JPH03117302A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ６発明の目的 ｌ）産業上の利用分野 本考案は、鉄道車両等の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、普通、操縦者
の視野前方にハーフミラ−等のコンバイナを配置し、そ
のコンバイナは外界の景色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
ナに入射した速度情報等の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、プラズマデイスプレィまたは発光ダイオー
ドデイスプレィ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、
普通リレー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では、操縦者が
正面の視野の中に視認する光学的情報の中でどの表示事
項をどの位置に表示するかについては明確な基準が無か
った。したがって、種々の情報を操縦者の視野の中の適
当な位置に表示していた。しかしながら、ヘッドアップ
ディスプレイＨを搭載した鉄道車両（ここで、鉄道車両
とは軌道を使用する陸上乗物、を意味し、たとえば、モ
ルレール、リニアモータカー、新交通システム等を含む
ものとする）が高速になるに従って、操縦者の視野は狭
い範囲に絞られてくるので、鉄道車両が高速になったと
きに視野中心部から離れた位置の表示情報を容易に視認
することができな（なってしまう。そうかといって、車
両走行時の安全運転に必要な外部状況の視認を妨げるよ
うな正面中央位置に情報を表示することは好ましくない
。

しかしながら、操縦に必要な情報（たとえば、速度情報
等）は重要度が高い情報程、ｔＩｉＮ者に最も視認し易
い正面中央位置に表示する方が好ましい。

以上の説明から分かるように、操縦に必要な重要情報を
どの位置に表示するかということは大切な問題である。

そこで、鉄道車両の操縦者（運転手）にとって操縦に必
要な重要情報をどの位置に表示すると視認し易いかを調
査した結果、水平方向から５〜２０度下方に見える軌道
を背景に表示すると視認し易り、シかも運転の邪魔にな
らないことが分かった。それは次の理由による。すなわ
ち、前記軌道上の位置は操縦者の視野の中心に近いので
視認し易い。しかも、操縦者が安全確認のために注意を
払う軌道上の位置はたとえば水平方向に見える遠方であ
り、前記水平方向から５〜２０度下方に見える軌道上の
位置は操縦者があまり注視しない位置である。したがっ
て、このような位置にヘッドアップディスプレイの重要
情報を表示しても運転の妨げとはならない。さらに、前
記軌道上の位置は、色の変化も少なく、輝度変化も少な
いので、情報表示の背景として都合がよい。

本発明は、前述の事情および調査結果に鑑み、鉄道車両
用のヘッドアップディスプレイにおいって、操縦者が、
運転に必要な重要情報を容易に視認することができるよ
うにすることを課題とする。

Ｂ０発明の構成 ｌ）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、表示信号出力手段から出力される表示信号
に応じた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、 を備えた乗物用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記情報表示光が水平方向から上方に５度〜２０度の角
度で操縦者に向かうように前記情報投光装置およびコン
バイナを配設することにより、鉄道車両の軌道を背景と
して前記情報表示光を視認できるようにしたことを特徴
とする。

２）作　用 前述の構成を備えた本発明のヘッドアップディスプレイ
においては、前記情報投光装置およびコンバイナは、前
記情報表示光が水平方向から上方に５度〜２０度の角度
で操縦者に向がうように配設されているので、操縦者は
重要な情報を車両から５〜数１０ｍＭれな軌道を背景に
して視認することが出来る。

３）実施例 以下、図面により本考案の一実施例を説明する。

第１図において、電車１の前端部には運転室（操縦室）
２が設置されている。この運転室２には、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。

前記運転室２の計器盤４には光学部材としてのレンズ系
Ａおよび光学的情報表示手段としてのＣＲＴ　（Ｃａｔ
ｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅｓ陰極線管）表示管りが配
設されている。このＣＲＴ表示管りの表示面は例えば６
４０Ｘ４００ドツトのビ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（たとえば、後述の第３図に示す情報）が表示され
る。前記レンズ系Ａは、凹レンズＡＩおよび凸レンズＡ
２等から構成されており、前記ＣＲＴ表示管りがら出射
した情報表示光り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。なお、前記ＣＲＴ表示管りの代
わりに、液晶デイスプレィ、プラズマデイスプレィまた
は発光ダイオードデイスプレィ等のフラットな光学的情
報表示手段を採用することも可能である。

前記フロントガラスＣは前記レンズ系Ａがら入射した情
報表示光り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いる。また外
部の情景等から入射した外部光Ｘ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、前記レンズ系ＡおよびＣＲ７表示管りがら情報投
光装ｆｆ１Ｋ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Ｃ１前記情報投光装置に
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（第２図参照）が構成されている。そして
、前記情報投光装置におよびフロントガラスＣは、前記
情報表示光りが水平方向に対して５〜２０度の上向きの
角度で操縦者Ｍに向かうように配設されている。

第２図はヘッドアップディスプレイＨの表示信号出力手
段Ｓの説明図である。

前記表示信号出力手段Ｓは制限速度検出手段Ｓｌと走行
速度検出手段Ｓ２と、これらの各検出手段からの入力信
号に基づいて表示信号を出力する表示信号出力回路Ｓ３
とから構成されている。

前記制限速度検出手段Ｓ１は、図示しない線路に沿って
配設された地上子を車両が通過するときにその地上子か
ら位置情報を受信する車上子と、その位置に対応する制
限速度情報を記憶した制限速度メモリとを備えている。

そして、検出された位置に応じて前記制限速度メモリか
ら読み出された制限速度情報を前記表示信号出力回路Ｓ
３に出力している。また、前記走行速度検出手段Ｓ２は
速度センサによって構成されている。そして、前記表示
信号出力回路Ｓ３は、前記制限速度検出手段Ｓｌおよび
走行速度検出手段Ｓ２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ＣＲ７表示管りの走査に同期
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ＣＲ７表
示管り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Ｓ３が構成されている。

