JPH10240156A - Head-mounted display system - Google Patents
Head-mounted display systemInfo
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- JPH10240156A JPH10240156A JP9061999A JP6199997A JPH10240156A JP H10240156 A JPH10240156 A JP H10240156A JP 9061999 A JP9061999 A JP 9061999A JP 6199997 A JP6199997 A JP 6199997A JP H10240156 A JPH10240156 A JP H10240156A
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- display
- combiner
- display light
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機やヘリコプ
タ等の飛行体の搭乗員に装着される頭部装着型表示シス
テムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a head mounted display system which is mounted on a crew of an air vehicle such as an aircraft or a helicopter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】戦闘用の航空機やヘリコプタ等において
は、飛行情報、敵機方位情報等を得るために頭部装着型
表示システムが利用されている。すなわち、搭乗員の頭
部に装着されるヘルメットに、表示光出射装置と、その
頭部の前方に位置するコンバイナとを保持させ、そのコ
ンバイナにより光路変更される表示光により、搭乗員に
視認される自己機体情報等の表示を形成している。ま
た、そのヘルメットにヘッドモーションセンサが取り付
けられ、搭乗員の頭部の向きに対応した表示が出力可能
とされている。頭部装着型表示システムで敵機をとらえ
る場合、照準用の像とコンバイナを介して視認される攻
撃目標とが重なるように搭乗員が頭部を動かすことによ
り行なっている。2. Description of the Related Art In a fighting aircraft, helicopter, or the like, a head-mounted display system is used to obtain flight information, enemy azimuth information, and the like. That is, the display light emitting device and the combiner positioned in front of the head are held by the helmet mounted on the crew's head, and the display light whose optical path is changed by the combiner is visually recognized by the crew. Display of self-body information and the like. Also, a head motion sensor is attached to the helmet, and a display corresponding to the direction of the crew's head can be output. When capturing an enemy aircraft with the head-mounted display system, the crew moves the head so that the aiming image and the attack target visually recognized through the combiner overlap.
【０００３】従来、その表示される像の形成位置は搭乗
員の視野に対して一定とされていた。Conventionally, the position where the displayed image is formed is fixed with respect to the field of view of the crew.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】飛行中の戦闘機等の搭
乗員には通常よりも大きな重力加速度（Ｇ）が作用す
る。特に、戦闘機同志の接近戦において、敵機を回避し
つつ照準を合わせるための旋回を行うような場合、非常
に大きな重力加速度が搭乗員に作用する。そのため、搭
乗員が重力に抗して敵機に照準を合わせる場合、頭部を
上に向けようとしても、重力加速度により頭部の動きが
阻止され、照準を合わせるのが困難なことがあった。A crew member such as a fighter in flight is subjected to a greater gravitational acceleration (G) than usual. Particularly, in a close combat between fighters, when making a turn for aiming while avoiding an enemy aircraft, a very large gravitational acceleration acts on the crew. For this reason, when the crew aimed at the enemy aircraft against gravity, even if he tried to turn his head upward, the gravitational acceleration prevented the movement of the head and sometimes it was difficult to aim .
【０００５】本発明は、上記問題を解決することのでき
る頭部装着型表示システムを提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to provide a head mounted display system which can solve the above-mentioned problems.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明は、飛行体の搭乗
員の頭部に装着される保持体と、その保持体に保持され
る表示光出射装置と、その頭部の前方に位置するように
保持体に保持されるコンバイナとを備え、そのコンバイ
ナにより光路変更される表示光により搭乗員に視認され
る像が形成される頭部装着型表示システムに適用され
る。本発明は、その搭乗員に作用する重力加速度を検知
する手段と、その検知された重力加速度の増大によって
搭乗員の頭部の動きが阻止される方向に、その像の形成
位置を変化させることができるように、前記表示光の出
射方向を変化させる手段とが設けられていることを特徴
とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a holder mounted on the head of an occupant of an air vehicle, a display light emitting device held by the holder, and a display light emitting device located in front of the head. Thus, the present invention is applied to a head mounted display system in which an image visible to an occupant is formed by display light whose optical path is changed by the combiner. The present invention provides a means for detecting the gravitational acceleration acting on the crew, and changing the position where the image is formed in a direction in which the movement of the crew's head is prevented by the increase in the detected gravitational acceleration. Means for changing the emission direction of the display light is provided.
