JPWO2017043107A1 - 投写型表示装置及び投写制御方法 - Google Patents

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Abstract

公道走行時と作業現場での作業時とのどちらでも操作者に適切な情報を提示して操作者の支援を行うことができる投写型表示装置及び投写制御方法を提供する。ウインドシールド５を有する建設機械１００に搭載される投写型表示装置は、建設機械１００の所在が作業現場であると判定した場合、ウインドシールド５の第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、第三の投写範囲５Ｃにそれぞれ画像光を投写な状態に制御し、建設機械１００の所在が公道であると判定した場合、ウインドシールド５の第三の投写範囲５Ｃにのみ画像光を投写な状態に制御する。

Description

本発明は、投写型表示装置及び投写制御方法に関する。
自動車等の乗り物のウインドシールド、または、ウインドシールドの手前付近に配置されるコンバイナをスクリーンとして用い、これに光を投写して画像を表示させる乗り物用のＨＵＤ（Ｈｅａｄ−ｕｐ Ｄｉｓｐｌａｙ）が知られている。このＨＵＤによれば、利用者は、ＨＵＤから投写された光に基づく画像を、スクリーン上で実像として、又は、スクリーン前方において虚像として、運転者に視認させることができる。
特許文献１には、ショベルローダー及びクレーン等、建設および土木の作業に用いられるさまざまな機械類である建設機械としてＨＵＤを搭載したものが記載されている。
特許文献２には、各種画像を表示するモニタを搭載し、公道の走行時と建設現場での走行時とでモニタに表示する画像を切り替える建設機械が記載されている。
特開２００９−１８４５４２号公報 特開２００９−１７３１９５号公報
建設機械においては、自動車等の輸送を主目的とする乗り物とは違い、操作者の視線移動が特に縦方向において頻繁に行われる。また、輸送を主目的とする乗り物と違って操作者の縦方向における視線の移動範囲は広い。また、建設機械では、操作対象となるパワーショベルおよび／またはバケットの動きに合わせて操作者の視線が動くことになる。このような事情から、操作席前方にウインドシールドがある建設機械においては、このウインドシールドの広範囲にて虚像および実像を視認できるようにすることが好ましい。
建設機械の中には、建設現場以外に、建設現場以外の公道を走行できるものが存在する。公道を走行できる乗り物には、ウインドシールドを用いて画像の表示を行う場合の画像光の投写範囲に制約が設けられている。このように、公道と建設現場とでは、ＨＵＤに要求される条件が異なる。
特許文献２は、モニタに表示する内容を公道と建設現場とで変えるものであり、ＨＵＤ特有の上述した課題は発生しない。
特許文献１は、画像光の投写範囲を切り替えることのできるＨＵＤを搭載した建設機械を開示しているが、公道走行時のことは考慮していない。ここまでは主に建設機械にＨＵＤを搭載する場合の課題を述べたが、トラクタ等の畑作用作業機等の農業機械やその他の作業用機械においても同様の課題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、公道走行時と作業現場での作業時とのどちらでも操作者に適切な情報を提示して操作者の支援を行うことができる投写型表示装置及び投写制御方法を提供することを目的とする。
本発明の投写型表示装置は、ウインドシールドを有する作業用機械に搭載される投写型表示装置であって、画像光を投写する投写部と、上記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出部と、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在に基づいて、上記投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御部と、を備え、上記制御部は、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。
本発明の投写制御方法は、ウインドシールドを有する作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出ステップと、上記所在検出ステップにより検出した上記作業用機械の所在に基づいて、投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御ステップと、を備え、上記制御ステップは、上記所在検出ステップにより検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。
本発明によれば、公道走行時と作業現場での作業時とのどちらでも操作者に適切な情報を提示して操作者の支援を行うことができる投写型表示装置及び投写制御方法を提供することができる。
本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１０を搭載する建設機械１００の概略構成を示す模式図である。 図１に示す建設機械１００における運転室内の構成例を示す図である。 図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット２の内部構成を示す模式図である。 図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット３の内部構成を示す模式図である。 図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット４の内部構成を示す模式図である。 図１に示すＨＵＤ１０の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す建設機械１００の変形例である建設機械１００Ａの概略構成を示す模式図である。 図７に示す建設機械１００Ａに搭載されるＨＵＤ１０Ａのユニット４Ａの内部構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の投写型表示装置の一実施形態であるＨＵＤ１０を搭載する建設機械１００の概略構成を示す模式図である。
