WO2017043107A1 - 投写型表示装置及び投写制御方法 - Google Patents

投写型表示装置及び投写制御方法 Download PDF

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WO2017043107A1
WO2017043107A1 PCT/JP2016/057053 JP2016057053W WO2017043107A1 WO 2017043107 A1 WO2017043107 A1 WO 2017043107A1 JP 2016057053 W JP2016057053 W JP 2016057053W WO 2017043107 A1 WO2017043107 A1 WO 2017043107A1
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広大 藤田
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富士フイルム株式会社
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    • G09G3/001—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes using specific devices not provided for in groups G09G3/02 - G09G3/36, e.g. using an intermediate record carrier such as a film slide; Projection systems; Display of non-alphanumerical information, solely or in combination with alphanumerical information, e.g. digital display on projected diapositive as background

Definitions

  • the present invention relates to a projection display device and a projection control method.
  • HUD Head-up Display
  • a vehicle that uses a windshield of a vehicle such as an automobile or a combiner arranged near the windshield as a screen and projects light onto the screen to display an image.
  • the user can cause the driver to visually recognize an image based on the light projected from the HUD as a real image on the screen or as a virtual image in front of the screen.
  • Patent Document 1 describes a machine equipped with a HUD as a construction machine, which is a variety of machines used for construction and civil engineering, such as an excavator loader and a crane.
  • Patent Document 2 describes a construction machine that is equipped with a monitor that displays various images and switches the image displayed on the monitor when traveling on a public road and when traveling on a construction site.
  • a construction machine unlike a vehicle whose main purpose is transportation of an automobile or the like, an operator's line of sight is frequently moved particularly in the vertical direction. Also, unlike a vehicle whose main purpose is transportation, the range of movement of the line of sight of the operator in the vertical direction is wide. Further, in the construction machine, the operator's line of sight moves in accordance with the movement of the power shovel and / or bucket to be operated. Under such circumstances, in a construction machine having a windshield in front of the operator seat, it is preferable that a virtual image and a real image can be visually recognized in a wide range of the windshield.
  • Patent Document 2 changes the contents displayed on the monitor between the public road and the construction site, and the above-mentioned problems peculiar to HUD do not occur.
  • Patent Document 1 discloses a construction machine equipped with a HUD capable of switching the projection range of image light, but does not consider the time when traveling on public roads. Up to this point, the problem in the case of mounting the HUD on the construction machine has been mainly described. However, the same problem exists in the agricultural machine such as a field working machine such as a tractor and other work machines.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a projection type capable of presenting appropriate information to the operator and assisting the operator both when traveling on public roads and when working on the work site.
  • An object is to provide a display device and a projection control method.
  • the projection display device of the present invention is a projection display device mounted on a work machine having a windshield, and the projection unit for projecting image light and the work machine are on a public road or a work site. And a first detection unit for projecting image light on the first range of the windshield based on the location of the work machine detected by the location detection unit.
  • a control unit that selectively performs either control and second control for projecting image light on a projection surface in a second range smaller than the first range by the projection unit; The control unit performs the first control when the location of the working machine detected by the location detection unit is a work site, and performs the second control when the location is a public road. It is.
  • the projection control method of the present invention is based on the location detection step of detecting whether the work machine having a windshield is on a public road or a work site, and the location of the work machine detected by the location detection step.
  • a projection display device and a projection control method capable of presenting appropriate information to an operator and assisting the operator both when traveling on a public road and when working on a work site. be able to.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a construction machine 100 equipped with a HUD 10 that is an embodiment of a projection display device of the present invention. It is a figure which shows the structural example in the cab in the construction machine 100 shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the internal structure of the unit 2 which comprises HUD10 shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the internal structure of the unit 3 which comprises HUD10 shown in FIG. It is a schematic diagram which shows the internal structure of the unit 4 which comprises HUD10 shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating operation
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a construction machine 100 equipped with a HUD 10 which is an embodiment of a projection display device of the present invention.
