WO2016027418A1 - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

　車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、反射部（１３２）は、１回転未満となる回転可能範囲で回転可能となっており、回転可能範囲の終点位置は、ストッパ機構によって反射部（１３２）が強制的に停止される停止位置となっており、制御装置（１５０）は、反射部（１３２）を所定の回転位置から停止位置に強制停止させる際に、一旦、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータ（１３３）を回転させ、その後に、停止位置に向かう方向に回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータ（１３３）に与える停止制御を実行する。

Description

車両用ヘッドアップディスプレイ装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１４年８月２１日に出願された日本出願番号２０１４－１６８８００号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、車両のウインドシールドの投射エリアに、表示器に表示された画像を反射部によって反射させて、投射エリアに投射される画像の虚像と、車両のアイポイントからウインドシールドを通して視認される車両の前景とを重畳視認させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置に関するものである。

　従来のヘッドアップディスプレイ装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１のヘッドアップディスプレイ装置は、表示器から出射される表示光を投影部材（ウインドシールド）に反射させる反射部（反射鏡）と、反射部を回転させるステップモータと、ステップモータの発生トルクを増幅して反射部に伝達する減速ギア機構と、ステップモータの回転位置を制御する制御装置（表示制御回路）とを備えており、表示光による表示情報の虚像を運転者の視野前方に表示させる。

　特許文献１では、反射部は１回転未満となる回転可能範囲（調整範囲）内で回転可能となっており、この回転可能範囲の終点位置が、減速ギア機構に設けられたストップギアによって強制停止される停止位置となっている。

特開２０１１－２０９６１７号公報

　ここで、上記のようなヘッドアップディスプレイ装置においては、スペース上の制約から、ステップモータの回転位置を検出する位置検出素子（例えば、エンコーダ、リミットスイッチ等）を搭載することができない場合がある。よって、ステップモータの回転位置を制御するにあたって、停止位置を用いてステップモータを停止させて、この停止位置を基準位置として位置制御することが求められる。例えば、イグニッションスイッチオフのときに、ステップモータ（反射部）を所定の回転位置から、一旦、停止位置に回転させ、停止させることで基準位置を形成し、更に、次のイグニッションスイッチオンのときに、基準位置を基にして、前回のイグニッションスイッチオンのときの表示回転位置に戻すといった制御が想定される。

　しかしながら、イグニッションスイッチをオフした後、再びイグニッションスイッチをオンするまでの間に、例えば、振動、衝撃等による外部荷重によって、ステップモータに脱調が発生すると、所定の回転位置におけるずれが発生する可能性がある。そのため、確実にステップモータ（反射部）の回転位置を基準位置に合わすためには、最大回転量となる回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータに与えることが必要となる。

　この場合、ステップモータは、停止位置においてストップギアによって回転が停止されても、回転指令中における残りの指令分によって回転し続けようとして、回転停止状態にもかかわらずストップギアに高いトルクを与えることになる。これにより、必要以上にストップギアの耐久性を低下させてしまう。また、回転停止状態で高いトルクが与えられることにより、ストップギアにおいて、ギア歯の当たりと戻りとが繰り返され、その際に打音が発生し運転者に不快感を与えてしまう。

　本開示の目的は、上記の点に鑑み、反射部を停止位置に移動させる際に、ストッパ機構に与えるトルクを低減して基準位置を正確に出すと共に、ストッパ機構による停止時の音の発生を低下することのできる車両用ヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。

　本開示の第一の態様において、車両用ヘッドアップディスプレイ装置は、車両に搭載され、表示情報を表す表示光を出射する表示器と、表示器から出射される表示光を投影部材へ反射させる反射部と、反射部に接続されて、反射部を回転方向に回転させるステップモータと、ステップモータの作動を制御することで反射部の回転方向における回転位置を制御する制御装置と、を備え、表示情報の虚像を運転者の視野前方に表示させる。反射部は、１回転未満となる回転可能範囲で回転可能となっており、回転可能範囲の終点位置は、ストッパ機構によって反射部が強制的に停止される停止位置となっており、制御装置は、反射部を所定の回転位置から停止位置に強制停止させる際に、一旦、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータを回転させ、その後に、停止位置に向かう方向に回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータに与える停止制御を実行する。

