JP2015031793A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低温時に表示応答性能が悪化する表示部と、これを照明する光源とを備えたヘッドアップディスプレイ装置において、低温時の表示応答性能の悪化を、コスト増を抑えたシンプルな形で解決する。
【解決手段】 ヘッドアップディスプレイにおいて、表示部２に対し光を照射する光源３を、表示部２が低温で表示応答性が悪い時に、輝度が増すよう駆動電流をより多く流すことにより、光源３及びその駆動回路３Ｄに発生する熱によって、表示部２及び光源３に面する空間２Ｈを温めるとともに、この空間２Ｈを介して表示部２も温めて、表示応答性を悪くする表示部２の低温状態を解消する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

例えば車両のインストルメントパネルにあるメータ等の画像をウインドシールドに表示する表示装置として、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ：Head-Up Display）装置が知られている（特許文献１）。ヘッドアップディスプレイ装置は、メータ等の表示情報を、ウインドシールドに投射して反射させ、その反射像を運転者に視認させる。ウインドシールドに投射された表示情報は、ウインドシールドの車外前方側で像が結像し、運転者は前方視界に重畳される形で、表示情報を視認ことができる。こうしたヘッドアップディスプレイにおいて運転者に視認させる表示情報を形成する装置は、一般的には液晶表示装置である。液晶表示装置には、例えば垂直配光型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示装置や単純マトリックス型の液晶表示装置等がある。

特開２００７−８６３８７号公報

しかしながら、こうした液晶表示装置では、低温時において表示応答速度が遅いため、表示器にＩＴＯ（Indium Tin Oxide）ヒータやサーミスタを設け、そのヒータによって、表示応答速度が一定レベル以上確保できる温度まで温めた上で、表示を行う必要がある。ところが、ＩＴＯヒータは、液晶パネルのガラス上に生成される半透明膜であるから、液晶パネルを照明する光源からの光の透過量を減じる要因になり、表示輝度を下げてしまうという課題がある。さらにいえば、ＩＴＯヒータやサーミスタ、さらにそれらの制御回路を設けることは、装置及び回路の複雑化を招くだけでなく、コストアップの要因にもなる。特にＩＴＯヒータを設ける場合には、故障による暴走防止のために別の制御回路も必要となるため、回路構成はより複雑化し、より一層のコストアップを避けることができない。

本発明の課題は、低温時に表示応答性能が悪化する表示部と、これを照明する光源とを備えたヘッドアップディスプレイ装置において、低温時の表示応答性能の悪化を、コスト増を抑えたシンプルな形で解決することにある。

課題を解決するための手段および発明の効果

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装置は、
表示部（２）が形成する表示情報を、光源（３）の光により外部の投影部材（１００Ｗ）に投影して反射させ、その反射像を所定位置のユーザー（１００Ｄ）に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
表示部（２）と光源（３）が、内部の伝熱空間（２２Ｈ）に面する形で配置される収容部（２２）と、
表示部（２）と光源（３）の周辺に設けられ、その周辺部（２１）の温度を検出する温度検出部（５）と、
温度検出部（５）の検出温度（Ｔｓ）が予め定められた基準低温度（Ｔａ）を下回った場合に、光源（３）を発光させる駆動電流を増して輝度を上げるよう制御して、その駆動電流の増加に伴い発生する熱を、少なくとも伝熱空間（２２Ｈ）を介して表示部（２）に伝達して表示部（２）を温度上昇させる光源制御手段（Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ１１〜Ｓ２０）と、
を備えることを特徴とする。

一般的なヘッドアップディスプレイ装置は、光源の光を、離れた位置にある投影部材に投影して、その反射像を視認させる構成となるため、他の表示装置よりも光源をより高輝度で発光させる必要がある。このため、発光時には、他の表示装置よりも多くの熱が発生する。本発明は、この熱を、表示部を温める熱として効果的に利用したものであり、表示応答性能が確保されない低温状態の表示部を、光源発光時に発生する熱によって温めることにより、表示応答性能を確保させることができるから、従来のように、表示部を温めるための専用のヒータや、その制御回路等は設けなくてよい。また、温度検出部は、表示部の温度を直接検出するものではなく、表示部と光源の双方の周辺温度を検出する。つまり、温度検出部は、表示部と光源との双方の影響が考慮される温度を検出する。この周辺温度からは、表示部の現状温度の推定だけでなく、この周辺温度の変化から、表示部の今後の温度変化も推定することができるから、この周辺温度を利用することで、表示部の温度が継続的に基準低温度以上となるよう、光源３の発光制御を行うことが可能になる。

