(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-23
(45)【発行日】2024-05-02
(54)【発明の名称】画像投影装置および車両用灯具
(51)【国際特許分類】
F21V 23/00 20150101AFI20240424BHJP
F21S 43/00 20180101ALI20240424BHJP
F21S 43/30 20180101ALI20240424BHJP
F21S 45/10 20180101ALI20240424BHJP
F21V 7/00 20060101ALI20240424BHJP
H05K 1/02 20060101ALI20240424BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20240424BHJP
G03B 21/14 20060101ALI20240424BHJP
F21W 103/60 20180101ALN20240424BHJP
F21Y 115/10 20160101ALN20240424BHJP
F21Y 115/30 20160101ALN20240424BHJP
【FI】
F21V23/00 160
F21S43/00
F21S43/30
F21S45/10
F21V7/00 590
H05K1/02 J
G03B21/00 F
G03B21/14 Z
G03B21/14 C
F21W103:60
F21Y115:10
F21Y115:30
(21)【出願番号】P 2020131397
(22)【出願日】2020-08-03
【審査請求日】2023-06-16
(73)【特許権者】
【識別番号】000001133
【氏名又は名称】株式会社小糸製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001667
【氏名又は名称】弁理士法人プロウィン
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 一樹
(72)【発明者】
【氏名】門脇 崇弘
【審査官】安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】特開2015-012063(JP,A)
【文献】特開2020-112710(JP,A)
【文献】特開2018-001551(JP,A)
【文献】特開2015-169822(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
F21V 23/00
F21S 43/00
F21S 43/30
F21S 45/10
F21V 7/00
H05K 1/02
G03B 21/00
G03B 21/14
F21W 103/60
F21Y 115/10
F21Y 115/30
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイスで光を反射して画像を投影する画像投影装置であって、
前記デジタルミラーデバイスが搭載されるミラー搭載基板と、
前記ミラー搭載基板とは別体で形成された電源搭載基板と、
前記ミラー搭載基板と前記電源搭載基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルを備え、
前記フレキシブルケーブルは、配線層が左右対称に配置されて
おり、
前記配線層は、第1の線幅で形成された第1配線と、前記第1配線より太い第2の線幅で形成された第2配線とを備え、
前記第2配線は、前記フレキシブルケーブルの幅方向における最も外側に左右対称に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項2】
請求項
1に記載の画像投影装置であって、
前記第2配線は、前記第1配線の2倍以上の線幅であることを特徴とする画像投影装置。
【請求項3】
請求項
1または2に記載の画像投影装置であって、
前記第1配線は、前記フレキシブルケーブルの端部まで前記第1の線幅で形成されたシングルエンド配線と、前記フレキシブルケーブルの端部で前記第1の線幅よりも広く形成された差動配線を含むことを特徴とする画像投影装置。
【請求項4】
請求項
1から3の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記ミラー搭載基板には、前記デジタルミラーデバイスの駆動を制御するミラー制御部と、前記ミラー制御部に対して電力を供給するミラー制御部用電源部が搭載され、
前記電源搭載基板には、前記ミラー制御部用電源部に対して電力を供給する主電源部が搭載され、
前記第2配線によって前記ミラー制御部用電源部と前記主電源部が接続されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項5】
請求項
1から4の何れか一つに記載の画像投影装置であって、
前記電源搭載基板には、前記デジタルミラーデバイスに電力を供給するミラー用電源部が搭載され、
前記第1配線の一部によって前記ミラー用電源部と前記デジタルミラーデバイスが接続されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項6】
複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイスで光を反射して画像を投影する画像投影装置であって、
前記デジタルミラーデバイスが搭載されるミラー搭載基板と、
前記ミラー搭載基板とは別体で形成された電源搭載基板と、
前記ミラー搭載基板と前記電源搭載基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルを備え、
前記フレキシブルケーブルは、配線層が左右対称に配置されており、
前記フレキシブルケーブルの両端には、切欠部が回転対称に形成されていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項7】
請求項
1から6の何れか一つに記載の画像投影装置と、
前記画像投影装置に対して光を照射する光源部を備えることを特徴とする車両用灯具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像投影装置および車両用灯具に関し、特に複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイスで光を反射して画像を投影する画像投影装置および車両用灯具に関する。
【背景技術】
