投射型顯示裝置及其溫度控制方法與流程

本發明涉及一種投射型顯示裝置及其溫度控制方法。

背景技術：

已知有將汽車的前擋風玻璃或配置于前擋風玻璃的前方附近的組合器用作屏幕，將投射光投射到該屏幕來顯示圖像的汽車用hud(平視顯示器)裝置(例如，參照專利文獻1至3)。根據該hud，用戶能夠將利用從hud投射的投射光顯示于前擋風玻璃等的圖像與位于該前擋風玻璃等的背面的本車輛前方的景象重疊來辨識。

專利文獻1中記載的hud是通過使作為光調制元件的dmd(數字微鏡器件)暴露于吸入外氣的外氣孔來將dmd的熱排出至外部的結構。根據該結構，由于不使用冷卻dmd的風扇等而能夠冷卻dmd，因此能夠降低hud的工作噪聲。

專利文獻2中記載的hud在低溫環境下，能夠通過加熱作為光調制元件的液晶顯示裝置的背光源來進行穩定動作。

專利文獻3中記載的hud的結構如下：在用于從汽車的車內向空調設備吸入空氣的空調用導管與光源單元之間設置有散熱通路，在散熱路與空調用導管的連接部分設置有能夠開閉的風門。在啟動光源單元時，通過打開該風門來冷卻光源單元，防止因熱導致光源單元故障。

以往技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-153578號公報

專利文獻2：日本特開平10-133177號公報

專利文獻3：日本特開2004-189112號公報

技術實現要素：

發明要解決的技術課題

關于搭載于hud的光調制元件，在低溫環境下需要加熱，在高溫環境下需要冷卻。這是因為，如果不這樣，則無法維持光調制元件的最佳驅動。并且，關于hud的光源單元，無論環境溫度如何，都需要散熱。這是因為，如果不這樣，則或光源單元發生故障，或根據光源單元中所包含的光源的種類發生發光量下降等而導致顯示圖像質量下降。

專利文獻1中記載的hud雖然能夠冷卻光調制元件，但是無法加熱光調制元件，因此在低溫環境下，hud的啟動時間會延遲。

專利文獻2中記載的hud雖然能夠加熱光調制元件，但是未設想冷卻光調制元件的情況，因此在高溫環境下，有可能導致光調制元件發生故障。

專利文獻3中記載的hud雖然能夠冷卻光源單元，但是無法冷卻或加熱光調制元件。

本發明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供能夠輕松地進行光源單元的冷卻和光調制元件的冷卻以及加熱的投射型顯示裝置及其溫度控制方法。

用于解決技術課題的手段

本發明的投射型顯示裝置具備：光源單元；光調制元件，其調制從上述光源單元射出的光；投射光學系統，其將上述調制的光投射到投射面；第一導風路，其將從汽車的空調裝置送出的風引導至上述光源單元；第二導風路，其將從上述空調裝置送出的風引導至上述光調制元件；第一可動部件，其設置于上述第一導風路上，用于進行上述第一導風路的阻斷和開放；以及第一可動部件控制部，其進行第一控制和第二控制，上述第一控制將上述第一可動部件控制成阻斷上述第一導風路的狀態，上述第二控制將上述第一可動部件控制成開放上述第一導風路的狀態。

在本發明的投射型顯示裝置的溫度控制方法中，上述投射型顯示裝置具有：光源單元；光調制元件，其調制從上述光源單元射出的光；投射光學系統，其將上述調制的光投射到投射面；第一導風路，其將從汽車的空調裝置送出的風引導至上述光源單元；第二導風路，其將從上述空調裝置送出的風引導至上述光調制元件；以及第一可動部件，其設置于上述第一導風路上，用于進行上述第一導風路的阻斷和開放，上述投射型顯示裝置的溫度控制方法具備第一可動部件控制步驟，上述第一可動部件控制步驟進行第一控制和第二控制，上述第一控制將上述第一可動部件控制成阻斷上述第一導風路的狀態，上述第二控制將上述第一可動部件控制成開放上述第一導風路的狀態。

發明效果

根據本發明，能夠提供能夠輕松地進行光源單元的冷卻和投射部的冷卻以及加熱的投射型顯示裝置及其溫度控制方法。

附圖說明

圖1是表示作為本發明的投射型顯示裝置的一實施方式的hud的結構的圖。

圖2是表示圖1所示的主體單元4的詳細結構的圖。

圖3是用于說明系統控制部64的動作的流程圖。

圖4是表示圖2所示的主體單元4的第一變形例的圖。

圖5是用于說明圖4所示的變形例中的系統控制部64的動作的流程圖。

圖6是表示圖2所示的顯示單元4的第二變形例的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖對本發明的實施方式進行說明。

