JP2543711Y2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ

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JP2543711Y2
JP2543711Y2 JP13797689U JP13797689U JP2543711Y2 JP 2543711 Y2 JP2543711 Y2 JP 2543711Y2 JP 13797689 U JP13797689 U JP 13797689U JP 13797689 U JP13797689 U JP 13797689U JP 2543711 Y2 JP2543711 Y2 JP 2543711Y2
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【考案の詳細な説明】 A.考案の目的 1)産業上の利用分野 本考案は、乗物の操縦者が前方外界の景色を見ながら
操縦する際に、その操縦者が見ている前方の外界の情景
に種々の情報を重ねて表示するヘッドアップディスプレ
イに関する。
このようなヘッドアップディスプレイを用いれば、操
縦者は一々外界から視線をそらせて計器類を見る必要が
なくなるので、外界から視線をそらせている間に生じる
不慮の事故を防ぐことができる。
2)従来の技術 前記従来のヘッドアップディスプレイは、第5図に示
すように、操縦者Mの視野前方にハーフミラー等のコン
バイナCを配置し、そのコンバイナCは外界の情景から
出射した光線Jを操縦者Mの方向に透過させるとともに
操縦室内側から前記コンバイナCに入射した速度情報等
の情報表示光Lを操縦者Mの方向に反射または回折させ
るように構成されている。そして、前記情報表示光Lを
コンバイナCに入射させる情報投射装置Kは、CRT、プ
ラズマディスプレイまたは発光ダイオードディスプレイ
等の光学的情報表示手段Dとこの光学的情報表示手段D
から出射した情報表示光Lを前記コンバイナCに入射さ
せる光学部材Aとを備えている。そして、前記光学部材
Aは、普通、レンズや反射鏡等から構成されており、前
記情報表示光Lを操縦者が正面の視野の中に視認できる
ように構成されている。
3)考案が解決しようとする課題 ところで、船舶やヘリコプター等のピッチ姿勢が大き
く変動する乗物においては、操縦者Mが前方のコンバイ
ナCを通して見る外界の情景が大きく変動する。たとえ
ば、船舶のコンバイナCを通して見える外界の情景は、
船舶のピッチ姿勢の変かに応じて大きく変動する。すな
わち、第6図に実線で示す状態ではコンバイナCを通し
て見える外界の情景(水平線Lh)は第7A図に示すようで
あるが、第6図に二点鎖線で示す状態ではコンバイナC
を通して見える外界の情景(水平線Lh)は第7B図に示す
ようになる。なお、第7A,7B図の点線Fでか囲んだ範囲
がコンバイナCを通して操縦者Mが外界を見た場合の視
野である。また、第7A図,7B図において020は第6図に示
すヘッドアップディスプレイHによる情報表示位置であ
る。
前記第6図、第7A,7B図から分かるように、船舶のピッ
チ姿勢の変化に応じてヘッドアップディスプレイHの表
示情報の背景は空と地表とが交互に入れ替わって背景輝
度が大きく変動する場合が生じる。このような場合、操
縦者Mは、前記表示情報の視認が容易でなくなる。
本考案は前述の問題点に鑑み、ピッチ姿勢が大きく変
動する乗物で使用しても、表示情報を容易に視認するこ
とができるヘッドアップディスプレイを提供することを
課題とする。
B.考案の構成 1)課題を解決するための手段 前記課題を解決するために、本出願の第1考案の乗物
用のヘッドアップディスプレイは、情報が表示される表
示面を有する光学的情報表示手段と前記表示面から出射
した情報表示光を所定の方向に投射する光学部材とを備
えた情報投射装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の景色
を操縦者が視認できるように前記外界からの光線を前方
から後方に透過させるとともに、前記情報投射装置から
投射された情報表示光を操縦者が視認できる方向に反射
または回折するコンバイナと、 を備えた乗物用のヘッドアップディスプレイにおい
て、 乗物のピッチ姿勢信号に応じて前記コンバイナの傾斜
角度を調整するコンバイナ傾斜角制御装置を設けたこと
を特徴とする。
また、本出願の第2考案の乗物用のヘッドアップディ
スプレイは、情報が表示される表示面を有する光学的情
報表示手段と前記表示面から出射した情報表示光を所定
の方向に投射する光学部材とを備えた情報投射装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の景色
