WO2023042609A1 - 画像生成装置およびヘッドアップディスプレイ - Google Patents

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WO2023042609A1
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light
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image
source unit
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Inventor
佳憲 澤
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株式会社小糸製作所
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Instruments specially adapted for vehicles; Arrangement of instruments in or on vehicles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays

Definitions

  • the present disclosure relates to an image generation device and a head-up display including the image generation device.
  • Patent Document 1 discloses an image generation device for a head-up display (HUD).
  • HUD head-up display
  • Light for generating an image emitted from the image generating device is reflected by the reflecting section and projected onto the windshield of the vehicle. Some of the light projected onto the windshield is reflected by the windshield toward the driver's eyes. The driver perceives the reflected light as a virtual image that looks like an image of the object on the other side of the windshield (outside the vehicle) against the background of the real object seen through the windshield.
  • An image generation device includes a light source, a lens that transmits light emitted from the light source, and a liquid crystal device that emits light for generating an image from the light transmitted through the lens.
  • the light source, lens, and liquid crystal device are supported by the housing along the light irradiation direction of the light source, and the optical path from the light source to the liquid crystal panel is configured linearly.
  • a heat sink is provided on the back surface of the substrate on which the light source is mounted in order to dissipate heat generated by the light source.
  • An object of the present disclosure is to provide an image generation device and a head-up display capable of dissipating heat generated from a light source while suppressing an increase in the number of parts and an increase in the size of the device.
  • An image generation device includes: a light source unit; an optical member for emitting light emitted from the light source unit in a predetermined direction; a liquid crystal device that generates an image by light emitted from the optical member; a housing having a heat dissipation function; and The light source unit and the liquid crystal device are attached to the housing.
  • a head-up display includes an image generation device of the first aspect; at least one reflector that reflects light emitted by the image generating device; It has
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a head-up display (HUD) according to one embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an image generating device according to one embodiment
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an image generating device according to one embodiment
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line IV -- IV in FIG. 3 and viewed in the direction of the arrow;
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a HUD 1 according to one embodiment viewed from the side of a vehicle V.
  • FIG. A HUD 1 is provided in a vehicle V. As shown in FIG. For example, HUD 1 is placed in the vehicle V dashboard.
  • the HUD 1 functions as a visual interface between the vehicle V and the occupants of the vehicle V. Specifically, the information is displayed as a predetermined image so that the predetermined information is superimposed on the real space outside the vehicle V (in particular, the surrounding environment in front of the vehicle V).
  • the predetermined image may include a still image or a moving image (video).
  • Information displayed by the HUD 1 includes, for example, vehicle running information related to running of the vehicle V and/or surrounding environment information related to the surrounding environment of the vehicle V (in particular, information related to objects existing outside the vehicle V). ), etc.
  • the HUD 1 includes a HUD main body 2.
  • the HUD body portion 2 has a housing 3 and an exit window 4 .
  • the exit window 4 is composed of a transparent plate that transmits visible light.
  • the HUD body section 2 has an image generation unit (PGU) 5 , a control section 6 , a plane mirror 7 and a concave mirror 8 inside a housing 3 .
  • the plane mirror 7 and the concave mirror 8 are examples of the reflecting section.
  • the image generation device 5 is configured to emit light for generating a predetermined image.
  • the image generation device 5 is fixed to the housing 3 .
  • the light emitted from the image generation device 5 is, for example, visible light.
  • the control unit 6 controls the operation of each unit of the HUD 1.
  • the controller 6 is connected to a vehicle controller (not shown) of the vehicle V.
  • FIG. For example, the control unit 6 generates a control signal for controlling the operation of the image generation device 5 based on vehicle travel information, surrounding environment information, etc. transmitted from the vehicle control unit, and the generated control signal is used as an image. Send to the generation device 5 .
  • the control unit 6 is equipped with a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and memory, and the processor executes a computer program read from the memory to control the operation of the image generation device 5 and the like.
