JPS63502620A - ヘッド・アップ・ディスプレイの独立型試験設備 - 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】 ヘッド・アップ・ディスプレイの独立製試験設備技術分野 この発明は、光学的整列デバイスと試験セットとの一般的な事項に関するもので あり、特に、航空機用のヘッド・アップ・ディスプレイと、このようなディスプ レイの整列を独立して試験するための方法および装置に関するものである。

発明の背景 航空宇宙用語において、半透明の映像手段によりパイロットの外界風景に重畳し てフライト・データを表示させるための装置は、”ヘッド番アップ・ディスプレ イ（ｈｅａｄ−ｕｐ−ｄｉｓｐｌａｙ　）″（ＨＵＤ　）として知られている。

このようなディスプレイは、着陸操作中、および、兵器または貨物の航空機から の発射操作中（即ち、フライト操作および照準操作）において、特に有用なもの である。上述されたフライト操作および照準操作のために必要とされるデータは 、搭載型のコンピュータによって準備され、または、処理される。この搭載型の コンピュータは、通常は、陰極線管（ＣＲＴ）の面に対してデジタル情報を加え る。このＣＲＴの面には、記号および映像の形式で、データが現出される。この ようにしてＣＲＴで発生された映像は、光学的装置によって無限遠に投射され、 半透明のウィンドウまたはコンバイナによりパイロットの視野内に反射されて、 映像自体と遠隔の風景（即ち、着陸のために接近する地域）との同時的な視覚を パイロットに与えるようにされる。

基本的なヘッド・アップ・ディスプレイは、いずれもこの発明の譲受人に譲渡さ れた米国特許第３，８１６．００５号および米国特許第３，８５１，３０３号の 双方に記載されている。ある種のヘッド・アップ・ディスプレイ（即ち。

米国特許第２．８８７．９２７号、米国特許第１４３８．６００号等）Ｋは、多 くの機械的な構成部品を備えている。別異のものでは、所望のＣＲＴの映像な生 成させるために、極めて複雑な電子的処理回路を備えている。全ての装置は、整 列上の誤り、および、光学的−機械的な不具合または電子的な不具合の可能性の 影響を受ける。

ヘッド・アップ・ディスプレイの整列の問題については認識されている（即ち、 米国特許第４．１０８，０２５号）。

相当に詳細であり、比較的複雑な、光学的な整列試験装置は開発されている（即 ち、米国特許第４．４００，７３１号）。

例えば、米国特許第４．！　ＯＯ，，７３１号においては、地上のヘッド・アッ プ・ディスプレイの整列のチェックをするための装置、または、該ヘッド・アッ プ命ディスプレイを正常の場所から物理的に取り外したときの、試験用スタンド におけるものが開示されている。しかしながら、このようなアプローチのしかた は、パイロットによる要求を考えに入れたときには、基本的に不充分なものであ る。基本的には、パイロットが完全な信頼を寄せているときにのみ、　ＨＵＤは 、その意図する目的を果たし５るものである。精密で正確な記号の表示は、その ディスプレイの利用可能性とともに、パイロットの信頼を得るための決定的なフ ァクタである。搭載型の装置が必要とされる。ＭＵＤに関連した電子技術でデジ タル・データを可視映像に変形されることから。

その完全な原則（即ち、入力から最終的な出力映像まで）と対比したときには、 冗長性のチャンネルが使用される搭載型のＨＵＤでは不可能であることは明らか であろう。まず第１に、可視映像を可視映像と対比させる簡単なやり方がない。

より重要なことは、スペースおよび他の物理的な制限のために、このような装置 は非実用的にされる。この理由のために、いわゆる“冗長性チャンネル装置”に おいては、ＣＲＴ、中継光学機器、および、光学的コンバイナは共用されるもの であって、信号処理部分だけが冗長性にされる。かくして、全体的なＨＵＤの信 号処理列の重要な部分が、不具合の可能性という点から、保護されずに残される 。従って、出力部で相互に比較されるデュアルな冗長性信号処理チャンネルは、 部分的な作業をするだけである。より重要なことは、ハードウェアが倍増されて 、平均故障間隔（ＭＴＢＦ）　が減少するという影響がある。

飛行の安全性に対するヘッド・アップ・ディスプレイの重要性、および１軍用航 空機が任務を全うすることを確実にするための、当該航空機におけるこのような ディスプレイの重要性のために、ディスプレイの整列と信号処理列の完全性とを 、パイロットまたは他の使用者が独立にチェックすることのできるような、航空 機のヘッド・アップ・ディスプレイを備えることが重要である。このようなチェ ックが相当に迅速に遂行されることが許容される簡単な装置が、当該技術で待望 されており、また、飛行の安全性の改善２および、戦闘任務の有効性に寄与する ものとされよう。

発明の概要 パイロットのヘッド・アップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）のための、独立型の試験 観測装置が開示されている。

