JPH03248927A - ヘッドアップディスプレイ - Google Patents

ヘッドアップディスプレイ

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JPH03248927A
JPH03248927A JP9048190A JP4819090A JPH03248927A JP H03248927 A JPH03248927 A JP H03248927A JP 9048190 A JP9048190 A JP 9048190A JP 4819090 A JP4819090 A JP 4819090A JP H03248927 A JPH03248927 A JP H03248927A
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JP
Japan
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JP9048190A
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Ikuo Nonoda
野々田 郁雄
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 A9発明の目的 ■)産業上の利用分野 本発明は、航空機または自動車等の乗物の操縦者が前方
外界の景色を見ながら操縦する際に、その操縦者が見て
いる前方の外界の場景に種々の情報(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、操縦
者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、外界から視線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 前記従来のベツドアップデイスプレィは、普通、操縦者
の視野前方にハーフミラ−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景色から出
射した光線を操縦者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操縦者
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、プラズマデイスプレィまたは発光
ダイオードデイスプレィ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、普通レンズ系および反射鏡等から構成されてお
り、前記情報表示光を操縦者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 前述の従来のヘッドアップディスプレイとしては、表示
される光学的情報の輝度を一定としだものがあった。こ
のようなヘッドアップディスプレイを鉄道車両等に適用
した場合、トンネル内走行時や夜間走行時と昼間の地上
走行時とでは車両の外界の明るさが大きく異なるため、
比較的明るい場所で見やすい表示輝度であっても比較的
暗い場所では明るすぎて前方の外界を見る妨げになるこ
とがあるという問題点があった。また、暗い場所で問題
のない表示輝度とすると明るい場所では光学的情報がほ
んど視認できなくなってしまうという問題点があった。
また、従来、操縦者が前記へッドアソプディスプレイの
光学的情報を視認する視野の背景の輝度(すなわち、背
景輝度)を検出するセンサを設け、外界の明るさに応じ
て表示輝度を可変としたものとして、従来、第5.6.
7図に示すような表示輝度制御手段が知られている。
第5図に示したものは、操縦者によって手動で設定でき
る輝度設定手段VRを設け、これにより設定される手動
設定輝度信号vI11による手動輝度制御と、背景輝度
信号Vaによる自動輝度制御をスイッチSwにより切り
替えるようにしている。
そして、自動輝度制御では適切な表示輝度が得られない
場合に、操縦者がスイッチSwを切り替えて手動輝度制
御とし、輝度設定手段VRを調節することにより、表示
輝度信号Voを設定するようにしている。
第6図に示したものは、スイッチSwにより背景輝度信
号Vaと一定電圧Eとを切り替え、更に輝度設定手段V
Rにより操縦者の好きな表示輝度信号Voを設定するも
のである。
前記第5,6図に示した従来例では、スイッチSwによ
る自動輝度制御と手動輝度制御との切り替え時に、適切
な表示輝度を得られないことがある。すなわち、第5図
の手動設定輝度信号vIlまたは第6図の一定電圧Eが
背景輝度信号Vaに比べて高い場合に、自動輝度制御か
ら手動輝度制御に切り替えた際、表示輝度が高くなり過
ぎて(表示が明る(なり過ぎて)外界が見すらくなって
