JPH02132411A - 光学コンバイナーコリメータ装置 - Google Patents

光学コンバイナーコリメータ装置

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JPH02132411A
JPH02132411A JP1175398A JP17539889A JPH02132411A JP H02132411 A JPH02132411 A JP H02132411A JP 1175398 A JP1175398 A JP 1175398A JP 17539889 A JP17539889 A JP 17539889A JP H02132411 A JPH02132411 A JP H02132411A
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image
liquid crystal
combiner
cholesteric liquid
cholesteric
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JP1175398A
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Arthur L Berman
アーサー　ルイス　バーマン
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Rockwell Collins ElectroMechanical Systems Inc
Original Assignee
Kaiser Aerospace and Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的に航空機飛行シュミレーター等で使用
するためのビジュアルディスプレイシステムの分野に関
するものであり、さらに特別には、投影された画像を、
視線上で観測された画像と合体するだめの軽量で伝達特
性のよい液晶コレステリック〔液品の分子配向が螺線的
になった状態）要素に関するものである。
（従来技術） いくつかの方向から入射する画像を合体することができ
る光学装置が、従来、知られている。このような様々な
装置は、ヘッドアップディスプレイシステム、データデ
ィスプレーシステム及びホログラフィクディスプレーシ
ステムのようなディスプレーで使用される。
例えば、米国特許第４，７１１，５１２号は、コンパク
トコンバイナ一組立体を有するヘッドアップディスプレ
ーシステムを教示している。上記コンバイナ一組立体は
、その間に液体を有する２つのガラス板を包含している
。
米国特許第４、６９７、８７９号は、高い解像度を有し
た単色風景画像である第１広角視野と、第２の人工カラ
ー記号画像を表示するためのコリメー夕画像のためのシ
ステムを開示する。本システムは普通のコリメータ装置
を使用している。
米国特許第４、１９３、６６６号は、電気的に形成され
たデータを表示するためのディスプレコリメータシステ
ムを記述しており、特にヘッドアップディスプレーに用
いるレチクルに関する適正な空間的及び機械的限度の問
題を処理している。このシステムは半透明の結合ガラス
を使用している。
米国特許第４，５６０，２３３号は、高精度のカラー表
示画像を達成するためのへッドアップディスプレーシス
テムを開示する。コンバイナは、２つの異なる色彩に対
し狭い帯域の反射特性を有する回折光学要素からなるこ
とが開示されている。上記反射特性は、ホログラフィク
技術を用いたコンバイナーで記録された縞模様により提
供される。
米国特許第４、６５５，５４０号は、知覚できる画像の
輝度の変動を除去するためのホログラフィック光学要素
を使用する光学システムを開示する。
米国特許第４，６８８、８７９号は、コンバイナーとし
て２つのホログラフィック光学要素を使用する。これら
の要素は、プラッグの現象を使用しており、ＣＲＴ画像
をコンバイナーによって最小の減衰で反射させている。
米国特許第３，９５３、１１７号は、２層の多色フィル
ムを使用する２色の単一画像平面カラーディスプレーを
記述する。
米国特許第４，４４７、１２８号は、回折格子へッドア
ップディスプレーを開示しており、当該ディスプレーは
