DE102018214817A1

DE102018214817A1 - Hintergrundbeleuchtungseinheit und Head-Up-Display-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102018214817A1
Application number: DE102018214817.1A
Authority: DE
Inventors: Noriaki NARUSHIMA
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2017-09-06
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2038-09-01
Also published as: CN109581734B; DE102018214817B4; JP2019045780A; US20190072791A1; US10379398B2; JP6663890B2; CN109581734A

Abstract

Eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (20), die eine Lichtquelle (21), ein Lichtsammelelement (23), das Licht (11) sammelt, das von der Lichtquelle (21) emittiert wird, und eine konkave reflektive Oberfläche (26A) umfasst und eine Mikrospiegelanordnung (25), die das Licht (11), das durch die reflektive Oberfläche (26A) von dem Lichtsammelelement (23) zu einer Flüssigkristallanzeige (10) reflektiert wird, und eine Streuplatte (30) umfasst, die in einem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung (25) und der Flüssigkristallanzeige (10) angeordnet ist. In der Mikrospiegelanordnung (25) umfasst die reflektive Oberfläche (26A) die Mehrzahl von Mikrospiegeln (27). Wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln (27) ist in der reflektiven Oberfläche (26A) in einer X-Richtung und einer Y-Richtung angeordnet. Jeder Mikrospiegel (27) umfasst eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Head-Up-Display-Vorrichtung.
Beschreibung des Stands der Technik
Es sind herkömmliche Hintergrundbeleuchtungseinheiten bekannt, die für Head-Up-Display-Vorrichtungen oder dergleichen verwendet werden. Das Licht einer Lichtquelle wird z.B. gemäß einer Technik, die in der Japanischen Patentanmeldung mit Offenlegungsnummer 2016-65908 offenbart wird, durch eine Einheit zur Erzeugung von parallelem Licht in paralleles Licht umgewandelt, das Licht einer Mehrzahl von Lichtquellenbilder wird dann aus dem parallelen Licht durch eine Linsenanordnung erzeugt und das Licht einer Mehrzahl von Lichtquellenbildem wird auf einer Flüssigkristallanzeige durch eine Sammellinse oder dergleichen gesammelt, so dass eine Ungleichmäßigkeit in der Leuchtdichte der Flüssigkristallanzeige verringert wird. Ferner wird die Länge der Hintergrundbeleuchtungseinheit in der in JP 2016-65908 A offenbarten Technik durch Anordnen von einer Reflexionseinheit in einem optischen Pfad zwischen der Lichtquelle und der Flüssigkristallanzeige und Falten des optischen Pfads verringert.
Zur Beleuchtung der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige ist es jedoch erforderlich, divergentes Licht durch die Einheit zur Erzeugung von parallelem Licht in paralleles Licht umzuwandeln und eine Mehrzahl von Lichtquellen für die Linsenanordnung vorzubereiten. Es besteht Raum für Verbesserungen, da die Anzahl und die Größe von Elementen groß sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Head-Up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, die eine Verringerung in der Anzahl von Elementen und eine Größenverringerung erreichen können.
Zur Lösung des oben genannten Problems und um die Aufgabe zu erreichen, umfasst eine Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wenigstens eine Lichtquelle; ein Lichtsammelelement, welches Licht sammelt, das von der Lichtquelle emittiert wird; ein optisches Element, das eine konkave reflektive Oberfläche umfasst und von dem Lichtsammelelement einfallendes Licht durch die reflektive Oberfläche zu einem für Licht durchlässiges Flüssigkristallanzeigeelement hin reflektiert; und eine Streuplatte, die in einem optischen Pfad zwischen dem optischen Element und dem Flüssigkristallanzeigeelement angeordnet ist, wobei die reflektive Oberfläche des optischen Elements eine Mehrzahl von Mikrospiegeln umfasst, wobei wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln in der reflektiven Oberfläche in einer ersten Richtung und in einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet ist und jeder der Mikrospiegel eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche umfasst.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung aufweisen und sich in einer Länge in einer Richtung unterscheiden, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass eine Länge in der Richtung, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen, sich für jeden Bereich unterscheidet, der durch Unterteilung der reflektiven Oberfläche in der Richtung erhalten wird, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass Längen in der Richtung, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen, konsekutiv verschieden sind.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass Längen in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung gleich sind und Krümmungen der gekrümmten Oberflächen sich in einer Richtung unterscheiden, in der die Mikrospiegel die gleiche Länge aufweisen.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass sich die Krümmung der gekrümmten Oberflächen in der Richtung, in der die Mikrospiegel die gleiche Länge aufweisen, von Bereichen unterscheidet, die durch Unterteilung der reflektiven Oberflächen in der Richtung erhalten werden, in der die Mikrospiegel die gleiche Länge aufweisen.
Gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es in der Hintergrundbeleuchtungseinheit bevorzugt, dass die entsprechenden Mikrospiegel derart gebildet sind, dass Längen in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung gleich sind, die gekrümmte Oberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche mit einer Mehrzahl von Krümmungen ist und die Mehrzahl von Krümmungen festgelegt ist, so dass sie sich gemäß einem Winkel eines Abweichungsgrads von reflektiertem Licht zu dem Flüssigkristallanzeigeelement mit Bezug auf einfallendes Licht von dem Lichtsammelelement in einer Richtung unterscheidet, in der die Mikrospiegel die gleiche Länge aufweisen.
Um die Aufgabe zu erreichen, umfasst eine Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß wieder einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ein lichtdurchlässiges Flüssigkristallanzeigeelement; und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit, wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit umfasst: wenigstens eine Lichtquelle; ein Lichtsammelelement, welches Licht sammelt, das von der Lichtquelle emittiert wird; ein optisches Element, das eine konkave reflektive Oberfläche umfasst und Licht, das von dem Lichtsammelelement einfällt, durch die reflektive Oberfläche zu dem Flüssigkristallanzeigeelement hin reflektiert; und eine Streuplatte, die in einem optischen Pfad zwischen dem optischen Element und dem Flüssigkristallanzeigeelement angeordnet ist, wobei die reflektive Oberfläche des optischen Elements eine Mehrzahl von Mikrospiegeln umfasst, wobei wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln in der reflektiven Oberfläche in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet ist, und wobei jeder der Mikrospiegel eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche umfasst.
