(57)【要約】  本発明は、マトリクス状に配列した光源の間隔を行と列で異ならせたときでも、レンズユニットから出射する出射光の輝度のムラの小さいヘッドアップディスプレイ装置とレンズユニットとを提供することを目的とする。  本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、Ｙ方向およびＺ方向にマトリクス状に配列された複数の光源と、光源から放射される放射光を集光する凸レンズ部（３６ｂ）が光源の各々に対向して形成されたレンズユニット（３６）と、を備える。複数の光源は、Ｚ方向に間隔Ａで配置され、かつＹ方向に間隔Ａより小さい間隔Ｂで配置され、レンズユニット（３６）は隣接する凸レンズ部（３６ｂ）の境界に形成された第１接続部（ａ）と第２接続部（ｂ）を有し、第１接続部（ａ）はＹ方向に延び、第２接続部（ｂ）はＺ方向に延び、第１接続部（ａ）の短手方向の幅は、第２接続部（ｂ）の短手方向の幅より小さい。
2017126455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とにマトリクス状に配列された複数の光源と、
前記光源から放射される放射光を集光する凸レンズ部が、前記光源の各々に対向して形成されたレンズユニットと、を備え、
前記複数の光源は、前記第１方向に第１配置間隔で配置され、かつ前記第２方向に前記第１配置間隔より小さい第２配置間隔で配置され、
前記レンズユニットは、隣接する前記凸レンズ部の境界に形成された第１接続部と第２接続部を有し、
前記第１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第２接続部は、前記第２方向に延び、
前記第１接続部の短手幅は、前記第２接続部の短手幅よりも大きい、
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記第１接続部及び第２接続部が、曲線溝により形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記第１接続部の前記曲線溝の曲率半径は、前記第２接続部の前記曲線溝の曲率半径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記基板は、位置決めに用いられる丸孔と、前記丸孔に向かって長く形成された位置決めに用いられる長孔と、を有し、
前記レンズユニットは、前記丸孔に嵌入する第１位置決めピンと、前記長孔に嵌入する第２位置決めピンと、を有し、
前記長孔と、前記長孔に嵌入した前記第２位置決めピンとの間に、隙間が形成される、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項５】
前記レンズユニットの外周から延出し、前記レンズユニットが撓むことを防止する補強板をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項６】
前記基板に搭載された部品との干渉を避けるための切欠部が、前記補強板に形成されている、
ことを特徴とする請求項５に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項７】
マトリクス状に配列された光源からの光を集光して出力するレンズユニットであって、
光源の各々に対向して形成され、対向する光源から放射される放射光を集光する凸レンズ部がマトリクス状に形成されたレンズアレイを備え、
前記凸レンズ部は、第１方向に第１配置間隔で配置され、かつ第２方向に前記第１配置間隔より小さい第２配置間隔で配置され、
前記レンズアレイは、隣接する前記凸レンズ部の境界に形成された第１接続部と第２接続部を有し、
前記第１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第２接続部は、前記第２方向に延び、
前記第１接続部の短手幅は、前記第２接続部の短手幅よりも大きい、
ことを特徴とするレンズユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置とレンズユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のフロントガラス等に情報を表示するヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１に開示されたものが知られている。このヘッドアップディスプレイ装置は、配線基板に搭載された複数の光源と、各光源に対向させて形成された凸レンズ部を複数有するレンズユニットと、を備える。このヘッドアップディスプレイ装置によれば、各光源から放射される放射光を、光源に対向する凸レンズ部それぞれが集光するので、効率がよく放射光を集光することができる。【０００３】
