JP2016055713A

JP2016055713A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置

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Publication number: JP2016055713A
Application number: JP2014182506A
Authority: JP
Inventors: 清三郎川嶋; Seizaburo Kawashima; 藤川　卓之; Takayuki Fujikawa; 卓之藤川; 一登深沢; Kazuto Fukazawa; 史郎杉本; Shiro Sugimoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-09-08
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2016-04-21
Anticipated expiration: 2034-09-08
Also published as: JP6387754B2

Abstract

【課題】光源に結露が生じることを防ぎつつ、光源を冷却し、冷却された透光窓に生じる結露を効率良く解消することが出来る、車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供する。【解決手段】光２０２１をウィンドシールドに反射させ、虚像を乗員に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ）である。ＨＵＤは、密閉されたハウジング２０１と光源２０２と送風ファン２０３とペルチェ素子２０４と、透光窓２０６とを備える。光源２０２は、光２０２１を照射する。ペルチェ素子２０４は、光源２０２を冷却する。透光窓２０６は、光源２０２から照射される光２０２１をハウジング２０１の内側から、ハウジング２０１の外側に向けて透過する。送風ファン２０３によって生じる風が、送風ファン２０３から透光窓２０６までに通過する経路上に、光源２０２が配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

従来、密閉されたハウジング内にレーザ光源を備えたレーザスキャナにおいて、ハウジング内にファンを設けたものが存在している。このレーザスキャナでは、ファンから出た風をハウシングに設けられた透光窓に送風し、透光窓付近の湿度を低下させる。これにより、透光窓の曇りを解消することが出来る。例えば、特許文献１に記載のレーザスキャナである。

特開平５−２８２９５号公報

本発明者等は、上記レーザスキャナを車両用ヘッドアップディスプレイ装置に適用することを試みた。その結果、本発明者等は、車両用ヘッドアップディスプレイ装置のレーザ光源は、高出力の光を照射する必要があることを見出した。そのため、光源に大電流を流す必要があり、時間の経過と共に光源が高温となる。光源は高温になると、高出力の光を照射することが困難になるため、光源を冷却する必要がある。そのため、本発明者等は、上記レーザスキャナに光源を冷却するための冷却装置を設けることを試みた。

その結果、冷却装置が行う光源の冷却に伴いハウジングが冷却される。そして、ハウジングの冷却に伴い透光窓が冷却され、透光窓に結露が生じてしまう。この結露はファンから出た風のみでは解消しにくいことを本発明者等は見出した。

そこで、本発明者等はこの結露を解消するために、まず、ハウジングを密閉せずに、送風ファンを透光窓に送風する方法を試みた。その結果、透光窓付近の湿度低下をより促進することができ、透光窓に生じる結露を効率良く解消することが可能となった。しかしながら、車載環境下では、低温多湿となることがあり、ハウジングを密閉しないと、光源に結露が生じてしまうことがあり、光源の故障を招く可能性があることを本発明者らは見出した。

以上を鑑みて、本発明の目的は、光源に結露が生じることを防ぎつつ、光源を冷却し、冷却された透光窓に生じる結露を効率良く解消することが出来る、車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、光をウィンドシールドまたはコンバイナに反射させ、虚像を乗員に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、密閉されたハウジングと、ハウジング内に設けられ、光を照射する光源と、ハウジング内に設けられる送風ファンと、光源を冷却する冷却装置と、ハウジングに設けられ、光源から照射される光を、ハウジングの内側からハウジングの外側に向けて透過する透光窓とを備え、送風ファンによって生じる風が、送風ファンから透光窓までに通過する経路上に、光源が配置されていることを特徴とする。

このようにすると、送風ファンから生じた風は、冷却装置に比べて温度が高い光源を通過する際に温められ、温風となる。そして、光源によって温められた温風が、透光窓にあたることで透光窓の温度が上昇する。従って、透光窓に生じる結露を効率良く解消することが出来る。

第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置が、車両に設けられる様子を示す図である。第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の光源を含む一部を側方から見た図である。第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の光源を含む一部を天井側から見た図である。第２実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の光源を含む一部を側方から見た図である。その他の実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の光源を含む一部を側方から見た１つ目の例である。その他の実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の光源を含む一部を側方から見た２つ目の例である。

