JPH0690419A - 観測者の視野に視準画像を導入し且つ暗視を可能にするための光学装置 - Google Patents

観測者の視野に視準画像を導入し且つ暗視を可能にするための光学装置

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JPH0690419A
JPH0690419A JP3187758A JP18775891A JPH0690419A JP H0690419 A JPH0690419 A JP H0690419A JP 3187758 A JP3187758 A JP 3187758A JP 18775891 A JP18775891 A JP 18775891A JP H0690419 A JPH0690419 A JP H0690419A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】画像発生装置によって与えられる画像を観測者
の視野に重ね合わせる形で導入し、外部光景の昼光視と
暗視とを可能にする。 【構成】夜間観測光学系の光増強器6によって与えられ
る画像は、画像発生装置1によって与えられる画像と同
一の仕方で処理される。この処理は、暗視において観測
者がそれを通して外部光景を直接的に見る本発明の光学
装置の主画像組合わせ光学系3に前記2つの画像が到達
する前に、前記2つの画像を混合する補助画像組合わせ
光学系によって行なわれる。前記補助画像組合わせ光学
系は、暗視において前記画像発生装置から光の少なくと
も大部分が前記主画像組合わせ光学系に到達するように
設計される。具体化に応じて、この結果が、引込み可能
な半反射鏡7を用いて、又は周波数に関し選択的な半反
射表面を用いて得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、昼光視と暗視とのため
に使用可能であり且つ重ね写しされた視準画像を観測者
の視野に導入することを可能にする光学装置に係わる。
【0002】
【従来の技術】光学結合器を使用して、例えばパイロッ
トにその航空機の飛行パラメータを示すような重ね写し
視準画像を、観測者の視野の中に導入することが知られ
ている。この目的のために使用される画像組合わせ光学
系は、観測者の眼の前方に設置され、一般的に光学ユニ
ットを通して透明性によって外部の光景を観測者が見る
ことを可能にし、一方、前記光学ユニット内の反射を含
む光学経路によって視準画像を見ることを可能にする。
このように作られた光学装置は、ヘルメット内に取り付
けられる時に、所謂ヘルメットディスプレイ装置を構成
する。光増強器に接続された暗視観測光学系を有するヘ
ルメットディスプレイ装置を用いて夜間観測を行なう方
法も公知である。前記増強器によって与えられる画像
は、パイロットの眼の前方に配置され且つパイロットが
その透明性によって外部光景を見ることを可能にするば
かりでなく視準画像と光増強器画像とを見ることをも可
能にする主画像組合わせ光学系に到達する前に、半反射
鏡タイプの補助画像組合わせ光学系によって視準画像と
組み合わされる。
【0003】この補助画像組合わせ光学系は、視準画像
のための光学チャネルに損失を与え、一方、前記光増強
器から来る光学チャネルを優先する。この補助画像組合
わせ光学系による減衰の故に且つ外部光景の視野の明る
さの故に、昼光視において光学画像が見えにくくなるこ
とを防止するために、暗視を可能にする手段は、それが
使用される時にはヘルメット上に取り付けられない。こ
の結果として、組立て及び取り外しの作業が必要にな
り、このことは昼光視から暗視への取替えと暗視から昼
光視への取替えとを非常に面倒なものにする。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの欠
点を回避することを、又はこれらの欠点を少なくとも減
少させることを目的とする。この目的は、同一の発明概
念を使用することによって、即ち暗視において、視準画
像を与えるための光の少なくとも大部分が主画像組合わ
せ光学系に達するような補助画像組合せ光学系の概念を
使用することによって実現される。この概念は2つの実
施例をもたらす。一方の実施例では、前記補助画像組合
わせ光学系が昼光視時には引き込まれ、他方の実施例で
は、前記補助画像組合わせ光学系が、光増強器の信号の
波長に一致する帯域においてのみ光増強器から来る光学
チャネルを優先するように、周波数に関して選択的であ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によって、昼光視
