(57)【要約】【課題】  発光強度を十分に維持しつつヘルメットマウントディスプレイ全体としての小型軽量化を容易に行うことができるようにしたヘルメットマウントディスプレイを提供する。【解決手段】  使用者の頭部に装着されるヘルメット１０と、ヘルメットに固定され画像情報を出射する画像表示装置２２と、使用者の眼前に配置されるバイザ１２と、出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像する光学系３０とを備えたヘルメットマウントディスプレイであって、画像表示装置２２に有機ＥＬ素子を用いて、４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域全体の発光を利用して画像情報を出射するとともに、光学系３０は色収差をなくすように複数の光学素子を用いて画像情報の虚像をバイザ前方に結像する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の頭部に装着されるヘルメットと、ヘルメットに固定され画像情報を出射する画像表示装置と、使用者の眼前に配置されるバイザと、出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像する光学系とを備えたヘルメットマウントディスプレイであって、
前記画像表示装置に有機ＥＬ素子を用いて４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域全体の発光を利用して画像情報を出射するとともに、前記光学系は色収差をなくすように複数の光学素子を用いて画像情報の虚像をバイザ前方に結像することを特徴とするヘルメットマウントディスプレイ。
【請求項２】
出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像する光学系は色フィルタを含まず、かつ、４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長の色収差をなくす複数のレンズまたはミラーからなる光学系であることを特徴とする請求項１に記載のヘルメットマウントディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、航空機やヘリコプタのパイロットや搭乗員、バーチャルリアリティの体験者等が頭部に装着し、眼前に置かれたバイザに必要な画像情報を投影するようにしたヘルメット型の頭部装着型表示装置（ヘルメットマウントディスプレイ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば救難飛行艇による救難活動において、発見した救難目標を見失うことのないように、搭乗員の頭部に装着される頭部装着型表示装置により表示される照準画像と救難目標とが対応したとき救難目標の位置をロックオンし、以後は演算により救難目標の位置を容易に追尾できるようにすることが行われている。このような頭部装着型表示装置のひとつに、眼前を覆うバイザ付きのヘルメットを用いて、そのバイザに照準画像等の画像情報を投影するようにしたヘルメットマウントディスプレイがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１３７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヘルメットマウントディスプレイでは、眼前のバイザに画像情報を表示するための画像表示装置を搭載している。従来は、主としてこの画像表示装置にＣＲＴを用いていた。これは、ＣＲＴが画像情報を表示するときの発光強度を大きくすることができるからである。図３（ａ）は、ＣＲＴの発光強度スペクトルの相対強度を示す図である。ＣＲＴを用いた場合の発光のスペクトルは、複数の狭い波長範囲のピークを含んでおり、そのうち５４０ｎｍ〜５５５ｎｍ付近のピークの発光強度が最も大きい。画像表示装置としてＣＲＴを用いる場合に、色収差の影響をなくすために、５４０ｎｍ〜５５５ｎｍ以外の光を色フィルタによってカットしている。ＣＲＴの場合は色フィルタにより波長範囲を狭く制限するようにした場合であっても画像情報を視認するのに十分な発光強度を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、ＣＲＴは、構造上、小型化や軽量化を図ることが困難である。そのため、ＣＲＴをヘルメットに搭載した場合に、ヘルメット全体としての小型軽量化を進めることは、なかなか困難となっていた。
そこで、本発明は、発光強度を十分に維持しつつヘルメットマウントディスプレイ全体としての小型軽量化を容易に行うことができるようにしたヘルメットマウントディスプレイを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためになされた本発明のヘルメットマウントディスプレイは、使用者の頭部に装着されるヘルメットと、ヘルメットに固定され画像情報を出射する画像表示装置と、使用者の眼前に配置されるバイザと、出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像する光学系とを備えたヘルメットマウントディスプレイであって、前記画像表示装置に有機ＥＬ素子を用いて４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域全体の発光を利用して画像情報を出射するとともに、前記光学系は色収差をなくすように複数の光学素子を用いて画像情報の虚像をバイザ前方に結像するようにしている。
【０００６】
すなわち、本発明では、画像表示装置に有機ＥＬ素子を使用する。図３（ｂ）は、有機ＥＬ素子の発光強度スペクトルの相対強度を示す図である。ＥＬ素子は、ＣＲＴに比べて発光強度は小さいが、４８０ｎｍ〜５６０ｎｍにわたるブロードな発光波長幅で発光する。そこで、４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域全体での発光を利用して画像情報を出射する。
