JPH03110593A - フライトシミュレータ用観測者頭部搭載のデイスプレイ装置 - Google Patents
フライトシミュレータ用観測者頭部搭載のデイスプレイ装置Info
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- JPH03110593A JPH03110593A JP2108552A JP10855290A JPH03110593A JP H03110593 A JPH03110593 A JP H03110593A JP 2108552 A JP2108552 A JP 2108552A JP 10855290 A JP10855290 A JP 10855290A JP H03110593 A JPH03110593 A JP H03110593A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、観測者頭部を覆うヘルメットに搭載のディス
プレイ装置に関し、特に、フライトシミュレータに於け
る視覚に関するパラメータを研究するために使用される
ように構成されたヘルメット形状体のディスプレイ装置
に関する。 （従来技術の説明） 上記のようなヘルメットに搭載されるディスプレイ装置
（以下、単にディスプレイと略す）は、飛行機及び回転
飛行体（例えば、ヘリコプタ）に使用されそのパイロッ
トがデータを目視して解析するのに役立てている。 上記ディスプレイに於いては、従来から、コンピュータ
によって生成された飛行データがＣＲＴ（陰極管）の画
像ソースに供給され、その画像がパイロットの前方視界
内に光学的に投影されるようになっている。従って、こ
のディスプレイによりパイロットが多くの時間を頭を上
げて飛行機の操縦、即ち、外部の景観を継続的に観察す
ることに費やしインスルメン１−パネルを見ることが殆
どなくなるようにすることが出来る。 （従来技術の問題点） 上記のようなディスプレイは、比較的新規であり、従っ
て、ディスプレイに於ける視覚的条件は、十分に定義さ
れていない（例えば、前方視界の最適な組合せ、解像度
、及び前方視界の重なり等）。 前方視界については、両眼像を左及び右の単眼像部分に
分割し、又、重なり部分を両眼で見るようにすれば増大
することが可能である。 光学系の大きさ及び複雑度は、単眼の前方視界が大きく
なると共に増大するので、像を一部重ねる方法の良い点
は、寸法的に小さくて余り複雑でない光学系で両眼前方
視界がトータル的に大きくなることである。 しかしながら、像を一部重ねる画像方法は、左側及び右
側像が交互に知覚されるという網膜同士の競争が起きる
という問題を生じる。 又、冬眠は、異なった像を見るので、一つの支配的な像
のみを知覚するという像抑止（ｉｍａｇｅ ５ｕｐｒ
ｅｓｓｉｏｎ）が生じることがある。 更に問題となるのは、ミスアラインした像を合わせよう
とする観測者の努力から眼精疲労、頭痛、及び疲労が起
きてしまうことである。 ＣＲＴ画像ソースには、解像度に限界があるので、所望
の前方視界が大きくなると解像度が落ちてくる。これら
の問題点の幾つかは、像の重なり領域での像のアライン
メントに関係したり部分型なりの量に関係する。従って
、観測者の能力を評価したり最適な像の重なり状態を決
定する為に前方視界度、視界の重なり、及び解像度の色
々な組み合わせを研究することができるディスプレイが
必要となってくる。 そこで、本発明の目的は、前方視界度、前方視界の重な
り、及び画像ソース解像度の種々の組み合わせを研究す
ることを可能にする上記ディスプレイを提供することで
ある。 又、本発明の目的は、上記要求を満たすため両眼に対応
する光学手段を有し、且つ、左側及び右側の視界の部分
型なりの度合いを変化させる光学及び機械手段を有する
上記ディスプレイを提供することにある。 又、本発明の目的は、構成を簡略化するため相互交換可
能な反射屈折性及び屈折性リレイをＨする上記ディスプ
レイを提供することにある。 更に、本発明の目的は、外部景観を観察するための光学
系に結合させる上記ディスプレイを提供することにある
。 （問題点を解決する手段） 上記目的を達成する為、本発明に係るディスプレイは、
光学部材が装着可能なように、又、観測者の眼部に近傍
する所定位置に開口部を設けた観測者頭部を覆うヘルメ
ット形状体と、前記ヘルメット形状体に装着され、画像
生成手段により生じた少なくともシンボル、テキスト、
及び景色を示す画像のいずれかからなる像を形成する複
数の画像ソースと、前記ヘルメット形状体に装着され、
又、複数の光学モジュールからなり、該光学モジュール
には、前記画像ソースの対応する１つを収容し、又、各
光学モジュールは、光学リレイ系と別個で相互交換可能
なリレイ系の一方とを有し、前記光学リレイ系には各リ
レイ系と共通して使用される光学部材から構成される装
置 る光学手段と、前記リレイ系を対応する前記光学モジュ
ールの軸の回りで回転させる回転手段を有し、前記リレ
イ系を対応する前記光学モジュールの１つに解除可能に
係合する結合手段とからなり、前記回転手段のよる回転
により観測者の視界に投影される画像ソースの光学軸が
観測者の直線前方視線からずれるようにし、その結果、
観測者の視界に一部左右像が重なる可変角度範囲の両眼
像が現れ、該両眼像には左右画像ソースの各々の像の一
部からなる中心部分を有し、該中心・像部分が両眼に共
通して現れ、又、該両眼像｛こ
プレイ装置に関し、特に、フライトシミュレータに於け
る視覚に関するパラメータを研究するために使用される
ように構成されたヘルメット形状体のディスプレイ装置
に関する。 （従来技術の説明） 上記のようなヘルメットに搭載されるディスプレイ装置
（以下、単にディスプレイと略す）は、飛行機及び回転
飛行体（例えば、ヘリコプタ）に使用されそのパイロッ
トがデータを目視して解析するのに役立てている。 上記ディスプレイに於いては、従来から、コンピュータ
によって生成された飛行データがＣＲＴ（陰極管）の画
像ソースに供給され、その画像がパイロットの前方視界
内に光学的に投影されるようになっている。従って、こ
のディスプレイによりパイロットが多くの時間を頭を上
げて飛行機の操縦、即ち、外部の景観を継続的に観察す
ることに費やしインスルメン１−パネルを見ることが殆
どなくなるようにすることが出来る。 （従来技術の問題点） 上記のようなディスプレイは、比較的新規であり、従っ
て、ディスプレイに於ける視覚的条件は、十分に定義さ
れていない（例えば、前方視界の最適な組合せ、解像度
、及び前方視界の重なり等）。 前方視界については、両眼像を左及び右の単眼像部分に
分割し、又、重なり部分を両眼で見るようにすれば増大
することが可能である。 光学系の大きさ及び複雑度は、単眼の前方視界が大きく
なると共に増大するので、像を一部重ねる方法の良い点
は、寸法的に小さくて余り複雑でない光学系で両眼前方
視界がトータル的に大きくなることである。 しかしながら、像を一部重ねる画像方法は、左側及び右
側像が交互に知覚されるという網膜同士の競争が起きる
という問題を生じる。 又、冬眠は、異なった像を見るので、一つの支配的な像
のみを知覚するという像抑止（ｉｍａｇｅ ５ｕｐｒ
ｅｓｓｉｏｎ）が生じることがある。 更に問題となるのは、ミスアラインした像を合わせよう
とする観測者の努力から眼精疲労、頭痛、及び疲労が起
きてしまうことである。 ＣＲＴ画像ソースには、解像度に限界があるので、所望
の前方視界が大きくなると解像度が落ちてくる。これら
の問題点の幾つかは、像の重なり領域での像のアライン
メントに関係したり部分型なりの量に関係する。従って
、観測者の能力を評価したり最適な像の重なり状態を決
定する為に前方視界度、視界の重なり、及び解像度の色
々な組み合わせを研究することができるディスプレイが
必要となってくる。 そこで、本発明の目的は、前方視界度、前方視界の重な
り、及び画像ソース解像度の種々の組み合わせを研究す
ることを可能にする上記ディスプレイを提供することで
ある。 又、本発明の目的は、上記要求を満たすため両眼に対応
する光学手段を有し、且つ、左側及び右側の視界の部分
型なりの度合いを変化させる光学及び機械手段を有する
上記ディスプレイを提供することにある。 又、本発明の目的は、構成を簡略化するため相互交換可
能な反射屈折性及び屈折性リレイをＨする上記ディスプ
レイを提供することにある。 更に、本発明の目的は、外部景観を観察するための光学
系に結合させる上記ディスプレイを提供することにある
。 （問題点を解決する手段） 上記目的を達成する為、本発明に係るディスプレイは、
光学部材が装着可能なように、又、観測者の眼部に近傍
する所定位置に開口部を設けた観測者頭部を覆うヘルメ
ット形状体と、前記ヘルメット形状体に装着され、画像
生成手段により生じた少なくともシンボル、テキスト、
及び景色を示す画像のいずれかからなる像を形成する複
数の画像ソースと、前記ヘルメット形状体に装着され、
又、複数の光学モジュールからなり、該光学モジュール
には、前記画像ソースの対応する１つを収容し、又、各
光学モジュールは、光学リレイ系と別個で相互交換可能
なリレイ系の一方とを有し、前記光学リレイ系には各リ
レイ系と共通して使用される光学部材から構成される装
置 る光学手段と、前記リレイ系を対応する前記光学モジュ
ールの軸の回りで回転させる回転手段を有し、前記リレ
イ系を対応する前記光学モジュールの１つに解除可能に
係合する結合手段とからなり、前記回転手段のよる回転
により観測者の視界に投影される画像ソースの光学軸が
観測者の直線前方視線からずれるようにし、その結果、
観測者の視界に一部左右像が重なる可変角度範囲の両眼
像が現れ、該両眼像には左右画像ソースの各々の像の一
部からなる中心部分を有し、該中心・像部分が両眼に共
通して現れ、又、該両眼像｛こ
【よ左右の眼にそれぞれ
現れる左側及び右側の周辺像部分を有することを特徴と
する。 更に、上記発明の目的を達成する為、本発明１こ係るデ
ィスプレイ装置は、光学部材が装着可能なように、又、
観測者の眼部に近接する所定位置書こ開口部を設けたヘ
ルメット体と、前記ヘルメット体に装着され、それ自身
輝度を有し、外部の画像発生手段により生成された少な
くともシンボル、テキスト、及び景色画像のいずれかか
らなる像を形成する複数の画像ソースと、前記ヘルメッ
トに装着され、又、複数の光学リレイモジュールからな
り、該光学モジュールの各々には、光学リレイ系と、光
学リレイ系とに共通のカップリング光学手段からなり、
観測者の視界に於いてｌメータから無限大までの焦点で
前記画像ソースの虚像を形成する光学手段と、各々が対
応するリレイ光学モジュールに装着された複数の対物光
学モジュールからなり、その外側にある外部景色の一部
の像を送出する対物レンズ系と、前記リレイ系を前記光
学リレイモジュールの軸の回りに回転させる回転手段を
有し、前記リレイ系を解除可能に対応する前記リレイ光
学モジュールの一方に係合し、観測者の視界に投影する
ディスプレイ系の光学軸を観測者の直線前方視線から逸
脱させ、 その結果、一芯型なる左右画像からなる可変角度範囲の
両眼像を観測者に認めさせる第１カブモジュールの各々