逆に、表示部が過剰に加熱した際には冷却が必要になる。ところが、光源の発光は、上記本発明の構成からすると、その冷却を妨げることにつながる。このため、本発明のヘッドアップディスプレイ装置は、光源制御手段を、その温度検出部の検出温度が予め定められた基準高温度を上回った場合に、光源を発光させる駆動電流を減じて輝度を下げることにより、その駆動電流の減少に伴う発熱減で伝熱空間の温度を下げ、その温度低下を表示部に伝達して表示部を温度低下させることができる。この構成によれば、表示部が過剰に加熱した場合でも、光源の発光レベルを落とすことにより表示部を冷却して使用することができる。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態の構成を示した概略図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置のブロック図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の電源回路を示す図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の表示出力部の分解斜視図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の表示出力部の部分拡大断面図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の表示部の構成を示した概略図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置の本体部の分解斜視図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置における光源の駆動電流と温度検出部の検出温度との間の対応関係を示す図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置における表示部の表示応答性と、表示部の温度（あるいは温度検出部の検出温度）との間の対応関係を示す図。 図１のヘッドアップディスプレイ装置において車両のエンジン始動時に実施される光源駆動制御の流れを示すフローチャート。 図１のヘッドアップディスプレイ装置において車両のエンジン始動後の通常時に実施される光源駆動制御の流れを示すフローチャート。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置の一実施形態を、図面を用いて説明する。

図１に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置１は、表示出力部２００から外部に出射された表示情報を投影部材１００Ｗに投影して、投影された表示情報を所定位置のユーザー１００Ｄに向けて反射させることにより、ユーザー１００Ｄに、その反射像を視認させるよう構成される。本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１は車両用のヘッドアップディスプレイ装置であり、表示情報を視認する所定位置のユーザー１００Ｄは運転席に着座した運転者である。また、投影部材１００Ｗは光を透過する部材であり、ここでは車両１００の水平方向に対し傾斜配置されるウインドシールド（フロントガラス）１００Ｗとされている。

表示出力部２００は、図５及び図７に示すように、表示情報を形成する表示部２と、その表示部２を照明して表示情報を外部に出射する光源３と、を有した本体部２０を備える。本実施形態の表示出力部２００は、図１に示すように、ウインドシールド１００Ｗの下側から車両１００の内側へ延出するインストルメントパネル１００Ｉの内部に設けられる。また、本実施形態における表示部２は、背面側の光源３からの光によって照明される透過型の表示パネルであり、表示パネル２を透過した光源３の光は上方のウインドシールド１００Ｗに向けて入射する。ウインドシールド１００Ｗに入射した光は、運転席に着座したユーザー１００Ｄに向けて反射し、ユーザー１００Ｄはその反射像を視認する。なお、ウインドシールド１００Ｗに投影されて反射した表示情報は、ウインドシールド１００Ｗの先（奥）に位置する虚像２Ｖとして、運転者１００Ｄに捕らえられる。つまり、表示パネル２が形成する表示情報をウインドシールド１００Ｗの外側前方で結像させることで、運転者１００Ｄは、ウインドシールド１００Ｗの先（奥）に表示情報を見ることになる。

本実施形態の表示部２はＴＦＴ液晶パネルである。ＴＦＴ液晶パネル２は周知のものであり、図６に示すように、液晶層２ａがガラス基板２ｂ、２ｃに挟まれる形で封止され、さらにそれらが外側から偏光板２ｄ、２ｅで挟まれた形で形成される。液晶パネル２は、マトリクス状に配列された複数の液晶セルを有する。各液晶セルは、それぞれに設けられたＴＦＴ（Thin Film Transistor）をなすスイッチ素子及び画素電極によって、個別に電圧印加可能である。液晶パネル２は、これら各液晶セルへの電圧印可により、各液晶セルの画素領域における液晶分子の配向方向を変化させ、各画素領域での階調表示を可能としている。当然、液晶パネル２は、光源３からの光が透過しないように、全液晶セルの液晶分子の配向方向を変化させることもできる。

ところが、液晶パネル２は、図９に示すように、所定温度を下回る低温状態において表示応答性が一定レベルを下回るという課題がある。本発明のヘッドアップディスプレイ装置１では、その低温状態を解消するために、ヒータ類は配置せず、光源３の発光に伴い生じる熱を、空間２２Ｈ中の気体を介して表示部に伝達して、表示部２を温めるよう構成される。

本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１は、図５に示すように、表示部２と光源３の双方に面して、光源３側の熱を表示部２へと伝達させる空間（伝熱空間）２２Ｈを形成する収容部２２と、図２及び図３に示すように、表示部２及び光源３の周辺温度Ｔｓを検出する温度検出部５と、その周辺温度Ｔｓが予め定められた基準低温度Ｔａを下回った場合に、光源３を発光させる駆動電流を増して輝度を上げる光源制御を行う制御部（第一の光源制御手段）１０と、を備える。

