JP3105534B2 - ヘルメット取り付けディスプレイ - Google Patents

ヘルメット取り付けディスプレイ

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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が取り付けディスプレイに係る。
従来の技術 ヘルメット取り付けディスプレイは、（ヘルメットを
着用する例えばパイロットのような操作者に見えるよう
に）ヘルメットにディスプレイを取り付けたもので構成
される。現在のヘルメットディスプレイは、一般的に、
高分解能CRT（陰極線管）に基づくもので、CRTスクリー
ン上の像は通常の光学素子及び接眼レンズによって作ら
れ、従ってかさばる上に重量がある。
ヘルメットから離れたところにCRTを取り付けそしてC
RTスクリーンの像を光ファイバ束より成る光学路を経て
ヘルメットに通し、ヘルメットが通常の光学系を組み込
んでいて、ユーザから見える像を形成することが知られ
ている。然し乍ら、これを実施するのに必要な光ファイ
バ束は比較的かさばる上に高価である。更に、従来の光
学系をホログラフ素子に代えて重量及びかさを減らすこ
とも知られているが、このようなホログラフ素子はCRT
と共に使用したときに光の分散程度が許容できないもの
となる。
英国特許第1423947号から、航空機の風防スクリーン
にホログラフ反射器が含まれた航空機用のヘッドアップ
ディスプレイを提供することが知られている。パイロッ
トは、ホログラフ反射器と中継レンズとを通じて液晶デ
ィスプレイを見る。この公知構成はかさばる上に、ヘル
メットに直接取り付けるのに適していない。
更に、英国特許第4361384号から、観察者が着用した
ヘルメットの眉庇に配置されたホログラフ反射器による
反射を含む光学器を経て像を観察するようなヘルメット
取り付けディスプレイ構成体を提供することが知られて
いる。この公知構成では、比較的低電力のフラットパネ
ルディスプレイと、像増強回路とによって像が形成され
る。
発明の構成 本発明は、ヘルメットに取り付けるのに適したディス
プレイ組立体で、レーザ光源からの光を照射できる空間
光線変調器によって形成されたディスプレイ組立体にお
いて、その光学系が、上記ディスプレイの像を形成する
ための少なくとも１つのホログラフ素子と、上記空間光
線変調器と上記レーザ光線との間にあって単一の光ファ
イバより成る光学路とを具備することを特徴とするディ
スプレイ組立体を提供する。
レーザが照射される空間光線変調器をディスプレイと
して使用することによりホログラフ素子を光学系に使用
することができる。
像形成系統はホログラフコリメータを含んでもよい。
空間光線変調器は電気的にアドレス可能な空間光線変調
器を含んでもよい。空間光線変調器はレーザ光線が照射
される。光ファイバにはモードスクランブラが設けられ
る。
以下、添付図面を参照し、本発明の更に別の特徴を説
明する。
第１図に示すように、ディスプレイは、電気的にアド
レス可能な空間光線変調器（EALSM）１を有しており、
その上に観察されるべき表示が形成される。光線変調器
１はレーザ８からの単色光線が照射される。レーザ８は
ヘリウムネオンレーザでもよいし、他の適当なレーザ、
例えば、第２変調波の発生を含むレーザダイオードポン
プNd:YAGレーザであってもよい。
レーザ８は好ましくはヘルメットに取り付けられず、
レーザから単一の光ファイバ６を経てヘルメットに光が
送られる。光ファイバの端から放射される光は、EALSM
にできるだけ接近して光学路に配置された拡散器７を経
て送られて、偏光ビームスプリッタ２を経てEALSM1に当
たる。１つ以上の透過ホログラムより成る対物系３は、
EALSM1によって、発生された表示の中間縁４を形成す
る。この中間縁４はコリメート合成器５の焦点面に形成
され、これは無限遠点に表示像を形成する。別の構成
（図示せず）においては、中間像４の平面に拡散器を設
けてもよい。
コリメート合成器５は、ヘルメットの眉庇の上に設け
られたホログラフコーティングより成る反射ホログラム
で構成される。ホログラム素子は、所与の光学性能に必
