JP2005528833A - マトリクスディスプレイで得られるコリメートされた画像の光学歪みを修正する電子修正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、ディスプレイがマトリクスタイプである場合において、コリメート画像をコリメート及び重ね合わせる光学部品の光学的歪みを修正する電子修正装置に関する。
【解決手段】 本発明の原理は、表示されるべきソース画像と同数のピクセルをディスプレイの各ピクセルに関連させることによって、ディスプレイのレベルでこれら修正を実行することであり、ソース画像のピクセルのアドレスは、光学部品の歪み関数をディスプレイのピクセルの画像に適用することによって演算される。
ディスプレイのピクセルのアドレス及び光度測定値の演算は、特にアドレスを演算するユニットを有する演算ユニット及び補間ユニットで実行される。
本発明は、いわゆるヘッドアップ又はヘルメット表示装置に本質的に適応し、マトリクス装置、特に液晶マトリクス装置を有する民間及び軍用機でディスプレイとして利用される。
装置は、モノクロディスプレイ、カラーディスプレイに同様に適応する。

Description

本発明は、コリメートされた画像を表示するシステムの分野であり、より詳細には、航空機で利用されるいわゆるヘッドアップサイト又はヘルメットＶＤＵｓの分野である。

一般的な方法において、図１に概略的に示されるように、コリメートされた画像のためのシステムは、ディスプレイＤとコリメートション及び重ね合わせ光学部品Ｏとを有し、該光学部品Ｏは、ディスプレイによって提供された画像Ｖを、無限遠にコリメートされ外部風景に重ね合わされた空中画像Ａの形式で、ユーザＵに表示することができる。この画像は画像ソースから生じており、該画像ソースは図には示されていない。これらシステムは、特に航空機で利用されている。２つの主なタイプがある。一方は、いわゆるヘッドアップシステムであって、パイロットの視野内の計器盤に装備されており、他方は、ヘルメット画像表示システムであって、パイロットのヘルメットに装備されている。光学コンポーネントが、画像を重ね合わせその後パイロットの目の前に配置するのに用いられる。

これら装置は、操縦及びナビゲーションを補助する基礎である。

重ね合わされた画像は、操縦エラーを避けるために優れた光学特性でなければならず、且つ大幅な目の負担を引き起こしてはならない。優れた特性の画像を得ることにおける主な技術的難題の１つは幾何学的歪みの修正である。該歪みは、一方はコリメーション及び重ね合わせ光学部品によってもたらされ、他方はより少ない程度だが、ヘッドアップサイトとして利用する場合は航空機のコックピットの透明なキャノピによって、又は、ヘルメットｖｄｕとして利用する場合はヘルメットバイザーの透明なキャノピによってもたらされる。コックピット内又はヘルメット上のシステムの利用によって課せられる幾何学的制約を考慮すると、幾何学的歪みは相当なものであり、従来の光学方法では簡単に修正することはできない。歪み関数はＦと呼ばれ、ディスプレイによって表示される２次元画像のポイントＭ（ｘ,ｙ）をポイントＭ'（α，β）にマップする。α,βは、コリメート光学部品を通ったＭの画像のポイントＭ'の角度座標を表しており、その関係は、
α＝Ｋ.Ｆ_α（ｘ,ｙ）及びβ＝Ｋ.Ｆ_β（ｘ,ｙ）であり、Ｋは角倍率定数である。

図２の上部は、ディスプレイによって提供される初期画像Ｖ_０を左側に表し、最終画像Ａ_０を右側に表しており、該最終画像は、光学部品の歪み関数Ｆによって変形され、コリメート光学部品に通してみられている。変形されない画像を得るために、従来の方法は、ディスプレイの画像を、光学部品の画像と逆の歪みに変更することから成る。この歪み関数は、図２の左側に示されるように、Ｆ^-１と表示され、変形されていない初期画像Ｖ_０を上部に表し、逆変形Ｆ^-１がなされた画像Ｖを下部に表している。この変形された画像Ｖがコリメートされると、図２の右側下部に示されるように、歪みのない画像Ａが得られる。明確には、
Ａ＝Ｆ(Ｖ) 故に Ａ＝Ｆ.Ｆ^-１(Ｖ_０) そして最終的に Ａ＝Ｖ_０
と記号化される。

