WO2015163204A1 - 表示装置 - Google Patents

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WO2015163204A1
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WO
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display device
stepping motor
display
moving
housing
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PCT/JP2015/061547
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亮一 石橋
哲志 小林
典彦 牛田
由子 安達
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日本精機株式会社
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    • G09G2380/00—Specific applications
    • G09G2380/10—Automotive applications

Definitions

  • the present invention relates to a display device.
  • Patent Document 1 As a conventional display device, for example, there is a head-up display device disclosed in Patent Document 1. This device displays a virtual image of an image represented by display light by projecting display light from a display onto a windshield of a vehicle. This apparatus is configured such that display light from the display is reflected by a concave mirror and travels toward the windshield, and the virtual image display position can be adjusted by rotating the concave mirror with a stepping motor.
  • the origin (reference position) of the concave mirror is determined by bringing the concave mirror into contact with a mechanical switch (limit switch).
  • the system can be simplified. Further, when the display device is mounted on a vehicle, for example, the operating temperature range is wide (eg, ⁇ 40 to + 85 ° C.). In this way, a mechanical switch with good detection accuracy even in a wide temperature range becomes expensive, leading to an increase in cost.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a display device that can determine the origin (reference position) of a reflecting portion that is moved by a stepping motor without using a mechanical switch. .
  • a display device includes: A display device that displays a virtual image of an image represented by the display light by projecting display light emitted from the display onto a light-transmitting member, A stepping motor, A reflection unit that reflects the display light emitted from the display unit toward the translucent member, the reflection unit moving according to the operation of the stepping motor; A moving part that moves together with the reflecting part; Driving means for driving the stepping motor by a microstep driving method; Control means for controlling movement of the reflecting portion by controlling the driving means; A stopper portion provided within a moving range of the moving portion, and The drive means has a function of detecting a counter electromotive force generated in the stepping motor when the moving part comes into contact with the stopper part, The control means determines a reference position when controlling the movement of the reflecting portion in response to the drive means detecting the back electromotive force. It is characterized by that.
  • the origin (reference position) of the reflecting portion that is moved by the stepping motor can be determined without using a mechanical switch.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the mounting aspect to the vehicle of the display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is a schematic block diagram of the display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is the perspective view which mainly showed the rotational drive mechanism which concerns on one Embodiment of this invention. It is a block diagram which shows the electric constitution of the display apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
  • A is the figure which showed the electric current waveform which flows into the A phase and B phase of a stepping motor.
  • (B) is an enlarged view of a part of the current waveform shown in (a), and is a diagram showing the difference in waveform when the stepping motor is operating and when it is stopped.
  • the display device 1 is mounted on a vehicle 2 as shown in FIG.
  • the display device 1 is configured as a head-up display (HUD) that displays a virtual image V of an image in front of the windshield 3 by projecting display light L representing the image onto the windshield 3 (windshield) of the vehicle 2. ing.
  • HUD head-up display
  • the display device 1 is disposed, for example, in an instrument panel of the vehicle 2.
  • the display device 1 includes a display 10, a first reflector 20, a second reflector 30, a rotation drive mechanism 40, and a housing 50.
  • the display 10 emits display light L, and includes a light source 11 and a liquid crystal panel 12.
  • the light source 11 illuminates the liquid crystal panel 12 from the back.
  • the light source 11 is composed of an LED (Light Emitting Diode) mounted on a circuit board 11a (printed circuit board) on which various wirings are formed.
  • the light source 11 is connected to a control unit 100 to be described later via a circuit board 11a.
  • the liquid crystal panel 12 is composed of, for example, a TFT (Thin Film Transistor) type liquid crystal panel.
  • the liquid crystal panel 12 switches each of the plurality of pixels to a transmissive / non-transmissive state under the control of a control unit 100 and a GDC (Graphics Display Controller) 90 described later.
  • the liquid crystal panel 12 displays a predetermined image by transmitting light from the light source 11 with the pixels in the transmissive state. As a result, light (display light L) representing an image is emitted from the liquid crystal panel 12.
  • the liquid crystal panel 12 displays an image for notifying the user 4 of information about the vehicle (hereinafter, vehicle information) such as the operation speed (vehicle speed) and the engine speed of the vehicle 2, for example.
  • vehicle information information about the vehicle
  • vehicle information such as the operation speed (vehicle speed) and the engine speed of the vehicle 2, for example.
  • the first reflector 20 reflects the display light L from the display 10 to the second reflector 30.
  • the first reflector 20 includes a cold mirror 21 and a holding member 22 that holds the cold mirror 21.
  • the cold mirror 21 includes a substrate 21a and a reflective layer 21b formed on one surface of the substrate 21a (the surface facing the second reflector 30).
  • substrate 21a is formed in the substantially rectangular shape with glass, resin, etc.
  • the reflective layer 21b is composed of multilayer interference films having different thicknesses, and is formed by evaporating a metal such as aluminum on the substrate 21a, for example.
  • the cold mirror 21 is configured to reflect light in a visible wavelength range (450 nm to 750 nm) including the emission wavelength range of the display device 10 with a high reflectance (for example, 80% or more) by the reflective layer 21b. .
  • the cold mirror 21 is configured to reflect light outside the visible wavelength region with a low reflectance.
  • the cold mirror 21 reflects light in the infrared wavelength region (infrared rays or heat rays of solar light) of the light other than the visible wavelength region with a low reflectance (for example, 15% or less) by the reflective layer 21b. Is configured to do. The light that is not reflected by the reflective layer 21 b is configured to pass through the cold mirror 21.
  • the holding member 22 is made of, for example, a black synthetic resin material and is fixed to the housing 50.
  • the second reflector 30 reflects the display light L from the first reflector 20 to the windshield 3.
  • the second reflector 30 includes a concave mirror 31 and a holding member 32 that holds the concave mirror 31.
  • the concave mirror 31 includes a substrate 31a having a concave surface and a reflective layer 31b formed on the concave surface of the substrate 31a.
  • the substrate 31a is made of a resin such as polycarbonate.
  • the reflective layer 31b is formed by evaporating a metal such as aluminum on the substrate 31a, for example.
  • the concave mirror 31 reflects the display light L emitted from the display device 10 and reflected by the first reflector 20 to the windshield 3 while expanding it. Thereby, the virtual image V visually recognized becomes the magnitude
  • the holding member 32 is made of synthetic resin (for example, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene) resin) and holds the concave mirror 31.
  • the concave mirror 31 is held by the holding member 32 by being bonded to the holding member 32 by a double-sided adhesive tape, for example.
  • the holding member 32 has an axis A ⁇ b> 1 that is pivotally supported by a bearing portion (not shown) provided in the housing 50.
  • the holding member 32 and the concave mirror 31 held by the holding member 32 are configured to be rotatable with respect to the housing 50 around the axis A1.
  • the axis A1 extends in the normal direction of the paper surface of FIG.
  • the holding member 32 has a lever portion 33 formed so as to protrude from one end of the concave mirror 31 and to protrude in a direction in which the concave surface of the concave mirror 31 faces.
  • a gear portion 34 that meshes with a gear mechanism 42 described later is formed at the distal end portion of the lever portion 33.
  • the rotation drive mechanism 40 is for rotating the second reflector 30 and includes a stepping motor 41, a gear mechanism 42, a container 43, and a stopper portion 44.
  • the stepping motor 41 is driven by a microstep drive system by a drive unit 110 described later.
  • the stepping motor 41 is configured as, for example, a PM type (Permanent Magnet type) stepping motor.
  • the stepping motor 41 includes a rotor 410 and exciting coils 411a and 411b wound around a stator (not shown).
  • the rotor 410 has permanent magnets magnetized in the N direction and the S pole in the circumferential direction.
  • the rotation shaft 41 a of the stepping motor 41 rotates with the rotation of the rotor 410.
