작아지는 것에 따라서, 그 주평면 및 광원의 간격도 작아진다. 따라서, 조명 유닛의 체격을 소형화하면서도, 각 광원으로부터의 광을 시인 영역에 결상시켜 조명 효율을 높일 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 장치에서는, 제1 형태의 구성을 적어도 가진 소형의 조명 유닛에 의해, 표시기의 넓은 면적을 높은 조명 효율로 투과 조명할 수 있으므로, 이동체에서의 배치 자유도와 함께, 당해 조명 효율에 따른 허상의 휘도도 확보할 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 제2 실시 형태에 따른 조명 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 조명용 유닛을 도시하는 정면도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 따른 조명 유닛을 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은 제1 실시 형태의 변형예를 도시하는 정면도이다.
도 8은 제2 실시 형태의 변형예를 설명하기 위한 모식도이다.
이하, 본 개시의 복수의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 실시 형태에 있어서 대응하는 구성 요소에는 동일 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 정파워가 부여되는 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 정파워를 부여받은 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.
각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈면(220)이 각각 개별로 정하는 광축 Ac 상에는, 동일 조의 광원(20)이 배치되어 있다. 이에 의해, 초단 렌즈면(220)을 각각 갖고 기준 방향 X로 배열되는 각 조 조명 단위(26)의 초단 렌즈(22)끼리에서는, 당해 방향 X에 있어서의 광축간 거리 Δa가 광원(20)끼리의 피치 Δs와 일치하고 있다. 또한, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈면(220)의 주평면(224)은 광축 Ac 상의 정점에 위치하는 주점을 포함하도록, 정의된다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)가 그 광축 Ac를 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 Ac를 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 Ac를 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. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)끼리에서는, 최후단 렌즈 어레이(24a) 및 초단 렌즈 어레이(22a)의 각각 형성하는 최후단 렌즈(24) 및 초단 렌즈(22)의 사이에서, 주평면간 거리 D가 일정값으로 설정되어 있다. 여기서 주평면간 거리 D란, 최후단 렌즈(24)의 주평면(244)과 초단 렌즈(22)의 주평면(224) 사이의 거리이다. 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.
각 조 조명 단위(26)의 최후단 렌즈면(240)이 각각 개별로 정하는 광축 Ac는, 동일 조에 있어서의 초단 렌즈면(220)의 광축 Ac와 일치하고 있다. 즉 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)로부터 최후단 렌즈(24)까지 전체 단의 집광 렌즈(21)에 공통으로 되는 광축 Ac 상에 광원(20)이 배치되어 있다. 또한, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 최후단 렌즈면(240)의 주평면(244)은 광축 Ac 상의 정점에 위치하는 주점을 포함하도록 정의된다. 이에 의해 각 조 조명 단위(26)에서는, 최후단 렌즈(24)가 그 광축 Ac를 따른 일정한 주평면간 거리 D를, 주평면(244, 224) 간에 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 Ac를 기준 방향 X로 사이에 둔 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 Ac를 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 Ac를 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 2의 성립 하에서, 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 112018014482125-pat00001
Figure 112018014482125-pat00002
Figure 112018014482125-pat00003
(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. 따라서, 각 조 조명 단위(26)에 의하면, 전체 단의 집광 렌즈(21)의 유효경 φi, φf 및 초점 거리 fi, ff를 각각 작게 하면서도, 표시기(5)의 넓은 면적을 조명할 수 있다.
게다가, 각 조 조명 단위(26)에 있어서 초단 렌즈(22)의 주평면(224)이 광원(20)과의 사이에 두는 간격 Gl은, 모두 작은 초점 거리 fi, ff의 집광 렌즈(21)를 합성한 합성 렌즈의 합성 초점 Pc와의 사이에, 그 주평면(224)이 두는 간격 Gc 이하로 된다. 이것에 의하면, 주평면(224) 및 합성 초점 Pc의 간격 Gc가 작아지는 것에 따라서, 주평면(224) 및 광원(20)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 있다.
따라서, 제1 실시 형태의 HUD 장치(1)에서는, 이상과 같은 특징을 가진 소형의 조명 유닛(2)에 의해, 표시기(5)의 넓은 면적을 높은 조명 효율로 조명할 수 있다. 따라서, 차량(8)에서의 배치 자유도와 함께, 당해 조명 효율에 따른 허상(10a)의 휘도도 확보할 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. 이것에 의하면, 각 조 조명 단위(26)에 의해 표시기(5)에 집광되는 광량이 확보되므로, 조명 효율을 높일 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, 각 조 조명 단위(26)의 구조를 간소하게 하면서도, 높은 조명 효율의 달성에 크게 공헌할 수 있다.