この方法は、特にディスプレイによって提供される画像が連続的である場合、つまり画像を構成するポイントが差分されていない場合に適している。それは特に陰極線管ディスプレイの場合である。歪み関数が何に適応されようとも、対応する管のスクリーンのポイントは常に存在する。歪み関数は、陰極線を偏向する水平及び垂直システムを調整するためにパラメータを修正することによって生じる。しかしながら、陰極線管は、大きさや、特に高い動作電圧を要する複雑な電子技術の実現、更には短持続時間のようないくつかの欠点を有する。現在、それらは除々にマトリクスタイプフラットディスプレイに置き換えられており、上記のような欠点を有さない。例えば液晶マトリクスのようなこのタイプのディスプレイのために、いくつかの生産技術が存在している。このタイプのディスプレイの使用は、いわゆるヘッドダウン計器盤表示に既に一般化されている。

マトリクスディスプレイは、既に述べられたような歪み修正には適していない。従来のマトリクスディスプレイは、Ｒ行及びＳ列のマトリクスとして構成されるＰ_ｕ,ｖピクセルを有しており、ｕ,ｖは１からＲ及び１からＳをそれぞれ変動する整数である。

電子画像Ｅ_ｉは、ピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋを有する画像のソースから生じ、該ピクセルがＭ_ｉ行及びＮ_ｉ列のマトリクスとして構成され、ｊ,ｋが１からＭ_ｉ及び１からＮ_ｉをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセルが光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋに関連することを考慮すると、既知の歪み修正方法に従ってＥ_ｉを表示するためには、関数Ｆ^-１をピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋに適用させる必要がある。勿論、この関数Ｆ^-１のピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋへの適用は、一般的な場合、ディスプレイのピクセルＰ_ｕ,ｖに完全に一致しなくてもよい。演算の結果は、必然的に、最も近接するディスプレイのピクセルに対応するように作られなければならない。

この方法は３つの欠点を有する。
・ディスプレイの全てのピクセルがアドレスされる保証はなく、従ってディスプレイの画像にブラインドゾーンが生じる。この場合は、画像Ｅ_ｉがディスプレイのピクセルより少ない又は同じくらいのピクセル量を含む時、特に著しい。
・同数のピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋがディスプレイの各ピクセルに関連するという保証はない。この場合は、画像Ｅ_ｉがディスプレイのピクセルより多いピクセル量を含む時、特に著しい。これは、ディスプレイのピクセルの輝度に人工的な変化をもたらす。
・関数Ｆ^-１の演算が必要であり、実行は必ずしも容易ではない。

従って、視覚可能な誤差の生成が起こり、観察者は耐えるのが困難である。

これら種々の欠点を改善するために、本発明による装置は、逆のプロセスに従って、つまり各電子画像Ｅ_ｉの同数のピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋを各ピクセルＰ_ｕ,ｖに常に関連させることによって、ディスプレイの画像を構成することであり、ピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋのアドレスはＦ(Ｐ_ｕ,ｖ)の演算から得られる。ピクセルＰ_ｕ,ｖの光度測定値Ｌ_ｕ,ｖは、Ｐ_ｉ,ｊ,ｋの光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋから得られる。その原理を通して、この方法は、上記の欠点を解消する。