　この開示によれば、反射部とステップモータは、一対一の関係で回転する。そして、制御装置は、停止制御を実行するにあたって、反射部を所定の回転位置から停止位置に強制停止させる際に、一旦、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータを回転させるので、反射部の回転位置は、停止位置から一旦、離れた位置に移動される形となる。

　そして、制御装置は、その後に、停止位置に向かう方向に回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータに与えるので、上記の離れた位置から停止位置まではステップモータは回転され、ストッパ機構によって、ステップモータは、停止位置で強制的に停止されることになる。

　更にその後は、ステップモータは、停止位置で強制停止されたままの状態で、残りの回転指令に相当する分だけ回転しようとするので、ストッパ機構には残りの回転分に相当するトルクが付加されることになる。

　ここで、所定の回転位置から単純に停止位置に向けて、反射部を停止させようとすると、ステップモータは、所定の回転位置から停止位置までは回転されるものの、停止位置で強制停止されると、その後は、ストッパ機構には、回転可能範囲の大部分の回転分に相当するトルクが付加されることになる。

　このように、本開示では、まず、ステップモータは、回転可能範囲分に相当する回転指令を受けて停止位置に停止されることになるので、ステップモータに脱調が生じていても、停止位置においてステップモータの基準位置を合致させることができ、この基準位置を基に、次の制御を行うことが可能となる。

　更に、停止制御を実行する際に、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータを回転させることで、停止位置に回転される際の回転可能範囲に相当する回転分のうち、実質的に回転される分を増加させると共に、強制停止された後にストッパ機構に対してトルクが付加される分を減らすことが可能となる。よって、強制停止されているときのストッパ機構に与えられるトルクを低減することができる。また、ストッパ機構による停止時の音の発生を低下することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置の全体構成を示す概略構成図であり、 図２は、反射装置を示す斜視図であり、 図３は、ステップモータを示す斜視図であり、 図４は、ステップモータ内の構造を示す断面図であり、 図５は、ギアにおいてストッパ機構を形成する非ギア部を示す図４のＶ方向からの矢視図であり、 図６は、ステップモータおよびミラー部の回転方向における動き、および位置を示す説明図である。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士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実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　第１実施形態における車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００を図１～図６に基づいて説明する。図１に示すように、車両用ヘッドアップディスプレイ（Ｈｅａｄ－Ｕｐ　Ｄｉｓｐｌａｙ）装置１００は、車両としての自動車に搭載されたものであり、液晶ディスプレイ１２０から出射される表示情報を表す表示光を車両のウインドシールド２０の投射位置２０ａに入射させる。そして、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００は、運転者と投射位置２０ａとを結ぶ線の車両前方延長線上に、表示情報の表示像３０を結像させて、表示像３０を虚像として運転者に視認させる。

　この車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００によって、運転者は、表示像３０と、車両の前景とを重畳して視認することができる。以下、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００をＨＵＤ装置１００と呼ぶことにする。

　尚、ウインドシールド２０は、投影部材に対応するものである。ウインドシールド２０は、車両のフロント側のウインドシールドであり、例えば２枚のガラスとその中間に設けられる中間膜とから形成された合わせガラスが使用されている。ウインドシールド２０は、車両上方から見た場合の左右方向、および車両側方から見た場合のウインドシールド２０のラインに沿う方向にわずかな曲率を有しており、凹面鏡と同一の効果により、表示像３０を拡大してより遠方に表示できる。

　ＨＵＤ装置１００は、図１に示すように、バックライト１１０、液晶ディスプレイ１２０、反射装置１３０、位置調整スイッチ１４０、および制御装置１５０等を備えている。

　ＨＵＤ装置１００の主たる構成要素となるバックライト１１０、液晶ディスプレイ１２０、反射装置１３０、制御装置１５０は、ウインドシールド２０の下端面から車室内後方、更には下方に延出されるインストルメントパネル１０の内側に配設されている。また、位置調整スイッチ１４０は、運転者の操作し易い位置、例えば、インストルメントパネル１０の運転者に対向する面に設けられている。

