JP2833207B2 - 展望用ディスプレイ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 A.発明の目的 １） 産業上の利用分野 本発明は、注視している外界の情景に、その情景の説
明や情景に関連した画像、文字等の情報を重ねて表示す
ることが可能な展望用ディスプレイ装置に関し、特に、
望遠レンズ系を収納した一対の鏡筒を有する双眼鏡を用
いた展望用ディスプレイ装置に関する。

本発明の展望用ディスプレイ装置は、例えばタワーの
展望台や野鳥公園の展望台等で、周囲の情景の拡大像に
重ねて、その情景の説明（山や構造物の名前等）や、異
なる季節例えば冬の様子、野鳥の様子等を表示するのに
使用される。

２） 従来の技術 従来、展望台等においては望遠鏡または双眼鏡等が設
置され、これを利用して眺望が楽しまれていた。このよ
うな展望台から眺められる現在の町の様子にその町の異
なる季節の様子を重ねて表示したり、野外の景色の良い
展望台から眺められる現在の周囲の情景にその場所の四
季折々の情景を表示したりすることができれば、現在眺
めている場所について、より深くまた楽しく知識を身に
付けることができる。

ところで従来、前方の情景に重ね合わせて光学的情報
を表示するディスプレイ装置として航空機等の乗物の操
縦席で使用されるヘッドアップディスプレイが知られて
いる。この従来のヘッドアップディスプレイは、情報を
表示する表示面を有する光学的情報表示手段と、前記表
示面から出射した表示情報光を所定の方向に投光する光
学部材とを有する情報投光装置と、前方からの光線を後
方の視認位置に透過させるとともに前記情報投光装置か
ら投光された表示情報光を前記視認位置に変向するコン
バイナとを備えている。そして、前記光学的情報表示手
段は、電気信号により画素単位で表示される情報表示面
を有している。そして、前記情報表示面に表示された情
報を前記光学部材により拡大表示するように構成されて
いる。

前述のようなヘッドアップディスプレイを前記展望台
の双眼鏡に組み込んで、外界の情景にその情景の説明情
報等を重ねて表示することが考えられる。

３） 発明が解決しようとする課題 前述のようなヘッドアップディスプレイを前記展望台
の双眼鏡に組み込んで構成した展望用ディスプレイ装置
においては、一つの表示面に表示された情報を、双眼鏡
の一対の鏡筒内に収納された望遠レンズ系を通して両目
で覗く場合、表示像の位置や大きさが左右の目で同じよ
うにみえるようにする必要がある。その理由は、左右の
目で表示像の位置や大きさが異なる場合には、表示像が
非常に見づらくなるからである。そこで、同一表示を左
右の目に同一位置に同一の大きさの表示像として表示す
るためには、表示光の光路が左目用と右目用とに分離さ
れてから左右の目に至るまでの光路に配置されたレンズ
系の特性（レンズ曲率、レンズ面間距離、および拡大率
等）を同一にするとともに、その光路長も左右で同一に
すればよい。しかしながら、表示光が左目用と右目用と
に分離した後の光路長を同一にするには、表示光の分離
位置を、双眼鏡の左右の一対の鏡筒から等しい位置（す
なわち、左右一対の鏡筒の中間位置）に配置しなければ
ならない。しかしながら、周囲の雰囲気、設備または環
境等との関係で、前記表示光の分離位置を左右一対の鏡
筒の中間位置以外の位置に配置したい場合がある。

また、前記望遠レンズ系および光学部材（ヘッドアッ
プディスプレイの光学部材）の配置の仕方または光学部
材のパワーの設定の仕方によっては、望遠レンズ系の焦
点位置を調節した場合、表示情報の虚像の位置が変化し
てしまう。この場合、外界情景の視認位置と表示情報の
視認位置とが異なることになり、展望用ディスプレイ装
置の使用者にとって視認しづらいものとなってしまう。
特に、同じ情景で季節の異なる風景を重ねて表示する場
合等では、実際の情景とのずれが生じて視認しづらいも
のとなってしまう。したがって、前述のような展望用デ
ィスプレイ装置においては、望遠レンズ系の焦点距離を
変えた場合でも、望遠鏡を通して観察できる外界の情景
の虚像と同じぐらいの距離に表示情報の虚像を視認でき
るようにする必要がある。

