WO2010143537A1

WO2010143537A1 - 頭部装着型表示装置

Info

Publication number: WO2010143537A1
Application number: PCT/JP2010/058964
Authority: WO
Inventors: 直浩神谷
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2010-12-16
Anticipated expiration: 2011-12-10
Also published as: JPWO2010143537A1; US20120081564A1; US8717481B2; EP2442170A1; EP2442170A4; JP5252080B2; EP2442170B1

Abstract

　外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるうえに、装着者の頭部に負担が小さい頭部装着型表示装置を提供するために、表示素子５１から出射された画像表示光が、バイザ１３を介して観察者Ｐの眼Ｅに導かれることにより、観察者Ｐの前方に観察対象の虚像を形成する頭部装着型表示装置１００であって、光源装置３２、５２は、強度の強い光を出射する第一光源３２と、強度の弱い光を出射する第二光源５２とからなり、第一光源３２から光を出射するか、或いは、第二光源５２から光を出射するかのいずれかとなるように切り替える切替部２２を備え、表示素子５１、バイザ１３及び第二光源５２は、観察者Ｐの頭部に装着される装着体３に取り付けられ、第一光源３２は、観察者Ｐが搭乗する移動体に取り付けられ、光伝送路２４、３４を介して装着体３に連結される。

Description

頭部装着型表示装置

　本発明は、観察者により視認される画像を虚像として提供する頭部装着型表示装置に関し、例えば、回転翼機や航空機のパイロット等に画像を提供する頭部装着型表示装置に関する。

　肉眼視では得られない外界の視覚情報を特殊カメラで取得することにより、状況に応じて肉眼視では得られない視覚情報を利用したり、肉眼視による視覚情報を利用したりするように使い分けることは有用である。例えば、回転翼機や航空機内を操縦する目的を持つ用途では、ヘルメット（装着体）に暗視カメラを取り付けた表示装置付ヘルメット（頭部装着型表示装置）が提案されている。（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。このような表示装置付ヘルメットによれば、微光増幅カメラで得られた視覚情報を、ヘルメットのバイザに映写することができる。これにより、表示装置付ヘルメットの装着者（観察者）は、夜間等の環境下でも外界を明確に視認できるようになる。また、ヘルメットに赤外線カメラを取り付けた表示装置付ヘルメットも提案されている（例えば、特許文献３参照）。このような表示装置付ヘルメットによれば、赤外線カメラで得られた視覚情報を、ヘルメットのバイザに映写することができる。微光増幅カメラや赤外線カメラ等を総称して暗視カメラと言うことがあるので、本特許もこれに従う。
　なお、表示装置をヘルメットに固定したものは、ヘルメット・マウンテッド・ディスプレイと呼ばれる。また、表示装置をヘッドバンド（装着体）に固定したものは、ヘッド・マウンテッド・ディスプレイと呼ばれる。そして、ヘルメット・マウンテッド・ディスプレイとヘッド・マウンテッド・ディスプレイとのいずれも頭文字を用いてＨＭＤ（頭部装着型表示装置）と呼ばれている。

　ところで、ＨＭＤでは、昼間等の環境下でも装着者に画像（例えば、速度情報、方位情報、高度情報等）を虚像として提供している。このとき、外界が非常に明るいため、バイザを透過する光量が多くなる場合にも、良好に画像を視認させる必要があるので、表示輝度が高い画像を提供してきた。具体的には、表示輝度が高い画像を提供する表示素子として、超高輝度ＣＲＴ（冷陰極管）を使用してきた。しかしながら、超高輝度ＣＲＴは、重量も重く、体積も大きいという問題点があった。
　一方、重量も軽く、体積も小さい表示素子として、ＥＬ素子や、それ自身は発光せずに光源を利用する透過型液晶パネルや反射型液晶パネル等のようなフラットパネルが研究されてきており、一部実用化されつつある。

