JP2014195218A - プロジェクタ及びヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源部とその冷却部との間の熱の受け渡しを効率良く行うことができ、光源部を効果的に冷却することが可能なプロジェクタを提供する。
【解決手段】プロジェクタ１は、ハウジング１０の内側に臨むようハウジング１０に設けられ、ハウジング１０より低温になる冷却平面１４２１ｃを有する加熱冷却部１４ｃのペルチェ素子１４２ｃと、ペルチェ素子１４２ｃから離隔してハウジング１０の内部に収容されて光ビームを出射し、光軸の位置及び傾きの調整が可能であるとともにその光軸調整に伴い変位してもペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃに対してなす角が常に一定である側面１１０６ｃを有する光源部１１ｃと、ＬＤ１１０１ｃの光軸調整に伴う光源部１１ｃの変位に追随してペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃと光源部１１ｃの側面１１０６ｃとの各々に面接触して熱的に接続する熱伝達部材１４６ｃと、を備える。
【選択図】図１０

Description

本発明はプロジェクタ及びヘッドアップディスプレイ装置に関する。

プロジェクタやヘッドアップディスプレイ装置などの装置には、映像をスクリーンに投影するための光源として例えばレーザダイオードを利用したレーザモジュールを搭載しているものがある。レーザダイオードは性能に温度依存性があり、高温になるとその性能が大きく損なわれる。これにより、レーザモジュールには発光とともに発熱するレーザダイオードを冷却するための冷却器が併設されていることが多い。このような発熱体の冷却に関して、従来の冷却構造が例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１に記載された従来の実装部品の冷却構造は発熱体である半導体素子にヒートシンクを接触させて冷却する構造をなす。板バネや弾性部材を用いて、半導体素子に対する水平方向及び垂直方向から半導体素子に向けてヒートシンクを押し付けている。これにより、半導体素子とヒートシンクとの接合を強化して冷却性能の向上を図っている。

特開平１０−７０２２２号公報

ここで、レーザモジュールについて考えると、レーザモジュールでは発熱体であるレーザダイオードをその光軸調整のために変位させることがある。したがって、上記従来の冷却構造をレーザモジュールに対して採用すると、レーザダイオードの変位に対応することができず、レーザダイオード（発熱体）と冷却器（ヒートシンク）との間に局部的に大きな間隙が生じる可能性がある。このため、例えば熱伝導グリスをその間隙に多量に充填して対応する必要がある。熱伝導グリスは金属材料などと比較して熱伝導率が低く、レーザダイオードを効果的に冷却することができない虞がある。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、光源部とその冷却部との間における熱の受け渡しを効率良く行うことができ、光源部を効果的に冷却することが可能なプロジェクタ及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明のプロジェクタは、ハウジングの内側に臨むよう前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングより低温になる冷却平面を有する冷却部と、前記冷却部から離隔して前記ハウジングの内部に収容されて光ビームを出射し、光軸の位置及び傾きの調整が可能であるとともに前記調整に伴い変位しても前記冷却部の前記冷却平面に対してなす角が常に一定である外平面を有する光源部と、前記調整に伴う前記光源部の変位に追随して前記冷却部の前記冷却平面及び前記光源部の前記外平面各々に面接触して熱的に接続する熱伝達部材と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、光軸調整のために光源部を変位させても、その変位に追随して熱伝達部材が冷却部の冷却平面と光源部の外平面とに常に面接触する。すなわち、光源部と冷却部とが熱伝達部材を介して常に熱的に接続される。したがって、例えば金属などの熱伝導率が比較的高い材料で熱伝達部材を形成すると、プロジェクタの光源部と冷却部との間における熱の受け渡しを効率良く行うことができる。なお、光源部と熱伝達部材との間と熱伝達部材と冷却部との間との各々にグリスなどの他の部材が介在しても良い。

また、上記構成のプロジェクタにおいて、前記光源部に向けて前記熱伝達部材を押し付ける加圧部を備えることを特徴としている。

この構成によれば、熱伝達部材が光源部の外平面に面接触する作用が高まる。すなわち、光源部と冷却部との熱的な接続状態が向上する。したがって、光源部と冷却部との間における熱の受け渡しの効率が一層向上する。

また、上記構成のプロジェクタにおいて、前記加圧部は、前記ハウジングの内部の前記光源部に対して前記熱伝達部材を隔てた箇所に設けられ、前記ハウジングの内面から内側に向けて突出して弾性的に変位可能なバネ部と、前記熱伝達部材に設けられ、前記バネ部に向けて突出して前記バネ部の弾性力に抗して前記バネ部の先端部に接触して前記バネ部を弾性変形させる接触片と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、簡便な構成で、熱伝達部材が光源部の外平面に面接触する作用を高めることができる。したがって、光源部と冷却部との間における熱の受け渡しの効率を容易に向上させることが可能である。

