WO2020166293A1 - 虚像表示装置 - Google Patents

Abstract

ＨＵＤ装置（１０）は、ロア部材（１５）を有する中空の筐体（１１）と、ロア部材（１５）の底板部（１６）に保持される表示器（２１）と、を備える。表示器（２１）は、バックライトユニット（２２）と、底板部（１６）とはユニット（２２）を挟んだ反対側において、底板部（１６）に対して傾斜して配置された画像表示パネル（２８）と、ユニット（２２）の少なくとも一部を収容すると共に、開口部（３２ａ）を画像表示パネル（２８）に塞がれた筒状に形成され、ロア部材（１５）と接触して画像表示パネル（２８）の熱をロア部材（１５）へと伝導する部材であって、画像表示パネル（２８）の傾斜に伴う寸法差をもった短壁部（３４）及び長壁部（３５）を有する熱伝導部材（３２）と、を有する。熱伝導部材（３２）の短壁部（３４）側とロア部材（１５）とが接触する短壁部側接触面積は、熱伝導部材（３２）の長壁部（３５）側とロア部材（１５）とが接触する長壁部側接触面積よりも大きい。

Description

虚像表示装置 関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１９年２月１４日に出願された日本特許出願２０１９－０２４７０２を基にしている。

　この明細書による開示は、虚像表示装置に関する。

　従来、画像を虚像表示する虚像表示装置が知られている。特許文献１に記載の虚像表示装置の筐体に収容される液晶表示装置は、液晶パネル及びヒートシンクを有している。ヒートシンクは、開口部を液晶パネルに塞がれて配置された筒状に形成されている。そして、液晶パネルの熱は、ヒートシンクへと伝導されるようになっている。

特開２０１６－３１４５７号公報

　本件発明者による検討によれば、こうした特許文献１の構成では、照明光によって照明される液晶パネルにおける過熱が抑制される。しかしながら、その熱が筐体内部に配置されたヒートシンクから発散されると、当該筐体内部に熱が籠り、筐体に収容された部品への悪影響が懸念される。その結果、視認性が良い虚像を安定的に表示することが困難となることが懸念される。

　この明細書の開示による目的のひとつは、視認性が良い虚像を安定的に表示可能な虚像表示装置を提供することにある。

　ここに開示された態様のひとつは、画像を虚像表示する虚像表示装置であって、
　外装部材を有する中空の筐体と、
　筐体に収容され、外装部材の板部に対して保持される表示器と、を備え、
　表示器は、
　照明光を供給するバックライトユニットと、
　板部とはバックライトユニットを挟んだ反対側において、板部に対して傾斜して配置され、照明光によって照明されて画像を表示する画像表示パネルと、
　バックライトユニットの少なくとも一部を収容すると共に、開口部を画像表示パネルに塞がれて配置された筒状に形成され、画像表示パネルとは反対側にて外装部材と接触して画像表示パネルの熱を外装部材へと伝導する部材であって、バックライトユニットを挟む両側の壁部として、画像表示パネルの傾斜に伴う寸法差をもった短壁部及び長壁部を有する熱伝導部材と、を有し、
　熱伝導部材の短壁部側と外装部材とが接触する短壁部側接触面積は、熱伝導部材の長壁部側と外装部材とが接触する長壁部側接触面積よりも大きい。

　このような態様によると、画像表示パネルは、外装部材の板部とはバックライトユニットを挟んだ反対側に配置され、熱伝導部材の開口部を塞いでいる。熱伝導部材は、バックライトユニットの少なくとも一部を収容する筒状に形成されており、外装部材と接触している。このようにして、画像表示パネルの熱を、熱伝導部材を介して外装部材へと逃がすことが可能となる。

　ここで画像表示パネルは、板部に対して傾斜して配置されており、当該傾斜に伴って、熱伝導部材にてバックライトユニットを挟む両側の壁部は、互いに寸法差をもった短壁部及び長壁部となっている。さらには、熱伝導部材の外装部材との接触面積は、短壁部側において長壁部側よりも大きくされている。

　そうすると、画像表示パネルから短壁部を経由して外装部材へと到る放熱経路では、経路の距離が短く、外装部材との接触面積も多いので、放熱量が多くなる。すなわち、画像表示パネルから短壁部を経由して外装部材へと到る放熱経路から、集中的に放熱を実施することができる。故に、筐体内に熱が籠り難く、筐体に収容された部品への熱の影響を低減することができる結果、視認性が良い虚像を安定的に表示することができる。

