WO2018062302A1 - Head-up display device - Google Patents

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WO2018062302A1
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昭央 三沢
達也 中澤
星野 茂樹
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日立マクセル株式会社
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    • B60K35/20Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor
    • B60K35/21Output arrangements, i.e. from vehicle to user, associated with vehicle functions or specially adapted therefor using visual output, e.g. blinking lights or matrix displays
    • B60K35/23Head-up displays [HUD]
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device, which includes a video forming unit including a video display element, and a video light beam formed in the video forming unit on a projection target to project a virtual image.
  • the image forming unit 110 is configured by housing the liquid crystal display element 111, the lens 112, and the polarizing member 113 in the lens barrel 114.
  • the lens barrel 114 is a cylindrical member made of metal or resin, and the polarizing member 113 is disposed in the vicinity of one opening, and the liquid crystal display element 111 is disposed in the vicinity of the other opening.
  • the lens 112 is disposed between the liquid crystal display element 111 and the polarizing member 113.
  • the image forming unit 110 condenses the image light beam L formed by the liquid crystal display element 111 at the lens 112, passes the light beam L through the polarizing member 113 disposed in front of the lens 112, and emits it.

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Abstract

An objective of the present invention is to suppress, in a head-up display device, an increase in the temperature of an image display element caused by external light. To this end, the head-up display device comprises: an image forming unit including an image display element; a projection optical system for projecting an image beam formed in the image forming unit onto a projection target, and forming a virtual image; a case for accommodating the image forming unit and the projection optical system; and a heat discharging structure for discharging the heat from inside the case to the outside of the case. The projection optical system includes a first optical element having the optical properties of transmitting infrared radiation and reflecting light other than infrared radiation, and the first optical element is disposed in the optical path of the image beam in the case. The heat discharging structure, which is a structure for discharging, from the inside to the outside of the case, heat due to the infrared radiation transmitted through the first optical element, forms a heat transfer path formed by using a medium having a higher thermal conductivity than air.

Description

ヘッドアップディスプレイ装置Head-up display device
 本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to a head-up display device.
 ヘッドアップディスプレイ装置に関する技術として、特許文献1には、「液晶表示素子15は、液晶セル16と、液晶セル16の前面に配設される第一の前側偏光部材17と、液晶セル16の後面に配設される後側偏光部材18とを有する。第一の前側偏光部材17と略同じ方向の偏光方向を有し液晶表示素子15の前方に配設される第二の前側偏光部材21を設ける。(要約抜粋)」という構成が開示されている。 As a technology relating to a head-up display device, Patent Document 1 discloses that “a liquid crystal display element 15 includes a liquid crystal cell 16, a first front polarizing member 17 disposed on the front surface of the liquid crystal cell 16, and a rear surface of the liquid crystal cell 16. A rear polarizing member 18 disposed on the liquid crystal display element 15 and having a polarization direction substantially the same as that of the first front polarizing member 17. The structure of “provided (summary excerpt)” is disclosed.
 この特許文献1のヘッドアップディスプレイ装置は、ケースの内部に進入した太陽光の熱により、液晶表示素子の液晶セルの温度が上昇して液晶セルの粘性が変化することを抑制することで、コントラスト比の適正さを保つようにしている。 The head-up display device of Patent Document 1 suppresses the change in the viscosity of the liquid crystal cell due to the temperature of the liquid crystal cell of the liquid crystal display element rising due to the heat of sunlight entering the case. The ratio is kept appropriate.
特開2000-131682号公報JP 2000-131682 A
 特許文献1に開示されたヘッドアップディスプレイ装置は、液晶表示素子の前側偏光板の前方に反射型偏光部材を配置する。この反射型偏光部材には、偏光方向が、液晶表示素子の前側偏光板の偏光方向と同じものを用いる。したがって、反射型偏光部材を通過した太陽光は前側偏光板を通過し、液晶セル内で90度捩じられて後側偏光板も通過する。即ち、特許文献1に開示されたヘッドアップディスプレイ装置では、反射型偏光部材が液晶表示素子に向かう太陽光の一部を反射し、かつ、反射型偏光部材を透過する太陽光の一部は液晶表示素子を通過するように構成されている。これによって、太陽光が液晶表示素子に至ることを防ぎ、太陽光の熱による液晶表示素子の温度による液晶セルの温度上昇を抑制することを目的としている。 In the head-up display device disclosed in Patent Document 1, a reflective polarizing member is disposed in front of a front polarizing plate of a liquid crystal display element. As the reflective polarizing member, one having the same polarization direction as that of the front polarizing plate of the liquid crystal display element is used. Therefore, the sunlight that has passed through the reflective polarizing member passes through the front polarizing plate, is twisted 90 degrees in the liquid crystal cell, and also passes through the rear polarizing plate. That is, in the head-up display device disclosed in Patent Document 1, the reflective polarizing member reflects a part of sunlight toward the liquid crystal display element, and a part of the sunlight transmitted through the reflective polarizing member is liquid crystal. It is configured to pass through the display element. Accordingly, it is intended to prevent the sunlight from reaching the liquid crystal display element and to suppress the temperature rise of the liquid crystal cell due to the temperature of the liquid crystal display element due to the heat of sunlight.
 反射型偏光部材は太陽光による熱を帯びるので、ケース内の温度を上昇させる。また、反射型偏光部材により反射された太陽光がケース内で散乱することでもケース内の温度を上昇させることになる。結果として、液晶セルの温度を上昇させる要因になる。 Since the reflective polarizing member is heated by sunlight, it raises the temperature inside the case. Moreover, the temperature in a case will also be raised even if the sunlight reflected by the reflective polarizing member is scattered in the case. As a result, the temperature of the liquid crystal cell is increased.
 近年、ヘッドアップディスプレイ装置を用いた虚像の表示位置をより遠方に表示する要求や、表示領域をより大型にする要求が高まっている。虚像を遠方に表示するには、液晶表示素子から出射された映像光束の光路上にレンズを配置する必要がある。ケース内に進入してくる太陽光は映像光束の光路を逆行するので、光路上のレンズによって太陽光が液晶表示素子側に集光されやすくなる。 In recent years, there has been an increasing demand for displaying the display position of a virtual image using a head-up display device at a farther distance and for increasing the display area. In order to display a virtual image in the distance, it is necessary to dispose a lens on the optical path of the image light beam emitted from the liquid crystal display element. Since the sunlight entering the case travels backward in the optical path of the image light flux, the sunlight on the optical path is easily condensed on the liquid crystal display element side by the lens on the optical path.
