車両用ヘッドアップディスプレイ装置
【課題】車両の乗員に違和感を与えることなく、車両関連情報の虚像の表示位置を調整する車両用ＨＵＤ装置を、提供すること。
【解決手段】虚像３６の表示位置を連続調整する調整指令が入力された場合に、安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータ４０をマイクロステップ駆動する（Ｓ１０３）。その後、虚像３６の表示位置を微調整する調整指令が入力された場合に、安定点θｓの間隔Ｉθずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータ４０をフルステップ駆動する（Ｓ１０７）。
【解決手段】虚像３６の表示位置を連続調整する調整指令が入力された場合に、安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータ４０をマイクロステップ駆動する（Ｓ１０３）。その後、虚像３６の表示位置を微調整する調整指令が入力された場合に、安定点θｓの間隔Ｉθずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータ４０をフルステップ駆動する（Ｓ１０７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示器により発光像を表示させ、その表示像をウインドシールド等の投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示する車両用ＨＵＤ装置が、知られている。こうしたＨＵＤ装置の一種として特許文献１には、表示器の表示像を凹面鏡等の反射鏡により反射して、その反射像を投影部材へ投影する装置が、開示されている。このように反射鏡を利用することによれば、車両においてＨＵＤ装置が占有する設置スペースを小さくすることが、可能となる。
【０００３】
さて、特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、虚像の表示位置を調整するために、外部からの調整指令に従う駆動信号をステッピングモータに印加して、回転可能に設けた反射鏡を当該ステッピングモータにより回転駆動する構成が、採用されている。このような構成によれば、車両の乗員は調整指令をＨＵＤ装置へ入力することにより、車両関連情報の虚像を視認し易い状態にて表示させることが、可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示のＨＵＤ装置において、虚像の表示位置を乗員の嗜好に素早く且つ細かく対応させるには、調整指令に従って表示位置を滑らかに連続調整可能であることが、望ましい。ここで、虚像の表示位置を滑らかに連続調整する方法としては、ステッピングモータにおいて所定電気角毎に現れる安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御して、当該モータをマイクロステップ駆動する方法が、考えられる。
【０００６】
しかし、そうしたマイクロステップ駆動の場合、表示位置の連続調整ではなく、微調整を乗員が実行しようとすると、表示位置の変化量が小さくなり過ぎて、乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで、ステッピングモータにおいて安定点の間隔ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御して、当該モータをフルステップ駆動する方法を採用した場合、微調整には良いが、連続調整では滑らかさに欠けて乗員に違和感を与えるため、これも望ましくない。
【０００７】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の乗員に違和感を与えることなく、車両関連情報の虚像の表示位置を調整する車両用ＨＵＤ装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、発光像を表示する表示器と、回転可能に設けられて表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、電気角に応じた振幅の駆動信号が印加されることにより、反射鏡を回転駆動して虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、所定の電気角毎に安定点が現れるステッピングモータと、外部から入力される調整指令に従って電気角が変化するように駆動信号を制御する制御系と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、制御系は、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力された場合に、安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータをマイクロステップ駆動するマイクロステップ駆動手段と、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力された場合に、安定点の間隔ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータをフルステップ駆動するフルステップ駆動手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
こうした請求項１に記載の発明では、ステッピングモータにより回転駆動される反射鏡の反射像を投影部材に投影してなる車両関連情報の虚像の表示位置につき、連続調整する調整指令が入力されると、ステッピングモータがマイクロステップ駆動されることになる。このマイクロステップ駆動においてステッピングモータへ印加される駆動信号は、電気角が安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ変化するように制御されるので、当該小さな設定角度ずつの電気角変化に応じて虚像表示位置は、滑らかに連続調整され得る。したがって、虚像の表示位置の連続調整時においては、車両の乗員に違和感を与えることがない。
【００１０】
また一方、請求項１に記載の発明では、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力されると、ステッピングモータがフルステップ駆動されることになる。このフルステップ駆動においてステッピングモータへ印加される駆動信号は、電気角が安定点の間隔ずつ大きく変化するように制御されるので、当該電気角変化に応じて虚像表示位置も、乗員に違和感を与えない程度に大きな変化量にて微調整され得る。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、制御系は、操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続することにより、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力される一方、操作部材に対する乗員操作が設定時間内に終了することにより、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力される入力手段、を有する。この発明では、操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続すると、調整指令の入力により、電気角変化の小さなマイクロステップ駆動がステッピングモータにおいて実現されるので、当該操作時間に応じて連続的に且つ当該電気角変化に応じて滑らかに虚像表示位置が調整され得る。また一方、操作部材に対する乗員操作が設定時間内に終了すると、調整指令の入力により、電気角変化の大きなフルステップ駆動がステッピングモータにおいて実現されるので、当該電気角変化に応じて小さ過ぎず且つ当該操作時間に応じて大き過ぎない程度に、虚像表示位置が微調整され得る。これらによれば、二種類の調整方法のうち車両の乗員が嗜好する調整方法を、当該乗員による操作部材の操作時間から的確に判断して、当該乗員に違和感を与えることなく、実行できるのである。
【００１２】
