(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置に基づいて形成される更新地形形状と前記設計面情報とを比較し、比較結果に基づいて更新地形形状の色を変更するショベルの支援装置。
【請求項２】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる格子状の設計面を含む設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示するショベルの支援装置。
【請求項３】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる前後左右方向の設計面を含む設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示するショベルの支援装置。
【請求項４】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置から鉛直下方の地表面に奥行表示、若しくは、バケットの影を表示するショベルの支援装置。
【請求項５】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置と、該操作対象位置の操作者からの遠近距離に対応して焦点が調整されたショベルの稼働情報を表示するショベルの支援装置。
【請求項６】
更に、前記頭部搭載型表示装置に前方を撮像するカメラが備えられている請求項１乃至５の何れかに記載のショベルの支援装置。
【請求項７】
ＧＮＳＳアンテナからの出力に基づいて前記設計面情報をＧＮＳＳが有する座標に対応させる請求項１乃至６の何れかに記載のショベルの支援装置。
【請求項８】
作業対象位置の基準高さとなる発信装置からの出力に基づいて前記設計面情報を基準高さが有する座標に対応させる請求項１乃至６の何れかに記載のショベルの支援装置。
【請求項９】
前記頭部搭載型表示装置は非透過型ディスプレイ装置であって、
前記カメラが撮像した画像を前記非透過型ディスプレイ装置に表示させる請求項６に記載のショベルの支援装置。
【請求項１０】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置に基づいて形成される更新地形形状と前記設計面情報とを比較し、比較結果に基づいて更新地形形状の色を変更するショベルの支援方法。
【請求項１１】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置から鉛直下方の地表面に奥行表示、若しくは、バケットの影を表示するショベルの支援方法。
【請求項１２】
作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、
現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示し、
アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置と、該操作対象位置の操作者からの遠近距離に対応して焦点が調整されたショベルの稼働情報を表示するショベルの支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ショベルの支援装置及びショベルの支援方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ショベルの運転室に設置された表示器にショベルの運転支援に関する情報を表示する構成が知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１７２４２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の構成は、バケットの先端周辺等の実際の作業場所から操作者が一時的に目を離してショベルの運転室に設置された表示器に視線を移すこと、すなわち作業現場から目を離すことを前提としている。そのため、バケットとその周辺の物体との衝突の回避に関する情報、バケットの位置決めに関する情報等を操作者に見せる用途には必ずしも適しているとはいえない。
【０００５】
本発明のある態様の例示的な目的のひとつは、操作者に作業場所を継続的に視認させながらショベルの運転支援に関する情報を視認させることができるショベルの支援装置及びショベルの支援方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様によると、作業対象を含む設計面情報に対する現在の頭部搭載型表示装置の状態を求め、現在の前記頭部搭載型表示装置の状態に応じた作業の目標となる設計面情報を前記頭部搭載型表示装置に表示アタッチメントの位置姿勢検出センサに基づいて算出された前記アタッチメントの操作対象位置に基づいて形成される更新地形形状と前記設計面情報とを比較し、比較結果に基づいて更新地形形状の色を変更する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のある態様によると、操作者に作業場所を継続的に視認させながらショベルの運転支援に関する情報を視認させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、ある実施形態であるショベルの側面図である。
【図２】図２は、図１のショベルに搭載される駆動系の構成例を示す図である。
【図３】図３は、図１のショベルに搭載される電気系の構成例を示す図である。
【図４】図４は、操作者の目の位置を基準とする座標系と上部旋回体上の一点を基準とする座標系との関係を示す図である。
【図５】図５は、透過型スクリーン眼鏡を説明するための図である。
【図６】図６は、コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
【図７Ａ】図７Ａは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、バケット位置の奥行を示す図である（その１）。
【図７Ｂ】図７Ｂは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、バケット位置の奥行を示す図である（その２）。
【図７Ｃ】図７Ｃは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、作業対象領域が表示された状態を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、実際の作業状態と作業目標範囲との関係が表示された状態を示す図である（その１）。
【図７Ｅ】図７Ｅは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、実際の作業状態と作業目標範囲との関係が表示された状態を示す図である（その２）。
【図８Ａ】図８Ａは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、稼働情報がバケットの遠近に対応して表示された状態を示す図である（その１）。
【図８Ｂ】図８Ｂは、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、稼働情報がバケットの遠近に対応して表示された状態を示す図である（その２）。
【図９】図９は、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、バケットの高さ情報が表示された状態を示す図である。
【図１０】図１０は、コントローラの他の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、丁張り情報に基づく作業対象領域が表示された状態を示す図である。
【図１２】図１２は、透過型スクリーン眼鏡を着用した操作者が作業時に見る光景の一例を説明する図であり、作業対象領域が線状に表示される例を示す図である。
【図１３】図１３は、透過型スクリーン眼鏡にＧＮＳＳを搭載した場合における眼鏡内臓コントローラ及びショベル搭載コントローラの構成例を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。