を操縦者が視認できるように前記外界からの光線を前方
から後方に透過させるとともに、前記情報投射装置から
投射された情報表示光を操縦者が視認できる方向に反射
または回折するコンバイナと、 を備えた乗物用のヘッドアップディスプレイにおい
て、 乗物のピッチ姿勢信号に応じて前記コンバイナへの前
記情報投射装置からの情報表示光の入射方向を調整する
情報投射方向制御装置を設けたことを特徴とする。
2)作用 前述の構成を備えた本出願の第1考案のヘッドアップ
ディスプレイにおいては、乗物のピッチ姿勢信号に応じ
て前記コンバイナの傾斜角度を調整することにより、ヘ
ッドアップディスプレイの表示情報の視認方向を変える
ことができる。このため、操縦者はヘッドアップディス
プレイの所定の表示情報を一定の情景(たとえば、空、
または地表)を背景として、視認することができる。
また、前述の構成を備えた本出願の第2考案のヘッド
アップディスプレイにおいては、乗物のピッチ姿勢信号
に応じて前記コンバイナへの前記情報投射装置からの情
報表示光の入射方向を調整することにより、ヘッドアッ
プディスプレイの表示情報の視認方向を変えることがで
きる。このため、前記第1考案と同様に、操縦者はヘッ
ドアップディスプレイの所定の表示情報を一定の情景
(たとえば、空、または地表)を背景として、視認する
ことができる。
3)実施例 以下、図面により本考案の第1実施例を説明す 第1図は、本考案の第1実施例の構成説明図である。
第1図において、船舶の操縦室(図示せず)には操縦
者Mの前方にコンバイナCが傾斜して配設されている。
コンバイナCはその上下方向の中央部の左右両端が軸支
され、モータ1によってその傾斜角度すなわち、船体に
対する取付角度を変えられるようになっている。そし
て、コンバイナCの前記傾斜角度は、角度検出器2によ
って検出され、実傾斜角度(前記船体に対する実際の取
付角度)信号eとして比較器3に入力されている。
ピッチ姿勢検出器4は、船舶のピッチ姿勢信号を出力
するもので、従来公知の航空機用等の種々の検出器を使
用することができる。信号変換器5は、入力されるピッ
チ姿勢信号に応じて前記コンバイナCの目標傾斜角度
(前記船体に対する取付角度の目標値)信号fを前記比
較器3に出力する。
前記比較器3は、入力される前記実傾斜角度信号eと
目標傾斜角度信号fとの差信号を電流増幅器6に出力す
る。この電流増幅器6は、前記モータ1を駆動するモー
タ駆動信号を出力しており、このモータ駆動信号は前記
比較器3の出力信号が0となるように前記モータ1を駆
動する。前記符号1〜6で示された構成要素から本実施
例のコンバイナ傾斜角制御装置Qが構成されている。ま
た、前記符号3〜6で表示された構成要素から制御回路
Q0が構成されている。
船舶の操縦室の計器盤(図示せず)には光学部材Aお
よび光学的情報表示手段としてのCRT(Cathode Ray Tub
e、陰極線管)表示管Dが配設されている。このCRT表示
管Dの表示面は例えば640×400ドットのピクセルに分割
されており、各々のピクセルの輝度をコントロールする
ことにより必要な情報が表示される。前記光学部材A
は、凹レンズA1、および凸レンズA2等から構成されてお
り、前記CRT表示管Dから出射した情報表示光Lを前記
コンバイナCに入射させるように配置されている。
そして、前記コンバイナCは前記光学部材Aから入射
した情報表示光Lの一部を透過させるとともに残部を前
記操縦者Mに向けて反射させるように配置されており、
また外部の情景等から入射した外部光Jの一部を反射す
るとともに残部を前記操縦者Mに向けて透過させるよう
に配置されている。
前記CRT表示管Dおよび光学部材Aから情報投射装置
Kが構成されており、また、前記コンバイナC、前記情
報投光装置Kおよび後述の表示信号出力手段S等からヘ
ッドアップディスプレイHが構成されている。
ヘッドアップディスプレイHの表示信号出力手段Sは
海底障害物検出手段S1と、この検出手段S1からの入力信
号に基づいて表示信号を出力する表示信号出力回路S2と
から構成されている。
前記海底障害物検出手段S1は、船底から上方に所定距
離の位置P1に配置されたソナー探知機等から構成されて
いる。このソナー探知機は第3A図に示すように、水平方
向から下方へθをなす方向と水平方向との間の垂直方向
走査範囲に在る海底障害物を探索するとともに、第3B図
に示すように、船舶Vの直進方向から左右にそれぞれ角
度φをなす方向の間の水平方向走査範囲に在る海底障害
物を探索している。なお、角度φは第3B図の船舶V直進
方向から上側を+(プラス)、下側を−(マイナス)と
している。
