JPH03227737A - 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】 Ａ０発明の目的 １）産業上の利用分封 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 前記従来のベツドアップデイスプレィは、普通、操縦者
の視野前方にハーフミラ−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、ＣＲＴ１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、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、比較的用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
報がぽんと視認できな（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扁くなる場合
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、ますます前方情景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つている。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。

Ｂ９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がらの光線を前方か
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いるので、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（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（なるというような事態の発生が少なく
なる。

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ｌ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Ｓ
ｌ、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
報表示手段りが配設されている。この光学的情報表示手
段りは、透過型の液晶表示パネルＤ１と、その背面に配
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ＤＩ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りは、前記液晶デイスプ
レィＤＩおよび光源Ｄ２から構成する代わりに、ＣＲ１
表示管、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Ａｌ、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
手段りか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。

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おり、操縦者
Ｍは情報表示光りを第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
に残部を前記操錨者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りから情報投
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Ｃ１前記情報投光装ＵＫ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ＤＩ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Ｕｌ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Ｕ２Ｕ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３Ａ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、前記背景輝
度センサ５１．５２で検出されたそれぞれの背景輝度信
号をオペアンプＢ１で合成して平均化した後、増幅器Ｂ
２で増幅し、前記光源Ｄ２を駆動する表示輝度制御信号
として出力している。

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の眼暫こ至る。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光学的情報表示手段りから出射し
た情報表示光りは光学部材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。

そして、前記光学的情報表示手段りに表示される情報の
輝度すなわち情報表示光りの輝度は前記光源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Ｓ＋、５２によって検出された背景輝度の平均値に
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Ｓｌ。

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、前記情報表示光りの輝度
が必要以上に大きくなるのが防止される。

次に、第３Ｂ図および第４Ｂ図により本発明の第２実施
例を説明する。

この第２実施例は前記背景輝度センサＳｌ、Ｓ２のセン
シング方向および表示輝度制御回路Ｂの構成が前記第１
実施例と相違しているが他の点では変わりがない。

この第２実施例の背景輝度センサＳｌ、Ｓ２のセンシン
グ方向は、第４Ｂ図に示すように電車１前方の領域Ｆｌ
、Ｆ２である。

また、表示輝度制御回路Ｂは、第３Ｂ図に示すように、
前記背景輝度センサＳｔ、Ｓ２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。

したがって、この第２実施例では、情報表示光りの表示
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、前
記第１実施例と同様に、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Ｓｌ
、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、前記情報表示光りの輝
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（、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、液晶デイスプレィの変わ
りに他のデイスプレィを採用することが可能であり、た
とえばＣＲＴデイスプレィを採用した場合には光源が無
いのでＣＲＴデイスプレィ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。

Ｃ１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、
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（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（なるというような事態
の発生が少なくなる。

【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３Ａ、３Ｂ図はそれぞれ表示輝度
制御回路の異なる実施例の説明図、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、Ｓｌ、　Ｓ２・・・背景輝
度センサ、Ｕ・・・液晶駆動信号出力手段、 特許 出 願人 株式会社 島津製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　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
   るようにした乗物用ヘッドアップディスプレイ。