JP2014137563A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】反射板の位置ずれの発生を抑制可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ１２の自重によって歯車１４ｂに回転モーメントが作用する方向である自重回転方向（Ｒ１）に回転中のコンバイナ１２を停止させるための制御信号を出力した後、歯車１４ａと歯車１４ｂとの間の噛み合わせの遊び分だけ、自重回転方向（Ｒ１）とは逆方向（Ｒ２）にコンバイナ１２を回転させるための制御信号である補正信号を出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

自動車等の車両には、運転に必要な情報や車両の状態を表す情報を運転者に提供するために、様々な計器類を組み込んだメータユニット（表示装置）が運転席前方に装備されている。このような表示装置に関して、従来より、視認性の向上等を目的として様々な技術が開発されている。

例えば、表示面上に虚像として結像されたナビゲーション情報等の各種情報を含む表示像と外景とを重畳して車両の乗員に視認させるための装置であるヘッドアップディスプレイ装置（以下、ＨＵＤ装置と称する場合がある。）が知られている。一般的に、ＨＵＤ装置では、表示する光の像を光投射装置からコンバイナ（反射板、ハーフミラー又は透明やスモーク色の板）の表面に向けて投射する。そして、運転者は、コンバイナの表面で反射した像を視認する。

また、一般的なＨＵＤ装置では、ＨＵＤ装置が結像する虚像が見える視点の位置を調整可能とするために、コンバイナは回転可能に設けられている。そして、運転者は、操作スイッチを操作することにより当該コンバイナの回転角度を適切な角度に調整する。

例えば、反射板が、複数の歯車で構成される伝達機構を介して駆動用の電気モータの駆動軸と連結されている構成が特許文献１に開示されている。

特開２０１１−１４５３９３号公報

このような歯車を用いた機構においては、複数の歯車の噛み合わせの遊び分だけバックラッシュが存在するために、使用者が反射板の回転角度を所定の角度に調整したとしても、停止角度にずれが発生する場合がある。即ち、反射板の位置ずれが発生する場合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、反射板の位置ずれの発生を抑制可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供することを目的としている。

前述した目的を達成するために、本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、下記の点を特徴としている。
（１） 制御部と、
回転可能に設けられた反射板と、
前記制御部から出力される制御信号に従って正逆両方向に回転駆動されるステッピングモータと、
前記ステッピングモータの回転駆動力により回転する第１の歯車と、該第１の歯車に噛合し、該回転駆動力を前記反射板に伝達して該反射板を回転させる第２の歯車と、を有する歯車機構と、
を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御部は、前記反射板の自重によって前記第２の歯車に回転モーメントが作用する方向である自重回転方向に回転中の前記反射板を停止させるための前記制御信号を出力した後、前記第１の歯車と前記第２の歯車との間の噛み合わせの遊び分だけ、前記自重回転方向とは逆方向に前記反射板を回転させるための前記制御信号である補正信号を出力する、
こと。

ところで、回転可能な指針を用いた従来のメータユニットにおいても、ヘッドアップディスプレイ装置の場合と同様にバックラッシュが存在する。しかしながら、当該指針を用いた駆動系においては、指針を含む駆動系の重量バランスを事前に平衡状態にしておくことができる。したがって、指針の場合には停止後に指針の位置が変わり難い。
しかしながら、コンバイナの様な板状の反射板を回転駆動する場合には、駆動系の重量バランスをとるような構造にすることが困難である。このために、反射板が、回転駆動の停止後に、当該反射板の自重の影響によってバックラッシュ分だけ更に回転してしまい、反射板に位置ずれが発生する場合があった。
これに対して、上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置によれば、反射板の重量バランスがとれておらず、反射板が、自重回転方向への回転駆動を停止した後で、当該反射板の自重により更に当該自重回転方向に回転して停止角度がずれてしまう場合であっても、補正信号の出力により当該自重回転方向とは逆方向にバックラッシュ分だけ回転させることにより、反射板を正しい停止位置まで回転させることができる。このため、位置調整時における反射板の位置ずれの発生を抑制できる。

（２） 上記（１）の構成のヘッドアップディスプレイ装置であって、
前記制御部は、前記自重回転方向とは逆方向に回転中の前記反射板を停止させるための前記制御信号を出力した後は、前記補正信号を出力しない、
こと。

