JP6372502B2 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ（Head Up Display：以下、ＨＵＤと表記。）装置に、関する。に関する。

従来、車両に関連する車両関連情報を表した表示光像を、投射器より投射して反射鏡により反射することで、表示光像の虚像表示を実現するＨＵＤ装置は、広く知られている。このように反射鏡を利用すると、車両におけるＨＵＤ装置の占有スペースが可及的に小さくなる。

こうしたＨＵＤ装置としては、ステッピングモータの回転を減速ギア機構により減速して反射鏡に伝達することで、当該反射鏡を駆動して表示光像の虚像表示位置を調整するものが、特許文献１に開示されている。この特許文献１の開示装置では、車両の乗員からの調整指示に従ってステッピングモータの回転位置が制御されることで、表示光像の虚像表示位置を乗員の期待位置へと適正に調整可能となっている。さらに特許文献１の開示装置では、減速ギア機構において伝達ギア同士を噛合させる向きの復原力を、弾性部材が発生することで、それら伝達ギア間のバックラッシが消失するようになっている。これにより、表示光像の虚像表示位置には、伝達ギア間のバックラッシに起因するずれが生じ難くなる。

特開２０１１−１３１６５１号公報

しかし、特許文献１の開示装置では、伝達ギアの環境温度が車両において高くなる。その結果、噛合による伝達ギア同士の連繋箇所では、バックラッシを広げるように伝達ギアがクリープ変形する。このとき、弾性部材の復原力を受ける伝達ギアは、バックラッシを埋めるように回転する。すると、表示光像の虚像表示位置がずれてしまうため、乗員に違和感を与えるという懸念があった。

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、車両において表示光像の虚像表示位置がずれるのを抑制するＨＵＤ装置を、提供することにある。

以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。尚、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上述の課題を解決するために開示された第一発明は、
車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
車両に関連する車両関連情報を表した表示光像（３）を、投射する投射器（２０）と、
投射器から投射された表示光像を反射する反射鏡（３２）を、駆動可能に有し、反射鏡により反射された表示光像を虚像表示させる虚像表示位置を、反射鏡の駆動により調整する光学ユニット（３０）と、
反射鏡を駆動するために回転するステッピングモータ（４０）と、
ステッピングモータの回転を減速して反射鏡に伝達する複数の伝達ギア（５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９）を、回転可能に有する減速ギア機構（５０）と、
伝達ギア同士を噛合させる向きの復原力を、発生する弾性部材（６０）と、
車両の乗員からの調整指令に従ってステッピングモータの回転位置を制御する制御ユニット（９０）であって、クリープ変形が予測される少なくとも一つの伝達ギアを特定ギアと定義し、特定ギアの環境温度（Ｔ）としてクリープ変形の予測される温度を、予測変形温度（Ｔｅ）と定義し、予測変形温度でのクリープ変形により虚像表示位置に生じると予測されるずれを、予測表示ずれ（δＤｅ）と定義して、環境温度が予測変形温度以上に上昇すると、予測表示ずれを戻す側へ回転位置を補正する制御ユニットとを、備える。

このように第一発明によると、減速ギア機構においてクリープ変形の予測される少なくとも一つの伝達ギアを特定ギアとして、当該特定ギアの環境温度をトリガとした補正がステッピングモータの回転位置に与えられる。具体的には、クリープ変形の予測される予測変形温度以上に環境温度が上昇すると、ステッピングモータの回転位置は、表示光像の虚像表示位置に関する予測表示ずれを戻す側へと補正される。ここで予測表示ずれは、予測変形温度以上でのクリープ変形により表示光像の虚像表示位置に生じると予測されるずれである。故に、予測変形温度以上の高い環境温度にて特定ギアがクリープ変形したとしても、予測表示ずれを戻す側への回転位置補正によれば、車両において表示光像の虚像表示位置がずれるのを抑制可能となる。

また、開示された第二発明によると、制御ユニットは、
環境温度が予測変形温度以上に上昇すると、予測表示ずれを戻す側へ回転位置を変化させる補正量（δＣ，δＣ１，δＣ２，δＣ３）により、回転位置の補正を実行する補正実行ブロック（９２１）と、
補正実行ブロックが補正した位置を基準に、回転位置を調整指令に従って制御する補正後制御ブロック（９２２）とを、有する。

このように第二発明では、環境温度が予測変形温度以上に上昇した場合には、補正量による回転位置補正が実行されることで、ステッピングモータの回転位置が予測表示ずれを戻す側へと変化する。そこで、かかる変化後においてステッピングモータの回転位置は、補正された位置を基準として、調整指令に従い制御されることになる。これにより、予測変形温度以上の環境温度にて回転位置補正が一旦実行されれば、表示光像の虚像表示位置は、特定ギアのクリープ変形に起因したずれを低減された状態のまま、制御可能となる。