しかし、特許文献１に記載のヘッドアップディスプレイ装置は、隣接する凸レンズ部の間に尖った谷間が形成され、隣接する光源からの放射光が当該谷間で重畳して出射され、レンズユニットから出射する出射光の輝度にムラが生じてしまうという問題点がある。【０００４】
この問題を解決する表示装置として、特許文献２に開示されたものが知られている。このヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニットは、隣接する凸レンズ部の境界に接続部を設けることで出射光が重畳することを抑止し、輝度にムラが生じることを抑止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６４５１２号公報
【特許文献２】特開２００９−１２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、光源が行方向と列方向で同一の間隔で配列されることを前提としている。しかしながら、装置の構造、光源の特性等の関係で、光源の行方向の間隔と列方向の間隔とを異ならせる必要がある場合がある。しかし、特許文献２に記載の表示装置では、マトリクス状に配列した光源と凸レンズ部の間隔を行と列で異ならせると、行と列のいずれか一方の接続部から出射する出射光が重畳し、輝度にムラが生じてしまうという問題点がある。【０００７】
本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、マトリクス状に配列した光源の間隔を行と列で異ならせたときでも、レンズユニットから出射する出射光の輝度のムラの小さいヘッドアップディスプレイ装置とレンズユニットとを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、
基板に、第１方向と前記第１方向に直交する第２方向とにマトリクス状に配列された複数の光源と、
前記光源から放射される放射光を集光する凸レンズ部が、前記光源の各々に対向して形成されたレンズユニットと、を備え、
前記複数の光源は、前記第１方向に第１配置間隔で配置され、かつ前記第２方向に前記第１配置間隔より小さい第２配置間隔で配置され、
前記レンズユニットは、隣接する前記凸レンズ部の境界に形成された第１接続部と第２接続部を有し、
前記第１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第２接続部は、前記第２方向に延び、
前記第１接続部の短手幅は、前記第２接続部の短手幅よりも大きい、
ことを特徴とする。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のレンズユニットは、
マトリクス状に配列された光源からの光を集光して出力するレンズユニットであって、
光源の各々に対向して形成され、対向する光源から放射される放射光を集光する凸レンズ部がマトリクス状に形成されたレンズアレイを備え、
前記凸レンズ部は、第１方向に第１配置間隔で配置され、かつ第２方向に前記第１配置間隔より小さい第２配置間隔で配置され、
前記レンズアレイは、隣接する前記凸レンズ部の境界に形成された第１接続部と第２接続部を有し、
前記第１接続部は、前記第１方向に延び、
前記第２接続部は、前記第２方向に延び、
前記第１接続部の短手幅は、前記第２接続部の短手幅よりも大きい、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、行と列で間隔が異なるマトリクス状に凸レンズ部が配列されたレンズユニットにおいて、当該レンズユニットから出射する出射光の輝度にムラが発生することを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置が搭載された車両の模式図である。
【図２】一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の断面図である。
【図３】実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置のヒートシンクの斜視図である。
【図４】実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の配線基板の斜視図である。