、太陽光の照射が、表示された画像を消し去ることを防
止している。本システムは、ホログラフィク回折光学レ
ンズからなるコンバイナーを教示しており、当該回折光
学レンズは従来のブラッグ回折現象によって作動する。
上記装置は、出願人が知っている従来技術の代表例であ
り、単独及び組合わせを行なっても、いくつかの限界が
ある。これらの装置のいくつかは、例えばヘッドアップ
ディスプレーへの応用におけるように、コンパクトな形
に組立てる助けとはならない。他のシステムは、かなり
な量のガラスを使用するので、軽量にするための応用に
対して希望する以上の重量となってしまう。これに加え
てガラス要素は割れやす《、そのため安全性に対する潜
在的なリスクがある。
さらに、これらのシステムの多《は、画像の輝度を制御
するため、さらに異なる色彩の画像を合体するためのホ
ログラフィク要素を必要とする。
しかし、ホログラフィクコンバイナーは複雑であり、い
くつかの限界がある。
さらに、殆どのへッドアップディスプレーシステムは、
コンバイナー装置に沿って光学コリメータ装置を使用し
ている。多くの構成において、上記コンバイナー装置及
びコリメータ装置は、多重のフィルタリングと基本画像
の反射が必要であり、その結果、観測者への伝達性、さ
らに最終的には画像の輝度は低いものとなる。１９８７
年８月３日に出願された光学コリメータ装置に関する特
許出願第０８０、７３９号は、航空機のヘッドアップデ
ィスプレーあるいは類似の装置に対するビジュアルディ
スプレーシステムで使用する光学コリメータ装置に伴う
諸問題を議論している。
さらにこれらのシステムの多《は、いくつかの異なる部
品を用いている。しかし異なる部品の使用は、扱い方法
や、注文書の品番の寸法を複雑とし、最終的にシステム
を組み立てるコストに影響する。
それ故、一般的に光学ディスプレーシステム、特に光学
コンバイナーに対する技術においては、改良された伝達
特性を備えることが必要となってくる。さらに、光学コ
ンバイナーは、ディスプレーシステムを取付けたヘルメ
ットの中、あるいは寸法や重量が制限される他の装置の
なかに含まれるので、上記光学コンバイナーは、コンパ
クトで軽量、かつシャッターが無くて大量生産になじみ
易いものであることが必要となる。
（発明の目的） 本発明は、第１の方向でコンバイナーに入射した第１の
画像を、第２の方向からコンバイナーに入射した第２の
画像と合体させるために、コレステリック液晶特性を利
用した光学コンパイナーな目指したものである。
（発明の構成） 本発明の好ましい実施例によれば、光学コンバイナーは
少なくとも１つのコレステリック液晶要素を包含する。
上記コレステリック要素は、第１の方向における第１の
画像を伝達させ、第２の画像を第１の方向に反肘させる
。マルチ力ラーディスプレー装置に対する洗練された実
施例においては、上記コンバイナーは複数のコレステリ
ック液晶要素を包含し、各液晶要素は異なる色で最大の
反射率を有する。上記コレステリック要素は、単一のコ
ンバイナ一要素を形成するために交互に積み重ねて配置
されてもよい。
本発明は、観測者から無限の距離あるいはそれより近く
において観測者の視線上における地点で像を結ぶための
コリメータ装置の要素として使用されてもよい。コリメ
ータ装置は、第１の画像を形成するための画像ソースと
、本発明による伝達コンバイナー及びコリメータ装置要
素とを包含している。伝達コンバイナーは、視線上にあ
る第２の画像を伝達し、視線上に第１の形成した画像を
反射させるために、少なくとも１つのコレステリック液
晶要素を包含している。合体された画像は、コンバイナ
ーと観測者との間に配置されたコリメータ装置に伝達さ
れる。
単色画像ソースを有し、また複数のカラー画像を使用す
るディスプレーシステムにおいて、改善された光学シャ
ッターもまた本発明に従って提供される。上記光学シャ
ッターは、投影された画像の色彩を、異なる色彩の間で
切り替えるために、ソースとコンバイナーとの間に配置
される。好ましい実施例においては、上記シャッターは
連続的に配置された複数のコレステリック液晶要素を包
含し、当該各コレステリック要素は、ある異なる色彩で
最大の反射率を示すあるバンド幅を有している。光学切
り替え要素は第２の画像の色彩を切り替えるために、コ
