特許 7421535 ヘッドアップディスプレイ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-01-16

(45)【発行日】2024-01-24

(54)【発明の名称】ヘッドアップディスプレイ装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 27/01 20060101AFI20240117BHJP

   B60K 35/23 20240101ALI20240117BHJP

【ＦＩ】

G02B27/01

B60K35/00 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021202512

(22)【出願日】2021-12-14

(65)【公開番号】P2023087944

(43)【公開日】2023-06-26

【審査請求日】2023-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000006895

【氏名又は名称】矢崎総業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145908

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 信雄

(74)【代理人】

【識別番号】100136711

【弁理士】

【氏名又は名称】益頭 正一

(72)【発明者】

【氏名】藤本 裕介

(72)【発明者】

【氏名】山中 晶

(72)【発明者】

【氏名】三宅 雄太

【審査官】山本 貴一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１６０９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１３２７０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－０５２５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４３８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－０１５０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第５４３６７５３（ＵＳ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３１６５１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２７／０１

Ｂ６０Ｋ ３５／００

Ｈ０２Ｐ ８／００－８／４２

Ｇ０２Ｂ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項2】

前記モータは、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モータを構成するロータを停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項3】

前記モータは、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、前記モータを構成するロータを回転させると決定する
ことを特徴とする請求項１に記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項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
ことを特徴とする請求項２又は請求項３のいずれかに記載のヘッドアップディスプレイ装置。

【請求項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
ことを特徴とする請求項１から請求項４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。

【請求項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
ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヘッドアップディスプレイ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６１０７３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

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。

【0005】

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。

【0006】

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。

【0007】

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。

【0008】

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。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【発明の効果】

【0010】

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。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】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2】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3】図２に示した構成の分解斜視図である。

【図4】図２及び図３に示したモータの斜視図である。

【図5】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6】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7】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8】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9】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。

【図10】組付状態における連結部材近傍を含む断面図である。

【図11】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。

【図12】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。

【図13】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。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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によって両者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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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（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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。このような安定する位置を電気安定点という。

【0039】

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。このような安定する位置を機械安定点という。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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。

【0045】

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（前後位置や高さ位置）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。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。

【0046】

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。

【0047】

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（操作信号が非入力であるとする）。この場合、スイッチ信号（ロータＲを回転させる旨の信号）はオフであり、駆動信号（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。

【0048】

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。

【0049】

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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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、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。

【0053】

また、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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

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。

【0057】

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。

【0058】

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。

【0059】

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。

【0060】

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。

【0061】

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ず、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。

【0062】

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。

【符号の説明】

【0063】

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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】