しまう。また、第5図の手動設定輝度信号VllIに比
べて背景輝度信号Vaが高い場合に、自動輝度制御から
手動輝度制御に切り替えた際、必要な表示輝度が得られ
なくなって(表示が暗くなりすぎて)光学的表示情報が
見えにくくなる。
また、夜間またはトンネル内等の背景輝度が低い場所を
走行するとき自動輝度制御を選択した場合、表示灯また
は照明灯等の存在により背景輝度が頻繁に変化するよう
な場合には、表示輝度も頻繁に変化して光学的表示情報
がチラついて見え難(なるという問題点があった。これ
は、背景輝度が低いときには輝度倍率(表示輝度/背景
輝度)が大きいほうが表示が見えやすいのであるが、前
記従来例では輝度倍率を変化させていないからである。
また、第7図に示す従来例においては、加算器Σにより
手動設定輝度信号Vmと、背景輝度信号Vaの和を求め
、これを表示輝度信号Voとしている。この第7図に示
すものも、背景輝度が低い場所を乗物が走行するとき自
動輝度制御を選択した場合には前述と同様に表示輝度が
頻繁に変化して光学的表示情報がチラついて見え難(な
るという問題点があった。
本発明は、前述の問題点に鑑みてなされたもので、背景
輝度が広範囲に変化しても常に操縦者はヘッドアップデ
ィスプレイの情報表示光を容易に視認することができる
ようにすることを課題とする。
B1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、表示信号出力手段から出力される表示信号
に応じた情報が前記表示輝度信号に応じた輝度で表示さ
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、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の場景を
操縦者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操縦者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、前記情報表示光を所
定の表示輝度で前記操縦者に視認させるようにした乗物
用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記操縦者によって視認される情報表示光の背景の視認
輝度を検出する背景輝度検出手段と、前記操縦者によっ
て設定される手動輝度設定手段とを設け、前記背景輝度
検出手段の検出する背景輝度信号をVa、前記手動輝度
設定手段により設定される手動輝度信号をVm、前記表
示輝度を定める表示輝度信号をVoとし、前記背景輝度
信号Vaが減少するに従って増加するように定められた
係数をKIllとしたとき、前記背景輝度信号Vaが所
定の範囲にある場合に下記(1)式を満たすように前記
表示輝度信号Voを調整する自動輝度調整手段を設けた
ことを特徴とする乗物用ヘッドアップディスプレイ。
V o = K a V a 十K m V m   
−−−−−−−・=−=−−−(1)なお、前記係数K
aの値は、一定値としたり、背景輝度信号Vaの減少に
従って減少するように変化させたり、またはKa十Km
= 1となるようにKaIの値の変化に対応させて変化
させたりすることが可能である。
2)作 用 前述の特徴を備えた本発明のヘッドアップディスプレイ
は、背景輝度信号Vaが所定の範囲にある場合に背景輝
度信号Vaが減少するに従って増加するように定められ
た係数をKmとしたとき、表示輝度信号VoがKaVa
+KmVmによって定まる。したがって、背景輝度信号
Vaが減少して背景輝度が非常に低くなった場合、Km
Vmの値が大きくなるので、表示輝度信号はVoがそれ
に応して低くなり過ぎるということはなくなる。そして
、この場合の表示輝度信号Voは、KIIVmの値が大
きくなった分、KaVaの変化に影響され難くなる。
したがって、夜間またはトンネル内等の背景輝度が非常
に低い場所を乗物が走行しているときに、表示灯、信号
灯、照明灯等が存在していて背景輝度Vaが頻繁に変化
しても、そのときの背景輝度信号Vaの変化による表示
輝度信号VOへの影響は小さくなる。このため、背景輝
度の非常に低い場所を乗物が走行する場合でも表示輝度
が比較的安定する。したがって、背景輝度が変化しても
常に操縦者はヘッドアップディスプレイの情報表示光を
容易に視認することができる。
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、操縦者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。
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
報表示手段としてのCRT (Cathode Ray