本発明は、前述の事情に鑑み、周囲の情景に光学的情
報を重ねて表示できるディスプレイ装置において、望遠
レンズ系の焦点位置を調節しても外景情景の視認位置と
表示情報の視認位置とを変化させることなく、また、情
報表示光の前記分離位置からの左右の目に至る光路長が
異なるにもかかわらず左右の目に見易い表示像を形成で
きる展望用ディスプレイ装置を提供することを課題とす
る。

B.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、本発明の展望用ディスプ
レイ装置は、接眼レンズとその前方に配置された対物レ
ンズとを有し前方の外界の情景を拡大して視認させる望
遠レンズ系およびこの望遠レンズ系の光軸に沿って前記
対物レンズの前方に配置されたコンバイナとが収納され
た一対の鏡筒と、この一対の鏡筒の前記コンバイナが配
置された部分を互いに接続する鏡筒間接続筒と、前記一
対の鏡筒の中の一方の鏡筒の前記コンバイナが配置され
た部分において前記鏡筒間接続筒と反対側に接続され前
記鏡筒間接続筒の延長方向から前記一方の鏡筒内のコン
バイナへの表示光入射光路を形成する筒状の鏡筒接続部
材と、情報を表示する表示面を有する光学的情報表示手
段および前記表示面から出射した表示情報光を前記鏡筒
接続部材の前記表示光入射光路を経てコンバイナに投光
する光学部材を有する情報投光装置と、を備え、 前記光学部材は前記表示情報光をコリメート光とする
パワーを有し、前記一方の鏡筒に収納された前記コンバ
イナは前記外界の情景光の一部を接眼レンズの方に透過
させるとともに前記鏡筒接続部材を通って入射する前記
表示情報光の一部を接眼レンズの方に反射するように配
設され、前記一対の鏡筒の他方の鏡筒に収納された前記
コンバイナは前記外界の情景光の一部を接眼レンズの方
に透過させるとともに前記一方の鏡筒に収納されたコン
バイナおよび前記鏡筒間接続筒を通過して入射する前記
情報表示光の一部を接眼レンズの方に反射するように配
設されたことを特徴とする。

２） 作用 前述の特徴を備えた本発明の展望用ディスプレイ装置
は、前記コリメートされた表示情報光が前記情報投光装
置から前記鏡筒接続部材を通って前記一方の鏡筒（以
下、「第１鏡筒」という）に収納されたコンバイナに投
光されるように構成されており、前記第１鏡筒のコンバ
イナは望遠レンズ系の前方に配置されている。この場
合、前記第１鏡筒のコンバイナに入射した表示情報光
は、一部は反射して第１鏡筒の望遠レンズ系に入射する
が、残部は透過して前記鏡筒間接続筒を通り前記他方の
鏡筒（以下、「第２鏡筒」という）のコンバイナに入射
する。そして、前記第２鏡筒のコンバイナに入射した表
示情報光は、一部は反射して第２鏡筒の望遠レンズ系に
入射するが、残部は透過して第２鏡筒の内壁に吸収され
る。

前記第１鏡筒のコンバイナで反射して望遠レンズ系に
入射する表示情報光および前記遠方から前記第１鏡筒の
コンバイナを透過して望遠レンズ系に入射する外界情景
光はいずれもコリメート光である。また、前記第２鏡筒
のコンバイナで反射して望遠レンズ系に入射する表示情
報光および前方遠方から前記第２鏡筒のコンバイナを透
過して望遠レンズ系に入射する外界情景光はいずれもコ
リメート光である。したがって、前記第１および第２鏡
筒の望遠レンズ系にはコリメート光のみが入射している
ので、それらの焦点が同時に調節された場合、前記第１
および第２鏡筒を覗いたときに見える外界情景および表
示情報の虚像は、いずれも同じ程度の距離に同じ大きさ
で視認されることになる。

３） 実施例 以下、図面により本発明の展望用ディスプレイ装置の
一実施例を説明する。

第１図は本発明の展望用ディスプレイ装置の一実施例
の要部の斜視図、第２図は同実施例の側断面図、第３図
は同実施例の平断面図、第４図は同実施例の光学系の構
成説明図、第５図は同実施例の展望用ディスプレイ装置
の視野の一例を示す図、である。