特に、ここで開示されているＭＵＤに含まれているものは、コンバイナ、該コン バイナに対する試験用映像を投射するための電子光学的手段、および、該パイロ ットによって認められるような、該コンバイナに対する目標映像を投射するため の試験用観測手段であり、ここに、ＨＵＤの電子機器と光学機器とが適正に整列 されているときには、該パイロットによって認められるような試験用映像と本質 的に合致するようにされる。かくして、該試験用観測手段は、“独立型”の試験 用観測装置として考えることができる。ある特定の実施例においては、該試験用 観測装置に含まれている、ものは、光源、十字線、および、該光源を該十字線上 にコリメートさせて目標映像を形成するための手段である。傾斜手段またはべり スコープは、好適には、２個の平行に離れている面を規定するプリズムの形式に されて、該目標映像をパイロットの視野に導くために備えられている。好適には 、該試験用観測装置はヘッド・アップ・ディスプレイのシャーシによって収納可 能に支持されており、使用されないときには、視野から容易に収納するようにさ れる。

独立型の観測手段を使用することに幾つかの利点があることは、当業者によって 認められるべきである。

第１に、不具合の検知による利用可能性の減退は無視できることである。第２に 、このような装置は、デュアル式チャンネルのアプローチによるものに比べて、 コストが低く、また、信頼性が高いことである。試験用装置は比較的簡単なもの であり、また、ＨＵＤを構成する部分品から本質的に独立しているものであるこ とから、このことは特に妥当するものである。別異の利点は、臨界的な不具合と 非臨界的な不具合との間の識別が、検知系統によって迅速になされることである 。

従って、比較的小さい問題による全体的な表示のブランキングよりも、個別的な 記号の不具合の告知またはブランキングが選択的に達成される。この発明の他の 多くの特徴および利点は、以下の説明から明らかにさ第１図は、航空機のコック ビット内に（パイロットの右側の肩の後背部から見られるように）配置されたヘ ッド・アップ・ディスプレイ（ＨＵＤ）の絵画的表現図であって、この発明の主 題である独立型試験用観測装置（ＩＴＳ）を備えているものである。

第２図は、第１図におけるＢＵＤの絵画的表現図であって、パイロットと航空機 の前方部に関して、該航空機のフレーム上に搭載されたＨＵＤ　ｆｔ示している ものである。

第３Ａ図は、ＨＵＤの側面図であって、ＣＲＴ　、関連のある電子機器、投射用 の光学機器、および、ＩＴＳを示しているものである。

第６Ｂ図は、第３Ａ図に示されている装置の端面図であって、３Ｂ−３Ｂ線に沿 って示されているものである。

第３Ｃ図は、第３Ａ図に示されているＨＵＤの頂面図である。

第３Ｄ図は、パイロットによって認められるような、第３Ａ図のＨＵＤの端面図 である。

第３Ｅ図は、第３Ｄ図のＨＵＤユニットの本体内に収納されたＩＴＳの部分的な 平面図である。

第４図は、第１図のＭＵＤを構成するための、ＨＵＤのＣＲＴ　、　ＣＲＴ制御 部、中継用の光学機器、屈曲ミラーおよびコンバイナを示す概略図である。

第５Ａ図および第５Ｂ図は、ＩＴＳの部分的な正面図および部分的な断面側面図 である。

第６図は、幾つかの整列状況のための、コン７くイナに関するＩＴＳの表現図で ある。

詳細な説明 この発明は、多くの異なる形式での実施例を許容する余地があるものであるが、 ここでは、この発明の幾つかの実施例について、図示するとともに、詳細に説明 する。しかしながら、ここでの開示は、この発明の例示を考慮してなされたもの であって、この発明を、ここで説明する特定の実施例に限定することを意図する ものではないことが理解されるべきである。

図面に移行して、第１図は、航空機のコックビット内部の絵画的表現図である。

特に、機器パネル１０にはヘッド・アップ・ディスプレイ（Ｈ’ＵＤ）　１２を 支持するものとして示されている。該ＨＵＤ　１２は、パイロット１４とコック ビットのウィンド・スクリーン１６との間に配置されている。該）ＩＵＤ　ｔ　 ２に備えられているものは、この発明の主題としての独立型試験設備（ＩＴＳ） 　１８である。

第２図には、航空機の前方部分から見られるように。

ＨＵＤ　１２が航空機のエアフレーム２０内に配置される態様が示されている。

ここで、ＨＵＤ　１２は長手方向に伸長された長方形のシャーシ２２からなり、 エアフレーム２０に結合された搭載トレイ２４内で適合するようにされている。

正確に整列された搭載トレイ２４は、好適には、航空機のノーズ部分の組み立て の間に装着される。電気的インタフェースの接続部は、標準的なラック搭載型の コネクタ２６によってなされる。装着が一旦なされると、この搭載トレイ２４は コックピット構造体の一部となって、ＨＵＤ　、電気的な協同部材、および、別 異の関連のある航空機の構造的な要素を、確実に、かつ正確に保持するようにさ れる。かくして、この搭載トレイの設計は、現用の航空宇宙ユニットと同様に、 簡単なプラグ−イン式のものを基本として、航空機の構造体にＨＵＤが装着され ることを許容するようにされる。上述されたことから、第１図および第２図に示 されているＨＵＤ設備は、考えられている視野がコックピットの幾何学的な形状 およびコックピット機器のパネル・スペースの厳しい使用可能性という、困難な 設計上の問題に対する優れた解決策がもたらされることが期待されるべきである 。

