JPH11119687A - オペレータ用情報提示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機器のオペレータの注視点が移動しても、周囲
状況の確認や機器の状態を示す計器表示情報を確実にオ
ペレータに提示でき、緊急回避行動の迅速化等を図って
安全性を向上すると共に、オペレータの負担を軽減して
作業性を向上できるオペレータ用情報提示装置を提供す
る。 【解決手段】機器１の状態を示す計器の表示情報に対応
する計器表示情報信号に対応する画像、および、その機
器の操作に際して視認される領域の撮影装置から送られ
る画像信号に対応する画像を、表示ユニット６ａにより
表示する。その表示ユニット６ａを保持部材により保持
すると共にオペレータ２の頭部に装着する。その表示ユ
ニット６ａから出射される選択された画像２１の表示光
が、光学系６ｂによりオペレータ２の瞳に導かれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両を含む各種機
器のオペレータに、その機器の操作に必要な情報を提示
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、建設機械や大型車両のオペレー
タは、自らの視野領域およびバックミラー等を介して視
認できる死角領域の一部を視認し、且つ、必要な計器類
を視認するため、視線を動かしながら操作を行ってい
る。さらに、ミラーでは視認できない死角領域のカメラ
による撮影画像の表示器を備える場合、その表示画像も
視認しつつオペレータは操作を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】オペレータは、自らが
視認できる全領域に注意を払いつつ操作を行うのが一般
的であり、固定した位置にあるバックミラー、カメラに
よる撮影画像の表示器、計器類に視線を動かす機会は少
なかった。そのため、何らかの問題が発生しても、それ
に気づくのが遅れることがあった。また、オペレータ
は、操作の各段階で常時変化する複数の情報を頻繁に確
認しなければならない場合がある。例えば、トレーラが
左折する場合、車両の前方領域と左側領域とを絶えず視
認する必要があり、さらに、牽引車両に作用する遠心力
の大きさやカーブ出口でのシフトダウンのためのタコメ
ータ値の確認が必要になる。また、パワーショベルのオ
ペレータは、ショベルの旋回範囲を絶えず視認しつつ、
負荷荷重や車体の傾き角度の確認が必要になる。そのよ
うな作業状況や周辺状況等の多くの情報の中から、オペ
レータが必要なものを選択して確認する作業は、操作性
及び安全性の向上に大きく影響する。しかし、そのよう
な情報の提示に適した装置は従来存在しなかった。

【０００４】本発明は、上記問題を解決することのでき
るオペレータ用情報の提示装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、機器のオペレ
ータに情報を提示する装置であって、その機器の状態を
示す計器の表示情報に対応する計器表示情報信号を出力
する手段と、その機器の操作に際して視認される領域の
撮影装置と、その計器表示情報信号に対応する画像およ
び撮影装置から送られる画像信号に対応する画像を表示
可能な表示ユニットと、その表示ユニットを保持すると
共にオペレータの頭部に装着可能な保持部材と、その表
示ユニットに表示される画像の選択手段と、その表示ユ
ニットに連結される光学系とを備え、その選択された画
像がオペレータに視認されるように、その光学系により
表示ユニットから出射される画像表示光をオペレータの
瞳に導くことができることを特徴とする。上記構成によ
れば、機器を操作するオペレータからは直視困難な領域
の画像や、その機器の状態を示す計器の表示情報であっ
て、オペレータが選択したものをオペレータに提示でき
る。その提示された情報をオペレータは視線を動かすこ
となく確認しつつ機器の操作を行うことができ、作業性
及び安全性の向上を図ることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。

【０００７】図１〜図４は、パワーショベル１における
運転台上に設けられたオペレータ室１ａ内のオペレータ
２用の情報提示システムを示す。その情報提示システム
は、オペレータ２の頭部に装着される頭部装着型表示装
置３と、パワーショベル１に装備された制御装置４とを
備える。

【０００８】図２に示すように、その頭部装着型表示装
置３は、オペレータ２の頭部に装着可能な保持部材５
と、この保持部材５に保持される表示部６と、音声入力
部７とを有する。本実施形態では、その表示部６はオペ
レータ２の片眼にのみ画像を視認させる単眼視タイプで
あるが、両眼に視認させるものでもよい。

【０００９】その保持部材５は、オペレータ２の頭部を
弾力により挟み込むバンド状の本体部５ａと、その頭部
に押し付けられることで表示部６の頭部に対するずれを
防ぐパッド５ｂとを有する。なお、保持部材５はオペレ
ータ２の頭部に装着できれば形態は限定されず、例えば
パッド５ｂはなくてもよいし、ヘルメット状のものであ
ってもよい。なお、本発明において頭部とは、顔面を含
む頸部から上の部分を言う。