Die obigen und anderen Aufgaben, Merkmale, Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung dieser Erfindung sind nach einer Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegend bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenschau mit den beiliegenden Zeichnungen leichter verständlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform;
3 ist eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß der ersten Ausführungsform;
4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Mikrospiegelanordnung gemäß der ersten Ausführungsform;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikrospiegels gemäß der ersten Ausführungsform;
6A bis 6C sind Darstellungen zur Beschreibung einer Krümmung und eines Abweichungswinkels des Mikrospiegels gemäß der ersten Ausführungsform;
7 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß eines ersten modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform;
8 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform;
9 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß eines dritten modifizierten Beispiels der ersten Ausführungsform;
10 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem vierten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform;
11 ist eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
12 ist eine Vorderansicht der Mikrospiegelanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform;
13 ist eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform;
14 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikrospiegels gemäß einer dritten Ausführungsform; und
15 ist eine schematische Ansicht zur Beschreibung eines Unterschieds in einem Abweichungswinkel einer Mikrospiegelanordnung gemäß der dritten Ausführungsform.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen einer Hintergrundbeleuchtungseinheit und einer Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren im Detail beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgenden Ausführungsformen beschränkt. Weiterhin umfassen Bestandsteile in den folgenden Ausführungsformen jene, die für den Fachmann naheliegend oder im Wesentlichen gleich sind. Ferner können verschiedene Substitutionen, Auslassungen und Änderungen an den Bestandsteilen in den folgenden Ausführungsformen innerhalb des Rahmens der Erfindung gemacht werden, ohne vom Wesen der Erfindung abzuweichen. Weitere Konfigurationen, die nachstehend beschrieben sind, können geeignet kombiniert werden.
Erste Ausführungsform
Es werden eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform. 2 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform. 3 ist eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß der ersten Ausführungsform. 4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht der Mikrospiegelanordnung gemäß der ersten Ausführungsform. 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Mikrospiegels gemäß der ersten Ausführungsform. 6A bis 6C sind Ansichten zur Beschreibung einer Krümmung und eines Abweichungswinkels des Mikrospiegels gemäß der ersten Ausführungsform. 7 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem ersten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform. 8 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem zweiten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform. 9 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem dritten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform. 10 ist eine schematische Konfigurationsdarstellung einer Hintergrundbeleuchtungseinheit gemäß einem vierten modifizierten Beispiel der ersten Ausführungsform. Hier stellt 2 eine Positionsbeziehung von entsprechenden Elementen in einem Fall dar, in dem eine Hintergrundbeleuchtungseinheit von der Seite betrachtet wird (dasselbe gilt für die 7 bis 10). 3 zeigt eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung, die von der Seite einer reflektiven Oberfläche aus betrachtet wird (dasselbe gilt für die 11 bis 13).
Gemäß der Darstellung in 1 ist eine Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in einem Armaturenbrett (nicht dargestellt) eines Fahrzeugs (nicht dargestellt) angeordnet, z.B. eines Automobils, und projiziert ein Anzeigebild auf eine Windschutzscheibe 101. Die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 projiziert das Anzeigebild auf die Windschutzscheibe 101 und bewirkt, dass ein virtuelles Bild 110 vor einem Augpunkt 201 eines Fahrers 200 angezeigt wird. Der Augpunkt 201 ist eine Position, die als eine Blickpunktposition des Fahrers 200 vorbestimmt ist, der auf dem Fahrersitz (nicht dargestellt) sitzt. Der Fahrer 200 nimmt ein Bild, das durch die Windschutzscheibe 101 reflektiert wird, als das virtuelle Bild 110 wahr. Das virtuelle Bild 110 wird von den Fahrer 200 vor der Windschutzscheibe 101 wahrgenommen. Die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 umfasst einen Vergrößerungsspiegel 2 und eine Anzeigeeinheit 3. Der Vergrößerungsspiegel 2 reflektiert Anzeigelicht, das von der Anzeigeneinheit 3 zu der Windschutzscheibe 101 emittiert wird. Der Vergrößerungsspiegel 2 ist z.B. als ein asphärischer Spiegel ausgebildet. Die Anzeigeeinheit 3 emittiert das Anzeigelicht entsprechend dem Anzeigebild. Die Anzeigeeinheit 3 umfasst eine Flüssigkristallanzeige 10 und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 20.
Die Flüssigkristallanzeige 10 ist ein Flüssigkristallanzeigeelement. Die Flüssigkristallanzeige 10 ist z.B. mit einem lichtdurchlässigen oder lichthalbdurchlässigen Dünnfilmtransistorflüssigkristalldisplay (TFT LCD) oder dergleichen ausgebildet. Die Flüssigkristallanzeige 10 zeigt ein Anzeigebild mit einer Zahl, einem Buchstaben, einer Grafik oder dergleichen in Antwort auf einen Steuerbefehl von einer Steuerung (nicht dargestellt) an, die in dem Fahrzeug installiert ist.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 beleuchtet die Flüssigkristallanzeige 10 mit Licht von der Rückseite. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 wird mittels DC-Leistung betrieben, die von einer Energiequelle (nicht dargestellt) im Fahrzeug bezogen wird. Gemäß der Darstellung in 2 umfasst die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 eine Lichtquelle 21, ein Lichtsammelelement 23, eine Mikrospiegelanordnung 25 und eine Streuplatte 30.
Die Lichtquelle 21 ist mit einer Leuchtdiode (LED) ausgebildet. Die LED wird z.B. mit DC-Leistung betrieben, die von einer Energiequelle im Fahrzeug bezogen wird. Die LED wird gemäß einem Ein- oder Aussignal von der Steuerung ein- oder ausgeschaltet. Die LED ist z.B. an einem Substrat (nicht dargestellt) oder dergleichen angebracht. An einer Rückseite des Substrats kann eine Wärmesenke (nicht dargestellt) angebracht sein. Die Wärmesenke führt in dem Substrat angesammelte Wärme von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 nach außen ab.
