JPH02297516A - 特にヘルメットディスプレイ装置用の視準光学システム - Google Patents

特にヘルメットディスプレイ装置用の視準光学システム

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JPH02297516A
JPH02297516A JP1274784A JP27478489A JPH02297516A JP H02297516 A JPH02297516 A JP H02297516A JP 1274784 A JP1274784 A JP 1274784A JP 27478489 A JP27478489 A JP 27478489A JP H02297516 A JPH02297516 A JP H02297516A
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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】 発明の背景 １）ＬＬＩへ旦」ＬＬＩ 本発明は、Ｉ５１測者によって着用されるヘルメット上
に取り付けられるように設計された規準光学システムに
、即ちヘルメットディスプレイ装置を形成するように設
計された同システムに係わる。
その適用は更に特に航空の分野に想定される。
２）従来の技術 軍用航空機及び戦闘用ヘリコプタにおいて、パイロット
は外部眺望の上に重ね合わされた操縦及び射撃銃制御情
報を提供される必要がある。現在、この情報提供の役割
は、最新の軍用航空機すべて及び特定のヘリコプタに装
備されたヘッドアップバイザー（ｈｅａｄ−ｕｐ　ｖｉ
ｓｏｒ）によって果たされている。このタイプのディス
プレイの欠点は、その航空機の軸を常に中心とする限定
された範囲内でしか、そのディスプレイが映像を表示で
きないということである。これとは対照的に、パイロッ
トは航空機の軸から離れて照準合わせをしなければなら
ないこともあり、その点からパイ［］ットの頭部位置に
結びついたデ゛イスプレイの発想が生じた。
このような着想は、先ず第一には頭部位置が検出される
ことを可能にするシステム、第二には光映像の形成及び
規準を可能にする光電子工学的システムを必要とする。
これらの２つのシステムはパイロットのヘルメット上に
設置されなければならず、このことは、とりわけ重量に
関し非常に重大な制約を伴う。
次の点は、そうしたシステムを作成する上で考慮される
べき不可欠な特性である。
−最少の視界妨害。映像を規準する光学システムは、外
部環境の視界に対して可能な限り最少限度の妨害しか与
えないようにすべきであり、又、視界範囲内に遮蔽を生
じさせることを妨くべきである。
一安全性。その光学システムが眼に近接しているが故に
、どんな衝撃の際にも眼が負傷しないことが留意される
べきである。
７重量。その重量は最少限であるべきである。
とりわけ、そのシステムが軍用航空機に取り付けられる
ように設計される場合には、特に大きな負担要因の下で
も疲労を防止するように、可能な限り軽量であるべきで
ある。
更に規準システムは一般的に、広い視界、眼に適じた分
解能、及び高い光度を提供する性能特性を有するべきで
ある。
５ＰＩＢ資料、ＤｉＳＩ）ｌａＶ　５ｙｓｔｅｃｌ！１
ｏｐｔｅｃｓ、　ｖｏｌ、　７７８（１９８７）におい
て、Ｊａｎ＋ｅｓ　Ｅ、　ＨＥＬＺＥＲ及びＥｒ１ｃ　
Ｗ。
ＬＡＩｔにＩｌｌによる論文、”Ａｎ　Ｉｎｔｅｇｒａ
ｌ　Ａｐｐｒｏａｃｌ）ｔ。
Ｈｅ　ｌ　ｆｅｅｔ　　ロ１ｓｐｌａｙ　　５ｙＳｔ（
４１Ｄｅｓｉｇｎ”　　、　　ｐｐ、　　８３〜８８は
、規準されるべき合成光映像の発生装置又は光源、その
合成映像に一致した光放射の規準のための規準器又は対
物レンズ、及び２つの放物面鏡の同焦点アセンブリによ
って形成された光学システム又は組合わせ光学装置から
成るヘルメットディスプレイシステムを説明している。
その第１の鏡は規準映像の放射を第２の鏡に向け′Ｃ反
射し、第２の鏡は、この放射を観測者に向けて反射する
ように部分的な反射性を為し、同時に外部から来る且つ
そのシステムの視界に含まれる放射の伝達を可能に覆る
。更に、そのヘルメットディスプレイ装置は、光学経路
を偏向させ及びヘルメット上への組立てを可能にする幾
つかの送還用の鏡を含む。この従来技術のアセンブリで
は放物面鏡は軸を外れて動き、バイザーの視界が極めて
厳しく限定されないならば、このことは収差の原因と成
り、映像の品質を低下させる。
