JP2013161054A - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める。
【解決手段】駆動信号を印加される通電により、反射鏡３２を回転駆動して虚像３６の表示位置を調整するステッピングモータ４０は、通電時に電気的に安定する電気安定点θｅと、非通電時に機械的に安定する機械安定点θｍを現出させる。制御系７０は、ステッピングモータ４０へ印加する駆動信号を、調整指令に応じて制御する。以上の構成下、非通電時に回転子４１との間に発生する磁気吸引力が他相の極歯４５１，４５２よりも大きい特定相の極歯４４１，４４２を安定極歯と定義すると、制御系７０は、通電時にホールディングトルクを与える磁気吸引力が安定極歯４４１，４４２と回転子４１との間に発生する電気安定点θｅを目標安定点θｅｔに設定して、調整指令の入力が停止した場合に目標安定点θｅｔへの到達まで駆動信号の印加を継続する。
【選択図】図７

Description

本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」という）に関する。

従来、表示器により発光像を表示させ、その表示像をウインドシールド等の投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示する車両用ＨＵＤ装置が、知られている。こうしたＨＵＤ装置の一種として特許文献１には、表示器の表示像を凹面鏡等の反射鏡により反射して、その反射像を投影部材へ投影する装置が、開示されている。このように反射鏡を利用することによれば、車両においてＨＵＤ装置が占有する設置スペースを小さくすることが、可能となる。

例えば特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、虚像の表示位置を調整するために、外部からの調整指令に従う駆動信号をステッピングモータに印加して、回転可能に設けた反射鏡を当該ステッピングモータにより回転駆動する構成が、採用されている。このような構成によれば、車両の乗員は調整指令をＨＵＤ装置へ入力することにより、車両関連情報の虚像を視認し易い状態にて表示させることが、可能となる。

また、特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、調整指令の入力が停止した場合に、電気安定点に到達するまで、ステッピングモータへの駆動信号の印加による通電が継続されるようになっている。これは、電気安定点から外れた状態のまま駆動信号の印加が停止されると、外力作用や振動等による衝撃力に起因して脱調を惹起するおそれがあったため、当該脱調を回避するためである。

特開２０１１−２０７４３１号公報

さて、特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、通電時のホールディングトルクにより電気的に安定する複数の電気安定点に対して、非通電時のディテントトルクにより機械的に安定する複数の機械安定点がそれぞれ一致している理想構造を、前提としている。かかる前提下、電気安定点への到達まで駆動信号の印加を継続することで、その後に印加を停止した非通電状態となっても、到達した電気安定点にて発生するディテントトルクにより、ステッピングモータが安定することになる。

しかし、一般に製造公差等に起因して、電気安定点と機械安定点との間に位相差が生じる実際の製品では、到達した電気安定点にて駆動信号の印加が継続されてから停止するような場合、ステッピングモータは、一旦停止した後に機械安定点側への回転を開始することになる。これは、虚像の表示位置が一旦止まったにも拘らず再度変位する事態を招来するので、車両の乗員に違和感を与える等、虚像による車両関連情報の表示に対して信頼性の低下を招来するおそれがあった。

本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める車両用ＨＵＤ装置を、提供することにある。

請求項１に記載の発明は、発光像を表示する表示器と、回転可能に設けられて表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、駆動信号を印加される通電により、反射鏡を回転駆動して虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、通電時のホールディングトルクにより電気的に安定する電気安定点と、非通電時のディテントトルクにより機械的に安定する機械安定点とが、それぞれ複数ずつ現出するステッピングモータと、ステッピングモータへ印加する駆動信号を、外部から入力される調整指令に応じて制御する制御系とを、備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、ステッピングモータは、互いの極歯が回転方向にずれて配置される複数相の固定子と、極歯との間に発生する磁気吸引力に応じて回転位置が決まる回転子とを、有し、非通電時に回転子との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力が他相の極歯よりも大きい特定相の極歯は、安定極歯として定義され、制御系は、通電時にホールディングトルクを与える磁気吸引力が安定極歯と回転子との間に発生する電気安定点を、目標安定点に設定して、調整指令の入力が停止した場合に、ステッピングモータの電気角が目標安定点に到達するまで駆動信号の印加を継続する。

