(57)【要約】【課題】出射される光の色ムラを抑制できるバックライトユニットを提供する。【解決手段】バックライトユニット２０は、第一光源２２ａと、第一光源から出射される光を集光する第一前段レンズ２５と、第一前段レンズから出射される光を集光する第一後段レンズ２３と、第一光源に隣接して配置された第二光源２２ｂと、第二光源から出射される光を集光する第二前段レンズ２６と、第一後段レンズと縁部Ｅ１，Ｅ２同士がつながっており、第二前段レンズから出射される光を集光する第二後段レンズ２４と、第一後段レンズの出射面２３ｂおよび第二後段レンズの出射面２４ｂと対向して配置された拡散部材２７と、を含み、第一前段レンズによって集光された光の外縁部は第二後段レンズの縁部に入射し、かつ第二前段レンズによって集光された光の外縁部は第一後段レンズの縁部に入射する。【選択図】図２
2020109727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一光源と、
前記第一光源と対向して配置されており、前記第一光源から出射される光を集光する第一前段レンズと、
前記第一前段レンズの出射面と対向して配置されており、前記第一前段レンズから出射される光を集光する第一後段レンズと、
前記第一光源に隣接して配置された第二光源と、
前記第二光源と対向して配置されており、前記第二光源から出射される光を集光する第二前段レンズと、
前記第二前段レンズの出射面と対向して配置され、かつ前記第一後段レンズと縁部同士がつながっており、前記第二前段レンズから出射される光を集光する第二後段レンズと、
前記第一後段レンズの出射面および前記第二後段レンズの出射面と対向して配置された拡散部材と、
を備え、
前記第一前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第二後段レンズの縁部に入射し、かつ前記第二前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第一後段レンズの縁部に入射する
ことを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記第一前段レンズから前記第二後段レンズの縁部に入射した光は、前記第二後段レンズの光軸に対する傾斜角が所定角度以上である光となって前記第二後段レンズから出射され、
前記第二前段レンズから前記第一後段レンズの縁部に入射した光は、前記第一後段レンズの光軸に対する傾斜角が所定角度以上である光となって前記第一後段レンズから出射される
請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記第二前段レンズから前記第一後段レンズの縁部を経由して前記拡散部材に入射する第一入射光の一部は、前記第一後段レンズの光軸方向に沿った第一出射光として出射され、
前記第一前段レンズから前記第二後段レンズの縁部を経由して前記拡散部材に入射する第二入射光の一部は、前記第二後段レンズの光軸方向に沿った第二出射光として出射され、
前記第一入射光のうち入射方向に沿って前記拡散部材から出射される第三出射光に対する前記第一出射光の相対強度は、所定値以下であり、
前記第二入射光のうち入射方向に沿って前記拡散部材から出射される第四出射光に対する前記第二出射光の相対強度は、前記所定値以下である
請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記所定値は、０．３である
請求項３に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記第二前段レンズから前記第一後段レンズの縁部を経由して前記拡散部材に入射する第一入射光の一部は、前記第一後段レンズの光軸方向に沿った第一出射光として出射され、
前記第一前段レンズから前記第二後段レンズの縁部を経由して前記拡散部材に入射する第二入射光の一部は、前記第二後段レンズの光軸方向に沿った第二出射光として出射され、
前記第一前段レンズから前記第一後段レンズおよび前記拡散部材を経由して前記第一後段レンズの光軸方向に沿って出射される光に対する前記第一出射光の相対強度は、第二所定値以下であり、
前記第二前段レンズから前記第二後段レンズおよび前記拡散部材を経由して前記第二後段レンズの光軸方向に沿って出射される光に対する前記第二出射光の相対強度は、前記第二所定値以下である
請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記第二所定値は、０．１である
請求項５に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
バックライトユニットと、
前記バックライトユニットから照射される光によって画像を投影する液晶表示部と、
を備え、
前記バックライトユニットは、
第一光源と、
前記第一光源と対向して配置されており、前記第一光源から出射される光を集光する第一前段レンズと、
前記第一前段レンズの出射面と対向して配置されており、前記第一前段レンズから出射される光を集光する第一後段レンズと、
