KR950010029B1 - Dual-mirror virtual image display for vehicle - Google Patents

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KR950010029B1
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헤그 로널드
씨. 노턴 폴
첸 마오-진
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휴우즈 에어크라프트 캄파니
완다 케이. 덴슨-로우
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    • B60R1/00Optical viewing arrangements; Real-time viewing arrangements for drivers or passengers using optical image capturing systems, e.g. cameras or video systems specially adapted for use in or on vehicles

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Abstract

내용 없음.No content.

Description

차량 계기 장치용 이중-미러 허상 디스플레이Dual-mirror virtual image display for vehicle instrumentation

제1도는 기술된 허상 디스플레이를 개략적으로 도시한 정단면도.1 is a front sectional view schematically showing the virtual image display described.

제2도는 제1도의 허상 디스플레이를 이해하는데 도움을 주는 단일 렌즈 디스플레이 시스템의 정면도.2 is a front view of a single lens display system to help understand the virtual image display of FIG.

제3도는 제1도의 허상 디스플레이의 언폴드된 형태이고, 제1도의 허상 디스플레이를 이해하는데 도움을 주는 렌즈 디스플레이의 정면도.FIG. 3 is an unfolded form of the virtual display of FIG. 1 and is a front view of the lens display to help understand the virtual display of FIG.

제4a도 및 제4b도는 제1도의 허상 디스플레이의 부 배율 미러의 실시예의 측면도 및 전면도.4A and 4B are side and front views of an embodiment of a sub-magnification mirror of the virtual image display of FIG.

제5a도 및 제5b도는 제1도의 허상 디스플레이의 정 배율 미러의 실시예의 측면도 및 전면도.5A and 5B are side and front views of an embodiment of a magnification mirror of the virtual image display of FIG.

제6도는 본 발명의 허상 디스플레이의 축외 구성을 이해하는데 도움을 주는 축외 렌즈 시스템을 도시한 개략도.6 is a schematic diagram illustrating an off-axis lens system to assist in understanding the off-axis configuration of the virtual image display of the present invention.

제7도는 광학 소자들의 축외 부부을 이용하는 공지된 축외 시스템을 이해하는데 도움을 주는 렌즈의 축외 부분을 이용하는 축상(on-axis) 렌즈 시스템의 개략도.7 is a schematic diagram of an on-axis lens system using an off-axis portion of the lens to assist in understanding a known off-axis system using off-axis couples of optical elements.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

11 : 영상 소스 13 : 평면 폴드 미러11: image source 13: plane fold mirror

15 : 부 배율 미러 71 : 정 배율 미러15: minor magnification mirror 71: magnification mirror

본 발명은 통상적으로 허상 디스플레이(virtual image display)에 관한 것이고, 특히 큰 시야에 대해 상이한 크기의 계기 영상 소스들을 갖고 있는 차량 계기용 허상 디스플레이(virtual image display for vehicle instrumentation)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates generally to virtual image displays, and more particularly to virtual image displays for vehicle instrumentation having instrument image sources of different sizes for large fields of view.

자동차의 같은 차량용의 종래의 계기 장치는 통상적으로 조종 핸들(steeting wheel) 전방의 계기판(dashboard)내에 지지된 직접 관측 게이지(direct view gauge)를 포함한다. 단순하고, 효과적일지라도, 이러한 종래의 직접 관측 계기 장치는 운전자의 눈이 주행로와 계기들의 관측 사이에 다시 촛점을 맞출 수 있어야 한다. 더우기, 종래의 직접 관측 계기 장치는 통상적으로 운전자와 충분히 근접 (약 61-76cm ; 약 24-30인치)해 있기 때문에 근시용 안경을 착용한 운전자가 판독하기에는 어려움이 있다.Conventional instrumentation devices for the same vehicle of a vehicle typically include a direct view gauge supported in a dashboard in front of a steering wheel. Although simple and effective, this conventional direct viewing instrumentation device should allow the driver's eyes to refocus between the roadway and the observation of the instruments. Moreover, conventional direct viewing instrumentation is typically difficult to read by a driver wearing myopia glasses because it is typically close enough (about 61-76 cm; about 24-30 inches) to the driver.

1987년 9월 4일 출원되고 본 출원인에게 양도된 “자동차 계기 허상 디스플레이(Automotive Instrument Virtual Image Display)”라는 명칭의 미합중국 특허 출원 제07/096,870호는 종래의 직접 관측 계기 장치보다 운전자로부터 광학적으로 보다 멀리 떨어진 유효 위치에 계기 장치의 허상을 효과적으로 위치시키는 계기 장치 허상 디스플레이에 관한 것이다. 운전자로부터 멀리 떨어진 위치의 허상은 단일 정 배율, 즉 확대 미러에 의해 달성된다. 그러나, 단일 정배율 미러를 사용할 수 있는 영상 소스들은 상당히 짧은 시스템 길이 (즉, 영상 소스로부터 미러까지의 거리)을 유지하기 위해스는 매우 작아야 하므로, 이는 1개 이상의 계기 게이지 또는 판독 장치를 허용하지 않는다. 그리고, 전기기계 게이지(electromechanidal gauge)들과 같은 비교적 큰 영상 소스들은 사용할 수 없다.US patent application Ser. No. 07 / 096,870, filed on September 4, 1987 and assigned to the applicant, is more optically optical from the driver than a conventional direct observation instrument. An instrument apparatus virtual image display for effectively positioning a virtual image of an instrument apparatus in a distant effective position. The virtual image of the position far from the driver is achieved by a single positive magnification, i.e., an enlarged mirror. However, image sources that can use a single magnification mirror must be very small in order to maintain a fairly short system length (ie the distance from the image source to the mirror), which does not allow more than one instrument gauge or reading device. . And relatively large image sources, such as electromechanidal gauges, cannot be used.

그러므로, 본 발명의 장점은 2개 이상의 게이지들 또는 판독 장치를 디스플레이하기 위해 제공되는 차량 계기장치 허상 디스플레이를 제공하는 것이다.Therefore, it is an advantage of the present invention to provide a vehicle instrument virtual image display provided for displaying two or more gauges or reading device.

또 다른 장점은 아날로그 전기기계 게이지와 같은 비교적 큰 영상 소스들의 사용을 허용하는 차량 계기 장치 허상 디스플레이를 제공하는 것이다.Another advantage is to provide a vehicle instrument virtual display that allows the use of relatively large image sources such as analog electromechanical gauges.

