JP2014143850A - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コンバイナの移動に伴う振動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３の移動速度を変化させるべくステッピングモータ６２を制御している時間帯の少なくとも一部分においては、ステッピングモータ６２のステップ角の間隔よりも小さな角度ずつ励磁信号の電気角が変化するマイクロステップ駆動によりステッピングモータ６２の駆動を制御する。
【選択図】図８

Description

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

自動車等の車両においては、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、種々の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（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。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。

特開２００５−２０８４３６号公報 特開２０１２−２３８０６号公報

ところで、車両用のＨＵＤ装置は、光学系に可動部を有している場合がある。例えば、ＨＵＤ装置が結像する虚像が見える視点の位置を調整するために、光の像を反射するコンバイナ等の部材の位置や傾きを調整する機構を有する場合がある。また、使用者がＨＵＤ装置を使用しない時にはコンバイナをインストルメントパネルの内空間に格納し、使用するときにだけコンバイナをポップアップ状態でインストルメントパネルの上方に露出させる機能を有する場合もある。

例えば、特許文献１に開示されているＨＵＤ装置においては、コンバイナに相当する反射手段の傾きを調整する駆動機構を有しており、当該反射手段を開閉できるように構成してある。また、特許文献１においては、反射手段を開閉するための駆動機構に直流モータを用い、反射手段の傾きの角度を調整するための駆動機構にステッピングモータを用いている。

また、特許文献２に開示されているＨＵＤ装置においては、コンバイナに相当する反射鏡の傾きを調整するために、ステッピングモータを用いている。さらに、ステッピングモータを駆動する際に、フルステップ駆動とマイクロステップ駆動とを使い分けるように制御している。より具体的には、反射鏡の傾きの調整動作において、傾きを連続調整する場合にはマイクロステップ駆動を使用し、傾きを微調整する場合にはフルステップ駆動を使用している。当該連続調整と微調整とは、使用者による操作の継続時間の長さに基づいて判別している。

一般的に、電気モータは回転可能な回転子（ロータ）と、その外側に配置された固定子とで構成される。また、ＰＭ（永久磁石）型のステッピングモータの場合には、円周上にＮ極とＳ極とを交互に着磁した磁性体がマグネットロータとして用いられる。また、ステッピングモータの固定子には、複数の巻線が用意される。巻線の構成に関しては、二相（二組の巻線）が一般的であるが、三相構成の巻線を用いる場合もある。固定子の各巻線に電流を流して励磁することにより、固定子の各極と回転子の各極との間に磁気吸引力又は磁気反発力が働き、特定の位置まで回転子が回転し安定した状態で停止する。また、固定子の各巻線に流す電流を順次に切り替えることにより、回転子を特定の方向に回転させたり逆方向に回転させたりすることができる。

このような構造であるため、ステッピングモータには、マグネットロータの回転位置が定まる安定点が励磁信号の所定の電気角毎に存在している。固定子の各巻線に流す電流のオンオフを二値的に順次に切り替えることにより、前記安定点の間隔に相当するステップ角度ずつ電気角を変化させて、回転子の回転量を制御することができる。このような制御がフルステップ駆動である。

一方、固定子の複数の各巻線に流す電流の比率を調整すれば、前記安定点の間隔よりも小さな角度ずつ電気角を変化させて、回転子の回転位置を制御することができ、回転子の回転位置を滑らかに変更することができる。このような制御がマイクロステップ駆動である。

ところで、例えばポップアップ式のＨＵＤ装置において、格納状態であるコンバイナをインストルメントパネルの上方に露出させる場合のように、コンバイナ等の可動部を比較的長い距離に亘って移動しようとする場合、短い時間で目標位置まで移動することが好ましい。したがって、駆動源にステッピングモータを採用している場合には、フルステップ駆動でモータを制御することが一般的である。一方、コンバイナの傾きを調整する場合のように、位置の微調整を必要とする場合には、マイクロステップ駆動でモータを制御することが一般的である。

ところが、従来のＨＵＤ装置においては、コンバイナ等の可動部を比較的長い距離に亘って移動しようとする場合、コンバイナ等の部材に物理的な振動が発生し、表示像にブレが生じたり、比較的大きな作動音が生じたりする場合があった。この振動の原因については、駆動時に発生する振動の周波数と、ステッピングモータ等の駆動部の固有振動数とが一致して共振するためであると考えられる。特に、コンバイナ等の部材を移動して停止する直前に、或いはコンバイナ等の部材の格納位置への移動を開始した直後、つまりステッピングモータの加速・減速時に振動が発生しやすい。

また、ステッピングモータの駆動軸と可動部であるコンバイナ等の部材とを連結する駆動機構には、複数の歯車が用いられている場合が多く、歯車同士が噛み合っている箇所に存在する遊びによるバックラッシュがある。このようなバックラッシュの影響によっても、上述した移動停止直前又は移動開始直後における、コンバイナ等の部材に生じる振動が大きくなる傾向があると本願の発明者は認識している。

この結果、ＨＵＤ装置の可動部が滑らかに動いていないような印象や、作動による不快感を使用者に与えてしまい、商品価値が低下してしまう虞があった。

仮に、コンバイナ等の可動部を比較的長い距離に亘って移動しようとする際に、上述のマイクロステップ駆動を採用すれば、振動の発生を抑制できるので、コンバイナ等の部材のぶれや作動音の発生を抑制可能である。しかしながら、後述するように、マイクロステップ駆動の場合には、フルステップ駆動と比べて駆動トルクが低下する（例えば、７０％程度低下する。）ので（図１１参照。）、モータの最大応答周波数が下がってしまうという問題がある。即ち、マイクロステップ駆動では、コンバイナ等を比較的長い距離に亘って短時間で移動させる必要のある用途では、所望の移動速度が得られない場合がある。

本発明は、上述した事情に鑑みて為されたものであり、コンバイナの移動に伴う振動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する。

本発明に係る上記目的は、下記構成により達成される。
（１） 制御部と、
該制御部により駆動が制御されるステッピングモータと、
該ステッピングモータを収容する筐体と、
該筐体から展開可能に且つ該筐体に格納可能に設けられ、前記ステッピングモータの駆動力により、該筐体から展開した展開位置と前記筐体に格納した格納位置との間でスライド移動するコンバイナと、
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、前記展開位置と前記格納位置との間における駆動開始位置から目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
前記コンバイナの移動速度を変化させるべく制御している時間帯の少なくとも一部分においては、前記ステッピングモータのステップ角の間隔よりも小さな角度ずつ励磁信号の電気角が変化するマイクロステップ駆動により制御する、
こと。

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、展開位置と格納位置との間における駆動開始位置から目標位置までコンバイナが移動する際に、回転子に振動が発生し易い時間帯である、コンバイナの移動速度が変化する加速時及び減速時の少なくとも一部分において、回転子の回転位置を滑らかに変更可能なマイクロステップ駆動によってステッピングモータの駆動が制御される。したがって、コンバイナの移動に伴う振動の発生が抑制される。

