DE112020000507T5

DE112020000507T5 - Head-Up-Display-Vorrichtung

Info

Publication number: DE112020000507T5
Application number: DE112020000507.0T
Authority: DE
Inventors: Ken NOGUCHI; Masahiro Watanabe; Daiki Funami
Original assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Current assignee: Nippon Seiki Co Ltd
Priority date: 2019-01-25
Filing date: 2020-01-24
Publication date: 2021-11-18
Also published as: CN113330354B; JPWO2020153475A1; JP7439770B2; CN113330354A; DE202020005791U1; WO2020153475A1

Abstract

Eine Head-Up-Display (HUD)-Vorrichtung, bei der das Antriebsgeräusch eines Elektromotors zum Antrieb eines Reflexionsspiegels unterdrückt werden kann, wird bereitgestellt. Die HUD-Vorrichtung 10 strahlt ein von einem Hohlspiegel 13 reflektiertes Anzeigelicht L zu einem lichtdurchlässigen Bauteil aus und zeigt somit ein Bild, das das Anzeigelicht L darstellt, als virtuelles Bild an. Die HUD-Vorrichtung 10 weist einen Elektromotor zum Drehantrieb des Hohlspiegels 13, ein Antriebssteuerteil und ein Ausgangspunktdetektionsteil, die als Funktionen eines Steuerteils 80 realisiert werden, ein Speicherteil 81 und einen Massendämpfer D auf. Das Antriebssteuerteil führt die Drehantriebssteuerung des Hohlspiegels 13 durch die Steuerung des Betriebs des Elektromotors durch. Das Speicherteil 81 speichert eine Voreinstellungsposition innerhalb des Drehbereiches des Hohlspiegels 13. Das Ausgangspunktdetektionsteil detektiert den Ausgangspunkt innerhalb des Drehbereiches des Hohlspiegels 13. Der Massendämpfer D weist einen Massenkörper 70 auf und unterdrückt die Schwingung des Elektromotors.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Head-Up-Display-Vorrichtung.
Technischer Hintergrund
Eine Head-Up-Display-Vorrichtung nach dem Stand der Technik, bei der ein Reflexionsspiegel (z. B. Hohlspiegel) durch eine Triebkraft eines Elektromotors zur Drehung angetrieben wird, um ein Anzeigelicht, das ein Bild anzeigt, zu einem lichtdurchlässigen Bauteil (z. B. Windschutzscheibe eines Fahrzeugs) zu reflektieren, ist z. B. in Patentdokument 1 offenbart.
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2010-230157 A
Zusammenfassung der Erfindung
Zu lösende Aufgabe der Erfindung
Bei der herkömmlichen Head-Up-Display-Vorrichtung besteht die Gefahr, dass die Schwingung, die aufgrund des Elektromotors zum Antrieb des Reflexionsspiegels entsteht, auf ein Außengehäuse usw. übertragen und verstärkt wird und das Antriebsgeräusch des Elektromotors unangenehm für das Ohr sein kann.
Angesichts der obigen Sachlage ist das Ziel der vorliegenden Offenbarung, eine Head-Up-Display-Vorrichtung bereitzustellen, bei der das Antriebsgeräusch des Elektromotors zum Antrieb des Reflexionsspiegels unterdrückt werden kann.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Zum Erreichen des obigen Ziels umfasst die Head-Up-Display-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, die ein Bild, das ein Anzeigelicht darstellt, als virtuelles Bild dadurch anzeigt, dass das von einem Reflexionsspiegel reflektierte Anzeigelicht zu einem lichtdurchlässigen Bauteil ausgestrahlt wird,
einen Elektromotor zum Drehantrieb des Reflexionsspiegels,
ein Antriebssteuerteil, das durch die Steuerung eines Betriebs des Elektromotors die Steuerung des Drehantriebs des Reflexionsspiegels durchführt,
ein Speicherteil, das eine Voreinstellungsposition innerhalb eines Drehbereiches des Reflexionsspiegels speichert,
ein Ausgangspunktdetektionsteil, das einen Ausgangspunkt innerhalb des Drehbereiches des Reflexionsspiegels detektiert, und
einen Massendämpfer, der einen Massenkörper aufweist und die Schwingung des Elektromotors unterdrückt,
wobei das Antriebssteuerteil nach der Detektion des Ausgangspunktes durch das Ausgangspunktdetektionsteil den Elektromotor bei einer ersten Antriebsfrequenz antreibt und den Reflexionsspiegel in die Voreinstellungsposition bewegt, und wobei eine Masse des Massenkörpers basierend auf der ersten Antriebsfrequenz bestimmt wird.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Offenbarung kann das Antriebsgeräusch des Elektromotors zum Antrieb des Reflexionsspiegels unterdrückt werden.
Figurenliste

[1] ist eine Ansicht, die eine Einbauform einer Head-Up-Display (HUD)-Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung in einem Fahrzeug zeigt.
[2] ist eine Übersicht des Aufbaus der HUD-Vorrichtung.
[3] ist eine perspektivische Ansicht einer Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung.
[4] ist eine perspektivische Explosionsansicht der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung.
[5] ist eine schematische Ansicht zur Erläuterung einer Positionsbeziehung zwischen einem Hohlspiegel und einem Schiebeteil.
[6] ist eine Ansicht eines Diagramms, das den Effekt der Reduzierung des Antriebsgeräusches des Elektromotors zeigt.