【００１０】
図１は、本発明のある実施形態であるショベルの支援装置を適用したショベルを示している。ショベルの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。
【００１１】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。
【００１２】
また、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、アーム５の先端部分にはケット角度センサＳ３が取り付けられている。更に、旋回機構２と上部旋回体３の対向位置には、旋回角度センサＳ４が取り付けられている。
【００１３】
ブーム角度センサＳ１は、アタッチメント位置姿勢検出センサの１つであり、ブーム４の回動角度を検出する。本実施形態ではブーム角度センサＳ１としてロータリエンコーダを用いており、上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度を検出する。
【００１４】
アーム角度センサＳ２は、アタッチメント位置姿勢検出センサの１つであり、アーム５の回動角度を検出する。本実施形態ではアーム角度センサＳ２としてロータリエンコーダを用いており、ブーム４とアーム５とを連結する連結ピン回りのアーム５の回動角度を検出する。
【００１５】
バケット角度センサＳ３は、アタッチメント位置姿勢検出センサの１つであり、バケット６の回動角度を検出する。本実施形態ではバケット角度センサＳ３として、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサを用いており、バケット６の水平面に対する傾斜角度を検出する。
【００１６】
なお、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、上記したストロークセンサの他にも、加速度センサ、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、水平面に対する傾斜を検出する加速度センサ等の種々のセンサを用いることが可能である。
【００１７】
旋回角度センサＳ４は、下部走行体１に対する旋回機構２の旋回の旋回角度情報を取得する装置である。本実施形態では旋回角度センサＳ４として一対の測距センサを用いており、下部走行体１に対する上部旋回体３の相対的な旋回位置を検出する。
【００１８】
上部旋回体３は、運転室１０、エンジン１１、全地球航法衛星システム１８等が搭載されている。また、運転室１０内には、コントローラ３０及び眼鏡状態検出センサＳ５が搭載される。
【００１９】
エンジン１１は、ショベルの駆動源である。本実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジンを用いている。このエンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に接続されている。
【００２０】
全地球航法衛星システム１８（Global Navigation Satellite Systems：以下、ＧＮＳＳという）は、上部旋回体３の上部位置に搭載されている。上部旋回体３には、図示しないＧＮＳＳアンテナが設けられている。ＧＮＳＳ１８は、複数の人工衛星から送信される電波をＧＮＳＳアンテナで検出し、検出信号をコントローラ３０に送信する。
【００２１】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及びメモリ３０ａを含む演算処理装置で構成される。そして、コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵがメモリ３０ａに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００２２】
ショベルの支援装置は、操作者が頭部に装着する頭部搭載型表示装置として構成される。本実施形態では、頭部搭載型表示装置として透過型スクリーンが取り付けられた眼鏡Ｄ１（以下、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１という）を用いている。
【００２３】
眼鏡状態検出センサＳ５は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置を検出する眼鏡位置検出センサＳ５−１として機能すると共に、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の向きを検出する眼鏡向き検出センサとしても機能する（図６参照）。
【００２４】
本実施形態では、眼鏡状態検出センサＳ５としてＣＣＤカメラを用いている。この眼鏡状態検出センサＳ５は運転室１０内を撮像し、画像情報をコントローラ３０に対して出力する。
【００２５】
コントローラ３０は、眼鏡状態検出センサＳ５が出力する画像情報に基づき、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１上の少なくとも２つの特徴点の位置を導き出し、これに基づき透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置及び姿勢を導き出す。
【００２６】
なお、眼鏡状態検出センサＳ５は、赤外線カメラであってもよい。この場合、コントローラ３０は、眼鏡状態検出センサＳ５が出力する画像情報に基づいて操作者の両目の瞳孔の位置を検出して操作者の頭部の位置及び姿勢を導き出す。
【００２７】
図２は、図１のショベルの駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力系は二重線、高圧油圧ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気駆動・制御系は細実線でそれぞれ示している。
【００２８】
ショベルの駆動系は、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、圧力センサ２９ａ，２９ｂ、及びコントローラ３０を有している。
【００２９】
このエンジン１１は、エンジンコントロールユニット７４（以下、ＥＣＵという）により駆動制御される。
【００３０】
メインポンプ１４は、高圧油圧ライン１６を介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。このメインポンプ１４としては、斜板式可変容量型油圧ポンプを用いることができる。
【００３１】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するための装置である。このレギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出圧、又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節する。これによりメインポンプ１４は、レギュレータ１３により吐出量が制御される。
【００３２】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧制御機器に作動油を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば固定容量型油圧ポンプを用いることができる。
【００３３】
コントロールバルブ１７は、ショベルにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。このコントロールバルブ１７は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ａ、右側走行用油圧モータ１Ｂ、旋回用油圧モータ２Ａの内の１又は複数のものに対し、メインポンプ１４から吐出される作動油を選択的に供給する。
【００３４】
操作装置２６は、各種シリンダ７〜９、走行用油圧モータ１Ａ，１Ｂ、及び旋回用油圧モータ２Ａを含む各種操作対象の操作に用いる装置である。
【００３５】
本実施形態では、操作装置２６は、ブーム４の上げ下げ、アーム５の開閉、バケット６の開閉、上部旋回体３の旋回を操作するための左右一対のレバーと、下部走行体１の走行を操作するペダルとを含む。この操作装置２６は、油圧ライン２７を介してコントロールバルブ１７に接続されている。