（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、前記駆動開始位置から前記目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
前記コンバイナの駆動開始後、前記コンバイナを所定の速度まで加速させるべく制御している時間帯においては、前記マイクロステップ駆動により制御し、
当該時間帯の後においては、前記ステップ角の間隔ずつ前記電気角が変化するフルステップ駆動に切り替えて制御する、
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、コンバイナの移動速度を所定の速度まで増加させる際にマイクロステップ駆動を適用するので、コンバイナの振動の発生を抑制できる。また、当該所定の速度まで加速した後はフルステップ駆動に切り替えるので、移動に要する時間を低減できる。例えば、マイクロステップ駆動によってコンバイナの移動速度が共振速度帯を超えるまで加速し、その後、フルステップ駆動に切り替え、一定速度で移動させる又は更に加速させることが考えられる。これにより、コンバイナに振動が発生し易い速度帯ではマイクロステップ駆動を適用して振動の発生を抑制しつつ、それ以外の速度帯ではフルステップ駆動を適用して移動時間を低減できる。

（３） 上記（２）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、前記駆動開始位置から前記目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
前記コンバイナの駆動開始後、該コンバイナを所定の速度まで加速させるべく制御している時間帯においては、前記マイクロステップ駆動により制御し、
当該時間帯の後、前記コンバイナを該所定の速度で移動させるべく制御している時間帯においては、前記フルステップ駆動に切り替えて制御する、
こと。

上記（３）の構成のヘッドアップディスプレイ装置によれば、コンバイナの移動速度を所定の速度まで増加させる際にマイクロステップ駆動を適用するので、コンバイナの振動の発生を抑制できる。また、当該所定の速度まで加速した後、当該所定の速度（一定速度）で移動させる際にはフルステップ駆動を適用するので、移動に要する時間を低減できる。

（４） 上記（２）及び（３）のいずれか１つ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、前記電気角が前記ステップ角と一致する時点で、前記ステッピングモータの駆動が、前記マイクロステップ駆動から、前記フルステップ駆動に切り替わるように前記ステッピングモータの駆動を制御する、
こと。

上記（４）の構成のヘッドアップディスプレイ装置によれば、電気角がステップ角と一致する時点で、マイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替わるため、円滑な切り替えが可能になり振動の発生を防止できる。

本発明のヘッドアップディスプレイ装置によれば、コンバイナの移動に伴う振動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、ＨＵＤ装置を搭載した車両の車室内の外観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１に示した車両におけるＨＵＤ装置の断面構造の概要を示す縦断面図である。 図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、実施形態のＨＵＤ装置においてコンバイナを動かすための機構部の３種類の状態のそれぞれを示す斜視図である。 図５は、実施形態のＨＵＤ装置の電気回路の構成を示すブロック図である。 図６は、実施形態のＨＵＤ装置におけるコンバイナ起動制御の内容を示すフローチャートである。 図７は、実施形態のＨＵＤ装置におけるコンバイナ格納制御の内容を示すフローチャートである。 図８は、図６に示したコンバイナ起動制御に対応する各部の動作タイミングの具体例を示すタイムチャートである。 図９（ａ）〜図９（ｄ）は、図８の動作における各部の状態変化を表す状態遷移図である。 図１０は、図７に示したコンバイナ格納制御に対応する各部の動作タイミングの具体例を示すタイムチャートである。 図１１は、マイクロステップ駆動及びフルステップ駆動に関する周波数―トルク特性の具体例を示すグラフである。 図１２は、マイクロステップ駆動及びフルステップ駆動に関するベクトル図である。 図１３は、加速時におけるマイクロステップ駆動及びフルステップ駆動の制御信号の切り替えタイミングと回転角度との関係を示すグラフである。 図１４は、加速時におけるマイクロステップ駆動及びフルステップ駆動の切り替えタイミングと負荷の大きさとの関係を示すグラフである。

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

＜装置の設置形態及び外観の説明＞
図１は、ＨＵＤ装置１を搭載した車両の車室内の外観の具体例を示す斜視図、図２は、ＨＵＤ装置１の外観を示す斜視図である。

図１に示したＨＵＤ装置１は、運転席の前方のインストルメントパネルＰ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。また、図２に示すように、ＨＵＤ装置１はコンバイナ３を備えている。コンバイナ３はハーフミラーや透明板、又はスモーク系の色の板であり、表面に光反射面を有し、且つ背面側（フロントウインドシールドＷ側）から入射した光を透過する特性を有している。

ＨＵＤ装置１が表示する可視情報を含む光は、ＨＵＤ装置１の本体内部からコンバイナ３に投射され、コンバイナ３の表面で反射した光の像が、この車両を運転する運転者の目の位置（図３中の「アイポイント」の位置）に投影される。

したがって、運転者は、ＨＵＤ装置１のコンバイナ３で反射して投影された光の像と、フロントウインドシールド（窓ガラス）Ｗ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１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運転者に視認される。

＜装置構成の概要の説明＞
図３は、図１に示した車両におけるＨＵＤ装置１の断面構造の概要を示す縦断面図である。図３に示すように、ＨＵＤ装置１は、ベース２、コンバイナ３、光投影部４、カバー５、駆動部６、案内部１０等を備え、これらの構成要素のほとんどはインストルメントパネルＰの下方に配置されている。

ベース２は、車体側に固定されており、移動可能な状態でコンバイナ３を支持している。ＨＵＤ装置１は、ベース２を含んで構成される筺体（以下、単にベース２と称する場合がある。）の内部に各部材が収容されて構成される。コンバイナ３は、案内部１０に沿って上下方向（Ｚ軸方向）にスライド移動可能であり、ベース２の内側に格納した格納位置と、図３に示したようにベース２から展開した展開位置との間で位置を変えることができる。カバー５は、コンバイナ３がベース２の内側に格納した状態の時に、コンバイナ３の上方を覆うことができる。

また、コンバイナ３は後述する機構を介して駆動部６と連結されている。駆動部６は、コンバイナ３を格納位置と展開位置との間で位置決めすることができる。

インストルメントパネルＰの下方に配置されている光投影部４は、様々な可視情報を表示可能な透過型の液晶表示パネル及びバックライトを備えている。液晶表示パネルの画面に表示される可視情報の像は、背面のバックライトにより照明される。この照明光により、可視情報を含む光の像が、図３に示すようにインストルメントパネルＰの開口部を経由して、コンバイナ３に投射される。そして、コンバイナ３の表面で反射した光が、アイポイントに向かって投影される。このアイポイントから見える可視情報は、例えば図３に示すＳ１の位置に虚像として結像される。

＜機構部の説明＞
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、図３に示したＨＵＤ装置１においてコンバイナ３を動かすために設けられた機構部の３種類の状態のそれぞれを示す斜視図である。図４（Ａ）はコンバイナ３がベース２に格納している状態を表している。図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）は、コンバイナ３がベース２から展開した位置に移動した状態を表している。また、図４（Ｃ）に示すように、コンバイナ３は、前方に向けて回転することによって傾きを変更できる。
尚、以下、説明の簡略化のために、ＨＵＤ装置１の機構部については簡潔に説明する。当該機構の詳細に関しては、必要であれば、例えば本願の出願人による先の出願である特願２０１２−１８５０２４の記載を参考にされたい。

＜構成の概要＞
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示したように、コンバイナ３は保持部材７に保持されている。また、保持部材７には、移動部材８が回動自在に連結されている。また、保持部材７を移動部材８に近接させる力を与えるためにコイルばね９が設けてある。このコイルばね９は、一端が保持部材７に固定され、他端が移動部材８に固定されている。