本発明の第一実施形態によるＨＵＤ装置を示す概略構成図である。 図１のＨＵＤ装置による表示光像の虚像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と減速ギア機構とを示す断面図である。 図１のステッピングモータと制御ユニットとの電気接続状態を示す電気回路図である。 図１のステッピングモータへ印加される駆動信号を説明するための特性図である。 図１の伝達ギアに生じるクリープ変形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と減速ギア機構との連繋関係を示す模式図である。 図２に示す虚像表示位置に生じるずれ（ａ）、及びずれを戻す補正について説明するための模式図である。 図１の表示制御回路が構築する複数ブロックを示すブロック図である。 図１の表示制御回路による表示制御フローを示すフローチャートである。 第二実施形態の表示制御回路による表示制御フローを示すフローチャートである。 第三実施形態の表示制御回路による表示制御フローを示すフローチャートである。 第三実施形態の表示制御回路による補正について説明するための特性図である。 変形例の表示制御回路による補正について説明するための特性図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。

（第一実施形態）
図１に示すように、本発明の第一実施形態によるＨＵＤ装置１は、車両に搭載されて、同車両内に表示光像３を虚像表示する。ＨＵＤ装置１は、ハウジング１０、投射器２０、光学ユニット３０、ステッピングモータ４０、減速ギア機構５０、弾性部材６０、温度センサ７０、調整スイッチ８０及び制御ユニット９０を備えている。

ハウジング１０は、中空形状に形成され、車両内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おいて、装置１の構成要素２０，３０，４０，５０，６０，７０等を収容している。ハウジング１０は、車両の運転席前方における投影部材としてのウインドシールド４と上下に対向する箇所に、透光性の出射窓１４を有している。

投射器２０は、透過照明式の液晶パネル又は有機ＥＬパネル等を主体に構成され、画面２２を有している。画面２２は、投射器２０に内蔵されるバックライトにより、透過照明される。画面２２に実像表示される画像は、かかる透過照明を受けて発光することで、表示光像３として投射される。投射器２０から投射される表示光像３は、車両に関連する車両関連情報を表している。本実施形態の表示光像３は、図２に示すように、車両進行方向等のナビゲーション情報を表している。尚、表示光像３については、ナビゲーション情報以外にも、車速、燃料残量、冷却水温度等の車両状態情報や、交通状況等の車外状況情報を表すものであってもよい。

図１に示すように光学ユニット３０は、反射鏡３２を含む複数の光学部材から構成されている。但し、図１では、反射鏡３２以外の図示を省略している。反射鏡３２は、滑らかな曲面状に凹んだ反射面３４を有する、所謂凹面鏡である。反射鏡３２は、投射器２０から反射面３４へ直接的又は間接的に入射される表示光像３を、拡大して出射窓１４側へと反射する。こうして反射された表示光像３は、出射窓１４を通過してウインドシールド４に投影されることで、図２に示すように、当該ウインドシールド４の前方にて結像される。その結果、表示光像３の表す車両関連情報は、虚像として、車両内の運転席側へと向かって表示される。

図１に示すように反射鏡３２は、回転軸３８を有している。回転軸３８は、ハウジング１０に固定の基台１６より、回転可能に支持されている。この回転軸３８が回転駆動されることで、図２に示すように、表示光像３の虚像表示位置がウインドシールド４に対して上下に変化する。ここで本実施形態では、光学ユニット３０及びウインドシールド４の光学特性に起因して、図２に実線で示す下限表示位置Ｄｌと、図２に破線で示す上限表示位置Ｄｕとの間にて、表示光像３の虚像表示位置を調整可能となっている。

図３に示すようにステッピングモータ４０は、クローポール構造の永久磁石型である。ステッピングモータ４０は、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、磁性材により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。モータ軸４２は、磁性ケーシング４６により回転可能に支持されている。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している。二相の固定子４４，４５は、回転子４１の外周側にて磁性ケーシング４６により保持されている。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を有している。一方で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。

こうした構成によりステッピングモータ４０では、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がモータ軸４２と共に回転することになる。ここでＡ相のコイル４４３には、図５に太実線グラフで示すように、電気角に応じて振幅を交番させる余弦関数に従って駆動信号が印加される。一方でＢ相のコイル４５３には、図５に細実線グラフで示すように、電気角に応じて振幅を交番させる正弦関数に従って駆動信号が印加される。したがって、モータ軸４２の回転位置は、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加される駆動信号の電気角に応じた位置となる。

図３に示すように減速ギア機構５０は、磁性ケーシング４６をステッピングモータ４０と共有している。それと共に減速ギア機構５０は、複数の伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９を、磁性ケーシング４６の内部に有している。これら伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９では、それぞれ歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａを含む全体が樹脂成形されている。このような伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９には、図６（ａ）において白抜きの矢印で模式的に示すように、樹脂成形時の残留応力等に起因したクリープ変形が生じ易い。そこで本実施形態では、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のいずれもが、クリープ変形の予測される「特定ギア」として定義される。