この発明において外部からの調整指令の入力が停止した場合には、ホールディングトルクによる電気安定点のうち目標安定点に電気角が到達するまで、ステッピングモータへの駆動信号の印加が制御系により継続される。このとき、非通電時に回転子との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力が他相の極歯よりも大きい特定相の安定極歯に着目し、通電時にホールディングトルクを与える磁気吸引力が当該安定極歯と回転子との間に発生する電気安定点を、目標安定点に設定する。その結果、非通電時の安定極歯が大きな磁気吸引力によりディテントトルクを与えて現出させる機械安定点は、通電時の安定極歯がホールディングトルクを与えて現出させる目標安定点に対して、位相差の小さなものなる。これによれば、目標安定点に到達した後、駆動信号の印加の継続を停止させても、安定極歯に直近の機械安定点側へ向かう回転子の慣性回転量は、小さく抑えられ得る。故に、ステッピングモータが反射鏡を回転駆動するのに応じて調整される虚像の表示位置に関し、目標安定点に対応する位置からの変位量を低減できるので、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高めることが可能となる。

請求項２に記載の発明によると、制御系は、調整指令の入力が停止した場合に、目標安定点に到達するまで駆動信号の印加を継続し、電気角が目標安定点に到達するのに伴って駆動信号の印加を停止する。

この発明において外部からの調整指令の入力が停止した場合には、駆動信号の印加の継続により電気角が目標安定点に到達するのに伴って、制御系が駆動信号の印加を停止することで、回転子が慣性回転することになる。故に回転子を、目標安定点では停止させることなく、機械安定点側へと向かって連続回転させ得るだけでなく、それら目標安定点及び機械安定点の間での慣性回転量を上述の原理によって小さく抑え得る。したがって、虚像の表示位置に関しては、目標安定点に対応する位置を跨いで連続調整できると共に、当該対応位置からの変位量を低減できるので、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める上で有利となる。

請求項３に記載の発明によると、複数の磁性要素がエアギャップを介して組み合わされてなる各相の固定子は、それぞれ異なる数のエアギャップを通過する磁気回路を形成することにより、極歯と回転子との間の磁気吸引力を発生させる。

この発明において各相の固定子は、複数の磁性要素間にてエアギャップを通過する磁気回路の形成により、極歯と回転子との間に磁気吸引力を発生させることになる。ここで各相の固定子の間では、エアギャップの数が異なることで、磁気回路における磁気抵抗の大きさ、ひいては極歯及び回転子間の磁気吸引力の大きさに、違いが生まれる。これによれば、非通電時に回転子との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力が他相の極歯よりも大きい特定相の安定極歯を、確実に得ることができる。故に、安定極歯が現出させる目標安定点及び機械安定点の間の小さな位相差により、虚像の表示位置に関して目標安定点の対応位置からの変位量を抑制する効果を、確固たるものとなし得るので、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める上で有利となる。

本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置の概略的構成を示す構成図である。 図１のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す模式図である。 図１のステッピングモータ及び減速ギア機構を示す断面図である。 図１のステッピングモータ及び制御系の接続状態を示す電気ブロック図である。 図３の固定子の回転方向における構成を平面に展開して示す模式図である。 図１のステッピングモータへ印加される駆動信号について説明するための特性図である。 図１のステッピングモータの特性及び作動を説明するための模式図である。 図１のステッピングモータの特性を説明するための模式図である。 図１の表示制御回路が実施する駆動信号制御のフローを示すフローチャートである。 図１のステッピングモータへの駆動信号の印加例を示す特性図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置１は、ハウジング１０、表示器２０、光学系３０、ステッピングモータ４０、減速ギア機構５０、調整スイッチ６０及び制御系７０を備えている。

ハウジング１０は、装置１における他の要素２０，３０，４０，５０等を収容する中空形状に形成され、車両のインストルメントパネル２に設置される。ハウジング１０は、車両の運転席前方に固定された「投影部材」としてのウインドシールド４と上下方向に対向する箇所に、透光性の出射窓１４を有している。

表示器２０は、本実施形態では透過照明式の液晶パネルであり、画像を表示する画面２２を有している。表示器２０は、内蔵のバックライト（図示しない）により画面２２が透過照明されることで、当該画面２２の表示像を発光させる。このようにして表示器２０に表示される発光像は、車両運転乃至は車両状態に関連した車両関連情報を報知するものであり、本実施形態では、例えば車両進行方向等のナビゲーション情報（図２参照）を報知する。但し、表示器２０の表示像については、ナビゲーション情報以外にも、車速、燃料残量、冷却水温度等の物理量情報や、交通状況、安全状況等の車外状況情報を報知するものであってもよい。