人間行動学の見地によると、一般に車両の乗員は、虚像の表示位置を連続調整した後に、虚像の表示位置を微調整することになる。そこで、請求項３に記載の発明によると、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力されることにより、マイクロステップ駆動手段がステッピングモータをマイクロステップ駆動した後、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力されることにより、フルステップ駆動手段がステッピングモータをフルステップ駆動する。即ち、一般的な行動に従って乗員は、ステッピングモータのマイクロステップ駆動により虚像表示位置を滑らかに連続調整した後、ステッピングモータのフルステップ駆動により虚像表示位置を適度な変化量にて微調整可能となるので、違和感の抑制効果が高められ得る。
【００１３】
連続調整の調整指令の入力によるマイクロステップ駆動の終了後において、現在の電気角がいずれの安定点からも外れていると、安定点を起点に電気角を変化させるフルステップ駆動の場合、当該フルステップ駆動の開始が困難となる。そこで、請求項４に記載に発明によると、フルステップ駆動手段が安定点を起点に電気角を変化させる制御系は、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力されることによるマイクロステップ駆動の終了後に、現在の電気角が安定点から外れている場合には、電気角が安定点まで変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータを強制駆動する強制駆動手段、を有する。これによれば、マイクロステップ駆動の終了後において現在の電気角が安定点から外れていても、強制駆動により電気角が安定点まで変化させられるので、当該安定点を起点とするフルステップ駆動を確実に開始して、違和感の抑制効果を発揮することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置の概略的構成を示す構成図である。
【図２】図１のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す模式図である。
【図３】図１のステッピングモータ及び減速ギア機構を示す断面図である。
【図４】図１のステッピングモータ及び制御系の接続状態を示す電気ブロック図である。
【図５】図１のステッピングモータのコイルへ印加される駆動信号の例を示す特性図である。
【図６】図１の表示制御回路が実施する駆動信号制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】図６の変形例のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置１の概略的構成を示している。
【００１６】
（基本構成）
まず、車両用ＨＵＤ装置１の基本構成を説明する。車両に搭載されるＨＵＤ装置１は、ハウジング１０、表示器２０、光学系３０、ステッピングモータ４０、減速ギア機構５０、調整スイッチ６０及び制御系７０を備えている。
【００１７】
ハウジング１０は、ＨＵＤ装置１の他の要素２０，３０，４０，５０等を収容する中空形状に形成され、車両のインストルメントパネル２に設置される。ハウジング１０は、車両の運転席前方に固定された「投影部材」としてのウインドシールド４と上下方向に対向する箇所に、透光性の出射窓１４を有している。
【００１８】
表示器２０は、本実施形態では透過照明式の液晶パネルであり、画像を表示する画面２２を有している。表示器２０は、内蔵のバックライト（図示しない）により画面２２が透過照明されることで、当該画面２２の表示像を発光させる。このようにして表示器２０に表示される発光像は、車両運転乃至は車両状態に関連した車両関連情報を報知するものであり、本実施形態では、例えば車両進行方向等のナビゲーション情報（図２参照）を報知する。但し、表示器２０の表示像については、ナビゲーション情報以外にも、車速、燃料残量、冷却水温度等の物理量情報や、交通状況、安全状況等の車外状況情報を報知するものであってもよい。
【００１９】
光学系３０は、反射鏡３２を含む複数の光学部材（図１において、反射鏡３２以外は図示しない）からなり、表示器２０の表示像を出射窓１４へ出射する。ここで反射鏡３２は、本実施形態では凹面鏡からなり、滑らかな曲面状に凹んだ反射面３４を有している。反射鏡３２は、表示器２０から反射面３４へ直接的乃至は間接的に入射される光学像としての表示像を、拡大して出射窓１４側へと反射する。かかる反射鏡３２の反射像は、出射窓１４を通過してウインドシールド４へ投射されることにより、当該シールド４の前方にて結像される。その結果、表示器２０の表示像により指示される車両関連情報は、虚像３６（図２参照）として車両内の運転席側に表示されることとなる。
【００２０】
反射鏡３２は、ハウジング１０に回転自在に支持された回転軸３８を、有している。反射鏡３２は、回転軸３８が回転駆動されることにより、図２に示す如き虚像３６の表示位置をウインドシールド４に対して上下方向に変化させる。ここで、光学系３０及びウインドシールド４の光学特性に起因して本実施形態では、図２に実線で示す虚像３６の下限表示位置Ｄｌと、図２に破線で示す虚像３６の上限表示位置Ｄｕとの間において、虚像３６の表示が実現されるようになっている。
【００２１】
図３に示すようにステッピングモータ４０は、本実施形態ではクローポール構造の永久磁石型であり、回転子４１及び固定子４４を有している。ここで回転子４１は、後述のギアケース５１により回転自在に支持されるモータ軸４２の外周側に、ロータ磁石４３を組み付けてなる。ギアケース５１に固定される固定子４４は、図３，４に示す如く、Ａ相を形成するクローポールヨーク４５ａ及び一対のコイル４６ａと、Ｂ相を形成するクローポールヨーク４５ｂ及び一対のコイル４６ｂとを組み合わせてなり、それらヨーク４５ａ，４５ｂのクローポールが機械角で１／２ピッチずらして配置されてなる。
【００２２】
こうした構成のステッピングモータ４０は、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂが駆動信号を受けて励磁することによりロータ磁石４３を回転駆動させて、モータ軸４２にモータトルクを発生させることとなる。さらにステッピングモータ４０は、全てのコイル４６ａ，４６ｂへ駆動信号が印加されない消磁状態にあっても、それらコイル４６ａ，４６ｂとロータ磁石４３との相互作用により、ディテントトルクをモータ軸４２に発生させるようになっている。
【００２３】
減速ギア機構５０は、ステッピングモータ４０を収容する中空形状のギアケース５１内にて、複数のギア５２〜５９を直列に噛合させてなる。ここで、初段のギア５２はモータ軸４２に形成され、最終段のギア５９は反射鏡３２の回転軸３８に形成されている。したがって、ステッピングモータ４０がモータ軸４２の回転によって発生するモータトルクは、各ギア５２〜５９間の減速比（ギア比）に応じて増幅されて回転軸３８へと伝達されることにより、反射鏡３２を回転駆動するトルクとなる。ここで、ステッピングモータ４０が正回転するときは、虚像３６の表示位置が上方へ移動するように反射鏡３２も正回転し、ステッピングモータ４０が逆回転するときは、虚像３６の表示位置が下方へ移動するように反射鏡３２も逆回転するようになっている。
【００２４】
図１，４に示す調整スイッチ６０は、車両内の運転席上の乗員により押し操作可能に設置されている。調整スイッチ６０は、虚像３６の表示位置を上方向に移動させるためのアップ調整指令と、虚像３６の表示位置を下方向に移動させるためのダウン調整指令との二種類を乗員により選択的に入力可能に、例えばプッシュ式等の二つの操作部材６２，６３を有している。調整スイッチ６０は、操作部材６２の乗員操作により入力されるアップ調整指令に応じた指令信号と、操作部材６３の乗員操作により入力されるダウン調整指令に応じた指令信号とを、それぞれ区別して出力可能となっている。
【００２５】
制御系７０は、表示制御回路７２及び複数のスイッチング素子７４を組み合わせてなり、ハウジング１０の内部乃至は外部に配置されている。表示制御回路７２は、本実施形態ではマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路であり、表示器２０及び調整スイッチ６０に電気接続されている。図４に示すように各スイッチング素子７４は、本実施形態ではコレクタがいずれかのコイル４６ａ，４６ｂに電気接続されるトランジスタであり、エミッタ及びベースがそれぞれアース（図示しない）及び表示制御回路７２に電気接続されている。各スイッチング素子７４は、表示制御回路７２から入力されるベース信号に従って、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへ印加する駆動信号の振幅を変化させる。そこで以下では、表示制御回路７２によりスイッチング素子７４へのベース信号を制御することを、コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御することとして、説明する。
