JP2015102583A

JP2015102583A - ヘッドアップディスプレイ

Info

Publication number: JP2015102583A
Application number: JP2013240866A
Authority: JP
Inventors: 大西　章仁; Akihito Onishi; 章仁大西
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-11-21
Filing date: 2013-11-21
Publication date: 2015-06-04

Abstract

【課題】虚像位置の調整機構を簡易な構成で実現し、かつその小型化を図ることができるヘッドアップディスプレイを提供する。【解決手段】ＤＣモータ２ｄの回転を駆動力に変換して曲面ミラー２ａの回動角度を変更し、調整釦３が設定時間未満で操作されたときに曲面ミラー２ａが予め定めた単位回動角度で回動するように減速比が設定されたギア機構からなる動力伝達部２ｂを備え、調整釦３の操作が完了した第１の時点でセンサ２ｃに検出された曲面ミラー２ａの回動位置と第１の時点からオーバーラン判定時間が経過した第２の時点で検出された曲面ミラー２ａの回動位置との差が閾値Ｂ以上の場合に、第１の時点の回転位置となるように曲面ミラー２ａの回動を制御する。【選択図】図３

Description

この発明は、自動車などの移動体に搭載するヘッドアップディスプレイに関する。

例えば、特許文献１には、ステッピングモータを用いて投影ミラーをマイクロステップからフルステップの順に駆動させることで、虚像の表示位置を連続調整するヘッドアップディスプレイが開示されている。
また、特許文献２に記載のヘッドアップディスプレイでは、反射鏡を回転させて虚像の表示位置を調節するステッピングモータを、マイクロステップで駆動させる調整指令が有から無へ切り換わると、電気角が安定点まで変化するように強制制御している。
さらに、特許文献３には、凹面鏡を回転駆動するステッピングモータが目標回転角まで回転したら、駆動信号の振幅を維持したまま、その印加を所定時間継続するヘッドアップディスプレイが開示されている。これによって、ステッピングモータの消費電力の浪費を抑制している。

また、特許文献４には、凹面鏡を回転させて虚像の表示位置を調整するステッピングモータを、スムース性パラメータが所定値より小さくなるように駆動制御するヘッドアップディスプレイが開示されている。
なお、スムース性パラメータとは、（虚像を所定区間内で連続的に移動させたときの虚像の最大速度と虚像を所定区間内で連続的に移動させたときの虚像の平均速度との差）／（虚像を所定区間内で連続的に移動させたときの虚像の平均速度）で定義されるパラメータである。

特開２０１２−２３８０６号公報特開２０１１−２０７４３１号公報特開２０１１−２０７４３０号公報特開２０１１−１２３１２６号公報

ヘッドアップディスプレイには、運転者の座高位置に応じて虚像の表示高さを変更するために、投影ミラーの角度を調整する機構が設けられている。
例えば、ドアミラーなどと同様に、調整釦を押している間だけ投影ミラーが首振り運動を行うことで、投影ミラーの角度を調整することができる。

特許文献１〜４に代表されるように、従来では、回転量の精密な制御が可能なステッピングモータを投影ミラーの角度調整を行うための駆動源として使用していた。
しかしながら、ステッピングモータは、固定子に複数相の巻線を施す必要があるため、不可避的にサイズが大きくなる。また、パルス電力による複雑な制御を行う必要があり、さらに制御用の電子部品が増加して装置規模が大きくなる。さらに、これらによるコスト増加も否めない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、虚像位置の調整機構を簡易な構成で実現し、かつその小型化を図ることができるヘッドアップディスプレイを得ることを目的とする。