  • a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and memory
  • the plane mirror 7 is arranged on the optical path of the light emitted from the image generation device 5 . Specifically, the plane mirror 7 is arranged above the image generation device 5 and configured to reflect the light emitted from the image generation device 5 toward the concave mirror 8 .
  • the plane mirror 7 has a planar reflecting surface, and reflects the image of the light emitted from the image generation device 5 and formed into an image at the same magnification.
  • the concave mirror 8 is arranged on the optical path of the light emitted from the image generating device 5 and reflected by the plane mirror 7 . Specifically, the concave mirror 8 is arranged in front of the image generating device 5 and the plane mirror 7 in the housing 3 .
  • the concave mirror 8 is configured to reflect the light emitted from the image generation device 5 toward the windshield W (for example, the front window of the vehicle V).
  • the concave mirror 8 has a concavely curved reflecting surface.
  • the concave mirror 8 reflects the image of light emitted from the image generating device 5 and formed into an image at a predetermined magnification.
  • the concave mirror 8 may be configured to be rotatable by the driving mechanism 9 .
  • the light L1 emitted from the image generating device 5 is reflected by the plane mirror 7 and the concave mirror 8 and emitted from the emission window 4 of the HUD main body 2.
  • the windshield W is irradiated with the light emitted from the emission window 4 of the HUD main body 2 .
  • a part of the light emitted from the emission window 4 to the windshield W is reflected toward the viewpoint E of the passenger.
  • the passenger recognizes the light emitted from the HUD body 2 as a virtual image (predetermined image) formed at a predetermined distance in front of the windshield W.
  • a predetermined image is projected so as to become a virtual image at an arbitrarily determined single distance.
  • a 3D image stereo image
  • a plurality of predetermined images that are the same or different from each other are projected so as to be virtual images at different distances.
  • the distance of the virtual image object I (the distance from the occupant's viewpoint E to the virtual image) is adjusted by adjusting the distance from the image generation device 5 to the occupant's viewpoint E (for example, by adjusting the optical path length between the image generation device 5 and the concave mirror 8). can be adjusted as appropriate by
  • FIG. 2 and 3 are perspective views showing configuration examples of the image generation device 5.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the image generating device 5 and shows the optical path of the light L2 emitted from the light source 511. As shown in FIG.
  • the image generation device 5 includes a light source unit 51, a light guide plate 52, a liquid crystal device 53, and a housing 54.
  • the light guide plate 52 is an example of an optical member.
  • the light source unit 51 has a light source 511 and a substrate 512 .
  • Light source 511 is, for example, an LED light source or a laser light source.
  • the LED light source is, for example, a white LED light source.
  • the laser light source is, for example, an RGB laser light source configured to emit red laser light, green laser light, and blue laser light, respectively.
  • a light source 511 is mounted on a substrate 512 .
  • the substrate 512 is, for example, a printed circuit board made of an insulator on which electric circuit wiring is printed on the surface or inside.
  • a substrate 512 is attached to the housing 54 .
  • the image generation device 5 has two light source units 51A and 51B.
  • the light source unit 51A has two light sources 511A and a substrate 512A.
  • the light source unit 51B has two light sources 511B and a substrate 512B. Note that the number of light sources 511 included in the light source unit 51 is not limited to two. For example, the light source unit 51 may have three or more light sources 511 .
  • the light guide plate 52 is made of a transparent material such as glass or plastic.
  • the light guide plate 52 is configured to emit light emitted from the light source 511 in a direction perpendicular to the optical axis Ax of the light source 511, as illustrated in FIG.
  • a direction orthogonal to the optical axis Ax of the light source 511 is an example of a direction crossing the optical axis Ax of the light source 511 .
  • the expression “optical axis of the light source 511” used herein means the line of light with the highest luminance among the light emitted from the light source 511 .
  • the optical axis of the LED light source means a straight line parallel to the normal line of the light emitting surface that passes through the center of the highest brightness on the light emitting surface of the LED light source.
  • the light guide plate 52 has an incident surface 521 and an exit surface 522 . Light emitted from the light source 511 is incident on the incident surface 521 .