図１に示すＨＵＤ１０は、公道を走行することが可能な建設機械１００に搭載されて用いられるものであるが、建設機械ではなく公道を走行可能な農作機械にも搭載可能である。つまり、図１に示すＨＵＤ１０は、建設機械および農作機械等の作業用機械を含む公道走行可能な作業用機械に搭載して用いられる。
図１に示すＨＵＤ１０は、操作者が建設機械１００の操作席１に着席した状態で、操作者上方の運転室内に内蔵されるユニット２と、操作者後方の運転室内に内蔵されるユニット３と、操作席１の座面下方に内蔵されるユニット４と、を備える。
ユニット２〜４は、建設機械１００の運転室内に、重力方向（図１の上下方向）で離間して設けられている。各ユニットは、建設機械１００のウインドシールド５の前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する。ここで、ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件とは、虚像をウインドシールドの視野前方において結像させる条件を言う。
建設機械１００の操作者は、ウインドシールド５に投写され、ここで反射された画像光を見ることよって、建設機械１００の操作を支援するための絵および文字等の情報を視認することができる。また、ウインドシールド５は、ユニット２〜４から投写された画像光を反射すると同時に、外部（外界）からの光を透過する機能を持つ。このため、操作者は、ユニット２〜４から投写された画像光に基づく虚像を外界の景色に重ねて視認することができる。
ＨＵＤ１０では、ユニット２〜４が、建設機械１００の運転室内に、重力方向で離間して設けられていることにより、ウインドシールド５の広範囲にわたり操作者に虚像を提示することができる。
図２は、図１に示す建設機械１００における運転室内の構成例を示す図である。図２は、ウインドシールド５を操作席１から見た正面図を示している。
建設機械１００は、機体前方中央部に、アーム２１及びバケット２２を備える油圧ショベルである。
運転室は、フロントウィンドウとしてのウインドシールド５、右サイドウィンドウ２３、左サイドウィンドウ２４等の透明ウィンドウに取り囲まれており、少なくとも、アーム２１の曲げ伸ばしを操作するための左操作レバー２５、及び、バケット２２の掘削および開放を操作するための右操作レバー２６等を操作席１周りに備える。
ウインドシールド５には、第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、および第三の投写範囲５Ｃの３つの投写範囲が割り当てられており、これらの投写範囲は、重力方向（縦方向）に並んで配置されている。ウインドシールド５に割り当てられる投写範囲は、ここでは３つとしているが複数の投写範囲が割り当てられていればよい。
第一の投写範囲５Ａは、ユニット２から投写された画像光が投写される領域であり、この画像光を反射すると同時に、外部（外界）からの光を透過する。第二の投写範囲５Ｂは、ユニット３から投写された画像光が投写される領域であり、この画像光を反射すると同時に、外部（外界）からの光を透過する。第三の投写範囲５Ｃは、ユニット４から投写された画像光が投写される領域であり、この画像光を反射すると同時に、外部（外界）からの光を透過する。
なお、建設機械１００は、公道走行することが可能なため、図示はしないが、公道を走行する際に操作される走行用のハンドル、アクセル、及びブレーキ等が設けられている。公道走行可能な建設機械としては例えばダンプカーが挙げられる。
図３は、図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット２の内部構成を示す模式図である。
ユニット２は、光源ユニット４０と、駆動部４５と、投写光学系４６と、拡散板４７と、反射ミラー４８と、拡大鏡４９と、光源ユニット４０及び駆動部４５を制御するシステム制御部６０と、所在検出部７０と、メイン制御部８０と、を備えている。
光源ユニット４０は、光源制御部４０Ａと、赤色光を出射する赤色光源であるＲ光源４１ｒと、緑色光を出射する緑色光源であるＧ光源４１ｇと、青色光を出射する青色光源であるＢ光源４１ｂと、ダイクロイックプリズム４３と、Ｒ光源４１ｒとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｒと、Ｇ光源４１ｇとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｇと、Ｂ光源４１ｂとダイクロイックプリズム４３の間に設けられたコリメータレンズ４２ｂと、光変調素子４４と、を備えている。
ダイクロイックプリズム４３は、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々から出射される光を同一光路に導くための光学部材である。すなわち、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｒによって平行光化された赤色光を透過させて光変調素子４４に出射する。また、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｇによって平行光化された緑色光を反射させて光変調素子４４に出射する。さらに、ダイクロイックプリズム４３は、コリメータレンズ４２ｂによって平行光化された青色光を反射させて光変調素子４４に出射する。このような機能を持つ光学部材としては、ダイクロイックプリズムに限らない。例えば、クロスダイクロイックミラーを用いてもよい。
Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂは、それぞれ、レーザ、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が用いられる。本実施形態では、光源ユニット４０の光源として、Ｒ光源４１ｒとＧ光源４１ｇとＢ光源４１ｂの３つの光源を含むものとしているが、光源の数は１つ、２つ、又は、４つ以上であってもよい。
光源制御部４０Ａは、Ｒ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂの各々の発光量を予め決められた発光量パターンに設定し、この発光量パターンに従ってＲ光源４１ｒ、Ｇ光源４１ｇ、及びＢ光源４１ｂから光を順次出射させる制御を行う。
光変調素子４４は、ダイクロイックプリズム４３から出射された光を変調し、画像情報である投写用画像データに応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を投写光学系４６に出射する。
光変調素子４４としては、例えば、ＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子、及び液晶表示素子等を用いることができる。
駆動部４５は、システム制御部６０から入力される投写用画像データにしたがって光変調素子４４を駆動し、投写用画像データに応じた光（赤色画像光、青色画像光、及び緑色画像光）を投写光学系４６に出射させる。
投写光学系４６は、光源ユニット４０の光変調素子４４から出射された可視光を、拡散板４７に投写するための光学系である。この光学系は、レンズに限らず、スキャナを用いることもできる。例えば、走査型スキャナから出射された光を拡散板４７により拡散させて面光源化してもよい。
反射ミラー４８は、拡散板４７により拡散された光を拡大鏡４９側に反射させる。
拡大鏡４９は、反射ミラー４８により反射されてきた光に基づく像を拡大させてウインドシールド５の第一の投写範囲５Ａに投写する。
所在検出部７０は、建設機械１００が公道と作業現場のどちらにあるかを検出し、検出した建設機械１００の所在を示す情報をメイン制御部８０に出力する。
建設機械１００の所在の検出方法は、例えば以下に示す第一の検出方法〜第三の検出方法が挙げられるが、これらの方法に限らない。
第一の検出方法は、例えば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を建設機械１００に搭載しておく。そして、このＧＰＳ受信機により受信した建設機械１００の現在位置情報と予め登録される作業現場情報（建設作業が行われている場所を示す情報）が略一致と判定した場合に、建設機械１００の所在が作業現場であると検出し、ＧＰＳ情報と作業現場情報が不一致と判定した場合に、建設機械１００の所在が公道であると検出する方法である。
第二の検出方法は、例えば、近距離無線通信部を建設機械１００に搭載しておき、作業現場の入場ゲートに電波を発信する発信部を設置しておく。そして、建設機械１００が入場ゲートを通過する際に、入場ゲートの発信部から発信される電波を近距離無線通信部によって受信した場合に、建設機械１００の所在が作業現場であると検出する方法である。
第三の検出方法は、例えば、操作者が、公道と作業現場のどちらにいるかを示す情報をマニュアル操作で入力し、その入力信号に基づいて、建設機械１００の所在を検出する方法である。マニュアル操作による検出方法は、低コストで実現することが可能である。
システム制御部６０は、メイン制御部８０から画像光投写指令を受けると、投写用画像データに基づく画像光を第一の投写範囲５Ａに投写させ、画像光投写停止指令を受けると、光源ユニット４０を停止又はスタンバイ状態に制御して、画像光の第一の投写範囲５Ａへの投写を停止させる。
メイン制御部８０は、ＨＵＤ１０全体を統括制御するものであり、ユニット３とユニット４の各々と通信可能となっている。メイン制御部８０はＨＵＤ１０の制御部を構成する。メイン制御部８０の詳しい機能は後述する。
図４は、図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット３の内部構成を示す模式図である。図４において図３と同じ構成要素には同一符号を付してある。
ユニット３は、図３に示したユニット２において所在検出部７０及びメイン制御部８０を削除し、システム制御部６０をシステム制御部６１に変更した構成である。
ユニット３のシステム制御部６１は、ユニット３内の駆動部４５及び光源制御部４０Ａを制御して、投写用画像データに基づく画像光を第二の投写範囲５Ｂに投写させる。
システム制御部６１は、ユニット２のメイン制御部８０と通信可能となっており、メイン制御部８０から画像光投写指令を受けると、投写用画像データに基づく画像光を第二の投写範囲５Ｂに投写させる。システム制御部６１は、メイン制御部８０から画像光投写停止指令を受けると、光源ユニット４０を停止又はスタンバイ状態に制御して、画像光の第二の投写範囲５Ｂへの投写を停止させる。
図５は、図１に示すＨＵＤ１０を構成するユニット４の内部構成を示す模式図である。図５において図３と同じ構成要素には同一符号を付してある。
ユニット４は、図３に示したユニット２において所在検出部７０及びメイン制御部８０を削除し、システム制御部６０をシステム制御部６２に変更した構成である。
ユニット４のシステム制御部６２は、ユニット４内の駆動部４５及び光源制御部４０Ａを制御して、投写用画像データに基づく画像光を第三の投写範囲５Ｃに投写させる。
システム制御部６２は、ユニット２のメイン制御部８０と通信可能となっており、メイン制御部８０から画像光投写指令を受けると、投写用画像データに基づく画像光を第三の投写範囲５Ｃに投写させる。システム制御部６２は、メイン制御部８０から画像光投写停止指令を受けると、光源ユニット４０を停止又はスタンバイ状態に制御して、画像光の第三の投写範囲５Ｃへの投写を停止させる。
