JPH0542417Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔技術分野〕 本考案は、航空機の操縦席等に装着される表示
装置に関し、特に、航空機の操縦席に設けられる
ヘツドアツプデイスプレイUHDとカラーパネル
デイスプレイとを一体化した表示ユニツトに関す
る。

〔従来例及びその問題点〕

従来から、ヘツドアツプデイスプレイ装置は知
られている。たとえば、米国特許No.3940204
（Withrington）には、ホログラフイを利用した
ヘツドアツプデイスプレイ装置が開示されてい
る。

このような装置全体における問題点は、この
UHDを航空機の計器パネルの上部中央部に配置
しなければならないことである。この位置は、計
器パネルのうちの最も視認性の高い位置であり、
この位置にHUDの折畳みミラーを配置すると他
の表示器の視認性を犠牲にする。このため、他の
表示器はこのHUDの側方か直下に配置しなけれ
ばならず、これらの他の表示器の寸法が制約され
る。また、現在HUDが備えられている計器パネ
ルの上部は重要度の低い表示器、スイツチ、フラ
ツグ等が配置されており、これらの機器は計器パ
ネルのより重要度の低い位置に配置できるもので
ある。

これらの制約によつて、最終的には表示された
情報に対するパイロツトの視認性を損い、ミツシ
ヨンの成功度、安全性等に悪影響を与える。した
がつて、前部操縦席の計器パネルの主要な視認性
の高い位置により多くの情報を表示することが要
望されている。

米国特許No.3885095（Wolfson他）には、ヘツド
アツプデイスプレイとマルチセンサ形パネルデイ
スプレイを組合わせた装置が開示されている。こ
の装置は、ヘツドアツプデイスプレイおよびマル
チセンサ形パネルデイスプレイの両方に映像情報
を送る１個の陰極線管またはその他の映像発生器
が備えられている。また、この装置にはヘツドア
ツプデイスプレイ作動またはパネルデイスプレイ
作動を選択するための手動スイツチが設けられて
おり、パイロツトがこのスイツチを操作していず
れかの表示作動に切替えるように構成されてい
る。しかし、厳しい飛行状態では、このような切
替え作業はパイロツトに大きな負担を与え、パイ
ロツトが操縦に専念することを妨げる。

以上の事情から、HUDとカラーパネルデイス
プレイとを一体化し、計器パネルの同じ位置で
HUDだけでなく同時にパネルデイスプレイの表
示もできることが必要である。

〔考案の概要〕

本考案は、ヘツドアツプデイスプレイとパネル
デイスプレイを一体化した装置である。この本考
案の装置は、ヘツドアツプデイスプレイとパネル
デイスプレイを一体化した装置である。この装置
には、狭い帯域のHUD用映像を投影する第１の
映像発生装置と、カラーパネルデイスプレイ用の
映像を投影する第２の映像発生装置とを備えてい
る。これら２個の映像は波長選択性の折畳み形の
回折ミラーに投影され、このミラーは狭い波長帯
域の第１の映像をHUD光学コンビナーに向けて
反射し、またこの第１の映像の狭い波長帯域の外
側の可視光を透過させる。このHUD光学コンビ
ナーは、狭い波長帯域の第１の映像を瞳孔に向け
て反射し、この狭い波長帯域以外の可視孔を透過
させるように構成されかつ配置されている。ま
た、上記第２の映像は、この折畳みミラーを透過
してルツクダウンデイスプレイLDDのスクリー
ンアセンブリに投影され、このスクリーンアセン
ブリは計器パネルの同じ位置の上記折畳みミラー
の背後に配置されている。簡単な形式では、この
スクリーンアセンブリは通常の拡散スクリーンで
構成され、パネルデイスプレイ用の映像はどの位
置からもパイロツトが見ることができるように構
成されている。また、さらに複雑な形式では、こ
のパネルデイスプレイに表示される映像は、
HUDの外部の瞳から見えるように構成されてい
る。よつて、エネルギ保存の法則から、パイロツ
トはより輝度の高いパネル映像を見ることができ
る。この後者の場合、上記折畳みミラー、LDD
スクリーンアセンブリおよびHUDコンビナーは
協働して瞳に対して狭い帯域の映像とカラー映像
とを表示することができる。

〔実施例〕

本考案の上記および他の特徴は、以下の図を参
照した実施例の説明によつて明白となるであろ
う。

第１図には、航空機用のヘツドアツプデイスプ
レイとパネルデイスプレイとを一体化した装置の
正面図である。この装置は、パイロツト用の１個
のヘツドアツプデイスプレイと、並列に配置さ
れ、２つに分離されたパネルデイスプレイを備
え、これらは同じハウジングに取付けられてい
る。この装置には、１個のHUD光学コンビナー
３０と、左および右のルツクダウンデイスプレイ
LDDスクリーンアセンブリ７５Ｌ，７５Ｒとを
備えている。

