WO2014038171A1 - 車両用ヘッドアップディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

　反射部（１３２）の位置ずれを防止可能とすると共に、次回運転開始時に短時間で表示像を見ることがでるヘッドアップディスプレイ装置を開示する。ヘッドアップディスプレイ装置の制御装置（１５０）は、運転者によって要求位置がリセット位置に近づく方向に変更された場合、次にイグニッションスイッチがオフされたときに、虚像（３０）の位置がリセット位置となるようにステップモータ（１３３）を回転させた後、反射部（１３２）の正逆反転動作時に発生するヒステリシスに相当する所定角度分だけ、ステップモータ（１３３）を逆転作動させておく。

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、２０１２年９月７日に出願された日本国特許出願２０１２－１９７３３８号に基づくものであり、ここにその記載内容を参照により援用する。

　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鏡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。

　従来の車両用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の車両用ヘッドアップディスプレイ装置（車両用表示装置）は、投射器からの表示光を車両のフロントガラスに反射させる凹面鏡と、位置調整スイッチからの入力に応じて凹面鏡を回転させて回転方向の位置を変更するモータと、モータの作動を制御する制御装置とを備えている。

　ヘッドアップディスプレイの使用中において、運転者は、位置調整スイッチを操作することで、凹面鏡の位置を好みの回転位置に調整することが可能となっている。つまり、位置調整スイッチの入力信号に応じて、制御装置によりモータが作動され、凹面鏡の回転方向の位置が変更される。位置調整が成された後の凹面鏡の位置は、最終回転停止位置として制御装置に記憶される。また、イグニッションスイッチがオフされると、制御装置により凹面鏡の回転方向位置が、所定の閉位置に移動される。更に、イグニッションスイッチがオンされると、制御装置により凹面鏡の回転方向の位置が、先に調整された最終回転停止位置に戻されるようになっている。

　ここで、凹面鏡の位置を閉位置から最終回転停止位置に戻す際に、凹面鏡を戻すときの回転方向が、最終回転停止位置を調整したときの最後の回転方向と同じ場合は、閉位置と最終回転停止位置との間を回転させるためのステップ数Ｓａがモータに与えられて、凹面鏡が戻されるようになっている。

　しかしながら、上記のように凹面鏡の位置を閉位置から最終回転停止位置に戻す際に、凹面鏡を戻すときの回転方向が、最終回転停止位置を調整したときの最後の回転方向に対して逆の場合であると、閉位置と最終回転停止位置との間を回転させるためのステップ数Ｓａに所定超過ステップ数Ｓｂが加えられたステップ数がモータに与えられて、一旦、凹面鏡が最終回転停止位置を越えた位置まで回転され、更に、逆方向に回転されて、最終回転停止位置に戻されるようになっている。

　これにより、機械的な可動部のがたつきやギヤのバックラッシュ等を低減するための特別な機構を必要とせずに、凹面鏡の最終回転停止位置の位置ずれを防止できるようにしている。

日本国公開特許公報２０１１－１４５３９３号（米国公開特許公報２０１１／０１７００２３号に対応）

　しかしながら、特許文献１では、上記のように凹面鏡の位置ずれを防止するために、最終回転停止位置を調整するときの最後の回転方向に応じて、モータには、ステップ数＝ステップ数Ｓａ＋所定超過ステップＳｂ、が与えられて、凹面鏡は、一旦、最終回転停止位置を越えた位置まで回転され、更に逆方向に回転されるようにしているので、凹面鏡を最終回転停止位置まで戻すための処理時間が長くなってしまう。更に、この処理をイグニッションスイッチがオンされたときに実施するようにしているので、運転者がフロントガラス越しに表示像を見られる状態になるまでに時間がかかるという問題があった。

　本開示の目的は、上記問題に鑑み、反射手段の位置ずれを防止可能とすると共に、次回運転開始時に短時間で表示像を見ることがで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。

