JP2002504710A - 管状鏡を有するヘルメットサイト用光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 この発明は、球面鏡（１）を用いてコリメートした画像を提供するシステムのための光学装置に関するものである。この発明は、偏心球面鏡（１）による第２種の偏心歪みの画像補正を使用者に提供することを可能とする。これを行うために、この発明に係る装置は、高画質と偏心歪みの補正を保証する光学的特徴を有する管状鏡（２１）を含んでいる。管状鏡は、平面曲線（円弧）を他の平面曲線（これも円弧）に沿って並進移動させることにより生成した。この発明は、特に、飛行機のパイロットのためのヘルメットサイトに適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 この発明は、画像に影響を与える収差を補正するための光学装置に関するもの
である。特に、この発明に係る装置は、見る方向に対して傾斜させられた球面状
の凹面鏡による歪みを補正することができる。

【０００２】 この発明は、特に、戦闘機またはヘリコプターのパイロット、または、訓練シ
ミュレータのオペレータ用のヘルメットサイトに適用可能であるが、これに限定
されるものではない。

【０００３】 ヘルメットサイトは、ヘルメット内に組み込まれた画像提供装置である。この
サイトは、ヘルメットを被った人、例えば、飛行中の飛行機のパイロットが、風
景またはコックピットを見ると同時に、多くの場合、保護マスクを通して知覚す
る視覚情報を見ることを可能にしている。

【０００４】 適当な情報を、例えば、記号の形態で提供することにより、操縦および航行が
補助される。すなわち、武装した車両のために、焦点板を提供することは、武器
の照準を合わせる際の補助となる。

【０００５】 情報は、直接の視界を補い、または、置き換えるために、ヘルメットの装着者
の目に代えて、赤外線センサまたは光増倍管センサによって得た風景の画像から
なっていてもよい。

【０００６】 ヘルメットの内部では、画像発生器は、その画面、例えば、ＣＲＴ画面または
液晶画面が画像を表示することを可能とするイメージャを具備している。 画像は、多くの場合、結合器まで光学的中継システムを用いて伝達され、結合
器は、搬送された画像を目視した風景に重ね合わせて提供する。

【０００７】 パイロットが直視した無限遠の風景と、イメージャからの画像を同時に見るこ
とを可能にするために、画像も、光学的なコリメーションシステムによって無限
遠に焦点合わせされる。

【０００８】 結合器が、単純な半反射平板から構成されている場合には、画像は、イメージ
ャと結合器との間に配置された光学系によってコリメートされ、そのような従来
技術は、得られる制限された視野に対して非常に嵩張る光学的コリメーションシ
ステムを必要とするという大きな欠点を有している。

【０００９】 嵩を小さくするために、光学的な倍率を有する結合器が提案されている。その
ような結合器は、画像のコリメーションと、コリメートされた画像と風景との重
ね合わせの両方をその使用者に提供する。

【００１０】 従来技術には、光学的な倍率を有する結合器からなる多くのまたは様々な装置
がある。特に興味深いものは、画像をコリメートするための球面状の凹面鏡を具
備する画像提供システムである。

【００１１】 球面状の凹面鏡は、その鏡の軸に配置された空間内の特定の地点であって、該
鏡からその曲率半径の半分に等しい距離だけ離れた地点に配置された画像を平均
的な品質でコリメートする。イメージャをこの点に配置することにより、鏡の軸
上に配置された目が、イメージャからくる光線を、球面鏡から反射された後に受
ける。これらの光線は平行であり、コリメートされた画像が目で知覚されること
になる。したがって、もし、鏡が半反射性である場合には、同じ目で、透過した
風景を観測することができる。しかしながら、そのような装置において、イメー
ジャは、半透明の球面鏡の軸上に配置されていなければならず、それによって、
使用者の視界が遮られることになる。

【００１２】 使用者の視界を明瞭にするために、球面鏡は、顔の法線に対して傾けられ、使
用者の目はもはや鏡の軸上にはない。この配置は、コリメートされた画像が光学
的な収差、特に、偏心収差によって影響を受けることになり、少なくとも部分的
に補正することが必要である。

