JPH0339925A - デイスプレイ装置に使用のヘルメットへの取着装置 - Google Patents

デイスプレイ装置に使用のヘルメットへの取着装置

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JPH0339925A
JPH0339925A JP2040849A JP4084990A JPH0339925A JP H0339925 A JPH0339925 A JP H0339925A JP 2040849 A JP2040849 A JP 2040849A JP 4084990 A JP4084990 A JP 4084990A JP H0339925 A JPH0339925 A JP H0339925A
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Jr Joseph T Fournier
ジョセフ　ティー．フォーニア，ジュニア
Stephen J Smith
ステファン　ジェイ．スミス
Harry R Mckinley
ハリー　アール．マッキンレー
William E Mclean
ウィリアム　イー．マクリーン
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はヘルメットに取着のディスプレイに関し、かつ
より詳細にはナイトビジョン（夜間目視）を直接組み込
んでいるヘルメットに取着のディスプレイに関する。
「従来の技術］ ｌニ新の高（’ＩＥ能航空機および回転翼航空機におけ
るヘルメットに取着のディスプレイ（ＨＭＤ）の使用は
良く知られている。これらの航空機の増大する複雑さは
多数の供給源からの飛行データを［１視で判断するよう
かパイロットの負担を増加させることとなっている。Ｉ
Ｉ　Ｍ　Ｄは目標捕捉および入質投射のごときパイロッ
トの仕事に不可欠なｔ＋７報の表示をパイロットの前方
視界に供給することによりこの負担を軽減するのに役立
つ。ＨＭＤはパイロットがヘッドアップモード、すなわ
ち、外１１≦胤景を注視しかつ計４盤をしばしば見下ろ
さないモードにおいて航空機を操縦するのにより多くの
時間を費やさせる。
ＩＩ　Ｍ　Ｄによって表示される）ＩＩ報は代表的に番
よ操縦および火４攻撃目標に関する符号からなる。この
符号情報は搭載された飛行コンピュータによって陰極線
管（ＣＲＴ）に供給される。Ｃｒｔ　Ｔ画像は次いで、
代表的にはパイロットの目の前方に配置された部分反射
／部分透過の光学要素を含んでいる一連の光学要素を介
して投射される。Ｉ＋！７折「結合子」として言及され
る部分透過を通してみると、パイロットは外部の「実際
の世界」の風景のこのパイロツ）・の視界に投射される
ＣＲＴ画像の虚像でＬｊえられる。
パイロットが飛行している周囲光条件に依在して、異な
る条件がＨＭ　Ｄの光学的設計に１ｄかれる。
比較的高い輝度の昼間の光（夜間の光に比較されるよう
な）に関して、結合子はパイロットが外部の風景ならび
に投射された符号情報を見るので、１ζｌｉい透過性（
透明）を持たねばならない。結果として、ディスプレイ
（表示）源は投射された符号の十分なコントラストを生
ずるように高い輝度（例えば、ストロークモードで書か
れたｃ　ｒｔ　’ｒ　）を持たねばならない。「裸眼」
による飛行は危険または不可能であるので夜間には視覚
補助器具が要求される。現在の技術において、パイロッ
トはナイトビジョンゴーグル（ＮＶＧ）において使用さ
れる画像増強装置を利用する。ＩＩ　Ｍ　Ｄの利点は夜
間目視機能がＨＭ　Ｄ光学系により達成されることであ
る。
かかる使用に関して、外部風景は、例えば前方注視赤外
線装置の画像増強テレビジョンに上って関知されること
ができる。これらの装置の出力は電子的に処理されかつ
ラスタモードＣＲＴのごとき両像投射源に供給される。
処理はまた外部風景の関知された画像への符号データの
付加を含んでいる。結果として生じるＣ　ＩＮ　１”画
像がＩＩＭＤ投射光学要素を通してパイロットの前方視
界に投射される。
「発明が解決しようとする課題］ ごれらの従来技術のＩＩ　Ｍ　Ｉ）による問題は代表的
には航空機のジンバルプラッｊ・フオームに取り付けら
れている夜間目視装置ｄから生起する。感知された画像
は該両像を所望の符号データと電子的に結合するコック
ピットの信号処理手段に伝送される。この電子的処理は
画像記憶、処理およびＩ−（Ｍ【）への伝送を行うのに
複雑さおよびコストが増すことになる。
第２の問題は夜間目視ＩＩ　Ｍ　Ｄに独特である従来技
術のＩ−（Ｍ　Ｄにより生起する。感知された両像を見
るとき、パイロットが彼の頭を動かずので適切に維持さ
れるような仝間における明確なｉｉ！Ｉｉ像位１１１？
が里ましい。この特徴は角度的な運動（並進的む頭の運
動）が最も望ましい。すなわち、感知された画像は頭の
運動を追跡すべきである。従来の頭追跡装置はパイロッ
トの前方視界と一直線に整列された軸線に関連して角度
的なすａの位置を感知しかつしたがってジンバルに取り
付けた夜間［１蜆装置を位置決めするヘルメットに取着
された装置を使用する。しかしながら、これらの頭追跡
装ｊＸ、に固（Ｔの問題は頭の運動に応答するのに夜間
［１視装置、ｙｊが取る時間ｂｔである。この固＜Ｔの
時間遅延は火器公課を作動させることにおいてパイロッ
トの応答時間が彼に呈示される画像に依在する場合に戦
闘状態において市大出あるかも知れムい。
本発明の「］的【よ外ｒｌ＜風足を感知しかつそのｌ」
標１ムｊにおいて風景の０蜆画像を供給し、１１視画像
がＣＴｌ　’Ｉ”からの符号データと光学的に重’＋’
にされ、このπ開された画像が観察者の前方視界に投射
され、それにより結果として生じるＨＭＤが従来の夜間
１」視１−Ｉ　Ｍ　Ｉ）にもたらされた固ず」゛のコス
ト、複雑さおよび時間遅延をＩＩＩＩ避するヘルメット
に取着した夜間［１視センサを（ｆするＨ　Ｍ　Ｄを提
供することにある。
「課題を解決するための手段」 本発明によれば、Ｌ記課題を解決するために、画像を観
察者の前方視界に表小するためのヘムメツ１−に取ｊ′
１の装置はそれに第１の１Ｓ視画像を７４＜ず光学信号
を発／、１−ニー１−るために、［１標而を（ｒする第
１画像源、光路にぺ）ってかつ観察者の１１４方曳ンｌ
に第１画像を投射１．かつ第１画像あ；ｉの［１標而か
ら光路にイ）って配置＋ＶＶ、された第１レンズへ光路
に沿って予め定めたイテ部ｊ、〔％点距離をｆ丁する中
間実像を観察者の視界、それに第２　［１視画像を示す
光学信号を発１ｆ＝するために、［１標而を７ｊ゛する
第２画像源、第１画像２Ｓ；ξから第１レンズへ第１画
像を示す光学信号を転送するように第１画像源の［１標
面と第１レンズとの間の光路に配置されかつ第１レンズ
に向かう方向にＪｊいて光路に第２画像を示ず光学信号
を反射ずろように配置されるビームスプリッタを含み、
前期方向は第１画像源からの光学イ言号の方向に）ｔ２
＜、第２画像源の目標面から第１レンズへの距離は予め
定めた背部焦点距離に等しく、それによりビームスプリ
ッタの空間的配へ７は第１および第２光学（３号の屯ね
合わせを結果として生じ、重Ａ′Ｌされた画像がリレー
光学系によって観察者の１１１ｊ方視昇に投射される。
１作用］ ヘムメツ１−に取着の装：；’ｉは第１画像源が第１１
１視１ｉＩＩｌ（’４を示ず）し学イ：ヤ号を発生し、
リレー光学系が第１画像を投射し、第２画像源が第２［
１視画像を示−４゛光学（１）ｙを発生し、そしてビー
ムスプリッタがｉ１画像を示す光学信号を伝送しかつ第
２画像を示す光学（ＩＴ号を反射するように動作する。
