JPH0538967A - Head up display - Google Patents
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- JPH0538967A JPH0538967A JP3192375A JP19237591A JPH0538967A JP H0538967 A JPH0538967 A JP H0538967A JP 3192375 A JP3192375 A JP 3192375A JP 19237591 A JP19237591 A JP 19237591A JP H0538967 A JPH0538967 A JP H0538967A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両、自動車、船
舶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情景に種々
の情報（たとえば、速度情報、ブレーキ情報、時刻情報
等）を重ねて表示する乗物用の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、その使用者は一々前方の情景から視線をそらせ
て計器類を見る必要がなくなるので、前方情景から視線
をそらせている間に生じる不慮の事故を防いだり、作業
の効率を向上させたりすることができる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention can be applied to various scenes of the outside world seen by a driver of a vehicle such as a railway vehicle, an automobile, a ship, etc. The present invention relates to a head-up display for a vehicle that superimposes and displays information (for example, speed information, brake information, time information, etc.). If such a head-up display is used, the user does not need to deviate from the front scene one by one to look at the instruments, preventing accidents that occur while deflecting the sight from the front scene, It is possible to improve work efficiency.
【０００２】[0002]
【従来の技術】前記従来のヘッドアップディスプレイ
は、普通、その使用者（すなわち、操縦者）の視野前方
にハーフミラーまたはホログラム素子等のコンバイナを
配置し、そのコンバイナは前方の情景から出射した光線
を使用者の方向に透過させるとともに、前記コンバイナ
の後面に入射した情報表示光を使用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、ＣＲ
Ｔ、プラズマディスプレイまたは発光ダイオードディス
プレイ等の光学的情報表示手段とこの光学的情報表示手
段から出射した光を前記コンバイナに入射させる光学部
材とを備えている。そして、前記光学部材は、普通、レ
ンズ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。2. Description of the Related Art In the conventional head-up display, a combiner such as a half mirror or a hologram element is usually arranged in front of the visual field of the user (that is, the operator), and the combiner emits a light beam emitted from the front scene. Is transmitted in the direction of the user, and the information display light incident on the rear surface of the combiner is reflected or diffracted in the direction of the user. The information projecting device that causes the information display light to enter the combiner is CR
T, a plasma display, a light emitting diode display, or other optical information display means, and an optical member that causes the light emitted from the optical information display means to enter the combiner. The optical member is usually composed of a lens system, a reflecting mirror, etc., so that the operator can visually recognize the information display light in the front visual field.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】前述の従来のヘッドア
ップディスプレイをたとえば鉄道車両等に適用した場
合、前記表示輝度を一定としたものでは、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。When the above-mentioned conventional head-up display is applied to, for example, a railway vehicle, when the display brightness is constant, when traveling in a tunnel, traveling at night, or traveling on the ground in the daytime. Since the brightness of the outside world of the vehicle differs greatly, there is a problem that even if the display brightness is easy to see in a relatively bright place, it may be too bright in a relatively dark place to obstruct the view of the outside world in front. .. In addition, if the display brightness is set to a satisfactory level in a dark place, there is a problem that optical information is hardly visible in a bright place.
【０００４】このため、鉄道車両等のヘッドアップディ
スプレイは、前記表示輝度を数十倍〜数百倍程度変化さ
せる必要がある。前記光学的情報表示手段として、透過
型の液晶パネルのような透過光すなわち表示面からの出
射光が偏光である透過型の表示パネルとその表示パネル
を背面から照明する光源（バックライト）とを用いる場
合、表示輝度を変化させるためには光源自体の明るさを
変化させればよい。Therefore, in a head-up display of a railway vehicle or the like, it is necessary to change the display brightness by several tens to several hundreds of times. As the optical information display means, a transmissive display panel in which transmitted light such as a transmissive liquid crystal panel, that is, emitted light from the display surface is polarized light, and a light source (backlight) for illuminating the display panel from the back surface. When used, the brightness of the light source itself may be changed to change the display brightness.
【０００５】鉄道車輌が晴天の昼間を走行している際に
トンネルに入ると、表示の背景となる外界情景の輝度す
なわち背景輝度は２０００〜５０００Ｆt-Ｌから０.１
〜０.５Ｆt-Ｌに変化する。このため、表示輝度は少な
くとも数秒間に約２千Ｆt-Ｌから約１０Ｆt-Ｌと１／２
００以下に減光する必要があった。トンネルから出る場
合にはその逆のことが必要になる。When a railway vehicle enters a tunnel while traveling on a sunny daytime, the brightness of the external scene which is the background of the display, that is, the background brightness is from 2000 to 5000 Ft-L to 0.1.
It changes to ~ 0.5 Ft-L. Therefore, the display brightness is about 2,000 Ft-L to about 10 Ft-L, which is 1/2 at least in several seconds.
It had to be dimmed below 00. The opposite is necessary when exiting the tunnel.
