JPS6223016A - Head-up display - Google Patents

Head-up display

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JPS6223016A
JPS6223016A JP16258585A JP16258585A JPS6223016A JP S6223016 A JPS6223016 A JP S6223016A JP 16258585 A JP16258585 A JP 16258585A JP 16258585 A JP16258585 A JP 16258585A JP S6223016 A JPS6223016 A JP S6223016A
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JP
Japan
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image
display
half mirror
virtual
image plane
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Makoto Takagi
誠 高木
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Shimadzu Corp
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Abstract

PURPOSE:To prevent a pilot from feeling a shift in the position of an image and variation in the size of the image by arraying two half-mirrors in front of the pilot so that two virtual images are coincident in a relative position relation. CONSTITUTION:Various displays 1 of the flying direction, etc., of an aircraft are produced on a CRT, etc.; and virtual images 9 and 12 are formed on a screen 8 at a finite-distance point through half-mirrors 5 and 11 which slant at a specific angle relatively and the video of an external field is projected from the reverse surface of the screen 8. The two images are coincident in center even when the pilot sees the virtual image 9 of the displays 1 with the eye at a position 7 and sees the virtual image 12 with the eye slightly above. Those tow mirrors are used, so the visual field is expanded and there is variation in neither the display position nor size even when the position of the eye is changed; and the pilot feels no fatigue in the eye even when the display is applied to a dome type simulator.

Description

【発明の詳細な説明】 童業上皇且■且立 本発明はヘッドアップデスプレイに係り、特に操縦者が
有限遠点を見ながら操縦を行う装置、例えばドーム型シ
ュミレータの如き装置に使用するヘッドアップデスプレ
イに関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a head-up display, and particularly to a head-up display used in a device in which an operator operates while looking at a finite far point, such as a dome-shaped simulator. Regarding display.

従来夏技血 航空機等に実装されるヘッドアップデスプレイにおいて
は、無限遠点とみなされる外界の景色に対して、コリメ
ートされた像、即ち、無限遠点に結像する虚像を重複す
る構成にしである。
Conventionally, in the head-up display implemented on aircraft, etc., a collimated image, that is, a virtual image formed at the point at infinity, is configured to overlap with the external scenery, which is considered to be at the point at infinity. be.

さらに、上記ヘッドアンプデスプレイにおいては、操縦
者の視野を拡大するために、複数枚のハーフミラ−を使
用し、映像面たとえばスクリーン(以下スクリ・−ンと
いう)に近い側のハーフミラ−(以下、第1のハーフミ
ラ−という)とスクリ−ンより遠いハーフミラ−(以下
、第2のハーフミラ−を平行に配設しである。
Furthermore, in the above-mentioned head amplifier display, in order to expand the operator's field of view, a plurality of half mirrors are used. A half mirror farther from the screen (hereinafter referred to as a second half mirror) is arranged in parallel.

しかしながら、上記の如き航空機に実装するヘッドアッ
プデスプレイを有限遠点に映像を表示するドーム型シュ
ミレータ等にそのまま適用しようとすると、以下に述べ
るような問題を生じる。
However, if an attempt is made to directly apply the head-up display mounted on an aircraft as described above to a dome-shaped simulator or the like that displays an image at a finite far point, the following problems will arise.

■ く”しよ゛と るロ 占 第3図は、平行に配置した複数枚のハーフミラ−を有す
るヘッドアップデスプレイ、つまり航空機に実装される
ヘッドアップデスプレイをそのままドーム型シュミレー
タに適用した場合の説明図である。
Figure 3 shows a head-up display with multiple half-mirrors arranged in parallel, that is, a head-up display mounted on an aircraft, applied as is to a dome-shaped simulator. It is a diagram.

CRT等で現出した各種の表示lはレンズ2、ターニン
グミラー3、レンズ4および平行に配置した複数枚のハ
ーフ′ミラー5および6を介して前方無限遠点に結像し
ている。この場合において、有限遠点に配置されている
スクリーン8には所望の映像、例えば外界の映像(景色
等)が写し出されている。
Various displays 1 appearing on a CRT or the like are imaged at an infinity point in front via a lens 2, a turning mirror 3, a lens 4, and a plurality of half' mirrors 5 and 6 arranged in parallel. In this case, a desired image, for example, an image of the outside world (scenery, etc.) is projected on the screen 8 disposed at a finite far point.