 Tube1陰極線管)表示管りが配設されている。
このCRT表示管りの表示面は例えば512X512ド
ツトのビクセルに分割されており、各々のピクセルの輝
度をコントロールすることにより必要な情報(たとえば
、後述の第3図に示す情報)が表示される。前記光学部
材Aは、レンズ系AIミラーA2および凸レンズA3等
から構成されており、前記CRT表示管りから出射した
情報表示光り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。
なお、前記CRT表示管りの代わりに、液晶デイスプレ
ィ、プラズマデイスプレィまたは発光ダイオードデイス
プレィ等のフラットな光学的情報表示手段を採用するこ
とも可能である。
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
報表示光りの一部を透過させるとともに残部を前記操縦
者Mに向けて反射させるように配置されており、また外
部の場景等から入射した外部光Jの一部を反射するとと
もに残部を前記操縦者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CRT表示管りから情報投光装@
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C1前記情報投光装置におよび後述
の表示信号出力手段U等からヘッドアップディスプレイ
H(第3図参照)が構成されている。
第2図はヘッドアップディスプレイHの表示信号出力手
段Uの説明図である。
前記表示信号出力手段Uは、表示情報出力手段U1と、
この表示情報出力手段U1からの入力信号に基づいて表
示信号を出力する表示信号出力回路U2と、この表示信
号出力回路U2の出力する表示信号の強度を調整してC
RT表示管りでの表示輝度を調整する輝度調整回路U3
とから構成されている。
前記表示情報出力手段Ulは、ドアの開閉状態を検出す
るドア開閉センサ7、速度情報を出力する速度計8、ブ
レーキの圧力情報を出力するブレーキ圧センサ9、スケ
ジュールメモリ10.および現在時刻を出力する時計1
1等を有している。
前記スケジュールメモリ10は、到達する駅名(すなわ
ち、停車または通過駅名の全部)およびそれらの駅への
到達予定時刻を記憶しており、それらの情報を出力する
。
前記表示信号出力回路U2は、前記表示情報出力手段U
1からの入力信号に基づいて表示データを出力する表示
情報制御部12と、前記表示データが書き込まれる表示
メモリ13とを備えている。
表示メモリ13に書き込まれた前記表示データは、CR
Tコントローラ14により発生される前記CRT表示管
りの走査に同期した読出しアドレス信号により読出され
る。表示メモリ13から読出された表示データは、並直
変換器15によりシリアルデータに変換されて表示信号
15aとして出力される。前記符号12〜15によって
前記表示信号出力回路U2が構成されている。
前記表示信号出力回路U2の出力する表示信号15aは
、前記輝度調整回路U3の駆動増幅器16を介して前記
CRT表示管りのカソードに供給されるように構成され
ている。
前記輝度調整回路U3は、背景輝度(すなわち操縦者M
によって視認される前記コンバイナC前方の輝度)を検
出する背景輝度検出手段としての背景輝度センサSから
の背景輝度信号Vaと、操縦者によって設定される手動
輝度設定手段18からの手動輝度信号Vmとを入力し、
表示輝度信号Voを出力する自動輝度調整手段17と、
前記駆動増幅器16とから構成されている。
前記駆動増幅器16は電圧制御可変増幅回路で構成され
ており、前記表示輝度信号Voの電圧値により増幅率が
制御される。そして、前記表示輝度信号Voの電圧値に
応じてCRT表示管りのカソード電位が変化し、輝度が
制御されるようになっている。
次に、前述の構成を備えた本発明の実施例の作用につい
て説明する。
第2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、操縦者Mの眼に至る。これにより操縦者Mは
外界の場景をそのまま視認することができる。一方、前
記情報投光袋@にのCRT表示管りから出射した情報表
示光りは光学部材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
りは、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、残部は反射して操縦者Mの眼に至る。これによ
り操縦者Mは情報表示光りを視認することができる。
第3図は表示情報の一例の説明図である。
第3図において、破線で示された部分が前記操縦者が前
方を見ているときの視野Fを示しており、その視野F内
には前方の線路が見えている。
そして、電車1のドアが閉じているか開いているかとい