前記第一光源に隣接して配置された第二光源と、
前記第二光源と対向して配置されており、前記第二光源から出射される光を集光する第二前段レンズと、
前記第二前段レンズの出射面と対向して配置され、かつ前記第一後段レンズと縁部同士がつながっており、前記第二前段レンズから出射される光を集光する第二後段レンズと、
前記第一後段レンズの出射面および前記第二後段レンズの出射面と対向して配置された拡散部材と、
を有し、
前記第一前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第二後段レンズの縁部に入射し、かつ前記第二前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第一後段レンズの縁部に入射する
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バックライトユニットおよびヘッドアップディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源から出射された光を集光レンズによって集光させてから、液晶表示部などに向けて出射するバックライトユニットが知られている。このようなバックライトユニットは、例えば、ヘッドアップディスプレイ装置等に用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、基板に複数の光源が設けられた光源ユニットと、各光源からの照明光を各々集光させるための複数のレンズが各光源に対応して設けられたレンズ部材と、各レンズを通じて各々出射される出射光によって透過照明される表示素子とを備えた表示装置において、レンズ部材には、各レンズ間の境界部分を繋ぐ繋ぎ部が形成されてなることを特徴とする表示装置、に関する技術が開示されている。特許文献１の表示装置によれば、表示素子を透過する照明光の輝度ムラを極力抑えることが可能、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１２２６５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、バックライトユニットにおいて、集光レンズが集光した光の外縁部において、集光レンズの色収差に起因した色ムラが発生することがある。バックライトユニットにおいて、出射される光の色ムラを抑制できることが望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、出射される光の色ムラを抑制できるバックライトユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のバックライトユニットは、第一光源と、前記第一光源と対向して配置されており、前記第一光源から出射される光を集光する第一前段レンズと、前記第一前段レンズの出射面と対向して配置されており、前記第一前段レンズから出射される光を集光する第一後段レンズと、前記第一光源に隣接して配置された第二光源と、前記第二光源と対向して配置されており、前記第二光源から出射される光を集光する第二前段レンズと、前記第二前段レンズの出射面と対向して配置され、かつ前記第一後段レンズと縁部同士がつながっており、前記第二前段レンズから出射される光を集光する第二後段レンズと、前記第一後段レンズの出射面および前記第二後段レンズの出射面と対向して配置された拡散部材と、を含み、前記第一前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第二後段レンズの縁部に入射し、かつ前記第二前段レンズによって集光された光の外縁部は前記第一後段レンズの縁部に入射することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るバックライトユニットにおいて、第一前段レンズによって集光された光の外縁部は第二後段レンズの縁部に入射し、かつ第二前段レンズによって集光された光の外縁部は第一後段レンズの縁部に入射する。本発明に係るバックライトユニットは、出射される光の色ムラを抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態に係るバックライトユニットの断面図である。
【図３】図３は、実施形態における第一後段レンズおよび第二後段レンズを示す平面図である。
【図４】図４は、拡散部材における光の拡散角と光の相対強度との関係を示すグラフ図である。
【図５】図５は、試験例における第一後段レンズおよび第二後段レンズから拡散部材に入射する光の角度と光の相対強度の関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態に係るバックライトユニットおよびヘッドアップディスプレイ装置につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
［実施形態］
