JP6216307B2 - ヘッドアップディスプレイ装置及びバックライト装置 - Google Patents

Description

本発明はヘッドアップディスプレイ装置及びバックライト装置に関する。

従来より、車両に搭載される表示装置としてヘッドアップディスプレイ装置（以下「ＨＵＤ装置」という）が知られている（例えば特許文献１，２参照）。ＨＵＤ装置は、バックライト装置と、一つ以上の反射ミラーとを備えている。バックライト装置は、表示画像を表す表示光を出射する。反射ミラーは、表示光をウインドシールドに向け１回以上反射させ、当該表示光を投射部材であるウインドシールドに投射する。ウインドシールドに投射された表示光は当該ウインドシールドにより乗員のアイポイントに向けて反射される。これにより、乗員はウインドシールドの外側に表示画像に相当する虚像を視認する。ＨＵＤ装置は車両前方のインストルメントパネル内に収容されており、主に運転者である乗員は、前方風景と重なるようにウインドシールドの外側に虚像を視認することとなる。

特開２０１２−２０３１７６号公報 特開２００８−２６８４８５号公報

ところで、ＨＵＤ装置はインストルメントパネル内に配置されるため、ＨＵＤ装置は限られたスペース内に収容される必要があり、その大きさには一定の制約が課される。ＨＵＤ装置は、光源、表示画像を形成する表示パネル、これらの間に配置される光学系を含むバックライト装置を備えており、光源から表示パネルまでの光路が直線的に構成されることで構造が大型化し、インストルメントパネルや他の車両部品と干渉したり、搭載可能な車種が限定されたりするという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置のコンパクト化を図ることができるヘッドアップディスプレイ装置及びバックライト装置を提供することである。

かかる課題を解決するために、第１の発明は、表示画像を表す表示光を投射部材に投射して表示画像を視認させるヘッドアップディスプレイ装置を提供する。このヘッドアップディスプレイ装置は、光を出射する光源と、光源から出射された光を第１の方向に集光する集光手段と、集光手段から出射された光を調整する調整手段と、調整手段から出射された光を第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１の反射手段と、表示画像を形成する画像表示面を備えて第１の反射手段により反射された光を画像表示面に透過させて表示光を出射する表示手段と、表示手段から出射された表示光が上方から入射して、当該入射した表示光を反射する第２の反射手段と、第２の反射手段から入射した表示光を投射部材に向けて反射する第３の反射手段と、光源を実装するプリント基板と、プリント基板に熱的に接触される放熱部材と、光源を覆うようにプリント基板上に配置され表示手段が組み付けられるハウジングと、を有している。ここで、調整手段は、集光手段から出射される光を、画像表示面の大きさに合わせて調整する。また、プリント基板及び放熱部材は、表示光の出射方向に延出して、第２の反射手段の下方に収容される。

ここで、第１の発明において、調整手段は、画像表示面に入射する光の強度分布を均一化することが好ましい。

また、第１の発明において、調整手段は、２以上の光学素子から構成されており、調整手段をなす光学素子の一つは、第１の反射手段として兼用されることが好ましい。

また、第２の発明は、光を出射する光源と、光源から出射された光を第１の方向に集光する集光手段と、集光手段から出射された光を調整する調整手段と、調整手段から出射された光を第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１の反射手段と、表示画像を形成する画像表示面を備え、第１の反射手段により反射された光を画像表示面に透過させて表示光を出射する表示手段と、を有するバックライト装置を提供する。ここで、調整手段は、集光手段から出射される光を画像表示面の大きさに合わせて調整する２以上の光学素子から構成されており、調整手段をなす光学素子の一つは、第１の反射手段として兼用される。この場合、調整手段は、出射面が凹面に形成されるレンズ部材と、レンズ部材から出射された光を前記表示手段に向けて反射する非球面ミラーと、で構成される。

本発明によれば、表示画像を形成する画像表示面を透過する前の光路にて第１の反射手段により光を折り返すことで、表示手段から光源までの各要素について直線的なレイアウトを解消することができる。これにより、バックライト装置及びＨＵＤ装置についてのコンパクト化を図ることができる。