圖1是表示作為本發明的投射型顯示裝置的一實施方式的hud的結構的圖。

圖1所示的hud具備：內置于汽車100的儀表盤3的主體單元4；以及粘貼于汽車100的前擋風玻璃1內表面的組合器2。

主體單元4具備：顯示單元5；反射從顯示單元5射出的與圖像信息相應的光的反射鏡6；以及用于使由反射鏡6反射的光向外部射出的開口部7。

組合器2是從開口部7投射的光被投射的投射面，組合器2反射該光。汽車100的駕駛員8能夠通過觀察由組合器2反射的光來辨識與駕駛相關的信息。并且，組合器2具有反射從開口部7投射的光的同時，透射來自前擋風玻璃1的外部(外界)的光的功能。因此，駕駛員8能夠將前擋風玻璃1外的外界的景象與基于從開口部7投射的光的圖像重疊來辨識。

空調裝置9設置于儀表盤3的內部，按照經由未圖示的汽車100的操作部設定的模式向主體單元4以及汽車100內送風。

空調裝置9能夠設定制冷模式和制熱模式，在設定為制冷模式的情況下，送出冷風，在設定為制熱模式的情況下，送出暖風。

圖2是表示圖1所示的主體單元4的詳細結構的圖。在圖2中，省略關于反射鏡6和開口部7的圖示。

主體單元4具備：包含光源單元57和投射單元58的顯示單元5；將從空調裝置9送出的風w引導至投射單元58的導風路61；將從空調裝置9送出的風w與導風路61一起引導至光源單元57的導風路62；設置于導風路61與導風路62之間的風門63；以及統一控制整體的系統控制部64。

導風路61以及導風路62構成第一導風路。導風路61構成第二導風路。

光源單元57具備：光源控制部50；射出紅色光(以下，稱作r光)的作為紅色光源的r光源51r；射出綠色光(以下，稱作g光)的作為綠色光源的g光源51g；射出藍色光(以下，稱作b光)的作為藍色光源的b光源51b；分色棱鏡53；設置在r光源51r與分色棱鏡53之間的準直透鏡52r；設置在g光源51g與分色棱鏡53之間的準直透鏡52g；以及設置在b光源51b與分色棱鏡53之間的準直透鏡52b。

分色棱鏡53是用于將分別從r光源51r、g光源51g以及b光源51b射出的光引導至同一光路的光學部件。作為具有這種功能的光學部件，并不限定于分色棱鏡。例如，也可以使用交叉分色鏡。

分色棱鏡53使通過準直透鏡52r準直的r光透射而射出至后述光調制元件54。并且，分色棱鏡53使通過準直透鏡52g準直的g光反射而射出至光調制元件54。并且，分色棱鏡53使通過準直透鏡52b準直的b光反射而射出至光調制元件54。

r光源51r、g光源51g以及b光源51b分別使用激光以及led(lightemittingdiode)等發光元件。在本實施方式中，以包含r光源51r、g光源51g以及b光源51b這三個光源的hud為例，但是光源的數量也可以是兩個或四個以上。

光源控制部50將r光源51r、g光源51g以及b光源51b各自的發光量設定為預先確定的發光量模式，進行使r光源51r、g光源51g以及b光源51b以該發光量模式依次射出光的控制。

投射單元58具備光調制元件54、驅動部55以及投射光學系統56。

光調制元件54調制從光源單元57射出的光，并將與圖像信息相應的光(紅色圖像光、藍色圖像光以及綠色圖像光)射出至投射光學系統56。光調制元件54通過驅動部55驅動。

作為光調制元件54，例如能夠使用lcos(liquidcrystalonsilicon)、dmd(digitalmirrordevice)、mems(microelectromechanicalsystems)元件以及液晶顯示元件等。

投射光學系統56是用于將從光調制元件54射出的與圖像信息相應的光投射到反射鏡6的光學系統。投射光學系統56和反射鏡6作為將由光調制元件54調制的光投射到作為投射面的組合器2的投射部發揮功能。

風門63是用于進行第一導風路的阻斷和開放的第一可動部件，設置于由導風路61以及導風路62構成的第一導風路上。風門63由設置于導風路61與導風路62之間的機械風門構成。

