JP7015455B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光源が発する熱を放散する放熱器を有するヘッドアップディスプレイ装置に関する。
従来のヘッドアップディスプレイ装置として、特許文献１に開示されたものがある。このヘッドアップディスプレイ装置は、異なる波長の光を発する複数の光源が発した光を合成して虚像を表示するものである。複数の光源は共通の回路基板の表面に設けられ、この回路基板の背面に放熱器が当接して光源が発した熱を放熱している。
特開２０１４－８５６５７
しかしながら、異なる波長の光を発する複数の光源それぞれの動作保証温度が異なる場合においては、各光源が発した熱が回路基板と放熱器を介して互いに熱交換されるため、動作保証温度が低い光源に合わせて動作させなければならず、各光源の性能を充分に活用することができなかった。
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、異なる波長の光を発する複数の光源を有するヘッドアップディスプレイ装置において、光源が発する熱を効率的に放熱させることを目的とする。
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、
異なる波長の光を発する複数の光源が発した光を合成した合成光を出力する合成光出力部と、
前記光源が発した熱を放散する放熱器と、
を備え、前記合成光によって虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記複数の光源は、第１動作保証温度帯域で動作する第１光源と、前記第１動作保証温度帯域よりも上限が高い第２動作保証温帯域で動作する第２光源と、を有し、
前記第１光源は、前記第２光源に比べ前記放熱器上の放熱性の高い箇所に設けられ、
前記放熱器は、高熱伝導性樹脂で射出成形され、前記第１光源と前記第２光源が配置される箇所の間にウェルドラインが形成される、
ように構成する。
本発明によれば、異なる波長の光を発する複数の光源が発する熱を効率的に放熱できる。
本発明の実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置の構成を示す図。 同ヘッドアップディスプレイ装置の合成光出力部の構成を示す図。 同ヘッドアップディスプレイ装置の電気的構成を示す図。
以下に、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、合成光出力部１０と、走査部２０と、透過スクリーン３０と、平面鏡４０と、凹面鏡５０と、鏡駆動部５１と、筐体６０と、透光部６１と、から構成される。
合成光出力部１０は、光源１１と、集光光学部１２と、合波部１３と、回路基板１４と、放熱器１５と、温度検出部１６と、制御部１７と、から構成される。合成光出力部１０は、光源１１が発した光を合成した合成光Ｃを走査部２０に出力する。
走査部２０は、制御部１７からの駆動信号に基づき、水平方向と垂直方向に２次元走査するように振動するＭＥＭＳ鏡である。走査部２０は、合成光Ｃを透過スクリーン３０の背面に向けて反射する。
透過スクリーン３０は、ホログラフィティックディフューザ、マイクロレンズアレイ、または、偏光板から構成されるスクリーンである。透過スクリーン３０は、走査部２０が反射した合成光Ｃを背面から受光し、透過拡散させて前面側に表示画像Ｍを表示する。
平面鏡４０は、透過スクリーン３０の前面に表示された表示画像Ｍの表示光Ｌを凹面鏡５０に向けて反射する鏡である。このように、表示光Ｌの光を折り返すことにより、光路長が長く確保でき、虚像がより遠方に表示される。
凹面鏡５０は、平面鏡４０から反射された表示光Ｌを、透光部６１を介して、車両の風防ガラスに向けて反射する鏡である。風防ガラスに出射された表示光Ｌは、虚像として風防ガラス前方に表示される。凹面鏡５０により表示画像Ｍは拡大され、虚像をより大きく表示される。
鏡駆動部５１は、ステッピングモータなどの電動機の回転により凹面鏡５０を回転させる駆動部である。鏡駆動部５１は、制御部１７からの駆動信号に基づいて、凹面鏡５０を所定の角度に回転させる。鏡駆動部５１により凹面鏡５０を回転させることで、表示光Ｌが照射される車両の風防ガラスの位置を変更することができ、車両の搭乗者の視線の高さ（アイポイント）に合わせて虚像の表示位置を調整できる。
透光部６１は、アクリル樹脂などの透光性樹脂製の板であり、不透過な合成樹脂製の筐体６０に形成された開口部（出射口）を覆うように嵌合されている。
光源１１は、半導体光源である。光源１１は、アンバー色の光を発するアンバー光源１１ａと、青色の光を発する青光源１１ｂと、緑色の光を発する緑光源１１ｃと、から構成される。
アンバー光源１１ａは、－４０～１００℃の動作保証温度帯域（第１動作保証温度帯域）で動作し、６１７ｎｍの波長の光を発する。アンバー光源１１ａは、Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウム），Ｉｎ（インジウム）のＩＩＩ族元素と、Ｐ（リン）のＶ族元素を用いたＩＩＩ－Ｖ族半導体光源である。
青光源１１ｂは、－４０～１２５℃の動作保証温度帯域（第２動作保証帯域）で動作し、４５９ｎｍの波長の光を発する。青光源１１ｂは、Ｔｈｉｎ-Ｆｉｌｍ構造のＧａＮ（窒化ガリウム）半導体光源である。
緑光源１１ｃは、第２動作保証帯域で動作し、５００～６００ｎｍの波長の光を発する。緑光源１１ｃは、Ｔｈｉｎ-Ｆｉｌｍ構造のＧａＮ（窒化ガリウム）半導体光源である。
集光光学部１２は、レンズなどを用いて、各光源が発する光のスポット径を小さくして収束光にする。集光光学部１２は、アンバー光源１１ａの光を収束する第１収束光学部１２ａと、青光源１１ｂの光を収束する第２収束光学部１２ｂと、緑光源１１ｃの光を収束する第３収束光学部１２ｃと、から構成される。