【００２６】
こうした構成の制御系７０において表示制御回路７２は、表示器２０による画像の表示を制御する。それと共に表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。具体的には、操作部材６２の操作によるアップ調整指令に応じて表示制御回路７２は、ステッピングモータ４０と共に反射鏡３２を正回転駆動するように各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号の電気角を制御することで、虚像３６の表示位置を上方へと変化させる。また一方、操作部材６３の操作によるダウン調整指令に応じて表示制御回路７２は、ステッピングモータ４０と共に反射鏡３２を逆回転駆動するように各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号の電気角を制御することで、虚像３６の表示位置を下方へと変化させるのである。
【００２７】
（特徴部分）
次に、本実施形態による車両用ＨＵＤ装置１の特徴部分を説明する。ＨＵＤ装置１においてＡ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号は、固定子４４を二相励磁するようにして、図５に例示する如くステッピングモータ４０の電気角に応じた振幅（本実施形態では電圧振幅）に、制御される。これにより各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号は、上述のディテントトルクが実質９０度の電気角毎に最大となる安定点θｓにおいて、図５に例示の如き最大振幅（Ｖｍａｘ）又は最小振幅（０）を実現するように、制御されることとなる。
【００２８】
ここで、Ａ相コイル４６ａの一方への駆動信号につき、マイクロステップ駆動、強制駆動及びフルステップ駆動をステッピングモータ４０にて実施する場合の制御特性を、それぞれ図５の各分図（ａ），（ｂ），（ｃ）に例示する。図５（ａ）に示すマイクロステップ駆動では、安定点θｓの間隔Ｉθ（即ち、実質９０度）よりも小さな設定角度Δθずつ電気角が変化するように、駆動信号を制御する。図５（ｂ）に示す強制駆動では、マイクロステップ駆動終了時点の電気角がいずれの安定点θｓからも外れている場合に（同分図のθｏ）、当該マイクロステップ駆動時の変化方向にて直近となる安定点θｓまで電気角が変化するように、駆動信号を制御する。図５（ｃ）に示すフルステップ駆動では、いずれかの安定点θｓを起点として間隔Ｉθずつ電気角が変化するように、駆動信号を制御する。
【００２９】
これらの駆動形態を実現するＨＵＤ装置１において表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて駆動形態を切り換えることにより、各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を適切に制御して、虚像３６の表示位置を調整する。そこで、以下では、表示制御回路７２がコンピュータプログラムの実行によって実施する駆動信号制御のフローにつき、図６を参照しつつ詳細に説明する。尚、図６の駆動信号制御フローは、車両のエンジンスイッチがオンされるのに応じて開始され、当該エンジンスイッチがオフされるのに応じて終了する。
【００３０】
まず、Ｓ１０１では、アップ調整指令及びダウン調整指令の入力の有無を、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。双方の調整指令の無判定が下される間は、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂのいずれに対しても駆動信号の印加を停止したまま、Ｓ１０１を繰り返すのに対し、いずれか一方の調整指令について有判定が下された場合には、Ｓ１０２へ移行する。
【００３１】
アップ調整指令又はダウン調整指令の有判定により移行するＳ１０２では、操作部材６２，６３のうち当該有判定対象の調整指令に対応した一方の操作につき、その開始から設定時間Ｔ以上継続しているか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。尚、時間Ｔについては、調整スイッチ６０の操作の開始から虚像３６の表示位置が変化するまでの時間に起因して乗員に違和感やストレスを感じさせることがないように、例えば０．５秒程度に予め設定されるが、他の値に予設定しても勿論よい。
【００３２】
操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ以上継続した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令及びダウン調整指令が虚像３６の表示位置の連続調整を指令するものとして、Ｓ１０２からＳ１０３に移行する。このＳ１０３では、図５（ａ）に例示の如きマイクロステップ駆動をステッピングモータ４０において実施するように、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において、現在の電気角から、安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθだけ離れた次の電気角まで、駆動信号を変化させる。その結果、ステッピングモータ４０の電気角変化に応じて反射鏡３２が正回転駆動又は逆回転駆動され、操作部材６２又は操作部材６３の長押しの間は連続して、虚像３６の表示位置が上方又は下方へと調整されるのである。尚、角度Δθについては、虚像３６の表示位置調整が滑らかとなるように、例えば図５（ａ）の如く１８度程度に予め設定されるが、他の値に予設定しても勿論よい。
【００３３】
図６に示すようにＳ１０３から続くＳ１０４では、操作部材６２，６３の一方の操作による調整指令の入力が終了したか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。即ち、操作部材６２，６３のうち一方の操作中は継続されて虚像３６の表示位置の連続調整を実現することとなるマイクロステップ駆動につき、終了したか否かを判定する。そして、マイクロステップ駆動の終了判定が下されると、Ｓ１０４からＳ１０５へ移行して、現在の電気角は安定点θｓであるか否かを判定することとなる。
【００３４】
マイクロステップ駆動の終了直後に現在の電気角が安定点θｓから外れている場合は、Ｓ１０５からＳ１０６へ移行することで、図５（ｂ）に例示の如き強制駆動をステッピングモータ４０にて実施するよう、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向において、現在の電気角から、次の安定点θｓまで、駆動信号を変化させる。その結果、安定点θｓからずれた電気角においてマイクロステップ駆動が終了した場合であっても、ステッピングモータ４０の電気角は、いずれかの安定点θｓまで強制変化させられることとなる。
【００３５】
以上、操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ以上継続した場合について、説明した。これに対して、操作部材６２，６３のうち一方の短押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ内に終了した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令及びダウン調整指令が虚像３６の表示位置の微調整を指令するものとして、Ｓ１０２からＳ１０７に移行する。このＳ１０７では、図５（ｃ）に例示の如きフルステップ駆動をステッピングモータ４０において実施するように、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において、現在の電気角である一安定点θｓから、間隔Ｉθだけ離れた次の安定点θｓまで、駆動信号を変化させる。その結果、ステッピングモータ４０の電気角の変化に応じて反射鏡３２が正回転駆動又は逆回転駆動され、操作部材６２又は操作部材６３の短押しに応じた短い時間にて、虚像３６の表示位置が上方又は下方へと微調整されるのである。
【００３６】
