WO2023112917A1 - ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

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WO2023112917A1
WO2023112917A1 PCT/JP2022/045850 JP2022045850W WO2023112917A1 WO 2023112917 A1 WO2023112917 A1 WO 2023112917A1 JP 2022045850 W JP2022045850 W JP 2022045850W WO 2023112917 A1 WO2023112917 A1 WO 2023112917A1
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WO
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motor
mirror
display
rotation
display device
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/045850
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English (en)
French (fr)
Inventor
裕介 藤本
晶 山中
雄太 三宅
Original Assignee
矢崎総業株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 矢崎総業株式会社 filed Critical 矢崎総業株式会社
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Publication of WO2023112917A1 publication Critical patent/WO2023112917A1/ja
Priority to US18/398,147 priority patent/US20240126079A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K35/00—Arrangement of adaptations of instruments
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
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    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
    • G02B2027/0154—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements
    • G02B2027/0159—Head-up displays characterised by mechanical features with movable elements with mechanical means other than scaning means for positioning the whole image

Definitions

  • the present invention relates to a head-up display device.
  • a head-up display device that includes a display device and a mirror that reflects an image displayed on the display device toward a windshield in an opening formed on the upper surface of an instrument panel (for example, patent Reference 1).
  • some head-up display devices such as those described in Patent Document 1 include a worm gear and change the height of the virtual image by rotating the mirror in one direction or the other direction via the worm gear.
  • a head-up display device equipped with such a worm gear has the problem that the speed reduction ratio tends to increase, making it difficult to rotate the mirror at high speed.
  • the present invention has been made to solve such conventional problems, and its object is to suppress drive noise and enable high-speed movement while suppressing deterioration in resolution during mirror rotation.
  • a head-up display device includes a display that emits display light, a mirror member configured to be rotatable about a rotation axis, and that reflects display light from the display to project a display image; a motor having a shaft portion arranged coaxially with the rotation shaft of the mirror member and rotating the shaft portion around the axis when energized; connecting the shaft portion of the motor and the rotation shaft of the mirror member; a connecting member that rotates the mirror member at the same rotation angle as that of the shaft; and a controller that controls the motor, wherein the controller rotates the motor by half-step driving or micro-step driving. Control.
  • the present invention it is possible to provide a head-up display device that enables high-speed movement while suppressing drive noise while suppressing deterioration in resolution during mirror rotation.
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a head-up display device according to an embodiment of the invention
  • FIG. 1 is a perspective view showing a partial configuration of a head-up display device according to an embodiment
  • FIG. Figure 3 is an exploded perspective view of the configuration shown in Figure 2
  • Figure 4 is a perspective view of the motor shown in Figures 2 and 3
  • Figure 4 is a first perspective view of the connecting member shown in Figures 2 and 3
  • Figure 4 is a second perspective view of the connecting member shown in Figures 2 and 3
  • Fig. 4 is a first perspective view of the motor holder shown in Figs. 2 and 3
  • 4 is a second perspective view of the motor holder shown in FIGS. 2 and 3
  • FIG. 4 is an enlarged perspective view of the vicinity of the rotation axis of the concave mirror shown in FIG. 3; FIG. It is sectional drawing including the connection member vicinity in an assembly
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of the electrical structure of the motor, where (a) shows the first rotational position, (b) shows the second rotational position, (c) shows the third rotational position, and (d). indicates the fourth rotational position. It is a conceptual diagram explaining the drive method of the head-up display apparatus which concerns on this embodiment. 4 is a timing chart showing a method of driving the head-up display device according to the embodiment;
  • FIG. 1 is a schematic side view showing a head-up display device according to an embodiment of the invention.
  • a head-up display device 1 according to this embodiment is housed in an opening O formed in the upper surface of an instrument panel 2 of a vehicle.
  • the head-up display device 1 includes a display 10, a folding mirror 20, and a concave mirror (mirror member) 30, as shown in FIG.
  • the display 10 emits information to be provided to the driver as display light. Display light from the display 10 is emitted toward the folding mirror 20 and reflected by the folding mirror 20 toward the concave mirror 30 .
  • the concave mirror 30 reflects the display light and projects the display image onto the windshield W of the vehicle.
  • the display image projected onto the windshield W is recognized as a virtual image I by the driver.
  • the concave mirror 30 has a rotating shaft 32 (see FIG. 3), and is configured to rotate around the rotating shaft 32 .
  • the head-up display device 1 also includes a control board (control section) 40 .
  • the control board 40 rotates the concave mirror 30 around the rotation axis 32 on the basis of the operation signal or the like generated by the driver's (user's) switch operation (operation).
  • the concave mirror 30 is rotated, the projection position (height position) of the display image onto the windshield W changes.
  • the concave mirror 30 includes a mirror body 31 having a horizontally long reflecting surface 30a whose longitudinal direction is the vehicle width direction.
  • the reflecting surface 30a of the mirror body 31 forms a curved surface that is convex toward the front of the vehicle.
  • Such a concave mirror 30 has rotating shafts 32 at both ends in its longitudinal direction. In FIG. 3, only the rotating shaft 32 on one end side is illustrated.
  • the concave mirror 30 is configured to rotate around a rotation axis 32, that is, around the dashed-dotted line shown in FIG.
  • the head-up display device 1 also includes a motor 50, a connecting member 60, a motor holder 70, springs 81 and 82, and a bearing member 90.
  • the motor 50 shown in FIG. 3 controls the rotation of the shaft portion 51 (see FIG. 4) based on instructions from the control board 40.
  • the motor 50 is, for example, a stepping motor.
  • the motor 50 has a shaft portion 51 coaxial with the rotation shaft 32 of the concave mirror 30 .
  • the shaft portion 51 protrudes toward the concave mirror 30 and is inserted into the insertion hole 61 of the connecting member 60 .
  • the shaft portion 51 is connected to the connecting member 60 and can transmit rotational torque to the connecting member 60 during rotation control.
  • the connecting member 60 is interposed between the shaft portion 51 of the motor 50 and the rotating shaft 32 of the concave mirror 30 to connect them. By connecting the shaft portion 51 and the rotation shaft 32 with the connecting member 60 , the concave mirror 30 can be rotated at the same rotation angle as the shaft portion 51 .
  • the motor holder 70 has a cylindrical portion 71 to which the motor 50 is fixed and through which the connecting member 60 is inserted. Specifically, the motor 50 has two fixed pieces 53 with through holes 52 formed therein. Further, the motor holder 70 has a plate portion 72 that extends in the radial direction of the cylindrical portion 71 , and two through holes 73 are formed in predetermined positions of the plate portion 72 . The motor 50 is fixed to the motor holder 70 by being screwed with the through holes 52 and 73 aligned. It should be noted that the motor holder 70 is fixed to a housing (not shown) or the like constituting the head-up display device 1 by appropriate means.
  • the first spring 81 is a coil spring interposed in a compressed state between the tubular portion 71 of the motor holder 70 and the connecting member 60 .
  • the first spring 81 biases the connecting member 60 toward the motor 50 side.
  • the concave mirror 30 connected to the connecting member 60 is also biased toward the motor 50, thereby preventing backlash.