上記（２）の構成のヘッドアップディスプレイ装置によれば、回転駆動の停止後における停止角度の補正が不要な場合には、補正信号を出力しないので、位置調整時における反射板の位置ずれの発生を抑制できる。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、反射板の位置ずれの発生を抑制可能なヘッドアップディスプレイ装置を提供できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という。）を添付の図面を参照して通読することにより、本発明の詳細は更に明確化されるであろう。

図１は、車室内の外観の具体例を示す斜視図である。 図２は、ＨＵＤ装置の外観を示す斜視図である。 図３は、図２に示したＨＵＤ装置の構造を示す縦断面図である。 図４は、図２に示したＨＵＤ装置のハードウェアの構成を例示するブロック図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、自重回転方向に回転中のコンバイナを停止させる場合におけるコンバイナの回転角度の変化を示す状態遷移図である。 図６（ａ），（ｂ）は、自重回転方向とは逆方向に回転中のコンバイナを停止させる場合におけるコンバイナの回転角度の変化を示す状態遷移図である。 図７は、図２に示したＨＵＤ装置の主要な制御の内容を示すフローチャートである。

本発明のＨＵＤ装置に関する具体的な実施形態について、各図を参照しながら以下に説明する。

＜ＨＵＤ装置の具体的な配置形態の説明＞
ＨＵＤ装置を搭載した自動車の車室内の外観の具体例を図１に示す。図１に示したＨＵＤ装置１０は、運転席の前方のインストルメントパネル２１に一部分が埋め込まれ、一部分が上方に露出した状態で設置されている。

この車両を運転する運転者は、ＨＵＤ装置１０が投影する光の像と、ウインドシールド（フロントガラス）２２を通して見える前方の風景とを重ね合わせた状態で同時に視認することができる。ＨＵＤ装置１０が投影する光の像は、実際には存在しない位置に虚像として結像された状態で運転者に視認される。

＜ＨＵＤの外観及び機構部の構成の説明＞
ＨＵＤ装置１０の外観を図２に示す。また、ＨＵＤ装置１０の縦断面図を図３に示す。

図２に示すように、このＨＵＤ装置１０は光投射部１１及びコンバイナ１２（反射板）を備えている。光投射部１１は、ＨＵＤが表示すべき可視情報を含む光の像を、コンバイナ１２に向けて投射する。コンバイナ１２は、台形板状に形成され、光投射部１１が投射した光を反射して、運転者の視点ＥＰの方向に投影する。運転者が視認する像は、運転者から見てコンバイナ１２よりも遠方の位置に虚像として結像される。また、コンバイナ１２は、車両前方からの光を透過して運転者の視点ＥＰの方向に導く。

光投射部１１は、図３に示すように表示デバイス１３を備えている。表示デバイス１３は、例えば透過型の液晶表示パネルで構成され、様々な可視情報を表示することができる。また、表示デバイス１３が表示した可視情報の像を投影するために、表示デバイス１３の背面側には後述する照明用のバックライト１６が配置されている。表示デバイス１３が表示した可視情報の光の像は、光投射部１１内部の所定の光学系により光路が調整され視点ＥＰの位置で視認できるように結像される。

図３に示したＨＵＤ装置１０においては、ＨＵＤ装置１０が表示する像を視認可能な視点ＥＰの位置を調整するために、コンバイナ１２の回転角度を調整することができる。この回転角度を調整するために、コンバイナ１２の下端部は、ＨＵＤ装置１０内部の駆動機構１４に連結されて支持されている。即ち、コンバイナ１２は、下端部の回転軸の位置を中心として時計回り及び反時計回りの方向に回転し、回転角度を調整することができる。コンバイナ１２の回転角度が変化すると、コンバイナ１２の表面で反射する光の反射方向が変化するので、視点ＥＰを調整することができる。

＜ＨＵＤ装置における各構成の説明＞
図２に示したＨＵＤ装置１０のハードウェアの構成を図４に例示する。ＨＵＤ装置１０は、表示デバイス１３、ステッピングモータ１５、バックライト１６、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１００、検出部１１１、駆動バッファ１１２、表示駆動部１１３、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１４，１１５，１１７、電源部１１６、アップダウンスイッチ（ＵＰ／ＤＯＷＮＳＷ）１１８、Ｆ側調整スイッチ（ＡＤＪ Ｆ ＳＷ）１１９、Ｒ側調整スイッチ（ＡＤＪ Ｒ ＳＷ）１２０、及び車上バッテリー１２１を備えている。