【００１０】その表示部６は、画像表示光を出射する表
示ユニット６ａと、その画像表示光の光路を変更してオ
ペレータ２の瞳に導く光学系６ｂと、その表示ユニット
６ａと光学系６ｂとを連結するアーム６ｃとを有し、ケ
ーブル９を介して制御装置４に接続される。その表示ユ
ニット６ａは、その保持部材５によりオペレータ２の前
方に向かい画像表示光を出射するように保持される。な
お、表示ユニット６ａと制御装置４とを無線通信装置を
介して接続してもよい。

【００１１】その表示ユニット６ａは、図３に示すよう
に、反射鏡付ハロゲンランプにより構成されるバックラ
イト３２と、このバックライト３２の電圧調整器３３
と、そのバックライト３２の熱を吸収する熱吸収フィル
タ３４と、液晶パネル３５と、そのバックライト３２の
光のむらを均一にして液晶パネル３５に導く散乱板３６
と、その液晶パネル３５に接続される液晶ドライバ３８
と、この液晶ドライバ３８に接続される入出力インタフ
ェース３９とを有する。その入出力インタフェース３９
に接続される制御装置４から画像信号が入力されると、
その画像信号に応じて液晶ドライバ３８は液晶パネル３
５の駆動信号を出力し、これにより、その液晶パネル３
５の前面から画像信号に対応する画像の表示光が出射さ
れる。なお、その画像信号の形態は特に限定されず、例
えばコンポジットビデオ信号、Ｙ／Ｃセパレートビデオ
信号、ＲＧＢコンポーネントビデオ信号等でもよい。そ
のバックライト３２付液晶パネル３５に代えて、例えば
ＣＲＴディスプレイを用いてもよい。また、そのバック
ライトとして冷陰極管、熱陰極管やメタルハライドラン
プ等を用いてもよい。

【００１２】その光学系６ｂは、その画像表示光を反射
あるいは回折により光路変更することで画像をオペレー
タ２の前方に形成すると共に、前方からの光を透過する
ハーフミラーやホログラム素子等の単一のコンバイナに
より構成されている。なお、その光学系６ｂやアーム６
ｃは表示ユニット６ａから取り外し交換可能なものであ
ってもよい。その光学系６ｂは、画像表示光を全反射す
ることで光路変更するミラー等により構成してもよく、
さらに、集光用レンズ系を含むものであってもよい。

【００１３】その音声入力部７は、マイク７ａと、この
マイク７ａと保持部材５とを連結するアーム７ｂとを有
し、そのマイク７ａはオペレータ２の口の近傍に配置さ
れる。

【００１４】その表示ユニット６ａとマイク７ａが制御
装置４に接続される。また、その制御装置４に、パワー
ショベル１のブーム１１の横方向回りの旋回時に旋回検
知信号を出力する第１旋回検出センサ１２と、縦方向回
りの旋回時に旋回検知信号を出力する第２旋回検出セン
サ１３と、パワーショベル１に作用する実負荷を検出す
る負荷荷重センサ１４と、パワーショベル１の車体のピ
ッチ方向の傾き角度の検出センサ１５と、その車体のロ
ール方向の傾き角度の検出センサ１６と、燃料量の検出
センサ１７と、エンジン状態の自己診断装置１８と、ブ
ーム１１と同行して縦軸回りに旋回する運転台の後方領
域監視カメラ（撮影装置）１９とが接続されている。そ
のセンサ１４、１５、１６、１７、１８により検知され
るパワーショベル１に作用する実負荷、車体のピッチ方
向およびロール方向の傾き角度、燃料量、エンジン状態
は、オペレータ室１ａに設けられる計器（図示省略）
に、パワーショベル１の状態を示す情報として制御装置
４により表示されるものであって、各センサから出力さ
れる信号は計器表示情報信号として制御装置４に入力さ
れる。その運転台の後方領域は、パワーショベル１の操
作に際して安全確認のためにオペレータ２により視認さ
れる。

【００１５】上記構成において、第１旋回検出センサ１
２および第２旋回検出センサ１３の少なくとも一方から
ブーム１１の旋回検知信号が入力されると、制御装置４
はその旋回検知信号に対応する画像信号を表示ユニット
６ａに出力する。これにより、その画像信号に対応する
警告情報が表示ユニット６ａに画像として表示され、そ
の画像の表示光が光学系６ｂによりオペレータ２の瞳に
導かれて視認される。この場合、例えば図３に示すよう
に、「旋回注意」なる文字画像２１が表示され、また、
第１旋回検出センサ１２による旋回検知時はブーム１１
の横方向回りの旋回であることを示す矢印画像２２が表
示、第２旋回検出センサ１３による旋回検知時はブーム
１１の縦方向回りの旋回であることを示す矢印画像２３
が表示される。

