JPH0627411A - シミュレータ等の映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 航空機等のシミュレータで、実機の視界の視
距離や宇宙ドッキングシミュレータで対象物との実距離
と等しい視界の視距離が得られる映像表示装置を得るこ
とを目的とする。 【構成】 凹面鏡Ｍの光軸と４５°で交るハーフミラー
１の上方にＣＲＴ２を、その表示面がハーフミラー１で
反射し、凹面鏡で虚像が出来るように設け、ＣＲＴ２を
その軸方向に変位可能とし、それによって虚像の出来る
位置を無限遠とそれより近いある距離の点との間に形成
し、凹面鏡の球心Ｏを視点として虚像を見る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、飛行シミュレータ、宇
宙ドッキングシミュレータ、船舶操船シミュレータ、自
動車走行シミュレータ等の各種シミュレータの視界表示
装置、あるいは各種遊戯装置のディスプレイ等の映像表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の各種シミュレータでは表示される
映像が実際の航空機等の場合と同様無限遠にあるように
表示されることが望ましい。映像表示面としてＣＲＴの
表示面をそのまま利用したり、ビデオプロジェクタによ
りスクリーンに投映して表示したのでは、映像は表示面
の位置にあるようにしか表示されない。

【０００３】この点を解決する手段として、凹面鏡を利
用した無限遠表示装置が知られている。

【０００４】図２は、凹面鏡による無限遠表示の原理を
示す図である。凹面鏡Ｍの球心をＯ、焦点位置をＦとす
ると、物体ＰＱが焦点位置Ｆより凹面鏡Ｍ側にあると、
凹面鏡Ｍによる像はＰ′Ｑ′で示すように正立虚像とな
る。この虚像の位置及び大きさは、物体ＰＱの位置によ
り変化し、物体ＰＱの位置がＦＡの中にある場合（Ａは
凹面鏡Ｍと光軸の交点）、すなわち図においてａ＜ｆの
場合、 像の位置 ｂ＝ａｆ／（ａ−ｆ） ─ （１） 像の大きさ Ｐ′Ｑ′＝ＰＱ×｜ｆ｜／｜ａ−ｆ｜ ─ （２） となり、ａをｆに限り無く接近させるとｂは無限遠に近
づく。

【０００５】しかし、図１に示す如く、物体ＰＱが凹面
鏡Ｍの光軸上にある場合は、虚像Ｐ′Ｑ′を球心Ｏから
見ようとしても、物体ＰＱが邪魔になって見えない。そ
こで、図３に示すように、凹面鏡Ｍとその焦点ｆとの間
に、凹面鏡の光軸に４５°の角度で交差するようにハー
フミラー１を設け、このハーフミラーで光軸方向に反射
するように例えばＣＲＴ２の画像面３がくるようにＣＲ
Ｔ２を配置している。このようにすることにより、ＣＲ
Ｔ２の画像面３上の映像４は、ハーフミラー１で反射
し、凹面鏡Ｍにより虚像を結びハーフミラー１を透過し
て球心Ｏを視点として観察することが可能となる。ＣＲ
Ｔの代りに液晶ディスプレイや投影スクリーン等を使用
することもできる。又、ハーフミラーは凹面鏡の光軸と
必らずしも４５°で交らなくてもよい。

【０００６】従来は、上記構成の無限遠表示装置の映像
表示面、例えばＣＲＴ２の画像表示面３はシミュレータ
の本体に対して固定されており視点から見る虚像５の距
離は無限遠又はこれに近い一定の距離となっていた。

【０００７】一般に、航空機の操縦席から外の視界を見
た場合、前方の滑走路や山なみ、雲などは遥か遠方に見
え、手前下方の滑走路やヘリコプタから下方に見た地上
付近の下方視界は近距離に見える。さらに、宇宙ドッキ
ングシミュレータや宇宙用マニピュレータ装置のシミュ
レータ等では対象物との実距離と視距離とが対応した視
界表示が特に必要である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、航空機の操
縦席から見る外の視界の上記の実態や宇宙ドッキングや
宇宙マニピュレータ用シミュレータの上記の要請に応じ
て、視界の視距離を実機の視界の視距離や対象物の実距
離に対応して、無限遠から至近距離まで可変とすること
のできる映像表示装置を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、図３に例示した構成の無限遠表示装置に
おいて、ＣＲＴ等の映像表示手段が、その表示面がハー
フミラーで凹面鏡の光軸方向に反射されるべき光線の光
軸上を凹面鏡の焦点に対応する位置と、それよりハーフ
ミラーに近接した位置との間を変位可能であることを特
徴とする。