【0002】
近年になって、車両の運転支援技術や自動運転技術の発達に伴い、車両の外部に対して車両の動作予定や情報を伝達する必要性が議論されている。車両外部への情報提示方法としては、車両用灯具に画像投影装置を搭載して、路面等に対して画像を投影するものが提案されている(例えば特許文献1を参照)。特許文献1に記載された画像投影装置および車両用灯具では、特に複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイス(DMD:Digital Mirror Device)で光を反射して画像を投影する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の画像投影装置では、回路基板上にデジタルミラーデバイスを含めた各種電子部品を実装しているが、電子部品の実装密度が高くなり装置の小型化が困難であった。また、各電子部品で発生した熱によりデジタルミラーデバイスの周辺温度が上昇してしまうという問題があった。デジタルミラーデバイスは、微小なミラーを多数駆動して光源部から照射される光を反射する部品であるため、使用可能な温度範囲が限定されている。また、高温環境でデジタルミラーデバイスを駆動させることで、製品寿命が短くなり信頼性も低下するという問題があった。
【0005】
上述した問題を解決するために、複数の回路基板に電子部品を分散して実装し、基板同士をフレキシブルケーブルで電気的に接続すると、デジタルミラーデバイスを駆動するためには大電流を供給する必要があるため、以下に述べるように誤接続の問題が生じる。
【0006】
図9は、デジタルミラーデバイスを駆動するためのフレキシブルケーブル1の構成を示す模式図である。
図9(a)(b)に示したように、フレキシブルケーブル1は、接地配線2と、電源配線3と、シングルエンド配線4と、差動配線5等を樹脂材料等で封止した構造を有し、可撓性を備えている。
図9(a)では、接地配線2、電源配線3および差動配線5がそれぞれ1本で構成された例を示しており、
図9(b)ではそれぞれ複数本で構成された例を示している。またフレキシブルケーブル1は、デジタルミラーデバイスを駆動するために大電流を供給する必要があるため、接地配線2と電源配線3の太さが他の配線よりも太く形成されている。
【0007】
図9(a)(b)に示した従来のフレキシブルケーブル1では、各配線の種類ごとに設けられるエリアが決められており、接続されるコネクタの端子と対応した向きに接続しなければならない。例えば、
図9(a)(b)に示した例において、フレキシブルケーブル1の上下または表裏を反転させてコネクタに誤接続すると、本来であれば接地配線2と電源配線3が接続される端子にシングルエンド配線4と差動配線5が接続されてしまう。
【0008】
フレキシブルケーブル1の接地配線2と電源配線3は、大電流を供給するためにシングルエンド配線4および差動配線5よりも太く形成されているため、誤接続された比較的細いシングルエンド配線4および差動配線5に大電流が供給されることで、発熱による断線が生じる可能性がある。また、フレキシブルケーブル1はコネクタに接続した状態では、配線の向きを確認することが困難であり、組立工程後に接続の正誤を点検することは困難である。
【0009】
そこで本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、フレキシブルケーブルの誤接続による断線の発生を抑制することが可能な画像投影装置および車両用灯具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記課題を解決するために、本発明の画像投影装置は、複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイスで光を反射して画像を投影する画像投影装置であって、前記デジタルミラーデバイスが搭載されるミラー搭載基板と、前記ミラー搭載基板とは別体で形成された電源搭載基板と、前記ミラー搭載基板と前記電源搭載基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルを備え、前記フレキシブルケーブルは、配線層が左右対称に配置されており、前記配線層は、第1の線幅で形成された第1配線と、前記第1配線より太い第2の線幅で形成された第2配線とを備え、前記第2配線は、前記フレキシブルケーブルの幅方向における最も外側に左右対称に配置されていることを特徴とする。
【0011】
このような本発明の画像投影装置では、フレキシブルケーブルの配線層が左右対称に配置されているため、フレキシブルケーブルの上下または左右を誤ってコネクタに接続した場合にも、大電流が流れる配線層の太さを確保して、誤接続による断線の発生を抑制することが可能となる。
【0013】
また、本発明の一態様では、前記第2配線は、前記第1配線の2倍以上の線幅である。
【0014】
また、本発明の一態様では、前記第1配線は、前記フレキシブルケーブルの端部まで前記第1の線幅で形成されたシングルエンド配線と、前記フレキシブルケーブルの端部で前記第1の線幅よりも広く形成された差動配線を含む。
【0015】
また、本発明の一態様では、前記ミラー搭載基板には、前記デジタルミラーデバイスの駆動を制御するミラー制御部と、前記ミラー制御部に対して電力を供給するミラー制御部用電源部が搭載され、前記電源搭載基板には、前記ミラー制御部用電源部に対して電力を供給する主電源部が搭載され、前記第2配線によって前記ミラー制御部用電源部と前記主電源部が接続されている。
【0016】
また、本発明の一態様では、前記電源搭載基板には、前記デジタルミラーデバイスに電力を供給するミラー用電源部が搭載され、前記第1配線の一部によって前記ミラー用電源部と前記デジタルミラーデバイスが接続されている。
【0017】
また本発明の画像投影装置は、複数の微小なミラーを備えたデジタルミラーデバイスで光を反射して画像を投影する画像投影装置であって、前記デジタルミラーデバイスが搭載されるミラー搭載基板と、前記ミラー搭載基板とは別体で形成された電源搭載基板と、前記ミラー搭載基板と前記電源搭載基板とを電気的に接続するフレキシブルケーブルを備え、前記フレキシブルケーブルは、配線層が左右対称に配置されており、前記フレキシブルケーブルの両端には、切欠部が回転対称に形成されていることを特徴とする。
【0018】
また、本発明の車両用灯具は、上記何れか一つに記載の画像投影装置と、前記画像投影装置に対して光を照射する光源部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0019】