第3A,3B図に示した例では船舶Vの前記位置P1からθ
1の方向で距離R1の位置に暗礁等の障害物Oが存在して
いる。そして、、第3A図に示す前記位置P1の水平面から
の位置と、θ1の値と、R1の値とからその障害物Oの深
さhを算出することができる。第3B図に示す等高線の数
値は障害物Oの深さhを示しており、深さ10mの障害物
Oは、水平走査角度ψ1とψ2との間に存在している。
この場合、前記海底障害物検出手段S1は前記障害物O
の深さhを算出するとともに、ψ0=(1/2)(ψ1+
ψ2)およびB=R1(ψ2−ψ1)を算出する。前記ψ
0は、船舶Vから見た障害物Oの方角であり、前記B
は、船舶Vから見た障害物Oの幅である。そして、前記
海底障害物検出手段S1は、前記障害物Oに関する情報す
なわち前記距離R1、深さh、方角ψ0、および幅B等を
前記表示信号出力回路S2に出力するように構成されてい
る。
そして、前記表示信号出力回路S2は、前記海底障害物
検出手段S1からの入力信号に基づいて表示データを出力
する表示情報制御部7と、前記表示データが書き込まれ
る表示メモリ8とを備えている。表示メモリ8に書き込
まれた前記表示データは、CRTコントローラ9により発
生される前記CRT表示管Dの走査に同期した読出しアド
レス信号により読出される。表示メモリ8から読出され
た表示データは、並直変換器10によりシリアルデータに
変換され増幅器11を介してCRT表示管Dに供給されるよ
うに構成されている。そして、前記符号7〜11で示され
た構成要素から前記表示信号出力回路S2が構成されてい
る。
次に、前述の構成を備えた本考案の第1実施例の作用
について説明する。
第1図中左側に在る外界からコンバイナCに向って進
んで来た光線Jは、一部はコンバイナCで反射し、残部
はそのままコンバイナCを透過して直進し、操縦者Mの
眼に至る。これにより操縦者Mは外界の情景をそのまま
視認することができる。一方、前記情報投光装置KのCR
T表示管Dから出射した情報表示光Lはレンズ系Aを透
過してコンバイナCに入射する。そして、コンバイナC
に入射した情報表示光Lは、一部はコンバイナCを透過
して外界に出射されるが、残部は反射して操縦者Mの眼
に至る。これにより操縦者Mは情報表示光Lを視認する
ことができる。
前記操縦者Mが視認する表示情報の位置は、たとえ
ば、第2A,2B図で示される。第2A,2B図において、破線F
で囲まれた部分が前記操縦者が前記コンバイナCを通し
て前方を見ているときの視野を示しており、その視野F
内には水平線Lhが見えている。
これらの図において、角を丸めた枠20とその内側に表
示された文字がヘッドアップディスプレイHによる表示
情報である。この表示情報により船舶の前方左側の距離
200mの位置に深さ10mの暗礁等の海底障害物が存在して
いることが分かる。前記枠20は、その枠20内に文字情報
を表示できる程度の大きさで表示される。なお、この枠
20の表示は、海底障害物の幅Bが一定値以下の場合は一
定の大きさ(枠20内に文字情報を表示できる程度の大き
さ)で表示するとともに、海底障害物の幅Bが一定値以
上の場合は前記幅Bの大きさに応じた大きさで表示する
ことも可能であり、また、船舶が海底障害物に近付くに
つれて枠20を大きく表示するようにすることも可能であ
る。
視野Fが第2A図の状態から、船舶がピッチングして船
首が上がった場合、前記コンバイナCを通して見える視
野F内の水平線Lhの位置は、第2B図に示すように、下方
に移動する。このとき、もし前記コンバイナCが船体と
一体的に結合されているならば、前記枠20は第2B図二点
鎖線に示すように水平線Lhよりも上方に表示されること
となる。しかしながら本実施例の場合、前述のように、
船舶のピッチ姿勢に応じて、コンバイナCの傾斜角度
(船体に対する取付角度)が制御されている。したがっ
て、第2B図の実線で示すように、枠20は水平線Lhの下方
位置に表示されることとなる。
したがって、操縦者Mは海底の状況に関する情報を常
に海を背景として視認することができる。すなわち、海
に関する情報は常に海を背景として視認されるので、人
間の感覚に適合した表示を行うことができる。また、表
示情報の背景が海になったり、空になったりすることが
無いので、安定した背景輝度のもとに表示情報を視認す
ることができる。
次に、第4図により本考案の第2実施例を説明する。
第4図において、操縦室(図示せず)の前方にはコン
バイナCが配設され、また、前記操縦室の計器盤4には
光学部材Aおよび光学的情報表示手段としてのCRT(Cat
hode Ray Tube、陰極線管)表示管Dが配設されてい
る。前記光学部材Aは、凹レンズA1、凸レンズA2および