図３，７に示すように初段伝達ギア５２は、モータ軸４２に形成されている。第一アイドラ伝達ギア５３及び第一ピニオン伝達ギア５４は、一体に形成されて、磁性ケーシング４６により回転可能に支持されている。第一アイドラ伝達ギア５３の歯形部５３ａは、初段伝達ギア５２の歯形部５２ａと噛合により連繋している。第二アイドラ伝達ギア５５及び第二ピニオン伝達ギア５６は、一体に形成されて、磁性ケーシング４６により回転可能に支持されている。第二アイドラ伝達ギア５５の歯形部５５ａは、第一ピニオン伝達ギア５４の歯形部５４ａと噛合により連繋している。第三アイドラ伝達ギア５７及び第三ピニオン伝達ギア５８は、一体に形成されて、磁性ケーシング４６により回転可能に支持されている。第三アイドラ伝達ギア５７の歯形部５７ａは、第二ピニオン伝達ギア５６の歯形部５８ａと噛合により連繋している。最終段伝達ギア５９は、回転軸３８に形成されている。最終段伝達ギア５９の歯形部５９ａは、第三ピニオン伝達ギア５８の歯形部５８ａと噛合により連繋している。

こうした構成により減速ギア機構５０では、モータ軸４２の回転が減速されて回転軸３８に伝達される。その結果、モータ軸４２が正回転するときは、図２に示す表示光像３の虚像表示位置が上方の上限表示位置Ｄｕへと向かって変化するように、回転軸３８が駆動される。一方で、モータ軸４２が逆回転するときは、図２に示す表示光像３の虚像表示位置が下方の下限表示位置Ｄｌへと向かって変化するように、回転軸３８が駆動される。

図１に示すように弾性部材６０は、金属により形成された、所謂引張りコイルばねである。弾性部材６０の一端は、反射鏡３２により係止されている。弾性部材６０の他端は、基台１６により係止されている。こうした係止形態により弾性部材６０は、回転軸３８を回転方向の片側へと付勢するように、復原力を発生する。この復原力は、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の各連繋箇所をなす歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ同士を噛合させて、バックラッシを消失させる向きに、発生する力となる。

ここで、図６（ａ）に示す如きクリープ変形は、歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａの歯同士を各連繋箇所にて相反側へと曲げるように、生じる。故に、各連繋箇所にて後段側の伝達ギア５９，５７，５５，５３は、弾性部材６０の復原力を受けることで、図６（ｂ）においてドットハッチングの矢印で模式的に示すように回転し、歯同士の曲げで広がった分のバックラッシを埋める。その結果として表示光像３の虚像表示位置は、図８（ａ）において白抜きの矢印で模式的に示すように、上方へとずれる。このような虚像表示位置のずれを招来するクリープ変形は特に、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の環境温度Ｔ（図８参照）が高くなるほど、短時間に且つ大きく生じる。故に、虚像表示位置のずれも、環境温度Ｔが高くなるほど、短時間に且つ大きく生じることになる。

そこで本実施形態では、大きなクリープ変形の予測される環境温度Ｔが、予測変形温度Ｔｅ（図８参照）として定義される。具体的に、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のクリープ変形により招来される虚像表示位置のずれとして、車両の乗員に違和感を与えるずれが生じると予測される環境温度Ｔ、例えば８５℃といった所定値に予測変形温度Ｔｅは設定される。また、かかる予測変形温度Ｔｅでのクリープ変形により生じると予測される虚像表示位置のずれは、図８（ａ）に示す如き予測表示ずれδＤｅとして、定義される。こうした予測変形温度Ｔｅ及び予測表示ずれδＤｅについては、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のセットを複数用いた実験結果から実測してもよいし、シミュレーションにより推定してもよい。

図１，３に示すように温度センサ７０は、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９と共に、磁性ケーシング４６の内部に収容されている。これにより温度センサ７０は、車両内となるインストルメントパネル２に設置されている。温度センサ７０は、温度変化に対して電気抵抗変化の比較的大きなサーミスタを主体に、構成されている。温度センサ７０は、磁性ケーシング４６の内部では伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９に共通の環境温度Ｔを、検出する。温度センサ７０は、検出した環境温度Ｔを表す温度信号を、出力する。

図１，４に示すように調整スイッチ８０は、車両の運転席周辺において乗員により操作可能に、設置されている。調整スイッチ８０は、レバー式又はプッシュ式等といった操作部材８２，８３を、有している。アップ操作部材８２は、表示光像３の虚像表示位置を上方に変化させたい乗員により、操作される。この操作を受けて調整スイッチ８０は、アップ調整指令を与える指令信号を、出力する。一方でダウン操作部材８３は、表示光像３の虚像表示位置を下方に変化させたい乗員により、操作される。この操作を受けて調整スイッチ８０は、ダウン調整指令を与える指令信号を、出力する。

