WO2023153278A1 - 光源装置、およびヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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WO2023153278A1
WO2023153278A1 PCT/JP2023/003138 JP2023003138W WO2023153278A1 WO 2023153278 A1 WO2023153278 A1 WO 2023153278A1 JP 2023003138 W JP2023003138 W JP 2023003138W WO 2023153278 A1 WO2023153278 A1 WO 2023153278A1
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WO
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light source
light
light emitting
lens
source device
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PCT/JP2023/003138
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆延 豊嶋
Original Assignee
株式会社小糸製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/04—Signs, boards or panels, illuminated from behind the insignia

Definitions

  • the present invention relates to light source devices and head-up displays.
  • Patent Document 1 is known as a document disclosing such a light source device.
  • the light source device disclosed in Patent Document 1 is a light source device that illuminates a liquid crystal display used for a head-up display (hereinafter referred to as "HUD") from behind, and includes a plurality of first light source elements that emit white light and red light.
  • a light source unit in which a plurality of second light source elements that emit are arranged in a predetermined direction, a first lens that converts light emitted from the light source unit into parallel light, and light emitted from the first lens is provided on the rear surface of the liquid crystal display and has a second lens that deflects the light to illuminate a diffusion plate serving as an illumination area.
  • the first lens allows the light emitted from the plurality of light source elements having two different emission colors to overlap in a predetermined region on the incident surface of the liquid crystal display. It is possible to efficiently display a specific color with high brightness in the image displayed on the liquid crystal display.
  • a light source device for a liquid crystal display is required to have the ability to ensure a particularly necessary luminance (generally relatively high luminance) and to uniformly illuminate the entire liquid crystal display.
  • Uniform illumination means illumination in which not only illumination unevenness but also color unevenness is suppressed.
  • the light source device according to Patent Document 1 also aims at high luminance.
  • each of the emitted light of the first light source element and each of the emitted light of the second light source element is configured to relatively uniformly illuminate the entire illumination area. Therefore, it is difficult to shorten the distance between the light source element and the first lens, the distance between the first lens and the second lens, and the distance between the second lens and the illuminated object due to the limitations of the optical system. For this reason, the light source device according to Patent Literature 1 has a limit in miniaturization.
  • the configuration of the light source device according to Patent Literature 1 tends to reduce the utilization efficiency of the luminous flux.
  • an object of the present invention is to provide a light source device and a head-up display that can be miniaturized and achieve uniform illumination.
  • the light source device of the present invention includes a first light source, a second light source, and first light emitted from the first light source and a second emitted light from the second light source.
  • an irradiating section that emits emitted light
  • a condensing section that is arranged between the first light source and the irradiating section and collects the first emitted light
  • the second light source and the irradiating section and at least one of a diffusing portion disposed between and diffusing the second emitted light.
  • each of the first light source and the second light source is illuminated by at least one of the condensing portion that condenses the first emitted light and the diffusion portion that diffuses the second emitted light. Since the luminous flux can be controlled corresponding to , the object can be uniformly irradiated with the illumination light.
  • a light shielding part is further provided around at least one of the condensing part and the diffusing part.
  • one aspect of the present invention is characterized by further comprising a scattering section around the diffusion section.
  • the colors of the first light source and the second light source are different.
  • the irradiation section includes first optical means for controlling the first emitted light and the second emitted light, or the first optical means and the first emitted light and a second optical means arranged between the optical means and the object for controlling the light emitted from the first optical means.
  • a head-up display of the present invention includes any one of the light source devices described above and a projection section that projects light emitted from the light source device.
  • the present invention can provide a light source device and a head-up display that can be miniaturized and achieve uniform illumination.
  • (a) is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the light source device according to the first embodiment
  • (b) is a schematic plan view showing an illumination pattern by the first light emitting element in the illumination area
  • (c) is the illumination area.
  • 2 is a schematic plan view showing an illumination pattern by a second light emitting element in FIG.
  • It is a schematic cross section which shows an example of the light source device which concerns on the modification of 1st Embodiment.
  • It is a schematic cross section which shows an example of a structure of the light source device which concerns on 2nd Embodiment.
  • FIG. 1 (a) and (b) are schematic cross-sectional views showing an example of the configuration of a light source device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 (a) to (c) are schematic cross-sectional views showing an example of the configuration of a light source device according to a fifth embodiment.
  • the light source device 10 includes first light emitting elements 11-1, 11-2, and 11-3 (hereinafter collectively referred to as "first light emitting elements 11") and a second light emitting element. It includes elements 12-1 and 12-2 (hereinafter collectively referred to as "second light emitting element 12"), first lens 14, second lens 15, and diffusion portion D1.
  • FIG. 1 also shows a liquid crystal display, which is an example of an object 50 to be illuminated.
  • the liquid crystal display unit 17 is a transmissive spatial modulation element that receives a modulation signal and spatially modulates the irradiation light, and displays an image according to the modulation signal.
  • the diffusion sheet 16 diffuses the highly directional light deflected by the first lens 14 and the second lens 15 and emits it to the liquid crystal display section 17, so that the liquid crystal display section 17 is illuminated more uniformly. do.
  • the first light emitting elements 11 are semiconductor light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes), and are arranged in a predetermined direction (horizontal direction of the paper in the example of FIG. 1). Although the emission color of the first light emitting element 11 is not particularly limited, white light is used as an example in this embodiment. In this embodiment, the number of arrays of the first light emitting elements 11 is set to one, but may be two or more. Also, the first light emitting element 11 is not limited to an LED, and may be a semiconductor laser or the like.
  • the second light emitting elements 12 are semiconductor light emitting elements such as LEDs, are alternately arranged between the first light emitting elements 11, and are arranged in a predetermined direction (horizontal direction of the paper in the example of FIG. 1). there is Although the emission color of the second light emitting element 12 is not particularly limited, blue light is used as an example in this embodiment. That is, in this embodiment, the liquid crystal display section 17 is basically illuminated with white light from the first light emitting element 11, and blue light from the second light emitting element 12 is added as a correction color. The correction color is used for reasons such as reinforcing a color with low transmittance in the liquid crystal display section 17 which is a part of the object 50, for example. However, the reason for using the correction color is not limited to this, and it may be used for various reasons such as using a synthesized color or adjusting the color tone.
  • the second light emitting elements 12 are arranged in one row in this embodiment, they may be arranged in two or more rows to match the number of the first light emitting elements 11 . Further, the second light emitting element 12 is not limited to an LED, and may be a semiconductor laser or the like. "First light emitting element 11" and “second light emitting element 12" are examples of “first light source” and “second light source” according to the present invention, respectively.