　尚、インストルメントパネル１０の上面には、反射装置１３０からの表示光を通過させる開口部１０ａが設けられており、更に、この開口部１０ａには透光性を有する図示しない防塵カバーが設けられている。以下、ＨＵＤ装置１００の、各構成の詳細について説明する。

　バックライト１１０は、通電されることで液晶ディスプレイ１２０に対して光を出射する発光素子であり、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ＝ＬＥＤ）が使用されている。バックライト１１０は、液晶ディスプレイ１２０に対する光軸に沿うように光を出射する。

　液晶ディスプレイ１２０は、表示情報を表す表示光を出射する表示器であり、制御装置１５０の駆動回路によって駆動制御される。液晶ディスプレイ１２０は、例えば、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ＝ＴＦＴ）が用いられたＴＦＴ液晶パネル、デュアルスキャンタイプのディスプレイ（Ｄｕａｌ　Ｓｃａｎ　Ｓｕｐｅｒ　Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ＝Ｄ－ＳＴＮ）、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）セグメント液晶等が使用される。

　そして、液晶ディスプレイ１２０は、バックライト１１０から出射される光によって、表面に形成した表示情報を表示光として、バックライト１１０とは反対側となる反射装置１３０に向けて出射する。液晶ディスプレイ１２０の表示光を出射する面は、例えば、垂直方向を向いており、また表示光の光軸が車両の前後方向を向くように（出射方向が車両の前方側を向くように）配置されている。

　液晶ディスプレイ１２０によって形成される表示情報は、例えば、車両用ナビゲーションシステムにおける地図情報、地図上における自車の現在位置情報、あるいは目的地への案内情報等とすることができる。あるいは、表示情報としては、車両走行時における車両情報としての、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、およびバッテリ電圧等の情報としても良い。

　液晶ディスプレイ１２０は、上記のような複数種類の表示情報を１つずつ、あるいは、複数組み合わせて、液晶ディスプレイ１２０の表面に形成することができる。運転者は表示切替えスイッチにより、表示情報をいずれにするか、選択できる。

　反射装置１３０は、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を、インストルメントパネル１０の開口部１０ａを通して、ウインドシールド２０の投射位置２０ａに反射させる装置である。反射装置１３０は、図２に示すように、支持体１３１、ミラー部１３２、ステップモータ１３３、回転方向バネ１３５、および軸方向バネ１３６等を備えている。

　支持体１３１は、ミラー部１３２、およびステップモータ１３３を支持する横幅の広いＵ字状に形成された部材であり、細長の金属板材が長手方向の途中部位（２箇所）で折り曲げられて形成されている。支持体１３１は、Ｕ字状の底部となる底板部１３１ａ、およびＵ字状の両側部となる縦板部１３１ｂを備えている。それぞれの縦板部１３１ｂには、上端から下側の中間位置に向けて除肉された凹部１３１ｃが形成されている。支持体１３１は、Ｕ字状の幅方向（縦板部１３１ｂ同士を結ぶ方向）が車両の幅方向を向くように配置されている。

　ミラー部１３２は、反射部に対応するものであり、細長の四角形の金属製の枠体１３２ａ内に、凹面鏡が組み込まれて形成されている。ミラー部１３２は、液晶ディスプレイ１２０からの表示情報を拡大してウインドシールド２０へ反射させる。ミラー部１３２は、長手方向が車両の幅方向を向くようにして、支持体１３１の内側に配置されている。

　ミラー部１３２の長手方向の第１端には、ミラー部１３２の面上で長手方向に延びる仮想中心線Ｌに一致するように、ステップモータ１３３の出力軸１３３ｂが接続されている。また、ミラー部１３２の長手方向の第２端には、仮想中心線Ｌに沿うように、外方へ突出する軸部１３２ｂが一体的に設けられており、この軸部１３２ｂが凹部１３１ｃに挿入されることで、軸部１３２ｂ（ミラー部１３２）は、縦板部１３１ｂに回転可能に支持されている。

　ステップモータ１３３は、入力されるパルス電力に同期して動作する同期電動機であり、ミラー部１３２を回転方向に回転させる。図２、図３に示すように、ステップモータ１３３は、円筒状のモータハウジング１３３ａの軸方向の一端部となる端面１３３ｃから、出力軸１３３ｂが突出するように設けられている。また、端面１３３ｃに沿うように径方向外側に張り出す２つの取付け用ステー１３３ｄが設けられており、この取付け用ステー１３３ｄによって、ステップモータ１３３は、支持体１３１の縦板部１３１ｂに固定されている。