この第１図に示す一体化したデイスプレイ装置
の側方から見た構成を第２Ａ図に示す。この
HUDとカラーパネルデイスプレイを一体化した
装置は、HUD用映像スクリーンを構成する陰極
線管CRT１０を備えている。このCRT１０は、
そのフエースプレートにＰ４３りん層を備えてお
り、緑色の可視光である波長543nmを中心とする
狭い波長帯域の光を放射する。このCRT１０は、
従来公知の技術により、映像構成回路によつて駆
動され、HUD用の映像を形成する。

このCRTデイスプレイは、リレーレンズ２０
によつて映像が投影され、このレンズは折畳みミ
ラー２５の近傍で高い収差を生じるように形成さ
れている。また、この装置全体の外形形状をより
好ましい形状とするため、プリズム１５が使用さ
れている。そして、映像に再構成されたHUDデ
イスプレイからの光は、折畳みミラー２５によつ
てHUDコンビナー３０に投影される。このHUD
コンビナー３０は、上記CRT１０のりん物質か
らの光の波長帯域と同じが近い回折倍率を有する
光学部品である。この方向と位置によつて、この
装置の観察者の目いわゆる外部瞳３５の位置また
はその近傍にリレーレンズ瞳２２の像が形成さ
れ、またこのリレーレンズ２０によつてその像が
照準される。これらの光学部品１５，２０，２５
および３０を介して投影されるHUDの映像の経
路をその中心の光線４０で示す。

上記折畳みミラーアセンブリ２５は２つの目的
を持つた光学部品であり、HUD映像光の狭い波
長帯域内の光のみを反射し、またこのHUD映像
の狭い波長帯域以外の波長の光を透過する作用を
なす。この折畳みミラー２５の詳細な構成は後述
する。

また、上記のカラーパネルデイスプレイは２個
のパネルデイスプレイ用の映像発生装置を備え、
これらは好ましくは３個のカラー液晶マトリクス
デイスプレイアセンブリ５０Ｌ，５０Ｒで構成さ
れている。なお、第２Ａ図には、１個のアセンブ
リ５０Ｒのみを示す。このアセンブリ５０Ｒはレ
ンズアセンブリ６５Ｒと、液晶マトリクス５６
Ｒ，５７Ｒおよび５８Ｒを備え、これらは光学繊
維束６０Ｒを介して図示しない光源から照明され
るように構成されている。上記液晶マトリクスの
素子は電気的にアドレスされ、「オン」、「オフ」
作動される。これら素子が「オフ」状態の場合に
は、照明光が反射され、この反射光はこの装置の
開口５１Ｒを介してスクリーン上に輝点を形成す
る。また「オン」の状態の場合には、これら素子
は照明光を散乱させ、スクリーン上にダークスポ
ツトを形成する。すべての場合において、この液
晶マトリクスで形成された像は、比較的小さな開
口を介して投影されることが好ましい。たとえ
ば、この実施例の開口５１Ｒはかなり小さな径に
形成され、中心の光路に対して2°の範囲にある光
のみを通過させるように構成されている。

このパネルデイスプレイ用映像発生装置は、パ
ネル映像光を供給するためのLCD光バルブを選
択的に構成することもできる。フルカラー光バル
ブプロジエクタでは、照明光はプロジエクタおよ
びビームスプリツタアセンブリ（レンズアセンブ
リ６５Ｒとして構成してもよい）を介して放射さ
れ、このレンズアセンブリは照明光を偏光し、３
原色の光に分け、これらの偏光をそれぞれ対応す
る液晶光バルブ面（これらは部品５６Ｒ，５７
Ｒ，５８Ｒとして構成してもよい）に照射する。
これらの光バルブ面は、たとえば小形のCRT等
の映像発生装置（図示せず）で形成されたパネル
デイスプレイ用映像を青、緑および赤の原色成分
に変調する。これらの光バルブ面は映像の３原色
に対応して照明光を反射し、この光はビームスプ
リツタおよび投影レンズを介して投影開口の位置
でこれらの３原色の光が重ねられる。

LCD光バルブプロジエクタは従来公知である。
たとえば、米国特許No.4425028および4461542には
カラー光バルブプロジエクタが開示されている。

また、従来技術からも明らかなように、このパ
ネルデイスプレイはフルカラーデイスプレイでな
くとも良く、モノクロ映像発生装置を用いてもよ
い。同様に、映像発生装置は液晶形のものには限
定されず、他の形式のものでもよい。