상술한 장점들 및 다른 장점들은 영상화 조명(imaging illumination)을 제공하기 위한 영상 소스, 발산성 반사 영상화 조명(diverging reflected imaging illumination)을 제공하기 위해 영상 소스 영상화 조명에 반응하는 부 배율 비구면 측외 미러(negative power aspheric off-axis mirror), 및 영상 소스 및 차량 운전자의 눈으로부터의 영상화 조명에 의해 이동하는 광학 경로 보다 긴 관측 거리에서 차량 운전자에 의해 관측가능한 영상 소스의 허상을 발생시키는 수렴성(converging) 반사 영상화 조명을 제공하기 위해 발산성 영상화 조명에 반응하는 정 배율 비구면 축외 미러(positive power aspheric off-axis mirror)를 포함하는 본 발명의 차량용 허상 디스플레이에 의해 제공된다.The above and other advantages include the image source for providing imaging illumination, the sub-magnification aspheric side mirror that reacts to the image source imaging illumination to provide divergent reflected imaging illumination. power aspheric off-axis mirror, and converging reflection imaging that generates a virtual image of an image source observable by the vehicle driver at a longer viewing distance than the moving optical path by the illumination source and imaging source and the driver's eye. Provided by a vehicular virtual image display of the present invention comprising a positive power aspheric off-axis mirror responsive to divergent imaging illumination to provide illumination.

기술된 발명의 장점 및 특징은 도면에 참조하여 아래의 상세한 설명으로부터 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 용이하게 인지될 수 있다.Advantages and features of the described invention can be readily appreciated by those skilled in the art from the following detailed description with reference to the drawings.

후술하는 상세한 설명 및 몇몇 도면에서 동일한 요소에는 동일한 참조 번호를 붙인다.Like reference numerals designate like elements in the following description and in the drawings.

이제, 제1도를 참조하면, 이 도면은 본 발명에 따른 차량용 허상 디스플레이 시스템을 도시한 것이다. 허상 디스플레이는 예를 들면, 차량 조종간(sterring column) 위 및 예를 들어, 일반적으로 계기 패널에 의해 통상적으로 점유된 영역 내의 조종 핸들의 전방에 배치될 수 있다.Referring now to FIG. 1, this figure illustrates a virtual image display system for a vehicle according to the present invention. The virtual image display may for example be arranged above the steering wheel of the vehicle and in front of the steering wheel, for example in the area usually occupied by the instrument panel, for example.

이 디스플레이 시스템은 영상 소스(11) 및 영상 소스(11)로부터의 영상화 조명에 반응하는 평면 폴드 미러(planar fold mirror ; 13)을 포함한다. 평면 폴드 미러(13)은 발산성 반사 조명을 제공하는 축외 볼록 부 배율 미러(off-axis convex negative power mirror ; 15)로 영상화 조명을 반사시킨다. 미러(15)는 이것이 직접적으로 관측될 경우 영상 축소를 야기하기 때문에, 부 배율인 것을 특징으로 하고, 또한 미러(15)상에 입사되는 평행 입사선들이 반사에 의해 발산되기 때문에 발산성 반사를 제공하는 것을 특징으로 한다.The display system includes an image source 11 and a planar fold mirror 13 that responds to imaging illumination from the image source 11. Planar fold mirror 13 reflects the imaging illumination with an off-axis convex negative power mirror 15 that provides divergent reflective illumination. The mirror 15 is characterized by a negative magnification because this causes an image reduction when observed directly, and also provides divergent reflection because parallel incidence lines incident on the mirror 15 are emitted by the reflection. Characterized in that.

부 배율 미러(15)로부터의 조명은 반사된 조명은 수렴성 반사 조명을 제공하는 축외 오목 정 배율 미러(off-axis concave positive power mirror ; 17) 상에 입사된다. 미러(17)은 영상 확대를 제공하기 때문에 정 배율을 갖는 것을 특징으로 하고, 또한 미러(17)에 입사되는 평행 입사 선들이 수렴성 반사를 제공하는 것을 특징으로 한다.Illumination from sub-magnification mirror 15 is incident on an off-axis concave positive power mirror 17 where the reflected illumination provides convergent reflective illumination. The mirror 17 is characterized by having a positive magnification because it provides an image magnification, and is characterized in that parallel incidence lines incident on the mirror 17 provide convergent reflection.

정 배율 미러(17)에 의해 반사된 조명은 만곡된 보호 창(curved protective windows ; 19)를 통과하여 관측자에게로 간다. 만곡된 보호 창(19)는 특히, 디스플레이 시스템 외부에서의 관측시, 관측자가 관측할 수 있는 곳에서의 반사가 보호 창 위에 배치된 어두운 광선 트랩의 반사부로 제한되도록 구성된 타원형 실린더의 오목한 부분이다. 부 및 정 배율 미러들(15 및 17)은 비구면, 비-회전 대칭 대칭 반사 표면을 갖고, 예를 들어, 금속 반사 피막으로 피복된 필수적인 비구면 표면을 갖고 있는 사출 성형(injection mold)되거나 주조 성형(cast mold)된 플라스틱 기판을 포함할 수 있다.The illumination reflected by the magnification mirror 17 passes through curved protective windows 19 to the viewer. The curved protective window 19 is a concave part of the elliptical cylinder, which is configured such that, especially when viewed outside the display system, the reflections from where the observer can see are limited to the reflections of the dark ray traps disposed above the protective window. Negative and constant magnification mirrors 15 and 17 have an aspherical, non-rotating symmetrically symmetrical reflective surface, for example an injection mold or a casting mold having an essential aspherical surface covered with a metal reflective coating. It may include a cast mold plastic substrate.

비구면 소자들(15 및 17)은 비구면으로 변형되기 이전에 각각의 반사 표면들의 기본 반경에 의해 정해진 광축(OA1 및 OA2)를 갖는다. 광축들은 각 표면들의 비구면 변형을 한정하기 위해 사용된 각각의 좌표 시스템들의 원점으로 사용된 광축 지점들(P1 및 P2)를 통과한다. 다시 말하면, 광축 지점들(P1 및 P2) 및 이곳을 통과하는 축들은 고정되고, 주변 범위들은 비구면으로 변형된다.Aspherical elements 15 and 17 have optical axes OA1 and OA2 defined by the base radius of their respective reflective surfaces before they are deformed into aspherical surfaces. The optical axes pass through optical axis points P1 and P2 used as the origin of the respective coordinate systems used to define the aspherical deformation of each surface. In other words, the optical axis points P1 and P2 and the axes passing therethrough are fixed and the peripheral ranges are deformed into aspherical surfaces.

부 배율 미러(15)의 반사 표면에서, 광축(OA1)은 영상 소스 중심과 영상 중심을 결합하고, 광축 지점들(P1 및 P2)를 통과하는 선에 의해 정해진 중앙 축(CA)의 입사 부분과 반사 부분을 이분한다. 정 배율 미러(17)의 반사 표면에 있어서, 또한, 광축(OA2)는 중앙 축의 입사와 반사 부분을 이분한다.On the reflective surface of the sub-magnification mirror 15, the optical axis OA1 combines the image source center and the image center, and the incidence portion of the central axis CA defined by the line passing through the optical axis points P1 and P2. Divide the reflective part. On the reflective surface of the constant magnification mirror 17, the optical axis OA2 further divides the incident and reflective portions of the central axis.