　図９は、フラットパネルを用いた表示装置付ヘルメットの概略構成の一例を示す側面図であり、図１０は、図９に示す表示装置付ヘルメットの概略構成を示す平面図である。
　表示装置付ヘルメット２００は、装着者Ｐの頭部に装着されるヘルメット３と、装着者Ｐの前方に配置されるバイザ１３と、ヘルメット３の左側に配置され、かつ、左眼用画像を撮影する左眼用暗視カメラ２１Ｌと、ヘルメット３の右側に配置され、かつ、右眼用画像を撮影する右眼用暗視カメラ２１Ｒと、装着者Ｐの左上方に配置される左眼用表示ユニット１１０Ｌと、装着者Ｐの右上方に配置される右眼用表示ユニット１１０Ｒと、左眼用暗視カメラ２１Ｌと右眼用暗視カメラ２１Ｒと左眼用表示ユニット１１０Ｌと右眼用表示ユニット１１０Ｒとを制御する映像信号処理回路部２２と、ヘルメット３に配置されるバッテリ等の電源部（図示せず）とを備える。

　ヘルメット３は、装着者の頭部を被うととともに、顔面が開放される略半球形状である。
　バイザ１３は、所定の曲面形状であり、ハーフミラーやホログラム素子等により構成される。そして、バイザ１３は、上下方向にスライド可能な状態でヘルメット３に支持されており、バイザ１３を下げると装着者Ｐの左眼ＥＬ及び右眼ＥＲの前方に配置されるようになっている。

　左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒは、取り込んだ光の光量を増幅する微光増幅機能を有したり、温度を持つ物体が放射する赤外線を検知する機能を有するものである。これにより、夜間等の環境下でも、観察対象物を確認できる。
　そして、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒは、観察対象物の立体視を可能とするため、一定のカメラ間距離を隔てるようにヘルメット３の左側と右側とにそれぞれ配置されるとともに、各撮影方向はカメラ間距離方向と垂直方向となるようにされている。
　映像信号処理回路部２２は、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号（視覚情報）が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力する制御を行う。

　このような表示装置付ヘルメット２００によれば、左眼用表示ユニット１１０Ｌから出射される左眼用画像表示光は、バイザ１３の反射面で反射されることにより、装着者Ｐの左眼ＥＬに導かれるとともに、右眼用表示ユニット１１０Ｒから出射される右眼用画像表示光は、バイザ１３の反射面で反射されることにより、装着者Ｐの右眼ＥＲに導かれる。その結果、装着者Ｐは、観察対象の虚像を立体的に視認できるとともに、バイザ１３を透過する光により前方実在物も視認できるようになっている。

　ここで、図１１は、図９及び図１０に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。
　左眼用表示ユニット１１０Ｌは、光源５２Ｌと、光源５２Ｌの前方に配置される透過型液晶パネル５１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌの前方に配置される観察対象の虚像を投影するための光学素子群１１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌと映像信号処理回路部２２とを接続する信号線２３Ｌとを有する。
　透過型液晶パネル５１Ｌは、映像信号処理回路部２２からの画像信号を信号線２３Ｌを介して受信することにより、フラットパネル（例えば、１インチ角）に画像を生成するものである。
　光源５２Ｌは、複数個（例えば、６５個）の発光ダイオードを有する。複数個の発光ダイオードは、２次元的に所定の間隔で配置されている。各発光ダイオードは、前方に光を出射する。なお、各発光ダイオードから出射される光については、中心部から前方方向（発光ダイオードの光軸）で発光強度が強く、周辺部へいくにつれて発光強度が弱くなる。これにより、透過型液晶パネル５１Ｌの全面に照射するように、光を出射する。
なお、右眼用表示ユニット１１０Ｒも、左眼用表示ユニット１１０Ｌと同様な構造をしている。

特開平９－１８８９１１号公報特表２００１－５１５１５０号公報特開平８－５４２８２号公報

　しかしながら、上述したような表示装置付ヘルメット２００では、発光ダイオードが出射する光の強度を向上させる研究は行われてきたが、現時点では超高輝度ＣＲＴと比較して表示輝度が高い画像を提供できずに、外界が非常に明るいとき（快晴の日等）には、良好に画像を視認させることができないという問題があった。そのため、フラットパネルを用いた表示装置付ヘルメット２００は、室内使用等に限定されているのが現状である。
　なお、表示輝度が高い画像を提供するために、大電力を発光ダイオードに供給することも考えられるが、発光ダイオードが高温に発熱することになるので、装着者Ｐの頭部に装着される表示装置付ヘルメット２００では発光ダイオードに大電力を供給することは好ましくない。