Ausführungsform der Erfindung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird anhand der Figuren erläutert.
Eine Head-Up-Display-Vorrichtung (HUD: Head-Up Display) 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird wie in 1 dargestellt z. B. in einem Armaturenbrett 2 eines Fahrzeugs 1 angeordnet. Die HUD-Vorrichtung 10 stahlt ein Anzeigelicht L zur Windschutzscheibe 3 aus. Das von der Windschutzscheibe 3 reflektierte Anzeigelicht L wird zur Seite eines Benutzers 4 (hauptsächlich Fahrer des Fahrzeugs 1) gerichtet und lässt den Benutzer 4 ein vom Anzeigelicht L dargestelltes Bild als virtuelles Bild V visuell erkennen. Das virtuelle Bild V wird über die Windschutzscheibe 3 an der Vorderseite des Fahrzeugs 1 angezeigt. Der Benutzer 4 kann somit das virtuelle Bild V betrachten, indem das virtuelle Bild und die vordere Landschaft übereinandergelegt sind. Das virtuelle Bild V zeigt verschiedene Informationen über das Fahrzeug 1 (nachstehend als Fahrzeuginformationen bezeichnet) an. Die Fahrzeuginformationen enthalten nicht nur Informationen des Fahrzeugs 1 selbst, sondern auch Informationen außerhalb des Fahrzeugs 1.
Die HUD-Vorrichtung 10 weist wie in 2 dargestellt ein Anzeigegerät 11, einen Planspiegel 12, einen Hohlspiegel 13, ein Gehäuse 14, eine Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 und ein Bedienungsteil 90 auf.
Das Anzeigegerät 11 zeigt das Bild an und gibt somit das Anzeigelicht L, das das Bild darstellt, zum Planspiegel 12 ab. Das Anzeigegerät 11 ist so ausgebildet, dass z. B. ein LCD (Liquid Crystal Display) und eine Hintergrundbeleuchtung, die den LCD von hinten beleuchtet, enthalten sind. Es handelt sich beim LCD z. B. um ein TFT (Thin Film Transistor). Die Hintergrundbeleuchtung ist z. B. aus einer LED (Light Emitting Diode), einem Lichtleitbauteil usw. ausgebildet.
Der Planspiegel 12 besteht z. B. aus einem Kaltlichtspiegel und ist so angeordnet, dass er zu einer Lichtachse des vom Anzeigegerät 11 abgegebenen Anzeigelichts L geneigt ist. Der Planspiegel 12 reflektiert das Anzeigelicht L vom Anzeigegerät 11 zum Hohlspiegel 13. Der Planspiegel 12 ist über einen nicht dargestellten Halter am Gehäuse 14 fixiert.
Der Hohlspiegel 13 ist z. B. dadurch ausgebildet, dass eine Reflexionsschicht auf einer Harzplatte aus Polycarbonat mit einer Hohlfläche durch Bedampfung gebildet wird. Während der Hohlspiegel 13 das Anzeigelicht L vom Planspiegel 12 vergrößert, reflektiert der Hohlspiegel 13 das Anzeigelicht L zur Windschutzscheibe 3. Das vom Benutzer 4 visuell erkannte virtuelle Bild V stellt somit ein Bild dar, bei dem das am Anzeigegerät 11 dargestellte Bild vergrößert ist.
Der Hohlspiegel 13 wird durch einen Halter 13a gehalten. Der Halter 13a besteht z. B. aus einem Kunstharzwerkstoff und weist einen Wellenteil 13b und einen Hebelteil 13c auf. Der Wellenteil 13b ist im Wesentlichen zylindrisch so gebildet, dass die Richtung, in der sich die Achse AX erstreckt (Richtung der Normalen auf der Papieroberfläche gemäß 2), eine Höhenrichtung ist. Ein Paar von den Wellenteilen 13b ist am Halter 13a vorgesehen. In 2 ist jedoch nur einer der Wellenteile 13b gezeigt. Der Wellenteil 13b wird durch ein am Gehäuse 14 vorgesehenes Lagerteil (nicht dargestellt) drehbar abgestützt. Der vom Halter 13a gehaltene Hohlspiegel 13 ist somit zum Gehäuse 14 um die Achse AX drehbar. Das Hebelteil 13c ist plattenförmig und ist so gebildet, dass es zur Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 ragt. Die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 bewegt das Hebelteil 13c parallel zur X-Achsenrichtung und treibt somit den vom Halter 13a gehaltenen Hohlspiegel 13 um die Achse AX drehend an. Die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 wird nachher ausführlich erläutert.
Das Gehäuse 14 nimmt das Anzeigegerät 11, den Planspiegel 12, den Hohlspiegel 13 und die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 jeweils an den entsprechenden Positionen zur Realisierung der obigen Funktionen auf. Das Gehäuse 14 weist aufgrund des Kunstharzes oder Metalls eine Lichtabschirmungsleistung auf und ist kastenförmig gebildet. Das Gehäuse 14 kann durch Kombination mehrerer Bauteile ausgebildet werden. Am Gehäuse 14 ist eine Austrittsöffnung 14a vorgesehen, die in Richtung der Windschutzscheibe 3 geöffnet ist. Am Gehäuse 14 ist eine lichtdurchlässige Abdeckung 15 angebracht, die die Austrittsöffnung 14a verschließt.
Das Anzeigelicht L, das vom Anzeigegerät 11 abgegeben und von dem Planspiegel 12 und dem Hohlspiegel 13 in dieser Reihenfolge reflektiert wurde, wird aus der Austrittsöffnung 14a zum Äußeren der HUD-Vorrichtung 10 ausgestrahlt und zur Windschutzscheibe 3 gerichtet. Durch die Reflexion des Anzeigelichts L von der Windschutzscheibe 3 wird das virtuelle Bild V vom Benutzer 4 aus gesehen auf der Vorderseite der Windschutzscheibe 3 angezeigt.
Die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 weist wie in 3 und 4 dargestellt einen Elektromotor 30, einen Stützkörper 40, eine Leitwelle G, ein Schiebeteil 50 und eine Schaltplatte 60 auf. Die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 weist ferner einen Massenkörper 70, ein Steuerteil 80 und ein Speicherteil 81 auf, die in 2 schematisch dargestellt sind.