광축(OA1 및 OA2)에 비례하여, 비구면 소자들은 중앙 축(CA)이 광축들과 동일선상이 아니기 때문에 축외이고, 영상 소스 및 영상이 이곳의 소정의 반사폴드 미러들을 포함하는 비구면 요소들의 광축들 상에 놓이지 않는다.In proportion to the optical axes OA1 and OA2, the aspherical elements are off-axis because the central axis CA is not collinear with the optical axes, and the optical axes of the aspherical elements whose image source and image comprise certain reflective fold mirrors here. Do not put on

또한, 중앙 축(CA)가 영상 소스로부터 차량 운전자의 눈까지 영상화 조명에 의해 이동하는 광학 경로를 정하고, 또한 본 명세서에 기술된 바와 같이, 이러한 광학 경로는 허상의 유효 관측 거리(즉, 운전자의 눈이 허상을 관측하기 위해 촛점을 맞추는 거리)보다 긴 거리를 갖는다.In addition, the central axis CA defines the optical path traveled by the imaging illumination from the image source to the eyes of the vehicle driver, and as also described herein, this optical path is the effective viewing distance of the virtual image (i.e. Distance longer than the eye focuses to observe the virtual image.

기존의 시스템들은 미러들이 구면의 축외 부분들 또는 원추 (예를 들어, 포물선형)의 비구면 부분을 포함하는 미러들을 사용하였고, 이러한 시스템은 미러들을 한정하기 위해 사용된 원추 부분의 광축상에 영상 소스를 배치시킨다는 것을 인지해야 한다. 이것은 제조를 용이하게 하기 위해 소정의 회전 대칭을 유지하도록 수행된다. 그러나, 이것은 미러 표면에 적용될 수 있는 비구면의 정도를 제한함으로서 이러한 광학 시스템의 성능을 제한한다. 본 발명에 기술된 광학 시스템은 축외에 영상 소스를 배치함으로써 이런 제한 요인에 없어지므로, 영상 소스로부터 비구면 표면의 광축을 분리(decoupling)시킨다. 본 발명의 비구면 미러들은 회전 대칭이 아니고, 전체 시작적인 성능을 개선하는 소정의 형태를 취한다. 이 부가된 설계 자유도는 본 발명의 종래 기술의 설계의 성능을 능가하게 한다.Existing systems have used mirrors in which the mirrors comprise off-axis portions of the sphere or aspherical portion of the cone (eg parabolic), which system uses an image source on the optical axis of the cone portion used to define the mirrors. Be aware that you deploy This is done to maintain some rotational symmetry to facilitate manufacturing. However, this limits the performance of this optical system by limiting the degree of aspherical surface that can be applied to the mirror surface. The optical system described in the present invention eliminates this limitation by placing the image source off-axis, thus decoupling the optical axis of the aspheric surface from the image source. Aspheric mirrors of the present invention are not rotationally symmetrical and take some form to improve the overall starting performance. This added design freedom surpasses the performance of the prior art designs of the present invention.

부 배율 미러(15)는 보다 작은 미러이고, 영상 소스(11)의 크기 또는 허상 범위(즉, 관측자의 눈이 허상을 볼 수 있도록 촛점을 맞추는 유효 거리)의 변화를 필요로 하지 않고, 확대된 허상에 대해 상당한 확대 범위를 달성하기 위해 [예를 들어, 카세그레인 망원경(Cassegrain telescope)에서와 같이] 비교적 간단한 광학 방식에 다른 큰 정 배율 미러(17)에 관련하여 배치된다. 본 발명에 따르면, 허상 범위는 운전자의 눈과 계기 패널내의 직접 관측 계기 장치 사이의 전형적인 거리보다 매우 큰 약 122cm 내지 366cm(4 내지 12ft)의 범위이다.The sub-magnification mirror 15 is a smaller mirror and is enlarged without requiring a change in the size or the virtual image range of the image source 11 (ie, the effective distance for focusing the viewer's eye to see the virtual image). In order to achieve a significant range of magnification for the virtual image, it is arranged in relation to the large magnification mirror 17 which is different in a relatively simple optical manner (eg, in a Cassgrain telescope). According to the present invention, the virtual image range is in the range of about 122 cm to 366 cm (4 to 12 ft) which is much larger than the typical distance between the driver's eyes and the direct viewing instrument device in the instrument panel.

부 배율 미러 및 정 배율 미러의 사용은 적절한 확대, 허상 범위, 시야, 및 광학 성능[즉 왜곡(distortion) 및 불균형의 감소]를 제공하고, 비교가능한 파라미터들을 갖고 있는 단일 정 배율 미러 시스템보다 소형인 광학 시스템 길이(즉, 영상 소스와 공칭 눈 위치에 광학적으로 가장 인접한 미러 사이의 거리)를 유지한다. 다시 말하면, 소정의 확대 배율, 허상 범위, 시야 및 광학적 성능에 대해, 상술한 이중 미러 시스템은 비교가능한 단일 정 배율 미러 시스템보다 짧은 시스템 길이를 가지므로, 보다 작은 광학 패키지를 갖는다.The use of sub- and mirror magnification mirrors provides adequate magnification, virtual image range, field of view, and optical performance (i.e. reduction of distortion and imbalance) and is smaller than a single magnification mirror system with comparable parameters. Maintain the optical system length (ie, the distance between the image source and the optically closest mirror to the nominal eye position). In other words, for a given magnification, virtual image range, field of view, and optical performance, the dual mirror system described above has a shorter system length than a comparable single constant magnification mirror system, and thus has a smaller optical package.

이중 미러 시스템의 소형화는 시스템 길이의 상당한 증가없이 증가된 활동 촛점 길이를 제공하는 부 배율 및 정 배율 미러들의 역 사진 전송 배열(reverse telephoto arrangement)의 결과이다. 공지된 바와 같이, 활동 촛점 길이는 영상 소스로부터 단일 렌즈 또는 미러가 실제로 동일한 파라미터들을 갖고 있는 단일 렌즈 또는 미러 광학 시스템을 형성하도록 배치된 위치에 배치되는 “제1원리 평면(first principle plane)”까지의 거리이다. 이중 미러 시스템에 대한 제1원리 평면은 공칭 눈 위치와 이곳에서 광학적인 가장 인접한 미러 사이에 배치되고, 단일 정 배율 미러 시스템에 대한 제1원리 평면은 미러에 배치된다. 다시 말하면, 이중 미러 시스템에 대한 제1원리 평면은 광학 소자들 중 한 소자의 물리적 위치에 제한되지 않는다.Miniaturization of a dual mirror system is the result of a reverse telephoto arrangement of sub- and magnification mirrors providing increased active focal length without significant increase in system length. As is known, the active focal length is from the image source to the “first principle plane” placed in a position where a single lens or mirror is arranged to form a single lens or mirror optical system with virtually identical parameters. Is the distance. The first principle plane for the dual mirror system is disposed between the nominal eye position and the optically nearest mirror here, and the first principle plane for the single constant magnification mirror system is disposed on the mirror. In other words, the first principle plane for the double mirror system is not limited to the physical location of one of the optical elements.