映像発生装置５０Ｒからの中央の光線７０は、
上記の折畳みミラー２５に当り、この波長感応性
の折畳みミラーを透過し、この背後に配置され計
器パネルの小さな部分に配置されているルツクダ
ウンデイスプレイLDDスクリーンアセンブリ７
５Ｒに投影される。このアセンブリ７５Ｒは、た
とえば通常の拡散形のスクリーンで構成され、こ
のスクリーンに投影されたパネルデイスプレイ映
像をパイロツトが見ることができるように構成さ
れている。また、より複雑な形式では、このアセ
ンブリ７５はフルネルレンズ、カラー回折拡散形
ホログラム、光学繊維フエースプレート、および
フイールドレンズが備えられ、HUD以外の瞳３
５からより効果的に映像を視認できるように構成
される。このLDDスクリーンアセンブリの詳細
は後述する。

また、第２Ｂ図には、HUD映像発生装置こよ
びパネル映像発生装置からの光の折畳みミラーに
対する角度関係を詳細に示す。HUDリレーレン
ズ２０からの円錐形のHUD映像光の中心光線４
１と、これが投射される点における折畳みミラー
の面に対する法線とのなす角度をθ１とする。こ
の角度θ１は、折畳みミラー上の位置が変化する
と、すなわち中心光線４１がこの折畳みミラー２
５の表面上を走査することによつて変化する。

また、パネルデイスプレイ映像発生装置からの
光線７１が同じ位置に当たつた場合のこの折畳み
ミラー２５の表面の法線とのなす角度をθ２とす
る。この折畳みミラーの各位置、すなわちこの光
線７１がこの折畳みミラー２５上を走査した場合
の各位置におけるこの角度θ２はそれぞれ異な
る。上記HUD映像発生装置とパネル映像発生装
置との折畳みミラーに対する角度が相違していれ
ば、これらからの光が折畳みミラーに入射する各
位置において上記角度θ１とθ２は互いに相違す
る。

上記折畳みミラー２５は、ホログラフイツク記
録媒体を保持した透明な基板を備えている。ま
た、この基板はグレーテツドインデツクス被覆を
備えており、この技術は米国特許No.4545646表題
「グレーテツドインデツクス形光学材料の製造方
法およびこれによつて製造される構造体」に開示
されている。この折畳みミラー２５は、ホログラ
ムコーテイング、グレーテツドインデツクスコー
テイング、その他の技術により、所定の狭い波長
帯域の光のみを反射し、この波長帯域以外の波長
の光を透過させるように構成されている。この狭
い波長帯域は所定の波長を中心とするもので、こ
の所定の波長は、入射角をHUDのための所定の
方向に変化させるような波長である。このHUD
のための所定の入射角における中心の波長は、一
般に「ホログラム波長」と称されているものであ
る。よつて、特別な回折光学装置では、この装置
によつて反射される光の波長はホログラム波長か
ら変化し、この装置に入射する光の入射角は
HUDのための所定の方向から変化する。このよ
うな光学装置は、入射する任意の波長に対する反
射率の関係である角度反射特性を有する。

この回折光学装置の角度反射特性によつて、
HUD映像とパネル映像が同じ波長の光たとえば
はちょう543nmの波長の光を含んでいても、この
ミラー２５に入射するHUD映像光とパネル映像
光の入射角θ１とθ２を選択してこれらを分離さ
せることができる。このような作用を達成するた
めには、上記２つの角度に十分な差があり、また
このミラー２５に入射したHUDの光（すなわち
波長543nmの光）が上記の角反射特性によつてこ
の波長の光だけが反射するような角度に上記の角
度を選択する必要がある。また、入射角度を別に
設定すれば、異なる波長（543nm以上の波長）の
パネル映像光を反射させることもできる。また、
パネル映像波長装置の特性に対応して、パネル映
像光の特別の波長を反射させることもできる。あ
る液晶カラープロジエクターでは、波長が約
585nmの黄色光が特に弱い。したがつて、このよ
うな映像発生装置を使用すれば、実質的にこの波
長の像は形成されず、またこの折畳みミラーでの
反射損失が小さく、緑、赤および青の３原色は透
過される。別の種類の映像プロジエクタでは、別
の反射波長が使用される。