ユニット２内の光源ユニット４０、投写光学系４６、拡散板４７、反射ミラー４８、及び、拡大鏡４９は、投写用画像データに基づく画像光を第一の投写範囲５Ａに投写する投写ユニットを構成する。
ユニット３内の光源ユニット４０、投写光学系４６、拡散板４７、反射ミラー４８、及び、拡大鏡４９は、投写用画像データに基づく画像光を第二の投写範囲５Ｂに投写する投写ユニットを構成する。
ユニット４内の光源ユニット４０、投写光学系４６、拡散板４７、反射ミラー４８、及び、拡大鏡４９は、投写用画像データに基づく画像光を第三の投写範囲５Ｃに投写する投写ユニットを構成する。
これら３つの投写ユニットにより、ＨＵＤ１０の投写部が構成される。
図３の説明に戻る。メイン制御部８０は、所在検出部７０により検出された建設機械１００の所在に基づいて、３つの投写ユニットによりウインドシールド５の第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、３つの投写ユニットの一部の投写ユニットにより上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う。ＨＵＤ１０においては、第二の範囲を、投写面としてのウインドシールド５に設定される範囲としている。
具体的には、メイン制御部８０は、建設機械１００の所在が作業現場であると検出された場合には第一の制御を行い、建設機械１００の所在が公道であると検出された場合には第二の制御を行う。
本実施形態では、メイン制御部８０が、ユニット２〜４から、ウインドシールド５の第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、第三の投写範囲５Ｃにそれぞれ画像光を投写させる制御を第一の制御としている。この第一の制御では、第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、及び、第三の投写範囲５Ｃを併せた範囲が第一の範囲となる。
また、メイン制御部８０が、ユニット２と３とによるウインドシールド５の第一の投写範囲５Ａ及び第二の投写範囲５Ｂへの画像光の投写を停止させ、ユニット４からのみ、ウインドシールド５の第三の投写範囲５Ｃに画像光を投写させる制御を第二の制御としている。この第二の制御では、第三の投写範囲５Ｃが第二の範囲となる。
図６は、図１に示すＨＵＤ１０の動作を説明するためのフローチャートである。
ＨＵＤ１０が起動すると、ユニット２の所在検出部７０は建設機械１００の所在を検出する（ステップＳ１）。
ユニット２のメイン制御部８０は、所在検出部７０による検出結果に基づいて、建設機械１００の所在が作業現場と公道のどちらであるかを判定する（ステップＳ２）。メイン制御部８０は、建設機械１００の所在が作業現場であると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）には第一の制御を行う（ステップＳ３）。
この第一の制御により、投写用画像データに基づく画像光がウインドシールド５の第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、及び、第三の投写範囲５Ｃに投写される。投写用画像データは、例えば、建設機械の走行速度、警告、ナビゲーション情報、工事情報等を表示するためのデータである。
一方、ユニット２のメイン制御部８０は、建設機械１００が作業現場に所在しない、すなわち公道に存在すると判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）には第二の制御を行う（ステップＳ４）。この第二の制御により、ウインドシールド５の第三の投写範囲５Ｃにのみ画像光が投写される。
ステップＳ３またはステップＳ４の処理の後は、ステップＳ１に戻り、上述した処理が繰り返される。
以上のように、図１に示すＨＵＤ１０によれば、作業現場における作業中においては、重力方向に離間して設けられたユニット２〜４によって、ウインドシールド５の広範囲に画像光を投写させることができる。これによって、操作対象となるショベルおよびバケット等の動きに合わせて操作者の縦方向における視線移動が大きくなっても、操作者に十分な作業支援を行うことができる。
また、図１に示すＨＵＤ１０によれば、建設機械１００にて公道を走行する場合には、ウインドシールド５への画像光の投写範囲が作業現場の場合よりも狭くなる。特に、ＨＵＤ１０では、重力方向において最も地面に近い位置にある第三の投写範囲５Ｃのみに画像光が投写される。これにより、画像光の投写範囲に制約が設けられている公道走行時において、安全性を向上させることができる。
以上の説明では、建設機械１００の所在が作業現場の場合は、第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、及び、第三の投写範囲５Ｃの各々に画像光が投写されるものとした。しかし、各投写範囲には画像光が常時投写されている必要はない。例えば、操作者の視線を検出する視線検出部をＨＵＤ１０に設ける。そして、メイン制御部８０が、第一の制御時には、操作者の視線が入る投写範囲にだけ画像光を投写させるよう制御してもよい。
また、以上の説明では、ウインドシールド５に設定される複数の投写範囲を重力方向（縦方向）に並べるものとしたが、ウインドシールド５に設定される複数の投写範囲を水平方向（横方向）に並べてもよい。この場合、建設機械１００の運転室内には、各投写範囲に画像光を投写する投写ユニットを水平方向で離間して設ける構成とすればよい。
この構成では、建設機械１００の所在が作業現場の場合は、メイン制御部８０が、複数の投写ユニットを画像光の投写可能な状態に制御する。また、建設機械１００の所在が公道の場合は、メイン制御部８０が、複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニット（例えば、複数の投写範囲のうちの一方の端部にある投写範囲に画像光を投写する投写ユニット）のみを画像光の投写可能な状態に制御するのがよい。