【００１３】 球面状の凹面鏡の傾斜は、垂直方向の収束と水平方向の見かけの曲率によって
特徴付けられる歪み、いわゆる第２種の偏心歪みによって、コリメートされた画
像の質を損なう。

【００１４】 従来技術には、電気的な補正によって、イメージャに逆歪みを導入することに
より、光学系によって与えられた画像の歪みを補正することを示すものがある。
これは、イメージャがＣＲＴを有する場合には容易に達成されるが、この解決法
は、例えば、画像を調節するための必要な手段を有しない光増倍管からなるイメ
ージャには適していない。イメージャと球面鏡との間の光路上に他の傾斜した球
面鏡を挿入して、第１の歪みとは逆の歪みを導入することにより、歪みの補正を
試みることも可能であるが、この方法では光学系が嵩張るものとなってしまう。

【００１５】 問題は、不快な収差がなく、広い視界、好ましくは４０゜以上の視界を有し、
使用者の満足するコリメートされた画像を提供する球面コリメーションミラーを
具備する画像装置を製造することにある。この目的は、高解像度と歪みの良好な
補正の両方を有するコリメートされた画像を得ることである。鏡の軸に対して傾
斜した角度で観測される球面コリメーションミラーによって補正すべき歪みは、
第２種の偏心歪みである。画像の質を落とすことなく歪みを補正でき、同時に、
重量、嵩およびコストが小さく、かつ、製造容易な補正手段を見つけることは困
難である。

【００１６】 上記課題に鑑みて、この発明は、コリメートされた画像を使用者に提供するシ
ステムのための光学装置であって、イメージャと偏心球面鏡とを具備し、球面鏡
によって使用者に与えられる画像の歪みを補正する手段を具備し、該補正手段が
、イメージャと球面鏡との間に配置された管状の凹面鏡を具備する光学装置を提
供する。

【００１７】 管状鏡は、第１の平面曲線の一部を第２の曲線の一部に沿って並進させるよう
に変位させることにより表面が形成される鏡を指している。第１の平面曲線は、
システムの対称平面に垂直な平面内に配されていることが好ましい。第２の曲線
も、平面であって、画像提供システムの対称平面内に配置されていることが好ま
しい。第１の平面曲線部分は、円弧であることが好ましく、第２の曲線部分も同
様であるが、これらの曲線が円錐部分であること（楕円、放物線、双曲線）を想
定することもできる。

【００１８】 管状の凹面鏡の表面は、偏心球面鏡によって使用者に提供される画像の歪みの
補正を補助し、さらに、この種の鏡は、特に機械加工が容易であり、（鏡の表面
を生成するために並進させられる）第１の曲線が円弧である場合にはなおさらで
ある。

【００１９】 この装置は、イメージャと球面鏡との間の光路上、管状鏡から上流および／ま
たは下流に配置された１以上の光学的倍率変更素子(optical power)または中継 素子群も有している。 管状鏡による歪みの補正は、これらの光学素子群がイメージャから到来し管状
鏡に入射する光線に小さい径（大きな光線径は球面鏡において望ましい。）を与
えるので、原則としてかなり良好である。

【００２０】 これらの光学素子群は、球面鏡がこの鏡の光軸を定義する半径方向に対して一
定角度で傾斜した方向から見られるために、コリメートされた画像に必ず導入さ
れる非点収差の予備補正をも保証する。この非点収差は、例えば、イメージャと
管状鏡との間に配置された光学的中継素子群内の球面収束レンズおよび円柱レン
ズによって補正されてもよい。また、管状鏡と球面鏡との間の倍率変更素子群内
に配置された回折レンズによって補正されてもよい。

【００２１】 一実施態様において、倍率変更素子群は管状鏡と球面鏡との間に、以下の特定
の配置で提供される：偏心球面鏡によって形成された目の瞳孔の画像である第１
の瞳孔画像に仮想的に中心を合わせられた焦点を有する収束レンズを有している
。倍率変更素子群は、目の瞳孔から来て、傾斜した球面コリメーションミラーに
よって反射された光線を管状鏡に焦点合わせする。これらの光線はほぼ平行であ
る。