には、、前記対物レンズ系を前記リレイ系の回転軸と並
行な軸の回りに前記対物レンズ系を回転させる手段から
なり、対応する前記光学手段に前記対物レンズの回転に
より観測者の視界に外部景色の左右像を示し、前記対物
レンズ系と別の左右の周辺像部分が前記左右対物レンズ
系の各々の視界にあり、観測者は更に前記対物レンズ系
の回転に応動し対応する量だけ前記対応するリレイ系を
回転させ、前記リレイ系の回転と前記対物レンズ系の回
転とにより総視界を変化させそれに応じ前記外部景色の
像の両眼の重なり度合いが観測者の眼に現れる第２カッ
モジュールの各々には、からなること特徴とする。 （作用） 本発明に係る、上記ディスプレイは、ヘルメット形成体
に装着され、画像ソースと各観測者の眼に対して独立の
光学装置とを含む。各光学装置は、画像ソースの光学軸
に沿って配設された昼間又は夜間用の光学リレイ系を有
し、且つ、回転自在のリレイ系を有する。又、各リレイ
系は、対応する光学リレイ系に対し解除可能に係合出来
るので、昼間及び夜間の光条件に対し異なるリレイの使
用が可能となる。光学リレイ系は、光学軸に沿って画像
ソースの像を観測者の前方視界に送る。その結果、リレ
イが回転すれば、観測者の視界に現れる左右の眼の像の
重なる量が変化する。 本発明に係るディスプレイによれば、観測者がリレイを
各リレイの中心を通る垂直軸の回りで回転出来るように
なっており、その結果、異なる視野を冬眠に与える。こ
のことにより、総水平視界と両眼の像の重なりに対する
総両眼視界度が変化する。リレイが回転しない状態では
、両方の像は完全に重なる。従って、総両眼前方視界度
は最小値となるリレイを回転した状態では、左側の眼に
は左側の眼用の画像リースからの像の一部が右側の眼に
現れる。そして、各機のオーバラップ部分が両眼から見
える。この回転が最大になると、像のオーバラップはな
くなる。 （実施例の説明） 以下、本発明に係るディスプレイの実施例を図面を参照
して説明する。 第１図、第２図、及び第３図は、本発明に係るディスプ
レイｌＯの立面図、側面図、及び正面図を示す。 Ｉ−ＩＭＤ（ディスプレイ）シュミレータ１０は、カル
フォルニア州ゲンテブクス（Ｇｅｎｔｅｘ）会社のモデ
ルＨＧＵ５５のような公知のパイロットのヘルメット！
２の外周面に装着している。ヘルメットの外側表面には
、ヘルメット１２を着用している観測者の顔面部に近接
する位置に開口部を有する。 このディスプレイ１０は、２つのＣＲＴ画像ソース１４
．１５からなり、各々観測者の左右の眼に対し同一で、
独立の、モヂュール形の光学装置１７、■８を有してい
る。 各光学装置■７．１８には、夜間と昼間との照明条件で
共通な光学リレイ系（図示せず）を囲むアルミニウム、
適当なプラスチック、又は、複合材料でできたハウジン
グ２１，２２を有する。各光学装置１７．１８も、相互
交換可能で、回転可能な昼間用リレイ２４と、相互交換
可能で、回転可能な夜間用リレイ２５とからなる。尚、
第１図から第３図までに示すリレイは、昼間用又は夜間
用リレイを示している。各リレイ２４．２４、（又は、
２５．２５）は、光学部材（図示せず）を囲むアルミニ
ウム、又は、適当なプラスチック材（例えば、デルリン
、ＡＢＳ。 ロイトン、トルロン）、又は、複合材でできたハウジン
グ２７．２８からなり昼間又は夜間の光線の条件に対し
異なった実施例を有する。昼間用又は夜間用リレイは、
−度で光学リレイ系に係合される。 第１図から第３図までに示すディスプレイの実施例に於
ける特徴を更に説明する。 第４図は、上記２つの同一構成の光学装置１７．１８の
内の１つを示す断面図、例えば、左眼に対する光学装置
１７の断面図を示す。 画像ソース１４は、１インチ直径の小型ＣＲＴ、例えば
、カルフォルニア州カールズバット市にあるヒユーズエ
アクラフト会社産業製品デイビジョンから製作されたモ
デルＨ−１３８０である。 ＣＲＴは、ファイバオプティック面板３０に像を映し、
ＣＲＴに固着されたフランジ３２及びネジ付きナツト３
４により光学リレイハウジング２１に装着されている。 光学軸３６に沿って、面板３０の後に一対のガラスレン
ズ３８．３９が来る。 第１のレンズ３８は、機械加工のシート４２で位置決め
され一方第２のレンズ３９は、第１のレンズ３８の面に
当接されている。第２のレンズ３９の後方に第１の管状
スペーサ４４がある。次ぎに、第３のレンズ４６、第２
の管状スペーサ４８、及び第２の一対のレンズ５０．５
１が来る。保持ナツト５４は、レンズ３８．３９．４６
．５０．５１とスペーサ４４．４８を正しい位置に保持
する。 第１及び第２の一対のレンズ３８．３９．５０．５１は
、それぞれ異なった種類のガラスからなり（例えば、Ｆ
４及び二酸化シリコン（ＳＩＯｔ）からなり）色収差を
減少させる。 第１のスプリット線５６は、光学リレイハウジング２１
に具体的な断線を示す。ＣＲＴｌ ４に続く第１の部分
５８は、第１の部分５８に続く画像ソース光学軸３６に
沿って配設された第２の部分５９にプレスにより嵌合さ
れるか付着させる。折曲ミラー６２は、光学リレイハウ
ジング２１の第２の部分５９側に光学像光線を向けるの
に使用される。折曲ミラー６２は、公知の光学素子装着
技術を使用してリレイ光学ハウジング２Ｉに装着されて
いる。光学リレイハウジング２！は、リレイハウジング
２７が下にある第２のスプリット線６４Ｔ：終了する。 昼間使用のリレイ２４は、反射屈折光学系（ｃａｔａｄ
ｉｏｐｔｒｉｃ）であり、一部透過性で一部反射性のあ
るコンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）６６とビームスプリ
ッタ６８からなる光学素子を使用している。リレイ２４
．２５の総ては（昼間用及び夜間用リレイ共）機械加工
のシート７０．７１に正規に保持している（夜間用リレ
イ系は、第６図に示す）。 第５図は、光学リレイハウジング２１と昼間リレイ２４
とを含む上記光学装置Ｉ ７． ８の 光学系光線軌跡を示す。 ７１表 表面 半径 曲線 厚さ／ 材料 ４０．００００００ ２ｇ、２ｇ５０００ ２Ｑ、３０９Ｑ（ｔ。 ５２．３９７０００ ８１．２０００００ ２０１．９８５０００ ２４．６１７０００ １２５３．００００００ ４６．４８８０００ ３０．５０００００ ９８．３３１０００ ６２．６０００００ ３．００００００ ２．７３＋３００ ｓ、５ｏｏｏｏ。 ２２．４６２９６０ ５．５ＱＯＯＯ０ ５，３４２７２０ ４，５０００００ １，１４７０６Ｇ ３．００００００ ３４．３０００００ １４４．００００００ 空気 ４ 空気 ＳＩＯ。 空気 ｔｏｐ 空気 ＳＩＯ。 空気 ４ 空気 空気 １００ ・・・・・・・・ ・・ ３３．９４７
９１９ 空気ｉｏｔ １３７．３６００００
ＣＶ ３５．０８７９１９ 空気１００ ・
・・・・・・・・・ ・・ ３．０００００
０ アクリル１０２ ・・・・・・・・・・
・・ ５１．４２００００ 空気１０３ ・・・
・・・・・・ ・・ ・・・・・・・・・
・・・・第１表は、第５図の光学装置１７．１８に於け
る光学部材の諸元表である。 第１表の左から右へは表面番号、ミリメータ（ｍｍ）単
位の曲率半径、曲率の形式（ＣＶ−凹形：ＣＸ−凸形）
、ミリメータ（ｍ ｍ ）単位の次表面までの距離又は
厚さ、及び自身の表面から次の表面迄の材料種類を列挙
する。 第５図及び第１表を参照すると、ＣＲ７画像面板３０は
半径４０ｍｍの表面（番号）８４を有する。画像光線は
、第１のガラスレンズ３８の第１表面８５迄の距離６２
．６ｍｍを走行する。尚、７１表に列挙する距離は、総
て部材の中心位置から測定される。第１のレンズ３８の
第１の表面（番号）８５は、半径が２８．２８５ｍｍで
厚さが３゜０ｍｍの半径の凸レンズでありＦ４ガラスか
らなる。残りの光学部材は、第５図と第１表から同様に
決定される。 折曲ミラー６２の表面（番号）９５は、アルミニウム製
反射コーティングからなる。ビームスプリッタ６８の表
面（番号）１００は、第１表に示すように２回列挙され
ている。これは、画像光線をミラー表面（番号）１０１
（距離３４．８０１３５３ｍｍ）に反射させ、又ミラー
表面（番号）１０１が厚さ３ｍｍのビームスプリッタ６
８を介して光線を反射されてビームスプリッタ６８に戻
すからである。表面（番号）１０３は、直径約８ｍｍの
像の（観測者）瞳孔の表面である。 第４図を再度参照すると、光学リレイは、ＣＲＴの中間
焦点像を面板３０から光学軸３６に沿っておよそ２１５
ｍｍの距離にある焦点面で形成する。尚、中間像焦点面
の使用範囲は、４００ｍｍ迄の範囲となる。従って、中
間像焦点面の位置は、近似的に、第２のスプリット線６
４の位置である。 中間像焦点面での焦点像は、ＣＲＴの画像の２゜０倍の
倍率にある。尚、倍率の使用範囲は、０゜５から４．０
までである。 昼間用リレイ２４は、観測者の前方視界に於いてＣＲＴ
の虚像を見せる。虚像の焦点は、観測者の眼からの距離
にしてＩメータから無限大までの距離にある。リレイを
構成する光学部１品は、リレイの外側に存在する景色（
ｓｅｅｎｅ）からの光線の約３６％を透過するように設
計されている。 従って、上記虚像は、観測者の視認した外部の景色の上
に重なる。又、虚像は、観測者の眼で最小仰角１０度を
有する視野の一部を占有する。 有する。 小型ＣＲＴＩ ４．１５の能動画像領域は、直径１９ｍ
ｍである。光学リレイレンズ３８．３９．４６．５０．
５１の直径は、光線がレンズ本体中に入るように選択さ
れる。光学リレイ系のレンズ３８．３９．４６．５０．
５Ｉは、総てガラス、即ち、Ｆ４又は５ＩＯｚであり、
一方、リレイ２４を構成する光学部材６６．６８は、総
て、アクリルプラスチック系である。プラスチック系は
、それが用いられる場所を考慮し重量と安全上の理由で
選択された。しかしながら、リレイを構成する光学部材
は、本発明の範囲を逸脱しない範囲でガラスでもよい。 折曲ミラー６２以外の光学部材は、総て公知の非反射性
コーティングを施す。コンバイナ表面１０１（第５図）
とビームスプリッタ表面１００のコーティング（第５図
）では、４００ナノメータから７００ナノメータ迄の波
長範囲で可視光線の２０％から６０％まで反射する部分
反射率を示すように調整される。又、全光学部品の曲率
の型及びその半径は、一部、非点収差と球面収差を制御
するために選択される。又、第５図の光学部品の各々は
、公知の技術を使用して第１表から製造可能である。 第６図は、第４図の光学リレイ２１に接続し使用する夜
間用リレイ２５の光学光線の軌跡を示す。 第６図に示していない光学リレイ２１に於ける光線軌跡
は、第５図と同じであることに留意されたい。 第１Ｉ表は、光学リレイ２１と夜間用リレイ２５の対応
する光学部材の諸元データを示す。 反射性夜間用リレイ２５は、レンズ部１０５．１０６．
１０７とミラー１０９とを有する。ミラー表面（番号）
ＩＩ４は、不透明なアルミニウム製の表面であり、総て
ＣＲＴ画像光線を観測者の前方視界の中に反射するが、
夜間故外部景色を観測者の視界の中に伝送することを阻
止する。観測者の前方視界に現れる像は、観測者の眼で
２０度の最小仰角を占める。 第１Ｉ表 表面 番号 半径 曲線 厚さ／ 材料 （ＩｌｌＩｌｌ） 形式 距離（ｆｆｌＩｌｌ）