第３図には、この一体形デイスプレイ装置の平
面図を示す。この図には、上記の映像発生装置と
これに関連した光学部品の関係を示す。上記
CRT１０はこの装置の中心軸８０上に配置され、
また上記LCDパネル映像発生装置５０Ｌ，５０
Ｒは上記中心線８０の両側に配置されている。こ
の実施例では、この装置は２個の分離された並列
なパネルデイスプレイを備えている。しかし、こ
の技術分野では明らかなように、操縦席の空間等
に対応してパネルデイスプレイの数を選択するこ
とは設計上の事項である。

上記の折畳みミラー２５の作用は、HUD映像
光を反射してHUDコンビナー３０に導き、同時
にパネルデイスプレイ映像光を透過させて対応す
るLDDスクリーンアセンブリに導くものである。
この折畳みミラー２５は、HUD映像がパネルデ
イスプレイ上に現われたり、またパネルデイスプ
レイ映像がHUDコンビナー上に現われないよう
にする作用をなす。このミラー２５の目的は、
HUDの精度やパネルデイスプレイの色の均一性
に影響されずに機能を達成することである。この
ような目的を達成するには、LDDの配置やHUD
リレーレンズの配置に対応してこのミラー２５の
角度や波長帯域特性を所定の範囲に正確に設定す
る必要がある。

上述した如く、この折畳みミラー２５はHUD
モノクロ映像発生装置からの光を反射し、HUD
に必要な狭い波長帯域以外の波長の光を透過する
ように構成されている。上記HUDおよびパネル
映像の光が折畳みミラー２５に入射する入射角θ
１およびθ２がこの折畳みミラーのある点におい
て等しければ、この折畳みミラーの透過特性は
HUD映像が反射されるCRTの波長帯域だけ抜け
た特性となる。このCRTにＰ４３りん光物質を
使用すれば、このCRTの波長は強い緑の可視光
（波長543nm）となる。また上記の入射角が互い
に十分に相違していれば、パネル映像発生装置か
らの強い緑色の光は透過し、LDDカラーデイス
プレイに投影される。これらの入射角の差が十分
に大きければ、パネル映像発生装置からの光は、
このミラー２５によつて反射されるべきHUD映
像光が入射する際の所定の円錐形の部分以外に放
射される。その結果、このパネルデイスプレイの
光の大部分はこのミラー２５を透過し、パネルデ
イスプレイ映像とHUD映像とのクロストークは
少なくなる。さらに、このパネルデイスプレイ映
像からの光がこのミラーで反射され、その後
HUDコンビナーで反射しても、この光は装置外
の瞳３５には入射しない。したがつて、この映像
はHUD映像と重なることがない。

また、この装置が上記のHUDおよびパネル映
像の入射角が等しくなるように設計されている場
合には、このパネル映像発生装置に緑のフイルタ
（543nm）を設け、この折畳みミラーで反射して
外部の瞳に入射するような緑色の光を遮断する。
好ましくは、上記の入射角に差を与え、上記のよ
うなフイルタを不要にする。

第４図には、上記の折畳みミラー２５をホログ
ラフイツク回折装置として構成する方法の一例を
示す。点光源８０および８５から収束された単色
のコヒーレントな光が放射される。これらの光源
８０，８５は、同じ光源（レーザ光源のような）
であることが好ましい。

上記の折畳みミラーは、透明な基板２７に感光
性のゼラチン層２６を被着して構成されている。
そして、このゼラチン層は感光、現像され、波長
感応性の折畳みミラー２５が形成される。このよ
うなゼラチン層およびその感光、現像は、米国特
許No.4318970に開示されている。

上記感光性のゼラチンを感光させるには、上記
の光をこのゼラチン層内で干渉させ、潜像を形成
してこれを現像し、反射率や吸収率の相違による
微細なパターンを形成する。上記の点光源８０
は、HUD映像光源光がこの折畳みミラー２５に
入射する方向と同じ方向からこのゼラチン層２６
を照明する。上記CRTからの光の波長はたとえ
ば543nmであるので、この点光源８０として利用
できるアルゴンレーザはすでに市販されている。
このホログラフイツク回折部品を製造する際に
は、この部品の製造用の光源およびこの装置に使
用される光源が実際に入手できるものでなければ
ならないという条件から、この装置に実際に使用
される光の波長とこの部品の製造に使用される光
の波長とを異ならせることもある。このように装
置に使用される光の波長と製造に使用される光の
波長が相違する場合であつても、従来公知の技術
でこの相違を補償することができる。たとえば、
製造用の光の入射角をこの装置に使用される光の
入射角と相違させたり、また露光させた後ベーキ
ングによつてこのゼラチン層の厚さを縮小させた
りすることによつて上記の相違を補償することが
できる。

