ヘルメット装着型ディスプレイ

HMD の設計では、高G 、振動、および急速な頭部の動きの下でも、パイロットの頭部の機体に対する向き (仰角、方位角、ロール) と、場合によっては位置 (x、y、z) を十分な精度で感知する必要があります。これは3D トラッキングとして知られています。現在の HMD 技術では、慣性、光学、電磁気、音波、ハイブリッドの 5 つの基本的な方法が使用されています。^{[ 17 ]} ハイブリッド トラッカーは、慣性や光学などのセンサーを組み合わせて使用​​し、トラッキング精度、更新レート、および遅延を改善します。^{[ 18 ]}

従来のHMDは、ヘルメットに埋め込まれた小型CRTと、パイロットのバイザーまたはレティクルにシンボルを表示するための適切な光学系を備え、シンボルは無限遠に焦点を合わせていました。最新のHMDはCRTを廃止し、LCOS（液晶オンシリコン）やLCD（液晶ディスプレイ）などのマイクロディスプレイと、表示画像を生成するLEDイルミネーターを採用しています。高度なHMDは、FLIR（前方監視赤外線）画像や暗視画像を投影することもできます。最近の改良点としては、カラーシンボルやビデオを表示できる機能が追加されました。

1985年、^{[ 25 ]}米陸軍はAH-64アパッチを配備し、それに伴い統合ヘルメット・ディスプレイ照準システム（IHADSS）を導入した。これは、ヘルメットの役割を拡大し、パイロットと航空機の間に視覚的に結合したインターフェースを提供する新しいヘルメットコンセプトである。ハネウェルM142 IHADSSは、40°×30°の視野角を持つ、シンボル付きビデオ単眼ディスプレイを備えている。IRエミッターにより、航空機の機首に取り付けられた旋回可能なサーモグラフィカメラセンサーをパイロットの頭の動きに連動させることができる。このディスプレイは、地球のすぐそばでの夜間航法も可能にする。IHADSSは、イタリアのアグスタA129マングスタにも使用されている。^{[ 26 ]}

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1981年にロシアで設計されたShchel-3UM HMDは、ZSh-5シリーズのヘルメット（および後のZSh-7ヘルメット）に装着され、R-73ミサイル（NATO報告名：AA-11アーチャー）と組み合わせてMiG-29とSu-27で使用されました。HMD/アーチャーの組み合わせにより、MiG-29とSu-27は近接戦闘能力が大幅に向上しました。^{[ 27 ] [ 28 ]}

エルビット・システムズのDASH IIIは、運用に成功した最初の近代的な西側HMDです。DASHの開発は、イスラエル空軍がF-15とF-16航空機の要求仕様を出した1980年代半ばに始まりました。最初の設計は1986年頃に生産が開始され、現在のGEN IIIヘルメットは1990年代前半から中頃にかけて生産が開始されました。現在の生産型は、イスラエル国防軍のF-15とF-16航空機に搭載されています。さらに、 F/A-18とF-5でも認証されています。DASH IIIは輸出され、MiG-21を含むさまざまな旧型航空機に統合されています。^{[ 29 ]} また、米国のJHMCSの基本技術にもなっています。^{[ 30 ]}

DASH GEN III は完全組み込み型設計で、光学および位置検出コイルパッケージ全体がヘルメット (USAF 標準 HGU-55/P またはイスラエル標準 HGU-22/P) 内に組み込まれ、球面バイザーを使用してパイロットに平行な画像を提供します。クイックディスコネクトワイヤがディスプレイに電力を供給し、ビデオ駆動信号をヘルメットの陰極線管(CRT) に伝送します。DASH は、 MIL-STD-1553 B バスを介して航空機の兵器システムと密接に統合されています。最新モデルの DASH IV は現在、インドのHAL Tejasに統合されています。^{[ 31 ]}

米国がASRAAM計画から撤退した後、米国はJHMCSの開発を進め、 2003年11月にアラスカ州エルメンドルフ空軍基地の第12戦闘飛行隊と第19戦闘飛行隊に、レイセオンAIM-9Xと連携して配備した。海軍はJHMCSの主力プラットフォームとしてF/A-18Cで研究開発試験評価を実施したが、 2003年にF/A-18スーパーホーネットEとFに最初に搭載した。米空軍もF-15E、F-15C、F-16CにJHMCSを統合している。