本発明のこれられよび他の目的、特徴および利点は添付
図面に示されるようむ、本発明の最良の実施例の詐細な
説明に鑑みて明らかとムる。
（以下余白） 「実施例］ 第１図は従来技術にｌめられる代表的なヘルメットに取
着のディスプレイ（ＨＭＩ））１０を前装し紅がら瓜新
の、？；、性能航空機を操縦する飛行士を示す斜担図で
ある。Ｍ　ｔｌ　＋）　１０において、飛行Ｊ、＋ｊ報
番よパイロットの前方照準線に沿って配置される部分的
に透過の光学アイピース（接眼レンズ）ＩＩ。
１２イこ上って１−１悦される。飛行情報は画像をアイ
ビー・スＩ　１．１２に中継する一連の光学要素（図小
Ｕず）に１またはそれ以上のＣＲＴ　（図示せず）の両
像面において供給される。ＣＩｊＴおよび投射光学系は
すべてヘルメットに取ｊ″？されることができるか、ま
たは表示（ディスプレイ）要素の幾つかの部分がコック
ピットに配置されることができる。
第１図に示したＬＩ　Ｍ　Ｄ　！よただ＾−ら間の光条
り１：に関してである。低輝度の汝間条件に関して、パ
イ【ｌツトは彼が扱高の能力で航空機を操縦することが
できるように外部の風景の増強された画像を要求する。
この場合に、パイ［ノットはＡ６間のＩ−Ｉ　Ｍ　Ｉ）
全体を除夫しかつそれを侠間光条（７１＝のために設計
されたＩｆＭ　Ｉ）全体と置き換えることを要求される
。
この切換えは飛行中に行なわれるとき、不便でかつ危険
である。
第２図はフルニエ等によって同じ日に提出された（代理
人書類番号第ＨＩ９３６ＧＣ）ｒヘルメットに取着のデ
ィスプレイにおける夜間視覚の直接組込みｊと題された
同一譲受人のアメリカ合衆四の同時係属特許出願に開示
されかつ要求されているような本発明によるＩＩＭＤ２
０の好適な実施例の斜視図を示す。ＨＭＤ２０はカリフ
ォルニアのンエンテツクス社によって堤供されるモデル
ＨＧＵ５５のごとき、公知の型式の飛行士のヘルメッ）
２１の外面に取着する。ヘルメットは顔面区域に近接し
て外面に開口を備えている。ＨＭ　Ｉ）は、各日にたい
して１つの、対応する対の同一リレー光学要素配置２４
．２５とともに２つのＣＲＴ画像源２２．２３からなる
。各ＣＲＴは操縦符号情報の画像を発生する。光学要素
配置を第３図の断面図に関連してかつ光学リレーを第４
および５図に関連して以下に詳細に説明する。各配置２
４゜２５！よ、一部分、アルミニウムψに封入されかつ
１’ｌ中および夜間両方のＩｆ　Ｍ　Ｄ形状において使
用される光学要素（目視できず）を有する「リレー光学
系」部分２４ａ、２５ａからなる。各配置はまた昼間の
光条件に最適化された光学要素をｆｌｏする経間用アイ
ピース＋％＜分２４ｂ、２５ｂ、および夜間光条件に７
、）適化された光学要素を有する夜間用アイピース（図
示せず）２４ｃ、２５ｃからなる。ｎ開用アイピース２
４ｂ、２５ｂは第１の交換可能な両眼用ゴーグル構体２
８ａに取り付け、そして夜間用アイピース２４ｃ、２５
ｃは第２の交換可能な両眼用ゴーグル構体２８ｂ（図示
せず）に取り付ける。理解されるべきことは、ゴーグル
構体２８ａ、２８ｂは同一構造であであるということで
あり、差異は第４および５図および表１．Ｈに関連して
後で詳述されるようにアイピース部分からなる光学要素
にある。第２図はヘルメット２１から分離されたゴーグ
ル構体２８ａを備えたＨ　Ｍ　Ｄを示す。
ゴーグル構体は係合スライド２９．３０により各リレー
光学部分２４ａ、２５ｂと一致させる。公知の型式の第
１の玉戻り止め３１はゴーグル構体をＨＭＤの前方で取
付はブロック３２に保持する。
玉戻り止め３１および係合スライド２９．３０はパイロ
ットがゴーグル構体をヘルメットから迅速に除夫するこ
とを許容する。前方取付はブロック３２は固定ネジ取付
けまたは第２玉戻り止め３３を使用してヘルメットの前
方に取着する。第１０ツド３４は２つのリレー光学部分
をともに接続する。ロッド３４はヘルメットの頂部でフ
ック３５に係合する。第２玉戻り丘め３３およびロッド
／フック３４／３５はパイロットがＨＭＤ２０全体をヘ
ルメット２１から迅速に取り外すのを許容する。
第２０ツド３６は前方取付はブロック３２を貧通しかつ
２つのリレー光学系部分に接続する。第１および第２０
ツド３４．３６はリレー光学系部分が水平に摺動するの
を許容し、それによりパイロットが彼の目の個々の間隔
に対してたいして２つのリレー光学系部分を一直線に整
列するのを許容する。この目の間隔は瞳孔間間隔（ＩＰ
Ｉ））として一般に３及される。第２０ツド３６は一端
でパイロットの頭の大きさの広い範ｐ）１に適する、５
８．９ないし７３．３　ａＩｍの範囲にわたってＩＰＤ
ｙＪＪ整を容秘にするようなノブ（図示せず）を有して
いる。
Ｉ　１）　Ｄ調整を許容するために、アイピース２４ｂ
、２５ｂの光学要素はゴーグル構体２８の分節された部
分３９ａ、３９ｂに取り付けられる。分節された部分３
９ａ、３９ｂは保持ネジ４０が緩められるとき相対的に
１１１動する。かくして、ＩＰＤ４：調整するために、
パイロットは保持ネジ４０を緩めかつＩＰＤが彼の個々
の目の間隔に対してｉＥＬ、くなるまで第２ａツド３６
上でノブを調整する。次いでパイロットは保持ネジを再
び締め付ける。
第３図は光学要素配置２４．２５のいずれか一方を示す
断面図である。ＣＲＴ２２は該ＣＲＴの一部である平凹
ファイバオプティックス面板４１上に飛行情報の目視画
像を呈する。ＣＲＴは代表的には、カリフォルニア州カ
ールスパッドのヒユーズ・エアクラフト・カンパニーの
工業製品部門によって製造されたモデルｌｔ−１３８０
の１インチ０°を径の小型（、ＲＴである。ｃ　ｒｔ　
’ｒ駆動エレクトＣｌニクス（図示せず）は良く知られ
ておりかつ航空機のコックピットに配置される。駆動エ
レクト【１ニクスはストローク（高輝度）モードおよび
ラスタモードのいずれかでＣＲＴを作動することができ
る。
ＣＲＴ画像情報は搭載された飛行コンピュータによって
駆動エレクトロニクスに示される。駆動エレクトニクス
は被覆された電気ケーブル４２によ一、ＪテＣＲＴ　正
接続する。ＣＲＴ　２２　ハ該ｃ　ｒｔ　’ｒ　ニ接若
剤によって固定されたフランジ４３およびリレー光学系
上でネジと結合するナツト構体４４によってリレー光学
系部分２４ａに取着する。この取若点は割り線４Ｇによ
って示されるように、リレー光学系の人射開０４６ａに
配置される。
光軸５０に沿って進むと、１対のガラス光学レンズ５３
．５４がＣＩｔ　Ｔ面板４１の後ロニ位ｉｊｅ　決めさ
れる。第１レンズ５３は機械加工された座５５により（
η訳決めされる。第２レンズ５４は第１レンズに対して
載置する。第１管状スペーサ５Ｇが第２レンズに続き、
それに箪３レンズ５８、第２’ｉ’？状スペーサ５９、
および第２対のレンズ６１６２に続く。第１および第２
レンズ対の各々からムる２つのレンズは通常ｑいに続い
て位置決めされかっ色収羞を減じるように児なる型のガ
ラスまたはプラスチック材料から作られる。
割り線６３はリレー光学系＋１１＜分の物理的破断を示
す。割り線６３の左方のセグメント（分節）は割り線の
右方のセグメントに圧力嵌めされるかまたは接着剤によ
り固定される。レンズ保持ナツト６４はレンズ５３．５
４　５Ｂ、６１．６２およびスペーサ５６．５９を所定
位置に保持する上うにハウジング内部に位置決めされる
。
背面６５に取着されるの′は光軸５０をリレー光学系に
Ｆ方に間ける（折り４゛トむ）ように使用される折り青
みミラーである。該ミラー６６は低応力の取付けを捉供
する。にうに当該技術において公知の運営の光学要素取
付は技術を使用して取着される。
第６レンズ６９は第２レンズ保持ナツト７０によって４