４ ５ ６ ４０．００００００ ２８．２８５０００ ２０．３０９０００ ｖ Ｘ ｖ ６２．６０００００ 空気 ３．００００００ Ｆ４ ２．７３１３００ 空気 ５２．３９７０００ ８１．２００００（１ ２０１，９ｇ５０００ ２４．６１７０００ １２５３．００００００ ４６．４８８０００ ３０．５０００００ ９ｇ、３３１０００ ５８．１０５０００ ３９４８３Ｑ（ｔ。 ８３．４７８０００ ３９．５１５０００ ５．５０００００ ２２．４６２９６０ ５．５０００００ ５．３４２７２０ ４．５０００００ １．１４７０６０ ３．００００００ ３４．３０００００ １１２．９２９２４５ ７．０００００Ｇ ２５．０７０？５５ ２０．５０００００ ４．００００００ ０．５０００００ ４．５０００００ ２５．００００００ ＳＩＯ。 空気 Ｓ１０゜ 空気 ｌｏｗ 空気 ４ 空気 空気 アクリル 空気 空気 アクリル 空気 アクリル 空気 第１図から第３図までを再度参照すると、各光学装置１
７．１８は、観測者の眼を介し垂直面に位置している。 この垂直方向配列によりリレイを回転すると、簡単に一
芯型なり像が観測者両眼に現れる。尚、視線の下向き視
線に対しリレイ光学軸を外側に像回転させることができ
るように加工しても良い。各リレイハウジング２７．２
８は、解放可能で、回転可能な結合（カップリング）手
段１３０．１３１により対応する光学リレイハウジング
２１．２２と係合する。 第７図は、右側リレイハウジング２８が光学リレイハウ
ジング２２と非係合状態（破線１３４で示す）となって
いるディスプレイシュミレータＩＯの正面図である。 リレイのハウジング２８の溝部１３６が、ヘルメットＩ
２の前方からリレイ光学ハウジング２２の溝部分１３８
で摺動して入る。このことによって観測者が容易にリレ
イ２４．２５を取り替えることが可能になる。リレイ２
４．２５とリレイ光学ハウジング２８．２２との溝部分
１３６．１３８も係合時リレイの回転を可能にする。 にする。 本発明に係るディスプレイによれば、各リレイを独立に
光学リレイハウジング２１，２１の第２部分５９（第４
図も参照すること）を介して及びリレイ２７．２８の中
心を介して（第１図に示すように及び第２図の回転矢印
１４４にて示すように）軸１４２（第２図参照）の回り
を手動で回転出来るようにしている。尚、この垂直軸１
４２を中心にある角度でリレイを回転すると画像も等角
度で回転する。従って、観測者は、 ＣＲＴを全体的に回転させるか、又は、ＣＲＴに対する
駆動回路によりＣＲＴ画像を自動的（電子的）に回転さ
せることにより画像ソースの画像の回転を止めて、観測
者に於ける像の回転を補償しなければならない。 後者の画像の電子（自動的）回転を行う方法は、米国特
許第３．９５９．５８２号及び第３．６４１．２６０号
で説明している。 この回転により昼間用リレイの前方視界が３１度から（
０度の回転で左右の画像が１００％重なる）３１垂直度
ｘ６２水平度まで（各リレイを外側に１５．５度回転す
ると０％の重なる）の範囲となる。又、夜間用リレイの
回転により前方視界が４０度（１００％重なり）から（
各リレイを２０度で外側に回転する場合０％の重なり状
態で）４０ｘ８０度まで増加させることが可能となる。 が可能となる。 光学リレイハウジング２１，２２は、ヘルメット１２の
冠部の第１の摺動可能なロッド１５０により、又、ヘル
メットの前部の第２の摺動可能なロッド１５２により互
いに接続されている（第１図及び第２図参照）。これら
ロッド１５０．１５２は、各光学リレイハウジングに装
着されたケーシング１５４．１５５．１５６．１５７内
と装着用ブラケット１６２に装着されたケーシング１５
８、＋５９内で摺動する。ロッド１５０．１５２は、ネ
ジ付きつまみで調節可能なロッド１６４に応動し摺動す
る。雌ネジハウジング１６６．１６７が、各光学リレイ
ハウジング２１，２２に装着されている。ネジ付きロッ
ド１６４は、ネジ付きハウジング１６６．１６７と組み
合わされており、又、ヘルメットの前部に有るネジ１７
０により調整が簡単になる。ネジロッド１６４は、上記
光学装置１７．１８の間の瞳孔間距離を調節する。ディ
スプレイＩＯは、観測者の頭部寸法が広い範囲にわたる
ため５８．９ｍｍから７３．３ｍｍまでの瞳孔量調節範
囲を設定している。 リレイが回転する時、リレイの瞳孔が観測者の視線とは
合わないこととなるので瞳孔間距離の調節も必要である
。従って、リレイにある光学軸１４２は、リレイの瞳孔
が観測者の視線と合うように併進調整しなければならな
い。 第２のつまみネジ！７４により、光学部品装置１７．１
８の垂直方向位置決めを行なう。第２のネジ１７４は、
ヘルメット１２の前部内に刻設するネジ付きロッド１７
６の一部である。ネジ付きロッド１７６は、前部の装着
ブラケット１６２のスロット１７８を通過する。第２の
ネジを緩めると、装着ブラケット及び光学装置１７．１
８は、ヘルメットに対し垂直に移動可能である。この結
果、観測者の頭部寸法が広い範囲で変化しても光学装置
１７．１８の垂直位置決めが可能にある。 本発明に係るディスプレイｌＯによれば、上記シュミレ
ータは研究実験の為に使用される。 第８図は、実験用機器に接続された上記ディスプレイシ
ュミレータ全体のブロック図である。 実験用機器は、ＣＲＴ制御用ビデオ駆動回路１８６と電
子画像データとビデオ駆動回路制御信号を生成するコン
ピュータ１８８（又は、他の適当なデバイス）とからな
る。上記ビデオ駆動回路１８６は、公知であり本発明の
一部を構成しない。 このビデオ駆動回路１８６は、ＣＲＴを制御する任意の
回路が使用できる。同様に、コンピュータ１８８が画像
データを生成させるものとして、フライトシュミレート
した景色を示す画像を走査する一対のビデオカメラ（図
示せず）が使用可能である。 反射屈折性（昼間）リレイ２４との使用に対しては、コ
ンピュータ１８８は、シンボル画像データを生成する。 シンボル画像データにはパイロットに関係した飛行デー
タ（例えば、武器目標、戦略データ）を含む。屈折性（
夜間）リレイ２５との使用に対しては、コンピュータ１
８８は、シュミレートしたシーン（景色）の上にシンボ
ルデータを重ねた画像データを生成するか、或は、シュ
ミレートしたシーンのデータそれ自身を生成する。コン
ピュータ】８８は、例えば、Ｒ５−３４３、又は、Ｒ５
−１７０ビデオデータ伝送プロトコルを使用してビデオ
駆動電子回路１８６に信号線１９０から信号情報を供給
する。ビデオ駆動電子回路１８６は、シールドケーブル
１９２．１９３により各ＣＲＴ ｌ ４．１５に接続さ
れている。 −上記ビデオ駆動電子回路１８６は、ＣＲＴ １４．１
５をストローク（シンボル）モード又はラスタ（シーン
画像）モードで動作させる。 第９図は、単一ＣＲＴ ｌ ４．１５に対する（第８図
に示す）駆動電子回路１８６の機能ブロック図である。 ラスタ動作については、ＣＲＴエレクトロンビームによ
り情報をライン走査シーケンスによりライン状に書き込
む。ライン１９０上のコンピュータ生成信号は、ＣＲＴ
偏向回路に対する同期信号とＣＲＴビーム強度信号とを
含む。一方、ストロークモードでは、ＣＲＴエレクトロ
ンビームは、水平及び垂直偏向信号を適当に位置決めす
ることによりＣＲＴスクリーン（画面）に情報を書き込
む。その一方、電子ビームの強度を一定に保つ。 ライン１９２上のＣＲＴへの信号にはビーム偏向及び消
去信号を有する。 シーンに加えスーパインポーズされたシンボルデータを
有する画像をＣＲＴで同時に生成する場合、上記駆動電
子回路は、ＣＲＴをストローク及びラスタモードの同時
モードで動作させる。電子ビームがラスタモードで１フ
イールドを終了した後、電子ビームはストロークモード
に入りＣＲＴスクリーンにシンボルデータを書き込む。 ビームは、その時、垂直方向に再度トレースし、ラスタ
走査を再開する。 ラスタ動作では、コンピュータ信号はライン１９８上か
らビデオ増幅器２００に送られる。次に、ライン２０２
上に出力された増幅信号は、同期分離器２０４に送られ
、又、ライン１９２を介しＣＲＴに送られる。同期分離
器２０４は、水平及び垂直タイミング信号成分を除去し
、その結果生じる、水平及び垂直同期信号を信号ライン
２１０．２１１から水平及び垂直スイープジェネレータ
２１３．２１４に送る。スイープ信号出力は、ライン２
１６．２１７からライン１９２を介しＣＲＴに送られ走
査シーケンスを制御する。ライン２０２のビデオ出力信
号は、電子ビームの強度を制御する。 ストロークモード動作の場合、ライン１９０上のコンピ
ュータ生成信号情報には、水平及び垂直偏向信号及び電
子ビーム消去信号を有する。ライン２２０．２２１上の
偏向信号は、水平及び垂直偏向増幅器２２４．２２５に
送られそのライン２２７．２２８上の出力はライン１９
２からＣＲＴに送られる。偏向信号は、ＣＲＴスクリー
ン上のシンボルを位置決めする。ライン２３０上のブラ
ンキング信号は、陰極駆動増幅器２３２に送られ、その
ライン２３３上の出力は、ＣＲＴに送られる。 ブランキング信号は、電子ビームをオンオフする。 本発明に係るディスプレイでは、昼間用リレイ２４には
、約３６％の透過輝度伝送（１υｍ１ｎａｎｃｅ ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）及びＣＲＴ（６０％のビーム
スプリッタによる伝送と６０％のコンビナによる伝送）
から約６％の輝度転送（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｔｒａ
ｎｓｆｅｒ）で３１度の単眼の前方視界が与えられる。 夜間用リレイは、４０度の単眼視界を与えシースルー（
透過）無しでＣＲＴから約１００％の輝度転送を与える
。従って、リレイは、非常に異なる視界条件、即ち、外
部シーン（景色）に高い輝度のシンボルを重ねることで
、又、低い輝度で高い解像度の結像をするというなこと
に対し設計される。 れる。 光学装置Ｉ７．１８には、各々１６ｍｍから２５ｍｍ（
実際の直径は、１９ｍｍ）の使用範囲の能動画像直径を
有するＣＲＴ画像ソース１４．１５を収容している。又
、リレイ２４．２５を含む各光学装置１７、■８は、１
５ｍｍから５５ｍｍまでの実効焦点長（実際は昼間用リ
レイでは、３６ｍｍ；夜間用リレイでは、３７ｍｍ）を
有する。各リレイでは、最小８ｍｍの瞳孔を有し、アイ
レリーフ（アイレリーフとは眼から最も近い光学部品ま
での距離を言う）が２４ｍｍである。このアイレリーフ
により観測者の周囲が広く見え、眼鏡及び酸素マスクの
両方若しくはいずれかの着用を可能にしている。 第１０図は、第５図に示す光学部品装置の他の実施例を
示す。第１ＩＩ表は、この実施例に於ける使用光学系の
諸元データを示す。 この実施例では、第５図の光学リレイと第６図の夜間用
リレイに加え公知の対物レンズ２５０と外部シーンの像
を観測者の前方視界の中に結像させる屈折手段２５２〜
２６０とが含まれている。 対物レンズ２５０は、公知のファイノ（オプチツクイン
バータ２５４の入力面２５２に外部シーンの像を形成す
る。このインバータ２５４は、１８０度回転する出力面
２５６に像を送る。ファイ２（オブチックインバータの
