JPH026998A - ヘルメット搭載型表示装置及びその表示方法 - Google Patents

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　］ この発明は、航空機用表示装置に関し、特に、パイロッ
ト用のヘッドアップ表示装置及びその表示方法に関する
ものである。 ［従来の技術　１ 一般に、航空機の操縦室内には多くの計器類が設けられ
ており、パイロットは、通常の飛行中においても多くの
計器類を監視する必要がある。そのためにパイロットは
、しばしば視線を萌方方向から下方にずらし、計器類に
表示されたフライト情報を見なければならない。これら
のフライト情報としては、例えばトルク、航空機の飛行
姿勢及び機首方位等があり、その他の情報とともに計器
盤上に整然と配置されている。パイロットは、これらの
情報を飛行中に繰り返し監視する必要がある。特に、種
々の中間地点に基づいて、すなわち飛行計画に従って正
確に記録された飛行計画ベンチマークに基づいて所定の
飛行経路上を飛行しなけらばならず、この任務はパイロ
ットにとって非常にわずられしいものである。つまり、
パイロットは操縦室の種々の計器類及び地図を調べて、
地図上に示された位置、さらには、窓ガラス越しに見え
る前方の景色と現在位置を比較しなければならない。そ
こで、このようなパイロットの任務を鑑みて、パイロッ
トの負担を幾分でも軽減するためにフライトディレクタ
が開発された。しかしながら、特に、チップーオフーザ
ーアース方法での飛行（地表面の地形形状に沿った飛行
方法）においては、パイロットは飛行経路内での予期せ
ぬ事故を恐れて、操縦室内の計器類に注意を払う余裕は
ない。 そこで、飛行中のパイロットの視界内に計器パネル」二
に表示されるしのと同様な飛行情報を図式記号的に映し
出すことによって、パイロットの計器類を見下ろす煩わ
しさを多少なりとも軽減するために電気光学式装置が開
発された。一般的に、このパイロットの視界内に表示す
る映像は、パイロットがその個々の映像に視点を合わせ
る必要がないように光学上の無限遠に情報を映し出して
パイロットの目に焦点を合わせる構成となっている。 したがって、パイロットは前方の景色を眺めながら無限
遠に映し出された映像情報を見ることができる。なお、
この映像情報は電気的に作り出されたものであり、パイ
ロットは操縦室内の計器類を頻繁に見る必要らなく、機
体前方に見える景色とその映し出された映像情報とを同
時に理解することができる。しかしながら、パイロット
が飛行計画を地図上で確認する時間は、いまだに多くの
時間を必要としている。 初期に開発されたヘッドアップ表示装置は、計器盤に光
学装置を設けるとともに、ブラウン管（Ｃｒｔ　’ｒ　
）から構成されていた。このＣＲＴの画像は、組み合わ
せミラーを介してパイロットの前方視界に映し出される
構成となっている。また、ＣＩｔＴと組み合わせミラー
間にコリメータ等を設けて照準を合わせることにより、
映像があたかも無限遠に存在するかのように映し出され
る。このように、初期のへラドアップ表示装置は、パイ
ロットにとって非常に便利なものであったが、この装置
にも幾つかの問題点があった。まず第１には、投映され
た映像情報が航空機の長平方向の軸腺に対して安定しな
いことである。第２には、ＣＲＴが比較的大きいために
、空きスペースの少ない計器盤内に設置するのが難しい
ことである。第３には、パイロットのごく限られた視界
領域にしか投映できないことである。 次に、ＣＲＴ及び光学装置をパイロットのヘルメットに
搭載したヘッドアップ表示装置が開発された。この装置
に関しては、例えば、モストロム（Ｍｏ５ｔｒｏ＋ｓ）
に付与された米国特許第３，９２３゜３７０号に開示さ
れたもの等がある（明細書４頁、５８行目から５頁、４
２行目参照）。この装置はヘルメットという大きさが限
られた部分に設置しなければならないために、必然的に
小型化が要求されるとともに、パイロットにとって安全
な電圧で作動させなければならないために、所望する明
るさが得られず解像度が低く輪郭がぼやける等の欠点が
あった。さらに、この装置は大きさに対して発熱量が比
較的に多く、ヘルメットに搭載したために全体としての
重９１も大きくなりパイロットに負担を与える等疲労の
原因にもなっていた。この種のヘッドアップ表示装置は
、パイロットの目に対して光線を向は映像情報を投映す
るという方法を採用しており、さまざまな光学系を用い
て種々の試みがなされた。この種の例としては、例えば
、前記した米国特許第３，９２３，３７０号（明細書５
頁、１から４２行目参照）及びビゼノア（Ｖｉｚｅｎｏ
ｒ）に付与された米国特許第２８．８４７号（明細書４
頁、５２から５頁、３行目参照）に開示された装置等が
ある。 さらに、能率性を重視して設計されたヘルメット搭載型
ヘッドアップ表示装置が提案された。この装置は、ＣＲ
Ｔをヘルメットに設けず、操縦室内の余分な空間内に設
置して、これに光りファイバを接続し、パイロットに映
像情報を提供する構成としたものであった。この装置に
関しては、例えば、ラルッサ（ＬａＲｕ５ｓａ）に付与
された米国特許第４，４３９，７５５号（明細書３頁、
１から５行目参照）等に開示されたらのがある。特に、
この明細書の１頁、１４から１５行目には、”コンピュ
ータ処理により性能を向上させた地形に関するデータベ
ース°が記載されており、また、２頁、２０から３１行
目には、目標物を捕らえるヘルメット監視装置に関して
開示されている。さらには、出願日：１９８７年７月３
０口、出願人ニスミス（Ｓｓｉｔｈ）、譲渡人：ユナイ
テッド　チクノロシーズ　コーポレーションの現在係属
中の出願番号第０７９．５５３号０ヘツドアツプ表示装
置用ＣＲＴの設置方法及びその表示装置“に開示されて
いる。　上述した従来のへラドアップ表示装置は、コン
ピュータからの情報を種々の記号映像として映し出すた
めにＣＲ’Ｉ’等を備えた構成の映像装置となっている
。この映像装置は、一種類または多種類の光学系を介し
てパイロットの頭部とフロントガラス間、またはヘルメ
ット上に設置した装置に対して、パイロットの目に照準
を合わせて前方視界内に記号映像を反射させるように光
線を投映し、パイロットの視野内に所望する情報を映し
出す構成となっている。 また、パイロットは表示装置の種々の操作モードを選択
して飛行中の各操縦行程、例えば、着陸、ミサイル等の
発射及び航法において必要とするグラフィック、記号及
び文字記号のみを表示することができる。現在、この種
の表示装置はいまだ開発段階であり、表示記号等に関し
て工業的に標準化がなされていない。 表示装置は、一般的に、飛行速度、迎え角、垂直速度、
機首方向、飛行距離、水平儀、フライトディレクタ（水
平儀及びその瞬間の飛行姿勢とともに、所定の飛行計画
に対するコース補正を示す）、縦ゆれ（セパレートピッ
チラダー等によって検知される）及びセパレートロール
アングル指示等を表示する構成となっている。これらに
関しては、例えば、ロルストン（ＲｏｌｓＬｏｎ）に付
与された米国特許第４，３０５，０５７号に開示された
ヘッドアップ表示装置がある。このヘッドアップ表示装
置は航空機があたかもジンバル内や表面に機首方向及び
縦ゆれ角度を記した透明な球体の中心にいるかのように
、パイロットに対して航空機の縦軸方向の前景を映し出
すことができる。特に、軍用航空機においては、ミサイ
ル等の発射方向を正確に補正して接近する標的を破壊す
るために空対地用とした表示装置を使用することもでき
る。パイロットは視界内における標的までの航路上のウ
ェイポイントを地図上で確認することができ、またナビ
ゲーション装置はパイロットが手動入力した座標を有す
る構成となっている。したがって、パイロットは表示装
置上のマークを実際のウェイポイントに対して手動で合
わせ、航空機の位置をウェイポイントに対してさらに正
確に固定することにより標的に照準を合わせることがで
きる。種々の空対地方式に関しては、計算されたリード
角（このリード角を計算することにより最適な発射位置
に航空機の位置を決定することができる）及び飛しょう
経路方式（ミサイル等の軌跡［パイロットも、ミサイル
の軌道が標的に向かうように航空機を巧みに操ってリー
ド角を得ることができる］を計算するために航空機の速
度及び弾道学の原理を考慮する）等を必要とすることが
従来より知られている。 ヘッドアップ型以外の表示装置においても、新方式の表
示記号を使用することによりパイロットの精神的な負担
を大きく緩和することができる。 この方法に関しては、ラバリング（Ｌｏｖｅｒｉｎｇ）
に付与された米国特許第４，３６８，５１７号”航空機
着陸表示装置”に開示されているものがある。 このラバリングの装置は操縦室内に固定する構成となっ
ており、精密な遠近画法を利用して滑走路を映し出し、
視界が悪い情況においてもパイロットが滑走路に対する
自分の位置を確認できるとともに、操縦状態を調整して
その結果を確認することができる。この表示装置は装置
のフレームに対して水平位置に固定された水平基準線記
号を表示する構成となっている。この水平基準線記号の
下には、航空機から見える実際の滑走路を描写するよう
に遠近法を用いて滑走路記号が表示されている。これら
２つの記号は滑走路記号下の航空機記号と組み合わせて
前方の景色を映し出し、パイロットが航空機の姿勢及び
進入状態を確認することができる。ラバリング特許に開
示された表示装置は、パイロットがあたかも航空機から
離れた場所で見ているかのように滑走路、水平線及び航
空機の景色を写しだすことができる。すなわち、このラ
バリングの表示装置は操縦室内で外側に見える指示情報
を再現することを試みている。 ”コンタクト”飛行とは、パイロットがキャノピ−の外
側に実際に見ることができる地上の物体、雲、空、水平
線等を飛行情報として利用しながら操縦する方法をいう
。このコンタクト飛行は、通常視界不良時に行う“計器
”飛行とはまったく異なるものであり、人によっては異
なる意味に理解しているようであるが、”コンタクト−
アナログ“を”コンタクト”飛行の模擬的なものとして
、視覚的アナログ情報を提供するという意味で一般的に
は使用されている。したがって、ラバリングの空港滑走
路表示装置を”コンタクト−アナログ“型と呼んでいる
。 この”コンタクト−アナログ型には、°アウトサイドー
イン（外から中）”と”インサイド−アウト（中から外
）°の基本的な２つの種類がある。 例えば、”アウトサイド−イン”型のコンタクトアナロ
グ垂直ジャイロ指示器は、計器盤上の円形の文字盤に水
平位置をエツチングし、これに対して静止する水平線を
備えるとともに円の中間部に小さな線を引いて航空器の
断面を記号的に表示し、これが文字盤の中心の可動軸上
で水平儀に対して傾き機体の横揺れ状態を示すようにな
っている。 また、水平線に対して記号が上下して縦ゆれを表示する
ようになっている。ラバリングの空港滑走路表示装置は
、この型に属すると思われる。また、”アウトサイド−
イン°型の表示装置を使用することにより、パイ

【ｌッ
トは自分の制御動作とそれによる結果との関係をよく理
解することができる。 パイロットは、例えば、キャノピ−の後部上方の外側に
設けた椅子から航空機を見るでいるかのごとく観察する
ことができる。すなわち、外の景色が操縦室内で見るこ
