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Description
液晶表示素子が表示する像を表す表示光を透明部材に向けて出射し、前記透明部材で反射した表示光により前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記液晶表示素子を前記像の表示側とは反対側から照明する光を出射する光源と、
前記光源と前記液晶表示素子との間であって前記光源の光軸上に配置された光学素子と、
前記光学素子を収納するケース体と、を備え、
前記ケース体は、前記光軸と略直交する第1の軸方向に向かって開口する開口部と、前記第1の軸方向において前記開口部とは反対側に位置する底部と、前記開口部と前記底部との間に位置し、前記第1の軸方向に沿って延び、且つ、前記光軸及び前記第1の軸と直交する第2の軸方向に窪む溝部と、を有し、
前記光学素子は、前記第2の軸方向に突出する突出部を有し、前記突出部が前記溝部に挟まっていることで、前記第1の軸方向に沿って立った状態で前記ケース体に収納されており、
前記突出部と前記溝部との間に位置し、前記突出部を前記溝部に押し付ける第1の弾性部をさらに備える、
ことを特徴とする。
バックライトユニット1は、図3に示すように、光源10と、平行光生成手段20と、ライトボックス30と、レンズアレイ40と、第1の集光レンズ51と、第2の集光レンズ52と、反射部60と、拡散板70と、ケース体80と、蓋体90と、を備える。
また、ライトボックス30は、フランジ部30a,30bと位置決め部30cとを有する(図7(b)参照)。これらについては後述する。
また、レンズアレイ40は、フランジ部40b(図4参照)と位置決め部40c(図9参照)とを有する。これらについては後述する。
また、第1の集光レンズ51は、フランジ部51a,51bと位置決め部51cとを有する(図7(a))。これらについては後述する。
液晶表示素子2は、例えば、TFT(Thin Film Transistor)型の液晶パネルの前面及び背面に偏光板を設けることで構成されている。なお、液晶表示素子2を構成する液晶パネルは、パッシブ駆動型のものであってもよい。また、液晶パネルとして、TN(Twisted Nematic)型、VA(Vertical Alignment)型、STN(Super-Twisted Nematic)型、強誘電性型等の様々な型のものが適用可能である。
このようにして、バックライトユニット1と液晶表示素子2とから構成される表示器3から表示光Lが出射される。
図2に戻って、平面鏡4は、樹脂、ガラス等からなる基材にアルミニウム等の金属を蒸着させ反射面を形成して成る。平面鏡4は、表示器3が発した表示光Lを凹面鏡5に向け反射させる。
図2に示すように、バックライトユニット1は、筐体6の外側であって下部開口部6b側から、筐体6に取り付けられている。例えば、ビス8(図2参照)等の固定手段でケース体80が筐体6に固定されることにより、バックライトユニット1は、筐体6に取り付けられている。この際、ケース体80を覆う蓋体90の開口部91(図4参照)が、筐体6の下部開口部6b(図2参照)と通じるようにして、バックライトユニット1は取り付けられている。
(1)表示器3が画像を表示することで表示光Lが出射される。表示器3からの表示光Lは平面鏡4及び凹面鏡5で反射し、ウインドシールドSに向かう。このようにして、表示装置100は表示光LをウインドシールドSに向けて出射する。
(2)表示装置100からの表示光LがウインドシールドSで反射することで、ユーザUから見てウインドシールドSの前方に表示画像の虚像Vが結ばれる。
以下では、この構造の理解を容易にするため、図4等に示すように、光源10の光軸AXと平行な軸をY軸、各光学素子(ライトボックス30、レンズアレイ40、及び第1の集光レンズ51)が立つ方向に沿う軸をZ軸(第1の軸)、Y軸及びZ軸と直交する軸をX軸(第2の軸)としたXYZ座標系を用いて説明する。なお、図面においてX、Y、Z軸の各々を示す矢印が向く方向を各軸の+(プラス)方向とし、その反対方向を各軸の−(マイナス)方向として、適宜、説明する。
光軸AX上に位置する各光学素子には、一対のフランジ部と、位置決め部とが設けられている。
具体的には、図7(a)に示すように、第1の集光レンズ51には、+X方向側に突出するフランジ部51aと−X方向側に突出するフランジ部51bとが設けられている。また、第1の集光レンズ51には、−Z方向に突出する位置決め部51cが設けられている。また、第1の集光レンズ51には、位置決め部51cからX軸方向に所定の間隔を空けて位置し、−Z方向に突出する誤組み防止部51dが設けられている。
図7(b)に示すように、ライトボックス30には、+X方向側に突出するフランジ部30aと−X方向側に突出するフランジ部30bとが設けられている。また、ライトボックス30には、−Z方向に突出する位置決め部30cが設けられている。