【００３６】
また操作装置２６は、油圧ライン２８を介して圧力センサ２９ａ，２９ｂに接続されている。圧力センサ２９ａ，２９ｂは、操作装置２６の操作内容を圧力の形で検出するセンサであり、検出値をコントローラ３０に対して出力する。
【００３７】
なお、操作装置２６の操作内容の検出は、各種操作レバーの傾きを検出する傾きセンサ等、圧力センサ以外の他のセンサを用いて行う構成としてもよい。
【００３８】
コントローラ３０は、ショベルを制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０はＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成される。また、コントローラ３０は、各種機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、各種機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００３９】
また、コントローラ３０は、圧力センサ２９ａ，２９ｂの出力に基づいて操作装置２６のそれぞれの操作内容（例えば、レバー操作の有無、レバー操作方向、レバー操作量等である。）を検出する。
【００４０】
更にコントローラ３０は、各種センサＳ１〜Ｓ５及びＧＮＳＳ１８から供給される信号等に基づき、ショベルの運転支援処理を行う。なお、このショベルの運転支援処理については、説明の便宜上後述するものとする。
【００４１】
図３は、図１のショベルに搭載される電気系の構成例を示す図である。
【００４２】
前記のようにエンジン１１は、ＥＣＵ７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データがコントローラ３０に常時送信される。コントローラ３０は、一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積する。
【００４３】
また、コントローラ３０には以下のように各種のデータが供給される。
【００４４】
水温センサ１１ｃからは、冷却水温のデータがコントローラ３０に供給される。メインポンプ１４のレギュレータ１３からは、斜板角度を示すデータがコントローラ３０に供給される。吐出圧力センサ１４ｂからは、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータがコントローラ３０に供給される。
【００４５】
また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路１４−１には、油温センサ１４ｃが設けられている。この油温センサ１４ｃからは、管路１４−１を流れる作動油の温度データがコントローラ３０に供給される。
【００４６】
還元剤タンク５０に設けられた尿素水残量センサ５０ａからは、還元剤収容量を示すデータがコントローラ３０に供給される。燃料タンク５５に設けられた燃料残量センサ５５ａからは、燃料の残量状態を示すデータがコントローラ３０に供給される。
【００４７】
操作装置２６は圧力センサ２９ａ、２９ｂを有しており、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作した際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧は圧力センサ２９ａ、２９ｂで検出される。この圧力センサ２９ａ、２９ｂで検出されたパイロット圧を示すデータもコントローラ３０に供給される。
【００４８】
また本実施形態に係るショベルは、運転室１０内にエンジン回転数調整ダイヤル７５を有している。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、例えばエンジン回転数を４段階で切り換えできるよう構成されている。
【００４９】
具体的には、エンジン回転数調整ダイヤル７５はＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数の切り換えができるよう構成されている。このエンジン回転数調整ダイヤル７５からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時供給される。
【００５０】
なお、ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
【００５１】
更にＧＮＳＳ１８からは、前記のようにＧＮＳＳアンテナで検出された検出信号がコントローラ３０に供給される。
【００５２】
次に、図４を参照し、操作者の目の位置を基準とする第１座標系（以下の説明において、この座標を操作者視点座標ということがある）と上部旋回体３上の一点を基準とする第２座標系（以下の説明において、この座標をショベル中心座標ということがある）との関係について説明する。図４は、操作者視点座標とショベル中心座標との関係を示す図である。
【００５３】
本実施形態では、第１座標系である操作者視点座標は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を着用する操作者の目の位置Ｒ１を原点とする３次元直交座標系である。この目の位置Ｒ１を原点とする３次元直交座標系は、眼鏡の前後方向に伸びるＵ軸、眼鏡の幅方向に伸びるＶ軸、及び、Ｕ軸とＶ軸に直交するＷ軸を有する。
【００５４】
なお、片眼（左目）式眼鏡ディスプレイの場合、操作者の目の位置Ｒ１としては、例えば操作者の左目の位置が採用される。また、両眼式眼鏡ディスプレイの場合、操作者の目の位置Ｒ１としては、例えば、操作者の左右の目の中間点が採用される。
【００５５】
また、第２座標系であるショベル中心座標は、上部旋回体３上の点Ｒ２を原点とする３次元直交座標系であり、掘削アタッチメントの前後方向に伸びるＸ軸、掘削アタッチメントの幅方向に伸びるＹ軸、及び、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ軸を有する。なお図４では、点Ｒ２は旋回軸上の点であり、ＸＹ平面は水平面であり、Ｚ軸は鉛直軸である。
【００５６】
本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は、ブーム角度θ１をコントローラ３０に対して出力する。ブーム角度θ１は、ＸＺ平面において、ブームフートピン位置Ｐ１とアーム連結ピン位置Ｐ２とを結ぶ線分のＸ軸（水平線）に対する角度である。
【００５７】
また、アーム角度センサＳ２は、アーム角度θ２をコントローラ３０に対して出力する。アーム角度θ２は、ＸＺ平面において、アーム連結ピン位置Ｐ２とバケット連結ピン位置Ｐ３とを結ぶ線分のＸ軸（水平線）に対する角度である。
【００５８】
また、バケット角度センサＳ３は、バケット角度θ３をコントローラ３０に対して出力する。バケット角度θ３は、ＸＺ平面において、バケット連結ピン位置Ｐ３とバケット爪先位置Ｐ４とを結ぶ線分のＸ軸（水平線）に対する角度である。
【００５９】
旋回角度センサＳ４は、下部走行体１に対する旋回機構２の旋回の旋回角度情報を取得する装置である。本実施形態では旋回角度センサＳ４として一対の測距センサを用いており、下部走行体１に対する上部旋回体３の相対的な旋回位置を検出する。
【００６０】
また、眼鏡状態検出センサＳ５は、運転室１０内を撮像することで取得した画像情報をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、眼鏡状態検出センサＳ５が出力する画像情報に各種画像処理を施し、操作者の目の位置Ｒ１（即ち、操作者視点座標の原点となる位置）のショベル中心座標系における座標を導き出す。
【００６１】
一般に操作者視点座標の原点Ｒ１とショベル中心座標の原点Ｒ２は、図４に示すように異なっている。しかしながら、上記のように操作者視点座標の原点Ｒ１のショベル中心座標系における座標が求められることにより、操作者視点座標上の座標点（Ｕ，Ｖ，Ｗ）と、これに対応するショベル中心座標上の座標点（Ｘ，Ｙ，Ｚ）との座標変換を行うことが可能になる。
【００６２】