이중 미러 시스템이 보다 소형의 시스템 길이를 달성하게 하는 소자들은 단일 렌즈 시스템 및 이중 미러 시스템을 기본적으로 언폴드된 형태인 각각 제2도 및 제3도에 도시된 단일 및 이중 렌즈 시스템을 비교함으로써 보다 잘 이해할 수 있고, 보다 용이하게 이해할 수 있다. 관련되는 광학 파라미터들은 아래와 같다.The elements that allow a dual mirror system to achieve a smaller system length are further compared to the single and dual lens systems shown in FIGS. 2 and 3, respectively, in which the single lens system and the dual mirror system are basically unfolded. I can understand it better and understand it more easily. Relevant optical parameters are as follows.

범위(R) : 공칭 눈 위치로부터 허상까지의 거리.Range (R): distance from the nominal eye position to the virtual image.

눈 릴리이프(Eye Relif ; eL) : 공칭 눈 위치로부터 제1렌즈 표면까지의 거리.Eye Relif (eL): distance from the nominal eye position to the first lens surface.

눈 박스(Eye Box ; Y) : 허상이 소정의 비네팅(vignetting)없이 관측될 수 있는 공칭 눈 위치 주위의 공간의 지름.Eye Box (Y): The diameter of the space around the nominal eye position at which the virtual image can be observed without any vignetting.

시야(FOV) : 공칭 눈 위치로부터 관측될 때의 허상의 실제 각.Field of View (FOV): The actual angle of the virtual image when viewed from the nominal eye position.

시스템 길이(Z) : 눈에 가장 인접한 렌즈와 영상 소스 사이의 거리.System Length (Z): The distance between the lens and the image source nearest to the eye.

후방 촛점(Back Focus ; B) : 영상 소스로부터 영상 소스에 가장 인접한 렌즈.Back Focus (B): The lens closest to the image source from the image source.

활동 촛점 길이(F) : 영상 소스로부터 광학 시스템의 제 1 원리 평면까지의 거리.Activity Focus Length (F): The distance from the image source to the first principle plane of the optical system.

활동 지름(D) : 제1원리 평면의 지름.Activity diameter (D): Diameter of the first principle plane.

활동 F-TN(F/#) : 활동 촛점 길이와 활동 지름의 비(즉, F/D).Activity F-TN (F / #): The ratio of activity focus length to activity diameter (ie F / D).

영상 소스 크기(H) : (수직 평면 내에서의)영상 소스의 고도.Image Source Size (H): The height of the image source (in the vertical plane).

허상 크기(H') : (수직 평면 내에서의) 허상의 고도.Virtual image size (H '): The height of the virtual image (within the vertical plane).

각각의 단일 및 이중 렌즈 시스템의 광학 성능(즉, 왜곡 및 불균일성의 감소)은 활동 F/#에 직접적으로 관련된다. 특히, 활동 F/#가 감소될 때의 성능은 감소된다. 그러므로, 소정의 성능 사양에 대해, 활동 F/#는 통상적으로 고정된다. 또한, 광학 패키지를 최소화하기 위해서 실제로 가능한 한 시스템 길이(Z)를 짧게 하는 것이 바람직하다.The optical performance (ie reduction of distortion and nonuniformity) of each single and dual lens system is directly related to activity F / #. In particular, performance is reduced when activity F / # is reduced. Therefore, for a given performance specification, activity F / # is typically fixed. It is also desirable to make the system length Z as short as practical in order to minimize the optical package.

제2도에 도시한 바와 같은, 단일 렌즈에 대해, 활동 촛점 길이(F), 후방 촛점(B), 및 시스템 길이(Z)는 동일하다. 활동 지름(D)는 단순히 렌즈의 지름이다. 주어진 범위(R), 눈 릴리이프(L-), 눈 박스 크기(Y), 및 시야(FOV)에 대해, 활동 지름(D)는 아래와 같이 표현될 수 있다.For a single lens, as shown in FIG. 2, the active focal length F, the rear focal point B, and the system length Z are the same. The active diameter (D) is simply the diameter of the lens. For a given range (R), eye relief (L-), eye box size (Y), and field of view (FOV), the activity diameter (D) can be expressed as follows.

D=2Ltan(FOV/2)+V(1-L/R) (식 1)D = 2Ltan (FOV / 2) + V (1-L / R) (Equation 1)

또는or

D=2Ltan(FOV/2)+Y₁, 단, R-〉에 대해 (식 2)D = 2Ltan (FOV / 2) + Y₁, where R-> About (Equation 2)

필요한 영상 소스 크기(H)는 허상 크기(H')와 영상 소스 크기(H)의 비가 영상 거리(렌즈 대 영상) 대 영상 소스 거리(렌즈 대 영상 소스)의 비와 동일하다.The required image source size H is equal to the ratio of the virtual image size H 'and the image source size H to the ratio of the image distance (lens to image) to the image source distance (lens to image source).

H[2Rtan(FOV/2)F](R-L) (식 3)H [2Rtan (FOV / 2) F] (R-L) (Equation 3)

또는or

H=2Ftan(FOV/2), R-〉에 대해 (식 4)H = 2Ftan (FOV / 2), R-> About (Equation 4)

그러므로, 특정 FOV, 범위 , 눈 박스, 및 눈 릴리이프 요구조건들에 대해, 활동 지름은 식 1에 의해 정해진다. 활동 F/#가 특정 성능 요구 조건에 대해 최소이고 고정되어 있기 때문에, 활동 촛점 길이 또한 (F=DF/#이므로) 고정되어, 영상 소스 크기는 식 1에 의해 정해진다.Therefore, for specific FOV, range, eye box, and eye relief requirements, the action diameter is defined by equation (1). Since the activity F / # is minimum and fixed for a particular performance requirement, the activity focus length is also fixed (since F = DF / #), so that the image source size is determined by equation (1).

단일 렌즈 시스템은 영상 소스가 상술한 영상 소스 크기 요구 조건들에 정합하기 위한 임의적인 크기로 될 수 있는 경우, 적절한 성능을 제공한다. 이러한 크기는 영상 소스가 액정 디스플레이(LCD) 또는 진공 형상 디스플레이(vacuum fluorescent display ; VFD) 기술은 포함하는 경우 달성될 수 있는데, 그래픽 크기는 상당히 작아지도록 용이하게 변경될 수 있다. 그러나, 전기기계 게이지들은 일정한 크기, 예를 들어, 지름이 약 2.54cm(1인치)보다 작게 소형화될 수 없다. 크기 제한이 아날로그 영상 소스에 주어진다면, 상술한 식들은 주어진 영상 소스 크기로 역 개시시에 용융될 수 있다.The single lens system provides adequate performance when the image source can be of any size to match the image source size requirements described above. This size can be achieved when the image source includes liquid crystal display (LCD) or vacuum fluorescent display (VFD) technology, which can be easily changed to make the graphic size considerably smaller. However, electromechanical gauges cannot be miniaturized to a certain size, for example less than about 2.54 cm (1 inch) in diameter. If a size constraint is given to an analog image source, the above equations may be melted at the reverse initiation with a given image source size.