【０００６】ところで、昼間等の明るい場所で使用する
ためには、高輝度の光源が必要であり、この必要性を満
たす光源としては、陰極管やメタルハライドランプ等を
採用することができる。ところが、前記陰極管は、位相
制御等の従来の調光技術では、低輝度時にスパッタ現象
等が発生するので、数倍程度の輝度変化を得ることさえ
困難であった。また、前記メタルハライドランプは、そ
の特性上ランプ内放電を保つに要する光量を約２０％以
下に低下させることは不可能である。このため、光源自
体の輝度を変化させることにより、ここで要求されるよ
うな大きな輝度変化を得ることは困難であった。By the way, in order to use it in a bright place such as daytime, a light source of high brightness is required, and as a light source satisfying this need, a cathode ray tube, a metal halide lamp or the like can be adopted. However, in the cathode ray tube, a conventional dimming technique such as phase control causes a spattering phenomenon or the like at a low luminance, so that it is difficult to obtain a luminance change of about several times. Further, the metal halide lamp cannot reduce the amount of light required to maintain the discharge in the lamp to about 20% or less due to its characteristics. Therefore, it has been difficult to obtain the large luminance change required here by changing the luminance of the light source itself.
【０００７】そこで本出願は、光源と、この光源光の光
軸と垂直な面内に配設された透過型液晶表示パネルのよ
うな偏光透過型表示パネルとを用いたヘッドアップディ
スプレイにおいて、光源から出射した光の光軸と垂直な
面内に回転可能な偏光板を配設し、その偏光板の回転位
置を調節することにより表示輝度を調節するようにした
ものを先に発明して特許出願している。その発明によれ
ば、偏光透過型表示パネルを透過する偏光の振動方向と
偏光板を透過する光の振動方向とを同じ向きにしたとき
には高輝度の表示となり、偏光透過型表示パネルを透過
する偏光の振動方向と偏光板を透過する光の振動方向と
を９０度ずらしたときには低輝度の表示となる。そし
て、偏光板を回動させるだけで表示輝度が変化するの
で、表示輝度の高速度の調節が可能となる。Therefore, the present application provides a head-up display using a light source and a polarization transmission type display panel such as a transmission type liquid crystal display panel arranged in a plane perpendicular to the optical axis of the light source. Patented by first inventing a device in which a rotatable polarizing plate is arranged in a plane perpendicular to the optical axis of the light emitted from the device, and the display brightness is adjusted by adjusting the rotating position of the polarizing plate. I am applying. According to the invention, when the vibration direction of the polarized light transmitted through the polarization transmission type display panel and the vibration direction of the light transmitted through the polarizing plate are made to be the same direction, a high brightness display is obtained, and the polarization transmitted through the polarization transmission type display panel is When the vibrating direction of (1) and the vibrating direction of light passing through the polarizing plate are deviated from each other by 90 degrees, low-luminance display is performed. Then, since the display brightness changes only by rotating the polarizing plate, it is possible to adjust the display brightness at a high speed.
【０００８】しかしながら、外界情景の輝度すなわち背
景輝度が変化する度に連続的に前記偏光板を回動させて
表示輝度を調節すると、モータには常時回転軌道電流が
流れることになり、消費電力が大きくなるという問題点
が生じる。したがって、消費電力を節約するためには、
モータを停止してその停止中は、回転時の電流の数分の
１に電流をカット（保持用の小電流は必要）すればよ
い。そのためには、背景輝度の変化に応じて表示輝度を
連続的に変化させるのではなく、背景輝度が設定された
規定値を越えたときにのみ表示輝度を変化させる方法、
すなわち、段階的表示輝度制御方法を採用することが考
えられる。段階的表示輝度制御方法を採用した場合、段
階数が多いと消費電力の節約効果が減少し、段階数が少
ないと背景輝度が一定量変化しても表示輝度が変化しな
くなって表示情報の視認性が低下するという問題点が生
じる。However, if the display brightness is adjusted by continuously rotating the polarizing plate whenever the brightness of the external scene, that is, the background brightness, changes, the rotating orbit current always flows through the motor, resulting in power consumption. There is a problem that it becomes large. Therefore, in order to save power consumption,
During the stop of the motor, the current may be cut to a fraction of the current during rotation (a small current for holding is required). To that end, instead of continuously changing the display brightness according to the change in the background brightness, a method of changing the display brightness only when the background brightness exceeds a set specified value,
That is, it is possible to adopt a stepwise display brightness control method. When the stepwise display brightness control method is adopted, the power saving effect is reduced if the number of steps is large, and if the number of steps is small, the display brightness does not change even if the background brightness changes by a certain amount, and the display information is visually recognized. However, there is a problem that the property is deteriorated.
【０００９】本発明者は前記段階数の適切な値を求める
ために、実際の鉄道車両にヘッドアップディスプレイを
搭載して、種々の背景輝度に対してヘッドアップディス
プレイの表示テストを行った。その結果、夜間〜積雪後
の晴天時等の広範囲な背景輝度に対して、４段階の輝度
調整では表示が薄く視認がやや困難になる場合が生じる
のを避けられなかった。しかしながら、５段階の輝度調
整ではかなり満足できる視認性が得られ、７段階以上の
輝度調整では十分満足できる視認性が得られることが分
かった。そして、背景輝度を７段階以上のさらに細かい
段階に分割して表示輝度をきめ細かく調整しても表示情
報の視認性はそれほど変らないということも分かった。In order to obtain an appropriate value for the number of steps, the inventor mounted a head-up display on an actual railway vehicle and conducted a display test of the head-up display against various background brightness. As a result, with respect to a wide range of background brightness such as from nighttime to fine weather after snowfall, it is unavoidable that the four-step brightness adjustment causes the display to be thin and the visibility to be slightly difficult. However, it has been found that 5 levels of brightness adjustment can provide quite satisfactory visibility, and 7 levels or more of brightness adjustment can provide sufficient visibility. It was also found that the visibility of the display information does not change so much even if the display luminance is finely adjusted by dividing the background luminance into seven or more finer steps.