とができる。なお、この椅子の姿勢は地上に対して固定
されたものとなっている。 １インサイド−アウト”型のコンタクト−アナログ垂直
ジャイロ指示器は、計器盤に対して水平に静止する航空
機記号を示すとともに、文字盤上で水平線が傾いて縦ゆ
れを示す構成となっている。 ロルストンの航空機姿勢基準表示装置は、一般的なこの
種の装置に属すると思われる。“インサイド−アウト“
型表示装置は、”アウトサイド−イン”型の装置とは異
なって水平方向に対する機体の方向を精度良く示すこと
ができるために広く普及している。この”インサイド−
アウト”型垂直ジャイロ指示器は、パイロットがキャノ
ピ−の外側で実際の水平線に対する機体の傾きを見るの
とまったく同様な方法で、固定された機体記号の傾きを
水平儀に見ることができる。ロルストンは、さらに表面
に機首方向及び縦ゆれ角度記号をエツチングした透明な
球体の中心の３つの軸を有するジンバルのプラットフォ
ーム上に機体を支持したかのような感覚をパイロットに
与えるという構想を採用した。この球体は航空機ととも
に平行移動するが、地表面に対して安定した姿勢を保つ
ようになっている。 特に、ヘリコプタのパイロット等のために近年開発され
た装置としては、米国軍発行のＴ　Ｍ　−５５−１５２
０−２３８−１０の４−１９から４−２４頁に記載され
ているものがある。この装置はヘルメットに表示装置を
取り付けた構成となっており、エンジントルク、飛行速
度、上昇速度及び水平線指示器等の操縦及び飛行状態を
示す記号からの飛行情報をヘリコプタのパイロットに対
して常に確実に示すことができる。姿勢指示器と同様に
これらの表示はパイロットの前方に投映され、パイロッ
トが下方の計器類を見なくとも済むようになっている。 ［発明が解決しようとする課題　］ 上述したように、１アウトサイド−イン°及び”インサ
イド−アウト“型の装置は、双方ともに有用なものであ
るが、各々がパイロットに対して特有な架空の視点を設
定しているために、パイロットは所定の認識機能を有す
る表示装置を理解するためにはその視点を憶測しなけれ
ばならないという欠点がある。パイロットはこの架空の
視点に自分の視点があると想像することにより認識機能
を向」ニさせることができる。しかしながら、パイロッ
トがその表示装置に映し出された架空の位置にいると想
像４゛ることにより、現実の位置における飛行状態の認
識ができなくなる危険性がある。これは、この架空の位
置が必ずしも飛行状態を認識する上で最適な位置ではな
いからである。したがって、パイロットは現実の飛行状
態と表示装置Ｃ，′：よる飛行状態との間に矛盾を感じ
ることになる。 例えば、“インザイドーアウト゛型の垂直ジャイロ指示
器に関して説明すれば、パイロットは機体の断面記号の
長平方向の軸に対！−で自分の視覚」二の軸を一致させ
、機体の姿勢と体の姿勢とを観念的に見極めなければな
らない。同様に、ロルストンの球体−１−―にエツチン
グされた記号においては、パイロットは正面を向き機体
の一点にくぎｆ＝ｊけされたかのように姿勢を正さなけ
ればならない。このことは、機体の長平方向の軸線１−
に情報を投映することにか原因となっている。また、こ
のことについては、上述１．たヘリコプタ−バイ（１ッ
ト用ヘッドアップ表示装置についてら言えることである
が、前方を見ている状態から振り向いた後に姿勢指示器
を使用すると、方向を見失う場合がある。 Ｖなわち、これらの表示装置に関しては、記号を知覚す
るのは航空機ではなくバイ「１ツトであるという事実を
無視ｊ７ているために、この”インサイドアウト°型の
“コンタクト−アナ［１グ技術の模擬的な表示効果は逆
に欠点になっている。 同様に、ラバリングの”アウトサイド−イン°型表示装
置は、例えば、米国特許第４，３６８．５１７弓の第２
ｂ図のポジション８に示されているように、仮想の視点
から見える水平線は機体の横揺れに関係なく安定してい
るわけであるが、機体記号が示す横揺れを仮想の視点に
おいて経験しているとパイロットは想像ｊ７なければな
らない。したがって、航空機が例えば急下降してパイロ
ッ１−に対して“Ｇ″が加わった場合等、特に、パイロ
ットは仮想の視点における記号映像と現実の飛行状態と
の間に混乱を生じて１．まう。 この発明の本質を鑑みて以下に詳述するよに、−１〕述
した従来技術の”コンタクト−アナ［１グ”の発想に関
する問題点が明らかになる。このことは、この発明に関
１．て重要な問題であり、例えば、航空機（アウトサイ
ド−イン）または前方視界（インサイド−アウト）の一
方向または他方向から表示される映像をパイロットが混
乱夕ることなく正確に認識できるようにすることである
。 言い換えると、従来の”コンタクト−アナログ表示装置
は、航空機または地上を基準としているために、パイロ
ットは、自分の姿勢状態が変化；２ても常に視点に対し
て固定されている表示は仮想視点におけるものであり、
現在の自分の姿勢状態から見られるものではないことを
理解しなげねばならない。したがって、この発明はコン
タクトアナログ情報に関して、パイロットが表示された
情報を自分の飛行姿勢状態にかかわらず正確に認識でき
るようにするものである。 したがって、この発明は、飛行中の航空機内のパイロッ
トに対して所望する飛行情報を記り一映像として表示し
、パイロットの姿勢状態にかかわらずこの記号映像を正
確に認識することができるヘルメフトＭ％載型表示装置
及びその表示方法を提供することをＩ］的とする。 １　課題を解決するだめの手段及び作用　］七記課題を
解決するためにこの発明によれば、地−１１、二対する
航空機の位置呼び姿勢を検知し、これらを表ケ航空機位
置信号及び航空機姿勢信りを準備する。さらに、この飛
行中の航空機に対するパイロットのヘルメットの姿勢を
検知１．て、この姿勢を表すヘルメット姿勢信号を準備
する。なお、好適には複数の信号とすることができるが
、ここでは説明を簡単にするために単一の信号と１．て
記載４゛る。したがって、°ヘルメット姿勢信号“は、
例えば、ヘルメットの縦揺れ、横揺れ及び偏揺れ等の複
数のヘルメット姿勢信号、または高度、緯度及び経度等
の複数の位置信号等を含むことができる。また、これら
の位置及び姿勢に関する情報を単一の信号に含ませるこ
ともできる。 なお、ヘルメットの位置は航空機と同様と見なすことが
できるため、ヘルメットの位置を検出１゜ない構成とす
ることも１可能である。１２．たが−）で、航空機位置
信号をヘルメット位１〃信号の代わりに使用するこがで
き、こイ１をヘルメット位置信号と柿ぶことかできる。 また、航空機の位置戻準点がヘルメットと著しく異なる
場合には、この違いを考慮して航空機位置信号を補正す
るようにしてもよい。 航空機の姿勢信号及びヘルメットの姿勢信号に応答して
、地上に対するヘルメットの姿勢を求め、ヘルメット姿
勢信号を変換して地上に対するヘルメット姿勢信号とす
る。そこで、航空機の姿勢すなわちヘルメットの位置信
号及び変換したヘルメット姿勢信号に応答して、ヘルメ
ットを装着したパイロットの所定の視界内に見える少な
くとも１以」二の地表面上の所定の地点に相当する記号
映像をパイロットに対して表示する。この場合、この記
号映像は、航空機に対するヘルメットの姿勢及び地上に
対する航空機の姿勢にかかわらず、実際の地表面上の位
置と一致するようにパイロットに対して表示する。すな
わち、パイロットは、自分の視界内に投映された記号映
像を実際の地上面に重畳させて見ることができる。した
がって、この発明に係る表示装置は航空機を主体として
飛行情報を提供するものではなく、あくまでもパイロッ
トを基準にして所望する情報を提供するものである。 また、この発明によれば、地上の所望する地点の位置を
示す複数の地表面位置信号を記憶手段に記憶するととも
に、航空機の位置あるいはヘルメットの位置信号に応答
して、この記憶手段からこれらの必要な信号を検索する
こともできる。さらに、航空機またはヘルメットの位置
信号及び検索した地表面上の位置信号値から航空機また
はヘルメットの位置に対して地表面上の実際の位置に相
当する位置を決定し、このヘルメットの位置を基準とし
て補正した地上位置信号を設定する。次に、この補正さ
れた地表面位置信号及び変換されたヘルメット姿勢信号
に応答して、地表面位置信号がパイロットの視界内に見
える実際の地表面上の地点に相当するか否かを確認する
。もし、相当する場合には、この地表面上の所望する地
点に相当する記号映像を、実施の地表面上の位置に対し
て一致するようにパイロットに対して表示する。 記憶された複数の地表面位置信号は、目標とする地表面
上の所望する地点を示すものであり、例えば、所定の飛
行計画における地表面のウェイポイントの位置を示す一
連のウェイポイント位置信号とすることもできる。この
場合には、所定の飛行計画における現時点の、すなわち
接近しつつあるウェイポイント位置を示す現ウェイポイ
ント位置信号を検索して、現在のウェイポイントに対す
る航空機またはヘルメットの位置を決定して現ウェイポ
イント位置信号をパイロットを基準とした信号に変換す
る。次に、現ウェイポイントの位置がパイロットの視界
内に存在するか否かを確認する。 もし、存在する場合には、パイロットの視界内の表面上
の実施のウェイポイント位置に相当する位置にそのウェ
イポイントを示す記号映像を表示する。 一方、パイロットの視界内に所定の（現時点における）
ウェイポイントがいまだ存在しない場合には、ウェイポ
イントの記号映像が見える位置にパイロットを振り向か
せまたは機体を旋回させるために別の記号映像を表示す
ることもできる。 さらに、現ウェイポイントに加えて、航空機の位置信号
に応答して次のウェイポイントを示す次ウェイポイント
位置信号を記憶手段から検索することもできる。この場
合も、次のウェイポイントに対する航空機またはヘルメ
ットの位置を決定し、ヘルメットを基準とした次ウェイ
ポイントの位置信号に変換する。また、ヘルメットの位
置を決定した後に、次ウェイポイントの位置がパイロッ
トの視界内に存在するか否かを確認する。もし、存在す
る場合には、実際のウェイポイントの位置に相当すると
ころに次ウェイポイントを示す記号映像を表示する。 特に、パイロットは飛行中予期できぬ出来事に遭遇する
可能性が多いために、この飛行経路地図をレイアウトす
ることができる場合のナップーオブーゼーアース飛行に
おいては、地表面上の実際の飛行行程を示す飛行経路映
像よりは実際のウェイポイントを示す記号映像をパイロ
ットに対して提供する方が有利である。通常、比較的に
遠方にあるウェイポイントを幾つか設けることにより、
パイロットは所定の飛行行程に沿って自由に操縦ずこと
ができるようになる。。 このようにウェイポイントを表示することにより、パイ
ロットは機首方位及びステアリング（操舵方向）指令合
図等と共に飛行計画情報（ナビゲーション情報）を得る
ことができる。この表示方法は、実際のパイロットの前
方視界に重複させて接近するウェイポイントの位置を表
示しているために、このウェイポイントの位置を容易に
理解することができる。したがって、パイロットに対し
て最適な表示方法が提供される。 さらに、このウェイポイントを検索する方法は、第１の
ウェイポイント位置信号を検索し、この位置信号を現在
のウェイポイントを通過するまで現ウェイポイント位置
信号として認識することをさらに発展させたものと考え