この構成により、光源３を発光させるために通電される駆動電流を制御部１０が意図的に増加させることにより、表示部２の温度を上昇させることができる。つまり、光源３の駆動電流が増すと、光源３やその駆動回路３Ｄの発熱も増すから、これらの光源３や駆動回路３Ｄに接する内部空間２２Ｈの温度（気温）も上昇し、他方、内部空間２２Ｈは表示部２にも接するため、内部空間２２Ｈの温度（気温）が上昇すると、その熱（温度上昇）によって表示部２の温度も上昇する。

また、制御部１０は、温度検出部５の検出温度Ｔｓが予め定められた基準高温度Ｔｂを上回った場合にも、光源３を発光させる駆動電流を減じて輝度を下げる光源制御を行って（第二の光源制御手段）、この駆動電流の減少によって表示部２の温度を下降させる。光源３の駆動電流が減少すると、光源３やその駆動回路３Ｄの発熱も減少するから、これらの光源３や駆動回路３Ｄに接する内部空間（伝熱空間）２２Ｈの温度（気温）も下降する。一方で、内部空間２２Ｈは表示部２にも接するため、内部空間２２Ｈの温度（気温）が下降すると、その熱（温度下降）によって表示部２の温度も下降する。

制御部１０は、図２に示すように、各駆動回路（ドライバ）２Ｄ，３Ｄを介して表示パネル２と光源３と接続するＭＰＵ（Micro-Processing Unit）である。本実施形態の制御部１０は、ＩＧスイッチ（イグニッションスイッチ）４と、表示部２の周辺温度を検出する温度検出部５と、車外の光量（照度）を検出する光量検出部（照度センサ）７と、各種基準値Ｔａ，Ｔｂ等を記憶する記憶部９と接続する。

温度検出部５は、表示部２の周辺に設けられ、その周辺部２１Ｈの温度を検出するものであり、周知のサーミスタ等とすることができる。つまり、本実施形態の温度検出部５は、表示部２の温度を直接検出するのではなく、表示部２の温度変化に起因して変化する別位置の温度を検出する。

以下、表示部２の温度制御を目的とする光源３の駆動制御について説明する。

制御部１０は、車両１００の搭乗者によってエンジン始動スイッチ（図示なし）がＯＮ操作されて、イグニッションスイッチ４がＯＮとなると、図１０の光源駆動制御を開始する。

まず制御部１０は、温度検出部５の検出情報を取得し、表示部２の周辺温度Ｔｓを検出する（Ｓ１：温度検出手段）。検出された温度Ｔｓが予め定められた基準低温度Ｔａを下回った場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、光源３の光がユーザーに視認不可能な状態となるような制御を実行する（Ｓ３：視認状態制御手段）。本実施形態では、制御部１０が、表示部２をなす液晶パネルの全液晶セルを、光源３の光が透過しない液晶配向になるよう、駆動回路２Ｄに配向変更指令を出力する。その上で制御部１０は、光源３の駆動電流を、通電時において使用される予め定められた使用範囲内で最大となる最大電流値へと増す変更指令を出力する（Ｓ４）。これにより、光源３が高輝度で発光していても運転者１００Ｄがその光を視認することはないし、その発光状態が継続することで、光源３及びその駆動回路３Ｄが発熱して、表示部２の温度が上昇する。

一方、検出された温度Ｔｓが上記基準低温度Ｔａを下回らない場合（Ｓ２：Ｎｏ）、制御部１０は、光源３の光がユーザーに視認可能な状態となるような制御を実行する（Ｓ５：視認状態制御手段）。本実施形態では、制御部１０が、表示部２をなす液晶パネルの全液晶セルを、光源３の光が透過しない液晶配向になるよう、駆動回路２Ｄに出力した配向変更指令を解除して、任意の液晶配向変化が許可された状態とする（Ｓ５：視認状態制御手段）。その上で制御部１０は、図１１のような通常時の光源駆動制御を開始し（Ｓ６）、図１０の制御を終了する。

図１０の光源駆動制御によれば、エンジン始動操作がなされた直後、表示部２をなす液晶パネルの温度が表示応答性等の動作が保障されない温度範囲にある場合に、制御部１０は、まずは液晶パネル２の全液晶セルを光が透過しない液晶配向となるよう制御し、表示をさせない。その上で、制御部１０は、光源３を駆動電流の使用可能範囲内で最大となる輝度で発光させることで、光源３とその駆動回路３Ｄを発熱させ、その熱でもって液晶パネル２を温度上昇させることができる。通常、液晶パネル２によって表示情報を形成する場合、液晶パネル２の駆動回路２Ｄが、外部の表示制御部２０００（図２参照）から表示用のデータを受信し、その受信データに基づいて、各液晶セルへの通電制御をする形でなされるが、図１０の処理時においては、液晶パネル２の温度が表示応答性の保障されない温度範囲にあると判断されている限り、制御部１０は、その受信データに基づく各液晶セルへの通電制御を強制的に禁止し、全液晶セルを光が透過しない液晶配向にする通電制御を優先して実行する。そして、液晶パネル２の温度が表示応答性の保障される温度範囲にあると判断された場合に、制御部１０は、その受信データに基づく各液晶セルへの通電制御を開始し、状況に応じた表示情報がウインドシールド１００Ｗに投影され、運転者が視認できるようになる。