【００１０】本発明は、前述の事情およびテスト結果に
鑑みてなされたもので、光源と、この光源光の光軸に垂
直に配設されるとともに表示光として偏光を出射する偏
光透過型表示パネルと、前記光軸に垂直に配設されると
ともに回動可能に支持された偏光板と、前方情景の輝度
を検出する背景輝度検出手段と、前記背景輝度検出手段
の検出する背景輝度の増減に応じて前記偏光板を回動さ
せることにより表示輝度を増減させる表示輝度調節手段
とを備えた鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにお
いて、視認性を損なうことなく消費電力を少なくするこ
とを課題とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances and test results, and is a light-transmitting display panel which is disposed perpendicular to the optical axis of the light from the light source and emits polarized light as display light. A polarizing plate which is disposed vertically to the optical axis and is rotatably supported, a background luminance detecting unit that detects the luminance of the front scene, and a background luminance detecting unit that increases or decreases the background luminance. Accordingly, it is an object of the present invention to reduce the power consumption of a head-up display for a railway vehicle that includes a display brightness adjusting unit that increases or decreases the display brightness by rotating the polarizing plate accordingly.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本出願の発明を説明するが、本発明の
要素には、後述の実施例の要素との対応を容易にするた
め、実施例の要素の符号をカッコで囲んだものを付記し
ている。なお、本発明を後述の実施例の符号と対応させ
て説明する理由は、本発明の理解を容易にするためであ
り、本発明の範囲を実施例に限定するためではない。前
記課題を解決するために、本発明のヘッドアップディス
プレイは、情報が表示される表示面を有する光学的情報
表示手段（Ｄ）および前記表示面から出射した情報表示
光（Ｌ）を所定の方向に投光する光学部材（Ａ）を備え
た情報投光装置（Ｋ）と、前方の情景から出射した光
（Ｊ）を後方の視認位置に向けて透過させるとともに前
記情報投光装置（Ｋ）から投光された情報表示光（Ｌ）
を前記視認位置に向かわせるコンバイナ（Ｃ）とを備え
た鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにおいて、前
記光学的情報表示手段（Ｄ）は、光源（Ｄ2）と、この
光源光の光軸に垂直に配設されるとともに表示光として
偏光を出射する偏光透過型表示パネル（Ｄ1）と、前記
光軸に垂直に配設されるとともに回動可能に支持された
偏光板（Ｅ）と、前方情景の輝度を検出する背景輝度検
出手段（１７）と、前記背景輝度検出手段（１７）の検
出する背景輝度の増減に応じて前記偏光板（Ｅ）を回動
させることにより表示輝度を増減させる表示輝度調節手
段（Ｕ）と、を備え、前記表示輝度調節手段（Ｕ）は、
前記背景輝度が５〜７段階に分割されたどの範囲にある
かを検出する背景輝度段階検出手段と、前記５〜７段階
の各背景輝度に対応して設定された５〜７箇所の回動位
置に前記偏光板（Ｅ）を回動させる手段とを備えたこと
を特徴とする。The invention of the present application devised to solve the above problems will now be described. The elements of the present invention can be easily associated with the elements of the embodiments described later. Therefore, the reference numerals of the elements of the embodiment are enclosed in parentheses. The reason why the present invention is described in association with the reference numerals of the embodiments described later is to facilitate understanding of the present invention and not to limit the scope of the present invention to the embodiments. In order to solve the above-mentioned problems, the head-up display of the present invention provides an optical information display means (D) having a display surface on which information is displayed and an information display light (L) emitted from the display surface in a predetermined direction. An information projecting device (K) provided with an optical member (A) for projecting light to the front and an information projecting device (K) for transmitting light (J) emitted from a front scene toward a rear visible position. Information display light (L) emitted from
In a head-up display for a railway vehicle, comprising: a combiner (C) for directing the light source to the visual recognition position, the optical information display means (D) includes a light source (D2) and a light source perpendicular to the optical axis of the light source. A polarized light transmission type display panel (D1) which is disposed and emits polarized light as display light, a polarizing plate (E) which is disposed perpendicularly to the optical axis and is rotatably supported, and Background brightness detecting means (17) for detecting the brightness, and display brightness for increasing or decreasing the display brightness by rotating the polarizing plate (E) according to the increase or decrease of the background brightness detected by the background brightness detecting means (17). Adjusting means (U), the display brightness adjusting means (U),
Background brightness level detection means for detecting in which range the background brightness is divided into 5 to 7 levels, and rotation of 5 to 7 places set corresponding to each of the 5 to 7 levels of background brightness. And a means for rotating the polarizing plate (E) at a position.