この発明に係るヘッドアップディスプレイは、表示像を表示する表示器および表示器の表示像を反射するミラーを備え、ミラーが反射した表示像を投影部材へ投影して虚像を表示させるヘッドアップディスプレイであって、ミラーを回動自在に支持するとともに、ミラーの回動位置を検出するセンサ、調整釦の操作に応じて回転するＤＣモータ、およびＤＣモータの回転を駆動力に変換してミラーの回動角度を変更し、調整釦が設定時間未満で操作されたときにミラーが予め定めた単位回動角度で回動するように減速比が設定されたギア機構からなる動力伝達部を有するミラーユニットと、調整釦の操作が完了した第１の時点でセンサに検出されたミラーの回動位置と第１の時点からオーバーラン判定時間が経過した第２の時点で検出されたミラーの回動位置との差が閾値以上の場合に、第１の時点の回転位置となるようにミラーの回動を制御する制御部とを備える。

この発明によれば、虚像位置の調整機構を簡易な構成で実現し、かつその小型化を図ることができるという効果がある。

この発明の実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図である。実施の形態１のミラーユニットを示す斜視図である。実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す機能ブロック図である。実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイにおける虚像位置の調整を示すフローチャートである。調整釦とＤＣモータの回転位置との関係を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイの概略構成を示す図である。図１に示すヘッドアップディスプレイは、車両などの移動体に搭載されるヘッドアップディスプレイであって、液晶表示器１、反射ミラー１ａおよびミラーユニット２を備えて構成される。液晶表示器１に表示された表示像は、反射ミラー１ａによってミラーユニット２に反射される。ミラーユニット２は、投影部材であるウインドシールドＡに表示像を投影する。これにより、ミラーユニット２から投影された表示像は、ウインドシールドＡの前方で結像され、図１に示すように、虚像として車内の運転席側に表示される。

図２は、実施の形態１のミラーユニットを示す斜視図である。図２において、ミラーユニット２は、ＤＣモータ２ｄの回転力で動力伝達部２ｂを駆動して曲面ミラー２ａを回動させるユニットであり、曲面ミラー２ａ、動力伝達部２ｂ、センサ２ｃ、ＤＣモータ２ｄ、フレーム部材２ｅ、ベース部材２ｆ、取り付け部材２ｇおよび回転軸２ｈを備える。
曲面ミラー２ａは、反射ミラー１ａで反射された液晶表示器１の表示像をウインドシールドＡへ反射するミラーである。また、曲面ミラー２ａには、例えば、滑らかに曲面状に凹んだ反射面を有する凹面鏡が利用される。

動力伝達部２ｂは、ＤＣモータ２ｄの回転を駆動力に変換して曲面ミラー２ａの回動角度を変更する動力伝達部であり、後述の調整釦が設定時間未満で操作されたときに曲面ミラー２ａが予め定めた単位回動角度で回動するように減速比が設定されたギア機構からなる。例えば、設定時間を０．１秒とした場合、０．１秒未満で完了する調整釦の押下操作（以下、ちょい押しと呼ぶ）によって単位回動角度０．１°で曲面ミラー２ａが回動するようにギアの減速比を設定する。
なお、ギア機構には、ギア、ラック、カム、スクリューシャフトなどを採用する。図２においては、スクリューシャフトを用いた直線運動で曲面ミラー２ａを回動させる場合を示したが、曲面ミラー２ａをギアおよびカムなどの回転運動で回動させる機構であってもよい。

センサ２ｃは、曲面ミラー２ａの回動位置を検出するセンサである。図２に示すセンサ２ｃはリニアセンサであり、例えば、発光部２ｃ−１から光を照射するタイミングと照射光を受光部２ｃ−２で受光するタイミングから、スクリューシャフトを用いた直線運動の動作量を検出し、これに基づき曲面ミラー２ａの回動位置を検出する。
なお、リニアセンサは、上記のような光学式センサの他、電磁波、磁気を用いて直線の運動量を検知するセンサであってもよい。
また、動力伝達部２ｂが回転運動で曲面ミラー２ａを回動させる機構の場合、動力伝達部２ｂにおける回転運動量を検出するロータリーセンサを用いてもよい。

