(57)【要約】【課題】発熱した部品を冷却する際に発せられる外部への作動音を低減することができるヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】ヘッドアップディスプレイは、空気を内部に取り入れるための吸気開口３５と、取り入れた空気を外部へ排出するための排気開口３６とが形成されているとともに、内部に空気の通路であるダクト６０が形成された筐体１０と、筐体１０内に収容された複数の発熱部品１１、２８と、空気の取り入れ及び排出をする送風装置３７と、を備える。複数の発熱部品１１、２８は、ダクト６０を画定する壁体３４に開けられた露出孔３８、３９により、ダクト６０内に露出した状態で取り付けられている。送風装置３７は、吸気開口３５から排気開口３６までの空気の通路を形成するダクト６０の内部に設置される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を内部に取り入れるための吸気開口と、取り入れた前記空気を外部へ排出するための排気開口とが形成されているとともに、内部に前記空気の通路であるダクトが形成された筐体と、
前記筐体内に収容された複数の発熱部品と、
前記空気の取り入れ及び排出をする送風装置と、を備え、
前記複数の発熱部品は、前記ダクトを画定する壁体に開けられた開口により、該ダクト内に露出した状態で取り付けられており、
前記送風装置は、前記吸気開口から前記排気開口までの前記空気の通路を形成する前記ダクトの内部に設置されていることを特徴とするヘッドアップディスプレイ。
【請求項２】
前記送風装置は、前記吸気開口と前記排気開口の略中間点に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項３】
前記複数の発熱部品は、前記排気開口よりも前記吸気開口に近い位置に配置された光変調装置と、前記吸気開口よりも前記排気開口に近い位置に配置された光源装置とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項４】
前記吸気開口を覆う防塵フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項５】
前記筐体は、第１筐体と第２筐体とから構成され、
前記ダクトを画定する前記壁体がそれぞれに形成された前記第１筐体及び前記第２筐体を合体することで、前記ダクトが形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【請求項６】
前記発熱部品には、前記ダクト内に突出したヒートシンクが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載されるヘッドアップディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるヘッドアップディスプレイは、光源装置や光変調装置などの複数の発熱部品を有している。これら発熱部品による温度上昇を抑制するため、種々の工夫が施されている。
【０００３】
ヘッドアップディスプレイと同様、光源装置と光変調装置を用いた製品としてプロジェクタがある。発熱した部材を冷却することは、プロジェクタの機能を維持し続けるために重要である。特許文献１に開示されるプロジェクタは、ある一側面に設置される吸気用開口部及び排気用開口部と、外気を外装筐体内部に吸気する吸気口を有する吸気ダクトと、外装筐体内部の内気を外部に排気する排気口を有する排気ダクトと、吸気及び排気を行うための吸気ファン、排気ファンと、を備えている。なお、吸気口には、吸気する外気を清浄化するフィルタを備えている。このような吸気ファン、及び排気ファンによる強制空冷によって、光源装置や光変調装置などの発熱部材が冷却される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−００８１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたプロジェクタは、発熱部材を冷却するために吸気、排気ファンを作動させる必要がある。しかしながら、これらのファンの作動音が利用者にとって不快な音として感じられる場合がある。特に、自動車等の車内に搭載するヘッドアップディスプレイから発せられる作動音は、快適なドライブの妨げとなる。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、発熱した部品を冷却する際に発せられる外部への作動音を低減することができる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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るヘッドアップディスプレイは、空気を内部に取り入れるための吸気開口と、取り入れた前記空気を外部へ排出するための排気開口とが形成されているとともに、内部に前記空気の通路であるダクトが形成された筐体と、前記筐体内に収容された複数の発熱部品と、前記空気の取り入れ及び排出をする送風装置と、を備え、前記複数の発熱部品は、前記ダクトを画定する壁体に開けられた開口により、該ダクト内に露出した状態で取り付けられており、前記送風装置は、前記吸気開口から前記排気開口までの前記空気の通路を形成する前記ダクトの内部に設置されていることを特徴とする。
