JP2760767B2 - 円環状結合器を使用する軸外れヘッドアップディスプレイシステム - Google Patents
円環状結合器を使用する軸外れヘッドアップディスプレイシステムInfo
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
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- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
- G02B3/06—Simple or compound lenses with non-spherical faces with cylindrical or toric faces
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- G02B27/0149—Head-up displays characterised by mechanical features
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Landscapes
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヘッドアップディス
プレイシステム、特に円環状結合器を使用する軸外れヘ
ッドアップディスプレイシステムに関する。
プレイシステム、特に円環状結合器を使用する軸外れヘ
ッドアップディスプレイシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の出願人は例えば警察の車および
小型バン等、市場の自動車等の乗物で使用されるヘッド
アップディスプレイを設計し開発している。これらの自
動車等にヘッドアップディスプレイを設置するためのパ
ッケージ上の制限は、ヘッドアップディスプレイが、運
転者の目に関して傾斜した軸外れ角度で配置されている
画像プロジェクタにより動作することである。
小型バン等、市場の自動車等の乗物で使用されるヘッド
アップディスプレイを設計し開発している。これらの自
動車等にヘッドアップディスプレイを設置するためのパ
ッケージ上の制限は、ヘッドアップディスプレイが、運
転者の目に関して傾斜した軸外れ角度で配置されている
画像プロジェクタにより動作することである。
【０００３】米国特許第5,028,119 号明細書に記載され
ている航空機のヘッドアップディスプレイはヘッドアッ
プディスプレイシステムの虚像を与えるため凹面の球形
結合器を使用している。ヘッドアップディスプレイシス
テムは観察者により観察される虚像を投影するために使
用される画像プロジェクタと結合器とを具備している。
米国特許第5,028,119 号明細書に記載されている航空機
のヘッドアップディスプレイでは、反射面（画像源プロ
ジェクタの中心から結合器の中心および観察者の目の中
心へ伝播する光線により構成される面）の方向は観察者
の目に対して垂直である。
ている航空機のヘッドアップディスプレイはヘッドアッ
プディスプレイシステムの虚像を与えるため凹面の球形
結合器を使用している。ヘッドアップディスプレイシス
テムは観察者により観察される虚像を投影するために使
用される画像プロジェクタと結合器とを具備している。
米国特許第5,028,119 号明細書に記載されている航空機
のヘッドアップディスプレイでは、反射面（画像源プロ
ジェクタの中心から結合器の中心および観察者の目の中
心へ伝播する光線により構成される面）の方向は観察者
の目に対して垂直である。
【０００４】反射面が観察者の目に関して傾斜した角度
で配置されるならば、例えば米国特許第5,028,119 号明
細書で開示されている航空機ヘッドアップディスプレイ
等の球面結合器を有するヘッドアップディスプレイは許
容可能な光学的性能を与えず、特に双眼鏡の不一致が過
度である。反射面が観察者の目に対して傾斜した角度で
配置される場合、通常の非球面結合器が米国特許第4,97
3,139 号明細書で開示されている方法で光収差を補正す
るために使用されている。しかしながら、ヘッドアップ
ディスプレイで通常の非球面結合器を使用することは廉
価の解決策ではない。
で配置されるならば、例えば米国特許第5,028,119 号明
細書で開示されている航空機ヘッドアップディスプレイ
等の球面結合器を有するヘッドアップディスプレイは許
容可能な光学的性能を与えず、特に双眼鏡の不一致が過
度である。反射面が観察者の目に対して傾斜した角度で
配置される場合、通常の非球面結合器が米国特許第4,97
3,139 号明細書で開示されている方法で光収差を補正す
るために使用されている。しかしながら、ヘッドアップ
ディスプレイで通常の非球面結合器を使用することは廉
価の解決策ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は、その反射面が観察者の目に関して傾斜した角度であ