案内部１０は、ベース２に対して移動部材８が上下方向（展開方向／格納方向）に沿ってスライド移動できるように案内する。案内部１０は、一対のプレート１６を有している。また、各プレート１６には、ガイド溝１６Ａ及びラック１６Ｂが形成されている。

また、コンバイナ３の傾きを調整するために、リンク部材１１が設けられている。リンク部材１１は、一端側が駆動部６に回動自在に軸支され、他端側が保持部材７に回動自在に軸支されている。

駆動部６は、雌ねじ部６０、送りねじ６１、ステッピングモータ６２、駆動ギア６３、従動ギア６４等の構成要素を備えている。雌ねじ部６０は、保持部材７の上端部にリンク部材１１を介して連結されている。送りねじ６１は、雌ねじ部６０と螺合している。ステッピングモータ６２は、送りねじ６１を回転させる。駆動ギア６３は、ステッピングモータ６２の駆動軸に固定されている。従動ギア６４は、駆動ギア６３と噛み合って、駆動力を送りねじ６１に伝達する。これらの各部材は支柱６５により支持されている。

＜コンバイナ移動時の動作＞
ステッピングモータ６２を駆動すると、ステッピングモータ６２の駆動力が駆動ギア６３から従動ギア６４に伝達され、送りねじ６１が回転する。これにより、送りねじ６１の雄ねじと雌ねじ部６０との相対回転に伴って雌ねじ部６０が展開方向（上方）に移動し、雌ねじ部６０に固定されている移動部材８及び保持部材７が展開方向に移動する。これによりコンバイナ３が移動し、ガイド溝１６Ａの上端部まで図示しないガイドピンが到達すると、上方向への移動が機械的に規制され移動が止まる。上記の動作が、図４（Ａ）に示した状態から図４（Ｂ）に示した状態への変化に相当する。即ち、コンバイナ３は、ベース２（筺体）から展開可能且つベース２に格納可能に設けられ、ステッピングモータ６２の駆動力により、展開位置と格納位置との間でスライド移動可能に設けられている。

＜角度変更時の動作＞
図４（Ｂ）に示す状態においてステッピングモータ６２を駆動すると、リンク部材１１の一端側が更に上方に移動され、これに伴ってリンク部材１１の他端側に連結された保持部材７が回動され、保持部材７が移動部材８から離れる方向に傾倒する。これにより、保持部材７に保持されているコンバイナ３が傾き、図４（Ｃ）に示す状態となる。

つまり、図４（Ａ）に示すように、コンバイナ３が格納位置にある状況から、ステッピングモータ６２を所定方向に駆動することにより、図４に示す状態（Ｂ）のように、展開位置まで移動し、更に図４に示す状態（Ｃ）のようにコンバイナ３を所望の傾きに調整することができる。

また、ステッピングモータ６２を逆方向に駆動すれば、図４（Ｃ）の状態から、図４（Ｂ）の状態を経由して、図４（Ａ）に示す格納位置までコンバイナ３の位置を移動することができる。

＜電気回路の構成＞
図５は、ＨＵＤ装置１の電気回路の構成を示すブロック図である。図５に示した電気回路には、ＨＵＤ装置１の制御を実施するマイクロコンピュータ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１００が備わっている。マイクロコンピュータ１００は、制御部として機能し、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１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。

図５に示すように、マイクロコンピュータ１００の入力ポート及び出力ポートには、検出回路１１１、駆動バッファ１１２、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１１３，１１５、電源部１１４、起動／格納スイッチ（ＵＰ／ＤＯＷＮＳＷ）１１６、調整スイッチ（ＡＤＪ．Ｆ ＳＷ，ＡＤＪ．Ｒ ＳＷ）１１７，１１８、及び表示駆動部１３０が接続されている。

検出回路１１１は、ＨＵＤ装置１の筐体内部に配置されているマイクロスイッチＳＷ１，ＳＷ２が出力する電気信号を処理してマイクロコンピュータ１００に与える。

一方のマイクロスイッチＳＷ１は、コンバイナ３が格納位置の近傍で特定の位置を横切って移動する時に、当該移動を検知して出力のオンオフ状態が切り替わる。もう一方のマイクロスイッチＳＷ２は、コンバイナ３が展開位置の近傍で特定の位置を横切って移動する時に、当該移動を検知して出力のオンオフ状態が切り替わる。

マイクロコンピュータ１００は、マイクロスイッチＳＷ１，ＳＷ２から出力される信号の状態を検出回路１１１を介して監視することにより、コンバイナ３の現在の位置を把握することができる。

駆動バッファ１１２は、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ステッピングモータ６２の各励磁コイルの通電を制御する。ステッピングモータ６２は、後述するように、固定子側にＡ相とＢ相の２組の励磁コイルを有している。駆動バッファ１１２は、ステッピングモータ６２の２組の励磁コイルの各々の一端及び他端に印加する電圧を独立して切り替える複数のスイッチング素子（トランジスタ等）を内蔵している。また、駆動バッファ１１２は、パルス幅制御（ＰＷＭ：pulse width modulation）により各励磁コイルに流す電流の大きさを調整することもできる。また、駆動バッファ１１２は、Ａ相とＢ相の２組の励磁コイルに流す電流の比率を細かく調整することにより、マイクロステップ駆動によりステッピングモータ６２を駆動することができる。ステッピングモータ６２の駆動方式の詳細については後述する。

表示駆動部１３０は、マイクロコンピュータ１００の制御に従って、光投影部４に備わっている表示デバイスの表示を制御する。この表示デバイスは、具体的には透過型の液晶表示パネルである。マイクロコンピュータ１００は、表示駆動部１３０を介して、液晶表示パネルの表示／非表示、表示する可視情報（文字、図形、画像等）の内容、表示濃度等を制御することができる。尚、マイクロコンピュータ１００にグラフィック制御機能が無い場合には、表示駆動制御用としてＧＤＣ（Graphic Display Controller）を使用しても構わない。

この液晶表示パネルを背面側から照明するためにバックライト１３１が備わっている。インタフェース１１３は、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、バックライト１３１の通電を制御し、照明の点灯／消灯及び照明の明るさを制御することができる。

電源部１１４は、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、マイクロコンピュータ１００等の回路の動作に必要な安定した直流電圧（例えば、＋５Ｖ。）を生成し各回路に供給する。

インタフェース１１５は、車両に備わっているイグニッションスイッチＩＧＳのオンオフ状態を表す電気信号をマイクロコンピュータ１００の入力ポートに与える。

起動／格納スイッチ１１６は、使用者（運転者）が操作可能なスイッチであり、ＨＵＤ装置１に起動及び格納の指示を与えるために使用される。ＨＵＤ装置１が起動していない初期状態で使用者が起動／格納スイッチ１１６を押下すると、「起動」の指示が発生する。この「起動」の指示に従って、後述するように、コンバイナ３はベース２の内部に格納し格納されている状態から、ベース２から展開する位置まで移動する。また、ＨＵＤ装置１が既に起動している状態で使用者が起動／格納スイッチ１１６を押下すると、「格納」の指示が発生する。この「格納」の指示にしたがって、後述するように、コンバイナ３はベース２から展開した位置から、ベース２の内部に格納した位置まで移動する。