レステリック要素の後に配置される。
本発明の様々な実施例は、従来技術と比較して増大した
伝達特性と、より軽量でコンパクトな形状かつ安全な光
学要素を提供する。
伝達効率は、従来技術を上回っており、画像の反射や伝
達は殆ど生じず、コレステリック液晶要素は従来技術の
装置よりも高い割合で入射光線を伝達し及びまたは反射
する。
ガラスに比べてコレステリック要素が相対的に軽いため
に、また、コレステリック要素がディスプレーシステム
の他の要素と重なる薄い積層を形成することができるた
めに、よりコンパクトで軽量なコンバイナーが、それゆ
えコンパクトで軽量なディスプレーシステムが提供され
る。
本発明は、コレステリック要素が普通のガラスコンバイ
ナーのように、こなごなになることはないため、安全な
コンバイナーおよび光学ディスプレーシステムを提供す
る。
本発明の付加的な目的、特徴及び有利性は、簡単な図面
の説明、詳細の説明および特許請求の範囲を参照するこ
とによって容易に明らかとなるであろう。
（実施例） 本発明は、先ず最初に従来技術によるコンバイナーを有
するディスプレーシステムを参照し、そｌ　４ の後、本発明によるコンバイナーを有するさまざまなデ
ィスプレーシステムを参照して説明する。
本発明は、主としてコリメータ装置をヘッドアップディ
スプレーシステムに用いた場合を参照することによって
説明されるが、上記の開示された実施例は、例示のみて
あって、本発明に従ったコンバイナー、シャッター及び
ディスプレーシステムは、他の装置においても使用する
ことができることを理解しなければならない。
第１図を参考にして、ヘッドアップディスプレーシステ
ム２０は、コリメータ装置４０及びコンバイナ−３０を
包含している。これらの要素は観測者４６の視線上に配
置されている。
コンバイナ−３０は、外部画像３２を、ＣＲＴ３４のよ
うな画像ソースから投影された画像と合体させる。ＣＲ
Ｔ３４から投影された画像は、コリメータ光学系３６及
び円偏光子３８を通過し、画像ソース３４の方向からコ
ンバイナ３０に入射する。
外部画像３２は視線の方向に沿って伝達し、上記視線の
方向でコンバイナ−３０に入射する。
コンバイナ−３０は外部画像３２を伝達し、投影された
画像を観測者４６の視線の方向に反射させる。
上記画像はコンバイナ−３０からコリメータ装置４０に
伝達する。コリメータ装置４０は、半反射凹面鏡４２及
びコレステリック液晶要素４４を包含する。外部画像３
２はコンバイナ−３０によって半反射凹面鏡４２に伝達
させられ、当該凹面鏡は画像３２を順次コレステリック
液晶要素４４に伝達させる。コレステリック液晶要素４
４は画像３２のうち反射する部分を除いて、観測者４６
に画像３２を伝達させ、当該反射された部分の画像は、
回転成分であり、コレステリック液晶要素４４の反射の
バンド幅の範囲内である。反射された画像３２の部分は
、その回転成分を反転させることな《、反射凹面鏡４２
の凹面側へ反射する。
半反射凹面鏡４２は、上記画像部分３２を、その回転成
分を反転させて、コレステリック液晶要素４４の方向に
逆反射し、その結果、画像３２の部分は、コレステリッ
ク液晶要素４４によって観測者４６に伝達される。
第１図のシステムは、光学コリメータ装置に関する米国
特許出願第０８０、７３９号において詳細に記述されて
おり、該特許はここに取り入れられて全体的に参照され
る。上記システムにおけるコンバイナ−４０は透過率が
約０．５であり、ガラスで構成されていて、偏光特性は
ない。透過率が単独で約０．５である別の偏光子３８も
使用されている。
第１図のコリメータ装置およびディスプレーシステムは
、他の従来システムの改良を表わしているけれども、な
お、第１図に示すようなシステムに対し部品の数を減少
させ、あるいは透過率を増大させる必要がある。
ここで第２Ａ図を参照すると、当該第２Ａ図は本発明に
よるコンバイナーを包含する改良されたディスプレーシ
ステムを示している。第２Ａ図のディスプレーシステム
２０は第１図の構成と似ているが、円偏光子３８及びコ
ンバイナ−３０が１つのコンバイナ一要素３０に置き換
えられている点が異なる。
コンバイナ一要素３０は、第２Ａ図における実施例に対
し、ある円偏光の単色光、例えば左回転に円偏光された
緑色の光を反射するコレステリック液晶要素である。
