DE112014004075T5

DE112014004075T5 - Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112014004075T5
Application number: DE112014004075.4T
Authority: DE
Inventors: Tatsuya Sasaki
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-05
Filing date: 2014-09-02
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-09-03
Also published as: US9766452B2; KR20160039675A; DE112014004075B4; JP2015052656A; KR101704366B1; JP6111940B2; US20160202472A1; WO2015033549A1

Abstract

Eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung beinhaltet einen Schrittmotor (40), welcher eine Drehung ausgibt, um eine optische Position (Po) eines Reflexionsspiegels (32) einzustellen, eine Null-Detektionseinheit (S101–S103), welche einen Nullposition durch die Drehung des Schrittmotors in einer Rückkehr-zu-Null-Richtung (Dx) detektiert, eine Anfangseinstellungseinheit (S104–S106), welche die optische Position basierend auf der Nullposition durch die Drehung des Schrittmotors in einer Weg-von-Null-Richtung (Dy) auf eine Anfangsposition (Poi) einstellt, und eine Benutzereinstellungseinheit (S107–S110), welche nach der Einstellung der Anfangsposition die optische Position basierend auf der Nullposition als Antwort auf einen Befehl von dem Fahrzeugbenutzer auf eine Befehlsposition (Poo) einstellt. Die Null-Detektionseinheit stellt eine höhere Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors als die Benutzereinstellungseinheit ein, und sie stellt ein niedrigeres Ausgangsdrehmoment als die Benutzereinstellungseinheit ein.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Erfindung ist auf der am 05. September 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-184399 basiert, deren Offenbarung durch Bezugnahme hiervon Bestandteil wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung (nachstehend als die „Fahrzeug-HUD-Vorrichtung” bezeichnet).
STAND DER TECHNIK
Es ist üblicherweise eine Fahrzeug-HUD-Vorrichtung bekannt, welche ein Display-Lichtbild, welches von einem Projektor projiziert und von einem Reflexionsspiegels reflektiert wird, als ein virtuelles Bild anzeigt. Wenn der Reflexionsspiegel auf diese Weise verwendet wird, kann der für die in einem Fahrzeug angebrachte HUD-Vorrichtung benötigte Bauraum reduziert werden
Eine in Patentliteratur 1 offenbarte Fahrzeug-HUD-Vorrichtung, ist konfiguriert, sodass die Drehung eines Schrittmotors ausgegeben wird, um die optische Position eines Reflexionsspiegels einzustellen, und dass die ausgegebene Drehgeschwindigkeit durch einen Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus reduziert wird und dann an den Reflexionsspiegel übertragen wird. Insbesondere werden bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Fahrzeug-HUD-Vorrichtung ein Anzeigebereich zum Ermöglichen eines Benutzers des Fahrzeugs, das virtuelle Bild zu sehen, und ein Rückstellbereich zum Hindern des Fahrzeugbenutzers daran, das virtuelle Bild zu sehen, als die gegenseitig fortlaufende Bereiche, innerhalb welchen der Schrittmotor die optische Position des Reflexionsspiegels einstellt, eingestellt. Innerhalb des Rückstellbereichs stoppt ein Stopper-Mechanismus, welcher in dem Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus angeordnet ist, die Drehung des Reflexionsspiegels an einem dem Anzeigebereich gegenüberliegenden Ende.
Indessen gibt es bei einer typischen Fahrzeug-HUD-Vorrichtung Bedenken, dass ein Drehelement durch Fahrzeugvibration oder eine andere Störung in einem Drehungsübertragungspfad zwischen dem Schrittmotor und dem Reflexionsspiegel verschoben werden kann.
Im Lichte der obigen Umstände hat der Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Studien durchgeführt, um es einem Schrittmotor in einer zum Beispiel in Patentliteratur 1 beschriebenen Fahrzeug-HUD-Vorrichtung zu ermöglichen, eine Drehung in einer Rückkehr-zu-Null-Richtung für den Zweck eines Detektierens einer Nullposition an einem Ende des Rückstellbereichs, welches gegenüber dem Anzeigebereich liegt, auszugeben. Wenn die Nullposition in der obigen Weise detektiert wird, kann die optische Position des Reflexionsspiegels basierend auf der Nullposition, nach der Detektierung der Nullposition, innerhalb des Anzeigebereichs genau auf eine Anfangsposition eingestellt werden, indem der Schrittmotor veranlasst wird, eine in die Weg-von-Null-Richtung, welche eine der Rückkehr-zu-Null-Richtung entgegengesetzte Richtung ist, orientierte Drehung auszugeben. Ferner kann nach der Einstellung der Anfangsposition die optische Position des Reflexionsspiegels basierend auf der Nullposition innerhalb des Anzeigebereichs genau auf eine Befehlsposition eingestellt werden, indem der Schrittmotor veranlasst wird, eine Drehung als Antwort auf einen Befehl von dem Fahrzeugbenutzer auszugeben.
Jedoch ist es, um die Nullposition zu detektieren und die Anfangsposition einzustellen, notwendig, die Drehungsrichtung innerhalb des Rückstellbereichs zu ändern und dann die optische Position des Reflexionsspiegels in den Anzeigebereich zu ändern. Deshalb ist eine Zeitperiode, welche benötigt wird, die Anfangsposition zu bestimmen, lang. Infolgedessen kann an den Fahrzeugbenutzer ein unangenehmes Gefühl gegeben werden. Ferner wird die Nullposition detektiert, während die optische Position des Reflexionsspiegels von dem Stopper-Mechanismus gehalten wird. Deshalb können, wenn der Schrittmotor außer Schritt kommt, Zahnräder in dem Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus grob werden, ein unausstehliches Geräusch zu emittieren, was ein unangenehmes Gefühl an den Fahrzeugbenutzer gibt.
STAND-DER-TECHNIK-LITERATUR
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: JP 2011-209617 A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Lichte der obigen Umstände gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Komfort während der Benutzung einer Fahrzeug-HUD-Vorrichtung zu erhöhen.
Eine Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem Beispiel der vorliegenden Erfindung umfasst: einen Projektor, welcher ein Display-Lichtbild projiziert; ein optisches System, welches einen drehbaren Reflexionsspiegel beinhaltet, um das von dem Projektor projizierte Display-Lichtbild zu reflektieren, und das von dem Reflexionsspiegel reflektierte Display-Lichtbild als ein virtuelles Bild anzeigt; einen Schrittmotor, welcher eine Drehung ausgibt, um eine optische Position des Reflexionsspiegels einzustellen; einen Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus, welcher eine Vielzahl von Zahnrädern beinhaltet, um eine Geschwindigkeit der Drehung zu reduzieren, welche von dem Schrittmotor ausgegeben und an den Reflexionsspiegel übertragen wird; und ein Steuersystem, welches die Drehung des Schrittmotors steuert. Die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung stellt einen Anzeigebereich und einen Rückstellbereich als gegenseitig fortlaufende Bereiche eines Einstellens der optischen Position ein. Der Anzeigebereich ist ein Bereich, in welchem das virtuelle Bild für einen Fahrzeugbenutzer sichtbar ist. Der Rückstellbereich ist ein Bereich, in welchem der Fahrzeugbenutzer am Sehen des virtuellen Bildes gehindert ist. Die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung umfasst ferner einen Stopper-Mechanismus, welcher die optische Position auf einer Nullposition an einem Ende des Rückstellbereichs, welches gegenüber dem Anzeigebereich liegt, hält. Das Steuersystem beinhaltet: eine Null-Detektionseinheit, welche die Nullposition detektiert, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung in einer Rückkehr-zu-Null-Richtung auszugeben; eine Anfangseinstellungseinheit, welche, nachdem die Nullposition detektiert ist, die optische Position basierend auf der Nullposition auf eine Anfangsposition innerhalb des Anzeigebereichs einstellt, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung in einer Weg-von-Null-Richtung auszugeben, welche eine Richtung entgegengesetzt zu der Rückkehr-zu-Null-Richtung ist; und eine Benutzereinstellungseinheit, welche, nach der Einstellung der Anfangsposition, die optische Position basierend auf der Nullposition auf eine Befehlsposition innerhalb des Anzeigebereichs einstellt, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung als Antwort auf einen Befehl von dem Fahrzeugbenutzer auszugeben. Die Null-Detektionseinheit stellt die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors auf einen höheren Wert ein, als die Benutzereinstellungseinheit einstellt, und die Null-Detektionseinheit stellt ein Ausgangsdrehmoment auf einen niedrigeren Wert ein, als die Benutzereinstellungseinheit einstellt. Die Anfangseinstellungseinheit stellt die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors auf einen höheren Wert ein, als die Benutzereinstellungseinheit einstellt.