図１から図５を参照して、実施形態について説明する。実施形態は、バックライトユニットおよびヘッドアップディスプレイ装置に関する。図１は、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。図２は、実施形態に係るバックライトユニットの断面図である。図３は、実施形態における第一後段レンズおよび第二後段レンズを示す平面図である。図４は、拡散部材における光の拡散角と光の相対強度との関係を示すグラフ図である。図５は、試験例における第一後段レンズおよび第二後段レンズから拡散部材に入射する光の角度と光の相対強度の関係を示すグラフ図である。なお、図２は、車両上下方向におけるバックライトユニットおよび液晶表示部の断面を示している。
【００１２】
図１に示すように、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、自動車などの車両１００に搭載される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００のダッシュボード１０２の内側に配置される。ヘッドアップディスプレイ装置１は、車両１００における表示部材１０３の反射面１０３ｓに向けて表示光Ｌ１を投射する。実施形態において、表示部材１０３は、ウインドシールドである。表示部材１０３は、車両１００における運転者Ｄの前方に配置されている。表示部材１０３の反射面１０３ｓには、入射する光の一部を反射し、入射する光の他の一部を透過させる半透過性のコーティングなどがなされていてもよい。反射面１０３ｓに投射された表示光Ｌ１は、反射面１０３ｓから車両１００のアイボックスＥＢに反射されることで、運転者Ｄに虚像Ｓとして視認される。アイボックスＥＢは、車両１００内の運転者Ｄが虚像Ｓを視認可能な領域である。アイボックスＥＢには、アイポイントＥＰが含まれる。
【００１３】
実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、液晶表示部１０と、実施形態に係るバックライトユニット２０と、反射部材３０と、を含む。
【００１４】
液晶表示部１０は、後述するバックライトユニット２０から照射される光Ｌ２を表示光Ｌ１として投射することによって画像を投影する。実施形態の液晶表示部１０は、光透過型のＴＦＴ液晶（Thin  Film  Transistor  Liquid  Crystal  Display）等から構成されている。図２に示すように、液晶表示部１０は、液晶層１１、一対の偏光板１２ａ，１２ｂ、および一対の基板１３ａ，１３ｂを含んで構成されている。液晶層１１は、一対の偏光板１２ａ，１２ｂの間に配置されている。基板１３ａは、液晶層１１と偏光板１２ａとの間に配置されており、基板１３ｂは、液晶層１１と偏光板１２ｂとの間に配置されている。一対の基板１３ａ，１３ｂには、一対の対向電極が設けられている。一対の対向電極は、それぞれが一画素に対応する複数の画素電極と、共通電極とによって構成されている。液晶層１１の結晶配向は、一対の対向電極間に生じる電位差に応じて変化する。一対の偏光板１２ａ，１２ｂは、クロスニコルの関係になるように配置されており、液晶表示部１０の光の透過率は、液晶層１１の結晶配向の変化に応じて変化する。
【００１５】
図１に示すように、反射部材３０は、表示光Ｌ１を反射面１０３ｓに向けて反射させる部材である。実施形態の反射部材３０は、液晶表示部１０から投射された表示光Ｌ１を拡大させて反射する拡大ミラーである。反射部材３０としては、例えば、非球面（自由曲面）ミラーを用いることができる。
【００１６】
バックライトユニット２０は、液晶表示部１０に向かって光Ｌ２を出射する照明装置である。図２に示すように、バックライトユニット２０は、基材２１、第一光源２２ａ、第二光源２２ｂ、第一前段レンズ２５、第二前段レンズ２６、第一後段レンズ２３、第二後段レンズ２４、および拡散部材２７を含んで構成されている。基材２１は、２つの主面２１ａ，２１ｂを有する板状の部材である。基材２１の一方の主面２１ａには、第一光源２２ａおよび第二光源２２ｂが固定されている。第一光源２２ａと第二光源２２ｂとは互いに隣接して配置されている。第一光源２２ａおよび第二光源２２ｂとしては、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light  Emitting  Diode）などを用いることができる。第一光源２２ａおよび第二光源２２ｂは、車両１００に搭載された電源から電力が供給されることで点灯する。基材２１の他方の主面２１ｂには、ヒートシンク（図示せず）が固定されていてもよい。第一光源２２ａおよび第二光源２２ｂで発生した熱は、基材２１に蓄積される。ここで、ヒートシンクは、基材２１に蓄積された熱をバックライトユニット２０の外部に放出するものである。
【００１７】
第一前段レンズ２５は、第一光源２２ａと対向して配置されている。第一前段レンズ２５は、第一光源２２ａから出射される光を集光する。第一前段レンズ２５は、入射面２５ａおよび出射面２５ｂを有している。入射面２５ａは、第一光源２２ａと対向している。出射面２５ｂは、入射面２５ａとは反対側の面である。第一光源２２ａ側から第一前段レンズ２５を見たとき、第一前段レンズ２５の形状は、矩形状である。第一前段レンズ２５は、入射面２５ａが平坦面であり、出射面２５ｂが凸状の湾曲面である平凸レンズである。
