JPH03189677A

JPH03189677A - ヘルメットマウント形ディスプレイ用バイザー

Info

Publication number: JPH03189677A
Application number: JP1328942A
Authority: JP
Inventors: Hidefumi Saito; 英文斎藤; Yasuhiro Hashimoto; 橋本　泰寛
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1989-12-19
Publication date: 1991-08-19
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2861162B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は９戦闘機やヘリコプタ−などを生体とする航空
機、宇宙窒間の飛行体、自動二輪車などの乗夕物におい
て、操縦者の前方の情景と標的、高度・姿勢・速度など
の運用に必要な各種情報とｔ目の直前でｌねて表示し、
操縦者が両＠を同時に確認できるようにしたヘルメット
マウント形ディスプレイ用バイザーに関する。

（ロ）従来の技術ヘルメットマウントディスプレイは９通常小型のＣＲＴ
や液晶表示素子などによりて構成さｎる実像表示器と、
これよシ出射される表示元ｔコリメートするレンズ群と
、コリメートさ九た表示器を反射させるとともに、前方
情景からのｆ全透過させ両者をｌね合わせる機能を持つ
ハーフミラ−等によるコンバイナとによって構成さ九て
いる。従来品のヘルメットマウントディスプレイでは、
前方情景輝度の変化に対応した表示輝度コントロール機
構を含む表示機構と。

前方情景の明るさに伴い装脱着（または光の透過ｒｔ気
的にＯＮ　−ＯＦＦできる素子の場合は透過２　ＮＮ　
−ＯＦＦ　）するバイザーとの間には、バイザーの装脱
着？検知して表示脚間レベ／Ｌ／會変える程度のものは
考案さ几ている。具体的には第６一連光するようになっ
ているが、自動的に作動するものでもそのコントロー／
ｌ／はヘルメットマウントディスプレイとは独立したシ
ステムとなっておシ、たとえば、目に残像が生じる程度
に強い輝度になった場合にバイザーは遮元状態に変化す
るといったものである。

（ハ）発明が解決しようとする課題以上に示すように、従来のヘルメットマウントディスプ
レイでは、必ずしも外界輝度に応じかつ表示の視認性ケ
配慮し、バイザーの光の透過率がコントロールさ几てい
ないため、前方情景輝度の変化と表示輝瀾とｔ総合的に
考慮し。

表示輝度の視認性を低下させないようにバイザーの光の
透過率を調節させるというものはなかった。したがって
、外界輝度がかなシ低い値となった場合など、バイザー
をつけた＜ｍ過光の多くｔ遮断した）状態では前方情景
が暗くなるとともに表示が相対的に明るくなシすぎ、前
方情景を注視するには支障ｒ来す程度に表示が眩しく感
じられたシすることがある。また、このような場合、バ
イザーをはずす（またはバイザーの透過２ＯＮににする
）と目に入る前方情景の輝度が急激に上がるが１表示輝
度は前方情景輝度に合わせる程度には上昇しないため１
表示が薄くなシ、見えなくなったシするという問題があ
る。ま念外界輝度がかなり高い値になる場合にも表示が
薄くなシすぎたりして同様の問題が発生する。

この問題の原因の一つは、ヘルメットマウントディスプ
レイに用いる実像表示器はヘルメットに装着さ九るため
、小型軽量でなけ几ばならず、大きな輝度変化機能會与
えることが困難（たかだか十倍程厘の輝度変化しか与え
らｎない）であることがあげられる。また、原因の二つ
目としては、従来のバイザーではその遮九−透過の変化
の特性ｔ、目の調節能力がカバーできる範囲内（百倍程
度の輝度変化でも許容できる）まで許容しているため、
あまシ大きく変化することができないヘルメットマウン
トディスプレイの実像表示器の輝度に比べ、バイザーを
透過して入射する前方情景の輝度の変化があまシ大きく
なり・表示輝度との間にアンノ（ランスが生じることが
あるためである。またバイザーとディスプレイの組み合
わせは構造が複雑であるという問題もある。

に）課題？解決するための手段前記課題上解決するためこの発明が提供するバイザーは
、バイザー自体を」方情景からの九を透過できる状態と
遮断でき塾状態を形成する素子（九とえばネマティック
液晶ケ利用したものなど）等で構成するとともに、バイ
ザーの透過と遮断ｈ＋ｇＪｂ換えるための手段と外界の
情景の輝度音検出し、輝度に応じた信号を出力する検出
手段とを設け、この検出手段からの信号に応じて切、り
換えデー−ティ比を変化させるようにしたものである。

