JP2550827B2 - Helmet mounted display - Google Patents

Helmet mounted display

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JP2550827B2
JP2550827B2 JP4136373A JP13637392A JP2550827B2 JP 2550827 B2 JP2550827 B2 JP 2550827B2 JP 4136373 A JP4136373 A JP 4136373A JP 13637392 A JP13637392 A JP 13637392A JP 2550827 B2 JP2550827 B2 JP 2550827B2
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克明 深井
郁雄 野々田
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ヘルメットマウンテッ
ドディスプレイに関する。
FIELD OF THE INVENTION This invention relates to helmet mounted displays.

【0002】[0002]

【従来の技術】航空機パイロットやその訓練を行なうフ
ライトシミュレータの訓練者のために、眼前の風景に重
畳させて種々の画像や情報を表示するためのヘルメット
マウンテッドディスプレイ(HMD)装置が開発されて
いる。図3に示すように、HMD31はヘルメット30
の両側部に装着され、丁度装着者の眼前にコンバイナ3
2と呼ばれる投影画面が来るようにその取付位置が調整
される。コンバイナ32は半透明となっており、装着者
は、コンバイナ32を通して見える外部の風景に、コン
バイナ32に投影された画像や飛行速度等の情報が重畳
された画像を見ることになる。
2. Description of the Related Art A helmet mounted display (HMD) device has been developed for displaying various images and information by superimposing it on a landscape in front of the eyes for an aircraft pilot and a trainer of a flight simulator for training the aircraft. There is. As shown in FIG. 3, the HMD 31 is a helmet 30.
Combiner 3 attached to both sides of the
The mounting position is adjusted so that the projection screen called 2 comes. The combiner 32 is semi-transparent, and the wearer sees an image projected on the combiner 32 and an image in which information such as the flight speed is superimposed on the external scenery seen through the combiner 32.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、HMD3
1を装着したときにコンバイナ32が正しく装着者の眼
前に来るように、HMD31は装着者に応じてその角度
が調整できるようになっている。しかし、このような角
度調整を行なうと、コンバイナ32上ではシンボルや画
像が傾斜して投影されるようになる。
As described above, the HMD3
The angle of the HMD 31 can be adjusted according to the wearer so that the combiner 32 comes to the front of the wearer's eye when the wearer 1 is worn. However, when such an angle adjustment is performed, the symbols and images are projected on the combiner 32 with an inclination.

【0004】そのため従来は、コンバイナ32に投影さ
れる画像の原画像を表示しているCRT33を回転させ
ることにより、コンバイナ32上の投影画像が正しい方
向を向くようにしていた。しかし、この角度調整は微妙
であり、正確な調整が困難であった。また、機械的に回
転させるための機構が必要であり、HMD31の軽量化
の妨げとなっていた。本発明はこのような課題を解決す
るために成されたものであり、その目的とするところは
このような投影画像の傾斜の補正を電気的に行なうこと
のできるヘルメットマウンテッドディスプレイを提供す
ることにある。
Therefore, conventionally, the CRT 33 displaying the original image of the image projected on the combiner 32 is rotated so that the projected image on the combiner 32 is oriented in the correct direction. However, this angle adjustment is delicate and accurate adjustment is difficult. Further, a mechanism for mechanically rotating the HMD 31 is required, which hinders the weight reduction of the HMD 31. The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a helmet mounted display capable of electrically correcting the inclination of such a projected image. It is in.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係るヘルメットマウンテッドディス
プレイは、 a)ラスタスキャンにより画像を表示する表示器と、 b)表示器に表示された画像をコンバイナに投影する光
学系と、 c)表示画像の回転角を入力する角度入力手段と、 d)表示器の画面上に表示される画像が入力された回転
角だけ回転するように、表示器のx偏向信号及びy偏向
信号を座標変換する画像回転手段とを備えることを特徴
としている。
MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS A helmet mounted display according to the present invention, which has been made to solve the above problems, comprises a) a display for displaying an image by raster scanning, and b) a display for displaying the image. An optical system for projecting an image on a combiner, c) an angle input means for inputting a rotation angle of a display image, and d) an image displayed on the screen of the display so as to rotate by the input rotation angle. Image rotation means for converting the coordinate of the x-deflection signal and the y-deflection signal of the container.