【００１２】[0012]
【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、光源光の光路に垂直に配設された偏光透過
型表示パネル（Ｄ1）および回動可能な偏光板（Ｅ）と
を備えている。また、背景輝度検出手段（１７）により
検出された前方情景の輝度の増減に応じて前記偏光板
（Ｅ）を回動させることにより表示輝度を増減させる表
示輝度調節手段（Ｕ）が設けられている。したがって前
記偏光板（Ｅ）を回動させて、偏光透過型表示パネル
（Ｄ1）を透過する偏光の振動方向と偏光板（Ｅ）を透
過する光の振動方向とを同じ向きにしたときには高輝度
の表示となり、偏光透過型表示パネル（Ｄ1）を透過す
る偏光の振動方向と偏光板を透過する光の振動方向とを
９０度近くにずらしたときには低輝度の表示となる。そ
して、偏光板（Ｅ）を回動させるだけで表示輝度が変化
するので、表示輝度の高速度の調節が可能となる。前記
表示輝度調節手段（Ｕ）は、前記背景輝度が５〜７段階
に分割されたどの範囲にあるかを検出する背景輝度段階
検出手段と、前記５〜７段階の各背景輝度に対応して設
定された５〜７箇所の回動位置に前記偏光板（Ｅ）を回
動させる手段とを備えている。したがって、背景輝度が
所定の範囲（所定の段階）にある間は、その範囲内で背
景輝度が変化しても前記偏光板（Ｅ）は回動しない。こ
のため、背景輝度の変化に応じて連続的に表示輝度を変
化させる（すなわち、背景輝度の変化に応じて連続的に
偏光板（Ｅ）を回動させる）場合に比べて、消費電力を
節約することができる。また、背景輝度および表示輝度
が５段階以上に分割された場合、どんな背景輝度に対し
ても十分な視認性が得られる。そして、背景輝度および
表示輝度が７段階を越えて分割されても表示情報の視認
性はそれほど変化しない。The head-up display of the present invention having the above-mentioned characteristics is provided with the polarization transmission type display panel (D1) and the rotatable polarizing plate (E) which are arranged perpendicularly to the optical path of the light from the light source. There is. Further, display brightness adjusting means (U) for increasing or decreasing the display brightness by rotating the polarizing plate (E) according to the increase or decrease in the brightness of the front scene detected by the background brightness detecting means (17) is provided. There is. Therefore, when the polarizing plate (E) is rotated so that the vibration direction of polarized light transmitted through the polarization transmission type display panel (D1) and the vibration direction of light transmitted through the polarizing plate (E) are the same direction, high brightness is obtained. When the vibration direction of polarized light transmitted through the polarized light transmission type display panel (D1) and the vibration direction of light transmitted through the polarizing plate are deviated by nearly 90 degrees, low luminance display is achieved. Then, since the display brightness changes only by rotating the polarizing plate (E), it is possible to adjust the display brightness at a high speed. The display brightness adjusting means (U) corresponds to the background brightness level detecting means for detecting in which range the background brightness is divided into 5 to 7 levels, and the background brightness of 5 to 7 levels. And a means for rotating the polarizing plate (E) at the set rotation positions of 5 to 7 places. Therefore, while the background brightness is within a predetermined range (predetermined stage), the polarizing plate (E) does not rotate even if the background brightness changes within that range. Therefore, the power consumption is saved as compared with the case where the display brightness is continuously changed according to the change of the background brightness (that is, the polarizing plate (E) is continuously rotated according to the change of the background brightness). can do. Further, when the background brightness and the display brightness are divided into five or more levels, sufficient visibility can be obtained for any background brightness. Even if the background brightness and the display brightness are divided into more than seven levels, the visibility of the display information does not change so much.
【００１３】[0013]
【実施例】以下、図面により本発明の一実施例を説明す
る。図１，２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Ｐ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は図１に示すように前方に行くに
従って下方に傾斜するように配置されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2, a cab 2 is installed at the front end of a train 1. In this cab 2, an instrument panel 4 is arranged in front of a seat 3 for the operator P. Further, a windshield C as a combiner is arranged in front of the cab 2 between the vehicle body lower part 5 and the ceiling 6 of the train 1.
The windshield C is arranged so as to incline downward as it goes forward as shown in FIG.
【００１４】前記運転室２の計器盤４には、ヘッドアッ
プディスプレイの情報投光装置Ｋが配設されている。情
報投光装置Ｋは、ケーシング１０を有している。このケ
ーシング１０内には図３，４に示すように、光学部材Ａ
および光学的情報表示手段Ｄが配設されている。この光
学的情報表示手段Ｄは、偏光を出射する透過型の液晶表
示パネル（偏光透過型表示パネル）Ｄ1と、その背面に
配設された光源Ｄ2とから構成されている。そして、前
記液晶表示パネルＤ1は、液晶駆動回路１１によって駆
動され、その表示面に必要な情報（たとえば、速度情報
またはブレーキ圧情報等）が表示される。また、前記光
源Ｄ2は、反射鏡１２と、これに支持されたメタルハラ
イドランプ１３とから構成されている。On the instrument panel 4 of the cab 2, an information projecting device K of a head-up display is arranged. The information projector K has a casing 10. In this casing 10, as shown in FIGS.