Gemäß dieser Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung ist, wenn die Anfangsposition eingestellt werden soll, nachdem die Nullposition detektiert ist, die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors höher, als wenn die Befehlsposition eingestellt wird. Dies macht es möglich, die für die Festlegung der Anfangsposition benötigte Zeit zu reduzieren. Ferner ist, wenn die Nullposition detektiert wird, während die optische Position des Reflexionsspiegels von dem Stopper-Mechanismus gehalten wird, das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors niedriger als, als wenn die Befehlsposition eingestellt wird. Deshalb kann in einem Drehungsübertragungspfad, über welchen ein niedriges Ausgangsdrehmoment von dem Schrittmotor zu dem Reflexionsspiegel übertragen wird, selbst wenn ineinandergreifende Zahnräder in dem Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus grob werden, wenn der Schrittmotor außer Schritt kommt, die Grobheit der ineinandergreifenden Zahnräder reduziert werden und eine Lautstärke des unerträglichen Geräuschs kann reduziert werden. Da, wie oben beschrieben, sowohl die für die Bestimmung der Anfangsposition benötigte Zeit als auch die Lautstärke des unerträglichen Geräuschs reduziert werden, kann die Möglichkeit eines Gebens eines unangenehmen Gefühls an den Fahrzeugbenutzer eliminiert werden. Es wird möglich, Komfort während der Benutzung der Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung zu erhöhen.
Ferner kann bei der oben beschriebenen Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung die Null-Detektionseinheit einen elektrischen Winkel eines Ansteuersignals, welches auf den Schrittmotor angewendet wird, um einen Wert ändern, welcher dem gesamten Einstellungsbereich (ΔPa) der optischen Position entspricht ist.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration entspricht, wenn die Nullposition detektiert werden soll, die Elektrischer-Winkel-Änderungsmenge des auf den Schrittmotor angewandten Ansteuersignals dem gesamten Einstellungsbereich für die optische Position des Reflexionsspiegels. Daher kann die Nullposition sicher erreicht werden, um die Nullposition genau zu detektieren, ungeachtet der optischen Position des Reflexionsspiegels. Infolgedessen können die Anfangsposition und die Befehlsposition auf der Basis der Nullposition genau eingestellt werden. Dies macht es möglich, eine Situation, in welcher ein unangenehmes Gefühl wegen einer ungenauen Einstellung der Anfangsposition oder der Befehlsposition einem Fahrzeugbenutzer gegeben wird, d. h. eine Situation, in welcher verminderter Komfort bereitgestellt wird, zu vermeiden. Ferner kann, insbesondere wenn die Abweichung von der Nullposition kleiner als zu Beginn einer Detektion ist, die Nullposition während der Wiederholung eines Außer-Schritt-Kommens detektiert werden, weil die optische Position des Reflexionsspiegels von dem Stopper-Mechanismus in einem frühen Stadium gehalten wird und der elektrische Winkel des Schrittmotors sich kontinuierlich ändert. In diesem Fall ist die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung, für welche ein niedriges Ausgangsdrehmoment eingestellt wird, fähig, die Lautstärke eines unerträglichen Geräuschs jedes Mal zu reduzieren, wenn der Schrittmotor außer Schritt kommt. Als ein Ergebnis trägt die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung bei, Komfort zu erhöhen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung, welche eine Ausgestaltung einer Fahrzeug-HUD-Vorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist ein schematisches Diagramm, welches veranschaulicht, wie ein virtuelles Bild von der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung in 1 angezeigt wird;
3 ist ein schematisches Diagramm, welches die optische Position eines in 1 gezeigten Reflexionsspiegels veranschaulicht;
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht, welche einen Schrittmotor und einen Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus, welche in 1 gezeigt sind, veranschaulicht;
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, welche den Schrittmotor und den Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus, welche in 1 gezeigt sind, veranschaulicht;
6 ist eine Kennliniendarstellung, welche ein auf den in 1 gezeigten Schrittmotor angewandtes Ansteuersignal veranschaulicht;
7 ist eine Draufsicht, welche einen Stopper-Zahnradteil des in 4 gezeigten Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus veranschaulicht;
8 ist eine Kennliniendarstellung, welche veranschaulicht, wie eine Elektrischer-Winkel-Steuerung über das in 6 gezeigte Ansteuersignal ausgeführt wird;
9 ist eine Kennliniendarstellung, welche veranschaulicht, wie eine Elektrischer-Winkel-Steuerung über das in 6 gezeigte Ansteuersignal ausgeführt wird;
10 ist eine Kennliniendarstellung, welche veranschaulicht, wie eine Elektrischer-Winkel-Steuerung über das in 6 gezeigte Ansteuersignal ausgeführt wird;
11 ist ein Flussdiagramm, welches veranschaulicht, wie eine Steuerung von einem in 1 gezeichneten Display-Steuerkreis ausgeführt wird;
12 ist ein Flussdiagramm, welches eine beispielhafte Modifikation von 11 zeigt;
13 ist ein schematisches Diagramm, welches eine beispielhafte Modifikation von 3 zeigt;
14 ist ein schematisches Diagramm, welches eine andere beispielhafte Modifikation von 3 zeigt;
15 ist ein schematisches Diagramm, welches noch eine andere beispielhafte Modifikation von 3 zeigt; und
16 ist ein Flussdiagramm, welches eine andere beispielhafte Modifikation von 11 zeigt.
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt beinhaltet eine Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel, welche in einem Fahrzeug angebracht werden soll, ein Gehäuse 10, einen Projektor 20, ein optisches System 30, einen Schrittmotor 40, einen Geschwindigkeitsreduzier-Mechanismus 50, einen Befehlsschalter 60 und ein Steuersystem 70.
Das Gehäuse 10, welches hohl ist, ist an einem Armaturenbrett 2 des Fahrzeugs angebracht, um die Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 und andere Elemente, zum Beispiel Elemente 20, 30, 40, 50, aufzunehmen. Das Gehäuse 10 hat ein lichtdurchlässiges, emittierendes Fenster 14. Das emittierende Fenster 14 ist an einer Stelle angeordnet, welche vertikal einer Windschutzscheibe 4 gegenüber liegt, welche an der Front eines Fahrersitzes des Fahrzeugs befestigt ist.
Der Projektor 20 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein lichtdurchlässiges Flüssigkristallfeld oder ein organisches EL-Feld und mit einem Display-Bildschirm 22 versehen. Wenn der Display-Bildschirm 22 durch eine eingebaute Hintergrundbeleuchtung (nicht gezeigt) transilluminiert wird, projiziert der Projektor 20 ein Lichtbild 6, welches auf dem Display-Bildschirm 22 angezeigt wird. Das Display-Lichtbild 6 des Projektors 20 übermittelt fahrzeugbezogene Informationen betreffend einen Fahrzeugfahrbetrieb oder einen Fahrzeugzustand, wie beispielsweise eine Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation und eine Navigationsinformation, welche beispielhaft in 2 gezeigt sind. Das Display-Lichtbild 6 des Projektors 20 kann physikalische Mengeninformationen, wie beispielsweise eine Verbleibende-Brennstoffmengen-Information und eine Kühlwassertemperaturinformation, und Informationen über die Außenseite des Fahrzeugs, wie beispielsweise eine Verkehrsbedingungsinformation und eine Sicherheitsstatusinformation, übertragen.
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das optische System 30 einen Reflexionsspiegel 32 und ein Vielzahl anderer optischer Elemente (abgesehen von dem Reflexionsspiegel 32 sind andere optische Elemente nicht gezeigt). Der Reflexionsspiegel 32 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein konkaver Spiegel, welcher eine gleichmäßig gekrümmte konkave Reflexionsoberfläche 34 hat. Der Reflexionsspiegel 32 vergrößert das Display-Lichtbild, welches von dem Projektor 20 projiziert wird und direkt oder indirekt auf die Reflexionsoberfläche 34 einfallend ist, und reflektiert das vergrößerte Lichtbild 6 auf das emittierende Fenster 14. Das von dem Reflexionsspiegel 32 reflektierte Display-Lichtbild 6 wird auf die Windschutzscheibe 4 des Fahrzeugs durch das emittierende Fenster 14 projiziert, um vor der Windschutzscheibe 4 ein Bild zu formen. Als ein Ergebnis werden die von dem Display-Lichtbild 6 des Projektors 20 übertragenen fahrzeugbezogenen Informationen, wie in 2 gezeigt, als ein virtuelles Bild angezeigt, welches von einem Fahrzeugbenutzer 5 in dem Fahrersitz des Fahrzeugs gesehen wird.