【００１８】
第二前段レンズ２６は、第二光源２２ｂと対向して配置されている。第二前段レンズ２６は、第二光源２２ｂから出射される光を集光する。第二前段レンズ２６は、入射面２６ａおよび出射面２６ｂを有する。入射面２６ａは、第二光源２２ｂと対向している。出射面２６ｂは、入射面２６ａとは反対側の面である。第二光源２２ｂ側から第二前段レンズ２６を見たとき、第二光源２２ｂの形状は、矩形状である。第二前段レンズ２６は、第一前段レンズ２５と実質的に同様な形状を有している。すなわち、第二前段レンズ２６は、入射面２６ａが平坦面であり、出射面２６ｂが凸状の湾曲面である平凸レンズである。
【００１９】
第一前段レンズ２５および第二前段レンズ２６は、樹脂材料によって形成されている。実施形態において、第二前段レンズ２６は、第一前段レンズ２５と別体として設けられている。なお、第一前段レンズ２５と第二前段レンズ２６とは、レンズアレイとして一体的に形成されていてもよい。
【００２０】
第一後段レンズ２３は、第一前段レンズ２５の出射面２５ｂと対向して配置されている。第一後段レンズ２３は、第一前段レンズ２５から出射される光を集光して、第一後段レンズ２３の光軸ＡＸ１に対して実質的に平行な光として出射する。第一後段レンズ２３は、入射面２３ａおよび出射面２３ｂを有する。入射面２３ａは、第一前段レンズ２５の出射面２５ｂと対向している。出射面２３ｂは、入射面２３ａとは反対側の面である。第一前段レンズ２５側から第一後段レンズ２３を見たとき、第一後段レンズ２３の形状は矩形状である。第一後段レンズ２３は、入射面２３ａが第一前段レンズ２５に向けて凸状に湾曲した湾曲面であり、出射面２３ｂが入射面２３ａ側とは反対側に向けて凸状に湾曲した湾曲面である両凸レンズである。
【００２１】
第二後段レンズ２４は、第二前段レンズ２６の出射面２６ｂと対向して配置されている。第二後段レンズ２４は、第二前段レンズ２６から出射される光を集光して、第二後段レンズ２４の光軸ＡＸ２に対して実質的に平行な光として出射する。第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４は、光軸ＡＸ１と光軸ＡＸ２が互いに平行になるように配置されている。第二後段レンズ２４は、入射面２４ａおよび出射面２４ｂを有する。入射面２４ａは、第二前段レンズ２６の出射面２６ｂと対向している。出射面２４ｂは、入射面２４ａとは反対側の面である。第二前段レンズ２６側から第二後段レンズ２４を見たとき、第二後段レンズ２４の形状は矩形状である。第二後段レンズ２４は、第一後段レンズ２３と実質的に同じ形状を有している。すなわち、第二後段レンズ２４は、入射面２４ａが第二前段レンズ２６に向けて凸状に湾曲した湾曲面であり、出射面２４ｂが入射面２４ａ側とは反対側に向けて凸状に湾曲した湾曲面である両凸レンズである。ここで、第二後段レンズ２４の縁部Ｅ１と第一後段レンズ２３の縁部Ｅ２とはつながっている。
【００２２】
拡散部材２７は、第一後段レンズ２３の出射面２３ｂおよび第二後段レンズ２４の出射面２４ｂと対向して配置されている。拡散部材２７は、第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４からの光を拡散する板状またはシート状の部材である。拡散部材２７は、第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４と、液晶表示部１０との間に配置されている。拡散部材２７と第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４との間の距離は、拡散部材２７と液晶表示部１０との距離よりも短く設定される。拡散部材２７によって拡散された光は、液晶表示部１０に入射し、液晶表示部１０から表示光Ｌ１として出射される。
【００２３】
ここで、光を集光する一般的な集光レンズにおいて、集光レンズの色収差に起因して出射光の外縁部が黄色くなることがある。例えば、隣接する２枚の集光レンズからの出射光の外縁部が重なった場合、重なった部分が色むらとなる。また、隣接する２枚の集光レンズからの出射光の外縁部が重なった部分の輝度が高くなり、輝度ムラが生じる。実施形態のバックライトユニット２０は、後述するように第一前段レンズ２５、第二前段レンズ２６、第一後段レンズ２３、および第二後段レンズ２４によって、輝度ムラおよびレンズの色収差に起因した色ムラを抑制できる。
【００２４】
図３に示すように、第一前段レンズ２５によって集光された光は、第一後段レンズ２３の入射面２３ａに向けて入射面２３ａよりもやや広い領域に照射される。図３に示す領域Ｒ１は、第一前段レンズ２５によって集光された光が照射される領域を示している。領域Ｒ１は矩形状の領域である。領域Ｒ１の四方の縁部は、入射面２３ａを囲み、入射面２３ａの縁よりも外側に位置している。また、第二前段レンズ２６によって集光された光は、第二後段レンズ２４の入射面２４ａに向けて入射面２４ａよりもやや広い領域に照射される。図３に示す領域Ｒ２は、第二前段レンズ２６によって集光された光が照射される領域を示している。領域Ｒ２は矩形状の領域である。領域Ｒ２の四方の外縁部は、入射面２４ａを囲み、入射面２４ａの縁よりも外側に位置している。