第１の実施形態に係るＨＵＤ装置が適用された車両の様子を模式的に示す説明図 ＨＵＤ装置の構成を模式的に示す分解斜視図 バックライト装置の外観を模式的に示す斜視図 バックライト装置の構成を示す分解斜視図 第１の実施形態に係るバックライト装置をなす光学系の主要な構成を模式的に示す説明図 バックライト装置、折り曲げミラー及び非球面ミラーの関係を示す説明図 第２の実施形態に係るバックライト装置をなす光学系の主要な構成を模式的に示す説明図

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るＨＵＤ装置（ヘッドアップディスプレイ装置）１が適用された車両の様子を模式的に示す説明図である。車両の室内には、運転者からみて、前方にハンドル２が配置され、さらにその前方にインストルメントパネル３が配置されている。そして、このインストルメントパネル３の前方に、車両前方の景色を透過するウインドシールド４が配置されている。

インストルメントパネル３は、車両前方の車室空間を仕切る部材であり、所要の形状に成形されている。このインストルメントパネル３の所要の位置には、インストルメントパネル３の内外を貫通する開口３ａが設けられており、この開口３ａの上方にウインドシールド４の所定領域Ｐが位置付けられている。

この車両には、ＨＵＤ装置１が搭載されており、当該ＨＵＤ装置１はインストルメントパネル３内に配置されている。ＨＵＤ装置１は、虚像による遠方表示によって、所定の表示画像を乗員に視認させる装置である。ＨＵＤ装置１から照射された表示光Ｌは、開口３ａを介してウインドシールド４に投射される。この表示光Ｌはウインドシールド４で反射して、運転者のアイポイントＥに届く。これにより、運転者は、ウインドシールド４の外側に虚像Ｓを視認する。すなわち、運転者は、ＨＵＤ装置１が照射する光の像（表示画像）と、ウインドシールド４を通して見える車両前方の風景とを重ね合わせた状態で同時に視認することができる。

ＨＵＤ装置１は、ケース本体１０と、バックライト装置２０、折り曲げミラー（Fold Mirror）４０と、非球面ミラー５０とを主体に構成されている。ここで、図２は、ＨＵＤ装置１の構成を模式的に示す分解斜視図である。

ケース本体１０は、バックライト装置２０、折り曲げミラー４０、非球面ミラー５０を内部に収容し、保護するケースである。ケース本体１０は、アッパーケース１１と、ロアケース１２と、リアカバー１３とで構成されており、アッパーケース１１の下方にロアケース１２を、このロアケース１２の下方にリアカバー１３をそれぞれ組み付けることで一体化される。アッパーケース１１とロアケース１２との組み付け、及びロアケース１２とリアカバー１３との組み付けは、例えばねじ止めなどにより行われる。

アッパーケース１１は、ケース本体１０の上部を構成するものであり、所要の形状に成形されている。このアッパーケース１１は、ウインドシールド４に表示光Ｌを照射するための開口１１ａを備えており、開口１１ａは例えば略矩形形状に形成されている。アッパーケース１１の上部には、映り込みを捕捉したり、ケース本体１０内部への埃等の進入を抑制したりするために、開口１１ａをカバーするトッププレート１４が配置されている。トッププレート１４は、ガラス板、プラスチック板又は他の透明な材料の板で構成されている。トッププレート１４は、開口１１ａより一回り程度大きな形状を有して、例えば両面テープなどの接着部材１５により、アッパーケース１１に固着されている。

ロアケース１２は、上部が開放されて一定の収容空間を備える有底の箱体であり、所要の形状に形成されている。ロアケース１２は、バックライト装置２０を所要の位置に支持するためのバックライト台座部１２ａを備え、このバックライト台座部１２ａにバックライト装置２０がねじ止めにて組み付けられる。また、ロアケース１２は、非球面ミラー５０の外周面を保持するミラーホルダー５１を支持するためのミラー台座部（図示せず）を備え、このミラー台座部にミラーホルダー５１が組み付けられる。