要とされる素子数を最小にするために複素パワーを有す
る素子で構成される。コリメート合成器５のパワーと
は、光の収差を補償するものである。透過ホログラム３
とホログラフ合成器５とのパワーのバランス、及び複素
パワーを有するホログラム素子の使い方は、充分に修正
された光学性能を発揮する一方、光学路内の素子数を最
小にし、これにより比較的簡単な構造の軽量構成を得る
ようなものである。
第２図を参照し、本発明の第２の実施例について説明
する。
第２図において、レーザ（図示せず）からの光は、光
ファイバ光線ガイド６から放出され、偏光板12を通過
し、SLM1の前方に配置された凸レンズ11を通過し、SLM1
に入射する。SLM1は、22から反射された光が再びレンズ
11を通り、偏光器13を通って対物系３へ送られるような
向きとされる。対物系３は拡散器15の平面内にSLMの実
像を形成する。このようにして形成された像は、ホログ
ラフ反射器５によって観察者の目９へと反射される。
拡散器は出て行くビームを分散させ、コリメートされ
た出力ビーム10に対する観察者の目の位置に或る程度の
許容範囲を与える。
第２図の構成は、第１図に示された比較的かさばる偏
光ビームスプリッタを排除し、レンズ11の集束作用によ
り、対物系３は第１図の対応するレンズ３よりも相当に
小さいアパーチャをもつことができる。これにより、光
線ガイド６の端と対物系３とを互いに接近して配置する
ことができる。
第３図は、上記した本発明の実施例のいずれかに使用
されるモードスクランブラを示している。レーザからの
コヒレントな光は最終的な像に粒状もしくは鏡面作用を
生じさせる。この作用は、光ファイバ６に沿った或る点
にモードスクランブラを設けることにより除去すること
ができる。適当なモードスクランブラの例が第３図に示
されており、ここでは、圧電素子30が光ファイバケーブ
ル６に取り付けられている。圧電素子30は交流信号源31
によって駆動され、これによりケーブルに設定される振
動で、ケーブルに沿って送られる光のモードスクランブ
ル使用が生じる。
空間光線変調器は、電気的にアドレスされる空間光線
変調器であって、トランジスタアレイを有するシリコン
チップを含んでいて、その金属接触領域は、偏光角度を
選択的に調整できる鏡面反射器として働くのが好まし
い。この反射器の偏光角度が入射光の偏光角度と一致す
る場合には、実質的に全ての入射光が反射され、そうで
ない場合には、光の各々の偏光角度と反射器との間の食
い違いの度合いに基づいて光が或る程度反射される。こ
のような光線変調器は、物理的にコンパクトで解像度の
高いディスプレイを実現できるという点で特に効果的で
ある。
本発明は上記実施例に示した構成に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内で多数の変更がなされ得る。
例えば、本発明は、透過型液晶ディスプレイのような
別の空間光線変調器を用いて実施することもできる。透
過ディスプレイの場合には、対物系３から離れたディス
プレイの側から光が照射されるので、第１図の偏光ビー
ムスプリッタ２はもちろん必要とされない。
更に、対物系３はホログラフ素子より成るものとして
説明したが、全体的に従来の光学素子を含んでもよい
し、それで構成されてもよい。これは特に第２図の実施
例において言えることで、小さなアパーチャが必要とさ
れることにより、小型で比較的軽量の従来のレンズを使
用することができる。
拡散器は通常の型式のものでよく、例えば、粉末ガラ
ス、ホログラフ拡散器又はダンマン格子のような通常の
拡散器でよい。ダンマン格子は、非常に効率的で且つ正
確に制御された所定量の分散を生じるので特に効果的で
ある。
ホログラフコリメート合成器は、ヘルメットの眉庇に
配置せずに、着用者の視界内でヘルメットに取り付けら
れた他の透明な面に配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明によるヘルメットが取り付けディスプ
レイ組立体の第１の実施例を示す図、 第２図は、本発明によるヘルメット取り付けディスプレ
イ組立体の第２の実施例を示す図、そして 第３図は、第１図及び第２図の本発明による実施例に用