このような構成とすることによって、作業現場における作業時には水平方向の広範囲にわたって作業支援の情報を提示することができる。また、公道走行時においては、操作席前方の視界を十分に確保して安全性を向上させながら、運転支援を行うことができる。
また、以上の説明では、ウインドシールド５に設定される複数の投写範囲が一方向に並ぶものとしたが、複数の投写範囲を二次元状に配置する設定とすることもできる。
図１に示すＨＵＤ１０において、ユニット３とユニット４を削除し、ユニット２に含まれる投写部として、画像光の投写範囲のサイズを投写光学系によって変えられるものを用いた構成としてもよい。
この構成の場合は、ユニット２のメイン制御部８０が、建設機械１００の所在が作業現場の場合は大きいサイズの投写範囲を設定して画像光の投写を行わせ、建設機械１００の所在が公道の場合は小さいサイズの投写範囲を設定して画像光の投写を行わせる。これにより、公道走行時と作業現場とのそれぞれに適した範囲で画像光の投写を行うことができる。
また、以上の説明では、ユニット２内に所在検出部７０及びメイン制御部８０が設けられているが、所在検出部７０及びメイン制御部８０を含む制御ユニットを別体として有し、この制御ユニットが、ユニット２〜４のシステム制御部を統括制御する構成としてもよい。
図７は、図１に示す建設機械１００の変形例である建設機械１００Ａの概略構成を示す模式図である。図７において図１と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
図７に示す建設機械１００Ａには、建設機械１００の構成に加えて、ダッシュボード１１０内に反射ミラー１１１と反射ミラー１１２が設けられ、かつ、ダッシュボード１１０の外面に投写面１１３が設けられている。
ダッシュボード１１０には開口が設けられ、この開口がガラス等の透明部材で塞がれている。そして、この透明部材の表面には、画像光に基づく像を表示するためのフィルムおよび／またはシート部材が貼り付けられている。この透明部材とこのフィルム及びシート部材により投写面１１３が構成される。投写面１１３の面積は、第一の投写範囲５Ａ、第二の投写範囲５Ｂ、及び、第三の投写範囲５Ｃを併せた範囲の面積よりも小さい。
また、図７に示す建設機械１００Ａに搭載されるＨＵＤ１０Ａは、ＨＵＤ１０においてユニット４をユニット４Ａに変更したものとなっている。
図８は、図７に示す建設機械１００Ａに搭載されるＨＵＤ１０Ａのユニット４Ａの内部構成を示す模式図である。図８において図５と同じ構成には同一符号を付してある。
ユニット４Ａは、ユニット４に対して駆動機構１１４が追加された構成である。また、ユニット４Ａにおける投写光学系４６、拡散板４７、反射ミラー、及び、拡大鏡４９は、第三の投写範囲５Ｃにおいて実像が視認可能な条件により第三の投写範囲５Ｃに画像光が投写されるよう設計されている。
駆動機構１１４は、ユニット４Ａによる画像光の投写方向を変更するために、ユニット４Ａを駆動する機構である。駆動機構１１４により、ユニット４Ａから第三の投写範囲５Ｃに画像光を投写させる状態と、ユニット４Ａからダッシュボード１１０内の反射ミラー１１１に画像光を投写させる状態とを切り替え可能となっている。駆動機構１１４は、ユニット２のメイン制御部８０からの指令に基づいてユニット４Ａを駆動する。
また、ユニット４Ａに含まれる投写光学系４６は、画像光の光路長を変更する光路長変更機構（図示せず）を有する。この光路長変更機構はユニット４Ａ内のシステム制御部６２により制御される。
システム制御部６２は、ユニット２のメイン制御部８０からの指令に基づいて光路長変更機構を制御し、ユニット４Ａから投写される画像光に基づく像が第三の投写範囲５Ｃにおいて実像として視認可能になる状態と、ユニット４Ａから投写される画像光に基づく像が投写面１１３において実像として視認可能になる状態と、を切り替える。
なお、システム制御部６２は、ユニット４Ａがダッシュボード１１０内の反射ミラー１１１に画像光を投写する状態において、ユニット４Ａから投写されて投写面１１３に至る画像光の光路長を考慮して、投写光学系４６の光路長を変更する。
このように、ＨＵＤ１０Ａは、操作者に虚像を視認させるためのユニット２及びユニット３と、操作者に実像を視認させるためのユニット４Ａと、を備える。
ＨＵＤ１０Ａにおいて、ユニット２に含まれる投写ユニットとユニット３に含まれる投写ユニットは、ウインドシールド５の前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットを構成する。また、ＨＵＤ１０Ａにおいて、ユニット４Ａに含まれる投写ユニットは、ウインドシールド５において実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットを構成する。ここで、ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件とは、実像をウインドシールドにおいて結像させる条件を言う。
そして、前述したように、この第二の投写ユニットは、ウインドシールド５の第三の投写範囲５Ｃに画像光を投写する第一のモードと、ウインドシールド５とは別の投写面１１３に画像光を投写する第二のモードを切り替え可能に構成されている。
ＨＵＤ１０Ａのユニット２のメイン制御部８０は、ウインドシールド５の第一の範囲を対象として画像光を投写させる上記の第一の制御を行う場合には第二の投写ユニットを第一のモードで動作させる。また、メイン制御部８０は、上記の第一の範囲よりも狭い第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる上記の第二の制御を行う場合には第二の投写ユニットを第二のモードで動作させる。ＨＵＤ１０Ａにおいては、第二の範囲の投写面を投写面１１３としている。