Der Elektromotor 30 dient zum Drehantrieb des Hohlspiegels 13 und besteht z. B. aus einem PM (Permanent Magnet)-Schrittmotor. Der Elektromotor 30 wird mittels eines nachher angegebenen Antriebssteuermittels im Mikroschrittantrieb angetrieben. Der angetriebene Elektromotor 30 dreht eine Drehwelle 31, die in 3 dargestellt ist und sich in X-Achse erstreckt. An einer Umfangsfläche der Drehwelle 31 ist eine spiralförmige Gewinderille gebildet.
Der Stützkörper 40 stützt hauptsächlich den Elektromotor 30 ab und ist z. B. einstückig aus Metall ausgebildet. Der Stützkörper 40 weist einen Plattenteil 40a, der am Boden 14b (vgl. 2) des Gehäuses 14 fixiert wird, einen ersten Wandteil 41 und einen zweiten Wandteil 42 auf, die in X-Achsenrichtung einander gegenüberliegen. Der Plattenteil 40a des Stützkörpers 40 wird mittels eines Fixiermittels wie einer Schraube oder dgl. am Boden 14b fixiert. Der Stützkörper 40 kann über ein nicht dargestelltes Dämpfungsbauteil am Boden 14b fixiert werden. Der erste Wandteil 41 ist an einem Ende des Plattenteils 40a stehend vorgesehen und der zweite Wandteil 42 ist an einem anderen Ende des Plattenteils 40a stehend vorgesehen. An einer Rückseite der Fläche des ersten Wandteils 41, der dem zweiten Wandteil 42 gegenüberliegt, ist der Elektromotor 30 angebracht. Der Elektromotor 30 ist mittels eines Fixiermittels wie einer Schraube oder dgl. am ersten Wandteil 41 fixiert. Die Drehwelle 31, die sich vom Elektromotor 30 erstreckt, durchdringt eine am ersten Wandteil 41 vorgesehene Durchgangsbohrung O1 und ist von einer am zweiten Wandteil 42 vorgesehenen Lagerbohrung O2 drehbar gelagert. Darüber hinaus stützt der Stützkörper 40 den Massenkörper 70 ab.
Die Leitwelle G führt die Bewegungsrichtung des Schiebeteils 50 und erstreckt sich ebenfalls wie die Drehwelle 31 in X-Achsenrichtung. Die Leitwelle G ist an einem Ende vom ersten Wandteil 41 gelagert und an einem anderen Ende vom zweiten Wandteil 42 gelagert.
Das Schiebeteil 50 weist ein Basisteil 51 und ein Klemmteil 52 auf, das den Hebelteil 13c des Hohlspiegels 13 einklemmt. Das Schiebeteil 50 ist z. B. einstückig aus einem Kunstharzwerkstoff wie Polyacetal oder dgl. ausgebildet.
Am Basisteil 51 ist eine Leitbohrung 51a gebildet, in die die Leitwelle G eingesteckt wird. Darüber hinaus ist ein Mutterteil (nicht dargestellt), der mit der Gewinderille der Drehwelle 31 in Eingriff kommt, am Basisteil 51 vorgesehen, wobei der Mutterteil das Schiebeteil 50 entsprechend der Drehung der Drehwelle 31 in X-Achsenrichtung bewegt. Durch diesen Aufbau ist das Schiebeteil 50 entsprechend der Drehung der Drehwelle 31 entlang der Leitwelle G in X-Achsenrichtung verschiebbar.
Das Klemmteil 52 ist am Basisteil 51 vorgesehen und weist ein Paar von einander gegenüberliegenden Wandteilen auf und klemmt den Hebelteil 13c des Hohlspiegels 13 in einem Spalt zwischen den Wandteilen ein. An einem der Wandteile ist, wie in 3 dargestellt, ein Vorsprung 52a gebildet, der zu dem anderen Wandteil ragt, an dem eine Plattenfeder 52b vorgesehen ist. Das Klemmteil 52 klemmt den Hebelteil 13c im Punktkontaktzustand dadurch ein, dass der Hebelteil 13c aufgrund der Federkraft der Plattenfeder 52b an den Vorsprung 52a gedrückt wird.
Die Schaltplatte 60 stellt eine Leiterplatte dar, bei der verschiedene Schaltungen gebildet sind, und der Elektromotor 30, eine Antriebsschaltung zum Antrieb des Elektromotors 30 und ein Schalter 61 sind auf ihr montiert. Die Schaltplatte 60 ist wie in 3 dargestellt oberhalb des ersten Wandteils 41 des Stützkörpers 40 fixiert. Der Schalter 61 ist an einer Position vorgesehen, die in X-Achsenrichtung dem Schiebeteil 50 gegenüberliegt. Bewegt sich das Schiebeteil 50 nach links gemäß 3, kommt er mit dem Schiebeteil 50 in Kontakt, wobei ein Detektionssignal, das zeigt, dass ein Kontakt erfolgt ist, dem Steuerteil 80 zugeführt wird. Das Steuerteil 80 erkennt die Position des Schiebeteils 50 beim Erhalten des Detektionssignals als Ausgangspunkt und führt die Antriebssteuerung des Hohlspiegels 13 durch.
Der Massenkörper 70 weist den Aufbau auf, der als ein Teil eines nachher angegebenen Massendämpfers D fungiert, und ist an einer beliebigen Position des Stützkörpers 40 vorgesehen. Der Massenkörper 70 ist ein Gewicht, das z. B. aus einem Metallwerkstoff wie Messing oder dgl. ausgebildet ist. Der Werkstoff des Massenkörpers 70 unterliegt keiner Beschränkung. Es ist jedoch vorteilhaft, dass ein Werkstoff mit einem schweren spezifischen Gewicht ausgewählt wird, um die für den Massendämpfer D erforderlichen Funktionen raumsparend sicherzustellen.
Bei der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 fungieren der Massenkörper 70 und der Stützkörper 40 als der in 2 schematisch dargestellte Massendämpfer D (auch als Schwingungstilger bezeichnet). Das Resonanzphänomen wird beim Massendämpfer D dadurch unterdrückt, dass ein zusätzlicher Massenkörper 70 über den als Feder fungierenden Stützkörper 40 dem Elektromotor 30 als Gegenstand zur Schwingungsdämpfung hinzugeführt wird. Der Massendämpfer D unterdrückt auf diese Weise die Schwingung des Elektromotors 30. Die Masse des Massenkörpers 70 wird, wie nachher angegeben, basierend auf der Antriebsfrequenz beim Antrieb des Elektromotors 30 bestimmt.
