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JPH0668583B2 - Heads up deathplay - Google Patents

Heads up deathplay

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Publication number
JPH0668583B2
JPH0668583B2 JP16258585A JP16258585A JPH0668583B2 JP H0668583 B2 JPH0668583 B2 JP H0668583B2 JP 16258585 A JP16258585 A JP 16258585A JP 16258585 A JP16258585 A JP 16258585A JP H0668583 B2 JPH0668583 B2 JP H0668583B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
half mirror
display
image plane
head
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP16258585A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6223016A (en
Inventor
誠 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Priority to JP16258585A priority Critical patent/JPH0668583B2/en
Publication of JPS6223016A publication Critical patent/JPS6223016A/en
Publication of JPH0668583B2 publication Critical patent/JPH0668583B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01Head-up displays
    • G02B27/0101Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0118Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility
    • G02B2027/012Head-up displays characterised by optical features comprising devices for improving the contrast of the display / brillance control visibility comprising devices for attenuating parasitic image effects
    • GPHYSICS
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    • G02B2027/0121Parasitic image effect attenuation by suitable positioning of the parasitic images

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 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。
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 for use in a device in which an operator operates while looking at a finite point, for example, a device such as a dome type simulator. .

従来の技術 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
る構成にしてある。
2. Description of the Related Art In a head-up display mounted on an aircraft or the like, a collimated image, that is, a virtual image formed at an infinity point, is overlapped with an outside scene considered to be an infinity point. .

さらに、上記ヘッドアッ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ーを使
用し、映像面たとえばスクリーン(以下スクリーンとい
う)に近い側のハーフミラー(以下、第1のハーフミラ
ーという)とスクリーンより遠いハーフミラー(以下、
第2のハーフミラーを平行に配設してある。
Further, in the above head-up display, a plurality of half mirrors are used in order to expand the field of view of the operator, and a half mirror (hereinafter, referred to as a first half) on a side closer to an image surface, for example, a screen (hereinafter, referred to as a screen). A mirror) and a half mirror (hereinafter,
The 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 the head-up display mounted on an aircraft as described above is applied as it is to a dome type simulator or the like that displays an image at a finite point, the following problems occur.

発明が解決しようとする問題点 第3図は、平行に配置した複数枚のハーフミラーを有す
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。
Problems to be Solved by the Invention FIG. 3 is an explanatory diagram when a head-up display having a plurality of half mirrors arranged in parallel, that is, a head-up display mounted on an aircraft is directly applied to a dome type simulator. is there.

CRT等で現出した各種の表示1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 a point at infinity forward through 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 displayed on the screen 8 arranged at a finite point.
Is projected.

従って、前記表示1は第1のハーフミラーによってでき
る像9と第2のハーフミラーによってできる像10とが相
対的に位置ずれを生じ(像10が像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, the display 1 causes a relative displacement between the image 9 formed by the first half mirror and the image 10 formed by the second half mirror (the image 10 is slightly above the image 9), and as a result When a person moves his / her eyes, the position of the image will be relatively different in relation 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, it is inevitable for the operator to delay 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 circumstances, and even if the operator changes the position of the eyes, the virtual image is fixed on the screen, that is, the position of the virtual image is not felt and the size of the image is small. It is intended to provide a constant head-up display.

問題点を解決するための手段 第1の発明は複数のハーフミラーが操縦者の前方にあ
り、第1のハーフミラーは第2のハーフミラーに対して
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、複数のハーフミラーが操縦者の前方にあり、第1
のハーフミラーを曲面とするように構成した。
Means for Solving the Problems In the first invention, a plurality of half mirrors are provided in front of the operator, and the first half mirror is configured to be inclined at a predetermined angle with respect to the second half mirror. A second invention is that the plurality of half mirrors are in front of the operator,
The half mirror of No. 1 is configured to have a curved surface.

作用 第1の発明では、二つの像の中心が一致する。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。
Action In the first aspect of the invention, the centers of the two images coincide. In the second invention, the center of the two images and the periphery thereof coincide.

