JPH0528735U - ヘツドアツプデイスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘッドアップディスプレイの構成要素の温度
上昇を局所的かつ効率的に防止するとともに、ヘッドア
ップディスプレイの冷却装置を小型化すること。 【構成】 情報が表示される透光型表示パネルＤ1およ
びこの透光型表示パネルＤ1の後方に配置された光源装
置Ｄ2を有する情報表示部材Ｄとこの情報表示部材Ｄか
ら出射した情報表示光Ｌを所定の方向に投光する光学部
材Ａとを備えた情報投光装置Ｋと、前方の情景から出射
した光を後方の視認位置に向けて透過させるとともに前
記情報投光装置Ｋから投光された情報表示光Ｌを前記視
認位置に向かわせるコンバイナＣと、前記情報表示部材
Ｄを冷却する冷却装置Ｕと、が設けられた車両用のヘッ
ドアップディスプレイにおいて、前記冷却装置Ｕは、乗
り物に搭載された圧縮空気タンクＴと、この圧縮空気タ
ンクＴ内の圧縮空気を前記情報表示部材Ｄに導く空気導
入路Ｒとから構成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、鉄道車両、自動車、船舶等の乗物の操縦者が前方外界の情景を見な がら操縦する際に、その操縦者が見ている前方の外界の情景に種々の情報（たと えば、速度情報、ブレーキ情報、時刻情報等）を重ねて表示する乗物用のヘッド アップディスプレイに関する。 このようなヘッドアップディスプレイを乗物に用いれば、操縦者は一々前方の 情景から視線をそらせて計器類を見る必要がなくなるので、前方情景から視線を そらせている間に生じる不慮の事故を防ぐことができる。

【０００２】

【従来の技術】

前記従来のヘッドアップディスプレイは、普通、その使用者の視野前方にハー フミラーまたはホログラム素子等のコンバイナを配置し、そのコンバイナは前方 の情景から出射した光線を使用者の方向に透過させるとともに、前記コンバイナ の後面に入射した情報表示光を使用者の方向に反射または回折させるように構成 されている。そして、前記情報表示光をコンバイナに入射させる情報投光装置は 、ＣＲＴ、プラズマディスプレイ、発光ダイオードディスプレイ、または液晶デ ィスプレイ等の情報表示部材とこの情報表示部材から出射した光を前記コンバイ ナに入射させる光学部材とを備えている。そして、前記光学部材は、普通、レン ズ系および反射鏡等から構成されており、前記情報表示光を使用者が前方の視野 の中に視認できるように構成されている。

【０００３】 ところが、前述の従来のヘッドアップディスプレイにおいては、明るい外界の 情景を背景にして情報を表示する場合には、背景が明るければ明るい程、高輝度 の表示を行う必要性があった。 そこで、例えば、液晶ディスプレイのような、光透過型表示パネルと光源（バ ックライト）とから構成されるディスプレイを用いて非常に高輝度の表示を行お うとした場合、非常に高輝度の光源が必要になる。前記高輝度の光源として、従 来、キセノンランプやメタルハライドランプ等の高電圧アーク管、ハロゲンラン プ等の高輝度フィラメント管などが使用されている。また、高輝度ＣＲＴを使用 した場合にもカソード電圧を非常に高め、かつ電流値も増大させて使用されてい る。

【０００４】 前記非常に高輝度の光源は熱を発生して局所的に高温となる液晶使用の場合は 、前記光源からは多量の熱線が放射されており、その熱線が前記情報投光装置の 情報表示部材または光学部材等に吸収されると、その熱線吸収部分に熱エネルギ ーが蓄積され、情報投光装置の温度が局所的に上昇する。特に、前記熱線が表示 パネルに吸収された場合には、表示パネルの温度上昇が大きくなって、表示パネ ルの作動不良が生じるという問題点があった。殊に、表示パネルとして耐熱性の 低い液晶ディスプレイを採用した場合、ある温度（例えば、６５゜Ｃ）以上では 、液晶作動に不良を生じるおそれが多く、品質の信頼性を低下させる原因ともな っていた。一方ＣＲＴにおいては、１箇所に集中して陰極線が当たると管面の温 度上昇による筒面の劣化が生じる場合があった。