And an optical information display means D is provided. The optical information display means D is composed of a transmissive liquid crystal display panel (polarized transmissive display panel) D1 for emitting polarized light and a light source D2 arranged on the back surface thereof. The liquid crystal display panel D1 is driven by the liquid crystal drive circuit 11, and necessary information (for example, speed information or brake pressure information) is displayed on its display surface. The light source D2 is composed of a reflecting mirror 12 and a metal halide lamp 13 supported by the reflecting mirror 12.
【００１５】前記光学部材Ａは、レンズ系Ａ1、ミラー
Ａ2 および凸レンズＡ3 等から構成されており、前記光
学的情報表示手段Ｄから出射した情報表示光Ｌを前記フ
ロントガラスＣに入射させるように配置されている。前
記光学部材Ａと光学的情報表示手段Ｄとの間には偏光板
Ｅが配設されており、偏光板Ｅは、その外周の９０度よ
りやや大きい中心角を見込む部分にギヤ１４が設けられ
ている。そして、前記ケーシング１０には、１８０度よ
りやや大きい中心角を見込む外周部に前記ギヤ１４が回
動できるような溝（図示せず）が形成されており、前記
ギヤ１４は前記偏光板Ｅとともに９０度よりやや大きい
角度の範囲内で回動可能となっている。The optical member A is composed of a lens system A1, a mirror A2, a convex lens A3, etc., and is arranged so that the information display light L emitted from the optical information display means D is incident on the windshield C. Has been done. A polarizing plate E is arranged between the optical member A and the optical information display means D, and the polarizing plate E is provided with a gear 14 at a portion of the outer circumference thereof, which is expected to have a central angle slightly larger than 90 degrees. ing. A groove (not shown) is formed in the casing 10 so that the gear 14 can be rotated in the outer peripheral portion of the casing 10 with a center angle slightly larger than 180 degrees. It can be rotated within a range of an angle slightly larger than 90 degrees.
【００１６】前記ケーシング１０外面上部にはステッピ
ングモータＳが配設されており、ステッピングモータＳ
の出力軸に固定されたピニオン１５は前記ギヤ１４と噛
み合っている。そして、前記ステッピングモータＳが回
転して前記偏光板Ｅが０〜９０度の範囲で回動すると、
前記液晶表示パネルＤ1を透過する情報表示光Ｌの偏光
方向と偏光板Ｅの偏光方向とのづれ、すなわち光学的位
相のづれは０〜９０度の間で変化する。このとき情報表
示光Ｌの輝度が調節されるようになっている。A stepping motor S is arranged above the outer surface of the casing 10, and the stepping motor S is provided.
The pinion 15 fixed to the output shaft of the gear meshes with the gear 14. Then, when the stepping motor S rotates and the polarizing plate E rotates in the range of 0 to 90 degrees,
The deviation of the polarization direction of the information display light L transmitted through the liquid crystal display panel D1 and the polarization direction of the polarizing plate E, that is, the deviation of the optical phase changes between 0 and 90 degrees. At this time, the brightness of the information display light L is adjusted.
【００１７】前記ステッピングモータＳはモータ駆動回
路１６によって作動するように構成されており、モータ
駆動回路１６は、マイコンＭ（図４参照）の制御信号に
応じて作動するように構成されている。マイコンＭは、
光量センサ１７によって検出される外界情景光Ｊの光
量、すなわち外界の背景輝度信号が、図５のグラフのど
の範囲にあるかを検出して、その背景輝度に対応した表
示輝度を決定する。そしてマイコンＭは、決定された表
示輝度に応じて前記ステッピングモータＳの制御信号を
前記モータ駆動回路１６に出力している。The stepping motor S is constructed so as to be operated by a motor drive circuit 16, and the motor drive circuit 16 is constructed so as to operate in response to a control signal from a microcomputer M (see FIG. 4). The microcomputer M is
The light intensity of the external scene light J detected by the light intensity sensor 17, that is, the range of the external background luminance signal in the graph of FIG. 5 is detected, and the display luminance corresponding to the background luminance is determined. Then, the microcomputer M outputs a control signal of the stepping motor S to the motor drive circuit 16 according to the determined display brightness.
【００１８】前記決定された表示輝度に応じてマイコン
Ｍから出力される前記ステッピングモータＳの制御信号
は、決定された表示輝度が高い程、前記情報表示光Ｌの
偏光方向と偏光板Ｅの偏光方向とのづれ、すなわち位相
のづれが小さくなるようにステッピングモータＳを駆動
する。また、前記制御信号は、決定された表示輝度が低
い程、前記情報表示光Ｌの偏光方向と偏光板Ｅの偏光方
向とのづれが小さくなるようにステッピングモータＳを
駆動する。前記符号１４〜１７、およびＭで示された構
成要素から表示輝度調節手段Ｕ（図４参照）が構成され
ている。The control signal of the stepping motor S output from the microcomputer M in accordance with the determined display brightness is such that the higher the determined display brightness is, the polarization direction of the information display light L and the polarization of the polarizing plate E are increased. The stepping motor S is driven so that the deviation with the direction, that is, the deviation with the phase becomes small. Further, the control signal drives the stepping motor S such that the lower the determined display brightness is, the smaller the deviation between the polarization direction of the information display light L and the polarization direction of the polarizing plate E becomes. The display brightness adjusting means U (see FIG. 4) is composed of the components indicated by the reference numerals 14 to 17 and M.