この操作者視点座標とショベル中心座標との間の座標変換について、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に操作対象位置を表示する場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
ここで操作対象位置とは、例えばバケット爪先位置或いはバケット背面位置をいう。バケット６で掘削作業を行う場合には、操作者はバケット６のバケット爪先位置を基準に作業を行う。よって掘削作業を行う場合には、バケット爪先位置が操作対象位置となる。
【００６４】
また、バケット６の背面を用いて均し作業を行う場合には、操作者はバケット６のバケット背面位置を基準に作業を行う。よって掘削作業を行う場合には、バケット背面位置が操作対象位置となる。以下の説明では、バケット爪先位置を操作対象位置とした例について説明する。
【００６５】
いま、バケット爪先位置Ｐ４のショベル中心座標における座標を（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）とする。このバケット爪先位置Ｐ４の座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）は、上部旋回体３の旋回やブーム４，アーム５，バケット６の駆動により変動する。しかしながら、バケット爪先位置Ｐ４のショベル中心座標における座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）は、各センサＳ１〜Ｓ４の出力に基づき演算することができる。
【００６６】
このようにしてショベル中心座標におけるバケット爪先位置Ｐ４の座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）が求められると、これを透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示させるため、ショベル中心座標における座標（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）を操作者視点座標の座標（Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）に座標変換する処理を行う。
【００６７】
しかしながら、操作者視点座標の原点Ｒ１及び各直交座標軸Ｕ，Ｖ，Ｗ軸は、ショベル中心座標の原点Ｒ２及び各直交座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚ軸と常に一致しているものではない。
【００６８】
即ち、操作者視点座標は透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を着用する操作者の目の位置Ｒ１を原点するものであるため、例えば操作者が向きを変えること等により操作者視点座標とショベル中心座標との間にずれが発生する。よって、ショベル中心座標と操作者視点座標との間で座標変換を行う場合には、このずれを座標変換に反映させる必要がある。
【００６９】
操作者が向きを変えた場合、操作者の目の向きも変化する。つまり、操作者がショベルの前方を向いている場合には、Ｕ軸はＸ軸と同じ向きをしているが、操作者が向きを変えると、Ｕ軸はＸ軸とは異なる向きになる。ここで、操作者が向きを変えることにより発生するショベル中心座標と操作者視点座標の位置と向きのずれは、眼鏡状態検出センサＳ５により検出することができる。
【００７０】
いま、ショベル中心座標と操作者視点座標が一致していた時を想定し、この時のショベル中心座標における操作者視点座標の原点Ｒ１の座標を（ＸＲ１，ＹＲ１，ＺＲ１）とする。そして、操作者が向きを変えることにより、原点Ｒ１のショベル中心座標における座標が（ＸＲ１＋ΔＸ，ＹＲ１＋ΔＹ，ＺＲ１＋ΔＺ）になったとする。この場合、原点Ｒ１のＸ軸方向のずれ量は＋ΔＸであり、Ｙ軸方向のずれ量は＋ΔＹであり、Ｚ軸方向のずれ量は＋ΔＺである。
【００７１】
よって、操作者視点座標におけるバケット爪先位置Ｐ４も同様に、操作者が中心位置を変える前よりも、同じ量だけ変化させる必要がある。このため、この各位置のずれ量＋ΔＸ，＋ΔＹ，＋ΔＺを用い、中心位置を変える前の操作者視点座標におけるバケット爪先位置Ｐ４の座標（Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）は、中心位置を変えた後には、操作者視点座標における（Ｕ４−ΔＸ，Ｕ４―ΔＹ，Ｕ４―ΔＺ）の座標点へ変更され、新たなバケット爪先位置Ｐ４'として表示装置に表示されることになる。
【００７２】
そして、このようにして求められたずれを反映した操作者視点座標におけるバケット爪先位置Ｐ４'の座標（Ｕ４'，Ｖ４'，Ｗ４'）に基づき、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１にバケット爪先位置Ｐ４の表示を行う。
【００７３】
これにより、操作者がショベルの向きとは異なる方向を向いても、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１における画面は、操作者の向きに対応した表示にすることができる。
【００７４】
図５は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を拡大して示している。透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、運転室１０内で操作者Ａが着用するショベルの支援装置としての表示装置である。この透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、操作者Ａが着用するヘルメット３７に取り付けられている。よって、操作者はヘルメット３７を着用することにより、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１も同時に装着することができる。
【００７５】
一般にショベルの操作者は、ヘルメット３７の着用が義務付けられている。よって、着用が義務付けられたヘルメット３７に透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を設けることにより、操作者はヘルメット３７の着用と透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の着用を同時に行うことができ、操作者の便宜を図ることができる。
【００７６】
透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、透過型スクリーン装置が設けられている。この透過型スクリーン装置としては、透過型の液晶ディスプレイ装置を用いることができる。この透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、コントローラ３０からの信号を無線で受信し、各種情報を透過型スクリーン装置上に表示する。
【００７７】
なお、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、非透過型ディスプレイ装置であってもよい。この場合には、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に前方を撮像するカメラを搭載し、そのカメラが撮像した画像を非透過型ディスプレイ装置に表示させる必要がある。
【００７８】
また透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、操作者Ａの片側の眼のみに透過型スクリーン装置が配置される片眼式のものであってもよく、また操作者Ａの両側の眼に透過型スクリーン装置が配置される両眼式のものであってもよい。
【００７９】
また透過型スクリーン眼鏡Ｄ１は、ヘルメット３７と別体とされた構成であってもよく、更に透過型スクリーン眼鏡Ｄ１はコントローラ３０に有線接続された構成であってもよい。
【００８０】
次に、図６を参照し、コントローラ３０の構成例について説明する。なお、図６はコントローラ３０の構成例を示すブロック図である。
