JP2009069364A - 頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システム - Google Patents

Abstract

【課題】 大きな負荷を受けることなく、観察者の変化する視線方向に応じて、視線方向の先に位置する顔面部材の領域に画像を作成することができる頭部装着型表示装置の提供。
【解決手段】 観察者３の顔面を覆うように配置される顔面部部材１２と、顔面部部材１２を保持するとともに、観察者３の頭部に装着される頭部装着体１１とを備え、顔面部部材１２を透過する光が、観察者３の目に導かれる頭部装着型表示装置１０であって、顔面部部材１２の表示範囲領域に配置され、表示光を出射可能な複数の発光部１３を有する表示部１４と、観察者３の視線方向を検出する視線方向検出センサ１６と、顔面部部材１２の表示範囲領域の一部の領域に画像を作成するように、複数の発光部１３の内のいずれかを作動させる表示制御信号を出力する表示制御部２５とを備え、表示制御部２５は、視線方向の先に位置する顔面部部材１２の領域に画像を作成することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、航空機やヘリコプタのような飛行体等のパイロット、飛行訓練用シミュレータ使用者が装着する頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システムに関する。

時々刻々と変動する物体の現在位置や現在角度を正確に測定する技術は、様々な分野で利用されている。また、航空機において、発見した目標を見失うことがないようにするため、頭部装着型表示装置付ヘルメットのバイザーにより表示される照準と、バイザーを通して視認される目標とが対応した時にロックすることにより、ロックされた目標位置を演算することが行われている。このとき、ヘッドモーショントラッカ(ＨＭＴ)装置により、その目標位置を演算するために、飛行体の緯度、経度、高度、姿勢に加えて、飛行体に設定された相対座標系に対するパイロットの頭部位置及び頭部角度を測定している。

このような航空機に使用される頭部装着型表示装置付ヘルメットでは、バイザーの所定領域（例えば、パイロットの顔面前方に位置するバイザーの領域）に照準が表示される。そのため、図９に示すように、飛行体に対して横方向に目標Ａを発見したときには、パイロットは頭部を横方向に向けて、バイザーにより表示される照準Ｂと、バイザーを通して視認される目標Ａとを対応させていた。

ところで、飛行中は、パイロットが大きな重力加速度を受ける状態がある。重力加速度が大きい期間中は、パイロットが重力加速度に抗して頭部を上又は横方向に向けることが困難になることがあり、そのため、一時的に照準Ｂと目標Ａとを対応させることができなくなることがあった。このような状況は、高重力下で運用する戦闘機等では、頻繁に生じる。

そこで、本出願人は、予め決められた所定領域にシンボル・画像を表示するのではなく、パイロットの視線方向に応じて、視線方向の先に位置するバイザーの領域にシンボル・画像を作成することができる頭部装着型表示装置付ヘルメットを開示した（例えば、特許文献１参照）。このような頭部装着型表示装置付ヘルメット５０は、図１０に示すように、表示器５２から出射する表示用光束の光路を任意に変化させるように光学系５１ａ、５１ｂを駆動する駆動装置５３ａ、５３ｂと、パイロットの視線方向を検出する視線方向検出センサ１６と、視線方向の先に位置するバイザー１１の領域に照準を作成するようにパイロットの視線方向に応じて駆動装置５３ａ、５３ｂを制御するヘルメット制御部５７とを備える。
特開２００６−３９３５９号公報

頭部装着型表示装置付ヘルメット５０では、パイロットが重力加速度等に抗して頭部を上又は横方向に向けることが困難である場合にも、バイザー１１により表示される照準Ｂと、バイザー１１を通して視認される目標Ａとを対応させることができるが、駆動装置５３ａ、５３ｂや表示器５２や光学系５１ａ、５１ｂをヘルメットに搭載するため大型化するとともに重量が増し、パイロットに大きな負荷がかかっていた。

そこで、本発明は、ヘルメットを装着するパイロットが大きな負荷を受けることなく、それでいてパイロットの視線方向に応じて、視線方向の先に画像を表示することができる頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システム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、観察者の顔面を覆うように配置される顔面部部材と、前記顔面部部材を保持するとともに、前記観察者の頭部に装着される頭部装着体とを備え、前記顔面部部材を透過する光が、前記観察者の目に導かれる頭部装着型表示装置であって、前記顔面部部材に配置され、表示光を出射可能な複数の発光部を有する表示部と、前記顔面部部材の表示部に画像を作成するように、複数の発光部の内のいずれかを作動させる表示制御信号を出力する表示制御部を備えるようにしている。