制御ユニット９０は、ハウジング１０の外部又は内部に設置されている。制御ユニット９０は、表示制御回路９２及びスイッチング回路９３を組み合わせてなる。表示制御回路９２は、プロセッサ９２ａ及びメモリ９２ｂを有するマイクロコンピュータを主体に、構成されている。表示制御回路９２は、投射器２０と温度センサ７０と調整スイッチ８０とに電気接続されている。図４に示すようにスイッチング回路９３は、複数のトランジスタをスイッチング素子９４として、有している。各スイッチング素子９４のコレクタは、いずれかのコイル４４３，４５３に電気接続されている。各スイッチング素子９４のエミッタとベースとは、それぞれ車両のアース端子と表示制御回路９２とに電気接続されている。各スイッチング素子９４は、表示制御回路９２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をステップ変化させる。その結果、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加された駆動信号の電気角に応じて、モータ軸４２の回転位置が変化する。そこで以下では、各スイッチング素子９４へのベース信号を制御することを、モータ軸４２の回転位置を制御することとして、説明する。

こうした構成の制御ユニット９０において表示制御回路９２は、投射器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９２は、温度センサ７０から入力される温度信号と、調整スイッチ８０から入力される指令信号とに従って、モータ軸４２の回転位置を制御する。

具体的に表示制御回路９２は、アップ操作部材８２の操作によるアップ調整指令に従って、モータ軸４２の回転位置を正回転側へと変化させる。これにより表示光像３の虚像表示位置は、アップ調整指令に従う上方へ変化する。一方で表示制御回路９２は、ダウン操作部材８３の操作によるダウン調整指令に従って、モータ軸４２の回転位置を逆回転側へと変化させる。これにより表示光像３の虚像表示位置は、ダウン調整指令に従う下方へ変化する。尚、以下の説明では、アップ調整指令及びダウン調整指令を纏めて、調整指令という。

さらに表示制御回路９２は、温度センサ７０により検出された環境温度Ｔに応じて、モータ軸４２の回転位置を制御する。そこで以下では、環境温度Ｔに応じた回転位置制御につき、詳細に説明する。表示制御回路９２は、環境温度Ｔに応じた回転位置制御を実現するためにメモリ９２ｂに記憶された制御プログラムをプロセッサ９２ａにより実行することで、図９に示す複数のブロック９２１，９２２を機能的に構築する。

温度センサ７０により検出の環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇した場合に補正実行ブロック９２１は、所定の補正量δＣ（図８（ｂ）参照）によりモータ軸４２の回転位置を補正する。特に本実施形態の補正実行ブロック９２１では、温度センサ７０により検出の環境温度Ｔが車両へのＨＵＤ装置１の搭載後に初めて予測変形温度Ｔｅ以上に上昇すると、補正量δＣによる回転位置補正を実行する。

このとき補正量δＣは、図８（ｂ）においてドットハッチングの矢印で模式的に示す下方へと表示光像３の虚像表示位置を変化させることで、予測変形温度Ｔｅ以上での予測表示ずれδＤｅを減らすように、モータ軸４２の逆回転側に設定される。故にここでは、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加する駆動信号の電気角変化量として、予測表示ずれδＤｅをずれ前へと戻すためにモータ軸４２を逆回転させる変化量、例えば２ステップ分の３６０度といった所定値に、補正量δＣが設定される。

こうした補正量δＣについては、上述の如く実測又は推定される予測表示ずれδＤｅを戻すようにモータ軸４２の回転位置を逆回転側へと変化させる値に、予め設定されてメモリ９２ｂに記憶されている。そこで補正実行ブロック９２１は、メモリ９２ｂに記憶の補正量δＣを読み出すことで、当該補正量δＣによる回転位置補正を実行する。その結果、Ａ，Ｂ各相のコイル４４３，４５３へ印加する駆動信号の電気角は、補正量δＣの分だけ変化する。故にモータ軸４２の回転位置は、予測表示ずれδＤｅを戻す逆回転側へと補正されることになる。

ここで、環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に一旦上昇すると、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の残留応力は急激に減少する。故に伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のクリープ変形は、補正実行ブロック９２１による回転位置補正後には、実質的に生じないものと擬制可能となる。

そこで、回転位置補正後においては初回となる調整指令が与えられた場合に補正後制御ブロック９２２は、補正量δＣにより補正された現在位置からモータ軸４２の回転位置を、当該初回の調整指令に従う位置へと制御する。また、回転位置補正後において二回目以降となる調整指令が与えられた場合に補正後制御ブロック９２２は、補正量δＣにより補正された位置を経て制御された現在位置から、モータ軸４２の回転位置を、当該二回目以降の調整指令に従う位置へと制御する。以上の制御によりモータ軸４２の回転位置は、環境温度Ｔの予測変形温度Ｔｅ以上への上昇に応じて一旦補正されると、その補正された位置を基準に制御されることになる。