【００１９】前記フロントガラスＣは前記光学部材Ａか
ら入射した情報表示光Ｌの一部を透過させるとともに残
部を前記操縦者Ｐに向けて反射させるように配置されて
いる。また、フロントガラスＣは外部の情景等から入射
した外部光Ｊの一部を反射するとともに残部を前記操縦
者Ｐに向けて透過させるように配置されている。すなわ
ち、この実施例のフロントガラスＣはそれ自体がコンバ
イナとしての機能を備えている。なお、コンバイナは、
フロントガラスとは別体に構成することも可能である。
前記光学部材Ａおよび光学的情報表示手段Ｄから情報投
光装置Ｋが構成されており、また、前記コンバイナとし
て機能するフロントガラスＣ、前記情報投光装置Ｋ、表
示輝度調節手段Ｕ等からヘッドアップディスプレイＨ
（図１，４参照）が構成されている。The windshield C is arranged so as to allow a part of the information display light L incident from the optical member A to pass therethrough and to reflect the rest toward the operator P. Further, the windshield C is arranged so as to reflect a part of the external light J incident from the outside scene or the like and transmit the remaining part toward the operator P. That is, the windshield C of this embodiment itself has a function as a combiner. The combiner is
It can be configured separately from the windshield.
An information projecting device K is constituted by the optical member A and the optical information display means D, and a head up is made up of the windshield C functioning as the combiner, the information projecting device K, the display brightness adjusting means U and the like. Display H
(See FIGS. 1 and 4).
【００２０】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。図１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Ｐの眼に至
る。これにより操縦者Ｐは外界の情景をそのまま視認す
ることができる。一方、前記情報投光装置Ｋの光学的情
報表示手段Ｄから出射した情報表示光Ｌは偏光となって
おり、この偏光は、前記偏光板Ｅを透過するときに偏光
板Ｅの回転位置に応じて透過光量が調節される。この偏
光板Ｅおよび前記光学部材Ａを通過した情報表示光Ｌ
は、フロントガラスＣに入射する。そして、フロントガ
ラスＣに入射した情報表示光Ｌは、一部はフロントガラ
スＣを透過して外界に出射されるが、残部は反射して操
縦者Ｐの眼に至る。これにより操縦者Ｐは情報表示光Ｌ
を視認することができる。そして、前記光学的情報表示
手段Ｄに表示される情報の輝度すなわち情報表示光Ｌの
輝度は前記偏光板Ｅの回動位置によって制御される。Next, the operation of the embodiment of the present invention having the above construction will be described. The external ray J that has traveled from the outside world on the left side in FIG. 1 toward the windshield C is partially reflected by the windshield C to the outside world, and the rest passes through the windshield C as it is to go straight and To the eyes of the person P. As a result, the operator P can visually recognize the external scene as it is. On the other hand, the information display light L emitted from the optical information display means D of the information projecting device K is polarized light, and this polarized light depends on the rotation position of the polarizing plate E when passing through the polarizing plate E. The amount of transmitted light is adjusted. Information display light L that has passed through the polarizing plate E and the optical member A.
Enters the windshield C. The information display light L that has entered the windshield C partially passes through the windshield C and is emitted to the outside, but the rest is reflected and reaches the eyes of the operator P. As a result, the operator P can display the information display light L
Can be seen. The brightness of the information displayed on the optical information display means D, that is, the brightness of the information display light L is controlled by the rotating position of the polarizing plate E.
【００２１】次に図６により、前記偏光板Ｅの回動位置
の制御方法を説明する。前記偏光板Ｅの回動位置の制御
は、前記マイコンＭのメモリＭeに記憶されているプロ
グラム（偏光板回動位置制御フロー実行プログラム）に
よって実行される。前記プログラムにより図６に示す偏
光板回動位置制御フローがスタートすると、ステップＳ
1において、前記光センサ１７で検出された背景輝度を
読み込む。次にステップＳ2において、前記メモリＭeに
記憶されたデータすなわち前記図５に示すグラフの式を
定めるデータを用いて、前記背景輝度に対応する表示輝
度を決定し、さらにその表示輝度が得られるステッピン
グモータ回動位置（すなわち、偏光板回動位置）を決定
する。次にステップＳ3において、前記ステッピングモ
ータＳの現在の回動位置、すなわち偏光板Ｅの回動位置
が正しいかどうか、すなわち、偏光板Ｅが前記決定され
た表示輝度に対応した回動位置に有るかどうか判断す
る。イエス（Ｙ）の場合は前記ステップＳ1に戻り、ノ
ー（Ｎ）の場合は次のステップＳ4に移る。Next, a method of controlling the turning position of the polarizing plate E will be described with reference to FIG. The control of the turning position of the polarizing plate E is executed by a program (polarizing plate turning position control flow execution program) stored in the memory Me of the microcomputer M. When the polarization plate rotation position control flow shown in FIG. 6 is started by the program, step S
At 1, the background brightness detected by the optical sensor 17 is read. Next, in step S2, the display brightness corresponding to the background brightness is determined using the data stored in the memory Me, that is, the data defining the formula of the graph shown in FIG. 5, and the stepping for obtaining the display brightness is performed. The motor rotation position (that is, the polarization plate rotation position) is determined. Next, in step S3, whether or not the current rotation position of the stepping motor S, that is, the rotation position of the polarizing plate E is correct, that is, the polarization plate E is at the rotation position corresponding to the determined display brightness. Determine whether If yes (Y), the process returns to step S1. If no (N), the process moves to the next step S4.