게다가, 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, 초단 렌즈(22) 및 최후단 렌즈(24)의 주평면간 거리 D는, 그것들 어레이 조합 시에 서로 어긋나기 어렵다. 따라서 각 조 조명 단위(26)에서는, 초단 렌즈(22)의 주평면(224) 및 광원(20)의 간격 Gl에 대하여, 어레이 조합 후의 주평면간 거리 D에 따라서 정해지는 그 주평면(224) 및 합성 초점 Pc의 간격 Gc에 대해, 정확하게 조정하기 쉬워진다. 이것에 의하면, 주평면(224) 및 광원(20)의 간격 Gl이 주평면(224) 및 합성 초점 Pc의 간격 Gc보다도 커져, 광원(20)으로부터의 광의 결상 위치가 시인 영역(91)으로부터 어긋나는 사태를 억제할 수 있다.
또한, 초단 렌즈(22)로부터 최후단 렌즈(24)까지 전체 단의 집광 렌즈(21)에 공통의 광축 Ac 상에 광원(20)이 배치되는 제1 실시 형태의 각 조 조명 단위(26)에 의하면, 최후단 렌즈(24)로부터 출사되는 광의 표시기(5)에의 입사 각도는 변동되기 어려워진다. 이것에 의하면, 표시기(5) 중 각 조 조명 단위(26)에 의한 조명 대상 에리어간에 발생하는 조명 불균일을 저감할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 4∼도 6에 도시한 바와 같이 본 개시의 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태의 변형예이다. 제2 실시 형태에 따른 각 조 조명 단위(2026)의 2단의 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 6에 도시한 바와 같이 각 조 조명 단위(2026)의 제1 렌즈면부(2240)는 복수의 제1 가상 렌즈면(2240a)의 상정 하에서, 각각 대응하는 1개의 제1 가상 렌즈면(2240a)으로부터 일부분씩을 도 6의 파선과 같이 단속적으로 추출한 형상으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 제1 가상 렌즈면(2240a)은 조명 단위(2026)의 조수와 동일한 3개 상정되어 있다. 도 6에서는, 3개의 제1 가상 렌즈면(2240a) 중 2개를, 대표하여 도시하고 있다.
여기서 각 제1 가상 렌즈면(2240a)은 각각 개별로 대응하는 어느 하나의 광축 Ac를 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 6의 파선과 같이 단속적으로 추출한 형상으로 되도록 형성되어 있다. 또한, 제2 가상 렌즈면(2241a)은 조명 단위(2026)의 조수보다 1개 많은 4개 상정되어 있다. 도 6에서는, 4개의 제2 가상 렌즈면(2241a) 중 3개를, 대표하여 도시하고 있다.
여기서 각 제2 가상 렌즈면(2241a)은 기준 방향 X로 연속하여 배열되는 제1 광축 Af1, Af1 간의 중앙 위치에 제2 광축 Af2를 정하도록, 가상적으로 규정되어 있다. 이것으로부터, 기준 방향 X에 있어서 서로 광축간 거리 Δa를 두고 평행하게 연장되는 각 제2 광축 Af2는, 당해 방향 X의 양측으로 연장되는 제1 광축 Af1, Af1에 대하여, 각각 당해 광축간 거리 Δa의 반값분씩 이격되어 있다. 즉 각 제2 광축 Af2는, 기준 방향 X에 있어서 양측의 제1 광축 Af1, Af1로부터, 광축간 거리 Δa의 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 작은 범위에서, 각 제1 가상 렌즈면(2240a)의 곡률 Cf1과 동일하게 설정되어 있다.
도 4∼도 6에 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 또한 8개로 설정되어 있다. 또한 도 6에 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 5, 도 6에 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 5와 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 Ac를 따르는 방향에서, 주평면(224) 및 광원(20)의 간격 Gc가 주평면(224) 및 합성 초점 Pc의 간격 Gc 이하로 되어 있다. 따라서, 이러한 제2 실시 형태에 따르면, 제1 실시 형태와 마찬가지의 작용 효과의 발휘가 가능하다.