　出力軸１３３ｂは、凹部１３１ｃに挿入され、ミラー部１３２の長手方向の第１端に向けられている。そして、出力軸１３３ｂは、上記で説明したように、ミラー部１３２の長手方向の第１端に接続されている。よって、ステップモータ１３３の作動によって、ミラー部１３２は支持体１３１（縦板部１３１ｂ）に対して仮想中心線Ｌを中心にして回転可能となっている。ミラー部１３２の回転と、出力軸１３３ｂの回転は一対一で対応する。

　また、モータハウジング１３３ａの内部には、図４に示すように、モータの回転機構を構成するためのシャフト１３３ｅ、回転子１３３ｆ、およびステータ１３３ｉ等が設けられている。

　シャフト１３３ｅは、回転子１３３ｆを回転可能に指示する棒状部材であり、モータハウジング１３３ａの軸方向に沿うように配置されて、モータハウジング１３３ａの軸方向の両端部に固定されている。

　回転子１３３ｆは、軸部１３３ｇに永久磁石１３３ｈが固定されて形成されている。軸部１３３ｇは内部が中空となっており、この中空部に上記のシャフト１３３ｅが挿通されている。よって、回転子１３３ｆは、シャフト１３３ｅに対して回転可能となるように支持されている。

　ステータ１３３ｉは、例えば、回転子１３３ｆの外周側でモータハウジング１３３ａの内周面に設けられた２相のコイルから形成されており、ステップモータ１３３は、２相モータとなっている。２相のコイルは、それぞれが更に２つのコイル（合計４つのコイル）を備えている。ステップモータ１３３の回転子１３３ｆは、４つのコイルに対して順に通電して励磁させることで、正方向に回転するようになっており、逆に、４つのコイルに対して逆の順に通電して励磁させることで、逆方向に回転する。

　更に、モータハウジング１３３ａの内部には、回転子１３３ｆの回転数に対して、出力軸１３３ｂの回転を減速させて、出力軸１３３ｂの出力トルクを増大させる減速機構１３４が設けられている。減速機構１３４は、減速用の複数のギア１３４ａ～１３４ｈから形成されている。

　ギア１３４ａは、端面１３３ｃ側となる軸部１３３ｇの外周部に設けられた初段ギアとなっている。また、ギア１３４ｈは、出力軸１３３ｂのミラー部１３２とは反対側となる端部の外周部に設けられた最終段ギアとなっている。

　ギア１３４ｂとギア１３４ｃは、同軸上に配置されて一体的に形成された１組目のギアとなっている。ギア１３４ｂの歯数は、ギア１３４ａの歯数よりも多くなるように設定されており、ギア１３４ｃの歯数は、ギア１３４ｂの歯数よりも少なくなるように設定されている。

　同様に、ギア１３４ｄとギア１３４ｅは、同軸上に配置されて一体的に形成された２組目のギアとなっている。ギア１３４ｄの歯数は、ギア１３４ｃの歯数よりも多くなるように設定されており、ギア１３４ｅの歯数は、ギア１３４ｄの歯数よりも少なくなるように設定されている。

　同様に、ギア１３４ｆとギア１３４ｇは、同軸上に配置されて一体的に形成された３組目のギアとなっている。ギア１３４ｆの歯数は、ギア１３４ｅの歯数よりも多くなるように設定されており、ギア１３４ｇの歯数は、ギア１３４ｆの歯数よりも少なくなるように設定されている。

　ギア（初段ギア）１３４ａにはギア１３４ｂが歯合され、ギア１３４ｃにはギア１３４ｄが歯合され、ギア１３４ｅにはギア１３４ｆが歯合され、ギア１３４ｇにはギア（最終段ギア）１３４ｈが歯合されている。

　上記減速機構１３４には、ステップモータ１３３の出力軸１３３ｂの回転を強制的に停止させることで、ミラー部１３２の回転を停止させるストッパ機構１３４ｉが設けられている。