【００１６】また、パワーショベル１の性能情報が制御
装置４に記憶され、その情報に対応する画像信号を制御
装置４が表示ユニット６ａに出力する。これにより、そ
の画像信号に対応する性能情報が表示ユニット６ａに画
像として表示され、その画像の表示光が光学系６ｂによ
りオペレータ２の瞳に導かれて視認される。例えば図４
の（１）に示すように、パワーショベル１の定格総荷
重、ブーム角、ブーム長、作業半径といった性能情報画
像２４が表示される。

【００１７】また、負荷荷重センサ１４から負荷検知信
号が入力されると、制御装置４は、その負荷検知信号に
対応する画像信号を表示ユニット６ａに出力する。これ
により、その画像信号に対応する実負荷情報が定格総荷
重と共に表示ユニット６ａに画像として表示され、その
画像の表示光が光学系６ｂによりオペレータ２の瞳に導
かれて視認される。さらに、その実負荷が定格総荷重を
越えた場合は実負荷情報に代えて図４の（１）に示すよ
うに「“注意”」といった警告情報をオペレータ２に視
認させるための画像信号が制御装置４から表示ユニット
６ａに出力される。

【００１８】また、パワーショベル１の車体のピッチ方
向の傾き角度の検出センサ１５、ロール方向の傾き角度
の検出センサ１６、燃料量の検出センサ１７、エンジン
の自己診断装置１８から信号が入力されると、制御装置
４は、その信号に対応する画像信号を表示ユニット６ａ
に出力する。これにより、その画像信号に対応する車体
情報画像が表示ユニット６ａに表示され、その画像の表
示光が光学系６ｂによりオペレータ２の瞳に導かれ、例
えば図４の（２）に示す画像２５がオペレータ２に視認
される。

【００１９】また、パワーショベル１の運転台の後方領
域監視カメラ１９から画像信号が入力されると、制御装
置４は、その信号に対応する画像信号を表示ユニット６
ａに出力する。これにより、その画像信号に対応する運
転台の後方領域画像が表示ユニット６ａに表示され、そ
の画像の表示光が光学系６ｂによりオペレータ２の瞳に
導かれて視認される。

【００２０】上記警告情報、性能情報、実負荷情報、車
体情報に対応する画像と、運転台の後方領域画像の中
で、オペレータ２により視認される画像は選択可能とさ
れ、全てを同時に表示することも、個別に表示すること
も可能とされている。その表示画像の選択は、制御装置
４に接続される入力装置３０からオペレータ２の操作に
より制御装置４に入力される表示選択信号、または、マ
イク７ａから制御装置４に入力されるオペレータ２の音
声信号に基づき行うことが可能とされている。

【００２１】上記構成によれば、パワーショベル１を操
作するオペレータ２からは直視困難な領域の画像や、パ
ワーショベル１の状態を示す計器の表示情報であって、
オペレータ２が選択したものをオペレータに提示でき
る。その提示された情報をオペレータ２は視線を動かす
ことなく確認しつつパワーショベル１の操作を行うこと
ができ、作業性及び安全性の向上を図ることができる。
また、オペレータ２は音声信号に基づき手を用いること
なく表示される画像の選択が可能であるので、作業性を
向上できる。また、保持部材５により保持される表示ユ
ニット６ａから、オペレータ２の前方に向かい出射され
る画像表示光を、単一のコンバイナ６ｂにより光路変更
してオペレータ２の瞳に導いているので、オペレータ２
の周辺視界を必要以上に遮ることなく確保でき、これに
より、パワーショベル１の操作性を低減することなく情
報を提示でき、また、軽量化を図ることができる。

【００２２】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。例えば、表示内容は特に限定されず、オペレータの
死角エリアとして運転台の後方以外の領域や、ショベル
による作業対象領域等を撮影して表示してもよい。ま
た、制御装置に無線データ受信機を接続または組み込
み、作業に必要な情報を運転室の外部から無線で送信し
てもよく、これにより、オペレータは外部から騒音によ
らずして情報を確認できる。また、パワーショベル以外
のクレーン、杭打ち機、建設現場用ロボットなどの建設
機械においても、同様にオペレータ室とは異なる角度か
らの映像情報、各機器の負荷荷重等の計器表示情報を提
示するのに本発明を利用できる。