Das Steuerteil 80 ist aus einem Mikrocomputer mit CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) usw. ausgebildet und steuert den Betrieb der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20. Das Speicherteil 81 ist ein nicht flüchtiger Speicher wie ein Flash-Speicher und speichert eine nachher angegebene Voreinstellungsposition des Hohlspiegels 13 nach der Steuerung durch das Steuerteil 80. Die Voreinstellungsposition kann in den ROM des Steuerteils 80 gespeichert werden. Das Steuerteil 80 und das Speicherteil 81 sind z. B. an einer Leiterplatte (andere Platte als die Schaltplatte 60) montiert, die an der vorgegebenen Position des Gehäuses 14 vorgesehen ist. Bei dieser Ausführungsform steuert das Steuerteil 80 nicht nur den Betrieb der Reflexionsspiegelantriebvorrichtung 20, sondern auch den gesamten Betrieb der HUD-Vorrichtung 10 und ferner den Anzeigebetrieb des Anzeigegeräts 11. Das Steuerteil 80 korrespondiert z. B. mit einem System wie einem ECU (Electronic Control Unit) zur Steuerung aller Teile des Fahrzeugs 1 und lässt das Anzeigegerät 11 das die Fahrzeuginformationen zeigende Bild anzeigen.
Darüber hinaus treibt das Steuerteil 80 über die Antriebsschaltung der Schaltplatte 60 den Elektromotor 30 im Mikroschrittantrieb an und steuert somit den Drehantrieb des Hohlspiegels 13. D. h.: Das Steuerteil 80 und die Antriebsschaltung fungieren als Antriebssteuerteil, das die Drehantriebssteuerung des Hohlspiegels 13 durchführt. Die Antriebsschaltung weist eine Transistorbrücke auf, die mit einer Erregungsspule des Elektromotors 30 verbunden ist, und ist so ausgebildet, dass sie die Richtung und die Größe des durch die Erregungsspule strömenden Erregungsstroms einstellen kann. Durch die Steuerung des Steuerteils 80 steuert die Antriebsschaltung den elektrischen Strom, der durch die Erregungsspule des Elektromotors 30 strömt. Es wird beliebig ausgewählt, wie das Antriebssteuerteil ausgebildet ist. Es kann an einer Platte montiert werden und kann auch dadurch realisiert werden, dass alle an mehreren Platinen montierten Teile miteinander zusammenarbeiten.
Das Steuerteil 80 lokalisiert, wo der Hohlspiegel 13 zurzeit positioniert ist, indem es die Position, an der das Schiebeteil 50 mit dem Schalter 61 in Kontakt kam, als Ausgangspunkt in den RAM des Steuerteils 80 speichert und den im RAM gespeicherten Ausgangspunkt als Referenz ansieht und die Anzahl der Antriebsschritte des Elektromotors 30 während des Antriebs zählt.
Das Steuerteil 80 steuert die Drehungsposition des Hohlspiegels 13 dadurch, dass es über die Antriebsschaltung den Elektromotor 30 antreibt und das Schiebeteil 50 innerhalb des Bereichs zwischen dem ersten Wandteil 41 und dem zweiten Wandteil 42 beim Stützkörper 40 in X-Achsenrichtung bewegt. Darüber hinaus stellt das Steuerteil 80 die Anzeigeposition des virtuellen Bildes V in vertikaler Richtung vom Benutzer 4 aus gesehen dadurch ein, dass es entsprechend der Eingabebedienung des Benutzers 4 am Bedienungsteil 90 die Position des Hohlspiegels 13 innerhalb des Drehungsbereichs des Hohlspiegels 13 einstellt, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes V möglich ist. Das Steuerteil 80 überschreibt (aktualisiert) die im Speicherteil 81 gespeicherte Voreinstellungsposition mit der Position des Hohlspiegels 13, die durch die Bedienung durch den Benutzer 4 eingestellt wurde, und legt sie als neue Voreinstellungsposition fest.
Das Bedienungsteil 90 empfängt die Eingabebedienung durch den Benutzer 4 und ist aus einer bekannten Eingabevorrichtung wie einer Drucktaste, einem Berührungsbildschirm usw. ausgebildet und führt dem Steuerteil 80 das Signal, das den Bedienungsinhalt zeigt, entsprechend der Durchführung der Eingabebedienung zu. Als Bedienungsteil 90 kann z. B. ein Lenkungsschalter, der am Fahrzeug 1 vorgesehen ist, verwendet werden.
Im Folgenden wird die Positionsbeziehung zwischen dem Hohlspiegel 13 und dem Schiebeteil 50 anhand der 5 erläutert. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Drehungsposition des Hohlspiegels 13 und der Schiebeposition des Schiebeteils 50 schematisch und es ist selbstverständlich, dass sich die Achse AX als Drehachse des Hohlspiegels 13 tatsächlich nicht in X-Achsenrichtung bewegt. Ein Drehungsbereich des Hohlspiegels 13, in dem das vom Hohlspiegel 13 reflektierte Anzeigelicht L die Windschutzscheibe 3 nicht erreicht und die Anzeige des virtuellen Bildes V nicht möglich ist, wird als nicht-anzeigender Bereich R1 bezeichnet. Ein Drehungsbereich des Hohlspiegels 13, in dem das vom Hohlspiegel 13 reflektierte Anzeigelicht L die Windschutzscheibe 3 erreicht und die Anzeige des virtuellen Bildes V möglich ist, wird als anzeigender Bereich R2 bezeichnet. Eine Drehungsposition des Hohlspiegels 13 an einer Position X1, an der im nicht-anzeigenden Bereich R1 das Schiebeteil 50 mit dem Schalter 61 in Kontakt kam, wird als