ここで、非球面ミラー５０を保持するミラーホルダー５１は、ロアケース１２のミラー台座部（図示せず）に対して回動可能に組み付けられており、非球面ミラー５０の傾きを変更することができるようになっている。このミラーホルダー５１には、図示しない動力機構を介してモータ（図示せず）が接続されており、当該モータの駆動力により、非球面ミラー５０の傾きを調整することができる。この傾き調整により、ウインドシールド４における表示光Ｌの投射位置を調整することができる。

さらに、ロアケース１２の底面の一部には、当該ロアケース１２の内外を貫通する開口１２ｂが形成されている。折り曲げミラー４０には、その背面側に重なるようにミラーベゼル部４１に取り付けられており、開口１２ｂの外方から内方へとミラーベゼル部４１を組み付けることで、折り曲げミラー４０がロアケース１２内の所要の位置に配置される。

リアカバー１３は、ロアケース１２の底面側に配設されて、開口１２ｂを覆うカバーである。このリアカバー１３と、ミラーベゼル部４１との間には、後述する表示パネル２７、ミラーホルダー５１のモータ、ＬＥＤプリント基板２２を制御するためのメインプリント基板６０が配設される。

図３は、バックライト装置２０の外観を模式的に示す斜視図であり、図４は、バックライト装置２０の構成を示す分解斜視図である。また、図５は、バックライト装置２０をなす光学系の主要な構成を模式的に示す説明図である。バックライト装置２０は、表示画像を表す表示光Ｌを出射する装置であり、ＬＥＤ２１と、レンズアレイ２３と、拡散板２４と、拡散レンズ２５と、非球面ミラー２６と、表示パネル２７と、バックライトハウジング３０とを主体に構成されている。

ＬＥＤ２１は、ＬＥＤプリント基板２２に実装されており、このＬＥＤプリント基板２２上には、ＬＥＤ２１の実装位置と対応してレンズアレイ２３が配設されている。ＬＥＤプリント基板２２には、その裏面側に後述する伝熱シート２８及びヒートシンク２９が積層され、これらの積層構造体が、所要の形状に成形されたバックライトハウジング３０に対して底面側から組み付けられている。

また、拡散板２４、拡散レンズ２５及び非球面ミラー２６は、バックライトハウジング３０の後面側に形成された開放領域よりその内部に配置され、後述する光学的な要件を満たすような関係で所要の位置にそれぞれ組み付けられている。バックライトハウジング３０の後面側の開放領域は、ミラーカバー３２が組み付けられ、これにより閉塞される。

表示パネル２７は、当該表示パネル２７の画像表示面２７ａと対応した開口３１ａを備えるシールドプレート３１に挟持されて、バックライトハウジング３０の前面側（表示光の出射側）に組み付けられる。バックライトハウジング３０の前面側には、表示パネル２７の画像表示面２７ａと対応する一定の大きさの開口３０ａが形成されている。

ＬＥＤ２１は、光を出射する光源であり、ＬＥＤプリント基板２２に実装されている。本実施形態では、複数（例えば５つ）のＬＥＤ２１により光源が構成されており、これらのＬＥＤ２１は、等間隔で直線状に配列されている。ここで、図４に示すように、複数のＬＥＤ２１は、ＬＥＤプリント基板２２の基板領域のなかで縁部側に偏った位置に配置されている。このため、ＬＥＤプリント基板２２には、ＬＥＤ２１が実装されていない領域にも大きな面積が確保されており、ＨＵＤ装置１として構成された場合には、当該領域が後述する折り曲げミラー４０の下方に収容されることとなる。

また、バックライト装置２０は、伝熱シート２８及びヒートシンク２９をさらに備えている。ＬＥＤプリント基板２２の裏面、すなわち、ＬＥＤ２１の実装面と反対の面には、ＬＥＤ２１及び基板に生じる熱を放熱するためのヒートシンク２９が熱的に接触している。ヒートシンク２９は、例えば複数の板状フィンを並列させて構成されている。また、ＬＥＤプリント基板２２とヒートシンク２９との間の熱的な接触効率を高めるため、ＬＥＤプリント基板２２とヒートシンク２９との間には、伝熱シート２８が設けられている。