図６に示すように、Ｓ１０５〜Ｓ１０７のいずれかの実行後には、Ｓ１０１へ戻ることにより、エンジンスイッチがオフされるまで、当該Ｓ１０１及び後続のＳ１０１〜Ｓ１０７が繰り返されることとなる。したがって、乗員の一般的な行動によれば、まず、操作部材６２又は操作部材６３が設定時間Ｔ以上の長押しをされると、ステッピングモータ４０がマイクロステップ駆動されて、虚像３６の表示位置が連続調整される（一回り目のフローのＳ１０１〜１０４）。ここで、マイクロステップ駆動において駆動信号は、操作部材６２又は操作部材６３の長押しの間、電気角が安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθずつ変化するように、制御される。したがって、かかるマイクロステップ駆動により虚像３６の表示位置は、操作部材６２又は操作部材６３の操作時間に応じて連続的に、且つ小さな設定角度Δθずつの電気角変化に応じて滑らかに、調整され得るのである。
【００３７】
こうしたマイクロステップ駆動の終了後に、ステッピングモータ４０の電気角が安定点θｓから外れている場合には、ステッピングモータ４０の強制駆動により、当該電気角がいずれかの安定点θｓまで変化させられる（一回り目のフローのＳ１０５，Ｓ１０６）。一方、ステッピングモータ４０の電気角が安定点θｓと一致している場合には、当該電気角がそのまま保持される（一回り目のフローのＳ１０５）。このように本実施形態では、マイクロステップ駆動の後、乗員の一般的な行動により操作部材６２又は操作部材６３が短押しされる前には、電気角が必ず安定点θｓに制御されることとなる。
【００３８】
そして、電気角が安定点θｓに制御された状態下、乗員により操作部材６２又は操作部材６３が設定時間Ｔ内の短押しをされると、ステッピングモータ４０が当該安定点θｓを起点にフルステップ駆動されて、虚像３６の表示位置が微調整される（二回り目のフローのＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７）。ここで、フルステップ駆動において駆動信号は、操作部材６２又は操作部材６３の短押しの間は、電気角が安定点θｓ間をその間隔Ｉθずつ変化するように、制御される。したがって、かかるフルステップ駆動により虚像３６の表示位置は、安定点θｓの間隔Ｉθずつの電気角変化に応じて小さ過ぎず、且つ操作部材６２又は操作部材６３の操作時間に応じて大き過ぎない程度に、微調整され得るのである。
【００３９】
ここまで説明したことから、本実施形態のＨＵＤ装置１によれば、虚像３６の表示位置に関する二種類の調整方法のうち乗員が嗜好する調整方法を、当該乗員による操作時間から的確に判断して、当該乗員に違和感を与えることなく実行できるのである。尚、本実施形態では、Ｓ１０１〜Ｓ１０４を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「マイクロステップ駆動手段」に相当し、Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「フルステップ駆動手段」に相当し、Ｓ１０４〜Ｓ１０６を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「強制駆動手段」に相当している。
【００４０】
（他の実施形態）
さて、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００４１】
具体的に、駆動信号制御フローのＳ１０６では、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向において、現在の電気角から、次の安定点θｓよりも先の安定点θｓまで駆動信号を変化させるように、強制駆動を実施してもよい。また、駆動信号制御フローのＳ１０６では、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向とは反対方向において、現在の電気角から、次の乃至はその先の安定点θｓまで駆動信号を変化させるように、強制制御を実施してもよい。さらに、駆動信号制御フローの変形例を図７に示すように、Ｓ１０５，Ｓ１０６をＳ１０２，Ｓ１０７間にて実施してもよい。尚、この場合にも、乗員の一般的な行動により、連続調整用のマイクロステップ駆動（一回り目のフローのＳ１０１〜Ｓ１０４）が実施された後、設定時間Ｔ内の乗員操作が確認されると（二回り目のフローのＳ１０１，Ｓ１０２）、強制駆動（二回り目のフローのＳ１０５，Ｓ１０６）によって又はそのままの保持（二回り目のフローのＳ１０５）によって電気角が安定点θｓに制御され、当該制御状態下、微調整用のフルステップ駆動（二回り目のフローのＳ１０７）が実施されることとなる。
【００４２】
加えて、ステッピングモータ４０としては、ディテントトルクに応じて安定点が現れるものであれば、上記実施形態の永久磁石型以外にも、例えばハイブリッド型等を採用してもよい。また加えて、表示器２０としては、上記実施形態の液晶パネル以外にも、例えばＥＬ（Electro-Luminescence）パネルやインジケータ等により発光像を表示するものを、採用してもよい。さらに加えて、反射鏡の反射像を投影させる「投影部材」としては、上記実施形態の如く車両に固定されたウインドシールド４以外にも、例えばＨＵＤ装置１に専用に設けられるコンバイナ等を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 車両用ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）装置 ２ インストルメントパネル、４ ウインドシールド（投影部材）、１０ ハウジング、１４ 出射窓、２０ 表示器、２２ 画面、３０ 光学系、３２ 反射鏡、３４ 反射面、３６ 虚像、３８ 回転軸、４０ ステッピングモータ、４１ 回転子、４２ モータ軸、４３ ロータ磁石、４４ 固定子、４５ａ，４５ｂ クローポールヨーク、４６ａ，４６ｂ コイル、５０ 減速ギア機構、５１ ギアケース、６０ 調整スイッチ、６２，６３ 操作部材、７０ 制御系、７２ 表示制御回路（マイクロステップ駆動手段・フルステップ駆動手段・強制駆動手段）、７４ スイッチング素子、Ｔ 設定時間、θｓ 安定点、Ｉθ 間隔、Δθ 設定角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用のヘッドアップディスプレイ装置（以下、「ＨＵＤ装置」という）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、表示器により発光像を表示させ、その表示像をウインドシールド等の投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示する車両用ＨＵＤ装置が、知られている。こうしたＨＵＤ装置の一種として特許文献１には、表示器の表示像を凹面鏡等の反射鏡により反射して、その反射像を投影部材へ投影する装置が、開示されている。このように反射鏡を利用することによれば、車両においてＨＵＤ装置が占有する設置スペースを小さくすることが、可能となる。
【０００３】
さて、特許文献１に開示のＨＵＤ装置では、虚像の表示位置を調整するために、外部からの調整指令に従う駆動信号をステッピングモータに印加して、回転可能に設けた反射鏡を当該ステッピングモータにより回転駆動する構成が、採用されている。このような構成によれば、車両の乗員は調整指令をＨＵＤ装置へ入力することにより、車両関連情報の虚像を視認し易い状態にて表示させることが、可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３２２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示のＨＵＤ装置において、虚像の表示位置を乗員の嗜好に素早く且つ細かく対応させるには、調整指令に従って表示位置を滑らかに連続調整可能であることが、望ましい。ここで、虚像の表示位置を滑らかに連続調整する方法としては、ステッピングモータにおいて所定電気角毎に現れる安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御して、当該モータをマイクロステップ駆動する方法が、考えられる。
【０００６】
しかし、そうしたマイクロステップ駆動の場合、表示位置の連続調整ではなく、微調整を乗員が実行しようとすると、表示位置の変化量が小さくなり過ぎて、乗員に違和感を与えるおそれがある。そこで、ステッピングモータにおいて安定点の間隔ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御して、当該モータをフルステップ駆動する方法を採用した場合、微調整には良いが、連続調整では滑らかさに欠けて乗員に違和感を与えるため、これも望ましくない。
【０００７】