第２図において、タワーや野外の展望台等に設置して
使用される展望用ディスプレイ装置Ｕは、床等に適当に
設置された円柱状の固定支持台１を備えている。この固
定支持台１の上部にはベアリング２を介して、円筒状の
回動筒３が鉛直軸回りに回動可能に支持されている。回
動筒３の下部にはポテンショメータまたはエンコーダ等
の回転量センサから構成された方位検出器４が装着され
ており、この方位検出器４の軸には歯車５が取り付けら
れている。この歯車５は前記固定支持台１に取り付けら
れた固定歯車６と噛み合っている。したがって、前記回
動筒３が前記固定支持台１上で回動すると、前記回転量
センサから構成された方位検出器４はその回動量に応じ
た信号すなわち回動筒３の方位信号S1を出力するように
なっている。

前記回動筒３の内部には、情報投光装置Ｋが配設され
ている。前記情報投光装置Ｋは、光学的情報表示手段と
してのCRTディスプレイＤおよび光学部材Ａを備えてい
る。前記光学部材Ａは、凹レンズA1および凸レンズA2等
から構成されたコリメーションレンズ系であり、前記CR
TディスプレイＤの表示面から出射した表示情報光Ｌを
コリメート光とするパワーを有している。

前記回動筒３の上部には、スライド筒10が上下動可能
に支持されている。このスライド筒10の上端には第1,3
図に示すように水平方向に延びる先細り筒状の鏡筒接続
部材11が一体的に接続されている。前記スライド筒10上
端部内側には変向ミラーＭが配設されている。この変向
ミラーＭは、前記回動筒３内に配置された前記光学部材
Ａからスライド筒10に入射した表示情報光Ｌの光路を前
記水平な筒上の鏡筒接続部材11内に変向するように配置
されている。

前記水平な鏡筒接続部材11の先端には、双眼鏡の一対
の鏡筒12,13の中の一方の鏡筒12が接続されている。前
記一対の鏡筒12,13は鏡筒間接続筒14によって接続され
ている。そして、前記筒状の水平な鏡筒接続部材11およ
び鏡筒間接続筒14は、それらの軸線が同一直線上にある
ように配置されている。前記鏡筒12,13の前端にはそれ
ぞれカバーガラス15,15が配設されており、前記鏡筒12,
13内部の前記鏡筒間接続筒14の位置よりも後方（第３図
中、左方）部分にはそれぞれ望遠レンズ系16,16が収納
されている。各望遠レンズ系16は、前記鏡筒12,13の後
端に配置された接眼レンズ17とそれより前方に配置され
た対物レンズ18とから構成されている。また、前記各望
遠レンズ系16の前記接眼レンズ17と対物レンズ18との間
には光路変向用のプリズム19a,19bが配設されている。
また、前記鏡筒12,13の内部には、前記表示情報光Ｌが
入射する位置（すなわち、前記鏡筒間接続筒14が接続さ
れている位置で、前記対物レンズ18とカバーガラス15と
の間の位置）にそれぞれコンバイナC1,C2が配設されて
いる。前記コンバイナC1,C2はハーフミラーまたはホロ
グラム素子等から構成されている。前記鏡筒12内のコン
バイナC1は、前記カバーガラス15外方から入射する外部
情景光Ｊを望遠レンズ系16の側に透過させるとともに、
前記鏡筒接続部材11を通って入射する表示情報光Ｌを望
遠レンズ系16の側に反射させる。また、前記鏡筒13内の
コンバイナC2は、前記カバーガラス15外方から入射する
外部情景光Ｊを望遠レンズ系16の側に透過させるととも
に、前記コンバイナC1および鏡筒間接続筒14を通って入
射する表示情報光Ｌを望遠レンズ系16の側に反射させ
る。

第２図に示すように、前記回動筒３と前記スライド筒
10との間には、前記スライド筒10、これと一体的に連結
された前記鏡筒接続部材11、および鏡筒12,13等を上下
動させてそれらの位置の高さ調節を行う鏡筒位置調節装
置20が設けられている。

前記鏡筒位置調節装置20は、前記回動筒３に固定され
たブラケット21を備えている。ブラケット21には、上部
にネジが形成されたスクリューシャフト22が回転可能に
支持されている。前記鏡筒接続部材10には、前記スクリ
ューシャフト22のネジと螺合するナット部材23が固定さ
れている。前記スクリューシャフト22にはウォームギヤ
24が固定されており、このウォームギヤ24は前記ブラケ
ット21に支持されたウォーム軸25先端部のウォームと噛
み合っている。前記ウォーム軸25の基端部には操作ハン
ドル26が固定されている。したがって、操作ハンドル26
を回転させると、ウォーム軸25およびウォームギヤ24を
介して前記スクリューシャフト22が回転し、そのとき、
前記ナット部材23が上下動するように構成されている。
そして、ナット部材23が固定された前記鏡筒接続部材10
およびこれと一体的に連結された鏡筒11も前記ナット部
材23とともに上下動するように構成されている。