一方、図１１の光源駆動制御を開始した制御部１０は、まずは光量検出部７から車両１００の外部の光量を検出し（Ｓ１１）、検出された車外光量に基づいて、光源３の輝度、即ち光源３の駆動電流を算出する（Ｓ１２）。

なお、本実施形態の制御部１０は、光量検出部７の検出光量が予め定められた基準光量を上回った場合には、光源３の駆動電流を、表示内容により定まる所定値のままとし、上回らなかった場合には、光源３の駆動電流をその所定値から所定レベル減じる（例えば所定値の５０％以下（具体的にいえば４０％等））。なお、制御部１０は、光量検出部７の検出光量が増すほど輝度が増し、光量検出部７の検出光量が減じられるほど輝度も減じられるようにしてもよい。

続いて制御部１０は、温度検出部５から表示部２の周辺温度Ｔｓを検出し（Ｓ１３）、検出された周辺温度Ｔｓが予め定められた基準高温度Ｔｂを上った場合に（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、既に算出されている光源３の駆動電流値を、その値が下がるように補正して設定し（Ｓ１６）、補正後の駆動電流値で光源３を発光させる（Ｓ１７）。

また、制御部１０は、検出された周辺温度Ｔｓが予め定められた基準低温度Ｔａを下回った場合に（Ｓ１４：ＮｏかつＳ１５：Ｙｅｓ）、既に算出されている光源３の駆動電流値を、その値が上がるように補正して設定し（Ｓ１８）、補正後の駆動電流値で光源を発光させる（Ｓ１９）。

また、制御部１０は、検出された周辺温度Ｔｓが上記基準高温度Ｔｂ以下、かつ上記基準低温度Ｔａ以上の場合には（Ｓ１４：ＮｏかつＳ１５：Ｎｏ）、既に算出されている駆動電流値（Ｓ１２での算出値）で、光源３を発光させる（Ｓ２０）。図１１の処理は、所定周期で繰り返し実行される。

なお、補正後の駆動電流値は、本実施形態においては、補正前に算出された駆動電流値（Ｓ１２での算出値）に対し一律に又は一定値を増加・減少させる形で算出するものとする。例えば、駆動電流を増減させるにあたって、制御部１０が駆動電流値（Ｓ１２）に対し一律に（例えば２０％）増加又は減少させる補正をするように構成できる。なお、補正後の駆動電流値の算出には他の方法を採用してもよい。

また、補正により光源３の駆動電流を増減する場合、補正後の駆動電流値が、その駆動電流の予め定められた使用範囲を下回る場合はその使用範囲における最小値とし、使用範囲を上回る場合はその使用範囲における最大値とする。

図１０及び図１１の処理において、基準低温度Ｔａと基準高温度Ｔｂはそれぞれ、表示応答性等を含めた表示部２の動作を保障する動作保障温度に基づいて定められた値である。具体的にいえば、基準低温度Ｔａと基準高温度Ｔｂはそれぞれ、表示部２の動作が保障される温度範囲を受けてその温度範囲よりも狭く定められた表示部２の使用温度範囲の下限値ａと上限値ｂに基づいて定められた値である。本実施形態の基準高温度Ｔａは、表示部２の温度が動作保障温度範囲の下限値ａであるときの温度検出部５の検出温度、基準高温度Ｔｂは、表示部２の温度が動作保障温度範囲の上限値ｂであるときの温度検出部５の検出温度として定められている。

つまり、本実施形態において、本実施形態の温度検出部５は、光源３及びその駆動回路３の温度と、表示部２の温度の双方の影響を受ける温度を検出するため、その検出温度は、表示部２の現在の温度ないしは少し先の温度を反映した値である。温度検出部５の検出温度が基準高温度Ｔａを下回るということは、この後に表示部２の温度が動作保障温度範囲を下回る可能性があることを示し、他方、温度検出部５の検出温度が基準高温度Ｔｂを上回るということは、この後に表示部２の温度が動作保障温度範囲を上回る可能性があることを示している。図１１の光源駆動制御によれば、温度検出部５の検出温度が基準低温度Ｔａを下回るときには光源３の輝度を増すことにより表示部２の温度上昇を促して、表示部２の温度が表示部２の動作保障温度範囲を下回る可能性を排除している。他方、温度検出部５の検出温度が基準高温度Ｔｂを上回るときには光源３の輝度を減じることにより表示部２の温度下降を促して、表示部２の温度が表示部２の動作保障温度範囲を上回る可能性を排除している。これにより、表示部２の温度が動作保障温度範囲を外れることがない。

