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JP7032003B2 - 車両用表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用表示装置に関する。
車両に適用される従来の車両用表示装置として、例えば、特許文献1には、ヘッドアップディスプレイ装置が開示されている。このヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を出射する表示器と、この表示器で出射された表示光を反射する第1ミラーと、この第1ミラーで反射された表示光を反射する第2ミラーと、表示器、第1、第2ミラーを収納するケースとを備える。そして、第1ミラーは、反射された表示光を第2ミラーに到達する前に上下でクロスさせる曲率を有した第1凹面鏡である。第2ミラーは、受けた表示光を反射する第2凹面鏡である。ケースは、第1、第2凹面鏡間の光路を挟むように、且つクロスするクロス点の近傍まで延びる第1遮蔽部及び第2遮蔽部と、第1遮光部と第2遮光部との間における光路となる開口部に可視光を透過させ赤外線を反射する透過部材を備える。
特開2017-173557号公報
ところで、上述のようなヘッドアップディスプレイ装置は、例えば、熱による劣化抑制の点で更なる改善の余地がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、熱による劣化を抑制することができる車両用表示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用表示装置は、車両に搭載され表示光を出射する出射部と、前記出射部から出射され光軸方向と交差する方向にクロスした前記表示光を、前記車両に設けられた表示面に向けて反射し、当該表示面で予め想定される目視位置側に反射させる反射部と、内部に前記表示光のクロスポイントが位置するインナケース、及び、内部に前記インナケースを収容するロアケースを有する筐体とを備え、前記インナケースは、前記筐体の外部から前記反射部に入射し当該反射部で反射した外光が集光する集光エリアに面して位置するインナ壁部を含み、前記ロアケースは、前記インナ壁部に沿って位置するロア壁部を含み、前記筐体は、前記インナ壁部から前記ロア壁部に熱を伝導し外部に排熱する排熱構造を有することを特徴とする。
また、上記車両用表示装置では、前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部との間に介在して当該インナ壁部と当該ロア壁部とに接触し、前記インナ壁部から前記ロア壁部に熱を伝導する伝熱シートを含むものとすることができる。
また、上記車両用表示装置では、前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部とが一体に連結された一体結合部を含むものとすることができる。
また、上記車両用表示装置では、前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部との間に介在して当該インナ壁部と当該ロア壁部とに接触し、直流電流が印加されることでペルチェ効果を奏するペルチェ素子を含むものとすることができる。
また、上記車両用表示装置では、前記排熱構造は、前記ロア壁部の外壁面に設けられ、前記インナ壁部から前記ロア壁部に伝導された熱を外部に放熱するヒートシンク部を含むものとすることができる。
また、上記車両用表示装置では、前記ヒートシンク部を冷却風によって強制冷却する強制空冷部を備えるものとすることができる。
また、上記車両用表示装置では、前記インナ壁部の温度を検出する温度検出部と、前記温度検出部によって検出される前記インナ壁部の温度に基づいて前記強制空冷部の駆動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記温度検出部によって検出された前記インナ壁部の温度が予め設定される温度閾値以上である場合に前記強制空冷部を駆動状態とし、前記温度検出部によって検出された前記インナ壁部の温度が前記温度閾値未満である場合に前記強制空冷部を停止状態とするものとすることができる。
本発明に係る車両用表示装置は、出射部から出射され光軸方向と交差する方向にクロスした表示光を反射部によって表示面に向けて反射する。そして、車両用表示装置は、反射部によって表示面に向けて反射した表示光を当該表示面で目視位置側に反射させることで、当該表示面に対して表示光による表示を行うことができる。この場合に、車両用表示装置は、筐体において、ロアケースに収容されたインナケースの内部に、上記表示光のクロスポイントが位置すると共に、筐体の外部から反射部に入射し当該反射部で反射した外光が集光する集光エリアも形成される。このような構成にあって、車両用表示装置は、筐体の排熱構造によって、インナケースにおいて当該集光エリアに面して位置するインナ壁部から、ロアケースにおいてインナ壁部に沿って位置するロア壁部に熱を伝導し外部に排熱することができる。この構成により、車両用表示装置は、集光エリアに面するインナ壁部で発生した集光熱を、排熱構造を介してロア壁部に伝導し外部に排熱することができる。この結果、車両用表示装置は、熱による劣化を抑制することができる、という効果を奏する。
図1は、実施形態1に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図2は、実施形態1に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図3は、実施形態2に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図4は、実施形態3に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図5は、実施形態4に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図6は、変形例に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図7は、実施形態5に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図8は、実施形態5に係る車両用表示装置の制御の一例を説明するフロー図である。 図9は、変形例に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。 図10は、実施形態6に係る車両用表示装置の概略構成を表す模式な断面図である。