第３Ａ図に移行すると、ＨＵＤシャーシ２２の内部的な構成部が例示されている 。ＨＵＤシャーシ２２に含まれているものは、低電圧電源、航空機の任務コンピ ュータとのインタフェース、中央処理ユニット（ＣＰＵ）メモリ、記号発生器、 モニタ、モジュール、ＣＲＴ、偏向・線形修正回路、ディスプレイ用電子機器、 中継用光学機器、ミラー、および、収納可能なコンバイナまたはスクリーン２８ である。現在の戦闘用航空機には、任務コンピュータおよび１５５６データ・バ スが設けられている。該任務コンピュータは、全体的なディスプレイ管理機とし て動作するものであって、ＨＵＤディスプレイ・モード・コマンド、ガイダンス 畳コマンド、および、内部基準システムやエア・データ・システムの出力のよう な航空機のパラメータを備えている。該ＣＰＵは、マイクロプロセッサと関連の ある支持用チップとからなるものである。該メモリは、ＥＥＦＲＯＭ　および０ ＭＯ８ＲＡＭ　データ・メモリと同様に、ＥＰＲＯＭプログラム・メそりからな るものである。該記号発生器は、自己収納型のモジュールであって、デュアル・ ボートＲＡＭ、基本的なグラフィック命令を実行することのできる簡単なシーケ ンサ、ＥＥＰＲＯＭ　内に配置された固定的な記号ライブラリ、ベクトル波形発 生器、および、冗長的な試験用ハードウェアである。該モニタ・モジュールは、 独立的なモニタ機能を行う作業を実行して、潜在の臨界的なシステムの不具合を 検知するようにされる。ある１個の設計においては、この機能はチェック・サム 比較器によって実行される。この比較器においては、ＣＰＵで発生されたマスタ ・チェック−サムと、１５５３データ・バスのインタフェース・モジュールを介 して任務コンピュータから受け入れられたＨＵＤ動作モード・ワードとの比較が なされる。

第３Ｃ図に移行すると、ＨＵＤシャーシ２２および関連の搭載トレイの表面２４ は、必要な整列の正確さを達成するように、精密な機械加工がなされている。特 に、ＨＵＤシャーシ２２には、３個の精密な整列ビン３０．３１および３２が設 けられている。これらの整列ビンは、該搭載トレイ２４内の適当なソケット内で 適合されて、エアフレーム２０（第２図を参照）に関して、シャーシ２２を適正 に整列するようにされる。

また、ＨＵＤのシャーシ２２の外部には、フランジ３３およびガイド・ビン３４ も設けられていて、搭載トレイ２４内でのその装着を容易にしている。

装置の光学的部分に移行すると、該装置で使用されているものは、狭帯域の辷ス ペクトルを有するＣＲＴ。

および、パイロットの可視分野上での映像のコリメート操作と重畳操作とのため の整合された偏光光学的コンバイナである。このタイプのコンバイナはホログラ フ記録技術によって製造されるものであって、ＣＲＴの光出力について５極めて 効果的で僅かにアスフエリツクなレフレクタとして動作するものであるが、周囲 光に対しては本質的に透明なものである。この特定の実施例においては、該コン バイナ２８は硬質の外殻構造体であって、収納可能なものであるが、最小限の支 持を必要とするだけで、フレームを必要としないものである。フレームが存在し ないことから、″′画像ウィンドウ”・ディスプレイの現出が与えられて、最小 限の不連続性により、視野を横切る、また、視野の内外での可視映像の観察およ び追跡を容易なものにする。コンバイナ２８は収納されて、コックピットを横切 るパイロットの視線に対する干渉を防止するようにされる。

第４図に移行すると、前述されたことから明らかなように、ＣＲＴ、中継用光学 機器、屈曲ミラー、および、コンバイナ２８は、全てＨＵＤシャーシ２２によっ て支持されているため、該シャーシに関するこれらの構成部品のいかなる不整列 でも、コンバイナ２８上での映像に影響をおよぼして、先行のいかなる構成部品 の物理的配置でも該シャーシに関して変化が生じたときには、不正確、変移その 他の不整列が起きることになる。