　ストッパ機構１３４ｉは、図５に示すように、例えば、複数のギア１３４ａ～１３４ｈのうち、ギア１３４ｂに設けられた非ギア部１３４ｂ２によって形成されている。非ギア部１３４ｂ２は、ギア１３４ｂの周方向に本来形成されるギア部（複数の歯）１３４ｂ１に対して、部分的に本来の歯が形成されない部分となっている。

　ステップモータ１３３においては、回転子１３３ｆの回転に伴って、ギア１３４ａからギア１３４ｂに回転が伝達されるが、ギア１３４ａの歯がギア１３４ｂの非ギア部１３４ｂ２に当たると、歯のかみ合わせが不能となり、回転子１３３ｆが停止されることになる。つまり、非ギア部１３４ｂ２によって出力軸１３３ｂの回転が強制的に停止される。

　出力軸１３３ｂの回転が停止される終点位置は、１回転の範囲内となっており、回転子１３３ｆの第１端への回転方向に対して非ギア部１３４ｂ２に当たる位置と、回転子１３３ｆの第２端への回転方向に対して非ギア部１３４ｂ２に当たる位置との２つの位置に対応する。終点位置は図６に示す停止位置に相当する。第１端の停止位置から第２端の停止位置までの間が出力軸１３３ｂの回転可能範囲（図６）となっている。回転可能範囲は、ここでは、減速機構１３４の各ギア１３４ａ～１３４ｈの歯数設定により、例えば、１５度程度となっている。

　ミラー部１３２の回転と、出力軸１３３ｂの回転は一対一で対応することから、ステップモータ１３３または出力軸１３３ｂが正方向に回転すると、ミラー部１３２は、図１、図２中において、正方向である時計方向に回転する。逆に、ステップモータ１３３または出力軸１３３ｂが逆方向に回転すると、ミラー部１３２は、図１、図２中において、逆方向である反時計方向に回転する。

　ミラー部１３２の回転可能となる範囲は、出力軸１３３ｂの回転可能範囲（図６）に等しい。よって、ミラー部１３２の回転可能範囲は、ここでは出力軸１３３ｂと同じく、１５度程度となっている。

　そして、表示像３０が視認可能となる範囲は、回転可能範囲内に形成される（定義される）ようになっており、この範囲が視認可能範囲となっている（図６）。視認可能範囲は、最上部位置と最下部位置との間の範囲である。逆に言うと、表示像３０は、ミラー部１３２の回転位置が視認可能範囲内であると、ウインドシールド２０越しに視認されるようになっており、ミラー部１３２の回転位置が視認可能範囲を超えると、表示像３０は、運転者には視認されない。

　視認可能範囲において、ミラー部１３２が時計方向に回転すると、ウインドシールド２０越しに視認される表示像３０は、ウインドシールド２０において上側に移動する。逆に、ミラー部１３２が反時計方向に回転するとウインドシールド２０越しに視認される表示像３０は、ウインドシールド２０において下側に移動する。

　また、視認可能範囲内には、運転者によって選択設定されるドライバー設定位置が定義されている。ドライバー設定位置は、視認可能範囲において、ドライバーが表示像３０の上下方向の位置を好みの位置に設定するためのミラー部１３２の回転位置であり、設定位置に対応する（図６）。

　また、視認可能範囲の外側、つまり視認可能範囲の境界位置から停止位置までの間には、表示像３０がドライバーに視認不能となってリセットされるリセットポジションが定義されている。リセットポジションは、イグニッションスイッチがオフされて、運転者が運転をしていないときのミラー部１３２の回転位置であり、太陽光がミラー部１３２に反射して、車両内部の様子がウインドシールド２０に写らないために設定される。リセットポジションは、所定の回転位置、あるいはリセット位置に対応する。

　次に、回転方向バネ１３５は、ミラー部１３２に対して回転方向の一端に付勢する弾性体である。回転方向バネ１３５は、例えば、支持体１３１とミラー部１３２との間に設けられたコイル状のバネであり、支持体１３１に対してミラー部１３２（出力軸１３３ｂ）に反時計方向の付勢力を与える。この付勢力によって、反射装置１３０におけるミラー部１３２の回転方向のガタが抑制される。