なお、温度検出部５は、光源３の駆動電流と該温度検出部５の検出温度とが実測において比例関係が成り立つ位置に配置されている。これにより、光源３の駆動電流と表示部２の温度との間に相関関係を持たせている。光源３の駆動電流と温度検出部５の検出温度とが実測において比例関係が成り立つとは、ヘッドアップディスプレイ装置１の外の雰囲気中の温度（ここでは車外温度あるいは車内所定位置の温度）が一定となる条件のもと、光源３の駆動電流を一定値で通電し、通電したその駆動電流の一定値と、その通電時に検出された温度検出部５の検出温度の飽和値とが、その一定値を可変したときにその飽和値が、図８のように比例して追従する関係にあることを意味する。温度検出部５の検出温度には、表示部２の温度も影響を与えており、温度検出部５の検出温度の飽和値が決定されたということは、そのときの表示部２の温度の飽和値も決定されたということになる。これにより、光源３の駆動電流と表示部２の温度との間の相関関係が得られたことになる。なお、実際には、図８にも示されている程度の誤差を有するが、この程度の誤差があっても比例関係は成り立っているものとする。

また、図８に示すように、本実施形態においては、ヘッドアップディスプレイ装置１の外の温度（外気温）を変更した場合も、上記のような比例して追従する関係が継続している。なお、この関係性を実測するにあたっては、ヘッドアップディスプレイ装置１の外の温度（外気温）が実際の使用環境に近い温度範囲において行っているが、それ以外の使用環境近辺となる所定の温度範囲でも同様の関係性を有する。

次に、本実施形態のヘッドアップディスプレイ装置１の内部構造と、温度検出部５の配置について説明する。

図４に示すように、本実施形態の表示出力部２００は、本体部２０と共に、本体部２０を収容するケース（装置筐体）２０１を有する。ケース２０１は、その第一側（ここでは車両１００の上側）を形成する第一側ケース部（上ケース）２０１Ａと、その第一側とは逆の第二側（ここでは車両１００の下側）を形成する第二側ケース部（下ケース）２０１Ｂと、を有する。ケース２０１内には、表示部２と光源３を収容した本体部２０と共に、その本体部２０から出射される光（表示情報）を、ケース２０１（第一側ケース部２０１Ａ）の出力用開口２０１ａへと導く光学経路を形成する光学部材２０２Ａ，２０２Ｂが収容される。

なお、本実施形態の出力用開口２０１ａは透明な防塵用のカバー部材２０１ｂにより被覆される。

また、本実施形態の光学部材２０２Ｂは平面鏡であり、光学部材２０２Ａは入射光を拡大して反射する拡大鏡である。表示出力部２００から出射された表示情報は、拡大鏡２０２Ａで拡大されてウインドシールド１００Ｗに投影される。なお、ここでの拡大鏡２０２Ａは、駆動部（モータ）２０２Ｍによって反射方向を変更可能であり、例えば反射方向の変更によってウインドシールド１００Ｗ上の投影位置を変更することができる。なお、光学部材２０２Ａ，２０２Ｂについては、本実施形態の構成に限られる必要はなく、形状変更や部材の入れ替え、配置変更等を適宜行うことが可能である。

本実施形態のケース２０１は、図５に示すように、その内部に、本体部２０を収容する本体収容部２０１Ｈと、光学部材２０２Ａ，２０２Ｂ（図４参照）を収容する光学系収容部２０１Ｉと、後述する主制御部１０が形成される主制御基板１１を収容する主制御基板収容部２０１Ｊと、を有する。

本実施形態においては、図４及び図５に示すように、それら収容部２０１Ｈ，２０１Ｉ，２０１Ｊは、ケース２０１内に配置される内側ケース部（内部ケース）２０１Ｃによって区画される。具体的にいえば、内側ケース部（内部ケース）２０１Ｃは、光学系収容部２０１Ｉと主制御基板収容部２０１Ｊとを区画する区画壁部２０１ｃとして配置されている。ただし、その壁部２０１ｃは一方の端部側（図５の右側）で途切れている。主制御基板収容部２０１Ｊと光学系収容部２０１Ｉとは、その途切れた先の開口２０１ｋを介して互いの内部空間が連通する。

内側ケース部（内部ケース）２０１Ｃは、壁部２０１ｃが途切れた先において、本体部２０を固定する固定部２０１ｄ（図４参照）を有する。本体部２０は、この固定部２０１ｄに固定される形で、開口２０１ｋの光学系収容部２０１Ｉ側に配置される。この本体部２０が収容される、開口２０１ｋの光学系収容部２０１Ｉ側の空間を形成するのが本体収容部２０１Ｈである。一方で、光学系収容部２０１Ｉは、この本体収容部２０１Ｈと隣接する空間として形成されており、壁部２０１ｃを挟んで主制御基板収容部２０１Ｊと隣接する。本実施形態において、本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉは、第一側ケース部２０１Ａと内側ケース部２０１Ｃとの双方に、互いに接近する形で延出する壁部２０１ａが、間に開口２０１ｉを残す形で形成されており、本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉとを区画している。他方、主制御基板収容部２０１Ｊは、固定部２０１ｄの主制御基板収容部２０１Ｊ側の空間を含み、本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉの双方に対し隣接する。

