JPH05333287A - Head-up display device - Google Patents

Head-up display device

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JPH05333287A
JPH05333287A JP4163824A JP16382492A JPH05333287A JP H05333287 A JPH05333287 A JP H05333287A JP 4163824 A JP4163824 A JP 4163824A JP 16382492 A JP16382492 A JP 16382492A JP H05333287 A JPH05333287 A JP H05333287A
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JP
Japan
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combiner
display
image
observer
head
Prior art date
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Application number
JP4163824A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Taguma
栄司 田熊
Satoshi Yamada
悟司 山田
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Sega Corp
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Sega Enterprises Ltd
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Publication date
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Priority to CA002097125A priority patent/CA2097125C/en
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Priority to EP93304202A priority patent/EP0572284B1/en
Priority to DE69329738T priority patent/DE69329738T2/en
Priority to DE69332134T priority patent/DE69332134D1/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the fluctuation of the visual point of an observer and to adjust the focal distance of a reflected image in spite of being at close range by constituting the device of an inside concave combiner provided at close range of the observer and a directly visible display part. CONSTITUTION:The inside concave combiner 3 is provided at close range of the visibility of the visual point 1 of the observer, and the combiner 3 constitutes a half mirror, so that the scenery 5 as the outer field of a view is transmitted and viewed from the visual point 1. On the other hand, the image 8 from the display unit 7 is partially reflected by the combiner 3 and reaches the visual point 1. Then the focal distance of the image 8 is extended by the inside concave surface 9 of the combiner 3, so that focusing by the visual point 1 is reduced in comparison with the case that the combiner 3 is a flat surface. Thus a device for the focusing is not needed between the display unit 7 and the combiner 3 even in the case that the scenery 5 and the image 8 are viewed at the same time from the visual point 1. Consequently the image 8 from the display device unit 7 transmitted through the combiner 3 is confirmed from an outside visual point 10.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ヘッドアップディス
プレーに関し、さらに詳しくは観察者の至近距離にコン
バイナを設けたヘッドアップディスプレーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head-up display, and more particularly to a head-up display provided with a combiner in a close range to an observer.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、外界の景色は透過させ、表示
器からの光学像は反射させるコンバイナを用いて、表示
情報と外界の自然風景等の画像情報とを同一視野内で空
間的に重畳して観察するようにした装置が提供されてい
る。これらは一般にヘッドアップディスプレー装置と呼
ばれ、車両、航空機等の移動体に使用した場合には、前
方視界を見続けながら、各種情報をも得ることができる
ので、外界を常に視認することができ、急速な状況変化
を把握する上で有効であり、各方面で多用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a combiner that transmits an external scene and reflects an optical image from a display is used to spatially superimpose display information and image information such as a natural scenery of the outside in the same visual field. A device is provided for observing. These are generally called head-up display devices, and when used for moving objects such as vehicles and aircraft, various information can be obtained while continuing to see the forward field of view, so the outside world can always be visually recognized. , It is effective in grasping rapid changes in the situation, and is widely used in various fields.

【0003】ところで、従来のヘッドアップディスプレ
ー装置では、表示器からの反射像と、外界の景色とでは
焦点距離が異なるため、反射像の焦点距離を延ばすため
の光学系が用いられている。図6にその一例をあらわ
し、表示器100からの像101は折り返しプリズム1
02、色収差を減らす為のリレーレンズ群103を通過
してコンバイナ104にて反射され、視点105に達す
る。
By the way, in the conventional head-up display device, since the focal length of the reflected image from the display is different from that of the outside scene, an optical system for extending the focal length of the reflected image is used. An example of this is shown in FIG. 6, and the image 101 from the display 100 is the folding prism 1.
02, the light passes through the relay lens group 103 for reducing chromatic aberration, is reflected by the combiner 104, and reaches the viewpoint 105.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のヘッドアップデ
ィスプレーは、上述のような構成を有するので、構造が
きわめて複雑なものになり、当然に高価になる。またレ
ンズ等により重量が増加し、焦点調節機構としての空間
を占有する等の問題点を有することになる。これらの問
題はコンバイナが至近距離にある場合には、更に助長さ
れる。したがって風防付きヘルメットの風防面をコンバ
イナとするようなヘッドアップディスプレーを得ること
は困難である。しかしながら有効な手段は提供されてい
ない。
Since the conventional head-up display has the above-mentioned structure, the structure is extremely complicated and naturally expensive. In addition, the weight increases due to the lens and the like, which causes a problem that the space for the focus adjusting mechanism is occupied. These problems are exacerbated when the combiner is in close range. Therefore, it is difficult to obtain a head-up display that uses the windshield surface of the windshield helmet as a combiner. However, no effective means is provided.