　また、軸方向バネ１３６は、ミラー部１３２に対して軸方向の一端に付勢する弾性体である。軸方向バネ１３６は、例えば、ステップモータ１３３とは反対側となる縦板部１３１ｂに設けられた板状のバネであり、ミラー部１３２に対して、モータエンド側（図２中の右側）に付勢力を与える。この付勢力によって、反射装置１３０におけるミラー部１３２の軸方向のガタが抑制される。

　位置調整スイッチ１４０は、運転者が入力操作することでウインドシールド２０における表示像３０の位置を、運転者の好みに応じて、上側、あるいは下側に調整するための要求信号を生成する入力部となっている。位置調整スイッチ１４０は、例えば運転者に対向する四角形のスイッチ面を有しており、このスイッチ面の上側を押込むことで、表示像３０の位置を上側に変更する要求信号が生成され、また、スイッチ面の下側を押込むことで、表示像３０の位置を下側に変更する要求信号が生成される。そして、生成された要求信号は、制御装置１５０に出力される。

　制御装置１５０は、液晶ディスプレイ１２０の表示情報を制御すると共に、位置調整スイッチ１４０からの要求信号あるいはイグニッションスイッチのオンオフ信号に応じてステップモータ１３３の作動を制御する制御手段となっている。

　ＨＵＤ装置１００は、上記のように構成されており、以下、制御装置１５０による、ＨＵＤ装置１００の作動について、主に図６を用いて説明する。

　制御装置１５０は、イグニッションスイッチがオフされると、ステップモータ１３３を作動させることで、ミラー部１３２の回転位置をドライバー設定位置から、リセットポジションに変更させる。

　そして、制御装置１５０は、車両のイグニッションスイッチがオンされると、ステップモータ１３３を作動させることで、ミラー部１３２の回転位置をリセットポジションから停止位置へ移動（以下、停止制御）させた後に、先回の運転時に運転者によって設定されていたドライバー設定位置に戻す。そして、制御装置１５０は、表示切替えスイッチによる運転者の指示に基づいて表示すべき表示情報を決定すると共に、駆動回路を介して液晶ディスプレイ１２０に表示情報を形成させる。

　すると、図１に示すように、液晶ディスプレイ１２０は、バックライト１１０から出射される光によって、表示情報を表示光としてミラー部１３２に出射させる。ミラー部１３２は、液晶ディスプレイ１２０から出射された表示光を、開口部１０ａ（防塵カバー）を通して、ウインドシールド２０の投射位置２０ａに反射させる。投射位置２０ａに反射された表示光（表示情報）は、運転者と投射位置２０ａとを結ぶ線の車両前方延長線上（運転者の視野前方）に表示像３０（虚像）として表示（結像）されて、運転者に視認されることになる。

　そして、運転者によって位置調整スイッチ１４０が操作されて、表示像３０の位置を変更するための要求信号が生成されると、制御装置１５０は、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２を要求方向に回転させてドライバー設定位置に調整する。

　具体的には、要求信号が上側の要求であると、ステップモータ１３３は、正方向に回転されて、図１中、ミラー部１３２の上端側が運転者に近づく方向に回転され、表示像３０はウインドシールド２０において上側に移動される。逆に、要求信号が下側の要求であると、ステップモータ１３３は、逆方向に回転されて、図１中、ミラー部１３２の上端側が運転者から離れる方向に回転され、表示像３０はウインドシールド２０において下側に移動される。

　次に、上記のようにイグニッションスイッチがオンされたときの、制御装置１５０によるステップモータ１３３（ミラー部１３２）の停止制御の詳細について説明する。停止制御は、ミラー部１３２をリセットポジションから停止位置に強制停止させる際の制御である。停止制御は、一旦、リセットポジションから停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけ図６中のＡ位置へステップモータ１３３を回転させ、その後に、Ａ位置から停止位置に向かう方向に回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータ１３３に与えるものである。

　具体的には、制御装置１５０は、イグニッションスイッチがオンされると、ミラー部１３２の回転位置がリセットポジションから停止位置に向かう方向とは逆方向になるように、ステップモータ１３３を、例えば、回転可能範囲分の１／４～３／４程度回転させてＡ位置に移動させる。このときの回転量は、望ましくは回転可能範囲分の１／２程度が好ましい。