“導風路被阻斷的狀態”是指風無法貫穿導風路內部的狀態。“導風路被開放的狀態”是指風能夠貫穿導風路內部的狀態。

系統控制部64控制光源控制部50和驅動部55，并且控制風門63的開閉。

系統控制部64進行第一控制和第二控制，該第一控制將風門63控制成阻斷由導風路61以及導風路62構成的第一導風路的狀態，該第二控制將風門63控制成開放由導風路61以及導風路62構成的第一導風路的狀態。

系統控制部64檢測空調裝置9的模式是制冷模式和制熱模式中的哪一個模式，根據檢測到的模式進行第一控制和第二控制中的一個。

系統控制部64在檢測到空調裝置9是制冷模式的狀態下，進行第二控制(第一導風路的開放)，在檢測到空調裝置9是制熱模式的狀態下，進行第一控制(第一導風路的阻斷)。

系統控制部64作為空調模式檢測部以及第一可動部件控制部發揮功能。

系統控制部64直接從空調裝置9獲取空調裝置9的模式的信息。或者，系統控制部64根據通過設置于車內或車外的溫度傳感器檢測的溫度信息推斷模式。

例如，若汽車100的外部氣溫或汽車100的車內溫度為規定值以上，則系統控制部64判斷為制冷模式，若汽車100的外部氣溫或汽車100的車內溫度低于規定值，則判斷為制熱模式。

圖3是用于說明系統控制部64的動作的流程圖。

系統控制部64判定空調裝置9的模式是否為制冷模式(步驟s1)，若為制冷模式(步驟s1：是)，則進行第二控制(步驟s2)。

若進行第二控制，則打開風門63，從空調裝置9送出的冷風穿過導風路61以及導風路62流入光源單元57。并且，從空調裝置9送出的冷風穿過導風路61流入投射單元58。因此，投射單元58中所包含的光調制元件54和光源單元57中所包含的各光源被該冷風冷卻。

若空調裝置9的模式不是制冷模式，而是制熱模式(步驟s1：否)，則系統控制部64進行第一控制(步驟s3)。

若進行第一控制，則關閉風門63，從空調裝置9送出的暖風穿過導風路61只流入投射單元58。即，該暖風被風門63阻斷而不到達光源單元57。因此，投射單元58中所包含的光調制元件54被暖風加熱，但光源單元57中所包含的各光源不會被該暖風加熱。

如以上，根據圖1所示的hud，在如空調裝置9設定為制冷模式的高溫環境下，打開風門63，進行光源單元57以及投射單元58這兩者的冷卻。并且，在如空調裝置9設定為制熱模式的低溫環境下，關閉風門63，只進行投射單元58的加熱。

因此，在低溫環境下，通過加熱光調制元件54，能夠加快光調制元件54的啟動時間。并且，光源單元57不會被加熱，能夠防止光源的發光量下降。

另一方面，在高溫環境下，通過冷卻光調制元件54，能夠防止光調制元件54發生故障。并且，通過冷卻光源單元57，能夠防止光源的發光量下降。

如以上，圖1所示的hud能夠利用從搭載于汽車100的空調裝置9送出的暖風以及冷風進行光調制元件54的冷卻以及加熱和光源單元57的冷卻。由于能夠利用只設置風門63和導風路的簡單的結構獲得效果，因此無需設置hud專用的加熱器或冷卻機構而能夠實現hud的低成本化以及小型化。

圖4是表示圖1所示的主體單元4的詳細結構的第一變形例的圖。在圖4所示的主體單元4新設置有風門65和溫度檢測部66，除此以外，與圖2所示的結構相同。

風門65是用于進行導風路61的阻斷和開放的第二可動部件，設置于導風路61上。風門65設置于導風路61與空調裝置9的風w的送出口之間。

溫度檢測部66檢測位于投射單元58內的光調制元件54的溫度，并將檢測出的溫度信息通知給系統控制部64。溫度檢測部66由熱敏電阻或熱電偶等構成。

系統控制部64選擇性地進行前述的第一控制和第二控制來控制風門63，并且控制風門65。

系統控制部64選擇性地進行第三控制和第四控制，該第三控制將風門65控制成阻斷導風路61的狀態，該第四控制將風門65控制成開放導風路61的狀態。系統控制部64作為第二可動部件控制部發揮功能。