ここで、「頭部装着体」としては、例えば、ヘルメット、ヘッドギア、ベルト等が挙げられる。
また、「顔面部部材」としては、顔正面を覆うように配置されるものが挙げられ、例えば、バイザー、コンバイナー、メガネ等が挙げられる。

本発明の頭部装着型表示装置によれば、顔面部材は、観察者（パイロット、シミュレータ使用者等）の顔面の一部又は全部を覆うように配置される。このとき、顔面部部材の表示範囲領域（例えば、部材全面）には、複数の発光部が配置される。例えば、ｍ行ｎ列となるように発光部が配置される。そして、表示制御部は、ｍ行ｎ列の発光部の内のｓ行ｔ列の範囲（表示範囲領域の一部の領域（ｍ＞ｓ、ｎ＞ｔ））の発光部を作動させる表示制御信号を出力することで、画像を作成する。よって、ｍ行ｎ列の発光部の内で作動させるｓ行ｔ列の範囲の発光部の位置を変えることにより、顔面部部材により表示される画像の位置も変わる。

以上のように、本発明の頭部装着型表示装置によれば、観察者の視線方向に応じたりして、視線方向の先に位置する顔面部材の領域に画像を作成することができるので、例えば、パイロットが加速度等に抗して頭部を上又は横方向に向けることが困難である場合にも、バイザーにより表示される画像と、バイザーを通して視認される目標とを対応させることができる。
また、駆動装置や表示器や光学系を備えないため、頭部装着型表示装置を軽量にすることができ、観察者は装着時に、重量による大きな負荷を受けることはない。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記観察者の視線方向を検出する視線方向検出センサと、前記表示制御部は、検出された視線方向に応じて、視線方向の先に位置する顔面部部材の領域に画像を作成するようにしてもよい。
本発明によれば、視線方向検出センサで、観察者の視線方向を検出する。これにより、表示制御部は、検出された視線方向に応じて、視線方向の先に位置する顔面部部材の領域に画像を作成するように、ｍ行ｎ列の発光部の内のｓ行ｔ列の範囲の発光部を作動させる表示制御信号を出力する。したがって、視線方向が変化すると、視線方向検出センサで視線方向を検出し、その結果、ｍ行ｎ列の発光部の内で作動させるｓ行ｔ列の範囲の発光部の位置を変えることにより、顔面部部材に表示される画像の位置も変える。つまり、観察者が視線を動かすだけで、画像表示位置を変えることが可能になる。
また、上記の発明において、前記発光部は、表示光をコリメートするマイクロレンズと、前記表示光を出射する表示素子と、当該表示素子に電気を供給する透明電極とを有するようにしてもよい。
本発明によれば、例えば、画像の結像位置を無限遠とし、観察者は画像と遠方の目標とに同時に焦点を合わせて視認できる。なお、シミュレータ等での運用時には、画像結像位置は無限遠でなくてもよい。
また、上記の発明において、前記発光部は、さらに光を透過しない遮光部材を観察者と反対側に有するようにしてもよい。
本発明によれば、遠方の目標を視認する場合に、その光がマイクロレンズを透過することを防止し、視認性が低下せずに視認できる。

また、上記の発明において、前記表示制御部は、前記表示部に表示制御信号を無線方式で送信するようにしてもよい。
本発明によれば、観察者は重量による大きな負荷を受けることをより防止することができる。
また、上記の発明において、前記表示部は、電磁結合による非接触給電方式で電気が供給されるものであるようにしてもよい。
本発明によれば、観察者は重量による大きな負荷を受けることをより防止することができる。
また、上記の発明において、検出光をコリメートするマイクロレンズと、視線方向検出センサと、当該視線方向検出センサに電気を供給する透明電極と、観察者と反対側の視線方向検出センサ部分に光を透過しない遮光部材とが、顔面部部材に配置されるようにしてもよい。