아날로그 게이지가 식들에 의해 나타난 제한된 영상 소스 크기보다 큰 경우, 활동 촛점 길이 및 FOV는 일정한 활동 F/#에 대해 증가한다. FOV가 일정하게 유지되어야 하는 경우, 활동 지름은 또한, 일정하게 되고, 보다 큰 영상 소스를 사용하기 위한 방법만이 F/#을 증가시키게 된다. 또한, 이것은 (FOV가 증가될 수 있는 경우에서보다 클지라도) 작동 촛점 길이를 증가시킬 것이다. 아날로그 게이지 영상 소스가 LCD 또는 VFD 소스 정도로 작게 만들어질 수 없는 경우에, 전체 결과는 아날로그 게이지가 영상 소스로서 사용된 경우 시스템 길이가 단일 렌즈 시스템에 대해 증가 되어야 한다는 것이다. 보다 긴 시스템은 보다 긴 박스 및 광학 패키지의 전체 증가를 의미한다.If the analog gauge is larger than the limited image source size indicated by the equations, the activity focus length and FOV increase for a constant activity F / #. If the FOV is to be kept constant, the activity diameter is also constant, and only the method for using a larger image source will increase the F / #. This will also increase the working focal length (even if it is larger than if the FOV can be increased). If the analog gauge image source cannot be made as small as an LCD or VFD source, the overall result is that the system length should be increased for a single lens system when an analog gauge is used as the image source. Longer systems mean an overall increase in longer boxes and optical packages.

이제 상술된 이중 미러 시스템의 언폴드된 형태이고 시스템 길이의 증가없이 증가된 활동 촛점 길이를 제공하는 역 사진 전송 배열로서 기능하는 제3도의 이중 렌즈 시스템을 고려한다. 간단히 하기 위해, 범위는 상기 단일 렌즈 시스템에 관한 것 이상으로 무한대로 설정된다. 2개의 렌즈들의 촛점 길이는 f₁및 f₂인데, f₁은 정 배율 촛점 길이이고 f₂는 부 배율 촛점 렌즈이다. 2개의 렌즈들 사이의 거리는 x이다. 그러므로, 이 시스템의 활동 촛점 길이는 아래와 같다.Consider now the dual lens system of FIG. 3, which is an unfolded form of the dual mirror system described above and serves as an inverted photographic transmission arrangement that provides increased active focal length without increasing the system length. For simplicity, the range is set to infinity beyond that for the single lens system. The focal lengths of the two lenses are f ₁ and f ₂, where f ₁ is the magnification focal length and f ₂ is the negative magnification focus lens. The distance between the two lenses is x. Therefore, the activity focus length of this system is as follows.

F=( f₁)( f₂)/ ( f₂+ f₂-x) (식 5)F = (f₁) (f₂) / (f₂ + f₂-x) (Equation 5)

이다.to be.

제3도에서 알 수 있듯이, 이 촛점 길이는 이 시스템 길이를 실제로 초과한다. f₁ 및 f₂를 변화시킴으로써, 촛점 길이는 후방 촛점 및 시스템 길이에 거의 무관하다. 공칭 눈 위치로부터 제1원리 평면까지의 길이(L1)은 아래와 같다.As can be seen in Figure 3, this focal length actually exceeds this system length. By varying f₁ and f2, the focal length is almost independent of the back focus and the system length. The length L1 from the nominal eye position to the first principal plane is as follows.

L1=l +x-B-F (식 6)L1 = l + x-B-F (Equation 6)

그리고, 활동 지름은 아래와 같다.In addition, activity diameter is as follows.

D=2l1 tan(FOV/2)+Y (식 7)D = 2l1 tan (FOV / 2) + Y (Equation 7)

무한대에서 범위(R)에 의해 영상 소스 크기(H)에 대해 풀면 식 7은 아래식과 같이 줄어든다.Solving for the image source size (H) by range (R) at infinity, Equation 7 is reduced to

H=2Ftan(FOV/2) (식 8)H = 2Ftan (FOV / 2) (Equation 8)

이것은 식 4와 동일하다.This is the same as Equation 4.

영상 소스 크기가 변화되고, 활동 F/# 및 시야(FOV)가 일정한 경우, 활동 촛점 길이는 식 8에 의해 설정되고 ; 활동 지름(D)는 활동 F/#에 의해 설정되고, L1은 식 7에 의해 설정된다. 이때, 식 6은 시스템 길이인 양(X+B)에 대해 풀이될 수 있다.If the image source size is changed, and the activity F / # and field of view (FOV) are constant, the activity focus length is set by equation (8); The activity diameter D is set by activity F / #, and L1 is set by equation 7. Equation 6 can then be solved for the amount X + B, which is the system length.

단일 및 이중-렌즈 시스템 사이의 차이의 예에서와 같이, 단일 및 이중-렌즈 시스템에 대한 광학 파라미터는 아래 시스템 사양에 대해 계산될 수 있다.As in the example of the difference between single and dual-lens systems, optical parameters for single and dual-lens systems can be calculated for the system specifications below.

R R

L=24인치(24×2.54cm)L = 24 inches (24 × 2.54 cm)

Y=2.5인치(2.5×2.54cm)Y = 2.5 inches (2.5 × 2.54 cm)

FOV=3°FOV = 3 °

전달한 성능을 위해, 활동 F/#은 2.0미만일 수 없다.For delivered performance, the activity F / # cannot be less than 2.0.

단일 렌즈 시스템에 대해 식 2를 사용하면, 활동 지름은(F/#=F/D로부터) 19.086cm(7.514인치)의 촛점 길이를 필요로 하는 9.543cm(3.757인치)이어야 하는데. 이것은 단일 렌즈 시스템에 대해, 길이가 활동 촛점 길이와 동일하기 때문에 또한 시스템 길이이기도 하다. 식 4로부터 영상 소스 크기는 1cm(0.394인치)이어야 한다.Using Equation 2 for a single lens system, the active diameter (from F / # = F / D) should be 9.543 cm (3.757 inches), which requires a focal length of 19.086 cm (7.514 inches). This is also the system length because for a single lens system the length is equal to the active focal length. From Equation 4 the image source size should be 1 cm (0.394 inches).

이제, 영상 소스에 대해 크기가 2.54cm(1인치)인 아날로그 게이지 패키지의 사용을 고려한다. 식 4로부터 및 3°로 FOV를 유지할 경우, 촛점 길이는 48.499cm(19.094인치)로 증가해야 한다. 이것은 시스템 길이의 150% 증가이다. 활동 지름은 5.082의 F/#와 함께 9.542cm(3.757인치)로 유지된다.Now consider the use of an analog gauge package that is 2.54 cm (1 inch) in size for the image source. Keeping the FOV from Equation 4 and at 3 °, the focal length should increase to 48.499 cm (19.094 inches). This is a 150% increase in system length. The active diameter is maintained at 9.542 cm (3.757 inches) with a F / # of 5.082.