【００２３】さらに、パワーショベル等の建設機械以外
の車両や各種装置の操作を行うオペレータに情報提示す
る場合に本発明を適用できる。例えば、化学、鉄鋼、原
子力を含む電力やガスなどのエネルギ、ガラスやセメン
ト等の素材、廃棄物処理などの種々の分野のプラントに
おいて、高温の炉や反応釜のオペレータが、その炉や釜
の内部を確認しつつ、また、その温度、電力、原材料の
状態を示す各種計器表示情報を監視しつつ、制御操作を
行う場合に情報提示するのに利用できる。この場合、高
温の炉や釜の内部を撮影するカメラを設け、熱線（赤外
線）をカットするフィルタを介して特定の光の波長域に
感度を絞って撮影することで、その炉や釜の内部の特定
の情報を明瞭に画像として表示するようにしてもよい。
自動組み立てラインのオペレータに、組み立てロボット
やコンベア等の動きのカメラによる撮影画像に基づく監
視や、ラインを流れる生産品に対する指示情報やライン
構成機械のチェック結果情報等の計器表示情報の視認の
ため、その撮影画像や計器表示情報を提示するのに利用
できる。港湾や特定区域の交通管制、大規模駐車場での
車両誘導などを行う者に、管制や誘導の指示のための情
報として、全体領域の監視カメラ映像と、計器表示情報
として各船舶や車両の相対位置情報を交互に視認させる
のに利用できる。トレーラや大型トラック等の大型車両
のドライバーに、死角となる領域の安全確認のためのカ
メラによる撮影画像や、速度、運行経路、道路渋滞状況
などの計器表示情報を表示を提示するのに利用できる。
さらに、鉄道車両の運転を行うオペレータに、カメラに
より撮影した乗客の監視映像、計器表示情報である運行
機器情報、運行司令情報、ダイヤ情報などを交互に視認
させるのに利用でき、特に、鉄道車両の運行がワンマン
化される場合に有効である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、機器のオペレータの注
視点が移動しても、周囲状況の確認や機器の状態を示す
計器表示情報を確実にオペレータに提示でき、緊急回避
行動の迅速化等を図って安全性を向上すると共に、オペ
レータの負担を軽減して作業性を向上できるオペレータ
用情報提示装置を提供できる。

【００２５】

【本発明の実施態様】本発明のオペレータ用情報提示装
置において、オペレータの音声信号の入力手段を備え、
その音声信号に基づき前記表示ユニットに表示される画
像の選択が可能であるのが好ましい。これにより、オペ
レータは手を用いることなく表示情報を選択でき、作業
性を向上できる。

【００２６】本発明のオペレータ用情報提示装置におい
て、その表示ユニットは、その保持部材によりオペレー
タの前方に向かい画像表示光を出射するように保持さ
れ、その光学系は、その表示ユニットからオペレータの
前方に向かい出射される画像表示光の光路を変更する単
一の光路変更部材により構成されているのが好ましい。
これにより、オペレータの周辺視界を必要以上に遮るこ
となく確保し、機器の操作性を低減することなく情報を
提示でき、また、軽量化を図ることができる。

【００２７】本発明のオペレータ用情報提示装置におけ
る撮影装置は、特定の光の波長域に感度を絞って撮影す
るのが好ましい。これにより、特定の情報を明瞭に画像
として表示することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のオペレータ用情報提示装置
の使用状態説明図

【図２】本発明の実施形態のオペレータ用情報提示装置
の頭部装着型表示装置の使用状態説明図

【図３】本発明の実施形態のオペレータ用情報提示装置
の構成説明図

【図４】本発明の実施形態のオペレータ用情報提示装置
により提示される情報の（１）は一例を示す図、（２）
は別の一例を示す図

【符号の説明】

１ パワーショベル ２ オペレータ ４ 制御装置 ５ 保持部材 ６ａ 表示ユニット ６ｂ 光学系 ７ 音声入力部 １９ カメラ ３０ 入力装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器のオペレータに情報を提示する装置
   であって、 その機器の状態を示す計器の表示情報に対応する計器表
   示情報信号を出力する手段と、 その機器の操作に際して視認される領域の撮影装置と、 その計器表示情報信号に対応する画像および撮影装置か
   ら送られる画像信号に対応する画像を表示可能な表示ユ
   ニットと、 その表示ユニットを保持すると共にオペレータの頭部に
   装着可能な保持部材と、 その表示ユニットに表示される画像の選択手段と、 その表示ユニットに連結される光学系とを備え、 その選択された画像がオペレータに視認されるように、
   その光学系により表示ユニットから出射される画像表示
   光をオペレータの瞳に導くことができるオペレータ用情
   報提示装置。