り、ヘッドアップディスプレイの許容可能な光学性能を
与えるヘッドアップディスプレイおよび廉価な光結合器
を提供することである。
は、その反射面が観察者の目に関して傾斜した角度であ
り、ヘッドアップディスプレイの許容可能な光学性能を
与えるヘッドアップディスプレイおよび廉価な光結合器
を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】前述および他の目的を満
たすため、本発明は円環状結合器を使用する軸外れヘッ
ドアップディスプレイシステムを具備する。ヘッドアッ
プディスプレイシステムは風防ガラスと、乗員の区画室
と、屋根を有する自動車で使用されてもよい。ヘッドア
ップディスプレイシステムは自動車の運転者によって観
察されるために虚像を投影する。ヘッドアップディスプ
レイシステムは運転者の目に関して傾斜した角度である
反射面を有する。システムは、自動車の屋根に近接し自
動車の運転者の上部の乗員の区画室に配置されているデ
ィスプレイ源と、自動車の風防ガラスの前面で虚像をデ
ィスプレイする円環状結合器とを具備する。
たすため、本発明は円環状結合器を使用する軸外れヘッ
ドアップディスプレイシステムを具備する。ヘッドアッ
プディスプレイシステムは風防ガラスと、乗員の区画室
と、屋根を有する自動車で使用されてもよい。ヘッドア
ップディスプレイシステムは自動車の運転者によって観
察されるために虚像を投影する。ヘッドアップディスプ
レイシステムは運転者の目に関して傾斜した角度である
反射面を有する。システムは、自動車の屋根に近接し自
動車の運転者の上部の乗員の区画室に配置されているデ
ィスプレイ源と、自動車の風防ガラスの前面で虚像をデ
ィスプレイする円環状結合器とを具備する。
【０００７】反射面が観察者の目に関して傾斜した角度
のヘッドアップディスプレイで円環状結合器を使用する
と、通常使用される結合器と比較して許容可能な光学性
能を与えることが発見された。本発明の円環状結合器は
それぞれの軸に沿って異なった曲率半径を有する２つの
直交軸を具備した円環状表面を有する。
のヘッドアップディスプレイで円環状結合器を使用する
と、通常使用される結合器と比較して許容可能な光学性
能を与えることが発見された。本発明の円環状結合器は
それぞれの軸に沿って異なった曲率半径を有する２つの
直交軸を具備した円環状表面を有する。
【０００８】円環状結合器は円環状表面を有するので、
匹敵する通常の非球面表面を有する結合器と比較して製
造と試験が比較的容易である。通常の球面結合器は許容
可能な光学性能を与えない。通常のヘッドアップディス
プレイの非球面結合器は廉価な解決策ではない。
匹敵する通常の非球面表面を有する結合器と比較して製
造と試験が比較的容易である。通常の球面結合器は許容
可能な光学性能を与えない。通常のヘッドアップディス
プレイの非球面結合器は廉価な解決策ではない。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の種々の特徴および利点は
添付図面を伴った後述の詳細な説明を参照してより容易
に理解されるであろう。図面を参照すると、図１、２は
本発明の原理によるヘッドアップディスプレイシステム
10の平面図および側面図をそれぞれ示している。図１、
２は乗員の区画室および屋根11ａと、自動車11を動作す
る位置で座席19を占有している自動車運転者17とを有す
る自動車11を示している。自動車11は風防ガラス12およ
び計器盤13とを有し、これらは通常のものであり本発明
のシステム10の一部には含まれていない。
添付図面を伴った後述の詳細な説明を参照してより容易
に理解されるであろう。図面を参照すると、図１、２は
本発明の原理によるヘッドアップディスプレイシステム
10の平面図および側面図をそれぞれ示している。図１、
２は乗員の区画室および屋根11ａと、自動車11を動作す
る位置で座席19を占有している自動車運転者17とを有す
る自動車11を示している。自動車11は風防ガラス12およ
び計器盤13とを有し、これらは通常のものであり本発明
のシステム10の一部には含まれていない。
【００１０】投影装置即ち画像ディスプレイ源16は自動
車11の屋根11ａに取付けられている。画像ディスプレイ
源16は運転者17の視線に関して軸外れに位置されており
実線で示されている。画像ディスプレイ源16は従って運
転者の前方観察方向に関して傾斜した角度で配置されて
いる。画像ディスプレイ源16はケーブル22により電子装
置21に結合されている。電子装置21は自動車11のバッテ
リー23に結合されている。電子装置21は投影される信号
を結合するようにディスプレイ源16を制御するように構
成されている。電子装置21は画像ディスプレイ源16が、
例えばレーダシステム、コンピュータまたはモデムによ
り与えられるようなセンサおよび通信データを含む異な
ったタイプの画像データを投影し、または燃料、温度計
または例えば自動車11の他の動作状態の画像データを投
影させるように構成されてもよい。