 また、虚像を大型にするには、液晶表示素子から出射された光をスクリーンに向けて反射するミラー(凹面ミラー)を大きくする必要がある。凹面ミラーを大きくすると、ケース内部に進入し、映像光束の光路を逆行する太陽光の量が多くなる。これによっても、液晶表示素子の温度を上昇させやすい環境になる。 Also, in order to enlarge the virtual image, it is necessary to enlarge the mirror (concave mirror) that reflects the light emitted from the liquid crystal display element toward the screen. When the concave mirror is enlarged, the amount of sunlight that enters the case and reverses the optical path of the image light flux increases. This also makes it easy to raise the temperature of the liquid crystal display element.
 特許文献1に開示されている反射型偏光部材を用いた構成において、遠方表示や大画面化のためにレンズ及び凹面ミラーを用いると、上記のように、ケース内部への太陽光の進入量が多くなるので、反射型偏光部材で反射される太陽光も多くなる。そうすると、更に、液晶表示素子の温度を上昇させることになる。したがって、従来技術を用いても、ヘッドアップディスプレイ装置の内部の温度上昇を抑制するには、更に課題がある。 In the configuration using the reflective polarizing member disclosed in Patent Document 1, when a lens and a concave mirror are used for distant display and a large screen, the amount of sunlight entering the case is as described above. Since it increases, the sunlight reflected by the reflective polarizing member also increases. This further increases the temperature of the liquid crystal display element. Therefore, even if the conventional technique is used, there is a further problem in suppressing the temperature rise inside the head-up display device.
 本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、太陽光により生ずる熱がケース内部にこもることにより生じる液晶表示素子の温度上昇を緩和又は抑制するヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a head-up display device that alleviates or suppresses a temperature rise of a liquid crystal display element caused by heat generated by sunlight trapped inside a case. And
 上記した課題を解決するために、本発明はヘッドアップディスプレイ装置に関するものであって、映像表示素子を備える映像形成ユニットと、前記映像形成ユニットにおいて形成される映像光束を被投射体に投射し虚像を形成させる投射光学系と、前記映像形成ユニット及び前記投射光学系を収容するケースと、前記ケースの内部の熱を、前記ケースの外部に排熱する排熱構造と、を備え、前記投射光学系は、赤外線を透過し、前記赤外線以外の光を反射させる光学特性を有する第1光学素子を含み、前記第1光学素子は、前記ケース内における前記映像光束の光路に配置され、前記排熱構造は、前記第1光学素子を透過した前記赤外線による熱を前記ケースの内部から外部へ排出する排熱構造であって、空気よりも熱伝導率が高い媒体を用いて形成された熱伝達経路を形成する、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, the present invention relates to a head-up display device, which includes a video forming unit including a video display element, and a video light beam formed in the video forming unit on a projection target to project a virtual image. A projection optical system, a case housing the image forming unit and the projection optical system, and a heat exhaust structure for exhausting heat inside the case to the outside of the case, the projection optical system The system includes a first optical element having an optical characteristic of transmitting infrared light and reflecting light other than the infrared light, and the first optical element is disposed in an optical path of the image light beam in the case, and The structure is a heat exhaust structure that exhausts heat from the infrared light transmitted through the first optical element from the inside of the case to the outside, and a medium having a higher thermal conductivity than air. Forming a heat transfer path formed by already there, characterized in that.
 本発明によれば、太陽光により生ずる熱がケース内部にこもることにより生じる液晶表示素子の温度上昇を緩和又は抑制するヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。上記した以外の目的、構成、効果については以下の実施形態において明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to provide a head-up display device that alleviates or suppresses the temperature rise of the liquid crystal display element caused by the heat generated by sunlight being trapped inside the case. Objects, configurations, and effects other than those described above will be clarified in the following embodiments.
ヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。It is a block diagram of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の外観図である。It is an external view of a head-up display device. ヘッドアップディスプレイ装置の投射光学系の構造の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of the structure of the projection optical system of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の内部に太陽光が進入する様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows a mode that sunlight approachs the inside of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の排熱構造の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the exhaust heat structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の排熱構造の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the exhaust heat structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の排熱構造の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the exhaust heat structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の排熱構造の別の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the exhaust heat structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の排熱構造の別の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of the exhaust heat structure of a head-up display apparatus. ヘッドアップディスプレイ装置の投射光学系の構造の別の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows another example of the structure of the projection optical system of a head-up display apparatus.
 以下、図面等を用いて、本発明の一実施形態について説明する。なお、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the present invention, and the repetitive description thereof may be omitted.
<ヘッドアップディスプレイ装置10の構成>
 まず、本発明の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ装置10について図1、図2を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の構成図である。図2は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の外観図である。
<Configuration of Head-Up Display Device 10>
First, a head-up display device 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a head-up display device according to the present embodiment. FIG. 2 is an external view of the head-up display device according to the present embodiment.
 図1に示すように、本実施形態におけるヘッドアップディスプレイ装置10は、ケース130の内部に映像形成ユニット110と、投射光学系120と、を備えている。ヘッドアップディスプレイ装置10は、映像形成ユニット110において形成された映像光束Lを投射光学系120において被投射体に向けて拡大投射するように構成されている。 As shown in FIG. 1, the head-up display device 10 according to this embodiment includes an image forming unit 110 and a projection optical system 120 inside a case 130. The head-up display device 10 is configured to enlarge and project the image light beam L formed in the image forming unit 110 toward the projection target in the projection optical system 120.
 映像形成ユニット110は、表示素子としての液晶表示素子111と、レンズ112と、偏光部材113と、を鏡筒114に収納して構成される。投射光学系120は、ケース130の内部に固定される平面ミラー122と凹面ミラー121とを含んで構成される。映像形成ユニット110から出射された映像光束Lは、投射光学系120によって、被投射体としてのフロントガラス3(図3参照)に向けて拡大投射される。なお、図1及び後述する図3では説明の便宜のため平面ミラー122はケース内壁面130aから離間して図示しているが、実際は図5A~図5D、及び図6に示すように平面ミラー122はケース内壁面130aに固定される。 The image forming unit 110 is configured by housing a liquid crystal display element 111 as a display element, a lens 112, and a polarizing member 113 in a lens barrel 114. The projection optical system 120 includes a flat mirror 122 and a concave mirror 121 that are fixed inside the case 130. The image light beam L emitted from the image forming unit 110 is enlarged and projected by the projection optical system 120 toward the windshield 3 (see FIG. 3) as a projection target. 1 and FIG. 3 to be described later, the plane mirror 122 is shown separated from the case inner wall surface 130a for convenience of explanation, but in actuality, as shown in FIGS. 5A to 5D and FIG. Is fixed to the case inner wall surface 130a.
