JP2016061810A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透光窓に生じる水滴によって、乗員が、光源によって照射される光を虚像として視認することを困難となることを防ぐ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】ＨＵＤ２は、光２０２１をウィンドシールド反射させ、虚像を乗員に視認させる。ＨＵＤ２は、密閉されたハウジング２０１を備えている。そして、ハウジング２０１には、光源２０２と、ペルチェ素子２０４と、透光窓２０６とが設けられている。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。そして、ハウジング２０１の内壁には、金属部２０１２が設けられている。
【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、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、透光窓に水滴が生じてしまう。すると、透光窓に水滴が生じてしまうと、光源から照射される光を乗員が虚像として視認することが困難となる。そのため、この水滴を解消することが望まれるが、この水滴はファンから出た風のみでは、解消することが困難であることを本発明者等は見出した。

そこで、本発明の目的は、透光窓に生じる水滴によって、乗員が、光源によって照射される光を虚像として視認することを困難となることを、防ぐ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、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、ハウジングの内壁には、金属部が設けられていることを特徴とする。

このようにすると、冷却装置が光源を冷却する際に、透光窓に比べて熱が伝わりやすい金属部が急激に冷却され、金属部の温度が透光窓の温度に比べて先に、露点温度を下回る。そのため、金属部に先に水滴が発生し、密閉されたハウジング内の水蒸気量が減少される。従って、金属部に水滴が発生した後に、透光窓の温度が、金属部に水滴が発生する前の露点温度を下回ったとしても、透光窓に水滴が生じてしまうことをそもそも抑制することが出来る。

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の底壁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、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の底壁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。ペルチェ素子２０４は、ハウジング２０１の内側方向の面である吸熱面２０４１を備えている。また、ペルチェ素子２０４は、吸熱面２０４１とは反対側の面である発熱面２０４２を備えている。伝熱ホルダ２０８は、吸熱面２０４１に設けられている。発熱面２０４２には、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、ハウジング２０１は、樹脂等により構成されている。

また、光源２０２から光２０２１が照射される方向である、ハウジング２０１の側壁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、発熱面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。

また、ハウジング２０１の底壁２００１の内面には、金属部２０１２が設けられている。金属部２０１２は、底壁２００１の全面に設けられている。金属部２０１２は、アルミ等から構成されている。そして、底壁２００１に設けられた金属部２０１２とペルチェ素子２０４の吸熱面２０４１とは、互いに接触している。そのため、ペルチェ素子２０４が光源２０２の冷却を開始すると、底壁２００１に設けられた金属部２０１２に、すぐに熱が伝わる。従って、ペルチェ素子２０４が光源２０２の冷却を開始すると、底壁２００１に設けられた金属部２０１２は急激に冷却される。

その結果、透光窓２０６の温度に比べて、金属部２０１２の温度は先に露点温度を下回る。そして、金属部２０１２には、水滴が生じる。

また、ハウジング２０１の側壁２００２の内面に、金属部２０１２が設けられている。具体的に金属部２０１２は、側壁２００２において、透光窓２０６より下側の領域に設けられている。このため、金属部２０１２に水滴が生じたとしても、透光窓２０６に水滴が垂れてしまうことを防ぐことが出来る。

また、側壁２００２に設けられた金属部２０１２と、透光窓２０６とは互いに接触していない。そのため、ペルチェ素子２０４によって冷却された金属部２０１２の熱は、透光窓２０６に直接伝わらない。従って、ペルチェ素子２０４が行う光源２０２の冷却に伴い、透光窓２０６の温度が低下してしまうことを抑制することが出来る。

吸湿剤２０１３は、底壁２００１の金属部２０１２に配置されている。そして、吸湿剤２０１３は、透光窓２０６と光源２０２との間に設けられている。そのため、透光窓２０６と光源２０２との間の金属部２０１２に生じた水滴は、吸湿剤２０１３によって吸収される。従って、透光窓２０６と光源２０２との間の金属部２０１２に生じた水滴が、光源２０２に接触してしまうことを防ぐことが出来る。

以下、本実施形態の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反射させ、虚像２３を乗員９０に視認させる。ＨＵＤ２は、密閉されたハウジング２０１を備えている。そして、ハウジング２０１には、光源２０２と、ペルチェ素子２０４と、透光窓２０６とが設けられている。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。そして、ハウジング２０１の内壁には、金属部２０１２が設けられている。