【００２２】 この発明は、傾斜した球面コリメーションミラーによる歪みを実質的に補正す
ることを保証しながら、高い解像度の画像を維持することを保証する。この発明
は、例えば、少なくとも直径１５ｍｍ、かつ、４０゜より広い視界野の、広い器
具瞳孔によって、使用者の目に与えられる画像の歪みを補正する利点を有する。
この器具瞳孔は、器具の使用者が、その器具を使用するために、その目の瞳孔を
配置しなければならない空間の範囲である。

【００２３】 この補正は、イメージャに歪みを容易く印加できないときに特に有利である。
なぜなら、従来技術の電子式の補正は、そのような場合には適していないからで
ある。

【００２４】 装置の第１の瞳孔画像は、光軸に対して傾斜させされ、この発明に係る管状凹
面鏡は、光軸上に矯正された第２の瞳孔画像を与える。 この発明は、広い器具瞳孔と広い視野とを有するヘルメットサイト内に組み込
まれてもよい。 この発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照して説明される以下の実施
形態の詳細な説明を読むことにより明らかになる。

【００２５】 − 図１は、光学的な偏心球面の結合器鏡を有する光学装置を概略的かつ部分
的に示している。 − 図２は、発明が補正する歪みを示している。 − 図３は、この発明に係る光学的中継システムを有する装置を示している。

【００２６】 図面では、光学的な説明図が、光学系の対称平面と呼ばれる平面内に展開され
て示されている。この平面は、使用者の目の入射瞳に対する垂線および球面鏡を
構成する球の中心線を含んでいる。実際には、収差を全く導入しない鏡（図示略
）が、種々の膨大な制限を満足するように、例えば、装置を使用者の頭の輪郭に
適応させるように、光線を三次元的に指向させることができる。

【００２７】 図１では、球面鏡１を有する光学素子の使用者が瞳孔の平面２およびこの平面
２に垂直な線５によって示されている。目の瞳孔１１は、目３の角膜１２から光
学的に後方約３ｍｍの位置に配置されている。

【００２８】 使用者の顔に対するその方向に依存して、線５は使用者の真っ直ぐに前方の視
界、または、使用者の上方、下方、一側方または他の側方に対応していてもよい
ことを特筆しておく。

【００２９】 球面鏡１は使用者の前方に配置され、その凹面が使用者の方向に向かっている
。観測軸５と鏡１との交差点が参照符号６で示されている。 球面鏡１は、この線５上には配されていない中心４を有する球によって構成さ
れている。図１の平面は、球面鏡１を構成する球の中心および目３の瞳孔１１の
中心を通る線５を含む空間内の平面である。この平面は球面鏡１への入射線の平
面であり、光学系の対称平面と呼ばれている。この平面は、多くの場合、瞳孔１
１の中心を通り、使用者の顔の理論的な対称平面に平行な平面に一致している。

【００３０】 交差点６を通過する線５と球の半径７とは、相互に角度θをなしている。この
角度θは球面鏡１の偏心使用を特徴付けている。球面鏡１自体は「オフアクシス
」と呼ばれる。

【００３１】 球の半径７に対して光軸線５と対称な光線８を考える。第１の近似のために、
この光線上の球の曲率半径の半分に等しい距離に中心９が配置されている画像は
、そのように配置された画像から来る光線が球面鏡１によってほぼ平行光の形態
で目３の方向に反射されるので、使用者の目３に、一回コリメートされたものと
して知覚される。中心９の画像は、湾曲した像を示すことになる。

【００３２】 しかしながら、球面鏡からの反射によるコリメーションは完璧なものではなく
、球面鏡１の偏心使用による偏心収差によって、この鏡に固有の収差に影響を与
える。

【００３３】 球面鏡１は半透明でもよい。この場合には、球面鏡１を囲む外部から発せられ
た光線１０、すなわち、この球面鏡１の凸面側に入射する光線が、球面鏡１によ
って目３に伝達される。したがって、この球面鏡１は、コリメートされた画像を
直視される周囲の画像に重ね合わせる結合器を構成している。これが、ヘルメッ
トサイトに一般に採用されている装置である。

