JPH0756110A - ヘッドアップディスプレイ方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】外部から入射する直射日光によるディスプレイ
装置の焼損を防ぎ、鮮明な画像を反射鏡で視認できるよ
うにする。 【構成】凸レンズ４の上部に偏光フィルタ６を水平に設
ける。反射鏡５の外面側にも偏光フィルタ７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道や自動車などの運
転士に運転情報を提供するヘッドアップディスプレイ装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】交通機関を操縦する運転士に対して必要
な情報を素早く、且つ正確に運転士が理解できるように
示すことは、極めて重要である。

【０００３】航空機分野では従来からパイロットの視野
に自動的に照準器の目盛りが投影されるヘッドアップデ
ィスプレイ装置が適用され、大きな効果を得ているとい
われている。

【０００４】このヘッドアップディスプレイ装置は、パ
イロットの視野の中に設けられた透明なほぼ45°傾斜し
たガラスと、このガラスに反射させるために、このガラ
スの下側に上方に向って投影する光学系とからなってい
る。

【０００５】しかし、航空機のコックピットは、一般的
に上方は透明なガラスで覆われているので、航空機の機
体の方向によっては、上方に向って設けられた光学系の
範囲内に直射日光が入って、パイロットに示す照準点の
基板に、上方から逆に進入し、焦点を結んで、照準点の
基板を焼損する事故が発生したことがあるといわれてい
る。

【０００６】近時、このヘッドアップディスプレイを自
動車や鉄道で採用する方向にあり、既に、地下鉄車両で
このヘッドアップディスプレイを用いて車両の速度を、
トンネル内で前方の視野に投影することが実施されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これらのヘッドアップ
ディスプレイ装置では、運転士の前方視野の中に運転上
必要な各種の情報を投影して表示するディスプレイ画面
の上にレンズ系が構成され、前方の所定の距離に結像す
るように設けられている。このため、レンズ系は上方を
向いて開口し、運転士が僅かに視野を変えれば、その結
像が明るく視認できるように大口径のレンズが用意され
ている。

【０００８】この結果、このレンズ系が開口した方向に
太陽が位置する時間帯や線路の向きのときには、太陽の
像がディスプレイの画面上に結像するおそれがあり、す
ると、ディスプレイの画面が損傷する。

【０００９】そこで、本発明は、大口径のレンズにより
太陽像がディスプレイ画面上に結像してディスプレイ画
面を破損するおそれを解消することのできるヘッドアッ
プディスプレイ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、ディスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転
情報をレンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し
表示するヘッドアップディスプレイ装置において、反射
鏡の他側に第１の偏光フィルタを設け、レンズと反射鏡
の間に第２の偏光フィルタを設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載の発明は、ディスプレイ装
置からレンズの片側に照射した運転情報をレンズの他側
に設けられた反射鏡の片側に投影し表示するヘッドアッ
プディスプレイ装置において、反射鏡の他側に第１の偏
光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に第２の偏光フ
ィルタを設け、この第２の偏光フィルタの偏光軸と第１
の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角としたこと
を特徴とする。

【００１２】請求項３に記載の発明は、ディスプレイ装
置からレンズの片側に照射した運転情報をレンズの他側
に設けられた反射鏡の片側に投影し表示するヘッドアッ
プディスプレイ装置において、反射鏡の他側に第１の偏
光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に第２の偏光フ
ィルタを設け、第１の偏光フィルタの外側に第３の偏光
フィルタを設け、この第３の偏光フィルタの偏光軸と第
２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角としたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、ディスプレイ装
置からレンズの片側に照射した運転情報をレンズの他側
に設けられた反射鏡の片側に投影し表示するヘッドアッ
プディスプレイ装置において、反射鏡の他側に第１の偏
光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に第２の偏光フ
ィルタを設け、第１の偏光フィルタの外側に第３の偏光
フィルタを設け、この第３の偏光フィルタの偏光軸と第
２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角とし、第
１の偏光フィルタの外周を保持し駆動部によって第１の
偏光フィルタとともに揺動する支持枠を設けたことを特
徴とする。

