專利名稱：用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備。
背景技術(shù)：
在用于車(chē)輛的常規(guī)平視顯示器(HUD)設(shè)備中，由顯示器單元所顯示的發(fā)光圖像諸如車(chē)輛信息投影到投影目標(biāo)諸如車(chē)輛的擋風(fēng)玻璃上，使得顯示的圖像可以顯示為虛擬圖像。JP2011-207431A(US2001/0241596A1)公開(kāi)了這種HUD設(shè)備的一個(gè)例子，其中由顯示器單元提供的顯示圖像被反射鏡諸如凹鏡反射并且投影到投影目標(biāo)上。通過(guò)使用反射鏡，HUD設(shè)備能夠安裝在車(chē)輛的有限的空間中。在該HUD設(shè)備中，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)響應(yīng)于與來(lái)自外側(cè)的調(diào)節(jié)指令對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)旋轉(zhuǎn)反射鏡，使得可以調(diào)節(jié)虛擬圖像的顯示位置。根據(jù)該構(gòu)造，車(chē)輛中的乘客(駕駛員)通過(guò)向HUD設(shè)備輸入位置調(diào)節(jié)指令，能夠?qū)④?chē)輛信息的虛擬圖像的位置調(diào)節(jié)至更易于觀察的位置。另外，在該HUD設(shè)備中，當(dāng)停止輸入調(diào)節(jié)指令時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)持續(xù)被驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)，直到其實(shí)現(xiàn)電穩(wěn)定 。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)在不是電穩(wěn)定點(diǎn)的點(diǎn)停止，那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)響應(yīng)于外力的沖擊或者振動(dòng)而趨向于異相步進(jìn)。持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)一段時(shí)間以避免該異相問(wèn)題。在該HUD設(shè)備中，假定多個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)和多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)匹配彼此，在電穩(wěn)定點(diǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶電時(shí)產(chǎn)生的保持轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)電穩(wěn)定，在機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)不帶電時(shí)提供的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)機(jī)械穩(wěn)定。在該假定下，通過(guò)持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)直到達(dá)到電穩(wěn)定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定。即使是在電穩(wěn)定點(diǎn)之后停止驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，假定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過(guò)在電穩(wěn)定點(diǎn)處產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。但是，在實(shí)際產(chǎn)品中，由于制造誤差等使得電穩(wěn)定點(diǎn)和機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)在相位上是不同的。結(jié)果，在電穩(wěn)定點(diǎn)處持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)、之后停止驅(qū)動(dòng)信號(hào)的情形下，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)暫時(shí)停止，然后開(kāi)始朝向機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致虛擬圖像的顯示位置在暫時(shí)停止后再次移動(dòng)。車(chē)輛中的乘客因而將感到不舒適，甚至導(dǎo)致顯示為虛擬圖像的車(chē)輛信息不可靠。

發(fā)明內(nèi)容
因此目的是提供用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備，其增加了車(chē)輛信息的虛擬圖像顯示的可靠性。根據(jù)一個(gè)方面，平視顯示器設(shè)備包括顯示器單元、光學(xué)系統(tǒng)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及控制系統(tǒng)。顯示器單元顯示車(chē)輛信息的發(fā)光圖像(light-emitted image)。光學(xué)系統(tǒng)包括反射鏡，反射鏡可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置以反射發(fā)光圖像并且將所反射的圖像朝向投影目標(biāo)投影，以便顯示發(fā)光圖像的虛擬圖像。當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)帶電時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)反射鏡旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)虛擬圖像的顯示位置。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有多個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)和多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)，其中在電穩(wěn)定點(diǎn)，通過(guò)帶電時(shí)產(chǎn)生的保持轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)操作實(shí)現(xiàn)電穩(wěn)定，在機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)，通過(guò)不帶電時(shí)產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩(detent torque)電動(dòng)機(jī)操作實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定。