そして、本発明のヘッドモーショントラッカ機能を有する形態（頭部装着型表示装置システム）は、上述したような頭部装着型表示装置と、ヘッドモーショントラッカと、前記ヘッドモーショントラッカにより、移動体に設定された相対座標系に対する観察者の頭部角度を含む相対情報を算出する相対情報算出部と、視線方向と相対情報とに基づいて、前記相対座標系の基準方向に対する視線方向である視線方向情報を算出する視線方向を算出する機能を備え、前記表示制御部は、算出された視線方向情報に応じて視線方向の先に位置する顔面部材の領域に画像を作成するようにしている。

本発明のヘッドモーショントラッカ機能を有する形態では、観察者の変化する視線方向に応じて、視線方向の先に位置する顔面部部材の領域に照準を作成することができるので、例えば、パイロットが加速度等に抗して頭部を上や横方向に向けることが困難である場合にも、バイザーにより表示される画像と、バイザーを通して視認される目標とを対応させることができ，その位置・方向を演算することができる。

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いうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態である概略構成を示す図であり、図２は、図１に示す頭部装着型表示装置付ヘルメットの側面図であり、図３は、図２に示すＡを拡大した断面図であり、図４は、図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。本実施形態は、飛行体でパイロットが着用する頭部装着型表示装置付ヘルメットの現在位置及び現在角度を算出するとともに、頭部装着型表示装置付ヘルメットを装着したパイロットの視線方向を算出するものである。よって、頭部装着型表示装置システム１は、搭乗体３０に設定された相対座標系（ＸＹＺ座標系）に対する、パイロット３の頭部位置（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚｈ）及び頭部角度（ＲＬｈ、ＥＬｈ、ＡＺｈ）を含む相対情報を算出し、また、パイロット３の頭部に設定されたヘルメット座標系（Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系）に対する左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）を算出し、さらに、相対座標系（ＸＹＺ座標系）に対する左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）を算出するものである。
なお、相対座標系（ＸＹＺ座標系）は、後述する磁気ソース２を基準とするものであり、相対座標系記憶部４３に記憶され、ヘルメット座標系（Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系）は、後述する磁気センサ７を基準とするものであり、ヘルメット座標系記憶部４４に記憶されている。また、角度（ＲＬ）は、ロール方向（Ｘ軸に対する回転）の角度であり、角度（ＥＬ）は、エレベーション方向（Ｙ軸に対する回転）の角度であり、角度（ＡＺ）は、アジマス方向（Ｚ軸に対する回転）の角度であり、角度（ＲＬ’）は、ロール方向（Ｘ’軸に対する回転）の角度であり、角度（ＥＬ’）は、エレベーション方向（Ｙ’軸に対する回転）の角度であり、角度（ＡＺ’）は、アジマス方向（Ｚ’軸に対する回転）の角度である。

頭部装着型表示装置システム１は、パイロット３の頭部に装着される頭部装着型表示装置付ヘルメット１０と、搭乗体３０の天井に取り付けられた磁気ソース２と、コンピュータにより構成される制御部２０とから構成される。
搭乗体３０は、パイロット３が搭乗する飛行体のコックピットであり、パイロット３が着席する座席３０ａを備える。
磁気ソース２は、交流磁界を発生させるものであり、後述するモーショントラッカ駆動部２８で駆動されることにより、空間の各点には、それぞれの位置に固有の磁気変化（大きさ及び方向を有する磁気）が生じることになる。これにより、磁気ソース２の位置を原点として相対座標系（ＸＹＺ座標系）が定められ、さらに、Ｘ軸方向を基準方向として定められている。このＸＹＺ座標系は飛行体に設定され、飛行体とともに移動する座標系となる。

頭部装着型表示装置付ヘルメット１０は、バイザー（顔面部部材）１１と、ヘルメット（頭部装着体）１２と、磁気センサ７と、バイザー１１内に配置された複数の発光部１３を有する表示部１４と、視線方向検出センサ１６と、送受信部１５と、ヘルメット制御部１７とを有する。
なお、頭部装着型表示装置付ヘルメット１０には、磁気センサ７を基準とするヘルメット座標系（Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系）が予め設定されヘルメット座標系記憶部４４に記憶されている。このとき、ヘルメット座標系での視線方向検出センサ１６及び表示部１４の位置もヘルメット座標系記憶部４４に記憶されている。
さらに、ヘルメット１２に対してバイザー１１が移動可能に設けられているときには、使用時にヘルメット座標系での視線方向検出センサ１６及び表示部１４の位置が所定位置となっているか検出するためのセンサーを備えるような構成としてもよい。