ミラーA3等から構成されており、前記CRT表示管Dから
出射した情報表示光Lを前記フロントガラスCに入射さ
せるように配置されている。そして、前記凸レンズA2お
よびミラーA3は一体的に連結されており、両部材A2,A3
から投射方向調節用光学ユニットUが構成されている。
この投射方向調節用光学ユニットUは上下方向の中央部
の左右両端が軸支され、モータ1によってその傾斜角度
すなわち、船体に対する取付角度を変えられるようにな
っている。そして、前記投射方向調節用光学ユニットU
の傾斜角度は、角度検出器2によって検出されている。
そして、前記第1実施例の符号3〜6で示された構成要
素と同様の構成要素を有する制御回路Q0を備えており、
この制御回路Q0と、前記モータ1、角度検出器2および
前記投射方向調節用光学ユニットUとから、この第2実
施例の情報投射方向制御装置Qが構成されている。
この第2実施例は、前記投射方向調節用光学ユニット
Uの傾斜角度を船舶のピッチ姿勢に応じて調整すること
により、操縦者Mは前記第1実施例と同様に、海に関す
る情報を常に海を背景として視認することができる。
以上、本考案の実施例を詳述したが、本考案は、前記
実施例に限定されるものではなく、実用新案登録請求の
範囲に記載された本考案を逸脱することなく種々の設計
変更を行うことが可能である。
例えば、海底障害物に関する情報以外に、航路情報、
速度情報等を表示することも可能である。そして、表示
情報の種類によっては、常に空を背景として表示するこ
とも可能である。また、コンバイナCの角度変更軸はコ
ンバイナCの下端または上端に設けることも可能であ
る。
C.考案の効果 前述のように、本考案のヘッドアップディスプレイ
は、所定の表示情報の背景を空または地表に固定するこ
とができ、乗物のピッチ姿勢が変化しても一定の背景輝
度のもとに所定の表示情報を視認することができる。し
たがって、本考案のヘッドアップディスプレイは、ピッ
チ姿勢が大きく変動する乗物で使用しても、表示情報を
容易に視認することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案のヘッドアップディスプレイの一実施例
の全体説明図、第2A,2B図は同実施例の作用説明図、第
3図は同実施例で使用する海底障害物検出手段S1の説明
図、第4図は本考案のヘッドアップディスプレイの第2
実施例の全体説明図、第5図は従来技術の説明図、第6
図および第7A,7B図は従来技術の作用説明図、である。 A……光学部材、C……コンバイナ、D……光学的情報
表示手段、H……ヘッドアップディスプレ、K……情報
投光装置、L……情報表示光、M……操縦者、Q……コ
ンバイナ傾斜角制御装置、S……表示信号出力手段、4
……ピッチ姿勢検出器、

Claims (2)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】情報が表示される表示面を有する光学的情
    報表示手段と前記表示面から出射した情報表示光を所定
    の方向に投射する光学部材とを備えた情報投射装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の景色を
    操縦者が視認できるように前記外界からの光線を前方か
    ら後方に透過させるとともに、前記情報投射装置から投
    射された情報表示光を操縦者が視認できる方向に反射ま
    たは回折するコンバイナと、 を備えた乗物用のヘッドアップディスプレイにおいて、 乗物のピッチ姿勢信号に応じて前記コンバイナの傾斜角
    度を調整するコンバイナ傾斜角制御装置を設けた乗物用
    のヘッドアップディスプレイ。
  2. 【請求項2】情報が表示される表示面を有する光学的情
    報表示手段と前記表示面から出射した情報表示光を所定
    の方向に投射する光学部材とを備えた情報投射装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の景色を
    操縦者が視認できるように前記外界からの光線を前方か
    ら後方に透過させるとともに、前記情報投射装置から投
    射された情報表示光を操縦者が視認できる方向に反射ま
    たは回折するコンバイナと、 を備えた乗物用のヘッドアップディスプレイにおいて、 乗物のピッチ姿勢信号に応じて前記コンバイナへの前記
    情報投射装置からの情報表示光の入射方向を調整する情
    報投射方向制御装置を設けた乗物用のヘッドアップディ
    スプレイ。
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