  • the stator has a plurality of iron teeth positioned at equal intervals on the inner peripheral surface facing the rotor 410.
  • the exciting coil 411a and the exciting coil 411b have a phase difference of 90 ° and are wound around the iron teeth of the stator.
  • the exciting coils 411a and 411b of the stepping motor 41 are excited when a current is passed by the driving unit 110 described later, and change to both the N pole and the S pole.
  • a holding torque is generated.
  • the N pole and S pole of the rotor 410 are attracted to the nearest iron tooth and are stabilized in a state of facing the iron tooth. That is, the state where the N pole and S pole of the rotor 410 are opposed to the iron teeth of the stator is a stable position of the rotor (hereinafter referred to as a stable point).
  • the gear mechanism 42 includes a plurality of gears, and transmits the rotational power of the stepping motor 41 to the second reflector 30.
  • the gear mechanism 42 includes a motor gear (not shown) attached to the rotating shaft 41a of the stepping motor 41, a worm gear 42a that meshes with the motor gear, a helical gear 42b that meshes with the worm gear 42a, and a helical gear.
  • the spur gear 42c is configured integrally with the gear 42b.
  • the spur gear 42 c meshes with the gear portion 34 formed on the lever portion 33 of the holding member 32.
  • Each gear is attached to a shaft provided in the housing 43 and can rotate around a predetermined shaft.
  • the helical gear 42 b and the spur gear 42 c are rotatable around an axis A ⁇ b> 2 provided in the housing body 43.
  • the power of the rotating shaft 41a of the stepping motor 41 is transmitted to the motor gear, the worm gear 42a, and the helical gear 42b by the gear mechanism 42 configured as described above, and the spur gear 42c is rotated around the axis A2. Since the gear portion 34 meshes with the spur gear 42c, the position of the lever portion 33 moves according to the rotational movement of the spur gear 42c, and the holding member 32 rotates about the axis A1 accordingly. That is, the second reflector 30 including the concave mirror 31 rotates around the axis A1. With such a configuration, the rotation drive mechanism 40 drives the second reflector 30 to rotate. The rotation drive mechanism 40 rotates the second reflector 30 about the rotation axis A1 by a predetermined rotation angle under the control of the control unit 100 described later.
  • the housing 43 is made of resin and houses the stepping motor 41 and the gear mechanism 42.
  • the container 43 has a flat portion 43a that faces the direction in which the axis A1 of the second reflector 30 extends.
  • the stopper portion 44 is a plate-like portion that protrudes toward the second reflector 30 in the direction in which the axis A1 extends from the flat portion 43a of the container 43. That is, the stopper portion 44 is formed integrally with the housing body 43. The stopper portion 44 is provided so as to contact the lever portion 33 when the second reflector 30 continues to rotate counterclockwise in FIG. In this way, the stopper portion 44 restricts the range of rotational movement of the second reflector 30.
  • the control unit 100 determines the origin of the second reflector 30 as described later. That is, the stopper portion 44 is provided to determine the origin of the second reflector 30.
  • the rotation drive mechanism 40 of the present embodiment is configured such that the lever portion 33 rotates in a direction away from the stopper portion 44 when the rotation shaft 41a of the stepping motor 41 is rotated by CCW (Counter ClockWise). Conversely, when the rotation shaft 41a of the stepping motor 41 is rotated by CW (ClockWise), the lever portion 33 approaches the stopper portion 44.
  • CCW Counter ClockWise
  • the housing 50 accommodates each part of the display device 10, the first reflector 20, the second reflector 30, and the rotation drive mechanism 40 in appropriate positions for realizing the above-described functions.
  • the housing 50 has a light shielding property and is formed in a box shape from synthetic resin or metal.
  • the housing 50 is provided with an opening 50 a that secures the optical path of the display light L.
  • a translucent cover 51 is attached to the housing 50 so as to close the opening 50a.
  • the translucent cover 51 is made of a translucent resin such as acrylic.
  • the display light L reflected by the second reflector 30 passes through the translucent cover 51 and travels toward the windshield 3.
  • the display light L is emitted when the display 10 displays an image.
  • the display light L from the display 10 is reflected in the order of the first reflector 20 and the second reflector 30, passes through the translucent cover 51, and travels toward the windshield 3. In this way, the display device 1 emits the display light L toward the windshield 3.
  • the display light L from the display device 1 is reflected by the windshield 3 so that the virtual image V is displayed in front of the windshield 3 when viewed from the user 4.
  • the display device 1 is electrically connected to an ECU (Electronic Control Unit) 5 and an operation unit 6 of the vehicle 2 via a connector C by a wire harness.
  • the display device 1 includes a power supply circuit 60, a communication circuit 70, an image memory 80, a GDC 90, a control unit 100, and a drive unit 110.
  • the power circuit 60 includes a power IC (Integrated Circuit), a switching circuit using a transistor, and the like.
  • the power supply circuit 60 is connected to a battery (not shown) of the vehicle 2 via a connector C, steps down the battery voltage, and applies an appropriate drive voltage to each part.
  • the communication circuit 70 is a circuit corresponding to CAN (Controller Area Network) communication, and supplies a signal received from the ECU 5 and the operation unit 6 via the connector C to the control unit 100.
  • CAN Controller Area Network
  • the image memory 80 includes a flash memory, an HDD (Hard Disk Drive), and the like, and stores image data.
  • HDD Hard Disk Drive
  • the GDC 90 is connected to the control unit 100 through an interface circuit (not shown) and performs bidirectional communication with the control unit 100.
  • the GDC 90 controls the operation of the display 10 in cooperation with the control unit 100 and causes the display 10 to display an image based on the image data stored in the image memory 80.
  • the control unit 100 includes an IC such as a microcomputer, and includes a CPU (Central Processing Unit) 101 and a control memory 102.
  • the control memory 102 includes a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the CPU 101 controls the operation of each unit of the display device 1 by reading and executing a program stored in advance in the control memory 102. For example, when the CPU 101 acquires a signal indicating that the ignition of the vehicle 2 is turned on from the ECU 5, the CPU 101 starts control of each unit. In addition, the CPU 101 acquires various information of the vehicle 2 transmitted from the ECU 5 and causes the display 10 to display an image indicating the vehicle speed, fuel consumption, and the like.
  • the CPU 101 drives the stepping motor 41 via the drive unit 110 in accordance with a signal from the operation unit 6.
  • the operation unit 6 includes operation buttons, operation keys, a touch panel, and the like, and is disposed at a predetermined position in the vehicle 2.
  • the operation unit 6 supplies a signal indicating the operation content (hereinafter, an operation signal) to the control unit 100.
  • an operation signal indicating an on operation is supplied to the control unit 100, the control unit 100 outputs a drive signal for driving the stepping motor 41 to the drive unit 110.
  • the rotor 410 of the stepping motor 41 moves from the current stable point to the next adjacent stable point one after another.
  • the rotational power of the stepping motor 41 is transmitted to the lever part 33 via the gear mechanism 42, and the 2nd reflector 30 rotates.
  • the reflection angle for reflecting the display light L is changed accordingly.
  • the display position of the virtual image V moves upward or downward as viewed from the user 4. In this way, the display position of the virtual image V can be adjusted.
  • the control unit 100 stops the rotor 410 to the nearest stable point. Thereby, the display position adjustment operation is completed.
  • the ROM of the control memory 102 waveform data obtained by quantizing a sine wave for each step is stored in advance.
  • the CPU 101 drives the stepping motor 41 in accordance with the acquisition of the operation signal from the operation unit 6, the phase of the waveform data in the ROM is shifted by 90 ° so as to correspond to the respective excitation coils 411 a and 411 b.
  • the ROM stores an operation program for origin return processing, which will be described later, and receives a “predetermined value” as a threshold when the drive unit 110 sends a back electromotive signal, and how many times the back electromotive signal is received.