コンバイナ一要素３０は、外部画像３２を観測者４６の
視線に沿って、かつ観測者の方向で伝達させる。
コンバイナー要素３０は、左回転の緑色コレステリック
成分を観測者４６の視線の方向へ反射させる以外は、画
像ソース３４から出た全ての光の成分を視線方向からは
ずして伝達させる。
コレステリック要素３０は画像ソース３４からの光の出
力の色彩波長に合致した最大反射率のバンド幅を有して
いる。それゆえ、この実施例においては、画像ソース３
４は約５４０ｎｍの波長を有する緑色の光線を出力する
ＣＲＴである。そのためコンバイナ一要素３０は５４０
ｎｍで中心をもつ最大反射率のバンド幅を有する左回転
のコレステリック液晶要素となる。従ってＣＲＴ３４か
らの緑色の画像は実質的に殆ど観測者４６の方向に反射
され、外側画像３２と合体する。
第２Ａ図の構成は、第１図の構成及び従来技術一Ｓのシ
ステムに比べてい《つかの利点を備えている。
例えば、第２Ａ図におけるディスプレーシステムの透過
率は第１図における従来技術に対する透過率の２倍であ
る。米国特許出願第 ０８０、７３９号における光学コリメータ装置に対する
詳細な説明において、観測者４６に到達する外部画像３
２に対する透過率は、２２．３％であり、画像ソース３
４から投影された画像に対する透過率は、４，９５％で
ある。
第１図における外部画像の透過率を考えると、コンバイ
ナーに対する透過率は、０，８９％、銀メ・ンキされた
鏡に対しては０．５％また、コレステリック反射器に対
しては０．８９である。
それゆえ、外部画像に対する透過率は ０．８９ｘＯ．５ｘＯ．８９あるいは全体の透過率が４
０％となる。
第２Ａ図におけるソース３４から投影されたカラー画像
の透過率を考えると、コンバイナーに対する透過率は０
．５であり、銀メッキされた鏡に対する透過率は０　５
であり、コレステリック反射要素で反射されたものに対
しては１、０、銀メッキされた鏡で反射されたものは０
　５であり、コレステリック反射器を通った最終の透過
に対しては１、０である。それ故、カラー画像に対する
透過率は０．５Ｘ０．５ｘ０．５あるいは１２．５％と
なる。
両方の場合において、外部画像及び投影された画像の伝
達特性は、２倍だけ改善された。伝達特性が改善される
ことは、上記画像が改善された鮮明さをもって観測者に
よって観測されることを意味する。さらに画像ソース３
４は同じ鮮明度を維持するために低出力のレベルで画像
を発生させればよく、あるいは同じ出力を用いて発生さ
せた画像は従来技術を上回る改善された強度及び輝度を
有することになる。
増大した伝達特性を有するコンバイナーを備えているこ
とに加え、第１図の単一のコンバイナ３０は円偏光子と
伝達コンバイナーの役目をはたしていることがわかる。
さらに第２Ａ図の実施例において、コンバイナ−３０に
使用されるコレステリック要素は、コリメータ装置４０
で使用されるコレステリック要素と同一の要素である。
それゆえ、ディスプレーシステム２０において必須の全
要素を除いた種々の独立の部品要素の数は、減少する。
さらにコレステリック液晶要素はこなごなになることは
ないので、比較的にリスクのない光学要素を提供するこ
とになる。
本発明によるコンバイナーはまた第２Ａ図に示す実施例
以外の他のディスプレーシステムで使用することもでき
る。例えば、第２Ｂ図に示すように、パンケーキウイン
ドウのような従来のコリメータ４０に、合体された画像
を提供するため、上記コンパイナーな使用することがで
き、当該コリメータ４０は合体された画像を順次観測者
４６に伝達する。
第３図、第４図、及び第６図を参照にして、マルチカラ
ーディスプレーシステムで使用する本発明によるコンバ
イナーの様々な実施例を示す。
第３図を参照して、ディスプレーシステム６０は、ＣＲ
Ｔ６４のような２色型の画像ソースを包含している。２
色型のＣＲＴ６４はコリメータ光学要素６６を通ってコ
ンバイナ−３０へ、赤と緑の画像を伝達する。上記コン
バイナ−３０は、２つのコレステリック液晶要素３０ａ
および３０ｂを包含している。要素３０ａは、ディスプ
レー６４からの緑色のカラ一画像の波長を中心とする最
大反射率のバンド幅を有する。コレステリック要素３０
ｂは、ソース６４からの赤色の画像に対する波長を中心
とする最大反射率のバンド幅を有する。要素３０ａ及び