レンズアレイ２３は、例えばポリカーボネート等の透光性樹脂から形成されており、複数のレンズを並列に配置して構成したものである。個々のレンズは、入射面が平面で、出射面が凸面に形成されており、ＬＥＤ２１から出射された光をレンズの光軸方向（第１の方向）に集光させ、拡散板２４に出射する。

拡散板２４は、例えばポリカーボネート等の透光性樹脂から形成されており、例えば０．１ｍｍ程度の板厚を有する矩形の板状に形成されている。拡散板２４は、レンズアレイ２３と、拡散レンズ２５との間に、ＬＥＤプリント基板２２と略平行な状態で配置されている。拡散板２４は、レンズアレイ２３から出射される光を拡散させて、拡散レンズ２５に出射する。拡散板２４の拡散機能により、各ＬＥＤ２１の境界及びレンズアレイ２３をなす各レンズの境界をぼかし、光の強度ムラを抑制している。

拡散レンズ２５は、例えばポリカーボネート等の透光性樹脂から形成されており、ＬＥＤ２１の並び方向に横長な形状に形成されている。拡散レンズ２５は、拡散板２４と非球面ミラー２６との間に配置されている。拡散レンズ２５は、ＬＥＤ２１の並び方向に沿って一様な形状を有しており、入射面が平面で、出射面が凹面に形成されている。拡散レンズ２５は、拡散板２４を介してレンズアレイ２３から出射された光を、表示パネル２７の画像表示面２７ａの大きさを得るために拡大し、非球面ミラー２６に出射する。

非球面ミラー２６は、樹脂基板にアルミニウムなどの金属膜を蒸着して反射面を形成したものであり、その反射面は非球面に形成されている。非球面ミラー２６は、拡散レンズ２５から出射された光の光路上に、一定の角度傾けた状態で配置されており、拡散レンズ２５から出射された光を表示パネル２７に向けて反射する。すなわち、非球面ミラー２６は、拡散レンズ２５から出射された光をこれとは異なる方向（第２の方向）へ反射する。本実施形態では、ＬＥＤ２１から表示パネル２７までの光路が略Ｌ字状をなすように構成されている。

非球面ミラー２６は、拡散レンズ２５により拡大された光を、表示パネル２７の画像表示面２７ａの大きさに合わせて出射する。さらに、非球面ミラー２６は、自身の反射作用を通じて、表示パネル２７に入射する光を均一化する。この非球面ミラー２６により、拡散レンズ２５から出射された光は、これよりも均一化された光として出射されることとなる。

表示パネル２７は、ＬＣＤ等で構成される画像表示面２７ａを備える表示手段であり、当該画像表示面２７ａに表示画像を形成する。表示パネル２７は、非球面ミラー２６と、折り曲げミラー４０との間の光路上に配置されている。表示パネル２７は、非球面ミラー２６により反射された光を背面側から画像表示面２７ａに透過させ、表示画像を表す表示光Ｌ（図１参照）を形成する。形成された表示光Ｌは折り曲げミラー４０に出射される。画像表示面２７ａに形成される表示画像は、乗員に表示する情報（文字や絵等）を含むものであり、上位のコントローラから入力される表示画像信号に基づいて、メインプリント基板６０により制御される。

バックライトハウジング３０は、ＬＥＤ２１及びレンズアレイ２３を覆うようにＬＥＤプリント基板２２上に配置され、拡散板２４、拡散レンズ２５及び非球面ミラー２６が所要の位置にそれぞれ組み付けられている。また、このバックライトハウジング３０の開口３０ａには表示パネル２７が組み付けられており、ＬＥＤ２１からの光は、レンズアレイ２３、拡散板２４、拡散レンズ２５及び非球面ミラー２６によってバックライトハウジング３０の内部を導光されて表示パネル２７に入射する。