Das Lichtsammelelement 23 sammelt das Licht, das von der Lichtquelle 21 emittiert wird. Das Lichtsammelelement 23 ist z.B. eine Sammellinse. Das Lichtsammelelement 23 umfasst einen halbsphärischen Linsenhauptkörperabschnitt 23b mit einer halbsphärischen Linsenoberfläche 23a und einem Flanschabschnitt 23c, der entlang eines Außenumfangs des Linsenhauptkörperabschnitts 23b gebildet ist.
Die Mikrospiegelanordnung 25 ist ein optisches Element. Die Mikrospiegelanordnung 25 ist z.B. aus Glas oder einem transparenten Harz gebildet. Die Mikrospiegelanordnung 25 weist eine konkave reflektive Oberfläche 26A auf und reflektiert Licht, das von dem Lichtsammelelement 23 einfällt, durch die reflektive Oberfläche 26A zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin. In der Mikrospiegelanordnung 25 umfasst die reflektive Oberfläche 26A eine Mehrzahl von Mikrospiegeln 27. Die Mikrospiegelanordnung 25 weist eine Gestalt auf, die einer sogenannten Fly-Eye-Linse ähnlich ist. Die Fly-Eye-Linse ist hier ein Linsenkörper, in dem eine Mehrzahl von Linsen in einer Gitterform angeordnet ist. Die Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 ist in der reflektiven Oberfläche 26A in einer Gitterform angeordnet. Gemäß der Darstellung in 3 ist wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 z.B. in einer X-Richtung in der reflektiven Oberfläche 26A und einer Y-Richtung senkrecht zu der X-Richtung angeordnet. Jeder Mikrospiegel 27 umfasst eine konvex gekrümmte Oberfläche.
Die Streuplatte 30 wird in einer plattenförmigen Gestalt oder in der Gestalt einer dünnen Platte gebildet und in einem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Flüssigkristallanzeige 10 angeordnet. Die Streuplatte 30 bewirkt, dass Licht 11, das durch die Mikrospiegelanordnung 25 reflektiert wird, zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin diffus gestreut wird.
Als nächstes wird ein Betrieb der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 mit Bezug auf die 2 bis 5 und die 6A bis 6C beschrieben. Gemäß der Darstellung In 2 tritt das von der Lichtquelle 21 emittierte Licht in das Lichtsammelelement 23 von der Einfallsseite her ein. Das durch das Lichtsammelelement 23 hindurchtretende Licht wird von der Linsenoberfläche 23a des Lichtsammelelements 23 emittiert. Das von der Linsenoberfläche 23a des Lichtsammelelements 23 emittierte Licht wird auf die Mikrospiegelanordnung 25 fokussiert. Das Licht 11, das durch das Lichtsammelelement 23 gesammelt wird und auf die Mikrospiegelanordnung 25 einfällt, kann ein paralleles Licht, divergentes Licht oder konvergentes Licht sein. In einem Fall, in dem das Licht 11, das in die Mikrospiegelanordnung 25 von dem Lichtsammelelement 23 her eintritt, divergentes Licht ist, kann z.B. das Lichtsammelelement 23 kleiner sein als die Mikrospiegelanordnung 25. Eine optische Pfadlänge kann verringert werden.
Das auf die Mikrospiegelanordnung 25 einfallende Licht wird durch die reflektive Oberfläche 26A zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin polarisiert. Gemäß der Darstellung in 2 ist die Mikrospiegelanordnung 25 an einer Position angeordnet, an der ein Abweichungswinkel des reflektierten Lichts zu der Flüssigkristallanzeige 10 mit Bezug auf das Licht (Einfallslicht) 11, das von dem Lichtsammelelement 23 einfällt, gleich α ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Abweichungswinkel α vorzugsweise kleiner oder gleich 40°, da eine Ungleichmäßigkeit in der Leuchtdichte wahrscheinlich in einem Fall auftritt, in dem der Abweichungswinkel groß ist. In der vorliegenden Ausführungsform weist die reflektive Oberfläche 26A vorzugsweise eine konkave Gestalt auf, die derart festgelegt ist, dass das auf die Mikrospiegelanordnung 25 einfallende Licht auf die Flüssigkristallanzeige 10 fokussiert wird. Die Größe eines durch die reflektive Oberfläche 26A beleuchteten Bereichs ist vorzugsweise größer als eine Größe eines Bilds einer Augbox (nicht dargestellt), die durch ein optisches System der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 erzeugt wird. Die Augbox umfasst den Augpunkt 201 und dient als ein Bereich, in dem der Fahrer 200 das virtuelle Bild 110 visuell erkennen kann. Gemäß der Darstellung in 4 bildet die Mehrzahl von Mikrospiegeln 27, die die reflektive Oberfläche 26A bildet, durch das einfallende Licht 11 ein Lichtquellenbild 12 nahe einer Oberfläche gegenüber der reflektiven Oberfläche 26A. Die Mikrospiegel 27 weisen vorzugsweise eine Gestalt einer konvex gekrümmten Oberfläche auf, die festgelegt ist, so dass das Licht von jedem Lichtquellenbild 12 zu der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 abgestrahlt wird. Die Mikrospiegel 27 weisen weiterhin vorzugsweise eine Krümmung oder eine gekrümmte Oberfläche, einen Abstand, eine Spiegelbreite und eine Spiegelhöhe auf, die später beschrieben werden und derart festgelegt sind, dass das Licht von jedem Lichtquellenbild 12 zu der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 hin abgestrahlt wird und Licht, das nicht zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin abgestrahlt wird, verringert wird. In einem Fall, in dem die Flüssigkristallanzeige 10 eine rechteckige Gestalt aufweist, ist z.B. eine Gestalt des Mikrospiegels 27 in Vorderansicht rechteckig.