いるためのモードスクランブラを示す図である。 １……電気的にアドレス可能な空間光線変調器 ２……偏光ビームスプリッタ ３……対物系 ４……中間縁 ５……コリメート合成器 ６……光ファイバ ７……拡散器 ８……レーザ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｓ 1/00 Ｈ０１Ｓ 1/00 (56)参考文献 特開 昭62−4699（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−63379（ＪＰ，Ａ) 米国特許4349815（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 27/02 G02B 27/28

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ヘルメット取り付け用ディスプレイ組立体
    において、 可視情報をディスプレイするディスプレイユニットを備
    え、上記ディスプレイユニットはレーザ光線により照射
    できる空間光線変換器から成り、 上記ディスプレイされた可視情報の像を形成する少なく
    とも１つのホログラフ素子から成る光学系を備え、上記
    光学系はディスプレイされた可視情報の中間実像を形成
    する対物系を含み、上記中間実像は或る平面内にあり、 上記中間実像のコリメートされた像を形成するホログラ
    フコリメータを備え、 上記中間実像の平面内に配置された拡散器を備え、 上記空間光線変調器とレーザ光源との間にあって単一の
    光ファイバより成る光学路を備えることを特徴とするデ
    ィプレイ組立体。
  2. 【請求項２】上記ホログラフコリメータはヘルメットの
    眉庇に配置される請求項１に記載のディスプレイ組立
    体。
  3. 【請求項３】上記ホログラフコリメータはパワーを有す
    る反射ホログラムである請求項１又は２に記載のディス
    プレイ組立体。
  4. 【請求項４】上記空間光線変調器は電気的にアドレス可
    能な空間光線変調器である請求項１ないし３のいずれか
    １つに記載のディスプレイ組立体。
  5. 【請求項５】上記拡散器はホログラフ拡散器である請求
    項１ないし４のいずれか１つに記載のディスプレイ組立
    体。
  6. 【請求項６】上記拡散器はダンマン格子である請求項１
    ないし４のいずれか１つに記載のディスプレイ組立体。
  7. 【請求項７】上記電気的にアドレス可能な空間光線変調
    器と光学系との間に偏光ビームスプリッタが挿入される
    請求項１ないし６のいずれか１つに記載のディスプレイ
    組立体。
  8. 【請求項８】上記レーザ光源からの入射光と、上記空間
    光線変調器によって反射された変調光線との両方が横断
    するように上記空間光線変調器の付近に配置された対物
    レンズを備えている請求項１ないし７のいずれか１つに
    記載のディスプレイ組立体。
  9. 【請求項９】入射光線が横切るように配置された第１の
    偏光器と、反射光線が横切るように配置された第２の偏
    光器とを備えることを特徴とする請求項８に記載のディ
    スプレイ組立体。
  10. 【請求項１０】上記レーザ光源はヘリウムネオンレーザ
    である請求項１ないし９のいずれか１つに記載のディス
    プレイ組立体。
  11. 【請求項１１】上記空間光線変調器は、そこから反射さ
    れる光の偏光角度を選択的に調整できる反射光線変調器
    より成る請求項１ないし９のいずれか１つに記載のディ
    スプレイ組立体。
  12. 【請求項１２】上記空間光線変調器は、透過光線変調器
    である請求項１ないし10のいずれか１つに記載のディス
    プレイ組立体。
  13. 【請求項１３】上記単一の光ファイバはモードスクラン
    ブラより成る請求項１ないし12のいずれか１つに記載の
    ディスプレイ組立体。
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