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
図1、図2に示す本実施形態に係る車両用表示装置1は、車両Vに適用され、いわゆるヘッドアップディスプレイ(HUD:Head Up Display)を構成するものである。車両用表示装置1は、例えば、車両Vのダッシュボードに設けられたインストルメントパネル内に搭載される。車両用表示装置1は、車両VのウインドシールドWS等に向けて表示光L1を出射し当該ウインドシールドWSで目視位置EP側に向けて反射する表示像VIによって運転者DR等に種々の可視情報を提示するものである。車両用表示装置1は、ウインドシールドWSに映る表示像VIによって車両Vに関する車両情報を目視位置EPで目視可能に表示する。
ここで、目視位置(アイポイント)EPは、典型的には、車両VにおけるいわゆるアイレンジER内に設定されるアイボックスEB内に位置するものとして予め想定される。アイレンジERとは、「自動車の運転者アイレンジ」であり、車両Vに応じて予め定まる運転者DRの視点が位置する領域に相当する。アイレンジERは、典型的には、車両Vにおいて運転者DRの目の位置の分布を統計的に表したものであり、例えば、運転者DRが運転席に座った状態で所定割合(例えば、95%)の運転者DRの目の位置が含まれる領域に相当する。アイボックスEBは、アイレンジER内に位置し、かつ、運転者DRが運転席に座った状態で運転しながら表示像VIを適正に視認可能である空間領域として予め想定される。
また、ウインドシールドWSは、車両Vにおいて、車両用表示装置1から出射された表示光L1を上記目視位置EP側に反射させる表示面を構成するものである。ウインドシールドWSは、少なくとも可視光域成分の光(可視光線)を透過する光透過性の透過部材である。ここで、可視光域成分の光とは、人が視認できる可視光領域の波長成分の光であり、例えば、波長が360~830nmの範囲の成分の光である。
本実施形態の車両用表示装置1は、表示光L1の光路において、表示光L1を光軸AXに沿った光軸方向と交差する方向にクロスさせることで筐体4のコンパクト化を図っている。そして、本実施形態の車両用表示装置1は、その背反として発生し得る外光L2(特に図2参照)による集光熱を、排熱構造43を介して処理することで、筐体4等の熱による劣化抑制を図ったものである。以下、各図を参照して車両用表示装置1の構成について詳細に説明する。
なお、以下の説明では、車両用表示装置1が適用される車両Vにおいて、「車両前後方向X」とは、典型的には、車両Vの全長方向に相当し、さらに言えば、車両Vの前後直進方向に沿った方向に相当する。「車両幅方向Y」とは、典型的には、車両Vの全幅方向に相当し、車両Vの車両左右方向に相当する。「車両高さ方向Z」とは、典型的には、車両Vの車高方向に相当する。第1方向である車両前後方向Xと第2方向である車両幅方向Yと第3方向である車両高さ方向Zとは、相互に直交し、車両Vが水平面に位置する状態で、車両前後方向X、車両幅方向Yが水平方向に沿い、車両高さ方向Zが鉛直方向に沿う。また、以下の説明では、車両前後方向Xにおいて、車両Vが前進する側を「前側」、車両Vが後進する側を「後側」という場合がある。車両幅方向Yにおいて、車両前後方向Xの前側に向かって左側を「左側」、車両前後方向Xの前側に向かって右側を「右側」という場合がある。車両高さ方向Zにおいて、鉛直方向上側を「上側」、鉛直方向下側を「下側」という場合がある。以下の説明で用いる各方向は、特に断りのない限り、各部が相互に組み付けられた状態での方向を表すものとする。
具体的には、本実施形態の車両用表示装置1は、車両前後方向Xに対してウインドシールドWSと目視位置EPとの間で、かつ、ウインドシールドWSの鉛直方向下側に位置して配置される(特に図1参照)。車両用表示装置1は、表示面を構成するウインドシールドWSに表示光L1を出射し当該ウインドシールドWSで目視位置EP側に反射した表示光L1による表示像VIをウインドシールドWSに表示することで、車両Vに関する車両情報を表示する。車両用表示装置1が表示する車両情報は、例えば、車両の速度、走行用動力源の出力回転数、積算走行距離、冷却水温、燃料残量、バッテリ蓄電量、各種の警告灯、シフトポジション、方向指示方向、ナビゲーション情報等を含んでいてもよい。加えて、車両用表示装置1が表示する車両情報は、目視位置EPからウインドシールドWS越しに目視される背景に重畳させて表示する車両Vの周辺の注意対象情報(例えば、歩行者、周辺車両、障害物、荷物等に関する情報)等を含んでいてもよい。
より具体的には、車両用表示装置1は、出射部2と、反射部3と、筐体4とを備える。車両用表示装置1は、出射部2、反射部3等の各部が筐体4の内部に収容されてユニット化され、上述のようにウインドシールドWSの鉛直方向下側に配置される。そして、車両用表示装置1は、出射部2から出射された表示光L1を、反射部3等の光学系を介してウインドシールドWSに向けて出射し当該ウインドシールドWSで表示光L1を目視位置EP側に反射させることで、ウインドシールドWSに表示像VIを表示させる。
出射部2は、車両Vに搭載され表示光L1を出射可能な表示デバイスである。出射部2は、筐体4の内部に設けられる。出射部2が出射する表示光L1は、ウインドシールドWSに表示させる表示像VIを表す光であり、少なくとも可視光域成分の光を含む。出射部2は、表示光L1を出射するデバイスとして、例えば、レーザプロジェクタ、薄型の液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、有機ELディスプレイ、光インジケータ、蛍光表示管等を用いることができる。ここでは、出射部2は、筐体4の内部において、車両前後方向Xの後側の位置に設けられる。そして、出射部2は、出射する表示光L1の光軸方向(光軸AXに沿った方向)が車両前後方向Xの前側を向くように筐体4の内部に支持され、表示光L1を車両前後方向Xの前側に向けて出射(投射)する。