Die Mikrospiegel 27 in der vorliegenden Ausführungsform weisen in Vorderansicht eine rechteckige Gestalt auf. Die Mikrospiegel 27 weisen in der X-Richtung eine lange Seite mit einer Länge x und in der Y-Richtung eine kurze Seite mit einer Länge y auf. Der Mikrospiegel 27 weist, mit anderen Worten, In der X-Richtung eine Spiegelbreite einer Länge x und in der Y-Richtung eine Spiegelhöhe einer Länge y auf. In der folgenden Ausführungsform weisen die Mikrospiegel 27 in der X-Richtung eine Spiegelbreite von gleicher Länge und in der Y-Richtung eine Spiegelhöhe von gleicher Länge auf. In dem Mikrospiegel 27 können die Spiegeibreite x und die Spiegelhöhe y von der gleichen Länge sein.
Die Mikrospiegel 27 in der vorliegenden Ausführungsform weisen in der X-Richtung den gleichen Abstand Px und in der Y-Richtung den gleichen Abstand Py auf. Hier stellt ein Abstand P (Px, Py) den Abstand zwischen den Mittelpunkten zweier benachbarter Mikrospiegel 27 dar. In einem Graphen, der in 3 dargestellt ist, in dem eine vertikale Achse einen Abstand anzeigt und eine horizontale Achse die X-Richtung darstellt, sind die Abstände Px der Mikrospiegel 27, die in der X-Richtung angeordnet sind, in der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 konstant. Ferner sind die Abstände Py der Mikrospiegel 27, die in der Y-Richtung angeordnet sind, in einem Graphen, der in 3 dargestellt ist, in dem eine vertikale Achse die Y-Richtung anzeigt und eine horizontale Achse den Abstand anzeigt, aus der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 konstant.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Mikrospiegel 27 eine konvexe teilweise sphärische Oberfläche dar, wie in 5 dargestellt ist. Die Mikrospiegel 27 weisen in der X-Richtung und in der Y-Richtung den gleichen Krümmungsradius R auf. Da die Krümmung das Reziproke des Krümmungsradius R ist, weisen die Mikrospiegel 27 in der X-Richtung die gleiche Krümmung 1/R und in der Y-Richtung die gleiche Krümmung 1/R auf. Gemäß einem Beispiel weisen die Mikrospiegel 27 mit einem Krümmungsradius R1, der in 6A dargestellt ist, eine Krümmung von 1/R1 auf.
In der vorliegenden Ausführungsform weisen die Mikrospiegel 27 in der X-Richtung den gleichen Abweichungswinkel ϕ und in der Y-Richtung den gleichen Abweichungswinkel ϕ auf. Gemäß der Darstellung in 2 ist der Abweichungswinkel ϕ ein Winkel, bei dem ein durch den Mikrospiegel 27 reflektiertes Licht mit Bezug auf die optische Achse verteilt wird. Gemäß der Darstellung in den 6A und 6B weist der Abweichungswinkel ϕ des Mikrospiegels 27 eine Beziehung von ϕ1 > ϕ2 auf, wenn der Krümmungsradius R in einem Fall, in dem die Mikrospiegel 27 den gleichen Abstand P1 aufweisen, eine Beziehung von R1 < R2 aufweist. Mit anderen Worten, wie in den 6A und 6C dargestellt ist, weist der Abweichungswinkel ϕ in einem Fall, in dem die Mikrospiegel 27 den gleichen Krümmungsradius R1 aufweisen, eine Beziehung von ϕ1 < ϕ3 auf, wenn der Abstand P eine Beziehung P1 < P2 aufweist. Gemäß der Beschreibung oben nimmt der Abweichungswinkel ϕ des Mikrospiegels 27 mit zunehmendem Abstand P zu und mit abnehmendem Abstand P ab. Da der Abweichungswinkel ϕ zunimmt, tritt eine Ungleichmäßigkeit der Lichtstärke der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 mit größerer Wahrscheinlichkeit auf und es ist demzufolge bevorzugt, dass die Abweichungswinkel ϕ bei vollem Winkel kleiner oder gleich 50° sind.
Gemäß der Beschreibung oben umfasst die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle 21, das Lichtsammelelement 23, das Licht sammelt, das von der Lichtquelle 21 emittiert wird, und die konkave reflektive Oberfläche 26A und umfasst die Mikrospiegelanordnung 25, die das Licht 11, das von dem Lichtsammelelement 23 einfällt, durch die reflektive Oberfläche 26A und die Streuplatte 30, die in dem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Flüssigkristallanzeige 10 angeordnet ist, zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin reflektiert. In der Mikrospiegelanordnung 25 umfasst die reflektive Oberfläche 26A die Mehrzahl von Mikrospiegeln 27. Wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 ist in der reflektiven Oberfläche 26A in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet. Jeder Mikrospiegel 27 umfasst eine konvex gekrümmte Oberfläche.
Ferner umfasst die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wenigstens die lichtdurchlässige Flüssigkristallanzeige 10 und die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 umfasst die Lichtquelle 21, das Lichtsammelelement 23, das das Licht 11 sammelt, das von der Lichtquelle 21 emittiert wird, und die konkave reflektive Oberfläche 26A. Sie umfasst die Mikrospiegelanordnung 25, die das Licht 11, das von dem Lichtsammelelement 23 durch die reflektive Oberfläche 26A und die Streuplatte 30 einfällt, die in dem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Flüssigkristallanzeige 10 angeordnet ist, zu der Flüssigkristallanzeige 10 hin reflektiert. In der Mikrospiegelanordnung 25 umfasst die reflektive Oberfläche 26A die Mehrzahl von Mikrospiegeln 27. Wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 ist in der reflektiven Oberfläche 26A in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet. Jeder Mikrospiegel 27 umfasst eine konvex gekrümmte Oberfläche.
