JP2884658B2 - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 １） 産業上の利用分野 本発明は、航空機、鉄道車両または自動車等の乗物の
操縦者が前方外界の情景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（たと
えば、速度情報、ブレーキ情報、時刻情報等）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、普通、操縦
者の視野前方にハーフミラーまたはホログラム素子等の
コンバイナを配置し、そのコンバイナは外界の情景から
出射した光線を操縦者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に入射した情報表示光を操縦
者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、前記情報表示光をコンバイナに入射させる
情報投光装置は、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とこ
の光学的情報表示手段から出射した光を前記コンバイナ
に入射させる光学部材とを備えている。そして、前記光
学部材は、普通、レンズ系および反射鏡等から構成され
ており、前記情報表示光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） 発明が解決しようとする課題 前述の従来のヘッドアップディスプレイとしては、表
示される光学的情報の輝度を一定としたものや、外界の
明るさの検出信号に応じて可変としたものがあった。こ
のようなヘッドアップディスプレイを鉄道車両や自動車
等特に、地上を走行するものに適用した場合、前記表示
輝度を一定としたものでは、トンネル内走行時や夜間走
行時と昼間の地上走行時とでは車両の外界の明るさが大
きく異なるため、比較的明るい場所で見やすい輝度であ
っても比較的暗い場所では明るすぎて前方の外界を見る
妨げになることがあるという問題点があった。また、暗
い場所で問題のない輝度とすると明るい場所では光学的
情報がほんど視認できなくなってしまうという問題点が
あった。

また、従来、表示輝度を可変としたものがあるが、こ
のようなものにおいては普通１個の背景輝度センサを用
いている。ところが、１個の背景輝度センサを用いて制
御するものにおいては、たとえば、地上を走行する車両
の場合、夜間または地下走行時に対向車両のヘッドライ
トや地上の照明等により背景輝度が一時的に高くなる場
合がある。このような場合、操縦者は前方からのヘッド
ライト等の光を避けながら前方情景（進路の状態）をよ
り注意深く確認する必要が生じる。このとき、前記背景
輝度に応じてヘッドアップディスプレイの表示輝度が高
くなっていると、ますます前方情報を確認することが困
難になってしまう。すなわち、操縦者の目の位置と輝度
センサの位置とは異なっており、また、操縦者の視認方
向と輝度センサのセンシング方向とは異なっている。し
たがって、たとえば対向車両のヘッドライトが輝度セン
サのセンシング方向から真っ直ぐに輝度センサに入射す
る場合には表示輝度が極めて高くなるが、この場合、操
縦者が前記対向車両のヘッドライトの在る方向とは異な
る方向の前方情景を視認しようとすると、表示輝度が明
るすぎて視認の妨げになってしまったり、表示輝度が瞬
間的に高くなり非常に目障りとなってしまう。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、表示
輝度が必要以上に高くなり過ぎないようにすることによ
り、表示輝度が操縦者による前方情景視認の妨げとなら
ないようにすることを課題とする。

B.発明の構成 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、本発明のヘッドアップデ
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
光する光学部材とを備えた情報投光装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の情景
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、前記情報投光装置から
投光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、前記情報表示光を
所定の表示輝度で前記操縦者に視認させるようにした乗
物用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記操縦者によって視認される情報表示光の背景の異
なる領域部分の輝度をそれぞれ検出する複数の背景輝度
センサと、各背景輝度センサの出力信号に応じた表示輝
度制御信号を出力する表示輝度制御回路とを設け、 前記表示制御回路は、前記複数の背景輝度センサのそ
れぞれで検出された背景輝度信号を比較する比較器と、
前記比較器の出力に応じて、前記検出された背景輝度信
号のうちの低い方の値の信号を選択する切り替スイッチ
とを有し、前記低い方の背景輝度信号に応じて前記表示
面の表示輝度を制御するよう構成されたことを特徴とす
る。

２） 作用 前述の特徴を備えた本発明のヘッドアップディスプレ
イは、表示輝度を制御するための背景輝度が複数の背景
輝度センサによって検出されており且つ検出された背景
輝度信号のうちの低い方の値の信号により表示面の表示
輝度を制御するので、たとえば、１個の背景輝度センサ
によって検出される背景領域の輝度が明るくなっても他
の背景輝度センサによって検出される背景領域の輝度が
それほど明るくならなければ、表示輝度はそれほど高く
ならない。したがって、ヘッドアップディスプレイの表
示輝度が高くなり過ぎて操縦者が前方情景を視認し難く
なるというような事態の発生が少なくなる。