本発明では、フレキシブルケーブルの誤接続による断線の発生を抑制することが可能な画像投影装置および車両用灯具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【
図1】第1実施形態に係る車両用灯具100の構成例を示す模式斜視図である。
【
図2】第1実施形態に係る画像投影装置10の構成例を示す模式平面図である。
【
図3】第1実施形態に係る画像投影装置10の電源供給ラインを模式的に示すブロック図である。
【
図4】第1実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図4(a)はフレキシブルケーブル108の配線例を示し、
図4(b)はコネクタ部116との嵌合できていない誤接続状態を示している。
【
図5】第2実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図5(a)は電源配線108aを接地配線108eと同じ幅で形成した例を示し、
図5(b)は電源配線108aをシングルエンド配線108bと同じ幅で形成した例を示している。
【
図6】第3実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図6(a)は電源配線108aを左右対称に配置した例を示し、
図6(b)は電源配線108aを幅方向における一方に偏らせて配置した例を示している。
【
図7】第4実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す平面図である。
【
図8】第4実施形態に係るフレキシブルケーブル108とコネクタ部116a,116bとの接続を示す模式図である。
【
図9】デジタルミラーデバイスを駆動するためのフレキシブルケーブル1の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
(第1実施形態)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付すものとし、適宜重複した説明は省略する。
図1は、本実施形態に係る車両用灯具100の構成例を示す模式斜視図である。
図1に示すように車両用灯具100は、画像投影装置10と、光源部20と、リフレクタ30と、投影レンズ40と、ヒートシンク50とを備え、投影面60に対して画像を投影する。
【0022】
画像投影装置10は、投影する画像の情報に含まれるオン情報とオフ情報に基づいて、面内における光の反射方向を制御し、光源部20から照射された光を投影光Lonと遮蔽光Loffとして反射する装置である。投影光Lonは、投影レンズ40を介して投影面60に対して照射され、オン情報に対応した領域に光が照射されることで画像が投影される。遮蔽光Loffは、図示しない遮蔽部に到達して遮られ、外部には照射されない。
【0023】
光源部20は、外部から供給される電力と信号に基づいて、リフレクタ30に対して光を照射する装置であり、例えば発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や半導体レーザ(LASER:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)を用いることができる。光源部20から照射される光は、連続光(CW:Continuous Wave)であってもパルス光であってもよく、PWM(Pulse Width Modulation)制御された光であってもよい。
【0024】
リフレクタ30は、光源部20から照射された光を画像投影装置10に対して反射する光学部材である。リフレクタ30の反射面形状は限定されず、放物面や楕円曲面等の曲面を用いることができる。リフレクタ30で反射された光は、画像投影装置10に向かって光径が拡大されてもよく、平行光であってもよい。
【0025】
投影レンズ40は、画像投影装置10で反射された投影光Lonの光路上に配置された光学部材であり、投影光Lonを拡大して投影面60に対して照射する。
図1では投影レンズ40として1枚のレンズを用いた例を示しているが、複数枚のレンズを備えて構成してもよい。また
図1では凸レンズの例を示しているが、凹レンズや非球面レンズ等の公知のレンズ構造を用いることができる。
【0026】
ヒートシンク50は、光源部20が搭載されて放熱性を高めるために配置された部材である。ヒートシンク50を構成する材料は限定されないが、例えば熱伝導率が大きい銅やアルミニウム、高熱伝導性樹脂等を用いることができる。またヒートシンク50の構造や形状は限定されないが、後面側に複数のフィンが立設されていると放熱性をさらに高めることができる。
【0027】
投影面60は、車両用灯具100の外部に設けられ、投影光Lonが照射されて画像が投影される面である。投影面60としては、例えば道路の路面、構造物の壁面、他車両の車体、自車両の車体等が挙げられる。
図1では投影面60として平面を示したが、投影光Lonが照射されることで画像を投影して表示できればよく、曲面や凹凸を有する面であってもよい。
【0028】
図2は、本実施形態に係る画像投影装置10の構成例を示す模式平面図である。
図2に示すように画像投影装置10は、ミラー搭載基板101aと、電源搭載基板101bと、デジタルミラーデバイス102と、温度センサ部103と、ミラー制御部104と、フラッシュメモリ105と、ミラー制御部用電源部106と、電圧監視部107と、フレキシブルケーブル108と、ミラー用電源部109と、制御マイコン110と、電圧調整部111と、マイコン用電源部112と、デシリアライザ113と、冷却用電源部114と、コネクタ部115を備えている。
【0029】
ミラー搭載基板101aおよび電源搭載基板101bは、それぞれ別体で形成された電子部品を実装する回路基板であり、表面に図示しない配線パターンが形成されて、表面上に搭載された電子部品間が電気的に接続されて回路を構成する部材である。
図2では表面側にのみ電子部品を実装した例を示しているが、裏面側にも配線パターンが形成されて電子部品が搭載されるとしてもよい。ミラー搭載基板101aおよび電源搭載基板101bを構成する材料は限定されず、公知のプリント配線基板等を用いることができる。ミラー搭載基板101aおよび電源搭載基板101bの放熱性を向上するために、金属やセラミック等の高熱伝導性材料からなる基板上に、絶縁層と配線パターンが形成された複合基板を用いてもよい。また、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bは同一材料や同一構造として形成してもよく、別材料や別構造としてもよい。
