JPH0264612A - ヘッドアップディスプレイの歪補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ１発明の目的 （１）　　産業上の利用分野 本発明は、操縦者の前方視野内にコンバイナを配し、そ
の操縦者が外界の景色と情報投光装置に表示された光学
的情報とを、それらが重なりあった状態で視認できるよ
うにしたヘッドアップディスプレイに関する。

前記ヘッドアップディスプレイは、航空機または自動車
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景色に様々な情報を
重ねて表示する際等に使用される。このようなヘッドア
ップディスプレイを用いれば、操縦者は一々外界から視
線をそらせて計器類を見る必要がなくなるので、外界か
ら視線をそらせている間に生じる不慮の事故を防ぐこと
ができる。

（２）従来の技術 前記ヘッドアップディスプレイとしては、従来、例えば
第２図に示したようなものが知られている。

このヘッドアップディスプレイは、操縦者０１の視野前
方にハーフミラ−から構成されたコンバイナ０２が前方
に降傾斜するように配置されており、その下方に情報投
光装置０３が配置されている。この情報投光装置０３は
、ＣＲＴから構成されたディスプレイ０４、リレーレン
ズ系０５、ターニングミラー０６およびコリメーティン
グレンズ０７から構成されている。そして、前記ディス
プレイ０４の水平偏向コイル０４ａ、垂直偏向コイル０
４ｂおよび電子銃０４ｃには表示回路０８からの表示情
報が入力されている。このヘラドア・ノブディスプレイ
を用いることにより、操縦者Ｏ１はコンバイナ０２を通
して前方外界からの景色を視認するとともに、ディスプ
レイ０４に表示された光学的情報を、リレーレンズ系０
５、ターニングミラー０６、コリメーティングレンズＯ
７およびコンバイナ０２を介して視認することができる
。

ところで、近年−のヘッドアップディスプレイには、そ
のコンバイナとして上記ハーフミラ−に代えてホログラ
フィックコンバイナを用いたものが出現している。

ホログラフィックコンバイナは板状光学部材の表面また
は内部にホログラフィック素子を配設したもので、光の
透過と回折の方向を自由に設定できる特性を備えている
。したがって、このホログラフィックコンバイナを用い
れば情報投光装置とコンバイナの位置関係を任意に選択
することができるため、ハーフミラ−を用いたものに比
べて設計の自由度を増すことが可能となる。また、この
ホログラフィックコンバイナはハーフミラ−に比ぺて光
の透過率と回折率が高いため、操縦者は明ろくしかも視
野の広い光学像を視認することが可能となる。

（３）　　発明が解決しようとする課題ホログラフィッ
クコンバイナを用いたヘッドアップディスプレイは上述
のような優れた特徴を有する半面、歪のない光学像を得
ることのできる範囲が狭いという性質を備えている。す
なわち、操縦者の頭部がコンバイナの正面から横方向ま
たは縦方向に移動すると光学像に歪が生じ、更に横方向
または縦方向に移動すると光学像が見えなくなるという
問題点を有していた。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、操縦者の
頭部がコンバイナの正面から横方向または縦方向に移動
しても光学像に歪が生じることのないヘッドアップディ
スプレイを提供することを課題とする。

Ｂ０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、本発明は、表示回路の出力
する映像信号と偏向信号を受け、ディスプレイから光学
像を投光する情報投光装置と、操縦者の前方に傾斜して
設けられ、前方の外界の景色を操縦者が視認できるよう
に前記外界からの光線を前方から後方にｉ３遇させると
ともに、前記情報投光装置から投光された光学像を操縦
者が視認できる方向に向かわせるホログラフィックコン
バイナと、を備えたヘッドアップディスプレイにおいて
、 操縦者の頭部の位置を検出して頭部位置検出信号を出力
するヘッドトラッカと、このヘッドトラッカの出力する
頭部位置検出信号と前記表示回路の出力する偏向信号を
受けて歪補正信号を出力する歪補正用ＲＯＭとを備えて
成り、前記歪補正信号を情報投光装置に入力される偏向
信号に重ね合わせることにより光学像の歪を補正するこ
とを特徴とする。