と暗視とのための光学装置が提供される。この装置が、
第1の光学チャネルと、第2の光学チャネルと、第3の
光学チャネルとを有し、これらチャネル3つ全てが観測
者の眼に到達するように設計され、前記第1のチャネル
が、1つの暗視観測光学系と、1つの光増強器と、1つ
の引込み可能な鏡によって形成される1つの補助画像組
合わせ光学系と、1つの主画像組合わせ光学系とを連続
した形で含み、前記第2のチャネルが、1つの画像発生
装置と、視準画像を与えるための1つの視準光学系と、
前記補助画像組合わせ光学系と、前記主画像組合わせ光
学系とを含み、前記第3のチャネルが、前記主画像組合
わせ光学系を含み、観測者が自分の視野内に正常に存在
する事物を目視することを可能にするように設計されて
いる。
【0006】本発明によって、昼光視と暗視とのための
別の光学装置が提供される。この装置が、第1の光学チ
ャネルと、第2の光学チャネルと、第3の光学チャネル
とを有し、これらチャネル3つ全てが観測者の眼に到達
するように設計され、前記第1のチャネルが、1つの暗
視観測光学系と、1つの光増強器と、周波数に関して選
択的にされる処理を受け終わった表面を有する1つの補
助画像組合わせ光学系と、1つの主画像組合わせ光学系
とを連続した形で含み、前記第2のチャネルが、1つの
画像発生装置と、視準画像を与えるための1つの視準光
学系と、前記補助画像組合わせ光学系と、前記主画像組
合わせ光学系とを含み、前記第3のチャネルが、前記主
画像組合わせ光学系を含み、観測者が自分の視野内に正
常に存在する事物を目視することを可能にするように設
計されている。
【0007】以下の説明と添付図面とから、本発明がよ
り明確に理解され、本発明の他の特徴が明らかになるだ
ろう。添付図面では、一致する要素が同一の照合番号で
示される。
【0008】
【実施例】後述の幾つかの技術的考察が、必要に応じて
本発明のより明確な理解をもたらすだろう。
【0009】例えばヘルメットディスプレイ装置のよう
な光学装置は次のように働く。使用者に伝送されるべき
情報要素が、例えば陰極線管スクリーン又はマトリック
ススクリーンの上に光画像発生装置によって発生させら
れる。このようにして形成された画像は、外部光景と、
使用者が遠距離を注視し目の焦点を合わせる時にその画
像が鮮明であるように前もって無限遠に視準されている
画像とを、互いに重ね合わされた形で使用者が見ること
を可能にする1つの光学系によって受け入れられる。
【0010】暗視システムは、非常に低い明るさを有す
る外部光景画像を形成する第1の光学ユニットと、前記
第1の光学ユニットによって形成された画像を受け取っ
てその輝度を増幅させる1つの光増強器と、輝度が増幅
させられた画像を受け取り、生理学的な視点から画像の
観測を適合するように、即ち目の幅輳と焦点合わせとに
対して適合可能にするように画像を無限遠に視準する第
2の光学ユニットとを連続的に含む。
【0011】ヘルメットディスプレイ装置内で画像発生
装置によって視準光学系に与えられる画像は、暗視双眼
鏡内で2つの光増強器の各々が結合される出力光学ユニ
ットにこれらの光増強器の各々によって与えられる画像
と概ね同一の大きさである。この大きさの類似性が図1
〜図3による装置の作製を容易にする。これらの装置で
は、画像発生装置からの画像と暗視システムからの画像
との組合わせが、画像組合わせ光学系によって、これら
の画像が発生させられるや否や行なわれる。
【0012】図1は昼間観測位置における本発明による
装置を示し、図2は夜間観測位置における本発明による
装置を示す。この装置は画像発生装置1を有する。画像
発生装置1によって発生された画像は、視準光学系2に
よって無限遠に視準され、画像組合わせ光学系3を介し
て観測者の目V に伝送され、少なくとも照明条件がそれ
を可能にする限り、観測者は画像組合わせ光学系3を通
して外部光景P をも直接的に見ることが可能である。
【0013】画像組合わせ光学系3を通して直接的に外
部光景を十分鮮明に観測することを照明条件がもはや可
能にはしない時には、引込み可能な半反射鏡7が、画像
発生装置1と視準光学系2との間の光学経路内に45°の
角度で挿入される。この鏡が夜間位置(図2の位置)に
位置させられる時には、この鏡は1つの画像組合わせ光
学系として働く。この鏡は、画像発生装置1から来る光
線を視準光学系2に向かって通過させ、暗視用に設計さ
れたユニットから来た光線を視準光学系2に向けて反射