車11の屋根11ａに取付けられている。画像ディスプレイ
源16は運転者17の視線に関して軸外れに位置されており
実線で示されている。画像ディスプレイ源16は従って運
転者の前方観察方向に関して傾斜した角度で配置されて
いる。画像ディスプレイ源16はケーブル22により電子装
置21に結合されている。電子装置21は自動車11のバッテ
リー23に結合されている。電子装置21は投影される信号
を結合するようにディスプレイ源16を制御するように構
成されている。電子装置21は画像ディスプレイ源16が、
例えばレーダシステム、コンピュータまたはモデムによ
り与えられるようなセンサおよび通信データを含む異な
ったタイプの画像データを投影し、または燃料、温度計
または例えば自動車11の他の動作状態の画像データを投
影させるように構成されてもよい。
【００１１】図１、２で示されているオーバヘッドヘッ
ドアップディスプレイシステム10では円環状光結合器14
が使用されている。円環状結合器14は例えば球およびソ
ケット接続25によって風防ガラス12に取付けられて示さ
れている。円環状結合器14はディスプレイ源16と自動車
11の運転者17に関して角度の調節が可能であり、従っ
て、運転者17が異なった高さおよび円環状結合器14に関
して異なった位置に座るように適応する。円環状結合器
14は図面に示されているように屋根11ａに取付けられる
代りに、風防ガラス12または（図示していない設備に取
付けられている）計器盤13に取付けられてもよい。
ドアップディスプレイシステム10では円環状光結合器14
が使用されている。円環状結合器14は例えば球およびソ
ケット接続25によって風防ガラス12に取付けられて示さ
れている。円環状結合器14はディスプレイ源16と自動車
11の運転者17に関して角度の調節が可能であり、従っ
て、運転者17が異なった高さおよび円環状結合器14に関
して異なった位置に座るように適応する。円環状結合器
14は図面に示されているように屋根11ａに取付けられる
代りに、風防ガラス12または（図示していない設備に取
付けられている）計器盤13に取付けられてもよい。
【００１２】画像ディスプレイ源16は陰極線管（ＣＲ
Ｔ）、真空蛍光表示管（ＶＦＤ）または液晶ディスプレ
イ（ＬＤＣ）等を具備している。このような画像ディス
プレイ源16は現在入手可能であり、本発明のシステム10
で容易に使用されることができる。本発明の１実施例で
は、シャープ社により製造のモデルＲＵＮＴＫ０１８０
ＣＥＺＺが使用された。円環状結合器14は応用に応じて
光学グレードガラスまたはプラスティックから作られる
ことができる。光学被覆またはフィルムは運転者17によ
り見られる画像輝度を強化するため円環状結合器14上に
配置される。本発明のこの実施例では、円環状結合器14
はポリカーボネートで作られ、これは凹面を有し、広帯
域幅の可視被覆が施されており、凸面にはフッ化マグネ
シウムの反射防止被覆が施されている。凹面を限定する
数式は光学系設計者によく知られており、次式で示す。
Ｔ）、真空蛍光表示管（ＶＦＤ）または液晶ディスプレ
イ（ＬＤＣ）等を具備している。このような画像ディス
プレイ源16は現在入手可能であり、本発明のシステム10
で容易に使用されることができる。本発明の１実施例で
は、シャープ社により製造のモデルＲＵＮＴＫ０１８０
ＣＥＺＺが使用された。円環状結合器14は応用に応じて
光学グレードガラスまたはプラスティックから作られる
ことができる。光学被覆またはフィルムは運転者17によ
り見られる画像輝度を強化するため円環状結合器14上に
配置される。本発明のこの実施例では、円環状結合器14
はポリカーボネートで作られ、これは凹面を有し、広帯
域幅の可視被覆が施されており、凸面にはフッ化マグネ
シウムの反射防止被覆が施されている。凹面を限定する
数式は光学系設計者によく知られており、次式で示す。
【００１３】
【数１】 通常、凸面は結合器14の厚さが一定であるように構成さ
れてもよい。円環状結合器14の凸面は画像ディスプレイ
源16の画像に影響しない。円環状結合器14の凸面側の表
面形状の必要条件はシースルー歪みを生じてはならない
ことである。図示したディスプレイシステム10では凸面
の表面形態は凹面の円環状表面に関して同心の円環状表
面を形成するように選択された。凸面の円環状表面の半
径は凹面の円環状表面の各円環状半径より結合器14の厚
さだけ増加される。図６、７のａ，ｂは円環状結合器14
を示し、曲率半径および方向を示している。
れてもよい。円環状結合器14の凸面は画像ディスプレイ
源16の画像に影響しない。円環状結合器14の凸面側の表
面形状の必要条件はシースルー歪みを生じてはならない
ことである。図示したディスプレイシステム10では凸面
の表面形態は凹面の円環状表面に関して同心の円環状表
面を形成するように選択された。凸面の円環状表面の半
径は凹面の円環状表面の各円環状半径より結合器14の厚
さだけ増加される。図６、７のａ，ｂは円環状結合器14