  • the control unit 100 includes a counter that counts the number of times the back electromotive signal is acquired from the driving unit 110.
  • the drive unit 110 includes a drive circuit that drives the stepping motor 41 by a microstep drive system under the control of the control unit 100. As shown in FIG. 4, the drive unit 110 has a transistor bridge (not shown) connected to each of the excitation coils 411 a (A phase) and 411 b (B phase), and an excitation current flowing through the excitation coil 411. The direction and size are adjustable. The drive unit 110 controls the current that flows through the excitation coils 411 a and 411 b of the stepping motor 41 in accordance with the drive signal supplied from the control unit 100.
  • the stepping motor 41 is driven at an angle obtained by dividing the step angle of the stepping motor 41 by a predetermined division number (step number).
  • step number is determined from the number of iron teeth of the stator (for example, 90 °). That is, the step angle is determined from the structure of the stepping motor 41.
  • the rotor 410 of the stepping motor 41 can be smoothly rotated.
  • the drive unit 110 supplies excitation currents Ia and Ib to the excitation coils 411a and 411b in accordance with the drive signal supplied from the control unit 100.
  • the waveforms of the excitation currents Ia and Ib flowing through the excitation coils 411a and 411b are as shown in FIG.
  • the rotor 410 of the stepping motor 41 moves one after another from the current stable point to the adjacent stable point.
  • the driving unit 110 includes a driver IC having a function of detecting the back electromotive force generated by the stepping motor 41 as well as the function of driving the stepping motor 41 as described above.
  • a sinusoidal current waveform is obtained by PWM (Pulse Width Modulation) driving, so that a part of the excitation current waveform of FIG. 5A is enlarged as shown in FIG. Then, the waveform corresponding to one step has a comb-like shape (consisting of a plurality of PWM signals).
  • PWM Pulse Width Modulation
  • a phenomenon occurs in which the number of teeth (the number of PWM signals) is larger than when the rotor 410 of the stepping motor 41 is rotating.
  • the current waveform in the operating state of the stepping motor 41 is indicated by a solid line “Norm”, and the current waveform in the stopped state is indicated by a broken line “Stall”.
  • the drive part 110 in this embodiment detects a back electromotive force using this phenomenon.
  • the control unit 100 drives the stepping motor 41 via the driving unit 110 to move the lever unit 33 so as to contact the stopper unit 44.
  • the driving unit 110 outputs the output value (number of PWM signals) of the stepping motor 41 acquired at the first timing and the output value (number of PWM signals) of the stepping motor 41 acquired at the second timing. Is equal to or greater than a predetermined value set by the control unit 100, a back electromotive signal indicating that the back electromotive force has been detected is supplied to the control unit 100.
  • the drive unit 110 compares the total number of PWM signals in the first quadrant period (an example of the first timing) of the drive waveform with the total number of PWM signals in the third quadrant period (an example of the second timing).
  • a back electromotive signal is supplied to the control unit 100.
  • the predetermined value an appropriate value is set so that the drive unit 110 does not erroneously detect the back electromotive force when the stepping motor 41 is not stopped but the meshing in the gear mechanism 42 is not good.
  • the drive part 110 may detect a counter electromotive force from the drive current in A phase, and may detect a counter electromotive force from the drive current in B phase.
  • the display device 1 having the above configuration drives the display 10 and adjusts the display position of the virtual image V (adjusts the rotational position of the second reflector 30) according to the operation performed on the operation unit 6. Although normal operation is possible, hereinafter, the origin return processing unique to the present embodiment will be described.
  • the origin In order to control the rotational position of the second reflector 30, it is necessary to determine the origin after performing an origin return operation for returning the stepping motor 41 to the reference position on the machine when the display device 1 is started. is there.
  • the control unit 100 CPU 101
  • the origin can be determined without relying on a mechanical switch as in the device of Patent Document 1 described above.
  • the control unit 100 starts the origin return process shown in the flowchart of FIG. 6 on condition that the display device 1 is powered on, for example.
  • the control unit 100 When the control unit 100 acquires a signal indicating that the ignition of the vehicle 2 is turned on from the ECU 5 (step S1; Yes), the control unit 100 sets a predetermined number of times as a starting trigger for setting the origin (step S2).
  • the predetermined number of times is a threshold value of how many times the back electromotive force signal is acquired from the driving unit 110 and the origin setting process described later is performed.
  • the control unit 100 waits until a signal indicating ignition on is acquired (step S1; No).
  • control unit 100 sets a predetermined value as a threshold value when the drive unit 110 determines that the back electromotive force of the stepping motor 41 has been detected with respect to the drive unit 110 (step S3).
  • control unit 100 supplies a drive signal to the drive unit 110, and rotates the rotation shaft 41a of the stepping motor 41 by CCW by a predetermined angle (step S4).
  • the lever portion 33 of the second reflector 30 moves in a direction away from the stopper portion 44.
  • the rotation angle in this processing is determined as an amount sufficient to set the origin with high accuracy (for example, an electrical angle of 360 ° or more).
  • control unit 100 rotates the rotating shaft 41a of the stepping motor 41 to CW by one step (step S5), thereby bringing the lever unit 33 closer to the stopper unit 44 by a predetermined amount. Thereafter, the control unit 100 determines whether or not a preset flag is detected (step S6). A plurality of flags are set, and when at least one of the flags is detected (step S6; Yes), the control unit 100 determines whether or not the detected flag is a back-up flag (step S7).
  • the back electromotive flag is set in advance so as to be established when a back electromotive signal is acquired from the drive unit 110.
  • step S6 When the flag cannot be detected (step S6; No), or when the detected flag is not the back electromotive flag (step S7; No), the control unit 100 returns the process to step S5.
  • step S7 when the counter electromotive flag is detected (step S7; Yes), the control unit 100 increments a count value indicating how many times the counter electromotive signal is acquired from the drive unit 110 by the counter (step S8). Subsequently, the control unit 100 determines whether or not the count value of the counter is equal to or greater than the predetermined number set in step S2 (step S9). If the count value is less than the predetermined number of times (step S9; No), the processes from step S5 to step S8 are repeatedly executed until the predetermined number of times is reached. In this process of repeating steps S5 to S8, the lever portion 33 contacts the stopper portion 44.
  • the output value (number of PWM signals) of the stepping motor 41 is different as shown in FIG. Therefore, in this process, the back electromotive force signal is supplied from the driving unit 110 to the control unit 100, and the control unit 100 increments the count value every time the back electromotive force signal is acquired (step S8).
  • step S9 When the count value is equal to or greater than the predetermined number (step S9; Yes), the control unit 100 rotates the rotating shaft 41a (rotor 410) of the stepping motor 41 with CCW to return to the nearest stable point (step S10). That is, the rotor 410 is positioned at the nearest stable point from the position where the lever portion 33 is assumed to be in contact with the stopper portion 44. As a result, the stepping motor 41 returns to the origin. And the control part 100 performs the origin setting process which memorize
  • control unit 100 rotates the rotation shaft 41a of the stepping motor 41 by CCW, and moves the second reflector 30 to a position set as a default or a position set by the operation of the user 4. It is moved (step S12), and the process is terminated.
  • the rotation angle adjustment operation of the second reflector 30 by the user 4 that is, the operation for adjusting the display position of the virtual image V can be performed.
  • the display device 1 can determine the origin by executing the above-described origin return processing, no mechanical switch is required. Therefore, the cost of the mechanical switch can be reduced and the system can be simplified.
  • the stopper portion 244 according to the first modification is not provided in the container 43 but is provided in the housing 50 made of metal. Specifically, the stopper portion 244 is provided so as to protrude upward from the bottom portion 50 b of the box-shaped housing 50. The stopper portion 244 is formed integrally with the housing 50. The stopper portion 244 is also provided within the rotational movement range of the lever portion 33.