控制系統(tǒng)響應(yīng)于從外側(cè)輸入的調(diào)節(jié)指令來(lái)控制用于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有多個(gè)相位的定子以及具有轉(zhuǎn)子，在定子之間極齒沿電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向位移適當(dāng)位置，轉(zhuǎn)子根據(jù)相對(duì)于極齒產(chǎn)生的磁吸引力而旋轉(zhuǎn)到一位置。多個(gè)相位中特定相位的極齒被設(shè)定為穩(wěn)定極齒，在不帶電時(shí)產(chǎn)生的特定相位的極齒的磁吸引力所提供的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于多個(gè)相位中另一相位所提供的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?？刂葡到y(tǒng)構(gòu)造為即使在調(diào)節(jié)指令停止之后仍持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)直到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的電角達(dá)到目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)，目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)設(shè)定為這樣的電穩(wěn)定點(diǎn):在該點(diǎn)，在穩(wěn)定極齒和轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生用于提供帶電時(shí)的保持轉(zhuǎn)矩的磁吸引力。


參考附圖通過(guò)以下詳細(xì)說(shuō)明，上述和其他目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。在附圖中:圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于車(chē)輛的平視顯示器(HUD)設(shè)備的示意圖；圖2是圖1中所示的HUD設(shè)備所顯示的虛擬圖像的示意圖；圖3是圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及減速齒輪的截面圖；圖4是圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)以及其控制系統(tǒng)之間的電連接的方塊圖；圖5是圖3中所示的定子的示意圖，其在沿轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的平面被放大；圖6是施加至圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特性圖；圖7是圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性和操作的示意圖；圖8是圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特性的示意圖；圖9是圖4所示的控制系統(tǒng)的顯示器控制電路執(zhí)行的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理的流程圖；以及圖1OA和圖1OB是施加至圖1中所示的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的特性圖。
具體實(shí)施方式
(構(gòu)造)首先參考圖1，用于車(chē)輛的平視顯示器(HUD)設(shè)備I包括殼體10、顯示器單元20、光學(xué)系統(tǒng)30、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40、減速齒輪機(jī)構(gòu)50、調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60以及控制系統(tǒng)70。殼體10形成為中空形狀，其收納HUD設(shè)備I的其他設(shè)備20、30、40、50等，并且安裝在車(chē)輛的儀表板2中。殼體10在面向擋風(fēng)玻璃4的位置處具有半透明的光投影窗口 14，擋風(fēng)玻璃4沿上下方向固定至車(chē)輛的駕駛員座椅的前側(cè)，作為投影目標(biāo)。顯示器單元20是透照型液晶面板(IXD)，具有用于顯示圖像的屏幕22。顯示器單元20通過(guò)用內(nèi)置背光(未示出)照射屏幕22來(lái)發(fā)出屏幕22的顯示圖像的光。顯示器單元20顯示的光圖像用來(lái)提供與車(chē)輛駕駛或者車(chē)輛條件有關(guān)的車(chē)輛信息。光圖像提供了例如導(dǎo)航信息，諸如車(chē)輛行駛方向等(例如圖2)。顯示器單元20的顯示圖像除了導(dǎo)航信息之外可以是:物理量數(shù)據(jù)，包括車(chē)輛速度、剩余燃料量、冷卻劑溫度等；以及車(chē)輛外部條件信息，包括交通條件、安 全條件等。光學(xué)系統(tǒng)30包括具有反射鏡32的多個(gè)光學(xué)部件(圖1未示出其他部件)，并且將顯示器單元20的顯示圖像投影到投影窗口 14。反射鏡32由具有彎曲成凹形形狀的平滑的反射表面34的凹鏡形成。反射鏡32放大并朝向投影窗口 14側(cè)反射顯示圖像，該顯示圖像從顯示器單元20被直接或者間接入射到反射表面34作為光學(xué)圖像。反射鏡32的反射圖像通過(guò)投影窗口 14投影到擋風(fēng)玻璃4并且在擋風(fēng)玻璃4的前側(cè)成像。結(jié)果，由顯示器單元20的顯示圖像所指示的車(chē)輛信息被顯示在車(chē)輛中的駕駛員座椅側(cè)，作為圖2示意性圖示的虛擬圖像36。反射鏡32具有可旋轉(zhuǎn)地支撐在殼體10中的旋轉(zhuǎn)軸38。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸38被驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射鏡32相對(duì)于擋風(fēng)玻璃4在上下方向上移動(dòng)虛擬圖像36的顯示位置，如圖2所圖示出的。對(duì)應(yīng)于光學(xué)系統(tǒng)30和擋風(fēng)玻璃4的光學(xué)特性，在圖2的實(shí)線所示的下限顯示位置Dl與圖2的虛線所示的上限顯示位置Du之間，實(shí)現(xiàn)了虛擬圖像36的顯示。如圖3所示，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40是爪極永磁鐵類(lèi)型，具有磁性外殼46、轉(zhuǎn)子41和定子44、45。磁性外殼46由磁性材料形成并且形成為中空形狀。轉(zhuǎn)子41由電動(dòng)機(jī)軸42和附接至電動(dòng)機(jī)軸42外周表面的轉(zhuǎn)子磁鐵43形成。電動(dòng)機(jī)軸42由磁性外殼46可旋轉(zhuǎn)地支撐。轉(zhuǎn)子磁鐵43是永磁鐵并且布置成沿轉(zhuǎn)子41的圓周方向(旋轉(zhuǎn)方向)交替提供磁極N和S。定子44和45為兩個(gè)相位設(shè)置,并且相對(duì)于轉(zhuǎn)子41牢固地固定至磁性外殼46的徑向外側(cè)部分。如圖3和圖4所不，用于一個(gè)相位(A相位)的定子44具有磁性軛441、442以及線圈443，用于另一相位(B相位)的定子45具有磁性軛451、452以及線圈453。磁性軛441、442、451、452由磁性材料形成為環(huán)狀，并且分別具有多個(gè)指甲狀的極齒(爪極)441a、442a、451a、452a,如圖5以放大方式所不的。用于A相位的磁性軛441、442的極齒441a、442a插設(shè)成沿轉(zhuǎn)子41的周向或者旋轉(zhuǎn)方向交替地布置。類(lèi)似地，用于B相位的磁性軛451、452的極齒451a、452a插設(shè)成沿轉(zhuǎn)子41的周向或者旋轉(zhuǎn)方向交替地布置。磁性軛441、442、451,452布置成使得極齒441a、451a、442a、452a沿轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)方向以該順序彼此位移1/2齒距。