Wie in 1 gezeigt beinhaltet der Reflexionsspiegel 32 eine Drehwelle 38, welche drehbar von dem Gehäuse 10 gestützt ist. Wenn die Drehwelle 38 sich dreht, wird die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 um die Drehwelle 38 herum eingestellt. Dies veranlasst die Virtuelles-Bild-Position Pv des Display-Lichtbildes 6, sich in einer Oben-unten-Richtung des Fahrzeugs zu bewegen, wie in 2 dargestellt. In diesem Falle ist die Virtuelles-Bild-Position Pv, welche durch eine durchgezogene Linie in 2 angegeben ist, eine untere Grenzposition Pvl, an welcher das Display-Lichtbild 6 von dem Fahrzeugbenutzer 5 gesehen werden kann. Indessen ist die Virtuelles-Bild-Position Pv, welche in 2 durch eine gestrichelte Linie angegeben ist, eine obere Grenzposition Pvu, an welcher das Display-Lichtbild 6 von dem Fahrzeugbenutzer 5 gesehen werden kann. Ein in 3 gezeigter Anzeigebereich ΔPod wird dann für den Reflexionsspiegel 32 als ein Einstellungsbereich für die optische Position Po entsprechend einem Bereich zwischen den Grenzpositionen Pvl, Pvu eingestellt. Dies ermöglicht es dem Fahrzeugbenutzer 5, das Display-Lichtbild 6 innerhalb des Anzeigebereichs ΔPod zu sehen.
Zudem werden in 3 gezeigte Rückstellbereiche ΔPol, ΔPou für den Reflexionsspiegel 32 als Optische-Position-Po-Einstellungsbereiche eingestellt, welche den Anzeigebereich ΔPod einpferchen. Dies hindert den Fahrzeugbenutzer 5 daran, das Display-Lichtbild 6 innerhalb der Rückstellbereiche ΔPol, ΔPou zu sehen.
Insbesondere ist der untere Rückstellbereich ΔPol anschließend an eines von beiden Enden des Anzeigebereichs ΔPod, welches der unteren Grenzposition Pvl entspricht. Eine Nullposition Poz wird auf eines von beiden Enden des unteren Rückstellbereichs ΔPol, welches gegenüber dem Anzeigebereich ΔPod liegt, eingestellt. Indessen ist der obere Rückstellbereich ΔPou an eines von beiden Enden des Anzeigebereichs ΔPod anschließend, welches der oberen Grenzposition Pvu entspricht. Eine Rückkehrposition Por wird auf eines von beiden Enden des oberen Rückstellbereichs ΔPou, welches gegenüber dem Anzeigebereich ΔPod liegt, eingestellt. Wenn die oben beschriebene Konfiguration angewandt wird, fällt der gesamte Einstellungsbereich ΔPa der optischen Position Po mit einem Bereich zwischen der Nullposition Poz und der Rückkehrposition Por zusammen (d. h., ΔPol + ΔPod + ΔPou).
Wie in 4 und 5 dargestellt, ist der Schrittmotor 40 ein Permanentmagnetmotor, welcher eine Klauenpol-Struktur hat. Der Schrittmotor 40 hat eine Ummantelung 46, einen Rotor 41 und Statoren 44, 45. Die Ummantelung 46, welche hohl ist, wird von dem Gehäuse 10 (siehe 1) gehalten, um die anderen Elemente 41, 44, 45 des Schrittmotors 40 aufzunehmen. Der Rotor 41 wird von einem Magnetrotor 43 gebildet, welcher um den äußeren Umfang einer Motorwelle 42 herum montiert ist. Die Motorwelle 42 wird drehbar von der Ummantelung 46 gestützt. Die Motorwelle 42 dreht sich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx und in einer Weg-von-Null-Richtung Dy, welche in 5 gezeigt sind. Wie in 4 dargestellt hat der Magnetrotor 43 eine Vielzahl von Sätzen von gegenüberliegenden magnetischen Polen, welche von einem Permanentmagneten gebildet sind.
Die Statoren 44, 45 von zwei Phasen werden von der Ummantelung 46 an dem äußeren Umfang des Rotors 41 gehalten. Der A-Phasen-Stator 44 beinhaltet magnetische Joche 441, 442 und eine Wicklung 443. Der B-Phasen-Stator 45 beinhaltet magnetische Joche 451, 452 und eine Wicklung 453. Die Wicklung 443, welche koaxial mit den magnetischen Jochen 441, 442 in der A-Phase angeordnet ist, ist axial von der Wicklung 453, welche koaxial mit den magnetischen Jochen 451, 452 in der B-Phase angeordnet ist, verschoben. Wenn die oben beschriebene Konfiguration angewandt wird, dreht der Schrittmotor 40 die Motorwelle 42 ebenso wie den Magnetrotor 43, wenn Ansteuersignale angewendet werden, um die A- und B-Phasen-Wicklungen 443, 453 zu erregen.
Hier wird angenommen, dass das auf die A-Phasen-Wicklung 443 angewandte Ansteuersignal einer Kosinusfunktion folgt, welche eine Spannungsamplitude V auf der Basis eines elektrischen Winkels wechselt, wie durch eine graphische Darstellung einer dicken durchgezogenen Linie in 6 angegeben. Ferner wird angenommen, dass das auf die B-Phasen-Wicklung 453 angewandte Ansteuersignal einer Sinusfunktion folgt, welche eine Spannungsamplitude V auf der Basis des elektrischen Winkels wechselt, wie durch eine graphische Darstellung einer dünnen durchgezogenen Linie in 6 angegeben. Wenn die Ansteuersignale wie oben beschrieben angewandt werden, entstehen elektrische Stabilitätspunkte Θs bei dem Schrittmotor 40 in Elektrischer-Winkel-Intervallen von im Wesentlichen 90 Grad. In der nachfolgenden Beschreibung werden die auf die A- und B-Phasen-Wicklungen 443, 453 angewandten Ansteuersignale einfach als die „Ansteuersignale” bezeichnet.
Wie in 4 dargestellt ist der Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus 50 so konfiguriert, dass eine Vielzahl von Zahnrädern 52–59 innerhalb der Ummantelung 46 in Reiheneingriff sind. Insbesondere ist ein Anfangszahnrad an der Motorwelle 42 ausgebildet. Ein erstes Zwischenzahnrad 53 und ein erstes Ritzel 54 werden von der Ummantelung 46 in solch einer Weise getragen, dass das erste Zwischenzahnrad 53 und das erste Ritzel 54 ganzheitlich miteinander drehbar sind. Wenn das erste Zwischenzahnrad 53 in das Anfangszahnrad 52 eingreift, wird die Drehung der Motorwelle 42 einer Geschwindigkeitsreduzierung ausgesetzt und auf das erste Ritzel 54 übertragen. Ein zweites Zwischenzahnrad 55 und ein zweites Ritzel 56 werden von der Ummantelung 46 in solch einer Weise getragen, dass das zweite Zwischenzahnrad 55 und das zweite Ritzel 56 ganzheitlich miteinander drehbar sind.
Wenn das zweite Zwischenzahnrad 55 in das erste Ritzel 54 eingreift, wird die Drehung des erstes Ritzels 54 weiter einer Geschwindigkeitsreduzierung ausgesetzt und auf das zweite Ritzel 56 übertragen. Ein drittes Zwischenzahnrad 57 und ein drittes Ritzel 58 werden von der Ummantelung 46 in solch einer Weise getragen, dass das dritte Zwischenzahnrad 57 und das dritte Ritzel 58 ganzheitlich miteinander drehbar sind. Wenn das dritte Zwischenzahnrad 57 in das zweite Ritzel 56 eingreift, wird die Drehung des zweiten Ritzels 56 weiter einer Geschwindigkeitsreduzierung ausgesetzt und auf das dritte Ritzel 58 übertragen. Ein letztes Zahnrad 59 ist an der Drehwelle 38 (siehe 4 und 5) ausgebildet, in das dritte Ritzel 58 einzugreifen. Die Drehung des dritten Ritzels 58 wird weiter einer Geschwindigkeitsreduzierung ausgesetzt und an den Reflexionsspiegel 32 übertragen.