光学系３０は、反射鏡３２を含む複数の光学部材（図１において、反射鏡３２以外は図示しない）からなり、表示器２０の表示像を出射窓１４へ出射する。ここで反射鏡３２は、本実施形態では凹面鏡からなり、滑らかな曲面状に凹んだ反射面３４を有している。反射鏡３２は、表示器２０から反射面３４へ直接的乃至は間接的に入射される光学像としての表示像を、拡大して出射窓１４側へと反射する。かかる反射鏡３２の反射像は、出射窓１４を通過してウインドシールド４へ投射されることにより、当該シールド４の前方にて結像される。その結果、表示器２０の表示像により指示される車両関連情報は、虚像３６（図２参照）として車両内の運転席側に表示されることとなる。

反射鏡３２は、ハウジング１０に回転自在に支持された回転軸３８を、有している。反射鏡３２は、回転軸３８が回転駆動されることにより、図２に示す如き虚像３６の表示位置をウインドシールド４に対して上下方向に変化させる。ここで、光学系３０及びウインドシールド４の光学特性に起因して本実施形態では、図２に実線で示す虚像３６の下限表示位置Ｄｌと、図２に破線で示す虚像３６の上限表示位置Ｄｕとの間において、虚像３６の表示が実現されるようになっている。

図３に示すようにステッピングモータ４０は、本実施形態ではクローポール構造の永久磁石型であり、磁性ケーシング４６、回転子４１及び固定子４４，４５を有している。磁性ケーシング４６は、磁性材から中空形状に形成されている。回転子４１は、モータ軸４２の外周部にロータ磁石４３を組み付けてなる。ここでモータ軸４２は、磁性ケーシング４６により回転自在に支持されている。ロータ磁石４３は、Ｎ，Ｓの各磁極を回転方向に交互に複数ずつ形成する永久磁石である。

二相の固定子４４，４５は、回転子４１の外周側において磁性ケーシング４６に保持されている。図３，４に示すようにＡ相の固定子４４は、磁性ヨーク４４１，４４２及びコイル４４３を有し、またＢ相の固定子４５は、磁性ヨーク４５１，４５２及びコイル４５３を有している。ここで、磁性材から円環状に形成される各磁性ヨーク４４１，４４２，４５１，４５２は、それぞれ爪状の極歯（クローポール）４４１ａ，４４２ａ，４５１ａ，４５２ａを、複数ずつ有している。図５に展開して示すように、Ａ相において磁性ヨーク４４１，４４２の極歯４４１ａ，４４２ａ同士は、回転子４１の回転方向に交互に並んでおり、またＢ相において磁性ヨーク４５１，４５２の極歯４５１ａ，４５２ａ同士は、回転子４１の回転方向に交互に並んでいる。さらに、図５に示すように磁性ヨーク４４１，４４２，４５１，４５２は、回転子４１の回転方向において極歯４４１ａ，４５１ａ，４４２ａ，４５２ａがこの順で１／２ピッチずつずれるように、配置されている。

図３に示すように、Ａ相において磁性ヨーク４４１，４４２と同軸上に配置されるコイル４４３と、Ｂ相において磁性ヨーク４５１，４５２と同軸上に配置されるコイル４５３とは、互いに軸方向にずれて配置されている。以上の構成によりステッピングモータ４０は、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３が駆動信号による通電を受けて励磁することで、ロータ磁石４３をモータ軸４２と共に回転させる。

減速ギア機構５０は、磁性ケーシング４６内にて複数のギア５２〜５９を直列に噛合させてなる。ここで、初段のギア５２はモータ軸４２に形成され、最終段のギア５９は反射鏡３２の回転軸３８に形成されている。したがって、各ギア５２〜５９間のギア比に応じてモータ軸４２の回転運動が減速されて回転軸３８へと伝達されることで、反射鏡３２が回転駆動されることになる。ここで本実施形態では、ステッピングモータ４０が正回転するとき、虚像３６の表示位置が上方へ移動するように反射鏡３２が正回転駆動され、ステッピングモータ４０が逆回転するとき、虚像３６の表示位置が下方へ移動するように反射鏡３２が逆回転駆動される。