【0030】
図2に示したように、ミラー搭載基板101a上には、デジタルミラーデバイス102、温度センサ部103、ミラー制御部104、フラッシュメモリ105、ミラー制御部用電源部106および電圧監視部107が搭載されている。また、電源搭載基板101b上には、ミラー用電源部109、制御マイコン110、電圧調整部111、マイコン用電源部112、デシリアライザ113、冷却用電源部114およびコネクタ部115が搭載されている。
【0031】
デジタルミラーデバイス102は、微小なミラー11がマトリクス状に配置されて、オン状態とオフ状態とで傾斜角度を変更可能な電子部品である。ミラー11のうちオン状態で反射された投影光Lonと、オフ状態で反射された遮蔽光Loffとは分離され、投影光Lonが照射されることで画像が投影される。
【0032】
温度センサ部103は、デジタルミラーデバイス102の近傍に配置されて、デジタルミラーデバイスの温度を測定する電子部品である。温度センサ部103が測定した温度は、ミラー制御部104および制御マイコン110に温度情報として伝達される。温度センサ部103の具体的な構成は限定されず、サーミスタや熱電対、デジタル温度センサ等を用いることができる。
【0033】
ミラー制御部104は、デジタルミラーデバイス102に対して画像に含まれるオン情報とオフ情報に基づいて制御信号を伝達し、ミラー11のオン状態とオフ状態を切り替え制御する電子部品である。またミラー制御部104は、フレキシブルケーブル108を介して制御マイコン110と接続されており、制御マイコン110からの制御信号によって駆動が制御される。ミラー制御部104とデジタルミラーデバイス102は、画像描写に必要な程度(例えば600MHz以上)に高速動作する必要があるため、ミラー搭載基板101a上において近接して配置されている。
【0034】
フラッシュメモリ105は、ミラー制御部104の駆動に必要な情報を保持するための記憶部である。フラッシュメモリ105に保存される情報としては、ミラー制御部104で実行されるプログラム、各種の設定情報、画像データ等が挙げられる。
【0035】
ミラー制御部用電源部106は、ミラー用電源部109からフレキシブルケーブル108を介して電力が供給され、ミラー制御部104に対して電力を供給する電源回路である。ミラー制御部用電源部106には、ミラー用電源部109からフレキシブルケーブル108を介して比較的大きめの電圧が供給されるが、ミラー制御部用電源部106では複数のDC/DCコンバータを用いて、ミラー制御部104の駆動に適した電圧に降圧して電力を出力する。ミラー制御部用電源部106の電圧変換例としては、例えばDC6Vが供給されて、DC3.3V,1.8V,1.1V等を出力する。
【0036】
電圧監視部107は、ミラー用電源部109からフレキシブルケーブル108を介してデジタルミラーデバイスに供給されるミラー駆動電圧を監視する電子部品である。また電圧監視部107は、ミラー制御部104および制御マイコン110と電気的に接続され、監視している電圧の測定値を伝達する。一例としては、フレキシブルケーブル108から供給されたミラー搭載基板101a上における電圧が所定値よりも低い場合には、ミラー制御部104はデジタルミラーデバイス102の動作を停止する。これにより、フレキシブルケーブル108の断線や接続不良、ミラー用電源部109の故障等を検知して、デジタルミラーデバイス102の誤動作を防止することができる。
【0037】
フレキシブルケーブル108は、可撓性を有する樹脂等で複数の配線を一括して保護した配線ケーブルであり、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bの間を電気的に接続する。フレキシブルケーブル108とミラー搭載基板101a、電源搭載基板101bの間の接続方法は特に限定されず、両基板上に搭載されたコネクタに挿入する形式等を用いることができる。フレキシブルケーブル108は可撓性を有しているため、屈曲させることで両基板の配置によらず相互の電気的接続を確保することができる。
【0038】
ミラー用電源部109は、コネクタ部115を介して画像投影装置10の外部から電力が供給され、フレキシブルケーブル108を介してデジタルミラーデバイス102およびミラー制御部用電源部106に対して電力を供給する電源回路である。ミラー用電源部109は、複数の電子部品で構成されており、シリーズレギュレータとDC/DCコンバータを含んでいる。ミラー用電源部109の出力例としては、例えばDC16V,8.5V,6V,-10V等が挙げられる。
【0039】
制御マイコン110は、制御信号および各種測定値に基づいて、画像投影装置10全体の駆動を制御する電子部品である。制御マイコン110は、コネクタ部115を介して外部との間で情報通信可能とされており、外部から画像情報や制御信号が供給される。また、制御マイコン110には、ミラー制御部104、温度センサ部103および電圧監視部107の測定値が伝達される。
【0040】
制御マイコン110は、外部から画像情報が伝達された場合にはフレキシブルケーブル108を介してミラー制御部104に伝達し、微小なミラーのオン状態とオフ状態の制御を行う。また制御マイコン110は、温度センサ部103からの温度情報に基づいて図示しない冷却部の駆動を制御して、デジタルミラーデバイス102の温度を制御する。ここで冷却部としては、冷却ファンや液冷装置、ペルチェ素子等の公知のものを用いることができる。また制御マイコン110は、電圧監視部107の測定値に基づいて画像投影装置10の駆動を制御し、例えば電圧監視部107からの信号が途絶えた場合には、フレキシブルケーブル108の断線や脱落が生じたと判断してミラー用電源部109からの出力を停止する。
【0041】
ここで、制御マイコン110は、予め記録されたプログラムを実行することで冷却用電源部114と冷却部を制御して、画像投影装置10を冷却するため本発明における冷却制御部も構成している。ここでは制御マイコン110の機能の一部が冷却制御部として機能する例を示したが、専用の電子部品を電源搭載基板101b上に搭載して、冷却制御部として機能させてもよい。
【0042】
電圧調整部111は、シリーズレギュレータおよびDC/DCコンバータで構成され、ミラー用電源部109と組合せて用いられて電圧を調整する回路である。電圧調整部111の電圧変換例としては、例えばDC6Vが供給されて、DC3.3V等を出力する。