  • the HUD 10 shown in FIG. 1 is used by being mounted on a construction machine 100 that can travel on public roads, but can also be mounted on an agricultural machine that can travel on public roads instead of construction machines. That is, the HUD 10 shown in FIG. 1 is used by being mounted on a working machine capable of traveling on a public road including working machines such as construction machines and agricultural machines.
  • the HUD 10 shown in FIG. 1 includes a unit 2 built in the driver's cab above the operator and a unit 3 built in the driver's cab behind the operator when the operator is seated on the operator's seat 1 of the construction machine 100. , And a unit 4 incorporated below the seat surface of the operation seat 1.
  • the units 2 to 4 are provided in the cab of the construction machine 100 so as to be separated in the direction of gravity (vertical direction in FIG. 1).
  • Each unit projects image light on the condition that a virtual image can be visually recognized in front of the windshield 5 of the construction machine 100.
  • the condition that the virtual image can be visually recognized in front of the windshield refers to a condition in which the virtual image is formed in front of the field of view of the windshield.
  • the operator of the construction machine 100 can visually recognize information such as pictures and characters for supporting the operation of the construction machine 100 by viewing the image light projected onto the windshield 5 and reflected here.
  • the windshield 5 has a function of reflecting the image light projected from the units 2 to 4 and simultaneously transmitting light from the outside (external environment). For this reason, the operator can visually recognize the virtual image based on the image light projected from the units 2 to 4 on the outside scene.
  • the units 2 to 4 are provided in the cab of the construction machine 100 so as to be separated in the direction of gravity, so that a virtual image can be presented to the operator over a wide range of the windshield 5.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example in the cab of the construction machine 100 illustrated in FIG.
  • FIG. 2 shows a front view of the windshield 5 as seen from the operation seat 1.
  • the construction machine 100 is a hydraulic excavator provided with an arm 21 and a bucket 22 in the front center part of the machine body.
  • the cab is surrounded by transparent windows such as a windshield 5 as a front window, a right side window 23, a left side window 24, etc., and at least a left operation lever 25 for operating bending and extension of the arm 21, and A right operation lever 26 and the like for operating excavation and opening of the bucket 22 are provided around the operation seat 1.
  • transparent windows such as a windshield 5 as a front window, a right side window 23, a left side window 24, etc.
  • a right operation lever 26 and the like for operating excavation and opening of the bucket 22 are provided around the operation seat 1.
  • Three projection ranges of a first projection range 5A, a second projection range 5B, and a third projection range 5C are assigned to the windshield 5, and these projection ranges are in the gravitational direction (vertical direction). Are arranged side by side. Here, three projection ranges are assigned to the windshield 5, but a plurality of projection ranges may be assigned.
  • the first projection range 5A is an area where the image light projected from the unit 2 is projected, and reflects the image light and transmits light from the outside (outside).
  • the second projection range 5B is an area where the image light projected from the unit 3 is projected, and simultaneously reflects the image light and transmits light from the outside (the outside world).
  • the third projection range 5C is an area where the image light projected from the unit 4 is projected. The third projection range 5C reflects the image light and simultaneously transmits light from the outside (external environment).
  • the construction machine 100 is capable of traveling on public roads, and therefore, although not shown, a traveling handle, an accelerator, a brake, and the like that are operated when traveling on public roads are provided.
  • An example of a construction machine capable of traveling on a public road is a dump truck.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an internal configuration of the unit 2 constituting the HUD 10 shown in FIG.
  • the unit 2 includes a light source unit 40, a drive unit 45, a projection optical system 46, a diffusion plate 47, a reflection mirror 48, a magnifying mirror 49, and a system control unit 60 that controls the light source unit 40 and the drive unit 45.
  • the location detecting unit 70 and the main control unit 80 are provided.