反射部3は、出射部2が出射した表示光L1の光路を変更する光路変更光学系を構成する光学素子である。反射部3は、出射部2から出射された表示光L1をウインドシールドWSに向けて全反射し、当該ウインドシールドWSで目視位置EP側に反射させる。反射部3は、いわゆる平面ミラーであってもよいし、拡大ミラーであってもよいし、自由曲面ミラーであってもよい。拡大ミラーは、凹面、又は、凸面のミラーとして形成され、反射する前の表示光L1が表す像と比較して反射した後の表示光L1が表す像が相対的に大きくなるように当該像を拡大して反射するものである。また、自由曲面ミラーは、球面、放物面と異なり、光軸AXに対して非対称な形状のミラーとして形成され、非球面ミラーとも呼ばれる。つまり、自由曲面ミラーは、凹面、又は、凸面で、かつ、光軸AXに対して非対称な形状のミラーとして形成される。自由曲面ミラーは、ウインドシールドWSの表面形状や反射部3、ウインドシールドWS等の各光学反射系の幾何学的な位置関係等に応じた形状に形成される。そして、自由曲面ミラーは、表示光L1を反射する際に、最終的にウインドシールドWSに映る表示光L1が表す表示像VIが所望の形状となるように光学的に歪みを補正して反射する。ここでは一例として、反射部3は、自由曲面ミラー(非球面ミラー)を構成するものとして図示しているがこれに限らない。
反射部3は、筐体4の内部に設けられる。ここでは、反射部3は、筐体4の内部において、車両前後方向Xの前側で当該車両前後方向Xに沿って出射部2と対向する位置に設けられる。そして、反射部3は、反射する表示光(反射光)L1の光軸方向が車両前後方向Xのやや後側でかつ車両高さ方向Zの略直上側を向くように筐体4の内部に支持され、表示光L1を車両前後方向Xのやや後側でかつ車両高さ方向Zの略直上側に向けて反射する。
ここで、本実施形態の反射部3は、出射部2から出射され光軸方向(光軸AXに沿った方向)と交差する方向にクロスした表示光L1をウインドシールドWSに向けて反射する光学系として構成される。つまり、本実施形態の車両用表示装置1は、出射部2と反射部3との間の光路において、表示光L1のクロスポイントCPが存在し、当該クロスポイントCPにおいて表示光L1が光軸方向と交差する方向にクロスしている。
本実施形態の車両用表示装置1は、出射部2から出射された表示光L1が反射部3に至る前に、光軸方向と交差する方向として、車両幅方向Y、及び、車両高さ方向Zに当該表示光L1をクロスさせている。車両用表示装置1は、例えば、出射部2を構成するデバイス内部のレンズ等の光学系が調整されることで表示光L1をクロスさせてもよいし、出射部2を構成するデバイスの外部に別途レンズ、ミラー等の光学系を介在させることで、表示光L1をクロスさせてもよい。この表示光L1のクロスポイントCPは、出射部2から出射された表示光L1が出射部2と反射部3との間で集束した焦点に相当する。表示光L1のクロスポイントCPの位置は、各光学系の光学設計に応じて定まる。
車両用表示装置1は、上記のように、出射部2と反射部3との間の光路において、表示光L1がクロスしクロスポイントCPが形成されることで、当該クロスポイントCPの近傍において光路幅を相対的に狭く抑制することができる。この結果、車両用表示装置1は、コンパクト化を図ることができる。
なお、本実施形態の反射部3は、上述したように、1つの自由曲面ミラーによって構成されるものとして図示しているが、これに限らず、複数の中間ミラーを含んで構成されていてもよい。そして、車両用表示装置1は、出射部2と反射部3を構成する最終のミラーとの間に少なくとも1つのクロスポイントCPが形成されるように各光学系が配置されていればよい。
筐体4は、出射部2、反射部3等を内部に収容するものである。筐体4は、例えば、絶縁性の合成樹脂等によって形成される。筐体4は、例えば、後述するインナケース41、ロアケース42等を含む複数の部材が組み合わせられることで中空箱状に形成され、この中空状の内部空間部に出射部2、反射部3等を収容する。筐体4は、この他、車両用表示装置1の各部の動作を制御する制御回路基板等も内部に収容する。
そして、筐体4は、車両高さ方向Zの上側の面に、光路開口部4aが形成される。光路開口部4aは、筐体4の内外を連通する。光路開口部4aは、出射部2が出射した表示光L1を筐体4の外部に導出するための光路開口である。光路開口部4aは、筐体4の内部からウインドシールドWSに向かう表示光L1を当該筐体4の外部に導出する。ここでは、筐体4は、光路開口部4aが車両高さ方向Zの上側を向いており、かつ、当該光路開口部4aが透明カバー部材4bによって覆われている。透明カバー部材4bは、少なくとも出射部2が出射した表示光L1を透過する光透過性の部材によって構成される。筐体4は、光路開口部4aが車両高さ方向Zの上側を向く位置関係でインストルメントパネル内に据え付けられる。
上記のように構成される車両用表示装置1は、出射部2から出射された表示すべき情報に応じた表示光L1がクロスポイントCPを経て反射部3に向けて投射される。そして、車両用表示装置1は、当該表示光L1が反射部3によって、表示面を構成するウインドシールドWSに向けて反射される。車両用表示装置1は、反射部3でウインドシールドWSに向けて反射された当該表示光L1が光路開口部4a、及び、透明カバー部材4bを介して当該ウインドシールドWSに至る。そして、車両用表示装置1は、当該ウインドシールドWSに至った表示光L1が当該ウインドシールドWSによって目視位置EP側に反射される。この構成により、車両用表示装置1は、表示光L1による表示像VIが当該ウインドシールドWSに表示される。この表示像VIは、ウインドシールドWSで目視位置EP側に反射した表示光L1による反射像であり、目視位置EPから視認可能ないわゆる虚像である。このようにして、車両用表示装置1は、ウインドシールドWSに表示光L1によって車両情報に関する表示像VIを虚像表示することができる。
このような構成にあって、本実施形態の筐体4は、図2に示すように、少なくともインナケース41、及び、ロアケース42を有して構成される。そして、本実施形態の筐体4は、表示光L1のクロスポイントCP(図1参照)の近傍において、表示光L1(図1参照)の光路幅を上記のように相対的に狭く抑制することで、コンパクト化を図ることができる。
インナケース41は、内部が中空の箱状に形成されており、当該中空状の内部に表示光L1の光路が位置すると共に当該表示光L1のクロスポイントCPが位置するものである。インナケース41は、少なくとも光路開口部4aに相当する部分に当該光路開口部4aを構成する開口部又は切り欠き部が設けられている。