３０ｂは左回転のコレステリック要素である。
作動においては、コレステリック要素３０ａ及び３０ｂ
は、コンバイナ−３０で受け取った赤と緑のカラー画像
の右回転の成分（もしあれば）を視線からはずして伝達
させる。赤と緑の画像における右回転の赤と緑の成分は
、コリメータ装置３０の視線の方向へ反射される。
第３図に示す実施例に対し、コリメータ装置４０は、凹
面型の片面のみ銀メッキされた鏡４２と、左回転の緑と
赤の調節された一対のコレステリック液晶要素４４ａ及
び４４ｂとを包含する。
要素４４ａ及び４４ｂは先ず左回転の赤及び緑のコレス
テリック画像を凹面型の銀メッキされた鏡４２の方向に
逆に反射させる。凹面型の銀メッキされた鏡４２は、入
射した赤と緑の偏光を反転し、それゆえ、右回転の赤と
緑のカラー画像を要素４４ａ及び４４ｂに伝達させる。
右回転の緑と赤の画像は、４４ａ及び４４ｂを通ってパ
イロット４６に伝達されていく。
第３図からわかるように、上記コンバイナーとコリメー
タ装置４０は、ＣＲＴの波長に合致させた２つの左回転
コレステリック反射器を有している。
画像ソース６４はＣＲＴに限定されるのではなく、第３
図の実施例に対して２色のディスプレーであれば、どん
なタイプでも良いことを理解しなければならない。
第４図を参照して、単色画像ソース８４を有する２色の
ディスプレーシステムを示す。単色ディスプレー８４か
らの光出力は、２つの色彩成分を有する。第４図におけ
るシステム７０は、上記画像ソース８４とコンバイナ−
３０との間に配置されたカラーシャッター８５を有する
。上記シャッター８５は、射出された光出力を、単色デ
イスプレー８４からの画像に含まれる２色の成分の間で
素早く切り替えるために使用される。
第６図を参照して、３色の光学ディスプレーシステムを
示す。第６図の実施例においては、３色は赤、青及び緑
である。投影された画像は、三色ディスプレー８４ある
いは単色ディスブレ８４ｂを使用することによって形成
される。
単色ディスプレーが使用される場合は、３色シャッター
８５が、ディスプレー８４ｂの単色の出力を受け取り、
３色の間で切り替えた出力を提供する。
３色ディスプレー８４ａ及びその代りであるシャッター
８５の出力は、コリメータ光学要素８６を通って３色コ
ンバイナ一組立体７０に伝達する。コンバイナ−７０は
、３つのコレステリック液晶要素７０ａ、７０ｂおよび
７０ｃを包含する。これらの液晶要素は、３色カラーデ
ィスブレ８４ａからの及びその代りとなるシャッター８
５からの緑、赤及び青の出力に合致した最大反射率のバ
ンド幅を有する。
上記コンバイナ−７０は、伝達した外部画像３２を、反
射された左回転の緑、赤及び青の投影画像に合体する。
上記合体された画像は、視線の方向にあるコリメータ装
置４０に伝達する。
上記コリメータ装置４０は、従来の３色パンケーキタイ
プのコリメータ装置すなわち第６図に示すように改善さ
れた構成を有する。改善された構成においては、コリメ
ータ装置４０は凹面の半透明に銀メッキされた鏡４２お
よび３つの左回転のコレステリック液晶要素を包含し、
当該液晶要素は、３つのカラーディスプレー８４ａある
いはその代りのシャッター８５から投影された画像の色
彩に合致した最大反射率をもつバンド幅を有している。
３つのコレステリック反射器要素４４ａ、４４ｂ及び４
４ｃの各々は、単一及び対をなすコレステリック反射器
について前述したように、光学的に凹面鏡要素と協働す
る。
第５Ａ図から第５Ｇ図を参照して、ディスプレーシステ
ムに使用する本発明によるカラシャッターのさまざまな
実施例を示す。
第５Ａ図のシャッター１１０は、単一のシャツターフィ
ルター１１４の出力に対して４５度の傾きを有する４分
の１波長板を備えた従来の単一液晶カラーシャッター１
１４を包含する。
第５Ｂ図を参照して、シャッター１１４は赤緑の直線偏
光要素１２６と、液晶力ラーセル１２４及び直線偏光要
素１２２とを包含する。
作動しているときは、シャッター１１０及び１１４は、
右回転に円偏光された赤色の光と、右回転に円偏光され
た緑色の光を交互に伝達させる。交替的に左回転に円偏
光される光出力は順次コンバイナーにおけるコレステリ
ックフィルムの一つによって視線の方向に反射される。
第５Ｃ図は、４分の１波長板１３２を供給するプッシュ