  • the light source unit 40 includes a light source controller 40A, an R light source 41r that is a red light source that emits red light, a G light source 41g that is a green light source that emits green light, and a B light source that is a blue light source that emits blue light. 41b, dichroic prism 43, collimator lens 42r provided between R light source 41r and dichroic prism 43, collimator lens 42g provided between G light source 41g and dichroic prism 43, B light source 41b and dichroic prism A collimator lens 42 b provided between the light source 43 and the light modulation element 44.
  • the dichroic prism 43 is an optical member for guiding light emitted from each of the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source 41b to the same optical path. That is, the dichroic prism 43 transmits the red light that has been collimated by the collimator lens 42 r and emits the red light to the light modulation element 44. The dichroic prism 43 reflects the green light that has been collimated by the collimator lens 42 g and emits it to the light modulation element 44. Further, the dichroic prism 43 reflects the blue light that has been collimated by the collimator lens 42 b and emits it to the light modulation element 44.
  • the optical member having such a function is not limited to the dichroic prism. For example, a cross dichroic mirror may be used.
  • Each of the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source 41b uses a light emitting element such as a laser or an LED (Light Emitting Diode).
  • the light source of the light source unit 40 includes three light sources, that is, an R light source 41r, a G light source 41g, and a B light source 41b, but the number of light sources is one, two, or four or more. There may be.
  • the light source control unit 40A sets the light emission amounts of the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source 41b to a predetermined light emission amount pattern, and the R light source 41r, the G light source 41g, and the B light source are set according to the light emission amount pattern. Control is performed to sequentially emit light from the light source 41b.
  • the light modulation element 44 modulates the light emitted from the dichroic prism 43 and supplies light (red image light, blue image light, and green image light) corresponding to the projection image data that is image information to the projection optical system 46. Exit.
  • LCOS Liquid crystal on silicon
  • DMD Digital Micromirror Device
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • the drive unit 45 drives the light modulation element 44 in accordance with the projection image data input from the system control unit 60, and emits light (red image light, blue image light, and green image light) according to the projection image data.
  • the light is emitted to the projection optical system 46.
  • the projection optical system 46 is an optical system for projecting visible light emitted from the light modulation element 44 of the light source unit 40 onto the diffusion plate 47.
  • the optical system is not limited to a lens, and a scanner can also be used.
  • the light emitted from the scanning scanner may be diffused by the diffusion plate 47 to form a surface light source.
  • the reflection mirror 48 reflects the light diffused by the diffusion plate 47 toward the magnifier 49.
  • the magnifying mirror 49 enlarges an image based on the light reflected by the reflecting mirror 48 and projects it on the first projection range 5A of the windshield 5.
  • the location detection unit 70 detects whether the construction machine 100 is on a public road or a work site, and outputs information indicating the location of the detected construction machine 100 to the main control unit 80.
  • Examples of the method of detecting the location of the construction machine 100 include the following first detection method to third detection method, but are not limited to these methods.
  • a GPS (Global Positioning System) receiver is mounted on the construction machine 100.
  • the GPS receiver Global Positioning System
  • the work site information registered in advance information indicating a place where the construction work is performed
  • the second detection method is, for example, that a short-range wireless communication unit is mounted on the construction machine 100, and a transmitter that transmits radio waves is installed at the entrance gate of the work site. Then, when the construction machine 100 passes the entrance gate and the radio wave transmitted from the transmission unit of the entrance gate is received by the short-range wireless communication unit, the method of detecting that the location of the construction machine 100 is the work site It is.
  • the third detection method is, for example, a method in which the operator manually inputs information indicating whether the operator is on a public road or a work site, and detects the location of the construction machine 100 based on the input signal.
  • the detection method by manual operation can be realized at low cost.
  • the system control unit 60 When receiving the image light projection command from the main control unit 80, the system control unit 60 projects the image light based on the projection image data onto the first projection range 5A, and when receiving the image light projection stop command, the light source unit 40. Is stopped or in a standby state, and projection of image light onto the first projection range 5A is stopped.
