JP5259937B2 - 表示装置および表示システム - Google Patents

Description

本発明は、画像を表示する表示装置および表示システムに関し、特に、夜間等に暗視装置を用いて被写体を視認することができる表示装置および表示システムに関する。

航空機内や、警備や防犯・防衛等の目的をもつ特殊な用途では、表示装置の使用者が暗視装置を装着していることがある。（例えば、特許文献１参照）これにより、使用者は、夜間等の環境下でも、外界も視認できるようになる。暗視装置とは、光電子増倍管の微光増幅作用を利用するものであり、例えば、赤色の可視光線（赤色光）から近赤外線（赤外光）に至る波長領域の光を増幅するものである。

よって、表示装置の使用者が暗視装置を装着した状態で表示装置を観察すると、表示装置の発光波長に赤色光が含まれるので、表示装置による赤色光が増幅されることにより、外界からの赤外光とハレーションを起こすことがある。そこで、暗視装置の前段に、ハレーションを起こしてしまう波長より長波長の光を遮断するフィルタを設けるとともに、表示装置に、特定の境界波長（例えば、６１０ｎｍ）より長波長の光が出射しないものを設ける方法によって、表示装置から出射される光に対しては暗視装置で増幅しないようにしている。その結果、表示装置の使用者が暗視装置を装着したままの状態で、表示装置を観察するとともに、夜間等の環境下で外界も視認することができる。

なお、このような方法は、米軍規格MIL-STD-3009（旧規格MIL-L-85762）で、その細目が規定されている。この規格に準拠する装置を、暗視装置適合、又は、ＮＶＩＳ適合（Night Vision Imaging System Compatible）という。具体的には、Ｃｌａｓｓ Ａ（主として、地表を精査するための回転翼機が対象）では、境界波長は概ね６１０ｎｍと規定され、Ｃｌａｓｓ Ｂ（主として、高空を飛行する固定翼機が対象）では、境界波長は６３５ｎｍと規定されており、ＮＶＩＳ適合とするには、境界波長（６１０ｎｍ又は６３５ｎｍ）より長波長の光の総量（NVIS Radiance）が規格で定めた規定値を超えないようにしなければならない。

図４および図５は、それぞれＣｌａｓｓ ＡおよびＣｌａｓｓ Ｂに相当する暗視装置の内部に装着しなければならない光学フィルタの透過特性の規定を参考に示したものである。本図によって暗視装置が光増幅を行う波長領域が限定されるため、ＮＶＩＳ適合を満たす表示装置から放射される光は、暗視装置における当該フィルタが遮断する波長領域のみから構成されることが求められる。

ここで境界波長を概ねと表記したのは、MIL-STD-3009では連続的な重み付け関数（当該規格中のTable IVおよびV）によって規定されていて明確な境界波長が定義されていないためである。Table IVおよびVについては、以下に表１（Table IV）、表２（Table V）として示す。このTableI VおよびVでの重み関数値５％点を本書では便宜的に当該規定の境界波長と名付け、以後も採用することにする。

つまり、境界波長（６１０ｎｍ又は６３５ｎｍ）は、オレンジ色から赤色に至る波長領域に属することになる。よって、ＮＶＩＳ適合となる表示装置では、純粋な赤色を表現することができない。そこで、暗視装置は夜間にしか使用しないため、長波長まで発光できる光源を装着した表示装置を昼間にはそのままの光源光で使用し、暗視装置を使用する際には、境界波長より長波長の光を遮断するフィルタを表示装置に挿入することにより、表示装置をＮＶＩＳ適合とする方法が一般的に行われている。

一方、表示装置は、プラズマパネルに代表される自発光素子を用いたものと、液晶パネルのようにそれ自身は発光せずに照明光源を利用する素子を用いたものとに大別される。液晶パネルの光源としては、これまで蛍光灯が多く用いられてきたが、最近、発光ダイオードを用いる事例も現れている。

また、パネル型の表示装置以外にも、背面投射又は前面投射のプロジェクタのような表示装置も導入され始めている。このようなプロジェクタは、内部に所謂マイクロディスプレイと呼ばれる素子を有し、それに照明光を照射することにより、画像を形成してプロジェクタ光学系でスクリーン（表示部）に投射するものである。マイクロディスプレイも、ＥＬ（Electro-Luminescence）素子のような自発光素子の他に、非自発光素子が用いられるものがある。非自発光素子として、例えば、透過型の液晶素子、反射型のＬＣＯＳ（Liquid Crystal on Silicone）、反射型のＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等が挙げられる。