本発明は、以上説明した問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、車両の乗員に違和感を与えることなく、車両関連情報の虚像の表示位置を調整する車両用ＨＵＤ装置を、提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、発光像を表示する表示器と、回転可能に設けられて表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、電気角に応じた振幅の駆動信号が印加されることにより、反射鏡を回転駆動して虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、所定の電気角毎に安定点が現れるステッピングモータと、外部から入力される調整指令に従って電気角が変化するように駆動信号を制御する制御系と、を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、制御系は、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力された場合に、安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータをマイクロステップ駆動するマイクロステップ駆動手段と、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力された場合に、安定点の間隔ずつ電気角が変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータをフルステップ駆動するフルステップ駆動手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
こうした請求項１に記載の発明では、ステッピングモータにより回転駆動される反射鏡の反射像を投影部材に投影してなる車両関連情報の虚像の表示位置につき、連続調整する調整指令が入力されると、ステッピングモータがマイクロステップ駆動されることになる。このマイクロステップ駆動においてステッピングモータへ印加される駆動信号は、電気角が安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ変化するように制御されるので、当該小さな設定角度ずつの電気角変化に応じて虚像表示位置は、滑らかに連続調整され得る。したがって、虚像の表示位置の連続調整時においては、車両の乗員に違和感を与えることがない。
【００１０】
また一方、請求項１に記載の発明では、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力されると、ステッピングモータがフルステップ駆動されることになる。このフルステップ駆動においてステッピングモータへ印加される駆動信号は、電気角が安定点の間隔ずつ大きく変化するように制御されるので、当該電気角変化に応じて虚像表示位置も、乗員に違和感を与えない程度に大きな変化量にて微調整され得る。
【００１１】
請求項２に記載の発明によると、制御系は、操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続することにより、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力される一方、操作部材に対する乗員操作が設定時間内に終了することにより、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力される入力手段、を有する。この発明では、操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続すると、調整指令の入力により、電気角変化の小さなマイクロステップ駆動がステッピングモータにおいて実現されるので、当該操作時間に応じて連続的に且つ当該電気角変化に応じて滑らかに虚像表示位置が調整され得る。また一方、操作部材に対する乗員操作が設定時間内に終了すると、調整指令の入力により、電気角変化の大きなフルステップ駆動がステッピングモータにおいて実現されるので、当該電気角変化に応じて小さ過ぎず且つ当該操作時間に応じて大き過ぎない程度に、虚像表示位置が微調整され得る。これらによれば、二種類の調整方法のうち車両の乗員が嗜好する調整方法を、当該乗員による操作部材の操作時間から的確に判断して、当該乗員に違和感を与えることなく、実行できるのである。
【００１２】
人間行動学の見地によると、一般に車両の乗員は、虚像の表示位置を連続調整した後に、虚像の表示位置を微調整することになる。そこで、請求項３に記載の発明によると、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力されることにより、マイクロステップ駆動手段がステッピングモータをマイクロステップ駆動した後、虚像の表示位置を微調整する調整指令が入力されることにより、フルステップ駆動手段がステッピングモータをフルステップ駆動する。即ち、一般的な行動に従って乗員は、ステッピングモータのマイクロステップ駆動により虚像表示位置を滑らかに連続調整した後、ステッピングモータのフルステップ駆動により虚像表示位置を適度な変化量にて微調整可能となるので、違和感の抑制効果が高められ得る。
【００１３】
連続調整の調整指令の入力によるマイクロステップ駆動の終了後において、現在の電気角がいずれの安定点からも外れていると、安定点を起点に電気角を変化させるフルステップ駆動の場合、当該フルステップ駆動の開始が困難となる。そこで、請求項４に記載に発明によると、フルステップ駆動手段が安定点を起点に電気角を変化させる制御系は、虚像の表示位置を連続調整する調整指令が入力されることによるマイクロステップ駆動の終了後に、現在の電気角が安定点から外れている場合には、電気角が安定点まで変化するように駆動信号を制御することにより、ステッピングモータを強制駆動する強制駆動手段、を有する。これによれば、マイクロステップ駆動の終了後において現在の電気角が安定点から外れていても、強制駆動により電気角が安定点まで変化させられるので、当該安定点を起点とするフルステップ駆動を確実に開始して、違和感の抑制効果を発揮することができるのである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置の概略的構成を示す構成図である。
【図２】図１のＨＵＤ装置による虚像の表示状態を示す模式図である。
【図３】図１のステッピングモータ及び減速ギア機構を示す断面図である。
【図４】図１のステッピングモータ及び制御系の接続状態を示す電気ブロック図である。
【図５】図１のステッピングモータのコイルへ印加される駆動信号の例を示す特性図である。
【図６】図１の表示制御回路が実施する駆動信号制御のフローを示すフローチャートである。
【図７】図６の変形例のフローを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態による車両用ＨＵＤ装置１の概略的構成を示している。
【００１６】
（基本構成）
まず、車両用ＨＵＤ装置１の基本構成を説明する。車両に搭載されるＨＵＤ装置１は、ハウジング１０、表示器２０、光学系３０、ステッピングモータ４０、減速ギア機構５０、調整スイッチ６０及び制御系７０を備えている。
【００１７】
ハウジング１０は、ＨＵＤ装置１の他の要素２０，３０，４０，５０等を収容する中空形状に形成され、車両のインストルメントパネル２に設置される。ハウジング１０は、車両の運転席前方に固定された「投影部材」としてのウインドシールド４と上下方向に対向する箇所に、透光性の出射窓１４を有している。
【００１８】
表示器２０は、本実施形態では透過照明式の液晶パネルであり、画像を表示する画面２２を有している。表示器２０は、内蔵のバックライト（図示しない）により画面２２が透過照明されることで、当該画面２２の表示像を発光させる。このようにして表示器２０に表示される発光像は、車両運転乃至は車両状態に関連した車両関連情報を報知するものであり、本実施形態では、例えば車両進行方向等のナビゲーション情報（図２参照）を報知する。但し、表示器２０の表示像については、ナビゲーション情報以外にも、車速、燃料残量、冷却水温度等の物理量情報や、交通状況、安全状況等の車外状況情報を報知するものであってもよい。
【００１９】
光学系３０は、反射鏡３２を含む複数の光学部材（図１において、反射鏡３２以外は図示しない）からなり、表示器２０の表示像を出射窓１４へ出射する。ここで反射鏡３２は、本実施形態では凹面鏡からなり、滑らかな曲面状に凹んだ反射面３４を有している。反射鏡３２は、表示器２０から反射面３４へ直接的乃至は間接的に入射される光学像としての表示像を、拡大して出射窓１４側へと反射する。かかる反射鏡３２の反射像は、出射窓１４を通過してウインドシールド４へ投射されることにより、当該シールド４の前方にて結像される。その結果、表示器２０の表示像により指示される車両関連情報は、虚像３６（図２参照）として車両内の運転席側に表示されることとなる。