  • the control portion 100 rotates the rotation shaft 41a of the stepping motor 41 by CW, the lever portion 33 comes into contact with the stopper portion 244. It has become. In this way, the display device may be configured to perform origin return processing. By doing in this way, since the stopper part 244 which contacts the lever part 33 can be comprised firmly and strongly with respect to a thermal deformation etc., the improvement of the detection precision of an origin can be anticipated.
  • Modification 2 In Modification 2, as shown in FIG. 8, a protrusion 333 that contacts the stopper 344 at a predetermined position is provided on the rotation axis A ⁇ b> 1 of the second reflector 30. Specifically, the protrusion 333 is provided to protrude in the outer diameter direction of the rotation axis A1 made of metal or the like.
  • the stopper portion 344 is formed in a notch shape in a bearing 50c that supports a rotation axis A1 formed in the housing 50 (or formed on a predetermined member that does not move relative to the housing 50). In this way, the display device may be configured to perform origin return processing.
  • the stopper 344 and the protruding portion 333 can be brought into contact with each other at a place where a power transmission member such as the gear mechanism 42 is not interposed, so that unexpected movement of the concave mirror 31 due to stress strain is suppressed. be able to.
  • this invention is not limited to said embodiment and modification.
  • the configuration can be changed as appropriate without departing from the gist of the present invention (including deletion of components).
  • An example of modification is shown below.
  • the origin return process the example in which the process proceeds to step S2 when the control unit 100 acquires a signal indicating that the ignition is turned on has been shown, but the trigger is not limited thereto.
  • the origin return process may be advanced when the user 4 performs the activation operation of the display device 1.
  • the drive unit 110 calculates the total number of PWM signals in the first quadrant period (an example of the first timing) of the drive waveform and the total number of PWM signals in the third quadrant period (an example of the second timing).
  • the example to compare is shown, it is not restricted to this. For example, various modifications such as comparing periods of 45 degrees in electrical angle in the drive waveform are possible.
  • the driver IC also has a function of detecting the counter electromotive force of the stepping motor 41 has been described.
  • a circuit for detecting the counter electromotive force may be provided separately from the driver IC.
  • the stepping motor 41 may be an HB type (HyBrid type) stepping motor, a linear stepping motor, or the like. Further, the stepping motor 41 is not limited to a two-phase type stepping motor, and may be of three or more phases.
  • an example of the reflecting portion that moves by the power of the stepping motor 41 is the concave mirror 31, but is not limited thereto.
  • the reflecting portion that is moved by the power of the stepping motor 41 may be a plane mirror.
  • the reflection unit may be slid (including parallel movement). That is, the reflection unit may be configured to move in accordance with the rotation of the rotor 410 of the stepping motor 41, and may be rotated or slid.
  • the display device 1 may be configured to be adjustable in the left-right direction when the virtual image V is viewed from the user 4, or may be configured to be adjustable in both the up-down direction and the left-right direction.
  • the display image L is reflected by the windshield 3 of the vehicle 2 to cause the user 4 to visually recognize the display image.
  • the display device may include a dedicated combiner, and the display image may be visually recognized by reflecting the display light L with the combiner.
  • the combiner rotates with the operation of the stepping motor 41, the reflection angle of the display light L at the combiner is changed, and the display position can be adjusted.
  • a combiner that is an example of a light-transmitting member and also functions as an example of a reflection unit can be used for the display device.
  • the display device 10 may be composed of another known display such as an organic EL (Electro-Luminescence) display.