【００２５】
第一前段レンズ２５によって集光された光が入射面２３ａよりもやや広い領域に照射され、第二前段レンズ２６によって集光された光が入射面２４ａよりもやや広い領域に照射されるため、例えば、光源およびレンズ同士の位置ズレに起因した輝度ムラの発生を抑制することができる。また、バックライトユニットにおけるレンズ同士の位置公差やレンズの寸法公差などに起因した輝度ムラの発生も抑制することができる。
【００２６】
図３に示すように、第二後段レンズ２４の第一後段レンズ２３側の縁部Ｅ１には、第一前段レンズ２５によって集光された光の外縁部が入射する。また、第一後段レンズ２３の第二後段レンズ２４側の縁部Ｅ２には、第二前段レンズ２６によって集光された光の外縁部が入射する。
【００２７】
図２に示すように、第二前段レンズ２６から第一後段レンズ２３を経由して拡散部材２７に入射する第一入射光Ｃ１は、拡散部材２７によって拡散される。このとき、第一入射光Ｃ１の一部は、拡散部材２７から第一後段レンズ２３の光軸方向に沿った第一出射光Ｄ１として出射される。つまり、第一出射光Ｄ１は、拡散部材２７によって拡散された光のうち第一後段レンズ２３の光軸方向に沿った成分の光である。
【００２８】
また、第一前段レンズ２５から第二後段レンズ２４を経由して拡散部材２７に入射する第二入射光Ｃ２は、拡散部材２７によって拡散される。このとき、第二入射光Ｃ２の一部は、拡散部材２７から第二後段レンズ２４の光軸方向に沿った第二出射光Ｄ２として出射される。つまり、第二出射光Ｄ２は、拡散部材２７によって拡散された光のうち第二後段レンズ２４の光軸方向に沿った成分の光である。
【００２９】
ここで、図４を参照して、拡散部材２７からの出射された光の拡散角と光の相対強度との関係について説明する。図４において、相対強度は、拡散角が０°で出射された光の強度を「１（１．０）」とする相対値で示す。ここで、拡散部材２７から拡散角が０°で出射された光は、拡散部材２７に入射する入射光に対して平行な光である。そして、例えば、拡散角が３０°の光は、拡散部材２７に入射する入射光に対して３０°傾斜した光である。図４に示すように、拡散部材２７から出射された光は、拡散角が大きくなるに従って相対強度が低下する。例えば、拡散角が約２５°のときの出射光の相対強度は、０．３となる。
【００３０】
図２に示すように、第一前段レンズ２５から第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に入射した光は、第二後段レンズ２４の光軸ＡＸ２に対する傾斜角θ４が所定角度以上である光となって第二後段レンズ２４から出射される。また、第二前段レンズ２６から第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１に入射した光は、第一後段レンズ２３の光軸に対する傾斜角θ３が所定角度以上である光となって第一後段レンズ２３から出射される。なお、図２に便宜上示した軸線ＡＸ０は、光軸ＡＸ１，ＡＸ２と平行な軸線である。
【００３１】
所定角度は、第三出射光Ｄ１３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度、および第四出射光Ｄ２４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度が所定値以下となる角度である。第三出射光Ｄ１３は、第一入射光Ｃ１のうち、第一入射光Ｃ１の入射方向に沿って拡散部材２７から出射される光である。第四出射光Ｄ２４は、第二入射光Ｃ２のうち、第二入射光Ｃ２の入射方向に沿って拡散部材２７から出射される光である。ここで所定値は、ヘッドアップディスプレイ装置１によって画像を表示したときに運転者Ｄに第一出射光Ｄ１および第二出射光Ｄ２が視認されにくくなる（または視認されなくなる）値である。例えば、第三出射光Ｄ１３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度および第四出射光Ｄ２４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度をそれぞれ０．３以下とすることで、ヘッドアップディスプレイ装置１によって画像を表示したときに運転者Ｄに第一出射光Ｄ１の光が視認されにくくなる（または視認されなくなる）。つまり、色ムラの原因となる光（第一前段レンズ２５および第二前段レンズ２６から出射される光の外縁部）が運転者Ｄに視認されにくくなる。この構成によって、ヘッドアップディスプレイ装置１によって表示される画像の色ムラおよび輝度ムラを抑制できる。なお、相対強度を０．３のとき、傾斜角θ４および傾斜角θ３は、約２５°である。また、例えば、傾斜角θ４および傾斜角θ３を、相対強度が０．３となる角度の２倍程度（すなわち約５０°）とすることで、色ムラの原因となる光は、運転者Ｄに実質的に視認されなくなる。
【００３２】