  • the second spring 82 is a coil spring that is stretched between the hook portion 74 formed on the motor holder 70 and the hook portion 62 formed on the connecting member 60. It has a role to fill the looseness.
  • the bearing member 90 shown in FIG. 2 rotatably supports the rotating shaft 32 provided on the opposite side of the concave mirror 30 to the side on which the motor 50 is provided.
  • the bearing member 90 is also fixed to a housing (not shown) or the like constituting the head-up display device 1 by appropriate means.
  • FIG. 4 is a perspective view of the motor 50 shown in FIGS. 2 and 3.
  • the motor 50 has a shaft portion 51 protruding from its bottom surface 50a.
  • the shaft portion 51 has a cylindrical shape on the root side.
  • the tip side of the shaft portion 51 has a scraped surface 51a formed by partially scraping off the cylindrical side surface.
  • Two cut surfaces 51 a are formed to face each other with the central axis of the shaft portion 51 interposed therebetween. Therefore, the tip side of the shaft portion 51 has a substantially rectangular shape when viewed in cross section.
  • FIGS. 2 and 3 are perspective views of the connecting member 60 shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 5 the connecting member 60 has an insertion hole 61 into which the shaft portion 51 is inserted.
  • the shape of the insertion hole 61 is such that it has a planar portion 61a with which the machined surface 51a on the tip side of the shaft portion 51 is matched.
  • the planar portion 61a comes into contact with the scraped surface 51a and receives rotational torque from the shaft portion 51.
  • FIG. 5 is perspective views of the connecting member 60 shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 5 the connecting member 60 has an insertion hole 61 into which the shaft portion 51 is inserted.
  • the shape of the insertion hole 61 is such that it has a planar portion 61a with which the machined surface 51a on the tip side of the shaft portion 51 is matched.
  • the planar portion 61a comes into contact with the scraped surface 51a and receives rotational torque from the shaft portion 51.
  • the connecting member 60 has an insertion portion 63 that is inserted into the tubular portion 71 of the motor holder 70 .
  • the insertion portion 63 has a substantially tubular shape, and is configured such that the rotating shaft 32 is inserted into the inside of the tubular.
  • a portion of the cylindrical wall of the insertion portion 63 is configured as an arm portion 64 .
  • the arm portion 64 is cantilevered to be connected at the root side of the insertion portion 63, that is, at the motor 50 side, and has a locking hole 65 formed at the tip side.
  • a locking projection 32a (see FIG. 9) of the rotating shaft 32, which will be described later, is fitted into the locking hole 65.
  • a root-side peripheral portion 67 (see broken line in FIG. 6) of the insertion portion 63 is a portion with which one end of the first spring 81 abuts.
  • the hook portion 62 is positioned radially outward of the insertion portion 63 .
  • the hook portion 62 has a hook-shaped structure having a base portion 62a extending in the radial direction and a tip portion 62b extending in a state of being bent about 90° from the base portion 62a.
  • One end of the second spring 82 is hooked by this hook-shaped portion.
  • FIGS. 7 and 8 are perspective views of the motor holder 70 shown in FIGS. 2 and 3.
  • FIG. 7 the cylindrical portion 71 of the motor holder 70 has an inner cylinder 71a and an outer cylinder 71b.
  • the insertion portion 63 of the connecting member 60 shown in FIG. 6 is inserted inside the inner cylinder 71a.
  • the cylindrical portion 71 has a bottom wall 71c connecting the inner cylinder 71a and the outer cylinder 71b.
  • the first spring 81 is arranged between the inner cylinder 71a and the outer cylinder 71b, and urges the connecting member 60 toward the motor 50 by being pushed by the bottom wall 71c.
  • the motor holder 70 has an opening 75 formed in the plate portion 72 near the cylinder portion 71 .
  • the opening 75 allows the hook portion 62 to pass therethrough while the insertion portion 63 of the connecting member 60 is inserted into the cylindrical portion 71 .
  • the hook portion 62 passes through the opening 75 and is positioned closer to the concave mirror 30 than the plate portion 72 is.
  • the motor holder 70 has a contact cylinder portion 76 .
  • the abutment cylinder portion 76 is a tubular body formed so as to be continuous with the inner cylinder 71a, and the tip of the abutment cylinder portion 76 comes into contact with the abutment portion 33 (see FIG. 9) on the side surface of the concave mirror 30.
  • the contact cylinder portion 76 has a cutout portion 77 formed by cutting out a portion of the distal end side thereof. The cutout portion 77 is a portion where the arm portion 64 (see FIG. 6) and the locking projection 32a (see FIG. 9) are positioned in the assembled state shown in FIG.
  • FIG. 9 is an enlarged perspective view of the vicinity of the rotary shaft 32 of the concave mirror 30 shown in FIG.
  • the concave mirror 30 has a contact portion 33 that is one step higher than the side surface of the concave mirror 30 .
  • the rotary shaft 32 is provided so as to protrude from the center of the contact portion 33 .
  • the contact portion 33 is a portion with which the contact cylindrical portion 76 of the motor holder 70 contacts as described above.
  • the rotating shaft 32 has a substantially rectangular parallelepiped shape.
  • the insertion portion 63 has a flat portion 66 whose inner wall matches one surface of the rotating shaft 32 having a substantially rectangular parallelepiped shape. Therefore, the rotational torque of the motor 50 is transmitted to the rotary shaft 32 through the flat portion 66 of the connecting member 60 .
  • one surface of the rotating shaft 32 is formed with a locking projection 32a.
  • the locking projection 32a has a structure having an inclined surface on the side of the motor 50, and is structured to fit into the locking hole 65 of the arm portion 64 when the rotary shaft 32 is inserted inside the insertion portion 63. It's becoming By fitting the locking protrusion 32 a into the locking hole 65 , the rotation shaft 32 is prevented from falling out of the connecting member 60 .
  • FIG. 10 is a cross-sectional view including the vicinity of the connecting member 60 in the assembled state.
  • the shaft portion 51 of the motor 50 is inserted into the insertion hole 61 of the connecting member 60 and connected.
  • the connecting member 60 is inserted into the cylindrical portion 71 of the motor holder 70 .
  • One end of the first spring 81 is in contact with the base side peripheral portion 67 of the connecting member 60, and the other end is in contact with the bottom wall 71c connecting the inner cylinder 71a and the outer cylinder 71b to be in a compressed state.
  • the rotating shaft 32 is fitted in the insertion portion 63 of the connecting member 60 and the locking projection 32a is locked in the locking hole 65 of the arm portion 64.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view including the vicinity of the connecting member 60 in the assembled state.
  • the rotary shaft 32 is rotated by the same angle as the rotation angle of the shaft portion 51 of the motor 50, so that the concave mirror 30 can be rotated at high speed without being affected by the reduction ratio. It has become. Further, there is no need to rotate the shaft portion 51 at a high speed, and driving noise can be suppressed.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of the electrical structure of the motor 50, where (a) shows the first rotational position, (b) shows the second rotational position, and (c) shows the third rotational position. and (d) shows the fourth rotational position.
  • the motor 50 includes a rotor R that is connected to a shaft portion 51 and rotates, and a plurality of stator coils SC that are energized to rotate the rotor R.