　本開示の一例によると、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ウインドシールドへ反射させる反射部とを備え、表示情報の虚像を運転者の視野前方に結像させる車両用ヘッドアップディスプレイ装置であって、反射部に直接的あるいは間接的に接続されて、反射部を回転方向に回転させるステップモータと、ステップモータの回転軸に対して回転方向の一方側へ付勢する回転方向バネと、回転軸に対して軸方向の一方側へ付勢する軸方向バネと、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、を備える車両用ヘッドアップディスプレイ装置が提供できる。制御装置は、運転者からの要求信号に応じて、ウインドシールドに対する虚像の位置が運転者の要求する要求位置となるように、反射部の回転位置を調整する。また、制御装置は、イグニッションスイッチがオフされると、虚像の位置が予め定められたリセット位置となるように、反射部の回転位置を変更すると共に、その後にイグニッションスイッチがオンされると、虚像の位置を要求位置からリセット位置に変更した際の変更回転角度分だけステップモータを反転させることで反射部の回転位置を虚像の要求位置に対応する位置に戻す。また、制御装置は、運転者によって要求位置がリセット位置に近づく方向に変更された場合、次にイグニッションスイッチがオフされたときに、虚像の位置がリセット位置となるようにステップモータを回転させた後、反射部の正逆反転動作時に発生するヒステリシスに相当する所定角度分だけ、ステップモータを逆転作動させる。

　このような車両用ヘッドアップディスプレイ装置によれば、運転者によって要求位置がリセット位置に近づく方向に変更された場合であると、反射部によって虚像の位置が要求位置に調整され、更に、リセット位置に変更される間は、ステップモータは同一の回転方向で制御されることになる。そして、次にイグニッションスイッチがオンされると、反射部によって虚像の位置をリセット位置から要求位置に移動させるために、ステップモータは反転されて逆回転方向に制御されることになる。この反転動作のときに、ヒステリシスの影響を受けるため、単純に反射部を変更回転角度分だけ要求位置に向けて移動させようとしても虚像の位置ずれが発生してしまう。

　そこで、反射部によって虚像の位置を要求位置からリセット位置となるようにステップモータを回転させた後、ステップモータをヒステリシスに伴う所定角度分だけ予め逆転作動させておくことで、ヒステリシスの影響を受け終えた状態で、次にイグニッションスイッチがオンされたときに備えることができる。よって、次にイグニッションスイッチがオンされたときには、虚像のリセット位置から要求位置に対応する位置に向けて変更回転角度分だけステップモータを反転させることで、反射部の位置ずれを防止することが可能となる。

　このとき、イグニッションスイッチがオフされたときに、上記制御が行われ、イグニッションスイッチがオンされたときは、単純にステップモータを変更回転角度分だけ反転させることで、反射部を虚像のリセット位置から要求位置に対応する位置に戻すことができ、従来技術のように余分な操作によって処理時間が長くなるということがなく、運転者は、すぐに虚像を見ることができる。

　本開示についての上記および他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照した下記の詳細な説明から、より明確になる。添付図面において
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る。 図２は、反射装置を示す斜視図である。 図３は、ステップモータを示す斜視図である。 図４は、リセットポジションが下側にあり、表示像の位置を下側に調整した場合の表示像の位置を示す説明図である。 図５は、リセットポジションが下側にあり、表示像の位置を上側に調整した場合の表示像の位置を示す説明図である。 図６は、ヒステリシスを説明するグラフである。 図７は、ステップモータの１回転におけるヒステリシスの位置関係を示す説明図である。 図８は、第１実施形態における制御装置が実施する制御内容を示すフローチャートである。 図９は、ヒステリシス防止のためのステップモータへのコイル励磁の要領を示す説明図である。 図１０は、左部においてヒステリシスの発生する状況を示し、右部においてヒステリシスが除去された状況を示す説明図である。 図１１は、第２実施形態において、リセットポジションが上側にあり、表示像の位置を上側に調整した場合の表示像の位置を示す説明図である。 図１２は、第２実施形態において、リセットポジションが上側にあり、表示像の位置を下側に調整した場合の表示像の位置を示す説明図である。 図１３は、第２実施形態における制御装置が実施する制御内容を示すフローチャートである。