う情報は視野範囲Fの左方下部の位置にr戸閉」または
「戸開」と表示される。また、右方下部の位置にブレー
キ用空気圧力がr OOkg/m2」と表示される。
また、電車1の速度情報は、目盛り付き直線に沿って配
置された時速を表すkm単位の数値列nと指針pとによ
り表示されている。
また、視野Fの右側上部において、円形状に配置された
曲線状のバーグラフの点灯部分(黒く塗り潰した部分)
が現在時刻から次の到達駅の到達予定時刻までの残り時
間の秒単位の値を表示してl)る。また、前記残り時間
の分単位の値は前記曲線状のバーグラフの前記円形内部
に数字で表示されている。前記秒単位の残り時間を示す
バーグラフの1メモリは1秒である。したがって、第3
図では次の到達駅までの残り時間が2分17秒であるこ
とを示している。
また、この曲線状のバーグラフの下方に表示された文字
が次の到達駅名とその駅の停車または通過の区別を表示
している。そして、第3図では次の到達駅に停車するこ
とを示している。
また、第3図の表示情報は、前記次の到達駅名の下側の
文字が次の到達駅への到達予定時刻を表示している。
なお、この第3図の表示のように、次の到達駅(すなわ
ち、次の停車駅および次の通過駅を含めた全部の駅)の
全てを表示する代わりに次の到達駅の中で停車駅のみを
表示するようにすることも可能である。
第4図は、自動輝度調整手段17の説明図である。
自動輝度調整手段17は、背景輝度検出手段Sからの背
景輝度信号Vaと、手動輝度設定手段18からの手動輝
度信号V11とから、下記(2)式により表示輝度信号
Voを算出して出力する。
Vo=KVa+ (1−K)Vm       (2)
ただし、K= f (Va) 第4図に示すように、この自動輝度調整手段17はアナ
ログ剰算器ICと、抵抗R1〜RIOから構成されてい
る。前記アナログ乗算器ICとしてハ、タトエばANA
LOG  DEVICES社のAD534(商品名)等
種々のものが市販されており、適当なものを使用するこ
とができる。なお、自動輝度制御回路17はワイヤード
ロジックにより構成することも可能である。
ここでは、アナログ乗算器ICとして、出力信号Vou
t(=Vo)が次式(3)で示されるものを使用する。
V o= (V xi −V x2)(V yl −V
 y2) 十V zl−−(3)また、アナログ乗算器
ICの各入力端子に印加される電圧Vxl〜Vx2は、
次式(4)〜(8)で表される。
Vxl=VaR4/ (R3+R4)= k IVa−
−−−(4)Vx2=VmR2/ (RI+R2)=に
2Vm−−−−(5)Vyl=VaVR6/(R5+V
R6)= k3Va−−(6)Vy2=VR8により設
定される電圧V VH2・・・−・・・・(7)Vzl
=VmR10/(R9+R10)= k4Vm−−−−
−−−(8)Vz2=Vout (9) (3)〜(8)式より、 Vo=(k IVa−k2VmXk3Va−VVR8)
+に4Vm (10) ここで、 R1: R2=R3: R4とすると、k 2= k 
1 (11) また、 R1: R2=R9: RIOとすると、k2=に4 (12) Vo= k 1 [:(k3Va−VVR8)Va+(
1(k3Va−VVR8))Vmコ(13) したがって、 Vo=KVa+ (1 K)Vm−・・・−・−・・・・・−・−・−・−・−
(14) ただし、 K=(VRe/(VR6+ R5))Va−VVR8”
f(Va) (15) (15)に示されるように、Kの値は、抵抗VR6およ
びVH2によって設定することができる。
たとえば、背景輝度信号Vaが最高のときにに=1、同
じく最低のときにに=0.8となるように抵抗VR6,
VH2を設定すると、表示輝度信号VOは、高輝度時に
は主として背景輝度信号Vaによって調整され、手動輝
度信号VI11はほとんど作用しな(なる。また、低輝
度時の表示輝度信号VOは、背景輝度信号Vaによって
80%、手動輝度信号v11によって20%調整される
ことになる。
したがって、低輝度時の表示輝度信号Voは、背景輝度
信号Vaによる影響(調整割合)が少なくなる分、実質
的な輝度倍率が高くなったものと同様な自動輝度制御が
行われる。
なお、この実施例ではスイッチSwを設けているので、
その操作により、Vxl+ Vx2. Vy2をOとし
て、vo=vI11すなわち従来例と同様の手動輝度制
御1こ切り替えることも可能である。
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、Vo=KVa+(1−K)Vmとする代わりに
Vo=KaVa十KmVmとして、KINの値をVaの
値が減少するに従って大きくするとともにKaの値をV
aの値が減少するに従って小さくなるように適当に変化
させることも可能である。また、前記Kaの値は一定に
することも可能である。さらに、表示輝度の調整は、前