調整スイッチ１１７及び１１８は、使用者が操作可能なスイッチであり、ＨＵＤ装置１使用時のコンバイナ３の傾きを調整するために利用される。調整スイッチ１１７はコンバイナ３の傾きをＦ（フロント）側に向けて調整する際に使用され、調整スイッチ１１８はＲ（リア）側に向けて調整する際に使用される。

＜装置の主要な制御動作の説明＞
＜コンバイナ起動制御＞
本実施形態のＨＵＤ装置１におけるコンバイナ起動制御の内容を図６に示す。即ち、ＨＵＤ装置１を起動するために、コンバイナ３を図４（Ａ）に示す格納位置から図４（Ｃ）に示す展開位置まで移動する際に、マイクロコンピュータ１００が図６に示した制御を実施する。図６に示した制御の内容について以下に説明する。尚、以下に説明するように、本実施形態のＨＵＤ装置１では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の駆動を制御することによって、コンバイナ３を含む可動部の駆動を制御する。

ステップＳ１１では、マイクロコンピュータ１００は、マイクロコンピュータ１００に対する起動指示（ウエイクアップ指示）が入力されるまで例えばスリープ状態で待機して、起動の指示が入力されると、次のステップＳ１２に進む。実際には、マイクロコンピュータ１００は、起動前の状態において、イグニッションスイッチＩＧＳのオフからオンへの切り替わり、車両ドアの開状態の検出、他の電子制御ユニットからの通信による指示等をウエイクアップ指示と看做してステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、マイクロコンピュータ１００は駆動バッファ１１２を制御し、ステッピングモータ６２の各励磁コイルに対する通電動作を開始する。

ステップＳ１３では、マイクロコンピュータ１００は各励磁コイルの励磁状態を制御して、ステッピングモータ６２を所定方向に比較的低速である一定の速度Ｖ０で回転駆動し、コンバイナ３を含む可動部を、速度Ｖ０に対応する一定の速度Ｓ０で初期状態の格納位置から上方に移動させる。当該格納位置は、可動部が下限位置のストッパに当接した状態である。

ステップＳ１４では、マイクロコンピュータ１００はコンバイナ３が原点位置に到達したか否かを識別し、未到達であればステップＳ１３の処理を繰り返し、到達した場合はその位置でステッピングモータ６２の回転駆動を停止させて次のステップＳ１５に進む。実際には、原点位置に到達した時にマイクロスイッチＳＷ１がオフからオンに切り替わるので、ステップＳ１４ではマイクロコンピュータ１００はマイクロスイッチＳＷ１の出力する信号を監視している。原点の位置は、格納位置よりも少し上方（展開方向）に進んだ位置にある。

ステップＳ１５では、マイクロコンピュータ１００は起動／格納スイッチ１１６の状態を監視することにより、ＨＵＤ起動要求を検出するまで待機し、ＨＵＤ起動要求を検出すると次のステップＳ１６に進む。即ち、ＨＵＤ装置１の使用を開始するために使用者が起動／格納スイッチ１１６を押下すると、マイクロコンピュータ１００は当該押下をＨＵＤ起動要求と看做してステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６では、マイクロコンピュータ１００は各励磁コイルの励磁状態を制御してステッピングモータ６２を回転駆動させ、コンバイナ３を含む可動部の上昇動作を開始させる。また、この際には、マイクロコンピュータ１００は「マイクロステップ駆動」によりステッピングモータ６２を制御し、回転速度Ｖが目標速度Ｖ１に向けて一定の加速度（角加速度）で加速するように制御する。これにより、コンバイナ３が、目標速度Ｖ１に対応する目標速度Ｓ１に向けて一定の加速度で加速される。

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６２の現在の回転速度Ｖ（加速中）を監視して、回転速度Ｖが事前に定めた目標速度Ｖ１に到達したか否かを識別し、目標速度Ｖ１に到達すると次のステップＳ１８に進む。尚、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の現在の回転速度Ｖを、例えば励磁状態を制御するパルス信号に基づき把握することができる。換言すれば、ステップＳ１７では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の移動速度が目標速度Ｓ１に到達したか否かを識別している。

ステップＳ１８では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の駆動方式を、「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替える。また、回転速度Ｖが目標速度Ｖ１に到達しているので、加速を終了させて一定の速度（Ｖ１）での駆動を継続させる。これにより、コンバイナ３が一定の速度（Ｓ１）で移動する。

ステップＳ１９では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の位置が、減速を開始すべき位置（減速開始位置）に到達したか否かを識別し、減速開始位置に到達したときに次のステップＳ２０に進む。マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の現在位置を、前記原点位置からの移動量（ステッピングモータ６２の駆動ステップ数）により把握することができる。ステップＳ１９では、マイクロコンピュータ１００は、内部メモリ上に保持されている減速開始位置を表す定数と現在位置とを比較する。

ステップＳ２０では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の駆動方式を、「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」に切り替える。また、回転速度Ｖを一定の加速度で低下させて目標速度Ｖ２に向けて減速するように制御する。これにより、コンバイナ３が、目標速度Ｖ２に対応する目標速度Ｓ２に向けて一定の加速度で減速される。

ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の現在の回転速度Ｖ（減速中）を監視して、事前に定めた目標速度Ｖ２に到達したか否かを識別し、目標速度Ｖ２に到達したときに減速を終了して次のステップＳ２２に進む。前述したステップＳ１７の場合と同様に換言すれば、ステップＳ２１では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の移動速度が目標速度Ｓ２に到達したか否かを識別している。尚、本実施形態では、後述するように、コンバイナ３等の可動部の上昇方向への直線的な移動が停止され、コンバイナ３の傾きの変化が開始される位置である展開位置にコンバイナ３が到達した時に、回転速度Ｖが目標速度Ｖ２となるように、ステッピングモータ６２の駆動が制御されている。

ステップＳ２２では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の回転速度を一定（Ｖ２）に維持した状態で、予め定めた表示開始位置に到達するまでコンバイナ３を移動させる。実際には、減速を終了した後、所定の位置を横切るときにマイクロスイッチＳＷ２の状態がオフからオンに切り替わる。そして、マイクロコンピュータ１００は、マイクロスイッチＳＷ２の状態がオンに切り替わった位置（時点）からの移動距離（ステップ数）として前記表示開始位置を把握する。つまり、マイクロコンピュータ１００はマイクロスイッチＳＷ２の信号がオンになった後の移動距離と事前に定めた定数とを比較して、コンバイナ３が表示開始位置に到達したか否かを識別する。コンバイナ３が表示開始位置に到達すると、当該位置でステッピングモータ６２の回転駆動を停止させる。

ステップＳ２３では、マイクロコンピュータ１００はＨＵＤ装置１による表示を開始する。即ち、表示すべき可視情報（文字、図形等）を光投影部４の表示デバイスの画面に表示し、バックライト１３１の照明光により、表示デバイスに表示された可視情報を含む光の像をコンバイナ３に向けて投射する。この投射光がコンバイナ３で反射され、図３のように運転者の視点（アイポイント）に到達する。