また、上記構成のプロジェクタにおいて、前記加圧部は、前記バネ部と、前記接触片と、からなる対を複数備えることを特徴としている。

この構成によれば、光軸調整に伴う光源部の変位に対する熱伝達部材の追随性が向上する。したがって、光源部と冷却部との熱的な接続状態も向上する。

また、上記構成のプロジェクタにおいて、前記冷却部は、前記冷却平面を有する熱伝導部材と、前記熱伝導部材に対向するよう前記ハウジングの外部に配置した、前記ハウジングの外部から前記熱伝導部材を冷却する冷却器と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、冷却部が熱伝導部材と、冷却器とを備える構成であっても、光源部と冷却部との間における熱の受け渡しを効率良く行うことができる。

また本発明では、ヘッドアップディスプレイ装置が上記プロジェクタを備えることとした。

この構成によれば、ヘッドアップディスプレイ装置において、光軸調整のために光源部を変位させても、その変位に追随して熱伝達部材が冷却部の冷却平面と光源部の外平面とに常に面接触して熱的に接続する。したがって、例えば金属などの熱伝導率が比較的高い材料で熱伝達部材を形成すると、ヘッドアップディスプレイ装置の光源部と冷却部との間における熱の受け渡しを効率良く行うことができる。

本発明の構成によれば、光源部とその冷却部との間の熱の受け渡しを効率良く行うことができ、光源部を効果的に冷却することが可能なプロジェクタ及びヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態のヘッドアップディスプレイ装置のプロジェクタの構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの分解斜視図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの平面図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングとその周辺の構成を示す断面斜視図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部周辺の構成を示す部分拡大断面斜視図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部周辺の構成を示す部分拡大斜視図にして、光源部のあおり調整を行っている状態を示すものである。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部周辺の構成を示す部分拡大斜視図にして、光源部のあおり調整を行っている状態を示すものである。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す断面側面図である。 本発明の第１実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す部分拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す部分拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す部分拡大斜視図である。 本発明の第３実施形態のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す断面側面図である。

以下、本発明の実施形態を図１〜図１３に基づき説明する。なおここでは、車両用のヘッドアップディスプレイ装置を例に掲げて説明する。以下、ヘッドアップディスプレイ装置をＨＵＤ（Head-Up Display）装置と称する。

＜第１実施形態＞
最初に、本発明の第１実施形態のＨＵＤ装置について、図１を用いてその構成の概略を説明する。図１はＨＵＤ装置の概略構成図である。

図１に示すように、ＨＵＤ装置１００は車両８に搭載される。なお、ＨＵＤ装置１００は車両に限らず、他の乗り物（例えば航空機等）に搭載されても良い。ＨＵＤ装置１００はプロジェクタ１から走査レーザ光７（投射光）を車両８のフロントガラス８１に向けて投射し、投影像をユーザの視野内に重ねて表示する表示装置である。図１において、一点鎖線の矢印６は車両８の運転席に座っているユーザの視線を示す。

フロントガラス８１の内面には、例えばハーフミラーなどの半透過性の反射材料を用いて形成されるコンバイナ８２が貼り付けられる。コンバイナ８２にプロジェクタ１から走査レーザ光７が投射されることによって、コンバイナ８２の所定領域に虚像が形成される。このため、車両の前方（すなわち視線６の方向）を見ているユーザは、車両８の前方の外界像と、プロジェクタ１から投射される投射画像とを同時に視認することができる。

続いて、プロジェクタ１の構成について、図２を用いて説明する。図２はプロジェクタの構成を示すブロック図である。

図２に示すように、プロジェクタ１は、プロジェクタ１を構成する各種の構成要素を収容する本体筐体１５を備える。本体筐体１５には走査レーザ光７を出射するための光出射部１５ａが形成される。光出射部１５ａは開口であっても良いが、例えばガラスまたは透光性の樹脂材料などを用いて形成されることが望ましい。これにより、本体筐体１５内部への塵埃や水分（例えば水滴、水気を含む空気）などの侵入を防止することができる。

本体筐体１５の内部には、ハウジング（パッケージ）１０と、レーザダイオード（以下ＬＤと称する）を擁する光源部１１ａ〜１１ｃと、光学系１２と、サーミスタ１３と、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃと、が搭載される。また、本体筐体１５の内部には、ＬＤドライバ１６と、ミラーサーボ部１７と、ペルチェ素子ドライバ１８と、電源部１９と、入出力Ｉ／Ｆ２２と、操作部２３と、記憶部２４と、ＣＰＵ２５と、を備える。このほか、プロジェクタ１は、例えばスピーカなどの音声出力部を備えていても良い。