  • organic EL Electro-Luminescence
  • an example of a vehicle on which the display device 1 is mounted is a vehicle, but is not limited thereto.
  • the display device 1 may be mounted on another vehicle such as a motorcycle, a construction machine, an agricultural machine, a ship, an aircraft, or the like.
  • the present invention is suitable as a vehicle-mounted display device, and can also be applied to a display device that is mounted on another moving body and has a movable part whose display position can be adjusted.

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Abstract

機械スイッチを用いずに、ステッピングモータによって移動する反射部の原点（基準位置）を定める。 本発明の表示装置は、ステッピングモータ（４１）と、表示器が出射した表示光をフロントガラスに向けて反射させる凹面鏡（３１）であって、ステッピングモータ（４１）の動作に応じて移動する凹面鏡（３１）と、凹面鏡（３１）と共に移動するレバー部（３３）と、ステッピングモータ（４１）をマイクロステップ駆動方式で駆動する駆動部と、駆動部を制御することで、凹面鏡（３１）の移動を制御する制御部と、レバー部（３３）の移動範囲内に設けられたストッパー部（４４）と、を備える。駆動部は、レバー部（３３）がストッパー部（４４）に当接した際にステッピングモータ（４１）で生じる逆起電力を検出する機能を有する。制御部は、駆動部が逆起電力を検出したことに応じて、凹面鏡（３１）の移動を制御する際の基準位置を定める。

Description

表示装置
　本発明は、表示装置に関する。
　従来の表示装置として、例えば、特許文献１に開示されるヘッドアップディスプレイ装置がある。この装置は、車両のフロントガラスに表示器からの表示光を投射することで、表示光が表す像の虚像を表示する。この装置は、表示器からの表示光が凹面鏡で反射されてフロントガラスに向かうように構成されており、凹面鏡をステッピングモータで回転移動させることで虚像の表示位置が調整可能に構成されている。
　このように、ステッピングモータを用いる場合、装置の起動時などに、ステッピングモータを機械上の基準位置に復帰させる原点復帰運転を行った上で、原点を定める必要がある。特許文献１の装置では、機械スイッチ（リミットスイッチ）に凹面鏡を接触させることにより、凹面鏡の原点（基準位置）を定めている。
特開２０１３－１６４４８２号公報
　凹面鏡などの反射部の原点を定めるための機械スイッチを廃止できれば、システムを簡素化できる。また、表示装置が例えば車載された場合、使用温度範囲が広範になる（例えば－４０～＋８５℃）。このように広範な温度範囲でも検出精度の良い機械スイッチは高価になってしまうため、コストの増加に繋がっている。
　本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、機械スイッチを用いずに、ステッピングモータによって移動する反射部の原点（基準位置）を定めることができる表示装置を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明に係る表示装置は、
　表示器から出射された表示光を透光部材に投射することで、前記表示光が表す像の虚像を表示する表示装置であって、
　ステッピングモータと、
　前記表示器が出射した前記表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射部であって、前記ステッピングモータの動作に応じて移動する反射部と、
　前記反射部と共に移動する移動部と、
　前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動方式で駆動する駆動手段と、
　前記駆動手段を制御することで、前記反射部の移動を制御する制御手段と、
　前記移動部の移動範囲内に設けられたストッパー部と、を備え、
　前記駆動手段は、前記移動部が前記ストッパー部に当接した際に前記ステッピングモータで生じる逆起電力を検出する機能を有し、
　前記制御手段は、前記駆動手段が前記逆起電力を検出したことに応じて、前記反射部の移動を制御する際の基準位置を定める、
　ことを特徴とする。
　本発明によれば、機械スイッチを用いずに、ステッピングモータによって移動する反射部の原点（基準位置）を定めることができる。
本発明の一実施形態に係る表示装置の車両への搭載態様を示す図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態に係る回転駆動機構を主に示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る表示装置の電気的構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ステッピングモータのＡ相とＢ相に流れる電流波形を示した図である。（ｂ）は、（ａ）に示す電流波形の一部を拡大したものであり、ステッピングモータ動作時と停止時における波形の違いを示した図である。 本発明の一実施形態に係る制御部が実行する原点復帰処理のフローチャートである。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例１に係るストッパー部を説明するための図である。 変形例２に係る移動部とストッパー部とを説明するための図である。
　本発明の一実施形態に係る表示装置を、図面を参照して説明する。
　本実施形態に係る表示装置１は、図１に示すように、車両２に搭載されるものである。表示装置１は、車両２のフロントガラス３（ウインドシールド）に画像を表す表示光Ｌを投射することで、画像の虚像Ｖをフロントガラス３の前方に表示するヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）として構成されている。これにより、主に車両２の運転者であるユーザ４は、風景と重ねて虚像Ｖを視認することができる。表示装置１は、例えば、車両２のインスツルメントパネル内に配置されている。
　表示装置１は、図２に示すように、表示器１０と、第１反射器２０と、第２反射器３０と、回転駆動機構４０と、筐体５０と、を備える。
　表示器１０は、表示光Ｌを出射するものであり、光源１１と、液晶パネル１２と、を有する。
　光源１１は、液晶パネル１２を背面から照明する。光源１１は、各種配線が形成された回路基板１１ａ（プリント回路板）に実装されたＬＥＤ（Light Emitting Diode）からなる。光源１１は、回路基板１１ａを介して、後述する制御部１００と接続されている。
　液晶パネル１２は、例えば、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶パネルからなる。液晶パネル１２は、後述する制御部１００及びＧＤＣ（Graphics Display Controller）９０の制御の下、複数の各画素を透過／不透過状態に切り替える。液晶パネル１２は、透過状態の画素で光源１１からの光を透過させることにより、所定の画像を表示する。これにより、液晶パネル１２から画像を表す光（表示光Ｌ）が出射される。液晶パネル１２は、例えば、車両２の運行速度（車速）やエンジン回転数などの車両に関する情報（以下、車両情報）をユーザ４に報知するための画像を表示する。
　第１反射器２０は、表示器１０からの表示光Ｌを第２反射器３０へと反射させるものである。第１反射器２０は、コールドミラー２１と、コールドミラー２１を保持する保持部材２２と、を有する。
　コールドミラー２１は、基板２１ａと、基板２１ａの片面（第２反射器３０に向かう面）に形成された反射層２１ｂと、から構成されている。基板２１ａは、ガラスや樹脂などにより略矩形に形成されている。反射層２１ｂは、膜厚が異なる多層の干渉膜からなり、例えば、アルミニウム等の金属を基板２１ａに蒸着させることで形成されている。コールドミラー２１は、例えば、表示器１０の発光波長域を含む可視波長域（４５０ｎｍ～７５０ｎｍ）の光を、高い反射率（例えば８０％以上）で反射層２１ｂにより反射するように構成されている。また、コールドミラー２１は、可視波長域以外の光を低い反射率で反射するように構成されている。具体的には、コールドミラー２１は、可視波長域以外の光のうち、特に赤外波長域の光（赤外線あるいは太陽光の熱線）を低い反射率（例えば１５％以下）で反射層２１ｂにより反射するように構成されている。なお、反射層２１ｂで反射されない光は、コールドミラー２１を透過するように構成されている。
　保持部材２２は、例えば黒色の合成樹脂材からなり、筐体５０に固定されている。
　第２反射器３０は、第１反射器２０からの表示光Ｌをフロントガラス３へと反射させるものである。第２反射器３０は、凹面鏡３１と、凹面鏡３１を保持する保持部材３２と、を有する。
　凹面鏡３１は、凹面を有する基板３１ａと、基板３１ａの凹面に形成された反射層３１ｂと、から構成されている。基板３１ａは、例えばポリカーボネートなどの樹脂から形成されている。反射層３１ｂは、例えば、アルミニウム等の金属を基板３１ａに蒸着させることで形成されている。凹面鏡３１は、表示器１０から出射されて第１反射器２０で反射した表示光Ｌを拡大しつつ、フロントガラス３へと反射させる。これにより、視認される虚像Ｖは、表示器１０に表示されている画像が拡大された大きさになる。