以上説明した処理により、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、起動時においてコンバイナ３が格納位置から展開位置まで移動する際に、コンバイナ３が所定の速度（Ｓ１）まで加速している時間帯においては、マイクロステップ駆動が用いられ、当該時間帯の後、コンバイナ３が当該所定の速度（Ｓ１）で移動している時間帯においては、フルステップ駆動が用いられる。そして、その後、コンバイナ３が所定の速度（Ｓ２）まで減速している時間帯においては、マイクロステップ駆動が用いられる。これにより、ステッピングモータ６２の回転子に振動が発生し易い時間帯である、コンバイナ３の移動速度が変化する加速時及び減速時において、回転子の回転位置を滑らかに変更可能なマイクロステップ駆動によってステッピングモータ６２の駆動が制御される。このため、従来のＨＵＤ装置のように、コンバイナ３が格納位置から展開位置まで移動するまでの全ての時間帯においてフルステップ駆動が用いられる場合と比較して、コンバイナ３の移動に伴う振動の発生が抑制されている。

＜コンバイナ格納制御＞
本実施形態のＨＵＤ装置１におけるコンバイナ格納制御の内容を図７に示す。即ち、起動しているＨＵＤ装置１の使用の終了に伴って、コンバイナ３を図４（Ｃ）に示す展開位置から図４（Ａ）に示す格納位置まで移動するために、マイクロコンピュータ１００が図７に示した制御を実施する。図７に示した制御の内容について以下に説明する。

ステップＳ３１では、マイクロコンピュータ１００は起動／格納スイッチ１１６の状態を監視することにより、ＨＵＤ格納要求を検出するまで待機し、ＨＵＤ格納要求を検出すると次のステップＳ３２に進む。即ち、ＨＵＤの使用を終了する際に、使用者が起動／格納スイッチ１１６を押下すると、当該押下をＨＵＤ格納要求と看做してステップＳ３２に進む。

ステップＳ３２では、マイクロコンピュータ１００はコンバイナ３の格納準備を開始する。具体的には、ステッピングモータ６２の励磁状態を制御して、比較的低速である一定の速度Ｖ２でステッピングモータ６２を回転駆動し、後述する加速開始位置に向けて（下方に）コンバイナ３を速度Ｓ２で移動させる。

ステップＳ３３では、マイクロコンピュータ１００はマイクロスイッチＳＷ２が出力する信号の状態を監視する。マイクロコンピュータ１００は、マイクロスイッチＳＷ２の信号がオンの状態であればステップＳ３２の動作を再度実行し、マイクロスイッチＳＷ２の信号のオンからオフへの切り替わりを検出すると次のステップＳ３４に進む。

ステップＳ３４では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の現在位置が予め定めた格納時の加速開始位置まで到達したか否かを識別し、到達した場合は次のステップＳ３５に進む。実際には、ステップＳ３３でマイクロスイッチＳＷ２の信号のオンからオフへの切り替わりを検出した位置からの移動量（駆動ステップ数）が所定量になった時に、加速開始位置まで到達したと看做す。尚、本実施形態では、加速開始位置は展開位置と一致する。即ち、コンバイナの駆動が、傾きの変化から直線的なスライド移動に変化する位置と一致する。

ステップＳ３５では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の励磁状態を制御して、コンバイナ３の加速を開始させる。この加速動作の際には、「マイクロステップ駆動」を用いてステッピングモータ６２を制御する。

ステップＳ３６では、マイクロコンピュータ１００はステッピングモータ６２の現在の回転速度Ｖを監視して、当該回転速度Ｖが事前に定めた目標速度Ｖ１に到達したか否かを識別し、目標速度Ｖ１に到達するとステップＳ３７に進む。換言すれば、ステップＳ３６では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の移動速度が目標速度Ｓ１に到達したか否かを識別している。

ステップＳ３７では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の駆動方式を「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替える。また、ステップＳ３６で目標速度Ｖ１までの加速が終了しているので、回転速度Ｖを一定速度（Ｖ１）としてステッピングモータ６２の駆動を継続する。これにより、コンバイナ３が一定速度（Ｓ１）でスライド移動する。

ステップＳ３８では、マイクロコンピュータ１００は、コンバイナ３の現在位置が事前に定めた減速開始位置まで到達したか否かを識別し、到達したときに次のステップＳ３９に進む。当該減速開始位置については、マイクロスイッチＳＷ２の信号がオンからオフに切り替わった位置、又は前記加速開始位置からの移動量（駆動ステップ数）として把握できる。つまり、マイクロコンピュータ１００は現在の移動量を、内部メモリ上に保持されている減速開始位置を表す定数と比較して位置を識別する。

ステップＳ３９では、マイクロコンピュータ１００は、ステッピングモータ６２の駆動方式を「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」に切り替える。また、回転速度Ｖの減速を開始させ、回転速度Ｖを速度Ｖ１から速度Ｖ０まで減速する。そして、回転速度Ｖが速度Ｖ０になると、回転速度Ｖを当該速度で一定に維持させる。これにより、コンバイナ３の移動速度が速度Ｓ１から速度Ｓ０まで減速され、その後、一定速度（Ｓ０）で維持される。

ステップＳ４０では、マイクロコンピュータ１００はマイクロスイッチＳＷ１が出力する信号の状態を監視し、マイクロスイッチＳＷ２の信号のオンからオフへの切り替わりを検出した時に次のステップＳ４１に進む。

ステップＳ４１では、マイクロコンピュータ１００は可動部の現在位置が事前に定めた格納位置に到達するまで速度Ｖ０でステッピングモータ６２の回転駆動を継続し、格納位置に到達したら回転駆動を停止させる。これにより、コンバイナ３が速度Ｓ０で格納時の位置まで移動する。コンバイナ３の現在位置については、ステップＳ４０でマイクロスイッチＳＷ２の信号のオンからオフへの切り替わりを検出した時からの駆動ステップ数として把握し、この位置を事前に定めた定数と比較することにより格納位置に到達したか否かを識別する。

ステップＳ４２では、マイクロコンピュータ１００は駆動バッファ１１２を制御してステッピングモータ６２の励磁出力をオフ（通電終了）にする。

＜動作タイミングの具体例＞
＜コンバイナ起動制御の場合＞
図６に示したコンバイナ起動制御に対応する各部の動作タイミングの具体例を図８に示す。また、図８の動作における各部の状態変化を図９に示す。即ち、ＨＵＤ装置１の状態は、図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）の順に変化する。また、図９（ｃ）に示す状態から、図９（ｄ）に示すようにコンバイナ３の傾きを調整することもできる。図８に示した各タイミングの動作について以下に説明する。

初期状態においては、図９（ａ）に示すように、コンバイナ３が筺体内部に格納した格納位置にあり、コンバイナ３を含む可動部は下限ストッパに当接した状態で停止している。また、カバー５は閉じている。

図６に示したステップＳ１１で検知されるウエイクアップの指示に従って、図８の時刻ｔ１１でステッピングモータ６２の回転駆動が開始される（ステップＳ１３）。この時にはステッピングモータ６２は「マイクロステップ駆動」で制御される。また、この時、ステッピングモータ６２の回転速度Ｖは速度Ｖ０であり、コンバイナ３の移動速度は速度Ｖ０に対応する速度Ｓ０である。