図６は、バックライト装置２０、折り曲げミラー４０及び非球面ミラー５０の関係を示す説明図である。折り曲げミラー４０は、樹脂基板にアルミニウムなどの金属膜を蒸着して反射面を形成したものであり、その反射面は平面に形成されている。折り曲げミラー４０は、バックライト装置２０から出射された表示光Ｌの光路上に、一定の角度傾けた状態で配置されており、バックライト装置２０から出射された表示光Ｌを非球面ミラー５０に向けて反射する。本実施形態では、バックライト装置２０は上方から下方に向けて表示光Ｌを出射しており、折り曲げミラー４０に対して表示光Ｌが上方から入射する。折り曲げミラー４０は、入射した表示光Ｌを概ね水平方向に向けて反射して非球面ミラー５０に導光する。

非球面ミラー５０は、樹脂基板にアルミニウムなどの金属膜を蒸着して反射面を形成したものであり、その反射面は非球面に形成されている。非球面ミラー５０は、折り曲げミラー４０から出射された表示光Ｌの光路上に、一定の角度傾けた状態で配置されており、折り曲げミラー４０から出射された表示光Ｌをウインドシールド４に向けて反射する。本実施形態では、非球面ミラー５０に対して水平方向から入射し、非球面ミラー５０は入射した表示光Ｌをウインドシールド４側（概ね上方）に向けて反射してウインドシールド４に導光する。この非球面ミラー５０は、折り曲げミラー４０からの表示光Ｌを所要の大きさに拡大する機能も担っている。

このように本実施形態に係るバックライト装置２０は、光を出射する複数のＬＥＤ２１（光源）と、複数のＬＥＤ２１から出射された光を第１の方向に集光するレンズアレイ２３（集光手段）と、レンズアレイ２３から出射された光を調整する調整手段と、調整手段から出射された光を第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１の反射手段と、この第１の反射手段により反射された光を画像表示面２７ａに透過させて表示画像を表す表示光Ｌを出射する表示パネル２７（表示手段）とを備えている。そして、調整手段は、レンズアレイ２３から出射される光を画像表示面２７ａの大きさに合わせて調整する２以上の光学素子から構成されており、調整手段をなす光学素子の一つは、第１の反射手段として兼用されている。

この構成によれば、バックライト装置２０内の光路を第１の反射手段により折り返すことで、表示パネル２７からＬＥＤ２１までの各要素について直線的なレイアウトを解消することができる。また、調整手段をなす光学素子が第１の反射手段を兼用するので、第１の反射手段として独自の光学素子を設ける必要がなく、ＬＥＤ２１から第１の反射手段までの構成についてもコンパクト化を図ることができる。したがって、バックライト装置２０のコンパクト化を図ることができるとともに、このバックライト装置２０を備えるＨＵＤ装置１についてのコンパクト化を図ることができる。これにより、インストルメントパネル３やその内部に搭載される他の車両部品との干渉を抑制することができ、また、コンパクトな収容スペースに配置可能であることから、搭載可能な車種を広げることができる。

また、本実施形態に係るＨＵＤ装置１は、光を出射する複数のＬＥＤ２１（光源）と、複数のＬＥＤ２１から出射された光を第１の方向に集光するレンズアレイ２３（集光手段）と、レンズアレイ２３から出射された光を調整する調整手段と、調整手段から出射された光を第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１の反射手段と、この第１の反射手段により反射された光を画像表示面２７ａに透過させて表示光Ｌを出射する表示パネル２７（表示手段）と、表示パネル２７から出射された表示光Ｌが上方から入射して、当該入射した表示光を反射する折り曲げミラー４０（第２の反射手段）と、折り曲げミラー４０から入射した表示光をウインドシールド４（投射部材）に向けて反射する非球面ミラー５０（第３の反射手段）と、を有している。ここで、調整手段は、レンズアレイ２３から出射される光を、画像表示面２７ａの大きさに合わせて調整する。