　一方、光源５２Ｌとして、発光ダイオードでなく、レーザ光源を使用すると、外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるが、レーザ光源は、重量も重く、体積も大きくなり、装着者Ｐの頭部に負担が大きいという超高輝度ＣＲＴと同様な問題点がある。
　そこで、本発明は、外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるうえに、装着者の頭部に負担が小さい頭部装着型表示装置を提供することを目的とする。

　上記課題を解決するためになされた本発明の頭部装着型表示装置は、光源装置と、画像を表示して、表示した画像が光源装置から出射される光で照明されることにより、当該画像を示す画像表示光を出射する表示素子と、観察者の眼の前方に配置されるバイザ又はコンバイナとを備え、前記表示素子から出射された画像表示光が、前記バイザ又はコンバイナを介して観察者の眼に導かれることにより、前記観察者の前方に観察対象の虚像を形成する頭部装着型表示装置であって、前記光源装置は、強度の強い光を出射する第一光源と、強度の弱い光を出射する第二光源とからなり、前記第一光源から光を出射するか、或いは、前記第二光源から光を出射するかのいずれかとなるように切り替える切替部を備え、前記表示素子と、バイザ又はコンバイナと、第二光源とは、観察者の頭部に装着される装着体に取り付けられ、前記第一光源は、観察者が搭乗する移動体に配置され、光伝送路を介して装着体に連結されるようにしている。

　本発明の頭部装着型表示装置によれば、光源装置は、強度の強い光を出射する第一光源と、強度の弱い光を出射する第二光源とからなる。第一光源は、移動体に配置されるので、装着体の重量は軽く、体積も小さくすることができる。一方、第二光源は、装着体に取り付けられるが、強度の弱い光を出射するものであるので、装着体の重量は軽く、体積も小さくすることができる。
　そして、第一光源から光を出射するか、或いは、第二光源から光を出射するかのいずれかとなるように切り替えることができるようになっている。そこで、外界が非常に明るいときには、第一光源から光を出射することにより、良好に画像を視認させることができる。一方、夜間等の環境下では、第二光源から光を出射することにより、良好に画像を視認させることができる。

　以上のように、本発明の頭部装着型表示装置によれば、外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるうえに、装着者の頭部に負担が小さい。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
　また、上記発明において、前記装着体は、暗視カメラを備え、前記表示素子は、前記暗視カメラからの映像信号に基づいて、前記画像を表示し、前記第一光源は、前記装着体に着脱可能であるようにしてもよい。
　ここで、「暗視カメラ」としては、微光増幅カメラ、赤外線カメラ等が挙げられる。
　本発明の頭部装着型表示装置によれば、例えば、移動体に異常が発生した場合（例えば、回転翼機が不時着した場合等）に、観察者が移動体から降りて外界を行動する際には、外界が明るければ、装着体を移動体から切り離す。このとき、装着体が動作しなくとも、すなわち暗視カメラがなくても、外界が明るいため、外界を視認することができる。一方、夜間等の環境下であれば、装着体を移動体から切り離せば当然第一光源を装着体から取り外すことになる。このとき、第二光源は装着体に残存しており、夜間等の環境下でも、暗視カメラによる画像によって外界を視認することができる。なお、夜間等の環境下であるので、第一光源からの光による画像でなくて、第二光源からの光による画像でも良好に視認することができる。
　以上のように、本発明の頭部装着型表示装置によれば、移動体に異常が発生した場合にも問題がない。

　また、上記発明において、前記第一光源は、レーザ光源、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ又はメタルハライドランプであり、前記第二光源は、発光ダイオード又は豆電球であるようにしてもよい。
　さらに、上記発明において、前記第一光源は、例えば３０００ｃｄ以上の光を出射し、前記第二光源は、例えば１００ｃｄ以上２００ｃｄ以下の光を出射するようにしてもよい。