なお、非自発光素子のマイクロディスプレイに用いられる光源としては、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプのような集光の可能な放電管がもっぱら使用されてきた。近年は発光ダイオードの高出力化の研究や照明光源に用いられるレーザ光源の開発が進んでおり、将来的に放電管に置き換わるものとして考えられている。

図９は、従来のＮＶＩＳ適合とする表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。表示装置１０１は、光源として放電管１１０と、ダイクロイックミラー１２１を含むリレー光学系と、各色のチャンネルに対応した透過型液晶素子１３１、１３２、１３３と、各色の映像光を合成するクロスダイクロイックプリズム１４０と、プロジェクションレンズ（プロジェクタ光学系）１５０と、スクリーン（表示部）１６０とを備える。このような構成とすることにより、まず、放電管１１０から出射された白色光は、ダイクロイックミラー１２１で三原色（赤色、緑色、青色）に分離された後、各色のチャンネルを担当する透過型液晶素子１３１、１３２、１３３を照射する。次に、透過型液晶素子１３１、１３２、１３３から発された映像光は、クロスダイクロイックプリズム１４０で合成された後、プロジェクションレンズ１５０を経由してスクリーン１６０に投影されることにより、画像が表示されることになる。このとき、夜間等の環境下では、リレー光学系中の適切な場所にフィルタ１０７を挿入することにより、境界波長より長波長の光を遮断して、画像から境界波長より長波長の光を除去している。

なお、図１０は、他の従来のＮＶＩＳ適合とする表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。表示装置１５１は、上述した表示装置１０１と異なり、透過型液晶素子１３１、１３２、１３３を反射型のＬＣＯＳ１８１、１８２、１８３に変更している。なお、表示装置１０１と同様のものについては、同じ符号を付している。このような構成でも、夜間等の環境下では、リレー光学系中の適切な場所にフィルタ１０７を挿入することにより、境界波長より長波長の光を遮断して、画像から境界波長より長波長の光を除去している。
特開平７−１５１４９８号

表示装置１０１、１５１のように光源として放電管１１０を用いた場合には、放電管１１０は一般に白色光を放出する。図６は、放電管１１０の発光スペクトル強度特性の一例を示す図である。つまり、図６に示すように、ところどころに固有のピークを有するものの、その波長分布は、可視光全域に渡って広がっている。
一方、表示装置に光源として発光ダイオードを用いる場合には、一般に三原色の各色の発光ダイオードを別々に使用するか、あるいは、これらをまとめてパッケージ化して白色光源として使用する。図７は、三原色の各色の発光ダイオードをまとめたときの発光スペクトル強度特性を示す図である。図７に示すように、各色の発光ダイオードの発光分布は、その材料や製造方法に依存するが、三原色の各色にピークを有する狭い領域のものとなる。また、表示装置に光源としてレーザ光源を用いる場合にも、一般に三原色の各色のレーザ光源を別々に使用するか、あるいは、これらをまとめてパッケージ化して白色光源として使用する。図８は、三原色の各色のレーザ光源をまとめたときの発光スペクトル強度特性を示す図である。図８に示すように、各色のレーザ光源の発光分布は、単一波長と表現してよい程、極めて狭い領域となる。

よって、放電管や広帯域発光の発光ダイオードを用いた表示装置では、赤色の波長領域の広い範囲に渡って光が出射されるので、境界波長より長波長の光を遮断しても、三原色表示の演色性についてそれほど問題にならなかった。しかしながら、レーザ光源や狭帯域発光の発光ダイオードを用いる場合には、例えば、赤色の光源として、発光帯域が境界波長よりも長波長の光のみを出射するものを用いれば、フィルタを挿入したときには、赤色の光源としたものから出射される光のほぼ全部がフィルタで遮断され、画像を三原色表示で表現することができなくなった。一方、境界波長より短波長の光を出射するものを用いると、フィルタで遮断しなくとも、ＮＶＩＳ適合が達成されるが、赤色の光源としたものから赤色でなくオレンジ色に近い波長の光が出射されることになるので、昼間での三原色表示の演色性が劣ることになった。