そして、本実施形態のインナケース41は、少なくとも集光エリアFAに面して位置するインナ壁部41Aを含んで構成される。
ここで、集光エリアFAとは、集光点FPが存在する領域である。集光点FPとは、筐体4の外部から光路開口部4a(図1参照)を介して反射部3に入射し当該反射部3で反射した太陽光等の外光L2が集光する点であり、相対的に高い熱エネルギが作用する部位となる。この集光点FPの位置は、反射部3に対する外光L2の入射角度等の変化に応じて変化することとなる。
例えば、図2中の中央位置にある太陽から外光(太陽光)L2A(実線で図示)が反射部3に入射する場合、集光点FPAは、車両幅方向Yにおいてインナケース41の内部の略中央に位置する。また、図2中の中央位置に対して向かって右位置にある太陽から外光(太陽光)L2B(点線で図示)が反射部3に入射する場合、集光点FPBは、車両幅方向Yにおいて向かって左側のインナ壁部41A上に位置する。一方、図2中の中央位置に対して向かって左位置にある太陽から外光(太陽光)L2C(点線で図示)が反射部3に入射する場合、集光点FPCは、車両幅方向Yにおいて向かって右側のインナ壁部41A上に位置する。
集光エリアFAは、上記のように外光L2の入射角度に応じて位置が変化する集光点FPを集合させた領域、言い換えれば、外光L2の入射角度に応じて集光点FPが位置し得る領域である。各集光点FP(集光点FPA、FPB、FPC)は、典型的には、車両用表示装置1の光学設計上、上述した表示光L1のクロスポイントCPの近傍に位置し、集光エリアFAは、クロスポイントCPを含む領域として存在する。
外光L2の入射角度に応じて変化する集光点FPの位置、及び、集光エリアFAは、表示面を構成するウインドシールドWSや反射部3等の各光学反射系の幾何学的な位置関係等に応じて定まり、シミュレーション等によって予め把握することができる。
本実施形態のインナ壁部41Aは、インナケース41において、上記のような集光エリアFAに面して位置する壁部として構成される。図2の例では、インナ壁部41Aは、車両幅方向Yに沿って対向して一対が設けられるものとして図示されている。インナケース41は、一方のインナ壁部41A上に上述の集光点FPBが位置し、他方のインナ壁部41A上に上述の集光点FPCが位置する。そして、インナケース41は、一対のインナ壁部41Aの間に上述の集光点FPA、及び、集光エリアFAが位置する。これらのインナ壁部41Aは、外光L2に対する遮光壁として機能する。
本実施形態の一対のインナ壁部41Aは、車両前後方向Xに沿って延在すると共に、車両前後方向Xの前側から後側に向かって徐々にクロスポイントCP側に近づき、車両幅方向Yに沿った間隔が徐々に短くなるように絞り込まれた形状となっている。そして、本実施形態の車両用表示装置1は、当該一対のインナ壁部41Aの車両前後方向Xの前側の端部に反射部3が配置され、当該一対のインナ壁部41Aの車両前後方向Xの後側の端部に出射部2が配置される。
なお、上述したように、インナケース41は、図2の例では、車両幅方向Yに沿って対向して一対のインナ壁部41Aが設けられるものとして図示しているが、車両高さ方向Zに対しても同様に一対のインナ壁部が対向して設けられる。そして、インナケース41は、これらが一体で形成されることで中空の箱状に形成される。以下の説明では、車両高さ方向Zに沿って対向する一対のインナ壁部、及び、これに関連するロアケース42、排熱構造43の構成は、車両幅方向Yに沿って対向する一対のインナ壁部41Aに対するロアケース42、排熱構造43の構成と略同等の構成であるので、できる限りその説明を省略する。
ロアケース42は、内部が中空の箱状に形成されており、当該中空状の内部に出射部2、反射部3、インナケース41等を収容するものである。ロアケース42は、インナケース41と同様に、少なくとも光路開口部4aに相当する部分に当該光路開口部4aを構成する開口部又は切り欠き部が設けられている。
そして、本実施形態のロアケース42は、少なくともインナ壁部41Aに沿って位置するロア壁部42Aを含んで構成される。ロア壁部42Aは、上記のように集光エリアFAに面して位置するインナ壁部41Aに添う形状に形成された壁部である。図2の例では、ロア壁部42Aは、車両幅方向Yに対して一対のインナ壁部41Aの外側に一対で設けられるものとして図示されている。
一対のロア壁部42Aは、それぞれ車両幅方向Yに沿って各インナ壁部41Aと対向し、かつ、当該各インナ壁部41Aに沿って隣接する。本実施形態の一対のロア壁部42Aは、各インナ壁部41Aと同様に、車両前後方向Xに沿って延在すると共に、車両前後方向Xの前側から後側に向かって徐々にクロスポイントCP側に近づき、車両幅方向Yに沿った間隔が徐々に短くなるように絞り込まれた形状となっている。一対のインナ壁部41A、及び、一対のロア壁部42Aは、車両前後方向Xに対して集光エリアFAを挟み込むようにして位置している。
なお、ロアケース42は、ロア壁部42Aに加えて、出射部2、反射部3、インナケース41等の全体を囲う壁部も含んで構成され、これらが一体で形成されることで中空の箱状に形成される。
そして、本実施形態の筐体4は、インナ壁部41Aに発生し得る集光熱を処理するための構造として、排熱構造43を有することで、外光L2の集光による温度上昇を抑制し熱による劣化を抑制している。
具体的には、排熱構造43は、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに熱を伝導し外部に排熱する構造である。排熱構造43は、典型的には、インナ壁部41Aに生じる集光熱をロア壁部42Aに伝熱し外部に排熱する。
本実施形態の排熱構造43は、伝熱シート44を含んで構成される。伝熱シート44は、薄板状(シート状)に形成され、インナ壁部41Aとロア壁部42Aとの間に介在して当該インナ壁部41Aと当該ロア壁部42Aとに接触し、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに熱を伝導する。伝熱シート44は、各インナ壁部41Aと各ロア壁部42Aとの間に介在してそれぞれ1つずつ設けられる。すなわち、図2の例では、伝熱シート44は、一対のインナ壁部41Aの一方と一対のロア壁部42Aの一方との間に介在して1つ、一対のインナ壁部41Aの他方と一対のロア壁部42Aの他方との間に介在して1つ、合計2つ設けられる。