ることができる。また、この第１ウエイポイント信号を
検索すると同時に、次のウェイポイントを示す第２のウ
ェイポイント位置信号を検索し、これを現在のウェイポ
イントを通過した後に所定の飛行計画内の次ウェイポイ
ントとして認識させることができる。現在、航空機は現
ウェイポイントに対する所定の第１所定距離内を飛行し
ているか否かを判断した後に、２つの判断をすることが
できる。まず、航空機またはパイロットのヘルメットの
位置から現在接近するウェイポイントまでの距離が増加
しているが否かの第１の判断を行う。ここで、この距離
が増加している状態にある場合には、この航空機または
ヘルメットの位置から次の（第２）ウェイポイントまで
の距離力＜ｍＡ少しているか否かの第２の判断を行う。 ここで、この第２ウエイポイントまでの距離が減少して
いる場合には、この第２ウエイポイントを現時点におけ
る現ウェイポイントとして設定し、第３のウェイポイン
ト位置信号を検索して新たな次ウェイポイントとして設
定する。これら第１及び第２の判断が共に満足されず、
さらに、この両判断を満足しない状態で現在のウェイポ
イントまでの第２の所定距離内（第１の所定距離よりも
大きい）にある場合には、現在のウェイポイントを自動
的に次のウェイポイントに変更する。 そして、航空機が目的地に到達するまで同様のことを繰
り返す。 さらに、航空機に対するヘルメットの位置をさらに検知
して、ヘルメット位置信号を設けることもできる。この
ヘルメットの位置に関する情報を利用して、実際の地表
面上に正確に一致するように記号映像を表示し、航空機
内にあるヘルメットを基準とした記号映像を表示するよ
うにする。したがって、３つの回転上の自由度に加えて
、この航空機内の操縦室に対するパイロットの頭部の自
由度から少なくとも１つの自由度を考慮することができ
、パイロットが実際に見ている前方の景色に対してさら
に正確なコンタクト−アナログ映像が提供される。 また、パイロットに対してステアリング合図映像を表示
して所定の飛行計画に従った航空機の機首方位を示し、
現時点におけるまたは次のウェイポイントを指示するこ
とができる。このステアリング合図記号は不等記号の形
状をして水平に移動し、パイロットが現在の飛行行程上
を飛行し続けるかまたはこの所定の飛行行程に復帰させ
るための水平線にまたはコンパス方位記号付近に表示さ
れるものである。また、このステアリング合図記号は、
例えば、３次元方向を示すようにすることができ、操舵
方向がパイロットの視界内の垂直中心線に対してプラス
またはマイナス方向の所定の角度範囲内（例えば、１９
°）にある場合には第２Ａ図に示すように上方を示し、
この角度範囲外にある場合にはパイロットに対して右ま
たは左に旋回するように指示して、所定の飛行行程に復
帰するように合図する。 さらに、このステアリング合図記号は、現在の非飛行行
程に復帰するように、または次の飛行行程が近付いてき
ており現在のウェイポイントに対して非常に接近してい
る場合には、次の飛行行程へスムーズに旋回できるよう
にパイロットを誘導する。また、このステアリング合図
記号に関連させて航空機記号を設け、水平線またはコン
パス方位信号に対して航空機の機首方位を示すこともで
きる。 上記したようにこの発明は、さらに、航空機に対するヘ
ルメットの姿勢及び地上に対する航空機の姿勢に関係な
く、コンパス方位記号の記号映像をパイロットの視点に
対して固定して表示するようにパイロットの視界内に地
表面上の水平線に重ねて表示することができる。これは
、パイロットが振り向いた場合等のその瞬間的な視界内
にコンパスの一部を表示することができる。 さらにこの発明は、上記したようにパイロットの視点に
対して地表面上の水平線を示すヘルメットコンパス方位
記号を固定して表示する代わりに、航空機に対するヘル
メットの姿勢及び地上に対する航空機の姿勢に関係なく
、パイロットに対して水平方向を示すようにヘルメット
コンパス方位記号を表示することができる。この方法は
他の表示記号と混乱しないように水平線を特に簡単な記
号で示すことを必要とする軍用航空機等において有用な
ものである。この場合には、このコンパス方位記号をパ
イロットの視界の上部に固定させて表示することが可能
であり、地表面に対する航空機の位置または航空機内の
操縦室に対するパイロットの頭部位置にかかわらず、パ
イロット（頭部）の動きに応じて動くようにすることが
できる。 さらにこの発明によれば、表示する水平線を表す記号映
像を簡単な線映像とすることができる。 ［実施例］ 以下、添付図面に基づいてこの発明の詳細な説明する。 第１図は、航空機１２を操縦しているパイロット１０を
示している。このパイロット】０は、航空機に対するヘ
ルメットの位置及び姿勢、地表面に対する航空機の位置
及び姿勢を気にすることなく、地表面１８の水平線１６
のを表す記号映像１４を見ながら操縦することができる
。なお、図中においてこの水平線の記号映像１４は実線
で示しておりパイロットの視野内において見ることがで
きる。パイロットの右肩上から航空機内操縦室２０の後
部に延びる点線２２は、パイロットが右方向に振り向い
た時にその点線の位置に実線で示す記号映像Ｉ４を見る
ことができることを示したものである。一方、この線の
他端側は視界の左手方向に同様に示される。この点線２
６も同様にパイロットｌＯが地上の町並み２４を見よう
と左手方向を振り向いた時に、水平線１６を示す実線と
して彼の視界内に映るようになっている。 したがって、線１４．２２及び２６はパイロットの頭部
を中心とした円を形成しており、パイロットはこれを地
表面の水平線として見ることができる。この円の点線で
示された部分は実際にそこに映し出されるものではなく
、パイロットの視界内に入った時以外は存在しないもの
である。すなわち、点線２２はパイロットが振り向いた
時にそこに水平線を示す実線として見ることができるこ
とを示したものであり、想像線２６は航空機が図面の右
手上方を向いているとした場合に機体の左前面に水平線
１６として見ることができるものである。したがって、
線Ｉ４．２２及び２６はパイロットの頭部の位置及び姿
勢、航空機の地表面に対する位置及び姿勢とは関係なく
、実際の水平線１６と一致するようになっている。 上述した従来技術において示したように、パイロットが
多くの時間を費やす任務の一つに、多くのウェイポイン
トまたは飛行行程の最終旋回地点を示す飛行基準等を有
する所定の飛行計画にしたがった領空飛行がある。第１
図においては、右上方の旗ざお記号２８で示したものが
ウェイポイントである。このウェイポイント２８はパイ
ロットが飛行計画にしたがって現在接近しつつある地点
を示している。このウェイポイント２８は第１図におい
て水平線と直交するように示されているが、図示する飛
行状態ではパイロットの視界内に見えるものではなく、
パイロットが左前方に振り向いた時に彼の視界内に投映
されるものである。また、ウェイポイント２８の基部３
０はパイロットから見て地表面に位置しており、実際の
ウェイポイントとして見ることができるものである。航
空機がウェイポイントに接近してその付近を通過する時
には航空機とウェイポイントの基部３０間に引いた線と
、航空機と水平線間に引いた線とがなす角度が９０”に
なるまで、その基部３０は水平線の下方に見えるように
なっている。また、航空機がそのウェイポイントに接近
すると旗ざお記号２８は長くなり大きく見えるようにな
る。このことは、旗ざお記号２８の水平線の上方に見え
る長さを一定にした場合に、水平線の下方に見える部分
が長く延びたように感じることを意味する。すなわち、
航空機の飛行高度が変化ｊまた場合には記号の大きさも
変化することになる。したがって、航空機が比較的低空
を飛行している場合には、水平線の下方部分は当初から
比較的長く見えるが、同じ位置の比較的上空を飛行して
いる場合には、当初は短く見えるが近付くにつれて速い
速度でかなりの程度まで大きく見えるよになる。旗ざお
記号２８の上部には旗記号３２が設けられている。この
記号には数字が表示されており、例えばウェイポイント
番号またはウェイポイントまでの距離等のいずれかを示
している。さらに、前方に示すもう一方のウェイポイン
ト３４は現在のウェイポイント２８．３０．３２の次の
ウェイポイントを示しており、現時点においてはウェイ
ポイント３２より小さく見え、旗ざお部分は全部水平線
りに突出している。 これらのウェイポイント記号の外にも、地上に関する必
要な記号を必要な数だけ表示することができる。例えば
、標的情報や緯度、経度及び地図座標等を示す格子状の
記号を投映することもできる。したがって、この発明に
係る表示方法により上述したウェイポイントまたは水平
線の映像記号と同様に、地表面に関する必要な情報を種
々の映像記号として表示することができる。この実施例
においては、前記した以外の記号に関する詳細は省略す
るが、このことはこの発明の範囲をこの実施例に限定す
るものではない。 次に、上記以外の幾つかの映像記号に関して簡ｒｌ′ｉ
に説明する。 水平線記号Ｉ４及びウェイポイント記号３２．３４以外
に取り得る記号としては、第１図においてパイロットの
前方視界内に表示されている地表面上の方位点記号等が
考えられる。図示したパイロットは幾分上方を向き、飛
行方向である北側に表示された逆向きの番号１７及び１
８を見ている。 この番号はパイロットに約６０°の水平視界を与える約
１４０°から２００”　　（図中、反転した数記号１４
から２０）にわたる実線で示している。 この範囲外に示された記号は図示している状態において
は実際には表示されてはいないが、ここでは説明のため
にコンパス方位記号を中抜きの数字で示している。この
場合にも上述した水平線記号１４等と同様に、パイロッ
トが現在目視している方角から多少視線をずらした時に
彼の前方視界内に見えてくるものであり、パイロットの
頭部を中心として円形に表示されている。この記号は水
平線記号１４と異なりパイロットの頭部の動きに伴って
傾くようになっている。したがって、パイロットは無限
遠に設けた円周上にこれらの記号が存在するかのように
みることができる。また、この円周はパイロットの目の
中心を通る垂直な面に対して直角な平面上に位置してい
る。この記号の表示方法は戦闘機等にとって非常に有効
なものであり、戦闘中においてパイロットの視界を妨げ
がちな多種類の映像記号から水平線記号を明確に区別す
ることができる。しかしながら、パイロットの頭部の動
きに関係なく水平線記号Ｉ４と同様に固定して表示する
ことも可能である。 また、上述したコンタクト−アナログ記号以外の地表面
に関連のない記号についても映像記号として表示するこ
とができる。例えば、パイロットが１１ｑ方を向いてい
る時には、常に機体の長平方向の軸線に沿って前方に表
示されるピッチラダ及び横揺れ指示器を見ることができ
る。これらの映像はパイロットが前方を向いている場合
に限り表示するようにすることができる。また、パイロ
ットがいずれの方向を向いている場合でも、彼の頭部位
置に対して常に同じ位置に静止するように設定すること
もできる。 次に、パイロットが機体の左前方（北方向）を向いてい
る時に見えるウェイポイント３２．３４に関して、第２
Ａ図に基づいてさらに詳細に説明する。 第１図においては、２つのウェイポイントのみが−度に