レンズアレイ40にも同様に一対のフランジ部が設けられており(図4に−X方向に突出するフランジ部40bを示した)、また、−Z方向に突出する位置決め部40cが設けられている。
−X方向側に位置する壁部84の内面(壁部85と対向する面)には、溝部841が形成されている。溝部841は、Z軸方向に沿って延び、且つ、−X軸方向に窪んでいる。溝部841は、第1の集光レンズ51のフランジ部51bをY軸方向において挟むように形成されている。壁部85の内面には、溝部841と対となり、第1の集光レンズ51のフランジ部51aを挟む溝部(図示せず)が同様に形成されている。このように形成された一対の溝部にフランジ部51a,51bが挟まっていることで、第1の集光レンズ51は、Z軸方向に沿って立った(起立した)状態となっている。溝部841は、図6に示すように、フランジ部51bと若干の隙間(Y軸方向の間隔)を空けるように形成されている。
ばね体9は、挟込部9aにフランジ部51bを差し込むことにより、第1の集光レンズ51に取り付けられる。ばね体9がフランジ部51bに取り付けられた状態では、第1の弾性部9bは、図6に示すように、−Y方向に突出しており、溝部841と当接する。第1の弾性部9bは、フランジ部51bと溝部841との間に位置し、Y軸方向における復元力により、フランジ部51bを溝部841に押し付ける。また、ばね体9がフランジ部51bに取り付けられた状態では、第2の弾性部9cは、図6に示すように、+Z方向に突出している。ここで、前述したように、ケース体80には、上部開口部81を塞ぐ蓋体90が取り付けられる。蓋体90がケース体80に取り付けられると、第2の弾性部9cは、蓋体90の−Z方向側の面と当接する。これにより、第2の弾性部9cは、フランジ部51bと蓋体90との間に位置し、Z軸方向における復元力により、フランジ部51を底部83に向けて押し付ける。同様に、図7(a)に示すように、フランジ部51aにも、ばね体9が設けられている。
これにより、第1の集光レンズ51は、ばね体9の弾性力により耐振動性を有しつつ、Y軸及びZ軸方向において、ケース体80に対して位置決めされる。なお、既述の図3及び図4では、見易さを考慮してばね体9を省略している。
同様に、レンズアレイ40に対応して、図4に示すように、壁部84にはフランジ部40bを挟む溝部843が形成され、フランジ部40bと対となるフランジ部(図示せず)に対応して壁部85には溝部843と対となる溝部(図示せず)が形成されている。そして、図示しないが、レンズアレイ40の一対のフランジ部の各々にも、ばね体9が取り付けられている。
これにより、各光学素子は、ばね体9の弾性力により耐振動性を有しつつ、Y軸及びZ軸方向において、ケース体80に対して位置決めされている。
ケース体80の底部83(図4参照)には、各光学素子の位置決め部51c,40c,30cに対応して、各位置決め部がケース体80に対して位置決めされる位置決め孔O1,O2,O3(被位置決め部)が形成されている。位置決め孔O1,O2,O3は、底部83をZ軸方向に貫通している。位置決め部51cが位置決め孔O1に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、第1の集光レンズ51cは、主にX軸方向においてケース体80に対して位置決めされる。位置決め部40cが位置決め孔O2に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、レンズアレイ40は、主にX軸方向においてケース体80に対して位置決めされる。位置決め部30cが位置決め孔O3に挿入され、両者が嵌め合わされることにより、ライトボックス30は、主にX軸方向においてケース体80に対して位置決めされる。また、前述のように、各光学素子は、ケース体80に設けられた溝部とばね体9とでY軸及びZ軸方向において位置決めされている。このようにして、各光学素子は、ケース体80に対してXYZ方向において位置決めされる。
図10に示すように、ケース体80の+Y方向側の端部には、傾斜部86が形成されている。傾斜部86のケース体80の内面側には、傾斜部86と一体に形成された樹脂ばね部86aが形成されている。また、ケース体80の傾斜部86の底部83側の端部には溝部83aが形成されている。反射部60は、−Z方向側の端部が溝部83aに挿入されることにより、ケース体80に対して仮止めされる。蓋体90の+Y方向側の端部の−Z方向側には、傾斜面92が形成されている。この傾斜面92は、蓋体90がケース体80に取り付けられると、反射部60の+Z方向側の端部と当接し、反射部60をケース体80の傾斜部86に向けて押しつける。一方、傾斜部86に形成された樹脂ばね部86aは、反射部60の反射面61の法線方向に復元力を有して形成されており、反射部60が蓋体90によって押し付けられると、その逆側、つまり、反射部60を蓋体90に向けて押しつける。反射部60の−Z方向側の端部は溝部83aに支持されているため、反射部60は、−Z方向側の端部を支点として、互いに逆方向に働く、蓋体90の傾斜面92からの力と樹脂ばね部86aからの力とがつり合うことで、ケース体80に対して配設される。なお、蓋体90の傾斜面92と、ケース体80の傾斜部86及び溝部83aとは、反射部60の反射面61が所望の傾きとなるように設定されている。