＋７．置決めされる。リレー光学系は物理的に割り線７
２において終端する。割り線はまたり１／−光学系部分
の中間画像焦点面７２ａのおよびアイピースの入力開口
７２ｈの配置を示ずものと見なされることができる。
割り線７２の下に配置されるのは保持ナツト７５ｂによ
り機械加圧された庵７５ａに対して位置決めされたｉｔ
アイピースレレン７４である。また、アイピース内には
結合子７６およびビームスプリッタ７７がある。該ビー
ムスプリッタ７７はクリップ７３ａ、７８ｂにより所定
の化１ンｚに保持される。
光軸は観察者の〔Ｉにおいて焦点７９において終端する
ように示めされる（すなわち、本発明のＨＭｌ）を着装
している観察者により〕Ｄ理解されることは、夜間用ア
イピース２５ｃからなる光学要素が同じ型の機械側にさ
れた座および保持ナツトによりアイピース内＋１ｓに位
置決めされるということである。
第４図は光学要素配置？２２４．２５の好適な実施例の
光線図形を示す。リレー光学系部分要素は割り線７２の
−Ｌニガにあり、一方昼間用アイピース要素は割り線の
下にある。また、各要素の表面および要素間間隔は第４
図に列挙される。
表 ■ 表１は光学要素の処方データを列卒する。左から右へ類
に列挙されるのは（１）表面数、（２）ｍｍにおいて曲
率半在、（３）屈１山の型式（にＶ−四面、ＣＸ　＝　
＋’、Ｓ而）、（４）ｍｍにおける次の表面またはＩｌ
ｌさに対する距離、（５）表面と次の表面との間の材料
のノ（“１式である。光学要素の撃式および曲率’￥−
ｎは−・部分非点収差コーｊよび球面収差を制御するよ
うに選ばれる。
かくして、第４図および表Ｉを参照すると、ＣＲＴによ
って発生される画像は４０ｍｍの曲率半径を（ｆする平
凹（ＣＶ）ファイバーオプテイクス面板４１の外面８／
Ｉｔ、に示される。面板はほぼリレー光学系部分の入射
Ｒ４６ａに配置される。光線はその場合に空気を通って
第１ガラスレンズ５３の表面８５へ６１．８６３２の距
離を走行する。表Ｉに列挙されたすべての距離は各要素
の中心から測定される。第１レンズの第１表面８５は凸
形形状および３５．４８８　ｎ＋１１＋のｄｔ＋率半径
を有する。また、レンズは３．０的のＰＡさでありかつ
Ｆ４ガラスから作られる。
残りの光学要素の物理的特性および空間的配置は同じ方
法において第４図および表１から決定される。
留意されるべきことは、表面９５が折り４１みミラーの
表面であり、その表面はアルミニウム化された反射被覆
からなる。また、表面１００は最初に部分的に反射する
表面１００から表面１０１に反射され、次いで部分的に
反射する表面から目に向かって戻り反射される、表面１
００および１０２によって画成されるビームスプリッタ
をｐｔ通ずる光によって取られる通路により表１におい
て２度列挙される。最初に列挙したものは表面＋０１に
たいする３４．８０１３５３　ｎ＋ｍの光線走行距離を
示し、一方第２に列挙したものはビームスプリッタの３
１ｆｆｌの厚さを示す。また、表面１０３は光線の出口
障を示す。該出口瞳は直径約８ＩＩ１１である。リレー
光学系は中間画像焦点面７２ａに近接して光路中の点に
おいて焦点合わせされたＣＲＴ画像を発生ずるように設
計される。焦点合わせされた画像はＣＲＴ面板４１にお
いて画像の０．５ないし４の拡大範囲をｎｏする。焦点
面７２ａで焦点合わせされた画像は面板から光路５０に
沿って１００ないし４００　ａｍ（すなわち、リレー光
学系の５５．＝、点長さ）の距離にある。
昼間用アイピースは実質上観察者の前方視界において、
焦点面においてブ（％点合わせされた画像の虚像を作り
出す。この虚像は観察者の目の焦点に現れる画像を結果
として生じる１メートルから無限大の観察者のめのから
の距離に焦点合わせされる。かくして、観察者は外部地
形の観察者の視野に申開されるＣＲＴによって発生され
た画像を見るために彼の目を再び焦点合わせしない。そ
の虚像は１０度の目における最小対辺を有する観察者の
視界のｌ；１≦分を占める。アイピースの焦点距離は約
１００１であり、面板から目への２００ないし４００＋
ｎｍの全体光路長さを結果として生じる。
ＣＲＴ面板は小形Ｃｒ１Ｔの能動画像区域である＋９＋
ｎｎ＋の直径で示される。レンズ径はリレー光学部分に
おける保持を許容するように余裕を持つ光線を含むよう
に選ばれる。リレー光学系部分からなるレンズはすべて
ガラス、すなわち、Ｆ４または溶融シリカ（ＳＩＯ，）
である。アイピース要素はすべてアクリルプラスチック
である。プラスチック要素は軽ｈ１かつ安全のために選
ばれた。しかしながら、他郷されるべきことは、アイピ
ースレンズはそのように所望されるならばガラスにする
ことができる。
折り青みミラー６６以外のすべての要素は公知の非反射
被覆をイ丁している。加えて、結合子７Ｇの表面１０１
およびビームスプリッタ７７の表面＋　００１の波型は
４００ないし７００ｎｍの波反範囲において可視光に関
して２０ないし６０％０Ｆ適に・１０％）の反射ＰＩＥ
について５４節される。ビームスプリッタおよび結合子
の結果として生じる部分透過ｐｔは観察者がＪＪ’Ｂ間
用アイピースを超えて配置された外部風景を見ることを
許容する。豆量用アイピースは部分透過／部分反射の光
学要素の使用によりカタディオプトリックであると呼ば
れるごとができる。第４図における各光学要素は公知の
技術を使用して裏Ｉの処方データから構成されることが
できる。
第５図は夜間用アイピース２４ｃからなる光学要素の光
線図形を示す。表■は対応する処方データを列挙する。
リレー光学系光学要素は第４図のものと同じであるので
、表面８４ないし９６に関して表Ｉ■における見出しは
表１におけるものと同じである。留、伍すべきは、要素
＋１４ａの表面１１４は光線を全体的に反射しかつ夜間
用アイピースを超えて配説された外部風景の光線の透過
を用ＩＬするアルミニウム化された反射面であるという
ことである。かくして、要素１１４ａは実質上不透過で
ある。観察者の前方視界に投射された画像は２０度の最
小対辺をｆｆする観察者の視界において角度を占める。
表　　ＩＩ 第６図はハウジング部分１２０ａおよび昼間用アイピー
ス１！２０ｂの選択的な実施例の光線図形を示４−。ハ
１ノジング部分４．；よびアイピース部分は割り線１２
３によって分離される。表■は対応する処方データを列
挙する。第７図は選択的な実施例の夜間用アイピース１
２０ｃを示す。表■は対応する処方データを示す。選択
的な実施例は完今に通常のプラスチック光学累子から構
成される。
留意されるべきことは、選択的な実施例が第４わよび５
図の＆１−適な実施例より長い光路長さをイ１゛すると
いうことである。これはＣＲ，Ｔ２２．２３およびリレ
ー光′ｉ：要本の１部分がヘムメツｌ−の外面への１ハ
良の嵌合のためにヘルメット２１の背面にとりつけられ
ることを要求する。
ス山　　　　　′輝 Ｎｏ、　　　　（ｍｍ） ８４　　　４０．００００００ １３０　　１４９．８８００００ １３１　　　５３．６６００００ １３２　　１１０．４４９０００ １３３　　　５７．２７９０００ ３４ ！、３５　３１６．７９３０００ １３６　３２６．７９３０００ 表　　１１１ 械由杉式　　　　ｒｔさ／Ａ！離 （ｍｍ） ＣＶ　　　４２．３６００００ ＣＸ　　　　３．００００００ ＣＶ　　　１８．４１８４００ ＣＸ　　　　７．００００００ ＣＸ　　　２１．００００Ｑ０ ４３　００００００ ＣＸ　　　　４．００００００ ＣＸ　　　６９　００００００ ）（Ｆ４ 空気 ｆｑ力 空気 Ｉクリル 空気 空気 Ｉクリル 空気 ！６３　７２５０００ ４２．６９２０００ ４２　６９２００（ｉ １３５．１５１’、０１］０ ６５．５９６０００ ５５．１３９０００ １３５．１５８０００ ＣＸ　　　　７，００００００　７クリルＣＸ　　（Ｌ