このような複数ブロック９２１，９２２の構築等により表示制御回路９２は、図１０に示す表示制御フローを実現することから、その詳細を以下に説明する。尚、表示制御フローは、車両におけるパワースイッチのオン操作に応じて開始され、同スイッチのオフ操作に応じて終了する。また、表示制御フロー中は、投射器２０からの表示光像３の投射により、当該表示光像３の虚像表示が継続される。さらに、表示制御フローにおける「Ｓ」とは、各ステップを意味する。

表示制御フローのＳ１０１では、過去に環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇したことがあるか否かを、メモリ９２ｂの記憶内容に基づき判定する。その結果、否定判定が下されると、Ｓ１０２へ移行する。

Ｓ１０２では、温度センサ７０により検出された環境温度Ｔを表す温度信号を、取得する。続いてＳ１０３では、温度センサ７０により検出の環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上であるか否かを、直前のＳ１０２で取得した温度信号に基づき判定する。その結果、肯定判定が下されると、Ｓ１０４へ移行する。

Ｓ１０４では、補正実行ブロック９２１の機能として、メモリ９２ｂに記憶の補正量δＣにより、モータ軸４２の回転位置を補正する。続くＳ１０５では、車両への搭載後において環境温度Ｔが初めて予測変形温度Ｔｅ以上に上昇したことを表す温度上昇フラグを、メモリ９２ｂに記憶する。ここで温度上昇フラグは、メモリ９２ｂに一旦記憶されると、メモリ９２ｂの初期化が外部から強制されない限り、パワースイッチのオンオフ操作に拘らず消去されない。故にＳ１０５の実行後、後述の如きＳ１０６又はＳ１０７からの戻りによって繰り返されるＳ１０１では、メモリ９２ｂに記憶の温度上昇フラグに基づき肯定判定が下される。逆にＳ１０５の実行前には、メモリ９２ｂに温度上昇フラグが記憶されていないので、Ｓ１０１では否定判定が下されるのである。

さて、Ｓ１０５の実行後には、Ｓ１０６へと移行する。また、Ｓ１０３にて否定判定が下された場合にも、Ｓ１０６へ移行する。さらに、Ｓ１０１にて肯定判定が下された場合にも、Ｓ１０６へ移行する。ここでＳ１０１，１０３，Ｓ１０５のいずれから移行する場合にもＳ１０６では、乗員により調整指令が与えられたか否かを、調整スイッチ８０からの指令信号の有無に基づき判定する。その結果、否定判定が下されると、Ｓ１０１へ戻る。一方、肯定判定が下されると、Ｓ１０７へ移行する。

Ｓ１０７では、補正後制御ブロック９２２の機能として、モータ軸４２の回転位置を調整指令に従う位置へと制御してから、Ｓ１０１へと戻る。故に、Ｓ１０５からＳ１０６への移行後における初回のＳ１０７では、Ｓ１０５にて補正された現在位置から、モータ軸４２の回転位置が制御される。また、Ｓ１０５からＳ１０６への移行後における二回目移行のＳ１０７では、Ｓ１０４にて補正された位置を経て制御された現在位置から、モータ軸４２の回転位置が制御されるのである。

（作用効果）
以上説明した第一実施形態の作用効果を、以下に説明する。

第一実施形態によると、減速ギア機構５０においてクリープ変形の予測される伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９を「特定ギア」として、それらギアの環境温度Ｔをトリガとした補正がステッピングモータ４０の回転位置に与えられる。具体的には、クリープ変形の予測される予測変形温度Ｔｅ以上に環境温度Ｔが上昇すると、ステッピングモータ４０の回転位置は、表示光像３の虚像表示位置に関する予測表示ずれδＤｅを戻す側へと補正される。ここで予測表示ずれδＤｅは、予測変形温度Ｔｅでのクリープ変形により表示光像３の虚像表示位置に生じると予測されるずれである。故に、予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔにて伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９がクリープ変形したとしても、予測表示ずれδＤｅを戻す側への回転位置補正によれば、車両において表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制可能となる。

また、環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇した場合には、補正量δＣによる回転位置補正が実行されることで、ステッピングモータ４０の回転位置が予測表示ずれδＤｅを戻す側へと変化する。そこで、かかる変化後においてステッピングモータ４０の回転位置は、補正された位置を基準として、調整指令に従い制御されることになる。これにより、予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔにて回転位置補正が一旦実行されれば、表示光像３の虚像表示位置は、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のクリープ変形に起因したずれを低減された状態のまま、制御可能となる。