上述したように、ＨＵＤ装置１はインストルメントパネル３によって覆われるため、ＨＵＤ装置１は限られたスペース内に収容される必要があり、その大きさには一定の制約が課される。特に、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、下方に位置する折り曲げミラー４０に向けて表示光Ｌを出射する構成である。したがって、ＬＥＤ２１から表示パネル２７までの各要素を直線的にレイアウトした場合には、表示パネル２７からＬＥＤ２１までの各要素が下方から上方へと配列されるため、上方へと装置が大型化してしまう。

また、ＨＵＤ装置１では、運転者によって視認される虚像Ｓまでの設計距離に応じて、表示パネル２７のレイアウト要件が決定され、このレイアウト要件に応じてＨＵＤ装置１の配置場所が決定される。この場合、ＨＵＤ装置１はインストルメントパネル３の近傍に配置される傾向が高くなり、装置が上方へと大型化することで、インストルメントパネル３との干渉を招いたり、大きな収容スペースが必要となることから搭載可能な車種が限定されたりする問題がある。

この点、本実施形態に係るＨＵＤ装置１によれば、第１の反射手段によりＬＥＤ２１から表示パネル２７までの光路が第１の方向から第２の方向へと折り返されて構成されている。光路を第１の反射手段により折り返すことで、表示パネル２７からＬＥＤ２１までの各要素について直線的なレイアウトを解消することができる。これにより、ＨＵＤ装置１について上方へのコンパクト化を図ることができる。その結果、インストルメントパネル３との干渉を招いたり、大きな収容スペースが必要となることから搭載可能な車種が限定されたりするという問題を解消することができる。

また、本実施形態において、調整手段は、画像表示面２７ａに入射する光の強度分布を均一化する機能をさらに備えている。

この構成によれば、画像表示面２７ａに入射する光の強度分布にむらが生じることを抑制することができるので、画像表示面２７ａに対して均一な強度分布の光を入射させることができる。その結果、虚像Ｓに現れる光の濃淡を抑制することができ、視認性の向上を図ることができる。

また、本実施形態において、調整手段は、２以上の光学素子から構成されており、調整手段をなす光学素子の一つは、第１の反射手段として兼用されている。

この構成によれば、調整手段をなす光学素子が第１の反射手段を兼用するので、調整手段として独自の光学素子を設ける必要がないので、ＬＥＤ２１から第１の反射手段までのコンパクト化を図ることができる。これにより、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

ここで、本実施形態のＨＵＤ装置１及びバックライト装置２０において、調整手段は、出射面が凹面に形成されるレンズ部材である拡散レンズ２５と、拡散レンズ２５から出射された光を表示パネル２７に向けて反射する非球面ミラー２６とで構成されている。

この構成によれば、拡散レンズ２５から出射された光を非球面ミラー２６で反射させることで、画像表示面２７ａに入射する光の強度分布を均一化することができる。そのため、画像表示面２７ａに入射する光の強度分布にむらが生じることを抑制することができるので、画像表示面２７ａに対して均一な強度分布の光を入射させることができる。したがって、虚像Ｓに現れる光の濃淡の抑制することができ、視認性の向上を図ることができる。

また、非球面ミラー２６が調整手段の機能も備えているため、拡散レンズ２５は出射面を凹面としたレンズで実現することができる。これにより、拡散レンズ２５の光軸方向の厚みを薄くすることができるので、装置全体のコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態において、ＨＵＤ装置１及びバックライト装置２０は、複数のＬＥＤ２１を実装するＬＥＤプリント基板２２と、ＬＥＤプリント基板２２に熱的に接触されるヒートシンク２９（放熱部材）と、複数のＬＥＤ２１を覆うようにＬＥＤプリント基板２２上に配置されて表示パネル２７が組み付けられるバックライトハウジング（ハウジング）３０とをさらに有している。ここで、ＬＥＤプリント基板２２及びヒートシンク２９は、表示光ＬＥＤの出射方向に延出して、折り曲げミラー４０の下方に収容されている。