  • Each stator coil SC can be energized in the positive direction from one end of the coil to the other end, and energized in the negative direction from the other end of the coil to the other end.
  • the rotor R is composed of permanent magnets. Therefore, the motor 50 can rotate the rotor R by sequentially switching the energization state of each stator coil SC.
  • the motor 50 can stabilize the rotational position of the rotor R by the holding torque by maintaining the same energized state of the stator coil SC.
  • the motor 50 can stabilize the rotor R at the rotational position shown in FIG. 11(a) by holding torque by maintaining the energized state shown in FIG. 11(a).
  • the motor 50 can stabilize the rotor R at the rotational position shown in FIG. 11(b) by holding torque, for example, by maintaining the energized state shown in FIG. 11(b).
  • Such a position where the rotation of the rotor R is stabilized is called an electrical stability point.
  • the rotational position of the rotor R is stabilized by the detent torque when the stator coil SC is not energized. More specifically, when the plurality of stator coils SC are not energized, the rotor R, which is a permanent magnet, is attracted to the stator coil SC (one of the stator coils SC), which is a metal member. As a result, the rotational position of the rotor R is stabilized, for example, as shown in FIG. 11(d). Such a position where the rotation of the rotor R is stable is called a mechanical stable point.
  • FIG. 12 is a conceptual diagram illustrating a method of driving the head-up display device 1 according to this embodiment.
  • the stator coil SC is energized in order of the excitation state shown in FIG. 11(a), the excitation state shown in FIG. 11(b), and the excitation state shown in FIG. 11(c).
  • a drive method that performs rotation control is called full-step drive.
  • the driving method of the motor 50 is half-step driving or micro-step driving.
  • Half-step driving is a driving method in which, for example, the excitation state shown in FIG. 12 is interposed between the excitation state shown in FIG. 11(a) and the excitation state shown in FIG. 11(b).
  • This half-step drive enables finer control of the rotational position than the full-step drive.
  • the micro-step driving is performed by controlling the amount of energization to each stator coil SC. is a drive system for controlling the rotational position of the rotor R with . This micro-step drive enables finer control of the rotational position than the half-step drive.
  • the driving method of the motor 50 is half-step driving or micro-step driving. The resolution will be improved.
  • the head-up display device 1 stops the rotor R only at the mechanical stability point when stopping the motor 50 . That is, since the control board 40 does not stop the rotor R at the electrical stability point or the like, it is possible to cut off the energization of the stator coil SC after the rotor R stops, thereby suppressing the power consumption and reducing the motor load due to heat generation. can lead to a reduction in
  • heat countermeasures are taken for the display 10, and the rotation angle is such that the amount of sunlight incident on the display 10 via the concave mirror 30 is equal to or less than a predetermined amount of light.
  • a parking position hereinafter referred to as PP position
  • the PP position is set so that the amount of light is set to a predetermined amount or less so that the direct light from the sun that enters the concave mirror 30 through the windshield W and reaches the display 10 does not damage the display 10 . Therefore, the control board 40 moves the concave mirror 30 to the PP position when it can be determined that the temperature of the display 10 is high.
  • the control board 40 sets the first rotation speed when moving the concave mirror 30 to the PP position and when moving the concave mirror 30 from the PP position to the normal speed of the concave mirror 30. Make it higher than the rotation speed of 2.
  • the normal time is when the concave mirror 30 is moved by the user's operation and when the concave mirror 30 is moved in conjunction with the sheet memory.
  • the seat memory interlock means that the seat position and the height of the virtual image I are set in advance by the user, and when the ignition switch is turned on or when there is an instruction from the user, etc., the seat position is moved and the height of the virtual image I is changed. This is a function to rotate the concave mirror 30 so that the height becomes the set height.
  • the seat position is the front-rear position or height position of the seat. In this way, by making the movement to and from the PP position faster than normal, failure prevention measures can be quickly taken when the temperature of the display 10 becomes high. When the temperature of the display device 10 is lowered, the virtual image display can be quickly provided to the user. In addition, since the rotation of the concave mirror 30 by the user's operation is not fast, fine adjustment of the virtual image height can be facilitated.
  • FIG. 13 is a timing chart showing a method of driving the head-up display device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 13 shows a driving method in half-step driving, the same applies to micro-step driving.
  • the control board 40 stops the motor 50 without operating it.
  • the rotor R is stopped at the mechanical stability point, so the excitation position at time t0 is the mechanical stability point.
  • the switch is turned on by the user.
  • the switch signal and the drive signal are turned on, and the control board 40 rotates the rotor R by performing energization control.
  • the control board 40 determines to move the rotor R from the current mechanical stability point to the next mechanical stability point in the rotational direction. Therefore, the excitation position passes through the electrical stable point and reaches the next mechanical stable point at time t2.
  • the state of the motor during this period is the state of normal operation.
  • the control board 40 determines to operate the rotor R to the next mechanical stability point in the rotational direction at time t2, as described above. Therefore, the excitation position passes through the electrical stable point and reaches the next mechanical stable point at time t4.
  • the control board 40 turns off the switch signal.
  • the control board 40 does not turn off the drive signal and keeps the drive signal on for a predetermined time from time t4 when the rotor R reaches the mechanical stability point. That is, the energization for stabilizing the rotor R at this mechanical stable point is performed for a predetermined time.
  • the driving signal is also turned off.
  • the motor 50 whose shaft portion 51 is arranged coaxially with the rotation shaft 32 of the concave mirror 30, and the shaft portion 51 of the motor 50 and the concave mirror and a connecting member 60 that connects the rotary shaft 32 of the concave mirror 30 and rotates the concave mirror 30 at the same rotation angle as the rotation angle of the shaft portion 51 . Therefore, it is not necessary to provide a worm gear for rotating the concave mirror 30, and it is possible to prevent a situation in which it becomes difficult to rotate the concave mirror 30 at high speed due to a large reduction ratio.
  • the head-up display device 1 it is possible to suppress the drive noise and enable high-speed movement while suppressing the deterioration of the resolution when the mirror rotates.
  • the head-up display device 1 stops the rotor R only at the mechanical stability point. Therefore, the control board 40 can cut off the energization of the stator coil SC after the rotor R stops without stopping the rotor R at an electrical stability point or the like, thereby suppressing the power consumption and preventing the motor 50 from being damaged due to heat generation or the like. It can lead to reduction of burden.
  • the rotor R is rotated to the mechanical stability point, for example, the rotation of the rotor R is stopped at a place other than the mechanical stability point, and the rotor R is prevented from rotating to the mechanical stability point due to the detent torque when the power supply is turned off. be. Therefore, it is possible to prevent a mismatch between the control position and the mechanical position.
  • the energized state is maintained for a predetermined time. Therefore, after the rotor R reaches the mechanical stability point, the energization is stopped in a state in which the rotational force has not yet subsided, and it is possible to suppress the occurrence of a vibration phenomenon in which the rotor R reciprocates about the mechanical stability point. can.
  • control board 40 sets the first rotation speed when moving the concave mirror 30 to the PP position and when moving the concave mirror 30 from the PP position to the second rotation speed of the concave mirror 30 in normal operation. make higher than Therefore, when the temperature of the display device 10 becomes high, failure prevention measures can be quickly taken, and when the temperature of the display device 10 becomes low, a virtual image display can be quickly provided to the user.