【００３４】 中央視野は、コリメートされる画像の中央９から来る光線として定義される。
中央視野に属し、使用者の瞳孔の中心を通過する特定の光線を考える。この光線
の経路は、使用する装置の光軸である。光軸は、概略破線で示されている。線５
は光軸の一部を構成している。画像は、多くの場合、使用者の真正面に与えられ
、したがって、線５は使用者の顔に対してほぼ垂直であるが、例えば、画像が、
無限遠の使用者の静止視野の上に与えられ、したがって、線５が対応する方向に
方向付けられていてもよい。

【００３５】 図２は、点９に中心合わせされ、規則正しい正方向グリッドによる正方形を有
し、画像をコリメートする図１の光学装置を使用する使用者の目によって観測さ
れた画像である。知覚される変形は、第２種の偏心歪みである。真っ直ぐな平行
線であるべき垂直線が、収束するように配置され、真っ直ぐな平行線であるべき
水平線が、湾曲している。この歪みは、観察軸に対する球面コリメーションミラ
ーの傾きによるものである。

【００３６】 イメージャにより提供された画像からの質の高いコリメートされた画像を、使
用者の目によって知覚可能とするための、この発明に係る種々の光学要素につい
て以下に説明する。

【００３７】 図３は、この発明の一実施形態に係る装置内における光路を示している。 この実施形態において、ヘルメットサイトのために、（図示しない）イメージ
ャは、例えば、ＣＲＴ画面または液晶画面のような画面を具備している。画面は
、例えば、光ファイバ束またはスライドまたは光増倍管によって構成されていて
もよい。任意の面積の画像が、その接平面２０によって示されたイメージャの画
面上に表示される。イメージャによって提供された画像は、平面、球面または他
の形状を有していてもよい。イメージャ２０の画面から使用者の目３までの光線
の経路が、この発明のこの実施形態について描かれている。

【００３８】 この装置は、使用者の目３の前に配置された球面鏡１および画面２０と球面鏡
１との間に配置された管状鏡２１を具備している。この装置は、管状凹面鏡２１
と球面鏡１との間に倍率変更素子群２２を有している。また、この装置は、画面
２０と管状鏡２１との間に光学的中継システム２９をも有している。

【００３９】 イメージャの画面２０から来る光線は、光学的中継システム２９を通過した後
に、管状鏡２１によって受光され、該管状鏡２１によって反射された後、使用者
の目３によって最終的に知覚される画像を確実にコリメートする偏心球面鏡１に
入射される前に、倍率変更素子群２２を通過させられる。

【００４０】 イメージャの画面２０の中心から来る光線はイメージャの中央視野を構成する
。装置の光軸は、使用者の目３の瞳孔の中心を通過する中央視野光路に一致して
いる。

【００４１】 ここで、逆方向、すなわち、使用者の目３を出発して、種々の光学素子をディ
スプレイの画面２０に向かって通過する光路を観察する。 目から来る光線は、偏心球面鏡１において反射される。図３の例では、目３の
瞳孔の中心と球面鏡１との間の第１の経路３１全体にわたって水平な光軸も球面
鏡１において反射される。

【００４２】 光軸３１および球面鏡１におけるその反射は、光軸の偏心球面鏡１への入射面
と呼ばれる。図３の例では、入射面は図３に平面によって示された光学系の対称
平面と一致している。光学系の対称平面は、イメージャと使用者の瞳孔との間の
光軸によって表された経路を含む平面である。しかしながら、発明の実施形態は
、この平面内の光学系に制限されるものではなく、この発明の範囲内で、例えば
、図の平面の外部に光学要素を配置することを可能にする追加の平面鏡を追加す
ることもできる。なぜなら、折曲鏡とも呼ばれる平面鏡は、光の作用を変更せず
、収差を導入も補正もしないが、光線に使用者の頭のような障害物を迂回させる
ことができるからである。