Gemäß der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 mit der oben beschriebenen Ausgestaltung kann die Anzahl von Elemente und können die Kosten verringert werden, da die gesamte Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 mit einer Ausgestaltung von einem kleinen Teil unter Verwendung der Mikrospiegelanordnung 25 beleuchtet werden kann. Ferner ist die Sammellinse oder dergleichen nicht unbedingt nach der Linsenanordnung angeordnet und es kann die Anzahl von Elemente verringert werden. Da die Einheit zur Erzeugung von parallelem Licht, die das Licht der Lichtquelle in paralleles Licht umwandelt, nicht erforderlich Ist, kann ferner die Anzahl von Elemente verringert werden und es kann die Größe der gesamten Einheit verringert werden. Da die Mehrzahl von Lichtquellenbildern 12, die unter Verwendung der Mikrospiegelanordnung 25 gebildet wird, und die gesamte Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 durch die entsprechenden Lichtquellenbilder 12 beleuchtet werden, nimmt die Effizienz der Lichtnutzung ferner zu und es kann die Ungleichmäßigkeit der Leuchtdichte der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 verringert werden. Zur Beleuchtung der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige sind ferner für gewöhnlich die Linsenanordnung von großer Größe und eine Mehrzahl von Lichtquellen erforderlich, jedoch kann die Anzahl von Lichtquellen reduziert werden und es kann die Größe des optischen Systems reduziert werden, da die Mehrzahl von Lichtquellenbildern 12 durch die Mikrospiegelanordnung 25 gebildet werden kann. In einem Fall, in dem eine Mehrzahl von Lichtquellen verwendet wird, tritt ferner eine Ungleichmäßigkeit in der Leuchtdichte an einem Abschnitt auf, In dem sich das Licht überlagert. Da jedoch eine Beleuchtung mit einer einzelnen Lichtquelle 21 durchgeführt werden kann, können der Energieverbrauch und die Ungleichmäßigkeit in der Leuchtdichte verringert werden.
In der Mikrospiegelanordnung 25 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Mikrospiegel 27 eine konvex gekrümmte Oberfläche, jedoch ist die vorliegende Ausführungsform nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Mikrospiegel 7, wie in 7 dargestellt ist, in der Mikrospiegelanordnung 25 eine konkav gekrümmte Oberfläche aufweisen. Wenigstens eine Gruppe einer Mehrzahl von Mikrospiegeln 37 ist in einer reflektiven Oberfläche 26B in der X-Richtung und der Y-Richtung angeordnet.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Streuplatte 30 ferner in dem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Flüssigkristallanzeige 10 angeordnet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 kann z.B. zusätzlich zu der obigen Konfiguration eine Aberrationskorrekturlinse 31 umfassen. Die Aberrationskorrekturlinse 31 ist in dem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Streuplatte 30 angeordnet, wie in 8 dargestellt ist. Die Aberrationskorrekturlinse 31 korrigiert die Aberration des optischen Systems in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20. Die Aberrationskorrekturlinse 31 kann eine Linse, ein Spiegel oder dergleichen zur Durchführung einer Unschärfekorrektur sein.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ferner einen reflektiven Spiegel 32 umfassen, der in dem optischen Pfad zwischen der Mikrospiegelanordnung 25 und der Streuplatte 30 angeordnet ist und das von der Mikrospiegelanordnung 25 zu der Flüssigkristallanzeige 10 reflektierte Licht polarisiert. Der reflektive Spiegel 32 ist z.B. ein ebener Spiegel. Mit der obigen Konfiguration kann ferner der optische Pfad von der Lichtquelle 21 zu der Flüssigkristallanzeige 10 verkürzt werden. Es kann auch die Größe der Einheit verringert werden.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes werden eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben. 11 zeigt eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform. 12 zeigt eine Vorderansicht der Mikrospiegelanordnung gemäß der zweiten Ausführungsform. 13 zeigt eine Vorderansicht einer Mikrospiegelanordnung gemäß einem modifizierten Beispiel der zweiten Ausführungsform.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheiden sich von denen der ersten Ausführungsform darin, dass die Mikrospiegel 27 die gleiche Krümmung 1/R aufweisen und in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, unterschiedliche Längen aufweisen. In der folgenden Ausführungsform werden Komponenten ähnlich denen in der ersten Ausführungsform mit gleiche Bezugszeichen bezeichnet. Es erfolgt keine redundante Beschreibung von gemeinsamen Strukturen, Operationen und Effekten, die soweit wie möglich nicht dargestellt sind.
In der Mikrospiegelanordnung 25 in der vorliegenden Ausführungsform ist eine reflektive Oberfläche 26C mit der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 gebildet. Die entsprechenden Mikrospiegel 27 sind gebildet, so dass die konvex gekrümmten Oberflächen in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung die gleiche Krümmung 1/R aufweisen und sich in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, in der Länge unterscheiden. Zum Beispiel sind, wie in 11 dargestellt ist, die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass Längen (Spiegelbreiten) xa, xb und xc in der X-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, verschieden sind. Mit anderen Worten sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass die Abstände Px in der X-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, verschieden sind. Andererseits sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass Längen (Spiegelhöhen) y in der Y-Richtung gleich sind, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Mit anderen Worten sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass die Abstände Py in der Y-Richtung gleich sind, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Andererseits sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass Längen (Spiegelhöhen) ya, yb und yc in der Y-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, verschieden sind, wie z.B. in 12 dargestellt ist. Mit anderen Worten sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass die Abstände Py in der Y-Richtung verschieden sind, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Andererseits sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass Längen (Spiegelbreiten) x in der X-Richtung gleich sind, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Mit anderen Worten sind die Mikrospiegel 27 gebildet, so dass die Abstände Px in der X-Richtung gleich sind, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen.