　以下に、図面を参照しながら実施の形態を例示する。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１１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、自動車に適用されたものであり、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に入射させると共に、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ものである。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ようになっている。以下、車両用ヘッドアップディスプレイ装置１００をＨＵＤ１００と呼ぶことにする。

　尚、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ようになっている。

　ＨＵＤ１００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。ＨＵＤ１００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、ＨＵＤ１００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ようになっている。

　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ようになっている。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に向けて出射するようになっている。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ようになっている。運転者は図示しない切り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ようになっている。尚、本実施形態では、表示情報は、図４の（２）、図５の（３）に示すような目的地への案内情報としている。

　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１３４、および軸方向バネ１３５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時状の幅方向（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、反射部の一例に相当するものであり、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へ反射させるようになっている。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の長手方向の一端側には、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、後述するステップモータ１３３の回転軸１３３ｂが接続されている。また、ミラー部１３２の長手方向の他端側には、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、図２、図３に示すように、ミラー部１３２を回転方向に回転させるモータである。ステップモータ１３３は、モータハウジング１３３ａ内に図示しない回転子、固定子、および減速機構等が設けられて形成されている。

　回転子は、シャフトに永久磁石が固定されて形成されている。また、固定子は、例えば、回転子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（コイルＡとＢ、およびコイルＣとＤ）を備えている。ステップモータ１３３のシャフトは、コイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの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、コイルＤ、Ｃ、Ｂ、Ａの順に通電して励磁させることで、逆方向に回転するようになっている。

　減速機構は、直列に歯合される複数の減速用ギヤによって構成されており、シャフトの出力（回転数およびトルク）を、最終出力部となる回転軸１３３ｂに、低回転、高トルクとなるように減速して伝えるようになっている。回転軸１３３ｂは、モータハウジング１３３ａの軸方向端部側の面から突出するように形成されている。

　更に、モータハウジング１３３ａには、回転軸１３３ｂが突出する軸方向端部側となる端面１３３ｃに沿うように外径側に張り出す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の一方の縦板部１３１ｂに固定されている。回転軸１３３ｂは、凹部１３１ｃに挿入され、ミラー部１３２の長手方向の一端側に向けられている。そして、回転軸１３３ｂは、上記で説明したように、ミラー部１３２の長手方向の一端側に接続されている。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。

　ここで、ステップモータ１３３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、時計方向（図中の「正」の方向）に回転し、ウインドシールド２０越しに見える表示像３０は、ウインドシールド２０において上側に移動するようになっている。逆に、ステップモータ１３３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、反時計方向（図中の「逆」の方向）に回転し、ウインドシールド２０越しに見える表示像３０は、ウインドシールド２０において下側に移動するようになっている。

　尚、上記のように、ステップモータ１３３内に減速機構が設けられて、最終出力部が回転軸１３３ｂとなるステップモータ１３３においては、回転軸１３３ｂがミラー部１３２に直接的に接続された形となる。また、ステップモータ１３３内に減速機構が設けられない場合で、ステップモータ（１３３）に対して別体となる減速機構が設けられる場合においては、ステップモータ（１３３）のシャフト（回転軸）は、減速機構を介して、ミラー部１３２に接続されることになり、シャフトは間接的にミラー部１３２に接続されるものとなる。

　回転方向バネ１３４は、回転軸１３３ｂに対して回転方向の一方側に付勢する弾性体である。回転方向バネ１３４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、回転軸１３３ｂに対して、例えば、後述するドライバー設定位置が、後述するリセットポジションから離れる方向（上記で説明した時計方向）に付勢力を与えるようになっている。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ようになっている。

　軸方向バネ１３５は、回転軸１３３ｂに対して軸方向の一方側に付勢する弾性体である。軸方向バネ１３５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、回転軸１３３ｂに対して、モータエンド側（図２中の右側）に付勢力を与えるようになっている。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ようになっている。