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

（第１実施形態）
図１に示すように、本実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置２（以下、ＨＵＤ２）は、車両８０に設けられる。ＨＵＤ２は、車両８０のインストルメントパネル内に収納される。

ＨＵＤ２は、投射器２０、反射鏡２１、及び凹面鏡２２を備えている。投射器２０は、画像を光２０２１として、反射鏡２１に照射する。反射鏡２１は、投射器２０から照射された光２０２１を凹面鏡２２に向けて反射する。凹面鏡２２は、反射鏡２１から反射された光２０２１をウィンドシールド７０に向けて反射する。ウィンドシールド７０は、凹面鏡２２から反射された光２０２１を乗員９０に向けて反射する。そして、乗員９０は、ウィンドシールド７０から反射された光２０２１を虚像２３として視認する。すなわち、ＨＵＤ２は光２０２１を虚像２３として、乗員９０に視認させるように表示する。

なお、本実施形態において、車両８０が水平な地面に位置している時の重力方向を下方向とし、下方向とは反対側を上方向とする。投射器２０は、投射器２０の底部２００１が水平方向に対して所定の傾きを為す状態で配置される。このように投射器２０を配置するため、投射器２０は、上斜め方向に光を照射する。また、反射鏡２１の光２０２１が反射される面は、下斜め方向に向けられる。そのため、ウィンドシールド７０から日光が入りこんだとしても、その日光が凹面鏡２２及び反射鏡２１に反射され、乗員９０に反射されてしまうことを防ぐことが出来る。

図２に示すように、投射器２０は、シール部材２０９によって内部を密閉に保たれたハウジング２０１を備えている。また、投射器２０は、光源２０２、送風ファン２０３、ペルチェ素子２０４、フィン２０５、透光窓２０６及び伝熱ホルダ２０８を備えている。

ハウジング２０１の底部２００１には、あらかじめ空洞が開けられており、
ペルチェ素子２０４は、その空洞に嵌め込まれるように設けられている。伝熱ホルダ２０８は、ペルチェ素子２０４において、ハウジング２０１の内側方向の面である吸熱面２０４１に設けられている。ペルチェ素子２０４の面の内、吸熱面２０４１とは反対側の面である放熱面２０４２に、放熱用のフィン２０５が設けられている。伝熱ホルダ２０８の面の内、吸熱面２０４１と接する面と反対側の面に、光源２０２が保持されている。

また、底部２００１において、ハウジング２０１の内側の面には、送風ファン２０３が設けられている。そして、光源２０２から光２０２１が照射される方向である、ハウジング２０１の側部２００２には、空洞があらかじめ開けられている。そして、その空洞に対して嵌め込まれるように透光窓２０６が設けられている。

光源２０２は、レーザダイオード等から構成されている。光源２０２は図示しないバッテリから電流を供給され、光２０２１を透光窓２０６に向けて照射する。そして、照射された光２０２１は、透光窓２０６を透過した後、反射鏡２１などに反射され、乗員９０に虚像２３として視認される。

ペルチェ素子２０４に図示しないバッテリから電流が供給されると、吸熱面２０４１の温度が低下する。そして、ペルチェ素子２０４に、バッテリから電流が供給されると、放熱面２０４２の温度が上昇する。

伝熱ホルダ２０８は、アルミ金属等の材料から構成されている。また、伝熱ホルダ２０８は、光源２０２を保持する。また、伝熱ホルダ２０８は、ペルチェ素子２０４の吸熱面２０４１と接している。そのため、ペルチェ素子２０４に電流が生じると、伝熱ホルダ２０８を介して光源２０２は冷却される。

送風ファン２０３は、図示しないバッテリから電流を供給されると、風を発生する。

本実施形態では、送風ファン２０３が風を吹き出す方向に、光源２０２及び透光窓２０６が一直線上に配置されている。更に具体的に言うと、送風ファン２０３が吹き出した直後の風の中心の延長線上に、光源２０２及び透光窓２０６が配置されている。すなわち、送風ファン２０３が吹き出した風が、送風ファン２０３から透光窓２０６に接触するまでの経路上に、光源２０２が配置されている。そのため、送風ファン２０３によって生じた風は、光源２０２付近の空気と混ざり合った後、透光窓２０６に接触する。また、送風ファン２０３によって生じた風は、光源２０２によって温められる。なお、光源２０２付近の空気の温度は、ハウジング２０１内のその他の空気の温度と比べて相対的に高い。