【００４３】 この実施形態において、球面鏡１により反射された光線は、球面鏡１における
光軸の入射平面を考慮して光線を折り畳むことができる平面鏡５０に入射する。
この発明は、この平面鏡５０なしに実現することもできる。平面鏡５０から反射
された後に、光軸は、入射平面の線３２に沿う方向に向けられる。

【００４４】 第２の光軸部分３２にわたって、偏心球面鏡１によって与えられた目３の瞳孔
の画像である第１の瞳孔画像２５が観測される。 この第１の瞳孔画像２５に接する平面に垂直な方向は、光軸の対応する部分３
２に平行ではない。第１の瞳孔画像２５は、光軸に対して傾斜している。この傾
斜は、変形を補正する効果を有している。

【００４５】 倍率変更素子群２２は、例えば、第１の瞳孔画像２５が球面鏡１と倍率変更素
子群２２との間の光線の経路上に配されるように配置されている。倍率変更素子
群は、光軸の第２の部分３２上に中心合わせされていることが好ましい。この実
施形態では、倍率変更素子群は回折レンズ２３と、焦点が第１の瞳孔画像２５に
仮想的に中心合わせされた収束レンズ２４とを具備している。回折レンズ２３は
、例えば、球面鏡の偏心観測によって必ず導入される非点収差を予備補正するこ
とを可能とする。倍率変更素子群は、例えば、各々が倍率変更素子群２２自体に
よって導入される収差を制限するために、レンズ２４よりも低い光学的倍率を有
する２つの収束レンズが配置されているいずれかの側に発散レンズを含んでいて
もよい。この光学系２２は、倍率変更素子群２２と管状鏡２１との間の、ほぼ一
定の直径を有する筒２６内に光線を導く。光線は、この筒２６内においてはほぼ
平行である。したがって、倍率変更素子群２２は、逆光路、すなわち、目からイ
メージャへの光路を考慮するときには、管状鏡２１の上流において、該管状鏡２
１に入射する光線の径を低減する。この径は、球面鏡１に入射する光線の径と比
較して非常に小さい。

【００４６】 倍率変更素子群は画像に影響を与え、この発明に係る光学装置が、高品質の画
像を提供することを可能にする。この倍率変更素子群は、第１の瞳孔画像２５に
近接する光学素子であり、第１の瞳孔画像２５にはほとんど影響を与えない。

【００４７】 管状凹面鏡２１は、光軸の第２の部分３２に近接して配置されている。 第１の瞳孔画像２５は、倍率変更素子群２２の一側に配され、管状凹面鏡２１
は他側に配されている。管状凹面鏡２１は、（ここでは、イメージャの画面から
来る光線の実際の経路に沿って戻るように記載されているので）目３の瞳孔から
来る光線の経路上に配置されており、これらの光線をイメージャの画面２０に向
けて反射する。図３の平面は、管状鏡２１の光軸の入射平面でもある。

【００４８】 管状鏡２１の有効部分は、入射平面に属するその法線２８が光軸の第２の部分
３２に平行ではない接平面を有している。管状鏡２１は光軸に対して傾斜してお
り、オフアクシスと呼ばれている。

【００４９】 管状鏡２１は凹状の反射面を有している。この表面は、加工を容易にするため
に円弧であることが好ましい平面曲線を、それ自体が曲線である母線に沿って並
進移動することにより製造されている。この実施形態において、母線は、上述し
た装置の光学系の対称平面であり、図３の平面内に配されている。並進移動され
る平面曲線は、一方では、偏心球面鏡１への光軸の入射平面に垂直な平面に平行
であり、管状鏡２１から始まる球面鏡１の方向への第２の光軸部分３２を含んで
いる。第２の光軸部分３２は、管状鏡２１に入射する光軸の一部であり、管状鏡
２１と球面鏡１との間に配置されている。

【００５０】 並進移動される平面曲線は、円弧であることが好ましい。このようにして生成
された表面は、円弧運動で駆動される工具を並進移動することによって一定半径
に平行に機械加工することが容易である。管状鏡２１は安価である。