【0005】一方、コンバイナが観察者の至近距離にあ
るヘッドアップディスプレーでは、観察者側の物理的空
間の欠如、複雑な光学系等により、反射像を見ることが
できるのは、観察者のみに限られる。したがって第3者
(調整者等)からは反射像を確認することができず、像
の様子を観察者に尋ねて想像するか、いちいち第3者自
身が観察者となる必要がある。これはヘルメット型ヘッ
ドアップディスプレーであれば、ヘルメットを脱ぎ再度
着用する手間を要する。しかしながら第3者が容易に反
射像の様子を観察できる、至近距離用ヘッドアップディ
スプレーは提供されていない。
On the other hand, in a head-up display in which the combiner is in a close range to the observer, only the observer can see the reflected image due to lack of physical space on the observer side and complicated optical system. Limited Therefore, the reflected image cannot be confirmed by a third party (adjuster, etc.), and it is necessary to ask the observer to imagine the state of the image or imagine the third person himself or herself. If this is a helmet-type head-up display, it takes time to remove the helmet and put it on again. However, a close-up head-up display that allows a third party to easily observe the appearance of the reflected image has not been provided.

【0006】本発明は上記の問題に鑑み、簡単な構成
で、コンバイナが至近距離であっても有効に反射像の焦
点距離を調節することができるヘッドアップディスプレ
ーを得ることを第1の目的とし、表示器による表示内容
を第3者が容易に確認できる至近距離用ヘッドアップデ
ィスプレーを得ることを第2の目的としている。
In view of the above problems, it is a first object of the present invention to obtain a head-up display having a simple structure and capable of effectively adjusting the focal length of a reflected image even when the combiner is at a close range. The second object is to obtain a close-up head-up display that allows a third party to easily confirm the display contents on the display.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成させるた
めに、本発明に係るヘッドアップディスプレー装置で
は、次の手段をとった。すなわち観察者の視程に設けら
れ、外界視界は透過させ、表示部からの表示情報は反射
させることにより、観察者に対し前記外界視界と、前記
表示情報とを同一視界内にあらわすコンバイナ、を有す
るヘッドアップディスプレーであって、観察者の至近距
離に設けられた内凹面コンバイナと、直接視認可能な前
記表示部と、のみにより光学系を構成可能とした。請求
項2では前記コンバイナは、曲率半径100mmから1
50mmの球面を有するハーフミラーとした。
In order to achieve the above object, the head-up display device according to the present invention employs the following means. That is, it has a combiner that is provided in the visibility of the observer, transmits the external field of view, and reflects the display information from the display unit to show the external field of view to the observer and the display information in the same field of view. In the head-up display, the optical system can be configured only by the inner concave surface combiner provided at a close distance to the observer and the directly visible display section. In claim 2, the combiner has a radius of curvature of 100 mm to 1
A half mirror having a spherical surface of 50 mm was used.

【0008】要すれば、観察者の至近距離に設けられた
内凹面コンバイナと、直接視認可能な前記表示部と、の
みにより光学系を構成可能であり、前記コンバイナは、
曲率半径80mmから120mmの球面を有するハーフ
ミラーとしても良い。
If necessary, the optical system can be constituted only by the inner concave surface combiner provided in the close range of the observer and the directly visible display section.
A half mirror having a spherical surface with a radius of curvature of 80 mm to 120 mm may be used.

【0009】尚、直接視認可能とは、表示器上に表示さ
れる像を肉眼にて把握できることを意味し投影膜、レン
ズ等を要せずに視認できることである。ハーフミラーと
は、反射機能(鏡の作用)と透光機能(透明体の作用)
とを合わせ持つ薄面体であり、反射と透光との割合は5
0:50を含む任意の値であり、例えば10:90でも
よい。
The term "directly visible" means that the image displayed on the display can be visually recognized, and it is visible without requiring a projection film, a lens or the like. A half mirror is a reflection function (a mirror function) and a translucent function (a transparent body function).
It is a thin-faced body that has both, and the ratio of reflection and transmission is 5
It is an arbitrary value including 0:50, and may be 10:90, for example.