`
如圖3所示，用于A相位的相位線圈443與磁性軛441、442共軸地布置，用于B相位的相位線圈453與磁性軛451、452共軸地布置。線圈443和相位線圈453在位置上沿軸向彼此位移。在如上構(gòu)造的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40中，當(dāng)A相位的相位線圈443和B相位的相位線圈453通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)帶電分別被加能時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鐵43和電動(dòng)機(jī)軸42旋轉(zhuǎn)。減速齒輪機(jī)構(gòu)50具有在磁性外殼46中連續(xù)嚙合的多個(gè)齒輪52至59。第一級(jí)的齒輪52設(shè)置在電動(dòng)機(jī)軸42上，最后一級(jí)的齒輪59設(shè)置在反射鏡32的旋轉(zhuǎn)軸38上。因而根據(jù)齒輪52至59之間的齒輪比降低了電動(dòng)機(jī)軸42的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并將該旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞至旋轉(zhuǎn)軸38使得反射鏡32被驅(qū)動(dòng)以旋轉(zhuǎn)。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40沿正常旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，反射鏡32被驅(qū)動(dòng)以沿正常旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)，例如使得虛擬圖像36的顯示位置向上位移。當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40沿相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)時(shí),反射鏡32被驅(qū)動(dòng)以沿相反的旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn),例如使得虛擬圖像36的顯示位置向下位移。圖1和圖4中所示的調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60設(shè)置成能夠由車(chē)輛中的駕駛員座椅上的乘客操作。調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60具有例如兩個(gè)推式操作元件62和63，使得乘客可以選擇性地分別輸入用于向上移動(dòng)虛擬圖像36的顯示位置的向上調(diào)節(jié)指令以及用于向下移動(dòng)虛擬圖像36的顯示位置的向下調(diào)節(jié)指令。因而調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60構(gòu)造成輸出不同的指令信號(hào)，一個(gè)用于指令向上調(diào)節(jié)，另一個(gè)用于指令向下調(diào)節(jié)?？刂葡到y(tǒng)70包括顯示器控制電路72和多個(gè)切換元件74并且設(shè)置在殼體10內(nèi)部或外部。顯示器控制電路72是包括作為主部件的微型計(jì)算機(jī)的電子電路，并且電連接至顯示器單元20和調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60。如圖4所示，每個(gè)切換元件74是晶體管，其集電極電連接至相位線圈443或453。每個(gè)切換元件74的發(fā)射極和基極電連接至接地端子(未示出)和顯示器控制電路72。切換元件74響應(yīng)于從顯示器控制電路72輸入的基極信號(hào)來(lái)改變施加至A相位的相位線圈443或者B相位的相位線圈453上的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的振幅。因而，通過(guò)用顯示器控制電路72控制切換元件74的基極信號(hào)，可控制施加至相位線圈443或者453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在如上構(gòu)造的控制系統(tǒng)70中，顯示器控制電路72控制顯示器單元20的圖像顯示。顯示器控制電路72響應(yīng)于從調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60輸入的指令信號(hào)來(lái)進(jìn)一步控制施加至相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。具體地，顯示器控制電路72響應(yīng)于操作元件62產(chǎn)生的向上調(diào)節(jié)指令，將施加至相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電角控制到用于沿正常旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)反射鏡32的電角，以使得虛擬圖像36的顯示位置向上移動(dòng)。此外，顯示器控制電路72響應(yīng)于操作元件63產(chǎn)生的向下調(diào)節(jié)指令，將施加至相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電角控制到用于沿相反的旋轉(zhuǎn)方向驅(qū)動(dòng)反射鏡32的電角，以使得虛擬圖像36的顯示位置向下移動(dòng)。根據(jù)如上構(gòu)造的HUD設(shè)備1，被施加至A相位和B相位的相位線圈443和453以對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40供給電力的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的電壓振幅分別被控制為對(duì)應(yīng)于電角而改變，用于對(duì)兩個(gè)不同相位的轉(zhuǎn)子44和45加能。