すなわち、送風ファン２０３によって生じた風は、光源２０２付近を通過することで温かい風となり、透光窓２０６に接触することになる。

そのため、ペルチェ素子２０４が、ハウジング２０１内の空気やハウジング２０１を介して透光窓２０６を冷却した場合でも、透光窓２０６を温めることが可能となる。従って、透光窓２０６が冷却され、透光窓２０６に結露が生じた場合でも、上記温かい風をあてることで、透光窓２０６の結露を効率良く解消することが出来る。更に、上記温かい風を透光窓２０６にあてることで、透光窓２０６に結露が生じることを抑制することが出来る。

また、光源２０２と送風ファンと２０３との距離は、光源２０２と透光窓２０６との距離に比べて短い。

また、図３は、投射器２０の天井部２００３側から見た投射器２０示している。

以下、本実施形態におけるＨＵＤ２の効果について説明をする。

ＨＵＤ２は、光２０２１をウィンドシールド７０に反射させ、虚像２３を乗員に視認させる。ＨＵＤ２は、密閉されたハウジング２０１と光源２０２と送風ファン２０３とペルチェ素子２０４と、透光窓２０６とを備える。光源２０２は、ハウジング２０１内に設けられ、光２０２１を照射する。送風ファン２０３は、ハウジング２０１内に設けられる。ペルチェ素子２０４は、光源２０２を冷却する。透光窓２０６は、ハウジング２０１に設けられ、光源２０２から照射される光２０２１をハウジング２０１の内側から、ハウジング２０１の外側に向けて透過する。送風ファン２０３によって生じる風が、送風ファン２０３から透光窓２０６までに通過する経路上に、光源２０２が配置されている。

このようにすると、送風ファン２０３から生じた風は、ペルチェ素子２０４に比べて温度が高い光源２０２を通過する際に温められ、温かい風となる。そして、光源２０２によって温められた風が、透光窓２０６にあたることで透光窓２０６の温度が上昇する。従って、透光窓２０６に生じる結露を効率良く解消することが出来る。

また、送風ファン２０３によって生じた風によって、光源２０２は冷却される。すなわち、送風ファン２０３及びペルチェ素子２０４の両方により、光源２０２は冷却される。

また、送風ファン２０３によって生じる風の中心軸の延長線上に、光源２０２及び透光窓２０６が設けられている。

このようにすると、光源２０２によって温められた風は、透光窓２０６に向かって直進する。そのため、光源２０２によって温められた風が、ハウジング２０１内の壁面に当たるなどして、温かい風の温度が低下してしまうことを抑制することが出来る。従って、透光窓２０６に当たる風の温度を比較的高く保つことができ、透光窓２０６に生じる結露をより効率良く解消することが出来る。

（第２実施形態）
上記第１実施形態と異なり、第２実施形態のＨＵＤ２は図４に示すように導風部２１０ａ及び導風部２１０ｂを備えている。導風部２１０ａは、透光窓２０６に対して、導風部２１０ａが設けられた側とは反対側のハウジング２０１の壁に設けられている。そして、導風部２１０ａと導風部２１０ｂとの距離は、透光窓２０６に近づくほど短くなる。そのため、送風ファン２０３が吹き出した風は、光源２０２を通過する際に温められた後、導風部２１０ａに沿って、透光窓２０６に導かれる。

送風ファン２０３によって生じる風が透光窓２０６に向かうように、導風部２１０ａが設けられている。

このようにすると、光源２０２によって温められた温風は透光窓２０６に向かって導かれる。そのため、光源２０２によって温められた温風の大部分を、透光窓２０６にあてることが可能となる。従って、透光窓２０６に生じる結露をより効率良く解消することが出来る。