【０００８】
前記送風装置は、前記吸気開口と前記排気開口の略中間点に配置されていてもよい。
【０００９】
前記複数の発熱部品は、前記排気開口よりも前記吸気開口に近い位置に配置された光変調装置と、前記吸気開口よりも前記排気開口に近い位置に配置された光源装置とを有してもよい。
【００１０】
前記吸気開口を覆う防塵フィルタをさらに備えていてもよい。
【００１１】
前記筐体は、第１筐体と第２筐体とから構成され、前記ダクトを画定する壁体が、それぞれに形成された前記第１筐体及び前記第２筐体を合体することで、前記ダクトが形成されていてもよい。
【００１２】
前記発熱部品には、前記ダクト内に突出したヒートシンクが取り付けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、発熱した部品を冷却する際に発せられる外部への作動音を低減することができるヘッドアップディスプレイを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイが車両に搭載された様子を示した概略図。
【図２】本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの斜視図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの一部（下側の一部）を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂで示した断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの一部（上側の一部）を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中の矢視ＩＶｂ−ＩＶｂで示した断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係るヘッドアップディスプレイの内部を示した概略平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイを図面を参照して説明する。本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１は、図１に示すように、車両１００のダッシュボード１０２内に設けられる。ヘッドアップディスプレイ１は、表示画像をフロントガラス１０１で反射させることにより、運転者１１０に表示画像の虚像１２０を視認させるための装置である。なお、図中の虚像１２０は、理解を容易にするため、模式的に示したものである。
【００１６】
図２は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１の外観を示している。図に示すように、ヘッドアップディスプレイ１は、下部筐体１０（第１筐体）及び上部筐体５０（第２筐体）を嵌合（合体）させることで、その外形が形成されている。上部筐体５０に形成された開口５１には、透明のカバーガラス５２が嵌められている。ヘッドアップディスプレイ１が表示する表示画像の光は、このカバーガラス５２を通して射出される。
【００１７】
次に、本発明の第１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。図３（ａ）に示すように、下部筐体１０にはヘッドアップディスプレイ１の種々の構成部品が収容されている。そこで、光の経路上にあるヘッドアップディスプレイ１の各構成部品の詳細について、光の経路順に説明する。
【００１８】
ヘッドアップディスプレイ１の光源装置として、金属回路基板１１上に、赤色ＬＥＤ１２、緑色ＬＥＤ１３、及び青色ＬＥＤ１４が取り付けられている。赤色ＬＥＤ１２、緑色ＬＥＤ１３、及び青色ＬＥＤ１４は、金属回路基板１１からの電力供給を受けて、それぞれ赤色、緑色、青色の光を射出する。金属回路基板１１は、軽量でありながら熱伝導性が高い材料、例えば、アルミニウム材から形成されている。赤色ＬＥＤ１２、緑色ＬＥＤ１３、及び青色ＬＥＤ１４から射出された各光は、それぞれＬＥＤに対向するように配されたコリメータレンズ１５、１６、１７に入射する。
【００１９】
コリメータレンズ１５、１６、１７は、例えば、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる。各コリメータレンズ１５、１６、１７は、入射した光を平行化し、平行化した光を種々のミラーに射出する。