在每個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)(角度)0 e,用于相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)被控制到最大振幅(Vmax, -Vmax)或者最小振幅(0),其中在每個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)處，當(dāng)供給電力時(shí)產(chǎn)生用于保持電動(dòng)機(jī)軸42的保持扭矩。如圖6所圖示出的，電穩(wěn)定點(diǎn)以每90度的固定角度間隔理想地出現(xiàn)。但是，極齒441a、442a、451a和452a在形狀、位置等方面彼此間具有容差。 結(jié)果，電穩(wěn)定點(diǎn)之間的實(shí)際間隔變得長(zhǎng)于或者短于90度，如圖7所圖示出的。當(dāng)沒(méi)有驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加至相位線圈443和453時(shí)，也即在非加能期間，出現(xiàn)了產(chǎn)生用于保持電動(dòng)機(jī)軸42的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m。機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m理想地是與電穩(wěn)定點(diǎn)0e相同的。但是,如圖7所示意性地圖示出的,在實(shí)際電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中可能的是,機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)Qm出現(xiàn)在沿轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)方向在相位上與電穩(wěn)定點(diǎn)0e偏離的點(diǎn)。該偏離源自于當(dāng)電動(dòng)機(jī)未被加能時(shí)，在電穩(wěn)定點(diǎn)9 e處的加能相位極齒(圖7的例子中的極齒441a和442a)以及沿旋轉(zhuǎn)方向鄰近加能相位極齒的極齒(圖7的例子中的極齒451a和452a)相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵43產(chǎn)生的磁吸引力的不同。如圖3和圖8所示，A相位的定子44由磁性軛441和磁性軛442形成，它們以窄氣隙444結(jié)合在一起。磁性軛441由磁性材料與磁性外殼46的柱形部分46a —體地形成，并且具有極齒441a。磁性軛442具有極齒442a。另一方面,B相位的定子45由磁性軛451、磁性軛452和磁性外殼46的柱形部分46a形成，它們以窄氣隙454結(jié)合在一起。磁性軛451具有極齒451a。磁性軛452具有極齒452a。由于圖8所示的A相位和B相位之間構(gòu)造上的區(qū)別，氣隙454設(shè)置在B相位中的定子45的軛451、452和柱形部分46a之間，而僅一個(gè)氣隙444設(shè)置在A相位的定子44中的軛442和柱形部分46a之間。因而，氣隙444和445的數(shù)量在定子44和45之間不同，當(dāng)每個(gè)相位線圈443、453未帶電(未加能)時(shí)，與轉(zhuǎn)子磁鐵43形成的磁路MC (圖8)通過(guò)氣隙444和445。結(jié)果,轉(zhuǎn)子磁鐵43和定子44之間的磁吸引力與轉(zhuǎn)子磁鐵43和定子45之間的磁吸引力不同。A相位定子44的極齒441a、442a的磁吸引力在未加能時(shí)相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵43產(chǎn)生以提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，該磁吸引力大于B相位定子45的極齒451a、452a的磁吸引力?；诖嗽?A相位定子44的極齒441a、442a被定義為穩(wěn)定極齒441a、442a。應(yīng)該注意的是，為了簡(jiǎn)化和易于理解，圖8示出了兩種不同狀態(tài)，在一種狀態(tài)下，A相位的極齒441a和442a正常地面向轉(zhuǎn)子磁鐵43的磁極N、S，而在另一狀態(tài)下，B相位的極齒451a和452a正常地面向轉(zhuǎn)子磁鐵43的磁極N、S。對(duì)于具有電穩(wěn)定點(diǎn)0 e和機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)e m的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40，顯示器控制電路72響應(yīng)于從調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60輸入的指令信號(hào)來(lái)控制施加至相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得可調(diào)節(jié)虛擬圖像36的顯示位置。因此顯示器控制電路72構(gòu)造為基于圖9的流程圖所示的計(jì)算機(jī)程序來(lái)執(zhí)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理。當(dāng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)打開(kāi)和關(guān)閉時(shí)分別開(kāi)始和結(jié)束圖9所示的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理的SlOl中，檢查是否從調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60輸入指示向上或者向下調(diào)節(jié)指令的指令信號(hào)。如果沒(méi)有指令信號(hào)輸入(S101:否)，則重復(fù)SlOl并且不向任何相位線圈443和453施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)。如果施加了任一指令的指令信號(hào)(S101:是)，則實(shí)施S102。緊接著向上調(diào)節(jié)指令或者向下調(diào)節(jié)指令，在S102中，基于調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60輸入的指令信號(hào)，檢查與輸入的調(diào)節(jié)指令對(duì)應(yīng)的操作元件62或者63是否持續(xù)操作了大于閾值時(shí)間段Tth0閾值時(shí)間段Tth設(shè)定為例如大約0.5秒或者其他時(shí)間段，使得乘客將不會(huì)因自開(kāi)始操作調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60到實(shí)際改變虛擬圖像36的顯示位置的長(zhǎng)時(shí)段而感到厭煩或不安。如果指示操作元件62或者63的操作的指令信號(hào)是長(zhǎng)的并且持續(xù)了大于閾值時(shí)間段Tth (S102:是)，則確定出向上調(diào)節(jié)或者向下調(diào)節(jié)的指令指示虛擬圖像36的顯示位置的持續(xù)調(diào)節(jié)。在該情形下，在S102之后實(shí)施S103。在S103中，如圖1OA所示控制施加至相位線圈443、453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40被驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行微步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。