を示し、曲率半径および方向を示している。
【００１４】図３で示されているように、反射面が観察
者の目から傾斜した角度で配置されることを必要とする
本発明のシステム10のようなヘッドアップディスプレイ
システムでは、球面結合器は許容可能な光学性能を与え
ることができない。許容可能な光学性能は円環状結合器
14を使用して達成される。この開示目的によって、結合
器は例えば部分反射ミラーで生じるように観察者の観察
を妨害しない光学素子であることが理解できよう。円環
状結合器14は円環状表面を有する結合器であり、これは
２つの軸に関して２つの異なった曲率半径を有する２つ
の直交軸を有する。円環状表面は図４、５で示されてい
るようにドーナツ型の光学素子または樽型の光学素子の
一部分の形状である。ヘッドアップディスプレイで使用
される円環状結合器14は軸の１つが反射面に位置する。
者の目から傾斜した角度で配置されることを必要とする
本発明のシステム10のようなヘッドアップディスプレイ
システムでは、球面結合器は許容可能な光学性能を与え
ることができない。許容可能な光学性能は円環状結合器
14を使用して達成される。この開示目的によって、結合
器は例えば部分反射ミラーで生じるように観察者の観察
を妨害しない光学素子であることが理解できよう。円環
状結合器14は円環状表面を有する結合器であり、これは
２つの軸に関して２つの異なった曲率半径を有する２つ
の直交軸を有する。円環状表面は図４、５で示されてい
るようにドーナツ型の光学素子または樽型の光学素子の
一部分の形状である。ヘッドアップディスプレイで使用
される円環状結合器14は軸の１つが反射面に位置する。
【００１５】図６、７で示されている円環状結合器14は
以下のように限定される。座標系システムは（ｙ，ｘ，
ｚ）により限定され、目の位置は（０，０，０）であ
る。円環状結合器の中心は（１３，−１５５，４９２）
である。画像源の中心は（１３８，−２７５，１１７．
６）である。視線のルック・アップ角度は１．４°であ
り、ルック・オーバーＬＯ角度は１７．５°である。
以下のように限定される。座標系システムは（ｙ，ｘ，
ｚ）により限定され、目の位置は（０，０，０）であ
る。円環状結合器の中心は（１３，−１５５，４９２）
である。画像源の中心は（１３８，−２７５，１１７．
６）である。視線のルック・アップ角度は１．４°であ
り、ルック・オーバーＬＯ角度は１７．５°である。
【００１６】図６、７で示されている円環状結合器14の
図面は結合器14の有効な範囲の方向が１つの円環状軸か
ら３０．９°であることが示されている。この場合、図
１で示されているように、円環状表面のｙ軸は光軸によ
り形成された円環状結合器14の反射面と観察者の目の中
心に位置する。
図面は結合器14の有効な範囲の方向が１つの円環状軸か
ら３０．９°であることが示されている。この場合、図
１で示されているように、円環状表面のｙ軸は光軸によ
り形成された円環状結合器14の反射面と観察者の目の中
心に位置する。
【００１７】以上、円環状結合器を使用する新しく改良
した軸外れヘッドアップディスプレイシステムを説明し
た。前述の実施例は本発明の原理の応用を表している多
数の特定の実施例の単なる数例に過ぎないことが理解さ
れよう。明白に、多数の、およびその他の装置が本発明
の技術的範囲を逸脱することなく当業者により容易に実
施されることができる。
した軸外れヘッドアップディスプレイシステムを説明し
た。前述の実施例は本発明の原理の応用を表している多
数の特定の実施例の単なる数例に過ぎないことが理解さ
れよう。明白に、多数の、およびその他の装置が本発明
の技術的範囲を逸脱することなく当業者により容易に実
施されることができる。
【図１】本発明の原理によるヘッドアップディスプレイ
システムの１実施例の平面図。
システムの１実施例の平面図。
【図２】図１のヘッドアップディスプレイシステムの側
面図。
面図。
【図３】図１のヘッドアップディスプレイシステムで使
用される円環状結合器の概略図。
用される円環状結合器の概略図。
【図４】図３の円環状結合器の形成に使用される２つの
円環状表面の概略図。
円環状表面の概略図。
【図５】図３の円環状結合器の形成に使用される２つの
円環状表面の概略図。
円環状表面の概略図。
【図６】図３の円環状結合器の詳細図。
【図７】図３の円環状結合器の詳細図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・ジー・ヘッグ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 92083、ビスタ、ホワイト・バーチ・ド ライブ 1957 (72)発明者 ジョン・ジェイ・フェラー アメリカ合衆国、カリフォルニア州 93561、テェハチェイプ、エコー・コー ト 26860 (56)参考文献 特開 昭64−67428（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G02B 27/02 B60K 35/00