独立型試験用設備（ＩＴＳ）　１８によれば、このような不整列を検知するため の、正確で信頼性があり１便利な手段が提供される。

ここで、第５Ａ図および第５Ｂ図について、ＩＴＳ’ｌ　８の主要な構成部品が 説明される。第３０図において認められるように、ＩＴＳ　１８はＨＵＤコンバ イナ２８の前方に配置されており、使用されないときには、見えないように収納 される（第３Ｄ図を参照＞）。このＩＴＳ　１８は、コリメータ・アセンブリ３ ６およびペリスコープ・アセンブリ６８の、２個の主要な構成部品からなってい る。ＩＴＳ　１８の正確性は、全体的には、主としてコリメータ・アセンブリ３ ６の安定性を依存するものであり、また、簡単に認められるように、該コリメー タ・アセンツブりに関するペリスコープ・アセンブリ３８の角度指向とは独立し ている。該コリメータ・アセンブリ３６およびペリスコープ・アセンブリ３８は 。

ＢＵＤシャーシ２２の内部に搭載されている。

該コリメータ・アセンブリ３６は、メタル・ブロックまたはフレーム４０、光源 ４２（ここではＬＥＤ　）、光積分空洞部４４、十字線４６、および、ダブレッ トなコリメート用のレンズ４８から構成されている。このコリメータ・アセンブ リ３６は、２軸整列スクリュ二５０の組によって、ＨＵＤシャーシ２２上に搭載 されている。ある一実施例においては、十字線４６はフィルタ・ガラス上でメタ ライズ化され、化学的に型決めをされている。周囲光が充分であるときには、Ｌ ＥＤ光線４２の使用は必要とされない。これに代えて、ＨＵＤシャーシ２２の頂 部の除去アクリル・ウィンドウ５２により、周囲光が該十字線に戻って照射する ようにされる。

ペリスコープ・アセンブリ３８に関しては、ある一実施例において、該ペリスコ ープ・アセンブリ６８は枢軸的に搭載されたフレーム５４および長斜方形のプリ ズム５６から構成されている。該長斜方形のプリズム５６は２個の平行面５８． ６０を規定して、コリメータ・アセンブリ３６から放射された光を、ＨＵＤシャ ーシ２２の上部表面の下部からパイロットの視野内の該シャーシの上部表面の上 部にまで、傾斜またはオフセットするようにされる。該ペリスコープ・フ・レー ム５４は、ピボット・ピンおよびブッシングからなるピボット・アセンブリ６２ によって、　ＨＵＤシャーシ２２に結合されている。第３Ｄ図において最も良く 認められるように、ＩＴＳ　＋　８が配備されるときには、はぼ垂直に指向する ものとされる。ＩＴＳ　１８がＨＵＤシャーシに収納されるときには、はぼ水平 に指向するものとされる（第３Ｅ図を参照）。

ペリスコープの移動に対する装置の整列の鈍感性は、ペリスコープの長斜方形プ リズム５６０２個のミラー／平行ウィンドウの性質によるものである。それが組 み立てられる幾何学的な形状およびガラスの安定性により、光線に関する±９０ °　までの該プリズムの角度指向に拘わらず、その出力光線を、入力光線に対し て平行に維持するようにされる。該プリズムの鈍感性の程度は高（、通常のプリ ズムの組み立ての許容限度でも、観測設備に必要な正確性をファクタ１ｏだけ超 えることになる。この鈍感性のために、プリズムを収納するピボット−アセンブ リ６２は、設備の正確性に対して臨界的なものではない。同様にして、ペリスコ ープの振動が設備の正確性または明確性に影響することはない。従って、コリメ ータ・アセンブリ３６だけが、重大な設備の整列エラーの原因である。

該コリメータ・アセンブリ３６の基本的な簡略性のために、その安定性は容易に 制御される。その整列は、コリメート用レンズ４８の十字線４６との整列、およ び、整列調整スクリュー５０の安定性だけに依存するものである。特に、レンズ ４８および十字線４６は、好適には、強固で精密に機械加工されたハウジング、 ブロックまたはフレーム４０に収納される。これらの構成部品は適所に固定され 、封止され、ベゼルでクランプされて、ハウジング４４に関する堅固な場所を確 保するようにされる。負荷がかかった２対の対向するスクリュー５０は、２軸の 整列および高度の堅固性を与える。該スクリュー５０は各軸の設定を確保する。

該コリメーターアセンブリ３６は、ＨＵＤシャーシ１８上での専用のボスに直接 搭載されており、変位またはべりスコープ・アセンブリ３８に加えられる力から 絶縁されている。従って、試験観測設備の基準は、ＨＵＤシャーシ２２に関して 達成される。