Gemäß der Beschreibung oben sind die gekrümmten Oberflächen der Mikrospiegel 27 in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform gebildet, so dass sie die gleiche Krümmung 1/R in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung aufweisen und sich in der Länge in der Richtung unterscheiden, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Demgemäß können Effekte ähnlich denen in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform erhalten werden. Der Mikrospiegel 27 ist so ausgelegt, dass er die gesamte Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 beleuchtet. Da sich der Abstand zwischen dem Mikrospiegel 27 und der Flüssigkristallanzeige 10 z.B. zwischen einem Ende und dem anderen Ende der reflektiven Oberfläche 26C unterscheidet, wenn die Mikrospiegel 27 ähnliche Lichtverteilungsverfahren verwenden, nimmt jedoch die Dunkelheit mit zunehmendem Abstand zu und die Helligkeit nimmt mit abnehmendem Abstand zu, was zu einer Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 führt. In dieser Hinsicht werden in einem Fall, in dem die Krümmungen 1/R der gekrümmten Oberflächen der Mikrospiegel 27 als konstant festgelegt sind, die Länge oder der Abstand P in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, für die Mikrospiegel 27 mit der Position des kurzen Abstands vergrößert, wohingegen die Länge oder der Abstand P in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, für die Mikrospiegel 27 an der Position des langen Abstands verringert werden. Da der Bereich der Beleuchtung durch Vergrößern des Abweichungswinkels des Mikrospiegels 27 mit der großen Länge oder dem großen Abstand P vergrößert wird und der Beleuchtungsbereich durch Verringern des Abweichungswinkels ϕ des Mikrospiegels 27 mit dem gleichen Abstand P verringert wird, kann die gesamte Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 in einer ausgeglichenen Weise beleuchtet werden und es kann die Ungleichmäßigkeit der Beleuchtung verringert werden.
Die Mikrospiegel 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können gebildet sein, so dass die Länge oder der Abstand P in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, sich für jeden Bereich unterscheiden, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26C in der Richtung erhalten wird, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Wie z.B. in 11 dargestellt ist, sind die Mikrospiegel 27 derart gebildet, dass die Länge oder der Abstand P in der X-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, für jeden Bereich Ax, Bx und Cx verschieden sind, die durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26C in der X-Richtung erhalten werden. Mit anderen Worten weisen die Mikrospiegel 27 in dem Bereich Ax die gleiche Länge xa oder den gleichen Abstand Pxa auf. Die Mikrospiegel 27 in dem Bereich Bx weisen die gleiche Länge xb oder den gleichen Abstand Pxb auf. Die Mikrospiegel 27 in dem Bereich Cx weisen die gleiche Länge xc oder den gleichen Abstand Pxc auf. Zum Beispiel weisen die Längen xa, xb und xc in der folgenden Ausführungsform eine Beziehung gemäß xa < xb = xc auf. Zum Beispiel erfüllen Pxa, Pxb und Pxc in der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung Pxa < Pxb = Pxc. Andererseits, wie in 12 dargestellt ist, sind die Mikrospiegel 27 z.B. gebildet, so dass die Länge oder der Abstand P in der Y-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, für jeden der Bereiche Ay, By und Cy verschieden sind, die durch Unterteilen einer reflektiven Oberfläche 26d in der Y-Richtung erhalten werden. Die Mikrospiegel 27in dem Bereich Ay weisen die gleiche Länge ya oder denselben Abstand Pya auf. Die Mikrospiegel 27 in dem Bereich By weisen die gleiche Länge yb oder den gleichen Abstand Pyb auf. Die Mikrospiegel 27 in dem Bereich Cy weisen die gleiche Länge yc oder den gleichen Abstand Pyc auf. Zum Beispiel erfüllen ya, yb und yc in der vorliegenden Ausführungsform eine Beziehung gemäß ya > yb > yc und Pya, Pyb und Pyc weisen in der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung Pya > Pyb > Pyc auf.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß dem modifizierten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform mit der obigen Konfiguration sind die entsprechenden Mikrospiegel 27 derart gebildet, dass die Länge in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, für jeden der Bereiche der verschieden sind, der durch Unterteilen der reflektiven Oberflächen 26C und 26D in der Richtung erhalten werden, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen. Demgemäß können Effekte erhalten werden, die ähnlich denen sind, die oben beschrieben sind. Es ist nicht erforderlich, die Länge oder den Abstand der Mikrospiegel 27 individuell zu entwerfen und demzufolge können die Arbeitsstunden für den Entwurf verringert werden.
Die entsprechenden Mikrospiegel 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können ferner derart gebildet sein, dass die Längen in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, konsekutiv unterschiedlich sind. Zum Beispiel, wie in 13 dargestellt ist, sind die Mikrospiegel 27 derart gebildet, dass die Längen xa, xb und dergleichen in der X-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R und Längen ya, yb und dergleichen in der Y-Richtung aufweisen, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, in einer reflektiven Oberfläche 26E verschieden sind. Mit anderen Worten sind die Mikrospiegel 27 derart gebildet, dass die Abstände Pxa, Pxb und dergleichen in der X-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, und die Abstände Pya, Pyb und dergleichen in der Y-Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, verschieden sind. In einem Fall, in dem die Mikrospiegel 27 derart gebildet sind, dass die Spiegelbreiten x, die Spiegelhöhen y und die Abstände P konsekutiv verschieden sind, können die Spiegelbreiten x, die Spiegelhöhen y und die Abstände P festgelegt sein, so dass sie sich linear unterscheiden, oder sie können sich in einer nichtlinearen Weisen unterscheiden.
In der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß dem modifizierten Beispiel der vorliegenden Ausführungsform mit der obigen Konfiguration können Effekte erhalten werden, die ähnlich den oben beschriebenen Effekten sind, da die Mikrospiegel 27 derart gebildet sind, dass die Längen in der Richtung, in der sie die gleiche Krümmung 1/R aufweisen, konsekutiv verschieden sind.
Dritte Ausführungsform
Als nächstes werden eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und eine Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. 14 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Mikrospiegels gemäß einer dritten Ausführungsform. 15 ist eine schematische Darstellung, um einen Unterschied in einem Abweichungswinkel einer Mikrospiegelanordnung gemäß der dritten Ausführungsform zu beschreiben.
Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und die Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der dritten Ausführungsform unterscheiden sich von denen der ersten Ausführungsform darin, dass die Längen der Mikrospiegel 27 in der Richtung der X-Richtung und der Y-Richtung gleich sind und die Krümmung 1/R der gekrümmten Oberfläche in der Richtung verschieden sind, in der sie die gleiche Länge aufweisen.