実施例 第1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。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。
Embodiment In FIG. 1, reference numeral 1 is various marks and indications displayed by a CRT or the like. In a simulator for an aircraft, this mark or display is, for example, a display showing a sighting point with respect to a reference axis of the machine body, a traveling direction or an attitude angle of the aircraft, and 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の上方には第1のハーフミラー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
ラー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, a turning mirror 3 is provided between the lens 2 and the lens 4, and a first half mirror 11 and a second half mirror 5 inclined downward by a predetermined angle with respect to the first half mirror 11 are provided above the lens 2, These form an optical system for forming 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
ハーフミラー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ー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.
Then, through the lens 4 and reaching the half mirrors 5 and 11 installed in front of the operator, the virtual images 9 and 12 are displayed on the screen 8 arranged at a finite point, and a part of the half image is displayed. It is reflected back by the mirror and returns to the operator 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 or the like) is projected from the back surface 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, the display 1 appears as a virtual image 9 when the operator places his or her eyes in the 7 position, and the display 1 appears slightly below the virtual image 9 when the eyes are placed slightly above the 7 position. Seen 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, the position shift occurs, though it is slight, as it 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。
The one shown in FIG. 2 shows a head-up display which 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 is various marks and indications which are 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となるように湾
曲した第1のハーフミラー13と平面状の第2のハーフミ
ラー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 above the lens 2 there are a first half mirror 13 curved so as to be convex forward and a second planar half mirror 5. Yes, these constitute an optical system for forming 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
ハーフミラー5および湾曲したハーフミラー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
ー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.
And through the lens 4, it reaches the half mirror 5 and the curved half mirror 13 installed in front of the operator, displays the virtual images 9 and 14 on the screen 8 arranged at a finite point, and Part of the light is reflected back by the half mirror and returns to the operator 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 or the like) is displayed on the 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 not only at their centers,
Even in the peripheral portion thereof, they completely coincide with each other, and the two are not displaced. In other words, the two virtual images are completely the same in size and position. 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。
In addition, since both images are formed at a finite point, the operator can easily recognize the two without seeing the focal length of the eyes when he or she intends to see the two alternately.

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、本発明はシュミ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。
The head-up display according to the present invention can be applied to a simulator for car practice. Further, the present invention can be applied not only to a simulator but also to a head-up display of an automobile.

発明の効果 すでに述べた如く、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ーを使用して
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。
Effects of the Invention As described above, when the head-up display of the present invention is used in a device such as a dome-type simulator for manipulating while looking at a finite distance, a plurality of half mirrors are used. The field of view is enlarged, and even if the position of the eyes is changed, the position or size of the display is not changed and 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 reaction operation of the operator, and the operator does not feel eye fatigue.

【図面の簡単な説明】[Brief description 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ーを使用して無限
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のハーフミラー、11、13…第1のハーフミラ
ー、8…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 a head-up display according to the second invention. FIG. 3 is an explanatory diagram in the case where a head-up display that images a display at an infinity point by using a plurality of parallel half mirrors is directly applied to a dome type simulator. 5 ... 2nd half mirror, 11, 13 ... 1st half mirror, 8 ... Image plane, 9, 12, 14 ... Virtual image.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項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 for forming various displays as virtual images at a position of an image plane for displaying an image of the outside world, wherein the optical system includes a plurality of half mirrors installed in front of an operator. The half mirror closer to the image plane is tilted by a predetermined angle with respect to the half mirror farther from the image plane, so that the half mirror seen through the half mirror closer to the image plane and the half farther from the image plane. A head-up display that is configured to match the relative positional relationship with a virtual image seen through a mirror.
【請求項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 for forming various displays as virtual images at a position of an image plane displaying an image of the outside world, wherein the optical system includes a plurality of half mirrors installed in front of the operator. And the half mirror on the side closer to the image plane is a curved surface, so that the size of the virtual image seen through the half mirror on the side closer to the image plane and the size of the virtual image seen through the half mirror farther from the image plane are the same. A head-up display that is characterized as configured as follows.
JP16258585A 1985-07-22 1985-07-22 Heads up deathplay Expired - Fee Related JPH0668583B2 (en)

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JPS6223016A JPS6223016A (en) 1987-01-31
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