また、表示輝度制御回路は、複数の各背景輝度センサ
の検出信号の中の輝度が一番低い検出信号に応じた表示
輝度制御信号を出力する。このため従来技術のように、
表示輝度制御信号を出力するために複数の各背景輝度セ
ンサの各検出信号を演算する回路を必要としないので、
構成が簡単となり、製作コストを低くすることができ
る。

３） 実施例 以下、図面により本発明の第１実施例を説明する。

第１図において、電車１の前端部には運転室２が設置
されている。この運転室２は、操縦者Ｍ用の座席３の前
方に計器盤４が配設されている。また、前記運転室２の
前方には電車１の車体下部５と天井６との間にコンバイ
ナとしてのフロントガラスＣが配設されている。このフ
ロントガラスＣは前方に行くに従って下方に傾斜するよ
うに配置されている。また、前記電車１の前端部には、
上下に離れて一対の輝度センサS1,S2が配設されてお
り、輝度センサS1,S2のセンシング方向はそれぞれ電車
１前方の領域F1,F2（第4A図参照）に設定されている。

前記運転室２の計器盤４には光学部材Ａおよび光学的
情報表示手段Ｄが配設されている。この光学的情報表示
手段Ｄは、透過型の液晶表示パネルD1と、その背景に配
設された光源D2とから構成されている。そして、前記液
晶表示パネルD1の表示面には、必要な情報（たとえば、
速度情報またはブレーキ圧情報等）が表示されるととも
に、その表示輝度の制御は、前記光源D1の輝度を制御す
ることにより行われる。

なお、前記光学的情報表示手段Ｄは、前記液晶ディス
プレイD1および光源D2から構成する代わりに、CRT表示
管、プラズマディスプレイまたは発光ダイオードディス
プレイ等を採用することも可能である。

前記光学部材Ａは、レンズ系A1、ミラーA2および凸レ
ンズA3等から構成されており、前記光学的情報表示手段
Ｄから出射した情報表示光Ｌを前記フロントガラスＣに
入射させるように配置されている。

前記フロントガラス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、操縦
者Ｍは情報表示光Ｌを第4A図の領域F3を背景に視認でき
るようになっている。また、フロントガラスＣは外部の
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。すなわち、この実施例のフロントガラスＣはそ
れ自体がコンバイナとしての機能を備えている。なお、
コンバイナは、フロントガラスとは別体に構成すること
も可能である。

前記光学部材Ａおよび光学的情報表示手段Ｄから情報
投光装置Ｋが構成されており、また、前記コンバイナと
して機能するフロントガラスＣ、前記情報投光装置Ｋお
よび後述の液晶駆動信号出力手段Ｕ等からヘッドアップ
ディスプレイＨ（第２図参照）が構成されている。

第２図において、ヘッドアップディスプレイＨの前記
液晶表示パネルD1の液晶駆動信号を出力する液晶駆動信
号出力手段Ｕは、速度情報、ブレーキ圧情報、時刻情報
等の運行情報が入力されるとともに表示信号を出力する
表示情報制御部U1と、前記表示信号が入力されるととも
に液晶駆動信号を出力するLCD駆動回路U2とを備えてい
る。

また、前記背景輝度センサS1,S2で検出された背景輝
度信号は表示輝度制御回路Ｂに入力されており、表示輝
度制御回路Ｂは入力された背景輝度信号に応じて前記光
源D2の輝度を制御するための表示輝度制御信号を出力し
ている。

第３図は前記表示輝度制御回路Ｂの具体的な一例を示
すものである。この表示輝度制御回路Ｂは、第３図に示
すように、前記背景輝度センサS1,S2のそれぞれで検出
された背景輝度信号を比較すると比較器B3と、比較器B3
の出力に応じて、前記検出された背景輝度信号のうちの
低い方の値の信号を選択して増幅器B2に出力する切り替
スイッチB4とを備えている。