【０００７】本発明によれば、重力加速度の増大により
搭乗員の頭部の動きが阻止される方向に像の形成位置を
変化させることで、その頭部の動きが阻止される方向に
頭部を十分に動かせない場合でも、視認対象の像とコン
バイナを介して視認される実在のものとを重ねることが
できる。According to the present invention, by changing the image forming position in a direction in which the movement of the crew member's head is prevented by the increase in the gravitational acceleration, the head is moved in a direction in which the movement of the head is prevented. Can not be moved sufficiently, it is possible to overlap the image of the visual recognition target with the real one visually recognized through the combiner.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【０００９】図１、図２に示す頭部装着型表示システム
は、戦闘機の搭乗員１の頭部に装着するためのものであ
って、その頭部に装着されるヘルメット（保持体）２
と、そのヘルメット２に保持される表示光出射装置３
と、そのヘルメット２に搭乗員１の前方に位置するよう
に保持されるバイザー兼用のコンバイナ４と、ヘッドモ
ーショントラッカ５とを備える。The head mounted display system shown in FIGS. 1 and 2 is for mounting on the head of a crew member 1 of a fighter, and a helmet (holding body) 2 mounted on the head.
And the display light emitting device 3 held by the helmet 2
And a combiner 4 also serving as a visor, which is held by the helmet 2 in front of the crew 1, and a head motion tracker 5.
【００１０】その表示光出射装置３は、表示素子７と光
学系８とを有する。その表示素子７は、例えば、フラッ
トパネルディスプレイやＣＲＴ等により構成され、後述
の表示制御装置９からの表示信号に対応する表示光Ｌを
出射する。その表示素子７から出射される表示光Ｌは、
その光学系８を介してコンバイナ４に至る。The display light emitting device 3 has a display element 7 and an optical system 8. The display element 7 includes, for example, a flat panel display, a CRT, or the like, and emits display light L corresponding to a display signal from a display control device 9 described later. The display light L emitted from the display element 7 is:
The light reaches the combiner 4 via the optical system 8.
【００１１】その表示素子７は表示制御装置９に接続さ
れる。その表示制御装置９は、航空機に搭載される主制
御装置１０からのデータ等をもとに、飛行情報、敵機情
報等の各種表示像を形成するための表示信号を生成し表
示素子７に送る。The display element 7 is connected to a display control device 9. The display control device 9 generates a display signal for forming various display images such as flight information and enemy aircraft information based on data and the like from the main control device 10 mounted on the aircraft, and sends the display signal to the display element 7. send.
【００１２】そのコンバイナ４は、その表示光出射装置
３から出射される表示光Ｌを光路変更して搭乗員１の目
に導く。このコンバイナ４としては、例えば、ハーフミ
ラーやホログラム素子を用いることができる。ハーフミ
ラーを用いる場合は反射により表示光Ｌの光路を変更
し、ホログラム素子を用いる場合は回折により表示光Ｌ
の光路を変更する。このコンバイナ４の光路変更面は表
示光Ｌを集光するように湾曲し、上記光学系８とで表示
光Ｌをコリメートする。これにより、搭乗員１の前方に
観察対象の像が形成される。そのコンバイナ４は前方か
らの光を透過するので、その形成された像とコンバイナ
４の前方に実際に存在するものの双方を搭乗員１は視認
できる。The combiner 4 changes the optical path of the display light L emitted from the display light emitting device 3 and guides the display light L to the eyes of the occupant 1. As the combiner 4, for example, a half mirror or a hologram element can be used. When a half mirror is used, the optical path of the display light L is changed by reflection. When a hologram element is used, the display light L is changed by diffraction.
Change the optical path of The optical path changing surface of the combiner 4 is curved so as to collect the display light L, and collimates the display light L with the optical system 8. As a result, an image of the observation target is formed in front of the crew member 1. Since the combiner 4 transmits light from the front, the crew 1 can visually recognize both the formed image and the object actually existing in front of the combiner 4.
【００１３】そのヘッドモーショントラッカ５は、ヘル
メット２に取り付けられるセンサ５ａと、機体側に取り
付けられるソース５ｂとを有し、そのセンサ５ａでソー
ス５ｂの信号を検知することで、搭乗員１の頭部の向き
に対応した信号を出力する公知のものを用いることがで
きる。なお、ヘルメット２側にのみ取り付けられること
で頭部の向きに対応した信号を出力できるジャイロコン
パンスを利用したセンサを、そのヘッドモーショントラ
ッカ５に変えて用いてもよい。The head motion tracker 5 has a sensor 5a attached to the helmet 2 and a source 5b attached to the fuselage side. The sensor 5a detects a signal from the source 5b, so that the head A known device that outputs a signal corresponding to the direction of the unit can be used. It should be noted that a sensor using a gyrocompensation that can output a signal corresponding to the direction of the head by being attached only to the helmet 2 side may be used instead of the head motion tracker 5.