図１，４に示す調整スイッチ６０は、車両内の運転席上の乗員により押し操作可能に設置されている。調整スイッチ６０は、虚像３６の表示位置を上方向に移動させるためのアップ調整指令と、虚像３６の表示位置を下方向に移動させるためのダウン調整指令との二種類を乗員により選択的に入力可能に、例えばプッシュ式等の二つの操作部材６２，６３を有している。調整スイッチ６０は、操作部材６２の乗員操作により入力されるアップ調整指令に応じた指令信号と、操作部材６３の乗員操作により入力されるダウン調整指令に応じた指令信号とを、それぞれ区別して出力可能となっている。

制御系７０は、表示制御回路７２及び複数のスイッチング素子７４を組み合わせてなり、ハウジング１０の内部乃至は外部に配置されている。表示制御回路７２は、本実施形態ではマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路であり、表示器２０及び調整スイッチ６０に電気接続されている。図４に示すように各スイッチング素子７４は、本実施形態ではコレクタがいずれかのコイル４４３，４５３に電気接続されるトランジスタであり、エミッタ及びベースがそれぞれアース端子（図示しない）及び表示制御回路７２に電気接続されている。各スイッチング素子７４は、表示制御回路７２から入力されるベース信号に従って、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加する駆動信号の振幅を変化させる。そこで以下では、表示制御回路７２によりスイッチング素子７４へのベース信号を制御することを、コイル４４３，４５３へ印加する駆動信号を制御することとして、説明する。

こうした構成の制御系７０において表示制御回路７２は、表示器２０による画像の表示を制御する。それと共に表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加する駆動信号を制御する。具体的には、操作部材６２の操作によるアップ調整指令に応じて表示制御回路７２は、各相コイル４４３，４５３へ印加する駆動信号の電気角を、反射鏡３２を正回転駆動する電気角に制御することで、虚像３６の表示位置を上方へと変化させる。また一方、操作部材６３の操作によるダウン調整指令に応じて表示制御回路７２は、各相コイル４４３，４５３へ印加する駆動信号の電気角を、反射鏡３２を逆回転駆動する電気角に制御することで、虚像３６の表示位置を下方へと変化させるのである。

（特徴）
次に、装置１の特徴を説明する。ステッピングモータ４０の通電時にＡ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加される駆動信号は、図６に示すように固定子４４，４５を二相励磁するために、それぞれ電気角に応じた振幅（本実施形態では電圧振幅）に制御される。これにより各相コイル４４３，４５３への駆動信号は、通電時にモータ軸４２を保持するホールディングトルクを発生する複数の電気安定点θｅ毎に、最大振幅（Ｖｍａｘ，−Ｖｍａｘ）又は最小振幅（０）となる。電気安定点θｅは、理想的には図６に示すように９０度間隔にて現出するものであるが、極歯４４１ａ，４４２ａ，４５１ａ，４５２ａの形状や位置等に公差が存在する製品上は、図７に模式的に示すように９０度よりも広い乃至は狭い間隔にて現出し易くなる。

また、各相コイル４４３，４５３への駆動信号の印加が停止される非通電時には、モータ軸４２を保持するディテントトルクを発生させる複数の機械安定点θｍが、現出する。機械安定点θｍは、理想的には電気安定点θｅと一致するものであるが、図７に模式的に示すように製品上は、電気安定点θｅからの位相が回転子４１の回転方向にずれて現出し易くなる。このずれは、電気安定点θｅにおける通電対象相の極歯（図７の例では極歯４４１ａ，４４２ａ）と、当該通電対象相の極歯に回転方向にて隣り合う極歯（図７の例では極歯４５１ａ，４５２ａ）とが、それぞれ非通電時にロータ磁石４３との間に発生させる磁気吸引力の違いに、起因している。