ハウジング１０は、光源部１１ａ〜１１ｃと、光学系１２と、サーミスタ１３と、加熱冷却部１４ａ〜１４ｃと、を搭載する気密性の筐体部である。また、ハウジング１０には、光学系１２から出射される走査レーザ光７を外部に出射するための窓部１０ａと、後述するペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃが配設される開口（不図示）と、が形成される。窓部１０ａは、例えばガラス又は透光性の樹脂材料などを用いて形成される。

光源部１１ａは青色レーザ光を出射する発光素子（ＬＤ）を備える。光源部１１ｂは緑色レーザ光を出射する発光素子（ＬＤ）を備える。光源部１１ｃは赤色レーザ光を出射する発光素子（ＬＤ）を備える。

光学系１２は、コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃと、ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂと、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）ミラー１２４と、を含む。なお、光学系１２にはプリズムや集光レンズ等の他の光学素子が適宜配置されて良い。

コリメータレンズ１２１ａ〜１２１ｃは、光源部１１ａ〜１１ｃ各々から出射される光ビームであるレーザ光を平行光に変換する光学素子である。ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂは、例えばダイクロイックミラーで構成して良い。この場合、ビームスプリッタ１２２ａ及び１２２ｂは特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過する光学素子となる。ビームスプリッタ１２２ａは青色レーザ光を反射し、赤色及び緑色レーザ光を透過する。ビームスプリッタ１２２ｂは緑色レーザ光を反射し、赤色レーザ光を透過する。ただし、ビームスプリッタ―１２２ａ及び１２２ｂはダイクロイックミラーではなく、例えばハーフミラーで構成されても良い。ＭＥＭＳミラー１２４は入射される各色のレーザ光を反射する光学反射素子である。

ＭＥＭＳミラー１２４はレーザ光の反射方向を２軸方向に変化させることができる。ＭＥＭＳミラー１２４がレーザ光の反射方向を変化させることにより、光学系１２から走査レーザ光７が出射される。走査レーザ光７はハウジング１０の窓部１０ａ及び本体筐体１５の光出射部１５ａを通過して本体筐体１５の外部に出射され、フロントガラス８１上のコンバイナ８２に投射される。

サーミスタ１３は光源部１１ａ〜１１ｃ各々の環境温度を計測するためにハウジング１０の内部に設けられる温度検出部である。サーミスタ１３が検出する温度により、光源部１１ａ〜１１ｃの各温度を推定することができる。なお、図２では１つのサーミスタ１３を用いて光源部１１ａ〜１１ｃ各々の動作温度を計測しているが、複数のサーミスタ１３を用いて光源部１１ａ〜１１ｃ各々の動作温度を個別に計測するようにしても良い。

加熱冷却部１４ａ〜１４ｃはサーミスタ１３が検知する温度に応じて、各光源部１１ａ〜１１ｃを加熱または冷却する。加熱冷却部１４ａ〜１４ｃは各々、冷却器であるペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃと、熱伝達部材１４６ａ〜１４６ｃと、を含んで構成される。熱伝達部材１４６ａ〜１４６ｃは直方体形状をなし、例えばＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、またはそれら材料のうち少なくとも１つを含む合金等の金属材料や熱伝導率の高いセラミック材料などの、ハウジング１０自体より熱伝導性が高い材料を用いて形成される。

熱伝達部材１４６ａ〜１４６ｃは光源部１１ａ〜１１ｃとペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃとの間で熱的に接続されて熱を受け渡す。ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃはペルチェ効果を利用した熱電素子であり、光源部１１ａ〜１１ｃの加熱と冷却とを可能にする素子である。なお、プロジェクタ１はペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｂから発生する熱を放熱するための放熱部を含むが、これについての詳細は後述する。

ＬＤドライバ１６は光源部１１ａ〜１１ｃ各々が擁するＬＤの駆動制御を行う。ＬＤドライバ１６は光源部１１ａ〜１１ｃ各々について発光及び光出力等に関する駆動制御を行うことができるように設けられる。

ミラーサーボ部１７はＭＥＭＳミラー１２４を制御する駆動制御部である。例えば、ミラーサーボ部１７はＣＰＵ２５からの水平同期信号に応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を水平方向に偏向させる。また、ミラーサーボ部１７はＣＰＵ２５からの垂直同期信号に応じてＭＥＭＳミラー１２４を駆動し、ＭＥＭＳミラー１２４によるレーザ光の反射方向を垂直方向に偏向させる。

ペルチェ素子ドライバ１８は各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの駆動制御を行う。ペルチェ素子ドライバ１８はペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃ各々について加熱動作及び冷却動作の駆動制御を行うことができるように設けられる。なお、ペルチェ素子ドライバ１８には各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの動作（加熱動作、冷却動作、動作停止など）を切り替えるための切替部が含まれる。切替部には、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor）などが用いられる。