Wenn der Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus 50, welcher den oben beschriebenen Drehungsübertragungspfad bildet, die Geschwindigkeit der von der Motorwelle 42 ausgegebenen Drehung in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx reduziert und die geschwindigkeitsreduzierte Drehung an den Reflexionsspiegel 32 überträgt, wird die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 zu der in 3 gezeigten Nullposition Poz geändert. Wenn indessen der Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus 50 die Geschwindigkeit der Drehung in der Weg-von-Null-Richtung Dy reduziert, welche von der Motorwelle 42 in einer der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx entgegengesetzten Richtung ausgegeben wird, und die geschwindigkeitsreduzierte Drehung an den Reflexionsspiegel 32 überträgt, wird die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 zu der in 3 gezeigten Rückkehrposition Por geändert.
Das erste Zwischenzahnrad 53, welches eines der Zahnräder 52–59 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, beinhaltet einen Stopper-Zahnradteil 530, welcher wie ein teilweises Zahnrad geformt ist, wie in 7 gezeigt. Insbesondere ist der Stopper-Zahnradteil 530 in einem Bereich des ersten Zwischenzahnrads 53 ausgebildet, welcher einen Drehrichtungswinkel von weniger als 360 Grad hat. Eine Vielzahl von Zähnen 532 sind nacheinander nur innerhalb dieses Bereichs ausgebildet. Weil die obige Ausgestaltung angewendet wird, wird die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32, wenn ein Zahn 532x an einem Ende des Stopper-Zahnradteil 530 in das Anfangszahnrad 32 eingreift, wenn die Drehung in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx von der Motorwelle 42 ausgegeben wird, auf der Nullposition Poz gehalten. Wenn indessen ein Zahn 532y an dem gegenüberliegenden Ende des Stopper-Zahnradteil 530 in das Anfangszahnrad 52 eingreift, wenn die Drehung in der Weg-von-Null-Richtung Dy von der Motorwelle 42 ausgegeben wird, wird die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 auf der Rückkehrposition Por gehalten. Wie von oben gesehen werden kann, kann in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel, in welchem der Stopp-Zahnradteil 530 als ein „Stopper-Mechanismus” fungiert, die optische Position Po innerhalb des gesamten Einstellungsbereichs ΔPa zwischen der Nullposition Poz und der Rückkehrposition Por eingestellt werden, wie in 3 angegeben.
Der in 1 gezeigte Befehlsschalter 60 ist zum Beispiel an einem Lenkrad des Fahrzeugs angebracht und von einem Fahrzeugbenutzer 5 in dem Fahrersitz bedienbar. Der Befehlsschalter 60 beinhaltet zum Beispiel zwei verschiedene Bedienelemente 62, 63 eines Drucktyps. Insbesondere empfängt das Abwärts-Bedienelement 62 als Antwort auf eine von dem Fahrzeugbenutzer 5 durchgeführte Bedienung einen Abwärts-Einstellungsbefehl, die Virtuelles-Bild-Position Pv des Display-Lichtbildes 6 abwärts zu bewegen. Demgegenüber empfängt das Aufwärts-Bedlenelement 63 als Antwort auf eine von dem Fahrzeugbenutzer 5 durchgeführte Bedienung einen Aufwärts-Einstellungsbefehl, die Virtuelles-Bild-Position Pv des Display-Lichtbildes 6 aufwärts zu bewegen. Der Befehlsschalter 60, welcher wie oben beschrieben ausgestaltet ist, gibt unverwechselbar ein Befehlssignal für den durch eine Bedienung des Abwärts-Bedienelements 62 eingegebenen Abwärts-Einstellungsbefehl oder ein Befehlssignal für den durch eine Bedienung des Aufwärts-Bedienelements 63 eingegebenen Aufwärts-Einstellungsbefehl aus.
Das Steuersystem 70 beinhaltet einen Display-Steuerkreis 72, welcher innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 10 angeordnet ist. Der Display-Steuerkreis 72 bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Schaltkreis, welcher hauptsächlich von einem Mikrocomputer gebildet ist und mit einem eingebauten Speicher 73 versehen ist. Der Display-Steuerkreis 72 ist elektrisch mit dem Projektor 20, dem Befehlsschalter 60 und den Wicklungen 443, 453 verbunden. Der Display-Steuerkreis 72 steuert nicht nur die Projektion des Display-Lichtbildes 6 von dem Projektor 20, sondern er steuert auch die Drehung des Schrittmotors 40 in Abhängigkeit von einem Befehlssignal, welches von den Befehlsschalter 60 ausgegeben wird. Insbesondere bewegt der Display-Steuerkreis 72 basierend auf dem Befehlssignal für den Abwärts-Einstellungsbefehl die Virtuelles-Bild-Position Pv des Display-Lichtbildes 6 durch Steuern der elektrischen Winkel der Ansteuersignale in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx abwärts, um die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 in Richtung auf die Nullposition Poz zu ändern. Demgegenüber bewegt der Display-Steuerkreis 72 basierend auf dem Befehlssignal für den Aufwärts-Einstellungsbefehl die Virtuelles-Bild-Position Pv des Display-Lichtbildes 6 durch Steuern der elektrischen Winkel der Ansteuersignale in der Weg-von-Null-Richtung Dy aufwärts, um die optische Position Po in Richtung auf die Rückkehrposition Por zu ändern.
Der Display-Steuerkreis 72 führt eine Elektrischer-Winkel-Steuerung über die Ansteuersignale unter Verwendung einer Kombination einer Mikroschrittansteuerung und einer Pulsweitenmodulation aus. Bei der Mikroschrittansteuerung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird, wenn eine Steuerung ausgeführt wird, die elektrischen Winkel der Ansteuersignale in Winkelschritten ΔΘ kleiner als die Intervalle von elektrischen Stabilitätspunkten Θs zu ändern, wie in 8 bis 10 dargestellt, die Zeit, welche benötigt wird, eine Änderung entsprechend einem Winkelschritt ΔΘ zu veranlassen, als ein Steuerintervall ΔT eingestellt. Als ein Ergebnis wird ein in 9 und 10 gezeigtes Korrektursteuerintervall ΔTc zum Beispiel auf einen halben Wert in Bezug auf ein in 8 gezeigtes Referenzsteuerintervall ΔTb reduziert. Bei einer Pulsweitenmodulation bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden, wenn eine Steuerung ausgeführt wird, um die relativen Einschaltdauern R der Ansteuersignale zu ändern, um eine notwendige Änderung auf die Spannungsamplitude V bei jedem Winkelschritt ΔΘ anzuwenden, wie in 8 bis 10 gezeigt, die relativen Einschaltdauern R eingestellt. Als ein Ergebnis werden eine in 10 gezeigte Korrekturspannungsamplitude Vc und eine relative Korrektureinschaltdauer Rc, welche die Korrekturspannungsamplitude Vc gibt, zum Beispiel auf einen halben Wert bei jedem Winkelschritt ΔΘ in Bezug auf eine in 8 und 9 gezeigte Referenzspannungsamplitude Vb und eine relative Referenzeinschaltdauer Rb, welche die Referenzspannungsamplitude Vb gibt, reduziert. In 8 und 9 ist nur die maximale Amplitude von der Spannungsamplitude V in jedem Winkelschritt ΔΘ mit den Symbolen Vb, Vc bezeichnet und mit den relativen Einschaltdauern Rb, Rc assoziiert. Andere Amplituden als die maximale Amplitude sind nicht mit den Symbolen Vb, Vc gekennzeichnet und nicht mit den relativen Einschaltdauern Rb, Rc assoziiert.
Der Display-Steuerkreis 72, welcher die Elektrischer-Winkel-Steuerung wie oben beschrieben ausführt, ist elektrisch mit einem Antriebsmotorschalter 7 des Fahrzeugs verbunden. Bei einer Einstellung der optischen Position Po als Antwort auf das Einschalten des Antriebsmotorschalters 7 detektiert der Display-Schaltkreis 72 die Nullposition Poz innerhalb des unteren Rückstellbereichs ΔPol und stellt danach eine Anfangsposition Poi, wie in 3 beispielhaft gezeigt, innerhalb des Anzeigebereichs ΔPod auf der Basis der detektierten Nullposition Poz ein. Weiter stellt der Display-Steuerkreis 72 die optische Position Po in Abhängigkeit von dem Abwärts-Einstellungsbefehl oder dem Aufwärts-Einstellungsbefehl durch Einstellen einer Befehlsposition Poo, wie in 3 beispielhaft gezeigt, innerhalb des Anzeigebereichs ΔPod auf der Basis der Nullposition Poz ein. Ferner stellt der Display-Steuerkreis 72 bei einer Einstellung der optischen Position Po als Antwort auf das Ausschalten des Antriebsmotorschalters 7 eine Stand-by-Position Pow, wie in 3 beispielhaft gezeigt, innerhalb des unteren Rückstellbereichs ΔPod auf der Basis der Nullposition Poz ein. In der nachfolgenden Beschreibung wird ein Modus zum Detektieren der Nullposition Poz als der „Null-Detektionsmodus” bezeichnet, ein Modus zum Einstellen der Anfangsposition Poi wird als der „Anfangseinstellungsmodus” bezeichnet, ein Modus zum Einstellen der Befehlsposition Poo wird als der „Benutzereinstellungsmodus” bezeichnet, und ein Modus zum Einstellen der Stand-by-Position Pow wird als der „Stand-by-Einstellungsmodus” bezeichnet.