背景輝度センサS1,S2のセンシング方向は、第4A図ま
たは第4B図に示すように電車１前方の領域F1,F2であ
る。

情報表示光Ｌの表示輝度は、前記背景輝度センサS1,S
2が出力する背景輝度信号のうちの低い方の値に応じて
制御される。

次に、前述の構成を備えた本発明の第１実施例の作用
について説明する。

第２図中左側に在る外界からフロントガラスＣに向っ
て進んで来た外部光線Ｊは、一部はフロントガラスＣで
外界に反射し、残部はそのままフロントガラス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の光学的情報表示手段Ｄから出射し
た情報表示光Ｌは光学部材Ａを通過してフロントガラス
Ｃに入射する。そして、フロントガラスＣに入射した情
報表示光Ｌは、一部はフロントガラス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。

そして、前記光学的情報表示手段Ｄに表示される情報
の輝度すなわち情報表示光Ｌの輝度は前記光源D2の輝度
によって制御され、光源D2の輝度は、前記背景輝度セン
サが出力する背景輝度信号のうちの低い方の値に応じて
制御される。したがって、対向車両のヘッドランプまた
は他の外部光源等から発した光が前記背景輝度センサS
1,S2のいずれか一方のセンシング方向から直接照射され
た場合、直接照射された背景輝度センサの出力は極めて
大きくなるが、他の背景輝度センサの出力はそれ程大き
くならない。このような場合、前記情報表示光Ｌの輝度
は、前記複数の背景輝度信号のうちの低い方の値によっ
て制御されるので必要以上に大きくなるのが防止され
る。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記
実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記
載された本発明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、本発明は、電車以外の他の乗物用のヘッドア
ップディスプレイにも適用することが可能である。ま
た、光学的情報表示手段としては、液晶ディスプレイの
変わりに他のディスプレイを採用することが可能であ
り、たとえばCRTディスプレイを採用した場合には光源
が無いのでCRTディスプレイそのものの輝度を制御する
ことになる。さらに、前記背景輝度センサの数は３個以
上とすることも可能である。

C.発明の効果 前述の本発明のヘッドアップディスプレイは、前記操
縦者によって視認される情報表示光の背景の異なる領域
部分の輝度をそれぞれ検出する複数の背景輝度センサ
と、検出輝度の一番低い背景輝度センサの出力信号に応
じた表示輝度制御信号を出力する表示輝度制御回路とを
設け、前記表示輝度制御信号に応じて前記表示面の表示
輝度を制御するようにしたので、１個の背景輝度センサ
によって検出される背景領域の輝度が明るくなっても他
の背景輝度センサによって検出される背景領域の輝度が
それほど明るくならなければ、表示輝度はそれほど高く
ならない。したがって、ヘッドアップディスプレイの表
示輝度が高くなり過ぎて操縦者が前方情景を視認し難く
なるというような事態の発生が少なくなる。

また、本発明では背景輝度センサの検出輝度信号の中
で輝度が１番低い信号に応じて表示輝度を制御するの
で、複数の背景輝度信号から表示輝度制御信号を演算す
るための回路が不要となり、構成が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のヘッドアップディスプレイの一実施例
が電車に設置された状態を示す図、第２図は同実施例の
回路部分の説明図、第３図は表示輝度制御回路の実施例
の説明図、第4A,4B図は背景輝度センサのセンシング領
域の説明図、である。 Ａ……光学部材、Ｃ……コンバイナ（フロントガラ
ス）、Ｄ……光学的情報表示手段、Ｈ……ヘッドアップ
ディスプレイ、Ｋ……情報投光装置、Ｌ……情報表示
光、Ｍ……操縦者、S1,S2……背景輝度センサ、Ｕ……
液晶駆動信号出力手段、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
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
   の方向に投光する光学部材とを備えた情報投光装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の情景を
   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、前記情報投光装置から投
   光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、前記情報表示光を所
   定の表示輝度で前記操縦者に視認させるようにした乗物
   用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記操縦者によって視認される情報表示光の背景の異な
   る領域部分の輝度をそれぞれ検出する複数の背景輝度セ
   ンサと、各背景輝度センサの出力信号に応じた表示輝度
   制御信号を出力する表示輝度制御回路とを設け、前記表
   示制御回路は、前記複数の背景輝度センサのそれぞれで
   検出された背景輝度信号を比較する比較器と、前記比較
   器の出力に応じて、前記検出された背景輝度信号のうち
   の低い方の値の信号を選択する切り替スイッチとを有
   し、前記低い方の背景輝度信号に応じて前記表示面の表
   示輝度を制御するよう構成された乗物用ヘッドアップデ
   ィスプレイ。