ブルカラーシャッターの構成１３４を有するシャッター
１３０を示す。第５Ｄ図を参照して、上記プッシュブル
カラーシャッター１３４は、赤緑の直線偏光要素１５０
と、第１の液晶力ラーセル１４８と、第２の液晶力ラー
セル１４６と、４分の１波長板１４４及び直線偏光要素
１４２を包含する。シャッター１３０もまた赤と緑の左
回転の円偏光された光を交互に伝達するが、第５Ａ図に
示したシャッターよりも速いスイッチング速度を有する
。
第５Ｅ図を参照して、液晶カラーセル１６６と赤緑の直
線偏光要素１６８とを供給する４分の１波長板１６２を
包含するシャッター１６０の簡単な実施例を示す。
シャッター１６０は、以下に示すように作動する。高い
電位状態では、上記シャッターは緑の左回転に円偏光さ
れた光と、赤の右回転に円偏光された光を伝達する。上
記コンバイナーにおける左回転のコレステリック液晶要
素は、右回転の赤の光を視線の方向をはずして伝達させ
、左回転の緑の光を視線の方向に反射させる。
低い電位状態においては、上記シャッターは緑の右回転
に円偏光された光と、赤の左回転に円偏光された光を伝
達させる。上記コンバイナーにおける左回転のコレステ
リック要素は、右回転の緑の光を視線の方向からはずし
て伝達させ、右回転の赤い光を視線の方向に反射させる
。シャッター１６０は、少なくとも１つの直線偏光要素
が無いために、第５Ａ．５Ｂ図に示すシャッターよりも
明るくなる。
第５Ｆ図を参照して、他の簡単なカラーシャッター１７
０を示す。カラーシャッタ−１７０は、一組のプッシュ
ブル液晶カラーセル１７４及び１７２を供給する赤緑の
直線偏光要素１７６を包含する。
シャッター１７０は．以下に示すように作動する。上記
液晶力ラーセルが高い電位状態にあるときは、シャッタ
ー１７０は右回転の赤及び左回転の緑の光を出力する。
上記液晶力ラーセルが低い電位状態にあるときは、シャ
ッター１７０は左回転の赤及び右回転の緑の光を出力す
る。
少なくとも直線偏光要素及び４分の１波長板が第５Ｆ図
の構成から除かれている。そのためにシャッター１７０
は，前述したシャッターよりも明るくかつ高速度で作動
する。
第５Ｇ図を参照して、赤の左回転のコレステリック要素
１８４を供給する緑色の右回転のコレステリック液晶要
素を包含するカラーシャッタ１８０を示す。上記赤の左
回転のコレステリック要素は順次液晶力ラーセル１８２
を供給する。
シャッター１８０は以下のように作動する。高い電子状
態にあるときは、シャッター１８０は左回転の赤及び右
回転の緑色を出力する。低い電位状態にあるときは、シ
ャッター１８０は右回転の赤及び左回転の緑の光を出力
する。この構成に対して、直線偏光要素及び４分の１波
長板をコレステリック偏光要素に置換することにより、
非常に高い伝達率が達成される。
代表的な液晶力ラーセルの作動は、ポラックとハーベイ
によるｒＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＳＩ
ＤＪ　（ｖｏｌ．２７／４、１９８６、２５７頁及びそ
れ以降）に記載されている。代表的なプッシュプル液晶
カラーセルの使用、組立及び作動は、フェーグソンにょ
るｒＳＴＩＥＪｆｖｏｌ．　６８４．　Ｄｅｃ．　１９
、１９８６１に記載されている。上記の論文は、本明細
書に取り入れられて参照される。
第８図にコンバイナー及びカラーシャッターを本発明に
よるディスプレーシステムの中に組み込んだヘルメット
の様式化された説明図を示す。
ヘルメットに取付けられたディスプレーシステム２１は
、バイザー２４付のヘルメット２２を包含し、当該バイ
ザー２４を通して、パイロット４６は周囲を眺める。コ
ンバイナ−３０はバイザー２４の上に（に含まれて）配
置され、シャッタ８５、光学素子８６及び鏡要素８７、
８８及び８９によって定まる光路上にＣＲＴ８４からの
画像を供給する。上記コンバイナーは、ＣＲＴからの画
像を外側からの画像、例えば視線Ｘに沿った画像と合体
させる。
本発明が関連する技術の当業者に対し、本発明の構成の
多くの変形及び本発明のより広い色々な実施例及び応用
が、本発明の精神及び範囲からはずれることなく示唆さ
れるであろう。例えば、フライトシュミレータあるいは
これと類似の装置において、画像ソースにより発生した