【図５】実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニットの斜視図である。
【図６】実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニットの平面図である。
【図７】（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、図６に示すレンズユニットのＣ−Ｃ断面図とＤ−Ｄ断面図である。
【図８】（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、図７（ａ）と（ｂ）の拡大断面図である。
【図９】（ａ）従来のヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニットを透過する光線のＸＺ面の経路を示す模式図と（ｂ）レンズユニットから出射した出射光の輝度とＺ軸との関係を示したグラフである。
【図１０】（ａ）従来のヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニットを透過する光線のＸＹ面の経路を示す模式図と（ｂ）レンズユニットから出射した出射光の輝度とＹ軸との関係を示したグラフである。
【図１１】実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、（ａ）レンズユニットを透過する光線のＸＺ面の経路を示す模式図と（ｂ）レンズユニットから出射した出射光の輝度とＺ軸との関係を示したグラフである。
【図１２】一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の、（ａ）レンズユニットを透過する光線のＸＹ面の経路を示す模式図と（ｂ）レンズユニットから出射した出射光の輝度とＹ軸との関係を示したグラフである。
【図１３】他の実施形態に係るレンズユニットの（ａ）Ｃ−Ｃ断面図と（ｂ）Ｄ−Ｄ断面図である。
【図１４】（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、図１３（ａ）と（ｂ）の拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。なお、ヘッドアップディスプレイ装置の構成の理解を容易にするため、車両の進行方向をＸ方向、車両の幅方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向とするＸＹＺ座標を用いて説明する。また、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標の矢印が指す方向を＋（プラス）と規定し、その反対方向を−（マイナス）と規定して、説明する。
【００１３】
本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、車両２のダッシュボード内に設置され、フロントガラス２ａ（投影部材）に表示光Ｌを照射する表示装置である。表示光Ｌは、フロントガラス２ａにより操縦者Ｍの方に反射され、操縦者Ｍに虚像Ｖとして視認される。
【００１４】
ヘッドアップディスプレイ装置１は、図２に示すように、ハウジング１０と、ヒートシンク２０と、表示ユニット３０と、反射器４０と、を備える。
【００１５】
ハウジング１０は、角筒状の非透光性の筐体で非透光性樹脂材料または金属材料により形成されている。ハウジング１０には、角筒部１１と、前側板部１２と、隔壁部１３と、上側開口部１４と、後側開口部１５と、隔壁開口部１６とが形成されている。
【００１６】
角筒部１１は角筒状の部分である。角筒部１１の＋Ｘ方向の＋Ｚ部には、上側開口部１４が斜めに形成されている。
【００１７】
前側板部１２は、ハウジング１０の＋Ｘ面を形成する部分である。前側板部１２の−Ｚ部には、傾斜部１２ａが形成されている。また、前側板部１２の＋Ｚ部には上側開口部１４が斜めに形成されているため、前側板部１２のＺ方向幅は、角筒部１１のＺ方向幅より小さくなっている。
【００１８】
隔壁部１３は、角筒部１１の内部を仕切る板で、ＹＺ面に対して平行に形成されている。隔壁部１３の略中央には矩形の隔壁開口部１６が形成されている。
【００１９】
上側開口部１４には、上側開口部１４を塞ぐように透光性カバー１４ａが嵌め込まれている。透光性カバー１４ａは、透光性の合成樹脂材料（例えばアクリル樹脂）からなり、湾曲形状（曲面形状）に形成され、反射器４０により反射された表示光Ｌをフロントガラス２ａに向けて透過する。
【００２０】