発明の要約 本発明の目的の１つは、特に前記の２つの放物面鏡の間
の光学システムを改善することによって、これらの欠点
を克服することである。
本発明によると、光放射を与えるための映像発生装置又
は光源、その放射を平行にする対物規準レンズ又は規準
器、第１の放物面鏡及び第２の放物面鏡の並びに透明な
プレート同焦点アセンブリから成る組合わせ光学装置か
ら連続的に構成される規準光学システムが提供され、前
記第１の繞は前記第２の鏡に向けて平行線束にされた放
射を反射す゛るために反射性を有し、前記第２の鏡は、
第１の鏡から受け取った放射をＩｊｌ測壱に向けて反射
によって伝達すると同時に、外部放射を観測者に向けて
その透明性によって伝達することを可能にするために、
ある程度は透明であり、更に前記透明プレートは２つの
端部を有し、その第１の面及び第２の面は平行であり、
前記２つの端部は２つの放射面鏡によって別々に形成さ
れ、対物レンズと１１１者との間の平行放射の光学経路
は、連続的に、前記２つの平行面の１つでの第１の交差
、第１鎖上での反射、前゛記平行面での幾つかの全反射
、第２の読上での反射、及び前記２つの平行面の１つで
の第２の交差から成る。
本発明の利点は、添付図面の補助と共に実施例として示
された以下の説明によって更に良く理解されることだろ
う。
種々の図面では、一致する要素は同一の参照記号で示さ
れる。
好ましい実施例 第１図に従えば、規準光学システムは、同一光路に沿っ
て順番に光映像の発生装置又は光［１、対物規準レンズ
又は規準器２、第１の放物面鏡４及び第２の放物面鏡５
から成る。鏡４及び５は同焦点システム（ｃｏｎｆｏｃ
ａｌ　５ｙｓｔｅａ＋）を形成する。それらの共通焦点
Ｆは第１図に示されている。１１４は全反射性であり、
鏡５は外部風景から来る放射を通過させるために半透明
である。
前記放物面鏡４及び５は、２つの平行面１０＾Ｖ及びｌ
０ＡＲをｂつ透明な材料で作られたプレート１０によっ
て形成された光伝導体の端部に置かれる。その放物面鏡
４及び５は、拡大１の同焦点光学システムを形成する。
光線の経路は、矢印の付いた一点破線によって表示され
る。映像光１［１から来た放射は、そのプレートに進入
し、鏡４及び５で反射し゛た後、同じ面１０ＡＲを通っ
て外に出る。この種の設計はヘルメット上のアセンブリ
を容易にする。
その規準器２は、映像光源１によってスクリーン上に作
られた光映像の映像を無限遠に形成する。
説明の実施例では、その映像光源は陰極線管から成る。
他の実施例では、映像光源１は液晶ディスプレイパネル
又はその他の映像源から成ってもよい。平行にされた映
像はプレート１０に進入し、放物面鏡４によって反射さ
れ、更に放物面鏡５によって反射される。平行面を持つ
プレート１０は、その平行面上での一連°の全反射によ
ってｌ１４及び５の間の光学伝達を与える。
半透明の放物面鏡５は、映像光源１から来る平行光線束
放射を、外部Ｉｌｌから来る及び眼Ｖによって象徴され
る観測者に向けてｖＡ５を通して伝達される放射と混合
することを可能とする、組合わせ光学システム又は組合
わせ光学装匠を形成する。
前面１０ＡＶ上の及び後面１０ＡＲ上の、プレート１０
内部の全反射は、これらの表面が処理されていない場合
にさえ光の損失を生じさせない。放物面鏡４及び５が同
焦点システムを形成するが故に、鏡５の出口における映
像もその入口におけると同様に無限遠に送り返される。
平行面のあるプレートを持たない類似の光学システムと
比較した場合、鏡及び特に組合わせ鏡５は照準合わせ方
向ｌＳとより小さな角度を形成し、従って、軸からのオ
フセットをより小さくして技４及び５を使用することを
可能にし、このような形で、映像の正確な品質を保持し
ながら、より広い視界を得ることを可能にする。
またプレート１０内部の全反射のすべては、軸からのオ
フセットが大きな放物面状の送還用の鏡を使用する必要
なしに、観測者頭部の上方から映像を下に降ろさせるこ
とに寄与し、従ってここでもまた広範な視界を得るのを
可能にすることに貢献する。
組合わせ鏡５の処理は、説明の実施例では中立的である
。他の実施例では、映像光源のスペクトル帯域（陰極線
管の場合は緑の色帯に位置する帯［）のみを反射するよ
うに、それは（光学的堆積及びホログラム堆積で濾光す
ることによって）選択的であってもよい。放物面鏡４に
ついては、それは伝達に使用されないが故に全反射性で
ある。
ヘルメットディスプレイ装置の視界の外側に、即ち＆ｉ
５の外側に、゛外部風景又は他の光パターンを前記プレ
ート１０を通して観測者が観ることに対しては、そのプ