【００１４】その表示光出射装置３の光学系８の一部
（ミラー等）が電動アクチュエータ等を用いた駆動部２
０に取付けられており、その駆動部２０を駆動回路２１
を介して動かすことにより表示光出射方向を変えること
ができる。A part (such as a mirror) of the optical system 8 of the display light emitting device 3 is a driving unit 2 using an electric actuator or the like.
0, and the driving unit 20 is connected to a driving circuit 21.
The display light emission direction can be changed by moving the display light.
【００１５】そのヘルメット２に重力センサ２５が取り
付けられ、搭乗員１に作用する重力加速度が検知され
る。その重力加速度の検知信号は表示制御装置９に送ら
れる。なお、その重力センサ２５に変えて、機体に装備
される重力センサ（図示省略）により検知される重力加
速度のデータを、主制御装置１０から表示制御装置９に
送るようにしてもよい。A gravitational sensor 25 is attached to the helmet 2, and the gravitational acceleration acting on the occupant 1 is detected. The detection signal of the gravitational acceleration is sent to the display control device 9. Instead of the gravity sensor 25, data of the gravitational acceleration detected by a gravitational sensor (not shown) mounted on the body may be sent from the main control device 10 to the display control device 9.
【００１６】その表示制御装置９は、その検知された重
力加速度に応じて上記駆動部２０の駆動信号を生成す
る。これにより、その検知された重力加速度の増大によ
って搭乗員１の頭部の動きが阻止される方向に、上記像
の形成位置を変化させることができるように、その表示
光Ｌの出射方向が変化する。すなわち、搭乗員１に作用
する下向きの重力加速度が増大して搭乗員１の頭部の上
向きの動きが阻止される場合は、例えば図２においてミ
ラー８′が２点鎖線で示す位置にあって表示光Ｌの出射
方向がＡで示す範囲に向かう方向から、ミラー８′が実
線で示す位置にあってＢで示す範囲に向かう方向に変更
され、その頭部の動きが阻止される上方向に像の形成位
置が変化される。また、搭乗員１に作用する下向きの重
力加速度が減少すると、その像の形成位置は元の下方向
に変化される。The display control device 9 generates a drive signal of the drive unit 20 according to the detected gravitational acceleration. Accordingly, the emission direction of the display light L is changed so that the formation position of the image can be changed in a direction in which the movement of the head of the crew member 1 is prevented by the detected increase in the gravitational acceleration. I do. That is, when the downward gravitational acceleration acting on the crew member 1 increases and the upward movement of the crew member 1's head is prevented, for example, the mirror 8 'in the position shown by the two-dot chain line in FIG. The emission direction of the display light L is changed from the direction toward the range indicated by A to the direction toward the range indicated by B when the mirror 8 'is at the position indicated by the solid line, and the mirror 8' is moved upward to prevent the movement of the head. The position where the image is formed is changed. When the downward gravitational acceleration acting on the crew member 1 decreases, the position where the image is formed is changed to the original downward direction.
【００１７】上記ヘッドモーショントラッカ５のソース
５ｂから出力される頭部の向きに対応した信号と、上記
駆動部２０の駆動信号等の重力加速度に応じた像の形成
位置の変化に対応する信号と、機体の向きを含む機体デ
ータに基づき、上記表示制御装置９または主制御装置１
０は、自己の機体に対して搭乗員１がコンバイナ４を介
して視認するものの方向情報を求める。すなわち、その
方向情報は、照準用の像とコンバイナ４を介して視認さ
れる攻撃目標とが重なるように搭乗員１が頭部を動かし
た場合に、自己の機体に対する攻撃目標の方向に対応す
るものとされる。その攻撃目標の方向情報は、例えば機
体に搭載される兵器による攻撃等に利用される。A signal corresponding to the direction of the head output from the source 5b of the head motion tracker 5 and a signal corresponding to a change in the image forming position corresponding to the gravitational acceleration, such as a drive signal of the drive unit 20, are included. The display control device 9 or the main control device 1 based on the body data including the body orientation.
A value of 0 determines the direction information of what the crew member 1 visually recognizes through the combiner 4 with respect to the own body. That is, the direction information corresponds to the direction of the attack target with respect to its own body when the crew 1 moves his / her head so that the aiming image and the attack target visually recognized via the combiner 4 overlap. It is assumed. The direction information of the attack target is used for, for example, an attack by a weapon mounted on the aircraft.