次に、前述の構成を備えた本考案の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フロントガラスＣに向って
進んで来た光線Ｘ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、前記情報投光装置にのＣＲ７表示管
りから出射した情報表示光りはレンズ系Ａを透過してフ
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りは、
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は情報表示光りを視認することができる。

第３図は鉄道車両の運転に必要な重要情報（たとえば、
制限速度と実際の走行速度との速度差を操縦者に認識さ
せるための情報）とその表示位はを示す図である。第３
図において、破線で示された部分Ｆが前記操縦者が前方
を見ているときの視野Ｆを示しており、その視野Ｆ内に
は前方の線路が見えている。この図において、円弧に沿
って配置された曲線状のバーグラフが速度表示用目盛１
２であり、その速度表示用目盛１２の外周に付記された
数字は単位をｋｍ／ｈとした場合の時速の値である。そ
して、指針１３は現在の実際の走行速度を示しており、
速度制限範囲（すなわち、速度制限値を越えた領域）１
４は円弧状赤色部分によって示されている。この第３図
から明かなように実際の走行速度と制限速度との差は指
針１３と速度制限範囲１４との間の距離として容易に認
識することが出来る。そして、前記符号１２〜１４で示
された表示情報が、水平方向に対して５〜２０度の上向
きの角度で操縦者に向かうように情報投光袋［Ｋおよび
フロントガラスＣが配設されており、それらの符号１２
〜１４で示された表示情報は車両前方５〜数１０ｍの軌
道上に視認されるようになっている。したがって、操縦
者は視認範囲の略々中央の位置ではあるが操縦に必要な
外界状況視認の妨げとならない位置でしかも輝度変化お
よび色変化の少ない軌道を背景とした位置に前記表示情
報を視認することができる。

第４図は他の表示情報の表示例とその表示位置を示す図
である。第４図において、破線で示された部分Ｆが前記
操縦者が前方を見ているときの視野Ｆを示しており、そ
の視野Ｆ内には前方の線路が見えている。

第４図において、ブレーキ用空気圧力情報は、車両の運
転に必要な重要情報であるので、視野範囲の中央部（ｔ
！Ａ縦者の水平方向前方部分）少し下方の軌道を背景と
する位置に「００ｋｇ／ｃ１１２」と表示される。また
、電車１の速度情報は、目盛り付き直線ｌに沿って配置
された時速を表すｋｍ単位の数値列Ｎと指針Ｐとにより
表示されており、これらの速度情報は前記ブレーキ用空
気圧力情報の表示位置のすぐ下の位置でやはり軌道を背
景とする位置に表示されている。これらのブレーキ用空
気圧力情報および速度情報は運転に対して必要性の高い
情報であるので、その表示背景の輝度の変化が少なく、
操縦者の視野の中央部付近の視認し易い位置に表示され
る。

車両１のドアが閉じているか開いているかという情報は
、視野範囲の中央部（操縦者の水平方向前方部分）から
斜め下方に離れた位置（軌道の外側の位置）に「戸閉Ｊ
または「戸開」と表示される。また、このｒ戸開」また
は「戸閉」の情報が表示される位置は、操縦者の視野の
中央部がら離れており、しかもその表示背景が軌道外で
あって背景輝度の変化が多く、視認し難い位置であるが
、重要度の低い情報であるのでその位置に表示される。

このように多くの情報を一度に表示する場合には、すべ
ての情報を軌道を背景にして表示することができないの
で、重要な（運転に対する必要性の高い）情報は軌道を
背景にして表示されるが、あまり重要でない情報は軌道
の外側に表示されることもある。

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（、特許請求の範囲に記載
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、電車のフロントガラス自体をコンバイナとして
使用する代わりに、フロントガラスの内面に別途ハーフ
ミラ−やホログラム素子を張り付けることも可能である
。さらに、電車に使用する光学部材として平面鏡や凹面
鏡を使用することも可能である。さらにまた、エンジン
の回転その他の各種の情報を表示することも可能であり
、その表示の形態も種々のものを採用することが可能で
ある。

Ｃ０発明の効果 本発明のヘッドアップディスプレイは１、前記情報表示
光が水平方向から上方に５度〜２０度の角度で操縦者に
向かうように前記情報投光装置およびコンバイナが配設
されているので、操縦者は重要な情報を車両から５〜数
１０ｍ離れた輝度変化の比較的少ない軌道を背景として
視認することが出来る。したがって、本発明のへッドア
ップデイスプレィにおいては、操縦者が、運転に必要な
重要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図は本発明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２図は同実施例の表示信号出力手段の
詳細説明図、第３図は情報の第１表示例と操縦者Ｍの視
野範囲との関係の説明図、第４図は情報の第２表示例と
操縦者Ｍの視野範囲との関係の説明図、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・・・ヘッドアップデイスプレ、Ｋ
・・・情報投光装置、Ｌ・・・情報表示光、Ｍ・・・操
縦者、Ｓ・・・表示信号出力手段、Ｓｌ・・・制限速度
検出手段、Ｓ２・・・走行速度検出手段、Ｓ３・・・表
示信号出力回第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表示信号出力手段から出力される表示信号に応じた情報
   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、 を備えた鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにおい
   て、 前記情報表示光が水平方向から上方に５度〜２０度の角
   度で操縦者に向かうように前記情報投光装置およびコン
   バイナを配設することにより、鉄道車両の軌道を背景と
   して前記情報表示光を視認できるようにしたことを特徴
   とするヘッドアップディスプレイ。