【００８１】
本実施形態では、コントローラ３０は、各種角度センサＳ１〜Ｓ４、眼鏡状態検出センサＳ５、ＧＮＳＳ１８等の出力を受け、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対してバケット６の奥行認識表示処理、実際の作業状態と作業目標範囲との関係を示す表示処理等を行う。
【００８２】
コントローラ３０は、設計面情報格納部３１、地図情報格納部３２、ショベルの位置座標更新部３３、ショベル中心座標演算部３４、及び操作者視点座標演算部３５を含んでいる。
【００８３】
設計面情報格納部３１は、ショベルにより作業を行う作業対象における目標形状を示す設計面が格納されている。この設計面には、丁張り（トンボ）等の作業に必要な各種情報が含まれることとしてもよい。
【００８４】
また地図情報格納部３２は、ショベルにより作業を行う作業対象を含む地図が格納されている。この設計面情報格納部３１及び地図情報格納部３２は、コントローラ３０に設けられたメモリ３０ａにより構成される。
【００８５】
この設計面情報格納部３１及び地図情報格納部３２に格納されている設計面情報及び地図情報は、ＧＮＳＳ１８が有する座標に対応して入力されている。
【００８６】
ショベルの位置座標更新部３３は、ＧＮＳＳ１８から送られていく検出信号に基づきショベルの現在の位置座標を逐次更新する。ショベルは、作業に伴い作業対象内で移動する。ショベルの位置座標更新部３３を設けることにより、ショベルが移動してもショベルの位置を即時に得ることができる。
【００８７】
ＧＮＳＳ１８から得られるショベルの位置情報は、ＧＮＳＳアンテナの配設位置における経度、緯度、高度等の情報である。ショベルの位置座標更新部３３は、このＧＮＳＳ１８から得られる位置情報に基づき、ショベル中心座標系の原点座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）を逐次演算する。よって、ショベル中心座標系の原点座標（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は逐次更新されるため、ショベル中心座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を操作者視点座標（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に変換した際の精度を高めることができる。
【００８８】
またショベル中心座標演算部３４は、旋回角度センサＳ４の検出器により、ショベルの向き（Ｘ軸）を特定することができる。またショベル中心座標演算部３４は、設計面情報格納部３１に格納されている設計面情報をショベル中心座標に対応した情報となるよう変換処理を行う。またショベル中心座標演算部３４は、地図情報格納部３２に格納されている地図情報をショベル中心座標に対応した情報となるよう変換処理を行う。これにより、設計面情報及び地図情報をショベル中心座標系上で表示させることが可能になる。
【００８９】
またショベル中心座標演算部３４は、ブーム角度センサＳ１，アーム角度センサＳ２，及びバケット角度センサＳ３で検出されたブーム４，アーム５，バケット６の各角度θ１〜θ３が入力される。これによりショベル中心座標演算部３４は、バケット６のＸＺ平面におけるショベル中心座標（ＸＢ，ＺＢ）を演算する。
【００９０】
このようにして、ショベル中心座標演算部３４は、ショベル中心座標における設計面情報、地図情報、及び、バケット先端位置を演算し、演算結果を操作者視点座標演算部３５へ出力する。
【００９１】
操作者視点座標演算部３５は、前記のように眼鏡状態検出センサＳ５で取得した画像情報に基づき操作者の目の位置Ｒ１のショベル中心座標系における座標における設計面情報、地図情報、及び、バケット先端位置を演算し、演算結果を透過型スクリーン眼鏡Ｄ１（図６では表示装置Ｄ１と示す）へ出力する。
【００９２】
このようにして、現在の透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の状態に応じた、作業目標となる設計面情報、地図情報、及び各種センサＳ１〜Ｓ５から演算されるバケット６の操作対象位置等を透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に重複して表示することが可能になる。
【００９３】
また、ショベル中心座標演算部３４は、設計面情報だけでなく、バケット爪先位置Ｐ４の軌跡により、バケット６による掘削の都度更新される更新地形情報も算出することができる。その結果、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１には、設計面情報、バケット６による掘削の都度更新される更新地形情報、及び、バケット爪先位置Ｐ４が重複表示できる。
【００９４】
次に、図７Ａ〜図７Ｅを参照し、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を着用した操作者が作業時に見る光景の一例について説明する。
【００９５】
まず、図７Ａ及び図７Ｂに示す光景について説明する。
【００９６】
図７Ａに示す光景では、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に設計面情報格納部３１に格納されている設計面情報から作業対象となる地表面上の作業対象領域ＯＡと、作業対象の作業目標となる設計面ＰＡが表示されている。よって操作者は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を透過して見える実際の作業現場の様子と、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示された作業対象領域ＯＡと設計面ＰＡとを重ね合わせて見ることになる。この透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示される作業対象領域ＯＡ及び設計面ＰＡは、実際の運転室１０のピラーやレバー等よりも手前に表示される。
【００９７】
この作業対象領域ＯＡと設計面ＰＡは、設計面情報格納部３１に格納されている設計面情報から求められる。なお図７Ａ及び図７Ｂでは、作業対象領域ＯＡは実線で、また設計面ＰＡは破線で示されている。
【００９８】
また本実施形態では、ショベル中心座標演算部３４で求められるバケット６の操作者視点座標系における座標（Ｕ４，Ｖ４，Ｗ４）と、地図情報格納部３２に格納された地図情報に基づき、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１にバケット６の先端部から鉛直下方に伸びる鉛直線分ＬＬ（図中、一点鎖線で示す）を表示する構成としている。また、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の鉛直線分ＬＬと地表（ここでは、作業対象領域ＯＡ）が接する位置に、奥行表示Ｍ（本実施形態では、▲印）を透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する構成としている。
【００９９】
一方、図７Ｂに示す光景では、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１にバケット６の影ＢＳが表示されている。バケット６の影ＢＳは、バケット６の先端部から鉛直下方の地表（ここでは、作業対象領域ＯＡ）の位置に表示されるよう構成されている。
【０１００】
また、奥行表示Ｍ、影ＢＳは、バケット６の先端部から鉛直下方の設計面（ＰＡ）に対応する位置を表示するようにしてもよい。
【０１０１】
本実施形態では、バケット６の影となる画像データは、予めメモリ３０ａに格納されている。また、バケット６の影ＢＳの表示位置は、図７Ａの鉛直線分ＬＬ及び奥行表示Ｍと同様に、ショベル中心座標演算部３４で求められるバケット６のショベル中心座標系における座標（ＸＥ，ＹＥ，ＺＥ）と、地図情報格納部３２に格納された地図情報に基づき演算することができる。
【０１０２】