磁気センサ７は、ヘルメット１２の上部に取り付けられており、３軸のピックアップコイルを有しており、磁気センサ７が存在する位置固有の磁気の大きさ及び方向（磁気信号）を検出して、ヘルメット制御部１７に出力するものである。この磁気信号は、頭部位置（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚｈ）及び頭部角度（ＲＬｈ、ＥＬｈ、ＡＺｈ）を含む相対情報の算出に用いられることになる。
視線方向検出センサ１６は、バイザー１１に取り付けられる第一視線方向検出センサ１６ａと第二視線方向検出センサ１６ｂとからなり、ヘルメット座標系に対する左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）が第一視線方向検出センサ１６ａにより、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）が第二視線方向検出センサ１６ｂによりそれぞれ検出される。この左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）は、ヘルメット制御部１７に視線方向データとして出力されることになる。
上記視線方向検出センサとしては、例えば、アイ・トラッカ等が挙げられる。

ヘルメット制御部１７は、視線方向データ及び磁気信号から磁気データを作成して送受信部１５に出力するとともに、後述する表示制御信号に基づいて表示部１４を作動させるものである。
送受信部１５は、ヘルメット１２の左部に取り付けられており、後述するモーショントラッカ駆動部２８に磁気データ及び視線方向データを無線方式で送信するとともに、後述する表示制御部２５から表示制御信号を無線方式で受信するものである。また、送受信部１５には、電磁結合による非接触給電方式（図示せず）で電気が供給される。

表示部１４は、図３及び図４に示すように、パイロット３の顔面の全面を覆うバイザー１１内に、例えば複数の発光部１３がｍ行ｎ列となるように埋め込まれている。
１個の発光部１３は、画像表示光をコリメートするマイクロレンズ１３ｃと、表示素子及び透明電極１３ｂと、光を透過しない遮光部材１３ａとを、この順にパイロット３側から有するように構成される。
遮光部材１３ａは、例えば、数十μｍ程度のマイクロレンズ部分の領域を覆う形状をしている。
表示素子は、ＬＥＤ等の発光素子であり、透明電極は、発光素子に電気を供給するものである。

マイクロレンズ１３ｃは、曲面形状と平面形状とを有するものであり、曲面形状をパイロット３側に、平面形状を表示素子及び透明電極１３ｂ側にして配置されている。これにより、マイクロレンズ１３ｃは、各表示素子から出射されたそれぞれの表示光を平行光となるように、パイロット３の左目ＥＬ及び右目ＥＲの方に出射させる。
また、マイクロレンズ１３ｃは、パイロット３の左目ＥＬ及び右目ＥＲ側から見ると、例えば、直径数十μｍの円形状をしている。そして、マイクロレンズ１３ｃは、遮光部材１３ａと位置合わせされて配置されている。これにより、バイザー１１の前方からの光がマイクロレンズ１３ｃを透過し、視認性が低下することを防止する。
なお、頭部装着型表示装置付ヘルメット１０を装着したパイロット３が、表示部１４により表示される画像と、バイザー１１の前方実在物とを視認することが可能となるように、各発光部１３間の隙間は、発光部１３自体の大きさ以上の間隔となるように配列される。

制御部２０は、図１に示すように、ＣＰＵ２１、メモリ４１等からなるコンピュータにより構成され、各種の制御や演算処理を行うものである。ＣＰＵ２１が実行する処理を、機能ブロックごとに分けて説明すると、モーショントラッカ駆動部２８と、相対情報算出部２２と、視線方向情報算出部２４と、表示制御部２５とを有する。
また、メモリ４１には、制御部２０が処理を実行するために必要な種々のデータを蓄積する領域が形成してあり、相対座標系（ＸＹＺ座標系）を記憶する相対座標系記憶部４３と、ヘルメット座標系（Ｘ’Ｙ’Ｚ’座標系）を記憶するヘルメット座標系記憶部４４とを有する。