　逆方向の回転量は、少なすぎると、強制停止時のストッパ機構１３４ｉに対するトルク付加低減の効果が少なくなり、また逆に、多すぎると、第２端の停止位置に当たってしまう、あるいは、移動距離が長くなり停止制御の所要時間が長くなってしまう。このようなことから、上記のような回転量を選定するのが好ましい。

　そして、制御装置１５０は、Ａ位置から停止位置に向かうように、ステップモータ１３３に回転可能範囲分（ここでは、例えば１５度程度の回転分）に相当する回転指令を与える。すると、ステップモータ１３３は、停止位置に向けて回転すると共に、ストッパ機構１３４ｉによって停止された後は、強制停止された状態でストッパ機構１３４ｉにトルクを付加する形となる。

　そして、回転可能範囲分の回転指令が終了すると、制御装置１５０は、この停止位置を基準位置として、前回のイグニッションスイッチオンのときに設定されていたドライバー設定位置へ、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２の回転位置を戻す。

　以上のように、本実施形態では、ミラー部１３２とステップモータ１３３は、一対一の関係で回転する。そして、制御装置１５０は、停止制御を実行するにあたって、ミラー部１３２をリセットポジションから停止位置に強制停止させる際に、一旦、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータ１３３を回転させるので、ミラー部１３２の回転位置は、停止位置から一旦、離れた位置（Ａ位置）に移動される形となる。

　そして、制御装置１５０は、その後に、Ａ位置から停止位置に向かう方向に回転可能範囲分に相当する回転指令をステップモータ１３３に与えるので、上記の離れた位置（Ａ位置）から停止位置まではステップモータ１３３は回転され、ストッパ機構１３４ｉによって、ステップモータ１３３は、停止位置で強制的に停止されることになる。

　更にその後は、ステップモータ１３３は、停止位置で強制停止されたままの状態で、残りの回転指令に相当する分だけ回転しようとするので、ストッパ機構１３４ｉには残りの回転分に相当するトルクが付加されることになる。

　ここで、図６中の比較例に示すように、リセットポジションから単純に停止位置に向けて、ミラー部１３２を停止させようとすると、ステップモータ１３３は、リセットポジションから停止位置までは回転されるものの、停止位置で強制停止されると、その後は、ストッパ機構１３４ｉには、回転可能範囲の大部分の回転分に相当するトルクが付加されることになる。

　このように、本実施形態では、まず、ステップモータ１３３は、回転可能範囲分に相当する回転指令を受けて停止位置に停止されることになるので、ステップモータ１３３に脱調が生じていても、停止位置においてステップモータ１３３の基準位置を合致させることができ、この基準位置を基に、次の制御を行うことが可能となる。

　更に、停止制御を実行する際に、停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけステップモータ１３３を回転させることで、停止位置に回転される際の回転可能範囲に相当する回転分のうち、実質的に回転される分を増加させると共に、強制停止された後にストッパ機構１３４ｉに対してトルクが付加される分を減らすことが可能となる（図６中のトルク付加低減の部分）。よって、強制停止されているときのストッパ機構１３４ｉに与えられるトルクを低減することができる。また、ストッパ機構１３４ｉによる停止時の音の発生を低下することができる。

　また、ストッパ機構１３４ｉを形成するにあたって、減速機構１３４を構成する複数のギア１３４ａ～１３４ｈのうち、所定のギア１３４ｂに部分的に形成される非ギア部１３４ｂ２を設けることで対応しており、特別な部材を追加することなく、容易に対応が可能となる。

　（その他の実施形態）
　上記第１実施形態では、ミラー部１３２の回転位置を、リセットポジションから停止制御によって停止位置に移動し、更に停止位置から前回のドライバー設定位置に戻すものとして説明した。しかしながら、これに限定されることなく、停止制御によって所定の回転位置から停止位置に移動させるのみのものに適用するようにしてもよい。

　また、ミラー部１３２の回転位置について停止制御を行う際に、イグニッションスイッチがオンされたときに実行されるものとしたが、これに代えて、イグニッションスイッチオフ後にドアロックされて、そのドアロックが解錠されたときに実行されるものとしてもよい。これによれば、ドアロック解除からイグニッションスイッチオンまでの時間を活用して、停止制御、更にはドライバー設定位置への移動制御を実行することができるので、イグニッションスイッチオンの後に、運転者は速やかに表示像３０を視認することができる。