可動部が所定位置まで移動すると、マイクロスイッチＳＷ１の信号の状態がオフ（高レベル）からオン（低レベル）に切り替わる。図８の時刻ｔ１２でマイクロスイッチＳＷ１の信号がオンに変化すると、この時の位置を起点として特定される原点位置に可動部が到達するのを待って、時刻ｔ１３でステッピングモータ６２の回転駆動が停止される（ステップＳ１４）。

起動／格納スイッチ１１６の操作が時刻ｔ１４で検知された場合には、これをＨＵＤ装置１への起動要求と看做してステッピングモータ６２の駆動が開始される。この場合、回転速度Ｖは一定の加速度で徐々に加速される（ステップＳ１６）。このとき、ステッピングモータ６２は「マイクロステップ駆動」で制御される。

時刻ｔ１５で回転速度Ｖが目標速度Ｖ１に到達すると、この時点から、回転速度Ｖを一定に維持した状態でステッピングモータ６２が駆動される。即ち、時刻ｔ１５でコンバイナ３の移動速度が目標速度Ｓ１に到達し、当該到達時点から、移動速度を一定（Ｓ１）に維持した状態でコンバイナ３が移動する。また、目標速度Ｖ１までの加速が終了したので、ステッピングモータ６２の駆動方式が「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替わる（ステップＳ１８）。

尚、図８に示した例では目標速度Ｖ１までの加速が終了したタイミングで「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替えているが、加速が終了する前の任意の時点で「フルステップ駆動」に切り替えても構わない。即ち、加速動作の際には、加速を開始してからしばらくの間は振動が発生しやすい（図１４参照）ので、「マイクロステップ駆動」を利用するのが効果的である。これに対して、加速を開始してから所定の時間を経過した後は、加速中であっても大きな振動は生じにくい傾向があるので、加速が終了する前に「フルステップ駆動」に切り替えることもできる。

続いて、時刻ｔ１６では、移動中の可動部の現在位置が減速開始位置に到達したので（ステップＳ１９）、ステッピングモータ６２の駆動方式が「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」に切り替わり（ステップＳ２０）、減速動作が開始される。そして、時刻ｔ１７までの動作により、回転速度Ｖが速度Ｖ１から速度Ｖ２に減速され、図９（ｂ）に示すように、コンバイナ３は展開位置まで移動し、カバー５は開いた状態となる。

尚、「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」への切り替えは、減速動作の開始と異なるタイミングで行うこともできる。即ち、減速動作が開始するタイミング（ｔ１６）よりも後に「マイクロステップ駆動」への切り替えを行うこともできる。

続いて、時刻ｔ１７では、回転速度Ｖの目標速度Ｖ２までの減速が終了した状態であるので、この時点から回転速度Ｖが一定（Ｖ２）に維持される（ステップＳ２１，Ｓ２２）。回転速度Ｖが目標速度Ｖ２に到達した後（コンバイナ３が展開位置に到達した後）、コンバイナ３等の可動部の上昇方向への直線的な移動が停止され、図９（ｃ）に示すようにコンバイナ３の傾きが変化する。このとき、コンバイナ３は目標速度Ｖ２に対応する目標速度Ｓ２で回転する。

コンバイナ３の速度Ｓ２で回転中において、コンバイナ３の位置が表示開始位置に到達する前の所定の位置で、マイクロスイッチＳＷ２がオフからオンに切り替わる（時刻ｔ１８）。したがって、時刻ｔ１８における位置を基準として更に所定ステップ移動した後の位置が表示開始位置になる。この表示開始位置まで可動部が移動した時刻ｔ１９で、ステッピングモータ６２の回転駆動は停止される（ステップＳ２２）。つまり、図９（ｃ）に示す位置で可動部は停止する。その後、ＨＵＤ装置１による表示が開始される。

また、当該停止状態から、使用者は、調整スイッチ１１７又は調整スイッチ１１８を操作することにより、図９（ｄ）に示すようにコンバイナ３の傾きを調整し、表示位置を変更することができる。即ち、図８の時刻ｔ２０で調整スイッチの信号がオンになると、ステッピングモータ６２が一定の速度（Ｖ３）で指定された方向に駆動され、コンバイナ３の傾きが、速度Ｖ３に対応した速度Ｓ３で変化する。

＜コンバイナ格納制御の場合＞
図７に示したコンバイナ格納制御に対応する各部の動作タイミングの具体例を図１０に示す。尚、コンバイナ格納時のＨＵＤ装置１の状態変化は図９の逆方向への変化であり、図９（ｃ）、図９（ｂ）、図９（ａ）の順に状態が変化する。図１０に示した各タイミングの動作について以下に説明する。

図１０の時刻ｔ３１では、起動／格納スイッチ１１６の信号のオフからオンへの変化に従って、ステッピングモータ６２の格納方向への回転駆動が開始される（ステップＳ３１，Ｓ３２）。この時には、回転速度Ｖは一定の速度（Ｖ２）であり、ステッピングモータ６２は「マイクロステップ駆動」により制御される。また、コンバイナ３の回転速度は速度Ｓ２である。

マイクロスイッチＳＷ２の信号がオンからオフに切り替わった時点から、更に所定ステップだけコンバイナ３が移動した位置が加速開始位置である。当該加速開始位置に到達した時刻ｔ３２から、加速動作が開始される（ステップＳ３４，Ｓ３５）。この時にも、ステッピングモータ６２は「マイクロステップ駆動」により制御される。尚、前述したように、本実施形態では、加速開始位置はコンバイナ３の展開位置と一致する。

時刻ｔ３３では、目標速度Ｖ１までの加速が終了したので、回転速度が一定（Ｖ１）になる。また、加速が終了したので、ステッピングモータ６２の駆動方式が「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替わる（ステップＳ３７）。このとき、コンバイナ３の移動速度も一定（Ｓ１）となる。

時刻ｔ３４では、可動部が減速開始位置まで到達した状態となり、回転速度Ｖの減速が開始される。また、この時にステッピングモータ６２の駆動方式が「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」に切り替わる（ステップＳ３９）。また、この減速動作は、回転速度Ｖが所定の速度Ｖ０になるまで継続され、これにより、コンバイナ３の移動速度が速度Ｓ０となる。時刻ｔ３５では、回転速度Ｖが速度Ｖ０に到達したので減速は終了し、回転速度は一定（Ｖ０）となる。

回転速度Ｖが速度Ｖ０に到達した後、可動部が特定の位置を通過するときにマイクロスイッチＳＷ１の信号がオンからオフに切り替わる。マイクロスイッチＳＷ１の信号がオフになった時の位置から、可動部が更に所定ステップ移動すると、ステッピングモータ６２の回転駆動が停止し回転速度Ｖが０となる（時刻ｔ３６、ステップＳ４１）。

＜ステッピングモータ６２の駆動の説明＞
図１１は、マイクロステップ駆動及びフルステップ駆動に関する周波数―トルク特性の具体例を示すグラフ、図１２は、マイクロステップ駆動及びフルステップ駆動に関するベクトル図、図１３は、加速時におけるマイクロステップ駆動及びフルステップ駆動の制御信号の切り替えタイミングと回転角度との関係を示すグラフ、図１４は、加速時におけるマイクロステップ駆動及びフルステップ駆動の切り替えタイミングと負荷の大きさとの関係を示すグラフである。

