Brevet FR2106397A1 — publié le 19720505

la présente invention est relative aux dispositifs susceptibles d'aider le pilote au moment de l'atterrissage de son avion et plus particulièrement à des dispositifs de ce type utilisant une image'holographique. Plus particulièrement encore, l'in-5 vention est relative à l'utilisation d'une image réelle de préférence à une image virtuelle pour parvenir au résultat escompté. Jusqu'à présent on a beaucoup utilisé des dispositifs d'affichage connus sous la dénomination de "tête-haute" et doit l'utilisation est dépendante de signaux en provenance de positions 10 diverses situées'le long de la piste d'atterrissage pour établir une esquisse de la piste d'atterrissage en perspective comme elle devrait être vue de l'avion. De tels systèmes exigent des installations importantes à chaque aéroport. Elles sont donc coûteuses et non entièrement satisfaisantes parce que les aéroports de dimen-15 sions réduites ne peuvent pas supporter le coût d'une telle installation. De plus, les dispositifs de l'art antérieur fournissent au pilote une série de points délimitant l'image de la piste. De tels dispositifs sont utiles dans la mesure où ils indi-20 quent au pilote dans quelle direction regarder pour voir la piste si bien qu'il peut j.eter des coups d'oeil vers elle par les passages qui s'ouvrent entre deux nuages ou au travers du brouillard et s'assurer que par conséquent il est sur la bonne trajectoire. Mais de tels dispositifs ne fournissent pas une image exacte de la 25 surface de la terre survolée et sont par conséquent de valeur limitée. On a déjà envisagé d'utiliser des systèmes holographiques. Mais ils ont été rejetés jusqu'à présent en raison de l'étroitesse de leur champ de vue, de l'intensité lumineuse insuffi-30 santé de l'image et aussi de l'inaptitude à faire varier les dimensions de l'image. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients . Suivant l'invention, le système d'aide à l'atter-35 rissage d'un avion qui utilise un hologramme du site d'atterrissage à bord de l'avion, est caractérisé en ce qu'il comprend par rapport à un plan de référence de l'avion : une base à partir de laquelle peuvent srexécuter des déplacements verticaux et latéraux; un dispositif pour regarder qui est fixé à la base et qui comprend 40 notamment un écran ; un hologramme du site d'atterrissage disposé COPY 71 32394 2 2106397 derrière l'écran et supporté par une suspension de façon telle qu'il .puisse tourner autour de deux axes rectangulaires et être déplacé latéralement et un source de lumière cohérente portée par cette suspension derrière l'hologramme de façon à projeter une image exacte de ce 5 dernier sur l'écran pour montrer la position de l'aire d'atterrissage relativement à l'avion et aider le pilote durant l'atterrissage. D'autres caractéristiques ressortiront de la description qui va suivre et qui n'est donnée qu'à titre d'exemple. A cet effet on se reportera aux dessins joints dans lesquels : 10- la figure 1 représente un mode de réalisation d'un hologramme partiellement cylindrique d'une aire d'atterrissage ; - la figure 2 est un schéma de principe expliquant la restitution d'une image à partir de l'hologramme de la figure 1 ; et - la figure 3 illustre un mode de réalisation d'un dispositif d'aide 15 à l'atterrissage suivant la présente invention. Suivant le mode de réalisation de la figure 1, un modèle à l'échelle 1 d'une aire d'atterrissage est disposé sur une plaque fixe et une plaque holographique partiellement cylindrique 3 est suspendue au dessus êt à droite du modèle 1 . Une source 20 laser 5 émet un faisceau étroit 7 pour former un hologramme. Un miroir 9 partiellement réfléchissant et une lentille divergente 11 sont disposés sur la trajectoire du faisceau 7. le miroir 9 laisse passer une parter du faisceau 7 pour la lentille 11 et réfléchit le reste du faisceau 