【0010】[0010]

【作用】上記のように構成されたので、表示器からの像
(表示情報)は、コンバイナの内凹面にて反射される際
に焦点が伸び、遠方に表れた虚像として観察者に認識さ
れる。これにより外界視界との焦点が近接する。また表
示器からの像は、一部コンバイナを透過(通過)し、非
観察者側から観察される。
With the above construction, the image (display information) from the display has its focus extended when reflected by the inner concave surface of the combiner, and is recognized by the observer as a virtual image appearing at a distance. .. This brings the focus closer to the external field of view. Further, the image from the display part is partially transmitted (passed) through the combiner and is observed from the non-observer side.

【0011】[0011]

【実施例】次に図面を参照して、本発明に係るヘッドア
ップディスプレー装置の一実施例を説明する。図1は構
成の概要であり、観察者の視点1の視程の至近距離には
コンバイナ3が設けられている。このコンバイナ3はハ
ーフミラーを構成しているので、視点1から外界視界で
ある景色5を透過させて視ることができる。一方、表示
器7からの像8は、コンバイナ3によって一部が反射さ
れ、視点1に達する、この際にはコンバイナ3の内凹面
9によって、像8は焦点距離が伸ばされるので、視点1
による焦点調整は、コンバイナ3が平面である場合に比
べ少なくすることができる。このため視点1から景色5
と像8とを同時に視る場合(合体像)でも、表示器7と
コンバイナ3との間に焦点調整のための装置を必要とし
ない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the head-up display device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an outline of the configuration, and a combiner 3 is provided at a close range to the visibility of the viewpoint 1 of the observer. Since this combiner 3 constitutes a half mirror, it is possible to see the scenery 5, which is the external field of vision, from the viewpoint 1 through the same. On the other hand, part of the image 8 from the display 7 is reflected by the combiner 3 and reaches the viewpoint 1. At this time, since the inner concave surface 9 of the combiner 3 extends the focal length of the image 8, the viewpoint 1
The focus adjustment by can be reduced as compared with the case where the combiner 3 is a flat surface. Therefore, from viewpoint 1 to scenery 5
Even when both the image and the image 8 are viewed at the same time (merged image), a device for focus adjustment is not required between the display 7 and the combiner 3.

【0012】表示器7は、小型CRT(Cathode Ray Tu
be)、LCD(液晶ディスプレー)、LED(発光ダイ
オード)表示器、等、通常の発光型(または投光型)表
示器で良い。この際、表示器7とコンバイナ3との間に
焦点調整のための装置を必要としないので、外部視点1
0から、コンバイナ3を透過した表示器7からの像8を
確認することができる。尚、表示器7の取付位置、表示
器面積、明るさ、コンバイナ3との間隔、コンバイナ3
の反射率(透過率)視点1の位置等は、使用目的に応
じ、適宜選択決定すれば良い。この際、内凹面9の曲率
半径を80mmから150mmの球面とすることによ
り、好適なヘッドアップディスプレー装置を得ることが
できる。
The display 7 is a small CRT (Cathode Ray Tu).
be), LCD (liquid crystal display), LED (light emitting diode) display, etc. At this time, since a device for focus adjustment is not required between the display 7 and the combiner 3, the external viewpoint 1
From 0, the image 8 from the display 7 that has passed through the combiner 3 can be confirmed. In addition, the mounting position of the display unit 7, the display unit area, the brightness, the interval with the combiner 3, the combiner 3
The position and the like of the reflectance (transmittance) viewpoint 1 may be appropriately selected and determined according to the purpose of use. At this time, by setting the radius of curvature of the inner concave surface 9 to be a spherical surface having a diameter of 80 mm to 150 mm, a suitable head-up display device can be obtained.

【0013】図2及び図3は、図1に於ける内凹面9の
焦点延長作用を説明している。図2は従来例の場合を示
す。コンバイナ23は平面であり、表示器7による像8
の、虚像26の焦点距離は、B+Cである。これはA+
Bに等しく、像25からの焦点距離は伸びることが無
い。したがって虚像26と景色5とを同一視界で確認す
るには、視点1による焦点調整(目の焦点調整)が必要
となり、同一視は容易でない。
2 and 3 illustrate the focus extending action of the inner concave surface 9 in FIG. FIG. 2 shows the case of the conventional example. The combiner 23 is a plane, and the image 8 by the display 7 is displayed.
The focal length of the virtual image 26 is B + C. This is A +
Equal to B, the focal length from the image 25 never grows. Therefore, in order to confirm the virtual image 26 and the scenery 5 in the same field of view, focus adjustment (focus adjustment of eyes) from the viewpoint 1 is necessary, and it is not easy to identify the same.