  • the first lens 14 and the second lens 15 combine to illuminate the light emitted from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 to an illumination area As (FIGS. 1B and 1C) of the object 50. ) has the function of leading to
  • the back surface of the diffusion sheet 16 (the surface on the side of the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12) is used as an example of the illumination area As.
  • the area to be the illumination area As may be determined in consideration of the specifications of the light source device, and may be the back surface of the liquid crystal display section 17, for example.
  • the first lens 14 and the second lens 15 may be referred to as "first common lens” and "second common lens", respectively.
  • the first lens 14 converges the emitted light from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12, which have a relatively large directivity angle (the angle at which the emitted light of the LED spreads), for example, parallel light, Alternatively, it has a function of emitting light beams close to parallel light (hereinafter, both are collectively referred to as “substantially parallel light”).
  • the first lens 14 may be, for example, a lens having positive power, and its shape is not particularly limited. However, whether the power of the first lens 14 is positive or negative should be determined by the directivity angles of the light emitted from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12, and is not limited to one. In this embodiment, a plano-convex lens is used as an example of the first lens 14 .
  • the second lens 15 controls the luminous flux so that, for example, substantially parallel light emitted from the first lens 14 uniformly illuminates the entire illumination area As. Therefore, the shape of the second lens 15 and the positive/negative power are selected so as to meet this purpose.
  • a mode in which the second lens 15 is arranged in addition to the first lens 14 will be described as an example.
  • Lens 15 may be omitted.
  • First lens 14" and “second lens 15” are examples of “first optical means” and “second optical means", respectively, according to the present invention.
  • the "first lens 14" alone, or the "first lens 14" and the “second lens 15” are examples of the "irradiation section” according to the present invention.
  • the first lens 14 and the second lens 15 are made of resin such as acrylic resin, glass, or the like.
  • the diffusion portion D1 is provided between each of the second light emitting elements 12-1 and 12-2 and the first lens .
  • the diffusing portion D1 has a function of diffusing the light emitted from the second light emitting element 12 .
  • the details of the diffusion portion D1 will be described later.
  • three illumination patterns of the first emitted light from each of the three first light emitting elements 11 divide and illuminate the entire illumination area As (hereinafter referred to as "divided illumination").
  • two illumination patterns by the second emitted light from each of the two second light emitting elements 12 are configured to illuminate the entire illumination area As in a divided manner.
  • FIG. 1B shows an example of an illumination pattern (divided illumination) by the first light emitting element 11
  • FIG. 1C shows an example of an illumination pattern (divided illumination) by the second light emitting element 12.
  • FIGS. 1(b) and 1(c) show illumination patterns on the rear surface of the diffusion sheet 16, which is the illumination area As.
  • the illumination area As is divided and illuminated by three illumination patterns A111, A112, and A113. That is, the illumination pattern A111 is the illumination pattern by the first light emitting element 11-1, the illumination pattern A112 is the illumination pattern by the first light emitting element 11-2, and the illumination pattern A113 is the illumination pattern by the first light emitting element 11-3. patterns, respectively.
  • the illumination patterns A111, A112, and A113 are laid out without gaps, and as a whole uniformly illuminate the illumination area As. However, it is essential that the illumination patterns A111, A112, and A113 have no gaps, and slight overlap is allowed. As means for more reliably suppressing the gap while allowing a slight overlap, defocusing by adjusting the positions of optical elements such as the first lens 14 and the second lens 15 may be used.
  • the illumination area As is dividedly illuminated by two illumination patterns A121 and A122. That is, an illumination pattern A121 indicates an illumination pattern by the second light emitting element 12-1, and an illumination pattern A122 indicates an illumination pattern by the second light emitting element 12-2.
  • the illumination patterns A121 and A122 are laid out without gaps between them and uniformly illuminate the illumination area As as a whole. However, it is essential that there is no gap between the illumination patterns A121 and A122, and slight overlap is allowed.
  • the illumination area As is illuminated by the combined illumination of the divided illumination by the first light emitting element 11 and the divided illumination by the second light emitting element 12. .
  • the directivity angle of the light emitted from the light emitting surface of the first light emitting element 11 and the directivity angle of the light emitted from the light emitting surface of the second light emitting element 12 are made equal. Even if the first lens 14 and the second lens 15 are simply arranged in this state, optimum divided illumination for each of the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 cannot be obtained. This is because if the number of light emitting elements is different, the illumination pattern in the illumination area As will be different. A gap is formed in the illumination pattern of the second light emitting element 12 .
  • the diffusion part D1 is provided in this embodiment. That is, the diffusing portion D1 provided on the upper portion of each of the light emitting surfaces of the second light emitting elements 12-1 and 12-2 diffuses the luminous flux of the light emitted from the second light emitting elements 12-1 and 12-2. and act to fill the gaps mentioned above. As a result, illumination patterns A121 and A122 that illuminate the entire illumination area As without gaps are obtained as shown in FIG. 1(c).
  • the distance between the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 and the first lens 14 and the distance between the first lens 14 and the second lens 15 are At least one of the distance and the distance between the second lens 15 and the object 50 (hereinafter sometimes referred to as "optical length") can be shortened.
  • the length of the light source device 10 in the vertical direction (the traveling direction of the light emitted from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12) is shortened, and the light source device 10 is miniaturized.
  • Distance between first light emitting element 11 and second light emitting element 12 and first lens 14, distance between first lens 14 and second lens 15, distance between second lens 15 and object 50 Which of the above is shortened is selected according to specific design conditions of the light source device 10 and the like.
  • a head-up display according to this embodiment has a HUD unit stored in, for example, a dashboard of a vehicle, and is displayed by projecting an image from the HUD unit onto, for example, the windshield of the vehicle.
  • a HUD unit is a unit that reflects an image light source represented by a liquid crystal display with a plane mirror and magnifies it with a concave mirror or the like.
  • the HUD includes a light source device 10, an object 50 (liquid crystal display), and a projection section (not shown).
  • the projection unit includes, for example, the flat mirror, concave mirror, and windshield described above. An image is displayed by projecting light emitted from the object 50 by a projection unit. Since the head-up display according to the present embodiment uses the light source device 10, it can be made compact and can generate an even image.
  • the light source device and the head-up display According to the light source device and the head-up display according to the present embodiment, it is possible to provide a light source device and a head-up display that can be miniaturized and achieve uniform illumination. .
  • a light source device 10A according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 10
  • a of light source devices are the forms which replaced the 2nd lens 15 in the light source device 10 which concerns on the said embodiment with the lens of another form. Therefore, other configurations are the same as those of the light source device 10, so detailed description will be omitted by referring to FIG. 1 when necessary.