erste Position P1 bezeichnet. Die Voreinstellungsposition (Position, die durch die Einstellung des Benutzers 4 bestimmt wurde) des Hohlspiegels 13 im anzeigenden Bereich R2 wird als zweite Position P2 bezeichnet. Die Position, die im anzeigenden Bereich R2 dem nicht-anzeigenden Bereich R1 am nächsten ist, d. h. die Position des Hohlspiegels 13 im Fall, in dem das virtuelle Bild V vom nicht angezeigten Zustand in den angezeigten Zustand geschaltet wird, wird als bestimmte Position Ps bezeichnet. In diesem Fall werden die im Schiebebereich des Schiebeteils 50 dem Schalter 61 nahe liegenden Positionen in folgender absteigender Reihenfolge genannt: Position X1, Position Xs des Schiebeteils 50, bei der der Hohlspiegel 13 an der bestimmten Position Ps liegt, und Position X2 des Schiebeteils 50, bei der der Hohlspiegel 13 an der zweiten Position P2 liegt.
Wird die Zündung des Fahrzeugs 1 eingeschaltet und der Betriebsstrom der HUD-Vorrichtung 10 zugeführt, treibt das Steuerteil 80 über die Antriebsschaltung den Elektromotor 30 an, bringt das Schiebeteil 50 mit dem Schalter 61 in Kontakt und speichert die Position, an der der Kontakt erfolgte, als Ausgangspunkt. Das Steuerteil 80 fungiert auf diese Weise als Ausgangspunktdetektionsteil, das den Ausgangspunkt detektiert. Nach dem Speichern des Ausgangspunktes bewegt das Steuerteil 80 das Schiebeteil 50 von der Position X1 zur Position X2, wodurch das Steuerteil 80 den Hohlspiegel 13 von der Position P1 als Ausgangspunkt des nicht-anzeigenden Bereichs R1 zur Position P2 drehend bewegt, die als Voreinstellungsposition im anzeigenden Bereich R2 gespeichert ist. Nach der Positionierung des Hohlspiegels 13 auf die Position P2 steuert das Steuerteil 80 den Betrieb des Anzeigegerätes 11 und führt die Anzeigesteuerung des virtuellen Bildes V durch.
Bei der Drehung des Hohlspiegels 13 von der Position P1 (Ausgangspunkt) zur Position P2 (Voreinstellungsposition) bei der vorliegenden Ausführungsform stellt das Steuerteil 80 die Drehgeschwindigkeit des Hohlspiegels 13 im nicht-anzeigenden Bereich R1 derart ein, dass sie höher als die Drehgeschwindigkeit des Hohlspiegels 13 im anzeigenden Bereich R2 ist, so dass die Zeitspanne bis zum Anfang der Anzeige des virtuellen Bildes V verkürzt wird. Das bedeutet konkret, das Steuerteil 80 treibt den Elektromotor 30 bei einer ersten Antriebsfrequenz bei der Bewegung des Hohlspiegels 13 von der Position P1 (Ausgangspunkt) im nicht-anzeigenden Bereich R1 bis zur Position P2 (Voreinstellungsposition) im anzeigenden Bereich R2 an. Bei der Einstellung der Position des Hohlspiegels 13 im anzeigenden Bereich R2 entsprechend der Eingabe vom Bedienungsteil 90 nach der Bewegung des Hohlspiegels 13 zur Position P2 (Voreinstellungsposition) treibt das Steuerteil 80 den Elektromotor 30 ferner bei einer zweiten Antriebsfrequenz an, die niedriger als die erste Antriebsfrequenz ist. Dabei treibt das Steuerteil 80 den Elektromotor 30 bei der Antriebsfrequenz von etwa 2500 PPS (pulse per second) (z. B. 2496 PPS) als erste Antriebsfrequenz an, um die Drehgeschwindigkeit des Hohlspiegels 13 im nicht-anzeigenden Bereich R1 zu realisieren. Falls dabei keine Maßnahmen erfolgen, entsteht ggf. das Antriebsgeräusch im Band von 2,5 kHz entsprechend der Antriebsfrequenz und kann für den Benutzer 4 unangenehm für das Ohr sein.
Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Masse des Massenkörpers 70 beim Massendämpfer D basierend auf der Antriebsfrequenz 2500 PPS des Elektromotors 30 bestimmt, um das Antriebsgeräusch, das auf die oben angegebene Weise entsteht, zu unterdrücken. Die Masse des Massenkörpers 70 kann z. B. durch die Lösung einer Bewegungsgleichung beim Massensystem der linearen Feder theoretisch ermittelt werden. Beim Erreichen des Antriebsgeräusches beim Ohr des Benutzers 4 sind jedoch komplexe Ursachen wie Aufbauten der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 und der HUD-Vorrichtung 10, der Montageform der HUD-Vorrichtung 10 am Fahrzeug 1 usw. vorhanden. Die Ermittlung erfolgt daher praktisch durch Versuche oder durch eine Kombination von Theorien und Versuchen. Aus dem gleichen Grund ist es vorteilhaft, dass auch die Anordnungsposition des Massenkörpers 70 am Stützkörper 40 zum effektiven Unterdrücken des Antriebsgeräusches durch Versuche oder durch eine Kombination von Theorien und Versuchen ermittelt wird.
6 zeigt den Effekt der Reduzierung des Antriebsgeräusches des Elektromotors 30 durch den Massendämpfer D. Ein Diagramm 5 einer durchgehenden Linie zeigt ein Messergebnis des Antriebsgeräusches bei der oben erläuterten Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20, bei der die Masse des Massenkörpers 70 des Massendämpfers D basierend auf der Antriebsfrequenz von 2496 PPS bestimmt wird. Ein Diagramm 6 einer gestrichelten Linie zeigt ein Messergebnis des Antriebsgeräusches bei der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung ohne Massendämpfer D. Aus 6 geht klar hervor, dass, wenn der Massendämpfer D vorgesehen ist, das Antriebsgeräusch im Band von 2,5 kHz im Vergleich zu dem Fall ohne Massendämpfer D erheblich reduziert ist.