そこで、本発明は、ＮＶＩＳ適合が達成され、かつ、昼間での三原色表示の演色性が優れる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航空機用の表示装置は、赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光を合成し、これら三原色の画像光による合成画像を表示する航空機用の表示装置であって、赤色用光源は、ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定する境界波長よりも短波長側の波長領域の近赤色光を照射する第一赤色光源と、少なくとも前記境界波長よりも長波長側の波長領域の赤色光を照射する第二赤色光源とを備え、さらに第二赤色光源の照射光を停止する光源選択部を備えるようにしている。
ここで、「ＮＶＩＳ適合性」とは、暗視装置を使用して表示装置を視認するときに、ハレーションが発生しないようにするために設定された表示装置の規格についての適合性であり、表示装置のディスプレイから発する光のうち、暗視装置の微光増幅感度が生じる境界波長よりも長波長の光成分の総量（ＮＶＩＳ Ｒａｄｉａｎｃｅという）が規格で定めてある規定値（ハレーションが発生しないための基準値）を越えないように適合させることをいう。具体的には、例えば、米軍規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９に準拠している表示装置が、ＮＶＩＳ適合性を有する表示装置となる。この場合の境界波長は、Ｃｌａｓｓ Ａ（主として、地表を精査するための回転翼機が対象）では、６１０ｎｍと規定され、Ｃｌａｓｓ Ｂ（主として、高空を飛行する固定翼機が対象）では、境界波長は６３５ｎｍと規定される。したがって、この場合のＮＶＩＳ適合性とは、境界波長（６１０ｎｍ又は６３５ｎｍ）より長波長の光の総量（ＮＶＩＳ Ｒａｄｉａｎｃｅ）がゼロであるか、規格に定めた規定値を超えないようにしてあることをいう。

「ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定する境界波長」とは、上述したように、ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９に準拠した表示装置とするときは、６１０ｎｍ又は６３５ｎｍである。ただし、これに限らず、６１０ｎｍと６３５ｎｍとの間の値を境界波長としてもよい。また、ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９と同様の規格であって、これ以外のＮＶＩＳ適合性の規格に準拠させる場合は、それぞれの規格により定められている、オレンジ色から赤色に至る波長領域内の境界波長を用いればよい。

また、ここでいう「近赤色光」とは、「赤色光」と発光波長が区別される光であり、赤色用光源で発せられるオレンジ色から赤色に至る波長領域の光であって「ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定する境界波長」よりも短波長側の光を「近赤色光」といい、「ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定する境界波長」より長波長側の光を「赤色光」（「純粋な赤色光」ともいう）という。

本発明によれば、夜間等の環境下では、第二赤色光源から出射する光を停止させることにより、第一赤色光源、青色光源、緑色光源だけを使用し、ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定された境界波長、すなわち、オレンジ色から赤色に至る波長領域内に定められた境界波長よりも長波長側の光を遮断して、ハレーションが生じるのを防いだ表示を行う。
一方、昼間時は、暗視装置は装着されないので、第一赤色光源、青色光源、緑色光源とともに第二赤色光源も点灯し、純粋な赤色も含めた三原色表示を行う。

本発明の表示装置によれば、夜間等の環境下では、第二光源から出射する光を停止させることにより、暗視装置でハレーションを起こすことを防止しながら、三原色表示の演色性を確保することができ、一方、昼間では、第二光源から光も出射させることにより、優れた三原色表示の演色性を達成することができる。

（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、境界波長は、６１０ｎｍまたは６３５ｎｍのいずれかであるようにしてもよい。
これによれば、米軍規格ＭＩＬ−ＳＴＤ−３００９に準拠（６１０ｎｍはＣｌａｓｓ Ａ、６３５ｎｍはＣｌａｓｓ Ｂ に準拠）している表示装置であって、しかも、昼間使用時における三原色の演色性が優れた表示装置を実現することができる。