ここで図３，８に示すように、Ａ相の固定子４４は、磁性材から磁性ケーシング４６の円筒部４６ａと一体形成されて複数の極歯４４１ａを有する磁性ヨーク４４１と、複数の極歯４４２ａを有する磁性ヨーク４４２とを、微小なエアギャップ４４４を介して組み合わせてなる。一方、Ｂ相の固定子４５は、複数の極歯４５１ａを有する磁性ヨーク４５１と、複数の極歯４５２ａを有する磁性ヨーク４５２と、磁性ケーシング４６の円筒部４６ａとを、微小なエアギャップ４５４を介して組み合わせてなる。こうした構成の違いの結果、図８に示すようにＢ相の固定子４５では、円筒部４６ａと双方のヨーク４５１，４５２間にエアギャップ４５４が存在しているが、Ａ相の固定子４４では、円筒部４６ａと一方のヨーク４４２間にのみエアギャップ４４４が存在している。これにより、各相コイル４４３，４５３への非通電時にロータ磁石４３の形成する磁気回路ＭＣ（図８参照）が通過することになるエアギャップ４４４，４５４の数は、各相固定子４４，４５で異なっている。故に、それら固定子４４，４５とロータ磁石４３との間では、磁気吸引力に違いが生じているのである。そこで本実施形態では、非通電時にロータ磁石４３との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力が、Ｂ相固定子４５の極歯４５１ａ，４５２ａよりも大きいＡ相固定子４４の極歯４４１ａ，４４２ａを、安定極歯４４１ａ，４４２ａとして定義している。尚、模式図としての図８は、説明の理解を容易にするため、Ａ相の極歯４４１ａ，４４２ａがロータ磁石４３の各磁極Ｎ，Ｓと正対する状態と、Ｂ相の極歯４５１ａ，４５２ａがロータ磁石４３の各磁極Ｎ，Ｓと正対する状態とを、一図面に示している。

さらに、上述の如き安定点θｅ，θｍを有したステッピングモータ４０に対して表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて各相コイル４４３，４５３への駆動信号を制御することにより、虚像３６の表示位置を調整する。そこで、以下では、表示制御回路７２がコンピュータプログラムの実行によって実施する駆動信号制御のフローにつき、図９を参照しつつ説明する。尚、図９の駆動信号制御フローは、車両のエンジンスイッチがオンされるのに応じて開始され、当該エンジンスイッチがオフされるのに応じて終了する。

駆動信号制御フローのＳ１０１では、アップ調整指令及びダウン調整指令の入力の有無を、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。双方の調整指令の無判定が下される間は、各相コイル４４３，４５３のいずれに対しても駆動信号の印加を停止したまま、Ｓ１０１を繰り返すのに対し、いずれか一方の調整指令に関して有判定が下された場合には、Ｓ１０２へ移行する。

アップ調整指令又はダウン調整指令の有判定により移行するＳ１０２では、操作部材６２，６３のうち当該有判定対象の調整指令に対応した一方の操作が、その開始から閾時間Ｔｔｈ以上継続しているか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。尚、閾時間Ｔｔｈについては、調整スイッチ６０の操作の開始から虚像３６の表示位置が変化するまでの時間に起因して乗員に違和感やストレスを感じさせることがないように、例えば０．５秒程度に予設定されるが、他の値に予設定されても勿論よい。

操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が閾時間Ｔｔｈ以上継続した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令又はダウン調整指令が虚像３６の表示位置の連続調整を指令するものとして、Ｓ１０２からＳ１０３へ移行する。Ｓ１０３では、各相コイル４４３，４５３へ印加する駆動信号を図１０（ａ）に示す如く制御することで、ステッピングモータ４０をマイクロステップ駆動する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において現在の電気角から、マイクロステップ駆動のステップ角Δθｅだけ離れた次の電気角まで、設定時間Ｔｓをかけて駆動信号を変化させる。ここで、マイクロステップ駆動のステップ角Δθｅは、電気安定点θｅ同士の間隔である９０度より小さな角度、例えば本実施形態では１８度に予設定されている。

図９に示すようにＳ１０３から続くＳ１０４では、操作部材６２，６３の一方の操作による調整指令の入力が停止したか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。その結果、操作部材６２，６３のうち一方の長押し中は、Ｓ１０４での否定判定によりＳ１０３へ戻って、設定時間Ｔｓあたり一ステップ角Δθｅのマイクロステップ駆動が繰り返されることで、虚像３６の表示位置が連続調整される。一方、操作部材６２，６３の長押し操作が終了すると、Ｓ１０４での肯定判定によりＳ１０５へ移行して、図６に示す特定の電気安定点θｅｓの中から目標安定点θｅｔを設定し、当該目標安定点θｅｔに現在の電気角が到達したか否かを判定する。ここで特定の電気安定点θｅｓとは、各相コイル４４３，４５３への駆動信号の印加による通電時にホールディングトルクを与える磁気吸引力を、安定極歯４４１ａ，４４２ａとロータ磁石４３との間に発生させる電気安定点θｅである（図７参照）。例えば本実施形態では、電気安定点θｅの零点（０度）と、当該零点から１８０度おきの電気角とが、特定の電気安定点θｅｓとなっている。したがって、こうした複数の電気安定点θｅｓのうち、直前のＳ１０３により電気角が変化する方向にて現在の電気角から直近となる電気安定点θｅｓを、Ｓ１０５では目標安定点θｅｔに設定するのである。