【０００５】 そのため、本出願の考案者は、前記高輝度の光源による情報投光装置の温度上 昇を防止するため、冷却装置を内蔵したヘッドアップディスプレイを先に発明し し、すでに特許出願（特開平３−９１１６４号）している。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前述の特許出願（特開平３−９１１６４号）に記載されたヘッドアップディス プレイの冷却装置においては、前記発熱源である光源装置や高温で熱障害の発生 する低耐熱性部材（例えば、液晶パネル）等を電動ファンによって生じる冷却空 気流により冷却する構成となっていた。そのため、電動ファン設置用の空間を必 要としていたので、冷却装置を小型化することが難しかった。また、この冷却装 置は前記発熱源や低耐熱性部材に集中的に空気流を供給できないので、それらを 効率的に冷却できないという問題点があった。 本考案は、前述の事情に鑑み、ヘッドアップディスプレイの構成要素の温度上 昇を局所的かつ効率的に防止するとともに、ヘッドアップディスプレイの冷却装 置を小型化することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

次に、前記課題を解決するために案出した本考案の構成を説明するが、本考案 の構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易にするため、実施例の 構成要素の符号をカッコで囲んだものを付記している。なお、本考案を後述の実 施例の符号と対応させて説明する理由は、本考案の理解を容易にするためであり 、本考案の範囲を実施例に限定するためではない。 前記課題を解決するために、本出願の考案の乗物用のヘッドアップディスプレ イは、 情報が表示される表示面を有する情報表示部材（Ｄ）とこの情報表示部材（Ｄ ）から出射した情報表示光（Ｌ）を所定の方向に投光する光学部材（Ａ）とを備 えた情報投光装置（Ｋ）と、 前方の情景から出射した光を後方の視認位置に向けて透過させるとともに前記 情報投光装置（Ｋ）から投光された情報表示光（Ｌ）を前記視認位置に向かわせ るコンバイナ（Ｃ）と、 前記情報表示部材（Ｄ）を冷却する冷却装置（Ｕ）と、 が設けられた車両用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記冷却装置（Ｕ）は、乗り物に搭載された圧縮空気タンク（Ｔ）と、この圧 縮空気タンク（Ｔ）内の圧縮空気を前記情報表示部材（Ｄ）に導く空気導入路（ Ｒ）とから構成されたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】

前述の特徴を備えた本出願の考案のヘッドアップディスプレイにおいては、情 報表示部材（Ｄ）から出射した情報表示光（Ｌ）は、光学部材（Ａ）によりコン バイナ（Ｃ）方向に投光される。 前記コンバイナ（Ｃ）は前方の情景から出射した光（Ｊ）を透過させて後方の 視認位置に向かわせるとともに前記情報表示光（Ｌ）の一部を反射して前記視認 位置に向かわせる。 したがって、前記視認位置においては前方の情景光（Ｊ）および前記情報表示 光（Ｌ）を重ねて見ることができる。

【０００９】 前記情報表示部材（Ｄ）の発熱部材での発生熱量は情報表示部材の他の部分や 光学部材（Ａ）等に伝達される。したがって、前記発生熱量により情報表示部材 （Ｄ）および光学部材（Ａ）の温度は上昇する。 ところで、前記冷却装置（Ｕ）の圧縮空気タンク（Ｔ）内の圧縮空気は、前記 空気導入路（Ｒ）から情報表示部材（Ｄ）に導かれる。したがって、圧縮空気は 発熱源（例えば光源装置（Ｄ2））や低耐熱性部材（例えば透光型表示パネル（ Ｄ1））を有する前記情報表示部材（Ｄ）に集中的に供給されることになる。

【００１０】

【実施例】

以下、図面により本考案の実施例を説明する。 図１において、鉄道車両１の前端部には運転室２が設置されている。この運転 室２には、操縦者Ｐ用の座席３の前方に計器盤４が配設されている。また、前記 運転室２の前方には電車１の車体下部５と天井６との間にコンバイナとして機能 するフロントガラスＣが配設されている。

【００１１】 前記コンバイナの機能を有するフロントガラスＣは、外部の情景等から出射し た外部光Ｊの一部を反射するとともに残部を前記操縦者Ｐに向けて透過させるよ うに配置されている。また、フロントガラスＣは、その下方に配置されている情 報投光装置Ｋから入射した情報表示光Ｌの一部を透過させるとともに残部を前記 操縦者Ｐに向けて反射させるように配置されている。なお、この実施例ではフロ ントガラスＣ自体にコンバイナとしての機能を持たせたが、コンバイナをフロン トガラスと別体に構成することも可能である。