また、上記発明において、第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれレーザ光源からなり、第一赤色光源は境界波長より短波長のレーザ光を発振し、第二赤色光源は境界波長より長波長のレーザ光を発振するようにしてもよい。
これによれば、レーザ光源は単色光の光源であるため、第一赤色光源の発振波長を境界波長より短波長のレーザ光を発振し、第二赤色光源の発振波長を境界波長より長波長のレーザ光を発振することにより、波長を制御することのみにより、夜間使用時のＮＶＩＳ適合性と昼間使用時の優れた演色性を実現することができる。

また、上記発明において、第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれ発光ダイオードからなり、第一赤色光源用の発光ダイオードは境界波長よりも短波長側のみの近赤色光を発光する狭帯域発光特性を有するようにしてもよい。
これによれば、第一赤色光源の発光ダイオードは、境界波長よりも短波長側の近赤色光のみを発光することができるので、フィルタなどを用いることなく、ＮＶＩＳ適合性を有する表示装置を実現することができる。

また、上記発明において、第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれ発光ダイオードからなり、第一赤色光源用の発光ダイオードは境界波長を挟んで短波長側の波長領域の近赤色光、および、長波長側の波長領域の赤色光を発光する広帯域発光特性を有し、かつ、境界波長より長波長側成分の赤色光の総量がＮＶＩＳ適合性を満たすように遮光するためのフィルタが設けられるようにしてもよい。
これによれば、第一赤色光源の発光ダイオードは、境界波長より長波長の赤色光を含んでいたとしても、境界波長より長波長側をフィルタで遮光することにより、ＮＶＩＳ適合性を有する表示装置を実現することができる。

また、別の観点からなされた本発明の表示システムは、航空機用の表示装置と暗視装置とからなる表示システムであって、暗視装置は、赤色波長領域内に設定される境界波長よりも長波長の赤色光を増幅する暗視機構を備え、表示装置は、赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光を合成し、これら三原色の画像光による合成画像を表示するとともに、赤色用光源として、前記境界波長よりも短波長側の波長領域の近赤色光を照射する第一赤色光源と、少なくとも前記境界波長よりも長波長側の波長領域の赤色光を照射する第二赤色光源とを備え、さらに、表示装置は第二赤色光源の照射光を停止する光源選択部を備え、暗空間での使用時には第二赤色光源を停止して暗視装置が装着され、明空間での使用時には第二赤色光源を照射して暗視装置が装着されないようにしている。
本発明によれば、暗空間での暗視装置の使用時には、第二赤色光源を停止して暗視装置が装着されるので、ハレーションを生じることなく表示装置を視認できる。また、明空間での暗視装置の未使用時には、第二赤色光源を照射するので、演色性が優れた三原色表示を行うことができる。
また、上記発明において、前記表示装置は、赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光と、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光と、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光とをクロスダイクロイックプリズムを用いて合成するようにしてもよい。

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、以下の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。

＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である表示装置の使用状態を説明する図である。また、図２は、本発明に係る表示措置の内部光学系を示す概略構成図である。表示装置１は、昼間時はそのままで視認され、夜間時は暗視装置を通して視認される。

暗視装置２は、取り込んだ赤外光（６１０ｎｍ以上の波長）の光量を増幅することにより、暗視機能を備えるものである。これにより、夜間等の環境下でも、使用者は、外界の赤外光を発したり反射したりする被写体を視認できる。
上記暗視装置としては、例えば、被写体から光を取り込む撮像レンズと、取り込む光量を調整する光量調整部と、撮像レンズから取り込まれた光を受けるとともに当該光を光学像に変換するマイクロチャンネルプレート型イメージインデンシファイア（以下、ＭＣＰ型Ｉ．Ｉ．ともいう）と、カップリング機構と、ＭＣＰ型Ｉ．Ｉ.から出力された光学像が結像されるとともに、当該光学像を画像信号に変換する撮像素子とから構成されるものが挙げられる。

次に、表示装置１の構成について説明する。表示装置１は、光源としてレーザ光波長が異なる４種のレーザ光源１１、１２、１３、１１１と、ダイクロイックミラー２１と、各色のチャンネルに対応した透過型液晶素子３１、３２、３３と、各色の映像光を合成するクロスダイクロイックプリズム４０と、プロジェクションレンズ（プロジェクタ光学系）５０と、スクリーン（表示部）６０と、光源選択部７０とを備える。