ＤＣモータ２ｄは、既存の直流モータであり、駆動信号に応じて少なくとも正転および逆転が可能なモータである。フレーム部材２ｅは、枠内に曲面ミラー２ａを保持し、裏面側がベース部材２ｆに組み付けられるフレームである。ベース部材２ｆは、フレーム部材２ｅを保持する部材である。取り付け部材２ｇは、車両の取り付け箇所に取り付けられる部材であり、動力伝達部２ｂを保持するとともに、回転軸２ｈ回りにフレーム部材２ｅを軸支する。例えば、動力伝達部２ｂには、スクリューシャフトに沿って直動する引っ掛けブロックがあり、この引っ掛けブロックがフレーム部材２ｅに当接して回転軸２ｈ回りに回転させる。これにより、フレーム部材２ｅに保持される曲面ミラー２ａが取り付け部材２ｇに対して回動する。

図３は、実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイの構成を示す機能ブロック図である。図３において、図１および図２と同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。調整釦３は、ユーザに押下されて虚像の表示位置を調整するための釦であり、調整釦３が押下されている間、曲面ミラー２ａの回動角度が変更される。例えば、運転者が操作するために車両のハンドルに配置された釦入力装置などが挙げられる。

制御部４は、調整釦３の押下操作でＤＣモータ２ｄを回転させて曲面ミラー２ａの回動角度を変更し、センサ２ｃが検出した曲面ミラー２ａの回動位置に応じて曲面ミラー２ａの回動位置を調整する制御部である。例えば、調整釦３の操作が完了した第１の時点でセンサ２ｃに検出された曲面ミラー２ａの回動位置と第１の時点からオーバーラン判定時間が経過した第２の時点で検出された曲面ミラー２ａの回動位置との差が閾値以上の場合、第１の時点の回転位置となるように曲面ミラー２ａの回動を制御する。
なお、オーバーラン判定時間とは、調整釦３の操作が完了してＤＣモータ２ｄへの電力供給が停止された第１の時点からＤＣモータ２ｄが惰性で回転（オーバーラン）したことによる曲面ミラー２ａの回動位置のずれを判定する時間である。

図４は、実施の形態１に係るヘッドアップディスプレイにおける虚像位置の調整を示すフローチャートである。また、図５は、調整釦とＤＣモータの回転位置との関係を示す図である。まず、運転者などが調整釦３を押下（釦オン）すると、制御部４は、図５に示すように、ポジションモニタ（１）としてセンサ２ｃが検出した曲面ミラー２ａの回動位置を入力して記憶する（ステップＳＴ１）。同時に、制御部４は、ＤＣモータ２ｄに駆動信号を出力して回転させる。この曲面ミラー２ａの回動に応じて虚像の表示位置が変更される。

次に、運転者が調整釦３から手を離して操作が完了した場合（釦オフ）、すなわち調整釦３の押下を解除して虚像の表示位置を決定したときに、制御部４は、ＤＣモータ２ｄに駆動停止信号を出力して回転停止を指示する。これにより、ＤＣモータ２ｄへの電力供給が停止され、制御部４は、ポジションモニタ（２）として調整釦３の操作が完了した第１の時点でセンサ２ｃに検出された曲面ミラー２ａの回動位置を入力して記憶する（ステップＳＴ２）。

さらに、制御部４は、ポジションモニタ（３）として、調整釦３の押下操作が完了した第１の時点から一定時間（オーバーラン判定時間）が経過した第２の時点でセンサ２ｃが検出した曲面ミラー２ａの回動位置を入力して記憶する（ステップＳＴ３）。
ＤＣモータ２ｄは、回転角度の精密な制御ができず、電力供給が停止されても惰性で回転（オーバーラン）してしまう。すなわち、第１の時点で決定された虚像の表示位置からずれが生じる。