またバケット６は、作業に伴い移動する。作業に伴いバケット６が奥行方向に移動しても、操作者視点座標演算部３５はショベル中心座標演算部３４の出力に応じてバケット６の位置を示すショベル中心座標を逐次演算し更新する。よって鉛直線分ＬＬ，奥行表示Ｍ，及びバケット６の影ＢＳの位置は、バケット６の移動に伴い奥行方向に移動する。
【０１０３】
また、上部旋回体３が旋回した場合には、操作者が見る光景は移動する。具体的には、図７Ａに示す状態において上部旋回体３が図中右方向に回転すると、相対的に操作者が見ている光景は図中左側に移動することになる。
【０１０４】
この際、上部旋回体３の旋回角度は旋回角度センサＳ４により検出されるため、この旋回角度データに基づき作業対象領域ＯＡ及び設計面ＰＡの座標は逐次更新される。よって、作業対象領域ＯＡ及び設計面ＰＡは、操作者が見ている光景と一体的に左側に移動するよう透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示することができる。
【０１０５】
図７Ａ及び図７Ｂに示す光景が見えることにより、操作者は奥行方（図４におけるＸ方向）に対するバケット６の位置を正確に認識することができる。よって、狭所作業や奥行方向に物体（例えば、建設物）がある場合でも、操作者は作業対象位置を継続的に見ながら奥行方向におけるバケット６の位置を正確に把握できる。これにより、奥行方向に物体が存在しても、これにバケット６を衝突させることなく安全かつ確実な作業を行うことが可能になる。
【０１０６】
次に、図７Ｃに示す光景について説明する。図７Ｃは、掘削作業を開始する前の状態を示す光景である。
【０１０７】
図７Ｃに示される光景においても、図７Ａに示される光景と同様に、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１には作業対象領域ＯＡ、設計面ＰＡ、鉛直線分ＬＬ、及び奥行表示Ｍが表示されている。よって操作者は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を透過して見える実際の光景と、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示された内容を重ね合わせて見ることになる。
【０１０８】
しかしながら、図７Ａに示す光景では作業対象領域ＯＡ及び設計面ＰＡが、その外周位置のみ表示されていたのに対し、図７に示す光景では作業対象領域ＯＡ及び設計面ＰＡが格子状に表示されており、より作業を行いやすい表示となっている。
【０１０９】
また、図７Ｃでは地表面上の作業対象領域ＯＡを実線で表示し、設計面ＰＡを破線で表示した例を示している。しかしながら、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１がカラーディスプレイであった場合には、作業対象領域ＯＡと設計面ＰＡを色分け表示することも可能である。
【０１１０】
例えば、作業対象領域ＯＡを緑色で表示し、目標面となる設計面ＰＡを青色で表示することとしてもよい。また、鉛直線分ＬＬ及び奥行表示Ｍは、赤色表示することとしてもよい。
【０１１１】
なお、作業対象領域ＯＡ，設計面ＰＡ，鉛直線分ＬＬ，及び奥行表示Ｍの表示色等の表示形態はこれらに限定されるものではない。また、作業対象領域ＯＡの表示は、作業の開始後は、更新地形情報に基づいて、地形の形状の変化を更新地形形状として表示してもよい。この場合、緑色表示の形状が更新される地形形状に対応して変化する。
【０１１２】
次に、図７Ｄ及び図７Ｅに示す光景について説明する。図７Ｄ及び図７Ｅは、掘削作業後の状態を示す光景である。
【０１１３】
図７Ｄは、設計面ＰＡで示す位置まで適正に掘削処理が行われた時の光景を示している。この場合、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に示される設計面ＰＡの画像と、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を透過して見える実際に掘削した作業対象面（以下、掘削面という）の光景は一致している。本実施形態では、設計面ＰＡに対して実際の掘削面（更新地形形状）が許容範囲内に入っている場合、更新地形形状が緑色から青色へ変化する構成としている。
【０１１４】
ここで、掘削面と設計面ＰＡとが一致しているかどうかの判断は、バケット６の先端位置を演算することにより求めている。
【０１１５】
具体的には、ブーム４、アーム５、及びバケット６の寸法は既知であり、また図６に示されるようにブーム角度センサＳ１，アーム角度センサＳ２，及びバケット角度センサＳ３からはブーム４、アーム５、及びバケット６の角度情報が供給される。よって、ショベル中心座標におけるバケット６の先端部の座標（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）は求めることができる。
【０１１６】
また設計面ＰＡは設計面情報格納部３１に設計面情報して格納されており、この設計面情報はショベル中心座標演算部３４においてショベル中心座標に変換される。よって、バケット６の先端部の座標（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）と、ショベル中心座標に変換された設計面ＰＡ（設計面情報）とを比較することにより、実際に掘削された掘削面（更新地形形状）が設計面ＰＡに対して許容範囲内に入っているかを、作業対象位置を直接見ながら判断することができる。
【０１１７】
図７Ｅは、設計面ＰＡで示す位置まで適正に掘削処理が行われなかった時の光景を示している。本実施形態では、図中７Ｅに太線で示した領域（過掘削領域Ｇという）が設計面ＰＡに対する許容範囲を超えて掘削を行った領域である。この過掘削領域Ｇは、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に赤色表示されるよう構成されている。つまり、更新地形形状が、赤色で表示される。
【０１１８】
このように透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対し、設計面ＰＡを超えて掘削を行った過掘削領域Ｇを、適正に掘削処理が行われた領域と過掘削領域Ｇとを色別して表示することにより、操作者に対して作業状況を分かり易く確実に知らせることができる。
【０１１９】
次に、図８Ａ及び図８Ｂに示す光景について説明する。
【０１２０】
図８Ａ、図８Ｂ、及び図９は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対して鉛直線分ＬＬ，奥行表示Ｍ，作業対象領域ＯＡ，設計面ＰＡに加え、更にエンジンの稼働情報表示ＯＰＤを表示するよう構成したものである。
【０１２１】
図３を用いて説明したように，コントローラ３０にはエンジン１１の稼働状態、及びブーム４，アーム５，バケット６等のアタッチメントの稼働状態を示す各種データが供給される。図８Ａ及び図８Ｂに示す実施形態では、コントローラ３０に供給されるエンジン１１の稼働状態を示す各種データの内、燃料残量データを稼働情報表示ＯＰＤとして透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する構成としている。
【０１２２】
また図９に示す実施形態では、アタッチメントの稼働状態を示す各種データの内、各角度検出センサＳ１〜Ｓ３で検出される検出データに基づき演算されるバケット高さデータを、稼働情報表示ＯＰＤとして透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する構成としている。
【０１２３】
しかしながら、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する稼働情報表示ＯＰＤは、燃料残量データ及びバケット高さデータに限定されるものではなく、冷却水温データ、作動油温度データ、尿素水残量データ等の他のデータを表示する構成としてもよい。また、データの表示個数も単数でもよく、また複数のデータを表示する構成としてもよい。
【０１２４】