 ケース130は、後述するように、映像光束Lの光路を逆行する外部光(太陽光SL)の熱をケース130の外部に排熱する排熱構造を備える。排熱構造の一例として、図2に示すように、ケース130のケース本体135は、樹脂材料を用いて構成する。更にケース130における外部光に含まれる赤外線IRが照射される部分は、空気よりも熱伝導率が高い材質を用いて構成された排熱板136を用いて形成する。更に望ましくは、排熱板136はケース本体135の材質よりも熱伝導率が高い材質を用いて形成されることが望ましい。本実施形態では、ケース本体135は樹脂を用いて形成され、排熱板136は金属材料、例えば鉄、アルミニウム、銅を用いて形成される。ケース130は、金属板からなる排熱板136を樹脂へインサート成形することで構成し、金属板をケース130の外部に露出させる。これにより、排熱板内表面136aから排熱板外表面136bまでに至る、空気よりも熱伝達性が高い媒体を用いて構成された熱伝達経路200(図5A参照)を形成することができる。この熱伝達経路200を形成する構成の集合体を、本実施形態では排熱構造と称する。 The case 130 includes a heat exhaust structure that exhausts the heat of external light (sunlight SL) that travels backward through the optical path of the image light flux L to the outside of the case 130, as will be described later. As an example of the exhaust heat structure, as shown in FIG. 2, the case main body 135 of the case 130 is configured using a resin material. Further, the portion irradiated with infrared IR contained in the external light in the case 130 is formed by using a heat exhaust plate 136 made of a material having a higher thermal conductivity than air. More preferably, the exhaust heat plate 136 is formed using a material having a higher thermal conductivity than that of the case body 135. In the present embodiment, the case body 135 is formed using a resin, and the heat exhaust plate 136 is formed using a metal material such as iron, aluminum, or copper. The case 130 is configured by insert-molding a heat exhaust plate 136 made of a metal plate into resin, and the metal plate is exposed to the outside of the case 130. As a result, a heat transfer path 200 (see FIG. 5A) configured using a medium having a higher heat transfer property than air from the heat exhaust plate inner surface 136 a to the heat exhaust plate outer surface 136 b can be formed. . In this embodiment, an assembly having a configuration that forms the heat transfer path 200 is referred to as an exhaust heat structure.
 また別例として、ケース本体135は金属材料を用いて構成してもよい。またケース本体135における排熱板136以外の材質は樹脂に限らず、適宜選択可能な部材を用いればよい。 As another example, the case main body 135 may be configured using a metal material. Further, the material other than the heat exhaust plate 136 in the case main body 135 is not limited to resin, and a member that can be appropriately selected may be used.
 ケース130の壁面の一部である上側の壁面(映像光束Lの出射口が形成される面)の所定の位置には、ケース130の内部空間とケース130の外部とを連通するケース開口部132が設けられている。このケース開口部132は、映像光束Lの出射口となる。ケース開口部132は、ケース130の内部に埃が入ることや、運転者5が間違ってケース130の内部の光学素子を触ることが無いように、映像光束Lが透過できる素材からなる防塵カバー131によって塞がれている。 A case opening 132 that communicates the internal space of the case 130 and the outside of the case 130 at a predetermined position on the upper wall surface (the surface on which the exit of the image light flux L is formed), which is a part of the wall surface of the case 130. Is provided. The case opening 132 serves as an exit for the image light beam L. The case opening 132 has a dustproof cover 131 made of a material that can transmit the image light flux L so that dust does not enter the case 130 or the driver 5 accidentally touches the optical element inside the case 130. It is blocked by.
<ヘッドアップディスプレイ装置10の利用態様>
 まず、ヘッドアップディスプレイ装置10の利用態様について図3を用いて説明する。図3は、ヘッドアップディスプレイ装置の投射光学系120の構造の例を示す構成図である。
<Usage Mode of Head-Up Display Device 10>
First, a usage mode of the head-up display device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a configuration diagram illustrating an example of the structure of the projection optical system 120 of the head-up display device.
 図3に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置10は、車両2の運転席前方に設置されたダッシュボード4の内部に配置される。ヘッドアップディスプレイ装置10から出射される映像光束Lは、ダッシュボード4の天面に設けられるダッシュボード開口部7を通過して、被投射体であるフロントガラス3に拡大投射される。 As shown in FIG. 3, the head-up display device 10 is arranged inside a dashboard 4 installed in front of the driver's seat of the vehicle 2. The image light flux L emitted from the head-up display device 10 passes through a dashboard opening 7 provided on the top surface of the dashboard 4 and is enlarged and projected onto the windshield 3 as a projection target.
 フロントガラス3に拡大投射された映像光束Lは運転者5の方向に反射され、この映像光束Lは運転者5の網膜で結像する。これによって、運転者5は、フロントガラス3の実際の位置よりもさら前方の位置に虚像6が表示されているように視認する。すなわち、ヘッドアップディスプレイ装置10は、フロントガラス3に対し映像光束Lを用いて虚像6を投射する。虚像6は、車両2の動作状況に関わる情報や、運転者5が設定した行き先への道順を知らせるナビゲーション情報、その他、運転者5にとって車両2の運転に有益な情報を表示する。 The image light beam L projected on the windshield 3 is reflected in the direction of the driver 5, and the image light beam L forms an image on the retina of the driver 5. Accordingly, the driver 5 visually recognizes that the virtual image 6 is displayed at a position further forward than the actual position of the windshield 3. That is, the head-up display device 10 projects the virtual image 6 on the windshield 3 using the image light beam L. The virtual image 6 displays information related to the operation status of the vehicle 2, navigation information that informs the route to the destination set by the driver 5, and other information useful for the driver 5 to drive the vehicle 2.
 図3に示すように、ヘッドアップディスプレイ装置10は、映像形成ユニット110から出射された映像光束Lが、投射光学系120が備える2枚の反射部材、具体的には平面ミラー122及び凹面ミラー121で反射されてフロントガラス3に投射されている。 As shown in FIG. 3, in the head-up display device 10, the image light beam L emitted from the image forming unit 110 is converted into two reflecting members provided in the projection optical system 120, specifically, a plane mirror 122 and a concave mirror 121. And is projected on the windshield 3.
<太陽光SLの影響>
 次に、ヘッドアップディスプレイ装置10に太陽光SLが進入した場合、ケース130の内部環境や、液晶表示素子111の温度を上昇させる仕組みについて図4を用いて説明する。図4は、ヘッドアップディスプレイ装置10を車両2に搭載した場合であって、太陽Sからの太陽光SLが映像光束Lの投射方向に逆行して、ヘッドアップディスプレイ装置10の内部に進入する様子を示す説明図である。
<Influence of sunlight SL>
Next, a mechanism for raising the internal environment of the case 130 and the temperature of the liquid crystal display element 111 when sunlight SL enters the head-up display device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a case where the head-up display device 10 is mounted on the vehicle 2, and the sunlight SL from the sun S travels backward in the projection direction of the image light flux L and enters the head-up display device 10. It is explanatory drawing which shows.