出力画像面２５６の曲率は、光学的に平坦な視界を示す
ように設計されている。反射プリズム２５８とビームス
プリッタ２６０は、光線をリレイ光学２１に向けるよう
に使用される。本実施例に於いては、観測者の前方視界
に現れる虚像は、ＣＲＴからのシンボルデータと外部シ
ーンとを重ねたものである。 対物レンズ２５０は、観測者の視界に現れる単眼の虚像
と同じ面方視界度を有するように選択されている（例え
ば、夜間リレイと共に使用した場合４０度）。像の部分
的型なりを研究する設計されたディスプレイでは、対物
レンズ（各光学装置１７．１８に対し１つ）が左側及び
右側の眼に対しそれぞれ像を与え、又、リレイのハウジ
ング２７．２８は、それに応じて一芯型なる像を送るよ
うに回転する。 第１０図及び第１ＩＩ表に於いて、表面３００．３０１
は、ビームスプリッタ２６０のそれであり、一方、表面
３０２．３０３．３０４は、プリズム２５８の表面であ
る。 第１ＩＩ表 表面 半径 曲線 厚さ／ 材料 ３０．６２００００ ２８．２８５０００ ｖ ｘ ４６．４０００００ １．００００００ １５、１５０［１θ０ ３、ＱＯＯＯＯＯ 空気 ｈｏｗ 空気 ４ ３０．６１９７ＱＯ ２８，２８５０００ ２０，３０９０００ ５２，３９７０００ ８１，２０００００ ４，００００００ ！２．００００００ １２．０００１）００ ２６．６５００００ １５．１５００００ ３．００００００ ２．７３１３００ ５．５０００００ ２２．４６２９６０ 空気 アクリル アクリル 空気 空気 ４ 空気 ＳＩＯ！ 空気 ８９ ２０１．９８５０００ ９０ ２４．６１７０００ ９１ １２５３．００００００ ９２ ４６．４８８０００ ９３ ３０．５ＱＯＯＯ０ ９４９ｇ、３３１０００ ９５ ・・・・・・・・・ １１２ ５８．１０５０００ １１３ ８９．２８３０００ １１４ ・・・・・１・・ １１５ ・・・・・・・・・ １１６ ８３．４７８０００ １１７ ３９．５１５０００ １１８ ・・・・・・・・・ １０３ ・・・・・・・・・ ５．５０００００ ５．３４２１２０ ４．５０００００ １．１４７０６０ ３．００００００ ３４．３０００００ １１２．９２９２４５ ７．００００００ ２５．０７０？５５ ２０．５０００００ ４．００００００ ｏ、５ｏｏｏｏ。 ４．５０００００ ２５．００００００ 空気 空気 ＳＩＯ。 空気 ４ 空気 空気 アクリル 空気 空気 アクリル 空気 アクリル 空気 第１１図から理解されるように、対物レンズ２５０、イ
ンバータ２５４、及びプリズム２５８については、垂直
軸３１２の回りで上記光学デバイス２５０．２５４．２
５８の回転が可能なカップリング３１０と共にヘルメッ
ト装着している。又、対物レンズ２５０は、外部のシー
ンを見るために外部シーン側に配設している。第１１図
に示すように、ビームスプリッタ２６０がリレイ光学ハ
ウジング２１．２２の内部に装着される。上記光学デバ
イス２５０，２５４，２５８は、回転自在のカップリン
グ３１０が装着された適当なハウジング（図示せず）に
装着してもよい。 あるいは、上記光学デバイスは、適当な形で互いに締着
してもよい。この場合、ＣＲＴは、シンボルデータの像
を送出していることとする。 左右の視界の中に像を一部オーバラツプさせる両眼結像
方式は、光学部材に厳しい条件を置くことになる。それ
は像エレメントをオーバラップ領域に重ねることは像の
二重写り又は眼精疲労のような視認の問題が回避するこ
とができれば、極めて重要になる。視覚的問題に先立ち
最小１ミリラヂアンのミスアラインメントに対するスレ
シヨルドが存在することがある。倍率の差、視界の曲率
、及び歪みによる左右のチャンネル間の光学ディスバリ
チーを制御する必要がある。 例えば、視界の曲率は、光学に於ける収差であり、その
結果、焦点位置は、前方視界に渡り変動する。オーバラ
ップ領域では、冬眠は、視界の異なる場所で同じ像を見
るので（例えば、右側視界の中心にある像エレメントは
、左側視界の縁に位置する）、視野曲率（ｆｉｅｌｄ
ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）は、像のミスアラインメントを
生じる。 同様にして、歪みは、一部重なり領域の左右セクタにあ
る直線エレメント像が互いに去るように曲がり、その結
果、ぼけ（ｂｌｕｒ）やミスアラインメントを引き起こ
す。 その結果、第５図、第６図、第１θ図及び第１表から第
１ＩＩ表までは、一部オーバラップする機力式とコンパ
チブルな収差制御を有する光学設計を言及している。 （発明の効果） 本発明に係る上記ディスプレイの構成は、問題点を解決
する手段に示した通りである。 本発明に係る上記ディスプレイによって研究者が視界を
連続的に変化させたり、光透過又は非透過、像を全体的
に重ねたり、像を重ねない、単眼視認、両眼視認、及び
瞳孔間距離を広い範囲で調整するという実験を含む、広
い範囲の光学的試験を実施することが可能となる。 従って、本発明に係るディスプレイは、人的要素を含む
研究及び表示フォーマットの開発に関しての上記ディス
プレイの技術を評価する理想的なツールを提供するもの
である。 又、両眼光学手段を有し、且つ、左側及び右側の視界の
部分型なりの度合いを変化させることが出来る。又、反
射屈折性及び屈折性リレイが相互交換可能なため、保守
性に優れ構成を簡単にする。又、上記光学手段及び外部
を観察するための光学系を有するので、フライトシュミ
レーシュン等研究実験に好適である。その他、種々の優
れた効果を有する。
現れる左側及び右側の周辺像部分を有することを特徴と
する。 更に、上記発明の目的を達成する為、本発明１こ係るデ
ィスプレイ装置は、光学部材が装着可能なように、又、
観測者の眼部に近接する所定位置書こ開口部を設けたヘ
ルメット体と、前記ヘルメット体に装着され、それ自身
輝度を有し、外部の画像発生手段により生成された少な
くともシンボル、テキスト、及び景色画像のいずれかか
らなる像を形成する複数の画像ソースと、前記ヘルメッ
トに装着され、又、複数の光学リレイモジュールからな
り、該光学モジュールの各々には、光学リレイ系と、光
学リレイ系とに共通のカップリング光学手段からなり、
観測者の視界に於いてｌメータから無限大までの焦点で
前記画像ソースの虚像を形成する光学手段と、各々が対
応するリレイ光学モジュールに装着された複数の対物光
学モジュールからなり、その外側にある外部景色の一部
の像を送出する対物レンズ系と、前記リレイ系を前記光
学リレイモジュールの軸の回りに回転させる回転手段を
有し、前記リレイ系を解除可能に対応する前記リレイ光
学モジュールの一方に係合し、観測者の視界に投影する
ディスプレイ系の光学軸を観測者の直線前方視線から逸
脱させ、 その結果、一芯型なる左右画像からなる可変角度範囲の
両眼像を観測者に認めさせる第１カブモジュールの各々
には、、前記対物レンズ系を前記リレイ系の回転軸と並
行な軸の回りに前記対物レンズ系を回転させる手段から
なり、対応する前記光学手段に前記対物レンズの回転に
より観測者の視界に外部景色の左右像を示し、前記対物
レンズ系と別の左右の周辺像部分が前記左右対物レンズ
系の各々の視界にあり、観測者は更に前記対物レンズ系
の回転に応動し対応する量だけ前記対応するリレイ系を
回転させ、前記リレイ系の回転と前記対物レンズ系の回
転とにより総視界を変化させそれに応じ前記外部景色の
像の両眼の重なり度合いが観測者の眼に現れる第２カッ
モジュールの各々には、からなること特徴とする。 （作用） 本発明に係る、上記ディスプレイは、ヘルメット形成体
に装着され、画像ソースと各観測者の眼に対して独立の
光学装置とを含む。各光学装置は、画像ソースの光学軸
に沿って配設された昼間又は夜間用の光学リレイ系を有
し、且つ、回転自在のリレイ系を有する。又、各リレイ
系は、対応する光学リレイ系に対し解除可能に係合出来
るので、昼間及び夜間の光条件に対し異なるリレイの使
用が可能となる。光学リレイ系は、光学軸に沿って画像
ソースの像を観測者の前方視界に送る。その結果、リレ
イが回転すれば、観測者の視界に現れる左右の眼の像の
重なる量が変化する。 本発明に係るディスプレイによれば、観測者がリレイを
各リレイの中心を通る垂直軸の回りで回転出来るように
なっており、その結果、異なる視野を冬眠に与える。こ
のことにより、総水平視界と両眼の像の重なりに対する
総両眼視界度が変化する。リレイが回転しない状態では
、両方の像は完全に重なる。従って、総両眼前方視界度
は最小値となるリレイを回転した状態では、左側の眼に
は左側の眼用の画像リースからの像の一部が右側の眼に
現れる。そして、各機のオーバラップ部分が両眼から見
える。この回転が最大になると、像のオーバラップはな
くなる。 （実施例の説明） 以下、本発明に係るディスプレイの実施例を図面を参照
して説明する。 第１図、第２図、及び第３図は、本発明に係るディスプ
レイｌＯの立面図、側面図、及び正面図を示す。 Ｉ−ＩＭＤ（ディスプレイ）シュミレータ１０は、カル
フォルニア州ゲンテブクス（Ｇｅｎｔｅｘ）会社のモデ
ルＨＧＵ５５のような公知のパイロットのヘルメット！
２の外周面に装着している。ヘルメットの外側表面には
、ヘルメット１２を着用している観測者の顔面部に近接
する位置に開口部を有する。 このディスプレイ１０は、２つのＣＲＴ画像ソース１４
．１５からなり、各々観測者の左右の眼に対し同一で、
独立の、モヂュール形の光学装置１７、■８を有してい
る。 各光学装置■７．１８には、夜間と昼間との照明条件で
共通な光学リレイ系（図示せず）を囲むアルミニウム、
適当なプラスチック、又は、複合材料でできたハウジン
グ２１，２２を有する。各光学装置１７．１８も、相互
交換可能で、回転可能な昼間用リレイ２４と、相互交換
可能で、回転可能な夜間用リレイ２５とからなる。尚、
第１図から第３図までに示すリレイは、昼間用又は夜間
用リレイを示している。各リレイ２４．２４、（又は、
２５．２５）は、光学部材（図示せず）を囲むアルミニ
ウム、又は、適当なプラスチック材（例えば、デルリン
、ＡＢＳ。 ロイトン、トルロン）、又は、複合材でできたハウジン
グ２７．２８からなり昼間又は夜間の光線の条件に対し
異なった実施例を有する。昼間用又は夜間用リレイは、
−度で光学リレイ系に係合される。 第１図から第３図までに示すディスプレイの実施例に於
ける特徴を更に説明する。 第４図は、上記２つの同一構成の光学装置１７．１８の
内の１つを示す断面図、例えば、左眼に対する光学装置
１７の断面図を示す。 画像ソース１４は、１インチ直径の小型ＣＲＴ、例えば
、カルフォルニア州カールズバット市にあるヒユーズエ
アクラフト会社産業製品デイビジョンから製作されたモ
デルＨ−１３８０である。 ＣＲＴは、ファイバオプティック面板３０に像を映し、
ＣＲＴに固着されたフランジ３２及びネジ付きナツト３
４により光学リレイハウジング２１に装着されている。 光学軸３６に沿って、面板３０の後に一対のガラスレン
ズ３８．３９が来る。 第１のレンズ３８は、機械加工のシート４２で位置決め
され一方第２のレンズ３９は、第１のレンズ３８の面に
当接されている。第２のレンズ３９の後方に第１の管状