  • the first common lens is selected from the viewpoint of the luminous flux shaping function
  • the second common lens is selected from the viewpoint of illumination pattern uniformity and luminous flux utilization efficiency rather than the luminous flux shaping function. good too.
  • the lenticular lens 18 is used as the second lens in this embodiment.
  • the light rays are convoluted and diffused, so that the light rays are mixed, and the uniformity of the illumination pattern and the utilization efficiency of the light flux are further improved.
  • the lenticular lens 18 can be formed thin, it contributes to further miniaturization.
  • the second common lens used in this embodiment is not limited to the lenticular lens 18, and a Fresnel lens or the like may be used. Also in this case, the same effect as the lenticular lens 18 can be obtained.
  • a light source device 10B according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the light source device 10B has a form in which the diffusing portion D1 is replaced with the condensing portion C1 in the light source device 10 according to the above embodiment. Therefore, other configurations are the same as those of the light source device 10, so detailed description will be omitted by referring to FIG. 1 when necessary.
  • the light source device 10B has a condensing portion C1 on the light emitting surface of the first light emitting element 11.
  • the luminous flux emitted from the second light emitting element 12 is diffused by the diffusing portion D1, and each of the emitted lights from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 appropriately illuminates the illumination area As. I made it possible to form a putter.
  • the emitted light from the second light emitting element 12 is not subjected to luminous flux control, and the emitted light from the first light emitting element 11 is condensed to achieve the first light emission.
  • the light emitted from the element 11 and the second light emitting element 12 is configured to form an appropriate illumination pattern in the illumination area As.
  • the light emitted from the second light emitting elements 12-1 and 12-2 forms illumination patterns A121 and A122 (see FIG. 1(c)). position the lens 14 and the second lens 15; Then, the condensing part C1 is selected and arranged so that the first light emitting elements 11-1, 11-2 and 11-3 form illumination patterns A111, A112 and A113 under this condition.
  • illumination patterns A111, A112 This is because the overlapping of A113 may become excessive.
  • the light source device 10B it is possible to provide a light source device and a head-up display that can be miniaturized and achieve uniform illumination. Further, according to the above embodiment and the present embodiment, it is possible to flexibly select means for controlling the luminous fluxes from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 .
  • the condensing portion C1 is used for the light emitting element having the larger number among the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12, and the diffusion portion D1 is used for the light emitting element having the smaller number.
  • either one of the condensing portion C1 and the diffusing portion D1 may be used. Further, which of the diffusing section D1 and the condensing section C1 is to be used may be determined under the condition that, for example, the one with the smaller number of arranged sections is selected.
  • a light source device 10C according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the light source device 10C has a form in which the diffusing portion D1 and the condensing portion C1 are integrated in the light source devices 10 and 10B according to the above embodiments. Therefore, other configurations are the same as those of the light source device 10, so detailed description will be omitted by referring to FIG. 1 when necessary.
  • the light source device 10C includes a condensing portion C2 arranged on the light exit surface of the first light emitting element 11 and a diffusion portion C2 arranged on the light exit surface of the second light emitting element 12. It has D2.
  • the actions of the condensing portion C2 and the diffusing portion D2 are as described above.
  • the three light collecting portions C2 are designed so that the first light emitting elements 11-1, 11-2 and 11-3 respectively form illumination patterns A111, A112 and A113 (see FIG. 1(b)),
  • the two diffusion portions D2 are designed so that the second light emitting elements 12-1 and 12-2 form illumination patterns A121 and A122 (see FIG. 1(c)), respectively.
  • the light source device 10C As shown in FIG. 4, three condensing portions C2 and two diffusing portions D2 are integrally formed.
  • the optical member in which the condensing portion C2 and the diffusing portion D2 are integrated can be manufactured, for example, by integral molding with resin.
  • the first light emitting element 11, the second light emitting element 12, the condensing portion C2, the diffusing portion D2, the first lens 14 and the second There is an effect that the alignment of the optical members including the second lens 15 is simplified.
  • Light source devices 10D and 10E according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the light source devices 10D and 10E have a form in which the diffuser D1 or the condensing portion C1 is integrated with the first lens 14 in the light source devices 10 and 10B according to the above embodiments. Therefore, other configurations are the same as those of the light source device 10, so detailed description will be omitted by referring to FIG. 1 when necessary.
  • the light source device 10D has a first lens 14A.
  • the first lens 14A has three condensing portions C3 formed on a flat plate portion P, and each of the three condensing portions C3 has a plano-convex lens shape.
  • the shape of the condensing portion C3 is not limited to the shape of a plano-convex lens, and may be, for example, the shape of a convex lens.
  • Each of the three condensing portions C3 is arranged on the light exit surface of the three first light emitting elements 11, and together with the action of the second lens 15, illumination patterns A111, A112, A113 (Fig. 1(b)).
  • the second light emitting element 12 does not have a lens function in the area corresponding to the light exit surface of the second light emitting element 12 of the first lens 14A. That is, the light emitted from the second light emitting element 12 passes through the flat plate portion P and forms illumination patterns A121 and A122 (see FIG. 1(c)) by the action of the second lens 15.
  • FIG. 1(c) the condensing part C3 and the first common lens are integrated, so the optical length can be further shortened.
  • the light source device 10E has a first lens 14B.
  • Two diffusion portions D3 are formed on the incident surface (the surface on the side of the second light emitting element 12) of the first lens 14B. It is said that Each of the two diffusion portions D3 is arranged on the light exit surface of the two second light emitting elements 12, and together with the action of the second lens 15, illumination patterns A121 and A122 (see FIG. 1(c)) are formed in the illumination area As. ) see).
  • the light emitted from the first light emitting element 11 passes through the first lens 14B and the second lens 15 as plano-convex lenses. form illumination patterns A111, A112, and A113 (see FIG. 1(b)).
  • the diffusion section D3 and the first common lens are integrated, so the optical length can be further shortened.
  • Light source devices 10F, 10G, and 10H according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • This embodiment is a form in which a light-shielding portion or a scattering portion is provided in the light-condensing portion or the diffusion portion in each of the above-described embodiments. Therefore, since other configurations are the same as those of the light source device 10, detailed description will be omitted by referring to FIG. 1 when necessary.
  • the light source device 10F includes a first lens 14C in which the condensing portion C4 and the diffusing portion D4 are integrated.
  • the condensing portion C4 is arranged on the light exit surface of the first light emitting element 11
  • the diffusion portion D4 is arranged on the light exit surface of the second light emitting element 12, and the first lens 14C and the second lens 15 are arranged.
  • the divided illumination shown in FIGS. 1(b) and 1(c) is formed.