也即是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被沿向上或者向下方向從當(dāng)前電角到下一個(gè)電角連續(xù)改變預(yù)定時(shí)段Ts，對(duì)于微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)下一個(gè)電角與當(dāng)前電角相差步進(jìn)角度△ Q e。步進(jìn)角度△ Qe在微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)中被預(yù)定為例如18度，遠(yuǎn)小于相鄰電穩(wěn)定角度ee之間的間隔即90度。步進(jìn)角度A 0e可以確定為90/N，N是大于2的整數(shù)。在S103之后的S104 中，基于從調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)60輸入的指令信號(hào)檢查由操作元件62或者63輸入調(diào)節(jié)指令是否停止。如果操作元件62或者63仍繼續(xù)操作(S104:否)，則重復(fù)S103。在每次實(shí)施S104時(shí)，執(zhí)行時(shí)段Ts的一次步進(jìn)角度A 0e的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。因而，持續(xù)調(diào)節(jié)虛擬圖像36的顯示位置。如果操作元件62或者63的調(diào)節(jié)指令停止(S104:是)，則實(shí)施S105。在S105中，檢查當(dāng)前電角是否處于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et。該目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et從圖6所示的特定電穩(wěn)定點(diǎn)ees中設(shè)定。特定電穩(wěn)定點(diǎn)ees是這樣的電穩(wěn)定點(diǎn)ee (圖7)，在該點(diǎn)處，當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加至每個(gè)相位線圈443、453時(shí)，在穩(wěn)定極齒441a、442a和轉(zhuǎn)子磁鐵43之間提供用來(lái)提供保持轉(zhuǎn)矩的磁吸引力。例如，特定電穩(wěn)定點(diǎn)Qes是電穩(wěn)定點(diǎn)0e的零點(diǎn)(0度)和與零點(diǎn)每180度間隔的其他電角。基于此原因，在S105中，將目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et設(shè)定成在緊鄰的先前步驟S103中產(chǎn)生的沿電角改變方向最接近當(dāng)前電角的電穩(wěn)定點(diǎn)9 es。如果當(dāng)前電角還不等于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et (S105:否)，則以與S103類(lèi)似的方式實(shí)施S106。也即是說(shuō)，執(zhí)行微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)，使得電角每時(shí)段Ts改變一個(gè)步進(jìn)角度A 0e。隨后，實(shí)施S107以檢查當(dāng)前電角是否等于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et。如果當(dāng)前電角還不等于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et(SlO7:否)，則重復(fù)S106以進(jìn)行每時(shí)段Ts的步進(jìn)角度A 0 e的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。因而，隨著執(zhí)行圖1OA所示的加能或者帶電旋轉(zhuǎn)模式Ms所指示的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng),持續(xù)調(diào)節(jié)虛擬圖像36的顯示位置。如果當(dāng)前電角等于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et (S107:是)，則實(shí)施S108。在S108，停止用于相位線圈443和453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)實(shí)施S105時(shí)如果當(dāng)前電角處于比目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)e et提前了一個(gè)步進(jìn)角度A 0 e的點(diǎn)(也即，處于圖1OA的角位置0 b)，那么從S106的微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)通過(guò)S107到S108的時(shí)間間隔大致等于預(yù)定時(shí)段Ts。也即是說(shuō)，在電角到達(dá)比目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et提前了一個(gè)步進(jìn)角度A 0e的點(diǎn)之后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)被持續(xù)再施加一個(gè)時(shí)段Ts，然后在目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et處停止。因而通過(guò)停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)子41在慣性旋轉(zhuǎn)模式下通過(guò)慣性朝向機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)Gm旋轉(zhuǎn)，機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m從施加停止時(shí)間的目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et起最靠近穩(wěn)定極齒441a、442a，如圖7所示。因而轉(zhuǎn)子41在機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m或靠近機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m停止。如果指示操作元件62或者63的操縱的指令信號(hào)持續(xù)了少于閾值時(shí)間段Tth(S102:否)，則確定向上調(diào)節(jié)或者向下調(diào)節(jié)的指令指示虛擬圖像36的顯示位置的精調(diào)節(jié)。在該情形下，在S102之后實(shí)施S109。在S109中，如圖1OB所示控制施加至相位線圈443、453的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40被驅(qū)動(dòng)以進(jìn)行全步進(jìn)旋轉(zhuǎn)。