このように構成されたＨＵＤ１０Ａの動作を説明する。なお、基本的な動作は図６で説明したのと同じであるため省略する。
ＨＵＤ１０Ａでは、メイン制御部８０が、図６のステップＳ４で第二の制御を行う際に、ユニット４Ａの駆動機構１１４を制御して、ユニット４Ａによる画像光の投写方向を反射ミラー１１１側に変更する。更に、メイン制御部８０は、ユニット４Ａのシステム制御部６２に対し画像光の光路長を、投写面１１３にて実像が表示される値に変更する指令を行う。この指令に応じてシステム制御部６２が投写光学系４６の光路長を変更する。
以上の処理により、ユニット４Ａから投写された画像光は、反射ミラー１１１により反射し、更に反射ミラー１１２により反射して投写面１１３にて実像として結像する。
以上のように、ＨＵＤ１０Ａによれば、作業現場での作業時には、ユニット２とユニット３とユニット４Ａからウインドシールド５に投写される画像光により、広範囲にて虚像と実像による作業支援を受けることができる。一方、公道走行時には、ユニット２とユニット３からは画像光が投写されなくなり、投写面１１３にのみ画像光が投写される。このため、ウインドシールド５前方の視界を十分に確保することができ、安全性を向上させることができる。また、操作者は、投写面１１３に表示される実像により、公道走行時における運転支援を受けることができる。
ＨＵＤ１０Ａによれば、公道走行時においてはウインドシールド５に画像光が投写されないため、視界を良好にすることができる。このため、重力方向におけるウインドシールドの幅が小さい建設機械（例えば横長のウインドシールドを搭載するダンプカー等）において有効である。
ＨＵＤ１０Ａのユニット４Ａは、実像を視認可能に画像投写を行うものである。このため、ユニット４Ａは、ユニット２及びユニット３と比較すると、画像光の投写範囲を大きくする設計が容易である。したがって、第一の制御時における表示画面の大画面化をＨＵＤ１０よりも簡単に実現することができる。
以上説明してきたように、本明細書には以下の事項が開示されている。
開示された投写型表示装置は、ウインドシールドを有する作業用機械に搭載される投写型表示装置であって、画像光を投写する投写部と、上記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出部と、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在に基づいて、上記投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御部と、を備え、上記制御部は、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。
開示された投写型表示装置は、上記投写部は、上記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、上記制御部は、上記第一の制御では、上記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、上記第二の制御では、上記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させるものである。
開示された投写型表示装置は、上記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲は重力方向に並んでいるものである。
開示された投写型表示装置は、上記一部の投写ユニットは、上記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲のうち重力方向において最も地面に近い位置にある範囲に画像光を投写する投写ユニットであるものである。
開示された投写型表示装置は、上記複数の投写ユニットは、上記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、上記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含むものである。
開示された投写型表示装置は、上記一部の投写ユニットは、上記第二の投写ユニットであるものである。
開示された投写型表示装置は、上記第二の投写ユニットは、上記ウインドシールドに画像光を投写する第一のモードと、上記ウインドシールドとは別の投写面に画像光を投写する第二のモードを切り替え可能に構成され、上記制御部は、上記第一の制御を行う場合には上記第二の投写ユニットを上記第一のモードにより動作させ、上記第二の制御を行う場合には上記第二の投写ユニットを上記第二のモードにより動作させるものである。
開示された投写型表示装置は、上記所在検出部は、マニュアル入力された上記作業用機械の所在を示す情報に基づいて上記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出するものである。
開示された投写制御方法は、ウインドシールドを有する作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出ステップと、上記所在検出ステップにより検出した上記作業用機械の所在に基づいて、投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御ステップと、を備え、上記制御ステップは、上記所在検出ステップにより検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。
開示された投写制御方法は、上記投写部は、上記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、上記制御ステップは、上記第一の制御では、上記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、上記第二の制御では、上記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させるものである。