Ein Ansteuersignal-Steuerfluss, welcher von dem Display-Steuerkreis 72 in Übereinstimmung mit einem Computerprogramm ausgeführt wird, wird nun im Detail mit Bezug auf 11 beschrieben werden. Diese Ansteuersignal-Steuerung wird initiiert, wenn der Antriebsmotorschalter 7 angeschaltet wird. Während die Ansteuersignal-Steuerung ausgeführt wird, führt der Display-Steuerkreis 72 eine Projektionssteuerung des Display-Lichtbildes 6 auf einer Bedarfsbasis aus. Das Computerprogramm kann in dem Speicher 73 oder in einer anderen Speichereinrichtung gespeichert sein. In Schritt S101 des Steuerflusses wird die Motorwelle 42 in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx in dem Null-Detektionsmodus gedreht. In diesem Fall steuert das vorliegende Ausführungsbeispiel die elektrischen Winkel (abgekürzt mit EA in den Zeichnungen) der Ansteuersignale durch Verwendung einer Mikroschrittansteuerung und einer Pulsweitenmodulation, wie in 10 gezeigt. Bei der Mikroschrittansteuerung wird ein Schrittbetrieb bei den Korrektursteuerintervallen ΔTc durchgeführt. Eine Pulsweitenmodulation wird bei der relativen Korrektureinschaltdauer Rc durchgeführt. In anderen Worten verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel die Steuerintervalle ΔTc, welche kürzer als die Referenzsteuerintervalle ΔTb sind, und die relative Einschaltdauer Rc, welche niedriger als die relative Referenzeinschaltdauer Rb ist und die Korrekturspannungsamplitude Vc gibt. Dies stellt sicher, dass die Drehgeschwindigkeit (abgekürzt mit V_R in den Zeichnungen) des Schrittmotors 40 höher als ein Referenzwert in dem Benutzereinstellungsmodus ist, welcher später im Detail beschrieben werden wird, und dass das Ausgangsdrehmoment (abgekürzt mit T_OUT in den Zeichnungen) des Schrittmotors 40 niedriger als ein Referenzwert in dem Benutzereinstellungsmodus ist, welcher später im Detail beschrieben werden wird.
In Schritt S102, welcher Schritt S101 oben folgt, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung seit dem Beginn des Null-Detektionsmodus mit einem Wert übereinstimmend, welcher dem gesamten Einstellungsbereich ΔPa der optischen Position Po entspricht. Wenn das in Schritt S102 erhaltene Ergebnis eine Nichtübereinstimmung angibt, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S101 zurück, sodass sich die Motorwelle 42 kontinuierlich in der der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx dreht. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis eine Übereinstimmung angibt, wird angenommen, dass die Nullposition Poz detektiert ist. Die Drehung der Motorwelle 42 wird dann gestoppt, und eine Verarbeitung schreitet zu Schritt S103 fort.
In Schritt S103 wird der elektrische Winkel, welcher im zuletzt durchgeführten Schritt S101 gesteuert wurde, in dem Speicher 73 als ein Nullpunkt Θz gespeichert, welcher der detektieren Nullposition Poz entspricht. Wenn die obigen Schritte S101 bis S103 durchgeführt sind, ist der Null-Detektionsmodus beendet. In dem Null-Detektionsmodus, welcher in Schritten S101 bis S103 verwendet wird, ist die Virtuelle-Bild-Anzeige des Display-Lichtbildes 6 ausgeschaltet.
In Schritt S104, welcher unmittelbar nach dem oben beschriebenen Ende des Null-Detektionsmodus durchgeführt wird, wird die Motorwelle 42 in der Weg-von-Null-Richtung Dy in dem Anfangseinstellungsmodus gedreht. In diesem Fall steuert das vorliegende Ausführungsbeispiel die elektrischen Winkel der Ansteuersignale durch Verwendung einer Mikroschrittansteuerung und einer Pulsweitenmodulation, wie in 9 gezeigt. Bei der Mikroschrittansteuerung wird der Schrittbetrieb bei den Korrektursteuerintervallen ΔTc durchgeführt. Pulsweitenmodulation wird bei der relativen Referenzeinschaltdauer Rb durchgeführt. In anderen Worten verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel die Steuerintervalle ΔTc, welche kürzer als die Referenzsteuerintervalle ΔTb sind, und die relative Einschaltdauer Rb, welche die Referenzspannungsamplitude Vb gibt. Dies stellt sicher, dass die Drehgeschwindigkeit der Schrittmotors 40 höher als ein Referenzwert in dem Benutzereinstellungsmodus ist, welcher später im Detail beschrieben werden wird, obwohl das Ausgangsdrehmoment der Schrittmotors 40 gleich zu einem Referenzwert in dem Benutzereinstellungsmodus ist, welcher später im Detail beschrieben werden wird.
In Schritt S105, welcher Schritt S104 oben folgt, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung seit dem Beginn des Anfangseinstellungsmodus mit einem Wert übereinstimmt, welcher einem Bereich zwischen der Nullposition Poz und der Anfangsposition Poi entspricht, übereinstimmt. Wenn das in Schritt S105 erhaltene Ergebnis eine Nichtübereinstimmung angeht, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S104 zurück, sodass sich die Motorwelle 42 kontinuierlich in der Weg-von-Null-Richtung Dy dreht. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis eine Übereinstimmung angibt, wird angenommen, dass die optische Position auf der Basis der Nullposition Poz, welche auf dem in dem Speicher 73 gespeicherten Nullpunkt Θz basiert ist, auf die Anfangsposition Poi eingestellt ist. Die Drehung der Motorwelle 42 wird dann gestoppt, und die Verarbeitung schreitet zu Schritt S106 fort.
In Schritt S106 wird der elektrische Winkel, welcher in dem zuletzt durchgeführten Schritt S104 gesteuert wurde, in dem Speicher 73 als ein Anfangspunkt Θi, welcher einer eingestellten Anfangsposition Poi entspricht, gespeichert. Daher entspricht die Anfangsposition Poi, welche als ein Einstellungsziel als ein Ergebnis einer Ermittlung im letzten Schritt S105 gehandhabt wird, dem Anfangspunkt Θi, welcher in dem Speicher 73 gespeichert wurde, als der Steuerfluss zuletzt ausgeführt wurde. Wenn Schritte S104 bis S106 durchgeführt sind, endet der Anfangseinstellungsmodus. In dem Anfangseinstellungsmodus, in welchem Schritte S104 bis S106 durchgeführt werden, ist die Virtuelles-Bild-Anzeige des Display-Lichtbildes 6 ausgeschaltet. Wenn der Anfangseinstellungsmodus endet, beginnt die Virtuelles-Bild-Anzeige des Display-Lichtbildes 6.
In Schritt S107, welche unmittelbar nach dem oben beschriebenen Ende des Anfangseinstellungsmodus durchgeführt wird, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob der Antriebsmotorschalter (abgekürzt mit E-SW in den Zeichnungen) 7 an oder aus ist. Wenn das in Schritt S107 erhaltene Ergebnis angibt, dass der Antriebsmotorschalter 7 an ist, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S108 fort.