合波部１３は、特定の波長帯域の光を反射し、その他の波長の光は透過するダイクロイック鏡である。合波部１３は、アンバー光源１１ａの光を反射する第１合波部１３ａと、アンバー光源１１ａが発する光を透過し青光源１１ｂの光を反射する第２合波部１３ｂと、アンバー光源１１ａと青光源１１ｂの光を透過し緑光源が発する光を反射する第３合波部１３ｃと、から構成される。
回路基板１４は、表面に光源１１が実装されたアルミナ基板から構成されるリジット基板である。回路基板１４は、光源１１が実装されていない裏面が、放熱器１５と熱伝導シートを介して接しており、光源１１が発した熱を回路基板１４と熱伝導シートを介して放熱器１５に放熱する。
放熱器１５は、セラミックスフィラーなどの熱伝導性フィラーを添加した樹脂（高熱伝導樹脂）を射出成形して成形される。この高熱伝導樹脂は、熱伝導率１．０[Ｗ／ｍＫ：ワット毎メートル毎ケルビン]以上の熱伝導率を有し、ポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などの一般的な樹脂の熱伝導率に比べ高い。
放熱器１５は、アンバー光源１１ａに対応する箇所１５ａと、青光源１１ｂに対応する箇所１５ｂ、緑光源１１ｃに対応する箇所１５ｃと、の間に射出された樹脂が合流するウエルドラインを形成している。このウエルドラインにより、各箇所１５ａ，１５ｂ，１５ｃ同士の熱交換がされにくくなり、各光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃが発した熱が他の光源に放熱器１５を介して伝わることが抑制される。
また、第１動作保証温度帯域で動作するアンバー光源１１ａに対応する箇所１５ａの体積は、第２動作保証温度帯域で動作する青光源１１ｂや緑光源１１ｃに対応する箇所１１ｂ，１１ｃに対し大きく、アンバー光源１１ａは他の光源１１ｂ，１１ｃに比べ放熱性の高い箇所に設けられている。
温度検出部１６は、サーミスタなどの温度を検出する温度センサである。温度検出部１６は、光源１１付近の温度を検出して制御部１７に出力する。制御部１７は、入力された温度により光源１１が所定の温度以上となった場合に、光源１１が破損しないように、光源１１を減光あるいは消灯させる。
制御部１７は、マイクロコントローラ、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）やＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などから構成される。制御部１７は、車両の走行速度などの各種車両情報を、例えばＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信規約に準じた通信路２から取得する。制御部１７は、取得した各種車両情報を表示画像Ｍとして表示させる。
以上のように、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、異なる波長の光を発する複数の光源１１が発した光を合成した合成光Ｃを出力する合成光出力部１０と、光源１１が発した熱を放散する放熱器１５と、を備え、合成光Ｃによって虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、複数の光源１１は、第１動作保証温度帯域で動作する第１光源１１ａと、第１動作保証温度帯域よりも上限が高い第２動作保証温帯域で動作する第２光源１１ｂ，１１ｃと、を有し、第１光源１１ａは、第２光源１１ｂ，１１ｃに比べ放熱器１５上の放熱性の高い箇所１５ａに設けられる。
このように構成することで、異なる波長の光を発する複数の光源が発する熱を効率的に放熱できる。
また、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１の放熱器１５は、高熱伝導性樹脂で射出成形され、第１光源１１ａと第２光源１１ｂ，１１ｃが配置される箇所（１５ａと１５ｂ）の間にウェルドラインが形成される。
このように構成することで、第２動作保証温帯域で動作する第２光源１１ｂが発した熱が第１動作保証温度帯域で動作する第１光源１１ａに伝わることを抑制でき、異なる波長の光を発する複数の光源が発する熱を効率的に放熱できる。
以上、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置１を説明した。本発明は上述した実施形態（図面の内容も含む）によって限定されず、本発明の主旨に従う範囲で上述した実施形態に変更（構成要素の削除も含む）をしてもよい。
本発明は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置に好適である。
１…ヘッドアップディスプレイ装置、２…通信路、１０…合成光出力部、１１…光源、１１ａ…アンバー光源（第１光源）、１１ｂ…青光源（第２光源）、１１ｃ…緑光源（第２光源）、１２…集光光学部、１３…合波部、１４…回路基板、１５…放熱器、１６…温度検出部、１７…制御部、２０…走査部、３０…透過スクリーン、４０…平面鏡、５０…凹面鏡、５１…凹面鏡駆動部、６０…筐体、６１…透光部

Claims (1)

  1. 異なる波長の光を発する複数の光源が発した光を合成した合成光を出力する合成光出力部と、
    前記光源が発した熱を放散する放熱器と、
    を備え、前記合成光によって虚像を表示するヘッドアップディスプレイ装置であって、
    前記複数の光源は、第１動作保証温度帯域で動作する第１光源と、前記第１動作保証温度帯域よりも上限が高い第２動作保証温帯域で動作する第２光源と、を有し、
    前記第１光源は、前記第２光源に比べ前記放熱器上の放熱性の高い箇所に設けられ、
    前記放熱器は、高熱伝導性樹脂で射出成形され、前記第１光源と前記第２光源が配置される箇所の間にウェルドラインが形成される、
    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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