開示された投写制御方法は、上記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲は重力方向に並んでいるものである。
開示された投写制御方法は、上記一部の投写ユニットは、上記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲のうち重力方向において最も地面に近い位置にある範囲に画像光を投写する投写ユニットであるものである。
開示された投写制御方法は、上記複数の投写ユニットは、上記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、上記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含むものである。
開示された投写制御方法は、上記一部の投写ユニットは、上記第二の投写ユニットであるものである。
開示された投写制御方法は、上記第二の投写ユニットは、上記ウインドシールドに画像光を投写する第一のモードと、上記ウインドシールドとは別の投写面に画像光を投写する第二のモードを切り替え可能に構成され、上記制御ステップは、上記第一の制御を行う場合には上記第二の投写ユニットを上記第一のモードにより動作させ、上記第二の制御を行う場合には上記第二の投写ユニットを上記第二のモードにより動作させるものである。
開示された投写制御方法は、上記所在検出ステップは、マニュアル入力された上記作業用機械の所在を示す情報に基づいて上記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出するものである。
本発明は、建設機械および農作機械等の作業用機械に適用して利便性が高く、有効である。
２，３，４ ユニット
５ ウインドシールド
１０，１０Ａ ＨＵＤ
４０ 光源ユニット
４５ 駆動部
６０，６１，６２ システム制御部
７０ 所在検出部
８０ メイン制御部
１００，１００Ａ 建設機械
本発明の投写型表示装置は、ウインドシールドを有する作業用機械に搭載される投写型表示装置であって、画像光を投写する投写部と、上記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出部と、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在に基づいて、上記投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御部と、を備え、上記投写部は、上記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、上記複数の投写ユニットは、上記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、上記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含み、上記制御部は、上記第一の制御では、上記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、上記第二の制御では、上記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させ、上記所在検出部により検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。
本発明の投写制御方法は、ウインドシールドを有する作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出ステップと、上記所在検出ステップにより検出した上記作業用機械の所在に基づいて、投写部により上記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、上記投写部により上記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御ステップと、を備え、上記投写部は、上記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、上記複数の投写ユニットは、上記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、上記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含み、上記制御ステップは、上記第一の制御では、上記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、上記第二の制御では、上記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させ、更に、上記所在検出ステップにより検出された上記作業用機械の所在が作業現場の場合には上記第一の制御を行い、上記所在が公道の場合には上記第二の制御を行うものである。

Claims (16)

  1. ウインドシールドを有する作業用機械に搭載される投写型表示装置であって、
    画像光を投写する投写部と、
    前記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出部と、
    前記所在検出部により検出された前記作業用機械の所在に基づいて、前記投写部により前記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、前記投写部により前記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記所在検出部により検出された前記作業用機械の所在が作業現場の場合には前記第一の制御を行い、前記所在が公道の場合には前記第二の制御を行う投写型表示装置。