スペーサ４４がある。次ぎに、第３のレンズ４６、第２
の管状スペーサ４８、及び第２の一対のレンズ５０．５
１が来る。保持ナツト５４は、レンズ３８．３９．４６
．５０．５１とスペーサ４４．４８を正しい位置に保持
する。 第１及び第２の一対のレンズ３８．３９．５０．５１は
、それぞれ異なった種類のガラスからなり（例えば、Ｆ
４及び二酸化シリコン（ＳＩＯｔ）からなり）色収差を
減少させる。 第１のスプリット線５６は、光学リレイハウジング２１
に具体的な断線を示す。ＣＲＴｌ ４に続く第１の部分
５８は、第１の部分５８に続く画像ソース光学軸３６に
沿って配設された第２の部分５９にプレスにより嵌合さ
れるか付着させる。折曲ミラー６２は、光学リレイハウ
ジング２１の第２の部分５９側に光学像光線を向けるの
に使用される。折曲ミラー６２は、公知の光学素子装着
技術を使用してリレイ光学ハウジング２Ｉに装着されて
いる。光学リレイハウジング２！は、リレイハウジング
２７が下にある第２のスプリット線６４Ｔ：終了する。 昼間使用のリレイ２４は、反射屈折光学系（ｃａｔａｄ
ｉｏｐｔｒｉｃ）であり、一部透過性で一部反射性のあ
るコンバイナ（ｃｏｍｂｉｎｅｒ）６６とビームスプリ
ッタ６８からなる光学素子を使用している。リレイ２４
．２５の総ては（昼間用及び夜間用リレイ共）機械加工
のシート７０．７１に正規に保持している（夜間用リレ
イ系は、第６図に示す）。 第５図は、光学リレイハウジング２１と昼間リレイ２４
とを含む上記光学装置Ｉ ７． ８の 光学系光線軌跡を示す。 ７１表 表面 半径 曲線 厚さ／ 材料 ４０．００００００ ２ｇ、２ｇ５０００ ２Ｑ、３０９Ｑ（ｔ。 ５２．３９７０００ ８１．２０００００ ２０１．９８５０００ ２４．６１７０００ １２５３．００００００ ４６．４８８０００ ３０．５０００００ ９８．３３１０００ ６２．６０００００ ３．００００００ ２．７３＋３００ ｓ、５ｏｏｏｏ。 ２２．４６２９６０ ５．５ＱＯＯＯ０ ５，３４２７２０ ４，５０００００ １，１４７０６Ｇ ３．００００００ ３４．３０００００ １４４．００００００ 空気 ４ 空気 ＳＩＯ。 空気 ｔｏｐ 空気 ＳＩＯ。 空気 ４ 空気 空気 １００ ・・・・・・・・ ・・ ３３．９４７
９１９ 空気ｉｏｔ １３７．３６００００
ＣＶ ３５．０８７９１９ 空気１００ ・
・・・・・・・・・ ・・ ３．０００００
０ アクリル１０２ ・・・・・・・・・・
・・ ５１．４２００００ 空気１０３ ・・・
・・・・・・ ・・ ・・・・・・・・・
・・・・第１表は、第５図の光学装置１７．１８に於け
る光学部材の諸元表である。 第１表の左から右へは表面番号、ミリメータ（ｍｍ）単
位の曲率半径、曲率の形式（ＣＶ−凹形：ＣＸ−凸形）
、ミリメータ（ｍ ｍ ）単位の次表面までの距離又は
厚さ、及び自身の表面から次の表面迄の材料種類を列挙
する。 第５図及び第１表を参照すると、ＣＲ７画像面板３０は
半径４０ｍｍの表面（番号）８４を有する。画像光線は
、第１のガラスレンズ３８の第１表面８５迄の距離６２
．６ｍｍを走行する。尚、７１表に列挙する距離は、総
て部材の中心位置から測定される。第１のレンズ３８の
第１の表面（番号）８５は、半径が２８．２８５ｍｍで
厚さが３゜０ｍｍの半径の凸レンズでありＦ４ガラスか
らなる。残りの光学部材は、第５図と第１表から同様に
決定される。 折曲ミラー６２の表面（番号）９５は、アルミニウム製
反射コーティングからなる。ビームスプリッタ６８の表
面（番号）１００は、第１表に示すように２回列挙され
ている。これは、画像光線をミラー表面（番号）１０１
（距離３４．８０１３５３ｍｍ）に反射させ、又ミラー
表面（番号）１０１が厚さ３ｍｍのビームスプリッタ６
８を介して光線を反射されてビームスプリッタ６８に戻
すからである。表面（番号）１０３は、直径約８ｍｍの
像の（観測者）瞳孔の表面である。 第４図を再度参照すると、光学リレイは、ＣＲＴの中間
焦点像を面板３０から光学軸３６に沿っておよそ２１５
ｍｍの距離にある焦点面で形成する。尚、中間像焦点面
の使用範囲は、４００ｍｍ迄の範囲となる。従って、中
間像焦点面の位置は、近似的に、第２のスプリット線６
４の位置である。 中間像焦点面での焦点像は、ＣＲＴの画像の２゜０倍の
倍率にある。尚、倍率の使用範囲は、０゜５から４．０
までである。 昼間用リレイ２４は、観測者の前方視界に於いてＣＲＴ
の虚像を見せる。虚像の焦点は、観測者の眼からの距離
にしてＩメータから無限大までの距離にある。リレイを
構成する光学部１品は、リレイの外側に存在する景色（
ｓｅｅｎｅ）からの光線の約３６％を透過するように設
計されている。 従って、上記虚像は、観測者の視認した外部の景色の上
に重なる。又、虚像は、観測者の眼で最小仰角１０度を
有する視野の一部を占有する。 有する。 小型ＣＲＴＩ ４．１５の能動画像領域は、直径１９ｍ
ｍである。光学リレイレンズ３８．３９．４６．５０．
５１の直径は、光線がレンズ本体中に入るように選択さ
れる。光学リレイ系のレンズ３８．３９．４６．５０．
５Ｉは、総てガラス、即ち、Ｆ４又は５ＩＯｚであり、
一方、リレイ２４を構成する光学部材６６．６８は、総
て、アクリルプラスチック系である。プラスチック系は
、それが用いられる場所を考慮し重量と安全上の理由で
選択された。しかしながら、リレイを構成する光学部材
は、本発明の範囲を逸脱しない範囲でガラスでもよい。 折曲ミラー６２以外の光学部材は、総て公知の非反射性
コーティングを施す。コンバイナ表面１０１（第５図）
とビームスプリッタ表面１００のコーティング（第５図
）では、４００ナノメータから７００ナノメータ迄の波
長範囲で可視光線の２０％から６０％まで反射する部分
反射率を示すように調整される。又、全光学部品の曲率
の型及びその半径は、一部、非点収差と球面収差を制御
するために選択される。又、第５図の光学部品の各々は
、公知の技術を使用して第１表から製造可能である。 第６図は、第４図の光学リレイ２１に接続し使用する夜
間用リレイ２５の光学光線の軌跡を示す。 第６図に示していない光学リレイ２１に於ける光線軌跡
は、第５図と同じであることに留意されたい。 第１Ｉ表は、光学リレイ２１と夜間用リレイ２５の対応
する光学部材の諸元データを示す。 反射性夜間用リレイ２５は、レンズ部１０５．１０６．
１０７とミラー１０９とを有する。ミラー表面（番号）
ＩＩ４は、不透明なアルミニウム製の表面であり、総て
ＣＲＴ画像光線を観測者の前方視界の中に反射するが、
夜間故外部景色を観測者の視界の中に伝送することを阻
止する。観測者の前方視界に現れる像は、観測者の眼で
２０度の最小仰角を占める。 第１Ｉ表 表面 番号 半径 曲線 厚さ／ 材料 （ＩｌｌＩｌｌ） 形式 距離（ｆｆｌＩｌｌ）
４ ５ ６ ４０．００００００ ２８．２８５０００ ２０．３０９０００ ｖ Ｘ ｖ ６２．６０００００ 空気 ３．００００００ Ｆ４ ２．７３１３００ 空気 ５２．３９７０００ ８１．２００００（１ ２０１，９ｇ５０００ ２４．６１７０００ １２５３．００００００ ４６．４８８０００ ３０．５０００００ ９ｇ、３３１０００ ５８．１０５０００ ３９４８３Ｑ（ｔ。 ８３．４７８０００ ３９．５１５０００ ５．５０００００ ２２．４６２９６０ ５．５０００００ ５．３４２７２０ ４．５０００００ １．１４７０６０ ３．００００００ ３４．３０００００ １１２．９２９２４５ ７．０００００Ｇ ２５．０７０？５５ ２０．５０００００ ４．００００００ ０．５０００００ ４．５０００００ ２５．００００００ ＳＩＯ。 空気 Ｓ１０゜ 空気 ｌｏｗ 空気 ４ 空気 空気 アクリル 空気 空気 アクリル 空気 アクリル 空気 第１図から第３図までを再度参照すると、各光学装置１
７．１８は、観測者の眼を介し垂直面に位置している。 この垂直方向配列によりリレイを回転すると、簡単に一
芯型なり像が観測者両眼に現れる。尚、視線の下向き視
線に対しリレイ光学軸を外側に像回転させることができ
るように加工しても良い。各リレイハウジング２７．２
８は、解放可能で、回転可能な結合（カップリング）手
段１３０．１３１により対応する光学リレイハウジング
２１．２２と係合する。 第７図は、右側リレイハウジング２８が光学リレイハウ
ジング２２と非係合状態（破線１３４で示す）となって
いるディスプレイシュミレータＩＯの正面図である。 リレイのハウジング２８の溝部１３６が、ヘルメットＩ
２の前方からリレイ光学ハウジング２２の溝部分１３８
で摺動して入る。このことによって観測者が容易にリレ
イ２４．２５を取り替えることが可能になる。リレイ２
４．２５とリレイ光学ハウジング２８．２２との溝部分
１３６．１３８も係合時リレイの回転を可能にする。 にする。 本発明に係るディスプレイによれば、各リレイを独立に
光学リレイハウジング２１，２１の第２部分５９（第４
図も参照すること）を介して及びリレイ２７．２８の中
心を介して（第１図に示すように及び第２図の回転矢印
１４４にて示すように）軸１４２（第２図参照）の回り
を手動で回転出来るようにしている。尚、この垂直軸１
４２を中心にある角度でリレイを回転すると画像も等角
度で回転する。従って、観測者は、 ＣＲＴを全体的に回転させるか、又は、ＣＲＴに対する
駆動回路によりＣＲＴ画像を自動的（電子的）に回転さ
せることにより画像ソースの画像の回転を止めて、観測
者に於ける像の回転を補償しなければならない。 後者の画像の電子（自動的）回転を行う方法は、米国特
許第３．９５９．５８２号及び第３．６４１．２６０号
で説明している。 この回転により昼間用リレイの前方視界が３１度から（
０度の回転で左右の画像が１００％重なる）３１垂直度
ｘ６２水平度まで（各リレイを外側に１５．５度回転す
ると０％の重なる）の範囲となる。又、夜間用リレイの
回転により前方視界が４０度（１００％重なり）から（
各リレイを２０度で外側に回転する場合０％の重なり状
態で）４０ｘ８０度まで増加させることが可能となる。 が可能となる。 光学リレイハウジング２１，２２は、ヘルメット１２の
冠部の第１の摺動可能なロッド１５０により、又、ヘル
メットの前部の第２の摺動可能なロッド１５２により互
いに接続されている（第１図及び第２図参照）。これら
ロッド１５０．１５２は、各光学リレイハウジングに装
着されたケーシング１５４．１５５．１５６．１５７内
と装着用ブラケット１６２に装着されたケーシング１５
８、＋５９内で摺動する。ロッド１５０．１５２は、ネ
ジ付きつまみで調節可能なロッド１６４に応動し摺動す
る。雌ネジハウジング１６６．１６７が、各光学リレイ
ハウジング２１，２２に装着されている。ネジ付きロッ
ド１６４は、ネジ付きハウジング１６６．１６７と組み
合わされており、又、ヘルメットの前部に有るネジ１７
０により調整が簡単になる。ネジロッド１６４は、上記
光学装置１７．１８の間の瞳孔間距離を調節する。ディ
スプレイＩＯは、観測者の頭部寸法が広い範囲にわたる
ため５８．９ｍｍから７３．３ｍｍまでの瞳孔量調節範
囲を設定している。 リレイが回転する時、リレイの瞳孔が観測者の視線とは
合わないこととなるので瞳孔間距離の調節も必要である