ここで、インナケース41、ロアケース42は、金属材料等、相対的に高い熱伝導率を有し、かつ、相対的に高い耐熱性を有する材料よって形成される。伝熱シート44は、例えば、シリコーン系、セラミック系、アクリル系、炭素繊維系等、種々の公知の伝熱シートを用いることができる。伝熱シート44は、典型的には、インナ壁部41Aとロア壁部42Aとの間の熱伝導を促進するため、空気よりも熱伝導率が高いものを用いることができ、ここでは、インナケース41、ロアケース42よりも熱伝導率が高いものがより好ましい。
以上で説明した車両用表示装置1は、出射部2から出射され光軸方向と交差する方向にクロスした表示光L1を反射部3によってウインドシールドWSに向けて反射する。そして、車両用表示装置1は、反射部3によってウインドシールドWSに向けて反射した表示光L1を当該ウインドシールドWSで目視位置EP側に反射させることで、当該ウインドシールドWSに対して表示光L1による表示を行うことができる。そして、車両用表示装置1は、出射部2と反射部3との間の光路において、表示光L1がクロスしクロスポイントCPが形成される構成とされることで、当該クロスポイントCPの近傍において光路幅を相対的に狭く抑制することができ、結果的に、筐体4をコンパクト化することができる。この場合に、車両用表示装置1は、筐体4において、ロアケース42に収容されたインナケース41の内部に、上記表示光L1のクロスポイントCPが位置すると共に、筐体4の外部から反射部3に入射し当該反射部3で反射した外光L2が集光する集光エリアFAも形成される。
このような構成にあって、車両用表示装置1は、筐体4の排熱構造43によって、インナケース41において当該集光エリアFAに面して位置するインナ壁部41Aから、ロアケース42においてインナ壁部41Aに沿って位置するロア壁部42Aに熱を伝導し外部に排熱することができる。この構成により、車両用表示装置1は、集光エリアFAに面するインナ壁部41Aで発生した集光熱を、排熱構造43を介してロア壁部42Aに伝導し外部に排熱することができる。これにより、車両用表示装置1は、筐体4の温度上昇を抑制することができると共に、インナケース41内での熱こもり等も抑制することができる。この結果、車両用表示装置1は、筐体4の耐熱性を向上し、熱による劣化を抑制することができる。つまり、車両用表示装置1は、上記のようにコンパクト化を図った上で熱による劣化を抑制することができるるので、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。また、車両用表示装置1は、結果的に、他部品への熱の影響も抑制することができる。
ここでは、以上で説明した車両用表示装置1は、排熱構造43がインナ壁部41Aとロア壁部42Aとの間に介在する伝熱シート44を含んで構成される。この構成により、車両用表示装置1は、伝熱シート44によってインナ壁部41Aからロア壁部42Aへの伝熱を促進することができるので、インナ壁部41Aで発生した集光熱を、より効率よく排熱構造43を介してロア壁部42Aに伝導し外部に排熱することができる。この結果、車両用表示装置1は、筐体4の温度上昇を確実に抑制することができ、熱による劣化を確実に抑制することができる。
[実施形態2]
実施形態2に係る車両用表示装置は、排熱構造の構成が実施形態1とは異なる。以下では、上述した実施形態と同様の構成要素には共通の符号が付されるとともに、共通する構成、作用、効果については、重複した説明はできるだけ省略する(以下同様。)。
図3に示す本実施形態の車両用表示装置201は、筐体4が排熱構造43にかえて排熱構造243を有する点で上述した車両用表示装置1と異なる。排熱構造243は、伝熱シート44に加えて、ヒートシンク部245を含んで構成される点で上述した排熱構造43と異なる。車両用表示装置201、排熱構造243のその他の構成は、上述の車両用表示装置1、排熱構造43と略同様の構成である。
本実施形態のヒートシンク部245は、ロア壁部42Aの外壁面42Aaに設けられ、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに伝導された熱を外部に放熱する放熱機構である。図3の例では、ヒートシンク部245は、一対のロア壁部42Aに対応してそれぞれ1つずつ設けられている。
ここで、ロア壁部42Aの外壁面42Aaとは、ロア壁部42Aにおいてインナ壁部41A側とは反対側に位置する壁面であり、ここでは、伝熱シート44と接触する面とは反対側の壁面である。
ヒートシンク部245は、熱抵抗が相対的に小さいものを用いる好ましく、典型的には、相対的に高い熱伝導率を有する金属材料によって形成される。ここでは、ヒートシンク部245は、ロア壁部42Aの外壁面42Aaから突出して形成された多数の放熱板(フィン)によって表面積(放熱面積)が相対的に広くなるような形状に形成される。この構成により、ヒートシンク部245は、熱を効率良く放熱させることができる構成となっている。
以上で説明した車両用表示装置201は、上述した車両用表示装置1と同様に、熱による劣化を抑制することができ、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。
その上で、以上で説明した車両用表示装置201は、排熱構造243がロア壁部42Aの外壁面42Aaに設けられたヒートシンク部245を含んで構成される。この構成により、車両用表示装置201は、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに伝導された集光熱等の熱を、より効率よく外部に放熱することができる。この結果、車両用表示装置201は、筐体4の温度上昇をより確実に抑制することができ、熱による劣化をより確実に抑制することができる。
[実施形態3]
実施形態3に係る車両用表示装置は、排熱構造の構成が実施形態1、2とは異なる。
図4に示す本実施形態の車両用表示装置301は、筐体4が排熱構造243にかえて排熱構造343を有する点で上述した車両用表示装置201と異なる。排熱構造343は、伝熱シート44にかえて一体結合部346を含んで構成される点で上述した排熱構造243と異なる。車両用表示装置301、排熱構造343のその他の構成は、上述の車両用表示装置201、排熱構造243と略同様の構成である。