 図4に示すように、太陽光SLがフロントガラス3を透過して、車両2のダッシュボード開口部7を通過し、ケース開口部132を覆う防塵カバー131を透過してケース130の内部に進入する。ケース130の内部に進入した太陽光SLは、凹面ミラー121で反射されて平面ミラー122に向かう。この平面ミラー122は、太陽光SLのうちフロントガラス3にてカットできていない波長領域の光線を液晶表示素子111に向けて反射する。即ち、太陽光SLに含まれる赤外線IR及び可視光線が液晶表示素子111に向けて反射される。なお、フロントガラス3において、可視光線よりも波長の短い紫外線はカットされる。したがって、前述の「フロントガラスにてカットできていない波長領域」とは、紫外線よりも波長が長い光線、即ち、可視光線や赤外線に相当する波長領域を意味する。 As shown in FIG. 4, sunlight SL passes through the windshield 3, passes through the dashboard opening 7 of the vehicle 2, passes through the dust cover 131 covering the case opening 132, and enters the inside of the case 130. To do. The sunlight SL that has entered the inside of the case 130 is reflected by the concave mirror 121 and travels toward the flat mirror 122. The flat mirror 122 reflects light rays in a wavelength region of the sunlight SL that cannot be cut by the windshield 3 toward the liquid crystal display element 111. That is, infrared IR and visible light contained in sunlight SL are reflected toward the liquid crystal display element 111. In addition, in the windshield 3, the ultraviolet-ray whose wavelength is shorter than visible light is cut. Therefore, the above-mentioned “wavelength region that cannot be cut by the windshield” means a light region having a wavelength longer than that of ultraviolet light, that is, a wavelength region corresponding to visible light or infrared light.
 図4に示すヘッドアップディスプレイ装置10は、偏光部材113が配置されていないので、太陽光SLはそのまま液晶表示素子111に当たる。これによって、液晶表示素子111は太陽光SLによる熱を帯びて、画質に悪影響を与える。 In the head-up display device 10 shown in FIG. 4, since the polarizing member 113 is not disposed, the sunlight SL directly hits the liquid crystal display element 111. As a result, the liquid crystal display element 111 is heated by sunlight SL and adversely affects image quality.
 仮に、反射機能を備える偏光部材113をレンズ112の前方に配置した場合、太陽光SLが液晶表示素子111に直接的に当たることは防ぐことができる。しかしこの場合、偏光部材113が太陽光SLによる熱を帯びる。偏光部材113の熱は鏡筒114を介して液晶表示素子111に伝わるので、液晶表示素子111へ熱による悪影響を与えることになる。また、反射機能を備える偏光部材113によって反射された太陽光SLの熱は、ケース130の内部の温度を上昇させる。そのため、投射光学系120においてケース130の外部に太陽光SLの熱を排熱する機能を有さなければ、液晶表示素子111の温度が上昇しやすくなる。 If the polarizing member 113 having a reflection function is disposed in front of the lens 112, it is possible to prevent the sunlight SL from directly hitting the liquid crystal display element 111. However, in this case, the polarizing member 113 is heated by sunlight SL. Since the heat of the polarizing member 113 is transmitted to the liquid crystal display element 111 through the lens barrel 114, the liquid crystal display element 111 is adversely affected by the heat. Further, the heat of the sunlight SL reflected by the polarizing member 113 having a reflection function increases the temperature inside the case 130. Therefore, if the projection optical system 120 does not have a function of exhausting the heat of sunlight SL outside the case 130, the temperature of the liquid crystal display element 111 is likely to rise.
 また、平面ミラー122によって反射された太陽光SLのうち、可視光線も液晶表示素子111にそのまま当たるので、この可視光線の影響によって液晶表示素子111の温度が上昇することもある。したがって、以下、図1を用いて説明するとおり、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置10は、投射光学系120において赤外線IRを透過し、可視光線を反射させる光学特性を備える第1光学素子を備える。また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置10は、映像形成ユニット110において、太陽光SLに含まれる可視光線が液晶表示素子111を透過するように偏光する光学特性を備える第2光学素子を備える。 Further, since visible light hits the liquid crystal display element 111 as it is in the sunlight SL reflected by the flat mirror 122, the temperature of the liquid crystal display element 111 may rise due to the influence of the visible light. Accordingly, as will be described below with reference to FIG. 1, the head-up display device 10 according to the present embodiment includes a first optical element having optical characteristics that transmits infrared IR and reflects visible light in the projection optical system 120. Prepare. In addition, the head-up display device 10 according to the present embodiment includes a second optical element having an optical characteristic of polarizing the visible light included in the sunlight SL so as to pass through the liquid crystal display element 111 in the image forming unit 110. .
<映像形成ユニット110の構成>
 図1に戻る。すでに説明したとおり、映像形成ユニット110は、液晶表示素子111と、レンズ112と、偏光部材113と、を鏡筒114に収納して構成される。鏡筒114は、金属又は樹脂からなる筒状の部材であって、一方の開口部近傍に偏光部材113が配置されていて、他方の開口部近傍に液晶表示素子111が配置されている。レンズ112は、液晶表示素子111と偏光部材113との間に配置されている。映像形成ユニット110は、液晶表示素子111が形成した映像光束Lをレンズ112において集光し、レンズ112の前方に配置されている偏光部材113を通過させて出射する。
<Configuration of Image Forming Unit 110>
Returning to FIG. As already described, the image forming unit 110 is configured by housing the liquid crystal display element 111, the lens 112, and the polarizing member 113 in the lens barrel 114. The lens barrel 114 is a cylindrical member made of metal or resin, and the polarizing member 113 is disposed in the vicinity of one opening, and the liquid crystal display element 111 is disposed in the vicinity of the other opening. The lens 112 is disposed between the liquid crystal display element 111 and the polarizing member 113. The image forming unit 110 condenses the image light beam L formed by the liquid crystal display element 111 at the lens 112, passes the light beam L through the polarizing member 113 disposed in front of the lens 112, and emits it.
<液晶表示素子111>
 液晶表示素子111は、液晶パネルを備える映像表示素子であって、平面状の液晶層111cを前側偏光部材111aと後側偏光部材111bとで挟んだ構造を有している。したがって、液晶表示素子111の外形は平板形状であって、図1に示すように、液晶表示素子111がなす平面と平行関係にある面を形成する2つの軸をX軸とY軸とする。このX軸とY軸に直交する軸であって、映像光束Lの出射方向と平行な軸をZ軸とする。
<Liquid crystal display element 111>
The liquid crystal display element 111 is an image display element including a liquid crystal panel, and has a structure in which a planar liquid crystal layer 111c is sandwiched between a front polarizing member 111a and a rear polarizing member 111b. Therefore, the outer shape of the liquid crystal display element 111 is a flat plate shape, and as shown in FIG. 1, two axes forming a plane parallel to the plane formed by the liquid crystal display element 111 are an X axis and a Y axis. An axis orthogonal to the X axis and the Y axis and parallel to the emission direction of the image light beam L is defined as a Z axis.