【００２２】ステップＳ4において、ステッピングモー
タＳを前記ステップＳ2で決定した表示輝度に対応する
回動位置に駆動する。すなわち、前記検出されたステッ
ピングモータＳの回動位置（偏光板Ｅの回動位置）に対
応する表示輝度に比べて、前記光量センサ１７によって
検出される外界情景光Ｊの光量が多いとき（前記算出さ
れた表示輝度が大きいとき）には前記偏光方向の位相の
ずれ（液晶表示パネルＤ1の透過光の偏光方向と偏光板
Ｅの偏光方向）が小さくなるように、ステッピングモー
タＳを駆動する。このとき、前記情報表示光Ｌの輝度は
高くなる。また、前記偏光板Ｅは、前記光量センサ１７
によって検出される外界情景光Ｊの光量が少ないときに
は前記偏光方向の位相のずれが大きくなるように、ステ
ッピングモータＳにより駆動される。このとき、前記情
報表示光Ｌの輝度は低くなる。In step S4, the stepping motor S is driven to the rotation position corresponding to the display brightness determined in step S2. That is, when the light quantity of the external scene light J detected by the light quantity sensor 17 is larger than the display brightness corresponding to the detected rotation position of the stepping motor S (rotation position of the polarizing plate E) (the above-mentioned When the calculated display brightness is high), the stepping motor S is driven so that the phase shift in the polarization direction (the polarization direction of the transmitted light of the liquid crystal display panel D1 and the polarization direction of the polarizing plate E) becomes small. At this time, the brightness of the information display light L becomes high. Further, the polarizing plate E is the light amount sensor 17
When the amount of the external scene light J detected by is small, it is driven by the stepping motor S so that the phase shift in the polarization direction becomes large. At this time, the brightness of the information display light L becomes low.
【００２３】次にステップＳ5において、偏光板回動位
置制御フローが終了したかどうか判断する。ノー（Ｎ）
の場合は前記ステップＳ1に戻る。イエス（Ｙ）の場合
（電源がオフ（ＯＦＦ）の場合）は終了する。Next, in step S5, it is determined whether or not the polarizing plate rotation position control flow is completed. No (N)
In the case of, the process returns to step S1. If yes (Y) (power is off), the process ends.
【００２４】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、偏光板を配置
する位置は、光源から表示を視認する者までの間の光路
の任意の位置に配置することが可能である。Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims. It is possible to For example, the position where the polarizing plate is arranged can be arranged at any position in the optical path from the light source to the person who visually recognizes the display.
【００２５】[0025]
【発明の効果】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、偏光板を回動させて、偏光透過型表
示パネルを透過する偏光の振動方向と偏光板を透過する
光の振動方向とを変化させることにより表示輝度の調節
を高速で行うことができる。また、表示輝度調節手段
は、前記背景輝度が５〜７段階に分割されたいずれか１
つの段階の範囲で変化している間は偏光板を回動させず
に、一定の表示輝度（視認性を損なわない一定の表示輝
度）を保持するように構成されている。したがって、表
示の視認性を損なうことなく、消費電力を節約すること
ができる。According to the head-up display of the present invention having the above-mentioned characteristics, the polarizing plate is rotated to set the vibration direction of the polarized light transmitted through the polarization transmission type display panel and the vibration direction of the light transmitted through the polarizing plate. The display brightness can be adjusted at high speed by changing the. Further, the display brightness adjusting means is arranged such that the background brightness is divided into 5 to 7 levels.
It is configured to maintain a constant display luminance (constant display luminance that does not impair visibility) while the polarizing plate is not rotated while changing within the range of one step. Therefore, the power consumption can be saved without impairing the visibility of the display.
【図１】 本発明のヘッドアップディスプレイの一実施
例が鉄道車両に設置された状態を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a state in which an embodiment of a head-up display of the present invention is installed in a railway vehicle.
【図２】 同実施例の部分平面図である。FIG. 2 is a partial plan view of the embodiment.
【図３】 同実施例の要部の側断面図である。FIG. 3 is a side sectional view of an essential part of the embodiment.
【図４】 同実施例の要部の拡大斜視図である。FIG. 4 is an enlarged perspective view of a main part of the embodiment.
【図５】 同実施例の輝度調整方法の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a brightness adjusting method according to the embodiment.