電源部１９は例えば車両８の蓄電池（不図示）などの電力源から電力の供給を受ける。電源部１９は電力をプロジェクタ１の各構成要素に対応した所定の電圧に変換し、変換された電力を各構成要素に供給する。入出力Ｉ／Ｆ２２は外部装置と有線通信または無線通信するための通信インターフェースである。操作部２３はユーザの操作入力を受け付ける入力ユニットである。

記憶部２４は不揮発性の記憶媒体であり、プロジェクタ１の各構成要素（例えばＣＰＵ２５）により用いられるプログラム及び制御情報を格納する。このほか、記憶部２４は、例えばコンバイナ８２に投影する映像情報なども格納する。なお、図２では、記憶部２４がＣＰＵ２５と別の構成要素となっているが、この例に限定されずＣＰＵ２５に含まれていても良い。

ＣＰＵ２５は記憶部２４に格納されたプログラム及び制御情報などを用いて、プロジェクタ１の各構成要素を制御する制御部である。ＣＰＵ２５は、映像処理部２５１と、ＬＤ制御部２５２と、加熱冷却制御部２５３と、ミラー制御部２５６と、を有する。

映像処理部２５１は記憶部２４に格納されたプログラム、入出力Ｉ／Ｆ２２から入力される情報及び記憶部２４に格納された情報などに基づく映像情報を生成する。さらに、映像処理部２５１は生成した映像情報を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３色の映像データに変換する。変換された３色の映像データはＬＤ制御部２５２に出力される。ＬＤ制御部２５２は３色の映像データに基づく各光源部１１ａ〜１１ｃの光制御信号を生成し、ＬＤドライバ１６に出力する。ミラー制御部２５６は映像情報に基づいてＭＥＭＳミラー１２４の方向を制御するための制御信号を生成し、ミラーサーボ部１７に出力する。

加熱冷却制御部２５３は、例えばサーミスタ１３から得られる情報等に基づいて各ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃの駆動制御を行うための制御信号を生成し、ペルチェ素子ドライバ１８に出力する。

続いて、プロジェクタ１が備えるハウジング１０及びその周辺の構成について、詳細に説明する。図３はハウジング１０の分解斜視図である。図３に示すように、ハウジング１０は、主としてケース１０１と、カバー１１１と、を備える。

ケース１０１は外形が略直方体形状の箱形部材である。ケース１０１は、例えば熱伝導性の低い樹脂で形成される。ケース１０１の、長手方向（図３のＸ方向）に平行な２つの側壁のうちの一方の略中央部には、平面視略矩形状の第１の開口１０１ａが形成される。第１の開口１０１ａには電気接続端子部１０２に設けられる複数の電気接続端子１０２ａが嵌め込まれる。これにより、ケース１０１の外部及び内部に電気接続端子１０２ａが露出した状態になり、ケース１０１の内側の電気回路と外側に電気回路の電気的な接続が可能になる。なお、電気接続端子部１０２はハウジング１０内の気密性を確保するためのシール部材１０３（例えばＯリング）が間に挟み込まれた状態で、その外周側（電気接続端子１０２ａが設けられていない部分）がケース１０１の側壁にネジ止めされる。

ケース１０１の、短手方向（図３のＹ方向）に平行な２つの側壁のうちの一方の略中央部には、平面視略矩形状の第２の開口１０１ｂが形成される。第２の開口１０１ｂが形成される側壁の外面側には第２の開口１０１ｂを囲むように壁１０１ｃが立設され、凹部空間が形成される。この凹部空間内に、ガラス製の窓１０４が第２の開口１０１ｂを覆うように嵌め込まれる。なお、窓１０４は可視光の透過率が高い材料で構成されれば良く、その構成材料はガラスに限定されない。窓１０４はハウジング１０の内部の気密性を確保するためのシール部材１０５（例えばＯリング等）と共に、光を透過するための開口１０６ａが形成された窓枠１０６によって固定される。窓枠１０６はケース１０１の側壁にネジ止めによって固定される。

ケース１０１の底壁には、３つのペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃのそれぞれが嵌め込まれる第３の開口１０１ｄが３つ形成される。なお、図３では、第３の開口１０１ｄは２つしか示されていない。第３の開口１０１ｄはケース１０１の長手方向の一端部（窓１０４が設けられる側の反対側）寄りに設けられる。３つのペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃはいずれも略直方体形状をなし、第３の開口１０１ｄに嵌合されてケース１０１に取り付けられる。３つのペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃとそれら各々に対応する第３の開口１０１ｄとの嵌合部は接着剤などで密封される。このため、第３の開口１０１ｄが存在するにもかかわらず、ハウジング１０の内部の気密性が確保される。