表示されるように図示されでいるが、特務飛行の各飛行
工程においては、実際には次々と通過する一連のウェイ
ポイントに映し出される地上の多くの基準地点が不連続
に存在する。現時点の飛行位置におけるウェイポイント
を通過すると、そのウェイポイントはパイロットの視界
から消え去り次のウェイポイントが表示される。 この表示方法は現在接近しつつあるウェイポイントと次
に向かうウェイポイントの双方を旗ざおの航行指示記号
で図式的に表示する構成となっている。図中、比較的大
きく示した長方形の旗３２はプログラムされた飛行計画
に沿って現在接近している（または現時点の）ウェイポ
イントを示している。＊Ｖ線記号２６からの垂直高さ２
８２Ｌは一定であるが、下方に延びる２８ｂは航空機が
ウェイポイントに対して接近するにつれて、実質と、地
表面に固定されているかのように長く見えるようになる
。しかしながら、上述したようにこの２８ｂの長さの変
化は飛行高度によって変動する。 また、この旗は各ウェイポイントを識別する識別記号、
またはウェイポイントまでの距離を表示できるデジタル
表示記号３８を有している。さらに、この旗はパイロッ
トの頭部または機体が傾むいた場合でも、パイロットの
視界内に見える水平線に対して常に直角に表示される。 また、旗ざおの底部に示した黒円３０は、パイロットか
ら見て、実際のウェイポイントの地上位置の地表面に取
り付けられているかのように見える。したがって、現在
航空機が接近する旗は、実際の地表面における地理にの
特定の位置に打ち込まれているかのように感じられる。 旗３２より小さく見える旗３４は、飛行計画において次
に到達するウェイポイントの位置を示している。この旗
３４は旗３２と異なり、そのさお部４０は水平線記号２
６の下側に対して延びてはおらず、水平線に対しては常
に直角に位置するようになっている。なお、この旗３４
には記号等を表示しないようにすることが好ましい。 パイロットが一定の方向を向いている場合には、この旗
記号３２．３４は機体の横方向の動き、ずなわち偏揺れ
に比例して水平（左右に）移動する。 このことは、パイロットに対して常に地表面上の安定し
た映像を提供するための必要なことである。 同様に、旗記号３２．３４及び水平線記号２６は機体の
縦揺れに対して垂直に比例移動する。さらに、ウェイポ
イント及び水平線記号は機体の横揺れ（ローリング）に
比例してに回動する。 機体の姿勢が地表面に対して一定に維持されている場合
には、水平線記号及び旗記号（ウェイポイント）３２．
３４の双方は、パイロットの頭部の横揺れ、偏揺れ及び
縦揺れに対応して水平方向及び垂直方向へ各々が回転、
移動する。また、操縦室に対するパイロットの頭部の平
行移動等の姿勢を考慮することもできる。なお、操縦室
内でのパイロットの姿勢は常に変化しているものであり
機体姿勢も変動するものである。したがって、この発明
によれば、パイロットのそばに見られる”コンタクト−
アナログ１　（ここで開示している意味での）用の映像
に関して、これらの双方の姿勢変動を考慮している。 航空機が現時点のウェイポイントをいつ通過するかを計
算して、ウェイポイント（通過したウェイポイント、現
在のウェイポイント及び次のウェイポイント）が新たに
設定される。基本的に、この方法は航空機が現時点にお
けるウェイポイントの第１所定距離内にいるのか、また
は現在現時点のウェイポイントに対して接近しつつある
のか、あるいはまた、次のウェイポイントに対して向か
っているのかを周期的に決定することである。さらに、
現時点のウェイポイントの第１所定距離より長−い第２
所定距離内に航空機が存在しているかを判定する。なお
、上述したウェイポイントへの接近テスト（現時点のウ
ェイポイントの第１距離内で実行された）の肯定的な結
果に関係なく、現時点のウェイポイントに対する航空機
の位置が第２選択距離より接近している場合には、次の
ウェイポイントが現時点におけるウェイポイントとに変
更するようにすることもできる。 また、第１図の方位記号付近に示した記号４２ｂとは異
なる、ステアリング合図記号（操舵方向の指示記号）４
２ｃを第２Ａ図に示す。この記号は、例えば、ウェイポ
イントと関連して、あるいは第１図に示すように方位記
号と関連させて表示することができる。このステアリン
グ記号はパイロットの視界内に見える時には現時点のウ
ェイポイントに向かう方向を指示するものであり、視界
内に存在しない場合には航空機を誘導してこのステアリ
ング記号が視界内に入るように指示する別の指示記号を
設けることができる。また、機首方向記号４２ｄを表示
して機体の現在の機首方位を指示してもよい。この機首
方向記号４２ｄは、水平線記号の付近にこれと関連させ
てステアリング記号と共に表示することも可能であり、
また、この双方の記号を第１図に示した方位記号に関連
させてその付近に表示することもできる。第１図におい
ては、機首方向が右上方を向いているために、このステ
アリング記号４２ｄは表示されていない。 図示する場合には、記号４２ｂの右側近傍の方位記号付
近に表示され、パイロットは機体の縦軸上の萌方に常に
見ることができる。 上述したように、ウェイポイントの旗記号３２．３４は
現在のウェイポイント及び次に向かうウェイポイントの
実際の位置を示すために設けられるものであり、これら
の旗記号は航空機からの方位角方向の遠方に水平線記号
とともに実際の景色に対して表示されるものである。こ
の航空機からの旗記号までの距離はその飛行高度の影響
を受けるものではあるが、航空機のウェイポイントへの
接近に伴ってウェイポイントの旗ざお記号が長く延びる
ことにより表示される。 同様に、ステアリング合図記号４２ｃはパイロットがウ
ェイポイントに到達できるように誘導するために設けら
れるものであり、飛行経路が所定の飛行行程（現時点の
ウェイポイントと次のウェイポイントとを結ぶ直線で示
される）からはずれた場合に、パイロットはこのステア
リング合図記号に基づいて機体を旋回させ（直接ウェイ
ポイントに向かうものではない）、正規のコースに復帰
することができる。第２Ａ図においては、水平線記号２
６の近傍にこのステアリング記号４２ｃを示したが、第
１図に示したステアリング記号４２ｂと同様に方位記号
付近に表示することもできる。 次に、第２Ｃ図について説明する。 図示した点４２ａは現時点の現ウェイポイントの地表上
の位置に相当し、点４２は前のウェイポイントを示して
いる。一方、点４４は航空機の現在位置に相当する。角
度Ａは、現時点における飛行工程４６と、現在の飛行位
置と現ウェイポイントを結ぶ線４８とにより形成される
角度であり、角度Ｂは、飛行行程４６と、点４４からス
テアリング記号の示す方向へ延ばし飛行行程４６と交わ
る線５０とその飛行行程４６により形成される角度であ
る。 この角度ＢはＴａｎＡを定数倍したａｒｃｔａｎと同等
に設定する（　Ｂ　＝ａｒｃｔａｎ　ｂｔａｎＡ、　ｂ
は定数）。この定数すは自由に設定できるが１．５から
３の間に設定することが最も好ましい。航空機の位置が
変わるとＡ及びＢ値も当然同様に変化する。 この値を計算することにより、現在の飛行位置から実際
の飛行行程へスムーズに導くことができる。 すなわち、現ウェイポイントに対して線４８及び線５０
により形成される角度（この角度は１８０°−［（１８
０°−Ｂ）＋Ａ］で求めることができる）分ずらした方
向にステアリング合図記号を表示するようにして機体の
旋回を誘導することができる。 また、この方法により新たな飛行行程に接近した場合に
もスムーズに旋回することが可能となる。 例えば、第２Ｄ図に幾つかの典型的な飛行行程を示す。 これらの飛行経路は図示する種々の位置からパイロット
がステアリング記号に従って９０゜旋回して飛行するこ
とができる経路である。円５４の半径はあらかじめ設定
されたものであり、航空機が円付近に到達するとステア
リング記号が表示され、パイロットはそれに従って機体
を旋回させ、次のウェイポイントへ向かうことができる
。 通常、ウェイポイントによる映像情報をパイロットに提
供するために、現在のウェイポイントを通過後直ちに次
のウェイポイントの映像を表示するものではない。しか
しながら、直ちに表示するように設定することも当然可
能である。（円を規定するためのその半径は無制限に設
定することもできるが、ウェイポイント映像効果により
現在のウェイポイントの同一性が変化した時、すなわち
次のウェイポイント映像が表示された時点での１＝述し
た第１所定距離と同等と設定してもよい。）ウェイポイ
ントの映像表示の変化は予想することも可能であるが、
パイロットはステアリング記号を確認し、それに従って
旋回して新たなコースを飛行することもできる。 第２Ｄ図には飛行計画においてウェイポイント５６の而
に位置するウェイポイント６０が示されている。航空機
が点６０と点５６により規定される所定の飛行経路６２
上の点６Ｉから飛行し、円５４に到達したことが検知さ
れると、現在のウェイポイントを表示した状態でステア
リング記号が変化し、次のウェイポイントに向かうため
の方向が指示される。そこで、パイロットはこれに従い
最適な旋回飛行を開始し、次の飛行行程６４に向かうこ
とができる。したがって、上記した計算方法によりパイ
ロットはステアリング記号４２に従って太線で示した飛
行経路６６び曲線に沿ってスムーズに次の飛行行程６４
に向かうことができる。 また、上記した旋回経路の外に点６８及び点７０から経
路７２及び７４に沿って旋回して飛行行程６４に向かう
ことができる。この場合においても、円５４に到達する
と、次のウェイポイントの映像情報が表示される前に、
ステアリング記号による旋回の誘導に従ってコースを変
えることらできる。 第８図は長方形形状の座標系を示す。なお、ここに示す
座標系は一実施例であり他の座標系を使用することもで
きる。 図において、複数の平行線１０４は緯度を示しており、
これに交差する複数の平行線は経度を示している。また
、座標面！０２は地表面の地形を示（７、点＋０３は座
標面上の原点（０１）点を示している。なお、航空機は
この座標面上を飛行しているものとする。図示した点線
は地表面の実際の緯度及び経度であり、例えば、点１０
８等を基準として簡易的な座標基準系を形成することが
できる・図示するように、点１０８は地表面上またはそ
のすぐ上空の位置（例えば、ビル等の建造物）を示しお
り、座標系の経度及び緯度によって規定することができ
る。また、点１０８の海抜を利用して緯度及び経度とと
もに３次元の直角座標を設定し、地表面が平坦な面であ
るとした場合には３次元のカルデシアン座標系を基準座
標系とすることもできる。なお、この座標系は後述する
”地表面座標系”すなわち”ＥＣＳ”である。 さらに、第８図上部には第２基準座標系を示す。 この座標系は、”ａＸ”、ａｙ”及び”ａＺ”の３つの
直角座標から構成され、その原点（０）　１１０を航空
機内に設定している。この３軸により航空機座標系、す
なわち”　ＡＣ８”が形成される。このＡＣ８座標系は
点を規定する座標基準系を設定することができる。また
、図示するようにこのＡＣ３座標系は３次元座標系であ
り、原点（０）＋１０を航空機内のいずれの位置に設定
することもできる。 なお、ａｚ“軸を機体の縦軸（機体の前方をプラスとす
る）とし、ａｘ”軸を機体の右方向に延びるように”ａ
ｚ”軸に対して直角に設定する（この右方向をプラスと