より詳細には、本発明の対象は、表示アセンブリの一部を形成するコリメーション及び重ね合わせ光学部品の幾何学的歪み収差を修正する電子修正装置であって、該修正装置が、
・少なくとも１つの電子ソース画像Ｅ_ｉを生成する装置（ｉは１からＬを変動する整数）と、
・画像（Ｅ_ｉ）の混合及び修正、並びに、ディスプレイへの視覚画像（Ｖ）の生成を実行する電子機器であって、該画像はアドレス（ｕ,ｖ）を有するピクセル（Ｐ_ｕ,ｖ）のＲ行及びＳ列のマトリクスとして構成され、ｕ,ｖは１からＲ及び１からＳをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセルは光度測定値Ｌ_ｕ,ｖに関連し、この値は電子画像の各々から生じる光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖに依存する電子機器（Ｃ）と、
・ユーザによって知覚される空中画像（Ａ）を形成するために、前記視覚画像のコリメーションを提供するコリメーション光学部品であって、画像（Ｖ）の各ピクセルは空中画像（Ｐ_α,β）を有し、（α,β）は空中画像のポイントの角度座標であり、αはＫ.Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)に等しく、βはＫ.Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)に等しく、Ｋは角度倍率定数であり、Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ),Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)は、光学システム（Ｏ）の２次元歪み関数（Ｆ）の表現である前記コリメーション光学部品（Ｏ）と、
を有する電子修正装置において、
電子機器（Ｃ）は歪みを修正するシステムを有し、該システムは、電子画像Ｅ_ｉを記憶することができる電子メモリユニットと、アドレス演算ユニットと、補間及び混合ユニットとを有し、
・電子メモリユニットは、電子アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）に対応するピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋのＭ行及びＮ列のマトリクスとして、各画像を構成し、ｊ,ｋは１からＭ_ｉ及び１からＮ_ｉをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋは光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋに対応し、
・アドレスを演算するユニットは、電子メモリに記憶されたピクセル（Ｐ_ｉ,ｊ,ｋ）のアドレス（ｉ,ｊ,ｋ）を各アドレス（ｕ,ｖ）に関連させ、前記アドレスは、演算されたポイント（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）に近接しており、ｊ_ｒ,ｋ_ｒは、Ｋ_ｉ'.Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)及びＫ_ｉ'.Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)を演算することによって得られる実数であり、Ｋ_ｉ'は、各電子画像Ｅ_ｉに関連する正規化定数であり、任意のｉに対し、ｊ_ｒはＭ_ｉより小さく、ｋ_ｒはＮ_ｉより小さく、
・補間及び混合ユニットは、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖを演算し、アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）を有する前記ピクセルの光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋから値Ｌ_ｕ,ｖへの各電子画像の寄与率は、アドレス演算ユニットによって提供される
ことを特徴とする電子修正装置である。

好ましいモードにおいて、各画像Ｅ_ｉに対して、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖの演算のために補間ユニットによって用いられるピクセルは、数（ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）の整数部分（ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）を有する参照アドレス（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ+１）及び（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ+１）を有する少なくとも４つのピクセルであり、Ｌ_ｉ,ｕ,ｖは、少なくとも４つの値Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ},Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ},Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}及び値Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ+１}の関数である。光度測定値の演算を実行するためには、演算されたポイントを囲む四角のピクセル以外のピクセルを考慮しなければならない。この場合、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖへの寄与率は、アドレス（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）のポイントからの距離の関数として重み付けされる。しかしながら、もたらされる利点は、必要演算数を著しく増加させる限界のところにとどまる。

光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖを得る種々の可能な方法がある。最も簡単な方法は、最少の演算を要するものであって、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖが、積Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ); Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ+１}.(ｊ_ｒ- ｊ_ｅ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ); Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ}.(ｊ_ｒ-ｊ_ｅ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ)及びＬ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ)の合計に比例することである。

正規化定数Ｋ_ｉ'は、ディスプレイの全てのピクセルが、各電子画像において対応するものを有するように演算される。好ましくは、これら定数を最小値と最大値の間で変動させることができる。電子ズーム効果が得られ、初期電子画像の部分がディスプレイの全ての領域に拡大して表示される。

好ましくは、電子修正は、論理ゲート（ＡＮＤ又はＯＲ）のマトリクスを有する電子コンポーネント内で行うことができる。これらコンポーネントは、例えばＡＳＩＣｓ（特定用途向け集積回路）のような非プログラム式タイプ、若しくは、例えばＦＰＧＡｓ（書替え可能ゲートアレイ）又はＥＰＬＤｓ（消去可能論理素子）のようなプログラム式タイプである。これら電子コンポーネントは、専門的電子技術に広く利用され、特に航空応用に利用される。

通常、光学歪み関数は、（ｕ,ｖ）における次数ｎの多項式によって概算され、この場合、歪み修正システムは、デジタル微分解析機（ＤＤＡ）の利用によって得られる。

通常、航空機に利用されるコリメート表示システムは、以下の理由によりモノクロである。
・システムの生成を簡易化するため（モノクロ陰極線管及び高度に波長選択性のコンポーネントの利用）。
・多色性のソース画像がないため（光増強システムから又はサーマルカメラから生じる画像がモノクロ）。
・人間工学のため。これら画像は、外部風景に重ね合わせて表示される。表示された記号情報の可読性を改善するためには、単一色を有することがしばしば有効である。