  • the main control unit 80 performs overall control of the entire HUD 10 and can communicate with each of the unit 3 and the unit 4.
  • the main control unit 80 constitutes a control unit of the HUD 10. Detailed functions of the main controller 80 will be described later.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an internal configuration of the unit 3 constituting the HUD 10 shown in FIG. In FIG. 4, the same components as those in FIG.
  • the unit 3 has a configuration in which the location detection unit 70 and the main control unit 80 are deleted from the unit 2 shown in FIG. 3 and the system control unit 60 is changed to a system control unit 61.
  • the system control unit 61 of the unit 3 controls the drive unit 45 and the light source control unit 40A in the unit 3 to project image light based on the projection image data onto the second projection range 5B.
  • the system control unit 61 is communicable with the main control unit 80 of the unit 2, and when receiving an image light projection command from the main control unit 80, the image light based on the image data for projection enters the second projection range 5B. Project.
  • the system control unit 61 controls the light source unit 40 to stop or in a standby state to stop the projection of the image light onto the second projection range 5B.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an internal configuration of the unit 4 constituting the HUD 10 shown in FIG. In FIG. 5, the same components as those in FIG.
  • the unit 4 has a configuration in which the location detection unit 70 and the main control unit 80 are deleted from the unit 2 shown in FIG. 3 and the system control unit 60 is changed to the system control unit 62.
  • the system control unit 62 of the unit 4 controls the drive unit 45 and the light source control unit 40A in the unit 4 to project image light based on the projection image data onto the third projection range 5C.
  • the system control unit 62 can communicate with the main control unit 80 of the unit 2, and when receiving the image light projection command from the main control unit 80, the image light based on the image data for projection enters the third projection range 5 ⁇ / b> C. Project.
  • the system control unit 62 controls the light source unit 40 to stop or in a standby state, and stops the projection of the image light to the third projection range 5C.
  • the light source unit 40, the projection optical system 46, the diffusion plate 47, the reflection mirror 48, and the magnifying glass 49 in the unit 2 constitute a projection unit that projects image light based on the projection image data to the first projection range 5A. To do.
  • the light source unit 40, the projection optical system 46, the diffusing plate 47, the reflection mirror 48, and the magnifying glass 49 in the unit 3 constitute a projection unit that projects image light based on the projection image data into the second projection range 5B. To do.
  • the light source unit 40, the projection optical system 46, the diffusion plate 47, the reflection mirror 48, and the magnifying glass 49 in the unit 4 constitute a projection unit that projects image light based on the projection image data to the third projection range 5C. To do.
  • the projection unit of the HUD 10 is configured by these three projection units.
  • the main control unit 80 based on the location of the construction machine 100 detected by the location detection unit 70, first control for projecting image light on the first range of the windshield 5 by three projection units, Any one of the second controls in which image light is projected on a projection surface in a second range smaller than the first range is selectively performed by some of the three projection units.
  • the second range is a range set in the windshield 5 as a projection plane.
  • the main control unit 80 performs the first control when the location of the construction machine 100 is detected as a work site, and when the location of the construction machine 100 is detected as a public road. Performs the second control.
  • the main control unit 80 performs control for projecting image light from the units 2 to 4 to the first projection range 5A, the second projection range 5B, and the third projection range 5C of the windshield 5, respectively. It is the first control.
  • a range including the first projection range 5A, the second projection range 5B, and the third projection range 5C is the first range.
  • the main control unit 80 stops the projection of the image light onto the first projection range 5A and the second projection range 5B of the windshield 5 by the units 2 and 3, and only from the unit 4 the windshield 5
  • the control for projecting the image light to the third projection range 5C is the second control.
  • the third projection range 5C is the second range.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the HUD 10 shown in FIG.