　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ようになっている。そして、生成された要求信号は、制御装置１５０に出力されるようになっている。

　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。

　制御装置１５０は、位置調整スイッチ１４０からの要求信号に応じて、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２を回転させることで回転方向の位置（以下、回転位置）を調整する。これによって、ウインドシールド２０に対する表示像３０の位置が上下方向に位置調整されて、運転者の要求するドライバー設定位置に調整されるようになっている（詳細後述）。ドライバー設定位置は、要求位置の一例に相当する。

　また、イグニッションスイッチがオフされると、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を回転させることで、ウインドシールド２０に対する表示像３０の位置を、ドライバー設定位置から、予め定められたリセットポジションに変更するようになっている（詳細後述）。本実施形態では、リセットポジションは、図４の（２）、図５の（３）に示すように、ドライバー設定位置より下側であって、ウインドシールド２０の下端側となる位置として設定されている。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、運転者が運転していないときに、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に写らないようにするために設定されるものとなっている。リセットポジションは、リセット位置の一例に相当する。

　更に、次の運転のためにイグニッションスイッチがオンされると、制御装置１５０は、上記のように表示像３０の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した際の変更回転角度分だけステップモータ１３３を反転させることで、ミラー部１３２の回転位置を表示像３０の要求位置に対応する位置まで戻すようになっている（詳細後述）。

　ＨＵＤ１００は、上記のように構成されており、以下、制御装置１５０による、ＨＵＤ１００の基本的な作動について説明する。

　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、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。また、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を回転させることで、表示像３０の位置をリセットポジションから、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。

　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。

　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、表示像３０の位置をドライバー設定位置に調整する。具体的には、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、図４の（１）に示すように、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。逆に、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、図５の（１）に示すように、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
　また、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を作動させて、ミラー部１３２の回転位置を変更することで、表示像３０の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。更に、制御装置１５０は、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を作動させて、ミラー部１３２の回転位置を変更することで、表示像３０の位置をリセットポジションからライバー設定位置に変更させる。

　ここで、反射装置１３０のようにミラー部１３２がステップモータ１３３によって回転されるような回転体においては、図６、図７に示すように、回転方向を正方向から逆方向に、あるいは逆方向から正方向に反転した際に、所定の回転位置に制御しようとした入力信号に対して、回転角度（回転方向の位置）がずれてしまうというヒステリシス現象が発生する。例えば、所定の入力信号位置において、回転方向１の場合の回転角度と、回転方向２の場合の回転角度との間に、角度差＝Δθ＋αが生じてしまう。この角度差がヒステリシスである。

　Δθは、モータのヒステリシスに対応するものであり、例えばステップモータ１３３における磁気ヒステリシス、および減速機構（複数のギヤ）におけるバックラッシュ等に伴って発生する。また、αは、その他のヒステリシスに対応するものであり、例えば回転方向バネ１３４の付勢力、軸方向バネ１３５の付勢力、更にはミラー部１３２の重量等に応じて、ミラー部１３２と支持体１３１（縦板部１３１ｂ）との間において変動する摩擦係数等に伴って発生する。よって、角度差＝Δθ＋αは、反射装置１３０全体で見たときに発生し得るヒステリシスとして捉えられたものとなっている。

　上記のようなＨＵＤ１００の作動においては、リセットポジションがドライバー設定位置の下側、つまりウインドシールド２０の下端側に設定されており、且つ、表示像３０の位置を好みのドライバー設定位置に調整するにあたって、イグニッションスイッチがオフされるまでの最後の移動方向が、図５の（１）に示すように、リセットポジションとは反対側となる上側であると（ドライバー設定位置がリセットポジションから離れる方向に変更される場合）、以下のようなステップモータ１３３の反転動作が発生する。即ち、表示像３０をドライバー設定位置に調整した後、リセットポジションに変更するためにステップモータ１３３は一度反転され（図５の（２））、更に、次のイグニッションスイッチのオンのときに、表示像３０をリセットポジションからドライバー設定位置に戻すためにステップモータ１３３は再度反転されることになる（図５の（３））。