【0006】[0006]

【作用】装着者がヘルメットマウンテッドディスプレイ
付のヘルメットを装着した際に眼前のコンバイナに投影
される画像が傾斜しているときは、その画像を見なが
ら、正しい角度となるように、角度入力手段cにより回
転角を入力する。画像回転手段dは入力された回転角度
値に応じて、表示器aのラスタスキャンで用いられるx
偏向信号及びy偏向信号を座標変換する。表示器aでは
この座標変換されたx,y偏向信号を用いて画像を表示
するため、表示画像は入力された回転角だけ傾斜する。
この画像が光学系bを介してコンバイナに投影されたと
き、装着者には画像が傾斜のない状態で視認される。
When the wearer wears a helmet with a helmet mounted display, and the image projected on the combiner in front of the eye is tilted, the angle input means is adjusted so that the correct angle can be obtained while watching the image. Input the rotation angle with c. The image rotation means d is used in the raster scan of the display a according to the input rotation angle value x.
Coordinate conversion is performed on the deflection signal and the y deflection signal. Since the display a displays an image using the coordinate-converted x and y deflection signals, the display image is tilted by the input rotation angle.
When this image is projected onto the combiner via the optical system b, the image is visually recognized by the wearer without inclination.

【0007】[0007]

【実施例】本発明の一実施例であるヘルメットマウンテ
ッドディスプレイ(HMD)を図1〜図4により説明す
る。図3に示すように、本実施例のHMD31は従来の
ものと同様にヘルメット30の両側部に装着する。HM
D31の内部には小型CRT33が内蔵されており、こ
の画面上に各種画像や情報が表示される。CRT33の
画面上に表示された画像は、HMD31のアーム34の
内部に設けられた光学系によりコンバイナ32に投影さ
れる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A helmet mounted display (HMD) which is an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 3, the HMD 31 of this embodiment is mounted on both sides of the helmet 30 as in the conventional one. HM
A small CRT 33 is built in the D31, and various images and information are displayed on this screen. The image displayed on the screen of the CRT 33 is projected on the combiner 32 by the optical system provided inside the arm 34 of the HMD 31.

【0008】HMD31のヘルメット30への取付部、
及びHMD31本体とアーム34との間は回動可能とな
っており、ヘルメット30を装着する者の眼の位置に応
じて、HMD31のコンバイナ32が正しく眼前に来る
ように調整することができる。しかし、このようにHM
D31本体及びアーム34を回転させると、コンバイナ
32に投影される映像もそれに伴い回転するため、本来
装着者にとって図4(a)のように見えるべき画像が図
4(b)のように傾斜して視認される。
A mounting portion of the HMD 31 to the helmet 30,
Also, the main body of the HMD 31 and the arm 34 are rotatable, so that the combiner 32 of the HMD 31 can be adjusted so as to come to the front of the eye correctly according to the position of the eyes of the person wearing the helmet 30. But like this, HM
When the D31 main body and the arm 34 are rotated, the image projected on the combiner 32 also rotates accordingly, so that the image originally supposed to be seen by the wearer as shown in FIG. 4A is inclined as shown in FIG. 4B. To be seen.

【0009】本実施例のHMD31では、このようなコ
ンバイナ32上における投影画像の傾斜を補正するた
め、図1に示すような傾斜補正回路を備えている。本実
施例のHMD31の傾斜補正回路には、可変抵抗10、
A/Dコンバータ12、sinθROM14、cosθ
ROM15、4個の積算D/Aコンバータ(M−D/
A)16,17,18,19及び加減算回路20が備え
られている。以下、図1の傾斜補正回路の作用を説明す
る。
The HMD 31 of this embodiment is provided with a tilt correction circuit as shown in FIG. 1 in order to correct the tilt of the projected image on the combiner 32. In the inclination correction circuit of the HMD 31 of this embodiment, the variable resistor 10,
A / D converter 12, sin θ ROM 14, cos θ
ROM15, 4 integrated D / A converters (MD /
A) 16, 17, 18, 19 and an adder / subtractor circuit 20 are provided. The operation of the tilt correction circuit of FIG. 1 will be described below.