後側開口部１５は、ハウジング１０の−Ｘ側の開口した部分である。後側開口部１５にはヒートシンク２０が装着され、ハウジング１０の−Ｘ側は閉口されている。
【００２１】
ヒートシンク２０は、表示ユニット３０から放出される熱を吸収して外部に放出するための放熱部品で、アルミニウムなどから形成されている。ヒートシンク２０には、図３に示すように、ハウジング取付部２１と、表示ユニット取付部２２と、フィン部２３とが形成されている。
【００２２】
ハウジング取付部２１はハウジング１０が取り付けられる部分で、位置決め孔２１ａと貫通孔２１ｂとを有する。位置決め孔２１ａは、ハウジング１０の位置決めピン（図示せず）が挿入され、ハウジング１０をヒートシンク２０に対して精密に位置決めする。貫通孔２１ｂは、ハウジング１０を取り付けるためのねじ（図示せず）を挿入するための貫通した孔である。
【００２３】
表示ユニット取付部２２は、表示ユニット３０が取り付けられる部分で、配線基板取付部２２ａと、レンズユニット位置決め穴２２ｂと、第１ケース体固定部２２ｃと、第１ケース体位置決め穴２２ｄと、ねじ穴２２ｅとを有する。
【００２４】
フィン部２３は、表示ユニット取付部２２の背面に形成され、表示ユニット３０が放出する熱を吸収し外部に放出する部分で、表面積を大きくするため突起が多数形成されている。
【００２５】
表示ユニット３０は表示光Ｌを出射する装置であり、図２に示すように、配線基板３１と、光源３２と、コネクタ３３（図４参照）と、熱伝導シート３４と、第１ケース体３５と、レンズユニット３６と、第２ケース体３７と、拡散部材３８と、透過型表示素子３９とを有する。
【００２６】
配線基板３１は、例えば所定の配線パターンが施された熱伝導性の絶縁性材料から形成された矩形の平板で、図４に示すように、当該配線パターン上（＋Ｘ側面）に複数の光源３２と、コネクタ３３が搭載されている。また、配線基板３１には、第１位置決め孔３１ａと第２位置決め孔３１ｂが形成されている。第１位置決め孔３１ａは丸孔で、配線基板３１の−Ｚ方向中央部に形成されている。また、第２位置決め孔３１ｂは、第１位置決め孔３１ａの中心方向に長い孔で、配線基板３１の＋Ｚ方向の−Ｙ方向隅に形成されている。
【００２７】
光源３２は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光体で、例えば、平面視で矩形状で一定の有効面積を有する発光面を有し、配線基板３１上（＋Ｘ面）に、行と列で間隔が異なるマトリックス状に配置されている。具体的には、図４に示すように、行方向（Ｚ方向：第１の方向）に２行に配列され、行方向と直角な列方向（Ｙ方向：第２の方向）に６列に配置され、行間隔（行ピッチ）Ａと列間隔（列ピッチ）Ｂは、Ａ＞Ｂとなっている。
【００２８】
コネクタ３３は、光源３２と図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等が実装された回路基板を導通するための部品で、図示しないＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等が接続されている。
【００２９】
図２に示す熱伝導シート３４は、シリコーンなどの樹脂とセラミックフィラーや金属フィラーとを配合させ、熱伝導性と密着性に優れたシート部品で、配線基板３１と略同一形状に形成されている。熱伝導シート３４は、配線基板３１とヒートシンク２０に狭持され、配線基板３１の−Ｘ面（図４参照）とヒートシンク２０の配線基板取付部２２ａの＋Ｘ面（図３参照）に密着している。
【００３０】
第１ケース体３５は、非透光性樹脂材料等により形成された角筒状の部材で、ヒートシンク２０と隔壁部１３により狭持されている。第１ケース体３５には、固定部３５ａと、段差面３５ｂと、位置決めピン（図示せず）とが形成されている。
【００３１】
固定部３５ａは、第１ケース体３５の−Ｘ方向端から外側に延出した板部で、ヒートシンク２０の第１ケース体固定部２２ｃ（図３参照）に取り付けられる。固定部３５ａの中央には貫通孔（図示せず）が形成され、貫通孔に挿入されたねじ（図示せず）がヒートシンク２０のねじ穴２２ｅ（図３参照）に螺合することにより、第１ケース体３５はヒートシンク２０に固定される。その際、第１ケース体３５に形成された位置決めピン（図示せず）は、ヒートシンク２０の第１ケース体位置決め穴２２ｄ（図３参照）に挿入され、第１ケース体３５をヒートシンク２０に対して精密に位置決めする。
【００３２】