<レンズ112>
 レンズ112は、映像光束Lを集光する光学素子である。レンズ112の作用によって、すでに述べたように、虚像6はフロントガラス3の前方かつ遠方に表示される。即ち、レンズ112を用いることによって、レンズ112を用いない場合に比べると、虚像6は運転者5にとって、より遠方に表示される。
<Lens 112>
The lens 112 is an optical element that condenses the image light beam L. As described above, the virtual image 6 is displayed in front of the windshield 3 and far away by the action of the lens 112. That is, by using the lens 112, the virtual image 6 is displayed farther to the driver 5 than when the lens 112 is not used.
<偏光部材113>
 偏光部材113は、映像光束Lの光路を逆行する太陽光SLに含まれる可視光線を、Y軸方向に偏光させる第2光学素子である。偏光部材113の偏光方向は、液晶表示素子111が備える前側偏光部材111aの偏光方向と同一方向である。すなわち、映像光束Lの光路を逆行する太陽光は、平面ミラー122で反射されて、偏光部材113で偏光されて、液晶表示素子111に到達する。
<Polarizing member 113>
The polarizing member 113 is a second optical element that polarizes visible light contained in sunlight SL that travels in the reverse direction of the image light beam L in the Y-axis direction. The polarization direction of the polarization member 113 is the same as the polarization direction of the front side polarization member 111 a included in the liquid crystal display element 111. In other words, sunlight that travels backward along the optical path of the image light flux L is reflected by the flat mirror 122, is polarized by the polarizing member 113, and reaches the liquid crystal display element 111.
<投射光学系120の構成>
 投射光学系120は、ケース130の内部に平面ミラー122及び凹面ミラー121を含む複数の光学素子を組み合わせて構成した反射部材を含んで構成される。太陽光SLに含まれるIRを透過する反射部材は、排熱板内表面136aに当接して収容される。この投射光学系120は、映像形成ユニット110から出射された映像光束Lをフロントガラス3に向けて拡大投射する。
<Configuration of Projection Optical System 120>
The projection optical system 120 is configured to include a reflecting member configured by combining a plurality of optical elements including a plane mirror 122 and a concave mirror 121 inside the case 130. The reflecting member that transmits IR contained in the sunlight SL is accommodated in contact with the exhaust heat plate inner surface 136a. The projection optical system 120 enlarges and projects the image light flux L emitted from the image forming unit 110 toward the windshield 3.
<平面ミラー122>
 平面ミラー122は、映像形成ユニット110から出射された映像光束Lを凹面ミラー121に向けて反射する第1光学素子としての平面反射板である。また、平面ミラー122は、凹面ミラー121において反射された太陽光SLに含まれる赤外線IRを透過させる機能を備える、いわゆるコールドミラーである。即ち、平面ミラー122の反射面には、赤外線IRを透過し可視光線を反射する光学薄膜が設けられている。平面ミラー122に当たった太陽光SLは、可視光線よりも波長の長い赤外線IRが平面ミラー122を透過して、ケース内壁面130aに向かう。なお、透過した赤外線IR以外の光線は、平面ミラー122において反射されて映像形成ユニット110に向かう。
<Flat mirror 122>
The plane mirror 122 is a plane reflecting plate as a first optical element that reflects the image light beam L emitted from the image forming unit 110 toward the concave mirror 121. The plane mirror 122 is a so-called cold mirror having a function of transmitting the infrared IR contained in the sunlight SL reflected by the concave mirror 121. That is, an optical thin film that transmits infrared IR and reflects visible light is provided on the reflecting surface of the plane mirror 122. The sunlight SL that hits the plane mirror 122 transmits infrared IR having a wavelength longer than that of visible light through the plane mirror 122 toward the case inner wall surface 130a. The transmitted light other than the infrared IR is reflected by the plane mirror 122 and travels toward the image forming unit 110.
 図5A、図5B、図5C、図5Dを用いて、ケース130に形成される排熱構造について説明する。図5A、図5B、図5C、図5Dの其々は、排熱構造の一例を示す断面図である。 The exhaust heat structure formed in the case 130 will be described with reference to FIGS. 5A, 5B, 5C, and 5D. Each of FIG. 5A, FIG. 5B, FIG. 5C, and FIG. 5D is sectional drawing which shows an example of a heat exhaust structure.
 図5Aの例では、排熱板内表面136aに板バネ140、141が形成される。板バネ140は、排熱板内表面136aに固定される固定端140aと、板バネ140の固定端140aとは反対側に形成された開放端140bと、固定端140aから固定端140aまでの間に排熱板内表面136aに向かって屈曲し、平面ミラー122に接する押圧点140cとを含んで形成される。板バネ141も同様に固定端141a、開放端141b、及び押圧点141cを含む。 In the example of FIG. 5A, leaf springs 140 and 141 are formed on the exhaust heat plate inner surface 136a. The plate spring 140 includes a fixed end 140a fixed to the heat exhaust plate inner surface 136a, an open end 140b formed on the opposite side of the plate spring 140 from the fixed end 140a, and a space between the fixed end 140a and the fixed end 140a. And a pressing point 140 c that is bent toward the inner surface 136 a of the heat exhaust plate and is in contact with the flat mirror 122. The leaf spring 141 similarly includes a fixed end 141a, an open end 141b, and a pressing point 141c.
 平面ミラー122は、板バネ140、141により排熱板内表面136aに向けて付勢されて密着(当接)する。これにより、平面ミラー122から排熱板内表面136aを経て排熱板外表面136bに至る熱伝達経路200を、空気よりも熱伝導率が高い材料を用いて形成することができる。 The flat mirror 122 is urged by the leaf springs 140 and 141 toward the inner surface 136a of the heat removal plate and is brought into close contact (contact). Thereby, the heat transfer path 200 from the flat mirror 122 through the exhaust heat plate inner surface 136a to the exhaust heat plate outer surface 136b can be formed using a material having a higher thermal conductivity than air.
 上記板バネ140、141は、平面ミラー122を排熱板内表面136aに当接させる部材(当接部材)の一例である。当接部材の他例として図5Bに示すようにL字金具142、143を用いてもよい。平面ミラー122をL字金具142、143及び排熱板内表面136aの間に挟み、かつ排熱板内表面136aに当接させた状態で支持してもよい。 The leaf springs 140 and 141 are an example of a member (contact member) that causes the flat mirror 122 to contact the inner surface 136a of the heat removal plate. As another example of the contact member, L-shaped metal fittings 142 and 143 may be used as shown in FIG. 5B. The flat mirror 122 may be supported between the L-shaped metal fittings 142 and 143 and the exhaust heat plate inner surface 136a and in contact with the exhaust heat plate inner surface 136a.