  • the exit surface 522 is configured to intersect the entrance surface 521 .
  • the exit surface 522 emits the light incident on the entrance surface 521 and reflected within the light guide plate 52 toward the liquid crystal device 53 .
  • the light guide plate 52 is a plate-like member
  • the liquid crystal device 53 is arranged above the light guide plate 52
  • the light source units 51A and 51B are arranged on the sides of the light guide plate 52.
  • the light guide plate 52 has two incident surfaces 521A and 521B, the incident surface 521A facing the light source unit 51A and the incident surface 521B facing the light source unit 51B.
  • the exit surface 522 is orthogonal to the entrance surface 521A and the entrance surface 521B and faces the liquid crystal device 53 .
  • the light L2 emitted from the light source 511A enters the incident surface 521A of the light guide plate 52 and travels through the light guide plate 52 while being reflected. The light L2 is then emitted from the emission surface 522 of the light guide plate 52 .
  • light (not shown) emitted from the light source 511B is incident on the incident surface 521B of the light guide plate 52, and is emitted from the emitting surface 522 while being reflected in the light guide plate 52 and proceeding.
  • the liquid crystal device 53 is configured to generate a predetermined image with the light emitted from the light guide plate 52 .
  • the liquid crystal device 53 is, for example, a liquid crystal display (LCD).
  • the liquid crystal device 53 has an entrance surface 531 and an exit surface 532 .
  • the entrance surface 531 faces the exit surface 522 of the light guide plate 52 .
  • Light emitted from the light guide plate 52 enters the incident surface 531 .
  • Light for generating a predetermined image is emitted from the exit surface 532 .
  • the housing 54 has a heat dissipation function.
  • the housing 54 is made of, for example, metal such as aluminum or resin with high thermal conductivity.
  • the housing 54 is of single-piece, monolithic construction.
  • the housing 54 is integrally formed by so-called aluminum die casting, in which aluminum is cast using a mold.
  • a light source unit 51 , a light guide plate 52 and a liquid crystal device 53 are attached to the housing 54 .
  • the light source unit 51 is attached to the housing 54 so as not to face the incident surface 531 of the liquid crystal device 53 . Further, the light source unit 51 is attached to the housing 54 so as not to overlap the liquid crystal device 53 in plan view of the liquid crystal device 53 (when viewed from above in FIG. 4).
  • the substrate 512 of the light source unit 51 is attached to the side surface portion 541 of the housing 54
  • the liquid crystal device 53 is attached to the upper surface portion 542 of the housing 54
  • the substrate 512A of the light source unit 51A is attached to the side surface portion 541A of the housing 54
  • the substrate 512B of the light source unit 51B is attached to the side surface portion 541B of the housing .
  • the liquid crystal device 53 is covered with the upper surface portion 542 of the housing 54 from the output surface 532 side, and part of the liquid crystal device 53 is exposed through an opening 5421 formed in the upper surface portion 542 .
  • the emitted light for generating a predetermined image is emitted upward through the opening 5421 from the emission surface 532 .
  • the light source unit 51 and the liquid crystal device 53 are provided in the common housing 54 having a heat dissipation function, and the heat generated from the light source unit 51 and the liquid crystal device 53 is Heat is dissipated by common housing 54 . That is, heat generated from the liquid crystal device 53 is transmitted to the housing 54 and radiated from the housing 54 . Also, the heat generated from the light source 511 is transmitted to the housing 54 via the substrate 512 and radiated by the housing 54 . Therefore, it is not necessary to provide separate heat dissipation members for the light source unit 51 and the liquid crystal device 53 .
  • the light emitted from the light source 511 is emitted by the light guide plate 52 in a direction intersecting the optical axis Ax of the light source 511 . Accordingly, it is not necessary to arrange the liquid crystal device 53 in the direction in which the light emitted from the light source 511 is emitted in order to cause the light emitted from the light source 511 to enter the liquid crystal device 53 . Therefore, it is possible to prevent the image generation device 5 from increasing in size in the depth direction (vertical direction in FIG. 4).