ＯＯＯＯＯＯ空気 ＣＶ　　　　２　００００００　　ｇ＋７ｔｊＣＸ　１
３０．００００００空気 ７６００００００空気 ＣＶ　　　　４．２００００Ｑ　　７クリルＣＸ　　６
４．００００００空気 ２５．３０ＱＯＯＯ空気 ＣＭ　　２６．５０００ＱＯ空気 ３．００００００　　Ｊクリル ４７．００００００空気 裏 １■ １１　　　　　　　ｈ＋由り式　　　　ｉ二さ／距＃　
　　＋４１１（ｍ１１１）（ｌ′ｌｌｌ＊） ４０００００００　　ＣＶ　　４２．３６００ＱＯ空気
１４９　　ｇ）１００００　　　ＣＸ　　　　３．０Ｏ
ＱＯＯＱ　　ｆリカ５３６６００００　　ＣＭ　　１８
．４１８４００字気＋１０．４４９０００　　　ＣＸ　
　　　７．００００００　７クリル５７２７９０００　
　ＣＸ　　２＋、００００００空気４３．０ＯＯＯＯＱ
空気 ＣＸ　　　　４．００００００　７クリルＣＸ　　６９
．Ｏ［１００００　ｑ気 ＣＸ　　　　７，００００００　７クリルｃｘ　　ｏ、
ｏｏｏｏｏｏ空気 ＣＶ　　　　２．００００００　　Ｋり力ＣＸ　１３０
．００００００空気 １．１４．００００００空気 ＣＸ　　　　８．００００００　　ｊｌＪｊＣＸ　　２
３，０００００（ｌ空気 ２１．００００００空気 ＣＸ　　　　５．００００００　７クリル紬 ＮＯｌ ４ ０ ：（Ｉ ２ ３ ４ ３５　３１６．７９３０００ ３６　３１６．７９３０００ ３７　１６３．７２５０００ ３８　　４２．６９２０００ ３９　　４２　６９２０００ ４０　１３５．１５８０００ １ ７３　　　ＰＡ　　３１２０００ ７４　　８４．３１２０００ ５ ７６　　３４．１ｔ３６０００ ２４．００００００空気 Ａ’（開用光学要素の好適な実施例は３６％の透過輝度
伝送、およびＣＩｔ７Ｉ’（６０％ビームスプリッタ透
過、６０％結合子透過）からの約６％の輝度転送を（ｆ
する３０ないし３５度の「Ｐ、眼視界ににいてデータ表
示を供給する。夜間用光学要素は結合−ｒ・透過なしで
約４０度のｔＰ、眼視ｙ＋を保給する。■１に４１）は
左／ｌの視界の１００％の市なりをぞｆする２つのアイ
ピースを使用する両眼［１視のために設計される。また
、光学系は１６ないし２５ｍｎ＋の範囲の能動画像直径
を（ｆするｃ　ｒｔ　’Ｉ’画像源を収容するように設
計され、投射光学レンズは１５４Ｎいし５５間の範囲の
ぞｆ効焦点長さを有する。　これまでのλ論は、ヒ述し
たフルニエ等の同時係属アメリツＪ合衆国特許出願に開
示されるような、交換ＨｉＪ能なアイピースを打するＩ
Ｉ　Ｍ　Ｄに向けられる。理解されるべきことは、本発
明はここに開示された概念を利用して本発明の範囲を逸
脱することむしにその目的を達成するようになされるこ
とができろということである。
第８図は本発明の好；Ｉ！１　ｔＪ、実施例の光線図形
を示す。図示されるのは第５図示の夜間用アイピース２
４ｃとともに第４図のリレー光学；１＜分２４ａからな
り、そして本発明による光学要素を含んでいる光学要素
である。光学信号によって構成される目視画像は、公知
の型式の画像増強器にのごとき、画像源２０１の目標面
２００上に供給される。目標面から発出する光学信号は
該光学信号をビームスプリッタ２０６に呈するように配
置される反射光学要素（ミラー）２０４に遭遇するよう
に進む。
ビームスプリッタ２０６は光路５０内に配置されて画像
増強器の目標面２００から発出している光学信号を反射
し、かつ面板４１からの光学信号を転送する。両像増強
器の光学信号はビームスプリッタの表面２０８によって
反ｑ（され、該表面は８０〜９５％の反射性を達成する
ように適宜む公知の型式の光学被覆により被覆される。
この高い反射性は画像増強器の目標面上の画像の輝度が
代表的にはＣＲＴの面板上の画像の輝度より非常に低い
（１％またはそれ以下）であるため望まれる。したがっ
て、ビームスプリッタ２０８の透過性は約５〜２０％（
すなわち、面板４１からの光学信号の２０％がビームス
プリッタを通って伝送さ把る）である。
光路内のビームスプリッタの配置は画像増強器の光学信
号が面板から光学信号と同一方向に第１レンズ５３の表
面８５に向かって光路５０に沿って向けられるようにな
っている。ＣＲＴ面板は画像増強器からの画像に重畳さ
れる。（招章ずべきは第８図はアイピースを通る画像増
強器の目標面からの光線の通路のみを示し、ＣＲＴ面板
からの光線は図示されてないことである）。重４゛トさ
れた画像・は次いでリレー光学部分およびアイピースに
よって観察者の＝方視界に転送される。
しかしながら、２つの１ｌｒｉｉ像の適切な重ね合わせ
を速成するために、画像増強器の目標面２００から第１
レンズ５３の表面８５への光路長さは面板４！から第１
レンズ５３の表面８５への光路長さに専しくなければな
らない。この距離は、表Ｔから、第８図の好適な実施例
に関して６１．８６３２００に等しいはいぶ焦点距離と
して言及される。また、ビームスプリッタ２０６は光学
信号がコリメートされない点において光路５０に配置さ
れるため、ビームスプリッタは非点収差を減じるように
薄く（１ｍ１ｍの厚さ以下）にするこが要求される。よ
り厚いビームスプリッタが使用されるならば、収差を補
正するのに追加のレンズが要求される。このような追加
のレンズは１１　Ｍ　Ｄ全体に望ましくない重ｒ、Ｉを
付加する。薄いビームスプリッタは石英またはフレーム
に支持された被覆された薄膜からなるペリクル型の石英
から作られることができる。ペリクルビームスプリッタ
は効果的にゼロの光学的１’７さを有し、かつしたがっ
て伝送された両像をひずませない。
第９図は第７図の夜間用アイピースとともに第６図示の
リレー光学部分のすべてプラスチックの光学要素の設計
からなりかつ本発明による光学要素を含んでいる本発明
の選択的な実施例を示す。
留怠すべきはすべてプラスチックの選択的な実施例は画
像増強器の１」標面２００からビームスプリッタ２０６
への光路中に追加のレンズを必要とする。表■は表面１
３７を通る画像増強器の目標面２００からの光学要素表
面に関しての対応する処方データを列挙する。光路の残
りの表面は表■に列挙される。第８図の好適な実施例に
よるように、画像増強器の目標面２００からレンズ表面
１３７への光路距離はＣｎＴ面板４１からレンズ表面１
３７への光路距離に専しい。
表面　　　　寥「 Ｎｏ、　　　　（＋＋＋ｌ１１） ２００　　　４０．００００００ ２２０　　　１４９．８８００００ ２２１　　　５３．６６０（１（１０ ２２２１１０，４４９０００ ２２３５７，２７９０００ ２４ ２２５３１６，７９３０００ ２２６３１６，７９３０００ ０８ 表　　Ｖ 紐ＩＩＩ影式　　　ηさ／２！鮮　旧）（ｍｍ） ＣＶ　　４３．２０８２３７　　空気 ｃｘ　　　　　　３，００００００　　　ＫリカＣＶ　
　１８．４７２７７３　　空気 ＣＸ　　　　　７．００００００　　７グリルＣＸ　　
２４．００００００　　空気 ３３．００００００　　空気 ＣＸ　　　　　４，００００００　　７クリルＣＸ　　
３３．０ＱＯＯＯＯ’１．気 ３６．００００００　　空気 第１０図は本発明によるヘルメット２ １に取青 サｈ　タｌ対の画像増強装置Ｉ　２０　ｌ　ｆ！：ｎ−
ｔ　ルＩＩ　Ｍ　Ｎ）の斜視図を示す。第１Ｏ図はヘル
メットに取着された画像増強装置の追加により第２図を
実質−ヒ模写している。各画像増強器は外部風景を感知
する装置の全面の感知表面２４０，２４１を（Ｉ’する
。
各画像増強器は感知された風はを処理しかつ各装置のそ