従って、前記表示1は第1のハーフミラ−によってでき
る像9と第2のハーフミラ−によってできる像10とが
相対的に位置ずれを生じ(像lOカ像9の少し上方に来
る)、その結゛果操縦者は目を移動したときに、外界の
映像との関係では相対的に像の位置が異なって見えるこ
ととなる。
Therefore, in the display 1, the image 9 formed by the first half mirror and the image 10 formed by the second half mirror are relatively misaligned (the image 10 is slightly above the image 9), and the result is As a result, when the pilot moves his eyes, the position of the image appears to be different relative to the image in the outside world.

従って、操縦者には動作反応の遅れや目の疲労を避ける
ことができない。
Therefore, the operator cannot avoid delay in motion reaction and eye fatigue.

本発明は上記事情に鑑みて創案されたもので、操縦者が
目の位置を変えても虚像がスクリーン上に固定された状
態、即ち、位置ずれを感じさせることなく、しかも像の
大きさが変化しないヘッドアップデスプレイを提供する
ことを目的としている。
The present invention was devised in view of the above-mentioned circumstances, and the virtual image remains fixed on the screen even if the operator changes the position of his or her eyes. The aim is to provide an unchanging head-up display.

。 占  ° るための 第1の発明は複数のハーフミラ−が操縦者の前方にあり
、第1のハーフミラ−は第2のハーフミラ−に対して所
定角度傾斜せしめるように構成した。また、第2の発明
は、複数のハーフミラ−が操縦者の前方にあり、第1の
ハーフミラ−を曲面とするように構成した。
. In the first aspect of the invention, a plurality of half mirrors are provided in front of the driver, and the first half mirror is tilted at a predetermined angle with respect to the second half mirror. Further, in the second invention, a plurality of half mirrors are provided in front of the driver, and the first half mirror is configured to have a curved surface.

作置 第1の発明では、二つの像の中心が一致する。Placement In the first invention, the centers of the two images coincide.

第2の発明においては、二つの像の中心とその周辺とも
に一致する。
In the second invention, the centers of the two images and their peripheries coincide.

1蓋班 第1図において、lはCRT等によって現出された各種
のマークや表示である。このマークないし表示は航空機
用のシュミレータにおいては、例えば機体の基準軸に対
する照準点や航空機の進行方向あるいは姿勢角等を表す
表示である。
1 Lid Group In FIG. 1, l represents various marks and displays displayed by a CRT or the like. In an aircraft simulator, this mark or display is, for example, a display representing the aiming point with respect to the reference axis of the aircraft, the traveling direction of the aircraft, or the attitude angle.

ここで、レンズ2とレンズ4の間にはターニングミラー
3があり、レンズ2の上方には第1のハーフミラ−11
とこれに対して下向きに所定角度傾斜した第2のハーフ
ミラ−5があり、これらはスクリーン8に虚像を結像す
る光学系を構成している。
Here, there is a turning mirror 3 between the lens 2 and the lens 4, and a first half mirror 11 is provided above the lens 2.
There is a second half mirror 5 tilted downward at a predetermined angle with respect to this, and these constitute an optical system that forms a virtual image on the screen 8.

このような光学系を具備したヘッドアップデスプレイに
おいては、前記表示1はレンズ2、ターニングミラー3
およびレンズ4を経て、操縦者の前方に設置されている
ハーフミラ−5および11に到達し、有限遠点に配置さ
れているスクリーン8にその虚像9および12を表示す
るとともに、その一部はハーフミラ−により後方に反射
されて操縦者側に戻る。
In a head-up display equipped with such an optical system, the display 1 includes a lens 2 and a turning mirror 3.
After passing through lens 4, it reaches half mirrors 5 and 11 installed in front of the pilot, and displays the virtual images 9 and 12 on screen 8 located at a finite far point, and a part of it is a half mirror. - is reflected backwards and returns to the operator's side.