また、上記の点光源８５は、このゼラチン層２
６に対して上記点光源８０と鏡対称の位置に配置
され、この感光性ゼラチン層内に潜像を形成する
ように構成されている。そして、この露光された
ゼラチン層は現像され、この折畳みミラー２５が
製造される。

また、前記のスクリーン７５Ｒは通常の拡散ス
クリーンから構成され、入射した光をすべての方
向に拡散させ、すべての方向からこの像を視認で
きるように構成されている。しかし、このような
スクリーンは、入射した光のエネルギの一部しか
観察者の目に入らず、映像の輝度が低下する不具
合がある。

このような装置には、入射した光を所定の立体
角の円錐内にのみ拡散する効率の高い拡散スクリ
ーンを使用することが有利である。このようなス
クリーンは、所定の範囲でのみより輝度の高い映
像を表示することができる。この見える範囲以外
の範囲には、わずかまたは全く像が見えない。

この高い効率のスクリーンは、スネルの法則す
なわち、反射の法則により、所定の方向の所定の
円錐がたの範囲にのみ光を拡散する。または、レ
ンチキユラースクリーンを使用してもよく、この
スクリーンは微細な多数のレンズ部を備え、入射
した光を制御して所定の方向に配分する配光特性
を有している。

このレンチキユラースクリーンとして作用する
方向性拡散スクリーンを製造するため、ホログラ
フイが利用される。この方向性スクリーンは、映
像発生装置の位置に対応した位置に配置された点
光源と、視認範囲に対応する位置に配置された拡
散光源とによるホログラムにより露光させて製造
する。このスクリーンの製造ホログラムによる露
光を使用した場合には、この装置の映像発生装置
はホログラムによる映像を投影し、所定の視認範
囲にのみ光を拡散する。この形式のスクリーン
は、第５図に示すスクリーンアセンブリ７５に使
用される。

また、さらに複数な形式では、第５図に断面で
示すようにスクリーンアセンブリ７５Ｌ，７５Ｒ
をアセンブリ７５が構成している。このアセンブ
リはフルネルレンズ７６、拡散スクリーン７７、
光学繊維束フエースプレート７８、および偏心フ
イールドレンズセグメント７９とから構成され
る。

このフレネルレンズは前記折畳みミラー２５を
透過した光を平行にするものであり、このレンズ
７６を透過した光は平行となる。これにより、均
等拡散スクリーン７７が使用でき、この装置の構
造が簡単になる。

拡散スクリーン７７は、映像発生装置からの映
像光を外部の瞳の全域に拡散する。拡散スクリー
ンは一般に映像発生装置の開口がその外部の瞳上
の投射に比べて比較的小さい場合に使用される。
この装置では、映像発生装置の開口が外部の瞳に
匹敵するほど大きいので、このような拡散スクリ
ーンは省略してもよい。

また、上記の光学繊維フエースプレート７８
は、外部の瞳３５に向けて光を拡散スクリーンに
導く。このようなアセンブリ７５にこの光学繊維
フエースプレートを使用する問題については、米
国特許出願No.403944、1982年７月30日、表題「ゼ
ロオーダーの光を抑制した方向性拡散スクリー
ン」に開示されている。

この光学繊維フエースプレート７８からの出力
光は平行に揃えられる。そして、フイールドレン
ズ７９によつてこの光が収束され、外部の瞳３５
に送られる。

この拡散スクリーン７７および光学繊維フエー
スプレート７８の作用をより明確に説明するた
め、第６図にはこの光学装置１００を示し、この
装置は点光源１０２からの光１０４が拡散スクリ
ーン１１６を介して投影される。たとえば、この
光は横方向または時間的な変調の情報を搬送す
る。この拡散スクリーン１１６はホログラフイツ
ク光学部品であり、光学ガラス等の支持基板１２
０上にゼラチンフイルム１０８が設けられてい
る。この光学部品１１６は、光１０４を回折し、
観察者１２４の外部瞳１２２に拡散する。

上記の光１０４の大部分は、スクリーン１１６
で拡散され、外部瞳１２２に到達する。しかし、
実際にはこのスクリーン１１６は完全なものでな
いので、光の一部はゼロオーダーの光１２６とし
てこのスクリーンを拡散しないまま透過し、ゼロ
オーダーの瞳１２８に到達する。このようなゼロ
オーダーの光はこの拡散スクリーンの作用を低下
させ、また外部瞳１２２の周囲を照明してこの瞳
の映像のコントラストを低下させる。