表示デバイス１３は、液晶の表示パネルで構成され、図形、文字、画像等の各種可視情報を表示可能な画面を有している。表示デバイス１３の表示画面は光を透過する構造になっている。表示デバイス１３の背面側に配置されたバックライト１６の照明光により、表示デバイス１３が表示した可視情報の像を含む光を、コンバイナ１２に向けて投射することができる。

ステッピングモータ１５の駆動軸は、駆動機構１４（歯車機構）を介してコンバイナ１２と連結されている。駆動機構１４には互いに噛み合った複数の歯車が含まれている。本実施形態では、駆動機構１４は、後述するように、ステッピングモータ１５の駆動軸に連結されて当該ステッピングモータ１５の回転駆動力により回転する歯車１４ａ（第１の歯車）と、当該歯車１４ａに噛合し、且つコンバイナ１２の下端部に連結され、ステッピングモータ１５の回転駆動力をコンバイナ１２に伝達してコンバイナ１２を回転させる歯車１４ｂ（第２の歯車）と、を有している。これらの機構により、ＨＵＤ装置１０では、ステッピングモータ１５を駆動することによってコンバイナ１２の回転角度を調整し、ＨＵＤ装置１０が投影する像が見える位置（視点ＥＰ）を変更することができる。

マイクロコンピュータ１００（制御部）は、内部メモリ上に予め保持されている所定のプログラムを実行することにより、ＨＵＤ装置１０の制御に必要な様々な機能を実現する。マイクロコンピュータ１００の具体的な動作については後で説明する。

検出部１１１は、初期状態もしくは所定の基準状態の位置にコンバイナ１２があることを検出するセンサもしくはスイッチで構成されている。初期状態又は基準状態を検出部１１１が検出した状態を基準として、ステッピングモータ１５を駆動する方向及び駆動ステップ数を制御することにより、所望の位置（回転角度）にコンバイナ１２を動かすことが可能である。

駆動バッファ１１２は、マイクロコンピュータ１００から入力される２相の励磁制御信号に従って、ステッピングモータ１５の各励磁コイルに流す電流を制御し、ステッピングモータ１５を駆動する。ステッピングモータ１５を駆動するための直流電力は、インタフェース１１５の出力から駆動バッファ１１２に供給される。

表示駆動部１１３は、マイクロコンピュータ１００から入力される表示制御信号に従って、表示デバイス１３の画面に表示する可視情報の内容、表示のオンオフ、表示輝度等を制御する。

インタフェース１１４は、ドライバ回路であり、マイクロコンピュータ１００から入力される制御信号に従って、バックライト１６の点灯／消灯、及び照明の明るさの制御を行う。

インタフェース１１５は、車両に搭載されている車上バッテリー１２１から供給される直流電力（例えば＋１２Ｖ）に基づき、ステッピングモータ１５の駆動のために必要な直流電力を生成する。マイクロコンピュータ１００はインタフェース１１５の動作状態を制御することができる。

電源部１１６は、車上バッテリー１２１から供給される直流電力に基づき、マイクロコンピュータ１００が動作するために必要な安定した直流電源電圧（例えば＋５Ｖ。）を生成する。

インタフェース１１７は、イグニッションスイッチＩＧＳが出力する信号を、マイクロコンピュータ１００の入力に適した電圧に変換し、マイクロコンピュータ１００の入力に与える。

運転者が操作可能なアップダウンスイッチ１１８、Ｆ側調整スイッチ１１９、及びＲ側調整スイッチ１２０は、それぞれマイクロコンピュータ１００の入力ポートに接続されている。

アップダウンスイッチ１１８は、ＨＵＤの表示動作が可能な展開状態の位置までコンバイナ１２を起立させるためのＵＰ動作と、ＨＵＤの表示を使用しない時に利用される所定の格納位置までコンバイナ１２を倒すためのＤＯＷＮ動作とを運転者が指示するために利用される。