本実施形態のケース２０１は、車両１００への搭載時に、本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉが上側で水平方向に隣接する形で形成され、主制御基板収容部２０１Ｊは、それら本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉの下側に隣接する形で形成される。

さらに本実施形態において、第一側ケース部２０１Ａは、ケース２０１における車両１００の上側に位置し、第二側ケース部２０１Ｂは、ケース２０１における車両１００の下側に位置し、内側ケース部２０１Ｃは、それら第一側及び第二側ケース部２０１Ａ，２０１Ｂの間に位置しており、内側ケース部２０１Ｃに対し第一側ケース部２０１Ａ側に本体収容部２０１Ｈと光学系収容部２０１Ｉが形成され、第二側ケース部２０１Ｂ側に主制御基板収容部２０１Ｊが形成される。

また、本実施形態において、ケース２０１の車両１００の上側には、外部（装置外空間）２０Ｈと連通させる通気孔２ｈ１が設けられる。また、ケース２０１の車両１００の下側にも、外部（装置外空間）２０Ｈと連通させる通気孔２ｈ２が設けられる。これにより、ケース内２０１の熱を効率的に排出できる。本実施形態の通気孔２ｈ１は、第一側ケース部２０１Ａにおいて車両１００の上方に向けて貫通する貫通孔として形成されるとともに、通気孔２ｈ２は、第二側ケース部２０１Ｂにおいて車両１００の下方に向かって貫通する貫通孔として形成される。

本体部２０は、図４に示すように、表示部２と光源３を間に空間（伝熱空間）２２Ｈを介する形で配置するとともに、それら表示部２と光源３を、筐体をなす本体ケース２２内に収容している。本実施形態の本体ケース２２は、図４〜図６に示すように、光源３から表示部２に向かう軸線を取り囲む筒状をなす筒状部２２Ａと、その筒状部２２Ａの表示部２側の開口に組み付け固定される蓋部（ケースフタ）２２Ｂと、その筒状部２２Ａの光源３側の開口に組み付け固定される放熱部２２Ｆとを有する。これらにより、本体部２０内には、該本体部２０の外部に対し区画された内部空間２２Ｈが形成されている。本実施形態では、その内部空間２２Ｈに、光源３の光を集光して表示部２の背面２ｂに広くかつ均一に入射させるための光学部材として、周知のレンズ部材２３，２５と周知の光拡散シート２４を配置する。なお、ここでは２つのレンズ部材２３，２５と１枚の光拡散シート２４を使用している。レンズ部材２３は拡散レンズであり、レンズ部材２５は集光レンズである。

放熱部２２Ｆは、内部空間２２Ｈを臨む内側の主表面２２Ｆａ（図７参照）上に光源３を実装する回路基板３１が配置される。ここではネジ部材２２ｎ（図７参照）によって放熱部２２Ｆと回路基板３１が固定される。また、ここでの回路基板３１は放熱性の高いアルミ製の基板である。一方、放熱部２２Ｆの主表面２２Ｆａ側とは逆の外側には放熱用にフィン２２ｆが形成され、フィン２２ｆが、表示出力部２００のケース２０１を内側から外側に向けて貫通する形で配置される。

蓋部２２Ｂは、その中央に光出射孔２２ｈを有し、この光出射孔２２ｈから表示パネル２を透過した光源３の光を外部に出射させる。筒状部２２Ａには、蓋部２２Ｂの中央の光出射孔２２ｈの周縁部２２ｂに向かって延出する組み付け部２２ｃが設けられており、表示部２は、この組み付け部２２ｃと、蓋部２２Ｂの周縁部２２ｂとで挟まれる形で、図示しない固定部材や互いの係合部の係合によって組み付けられる。

本体ケース２２は、その内部空間２２Ｈ内に光源３を収容する光源収容部であり、光源３と、その光源３を実装する回路基板３１の実装面３１ａは、その内部空間２２Ｈ内に露出した形で配置される。光源３の光は、光学部材２３〜２５と、光出射孔２２ｈを覆う表示部２を介して、本体ケース２２内から外部に出射される。

ここでの主制御基板１１は、図３に示すように、車載バッテリー１００Ｂと接続する電源回路を有するとともに、ヘッドアップディスプレイ装置１の電源系統の制御を司る制御部１０なすＭＰＵ（Micro-Processing Unit）が実装される。車載バッテリー１００Ｂの約１２Ｖの電圧（バッテリー電圧）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を介し、５Ｖの電源電圧として図２の制御部１０に入力される一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を介し、３．３Ｖの電源電圧として、表示部２に入力される。表示部２に入力される３．３Ｖの電源ラインには温度検出部５をなすサーミスタが突入電流減少用に設けられており、制御部１０は、温度変化に連動する抵抗値変化を監視する。また、本実施形態では、光源３の駆動回路３Ｄは別の回路基板３１に設けられるが、その駆動回路３Ｄに入力される車載バッテリー１００Ｂの電源電圧（バッテリー電圧）も、この主制御基板１１上の電源回路を介して入力される。