このスクリーン8の裏面から所望の映像、例えば外界の
映像(景色等)が写し出されている。
A desired image, for example, an image of the outside world (scenery, etc.) is projected from the back side of the screen 8.

この場合には、操縦者が自分の目を7の位置においたと
きには、表示1は虚像9として見え、また目を7の位置
よりやや上方に置いたときには表示1は虚像9よりもや
や下方に傾いた虚像12として見える。
In this case, when the pilot places his eyes at position 7, display 1 appears as virtual image 9, and when the pilot places his eyes slightly above position 7, display 1 appears slightly below virtual image 9. It appears as a tilted virtual image 12.

即ち、この場合には第3図と異なり、二つの像はその中
心において一致する。但しこの場合には像の周辺に近づ
くにしたがって僅かではあるが、位置ずれが生じる。
That is, in this case, unlike FIG. 3, the two images coincide at their centers. However, in this case, a slight positional shift occurs as the image approaches the periphery of the image.

第2図に図示したものは前記第1の発明をさらに改良し
たヘッドアップデスプレイを示している。
What is shown in FIG. 2 shows a head-up display that is a further improvement of the first invention.

第2図において、1はCRT等によって現出された各種
のマークや表示である。
In FIG. 2, reference numeral 1 indicates various marks and displays displayed by a CRT or the like.

ここで、レンズ2とレンズ4の間にはターニングミラー
3があり、レンズ2の上方には前方に凸。
Here, there is a turning mirror 3 between the lenses 2 and 4, and above the lens 2, it is convex forward.

となるように湾曲した第1のハーフミラ−13と平面状
の第2のハーフミラ−5があり、これらはスクリーン8
に虚像を結像する光学系を構成している。
There is a first half mirror 13 curved so that
It constitutes an optical system that forms a virtual image.

このような光学系を具備したヘッドアップデスプレイに
おいては、前記表示1はレンズ2、ターニングミラー3
およびレンズ4を経て、操縦者の前方に設置されている
ハーフミラ−5および湾曲したハーフミラ−13に到達
し、有限遠点に配置されているスクリーン8にその虚像
9および14を表示するとともに、その一部はハーフミ
ラ−により後方に反射されて操縦者側に戻る。
In a head-up display equipped with such an optical system, the display 1 includes a lens 2 and a turning mirror 3.
The image reaches the half mirror 5 and the curved half mirror 13 installed in front of the pilot through the lens 4, and displays the virtual images 9 and 14 on the screen 8 located at a finite far point. A portion is reflected backward by the half mirror and returns to the driver's side.

このスクリーン8に所望の映像、例えば外界の映像(景
色等)が写し出されている。
A desired image, for example, an image of the outside world (scenery, etc.) is projected on this screen 8.

この場合には、前記虚像14と9はその中心のみでなく
、その周辺部においても完全に一致し、両者は位置ずれ
を生じることがない。換言すれば、二つの虚像は完全に
その大きさと位置が一致することになる。なお、スクリ
ーンすなわち映像面は架空の映像面でもよい。
In this case, the virtual images 14 and 9 are completely aligned not only at their centers but also at their peripheries, and there is no positional shift between them. In other words, the two virtual images completely match in size and position. Note that the screen, that is, the image plane may be a fictitious image plane.

また、ともに有限遠点に結像しているので、操縦者は両
者を交互に見ようとする場合、目の焦点距離の調節をす
ることなく、容易にこれらを認識することが可能である
Further, since both images are formed at a finite far point, when the operator tries to view both images alternately, he can easily recognize them without adjusting the focal length of his eyes.

なおこの発明に係るヘッドアップデスプレイを自動車練
習用のシュミレータに応用することも可能である。また
、本発明はシミュレータのみならず自動車のヘッドアッ
プデスプレイにも応用できる。
Note that the head-up display according to the present invention can also be applied to a simulator for driving practice. Furthermore, the present invention can be applied not only to simulators but also to head-up displays in automobiles.