Ｆ側調整スイッチ１１９及びＲ側調整スイッチ１２０は、運転者が展開状態においてコンバイナ１２の位置（回転角度）を微調整するために利用される。Ｆ側調整スイッチ１１９はＦ（フロント）側に向かってコンバイナ１２の位置を変更するために操作され、Ｒ側調整スイッチ１２０はＲ（リア）側に向かってコンバイナ１２の位置を変更するために操作される。

＜コンバイナ１２を動かすときの回転角度の変化の説明＞
図１〜図４に示したＨＵＤ装置１０におけるコンバイナ１２の回転角度の変化に関する状態遷移図を図５及び図６に示す。

図５においては、コンバイナ１２を支持する回動軸の方向と直交する断面において、コンバイナ１２及び駆動機構１４の状態が、図５（ａ），図５（ｂ），図５（ｃ）と順次に変化する様子が表されている。また、図６においてはコンバイナ１２及び駆動機構１４の状態が、図６（ａ），図６（ｂ）と順次に変化する様子が表されている。

＜図５に示す動作の説明＞
図５（ａ）は、微調整によるステッピングモータ１５の駆動により、コンバイナ１２が時計回りの方向（Ｒ１、自重回転方向）に回転し、展開状態の最初の位置Ｐ０から、位置Ａまで回転角度が変化してステッピングモータ１５の駆動が停止した状況を表している。

つまり、ステッピングモータ１５の駆動軸に連結された歯車１４ａ（第１の歯車）が反時計回りに駆動され、当該歯車１４ａと噛み合っている歯車１４ｂ（第２の歯車）が時計回りに駆動されてコンバイナ１２の位置が移動する。ここで、位置Ｐ０から位置Ａまでのコンバイナ１２の移動量は、Ｆ側調整スイッチ１１９の操作により運転者が指示した目標移動量に相当する。

しかしながら、図５（ａ）の状態となった後で、比較的短い時間（例えば０．５秒以内）の間に、実際には図５（ｂ）に示すように、コンバイナ１２の位置が自然に変化する。即ち、歯車１４ａ，１４ｂが噛み合っている箇所には、僅かな隙間（遊び、バックラッシュ）が存在しているので、外力が加わった場合には遊び分の範囲内でコンバイナ１２が動く可能性がある。そして、コンバイナ１２が回動軸よりも右側に偏った位置に存在し、重心の位置が当該回動軸に対して右上方にあるので、歯車１４ｂには、コンバイナ１２自身の自重による回転モーメントが時計回りの方向に作用する。本明細書中では、コンバイナ１２の自重によって歯車１４ｂに回転モーメントが作用する方向である、図５における時計回りの方向を、自重回転方向と称する。したがって、歯車１４ａが反時計回りの方向に回転して停止した後、歯車１４ｂは遊び分だけ時計回りの方向に更に移動する余裕がある。そのため、図５（ｂ）に示すように、コンバイナ１２は、停止状態の位置Ａから更に時計回りに所定角度だけ回転して位置Ａ’まで遊び分だけ移動して停止する。

図１〜図４に示したＨＵＤ装置１０においては、後述するマイクロコンピュータ１００の制御により、図５（ｂ）の状態から、更にコンバイナ１２の位置を自動修正するための処理を行い、図５（ｃ）に示すようにコンバイナ１２の位置を補正する。

即ち、マイクロコンピュータ１００がステッピングモータ１５の駆動によりコンバイナ１２を反時計回りの方向（Ｒ２）に微少量だけ回転し、位置Ａ’から位置Ａまでコンバイナ１２を移動する。これにより、コンバイナ１２の自重の影響による位置ずれが自動的に補正されて、図５（ｃ）に示す状態となる。

尚、本実施形態に係るＨＵＤ装置１０では、以上説明したように、コンバイナ１２には、常に時計回りの方向に回転モーメントが作用している。このため、コンバイナ１２は、例えば自動車の振動等により駆動機構１４の遊び分だけ位置が変化しても、その後、元の位置に戻る。これにより、バネ等により駆動機構１４を一定方向に片寄せした場合と同等の効果を得ることができる。

＜図６に示す動作の説明＞
図６の状態（ａ）は、微調整によるステッピングモータ１５の駆動により、コンバイナ１２が反時計回りの方向（Ｒ２、自重回転方向とは逆方向）に回転し、展開状態の最初の位置Ｐ１の回転角度から、位置Ａの回転角度まで変化してステッピングモータ１５の駆動が停止した状況を表している。