する）。したがって、この“ａＸ”及び”ａ２°軸によ
り形成される面は、航空機に対する水平線となる。また
、ａｙ“軸は、ａＸ”軸及び°ａＺ”軸に対して機体の
下方に直角に延びている（この下方をプラスをする）。 さらに、第３の基準座標系を説明する。この座標系は、
ｐｘ　ｓ“ｐＹ％ＰＺ”軸からなり操縦室内のパイロッ
トを原点（０’）１１２とした”パイロット座標系”、
すなわち”ＰＯ２”座標系である。 この座標系も上述した“ＡＣ３”と同様に、各軸が相互
に直角に設定されており、第９図に示すように、前方を
見ているパイロットに対して規定された座標である。し
たがって、この３軸によりパイロットの視界内にある点
を規定する座標基準系を設定することができる。 次に、第９図について説明する。パイロットはヘルメッ
ト搭載型表示装置１１８を有するヘルメット＋１８を装
着し、このヘルメットに設けられたスクリーンを介して
前方の景色を見ている。なお、１１６はパイロットの頭
部を示している。上述した”ｐｚ”座標はパイロットの
視線上に、”ｐｘ”座標はパイロットの視線に対して右
方向に、”ｐｙ”座標はパイロットに対して下方方向に
設定されている。 この発明は、パイロットのヘルメットに搭載された表示
装置１１８に対して水平線及びウェイポイントを正確に
位置付けるために、それぞれが別個の原点１０３．１１
０．１１２（０’、０．Ｏ’　）を有し、相互に座標間
の平行移動または回転移動することが可能な上述した３
つの座標系に関連するものとして、地表面１０２、航空
機１００及びパイロット用ヘルメット１１８を利用する
ものである。 分析幾何学においてはすでに公知な事実であるが、この
座標系の移動に関して説明すると、各々が異なる原点を
有した２つの座標系を相互に平行移動、すなわち座標移
動させることにより座標系を互いに一致させることがで
きるというものである。 たとえば、地表面座標系（ＥＣ８）の原点１０３　（０
’）は、航空機座標系（ＡＣ９）に対して＆ａ、及びａ
３の座標を有しおり、次の関係が規定される。 Ｘ＝Ｘ”　　＋　　ａｌ Ｙ＝Ｙ’　　＋　　ａｔ ２＝２１　＋　ａ。 上記した関係式において、Ｘ、Ｙ、Ｚ座標は、航空機座
標系における空間点１０８（Ｐ）の座標を示しており、
斌Ｙ１、が座標は、地表面座標系におけるその空間点Ｐ
の座標を示している。 同様に、座標系の回転移動に関して説明すると、２つの
座標系が同じ原点を（０°＝０）を有して座標軸が一致
していない場合に、コサイン方向またはオイラー角を利
用して回転させることにより座標系を一致させることが
できる。 コサイン方向への回転とは、１つの座標系の各座標軸が
他の座標系の各座標軸に対してなす角度をＯにすること
である。次に、これら２つの座標系の各座標軸どうしの
角度のコサインをａｓｈとしくここで、ｉ及びｋは１か
ら３までの数字とする）、この第１の添え字（１）はｘ
、ｙ、ｚ座標系を表し、第２の添え字（ｋ）はＸｌ、臂
、を座標系を表すものとする。つまり、添え字”　１”
はＸ軸またはｆ軸、添え字”２”はＹ軸またはｒ軸、添
え字”３”はＺ軸またはｉ軸とすると、次の関係式が規
定される。 ａ　、、＝Ｃ０Ｓ　（Ｘ　。 ａ　、３＝ＣＯ３（Ｘ　。 ａ□＝　ＣＯ３（Ｙ　。 ａ　、、＝Ｃ０Ｓ　（Ｚ　。 ａ　ｓｓ＝　ＣＯ３（Ｚ　。 ａ　＋　−＝ＣＯ３（Ｘ　。 ａ　＝１＝ＣＯＳ　（Ｙ　。 ａ　＝　ｓ　＝　ＣＯＳ　（Ｙ　。 ａ　３２”ＣＯＳ　（Ｚ　。 ここで、角度は上記した軸により形成される面内の角度
である。 また、任意の点における座標は、次に示す式によって表
示することができる。 ａ、、Ｘ’＋ ａｔ＋Ｘ’＋ ａ　＋＊Ｙ“十 ａｅｚＹ’＋ ａ　＋３Ｚφ ａｔ３Ｚ’ Ｚ　　＝　　ａ：＋＋Ｘ’　＋　　ａｔｔＹ”　＋　　
ａ３３Ｚ’ａｓｈは°コサイン方向”と呼ばれるもので
あり、オイラー角またはオイラーの定理によっても同様
な結果を得ることができる。このオイラー角及び定理に
関しては幾何学においては公知のことであるために詳細
は省略する。（著者：Ｇ、Ａ、Ｋ。 ｒｎ＆Ｔ、Ｍ、Ｋｏｒｎ、ｒ科学者及び技術者のための
数学ハンドブック、Ｍａｔｈｅｍａｔ　１ｃａｌ　Ｈａ
ｎｄｂｏ。 ｋ　ｒｏｒ　５ｃｉｅｎｔｉｓｔｓ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉ
ｎｅｅｒｓＪ及び１９６８年版マグロ−ヒルＭｃＧｒａ
豐−旧ＩＩのセクション３１−１２の長方形カーテサイ
ン座標系の平行移動及び回転の説明を参照）。座標系の
平行移動に関して他にも一般的に公知な方法があるが、
ここでは詳細を省略する。 また、上述した平行移動及び回転移動の双方を行い、航
空機座標系及び地表面座標系を一致させることも当然可
能である。この場合に、前記した２つの座標移動方法を
組み合わせると次の変換式％式％ Ｘ　＝　ａｔ　＋　ａ＋＋Ｘ”　＋ａ＋ｔＹ’　＋　ａ
ｔｓＺ”Ｙ　＝　ａｔ　＋　ａｔ＋Ｘ’　＋ａＨＹ’　
＋　ａｔｓＺ”Ｚ　　＝　　ａ３　　＋　　ａ３＋Ｘ’
　＋　　ａｓｔＹ’　＋　　ａ、３Ｚ”上記した座標間
の変換式は、座標系の一定の空間内における移動（平行
移動、回転またはその組み合わせ）によって点の座標を
変換させることができる変換式として公知のものである
。また、それらを固定座標系による空間移動の解析とみ
ることもできる。 これらの関係式は、航空機の機体を基準として映像情報
を表示する場合等の単純な構成のへラドアップ表示装置
に適用することができる。この関係式は、例えば、上述
したロルストン及びラバリングのヘッドアップ表示装置
の表示方法に使用されている。しかしながら、この発明
に係るヘッドアップ表示装置においては、パイロットの
頭部を基準とするために座標系の平行移動及び回転移動
をさらに行う必要がある。例えば、θ′点をパイロット
のヘルメット座標系の原点！１２とし、地表面座標から
航空機座標へ移動させた点を、さらにヘルメット座標（
上記したパイロット座標、ＰＯ２）へ平行移動させ、航
空機の原点を距離ｂＩ。 ｂ２、ｂ３移動させてヘルメットの原点とし、０′中心
座標系（ヘルメット）を０中心座標系（航空機）に対し
て回転させて９つのコサイン方向ｂｉｋ（Ｊ二足したａ
ｉｋコサイン方向を規定した場合と同様の方法で規定す
る）を規定すると、ヘルメットの点座標は次の式で表わ
される。 Ｘ′　＝　　ｔｚ　　＋　　ｂｚＸ　　＋　　ｔｚｔＹ
　　＋　　ｔｚ３ＺＹ’　　＝　　ｂｙ　　＋　　ｂｔ
＋Ｘ　　＋　　ｂ２ｚＹ　　＋　　ｂｔ３ＺＺ’　　−
”　　ｂ３　＋　　ｂ３＋Ｘ　　＋　　ｂｓｔＹ　　＋
　　ｂｓ３Ｚこの式によりこの発明に係るコンタクト−
アナログ記号映像を作り出すことができる。したがって
、ホログラム表示装置、ＣＲＴ、液晶、エレクトロルミ
ネセンス表示（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ
）、あるいはその他の平面表示技術等を利用して所望す
る記号映像を（表示座標系に）投映することができる。 なお、これらの表示方法を選択することはこの発明の主
題ではないが、上記した種々の表示方法のいずれを選択
するかで、所望する種類の映像として目標空間内に点記
号映像を表示するための数学的操作方法は少なからず影
響を受けることになる。 例えば、ＣＲＴをヘルメットに搭載したヘッドアップ表
示装置の場合には（映像がコリメータ系に発せられて、
パイロットの目に対して平行な光線として投映される場
合）、パイロットは、第１０図に示すような透明な投映
スクリーン１３０（窓）を介して航空機の前方の景色を
見ることができるとともに、パイロットのヘルメット座
標系に表示された地表面上の所望する地点は、目標空間
の３次元方向を投映スクリーン＋３０の平面（２次元）
に移した座標（表示座標系）を有することになる。 すなわち、座標数が減少することになる（たたし、必ず
しも曲面へ投映する必要はなく、この座標数の減少は必
須のものではない）。このことは、日常経験できる、物
体（３次元）を移動させることにより広がった陰から縮
小した陰になるという点を除いて影絵（２次元）のよう
なものと見なすことができる。 例えば、スクリーン面内のＸｓ、Ｙｓ軸がヘルメット座
標系の各Ｘ’　、Ｙ’軸と平行であり、スクリーン座標
系の原点＋３１がスクリーン１３０の中心に位置してい
ると見なすことができる。このヘルメットのＺ′軸はそ
の原点においてスクリーンと直交し、パイロットの目、
すなわち視点１１２ａは第９図に示すヘルメット座標系
の原点ｌ１２と一致する点において、スクリーン後方の
距離りの地点でＺ′軸上に位置することになる。 次に、ヘルメット座標Ｘｈ’　、Ｙｈ’　、Ｚｈ′によ
る点ＩＱ８ａに関して説明する。なお、この座標は上述
した座標移動を利用して地表面座標から得られたもので
ある。第１θ図はヘルメット座標のｘ′−ｚ′部面上の
この点１０８ａの成分を示したものである。相似三角形
の法則により、ＸＳがスクリーン座標内の点１０８ａの
Ｘ成分を示すとケれば、 Ｘｓ／Ｄ＝Ｘｈ’　　／Ｚｈ” ここでＸｓを求めると Ｘ５＝Ｄ　（Ｘｈ’　／Ｚｈ′　）となり、同様に、ヘ
ルメットのＹ’−Ｚ’面においては、Ｙｓ＝Ｄ　（Ｙｈ
′／Ｚｈ’　）となる。 ここで、Ｙｓはスクリーン座標内の点１０８ａのＹ成分
である。上述した座標変換に関１．でも、他の方法によ
り投映することができ、またこれらの変換を行なう他の
方法もある。次に、この場合における３次元空間から２
次元平面への変換を説明する。しかしながら、この発明
はこれらの変換、投映方法等に限定されるしのではない
。 上述した方法と異なる点は、スクリーンの縁付近の点ま
でのＤ値を変え、スクリーン座標内の２点間の直線距離
とパイロットの目の位置におけるその点に対する角度と
の関係を一定あるいは約−定に維持することである。こ
のことは、スクリーンの両縁に対するパイロットの視点
における角度が大きい場合に望ましいものである。 また、コンピュータグラフィックに関する技術分野にお
いては一般的なものであるが、スクリーンの上方の左角
に原点を設定した座標系内にスクリーン座標を表わすこ
ともできる。このことは、−上述したスクリーン座標系
をこのスクリーン角に原点を規定した座標系へ座標移動
することにより、筒中に行うことができる。 次に、第２Ｂ図について説明する。この図は信号処理手
段２００を示している。この処理手段は中央演算処理装
置（ＣＰＵ）２０２、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ
）２０４、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）２０６、一対
の入出力ボート（Ｉｌｏ）２０８．２１０及び制御・ア
ドレス・データバス２１２から構成されおり、航空機の
姿勢及び位置センサ手段２１６（姿勢装置及び検知装置
から構成することができる）からライン２１４を介して
出力される航空機の姿勢検知信号及び位置検知信号、ヘ
ルメット姿勢及び位置センサ手段２２０（複数の検知装
置から構成することができる）からライン２１８を介し
て出力されるヘルメットの姿勢検知信号及び位置検知信
号、地表面位置信号及びその他のデータが入力される地
表面位置信号手段２２４からライン２２２を介して出力
される地表面位置信号及びその他のデータ、さらに、映
像センサ手段２２８からライン２２６を介して出力され