本発明に係る表示装置付ヘルメットの概略構成の一例を示す側面図である。図１に示す表示装置付ヘルメットの他の状態を示す側面図である。図１及び図２に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。第二光源から光を出射させたときの左眼用表示ユニットを示す側面図である。第一光源から光を出射させたときの左眼用表示ユニットを示す側面図である。本発明に係る表示装置付ヘルメットの概略構成の他の一例を示す側面図である。図６に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。フラットパネルを用いた表示装置付ヘルメットの概略構成の一例を示す側面図である。図９に示す表示装置付ヘルメットの概略構成を示す平面図である。図９及び図１０に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることは言うまでもない。

＜第一の実施形態＞
　図１は、本発明に係る表示装置付ヘルメット（頭部装着型表示装置）の概略構成の一例を示す側面図である。また、図２は、図１に示す表示装置付ヘルメットの他の状態を示す側面図である。なお、見やすくするために、右眼用光ファイバを省略している。また、表示装置付ヘルメット２００と同様のものについては、同じ符号を付している。
　表示装置付ヘルメット１００は、装着者Ｐの頭部に装着されるヘルメット（装着体）３と、装着者Ｐの前方に配置されるバイザ１３と、ヘルメット３の左側に配置され、かつ、左眼用画像を撮影する左眼用暗視カメラ２１Ｌと、ヘルメット３の右側に配置され、かつ、右眼用画像を撮影する右眼用暗視カメラ２１Ｒと、装着者Ｐの左上方に配置される左眼用表示ユニット１０Ｌと、装着者Ｐの右上方に配置される右眼用表示ユニット１０Ｒと、左眼用暗視カメラ２１Ｌと右眼用暗視カメラ２１Ｒと左眼用表示ユニット１０Ｌと右眼用表示ユニット１０Ｒとを制御する映像信号処理回路部２２と、ヘルメット３に配置されるバッテリ等の電源部（図示せず）と、回転翼機（移動体）の操縦室内に配置される表示画像信号生成装置３０と、光ファイバ群（光伝送路）２４と、信号線２５とを備える。

　信号線２５の一端部は、映像信号処理回路部２２と接続されるとともに、他端部は、コネクタ部２６と接続されている。信号線２５は、例えば、直径２ｍｍ、長さ１０ｍの管状である。
　光ファイバ群２４は、左眼用光ファイバ２４Ｌと右眼用光ファイバ（図示せず）とからなる。左眼用光ファイバ２４Ｌと右眼用光ファイバとは、例えば、直径２ｍｍ、長さ１０ｍの管状であり、光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した光が、内部を通過して他端部から出射するようになっている。
　そして、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部は、左眼用表示ユニット１０Ｌと接続されるとともに、他端部は、左眼用コネクタ部２７Ｌと接続されている。また、右眼用光ファイバの一端部は、右眼用表示ユニット１０Ｒと接続されるとともに、他端部は、右眼用コネクタ部（図示せず）と接続されている。

　映像信号処理回路部（切替部）２２は、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号（視覚情報）が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力するとともに、後述するが図２に示すように表示画像信号生成装置３０が取り外されたときには、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射するように切り替える制御を行う。つまり、図１に示すように表示画像信号生成装置３０が取り付けられているときには、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射しない。

　表示画像信号生成装置３０は、筐体３１を有し、筐体３１の内部には、第一光源３２と、左眼用表示ユニット１０Ｌと右眼用表示ユニット１０Ｒとを制御する映像信号処理部３３とを備え、筐体３１の外部には、光ファイバ群（光伝送路）３４と、信号線３５とを備える。
　信号線３５の一端部は、映像信号処理部３３と接続されるとともに、他端部は、コネクタ部３６と接続されている。信号線２５は、例えば、直径２ｍｍ、長さ１０ｍの管状である。そして、コネクタ部３６は、コネクタ部２６と取り付け取り外しが可能となっている（図１及び図２参照）。