その一方で、発光波長幅が広がるにつれて色収差が大きくなるため、複数の光学素子を用いて色収差を補正するようにして、画像情報の虚像をバイザ前方に結像するようにしている。すなわち、色収差は、使用する発光波長の屈折率の差によって生じるが、複数の光学素子を組み合わせることにより色収差を低減することができる。したがって、画像表示装置の有機ＥＬ素子から出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像するための光学系において色収差を補正することにより、色収差を低減しながら、有機ＥＬ素子からの出射光をバイザ前方に結像する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ヘルメットマウントディスプレイの画像表示装置に有機ＥＬ素子を用いても十分な発光強度を得ることができるとともに、色収差の少ない画像情報をバイザ前方に結像させることができる。
【０００８】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
上記発明において、出射された画像情報の虚像をバイザ前方に結像する光学系は色フィルタを含まず、かつ、４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長の色収差をなくす複数のレンズまたはミラーからなる光学系であるようにしてもよい。
これにより、有機ＥＬ素子を用いた場合でも、十分に明るい画像情報を表示することができるヘルメットマウントディスプレイを作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下において、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態であるヘルメットマウントディスプレイの構成図、図２はその(右眼用)光学系を説明する図である。
このヘルメットマウントディスプレイ１は、ヘルメット１０と、使用者がヘルメット１０を装着した状態で使用者の眼Ａの前方に配置されるバイザ１２と、複数の光学素子１３〜２１からなる光学系３０と、画像表示装置２２とから構成される。
【００１０】
ヘルメット１０は、頭部に装着できるものであればその形状はどのようなものでもよいが、ヘルメット内側に頭部以外に光学系３０を固定するためのスペースが設けてある。
バイザ１２は、ヘルメット１０に対して上下方向にスライドできるように取り付けてあり、使用者がヘルメットを装着した状態で上方から下方にスライドして眼前に移動するようにしてある。バイザ１２は、可視光を透過するとともに画像表示装置２２からの出射光（画像情報）の虚像が形成できるように半透明にしてある。例えば透明樹脂からなるバイザ表面に反射用の薄膜を形成することにより半透明化してある。
【００１１】
画像表示装置２２には、有機ＥＬ素子を用いた画像表示装置を用いている。上述したように有機ＥＬ素子は４８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長光を発光して画像情報を出射する。
光学系３０は、複数（例えば９個）の光学素子１３〜２１からなる。これら光学素子は球面レンズ、円筒面レンズ（シリンドリカルレンズ）、円環面レンズ（トーリックレンズ）平面レンズ、ミラーを複数個組み合わせてあり、これら全体の組み合わせにより、有機ＥＬ素子から出射された画像情報を、バイザ１２の前方に色収差が生じないように結像する。
【００１２】
色収差を生じないようにするための各光学素子１３〜２１の曲率半径や設置位置座標は、予め、ヘルメット内で光学素子を配置するスペースに合わせて、試行錯誤により、光学素子を適当に配置した初期設定を行い、コンピュータを用いた周知の幾何光学の数値計算により曲率半径や位置の最適化を図ることにより行なう。本実施例では、光学素子を９個使用しているが、素子の数は増減してもよく、要するに、レンズやミラーの配置および順序は自由に設定し、それに合わせて曲率半径や位置を調整すればよい。
具体的には、例えば、図２に示すように、バイザ１２の側から、ミラー１３、レンズ１４、ミラー１５、レンズ１６〜２１の順で光学素子を配置し、数値計算により各光学素子の曲率半径を設定していく。
【００１３】
数値計算による曲率半径の最適化を行うことにより、たとえ４８０ｎｍ〜５６０ｎｍまでのブロードな波長を利用する場合でも色収差も減らすことができる。例えば、図２の光学系を最適化することにより、色フィルタを用いることなく、色収差を従来と同程度、あるいはそれ以下（１／３程度）に抑えることもできる。
【００１４】
そして、ＥＬ素子からなる画像表示装置２２は４８０ｎｍ〜５６０ｎｍまでのすべての波長光を利用して画像情報を表示するようにして、輝度の大きな画像を出射することで、ＣＲＴを用いた場合に比べても決して劣らない画像情報を表示するようにする。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明は、小型軽量のヘルメットマウントディスプレイの製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態であるヘルメットマウントディスプレイの構成を示す図。
【図２】図１のヘルメットマウントディスプレイの光学系（右眼用）を説明する図。
【図３】ＣＲＴと有機ＥＬ素子の発光強度スペクトルの相対強度を示す図。
【符号の説明】
【００１７】
Ａ  瞳
１：  ヘルメットマウントディスプレイ
１０：  ヘルメット
１２：  バイザ
１３〜２１：  光学素子
２２：  画像表示装置（ＥＬ素子）
３０：  光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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