JP7451325B2 - 画像投影装置および車両用灯具 - Google Patents

Description

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。

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。

特開２０２０－０５５５１９号公報

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。

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構造にすると、フレキシブルケーブル接続時に静電気が生じて回路基板上の電子部品にダメージを与える可能性が生じる。そこで、回路基板上の配線に静電気から電子備品を保護するための保護素子を接続する必要がある。

図９は、回路基板上の配線パターンと保護素子を示した模式図である。回路基板上には、フレキシブルケーブルが接続されるコネクタ部が搭載されており、コネクタ部を介して回路基板上の配線パターンとフレキシブルケーブルの配線とが電気的に接続されている。回路基板上の配線パターンには、接地配線パターン１や信号配線パターン２が形成されており、信号配線パターン２には静電保護素子３が搭載されている。

このような配線パターンを備える回路基板では、フレキシブルケーブルの接続時にコネクタ部から静電気が流れ込んでも、信号配線パターン２から接地配線パターン１にサージ電流を逃がすことができる。これにより、フレキシブルケーブル接続時の静電気による電子部品の損傷を防止できる。

しかし、画像投影装置ではデジタルミラーデバイスを駆動するための配線パターンの本数が多いため、搭載される静電保護素子３の数も多くなる。したがって、回路基板上において配線パターンの密度を低減して、静電保護素子３を搭載する領域を確保する必要があり、回路基板の小型化が困難になる。

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を接続する際にも電子部品を静電気から保護することができ、かつ回路基板の小型化を図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。

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、前記ミラー搭載基板および前記電源搭載基板には、前記フレキシブルケーブルと電気的に接続された信号配線パターンが形成されており、複数の前記信号配線パターンに一括して接続される静電保護素子を備え、前記静電保護素子は、前記信号配線パターンに接続される複数の信号配線端子と、接地電位に接続される接地端子を備え、前記接地端子は、前記信号配線端子の間に配置されており、前記接地端子および前記信号配線端子は、前記信号配線パターンの延伸方向と交差する方向に一列に並んで設けられていることを特徴とする。

このような本発明の画像投影装置では、静電保護素子を複数の信号配線パターンに対して一括して接続するため、信号配線パターンの密度を高めてミラー搭載基板および電源搭載基板の小型化を図り、かつフレキシブルケーブルを接続する際にもミラー搭載基板上および電源搭載基板上に搭載された電子部品を静電気から保護することができる。

また、本発明の一態様では、前記静電保護素子は、前記信号配線パターンの本数に対応した複数のダイオードを含む。

また、本発明の一態様では、前記静電保護素子は、前記信号配線パターンに並列接続されたツェナーダイオードを含む。

また、本発明の一態様では、前記ミラー搭載基板および前記電源搭載基板は、前記信号配線パターンが形成された表面と、接地配線パターンが形成された裏面を備え、前記裏面から前記表面まで貫通したスルーホールにより、前記接地配線パターンが前記表面まで延長されており、前記信号配線パターンは、前記スルーホールを避けて屈曲して形成されている。

また、本発明の一態様では、複数の前記信号配線端子は、前記接地端子に対して対称に配置されている。

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。

本発明では、フレキシブルケーブルを接続する際にも電子部品を静電気から保護することができ、かつ回路基板の小型化を図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。

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。 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。 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。 第１実施形態に係るフレキシブルケーブル１０８の構造例を示す模式図である。 ミラー搭載基板１０１ａ上と電源搭載基板１０１ｂ上に形成されている配線パターン毎に静電保護素子１２０を配置した場合を示す模式図である。 第１実施形態に係る画像投影装置１０の静電保護素子１２２を用いたサージ対策を示す部分拡大図である。 第１実施形態に係る静電保護素子１２２の構成例を示す図であり、図７（ａ）はパッケージ外観と端子を示す模式平面図であり、図７（ｂ）は等価回路図である。 第２実施形態に係る画像投影装置１０を示す図であり、図８（ａ）はミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂをフレキシブルケーブル１０８で接続した状態を示す部分拡大写真であり、図８（ｂ）は図８（ａ）における静電保護素子１２２周辺の部分拡大図である。 回路基板上の配線パターンと保護素子を示した模式図である。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３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１１５，１１６を備えている。