第７図は、均一なホログラフイツク回折部品と
して製造する方法を示す。アルゴンレーザ１３０
は収束したコヒーレントな単色光を放射し、この
光はビームスプリツタ１３０ａによつて２つの光
１３２，１３５に分割される。光１３２はミラー
１３０ｂ，１３０ｃによつて空間フイルタ１３０
ｄを通過し、中心光１３４を中心とする所定の円
錐形の光に形成される。ホログラフイツク感応板
１３８が露光され、現像されてスクリーン１１６
に形成される。この板１３８は通常のホログラフ
イツク記録媒体から構成される。この例として
は、前記の米国特許No.4318970に開示されている。

適切な露光をなすため、この板内で光の干渉が
なされ、微細な像が形成され、これが現像されて
反射率または吸収率による微細なパターンが形成
される。光源１３０からの中心光１３４を含む光
は、コリメーテイングレンズ１４４を介してこの
板１３８に照射され、この照射の方向はこの拡散
スクリーン１１６の現像されたホログラムを照明
する入射光（光源１０２のような）の方向であ
る。よつて、この板１３８に光源１３０から入射
する中心光１３４、第６図のスクリーン１１６に
入射する中心光１０５と同じである。

また、上記ビームスプリツタ１３０ａからの光
１３５は、ミラー１３０ｅ、空間フイルタ１３０
ｆを介して中央光のまわりの円錐の範囲に導かれ
る。この光はフイールドレンズ１４０ａに導か
れ、平行にされる。この平行にされた光は、曇り
ガラス等の通常の拡散スクリーン１４０に導かれ
る。この曇りガラスが均一であれば、均一に照明
されたスクリーンが得られる。また、不均一な照
明密度が必要であれば、このスクリーン１４０の
横方向の照明密度を調整する。

この照明された拡散スクリーン１４０の像は、
板１３８の中央フイールドレンズ１４０ｂによつ
て収束される。また、コリメーテイングレンズ１
４４によつて光束が板１３８角点に対して揃えら
れ、この光束の軸が平行になる。

上記拡散スクリーン１４０からの光および光１
３２によつて、このホログラフイツク感応性板１
３８に潜像が形成される。そしてこの板が現像さ
れ、方向性拡散スクリーン１１６が形成される。
この方向性拡散スクリーン１１６が単色光源１０
２によつて照明された場合には、外部瞳１２２で
視認される像はこの拡散スクリーンの像である。

このような構成によれば、適切な方法で所定の
方向に配置されたこの板１３８から放射された光
は、所定の円錐形の作動範囲１４３に放射され
る。この方向性拡散スクリーン１１６は、観察者
の瞳に対する所定放射範囲以外にはわずかの光し
か放射されない。さらに、中心光１１７は中心光
１０５に対してある角度をもつているので、外部
瞳１２２はゼロオーダーの光の中心光１２５の外
側範囲１２６に対して完全に外側に位置する。よ
つて、この観察者からはゼロオーダーの光が完全
に見えない。

また、このホログラフイツク拡散スクリーン１
１６を製造する別の方法は米国特許No.4372639に
開示されている。

また、この拡散スクリーン１１６を透過するゼ
ロオーダーの光は、第８図に示すような光学繊維
フエースプレート１４８によつても減少させるこ
とができる。このものは、極めて小径の光学繊維
を接着剤で互いに接合した繊維束を斜めに切断し
た一枚板のものである。たとえば、この第８図に
示すものは、光学繊維１５０，１５２，１５４お
よび１５６が接着剤１６０によつて互いに接着さ
れている。実際には、このような繊維によつて長
い繊維束を形成し、これを斜めに切断して一枚板
とし、フエースプレート１４８を製造する。これ
らの小さな径の繊維内にその中心軸に対して十分
に小さな角度で入射した光はこの繊維内で全反射
を繰返してこの繊維内を進み、また大きな角度で
入射した光はその大部分がこれら繊維の間の物質
に吸収され、その一部しか透過しない。この繊維
内を通過する光は複数の反射を繰返すので、その
軸まわりに十分に散乱され、所定の円錐形の範囲
に出力する。

このフエースプレートの作用を第８図に示す。
光１０５のうちホログラフイツク拡散スクリーン
１１６で回折されなかつた一部の光１２５はゼロ
オーダーの光になる。この光は繊維１５４の全反
射角に対して大きな角度をもつているので、この
繊維１５４と接着剤１６０境界面を通過して進行
し、この接着剤１６０によつて吸収され、このフ
エースプレート１４８を透過することはない。よ
つて、このゼロオーダーの光は吸収される。