　第一光源３２は、左眼用レーザ光源３２Ｌと右眼用レーザ光源３２Ｒとからなる。
　光ファイバ群３４は、左眼用光ファイバ３４Ｌと右眼用光ファイバ（図示せず）とからなる。左眼用光ファイバ３４Ｌと右眼用光ファイバとは、例えば、直径２ｍｍ、長さ１０ｍの管状であり、光を軸方向に伝達することができ、一端部から入射した光が、内部を通過して他端部から出射するようになっている。
　左眼用光ファイバ３４Ｌの一端部は、左眼用レーザ光源３２Ｌと接続されるとともに、他端部は、左眼用コネクタ部３７Ｌと接続されている。そして、左眼用コネクタ部３７Ｌは、左眼用コネクタ部２７Ｌと取り付け取り外しが可能となっている（図１及び図２参照）。
　また、右眼用光ファイバの一端部は、右眼用レーザ光源３２Ｒと接続されるとともに、他端部は、右眼用コネクタ部（図示せず）と接続されている。そして、右眼用コネクタ部は、右眼用コネクタ部と取り付け取り外しが可能となっている。

　映像信号処理部３３は、図１に示すように表示画像信号生成装置３０が取り付けられているときには、映像信号処理回路部２２に画像信号（例えば、緯度情報、経度情報、高度情報等）を信号線２５、３５を介して出力するとともに、第一光源３２から光を出射する制御を行う。これにより、表示画像信号生成装置３０が取り付けられていれば、左眼用表示ユニット１０Ｌに左眼用レーザ光源３２Ｌからの光を左眼用光ファイバ２４Ｌ、３４Ｌを介して出射するとともに、右眼用表示ユニット１０Ｒに右眼用レーザ光源３２Ｒからの光を右眼用光ファイバを介して出射することになる。

　ここで、図３は、図１及び図２に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。
　左眼用表示ユニット１０Ｌは、第二光源５２Ｌと、第二光源５２Ｌの前方に配置される透過型液晶パネル５１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌの前方に配置される観察対象の虚像を投影するための光学素子群１１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌと映像信号処理回路部２２とを接続する信号線２３Ｌと、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部の前方に配置されるレンズ６１Ｌと、レンズ６１Ｌの前方に配置されるレンズアレイ６２Ｌとを有する。
　第二光源５２Ｌは、複数個（例えば、６５個）の発光ダイオードを有する。複数個の発光ダイオードは、２次元的に所定の間隔で配置されている。各発光ダイオードは、前方に光を出射する。これにより、映像信号処理回路部２２からの制御信号に基づいて、図４に示すように、第二光源５２Ｌから光が出射されれば、透過型液晶パネル５１Ｌの全面に照射されるようになっている。

　レンズ６１Ｌは、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部から出射された光束を平行光にして、前方に平行光を出射するものである。
　レンズアレイ６２Ｌは、平行光を複数の小光束に分割して、前方に複数の小光束を出射するものである。このとき、各小光束は、一旦集束して、各発光ダイオードの隙間で焦点を結んだ後に、再び拡散するようになっている。
　これにより、映像信号処理部３３からの制御信号に基づいて、図５に示すように、第一光源３２Ｌから光が出射されれば、透過型液晶パネル５１Ｌの全面に照射されるようになっている。なお、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部には、放射角度を得るためのレンズが配置されてもよい。
　そして、右眼用表示ユニット１０Ｒも、左眼用表示ユニット１０Ｌと同様な構造をしている。

　次に、本発明の表示装置付ヘルメット１００の使用方法の一例について説明する。
（１）回転翼機の操縦時
　映像信号処理部３３は、図１に示すように表示画像信号生成装置３０が取り付けられているので、映像信号処理回路部２２に画像信号を信号線２５、３５を介して出力するとともに、第一光源３２から光を出射する。このとき、外界が非常に明るくても、第一光源３２から光を出射させることにより、良好に画像を視認させることができる。