  • the location detection unit 70 of the unit 2 detects the location of the construction machine 100 (step S1).
  • the main control unit 80 of the unit 2 determines whether the location of the construction machine 100 is a work site or a public road based on the detection result by the location detection unit 70 (step S2). When the main control unit 80 determines that the location of the construction machine 100 is the work site (step S2: YES), the main control unit 80 performs the first control (step S3).
  • the projection image data is data for displaying, for example, the traveling speed of the construction machine, warning, navigation information, construction information, and the like.
  • step S4 the main control unit 80 performs the second control.
  • image light is projected only in the third projection range 5C of the windshield 5.
  • step S3 or step S4 the process returns to step S1 and the above-described process is repeated.
  • the image light can be projected over a wide range of the windshield 5 by the units 2 to 4 that are separated in the direction of gravity during work at the work site. it can. Thereby, even if the operator's line-of-sight movement in the vertical direction increases in accordance with the movement of the shovel, bucket, or the like to be operated, sufficient work support can be provided to the operator.
  • the projection range of the image light onto the windshield 5 becomes narrower than that at the work site.
  • image light is projected only in the third projection range 5C that is closest to the ground in the direction of gravity. Accordingly, safety can be improved during traveling on a public road where the projection range of image light is limited.
  • the image light is projected on each of the first projection range 5A, the second projection range 5B, and the third projection range 5C. did. However, it is not always necessary to project image light in each projection range.
  • a line-of-sight detection unit that detects the line of sight of the operator is provided in the HUD 10.
  • the main control unit 80 may perform control so that the image light is projected only in the projection range where the line of sight of the operator enters.
  • the plurality of projection ranges set on the windshield 5 are arranged in the direction of gravity (vertical direction). However, the plurality of projection ranges set on the windshield 5 are arranged in the horizontal direction (lateral direction). May be arranged. In this case, a configuration may be adopted in which a projection unit that projects image light in each projection range is provided in the cab of the construction machine 100 so as to be spaced apart in the horizontal direction.
  • the main control unit 80 controls the plurality of projection units to a state in which image light can be projected. Further, when the construction machine 100 is located on a public road, the main control unit 80 sets a part of the plurality of projection units (for example, the projection range at one end of the plurality of projection ranges). It is preferable to control only a projection unit that projects image light so that image light can be projected.
  • work support information can be presented over a wide range in the horizontal direction when working at a work site. Further, when driving on public roads, driving assistance can be provided while ensuring sufficient visibility in front of the operator seat and improving safety.
  • a plurality of projection ranges set on the windshield 5 are arranged in one direction, but a plurality of projection ranges may be set in a two-dimensional manner.
  • the unit 3 and the unit 4 may be deleted, and the projection unit included in the unit 2 may be configured so that the size of the image light projection range can be changed by the projection optical system.
  • the main control unit 80 of the unit 2 sets the projection range of a large size to project image light when the location of the construction machine 100 is a work site, and the location of the construction machine 100 is a public road.
  • a projection area with a small size is set to project image light.
  • the location detection unit 70 and the main control unit 80 are provided in the unit 2.
  • the control unit including the location detection unit 70 and the main control unit 80 is provided as a separate unit.
  • the system control unit of the units 2 to 4 may be configured to perform overall control.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a construction machine 100A that is a modification of the construction machine 100 shown in FIG. In FIG. 7, the same components as those in FIG.
  • the construction machine 100A shown in FIG. 7 includes a reflection mirror 111 and a reflection mirror 112 in the dashboard 110, and a projection surface 113 on the outer surface of the dashboard 110. Yes.
  • the dashboard 110 is provided with an opening, and the opening is closed with a transparent member such as glass. And the film and / or sheet
  • the projection surface 113 is constituted by the transparent member and the film and sheet member. The area of the projection surface 113 is smaller than the area of the combined range of the first projection range 5A, the second projection range 5B, and the third projection range 5C.