本実施形態の一体結合部346は、インナ壁部41Aとロア壁部42Aとが一体に連結された部分である。排熱構造343は、インナ壁部41Aとロア壁部42Aとが一体成形されることで(すなわち、インナケース41とロアケース42とが一体成形されることで)一体結合部346が構成されてもよい。また、排熱構造343は、別体に形成されたインナ壁部41Aとロア壁部42Aとが溶接等で連結されることで一体結合部346が構成されてもよい。また、排熱構造343は、別体に形成されたインナ壁部41Aとロア壁部42Aとが互いに接触した状態でボルト締結されることで一体結合部346が構成されてもよい。
以上で説明した車両用表示装置301は、上述した車両用表示装置1、201と同様に、熱による劣化を抑制することができ、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。
その上で、以上で説明した車両用表示装置301は、排熱構造343が一体結合部346を含んで構成される。この構成により、車両用表示装置301は、一体結合部346においてインナ壁部41Aからロア壁部42Aへ伝熱する際の熱抵抗を抑制することができるので、集光熱等の熱を、効率よく排熱構造343を介してロア壁部42Aに伝導し外部に排熱することができる。この結果、車両用表示装置301は、筐体4の温度上昇を確実に抑制することができ、熱による劣化を確実に抑制することができる。
[実施形態4]
実施形態4に係る車両用表示装置は、強制空冷部を備える点で実施形態1、2、3とは異なる。
図5に示す本実施形態の車両用表示装置401は、強制空冷部405を備える点で上述した車両用表示装置201と異なる。車両用表示装置401のその他の構成は、上述の車両用表示装置201と略同様の構成である。
具体的には、強制空冷部405は、ヒートシンク部245を冷却風によって強制冷却するものである。強制空冷部405は、例えば、羽根車が回転運動することによって冷却風を発生させる冷却ファン451によって構成される。図5の例では、冷却ファン451は、一対のヒートシンク部245に対応してそれぞれ1つずつ設けられている。
冷却ファン451は、ヒートシンク部245に対してロア壁部42Aとは反対側から冷却風を吹き付け可能な位置に設けられている。冷却ファン451は、羽根車が回転運動することによって生じる冷却風をヒートシンク部245に向けて吹き付けることで、当該ヒートシンク部245を強制的に冷却する。
以上で説明した車両用表示装置401は、上述した車両用表示装置1、201、301と同様に、熱による劣化を抑制することができ、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。
その上で、以上で説明した車両用表示装置401は、強制空冷部405を構成する冷却ファン451によってヒートシンク部245を強制的に冷却することで、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに伝導された集光熱等の熱を、より効率よく外部に放熱することができる。この結果、車両用表示装置401は、筐体4の温度上昇をより確実に抑制することができ、熱による劣化をより確実に抑制することができる。
なお、以上の説明では、強制空冷部405は、冷却ファン451によって構成されるものとして説明したがこれに限らない。
図6に示す変形例に係る車両用表示装置401Aは、強制空冷部405にかえて強制空冷部405Aを備える点で上述した車両用表示装置401と異なる。車両用表示装置401Aのその他の構成は、上述の車両用表示装置401と略同様の構成である。
図6に示す強制空冷部405Aは、ヒートシンク部245を冷却風によって強制冷却する点では上述した強制空冷部405と同様である。本変形例の強制空冷部405Aは、冷却風の送風元が強制空冷部405とは異なる。
本変形例の強制空冷部405Aは、車両Vに搭載された空気調和機器452Aを兼用することによって構成される。空気調和機器452Aは、車両Vの室内に冷却風を送風することで室内を冷却するものであり、ダクト452Aa、及び、ノズル452Abを含んで構成される。ダクト452Aaは、室内冷却用の冷却風が流動する配管である。ノズル452Abは、ダクト452Aa内を流動する冷却風を外部に吹き出すための吹き出し口であり、各ヒートシンク部245に対して当該冷却風を吹き付け可能な位置に設けられている。強制空冷部405Aは、ダクト452Aaを流動する室内冷却用の冷却風の一部を、ノズル452Abからヒートシンク部245に向けて吹き付けることで、当該ヒートシンク部245を強制的に冷却する。
上記のように構成される車両用表示装置401Aであっても、強制空冷部405Aを構成する空気調和機器452Aによってヒートシンク部245を強制的に冷却することで、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに伝導された集光熱等の熱を、より効率よく外部に放熱することができる。この結果、車両用表示装置401Aは、車両用表示装置401と同様に、筐体4の温度上昇をより確実に抑制することができ、熱による劣化をより確実に抑制することができる。
また、強制空冷部は、上記のような強制空冷部405、405A以外にも、例えば、車両Vの走行風を冷却風としてヒートシンク部245を強制的に冷却するものであってもよい。
[実施形態5]
実施形態5に係る車両用表示装置は、温度検出部、及び、制御部を備える点で実施形態1、2、3、4とは異なる。
図7に示す本実施形態の車両用表示装置501は、温度検出部506、及び、制御部507を備える点で上述した車両用表示装置401と異なる。車両用表示装置501のその他の構成は、上述の車両用表示装置401と略同様の構成である。
具体的には、温度検出部506は、インナ壁部41Aの温度を検出するものである。温度検出部506は、例えば、サーミスタ等によって構成される。温度検出部506は、例えば、インナ壁部41Aにおいて上述した集光エリアFA内、あるいは、当該集光エリアFAの近傍の位置に設けられ、集光熱によるインナ壁部41Aの温度上昇等を検出する。図7の例では、温度検出部506は、一対のインナ壁部41Aに対応してそれぞれ1つずつ設けられている。各温度検出部506は、検出したインナ壁部41Aの温度を表す検出信号を制御部507に出力する。