（２）夜間に回転翼機を降りる時
　回転翼機に異常が発生したので、装着者Ｐは、回転翼機を降りるため、図２に示すように表示画像信号生成装置３０を取り外す。すなわち、コネクタ部３６とコネクタ部２６とを取り外し、左眼用コネクタ部３７Ｌと左眼用コネクタ部２７Ｌとを取り外し、右眼用コネクタ部と右眼用コネクタ部とを取り外す。
　その結果、映像信号処理回路部２２は、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力するとともに、表示画像信号生成装置３０が取り外されているので、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射する制御信号を出力する。
　これにより、夜間等の環境下でも、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒによる画像によって外界を視認することができる。なお、夜間等の環境下であるので、第一光源３２からの光による画像でなくて、第二光源５２Ｌからの光による画像でも良好に視認することができる。
（３）昼間に回転翼機を降りる時
　回転翼機に異常が発生したので、装着者Ｐは、回転翼機を降りるため、図２に示すように表示画像信号生成装置３０を取り外す。すなわち、コネクタ部３６とコネクタ部２６とを取り外し、左眼用コネクタ部３７Ｌと左眼用コネクタ部２７Ｌとを取り外し、右眼用コネクタ部と右眼用コネクタ部とを取り外す。
　このとき、表示装置付ヘルメット１００が動作しなくとも、すなわち左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒがなくても、外界が明るいため、外界を視認することができる。

　以上のように、第一の実施形態の表示装置付ヘルメット１００によれば、外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるうえに、装着者Ｐの頭部に負担が小さい。さらに、回転翼機に異常が発生した場合にも問題がない。

＜第二の実施形態＞
　図６は、本発明に係る表示装置付ヘルメットの概略構成の他の一例を示す側面図である。なお、表示装置付ヘルメット１００と同様のものについては、同じ符号を付している。本実施形態の表示装置付ヘルメット１５０は、上述した表示装置付ヘルメット１００と異なり、第一光源３２から光を出射するか、或いは、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射するかのいずれかとなるように切り替えるためのスイッチ（切替部）２８を備える。
　表示装置付ヘルメット１５０は、装着者Ｐの頭部に装着されるヘルメット３と、装着者Ｐの前方に配置されるバイザ１３と、ヘルメット３の左側に配置され、かつ、左眼用画像を撮影する左眼用暗視カメラ２１Ｌと、ヘルメット３の右側に配置され、かつ、右眼用画像を撮影する右眼用暗視カメラ２１Ｒと、装着者Ｐの左上方に配置される左眼用表示ユニット１０Ｌと、装着者Ｐの右上方に配置される右眼用表示ユニット１０Ｒと、左眼用暗視カメラ２１Ｌと右眼用暗視カメラ２１Ｒと左眼用表示ユニット１０Ｌと右眼用表示ユニット１０Ｒとを制御する映像信号処理回路部２２と、ヘルメット３に配置されるバッテリ等の電源部（図示せず）と、ヘルメット３の左側に配置されるスイッチ（切替部）２８と、回転翼機（移動体）の操縦室内に配置される表示画像信号生成装置３０と、光ファイバ群（光伝送路）２４と、信号線２５とを備える。

　スイッチ２８は、装着者Ｐの入力操作に基づいて、映像信号処理回路部２２に制御信号を出力する。これにより、装着者Ｐは、第一光源３２から光を出射するか、或いは、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射するかのいずれかとなるように切り替えることになる。
　映像信号処理回路部２２は、スイッチ２８からの制御信号に基づいて、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力するとともに、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射するように切り替える制御を行う。
　映像信号処理部３３は、スイッチ２８からの制御信号に基づいて、映像信号処理回路部２２に画像信号（例えば、緯度情報、経度情報、高度情報等）を信号線２５、３５を介して出力するとともに、第一光源３２から光を出射するように切り替える制御を行う。

　ここで、図７は、図６に示す左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。
　左眼用表示ユニット１５０Ｌは、第二光源５２Ｌと、第二光源５２Ｌの前方に配置される透過型液晶パネル５１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌの前方に配置される観察対象の虚像を投影するための光学素子群１１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌと映像信号処理回路部２２とを接続する信号線２３Ｌと、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部の前方に配置されるレンズ６１Ｌと、透過型液晶パネル５１Ｌとレンズ６１Ｌと第二光源５２Ｌとの間に配置される波長選択鏡７１Ｌとを有する。