このようにすると、ペルチェ素子２０４が光源２０２を冷却する際に、透光窓２０６に比べて熱が伝わりやすい金属部２０１２が急激に冷却される。そのため、金属部２０１２の温度が透光窓２０６の温度に比べて先に、露点温度を下回る。従って、金属部２０１２に先に水滴が発生し、ハウジング２０１内の水蒸気量が減少される。その結果、金属部２０１２に水滴が発生した後に、透光窓２０６の温度が、金属部２０１２に水滴が発生する前の露点温度を下回ったとしても、透光窓２０６に水滴が生じてしまうことをそもそも抑制することが出来る。

また、金属部２０１２とペルチェ素子２０４とは接触している。

このようにすると、ペルチェ素子２０４の熱が直接金属部２０１２に伝わる。そのため、ペルチェ素子２０４が光源２０２を冷却する際に、金属部２０１２が急激に冷却される。従って、金属部２０１２の温度が透光窓２０６の温度に比べて先に露点温度を下回り、金属部２０１２に先に水滴が発生し、ハウジング２０１内の水蒸気量が減少される。以上のことから、金属部２０１２に水滴が発生した後に、透光窓２０６の温度が金属部２０１２に水滴が発生する前の露点温度を下回ったとしても、透光窓２０６に水滴が生じてしまうことをそもそも抑制することが出来る。

また、金属部２０１２は、透光窓２０６に比べて重力方向側に設けられる。

本実施形態の構成に反して透光窓２０６より、重力方向とは反対方向である上方向の領域に金属部２０１２を設けると、その金属部２０１２に生じた水滴が透光窓２０６に垂れてしまう可能性が存在する。一方、上記構成とすると、金属部２０１２に生じた水滴が透光窓２０６に垂れてしまうことを防ぐことが可能となる。

また、金属部２０１２と透光窓２０６とは、接触していない。

このようにすると、ペルチェ素子２０４によって冷却された金属部２０１２が、直接透光窓２０６を冷却してしまうことを防ぐことが出来る。そのため、透光窓２０６が冷却されにくくなり、透光窓２０６の温度が露点温度を下回るまでの時間はより長くなる。従って、金属部２０１２に先に水滴が発生し、ハウジング２０１内の水蒸気量が減少される。従って、金属部２０１２に水滴が発生した後に、透光窓２０６の温度が、金属部２０１２に水滴が発生する前の露点温度を下回ったとしても、透光窓２０６に水滴が生じてしまうことをそもそも抑制することが出来る。

（第２実施形態）
上記第１実施形態におけるＨＵＤ２では、ハウジング２０１の底壁２００１及び透光窓２０６が設けられている側壁２００２に、金属部２０１２が設けられていた。本実施形態にＨＵＤ２では、ハウジング２０１の天井壁２００３及び透光窓２０６が設けられている以外の側壁２００２にも更に、金属部２０１２が設けられている。

図３に示すように、本実施形態では、ハウジング２０１の内壁のほぼ全面に、金属部２０１２が設けられている。具体的に、金属部２０１２は、底壁２００１、側壁２００２、及び天井壁２００３の全面に金属部２０１２が設けられている。ただし、透光窓２０６が設けられた側壁２００２において、透光窓２０６より上側の領域には、金属部２０１２が設けられることを禁止されている。

このように、ハウジング２０１の内壁のほぼ全面に設けられた金属部２０１２は、湿気を含んだ外気が、シール部材２０９等から侵入してくることを抑制することが出来る。

また、透光窓２０６が設けられた側壁２００２において、透光窓２０６より上側の領域には、金属部２０１２が設けられていない。そのため、金属部２０１２に発生した水滴が、透光窓２０６に垂れてしまうことを防ぐことが出来る。

そして、吸湿剤２０１３は、天井壁２００３に設けられている。また、吸湿剤２０１３は、透光窓２０６と光源２０２との間に設けられている。そのため、天井壁２００３の金属部２０１２に発生した水滴は、吸湿剤２０１３によって吸収される。従って、天井壁２００３の金属部２０１２に発生した水滴が、光源２０２に付着してしまうことを防ぐことが出来る。

