JPH078625B2 - 鉄道車両用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、鉄道車両の運転手が前方外界の情景を見なが
ら操縦する際に、その運転手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、運転
手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、外界から視界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、運転手
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
射した光線を運転手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運転手
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、透過型の液晶表示パネル、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、レンズおよび反
射鏡等から構成されており、前記情報表示光を運転手が
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 ところで、夜間またはトンネル内等を走行する鉄道車両
においては、運転手は鉄道車両の前照灯で照らされた前
方線路上の情景を確認しながら運転を行っている。鉄道
車両の前照灯には従来から非常に明るいものが用いられ
ているが、鉄道車両が高速で走行しているときには、前
方に異常を発見してから停車するまでには、普通の鉄道
車両で数100m、新幹線では2km程度走行することとな
る。そして、前照灯によって確認できる前方位置は通常
100m程度である。したがって、前照灯で照らされた前方
に発見したときには、その手前で停車することは困難な
場合が多い。

本発明は、前述の事情に鑑みてなされたもので、鉄道車
両が夜間やトンネル内または地下等の暗い場所を走行中
に、鉄道車両の前方遠方部分の情景を運転手が確認でき
る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、 運転手の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の情景を
運転手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運転手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、 車両前端部に車両前方を赤外線光により撮像する前方撮
像手段を配設し、この前方撮像手段で撮像した画像情報
を前記表示面に表示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イスプレイ
は、前方撮像手段で撮像した鉄道車両の前方遠方の情景
が運転手の視野に表示される。

３） 実施例 以下、図面により本発明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２が設置さ
れている。この運転室２には、運転手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、
撮像手段としての赤外線カメラ７および前照灯８が配設
されている。

前記赤外線カメラ７には、たとえばInSb、HgCdTe等の素
子を集積してCCDの構造としたものを、スターリングサ
イクルマイクロ冷凍機や多段積層のペルチェ素子等の冷
凍機で冷却し、赤外線の能力を高めたものが用いられて
いる。

また、前記赤外線カメラ７で撮像した際、前記前照灯８
によって照らし出される部分が極端に明るいと、得られ
る画像にムラが生じるので、前記前照灯８としては、赤
外線が少なく、可視光を主体とした光線を前方に照射す
るものが望ましい。そこで、前記前照灯８は、赤外線の
発生の少ないメタルハライドランプ8aと、このメタルハ
ライドランプから出る光の可視光部分を選択的に反射す
る非球面ミラー8bとから構成されている。

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D1の表示面には、鉄道車両の運行に必要な情
報（たとえば、前記赤外線カメラで撮像した車両前方の
情景、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、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運転
手Ｍに向けて反射させるように配置されており、運転手
Ｍは車両前方を見ながら情報表示光Ｌを視認できるよう
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
前記運転手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を駆動するための信号を出力する液晶駆
動信号出力手段Ｕは、前記赤外線カメラで撮像した画像
信号を増幅してアナログ−デジタル変換し、これを画像
データとして出力するA/D変換器U1と、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
にそれらの情報を表示する画像データを出力するシンボ
ルジェネレータU2とを備えている。また、前記液晶駆動
信号出力手段Ｕは、前記A/D変換器U1およびシンボルジ
ェネレータU2の出力信号を合成して表示信号を出力する
合成器U3およびこの合成器U3の出力信号を増幅する液晶
ドライバU4をも備えている。

次に、前述の構成を備えた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、運転手Ｍの眼に至る。これにより運転手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の前記光学的情報表示手段Ｄ
には、前記赤外線カメラ７で撮像された車両前方遠方の
情景を映す映画情報と前記シンボルジェネレータU2で作
られた運行情報とが表示される。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、残部は反射して運転手Ｍの
眼に至る。これにより運転手Ｍは情報表示光Ｌを視認す
ることができる。

したがって、暗くて前方の情景を確認するのが困難な場
所を車両が走行しているときにも、運転手Ｍは車両の前
方遠方の情景を確認しながら運転することができる。

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、シンボルジェネレータを省略して、赤外線カメ
ラで撮像した画像情報のみを表示するように構成するこ
とも可能である。また、A/D変換器U1に画像処理機能に
付加して、前照灯により明るい領域については実質的に
赤外線カメラの感度を下げるようにすることも可能であ
る。さらに、運転手前方の情景に、赤外線カメラで撮像
した画像を前方情景と同寸法で重ね合わせて表示するこ
とにより、運転手に違和感を与えないようにすることが
可能であり、前方に障害物らしきものが存在する場合に
は、必要に応じてその画像を拡大して確認することがで
きるように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、車両前端
部に車両前方を撮像する撮像手段を配設し、この撮像手
段で撮像した画像情報を前記表示面に表示するようにし
たので、前照灯の明りでは見え難い鉄道車両の前記遠方
の情景が運転手の視野に表示される。

したがって運転手は、鉄道車両の前方に異常がある場合
には従来よりも早くその異常を発見することができる。
このため、運転手は早期に前記異常に対する対策を講じ
ることができるので、事故の発生を少なくすることがで
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
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、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……運転手、７……撮像手段（赤外線カメラ）

フロントページの続き (72)発明者 松本 茂伸 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (56)参考文献 実開 平３−77721（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【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、 運転手の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の情景を
   運転手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運転手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、 車両前端部に車両前方を赤外線光により撮像する前方撮
   像手段を配設し、この前方撮像手段で撮像した画像情報
   を前記表示面に表示す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。