In der Mikrospiegelanordnung 25 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine reflektive Oberfläche 26F mit der Mehrzahl von Mikrospiegeln 27 ausgebildet. Die entsprechenden Mikrospiegel 27 sind derart gebildet, dass die Längen der Mikrospiegel 27 in der Richtung der X-Richtung und/oder der Y-Richtung gleich sind und konvex gekrümmte Oberflächen in der Richtung verschieden sind, in der sie die gleiche Länge aufweisen. Zwischen den Mikrospiegeln 27 ist ein Stufenunterschied 28 gebildet. Gemäß der Beschreibung oben sind die entsprechenden Mikrospiegel 27 in der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart gebildet, dass die Längen in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung gleich sind und sich die Krümmungen 1/R der gekrümmten Oberflächen in der Richtung unterscheiden, in der sie die gleiche Länge aufweisen. Demgemäß können Effekte erhalten werden, die ähnlich denen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 20 und der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 in der ersten Ausführungsform sind. In einem Fall, in dem die Längen oder Abstände P der Mikrospiegel 27 in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung als gleich festgelegt sind, wird die Krümmung 1/R für den Mikrospiegel 27 an der Position des kürzesten Abstands verringert, wohingegen die Krümmung 1/R für den Mikrospiegel 27 an der Position des längstens Abstands erhöht wird. Da der Beleuchtungsbereich durch Erhöhen des Abweichungswinkels ϕ des Mikrospiegels 27 mit der größten Krümmung 1/R (insbesondere der kleinste Krümmungsradius R) erhöht wird und der Beleuchtungsbereich durch Verringern des Abweichungswinkels ϕ des Mikrospiegels 27 mit der kleinsten Krümmung 1/R (insbesondere des größten Krümmungsradius R) verringert wird, kann die Beleuchtung der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige 10 in einer ausgeglichenen Weise erfolgen und es kann die Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtung verringert werden.
Ferner können die Mikrospiegel 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform derart gebildet werden, dass die Krümmung 1/R der gekrümmten Oberfläche in der Richtung, in der sie die gleiche Länge aufweisen, für jeden der Bereiche verschieden ist, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26F in der Richtung erhalten wird, in der sie die gleiche Länge haben. Gemäß der Darstellung in 15 sind die Mikrospiegel 27 z.B. derart gebildet, dass die Krümmung 1/R in der X-Richtung, in der sie die gleiche Länge oder den gleichen Abstand P aufweisen, für jeden der Bereiche Ax, Bx und Cx verschieden ist, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26F in der X-Richtung erhalten wird. Die Mikrospiegel 27 weisen in dem Bereich Bx die gleiche Krümmung 1/R auf. Die Mikrospiegel 27 weisen in dem Bereich Cx die gleiche Krümmung 1/Rc auf. Gemäß der Darstellung in 15 weisen die Mikrospiegel 27 z.B. in dem Bereich Bx (oder dem Bereich Cx) einen kleinen Abweichungswinkel ϕb1 auf, da der Abstand zu einem Ende der Flüssigkristallanzeige 10 lang ist, sie weisen jedoch einen großen Abweichungswinkel ϕb2 auf, da der Abstand zu dem anderen Ende der Flüssigkristallanzeige 10 kurz ist. Andererseits weisen die Mikrospiegel 27 in dem Bereich Ax eine Beziehung ϕb1 ≈ ϕ2b auf. In dieser Hinsicht ist es z.B. bevorzugt, dass die Krümmungen 1/Ra der Mikrospiegel 27 in dem Bereich Ax als konstant festgelegt sind. Die Krümmungen 1/Rb und 1/Rc der Mikrospiegel 27 in den Bereichen Bx und Cx sind als kleiner als die Krümmung 1/Ra festgelegt. Die Mikrospiegel 27 in den Bereichen Bx und Cx können ferner derart gebildet sein, dass die Krümmungen 1/Rb und 1/Rc konsekutiv zu einem Endabschnitt gegenüber dem Bereich Ax in der X-Richtung verringert werden. Die Mikrospiegel 27 können derart gebildet sein, dass die Krümmung 1/R In der Y-Richtung, in der sie die gleiche Länge oder den gleichen Abstand P aufweisen, für jeden Bereich verschieden ist, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26F in der Y-Richtung erhalten wird, oder für jeden der Bereiche verschieden ist, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche 26F in der X-Richtung und der Y-Richtung erhalten wird. Mit der obigen Konfiguration können Effekte erhalten werden, die ähnlich denen sind, die oben beschrieben sind, eine Menge von Licht kann vergrößert werden, die der Flüssigkristallanzeige 10 zugeführt wird, und die Effizienz der Lichtverwendung kann erhöht werden. Ferner ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Krümmung 1/R der Mikrospiegel 27 Individuell entworfen wird. Die Arbeitszeiten für den Entwurf können verringert werden.