しかしながら、技術の進歩及び特に本発明によるマトリクスディスプレイの利用により、カラー画像の利用及び表示が可能であり、特に夜間に利用されるとき、人間工学的利点を有することができる。装置はまた、カラー画像における歪みを修正することにも適している。この場合、ディスプレイはカラーピクセルから成る多色性である。各ピクセルは３つのカラーサブピクセルのトリオから構成され、各々が原色に対応している。電子ソース画像もまた各々がカラーピクセルから成る多色性であり、各ピクセルもまた３つのカラーサブピクセルのトリオから構成され、各々が原色に対応している。ディスプレイの各カラーピクセルの光度測定値を決定するために、アドレス演算ユニット及び補間ユニットによって実行される演算は、ディスプレイの各タイプのサブピクセル及び同じカラーのソース画像の各タイプのサブピクセルに対してそれぞれ実行される。

本発明は、何ら限定しない例としてあげられる以下の説明を読むことによって、及び、添付された図面によってより理解され、他の利点が明らかになるであろう。

コリメート表示システムに達する画像Ｅ_ｉは、いくつかの起原を有している。
・航空機自身に装備されたビデオカメラシステムから生じてもよく、これらシステムは、可視性又は赤外線で動き、又は、これらシステムは、光増強システムである。
・特に地理画像発生器又は記号発生器から生じる人工画像発生器から生じてもよい。

その起原が何であろうと、これら画像をマトリクス電子メモリＵＭＳに記憶することが常に可能であり、各画像は、電子アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）に対応するピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋのＭ_ｉ行及びＮ_ｉ列のマトリクスとして構成される。ｊ,ｋは１からＭ_ｉ及び１からＮ_ｉをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋは光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋに関連している。

歪み関数Ｆを表示するコリメーションシステムを考慮すると、この関数は、２つの変数の関数であって、２つの幾何学的パラメータ（ｘ,ｙ）が、２つの他の幾何学的パラメータ（ｕ,ｖ）に関連しており、ｕ＝Ｆ_ｕ(ｘ,ｙ)及びｖ＝Ｆ_ｖ(ｘ,ｙ)である。パイロットに表示される空中画像が歪みのないものにするためには、元の電子画像がディスプレイに転送される前に、逆の歪み修正Ｆ^-１を適用する必要がある。反対に、電子画像は、前記関数Ｆをディスプレイの画像に適用することによって得られる。下記の記号関係が成り立つ。
Ｅ_ｉ,ｊ,ｋ＝Ｆ(Ａ_ｕ,ｖ)。

電子的に、ディスプレイの画像が、アドレス（ｕ,ｖ）を有するピクセルＰ_ｕ,ｖのＲ行及びＳ列のマトリクスとして構成され、ｕ,ｖが１からＲ及び１からＳをそれぞれ変動する整数であるならば、電子画像のピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋを決定するために、電子ユニットはアドレスを演算するユニットＵＣＡを有し、該ユニットが、電子メモリに記憶されたピクセルＰ_ｉ,ｊ,ｋのアドレス（ｉ,ｊ,ｋ）を各アドレス（ｕ,ｖ）に関連させる。前記アドレスは演算されたポイント（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）に近接しており、ｊ_ｒ,ｋ_ｒはＫ_ｉ'.Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)及びＫ_ｉ'.Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)を演算することによって得られる実数である。Ｋ_ｉ'は各電子画像Ｅ_ｉに関連する正規化定数であり、全てのｉに対してｊ_ｒはＭ_ｉより小さく、ｋ_ｒはＮ_ｉより小さい。

定数Ｋ_ｉ'はいくつかの方法で得ることができる。例として、ディスプレイの画像の輪郭に属する限定された数のピクセルに対して、Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)及びＦ_ｖ(ｕ,ｖ)を演算することができる。可能な最大アドレスが、このようにこれらポイントに対して決定される。これら最大アドレスが（Ｍ_ｉ,Ｎ_ｉ）より小さくなるように定数Ｋ_ｉ'を演算することができる。特に本発明のモードでは、ディスプレイの画像上でのズーム効果を得るために、これら定数を小さい値にすることができる。