　保持部材３２は、合成樹脂（例えば、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂）からなり、凹面鏡３１を保持する。凹面鏡３１は、例えば、両面粘着テープにより保持部材３２に接着されていることで、保持部材３２に保持されている。保持部材３２は、筐体５０に設けられた軸受部（図示せず）に軸支される軸Ａ１を有する。保持部材３２とこれに保持された凹面鏡３１は、軸Ａ１周りに、筐体５０に対して回転可能に構成されている。軸Ａ１は、図２の紙面法線方向に延びている。
　また、保持部材３２は、図３に示すように、凹面鏡３１の一端からはみ出すと共に、凹面鏡３１の凹面が向く方向に突出して形成されたレバー部３３を有している。レバー部３３の先端部には、後述のギア機構４２と噛み合うギア部３４が形成されている。
　回転駆動機構４０は、第２反射器３０を回転駆動するものであり、ステッピングモータ４１と、ギア機構４２と、収容体４３と、ストッパー部４４と、を有する。
　ステッピングモータ４１は、後述する駆動部１１０によってマイクロステップ駆動方式で駆動される。ステッピングモータ４１は、例えば、ＰＭ型（Permanent Magnet type）ステッピングモータとして構成されている。
　ステッピングモータ４１は、図４に示すように、回転子４１０と、固定子（図示せず）に巻き回された励磁コイル４１１ａ，４１１ｂとを備える。
　回転子４１０は、円周方向にＮ極及びＳ極に着磁された永久磁石を有する。ステッピングモータ４１の回転軸４１ａは、回転子４１０の回転に伴って回転する。固定子は、回転子４１０と対向する内周面に等間隔に位置する複数の鉄歯を有する。励磁コイル４１１ａと励磁コイル４１１ｂとは、９０°の位相差を有し、固定子の鉄歯に巻かれている。
　ステッピングモータ４１の励磁コイル４１１ａ，４１１ｂは、後述の駆動部１１０によって電流が流されることで励磁され、Ｎ極及びＳ極のいずれにも変化する。一方、励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに電流が流れず無励磁の場合、保持トルクが発生する。この場合、回転子４１０のＮ極及びＳ極は、直近の鉄歯に引き寄せられ、鉄歯と対向した状態で安定する。つまり、回転子４１０のＮ極とＳ極が固定子の鉄歯と対向した状態が、回転子の安定位置（以下、安定点と呼ぶ）となる。
　ギア機構４２は、複数の歯車から構成され、ステッピングモータ４１の回転動力を第２反射器３０に伝達する。具体的には、ギア機構４２は、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａに取り付けられたモータ歯車（図示せず）と、モータ歯車と噛み合うウォーム歯車４２ａと、ウォーム歯車４２ａと噛み合うハスバ歯車４２ｂと、ハスバ歯車４２ｂと一体で構成された平歯車４２ｃと、から構成されている。平歯車４２ｃは、保持部材３２のレバー部３３に形成されたギア部３４と噛み合っている。各歯車は、収容体４３に設けられた軸に取り付けられ、各々、所定の軸周りに回転可能となっている。特に、ハスバ歯車４２ｂと平歯車４２ｃは、収容体４３に設けられた軸Ａ２周りに回転可能となっている。
　以上のように構成されたギア機構４２により、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａの動力が、モータ歯車、ウォーム歯車４２ａ、ハスバ歯車４２ｂと伝達され、平歯車４２ｃを軸Ａ２周りに回転させる。そして、ギア部３４が平歯車４２ｃと噛み合っていることにより、平歯車４２ｃの回転運動に応じてレバー部３３の位置が移動し、これに伴って保持部材３２が軸Ａ１周りに回転する。つまり、凹面鏡３１を含む第２反射器３０が軸Ａ１周りに回転する。
　このような構成により、回転駆動機構４０は、第２反射器３０を回転駆動する。回転駆動機構４０は、後述の制御部１００の制御の下で、回転軸Ａ１周りに所定の回転角度だけ、第２反射器３０を回転させる。
　収容体４３は、樹脂から形成され、ステッピングモータ４１及びギア機構４２を収容する。収容体４３は、第２反射器３０の軸Ａ１が延びる方向に向く平面部４３ａを有している。
　ストッパー部４４は、収容体４３の平面部４３ａから軸Ａ１が延びる方向であって、第２反射器３０側に向かって突出する板状の部分である。つまり、ストッパー部４４は、収容体４３と一体に形成されている。ストッパー部４４は、第２反射器３０が図３における左回りに回転し続けると、レバー部３３と接触するように設けられている。このようにして、ストッパー部４４は、第２反射器３０の回転移動の範囲を規制している。
　本実施形態では、第２反射器３０のレバー部３３をストッパー部４４に接触させることで、後に述べるように制御部１００が第２反射器３０の原点を定める。つまり、ストッパー部４４は、第２反射器３０の原点を定めるために設けられている。
　なお、本実施形態の表示装置１では、以上に説明したように凹面鏡３１から離れるように設けられたレバー部３３を、ストッパー部４４に接触させるようにしたから、両者の衝突によって生じるおそれのある凹面鏡３１の歪みを抑制することができる。
　また、本実施形態の回転駆動機構４０は、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａがＣＣＷ（Counter ClockWise）で回転すると、レバー部３３がストッパー部４４から離れる方向に回転するように構成されている。逆に、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａがＣＷ（ClockWise）で回転した場合は、レバー部３３がストッパー部４４に近づくことになる。
　図２に戻って、筐体５０は、表示器１０、第１反射器２０、第２反射器３０、及び回転駆動機構４０の各部を、上述した機能を実現する適宜の位置に収容する。
　筐体５０は、合成樹脂や金属により遮光性を有して箱状に形成されている。筐体５０には、表示光Ｌの光路を確保する開口部５０ａが設けられている。筐体５０には、開口部５０ａを塞ぐように、透光性カバー５１が取り付けられている。透光性カバー５１は、アクリル等の透光性樹脂から形成されている。第２反射器３０で反射した表示光Ｌは、透光性カバー５１を透過して、フロントガラス３へと向かう。
　ここで、表示装置１が虚像Ｖを表示する機構を簡潔に述べれば、次の（１）、（２）のようになる。
（１）表示器１０が画像を表示することで表示光Ｌが出射される。表示器１０からの表示光Ｌは第１反射器２０、第２反射器３０の順で反射し、透光性カバー５１を透過して、フロントガラス３に向かう。このようにして、表示装置１は表示光Ｌをフロントガラス３に向けて出射する。
（２）表示装置１からの表示光Ｌがフロントガラス３で反射することで、ユーザ４から見てフロントガラス３の前方に虚像Ｖが表示される。
　次に、図４を参照して、表示装置１の電気的構成について説明する。
　表示装置１は、車両２のＥＣＵ（Electronic Control Unit）５及び操作部６と、ワイヤーハーネスによりコネクタＣを介して電気的に接続されている。
　表示装置１は、電源回路６０と、通信回路７０と、画像メモリ８０と、ＧＤＣ９０と、制御部１００と、駆動部１１０と、を備える。
　電源回路６０は、電源ＩＣ（Integrated Circuit）、トランジスタを用いたスイッチング回路等からなる。電源回路６０は、車両２のバッテリ（図示せず）とコネクタＣを介して接続され、バッテリ電圧を降圧し、各部に適宜の駆動電圧を印加する。
　通信回路７０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信に対応した回路であり、ＥＣＵ５、操作部６からコネクタＣを介して受信した信号を制御部１００に供給する。
　画像メモリ８０は、フラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等から構成され、画像データを記憶する。
　ＧＤＣ９０は、図示しないインターフェイス回路により制御部１００と接続され、制御部１００と双方向通信を行う。ＧＤＣ９０は、制御部１００と協働して表示器１０の動作を制御し、画像メモリ８０に記憶されている画像データに基づく画像を表示器１０に表示させる。
　制御部１００は、マイクロコンピュータ等のＩＣから構成され、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、制御メモリ１０２と、を備える。制御メモリ１０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成されている。ＣＰＵ１０１は、制御メモリ１０２内に予め記憶されたプログラムを読み出し、実行することで、表示装置１の各部の動作を制御する。例えば、ＣＰＵ１０１は、ＥＣＵ５から車両２のイグニッションがオンしたことを示す信号を取得すると、各部の制御を開始する。また、ＣＰＵ１０１は、ＥＣＵ５から伝送される車両２の各種情報を取得し、車両速度や燃費等を示す画像を、表示器１０に表示させる。
　また、ＣＰＵ１０１は、操作部６からの信号に応じて、駆動部１１０を介して、ステッピングモータ４１を駆動する。操作部６は、操作ボタン、操作キー、タッチパネル等から構成され、車両２内の所定位置に配設される。操作部６は、ユーザ４からのオン又はオフ操作に応答して、操作内容を示す信号（以下、操作信号）を制御部１００に供給する。オン操作を示す操作信号が制御部１００に供給されると、制御部１００は、ステッピングモータ４１を駆動させる駆動信号を駆動部１１０に出力する。これにより、ステッピングモータ４１の回転子４１０は、現在の安定点から隣接する次の安定点へと、次々に移動する。これにより、ステッピングモータ４１の回転動力がギア機構４２を介してレバー部３３に伝達され、第２反射器３０が回転する。第２反射器３０が回転すると、それに伴って表示光Ｌを反射する反射角度が変更される。すると、虚像Ｖの表示位置が、ユーザ４から見て上方向又は下方向に移動する。このようにして、虚像Ｖの表示位置の調整が可能となっている。一方、オフ操作を示す操作信号が制御部１００に供給されると、制御部１００は、直近の安定点へと回転子４１０を停止させる。これにより、表示位置の調整操作は終了となる。