【００２０】
反射鏡３２は、ハウジング１０に回転自在に支持された回転軸３８を、有している。反射鏡３２は、回転軸３８が回転駆動されることにより、図２に示す如き虚像３６の表示位置をウインドシールド４に対して上下方向に変化させる。ここで、光学系３０及びウインドシールド４の光学特性に起因して本実施形態では、図２に実線で示す虚像３６の下限表示位置Ｄｌと、図２に破線で示す虚像３６の上限表示位置Ｄｕとの間において、虚像３６の表示が実現されるようになっている。
【００２１】
図３に示すようにステッピングモータ４０は、本実施形態ではクローポール構造の永久磁石型であり、回転子４１及び固定子４４を有している。ここで回転子４１は、後述のギアケース５１により回転自在に支持されるモータ軸４２の外周側に、ロータ磁石４３を組み付けてなる。ギアケース５１に固定される固定子４４は、図３，４に示す如く、Ａ相を形成するクローポールヨーク４５ａ及び一対のコイル４６ａと、Ｂ相を形成するクローポールヨーク４５ｂ及び一対のコイル４６ｂとを組み合わせてなり、それらヨーク４５ａ，４５ｂのクローポールが機械角で１／２ピッチずらして配置されてなる。
【００２２】
こうした構成のステッピングモータ４０は、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂが駆動信号を受けて励磁することによりロータ磁石４３を回転駆動させて、モータ軸４２にモータトルクを発生させることとなる。さらにステッピングモータ４０は、全てのコイル４６ａ，４６ｂへ駆動信号が印加されない消磁状態にあっても、それらコイル４６ａ，４６ｂとロータ磁石４３との相互作用により、ディテントトルクをモータ軸４２に発生させるようになっている。
【００２３】
減速ギア機構５０は、ステッピングモータ４０を収容する中空形状のギアケース５１内にて、複数のギア５２〜５９を直列に噛合させてなる。ここで、初段のギア５２はモータ軸４２に形成され、最終段のギア５９は反射鏡３２の回転軸３８に形成されている。したがって、ステッピングモータ４０がモータ軸４２の回転によって発生するモータトルクは、各ギア５２〜５９間の減速比（ギア比）に応じて増幅されて回転軸３８へと伝達されることにより、反射鏡３２を回転駆動するトルクとなる。ここで、ステッピングモータ４０が正回転するときは、虚像３６の表示位置が上方へ移動するように反射鏡３２も正回転し、ステッピングモータ４０が逆回転するときは、虚像３６の表示位置が下方へ移動するように反射鏡３２も逆回転するようになっている。
【００２４】
図１，４に示す調整スイッチ６０は、車両内の運転席上の乗員により押し操作可能に設置されている。調整スイッチ６０は、虚像３６の表示位置を上方向に移動させるためのアップ調整指令と、虚像３６の表示位置を下方向に移動させるためのダウン調整指令との二種類を乗員により選択的に入力可能に、例えばプッシュ式等の二つの操作部材６２，６３を有している。調整スイッチ６０は、操作部材６２の乗員操作により入力されるアップ調整指令に応じた指令信号と、操作部材６３の乗員操作により入力されるダウン調整指令に応じた指令信号とを、それぞれ区別して出力可能となっている。
【００２５】
制御系７０は、表示制御回路７２及び複数のスイッチング素子７４を組み合わせてなり、ハウジング１０の内部乃至は外部に配置されている。表示制御回路７２は、本実施形態ではマイクロコンピュータを主体に構成された電気回路であり、表示器２０及び調整スイッチ６０に電気接続されている。図４に示すように各スイッチング素子７４は、本実施形態ではコレクタがいずれかのコイル４６ａ，４６ｂに電気接続されるトランジスタであり、エミッタ及びベースがそれぞれアース（図示しない）及び表示制御回路７２に電気接続されている。各スイッチング素子７４は、表示制御回路７２から入力されるベース信号に従って、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへ印加する駆動信号の振幅を変化させる。そこで以下では、表示制御回路７２によりスイッチング素子７４へのベース信号を制御することを、コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御することとして、説明する。
【００２６】
こうした構成の制御系７０において表示制御回路７２は、表示器２０による画像の表示を制御する。それと共に表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。具体的には、操作部材６２の操作によるアップ調整指令に応じて表示制御回路７２は、ステッピングモータ４０と共に反射鏡３２を正回転駆動するように各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号の電気角を制御することで、虚像３６の表示位置を上方へと変化させる。また一方、操作部材６３の操作によるダウン調整指令に応じて表示制御回路７２は、ステッピングモータ４０と共に反射鏡３２を逆回転駆動するように各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号の電気角を制御することで、虚像３６の表示位置を下方へと変化させるのである。
【００２７】
（特徴部分）
次に、本実施形態による車両用ＨＵＤ装置１の特徴部分を説明する。ＨＵＤ装置１においてＡ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号は、固定子４４を二相励磁するようにして、図５に例示する如くステッピングモータ４０の電気角に応じた振幅（本実施形態では電圧振幅）に、制御される。これにより各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号は、上述のディテントトルクが実質９０度の電気角毎に最大となる安定点θｓにおいて、図５に例示の如き最大振幅（Ｖｍａｘ）又は最小振幅（０）を実現するように、制御されることとなる。
【００２８】
ここで、Ａ相コイル４６ａの一方への駆動信号につき、マイクロステップ駆動、強制駆動及びフルステップ駆動をステッピングモータ４０にて実施する場合の制御特性を、それぞれ図５の各分図（ａ），（ｂ），（ｃ）に例示する。図５（ａ）に示すマイクロステップ駆動では、安定点θｓの間隔Ｉθ（即ち、実質９０度）よりも小さな設定角度Δθずつ電気角が変化するように、駆動信号を制御する。図５（ｂ）に示す強制駆動では、マイクロステップ駆動終了時点の電気角がいずれの安定点θｓからも外れている場合に（同分図のθｏ）、当該マイクロステップ駆動時の変化方向にて直近となる安定点θｓまで電気角が変化するように、駆動信号を制御する。図５（ｃ）に示すフルステップ駆動では、いずれかの安定点θｓを起点として間隔Ｉθずつ電気角が変化するように、駆動信号を制御する。
【００２９】
これらの駆動形態を実現するＨＵＤ装置１において表示制御回路７２は、調整スイッチ６０から入力される指令信号に応じて駆動形態を切り換えることにより、各相コイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を適切に制御して、虚像３６の表示位置を調整する。そこで、以下では、表示制御回路７２がコンピュータプログラムの実行によって実施する駆動信号制御のフローにつき、図６を参照しつつ詳細に説明する。尚、図６の駆動信号制御フローは、車両のエンジンスイッチがオンされるのに応じて開始され、当該エンジンスイッチがオフされるのに応じて終了する。
【００３０】
まず、Ｓ１０１では、アップ調整指令及びダウン調整指令の入力の有無を、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。双方の調整指令の無判定が下される間は、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂのいずれに対しても駆動信号の印加を停止したまま、Ｓ１０１を繰り返すのに対し、いずれか一方の調整指令について有判定が下された場合には、Ｓ１０２へ移行する。
【００３１】