　このように、２回のステップモータ１３３の反転操作が行われる場合であると、各反転時にそれぞれヒステリシスが発生するが、これらヒステリシスは、互いに相殺されることになる。よって、ドライバー設定位置からリセットポジションに変更した際の変更回転角度分だけステップモータ１３３を反転させてやると、表示像３０の位置は、リセットポジションから先回の運転時に設定したドライバー設定位置に戻される形となり（図５の（３））、運転者は違和感を覚えることがない。

　しかしながら、リセットポジションがドライバー設定位置の下側、つまりウインドシールド２０の下端側に設定されており、且つ、表示像３０の位置を好みのドライバー設定位置に設定するにあたって、イグニッションスイッチのオフまでにおける最後の移動方向が、図４の（１）に示すように、リセットポジションと同じ側となる下側であると（ドライバー設定位置がリセットポジションに近づく方向に変更される場合）、以下のようなステップモータ１３３の反転動作が発生する。即ち、表示像３０をドライバー設定位置からリセットポジションに変更した後、次のイグニッションスイッチのオンのときに、表示像３０をリセットポジションからドライバー設定位置に戻すためにステップモータ１３３が一度反転されることになる（図４の（３））。

　この場合であると、リセットポジションからドライバー設定位置への反転時にヒステリシスが一度発生されることになる。このヒステリシスによって、ドライバー設定位置からリセットポジションに変更した際の変更回転角度分だけステップモータ１３３を反転させることで、表示像３０をリセットポジションからドライバー設定位置に戻しても、先回の運転時に設定したドライバー設定位置に対して表示像３０がずれた位置に戻される形となり、運転者は違和感を覚えることになる。

　このような位置ずれを防止するために、制御装置１５０は、図８に示すフローチャートに基づくステップモータ１３３（ミラー部１３２）の制御を実行するようになっている。

　まず、イグニッションスイッチがオンされて、運転状態にあるとき、ステップＳ１００で、制御装置１５０は、通常のＨＵＤ操作を行う。この操作は、上記のＨＵＤ１００の基本作動について説明した内容となる。つまり、制御装置１５０は、液晶ディスプレイ１２０における表示情報の決定と形成のための制御を行い、また、位置調整スイッチ１４０からの要求信号に基づき、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２の回転位置を調整する。

　次に、ステップＳ１１０で、運転者によってイグニッションスイッチがオフされて運転が終了されると、制御装置１５０は、イグニッションスイッチオフの信号を取得する。そして、このイグニッションスイッチオフの信号を取得した後、所定時間（例えば１分）後に、ステップＳ１２０で、制御装置１５０は、イグニッションスイッチがオフされるまでの間で、運転者からの要求信号に基づいて、最終的に表示像３０の位置を調整した方向が「上側」であったか、「下側」であったかを判定する。

　上記判定が、下側であると（図４の（１））、制御装置１５０は、ステップＳ１３０で、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２による表示像３０の位置が、ドライバー設定位置からリセットポジションになるように、ミラー部１３２の回転位置を変更させる（図４の（２））。このときにミラー部１３２が回転される角度は、変更回転角度分である。

　そして、ステップＳ１４０で、制御装置１５０は、上記ステップＳ１３０でステップモータ１３３を回転させた方向とは逆方向となるように、予め、ヒステリシスに相当する所定角度分だけステップモータ１３３を逆転作動させる（図４の（３））。所定角度は、純粋には上記で説明した角度差＝Δθ＋αに対応するものであるが、本実施形態のように４つのコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを備えるステップモータ１３３においては、シャフトは９０度ずつステップ回転するため、角度差＝Δθ＋αを満たす最小のステップ回転角度分と定めることで、その対応が可能となる。本実施形態では、例えば所定角度を２ステップ分の１８０度と設定した。つまり、表示像３０の位置がドライバー設定位置からリセットポジションに変更される際に、図９に示すように、ステップＳ１３０でステップモータ１３３がコイルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に励磁されて回転したとすると、ステップＳ１４０では、コイルＤ、Ｃの順に２ステップ分の励磁が行われて、ステップモータ１３３が所定角度分だけ逆転され、次のイグニッションスイッチがオンされるときに備えるようにしているのである。