  • the light source unit 51 and the incident surface 531 of the liquid crystal device 53 do not face each other, and do not overlap the liquid crystal device 53 when viewed from above. That is, since the liquid crystal device 53 is not arranged in the light emitting direction of the light source 511, it is possible to prevent the image generation device 5 from increasing in size in the depth direction (vertical direction in FIG. 4).
  • the light emitted from the light source 511 is emitted to the liquid crystal device 53 using one light guide plate 52, it is possible to suppress an increase in the number of parts compared to a configuration in which a plurality of optical members are combined.
  • the substrate 512 may be attached to the housing 54 via another member.
  • substrate 512 may be attached to housing 54 via a thermally conductive member.
  • the liquid crystal device 53 may be attached to the housing 54 via another member.
  • the liquid crystal device 53 may be attached to the housing 54 via a heat conducting member.
  • the substrate 512 may be a flexible substrate.
  • the board 512 can be attached while being deformed according to the shape of the housing 54 .
  • the light guide plate 52 is mentioned as an example of the optical member.
  • the optical member may be composed of a half mirror, a prism, or the like.
  • the image generation device 5 has two light source units 51 . However, the image generating device 5 may have only one light source unit 51 or may have three or more light source units 51 .
  • the light emitted from the image generation device 5 is configured to be reflected by the concave mirror 8 and illuminate the windshield W, but the configuration is not limited to this.
  • the light reflected by the concave mirror 8 may be directed to a combiner (not shown) provided inside the windshield W.
  • the combiner consists, for example, of transparent plastic discs. A portion of the light emitted from the image generating device 5 of the HUD main body 2 to the combiner is reflected toward the passenger's viewpoint E in the same manner as when the windshield W is illuminated with light.