【0043】
マイコン用電源部112は、コネクタ部115を介して画像投影装置10の外部から電力が供給され、制御マイコン110に対して電力を供給する電源回路である。マイコン用電源部112はシリーズレギュレータで構成されており、出力例としては、例えばDC3.3V,5V等が挙げられる。
【0044】
デシリアライザ113は、コネクタ部115を介して外部から画像情報をシリアルデータで受信し、シリアルデータをパラレルデータに変換してミラー制御部104に伝達する電子部品である。
【0045】
冷却用電源部114は、コネクタ部115を介して画像投影装置10の外部から電力が供給され、図示しない冷却部に対して電力を供給する電源回路である。冷却用電源部114はシリーズレギュレータで構成されており、出力例としては、例えばDC5V等が挙げられる。
【0046】
コネクタ部115は、ケーブル等が挿入されることで、画像投影装置10の外部と電気的な接続を確保する電子部品である。画像投影装置10には、コネクタ部115を介して外部からミラー用電源部109、マイコン用電源部112および冷却用電源部114に対して電力が供給される。また、コネクタ部115を介して外部と制御マイコン110の間で制御信号および情報が伝達される。
【0047】
図2に示したように、本実施形態の画像投影装置10では、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bの間は、フレキシブルケーブル108で電気的に接続されており、両者間で電力や制御信号は伝達可能とされている。しかし、フレキシブルケーブル108は電気配線の周囲を可撓性の樹脂で覆った構造を有して熱伝導性は低いため、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bの間での熱伝導は抑制されている。これにより、電源搭載基板101bに搭載された電子部品から生じた熱がミラー搭載基板101a側に伝わることが防止され、デジタルミラーデバイス102の温度上昇を抑制することができる。
【0048】
また、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bを別体で形成しているため、発熱量が比較的小さい電子部品をミラー搭載基板101aに搭載し、発熱量が比較的大きい電子部品を電源搭載基板101bに搭載することで、回路基板を大型化せずにデジタルミラーデバイス102の温度上昇を抑制でき、小型化と軽量化を図ることも可能となる。
【0049】
ここで、発熱量が比較的小さい電子部品としては、ミラー制御部用電源部106が挙げられる。上述したように、ミラー制御部用電源部106はDC/DCコンバータで構成されており、変換効率が高いため発熱量が小さい。またDC/DCコンバータは、電流容量が大きい、負荷(電流)変動へ応答性能が良いという特性がある反面、回路を構成する部品点数が多くなり実装面積が大きくなる。しかし、本実施形態の画像投影装置10では、電源搭載基板101bにも電子部品を搭載することで、ミラー搭載基板101a上においてミラー制御部用電源部106を配置する領域を確保することが容易である。
【0050】
発熱量が比較的大きい電子部品としては、ミラー用電源部109、電圧調整部111、マイコン用電源部112および冷却用電源部114が挙げられる。上述したように、ミラー用電源部109、電圧調整部111、マイコン用電源部112および冷却用電源部114にはシリーズレギュレータが含まれており、変換効率が低いため発熱量が大きい。シリーズレギュレータは、電流容量が小さく負荷(電流)変動へ応答性能はDC/DCコンバータより低いという特性があるが、1チップで構成できるため実装面積が小さくなる。本実施形態の画像投影装置10では、ミラー搭載基板101aとは別の電源搭載基板101b上にシリーズレギュレータを搭載することで、デジタルミラーデバイス102の温度上昇を抑制することができる。また、1チップで構成できるシリーズレギュレータを電源搭載基板101b上に搭載することで、電源搭載基板101b上での電子部品の実装密度を小さくでき、電源搭載基板101bでの温度上昇を抑制することもできる。
【0051】
その他の電子部品としては、ミラー制御部104は、デジタルミラーデバイス102と同様の高速動作のために配線を短くする必要があり、デジタルミラーデバイス102に近接してミラー搭載基板101a上に搭載される。また温度センサ部103は、デジタルミラーデバイス102の温度を測定するために、デジタルミラーデバイス102に近接してミラー搭載基板101a上に搭載される。またフラッシュメモリ105は、ミラー制御部104との間で画像情報やプログラム等の情報伝達を行う必要があるため、ミラー制御部104に近接してミラー搭載基板101a上に搭載される。また電圧監視部107は、ミラー搭載基板101a側に供給される電圧の異常を検出するためのものであるため、ミラー搭載基板101a上に搭載される。
【0052】
制御マイコン110は、デジタルミラーデバイス102ほど高速に動作させる必要がなく、コネクタ部115を介して外部と情報通信を行うとともに、フレキシブルケーブル108に不具合が生じても動作を継続する必要があるため、電源搭載基板101bに搭載される。デシリアライザ113は、コネクタ部115を介して伝達されたシリアルデータをパラレルデータに変換して制御マイコン110に伝達するために、電源搭載基板101bに搭載される。
【0053】
図3は、本実施形態に係る画像投影装置10の電源供給ラインを模式的に示すブロック図である。コネクタ部115を介して外部から供給された電力は、ミラー用電源部109、マイコン用電源部112および冷却用電源部114にそれぞれ伝達される。外部から供給される電力としては、車載用のバッテリーから供給されるDC12Vが挙げられる。
図3に示した例では、マイコン用電源部112は2つのシリーズレギュレータを備えており、それぞれ制御マイコン110を駆動するための3.3Vと、インターフェイス部を駆動するための5Vを出力する。インターフェイス部は制御マイコン110からLEDドライバへ伝送する制御信号を電圧レベルに変換する。この制御信号は電源搭載基板101bのコネクタ115を介してLEDドライバへ伝達される。LEDドライバは光源部20への電圧、電流を所定の値に制御し光源部20を点灯させる機能を有する。冷却用電源部114は、1つのシリーズレギュレータを備えており、冷却部である冷却ファン等を駆動するための5Vを出力する。