　そして、ステップＳ１５０で、次の運転のために、再びイグニッションスイッチがオンされると、制御装置１５０は、ステップＳ１３０における変更回転角度分だけ、ステップモータ１３３を、ステップＳ１４０で逆転作動させた方向と同じ方向に回転させることで、ミラー部１３２の回転位置をリセットポジションからドライバー設定位置に戻す（図４の（４））。

　一方、ステップＳ１２０で、制御装置１５０は、最終的に表示像３０の位置を調整した方向が「上側」であったと判定すると（図５の（１））、ステップＳ１３０と同様に、ステップＳ１６０で、ステップモータ１３３を作動させて、ミラー部１３２による表示像３０の位置が、ドライバー設定位置からリセットポジションになるように、ミラー部１３２の回転位置を変更させる（図４の（２））。そして、上記で説明したステップＳ１５０に移行する（図５の（３））。

　つまり、ステップＳ１２０で、制御装置１５０が最終的に表示像３０の位置を調整した方向が「上側」であったと判定した場合であると、図５の（１）～（３）で示すように、ステップモータ１３３の動きからして、上記で説明したようにヒステリシスの影響が相殺されるので、ステップＳ１６０で表示像３０の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ものの、ステップＳ１４０で説明したステップモータ１３３の逆転作動の制御は行わない（禁止する）ものとしている。

　以上のように、本実施形態では、運転者によって表示像３０のドライバー設定位置がリセットポジションに近づく方向に変更された場合（ドライバー設定位置に調整したときのミラー部１３２の回転方向が、表示像３０の位置をリセットポジションに変更するときのミラー部１３２の回転方向と同じ場合）であると、次にイグニッションスイッチがオフされたときに、表示像３０の位置がリセットポジションとなるようにステップモータ１３３を回転させてミラー部１３２の回転位置を変更すると共に、ミラー部１３２のヒステリシスに相当する所定角度分だけ、ステップモータ１３３を逆転作動させるようにしている（ステップＳ１４０）。

　これにより、ヒステリシスの影響を受け終えた状態で、次にイグニッションスイッチがオンされたときに備えることができる。よって、次にイグニッションスイッチがオンされたときには、表示像３０のリセットポジションからドライバー設定位置に対応する位置に向けて変更回転角度分だけステップモータ１３３を反転させることで、図１０の（１）および（２）に示すように、ミラー部１３２の位置ずれを防止すること（Δθ＋α≒０）が可能となる。

　このとき、イグニッションスイッチがオフされたときに、上記制御が行われ、イグニッションスイッチがオンされたときは、単純にステップモータ１３３を変更回転角度分だけ反転させることで、ミラー部１３２を表示像３０のリセット位置からドライバー設定位置に対応する位置に戻すことができ、従来技術のように余分な操作によって処理時間が長くなるということがなく、運転者は、すぐに表示像３０を見ることができる。

　また、ステップモータ１３３を逆転作動させるときの所定角度としては、ステップモータ１３３の正逆反転動作時に発生される、モータのヒステリシス分に相当する回転角度（Δθ）に、回転方向バネ１３４の付勢力、軸方向バネ１３５の付勢力、およびミラー部１３２の重量に伴って発生される他のヒステリシス分に相当する回転角度（α）を加えた回転角度（Δθ＋α）としている。

　これにより、ＨＵＤ１００の全体構成に伴うヒステリシス分を考慮したステップモータ１３３の逆転作動の制御が可能となるので、ミラー部１３２の位置ずれを確実に防止することができる。