【００１２】 前記運転室２の計器盤４には、ヘッドアップディスプレイの情報投光装置Ｋが 配設されている。この情報投光装置Ｋは、情報表示部材Ｄおよび光学部材Ａと、 それらを支持するケーシング１０とを備えている。 前記情報表示部材Ｄは、透過型の液晶表示パネルＤ1と、その背面に配設され た光源装置Ｄ2とから構成されている。 前記光学部材Ａは、負のパワーを有するレンズ系Ａ1、平面反射鏡Ａ2 及び正 のパワーをゆうするレンズ系Ａ3等から構成されている。

【００１３】 図２において、前記ケーシング１０は、外部ケーシング１０１と、この外部ケ ーシング１０１の壁部材１０１aに支持された筒状の内部ケーシング１０２と、 図２で前記外部ケーシング１０１の左端に固定された空気導入管支持壁１０３と を備えている。前記筒状の内部ケーシング１０２には、図２で左側から右側に向 かって順次、前記光源装置Ｄ2、液晶表示パネル（すなわち、透光型表示パネル ）Ｄ1、および前記レンズ系Ａ1が支持されている。

【００１４】 図２，３において、前記光源装置Ｄ2は、前記内部ケーシング１０２に固定支 持された一対の箱状のセラミック基材１１，１１を備えている。前記各箱状のセ ラミック基材１１は、内部に冷却空気を導入するための空気導入口１１aと、ラ ンプ口金挿入口１１bとを有している。前記箱状の各セラミック基材１１内部に はソケット１２が固定支持されている。前記ソケット１２には、前記ランプ口金 挿入口１１bから挿入されたメタルハライドランプ１３の端部の口金部１３aが装 着されている。このメタルハライドランプ１３は、ブラケット１５を介して、二 つ割れの集光用の凹面反射鏡１４と一体的に連結されている。前記集光用の凹面 反射鏡１４の両半部の接合部には、ランプ貫通孔１４aが形成されている。前記 メタルハライドランプ１３の端部は、前記ランプ貫通孔１４aを貫通している。 また、前記ブラケット１５には、通気孔１５ａが設けられている。

【００１５】 したがって、前記メタルハライドランプ１３の中心部で発光した光は前記凹面 反射鏡１４により、前記液晶表示パネルＤ1に向けて反射されている。また、前 記ランプ口金挿入口１１bおよび前記通気孔１５aは、前記セラミック基材１１の 前記空気導入口１１aから導入された冷却用空気の流通孔としての機能を有して いる。 前記符号１１〜１５で示された構成要素から光源装置Ｄ2が構成されている。

【００１６】 図２において前記光源装置Ｄ2の右側に配置された液晶表示パネルＤ1は、前記 内部ケーシング１０２の上部に形成されたスリット１０２aから内部ケーシング １０２内に挿入され、固定されている。内部ケーシング１０２の下部には前記液 晶表示パネルＤ1の冷却用空気を導入する空気導入口１０２bが形成されている。 前記内部ケーシング１０２の上部には空気導出口１６が設けられている。この空 気導出口１６は、前記空気導入口１０２bから導入された冷却用空気および前記 ランプ口金挿入口１１bから流入する冷却用空気を内部ケーシング１０２の外部 に排出する機能を有している。 一方、前記外部ケーシング１０１の壁部材１０１aには、空気導出口１０１bが 形成されている。また、前記外部ケーシング１０１のレンズ系Ａ3の支持部近傍 には、空気排出口１０１cが形成されている。この空気排出口１０１cは、前記空 気導出口１０１bから排出された空気をヘッドアップディスプレイ装置の外部に 排出する機能を有している。

【００１７】 前記光源装置Ｄ2および液晶表示パネルＤ1から情報表示部材Ｄが構成されてい る。そして、前記光源装置Ｄ2からの出射光は、情報が表示される前記透光型表 示パネルＤ1を透過して情報表示光Ｌとなる。

【００１８】 図２において前記液晶表示パネルＤ1の右側には、前記内部ケーシング１０２ 内側にレンズ系Ａ1が固定支持されている。このレンズ系Ａ1は光学的に負のパワ ーを有している。そして、レンズ系Ａ1の右側には、前記外部ケーシング１０１ 内側面に平面反射鏡Ａ2が固定されている。この平面反射鏡Ａ2の上方位置で前記 外部ケーシング１０１に支持されたレンズ系Ａ3は、光学的に正のパワーを有し ている。