  • the shaft portion 51 of the motor 50 and the rotating shaft 32 of the concave mirror 30 are connected by one connecting member 60, but the connecting member 60 is limited to one member. Instead, it may be composed of two or more members.
  • the head-up display device 1 includes the concave mirror 30, the present invention is not limited to this, and any mirror having an uneven surface, a convex surface, or the like can be used as long as the display image is projected by reflecting the display light. may be provided.
  • the springs 81 and 82 are provided from the viewpoint of preventing backlash, but the positions of the springs 81 and 82 are not limited to those described above. Also, if possible, instead of the springs 81 and 82, other types of elastic members such as dampers may be used.
  • stator coils SC there are two stator coils SC in the example shown in FIG. 11, the number is not particularly limited to two. Further, a multipolar permanent magnet may be used for the rotor R as well.
  • This excitation for a predetermined time is preferably performed when moving the concave mirror 30 to the PP position, when moving the concave mirror 30 from the PP position, and when moving in conjunction with the sheet memory.
  • both the movement of the concave mirror 30 to the PP position and the movement of the concave mirror 30 from the PP position are faster than normal, but this is not the only option. Only one of them may be faster than normal.
  • two normal times that is, the time of movement by the user's operation and the time of movement linked to the sheet memory, have been mentioned, but only one of them may correspond to the normal time.
  • a display device 10 for emitting display light; a mirror member (concave mirror 30) configured to be rotatable about a rotation axis (32) and reflecting display light from the display device to project a display image; a motor (50) having a shaft (51) arranged coaxially with the rotation axis of the mirror member and rotating the shaft about the axis by energization; a connecting member (60) that connects the shaft portion of the motor and the rotation shaft of the mirror member and rotates the mirror member at the same rotation angle as the rotation angle of the shaft portion; A control unit (control board 40) that controls the motor, The head-up display device (1), wherein the control section controls the rotation of the motor by half-step driving or micro-step driving.
  • the motor has a rotor, and a plurality of mechanical stability points appear at which the rotor position is stabilized by detent torque when the motor is not energized
  • the head-up display device according to [1], wherein the control unit stops the rotor only at at least one of the plurality of mechanical stability points.
  • the motor has a rotor, and a plurality of mechanical stability points appear at which the rotor position is stabilized by detent torque when the motor is not energized, When an operation signal for rotating the mirror member generated by a user operation is input, the control unit determines to rotate the rotor to the next mechanical stability point in the rotation direction indicated by the operation signal.
  • the head-up display device according to [1] above.
  • the control unit When the rotor is to be stopped at the mechanical stability point, the control unit performs energization for a predetermined time until the rotor is stabilized at the mechanical stability point, and then stops the energization.
  • a head-up display device as described.
  • the control unit moves the mirror member to a rotation angle at which the amount of sunlight incident on the display device via the mirror member is equal to or less than a predetermined amount of light, and when the mirror member is moved from the rotation angle a first rotation speed of the mirror member in at least one of moving the mirror member, rotating the mirror member by a user operation, and rotating the mirror member to a set position of the mirror member preset by the user.