具体的にはそのデー−ティ比ｔ　連続的に変化させ、前
方情景輝度が高いときにはデー−ティ比を小さく（透過
状態の割を少なく〕シ、前方情景輝度が低いときにはデ
ー−ティ比？大きく（透過状態の時間の割合ケ多く）シ
、バイザーｔ−透過して入射する光の輝度の変化音ヘル
メットマウントディスプレイの表示輝度の変化と＃？Ｅ
は同程度（数倍の範囲の広がりｔ含む）の範囲内にとす
る。

さらにこの発明は、ディスプレイにおけるコンバイナ？
バイザーの一部として構成し両者ｔ一体的に構成するも
のである。

（ホ）作用このよらにするとバイザー全通して目に入射してぐる光
の量は、前方情景の輝度変化に比べ一定に近づけること
ができる。この結果０表示器度全変化の範囲内で表示の
視認性が低下することはなくなる。

（へ）実施例以下０図面に示さｎる実施例にしたがってこの発明全説
明する。

第１図はこの発明によるへμメットマウントディスプレ
イとバイザー全具備したヘルメットの構成図を示してい
る。第２図は第１図の横断面図である。こｎらの図にお
いて実像表示器りは、たとえばＣＲＴ　、バックライト
付液晶バネμＩＪＤ、螢元表示管などによって構成さｎ
ている。

実像表示器りからの表示光Ｉ、ＤはレンズＬｌへＬ２に
よりてコリメートさｎた後、コンバイナガラスＣで反射
のためのコーティング（高誘電体など）が施さｎている
内側表面Ｃ１で反射し、目Ｅに到達する。一方、前方情
景Ｓからの光Ｌ８はバイザーＶ、コンバイナガラスＣ２
透過し９表示元と合成さ九て目Ｅに到達する。バイザー
■は外側ガラス■、内側ガラスＴ３とその間に存在する
液晶ｖ２によって構成されてｈる。この部分（図中Ａ部
）の断面を含む一例が第３図に示されている。液晶ｖ２
はさまざまな方式食用いることができるが９本実施例で
は８ＭＤ（８ｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｄｅｌｉｑｕｉｄ　ｃ
ｒｙｓｔａｌ　Ｄｅｖｉｃｅ）　２用いた％ｆ）ｋ示Ｔ
。

液晶ｖ２は最表面層Ｑ３．表層Ｑ４．バｌ’ｌ　層Ｑｓ
　、裏側の表層Ｑ６．裏側の最表面層Ｑ７によって成シ
立りている。こｎらの液晶はネマティック液晶で電ＦＭ
　’ｒｌｎ　Ｑ＋　、Ｑｅにかかる電位によつて０表層
Ｑ４゜裏側の表層Ｑ６のみの配列が変化し、他の層の液
晶の配列は変化しない。すなわち、偏光フィルムＱ２を
通シこれによりて偏光した透過光は、各液晶の層を通過
するが、このとき液晶に作用する電位が高くなシ表層Ｑ
４　、Ｑｓの配列が電位のかかる方向に平行になると、
偏光フィルムＱ８ｔ−透過する光の偏光方向はフィルム
の偏光の方向とは一致しなくな夛、この結果９元はほと
んど透過できない状態となる。

このａＭＤ方式の液晶は、数十μｓｅｃで透過光ｔＯＮ
　−ＯＦＦできるため、数百Ｈ２でかつデー−ティ比’
ｋＯ％〜１００％まで１％より細かいきざみでコントロ
ールすることができる。そしてこの発明はこのデーーテ
ィ比？外界の情景の輝度の大きさによって変化させるよ
うにしたものである。

これらの回路図は第３図にその一例が詳しく示されてい
る。この凹絡因においてＣｄ８　、フォトダイオードな
どの外光センサーＡ１で発生した電圧（または元起電流
〕全増幅器Ａ２で増幅し、　Ａ／ＤコンバータＡ３でデ
ジタルに変換する。一方、クロックパルスＢｌ’にカウ
ンタ回路Ｂ２でカウントしセンサからの信号とコンパレ
ータＡ４にて比較する。

その結果、カウンタ回路の信号値がセンサ回路の信号ａ
ｔ−越えた時、フラグＡ５が立ち、これに従って液晶Ｏ
ＦＦの電圧がアンプＡ６　ｋ介し液晶に送ら几る。なお
、　Ａ　／　Ｄコンバータ人３．カウンタ回路Ｂ２．ア
ンプＡ６は、クロックパルスを分周させタシリセットバ
ルスＢ３によって、数ｍ５ｅｃごとにリセットさｎる。