【００１９】 図２において、冷却装置Ｕは、鉄道車両に装備されている圧縮空気システム（ ドアの開閉、台車ばね、ブレーキ等を作動させるシステム）の圧縮空気タンクＴ を有している。圧縮空気タンクＴは、接続チューブ２１を介して空気導入管２２ と接続されている。空気導入管２２は、前記外部ケーシング１０１の左端に固定 された前記空気導入管支持壁１０３に支持されている。この空気導入管２２には 、２本の光源冷却用分岐管２３と、一本の表示パネル冷却用分岐管２４とが設け られている。

【００２０】 前記各光源冷却用分岐管２３は、前記各セラミック基材１１の空気導入口１１ aに接続されている。また、前記表示パネル冷却用分岐管２４は、前記内部ケー シング１０２の空気導入口１０２bに接続されている。 本実施例の冷却装置Ｕは、前記圧縮空気タンクＴ、接続チューブ２１、空気導 入管２２、空気導入口１１a，１０２b、空気導出口１０１b、空気排出口１０１c 光源冷却用分岐管２３、表示パネル冷却用分岐管２４等によって構成されている 。 また、本実施例の空気導入路Ｒは、接続チューブ２１、空気導入管２２、光源 冷却用分岐管２３、表示パネル冷却用分岐管２４等によって構成される。

【００２１】 次に、前述の構成を備えた本考案のヘッドアップディスプレイ実施例の作用に ついて説明する。 図１中左側に在る外界からフロントガラスＣに入射した外部光Ｊは、一部はコ ンバイナの機能を有するフロントガラスＣで外界に反射し、残部はそのままフロ ントガラスＣを透過して直進し、操縦者Ｐの眼に至る。これにより操縦者Ｐは外 界の情景をそのまま視認することができる。

【００２２】 一方、前記メタルハライドランプ１３から出射した前記可視光は液晶表示パネ ルＤ1に入射する。したがって、液晶表示パネルＤ1に表示された運転情報は、光 源装置Ｄ2からの照明光により情報表示光Ｌとなって、光学部材Ａに入射する。 光学部材Ａに入射した情報表示光Ｌは、前記負のパワーを有するレンズ系Ａ1で 拡散されて表示情報が拡大された後、正のパワーを有するレンズ系Ａ3コリメー ト光とされる。そして、レンズ系Ａ3から出射した情報表示光Ｌはフロントガラ スＣに入射する。

【００２３】 情報表示光Ｌの一部はフロントガラスＣを透過して外界に出射されるが、残部 は反射して操縦者Ｐの目に至る。この情報表示光Ｌは、光学部材Ａによりコリメ ートされているので、その表示像は前方の情景と同程度遠方にあり、操縦者Ｐは 車両前方を注視しながら、運転情報の確認ができる。

【００２４】 前記メタルハライドランプ１３の両端の口金部１３a、１３aには、高電圧が印 加され、そのため高エネルギー（数十〜数百Ｗ）が発生し温度も高くなっている 。一方、メタルハライドランプ１３から出射した光は、集光用の凹面反射鏡１４ により液晶表示パネルＤ１に向けて反射され、もしくは直接的に前記液晶パネル Ｄ１に入射されており、それら光のうち一部は熱エネルギーとして蓄積されるの で、液晶表示パネルＤ１の表面温度も上昇する。 このため、前記メタルハライドランプ１３の両端の口金部１３a、１３a、及び 液晶表示パネルＤ１の表面を集中的に冷却する必要がある。

【００２５】 前記圧縮空気タンクＴからの圧縮空気流は、接続チューブ２１を経由して空気 導入管２２に至る。この空気導入管２２に達した圧縮空気流は、２本に分岐した 光源冷却用分岐管２３、２３、または、１本の表示パネル冷却用分岐管２４に流 入する。 図３に示すように、光源冷却用分岐管２３に流入した冷却用空気は、空気導入 口１１aからセラミック基材１１の内部空間に噴入される。この冷却空気流は、 口金部１３aを集中的に冷却した後、セラミック基材１１の下部面に設けられた ランプ口金挿入口１１bから下方に排出される。さらに、この排出された冷却空 気は、通気口１５aから凹面反射鏡１４の内部に導入され、メタルハライドラン プ１３を冷却する。メタルハライドランプ１３を冷却した後、熱交換により幾分 温度が上昇した空気流は、図２に示すように、空気導出口１６により内部ケーシ ング１０２の外部に排出され、さらに、空気導出口１０１b、空気排出口１０１c を通って外部ケーシング１０の外部に排出される。したがって、冷却装置Ｕは、 メタルハライドランプを集中的に冷却することができる。