【0014】図3では、コンバイナ33が内凹面34を
有している(すなわち本発明の場合)。したがって表示
器7による像8の、虚像36の焦点距離は、B+Cであ
る。これはA+Bより十分に長い。すなわち像8から視
点1までの焦点距離が、十分に伸びたことになる。した
がって虚像36と景色5とを同一視界で確認するとき
に、視点1による焦点調整が不要となり、同一視が容易
になる。
In FIG. 3, combiner 33 has an inner concave surface 34 (ie, in the case of the present invention). Therefore, the focal length of the virtual image 36 of the image 8 by the display 7 is B + C. This is much longer than A + B. That is, the focal length from the image 8 to the viewpoint 1 is sufficiently extended. Therefore, when confirming the virtual image 36 and the scenery 5 in the same field of view, the focus adjustment by the viewpoint 1 is not necessary, and the same view is facilitated.

【0015】図4及び図5は、本発明に係るヘッドアッ
プディスプレー装置の適用例をあらわしている。図4で
はヘッドアップディスプレー装置40をシミュレータ装
置42に用いたものであり、プロジェクター44による
模擬映像46と、ヘッドアップディスプレー装置40の
表示器47からの表示48とを、観察者49は同一視程
で自然な映像として視認することができる。この際、シ
ミュレータ装置42を体空戦ゲーム機とし、模擬映像4
6に敵機映像等を、表示48には照準器映像等をあらわ
せば、臨場感ある対空戦ゲーム機を、簡易、安価にて提
供することができる。
4 and 5 show an application example of the head-up display device according to the present invention. In FIG. 4, the head-up display device 40 is used for the simulator device 42, and a simulated image 46 by the projector 44 and a display 48 from the display 47 of the head-up display device 40 are viewed by an observer 49 at the same visibility. It can be seen as a natural image. At this time, the simulator device 42 is used as a body-air battle game machine, and the simulated image 4
By displaying the enemy image and the like on 6 and the sighting device image and the like on the display 48, it is possible to provide a realistic anti-aircraft game machine simply and at low cost.

【0016】図5では、ヘッドアップディスプレー装置
50を、風防付きヘルメット51の風防に用いた例をあ
らわし、表示器52は風防付きヘルメット51の内部に
組み込まれている。この際には表示制御装置53を受信
機とすることにより、ワイヤレスヘッドアップディスプ
レー装置とすることができ、今までに無いシミュレータ
等の映像装置とすることもできる。また、VR(仮想現
実)体験用の簡易表示装置としての使用も可能である。
この際、観察者54が視認する表示器52からの像55
を外部視点56から確認できるので、観察者が風防付き
ヘルメット51を装着したままでの調整等が容易であ
る。
FIG. 5 shows an example in which the head-up display device 50 is used for the windshield of the windshield helmet 51, and the indicator 52 is incorporated inside the windshield helmet 51. In this case, by using the display control device 53 as a receiver, a wireless head-up display device can be provided, and a video device such as a simulator which has never been available can be provided. It can also be used as a simple display device for VR (virtual reality) experience.
At this time, the image 55 from the display device 52 visually recognized by the observer 54.
Can be confirmed from the external viewpoint 56, so that the observer can easily make adjustments while wearing the windshield helmet 51.