第１実施形態のＨＵＤ装置を模式的に示す図である。 第１実施形態の放熱構造を詳細に示す図である。 変形例１における図１に対応する図である。

　一実施形態を図面に基づいて説明する。

　（第１実施形態）
　図１，２に示すように、本開示の第１実施形態による虚像表示装置は、車両に用いられ、車両のインストルメントパネル内に収容されているヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置）１０である。ＨＵＤ装置１０は、車両のウインドシールド１に設定された投影部１ａへ向けて画像を投影する。これによりＨＵＤ装置１０は、画像を、車両の乗員により視認可能な虚像ＶＲＩとして表示する。すなわち、投影部１ａにて反射された表示光が、車両の室内に設定された視認領域ＥＢに到達することにより、視認領域ＥＢにアイポイントが位置する乗員は、各種情報を認識することができる。虚像表示される情報としては、例えば車速、燃料残量等の車両の状態を示す情報、又は視界補助情報、道路情報等のナビゲーション情報等が挙げられる。

　以下において、特に断り書きがない限り、前、後、上、下、左及び右が示す各方向は、水平面上の車両を基準として記載される。

　車両のウインドシールド１は、例えばガラスないし合成樹脂により透光性の板状に形成された透過部材であり、インストルメントパネルよりも上方に配置されている。ウインドシールド１は、前方から後方へ向かう程、インストルメントパネルとは離間するように傾斜して配置されている。ウインドシールド１は、画像の表示光が投影される投影部１ａを、滑らかな凹面状又は平面状に形成している。なお、投影部１ａは、ウインドシールド１に設けられていなくてもよい。例えば車両と別体となっているコンバイナを車両内に設置して、当該コンバイナに投影部１ａが設けられていてもよい。

　視認領域ＥＢは、ＨＵＤ装置１０により表示される虚像ＶＲＩが所定の規格を満たすように（例えば虚像ＶＲＩ全体が所定の輝度以上となるように）視認可能となる空間領域であって、アイボックスとも称される。視認領域ＥＢは、典型的には、車両のアイリプスと重なるように設定される。アイリプスは、両眼それぞれに対して設定され、乗員のアイポイントの空間分布を統計的に表したアイレンジに基づいて、楕円体状の仮想的な空間として設定されている。

　このようなＨＵＤ装置１０の具体的構成を、以下に説明する。ＨＵＤ装置１０は、筐体１１、表示器２１、制御回路ユニット４１、及び導光部５１等により構成されている。

　筐体１１は、表示器２１、制御回路ユニット４１及び導光部５１等を収容する中空の箱状を呈しており、車両のインストルメントパネル内に設置されている。筐体１１は、外装部材として、アッパ部材１２及びロア部材１５を有している。アッパ部材１２とロア部材１５とは、係合又は嵌合等により互いに結合されている。

　アッパ部材１２は、ロア部材１５よりも上方に配置され、例えば合成樹脂ないし金属等により、遮光性に形成されている。アッパ部材１２は、下方に開口する蓋状に形成されている。アッパ部材１２は、投影部１ａと対向する上面部に、光学的に開口する窓部１３を有している。窓部１３は、例えば表示光を透過可能な防塵シート１４で覆われている。

　ロア部材１５は、例えば合成樹脂ないし金属等により、遮光性に形成されている。ロア部材１５は、後述する放熱作用を得るべく、高い熱伝導率を有する。ロア部材１５の基材には、例えばアルミが採用される。ロア部材１５は、上方に開口するカップ状に形成されている。ロア部材１５は、底板部１６及び起立板部１７等を一体的に有している。

　底板部１６は、筐体１１の底部を構成し、水平方向に延設された平板状に形成されている。起立板部１７は、底板部１６の後側の端部と接続され、当該端部から底板部１６とは実質垂直な方向である上方へ延設された平板状に形成されていることで、底板部１６に対して起立している。

　なお、底板部１６から下方へ向けて突出する複数の突起を形成することにより、筐体１１の外部に露出する放熱フィンが設けられていてもよい。同様に、起立板部１７から後方へ向けて突出する複数の突起を形成することにより、筐体１１の外部に露出する放熱フィンが設けられていてもよい。

　表示器２１は、底板部１６に保持されている。表示器２１は、表示画面２８ｂに画像を表示し、その画像の表示光を導光部５１へ向けて投射する透過型の液晶表示器となっている。表示器２１は、バックライトユニット２２、画像表示パネル２８、透明部材３０、及び熱伝導部材３２等により構成されている。

　バックライトユニット２２は、画像表示パネル２８に照明光を供給する。バックライトユニット２２は、複数の光源素子２３、光源用回路基板２４、コネクタ２５、及び照明光学部２６等により構成されている。