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Abstract

画像生成装置（５）は、光源ユニット（５１）と、光源ユニット（５１）から出射された光を所定の方向に出射する導光板（５２）と、導光板（５２）から出射された光により画像を生成する液晶デバイス（５３）と、放熱機能を有するハウジング（５４）と、を備えている。光源ユニット（５１）と液晶デバイス（５３）がハウジング（５４）に取り付けられている。

Description

画像生成装置およびヘッドアップディスプレイ
　本開示は、画像生成装置および当該画像生成装置を備えるヘッドアップディスプレイに関する。
　特許文献１は、ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ―Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＵＤ）用の画像生成装置を開示している。画像生成装置から出射された画像を生成するための光は、反射部により反射されて車両のウインドシールドに投射される。ウインドシールドに投射された光の一部はウインドシールドに反射されて、運転者の目に向かう。運転者は、ウインドシールド越しに見える実在の物体を背景に、目に入った反射光を、ウインドシールドを挟んで反対側（車両の外側）にある物体の像のように見える虚像として知覚する。
　画像生成装置は、光源、光源から出射された光を透過させるレンズ、およびレンズを透過した光により画像を生成するための光を出射する液晶デバイスを備えている。
日本国特開２０１１－１６５６２４号公報
　上記のような画像生成装置では、光源、レンズおよび液晶デバイスは、光源の光の照射方向に沿ってハウジングに支持されており、光源から液晶パネルまでの光路が直線的に構成されている。また、光源で生じた熱を放熱するために、光源が搭載された基板の裏面にはヒートシンクが設けられている。
　本開示は、光源から生じた熱を放熱しつつ、部品点数の増加および装置の大型化を抑制可能な画像生成装置およびヘッドアップディスプレイを提供することを目的とする。
　本開示の第一態様に係る画像生成装置は、
　光源ユニットと、
　前記光源ユニットから出射された光を所定の方向に出射する光学部材と、
　前記光学部材から出射された光により画像を生成する液晶デバイスと、
　放熱機能を有するハウジングと、
を備えており、
　前記光源ユニットと前記液晶デバイスが前記ハウジングに取り付けられている。
　本開示の第二態様に係るヘッドアップディスプレイは、
　第一態様の画像生成装置と、
　前記画像生成装置により出射された光を反射させる少なくとも一つの反射部と、
を備えている。
　本開示によれば、光源から生じた熱を放熱しつつ、部品点数の増加および装置の大型化を抑制できる。
一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）の構成を示す模式図である。 一実施形態に係る画像生成装置の構成を示す斜視図である。 一実施形態に係る画像生成装置の構成を示す斜視図である。 図３における線ＩＶ―ＩＶに沿って矢印方向から見た断面模式図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図面に示された各部材の寸法は、説明の便宜上、実際の各部材の寸法とは異なる場合がある。また、図面において、矢印Ｕは、図示された構造の上方向を示している。矢印Ｄは、図示された構造の下方向を示している。矢印Ｆは、図示された構造の前方向を示している。矢印Ｂは、図示された構造の後方向を示している。矢印Ｒは、図示された構造の右方向を示している。矢印Ｌは、図示された構造の左方向を示している。これらの方向は、図１に示されたヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）１について設定された相対的な方向である。
　図１は、一実施形態に係るＨＵＤ１を車両Ｖの側面側から見た模式図である。ＨＵＤ１は、車両Ｖに設けられている。例えば、ＨＵＤ１は、車両Ｖのダッシュボード内に配置される。
　ＨＵＤ１は、車両Ｖと車両Ｖの乗員との間の視覚的インターフェースとして機能する。具体的には、所定の情報が車両Ｖの外部の現実空間（特に、車両Ｖの前方の周辺環境）と重畳されるように、当該情報を所定の画像として表示するように構成されている。所定の画像は、静止画または動画（映像）を含みうる。ＨＵＤ１によって表示される情報は、例えば、車両Ｖの走行に関連した車両走行情報及び／又は車両Ｖの周辺環境に関連した周辺環境情報（特に、車両Ｖの外部に存在する対象物に関連した情報）等である。