。従って、リレイにある光学軸１４２は、リレイの瞳孔
が観測者の視線と合うように併進調整しなければならな
い。 第２のつまみネジ！７４により、光学部品装置１７．１
８の垂直方向位置決めを行なう。第２のネジ１７４は、
ヘルメット１２の前部内に刻設するネジ付きロッド１７
６の一部である。ネジ付きロッド１７６は、前部の装着
ブラケット１６２のスロット１７８を通過する。第２の
ネジを緩めると、装着ブラケット及び光学装置１７．１
８は、ヘルメットに対し垂直に移動可能である。この結
果、観測者の頭部寸法が広い範囲で変化しても光学装置
１７．１８の垂直位置決めが可能にある。 本発明に係るディスプレイｌＯによれば、上記シュミレ
ータは研究実験の為に使用される。 第８図は、実験用機器に接続された上記ディスプレイシ
ュミレータ全体のブロック図である。 実験用機器は、ＣＲＴ制御用ビデオ駆動回路１８６と電
子画像データとビデオ駆動回路制御信号を生成するコン
ピュータ１８８（又は、他の適当なデバイス）とからな
る。上記ビデオ駆動回路１８６は、公知であり本発明の
一部を構成しない。 このビデオ駆動回路１８６は、ＣＲＴを制御する任意の
回路が使用できる。同様に、コンピュータ１８８が画像
データを生成させるものとして、フライトシュミレート
した景色を示す画像を走査する一対のビデオカメラ（図
示せず）が使用可能である。 反射屈折性（昼間）リレイ２４との使用に対しては、コ
ンピュータ１８８は、シンボル画像データを生成する。 シンボル画像データにはパイロットに関係した飛行デー
タ（例えば、武器目標、戦略データ）を含む。屈折性（
夜間）リレイ２５との使用に対しては、コンピュータ１
８８は、シュミレートしたシーン（景色）の上にシンボ
ルデータを重ねた画像データを生成するか、或は、シュ
ミレートしたシーンのデータそれ自身を生成する。コン
ピュータ】８８は、例えば、Ｒ５−３４３、又は、Ｒ５
−１７０ビデオデータ伝送プロトコルを使用してビデオ
駆動電子回路１８６に信号線１９０から信号情報を供給
する。ビデオ駆動電子回路１８６は、シールドケーブル
１９２．１９３により各ＣＲＴ ｌ ４．１５に接続さ
れている。 −上記ビデオ駆動電子回路１８６は、ＣＲＴ １４．１
５をストローク（シンボル）モード又はラスタ（シーン
画像）モードで動作させる。 第９図は、単一ＣＲＴ ｌ ４．１５に対する（第８図
に示す）駆動電子回路１８６の機能ブロック図である。 ラスタ動作については、ＣＲＴエレクトロンビームによ
り情報をライン走査シーケンスによりライン状に書き込
む。ライン１９０上のコンピュータ生成信号は、ＣＲＴ
偏向回路に対する同期信号とＣＲＴビーム強度信号とを
含む。一方、ストロークモードでは、ＣＲＴエレクトロ
ンビームは、水平及び垂直偏向信号を適当に位置決めす
ることによりＣＲＴスクリーン（画面）に情報を書き込
む。その一方、電子ビームの強度を一定に保つ。 ライン１９２上のＣＲＴへの信号にはビーム偏向及び消
去信号を有する。 シーンに加えスーパインポーズされたシンボルデータを
有する画像をＣＲＴで同時に生成する場合、上記駆動電
子回路は、ＣＲＴをストローク及びラスタモードの同時
モードで動作させる。電子ビームがラスタモードで１フ
イールドを終了した後、電子ビームはストロークモード
に入りＣＲＴスクリーンにシンボルデータを書き込む。 ビームは、その時、垂直方向に再度トレースし、ラスタ
走査を再開する。 ラスタ動作では、コンピュータ信号はライン１９８上か
らビデオ増幅器２００に送られる。次に、ライン２０２
上に出力された増幅信号は、同期分離器２０４に送られ
、又、ライン１９２を介しＣＲＴに送られる。同期分離
器２０４は、水平及び垂直タイミング信号成分を除去し
、その結果生じる、水平及び垂直同期信号を信号ライン
２１０．２１１から水平及び垂直スイープジェネレータ
２１３．２１４に送る。スイープ信号出力は、ライン２
１６．２１７からライン１９２を介しＣＲＴに送られ走
査シーケンスを制御する。ライン２０２のビデオ出力信
号は、電子ビームの強度を制御する。 ストロークモード動作の場合、ライン１９０上のコンピ
ュータ生成信号情報には、水平及び垂直偏向信号及び電
子ビーム消去信号を有する。ライン２２０．２２１上の
偏向信号は、水平及び垂直偏向増幅器２２４．２２５に
送られそのライン２２７．２２８上の出力はライン１９
２からＣＲＴに送られる。偏向信号は、ＣＲＴスクリー
ン上のシンボルを位置決めする。ライン２３０上のブラ
ンキング信号は、陰極駆動増幅器２３２に送られ、その
ライン２３３上の出力は、ＣＲＴに送られる。 ブランキング信号は、電子ビームをオンオフする。 本発明に係るディスプレイでは、昼間用リレイ２４には
、約３６％の透過輝度伝送（１υｍ１ｎａｎｃｅ ｔ
ｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）及びＣＲＴ（６０％のビーム
スプリッタによる伝送と６０％のコンビナによる伝送）
から約６％の輝度転送（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ ｔｒａ
ｎｓｆｅｒ）で３１度の単眼の前方視界が与えられる。 夜間用リレイは、４０度の単眼視界を与えシースルー（
透過）無しでＣＲＴから約１００％の輝度転送を与える
。従って、リレイは、非常に異なる視界条件、即ち、外
部シーン（景色）に高い輝度のシンボルを重ねることで
、又、低い輝度で高い解像度の結像をするというなこと
に対し設計される。 れる。 光学装置Ｉ７．１８には、各々１６ｍｍから２５ｍｍ（
実際の直径は、１９ｍｍ）の使用範囲の能動画像直径を
有するＣＲＴ画像ソース１４．１５を収容している。又
、リレイ２４．２５を含む各光学装置１７、■８は、１
５ｍｍから５５ｍｍまでの実効焦点長（実際は昼間用リ
レイでは、３６ｍｍ；夜間用リレイでは、３７ｍｍ）を
有する。各リレイでは、最小８ｍｍの瞳孔を有し、アイ
レリーフ（アイレリーフとは眼から最も近い光学部品ま
での距離を言う）が２４ｍｍである。このアイレリーフ
により観測者の周囲が広く見え、眼鏡及び酸素マスクの
両方若しくはいずれかの着用を可能にしている。 第１０図は、第５図に示す光学部品装置の他の実施例を
示す。第１ＩＩ表は、この実施例に於ける使用光学系の
諸元データを示す。 この実施例では、第５図の光学リレイと第６図の夜間用
リレイに加え公知の対物レンズ２５０と外部シーンの像
を観測者の前方視界の中に結像させる屈折手段２５２〜
２６０とが含まれている。 対物レンズ２５０は、公知のファイノ（オプチツクイン
バータ２５４の入力面２５２に外部シーンの像を形成す
る。このインバータ２５４は、１８０度回転する出力面
２５６に像を送る。ファイ２（オブチックインバータの
出力画像面２５６の曲率は、光学的に平坦な視界を示す
ように設計されている。反射プリズム２５８とビームス
プリッタ２６０は、光線をリレイ光学２１に向けるよう
に使用される。本実施例に於いては、観測者の前方視界
に現れる虚像は、ＣＲＴからのシンボルデータと外部シ
ーンとを重ねたものである。 対物レンズ２５０は、観測者の視界に現れる単眼の虚像
と同じ面方視界度を有するように選択されている（例え
ば、夜間リレイと共に使用した場合４０度）。像の部分
的型なりを研究する設計されたディスプレイでは、対物
レンズ（各光学装置１７．１８に対し１つ）が左側及び
右側の眼に対しそれぞれ像を与え、又、リレイのハウジ
ング２７．２８は、それに応じて一芯型なる像を送るよ
うに回転する。 第１０図及び第１ＩＩ表に於いて、表面３００．３０１
は、ビームスプリッタ２６０のそれであり、一方、表面
３０２．３０３．３０４は、プリズム２５８の表面であ
る。 第１ＩＩ表 表面 半径 曲線 厚さ／ 材料 ３０．６２００００ ２８．２８５０００ ｖ ｘ ４６．４０００００ １．００００００ １５、１５０［１θ０ ３、ＱＯＯＯＯＯ 空気 ｈｏｗ 空気 ４ ３０．６１９７ＱＯ ２８，２８５０００ ２０，３０９０００ ５２，３９７０００ ８１，２０００００ ４，００００００ ！２．００００００ １２．０００１）００ ２６．６５００００ １５．１５００００ ３．００００００ ２．７３１３００ ５．５０００００ ２２．４６２９６０ 空気 アクリル アクリル 空気 空気 ４ 空気 ＳＩＯ！ 空気 ８９ ２０１．９８５０００ ９０ ２４．６１７０００ ９１ １２５３．００００００ ９２ ４６．４８８０００ ９３ ３０．５ＱＯＯＯ０ ９４９ｇ、３３１０００ ９５ ・・・・・・・・・ １１２ ５８．１０５０００ １１３ ８９．２８３０００ １１４ ・・・・・１・・ １１５ ・・・・・・・・・ １１６ ８３．４７８０００ １１７ ３９．５１５０００ １１８ ・・・・・・・・・ １０３ ・・・・・・・・・ ５．５０００００ ５．３４２１２０ ４．５０００００ １．１４７０６０ ３．００００００ ３４．３０００００ １１２．９２９２４５ ７．００００００ ２５．０７０？５５ ２０．５０００００ ４．００００００ ｏ、５ｏｏｏｏ。 ４．５０００００ ２５．００００００ 空気 空気 ＳＩＯ。 空気 ４ 空気 空気 アクリル 空気 空気 アクリル 空気 アクリル 空気 第１１図から理解されるように、対物レンズ２５０、イ
ンバータ２５４、及びプリズム２５８については、垂直
軸３１２の回りで上記光学デバイス２５０．２５４．２
５８の回転が可能なカップリング３１０と共にヘルメッ
ト装着している。又、対物レンズ２５０は、外部のシー
ンを見るために外部シーン側に配設している。第１１図
に示すように、ビームスプリッタ２６０がリレイ光学ハ
ウジング２１．２２の内部に装着される。上記光学デバ
イス２５０，２５４，２５８は、回転自在のカップリン
グ３１０が装着された適当なハウジング（図示せず）に
装着してもよい。 あるいは、上記光学デバイスは、適当な形で互いに締着
してもよい。この場合、ＣＲＴは、シンボルデータの像
を送出していることとする。 左右の視界の中に像を一部オーバラツプさせる両眼結像
方式は、光学部材に厳しい条件を置くことになる。それ
は像エレメントをオーバラップ領域に重ねることは像の
二重写り又は眼精疲労のような視認の問題が回避するこ
とができれば、極めて重要になる。視覚的問題に先立ち
最小１ミリラヂアンのミスアラインメントに対するスレ
シヨルドが存在することがある。倍率の差、視界の曲率
、及び歪みによる左右のチャンネル間の光学ディスバリ
チーを制御する必要がある。 例えば、視界の曲率は、光学に於ける収差であり、その
結果、焦点位置は、前方視界に渡り変動する。オーバラ
ップ領域では、冬眠は、視界の異なる場所で同じ像を見
るので（例えば、右側視界の中心にある像エレメントは
、左側視界の縁に位置する）、視野曲率（ｆｉｅｌｄ
ｃｕｒｖａｔｕｒｅ）は、像のミスアラインメントを
生じる。 同様にして、歪みは、一部重なり領域の左右セクタにあ
る直線エレメント像が互いに去るように曲がり、その結
果、ぼけ（ｂｌｕｒ）やミスアラインメントを引き起こ
す。 その結果、第５図、第６図、第１θ図及び第１表から第
１ＩＩ表までは、一部オーバラップする機力式とコンパ