なお、本実施形態においては、表示部２の駆動回路２Ｄも主制御基板１１に設けられる。ただし、駆動回路２Ｄは主制御基板１１とは別基板として設けられてもよい。本実施形態の主制御基板１１は、表示部２と回路基板３１に対し、互いのコネクタ部間１１Ｃ，２Ｃ，３１Ｃを、リード線２Ｌ，３Ｌ等の配線部材を介して接続している。

温度検出部５は、本体部２０の外側に配置されている。本実施形態の温度検出部５は、光源３を収容する本体ケース（光源収容部）２２の内部空間２２Ｈに対し筒状部２２Ａ（壁部２２ａ）を介して隣接する隣接空間２０１Ｊ（２１Ｈ）内に設けられる。本実施形態においては、主制御基板収容部２０１Ｊの内部が隣接空間２０１Ｊに相当する。

さらに本実施形態の温度検出部５は、光源３を実装してその光源３の駆動回路３Ｄが形成される回路基板３１とは別の主制御基板１１に実装される。本体ケース２２の内部空間２２Ｈは、その外部である本体収容部２０１Ｈと連通する通気孔２０ｈを有しており、結果的には主制御基板収容部２０１Ｊとも連通するから、光源３及びその実装基板３１で発生する熱は、本体部２０の内部空間２２Ｈと、本体収容部２０１Ｈの内部空間と、主制御基板収容部２０１Ｊの内部空間とを介して、温度検出部５に伝達される。つまり、光源３及びその実装基板３１で発生する熱は、温度検出部５に直接伝達されて検出されるのではなく、空間（気体）を介して伝達されて検出される、さらにいえば複数の区画された空間を介して伝達されて検出されるから、光源３及びその実装基板３１の温度変化が激しく生じたとしても、その変化は直接は検出されず、適度に平均化された形で検出される。

本実施形態の温度検出部５は、車両１００の水平方向において対向して配置される表示部２と光源３の間となる位置（ここでは中間位置）の直下となる位置に配置されている。これにより、表示部２の温度と、光源３及び回路基板３１の温度の双方がバランスよく反映された温度を検出することができる。

なお、本実施形態の温度検出部５は、本体部２０の直下となる位置で、主制御基板１０の本体部２０側の主面に配置されている。

また、本実施形態の温度検出部５は、主制御基板収容部２０１Ｊを形成する第二側ケース部２０１Ｂの底壁部２０１ｂに設けられた通気孔２Ｈ２上、又は通気孔２Ｈ２の周辺部上に配置されている。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、これはあくまでも例示にすぎず、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、追加及び省略等の種々の変更が可能である。以下、上記実施形態の変形例について説明する。なお、上記実施例と共通の機能を有する部位には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、上記実施例と下記変形例とは、技術的な矛盾を生じない範囲において適宜組み合わせて実施できる。

上記実施形態における表示部２はＴＦＴ液晶パネルであるが、上記実施形態のように表示応答性に課題を有するものであれば別のものを採用してもよい。

上記実施形態において、図１０に示した光源駆動制御では、光源３の光をユーザーに視認不可能な状態にする制御（Ｓ３：視認状態制御手段）を、光源３の光が投影部材１００Ｗに投影されないよう透光率を可変可能な透光率可変部である液晶パネル２を利用して行っているが、他の方法を用いてもよい。例えば、光源３の光がウインドシールド１００Ｗに投影されないよう遮断可能な透光率可変部（視認状態切替部）を、上記液晶パネル２とは別に設けて、これを制御部１０が制御させるようにしてもよい。また、光源３の光がウインドシールド１００Ｗに投影されないよう光源３の光の出力経路を変更する経路変更部（視認状態切替部）を設けてもよい。経路変更部としては、上記実施形態においては駆動部（モータ）２０２Ｍとすることができ、駆動部２０２Ｍを制御部１０からの指令によりき表示制御部２０００に駆動制御させる。

上記実施形態においては、図１０と図１１の双方の光源駆動制御を行っているが、いずれか一方のみでもよい。また、図１１の光源駆動制御について、光源３の駆動電流を補正で減じる側の処理（Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１７）のみを行うようにしてもよいし、逆に、光源３の駆動電流を補正で増す側の処理（Ｓ１５，Ｓ１８，Ｓ１９）のみを行うようにしてもよい。