Claims (3)
- 【請求項１】 風防ガラスと、乗員室および屋根を有す
る乗物で使用され、乗物の運転者により観察される虚像
画像を投影し、運転者の目に関して傾斜した角度で配置
されている反射面を有するヘッドアップディスプレイシ
ステムにおいて、 乗物の屋根に近接して運転者の上方の乗員室内に配置さ
れているディスプレイ源と、 ２つの直交軸のそれぞれに関して２つの異なった曲率半
径の２つの直交軸を有している円環状表面を持ち、乗物
の風防ガラスの前方に虚像画像を表示する円環状結合器
とを具備していることを特徴とするヘッドアップディス
プレイシステム。 - 【請求項２】 ディスプレイ源が運転者の前方の観察方
向に関して軸外れで傾斜した角度で配置されている請求
項１記載のヘッドアップディスプレイシステム。 - 【請求項３】 ディスプレイ源と円環状結合器が乗物の
屋根の内部表面に配置されている請求項１記載のヘッド
アップディスプレイシステム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US31614594A | 1994-09-30 | 1994-09-30 | |
| US316145 | 1994-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201719A JPH08201719A (ja) | 1996-08-09 |
| JP2760767B2 true JP2760767B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=23227677
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7255094A Expired - Lifetime JP2760767B2 (ja) | 1994-09-30 | 1995-10-02 | 円環状結合器を使用する軸外れヘッドアップディスプレイシステム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0709709A1 (ja) |
| JP (1) | JP2760767B2 (ja) |
| NO (1) | NO953842L (ja) |
| TW (1) | TW289801B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102713724A (zh) * | 2009-12-18 | 2012-10-03 | 矢崎总业株式会社 | 平视显示装置 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5286750B2 (ja) * | 2007-11-16 | 2013-09-11 | 日産自動車株式会社 | 車両用表示装置 |
| WO2013051086A1 (ja) * | 2011-10-03 | 2013-04-11 | パイオニア株式会社 | ヘッドアップディスプレイ |
| JPWO2013051086A1 (ja) * | 2011-10-03 | 2015-03-30 | パイオニア株式会社 | ヘッドアップディスプレイ |
| TWI541543B (zh) | 2013-10-21 | 2016-07-11 | 財團法人工業技術研究院 | 分光模組及應用其之投影裝置 |
| TWI578085B (zh) | 2014-12-24 | 2017-04-11 | 財團法人工業技術研究院 | 投影裝置 |
| CN106448617A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-02-22 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 一种补偿crt差异性的平显亮度控制的方法及电路 |
| US10895741B2 (en) | 2017-10-03 | 2021-01-19 | Industrial Technology Research Institute | Ultra-wide head-up display system and display method thereof |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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Also Published As
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| NO953842L (no) | 1996-04-01 |
| TW289801B (ja) | 1996-11-01 |
| JPH08201719A (ja) | 1996-08-09 |
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