つまり、ステッピングモータ１５の駆動軸に連結された歯車１４ａが時計回りに駆動され、当該歯車１４ａと噛み合っている歯車１４ｂが反時計回りに駆動されてコンバイナ１２の位置が移動する。ここで、位置Ｐ１から位置Ａまでのコンバイナ１２の移動量は、Ｒ側調整スイッチ１２０の操作により運転者が指示した目標移動量に相当する。

図６（ａ）示す移動後の状態となった時には、その後コンバイナ１２の位置が自然に動くことはなく、図６（ｂ）に示すように当該状態が維持される。図６（ａ）に示すように歯車１４ａが時計回りの方向に回転して停止した場合には、歯車１４ｂは遊び分だけ反時計回りの方向に更に移動する余裕がある。しかしながら、図５（ｂ）の場合と同様にコンバイナ１２自身の自重による回転モーメントが時計回りの方向（Ｒ１）の力を発生する。つまり、遊びによって動くことが可能な方向（Ｒ２）と、コンバイナ１２自身の自重によるモーメントの方向（Ｒ１）とが逆方向であるため、当該回転モーメントが作用しても、図６（ｂ）の状態からコンバイナ１２が自然に動くことはない。

即ち、コンバイナ１２の自重による回転モーメントを原因として位置ずれが生じることはない。したがって、図６に示すように自重回転方向とは逆方向に駆動して停止した場合には、コンバイナ１２の停止位置を修正する必要はない。

＜ＨＵＤ装置の主要な制御の内容＞
図２に示したＨＵＤ装置１０の主要な制御の内容を図７に示す。即ち、図４に示したマイクロコンピュータ１００が図７に示す制御を実施する。図７の動作について以下に説明する。

ステップＳ１１では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ１５を制御してコンバイナ１２を所定の格納位置（ＨＵＤの表示を利用しない時の位置）に位置決めする。また、ステッピングモータ１５の励磁コイルに所定の電流を流し、駆動軸の回転を停止して、コンバイナ１２の位置が動かないように励磁制御する。

ステップＳ１２では、マイクロコンピュータ１００は、入力ポートに接続されているアップダウンスイッチ１１８の状態を監視し、使用者（運転者）によるＵＰ動作の指示の有無を識別する。初期状態でアップダウンスイッチ１１８が押されると、マイクロコンピュータ１００はＵＰ動作の指示有とみなして次のステップＳ１３に進む。一方、ＵＰ動作の指示がない場合には、ステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１３では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ１５を駆動してコンバイナ１２を上昇する方向に動かし、表示動作が可能な展開状態の位置までコンバイナ１２を起立させる。展開状態の位置については、前回使用時の位置を表す情報をメモリから読み出して把握する。実際には、マイクロコンピュータ１００は、前記格納位置から展開状態の位置までの移動量と対応するパルス数だけ、ステッピングモータ１５の複数の励磁コイルを順次に励磁してコンバイナ１２を動かし、展開状態の位置で回転駆動を停止する。

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ１２への表示を開始する。即ち、表示デバイス１３の画面に目的の可視情報を表示し、バックライト１６を点灯する。点灯したバックライト１６の照明光により、表示デバイス１３に表示された可視情報の像を含む光が、コンバイナ１２の表面に向かう方向に投射される。この時、コンバイナ１２は展開状態の位置（回転角度）に位置決めされているので、コンバイナ１２の表面で反射した光は視点ＥＰの方向に向かう。

ステップＳ１５では、マイクロコンピュータ１００は、入力ポートに接続されているアップダウンスイッチ１１８の状態を監視し、使用者（運転者）によるＤＯＷＮ動作の指示の有無を識別する。展開状態の位置にコンバイナ１２を位置決めした後で、アップダウンスイッチ１１８が押されると、マイクロコンピュータ１００はＤＯＷＮ動作の指示有とみなす。ＤＯＷＮ動作を指示するスイッチ入力がない場合は次のステップＳ１８に進み、ＤＯＷＮ動作の指示を検出した場合はステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、アップダウンスイッチ１１８によるＤＯＷＮ動作の指示を検出しているので、マイクロコンピュータ１００は、ＨＵＤ表示動作の終了指示とみなして表示を終了する。即ち、バックライト１６を消灯状態に切り替えて、表示デバイス１３の画面表示を消去する。

ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ１５を駆動して起立状態のコンバイナ１２を倒すように下降させ、格納位置までコンバイナ１２を移動する。例えば、格納位置にコンバイナ１２が移動したことを検出部１１１が検出するまで、ステッピングモータ１５を駆動する。その後、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ１５を駆動するためのコイルの励磁を終了し、ステップＳ１１の処理に戻る。

ステップＳ１８では、マイクロコンピュータ１００は、入力ポートに接続されているＦ側調整スイッチ１１９及びＲ側調整スイッチ１２０の状態を監視し、使用者（運転者）の入力操作を検出する。この場合、使用者は、Ｆ側調整スイッチ１１９及びＲ側調整スイッチ１２０を操作することにより、展開状態のコンバイナ１２の位置（回転角度）を微調整するための指示をマイクロコンピュータ１００に与えることができる。Ｆ側調整スイッチ１１９及びＲ側調整スイッチ１２０のいずれか一方が操作された状態をマイクロコンピュータ１００が検出すると、ステップＳ１８からステップＳ１９が実行される。

ステップＳ１９では、ステップＳ１８で操作を検出したスイッチが、Ｆ側調整スイッチ１１９及びＲ側調整スイッチ１２０のいずれであるかをマイクロコンピュータ１００が区別して、調整方向のＵＰ／ＤＯＷＮを識別する。マイクロコンピュータ１００は、Ｆ側調整スイッチ１１９の操作を検出した場合は調整方向を「ＵＰ」方向とみなして次のステップＳ２０に進み、Ｒ側調整スイッチ１２０の操作を検出した場合は「ＤＯＷＮ」方向とみなしてステップＳ２３に進む。

ステップＳ２０では、マイクロコンピュータ１００は、Ｆ側調整スイッチ１１９が押されてから押下が解除されるまでの間、現在位置を表す情報に微少値を加算した目標位置を繰り返し生成し、コンバイナ１２が目標位置に移動するようにステッピングモータ１５を回転駆動する。即ち、コンバイナ１２の位置（回転角度）をＵＰ方向（図５中のＲ１方向）に移動させる。また、この際には、マイクロコンピュータ１００は、位置の微調整が容易にできるように、ステッピングモータ１５の１駆動ステップあたりの回転量が最小分解能になるように励磁制御する。Ｆ側調整スイッチ１１９の押下解除を検出すると、ステッピングモータ１５の回転駆動を停止し、この状態が維持されるように励磁コイルの通電状態を制御する。

ステップＳ２０の動作は、図５（ａ）に示した動作に相当する。即ち、使用者がＦ側調整スイッチ１１９を押下することにより、コンバイナ１２を最初の位置Ｐ０から位置Ａまでステッピングモータ１５で駆動し、位置Ａで回転駆動を停止する。

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ２０でＦ側調整スイッチ１１９の押下解除を検出してからの経過時間を把握し、経過時間が所定時間（例えば１秒間）になるまで待機する。所定時間が経過したと判定すると、次のステップＳ２２の処理を実行する。

マイクロコンピュータ１００がステップＳ２１を実行している所定時間の間に、図５（ｂ）に示した変化が発生する。即ち、コンバイナ１２の自重によって生じる回転モーメントの影響によりＲ１方向の回転移動が発生し、駆動機構１４の遊び分だけ、コンバイナ１２が位置Ａから位置Ａ’まで自然に移動する。つまり、コンバイナ１２は使用者が微調整の停止を指示した位置Ａから更に移動してずれた位置Ａ’で停止する。

ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１００は、ステップＳ２１にて発生した駆動機構１４における遊び分の位置ずれ（位置Ａと位置Ａ’との間の回転角度）に相当する補正値を現在位置（Ａ’）から減算した目標位置（Ａ）を決定する。そして、ステッピングモータ１５を駆動して目標位置（Ａ）までＲ２方向にコンバイナ１２を移動する。この際、マイクロコンピュータ１００は、高精度の位置決めを可能にするために、ステッピングモータ１５の１ステップあたりの回転量が最小分解能になるように励磁制御する。前記補正値については、事前に設定してメモリに格納されている定数を利用する。
異なる見方をすれば、ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１００は、歯車１４ａと歯車１４ｂとの噛み合わせの遊び分だけ、自重回転方向とは逆方向（Ｒ２）にコンバイナ１２を回転させるための補正信号を出力する。