れぞれの［コ標面２００（目視できない）−ににその画
像を表示する。各画像増強器からの画像は対応するミラ
ー２０４およビームスプリッタ２０６（［目視できない
）によってそれぞれのＣＩＩＴ２２゜２３からの画像と
ともに小骨される。すなわち、各画像増強器はそれぞれ
のリレー光学）１Ｓ分２４ａ。
２４に画像を表示するためにその［Ｉ標面の後ろに配置
された同一のミラー２０４および同一のビームスプリッ
タ２０６を有する。各ミラー／ビームスプリッタ対は第
３図に示した光学要素の方法と同じ方法（すなわち、適
宜な機械加工された座）において別個のアルミニウムハ
ウジング部分２４３２４４内に封入される。
作動において、パイロットは本発明に上るヘルメットに
１１゛〔接組み込まれた両像増強装置をイｊ′オるＩＩ
　Ｍ　Ｉ）を扱っている。また、パイ「ＪツトはＨＭ　
Ｉ’）に夜間用アイピースを取着する。その場合に、飛
行中、外部風：優は画像増強装置〆２によって感知され
かつこれらの装置によって供給される画像は各Ｃｆ１Ｔ
によって供給される符号操縦データの画像と市４゛トさ
れる。結果として生じる重管された画像）よリレー光′
？：部分お呼び夜間用アイピースによってパイ［１ツト
の１ｉｉｉ方視界に投射される。この型の夜間「１視Ｉ
Ｔ　Ｍ　Ｄにはパイ［Ｊットが彼の頭を角度的に動かず
ときから外部風：）２の適切？ｊ　１＋ｒＩｉ像がパイ
〔１ツトの前方視界に表示されるときに固ｒ１の時間遅
延がない。本発明はまた従来の夜間１−’ｌ視■Ｉ　Ｍ
　Ｄの複稚さおよびコストがない。
両眼用１１ＭＤがここではリレ・−光学部分およびアイ
ピースとともに２つの同一の画像増強装置を組み込んで
示された。しかしながら、理解されるべきことは、中眼
用ＨＭ　Ｉ’）が本発明の範囲から逸脱することむしに
弔−のリレー光′ｌ：部分およびアイピースととｂにＱ
ｌ−の画像増強装置を使用して実施されることができる
ということである。。
本発明はその最良の実施例に関連して説示されたけれど
も、当該技術に熟練した者に理解されるべきことは、そ
の形状および詳細における前記および他のＰＩ？、々の
変化、前略および追加が本発明の持神および範囲から逸
脱することな１．それにになされることがてきるという
ことである。
Ｅ発明の効果１ １゛述のごとく、本発明は、観察音の目に近接（。
て没けられた開［−１を備えた外面を（ｉする、前１尼
観察音に前装されるヘルメット：画像を供給ケるために
前記ヘルメット外面に配置される第１画像源：その人射
陳において前記第１画像源から前記画像を受像しかつは
Ｑ記画像を前記外面開口に近接して配置された中間画像
用点面へ光路に沿って案内４−るために複数の光学要素
からなりかつは？ｆ記ヘルメット外面に配ｕＭされる中
間実像を観察者の視界であって、はｉｊ記複数の光学要
素は前記第１画像源から予め定めた距離に光路に沿って
配置ｙコされた第１レンズを含７シ、１１７ｊ記リレ一
光学手段はアイピースに係合４〜るようになされている
もの：両像を供給するために１１！Ｉ記ヘルメツトに配
置された第２画像源：　はｉｉ記第１画像源と１１７ｆ
記第１レンズとの間の光路に配置ｄされて前記第１レン
ズに向かう光路に沿う方向に１１７１記第２画像源によ
って供給される画像を反射１−かつ）ｉｉｊ記第１レン
ズに向かう光路に沿って前記第１画像源からの前１尼両
像を透過する光学ビー１、スプリッタ′堤累であって、
１ｉ？ｊ記第２画像源から前記第１レンズへの光路距離
が１）；ｉ記第１画／！４１源から１１７ｊ記第１レン
ズへの予め定めた光路相離に等（−２＜、 Ｉｊｑ記ビームスプリッタ要素は前記第２画像源からの
画像を前記第１画像源の画像に６効にｊＦ４°とするよ
うに空間的に位置決めされ、前記中間画像焦点而に近接
した画像は前記第１１メンズにおいて５（ｉ点合わせさ
れた形のＩＩｊ　（’）された画像であるものと。
その入力開口でｉｉは　泥中間画像焦点面からのｉｌｉ
：　４１１．された両像を受像しかつ６ｊｉ記観察者の
１１Ｚｊ方視ｙ＋にＪ）いて、＋Ｆｉ記中間画像（，１
点面に近接した前記光路で）（：点合わせされたようｌ
’、；、　ｍ　４“トされた画像を表示−４゜るための
アイピース手段であって、該ｒイビース手段は前記中間
実像を観察者の視界に解放可能に係合するようになされ
ており、はＱ　記アイピース手段は、係合されたとき、
前記中１１１ｒｉＩ像焦点面からの重夕とされた画像を
受像しかつ観察者の前方視界に画像を表示するものから
なるようにしたので、観察者が彼の頭を角度的に動かす
ときから外部風景の適切な画像がパイロットのｉｉＱ方
視界に表示されるときに固有の時間遅延がなく、また、
従来の夜間目視ＨＭ　Ｄと兄なって複雑でなくかつコス
ト的に有利であるデソウチに使用のヘルメットへの取着
装ぺを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の代表的なヘルメットに取着のディスプレ
イ装置を着装している高性能航空機のパイロットを示す
斜視図、 第２図は本発明によるヘルメットに取着のディスプレイ
装置（ＨＭＤ）をしめず斜視図、第３図はＩＩ　Ｍ　Ｄ
装置の１部分を示す断面図、第４図は光学要素の好適な
実施例の光線図形を示す説明図、　第５図は光学要素の
好適な実施例の第２光線図形を示す説明図、 第６図は光学要素の選択的な実施例の光線図形を示す説
明図、　第７図は光学要素の選択的な実施例の第２光線
図形を示す説明図、 第８図は本発明による光学要ぶの好適な実施例の光線図
形を示す説明図、 第９図は本発明による光学要素の選択的な実施例の光線
図形を示す説明図、 第１Ｏ図は本発明によるＨ　Ｍ　Ｄ装置を示す斜視図で
ある。 図中、符号２０はヘルメットに取着のディスプレイ（Ｈ
ＭＤ）、２１はヘルメット、２２．２３は画像源、２４
．２５は光学要素配置、２４ａ、２５ａ。 １２ａはリレー光学系、２４ｂ、２５ｂ、Ｉ　２０１）
は昼間用アイピース、２４ｃ、２５ｃ、Ｉ　２０ｃは夜
間用アイピース、２８ａ、２８ｂは両眼用ゴーグル構体
、５３．５４，５８，６　ｆ、６２はレンズ、７２ａは
画像ｆｊ、−、点而、７２面は入力開口、７６は結合子
、７７．２０６はビームスプリッタ、２００は目標面、
２０１は画像増強装置、２４０，２４１は感知面である
。 ！ 図面の浄書（内容に変更なし） 刈 ＼ １より１ニ −手糸売社ＤＪＩＥ書（方式） 平成２年７月２５日

Claims (47)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）観察者の目に近接して設けられた開口を備えた外
    面を有する、前記観察者に着装されるヘルメット： 画像を供給するために前記ヘルメット外面に配置される
    第１画像源； その入射瞳において前記第１画像源から前記画像を受像
    しかつ前記画像を前記外面開口に近接して配置された中
    間画像焦点面へ光路に沿って案内するために複数の光学
    要素からなりかつ前記ヘルメット外面に配置されるリレ
    ー光学手段であつて、前記複数の光学要素は前記第１画
    像源から予め定めた距離に光路に沿って配置された第１
    レンズを含み、前記リレー光学手段はアイピースに係合
    するようになされているもの； 画像を供給するために前記ヘルメットに配置された第２
    画像源； 前記第１画像源と前記第１レンズとの間の光路に配置さ
    れて前記第１レンズに向かう光路に沿う方向に前記第２
    画像源によつて供給される画像を反射しかつ前記第１レ
    ンズに向かう光路に沿って前記第１画像源からの前記画