ＨＵＤ装置１では、ＬＥＤ２１から出射した光は複数の光学素子を経由して乗員のアイポイントへと到達するために、その過程において光の強度が減衰する。また、近年では表示パネル２７もカラー化される傾向にあり、表示パネル２７による光の減衰も大きなものとなっている。このため、光源の高出力化が図られており、ＬＥＤ２１の実装数の増加や高出力化に伴い、その発熱量も大きなものとなっている。そのため、ヒートシンク２９も大型化する傾向にあるが、このヒートシンク２９はＬＥＤプリント基板２２の裏面側にレイアウトされるため、バックライトハウジング３０を含むバックライト装置２０について上方への大型化が進む傾向にある。

この点、バックライト装置２０内の光路を非球面ミラー２６により折り返すことで、表示パネル２７からＬＥＤ２１までの各要素について直線的なレイアウトを解消することができる。すなわち、拡散レンズ２５からヒートシンク２９までの要素が上方へと張り出さないので、バックライト装置２０及びＨＵＤ装置１について上方へのコンパクト化を図ることができる。これにより、インストルメントパネル３との干渉を招いたり、大きな収容スペースが必要となることから搭載可能な車種が限定されたりするという問題を解消することができる。

また、本実施形態によれば、ＬＥＤプリント基板２２及びヒートシンク２９は、表示光ＬＥＤの出射方向に延出しているため、これにより、大きな放熱面積を確保することできる。放熱面積を確保すると、ＬＥＤプリント基板２２及びヒートシンク２９が大型化することとなるが、ＬＥＤプリント基板２２及びヒートシンク２９を表示光ＬＥＤの出射方向に延出させることで、バックライト装置２０が全体で略Ｌ字形状に構成される。この略Ｌ字形状により、折り曲げミラー４０の下方に存するスペースを有効に活用して、ＬＥＤプリント基板２２及びヒートシンク２９の延出部分を収容することができるので、放熱効率を確保しつつ、バックライト装置２０の上方への大型化を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係るバックライト装置２０をなす光学系の主要な構成を模式的に示す説明図である。この第２の実施形態に係るＨＵＤ装置１及びバックライト装置２０が、第１の実施形態のそれと相違する点は、第１の反射手段と調整手段とをそれぞれ独立した光学素子により構成したことである。以下、第１の実施形態と重複する構成については説明を省略し、以下相違点を中心に説明を行うこととする。

本実施形態において、バックライト装置２０は、表示画像を表す表示光Ｌを照射する装置であり、ＬＥＤ２１と、レンズアレイ２３と、拡散板２４と、拡散レンズ３３と、平面ミラー３４と、表示パネル２７とを主体に構成されている。

拡散レンズ３３は、例えばポリカーボネート等の透光性樹脂から形成されており、ＬＥＤ２１の並び方向に横長な形状に形成されている。拡散レンズ３３は、拡散板２４と平面ミラー３４との間に配置されている。拡散レンズ３３は、ＬＥＤ２１の並び方向に沿って一様な形状を有しており、入射面が凹面で、出射面が凸面に形成されている。拡散レンズ３３は、拡散板２４を介してレンズアレイ２３から出射された光をその入射面にて拡大し、その出射面にて入射面により拡大された光を表示パネル２７の画像表示面２７ａの大きさに合わせて出射する。

また、この拡散レンズ３３は、表示パネル２７に入射する光を均一化する機能も担っている。すなわち、この拡散レンズ３３により、レンズアレイ２３から出射された光は、これよりも均一化された光として平面ミラー３４に出射されることとなる。

平面ミラー３４は、樹脂基板にアルミニウムなどの金属膜を蒸着して反射面を形成したものであり、その反射面は平面に形成されている。平面ミラー３４は、拡散レンズ３３から出射された光の光路上に、一定の角度傾けた状態で配置されており、拡散レンズ３３から出射された光を表示パネル２７に向けて反射する。すなわち、平面ミラー３４は、拡散レンズ２５から出射された光をこれとは異なる方向（第２の方向）へ反射する。第１の実施形態と同様、ＬＥＤ２１から表示パネル２７までの光路が略Ｌ字状をなすように構成されている。