ＩＴＳの十字線４６の可視性の損失は％ＨＵＤの正確性の確認の妨害になる。こ れは任務の完了を危険にさらすことになる。従って、　ＩＳＴ　１８の十字線４ ６は、良好なコントラストと信頼性のある照度とを有することが重要である。そ の低い信頼性、周囲の照明を追跡するのに必要な複雑性、および、その高い電力 消費のために、照明用のタングステン・ランプは回避されるべきである。これに 代えて、好適には、統合的に点灯されるコックピット参パネルにおいて使用され ると同様な態様で、ＩＴＳ　１８は照明される。即ち、日中および薄暮までは、 周囲光によって照明され、その後は低レベルの照明（約１７−ト・ランバート） が、夜間での観察のために与えられる。特に、コリメータ・アセンブリ３６ば、 　ＨＵＤシャーシ２２の頂部における小さいウィンドウ５２から入射される周囲 光を集光する。これは、航空機のウィンド・スクリーン１６の直下にある。この 灯火は、日中における十字線４６０バツク・ライトとして使用される。夜間には 、該十字線４６は、高い信頼度の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって照明される 。観測設備が直立されて、薄暮での周囲の照明の補充を開始したときには、この ＬＥＤは常に照明されている。

日中または夜間には、その背景が全ての重要な光源から遮蔽されているために、 十字線４６は高いコントラストを有している。好適な実施例においては、十字線 の色彩は緑色である。緑色のフィルタ・ガラスが該十字線の基板であって、日中 には緑色を呈する。夜間での照明には緑色のＬＥＤが使用される。幾つかの理由 のために、緑色が好適なものとされている。黄緑色であるＨＵＤディスプレイの 色彩に対して、この緑色が色彩のコントラストを与える。また、この十字線の色 彩は、ＨＵＤコンバイナ２８の高い反射率の外側にも落ちる。従って、それはコ ンバイナを効率的に通過して、パイロットの肉眼に達する。最後に、それは、Ｈ ＵＤとともに多用される夜間用のゴーグルと適合するものである。

動　作 ＩＴＳ　１８はＨＵＤコンバイナ２８の前方に搭載されており、使用されないと きには、視界から外れている（第３Ｅ図を参照）。ＨＵＤディスプレイの正確度 がチェックされるときには、設備を視界に入れるように回転する、傾斜した設備 のベリスコープ・フレーム５４の一方の端部上に、押し下げることにより、ＩＴ Ｓのベリスコープ・アセンブリ３８が直立されて視界に入れられる。好適な実施 例においては、オーバ・センタ・スプリングが使用されて、ベリスコープ・アセ ンブリ３Ｂが、その収納位置および配備または直立位置に留まるようにされる。

フィンガの小さい行程で、ベリスコープ・アセンブリ３８の上方への配備が開始 される。ベリスコープφアセンブリ３８の直立により、パイロットの下方、右手 側の視野に移行され（第２図を参照）、また、放射している十字線のライン６６ と整列ドツト６８とのディスプレイが可視にされる（第６図を参照）。

該十字線の映像は、バック・ライトが当てられ、無限遠に投射されて、正確度の チェックの間に、ＢＵＤコンバイナ２８上のテスト・パターンとの併置が、パラ ラックスなしになされる（第３図を参照）。

ＩＴＳ　１８のベリスコープ・アセンブリ３８の直立により、スイッチ７０が動 作されて（第４図を参照）。

ＨＵＤのテスト・パターン７２（第６図を参照）の表示が開始される。該テスト ・パターンには、任務のエラーの限界を表す、同心の整列リング７２０セツトが 含まれている。これらのリングは可視にされて、設備の整列ドツト６８との比較 のために重畳される。小さい方のリングは、地上での設備／保守の試験に対する エラーの限界を表しており、これに対して、大きい方のリングは、飛行中の特定 の任務のエラーの限界を表している。別異の任務または作業では別異の正確度が 必要であり、そのために、整列限界のパターンは変動する。例えば、着陸接近モ ードでの表示による、着陸接近に先立つチェックにおいては、長方形の整列限界 のボックスが表示される。ここでは、より大きい装置のエラーの限界は、垂直よ りも水平の方が許容される。

工ＴＳ　１８の十字線のパターンの映像は、設備のベリスコープに現れるものと して、第５Ａ図の上端部に示されている。また、この図面には、該十字線の映像 に重畳して現れるものとして、テスト・パターンの整列リングの映像も示されて いる。全体的な十字線の映像は（第５Ａ図における、大きく放射されるラインの パターンによって指示されるように）、７度の直径の円に対するものである。こ れは、設備の十字線４６の全体的な視野に当たるものである。この７度のパター ンについては、１．２度の直径の瞬時的な視野を、いかなる一時においても認め ることができる。この認められる部分は、観察者の肉眼の位置に依存するもので ある。第５Ａ図において、その中央部分は、ベリスコープの上部ウィンドウで可 視にされるよ即ち、該パターンの実線部分および整列ドツト６８によって示され る）。