さらに、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の環境温度Ｔについては、ＨＵＤ装置１の搭載した車両の走行により、予測変形温度Ｔｅ以上となる可能性が高い。そこでＨＵＤ装置１では、環境温度Ｔが車両への搭載後に初めて予測変形温度Ｔｅ以上に上昇すると、回転位置補正が実行される。これによれば、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のクリープ変形が予測される状況を確実に捉えて、回転位置補正を適時に実行できる。故に、表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制する効果につき、信頼性を確保することが可能となる。

またさらに、減速ギア機構５０における磁性ケーシング４６の内部には、温度センサ７０が伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９と共に収容される。このような温度センサ７０は、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の環境温度Ｔを、それらギアの可及的に近くにて高精度に検出し得る。これによれば、環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇したことを正確に把握して、回転位置補正を適時に実行できる。故に、回転位置補正を必要とする予測表示ずれδＤｅが生じていないにも拘らず、回転位置補正が実行されて逆に表示光像３の虚像表示位置がずれてしまう事態を、抑制可能である。

加えて、歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａを含む全体が樹脂により形成される伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９には、予測変形温度Ｔｅ以上でのクリープ変形が生じ易くなる。しかし、予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔにて伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９がクリープ変形したとしても、予測表示ずれδＤｅを戻す側への回転位置補正によれば、表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制可能である。

（第二実施形態）
本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。図１１に示すように第二実施形態では、表示制御フローにＳ２１００が追加される。

Ｓ２１００には、Ｓ１０１にて否定判定が下された場合に、移行する。Ｓ２１００では、車両が停止してから設定時間が経過したか否かを、判定する。ここで設定時間は、エアコン等の停止する車両の停止により、車両内において温度センサ７０により検出の環境温度Ｔが上昇し切って飽和するのに必要な時間に、設定される。こうしたＳ２１００にて否定判定が下されると、Ｓ１０６へ移行する。一方、Ｓ２１００にて肯定判定が下されると、Ｓ１０２へ移行する。

このような第二実施形態によると、車両が停止してから車両内における環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇すると、回転位置補正が実行されることとなる。これによれば、車両の走行停止後に環境温度Ｔの上昇し切る可能性が高くなるという知見に基づき、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のクリープ変形が予測される状況を確実に捉えて、回転位置補正を適時に実行できる。故に、表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制する効果につき、信頼性を確保することが可能となる。

（第三実施形態）
本発明の第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。図１２に示すように第三実施形態では、表示制御フローにてＳ１０４に代わるＳ３１０４ａ，Ｓ３１０４ｂが実行される。

まず、Ｓ３１０４ａには、Ｓ１０３にて肯定判定が下された場合に、移行する。Ｓ３１０４ａでは、温度センサ７０により検出の環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上の複数の温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３のうちいずれに該当するかを、直近のＳ１０２で取得した温度信号に基づき判断する。ここで本実施形態では、三つの温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３が設定される。これら温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３は、図１３に示す如き予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔと予測表示ずれδＤｅとの温度相関Ｉｔに基づき、乗員の感じる予測表示ずれδＤｅに顕著な違いが生じると予測される温度を境に、設定される。特に本実施形態では、環境温度Ｔが高いほど予測表示ずれδＤｅが大きくなる温度相関Ｉｔに基づき、温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３が設定される。

次に、図１２に示すようにＳ３１０４ｂには、Ｓ３１０４ａにて温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３が判断されてから、移行する。Ｓ３１０４ｂでは、補正実行ブロック９２１の機能として、メモリ９２ｂに記憶された可変の補正量δＣである複数値δＣ１，δＣ２，δＣ３のうちいずれかによって、モータ軸４２の回転位置を補正する。ここで本実施形態では、三つの温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３に対応して、三つの補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３が設定される。これら補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３は、図１３に示す如き予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔと予測表示ずれδＤｅとの温度相関Ｉｔに基づき、それぞれ対応する温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３毎に異なる値に、設定される。特に本実施形態では、対応する温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３が高い順に、値の大きくなる補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３が設定される。そこでＳ３１０４ｂでは、補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３のうち、直前のＳ３１０４ａで判断したいずれかの温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３に対応する値を選定して、当該選定値により回転位置補正を実行する。尚、Ｓ３１０４ｂにて回転位置補正の実行が完了すると、Ｓ１０５へ移行する。

このような第三実施形態によると、予測変形温度Ｔｅ以上の環境温度Ｔと予測表示ずれδＤｅとの温度相関Ｉｔに基づく可変の補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３により、回転位置補正が実行される。これにより、一般には環境温度Ｔに応じて予測表示ずれδＤｅが変動することまでをも考慮した適切な補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３を選定して、回転位置補正に利用し得る。故に、表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制する効果につき、信頼性を確保することが可能となる。