なお、実施形態において、拡散部材２７は出射面２３ｂおよび出射面２４ｂと液晶表示部１０との間に複数設けられていてもよい。この場合、所定角度は、複数の拡散部材２７の合成した拡散特性に対して、相対強度が所定値以下となる角度とされる。
【００３３】
次に、図５を参照して実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の試験例について説明する。図５において、横軸は、拡散部材２７における第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４の隣接方向の位置を示している。縦軸は、拡散部材２７から光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に沿って出射された光の相対強度を示している。図５の相対強度は、第一前段レンズ２５から第一後段レンズ２３および拡散部材２７を経由して光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に沿って出射された光の強度を「１（１．０）」としたときの相対値である。図５の境界線Ｓ１は、拡散部材２７における第一後段レンズ２３と第二後段レンズ２４との境界に対応する位置を示している。
【００３４】
図５のデータＰ１は、図２に示す傾斜角θ３および傾斜角θ４が２５°のときの相対強度であり、データＰ２は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が３０°のときの相対強度であり、データＰ３は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が３５°のときの相対強度であり、データＰ４は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が４０°のときの相対強度であり、データＰ５は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が４５°のときの相対強度であり、データＰ６は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が５０°のときの相対強度であり、データＰ７は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が５５°のときの相対強度である。
【００３５】
第一後段レンズ２３と第二後段レンズ２４との境界に対応する位置では、互いに隣接する第一前段レンズ２５および第二前段レンズ２６からの光が重なり合うため、他の位置と比較して拡散部材２７から出射される光の相対強度が高くなる。相対強度は、第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１および第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に対応する位置において、第一後段レンズ２３と第二後段レンズ２４との境界に対応する位置（境界線Ｓ１）に近づくほど指数関数的に増加する。第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１および第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に対応する位置において、相対強度は、傾斜角θ３および傾斜角θ４が大きくなるほど、小さくなる。つまり、第一前段レンズ２５および第二前段レンズ２６からの出射光が重なることによる影響が小さくなる。つまり、傾斜角θ３および傾斜角θ４が大きくなるほど、色ムラや輝度ムラの原因となる光（第一前段レンズ２５および第二前段レンズ２６から出射される光の外縁部）が運転者Ｄに視認されにくくなる。例えば、傾斜角θ３および傾斜角θ４が５０°以上のときの境界線Ｓ１における相対強度は１．１未満となる。このとき、色ムラや輝度ムラの原因となる光のみの実質的な相対強度は、０．１である。傾斜角θ３および傾斜角θ４が５０°以上とすることで、色ムラや輝度ムラの原因となる光は、運転者ＤのアイボックスＥＢ（図１参照）の外側に向けて拡散されることになり、実質的に視認されなくなる。
【００３６】
実施形態のバックライトユニット２０においては、第一前段レンズ２５から第一後段レンズ２３および拡散部材２７を経由して第一後段レンズ２３の光軸方向に沿って出射される光Ｄ３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度は、第二所定値以下とされる。例えば、拡散部材２７における同じ位置から出射される光Ｄ３と第一出射光Ｄ１とを比較した場合に、光Ｄ３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度が第二所定値以下である。また、第二前段レンズ２６から第二後段レンズ２４および拡散部材２７を経由して第二後段レンズ２４の光軸方向に沿って出射される光Ｄ４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度は、第二所定値以下とされる。例えば、拡散部材２７における同じ位置から出射される光Ｄ４と第二出射光Ｄ２とを比較した場合に、光Ｄ４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度が第二所定値以下である。第二所定値は、運転者Ｄが光Ｄ３および光Ｄ４を視認でき、第一出射光Ｄ１および第二出射光Ｄ２を視認しにくく（視認できなく）なる相対強度の値である。例えば、第二所定値は、０．１である。