　また、制御装置１５０は、運転者によって表示像３０のドライバー設定位置がリセットポジションから離れる方向に変更された場合（ドライバー設定位置に調整したときのミラー部１３２の回転方向が、表示像３０の位置をリセットポジションに変更するときのミラー部１３２の回転方向と逆の場合）であると、イグニッションスイッチがオフされたときに、ステップモータ１３３の逆転作動を行わない（禁止する）ようにしている。

　この場合であると、ミラー部１３２がドライバー設定位置に調整され、更に、リセットポジションに変更される間に、ステップモータ１３３は一度反転され、次にイグニッションスイッチがオンされると、ミラー部１３２をリセットポジションからドライバー設定位置に移動させるために、ステップモータ１３３は再び反転されることになる。このように、ステップモータ１３３は、リセットポジションへの変更と、ドライバー設定位置への変更の際に２回の反転動作を伴うため、この２回の反転動作によってヒステリシスによる位置ずれの影響が相殺されることになる。よって、このような場合であると、上記の逆転作動は不要となるので、逆転作動の制御を禁止することで、無駄な制御を廃止すると共に、確実な位置ずれの防止が可能となる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態のＨＵＤ１００（表示像３０の位置と、フローチャート）を図１１～図１３に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、制御装置１５０が行う制御内容を変更したものである。

　第２実施形態では、リセットポジションは、図１１の（１）、図１２の（１）に示すように、ドライバー設定位置より上側であって、ウインドシールド２０の上端側となる位置として設定されている。また、図１１に示すように、ドライバー設定位置を調整するにあたって、表示像３０を上側に移動させた場合（ドライバー設定位置がリセットポジションに近づく方向に変更された場合）であると、この調整時のステップモータ１３３（ミラー部１３２）の回転方向と、表示像３０をドライバー設定位置からリセットポジションに変更するときのステップモータ１３３（ミラー部１３２）の回転方向とが同じになる。また、図１２に示すように、ドライバー設定位置を調整するにあたって、表示像３０を下側に移動させた場合（ドライバー設定位置がリセットポジションから離れる方向に変更された場合）であると、この調整時のステップモータ１３３（ミラー部１３２）の回転方向と、表示像３０をドライバー設定位置からリセットポジションに変更するときのステップモータ１３３（ミラー部１３２）の回転方向とが逆になる。

　更に、図１３に示すフローチャートは、上記第１実施形態で説明した図８のフローチャートに対して、ステップＳ１００～ステップＳ１３０、ステップＳ１５０、Ｓ１６０における制御内容は同一であるが、ステップＳ１２０での判定結果が、「上側」であるか、「下側」であるかの判定方向が逆になっており、また、ステップＳ１４０Ａでの逆転作動の方向がステップＳ１４０とは逆方向となっている。

　よって、ステップＳ１２０でドライバー設定位置調整のために表示像３０を調整した方向が上側であると、ステップＳ１３０、ステップＳ１４０Ａを実行して、ステップＳ１５０に移行する。つまり、図１１の（２）に示すように、表示像３０の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した後に、図１１の（３）に示すように、ステップモータ１３３に予めヒステリシス分の逆転作動させておく。これにより、次の運転開始時に、図１１の（４）に示すように、表示像３０の位置ずれを防止することが可能となる。

　このとき、上記第１実施形態と同様に、イグニッションスイッチがオフされたときに、逆転作動の制御が行われ、イグニッションスイッチがオンされたときは、単純にステップモータ１３３を変更回転角度分だけ反転させることで、ミラー部１３２をリセット位置からドライバー設定位置に戻すことができるので、従来技術のように余分な操作によって処理時間が長くなるということがなく、運転者は、すぐに表示像３０を見ることができる。