する。暗視のために設計されたユニットは、観測光学系
4、5と、それに続く光増強器6とを有する。観測光学
系は、対物レンズ4と、光増強器6上に外部光景の画像
を形成する反射鏡5とによって構成され、この光増強器
はこの画像の輝度を増大させる。この輝度が拡大された
画像に相当する光線が、引込み可能な半反射鏡7に向け
て送られる。
【0014】昼間時の使用では、即ち図1によれば、画
像発生装置1からの最大量の光の流れが視準光学系2に
向けて送られる。この視準光学系2が、前記発生装置1
から来る画像の視準を可能にし、更にこの画像と、画像
組合わせ光学系3を直接的に通過して観測者が目視する
外部光景P の画像との混合とを可能にする。
【0015】説明される実施例では、引込み可能な半反
射鏡7は、95%の反射係数と5 %の透過係数とを有す
る。このことは、夜間時の使用において、即ち図2によ
れば、光増強器によって与えられる画像の透過を促進す
ることを可能にする。この画像の輝度は、一般的に1平
方メートル当たり数カンデラにすぎない輝度であるが故
に非常に低く、一方で画像発生装置によって与えられる
画像の輝度は、その画像が含む情報を観測者が明瞭に見
ることが可能であるように望ましいレベルに調節される
ことが可能である。
【0016】この引込み可能な混合器の使用に必然的に
伴う(図1と図2とには示されていない)機械装置が本
発明の装置の寸法と重量とを増大させるが、しかしこの
ことは本装置の技術的単純性によって正当化される。こ
れはリフレックスカメラの引込み可能な鏡の場合と同様
である。
【0017】説明されている実施例の場合には、この機
械装置は手動で操作される。観測者が本発明の装置を暗
視モードで使用することを望む時には、観測者自身が半
反射鏡を所定の位置にセットし、一方で昼間位置への復
帰は、前記鏡の位置決めの際に伸ばされたスプリングに
よって半自動的に行なわれる。
【0018】画像増強器の通電の直後に又は観測者によ
る始動によって前記鏡7の上下動を得るために、鏡7が
モータ駆動されることも可能である。
【0019】図3は本発明による別の実施例を示す。こ
の実施例は、鏡7によって担われていた画像組合わせ光
学系の役割がここでは混合器キューブ7′によって担わ
れるという点で、図1と図2とによる装置装置から区別
される。図3による装置は、図1と図2とによる装置の
要素と同一の要素1〜6を有する。しかし鏡7とは反対
に、混合器キューブ7′は、光増強器6から来る光に対
する透過と、画像発生装置1から来る光に対する反射と
の形で働く。従って視準光学系2は、本発明の装置内で
の前記光学系2の配置決定と、前記光学系2の出力に対
する入力の相対的位置とによって図1と図2との視準光
学系2から区別される。
【0020】混合器キューブ7′は、説明される実施例
では1つの2色性キューブであり、即ち混合器キューブ
7′は2つの結合されたプリズムによって構成される。
これらのプリズムの各々の対向面は、ここでは545 ナノ
メートルに等しいと見なされる近辺の所与の光の波長を
反射する表面70を形成するように処理されている。前記
プリズムの対向面のホログラフィイ処理も、同一の結果
をもたらすだろう。図4は、表面70の反射係数R が光の
波長に応じてどのように変化するかを示す。表面70の透
過係数T は、R + T = 1 であるが故に、図4による曲線
から容易に推測される。
【0021】現在の光増強器の大多数と同様に、光増強
器6で使用される発光体はP20 発光体であり、その場合
の輝度曲線は、ナノメートル単位の波長の関数として図
5に示される。この曲線は0 〜1 の範囲内の値を有する
輝度Liを表わし、560 ナノメートルの波長の場合に値1
に達し、この値1 は、発光体P20 によって伝送される最
大エネルギに相当する。発光体P20 のスペクトル帯域の
幅は、輝度値0.2 の場合に150 ナノメートルである。
【0022】図4と図5とによる曲線を考慮に入れる
と、光増強器から送られ且つキューブ7′の表面70を通
過し終えた後に視準光学系2に達する光に相当する輝度
Li′の曲線は、光の波長の関数として図6に示される形
をとる。発光体P20 のスペクトル帯域は比較的広く、表
面70の横断に起因する545 ナノメートルにおけるエネル
ギ損失は少なく、光増強器6によって給送される画像の
品質に対しては大きな影響は与えない。
【0023】図3による装置の画像発生装置1は、545
ナノメートルを中心とした狭幅域の発光体である発光体
P43 を使用する。波長の関数としてのこれらの発光体の