　図１に示すように、ＨＵＤ１は、ＨＵＤ本体部２を備える。ＨＵＤ本体部２は、ハウジング３と、出射窓４とを有する。出射窓４は可視光を透過させる透明板で構成されている。ＨＵＤ本体部２は、ハウジング３の内部に、画像生成装置（ＰＧＵ）５と、制御部６と、平面鏡７と、凹面鏡８とを有する。平面鏡７と凹面鏡８は、反射部の一例である。
　画像生成装置５は、所定の画像を生成するための光を出射するように構成されている。画像生成装置５は、ハウジング３に固定されている。画像生成装置５から出射される光は、例えば、可視光である。
　制御部６は、ＨＵＤ１の各部の動作を制御する。制御部６は、車両Ｖの車両制御部（図示せず）に接続されている。例えば、制御部６は、車両制御部から送信される車両走行情報や周辺環境情報等に基づいて、画像生成装置５の動作を制御するための制御信号を生成し、生成された制御信号を画像生成装置５に送信する。制御部６は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）等のプロセッサとメモリが搭載され、メモリから読みだしたコンピュータプログラムをプロセッサが実行して、画像生成装置５等の動作を制御する。
　平面鏡７は、画像生成装置５から出射される光の光路上に配置されている。具体的には、平面鏡７は、画像生成装置５の上方に配置され、画像生成装置５から出射された光を凹面鏡８に向けて反射するように構成されている。平面鏡７は、平面状の反射面を有し、画像生成装置５から出射されて結像された光の像を同一の倍率で反射させる。
　凹面鏡８は、画像生成装置５から出射されて平面鏡７により反射された光の光路上に配置されている。具体的には、凹面鏡８は、ハウジング３内において、画像生成装置５及び平面鏡７の前側に配置されている。凹面鏡８は、画像生成装置５から出射された光をウインドシールドＷ（例えば、車両Ｖのフロントウィンドウ）に向けて反射するように構成されている。凹面鏡８は、凹状に湾曲した反射面を有する。凹面鏡８は、画像生成装置５から出射され結像された光の像を所定の倍率で反射させる。凹面鏡８は、駆動機構９により回転可能に構成されてもよい。
　図１に例示されるように、画像生成装置５から出射された光Ｌ１は、平面鏡７及び凹面鏡８で反射されてＨＵＤ本体部２の出射窓４から出射される。ＨＵＤ本体部２の出射窓４から出射された光は、ウインドシールドＷに照射される。出射窓４からウインドシールドＷに照射された光の一部は、乗員の視点Ｅに向けて反射される。この結果、乗員は、ＨＵＤ本体部２から出射された光をウインドシールドＷの前方の所定の距離において形成される虚像（所定の画像）として認識する。このように、ＨＵＤ１によって表示される画像がウインドシールドＷを通して車両Ｖの前方の現実空間に重畳される結果、乗員は、所定の画像により形成される虚像オブジェクトＩが車両外部に位置する道路上に浮いているように視認することができる。
　虚像オブジェクトＩとして２Ｄ画像（平面画像）を形成する場合は、所定の画像は任意に定めた単一距離の虚像となるように投影される。虚像オブジェクトＩとして３Ｄ画像（立体画像）を形成する場合は、互いに同一または互いに異なる複数の所定の画像がそれぞれ異なる距離の虚像となるように投影される。虚像オブジェクトＩの距離（乗員の視点Ｅから虚像までの距離）は、画像生成装置５から乗員の視点Ｅまでの距離を調整する（例えば画像生成装置５と凹面鏡８との間の光路長を調整する）ことによって適宜調整可能である。
　次に、図２～図４を用いて、画像生成装置５の構成について説明する。図２と図３は、画像生成装置５の構成例を示す斜視図である。図４は、画像生成装置５の断面模式図であり、光源５１１から出射される光Ｌ２の光路を示している。
　図２に例示されるように、画像生成装置５は、光源ユニット５１、導光板５２、液晶デバイス５３、およびハウジング５４を備えている。導光板５２は、光学部材の一例である。
　光源ユニット５１は、光源５１１と基板５１２を有する。光源５１１は、例えば、ＬＥＤ光源またはレーザ光源である。ＬＥＤ光源は、例えば、白色のＬＥＤ光源である。レーザ光源は、例えば、赤色レーザ光と、緑色レーザ光と、青色レーザ光をそれぞれ出射するように構成されたＲＧＢレーザ光源である。光源５１１は、基板５１２に搭載されている。基板５１２は、例えば、電気回路の配線が表面や内部にプリントされた絶縁体からなるプリント基板である。基板５１２は、ハウジング５４に取り付けられている。
　本実施形態では、画像生成装置５は、二つの光源ユニット５１Ａ、５１Ｂを有している。光源ユニット５１Ａは、二つの光源５１１Ａと基板５１２Ａを有する。光源ユニット５１Ｂは、二つの光源５１１Ｂと基板５１２Ｂを有する。なお、光源ユニット５１に含まれる光源５１１の数は二つに限定されない。例えば、光源ユニット５１は、三つ以上の光源５１１を有してもよい。