ステップＳ２２の動作は、図５（ｃ）に示した動作に相当する。即ち、ずれた位置Ａ’にあるコンバイナ１２を、ステッピングモータ１５の駆動によりＲ２方向に回転させて、目標位置Ａまで戻した状態で駆動を停止する。これにより、コンバイナ１２の自重による回転モーメントの影響による位置ずれを解消することができる。即ち、位置の微調整において、使用者が停止を指示した位置Ａまで戻してコンバイナ１２の位置を固定することができる。

一方、ステップＳ２３では、マイクロコンピュータ１００は、Ｒ側調整スイッチ１２０が押されてから押下が解除されるまでの間、現在位置を表す情報から微少値を減算した目標位置を繰り返し生成し、コンバイナ１２が目標位置に移動するようにステッピングモータ１５を回転駆動する。即ち、コンバイナ１２の位置（回転角度）をＤＯＷＮ方向（図６中のＲ２方向）に移動する。また、マイクロコンピュータ１００は、この際、位置の微調整が容易にできるように、ステッピングモータ１５の１駆動ステップあたりの回転量が最小分解能になるように励磁制御する。Ｒ側調整スイッチ１２０の押下解除を検出すると、マイクロコンピュータ１００はステッピングモータ１５の回転駆動を停止し、この状態が維持されるように励磁コイルの通電状態を制御する。

ステップＳ２３の動作は、図６（ａ）に示した動作に相当する。即ち、使用者がＲ側調整スイッチ１２０を押下することにより、コンバイナ１２を最初の位置Ｐ１から位置Ａまでステッピングモータ１５で駆動し、位置Ａで回転駆動を停止する。この場合は、位置Ａで停止した状態において、駆動機構１４の遊びによりコンバイナ１２が移動可能な方向がＲ２であるのに対し、コンバイナ１２の自重によるモーメントが作用する回転方向はＲ２とは逆方向のＲ１である。

即ち、コンバイナ１２の移動可能な方向と回転モーメントが作用する方向とが反対であるため、自重の影響でコンバイナ１２が勝手に回転することはなく、図６（ｂ）に示すように、コンバイナ１２は位置Ａで静止する。したがって、自重回転方向に回転中のコンバイナ１２を停止させた場合のようにコンバイナ１２の停止位置の補正を実施する必要はない。このため、ステップＳ２３を実行した後は、上述した補正信号の出力を省略し、ステップＳ１５の処理に戻る。

＜ＨＵＤ装置１０の作用及び効果＞
以下では、実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０は、マイクロコンピュータ１００（制御部）と、回転可能に設けられたコンバイナ１２と、マイクロコンピュータ１００から出力される制御信号に従って正逆両方向に回転駆動可能なステッピングモータ１５と、ステッピングモータ１５の回転駆動力により回転する歯車１４ａ（第１の歯車）と、歯車１４ａに噛合し、ステッピングモータ１５の回転駆動力をコンバイナ１２に伝達してコンバイナ１２を回転させる歯車１４ｂ（第２の歯車）と、を有する駆動機構１４（歯車機構）と、を備えている。そして、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ１２の自重によって歯車１４ｂに回転モーメントが作用する方向である自重回転方向（Ｒ１）に回転中のコンバイナ１２を停止させるための制御信号を出力（ステップＳ２０）した後、歯車１４ａと歯車１４ｂとの間の噛み合わせの遊び分だけ、自重回転方向（Ｒ１）とは逆方向（Ｒ２）にコンバイナ１２を回転させるための制御信号である補正信号を出力する（ステップＳ２２）。
これにより、コンバイナ１２の重量バランスがとれておらず、コンバイナ１２が、自重回転方向への回転駆動を停止した後で、当該コンバイナ１２の自重により更に当該自重回転方向に回転して停止角度がずれてしまう場合であっても、補正信号の出力により当該自重回転方向とは逆方向にバックラッシュ分だけ回転させることにより、コンバイナ１２を正しい停止位置まで回転させることができる。このため、位置調整時におけるコンバイナ１２の位置ずれの発生を抑制できる。