レートの前面１０ＡＶ及びその後面１０ＡＲがその放射
の伝達に使用されるが故に、プレート１０は特にどんな
妨害も生じさせない。
プレート１０の右側及び左側の側部は、眼を通過する２
つの平面において各々斜めに切られている。
従って、観測者はそれらの縁部を通して明瞭に眺望する
。これによって、その側部が外部眺望に与えるかもしれ
ない遮蔽が排除される。
第１図は、実験室用の実施例に相当する。第２図は、第
１図による実施例から引き出された成果を用いて作られ
た実施例に相当する。それはヘルメットＣ内に取り付け
られるように特に設計されている。
第２図による規準光学システムの隠された部分は、ヘル
メットＣの外壁を通した透視図として描かれている。こ
の光学システムは、プリズム１１及び平面鏡１２の付加
によって、並びにプレート１０が透明な末端要＊　１０
Ｔによって下向きに延ばされている点で、第１図による
光学システムと区別される。プリズム１１及び鏡１２は
規準器２とプレート１０との間に連続して置かれ、光学
システムの形をヘルメットＣの形に適合させるためにそ
の光学経路を延′長するよう設計されている。末端要素
１０Ｔは、１ｔ５、前面１０ＡＶ及びプレート１０の側
面の延長部分、並びに眼及びＩ５の下側縁部を通過する
平面によって境界を限定された容積を有する。
第２図による実施例は、両眼用ディスプレイ装置を形成
するための、ヘルメットＣと組み合わされた２つの規準
光学システムを有する。
第３図による規準光学システムは、光映（ＩＩ源１、規
準器２、第１の放物面鏡４及び第２の放物面鏡５を有す
る。＠４及び５は拡大１の同焦点システムを形成し、及
び共−通焦点Ｆを有する。１１４は全反射性であり、鏡
５は外部風景から来る放！ｌ）Ｊす通過させるために半
透明である。
放物面［Ｉ４及び５は、透明な材料で作られて平行面１
０を持つプレートによって形成された光伝導体の端部に
設置される。光線が取る経路は、その光軸について、第
３図に示される。
規準器２は、映像光源１によって作られた光映像の映像
を無限遠に形成する。その後で平行光線束映像は放物面
鏡４によって反射され、放物面鏡５によって平行放射と
して出口に再形成される。
平行面を有するプレートは、その平行面上での、即ち前
面１０ＡＶ及び後面１０ＡＲ上での一連の全反射によっ
て中間的な光学経路を確保する。
半透明の放物面鏡５は、平行放射を、観測者に向けてこ
の鏡５によって伝達される外部放射と混合することを可
能とする組合わせ鏡を成す。ヘルメットディスプレイ装
置への応用の１つでは、この外部放射はヘルメットディ
スプレイ装置の視界内に風景の眺望を再表現する。この
視界は第４図の平面内の角度θに基づく。更にそれは規
準光学システムによって観２ｍ者に向けて伝達される光
線の最大限の傾斜に一致する。
プレート１０の前面１０ＡＶ及び後面１０＾Ｒ上での全
反射は・、これらの面１０ＡＶ及び１０ＡＲが処理され
ていない場合でさえ、光の損失を全く生じさせない。放
物面鏡４及び５が同焦点システムを形成するが故に、鎮
５の出口の映像も入口の場合と同様に無限遠に送り帰さ
れる。放物面＠４及び５は軸から外れて使用される。１
つの放物面鏡はその対象に関し無限遠において及びその
焦点において完全な映像を与える。更に、そのシステム
の対称性によって、一定の収差が相殺される。それと対
照的に、視界の湾曲は規準器において修正される。プレ
ート１０によって、鏡及゛び特に組合わせ鏡５は照準合
わせ方向ＺＳ（第１図では、出口光軸ｌＳ〉に対する垂
直線との間により小さな角度を有してもよく、従って、
軸からの小さなオフセットでｌｔ４及び５を使用するこ
とを可能にし、従って、中間プレートを伴う光伝導体を
有しないシステムと比較する場合に、映像の正確な品質
を保持しながら、より広い視野を得ることを可能にする
。
すべての内部の全反射も、軸から大きなオフセットで鏡
を使用しなくとも観測者頭部の上方から映像を下に降ろ
させるように働き（第４図及び第５図）、従って広範な
視界が得られることに寄与する。
組合わせ鏡５の処理は中立的であっても、映像光源のス
ペクトル帯１ｇ（除権線管の場合は緑の色帯に位置する
帯域）のみを反射するようにく光学的堆積又はホログラ
ム堆積で濾光することによって＞ｉ！Ｉ択的であっても
よい。他方の放物面鏡４は、伝達に使用されないが故に
全反射性である。
ヘルメットディスプレイ装置の視界の外側に、即ち、鏡
５の外側に、外部風景又は他の光パターンを前記プレー
ト１０を通して観ｉｌ１者が観ることに対しては、その