【0054】
ミラー用電源部109は、2つのDC/DCコンバータ109a,109bと、シリーズレギュレータおよびDC/DCコンバータを含む副電源部109cを備えており、電圧調整部111により出力の一部の電圧を調整する。ミラー用電源部109は、外部から供給された12Vを一段目のDC/DCコンバータ109aで20Vまで昇圧し、二段目のDC/DCコンバータ109bで6Vに降圧して出力する。二段目のDC/DCコンバータ109bからの出力は、一部がフレキシブルケーブル108を介してミラー制御部用電源部106に供給され、一部がミラー用電源部109に含まれる副電源部109cと電圧調整部111に供給される。
【0055】
ミラー用電源部109のうち、ミラー制御部用電源部106に対して比較的大きな電流を供給するDC/DCコンバータ109a,109bは、本発明における主電源部に相当している。また、ミラー用電源部109のうち副電源部109cは、デジタルミラーデバイス102に対して比較的小さな電流を供給する。
【0056】
電圧調整部111はシリーズレギュレータで構成されており、6Vを3.3Vに変換して副電源部109cに供給する。副電源部109cでは、供給された6Vと3.3Vから16V,8.5V,6V,-10Vを生成して、フレキシブルケーブル108を介してデジタルミラーデバイス102に供給する。
【0057】
ミラー制御部用電源部106は、3つのDC/DCコンバータを備えており、フレキシブルケーブル108を介して供給された6Vをそれぞれ1.1V,1.8V,3.3Vに変換してミラー制御部104に供給する。また、1.8Vの出力はデジタルミラーデバイス102に対しても供給される。
【0058】
図4は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図4(a)はフレキシブルケーブル108の配線例を示し、
図4(b)はコネクタ部116との嵌合できていない誤接続状態を示している。
図4(a)に示すように、フレキシブルケーブル108は、電源配線108aと、シングルエンド配線108bと、差動配線108cと、シングルエンド配線108dと、接地配線108eを備えている。各配線は、フレキシブルケーブル108の長手方向に延伸して形成されており、幅方向に等間隔で形成されている。
図4(a)に示した例では、シングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cが細い線幅(第1の線幅)で形成されており、本発明における第1配線に相当している。
図4(a)では差動配線108cに斜線を施して示しているが、2本で一組の配線を構成している。また、電源配線108aと接地配線108eは、第1配線より太い線幅(第2の線幅)で形成されており、本発明における第2配線に相当している。
【0059】
電源配線108aは、フレキシブルケーブル108の幅方向における一方の端に形成された配線であり、ミラー制御部用電源部106とDC/DCコンバータ109bとを電気的に接続する配線である。DC/DCコンバータ109bからミラー制御部用電源部106に対しては、比較的大きな電流を供給する必要があるため、電源配線108aの線幅はシングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cよりも太く形成されている。具体的には、シングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cを第1の線幅で形成した場合には、電源配線108aは第1の線幅の2倍以上である第2の線幅で形成される。これにより、例えばシングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cの許容電流が100~200mAの場合にも、電源配線108aの許容電流を1A以上とすることができる。
【0060】
シングルエンド配線108b,108dは、電源配線108aよりも細い線幅(第1の線幅)で形成されており、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bとの間で電気信号を伝達する配線である。またシングルエンド配線108b,108dは、フレキシブルケーブル108の両端部まで第1の線幅で形成されている。
【0061】
差動配線108cは、フレキシブルケーブル108の幅方向における中央に、電源配線108aよりも細い線幅(第1の線幅)で形成されており、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bとの間で電気信号を伝達する配線である。また差動配線108cは、シングルエンド配線108b,108dとは特性インピーダンスが異なるように設計されている。一例としては、シングルエンド配線108b,108dの特性インピーダンスは50Ωであり、差動配線108cの特性インピーダンスは100Ωである。
【0062】
接地配線108eは、フレキシブルケーブル108の幅方向における他方の端に形成された配線であり、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bの接地電位を接続する配線である。ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bの間では、DC/DCコンバータ109bからミラー制御部用電源部106に対しては、比較的大きな電流を供給する必要があるため、接地配線108eの線幅は電源配線108aと同じ線幅で形成される。これにより、例えばシングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cの許容電流が100~200mAの場合にも、接地配線108eの許容電流を1A以上とすることができる。
【0063】
図4(a)に示したように、フレキシブルケーブル108の各配線は、配線層の太さが左右対称となるように配置されている。特に、電源配線108aと接地配線108eは、大電流が流れるためにシングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cよりも線幅が太く、フレキシブルケーブル108の幅方向における最も外側に左右対称に配置されている。これにより、フレキシブルケーブル108の上下または左右を誤ってコネクタに接続した場合にも、大電流が流れる電源配線108aと接地配線108eの太さを確保して、誤接続により細い配線に大電流が流れて断線が発生することを抑制することが可能となる。