也即是說(shuō)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)從當(dāng)前電角即電穩(wěn)定點(diǎn)Ge到下一個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)0e改變了 90度，所述90度是在向上或者向下方向上一個(gè)全步進(jìn)的全步進(jìn)角。結(jié)果，反射鏡32被驅(qū)動(dòng)以對(duì)應(yīng)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40的電角的改變而旋轉(zhuǎn)，使得根據(jù)操作元件62或者63的短時(shí)操縱來(lái)精調(diào)節(jié)虛擬圖像36的顯示位置。如圖9所示，S109之后在S110，檢查當(dāng)前電角是否達(dá)到目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et。目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)9 et被設(shè)定為電穩(wěn)定點(diǎn)0es之一，該電穩(wěn)定點(diǎn)0 es為在提供用于保持轉(zhuǎn)矩的磁吸引力的多個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)9 es之中的、在緊鄰的先前步驟S109中產(chǎn)生的沿電角改變方向最接近當(dāng)前電角的電穩(wěn)定點(diǎn)9es。如果當(dāng)前電角沒(méi)有到達(dá)目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et(S110:否)，則實(shí)施S109，如箭頭MS所指示，通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)至相位線圈443和453來(lái)執(zhí)行90度全步進(jìn)驅(qū)動(dòng)。如果當(dāng)前電角到達(dá)目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)9 et，則實(shí)施S108以停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)至線圈443和453。如果在S105確定出當(dāng)前電角到達(dá)了目標(biāo)穩(wěn) 定點(diǎn)9 et，則也實(shí)施S108以停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)至線圈443和453。因而，當(dāng)在SllO和S105之后停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40的轉(zhuǎn)子41朝向最靠近穩(wěn)定極齒441a和442a的機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m進(jìn)行慣性旋轉(zhuǎn)，并且停止于機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m處或機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)Qm附近。如圖9所示,在停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的S108之后,從SlOl起重復(fù)驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理，直到發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)關(guān)閉。(操作)在HUD設(shè)備I中，當(dāng)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)或短時(shí)按壓操縱產(chǎn)生的輸入調(diào)節(jié)指令停止時(shí)，控制系統(tǒng)70繼續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40直到電角到達(dá)電穩(wěn)定點(diǎn)e e之中的目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et，在電穩(wěn)定點(diǎn)0e，電動(dòng)機(jī)操作通過(guò)保持轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn)電穩(wěn)定。基于A相位的穩(wěn)定極齒441a和442a來(lái)設(shè)定目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)9et，在不帶電時(shí)用于提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的、相對(duì)于轉(zhuǎn)子41的轉(zhuǎn)子磁鐵43提供的A相位的穩(wěn)定極齒441a和442a的磁吸引力大于B相位的極齒的磁吸引力。也就是說(shuō)，目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)9 et被設(shè)定成電穩(wěn)定點(diǎn)0es之一，在目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et，當(dāng)帶電時(shí)，用于提供保持轉(zhuǎn)矩的磁吸引力在穩(wěn)定極齒441a、442a和轉(zhuǎn)子磁鐵43之間產(chǎn)生。結(jié)果，降低了機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)Qm相對(duì)于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et之間的相位差，在機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0m，不帶電時(shí)由穩(wěn)定極齒441a和442a的大磁吸引力提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et，帶電時(shí)由穩(wěn)定極齒441a和442a提供保持轉(zhuǎn)矩。在達(dá)到目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et之后，即使停止持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)，轉(zhuǎn)子41朝向緊跟在穩(wěn)定極齒441a和442a之前的機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m的慣性旋轉(zhuǎn)量A 0 m (圖7所示)也被降低到很小。對(duì)于通過(guò)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40旋轉(zhuǎn)的反射鏡32來(lái)調(diào)節(jié)的虛擬圖像36的顯示位置，從對(duì)應(yīng)于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et的位置起的偏移量被最小化。