＜一般的なマイクロステップ、フルステップの説明＞
ステッピングモータには、マグネットロータの回転位置が定まる安定点が励磁信号の所定の電気角毎（ステップ角度毎）に存在している。即ち、マグネットロータの各磁極と固定子側の各励磁コイルにより形成される磁極との磁気吸引力によって、特定の角度の位置で安定的にマグネットロータの回転位置が決まる。例えば、ステッピングモータ６２のように固定子の励磁コイルがＡ相、Ｂ相の２相のコイルで構成される場合には、Ａ相＋（順方向）、Ｂ相＋（順方向）、Ａ相−（逆方向）、Ｂ相−（逆方向）、Ａ相＋（順方向）、・・・と順番に切り替え、パルス状に電流を流して励磁する。このような駆動パルスにより、ステップ角度ずつ電気角を変化させて、ステッピングモータの駆動状態を制御することができる。この制御方式が、フルステップ駆動である。

上記フルステップ駆動の場合には、各励磁コイルに流す電流を単純にオンオフしてパルス状に切り替える。一方、各々の励磁コイルに流す電流の大きさを例えば正弦波の波形に合わせて細かく調整することも可能であり、Ａ相、Ｂ相の電流の比率を調整することも可能である。このような電流の調整を行う場合には、前記ステップ角度よりも小さい角度ずつ電気角を変化させて、ステッピングモータの回転角度を制御することができる。この制御方式が、マイクロステップ駆動である。

例えば、図１２に示すベクトル図のように、フルステップの場合は、Ａ相＋、Ｂ相＋、Ａ相−、Ｂ相−を順次に励磁することにより、電気角における９０度を基本ステップとして回転を制御することができる。また、マイクロステップの場合には、電気角における９０度を更に分割した細かい角度毎に回転を制御することができる。例えば、滑らかな回転のために正弦波の波形を用いて駆動する場合には、電流の実効値がピーク値の約７０％になる。このとき、マイクロステップ駆動の場合のステッピングモータの駆動トルクは、図１１に示すように、フルステップ駆動の場合の７０％になる。このように、マイクロステップ駆動の場合には、フルステップ駆動と比べて駆動トルクが低下するので、モータの最大応答周波数が下がってしまう。このため、マイクロステップ駆動では、コンバイナ等を比較的長い距離に亘って短時間で移動させる必要のある用途では、所望の移動速度が得られない場合がある。

＜本実施形態におけるマイクロステップ、フルステップの切り替え＞
図８及び図１０に示したように、本実施形態ではステッピングモータ６２が加速及び減速を行う時間帯においては、「マイクロステップ駆動」を用いている。また、当該時間帯以外の時間帯であるステッピングモータ６２が定速で回転する時間帯には、「フルステップ駆動」を用いている。

加速制御を行う際には、図１３に示すような各タイミングで「マイクロステップ駆動」を行う。また、加速が終了して「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」に切り替える際には、マイクロステップのステップ角とフルステップのステップ角とが一致する励磁位置のタイミングＴｃで切り替えを実施する。即ち、励磁ベクトルが一致する時点で、マイクロステップ駆動からフルステップ駆動に切り替える。これにより、駆動モードを切り替え時における振動の発生を抑制することができる。また、減速時には同様に、両者のステップ角が一致する励磁位置のタイミングで「フルステップ駆動」から「マイクロステップ駆動」に切り替える。

「マイクロステップ駆動」と「フルステップ駆動」とを切り替える励磁位置のタイミングＴｃについては、様々な方法を利用して、適切な励磁位置で駆動モードを切り替えることが可能である。例えば、駆動開始ステップ、速度、加速度等のパラメータに基づき、適切なタイミングＴｃで切り替えることもできる。また、タイミングＴｃを最初に決定し、前記パラメータに基づき加速開始位置、或いは駆動開始位置を逆算して認識することも可能である。

尚、「フルステップ駆動」における最大の目標速度Ｖ１については、加速度や励磁ステップの更新間隔、発生トルク等を考慮して決定することができる。また、「マイクロステップ駆動」から「フルステップ駆動」への切り替えについては、加速の段階で、速度がモータ又は可動部の自起動周波数や共振周波数を超えた後の任意の時点で実施しても構わない。即ち、図１４に示すように、「フルステップ駆動」の場合には加速初期の段階で、比較的大きな振動が発生し、これがコンバイナ３を含む可動部の振動の原因となる。このため、例えば、マイクロステップ駆動によってコンバイナ３の移動速度が共振速度帯を超えるまで加速し、その後、フルステップ駆動に切り替え、一定速度で移動させる又は更に加速させることが考えられる。これにより、コンバイナ３に振動が発生し易い速度帯ではマイクロステップ駆動を適用して振動の発生を抑制しつつ、それ以外の速度帯ではフルステップ駆動を適用して移動に要する時間を低減できる。

＜ＨＵＤ装置１の作用及び効果の説明＞
以下では、実施形態に係るＨＵＤ装置１の作用及び効果について説明する。

本実施形態に係るＨＵＤ装置１は、マイクロコンピュータ１００（制御部）と、マイクロコンピュータ１００により駆動が制御されるステッピングモータ６２と、ステッピングモータ６２を収容するベース２（筐体）と、ベース２から展開可能に且つベース２に格納可能に設けられ、ステッピングモータ６２の駆動力により、ベース２から展開した展開位置（図４（Ｂ）に示す位置に相当）とベース２に格納した格納位置（図４（Ａ）に示す位置に相当）との間でスライド移動するコンバイナ３と、を備えている。また、マイクロコンピュータ１００は、展開位置と格納位置との間における駆動開始位置から目標位置までコンバイナ３が移動するようにステッピングモータ６２の駆動を制御する際に、図８及び図１０に示すように、コンバイナ３の移動速度を変化させるべくステッピングモータ６２を制御している時間帯（時刻ｔ１４−ｔ１５，時刻ｔ１６−ｔ１７，時刻ｔ３２−ｔ３３，時刻ｔ３４−ｔ３５）の少なくとも一部分においては、ステッピングモータ６２のステップ角の間隔よりも小さな角度ずつ励磁信号の電気角が変化するマイクロステップ駆動により前記ステッピングモータ６２の駆動を制御する（ステップＳ１６，Ｓ２０，Ｓ３５，Ｓ３９）。
これにより、展開位置と格納位置との間における駆動開始位置から目標位置までコンバイナ３が移動する際に、回転子（ロータ）に振動が発生し易い時間帯である、コンバイナ３の移動速度が変化する加速時及び減速時の少なくとも一部分において、回転子の回転位置を滑らかに変更可能なマイクロステップ駆動によってステッピングモータ６２の駆動が制御される。したがって、従来のように、コンバイナが格納位置から展開位置まで移動するまでの全ての時間帯においてフルステップ駆動が用いられる場合と比較して、コンバイナの移動に伴う振動の発生が抑制される。