１個の特定実施例において、整列ドツト６８は、ボアサイトを下回る９度（また は、水位を下回る１４度）、および、中央から右への９度の特定の基準角度にお いて、正確に整列される（第３Ｃ図を参照）。ＩＴＳ　１８は左眼１５で観察す るために配置されており、パイロットの眼１５が設計上の眼の位置にあるときに は、第５Ａ図に示されているように、十字線のパターンはべりスコープの上部ウ ィンドウ内の中央に現れる。ＩＴＳはディスプレイの隅部に配置されて、その有 効性を改善するようにされる。ＩＴＳ軸を垂直／水平偏向装置の１象限に配置す ることにより、また、テスト・パターンの場所の正確性を当該点においてチェッ クすることにより、双方の偏向軸での正確性の増大は、該装置の基本的なゼロ偏 向のオフセットと同様に、同時に検証できるものである。

観察者の眼が名目的な観察位置から外れているときには、十字線の収斂ラインの パターン６６は、観察者の目標ドツト６８に導く目的を果たすものである。７度 の直径のパターンにより、名目的な観察位置（または左眼）に集中されている。

３インチの直径を超えた十字線の可視性を許容する。

正常な動作においては、収斂ライン６６は使用されない。この装置に精通してい る者にとって、ＩＴＳは直立され、テスト・パターンのリング７２は即座にベリ スコープのウィンドウでの整列がなされる（パイロットの頭部位置の調整により ）。ここで、整列ドツト６８が現れ、次いで、整列の検証がなされる。不正確な ディスプレイの場合にのみ、正常な手順が使用されて、整列が現れないときに、 整列ドツト６Ｂが消失することになる。この場合には、観察者は収斂ライン６６ に追従し、ドツト６８を見るようにすることができて、不整列の程度を観察し、 評価することができる。

例えば、第６図には、甚だしく不正確な表示がされている。第６Ａ図には、ＨＵ Ｄ　１２が任務の完了のために適正に動作していない状況が示されている。完全 な整列は、第６Ｂ図に示されている。最後に、第６Ｃ図においては、任務の正確 性を確実にするために、ＨＵＤの不整列が充分なものである。

前述されたことから認められるように、ＩＴＳ　１８は。

本質的に冗長的なＨＵＤチャンネルとは完全に異なっており、航空機のフレーム に関して高い整列の完全性を伴うものである（第４図を参照）。従って、可視的 な映像の整列を独立に検証することができる。それは全体的な計算信号経路から 完全に独立しており、いかなる電子機器にも依存するものではなく、また、他の いかなる手段によっても検知できない光学的な不整列な　′正確に計測すること ができる。従って、いかなる電子的なモニタ系統をも上回って、そニタによるカ バーをすることができる。より重要なことは％ＨＵＤが起動されたときは、いつ でも、パイロットがＩＴＳ　１８を伸長することができるということである。Ｉ ’ＴＳ　１８の伸長により、ＣＲＴ上での特定のテスト・パターンが自動的に開 始されて、該ＩＴＳの機械的に永久的にコリメートされた十字線と迅速に比較さ れる。より好適には、投射されたＣＲＴのテスト・パターンは、ＨＵＤの範囲内 の全ての主要な記号を表示して、消失した記号または歪曲した記号の開示をする 。かくして、このＩＴＳの可視的な整列をディスプレイ分野の１個のゾーンと比 較することに加えて、ＩＴＳのチェックの間にＣＲＴのパターンな簡単に見るこ とにより、パイロットは、ＨＵＤの健全な状態に関する更に別異の情報を得るこ とができる。

この発明の新規の概念の真の精神および範囲から外れることなく、多くの変更お よび修正がなされ得ることは、前述されたところから明らかである。例えば：１ 、ペリスコープ・アセンブリ３６は、枢軸的または他の可動な態様で収納され、 直立される（即ち、ある１個の配列においては、直行ガイドによって垂直に上下 動される）。また、直立されたときに、ペリスコープの端部が所望の箇所の上部 にある限りは、枢軸点はどこであっても良い。

λ　移動に対して鈍感であるべきペリスコープ・アセンブリ３６は、該ペリスコ ープが移動するときに、その入力光線および出力光線の角度的な関係を一定に保 持せねばならない（即ち、平行なミラー、隅部のキューブ、ミラーまたはガラス ・キューブの内部表面からの反射−レトロレフレクタとも呼ばれる−等）。移動 に対して鈍感な、別異の配列のミラーまたは内部的反射装置もあり、また、感度 の程度を変動させる極めて多くの配列がある。移動に対して極めて敏感であり、 高い角度的な安定性や反復性が必要とされるとしても、収納可能なものであれば 、単一のミラーであっても、十字線の映像を設備のラインに反射させるために使 用することができる。しかしながら、好適な実施例においては、ペリスコープの 移動に対する出力光線の角度の鈍感性をもたせるために、高い正確性と光学的な 安定性とをもって容易に組み立てることができることから、長斜方形プリズム・ ペリスコープのＩＴＳが使用される。１対の平行なミラーは同様な機能を果たす ことができるものであるが、ミラー・アセンブリは、一般に、長斜方形プリズム に比べて、機械的に安定なものではな（、また、清掃することが困難である。疑 いもなく、別異のミラー反射配列および内部的反射配列は、ゼロ近傍または充分 に低い移動感度をもたらすものであり、また、入力（コリメータ）と出力（可視 ）光線との間の別異の角度的な関係を許容することができる。その−例は隅部キ ューブまたはレトロレフレクタであって、入力光線および出力光線は平行である が、その行程の方向は反対である。これにより、コリメータはべりスコープの後 部に搭載することが許容される。ただし、３個の反射表面が必要とされる。更に 、それは平行な反射器よりは大きいものであり、また、より経済的に構築するこ とが有望である。