【００２０】
ダイクロイックミラー１８には、コリメータレンズ１５から平行化された赤色の光が入射する。ダイクロイックミラー１８は、赤色の光を反射し、緑色及び青色の光を透過する光学特性を有する。ダイクロイックミラー１８は、ガラス基板にこのような光学特性を有する薄膜がコーティングされて形成されている。
【００２１】
ダイクロイックミラー１９には、コリメータレンズ１６から平行化された緑色の光が入射する。ダイクロイックミラー１９は、緑色の光を反射し、青色の光を透過する光学特性を有する。ダイクロイックミラー１９は、ガラス基板にこのような光学特性を有する薄膜がコーティングされて形成されている。
【００２２】
平面鏡２０には、コリメータレンズ１７から平行化された青色の光が入射する。平面鏡２０は、青色の光を反射する光学特性を有する。平面鏡２０は、ガラス基板にこのような光学特性を有する薄膜がコーティングされて形成されている。このように、ダイクロイックミラー１８、１９、及び平面鏡２０に反射した各色の光は、同軸化されてコンデンサーレンズ２１に向けて射出される。
【００２３】
コンデンサーレンズ２１は、例えば、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる。コンデンサーレンズ２１は、同軸化された各色の光を集光し、ライトトンネル２２へ射出する。
【００２４】
ライトトンネル２２は、４枚の平面鏡がその反射面を内側にして中空の柱を形成するように貼り合わされたものである。ライトトンネル２２を通過した各色の光は混色され、色ムラのない均一な光を得ることができる。そして、ライトトンネル２２は、均一にした光を第１リレーレンズ２３に射出する。
【００２５】
第１リレーレンズ２３は、例えばポリカーボネート等の透明樹脂からなる。第１リレーレンズ２３は、ライトトンネル２２から入射した光を、後述する光変調装置で適正な照射サイズとなるように結像させて、平面鏡２４に射出する。平面鏡２４は、ガラス基材に、例えばアルミニウム等の金属が蒸着されたものである。平面鏡２４は、下部筐体１０の内部スペースを小さくするために、光路を折り曲げ、入射した光を第２リレーレンズ２５に射出する。第２リレーレンズ２５は、例えばポリカーボネート等の透明樹脂からなる。第２リレーレンズ２５は、平面鏡２４から入射した光を、後述する光変調装置で適正な照射サイズとなるように結像させて、プリズム２６に射出する。
【００２６】
プリズム２６は、ガラス基材からなり、第２リレーレンズ２５から入射した光を後述する光変調装置へ射出する。また、プリズム２６は、光変調装置から射出された光を投射レンズ装置２７へ導く役割を果たす。
【００２７】
ヘッドアップディスプレイ１の光変調装置は、光変調素子であるＤＭＤ２８（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）と、ＤＭＤ２８の内部に設けられた内部ヒータ２９とから構成されている。ＤＭＤ２８は、プリズム２６から入射した赤色光、緑色光、及び青色光を、外部から入力される映像信号に従って変調する。なお、ＤＭＤ２８は、入射した光を１００％反射利用できるわけではない。そのため、ＤＭＤ２８は、発熱により、高温環境下において画素欠陥の不具合が発生し易いという問題がある。一方、内部ヒータ２９は、低温環境下におけるＤＭＤ２８の動作を保障するために備えられている。内部ヒータ２９は、低温環境下において、ＤＭＤ２８の温度を上昇させる。
【００２８】
投射レンズ装置２７は、１つ又は複数のレンズを有するレンズ群を複数備えている。投射レンズ装置２７は、フォーカス調整する機能を有し、後述するスクリーン３１に拡大投射するための光を平面鏡３０に射出する。
【００２９】
平面鏡３０は、ガラス基材に、例えばアルミニウム等の金属が蒸着されたものである。平面鏡３０は、下部筐体１０の内部スペースを小さくするため、光路を折り曲げ、入射した光をスクリーン３１に射出する。
【００３０】
スクリーン３１は、例えばポリカーボネート等の透明樹脂からなる。スクリーン３１の光射出面には、微細な凹凸が形成されており、平面鏡３０から入射した画像光を、投影するためのものである。
【００３１】
平面鏡３２は、ガラス基材に、例えばアルミニウム等の金属が蒸着されたものである。平面鏡３２は、下部筐体１０の内部スペースを小さくするため、光路を折り曲げ、入射した光を凹面鏡３３に射出する。
【００３２】
凹面鏡３３は、例えばポリカーボネート等の樹脂に、アルミニウム等の金属を蒸着させて反射面を形成したものである。このようにして形成された反射面は凹面となっており、平面鏡３２にて反射された画像光が拡大されて虚像が表示される。
【００３３】