【００２６】 表示パネル冷却用分岐管２４に流入した冷却用空気は、空気導入口１０２bを 通って液晶表示パネルＤ1に至り、液晶表示パネルＤ1の表面を上方に向かって流 れ、液晶表示パネルＤ1を冷却する。この空気流は、空気導出口１６を通って内 部ケーシング１０２の外部に排出される。さらに、この排出された空気は、空気 導出口１０１b、１０１cを通って外部ケーシング１０の外部に排出される。した がって、冷却装置Ｕは、液晶表示パネルＤ1を集中的に冷却できる。

【００２７】 前記実施例では、冷却用空気源として鉄道車両に装備されている圧縮空気シス テムの圧縮空気タンクＴを利用しているため、冷却用空気源としては、高い圧力 （５ｋｇｆ／ｃｍ）を得ることができ、局所的な高速噴射が可能となり、従来行 われていた電動ファンによる冷却方法に比べ冷却空間を小さくとることができ、 装置の小型化が可能となる。また、既存の圧縮空気源をそのまま利用しているの で、圧縮空気の配管のみを配設するだけで簡単に構成でき、装置全体があまり大 型化せず複雑化しなくてすむ。

【００２８】 以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は、前記実施例に限定されるもの ではなく、実用新案登録請求の範囲に記載された本考案を逸脱することなく種々 の設計変更を行うことが可能である。 例えば、冷却対象部材として、メタルハライドランプ１３、液晶表示パネルＤ 1のうち、何れか必要性の高い一方のみを冷却するようにしてもよい。また、空 気源としては、車両に装備された圧縮空気システム用のものとせず、ヘッドアッ プディスプレイとは別置きのコンプレッサを運転台に設け、これを用いるように してもよい。また、本発明はＣＲＴディスプレイを使用したヘッドアップディス プレイにも適用することができる。

【００２９】

【考案の効果】 前述の本出願の考案のヘッドアップディスプレイは、情報表示部材の発熱部、 およびその発熱部で発生した熱量が伝達される低耐熱部材の温度上昇を、前記冷 却装置により局所的に且つ効率的に防止することができる。したがって、ヘッド アップディスプレイの構成要素部材における品質劣化や耐久性低下などの発熱に よる悪影響を除くことができる。 また、前記冷却装置の圧縮空気源として、圧縮空気システム用の空気源を搭載 した車両の圧縮空気タンクを利用することも可能であり、本考案をそのような車 両に採用した場合には、局所的な高速噴射が可能となり、冷却空間を小さくする ことができる。したがって、装置の小型化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案のヘッドアップディスプレイの一実施
例が鉄道車輌に設置された状態を示す図である。

【図２】 同実施例の冷却装置の全体図である。

【図３】 同実施例の冷却装置の要部拡大図である。

【符号の説明】

Ａ…光学部材、Ｃ…コンバイナ（フロントガラス）、Ｄ
…情報表示部材、Ｄ1…液晶表示パネル、Ｄ2…光源装
置、Ｈ…ヘッドアップディスプレイ、Ｊ…外部光、Ｋ…
情報投光装置、Ｌ…情報表示光、Ｐ…操縦者

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報が表示される表示面を有する情報表
   示部材とこの情報表示部材から出射した情報表示光を所
   定の方向に投光する光学部材とを備えた情報投光装置
   と、 前方の情景から出射した光を後方の視認位置に向けて透
   過させるとともに前記情報投光装置から投光された情報
   表示光を前記視認位置に向かわせるコンバイナと、 前記情報表示部材を冷却する冷却装置と、 が設けられた乗り物用のヘッドアップディスプレイにお
   いて、 前記冷却装置は、乗り物に搭載された圧縮空気タンク
   と、この圧縮空気タンク内の圧縮空気を前記情報表示部
   材に導く空気導入路から構成されたことを特徴とする乗
   り物用のヘッドアップディスプレイ。