【００１４】請求項５に記載の発明は、ディスプレイ装
置からレンズの片側に照射した運転情報をレンズの他側
に設けられた反射鏡の片側に投影し表示するヘッドアッ
プディスプレイ方法において、反射鏡の他側に外部から
入射する光を反射鏡の両側の偏光板の透過率によって阻
止したことを特徴とする。

【００１５】

【作用】ヘッドアップディスプレイの光学系において
は、運転士が視認する光は、レンズを透過して一度反射
鏡の表面で反射した像である。しかし、レンズを経てデ
ィスプレイ画像上に太陽像が結像するのは、大口径のレ
ンズと車窓外のガラスを透過した日光である。

【００１６】したがって、レンズと更にその外側にある
反射鏡又は車窓に偏光ガラスを配置し、しかもその偏光
の角度を90°変えて配置すれば、レンズ系から反射鏡を
経て運転士が視認する光は、偏光板を１回透過した光の
ため、光の透過率は50％である。

【００１７】また、窓ガラス又は裏面に偏光ガラスを配
した反射鏡を経て運転士が視認する外部視野の光の透過
率は、偏光板を１回透過するので、やはり50％である。

【００１８】しかし、ディスプレイ画面を損傷するおそ
れのある太陽光は、窓ガラス又は裏面に偏光ガラスを配
した反射鏡と大口径のレンズを透過した光であるので、
偏光板を２回透過することになり、偏光方向を90°変え
ることで、ディスプレイ画面上に結ぶ太陽像の光量を、
一対の偏光板によって零にすることができる。

【００１９】

【実施例】図１は、請求項１，２及び請求項５に記載の
本発明によるヘッドアップディスプレイ方法及び装置を
含む鉄道車両の運転室の縦断面を示す説明図である。図
１において、１は車体の運転室を示し、２は運転士を示
す。３はこの運転士に対して必要な情報を提示するディ
スプレイ装置であり、凸レンズ４と反射鏡５で運転士２
に対して前方の視野内に情報を提示する。

【００２０】ここで、反射鏡５の上面に偏光フィルタ７
が設けられ、凸レンズ４の上方には、偏光フィルタ６が
凸レンズ４と平行に同一軸心線上に設けられている。

【００２１】このように構成されたヘッドアップディス
プレイ装置においては、ディスプレイ装置３に表示され
た運転情報は、凸レンズ４により偏光フィルタ６を介
し、反射鏡５で反射され、運転士２に対して運転士の前
方の位置で、しかも、車両の前面ガラス８の視野内に表
示される。

【００２２】この場合、投影される画像情報は、一度偏
光フィルタ６を透過し反射鏡５で反射されるので、原則
的には50％の光量が偏光フィルタ６で吸収され、ほぼ50
％の光量が運転士の方へ送られる。但し、反射鏡５で反
射される光は、一方向へ反射され、一方向に片寄ること
があるので、反射が可能な方向の偏光だけを透過させる
ように偏光フィルタ６の方向を決める必要がある。

【００２３】次に、外部から前面ガラス８を透過した日
光が凸レンズ４に入るときには、この凸レンズ４に入る
角度の日光は、反射鏡５の範囲を透過する日光である。
反射鏡５は、半透明状態で運転士２の側から見ると、外
部の風景が透けて見えることが必要である。

【００２４】このとき、反射鏡５の上面に偏光フィルタ
７が設けられているので、この偏光フィルタ７を透過し
た日光以外は凸レンズ４に入らない。ここで、偏光フィ
ルタ７の偏光軸の方向を偏光フィルタ６の偏光軸と90°
異なるようにすることにより、凸レンズ４に入射する日
光は完全に遮断されてディスプレイ装置３には入射しな
い。

【００２５】このようにヘッドアップ装置に一対の偏光
フィルタを相互の偏光軸の方向を変えて設けることによ
り、凸レンズに外部から入射した日光がディスプレイ装
置の画面上に像を結んで、ディスプレイ装置を損傷させ
るおそれを解消することができるので、大口径で投射角
度の広い凸レンズ系を使用することができる。

【００２６】さらに、ディスプレイ装置の画面に達する
日光が一対の偏光フィルタによって遮断されることで、
ディスプレイ画面は暗い状態で発光できるため、画面自
体のコントラストが極めて高くなり、運転士の視認する
画面が鮮明となる。