光学部品によってもたらされる幾何学的歪み関数は、物理的起原の関数である。一般に、それらは連続的で微分可能である。従って関数Ｆは、次数ｎの多項式関数によって優れた精度で概算される。
オリジナルアドレス（ｕ_０,ｖ_０）と、アドレス（ｕ_０,ｖ_０）のｖに関連する関数Ｆ_ｕの次数ｎの偏導関数δ^ｎＦ_ｕ(ｕ_０,ｖ_０)/δｖ^ｎとに関して、
Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)＝Ｆ_ｕ(ｕ_０,ｖ_０)+δＦ_ｕ(ｕ_０,ｖ_０)/δｕ.ｕ_０+δＦ_ｕ(ｕ_０,ｖ_０)/δｖ.ｖ_０+...+δ^ｎＦ_ｕ(ｕ_０,ｖ_０)/δｖ^ｎ.ｖ_０ ^ｎ
及び
オリジナルアドレス（ｕ_０,ｖ_０）と、アドレス（ｕ_０,ｖ_０）のｖに関連する次数ｎの関数Ｆ_ｖの偏導関数δ^ｎＦ_ｖ（ｕ_０,ｖ_０）/δｖ^ｎとに関して、
Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)＝Ｆ_ｖ(ｕ_０,ｖ_０)+δＦ_ｖ(ｕ_０,ｖ_０)/δｕ.ｕ_０+δＦ_ｖ(ｕ_０,ｖ_０)/δｖ.ｖ_０+...+δ^ｎＦ_ｖ(ｕ_０,ｖ_０)/δｖ^ｎ.ｖ_０ ^ｎ。

２つの可能な典型的な場合が存在する。
・関数Ｆが、既知で微分可能な数学的関数であるならば、偏導関数の演算が直ちに行われる。
・関数Ｆが、既知の数学的方程式を有さないならば、偏導関数の決定は、以下のように行われ、これは実際に最も頻繁に起こる場合である。
・ポイント（ｕ,ｖ）のマトリクスが生成され、各々が、関数Ｆによってマップした後のポイント（ｘ,ｙ）に対応する。これらポイントは、光学演算ソフトウェアを利用することでシミュレートされるか、又はディスプレイにポイントのグリッドを生成することによって、視野そのもので測定されてもよい。
・多項式の係数は、マトリクスインバーションによって得られる。いくつかの方法が可能である。例えば、Choleskiの方法を利用することが可能であり、該方法は、マトリクスのセット値を通してエラーを最少化することができる。この方法は、一般に地図製作に利用される。

真の関数の代わりに多項式関数を利用することで、アドレス演算ユニットによって実行される演算の仕組みをかなり簡易化することができる。この演算は、主にダブルＤＤＡ（デジタル微分解析器）から構成される電子アセンブリによって実行され、ＤＤＡは、２つの座標ｕ及びｖの各々に対して、多項式の概算を実行する。各ＤＤＡは、いくつかのカスケード式加算器／累算器から成り、該加算機／累算器の各々は、多項式の各項の演算を担っている。必要な初期の値及び増分は、補助マイクロプロセッサによって提供される。これら値は、例えば航空機の視野の完全な調和を得るために容易に修正可能である。例えばコックピット内の２つの異なる位置で同じ視野を使用する２座式操縦席の場合、特有のキャノピ又は異なる視野位置を原因とする歪みのために、許容がもうけられてもよい。

これらＤＤＡｓの演算の頻度は、ディスプレイの画像のスキャンのそれに近接している。演算は、コリメートされた画像と実際に知覚される風景の画像との間に、いかなる遅れも発生しないように実時間で実行され、該風景は、航空機の移動関数として極めて速く発せられている。

スプリアスな視覚人工物を避けるために、電子メモリ記憶ユニットのサイズを、ディスプレイのサイズとは異なって選択することは効果的である。つまり、各ペア（Ｍ_ｉ,Ｎ_ｉ）は、ペア（Ｒ,Ｓ）とは完全に異なるべきである。

アドレス（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）はピクセルＰ_ｕ,ｖのアドレス（ｕ,ｖ）に対応することが知られており、補間及び混合ユニットＵＩＭは、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖを演算する。この演算を実行するために、演算されたアドレス（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）に近接するアドレスを有するピクセルの光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋが利用される。これら値の各々は、重み付け係数によって重み付けされ、該係数は本質的には、ピクセルのアドレスから演算されたアドレスへの距離に依存する。最も簡単で一般的な場合において、四角にグループ化される４つのピクセルが利用され、該ピクセルのそれぞれのアドレスは、（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ+１）及び（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ+１）であり、（ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）は数（ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）の整数部分である。