【００５１】 管状鏡２１の表面は、オフアクシスを使用した球面コリメーションミラー１に
よって導入された画像の変形を補正することができる。 管状鏡２１は、画面２０に表示された画像から装置によって形成された中間画
像２７に近接している。鏡２１は画像の解像度にほとんど影響を与えないが、瞳
孔画像には影響を与える。

【００５２】 軸２８周りの径は、例えば、管状鏡２１とレンズ２４との間に反射鏡を配置す
るために残されている空間を最適化するのに十分なものである。管状鏡２１から
の光軸の入射角度も、有効表面を制限することができ、したがって、全表面にわ
たって高品質の画像を維持することができる。入射角度は好ましくは約４５゜で
ある。この実施形態では、鏡２１の有効表面は、例えば、約４５ｍｍの直径を有
すると推定される。

【００５３】 図３に示されたこの発明に係る光学装置も、イメージャからの画面２０を管状
鏡２１から離すために、光学的中継システム２９を含んでいる。この距離は、一
般に、大きさの制限を満足するために必要となる。これはヘルメットサイトのた
めに、例えば、ＣＲＴ等のイメージャ全体をヘルメット内の有用な空間内におい
て、満足のいく位置に配置することを可能とする。光学的中継システム２９と管
状鏡２１との間の光線は、非常に小さい径を有している。これらの光線は、逆光
路、すなわち、目からイメージャへの光路を考慮する場合には管状鏡２１の下流
である。その径は、球面鏡１における光線と比較して非常に小さい。光学的中継
システム２９も、例えば、倍率変更素子群２２の回折レンズ２３を置き換え、球
面鏡１の偏心観測により導入される非点収差をイメージャに近接して予備補正す
るために、光学的倍率変更機能を有していてもよい。

【００５４】 図３には、管状鏡２１からの同じ光軸の第２の部分３２の反射に対応する光軸
の第３の部分３３が示されている。光学的中継システム２９は、管状凹面鏡２１
とイメージャの画面２０との間に配置されており、光軸の第３の部分３３と、ほ
ぼ一列に配されている。この、ほぼ中心合わせされた光学的中継システムは、簡
易に製造することができる。

【００５５】 この実施形態において、光学系２９は、半反射板３６、または、画面２０から
の光路を図３に示されていない他のディスプレイからの光路と混合することがで
きるミキサーキューブをも含んでいる。平面３６は、例えば、ＣＲＴからの視覚
情報を、写真の目標および画像増幅装置を有する装置（図示略）から来る情報に
重ね合わせることを可能とする。

【００５６】 第２の瞳孔画像３０は、光軸の一部３３において見ることができ、この画像は
、管状鏡２１とイメージャ画面２０との間に配置される。この第２の瞳孔画像３
０は、光学的中継システム２９に属するレンズ群３５を通して、管状鏡２１によ
って観測される。

【００５７】 さらに、２つの瞳孔画像３０，２５の間の倍率は、１に近い値であることが好
ましい。仮想的に同一の瞳孔結合は、種々の光学装置を低減し、光路全体にわた
る光学システムの大きさを最小化することができる。この大きさを低減すること
は、装置の大きさおよびそのコストの両方の場合において有利である。

【００５８】 瞳孔画像３０は、局所的な光軸３３に仮想的に垂直な接平面を有している。こ
れは管状鏡２１により行われた補正である。なぜなら、球面鏡１によって形成さ
れた第１の目の瞳孔画像２５は局所的な光軸３２に対して傾斜しており、この鏡
１によって誘起された収差に対応しており、第２の瞳孔画像３０は、管状鏡２１
によって光軸３３に対して矯正され、画像は仮想的に光軸３３に垂直となってい
るからである。

【００５９】 管状鏡は、この発明の装置に、高い瞳孔品質を提供することを可能とする。 偏心球面鏡１は、半透明でもよく、その場合には、使用者の視野内の風景また
は周囲によって放射された光線がこの鏡によって透過され、この同じ鏡によって
光線が反射されるのと同時に、目の瞳孔によって受け入れられる。半透明鏡は結
合器である。したがって、オフアクシスを使用した球面結合器である。