  • the HUD 10A mounted on the construction machine 100A shown in FIG. 7 is obtained by changing the unit 4 to the unit 4A in the HUD 10.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an internal configuration of the unit 4A of the HUD 10A mounted on the construction machine 100A shown in FIG. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
  • the unit 4 ⁇ / b> A has a configuration in which a drive mechanism 114 is added to the unit 4. Further, the projection optical system 46, the diffusing plate 47, the reflection mirror, and the magnifying glass 49 in the unit 4A project image light in the third projection range 5C under the condition that a real image is visible in the third projection range 5C. Designed to be
  • the drive mechanism 114 is a mechanism for driving the unit 4A in order to change the projection direction of the image light by the unit 4A.
  • the drive mechanism 114 can switch between a state in which image light is projected from the unit 4A to the third projection range 5C and a state in which image light is projected from the unit 4A to the reflection mirror 111 in the dashboard 110.
  • the drive mechanism 114 drives the unit 4 ⁇ / b> A based on a command from the main control unit 80 of the unit 2.
  • the projection optical system 46 included in the unit 4A has an optical path length changing mechanism (not shown) that changes the optical path length of the image light. This optical path length changing mechanism is controlled by the system control unit 62 in the unit 4A.
  • the system control unit 62 controls the optical path length changing mechanism based on a command from the main control unit 80 of the unit 2, and an image based on the image light projected from the unit 4A can be visually recognized as a real image in the third projection range 5C. And a state where an image based on the image light projected from the unit 4A is visible as a real image on the projection surface 113.
  • system control unit 62 performs projection in consideration of the optical path length of image light projected from the unit 4A and reaching the projection surface 113 in a state where the unit 4A projects image light onto the reflection mirror 111 in the dashboard 110.
  • the optical path length of the optical system 46 is changed.
  • the HUD 10A includes the units 2 and 3 for allowing the operator to visually recognize the virtual image, and the unit 4A for allowing the operator to visually recognize the real image.
  • the projection unit included in the unit 2 and the projection unit included in the unit 3 constitute a first projection unit that projects image light under conditions where a virtual image can be visually recognized in front of the windshield 5.
  • the projection unit included in the unit 4A constitutes a second projection unit that projects image light on the condition that the windshield 5 can visually recognize a real image.
  • the condition under which a real image can be visually recognized on the windshield refers to a condition for forming a real image on the windshield.
  • the second projection unit includes the first mode in which the image light is projected onto the third projection range 5C of the windshield 5 and the image light on the projection surface 113 different from the windshield 5.
  • the second mode for projecting can be switched.
  • the main control unit 80 of the unit 2 of the HUD 10A operates the second projection unit in the first mode when performing the first control for projecting image light on the first range of the windshield 5. Let Further, the main control unit 80 sets the second projection unit to the second projection unit when performing the second control for projecting the image light on the projection surface in the second range narrower than the first range. Operate in the second mode.
  • the projection surface in the second range is the projection surface 113.
  • the drive mechanism 114 of the unit 4A is controlled to change the image light projection direction by the unit 4A to the reflection mirror 111 side. To do. Further, the main control unit 80 instructs the system control unit 62 of the unit 4A to change the optical path length of the image light to a value at which a real image is displayed on the projection plane 113. In response to this command, the system control unit 62 changes the optical path length of the projection optical system 46.
  • the image light projected from the unit 4A is reflected by the reflection mirror 111, further reflected by the reflection mirror 112, and formed as a real image on the projection surface 113.
  • the HUD 10A at the time of work on the work site, it is possible to receive work support by virtual images and real images in a wide range by the image light projected on the windshield 5 from the units 2, 3 and 4A. it can.
  • image light is not projected from the units 2 and 3, and image light is projected only on the projection surface 113. For this reason, a sufficient field of view in front of the windshield 5 can be ensured, and safety can be improved.
  • the operator can receive driving assistance during driving on a public road by the real image displayed on the projection surface 113.