  • a liquid crystal display (display 10) that emits display light; a folding mirror (20) for reflecting display light from the liquid crystal display; a concave mirror (30) configured to be rotatable about a rotation axis (32) and reflecting display light from the folding mirror toward a windshield of a vehicle to project a display image onto the windshield; a motor (50) having a shaft portion (51) arranged coaxially with the rotation axis of the concave mirror and rotating the shaft portion around the axis by energization; A connecting member that connects the shaft portion of the motor and the rotation shaft of the concave mirror by being inserted from opposite sides to connect them and rotate the concave mirror at the same rotation angle as the rotation angle of the shaft portion. (60) and A control unit (control board 40) that controls the motor, The head-up display device (1), wherein the control section controls the rotation of the motor by half-step driving or micro-step driving.
  • Head-up display device 10 Display device 20: Folding mirror 30: Concave mirror (mirror member) 32: Rotating shaft 40: Control board (control unit) 50: Motor 51: Shaft 60: Connecting member O: Opening R: Rotor W: Windshield

Abstract

ヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を出射する表示器と、回転軸（３２）を中心に回転可能に構成され、表示器からの表示光を反射して表示画像を投射する凹面ミラー（３０）と、軸部が凹面ミラー（３０）の回転軸（３２）と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータ（５０）と、モータ（５０）の軸部と凹面ミラー（３０）の回転軸（３２）とを連結し、回転軸（３２）の回転角度と同じ回転角度で凹面ミラー（３０）を回転させる連結部材（６０）と、モータ（５０）を制御する制御基板と、を備える。制御基板は、モータ（５０）をハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する。

Description

ヘッドアップディスプレイ装置
　本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。
　従来、インストルメントパネル上面に形成された開口内に、表示器と、表示器に表示される映像をウィンドシールドに向けて反射するミラーとを備えたヘッドアップディスプレイ装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
日本国特許第６１０７３８０号公報
　ここで、特許文献１に記載のようなヘッドアップディスプレイ装置には、ウォームギアを備え、ウォームギアを介してミラーを一方向又は他方向に回転させて虚像高さを変更するものがある。
　このようなウォームギアを備えるヘッドアップディスプレイ装置は、減速比が大きくなり易く、ミラーを高速で回転させることが困難であるという問題があった。
　また、高速移動を実現するために減速比を小さくすることも考えられるが、この場合にミラー回転時の分解能が下がってしまい、違和感ある回転動作となる可能性があった。
　加えて、モータ通電量を上げてミラー回転を高速化することも考えられるが、この場合には駆動音が大きくなってしまい、ミラー回転時にユーザが煩わしく感じてしまう可能性があった。
　本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ミラー回転時における分解能の低下を抑制しつつも駆動音を抑えて高速移動を可能とすることができるヘッドアップディスプレイ装置を提供することにある。
　本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置は、表示光を出射する表示器と、回転軸を中心に回転可能に構成され、前記表示器からの表示光を反射して表示画像を投射するミラー部材と、軸部が前記ミラー部材の前記回転軸と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータと、前記モータの前記軸部と前記ミラー部材の前記回転軸とを連結し、前記軸部の回転角度と同じ回転角度で前記ミラー部材を回転させる連結部材と、前記モータを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータをハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する。
　本発明によれば、ミラー回転時における分解能の低下を抑制しつつも駆動音を抑えて高速移動を可能とするヘッドアップディスプレイ装置を提供することができる。
本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図である。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の一部構成を示す斜視図である。 図２に示した構成の分解斜視図である。 図２及び図３に示したモータの斜視図である。 図２及び図３に示した連結部材の第１の斜視図である。 図２及び図３に示した連結部材の第２の斜視図である。 図２及び図３に示したモータホルダの第１の斜視図である。 図２及び図３に示したモータホルダの第２の斜視図である。 図３に示した凹面ミラーの回転軸近傍の拡大斜視図である。 組付状態における連結部材近傍を含む断面図である。 モータの電気的構造の一例を示す概念図であり、（ａ）は第１回転位置を示し、（ｂ）は第２回転位置を示し、（ｃ）は第３回転位置を示し、（ｄ）は第４回転位置を示している。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の駆動方法を説明する概念図である。 本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の駆動方法を示すタイミングチャートである。
　以下、本発明を好適な実施形態に沿って説明する。なお、本発明は以下に示す実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す実施形態においては、一部構成の図示や説明を省略している箇所があるが、省略された技術の詳細については、以下に説明する内容と矛盾が発生しない範囲内において、適宜公知又は周知の技術が適用されていることはいうまでもない。
　図１は、本発明の実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置を示す概略側面図である。図１に示すように、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、車両のインストルメントパネル２の上面に形成された開口部Ｏに収納されて配置されている。このヘッドアップディスプレイ装置１は、図１に示すように、表示器１０と、折り返しミラー２０と、凹面ミラー（ミラー部材）３０とを備えている。
　表示器１０は、運転者に提供すべき情報を表示光として出射するものである。表示器１０からの表示光は折り返しミラー２０に向けて出射され、折り返しミラー２０にて凹面ミラー３０に向けて反射される。凹面ミラー３０は表示光を反射し、表示画像を車両のウィンドシールドＷに投射するものである。ウィンドシールドＷに投射された表示画像は、運転者に虚像Ｉとして認識される。
　ここで、凹面ミラー３０は、回転軸３２（図３参照）を有し、回転軸３２を中心に回動する構成となっている。また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、制御基板（制御部）４０を備えている。制御基板４０は、運転者（ユーザ）からのスイッチ操作（操作）によって発生する操作信号等を入力すると、この操作信号等に基づいて凹面ミラー３０を回転軸３２周りに回転させる。凹面ミラー３０が回転させられると、表示画像のウィンドシールドＷへの投射位置（高さ位置）が変化することとなる。
　図２は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の一部構成を示す斜視図であり、図３は、図２に示した構成の分解斜視図である。図２及び図３に示すように、凹面ミラー３０は、車幅方向が長手方向となる横長の反射面３０ａを有したミラー本体３１を備えている。ミラー本体３１の反射面３０ａは、車両前方に向かって凸となる曲面を形成している。このような凹面ミラー３０は、その長手方向の両端部に回転軸３２を備えている。図３において一端側の回転軸３２のみ図示する。凹面ミラー３０は、回転軸３２を中心に、すなわち、図２に示す一点鎖線を中心に、回転する構成となっている。