モーショントラッカ駆動部２８は、磁気ソース２に交流磁界を発生させる指令信号を出力するとともに、送受信部１５から磁気データ及び視線方向データを無線方式で受信する制御を行うものである。
頭部情報算出部２２は、磁気データを理論計算式（ビオサバールの法則等）に当てはめることにより、相対座標系に対するパイロット３の頭部位置（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚｈ）及び頭部角度（ＲＬｈ、ＥＬｈ、ＡＺｈ）を含む相対情報を算出する演算を行う制御を行うものである。
視線方向情報算出部２４は、ヘルメット座標系に対する左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）を含む視線方向データと、相対座標系に対する頭部位置（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚｈ）及び頭部角度（ＲＬｈ、ＥＬｈ、ＡＺｈ）を含む相対情報とに基づいて、相対座標系に対する左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）を含む視線方向情報を算出する制御を行うものである。

表示制御部２５は、ヘルメット座標系に対する左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）を含む視線方向データと、相対座標系に対する左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）を含む視線方向情報とに応じて、パイロット３の視線方向の先に位置するバイザー１１の領域に画像を作成するように、送受信部１５に表示制御信号を無線方式で送信する制御を行うものである。
具体的には、表示制御部２５は、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）に応じて、ｍ行ｎ列の発光部１３の内のｓ行ｔ列の範囲（表示範囲領域の一部の領域（ｍ＞ｓ、ｎ＞ｔ））の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力することで、パイロット３の視線方向の先に照準を作成する。そして、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）が変化すると、ｍ行ｎ列の発光部１３の内の作動させるｓ行ｔ列の範囲の発光部１３の位置を変えることにより、バイザー１１により表示される照準の位置も変える。

例えば、図５に示すように、パイロット３の左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）が顔面に対して前方を向いている場合、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力するとともに、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力する。一方、図６に示すように、パイロット３の左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）が顔面に対して左方を向いている場合、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力するとともに、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力する。
また、図７に示すように、パイロット３の左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）が顔面に対して極端に左方を向いている場合、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力するとともに、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３が、パイロット３の鼻等による視認不可の領域に存在すれば、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力しない。同様に、図８に示すように、パイロット３の視線方向が顔面に対して極端に右方を向いている場合、右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力するとともに、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３が、パイロット３の鼻等による視認不可の領域に存在すれば、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）の先に位置するｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力しない。

このとき、ｍ行ｎ列の発光部１３の内のｓ行ｔ列の範囲の発光部１３を作動させる表示制御信号を出力する際に、表示制御部２５は、さらに左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）に応じて、照準情報画像を作成する。このとき、左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）が変化すると、作成する照準情報画像の内容を変える。
例えば、表示制御部２５は、左目視線方向（ＲＬＬ、ＥＬＬ、ＡＺＬ）及び右目視線方向（ＲＬＲ、ＥＬＲ、ＡＺＲ）に応じて、バイザー１１により表示される照準と、バイザー１１を通して視認される目標とが対応した時にロックされたときに、ロックされた目標の相対座標系に対する位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ、ＲＬ、ＥＬ、ＡＺ）を含む照準情報画像を作成する。

以上のように、頭部装着型表示装置システム１によれば、パイロット３の変化する左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）に応じて、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）の先に位置するバイザー３の領域に画像を作成することができるので、例えば、パイロット３が加速度等に抗して頭部を上又は横方向に向けることが困難である場合にも、バイザー１２により表示される照準と、バイザー１２を通して視認される目標とを対応させることができる。
また、駆動装置や表示器や光学系を備えないため、パイロット３は重量等による大きな負荷を受けることはない。

（他の実施形態）
（１）上述した頭部装着型表示装置システム１では、搭乗体３０に設定された相対座標系（ＸＹＺ座標系）に対する、パイロット３の頭部位置（Ｘｈ、Ｙｈ、Ｚｈ）及び頭部角度（ＲＬｈ、ＥＬｈ、ＡＺｈ）を含む相対情報を、磁気方式のＨＭＴ装置で算出する構成としたが、光学方式のＨＭＴ装置で算出する構成としてもよい。
（２）上述した頭部装着型表示装置システム１では、表示制御部２５は、左目視線方向（ＲＬＬ’、ＥＬＬ’、ＡＺＬ’）及び右目視線方向（ＲＬＲ’、ＥＬＲ’、ＡＺＲ’）に応じて、常にパイロット３の視線方向の先に位置するバイザー１２の領域に画像を作成する構成としたが、モード切換スイッチ等の操作信号が入力されたときには、パイロット３の視線方向の先に位置するバイザー１２の領域に画像を作成せずに、パイロット３の前方に位置するバイザー１２の決められた所定領域に画像を作成するような構成としてもよい。
（３）上述し頭部装着型表示装置システム１では、無線による信号の送受信、非接触給電で構成したが、ケーブル配線による構成としてもよい。