（２）作　用 前述の構成を備えた本発明のヘッドアップディスプレイ
の歪補正装置によれば、操縦者の頭部が移動することに
よってホログラフィックコンバイナ上の光学像に歪が生
じたとき、この操縦者の頭部の移動を検出したヘッドト
ラッカが頭部位置検出信号を出力する。そして、この頭
部位置検出信号と表示回路の出力する偏向信号とによっ
て歪補正用ＲＯＭから歪補正信号が呼び出され、この歪
補正信号はディスプレイに入力される偏向信号に重ね合
わされて光学像の歪を補正する。したがって、操縦者は
頭部を移動させる前と同じ歪のない光学像を視認するこ
とができる。

（３）実施例 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図に示すように、この実施例の基本構成は前記従来
のヘッドアップディスプレイと同一である。すなわち、
ＣＲＴから構成されたディスプレイ１と、このディスプ
レイ１に付属する水平偏向コイルｌａ、垂直偏向コイル
ｌｂ、および電子銃ＩＣより成る情報投光装置２には、
映像信号■、水平偏向信号Ｖｘおよび垂直偏向信号ｖｙ
を出力する表示回路３が接続されている。この表示回路
３の出力する映像信号■を受けた電子銃ＩＣが発する電
子ビームは、水平偏向信号Ｖｘおよび垂直偏向信号ｖｙ
を受けた水平偏向コイル１ａおよび垂直偏向コイル１ｂ
によって偏向され、ディスプレイ１上に所定の光学像を
形成する。そして、この光学像はリレーレンズ系４、タ
ーニングミラー５、およびコリメーティングレンズ６を
介してホログラフインクコンバイナ７に達し、ここで外
界の景色と重畳されて操縦者８に視認されるようになっ
ている。

この実施例のヘッドアップディスプレイは上記基本構成
に加えて、以下に述べる光学像の歪を補正するための付
加的な構成を備えている。

すなわち、操縦者８の−・ルメット９の頂部には磁力線
発生器１０が取付けられており、この磁力線発生器１０
の位置を上方に配置したヘッドトラッカ１１で測定する
ことにより、操縦者８の頭部の移動を検出するようにな
っている。このヘッドトラッカ１１は直交３軸方向の磁
力線を発生する３個のコイルを有する磁力線発生器１０
の位置を磁気センサで検出すのもので、磁力線発生器１
０の位置を頭部位置検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈｚとして出
力する機能を備えている。

一方、光学像の歪補正データが記憶された歪１１１正月
ＲＯＭ１２は、前記表示回路３とへラドトラッカ１１に
接続され、アドレス信号としての水平偏向信号Ｖｘおよ
び垂直偏向信号ｖｙと頭部位置検出信号Ｈｘ、Ｈｙ、Ｈ
ｚを受けて歪補正信号Ｃｘ、Ｃｙを出力するようになっ
ている。そして、この歪補正信号Ｃｘ、Ｃｙはそれぞれ
ＤＡ変換器１３ａ、１３ｂを介してアナログ信号に変換
され、加算器１４ａ、１４ｂにおいて前記水平偏向信号
Ｖｘおよび垂直偏向信号ｖｙに重ね合わされるようにな
っている。

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。

ホログラフィックコンバイナ７上に形成される光学像は
、操縦者８の頭部が該ホログラフィックコンバイナ７の
正面にあるときには歪なく表示される。ところが、例え
ばヘッドアップディスプレイが航空機に搭載されたよう
な場合に、旋回や引起こしによって生じる加速度で操縦
者８の頭部の位置が移動すると、操縦者８の視認する光
学像に歪が生じる。そして、この歪の程度は、ホログラ
フィックコンパイナゴ上における光学像の位置と、操縦
者８の頭部の移動方向および移動距離に依存して変化す
ることになる。