アップ調整指令又はダウン調整指令の有判定により移行するＳ１０２では、操作部材６２，６３のうち当該有判定対象の調整指令に対応した一方の操作につき、その開始から設定時間Ｔ以上継続しているか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。尚、時間Ｔについては、調整スイッチ６０の操作の開始から虚像３６の表示位置が変化するまでの時間に起因して乗員に違和感やストレスを感じさせることがないように、例えば０．５秒程度に予め設定されるが、他の値に予設定しても勿論よい。
【００３２】
操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ以上継続した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令及びダウン調整指令が虚像３６の表示位置の連続調整を指令するものとして、Ｓ１０２からＳ１０３に移行する。このＳ１０３では、図５（ａ）に例示の如きマイクロステップ駆動をステッピングモータ４０において実施するように、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において、現在の電気角から、安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθだけ離れた次の電気角まで、駆動信号を変化させる。その結果、ステッピングモータ４０の電気角変化に応じて反射鏡３２が正回転駆動又は逆回転駆動され、操作部材６２又は操作部材６３の長押しの間は連続して、虚像３６の表示位置が上方又は下方へと調整されるのである。尚、角度Δθについては、虚像３６の表示位置調整が滑らかとなるように、例えば図５（ａ）の如く１８度程度に予め設定されるが、他の値に予設定しても勿論よい。
【００３３】
図６に示すようにＳ１０３から続くＳ１０４では、操作部材６２，６３の一方の操作による調整指令の入力が終了したか否かを、調整スイッチ６０からの指令信号に基づき判定する。即ち、操作部材６２，６３のうち一方の操作中は継続されて虚像３６の表示位置の連続調整を実現することとなるマイクロステップ駆動につき、終了したか否かを判定する。そして、マイクロステップ駆動の終了判定が下されると、Ｓ１０４からＳ１０５へ移行して、現在の電気角は安定点θｓであるか否かを判定することとなる。
【００３４】
マイクロステップ駆動の終了直後に現在の電気角が安定点θｓから外れている場合は、Ｓ１０５からＳ１０６へ移行することで、図５（ｂ）に例示の如き強制駆動をステッピングモータ４０にて実施するよう、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向において、現在の電気角から、次の安定点θｓまで、駆動信号を変化させる。その結果、安定点θｓからずれた電気角においてマイクロステップ駆動が終了した場合であっても、ステッピングモータ４０の電気角は、いずれかの安定点θｓまで強制変化させられることとなる。
【００３５】
以上、操作部材６２，６３のうち一方の長押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ以上継続した場合について、説明した。これに対して、操作部材６２，６３のうち一方の短押しにより当該一方の操作が設定時間Ｔ内に終了した場合には、当該一方の操作に対応するアップ調整指令及びダウン調整指令が虚像３６の表示位置の微調整を指令するものとして、Ｓ１０２からＳ１０７に移行する。このＳ１０７では、図５（ｃ）に例示の如きフルステップ駆動をステッピングモータ４０において実施するように、Ａ，Ｂ各相のコイル４６ａ，４６ｂへの駆動信号を制御する。即ち、調整指令のアップ又はダウンに従う方向において、現在の電気角である一安定点θｓから、間隔Ｉθだけ離れた次の安定点θｓまで、駆動信号を変化させる。その結果、ステッピングモータ４０の電気角の変化に応じて反射鏡３２が正回転駆動又は逆回転駆動され、操作部材６２又は操作部材６３の短押しに応じた短い時間にて、虚像３６の表示位置が上方又は下方へと微調整されるのである。
【００３６】
図６に示すように、Ｓ１０５〜Ｓ１０７のいずれかの実行後には、Ｓ１０１へ戻ることにより、エンジンスイッチがオフされるまで、当該Ｓ１０１及び後続のＳ１０１〜Ｓ１０７が繰り返されることとなる。したがって、乗員の一般的な行動によれば、まず、操作部材６２又は操作部材６３が設定時間Ｔ以上の長押しをされると、ステッピングモータ４０がマイクロステップ駆動されて、虚像３６の表示位置が連続調整される（一回り目のフローのＳ１０１〜１０４）。ここで、マイクロステップ駆動において駆動信号は、操作部材６２又は操作部材６３の長押しの間、電気角が安定点θｓの間隔Ｉθよりも小さな設定角度Δθずつ変化するように、制御される。したがって、かかるマイクロステップ駆動により虚像３６の表示位置は、操作部材６２又は操作部材６３の操作時間に応じて連続的に、且つ小さな設定角度Δθずつの電気角変化に応じて滑らかに、調整され得るのである。
【００３７】
こうしたマイクロステップ駆動の終了後に、ステッピングモータ４０の電気角が安定点θｓから外れている場合には、ステッピングモータ４０の強制駆動により、当該電気角がいずれかの安定点θｓまで変化させられる（一回り目のフローのＳ１０５，Ｓ１０６）。一方、ステッピングモータ４０の電気角が安定点θｓと一致している場合には、当該電気角がそのまま保持される（一回り目のフローのＳ１０５）。このように本実施形態では、マイクロステップ駆動の後、乗員の一般的な行動により操作部材６２又は操作部材６３が短押しされる前には、電気角が必ず安定点θｓに制御されることとなる。
【００３８】
そして、電気角が安定点θｓに制御された状態下、乗員により操作部材６２又は操作部材６３が設定時間Ｔ内の短押しをされると、ステッピングモータ４０が当該安定点θｓを起点にフルステップ駆動されて、虚像３６の表示位置が微調整される（二回り目のフローのＳ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７）。ここで、フルステップ駆動において駆動信号は、操作部材６２又は操作部材６３の短押しの間は、電気角が安定点θｓ間をその間隔Ｉθずつ変化するように、制御される。したがって、かかるフルステップ駆動により虚像３６の表示位置は、安定点θｓの間隔Ｉθずつの電気角変化に応じて小さ過ぎず、且つ操作部材６２又は操作部材６３の操作時間に応じて大き過ぎない程度に、微調整され得るのである。
【００３９】
ここまで説明したことから、本実施形態のＨＵＤ装置１によれば、虚像３６の表示位置に関する二種類の調整方法のうち乗員が嗜好する調整方法を、当該乗員による操作時間から的確に判断して、当該乗員に違和感を与えることなく実行できるのである。尚、本実施形態では、Ｓ１０１〜Ｓ１０４を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「マイクロステップ駆動手段」に相当し、Ｓ１０１，Ｓ１０２，Ｓ１０７を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「フルステップ駆動手段」に相当し、Ｓ１０４〜Ｓ１０６を実行する表示制御回路７２が特許請求の範囲に記載の「強制駆動手段」に相当している。
【００４０】
（他の実施形態）
さて、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。
【００４１】
具体的に、駆動信号制御フローのＳ１０６では、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向において、現在の電気角から、次の安定点θｓよりも先の安定点θｓまで駆動信号を変化させるように、強制駆動を実施してもよい。また、駆動信号制御フローのＳ１０６では、直近のＳ１０３によるマイクロステップ駆動時の電気角変化の方向とは反対方向において、現在の電気角から、次の乃至はその先の安定点θｓまで駆動信号を変化させるように、強制制御を実施してもよい。さらに、駆動信号制御フローの変形例を図７に示すように、Ｓ１０５，Ｓ１０６をＳ１０２，Ｓ１０７間にて実施してもよい。尚、この場合にも、乗員の一般的な行動により、連続調整用のマイクロステップ駆動（一回り目のフローのＳ１０１〜Ｓ１０４）が実施された後、設定時間Ｔ内の乗員操作が確認されると（二回り目のフローのＳ１０１，Ｓ１０２）、強制駆動（二回り目のフローのＳ１０５，Ｓ１０６）によって又はそのままの保持（二回り目のフローのＳ１０５）によって電気角が安定点θｓに制御され、当該制御状態下、微調整用のフルステップ駆動（二回り目のフローのＳ１０７）が実施されることとなる。
【００４２】