게다가, 제2 실시 형태에 따르면, 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 각 조 조명 단위(2026)에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)이 정하는 제1 광축 Af1로서의 광축 Ac 상에 배치된 광원(20)으로부터, 초단 렌즈(22)를 통과한 광에 대하여 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 X으로 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 광원(20)이 배치되는 광축 Ac로서의 제1 광축 Af1 상으로부터 이격되는 개소에 있어도, 출사광의 강도가 높여지게 된다. 따라서, 표시기(5) 중 각 조 조명 단위(2026)에 의한 조명 대상 에리어 각각에 발생하는 조명 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. 이것에 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 따른 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 1단의 집광 렌즈(21)를 서로 별체로 형성해도 된다.
제1 및 제2 실시 형태에 관한 변형예 6에서는, 어느 하나의 조의 조명 단위(26, 2026)에 있어서, 광원(20)과 함께, 초단 렌즈(22)보다도 후단측의 집광 렌즈(21)[예를 들어 최후단 렌즈(24, 2024)]를, 초단 렌즈(22)의 광축 Ac(제2 실시 형태에서는 제1 광축 Af1)로부터 편심시켜도 된다. 예를 들어, 도 7에 도시한 제1 실시 형태의 변형예 6에서는, 표시기(5)(도시 생략)의 화각 중심의 주변을 통과하는 주변 주광선 Rs 상에 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점이 배치된 복수 조의 조명 단위(26)에 있어서, 광원(20)을, 초단 렌즈(22)의 광축 Ac로부터 기준 방향 X로 편심시켜 당해 주변 주광선 Rs 상에 배치하고 있다. 단, 도 7에 도시한 제1 실시 형태의 변형예 6에서는, 표시기(5)(도시 생략)의 화각 중심을 통과하는 중심 주광선 Rc 상에 전체 단의 집광 렌즈(21)의 주점이 배치된 1조의 조명 단위(26)에 있어서만, 광원(20)을, 초단 렌즈(22)의 광축 Ac와 위치 정렬하여 당해 중심 주광선 Rc 상에 배치하고 있다.
제2 실시 형태에 관한 변형예 7에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 렌즈 프로파일과 제2 가상 렌즈면(2241a)의 렌즈 프로파일을 상이하게 해도 된다. 예를 들어 변형예 7에서는, 제1 가상 렌즈면(2240a)의 곡률 Cf1과 제2 가상 렌즈면(2241a)의 곡률 Cf2를 상이하게 해도 된다. 또는, 도 8에 도시한 변형예 7과 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 8에서는, 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 9에서는, 차량(8) 이외의 선박 내지는 비행기 등의 「이동체」에 탑재되는 HUD 장치(1)의 조명 유닛(2)에, 본 개시를 적용해도 된다.

Claims (7)

  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,
    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 단위에 있어서의 상기 초단 렌즈의 정점을 포함하도록 정의된 주평면(224)은, 각 조의 상기 조명 단위에 있어서의 상기 최후단 렌즈의 정점을 포함하도록 정의된 주평면(244)간의 주평면간 거리를 D로 하고, 상기 광원과의 간격을 Gl로 하고, 각 조의 상기 조명 단위에 있어서의 상기 초단 렌즈의 초점 거리를 fi으로 하고, 각 조의 상기 조명 단위에 있어서의 상기 최후단 렌즈의 초점 거리를 ff로 하면, Gl≤(ff-D)/{1+(ff-D)/fi}를 성립시키는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위에 있어서, 정파워가 최대로 되는 상기 집광 렌즈는 상기 초단 렌즈인, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  3. 제2항에 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.
  4. 제3항에 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, 동일 조의 상기 조명 단위에 있어서의 상기 광원이 상기 제1 광축 상에 배치되고 또한 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 형성되고, 상기 기준 방향에 있어서 상기 제1 렌즈면부와 교대로 배열되는 복수의 제2 렌즈면부(2241)를 갖는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  5. 제3항 또는 제4항에 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.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 조의 상기 조명 단위에 있어서, 상기 광원은, 각각 상기 초단 렌즈로부터 상기 최후단 렌즈까지 전체 단의 상기 집광 렌즈에 공통으로 되는 광축(Ac) 상에 배치되는, 헤드업 디스플레이 장치의 조명 유닛.
  7. 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 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 조명 유닛(2)과 함께, 상기 표시기 및 상기 확대 광학계가 설치되는, 헤드업 디스플레이 장치.
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