また、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、マイクロコンピュータ１００は、前記駆動開始位置から前記目標位置までコンバイナ３が移動するようにステッピングモータ６２の駆動を制御する際に、コンバイナ３の駆動開始後、コンバイナ３を所定の速度（Ｖ１）まで加速させるべくステッピングモータ６２の駆動を制御している時間帯（時刻ｔ１４−ｔ１５）においては、マイクロステップ駆動によりステッピングモータ６２の駆動を制御し（ステップＳ１６）、当該時間帯の後においては、前記ステップ角の間隔ずつ電気角が変化するフルステップ駆動に切り替えてステッピングモータ６２の駆動を制御する（ステップＳ１８）。
これにより、コンバイナ３の移動速度を所定の速度（Ｖ１）まで増加させる際にマイクロステップ駆動を適用するので、コンバイナ３の振動の発生を抑制できる。また、当該所定の速度（Ｖ１）まで加速した後はフルステップ駆動に切り替えるので、移動に要する時間を低減できる。

また、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、マイクロコンピュータ１００は、前記駆動開始位置から前記目標位置までコンバイナ３が移動するようにステッピングモータ６２の駆動を制御する際に、コンバイナ３の駆動開始後、コンバイナ３を所定の速度（Ｖ１）まで加速させるべくステッピングモータ６２の駆動を制御している時間帯（時刻ｔ１４−ｔ１５）においては、マイクロステップ駆動によりステッピングモータ６２の駆動を制御し（ステップＳ１６）、当該時間帯の後、コンバイナ３を当該所定の速度（Ｖ１）で移動させるべくステッピングモータ６２の駆動を制御している時間帯（時刻ｔ１５−ｔ１６）においては、前記ステップ角の間隔に対応した比較的大きい電気角毎に制御信号が変化するフルステップ駆動に切り替えてステッピングモータ６２の駆動を制御する（ステップＳ１８）。
これにより、コンバイナ３の移動速度を所定の速度（Ｖ１）まで増加させる際にマイクロステップ駆動を適用するので、コンバイナ３の振動の発生を抑制できる。また、当該所定の速度（Ｖ１）まで加速した後、当該所定の速度（Ｖ１）で移動させる際にはフルステップ駆動を適用するので、当該所定の速度（Ｖ１）よりも速い速度まで更に加速することが可能になり、移動に要する時間を低減できる。

また、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、マイクロコンピュータ１００は、図１３に示すように、電気角が前記安定点と一致する時点（Ｔｃ）で、ステッピングモータ６２の駆動が、マイクロステップ駆動から、フルステップ駆動に切り替わるようにステッピングモータ６２の駆動を制御する。
これにより、円滑な切り替えが可能になり余分な振動の発生を防止できる。

また、本実施形態に係るＨＵＤ装置１では、マイクロコンピュータ１００は、前記駆動開始位置から前記目標位置までコンバイナ３が移動するようにステッピングモータ６２の駆動を制御する際に、コンバイナ３を前記目標位置での停止に向けて減速させるべく制御している時間帯（ｔ１６−ｔ１７）においては、マイクロステップ駆動によりステッピングモータ６２の駆動を制御する。
これにより、コンバイナ３の移動速度を減少させる際にマイクロステップ駆動を適用するので、コンバイナ３の振動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、上述の実施形態では、図４（Ａ）に示す状態から図４（Ｂ）に示す状態までの直線的な移動と、図４（Ｃ）に示すのようなコンバイナ３の傾き調整のための回動とを共通の駆動機構により実現しているが、これらを互いに独立した機構で駆動しても構わない。この場合、直線的な移動を行う駆動系において、加速／減速の際に「マイクロステップ駆動」を適用することが望ましい。即ち、長い距離に渡って直線的な移動を行う際には速度を上げる必要があり、加速／減速の際に挙動が生じやすいので、「マイクロステップ駆動」と「フルステップ駆動」とを切り替えて使用することが効果的である。

また、上述の実施形態では、可動部（コンバイナ３）の位置を検出するセンサとして２つのマイクロスイッチＳＷ１，ＳＷ２を用いているが、光学センサ、磁気センサ等他のセンサに置き換えても構わない。また、位置を検出するセンサの数は１つでも構わない。

また、上述の実施形態では、回転速度Ｖを、駆動開始後、一定の加速度で加速して速度Ｖ１とした後、当該速度Ｖ１で移動させ、その後、一定の加速度で減速する構成としたが、加速及び減速している時間帯の少なくなくとも一部分において、マイクロステップ駆動を適用する構成であればよく、加速及び減速の態様はこれに限られない。例えば、時間に比例して増加する加速度で加速しても構わない。

また、上述の実施形態では、コンバイナ３が、展開位置から格納位置まで（格納時）、或いは格納位置から展開位置まで（起動時）、スライド移動する場合について説明した。即ち、展開位置及び格納位置のいずれか一方を駆動開始位置とし、他方を目標位置とするコンバイナ３の移動に適用する場合について説明したが、展開位置と格納位置との間における、任意の位置を駆動開始位置とし、当該位置とは異なる位置を目標位置とするコンバイナ３の移動に適用しても構わない。

１ ヘッドアップディスプレイ装置
２ ベース（筺体）
３ コンバイナ
４ 光投影部
５ カバー
６ 駆動部
７ 保持部材
８ 移動部材
９ コイルばね
１０ 案内部
１１ リンク部材
１６ プレート
６２ ステッピングモータ
６３ 駆動ギア
６４ 従動ギア
６５ 支柱
１００ マイクロコンピュータ（制御部）
１１１ 検出回路
１１２ 駆動バッファ
１１３，１１５ インタフェース
１１４ 電源部
１１６ 起動／格納スイッチ
１１７，１１８ 調整スイッチ
１２１ 車上バッテリー
１３０ 表示駆動部
１３１ バックライト
ＩＧＳ イグニッションスイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２ マイクロスイッチ
Ｐ インストルメントパネル
Ｗ フロントウインドシールド

Claims (4)

1. 制御部と、
   該制御部により駆動が制御されるステッピングモータと、
   該ステッピングモータを収容する筐体と、
   該筐体から展開可能に且つ該筐体に格納可能に設けられ、前記ステッピングモータの駆動力により、該筐体から展開した展開位置と前記筐体に格納した格納位置との間でスライド移動するコンバイナと、
   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、前記展開位置と前記格納位置との間における駆動開始位置から目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
   前記コンバイナの移動速度を変化させるべく制御している時間帯の少なくとも一部分においては、前記ステッピングモータのステップ角の間隔よりも小さな角度ずつ励磁信号の電気角が変化するマイクロステップ駆動により制御する、
   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、前記駆動開始位置から前記目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
   前記コンバイナの駆動開始後、前記コンバイナを所定の速度まで加速させるべく制御している時間帯においては、前記マイクロステップ駆動により制御し、
   当該時間帯の後においては、前記ステップ角の間隔ずつ前記電気角が変化するフルステップ駆動に切り替えて制御する、
   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。
3. 前記制御部は、前記駆動開始位置から前記目標位置まで前記コンバイナが移動するように前記ステッピングモータの駆動を制御する際に、
   前記コンバイナの駆動開始後、該コンバイナを所定の速度まで加速させるべく制御している時間帯においては、前記マイクロステップ駆動により制御し、
   当該時間帯の後、前記コンバイナを該所定の速度で移動させるべく制御している時間帯においては、前記フルステップ駆動に切り替えて制御する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記制御部は、前記電気角が前記ステップ角と一致する時点で、前記ステッピングモータの駆動が、前記マイクロステップ駆動から、前記フルステップ駆動に切り替わるように前記ステッピングモータの駆動を制御する、
   ことを特徴とする請求項２及び請求項３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

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