　導光板５２は、例えば、ガラスまたはプラスチックなどの透明な材料により形成されている。導光板５２は、図４に例示されるように、光源５１１から出射された光を、光源５１１の光軸Ａｘとは直交する方向に出射するように構成されている。光源５１１の光軸Ａｘと直交する方向は、光源５１１の光軸Ａｘと交差する方向の一例である。本明細書において用いられる「光源５１１の光軸」という表現は、光源５１１から出射される光の中で輝度が最も高い光の線を意味する。たとえば、光源５１１がＬＥＤ光源の場合、ＬＥＤ光源の光軸とは、ＬＥＤ光源の発光面において輝度が最も高い中心を通り発光面の法線に平行な直線を意味する。
　導光板５２は、入射面５２１と出射面５２２を有する。入射面５２１には、光源５１１から出射された光が入射する。出射面５２２は、入射面５２１と交差するように構成されている。出射面５２２は、入射面５２１に入射して導光板５２内で反射された光を液晶デバイス５３に向けて出射する。
　本実施形態では、導光板５２は板状の部材であり、導光板５２の上方に液晶デバイス５３が配置されており、導光板５２の側方に光源ユニット５１Ａ，５１Ｂが配置されている。導光板５２は、二つの入射面５２１Ａ，５２１Ｂを有しており、入射面５２１Ａは光源ユニット５１Ａに対向しており、入射面５２１Ｂは光源ユニット５１Ｂに対向している。出射面５２２は、入射面５２１Ａと入射面５２１Ｂにそれぞれ直交しており、液晶デバイス５３に対向している。
　図４に例示されるように、光源５１１Ａから出射された光Ｌ２は、導光板５２の入射面５２１Ａに入射し、導光板５２内を反射しながら進む。そして、光Ｌ２は、導光板５２の出射面５２２から出射される。同様に、光源５１１Ｂから出射された光（不図示）は、導光板５２の入射面５２１Ｂに入射し、導光板５２内を反射して進みながら出射面５２２から出射される。
　液晶デバイス５３は、導光板５２から出射された光により所定の画像を生成するように構成されている。液晶デバイス５３は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。液晶デバイス５３は、入射面５３１と出射面５３２を有する。入射面５３１は、導光板５２の出射面５２２と対向している。導光板５２から出射された光が入射面５３１に入射する。所定の画像を生成するための光は、出射面５３２から出射される。
　ハウジング５４は、放熱機能を有する。ハウジング５４は、例えば、アルミなどの金属または熱伝導性の高い樹脂により形成される。ハウジング５４は、単一部材からなり、モノリシックな構造を有する。例えば、ハウジング５４は、アルミニウムを金型を用いて鋳造成形する、いわゆるアルミダイキャストで一体に形成される。
　ハウジング５４には、光源ユニット５１、導光板５２および液晶デバイス５３が取り付けられている。光源ユニット５１は、液晶デバイス５３の入射面５３１と対向しないように、ハウジング５４に取り付けられている。また、光源ユニット５１は、液晶デバイス５３の平面視（図４では上から見た場合）において、液晶デバイス５３と重ならないように、ハウジング５４に取り付けられている。
　具体的には、光源ユニット５１の基板５１２は、ハウジング５４の側面部５４１に取り付けられ、液晶デバイス５３は、ハウジング５４の上面部５４２に取り付けられている。本実施形態では、光源ユニット５１Ａの基板５１２Ａは、ハウジング５４の側面部５４１Ａに取り付けられ、光源ユニット５１Ｂの５１２Ｂは、ハウジング５４の側面部５４１Ｂに取り付けられている。液晶デバイス５３は、出射面５３２側からハウジング５４の上面部５４２に覆われており、液晶デバイス５３の一部が上面部５４２に形成された開口５４２１から露出されている。出射された所定の画像を生成するための光は、出射面５３２から開口５４２１を通って上方に出射される。
　上述のように、本実施形態に係る画像生成装置５によれば、光源ユニット５１と液晶デバイス５３は、放熱機能を有する共通のハウジング５４に設けられており、光源ユニット５１および液晶デバイス５３から生じる熱は、共通のハウジング５４により放熱される。すなわち、液晶デバイス５３から生じた熱は、ハウジング５４に伝わり、ハウジング５４から放熱される。また、光源５１１から生じた熱は、基板５１２を経由してハウジング５４に伝わり、ハウジング５４により放熱される。したがって、光源ユニット５１と液晶デバイス５３に対して別々の放熱部材を設ける必要がない。例えば、光源５１１から生じる熱を放熱するために基板５１２の裏面にヒートシンクを設ける必要がない。これにより、部品点数の増加および装置の大型化を抑制できる。
　光源５１１から出射された光は、導光板５２により、光源５１１の光軸Ａｘとは交差する方向に出射される。これにより、光源５１１から出射される光を液晶デバイス５３に入射させるために、光源５１１の光の出射方向に液晶デバイス５３を配置する必要がない。したがって、画像生成装置５が奥行方向（図４では上下方向）に大型化することを抑制できる。