輝度Lgの曲線は、図7に示される。
【0024】図4と図6とによる曲線を考慮に入れる
と、光増強器1から送られ且つキューブ7′の表面70で
反射された後に視準光学系2に達する光に相当する輝度
Lg′の曲線は、光の波長の関数として図8に示される形
をとる。即ち光増強器1から送られる光エネルギの殆ど
全てが、視準光学系2に向けて反射される。
【0025】図3による装置が光増強器チャネル内では
広帯域の光源を使用して動作し、一方、画像発生装置チ
ャネル内では狭帯域の光源を使用して動作するというこ
とが留意されなければならない。光増強器チャネル内で
は狭帯域の光源を使用し、一方、画像発生装置チャネル
内では広帯域の光源を使用して、図3の装置を動作させ
ることも可能である。又は、これらの2つのチャネルに
おいて互いに異なった別々の狭帯域を有する光源を使用
して、動作させることが可能である。反射され且つ透過
される周波数帯域の変化に応じて前記キューブの表面70
の処理を選択することで十分である。
【0026】本発明は特に、航空機とヘリコプタとのパ
イロットによって使用されるヘルメットディスプレイ装
置に係わる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による光学装置の説明図である。
【図2】本発明による光学装置の説明図である。
【図3】本発明による別の光学装置の説明図である。
【図4】図3による光学装置の諸要素の特徴を表わす曲
線である。
【図5】図3による光学装置の諸要素の特徴を表わす曲
線である。
【図6】図3による光学装置の諸要素の特徴を表わす曲
線である。
【図7】図3による光学装置の諸要素の特徴を表わす曲
線である。
【図8】図3による光学装置の諸要素の特徴を表わす曲
線である。
【符号の説明】
1 画像発生装置 2 視準光学系 3 画像組合わせ光学系 4 対物レンズ 5 反射鏡 6 光増強器 7 半反射鏡 7′ 混合器キューブ 70 プリズム表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジヤン−ノエル・ペルベ フランス国、33320・エジンヌ、アレ・ド ウ・フオンドウフロアドウ、9

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 昼光視と暗視とのための光学装置であっ
    て、第1の光学チャネルと、第2の光学チャネルと、第
    3の光学チャネルとを有し、前記チャネル3つ全てが観
    測者の眼に到達するように設計され、前記第1のチャネ
    ルが、1つの暗視観測光学系と、1つの光増強器と、1
    つの引込み可能な鏡によって形成される1つの補助画像
    組合わせ光学系と、1つの主画像組合わせ光学系とを連
    続した形で含み、前記第2のチャネルが、1つの画像発
    生装置と、視準画像を与えるための1つの視準光学系
    と、前記補助画像組合わせ光学系と、前記主画像組合わ
    せ光学系とを含み、前記第3のチャネルが、前記主画像
    組合わせ光学系を含み、観測者が自分の視野内に正常に
    存在する事物を目視することを可能にするように設計さ
    れている光学装置。
  2. 【請求項2】 昼光視と暗視とのための光学装置であっ
    て、前記装置が、第1の光学チャネルと、第2の光学チ
    ャネルと、第3の光学チャネルとを有し、これらチャネ
    ル3つ全てが観測者の眼に到達するように設計され、前
    記第1のチャネルが、1つの暗視観測光学系と、1つの
    光増強器と、周波数に関して選択的にされる処理を受け
    終わった表面を有する1つの補助画像組合せ光学系と、
    1つの主画像組合わせ光学系とを連続した形で含み、前
    記第2のチャネルが、1つの画像発生装置と、視準画像
    を与えるための1つの視準光学系と、前記補助画像組合
    わせ光学系と、前記主画像組合わせ光学系とを含み、前
    記第3のチャネルが、前記主画像組合わせ光学系を含
    み、観測者が自分の視野内に正常に存在する事物を目視
    することを可能にするように設計されている光学装置。
JP18775891A 1990-07-27 1991-07-26 観測者の視野に視準画像を導入し且つ暗視を可能にするための光学装置 Expired - Fee Related JP3154518B2 (ja)

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