このようにして、反射部60は、樹脂ばね部86aの弾性力により、耐振動性を有しつつ、ケース体80に配設されている。なお、この実施形態で、前述した各光学素子(第1の集光レンズ51、レンズアレイ40、ライトボックス30)に耐振動性を付与する弾性部材を樹脂ばねでなく金属ばねとした理由は、各光学素子が比較的、光源10に近いことから、光源10近傍の温度上昇によっても部材の変形等が生じないようにするためである。したがって、耐振動性を満足させる観点からは、ばね体9を樹脂ばねで形成することもできるし、反射部60に当接する弾性部材を、ケース体80とは別体の金属ばねで形成することもできる。
また、表示装置100は、光学素子と液晶表示素子2の間に位置し、光源10が出射した光を液晶表示素子2に向けて反射させる反射面61を有する反射部60をさらに備え、反射面61が光軸AXに対して傾斜していることで、光源AXから液晶表示素子2に至る光の光路が反射部61で折り曲がるように構成されている。
以上では、第1の弾性部9bと第2の弾性部9cとが、ばね体9と一体に形成される例を示したが、これに限られない。第1の弾性部9b及び第2の弾性部9cの各々と同様の機能を有する弾性部材を別体に構成してもよい。また、以上では、第1の弾性部9bが−Y方向に突出している例を示したが、+Y方向に突出していてもよい。
1…バックライトユニット
10…光源
20…平行光生成手段
30…ライトボックス
30a,30b…フランジ部
30c…位置決め部
40…レンズアレイ
40b…フランジ部
40c…位置決め部
51…第1の集光レンズ(集光レンズ)
51a,51b…フランジ部
51c…位置決め部
51d…誤組み防止部
52…第2の集光レンズ
60…反射部
70…拡散板
80…ケース体
81…上部開口部(開口部)
83…底部
O1,O2,O3…位置決め孔(被位置決め部)
O4…誤組み防止孔
84,85…壁部
841,842,843…溝部
90…蓋体
2…液晶表示素子
3…表示器
9…ばね体
9a…挟込部
9b…第1の弾性部
9c…第2の弾性部
AX…光軸
I…照明光
L…表示光
V…虚像
U…ユーザ
Claims (5)
- 液晶表示素子が表示する像を表す表示光を透明部材に向けて出射し、前記透明部材で反射した表示光により前記像の虚像を表示する表示装置であって、
前記液晶表示素子を前記像の表示側とは反対側から照明する光を出射する光源と、
前記光源と前記液晶表示素子との間であって前記光源の光軸上に配置された光学素子と、
前記光学素子を収納するケース体と、を備え、
前記ケース体は、前記光軸と略直交する第1の軸方向に向かって開口する開口部と、前記第1の軸方向において前記開口部とは反対側に位置する底部と、前記開口部と前記底部との間に位置し、前記第1の軸方向に沿って延び、且つ、前記光軸及び前記第1の軸と直交する第2の軸方向に窪む溝部と、を有し、
前記光学素子は、前記第2の軸方向に突出する突出部を有し、前記突出部が前記溝部に挟まっていることで、前記第1の軸方向に沿って立った状態で前記ケース体に収納されており、
前記突出部と前記溝部との間に位置し、前記突出部を前記溝部に押し付ける第1の弾性部をさらに備える、
ことを特徴とする表示装置。 - 前記開口部を塞ぐ蓋体と、
前記突出部と前記蓋体との間に位置し、前記突出部を前記底部に向けて押し付ける第2の弾性部と、をさらに備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。 - 前記光学素子の前記底部側には位置決め部が設けられ、
前記底部には、前記位置決め部が位置決めされる被位置決め部が設けられ、
前記第1の軸方向から見て、前記位置決め部と前記被位置決め部は、前記光軸上に位置する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の表示装置。 - 前記光学素子は、前記光軸が向く方向に間隔を空けて複数あり、それらの少なくとも1つは前記光源が出射した光を前記液晶表示素子の表示領域に対応するように集光する集光レンズであり、
前記溝部も前記光学素子の各々に対応して複数設けられている、
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の表示装置。 - 前記光学素子と前記液晶表示素子の間に位置し、前記光源が出射した光を前記液晶表示素子に向けて反射させる反射面を有する反射部をさらに備え、
前記反射面が前記光軸に対して傾斜していることで、前記光源から前記液晶表示素子に至る光の光路が前記反射部で折り曲がるように構成されている、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の表示装置。
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