レーザ光源１１、１２、１３、１１１としては、例えば、米国のNovalux社製のもの等が挙げられる。なお、レーザ光源は、本来単色の光を発振するものであるが、４種のレーザ光源をまとめてパッケージ化して白色光源として使用することもできる。このときには、リレー光学系の中に三原色に分離する過程を含ませる必要がある。

ここでは、三原色に対応する光を発振するレーザ光源１１、１２、１３、１１１を別々に備え、第一赤色レーザ光源１１及び第二赤色レーザ光源１１１は、赤色のチャンネルに対応した赤色透過型液晶素子３１を照射し、緑色レーザ光源１３は、緑色のチャンネルに対応した緑色透過型液晶素子３３を照射し、青色レーザ光源１２は、青色のチャンネルに対応した青色透過型液晶素子３２を照射する。

第二赤色レーザ光源１１１は、図８に示すように、純粋な赤色の波長（例えば、６５０ｎｍ）の光を発振するものである。つまり、第二赤色レーザ光源１１１は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長６１０ｎｍより長波長の光を発振する。一方、第一赤色レーザ光源１１は、オレンジ色（近赤色）の波長（例えば、６００ｎｍ）の光を発振するものである。つまり、第一赤色レーザ光源１１は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長６１０ｎｍより短波長の光を発振する。
ダイクロイックミラー２１は、ある閾値波長より長波長の光を透過させるとともに閾値波長より短波長の光を反射するか、あるいは、閾値波長より長波長の光を反射するとともに、閾値波長より短波長の光を透過させるものである。ここでは、ダイクロイックミラー２１は、赤色に近い波長（例えば、６００ｎｍ）の光を反射するとともに、純粋な赤色の波長（例えば、６５０ｎｍ）の光を透過させるものである。
よって、第二赤色レーザ光源１１１と、第一赤色レーザ光源１１と、ダイクロイックミラー２１とを、図２に示すように、第一赤色レーザ光源１１が透過位置、第二赤色レーザ光源１１１が反射位置に配置することで、第二赤色レーザ光源１１１及び第一赤色レーザ光源１１から発振した光は、いずれも赤色透過型液晶素子３１を照射することになる。

緑色レーザ光源１３は、図８に示すように、純粋な緑色の波長（例えば、５４０ｎｍ）の光を発振するものである。また、青色レーザ光源１２は、図８に示すように、純粋な青色の波長（例えば、４８０ｎｍ）の光を発振するものである。よって、緑色レーザ光源１３及び青色レーザ光源１２は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長より短波長の光を発振する。

赤色透過型液晶素子３１は、赤色に対応するパターンを形成し、第一赤色レーザ光源１１及び第二赤色レーザ光源１１１から出射された光の透過によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。また、緑色透過型液晶素子３３は、緑色に対応するパターンを形成し、緑色レーザ光源１３から出射された光の透過によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。また、青色透過型液晶素子３２は、青色に対応するパターンを形成し、青色レーザ光源１２から出射された光の透過によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。

クロスダイクロイックプリズム４０は、平面視で、正方形となる光の透過性素材からなる立方体であり、正方形の断面形状の二つの対角線に沿った反射面４０ａ、４０ｂを有する。反射面４０ｂは、青色の波長未満の光を反射し、それ以上の波長の光を透過させるダイクロイックミラーとなっているとともに、反射面４０ａは、赤色の波長以上の光を反射し、それ以下の波長の光を透過させるダイクロイックミラーとなっている。よって、クロスダイクロイックプリズム４０に入射した青色の映像光は反射面４０ｂに反射され、赤色の映像光は反射面４０ａに反射され、緑色の映像光は反射面４０ａ、４０ｂを透過することにより、青色の映像光と赤色の映像光と緑色の映像光とは合成されてクロスダイクロイックプリズム４０から合成光として出射する。

プロジェクションレンズ（プロジェクタ光学系）５０は、合成光を拡大して透過させるものである。

光源選択部７０は、例えば、ＣＰＵとＣＰＵ周辺部品を用いたスイッチ回路からなり、第二赤色レーザ光源１１１、第一赤色レーザ光源１１、緑色レーザ光源１３、青色レーザ光源１２からそれぞれ光を出射させるか、あるいは、出射させないかを切り替える制御を行うものである。このとき、例えば、図示しない入力装置（例えば、キーボード）で指示することにより、制御は実行される。