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。

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１１５，１１６が搭載されている。

デジタルミラーデバイス１０２は、微小なミラー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。

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。

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。

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。

ミラー制御部用電源部１０６は、電圧調整部１１１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、電圧調整部１１１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。

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。

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。

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，－１０Ｖ等が挙げられる。

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１１６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。

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に画像情報を伝達し、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。

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。

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ＤＣ１２Ｖが供給されて、ＤＣ６Ｖと３．３Ｖ等を出力する。

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。

デシリアライザ１１３は、コネクタ部１１６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。

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。

コネクタ部１１５，１１６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１１６を介してミラー制御部１０４および制御マイコン１１０と外部の間で制御信号および情報が伝達される。

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。

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。

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。

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）変動への応答性能は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。

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。

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１１６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ミラー制御部１０４に伝達するために、電源搭載基板１０１ｂに搭載される。

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。インターフェイス電源は光源のＬＥＤを駆動する外部機器（ＬＤＭ：ＬＥＤ Ｄｒｉｖｅｒ Ｍｏｄｕｌｅ）を制御する際の入出力信号用電源である。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。

ミラー用電源部１０９と電圧調整部１１１は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータと、複数のシリーズレギュレータを備えており、フレキシブルケーブル１０８を介して出力する電圧を調整する。電圧調整部１１１は、外部から供給された１２Ｖを一段目のＤＣ／ＤＣコンバータで２０Ｖまで昇圧し、二段目のＤＣ／ＤＣコンバータで６Ｖに降圧して出力する。二段目のＤＣ／ＤＣコンバータからの出力は、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、一部が電圧調整部１１１のシリーズレギュレータとミラー用電源部１０９に供給される。電圧調整部１１１に含まれるシリーズレギュレータでは、６Ｖを３．３Ｖに変換してミラー用電源部１０９に供給する。ミラー用電源部１０９では、供給された６Ｖと３．３Ｖから１６Ｖ，８．５Ｖ，－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。

ミラー用電源部１０９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。

図４は、本実施形態に係るフレキシブルケーブル１０８の構造例を示す模式図である。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）で形成されている。

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、電圧調整部１１１の二段目のＤＣ／ＤＣコンバータとミラー制御部用電源部１０６とを電気的に接続する配線である。電圧調整部１１１のＤＣ／ＤＣコンバータ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５００ｍＡ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。

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。

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。

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１１１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５００ｍＡ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。

図５は、ミラー搭載基板１０１ａ上と電源搭載基板１０１ｂ上に形成されている配線パターン（図示省略）毎に静電保護素子１２０を配置した場合を示す模式図である。図５に示したように、静電保護素子１２０を配線パターン毎に配置すると、ミラー搭載基板１０１ａ上と電源搭載基板１０１ｂ上に搭載される保護素子の個数が多くなり、小型化が困難である。

図６は、本実施形態に係る画像投影装置１０の静電保護素子１２２を用いたサージ対策を示す部分拡大図である。図６に示した例では差動配線１０８ｃの図示を省略している。また、図６ではミラー搭載基板１０１ａのうちフレキシブルケーブル１０８が接続された領域近辺のみを拡大して示している。また、ミラー搭載基板１０１ａのみを拡大して示しているが、電源搭載基板１０１ｂでも同様の構造を備えている。
図６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上の周縁部にコネクタ部１１７が搭載されており、ミラー搭載基板１０１ａ上に形成された電源配線パターン１２１ａ、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄ、接地配線パターン１２１ｅにコネクタ部１１７が電気的に接続されている。信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄ上には、それぞれ静電保護素子１２２が搭載されている。
図６に示すように、フレキシブルケーブル１０８がコネクタ部１１７に挿入されて固定されることで、電源配線１０８ａ、シングルエンド配線１０８ｂ，１０８ｄおよび接地配線１０８ｅはコネクタ部１１７を介してそれぞれ電源配線パターン１２１ａ、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄ、接地配線パターン１２１ｅと電気的に接続される。