この場合、光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖの演算は簡単に行なうことができる。例として、以下の関数を利用することができる。
各画像Ｅ_ｉに依存する正規化指数λ_ｉに対し、
Ｌ_ｉ,ｕ,ｖ＝λ_ｉ.[Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ)+Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}.(ｊ_ｒ-ｊ_ｅ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ)+Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ}.(ｊ_ｒ-ｊ_ｅ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ)+Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ)]。
ディスプレイの各ポイントの全域光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖは、各光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖの寄与率に等しい。一般的には
Ｌ_ｉ,ｕ,ｖ＝Σλ_ｉ.Ｌ_ｉ,ｕ,ｖ。

種々の正規化指数λ_ｉを変調することによって、各電子画像の最終画像への寄与率を変調することができる。従って、特に実画像又は合成地図画像の記号情報を描写するために、単一画像を描写するか又はいくつかの画像を混合することができる。

補間及び混合ユニット更にはアドレス演算ユニットは、論理ゲート(ＡＮＤ又はＯＲ)のマトリクスを有する電子コンポーネントで実施することができる。これらコンポーネントは、例えばＡＳＩＣｓ（特定用途向け集積回路）のような非プログラム式であってもよく、この場合、情報は、回路の生産中に焼き付けられる。これらコンポーネントはまた、例えばＦＰＧＡｓ（書き込み可能ゲートアレイ）又はＥＰＬＤｓ（消去可能論理装置）のようなプログラム式であってもよい。これらコンポーネントは、専門的な又は航空機搭載電子応用に一般に利用される。

上記の演算は、モノクロディスプレイ及び同じくモノクロ画像ソースの場合に実行され、これは現在の応用の主な部分を含んでいる。しかしながら、本発明は多色性のディスプレイ及び多色性の画像ソースにもまた適応する。特に、多色性の画像は、異なる色の３つのモノクロ画像に常に分けられている。そのとき、各モノクロ画像に対して十分に演算を行うことができる。より詳細には、ディスプレイはカラーピクセルから成る多色性であり、各ピクセルは３つのカラーサブピクセルのトリオから成り、各々が原色に対応している。電子ソース画像もまた各々がカラーピクセルから成る多色性であり、各ピクセルもまた、３つのカラーサブピクセルのトリオから構成され、各々が原色に対応している。演算は、ディスプレイの各カラーピクセルの光度測定値を決定するために、アドレス演算ユニット及び補間ユニットによって実行され、ディスプレイの各タイプのサブピクセル及び同じくカラーであるソース画像の各タイプのサブピクセルにそれぞれ実行される。

特にヘッドアップサイトの場合においてコリメートされた画像を表示する表示装置の一般図を示している。 従来技術に従う歪み修正の原理を示している。 本発明に従う修正の原理を示している。 ディスプレイのピクセルの輝度値を決定するために選択された電子画像のピクセルを決定する原理を示している。

Claims (7)