    像を透過する光学ビームスプリッタ要素であつて、前記
    第２画像源から前記第１レンズへの光路距離が前記第１
    画像源から前記第１レンズへの予め定めた光路距離に等
    しく、前記ビームスプリッタ要素は前記第２画像源から
    の画像を前記第１画像源の画像に有効に重畳するように
    空間的に位置決めされ、前記中間画像焦点面に近接した
    画像は前記第１レンズにおいて焦点合わせされた形の重
    畳された画像であるものと； その入力開口で前記中間画像焦点面からの重畳された画
    像を受像しかつ前記観察者の前方視界において、前記中
    間画像焦点面に近接した前記光路で焦点合わせされたよ
    うな重畳された画像を表示するためのアイピース手段で
    あつて、該アイピース手段は前記リレー光学手段に解放
    可能に係合するようになされており、前記アイピース手
    段は、係合されたとき、前記中間画像焦点面からの重畳
    された画像を受像しかつ観察者の前方視界に画像を表示
    するものからなることを特徴とするディスプレイ装置に
    しようのヘルメットへの取着装置。
  2. （２）前記第１画像源は陰極線管であることを特徴とす
    る請求項１に記載のディスプレイ装置に使用のヘルメッ
    トへの取着装置。
  3. （３）前記第２画像源は画像増強装置であることを特徴
    とする請求項１に記載のディスプレイ装置に使用のヘル
    メットへの取着装置。
  4. （４）さらに、前記第２画像源からの画像を前記ビーム
    スプリッタ要素へ案内するために配置された１またはそ
    れ以上の光学要素からなることを特徴とする請求項１に
    記載のディスプレイ装置に使用のヘルメットへの取着装
    置。
  5. （５）前記１またはそれ以上の要素はミラーであること
    を特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置に使用
    のヘルメットへの取着装置。
  6. （６）前記第１レンズに最も近い前記ビームスプリッタ
    要素の表面は８０ないし９５％の範囲において光学被覆
    で被覆されることを特徴とする請求項１に記載のディス
    プレイ装置に使用のヘルメットへの取着装置。
  7. （７）前記ビームスプリッタ要素は約１ｍｍの厚さを有
    する光学石英材料からなることを特徴とする請求項１に
    記載のディスプレイ装置の使用のヘルメットへの取着装
    置。
  8. （８）前記ビームスプリッタ要素はペリクル型のビーム
    スプリッタ要素からなることを特徴とする請求項１に記
    載のディスプレイ装置に使用のヘルメットへの取着装置
    。
  9. （９）前記アイピース手段は前記入力開口で焦点合わせ
    されたような重畳した画像を前記観察者の前方視界に反
    射するように前記観察者の前方視界に配置された光学反
    射要素を含み、該反射要素は前記観察者の前方視界に前
    記反射要素を超えて配置された外部風景に対して不透過
    であることを特徴とする請求項１に記載のディスプレイ
    装置に使用のヘルメットへの取着装置。
  10. （１０）前記リレー光学手段からなる前記光学要素は互
    いに近接して配置された異なる材料組成からなる複数の
    レンズを含み、それにより各レンズ対はこれらのレンズ
    によつて案内される光学信号の色収差を減じることを特
    徴とする請求項１に記載のディスプレイ装置に使用のヘ
    ルメットへの取着装置。
  11. （１１）前記リレー光学手段からなる前記光学要素は前
    記中間画像焦点面の方向に前記光路に沿つて重畳された
    画像を反射すべく配置されたミラーを含むことを特徴と
    する請求項１に記載のディスプレイ装置に使用のヘルメ
    ットへの取着装置。
  12. （１２）前記入射瞳から前記中間画像焦点面への光路の
    長さは１００ないし４００ｍｍの範囲にあることを特徴
    とする請求項１に記載のディスプレイ装置に使用のヘル
    メットへの取着装置。
  13. （１３）観察者の目に近接して開口を有する、光学要素
    の取着を許容すべくなされたヘルメット手段； 画像を供給するために、それ自体光を発しかつ前記ヘル
    メット手段に取着されるべくなされた第１画像源手段で
    あって、該第１画像源の平均の明るさが輝度値の実質的
    な範囲にわたつて変化し得るものと； 画像を貴要求するために、それ自体光を発しかっ前記ヘ
    ルメット手段に取着されるべくなされた第２画像源であ
    って、該第２画像源の平均の明るさが比較的低い輝度か
    らなるものと； 観察者の前方視界において１メートルから無限大の焦点
    で前記第１および第２画像源手段の虚像を表すために、
    前記ヘルメット手段に取着されるべくなされた光学手段
    であつて、前記光学手段は第１および第２結合光学手段
    、共通のリレー光学手段および２つの別々の交換可能な
    光学アイピースセグメント手段を含み、前記各アイピー
    ス手段は光学要素の配置からなり、前記共通のリレー光
    学手段は前記各アイピース手段との使用に共通の光学要
    素の配置からなり、前記共通のリレー光学手段が前記各
    アイピース手段に解放可能に係合すべくなされており、
    前記第１および第２結合光学手段が光線を対応する前記
    画像源から前記共通のリレー光学手段に向けるための手
    段からなるものとからなることを特徴とするディスプレ
    イ装置に使用の頭部への取着装置。
  14. （１４）前記貴腰痛のリレー光学手段の光学要素は光路
    中に配置された第１レンズを含み、前記第１画像源手段
    から前記第１レンズへの光路長さは前記第２画像源手段
    から前記第１レンズへの光路長さに等しく、それにより
    等しい光路長さは光学的に同等である前記第１および第
    ２画像源手段を結果として生じることを特徴とする請求
    項１３に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への取着
    装置。
  15. （１５）前記第１画像源手段は前記共通のリレー光学手
    段の光路に沿って配置され、前記第２結合光学手段は前
    記第１画像源手段と前記共通のリレー光学手段との間の
    光路に沿って配置される光学ビームスプリッタ手段を含
    み、該ビームスプリツタ手段は同時に光線を前記第２画
    像源手段から前記共通のリレー光学手段の光路に反射し
    かつ光線を前記第１画像源から前記共通のリレー光学手
    段の光路に沿って透過するための手段からなることを特
    徴とする請求項１４に記載のディスプレイ装置に使用の
    頭部分への取着装置。
  16. （１６）前記第１画像源手段は１６ないし２５ｍｍの範
    囲の能動画像直径を有する小型陰極線管からなることを
    特徴とする請求項１５に記載のディスプレイ装置に使用
    の頭部への取着装置。
  17. （１７）前記第２画像源手段は入力感知面を超えて配置
    された低輝度の外部風景を感知するための入力感知面を
    有しかつ１６ないし２５ｍｍの範囲の能動画像直径を備
    えた出力画像面を有する画像増強装置からなり、それに
    より前記画像増強装置は前記出力画像面上に前記感知さ