JHMCSはDASH IIIとKaiser Agile Eye HMDの派生型であり、 Rockwell CollinsとElbitが設立した合弁会社Vision Systems International（VSI）によって開発されました（Kaiser Electronicsは現在Rockwell Collinsが所有しています）。ボーイングはこのシステムをF/A-18に統合し、 2002会計年度に低率初期生産納入を開始しました。JHMCSはF/A-18 A++/C/D/E/F、F-15C/D/E/S/K/SG/SA/QA/EX、およびF-16 Block 40/50/50+/60/70に採用されており、設計はすべてのプラットフォームで95%共通です。^{[ 32 ]}

ヘルメット自体に統合されているDASHとは異なり、JHMCSアセンブリは、改良されたHGU-55/P、HGU-56/P、またはHGU-68/Pヘルメットに取り付けられます。JHMCSは、より新しく高速なデジタル処理パッケージを採用していますが、電磁位置センシング方式はDASHと同じです。CRTパッケージはより高性能ですが、筆記体のシンボルをモノクロで表示することに限定されています。JHMCSは、夜間作戦用のFLIR/ IRST画像を表示するためのラスタースキャン画像をサポートし、パイロットにコリメートされたシンボルと画像を提供します。暗視ゴーグルとJHMCSの統合は、このプログラムの重要な要件でした。

焦点面アレイシーカーと推力偏向尾部制御パッケージを採用した先進的な短距離ドッグファイト兵器であるAIM-9Xと組み合わせると、JHMCSは航空機の機首から左右80度までの目標を効果的に指定できる。2009年3月、オーストラリア空軍（RAAF）のF/A-18がJHMCSを使用して、発射機の翼線後方に位置する目標に対してASRAAMを発射し、発射後ロックオンに成功したことが実証された。^{[ 33 ]}米空軍と空軍州兵は後に、F-16C部隊でJHMCSをより近代的なスコーピオンヘルメット搭載統合照準システム（HMIT）に置き換えた。^{[ 34 ]}

エルビット社が設計したシステムは、カタールとインドがラファールF3Rに採用している^{[ 35 ] [ 36 ]。}

Gentex / Raytheon は2008 年に Scorpion ヘッド / ヘルメット装着型ディスプレイ システムを軍用航空市場に導入しました。2010 年に Scorpion は USAF/ANG/AFRes ヘルメット装着型統合ターゲティング (HMIT) プログラムの勝者となりました。^{[ 37 ]} Gentex のヘルメット装着型ディスプレイおよびモーション トラッキング部門は、その後2012 年にThalesに買収されました。HMIT システムは、2012 年に A-10 ^{[ 38 ]}と F-16 プラットフォームの両方で認定され、配備されました。 ^{[ 39 ]} 2018 年以降、HMIT システムの設置ベースはヘルメット トラッカーのアップグレードを受けました。元の AC 磁気トラッキング センサーは、Hybrid Optical based Inertial Tracker (HObIT) と呼ばれる慣性光学ハイブリッド トラッカーに置き換えられました。^{[ 40 ] [ 41 ]} HObIT は InterSense ^{[ 42 ]}によって開発され、2014 年に Thales によってテストされました。^{[ 43 ]}

Scorpionは、フルカラーのコンフォーマルシンボルを表示できる最初のHMDとして導入され、配備されたという特徴があります。^{[ 44 ]}航空機のミッションシステムと併用して、航空機のターゲティングポッド、ジンバルセンサー、高オフボアサイトミサイルにキューを提供します。Scorpionは「アイズアウト」機能を提供します。対象物が視界から遮られている場合でも、Scorpionは近距離ディスプレイに視覚的なグラフィックキューを提供できます。^{[ 45 ]}カスタムヘルメットを必要とするほとんどのHMDとは異なり、Scorpionは標準支給のHGU-55/PおよびHGU-68/Pヘルメットに取り付けるように設計されており、特別な調整なしで標準支給の米軍パイロット飛行装備と完全に互換性があります。また、標準の未改造AN/AVS-9暗視ゴーグル（NVG）およびパノラマ暗視ゴーグル（PNVG）とも完全に互換性があります。Scorpionを使用するパイロットは、暗視画像とディスプレイ上のシンボルの両方を見ることができます。^{[ 46 ] [ 47 ]}