  • the emitted light emitted from the LED generally has a large directivity angle, and for example, crosstalk occurs between adjacent LEDs, and stray light may occur due to this crosstalk. Stray light causes color unevenness and illumination unevenness in the illumination area As, and must be suppressed as much as possible. Therefore, the light source device 10F is provided with the light blocking portion 19 to suppress this stray light. As shown in FIG. 6A, the light blocking portions 19 are arranged in the vicinity of both ends of the condensing portion C4 and the diffusing portion D4. As a result, light with a large directivity angle emitted from the first light emitting element 11 and the second light emitting element 12 is blocked. As a result, the light source device 10F can more effectively suppress color unevenness and illumination unevenness in the illumination area As.
  • the light source device 10G includes a first lens 14D integrated with the diffuser D5.
  • the diffusion part D5 is arranged on the light emitting surface of the second light emitting element 12, and the first light emitting element 11 directly faces the incident surface of the first lens 14D.
  • a light blocking portion 19A is formed around the diffusion portion D5.
  • the light shielding portion 19A has the same function as the light shielding portion 19 for suppressing stray light. Since the light shielding part 19A is integrated with the diffusion part D5, there is no need to align the diffusion part D5, the second light emitting element 12, etc., and the assembly is simplified.
  • the light source device 10H includes a first lens 14E integrated with the diffuser D6.
  • the diffusion part D6 is arranged on the light emitting surface of the second light emitting element 12, and the first light emitting element 11 directly faces the first lens 14E.
  • a scattering section 20 is formed around the diffusion section D6 in the light source device 10H.
  • the scattering portion 20 is formed by fine unevenness, a rough surface, texturing, or the like, and has the effect of scattering light with a large directivity angle incident from the second light emitting element 12 . That is, in the light source device 10G, the stray light is blocked by the light shielding portion 19A. It provides a uniform lighting pattern.
  • the scattering section 20 has the effect of further enhancing the utilization efficiency of the luminous flux. Further, since the scattering section 20 is integrated with the diffusion section D6, alignment with the diffusion section D6, the second light emitting element 12, and the like is not required, and there is an effect that the assembly becomes easier.
  • a mode in which a light shielding portion or a scattering portion is provided has been exemplified and described, but the present invention is not limited to this, and both may be used together. That is, for example, a configuration may be adopted in which a light blocking portion is provided on the first light emitting element 11 side and a scattering portion is provided on the second light emitting element 12 side.
  • the means for suppressing stray light is not limited to the above.
  • first light emitting elements 11 and two second light emitting elements 12 are described as an example, but the number of each light emitting element is not limited to this. It is sufficient if there are more than one.

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Abstract