　制御メモリ１０２のＲＯＭには、正弦波をステップ毎に量子化した波形データが予め格納されている。ＣＰＵ１０１は、操作部６から操作信号を取得したこと等に応じて、ステッピングモータ４１を駆動する際、ＲＯＭ内の波形データを、各励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに対応するように位相を９０°ずらした二つの位置から読み出し、各駆動波形を示す駆動信号を駆動部１１０に供給する。また、ＲＯＭには、後述する原点復帰処理の動作プログラムが記憶されていると共に、駆動部１１０が逆起信号を送出する際の閾値となる「所定値」や、何回逆起信号を受け取った場合に、ステッピングモータ４１が停止状態にあると判別するかの閾値となる「所定回数」を示すデータが予め記憶されている。なお、制御部１００は、駆動部１１０からの逆起信号の取得回数をカウントするカウンタを備えている。
　駆動部１１０は、制御部１００の制御の下、ステッピングモータ４１をマイクロステップ駆動方式で駆動する駆動回路から構成されている。駆動部１１０は、図４に示すように、励磁コイル４１１ａ（Ａ相），４１１ｂ（Ｂ相）の各々に接続されたトランジスタブリッジ（図示せず）を有し、励磁コイル４１１に流れる励磁電流の向きと大きさを調整可能に構成されている。駆動部１１０は、制御部１００から供給された駆動信号に応じて、ステッピングモータ４１の励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに流す電流を制御する。
　マイクロステップ駆動方式では、ステッピングモータ４１のステップ角を所定の分割数（ステップ数）で分割した角度でステッピングモータ４１を駆動する。ステップ角は、固定子の鉄歯数から定まる（例えば、９０°）。つまり、ステップ角は、ステッピングモータ４１の構造から定まる。ステップ数を大きくすればするほど、ステッピングモータ４１の回転子４１０を滑らかに回転させることができる。
　駆動部１１０は、制御部１００から供給された駆動信号に応じて、励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに励磁電流Ｉａ，Ｉｂを流す。励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに流れる励磁電流Ｉａ，Ｉｂの波形は、図５（ａ）に示すようになる。これにより、制御部１００から駆動信号が供給されている間は、ステッピングモータ４１の回転子４１０は、現在の安定点から隣接する安定点へと、次々に移動する。
　駆動部１１０は、上述のようにステッピングモータ４１を駆動する機能と共に、ステッピングモータ４１で生じる逆起電力を検出する機能を有するドライバＩＣから構成されている。
　ところで、マイクロステップ駆動では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動により正弦波状の電流波形を得ているため、図５（ｂ）に示すように、図５（ａ）の励磁電流波形の一部を拡大すると、１ステップに対応する波形が、櫛歯状になっている（複数のＰＷＭ信号から構成されている）。ステッピングモータ４１が停止すると、励磁コイル４１１ａ，４１１ｂのインダクタンスによりステッピングモータ４１に逆起電力が発生するが、これに起因して、励磁コイル４１１ａ，４１１ｂに流れる電流の波形の１ステップに対応する櫛歯の数（ＰＷＭ信号の数）が、ステッピングモータ４１の回転子４１０が回転している時よりも増える現象が生じる。図５（ｂ）では、ステッピングモータ４１の動作状態の電流波形を実線“Ｎｏｒｍ”で、停止状態の電流波形を破線“Ｓｔａｌｌ”で示している。
　本実施形態における駆動部１１０は、この現象を利用して、逆起電力を検出する。
　具体的には、制御部１００が駆動部１１０を介してステッピングモータ４１を駆動することで、レバー部３３をストッパー部４４に当てるように移動させる。この移動過程において、駆動部１１０は、第１のタイミングで取得したステッピングモータ４１の出力値（ＰＷＭ信号の数）と、第２のタイミングで取得したステッピングモータ４１の出力値（ＰＷＭ信号の数）との差が、制御部１００により設定された所定値以上になった場合に、逆起電力を検出したことを示す逆起信号を制御部１００に供給する。
　例えば、駆動部１１０は、駆動波形の第１象限期間（第１のタイミングの一例）におけるＰＷＭ信号の総数と、第３象限期間（第２のタイミングの一例）におけるＰＷＭ信号の総数とを比較し、両者の差が所定値以上になった場合に、逆起信号を制御部１００に供給する。この所定値としては、ステッピングモータ４１は停止していないが、ギア機構４２における噛み合いが良好でない場合などに、駆動部１１０が逆起電力を誤検出しないようにする適宜の値が設定されている。なお、駆動部１１０は、Ａ相における駆動電流から逆起電力を検出してもよいし、Ｂ相における駆動電流から逆起電力を検出してもよい。また、Ａ相及びＢ相の両方から逆起電力を検出してもよい。
　以上の構成からなる表示装置１は、表示器１０を駆動したり、操作部６になされた操作に応じて、虚像Ｖの表示位置を調整（第２反射器３０の回転位置調整）したりする通常の動作が可能であるが、以下では、本実施形態に特有の原点復帰処理について説明する。
　第２反射器３０の回転位置制御を行うためには、表示装置１の起動時などに、ステッピングモータ４１を機械上の基準位置に復帰させる原点復帰運転を行った上で、原点を定める必要がある。本実施形態では、制御部１００（ＣＰＵ１０１）が原点復帰処理を実行することにより、前述した特許文献１の装置のように、機械スイッチに頼ることなく、原点を定めることができる。
（原点復帰処理）
　制御部１００は、例えば表示装置１の電源投入を条件に、図６のフローチャートに示す原点復帰処理を開始する。
　制御部１００は、ＥＣＵ５から車両２のイグニッションがオンされたことを示す信号を取得すると（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、原点設定の開始トリガとなる所定回数を設定する（ステップＳ２）。この所定回数は、駆動部１１０から何回、逆起信号を取得したら後述の原点設定処理を行うかの閾値となる。このように制御部１００側にも閾値を設けることで、制御部１００がステッピングモータ４１の停止を誤検出することを良好に防止できる。なお、制御部１００は、イグニッション・オンを示す信号を取得するまで待機する（ステップＳ１；Ｎｏ）。
　続いて、制御部１００は、駆動部１１０に対して、駆動部１１０がステッピングモータ４１の逆起電力を検出したと判断する際の閾値となる所定値を設定する（ステップＳ３）。
　続いて、制御部１００は、駆動信号を駆動部１１０に供給し、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａを予め定められた角度分、ＣＣＷで回転させる（ステップＳ４）。これにより、第２反射器３０のレバー部３３がストッパー部４４から離れる方向に移動する。なお、この処理における回転角は、原点を精度良く設定するのに十分な量（例えば、電気角で３６０°以上）として定められている。
　続いて、制御部１００は、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａを１ステップ分、ＣＷに回転させることで（ステップＳ５）、所定量だけレバー部３３をストッパー部４４に近づける。その後、制御部１００は、予め設定されたフラグを検出したか否かを判別する（ステップＳ６）。フラグは複数設定されており、そのうち１つでもフラグを検出した場合（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、制御部１００は、検出したフラグが逆起フラグであるか否かを判別する（ステップＳ７）。逆起フラグは、駆動部１１０から逆起信号を取得すると成立するように予め設定されている。
　フラグが検出できない場合（ステップＳ６；Ｎｏ）や、検出したフラグが逆起フラグでなかった場合（ステップＳ７；Ｎｏ）、制御部１００は、処理をステップＳ５に戻す。
　一方、逆起フラグを検出した場合（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、制御部１００は、カウンタにより駆動部１１０から逆起信号を何回取得したかを示す計数値をインクリメントする（ステップＳ８）。続いて、制御部１００は、カウンタの計数値がステップＳ２で設定した所定回数以上であるか否かを判別する（ステップＳ９）。計数値が所定回数未満であれば（ステップＳ９；Ｎｏ）、所定回数に達するまで、ステップＳ５～ステップＳ８までの処理が繰り返し実行される。
　このようにステップＳ５～ステップＳ８までの処理を繰り返す過程で、レバー部３３はストッパー部４４に接触する。レバー部３３がストッパー部４４に接触する前後では、ステッピングモータ４１の出力値（ＰＷＭ信号の数）が図５（ｂ）に示したように異なる。よって、この過程で、駆動部１１０から逆起信号が制御部１００に供給され、制御部１００は、逆起信号を取得する毎に、計数値をインクリメントする（ステップＳ８）ことになる。
　計数値が所定回数以上の場合（ステップＳ９；Ｙｅｓ）、制御部１００は、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａ（回転子４１０）をＣＣＷで回転させて直近の安定点まで戻す（ステップＳ１０）。つまり、レバー部３３がストッパー部４４に接触したと想定される位置から、回転子４１０を直近の安定点に位置させる。これにより、ステッピングモータ４１は原点に復帰する。そして、制御部１００は、現在位置を制御メモリ１０２に記憶する原点設定処理を実行する（ステップＳ１１）。
　原点を設定した後、制御部１００は、ステッピングモータ４１の回転軸４１ａをＣＣＷで回転させて、デフォルトとして予め設定された位置、あるいはユーザ４の操作によって設定された位置まで第２反射器３０を移動させ（ステップＳ１２）、処理を終了する。