Schritt S108 wird durchgeführt zu warten, bis der Abwärts-Einstellungsbefehl oder der Aufwärts-Einstellungsbefehl eingegeben wird. Wenn der Abwärts-Einstellungsbefehl eingegeben wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S109 fort, und die Motorwelle 42 wird in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx auf der Basis des Abwärts-Einstellungsbefehls gedreht. Wenn im Gegensatz dazu der Aufwärts-Einstellungsbefehl eingegeben wird, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S109 fort, und die Motorwelle 42 wird in der Weg-von-Null-Richtung Dy auf der Basis des Aufwärts-Einstellungsbefehls gedreht. In jedem dieser Fälle steuert das vorliegende Ausführungsbeispiel die elektrischen Winkel der Ansteuersignale durch Verwendung einer Mikroschrittansteuerung und einer Pulsweitenmodulation, wie in 8 gezeigt. Bei der Mikroschrittansteuerung wird ein Schrittbetrieb in den Referenzsteuerintervallen ΔTb durchgeführt. Pulsweitenmodulation wird bei der relativen Referenzeinschaltdauer Rb durchgeführt. In anderen Worten verwendet das vorliegende Ausführungsbeispiel die Referenzsteuerintervalle ΔTb, welche länger als die Korrektursteuerintervalle ΔTc sind, und die relative Einschaltdauer Rb, welche höher als die relative Korrektureinschaltdauer Rc ist. Dies stellt sicher, dass die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors 40 ein Referenzwert niedriger als in dem Null-Detektionsmodus und dem Anfangseinstellungsmodus ist und dass das Ausgangsdrehmoment der Schrittmotors 40 ein Referenzwert höher als in dem Null-Detektionsmodus und gleich zu dem Gegenstück in dem Anfangseinstellungsmodus ist.
In S110, welcher Schritt S109 oben folgt, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung seit dem Beginn des vorangehenden Anfangseinstellungsmodus mit einem Wert übereinstimmt, welcher einem Bereich zwischen der Nullposition Poz und der Befehlsposition Poo entspricht. Was die Befehlsposition Poo betrifft, ist ein elektrischer Winkel, welcher eine optische Zielposition Po repräsentiert, auf welche eine Einstellung in Übereinstimmung mit einem Abwärts-Einstellungsbefehl oder einem Aufwärts-Einstellungsbefehl gemacht werden soll, vorab in dem Speicher 73 gespeichert. Wenn das in Schritt S110 erhaltene Ergebnis eine Nichtübereinstimmung in einer Situation angibt, in welcher die Befehlsposition Poo ein Ziel ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S109 zurück, sodass die Motorwelle 42 sich kontinuierlich in einer Richtung basierend auf dem Befehl dreht. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis eine Übereinstimmung angibt, wird angenommen, dass die optische Position Po auf der Basis der Nullposition Poz, welche auf dem in dem Speicher 73 gespeicherten Nullpunkt Θz basiert ist, auf die Befehlsposition Poo eingestellt ist. Die Drehung der Motorwelle 42 wird dann gestoppt, und die Verarbeitung kehrt zu Schritt S107 zurück.
Wie oben beschrieben geht, während der Antriebsmotorschalter 7 in Schritt S107 ermittelt wird, an zu sein, der Benutzereinstellungsmodus weiter, indem Schritte S107 bis S110 durchgeführt werden. Wenn im Gegensatz dazu der Antriebsmotorschalter 7 in Schritt S107 ermittelt wird, aus zu sein, endet der Benutzereinstellungsmodus. In dem Benutzereinstellungsmodus, in welchem Schritte S107 bis S110 durchgeführt werden, geht das Virtuelles-Bild-Anzeige des Display-Lichtbildes 6 weiter.
Wenn der Antriebsmotorschalter 7 in Schritt S107 ermittelt wird, aus zu sein, schreitet die Verarbeitung zu Schritt S111 des Stand-by-Einstellungsmodus fort, sodass die Motorwelle 42 in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx gedreht wird. In diesem Fall steuert das vorliegende Ausführungsbeispiel die elektrischen Winkel der Ansteuersignale in der gleichen Weise wie in Schritt S109.
In Schritt S112, welcher Schritt S111 oben folgt, wird eine Überprüfung durchgeführt, um zu ermitteln, ob die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung seit dem Beginn des vorangehenden Anfangseinstellungsmodus mit einem Wert zusammenpasst, welcher einem Bereich zwischen der Nullposition Poz und der Stand-by-Position Pow entspricht. Was die Stand-by-Position Pow angeht, ist ein elektrischer Winkel, welcher eine optische Zielposition Po repräsentiert, auf welche eine Einstellung in dem Stand-by-Einstellungsmodus gemacht werden soll, vorab in dem Speicher 73 gespeichert. Wenn das in Schritt S112 erhaltene Ergebnis eine Nichtübereinstimmung in einer Situation angibt, in welcher die Stand-by-Position Pow ein Ziel ist, kehrt die Verarbeitung zu Schritt S111 zurück, sodass sich die Motorwelle 42 kontinuierlich in der Rückkehr-zu-Null-Richtung Dx dreht. Wenn im Gegensatz dazu das Ergebnis eine Übereinstimmung angibt, wird angenommen, dass die optische Position Po auf der Basis der Nullposition Poz, welche auf dem in dem Speicher 73 gespeicherten Nullpunkt Θz basiert ist, auf die Stand-by-Position Pow eingestellt ist. Die Drehung der Motorwelle 42 wird dann gestoppt, und der Stand-by-Einstellungsmodus endet, um den Steuerfluss zu beenden. In dem Stand-by-Einstellungsmodus, in welchem Schritte S111 bis S112 durchgeführt werden, ist die Virtuelles-Bild-Anzeige des Display-Lichtbildes 6 ausgeschaltet.
(Betriebliche Vorteile)
Betriebliche Vorteile, welche von der oben beschriebenen Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 bereitgestellt werden, sind unten beschrieben.
Gemäß der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 ist, wenn die Nullposition Poz detektiert wird, um die Anfangsposition Poi einzustellen, die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors 40 höher, als wenn die Befehlsposition Poo eingestellt wird. Deshalb kann die für eine Bestimmung der Anfangsposition Poi benötigte Zeit reduziert werden. Ferner ist, wenn die Nullposition Poz detektiert werden soll, während die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 von dem Stopper-Zahnradteil 530 gehalten wird, das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors 40 niedriger, als wenn die Befehlsposition Poo eingestellt wird. Deshalb kann in dem Drehungsübertragungspfad, über welchen ein niedriges Ausgangsdrehmoment von dem Schrittmotor 40 zu dem Reflexionsspiegel 32 übertragen wird, selbst wenn die ineinandergreifenden Zahnräder 52–59 in dem Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus 50 grob werden, wenn der Schrittmotor 40 außer Schritt kommt, die Grobheit der ineinandergreifenden Zahnräder 52–59 reduziert werden, um die Lautstärke eines unerträglichen Geräusches zu vermindern. Da sowohl die für die Bestimmung der Anfangsposition Poi benötigte Zeit als auch die Lautstärke des unerträglichen Geräusches wie oben beschrieben reduziert sind, kann die Möglichkeit eines Gebens eines unangenehmes Gefühls an den Fahrzeugbenutzer 5 eliminiert werden, um erhöhten Komfort während der Verwendung der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 bereitzustellen.
Ferner entspricht gemäß der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung in einem auf den Schrittmotor 40 angewandten Ansteuersignal, um die Nullposition Poz zu detektieren, dem gesamten Einstellungsbereich ΔPa der optischen Position Po des Reflexionsspiegels 32. Deshalb kann die Nullposition Poz sicher erreicht werden, um die Nullposition Poz genau zu detektieren, ungeachtet der optischen Position Po des Reflexionsspiegels 32. Infolgedessen können die Anfangsposition Poi und die Befehlsposition Poo auf der Basis der Nullposition Poz genau eingestellt werden. Dies macht es möglich, eine Situation, in welcher ein unangenehmes Gefühl wegen einer ungenauen Einstellung der Anfangsposition Poi oder der Befehlsposition Poo an den Fahrzeugbenutzer 5 gegeben wird, das heißt, eine Situation, in welcher verminderter Komfort bereitgestellt wird, zu vermeiden. Zudem kann, insbesondere wenn die Abweichung von der Nullposition Poz kleiner als zu Beginn einer Detektion ist, die Nullposition Poz während der Wiederholung des Außer-Schritt-Kommens detektiert werden, weil die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 von dem Stopper-Zahnradteil 530 in einem frühen Stadium gehalten wird und sich der elektrische Winkel der Schrittmotors 40 kontinuierlich ändert. In diesem Falle ist die Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1, für welche ein niedriges Ausgangsdrehmoment eingestellt wird, fähig, die Lautstärke eines unerträglichen Geräusches jedes Mal, wenn der Schrittmotor außer Schritt kommt, zu vermindern. Als ein Ergebnis trägt die Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 zu der Steigerung von Komfort bei.