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

例えば、上記実施形態において、投射器２０が照射する光２０２１をウィンドシールド７０に反射させることで乗員９０に虚像２３を視認させていたが、これに限るものではない。ウィンドシールド７０とは別にコンバイナを設け、投射器２０が照射する光２０２１をコンバイナに反射させることで乗員９０に虚像２３を視認させるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、冷却装置としてペルチェ素子２０４を用いたが、ペルチェ素子２０４の代わりに、空冷式や水冷式の冷却装置を用いるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、送風ファン２０３は、軸流送風機としたが、これに限るものではない。例えば、遠心送風機や斜流送風機にするなど、風を生じさせることが出来るものであれば、適宜変更することが出来る。

また、上記実施形態において、ハウジング２０１の形状自体を工夫して、導風部２１０ａや導風部２１０ｂになるようにしたが、これに限るものではない。図５に示すように、ハウジング２０１とは別体の導風部３１０ａや導風部３１０ｂを設けるようにしてもよい。

また、導風部３１０ａや導風部３１０ｂは、ハウジング２０１の内壁の全面に設けられるようにしてもよいし、透光窓２０６の面積分だけ設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、送風ファン２０３が生じさせる風の中心軸の延長線上に光源２０２及び透光窓２０６を設けたが、これに限るものではない。例えば、図６に示すように、ハウジング２０１内に第２反射鏡２０２２が設けられ、透光窓２０６が天井部２００３に嵌め込まれるように設けられた場合、側部２００２に導風部３１０ａが設けられる。透光窓２０６に対して、導風部３１０ａが設けられた側とは反対側のハウジング２０１の壁と導風部３１０ａとの距離が、透光窓２０６に近づくほど短くなる。

このようにすると、送風ファン２０３によって生じた風が光源２０２によって温められ、温められた風が導風部３１０ａにより、透光窓２０６に導かれる。そのため、温かい風を透光窓２０６にあてることができ、透光窓２０６に生じた結露を効率良く解消することが出来る。

また、上記実施形態において、ハウジング２０１の天井部２００３及び底部２００１側に導風部を設けたが、これに限るものではない。天井部２００３及び底部２００１側以外のハウジング２０１の壁部に、導風部を設けるようにしてもよい。具体的には、ハウジング２０１の側部２００２に、導風部を設けるようにしてもよい。

また、上記第２実施形態において、ＨＵＤ２は、導風部２１０ａ及び導風部２１０ｂを備えているが、どちらか片方を少なくとも備えていれば良い。例えば導風部２１０ａを少なくとも備えている場合を想定する。この場合、透光窓２０６に対して、導風部２１０ａが設けられた壁とは反対側のハウジング２０１の壁と、導風部２１０ａとの距離が、透光窓２０６に近づくほど短くなるように、導風部２１０ａは設けられる。

また、上記実施形態において、伝熱ホルダはアルミ等で構成されるようにしたが、鉄や銅等で構成するようにしてもよい。

２車両用ヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ）、２０投射器、２０１ハウジング、２０２光源、２０２１光、２０３送風ファン、２０４ペルチェ素子、２０５フィン、２０６透光窓、２０８伝熱ホルダ、２１反射鏡、２１０ａ導風部、２１０ｂ導風部、２２凹面鏡、２３虚像、７０ウィンドシールド、８０車両、９０乗員。

Claims

光（２０２１）をウィンドシールド（７０）またはコンバイナに反射させ、虚像（２３）を乗員（９０）に視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置（２）であって、
密閉されたハウジング（２０１）と、
前記ハウジング内に設けられ、前記光を照射する光源（２０２）と、
前記ハウジング内に設けられる送風ファン（２０３）と、
前記光源を冷却する冷却装置（２０４）と、
前記ハウジングに設けられ、前記光源から照射される光を、前記ハウジングの内側から前記ハウジングの外側に向けて透過する透光窓（２０６）とを備え、
前記送風ファンによって生じる風が、前記送風ファンから前記透光窓までに通過する経路上に、前記光源が配置されてい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。
前記送風ファンによって生じる風の中心軸の延長線上に、前記光源及び前記透光窓が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
前記送風ファンによって生じる風が前記透光窓に向かうように、導風部（２１０ａ、２１０ｂ、３１０ａ、３１０ｂ）が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。