7 vers un miroir 13. la lentille 11 amène 25 le faisceau 7 à diverger dans les directions horizontale et verticale. Une lentille cylindrique 15 est disposée sur la trajectoire du faisceau divergent 1 7 pour servir de collimateur à ce faisceau dans le sens vertical mais laisser subsister la divergence dans le sens horizontal si bien qu'une onde sensiblement cylindrique tombe 30 sur la plaque holographique partiellement cylindrique 3. le faisceau.en provenance de la lentille 15 peut en général frapper la plaque 3 sous un angle tel que lors de son éclairement ultérieur avec un faisceau laser étroit dont l'angle d'incidence est égal à celui de la section correspondante du fais— 35 ceau de référence, l'image formée ne recouvre nulle part le faisceau d'éclairement ultérieur. le miroir 13 est disposé pour diriger une partie du faisceau 7 sur le modèle draire d'aterrisage 1. Une lentille divergente 19 est placée sur la trajectoire du faisceau 40 pour pro 71 32394 3 2106397 duire un faisceau divergent 21 qui illumine le modèle 1. le faisceau réfléchi sur le modèle 1 tombe sur la plaque holographique 3 pour interférer avec le faisceau de référence 17 et former l'hologramme du modèle de l'.aire d'atterrissage. 5 Sur la figure 2 on voit un écran translucide 23 et une lentille collimatrice 25 qui sont alignés le long d'un axe Z selon lequel l'image portée par la plaque holographique 3 cLe la figure 1 doit être regardée. Une source laser 5 est disposée de façon à émettre un faisceau étroit de lumière cohérente 27 qui ■I q tombe sur la plaque holographique 3 en Élisant un angle x égal à l'angle d'incidence du faisceau de référence de la figure 1, mais se déplaçant dans la direction opposée, le résultat est une image réelle projetée suivant deux dimensions sur l'écran 23. En utilisant un faisceau étroit 27 et une image -|ç réelle, cette dernière peut être regardée essentiellement "dans 3e plan focal" sur l'écran 23 à à peu près n'importe quelle distance' de l'hologramme, la plupart des dispositifs holographiques de l'art antérieur utilisent une image virtuelle tridimensionnelle qui n'est focalisée qu'à une distance particulière fixe de l'hologramme. 20 En utilisant une image réelle et un faisceau laser étroit, l'écran 23 peut être disposé à à peu près n'importe quel endroit le long de l'axe des Z, et permet de modifier les dimensions de l'image sur l'écran 23. la lentille 25 est disposée à une distance spécifique de l'écran 23 de façon à servir de collimateur pour les rayons en 25 provenance de l'hologramme et à fournir des faisceau lumineux parallèles à l'observateur ce qui fait que l'image apparait comme étant optiquement à l'infini. De cette manière l'observateur n'est pas obligé de refocaliser quand il regarde alternativement l'image et la vue directe au travers du pare-brise de son avion parce que les 20 deux apparaissent comme étant à l'infini. la perspective de l'image de l'aéroport dépend de la portion d'hologramme qui est illuminée par le faisceau laser 27. Si l'hologramme 3 tourne autour de son centre le long de l'axe Y, l'image change comme si le cap d'un avion changeait au cours de l'approche. Si l'hologramme 3 est déplacé latéralement par rapport à l'axe des Y, la vue en perspective se modifie comme si l'altitude de l'avion changeait. Si l'hologramme 3 tourne autour de l'axe Z, l'image change comme si l'avion exécutait une manoeuvre en roulis, l'écran 23 peut être déplacé par rapport à l'hologramme 3 pour 40 accroitre les dimensions de l'image et procurer ainsi l'illusion que 71 32394 4 2106397 la distance oblique par rapport à la piste d'atterrissage diminue. Un déplacement latéral de la lentille 25 et de l'écran 23 simule un mouvement en lacet et un déplacement vertical simule un mouvement en tangage de 1'avion. 