スコーピオンは、パイロットにコンパクトなカラーコリメート画像を提供するライトガイド光学素子（LOE）を備えた革新的な光学システムを採用しています。ディスプレイは各パイロットが位置調整できるため、ヘルメットを装着する際の正確な位置調整や特別なヘルメットフィッティングは不要です。ソフトウェア補正によりディスプレイの位置が調整され、パイロットに正確な画像が表示されるため、スコーピオンHMCSをパイロットの既存のヘルメットに取り付けることができます。射出時の保護のため、ディスプレイの前にバイザーを展開できます。バイザーは、クリア、グレア、高コントラスト、グラデーション、レーザー保護など、様々な種類があります。夜間作戦では、飛行中にバイザーの代わりにNVGマウントを取り付けることができます。取り付け後、NVGをディスプレイの前に配置することで、パイロットはディスプレイのシンボルとNVG画像を同時に見ることができます。

スコーピオンは、タクティカル・エア・サポート社がF-5ATに使用しているほか、^{[ 48 ]}フランス空軍がラファールF4に使用しているほか、^{[ 49 ]}スペイン空軍がEF-18に使用しているほか、^{[ 50 ]} AC -130WスティンガーIIガンシップに使用しているほか、^{[ 51 ]} F -22ラプターに使用しているほか、^{[ 52 ]}ベルギー空軍がF-16AM/BMに使用しているほか、アメリカ空軍と空軍州兵がF-16C（JHMCSの後継機）に使用しているほか、^{[ 53 ] [ 54 ] [ 55 ]}

トルコのアセルサン社は、フランスのトップオウルヘルメットと同様のシステムであるAVCIヘルメット統合照準システムを開発している。このシステムはトルコのT-129攻撃ヘリコプターにも使用される予定である。^{[ 56 ]}

フランスのダッソー・ラファール戦闘機および最新型ミラージュ2000戦闘機に搭載される推力偏向ミサイル「マトラMICA」には、セクスタント・アビオニーク社製のヘッドマウントディスプレイ「トップサイト」が付属している。トップサイトはパイロットの右目に20度の視野角を提供し、目標物と機体パラメータから生成された筆記体シンボルを表示する。電磁位置センシングが採用されている。トップサイトのヘルメットは一体型埋め込み設計で、パイロットに完全に遮るもののない視野を提供するように輪郭に沿った形状になっている。

TopNightはTopsightの派生型で、悪天候や夜間の空対地作戦向けに特別に設計されており、より複雑な光学系を用いて赤外線画像にシンボルを重ねて投影します。Topsightの最新バージョンはTopOwl-Fと命名され、Mirage-2000-5 Mk2とMig-29Kで認証されています。

ユーロファイター タイフーンは、BAE システムズとピルキントン オプトロニクスが開発したヘルメット搭載シンボルシステム (HMSS) を採用している。ストライカー、後にストライカー II と名付けられたこのシステムは、ラスター画像と筆記体のシンボルの両方を表示でき、NVG を内蔵できるようになっている。DASH ヘルメットと同様に、このシステムは統合位置センシングを使用して、外部世界の物体を表すシンボルがパイロットの頭の動きに合わせて動くようにしている。^{[ 57 ]}

Vision Systems International (VSI; Elbit Systems / Rockwell Collinsの合弁会社) は Helmet Integrated Systems, Ltd. と共同でF-35統合打撃戦闘機用のヘルメット搭載ディスプレイシステム (HMDS) を開発しました。他のシステムが提供する標準的な HMD 機能に加えて、HMDS は F-35 の高度なアビオニクス アーキテクチャを完全に活用し、昼夜を問わずパイロットに映像を提供します。その結果、F-35 は HUD なしで飛行する 50 年ぶりの戦術戦闘機となりました。^{[ 58 ] [ 59 ]} HMDS の開発で重大な問題が発生した際に BAE Systems のヘルメットが検討されましたが、これらの問題は最終的に解決されました。^{[ 60 ] [ 61 ]}ヘルメット搭載ディスプレイシステムは完全に稼働し、2014 年 7 月に納入準備が整いました。^{[ 62 ]}

Jedeyeは、エルビット・システムズ社がアパッチヘリコプターをはじめとする回転翼機の要件を満たすために最近発表した新しいシステムです。このシステムは、昼夜を問わず、また低気圧環境下でも飛行できるように設計されています。Jedeyeの視野角は70度×40度、解像度は2250×1200ピクセルです。

スウェーデンのJAS 39C/Dグリペン戦闘機はコブラHMDを採用している。このヘルメットはBAEシステムズがユーロファイター用に開発したストライカーヘルメットをさらに発展・改良したものである。改良はBAEがデネル・キュムラスと共同で行っている。^{[ 63 ] [ 64 ]}