制御部507は、温度検出部506によって検出されるインナ壁部41Aの温度に基づいて強制空冷部405の駆動を制御するものである。制御部507は、例えば、CPU等の中央演算処理装置、ROM、RAM及びインターフェースを含む周知のマイクロコンピュータを主体とする電子回路を含んで構成される。制御部507は、温度検出部506、及び、強制空冷部405と電気的に接続されており、相互に種々の信号の授受を行うことができる。制御部507は、出射部2等を含む車両用表示装置501の各部の動作を統括的に制御する制御装置や車両Vの各部を統括的に制御する車両ECU等によって兼用されてもよいし、これらとは別個に構成されてもよい。
本実施形態の制御部507は、温度検出部506によって検出されたインナ壁部41Aの温度が予め設定される温度閾値以上である場合に強制空冷部405を駆動状態とする。一方、制御部507は、温度検出部506によって検出されたインナ壁部41Aの温度が予め設定される温度閾値未満である場合に強制空冷部405を停止状態とする。ここでは、制御部507は、例えば、複数の温度検出部506によって検出されたいずれかのインナ壁部41Aの温度が温度閾値以上である場合に強制空冷部405を駆動状態とする。また、制御部507は、複数の温度検出部506によって検出された全てのインナ壁部41Aの温度が温度閾値未満である場合に強制空冷部405を停止状態とする。
ここで、温度閾値は、インナ壁部41Aの温度に対して設定される閾値であり、インナ壁部41Aの耐熱性等を踏まえて予め設定される。また、強制空冷部405の駆動状態とは、強制空冷部405が駆動し冷却風をヒートシンク部245に吹き付けることよって当該ヒートシンク部245を強制的に冷却する状態である。一方、強制空冷部405の停止状態とは、強制空冷部405が停止し冷却風によるヒートシンク部245の強制冷却を停止した状態である。
次に、図8のフロー図を参照して車両用表示装置501おける制御の一例について説明する。なお、これらの制御ルーチンは、例えば、数msないし数十ms毎の制御周期(クロック単位)で繰り返し実行される。
まず、温度検出部506は、インナ壁部41Aの温度を検出し、検出したインナ壁部41Aの温度を表す検出信号を制御部507に送信する(ステップS1)。
制御部507は、温度検出部506から検出信号を受信すると、検出されたインナ壁部41Aの温度が予め設定された温度閾値以上であるか否かを判定する(ステップS2)。
制御部507は、複数の温度検出部506によって検出されたいずれかのインナ壁部41Aの温度が温度閾値以上であると判定した場合(ステップS2:Yes)、強制空冷部405を駆動状態とし(ステップS3)、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。
制御部507は、複数の温度検出部506によって検出された全てのインナ壁部41Aの温度が温度閾値未満であると判定した場合(ステップS2:No)、強制空冷部405を停止状態とし(ステップS4)、今回の制御周期を終了し、次回の制御周期に移行する。
以上で説明した車両用表示装置501は、上述した車両用表示装置1、201、301、401と同様に、熱による劣化を抑制することができ、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。
また、以上で説明した車両用表示装置501は、上述した車両用表示装置401と同様に、強制空冷部405によってヒートシンク部245を強制的に冷却することで、インナ壁部41Aからロア壁部42Aに伝導された集光熱等の熱を、より効率よく外部に放熱することができる。
その上で、以上で説明した車両用表示装置501は、制御部507が温度検出部506によって検出されたインナ壁部41Aの温度に基づいて強制空冷部405の動作状態を選択的に切り替える。これにより、車両用表示装置501は、インナ壁部41Aの温度が相対的に高く当該インナ壁部41Aを積極的に冷却する必要がある場合に強制空冷部405を駆動状態する一方、インナ壁部41Aの温度が相対的に低い場合には強制空冷部405を停止状態とすることができる。この結果、車両用表示装置501は、筐体4の温度上昇をより確実に抑制し、熱による劣化をより確実に抑制した上で、消費電力を抑制することができる。
なお、以上の説明では、温度検出部506は、サーミスタ等によって構成されるものとして説明したがこれに限らない。
図9に示す変形例に係る車両用表示装置501Aは、温度検出部506にかえて温度検出部506Aを備える点で上述した車両用表示装置501と異なる。車両用表示装置501Aのその他の構成は、上述の車両用表示装置501と略同様の構成である。
図9に示す温度検出部506Aは、インナ壁部41Aの温度を検出するものである点では上述した温度検出部506と同様である。本変形例の温度検出部506Aは、サーミスタではなく、赤外線センサによって構成される点で温度検出部506と異なる。図9の例では、温度検出部506Aは、反射部3の近傍に、一対のインナ壁部41Aに対応してそれぞれ1つずつ設けられている。そして、温度検出部506Aは、インナ壁部41Aにおいて上述した集光エリアFA内、あるいは、当該集光エリアFAの近傍の位置の温度を検出する。
そして、制御部507は、当該温度検出部506Aによって検出されるインナ壁部41Aの温度に基づいて、上記と同様に強制空冷部405の駆動を制御する。
上記のように構成される車両用表示装置501Aであっても、車両用表示装置501と同様に、筐体4の温度上昇をより確実に抑制し、熱による劣化をより確実に抑制した上で、消費電力を抑制することができる。
[実施形態6]
実施形態6に係る車両用表示装置は、排熱構造の構成が実施形態1、2、3、4、5とは異なる。
図10に示す本実施形態の車両用表示装置601は、筐体4が排熱構造243にかえて排熱構造643を有する点で上述した車両用表示装置401と異なる。排熱構造643は、伝熱シート44にかえてペルチェ素子647を含んで構成される点で上述した排熱構造243と異なる。車両用表示装置601、排熱構造643のその他の構成は、上述の車両用表示装置401、排熱構造243と略同様の構成である。
本実施形態のペルチェ素子647は、直流電流が印加されることでペルチェ効果を奏する素子である。例えば、ペルチェ素子647は、2種類の金属の接合部に直流電流を流すことで、一方の金属から他方の金属へ熱が移動する効果を利用した板状の半導体冷熱素子である。ペルチェ素子647は、一方の面において吸熱し、他方の面において発熱する。