段差面３５ｂは、第１ケース体３５の内周壁の段差により形成された面で、第１ケース体３５をヒートシンク２０に固定したときに、レンズユニット３６の＋Ｘ面が当接する位置に形成されている。なお、段差面３５ｂは、角筒部材を加工することにより形成されるだけでなく、内周面の幅が異なる２つの角筒部材を連結することにより形成させてもよい。
【００３３】
レンズユニット３６は、透明光学樹脂または光学ガラスにより矩形板状に形成された光学素子で、図５に示すように、平板部３６ａと、凸レンズ部３６ｂと、補強板３６ｃと、第１位置決めピン３６ｄと、併用突起部３６ｅと、第１脚部３６ｆとを有する。
【００３４】
平板部３６ａは矩形の平板で、中央には凸レンズ部３６ｂが行と列で間隔が異なるマトリックス状に配列されたレンズアレイが形成されている。また、平板部３６ａの−Ｘ側面（光源３２と対向する面）には、第１位置決めピン３６ｄと併用突起部３６ｅと第１脚部３６ｆとが形成され、平板部３６ａの外周から補強板３６ｃが−Ｘ方向に延出している。
【００３５】
凸レンズ部３６ｂは、図２に示すように平板部３６ａの両面から隆起する凸レンズで、光源３２のそれぞれに対向するように、行と列で間隔が異なるマトリックス状のアレイに形成されている。具体的には図６に示すように、行方向（Ｚ方向：第１の方向）に２行に配列され、行方向と直角な列方向（Ｙ方向：第２の方向）に６列に配置され、行間隔Ａと列間隔Ｂは、Ａ＞Ｂとなっている。即ち、凸レンズ部３６ｂは、光源３２と同一の行間隔Ａと列間隔Ｂに形成され、それぞれ光源３２に対向している。このことにより、各光源３２と各凸レンズ部３６ｂとはＸ方向に重なる。したがって、光源３２の各々から放射される放射光は、対向する凸レンズ部３６ｂに照射され効率よく集光される（略平行光化される）。
【００３６】
また、レンズユニット３６の上面（＋Ｘ面）の隣接する凸レンズ部３６ｂの間には接続部ａ、ｂ（行間は接続部ａ、列間は接続部ｂ）が形成されている。接続部ａ、ｂは、隣接する凸レンズ部３６ｂの表面を曲線によりなめらかに接続する部分で、接続部ａは、列方向（Ｙ方向：第２の方向）に延び、接続部ｂは、行方向（Ｚ方向：第１の方向）に延びている。
【００３７】
接続部ａ、ｂの断面形状は図７（ａ）（ｂ）さらに、図８（ａ）（ｂ）に拡大して示すように曲線溝になっている。接続部ａ、ｂは、図８（ａ）（ｂ）に示すように、それらの短手方向の幅Ｗａ、Ｗｂは、Ｗａ＜Ｗｂ、曲率半径Ｒａ、Ｒｂは、Ｒａ＜Ｒｂとなるように形成されている。
【００３８】
補強板３６ｃは、図５に示すように、平板部３６ａの外周から−Ｘ方向に延出した板で、レンズユニット３６が撓むことを防止する。また、補強板３６ｃの＋Ｚ部の中央には、配線基板３１に搭載されたコネクタ３３と干渉することを避けるための切欠部３６ｇが形成されている。
【００３９】
第１位置決めピン３６ｄは、平板部３６ａの−Ｘ側面（光源３２と対向する面）の−Ｚ部の中央に形成された略円錐状の突起で、配線基板３１の第１位置決め孔３１ａ（図４参照）と熱伝導シート３４の貫通孔（図示せず）とヒートシンク２０のレンズユニット位置決め穴２２ｂ（図３参照）とに挿入される。
【００４０】
併用突起部３６ｅは、平板部３６ａの−Ｘ側面（光源３２と対向する面）の＋Ｚ部の−Ｙ隅に形成された突起で、平板部３６ａから突出する楕円錐台状の第２脚部３６ｈと、第２脚部３６ｈから突出する略円錐状の第２位置決めピン３６ｉとから形成される。第２脚部３６ｈは配線基板３１の＋Ｘ面に当接し、第２位置決めピン３６ｉは配線基板３１の第２位置決め孔３１ｂ（図４参照）と熱伝導シート３４の貫通孔（図示せず）とヒートシンク２０のレンズユニット位置決め穴２２ｂ（図３参照）に挿入される。なお、配線基板３１の第２位置決め孔３１ｂは、長孔に形成されているため、配線基板３１とレンズユニット３６に加工誤差が生じても、レンズユニット３６を配線基板３１に組み付けることができる。また、光源３２から放出される熱により配線基板３１が伸張しても、第２位置決め孔３１ｂの内壁が第２位置決めピン３６ｉを押圧しない。したがって、配線基板３１が撓むことを防止することができる。
【００４１】
第１脚部３６ｆは円錐台状の突起で、平板部３６ａの−Ｘ側面（光源３２と対向する面）の四隅のうち、併用突起部３６ｅが形成された＋Ｚ部の−Ｙ隅を除く３つの隅に形成されている。第１脚部３６ｆの端面は図２に示すように配線基板３１の＋Ｘ面に当接する。
【００４２】
第１位置決めピン３６ｄが配線基板３１の第１位置決め孔３１ａに挿入され、第２位置決めピン３６ｉが配線基板３１の第２位置決め孔３１ｂに挿入されることにより、配線基板３１とレンズユニット３６は、Ｙ、Ｚ方向の位置関係が規定される。このことにより、各光源３２と各凸レンズ部３６ｂとをＸ方向に重畳することができる。
