(57)【要約】【課題】輝度の低下を抑制しながら所望の色味を再現可能な映像生成装置及びヘッドアップディスプレイ、並びに、当該映像生成装置に好適に使用可能な光源ユニットを提供する。【解決手段】光源と、開口部を有する筒形状で、内面に色調整膜が積層された鏡面を有する反射材と、を備え、前記光源が前記反射材の内部に配置された、光源ユニット。【選択図】図１
2019003153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
開口部を有する筒形状で、内面に色調整膜が積層された鏡面を有する反射材と、を備え、
前記光源が前記反射材の内部に配置された、光源ユニット。
【請求項２】
前記光源が、発光面を有する白色発光ダイオードである、請求項１に記載の光源ユニット。
【請求項３】
前記鏡面が、前記発光面に対して垂直に配置された、請求項２に記載の光源ユニット。
【請求項４】
前記色調整膜が、誘電体膜である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項５】
前記色調整膜の膜厚が、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項６】
前記光源の中心から、前記色調整膜表面までの垂直距離Ｄとしたときに、前記筒形状の長さＬが、
Ｄ・ｔａｎ５°＜Ｌ＜Ｄ・ｔａｎ２５°
を満たす、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の光源ユニット。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の光源ユニットと、前記光源ユニットの前記開口部側に、レンズと、液晶パネルとを備える、映像生成装置。
【請求項８】
請求項７に記載の映像生成装置と、前記映像生成装置の映像光出射側に、光学系を備える、ヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源ユニット、映像生成装置、及びヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネル等を含む映像生成装置で生成された映像を、光学系を介して、自動車のフロントウィンドウ等に投影して観察者に画像を提供する、ヘッドアップディスプレイ（以下、ＨＵＤということがある）が知られている。
一例として、特許文献１には、特定の液晶表示素子と、前記液晶表示素子に対して傾斜して配置された特定のミラーと、前記液晶表示素子の後方に配置された特定の光源を備える表示装置が開示されている。特許文献１によれば、所定波長域の光を透過し、それ以外の光を反射するミラーを用いることにより、輝度の低下を抑制しながら所望の色味の表示像を出力できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３８３２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＨＵＤは、更なる高輝度化が求められている。一方、特に車載用のＨＵＤにおいては、耐熱性など高い信頼性が要求されているため、使用可能な光源や液晶パネル等の種類は制限されている。色再現範囲は、映像生成装置に含まれる光源や液晶パネルの組み合わせで概ね決まるため、現状の車載ＨＵＤの色再現範囲は自由度が低く、所望の色が得られないという課題があった。
【０００５】
上記特許文献１の技術は、所望の色味を表示するために、特定のミラーを用いているため、映像光を一度の反射で所望の色に変更する必要がある。そのため、設計難易度が高く、限定的な色調整にとどまり、色の調整自由度が低いという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、輝度の低下を抑制しながら所望の色味を再現可能な映像生成装置及びヘッドアップディスプレイ、並びに、当該映像生成装置に好適に使用可能な光源ユニット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】
【０００７】
本発明は、光源と、
開口部を有する筒形状で、内面に色調整膜が積層された鏡面を有する反射材と、を備え、
前記光源が前記反射材の内部に配置される、光源ユニットを提供する。
【０００８】
本発明は、前記本発明に係る光源ユニットと、前記光源ユニットの前記開口部側に、レンズと、液晶パネルとを備える、映像生成装置を提供する。
【０００９】