本実施形態のペルチェ素子647は、インナ壁部41Aとロア壁部42Aとの間に介在して当該インナ壁部41Aと当該ロア壁部42Aとに接触して設けられる。ペルチェ素子647は、各インナ壁部41Aと各ロア壁部42Aとの間に介在してそれぞれ1つずつ設けられる。すなわち、図10の例では、ペルチェ素子647は、一対のインナ壁部41Aの一方と一対のロア壁部42Aの一方との間に介在して1つ、一対のインナ壁部41Aの他方と一対のロア壁部42Aの他方との間に介在して1つ、合計2つ設けられる。そして、本実施形態のペルチェ素子647は、直流電流が印加されることでインナ壁部41Aと接する面において吸熱し、ロア壁部42Aと接する面において発熱する。
以上で説明した車両用表示装置601は、上述した車両用表示装置1、201、301、401、501と同様に、熱による劣化を抑制することができ、大型化抑制と熱劣化抑制とを両立することができる。
その上で、以上で説明した車両用表示装置601は、排熱構造643がペルチェ素子647を含んで構成される。この構成により、車両用表示装置601は、ペルチェ素子647においてインナ壁部41Aからロア壁部42Aへ伝熱を効率よく行うことができるので、集光熱等をより効率よく排熱構造643を介してロア壁部42Aに伝導し外部に排熱することができる。この結果、車両用表示装置601は、筐体4の温度上昇をより確実に抑制することができ、熱による劣化をより確実に抑制することができる。
なお、上述した本発明の実施形態に係る車両用表示装置は、上述した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。本実施形態に係る車両用表示装置は、以上で説明した実施形態、変形例の構成要素を適宜組み合わせることで構成してもよい。
以上の説明では、車両用表示装置1等は、出射部2から出射された表示光L1が反射部3に至る前に、光軸方向と交差する方向として、車両幅方向Y、及び、車両高さ方向Zの双方に当該表示光L1をクロスさせるものとして説明したが一方のみあってもよい。
以上の説明では、インナケース41、ロアケース42は、相対的に高い熱伝導率を有し、かつ、相対的に高い耐熱性を有する金属材料よって形成されるものとして説明したがこれに限らず、このような性能を有する樹脂材料によって形成されてもよい。
以上の説明では、温度検出部506、506Aは、一対のインナ壁部41Aに対応してそれぞれ1つずつ設けられるものとして説明したがこれに限らず、いずれか一方であってもよい。
反射部3によって反射された表示光L1を目視位置EP側に向けて反射する表示面は、ウインドシールドWSであるものとして説明したがこれに限らず、例えば、ウインドシールドWSとは別体に設けられたコンバイナ等であってもよい。
1、201、301、401、401A、501、501A、601 車両用表示装置
2 出射部
3 反射部
4 筐体
4a 光路開口部
4b 透明カバー部材
41 インナケース
41A インナ壁部
42 ロアケース
42A ロア壁部
42Aa 外壁面
43、243、343、643 排熱構造
44 伝熱シート
245 ヒートシンク部
346 一体結合部
405、405A 強制空冷部
451 冷却ファン
452A 空気調和機器
452Aa ダクト
452Ab ノズル
506、506A 温度検出部
507 制御部
647 ペルチェ素子
AX 光軸
CP クロスポイント
DR 運転者
EB アイボックス
EP 目視位置
ER アイレンジ
FA 集光エリア
FP、FPA、FPB、FPC 集光点
L1 表示光
L2、L2A、L2B、L2C 外光
V 車両
VI 表示像
WS ウインドシールド
X 車両前後方向
Y 車両幅方向
Z 車両高さ方向

Claims (7)

  1. 車両に搭載され表示光を出射する出射部と、
    前記出射部から出射され光軸方向と交差する方向にクロスした前記表示光を、前記車両に設けられた表示面に向けて反射し、当該表示面で予め想定される目視位置側に反射させる反射部と、
    内部に前記表示光のクロスポイントが位置するインナケース、及び、内部に前記インナケースを収容するロアケースを有する筐体とを備え、
    前記インナケースは、前記筐体の外部から前記反射部に入射し当該反射部で反射した外光が集光する集光エリアに面して位置するインナ壁部を含み、
    前記ロアケースは、前記インナ壁部に沿って位置するロア壁部を含み、
    前記筐体は、前記インナ壁部から前記ロア壁部に熱を伝導し外部に排熱する排熱構造を有することを特徴とする、
    車両用表示装置。
  2. 前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部との間に介在して当該インナ壁部と当該ロア壁部とに接触し、前記インナ壁部から前記ロア壁部に熱を伝導する伝熱シートを含む、
    請求項1に記載の車両用表示装置。
  3. 前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部とが一体に連結された一体結合部を含む、
    請求項1に記載の車両用表示装置。
  4. 前記排熱構造は、前記インナ壁部と前記ロア壁部との間に介在して当該インナ壁部と当該ロア壁部とに接触し、直流電流が印加されることでペルチェ効果を奏するペルチェ素子を含む、
    請求項1に記載の車両用表示装置。
  5. 前記排熱構造は、前記ロア壁部の外壁面に設けられ、前記インナ壁部から前記ロア壁部に伝導された熱を外部に放熱するヒートシンク部を含む、
    請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の車両用表示装置。
  6. 前記ヒートシンク部を冷却風によって強制冷却する強制空冷部を備える、
    請求項5に記載の車両用表示装置。
  7. 前記インナ壁部の温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部によって検出される前記インナ壁部の温度に基づいて前記強制空冷部の駆動を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記温度検出部によって検出された前記インナ壁部の温度が予め設定される温度閾値以上である場合に前記強制空冷部を駆動状態とし、前記温度検出部によって検出された前記インナ壁部の温度が前記温度閾値未満である場合に前記強制空冷部を停止状態とする、
    請求項6に記載の車両用表示装置。
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