別異の例は、平行から偏向するプリズムまたはミ２−であって、コリメータに対 して、ある特定の角度をもって搭載することが許容される。しかしながら、この ような装置は、鈍感性の損失と搭載の柔軟性との間の妥協のものである。

更に、ビームスプリッタと観察者との間での位置決めを許容するために、別異の 範囲のペリスコープとして、（不透明なミラーに代えて）部分的に反射するミラ ーまたはビームスプリッタ・ミラーが使用されて、該ペリスコープの上部または 観察端部に置くようにされる。半透明のビームスプリッタは、テストやパターン をＨＵＤ上での目標映像と重畳させるために、該ペリスコープを通して観察する ことを許容する。観察端部において固定されたビームスフリツタトー緒の長斜方 形プリズムは、ビームスフリツタが平行なミラーの対の観察ミラーに代替された ものと同様に、この目的を果たすようにされる。ビームスプリッタ・ペリスコー プの不利益点は、光効率の損失であって、十字線を周囲光で照射することは実用 的ではなくなり、また、高い強度の十字線への照明の必要性は日光と競合できる ようにされる。また、照明は周囲を追跡して、不所望の複雑性の原因となるよう な、光強度の数十倍の合理的なコントラストを維持せねばならない。

３、　パイロットの視界から除去されることを必要とすることを除き、ＩＴＳは 収納可能にされる必要はない。

４、　最後に、この発明は、ＨＵＤの軸上の変形に対して同様に適用できる（即 ち、米国特許第４．０８２．４３２号）。

ここで例示されている特定な装置に関しては、限定的な意図または示唆がなされ ていないことが理解されるべきである。いうまでもなく、全てのこのような変形 は、付加された請求の範囲に含まれるように意図されるものである。