チブルな収差制御を有する光学設計を言及している。 （発明の効果） 本発明に係る上記ディスプレイの構成は、問題点を解決
する手段に示した通りである。 本発明に係る上記ディスプレイによって研究者が視界を
連続的に変化させたり、光透過又は非透過、像を全体的
に重ねたり、像を重ねない、単眼視認、両眼視認、及び
瞳孔間距離を広い範囲で調整するという実験を含む、広
い範囲の光学的試験を実施することが可能となる。 従って、本発明に係るディスプレイは、人的要素を含む
研究及び表示フォーマットの開発に関しての上記ディス
プレイの技術を評価する理想的なツールを提供するもの
である。 又、両眼光学手段を有し、且つ、左側及び右側の視界の
部分型なりの度合いを変化させることが出来る。又、反
射屈折性及び屈折性リレイが相互交換可能なため、保守
性に優れ構成を簡単にする。又、上記光学手段及び外部
を観察するための光学系を有するので、フライトシュミ
レーシュン等研究実験に好適である。その他、種々の優
れた効果を有する。
第１図は、本発明に係るディスプレイの立面図である。
第２図は、第１図のディスプレイの側面図である。
第３図は、第１図のディスプレイの正面図である。
第４図は、第１図のディスプレイに使用される１つの光
学装置の一部断面図である。 第５図は、第４図の光学装置に使用される光学部材の実
施例の光学光線トレース図である。 第６図は、第４図の光学装置の一部を示す別の実施例を
示す別の実施例を示す光学光線トレース図である。 第７図は、第１図のディスプレイの第２の正面図である
。 第８図は、関連する支持部材と共に第１図のディスプレ
イの機能ブロックダイヤグラムである。 第９図は、第８図に示すビデオ駆動電子回路のブロック
図である。 第１Ｏ図は、第４図の光学装置の他の実施例に於ける別
の実施例の光学光線トレース図である。 第１１図は、第１Ｏ図の別の実施例を含む第１図のディ
スプレイの第２の側面図である。 （符号の説明） ＩＯ・・・ディスプレイシュミレータ、 １２・・・
ヘルメット、 １４．１．５・・・ＣＲＴ画像ソース
、 １７、Ｉ８・・・光学装置、 ２１゜２２・・・
ハウジング、 ２４．２５・・・昼間用リレイ、夜間
用リレイ、 ２７．２８・・・ハウジング、３０・・・
ファイバオプチック面板 ３２．３４・・・フランジ、
ネジ付きナツト、３６・・・光学軸、 ３８．３９・
・・一対のレンズ、 ４２・・・シート、 ４４・
・・第１の管状スペーサ、 ４６・・・第３のレンズ、
４８・・・スペーサ、 ５０．５１・・・レンズ、
５４・・・保持ナツト、 ５６・・・第１のスプリッ
ト線、 ５８・・・第１の部分、６２・・・折曲ミラー
６４・・・第２のスプリット線、 ６６・・・コン
バイナ、 ６８・・・ビームスプリッタ、 ７０．７
１・・・機械加工のシート、１５０．１５２・・・摺動
可能なロッド、＋５４、＋５５．１５６、＋５７．１５
８、９ ・ケーシング
学装置の一部断面図である。 第５図は、第４図の光学装置に使用される光学部材の実
施例の光学光線トレース図である。 第６図は、第４図の光学装置の一部を示す別の実施例を
示す別の実施例を示す光学光線トレース図である。 第７図は、第１図のディスプレイの第２の正面図である
。 第８図は、関連する支持部材と共に第１図のディスプレ
イの機能ブロックダイヤグラムである。 第９図は、第８図に示すビデオ駆動電子回路のブロック
図である。 第１Ｏ図は、第４図の光学装置の他の実施例に於ける別
の実施例の光学光線トレース図である。 第１１図は、第１Ｏ図の別の実施例を含む第１図のディ
スプレイの第２の側面図である。 （符号の説明） ＩＯ・・・ディスプレイシュミレータ、 １２・・・
ヘルメット、 １４．１．５・・・ＣＲＴ画像ソース
、 １７、Ｉ８・・・光学装置、 ２１゜２２・・・
ハウジング、 ２４．２５・・・昼間用リレイ、夜間
用リレイ、 ２７．２８・・・ハウジング、３０・・・
ファイバオプチック面板 ３２．３４・・・フランジ、
ネジ付きナツト、３６・・・光学軸、 ３８．３９・
・・一対のレンズ、 ４２・・・シート、 ４４・
・・第１の管状スペーサ、 ４６・・・第３のレンズ、
４８・・・スペーサ、 ５０．５１・・・レンズ、
５４・・・保持ナツト、 ５６・・・第１のスプリッ
ト線、 ５８・・・第１の部分、６２・・・折曲ミラー
６４・・・第２のスプリット線、 ６６・・・コン
バイナ、 ６８・・・ビームスプリッタ、 ７０．７
１・・・機械加工のシート、１５０．１５２・・・摺動
可能なロッド、＋５４、＋５５．１５６、＋５７．１５
８、９ ・ケーシング
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）光学部材が装着可能なように、又、観測者の眼部
に近接する所定位置に開口部を設けた観測者頭部を覆う
ヘルメット形状体と、 前記ヘルメット形状体に装着され、画像生成手段により
生じた少なくともシンボル、テキスト、及び景色を示す
画像のいずれかからなる像を形成する複数の画像ソース
と、 前記ヘルメット形状体に装着され、又、複数の光学モジ
ュールからなり、各光学モジュールには、前記画像ソー
スの対応する１つを収容し、更に、各光学モジュールは
、光学リレイ系と別個で相互交換可能な接眼レンズ系の
一方とを有し、前記光学リレイ系は、各接眼レンズ系に
対し共通して使用される光学部材から構成される光学装
置からなる光学手段と、 前記接眼レンズ系を対応する光学モジュールの軸の回り
で回転させる回転手段を有し、前記接眼レンズ系を対応
する前記光学モジュールの１つに解除可能に係合する結
合手段とからなり、前記回転手段による回転により観測
者の視界に投影される前記画像ソースの光学軸が観測者
の直線前方視線からずれるようにし、その結果、観測者
の視界に一部左右像が重なる可変角度範囲の両眼像が現
れ、該両眼像には前記画像ソースからの各々の像の一部
からなる中心部分を有し、該中心像部分が両眼に共通し
て現れ、又、該両眼像には左右の眼にそれぞれ現れる左
側及び右側の周辺像部分を有することを特徴とする観測
者頭部に搭載されるディスプレイ装置。 （２）前記光学リレイ系は、前記画像ソースの中間実像
を前記光学リレイ系の光学軸に沿って送出し、該中間像
は、前記接眼レンズ系で見た時前記観測者の前方視界に
前記虚像を送出するように０．５から４．０までの倍率
を有することを特徴とする請求項第１項記載のディスプ
レイ装置。 （３）前記光学モジュールの各々は、前記観測者の直線
前方視線を含む垂直面で前記ヘルメット形状体に配設さ
れ、前記接眼レンズ系は、前記視線に対して直交する前
記垂直面で軸の回りに回転可能であることを特徴とする
請求項第２項記載のディスプレイ装置。 （４）前記接眼レンズ系の第１の型は、反射屈折的（ｃ
ａｔａｄｉｏｐｔｒｉｃ）であり、この反射屈折的接眼
レンズは、前記画像ソースの虚像を外部景色の観測者視
界の中にスーパインポーズし、前記虚像が観測者の眼で
１０度の最小仰角を有する観測者の視界の一部を占める
一部反射性一部透過性の光学部材からなり、且つ、前記
反射屈折的接眼レンズは、少なくとも２４ミリメータの
アイレリーフを有し、その結果、前記反射屈折的接眼レ
ンズは、外部景色の観測者の視界に重なる前記画像ソー
スの比較的高い輝度の像を見るように最適化しているこ
とを特徴とする請求項第３項記載のディスプレイ装置。 （５）前記反射屈折的接眼レンズは、観測者の眼の前方
に配設された一部透過性の一部反射性の面を有するビー
ムスプリッタと、前記観測者の視線に沿って前記面を有
するビームスプリッタの前方に配設された第２の一部透
過性の一部反射性の曲がったコンバイナ光学部材からな
ることを特徴とする請求項第４項記載のディスプレイ装
置。 （６）前記コンバイナ光学部材の観測者に最も近い表面
は、４００から７００ナノメータの波長範囲の可視光線
に対し２０％から６０％までの反射率を有する一部反射
性、一部透過性の光学コーティングでコートしているこ
とを特徴とする請求項第５項記載のディスプレイ装置。 （７）観測者の眼から最も遠い前記面を有するビームス
プリッタの表面は、４００から７００ナノメータの波長
範囲で反射率が２０から６０％までに入る一部反射性、
一部透過性の光学コーティングでコートされていること
を特徴とする請求項第６項記載のディスプレイ装置。 （８）前記面ビームスプリッタ及び前記コンバイナの各
々の二次表面は、４００から７００ナノメータの波長範
囲で反射率が２０から６０％までに入る非反射性の光学
コーティングでコートされていることを特徴とする請求
項第７項記載のディスプレイ装置。 （９）前記コンバイナ光学部材は、軽量の融合シリカガ
ラス材料からなることを特徴とする請求項第５項記載の
ディスプレイ装置。 （１０）前記面ビームスプリッタは、軽量の融合シリカ
ガラス材料からなることを特徴とする請求項第５項記載
のディスプレイ装置。 （１１）前記コンバイナ光学部材は、ポリカルボネート
（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、又は、アクリル光学
プラスチック材料からなることを特徴とする請求項第５
項記載のディスプレイ装置。 （１２）前記面ビームスプリッタは、ポリカルボネート
（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、又は、アクリル光学
プラスチック材料からなることを特徴とする請求項第５
項記載のディスプレイ装置。 （１３）前記反射屈折性接眼レンズ光学部材と共に前記
リレイ光学手段の光学部材の焦点長は、１５ミリメータ
から５５ミリメータの範囲にあることを特徴とする請求
項第４項記載のディスプレイ装置。 （１４）前記接眼レンズ系の第２の形式は、反射性があ
り、この反射性接眼レンズは、総じて反射性の在る前記
観測者の眼の前方に配設された面ミラーと観測者の眼と
前記ミラーとの間に配設された少なくとも１のレンズを
有し、前記面ミラーと前記レンズとは、前記観測者の視
界に前記画像ソースの虚像が現れるように配設され、前
記虚像が観測者の眼から最小仰角２０度を有する観測者
の視野の一部を占め、前記反射性接眼レンズが少なくと
も２４ミリメータのアイレリーフを有し、その結果、前
記反射性接眼レンズが前記画像ソースにより与える低輝
度の像に対して最適化されることを特徴とする請求項第
３項記載のディスプレイ装置。 （１５）前記反射性接眼レンズ光学部品と共に前記光学
リレイ系の光学部品実効焦点長は、１５ミリメータから
５５ミリメータの範囲にあることを特徴とする請求項第
１４項記載のディスプレイ装置。 （１６）前記画像ソースは、１６ミリメータから２５ミ
リメータの範囲にある能動画像直径を有する小型陰極管
からなることを特徴とする請求項第１項記載のディスプ
レイ装置。（１７）前記光学リレイの光学部材は、異な
った光学部材からなり、その結果、前記異なる光学部材
は、可視光線の色収差を制御することを特徴とする請求
項第１項記載のディスプレイ装置。 （１８）前記異なる光学部材には、融合シリカガラス及
びＦ４ガラスとからなることを特徴とする請求項第１７
項記載のディスプレイ装置。 （１９）前記異なる光学部材は、アクリル及びポリカル
ボネートを有することを特徴とする請求項第１７項記載