【0010】可変抵抗10は補正傾斜角度を入力するた
めの手段であり、電源VBと可変抵抗10とにより生成
されるアナログ信号が補正角度信号としてA/Dコンバ
ータ12に入力される。なお、可変抵抗10の抵抗値の
変更は、HMD31に設けた「つまみ」等により行な
う。A/Dコンバータ12は入力信号に対応する角度値
θをsinθROM14及びcosθROM15に出力
する。sinθROM14及びcosθROM15は各
種角度θに対するsinθ及びcosθの値を記憶して
いるROM(読み出し専用メモリ)であり、A/Dコン
バータ12から与えられた角度値θに対応するアドレス
に記憶されているsinθ及びcosθの値をそれぞれ
出力する。各ROM14,15の出力値はそれぞれ2個
のM−D/Aに与えられる。一方、HMD31に内蔵さ
れているCRT33の水平偏向信号x及び垂直偏向信号
yも、それぞれ2個のM−D/Aに入力される。これに
より結局4個のM−D/A16,17,18,19には
それぞれ、(xとsinθ)、(yとsinθ)、(x
とcosθ)、(yとcosθ)の4種の、アナログ信
号及びデジタル信号の組み合わせが入力される。
The variable resistor 10 is a means for inputting a correction tilt angle, and an analog signal generated by the power source VB and the variable resistor 10 is input to the A / D converter 12 as a correction angle signal. The resistance value of the variable resistor 10 is changed by a "knob" or the like provided on the HMD 31. The A / D converter 12 outputs the angle value θ corresponding to the input signal to the sin θROM 14 and the cos θROM 15. The sin θROM 14 and the cos θROM 15 are ROMs (read-only memories) that store the values of sin θ and cos θ for various angles θ, and sin θ and the sin θ stored at the address corresponding to the angle value θ given from the A / D converter 12. The value of cos θ is output. The output values of the ROMs 14 and 15 are given to the two MD / A. On the other hand, the horizontal deflection signal x and the vertical deflection signal y of the CRT 33 built in the HMD 31 are also input to the two MDs / A. As a result, the four MD / A 16, 17, 18, and 19 are eventually (x and sin θ), (y and sin θ), and (x
And cos θ), and (y and cos θ), four types of combinations of analog signals and digital signals are input.

【0011】各M−D/A16,17,18,19は、
入力アナログ信号(x,y)をデジタル信号の値(si
nθ,cosθ)で乗算したアナログ信号を出力する。
4個のM−D/A16,17,18,19の出力信号
(x・sinθ,y・sinθ,x・cosθ,y・c
osθ)は加減算回路20に入力され、ここで2種のア
ナログ信号 X= x・cosθ+y・sinθ 及び Y=−x・sinθ+y・cosθ が生成される。
Each MD / A 16, 17, 18, 19 is
The input analog signals (x, y) are converted into digital signal values (si
An analog signal multiplied by nθ, cosθ) is output.
Output signals (x · sin θ, y · sin θ, x · cos θ, y · c of the four MD / A 16, 17, 18, 19
osθ) is input to the adder / subtractor circuit 20, where two types of analog signals X = x · cos θ + y · sin θ and Y = −x · sin θ + y · cos θ are generated.

【0012】これらの式は、(x,y)直交座標系の座
標値を、角θだけ回転させた(X,Y)直交座標系の座
標値に変換する際の変換式に他ならない。従って、この
アナログ信号X及びYをCRT33の水平偏向信号及び
垂直偏向信号として使用することにより、CRT画面上
において画像が角θだけ回転されて表示されることにな
る。原水平偏向信号x,垂直偏向信号y、及び、加減算
回路20から出力される水平偏向信号X,垂直偏向信号
Yのグラフを図2(a)、(b)に示す。これにより、
コンバイナ32に投影される画像は装着者から見て正し
い方向(傾斜のない状態。図4(a))となる。
These equations are nothing but conversion equations for converting the coordinate values of the (x, y) rectangular coordinate system into the coordinate values of the (X, Y) rectangular coordinate system rotated by the angle θ. Therefore, by using the analog signals X and Y as the horizontal deflection signal and the vertical deflection signal of the CRT 33, the image is rotated on the CRT screen by the angle θ and displayed. Graphs of the original horizontal deflection signal x, the vertical deflection signal y, and the horizontal deflection signal X and the vertical deflection signal Y output from the adder / subtractor circuit 20 are shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b). This allows
The image projected on the combiner 32 is in the correct direction as seen from the wearer (state without inclination, FIG. 4A).