プレート前面１０ＡＶ及びその後面１０ＡＲがその放射
の伝達に使用されるが故に、ブレード１０は特にどんな
妨害も生じさせない。
プレート１０の左側側面１０ＬＧ及び右側側面１０ＬＤ
は、観測者の眼の上に集束するように、その平行面に関
して斜めに切られる。観測者はその縁部を通して明瞭に
眺望する。このために、その側面が外部眺望に与えるか
もしれない遮蔽が排除される。
側面１０ＬＧ及び１０［Ｄのこの切断を説明するために
、第５図は第４図に示された方向「に沿ったプレート１
０の断面を表す。
鏡４及び５の作成を容易にするために、プレート１０は
、第４図に示されるように６つの平面によって境界を付
けられた多面体型の容積を全体として形成するべく、１
つの中央要素１０Ｃ及び２つの末端要素１０Ｔ１．１０
■２によって適当に形成される。
これらの３つの要素の表面は放物面状表面に加工され、
端部ｌ１４及び５を各々に形成するために、これらの表
面上に反射性又は半反射性の被覆が作られる。
更に末端要素１０Ｔ２は、縁部を通して明瞭に眺望され
るように及びどんな遮蔽効果も生じさせないように、側
面１０ＬＤ及び１０［Ｇの場合と同様な仕方でＦ側部分
で切断される（第４図）。
ヘルメットディスプレイ装置への適用の一環として、第
６図はそのすべての要素の位置を概略的に表す。この図
ではヘルメットは示されておらず、映像光源１は小型陰
極線管である。更にこのアセンブリは、映像光源１によ
って放射された光映像を規準器２に送り返すための、及
びプレート１０内の１第１の放物面鏡４に向けてその光
映像をこの光学装置の出口で反射するための偏向鏡７及
び８を含む。陰極線管１、偏向１１！１７及び規準器２
から成るアセンブリは、偏向１Ｉ１１８と同様に、ヘル
メットの頂部に置かれてもよい。ｌ１４及び５がら成る
プレート装置１０は、そのヘルメットのバイザーの中に
−・体化される。
本発明による解決は、方位角において４０度及び仰角に
おいて２０度の視界をもたらす性能特性によって表され
ることができる。特にそのプレートの透明材料がプラス
チックであるならば、ユニット全体に小さな重量しか加
えないように、このプレートの厚さは約１０〜１５ＩＩ
ｍであってよい。
第７図は、図に示されるような３つの連続する要素１０
−１．１０−２．１０−３によって形成さそれるプレー
ト装置１０の中央要素１０Ｃが折れ曲がった態様である
場合に、光線が°取る経路を表す。場合によっては、こ
の折れ曲がった態様はヘルメット内により容易に取付は
可能である。
一般的に及び第２図の説明に示されるように、右眼用及
び左眼用に設計された本発明による２つのシステムが、
両眼用ヘルメットディスプレイが形成されることを可能
にする。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による規準光学システムの概略図、第
２図は、本発明による規準光学システムを示す、実施例
のより詳細な図、第３図は、本発明による規準光学シス
テムの概略図、第４図は、Ｉ！測員に関連してシステム
の配置を示す概略図、第５図は、どのように遮蔽効果が
防止されることが可能かを示す、ディスプレイの１つの
方向に沿った断面図、第６図は、ヘルメットディスプレ
イ装置の形の実施例の概略図、第７図は、そのシステム
の所謂「折れ曲がった」実施例において光線が取る経路
を示す部分図である。 １・・・・・・光映像発生装置又は映像光源、　　２・
・・・・・規準レンズ又は規準器、　　４・・・・・・
第１の放物面鏡、５・・・・・・第２の放物面鏡、　１
０・・・・・・透明プレート、１０ＡＶ及び１０ＡＲ・
・・・・・透明プレートの２つの平行面、１０Ｌ口及び
１０［Ｇ・・・・・・透明プレートの２つの側面、１０
−１．１０−２及び１０−３・・・・・・透明プレート
の３つの要素。 工４α人　　トムソン−七エスエ７ 平成元年１２月１２日 特許庁長官　吉　１）文　殻　殿 １、事件の表示　　平成１年特許願第２７４７８４号２
、発明の名称　　特にヘルメットディスプレイ装置用の
規準光学システム ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名　称　　　トムソンーセエスエフ ４・代　理　人　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４号
　山田ビル（郵便番号１６Ｇ）電話（０３）　　３５４
−８６２３５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正の対象　　図　面 ７、補正の内容