また、前記スクリューシャフト22の下端部にはスクリ
ューシャフト22の回転量から前記鏡筒11の高さ（上下方
向の位置）を検出する高さ検出器27が配設されている。
この高さ検出器27はポテンショメータまたはエンコーダ
等の従来公知の回転量検出器を用いて構成することがで
きる。なお、高さ検出器27は、前記回動筒３に対する鏡
筒接続部材10の相対的位置を直接検出するように構成す
ることも可能である。その場合、直線状のポテンショメ
ータまたは直線に沿って列設された多数の光センサ等を
用いることができる。

次に、本実施例の表示制御回路について説明する。

前記CRTディスプレイＤでの画像表示信号を出力する
表示制御回路30（第１図参照）は、図示しない表示スタ
ートボタンによって作動を開始するように構成されてい
る。

前記表示制御回路30は、ストローク表示信号を出力す
るシンボルジェネレータ31を備えている。このシンボル
ジェネレータ31には、前記方位検出器４の出力する方位
信号S1および前記高さ検出器27の出力する高さ検出信号
S2が入力されている。このシンボルジェネレータ31は、
入力された方位信号S1に応じて、その方位に存在する著
名な山またはビル等の名称等を表示する信号を発生する
ように構成されている。また、このシンボルジェネレー
タ31は入力された高さ検出信号S2が所定の値未満の場合
はひらがなの表示信号、所定値以上の場合は漢字の表示
信号を発生するように構成されている。

また、前記表示制御回路30は、Ｘ軸方向走査信号を出
力するＸ偏向回路32、Ｙ軸方向走査信号を出力するＹ偏
向回路33、画像データ増幅用のCRTドライバ34と、それ
らの各構成要素31,32,33,34の出力タイミングを制御す
るCRTコントローラ35とを備えている。

次に、前記第１実施例の展望用ディスプレイ装置Ｕの
作用を説明する。

前記展望用ディスプレイ装置Ｕの使用者が前記操作ハ
ンドル26を回転させて鏡筒11を自分の背の高さに調節す
ると、鏡筒11の高さ検出信号S2がシンボルジェネレータ
31に入力される。また、前記使用者が前記鏡筒11を所望
の方向に向けると鏡筒11の方位信号S1が前記ストローク
表示信号を発生するシンボルジェネレータ31に入力され
る。

シンボルジェネレータ31は、前記入力された方位信号
S1に応じてその方角に見える著名な山やビル等の名称等
の表示信号を発生する。また、シンボルジェネレータ31
は、前記高さ検出信号S2が所定値以上すなわち大人の背
の高さである場合には前記山やビル等の名称を漢字で表
示する信号を発生するが、前記検出信号S2が所定値以下
の場合すなわち子供の背の高さである場合にはひらがな
で表示する信号を発生する。

前記シンボルジネレータ31の発生する表示信号はCRT
コントローラ35のタイミング信号に応じてCRTドライバ3
4に出力され表示される。表示された画像から出射した
表示情報光Ｌは、前記光学系Ａを通ってコリメート光と
なり、前記スライド筒10、変向ミラーＭ、および鏡筒接
続部材11を通って前記第１鏡筒12のコンバイナC1に入射
する。第１鏡筒12のコンバイナC1は、前記コリメートさ
れた表示情報光Ｌの一部を透過させてを後方（第２図
中、左方）の望遠レンズ系16に向けて反射させるととも
に、前方（第２図中、右方）から入射する外部情景光Ｊ
を望遠レンズ系16に向けて透過させる。また前記第１鏡
筒12のコンバイナC1を透過した表示情報光Ｌは第２鏡筒
13のコンバイナC2に入射する。コンバイナC2は、入射し
た表示情報光Ｌを後方（第２図中、左方）の望遠レンズ
系16に向けて反射させるとともに、前方（第２図中、右
方）から入射する外部情景光Ｊを望遠レンズ系16に向け
て透過させる。この場合前記第１コンバイナC1で分離し
て第１鏡筒12の望遠レンズ系16に入射する表示情報光
と、第２鏡筒13の望遠レンズ系16に入射する表示情報光
とは光路長が異なるが、コリメート光となっているの
で、両鏡筒12,13から覗いた場合の表示情報像は、光路
長の相違による形状、大きさの変化は生じない。