　さらに、ヘッドアップディスプレイ装置１は、凹面ミラー３０のほか、モータ５０、連結部材６０、モータホルダ７０、スプリング８１，８２と、軸受部材９０とを備えている。
　図３に示すモータ５０は、制御基板４０からの指示に基づいて軸部５１（図４参照）を回転制御するものである。本実施形態においてモータ５０は例えばステッピングモータである。このモータ５０は、凹面ミラー３０の回転軸３２と同軸上に軸部５１を有している。この軸部５１は、凹面ミラー３０側に突出しており、連結部材６０の挿入孔６１に挿入される。軸部５１が挿入孔６１に挿入されると、軸部５１は、連結部材６０と連結し、回転制御時における回転トルクを連結部材６０に伝達させることができる。
　連結部材６０は、モータ５０の軸部５１と凹面ミラー３０の回転軸３２との間に介在して、これらを連結するものである。この連結部材６０によって軸部５１と回転軸３２とが連結されることで、軸部５１の回転角度と同じ回転角度で凹面ミラー３０が回転可能となる。
　モータホルダ７０は、モータ５０が固定されると共に、連結部材６０が挿通配置される筒部７１が形成されたものである。詳細に説明するとモータ５０は、貫通孔５２が形成された２つの固定片５３を有している。また、モータホルダ７０は、筒部７１の径方向に広がる板部７２を有し、板部７２の所定箇所に２つの貫通孔７３が形成されている。モータ５０は、貫通孔５２，７３同士が一致された状態でネジ止めされることでモータホルダ７０に固定される。なお、モータホルダ７０は、適宜手段によってヘッドアップディスプレイ装置１を構成する筐体（図示せず）等に固定される。
　第１スプリング８１は、モータホルダ７０の筒部７１と連結部材６０との間に圧縮状態で介在させられるコイルスプリングである。この第１スプリング８１は連結部材６０をモータ５０側に付勢する。このため、連結部材６０に連結させられる凹面ミラー３０についてもモータ５０側に片寄せさせられることとなり、ガタ防止が図られることとなる。
　第２スプリング８２は、モータホルダ７０に形成されるフック部７４と、連結部材６０に形成されるフック部６２との間に伸長状態で掛けられたコイルスプリングであり、凹面ミラー３０の回転方向におけるガタを詰める役割を有している。
　図２に示す軸受部材９０は、凹面ミラー３０のモータ５０が設けられる側と反対側に設けられる回転軸３２を回転自在に支持するものである。この軸受部材９０もモータホルダ７０と同様に、適宜手段によってヘッドアップディスプレイ装置１を構成する筐体（図示せず）等に固定される。
　次に、図２及び図３に示した各部構成について詳細に説明する。図４は、図２及び図３に示したモータ５０の斜視図である。図４に示すように、モータ５０は、その底面５０ａから軸部５１が突出している。軸部５１は、根元側が円筒形状とされている。軸部５１の先端側は、円筒側面を一部削り取ったようにして形成した削り面５１ａを有している。削り面５１ａは、軸部５１の中心軸を挟んで対向して２面形成されている。このため、軸部５１は、先端側が断面視して略矩形状となっている。
　図５及び図６は、図２及び図３に示した連結部材６０の斜視図である。図５に示すように、連結部材６０は軸部５１が挿入される挿入孔６１を有している。挿入孔６１の形状は軸部５１の先端側の削り面５１ａが合致する平面部６１ａを有した形状となっている。この平面部６１ａは、軸部５１が回転した際に削り面５１ａと接触し、軸部５１からの回転トルクを受けることとなる。
　図６に示すように、連結部材６０は、モータホルダ７０の筒部７１に挿入配置される挿入部６３を備えている。挿入部６３は、略筒形状とされており、筒内部に回転軸３２が挿入される構成となっている。また、挿入部６３は、筒壁の一部がアーム部６４として構成されている。このアーム部６４は、挿入部６３の根元側、すなわちモータ５０側、で接続される片持ち状とされており、先端側に係止孔６５が形成されている。係止孔６５には、後述する回転軸３２の係止突起３２ａ（図９参照）が嵌り込むこととなる。さらに、挿入部６３の根元側周辺部６７（図６の破線参照）は、第１スプリング８１の一端が当接する箇所となっている。
　フック部６２は、挿入部６３の径方向外側に位置している。このフック部６２は、径方向に沿って延びる基部６２ａと、基部６２ａより約９０°折り曲げられた状態で延びる先端部６２ｂを有した鉤型構造となっている。第２スプリング８２の一端は、この鉤型部分によって引っ掛けられることとなる。
　図７及び図８は、図２及び図３に示したモータホルダ７０の斜視図である。図７に示すように、モータホルダ７０の筒部７１は、内筒７１ａと外筒７１ｂとを有している。図６に示す連結部材６０の挿入部６３は内筒７１ａの内側に挿入される。また、筒部７１は、内筒７１ａと外筒７１ｂとを接続する底壁７１ｃを有している。第１スプリング８１は、内筒７１ａと外筒７１ｂとの間に配置され、底壁７１ｃに押されることで連結部材６０をモータ５０側に付勢する。
　さらに、モータホルダ７０は、板部７２のうち筒部７１の近傍位置に開口部７５が形成されている。開口部７５は、連結部材６０の挿入部６３が筒部７１に挿入された状態でフック部６２を通過させるためのものである。連結部材６０とモータホルダ７０との組付時において、フック部６２は、この開口部７５を通過して、板部７２よりも凹面ミラー３０側に位置することとなる。
　図８に示すように、モータホルダ７０は、当接筒部７６を備えている。当接筒部７６は、内筒７１ａと連続するようにして形成された筒状体であって、その先端が凹面ミラー３０の側面の当接部３３（図９参照）に当接するようになっている。また、当接筒部７６は、先端側の一部が切り欠かれて切欠部７７を形成している。切欠部７７は、図２に示す組付状態において、アーム部６４（図６参照）や係止突起３２ａ（図９参照）が位置する部位となる。
　図９は、図３に示した凹面ミラー３０の回転軸３２近傍の拡大斜視図である。図９に示すように、凹面ミラー３０は、凹面ミラー３０の側面よりも一段高さが異なる当接部３３を有している。回転軸３２は、この当接部３３の中央から突出して設けられている。当接部３３は、前述したようにモータホルダ７０の当接筒部７６が当接する箇所となる。
　回転軸３２は、略直方体形状とされている。また、図６に示すように、挿入部６３は内壁が略直方体形状の回転軸３２の一面と合致する平面部６６を有している。このため、モータ５０の回転トルクは連結部材６０の平面部６６を介して回転軸３２側に伝達される。
　さらに、図９に示すように、回転軸３２の一面には係止突起３２ａが形成されている。係止突起３２ａは、モータ５０側に傾斜面を有する構造となっており、回転軸３２が挿入部６３の内側に挿入された場合に、アーム部６４の係止孔６５に嵌まり込む構造となっている。この係止突起３２ａが係止孔６５に嵌まり込むことによって、回転軸３２が連結部材６０から抜け落ちてしまう事態を防止している。
　図１０は、組付状態における連結部材６０近傍を含む断面図である。図１０に示すように、モータ５０の軸部５１が連結部材６０の挿入孔６１に挿入されて連結されている。また、連結部材６０は、モータホルダ７０の筒部７１内に挿入されている。第１スプリング８１は、一端が連結部材６０の根元側周辺部６７に接触しており、他端が内筒７１ａと外筒７１ｂとを接続する底壁７１ｃとに接触して、圧縮状態とされている。また、組付状態において回転軸３２は、連結部材６０の挿入部６３内に嵌り込んでおり、係止突起３２ａがアーム部６４の係止孔６５に係止されている。
　以上のような組付状態であることから、モータ５０の軸部５１の回転角度と同じだけ、回転軸３２が回転させられることとなり、減速比による影響を受けず凹面ミラー３０の高速回転が可能となっている。また、軸部５１を高速回転させる必要もなく、駆動音についても抑えられることとなる。
　次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の駆動方法を説明するが、これに先立って、モータ５０の電気的構造について説明する。図１１は、モータ５０の電気的構造の一例を示す概念図であり、（ａ）は第１回転位置を示し、（ｂ）は第２回転位置を示し、（ｃ）は第３回転位置を示し、（ｄ）は第４回転位置を示している。
　図１１に示すように、モータ５０は、軸部５１に連結されて回転動作するロータＲと、ロータＲを回転動作させるために通電が行われる複数のステータコイルＳＣとを備えている。各ステータコイルＳＣは、コイル一端から他端へ通電させる正方向通電と、コイル他端から一端へ通電させる負方向通電とが可能となっている。また、ロータＲは永久磁石によって構成されている。このため、モータ５０は、各ステータコイルＳＣへの通電状態を順次切り替えていくことで、ロータＲを回転させることができる。
　ここで、モータ５０は、ステータコイルＳＣへの通電状態を同じ状態のまま維持することでホールディングトルクによりロータＲの回転位置を安定させることができる。一例を挙げて説明すると、モータ５０は、例えば図１１（ａ）に示す通電状態を維持することで、ホールディングトルクによってロータＲを図１１（ａ）に示す回転位置で安定させることができる。同様に、モータ５０は、例えば図１１（ｂ）に示す通電状態を維持することで、ホールディングトルクによってロータＲを図１１（ｂ）に示す回転位置で安定させることができる。このようなロータＲの回転が安定する位置を電気安定点という。
　また、モータ５０は、ステータコイルＳＣへの非通電時におけるディテントトルクによってロータＲの回転位置が安定する。詳細に説明すると、複数のステータコイルＳＣに対して通電がない場合、ロータＲは、永久磁石であることから金属部材であるステータコイルＳＣ（いずれかのステータコイルＳＣ）に引かれることとなる。この結果、ロータＲは、例えば図１１（ｄ）に示すように回転位置が安定することとなる。このような、ロータＲの回転が安定する位置を機械安定点という。