る制御信号を伴う映像信号に応答する。 次に、この信号処理手段２００はライン２２６を介して
映像センサ手段２２８へ制御信号を出力するとともに、
ライン２３０を介して映像信号をヘルメット搭載型表示
装置２３２へ出力する。 センサ手段２１６は航空機の姿勢及び位置パラメータを
検知するように構成されており、これらのパラメータは
種々の信号形式で表わすことができる。例えば、航空機
の飛行姿勢を地表面に対して自由度３で検知し、異なる
３つの信号を用いて各信号が各々の自由度で飛行姿勢を
表すことができる。さらに、３次元座標系内の航空機の
飛行位置を３つのグループ信号で表示することもできる
。 一方、航空機の飛行姿勢は航空機の方位に関してのみ表
示してもよい。言い換えれば、航空機の機直方位信号を
機首方位ベクトルを基準とした縦揺れ信号及び横揺れ信
号と共に設けることができる。 なお、これらに関する特殊な方法はこの発明の目的とす
るところではない。 航空機の位置及び姿勢を検知するセンサ手段２１６とし
ては、慣性基準システム等が適している。 また、この飛行位置及び飛行姿勢をそれぞれ単独で検知
する装置等を組み合わせて、所望する機能を持たせるよ
うにすることもできる。この組み合わせとしては、飛行
姿勢基準システム、ＬＯＲＡＮ　型システム、ＶＯＲ型
システム、飛行姿勢基準機首方位システム及びレーダ機
首方位システム等から選択することができる。 航空機の姿勢信号及び位置信号が信号処理手段２００に
入力されると、上記した座標移動方法またはその他これ
らに類する方法により、地表面座標内の点が航空機座標
に座標移動されることになる。 ヘルメットセンサ手段２２０は単体の装置または幾つか
の装置を組み合わせて構成することができ、操縦室ある
いはその他適する場所を基準として、これに対するヘル
メットの姿勢及び位置を検知するとともに、その姿勢及
び位置を示す信号を出力する。このセンサ手段２２０と
しては、航空機に対するヘルメットの姿勢をあらかじめ
規定することができる、ヘルメットの回転方向を３次元
空間座標により示す座標信号送出する３次元ボルヘムス
（Ｐｏ１ｈｅｎ＋ｕｓ）システム等が適している。なお
、このシステムの詳細に関しては、クイバース（Ｋｕｉ
ｐｅｒｓ）に付与されポルヘムスナビゲーンヨンサイエ
ンス株式会社（Ｐｏｌｈｕｍｕｓ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏ
ｎ　５ｃｉｅｎｃｅｓ、　Ｉｎｃ、）に譲渡された米国
特許第３．９８３．４７４号及び第４，０１７，８５８
号に開示されている。 操縦室内でのヘルメットの位置は、室内の幾つかの点に
対して固定していると見なすことができる。また、好ま
しくは通常の操縦姿勢におけるバイ［Ｊットの頭部位置
に相当する点に対して固定位置にあると見なすことがで
きるために、ヘルメットセンサ手段２２０は操縦室内の
ヘルメットの位置を検知する必要はない。ただし、ヘル
メットの位置検知装置を設けた場合には、さらに投映さ
れる映像精度を改善することができる。 地表面位置信号及びその他のデータを記録する記録手段
としての地表面位置信号手段２２４は、キーボード及び
種々の地表面位置及びその他のデータを記録する表示装
置等から構成することができる。また、この装置はＩ１
０ボート２１０への信号ライン２４０上の他の信号から
、信号ライン２２２を介して他のデータを送出する中継
地点として機能させることもできる。 映像センサ手段２２８は低視程映像検知装置から構成さ
れており、例えば、熱画像直視装置（ＦＬＩＲ）や視程
が低い場合に対応できる装置等を利用することができる
。この装置としては、例えば、制御信号に従って映像捕
捉用の照準及び追跡信号等を得ることが可能なカメラ等
が適している。 この制御信号としては信号処理手段２００に入力される
フィードバック制御信号などがある。さらに、映像信号
及び制御信号は映像センサ手段２２８からライン２２６
を介して信号処理手段２００へ入力され、信号ライン２
３０を介してヘルメット搭載型表示装置２３２を制御し
て映像を表示させる。 したがって、この発明によれば、映像記号はパイロット
がヘルメット上の表示装置を介して見ることができる高
視程での高輝度の景色、または映像センサ手段２２８に
よる前方景色の映像上に重畳して投映することができる
。これらのいずれの場合においても、上記したコンタク
ト−アナログ技術を適用することができる。 ヘルメット搭載型表示装置に関しては、従来技術におい
て記載したような表示装置を使用することができる。 したがって、第２Ｂ図の信号処理手段２００は一般的に
普及しているコンピュータ等の計算装置を使用すること
ができる。例えば、これに限定されるものではないが、
ＲＡＭ２０４は分割処理構成用のデユアルーボートＲＡ
Ｍ　（ＤＰＲ）等の共用記憶域とすることもできる。こ
の構成は図中には１つだけを示したが、２つの制御・ア
ドレス・データバス２１２を有するようにしてもよい。 この場合、１つのバスを入出力用及び通信用とするとと
もに、航空機用姿勢位置センサ手段２１６、ヘルメット
用姿勢位置センサ手段２２０及び記録手段としての地表
面位置信号手段２２４から出力される信号に応答するよ
うにし、もう一方のバスをライン２２６及びライン２３
０等に入力される映像信号を処理するようにすることが
できる。これらのバスには、例えば、モトローラ（Ｍｏ
ｔｏｒｏｌａ）８０２８６等の処理装置等を設けること
ができる。 また、この各バスが、ＭＩＬ−５ＴＤ−１５５３型直列
データリンクを介して航空機用姿勢位置センサ手段２１
６、ヘルメット用姿勢位置センサ手段２２０及び地表面
位置手段２２４と通信する場合には、遠隔端末インタフ
ェース（Ｉ（Ｔ　Ｉ　）が必要となる。同様に、このバ
スの各々はＤＰＲを介して共用記録域インタフェースを
設ける必要がある。 しかしながら、上述したような構成で信号処理を行う場
合には、映像処理によりコンピュータの負担が増大する
ために、さらにもう１つの、すなわち第３のバスを映像
処理バスに設ける必要がある。例えば、１つのバスを座
標移動用に使用し、他のバスを映像の処理演算に使用す
る。これら第２及び第３の映像処理バスは、ビンボン（
ｐｉｎｇ−ｐｏｎｇ）型メモリ等のメモリを共用するこ
ともできる。 また、この第３のバスは映像センザ手段２２８からの信
号に応答するようにすることもできる。なお、上述した
ようにこの映像センサ手段２２８をＦＬＩＲから構成し
てもよい。図形表示生成領域に適用した通信構成は、Ｗ
、Ｗ、Ｇａｅｒ　ｔｈｎｅｒ　　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ、Ｉ
ｎｃ、製のＩＮＲΔＤＩ　　リアル　タイム　グラフィ
ックス　システムである。このシステムはシングルパス
またはデュアルバスと異なり、直列コンピュータを構成
するのに適しており、ファームウＩアまたハードウェア
において多くのグラフィック機能を有している。 次に、第３図から第７図のフローチャートについて説明
する。このフローチャートは、第２Ｂ図に示す信号処理
手段２００に関するものである。 最初に、第３図を説明すると、ステップ３００でスター
トした後、ステップ３０２に移行する。 このステップ３０２においては、第２図に示すライン２
２２上の複数の地表面位置信号が（例えば、ＲＡＭ２０
４内に）記憶される。これらの信号はウェイポイント等
の地表面上の点位置を示し、また、記録装置内で簡便な
方法により整理される。 これら記録された地表面位置信号は現在パイロットの視
界内にあると判断された信号のみが識別され、検索され
る。 また、地表面上の所望する地点を図式的に表示する複数
の記号映像信号が記憶される。この記号映像が単に線で
ある場合には、この線の両端の２点のみを記憶すればよ
い。あるいは、記号映像を記憶せずに、選択した映像表
示に関する計算方法に従って”飛行中”と表示すること
もできる。また、これらの記号映像を、第１図及び第２
Ａ図に示すような映像記号または航空機に関する種々の
パラメータを非コンタクト−アナログ型で示す記号とす
ることができる。 次に、ステップ３０４においては、第２Ｂ図の航空機用
姿勢位置検知手段２１６が、地表面に対する航空機の姿
勢及び位置を検知するとともに、検知したこれら姿勢及
び位置を示す信号をライン２１４を介して信号処理手段
２００に出力側る。 次に１、第４図に示すサブルーチンが実行される。 ここでは、第２図のＲＡＭ２０４の一部を構成する記憶
バッファ内に地表面位置信号を記憶するために、これら
の信号が所望する信号であるかを判断する。このサブル
ーチンの詳細に関しては後述する。次に、ステップ３０
６に移行する。 ステップ３０６においては、記憶バッファ内に記憶され
た地表面位置信号が処理される。これは、航空機の位置
信号に応答して行うことができる。 しかしながら、第４図に示すように、地表面位置信号は
記憶バッファ内に記憶され、ステップ３０６において航
空機の飛行位置信号に関係なくこの記憶バッファからそ
れらの信号を簡単に検索することがもきる。次に、ステ
ップ３０８に移行する。 ステップ３０Ｂにおいては、ヘルメット用姿勢位置検知
手段２２０が航空機に対するパイロットのヘルメットの
姿勢及びその位置を検知し、ライン２１８を介してそれ
らを示す信号を信号処理手段２００に出力する。なお、
上述したように、ヘルメットの位置を固定として、ヘル
メットの姿勢のみを検知することもできる。次にステッ
プ３１Ｏに移行する。 ステップ３１０においては、地表面に対するヘルメット
の姿勢及び位置が航空機の姿勢信号と位置信号及びヘル
メットの姿勢信号と位置信号に応答して、ヘルメットの
姿勢及び位置を地表面に対して決定し、この地表面を基
準として変換したヘルメット位置変換信号及びヘルメッ
ト姿勢変換信号を出力する。次に、ステップ３１２に移
行する。 ステップ３１２においては、変換された地表面に対する
ヘルメットの姿勢変換信号及び位置変換信号に応答して
、検索した地表面位置信号から所望する地点を表示する
１つを選択し、この地点がパイロットの視界内に存在す
るか否かを判断する。 ”Ｎｏ”の場合には、後述する第７図に示すサブルーチ
ンに移行する。”Ｙｅｓ”の場合には、ステップ３１４
に移行する。 ステップ３１４においては、パイロットから見て地表面
上の実際上の位置と一致するよに、地表面上の所望する
地点に対応する１以上の記号映像が表示される。これら
の記号映像は、変換されたヘルメットの位置変換信号と
姿勢変換信号及び１以上の検索された地表面位置信号及
びこれに相当する記号映像信号に応答して設けられる。 これは、第１０図において、上述した縮小射影写像を利
用して行うことができる。次に、ステップ３１６に移行
する。 ステップ３１６においては、映像の繰り返し速さ（例え
ば、ラスター走査とした場合）に依存してステップ３０
０に再び戻り、この第３図に基づいて１−記した一連の
プログラムが実行されることになる。このプログラムは
、約ｌ／６０またはｌ／３０秒内で実行される。 次に、第４図に基づいてサブルーチンに関して説明する
。 このサブルーチンは上述したように第３図のステップ３
０４の後に実行するものである。ステップ３２０でスタ
ートしてステップ３１８に移行する。 ステップ３１８においては、飛行計画上のウェイポイン
トを表示するか否かを判断する。”Ｎ。 ”の場合にはステップ３２２に移行して、地表面位置信