1. 表示アセンブリの一部を形成するコリメーション及び重ね合わせ光学部品（Ｏ）の幾何学的歪み収差を修正する電子修正装置であって、前記修正装置が、
   ・少なくとも１つの電子ソース画像（Ｅ_ｉ）を生成する装置（ｉは１からＬを変動する整数）と、
   ・前記画像（Ｅ_ｉ）の混合及び修正、並びに、ディスプレイへの視覚画像（Ｖ）の生成を実行する電子機器であって、該画像はアドレス（ｕ,ｖ）を有するピクセル（Ｐ_ｕ,ｖ）のＲ行及びＳ列のマトリクスとして構成され、ｕ,ｖは１からＲ及び１からＳをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセルは光度測定値Ｌ_ｕ,ｖに関連し、該値は前記電子画像の各々から生じる光度測定値に依存する電子機器（Ｃ）と、
   ・ユーザによって知覚される空中画像（Ａ）を形成するために、前記視覚画像のコリメーションを提供する前記コリメーション光学部品であって、前記画像（Ｖ）の各ピクセルは空中画像（Ｐ_α,β）を有し、（α,β）は該空中画像のポイントの角度座標であり、αはＫ.Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)に等しく、βはＫ.Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)に等しく、Ｋは角度倍率定数であり、Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ),Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)は、光学システム（Ｏ）の２次元歪み関数（Ｆ）の表現である前記コリメーション光学部品（Ｏ）と、
   を有する電子修正装置において、
   前記歪み関数Ｆは、次数ｎの多項式関数によって近似され、前記電子機器（Ｃ）は前記歪みを修正するシステムを有し、該システムは、電子画像（Ｅ_ｉ）を記憶することができる電子メモリユニット（ＵＭＳ）と、アドレス演算ユニット（ＵＣＡ）と、補間及び混合ユニット（ＵＩＭ）とを有し、
   ・前記電子メモリユニット（ＵＭＳ）は、電子アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）に対応するピクセル（Ｐ_ｉ,ｊ,ｋ）のＭ行及びＮ列のマトリクスとして、各画像（Ｅ_ｉ）を構成し、ｊ,ｋは１からＭ_ｉ及び１からＮ_ｉをそれぞれ変動する整数であり、各ピクセル（Ｐ_ｉ,ｊ,ｋ）は光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋに対応し、
   ・アドレスを演算する前記ユニットは、前記電子メモリに記憶された前記ピクセル（Ｐ_ｉ,ｊ,ｋ）の前記アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）を各アドレス（ｕ,ｖ）に関連させ、前記アドレスは、演算されたポイント（ｉ,ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）に近接しており、ｊ_ｒ,ｋ_ｒは、Ｋ_ｉ'.Ｆ_ｕ(ｕ,ｖ)及びＫ_ｉ'.Ｆ_ｖ(ｕ,ｖ)を演算することによって得られる実数であり、Ｋ_ｉ'は、各電子画像（Ｅ_ｉ）に関連する正規化定数であり、任意のｉに対し、ｊ_ｒはＭ_ｉより小さく、ｋ_ｒはＮ_ｉより小さく、
   ・前記補間及び混合ユニット（ＵＩＭ）は、前記光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖを演算し、アドレス（ｉ,ｊ,ｋ）を有する前記ピクセルの前記光度測定値Ｌ_ｉ,ｊ,ｋから前記値Ｌ_ｕ,ｖへの各電子画像の寄与率は、前記アドレス演算ユニットによって提供される
   ことを特徴とする電子修正装置。
2. 各画像（Ｅ_ｉ）に対して、前記光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖの演算のために前記補間及び混合ユニットによって用いられる前記ピクセルは、前記数（ｊ_ｒ,ｋ_ｒ）の前記整数部分（ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）を有する参照アドレス（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ）,（ｉ,ｊ_ｅ,ｋ_ｅ+１）及び（ｉ,ｊ_ｅ+１,ｋ_ｅ+１）を有する少なくとも４つのピクセルであり、Ｌ_ｉ,ｕ,ｖは、少なくとも４つの値Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ},Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ},Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}及び値Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ+１}の関数であることを特徴とする請求項１に記載の電子修正装置。
3. 前記光度測定値Ｌ_ｉ,ｕ,ｖは、積Ｌ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ); Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ+１}.(ｊ_ｒ- ｊ_ｅ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ); Ｌ_{ｉ,ｊｅ+１,ｋｅ}.(ｊ_ｒ-ｊ_ｅ).(１+ｋ_ｅ-ｋ_ｒ)及びＬ_{ｉ,ｊｅ,ｋｅ+１}.(１+ｊ_ｅ-ｊ_ｒ).(ｋ_ｒ-ｋ_ｅ)の合計に比例することを特徴とする請求項２に記載の電子修正装置。
4. 前記正規化定数Ｋ_ｉ'は、最終画像（Ｖ）上で電子ズーム効果を得るように調整されることを特徴とする請求項１に記載の電子修正装置。
5. 前記電子機器（Ｃ）は、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）タイプの非プログラム式電子コンポーネント、若しくは、ＦＰＧＡ（書替え可能ゲートアレイ）タイプ又はＥＰＬＤ（消去可能論理装置）タイプのプログラム式電子コンポーネントを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子修正装置。
6. 歪み修正システムは、デジタル微分解析機（ＤＤＡ）の利用によって得られることを特徴とする請求項４に記載の電子修正装置。
7. 前記ディスプレイはカラーピクセルから成る多色性であり、各ピクセルは３つのカラーサブピクセルのトリオから構成され、各々が原色に対応しており、前記電子ソース画像もまた各々がカラーピクセルから成る多色性であり、各ピクセルもまた３つのカラーサブピクセルのトリオから構成され、各々が原色に対応しており、前記ディスプレイの各カラーピクセルの前記光度測定値を決定するために、アドレス演算ユニット及び補間ユニットによって実行される前記演算は、前記ディスプレイの各タイプのサブピクセル及び同じくカラーであるソース画像の各タイプのサブピクセルに対してそれぞれ実行されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子修正装置。

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