【００１０】

【作用】上記の如く映像表示手段を、その表示面が凹面
鏡の焦点に対応する位置と、それよりハーフミラーに近
接した位置との間を変位可能としたので、虚像の結像位
置を無限遠の位置から視点にある程度近接した位置との
間に変化させることが可能となる。したがって、表示さ
れる映像の内容に応じて、対象物の実距離や視界の視距
離に応じて映像表示手段を移動させることにより、虚像
位置を対象物の実距離や視界の視距離に合せることがで
きる。

【００１１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を、図面に基づいて
詳細に説明する。

【００１２】図１は、図３で説明した従来の無限遠表示
装置に本発明を適用した実施例を示す図である。したが
って、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、
異る点を中心として説明する。

【００１３】本実施例では、ＣＲＴ２は上下方向、即ち
ハーフミラー１で凹面鏡Ｍの光軸方向に反射されるべき
光線の光軸方向に移動可能となっている。その移動範囲
は、下限はＣＲＴがハーフミラー１に当接する位置で決
められ、上限は焦点ｆに対応する位置より映像４が上に
越せば虚像５を結ばないので、その点が上限となる。そ
の他の構成は図３のものと変るところはない。

【００１４】上記の構成により、ＣＲＴ２の位置を上下
方向に変位させることによりＣＲＴ２の表示面上の像４
と凹面鏡Ｍの光軸との交点Ａとの距離ａが変化する。ａ
が変化すると、式（１）よりＡ点から虚像５迄の距離ｂ
が変化する。又、式（２）より虚像５の大きさも変化す
る。

【００１５】虚像は、シミュレータがシミュレートする
対象物に対応するものであるから、距離が変化しても大
きさが変化してはならない。虚像の大きさを変えないよ
うにするには、ＣＲＴの移動量に応じて、ＣＲＴの表示
面に表示される映像の大きさを画像信号処理等により変
えればよい。

【００１６】図１の構成のＣＲＴの位置を上下方向に変
化させる代りに、凹面鏡の位置をその光軸方向に移動可
能とすることも考えられるが、この場合は球心位置も変
化するので、標準視点もそれに応じて光軸方向に移動さ
せる必要があり、実用的でない。

【００１７】上記の実施例では映像表示手段として、Ｃ
ＲＴを使用した例を挙げたが、液晶表示やプロジェクタ
とスクリーンとより成る装置等、公知の種々の表示装置
を利用することができる。

【００１８】本発明の無限遠表示装置は、航空機等のシ
ミュレータの他、遊園地や、各種の催し等の遊戯装置等
の表示装置に利用することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、航空機等
のシミュレータにおいて、視界の視距離を、航空機等の
実際の視距離や対象物の実距離に相当した位置に一致さ
せることができるので、シミュレータの効果が一段と向
上し、遊戯具の表示装置に使用すれば一段と迫真感が増
大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の映像表示装置の光学系を示す
断面図である。

【図２】凹面鏡による無限遠表示の原理を説明する説明
図である。

【図３】上記の原理による従来の無限遠表示装置の一例
の光学系を示す断面図である。

【符号の説明】

１ ハーフミラー ２ ＣＲＴ（映像表示手段） ３ 表示面 ４ 映像 ５ 虚像 ｆ 焦点 Ｍ 凹面鏡 Ｏ 球心（視点）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹面鏡と、その光軸に斜交するハーフミ
   ラーと、該ハーフミラーで凹面鏡の光軸方向に反射され
   るべき光線の光軸の該凹面鏡の焦点に対応する位置とそ
   れより凹面鏡側の位置との間に表示面を位置させた映像
   表示手段とを有して成り、上記映像表示手段の表示面上
   の映像を上記ハーフミラー及び凹面鏡で反射させ、上記
   ハーフミラーを透過させて上記凹面鏡の球心を視点とし
   て視るようにしたシミュレータ等の映像表示装置におい
   て、 上記の映像表示手段が、その表示面が上記ハーフミラー
   で凹面鏡の光軸方向に反射されるべき光線の光軸上を、
   凹面鏡の焦点に対応する位置とそれよりハーフミラーに
   近接した位置との間を変化可能であることを特徴とする
   映像表示装置。
2. 【請求項２】 上記の映像表示手段の変位に応じて、視
   点で視る虚像の大きさが一定となるように、上記映像表
   示手段の表示面に表示される映像の大きさを可変させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の映像表示装置。