【００２７】偏光フィルタ６は、図１では凸レンズの上
方に設けられているが、必ずしも凸レンズの上方でなく
ても、レンズ系の前又は後のディスプレイ装置迄の途中
であれば偏光フィルタの効果は同じであるが、ディスプ
レイ装置に近いほど日光の像を結ぶ直径が小さくなり、
偏光フィルタで日光は遮断されるが、偏光フィルタ自体
が熱せられ易くなる。このため、凸レンズの上部に偏光
フィルタを設けることが好ましい。

【００２８】図２は、請求項３に記載の発明の一実施例
を示す部分断面図である。図２においては、前面ガラス
８の内側にも偏光フィルタ７Ａが取り付けられている。
この偏光フィルタ７Ａは、図１に示した偏光フィルタ７
と全く同じ機能を果たしている。

【００２９】一方、反射鏡５の上面には、図１と同様に
偏光フィルタ７Ｂが設けられているが、この偏光フィル
タ７Ｂは、詳細を図３で後述するフィルタ受10で保持さ
れ、図２では図示しない駆動装置によって駆動されて偏
光フィルタ７Ｂを回動可能にしており、運転士の操作に
よって、偏光フィルタ７Ｂの偏光軸を回転させることが
可能になっている。

【００３０】図２に示したヘッドアップディスプレイ装
置によれば、偏光フィルタ６と偏光フィルタ７Ａの間で
は、偏光軸が90°相違しているので、凸レンズ４に外部
から入射する日光は図１と同様に遮断されている。

【００３１】しかし、偏光フィルタ７Ａ，７Ｂの偏光軸
の方向が合致していれば、図１に示した本発明の装置と
全く同じ機能を得ることができる。

【００３２】しかも、偏光フィルタ７Ｂを回転させ偏光
フィルタ７Ａ，７Ｂの偏光軸を僅かに傾けると、ディス
プレイ装置３から送られる情報の明るさは変らないが、
運転士から運転情報が提示される車外風景の光がこの偏
光フィルタ７Ｂを透過した量だけが暗くなり、ディスプ
レイ装置３が照射する運転情報の周囲を暗く表示して運
転情報が明るい外部風景によって見えにくくなることを
防ぐことができる。

【００３３】図３は、請求項４に記載の発明のヘッドア
ップディスプレイ装置の要部を示し、図２で示した偏光
フィルタ７Ｂのフィルタ受10を示す詳細図である。７Ｂ
は偏光フィルタで、10Ｂは回転可能な偏光フィルタ受
で、フィルタ受支持枠10Ａの中で回動可能に保持されて
いる。偏光フィルタ受10Ｂの一部がウォームホイル10Ｃ
を構成しており、駆動モータ14により偏光フィルタ７Ｂ
の偏光軸の方向を変更可能にしている。

【００３４】この場合、偏光フィルタ７Ｂは、完全円形
の回転可能な偏光フィルタ受10Ｂで支持されており、こ
の偏光フィルタ受10Ｂ自体が運転士の視野に入り、目ざ
わりとなるので、フィルタ受支持枠10Ａ、フィルタ受10
Ｂを円形とせず、弧状の枠で保持すれば、視野が邪魔さ
れることを防ぐことができる。

【００３５】これらの機構を駆動するのは、光学的にど
の位の明るさであるかを測定することにより、自動的に
行うか、又は運転士がまぶしさを感じてスイッチの操作
を行うかのいずれかの方法で、偏光フィルタ７Ｂの変更
軸を回転させることができる。

【００３６】これに対し図４は、揺動軸15を軸として揺
動可能な略扇形の偏光フィルタ７ｅをつまみ20を指で操
作することにより、駆動軸19を介してアーム17を揺動さ
せ、リンク18で回転アーム16を揺動させて偏光フィルタ
７ｅの偏光軸の方向を調整可能にしたものである。この
場合は、運転台に設けられたつまみ20を指で操作するこ
とで、見易い角度に調整することができる。