号は所定のものであるか否かを判断するとともに、その
信号を記憶バッファに記憶する。次に、ステップ３２４
において、第３図に示したステップ３０６に復帰する。 一方ステップ３１Ｈにおいて、”　Ｙｅｓ”の場合、す
なわちウェイポイントを表示する場合には、ステップ３
２６に移行する。このステップ３２６においては、識別
レジスタが現時点で表示するウェイポイントが所定の飛
行経路上の正しいウェイポイントであるか否かを確認す
る。次に、ステップ３２８に移行する。 ステップ３２８においては、ステップ３２６の確認がな
された後、現在と次のウェイポイントの地表面位置信号
を記憶装置から検索する。 次に、ステップ３３０においては、航空機の位置信号及
び現在のウェイポイントの地表面位置信号に応答して、
航空機が現在のウェイボイ：７トの第１所定距離内にい
るか否かを判断する。この第１所定距離とは第６図の円
３３１により規定される距離（半径）であり、現在の飛
行行程３３ｍｂの最後、すなわら次の飛行行程３３１ｃ
の始まりであるウェイポイント３３１ａを中心としたも
のである。”Ｎｏ”の場合には、ステップ３３２に移行
する。 ステップ３３２においては、航空機と現在のウェイポイ
ント間の距離が第２所定距離３３１ｄ以下であるか否か
を判断する。なお、この第２所定距離は、第１所定°拒
離よりも大きく設定されている。 この判断も航空機の位置信号及び現在のウェイポイント
の地表面位置信号に応答して行われる。ここで、このウ
ェイポイント３３１ａまでの距離が第２所定距離以下、
すなわち”Ｙｅｓ”と判断された場合には、ステップ３
３４に移行する。 ステップ３３４においては、航空機から現在のウェイポ
イントまでの距離が増加しているか否か。 さらに、航空機から次のウェイポイントまでの距離が減
少しているか否かを判断する。ここで、Ｙｅｓ”の場合
には、ステップ３３６に移行する。 ステップ３３６においては、識別レジスタにより現在の
ウェイポイントが消され、次のウェイポイントが設定さ
れる。ステップ３３０での判断が、航空機が現在のウェ
イポイントの第１所定距離内を飛行しているとされた場
合には、ステップ３３０から直接このステップに移行す
る。 次に、ステップ３３８においては、次のウェイポイント
が新たな現在のウェイポイントとして、また、このウェ
イポイントの地表面位置信号が記憶バッフγに記憶され
る。 次に、ステップ３４０において、第５図に示すサブルー
チンが実行される。なお、ステップ３３２での判断が、
航空機から現在のウェイポイントまでの距離が第２所定
距Ｍ３３１ｄ以下と判断され、またはステップ３３４で
の判断が、航空機から現在のウェイポイントまでの距離
が増加しておらず、さらに、次のウェイポイントまでの
距離が減少していないとされた場合には、直接このこの
ステップ３４０が実行される。 次に、第５図に示すサブルーチンを実行する。 このサブルーチンは、ステアリング記号に関係するもの
であり、以下に詳細に説明する。このサブルーチンが実
行された後はステップ３２４に移行し、次に第３図のス
テップ３０６へ復帰して、所望する映像がパイロットに
対して表示される。 以下に、第５図のサブルーチンを説明する。 ステップ３５０でスタートして、ステップ３５１に移行
する。 このステップ３５１においては、現在の航空機の位置か
ら現在のウェイポイントまでの距離を測定する。 次に、ステップ３５２においては、このウェイポイント
までの距離が所定距離より大きいか、すなわち、次の飛
行行程に関するステアリング記号をパイロットに対して
与えるべきか否かを判断する。上述したように、このス
テアリング記号とは、航空機の旋回をスムーズに誘導す
るための合図であり、航空機が現在のウェイポイントに
到達する直前に、パイロットに対してこの合図を与えて
次の飛行行程へと導くものである。ここで、航空機が現
在のウェイポイントの所定距離内にあると判断された場
合には、ステップ３５６に移行する。 ステップ３５６においては、次の飛行行程と現在の飛行
位置から次のウェイポイントまでの直線により形成され
る角度（Ａ）を測定する。なお、ステップ３５２におい
て、現在のウェイポイントに対して十分に接近しておら
ず、旋回を開始できないと判断された場合には、ステッ
プ３５８において、現在の飛行行程と航空機から現在の
ウェイポイントまでの直線により形成される角度（Ａ）
を測定する。このいずれの場合においても、現在の飛行
行程４６と、現在の飛行位置４４と航空機を旋回させて
スムーズに飛行計画に戻らせるための現時点でのステア
リング記号（合図）の所望する位置との間を結ぶ直線に
形成される角度（Ｂ）を決定するために、ＫＴＡＮ（Ａ
）のアークタンジェントを計算する。ここで、Ｋは変数
である。 この計算はステップ３６０で行われる。 次に、ステップ３６２において、この角度（Ｂ）をＫＴ
ＡＮ（Ａ）とする。 次に、ステップ３６４においては、このステアリング記
号角度（Ｂ）が記憶バッファ内に記憶される。 次に、ステップ３６５において、第４図のステップ３４
０へ復帰する。そして、ステップ３２４に移行し、第３
図の最初のステップ３０６へ復帰する。 第３図のステップ３１２において、表示する所望する地
点がパイロットの視界内に存在しないと判断された場合
には、第７図に示すサブルーチンが実行される。次に、
このサブルーチンについて説明、する。 ステップ３８０でスタートした後、ステップ３７８に移
行する。 このステップ３７８においては、選択された所望する地
点がパイロットに対して右側にあるか左側にあるかを判
断する。左側にある場合には、ステップ３８４において
、左方向を示す矢印３８２（第１図参照）がパイロット
に対して表示する。 右側にある場合には、ステップ３８６において、パイロ
ットに対して右方向を示す矢印が表示される。次に、こ
のいずれの場合においても、ステップ３８８を通して第
３図にステップ３１６へ復帰する。なお、第１図に示す
矢印３８２は現在のウェイポイントが左方向に表示され
ていること示し、パイロットに対して左旋回を指示する
ものである。 この矢印は、上述したステアリング記号と関連させて使
用することができる。なお、このステアリング記号は（
パイロットが左に振り向いた時に見ることができる）、
第１図に示す不等記号形状をした記号４２ｂであり、航
空機を現在の飛行行程に止どまらせるかまたは復帰させ
るためにパイロットを誘導する機首方向方位記号の真下
を水平に動く。また、記号４２ｂは３次元空間のいずれ
の方向を示すこともでき、パイロットの視界内の垂直の
中心線のプラスまたはマイナス側のある所定の角度内に
ある場合には、第２Ａ図（実線）及び第１図（点線）に
示すように上方を示す。また、この角度外にある場合に
は、記号４２ｂは回転して左または右のいずれかの方向
を１７、パイロットに対してこの記号か所定の角度内に
くるように旋回を指示する。 」二連した実施例は、この発明の好適な一実施例にすぎ
ず、この発明の真の精神および範囲内存在する変形例は
すべて特許請求の範囲に含まれるものである。例えば、
上記実施例においては地表面座標系と記載したが、これ
は海上を含むことは当然のことである。 ［発明の効果　］ この発明の特有の効果としては、従来のコンタクト−ア
ナログ表示方法と異なり、表示映像の視点を地表面及び
航空機等を基準とせずパイロット自身に設定することに
より、パイロットがどのような姿勢状態にあっても表示
映像から正確に情報を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、飛行中の航空機の操縦室内で、映像記号を見
ているパイロットを示す説明図である。 第２Ａ図は、ステアリング記号及びウェイポイント記号
の説明図である。 第２Ｂ図は、信号処理手段を説明するブロック図である
。 第２Ｃ図は、航空機の現在の飛行工程と飛行位置との角
度関係を説明する説明図である。 第２Ｄ図は、表示されたステアリング記号に従って航空
機が取り得る幾つかの飛行経路を示す説明図である。 第３図から第５図及び第７図は、第２Ｂ図に示す信号処
理手段が行う信号処理のフローチャート図である。 第６図は、現時点のウェイポイントが次のウェイポイン
トに代わった時に、飛行計画の一部を決定するための現
在のウェイポイントを中心とする２つの円を示す図であ
る。 第８図は、地表面、航空機及びパイロットに関係する３
つの座標系を説明する説明図である。 第９図は、第８図に示した座標系を有するヘルメット搭
載型表示装置を身につけたパイロットを示す図である。 第１θ図は、パイロットの３次元座標系内の所望するポ
イントを２次元座標系に座標移動させる方法を説明する
説明図である。 ＦＩＧ、ｌｏ ＦＩＧ、２Ａ ＦＩＧ、２Ｄ −″８ ０．２Ｂ 日Ｇ、７ ＦＩＧ、５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）航空機内のパイロットに対して所定の映像を表示
   するヘレメット搭載型表示装置であって、地表面座標系
   内の所望する地点の位置座標を示す地表面位置信号を発
   する手段と、 前記地表面座標系に対する航空機の位置及び姿勢に応じ
   て該位置及び姿勢を示す航空機位置信号及び航空機姿勢
   信号を発する第１のセンサ手段と、航空機に対するヘル
   メットの姿勢に応じて該姿勢状態を示すヘルメット姿勢
   信号を発する第２のセンサ手段と、 前記地表面位置信号に応答して該地表面位置信号が示す
   地理的位置に従い該地表面位置信号を記憶入力し、前記
   航空機位置信号、前記航空機姿勢信号及び前記ヘルメッ
   ト姿勢信号に応答して前記記憶入力された地表面位置信
   号からヘルメットを装着したパイロットの所定の地理的
   視野内に存在する地点に相当する前記地表面座標系内の
   位置座標を示す信号を検索し、前記航空機位置信号、前
   記航空機姿勢信号、及び前記ヘルメット姿勢信号に応答
   して前記検索した信号を地表面座標系から航空機座標系
   に、該航空機座標系からヘルメット座標系に変換すると
   ともに該変換した地表面位置信号を発する信号処理手段
   と、 前記変換された地表面位置信号に応答してパイロットが
   実際に見ることができる地表面上の地点に一致するよう
   に該地点に対応する所定の記号映像をパイロットに対し
   て表示する表示手段とからなることを特徴とするヘルメ
   ット搭載型表示装置。 （２）航空機内のパイロットに対して所定の映像を表示
   するヘレメット搭載型表示装置であって、地表面座標系
   に対する航空機の位置及び姿勢に応じて該位置及び姿勢
   を示す航空機位置信号及び航空機姿勢信号を発する第１
   のセンサ手段と、航空機に対するヘルメットの姿勢に応
   じて該姿勢状態を示すヘルメット姿勢信号を発する第２
   のセンサ手段と、 前記地表面座標系内における所望する地点の位置座標を
   示す複数の地表面位置信号の入力に応じて該信号を記憶
   し、前記航空機位置信号、前記航空機姿勢信号及び前記
   ヘルメット姿勢信号に応答して前記記憶入力された地表
   面位置信号からヘルメットを装着したパイロットの所定
   の地理的視野内に存在する地点に相当する前記地表面座
   標系内の位置座標を示す信号を検索し、前記航空機位置