のディスプレイ装置。 （２０）前記画像ソースは、出力画像面を有し、前記光
学リレイ系の光学部材は、複数のレンズと面折曲ミラー
を有し、前記反射屈折性接眼レンズ光学部材は、少なく
とも１の視界レンズを有し、前記反射屈折性接眼レンズ
光学部品は、前記出力画像面と前記光学リレイ手段光学
部材と共に、以下の光学特性諸元及び部材間距離、即ち
、 部材表面半径曲線厚さ／材料 型番号（ｍｍ）型距離（ｍｍ） 画像８４４０．００００００ＣＶ６２．６０００００空
気レンズ８５２８．２８５０００ＣＸ３．００００００
Ｆ４〃８６２０．３０９０００ＣＶ２．７３１３００空
気〃８７５２．３９７０００ＣＸ５．５０００００ＳＩ
Ｏ＿２〃８８８１．２０００００ＣＸ２２．４６２９６
０空気〃８９２０１．９８５０００ＣＶ５．５００００
０ＳＩＯ＿２〃９０２４．６１７０００ＣＸ５．３４２
７２０空気〃９１１２５３．００００００ＣＸ４．５０
００００ＳＩＯ＿２〃９２４６．４８８０００ＣＸ１．
１４７０６０空気〃９３３０．５０００００ＣＶ３．０
０００００Ｆ４〃９４９８．３３１０００ＣＸ３４．３
０００００空気ミラー９５・・・・・・・・・・・１４
４．００００００空気ＢＳ１００・・・・・・・・・・
３３．９４７９１９空気Ｃｏｍ１０１１３７．３６００
００ＣＶ３５．０８７９１９空気ＢＳ１００・・・・・
・・・・・・・３．００００００アクリル〃１０２・・
・・・・・・・・・・５１．４２００００空気〃１０３
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
尚、上記表に於いて、ＢＳはビームスプリッタをＣｏｍ
はコンバイナを示す。）を有することを特徴とする請求
項第４項記載のディスプレイ装置。 （２１）前記前記画像ソースは、出力画像面を有し、前
記光学リレイ系の光学部材は、複数のレンズと面折曲ミ
ラーを有し、前記屈折性接眼レンズ光学部材は、少なく
とも１の視界レンズを有し、前記屈折性接眼レンズ光学
部品は、前記出力画像面と前記光学リレイ系光学部材と
共に、以下の光学特性諸元及び部材間距離、即ち、 部材表面半径曲線厚さ／材料 型番号（ｍｍ）形式距離（ｍｍ） 画像８４４０．００００００ＣＶ６２．６０００００空
気レンズ８５２８．２８５０００ＣＸ３．００００００
Ｆ４〃８６２０．３０９０００ＣＶ２．７３１３００空
気〃８７５２．３９７０００ＣＸ５．５０００００ＳＩ
Ｏ＿２〃８８８１．２０００００ＣＸ２２．４６２９６
０空気〃８９２０１．９８５０００ＣＶ５．５００００
０ＳＩＯ＿２〃９０２４．６１７０００ＣＸ５．３４２
７２０空気〃９１１２５３．００００００ＣＸ４．５０
００００ＳＩＯ＿２〃９２４６．４８８０００ＣＸ１．
１４７０６０空気〃９３３０．５０００００ＣＶ３．０
０００００Ｆ４〃９４９８．３３１０００ＣＸ３４．３
０００００空気ミラー９５・・・・・・・・・・・１１
２．９２９２４５空気レンズ１１２５８．１０５０００
ＣＸ７．００００００アクリル〃１１３８９．２８３０
００ＣＸ２５．０７０７５５空気ミラー１１４・・・・
・・・・・・・・２０．５０００００空気レンズ１１５
・・・・・・・・・・・・４．００００００アクリルレ
ンズ１１６８３．４７８０００ＣＸ０．５０００００空
気レンズ１１７３９．５１５０００ＣＸ４．５００００
０アクリルレンズ１１８・・・・・・・・・・・２５．
００００００空気〃１０３・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・（２２）光学部材が装着可能な
ように、又、観測者の眼部に近接する所定位置に開口部
を設けたヘルメット形状体と、 前記ヘルメット形状体に装着され、それ自身輝度を有し
、外部の画像発生手段により生成された少なくともシン
ボル、テキスト、及び景色画像のいずれかからなる像を
形成する複数の画像ソースと、 前記ヘルメット形状体に装着され、又、複数の光学リレ
イモジュールからなり、該光学モジュールの各々には、
光学リレイ系と、共通の光学カップリング手段と光学接
眼レンズ系とからなり、観測者の視界に於いて１メータ
から無限大までの焦点で前記画像ソースの虚像を形成す
る光学手段と、各々が対応する前記リレイ光学モジュー
ルに装着された複数の対物光学モジュールからなり、そ
の外部景色の一部の像を形成する対物レンズ系と、前記
接眼レンズ系を前記光学リレイモジュールの軸の回りに
回転させる回転手段を有し、前記接眼レンズ系を解除可
能に対応する前記リレイ光学モジュールの一方に係合し
、観測者の視界に投影するディスプレイ系の光学軸を観
測者の直線前方視線から逸脱させ、その結果、一部重な
る左右画像からなる可変角度範囲の両眼像を観測者に認
めさせる第１カップリング手段と、 前記対物レンズ系を前記接眼レンズ系の回転軸と並行な
軸の回りに前記対物レンズ系を回転させる手段からなり
、対応する前記光学手段に前記対物レンズ系の回転によ
り観測者の視界に外部景色の左右像を形成し、前記対物
レンズ系と別の左右の周辺像部分が前記左右対物レンズ
系の各々の視界にあり、観測者は更に前記対物レンズ系
の回転に応動し対応する量だけ前記対応する接眼レンズ
系を回転させ、前記接眼レンズ系の回転と前記対物レン
ズ系の回転とにより総視界を変化させそれに応じ前記外
部景色の像の両眼の重なり度合いが観測者の眼に現れる
ようにする第２カップリング手段とからなること特徴と
する可変両眼視界及び左右単眼視界に可変像オーバラッ
プを与え、主にフライトシミュレータやフライト実験の
ための研究用である観測者頭部に搭載されるディスプレ
イ装置。 （２３）前記対物レンズ系は、前記対物レンズ系の外側
にある外部景色の一部の像を形成させる対物レンズ部と
、出力画像表面を有し、１８０度の外部景色を回転させ
前記出力画像面上に回転像を与える光学インバータと、
対応する前記共通のリレイ光学手段に回転した像を向け
る光学反射系と、前記共通の光学リレイ系の光学通路に
配設され、前記回転像を示す光線を前記共通光学リレイ
系の光学路に反射させると同時に前記画像ソースからの
光線を前記共通の光学リレイ手段の光学路に伝送する光
学スプリッタからなることを特徴とする請求項第２２項
記載のディスプレイ装置。 （２４）前記光学反射系は、ミラーからなること特徴と
する請求項第２３項記載のディスプレイ装置。 （２５）前記光学反射系は、プリズムからなることを特
徴とする請求項第２３項記載のディスプレイ装置。 （２６）前記光学インバータは、フアイバーオプチック
インバータからなることを特徴とする請求項第２３項記
載のディスプレイ装置。 （２７）前記共通光学リレイ系は、前記共通リレイ光学
系に沿い前記画像ソースの中間実像を形成し、前記中間
像は、０．５から４．０までの倍率を有し前記接眼レン
ズ系で見た時観測者の前方視界に虚像を形成することを
特徴とする請求項第２３項記載のディスプレイ装置。 （２８）前記光学リレイモジュールは、直線前方視界を
含む垂直面にヘルメット上に配設され前記接眼レンズ系
は、視線に直交して前記面の軸の回りで回動可能であり
可変の角度仰角の水平視界を与えることを特徴とする請
求項第２７項記載のディスプレイ装置。 （２９）前記接眼レンズは、屈折性であり、前記接眼レ
ンズは、観測者の眼の前方に配設され総じて反射性の面
ミラーを有し、且つ、観測者の眼と平面ミラーとの間に
少くとも１のレンズを有し、前記平面ミラーと前記レン
ズとが観測者の視界に前記中間実像の虚像を形成するよ
うに配設され、前記虚像が観測者の眼で最小２０度の仰
角を有し、前記反射接眼レンズには少くとも２４ミリメ
ータのアイレリーフを有し、その結果、前記反射性接眼
レンズが前記画像ソースの像に重なる外部景色像の比較
的低い輝度で観察するように最適化される請求項第２８
項記載のディスプレイ装置。 （３０）前記リレイ光学手段の光学部材の実効焦点長は
、前記実効接眼レンズ光学部材と共に１５ミリメータか
ら５５ミリメータまでの範囲にあることを特徴とする請
求項第２２項記載のディスプレイ装置。 （３１）前記画像は、１６ミリメータから２５ミリメー
タの範囲の活性画像直径を有する小型陰極管からなるこ
とを特徴とする請求項第２２項記載のディスプレイ装置
。 （３２）前記リレイ光学部材は、異なる光学材料からな
り、その結果、異なる光学材料により可視光線の色収差
を制御することを特徴とする請求項第２２項記載のディ
スプレイ装置。 （３３）前記相異する光学部材は、融合するシリカガラ
スとＦ４ガラスとを有することを特徴とする請求項第３
２項記載のディスプレイ装置。 （３４）前記相異する光学部材は、アクリル及びポリカ
ルボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）であること
を特徴とする請求項第３２項記載のディスプレイ装置。 （３５）前記画像ソースは、出力画像面からなり、前記
共通の光学リレイ系の光学材料は、複数のレンズと面折
曲ミラーとを含み、前記屈折性接眼レンズ光学部材は、
少くとも１の接眼レンズと、出力像面と、屈折性接眼レ
ンズ光学部材と、共通光学リレイ系光学部材とからなり
、且つ、以下の光学的諸元特性と部材間のスペースとを
有することを特徴とする請求項第３４項記載のディスプ
レイ装置。 部材表面番号半径曲線型厚さ／距離材料 型（ｍｍ）（ｍｍ） 画像面２０５３０．６１９７００ＣＶ４．００００００
空気プリズム３０２・・・・・・・・・・・１２．００
００００アクリル〃３０３・・・・・・・・・・・１２
．００００００アクリル〃３０４・・・・・・・・・・
・２６．６５００００空気ＢＳ３０１・・・・・・・・
・・・１５．１５００００空気レンズ８５２８．２８５
０００ＣＸ３．００００００Ｆ４画像８４４０．０００
０００ＣＶ６１．８６３２００空気ＢＳ３００・・・・
・・・・・・・１．００００００ＳＩＯ＿２〃３０１・
・・・・・・・・・・１５．１５００００空気レンズ８
５２８．２８５０００ＣＸ３．００００００Ｆ４〃８６
２０．３０９０００ＣＶ１．７９２３００空気〃８７５
２．３９７０００ＣＸ６．００００００ＳＩＯ＿２〃８
８８１．２０００００ＣＸ２１．９０５６００空気〃８
９２０１．９８５０００ＣＶ５．５０００００ＳＩＯ＿
２〃９０２４．６１７０００ＣＸ５２２０９２０空気〃
９１１２５３．００００００ＣＸ４．５０００００ＳＩ
Ｏ＿２〃９２４６．４８８０００ＣＸ１．１４７０６空
気〃９３３０．５０００００ＣＶ３．００００００Ｆ４
〃９４９８．３３１０００ＣＸ３４．３０００空気ミラ
ー９５・・・・・・・・・・・１１２．９２９２４５空
気レンズ１１２５８．１０５０００ＣＸ７．０００００
０アクリル〃１１３８９．２８３０００ＣＸ２５．０７
０７５５空気ミラー１１４・・・・・・・・・・・２０
．５０００００空気レンズ１１５・・・・・・・・・・
・４．００００００アクリル〃１１６８３．４７８００
０ＣＸ０．５０００００空気〃１１７３９．５１５００
０ＣＸ４．５０００００アクリル〃１１８・・・・・・
・・・・・２５．００００００空気１０３・・・・・・
・・・・・・・・・・・・
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