5 Suivant le mode de réalisation de la figure 3, une base 29 est supportée par un plan de référence 31 et supporte à son tour une lentille collimatrice 33 qui lui est rigidement attachée. Des supports 35 sont attachés à la base 29 à une distance déterminée de la lentille 33 pour supporter de façon fixe un écran 10 translucide 37» Un servo-méchanisme 41 d'an type ayant un détecteur de position, un servo-amplificateur et un moteur est attaché à la base 29 pour déplacer verticalement cette base avec la lentille 33 et l'écran 37 en accord avec un signal reçu qui correspond au tangage de l'avion. 15 Un servo-mécanisme 39 du même type est attaché à la base 29 pour la déplacer latéralement avec la lentille 33 et l'écran 37 en accord avec un signal reçu qui correspond au lacet de l'avion. Un support 43 est disposé sur le plan de référence 31 de façon à pouvoir glisser par rapport à la base 29. Ce support 43 20 comporte une partie dentée 45 pouvant engrener avec une roue dentée 47 reliée à un servo-mécanisme 4-9 rigidement fixé à la base 29. 0e servo-mécanisme 49 répond à un signal de distance oblique pour entraîner le support 43 jusqu'à une position correspondant à la distance oblique présente. Une suspension 51 est reliée au support 43 25 de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe Z. Un servo-mécar_isme 53 est relié au support 43 et à la suspension 51 par l'intermédiaire d'un arbre 55 et répond à un signal correspondant au roulis de l'avion pour faire pivoter la suspension 51 autour de l'axe Z jusqu'à une position correspondant au roulis. 30 Une plateforme tournante 57 est portée par la suspension 51 de façon à pouvoir tourner autour d'un axe Y perpendiculaire à l'axe X. Un servo-mécanisme 59 est connecté à la suspension 51 et à la plateforme 57 de façon à faire tourner cette dernière en réponse à un signal correspondant au cap de l'aéroport et 35 à l'amener à une position correspondant à ce cap. Une seconde plateforme 61 est montée sur la plateforme tournante 57 par l'intermédiaire d'un mécanisme à cric de calage 63 qui est commandé par un servo-mécanisme 65 pour déplacer verticalement la plateforme 61 le long de l'axe Y en réponse au 40 signal correspondant à l'altitude de l'avion. 71 32394 5 2106397 Un hologramme 67 comparable aux hologrammes 3 des figures 1 et 2 est monté sur la plateforme 61 et est disposé avec sa surface concave tournée vers l'écran 37. Une source laser 69 est portée par la suspension 51 et fournit un faisceau étroit et intense 5 71 qui tombe sur l'hologramme 67 à son intersection avec l'axe des Z. La source laser 69 fait un angle avec l'axe des Z tel que l'image réelle de l'hologramme 67 se forme le long.de l'axe Z. L'hologramme 67 est disposé sur la plaque 61 de façon à avoir son centre de courbure suivant l'axe Y, si bien que la surface de l'hologramme 10 a tous ses points équidistants de l'axe Y lorsque le servo-mécanisme 59 le fait tourner en réponse au signal de cap de l'aéroport. Par conséquent, une image réelle de l'aéroport est vue sur l'écran 37 quand on regarde suivant l'axe Z et l'image se présente comme étant à l'infini du fait des rayons parallèles 15 formés par la lentille 33. La distance entre l'hologramme 67 et l'écran 37 est commandée par le servo-mécanisme 49 si bien que cette distance est inversement proportionnelle à la distance oblique. Lorsque la distance oblique diminue, l'image apparaissant sur l'écran 37 voit ses dimensions croître comme il en serait de l'ima-20 ge réelle de l'aéroport quand le pilote approche de l'aire d'atterrissage . En résumé, on construit un modèle à l'échelle du site d'atterrissage requis et on en réalise un hologramme que l'on transporte à bord de l'avion qux aura par la suite à réaliser 25 des atterrissages sur la piste correspondante. On installe cet hologramme dans un système de projection entre source d'éclairement et écran. On manipule ensuite hologramme et écran en accord avec les signaux en provenance de l'équipement de base, ces signaux fournissant la distance, la direction et l'altitude de l'avion par rapport 30 au site d'atterrissage. De cette manière, l'avion peut exécuter un atterrissage tous temps et les désavantages des systèmes similaires sont éliminés. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui ne l'a été qu'à 35 titre d'exemple. Il appartiendrait au technicien d'y apporter de nombreuses modifications sans pour autant sortir du cadre de la présente 'invention. 71 32394 6 2106397 BE'VEEDICATIONS 1) Système d'aide à l'atterrissage d'un avion qui utilise un hologramme du site d'atterrissage à bord de l'avion, caractérisé en ce qu'il comprend par rapport à un plan de référence 5 de l'avion : une base à partir de laquelle peuvent s'exécuter des déplacements verticaux et latéraux; un dispositif pour regarder qui est fixé à la base et qui comprend notamment un écran ; un hologramme du site d'atterrissage disposé derrière l'écran et supporté par une suspension de façon telle qu'il puisse tourner autour 10 de deux axes rectangulaires et être déplacé latéralement, et une source de lumière cohérente portée par cette suspension derrière l'hologramme de façon à projeter une image exacte de ce dernier sur l'écran pour montrer la position de l'aire d'atterrissage relativement à l'avion. 15 2) Système d'aide à l'atterrissage suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif pour regarder comprend en outre une lentille collimatrice disposée face à l'écran. 3) Système d'aide à l'atterrissage suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que cet écran et cette len- 20 tille collimatrice sont supportés par la base qui peut être déplacée verticalement par un servo-mécanisme ayant un détecteur de position et un moteur en accord avec un signal reçu correspondant au tangage de l'avion. 4) Système d'aide à l'atterrissage suivant la 25 revendication 1, caractérisé par un servo-mécanisme ayant un détecteur de position et un moteur, qui est attaché à la base pour déplacer latéralement le dispositif pour regarder en accord avec un signal reçu qui correspond au lacet de l'avion. 5) Système, d'aide à l'atterrissage suivant la par un support pour la suspension, et 30 revendication 1 , caractérisé / en ce que ce support a une partie dentée qui peut être entraînée par un train d'engrenages relié à un servo-mécanisme solidaire de la base et capable de répondre à un signal de distance oblique pour entrainer ce support vers une position correspondant à la distance oblique relativement à la base. 35 6) Système d'aide à l'atterrissage suivant les revendications 1 et 5, caractérisé par un servo-mécanisme relié au support et à la suspension par l'intermédiaire d'un arbre et répondant à un signal correspondant au roulis de l'avion pour amener cette suspension dans une position correspondante. 40 7) Système d'aide à l'atterrissage suivant la 71 32394 7 210639/ revendication 6, caractérisé par une plateforme tournante montée sur la suspension et un servo-mécanisme connecté à la suspension et répondant à un signal correspondant au cap de l'aéroport pour amener cette plateforme tournante dans une position correspondante. 5 8) Système d'aide à l'atterrissage suivant la re vendication 7, caractérisé par une seconde plateforme montée sur la plateforme tournante par l'intermédiaire d'un mécanisme à cric de calage commandé par un servo-mécanisme pour déplacer cette seconde plateforme en réponse à un signal correspondant à l'altitude 10 de l'avion. 9) Système d'aide à l'atterrissage suivant les revendications 1, 7 et 8, caractérisé en ce que l'hologramme est supporté par la suspension par l'intermédiaire de la plateforme tournante et de la seconde plateforme 15 10) Système d'aide à l'atterrissage suivant la revendication 1 , caractérisé en ce que cet hologramme est incurvé et a sa surface concave disposée en regard de l'écran.