Brevet FR2009084A1 — publié le 19700130

1€470 2009084 La présent* invention est relative à tin dispositif d'affichage d'images virtuelles à grand angle pour un simulateur de vol pour avion M-place. Le pilote et le co-pilote assis o8te à côte voient des images à 1'infini séparées et géométriquement correctes par les fenêtres avant de 1'srion, at 5 roient par les fenêtres latérales une image comme. Ses projecteurs convenables forment une image sur un écran sphérique directionnel de grande dimension qui sert à oolleoter la lumière et à former des pupilles de sortie pour chaque individu installé dans le Biaalateur. D'autres projecteurs sont utilisés pour obtenir des images Tues par les fenêtres latérales* 10 II a été admis jusqu'à maintenant que la simulation est extrêmement importante pour l'éducation des pilotes} pour reproduire des situations réelles dans un environnement sflr. Il n'existe pas actuellement de dispositifs de simulation convenables pour l'instruction des pilotes et des oo-pilotes d' avion en raison du manque de réalisme provoqué -par le fait 15 que chaque pilote voit la mtme image sur un écran situé en faoe d* lui* Il faut un dispositif permettant à chaque pilote de voir exactement ce qu'il Terrait de son siège si l'avion volait réellement. En conséquence, l'invention a pour but de fournir un dispositif d* simulation réaliste destiné à l'instruction d'un pilote et d'un oo-pilote 20 d'avion, qui simule degrés près la situation réelle et qui n'est cependant ni trop coûteux ni trop complexe. Le t»t dyï 'invention est atteint au moyen d'un dispositif simula£ipr pour un avion multiplac«% qui comprend un écran directionnel réfléchissant, un appareil pour projeter une première image sur l'éoran suivant urne di-25 rection angulaire prédéterminée pour engendrer une pupille de sortie dans 1 'espace en avant de l'écran afin de recevoir une image virtuelle de l'image projetée sur l'écran, un appareil pour projeter une seoonde image sur 1'écran suivant une direction angulaire prédéterminée pour engendrer une seoonds pupille de sortie dans l'espaoe en avant de l'éoran afin de 30 recevoir une image virtuelle de la seoonde isage projetée sur l'éoraa, à côté et à une certaine distance de la pupille de sortie de la première image. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au oours de la desoription suivante, donnée à titre d'exemple et faite en 35 se référant au dessin annexé, sur lequel t la Fig. 1 est un schéma d'un dispositif à un seul écran et à deux projectaura, destiné à produire deux pupilles de sortie disposées cfite & côte } la Fig. 2 est un schéma d'un ensemble similaire utilisant un pins 40 £T*ad nomt"^ ie projeteurs at vmb salace réfléchissant9 plus grande 69 16470 2009084 pour engendrer deux papilles de sortie adjacentes, l'information image provenant de l'arant et des oôtés s'étendant sur au moinB 90* pour chaque pupille et les images latérales étant différentes nais coordonnées. Le dispositif à image virtuelle, à grand angle et à double pupille 5 de sortie est réalisé en utilisant plusieurs dispositifs de projeotion appropriés indiqués d'une manière générale par les oaraotères de référence 10 et 12, comme représenté à la Fig. 1, pour former une image sur un écran à peu près sphérique 14 et fortement directionnel. Les projecteurs 10 et 12 peuvent être des projeotaurs de télévision, des projecteurs de ciné-IQ ma classiques, etc. L'écran sphérique 14 est de préférence un écran fabriqué par la Ooodyear Aerospace Corporation . Les projeoteurs 10 et 12 sont montés en aligaemnt sur des axes 10a et 12a qui forment de préférence entre eux un angle compris entre 15* et 30*, de façon à fournir des pupilles de sor-25 tie situées oOte à côte et latéralement espaoées en 16 st 18, comme indiqué par les lignes en trait plein et interrompu reepeotivemeat qui indiquent la trajectoire de la .lumière projetée par les dispositifs 10 et 12 sut 1 '©oran 14* L'emploi d'un oculaire indiqué par des droit®» en pointillé 15 situées 2Q i une distance de l'écran 14 égale à la distance fooale est facul tatif. Lseffet d'images à l'infini est obtenu au moyen de l'ooulaire qui collecte la lumière réfléchie par 1'écran. Les deux pupilles de sortie 16 et 18 sont réalisées grâce à 1'écran directionnel 14 qui permet de projeter le* deux images sur la même partie de l'éoran suivant des aa-25 gles d*incidence différents, oe qui provoque une séparation des positions de vision des deux Images. Ceci permet au dispositif d'être utilisé-par deux observateurs assis côte*à côte dans un simulateur de vol, en fournis- S sant une pupille de sortie pour le pilote et une pour le co-pilote. Un dispositif plus élaboré est représenté à la Fig. 2 et comprend un 30 fuselage réel d'avion désigné par le oaractère de référenoe 20 et cospor» tant 6 fenêtres indiquées d'une manière générale par le nanéro de référenoe 22'. Il existe deux fenêtres avant et deux de chaque côté. Le champ de vision des deux observateurs est déterminé par le champ angulaire que l'écran sphérique 24sous-tend, à partir de l'oeil du pilote ou du co^pilote. 35 Ces derniers sont capables d» discerner une image à travers les fenêtres du moment qu'ils peuvent apercevoir l'écran. Le simulateur proposé fournit un ohamp de vision de 240* horisontalement et de 60* verticalement, le champ vertical étant divisé en secteurs de 20* au-dessus de l'horison et de 40* au-dessous. 