(1) Die oben erläuterte HUD-Vorrichtung 10 strahlt das Anzeigelicht L, das vom Hohlspiegel 13 (ein Beispiel eines Reflexionsspiegels) reflektiert wurde, zur Windschutzscheibe 3 (ein Beispiel eines lichtdurchlässigen Bauteils) aus und zeigt somit das Bild, das das Anzeigelicht L darstellt, als virtuelles Bild V an. Die HUD-Vorrichtung 10 weist den Elektromotor 30 zum Drehantrieb des Hohlspiegels 13, das Antriebssteuerteil und das Ausgangspunktdetektionsteil, die als Funktionen des Steuerteils 80 realisiert werden, das Speicherteil 81 und den Massendämpfer D auf. Das Antriebssteuerteil führt die Drehantriebssteuerung des Hohlspiegels 13 durch die Steuerung des Betriebs des Elektromotors 30 durch. Das Speicherteil 81 speichert eine Voreinstellungsposition (Position P2) im Drehungsbereich des Hohlspiegels 13. Das Ausgangspunktdetektionsteil detektiert den Ausgangspunkt (Position P1) im Drehungsbereich des Hohlspiegels 13. Der Massendämpfer D weist einen Massenkörper 70 auf und unterdrückt die Schwingung des Elektromotors 30. Aufgrund dieses Aufbaus kann das Antriebsgeräusch des Elektromotors 30 zum Antrieb des Reflexionsspiegels wie oben angegeben unterdrückt werden.