48.499cm(19.094인치)의 시스템 길이가 허용될 수 없는 경우, FOV는 촛점 길이를 감소시키도록 변화될 수 있다. 식 2의 촛점 길이(F)에 (D)(F/#)을 대입하고, 식 2로부터 D에 대한 표현을 대입함으로써, 영상소스는 활동 F/# 및 FOV에 관련될 수 있다.If a system length of 48.499 cm (19.094 inches) is unacceptable, the FOV can be varied to reduce the focal length. By substituting (D) (F / #) for the focal length F of equation 2 and substituting the expression for D from equation 2, the image source can be related to the activities F / # and FOV.

H={2F/#tan(FOV/2)} [2Ltan(FOV/2+Y] (식 9)H = {2F / # tan (FOV / 2)} [2Ltan (FOV / 2 + Y] (Equation 9)

(이 예에서 2.0에서 고정된 활동 F/#를 유지하고) 상기 2차 방정식을 FOV에 대해 풀이하면, 값 5.803을 제공한다. 식 4에 이 값을 대입한 것이 25.057cm(9.865인치)의 활동 촛점 길이 12.529cm(4.933인치)의 활동직경이다. 시스템 길이가 25.057cm(9.865인치)[여전히, 1cm(0.394인치)의 보다 작은 영상 소스 크기에 대해 본래의 19.085cm(7.514인치)보다 큰]로 감소될지라도, 활동 지름은 9.543cm(3.757인치) 내지 12.529cm(4.933인치)로 증가된다(31% 증가). 그러므로, 새로운 FOV에 의해서도, 시스템의 전체 크기는 증가된다.Solving the quadratic equation for FOV (keeping a fixed activity F / # at 2.0 in this example) gives the value 5.803. Substituting this value into Equation 4 is an active diameter of 12.529 cm (4.933 inches) with an active focal length of 25.057 cm (9.865 inches). Although the system length is reduced to 25.057 cm (9.865 inches) (still larger than the original 19.085 cm (7.514 inches) for smaller image source sizes of 1 cm (0.394 inches)), the active diameter is 9.543 cm (3.757 inches). To 12.529 cm (4.933 inches) (31% increase). Therefore, even with the new FOV, the overall size of the system is increased.

이제, 이중 렌즈 접근 방법은 2.54cm(1인치)의 영상 소스 크기에 대해 분석될 것이다. 식 8로부터, 활동촛점 길이는 3°FOV에 대해 48.499cm(19.094인치)이다. 7.62cm(3인치)로 될 2개의 렌즈들 사이의 거리(x)를 설정하고, 19.085cm(7.514인치)로 될 시스템 길이[지정된 눈 릴리이프(L), 눈박스(Y), 및 시야(FOV)에 대한 가능한 가장 짧은 단일 렌즈 설계)를 설정하면, 후방 촛점은 11.466cm(4.514인치)일 것이다. 이때, 식 6으로부터, L1은 31.546cm(12.42인치)와 동일하다. 각 렌즈의 촛점 길이들은 또 다른 식에 비례하여 변화되지만, 식 5로부터의 한 해법은 f1이 19.222cm(7.568인치)이고, 2SMS -19.222cm(7.568인치)라는 것이다. f1의 크기가 9.543cm(3.757인치)의 단일 렌즈의 활동 지름과 동일하기 때문에, f1의 F/#은 2.014이다.The dual lens approach will now be analyzed for an image source size of 2.54 cm (1 inch). From Equation 8, the active focal length is 48.499 cm (19.094 inches) for 3 ° FOV. Set the distance (x) between two lenses to be 7.62 cm (3 inches), and the system length (specified eye relief (L), eye box (Y), and field of view (19.085 cm (7.514 inch)) Setting the shortest possible single lens design for FOV), the rear focus will be 11.466 cm (4.514 inches). At this time, from Equation 6, L1 is equal to 31.546 cm (12.42 inches). The focal lengths of each lens vary in proportion to another equation, but one solution from equation 5 is that f1 is 19.222 cm (7.568 inches) and 2SMS -19.222 cm (7.568 inches). Since the size of f1 is equal to the active diameter of a single lens of 9.543 cm (3.757 inches), the F / # of f1 is 2.014.

상술한 비교로부터, 범위, FOV등의 광학 사양에 따라 지정된 영상 소스 크기에 대해, 이중 렌즈 시스템이 보다 작은 영상 소스 크기를 갖고 있는 단일 렌즈 시스템과 비교할 수 있는 시스템 길이를 제공한다는 것을 인지할 수 있다. 이중 렌즈 시스템 내의 개별적인 렌즈들의 활동 F/#가 너무 빠르지 않기 때문에, 이 광학 성능은 여기에 최적합하도록 2개의 렌즈가 있어서 단일 렌즈 접근 방법보다 우수하다는 것을 나타낸다.From the comparisons above, it can be appreciated that for an image source size specified according to optical specifications such as range, FOV, etc., the dual lens system provides a system length comparable to a single lens system having a smaller image source size. . Since the activity F / # of the individual lenses in the dual lens system is not too fast, this optical performance indicates that there are two lenses to best fit here, which is superior to the single lens approach.

상술한 이중 미러 디스플레이 시스템의 설비에서와 같이, 일차 설계의 구면 미러 형태를 갖는 광학 설계 컴퓨터 프로그램을 사용한 후에, 이중 렌즈 시스템의 상술한 분석은 1차 설계에서 달성되도록 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램에 있어서, 공칭 구면 표면들은 눈 박스에서 관측될 때 왜곡을 최소로 하는 요구된 기준에 적합하도록 변형된다. 눈 박스 및 허상이 2개의 미러들의 각 축에 관련하여 축외이기 때문에 비구면 표면들의 식은 눈과 허상을 결합하는 축과 무관하게 조정될 수 있다. 이것은 설계 프로세스에서의 보다 큰 허용도를 제공하고, 광학 수차(optical aberration) 및 왜곡을 보다 용이하게 보정할 수 있다. 이러한 왜곡은 최종 설계에 부적절한 수직 불균일 및 확대 변형을 발생시킬 수 있다.After using the optical design computer program having the spherical mirror form of the primary design, as in the installation of the dual mirror display system described above, the above-described analysis of the dual lens system can be used to be achieved in the primary design. In a computer program, nominal spherical surfaces are modified to meet the required criteria to minimize distortion when observed in an eye box. Since the eye box and the virtual image are off-axis with respect to each axis of the two mirrors, the equation of the aspherical surfaces can be adjusted independently of the axis combining the eye and virtual image. This provides greater tolerance in the design process and can more easily correct optical aberrations and distortions. Such distortions can cause vertical non-uniformity and magnification distortion that are inappropriate for the final design.

이제, 본 발명에 따른 이중 미러 허상 디스플레이용 부 및 정 미러의 비구면 반사 표면의 실시예인 제4a도, 제4b도, 제5a도, 제5b도를 참조하면, 이 표면이 왜곡을 감소시키도록 비구면적으로 변형된다. 이 도면들에 도시한 미러들의 면적은 2.54cm(1인치)이다.Referring now to FIGS. 4A, 4B, 5A, and 5B, which are embodiments of the aspherical reflective surfaces of the minor and positive mirrors for dual mirror virtual image display according to the present invention, these surfaces are designed to reduce the distortion. The area is deformed. The area of the mirrors shown in these figures is 2.54 cm (1 inch).