このように本実施形態によれば、バックライト装置２０内の光路を平面ミラー３４により折り返すことで、表示パネル２７からＬＥＤ２１までの各要素について直線的なレイアウトを解消することができる。すなわち、拡散レンズ３３からＬＥＤ２１までの要素が上方へと張り出さないので、バックライト装置２０及びＨＵＤ装置１について上方へのコンパクト化を図ることができる。これにより、インストルメントパネル３との干渉を招いたり、大きな収容スペースが必要となることから搭載可能な車種が限定されたりするという問題を解消することができる。

以上、本発明の実施形態にかかるＨＵＤ装置について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その発明の範囲内において種々の変形が可能であることはいうまでもない。また、ＨＵＤ装置のみならず、当該ＨＵＤ装置を構成するバックライト装置それ自体も本発明の一部として機能する。

また、上述した実施形態では、バックライト装置２０から表示光をウインドシールド４に投射しているが、ウインドシールド４に限らず、その他の投射部材に投射してもよく、例えばコンバイナを利用することができる。また、メータ装置の前面を覆う透明カバー部材に虚像表示を行うハーフミラー構造において、当該透明カバー部材を投射部材として利用してよい。

１ ＨＵＤ装置
１０ ケース本体
２０ バックライト装置
２１ ＬＥＤ（光源）
２２ ＬＥＤプリント基板
２３ レンズアレイ（集光手段）
２４ 拡散板
２５ 拡散レンズ（調整手段）
２６ 非球面ミラー（調整手段，第１の反射手段）
２７ 表示パネル（表示手段）
２７ａ 画像表示面
２８ 伝熱シート
２９ ヒートシンク
４０ 折り曲げミラー（第２の反射手段）
５０ 非球面ミラー（第３の反射手段）

Claims (4)

1. 表示画像を表す表示光を投射部材に投射して前記表示画像を乗員に視認させるヘッドアップディスプレイ装置において、
   光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を第１の方向に集光する集光手段と、
   前記集光手段から出射された光を調整する調整手段と、
   前記調整手段から出射された光を前記第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１の反射手段と、
   前記表示画像を形成する画像表示面を備え、前記第１の反射手段により反射された光を前記画像表示面に透過させて表示光を出射する表示手段と、
   前記表示手段から出射された表示光が上方から入射して、当該入射した表示光を反射する第２の反射手段と、
   前記第２の反射手段から入射した表示光を前記投射部材に向けて反射する第３の反射手段と、
   前記光源を実装するプリント基板と、
   前記プリント基板に熱的に接触される放熱部材と、
   前記光源を覆うように前記プリント基板上に配置され、前記表示手段が組み付けられるハウジングと、を有し、
   前記調整手段は、前記集光手段から出射される光を、前記画像表示面の大きさに合わせて調整するとともに、
   前記プリント基板及び前記放熱部材は、前記表示光の出射方向に延出して、前記第２の反射手段の下方に収容されることを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記調整手段は、前記画像表示面に入射する光の強度分布を均一化することを特徴とする請求項１に記載されたヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記調整手段は、２以上の光学素子から構成されており、
   前記調整手段をなす光学素子の一つは、前記第１の反射手段として兼用されることを特徴とする請求項１又は２に記載されたヘッドアップディスプレイ装置。
4. 光を出射する光源と、
   前記光源から出射された光を第１の方向に集光する集光手段と、
   前記集光手段から出射された光を調整する調整手段と、
   前記調整手段から出射された光を前記第１の方向とは異なる第２の方向へ反射する第１
   の反射手段と、
   表示画像を形成する画像表示面を備え、前記第１の反射手段により反射された光を前記
   画像表示面に透過させて前記表示画像を表す表示光を出射する表示手段と、を有し、
   前記調整手段は、前記集光手段から出射される光を前記画像表示面の大きさに合わせて
   調整する２以上の光学素子から構成されており、
   前記調整手段をなす光学素子の一つは、前記第１の反射手段として兼用されるものであり、
   前記調整手段は、
   出射面が凹面に形成されるレンズ部材と、
   前記レンズ部材から出射された光を前記表示手段に向けて反射する非球面ミラーと、で
   構成されることを特徴とするバックライト装置。

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