【００３７】図５は、請求項１，２及び請求項５に記載
のヘッドアップディスプレイ方法及びその装置の他の実
施例を示す部分縦断面図で、前面ガラス11を、ヘッドア
ップディスプレイの像を反射させる反射鏡と兼用した場
合を示し、偏光フィルタ７Ｃは前面ガラス11の外側に設
けられている。この偏光フィルタ７Ｃの配置によって得
られる効果は、図１に示したヘッドアップディスプレイ
装置と同じである。

【００３８】図６は、請求項１，２及び請求項５に記載
のヘッドアップディスプレイ方法及びその装置の図５と
異なる他の実施例を示す部分縦断面図で、図５では、偏
光フィルタが車外に設けられていてワイパなどで前面ガ
ラス11を拭うときの障害になったり、又は車外構造物が
損傷することを防ぐために、前面ガラス12Ａ，12Ｂとし
て二重ガラスとし、その間に偏光フィルタ７ｄを挿入し
た例を示す。

【００３９】この場合には、偏光フィルタ６と偏光フィ
ルタ７ｄの偏光軸が90°異なっているために、凸レンズ
４から投影された運転情報は、前面ガラス12Ａから反射
された光は明るく見えるが、この偏光フィルタ７ｄを透
過して前面ガラス12Ｂから反射する運転情報は、偏光軸
の異なる２枚の偏光フィルタを透過するために、遮断さ
れ、運転情報が二重になって投影されるおそれを防ぐこ
とができる。

【００４０】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
ディスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転情報
をレンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し表示
するヘッドアップディスプレイ装置において、反射鏡の
他側に第１の偏光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間
に第２の偏光フィルタを設けることで、外部から第１，
第２の偏光フィルタを経てディスプレイ装置に入射する
日光を、第１，第２の偏光フィルタで遮蔽したので、デ
ィスプレイ装置の損傷を防ぎ、鮮明な画像を反射鏡に表
示することのできるヘッドアップディスプレイ装置を得
ることができる。

【００４１】また、請求項２に記載の発明によれば、デ
ィスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転情報を
レンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し表示す
るヘッドアップディスプレイ装置において、反射鏡の他
側に第１の偏光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に
第２の偏光フィルタを設け、この第２の偏光フィルタの
偏光軸と第１の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直
角とすることで、外部から第１，第２の偏光フィルタを
経てディスプレイ装置に入射する日光を、第１，第２の
偏光フィルタで遮蔽したので、ディスプレイ装置の損傷
を防ぎ、鮮明な画像を反射鏡に表示することのできるヘ
ッドアップディスプレイ装置を得ることができる。

【００４２】また、請求項３に記載の発明によれば、デ
ィスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転情報を
レンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し表示す
るヘッドアップディスプレイ装置において、反射鏡の他
側に第１の偏光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に
第２の偏光フィルタを設け、第１の偏光フィルタの外側
に第３の偏光フィルタを設け、この第３の偏光フィルタ
の偏光軸と第２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ
直角とすることで、外部から第１，第２の偏光フィルタ
を経てディスプレイ装置に入射する日光を、第１，第２
の偏光フィルタで遮蔽したので、ディスプレイ装置の損
傷を防ぎ、鮮明な画像を反射鏡に表示することのできる
ヘッドアップディスプレイ装置を得ることができる。

【００４３】また、請求項４に記載の発明によれば、デ
ィスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転情報を
レンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し表示す
るヘッドアップディスプレイ装置において、反射鏡の他
側に第１の偏光フィルタを設け、レンズと反射鏡の間に
第２の偏光フィルタを設け、第１の偏光フィルタの外側
に第３の偏光フィルタを設け、この第３の偏光フィルタ
の偏光軸と第２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ
直角とし、第１の偏光フィルタの外周を保持し駆動部に
よって第１の偏光フィルタとともに揺動する支持枠を設
けることで、外部から第１，第２の偏光フィルタを経て
ディスプレイ装置に入射する日光を、第１，第２の偏光
フィルタで遮蔽したので、ディスプレイ装置の損傷を防
ぎ、鮮明な画像を反射鏡に表示することのできるヘッド
アップディスプレイ装置を得ることができる。