こｎらの回路ｔまとめて第１図にはバイザーの０Ｎ−Ｏ
ＦＦ駆動回路ＡＶとして表す。また、コンパレータＡ４
からの信号は実像表示器りの輝度調整回路ＡＸの入力と
しても利用さｎる。

さて、この発明が第２に提供するバイザーとしては、バ
イザーの一部がディスプレイにおけるコンバイナーを構
成するものである。

第４図、第５図はその実施例を示しているが第４図はコ
ンバイナをバイザーＣの一部として形成したもので、Ｃ
ｖがコンバイナ部である。第５図はコンバイナＣｙ２バ
イザー■に一体的に固定し、ディスプレイとは分離した
形である。

本発明によるへμメットマウントディスプレイの実施例
は９以上に示す以外に株々の変形例を包含するものであ
る。たとえば、液晶のタイプ４　ａＭＤ方式ネマティッ
ク液晶以外のもの（たとえば他の方式のネマティック液
晶やコレステリック液晶、スメテイツク液晶？採用した
もの〕？用いてもよい。また、液晶の駆動回路にっ込で
も図示したものに限らず、たとえばすべてをアナログ的
に処理する回路など、さまざまなもの會使うことができ
る。

さらに、ヘルメットマウントディスプレイ。

バイザーを含むヘルメット全体の構成については、実像
表示器には輝度調整回路人Ｘｔ持たなりものなど・本特
許請求の範囲に従って、さまざまな変形例があることは
言うまでもない。たとえば外界の情景の輝度検出手段は
バイザーに設置することに限定さ几るものではなく、ヘ
ルメットに付設することもできる。またこのセンサもそ
の構成１種類によるが、バイザー■そのものに内蔵する
形のものとすることもできる。こ九らすべての変形例を
包含する。

（ト〕　　発明の効果本発明に基づくヘルメットマウントディスプレイ用バイ
ザーは、それｔ透過した前方情景からの光の輝度は９表
示の輝度の変化の範囲ケ大きく外れるような変化はなく
、シたがりてヘルメットマウントディスプレイの表示が
極端に明るく感じらル、前方の情景が見えに〈〈なりた
シ９表示が薄くなシ９表示を読み取れなくなるといった
不都合はなくなり、ディスプレイ全体としては性能のす
ぐ九たディスプレイの装置を提供する。

また、一体化した場合はディスプレイ装置としての構成
を簡略化ならしめる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明によるへｐメットマウント形デ
ィスプレイ用バイザーの構成を示す図である。また、第
３図は本発明にＳＭＤ方式ネマティック液晶會用いた場
合のバイザー断面とその駆動系を示す図である。第４図
、第５図はこの発明が第２に提供するバイザーの構成を
示す図である。第６図は従来のヘルメットマウントディ
スプレイを具備したへｙメットの例を示す。 ■・・・バイザー　　Ｄ・・・実像表示器Ｌ１．Ｌ２・
・・コリメーシ曹ンレンズＣ・・・コンバイナガラスＣ１・・・コンバイナガラスの反射コーテイング面Ｓ・
・・前方の外情景　　Ｅ・・・操縦者の目Ａｌ・・・外
輝度センサ λＸ−・・バイザーＯＮ　−ＯＦＦ駆動回路ＡＶ・・・
液晶ＯＮ　−ＯＦＦの駆動回路第十図Ｈ＋１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）実像表示器から出射した表示光を操縦者の目の前
方に配したコンバイナで反射または回折させた後操縦者
の目に入射させるとともに、前方の外界の情景からの光
を、前記コンバイナを透過させた後操縦者の目に入射さ
せ、操縦者の目には表示と外界の情景が重なつて見える
ようにしたヘルメットマウントディンプレイのコンバイ
ナ前面に配したバイザーであつて、このバイザー自体を
光が透過する状態と遮断する状態を形成するよう構成す
るとともにこの透過と遮断を切り換える手段と、外界の
情景の輝度を検出し、輝度に応じた信号を出力する輝度
検出手段とを設け、この輝度検出手段からの信号に応じ
て前記切り換えを変化させるようにし、外界の情景の輝
度の変化に応じてディスプレイの表示の視認性が高くな
るようバイザーの光の透過量を調節させることを特徴と
するヘルメットマウント形ディスプレイ用のバイザー。
（２）前記バイザーの内側表面に反射面を構成しバイザ
ーとコンバイナガラスとを一体構造にしたことを特徴と
する特許請求範囲第１項記載のヘルメットマウント形デ
ィスプレイ用バイザー。