    れた外部風景の低輝度画像を表示することを特徴とする
    請求項１６に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への
    取着装置。
  18. （１８）前記第２結合光学手段が前記第２画像源手段に
    続いている光路に配置された光学反射手段を含み、該光
    学反射手段は前記第２結合光学手段を折り畳みそれによ
    り観察者の視界に前記画像増強装置の視界を位置決めす
    るための手段からなり、前記反射手段はさらに光線を前
    記第２画像源手段から前記第２結合光学手段の光路にそ
    って前記光学ビームスプリッタ手段に反射するための手
    段からなることを特徴とする請求項１７に記載のディス
    プレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  19. （１９）前記光学反射手段はミラーを含むことを特徴と
    する請求項１８に記載のディスプレイ装置に使用の頭部
    への取着装置。
  20. （２０）前記光学反射手段はプリズムからなることを特
    徴とする請求項１８に記載のディスプレイ装置に使用の
    頭部への取着装置。
  21. （２１）前記共通のリレー光学手段は前記第１画像源手
    段から４００ｍｍまでの距離で前記第２画像源手段と重
    畳される前記第１画像源手段の中間実像を形成するため
    の手段からなり、前記中間実像は前記第１画像源手段に
    よつて供給される前記画像お予備前記第２画像源手段に
    よつて供給される前記画像の倍率の０．５から４．０の
    倍率を有することを特徴とする請求項１７に記載のディ
    スプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  22. （２２）前記各アイピース手段は前記観察者の前方視界
    に１メートルから無限大の焦点において前記中間実像の
    虚像を表すための手段からなることを特徴とする請求項
    ２１に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への取着装
    置。
  23. （２３）前記アイピース手段の対応する光学要素からな
    る光学要素の前記配置の第１の配置はカタデイオプトリ
    ツクであり、前記カタデイオプトリツクアイピースは前
    記虚像を外部風景の観察者の視界に重ねるために部分反
    射、部分透過の光学要素からなり、前記虚像は観察者の
    目で１０度の最小対辺を有する観察者の視界の１部分を
    占め、それにより前記カタデイオプトリツクアイピース
    は前記第１画像源手段の画像を目視するのに最適化され
    、前記第１画像源手段の画像は前記第２画像源手段の画
    像より実質上大きな輝度からなることを特徴とする請求
    項２２に記載のディスプレイ装置に使用の頭部分への取
    着装置。
  24. （２４）前記カタデイオプトリックアイピースは観察者
    の目の前方に配置された部分透過、部分反射の平面ビー
    ムスプリッタ、および観察者の照準線に沿って前記平面
    ビームスプリッタの前方に配置された第２の部分透過、
    部分反射の屈曲結合子光学要素からなることを特徴とす
    る請求項２３に記載のディスプレイ装置に使用の頭部へ
    の取着装置。
  25. （２５）観察者の目に最も近い前記結合子の表面は４０
    ０ないし７００ｎｍの波長範囲において可視光の２０な
    いし６０％の範囲の反射性を有する部分反射、部分透過
    の光学被覆で被覆されることを特徴とする請求項２４に
    記載のディスプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  26. （２６）観察者の目から最も離れた前記平面ビームスプ
    リッタの表面は４００ないし７００ｎｍの波長範囲にお
    いて可視光の２０ないし６０％の範囲の反射性を有する
    部分反射、部分透過の光学被覆で被覆されることを特徴
    とする請求項２５に記載のディスプレイ装置に使用の頭
    部への取着装置。
  27. （２７）前記平面ビームスプリッタおよび前記結合子の
    各々の第２表面は４００ないし７００ｎｍの波長範囲に
    おいて可視光の２０ないし６０％ｋの範囲の非反射光学
    被覆で被覆され、それにより前記非反射被覆は４００な
    いし７００ｎｍの波長範囲において可視光の擬似反射を
    減じることを特徴とする請求項２６に記載のディスプレ
    イ装置に使用の頭部への取着装置。
  28. （２８）前記結合子は溶融シリカのごとき軽量ガラス材
    料からなることを特徴とする請求項２７に記載のディス
    プレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  29. （２９）前記平面ビームスプリッタは溶融シリカのごと
    き軽量ガラス材料からなることを特徴とする請求項２７
    に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  30. （３０）前記結合子はポリカーボネートまたはアクリル
    のごとき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２７に記載のディスプレイ装置に使用の頭部へ
    の取着装置。
  31. （３１）前記平面ビームスプリッタはポリカーボネート
    またはアクリルのごとき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２７に記載のディスプレイ装置
    に使用の頭部への取着装置。
  32. （３２）前記リレー光学手段の光学要素および前記カタ
    デイオプトリツクアイピース光学要素とともに前記第１
    結合光学手段の有効焦点長さは１５ないし５５ｍｍの範
    囲であることを特徴とする請求項２３に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
  33. （３３）前記カタデイオプトリツクアイピース光学要素
    はゴーグル構体に取り付けられ、前記カタデイオプトリ
    ツクアイピースゴーグル構体は前記共通のリレー光学手
    段に解放可能に係合すべく配置されることを特徴とする
    請求項２３に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への
    取着装置。
  34. （３４）前記アイピース手段の対応する光学要素からな
    る光学要素の前記配置の第２の配置は屈折力を有し、前
    記屈折力を有するアイピース手段は観察者の照準線にお
    いて該観察者の目の前方に配置された全体的に反射する
    平面ミラーおよび前記観察者の目と前記平面ミラーとの
    間に配置された少なくとも１つのレンズからなり、前記
    平面ミラーと前記レンズは前記中間実像を観察者の視界
    に呈するように配置され、前記中間実像は観察者の目で
    ２０度の最小対辺を有する観察者の視界の１部分を占め
    、それにより前記屈折力を有するアイピースが前記低輝
    度の重畳された画像を目視するのに最適化されることを
    特徴とする請求項２２に記載のディスプレイ装置に使用
    の頭部分への取着装置。