さらに第三実施形態によると、温度相関Ｉｔに基づく予測変形温度Ｔｅ以上の複数の温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３毎に値が異ならされる補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３のうち、環境温度Ｔの該当する範囲に対応した値により、回転位置補正が実行される。これによれば、乗員の感じる予測表示ずれδＤｅに顕著な違いが生じると予測される温度範囲δＴ１，δＴ２，δＴ３毎に、適切な補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３を選定して、回転位置補正に利用し得る。故に、表示光像３の虚像表示位置がずれるのを抑制する効果につき、高い信頼性を確保することが可能となる。

（他の実施形態）
本発明の複数の実施形態について、ここまで説明したが、本発明は、それらの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可能である。

具体的に、第一〜第三実施形態に関する変形例１では、温度センサ７０により検出の環境温度ＴがＨＵＤ装置１の車両搭載前となる製造後又は工場出荷後に、初めて予測変形温度Ｔｅ以上となった場合に、補正実行ブロック９２１により回転位置補正を実行してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例２では、複数ブロック９２１，９２２のうち少なくとも一部を、一つ又は複数のＩＣ等によりハードウェア的に構築してもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例３では、モータ軸４２の回転位置を制御する上での基準となる零位置を、設定してもよい。この変形例３では、モータ軸４２の回転位置として現在位置及び零位置を固定の補正量δＣ又は可変の補正量δＣ１，δＣ２，δＣ３により補正した後、その補正された零位置を基準に、調整指令に従う制御を実行してもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例４では、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のうち少なくとも一つを除くギアにつき、環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上となってもクリープ変形の生じ難い材料により、形成してもよい。この変形例４では、上記実施形態と同様に樹脂により形成されることになる少なくとも一つの伝達ギアが、「特定ギア」として定義される。

第一〜第三実施形態に関する変形例５では、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のうち「特定ギア」として定義される少なくとも一つのギアにつき、歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａのみ、又は歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａを含む一部分を、樹脂で形成してもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例６では、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９のうち「特定ギア」として定義される少なくとも一つのギアにつき、乗員に違和感を与えるまで虚像表示位置をずらすクリープ変形の生じる限りにて、樹脂以外の材料で形成してもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例７では、ねじりコイルばね又は渦巻きばね等といった各種トーションスプリングを、弾性部材６０として採用してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例８では、伝達ギア５３，５４，５５，５６，５７，５８の軸のうちいずれか、又はモータ軸４２を弾性部材６０により付勢してもよい。この変形例８では、上記実施形態と同様に、伝達ギア５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９の各連繋箇所をなす歯形部５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ同士を噛合させる向きに、弾性部材６０の復原力を発生させる。

第一〜第三実施形態に関する変形例９では、熱電対式又は赤外線式等といった各種温度計を、温度センサ７０として採用してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１０では、ハウジング１０の内部のうち、磁性ケーシング４６の外部に、温度センサ７０を設置してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１１では、ハウジング１０の外部に温度センサ７０を設置してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１２では、上記実施形態の如きＨＵＤ装置１に専用の温度センサ７０に代えて、空調装置の室温センサ等、車両においてＨＵＤ装置１とは別に搭載される温度センサにより、環境温度Ｔを検出してもよい。

第一〜第三実施形態に関する変形例１３では、表示光像３となるレーザ光を微小電気機械システムにより投射するレーザスキャナ、あるいは表示光像３となる可視光又はレーザ光をデジタルミラーデバイスにより投射する映像表示システム等を、投射器２０として採用してもよい。第一〜第三実施形態に関する変形例１４では、車両内においてＨＵＤ装置１に専用に設置されるコンバイナ等へ向かって、表示光像３を投影してもよい。

第二及び第三実施形態に関する変形例１５では、車両の走行中に車両内における環境温度Ｔが予測変形温度Ｔｅ以上に上昇すると、回転位置の補正を実行するように、表示制御フローを変更してもよい。この変形例１５の表示制御フローでは、Ｓ２１００にて車両が走行状態にあるか否かを判定し、肯定判定が下された場合にはＳ１０２へ移行する。

第三実施形態に関する変形例１６では、温度範囲及び補正量の組を先述した三組以外、即ち二組又は四組以上、設定してもよい。第三実施形態に関する変形例１７の表示制御フローでは、第一実施形態と同様にＳ２１００を実行しないで、Ｓ１０１にて否定判定が下されると、Ｓ１０２へ移行させてもよい。

第三実施形態に関する変形例１８では、図１４に示す如く環境温度Ｔが高いほど予測表示ずれδＤｅが大きくなる温度相関Ｉｔに基づき、環境温度Ｔとしての値Ｔ０に１：１に対応した補正量δＣである値δＣ０を、回転位置補正に利用してもよい。この変形例１８の表示制御フローでは、Ｓ３１０４ａを実行しないで、Ｓ３１０４ｂにてＳ１０２での取得信号に基づく環境温度Ｔ０に対応した補正量δＣ０により、回転位置補正を実行する。