【００４３】
また、第１脚部３６ｆと第２脚部３６ｈの端面を配線基板３１の＋Ｘ面に当接させることにより、光源３２と凸レンズ部３６ｂの距離を所定値（５ｍｍ以下）に規定することができる。なお、第１ケース体３５をヒートシンク２０に固定することにより、第１ケース体３５の段差面３５ｂは、レンズユニット３６の＋Ｘ面に当接し、レンズユニット３６を押圧する。そのことにより、レンズユニット３６の第１脚部３６ｆと第２脚部３６ｈの端面は、配線基板３１の＋Ｘ面に当接する。
【００４４】
また、レンズユニット３６の第１位置決めピン３６ｄと第２位置決めピン３６ｉが、ヒートシンク２０のレンズユニット位置決め穴２２ｂ（図３参照）にそれぞれ挿入されることにより、ヒートシンク２０とレンズユニット３６はＹ、Ｚ方向の位置関係が規定される。そして、第１ケース体３５の位置決めピン（図示せず）がヒートシンク２０の第１ケース体位置決め穴２２ｄ（図３参照）に挿入されることにより、ヒートシンク２０と第１ケース体３５はＹ、Ｚ方向の位置関係が規定される。これらのことにより、第１ケース体３５とレンズユニット３６はＹ、Ｚ方向の位置関係が規定される。
【００４５】
図２に示す第２ケース体３７は、中央に矩形開口部３７ａが形成された枠状部材で、非透光性樹脂材料により形成されている。第２ケース体３７は、矩形開口部３７ａと隔壁開口部１６とが重畳するように隔壁部１３の＋Ｘ面に固着されている。また、矩形開口部３７ａには、拡散部材３８と透過型表示素子３９が嵌め込まれ保持されている。
【００４６】
拡散部材３８は、例えば乳白色を有する光透過性の合成樹脂により形成された平板で、透過型表示素子３９に沿うように配設されてなる。拡散部材３８は、レンズユニット３６から出射される出射光を拡散させ透過型表示素子３９に照射する。
【００４７】
透過型表示素子３９は、透過光により画像を表示する装置であり、例えば一対の透光性基板に液晶を封入した液晶セルの両面に偏光膜を設けた光透過型の液晶表示パネルである。透過型表示素子３９には、車速センサやエンジン回転センサからの出力信号に基づいて速度やエンジン回転数が表示される。透過型表示素子３９に表示された画像は、拡散部材３８から出射する出射光により透過照明され、反射器４０に照射される。なお、透過型表示素子３９に表示される情報は、車速やエンジン回転数に限らず任意であり、例えば走行距離情報、ナビゲーション情報、外気温情報であってもよい。
【００４８】
反射器４０は、透過型表示素子３９から照射された表示光Ｌを反射させ、フロントガラス２ａに照射させる装置で、図２に示すように、凹面鏡４１とミラーホルダ４２とを有する。
【００４９】
凹面鏡４１は、凹面を有するポリカーボネートからなる樹脂基板に反射層を蒸着形成させた鏡である。凹面鏡４１は、透過型表示素子３９から照射された表示光Ｌを拡大させ、ハウジング１０の上側開口部１４に嵌め込まれた透光性カバー１４ａに向けて反射させる。そのため、凹面鏡４１を保持するミラーホルダ４２は、ハウジング１０内の＋Ｘ方向の−Ｚ部に傾斜して配設される。凹面鏡４１により反射された表示光Ｌは、透光性カバー１４ａを透過してフロントガラス２ａに照射される。
【００５０】
上記構成を有するヘッドアップディスプレイ装置１によれば、矩形格子状に配列された光源３２から各凸レンズ部３６ｂに照射され、レンズユニット３６から出射する出射光の輝度を平準化することができる。そこで、本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１のレンズユニット３６を透過する光線の経路を、従来のヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニット５６を透過する光線の経路と比較して説明する。
【００５１】
光源３２から放射される放射光Ｌ１は、図９〜図１２に示すように、発光面から所定の幅に広がりレンズユニット３６、５６に照射される。レンズユニット３６、５６に照射された放射光Ｌ１は、各光源３２に対向するレンズ部３６ｂ、５６ｂにより＋Ｘ方向に集光され、レンズユニット３６、５６から出射される。
【００５２】
このとき、従来のヘッドアップディスプレイ装置のレンズユニット５６では、図９（ａ）、図１０（ａ）に示すように、隣接する光源３２から放射された放射光Ｌ１が、隣接するレンズ部５６ｂの谷間５６ｊ、５６ｋから重畳して出射される。そのため、出射光Ｌ２の輝度は、図９（ｂ）、図１０（ｂ）に示すように谷間５６ｊ、５６ｋで高くなる。特に、図１０（ｂ）に示す列の谷間５６ｋの輝度は、光源３２の間隔Ｂ（図６参照）が狭く隣接する光源３２から照射される光量が大きいため、レンズ部５６ｂの中心の輝度より高くなり、輝度のムラが顕著となっている。