　複数の光源素子２３は、光源用回路基板２４上に配列して形成されている。本実施形態の光源素子２３には、例えば点状光源としての発光ダイオード素子が採用されている。各光源素子２３は、チップ状の青色発光ダイオードを、透光性を有する合成樹脂に黄色蛍光剤を分散した黄色蛍光体により封止することにより形成されている。青色発光ダイオードから発せられる青色光により、黄色蛍光体が励起されて黄色光が発光され、青色光と黄色光との混合により、結果的に、各光源素子２３から白色（より詳細には疑似白色）の光源光が発光される。

　光源用回路基板２４は、例えばガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂を基材とした輪郭矩形状かつ平板状のリジッド基板である。光源用回路基板２４は、底板部１６と実質平行となる姿勢にて、当該底板部１６に密着状態にて保持されている。光源用回路基板２４は、底板部１６とは反対側を向くおもて面に配線パターンを形成していることで、当該配線パターンと各光源素子２３とが電気的に接続されている。こうした配線パターンを通じて各光源素子２３に流される電流量に応じて、各光源素子２３の発光量が変化する。

　コネクタ２５は、光源用回路基板２４のおもて面において、制御回路ユニット４１に隣接する外周部に実装されている。コネクタ２５は、コネクタハウジング及び複数のターミナルを有している。コネクタハウジングは、例えば合成樹脂により形成され、各ターミナルを保持すると共に、当該コネクタを電線６１（例えばワイヤハーネス）と結合させるための結合構造を形成している。各ターミナルは、各光源素子２３と、制御回路ユニット４１との間の電線６１による電気的接続を図るために、一端部を配線パターンと接続されていると共に、表示器２１の外部を向く他端部を、コネクタハウジングに対して露出させている。

　照明光学部２６は、底板部１６とは光源用回路基板２４及び各光源素子２３を挟んだ反対側、すなわち各光源素子２３と画像表示パネル２８との間に配置されている。照明光学部２６は、複数の光学素子２６ａにより構成され、各光源素子２３から発光される光源光を屈折又は拡散等の光学作用を及ぼすことにより、照明ムラを低減した照明光へと変換する。こうした照明光が画像表示パネル２８を照明するようになっている。光学素子２６ａには、例えばレンズ、拡散板、偏光板、位相差板等を採用することができる。

　こうしてバックライトユニット２２から提供される照明光は、底板部１６及び光源用回路基板２４とは、実質的に垂直な方向（すなわち上方）を照射方向ＩＤとして、画像表示パネル２８へと供給される。

　本実施形態の画像表示パネル２８は、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）を用いたＴＦＴ液晶パネルであって、例えば２次元配列にて配列された複数の液晶画素を形成しているアクティブマトリクス型の液晶パネルである。

　画像表示パネル２８は、輪郭矩形状かつ平板状を呈している。画像表示パネル２８は、底板部１６とはバックライトユニット２２を挟んだ反対側において、当該底板部１６に対して傾斜して配置されている。特に本実施形態の画像表示パネル２８は、後方から前方へ向かう程、底板部１６に対して上方へ離間するように、傾斜している。

　画像表示パネル２８においてバックライトユニット２２側の面は、バックライトユニット２２の照明光により照明される対象である照明対象面２８ａとなっている。画像表示パネル２８においてバックライトユニット２２とは反対側の面は、画像を表示する表示画面２８ｂとなっている。照明対象面２８ａと表示画面２８ｂとは互いに平行に配置されている。

　画像表示パネル２８では、一対の偏光板２８ｃ，２８ｄ及び一対の偏光板２８ｃ，２８ｄに挟まれた液晶層等が積層されている。各偏光板２８ｃ，２８ｄは、互いに直交する透過軸及び吸収軸を有し、透過軸方向に偏光した光を透過させ、吸収軸方向に偏光した光を吸収する性質を有する。一対の偏光板２８ｃ，２８ｄは、透過軸を互いに直交させて配置されている。液晶層は、液晶画素毎の電圧の印加により、印加電圧に応じて液晶層に入射する光の偏光方向を回転させることが可能となっている。こうして画像表示パネル２８は、偏光方向の回転により、表示画面２８ｂ側の偏光板２８ｄを透過する光の割合、すなわち透過率を、液晶画素毎に変えることができる。

　したがって、画像表示パネル２８は、照明対象面２８ａを介した照明光の入射に対応して、液晶画素毎の透過率が制御されることで、当該照明光を利用して表示画面２８ｂに画像を表示する。隣り合う液晶画素には、互いに異なる色（例えば赤、緑及び青）のカラーフィルタが設けられており、これらの組み合わせにより、様々な色が再現されるようになっている。透過率の制御は、画像表示パネル２８の側面に位置するコネクタ（図示しない）を介して、制御回路ユニット４１からの画像信号が画像表示パネル２８に入力されることによって実現されている。