부 배율 미러의 실시예의 비구면 표면은 제4a도 및 제 4b도에 도시한 좌표에 비례하는 다음의 표면 방정식을 만족한다.The aspheric surface of the embodiment of the sub-magnification mirror satisfies the following surface equation proportional to the coordinates shown in FIGS. 4A and 4B.

여기서 C 및 F(X, Y)₁는 다음과 같다.Where C and F (X, Y) ₁ are

i CiF(X, Y)i i C i F (X, Y) i

1 -0.152819×10 X²-Y²1 -0.152819 × 10 X²-Y²

2 -0.228226×10-2Y(X²+Y²)2 -0.228226 × 10 -2 Y (X² + Y²)

3 -0.384185×10-2Y(3C²-Y²)3 -0.384185 × 10 -2 Y (3C²-Y²)

4 -0.279668×10-3X⁴-Y⁴4 -0.279668 × 10 -3 X⁴-Y⁴

5 -0.652462×10-6Y(X²+Y²)²5 -0.652462 × 10 -6 Y (X² + Y²) ²

그리고 S(X, Y)는And S (X, Y)

S(X, Y)=R+(R²-X²-Y²)1/2 S (X, Y) = R + (R²-X²-Y²) 1/2

그리고 R=-30.0306cm(-11.8231 인치)And R = -30.0306 cm (-11.8231 inch)

아래 표는 부 배율 미러의 비구면 표면을 따라 샘플 지점들[단위 cm]에 대한 테이타를 설명한다.The table below describes the data for sample points [in cm] along the aspherical surface of the sub-magnification mirror.

부 배율 미러 표면 샘플 지점들Minor magnification mirror surface sample points

X Y ZX Y Z

+1×2.54 0 -0.057928×2.54+ 1 × 2.54 0 -0.057928 × 2.54

0 +1×2.54 -0.025244×2.540 + 1 × 2.54 -0.025244 × 2.54

0 +1×2.54 -0.028365×2.540 + 1 × 2.54 -0.028365 × 2.54

+1×2.54 +1×2.54 -0.097131×2.54+ 1 × 2.54 + 1 × 2.54 -0.097131 × 2.54

+1×2.54 +1×2.54 -0.072639×2.54+ 1 × 2.54 + 1 × 2.54 -0.072639 × 2.54

상술한 부 배율 미러와 함께 사용된 정 배율 미러의 비구면 표면은 제5a도 및 제5b도 도시한 좌표 시스템에 비례하는 아래 표면 방정식을 만족한다.The aspherical surface of the positive magnification mirror used with the sub-magnification mirror described above satisfies the following surface equation proportional to the coordinate system shown in FIGS. 5A and 5B.

여기서, C 및 F(X , Y)는 아래와 같다.Where C and F (X, Y) are as follows.

i CiF(X ,Y)i i C i F (X, Y) i

1 -0.617592×10-2X²-Y²1 -0.617592 × 10 -2 X²-Y²

2 -0.593066×10-3Y(X²+Y²)2 -0.593066 × 10 -3 Y (X² + Y²)

3 -0.560451×10-3Y(3X²-Y²)3 -0.560451 × 10 -3 Y (3X²-Y²)

4 -0.206953×10-4X⁴-Y⁴4 -0.206953 × 10 -4 X⁴-Y⁴

5 -0.181196×10-4Y(X²+Y²)²5 -0.181196 × 10 -4 Y (X² + Y²) ²

그리고 S(X , Y)는 아래와 같다.And S (X, Y) is

S(X , Y)=R-(R²-X²-Y²)1/2 S (X, Y) = R- (R²-X²-Y²) 1/2

그리고 R=35.9846cm(-14.1672인치)And R = 35.9846 cm (-14.1672 inches)

아래표는 정 배율 미러의 비구면 표면을 따라 샘플 지점들[단위 cm]에 대한 데이타를 설명한다.The table below describes the data for sample points [in cm] along the aspherical surface of the magnification mirror.

정 미러 표를 보면 샘플 지점들If you look at the static mirror table,

X Y ZX Y Z

+1×2.54 0 -0.04153×2.54+ 1 × 2.54 0 -0.04153 × 2.54

0 +1×2.54 -0.029191×2.540 + 1 × 2.54 -0.029191 × 2.54

0 -1×2.54 -0.029089×2.540 -1 × 2.54 -0.029089 × 2.54

+1×2.54 +1×2.54 -0.73142×2.54+ 1 × 2.54 + 1 × 2.54 -0.73142 × 2.54

+1×2.54 -1×2.54 -0.068383×2.54+ 1 × 2.54 -1 × 2.54 -0.068383 × 2.54

상술한 미러 표면들은 아래 파라미터들을 갖고 있는 디스플레이 시스템에 사용될 수 있다.The aforementioned mirror surfaces can be used in a display system having the following parameters.

범위(R) : 203.2cm(80인치)Range (R): 203.2 cm (80 inches)

눈 릴리이프(L) : 60.96cm(24인치)Eye relief (L): 60.96 cm (24 in)

후방 촛점(B) : 14.478cm(5.7인치)Rear focus (B): 14.478 cm (5.7 in)

시스템 길이(Z) : 22.86cm(9인치)System length (Z): 22.86 cm (9 inches)

영상 소스 크기 : 3.175cm×12.7cm(1.25인치×5인치)Image source size: 3.175 cm x 12.7 cm (1.25 inches x 5 inches)

허상 크기 : 203.2cm(80인치)에서 4°×16°범위Virtual image size: 4 ° x 16 ° range at 203.2 cm (80 in)

상술한 비구면 소자들의 광축(OA1 및 OA2)는 비구면 소자들을 포함하는 디스플레이의 중앙 축(CA)가 이러한 좌표 시스템의 원점들을 관통하고, 이러한 원점들이 광축 지점(P1 및 P2)에 대응하는 각 표면들의 비구면 변형을 한정하기 위해 사용된 각 좌표 시스템의 각각의 Z축을 따른다.The optical axes OA1 and OA2 of the aspherical elements described above have a central axis CA of the display comprising aspherical elements passing through the origins of this coordinate system, and these origins of the respective surfaces corresponding to the optical axis points P1 and P2. Follow each Z axis of each coordinate system used to define the aspherical deformation.

이제, 제6도를 참조하면, 이 도면은 본 발명에 따른 “축외”의 사용을 도시하는 단순한 축외 렌즈 시스템이다. 물체의 중심과 영상의 중심을 결합하는 중앙 축(CA)는 렌즈의 광축(OA)와 일치하지 않으므로, 중앙 축은 물체 및 영상과 같이 “축외”이다. 본 발명에 있어서, 축외 구성은 적절한 비구면 표면을 형성하기 위해 상술한 바와 같이 왜곡된 구면 소자의 광축에 비례하여 초기적으로 설정된다.Referring now to FIG. 6, this figure is a simple off-axis lens system illustrating the use of “off-axis” in accordance with the present invention. Since the central axis CA, which combines the center of the object with the center of the image, does not coincide with the optical axis OA of the lens, the center axis is “off-axis” like the object and image. In the present invention, the off-axis configuration is initially set in proportion to the optical axis of the spherical element distorted as described above to form a suitable aspherical surface.