Ferner kann, wenn die Nullposition Poz in der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 detektiert werden soll, eine abrupte Änderung im Effektivstrom, welcher zu dem Schrittmotor 40 fließt, in Winkelschritten ΔΘ durch ein Ansteuersignal unterdrückt werden, welches variabel auf einen elektrischen Winkel im Winkelschritten ΔΘ kleiner als die Intervalle von elektrischen Stabilitätspunkten es gesteuert ist. Dadurch kann auch eine abrupte Änderung in dem Ausgangsdrehmoment der Schrittmotors 40 unterdrückt werden. Dies macht es möglich, eine Auswirkung, welche angewandt wird, wenn der Stopper-Zahnradteil 530 den Reflexionsspiegel 32 hält oder wenn der Schrittmotor 40 außer Schritt kommt, zu vermindern. Infolgedessen kann die Lautstärke eines unerträglichen Geräusches, welches durch eine solche Auswirkung erzeugt wird, vermindert werden, um zu einer Erhöhung von Komfort beizutragen.
Weiterhin wird gemäß der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1, wenn die Nullposition Poz detektiert werden soll, um die Anfangsposition Poi einzustellen, ein Ansteuersignal, dessen Steuerintervall ΔT für eine Elektrischer-Winkel-Änderungs-Steuerung kürzer ist als das Gegenstück zum Einstellen der Befehlsposition Poo, auf den Schrittmotor 40 angewandt. Wenn der Steuerintervall ΔT, wie oben erwähnt, gekürzt wird, kann die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors 40 genau erhöht werden. Deshalb kann die für die Bestimmung der Anfangsposition Poi benötigte Zeit sicher vermindert werden, um zu der Erhöhung von Komfort beizutragen.
Zudem kann gemäß der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1, wenn die Nullposition Poz detektiert werden soll, während die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 von dem Stopper-Zahnradteil 530 gehalten wird, ein Ansteuersignal, dessen relative Einschaltdauer R für Pulsweitenmodulation niedriger ist als das Gegenstück zum Einstellen der Befehlsposition Poo auf den Schrittmotor 40 angewandt werden. Wenn die relative Einschaltdauer R, wie oben erwähnt, gesenkt wird, kann das Ausgangsdrehmoment der Schrittmotors 40 sicher vermindert werden. Deshalb kann die Lautstärke eines unerträglichen Geräusches, welches erzeugt wird, wenn der Schrittmotor 40 außer Schritt kommt, sicher reduziert werden, um zu der Erhöhung von Komfort beizutragen.
Außerdem kann gemäß der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1, wenn die detektierte Nullposition Poz als die Referenz verwendet wird, die optische Position Po des Reflexionsspiegels 32 genau als Antwort auf das Ausschalten des Antriebsmotorschalters 7 des Fahrzeugs auf die Stand-by-Position Pow eingestellt werden. In diesem Fall ist die Stand-by-Position Pow innerhalb des unteren Rückstellbereichs ΔPol, welcher das Display-Lichtbild 6 daran hindert, gesehen zu werden. Deshalb wird, während ein Antriebsmotor des Fahrzeugs gestoppt ist, äußeres Licht, welches von dem Reflexionsspiegel 32 reflektiert wird, daran gehindert, auf Augen des Fahrzeugbenutzers 5 einfallend zu sein. Dies macht es möglich, eine Situation, in welcher dem Fahrzeugbenutzer 5 ein unangenehmes Gefühl gegeben wird, zu vermeiden. Ferner dreht sich, wenn die Nullposition Poz als Antwort auf das Anschalten des Antriebsmotorschalters 7 detektiert wird, der Reflexionsspiegel 32 von der Stand-by-Position Pow innerhalb des unteren Rückstellbereichs ΔPol zu der Nullposition Poz innerhalb desselben Bereichs ΔPol. Infolgedessen ist es möglich, während die Nullposition Poz detektiert wird, nicht nur eine Situation, in welcher das von dem Reflexionsspiegel 32 reflektierte äußere Licht einfallend auf die Augen des Fahrzeugbenutzers 5 ist, sondern auch eine Situation, in welcher ein erhöhtes unangenehmes Gefühl an den Fahrzeugbenutzer 5 wegen einer Änderung der Einfallposition des reflektierten äußeren Lichts gegeben wird, vermieden werden. Als ein Ergebnis kann ein erhöhter Komfort während der Verwendung der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung bereitgestellt werden.
Wie von der obigen Beschreibung gesehen werden kann, entspricht bei der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 der Display-Steuerkreis 72, welcher den Null-Detektionsmodus in Schritten S101 bis S103 ausführt, „einem Null-Detektionsmittel und einer Null-Detektionseinheit”. Ferner entspricht der Display-Steuerkreis 72, welcher den Anfangseinstellungsmodus in Schritten S104 bis S106 ausführt, „einem Anfangseinstellungsmittel und einer Anfangseinstellungseinheit”. Weiterhin entspricht der Display-Steuerkreis 72, welcher den Benutzereinstellungsmodus in Schritten S107 bis S110 ausführt, „einem Benutzereinstellungsmittel und einer Benutzereinstellungseinheit”. Außerdem entspricht der Display-Steuerkreis 72, welcher den Stand-by-Einstellungsmodus in Schritten S111 bis S112 ausführt, „einem Stand-by-Einstellungsmittel und einer Stand-by-Einstellungseinheit”.
(Alternative Ausführungsbeispiele)
Obwohl ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel begrenzt. Alternativ kann die vorliegende Erfindung verschiedene Ausgestaltungen haben.
Insbesondere kann als eine erste Modifikation zum Beispiel in Schritt S104 des Anfangseinstellungsmodus die relative Korrektureinschaltdauer Rc, welche die Korrekturspannungsamplitude Vc gibt, d. h. die relative Einschaltdauer Rc niedriger als die relative Referenzeinschaltdauer Rb, welche die Referenzspannungsamplitude Vb gibt, verwendet werden, wie in 12 angegeben. In diesem Fall ist das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors 40 niedriger als der Referenzwert in dem Benutzereinstellungsmodus, wie es der Fall mit Schritt S101 des Null-Detektionsmodus ist.
Als eine zweite Modifikation können die Nullposition Poz und die Rückkehrposition Por miteinander vertauscht sein, wie in 13 gezeigt. Insbesondere kann die Nullposition Poz auf ein Ende des oberen Rückstellbereichs ΔPou, welches gegenüber dem Anzeigebereich ΔPod liegt, eingestellt werden, während die Rückkehrposition Por auf ein Ende des unteren Rückstellbereichs ΔPol, welches gegenüber dem Anzeigebereich ΔPod liegt, eingestellt wird.
Als eine dritte Modifikation kann die Stand-by-Position Pow innerhalb des oberen Rückstellbereichs ΔPou eingestellt werden, wie in 13 und 14 gezeigt. 13 veranschaulicht die dritte Modifikation, in welcher die Nullposition Poz und die Rückkehrposition Por miteinander vertauscht sind, wie bei der zweiten Modifikation vorgeschlagen. 14 veranschaulicht demgegenüber die dritte Modifikation ohne ein Vertauschen der Nullposition Poz und der Rückkehrposition Por, d. h. unter Verwendung der Nullposition Poz und der Rückkehrposition Por in einer in dem vorangehenden Ausführungsbeispiel vorgeschlagenen Weise.
Als eine vierte Modifikation kann die Stand-by-Position Pow innerhalb des Anzeigebereichs ΔPod eingestellt werden, wie in 15 gezeigt. In diesem Fall kann Schritt S113 durchgeführt werden, sodass die erhaltene Befehlsposition Poo nach dem Ausschalten des Antriebsmotorschalters 7 als die Stand-by-Position Pow eingestellt wird, ohne den Stand-by-Einstellungsmodus durchzuführen, wie in 16 gezeigt.
Als eine fünfte Modifikation kann entweder der obere Rückstellbereich ΔPou oder der untere Rückstellbereich ΔPol uneingestellt gelassen werden. Wenn jedoch der untere Rückstellbereich ΔPol uneingestellt gelassen wird, wird die Nullposition Poz an einem Ende des oberen Rückstellbereichs ΔPou, welches dem Anzeigebereich ΔPod gegenüber liegt, eingestellt, wie bei der zweiten Modifikation vorgeschlagen. Wenn der untere Rückstellbereich ΔPol uneingestellt gelassen wird, ist es ferner eine Alternative, die Stand-by-Position Pow innerhalb des oberen Rückstellbereichs ΔPou einzustellen, wie in der dritten Modifikation vorgeschlagen, oder die Stand-by-Position Pow innerhalb des Anzeigebereichs ΔPod einzustellen, wie in der vierten Modifikation vorgeschlagen.