　ここで、上述の画像表示パネル２８の傾斜配置の結果、照射方向ＩＤに沿って進行する照明光は、画像表示パネル２８の照明対象面２８ａに斜めに入射する。そして画像表示パネル２８を透過する照明光の一部は、そのまま画像の表示光として表示画面２８ｂから斜めに射出される。

　透明部材３０は、画像表示パネル２８よりも高い熱伝導率をもつ透光性の基材により、平板状に形成されている。透明部材３０の基材としては、例えば無色透明なサファイアが採用される。透明部材３０は、画像表示パネル２８の照明対象面２８ａに全面的に接触する接触面３０ａを有している。透明部材３０は、照明対象面２８ａの全面と貼り合わされることにより、画像表示パネル２８と積層状態で配置されている。

　熱伝導部材３２は、画像表示パネル２８よりも高く、より好ましくは透明部材３０よりも高い熱伝導率をもつ基材により、両端に開口部３２ａ，３２ｂを有する矩形筒状に形成されている。熱伝導部材３２の基材としては、例えばアルミが採用される。熱伝導部材３２は、底板部１６と画像表示パネル２８との間に配置されていることで、バックライトユニット２２の少なくとも一部を内部に収容している。具体的に熱伝導部材３２は、その内部に照明光学部２６の各光学素子２６ａを保持することで、当該照明光学部２６よる鏡筒のハウジングとして機能している。

　両開口部３２ａ，３２ｂのうち、画像表示パネル２８側の開口部３２ａは、全面を画像表示パネル２８によって塞がれている。上述のように画像表示パネル２８が底板部１６に対して傾斜しているので、当該傾斜に伴って、開口部３２ａも、後方から前方へ向かう程、底板部１６に対して離間するように傾斜した切断面を有している。

　画像表示パネル２８とは反対側、換言すると底板部１６側の開口部３２ｂのうち、接触部３３ａは、底板部１６と接触している。本実施形態では、バックライトユニット２２のうち、光源用回路基板２４の一部分及びコネクタ２５の一部分が表示器２１の外部に露出される。このため、開口部３２ｂのうち係る露出部分と重なる重なり部３３ｂは、底板部１６と接触せずに、接触部３３ａに対して画像表示パネル２８側に凹むことで、光源用回路基板２４及びコネクタ２５を貫通させる凹状に形成されている。

　熱伝導部材３２は、筒形の本体部を矩形状に構成する壁部として、短壁部３４、長壁部３５、及び短壁部３４と長壁部３５との間を接続する一対の接続壁部３６を有している。短壁部３４、長壁部３５、及び一対の接続壁部３６がバックライトユニット２２の照明光学部２６等を１周取り囲むことにより、熱伝導部材３２の本体部が筒形に形成されているのである。

　短壁部３４は、本体部のうち、底板部１６と画像表示パネル２８との距離が比較的小さな後方に位置し、両開口部３２ａ，３２ｂ間を上下に延伸している。長壁部３５は、本体部のうち、底板部１６と画像表示パネル２８との距離が比較的大きな前方に位置し、両開口部３２ａ，３２ｂ間を上下に延伸している。短壁部３４と長壁部３５とは、互いにバックライトユニット２２の照明光学部２６を挟んだ反対側に配置され、画像表示パネル２８の傾斜に伴う寸法差をもっている。すなわち、長壁部３５が短壁部３４よりも上方に長く延伸している。

　また、短壁部３４は、起立板部１７の隣に、当該起立板部１７と実質平行に配置されている。すなわち、短壁部３４と起立板部１７との間には、回路部材、光学部材及びそれによる光路は、全く配置されない。他方、長壁部３５は、短壁部３４よりも筐体１１の中心側に配置されることで、筐体１１内部の大空間を向くように配置されている。

　一対の接続壁部３６は、互いにバックライトユニット２２の照明光学部２６を挟んだ反対側に配置されている。すなわち、一対の接続壁部３６が照明光学部２６に対する左方及び右方にそれぞれ位置している。

　ここで、本実施形態では、熱伝導部材３２の短壁部３４側とロア部材１５とが接触する面積を、短壁部側接触面積と定義する。熱伝導部材３２の長壁部３５側とロア部材１５とが接触する面積を、長壁部側接触面積と定義する。そうすると、短壁部側接触面積は、長壁部側接触面積よりも大きくなっている。なお本実施形態では、熱伝導部材３２とロア部材１５との各接触位置それぞれについて、短壁部３４及び長壁部３５のうち短壁部３４の方が距離的により近ければ、当該接触位置は短壁部３４側とされ、そうでなければ、当該接触位置は長壁部３５側とされる。短壁部３４側と判断された各接触位置の接触面積の積算が短壁部側接触面積であり、長壁部３５側と判断された各接触位置の接触面積の積算が長壁部側接触面積である。