図８Ａ及び図８Ｂに示す実施形態では、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対して鉛直線分ＬＬ，奥行表示Ｍ，作業対象領域ＯＡ，設計面ＰＡ等の作業情報に加え、燃料残量データが稼働情報表示ＯＰＤとして表示される。よって、操作者は作業位置から視線を離すことなくエンジンの稼働状態（本実施形態では燃料残量データ）を知ることができるため、作業性の向上を図ることができる。
【０１２５】
図９に示す実施形態では、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対して鉛直線分ＬＬ，奥行表示Ｍ，作業対象領域ＯＡ，設計面ＰＡ等の作業情報に加え、バケット高さデータが稼働情報表示ＯＰＤとして表示される。
【０１２６】
この稼働情報表示ＯＰＤは、高さを示す目盛がゲージとして表示されており、現在のバケット６の高さが矢印表示（図では、▲で示す）されるよう構成されている。図９に示す例では、バケット６の高さが、目盛が示す最高位置よりも高い位置に移動しているため、目盛の最高位置に矢印が表示されている。
【０１２７】
また、高さを示す目盛の内、地表面の高さを示す目盛を他の目盛に対して太く表示した構成としている。作業者は、このバケット６の高さを示す稼働情報表示ＯＰＤを見ながら作業を行うことにより、バケット６を用いた掘削等の作業を容易かつ正確に行うことが可能になる。
【０１２８】
この稼働情報表示ＯＰＤは、操作者が透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を透過して見るバケット６の位置の近傍に表示されるよう構成されている。前記のように、バケット６のショベル中心座標（ＸＢ，ＹＢ，ＺＢ）は既知であるため、これを操作者視点座標演算部３５で座標変換することにより、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１のディスプレイ上のバケット６の遠近状態に対応させた状態でバケット６の位置を算出することができる。よって、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１上のバケット６の近傍位置に、稼働情報表示ＯＰＤを表示することができる。
【０１２９】
また本実施形態では、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示される稼働情報表示ＯＰＤの焦点を、操作者と操作対象位置となるバケット６の位置（例えば、バケット爪先位置）との遠近距離に対応して調整する構成としている。図８Ａ及び図９は、操作者に対して（換言すると運転室１０に対して）バケット６が離れた状態を示している。
【０１３０】
バケット６が操作者から離れた状態では、操作者にとってバケット６は遠くに見える。つまり、バケット６が運転室１０から遠いところにある状態では、操作者の焦点が遠くにあるため、稼働情報表示ＯＰＤも遠いところにある如く表示が調整される。このため、操作者がバケット６を観察する焦点で、稼働情報表示ＯＰＤの内容を確認することができる。
【０１３１】
これに対して図８Ｂは、操作者に対してバケット６が近付いた状態を示している。バケット６が運転室１０に近いところにある状態では、操作者の焦点が近くにあるため、稼働情報表示ＯＰＤも近いところにある如く表示が調整される。このため、操作者がバケット６を観察する焦点で、稼働情報表示ＯＰＤの内容を確認することができる。
【０１３２】
このように、操作者が最も注視する位置であるバケット６の遠近位置に対応して稼働情報表示ＯＰＤを表示させることにより、作業対象位置から焦点を変えることなく稼働情報表示ＯＰＤを確認することができる。これにより、稼働情報表示ＯＰＤの視認性を高めることができる。図８〜図９においても、焦点がずれるところは薄い線で記載している。
【０１３３】
次に、丁張り８０（以下、トンボという）を用いた作業に本発明を適用した例について説明する。
【０１３４】
トンボ８０は、作業対象位置に打ち込まれることにより、例えばショベルにより盛り土を行う場合、盛り土の所定高さを示すものである。本実施形態で用いるトンボ８０は、盛り土を行う所定高さ（以下、基準高さという）を発信する発信装置が組み込まれている。この発信装置の種類は特に限定されるものではないが、例えばレーザ光を基準高さ位置で放射状に発射するレーザ発射装置を用いることができる。
【０１３５】
図１０は、本実施形態で使用するコントローラ３０を示している。なお、図１０において図６に示した構成と対応する構成については同一符号を付し、適宜その説明を省略するものとする。
【０１３６】
本実施形態では設計面情報格納部３１に代えてトンボ位置検出センサ８２を設け、このトンボ位置検出センサ８２が出力するトンボ高さ情報をショベル中心座標演算部３４に供給するよう構成している。
【０１３７】
トンボ位置検出センサ８２は、例えばトンボ８０が上記のようにレーザ光を基準高さ位置で放射状に発射する構成である場合には、このレーザ光を受光してその高さを検出するよう構成されている。
【０１３８】
トンボ位置検出センサ８２は上部旋回体３に設けられており、ショベル中心座標系上における座標は既知である。よって、丁張り８０から発信される基準高さの信号をトンボ位置検出センサ８２が受信することにより、ショベル中心座標演算部３４においてショベル中心座標上における基準高さの座標（Ｚ方向の座標）を求めることができる。
【０１３９】
操作者視点座標演算部３５では、このショベル中心座標上における基準高さの座標を操作者視点座標に変換し、図１１に示すように、作業対象領域ＯＡの上部に高さ基準線ＳＨを透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する。
【０１４０】
図１１は、本実施形態において操作者が見る光景を示している。同図に示すように透過型スクリーン眼鏡Ｄ１には作業対象上に高さ基準線ＳＨが線として表示されるため、操作者は作業対象位置から視線を外すことなく高さ基準線ＳＨを確認することができ、盛り土作業の作業性を高めることができる。
【０１４１】
なお、高さ基準線ＳＨ及び作業対象領域ＯＡを表示する際、高さ基準線ＳＨの表示色と作業対象領域ＯＡの表示色を異なる色としてもよい。
【０１４２】
次に、図１２に示す光景について説明する。
【０１４３】
本実施形態では、鉛直線分ＬＬを利用して盛り土を行う際の基準高さを表示するようにしたものである。具体的には、鉛直線分ＬＬの基準高さ位置に基準高さマークＳＨＭを表示している。また、地表から基準高さマークＳＨＭまでの距離（Ｈ１で示す）及び基準高さマークＳＨＭからバケット６の先端部までの距離（Ｈ２で示す）も合わせて透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に表示する構成している。
【０１４４】
基準高さは、図６に示すようにコントローラ３０が設計面情報格納部３１を有している場合には設計面情報から、また図１０及び図１１に示すように丁張り８０及びトンボ位置検出センサ８２を有している場合には、トンボ位置検出センサ８２から供給される信号に基づき求めることができる。
【０１４５】
本実施形態では、鉛直線分ＬＬを利用して基準高さマークＳＨＭを簡易表示することができる。また透過型スクリーン眼鏡Ｄ１における表示領域が小さいため、狭所作業を行う場合に有効である。
【０１４６】
上記した実施形態では、ＧＮＳＳをショベルにのみ搭載した例を示した。しかしながら、ＧＮＳＳを透過型スクリーン眼鏡Ｄ１にも搭載することは可能である。図１３は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１にＧＮＳＳを搭載した場合におけるショベル搭載コントローラ３０、及び眼鏡内臓コントローラ４０の構成を示す機能ブロック図である。なお、図１３において、図６に示した構成と対応する構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【０１４７】
本実施形態では、コントローラ３０にバケット先端位置演算部３６が設けられている。このバケット先端位置演算部３６は、各種角度センサＳ１〜Ｓ４、及びショベルに設けられたショベル用ＧＮＳＳ１８等の出力を受け、ショベル用ＧＮＳＳ１８が有するＧＮＳＳ座標（以下、この座標をショベル用ＧＮＳＳ座標ということがある）におけるバケット６の先端部の座標を演算する。