以上の構成により、赤色ＬＥＤ１２、緑色ＬＥＤ１３、及び青色ＬＥＤ１４から射出された光は、上述した種々の部品を介することで、カバーガラス５２（図４（ａ））からフロントガラス１０１に射出される。これにより、運転者１１０に表示画像の虚像を視認させることができる。一方で、ヘッドアップディスプレイ１が駆動することで、内部に収容された種々の構成部品は発熱する。ヘッドアップディスプレイ１の機能を維持するために、これらの発熱部品をいかに効率よく冷却するかが重要である。そこで、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１において、発熱した部品を冷却するための構成について説明する。
【００３４】
図３（ａ）、（ｂ）、及び図４（ｂ）に示すように、下部筐体１０、及び上部筐体５０には、ダクト６０を形成するための凸部であるダクト形成壁３４、５３が形成されている。この下部筐体１０と上部筐体５０とを嵌合（合体）させることで、互いのダクト形成壁３４、５３が突き合わされ、空気の通路であるダクト６０が画定される（図５）。なお、図３（ａ）に示すように、ダクト６０は、平面視して略Ｊ字状でヘッドアップディスプレイ１内に形成される。
【００３５】
下部筐体１０は、例えば、黒色のポリカーボネートからなり、上述した各構成部品を固定、収容する。また、上部筐体５０も同様に、例えば黒色のポリカーボネートからなる。図４（ａ）に示すように、上部筐体５０の上面には、凹面鏡３３（図３（ａ））からの画像光を射出するための開口５１が設けられている。また、この開口５１には、ゴミの進入を防ぐためのプレート状のカバーガラス５２が嵌められている。カバーガラス５２は、例えば、透明のポリカーボネートからなる。
【００３６】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、下部筐体１０の図中下面であり、ダクト６０の一端には、外部から空気を取り入れるための開口である吸気開口３５が形成されている。また、図３（ａ）に示すように、下部筐体１０の側面であり、ダクト６０の他端には、ダクト６０内の空気を外部に排出するための孔である排気開口３６が形成されている。
【００３７】
送風装置３７は、例えば軸流式の送風機であって、軸方向から空気を吸い込み、軸方向へ送風する。図３（ａ）に示すように、送風装置３７は、ダクト６０内の吸気開口３５と排気開口３６との略中間に位置する。送風装置３７が作動すると、空気は吸気開口３５から取り入れられ、ダクト６０を通り、排気開口３６から排出される。なお、図中の矢印は、送風装置３７が作動することによる空気の流れを示している。送風装置３７を、吸気開口３５と排気開口３６との略中間であるダクト６０内に位置させることにより、送風装置３７の作動音が、吸気開口３５及び排気開口３６から漏れにくくなる。これにより、ヘッドアップディスプレイ１から発せられる音を低減することができ、快適な車内環境を確保することができる。なお、送風装置３７は、吸気開口３５と排気開口３６の近傍に設置するなど、直接的に開口から作動音が漏れるような設置状況を避ければよい。すなわち、吸気開口３５、あるいは排気開口３６から奥まった位置に送風装置３７を設置することで、外部に発せられる作動音を低減することができる。
【００３８】
また、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ＤＭＤ２８は、吸気開口３５近傍のダクト形成壁３４に取り付けられている。なお、ＤＭＤ２８が取り付けられたダクト形成壁３４には、ＤＭＤ２８の背面側をダクト６０に露出するための孔であるＤＭＤ露出孔３８が形成されている。また、図３（ａ）に示すように、金属回路基板１１は、排気開口３６近傍のダクト形成壁３４に取り付けられている。なお、金属回路基板１１が取り付けられたダクト形成壁３４には、金属回路基板１１の背面側をダクト６０に露出するための孔である金属回路基板露出孔３９が形成されている。このように、ＤＭＤ２８及び金属回路基板１１の取付位置に露出孔を形成することにより、ＤＭＤ２８、及び金属回路基板１１で発熱した熱を、ダクト６０に放散することが可能となる。特に、ＤＭＤ２８は、高温環境下において画素欠陥の不具合が発生し易い。そのため、ＤＭＤ２８は、低温な外気が取り込まれる吸気開口３５の近傍に設けることで、効率的に冷却できるように配慮されている。
【００３９】
このように、送風装置３７をダクト６０の中間部に設けることで、送風装置３７の作動音が吸気開口３５及び排気開口３６から漏れにくくなる。そのため、ヘッドアップディスプレイ１から生じる騒音を低減することが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ１においては、吸気開口３５、ＤＭＤ露出孔３８、金属回路基板露出孔３９、送風装置３７、及び排気開口３６が、一連のダクトで繋がっている。そのため、１つの送風装置３７で、複数の発熱体に対して安定した送風が行えて省電力化が図れるとともに、効率的に発熱体を冷却することが可能となる。このように、効率的な冷却が可能であるため、送風装置３７にかかる負荷を低減でき、ひいては、送風装置３７が発する作動音を低減することができる。