   信号、前記航空機姿勢信号、及び前記ヘルメット姿勢信
   号に応答して前記検索した信号を地表面座標系からヘル
   メット表示座標系に変換する信号処理手段と、 前記検索された地表面位置信号に応答してパイロットが
   実際に見ることができる地表面上の地点に一致するよう
   に該地点に対応する所定の記号映像をパイロットに対し
   て表示する手段とからなることを特徴とするヘルメット
   搭載型表示装置。 （３）航空機に対するヘルメットの位置に応じて該ヘル
   メットの位置を示すヘルメット位置信号を発し、前記信
   号処理手段は該ヘルメット位置信号に応答して前記記憶
   された地表面位置信号を検索するとともに座標変換する
   ことを特徴とする請求項第２項のヘルメット搭載型表示
   装置。 （４）航空機内のパイロットに対し、ヘルメットを介し
   て記号映像を表示する表示方法であって、地表面に対す
   る航空機の位置及び姿勢を検知するとともに該位置及び
   姿勢を示す航空機位置信号及び航空機姿勢信号を発する
   工程と、 航空機に対するヘルメットの姿勢を検知するとともに該
   姿勢を示すヘルメット姿勢信号を発する工程と、 前記航空機位置信号、前記航空機姿勢信号及び前記ヘル
   メット姿勢信号に応答して、地表面に対するヘルメット
   の位置及びヘルメットの姿勢を決定するとともに、該ヘ
   ルメットの位置及びヘルメットの姿勢を示すヘルメット
   位置信号及びヘルメット姿勢変換信号を発する工程と、 前記ヘルメット位置信号及び前記ヘルメット姿勢変換信
   号に応答して、パイロットの視界内の地表面上の所望す
   る地点に相当する所定の記号映像を準備し、航空機に対
   するヘルメットの姿勢及び地表面に対するヘルメットの
   位置及び姿勢にかかわらず、パイロットの視界内におけ
   る前記所望する地点と一致するように前記記号映像をパ
   イロットに対して表示する表示工程とを含むことを特徴
   とする表示方法。 （５）地表面上の前記所望する地点の位置を示す複数の
   地表面位置信号を記憶するとともに該地表面位置信号に
   関連する複数の記号映像信号を記憶手段に記憶する記憶
   工程と、 前記航空機位置信号に応答して少なくとも１以上の地表
   面位置信号を前記記憶手段から検索する検索工程と、 前記ヘルメット位置信号、前記ヘルメット姿勢変換信号
   及び前記検索した地表面位置信号に応答して前記地表面
   上の所望する地点のヘルメットに対するヘルメット地表
   面位置座標を決定するとともに該ヘルメット地表面位置
   座標を示す地表面位置座標信号を発する工程とからなり
   、 前記記号映像を表示する表示工程は、さらに、前記ヘル
   メット地表面位置座標信号及び前記ヘルメット姿勢変換
   信号に応答して前記ヘルメット地表面位置座標が示す地
   表面上の地点がパイロットの視界内に存在するか否かを
   判断する判断工程と、前記ヘルメット地表面位置座標が
   示す地表面上の地点がパイロットの視界内に存在する場
   合に、前記記憶手段より検索した前記地表面位置信号に
   対応する記号映像信号を検索する検索工程と、前記ヘル
   メット地表面位置座標位置及び検索された前記記号映像
   信号に応答して実際の地表面上に一致して見ることがで
   きるように、パイロットに対して前記所望する地表面地
   点に対応する記号映像を表示する表示工程とを含むこと
   を特徴とする請求項第４項記載の表示方法。（６）前記
   記憶された複数の地表面位置信号は所定の飛行経路内の
   ウェイポイントの位置を示す一連のウェイポイント位置
   信号であり、前記地表面位置信号を検索する検索工程は
   所定の飛行経路内の現時点における現ウェイポイントの
   位置を示す現ウェイポイント位置信号を検索し、前記ヘ
   ルメット地表面位置座標を決定する工程はヘルメットに
   対する前記現ウェイポイントの現ウェイポイント位置座
   標を決定するとともに該現ウェイポイント位置座標を示
   すヘルメット・ウェイポイント位置信号を発し、ヘルメ
   ット地表面位置座標が示す地表面上の地点がパイロット
   の視界内に存在するか否かを判断する工程は現ウェイポ
   イントがパイロットの視界内に存在するか否かを判断し
   、視界内に存在する場合に、前記記号映像を表示する表
   示工程は地表面上の現ウェイポイントの実際の位置に対
   して該ウェイポイントを示す現ウェイポイント記号映像
   が一致して見えるように表示することを特徴とする請求
   項第５項記載の表示方法。 （７）パイロットの視界内に現ウェイポイントが存在し
   ない場合には、さらに、パイロットの視界内に前記現ウ
   ェイポイント記号映像が入るようにパイロットの頭部ま
   たは航空機を回動させる方向を示す記号映像を表示する
   工程を含むことを特徴とする請求項第５項記載の表示方
   法。 （８）前記航空機位置信号に応答して飛行計画において
   現ウェイポイントの次に続く次ウェイポイントを示す次
   ウェイポイント位置信号を前記記録手段より検索する検
   索工程と、前記ヘルメット位置信号及び前記次ウェイポ
   イント位置信号に応答して、前記次ウェイポイントに対
   する前記ヘルメットの位置を決定するとともに該ヘルメ
   ットの位置を示すヘルメット第１位置信号を発する工程
   と、 前記ヘルメット第１位置信号及び前記ヘルメット姿勢変
   換信号に応答して次ウェイポイントがパイロットの視界
   内に存在するか否かを判断し、存在する場合にはパイロ
   ットが次ウェイポイントの実際の地表面上の位置に一致
   するように該次ウェイポイントを示す記号映像を表示す
   る表示工程とを含むことを特徴とする請求項第６項記載
   の表示方法。 （９）前記検索工程は、さらに、記憶された一連のウェ
   イポイントから最初に検索した第１ウェイポイント位置
   信号を現ウェイポイント位置信号とする工程と、 前記現ウェイポイント位置信号の次に記憶された第２ウ
   ェイポイント位置信号を検索するとともに該第２ウェイ
   ポイント位置信号を前記所定の飛行経路において次のウ
   ェイポイントの位置を示す次ウェイポイント位置信号と
   する工程と、 前記ヘルメット位置信号及び前記現ウェイポイント位置
   信号に応答してヘルメットから現ウェイポイントまでの
   距離が第１所定距離より小さいか否かを判断し、第１所
   定距離より小さい場合には前記第２ウェイポイント位置
   信号を現ウェイポイントを示す信号とする工程と、第１
   所定距離以上である場合には前記ヘルメット位置信号及
   び前記次ウェイポイント位置信号に応答してヘルメット
   から現ウェイポイントまでの距離が前記第１所定距離よ
   り大きい第２所定距離より小さいか否かを判断し、小さ
   い場合には、現時点の航空機の位置から現ウェイポイン
   トまでの距離が増加しているかを判断する第１判断を行
   うとともに、現時点の航空機の位置から次ウェイポイン
   トまでの距離が減少しているかを判断する第２判断を行
   い、該第１判断及び第２判断が共に満足された場合には
   、前記第２ウエイポイント位置信号を現ウエイポイント
   を示す信号とする工程とを含むことを特徴とする請求項
   第６項記載の表示方法。 （１０）前記地表面位置信号を検索する工程は、前記現
   ウエイポイント位置信号の直前に記憶された前ウエイポ
   イント位置信号及び前記現ウエイポイント位置信号の直
   後に記憶された次ウエイポイント位置信号を検索し、 前記航空機位置信号、前記前ウエイポイント位置信号、
   及び前記現ウエイポイント位置信号に応答して現在の航
   空機の位置と現ウエイポイントの位置との間に規定され
   る直線と、前記前ウエイポイントから現ウエイポイント
   までの現飛行行程とにより形成される第１角度を測定す
   るとともに、該第１角度の大きさを示す第１角度信号を
   発する工程と、 前記第１角度信号に応答して、第１角度のタンジェント
   の定数（Ｋ）倍のアークタンジェントを第２角度と設定
   し、該第２角度の大きさを示す第２角度信号を発する工
   程とを含み、 前記記憶した記号映像を表示する表示工程は、さらに、
   前記現ウェイポイントの前記記号映像を基準として、前
   記現航空機位置から前記現ウェイポイント位置までに規
   定される直線と前記現航空機位置から前記現飛行行程に
   交わる直線とにより形成される｛１８０゜−［（１８０
   ゜−第２角度）＋第１角度］｝の関係により規定される
   角度方向に操舵方向を示す記号映像を表示する行程とを
   含むことを特徴とする請求項第６項記載の表示方法。 （１１）航空機に対するヘルメットの位置を検知すると
   ともに該ヘルメットの位置を示すように設定したヘルメ
   ット位置信号を発する工程を含み、前記記号映像を表示
   する表示工程は、該ヘルメット位置信号に応答して航空
   機内におけるヘルメットの動きに従いパイロットの視界
   内の地表面上の地点に一致して見ることができるように
   前記所望する地表面上の地点に対応する記号映像を表示
   することを特徴とする請求項第７項記載の表示方法。 （１２）パイロットに対して表示された前記記号映像は
   、地表面上の水平線に重畳されたコンパス方位記号であ
   り、航空機に対するヘルメットの位置及び地表面に対す
   る航空機の姿勢にかかわらず前記コンパス方位記号はパ
   イロットの視点において固定して見えるように表示する
   とともに、パイロットの視界内において方位を指示する
   ことを特徴とする請求項第４項記載の表示方法。 （１３）前記ヘルメット位置信号及び前記ヘルメット姿
   勢変換信号に応答して、航空機に対するヘルメットの姿
   勢及び地表面に対する航空機に姿勢にかかわらずパイロ
   ットの視界内において水平方向を示すコンパス方位記号
   映像を表示することを特徴とする請求項第４項記載の表
   示装置。 （１４）前記表示した記号映像は地表面の水平線を示す
   線映像であることを特徴とする請求項第４項記載の表示
   装置。 （１５）飛行中の航空機内のパイロットに対して記号映
   像を表示するヘルメット搭載型表示装置の表示方法であ
   って、 地表面座標系内の所望する地点の位置座標を示す複数の
   地表面位置信号を記憶する工程と、前記地表面座標系に
   対する航空機の位置及び姿勢を検知するとともに該位置
   及び姿勢を示す航空機位置信号及び航空機姿勢信号を発
   する工程と、航空機に対するヘルメットの姿勢を検知す
   るともに該姿勢を示すヘルメット姿勢信号を発する工程
   と、 前記航空機位置信号及び前記航空機姿勢信号に応答して
   、ヘルメットを装着したパイロットの視界内に存在する
   地点に相当する前記地表面座標系内の位置座標を示す前
   記記憶された地表面位置信号を検索する工程と、 前記検索した地表面位置信号に応答して、前記パイロッ
   トの視界内に存在する所望する地点と一致して見ること
   ができるようにパイロットに対して該地点に対応する記
   号映像を表示することを特徴とするヘルメット搭載型表
   示装置の表示方法。