ケース１０１内には３つの光源部１１ａ〜１１ｃ及び光学系１２が搭載された光学モジュール１０８が収容される。光学モジュール１０８は、例えばネジ止めによってケース１０１内に固定される。ここで、図４はケース１０１内に光学モジュール１０８が収容された状態を示すハウジング１０の平面図である。図４によれば、電気接続端子部１０２及び窓１０４がケース１０１に取り付けられていることが分かる。なお、図４では、本実施形態の構成の理解を容易にするためにレーザ光Ｌも例示している。また、図３と図４とではハウジング１０の左右の向きが反対になっている。

光学モジュール１０８がケース１０１内に収容された状態において、各光源部１１ａ〜１１ｃと、それらに対応する（図２参照）ペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃとの熱的な接続が熱伝達部材１４６ａ〜１４６ｃを介して得られるように構成される。また、光源部１１ａ〜１１ｃやＭＥＭＳミラー１２４を構成する電気回路が電気接続端子１０２ａと接続される。

ケース１０１内に光学モジュール１０８が収容された状態で補強部材１０９をケース１０１内に収容してカバー１１１を被せると、光学モジュール１０８等が収容されたハウジング１０が得られる。なお、ハウジング１０内の気密性を確保するために、カバー１１１を被せる際にシール部材１１０が挟み込まれる。カバー１１１はケース１０１にネジ止めされる構成等でも良いが、本実施形態では後述の図５に示すように別部材（フレーム部材）にネジ止めされる。

図５はハウジング１０とその周囲の構成を示す断面斜視図である。なお、図３と図５とではハウジング１０の左右の向きが逆になっている。図５に示すように、ハウジング１０の下部側にはその下面側に多数のフィン３０ａが設けられた放熱板３０が配置される。放熱板３０の上面には３つのペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃが配置される。３つのペルチェ素子１４２ａ〜１４２ｃはそれぞれ対応する光源部１１ａ〜１１ｃに熱伝達部材１４６ａ〜１４６ｃを介して熱的に接続するように配置される（図２及び図４参照）。

続いて、ハウジング１０の光源部１１ｃ周辺の構成について、図６〜図１０を用いて詳細に説明する。図６はハウジング１０の光源部１１ｃ周辺の構成を示す部分拡大断面斜視図である。図７及び図８は光源部１１ｃ周辺の構成を示す部分拡大斜視図にして、光源部１１ｃのあおり調整を行っている状態を示すものである。図９、図１０は光源部１１ｃ及び加熱冷却部１４ｃの周辺の構成を示す断面側面図、部分拡大斜視図である。図９は光学モジュール１０８などの一部の構成要素の描画を省略している。なおここでは、光源部周辺の構成について光源部１１ｃを一例として掲げて説明するが、光源部１１ａ、１１ｂ各々の周辺も同様の構成をなす。

図６に示すように、光源部１１ｃはＬＤ１１０１ｃと、ＬＤホルダ１１０２ｃと、ＬＤベース１１０３ｃと、を備える。

ＬＤホルダ１１０２ｃは略円柱形状をなすＬＤ１１０１ｃを内包して保持し、外形が略直方体形状をなす。ＬＤホルダ１１０２ｃはＬＤ１１０１ｃの軸線方向両端に対応する箇所が開口し、この開口を通してＬＤホルダ１１０２ｃへのＬＤ１１０１ｃの装着と、レーザ光の出射とが行われる。ＬＤホルダ１１０２ｃはその主たる略直方体形状をなす部分からＬＤベース１１０３ｃ側の端部が突出した突出部１１０４ｃを備える。突出部１１０４ｃの先端は外面が略球面状をなし、ＬＤベース１１０３ｃに設けた貫通孔１１０５ｃに挿入される。

ＬＤベース１１０３ｃは略板状をなし、その主面が光学モジュール１０８の筐体１０８ａの側面に接するように設けられる。ＬＤベース１１０３ｃはＬＤホルダ１１０２ｃの突出部１１０４ｃを受け入れ可能な円形の貫通孔１１０５ｃを備える。貫通孔１１０５ｃはその内面が突出部１１０４ｃの先端外面に対応して略球面状をなす。貫通孔１１０５ｃに突出部１１０４ｃが挿入されることで、ＬＤベース１１０３ｃはＬＤホルダ１１０２ｃと筐体１０８ａとの間に介在する。

ここで、ＬＤ１１０１ｃの光軸調整を行う際、筐体１０８ａの側面に沿った２次元方向（図６のＹ方向及びＺ方向）の位置調整は筐体１０８ａの側面に対してＬＤベース１１０３ｃを変位させることにより行う。ＬＤ１１０１ｃの光軸の所謂あおり（傾き）調整はＬＤホルダ１１０２ｃを突出部１１０４ｃの箇所において貫通孔１１０５ｃに対して滑らせて角度を変えることにより行う。光源部１１ｃの横方向（Ｚ軸周り）のあおり調整を行っている状態を図７に示し、光源部１１ｃの上下方向（Ｙ軸周り）のあおり調整を行っている状態を図８に示した。ＬＤ１１０１ｃの光軸調整が済んだ光源部１１ｃは接着剤などを用いて筐体１０８ａに対して固定される。