 また当接部材の他例として図5Cに示すように平面ミラー122を排熱板136にねじ144、145で締結してもよい。 As another example of the contact member, the flat mirror 122 may be fastened to the heat exhaust plate 136 with screws 144 and 145 as shown in FIG. 5C.
 L字金具142、143やねじ144、145は、映像光束Lの光路から外れた位置に設けることが望ましい。 It is desirable that the L-shaped metal fittings 142 and 143 and the screws 144 and 145 are provided at positions off the optical path of the image light flux L.
 排熱構造の他例として、図5Dに示すように、排熱板内表面136aに熱伝導シート146を介して平面ミラー122を接着してもよい。熱伝導シート146は空気よりも熱伝導率が高い材料を用いて形成される。これにより、当接部材を用いた図5A~図5Cの例と同様に、平面ミラー122から排熱板内表面136aを経て排熱板外表面136bに至る、空気よりも熱伝導率が高い材料を用いた熱伝達経路が形成される。 As another example of the exhaust heat structure, as shown in FIG. 5D, a flat mirror 122 may be bonded to the exhaust heat plate inner surface 136a via a heat conductive sheet 146. The heat conductive sheet 146 is formed using a material having a higher thermal conductivity than air. Thus, as in the example of FIGS. 5A to 5C using the abutting member, the material having a higher thermal conductivity than air from the flat mirror 122 through the heat exhaust plate inner surface 136a to the heat exhaust plate outer surface 136b. A heat transfer path using is formed.
 平面ミラー122を透過した赤外線IRは排熱板内表面136aに当たり、そこが熱を帯びる。しかし、金属は熱伝導率が空気よりも高いので、ケース本体135の内部に空気を媒体として液晶表示素子111に伝熱するよりも早く、上記熱伝達経路200を伝わって、排熱板外表面136bに伝熱される。そして、排熱板外表面136bからケース本体135の外側の空気層に排出される。その結果、赤外線IRによる熱の多くはケース130の外部に排熱される。これによって、ケース130の内部へ進入した太陽光SLによるケース130の内部の温度上昇を防ぐことができる。また、太陽光SLに含まれる赤外線IRは映像形成ユニット110に反射しないので、液晶表示素子111の温度上昇を抑制することができる。 The infrared IR that has passed through the plane mirror 122 hits the inner surface 136a of the heat exhaust plate and is heated. However, since the metal has a higher thermal conductivity than air, the heat transfer plate 200 is transmitted through the heat transfer path 200 faster than the heat transfer to the liquid crystal display element 111 using air as a medium inside the case main body 135, and the outer surface of the exhaust heat plate. Heat is transferred to 136b. And it is discharged | emitted from the heat sink outer surface 136b to the air layer outside the case main body 135. As a result, most of the heat from the infrared IR is exhausted to the outside of the case 130. Thereby, the temperature rise inside the case 130 due to the sunlight SL entering the inside of the case 130 can be prevented. Further, since the infrared IR contained in the sunlight SL is not reflected by the image forming unit 110, the temperature rise of the liquid crystal display element 111 can be suppressed.
 更に図6に示すように、排熱板外表面136bに、放熱フィン148を形成してもよい。ケース本体135が金属製である場合は、ケース本体135の外表面のいずれかの部分、好ましくはケース本体135の壁面を挟んで平面ミラー122とは反対側の外表面に放熱フィン148を備えてもよい。これにより、排熱板136の放熱効率をより向上させることができる。その結果、平面ミラー122の熱が排熱板136により伝達しやすくなり、ケース本体135の内部にこもった熱を外部に効果的に排出できる。 Further, as shown in FIG. 6, heat radiating fins 148 may be formed on the heat exhaust plate outer surface 136b. When the case main body 135 is made of metal, a radiation fin 148 is provided on any part of the outer surface of the case main body 135, preferably on the outer surface opposite to the plane mirror 122 across the wall surface of the case main body 135. Also good. Thereby, the heat dissipation efficiency of the exhaust heat plate 136 can be further improved. As a result, the heat of the plane mirror 122 is easily transferred by the heat exhaust plate 136, and the heat trapped inside the case body 135 can be effectively discharged to the outside.
<凹面ミラー121>
 凹面ミラー121は、自由曲面ミラーであって、映像光束Lをフロントガラス3に向けて拡大投射する光学素子である。これによって、映像光束Lがフロントガラス3の所定の領域に広がって投射され、虚像6を大きく表示することができる。
<Concave mirror 121>
The concave mirror 121 is a free-form surface mirror, and is an optical element that magnifies and projects the image light beam L toward the windshield 3. As a result, the image light beam L is spread and projected onto a predetermined area of the windshield 3, and the virtual image 6 can be displayed in a large size.
<平面ミラー122の作用>
 次に、平面ミラー122の作用及び効果について更に詳細に説明する。図1に示すように太陽光SLが凹面ミラー121において反射されて、この反射光が平面ミラー122に当たる。平面ミラー122は、コールドミラーである。したがって、太陽光SLに含まれる赤外線IRは、平面ミラー122を透過する。平面ミラー122は、ケース130の内部における金属部分に取り付けられているので、平面ミラー122を透過した赤外線は、ケース130の金属部分に当たる。赤外線IRが当たった金属部分は熱を帯びるが、この熱はケース130の外部空間に伝搬して排出される。これによって、太陽光SLに含まれる赤外線IRによるケース130の内部温度の上昇を抑制することができる。また、太陽光SLに含まれる赤外線IRが映像形成ユニット110側に反射されることを防ぐことができる。
<Operation of Flat Mirror 122>
Next, the operation and effect of the plane mirror 122 will be described in more detail. As shown in FIG. 1, sunlight SL is reflected by the concave mirror 121, and this reflected light strikes the plane mirror 122. The plane mirror 122 is a cold mirror. Accordingly, the infrared IR contained in the sunlight SL is transmitted through the plane mirror 122. Since the plane mirror 122 is attached to the metal part inside the case 130, the infrared light transmitted through the plane mirror 122 strikes the metal part of the case 130. The metal portion that is irradiated with infrared IR is heated, but this heat is propagated to the external space of the case 130 and discharged. Thereby, an increase in the internal temperature of the case 130 due to the infrared IR contained in the sunlight SL can be suppressed. Further, it is possible to prevent the infrared IR contained in the sunlight SL from being reflected to the image forming unit 110 side.
 ヘッドアップディスプレイ装置10に進入した太陽光SLは、平面ミラー122において可視光線のみが映像形成ユニット110に向けて反射される。 In the sunlight SL that has entered the head-up display device 10, only visible light is reflected by the plane mirror 122 toward the image forming unit 110.