Ｓ１０５において現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達していない場合には、Ｓ１０３と実質同一内容のＳ１０６へ移行して、設定時間Ｔｓあたり一ステップ角Δθｅのマイクロステップ駆動を実行する。さらにこの後、Ｓ１０７へ移行して、現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達したか否かを判定する。その結果、現在の電気角が未だ目標安定点θｅｔに到達していない場合には、Ｓ１０７での否定判定によりＳ１０６へ戻って、設定時間Ｔｓあたり一ステップ角Δθｅのマイクロステップ駆動を図１０（ａ）の如く繰り返すことで、虚像３６の表示位置の連続調整が継続される（図１０（ａ）の矢印ＭＳ参照）。一方、現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達すると、Ｓ１０７での肯定判定によりＳ１０８へ移行して、各相コイル４４３，４５３に対する駆動信号の印加を停止する。

したがって、Ｓ１０５において現在の電気角が目標安定点θｅｔよりも一ステップ角Δθｅ手前（図１０（ａ）のθｂ）にある場合には、Ｓ１０６のマイクロステップ駆動及びＳ１０７の判定を経てＳ１０８を実行するまでの時間が、実質的に設定時間Ｔｓと一致する。即ち、目標安定点θｅｔよりも一ステップ角Δθｅ手前に電気角が到達した後における駆動信号の印加は、設定時間Ｔｓ分だけ継続されてから、目標安定点θｅｔに到達するのに伴って停止することとなる。また、こうして駆動信号の印加が停止すると、ステッピングモータ４０の回転子４１は、図７の白抜き矢印の如く目標安定点θｅｔから安定極歯４４１ａ，４４２ａに直近の機械安定点θｍ側へと向かって、慣性により回転することで、当該機械安定点θｍ又はその近傍にて停止することとなる。

以上、操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が閾時間Ｔｔｈ以上継続した場合について、説明した。これに対し、操作部材６２，６３のうち一方の短押しにより当該一方の操作が閾時間Ｔｔｈ内に終了した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令又はダウン調整指令が虚像３６の表示位置の微調整を指令するものであり且つ当該指令の入力は停止したものとして、Ｓ１０２からＳ１０９へ移行する。Ｓ１０９では、各相コイル４４３，４５３へ印加する駆動信号を図１０（ｂ）に示す如く制御することで、ステッピングモータ４０をフルステップ駆動する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において、現在の電気角である電気安定点θｅから、フルステップ駆動のステップ角である９０度だけ離れた次の電気安定点θｅまで、駆動信号を変化させる。その結果、ステッピングモータ４０の電気角変化に応じて反射鏡３２が回転駆動され、短押しに応じた短い時間にて虚像３６の表示位置が微調整される。

図９に示すようにＳ１０９から続くＳ１１０では、現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達したか否かを判定する。ここで目標安定点θｅｔは、Ｓ１０５の場合と同様、ホールディングトルクを与える磁気吸引力を発生させる複数の電気安定点θｅｓのうち、直前のＳ１０９により電気角が変化する方向にて現在の電気角から直近となる電気安定点θｅｓに、設定される。

Ｓ１１０において現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達していない場合には、Ｓ１０９へと戻って、各相コイル４４３，４５３への駆動信号の印加により９０度のフルステップ駆動を継続する（図１０（ｂ）の矢印ＭＳ参照）。一方、Ｓ１１０において現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達している場合には、Ｓ１０８へ移行して、各相コイル４４３，４５３に対する駆動信号の印加を停止する。また、Ｓ１０５において現在の電気角が目標安定点θｅｔに到達している場合にも、Ｓ１０８へ移行して、各相コイル４４３，４５３に対する駆動信号の印加を停止する。このようにＳ１１０，Ｓ１０５の肯定判定を経て駆動信号の印加が停止する場合にも、ステッピングモータ４０の回転子４１は、安定極歯４４１ａ，４４２ａに直近の機械安定点θｍ側へと向かう慣性回転により、当該機械安定点θｍ又はその近傍にて停止することとなる。尚、図９に示すように、駆動信号の印加を停止するＳ１０８の実行後には、Ｓ１０１へと戻ることにより、エンジンスイッチがオフされるまで駆動信号制御フローが繰り返される。