また、本発明は、前記本発明に係る映像生成装置と、前記映像生成装置の映像光出射側に、光学系を備える、ヘッドアップディスプレイを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、輝度の低下を抑制しながら所望の色味を再現可能な映像生成装置及びヘッドアップディスプレイ、並びに、当該映像生成装置に好適に使用可能な光源ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の光源ユニットの一例を示す、概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の映像生成装置の一例を示す、概略断面図である。
【図３】図３は、本発明のヘッドアップディスプレイに一例を示す、概略断面図である。
【図４】図４は、色反射膜が積層した鏡面の分光反射率の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る光源ユニット、映像生成装置、及びヘッドアップディスプレイについて順に説明する。なお、説明のため図面中の各部材は縮尺が大きく異なることがある。また、図面等において、同一又は同等の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
【００１３】
まず図１を参照して光源ユニットの一実施形態を説明する。本実施形態の光源ユニット１０は、光源１と、光が出射する開口部６を有し、内面に色調整膜５が積層された鏡面４を有する反射材２とを備え、前記光源１は、前記反射材２の内部に配置されている。
【００１４】
光源１は、自ら光を発する発光体である。光源１は、後述する反射材２の内部に配置され、光路９に示されるように、光源１から出射する光の少なくとも一部は反射材２で１回以上反射し、開口部６から出射する。光源１としては、高輝度化や小型化の点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましく、色再現範囲の点から、中でも白色ＬＥＤであることが好ましい。また、ＬＥＤの発光面は、色味の調整の容易性の点から、平面であることが好ましい。光源１は、１個であってもよく、２個以上を用いてもよい。
光源１としてＬＥＤを用いる場合、当該ＬＥＤは基板７上に設けられていてもよい。基板７上に２個以上のＬＥＤを設ける場合は、各ＬＥＤの発光面の共通の平面上に配置されることが好ましい。基板７は、通常、ＬＥＤに電力を供給する回路を有する。基板７の表面は、鏡面であってもよく、鏡面でなくてもよい。
【００１５】
反射材２は開口部６を有し、内面に色調整膜５が積層された鏡面４を有する。開口部６上には更に拡散板８が配置されていてもよい。拡散板８を用いることにより、液晶パネルに入射する光の輝度の面内均一性が向上する。拡散板８は公知の拡散板の中から適宜選択して用いることができる。
【００１６】
反射材２の形状は、光源１から出射する光の少なくとも一部を反射する形状であればよい。出射面の光の輝度の面内均一性の点から、反射材２の形状は、断面が一定の筒形状であることが好ましい。筒形状は、円筒型や楕円筒型であってもよく、多角形となる角筒型であってもよい。反射材２の形状は、中でも、出射面が後述する液晶パネルと同型となる四角筒型であることが好ましい。
反射材２が筒形状の場合、筒の一端が開口部６となり、当該開口部６と対向する一端に光源１が配置されることが好ましい。また、反射材２が筒型である場合、鏡面４が光源１の発行面に対して垂直に配置されていることが好ましい。
また、反射材２が筒形状の場合、光源の中心から前記色調整膜表面までの垂直距離をＤとすると、当該筒の長さＬは、色調整膜５の分光反射率の入射角依存性の観点から、Ｄ・ｔａｎ５°＜Ｌ＜Ｄ・ｔａｎ２５°が望ましい。Ｌを上記範囲内とすることにより、鏡面へ入射する光の多くは入射角が５°〜２５°の範囲内となる。色調整膜で反射する際の光の入射角が５°程度であれば、ほぼ垂直入射と同程度の分光反射率となる。一方、入射角が２５°以上では分光反射率のブルーシフトが顕著となり、所望の色味が得られない場合がある。
【００１７】
反射材２の鏡面４の形成方法は、特に限定されず、基材３自体を鏡面加工してもよく、基材３上に金属膜を形成し、当該金属膜表面を鏡面４としてもよい。基材３を鏡面加工する場合、当該基材３の材質は、金属であることが好ましく、中でもアルミニウムであることが好ましい。一方、基材３上に金属膜を形成する場合、基材３の材質は特に限定されず、金属であってもよく、ポリカーボネート等の樹脂やガラス等であってもよい。鏡面４となる金属膜の金属は、可視光の反射率が高い金属が好ましく、例えば、アルミニウム、ニッケル、銀等が好適に挙げられ、耐熱性などの点から、アルミニウムであることが特に好ましい。金属膜の形成方法は、蒸着法、スパッタ法、金属箔の転写等など、公知の方法の中から、適宜選択して用いることができる。