【0017】以上にあらわした実施例のほかに、本発明
の主旨を逸脱しない範囲に於て、目的、用途に応じ各種
変形例を持ち得るものである。
In addition to the above-described embodiments, various modifications can be made according to the purpose and application without departing from the spirit of the present invention.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るヘッド
アップディスプレー装置によれば、(1)観察者の至近
距離に設けられた内凹面コンバイナと、直接視認可能な
前記表示部と、のみにより光学系を構成可能であるの
で、複雑な焦点調整用等の光学系を必要とせず、したが
って簡易、軽量、小型、安価なヘッドアップディスプレ
ー装置を得ることができる。(2)またコンバイナを観
察者の至近距離に設けることができるので、観察者の視
点変動が少なく、コンバイナ、表示器等の設置、調整が
容易となる。(3)表示器とコンバイナとの間に光学系
を要しないので、非観察者側から表示器の内容を視認す
ることができ、観察者の視界を容易に想像することがで
き、調整等を容易になし得る、等の効果を有する。
As described above, according to the head-up display device of the present invention, only (1) the inner concave surface combiner provided at a close distance to the observer and the directly visible display portion are provided. Since the optical system can be configured, a complicated optical system for focus adjustment or the like is not required, and thus a simple, lightweight, compact, and inexpensive head-up display device can be obtained. (2) Further, since the combiner can be provided at a close distance to the observer, the observer's viewpoint changes little, and the combiner, the display and the like can be easily installed and adjusted. (3) Since the optical system is not required between the display and the combiner, the contents of the display can be visually recognized from the non-observer side, the observer's field of view can be easily imagined, and adjustments can be made. It has effects such as being easily made.

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

【図1】本発明に係るヘッドアップディスプレー装置の
概要構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a head-up display device according to the present invention.

【図2】従来の平面コンバイナによる視程をあらわす説
明図
FIG. 2 is an explanatory view showing the visibility by a conventional flat combiner.

【図3】本発明に係るコンバイナによる視程をあらわす
説明図
FIG. 3 is an explanatory view showing the visibility by the combiner according to the present invention.

【図4】本発明に係るヘッドアップディスプレー装置の
適用例をあらわす説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an application example of the head-up display device according to the present invention.

【図5】本発明に係るヘッドアップディスプレー装置の
他の適用例をあらわす説明図
FIG. 5 is an explanatory diagram showing another application example of the head-up display device according to the present invention.

【図6】従来の光学系をあらわす説明図FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 視点 3 コンバイナ 7 表示器 9 内凹面 10 外部視点 40 ヘッドアップディスプレー装置 42 シミュレータ装置 50 ヘッドアップディスプレー装置 51 風防付きヘルメット 1 viewpoint 3 combiner 7 indicator 9 inner concave surface 10 external viewpoint 40 head-up display device 42 simulator device 50 head-up display device 51 windshield helmet

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 観察者の視程に設けられ、外界視界は透
過させ、表示部からの表示情報は反射させることによ
り、観察者に対し前記外界視界と、前記表示情報とを同
一視界内にあらわすコンバイナ、を有するヘッドアップ
ディスプレーであって、観察者の至近距離に設けられた
内凹面コンバイナと、直接視認可能な前記表示部と、の
みにより光学系を構成可能なヘッドアップディスプレー
装置。
1. The external field of view and the display information are reflected in the same field of view by allowing the external field of view to be transmitted and the display information from the display unit to be reflected, provided in the visibility of the observer. A head-up display having a combiner, wherein an optical system can be configured only by an inner concave surface combiner provided at a close distance to an observer and the directly visible display section.
【請求項2】 前記コンバイナは、曲率半径80mmか
ら150mmの球面を有するハーフミラーである「請求
項1」に記載のヘッドアップディスプレー装置。
2. The head-up display device according to claim 1, wherein the combiner is a half mirror having a spherical surface with a radius of curvature of 80 mm to 150 mm.
JP4163824A 1992-05-29 1992-05-29 Head-up display device Pending JPH05333287A (en)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4163824A JPH05333287A (en) 1992-05-29 1992-05-29 Head-up display device
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CA002097125A CA2097125C (en) 1992-05-29 1993-05-27 Head-up display apparatus
CA002250556A CA2250556C (en) 1992-05-29 1993-05-27 Head-up display apparatus
EP96119684A EP0770414B1 (en) 1992-05-29 1993-05-28 Head-up display apparatus
EP93304202A EP0572284B1 (en) 1992-05-29 1993-05-28 Head-up display apparatus
DE69329738T DE69329738T2 (en) 1992-05-29 1993-05-28 Head-up display device
DE69332134T DE69332134D1 (en) 1992-05-29 1993-05-28 Head-up display device
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016071058A (en) * 2014-09-29 2016-05-09 株式会社 オルタステクノロジー Helmet-mounted display
JP2020514842A (en) * 2017-03-07 2020-05-21 8259402 カナダ インコーポレイテッド8259402 Canada Inc. Method of controlling virtual image in display

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A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980616