　具体的に本実施形態では、以下の２つの要因を以って、短壁部側接触面積と長壁部側接触面積との面積差が生じている。

　第１の要因としては、上述の重なり部３３ｂが開口部３２ｂの長壁部３５側に設けられていることである。本実施形態では、上述のコネクタ２５がその露出部分も含めて長壁部３５側に配置されており、それに伴ってコネクタ２５を保持する光源用回路基板２４の露出部分も長壁部３５側に配置されている。こうした露出部分と重なる重なり部３３ｂは、画像表示パネル２８側に凹んで底板部１６と接触していないことにより、長壁部側接触面積を減少させている。

　第２の要因としては、熱伝導部材３２には、短壁部３４から表示器２１の外部、すなわち後方へと張り出す張出部３７が形成されている。こうした張出部３７に対し、ロア部材１５の底板部１６からは、張出部３７と接触するように当該張出部３７の先端へ向かって突出する接触突起１６ａが形成されている。張出部３７と接触突起１６ａとが接触することにより、長壁部側接触面積が増加されている。

　特に本実施形態では、接触突起１６ａにビス締結穴が形成され、張出部３７にビス通し穴が形成されている。そして、ビス６３がビス通し穴を通過した後、ビス締結穴に係合されることで、張出部３７と接触突起１６ａとが締結されている。こうした締結は、底板部１６に対する表示器２１の保持状態を単に安定化させるだけではない。車両の走行時、ＨＵＤ装置１０に振動が加わっても、張出部３７と接触突起１６ａとの接触状態が良好に維持される。

　さて、画像表示パネル２８に照明光や太陽光等の外光が入射すると、その一部が偏光板２８ｃ，２８ｄでの吸収よって熱に変換される。画像表示パネル２８の熱は、熱伝導部材３２によりロア部材１５へと伝導される。そして熱は、ロア部材１５からＨＵＤ装置１０の外部へと放熱されるようになっている。

　すなわち、画像表示パネル２８から熱伝導部材３２を経由してロア部材１５へと到る放熱経路が構成される。本実施形態では、透明部材３０の外縁部３０ｂに形成された側面と、熱伝導部材３２の開口部３２ａにおける内側部とが、当接又は接着等により接触状態となっている。したがって、画像表示パネル２８の熱は、直接、熱伝導部材３２に伝わるだけでなく、透明部材３０を経由しても熱伝導部材３２へと伝熱し得る。

　ロア部材１５に至る放熱経路としては、熱伝導部材３２の本体部のうち、短壁部３４を経由する放熱経路、長壁部３５を経由する放熱経路、及び接続壁部３６を経由する放熱経路が想定される。

　短壁部３４を経由する放熱経路は、両開口部３２ａ，３２ｂ間の短壁部３４を経由する距離が短く、また、短壁部側接触面積も多いので、十分な伝熱機能を発揮する。これに対し、長壁部３５を経由する放熱経路は、両開口部３２ａ，３２ｂ間の長壁部３５を経由する距離が長く、また、長壁部側接触面積も少ないので、十分に伝熱機能を発揮することはない。

　熱抵抗の差が生じている結果、画像表示パネル２８の熱は、画像表示パネル２８から短壁部３４を経由してロア部材１５へと到る放熱経路から、集中的に放熱され得る（図２の白抜き矢印参照）。この結果、長壁部３５側の部品（例えばコネクタ２５）には、熱ダメージが及び難くなる。さらには、コネクタ２５と接続される部品（例えば制御回路ユニット４１）にも、熱ダメージが及び難くなる。

　制御回路ユニット４１は、表示器２１の外部において、ロア部材１５の底板部１６に保持されている。制御回路ユニット４１は、長壁部３５よりも前方であって、長壁部３５の隣に配置されている。制御回路ユニット４１は、底板部１６に密着状態にて保持された制御用回路基板４２、及び当該制御用回路基板４２上に実装されたコネクタ４３及び制御回路４４を有している。制御用回路基板４２は、例えばガラスエポキシ樹脂等の合成樹脂を基材とした輪郭矩形状かつ平板状のリジッド基板である。

　コネクタ４３は、表示器２１のコネクタ２５と対向するように配置されている。こうした対向配置により、両コネクタ２５，４３を電気的に接続する電線６１は、配線長を短く形成されている。

　制御回路４４は、複数の電子部品を組み合わせて構成された電子回路である。制御回路４４は、こうしたコネクタ２５，４３を介した有線接続による表示器２１との通信だけでなく、有線接続ないし無線接続による車両の描画ＥＣＵとの通信を可能としている。制御回路４４は、描画ＥＣＵから描画信号が入力され、この描画信号に基づいて、表示器２１に制御信号を出力する。