【図６】 同実施例の偏光板回動位置制御フローを示す
図である。FIG. 6 is a diagram showing a control flow of a rotary position of a polarizing plate of the embodiment.
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、Ｄ1…偏光透過型表示パネル、
Ｄ2…光源、Ｅ…偏光板、Ｈ…ヘッドアップディスプレ
イ、Ｊ…外部情景光、Ｋ…情報投光装置、Ｌ…情報表示
光、Ｐ…操縦者、Ｕ…表示輝度調節手段Ｕ １７…背景輝度検出手段A ... Optical member, C ... Combiner (windshield), D
... optical information display means, D1 ... polarized transmission type display panel,
D2 ... Light source, E ... Polarizing plate, H ... Head-up display, J ... External scene light, K ... Information projecting device, L ... Information display light, P ... Operator, U ... Display brightness adjusting means U17 ... Background brightness Detection means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 泰行 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 北山 茂 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 小林 和彦 愛知県名古屋市中村区名駅一丁目１番４号 東海旅客鉄道株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyuki Kinoshita 1 Nishinokyo Kuwabara-cho, Nakagyo-ku, Kyoto City, Kyoto Prefecture Shimazu Corporation Sanjo Factory (72) Inventor Shigeru Kitayama 1-1, Mei Station, Nakamura-ku, Aichi Prefecture No. 4 Tokai Passenger Railroad Co., Ltd. (72) Inventor Kazuhiko Kobayashi 1-4-1, Mei Station, Nakamura-ku, Aichi Prefecture Nagoya Tokai Passenger Railroad Co., Ltd.
Claims (1)
情報表示手段および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を備えた情報投光装置
と、 前方の情景から出射した光を後方の視認位置に向けて透
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
表示光を前記視認位置に向かわせるコンバイナとを備え
た鉄道車両用のヘッドアップディスプレイにおいて、 前記光学的情報表示手段は、光源と、この光源光の光軸
に垂直に配設されるとともに表示光として偏光を出射す
る偏光透過型表示パネルと、前記光軸に垂直に配設され
るとともに回動可能に支持された偏光板と、前方情景の
輝度を検出する背景輝度検出手段と、前記背景輝度検出
手段の検出する背景輝度の増減に応じて前記偏光板を回
動させることにより表示輝度を増減させる表示輝度調節
手段と、を備え、 前記表示輝度調節手段は、前記背景輝度が５〜７段階に
分割されたどの範囲にあるかを検出する背景輝度段階検
出手段と、前記５〜７段階の各背景輝度に対応して設定
された５〜７箇所の回動位置に前記偏光板を回動させる
手段とを備えたことを特徴とする鉄道車両用のヘッドア
ップディスプレイ。1. An information projector including an optical information display unit having a display surface for displaying information and an optical member for projecting information display light emitted from the display surface in a predetermined direction, and In a head-up display for a railroad vehicle, which comprises a combiner that transmits the light emitted from the scene toward the rear visual recognition position and directs the information display light projected from the information projector to the visual recognition position, The optical information display means is provided with a light source, a polarization transmission type display panel which is arranged perpendicularly to the optical axis of the light source light and emits polarized light as display light, and is arranged perpendicularly to the optical axis. A rotatably supported polarizing plate, a background luminance detecting unit that detects the luminance of the front scene, and a rotating unit that rotates the polarizing plate according to an increase or decrease in the background luminance detected by the background luminance detecting unit. Display brightness adjusting means for increasing or decreasing the display brightness, wherein the display brightness adjusting means detects background brightness level detecting means for detecting in which range the background brightness is divided into 5 to 7 levels, and A head-up display for a railway vehicle, comprising: means for rotating the polarizing plate at 5 to 7 rotation positions set corresponding to each of the 5 to 7 levels of background brightness.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP03192375A JP3077092B2 (en) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | Head-up display |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH0538967A true JPH0538967A (en) | 1993-02-19 |
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| JP03192375A Expired - Fee Related JP3077092B2 (en) | 1991-07-31 | 1991-07-31 | Head-up display |
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| JP (1) | JP3077092B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06286608A (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | East Japan Railway Co | Head up display |
| KR20150064009A (en) * | 2012-07-18 | 2015-06-10 | 발레오 에튜데스 일렉트로니쿠스 | Device and method for emitting a light beam intended to form an image, projection system, and display using said device |
| US9519149B2 (en) | 2013-05-13 | 2016-12-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Head-up display system, and method and apparatus for controlling the same |
| JP2017087978A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 日本信号株式会社 | Train operation support system |
-
1991
- 1991-07-31 JP JP03192375A patent/JP3077092B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH06286608A (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-11 | East Japan Railway Co | Head up display |
| KR20150064009A (en) * | 2012-07-18 | 2015-06-10 | 발레오 에튜데스 일렉트로니쿠스 | Device and method for emitting a light beam intended to form an image, projection system, and display using said device |
| US9519149B2 (en) | 2013-05-13 | 2016-12-13 | Samsung Display Co., Ltd. | Head-up display system, and method and apparatus for controlling the same |
| JP2017087978A (en) * | 2015-11-10 | 2017-05-25 | 日本信号株式会社 | Train operation support system |
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