小型化が可能でかつ均一な照明を実現する光源装置、およびヘッドアップディスプレイを提供すること。第１の光源（１１）、および第２の光源（１２）と、第１の光源（１１）からの第１の出射光および第２の光源（１２）からの第２の出射光が照射される照射部（１４、１５）と、第１の光源（１１）と照射部（１４、１５）との間に配置され第１の出射光を集光する集光部、および第２の光源（１２）と照射部（１４、１５）との間に配置され第２の出射光を拡散する拡散部（Ｄ１）の少なくとも一方を備えることを特徴とする。

Description

光源装置、およびヘッドアップディスプレイ
　本発明は、光源装置、およびヘッドアップディスプレイに関する。
　光源装置の一分野として液晶ディスプレイを背面から照明する、いわゆるバックライトとしての光源装置がある。このような光源装置を開示した文献として、例えば特許文献１が知られている。
　特許文献１に開示された光源装置は、ヘッドアップディスプレイ（以下、「ＨＵＤ」）に用いる液晶ディスプレイを背面から照明する光源装置で、白色光を出射する複数の第１の光源素子と、赤色光を出射する複数の第２の光源素子とを所定の方向に並べて配置した光源部と、光源部から出射された光を平行光とする第１のレンズと、第１のレンズから出射された光が液晶ディスプレイの裏面に設けられた、照明領域としての拡散板に照射されるように偏向する第２のレンズを備えている。
　特許文献１では、上記構成の光源装置によれば、第１のレンズにより、２つの互いに異なる発光色を有する複数の光源素子から出射される光が液晶ディスプレイの入射面における所定の領域で重なるように照明するので、液晶ディスプレイに表示する画像において、特定色を効率良く高輝度表示することができるとしている。
特開２０１９－１６４２８５号公報
　ところで、液晶ディスプレイの光源装置では特に必要な輝度（一般に比較的高い輝度）が確保でき、かつ液晶ディスプレイ全体を均一に照明できる能力が求められている。ここでいう均一な照明とは照明むらのみならず色むらも抑制された照明をいう。ＨＵＤ等に用いる場合には、設置スペースの関係からさらに小型であることも求められている。
　この点特許文献１に係る光源装置も高輝度化を目的としている。しかしながら特許文献１に係る光源装置では、第１の光源素子の出射光の各々、第２の光源素子の出射光の各々が、照明領域全体を比較的均一に照明するように構成されている。そのため光学系の制約を受け、光源素子と第１のレンズとの距離、第１のレンズと第２のレンズとの距離、第２のレンズと照明対象物との距離の短縮が困難である。このことにより、特許文献１に係る光源装置は小型化に限界があった。また、特許文献１に係る光源装置の構成では光束の利用効率も低下する傾向がある。
　そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、小型化が可能でかつ均一な照明を実現する光源装置、およびヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の光源装置は、第１の光源、および第２の光源と、前記第１の光源からの第１の出射光および前記第２の光源からの第２の出射光が照射される照射部と、前記第１の光源と前記照射部との間に配置され前記第１の出射光を集光する集光部、および前記第２の光源と前記照射部との間に配置され前記第２の出射光を拡散する拡散部の少なくとも一方を備えることを特徴とする。
　このような本発明の光源装置では、第１の出射光を集光する集光部、および第２の出射光を拡散する拡散部の少なくとも一方によって、第１の光源および第２の光源の各々に対応した光束の制御が行えるので、照明光を対象物に均一に照射することができる。
　また、本発明の一態様では、前記集光部、および前記拡散部の少なくとも一方の周囲に遮光部をさらに備えることを特徴とする。
　　また、本発明の一態様では、前記拡散部の周囲に散乱部をさらに備えることを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記第１の光源と前記第２の光源の色が異なることを特徴とする。
　また、本発明の一態様では、前記照射部は、前記第１の出射光および前記第２の出射光を制御する第１の光学手段を含むか、または前記第１の光学手段および前記第１の光学手段と対象物との間に配置され前記第１の光学手段からの出射光を制御する第２の光学手段を含むことを特徴とする。
　上記課題を解決するために、本発明のヘッドアップディスプレイは、上記いずれかの光源装置と、前記光源装置から出射した光を投影する投影部と、を備えることを特徴とする。
　本発明では、小型化が可能でかつ均一な照明を実現する光源装置、およびヘッドアップディスプレイを提供することができる。
第１実施形態に係る光源装置の、（ａ）は構成の一例を示す模式断面図、（ｂ）は照明領域における第１の発光素子による照明パターンを示す模式平面図、（ｃ）は照明領域における第２の発光素子による照明パターンを示す模式平面図である。 第１実施形態の変形例に係る光源装置の一例を示す模式断面図である。 第２実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す模式断面図である。 第３実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す模式断面図である。 （ａ）、（ｂ）は第４実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す模式断面図である。 （ａ）から（ｃ）は第５実施形態に係る光源装置の構成の一例を示す模式断面図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。以下の説明では本発明に係る光源装置を、ＨＵＤで用いる液晶ディスプレイを背面から照明する光源装置に適用した形態を例示して説明する。
　（第１実施形態）
　＜光源装置＞
　図１を参照して、本実施形態に係る光源装置１０について説明する。図１（ａ）に示すように、光源装置１０は第１の発光素子１１－１、１１－２、１１－３（以下総称する場合は「第１の発光素子１１」）、第２の発光素子１２―１、１２－２（以下総称する場合は「第２の発光素子１２」）、第１のレンズ１４、第２のレンズ１５、および拡散部Ｄ１を含んでいる。図１では照明対象である対象物５０の一例である液晶ディスプレイも併せて図示しており、対象物５０（液晶ディスプレイ）は液晶表示部１７、拡散シート１６を含んで構成されている。
　液晶表示部１７は変調信号を受けて照射光を空間変調する透過型空間変調素子であり、変調信号に応じた画像を表示する。拡散シート１６は、第１のレンズ１４および第２のレンズ１５で偏向した指向性の高い光を拡散させて液晶表示部１７に出射し、液晶表示部１７がより均一に照明されるように機能する。
　第１の発光素子１１は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）等の半導体発光素子であり、予め定められた方向（図１の例では紙面横方向）に配列されている。第１の発光素子１１の発光色は特に限定されないが、本実施形態では一例として白色光としている。なお、本実施形態では第１の発光素子１１の配列数を１列としているが、２列以上であってもよい。また第１の発光素子１１はＬＥＤに限らず半導体レーザー等であってもよい。
　第２の発光素子１２は、ＬＥＤ等の半導体発光素子であり、第１の発光素子１１の間に交互に配置され、予め定められた方向（図１の例では紙面横方向）に配列されている。第２の発光素子１２の発光色は特に限定されないが、本実施形態では一例として青色光としている。すなわち本実施形態では液晶表示部１７を第１の発光素子１１による白色光で照明することを基本とし、第２の発光素子１２による青色光を補正色として追加している。補正色は、例えば対象物５０の一部である液晶表示部１７において透過率の低い色を補強する等の理由によって用いられる。ただし補正色を用いる理由はこれに限らず、合成した色を用いる、色味を調整する等さまざまな理由で用いられる場合がある。