加えて、ステッピングモータ４０としては、ディテントトルクに応じて安定点が現れるものであれば、上記実施形態の永久磁石型以外にも、例えばハイブリッド型等を採用してもよい。また加えて、表示器２０としては、上記実施形態の液晶パネル以外にも、例えばＥＬ（Electro-Luminescence）パネルやインジケータ等により発光像を表示するものを、採用してもよい。さらに加えて、反射鏡の反射像を投影させる「投影部材」としては、上記実施形態の如く車両に固定されたウインドシールド４以外にも、例えばＨＵＤ装置１に専用に設けられるコンバイナ等を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１ 車両用ＨＵＤ（ヘッドアップディスプレイ）装置 ２ インストルメントパネル、４ ウインドシールド（投影部材）、１０ ハウジング、１４ 出射窓、２０ 表示器、２２ 画面、３０ 光学系、３２ 反射鏡、３４ 反射面、３６ 虚像、３８ 回転軸、４０ ステッピングモータ、４１ 回転子、４２ モータ軸、４３ ロータ磁石、４４ 固定子、４５ａ，４５ｂ クローポールヨーク、４６ａ，４６ｂ コイル、５０ 減速ギア機構、５１ ギアケース、６０ 調整スイッチ、６２，６３ 操作部材、７０ 制御系、７２ 表示制御回路（マイクロステップ駆動手段・フルステップ駆動手段・強制駆動手段）、７４ スイッチング素子、Ｔ 設定時間、θｓ 安定点、Ｉθ 間隔、Δθ 設定角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光像を表示する表示器と、
回転可能に設けられて前記表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、
電気角に応じた振幅の駆動信号が印加されることにより、前記反射鏡を回転駆動して前記虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、所定の前記電気角毎に安定点が現れるステッピングモータと、
外部から入力される調整指令に従って前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御する制御系と、
を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御系は、
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力された場合に、前記安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動するマイクロステップ駆動手段と、
前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力された場合に、前記安定点の間隔ずつ前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータをフルステップ駆動するフルステップ駆動手段と、
を有することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御系は、
操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続することにより、前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力される一方、前記操作部材に対する乗員操作が前記設定時間内に終了することにより、前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力される入力手段、
を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力されることにより、前記マイクロステップ駆動手段が前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動した後、前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力されることにより、前記フルステップ駆動手段が前記ステッピングモータをフルステップ駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記フルステップ駆動手段が前記安定点を起点に前記電気角を変化させる前記制御系は、
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力されることによるマイクロステップ駆動の終了後に、現在の電気角が前記安定点から外れている場合には、前記電気角が前記安定点まで変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータを強制駆動する強制駆動手段、
を有することを特徴とする請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項１】
発光像を表示する表示器と、
回転可能に設けられて前記表示器の表示像を反射する反射鏡を有し、当該反射鏡の反射像を投影部材へ投影することにより、車両関連情報の虚像を表示させる光学系と、
電気角に応じた振幅の駆動信号が印加されることにより、前記反射鏡を回転駆動して前記虚像の表示位置を調整するステッピングモータであって、所定の前記電気角毎に安定点が現れるステッピングモータと、
外部から入力される調整指令に従って前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御する制御系と、
を備えた車両用ヘッドアップディスプレイ装置において、
前記制御系は、
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力された場合に、前記安定点の間隔よりも小さな設定角度ずつ前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動するマイクロステップ駆動手段と、
前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力された場合に、前記安定点の間隔ずつ前記電気角が変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータをフルステップ駆動するフルステップ駆動手段と、
を有することを特徴とする車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項２】
前記制御系は、
操作部材に対する乗員操作が設定時間以上継続することにより、前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力される一方、前記操作部材に対する乗員操作が前記設定時間内に終了することにより、前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力される入力手段、
を有することを特徴とする請求項１に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項３】
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力されることにより、前記マイクロステップ駆動手段が前記ステッピングモータをマイクロステップ駆動した後、前記虚像の表示位置を微調整する前記調整指令が入力されることにより、前記フルステップ駆動手段が前記ステッピングモータをフルステップ駆動することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【請求項４】
前記フルステップ駆動手段が前記安定点を起点に前記電気角を変化させる前記制御系は、
前記虚像の表示位置を連続調整する前記調整指令が入力されることによるマイクロステップ駆動の終了後に、現在の電気角が前記安定点から外れている場合には、前記電気角が前記安定点まで変化するように前記駆動信号を制御することにより、前記ステッピングモータを強制駆動する強制駆動手段、
を有することを特徴とする請求項３に記載の車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３８０６（Ｐ２０１２−２３８０６Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５７８２７（Ｐ２０１０−１５７８２７）
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１２日（２０１０．７．１２）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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