  35. （３５）前記リレー光学手段の光学要素及び前記屈折力
    を有するアイピース光学要素とともに前記第２結合光学
    手段の有効焦点長さは１５ないし５５ｍｍの範囲にある
    ことを特徴とする請求項３４に記載のディスプレイ装置
    に使用の頭部への取着装置。
  36. （３６）前記屈折力を有するアイピースの光学要素はゴ
    ーグル構体に取り付けられ、該屈折力を有するアイピー
    スのゴーグル構体は前記リレー光学手段に解放可能に係
    合すべく配置される ことを特徴とする請求項３５に記載のディスプレイ装置
    に使用の頭部への取着装置。
  37. （３７）前記共通のリレー光学手段および前記アイピー
    ス手段のうちのけいごうされたアイピース手段とともに
    前記第１または第２の結合光学手段の光路長さは前記第
    １または第２画像源手段から観察者の目に測定されるよ
    うに最大４００ｍｍであることを特徴とする請求項１３
    に記載のディスプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  38. （３８）前記共通のリレー光学手段の光学要素は可視光
    の色収差を制御するように異なる光学材料から構成され
    ることを特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装
    置に使用の頭部への取着装置。
  39. （３９）前記異なる光学材料は溶融シリカガラスおよび
    Ｆ４ガラスを含むことを特徴とする請求項３８に記載の
    ディスプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  40. （４０）前記異なる光学材料はアクリルおよびポリカー
    ボネートを含むことを特徴とする請求項３８に記載のデ
    ィスプレイ装置に使用の頭部への取着装置。
  41. （４１）前記共通のリレー光学手段の光学要素はそれら
    の間に前記リレー光学手段の前記ヘルメットの輪郭に適
    合させるような折り畳みを許容する間隔を有することを
    特徴とする請求項１３に記載のディスプレイ装置に使用
    の頭部への取着装置。
  42. （４２）前記第１画像源手段および前記ビームスプリッ
    タ手段とともに前記共通のリレー光学手段の光学要素は
    モジユラー構体に取り付けられ、該リレーモジユラー構
    体は前記ヘルメット手段の外面に取着されることを特徴
    とする請求項１５に記載のディスプレイ装置に使用の頭
    部への取着装置。
  43. （４３）前記第２画像源手段および該第２画像源手段か
    ら前記ビームスプリッタ手段までの前記第２結合光学手
    段の１部分はモジユラー構体に取り付けられ、前記画像
    増強器のモジユラー構体は前記リレーモジユラー構体に
    取り付けられ、それにより前記画像増強器モジユラー構
    体は前記ヘルメット手段から除去されかつ前記ビームス
    プリッタ手段は観察者が前記共通のリレーコウガク手段
    に係合された前記カタデイオプトリツクアイピースを使
    用して外部風景の観察者の視野に重畳された前記虚像を
    目視したいとき前記第１画像源手段から前記共通のリレ
    ー光学手段の前記第１レンズへの光路からずれて開店さ
    せられることを特徴とする請求項４２に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
  44. （４４）前記第１画像源は前記共通のリレー光学手段へ
    の前記第１画像源手段の直接光学結合のために位置決め
    された出力画像面を含み、前記共通のリレー光学手段の
    光学要素は複数のレンズおよび平面折り畳みミラーを含
    み、前記カタデイオプトリツクアイピースの光学要素は
    少なくとも１つの視野レンズを含み、前記第１画像源の
    前記出力画像面前記共通のリレー光学手段の光学要素と
    ともに前記カタデイオプトリツクアイピースの光学要素
    は以下の光学的処方特性および要素間間隔、すなわち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする請求項２２に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
  45. （４５）前記第１画像源は前記共通のリレー光学手段へ
    の前記第１画像源手段の直接光学結合のために位置決め
    された出力画像面を含み、前記共通のリレー光学手段の
    光学要素は複数のレンズおよび平面折り畳みミラーを含
    み、前記屈折力を有するアイピースの光学要素は少なく
    とも１つの接眼レンズを含み、前記第１および第２画像
    源の前記出力画像面および前記共通のリレー光学手段の
    光学要素とともに前記屈折力を有するアイピースの光学
    要素は以下の光学的処方特性および要素間間隔、すなわ
    ち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする請求項３３に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
  46. （４６）前記第１画像源は前記第１光学結合手段による
    前記共通のリレー光学手段への前記第１画像源手段の直
    接光学結合のために位置決めされた出力画像面を含み、
    前記共通のリレー光学手段の光学要素は複数のレンズお
    よび平面折り畳みミラーを含み、前記カタデイオプトリ
    ツクアイピースの光学要素は少なくとも１つの視野レン
    ズを含み、前記第１画像源の前記出力画像面、前記共通
    のリレー光学手段の光学要素および前記第１光学結合手
    段とともに前記カタデイオプトリツクアイピースの光学
    要素は以下の光学的処方特性および要素間間隔、すなわ
    ち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする請求項２２に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
  47. （４７）前記第１画像源は前記第１光学結合手段による
    前記共通のリレー光学手段への前記第１画像源手段の直
    接光学結合のために位置決めされた出力画像面を含み、
    前記共通のリレー光学手段の光学要素は複数のレンズお
    よび平面折り畳みミラーを含み、前記屈折力を有するア
    イピースの光学要素は少なくとも１つの接眼レンズを含
    み、前記第２光学結合手段は複数のレンズ、平面ミラー
    および光学ビームスプリッタを含んでいる光学要素から
    なり、前記第１及び第２画像源手段のの前記出力画像面
    、前記共通のリレー光学手段の光学要素および前記第１
    および第２光学結合手段の光学要素とともに前記屈折力
    を有するアイピースの光学要素は以下の光学的処方特性
    および要素間間隔、すなわち、 ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ を有することを特徴とする請求項３３に記載のディスプ
    レイ装置に使用の頭部への取着装置。
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