　光源ユニット５１と液晶デバイス５３の入射面５３１は対向しておらず、液晶デバイス５３の平面視において、液晶デバイス５３と重なっていない。すなわち、液晶デバイス５３は、光源５１１の光の出射方向に配置されていないので、画像生成装置５が奥行方向（図４では上下方向）に大型化することを抑制できる。
　また、一つの導光板５２を用いて、光源５１１から出射された光を液晶デバイス５３に出射するので、複数の光学部材を組み合わせる構成と比べて部品点数の増加を抑制できる。
　以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は請求の範囲に記載された発明の範囲及びその均等の範囲に基づいて定められるべきである。
　基板５１２は、他の部材を介してハウジング５４に取り付けられてもよい。例えば、基板５１２は、熱伝導部材を介してハウジング５４に取り付けられてもよい。液晶デバイス５３は、他の部材を介してハウジング５４に取り付けられてもよい。例えば、液晶デバイス５３は、熱伝導部材を介してハウジング５４に取り付けられてもよい。
　基板５１２は、フレキシブル基板でもよい。この場合、基板５１２をハウジング５４の形状に合わせて変形させながら取り付けることができる。
　光学部材の一例として、導光板５２が挙げられている。しかしながら、光学部材は、ハーフミラ、プリズムなどにより構成されてもよい。
　画像生成装置５は、二つの光源ユニット５１を有している。しかしながら、画像生成装置５は、一つの光源ユニット５１のみを有してもよく、三つ以上の光源ユニット５１を有してもよい。
　画像生成装置５から出射された光は、凹面鏡８で反射されてウインドシールドＷに照射されるように構成されているが、これに限られない。例えば、凹面鏡８で反射された光は、ウインドシールドＷの内側に設けたコンバイナ（不図示）に照射されるようにしてもよい。コンバイナは、例えば、透明なプラスチックディスクで構成される。ＨＵＤ本体部２の画像生成装置５からコンバイナに照射された光の一部は、ウインドシールドＷに光を照射した場合と同様に、乗員の視点Ｅに向けて反射される。
　本出願は、２０２１年９月１５日出願の日本特許出願２０２１－１５０４６４号に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

Claims (7)

  1. 　光源ユニットと、
    　前記光源ユニットから出射された光を所定の方向に出射する光学部材と、
    　前記光学部材から出射された光により画像を生成する液晶デバイスと、
    　放熱機能を有するハウジングと、
    を備えており、
    　前記光源ユニットと前記液晶デバイスが前記ハウジングに取り付けられている、画像生成装置。
  2. 　前記光源ユニットは、光源と、前記光源が搭載された基板とを有しており、
    　前記基板が前記ハウジングに取り付けられている、請求項１に記載の画像生成装置。
  3. 　前記光学部材は、前記光源ユニットから出射された光を、前記光源ユニットの光軸とは交差する方向に、出射するように構成されている、請求項１または請求項２に記載の画像生成装置。
  4. 　前記光学部材は、導光板であり、
    　前記導光板は、前記光源ユニットから出射された光が入射する入射面と、前記入射面と交差しており前記液晶デバイスに向けて光を出射する出射面と、を有する、請求項３に記載の画像生成装置。
  5. 　前記液晶デバイスは、前記光学部材から出射された光が入射する入射面を有し、
    　前記光源ユニットは、前記液晶デバイスの前記入射面と対向しないように、前記ハウジングに取り付けられる、請求項１または請求項２に記載の画像生成装置。
  6. 　前記液晶デバイスの平面視において、
    　前記光源ユニットは、前記液晶デバイスと重ならないように、前記ハウジングに取り付けられる、請求項１または請求項２に記載の画像生成装置。
  7. 　請求項１または請求項２に記載の画像生成装置と、
    　前記画像生成装置により出射された光を反射させる少なくとも一つの反射部と、
    を備えている、ヘッドアップディスプレイ。
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JP2016009155A (ja) * 2014-06-26 2016-01-18 日本精機株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置
CN206773300U (zh) * 2017-06-01 2017-12-19 朱亚军 一种适用于抬头显示器的高亮液晶显示屏

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