【００６０】 結合器は、使用者の目および使用者の顔を保護するマスクの一部を形成してい
ることが好ましい。 この発明に係るマスクは、少なくとも１つの偏心球面反射部分を有している。
作動位置において、マスクは球面鏡１に対応する部分が使用者の目の前に配置さ
れるように、引き下ろされる。コリメートされた画像を提供するために、装置全
体は、例えば、飛行機またはヘリコプタのパイロットのヘルメット内に組み込ま
れ、ヘルメットサイトを構成することができる。

【００６１】 サイトは、１つの目のみにコリメートされた画像を提供する場合には、単眼用
のものでもよい。サイトは、各目に対して画像を提供することを含む場合には両
眼用のものでもよい。両画像の視野が完全に重なる場合には快適な映像を可能に
することができるという利点がある、両眼用マスクは２つの視野において部分的
に重なっていてもよく、その場合には、同じ光学系寸法に対して、与えられる情
報の知覚をあまり劣化させることなく、より広い視野を得ることができる。

【００６２】 グリッドを有する画像の変形は、グリッドの変形をもたらすことになる。使用
者に提供され、かつ、偏心球面状の凹状のマスクに固有の変形が補正された画像
は、特に、ヘルメットサイトの場合に有利である。なぜなら、それは提供された
物体の実際の寸法を再現するからである。このことは、サイトが直接視野に重ね
られた画像を有する場合には特に重要であり、提供された画像が使用者の直接の
視野を置き換える場合、例えば、画像増強器によって補助された夜の視野の場合
、赤外線視野の場合、または、訓練シミュレータの場合にはなおさらである。こ
の変形の補正は、使用者が、今見ている画像上の距離を正確に評価することを可
能にし、例えば、位置決めエラーを全く生じることなく、夜の操縦を可能にする
という利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 光学的な偏心球面結合器鏡を有する光学装置を概略的かつ部分的
に示している。

【図２】 発明が補正する歪みを示している。

【図３】 この発明に係る光学的中継システムを有する装置を示している。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１１年１２月１０日（１９９９．１２．１０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コリメートされた画像を使用者に提供するシステムのための
   光学装置であって、 イメージャ（２０）と、偏心球面鏡（１）とを具備し、 該球面鏡（１）によって使用者に提供される画像の歪みを補正するための手段
   を具備し、 該補正手段が、前記イメージャと前記球面鏡（１）との間に配置された管状の
   凹面鏡（２１）を具備することを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】 前記管状鏡（２１）の反射平面が、第１の平面曲線を第２の
   平面曲線に沿って並進的に変位させることにより構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記第２の平面曲線が、装置の光学的対称平面内に配されて
   いることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記イメージャと前記球面鏡との間の光路上、前記管状鏡の
   上流および／または下流に配置された１以上の光学的倍率変更素子または中継素
   子群を具備し、これら素子群が、前記管状鏡に入射する光線の径を、前記球面鏡
   に入射する光線の径に比べて、十分に小さくすることを特徴とする請求項３記載
   の装置。
5. 【請求項５】 前記第１の平面曲線が、前記管状鏡（２１）への光軸の入射
   平面に垂直な平面に平行であり、前記管状鏡（２１）を前記球面鏡（１）の方向
   に出る光軸の一部（３２）を含んでいることを特徴とする請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 前記第１の平面曲線が円弧であることを特徴とする請求項５
   記載の装置。
7. 【請求項７】 前記歪みが、４０゜より大きい視野、および、使用者に提供
   される高解像度の画像に対して、少なくとも直径１５ｍｍの幅を有する器具瞳孔
   によって補正されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の
   装置。
8. 【請求項８】 光軸に対して傾斜した瞳孔画像（２５）を、使用者に提供す
   るコリメートされた画像の品質を高く維持しながら、光軸にほぼ垂直に矯正され
   た瞳孔画像（３０）に変換することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
   かに記載の装置。
9. 【請求項９】 前記球面鏡（１）が半透明であることを特徴とする請求項１
   から請求項８のいずれかに記載の装置。
10. 【請求項１０】 コリメートした画像を提供する前記システムが、ヘルメッ
    トのマスクであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の装
    置。