【００５３】
本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１のレンズユニット３６は、隣接するレンズ部３６ｂの間に接続部ａ、ｂ（図６、７参照）が形成されている。そのため、隣接する光源３２から放射されて接続部ａ、ｂに入射する放射光Ｌ１は、接続部ａ、ｂの形状に起因して大きく屈折することになる。よって、接続部ａ、ｂから放射される出射光Ｌ２は、Ｘ方向に対して大きく斜めに屈折し、拡散部材３８には到達せず、透過型表示素子３９の照明に寄与しない。したがって、レンズユニット３６から出射される出射光Ｌ２の輝度は平準化され、ムラが抑止される。
【００５４】
また、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）に示すように接続部ａ、ｂの短手幅Ｗａ、Ｗｂと曲率半径Ｒａ、Ｒｂは、Ｗａ＜ＷｂかつＲａ＜Ｒｂとなっている。そのため、接続部ａ、ｂから出射される出射光Ｌ２の幅Ｐａ（図１１（ａ）参照）、Ｐｂ（図１２（ａ）参照）は、Ｐａ≧Ｐｂとなる。よって、接続部ａよりも接続部ｂの方が大きな輝度の抑止効果が得られるため、レンズユニット３６から出射する出射光Ｌ２の輝度を平準化することができ、ムラを抑止することが可能となる。
【００５５】
（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
【００５６】
（１）本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、配線基板３１に、Ｙ方向およびＺ方向に沿ってマトリクス状に配列された複数の光源３２と、光源３２から放射される放射光Ｌ１を集光する凸レンズ部３６ｂが光源３２の各々に対向して形成されたレンズユニット３６とを備える。複数の光源３２は、Ｚ方向（第１の方向：行方向）に間隔Ａで配置され、かつＹ方向（第２の方向：列方向）に間隔Ａより小さい間隔Ｂで配置されている。さらに、レンズユニット３６は隣接する凸レンズ部３６ｂの境界に形成された接続部ａと接続部ｂを有し、接続部ａはＹ方向（第２の方向：列方向）に延び、接続部ｂはＺ方向（第１の方向：行方向）に延びる。接続部ａの短手幅Ｗａは、接続部ｂの短手幅Ｗｂより小さい。
この構成によれば、レンズユニット３６から出射する出射光Ｌ２の輝度が平準化し、ムラを抑止することが可能となる。
【００５７】
（２）接続部ａ、ｂが、曲線溝により形成されている。この構成によれば、レンズユニット３６から出射する出射光Ｌ２の輝度を平準化できるだけでなく、レンズユニット３６の強度を高めることが可能となる。
【００５８】
（３）接続部ａの曲線溝の曲率半径Ｒａは、接続部ｂの曲率半径Ｒｂよりも小さい。このことにより、接続部ａよりも多く接続部ｂに放射される放射光Ｌ１をより大きく屈折させて出射することができ、レンズユニット３６から出射する出射光Ｌ２の輝度を平準化できる。
【００５９】
（４）配線基板３１は、丸孔である第１位置決め孔３１ａと、第１位置決め孔３１ａに向かって長く形成された長孔である第２位置決め孔３１ｂとを有し、レンズユニット３６は、ある第１位置決め孔３１ａに嵌入する第１位置決めピン３６ｄと、第２位置決め孔３１ｂに嵌入する第２位置決めピン３６ｉとを有し、第２位置決め孔３１ｂと、第２位置決め孔３１ｂに嵌入した第２位置決めピン３６ｉとの間に、隙間が形成される。この構成によれば、配線基板３１とレンズユニット３６に加工誤差が生じても、レンズユニット３６を配線基板３１に組み付けることができる。また、光源３２から放出される熱により配線基板３１が伸張しても、第２位置決め孔３１ｂの内壁が第２位置決めピン３６ｉを押圧しない。したがって、配線基板３１が撓むことを防止することができる。
【００６０】
（５）レンズユニットの外周から延出し、前記レンズユニットが撓むことを防止する補強板をさらに備える。この構成によれば、レンズユニット３６が撓むことを簡単な構造により防止することができる。
【００６１】
（６）配線基板３１に搭載されたコネクタ３３等の部品との干渉を避けるための切欠部３６ｇが、補強板３６ｃに形成されている。この構成によれば、配線基板３１搭載されたコネクタ３３等の部品が切欠部３６ｇにより補強板３６ｃと干渉しないため、配線基板３１に配置された光源３２と、レンズユニット３６に形成された凸レンズ部３６ｂの距離を所定値に規定することができる。
【００６２】