在檢測到空調裝置9是制熱模式的狀態下，系統控制部64在通過溫度檢測部66檢測的溫度為閾值以上時進行第三控制(導風路61的阻斷)，在通過溫度檢測部66檢測的溫度小于閾值時進行第四控制(導風路61的開放)。

圖5是用于說明圖4所示的系統控制部64的動作的流程圖。

系統控制部64判定空調裝置9的模式是否為制冷模式(步驟s11)，在判定為制冷模式的情況下(步驟s11：是)，進行第二控制和第四控制(步驟s12)。

若進行第二控制和第四控制，則打開風門63和風門65，從空調裝置9送出的冷風穿過導風路61以及導風路62流入光源單元57。并且，從空調裝置9送出的冷風穿過導風路61流入投射單元58。因此，投射單元58中所包含的光調制元件54和光源單元57中所包含的各光源被該冷風冷卻。

系統控制部64在判定空調裝置9的模式不是制冷模式，而是制熱模式的情況下(步驟s11：否)，從溫度檢測部66獲取溫度信息(步驟s13)。

系統控制部64判定所獲取的溫度信息是否為閾值以上(步驟s14)。在步驟s14的判定為是時，系統控制部64進行第一控制和第三控制(步驟s15)。

若進行第一控制和第三控制，則關閉風門63和風門65，從空調裝置9送出的暖風被風門65阻斷，該暖風均不流入投射單元58和光源單元57中。因此，投射單元58和光源單元57不會被加熱。

在步驟s14的判定為否時，系統控制部64進行第一控制和第二控制。

若進行第一控制和第二控制，則關閉風門63，打開風門65。由此，從空調裝置9送出的暖風穿過導風路61流入投射單元58。光調制元件54被該暖風加熱。由于該暖風被風門63阻斷，因此不會流入光源單元57。因此，光源單元57不會被加熱。

這樣，由于在制熱模式的情況下，能夠判斷為處于低溫環境下，因此系統控制部64打開風門65，并且關閉風門63。由此，能夠使從空調裝置9送出的暖風只流入投射單元58，而不流入光源單元57。

其結果，能夠通過暖風加熱投射單元58來加快光調制元件54的啟動時間。并且，能夠防止光源單元57被暖風加熱，從而能夠維持光源的發光量。

并且，系統控制部64在制熱模式的情況下，通過暖風加熱投射單元58，但是在光調制元件54被加熱至光調制元件54能夠適當地動作的溫度(上述的閾值)時，關閉風門65，避免從空調裝置9送出的暖風流入投射單元58。由此，防止光調制元件54被加熱過度，從而能夠防止光調制元件54發生故障。

另外，在圖2以及圖4的結構中，在制熱模式的狀態下，關閉風門63。若持續該狀態，則暖風持續吹到風門63，因此有可能導致導風路62內的溫度上升。作為其結果，有可能導致光源單元57被加熱。因此，為了防止風門63的溫度上升，優選在風門63安裝有散熱片等散熱部件。

并且，在圖4的結構中，在制熱模式的狀態并且在通過溫度檢測部66檢測的溫度為閾值以上的狀態下，關閉風門63和風門65。若持續該狀態，則暖風持續吹到風門65，因此有可能導致導風路61內的溫度上升。作為其結果，有可能導致投射單元58被加熱。因此，為了防止風門65的溫度上升，優選在風門65安裝有散熱片等散熱部件。

圖6是表示圖1所示的主體單元4的詳細結構的第二變形例的圖。圖6所示的主體單元4的結構如下：相對于圖2的結構，將導風路61改為導風路61a，將導風路62改為導風路62a，在導風路62a上配置有用于進行導風路62a的阻斷和開放的風門63。

導風路61a構成將從空調裝置9送出的風w引導至光調制元件54的第二導風路。

導風路62a構成將從空調裝置9送出的風w引導至光源單元57的第一導風路。

這樣，即使設成獨立設置導風路61a和導風路62a的結構，也能夠獲得與圖2的結構相同的效果。相對于圖6的結構，圖2的結構能夠縮小用于導風路的空間。

應該認為本次公開的實施方式在所有方面都只是例示，并非具有限制性。本發明的范圍由權利要求書表示，而不是上述說明，目的在于包含與權利要求書均等的含義及范圍內的所有變更。