電源配線パターン１２１ａは、フレキシブルケーブル１０８の電源配線１０８ａと接続されて、ミラー搭載基板１０１ａ上に搭載されたミラー制御部用電源部１０６およびデジタルミラーデバイス１０２に対して、ミラー用電源部１０９および電圧調整部１１１から電力を供給する配線パターンである。信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄは、シングルエンド配線１０８ｂ，１０８ｄと接続されて、ミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂとの間での電気信号を伝達する配線パターンである。接地配線パターン１２１ｅは、フレキシブルケーブル１０８の接地配線１０８ｅと接続されて接地電位が供給される配線パターンであり、ミラー搭載基板１０１ａ上に搭載される電子部品に対して接地電位を供給する。

静電保護素子１２２は、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄに含まれる複数の配線パターンに一括して接続された電子部品であり、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄにサージ電流が流れた場合にはサージ電流を接地電位に逃し、ミラー搭載基板１０１ａ上に搭載された電子部品を保護する。図６では信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄに含まれる配線パターンを４本として、４本の配線パターンを一括して一つの静電保護素子１２２で保護する例を示しているが、一つの静電保護素子１２２が接続される配線パターンの本数は限定されない。

図７は、本実施形態に係る静電保護素子１２２の構成例を示す図であり、図７（ａ）はパッケージ外観と端子を示す模式平面図であり、図７（ｂ）は等価回路図である。図７（ａ）に示したように、静電保護素子１２２にはＤ１＋端子、Ｄ１－端子、ＧＮＤ端子、Ｄ２＋端子、Ｄ２－端子が一列に並んで設けられている。また、ＧＮＤ端子はＤ１－端子とＤ２＋端子の間に設けられている。静電保護素子１２２の形状とサイズは限定されないが、例えばＤ１＋端子、Ｄ１－端子、ＧＮＤ端子、Ｄ２＋端子、Ｄ２－端子を０．５ｍｍピッチで配置した横３～４ｍｍ縦２～３ｍｍ程度のものを用いることができる。

静電保護素子１２２には、図７（ｂ）に示した等価回路のように複数のダイオードとツェナーダイオードが含まれており、直列接続された２つのダイオードが４組並列接続され、１つのツェナーダイオードも並列に接続されている。直列接続されたダイオードのカソード側はツェナーダイオードのカソード側に接続され、アノード側がＧＮＤ端子に接続されて接地電位とされている。また、直列接続された二つのダイオードの中間はそれぞれＤ１＋端子，Ｄ１－端子，Ｄ２＋端子，Ｄ２－端子に接続されている。ここで、Ｄ１＋端子，Ｄ１－端子，Ｄ２＋端子およびＤ２－端子は、信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄに接続される端子であり、本発明における信号配線端子に相当している。

ツェナーダイオードのアノード側はＧＮＤ端子に接続されて接地電位とされており、カソード側は直列接続されたダイオードのカソード側に接続されている。ここで、ＧＮＤ端子は接地電位に接続されるため本発明における接地端子に相当している。また、ＧＮＤ端子が接続される接地配線パターンは、接地配線１０８ｅが接続される接地配線パターン１２１ｅとは別に形成しておくことが好ましい。

ミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂ上では、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄに含まれている配線パターンそれぞれにＤ１＋端子，Ｄ１－端子，Ｄ２＋端子，Ｄ２－端子が接続され、後述するミラー搭載基板１０１ａ上のＧＮＤ１端子およびＧＮＤ２端子にＧＮＤ端子が接続される。これにより、画像投影装置１０の使用時には、フレキシブルケーブル１０８、コネクタ部１１７および信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄを介して電子部品に信号が伝達される。コネクタ部１１７側にツェナーダイオードの降伏電圧を超えたサージ電圧が印加された場合には、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄからＤ１＋端子，Ｄ１－端子，Ｄ２＋端子，Ｄ２－端子、ダイオード、ツェナーダイオードおよびＧＮＤ端子を介して接地電位にサージ電流が流れる。