Als eine sechste Modifikation kann in Schritt S102 des Null-Detektionsmodus die Nullposition Poz bestimmt werden, detektiert zu sein, selbst wenn die Menge einer Elektrischer-Winkel-Änderung seit dem Beginn des Null-Detektionsmodus kleiner als ein Winkel ist, welcher dem gesamten Einstellungsbereich ΔPa der optischen Position Po entspricht. Zum Beispiel kann die Nullposition Poz durch Messen von in den Wicklungen 443, 453 induzierten Spannungen detektiert werden, um zu verifizieren, dass die optische Position Po die Nullposition Poz erreicht hat.
Als ein siebtes Ausführungsbeispiel kann ein Vollschritt-Ansteuerungsschema verwendet werden, um den elektrischen Winkel schrittweise in Intervallen von elektrischen Stabilitätspunkten es in zumindest einem von Schritt S101 des Null-Detektionsmodus, Schritt S104 des Anfangseinstellungsmodus, Schritt S109 des Benutzereinstellungsmodus und Schritt S111 des Stand-by-Einstellungsmodus zu ändern. In diesem Fall wird eine Steuerung ausgeführt, die elektrischen Winkel der Ansteuersignale in Winkelschritten ΔΘ des vorangehenden Ausführungsbeispiels anstelle der Intervalle der elektrischen Stabilitätspunkte Θs zu ändern.
Als eine achte Modifikation kann das Display-Lichtbild 6 in zumindest einem von dem Null-Detektionsmodus, dem Anfangseinstellungsmodus und dem Stand-by-Einstellungsmodus virtuell angezeigt werden.
Als eine neunte Modifikation kann der Ansteuersignal-Steuerfluss als Antwort auf einen Befehl von dem Fahrzeugbenutzer 5 zusätzlich zu oder anstelle von dem Anschalten des Antriebsmotorschalters 7 initiiert werden.
Als eine zehnte Modifikation kann ein „Stopper-Mechanismus”, welcher fähig ist, die optische Position Po des Reflexionsspiegel 32 auf der Nullposition Poz zu halten, anstelle des Stopper-Zahnradteils 530, welcher für den Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus 50 vorgesehen ist, verwendet werden. Zum Beispiel kann ein „Stopper-Mechanismus” für das optische System 30 vorgesehen sein, welcher strukturiert ist, direkt den Reflexionsspiegel 32 zu verriegeln.
Als eine elfte Modifikation kann der Projektor 20 zum Beispiel durch einen Laserscanner, welcher ein mikroelektromechanisches System verwendet, um Laserlicht zum Bereitstellen des Display-Lichtbildes 6 zu projizieren, oder durch ein Video-Display-System, welches eine digitale Spiegeleinrichtung verwendet, um sichtbares Licht oder Laserlicht zum Bereitstellen des Display-Lichtbildes 6 zu projizieren, ersetzt sein.
Als eine zwölfte Modifikation kann das Display-Lichtbild 6 anders als bei dem vorangehenden Ausführungsbeispiel auf einen anderen Gegenstand als die Windschutzscheibe 4 des Fahrzeugs projiziert werden, wie beispielsweise einen speziell für eine Verwendung mit der Fahrzeug-HUD-Vorrichtung 1 ausgebildeten Kombinator.
Obwohl Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt worden sind, sind die Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diese oben dargestellten beschränkt. Zum Beispiel sind durch ein angemessenes Kombinieren von technischen Elementen, welche in verschiedenen Ausführungsbeispielen und Ausgestaltungen offenbart sind, erhaltene Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen auch innerhalb des Schutzbereichs der Ausführungsbeispiele und Ausgestaltungen gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet.

Claims

Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung umfassend: einen Projektor (20), welcher ein Display-Lichtbild (6) projiziert; ein optisches System (30), welches einen drehbaren Reflexionsspiegel (32) beinhaltet, um das von dem Projektor projizierte Display-Bildlicht zu reflektieren, und das von dem Reflexionsspiegel reflektierte Display-Lichtbild als ein virtuelles Bild anzeigt; einen Schrittmotor (40), welcher eine Drehung ausgibt, um eine optische Position (Po) des Reflexionsspiegels einzustellen; einen Geschwindigkeitsreduzier-Zahnradmechanismus (50), welcher eine Vielzahl von Zahnrädern (52–59) beinhaltet, um eine Geschwindigkeit der Drehung zu reduzieren, welche von dem Schrittmotor ausgegeben und an den Reflexionsspiegel übertragen wird; und ein Steuersystem (70), welches die Drehung des Schrittmotors steuert, wobei die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung einen Anzeigebereich (ΔPod) und einen Rückstellbereich (ΔPol) als gegenseitig fortlaufende Bereiche zum Einstellen der optischen Position einstellt, der Anzeigebereich ein Bereich ist, in welchem das virtuelle Bild für einen Fahrzeugbenutzer (5) sichtbar ist, und der Rückstellbereich ein Bereich ist, in welchem der Fahrzeugbenutzer am Sehen des virtuellen Bildes gehindert ist, die Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung weiter umfassend einen Stopper-Mechanismus (530), welcher die optische Position auf einer Nullposition (Poz) an einem Ende des Rückstellbereichs, welches gegenüber dem Anzeigebereich liegt, hält; wobei das Steuersystem beinhaltet: eine Null-Detektionseinheit (S101–S103), welche die Nullposition detektiert, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung in einer Rückkehr-zu-Null-Richtung (Dx) auszugeben; eine Anfangseinstellungseinheit (S104–S106), welche, nachdem die Nullposition detektiert ist, die optische Position basierend auf der Nullposition innerhalb des Anzeigebereichs auf eine Anfangsposition (Poi) einstellt, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung in einer Weg-von-Null-Richtung (Dy) auszugeben, welche eine zu der Rückkehr-zu-Null-Richtung entgegengesetzte Richtung ist; und eine Benutzereinstellungseinheit (S107–S110), welche nach der Einstellung der Anfangsposition die optische Position basierend auf der Nullposition innerhalb des Anzeigebereichs auf eine Befehlsposition (Poo) einstellt, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung als Antwort auf einen Befehl von dem Fahrzeugbenutzer auszugeben, wobei die Null-Detektionseinheit die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors auf einen höheren Wert als die Benutzereinstellungseinheit einstellt, und die Null-Detektionseinheit ein Ausgangsdrehmoment auf einen niedrigeren Wert als die Benutzereinstellungseinheit einstellt; und wobei die Anfangseinstellungseinheit die Drehgeschwindigkeit des Schrittmotors auf einen höheren Wert als die Benutzereinstellungseinheit einstellt.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Null-Detektionseinheit einen elektrischen Winkel eines Ansteuersignals, welches auf den Schrittmotor angewandt werden soll, um einen Wert ändert, welcher dem gesamten Einstellungsbereich (ΔPa) der optischen Position entspricht.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Null-Detektionseinheit eine Steuerung ausführt, um den elektrischen Winkel des Ansteuersignals, welches auf den Schrittmotor angewandt werden soll, in Winkelschritten (ΔΘ) kleiner als Intervalle von elektrischen Stabilitätspunkten (Θs) bei dem Schrittmotor zu ändern.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Null-Detektionseinheit und die Anfangseinstellungseinheit eine Steuerung ausführen, um den elektrischen Winkel des Ansteuersignals, welches auf den Schrittmotor angewandt werden soll, in Steuerintervallen (ΔT) kürzer als die Benutzereinstellungseinheit zu ändern.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Null-Detektionseinheit eine Pulsweitenmodulation des Ansteuersignal, welches auf den Schrittmotor angewandt werden soll, bei einer relativen Einschaltdauer (R) kleiner als die Benutzereinstellungseinheit durchführt.
Fahrzeug-Head-up-Display-Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das Steuersystem ferner eine Stand-by-Einstellungseinheit (S111–S112) beinhaltet, welche die optische Position basierend auf der Nullposition innerhalb des Rückstellbereichs auf eine Stand-by-Position (Pow) einstellt, indem sie den Schrittmotor veranlasst, die Drehung in der Rückkehr-zu-Null-Richtung als Antwort auf das Ausschalten eines Antriebsmotorschalters (7) des Fahrzeugs auszugeben; und die Null-Detektionseinheit die Nullposition als Antwort auf das Anschalten des Antriebsmotorschalters detektiert.