<偏光部材113の作用>
 次に、偏光部材113の作用及び効果について詳細に説明する。平面ミラー122で反射された太陽光SLの可視光線は、Y軸方向に偏光されて偏光部材113を通過する。偏光部材113を通過した可視光線はレンズ112を透過して液晶表示素子111に至る。
<Operation of Polarizing Member 113>
Next, the action and effect of the polarizing member 113 will be described in detail. Visible light of sunlight SL reflected by the plane mirror 122 is polarized in the Y-axis direction and passes through the polarizing member 113. Visible light that has passed through the polarizing member 113 passes through the lens 112 and reaches the liquid crystal display element 111.
 偏光部材113の偏光方向と、液晶表示素子111の前側偏光部材111aの偏光方向とは同一である。したがって、可視光線は前側偏光部材111aを透過して、液晶層111cで90度捻れて、後側偏光部材111bを透過する。これによって、太陽光SLの可視光線は液晶表示素子111を透過し、液晶表示素子111において熱を帯びることを阻止できる。 The polarization direction of the polarization member 113 and the polarization direction of the front polarization member 111a of the liquid crystal display element 111 are the same. Therefore, the visible light passes through the front polarizing member 111a, is twisted by 90 degrees in the liquid crystal layer 111c, and passes through the rear polarizing member 111b. As a result, visible light of sunlight SL is transmitted through the liquid crystal display element 111 and can be prevented from being heated in the liquid crystal display element 111.
<本実施形態の作用、効果>
 以上説明したとおり、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置10によれば、太陽光SLがケース130の内部に進入した場合、この太陽光SLに含まれる赤外線部分は、ケース130を介して外部に排熱する。また、太陽光SLに含まれる可視光線は、偏光部材113によって液晶表示素子111を透過する。
<Operation and effect of this embodiment>
As described above, according to the head-up display device 10 according to the present embodiment, when sunlight SL enters the inside of the case 130, the infrared portion included in the sunlight SL is exposed to the outside via the case 130. Exhaust heat. Further, the visible light contained in the sunlight SL is transmitted through the liquid crystal display element 111 by the polarizing member 113.
 以上のように、太陽光SLがケース130の内部に進入し、映像光束Lに対する逆光になった場合であっても、この逆光によってヘッドアップディスプレイ装置10の温度が上昇することを抑制できる構造を備えている。これによって、液晶表示素子である液晶表示素子111の動作に悪影響を及ぼす熱を効率的に排除できる。 As described above, even when sunlight SL enters the inside of the case 130 and becomes backlight with respect to the image light beam L, a structure that can suppress the temperature of the head-up display device 10 from rising due to this backlight is suppressed. I have. Thus, heat that adversely affects the operation of the liquid crystal display element 111 that is a liquid crystal display element can be efficiently eliminated.
 上記各実施形態は、本発明を限定するものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。 The above embodiments are not intended to limit the present invention, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea disclosed in the present specification.
 例えば、投射光学系120を上記実施形態とは異なる構成にしてもよい。他の例について図7を参照して説明する。図7は、ヘッドアップディスプレイ装置10の投射光学系120の構造の別の例を示す構成図である。なお、図7では説明の便宜のため、反射ミラー120aがケース内壁面130aから離間して図示されているが、実際には反射ミラー120aはケース内壁面130aに当接する。 For example, the projection optical system 120 may be configured differently from the above embodiment. Another example will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a configuration diagram showing another example of the structure of the projection optical system 120 of the head-up display device 10. In FIG. 7, for convenience of explanation, the reflection mirror 120a is illustrated as being separated from the case inner wall surface 130a. However, the reflection mirror 120a actually contacts the case inner wall surface 130a.
 図7のヘッドアップディスプレイ装置10における光学系は、投射光学系120を1枚の反射ミラー120aを用いて構成する。すなわち、既述の凹面ミラー121と平面ミラー122とを一枚の反射ミラー120aを用いて構成する。反射ミラー120aの反射面には、赤外線IRを透過し可視光線を反射する光学薄膜を設け、反射ミラー120aをコールドミラーとして形成する。これにより、反射ミラー120aは、第1光学素子として機能する。ケース本体135における反射ミラー120aの裏面と対向する部分は排熱板136が形成されており、反射ミラー120aを排熱板内表面136aに当接することで、排熱構造が形成される。反射ミラー120aを排熱板136に当接させる構成は、図5A~図5Dのいずれの態様でもよい。更に、図6に示すように排熱板136の外壁面に放熱フィン148を備えてもよい。 In the optical system in the head-up display device 10 of FIG. 7, the projection optical system 120 is configured by using a single reflection mirror 120a. That is, the concave mirror 121 and the plane mirror 122 described above are configured using a single reflection mirror 120a. On the reflection surface of the reflection mirror 120a, an optical thin film that transmits infrared IR and reflects visible light is provided, and the reflection mirror 120a is formed as a cold mirror. Thereby, the reflection mirror 120a functions as a first optical element. A heat exhaust plate 136 is formed at a portion of the case body 135 that faces the back surface of the reflection mirror 120a, and a heat exhaust structure is formed by bringing the reflection mirror 120a into contact with the inner surface 136a of the heat exhaust plate. The configuration in which the reflecting mirror 120a is brought into contact with the heat exhausting plate 136 may be any of the modes shown in FIGS. 5A to 5D. Further, as shown in FIG. 6, heat radiation fins 148 may be provided on the outer wall surface of the heat exhaust plate 136.
 図7の例では、映像形成ユニット110から出射された映像光束Lが反射ミラー120aにおいて1回反射されてフロントガラス3に拡大投射される。一方、フロントガラス3を透過した太陽光SLは、防塵カバー131を透過して反射ミラー120aに到達する。太陽光SLに含まれる赤外線IRによる熱は反射ミラー120aを透過して排熱板136からケース本体135の外部に排出される。 In the example of FIG. 7, the image light beam L emitted from the image forming unit 110 is reflected once by the reflection mirror 120 a and enlarged and projected onto the windshield 3. On the other hand, sunlight SL which permeate | transmitted the windshield 3 permeate | transmits the dust cover 131, and reaches | attains the reflective mirror 120a. The heat from the infrared IR contained in the sunlight SL is transmitted through the reflection mirror 120a and discharged from the heat exhaust plate 136 to the outside of the case body 135.
 更に図7のヘッドアップディスプレイ装置10のケース本体135を金属により形成してもよい。この場合、反射ミラー120aは、ケース内壁面135aのいずれの箇所に当接させてもよい。 Furthermore, the case main body 135 of the head-up display device 10 of FIG. 7 may be formed of metal. In this case, the reflection mirror 120a may be brought into contact with any part of the case inner wall surface 135a.