　この後、例えばイグニッションがオフにより、表示装置１がオフになるまで、ユーザ４による第２反射器３０の回転角度調整操作、つまり、虚像Ｖの表示位置の調整操作が可能となる。
　表示装置１は、上記の原点復帰処理を実行することで原点を定めることができるため、機械スイッチが不要である。したがって、機械スイッチぶんのコストを低減したり、システムを簡素化したりすることが可能である。
　以上では、ストッパー部４４が樹脂からなる収容体４３に設けられ、第２反射器３０と共に回転移動し、ストッパー部４４と接触する移動部がレバー部３３である例を示したが、これらについて、種々の変形が可能である。以下では、変形の一例を説明する。なお、理解を容易にするため、上記実施形態と同様の機能を有する各部材については上記実施形態と同一の符号を付し、異なる点を中心に説明する。
（変形例１）
　図７（ａ）（ｂ）に示す、変形例１のストッパー部２４４は、収容体４３に設けられずに、金属からなる筐体５０に設けられている。具体的には、ストッパー部２４４は、箱状の筐体５０の底部５０ｂから上方に突出するように設けられている。また、ストッパー部２４４は筐体５０と一体に形成されている。このストッパー部２４４もレバー部３３の回転移動範囲内に設けられており、制御部１００がステッピングモータ４１の回転軸４１ａをＣＷで回転させていくと、レバー部３３がストッパー部２４４に当接するようになっている。このように表示装置を構成して、原点復帰処理を行ってもよい。
　このようにすることで、レバー部３３と接触するストッパー部２４４を、強固に、熱変形などに強く構成することができるため、原点の検出精度の向上が期待できる。
（変形例２）
　変形例２においては、図８に示すように、ストッパー部３４４と所定の位置で接触する突出部３３３が第２反射器３０の回転軸Ａ１に設けられている。具体的には、突出部３３３は、金属などからなる回転軸Ａ１の外径方向に突出して設けられている。ストッパー部３４４は、筐体５０に形成された（もしくは、筐体５０に対して不動な所定部材に形成された）回転軸Ａ１を支持する軸受け５０ｃに切り欠き状に形成されている。このように表示装置を構成して、原点復帰処理を行ってもよい。
　このように構成することで、ギア機構４２などの動力伝達部材を介さない箇所において、ストッパー部３４４と突出部３３３を当接させることができるため、応力歪みによる凹面鏡３１の予期しない移動を抑制することができる。
　なお、本発明は、上記の実施形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、構成を変更することが可能である（構成要素の削除も含む）。以下に変形の一例を示す。
　以上では、原点復帰処理において、制御部１００がイグニッションがオンされたことを示す信号を取得したことを契機に、ステップＳ２に処理を進める例を示したが、契機はこれに限られない。例えば、ユーザ４が表示装置１の起動操作を行ったことを契機に原点復帰処理が進むようにしてもよい。
　また、以上では、駆動部１１０が駆動波形の第１象限期間（第１のタイミングの一例）におけるＰＷＭ信号の総数と、第３象限期間（第２のタイミングの一例）におけるＰＷＭ信号の総数とを比較する例を示したが、これに限られない。例えば、駆動波形において電気角で４５°分の期間同士を比較するなど、様々な変形が可能である。
　以上では、ドライバＩＣがステッピングモータ４１の逆起電力を検出する機能も有する例を示したが、逆起電力を検出する回路をドライバＩＣと別に設けても良い。
　以上では、ステッピングモータ４１がＰＭ型の例を挙げたがこれに限られない。ステッピングモータ４１は、ＨＢ型（HyBrid type）ステッピングモータ、リニアステッピングモータ等であってもよい。また、ステッピングモータ４１は２相型のステッピングモータに限定されず、３相以上のものであってもよい。
　以上では、ステッピングモータ４１の動力により移動する反射部の一例を凹面鏡３１としたが、これに限られない。ステッピングモータ４１の動力により移動する反射部は平面鏡であってもよい。
　また、以上では、反射部の一例である凹面鏡３１を回転軸Ａ１回りに回転移動させる例を示したが、これに限られない。ステッピングモータ４１の回転駆動に基づいて、反射部をスライド移動（平行移動も含む）させる構成であってもよい。つまり、反射部は、ステッピングモータ４１の回転子４１０の回転に応じて移動する構成であればよく、回動移動しても、スライド移動してもよい。
　また、表示装置１は、虚像Ｖをユーザ４から見て左右方向に調整可能に構成されていてもよいし、上下方向、左右方向ともに調整可能に構成されていてもよい。
　また、以上の説明では、表示光Ｌを車両２のフロントガラス３で反射させることで、表示画像をユーザ４に視認させる例を示したが、これに限られない。表示装置が専用のコンバイナを備え、コンバイナで表示光Ｌを反射させることで表示画像を視認させてもよい。この場合、コンバイナがステッピングモータ４１の動作に伴って回転することでコンバイナでの表示光Ｌの反射角度が変更され、表示位置を調整可能な構成とすることもできる。つまり、透光部材の一例であると共に、反射部の一例としても機能するコンバイナを表示装置に用いることも可能である。
　また、表示器１０は、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の他の公知のディスプレイから構成されてもよい。
　また、以上の実施形態では、表示装置１が搭載される乗り物の一例を車両としたが、これに限られない。表示装置１は、オートバイ等の他の車両、建設機械、農耕機械、船舶、航空機等に搭載されるものであってもよい。
　本発明は、車載用の表示装置として好適であり、また、他の移動体に搭載され、表示位置を調整可能な可動部を有する表示装置にも適用できる。
１　表示装置
２　車両
３　フロントガラス（透光部材の一例）
４　ユーザ
５　ＥＣＵ
６　操作部
１０　表示器
２０　第１反射器
２１　コールドミラー
３０　第２反射器
３１　凹面鏡（反射部の一例）
３２　保持部材
３３　レバー部（移動部の一例）
３３３　突出部（移動部の一例）
３４　ギア部
４０　回転駆動機構
４１　ステッピングモータ
４１０　回転子
４１１ａ，４１１ｂ　励磁コイル
４２　ギア機構
４３　収容体
４４，２４４，３４４　ストッパー部
５０　筐体
１００　制御部（制御手段の一例）
１０１　ＣＰＵ
１０２　制御メモリ
１１０　駆動部（駆動手段の一例）
Ｌ　表示光
Ｖ　虚像

Claims (7)

  1. 　表示器から出射された表示光を透光部材に投射することで、前記表示光が表す像の虚像を表示する表示装置であって、
    　ステッピングモータと、
    　前記表示器が出射した前記表示光を前記透光部材に向けて反射させる反射部であって、前記ステッピングモータの動作に応じて移動する反射部と、
    　前記反射部と共に移動する移動部と、
    　前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動方式で駆動する駆動手段と、
    　前記駆動手段を制御することで、前記反射部の移動を制御する制御手段と、
    　前記移動部の移動範囲内に設けられたストッパー部と、を備え、
    　前記駆動手段は、前記移動部が前記ストッパー部に当接した際に前記ステッピングモータで生じる逆起電力を検出する機能を有し、
    　前記制御手段は、前記駆動手段が前記逆起電力を検出したことに応じて、前記反射部の移動を制御する際の基準位置を定める、
    　ことを特徴とする表示装置。
  2. 　前記駆動手段は、前記逆起電力を検出すると、検出したことを示す逆起信号を前記制御手段に供給し、
    　前記制御手段は、前記逆起信号を所定回数取得した場合に、前記基準位置を定める、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
  3. 　前記駆動手段は、
    　前記制御手段が前記移動部を移動させてから、第１のタイミングで取得した前記ステッピングモータの出力値と第２のタイミングで取得した前記ステッピングモータの出力値との差が所定値以上になった場合に、前記逆起電力を検出する、
    　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
  4. 　前記制御手段は、
    　前記移動部を前記ストッパー部から離れる方向に移動させた後に、前記ストッパー部に近づける方向に移動させ、前記基準位置を定める、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の表示装置。
  5. 　前記表示器と前記反射部と前記移動部とを収容する筐体を備え、
    　前記反射部は、所定の軸周りに回転移動可能に構成され、
    　前記移動部は、前記反射部から前記軸の外周方向に突出して形成され、
    　前記ストッパー部は、前記筐体に対して不動に設けられ、樹脂から形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
  6. 　前記表示器と前記反射部と前記移動部とを収容する金属製の筐体を備え、
    　前記ストッパー部は、前記筐体と一体に形成されている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
  7. 　前記表示器と前記反射部と前記移動部とを収容する筐体を備え、
    　前記反射部は、所定の軸周りに回転移動可能に構成され、
    　前記移動部は、前記軸に設けられると共に、前記軸の外周方向に突出して形成され、
    　前記ストッパー部は、前記軸を支持し、前記筐体に対して不動である軸受け部に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の表示装置。
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