ＦＩＧ、を 亀 ＦＩＧ、３Ｅ ＦＩＧ、：３Ｄ 舷杢へ・宅〃 国際調査報告

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. １．コンパイナと、該コンパイナ上に試験用映像を投射するための投射手段とを 支持するフレームを有するパイロツトのヘツド・アツプ・デイスプレイにおいて 、独立型の試験観測設備には： （ａ）光源；および （ｂ）該フレームによつて支持される目標手段であつて、該投射手段が該フレー ムに関して適正に整列されるときに、該パイロツトの肉眼によつて認められる該 試験用映像と本質的に合致するように、該パイロツトの視野内で目標映像の形式 で前記光源を投射するためのもの； が含まれているヘツド・アツプ・デイスプレイ。
2. ２．前記目標手段は： （ａ）十字線；および ．（ｂ）前記十字線を通過する光線をコリメートして、前記目標映像を目標軸に 沿つて形成させるためのコリメート手段； が含まれている請求の範囲第１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
3. ３．前記光源にはコリメータ・アセンブリが含まれ、前記目標手段には２個のウ インドウを有するペリスコープが含まれており、その１個のウインドウは前記コ リメータ・アセンブリと整列されている請求の範囲第ｌ項記載のヘツド・アツプ ・デイスプレイ。
4. ４．該コンパイナはパイロツトの観察軸を規定するものであり、前記目標軸は前 記パイロツトの観察軸を含む平面から離れた平面内に横たわつており；更に、前 記目標軸を前記パイロツトの観察軸を本質的に含む前記平面内に移動させるため の、該フレームに支持された傾斜手段が含まれている；請求の範囲第２項記載の ヘツド・アツプ・デイスプレイ。
5. ５．前記傾斜手段には、２個の平行して離れた面を規定するプリズムが含まれ、 そり一方の面は前記目標軸を遮るようにされている請求の範囲第４項記載のヘツ ド・アツプ・デイスプレイ。
6. ６．前記傾斜手段には、２個の平行して離れたミラーが含まれ、その一方のミラ ーが有する面は、前記目標軸上での光線を遮り、他方のミラーに反射させるよう に整列されている請求の範囲第４項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
7. ７．前記コリメート手段を前記フレーム内に収納するためのハウジング手段が更 に含まれている請求の範囲第４項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
8. ８．前記ハウジング手段には、前記傾斜手段が収納位置と試験位置との間の移動 が自由であるように、前記傾斜手段を前記フレームに枢軸的に結合させるための 手段が含まれ、前記傾斜手段は、前記収納位置にあるときにに、ほぼ水平に配置 されている請求の範囲第７項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
9. ９．前記光源には発光ダイオードが含まれている請求の範囲第１項記載のヘツド ・アツプ・デイスプレイ。
10. １０．前記コリメート手段にはレンズが含まれ、前記十字線は前記光源と前記レ ンズとの間に配置されている請求の範囲第２項記載のヘツド・アツプ・デイスプ レイ。
11. １１．前記投射手段には： （ａ）映像が形成される面を有するＣＲＴ；および（ｂ）前記映像を前記ＣＲＴ の前記面から該コンパイナに光学的に伝送するための光学的手段；が含まれてい る請求の範囲第１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
12. １２．前記光学的手段には複数個のレンズが含まれ、前記ＣＲＴの前記面上で前 記映像により発せられた光線をスクリーンに反射させるようにした請求の範囲第 １１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
13. １３．更に、前記ＣＲＴを制御するための電子的手段が含まれ、前記ＣＲＴの前 記面上で、あらかじめ選択された箇所に映像を生成させるようにした請求の範囲 第１１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
14. １４．前記光源には、周囲光および通過光を受け入れてフレームに入射するよう に配置された、光に透明なウインドウが含まれている請求の範囲第１項記載のヘ ツド・アツプ・デイスプレイ。
15. １５．前記投射手段には： （ａ）その上に映像が形成される面を有するＣＲＴ；および （ｂ）前記映像を該コンパイナに反射させるように整列されているミラー； が含まれている請求の範囲第１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
16. １６．前記目標映像は、該コンパイナの焦点面から離れた位置に形成されるよう にした請求の範囲第１項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
17. １７．乗り物のパイロツトのためのヘツド・アツプ・デイスプレイであつて： （ａ）該乗り物によつて除去可能に支持されているシヤーン； （ｂ）前記シャーシによつて屈曲可能に支持され、該パイロツトの視野に対して 整列されている、本質的に透明なコンパイナ； （ｃ）前記シヤーシ内で支持され、その上に映像が形成される面を有するＣＲＴ ； （ｄ）前記フレームによつて支持され、前記ＣＲＴの前記面からの前記映像を前 記コンパイナに対して光学的に伝送するための光学的手段； （ｅ）前記フレームによつて支持され、あらかじめ選択された箇所に、前記ＣＲ Ｔの該面上での試験用映像を生成させるための電子的手段であつて、これにより 、試験用映像が前記コンパイナに関して形成され、該パイロツトの肉眼および前 記コンパイナ上での前記試験用映像によりパイロツトの観察軸を規定するための もの； （ｆ）前記フレームによつて支持されている光源；および （ｇ）前記コンパイナに関する箇所において前記光源を投射するための、前記フ レームによつて支持されている目標手段であつて、前記電子的手段、前記ＣＲＴ 、前記光学的手段および前記コンパイナが前記シャーシに関して適正に整列され ているときには、該パイロツトの前記肉眼によつて認められるように、本質的に 前記試験用映像との合致がなされるようにしたもの； が含まれているヘツド・アツプ・デイスプレイ。
18. １８．前記コンパイナは、該パイロツトと前記目標映像との間に配置されている 請求の範囲第１７項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
19. １９．前記目標手段には： （ａ）前記光源に対して露光される十字線；（ｂ）前記十字線を通過する光線を コリメートして、第１の光軸を規定するためのレンズ； （ｃ）前記シャーシに収納可能に搭載されているプリズムであつて、前記シャー シ内の収納位置と前記シャーシの外部に少なくとも部分的に伸長している試験用 位置との間で移動するように配置されており、前記プリズムは２個の平行に離れ た面を規定して、その一方の面は前記十字線を通過するコリメートした光線を受 け入れるように整列されており、これにより、前記プリズムの他方の面は、前記 第１の光軸から離れた第２の光軸を規定するようにされ、また、同一面内で、前 記プリズムの前記他方の面は前記一方の面から離されて、前記プリズムがその試 験用位置に軸支されているとき、前記第２の光軸が前記パイロツトの観察軸を遮 るようにされるもの； が含まれている請求の範囲第１７項記載のヘツド・アツプ・デイスプレイ。
20. ２０．前記目標手段には： （ａ）前記シャーシ内で除去可能に支持されているホルダ； （ｂ）前記ホルダによつて支持されている十字線；（ｃ）前記ホルダによつて支 持され、前記光源から発して前記十字線を通過する光線をコリメートするための レンズ；および （ｄ）前記レンズから発せられた光線を傾斜させて、前記パイロツトの観察軸を 遮るための手段；が含まれている請求の範囲第１７項記載のヘツド・アツプ・デ イスプレイ。
21. ２１．前記光源は発光ダイオードである請求の範囲第１７項記載のヘツド・アツ プ・デイスプレイ。
22. ２２．前記ホルダは、互いにほぼ直角に配置された少なくとも２個の通過したフ ァスナによつて、前記シャーシに対して固定されている請求の範囲第２０項記載 のヘツド・アツプ・デイスプレイ。