　なお、本実施形態では第２の発光素子１２の配列数を１列としているが、第１の発光素子１１に合わせて２列以上であってもよい。また第２の発光素子１２はＬＥＤに限らず半導体レーザー等であってもよい。「第１の発光素子１１」および「第２の発光素子１２」は各々、本発明に係る「第１の光源」および「第２の光源」の一例である。
　第１のレンズ１４および第２のレンズ１５は、両者相まって第１の発光素子１１および第２の発光素子１２から出射された光を対象物５０の照明領域Ａｓ（図１（ｂ）、（ｃ）参照）に導く機能を有する。本実施形態では照明領域Ａｓを、一例として拡散シート１６の裏面（第１の発光素子１１、第２の発光素子１２側の面）としている。しかしながら、どこを照明領域Ａｓとするかは光源装置の仕様等を勘案して決定すればよく、例えば液晶表示部１７の裏面等であってもよい。以下の説明では第１のレンズ１４、第２のレンズ１５を各々「第１の共通レンズ」、「第２の共通レンズ」という場合がある。
　第１のレンズ１４は、比較的大きな指向角（ＬＥＤの出射光が広がる角度）を有する第１の発光素子１１、および第２の発光素子１２からの出射光を集光し、例えば平行光、あるいは平行光に近い光束（以下、両者を併せて「略平行光」という）として出射する機能を有する。第１のレンズ１４は例えば正のパワーを持つレンズであればよく、形状は特に限定されない。ただし第１のレンズ１４のパワーの正負は第１の発光素子１１および第２の発光素子１２からの出射光の指向角等によって決めるべきものであり、一方に限定されない。本実施形態では第１のレンズ１４の一例として平凸レンズを用いている。
　第２のレンズ１５は、第１のレンズ１４から出射された例えば略平行光が、照明領域Ａｓの全体を均一に照明するように光束を制御する。従って第２のレンズ１５の形状、パワーの正負はこの目的に沿うように選択されるが、本実施形態では第２のレンズ１５の一例として平凸レンズを用いている。ここで、本実施形態では第１のレンズ１４に加え第２のレンズ１５を配置する形態を例示して説明するが、第１のレンズ１４のみで後述する分割照明が可能な場合は第２のレンズ１５を省略してもよい。なお、「第１のレンズ１４」および「第２のレンズ１５」は、各々本発明に係る「第１の光学手段」および「第２の光学手段」の一例である。また、「第１のレンズ１４」単体、または「第１のレンズ１４」および「第２のレンズ１５」は、本発明に係る「照射部」の一例である。第１のレンズ１４および第２のレンズ１５は、例えばアクリル樹脂等の樹脂、あるいはガラス等によって形成されている。
　拡散部Ｄ１は第２の発光素子１２－１、１２－２の各々と第１のレンズ１４との間に設けられている。拡散部Ｄ１は、第２の発光素子１２から出射された光を拡散する機能を有する。拡散部Ｄ１の詳細については後述する。
　ところで、上述したように、液晶ディスプレイの光源装置では高輝度かつ均一な照明能力とともに、小型化が求められている。そこで本実施形態では、３個の第１の発光素子１１の各々からの第１の出射光による３個の照明パターンが照明領域Ａｓ全体を分割して照明（以下、「分割照明」）するように、かつ２個の第２の発光素子１２の各々からの第２の出射光による２個の照明パターンが照明領域Ａｓ全体を分割照明するように構成している。
　図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照し、上記分割照明についてより詳細に説明する。図１（ｂ）は第１の発光素子１１による照明パターン（分割照明）の一例を、図１（ｃ）は第２の発光素子１２による照明パターン（分割照明）の一例を、各々示している。図１（ｂ）および図１（ｃ）は、照明領域Ａｓとなっている拡散シート１６の裏面における照明パターンを示している。
　図１（ｂ）に示すように、照明領域Ａｓは３個の照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３によって分割照明されている。すなわち、照明パターンＡ１１１は第１の発光素子１１－１による照明パターンを、照明パターンＡ１１２は第１の発光素子１１－２による照明パターンを、照明パターンＡ１１３は第１の発光素子１１－３による照明パターンを、各々示している。照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３は互いに隙間なく敷き詰められ、全体として一様に照明領域Ａｓを照明している。ただし、照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３は互いに隙間のないことが肝要であり、若干の重なりは許容される。若干の重なりを許容して隙間をより確実に抑制する手段として、例えば第１のレンズ１４、第２のレンズ１５等の光学素子の位置調整等によるデフォーカスを用いる場合もある。
　図１（ｃ）に示すように、照明領域Ａｓは２個の照明パターンＡ１２１、Ａ１２２によって分割照明されている。すなわち、照明パターンＡ１２１は第２の発光素子１２－１による照明パターンを、照明パターンＡ１２２は第２の発光素子１２－２による照明パターンを、各々示している。照明パターンＡ１２１、Ａ１２２は互いに隙間なく敷き詰められ、全体として一様に照明領域Ａｓを照明している。ただし、照明パターンＡ１２１、Ａ１２２は互いに隙間のないことが肝要であり、若干の重なりは許容される。以上のように、本実施形態に係る光源装置１０では、第１の発光素子１１による分割照明と、第２の発光素子１２による分割照明とが合成された照明で照明領域Ａｓが照明されている。
　ここで、本実施形態のように分割照明を採用した場合、第１の発光素子１１から出射される光束、あるいは第２の発光素子１２から出射される光束に対する制御が必要となる。すなわち、本実施形態では第１の発光素子１１の光出射面からの出射光の指向角と、第２の発光素子１２の光出射面からの出射光の指向角とは同等とされている。この状態において単純に第１のレンズ１４および第２のレンズ１５を配置しても、第１の発光素子１１および第２の発光素子１２の各々に対する最適な分割照明を得ることができない。発光素子の個数が異なると、照明領域Ａｓにおける照明パターンが異なるからであり、例えば第１の発光素子１１の照明パターンを形成するように第１のレンズ１４および第２のレンズ１５を配置すると、第２の発光素子１２の照明パターンに隙間ができる。
　上記の現象に対応するため、本実施形態では拡散部Ｄ１を設けている。すなわち、第２の発光素子１２－１、１２－２の光出射面の各々の上部に設けられた拡散部Ｄ１は、第２の発光素子１２－１、１２－２から出射された光の光束を広げ、上述した隙間を埋めるように作用する。このことによって、図１（ｃ）に示すような照明領域Ａｓの全体を隙間なく照明する照明パターンＡ１２１、Ａ１２２が得られる。その結果本実施形態に係る光源装置１０によれば、第１の発光素子１１および第２の発光素子１２と第１のレンズ１４との距離、第１のレンズ１４と第２のレンズ１５との距離、第２のレンズ１５と対象物５０との距離の少なくとも一つ（以下、「光学長」という場合がある）を短縮することが可能となる。すなわち、光源装置１０の縦方向（第１の発光素子１１，第２の発光素子１２からの出射光の進行方向）の長さが短縮され、光源装置１０が小型化されるという効果を奏する。第１の発光素子１１および第２の発光素子１２と第１のレンズ１４との距離、第１のレンズ１４と第２のレンズ１５との距離、第２のレンズ１５と対象物５０との距離のいずれを短縮するかは光源装置１０の具体的な設計条件等に応じて選択される。
　＜ヘッドアップディスプレイ＞
　次に本実施形態に係るヘッドアップディスプレイについて説明する。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）は、ＨＵＤユニットが例えば車両のダッシュボードの中に格納されており、ＨＵＤユニットからの映像が車両の例えばフロントガラスに投影されることで表示される。 ＨＵＤユニットは液晶ディスプレイに代表される画像光源を平面ミラーで反射し、凹面鏡などで拡大するユニットであり、生成された画像がフロントガラスで反射され、運転者の目に導くことで視認される。