１ ＨＵＤ装置、３ 表示光像、１０ ハウジング、２０ 投射器、３０ 光学ユニット、３２ 反射鏡、３８ 回転軸、４０ ステッピングモータ、４２ モータ軸、４６ 磁性ケーシング、５０ 減速ギア機構、５２ 初段伝達ギア、５３ 第一アイドラ伝達ギア、５４ 第一ピニオン伝達ギア、５５ 第二アイドラ伝達ギア、５６ 第二ピニオン伝達ギア、５７ 第三アイドラ伝達ギア、５８ 第三ピニオン伝達ギア、５９ 最終段伝達ギア、５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ 歯形部、６０ 弾性部材、７０ 温度センサ、８０ 調整スイッチ、９０ 制御ユニット、９２ 表示制御回路、９２１ 補正実行ブロック、９２２ 補正後制御ブロック、Ｔ 環境温度、Ｔｅ 予測変形温度、δＣ，δＣ１，δＣ２，δＣ３ 補正量、δＤｅ 予測表示ずれ、δＴ１，δＴ２，δＴ３ 温度範囲

Claims (8)

1. 車両に搭載されるヘッドアップディスプレイ装置（１）であって、
   前記車両に関連する車両関連情報を表した表示光像（３）を、投射する投射器（２０）と、
   前記投射器から投射された前記表示光像を反射する反射鏡（３２）を、駆動可能に有し、前記反射鏡により反射された前記表示光像を虚像表示させる虚像表示位置を、前記反射鏡の駆動により調整する光学ユニット（３０）と、
   前記反射鏡を駆動するために回転するステッピングモータ（４０）と、
   前記ステッピングモータの回転を減速して前記反射鏡に伝達する複数の伝達ギア（５２，５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９）を、回転可能に有する減速ギア機構（５０）と、
   前記伝達ギア同士を噛合させる向きの復原力を、発生する弾性部材（６０）と、
   前記車両の乗員からの調整指令に従って前記ステッピングモータの回転位置を制御する制御ユニット（９０）であって、クリープ変形が予測される少なくとも一つの前記伝達ギアを特定ギアと定義し、前記特定ギアの環境温度（Ｔ）として前記クリープ変形の予測される温度を、予測変形温度（Ｔｅ）と定義し、前記予測変形温度での前記クリープ変形により前記虚像表示位置に生じると予測されるずれを、予測表示ずれ（δＤｅ）と定義して、前記環境温度が前記予測変形温度以上に上昇すると、前記予測表示ずれを戻す側へ前記回転位置を補正する制御ユニットとを、備えるヘッドアップディスプレイ装置。
2. 前記制御ユニットは、
   前記環境温度が前記予測変形温度以上に上昇すると、前記予測表示ずれを戻す側へ前記回転位置を変化させる補正量（δＣ，δＣ１，δＣ２，δＣ３）により、前記回転位置の補正を実行する補正実行ブロック（９２１）と、
   前記補正実行ブロックが補正した位置を基準に、前記回転位置を前記調整指令に従って制御する補正後制御ブロック（９２２）とを、有する請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
3. 前記補正実行ブロックは、
   前記予測変形温度以上の前記環境温度と前記予測表示ずれとの温度相関（Ｉｔ）に基づく可変の前記補正量により、前記回転位置の補正を実行する請求項２に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
4. 前記補正実行ブロックは、
   前記温度相関に基づく前記予測変形温度以上の複数の温度範囲（δＴ１，δＴ２，δＴ３）毎に値が異ならされる複数の前記補正量（δＣ１，δＣ２，δＣ３）のうち、前記環境温度が該当する前記温度範囲に対応した値により、前記回転位置の補正を実行する請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
5. 前記制御ユニットは、
   前記環境温度が前記車両への搭載後において初めて前記予測変形温度以上に上昇すると、前記回転位置の補正を実行する請求項１〜４のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
6. 前記制御ユニットは、
   前記車両が停止してから前記車両内における前記環境温度が前記予測変形温度以上に上昇すると、前記回転位置の補正を実行する請求項１〜５のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
7. 前記環境温度を検出する温度センサ（７０）を、さらに備え、
   前記減速ギア機構は、
   前記特定ギアと共に前記温度センサを内部に収容するケーシング（４６）を、有し、
   前記制御ユニットは、
   前記温度センサにより検出された前記環境温度が前記予測変形温度以上に上昇すると、前記回転位置の補正を実行する請求項１〜６のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
8. 前記特定ギアにおいて少なくとも歯形部（５２ａ，５３ａ，５４ａ，５５ａ，５６ａ，５７ａ，５８ａ，５９ａ）は、樹脂により形成される請求項１〜７のいずれか一項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

Images