なお、ＬＤ１１０１ｃのあおり調整を行う際、ＬＤホルダ１１０２ｃを光軸周り（図７及び図８におけるＸ軸周り）に回転させるような角度変更は必要なく、図７に示す横方向（Ｚ軸周り）及び図８に示す上下方向（Ｙ軸周り）の調整で十分である。これにより、ＬＤ１１０１ｃの位置調整及びあおり調整を行って光源部１１ｃがどのように変位しても、光源部１１ｃの外平面である側面１１０６ｃはハウジング１０の内面に対して常に垂直をなす。

冷却器であるペルチェ素子１４２ｃは、図９及び図１０に示すように光源部１１ｃに対応して設けられた開口１０１ｄに嵌合する。ペルチェ素子１４２ｃはハウジング１０の内側に臨むようハウジング１０に設けられ、ハウジング１０より低温になる冷却平面１４２１ｃを有する。冷却平面１４２１ｃはハウジング１０の内面と面一である。なお、ペルチェ素子１４２ｃは、例えば冷却平面１４２１ｃが１２ｍｍ角の略正方形状をなす。

熱伝達部材１４６ｃは直方体形状をなし、ペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃの上に載置される。さらに、熱伝達部材１４６ｃはその側面で光源部１１ｃのＬＤホルダ１１０２ｃの側面１１０６ｃに接触する。このようにして、熱伝達部材１４６ｃはペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃと光源部１１ｃの側面１１０６ｃとの各々に面接触することで、各々に対して熱的に接続する。さらに、熱伝達部材１４６ｃはＬＤ１１０１ｃの光軸調整に伴う光源部１１ｃの変位に追随してペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃと光源部１１ｃの側面１１０６ｃとの各々に面接触して熱的に接続する。なお、光源部１１ｃと熱伝達部材１４６ｃとの間、及び熱伝達部材１４６ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間には各々グリスなどの他の部材が介在しても良い。

熱伝達部材１４６ｃはＬＤ１１０１ｃの光軸調整が済んだ後、ペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃと光源部１１ｃの側面１１０６ｃとの各々に面接触した状態で接着剤などを用いて固定される。

これにより、熱伝達部材１４６ｃはハウジング１０の内側に臨むようハウジング１０に設けられた熱的に接続するペルチェ素子１４２ｃに熱を奪われて冷却される。さらに、熱伝達部材１４６ｃは側面１１０６ｃとの接触により光源部１１ｃに熱的に接続してその熱を奪い、光源部１１ｃを冷却する。

上記のように、本発明の実施形態のＨＵＤ装置１００が備えるプロジェクタ１は、ハウジング１０の内側に臨むようハウジング１０に設けられ、ハウジング１０より低温になる冷却平面１４２１ｃを有する加熱冷却部１４ｃのペルチェ素子１４２ｃと、ペルチェ素子１４２ｃから離隔してハウジング１０の内部に収容されて光ビームを出射し、光軸の位置及び傾きの調整が可能であるとともにその光軸調整に伴い変位してもペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃに対してなす角が常に一定である側面１１０６ｃを有する光源部１１ｃと、ＬＤ１１０１ｃの光軸調整に伴う光源部１１ｃの変位に追随してペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃと光源部１１ｃの側面１１０６ｃとの各々に面接触して熱的に接続する熱伝達部材１４６ｃと、を備える。これにより、光軸調整のために光源部１１ｃを変位させても、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとが熱伝達部材１４６ｃに常に面接触して熱的に接続される。したがって、例えば金属などの熱伝導率が比較的高い材料で熱伝達部材１４６ｃを形成すると、プロジェクタ１の光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間における熱の受け渡しを効率良く行うことができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態のＨＵＤ装置について、図１１及び図１２を用いてその構成を説明する。図１１及び図１２はＨＵＤ装置のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す部分拡大斜視図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図１０を用いて説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第２実施形態のＨＵＤ装置１００が備えるプロジェクタ１は、図１１に示すように加熱冷却部１４ｃが加圧部１４７ｃを備える。加圧部１４７ｃはハウジング１０の内面と熱伝達部材１４６ｃとの間に設けられる。加圧部１４７ｃは、バネ部１４７１ｃと、接触片１４７２ｃと、を備える。