【００３７】
ここで、傾斜角θ４が５０°の場合、第一前段レンズ２５の縁から第二後段レンズ２４の縁部に向かう光の傾斜角θ１を、２５°以上としてもよい。ここで傾斜角θ１は、第一前段レンズ２５の光軸ＡＸ３に対する傾斜角である。また、傾斜角θ３が５０°の場合、第二前段レンズ２６の縁から第一後段レンズ２３の縁部に向かう光の傾斜角θ２を、２５°以上としてもよい。この構成により、第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４の曲率半径を大きくすることができる。例えば、第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４の曲率半径を大きくすることで、第一後段レンズ２３および第二後段レンズ２４と、拡散部材２７との間の隙間を小さくすることができる。なお、実施形態において、光軸ＡＸ３は、光軸ＡＸ１と同軸上にあり、光軸ＡＸ４は、光軸ＡＸ２と同軸上にある。
【００３８】
以上説明したように、実施形態に係るバックライトユニット２０は、第一光源２２ａと、第一光源２２ａと対向して配置されており、第一光源２２ａから出射される光を集光する第一前段レンズ２５と、第一前段レンズ２５の出射面２５ｂと対向して配置されており、第一前段レンズ２５から出射される光を集光する第一後段レンズ２３と、第一光源２２ａに隣接して配置された第二光源２２ｂと、第二光源２２ｂと対向して配置されており、第二光源２２ｂから出射される光を集光する第二前段レンズ２６と、第二前段レンズ２６の出射面２６ｂと対向して配置され、かつ第一後段レンズ２３と縁部Ｅ１，Ｅ２同士がつながっており、第二前段レンズ２６から出射される光を集光する第二後段レンズ２４と、第一後段レンズ２３の出射面２３ｂおよび第二後段レンズ２４の出射面２４ｂと対向して配置された拡散部材２７と、を含み、第一前段レンズ２５によって集光された光の外縁部は第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に入射し、かつ第二前段レンズ２６によって集光された光の外縁部は第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１に入射する。
【００３９】
比較例のバックライトユニットの構成として、マトリクス状に配列された集光レンズを光源からの光を集光するために設ける構成が考えられる。集光レンズにおいて、レンズの色収差に起因して、集光レンズからの出射光の外縁部が黄色くなることがある。隣接する２つの集光レンズにおいて、出射光の外縁部同士が重なり合うことで、バックライトユニットの出射光に色ムラや輝度ムラが発生することがある。
【００４０】
実施形態に係るバックライトユニット２０において、第一前段レンズ２５によって集光された光の外縁部は第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に入射し、かつ第二前段レンズ２６によって集光された光の外縁部は第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１に入射する。この構成により、レンズの色収差によって黄色くなることがある光の外縁部同士が拡散部材２７上で重なり合うことが抑制される。この構成により、バックライトユニット２０は、出射される光Ｌ２の色ムラを抑制できるという効果を奏する。また、第一光源２２ａからの光を第一前段レンズ２５および第一後段レンズ２３によって集光させ、第二光源２２ｂからの光を第二前段レンズ２６および第二後段レンズ２４によって集光させることで、光源からの光の利用効率を高めることができる。したがって、例えば、バックライトユニットの消費電力を削減することができる。
【００４１】
また、実施形態に係るバックライトユニット２０において、第一前段レンズ２５から第二後段レンズ２４の縁部Ｅ２に入射した光は、第二後段レンズ２４の光軸ＡＸ２に対する傾斜角θ３が所定角度以上である光となって第二後段レンズ２４から出射され、第二前段レンズ２６から第一後段レンズ２３の縁部Ｅ１に入射した光は、第一後段レンズ２３の光軸ＡＸ１に対する傾斜角θ３が所定角度以上である光となって前記第一後段レンズから出射される。
【００４２】
傾斜角θ３および傾斜角θ４が、大きくなるほど、拡散部材２７によって拡散された光のうち光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に沿って出射される光の強度は低下する。第一前段レンズ２５によって集光された光の外縁部および第二前段レンズ２６によって集光された光の外縁部の光が、それぞれ縁部Ｅ１，Ｅ２を介して傾斜角θ３および傾斜角θ４で拡散部材２７に入射することで、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２に沿って出射される光の強度は低下する。したがって、バックライトユニット２０は、出射される光Ｌ２の色ムラおよび輝度ムラを抑制できるという効果を奏する。