これにより、ミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂとを別体で形成してフレキシブルケーブル１０８で両者間を接続し、デジタルミラーデバイス１０２の温度上昇を抑制しながら、フレキシブルケーブル１０８を接続する際の静電気等から電子部品を保護することができ、かつ回路基板の小型化を図ることが可能となる。静電保護素子１２２は、複数の配線パターンに対して一括して接続されるため、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄの密度を高めてミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂをさらに小型化することができる。

また、静電保護素子１２２には信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄの本数に対応した複数のダイオードを含んでおり、配線パターン毎にダイオードを並列接続している。これにより、コンデンサを用いる静電対策よりも信号波形の劣化を抑制でき、画像投影装置１０のように高速動作する電子機器においても用いることができる。

また、静電保護素子１２２には信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄに並列接続されたツェナーダイオードを含んでおり、ツェナーダイオードは複数のダイオードに並列接続されている。これにより、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄにおける複数の配線パターンに対して一つのツェナーダイオードで静電対策することができ、静電保護素子１２２を小型化して実装面積を減少させ、ミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂをさらに小型化することができる。

また、静電保護素子１２２に含まれるＤ１＋端子，Ｄ１－端子，Ｄ２＋端子，Ｄ２－端子）間にＧＮＤ端子が配置されることで端子配列が左右対称になり、信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄに搭載する際の誤接続を防止することができる。

以上に述べたように、本実施形態の画像投影装置１０では、静電保護素子１２２を複数の信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄに対して一括して接続するため、信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄの密度を高めてミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂの小型化を図り、かつフレキシブルケーブル１０８を接続する際にもミラー搭載基板１０１ａ上および電源搭載基板１０１ｂ上に搭載された電子部品を保護することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図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８は、本実施形態に係る画像投影装置１０を示す図であり、図８（ａ）はミラー搭載基板１０１ａと電源搭載基板１０１ｂをフレキシブルケーブル１０８で接続した状態を示す部分拡大写真であり、図８（ｂ）は図８（ａ）における静電保護素子１２２周辺の部分拡大図である。

図８（ａ）に示した例では、フレキシブルケーブル１０８には３９本のシングルエンド配線１０８ｂ，１０８ｄが含まれており、ミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂにもそれぞれ３０本の信号配線パターン１２１ｂ，１２１ｄが形成されている。静電保護素子１２２として図７に示したものを用い、４本の配線パターン毎に静電保護素子１２２を搭載するため、静電保護素子１２２はミラー搭載基板１０１ａ上と電源搭載基板１０１ｂ上にそれぞれ１０個ずつ搭載されている。

本実施形態では図８（ｂ）に示したように、ミラー搭載基板１０１ａ上に信号配線パターン１２１ｂ１，１２１ｂ２，１２１ｂ３，１２１ｂ４と接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２が形成されている。接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２は、信号配線パターン１２１ｂ２と１２１ｂ３の間に形成されており、信号配線パターン１２１ｂよりも線幅が大きく、端部において略円形状に形成されている。静電保護素子１２２のＤ１＋端子，Ｄ１－端子，ＧＮＤ端子，Ｄ２＋端子およびＤ２－端子は、それぞれ信号配線パターン１２１ｂ１，１２１ｂ２、接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２、信号配線パターン１２１ｂ３，１２１ｂ４に接続されている。

静電保護素子１２２のＤ１＋端子，Ｄ１－端子，ＧＮＤ端子，Ｄ２＋端子およびＤ２－端子は、同一ピッチで配置されているため、信号配線パターン１２１ｂ１，１２１ｂ２，１２１ｂ３，１２１ｂ４は、接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２の端部における円形状を避けるように屈曲したパターンとして形成されている。

ミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂには、接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２の端部における円形状部分にスルーホールが形成されており、裏面側と表面側に形成された接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２が電気的に接続されている。このように、スルーホールを用いて接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２を裏面側から表面側にまで延長することで、複数の静電保護素子１２２に対して接地電位を供給することができる。

図９に示したような１本の信号配線パターン２に１つの静電保護素子３を搭載する場合には、接地配線パターン１から静電保護素子３までの幅を２ｍｍとすると、３９個の接地配線パターン１と静電保護素子３を用いて７８ｍｍも幅が必要である。

しかし本実施形態の画像投影装置１０では、図８（ａ）（ｂ）に示したように、４本の信号配線パターン１２１ｂ１，１２１ｂ２，１２１ｂ３，１２１ｂ４に対して、スルーホールを用いて接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２を設け、１つの静電保護素子１２２で静電対策をしている。このとき、４本の信号配線パターン１２１ｂを保護するために必要な幅は、静電保護素子１２２の幅と同じ３～４ｍｍで足りる。したがって、１０個の静電保護素子１２２を搭載するのに必要な幅は３０～４０ｍｍとなり、信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄの密度を高くして、ミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂの小型化を図ることができる。

また、図８（ｂ）に示した例では、接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２を上下２か所に設けていることから、静電保護素子１２２の上下を誤って搭載した場合でも、確実に接地電位をＧＮＤ端子に供給して信号配線パターン１２１ｂを保護することができる。

本実施形態の画像投影装置１０でも、静電保護素子１２２を複数の信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄに対して一括して接続するため、信号配線パターン１２１ｂ、１２１ｄの密度を高めてミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂの小型化を図り、かつフレキシブルケーブル１０８を接続する際にもミラー搭載基板１０１ａ上および電源搭載基板１０１ｂ上に搭載された電子部品を保護することができる。また、接地配線パターンＧＮＤ１，ＧＮＤ２を裏面側から表面側にスルーホールで延長することで、静電保護素子１２２の搭載面積を小さくして、さらにミラー搭載基板１０１ａおよび電源搭載基板１０１ｂの小型化を図ることができる。

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。

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
６０…投影面
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
１０９…ミラー用電源部
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
１１５，１１６，１１７…コネクタ部
１２０…静電保護素子
１２１ａ…電源配線パターン
１２１ｂ，１２１ｄ…信号配線パターン
１２１ｅ，ＧＮＤ１，ＧＮＤ２…接地配線パターン
１２２…静電保護素子

Claims (6)

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、
   前記ミラー搭載基板および前記電源搭載基板には、前記フレキシブルケーブルと電気的に接続された信号配線パターンが形成されており、
   複数の前記信号配線パターンに一括して接続される静電保護素子を備え、
   前記静電保護素子は、前記信号配線パターンに接続される複数の信号配線端子と、接地電位に接続される接地端子を備え、
   前記接地端子は、前記信号配線端子の間に配置されており、
   前記接地端子および前記信号配線端子は、前記信号配線パターンの延伸方向と交差する方向に一列に並んで設けられていることを特徴とする画像投影装置。
2. 請求項１に記載の画像投影装置であって、
   前記ミラー搭載基板および前記電源搭載基板は、前記信号配線パターンが形成された表面と、接地配線パターンが形成された裏面を備え、
   前記裏面から前記表面まで貫通したスルーホールにより、前記接地配線パターンが前記表面まで延長されており、
   前記信号配線パターンは、前記スルーホールを避けて屈曲して形成されていることを特徴とする画像投影装置。
3. 請求項１または２に記載の画像投影装置であって、
   複数の前記信号配線端子は、前記接地端子に対して対称に配置されていることを特徴とする画像投影装置。
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、
   前記静電保護素子は、前記信号配線パターンの本数に対応した複数のダイオードを含むことを特徴とする画像投影装置。
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、
   前記静電保護素子は、前記信号配線パターンに並列接続されたツェナーダイオードを含むことを特徴とする画像投影装置。
6. 請求項１から５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。