【００１８】なお、その表示光Ｌの出射方向は、重力加
速度の変化に応じて漸次変化してもよいし、重力加速度
が一定値を超えた場合に頭部の動きが阻止される上方向
の一定位置に変化し、重力加速度が一定値以下になった
場合に元の下方向の一定位置に変化してもよい。また、
重力加速度が一定値を超えた場合に表示光Ｌの出射方向
が重力加速度の変化に応じて漸次変化し、重力加速度が
一定値以下になった場合に元の下方向の一定位置に変化
してもよい。The direction in which the display light L is emitted may gradually change in accordance with the change in the gravitational acceleration, or the upward direction in which the movement of the head is prevented when the gravitational acceleration exceeds a certain value. It may change to a fixed position and change to the original fixed position in the downward direction when the gravitational acceleration falls below a certain value. Also,
When the gravitational acceleration exceeds a certain value, the emission direction of the display light L gradually changes in accordance with the change in the gravitational acceleration, and when the gravitational acceleration becomes less than a certain value, it changes to the original downward constant position. Is also good.
【００１９】上記構成によれば、重力加速度の増大によ
り搭乗員１の頭部の動きが阻止される上方向に像の形成
位置を変化させることで、上方向に頭部を十分に動かせ
ない場合でも、視認対象の像とコンバイナ４を介して視
認される実在の攻撃目標とを重ねることができる。According to the above configuration, the head cannot be sufficiently moved upward by changing the image formation position in the upward direction in which the movement of the head of the crew member 1 is prevented by the increase in the gravitational acceleration. However, it is possible to overlap the image of the visual recognition target with the actual attack target visually recognized through the combiner 4.
【００２０】なお、本発明は上記実施形態に限定されな
い。The present invention is not limited to the above embodiment.
【００２１】[0021]
【発明の効果】本発明によれば、大きな重力加速度の作
用下において戦闘機の戦闘能力を向上するのに貢献でき
る頭部装着型表示システムを提供できる。According to the present invention, it is possible to provide a head mounted display system which can contribute to improving the fighting ability of a fighter under the action of a large gravitational acceleration.
【図１】本発明の実施形態の頭部装着型表示システムの
構成説明図FIG. 1 is a configuration explanatory view of a head mounted display system according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施形態の作用説明図FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the embodiment of the present invention.
１ 搭乗員 ２ ヘルメット（保持体） ３ 表示光出射装置 ４ コンバイナ ５ ヘッドモーショントラッカ ９ 表示制御装置 ２０ 駆動部 ２１ 駆動回路 ２５ 重力センサ REFERENCE SIGNS LIST 1 crew member 2 helmet (holding body) 3 display light emitting device 4 combiner 5 head motion tracker 9 display control device 20 drive unit 21 drive circuit 25 gravity sensor
Claims (1)
体と、その保持体に保持される表示光出射装置と、その
頭部の前方に位置するように保持体に保持されるコンバ
イナとを備え、そのコンバイナにより光路変更される表
示光により搭乗員に視認される像が形成される頭部装着
型表示システムにおいて、 その搭乗員に作用する重力加速度を検知する手段と、 その検知された重力加速度の増大によって搭乗員の頭部
の動きが阻止される方向に、その像の表示位置を変化さ
せることができるように、前記表示光の出射方向を変化
させる手段とが設けられていることを特徴とする頭部装
着型表示システム。1. A holding body mounted on a head of a crew member of a flying body, a display light emitting device held by the holding body, and a holding member so as to be positioned in front of the head. A head-mounted display system, comprising a combiner, wherein an image visually recognized by an occupant is formed by display light whose optical path is changed by the combiner; a means for detecting a gravitational acceleration acting on the occupant; Means for changing the emission direction of the display light so that the display position of the image can be changed in a direction in which the movement of the crew's head is blocked by the increased gravitational acceleration. A head-mounted display system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061999A JPH10240156A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Head-mounted display system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9061999A JPH10240156A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Head-mounted display system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10240156A true JPH10240156A (en) | 1998-09-11 |
Family
ID=13187432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9061999A Pending JPH10240156A (en) | 1997-02-28 | 1997-02-28 | Head-mounted display system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10240156A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000225998A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-15 | Shimadzu Corp | Rescue target position indicating device |
| JP2008027363A (en) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Shimadzu Corp | Head motion tracker device |
| JP2008027362A (en) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Shimadzu Corp | Motion tracker device |
| WO2017145324A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社オルタステクノロジー | Helmet-mounted display |
-
1997
- 1997-02-28 JP JP9061999A patent/JPH10240156A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000225998A (en) * | 1999-02-02 | 2000-08-15 | Shimadzu Corp | Rescue target position indicating device |
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| JP2008027362A (en) * | 2006-07-25 | 2008-02-07 | Shimadzu Corp | Motion tracker device |
| JP4656016B2 (en) * | 2006-07-25 | 2011-03-23 | 株式会社島津製作所 | Motion tracker device |
| JP4656017B2 (en) * | 2006-07-25 | 2011-03-23 | 株式会社島津製作所 | Head motion tracker device |
| WO2017145324A1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-08-31 | 株式会社オルタステクノロジー | Helmet-mounted display |
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