ここで、本発明の表示装置の使用方法の一例について説明する（図１参照）。
（１）昼間時（図１（ａ）参照）
まず、光源選択部７０により、第二赤色レーザ光源１１１、第一赤色レーザ光源１１、緑色レーザ光源１３、青色レーザ光源１２からそれぞれ光を出射させる制御を行う。つまり、第二赤色レーザ光源１１１、第一赤色レーザ光源１１、緑色レーザ光源１３、青色レーザ光源１２の全てから光を出射させる。なお、このとき、使用者は、暗視装置２を装着していない。
これにより、第一赤色レーザ光源１１及び第二赤色レーザ光源１１１は、赤色に対応するパターンを形成する赤色透過型液晶素子３１を照射し、緑色レーザ光源１３は、緑色に対応するパターンを形成する緑色透過型液晶素子３３を照射し、青色レーザ光源１２は、青色に対応するパターンを形成する青色透過型液晶素子３２を照射する。
その後、クロスダイクロイックプリズム４０に入射した青色の映像光、赤色の映像光及び緑色の映像光は、合成されてクロスダイクロイックプリズム４０から合成光として出射する。
よって、合成光は、プロジェクションレンズ５０により拡大されて、スクリーン６０に画像として三原色表示されることにより、使用者に観察されることになる。このとき、昼間等の環境下では、外界も明るいので、使用者は暗視装置２を使用しなくても、外界の被写体も視認できる。

（２）夜間時（図１（ｂ）参照）
まず、光源選択部７０により、第一赤色レーザ光源１１、緑色レーザ光源１３、青色レーザ光源１２からそれぞれ光を出射させる制御を行う。つまり、第二赤色レーザ光源１１１、から光を出射させない。さらに、使用者は、暗視装置２を装着する。
これにより、第一赤色レーザ光源１１は、赤色に対応するパターンを形成する赤色透過型液晶素子３１を照射し、緑色レーザ光源１３は、緑色に対応するパターンを形成する緑色透過型液晶素子３３を照射し、青色レーザ光源１２は、青色に対応するパターンを形成する青色透過型液晶素子３２を照射する。
その後、クロスダイクロイックプリズム４０に入射した青色の映像光、赤色の映像光及び緑色の映像光は、合成されてクロスダイクロイックプリズム４０から合成光として出射する。
よって、合成光は、プロジェクションレンズ５０により拡大されて、スクリーン６０に画像として三原色表示されるとともに、ＮＶＩＳ適合が達成されていることにより、暗視装置２を装着した使用者に視認障害をもたらさない。このとき、夜間等の環境下でも、使用者は暗視装置２を使用しているので、外界の被写体を視認できる。スクリーン６０上の表示は暗視装置２の増幅感度外の波長領域であるため、暗視装置を介さずにそのまま視認可能である。

以上のように、第一の実施形態の表示装置１によれば、光源としてレーザ光源１１、１２、１３、１１１を用いても、夜間等の環境下では、第二赤色レーザ光源１１１から出射する光線を停止させることにより、暗視装置２で外界からの赤外光とハレーションを起こすことを防止しながら、三原色表示の演色性を確保することができ、一方、昼間では、第二赤色レーザ光源１１１から光も出射させることにより、優れた三原色表示の演色性を実現することができる。

＜第二の実施形態＞
図３は、本発明に係る他の表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。本実施形態では、表示装置５１は、上述した表示装置１と異なり、透過型液晶素子３１、３２、３３を反射型ＬＣＯＳ８１、８２、８３に変更するとともに、レーザ光源１１、１２、１３、１１１を発光ダイオード光源６１、６２、６３、１３１としている。すなわち、表示装置５１は、光源として４種の発光ダイオード光源６１、６２、６３、１３１と、ダイクロイックミラー２１と、各色のチャンネルに対応した反射型ＬＣＯＳ８１、８２、８３と、各色の映像光を合成するクロスダイクロイックプリズム４０と、プロジェクションレンズ（プロジェクタ光学系）５０と、スクリーン（表示部）６０と、光源選択部７０とを備える。なお、表示装置１と同様のものについては、同じ符号を付している。