　具体的に、コネクタ２５を通じてバックライトユニット２２を制御する制御信号が当該バックライトユニット２２に入力されることで光源素子２３の発光状態が制御される。これと共に、図示しないコネクタを通じて画像信号が当該画像表示パネル２８に入力されることで、表示画面２８ｂに表示される画像が制御される。

　導光部５１は、筐体１１に収容され、表示器２１の表示画面２８ｂから発せられた表示光を、ウインドシールド１の投影部１ａへと導光する表示光路を形成している（図２の実線矢印参照）。表示光路における中心光軸ＯＡは、表示画面２８ｂの中心からバックライトユニット２２の照射方向ＩＤに進行する光線の追跡によって定められる。

　導光部５１は、例えば凸面鏡５２及び凹面鏡５３を有している。凸面鏡５２の負の光学パワー及び凹面鏡５３の正の光学パワーを合成した、導光部５１の光学パワーは、正である。したがって、導光部５１は、虚像ＶＲＩを表示画面２８ｂ上の画像に対して拡大する。

　凸面鏡５２は、表示器２１よりも上方に配置されている。凸面鏡５２は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウムを蒸着させること等により、反射面５２ａを形成している。反射面５２ａは、滑らかな凸面状に形成されている。反射面５２ａの中心光軸ＯＡが通る部分は、前方かつ下方の斜め方向を向くように、バックライトユニット２２の照射方向ＩＤに対して傾斜している。表示器２１から凸面鏡５２に入射した表示光は、その反射面５２ａにより凹面鏡５３へ向けて反射される。

　凹面鏡５３は、表示器２１よりも前方に配置されている。凹面鏡５３は、長壁部３５との間に制御回路ユニット４１を挟むような配置となっている。凹面鏡５３は、例えば合成樹脂ないしガラスからなる基材の表面に、アルミニウムを蒸着させること等により、反射面５３ａを形成している。反射面５３ａは、滑らかな凹面状に形成されている。反射面５３ａの中心光軸ＯＡが通る部分は、後方かつ上方の斜め方向を向いている。凸面鏡５２から凹面鏡５３に入射した表示光は、その反射面５３ａによりウインドシールド１へ向けて反射される。

　こうして凹面鏡５３に反射された表示光は、防塵シート１４を透過することで、ＨＵＤ装置１０の外部へと射出され、ウインドシールド１の投影部１ａに入射する。投影部１ａに反射された表示光が視認領域ＥＢにおける乗員のアイポイントに到達すると、当該乗員は虚像ＶＲＩを視認可能となるのである。ここで、投影部１ａは、透過部材としてのウインドシールド１に設けられているので、虚像ＶＲＩは、ウインドシールド１を通して視認される車外の景色と重畳して表示される。

　さて、ＨＵＤ装置１０の内部には、太陽光等の外光が、ウインドシールド１及び窓部１３を透過して入射し得る（図２の破線矢印参照）。このような外光は、中心光軸ＯＡを表示光とは逆行し、画像表示パネル２８へと到達し得る。到達した外光の一部は、偏光板２８ｄに吸収されて熱に変換される。到達した外光の他の一部は、反射されることとなるが、本実施形態では、外光の反射光は、表示光とは異なる方向へと反射されて、表示光路と分離される。こうして表示光路と分離された外光は、筐体１１により吸収され得る。この結果、外光の反射による戻り光が虚像ＶＲＩと重畳することによる、虚像ＶＲＩのコントラスト低下が抑制される。

　同時に、画像表示パネル２８の傾斜は、虚像ＶＲＩの像面を倒さずに起立状態に表示させることに寄与する。すなわち、画像表示パネル２８及びその画像の像面を傾斜させることにより、シャインプルーフの原理に基づいて虚像ＶＲＩの像面が上下方向に延伸するように、虚像ＶＲＩを表示することができる。

　このように本実施形態では、虚像ＶＲＩの視認性を向上させるための画像表示パネル２８の傾斜に対応した筒体形状を利用して、当該画像表示パネル２８の熱を効率的に放熱する放熱経路が構成されているのである。

　（作用効果）
　以上説明した第１実施形態の作用効果を以下に改めて説明する。

　第１実施形態によると、画像表示パネル２８は、外装部材を構成するロア部材１５の底板部１６とはバックライトユニット２２を挟んだ反対側に配置され、熱伝導部材３２の開口部３２ａを塞いでいる。熱伝導部材３２は、バックライトユニット２２の少なくとも一部を収容する筒状に形成されており、ロア部材１５と接触している。このようにして、画像表示パネル２８の熱を、熱伝導部材３２を介してロア部材１５へと逃がすことが可能となる。