さて、上述のように操縦者８の頭部が移動すると、その
ヘルメット９の頂部に設けた磁力線発生器１０の移動を
検出したヘッドトラッカ１１が頭部位置検出信号Ｈｘ、
Ｈｙ、Ｈｚを出力し、この頭部位置検出信号Ｈｘ、Ｈｙ
、Ｈｚは歪補正用ＲＯＭ１２に入力される。同時に、こ
の歪補正用ＲＯＭ１２には表示回路３の出力する水平偏
向信号Ｖｘと垂直偏向信号ｖｙが入力され、これら両人
力信号によって光学像の位置と操縦者８の頭部の移動に
対応した歪補正信号Ｃｘ、Ｃｙが出力される。そして、
この歪補正信号Ｃｘ、ＣｙはＤＡ変換器１３ａ、１３ｂ
でアナログ信号に変換された後、加算器１４ａ、１４ｂ
において水平および垂直偏向コイルｌａ、ｌｂに入力さ
れる水平偏向信号Ｖｘと垂直偏向信号Ｖｙに重畳される
。したがって、ディスプレイｌ上の光学像の位置は前記
歪補正信号Ｃｘ、Ｃｙに応じて補正されるので、最終的
に操縦者８はホログラフィックコンバイナ７を介して歪
のない光学像を視認することになる。

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
された本発明を逸脱することなく、種々の小設計変更を
行うことが可能である。

例えば、ヘッドトラッカ１１は磁気センサの代わりに光
センサや機械的位置センサ等、従来公知の種々の位置セ
ンサを使用することが可能である。

また、ヘッドアップディスプレイの光学系にターニング
ミラー５を用いる代わりに、それを省略して情報投光装
置２からリレーレンズ系を介して直接ホログラフィック
コンバイナ７に光学像を投光することが可能である。

Ｃ３発明の効果 前述の本発明のヘッドアップディスプレイの歪補正装置
によれば、ヘッドトラッカによって操縦者の頭部の位置
を検出し、その位置のずれに応じて光学像の歪を補正し
ているので、操縦者は常に歪のない光学像を視認するこ
とが可能となるだけでなく、その光学像を視認すること
ができる範囲を拡大することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるヘッドアップディスプ
レイの歪補正装置の全体図、第２図は従来のへラドアッ
プディスプレイを示す図である。 １・・・ディスプレイ、２・・・情報投光装置、３・・
・表示回路、７・・・ホログラフィックコンバイナ、８
・・・操縦者、 １１・・・ヘッドトラッカ、 １２・・・歪補正用 ＯＭ ｘ ｃｙ・・・歪補正信号、 ｘ Ｈｙ。 Ｈｚ　・・・ 頭部位置検出信号、 ■・・・映像信号、 Ｖｘ。 ｖｙ・・・ 偏向信号 特許出廓人 株式会社島津製作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 表示回路の出力する映像信号と偏向信号を受け、ディス
   プレイから光学像を投光する情報投光装置と、 操縦者の前方に傾斜して設けられ、前方の外界の景色を
   操縦者が視認できるように前記外界からの光線を前方か
   ら後方に透過させるとともに、前記情報投光装置から投
   光された光学像を操縦者が視認できる方向に向かわせる
   ホログラフィックコンバイナと、を備えたヘッドアップ
   ディスプレイにおいて、 操縦者の頭部の位置を検出して頭部位置検出信号を出力
   するヘッドトラッカと、 このヘッドトラッカの出力する頭部位置検出信号と前記
   表示回路の出力する偏向信号を受けて歪補正信号を出力
   する歪補正用ＲＯＭとを備えて成り、 前記歪補正信号を情報投光装置に入力される偏向信号に
   重ね合わせることにより光学像の歪を補正することを特
   徴とする、ヘッドアップディスプレイの歪補正装置。