40 Le présent modo de réalisation envisage d'utiliser huit p-ro jectet*re d® *0 ORIGINAL 69 16470 3 2099004 télévision pour projeter 1'image sur l'écran de manière à fournir à chaque observateur l'affichage visuel géométriquement correct sur les écrans' latéraux respectifs. Pour y parvenir, un affichage individuel des images vues à travers les deux fenêtres avsnt doit être fourni aux 5 deux observateurs. Faute d'y parvenir, il en résulte un écart angulaire entre l'affichage visuel et la situation réelle. Par exemple, une vue située droit devant et concentrée «u centre de l'éoran est vue par les deux observateurs décalés d'un certain angle par rapport à sa position véritable* Le décalage de l'image pour la rendre géométriquement correcte 10 pour le pilote augmente l'éoart angulaire pour le co-pilote. Ce problème est supprimé en fournissant des vues individuelles à chaque observateur à travers chacune des fenêtres avant. la caractéristique directionnelle de l'éoran rend oeei possible. Outre les projecteurs en noir et blanc, deux projecteurs en couleurs sont également utilisés pour les fenêtres 15 avant* Les deux observateurs reçoivent une vue en couleurs des feux d'atterrissage par la fenêtre située immédiatement devant eux lorsque des situations de vol de nuit sont simlées* Les fenêtres latérales sont à peu près en alignement avec le pilote et le co-pilote, de sorte que l'écart angulaire entre leurs vues respeo-20 tives d'une même entrée est négligeable «En outre, l'observateur assis le plus loin de la fenêtre dispose d'une vision très limitée en raison de la fenetre l'angle très étroit sous lequel il volt/et cîu fait que l'autre observateur bouche son o^amp de viBion. Ainsi, une entrée unique doit être appliquée à chacune des quatre fenêtres latérales pour être vue par les deux 25 observateurs au niveau de leurs pupilles de sortie d'images virtuelles. La néoessité de fournir des entrées séparées pour ohacune des fenêtres provient .de l'emploi de lentilles de graad diamètre pour les fenêtres » 22. Si une entrée unique était regardée par des fenêtres adjacentes, les lentilles introduiraient entre les deux un intervalle d'information plus 30 grand que celui qui serait obtenu dans la oarlingue réelle, toutefois, oe problème est supprimé par l'emploi d'entrées individuelles pour chaque fenêtre, l'entrée étant corrigée préalablement au niveau du projecteur respectif pour fournir l'information correcte à l'observateur. Les distances focales des'.lentilles montées dans les fenêtres sont déterminées par 35 l'agencement géométrique et sont égales à la distance entre les lentilles et l'écran,- dans chaque oas. L'écran sphérique 24 est également v,n écran de projeotion du type réfléchissant et fortement directionnel. ïfoxœaleaent la matière de l'écran est7^Ta«if ié -le teraispaseat ot .d® %lar slamisê avse w& support en 40 mousse plsst5,rr;s "".es? 2c. sAgids© 12 cot -lég®jp ot eoa gain élevé ' 69 16470 2009084 de 40 environ le^end particulièrement utile pour la simulation -visuelle. les pupilles de sortie réelles de chacun dei dispositifs représentés aux Fig. 1 et 2 sont conçues pour obtenir une pupille de 30,5 om de diamètre, la tète de 1'observateur se trouvant dans cette pupille. Bans 5 tous les cas. tout doit Stre mis an oeuvre pour maintenir une dimension cm horizontale totale de 30,y s'il est nécessaire, en écartant les projecteurs de leurs axes, de réduire la dimension verticale de la pupille de sortie* La lumière dans la pupille de sortie est réglable pour une mise au point à l'infini, à 0,01 dioptrie près au centre du chaap avec 10 une variation au plus égale à 0,07 dioptrie sur la largeur du champ. Bieii entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réali-datioqs décrits «t représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. [BÀD ORIGINAL 69 16470 5 2009084 RBfBNDICATIOiS 1/ Dispositif simulateur caractérisé en oe qu'il comprend un écran directionnel fortement réfléchissant et des mogrens pour projeter au seine deux images lumineuses suivant des angles différents sur l'écran pour 5 produire des images virtuelles des images projetées, dans su moins deux pupilles de sortie disposées ofite à côte devant IMcran. 2/ Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé an oe que les deux images lumineuses sont différentes et les pupilles de sortie sont situées dans 1'espace en avant de l'ée?an. 10 3/ Dispositif simulateur selon la revendication 1, caractérisé en oe que les images projetées sur l'éoran se recourront en formant entre elles uïi-àngle compris entre 15° et 30°-environ et l'écran a une forme à peu-près sphérique. 4/ Dispositif simulateur suivant la revendioation 1, caractérisé en 15 oe qu'il comprend un oculaire situé à une distance de l'écran égale à la distanoe fooale pou^fehaque pupille de sortie afin de oolleoter la lumière réfléchie par l'écran. 5/ Dispositif simulateur selon la revendioation 3, caractérisé en oe qu'il comprend une carlingue, l'oculaire correspondant & chaque image 20 étant formé par «ne fenêtre de la carlingue. 6/ Dispositif simulateur selon la revendioatloa 5» caractérisé e ce qu'il oomprend une série d'autres dispositifs de pxojeotion d'!#&£** espaoés latéralement et une série de lentilles latérales constituées par des fenltres de la carlingue, les dispositifs de projection étant dirigés 25 de façon à produire des images virtuelles à travers les lentilles latérales, qui coinoident avec la pupille de sortie, sur leur côté respectif te la oarlingue. 7/ Dispositif simulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en oe que l'écran présente un gain d'environ 40.