(2) Der Ausgangspunkt (Position P1) liegt konkret innerhalb des Drehungsbereichs (nicht-anzeigender Bereich R1) des Hohlspiegels 13, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes V nicht möglich ist. Die Voreinstellungsposition (Position P2) liegt innerhalb des Drehungsbereichs (anzeigender Bereich R2), in dem die Anzeige des virtuellen Bildes V möglich ist.

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R1

R2

(3) Darüber hinaus weist die HUD-Vorrichtung 10 das Bedienungsteil 90 auf. Nach der Bewegung des Hohlspiegels 13 in die Voreinstellungsposition treibt das Antriebssteuerteil den Elektromotor 30 entsprechend der Eingabe vom Bedienungsteil 90 bei der zweiten Antriebsfrequenz an, die niedriger als die erste Antriebsfrequenz ist, und bewegt die Position des Reflexionsspiegels innerhalb des Drehungsbereichs (anzeigender Bereich R2) des Hohlspiegels 13, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes V möglich ist.

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10

13

1

Die vorliegende Offenbarung wird nicht auf die oben angegebene Ausführungsform und Zeichnungen beschränkt. Änderungen (einschließlich der Streichung von Bestandteilen) können innerhalb des Bereichs, in dem das Wesen der vorliegenden Offenbarung nicht geändert wird, den Umständen entsprechend hinzugefügt werden.
Ein Planspiegel, bei dem es sich nicht um den Planspiegel 12 handelt, kann am Lichtweg des Anzeigelichts L vorgesehen werden, der den Planspiegel 12 mit dem Hohlspiegel 13 verbindet. Statt des Planspiegels 12 kann auch ein frei gekrümmter Spiegel vorgesehen werden. Wie viele Spiegel bei der HUD-Vorrichtung 10 verwendet werden und wie der Lichtweg des Anzeigelichts L umgelenkt wird, kann entsprechend der Konstruktion beliebig geändert werden.
Das Beispiel, bei dem die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 den Hohlspiegel 13 drehend bewegt, wurde oben erläutert. Die Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 kann auch derart ausgebildet werden, dass sie den Planspiegel und den frei gekrümmten Spiegel (anderes Beispiel des Reflexionsspiegels) drehend bewegt. Der Aufbau der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 unterliegt keiner Beschränkung, solange sie die Triebkraft des Elektromotors 30 benutzt und den Reflexionsspiegel drehend antreibt.
Das Beispiel, bei dem der Massenkörper 70 am Stützkörper 40 vorgesehen ist, wurde oben gezeigt. Ein Aufbau, bei dem der Massenkörper über ein elastisches Bauteil an dem Elektromotor 30 und dem Stützkörper 40 angebracht wird, kann auch ausgewählt werden.
Bei der oben angegebenen Form wird die Masse des Massenkörpers 70 basierend auf der Antriebsfrequenz des Elektromotors 30 beim Drehantrieb des Hohlspiegels 13 im nicht-anzeigenden Bereich R1 bestimmt. Die Masse des Massenkörpers 70 kann auch basierend auf der Antriebsfrequenz des Elektromotors 30 beim Drehantrieb des Hohlspiegels 13 im anzeigenden Bereich R2 bestimmt werden. Das Frequenzband, bei dem das Antriebsgeräusch unterdrückt werden soll, ist auch beliebig und es kann höher oder niedriger als das Band von 2,5 kHz sein. Als Frequenzband, bei dem der Benutzer das Geräusch als unangenehm für das Ohr empfindet, kann z. B. ein beliebiges Frequenzband im Bereich zwischen 1 kHz und 5 kHz angeführt werden. Wird ein leichter Massenkörper als der Massenkörper 70 des Massendämpfers D, der das Band von 2,5 kHz des Antriebsgeräusches unterdrückt, ausgewählt, kann das beliebige Frequenzband, das höher als das Band von 2,5 kHz ist, reduziert werden. Wird ein schwererer Massenkörper ausgewählt, kann das beliebige Frequenzband, das niedriger als das Band von 2,5 kHz ist, reduziert werden.
Oben wurde das Beispiel gezeigt, bei dem der Stützkörper 40 am Boden 14b des Gehäuses 14 fixiert wird. Die Form wird jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Solange der Reflexionsspiegel drehend bewegt werden kann, kann beliebig ausgewählt werden, wie der Stützkörper 40 der Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung 20 am Gehäuse 14 fixiert wird.
Das Anzeigegerät 11 wird nicht auf das Gerät beschränkt, bei dem ein LCD verwendet wird. Ein Anzeigegerät 11, bei dem ein OLED (Organic Light-Emitting Diode) verwendet wird, kann auch ausgewählt werden. Ein Anzeigegerät 11, bei dem eine Reflexionsanzeigevorrichtung wie z. B. ein DMD (Digital Micro mirror Device), ein LCOS (Liquid Crystal On Silicon) oder dgl. verwendet wird, kann auch ausgewählt werden.
Das lichtdurchlässige Bauteil als Gegenstand zum Projizieren des Anzeigelichts L wird nicht auf die Windschutzscheibe 3 des Fahrzeugs 1 beschränkt und kann auch ein kombiniertes Bauteil sein, das aus einem plattenförmigen Halbspiegel, einem Hologrammelement oder dgl. ausgebildet ist.
Die Art des Fahrzeugs 1, in das die HUD-Vorrichtung 10 eingebaut wird, unterliegt keiner Beschränkung. Die Anwendung auf Fahrzeuge verschiedener Arten wie vierrädrige Kraftfahrzeuge, Motorräder usw. ist möglich. Die HUD-Vorrichtung 10 kann in Fahrzeuge, bei denen es sich nicht um das Fahrzeug 1 handelt, wie Flugzeuge, Schiffe, Schneemobile oder dgl. eingebaut werden.
Zum leichteren Verständnis der vorliegenden Offenbarung wurde bei der obigen Beschreibung die Erläuterung der allgemein bekannten Technik den Umständen entsprechend ausgelassen.
Eine Head-Up-Display (HUD)-Vorrichtung, bei der das Antriebsgeräusch eines Elektromotors zum Antrieb eines Reflexionsspiegels unterdrückt werden kann, wird bereitgestellt. Die HUD-Vorrichtung 10 strahlt ein von einem Hohlspiegel 13 reflektiertes Anzeigelicht L zu einem lichtdurchlässigen Bauteil aus und zeigt somit ein Bild, das das Anzeigelicht L darstellt, als virtuelles Bild an. Die HUD-Vorrichtung 10 weist einen Elektromotor zum Drehantrieb des Hohlspiegels 13, ein Antriebssteuerteil und ein Ausgangspunktdetektionsteil, die als Funktionen eines Steuerteils 80 realisiert werden, ein Speicherteil 81 und einen Massendämpfer D auf. Das Antriebssteuerteil führt die Drehantriebssteuerung des Hohlspiegels 13 durch die Steuerung des Betriebs des Elektromotors durch. Das Speicherteil 81 speichert eine Voreinstellungsposition innerhalb des Drehbereiches des Hohlspiegels 13. Das Ausgangspunktdetektionsteil detektiert den Ausgangspunkt innerhalb des Drehbereiches des Hohlspiegels 13. Der Massendämpfer D weist einen Massenkörper 70 auf und unterdrückt die Schwingung des Elektromotors.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug,
2: Armaturenbrett,
3: Windschutzscheibe,
4: Benutzer
L: Anzeigelicht,
V: Virtuelles Bild
10: Head-Up-Display (HUD)-Vorrichtung
11: Anzeigegerät
12: Planspiegel
13: Hohlspiegel (Beispiel des Reflexionsspiegels)
R1: Nicht-anzeigender Bereich,
R2: Anzeigender Bereich
P1: Erste Position,
P2: Position,
Ps: Bestimmte Position
13b: Halter,
13a: Wellenteil,
13c: Hebelteil,
AX: Achse
14: Gehäuse,
14a: Austrittsöffnung,
14b: Boden
20: Reflexionsspiegelantriebsvorrichtung
30: Elektromotor,
31: Drehwelle
40: Stützkörper,
40a: Plattenteil,
41: Erster Wandteil,
42: Zweiter Wandteil
G: Leitwelle
50: Schiebeteil,
51: Basisteil,
52: Klemmteil
60: Schaltplatte,
61: Schalter
70: Massendämpfer
D: Massenkörper,
80: Steuerteil,
81: Speicherteil
90: Bedienungsteil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2010230157 A [0003]