画像をコリメトするために、本発明が使用されてもよい
。第７図に示すように、他の実施例による装置５０は、
画像ソース５２、円偏光フィルター５４、半反射凹面鏡
５６、及び複数の゛コレステリック液晶反射器５８ａ、
５８ｂ及び５８ｃから構成されている。画像ソース５２
は、例えば緑、赤及び青の画像を出力として発生する三
色ディスプレーである。それ故円偏光要素５４は、左回
転のコレステリック要素５４ａ、５４ｂ及び５４ｃとか
らなり、またコリメータ装置５８が左回転のコレステリ
ック要素５８ａ、５８ｂ及び５８ｃを各々包含する。
この代替の実施例においては、上記装置の所望の用い方
によっては伝達コンバイナーがあっても無くてもよい。
さらに、ソース５２が単色ソースであれば、３つのコレ
ステリック要素を有するカラーシャッターが本発明の範
囲のなかで使用されてもよい。
さらに、左回転のコレステリック要素が最初に実施例の
中で使用されたけれども、右回転のコレステリック要素
が本発明の範囲から変化することなくそれにとって代る
ことができることを理解しなければならない。。
また、最大反射率のバンド幅は、所望のコレステリック
液晶要素成分を変化させることによって緑、赤あるいは
青に一致させることができることを理解しなければなら
ない。コレステリック要素のこれらおよび他の特性は、
それ故特定の応用に使用されてもよい。
さらにここで述べた光学要素の物理的配置は、特定の結
果を得るために変化させてもよい。
それ故、本明細書における開示及び記載は、まったくの
例示であり、如何なる意味においても限定することを意
図するものではない。
３ｌ
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術のコンバイナーを有するディスプレー
システムの光学図である。 第２Ａ図及び第２Ｂ図は、本発明の実施例によるディス
プレーシステムにおいて使用されるコンバイナーの光学
図である。 第３図、第４図及び第６図は、本発明の実施例による２
及び３色のディスプレーシステムにおいて使用されるコ
ンバイナーの光学図である。 第５Ａ図から第５Ｇ図は、本発明によるカラーシャッタ
ーの様々な実施例の光学図である。 第７図は、本発明の一実施例によるコリメータ装置の光
学図である。 第８図は、本発明の一実施例によるコンバイナーを包含
するヘルメットの説明図である。 ３８・ ４０・ ４２・ ４４・ ４６・ 円偏光要素３８ コリメータ装置 半反射凹面鏡 コレステリック液晶要素 観測者 ２０　・ ３０　・ ３２　・ ３４　・ ３６　・ ディスプレーシステム コンバイナー 外部画像 投影画像 コリメータ光学要素 ＦＩＧ．　５Ａ． ＦＩＧ．　　５Ｃ． ＦＩＧ．　５Ｂ． ＦＩＧ．　５Ｄ． 手 続 補 正 書 （方式） ２．発明の名称 光学コンパイナーコリメータ装置 ３．補正をする者 事件との関係 出 願 人 ４，代 理 人 ５．補正命令の日付 平成１年１０月３１日 ６．補正の対象 図 面

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１）第１の方向に入射したコンバイナー上の第１の画
    像を、第２の方向に入射した上記コンバイナー上の第２
    の画像と合体させるための光学コンバイナーにおいて、 上記第１の画像を上記第１の方向に伝達させ、及び上記
    第２の画像を上記第１の方向に反射させるための少なく
    とも１つのコレステリック液晶要素を包含する光学コン
    バイナー。（２）上記少なくとも１つのコレステリック
    液晶要素が、各々が異なる色で最大反射率を有する複数
    のコレステリック液晶要素からなる請求項（１）記載の
    光学コンバイナー。 （３）上記複数のコレステリック要素が、１つの要素を
    形成するように互いに層をなして配置された請求項（２
    ）記載の光学コンバイナー。 （４）単色画像を受取り、及び複数のカラー画像を伝達
    するための改善されたカラーシャッターにおいて、 各々のコレステリック液晶要素が異なる色で最大反射率
    を有する連続して配置された複数の該コレステリック液
    晶要素、及び 光の出力を上記異なる色の間で切り替えるために上記コ
    レステリック要素の後に配置された光学要素 を包含するカラーシャッター。 （５）上記光学切り替え要素が、入力電位状態に反応し