  2. 請求項１記載の投写型表示装置であって、
    前記投写部は、前記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、
    前記制御部は、前記第一の制御では、前記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、前記第二の制御では、前記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させる投写型表示装置。
  3. 請求項２記載の投写型表示装置であって、
    前記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲は重力方向に並んでいる投写型表示装置。
  4. 請求項３記載の投写型表示装置であって、
    前記一部の投写ユニットは、前記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲のうち重力方向において最も地面に近い位置にある範囲に画像光を投写する投写ユニットである投写型表示装置。
  5. 請求項２〜４のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
    前記複数の投写ユニットは、前記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、前記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含む投写型表示装置。
  6. 請求項５記載の投写型表示装置であって、
    前記一部の投写ユニットは、前記第二の投写ユニットである投写型表示装置。
  7. 請求項６記載の投写型表示装置であって、
    前記第二の投写ユニットは、前記ウインドシールドに画像光を投写する第一のモードと、前記ウインドシールドとは別の投写面に画像光を投写する第二のモードを切り替え可能に構成され、
    前記制御部は、前記第一の制御を行う場合には前記第二の投写ユニットを前記第一のモードにより動作させ、前記第二の制御を行う場合には前記第二の投写ユニットを前記第二のモードにより動作させる投写型表示装置。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項記載の投写型表示装置であって、
    前記所在検出部は、マニュアル入力された前記作業用機械の所在を示す情報に基づいて前記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する投写型表示装置。
  9. ウインドシールドを有する作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する所在検出ステップと、
    前記所在検出ステップにより検出した前記作業用機械の所在に基づいて、投写部により前記ウインドシールドの第一の範囲を対象として画像光を投写させる第一の制御と、前記投写部により前記第一の範囲よりも小さい第二の範囲の投写面を対象として画像光を投写させる第二の制御とのいずれかを選択的に行う制御ステップと、を備え、
    前記制御ステップは、前記所在検出ステップにより検出された前記作業用機械の所在が作業現場の場合には前記第一の制御を行い、前記所在が公道の場合には前記第二の制御を行う投写制御方法。
  10. 請求項９記載の投写制御方法であって、
    前記投写部は、前記ウインドシールドにおいて画像光が投写される範囲が異なる複数の投写ユニットにより構成され、
    前記制御ステップは、前記第一の制御では、前記複数の投写ユニットにより画像光を投写させ、前記第二の制御では、前記複数の投写ユニットのうちの一部の投写ユニットにより画像光を投写させる投写制御方法。
  11. 請求項１０記載の投写制御方法であって、
    前記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲は重力方向に並んでいる投写制御方法。
  12. 請求項１１記載の投写制御方法であって、
    前記一部の投写ユニットは、前記複数の投写ユニットの各々により画像光が投写される範囲のうち重力方向において最も地面に近い位置にある範囲に画像光を投写する投写ユニットである投写制御方法。
  13. 請求項１０〜１２のいずれか１項記載の投写制御方法であって、
    前記複数の投写ユニットは、前記ウインドシールドの前方において虚像を視認可能な条件により画像光を投写する第一の投写ユニットと、前記ウインドシールドにおいて実像を視認可能な条件により画像光を投写する第二の投写ユニットと、を含む投写制御方法。
  14. 請求項１３記載の投写制御方法であって、
    前記一部の投写ユニットは、前記第二の投写ユニットである投写制御方法。
  15. 請求項１４記載の投写制御方法であって、
    前記第二の投写ユニットは、前記ウインドシールドに画像光を投写する第一のモードと、前記ウインドシールドとは別の投写面に画像光を投写する第二のモードを切り替え可能に構成され、
    前記制御ステップは、前記第一の制御を行う場合には前記第二の投写ユニットを前記第一のモードにより動作させ、前記第二の制御を行う場合には前記第二の投写ユニットを前記第二のモードにより動作させる投写制御方法。
  16. 請求項９〜１５のいずれか１項記載の投写制御方法であって、
    前記所在検出ステップは、マニュアル入力された前記作業用機械の所在を示す情報に基づいて前記作業用機械が公道と作業現場のどちらにあるかを検出する投写制御方法。
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