この光１０５のうちスクリーン１１６で回折さ
れた一部の光は、繊維内にその壁の全反射角に対
して十分に小さな角度で入射し、このフエースプ
レート１４８の出力面まで通過する。繊維の中心
上にあるこの光を符号１１７で示す。実際には、
この出力光は円錐形の範囲内に放射され、繊維の
中心線に対するこの円錐の角度φは全反射角の２
倍である。この作用は、観察者の瞳に均一に光を
送るために有利である。また、円錐形の入射光の
中心をこの光学繊維の中心線と平行となるように
設計しておけば、円錐形の入射光の円錐の角度
と、円錐形に出力される出力光の円錐の角度が等
しくなる。また、この拡散スクリーン１１６は、
マルチカラー映像発生装置からのマルチカラー光
ビームを観察者の瞳に送ることができる。しか
し、この場合にはマルチカラー光の異なる波長の
光は、回折部品１１６によつてそれぞれ異なつた
量だけ回折される。この状態を第９図に示す。た
とえば赤色の光の中心光１６１（破線）および緑
色の光の中心光（実線）はこの部品１１６で回折
される。これら２つの色の光の回折の相違によつ
て、赤色の光葉破線で示す円錐１６６、緑色の光
は実線で示す円錐１６８の範囲に放射される。こ
れらの円錐の回折角を両方ともこの光学繊維の内
部の臨界角以下にしておけば、これら光はこの繊
維１５４内で全反射を繰返す。

このフエースプレート１４８はこれら２つの円
錐状の光１６６，１６８を混合し、外部の瞳に効
果的に送る。この混合により、第９図に示すよう
に、入射する赤色の光の円錐の円錐角の半分をφ
１、緑色の光の円錐の円錐角の半分をφ２とする
と、出力される光の円錐の光学繊維の中心線１５
５とのなす角度は２φeとなる。ここで、角度φ
２は角度φ１より大きく、またこのフエースプレ
ートから出力される混合された光の円錐の向かう
角度は２φ２である。よつて、赤色の光の円錐角
の半分の角度φ１が緑色の光の円錐角の半分の角
度φ２より大きければ、このフエースプレートか
ら出力される混合された光の円錐の角度は２φ１
に近くなる。したがつて、このフエースプレート
に入射する光の角度φ１とφ２とが等しくなるよ
うに調整すれば、出力される光の円錐１５７は一
致し、観察者の瞳からはこのフエースプレートか
らの異なる色の光は同じに見える。したがつて、
このフエースプレートからの２つの色の混合した
光の円錐は同じ角度であり、これらの色の光の像
は観察者の瞳にはまつたく合致して見える。

以上、航空機の操縦席用のヘツドアツプデイス
プレイとパネルデイスプレイの一体形の装置につ
いて説明した。この装置は、ヘツドアツプデイス
プレイ映像とパネルデイスプレイ映像とをパイロ
ツトに同時に表示することができる。一実施例で
は、２つの映像は共通の外部瞳から視認できる。