　本実施形態に係るＨＵＤは、光源装置１０、対象物５０（液晶ディスプレイ）、および投影部（図示省略）を含んでいる。投影部は、例えば上記の平面ミラー、凹面鏡、フロントガラスを含む。対象物５０から出射された光を投影部で投影させることにより画像が表示される。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイは光源装置１０を用いているので、小型に構成できるとともに、むらのない画像を生成することができる。
　以上詳述したように、本実施形態に係る光源装置、およびヘッドアップディスプレイによれば、小型化が可能でかつ均一な照明を実現する光源装置、およびヘッドアップディスプレイを提供することが可能となる。
　＜第１実施形態の変形例＞
　図２を参照して、本実施形態に係る光源装置１０Ａについて説明する。光源装置１０Ａは上記実施形態に係る光源装置１０において第２のレンズ１５を他の形態のレンズに置き変えた形態である。従って、その他の構成については光源装置１０と同様なので、必要な場合は図１を参照することとして詳細な説明を省略する。
　第１の共通レンズは光束の成形機能の観点から選択されるのに対して、第２の共通レンズは、光束の成形機能よりむしろ照明パターンの均一性や光束の利用効率の観点から選択してもよい。そのような観点から本実施形態では第２のレンズとしてレンチキュラーレンズ１８を用いている。レンチキュラーレンズ１８を用いることにより光線が畳み込まれ拡散されるので光線が混合し、照明パターンの均一性や光束の利用効率がより向上する。またレンチキュラーレンズ１８は薄く形成できるので、さらなる小型化にも寄与する。なお、本実施形態で用いる第２の共通レンズとしてはレンチキュラーレンズ１８に限られず、フレネルレンズ等を用いてもよい。その場合もレンチキュラーレンズ１８と同様の効果を得ることができる。
　（第２実施形態）
　図３を参照して、本実施形態に係る光源装置１０Ｂについて説明する。光源装置１０Ｂは上記実施形態に係る光源装置１０において拡散部Ｄ１を集光部Ｃ１に置き換えた形態である。従って、その他の構成については光源装置１０と同様なので、必要な場合は図１を参照することとして詳細な説明を省略する。
　図３に示すように、光源装置１０Ｂは第１の発光素子１１の光出射面上に集光部Ｃ１を備えている。光源装置１０では拡散部Ｄ１によって第２の発光素子１２から出射される光束を拡散させ、第１の発光素子１１および第２の発光素子１２からの出射光の各々が照明領域Ａｓに適切な照明パターを形成できるようにした。これに対し本実施形態は、第２の発光素子１２からの出射光に対しては光束の制御をおこなわず、第１の発光素子１１からの出射光を集光させることによって、第１の発光素子１１および第２の発光素子１２からの出射光の各々が照明領域Ａｓに適切な照明パターを形成できるように構成している。
　より具体的には、一例として、まず第２の発光素子１２－１、１２－２から出射された出射光が照明パターンＡ１２１、およびＡ１２２（図１（ｃ）参照）を形成するように第１のレンズ１４および第２のレンズ１５を位置決めする。そして、この条件下において第１の発光素子１１－１、１１－２、１１－３が照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３を形成するように集光部Ｃ１を選択、配置する。第２の発光素子１２に対して第１のレンズ１４、第２のレンズ１５を最適配置すると、第１の発光素子１１－１、１１－２、１１－３からの各照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３同士の重なりが過剰になる場合があるからである。
　このように、本実施形態に係る光源装置１０Ｂによっても、小型化が可能でかつ均一な照明を実現する光源装置、およびヘッドアップディスプレイを提供することが可能となる。また上記実施形態および本実施形態によれば、第１の発光素子１１、および第２の発光素子１２からの光束に対する制御手段を柔軟に選択することができる。一般的には第１の発光素子１１、第２の発光素子１２のうち数の多い方の発光素子に対して集光部Ｃ１、数の少ない方の発光素子に対して拡散部Ｄ１を用いる。むろん集光部Ｃ１、拡散部Ｄ１の何れか一方を用いてもよい。また、拡散部Ｄ１および集光部Ｃ１の何れを用いるかは、例えば配置する個数の少ない方を選択するという条件で決定してもよい。
　（第３実施形態）
　図４を参照して、本実施形態に係る光源装置１０Ｃについて説明する。光源装置１０Ｃは上記実施形態に係る光源装置１０、１０Ｂにおいて拡散部Ｄ１および集光部Ｃ１を一体化した形態である。従って、その他の構成については光源装置１０と同様なので、必要な場合は図１を参照することとして詳細な説明を省略する。
　図４に示すように、光源装置１０Ｃは、第１の発光素子１１の光出射面上に配置された集光部Ｃ２、および第２の発光素子１２の光出射面上に配置された拡散部Ｄ２を備えている。集光部Ｃ２、拡散部Ｄ２の作用は上述したとおりである。３個の集光部Ｃ２は、第１の発光素子１１－１、１１－２、１１－３が各々照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３（図１（ｂ）参照）を形成するように設計され、２個の拡散部Ｄ２は、第２の発光素子１２－１、１２－２が各々照明パターンＡ１２１、Ａ１２２（図１（ｃ）参照）を形成するように設計されている。
　そして本実施形態に係る光源装置１０Ｃでは、図４に示すように３個の集光部Ｃ２および２個の拡散部Ｄ２が一体に形成されている。集光部Ｃ２と拡散部Ｄ２が一体化された光学部材は、例えば樹脂による一体成型で製作することができる。本実施形態に係る光源装置１０Ｃによれば、光源装置１０の効果に加え、第１の発光素子１１、第２の発光素子１２、集光部Ｃ２、拡散部Ｄ２、第１のレンズ１４および第２のレンズ１５を含む光学部材の位置合わせが簡略化されるという効果がある。
　（第４実施形態）
　図５を参照して、本実施形態に係る光源装置１０Ｄ、１０Ｅについて説明する。光源装置１０Ｄ、１０Ｅは上記実施形態に係る光源装置１０、１０Ｂにおいて拡散部Ｄ１、あるいは集光部Ｃ１を第１のレンズ１４と一体化した形態である。従って、その他の構成については光源装置１０と同様なので、必要な場合は図１を参照することとして詳細な説明を省略する。
　図５（ａ）に示すように、光源装置１０Ｄは第１のレンズ１４Ａを備えている。第１のレンズ１４Ａは平板部Ｐ上に３個の集光部Ｃ３が形成されており、３個の集光部Ｃ３の各々は平凸レンズ状となっている。ただし集光部Ｃ３の形状は平凸レンズ状に限らず例えば凸レンズ状等であってもよい。３個の集光部Ｃ３の各々は３個の第１の発光素子１１の光出射面上に配置され、第２のレンズ１５の作用と相まって照明領域Ａｓに照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３（図１（ｂ）参照）を形成する。
　上記第１の発光素子１１に対し第２の発光素子１２については、第１のレンズ１４Ａの第２の発光素子１２の光出射面に対応する領域にレンズ機能が配置されていない。すなわち、第２の発光素子１２から出射した光は平板部Ｐを透過し、第２のレンズ１５の作用によって照明パターンＡ１２１、Ａ１２２（図１（ｃ）参照）を形成する。光源装置１０Ｄによれば集光部Ｃ３と第１の共通レンズが一体化されるので、光学長をさらに短縮することができる。
　図５（ｂ）に示すように、光源装置１０Ｅは第１のレンズ１４Ｂを備えている。第１のレンズ１４Ｂの入射面（第２の発光素子１２側の面）には２個の拡散部Ｄ３が形成されており、２個の拡散部Ｄ３は下面が下向きの凹形状、上面が直線とされている。２個の拡散部Ｄ３の各々は２個の第２の発光素子１２の光出射面上に配置され、第２のレンズ１５の作用と相まって照明領域Ａｓに照明パターンＡ１２１、Ａ１２２（図１（ｃ）参照）を形成する。
　第１の発光素子１１は第１のレンズ１４Ｂの入射面と直接対向しているので、第１の発光素子１１から出射した光は平凸レンズとしての第１のレンズ１４Ｂ、および第２のレンズ１５の作用によって照明パターンＡ１１１、Ａ１１２、Ａ１１３（図１（ｂ）参照）を形成する。光源装置１０Ｅによれば拡散部Ｄ３と第１の共通レンズが一体化されるので、光学長をさらに短縮することができる。