　ここで画像表示パネル２８は、底板部１６に対して傾斜して配置されており、当該傾斜に伴って、熱伝導部材３２にてバックライトユニット２２を挟む両側の壁部は、互いに寸法差をもった短壁部３４及び長壁部３５となっている。さらには、熱伝導部材３２のロア部材１５との接触面積は、短壁部３４側において長壁部３５側よりも大きくされている。

　そうすると、画像表示パネル２８から短壁部３４を経由してロア部材１５へと到る放熱経路では、経路の距離が短く、ロア部材１５との接触面積も多いので、放熱量が多くなる。すなわち、画像表示パネル２８から短壁部３４を経由してロア部材１５へと到る放熱経路から、集中的に放熱を実施することができる。故に、筐体１１内に熱が籠り難く、筐体１１に収容された部品への熱の影響を低減することができる結果、視認性が良い虚像ＶＲＩを安定的に表示することができる。

　また、第１実施形態によると、長壁部３５は、短壁部３４よりも筐体１１の中心側に位置している。すなわち、主の放熱経路である短壁部３４を経由する放熱経路が筐体１１の中心部から外れた箇所に位置することとなるので、画像表示パネル２８の熱が筐体１１の中心側に伝わることを抑制することができる。このため、筐体１１に収容された部品への熱の影響を低減することができる。

　また、第１実施形態によると、バックライトユニット２２を制御する制御信号が表示器２１の外部から入力されるコネクタ２５は、長壁部３５側に配置されている。この構成では、主の放熱経路である短壁部３４を経由する放熱経路とは反対側に、コネクタ２５が配置されていることになるから、当該コネクタ２５への熱ダメージが抑制されて、安定的な制御信号のやり取りが実現される。制御信号によりバックライトユニット２２が適切に制御されるので、視認性が良い虚像ＶＲＩを安定的に表示することができる。さらには、表示器２１の外部において長壁部３５の近傍は、当該長壁部３５の長い寸法によって、表示光路が通らない空間が形成されるため、コネクタ２５からの配回しを、当該空間を用いて実施することができる。これにより、配線が表示光路と干渉し、虚像表示を阻害することを抑制することができる。

　また、第１実施形態によると、コネクタ２５に有線接続されて制御信号を出力する制御回路ユニット４１は、底板部１６に対して保持されて長壁部３５の隣に配置されている。長壁部３５によって形成された表示光路が通らない空間に、制御回路ユニット４１が配置されることで、当該空間を有効活用できる。これと共に、制御回路ユニット４１とコネクタ２５との間の配線長を短くすることができる。以上により、ＨＵＤ装置１０を小型化し、部品コストを低減することができる。

　また、第１実施形態によると、画像表示パネル２８よりも高い熱伝導率をもつ透明部材３０は、画像表示パネル２８と積層状態にて接触する接触面３０ａと、熱伝導部材３２と接触する外縁部３０ｂと、を有する。このようにすると、画像表示パネル２８の熱が透明部材３０を通じて円滑に熱伝導部材３２へと伝わり、当該透明部材３０がバックライトユニット２２の照明光を阻害することも抑制されている。したがって、視認性が良い虚像ＶＲＩを安定的に表示することができる。

　また、第１実施形態によると、熱伝導部材３２は、短壁部３４から張り出して形成され、ロア部材１５と接触する張出部３７を有する。張出部３７が短壁部３４を経由する放熱経路から分岐する新たな放熱経路を追加するから、短壁部側接触面積の増加を容易に実現できる。さらには、バックライトユニット２２の部品から離間した経路を熱が伝わることとなり、バックライトユニット２２への熱の影響も低減できる。

　また、第１実施形態によると、ロア部材１５は、張出部３７と接触するように底板部１６から張出部３７へ向かって突出する接触突起１６ａを有する。張出部３７と接触突起１６ａとを接触させることにより、短壁部側接触面積の増加を容易に実現でき、放熱性能も高めることができる。

　（他の実施形態）
　以上、一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に変形例１としては、図３に示すように、防塵シート１４は、直線偏光特性をもつ偏光フィルムを含んでいてもよい。この場合に、防塵シート１４の偏光フィルムにおける透過軸Ａ１が、虚像ＶＲＩの水平方向に対応する方向に設定され、画像表示パネル２８の表示画面２８ｂ側の偏光板２８ｄにおける透過軸Ａ２が、虚像ＶＲＩの水平方向に対応する方向に設定されてもよい。このようにすると、太陽光等の外光が防塵シート１４を透過して画像表示パネル２８に到達した場合に、画像表示パネル２８の表示画面２８ｂ側の偏光板２８ｄにおける吸収軸に沿った偏光成分を殆ど持っていない。したがって、画像表示パネル２８での外光の熱エネルギーへの変換を抑制することができる。