　次に、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の駆動方法を説明する。図１２は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の駆動方法を説明する概念図である。モータ５０の駆動については、図１１（ａ）に示す励磁状態、図１１（ｂ）に示す励磁状態、及び、図１１（ｃ）に示す励磁状態の順にステータコイルＳＣに対して通電を行って回転制御を行う駆動方式をフルステップ駆動という。
　本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１において、モータ５０の駆動方式はハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動である。ハーフステップ駆動は、例えば図１１（ａ）に示す励磁状態と、図１１（ｂ）に示す励磁状態との間に図１２に示す励磁状態が介在する駆動方式である。このハーフステップ駆動によって、フルステップ駆動よりも細かな回転位置の制御が可能となる。また、マイクロステップ駆動は、各ステータコイルＳＣへの通電量を制御することで、例えば図１１（ａ）に示す励磁状態と図１２に示す励磁状態との間においても、１又は複数の励磁状態でロータＲの回転位置を制御する駆動方式である。このマイクロステップ駆動は、ハーフステップ駆動よりも更に細かな回転位置の制御が可能となる。
　すなわち、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、モータ５０の駆動方式がハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動とされており、細かな回転位置の制御を行うことで、凹面ミラー３０の回転時における分解能の向上を図ることとなる。
　さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は、モータ５０を停止させる際には機械安定点のみでロータＲを停止させるようになっている。すなわち、制御基板４０は、電気安定点等でロータＲを停止させることがないことから、ロータＲの停止後ステータコイルＳＣへの通電を遮断でき、消費電力の抑制、及び、発熱等によるモータ負担の軽減につなげることができる。
　また、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１においては表示器１０の熱対策が施されており、凹面ミラー３０を介して表示器１０に入射する太陽光の光量を所定光量以下とする回転角度、例えばパーキングポジション（以下ＰＰ位置という）、が設定されている。すなわち、太陽からウィンドシールドＷを介して凹面ミラー３０に入射して表示器１０に至る直射光によって表示器１０が故障しないように光量を所定光量以下とするＰＰ位置が設定されている。このため、制御基板４０は、表示器１０が高温になると判断できる場合には凹面ミラー３０をＰＰ位置に移動させる。
　さらに、本実施形態において制御基板４０は、凹面ミラー３０をＰＰ位置に移動させる場合、及び、ＰＰ位置から凹面ミラー３０を移動させる際の第１の回転速度を、通常時における凹面ミラー３０の第２の回転速度よりも高くする。ここで、通常時とは、ユーザの操作によって凹面ミラー３０を移動させる場合、及び、凹面ミラー３０のシートメモリ連動の移動時である。シートメモリ連動とは、シート位置及び虚像Ｉの高さを予めユーザが設定しておき、イグニッションスイッチのオン時やユーザからの指示があったとき等に、シート位置を移動させ、虚像Ｉの高さが設定高さとなるように凹面ミラー３０を回転させる機能である。シート位置とは、シートの前後位置や高さ位置である。このように、ＰＰ位置への移動時及びＰＰ位置からの移動時を通常時よりも高速化することで、表示器１０が高温となったときに素早く故障防止措置を取ることができ、また、表示器１０が低温化したときにはユーザに素早く虚像表示を提供できることとなる。加えて、ユーザ操作による凹面ミラー３０の回転が高速でないことから、虚像高さの微調整を行い易くすることができる。
　次に、ユーザ操作に対応したヘッドアップディスプレイ装置１の動作を説明する。図１３は、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１の駆動方法を示すタイミングチャートである。なお、図１３は、ハーフステップ駆動における駆動方法を示しているが、マイクロステップ駆動においても同様である。
　まず、図１３に示す時刻ｔ０において、ユーザによるスイッチ操作がない（オフ）とする、すなわち操作信号が非入力であるとする。この場合、スイッチ信号、すなわちロータＲを回転させる旨の信号、はオフであり、駆動信号、すなわち通電の有無を示す信号、もオフである。このため、制御基板４０は、モータ５０を動作させることなく、モータ状態は停止となる。なお、本実施形態ではロータＲを機械安定点で停止させるものであるため、時刻ｔ０における励磁位置は機械安定点となっている。
　次に、時刻ｔ１において、ユーザによるスイッチ操作がオンになったとする。これにより、スイッチ信号及び駆動信号はオンとなり、制御基板４０は、通電制御を行ってロータＲを回転させることとなる。特に、制御基板４０は、時刻ｔ１においてスイッチ操作がオンとなった時点で、ロータＲを現在の機械安定点から回転方向側の次の機械安定点まで動作させると決定する。このため、励磁位置は電気安定点を経て、時刻ｔ２において次の機械安定点に到達する。なお、この間のモータ状態は通常動作の状態である。
　時刻ｔ２においては、ユーザによるスイッチ操作がオンのままである。このため、制御基板４０は、上記と同様に、時刻ｔ２の時点でロータＲを回転方向側の次の機械安定点まで動作させると決定する。このため、励磁位置は電気安定点を経て、時刻ｔ４において次の機械安定点に到達する。
　ここで、時刻ｔ４で次の機械安定点まで到達する前の時刻ｔ３において、ユーザによるスイッチ操作がオフとなる。しかし、時刻ｔ２において制御基板４０は、次の機械安定点までロータＲを回転させると決定していることから、スイッチ信号及び駆動信号はオンのまま継続することとなる。
　そして、時刻ｔ４において、制御基板４０は、スイッチ信号をオフとする。一方、制御基板４０は、駆動信号をオフにせずロータＲが機械安定点に到達した時刻ｔ４から所定時間だけ駆動信号オンを継続する。すなわち、この機械安定点でロータＲが安定する通電を所定時間だけ行う。そして時刻ｔ４から所定時間経過した時刻ｔ５において駆動信号についてもオフとなる。
　このようにして、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１によれば、軸部５１が凹面ミラー３０の回転軸３２と同軸上に配置されるモータ５０と、モータ５０の軸部５１と凹面ミラー３０の回転軸３２とを連結し、軸部５１の回転角度と同じ回転角度で凹面ミラー３０を回転させる連結部材６０とを備える。このため、凹面ミラー３０を回転させるにあたりウォームギアを備える必要がなく、減速比が大きくなって凹面ミラー３０を高速で回転させることが困難となる事態を防止することができる。また、凹面ミラー３０を高速で回転させる場合において分解能の低下が懸念されるが、モータ５０がハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動で回転制御されることから、ミラー回転時における分解能の低下を抑制することができる。加えて、高速移動にあたり通電量を上げる必要がなく駆動音も抑制されることとなる。従って、ヘッドアップディスプレイ装置１によれば、ミラー回転時における分解能の低下を抑制しつつも駆動音を抑えて高速移動を可能とすることができる。
　また、ヘッドアップディスプレイ装置１は、モータ５０を停止させる際には機械安定点のみでロータＲを停止させる。このため、制御基板４０は、電気安定点等でロータＲを停止させることがなく、ロータＲの停止後ステータコイルＳＣへの通電を遮断でき、消費電力の抑制、及び、発熱等によるモータ５０の負担の軽減につなげることができる。
　また、機械安定点までロータＲを回転させるため、例えば機械安定点以外の箇所でロータＲの回転を止めてしまい、その後通電オフ時にロータＲがディテントトルクによって機械安定点まで回転しまうことが防止される。従って、制御上の位置と機械的位置とが不一致となってしまうことを防止することができる。
　また、ロータＲを次の機械安定点まで回転させた後、所定時間通電状態を維持する。このため、ロータＲが機械安定点に到達後、回転力が収まっていない状態で通電が停止されてしまい、ロータＲが機械安定点を中心に往復運動するような振動現象の発生を抑えることができる。
　また、制御基板４０は、凹面ミラー３０をＰＰ位置に移動させる場合、及び、ＰＰ位置から凹面ミラー３０を移動させる際の第１の回転速度を、通常時における凹面ミラー３０の第２の回転速度よりも高くする。このため、表示器１０が高温となったときに素早く故障防止措置を取ることができ、また、表示器１０が低温化したときにはユーザに素早く虚像表示を提供することができる。
　以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、変更を加えてもよいし、適宜公知や周知の技術を組み合わせてもよい。
　例えば、本実施形態においては、モータ５０の軸部５１と凹面ミラー３０の回転軸３２とが１つの連結部材６０により連結される構成となっているが、特に連結部材６０は１つの部材に限らず、２以上の部材によって構成されていてもよい。