因而，改善了車(chē)輛信息的虛擬圖像顯示的可靠性。在HUD設(shè)備I中，當(dāng)通過(guò)長(zhǎng)時(shí)或短時(shí)按壓操縱產(chǎn)生的輸入調(diào)節(jié)指令被停止時(shí)，在電角到達(dá)目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)e et的時(shí)候，控制系統(tǒng)70停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)至步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40，并且轉(zhuǎn)子41通過(guò)慣性而旋轉(zhuǎn)。因而轉(zhuǎn)子41能夠持續(xù)朝向機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0m側(cè)旋轉(zhuǎn)而不會(huì)停止于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et。根據(jù)上述配置和操作，目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0e和機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0 m之間的慣性旋轉(zhuǎn)量A 0 m能夠被降低至很小。虛擬圖像36的顯示位置能夠越過(guò)對(duì)應(yīng)于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et的位置被持續(xù)調(diào)節(jié)。此外，能夠降低從該對(duì)應(yīng)位置起的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)量。因而能夠以高可靠性虛擬地顯示車(chē)輛信息。在HUD設(shè)備I中，在未加能時(shí)，定子44和45分別用磁性部分441、442、46和磁性部分451、452、46以及氣隙444和445形成磁回路，例如磁回路MC。通過(guò)這些磁回路，定子44和45分別在轉(zhuǎn)子磁鐵43和極齒441a、442a以及極齒451a、452a之間提供磁吸引力。因?yàn)闅庀?44和445的數(shù)量在定子44和45之間不同，所以相應(yīng)磁回路的磁阻力也不同。因此在轉(zhuǎn)子磁鐵43和極齒441a、442a之間產(chǎn)生的磁吸引力以及在轉(zhuǎn)子磁鐵43和極齒451a、452a之間產(chǎn)生的磁吸引力不同。結(jié)果，確保了由A相位的穩(wěn)定極齒441a、442a產(chǎn)生的磁吸引力大于由B相位的穩(wěn)定極齒451a、452a產(chǎn)生的磁吸引力，該磁吸引力是在不帶電時(shí)相對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵43產(chǎn)生的以提供起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。通過(guò)穩(wěn)定極齒441a和442a提供的目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et和機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)9 m之間的小的相位差，能夠確定地降低虛擬圖像36的顯示位置從對(duì)應(yīng)于目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0et的位置起的改變量。因而能夠以高可靠性虛擬地顯示車(chē)輛信息。在HUD設(shè)備I中，設(shè)定為目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)0 et的特定電穩(wěn)定點(diǎn)0 es之間的間隔是任何兩個(gè)相鄰電穩(wěn)定點(diǎn)Ge之間的間隔的兩倍。沿電動(dòng)機(jī)軸42旋轉(zhuǎn)方向的分辨能力被降低成JP2011-20743IA中公開(kāi)的常規(guī)設(shè) 備的分辨能力的一半。但是能夠通過(guò)將減速齒輪機(jī)構(gòu)50的齒輪52至59的齒輪比加倍，將虛擬圖像36的顯示位置的改變速度和和分辨能力設(shè)定為基本等于常規(guī)設(shè)備的改變速度和分辨能力。(其他實(shí)施例)HUD設(shè)備I并不限于上述實(shí)施例，而是可以實(shí)施為許多其他實(shí)施例。例如，可以省略S102至S107，并且可以在沒(méi)有微步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的情況下執(zhí)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理。可以省略S102、S109和S110，并且可以在沒(méi)有全步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的情況下執(zhí)行驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理。可以修改驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制處理，使得在S102的短時(shí)按壓操縱之后實(shí)施S103，以及在S102的長(zhǎng)時(shí)按壓操縱之后實(shí)施S109。在S108中，通過(guò)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的帶電條件可以在停止施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)之前維持預(yù)定時(shí)段。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)40可以是除了永磁體類(lèi)型之外的電動(dòng)機(jī)，例如可以是可變磁阻類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)等，只要電動(dòng)機(jī)在由保持扭矩確定的電穩(wěn)定點(diǎn)0 e與由起動(dòng)轉(zhuǎn)矩確定的機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)0m之間具有相位差即可?？梢酝ㄟ^(guò)區(qū)別定子中的磁性部分的形狀，而不是如上述實(shí)施例那樣區(qū)分氣隙的數(shù)量，來(lái)產(chǎn)生不同相位的定子之間的磁吸引力的差。另外，顯示器單元20可以是除了液晶面板之外的單元。例如，其可以是通過(guò)指示符等提供發(fā)光圖像的EL (電致發(fā)光)面板或者單元。反射鏡的反射圖像所投射到的投影目標(biāo)并不限于擋風(fēng)玻璃。其可以是專設(shè)在HUD設(shè)備中的合成儀等。
權(quán)利要求