In den Mikrospiegeln 27 gemäß der vorliegenden Ausführungsform können ferner die Längen in der X-Richtung und/oder der Y-Richtung gleich sein. Die gekrümmte Oberfläche kann eine freie gekrümmte Oberfläche mit einer Mehrzahl von Krümmungen 1/R sein. Die Mehrzahl von Krümmungen 1/R kann entsprechend einem Abweichungswinkel α des reflektierten Lichts zu der Flüssigkristallanzeige 10 mit Bezug auf das von dem Lichtsammelelement 23 in der Richtung einfallende Licht, in der die Mikrospiegel 27 die gleiche Länge aufweisen, als verschieden festgelegt sein. In einem Fall, in dem der Winkel der Abweichung α groß ist, wird z.B. die Krümmung 1/R des Mikrospiegels 27 verringert, wohingegen in einem Fall, in dem der Abweichungswinkel α klein ist, die Krümmung 1/R verringert wird. Mit der obigen Konfiguration können Effekte erreicht werden, die ähnlich denen sind, die oben beschrieben sind.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen und den modifizierten Beispielen weisen die Mikrospiegel 27 eine rechteckige Gestalt auf, jedoch sind die Mikrospiegel 27 nicht darauf begrenzt und die Mikrospiegel 27 können eine quadratische Gestalt, eine kreisförmige Gestalt oder eine hexagonale Gestalt aufweisen. Die Gestalt der Mikrospiegel 27 wird vorzugsweise entsprechend der Gestalt der Flüssigkristallanzeige 10 festgelegt, wie oben beschrieben ist.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen und den modifizierten Beispielen in der Head-Up-Display-Vorrichtung 1 wird ein Ziel, auf das das Anzeigenbild projiziert wird, die Windschutzscheibe 101, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt und es kann z.B. ein Kombinierer oder dergleichen sein.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen und den modifizierten Beispielen wird das Beispiel, in dem Head-Up-Display-Vorrichtung 1 auf das Fahrzeug angewendet wird, beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt und kann auf einen Transport anders als ein Fahrzeug angewendet werden, z.B. ein Schiff oder ein Flugzeug.
In den ersten bis dritten Ausführungsformen und den modifizierten Beispielen ist die Lichtquelle 21 mit einer Leuchtdiode ausgebildet, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf begrenzt und die Lichtquelle 21 kann z.B. eine sein, in die eine Mehrzahl von Leuchtdioden integriert ist. Ferner ist die Lichtquelle 21 nicht auf eine Leuchtdiode begrenzt, solange Licht mit hoher Leuchtdichte emittiert wird.
Gemäß der Hintergrundbeleuchtungseinheit und der Head-Up-Display-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann eine Abnahme in der Anzahl von Elementen und eine Größenreduzierung erreicht werden.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben wurde, sind die beigefügten Ansprüche nicht als beschränkend anzusehen, sondern sollen alle Modifizierungen und alternativen Konstruktionen ausführen, die vom Fachmann in die grundsätzliche Lehre fallend angesehen werden, wie hierin dargestellt ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201665908 [0002]
JP 201665908 A [0002]

Claims

Hintergrundbeleuchtungseinheit (20), umfassend: wenigstens eine Lichtquelle (21); ein Lichtsammelelement (23), das Licht sammelt, das von der Lichtquelle (21) emittiert wird; ein optisches Element (25), das eine konkave reflektive Oberfläche (26A) umfasst und Licht (11) reflektiert, das von dem Lichtsammelelement (23) durch die reflektive Oberfläche (26A) zu einem lichtdurchlässigen Flüssigkristallanzeigeelement (10) reflektiert wird; und eine Streuplatte (30), die in einem optischen Pfad zwischen dem optischen Element (25) und dem Flüssigkristallanzeigeelement (10) angeordnet ist, wobei die reflektive Oberfläche (26A) des optischen Elements (25) eine Mehrzahl von Mikrospiegeln (27) umfasst, wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln (27) in der reflektiven Oberfläche (26A) in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet ist, und jeder der Mikrospiegel (27) eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche umfasst.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung aufweist und die Längen in einer Richtung verschieden sind, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 2, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass sich eine Länge in der Richtung, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen, für jeden Bereich (Ax, Bx, Cx, Ay, By, Cy) unterscheidet, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche (26B) in der Richtung erhalten wird, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 2, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass Längen in der Richtung, in der die gekrümmten Oberflächen die gleiche Krümmung aufweisen, konsekutiv verschieden sind.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass Längen in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung gleich sind und Krümmungen der gekrümmten Oberflächen in einer Richtung verschieden sind, in der die Mikrospiegel (27) die gleiche Länge aufweisen.
Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 5, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass die Krümmung der gekrümmten Oberfläche in der Richtung, in der die Mikrospiegel (27) die gleiche Länge aufweisen, für jeden Bereich (Ax, Bx, Cx) verschieden sind, der durch Unterteilen der reflektiven Oberfläche (26A) in der Richtung erhalten wird, in der die Mikrospiegel (27) die gleiche Länge aufweisen.
Hintergrundbeieuchtungseinheit (20) gemäß Anspruch 1, wobei die entsprechenden Mikrospiegel (27) derart gebildet sind, dass Längen in der ersten Richtung und/oder der zweiten Richtung gleich sind, die gekrümmte Oberfläche eine freie gekrümmte Oberfläche mit einer Mehrzahl von Krümmungen ist, und die Mehrzahl von Krümmungen festgelegt ist, so dass sie sich gemäß einem Abweichungswinkel des reflektierten Lichts zu dem Flüssigkristallanzeigeelement (10) mit Bezug auf einfallendes Licht von dem Lichtsammelelement (23) in einer Richtung unterscheiden, in der die Mikrospiegel (27) die gleiche Länge aufweisen.
Head-Up-Display-Vorrichtung (1), umfassend: ein lichtdurchlässiges Flüssigkristallanzeigeelement (10); und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit (20), wobei die Hintergrundbeleuchtungseinheit (20) umfasst: wenigstens eine Lichtquelle (21); ein Lichtsammelelement (23), das Licht sammelt, das von der Lichtquelle (21) emittiert wird; ein optisches Element (25), das eine konkave reflektive Oberfläche (26A) umfasst und Licht reflektiert, das durch die reflektive Oberfläche (26A) von dem Lichtsammelelement (23) zu dem Flüssigkristallanzeigeelement (10) reflektiert; und eine Streuplatte (30), die in einem optischen Pfad zwischen dem optischen Element (25) und dem Flüssigkristallanzeigeelement (10) angeordnet ist, die reflektive Oberfläche (26A) des optischen Elements (25) eine Mehrzahl von Mikrospiegeln (27) umfasst, wenigstens eine Gruppe der Mehrzahl von Mikrospiegeln (27) in der reflektiven Oberfläche (26A) in einer ersten Richtung und einer zweiten Richtung senkrecht zu der ersten Richtung angeordnet ist, und jeder der Mikrospiegel (27) eine konvex oder konkav gekrümmte Oberfläche umfasst.