【００１８】
本発明においては、鏡面４上に色調整膜５が積層されている。これにより反射材２の内面の分光反射率が調整され、光源１から出射した光を反射材２の内面で反射させることにより、所望の色味に調整することができる。
色調整膜５の材質としては、可視光の透過率が高く、屈折率が大きい誘電体膜であることが好ましい。誘電体膜としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等が挙げられる。色調整膜５は一層のみからなるものであってもよく、２層以上の組み合わせであってもよいが、本発明においては、１層であることが好ましい。
また、色調整膜の膜厚は、特に限定されないが、色味の調整の観点から、５０ｎｍ以上であることが好ましく、４００ｎｍ以下であることが好ましい。色調整膜の膜厚が５０ｎｍ以下では、色調整膜が基材３や金属膜の鏡面の分光反射率に対してほとんど影響せず、色調整効果が得られない場合がある。色調整膜の膜厚が４００ｎｍを超過すると、可視光域で反射率の高い波長と低い波長が多数混在した分光反射率になり易く、色調整が困難になる場合がある。
【００１９】
色調整膜５の形成方法は、特に限定されず、蒸着法、スパッタ法、など、公知の方法の中から、適宜選択して用いることができる。
【００２０】
色調整膜５の膜厚と材質を適宜組み合わせることにより、所望の色味の光を出射する光源ユニットを得ることができる。一例について図４を参照して説明する。図４は色反射膜が積層した鏡面の分光反射率の一例を示すグラフである。具体的には、アルミニウムの鏡面上に色調整膜として膜厚５０ｎｍ及び２００ｎｍの酸化ケイ素膜を形成した２つの反射材について、それぞれ白色ＬＥＤを光源とする光を照射し、その反射光を分光光度計を用いて測定した結果を示している。図４に示されるように、酸化ケイ素の膜厚を５０ｎｍとした場合には、可視光領域（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の光の反射率の波長依存性が小さく、光源ユニットから出射する光は光源の色を再現しやすい。一方、酸化ケイ素の膜厚を２００ｎｍとした場合には、波長５３０ｎｍ付近の光の反射率を高めることができ、光源ユニットから出射する光として、波長５３０ｎｍ付近の緑色が強調された光を得ることができる。
本発明の光源ユニットの用途は特に限定されるものではないが、中でも、後述する映像生成装置、及びヘッドアップディスプレイの用途に適している。
【００２１】
図２を参照して映像生成装置の一実施形態を説明する。本実施形態の映像生成装置２０は、前記光源ユニット１０と、前記光源ユニット１０の開口部６側に、レンズ１１と液晶パネル１２とを備えている。
レンズ１１は光源ユニット１０の開口部６から出射した光の配向を制御して、液晶パネル１２を通して出射する光の角度を制御する目的を有するものであり、公知のレンズの中から適宜選択して用いることができる。また、液晶パネル１２は、特に限定されるものではなく、一般的にＨＵＤに用いられる液晶パネルとして公知の構成を適宜選択して用いることができる。
【００２２】
次いで、図３を参照してヘッドアップディスプレイの一実施形態を説明する。本実施形態のヘッドアップディスプレイ１００は、前記映像生成装置２０と、前記映像生成装置の映像光出射側に、光学系を備える。図３の例では、光学系として、反射鏡２１と凹面鏡２２を有しているが、特にこの構成に限られるものではない。図３の例で反射鏡２１は、光学系を折り返して装置を小型化するために用いられている。また、凹面鏡２２は、映像生成装置２０から出射した映像光を拡大投影するために用いられている。
【符号の説明】
【００２３】
１      光源
２      反射材
３      基材
４      鏡面
５      色調整膜
６      開口部
７      基板
８      拡散板
９      光路
１０    光源ユニット
１１    レンズ
１２    液晶パネル
２０    映像生成装置
２１    反射鏡
２２    凹面鏡
１００  ヘッドアップディスプレイ
【図１】
2019003153.tif 000003
【図２】
2019003153.tif 000004
【図３】
2019003153.tif 000005
【図４】
2019003153.tif 000006