発光ダイオード光源６１、６２、６３、１３１としては、狭帯域発光の特性を有するものが好ましい。なお、発光ダイオード光源は、本来単色領域の光を発振するものであるが、４種の発光ダイオード光源をまとめてパッケージ化して白色光源として使用することもできる。このときには、リレー光学系の中に三原色に分離する過程を含ませる必要がある。

ここでは、三原色に対応する光を発光する発光ダイオード光源６１、６２、６３、１３１を別々に備え、第一赤色発光ダイオード光源６１及び第二赤色発光ダイオード光源１３１は、赤色のチャンネルに対応した赤色反射型ＬＣＯＳ８１を照射し、緑色発光ダイオード光源６３は、緑色のチャンネルに対応した緑色反射型ＬＣＯＳ８３を照射し、青色発光ダイオード光源６２は、青色のチャンネルに対応した青色反射型ＬＣＯＳ８２を照射する。

第二赤色発光ダイオード光源１３１は、オレンジ色から純粋な赤色の波長領域（例えば、６００ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光を発光するものである。つまり、第二赤色発光ダイオード光源１３１は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長６１０ｎｍより長波長を含んだ光を発光する。一方、第一赤色発光ダイオード光源６１は、オレンジ色（近赤色）の波長領域（例えば、５８０ｎｍ〜６２０ｎｍ）の光を発光するものである。つまり、第一赤色発光ダイオード光源６１は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長より短波長の光を発光する。なお、第一赤色発光ダイオード光源６１の素子が境界波長６１０ｎｍより長波長の光成分を含む場合は、境界波長より長波長の光を遮断できるフィルタを併用する。これにより、発光波長の幅が広帯域で境界波長をまたぐような特性を有するものでも利用することができる。

ダイクロイックミラー２１は、境界波長より短波長側である近赤色の波長領域（例えば、５８０ｎｍ〜６２０ｎｍ）の光を反射するとともに、純粋な赤色の波長領域（例えば、６２０ｎｍ〜６５０ｎｍ）の光を透過させるものである。
よって、第二赤色発光ダイオード光源１３１と、第一赤色発光ダイオード光源６１と、ダイクロイックミラー２１とを図３に示すように配置することで、第二赤色発光ダイオード光源１３１及び第一赤色発光ダイオード光源６１から発した光は、いずれも赤色反射型ＬＣＯＳ８１を照射することになる。

緑色発光ダイオード光源６３は、図７に示すように、主として緑色の波長領域（例えば、４８０ｎｍ〜５８０ｎｍ）の光を発光するものである。なお、境界波長をまたぐ特性の場合は、長波長側の光を必要に応じて遮断するフィルタを併用すればよい。また、青色発光ダイオード光源６２は、図７に示すように、純粋な青色の波長領域（例えば、４２５ｎｍ〜４８０ｎｍ）の光を発光するものである。よって、緑色発光ダイオード光源６３及び青色発光ダイオード光源６２は、ＮＶＩＳ適合のための境界波長より短波長の光を発光する。

赤色反射型ＬＣＯＳ８１は、赤色に対応するパターンを形成し、第一赤色発光ダイオード光源６１及び第二赤色発光ダイオード光源１３１から出射された光の反射によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。また、緑色反射型ＬＣＯＳ８３は、緑色に対応するパターンを形成し、緑色発光ダイオード光源６３から出射された光の反射によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。また、青色反射型ＬＣＯＳ８２は、青色に対応するパターンを形成し、青色発光ダイオード光源６２から出射された光の反射によって、パターンを有する映像光を形成させるものである。

以上のように、第二の実施形態の表示装置によれば、光源として発光ダイオード光源６１、６２、６３、１３１を用いても、夜間等の環境下では、第二赤色発光ダイオード光源１３１から出射する光線を停止させることにより、暗視装置でハレーションを起こすことを防止でき、一方、昼間時では、第二赤色発光ダイオード光源１３１から光も出射させることにより、優れた三原色表示の演色性を達成することができる。