（作用効果）
以上説明した装置１の作用効果を、以下に説明する。

装置１において、長押し操作又は短押し操作による調整指令の入力が停止した場合には、ホールディングトルクによる電気安定点θｅのうち目標安定点θｅｔに電気角が到達するまで、ステッピングモータ４０への駆動信号の印加が制御系７０によって継続される。このとき、目標安定点θｅｔの設定に関して本実施形態では、非通電時に回転子４１のロータ磁石４３との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力がＢ相の極歯４５１ａ，４５２ａよりも大きいＡ相の安定極歯４４１ａ，４４２ａに、着目する。即ち、通電時にホールディングトルクを与える磁気吸引力が安定極歯４４１ａ，４４２ａとロータ磁石４３との間に発生する電気安定点θｅｓのうちいずれかを、目標安定点θｅｔに設定する。その結果、非通電時の安定極歯４４１ａ，４４２ａが大きな磁気吸引力によりディテントトルクを与えて現出させる機械安定点θｍは、通電時の安定極歯４４１ａ，４４２ａがホールディングトルクを与えて現出させる目標安定点θｅｔに対して、位相差の小さなものなる。これによれば、目標安定点θｅｔに到達した後、駆動信号の印加の継続を停止させても、安定極歯４４１ａ，４４２ａに直近の機械安定点θｍ側へ向かう回転子４１の慣性回転量Δθｍ（図７参照）は、小さく抑えられ得る。故に、ステッピングモータ４０が反射鏡３２を回転駆動するのに応じて調整される虚像３６の表示位置に関し、目標安定点θｅｔに対応する位置からの変位量を低減できるので、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高めることが可能となる。

また、装置１において、長押し操作又は短押し操作による調整指令の入力が停止した場合には、駆動信号の印加の継続により電気角が目標安定点θｅｔに到達するのに伴って、制御系７０が駆動信号の印加を停止することで、回転子４１が慣性回転することになる。故に回転子４１を、目標安定点θｅｔでは停止させることなく、機械安定点θｍ側へと向かって連続回転させ得るだけでなく、それら目標安定点θｅ及び機械安定点θｍの間での慣性回転量Δθｍを上述の原理によって小さく抑え得る。したがって、虚像３６の表示位置に関しては、目標安定点θｅｔに対応する位置を跨いで連続調整できると共に、当該対応位置からの変位量を低減できるので、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める上で有利となるのである。

さらに、装置１において各相の固定子４４，４５は、複数の磁性要素４４１，４４２，４６又は磁性要素４５１，４５２，４６間にてエアギャップ４４４又はエアギャップ４４５を通過する磁気回路、例えば非通電時には磁気回路ＭＣを形成する。こうした磁気回路の形成により各相の固定子４４，４５は、極歯４４１ａ，４４２ａ又は極歯４５１ａ，４５２ａと、ロータ磁石４３との間に磁気吸引力を発生させる。ここで各相の固定子４４，４５の間では、エアギャップ４４４，４５４の数が異なることで、磁気回路ＭＣにおける磁気抵抗の大きさ、ひいては極歯４４１ａ，４４２ａ又は極歯４５１ａ，４５２ａとロータ磁石４３との間の磁気吸引力の大きさに、違いが生まれる。これによれば、非通電時にロータ磁石４３との間に発生してディテントトルクを与える磁気吸引力がＢ相の極歯４５１ａ，４５２ａよりも大きいＡ相の安定極歯４４１ａ，４４２ａを、確実に得ることができる。故に、安定極歯４４１ａ，４４２ａが現出させる目標安定点θｅｔ及び機械安定点θｍの間の小さな位相差により、虚像３６の表示位置に関して目標安定点θｅｔの対応位置からの変位量を抑制する効果を、確固たるものとなし得る。したがって、車両関連情報の虚像表示に対する信頼性を高める上で有利となるのである。

尚、装置１において目標安定点θｅｔとなる特定の電気安定点θｅｓ間の間隔は、全電気安定点θｅ間の間隔に対して２倍となるので、モータ軸４２の回転方向の分解能は、例えば特許文献１の開示装置に比べて１／２となる。そこで、減速ギア機構５０におけるギア５２〜５９間のギア比を特許文献１の開示装置に比べて２倍とすることで、虚像３６の表示位置の変位速度と分解能とを従来と同様な適正値に設定することが可能となる。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