上記実施形態においては、温度検出部５は、自身の検出温度Ｔｓと、光源３の駆動電流との間に予め定められた対応関係として比例関係を有する位置に設けられているが、例えば自身の検出温度Ｔｓが光源３の駆動電流の増加に伴い増加するような他の対応関係となる位置でもよい。ただし、この対応関係は、実測に基づいて定められるものであり、上記実施形態と同様、温度検出部５の温度の飽和値により定められるものとする。

１ 車両用ヘッドアップディスプレイ装置
１００ 車両
１００Ｄ ユーザー（運転者）
１００Ｗ 投影部材（ウインドシールド）
２ 表示部（視認状態切替部）
３ 光源
５ 温度検出部
７ 光量検出部
１０ 制御部（第一及び第二の光源制御手段）
２２ 収容部
２２Ｈ 内部空間（伝熱空間）
２０１ ケース（装置筐体）
２０１Ａ 第一側ケース部（上ケース）
２０１Ｂ 第二側ケース部（下ケース）

Claims (9)

1. 表示部（２）が形成する表示情報を、光源（３）の光により外部の投影部材（１００Ｗ）に投影して反射させ、その反射像を所定位置のユーザー（１００Ｄ）に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
   表示部（２）と光源（３）が、内部の伝熱空間（２２Ｈ）に面する形で配置される収容部（２２）と、
   前記表示部（２）と前記光源（３）の周辺に設けられ、その周辺部（２１）の温度を検出する温度検出部（５）と、
   前記温度検出部（５）の検出温度（Ｔｓ）が予め定められた基準低温度（Ｔａ）を下回った場合に、前記光源（３）を発光させる駆動電流を増して輝度を上げるよう制御して、その駆動電流の増加に伴い発生する熱を、少なくとも前記伝熱空間（２２Ｈ）を介して前記表示部（２）に伝達して前記表示部（２）を温度上昇させる光源制御手段（Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ１１〜Ｓ２０）と、
   を備えることを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１）。
2. 前記光源（３）の発光状態において、その光を前記ユーザー（１００Ｄ）に視認可能な視認可能状態と視認不可能な視認不可状態との間で切り替え可能な視認状態切替部（２，２０２Ｍ）と、
   前記検出温度（Ｔｓ）が前記基準低温度（Ｔａ）を下回った場合に、前記視認状態切替部（２，２０２Ｍ）を前記視認不可状態に切り替える視認状態制御手段（Ｓ３）と、
   を備え、前記光源制御手段（Ｓ４）は、当該視認状態切替部（２，２０２Ｍ）が前記ユーザー（１００Ｄ）に視認不可能な状態に切り替わった後に、前記駆動電流を増す請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１）。
3. 前記表示部（２）は、液晶配向の変化による透光率の可変が可能な液晶パネル（２）であり、前記視認状態切替部（２）としても機能し、
   前記視認状態制御手段（Ｓ３）は、前記検出温度（Ｔｓ）が前記基準低温度（Ｔａ）を下回った場合に、前記光源（３）の光が前記投影部材（１００Ｗ）に向かって出射しないよう前記液晶パネル（２）の液晶配向を変更させる請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置（１）。
4. 前記温度検出部（５）は、自身の検出温度（Ｔｓ）と、光源（３）の駆動電流との間に予め定められた対応関係を有する位置に設けられる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記対応関係が比例関係として定められるよう前記温度検出部（５）が配置されている請求項４に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
6. 車外光量を検出する光量検出部（７）を備え、
   前記光源制御手段（Ｓ１１，１２）は、前記光源３の駆動電流を、検出された車外光量に基づいて補正して算出する請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記光源制御手段（Ｓ４，Ｓ１８）を第一の光源制御手段と定めるとともに、
   前記温度検出部（５）の検出温度（Ｔｓ）が予め定められた基準高温度（Ｔｂ）を上回った場合に、前記光源（３）を発光させる駆動電流を減じて輝度を下げることにより、その駆動電流の減少に伴う発熱減で前記伝熱空間（２２Ｈ）の温度を下げ、その温度低下を前記表示部（２）に伝達して前記表示部（２）を温度低下させる第二の光源制御手段（Ｓ１６）を備える請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記表示部（２）と前記光源（３）と前記温度検出部（５）を収容する装置筐体（２０１）の内部に、前記伝熱空間（２２Ｈ）に対し壁部（２２ａ）に区画される形で隣接する隣接空間（２１Ｈ）が設けられ、前記隣接空間（２１Ｈ）内に前記温度検出部（５）が設けられる請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
9. 前記表示部（２）と前記光源（３）と前記温度検出部（５）を収容する装置筐体（２０１）の内部に設けられた前記伝熱空間（２２Ｈ）と、該装置筐体（２０１）の外部となる空間（２０Ｈ）とを連通させる通気孔（２ｈ１，２ｈ２）が、車両（１００）への搭載時において該伝熱空間（２２Ｈ）の上側と下側の双方に有する請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。

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