【0064】
また、
図4(b)に示したようにフレキシブルケーブル108をコネクタ部116に正確に嵌合できていない誤接続状態では、幅方向における両端に設けた電源配線108aまたは接地配線108eが、コネクタ部116の端子部との電気的接続を確保できない。そのため、ミラー搭載基板101a上に搭載された電子部品に電力が供給されず、フレキシブルケーブル108の誤接続による電子部品の破損を抑制することができる。
【0065】
上述したように、本実施形態の画像投影装置10では、フレキシブルケーブル108の配線層が左右対称に配置されているため、フレキシブルケーブル108の上下または左右を誤ってコネクタ部116に接続した場合にも、大電流が流れる配線層の太さを確保して、誤接続による断線の発生を抑制することが可能となる。
【0066】
また、ミラー搭載基板101aと電源搭載基板101bとをフレキシブルケーブル108で電気的に接続し、電源搭載基板101bにはミラー用電源部109が搭載されているため、発熱しやすいミラー用電源部109で生じた熱がデジタルミラーデバイス102に伝達することを防止でき、デジタルミラーデバイス102の温度上昇を抑制しながらも小型化および軽量化が可能となる。
【0067】
また、ミラー搭載基板101aには、デジタルミラーデバイス102に供給されるミラー駆動電圧を監視する電圧監視部107が搭載されていることで、フレキシブルケーブル108に断線や脱落などの不具合が生じた場合には、デジタルミラーデバイス102の駆動を停止して故障を防止することができる。
【0068】
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について
図5を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。
図5は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図5(a)は電源配線108aを接地配線108eと同じ幅で形成した例を示し、
図5(b)は電源配線108aをシングルエンド配線108bと同じ幅で形成した例を示している。
【0069】
図5(a)に示した例では、フレキシブルケーブル108の幅方向において、両端に接地配線108eが設けられ、接地配線108eの内側に隣接して複数本の電源配線108aが設けられている。また、シングルエンド配線108b,108dは、電源配線108aと差動配線108cの間に設けられている。また、フレキシブルケーブル108の幅方向において、中央領域に差動配線108cが複数本で設けられている。また、シングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cは第1の線幅で形成されており、電源配線108aと接地配線108eは第2の線幅で形成されている。
【0070】
図5(a)に示した例では、電源配線108aを複数本で構成することで、電源配線108a全体で供給できる電流量をさらに増加させることができる。電源配線108aの一部は、ミラー用電源部109の副電源部109cとデジタルミラーデバイス102が接続され、残りの電源配線108aでミラー用電源部109のDC/DCコンバータ109a,109bが接続される。
図5(a)では、接地配線108eを幅方向における両端に1本ずつ設けた例を示しているが、接地配線108eを両端に複数本ずつ設けて、合計4本以上設けるとしてもよい。
【0071】
図5(b)に示した例でも、電源配線108a、シングルエンド配線108b,108d、差動配線108c、接地配線108eの配置は
図5(a)に示した例と同様である。しかし、電源配線108a、シングルエンド配線108b,108dおよび差動配線108cは第1の線幅で形成されており、接地配線108eは第2の線幅で形成されている。
図5(b)に示した例でも、電源配線108aを複数本で構成することで、電源配線108a全体で供給できる電流量を増加させることができる。
【0072】
上述したように本実施形態の画像投影装置10でも、フレキシブルケーブル108の各配線は、配線層の太さが左右対称となるように配置されている。これにより、フレキシブルケーブル108の上下または左右を誤ってコネクタに接続した場合にも、大電流が流れる電源配線108aと接地配線108eの太さを確保して、誤接続により細い配線に大電流が流れて断線が発生することを抑制することが可能となる。
【0073】
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について
図6を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。
図6は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す模式図であり、
図6(a)は電源配線108aを左右対称に配置した例を示し、
図6(b)は電源配線108aを幅方向における一方に偏らせて配置した例を示している。本実施形態では差動配線108cを設けない点が第1実施形態および第2実施形態と異なっている。
【0074】
図6(a)に示した例では、フレキシブルケーブル108の幅方向において、両端に接地配線108eが設けられ、接地配線108eの内側に隣接して複数本の電源配線108aが設けられている。また、電源配線108aの内側にシングルエンド配線108bが設けられている。また、電源配線108aとシングルエンド配線108bは第1の線幅で形成されており、接地配線108eは第2の線幅で形成されている。
【0075】
図6(b)に示した例では、フレキシブルケーブル108の幅方向において、両端に接地配線108eが設けられ、接地配線108eの内側に隣接して複数本の電源配線108aとシングルエンド配線108bが設けられている。また、電源配線108aとシングルエンド配線108bは第1の線幅で形成されており、接地配線108eは第2の線幅で形成されている。
【0076】
図6(a)(b)に示した例でも、電源配線108aを複数本で構成することで、電源配線108a全体で供給できる電流量を増加させることができる。また、電源配線108aとシングルエンド配線108bは同じ第1の線幅で形成されているため、許容電流と特性インピーダンスは同じである。したがって、フレキシブルケーブル108の上下または左右を誤ってコネクタに接続した場合にも、大電流が流れる電源配線108aと接地配線108eの太さを確保して、誤接続により細い配線に大電流が流れて断線が発生することを抑制することが可能となる。また、各配線の特性インピーダンスも左右対称とされているため、誤接続により信号伝達特性に劣化が生じることも防止できる。