そこで、制御部４が、第１の時点でセンサ２ｃに検出された曲面ミラー２ａの回動位置と第１の時点から一定時間（オーバーラン判定時間）が経過した第２の時点で検出された曲面ミラー２ａの回動位置との差が閾値Ｂ以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ４）。閾値Ｂは、虚像の表示位置の許容できないずれの下限値に対応する曲面ミラー２ａの回動角度の変位量である。

第１の時点と第２の時点における曲面ミラー２ａの回動位置の差が閾値Ｂ未満であれば（ステップＳＴ４；ＮＯ）、制御部４は、虚像の表示位置のずれが許容範囲であると判断して処理を終了する。
一方、第１の時点と第２の時点における曲面ミラー２ａの回動位置の差が閾値Ｂ以上である場合（ステップＳＴ４；ＹＥＳ）、制御部４は、第１の時点で決定された曲面ミラー２ａの回動位置に戻すため、ＤＣモータ２ｄを逆回転させて所定量の逆方向動作を行う（ステップＳＴ５）。例えば、単位回動角度に対応した電圧を逆方向に印加して第１の時点で決定された曲面ミラー２ａの回動位置まで徐々に合わせ込みを行う。

以上のように、この実施の形態１によれば、曲面ミラー２ａを回動自在に支持するとともに、曲面ミラー２ａの回動位置を検出するセンサ２ｃ、調整釦３の操作に応じて回転するＤＣモータ２ｄ、および、ＤＣモータ２ｄの回転を駆動力に変換して曲面ミラー２ａの回動角度を変更し、調整釦３がちょい押しされたときに曲面ミラー２ａが予め定めた単位回動角度で回動するように減速比が設定されたギア機構からなる動力伝達部２ｂを有するミラーユニット２と、調整釦３の操作が完了した第１の時点でセンサ２ｃに検出された曲面ミラー２ａの回動位置と第１の時点からオーバーラン判定時間が経過した第２の時点で検出された曲面ミラー２ａの回動位置との差が閾値Ｂ以上の場合、第１の時点の回転位置となるように曲面ミラー２ａの回動を制御する制御部４とを備える。
このように、調整釦３のちょい押しで予め定めた単位回動角度で曲面ミラー２ａを回動させる動力伝達部２ｂを備え、制御部４がオーバーランの状況に応じて曲面ミラー２ａの回動を制御することで、ＤＣモータ２ｄを用いた簡易な構成で虚像位置の調整機構を実現することができる。また、従来のステッピングモータと比較して小型なＤＣモータ２ｄと簡易なギア機構からなる動力伝達部２ｂを利用することから、ミラーユニット２の小型化を図ることができる。

なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１液晶表示器、１ａ反射ミラー、２ミラーユニット、２ａ曲面ミラー、２ｂ動力伝達部、２ｃセンサ、２ｃ−１発光部、２ｃ−２受光部、２ｄＤＣモータ、２ｅフレーム部材、２ｆベース部材、２ｇ取り付け部材、２ｈ回転軸、３調整釦、４制御部。

Claims

表示像を表示する表示器および前記表示器の表示像を反射するミラーを備え、前記ミラーが反射した表示像を投影部材へ投影して虚像を表示させるヘッドアップディスプレイであって、
前記ミラーを回動自在に支持するとともに、前記ミラーの回動位置を検出するセンサ、調整釦の操作に応じて回転するＤＣモータ、および前記ＤＣモータの回転を駆動力に変換して前記ミラーの回動角度を変更し、前記調整釦が設定時間未満で操作されたときに前記ミラーが予め定めた単位回動角度で回動するように減速比が設定されたギア機構からなる動力伝達部を有するミラーユニットと、
前記調整釦の操作が完了した第１の時点で前記センサに検出された前記ミラーの回動位置と前記第１の時点からオーバーラン判定時間が経過した第２の時点で検出された前記ミラーの回動位置との差が閾値以上の場合に、前記第１の時点の回転位置となるように前記ミラーの回動を制御する制御部とを備えるヘッドアップディスプレイ。