したがって、前記展望用ディスプレイＵの使用者は、
接眼レンズ17,17から鏡筒12,13を覗けば、第５図に示す
ように、外部情景（例えば富士山の景色）に表示情報
（例えば、冠雪した富士山の絵、または「富士山」とい
う文字等）を重ねて視認することができる。そして、そ
の表示情報の中の文字情報は大人の場合は漢字、子供の
場合はひらがなで表示される。

前述の実施例は、双眼鏡と情報投光装置等とを組み合
せて構成することができるので、従来の双眼鏡をそのま
ま使用することができる。

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
載された本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更を行う
ことが可能である。

たとえば、光学的情報表示手段Ｄは、CRTディスプレ
イから構成する代わりに、プラズマディスプレイ、発光
ダイオードディスプレイ、エレクトロケミカルディスプ
レイ、エレクトロルミネッセントディスプレイ、または
液晶表示ディスプレイ等の種々のディスプレイを用いて
構成することも可能であり、また、前記種々のディスプ
レイと写真スライド等を組み合せたものを使用すること
も可能である。また、鏡筒の高さ調節装置として手動の
操作部材を用いる代わりに、電動式のサーボモータ等を
用いることも可能である。さらに、光学的情報表示手段
Ｄおよび光学部材Ａから構成された情報投光装置Ｋを回
動筒によって支持する代わりに、固定支持台によって支
持することも可能である。その場合、表示面上の表示画
像を前記鏡筒の回動に応じて回転させるようにすれば常
に正立した表示像を視認することができる。そして、CR
Tディスプレイでストローク表示を行う場合には表示面
上での表示画像の回転は容易に行うことができる。

C.発明の効果 前述の本発明の展望用ディスプレイ装置は、コリメー
トされた表示情報光を分離して一対の鏡筒内の望遠レン
ズ系に入射させるように構成されているので、望遠レン
ズ系の焦点位置を調節しても外界情景の視認位置と表示
情報の視認位置とを変化させることなく、また、情報表
示光の前記分離位置からの左右の目に至る光路長が異な
るにもかかわらず左右の目に対し同じ位置（距離）に形
状、大きさが等しい見易い表示像を表示することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の展望用ディスプレイ装置の一実施例の
斜視図、第２図は同実施例の側断面図、第３図は同実施
例の要部の平断面正面図、第４図は同実施例の光学系の
分解斜視図、第５図は同実施例を使用した場合の視野の
一例を示す図、である。 Ａ……光学部材、Ｃ……コンバイナ、Ｄ……光学的情報
表示手段、Ｋ……情報投光装置、Ｌ……表示情報光、 10……スライド筒、11……鏡筒接続部材、12,13……鏡
筒、16……望遠レンズ系、17……接眼レンズ、18……対
物レンズ、

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】接眼レンズとその前方に配置された対物レ
   ンズとを有し前方の外界の情景を拡大して視認させる望
   遠レンズ系およびこの望遠レンズ系の光軸に沿って前記
   対物レンズの前方に配置されたコンバイナとが収納され
   た一対の鏡筒と、この一対の鏡筒の前記コンバイナが配
   置された部分を互いに接続する鏡筒間接続筒と、前記一
   対の鏡筒の中の一方の鏡筒の前記コンバイナが配置され
   た部分において前記鏡筒間接続筒と反対側に接続され前
   記鏡筒間接続筒の延長方向から前記一方の鏡筒内のコン
   バイナへの表示光入射光路を形成する筒状の鏡筒接続部
   材と、情報を表示する表示面を有する光学的情報表示手
   段および前記表示面から出射した表示情報光を前記鏡筒
   接続部材の前記表示光入射光路を経てコンバイナに投光
   する光学部材を有する情報投光装置と、を備え、 前記光学部材は前記表示情報光をコリメート光とするパ
   ワーを有し、前記一方の鏡筒に収納された前記コンバイ
   ナは前記外界の情景光の一部を接眼レンズの方に透過さ
   せるとともに前記鏡筒接続部材を通って入射する前記表
   示情報光の一部を接眼レンズの方に反射するように配設
   され、前記一対の鏡筒の他方の鏡筒に収納された前記コ
   ンバイナは前記外界の情景光の一部を接眼レンズの方に
   透過させるとともに前記一方の鏡筒に収納されたコンバ
   イナおよび前記鏡筒間接続筒を通過して入射する前記情
   報表示光の一部を接眼レンズの方に反射するように配設
   された展望用ディスプレイ装置。