＜他の実施形態＞
なお、赤色以外の三原色要素である青色や緑色のチャンネル用のレーザ光源又は発光ダイオード光源の発振又は発光波長の選択は、任意である。また、赤色のレーザ光源又は発光ダイオード光源の発振又は発光波長の選択も、境界波長より長波長か短波長かという観点のみが目的であり、特に限るものではない。さらに、２種類又はそれ以上の種類の赤色光源を赤色として使用してもよい。
また、前面投射型ディスプレイでもよいのはもちろんであるし、例えば、液晶パネルのバックライト光源として同様の構成であってもよい。

本発明は、暗視装置で被写体を視認することができる表示装置および表示システムに利用することができる。

本発明の一実施形態である表示装置（表示システム）の使用状態を示す図である。 本発明に係る表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。 本発明に係る他の表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。 米軍規格MIL-STD-3009のＣｌａｓｓ Ａについて説明するための図である。 米軍規格MIL-STD-3009のＣｌａｓｓ Ｂについて説明するための図である。 放電管の発光スペクトル強度特性を示す図である。 三原色の各色の発光ダイオードの発光スペクトル強度特性を示す図である。 三原色の各色のレーザ光源の発振スペクトル強度特性を示す図である。 従来のＮＶＩＳ適合とする表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。 他の従来のＮＶＩＳ適合とする表示装置の内部光学系を示す概略構成図である。

符号の説明

１：表示装置
２：暗視装置
１１：第一赤色レーザ光源
１２：青色レーザ光源
１３：緑色レーザ光源
２１：ダイクロイックミラー
３１、３２、３３：透過型液晶素子
４０：クロスダイクロイックプリズム
５０：プロジェクションレンズ（プロジェクタ光学系）
７０：光源選択部
６０：スクリーン（表示部）
１１１：第二赤色レーザ光源

Claims (7)

1. 赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光を合成し、これら三原色の画像光による合成画像を表示する航空機用の表示装置であって、
   赤色用光源は、ＮＶＩＳ適合性に基づいて設定する境界波長よりも短波長側の波長領域の近赤色光を照射する第一赤色光源と、少なくとも前記境界波長よりも長波長側の波長領域の赤色光を照射する第二赤色光源とを備え、
   さらに第二赤色光源の照射光を停止する光源選択部を備えたことを特徴とする航空機用の表示装置。
2. 境界波長は、６１０ｎｍ又は６３５ｎｍのいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の航空機用の表示装置。
3. 第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれレーザ光源からなり、第一赤色光源は境界波長より短波長のレーザ光を発振し、第二赤色光源は境界波長より長波長のレーザ光を発振することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の航空機用の表示装置。
4. 第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれ発光ダイオードからなり、第一赤色光源用の発光ダイオードは境界波長よりも短波長側のみの近赤色光を発光する発光特性を有する請求項１又は請求項２に記載の航空機用の表示装置。
5. 第一赤色光源、第二赤色光源は、それぞれ発光ダイオードからなり、第一赤色光源用の発光ダイオードは境界波長を挟んで短波長側の波長領域の近赤色光、および、長波長側の波長領域の赤色光を発光する発光特性を有し、かつ、境界波長より長波長側成分の赤色光の総量がＮＶＩＳ適合性を満たすように遮光するためのフィルタが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の航空機用の表示装置。
6. 航空機用の表示装置と暗視装置とからなる表示システムであって、
   暗視装置は、境界波長よりも長波長の赤色光を増幅する暗視機構を備え、
   表示装置は、赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光を合成し、これら三原色の画像光による合成画像を表示するとともに、赤色用光源として、前記境界波長よりも短波長側の波長領域の近赤色光を照射する第一赤色光源と、少なくとも前記境界波長よりも長波長側の波長領域の赤色光を照射する第二赤色光源とを備え、さらに、表示装置は第二赤色光源の照射光を停止する光源選択部を備え、
   暗空間での使用時には第二赤色光源を停止して暗視装置が装着され、明空間での使用時には第二赤色光源を照射して暗視装置が装着されないことを特徴とする表示システム。
7. 前記表示装置は、赤色用光源で照明される赤色表示素子からの画像光と、青色用光源で照明される青色表示素子からの画像光と、緑色用光源で照明される緑色表示素子からの画像光とをクロスダイクロイックプリズムを用いて合成することを特徴とする請求項６に記載の表示システム。

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