以下、本実施形態におけるＨＵＤ２の効果について説明を行う。

ハウジング２０１の内壁のうち、側壁２００２、底壁２００１、及び天井壁２００３に金属部２０１２が設けられ、透光窓２０６が設けられているハウジング２０１の内壁の内、透光窓２０６より重力方向とは反対方向である上方向の領域には、金属部２０１２が全面に設けられることを禁止する。

上記構成に反すると、湿度を含んだ空気がハウジング２０１の外からハウジング２０１の内に侵入してしまうことを防ぎきれない可能性がある。そのため、ハウジング２０１の外の環境によっては、湿度の高い空気がハウジング２０１内に侵入してしまい、透光窓２０６に水滴が生じてしまう可能性がある。一方、上記構成のように、ハウジング２０１の底壁２００１、側壁２００２及び天井壁２００３に金属部２０１２を設けると、湿度を含んだ空気がハウジング２０１の外からハウジング２０１の内に侵入してしまうことを、金属部２０１２は抑制することが出来る。また、透光窓２０６の上側領域には、金属部２０１２が設けられることを禁止される。そのため、金属部２０１２に生じた水滴が透光窓２０６に垂れてしまうことを防ぐことが可能となる。以上のように、湿度を含んだ空気がハウジング２０１の外からハウジング２０１の内に侵入してしまうことを防ぎつつ、透光窓２０６に水滴が生じてしまうことを抑制することが出来る。

（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、伝熱ホルダ２０８や金属部２０１２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。

また、図４に示すように、底壁２００１が水平方向と平行となるように、ＨＵＤ２を車両８０に設けるようにしてもよい。この場合、ハウジング２０１内に第２反射鏡２０２２が設けられ、透光窓２０６が天井壁２００３に嵌め込まれるように設けられている。

また、上記第２実施形態の透光窓２０６が設けられた側壁２００２において、透光窓２０６より上側の領域には、金属部２０１２が設けられることを完全に禁止したが、これに限るものではない。透光窓２０６が設けられた側壁２００２において、透光窓２０６より上側の領域の一部であれば、金属部２０１２を設けるようにしてもよい。

また、上記実施形態において、金属部２０１２は、ハウジング２０１の内壁に設けるようにしたが、これに限るものではない。金属部２０１２を、ハウジング２０１の外壁に設けるようにしてもよい。

また、図５に示すように、底壁２００１が水平方向と平行となるように、ＨＵＤ２を車両８０に設けるようにしてもよい。そして、天井壁２００３に嵌め込まれるように設けられている。また、天井壁２００３において、透光窓２０６が設けられている側の一端が、上記一端とは反対側の他端に比べて上方向に位置されている。このため、天井壁２００３に設けられた金属部２０１２に水滴が生じたとしても、透光窓２０６とは反対側に、移動していく。

また、上記第１実施形態の側壁２００２には、透光窓２０６より上方向の領域に金属部２０１２が設けられないようにしたが、これに限るものではない。具体的に、透光窓２０６が設けられていない側壁２００２には、透光窓２０６より上方向の領域に金属部２０１２が設けられるようにしてもよい。例えば、透光窓２０６が設けられた側壁２００２とは反対側の側壁２００２には、透光窓２０６より上方向の領域に、金属部２０１２が設けられ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、２００１ 底壁、２００２ 側壁、２００３ 天井壁、２０１ ハウジング、２０１２ 金属部、２０１３ 吸湿剤、２０２ 光源、２０２１ 光、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、２２ 凹面鏡、２３ 虚像、７０ ウィンドシールド、８０ 車両、９０ 乗員。

Claims (5)

1. 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（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、
   前記ハウジングの内壁には、金属部（２０１２）が設けら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。
2. 前記金属部と前記冷却装置とは接触し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。
3. 前記金属部は、前記透光窓に比べて重力方向側に設けられ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。
4. 前記ハウジングの内壁のうち、側壁（２００２）、底壁（２００１）、及び天井壁（２００３）に前記金属部が設けられ、
   前記透光窓が設けられている前記ハウジングの内壁の内、前記透光窓より重力方向とは反対方向である上方向の領域には、前記金属部が全面に設けられることを禁止す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。
5. 前記金属部と前記透光窓とは、接触していないことを特徴とする請求項１ないし４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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