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）光放射を与えるための映像発生装置又はその光源
    、その放射を平行にするための対物規準レンズ又は規準
    器、第１の放物面鏡及び第２の放物面鏡並びに透明なプ
    レートの同焦点アセンブリから成る組合わせ光学装置か
    ら連続的に構成される規準光学システムであって、第１
    の鏡は第２の鏡に向けて平行放射を反射するために反射
    性を有し、第２の鏡は、第１の鏡から受け取った放射を
    観測者に向けて反射によって伝達すると同時に外部放射
    を観測者に向けてその透明性によって伝達することを可
    能にするために、部分的に透明であり、更に透明プレー
    トが２つの端部を有し、第１の面及び第２の面が平行で
    あり、前記２つの端部が２つの前記放射面鏡によって別
    々に形成されており、対物レンズと観測者との間の平行
    放射の光学経路が、連続的に前記２つの平行面の１つで
    の第１の通過、第１の鏡上での反射、平行面上での幾つ
    かの全反射、第２の鏡上での反射、及び前記２つの平行
    面の１つでの第２の通過から成るシステム。
  2. （２）透明プレートが、観測者によって縁部を通して眺
    望されるように平行面に関して斜めに傾斜された側面か
    ら成る請求項１に記載のシステム。
  3. （３）プレートが、第２の鏡を越えた先までそのプレー
    トを延ばす末端要素と組み合わされている請求項１又は
    ２に記載のシステム。
  4. （４）第１及び第２の通過が同一の平行面を通して行わ
    れる請求項１に記載のシステム。
  5. （５）第１及び第２の通過が別々に第１及び第２の平行
    面を通して行われる請求項１に記載のシステム。
  6. （６）プレートが幾つかの要素によって形成され、２つ
    の平行面の各々が要素各々に関する表面によって形成さ
    れ、面を形成する表面が本システムの折れ曲がった態様
    を成すように曲線に従って配置されている請求項１に記
    載のシステム。
JP1274784A 1988-10-21 1989-10-20 特にヘルメットディスプレイ装置用の視準光学システム Expired - Lifetime JP2746697B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8813829A FR2638242B1 (fr) 1988-10-21 1988-10-21 Systeme optique de collimation, notamment pour visuel de casque
FR8813829 1988-10-21
FR8903152 1989-03-10
FR8903152A FR2644249B1 (fr) 1989-03-10 1989-03-10 Systeme optique de collimation, en particulier pour visuel de casque

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Publication Number Publication Date
JPH02297516A true JPH02297516A (ja) 1990-12-10
JP2746697B2 JP2746697B2 (ja) 1998-05-06

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ID=26226946

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1274784A Expired - Lifetime JP2746697B2 (ja) 1988-10-21 1989-10-20 特にヘルメットディスプレイ装置用の視準光学システム

Country Status (5)

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US (1) US5453877A (ja)
EP (1) EP0365406B1 (ja)
JP (1) JP2746697B2 (ja)
CA (1) CA2001086C (ja)
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