【００４３】
実施形態に係るバックライトユニット２０において、第二前段レンズ２６から第一後段レンズ２３を経由して拡散部材２７に入射する第一入射光Ｃ１の一部は、第一後段レンズ２３の光軸方向に沿った第一出射光Ｄ１として出射され、第一前段レンズ２５から第二後段レンズ２４を経由して拡散部材２７に入射する第二入射光Ｃ２の一部は、第二後段レンズ２４の光軸方向に沿った第二出射光Ｄ２として出射され、第一入射光Ｃ１のうち入射方向に沿って拡散部材から出射される第三出射光Ｄ１３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度は、所定値以下であり、第二入射光Ｃ２のうち入射方向に沿って拡散部材から出射される第四出射光Ｄ２４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度は所定値以下である。実施形態に係るバックライトユニット２０において、所定値は、０．３である。
【００４４】
実施形態に係るバックライトユニット２０において、第二前段レンズ２６から第一後段レンズ２３を経由して拡散部材２７に入射する第一入射光Ｃ１の一部は、第一後段レンズ２３の光軸方向に沿った第一出射光Ｄ１として出射され、第一前段レンズ２５から第二後段レンズ２４を経由して拡散部材２７に入射する第二入射光Ｃ２の一部は、第二後段レンズ２４の光軸方向に沿った第二出射光Ｄ２として出射され、第一前段レンズ２５から第一後段レンズ２３および拡散部材２７を経由して第一後段レンズ２３の光軸方向に沿って出射される光Ｄ３に対する第一出射光Ｄ１の相対強度は、第二所定値以下であり、第二前段レンズ２６から第二後段レンズ２４および拡散部材２７を経由して第二後段レンズ２４の光軸方向に沿って出射される光Ｄ４に対する第二出射光Ｄ２の相対強度は、第二所定値以下である。実施形態に係るバックライトユニット２０において、第二所定値は、０．１である。
【００４５】
実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、バックライトユニット２０と、バックライトユニット２０から照射される光によって画像を投影する液晶表示部１０と、を含み、バックライトユニット２０は、第一光源２２ａと、第一光源２２ａと対向して配置されており、第一光源２２ａから出射される光を集光する第一前段レンズ２５と、第一前段レンズ２５の出射面２５ｂと対向して配置されており、第一前段レンズ２５から出射される光を集光する第一後段レンズ２３と、第一光源２２ａに隣接して配置された第二光源２２ｂと、第二光源２２ｂと対向して配置されており、第二光源２２ｂから出射される光を集光する第二前段レンズ２６と、第二前段レンズ２６の出射面２６ｂと対向して配置され、かつ第一後段レンズ２３と縁部Ｅ１同士がつながっており、第二前段レンズ２６から出射される光を集光する第二後段レンズ２４と、第一後段レンズ２３の出射面２３ｂおよび第二後段レンズ２４の出射面２４ｂと対向して配置された拡散部材２７と、を有し、第一前段レンズ２５によって集光された光の外縁部は第二後段レンズ２４の縁部Ｅ１に入射し、かつ第二前段レンズ２６によって集光された光の外縁部は第一後段レンズ２３の縁部に入射する。
【００４６】
実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、実施形態に係るバックライトユニット２０によって液晶表示部１０へ光を照射することで、投影する画像における色むらの発生を抑制できるという効果を奏する。
【００４７】
なお、上述の実施形態においては、バックライトユニット２０が２つの光源２２ａ，２２ｂ、２つの前段レンズ２５，２６、および２つの後段レンズ２３，２４を含む構成を例に説明した。しかし、バックライトユニット２０は、光源、前段レンズ、および後段レンズをそれぞれ３つ以上含んで構成されていてもよい。この場合、例えば光源、前段レンズ、および後段レンズは、マトリクス状に配列され、後段レンズの縁部同士はつなげられる。
【符号の説明】
【００４８】
１  ヘッドアップディスプレイ装置
１０  液晶表示部
２０  バックライトユニット
２１  基材
２２ａ  第一光源
２２ｂ  第二光源
２３  第一後段レンズ
２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ  入射面
２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂ  出射面
２４  第二後段レンズ
２５  第一前段レンズ
２６  第二前段レンズ
２７  拡散部材
３０  反射部材
１００  車両
１０３  表示部材
１０３ｓ  反射面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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