本発明の頭部装着型表示装置及び頭部装着型表示装置システムは、例えば、航空機やヘリコプタのような飛行体等のパイロットや飛行訓練用シミュレータ使用者が使用するのに適する。

本発明の一実施形態の概略構成を示す図である。 図１に示す頭部装着型表示装置付ヘルメットの側面図である。 図２に示すＡの拡大断面図である。 図３に示すＢ−Ｂ線の断面図である。 観察者の視線方向が顔面に対して前方を向いている場合の頭部装着型表示装置付ヘルメットの作用について説明するための図である。 観察者の視線方向が顔面に対して左方を向いている場合の頭部装着型表示装置付ヘルメットの作用について説明するための図である。 観察者の視線方向が顔面に対して極端に左方を向いている場合の頭部装着型表示装置付ヘルメットの作用について説明するための図である。 観察者の視線方向が顔面に対して極端に右方を向いている場合の頭部装着型表示装置付ヘルメットの作用について説明するための図である。 照準と目標とを対応させる方法について説明するための図である。 従来の頭部装着型表示装置付ヘルメットの側面図である。

符号の説明

１ 頭部装着型表示装置システム
３ パイロット（観察者）
１０ 頭部装着型表示装置付ヘルメット（頭部装着型表示装置）
１１ バイザー（顔面部材）
１２ ヘルメット（頭部装着体）
１３ 発光部
１４ 表示部
１６ 視線方向検出センサ
２２ 相対情報算出部
２５ 表示制御部

Claims (8)

1. 観察者の顔面を覆うように配置される顔面部部材と、
   前記顔面部部材を保持するとともに、前記観察者の頭部に装着される頭部装着体とを備え、
   前記顔面部部材を透過する光が、前記観察者の目に導かれる頭部装着型表示装置であって、
   前記顔面部部材に配置され、表示光を出射可能な複数の発光部を有する表示部と、
   前記顔面部部材の表示部に画像を作成するように、複数の発光部の内のいずれかを作動させる表示制御信号を出力する表示制御部を備えることを特徴とする頭部装着型表示装置。
2. 前記観察者の視線方向を検出する視線方向検出センサと、
   前記表示制御部は、検出された視線方向に応じて、視線方向の先に位置する顔面部部材の領域に画像を作成す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。
3. 前記発光部は、表示光をコリメートするマイクロレンズと、前記表示光を出射する表示素子と、当該表示素子に電気を供給する透明電極とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の頭部装着型表示装置。
4. 前記発光部は、さらに光を透過しない遮光部材を観察者と反対側に有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
5. 前記表示制御部は、前記表示部に表示制御信号を無線方式で送信することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
6. 前記表示部は、電磁結合による非接触給電方式で電気が供給されるものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
7. 検出光をコリメートするマイクロレンズと、視線方向検出センサと、当該視線方向検出センサに電気を供給する透明電極と、観察者と反対側の視線方向検出センサ部分に光を透過しない遮光部材とが、顔面部部材に配置されることを特徴とする請求項２〜７のいずれか１項に記載の頭部装着型表示装置。
8. 請求項１又は２に記載の頭部装着型表示装置と、
   ヘッドモーショントラッカと、
   前記ヘッドモーショントラッカにより、移動体に設定された相対座標系に対する観察者の頭部角度を含む相対情報を算出する相対情報算出部と、
   視線方向と相対情報とに基づいて、前記相対座標系の基準方向に対する視線方向である視線方向情報を算出する視線方向を算出する機能を備え、
   前記表示制御部は、算出された視線方向情報に応じて視線方向の先に位置する顔面部材の領域に画像を作成することを特徴とする頭部装着型表示装置システム。

Images