Claims

Head-Up-Display-Vorrichtung, die ein Bild, das ein Anzeigelicht darstellt, als virtuelles Bild dadurch anzeigt, dass das von einem Reflexionsspiegel reflektierte Anzeigelicht zu einem lichtdurchlässigen Bauteil ausgestrahlt wird, umfassend: - einen Elektromotor zum Drehantrieb des Reflexionsspiegels, - ein Antriebssteuerteil, das durch die Steuerung eines Betriebs des Elektromotors die Steuerung des Drehantriebs des Reflexionsspiegels durchführt, - ein Speicherteil, das eine Voreinstellungsposition innerhalb eines Drehbereiches des Reflexionsspiegels speichert, - ein Ausgangspunktdetektionsteil, das einen Ausgangspunkt innerhalb des Drehbereiches des Reflexionsspiegels detektiert, und - einen Massendämpfer, der einen Massenkörper aufweist und die Schwingung des Elektromotors unterdrückt, wobei das Antriebssteuerteil nach der Detektion des Ausgangspunktes durch das Ausgangspunktdetektionsteil den Elektromotor bei einer ersten Antriebsfrequenz antreibt und den Reflexionsspiegel in die Voreinstellungsposition bewegt, und wobei eine Masse des Massenkörpers basierend auf der ersten Antriebsfrequenz bestimmt wird.
Head-Up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Ausgangspunkt innerhalb eines Drehbereiches des Reflexionsspiegels liegt, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes nicht möglich ist, und die Voreinstellungsposition innerhalb eines Drehbereiches des Reflexionsspiegels liegt, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes möglich ist.
Head-Up-Display-Vorrichtung nach Anspruch 2, welche ein Bedienungsteil aufweist, wobei das Antriebssteuerteil nach der Bewegung des Reflexionsspiegels in die Voreinstellungsposition den Elektromotor entsprechend einer Eingabe vom Bedienungsteil bei einer zweiten Antriebsfrequenz antreibt, die niedriger als eine erste Antriebsfrequenz ist, und die Position des Reflexionsspiegels innerhalb des Drehbereiches bewegt, in dem die Anzeige des virtuellen Bildes möglich ist.