    て出力する液晶カラーシャッターからなる請求項（４）
    記載のカラーシャッター。 （６）上記コレステリック液晶要素の少なくとも２つが
    異なる円偏光特性を有し、それによって少なくとも２つ
    の異なる色が異なる円偏光特性を有する請求項（４）記
    載のカラーシャッター。 （７）観測者からの視線上において前記観測者から無限
    の距離において、あるいは無限の距離よりも近いところ
    で画像を結ぶための光学コリメータ装置において、 上記画像を偏光させるために上記視線上において配置さ
    れた少なくとも１つのコレステリック液晶要素、 上記画像を伝達させるために上記少なくとも１つの要素
    の後の上記視線上に配置された半反射凹面鏡、及び 上記画像の第１の部分を上記観測者に伝達させ、上記画
    像の第２の部分を上記鏡に反射させるための上記凹面鏡
    の後の上記視線上に配置された第２のコレステリック液
    晶要素 を包含し、 上記鏡が上記第２の部分を上記第２のコレステリック液
    晶要素に反射させ、上記第２のコレステリック液晶要素
    が上記第２の部分を上記観測者に伝達させる光学コリメ
    ータ装置。（８）実質的に全ての上記コレステリック液
    晶要素が、同じ円偏光特性を有する請求項（７）記載の
    光学コリメータ装置。 （９）上記第２のコレステリック要素が、各々が異なる
    色で最大反射率を有する複数のコレステリック液晶要素
    からなる請求項（７）記載の光学コリメータ装置。 （１０）観測者からの視線上において前記観測者から無
    限の距離において、あるいは無限の距離よりも近いとこ
    ろで画像を結ぶための改善された光学コリメータ装置に
    おいて、 第１の画像を形成するための画像ソース、 第２の画像を上記視線上に伝達させ、及び上記第１の画
    像を上記視線上に反射させるための少なくとも１つのコ
    レステリック液晶要素を包含する伝達コンバイナー、 上記画像を伝達させるために上記視線上に配置された半
    反射凹面鏡、及び 上記第２の画像と上記第１の画像の第１の部分を上記観
    測者に伝達させ、上記第１の画像の上記第２の部分を上
    記鏡に反射させるための上記凹面鏡の後の上記視線上に
    配置された第２のコレステリック液晶要素を包含し、 上記鏡が上記第２の部分を受取り、上記第１の部分を上
    記第２のコレステリック要素に反射させ、上記第２のコ
    レステリック要素が上記第１の部分を上記観測者に伝達
    させる光学コリメータ装置。 （１１）上記少なくとも１つのコレステリック液晶要素
    が、異なる色で最大反射率を有する複数のコレステリッ
    ク液晶要素からなる請求項（１０）記載の光学コリメー
    タ装置。 （１２）上記少なくとも１つのコレステリック液晶要素
    が、上記第１の画像を偏光するためのものである請求項
    （１０）記載の光学コリメータ装置。 （１３）上記コレステリック要素が、上記半反射鏡の反
    対側に配置されている請求項（１０）記載の光学コリメ
    ータ装置。 （１４）上記第２のコレステリック要素が、各々が異な
    る色で最大反射率を有する複数のコレステリック液晶要
    素からなる請求項（１０）記載の光学コリメータ装置。 （１５）周囲を眺めるためのバイザーを有するヘルメッ
    トと、 上記周囲から入射した上記コンバイナー上の第１の画像
    を、ヘルメットに据え付けた光路から入射した上記コン
    バイナー上の第２の画像と合体させるための上記バイザ
    ー上に配置された光学コンバイナーとを有し、 上記コンバイナーが少なくとも一つのコレステリック液
    晶要素を有することを特徴とするヘルメットに据え付け
    られたディスプレイシステム。 （１６）上記ヘルメットに取付けられ、上記コンバイナ
    ーの上方の光路に配置された少なくとも一つの液晶カラ
    ーシャッターをさらに包含する請求項（１５）記載のデ
    ィスプレイシステム。
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