　変形例２としては、変形例１の防塵シート１４に直線偏光特性を持つことに代えて、導光部５１に、偏光板が追加されてもよい。この追加の偏光板の透過軸も、虚像ＶＲＩの水平方向に対応する方向に設定されるべきである。

　変形例３としては、表示器２１は、底板部１６に対して保持されていなくてもよい。この例として、表示器２１は、起立板部１７に対して保持されていてもよい。また、ロア部材１５にて斜め方向に延設された傾斜板部に対して表示器２１が保持されていてもよい。

　変形例４としては、熱伝導部材３２に、画像表示パネル２８及び透明部材３０よりも熱伝導率が低い部位が含まれていてもよい。例えば、短壁部３４が画像表示パネル２８及び透明部材３０よりも熱伝導率を高く形成され、長壁部３５及び接続壁部３６が画像表示パネル２８及び透明部材３０よりも熱伝導率を低く形成されていてもよい。このように、長壁部３５の熱伝導率は、短壁部３４の熱伝導率よりも低く設定されていてもよい。

　変形例５としては、熱伝導部材３２は、バックライトユニット２２の全部を収容していてもよい。

　変形例６としては、熱伝導部材３２においてロア部材１５側は、開口せずに、底部を有していてもよい。

　変形例７としては、制御信号が入力されるコネクタ２５は、複数設けられてもよい。この場合、複数のコネクタ２５が長壁部３５側に集中的に配置される。

　変形例８としては、張出部３７は、接触突起１６ａと接触すると共に、又は接触突起１６ａとの接触に代えて、起立板部１７に接触していてもよい。

　変形例９としては、制御回路ユニット４１は、長壁部３５の隣に設けられていなくてもよい。例えば制御回路ユニット４１が筐体１１の外側に保持されていてもよい。

　変形例１０としては、導光部５１として、種々の構成を採用することができる。例えば、凸面鏡５２の代わりに平面鏡が設けられていてもよい。また例えば、導光部５１が１つの凹面鏡５３のみにより構成されていてもよい。

　変形例１１としては、虚像表示装置は、航空機、船舶等の移動する装置、あるいはゲーム機等の移動しない装置等の各種の乗り物に適用することができる。

Claims (7)

1. 　画像を虚像表示する虚像表示装置であって、
   　外装部材（１５）を有する中空の筐体（１１）と、
   　前記筐体に収容され、前記外装部材の板部（１６）に対して保持される表示器（２１）と、を備え、
   　前記表示器は、
   　照明光を供給するバックライトユニット（２２）と、
   　前記板部とは前記バックライトユニットを挟んだ反対側において、前記板部に対して傾斜して配置され、前記照明光によって照明されて前記画像を表示する画像表示パネル（２８）と、
   　前記バックライトユニットの少なくとも一部を収容すると共に、開口部（３２ａ）を前記画像表示パネルに塞がれて配置された筒状に形成され、前記画像表示パネルとは反対側にて前記外装部材と接触して前記画像表示パネルの熱を前記外装部材へと伝導する部材であって、前記バックライトユニットを挟む両側の壁部として、前記画像表示パネルの傾斜に伴う寸法差をもった短壁部（３４）及び長壁部（３５）を有する熱伝導部材（３２）と、を有し、
   　前記熱伝導部材の前記短壁部側と前記外装部材とが接触する短壁部側接触面積は、前記熱伝導部材の前記長壁部側と前記外装部材とが接触する長壁部側接触面積よりも大きい虚像表示装置。
2. 　前記長壁部は、前記短壁部よりも前記筐体の中心側に位置している請求項１に記載の虚像表示装置。
3. 　前記表示器は、前記バックライトユニットを制御する制御信号が前記表示器の外部から入力されるコネクタ（２５）をさらに有し、
   　前記コネクタは、前記短壁部及び前記長壁部のうち前記長壁部側に配置されている請求項１又は２に記載の虚像表示装置。
4. 　前記表示器の外部において前記長壁部の隣に配置され、前記コネクタに有線接続されて前記制御信号を出力する制御回路ユニット（４１）を、さらに備える請求項３に記載の虚像表示装置。
5. 　前記表示器は、前記画像表示パネルよりも高い熱伝導率をもち、前記画像表示パネルと積層状態にて接触する接触面（３０ａ）と、前記熱伝導部材と接触する外縁部（３０ｂ）と、を有する透明部材（３０）を、さらに有する請求項１から４のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
6. 　前記熱伝導部材は、前記短壁部から張り出して形成され、前記短壁部側接触面積を増加させるように前記外装部材と接触する張出部（３７）を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の虚像表示装置。
7. 　前記外装部材は、前記張出部と接触するように前記板部から前記張出部へ向かって突出する接触突起（１６ａ）を有する請求項６に記載の虚像表示装置。

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