　波長選択鏡７１Ｌは、境界波長より短波長側である波長領域の光を反射するとともに、境界波長より長波長側である波長領域の光を透過させるものである。なお、波長選択鏡７１Ｌは、ハーフミラーであってもよい。
　これにより、映像信号処理回路部２２からの制御信号に基づいて、第二光源５２Ｌから境界波長より長波長側である波長領域の光が出射されれば、第二光源５２Ｌからの光は、ハーフミラー７１Ｌを透過して、透過型液晶パネル５１Ｌの全面に照射されるようになっている。
　一方、映像信号処理部３３からの制御信号に基づいて、第一光源３２Ｌから境界波長より短波長側である波長領域の光が出射されれば、第一光源３２Ｌからの光は、ハーフミラー７１Ｌで反射されて、透過型液晶パネル５１Ｌの全面に照射されるようになっている。

　次に、本発明の表示装置付ヘルメット１５０の使用方法の一例について説明する。
（１）夜間の回転翼機の操縦時
　装着者Ｐは、夜間等の環境下であるので、スイッチ２８を用いて第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射するように切り替える。
　その結果、映像信号処理回路部２２は、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力するとともに、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射する。
　これにより、夜間等の環境下でも、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒによる画像によって外界を視認することができる。なお、夜間等の環境下であるので、第一光源３２からの光による画像でなくて、第二光源５２Ｌからの光による画像でも良好に視認することができる。
（２）昼間の回転翼機の操縦時
　装着者Ｐは、外界が非常に明るいので、スイッチ２８を用いて第一光源３２から光を出射するように切り替える。
　その結果、映像信号処理部３３は、映像信号処理回路部２２に画像信号を信号線２５、３５を介して出力するとともに、第一光源３２から光を出射する。
　これにより、外界が非常に明るくても、第一光源３２から光を出射させることにより、良好に画像を視認させることができる。

（３）夜間に回転翼機を降りる時
　回転翼機に異常が発生したので、装着者Ｐは、回転翼機を降りるため、図２に示すように表示画像信号生成装置３０を取り外す。すなわち、コネクタ部３６とコネクタ部２６とを取り外し、左眼用コネクタ部３７Ｌと左眼用コネクタ部２７Ｌとを取り外し、右眼用コネクタ部と右眼用コネクタ部とを取り外す。
　また、装着者Ｐは、スイッチ２８を用いて、第二光源５２Ｌから光を出射するように切り替える。
　その結果、映像信号処理回路部２２は、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒから映像信号が入力され、かつ、左眼用表示ユニット１０Ｌ及び右眼用表示ユニット１０Ｒに画像信号を信号線２３Ｌ、２３Ｒを介して出力するとともに、第二光源５２Ｌ、５２Ｒから光を出射する。
　これにより、夜間等の環境下でも、左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒによる画像によって外界を視認することができる。なお、夜間等の環境下であるので、第一光源３２からの光による画像でなくて、第二光源５２Ｌからの光による画像でも良好に視認することができる。
（４）昼間に回転翼機を降りる時
　回転翼機に異常が発生したので、装着者Ｐは、回転翼機を降りるため、図２に示すように表示画像信号生成装置３０を取り外す。すなわち、コネクタ部３６とコネクタ部２６とを取り外し、左眼用コネクタ部３７Ｌと左眼用コネクタ部２７Ｌとを取り外し、右眼用コネクタ部と右眼用コネクタ部とを取り外す。
　このとき、表示装置付ヘルメット１００が動作しなくとも、すなわち左眼用暗視カメラ２１Ｌ及び右眼用暗視カメラ２１Ｒがなくても、外界が明るいため、外界を視認することができる。