如以上說明，在本說明書中公開了以下事項。

所公開的投射型顯示裝置具備：光源單元；光調制元件，其調制從上述光源單元射出的光；投射部，其將上述調制的光投射到投射面；第一導風路，其將從汽車的空調裝置送出的風引導至上述光源單元；第二導風路，其將從上述空調裝置送出的風引導至上述光調制元件；第一可動部件，其設置于上述第一導風路上，用于進行上述第一導風路的阻斷和開放；以及第一可動部件控制部，其進行第一控制和第二控制，上述第一控制將上述第一可動部件控制成阻斷上述第一導風路的狀態，上述第二控制將上述第一可動部件控制成開放上述第一導風路的狀態。

所公開的投射型顯示裝置還具備空調模式檢測部，上述空調模式檢測部檢測上述空調裝置是制冷模式和制熱模式中的哪一個模式，上述第一可動部件控制部在通過上述空調模式檢測部檢測到上述空調裝置是制冷模式的狀態下進行上述第二控制，在通過上述空調模式檢測部檢測到上述空調裝置是制熱模式的狀態下進行上述第一控制。

所公開的投射型顯示裝置具備：第二可動部件，其設置于上述第二導風路上，用于進行上述第二導風路的阻斷和開放；溫度檢測部，其檢測上述光調制元件的溫度；以及第二可動部件控制部，其進行第三控制和第四控制，上述第三控制將上述第二可動部件控制成阻斷上述第二導風路的狀態，上述第四控制將上述第二可動部件控制成開放上述第二導風路的狀態，在通過上述空調模式檢測部檢測到上述空調裝置是制熱模式的狀態下，上述第二可動部件控制部在通過上述溫度檢測部檢測的溫度為閾值以上時進行上述第三控制，在上述溫度小于上述閾值時進行上述第四控制。

在所公開的投射型顯示裝置中，在上述第二可動部件安裝有散熱部件。

在所公開的投射型顯示裝置中，在上述第一可動部件安裝有散熱部件。

在所公開的投射型顯示裝置的溫度控制方法中，上述投射型顯示裝置具備：光源單元；光調制元件，其調制從上述光源單元射出的光；投射部，其將上述調制的光投射到投射面；第一導風路，其將從汽車的空調裝置送出的風引導至上述光源單元；第二導風路，其將從上述空調裝置送出的風引導至上述光調制元件；以及第一可動部件，其設置于上述第一導風路上，用于進行上述第一導風路的阻斷和開放，上述投射型顯示裝置的溫度控制方法具備第一可動部件控制步驟，上述第一可動部件控制步驟進行第一控制和第二控制，上述第一控制將上述第一可動部件控制成阻斷上述第一導風路的狀態，上述第二控制將上述第一可動部件控制成開放上述第一導風路的狀態。

所公開的投射型顯示裝置的溫度控制方法還具備空調模式檢測步驟，上述空調模式檢測步驟檢測上述空調裝置是制冷模式和制熱模式中的哪一個模式，在上述第一可動部件控制步驟中，在通過上述空調模式檢測步驟檢測到上述空調裝置是制冷模式的狀態下，進行上述第二控制，在通過上述空調模式檢測步驟檢測到上述空調裝置是制熱模式的狀態下，進行上述第一控制。

在所公開的投射型顯示裝置的溫度控制方法中，上述投射型顯示裝置還具備第二可動部件，上述第二可動部件設置于上述第二導風路上，用于進行上述第二導風路的阻斷和開放，上述投射型顯示裝置的溫度控制方法還具備：溫度檢測步驟，檢測上述光調制元件的溫度；以及第二可動部件控制步驟，進行第三控制和第四控制，上述第三控制將上述第二可動部件控制成阻斷上述第二導風路的狀態，上述第四控制將上述第二可動部件控制成開放上述第二導風路的狀態，在上述第二可動部件控制步驟中，在通過上述空調模式檢測步驟檢測到上述空調裝置是制熱模式的狀態下，通過上述溫度檢測步驟檢測的溫度為閾值以上時進行上述第三控制，在上述溫度小于上述閾值時進行上述第四控制。

在所公開的投射型顯示裝置的溫度控制方法中，在上述第二可動部件安裝有散熱部件。

在所公開的投射型顯示裝置的溫度控制方法中，在上述第一可動部件安裝有散熱部件。

產業上的可利用性

本發明尤其適用于車載用的hud，便利性高且有效。

符號說明

100-汽車，2-組合器，6-反射鏡，9-空調裝置，50-光源控制部，51r-r光源，51g-g光源，51b-b光源，54-光調制元件，56-投射光學系統，61、62、61a、62a-導風路，63、65-風門，64-系統控制部。