具体的には、Ｓ１０２〜Ｓ１０７の省略によりマイクロステップ駆動を実行しない駆動信号制御フロー、もしくはＳ１０２，Ｓ１０９，Ｓ１１０の省略によりフルステップ駆動を実行しない駆動信号制御フローを、採用してもよい。また、Ｓ１０２から短押し操作によりＳ１０３へ移行する一方、Ｓ１０２から長押し操作によりＳ１０９へ移行する駆動信号制御フローを、採用してもよい。さらにＳ１０８では、駆動信号の印加による通電状態を所定時間保持した後、当該印加を停止してもよい。またさらにステッピングモータ４０としては、ホールディングトルクによる電気安定点θｅとディテントトルクによる機械安定点θｍとの間に位相差が現出し且つ極歯と回転子との間の磁気吸引力の大きさに各相固定子間で違いを有するものであれば、上記実施形態の永久磁石型以外にも、例えば可変リラクタンス型等のモータを、採用してもよい。ここで、各相固定子間での磁気吸引力の違いについては、上記実施形態のようにエアギャップの数を異ならせることにより生じさせる以外にも、例えば各相固定子を構成する磁性要素の形状を異ならせること等により生じさせてもよい。加えて、表示器２０としては、上記実施形態の液晶パネル以外にも、例えばＥＬ（Electro-Luminescence）パネルやインジケータ等により発光像を表示するものを、採用してもよい。さらに加えて、反射鏡の反射像を投影させる「投影部材」としては、上記実施形態の如く車両に固定されたウインドシールド４以外にも、例えばＨＵＤ装置１に専用に設けられるコンバイナ等を、採用してもよい。

１ 車両用ＨＵＤ装置、４ ウインドシールド（投影部材）、１０ ハウジング、２０ 表示器、３０ 光学系、３２ 反射鏡、３６ 虚像、４０ ステッピングモータ、４１ 回転子、４２ モータ軸、４３ ロータ磁石、４４，４５ 固定子、４６ 磁性ケーシング（磁性要素）、４６ａ 円筒部、５０ 減速ギア機構、６０ 調整スイッチ、６２，６３ 操作部材、７０ 制御系、４４１，４４２，４５１，４５２ 磁性ヨーク（磁性要素）、４４１ａ，４４２ａ 極歯・安定極歯、４５１ａ，４５２ａ 極歯、４４３，４５３ コイル、４４４，４５４ エアギャップ、ＭＣ 磁気回路、Ｔｓ 設定時間、Δθｅ ステップ角、Δθｍ 慣性回転量、θｅ 電気安定点、θｅｓ 特定の電気安定点、θｅｔ 目標安定点、θｍ 機械安定点

Claims (3)

1. 発光像を表示する表示器と、
   回転可能に設けられて前記表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、
   駆動信号を印加される通電により、前記反射鏡を回転駆動して前記虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、通電時のホールディングトルクにより電気的に安定する電気安定点と、非通電時のディテントトルクにより機械的に安定する機械安定点とが、それぞれ複数ずつ現出するステッピングモータと、
   前記ステッピングモータへ印加する駆動信号を、外部から入力される調整指令に応じて制御する制御系とを、
   備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   前記ステッピングモータは、互いの極歯が回転方向にずれて配置される複数相の固定子と、前記極歯との間に発生する磁気吸引力に応じて回転位置が決まる回転子とを、有し、
   前記非通電時に前記回転子との間に発生して前記ディテントトルクを与える前記磁気吸引力が他相の前記極歯よりも大きい特定相の前記極歯は、安定極歯として定義され、
   前記制御系は、前記通電時に前記ホールディングトルクを与える前記磁気吸引力が前記安定極歯と前記回転子との間に発生する前記電気安定点を、目標安定点に設定して、前記調整指令の入力が停止した場合に、前記ステッピングモータの電気角が前記目標安定点に到達するまで前記駆動信号の印加を継続することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御系は、前記調整指令の入力が停止した場合に、前記目標安定点に到達するまで前記駆動信号の印加を継続し、前記電気角が前記目標安定点に到達するのに伴って前記駆動信号の印加を停止することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 複数の磁性要素がエアギャップを介して組み合わされてなる前記各相の固定子は、それぞれ異なる数のエアギャップを通過する磁気回路を形成することにより、前記極歯と前記回転子との間の前記磁気吸引力を発生させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。

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