　以上のように、第二の実施形態の表示装置付ヘルメット１５０によれば、外界が非常に明るくても、良好に画像を視認させることができるうえに、装着者Ｐの頭部に負担が小さい。さらに、回転翼機に異常が発生した場合にも問題がない。

＜他の実施形態＞
（１）上述した表示装置付ヘルメット１００の左眼用表示ユニット１０Ｌでは、透過型液晶パネル５１Ｌを用いる構成を示したが、反射型液晶パネルを用いるような構成としてもよい。
　ここで、図８は、左眼用表示ユニットの一部の概略構成の一例を示す側面図である。
　左眼用表示ユニット１６０Ｌは、反射型液晶パネル５３Ｌと、反射型液晶パネル５３Ｌの前方に配置される観察対象の虚像を投影するための光学素子群１１Ｌと、反射型液晶パネル５３Ｌと映像信号処理回路部２２とを接続する信号線２３Ｌと、第二光源５２Ｌと、左眼用光ファイバ２４Ｌの一端部の前方に配置されるレンズ６１Ｌと、レンズ６１Ｌの前方に配置されるレンズアレイ６２Ｌと、反射型液晶パネル５３Ｌと光学素子群１１Ｌと第二光源５２Ｌとの間に配置される偏光選択鏡７２Ｌとを有する。

　偏光選択鏡７２Ｌは、所定の偏光方向の光を反射するとともに、所定の偏光方向以外の光を透過させるものである。なお、偏光選択鏡７２Ｌは、偏光プリズムであってもよい。
　（２）上述した表示装置付ヘルメット１００では、画像表示光は、バイザ１３の反射面で反射されることにより、装着者Ｐの眼Ｅに導かれる構成を示したが、装着者Ｐの眼Ｅの前方に配置されるハーフミラー等のコンバイナを備え、画像表示光は、そのコンバイナの反射面で反射されることにより、装着者Ｐの眼Ｅに導かれるような構成としてもよい。

　本発明は、観察者により視認される画像を虚像として提供する頭部装着型表示装置に利用することができる。

３：ヘルメット（装着体）
１３：バイザ
２２：映像信号処理回路部（切替部）
２３Ｌ、２４Ｌ：左眼用光ファイバ（光伝送路）
３２：第一光源
５１Ｌ：透過型液晶パネル（表示素子）
５２Ｌ：第二光源
１００、１５０、２００：表示装置付ヘルメット（頭部装着型表示装置）
ＥＬ：左眼
Ｐ：装着者（観察者）

Claims

　光源装置と、
　画像を表示して、表示した画像が光源装置から出射される光で照明されることにより、当該画像を示す画像表示光を出射する表示素子と、
　観察者の眼の前方に配置されるバイザ又はコンバイナとを備え、
　前記表示素子から出射された画像表示光が、前記バイザ又はコンバイナを介して観察者の眼に導かれることにより、前記観察者の前方に観察対象の虚像を形成する頭部装着型表示装置であって、
　前記光源装置は、強度の強い光を出射する第一光源と、強度の弱い光を出射する第二光源とからなり、
　前記第一光源から光を出射するか、或いは、前記第二光源から光を出射するかのいずれかとなるように切り替える切替部を備え、
　前記表示素子と、バイザ又はコンバイナと、第二光源とは、観察者の頭部に装着される装着体に取り付けられ、
　前記第一光源は、観察者が搭乗する移動体に配置され、光伝送路を介して装着体に連結されることを特徴とする頭部装着型表示装置。
　前記装着体は、暗視カメラを備え、
　前記表示素子は、前記暗視カメラからの映像信号に基づいて、前記画像を表示し、
　前記第一光源は、前記装着体に着脱可能であることを特徴とする請求項１に記載の頭部装着型表示装置。
　前記第一光源は、レーザ光源、ハロゲンランプ、超高圧水銀ランプ又はメタルハライドランプであり、
　前記第二光源は、発光ダイオード又は豆電球であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の頭部装着型表示装置。
　前記第一光源は、３０００ｃｄ以上の光を出射し、
　前記第二光源は、１００ｃｄ以上２００ｃｄ以下の光を出射することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の頭部装着型表示装置。