以上図示して説明した実施例は本考案の原理を
示す可能な実施例である。本考案の技術分野にお
ける技術者であれば、本考案の要旨を逸脱しない
範囲で各種の変形が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ヘツドアツプデイスプレイとカラー
パネルデイスプレイとを一体化した装置の正面
図。第２Ａ図は、本考案のヘツドアツプデイスプ
レイとカラーパネルデイスプレイを一体化した装
置の側方からの断面図。第２Ｂ図は、折畳みミラ
ーに対するHUD用映像発生装置とパネル用映像
発生装置の光学的な関係を示す概略図。第３図
は、デイスプレイ装置の平面図。第４図は、この
装置の折畳みミラーの光学的な構成を示す側面
図。第５図は、第１図に示す装置に使用されるル
ツクダウンデイスプレイ用スクリーンアセンブリ
の断面図。第６図は、本考案に使用される方向性
拡散スクリーンとその光路を示す側面からの光学
的な概略図。第７図は、第６図に示す拡散スクリ
ーンの光学的な構成を示す概略図。第８図は、回
折光学拡散スクリーンを構成する角度規制光学繊
維フエースプレートに関連した透過ホログラフイ
ツク拡散スクリーンの断面図。第９図は、２個の
分割された回折カラー映像とともに示す拡散スク
リーンアセンブリの上記第８図に相当する断面図
である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ HUD映像を投影する第１の映像発生装置
   と； パネル映像を投影する第２の映像発生装置
   と； 上記のHUD映像光を装置外の瞳に導くコン
   ビナーと； 上記のパネル映像光を表示するパネルスクリ
   ーンと； 前記HUD映像光を前記コンビナーに反射す
   ると共に前記パネル映像光をパネルスクリーン
   へと透過する波長選択性の光学的選別手段とを
   備え； 前記第１の映像発生装置と、第２の映像発生
   装置と、光学的選別手段とは、光学的選別手段
   への、夫々の光が同一入射点では異なる入射角
   で入射するように配置され； 前記第１の映像発生装置と、第２の映像発生
   装置と、前記コンビナーとは、光学的選別手段
   の一側側に配設されており、 前記パネルスクリーンは前記光学的選別手段
   を介して入射した光を拡散する回折光学部材
   と、平行な複数の光学繊維からなる光学繊維フ
   エースプレートからなり、これら光学繊維の方
   向は前記光学部材で回折された光と平行である
   光学手段とを備え、この光学手段は前記光学部
   材に対応して配置され、その光軸は拡散光と略
   合致するように配置され、前記光学部材で回折
   される光は上記光学手段に入射する回折されて
   いない入射光から逸らされ、上記光学手段内で
   吸収されるものであり、前記HUD映像および
   パネル映像は、前記コンビナーおよび前記パネ
   ルスクリーンにそれぞれ同時に表示されること
   を特徴とする一体形ヘツドアツプおよびパネル
   デイスプレイユニツト。 ２ 前記第２の映像発生装置はマルチカラーパネ
   ル映像を出力するものであることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の一体形ヘ
   ツドアツプおよびパネルデイスプレイユニツ
   ト。 ３ 前記第２の映像発生装置は液晶光バルブプロ
   ジエクターであることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の一体形ヘツドアツプ
   およびパネルデイスプレイユニツト。 ４ 前記光学的選別手段は回折光学部品であるこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の一体形ヘツドアツプおよびパネルデイス
   プレイユニツト。 ５ 前記光学的選別手段は、グレーテツドインデ
   ツクス被覆を有する基板を備えていることを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   一体形ヘツドアツプおよびパネルデイスプレイ
   ユニツト。 ６ 前記第１の映像発生装置は第１の波長帯域の
   HUD映像を投影し、また前記第２の映像発生
   装置は前記第１の波長帯域以外の第２の波長帯
   域を含むパネルデイスプレイ映像を投影するも
   のであり、また前記光学選別手段は第１の波長
   帯域の波長を反射し、この反射する波長帯域以
   外の波長の光を透過させる波長選択性ミラーで
   あることを特徴とする実用新案登録請求の範囲
   第１項記載の一体形ヘツドアツプおよびパネル
   デイスプレイユニツト。 ７ 前記第１の映像発生装置は狭い波長の帯域の
   HUD映像を投影するものであることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項記載の一体
   形ヘツドアツプおよびパネルデイスプレイユニ
   ツト。 ８ 前記コンビナーは波長選択性光学部品であ
   り、この光学部品は前記第１の映像発生装置か
   らの光を反射し、これ以外の波長の光を透過さ
   せるものであることを特徴とする実用新案登録
   請求の範囲第１項記載の一体形ヘツドアツプお
   よびパネルデイスプレイユニツト。 ９ 前記第１の映像発生装置は単色のHUD映像
   を投影するHUD映像発生装置であり； 前記光学的選別手段は波長選択性の折畳みミ
   ラーであり； 前記コンビナーは単色のHUD映像を外部の
   瞳に反射し、またこれ以外の光を透過させる光
   コンビナーであり； 前記パネルクリーンは、前記折畳みミラーを
   透過した光を平行光にするフレネルレンズと、 このフレネルレンズからの平行光を拡散する
   ように前記回折光学部材を構成する拡散スクリ
   ーンと、 前記光学繊維フエースプレートの射出側に設
   けられ、射出された光を屈折させて外部の瞳に
   収束させる光学フイールドレンズとを有するこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項
   記載の一体形ヘツドアツプおよびパネルデイス
   プレイユニツト。 10 前記拡散スクリーンは、前記折畳みミラーを
   透過した光を回折するホログラムと、このホロ
   グラムを支持する透明な基板とを備えているこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第９項
   記載の一体形ヘツドアツプおよびパネルデイス
   プレイユニツト。 11 前記第１の映像発生装置は、単色のHUD映
   像光を投影する陰極線管と、この陰極線管から
   の光を所定の第１の角度で前記折畳みミラーに
   送るリレーレンズとを備えていることを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第９項記載の一体
   形ヘツドアツプおよびパネルデイスプレイユニ
   ツト。 12 前記第２の映像発生装置は、パネル映像を投
   影するマルチカラー液晶画像プロジエクター
   と、このプロジエクターからの光を前記第１の
   角度とは異なる第２の角度で前記折畳みミラー
   に送るレンズアセンブリとを備えていることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第11項記載
   の一体形ヘツドアツプおよびパネルデイスプレ
   イユニツト。