  • the HUD 10A since the image light is not projected onto the windshield 5 when traveling on a public road, the field of view can be improved. For this reason, it is effective in a construction machine having a small windshield width in the direction of gravity (for example, a dump truck equipped with a horizontally long windshield).
  • the unit 4A of the HUD 10A performs image projection so that a real image can be visually recognized. Therefore, the unit 4A can be easily designed to increase the projection range of the image light as compared with the unit 2 and the unit 3. Therefore, the display screen can be enlarged more easily than the HUD 10 during the first control.
  • the disclosed projection display device is a projection display device mounted on a work machine having a windshield, and the projection unit for projecting image light and the work machine are on a public road or a work site. And a first detection unit for projecting image light on the first range of the windshield based on the location of the work machine detected by the location detection unit.
  • a control unit that selectively performs either control and second control for projecting image light on a projection surface in a second range smaller than the first range by the projection unit; The control unit performs the first control when the location of the working machine detected by the location detection unit is a work site, and performs the second control when the location is a public road. It is.
  • the projection unit includes a plurality of projection units having different ranges in which image light is projected on the windshield, and the control unit performs the plurality of the plurality of projection units in the first control. Image light is projected by the projection unit, and in the second control, image light is projected by a part of the plurality of projection units.
  • the range in which image light is projected by each of the plurality of projection units is aligned in the direction of gravity.
  • the some projection units project image light in a range that is closest to the ground in the direction of gravity in a range in which image light is projected by each of the plurality of projection units. It is a projection unit that performs.
  • the plurality of projection units are capable of visually recognizing a real image on the windshield, a first projection unit that projects image light under a condition in which a virtual image can be visually recognized in front of the windshield. And a second projection unit that projects image light depending on conditions.
  • the partial projection unit is the second projection unit.
  • the second projection unit projects a first mode in which image light is projected onto the windshield, and a second mode in which image light is projected onto a projection surface different from the windshield.
  • the mode is configured to be switchable, and the control unit operates the second projection unit in the first mode when performing the first control, and performs the second control when performing the second control.
  • the second projection unit is operated in the second mode.
  • the location detection unit detects whether the work machine is on a public road or a work site based on manually input information indicating the location of the work machine. is there.
  • the disclosed projection control method is based on a location detection step for detecting whether the work machine having a windshield is on a public road or a work site, and the location of the work machine detected by the location detection step.
  • a first control for projecting image light on the first range of the windshield by the projection unit; and image light on a projection surface in a second range smaller than the first range by the projection unit.
  • One control is performed, and when the location is a public road, the second control is performed.
  • the projection unit includes a plurality of projection units having different ranges in which image light is projected on the windshield, and the control step includes the plurality of projections in the first control. Image light is projected by the unit, and in the second control, image light is projected by a part of the plurality of projection units.
  • the range in which image light is projected by each of the plurality of projection units is aligned in the direction of gravity.
  • the some projection units project the image light in a range closest to the ground in the direction of gravity among the ranges in which the image light is projected by each of the plurality of projection units. It is a projection unit.
  • the plurality of projection units includes a first projection unit that projects image light under a condition in which a virtual image can be viewed in front of the windshield, and a condition in which a real image can be viewed in the windshield. And a second projection unit that projects image light.
  • the partial projection unit is the second projection unit.
  • the second projection unit projects a first mode in which image light is projected onto the windshield, and a second mode in which image light is projected onto a projection plane different from the windshield.
  • the control step is configured to operate the second projection unit in the first mode when performing the first control, and to perform the second control when performing the second control.
  • the second projection unit is operated in the second mode.
  • the location detection step detects whether the work machine is on a public road or a work site based on manually input information indicating the location of the work machine. .
  • the present invention is highly convenient and effective when applied to work machines such as construction machines and agricultural machines.

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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

投写型表示装置及び投写制御方法
　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

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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