이제, 제7도를 참조하면, 여기에는 광학 소자의 일부분을 사용하는 공지된 축상 시스템을 실시하는 단순한 렌즈 시스템을 도시하였는데, 이러한 광축은 광학 소자의 기본 반경에 의해 정해진다. 광학 소자의 축외부분이 사용될지라도, 물체의 중심과 영상의 중심을 결합하는 중앙 축은 광축(OA)와 일치하므로, 물체 및 영상과 같이 “축상”이다.(즉, 물체 및 영상이 광축상에 놓임).Referring now to FIG. 7, there is shown a simple lens system implementing a known axial system using a portion of an optical element, which optical axis is defined by the fundamental radius of the optical element. Although the off-axis portion of the optical element is used, the central axis that combines the center of the object with the center of the image coincides with the optical axis (OA) and thus is “axial” like the object and the image (ie, the object and image are placed on the optical axis). ).

상세한 설명에서 전기기계 아날로그 게이지들을 포함하는 영상 소스의 개념이 기본적으로 설명되었을지라도, 상술된 이중 미러 허상 디스플레이 시스템이 그래픽시에 더 상세히 허용되는 단일 미러 시스템으로 사용된 것보다 큰 VFD 및 LCD소스와 함께 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.Although the concept of an image source that includes electromechanical analog gauges has been basically described in the description, the above-described dual mirror virtual image display system may be used with larger VFD and LCD sources than those used as a single mirror system that allows more detail in graphics. It can be appreciated that they can be used together.

상세한 설명은 다수의 아날로그 전기기계 게이지를 포함하고, 비교적 먼 관측 거리, 예를 들어, 121.92 내지 365.76cm (4 내지 12ft), 및 비교적 큰 시야를 제공하는 조밀한 허상을 설명하였다.The detailed description has described a dense virtual image that includes a number of analog electromechanical gauges and provides relatively long viewing distances, for example, 121.92 to 365.76 cm (4 to 12 ft), and a relatively large field of view.

상세한 설명에서 본 발명의 특정 실시예들이 설명 및 실시되었을지라도, 이곳에 여러가지 변형 및 변경예들이 첨부된 특허 청구의 범위에 의해 정해진 본 발명의 범위 및 배경을 벗어나지 않고서도 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 제조될 수 있다.Although specific embodiments of the invention have been described and practiced in the detailed description, various modifications and alterations herein are made by those skilled in the art without departing from the scope and background of the invention as defined by the appended claims. It can be prepared by.

Claims (6)

차량용 허상 디스플레이에 있어서, 영상화 조명을 제공하기 위한 영상소스(11) : 상기 영상 소스(11)로부터 영상화 조명(imaging illumination)에 반응하여 상기 영상화 조명을 반사하는 평면 폴드 미러(planar fold mirror ; 13) ; 상기 평면 폴드 미러로 부터 반사된 영상화 조명에 반응해서 발산성(diverging) 영상화 조명을 제공하는 부 배율 비구면 측외 미러(negative power aspheric off- axis mirror ; 15) ; 상기 영상 소스(11)로부터 차량 운전자의 눈까지의 상기 영상화 조명에 의해 이동된 광학 경로 거리보다 긴 관측 거래에서 차량의 운전자에 의해 관측가능한 상기 영상 소스(11)의 허상을 발생시키는 수렴성(converging) 영상화 조명을 제공하기 위해 상기 발산성 영상화 조명에 반응하는 정 배율(positive power) 비구면 축외 미러(17) ; 및 상기 정 배율 비구면 축외 미러(17)에 의해 반사된 조명을 통과시켜 관측자가 관측할 수 있도록 하고, 디스플레이 시스템 외부에서의 관측시, 관측가능한 곳으로부터의 반사가 상부에 배치된 어두운 광선 트랩의 반사로 제한되도록 구성된 타원형 실린더의 만곡된 보호 창(curved protective windows ; 19)을 포함하고, 상기 비구면 미러들(17 및 19)이 축외로 되어, 그 결과 상기 영상 소스 및 상기 허상이 비구면 소자들의 광축상에 놓이지 않고 비구면 변형되어, 그들의 축외 구성으로 인해 발생되는 왜곡을 포함하는 왜곡이 감소되는 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.In a virtual image display for a vehicle, an image source (11) for providing an imaging illumination: a planar fold mirror (13) reflecting the imaging illumination in response to imaging illumination from the image source (11) ; A negative power aspheric off-axis mirror 15 for providing divergent imaging illumination in response to the imaging illumination reflected from the planar fold mirror; Converging that generates a virtual image of the image source 11 observable by the driver of the vehicle in an observation transaction longer than the optical path distance traveled by the imaging illumination from the image source 11 to the eye of the vehicle driver. A positive power aspheric off-axis mirror 17 responsive to the divergent imaging illumination to provide imaging illumination; And the illumination reflected by the magnification aspheric off-axis mirror 17 to allow the observer to observe, and when observing outside the display system, the reflection of a dark ray trap with reflections from the observable place disposed thereon. Curved protective windows (19) of an elliptical cylinder configured to be constrained to the non-spherical mirrors (17 and 19), so that the image source and the virtual image are on the optical axis of the aspheric elements. A virtual image display for a vehicle, characterized in that it is deformed and is not spherical, so that distortion including distortion caused by their off-axis configuration is reduced. 제1항에 있어서, 상기 영상 소스(11) 수단이 다수의 전기기계 차량계기 게이지를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.2. The virtual image display for a vehicle according to claim 1, wherein said image source means comprises a plurality of electromechanical vehicle gauges. 제1항에 있어서, 상기 허상이 상기 영상 소스(11)수단의 확대된 영상인 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.2. The virtual image display for a vehicle according to claim 1, wherein said virtual image is an enlarged image of said image source (11) means. 제1항에 있어서, 상기 관측 거리가 약 121.92cm 내지 365.76cm(4 내지 12ft)의 범위내인 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.2. The virtual image display for a vehicle as claimed in claim 1, wherein the viewing distance is in the range of about 121.92 cm to 365.76 cm (4 to 12 ft). 제1항에 있어서, 상기 부 배율 비구면 축외 미러가 볼록 반사 표면을 갖고 있는 부 배율 미러를 포함 하는 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.2. The virtual image display for a vehicle according to claim 1, wherein the sub-magnification aspheric off-axis mirror includes a sub-magnification mirror having a convex reflective surface. 제5항에 있어서, 상기 정 배율 비구면 축외 미러가 오목 반사 표면을 갖고 있는 정 배율 미러를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 허상 디스플레이.6. The virtual image display for a vehicle according to claim 5, wherein the constant magnification aspheric off-axis mirror includes a constant magnification mirror having a concave reflective surface.
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