 10  ヘッドアップディスプレイ装置
 110 映像形成ユニット
 111 表示素子
 113 偏光部材
 120 投射光学系
 121 凹面ミラー
 122 平面ミラー
 130 ケース
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Head-up display apparatus 110 Image | video formation unit 111 Display element 113 Polarizing member 120 Projection optical system 121 Concave mirror 122 Plane mirror 130 Case

Claims (15)

  1.  映像表示素子を備える映像形成ユニットと、
     前記映像形成ユニットにおいて形成される映像光束を被投射体に投射し虚像を形成させる投射光学系と、
     前記映像形成ユニット及び前記投射光学系を収容するケースと、
     前記ケースの内部の熱を、前記ケースの外部に排熱する排熱構造と、
    を備え、
     前記投射光学系は、赤外線を透過し、前記赤外線以外の光を反射させる光学特性を有する第1光学素子を含み、
     前記第1光学素子は、前記ケース内における前記映像光束の光路に配置され、
     前記排熱構造は、前記第1光学素子を透過した前記赤外線による熱を前記ケースの内部から外部へ排出する排熱構造であって、空気よりも熱伝導率が高い媒体を用いて形成された熱伝達経路を形成する、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    An image forming unit including an image display element;
    A projection optical system for projecting the image light flux formed in the image forming unit onto a projection target to form a virtual image;
    A case housing the image forming unit and the projection optical system;
    An exhaust heat structure for exhausting heat inside the case to the outside of the case;
    With
    The projection optical system includes a first optical element having an optical characteristic of transmitting infrared light and reflecting light other than the infrared light,
    The first optical element is disposed in an optical path of the image light beam in the case,
    The exhaust heat structure is an exhaust heat structure that exhausts heat from the infrared rays that has passed through the first optical element from the inside of the case to the outside, and is formed using a medium having a higher thermal conductivity than air. Form a heat transfer path,
    A head-up display device.
  2.  請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記第1光学素子は反射部材であって、
     前記反射部材は、前記赤外線を透過し、前記光を反射する光学薄膜を反射面に備える、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 1,
    The first optical element is a reflecting member,
    The reflection member includes an optical thin film that transmits the infrared light and reflects the light on a reflection surface.
    A head-up display device.
  3.  請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記排熱構造は、前記ケースの前記第1光学素子を透過した前記赤外線が当たる部分に配置された金属板を含み、前記金属板の内壁面は前記ケースの内壁面を形成し、前記金属板の外表面は前記ケースの外表面を形成し、
     前記第1光学素子は、前記金属板の内壁面に接して配置される、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 2,
    The exhaust heat structure includes a metal plate disposed on a portion of the case that is irradiated with the infrared light that has passed through the first optical element, an inner wall surface of the metal plate forms an inner wall surface of the case, and the metal plate The outer surface of the case forms the outer surface of the case,
    The first optical element is disposed in contact with an inner wall surface of the metal plate;
    A head-up display device.
  4.  請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記ケースの本体は樹脂を用いて形成され、前記内壁面における前記赤外線が当たる部分にのみ前記金属板を用いて形成される、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 3,
    The main body of the case is formed using a resin, and is formed using the metal plate only on a portion where the infrared ray hits the inner wall surface.
    A head-up display device.
  5.  請求項2に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記ケースの本体は金属を用いて形成され、
     前記第1光学素子は、前記ケースの内壁面に接して配置される、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 2,
    The body of the case is formed using metal,
    The first optical element is disposed in contact with an inner wall surface of the case;
    A head-up display device.
  6.  請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記ケースの内壁面に前記第1光学素子を前記金属板の内壁面に当接させて支持する当接部材を更に備える、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 3,
    An abutting member for supporting the first optical element on the inner wall surface of the case by contacting the inner wall surface of the metal plate;
    A head-up display device.
  7.  請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記第1光学素子は、空気よりも熱伝導性が高い特性を有する熱伝導シートを介して前記金属板に固定される、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 3,
    The first optical element is fixed to the metal plate via a heat conductive sheet having a property of higher thermal conductivity than air.
    A head-up display device.
  8.  請求項3に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記金属板の外表面に放熱フィンを備える、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 3,
    Provide heat dissipation fins on the outer surface of the metal plate,
    A head-up display device.
  9.  請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記ケースの内壁面に前記第1光学素子を支持するための少なくとも一つの板バネを更に備え、
     前記板バネは、前記第1光学素子を前記ケースの内壁面に押し当てて取り付けられる、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 5,
    And further comprising at least one leaf spring for supporting the first optical element on the inner wall surface of the case,
    The leaf spring is attached by pressing the first optical element against the inner wall surface of the case.
    A head-up display device.
  10.  請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記第1光学素子は、空気よりも熱伝導性が高い特性を有する熱伝導シートを介して前記ケースの前記内壁面に固定される、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 5,
    The first optical element is fixed to the inner wall surface of the case through a heat conductive sheet having a property of higher thermal conductivity than air.
    A head-up display device.
  11.  請求項5に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記ケースの外表面に放熱フィンを備える、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 5,
    Provide heat dissipation fins on the outer surface of the case,
    A head-up display device.
  12.  請求項1に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記第1光学素子において反射された前記光が前記映像形成ユニットを透過するように偏光する光学特性を有する第2光学素子を更に備え、
     前記映像光束の光路において前記映像表示素子に近い方から順に、前記第2光学素子である偏光部材と、前記第1光学素子である反射部材と、が配置され、
     前記反射部材は、前記赤外線を透過し、前記光を反射する光学薄膜を反射面に備える、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 1,
    A second optical element having an optical property of polarizing the light reflected by the first optical element so as to pass through the image forming unit;
    A polarizing member that is the second optical element and a reflecting member that is the first optical element are arranged in order from the side closer to the image display element in the optical path of the image light beam,
    The head-up display device, wherein the reflection member includes an optical thin film that transmits the infrared light and reflects the light on a reflection surface.
  13.  請求項12に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記映像表示素子は液晶表示素子であり、
     前記偏光部材における前記光の偏光方向は、前記液晶表示素子の前側偏光部材と同じ偏光方向である、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 12,
    The video display element is a liquid crystal display element,
    The polarization direction of the light in the polarization member is the same polarization direction as the front side polarization member of the liquid crystal display element.
    A head-up display device.
  14.  請求項12に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記反射部材は、平面反射板と、凹面ミラーと、を組み合わせて構成され、
     前記平面反射板は、前記光学薄膜を反射面に有し、
     前記凹面ミラーは、前記映像光束を前記被投射体に拡大投射する自由曲面からなる反射面を有する、
     ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 12,
    The reflecting member is configured by combining a planar reflecting plate and a concave mirror,
    The planar reflecting plate has the optical thin film on a reflecting surface,
    The concave mirror has a reflecting surface composed of a free-form surface that enlarges and projects the image light beam onto the projection target.
    A head-up display device.
  15.  請求項13に記載のヘッドアップディスプレイ装置であって、
     前記映像形成ユニットは、前記液晶表示素子と、前記液晶表示素子から出射された前記映像光束を集光するレンズと、を有する、ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
    The head-up display device according to claim 13,
    The image forming unit includes the liquid crystal display element, and a lens that condenses the image light beam emitted from the liquid crystal display element.
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