バネ部１４７１ｃはハウジング１０の内部の光源部１１ｃに対して熱伝達部材１４６ｃを隔てた箇所に２個設けられる。バネ部１４７１ｃはハウジング１０の内面から略垂直に内側に向けて突出して延びる角柱形状をなす。バネ部１４７１ｃは熱伝達部材１４６ｃのペルチェ素子１４２ｃとの接触面の反対側の面に届く程度の長さを有する。バネ部１４７１ｃはその先端部を自由端として弾性的に変位可能である。

接触片１４７２ｃは熱伝達部材１４６ｃのペルチェ素子１４２ｃとの接触面の反対側の面に隣接し、熱伝達部材１４６ｃの光源部１１ｃとの接触面の反対側の面に２個設けられる。接触片１４７２ｃは熱伝達部材１４６ｃが載置されたハウジング１０の内面と略平行にバネ部１４７１ｃに向けて、すなわち光源部１１ｃから離れる方向に突出して延びる。２個の接触片１４７２ｃはバネ部１４７１ｃの弾性力に抗して対応するバネ部１４７１ｃの先端部に接触する。これにより、バネ部１４７１ｃは熱伝達部材１４６ｃから離れる方向に弾性変形する。そして、熱伝達部材１４６ｃが光源部１１ｃに向けて押し付けられ、側面１１０６ｃに面接触して熱的に接続する。

ここで、図１２に示すように、光源部１１ｃの横方向のあおり調整を行った場合、加圧部１４７ｃにより熱伝達部材１４６ｃが光源部１１ｃに向けて押し付けられているので、熱伝達部材１４６ｃが光源部１１ｃの変位に追随して光源部１１ｃの側面１１０６ｃに常に面接触して熱的に接続する。さらに、バネ部１４７１ｃ及び接触片１４７２ｃを２対設けたので、光源部１１ｃの変位に対する追随性が向上する。

なお、図示しないが、カバー１１１の内面と熱伝達部材１４６ｃとの間にもバネ部１４７１ｃ及び接触片１４７２ｃと同様の構成を備える。この構成により、熱伝達部材１４６ｃはペルチェ素子１４２ｃに向けて押し付けられ（図１１及び図１２の−Ｚ方向）、冷却平面１４２１ｃに常に面接触して熱的に接続する。

このようにして、光源部１１ｃ及びペルチェ素子１４２ｃ各々に向けて熱伝達部材１４６ｃを押し付ける加圧部１４７ｃを備えるので、熱伝達部材１４６ｃが光源部１１ｃの側面１１０６ｃとペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃとに面接触する作用を高めることができる。すなわち、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの熱的な接続状態が向上する。したがって、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間における熱の受け渡しの効率を一層向上させることが可能である。

また、加圧部１４７ｃは上記のとおり、ハウジング１０の内部の光源部１１ｃに対して熱伝達部材１４６ｃを隔てた箇所に設けられ、ハウジング１０の内面から内側に向けて突出して弾性的に変位可能なバネ部１４７１ｃと、熱伝達部材１４６ｃに設けられ、バネ部１４７１ｃに向けて突出してバネ部１４７１ｃの弾性力に抗してバネ部１４７１ｃの先端部に接触してバネ部１４７１ｃを弾性変形させる接触片１４７２ｃと、を備える。この構成によれば、簡便な構成で、熱伝達部材１４６ｃが光源部１１ｃの側面１１０６ｃとペルチェ素子１４２ｃの冷却平面１４２１ｃとに面接触する作用を高めることができる。したがって、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間における熱の受け渡しの効率を容易に向上させることが可能である。

さらに、バネ部１４７１ｃ及び接触片１４７２ｃを２対設けたので、光軸調整に伴う光源部１１ｃの変位に対する熱伝達部材１４６ｃの追随性を向上させることが可能である。したがって、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの熱的な接続状態も向上する。なお、バネ部１４７１ｃ及び接触片１４７２ｃは１対、或いは３対以上であっても良い。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態のＨＵＤ装置について、図１３を用いてその構成を説明する。図１３はＨＵＤ装置のプロジェクタのハウジングの光源部及び加熱冷却部の周辺の構成を示す断面側面図である。なお、この実施形態の基本的な構成は図１〜図１０を用いて説明した第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と共通する構成要素には前と同じ符号を付し、図面の記載及びその説明を省略するものとする。

第３実施形態のＨＵＤ装置１００が備えるプロジェクタ１は、図１３に示すように加熱冷却部１４ｃが熱伝導部材１４１ｃを備える。熱伝導部材１４１ｃはペルチェ素子１４２ｃと熱伝達部材１４６ｃとの間に介在する。