　尚、ステップＳ１２０でドライバー設定位置調整のために表示像３０を調整した方向が下側であると、ステップＳ１６０のみを実行して、ステップＳ１５０に移行する。つまり、図１２の（２）に示すように、表示像３０の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した後、ステップモータ１３３に対してヒステリシス分の逆転作動の制御は行わない。これにより、図１２の（１）から図１２の（２）におけるステップモータ１３３の反転によるヒステリシスと、図１２の（２）から図１２の（３）におけるステップモータ１３３の反転によるヒステリシスとによって両ヒステリシスの影響が相殺されるので、図１２の（３）に示すように、次の運転開始時に表示像３０の位置ずれを防止することが可能となる。

　（その他の実施形態）
　上記第１、第２実施形態では、ステップモータ１３３は、コイルＡ～Ｄを備える２相モータとしたが、これに限らず、更にコイル相数を増加したものとしても良い。コイル相数を増加した場合は、１ステップ当たりの回転角度を小さくすることができるので、逆転作動の制御を行うときのステップモータ１３３に与える角度を、ヒステリシスに相当する所定角度により近づけた設定が可能となる。

　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。

　また、回転方向バネ１３４による回転軸１３３ｂへの付勢力の方向は、上記実施形態では、ドライバー設定位置がリセットポジションから離れる方向としたが、逆方向にしても良い。

　以上、本開示に係る実施の形態および構成を例示したが、本開示に係る実施の形態および構成は、上述した各実施の形態および各構成に限定されるものではない。異なる実施の形態および構成にそれぞれ開示された技術的要素を適宜組み合わせて得られる実施の形態および構成についても本開示に係る実施の形態および構成の範囲に含まれる。

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）から出射される表示光をウインドシールド（２０）へ反射させる反射部（１３２）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）に直接的あるいは間接的に接続されて、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）の回転軸（１３３ｂ）に対して回転方向の一方側へ付勢する回転方向バネ（１３４）と、
   　前記回転軸（１３３ｂ）に対して軸方向の一方側へ付勢する軸方向バネ（１３５）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、を備えており、
   　前記制御装置（１５０）は、
   　運転者からの要求信号に応じて、前記ウインドシールド（２０）に対する前記虚像（３０）の位置が前記運転者の要求する要求位置となるように、前記反射部（１３２）の回転位置を調整するようになっており、
   　また、イグニッションスイッチがオフされると、前記虚像（３０）の位置が予め定められたリセット位置となるように、前記反射部（１３２）の回転位置を変更すると共に、その後にイグニッションスイッチがオンされると、前記虚像（３０）の位置を前記要求位置から前記リセット位置に変更した際の変更回転角度分だけ前記ステップモータ（１３３）を反転させることで前記反射部（１３２）の回転位置を前記虚像（３０）の前記要求位置に対応する位置に戻すようになっており、
   　前記運転者によって前記要求位置が前記リセット位置に近づく方向に変更された場合、次に前記イグニッションスイッチがオフされたときに、前記虚像（３０）の位置が前記リセット位置となるように前記ステップモータ（１３３）を回転させた後、前記反射部（１３２）の正逆反転動作時に発生するヒステリシスに相当する所定角度分だけ、前記ステップモータ（１３３）を逆転作動させておく車両用ヘッドアップディスプレイ装置。
2. 　前記所定角度は、前記ステップモータ（１３３）の正逆反転動作時に発生される、モータヒステリシス分に相当する回転角度（Δθ）に、前記回転方向バネ（１３４）の付勢力、前記軸方向バネ（１３５）の付勢力、および前記反射部（１３２）の重量に伴って発生される他のヒステリシス分に相当する回転角度（α）を加えた回転角度（Δθ＋α）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. 　前記制御装置（１５０）は、
   　前記運転者によって前記要求位置が前記リセット位置から離れる方向に変更された場合、次に前記イグニッションスイッチがオフされたときに、前記ステップモータ（１３３）の前記逆転作動を禁止する請求項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. 　前記回転方向バネ（１３４）は、前記要求位置が前記リセット位置から離れる方向に前記回転軸（１３３ｂ）を付勢する請求項１～３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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