記表示信号出力手段Uの出力する表示信号の強度を調節
して行う代わりに、情報表示光りの光路の途中に液晶パ
ネル等の光透過量調節部材を配置して、その光透過量調
節部材によって行うことも可能である。また、情報表示
手段として光源および液晶表示パネルを用いた場合には
、表示輝度信号によって光源の輝度を調整することも可
能である。そして、表示情報として現在時刻を表示する
ことも可能であり、また、本発明は電車以外の各種乗物
に適用することが可能である。
C9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、背景輝度
信号Vaが所定の範囲にある場合に背景輝度信号Vaが
減少するに従って増加するように定められた係数をKm
としたとき、表示輝度信号VoがKaVa+KIIIV
mによって定まる。したがって、背景輝度信号Vaが減
少して背景輝度が非常に低くなった場合、KmVIll
の値が大きくなるので、表示輝度信号はVoがそれに応
じて低くなり過ぎるということはなくなる。そして、こ
の場合の表示輝度信号Voは、KIvilの値が大きく
なった分、KaVaの変化に影響され難くなる。したが
って、夜間またはトンネル内等の背景輝度が非常に低い
場所を乗物が走行しているときに、表示灯、信号灯、照
明灯等が存在していて背景輝度Vaが頻繁に変化しても
、そのときの背景輝度信号Vaの変化による表示輝度信
号Voへの影響は小さくなる。
このため、背景輝度の非常に低い場所を乗物が走行する
場合でも表示輝度が比較的安定する。したがって、背景
輝度が変化しても常に操縦者はヘッドアップディスプレ
イの情報表示光を容易に視認することができる。
【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
表示信号出力手段の詳細説明図、第3図は表示情報の一
例の説明図、第4図は自動輝度調整手段エフの説明図、
第5〜7@は従来例の説明図、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(CRT) 、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・・・操縦者、S・・・背景
輝度検出手段(背景輝度センサ)、U・・・表示信号出
力手段、17・・・自動輝度調整手段、18・・・手動
輝度設定手段、

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  表示信号出力手段から出力される表示信号に応じた情
    報が前記表示輝度信号に応じた輝度で表示される表示面
    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、操縦者の前方に傾斜して設けられ、前
    方の外界の場景を操縦者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操縦者が視認で
    きる方向に反射または回折するコンバイナとを備え、前
    記情報表示光を所定の表示輝度で前記操縦者に視認させ
    るようにした乗物用のヘッドアップディスプレイにおい
    て、 前記操縦者によって視認される情報表示光の背景の視認
    輝度を検出する背景輝度検出手段と、前記操縦者によっ
    て設定される手動輝度設定手段とを設け、前記背景輝度
    検出手段の検出する背景輝度信号をVa、前記手動輝度
    設定手段により設定される手動輝度信号をVm、前記表
    示輝度を定める表示輝度信号をVoとし、前記背景輝度
    信号Vaが減少するに従って増加するように定められた
    係数をKmとしたとき、前記背景輝度信号Vaが所定の
    範囲にある場合に下記(1)式を満たすように前記表示
    輝度信号Voを調整する自動輝度調整手段を設けたこと
    を特徴とする乗物用ヘッドアップディスプレイ。 Vo=KaVa+KmVm・・・(1)
JP9048190A 1990-02-28 1990-02-28 ヘッドアップディスプレイ Pending JPH03248927A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007050757A (ja) * 2005-08-17 2007-03-01 Denso Corp 車両用表示制御装置

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JP2007050757A (ja) * 2005-08-17 2007-03-01 Denso Corp 車両用表示制御装置

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