　さらに、本実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置１は凹面ミラー３０を備えているが、これに限らず、表示光を反射して表示画像を投射するものであれば、凹凸面や凸面等のミラーを備えていてもよい。また、本実施形態においてはガタ防止の観点からスプリング８１，８２が設けられているが、スプリング８１，８２の位置は、上記したものに限られない。また、可能であれば、スプリング８１，８２に代えて、ダンパー等の他の種類の弾性部材が用いられてもよい。
　加えて、図１１に示す例においてステータコイルＳＣは２つであるが、特に２つに限るものではない。また、ロータＲについても多極の永久磁石が用いられてもよい。
　さらに、上記では図１３を参照して、機械安定点で所定時間だけ励磁継続した後に通電を遮断する例を説明したが、この所定時間の励磁はユーザ操作によってモータ５０を動作させた場合に限らない。この所定時間の励磁は、凹面ミラー３０をＰＰ位置に移動させる場合、ＰＰ位置から凹面ミラー３０を移動させる場合、及びシートメモリ連動の移動時等においても行われることが好ましい。
　また、上記実施形態では、凹面ミラー３０をＰＰ位置に移動させる場合、及び、ＰＰ位置から凹面ミラー３０を移動させる場合の双方で、通常時よりも高速化されているが、これに限らず、いずれか一方のみが通常時よりも高速化されていてもよい。加えて、通常時として、ユーザ操作による移動時と、シートメモリ連動の移動時との２つを挙げたが、通常時に該当するものはいずれか一方のみであってもよい。
　ここで、上述した本発明に係るヘッドアップディスプレイ装置の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［６］に簡潔に纏めて列記する。
［１］　表示光を出射する表示器（１０）と、
　回転軸（３２）を中心に回転可能に構成され、前記表示器からの表示光を反射して表示画像を投射するミラー部材（凹面ミラー３０）と、
　軸部（５１）が前記ミラー部材の前記回転軸と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータ（５０）と、
　前記モータの前記軸部と前記ミラー部材の前記回転軸とを連結し、前記軸部の回転角度と同じ回転角度で前記ミラー部材を回転させる連結部材（６０）と、
　前記モータを制御する制御部（制御基板４０）と、を備え、
　前記制御部は、前記モータをハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する
　ヘッドアップディスプレイ装置（１）。
［２］　前記モータは、ロータを有し、前記モータの非通電時におけるディテントトルクによりロータ位置が安定する複数の機械安定点が現出するものであり、
　前記制御部は、前記複数の機械安定点の少なくともいずれか一つのみで、前記ロータを停止させる
　上記［１］に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
［３］　前記モータは、ロータを有し、前記モータの非通電時におけるディテントトルクによりロータ位置が安定する複数の機械安定点が現出するものであり、
　前記制御部は、ユーザ操作によって発生する前記ミラー部材を回転させる旨の操作信号が入力された時点で、前記操作信号が示す回転方向側の次の機械安定点まで、前記ロータを回転させると決定する
　上記［１］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、前記ロータを機械安定点で停止させる場合、当該機械安定点で前記ロータが安定する通電を所定時間を行い、その後通電を停止する
　上記［２］又は［３］に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
［５］　前記制御部は、前記ミラー部材を介して前記表示器に入射する太陽光の光量を所定光量以下とする回転角度に前記ミラー部材を移動させる場合、及び、前記回転角度から前記ミラー部材を移動させる場合の少なくとも一方における前記ミラー部材の第１の回転速度を、ユーザ操作によって前記ミラー部材を回転させる場合、及び、予めユーザによって設定された前記ミラー部材の設定位置まで前記ミラー部材を回転させる場合の少なくとも一方における前記ミラー部材の第２の回転速度よりも高くする
　上記［１］から［４］のいずれか１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
［６］　表示光を出射する液晶ディスプレイ（表示器１０）と、
　前記液晶ディスプレイからの表示光を反射する折り返しミラー（２０）と、
　回転軸（３２）を中心に回転可能に構成され、前記折り返しミラーからの表示光を車両のウィンドシールドに向けて反射して前記ウィンドシールドに表示画像を投射する凹面ミラー（３０）と、
　軸部（５１）が前記凹面ミラーの前記回転軸と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータ（５０）と、
　前記モータの前記軸部及び前記凹面ミラーの前記回転軸とが互いに対向する側から挿入されることで両者を連結し、前記軸部の回転角度と同じ回転角度で前記凹面ミラーを回転させる連結部材（６０）と、
　前記モータを制御する制御部（制御基板４０）と、を備え、
　前記制御部は、前記モータをハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する
　ヘッドアップディスプレイ装置（１）。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２１年１２月１４日出願の日本特許出願（特願２０２１－２０２５１２）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１　　　：ヘッドアップディスプレイ装置
１０　　：表示器
２０　　：折り返しミラー
３０　　：凹面ミラー（ミラー部材）
３２　　：回転軸
４０　　：制御基板（制御部）
５０　　：モータ
５１　　：軸部
６０　　：連結部材
Ｏ　　　：開口部
Ｒ　　　：ロータ
Ｗ　　　：ウィンドシールド

Claims (6)

  1. 　表示光を出射する表示器と、
    　回転軸を中心に回転可能に構成され、前記表示器からの表示光を反射して表示画像を投射するミラー部材と、
    　軸部が前記ミラー部材の前記回転軸と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータと、
    　前記モータの前記軸部と前記ミラー部材の前記回転軸とを連結し、前記軸部の回転角度と同じ回転角度で前記ミラー部材を回転させる連結部材と、
    　前記モータを制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記モータをハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する
    　ヘッドアップディスプレイ装置。
  2. 　前記モータは、ロータを有し、前記モータの非通電時におけるディテントトルクによりロータ位置が安定する複数の機械安定点が現出するものであり、
    　前記制御部は、機械安定点のみで前記ロータを停止させる
    　請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  3. 　前記モータは、ロータを有し、前記モータの非通電時におけるディテントトルクによりロータ位置が安定する複数の機械安定点が現出するものであり、
    　前記制御部は、ユーザ操作によって発生する前記ミラー部材を回転させる旨の操作信号が入力された時点で、前記操作信号が示す回転方向側の次の機械安定点まで、前記ロータを回転させると決定する
    　請求項１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、前記ロータを機械安定点で停止させる場合、当該機械安定点で前記ロータが安定する通電を所定時間を行い、その後通電を停止する
    　請求項２又は請求項３に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  5. 　前記制御部は、前記ミラー部材を介して前記表示器に入射する太陽光の光量を所定光量以下とする回転角度に前記ミラー部材を移動させる場合、及び、前記回転角度から前記ミラー部材を移動させる場合の少なくとも一方における前記ミラー部材の第１の回転速度を、ユーザ操作によって前記ミラー部材を回転させる場合、及び、予めユーザによって設定された前記ミラー部材の設定位置まで前記ミラー部材を回転させる場合の少なくとも一方における前記ミラー部材の第２の回転速度よりも高くする
    　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のヘッドアップディスプレイ装置。
  6. 　表示光を出射する液晶ディスプレイと、
    　前記液晶ディスプレイからの表示光を反射する折り返しミラーと、
    　回転軸を中心に回転可能に構成され、前記折り返しミラーからの表示光を車両のウィンドシールドに向けて反射して前記ウィンドシールドに表示画像を投射する凹面ミラーと、
    　軸部が前記凹面ミラーの前記回転軸と同軸上に配置され、通電により当該軸部を軸回りに回転させるモータと、
    　前記モータの前記軸部及び前記凹面ミラーの前記回転軸とが互いに対向する側から挿入されることで両者を連結し、前記軸部の回転角度と同じ回転角度で前記凹面ミラーを回転させる連結部材と、
    　前記モータを制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、前記モータをハーフステップ駆動又はマイクロステップ駆動により回転制御する
    　ヘッドアップディスプレイ装置。
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