溌10λ別果 すでに述べた如(、本発明のヘッドアップデスプレイを
ドーム型シュミレータの如き有限遠点を見ながら操縦す
る装置に使用すると、複数枚のハーフミラ−を使用して
いるため、上下方向に操縦者の視野が拡大されるととも
に、目の位置を変えても表示の位置または大きさ変化し
て認識されることはない。
As already mentioned, when the head-up display of the present invention is used in a device such as a dome-type simulator that is operated while looking at a finite far point, since it uses multiple half mirrors, The operator's field of view is expanded, and even if the operator changes the position of his eyes, the position or size of the display will not change and be recognized.

したがって、かかるヘッドアップデスプレイをドーム型
シュミレータに適用した場合には、操縦者の反応動作の
遅れがなく、しかもその操縦者に目の疲労を感じさせる
ことがない。
Therefore, when such a head-up display is applied to a dome-type simulator, there is no delay in the operator's reaction action, and the operator does not experience eye fatigue.

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

第1図は第1の発明に係るヘッドアップデスプレイの説
明図、第2図は第2の発明に係るヘッドアップデスプレ
イの説明図である。 第3図は、平行な複数枚のハーフミラ−を使用して無限
遠点に表示を結像するヘッドアップデスプレイをそのま
まドーム型シュミレータに適用した場合の説明図である
。 5・・・第2のハーフミラ−111,13・・・第1の
ハーフミラ−18・・・映像面、9.12.14・・・
虚像。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a head-up display according to the first invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of the head-up display according to the second invention. FIG. 3 is an explanatory diagram of a head-up display in which a plurality of parallel half mirrors are used to form a display image at an infinite point, when it is directly applied to a dome-shaped simulator. 5... Second half mirror 111, 13... First half mirror 18... Image surface, 9.12.14...
virtual image.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)外界の映像を表示する映像面の位置に各種の表示
を虚像として結像する光学系であって、前記光学系には
操縦者の前方に設置した複数のハーフミラーを含んでお
り、かつ前記映像面に近い側のハーフミラーは前記映像
面より遠いハーフミラーに対して所定角度傾斜せしめる
ことにより、前記映像面に近い側のハーフミラーを透視
した虚像と前記映像面より遠いハーフミラーを透視した
虚像との相対位置関係を一致せしめるごとく構成したこ
とを特徴とするヘッドアップデスプレイ。
(1) An optical system that forms various displays as virtual images at the position of an image plane that displays images of the outside world, the optical system including a plurality of half mirrors installed in front of the operator, The half mirror on the side closer to the image plane is tilted at a predetermined angle with respect to the half mirror farther from the image plane, so that a virtual image seen through the half mirror on the side closer to the image plane and the half mirror farther from the image plane can be created. A head-up display characterized by being configured so that the relative positional relationship with a transparent virtual image matches.
(2)外界の映像を表示する映像面の位置に各種の表示
を虚像として結像する光学系であって、前記光学系には
操縦者の前方に設置した複数のハーフミラーを含んでお
り、かつ前記映像面に近い側のハーフミラーは曲面とす
ることにより、前記映像面に近い側のハーフミラーを透
視した虚像と前記映像面より遠いハーフミラーを透視し
た虚像の大きさが一致するごとく構成したことを特徴と
するヘッドアップデスプレイ。
(2) An optical system that forms various displays as virtual images at the position of an image plane that displays images of the outside world, the optical system including a plurality of half mirrors installed in front of the operator, The half mirror on the side closer to the image plane is curved so that the size of the virtual image seen through the half mirror closer to the image plane matches the size of the virtual image seen through the half mirror farther from the image plane. A head-up display featuring the following.
JP16258585A 1985-07-22 1985-07-22 Heads up deathplay Expired - Fee Related JPH0668583B2 (en)

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JPS6223016A true JPS6223016A (en) 1987-01-31
JPH0668583B2 JPH0668583B2 (en) 1994-08-31

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0450058A1 (en) * 1989-10-16 1991-10-09 Libbey-Owens-Ford Co. Display panel for a vehicle windshield
EP0646823A2 (en) * 1993-09-30 1995-04-05 Hughes Aircraft Company Automotive instrument 3-d virtual image display
JP2017021376A (en) * 2016-10-03 2017-01-26 株式会社Jvcケンウッド Image display device

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JP2017021376A (en) * 2016-10-03 2017-01-26 株式会社Jvcケンウッド Image display device

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JPH0668583B2 (en) 1994-08-31

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