【００４４】さらに、請求項５に記載の発明によれば、
ディスプレイ装置からレンズの片側に照射した運転情報
をレンズの他側に設けられた反射鏡の片側に投影し表示
するヘッドアップディスプレイ方法において、反射鏡の
他側に外部から入射する光を反射鏡の両側の偏光板の透
過率によって阻止することで、外部から第１，第２の偏
光フィルタを経てディスプレイ装置に入射する日光を、
第１，第２の偏光フィルタで遮蔽したので、ディスプレ
イ装置の損傷を防ぎ、鮮明な画像を反射鏡に表示するこ
とのできるヘッドアップディスプレイ方法を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２及び請求項５に記載の発明のヘッ
ドアップディスプレイ方法及びその装置の一実施例を示
す部分縦断面図。

【図２】請求項３に記載の発明のヘッドアップディスプ
レイ装置の一実施例を示す部分縦断面図。

【図３】請求項４に記載の発明のヘッドアップディスプ
レイ装置の一実施例を示す部分詳細図。

【図４】請求項４に記載の発明のヘッドアップディスプ
レイ装置の他の実施例を示す部分詳細図。

【図５】請求項１，２及び請求項５に記載の発明のヘッ
ドアップディスプレイ方法及びその装置の他の実施例を
示す部分縦断面図。

【図６】請求項１，２及び請求項５に記載の発明のヘッ
ドアップディスプレイ方法及びその装置の異なる他の実
施例を示す部分縦断面図。

【符号の説明】

１…運転室、２…運転士、３…ディスプレイ装置、４…
凸レンズ、５…反射鏡、６，７…偏光フィルタ、８，1
1，12Ａ，12Ｂ…前面ガラス、10，10Ｂ…偏光フィルタ
受、10Ａ…フィルタ受支持枠、10Ｃ…ウォームホイル、
13…ウォームギヤ、14…駆動モータ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディスプレイ装置からレンズの片側に照
   射した運転情報を前記レンズの他側に設けられた反射鏡
   の片側に投影し表示するヘッドアップディスプレイ装置
   において、前記反射鏡の他側に第１の偏光フィルタを設
   け、前記レンズと前記反射鏡の間に第２の偏光フィルタ
   を設けたことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装
   置。
2. 【請求項２】 ディスプレイ装置からレンズの片側に照
   射した運転情報を前記レンズの他側に設けられた反射鏡
   の片側に投影し表示するヘッドアップディスプレイ装置
   において、前記反射鏡の他側に第１の偏光フィルタを設
   け、前記レンズと前記反射鏡の間に第２の偏光フィルタ
   を設け、この第２の偏光フィルタの偏光軸と前記第１の
   偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角としたことを
   特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
3. 【請求項３】 ディスプレイ装置からレンズの片側に照
   射した運転情報を前記レンズの他側に設けられた反射鏡
   の片側に投影し表示するヘッドアップディスプレイ装置
   において、前記反射鏡の他側に第１の偏光フィルタを設
   け、前記レンズと前記反射鏡の間に第２の偏光フィルタ
   を設け、前記第１の偏光フィルタの外側に第３の偏光フ
   ィルタを設け、この第３の偏光フィルタの偏光軸と前記
   第２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角とした
   ことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
4. 【請求項４】 ディスプレイ装置からレンズの片側に照
   射した運転情報を前記レンズの他側に設けられた反射鏡
   の片側に投影し表示するヘッドアップディスプレイ装置
   において、前記反射鏡の他側に第１の偏光フィルタを設
   け、前記レンズと前記反射鏡の間に第２の偏光フィルタ
   を設け、前記第１の偏光フィルタの外側に第３の偏光フ
   ィルタを設け、この第３の偏光フィルタの偏光軸と前記
   第２の偏光フィルタの偏光軸のなす角をほぼ直角とし、
   前記第１の偏光フィルタの外周を保持し駆動部によって
   前記第１の偏光フィルタとともに揺動する支持枠を設け
   たことを特徴とするヘッドアップディスプレイ装置。
5. 【請求項５】 ディスプレイ装置からレンズの片側に照
   射した運転情報を前記レンズの他側に設けられた反射鏡
   の片側に投影し表示するヘッドアップディスプレイ方法
   において、前記反射鏡の他側に外部から入射する光を前
   記反射鏡の両側の偏光板の透過率によって阻止したこと
   を特徴とするヘッドアップディスプレイ方法。