【0077】
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について
図7,
図8を用いて説明する。第1実施形態と重複する内容は説明を省略する。
図7は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル108の構造を示す平面図である。本実施形態のフレキシブルケーブル108は、電源配線108aと、シングルエンド配線108b,108dと、接地配線108eを備え、両端部分に切欠部108fが形成されている。
【0078】
図7に示したように、フレキシブルケーブル108の幅方向において、両端に接地配線108eが設けられ、接地配線108eの内側に隣接して複数本の電源配線108aが設けられている。また、シングルエンド配線108b,108dは、電源配線108aと差動配線108cの間に設けられている。電源配線108a、シングルエンド配線108b,108dおよび接地配線108eは、それぞれフレキシブルケーブル108の両端において端子部が形成されており、端子部は全ての配線において同一線幅で形成されており、同一間隔で配置されている。
【0079】
本実施形態では、シングルエンド配線108b,108dは、端子部を除いてフレキシブルケーブル108の長手方向に第1の線幅で形成されている。電源配線108aは、第1の線幅よりも幅広の第2の線幅で形成されており、両端では2つの端子部を含んでいる。つまり、電源配線108aは、2本の隣り合うシングルエンド配線108b,108dの間を接続して幅広にした形状とされている。接地配線108eは、第2の線幅よりも幅広の第3の線幅で形成されている。
【0080】
ここで、各配線の具体的な設定例としては、端子部の幅として0.35mmでピッチが0.5mm、シングルエンド配線108b,108dの線幅(第1の線幅)として0.25~0.35mm、電源配線108aの線幅(第2の線幅)として0.75~0.85mm、接地配線108eの線幅(第3の線幅)として3.5mm等が挙げられる。
【0081】
切欠部108fは、フレキシブルケーブル108の両端において、回転対称の位置が切り欠いて形成された部位であり、フレキシブルケーブル108を構成する端子部、配線および端子部が取り除かれている。また切欠部108fは、フレキシブルケーブル108の幅方向において中央以外の位置に形成されている。
図7に示すように、切欠部108fは複数の端子部に相当する幅で、フレキシブルケーブル108の長手方向に沿って切り欠かれている。切欠部108fの幅としては、例えば2.0mmが挙げられる。
【0082】
図8は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル108とコネクタ部116a,116bとの接続を示す模式図である。
図8(a)に示すように、ミラー搭載基板101aにはコネクタ部116aが搭載され、電源搭載基板101bにはコネクタ部116bが搭載されている。また、コネクタ部116a,116bには、切欠部108fに対応した位置に位置決めリブ117a,117bが設けられている。
【0083】
コネクタ部116a,116bは、それぞれミラー搭載基板101aおよび電源搭載基板101b上に形成されている配線と、フレキシブルケーブル108を電気的に接続するための部品であり、フレキシブルケーブル108の端子部が挿入される。
【0084】
位置決めリブ117a,117bは、奥行方向に沿ってコネクタ部116a,116b内に形成された壁状部分であり、前面端がコネクタ部116a,116bの開口部内に配置される構造、または開口部から露出する構造を有している。また、位置決めリブ117a,117bは、挿入されるフレキシブルケーブル108の切欠部108fに対応した位置に、切欠部108fよりも奥行きと幅がわずかに小さく形成されている。
【0085】
図8(b)はフレキシブルケーブル108をコネクタ部116a,116bに挿入する前の状態を模式的に示し、
図8(c)はフレキシブルケーブル108をコネクタ部116a,116bに挿入した状態を模式的に示している。
図8(b)(c)に示したように、位置決めリブ117a,117bは、切欠部108fに対応した位置に形成されているため、フレキシブルケーブル108の端子部をコネクタ部116a,116bに挿入するだけで正確に位置決めを行うことができる。リブの開口部から露出した場合は位置決めをより容易に行うことができる。
【0086】
また、切欠部108fは中央以外の位置に回転対称で設けられているため、表裏面を誤ってフレキシブルケーブル108をコネクタ部116a,116bに挿入しようとすると、位置決めリブ117a,117bがフレキシブルケーブル108と干渉する。これにより、フレキシブルケーブル108の表裏面を誤った接続を防止することができる。また、位置決めリブ117a,117bと切欠部108fの位置が異なることは、挿入前の段階で容易に視認できるため、誤ったフレキシブルケーブル108を無理にコネクタ部116a,116baに押し込んでフレキシブルケーブル108が破損することを防止できる。
【0087】
また、フレキシブルケーブル108の配線は、第1実施形態から第3実施形態で示したように回転対称に形成されているため、フレキシブルケーブル108のどちらの端部を挿入しても電力供給と信号伝達を行うことができる。
【0088】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0089】
100…車両用灯具
10…画像投影装置
20…光源部
30…リフレクタ
40…投影レンズ
50…ヒートシンク
101a…ミラー搭載基板
101b…電源搭載基板
102…デジタルミラーデバイス
103…温度センサ部
104…ミラー制御部
105…フラッシュメモリ
106…ミラー制御部用電源部
107…電圧監視部
108…フレキシブルケーブル
108a…電源配線
108b,108d…シングルエンド配線
108c…差動配線
108e…接地配線
108f…切欠部
109…ミラー用電源部
109a,109b…DC/DCコンバータ
109c…副電源部
110…制御マイコン
111…電圧調整部
112…マイコン用電源部
113…デシリアライザ
114…冷却用電源部
115,116a,116b…コネクタ部
117a,117b…位置決めリブ