また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１０では、マイクロコンピュータ１００は、自重回転方向（Ｒ１）とは逆方向（Ｒ２）に回転中のコンバイナ１２を停止させるための制御信号を出力した後は、補正信号を出力しない。
これにより、回転駆動の停止後における停止角度の補正が不要な場合には、補正信号を出力しないので、位置調整時におけるコンバイナ１２の位置ずれの発生を抑制できる。

尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態は、本発明の技術的範囲内で種々の変形や改良等を伴うことができる。

例えば、上述した実施形態においては、具体例として歯車機構である駆動機構１４が２つの歯車１４ａ，１４ｂを有する場合を想定して説明したが、３つ又はそれ以上の数の歯車を有する駆動機構を用いても構わない。その場合には、歯車同士が噛み合っている複数箇所のそれぞれに遊びが存在するので、駆動機構１４全体の遊びに対応する補正値を用いてステップＳ２２の処理を行うこともできる。あるいは、３つ以上の歯車の中から選択した１つの歯車と、コンバイナ１２に連結された第２の歯車と、の間の遊びに対応する補正値を用いてステップＳ２２の処理を行うこともできる。尚、歯車１４ｂ及びコンバイナ１２については、これらを一体に形成してもよいし、独立した部品として構成した歯車１４ｂ及びコンバイナ１２を互いに連結してもよい。

また、上述した実施形態では、図７に示した制御においては、コンバイナ１２の位置の微調整を行う場合に、調整方向のＵＰ／ＤＯＷＮを識別して、ＵＰ方向の時にだけ位置の補正を実施している（ステップＳ２２）。即ち、ＵＰ方向の場合に、コンバイナ１２が自重回転方向に回転中であると識別している。これに対して、例えばコンバイナ１２に作用する回転モーメントの方向を検出する検出部を備え、当該検出部が検出した方向とコンバイナ１２の停止前の回転方向とが一致する場合に、位置の補正を実行する構成としても構わない。

また、上述した実施形態では、コンバイナ１２上に像を結像させるコンバイナ式のＨＵＤ装置１０に適用した例を説明したが、実施形態で説明した各構成は、光投射部から投射された表示像を回転可能に設けられた反射鏡にて反射し、当該反射鏡の反射像をフロントガラス（ウインドシールド）に投影することにより、フロントガラス上に像を結像させる構成のＨＵＤ装置に適用しても構わない。即ち、本実施形態では、反射板としてコンバイナ１２を用いる構成について説明したが、反射板として反射鏡を用い、当該反射鏡の回転角度を制御する構成としても構わない。この構成によれば、上述した実施形態の場合と同様に、反射鏡の位置ずれの発生を抑制できる。

１０ ヘッドアップディスプレイ装置
１１ 光投射部
１２ コンバイナ（反射板）
１３ 表示デバイス
１４ 駆動機構（歯車機構）
１４ａ 歯車（第１の歯車）
１４ｂ 歯車（第２の歯車）
１５ ステッピングモータ
１６ バックライト
２１ インストルメントパネル
２２ フロントウインドシールド
１００ マイクロコンピュータ（制御部）
１１１ 検出部
１１２ 駆動バッファ
１１３ 表示駆動部
１１４，１１５ インタフェース
１１６ 電源部
１１７ インタフェース
１１８ アップダウンスイッチ
１１９ Ｆ側調整スイッチ
１２０ Ｒ側調整スイッチ
１２１ 車上バッテリー

Claims (2)

1. 制御部と、
   回転可能に設けられた反射板と、
   前記制御部から出力される制御信号に従って正逆両方向に回転駆動されるステッピングモータと、
   前記ステッピングモータの回転駆動力により回転する第１の歯車と、該第１の歯車に噛合し、該回転駆動力を前記反射板に伝達して該反射板を回転させる第２の歯車と、を有する歯車機構と、
   を備えるヘッドアップディスプレイ装置であって、
   前記制御部は、前記反射板の自重によって前記第２の歯車に回転モーメントが作用する方向である自重回転方向に回転中の前記反射板を停止させるための前記制御信号を出力した後、前記第１の歯車と前記第２の歯車との間の噛み合わせの遊び分だけ、前記自重回転方向とは逆方向に前記反射板を回転させるための前記制御信号である補正信号を出力する、
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御部は、前記自重回転方向とは逆方向に回転中の前記反射板を停止させるための前記制御信号を出力した後は、前記補正信号を出力しない、
   ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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