【0013】なお、上記実施例ではsinθ及びcos
θの値はROM14、15を用いて得たが、もちろん計
算で算出するようにしてもよい。
In the above embodiment, sin θ and cos
The value of θ is obtained by using the ROMs 14 and 15, but may be calculated, of course.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明に係るヘルメットマウンテッドデ
ィスプレイでは画像の傾斜を電気的に補正するため、角
度入力と画像傾斜角との関係(ゲイン)を任意に設定す
ることができ、微妙な角度の調整も容易に行なうことが
できる。また、機械的回転機構を持たないため構造が簡
単となり、装置を軽量化することができる。
In the helmet mounted display according to the present invention, the inclination of the image is electrically corrected, so that the relationship (gain) between the angle input and the image inclination angle can be set arbitrarily, and the angle of the subtle angle can be adjusted. Adjustment can also be easily performed. In addition, since it does not have a mechanical rotation mechanism, the structure is simple and the weight of the device can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の一実施例であるヘルメットマウンテ
ッドディスプレイのCRTの傾斜補正回路の一例の回路
図。
FIG. 1 is a circuit diagram of an example of a tilt correction circuit of a CRT of a helmet mounted display that is an embodiment of the present invention.

【図2】 原水平偏向信号x,垂直偏向信号yのグラフ
(a)、及び、図1の回路により生成される傾斜補正用
の水平偏向信号X,垂直偏向信号Yのグラフ(b)。
2 is a graph (a) of an original horizontal deflection signal x and a vertical deflection signal y, and a graph (b) of a horizontal deflection signal X and a vertical deflection signal Y for tilt correction generated by the circuit of FIG.

【図3】 ヘルメットマウンテッドディスプレイの側面
図(a)及び正面図(b)。
FIG. 3 is a side view (a) and a front view (b) of the helmet mounted display.

【図4】 コンバイナ上に投影される画像(a)及びそ
れが傾斜したときの画像(b)を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing an image (a) projected on a combiner and an image (b) when it is tilted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…可変抵抗 12…A/Dコ
ンバータ 14…sinθROM 15…cosθ
ROM 16、17、18、19…積算D/Aコンバータ(M−
D/A) 20…加減算回路 30…ヘルメット 31…HMD 32…コンバイナ 33…CRT 34…アーム x,X…水平偏向信号 y,Y…垂直偏
向信号
10 ... Variable resistance 12 ... A / D converter 14 ... sin θ ROM 15 ... cos θ
ROM 16, 17, 18, 19 ... Accumulation D / A converter (M-
D / A) 20 ... Addition / subtraction circuit 30 ... Helmet 31 ... HMD 32 ... Combiner 33 ... CRT 34 ... Arm x, X ... Horizontal deflection signal y, Y ... Vertical deflection signal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 a)ラスタスキャンにより画像を表示す
る表示器と、 b)表示器に表示された画像をコンバイナに投影する光
学系と、 c)表示画像の回転角を入力する角度入力手段と、 d)表示器の画面上に表示される画像が、入力された角
度だけ回転するように、表示器のx偏向信号及びy偏向
信号を座標変換する画像回転手段とを備えることを特徴
とするヘルメットマウンテッドディスプレイ。
1. A display device for displaying an image by raster scanning, b) an optical system for projecting the image displayed on the display device on a combiner, and c) an angle input means for inputting a rotation angle of the display image. D) Image rotation means for coordinate-converting the x-deflection signal and y-deflection signal of the display so that the image displayed on the screen of the display is rotated by the input angle. Helmet mounted display.
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JP5233958B2 (en) * 2009-10-30 2013-07-10 株式会社島津製作所 Rescue target position indicating device and optical characteristic storage method for storing optical characteristic in the apparatus

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