【０１４８】
演算されたショベル用ＧＮＳＳ座標におけるバケット先端部の座標は、操作者視点座標演算部４４に送られる。操作者視点座標演算部４４は、眼鏡内臓コントローラ４０内に設けられている。
【０１４９】
眼鏡内臓コントローラ４０は、メモリ４０ａ、眼鏡状態取得装置としての眼鏡用ＧＮＳＳ４１、眼鏡向き検出部４２、更に、眼鏡位置・向き更新部４３、及び操作者視点座標演算部４４を含んでいる。この眼鏡内臓コントローラ４０は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に対してバケット６の奥行認識表示処理、実際の作業状態と作業目標範囲との関係を示す表示処理、及び稼働情報表示ＯＰＤの表示処理等を行う。
【０１５０】
設計面情報格納部３１及び地図情報格納部３２は、眼鏡内臓コントローラ４０に設けられたメモリ４０ａにより構成されている。この設計面情報格納部３１及び地図情報格納部３２に格納されている設計面情報及び地図情報は、眼鏡位置・向き更新部４３に供給される。
【０１５１】
眼鏡用ＧＮＳＳ４１は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に内蔵されている。この眼鏡用ＧＮＳＳ４１で検出された検出信号は、眼鏡位置・向き更新部４３に送信される。
【０１５２】
また眼鏡向き検出部４２は、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の向きを検出するものである。この眼鏡向き検出部４２も、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に内蔵されている。眼鏡向き検出部４２で検出された透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の向きの検出信号は、眼鏡位置・向き更新部４３に送信される。
【０１５３】
眼鏡位置・向き更新部４３は、設計面情報格納部３１及び地図情報格納部３２の設計面情報及び地図情報を眼鏡用ＧＮＳＳ４１の有するＧＮＳＳ座標（以下、この座標を眼鏡用ＧＮＳＳ座標ということがある）に変換し、仮想空間を形成する。
【０１５４】
また眼鏡位置・向き更新部４３は、眼鏡用ＧＮＳＳ４１から送信される検出信号に基づき、眼鏡用ＧＮＳＳ座標としての透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の現在位置を演算する。更に眼鏡位置・向き更新部４３は、眼鏡向き検出部４２から送信される検出信号に基づき、眼鏡用ＧＮＳＳ座標としての透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の向きを演算する。
【０１５５】
これにより、眼鏡用ＧＮＳＳが有する座標において、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置と向きが特定でき、よって例えばショベルや操作者の挙動により、実際の透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置・向きが変化しても、それに対応して仮想空間内で透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置及び向きを変化させることができる。
【０１５６】
上記のように、眼鏡位置・向き更新部４３の演算処理により、眼鏡用ＧＮＳＳ座標としての透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置及び向きが特定されると、この透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の位置及び向きの情報は、操作者視点座標演算部４４に送信される。
【０１５７】
操作者視点座標演算部４４は、バケット先端位置演算部３６から送信されるショベル用ＧＮＳＳ座標におけるバケット先端部の座標を、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１を着用する操作者の目の位置Ｒ１を原点とする操作者視点座標に変換する処理を行う。
【０１５８】
また操作者視点座標演算部４４は、眼鏡位置・向き更新部４３から送信される眼鏡用ＧＮＳＳ座標における設計面情報、地図情報、透過型スクリーン眼鏡Ｄ１の現在位置及び向き情報を操作者視点座標に変換する処理を行う。
【０１５９】
このようにして、設計面情報格納部３１に格納された設計面情報、地図情報格納部３２に格納された地図情報、及び各種センサＳ１〜Ｓ５から演算されるバケット６の位置情報等を透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に重複して表示することが可能になる。
【０１６０】
本実施形態のように眼鏡用ＧＮＳＳを透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に搭載することにより、非常に簡単な構成で透過型スクリーン眼鏡Ｄ１に設計面情報、地図情報、及びバケット６の位置情報等を表示することが可能となる。
【０１６１】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の実施形態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の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。
【符号の説明】
【０１６２】
１・・・下部走行体  １Ａ、１Ｂ・・・走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ３・・・上部旋回体  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・運転室  １１・・・エンジン  １２・・・電動発電機  １３・・・レギュレータ  １４・・・メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １６・・・高圧油圧ライン  １７・・・コントロールバルブ  １８・・・ＧＮＳＳ  ２５・・・パイロットライン  ２６・・・操作装置  ２７、２８・・・油圧ライン  ２９ａ，２９ｂ・・・圧力センサ  ３０・・・コントローラ  ３１・・・設計面情報格納部  ３２・・・地図情報格納部  ３３・・・ショベルの位置座標更新部  ３４・・・ショベル中心座標演算部  ３５，４４・・・操作者視点座標演算部  ３６・・・バケット先端位置演算部  ３７・・・ヘルメット  ４０・・・眼鏡内臓コントローラ  ４１・・・眼鏡用ＧＮＳＳ  ４２・・・眼鏡向き検出部  ４３・・・眼鏡位置・向き更新部
８０・・・丁張り（トンボ）  Ｇ１、Ｇ２・・・バケット画像  Ｐ１・・・ブームフートピン位置  Ｐ２・・・アーム連結ピン位置  Ｐ３・・・バケット連結ピン位置  Ｐ４・・・バケット爪先位置  Ｒ１、Ｒ２・・操作者の目の位置（原点）  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・旋回角度センサ  Ｓ５・・・眼鏡状態検出センサ  Ｄ１・・・透過型スクリーン眼鏡  ＬＬ・・・鉛直線分  ＯＡ・・・作業対象領域  ＰＡ・・・設計面  Ｍ・・・奥行表示  ＯＰＤ・・・稼働情報表示
【図１】
0006392097.tif 000002
【図２】
0006392097.tif 000003
【図３】
0006392097.tif 000004
【図４】
0006392097.tif 000005
【図５】
0006392097.tif 000006
【図６】
0006392097.tif 000007
【図７Ａ】
0006392097.tif 000008
【図７Ｂ】
0006392097.tif 000009
【図７Ｃ】
0006392097.tif 000010
【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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