　また、ストッパ機構１３４ｉは、減速機構１３４における所定ギア１３４ｂの非ギア部１３４ｂ２を用いるものに限らず、ステップモータ１３３の回転を強制的に停止させるものであれば、例えば、回転途中に出力軸１３３ｂに当たることで回転を停止させるような干渉部材等としてもよい。

　また、減速機構１３４は、ステップモータ１３３に内蔵されるものとしたが、これに限らず、モータ外付けの減速機構としてもよい。

　また、液晶ディスプレイ１２０から出射される表示光の投影部材として、車両のウインドシールド２０としたが、これに限らず、ＨＵＤ装置１００に専用に設けられるコンバイナ等としてもよい。

　また、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を反射装置１３０によって反射させるものとしたが、液晶ディスプレイ１２０からの表示光を例えば平面鏡で一旦反射させた後に、反射装置１３０に出射させるようにしても良い。

　また、液晶ディスプレイ（表示器）１２０は、ＴＦＴ液晶パネル、デュアルスキャンタイプのディスプレイ、ＴＮセグメント液晶等が使用されるものとして説明したが、これに限定されることなく、エレクトロルミネセンス等の自発光式の表示器としても良い。更に、レーザをスキャンするレーザプロジェクターとしても良い。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

 

Claims (4)

1. 　車両に搭載され、
   　表示情報を表す表示光を出射する表示器（１２０）と、
   　前記表示器（１２０）から出射される前記表示光を投影部材（２０）へ反射させる反射部（１３２）と、
   　前記反射部（１３２）に接続されて、前記反射部（１３２）を回転方向に回転させるステップモータ（１３３）と、
   　前記ステップモータ（１３３）の作動を制御することで前記反射部（１３２）の回転方向における回転位置を制御する制御装置（１５０）と、を備え、
   　前記表示情報の虚像（３０）を運転者の視野前方に表示させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
   　前記反射部（１３２）は、１回転未満となる回転可能範囲で回転可能となっており、
   　前記回転可能範囲の終点位置は、ストッパ機構（１３４ｉ）によって前記反射部（１３２）が強制的に停止される停止位置となっており、
   　前記制御装置（１５０）は、前記反射部（１３２）を所定の回転位置から前記停止位置に強制停止させる際に、一旦、前記停止位置に向かう方向とは逆方向に所定回転分だけ前記ステップモータ（１３３）を回転させ、その後に、前記停止位置に向かう方向に前記回転可能範囲分に相当する回転指令を前記ステップモータ（１３３）に与える停止制御を実行する車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 　逆方向に向かう前記所定回転分は、前記回転可能範囲分の１／４～３／４である請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
3. 　前記ステップモータ（１３３）には、減速用の複数のギア（１３４ａ～１３４ｈ）を有する減速機構（１３４）が設けられており、
   　前記ストッパ機構（１３４ｉ）は、前記複数のギア（１３４ａ～１３４ｈ）のうち、所定のギア（１３４ｂ）に部分的に設けられた非ギア部（１３４ｂ２）によって形成されている請求項１または請求項２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
4. 　前記反射部（１３２）の前記回転可能範囲内には、前記運転者に前記虚像（３０）が視認可能となる視認可能範囲と、前記視認可能範囲内で前記運転者によって選択設定される設定位置と、イグニッションスイッチオフのときに、前記視認可能範囲外で前記運転者に前記虚像（３０）が視認不能となるようにリセットされるリセット位置とが定義されており、
   　前記所定の回転位置は、前記リセット位置となっており、
   　前記制御装置（１５０）は、前記反射部（１３２）の回転位置を、
   　イグニッションスイッチオフのときに、前記設定位置から前記リセット位置に変更し、
   　イグニッションスイッチオフの後にドアロックされ、そのドアロックが解錠されたとき、あるいはイグニッションスイッチオンのときに、前記停止制御によって前記リセット位置から前記停止位置に変更し、更に、前回のイグニッションスイッチオンのときに設定されていた前記設定位置まで戻す請求項１～請求項３のいずれか１つに記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
   
    

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