【００４１】
また、外気の取り入れ口である吸気開口３５の近傍には、高温時の動作が不安定となりやすいＤＭＤ２８を配置しダクト６０へ露出させている。そのため、安定したヘッドアップディスプレイ１の動作を確保する上で、最も冷却を優先したいＤＭＤ２８に、取り入れたばかりの外気を送風することができる。これにより、効率的に発熱部品を冷却することができ、ヘッドアップディスプレイ１自体の正常な動作を確保することが可能となる。
【００４２】
さらに、空気の送風路となるダクト６０は、ダクト形成壁３４、５３が形成された下部筐体１０、及び上部筐体５０を嵌合することで形成することができる。このように、ダクト６０を形成するために、別途新たな専用部品を必要しない。そのため、ヘッドアップディスプレイ１の製造コストを低減することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態に係るヘッドアップディスプレイ２０１について、図６を参照して説明する。なお、上述した第１実施形態と異なる点は、金属回路基板１１の背面にＬＥＤ放熱用ヒートシンク４０が、ＤＭＤ２８の背面にＤＭＤ放熱用ヒートシンク４１が設けられて、ダクト６０内に突出している点である。その他の構成については、上述の実施形態と同様であるため、図中の符号も基本的に同じものを使用している。
【００４４】
ＬＥＤ放熱用ヒートシンク４０及びＤＭＤ放熱用ヒートシンク４１は、例えばアルミニウムからなり、輻射率の向上を図るためその表面にはアルマイト処理が施されている。また、アルマイト処理は、輻射による放熱効果を高めるために黒色であることが好ましい。このように、アルマイト処理されたＬＥＤ放熱用ヒートシンク４０及びＤＭＤ放熱用ヒートシンク４１は、電熱をダクト６０内の空気に輻射放熱する。これにより、金属回路基板１１及びＤＭＤ２８をより効果的に冷却することが可能となる。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形や改良が可能である。例えば、吸気開口３５を覆う防塵フィルタを設けることも可能である。これにより、外気に含まれる塵埃が送風装置３７に到達することを低減することができる。そのため、送風装置３７の耐久性を向上させることができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、２０１        ヘッドアップディスプレイ
１０              下部筐体
１１              金属回路基板
１２              赤色ＬＥＤ
１３              緑色ＬＥＤ
１４              青色ＬＥＤ
１５、１６、１７  コリメータレンズ
１８、１９        ダイクロイックミラー
２０、２４、３０、３２  平面鏡
２１              コンデンサーレンズ
２２              ライトトンネル
２３              第１リレーレンズ
２５              第２リレーレンズ
２６              プリズム
２７              投射レンズ装置
２８              ＤＭＤ
２９              内部ヒータ
３１              スクリーン
３３              凹面鏡
３４、５３        ダクト形成壁
３５              吸気開口
３６              排気開口
３７              送風装置
３８              ＤＭＤ露出孔
３９              金属回路基板露出孔
４０              ＬＥＤ放熱用ヒートシンク
４１              ＤＭＤ放熱用ヒートシンク
５０              上部筐体
５１              開口
５２              カバーガラス
６０              ダクト
１００            車両
１０１            フロントガラス
１０２            ダッシュボード
１１０            運転者
１２０            虚像
【図１】
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【図２】
2014146742.tif 000004
【図３】
2014146742.tif 000005
【図４】
2014146742.tif 000006
【図５】
2014146742.tif 000007
【図６】
2014146742.tif 000008