　以上のように本実施形態に係る光源装置１０Ｄ、１０Ｅによれば、光源装置１０の効果に加え、さらに小型化されるという効果を奏する。
　（第５実施形態）
　図６を参照して、本実施形態に係る光源装置１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈについて説明する。本実施形態は上記各実施形態において、集光部あるいは拡散部に、遮光部または散乱部を設けた形態である。従って、その他の構成については光源装置１０と同様なので、必要な場合は図１を参照することとして詳細な説明を省略する。
　図６（ａ）に示すように、光源装置１０Ｆは集光部Ｃ４および拡散部Ｄ４が一体化された第１のレンズ１４Ｃを備えている。集光部Ｃ４は第１の発光素子１１の光出射面上に配置され、拡散部Ｄ４は第２の発光素子１２の光出射面上に配置され、第１のレンズ１４Ｃおよび第２のレンズ１５の作用によって、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す分割照明が形成されている。
　ここで、ＬＥＤから出射される出射光は一般に指向角が大きく、例えば隣接するＬＥＤとの間でクロストークが発生し、このクロストークに起因して迷光が発生する場合がある。迷光は照明領域Ａｓにおける色むら、照明むらの原因となるので、極力抑制する必要がある。そこで光源装置１０Ｆではこの迷光を抑制するために遮光部１９を設けている。図６（ａ）に示すように遮光部１９は集光部Ｃ４および拡散部Ｄ４の各々の両端の近傍に配置されている。このことにより第１の発光素子１１および第２の発光素子１２から出射される指向角の大きい光が遮断される。その結果、光源装置１０Ｆは照明領域Ａｓにおける色むら、照明むらをより効果的に抑制することができる。
　図６（ｂ）に示すように、光源装置１０Ｇは拡散部Ｄ５が一体化された第１のレンズ１４Ｄを備えている。拡散部Ｄ５は第２の発光素子１２の光出射面上に配置され、第１の発光素子１１は第１のレンズ１４Ｄの入射面と直接対向している。第１のレンズ１４Ｄおよび第２のレンズ１５の作用によって、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す分割照明が形成されている。
　光源装置１０Ｇでは拡散部Ｄ５の周囲に遮光部１９Ａが形成されている。遮光部１９Ａは遮光部１９と同様迷光を抑制する機能を有する。遮光部１９Ａによれば拡散部Ｄ５と一体化されているので、拡散部Ｄ５や第２の発光素子１２等との位置合わせが不要となり組み立てがより簡易になるという効果がある。
　図６（ｃ）に示すように、光源装置１０Ｈは拡散部Ｄ６が一体化された第１のレンズ１４Ｅを備えている。拡散部Ｄ６は第２の発光素子１２の光出射面上に配置され、第１の発光素子１１は第１のレンズ１４Ｅと直接対向している。第１のレンズ１４Ｅおよび第２のレンズ１５の作用によって、図１（ｂ）および図１（ｃ）に示す分割照明が形成されている。
　光源装置１０Ｈでは拡散部Ｄ６の周囲に散乱部２０が形成されている。散乱部２０は微細な凹凸、粗面、シボ加工等によって形成され、第２の発光素子１２から入射した指向角の大きい光を散乱する効果を有している。すなわち、光源装置１０Ｇでは迷光を遮光部１９Ａによって遮断していたが、光源装置１０Ｈでは迷光を散乱させて図１（ｂ）、図１（ｃ）に示す照明パターンにおける迷光の影響を軽減させ、均一な照明パターンを実現している。散乱部２０によれば、光束の利用効率をより高めることができるという効果がある。また散乱部２０によれば拡散部Ｄ６と一体化されているので、拡散部Ｄ６や第２の発光素子１２等との位置合わせが不要となり組み立てがより簡易になるという効果がある。
　以上のように本実施形態に係る光源装置１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈによれば、光源装置１０の効果に加え、さらに照明領域Ａｓにおける色むら、照明むらがより効果的に抑制されるという効果を奏する。
　ここで、本実施形態では遮光部または散乱部を設ける形態を例示して説明したがこれに限らず、両者を併用してもよい。すなわち、例えば第１の発光素子１１側に遮光部、第２の発光素子１２側に散乱部を設ける形態等としてもよい。
　また、迷光を抑制する手段としては上記に限らず、例えば光学部品（集光部、拡散部、第１の共通レンズ、第２の共通レンズ等）の一部に吸光材を塗布する、あるいは光学部品の入射面の形状を極力連続で滑らかな形状とする等の手段もある。
　なお、本実施形態では第１の発光素子１１を３個、第２の発光素子１２を２個とする形態を例示して説明したが各々の発光素子の個数はこれに限らず、双方が１個以上であればよい。
　また、上記各実施形態では拡散部および集光部を光学系の一部として配置する形態を例示して説明したがこれに限らず、例えば発光素子の光出射面上に形成する形態としてもよい。
　また、上記各実施形態では集光部、拡散部、遮光部、散乱部等の配置等について個別に説明したが、これらの配置等を適宜組み合わせた形態としてもよい。
　本国際出願は、２０２２年２月１４日に出願された日本国特許出願である特願２０２２－０２０８８０号に基づく優先権を主張するものであり、当該日本国特許出願である特願２０２２－０２０８８０号の全内容は、本国際出願に援用される。
　本発明の特定の実施の形態についての上記説明は、例示を目的として提示したものである。それらは、網羅的であったり、記載した形態そのままに本発明を制限したりすることを意図したものではない。数多くの変形や変更が、上記の記載内容に照らして可能であることは当業者に自明である。
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ…光源装置
１１、１１－１、１１－２、１１－３…第１の発光素子
１２、１２－１、１２－２…第２の発光素子
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、１４Ｅ…第１のレンズ
１５…第２のレンズ
１６…拡散シート
１７…液晶表示部
１８…レンチキュラーレンズ
１９、１９Ａ…遮光部
２０…散乱部
５０…対象物
Ａｓ…照明領域
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４…集光部
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄ６…拡散部
Ｐ…平板部
 

Claims (6)

  1. 　第１の光源、および第２の光源と、
    　前記第１の光源からの第１の出射光および前記第２の光源からの第２の出射光が照射される照射部と、
    　前記第１の光源と前記照射部との間に配置され前記第１の出射光を集光する集光部、および前記第２の光源と前記照射部との間に配置され前記第２の出射光を拡散する拡散部の少なくとも一方を備えることを特徴とする光源装置。
  2. 　請求項１に記載の光源装置であって、
    　前記集光部、および前記拡散部の少なくとも一方の周囲に遮光部をさらに備えることを特徴とする光源装置。
  3. 　請求項１または２に記載の光源装置であって、
    　前記拡散部の周囲に散乱部をさらに備えることを特徴とする光源装置。
  4. 　請求項１または２に記載の光源装置であって、
    　前記第１の光源と前記第２の光源の色が異なることを特徴とする光源装置。
  5. 　請求項１または２に記載の光源装置であって、
    　前記照射部は、前記第１の出射光および前記第２の出射光を制御する第１の光学手段を含むか、または前記第１の光学手段および前記第１の光学手段と対象物との間に配置され前記第１の光学手段からの出射光を制御する第２の光学手段を含むことを特徴とする光源装置。
  6. 　請求項１または２に記載の光源装置と、
    　前記光源装置から出射した光を投影する投影部と、を備えることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
     
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