（７）本実施形態に係るレンズユニット３６は、マトリクス状に配列された光源３２からの光を集光して出力し、光源３２の各々に対向して形成され、対向する光源３２から放射される放射光を集光する凸レンズ部３６ｂがマトリクス状に形成されたレンズアレイを備え、凸レンズ部３６ｂは、第１方向（Ｚ方向）に第１配置間隔（Ａ）で配置され、かつ第２方向（Ｙ方向）に前記第１配置間隔（Ａ）より小さい第２配置間隔（Ｂ）で配置され、前記レンズアレイは、隣接する凸レンズ部３６ｂの境界に形成された第１接続部（ｂ）と第２接続部（ａ）を有し、前記第１接続部（ｂ）は、前記第１方向（Ｚ方向）に延び、前記第２接続部（ａ）は、前記第２方向（Ｙ方向）に延び、前記第１接続部（ｂ）の短手幅（Ｗｂ）は、前記第２接続部（ａ）の短手幅（Ｗａ）よりも大きい。
この構成によれば、レンズユニット３６から出射する出射光Ｌ２の輝度が平準化し、ムラを抑止することが可能となる。
【００６３】
（変形例）
なお、本発明は上記実施形態及び図面によって限定されるものではない。上記実施形態及び図面に変更（構成要素の削除も含む）を加えることができるのはもちろんである。
【００６４】
以上の説明では、凸レンズ部３６ｂがレンズユニット３６の平板部３６ａの両面から隆起する例を示したがこれに限られない。例えば、光源３２に対向する面（−Ｘ面）を平面としてもよい。
【００６５】
以上の説明では、接続部ａ、ｂがレンズユニット３６の＋Ｘ面の凸レンズ部３６ｂの境界に形成される例を示したがこれに限られない。例えば、レンズユニット３６の＋Ｘ面だけでなく、−Ｘ面の凸レンズ部３６ｂの境界にも接続部ａ、ｂを形成してもよい。
【００６６】
以上の説明では、各光源３２と各凸レンズ部３６ｂの、行方向（Ｚ方向：第１の方向）の間隔Ａと列方向（Ｙ方向：第２の方向）の間隔ＢをＡ＞Ｂとし、凸レンズ部３６ｂの境界において、列方向（Ｙ方向：第２の方向）に延びる接続部ａの曲率半径Ｒａと、行方向（Ｚ方向：第１の方向）に延びる接続部ｂの曲率半径ＲｂをＲａ＜Ｒｂとしたがこれに限られない。例えば、各光源３２と各凸レンズ部３６ｂの行方向の間隔Ａと列方向の間隔ＢをＡ＜Ｂとし、凸レンズ部３６ｂの境界において、列方向に延びる接続部ａの曲率半径Ｒａと、行方向に延びる接続部ｂの曲率半径Ｒｂを、Ｒａ＞Ｒｂとしてもよい。
【００６７】
以上の説明では、接続部ａ、ｂの断面形状を曲線溝としたがこれに限られない。例えば、図１３（ａ）、（ｂ）、図１４（ａ）、（ｂ）、に示すように、接続部ａ、ｂの断面形状を平らにしてもよい。この場合も、凸レンズ部３６ｂの境界において、列方向に延びる接続部ａの短手幅Ｗａと行方向に延びる接続部ｂの短手幅Ｗｂは、各光源３２と各凸レンズ部３６ｂの、行方向の間隔Ａと列方向の間隔ＢがＡ＞ＢのときにはＷａ＜Ｗｂと形成され、Ａ＜ＢのときにはＷａ＞Ｗｂと形成される。
【００６８】
以上の説明では、表示光Ｌを集光するレンズとしてレンズユニット３６のみを表示ユニット３０が有する例を示したがこれに限られない。例えば、レンズユニット３６と拡散部材３８の間に、シリンドリカルレンズ等のレンズを配置し、透過型表示素子３９に照射される照射光の輝度をさらに平準化してもよい。
【００６９】
以上の説明では、ヘッドアップディスプレイ装置１を車両２に設置する例を示したがこれに限られない。ヘッドアップディスプレイ装置１を船舶、航空機等のその他の乗り物に設置することもできる。さらには、乗り物に設置するものに限らず、室内に設置する卓上インテリア等に適用することも可能である。
【００７０】
以上の説明では、本発明の理解を容易にするために、公知の技術的事項の説明を適宜省略した。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に好適である。
【符号の説明】
【００７２】
１    ヘッドアップディスプレイ装置
３１    配線基板
３１ａ  第１位置決め孔
３１ｂ  第２位置決め孔
３２    光源
３６    レンズユニット
３６ｂ  凸レンズ部
３６ｃ  補強板
３６ｄ  第１位置決めピン
３６ｉ  第２位置決めピン
３６ｇ  切欠部
Ａ    行方向の間隔
Ｂ    列方向の間隔
ａ    列方向に延びる接続部
ｂ    行方向に延びる接続部
Ｌ１    放射光
Ｗａ    列方向に延びる接続部ａの短手幅
Ｗｂ    行方向に延びる接続部ｂの短手幅
Ｒａ    接続部ａの曲線溝の曲率半径
Ｒｂ    接続部ｂの曲線溝の曲率半径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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