熱伝導部材１４１ｃはその直径（図１３のＹ方向の長さ）より軸線方向（図１３のＺ方向）の長さが短い略円柱形状をなす。略円柱形状をなす熱伝導部材１４１ｃのハウジング１０内側に位置する内端面（冷却平面）１４１１ｃで、熱伝導部材１４１ｃは熱伝達部材１４６ｃと接触して熱的に接続する。略円柱形状をなす熱伝導部材１４１ｃのハウジング１０外側に位置する外端面、すなわちペルチェ素子１４２ｃとの対向面１４１２ｃで、熱伝導部材１４１ｃはペルチェ素子１４２ｃと接触して熱的に接続する。なお、熱伝達部材１４６ｃと熱伝導部材１４１ｃとの間、及び熱伝導部材１４１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間には各々グリスなどの他の部材が介在しても良い。

これにより、熱伝導部材１４１ｃはハウジング１０の外部から接触するペルチェ素子１４２ｃにより熱を奪われて冷却される。さらに、熱伝導部材１４１ｃはその内端面（冷却平面）１４１１ｃで熱伝達部材１４６ｃと接触してその熱を奪い、熱伝達部材１４６ｃを冷却する。さらに、熱伝達部材１４６ｃは光源部１１ｃと接触してその熱を奪い、光源部１１ｃを冷却する。なお、熱伝導部材１４１ｃは、例えば内端面１４１１ｃの直径が１２ｍｍであり、厚さが４．５ｍｍである。

なお、熱伝導部材１４１ｃはシール部１４１３ｃと、フランジ部１４１４ｃと、を備える。

シール部１４１３ｃは周面が径方向内側に向かってくびれた形状で形成される。シール部１４１３ｃはシール部材１０７（例えばＯリング等）を収容可能な形状、大きさをなす。熱伝導部材１４１ｃはハウジング１０に設けた開口１０１ｄにシール部材１０７を介して嵌合する。

フランジ部１４１４ｃは熱伝導部材１４１ｃの、ハウジング１０の外側に対応する端部に形成される。フランジ部１４１４ｃの直径は開口１０１ｄの直径より大きく、熱伝導部材１４１ｃが必要以上にハウジング１０の内側に挿入されることを阻止する。

このようにして、加熱冷却部１４ｃは、冷却平面である内端面１４１１ｃを有する熱伝導部材１４１ｃと、熱伝導部材１４１ｃに対向するようハウジング１０の外部に配置した、ハウジング１０の外部から熱伝導部材１４１ｃを冷却するペルチェ素子１４２ｃと、を備える。この構成によれば、加熱冷却部１４ｃが熱伝導部材１４１ｃと、ペルチェ素子１４２ｃとを備える構成であっても、光源部１１ｃとペルチェ素子１４２ｃとの間における熱の受け渡しを効率良く行うことができる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、熱伝導部材を介して光源部を冷却するための冷却器としてペルチェ素子を採用したが、冷却器がペルチェ素子に限定されるわけではなく、送風ファンなどであっても良い。

本発明はプロジェクタ及びヘッドアップディスプレイ装置において利用可能である。

１ プロジェクタ
１０ ハウジング
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 光源部
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 加熱冷却部（冷却部）
１００ ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）装置
１０８ 光学モジュール
１４１ｃ 熱伝導部材
１４２ａ、１４２ｂ、１４２ｃ ペルチェ素子（冷却器）
１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃ 熱伝達部材
１４７ｃ 加圧部
１１０６ｃ 側面（外平面）
１４１１ｃ 内端面（冷却平面）
１４２１ｃ 冷却平面
１４７１ｃ バネ部
１４７２ｃ 接触片

Claims (6)

1. ハウジングの内側に臨むよう前記ハウジングに設けられ、前記ハウジングより低温になる冷却平面を有する冷却部と、
   前記冷却部から離隔して前記ハウジングの内部に収容されて光ビームを出射し、光軸の位置及び傾きの調整が可能であるとともに前記調整に伴い変位しても前記冷却部の前記冷却平面に対してなす角が常に一定である外平面を有する光源部と、
   前記調整に伴う前記光源部の変位に追随して前記冷却部の前記冷却平面及び前記光源部の前記外平面各々に面接触して熱的に接続する熱伝達部材と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記光源部に向けて前記熱伝達部材を押し付ける加圧部を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記加圧部は、
   前記ハウジングの内部の前記光源部に対して前記熱伝達部材を隔てた箇所に設けられ、前記ハウジングの内面から内側に向けて突出して弾性的に変位可能なバネ部と、
   前記熱伝達部材に設けられ、前記バネ部に向けて突出して前記バネ部の弾性力に抗して前記バネ部の先端部に接触して前記バネ部を弾性変形させる接触片と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記加圧部は、前記バネ部と、前記接触片と、からなる対を複数備えることを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記冷却部は、
   前記冷却平面を有する熱伝導部材と、
   前記熱伝導部材に対向するよう前記ハウジングの外部に配置した、前記ハウジングの外部から前記熱伝導部材を冷却する冷却器と、
   を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のプロジェクタ。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のプロジェクタを備えたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

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