1.一種用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備(1)，包括: 顯示器單元(20)，用于顯示車(chē)輛信息的發(fā)光圖像； 光學(xué)系統(tǒng)(30)，包括反射鏡(32)，所述反射鏡(32)可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置以反射所述發(fā)光圖像并且將所反射的圖像朝向投影目標(biāo)(4)投影，使得顯示所述發(fā)光圖像的虛擬圖像； 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)，用于當(dāng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)帶電時(shí)，驅(qū)動(dòng)所述反射鏡(32)旋轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)所述虛擬圖像的顯示位置，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)具有多個(gè)電穩(wěn)定點(diǎn)和多個(gè)機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)，其中在所述電穩(wěn)定點(diǎn)，電動(dòng)機(jī)操作通過(guò)帶電時(shí)產(chǎn)生的保持轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)電穩(wěn)定，在所述機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)，所述電動(dòng)機(jī)操作通過(guò)不帶電時(shí)產(chǎn)生的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定； 控制系統(tǒng)(70)，用于響應(yīng)于從外側(cè)(60)輸入的調(diào)節(jié)指令來(lái)控制用于所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)， 其中，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)具有多個(gè)相位的定子(44、45)和轉(zhuǎn)子(41)，在所述定子之間，極齒(441a、442a、451a、452a)沿電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向位移適當(dāng)位置，所述轉(zhuǎn)子根據(jù)相對(duì)于所述極齒(441a、442a、451a、452a)產(chǎn)生的磁吸引力而旋轉(zhuǎn)到一位置， 其中，所述多個(gè)相位中的特定相位的所述極齒(441a、442a、451a、452a)被設(shè)定為穩(wěn)定極齒(441a、442a)，在不帶電時(shí)產(chǎn)生的所述特定相位的極齒的磁吸引力提供的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于所述多個(gè)相位中另一相位所提供的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，并且 其中，所述控制系統(tǒng)(70 )構(gòu)造為即使在所述調(diào)節(jié)指令停止之后仍持續(xù)施加所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)直到所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)的電角達(dá)到目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(0et)，所述目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(0et)設(shè)定為這樣的電穩(wěn)定點(diǎn)(9 es):在該點(diǎn)，在所述穩(wěn)定極齒(441a、442a)和所述轉(zhuǎn)子(41)之間產(chǎn)生用于提供帶電時(shí)的保持轉(zhuǎn)矩的磁吸引力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的`用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備(1)，其中: 所述控制系統(tǒng)(70)構(gòu)造為當(dāng)所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)的所述電角達(dá)到所述目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(6et)時(shí)停止所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的施加。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備(1)，其中: 每個(gè)相位的所述定子(44、45)由以氣隙結(jié)合在一起的多個(gè)磁性部分(46、46a、441、`442、451、452)形成，由此在所述極齒和所述轉(zhuǎn)子之間提供磁吸引力，在多個(gè)相位的磁回路之間氣隙的數(shù)量是不同的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于車(chē)輛的平視顯示器設(shè)備。HUD設(shè)備(1)包括步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)，所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)反射鏡(32)以調(diào)節(jié)虛擬圖像(36)的顯示位置。所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)具有電穩(wěn)定點(diǎn)(θe)以及機(jī)械穩(wěn)定點(diǎn)(θm)。控制系統(tǒng)(70)響應(yīng)于調(diào)節(jié)指令來(lái)控制用于所述步進(jìn)電動(dòng)機(jī)(40)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。特定相位的極齒(441、442)被設(shè)定為穩(wěn)定極齒，在不帶電時(shí)特定相位的極齒與轉(zhuǎn)子(41)提供的磁吸引力大于通過(guò)另一相位的極齒(451、452)提供的磁吸引力。所述控制系統(tǒng)(70)構(gòu)造為即使在所述調(diào)節(jié)指令停止之后仍持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)直到達(dá)到目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(θet)。目標(biāo)穩(wěn)定點(diǎn)(θet)設(shè)定為這樣的電穩(wěn)定點(diǎn)(θe)在該點(diǎn)，由所述特定相位的穩(wěn)定極齒(441、442)提供保持轉(zhuǎn)矩。
文檔編號(hào)G02B27/01GK103241176SQ20131004281
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月8日
發(fā)明者佐佐木達(dá)也, 中根秀行 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