Brevet FR2346736A1 — publié le 19771028

La pressente invention concerne un appareil pour la projection d'un spot mobile sur un écran et est applicable notamment, mais non exclusivement, aux appareils d'entraînement à la navigation dans lesquels on projette sur un écran un ou plusieurs spots Mobiles pour simuler un motif variable de feux de navigation. Ces feux peuvent, par exemple, être analogues à ceux qu'on observerait en réalité de la passerelle d'un navire parcourant un chenal balisé. Le mode de mouvenent des feux perçus, dans un chenal balisé, par le navigateur d'un bateau parcourant ce chenal, est analogue à celui des réverbères vus par un automobiliste parcourant une rue éclairée, sauf que les feux de balise sont situés plus bas et non plus haut que 1'oeil. les feux distants semblent se mouvoir très lentement, alors que le mouvement apparent des feux proches s'accélère vivement quand ces feux sortent du champ de vision du conducteur, à droite ou à gauche de ce dernier.L'image changeante à présenter sur un écran situé devant un observatçur pour simuler le mouvement de feux de navigation, doit reproduire le mouvement des feux que percevrait en réalité l'observateur posté sur la passerelle (à un niveau donné au-dessus de l'eau) à un point particulier, mais changeant, du chenal. On conçoit que les feux perçus peuvent comprendre, non seulement ceux de balise, mais aussi ceux d'autres vaisseaux, les lu mières du rivage, les feux de phares, etc.. l'expression "feux de navigation" désigne ici l'ensemble des feux perçus. tjn feu de balise (par opposition à un feu de navigation de bateau) se caractérise en ce qu'il ntapparatt pas en continu mais seulement, par exemple, pendant une seconde toutes les dix secondes. En variante, il peut apparaître pendant la majeure partie du temps, mais disparattre, par exemple, une seconde toutes les dix secondes. Une balise à feu du premier type est dite "à éclats" et une balise à feu du second type est dite "à occultation". les balises peuvent émettre une lumière blanche, rouge ou verte et un phare peut émettre une série d'éclats de deux ou plusieurs couleurs (le blanc étant ici considéré comme une couleur). I1 serait donc intéressant de pouvoir faire en sorte que chaque spot projeté sur écran présente par intermittence une de deux ou plusieurs couleurs. l'invention propose un appareil pour la projection d'un spot mobile sur un écran, comprenant des moyens qui définissent un ori fice mobile et une source lumineuse d'éclairement de cet orifice, lesdits moyens comportant un premier élément mobile qui définit une fente transparente à la lumière émise par ladite source, un second élément mobile définissant une fente aussi transparente à cette lumière et qui croise la fente définie par le premier élément, le point d'intersection des fentes définissant ledit orifice, et des moyens permettant de déplacer indépendamment les premier et second éléments afin de déplacer cet orifice. Les premier et second éléments peuvent être formés par deux plaques, dont chacune est opaque sous réserve d'une fine raie transparente rectiligne qui constitue la fente, ces plaques étant juxtaposées et parallèles l'une à l'autre de façon que leurs fentes se croisent, de préférence, mais non nécessairement, à angle droit et chacune d'elles étant mobile suivant une direction de préférence normale à sa propre raie. On peut prévoir des moyens propres à intercepter le trajet optique de la lumière émise par l'orifice, pour assurer la projection intermittente du spot, et/ou à interposer un filtre coloré sur ce trajet optique, pour modifier la couleur du spot. Ces moyens peuvent comprendre un opercule mobile interposé entre les éléments et un objectif de projection pouvant prendre, sous l'action d'un moteur pas à pas, une quelconque de plusieurs positions, par exemple, au nombre de trois. Dans une de ces positions, la luposition mière est interceptée, dans une autre/ elle est inchangée et dans la troisième position elle traverse un filtre coloré, par exemple, rouge.En variante, on peut prévoir un certain nombre d'ailes formant un opercule et des filtres, dont chacune peut être interposée sur le trajet optique pour colorer ou intercepter le faisceau lumineux émis par l'orifice. L'invention vise encore un simulateur comportant un écran et une série d'appareils de projection du genre décrit, conçus pour projeter des spots sur l'écran, les premier et second éléments des projecteurs pouvant être déplacés pour fournir sur l'écran un motif de feux changeant. Les moyens de déplacement des premier et second éléments peuvent comprendre un agencement de vis-mère et de moteur, le fonctionnement du moteur étant commandé par un calculateur, d'après des données concernant les positions relatives des feux, de fa çon-à simuler un motif de feux de navigation. L'écran peut être opaque, le motif lumineux n'étant alors vi sible sur l'écran que du côté de l'appareil de projection, ou translucide, le motif étant alors visible des deux côtés de 1'écran. ()n va maintenant décrire, à titre d'exemple, une réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - La figure 1 représente schématiquemem un simulateur de feux de navigation comportant plusieurs appareils de projection selon 1' invention; - la figure 2 représente schématiquement l'optique incorporée à chaque appareil de projection de ce simulateur; - la figure 7 représente schématiquement l'agencement de deux éléments mobiles d'un projecteur selon l'invention et de leurs moyens dlentrainement; - la figure 4 est une vue schématique, analogue à la figure 3, dtautres moyens d'entraSnement des éléments mobiles;; - la figure 5 est une vue en coupe verticale montrant com- ment ces éléments mobiles sont montés sur une plaque de montage verticale dans une réalisation préférée de l'invention; - la figure 6 représente en élévation cet agencement, vu sui vant la flèche 6 de la figure 5, et illustre certains autres aspects de la réalisation préférée; - la figure 7 représente en élévation le même agencement,vu suivant la flèche 7 de la figure 5, et illustre aussi d'autres aspects de la réalisation préférée; - la figure 8 montre un agencement (d'opercule et de filtres) qu'on peut adopter dans un projecteur selon l'invention; - la figure 9 montre un agencement d'opercule et de filtres, selon une variante. - ur les dessins annexés, les pièces analogues portent sur toutes les figures les mêmes références numériques. En considérant d'abord la figure 1, on voit un simulateur de feux de navigation 1 comportant un écran 2 et une série de projecteurs de spot lumineux 7, propres à projeter chacun un spot sur I'écran. Les projecteurs ont une structure permettant de déplacer les spots, comme on l'exposera à propos des figures 2 à 7. Le mouvement des spots est commandé par un calculateur nu mérique 4, présentant une série de canaux de sortie 5, dont chacun est relié au projecteur correspondant à travers un convertisseur numérique/analogique 6. En variante, on peut utiliser un certain nombre de calculateurs analogiques. Pour décrire la structure des projecteurs, on va maintenant se référer aux figures 2 à 7. L'optique, schéamtisée sur la figure 2, est semblable à celle d'un simple appareil de projection fixe; elle comporte une lampe à incandescence ou à décharge 7, un miroir concave 8, un condensateur triple 9, 10 et 11, un filtre ae chaleur ou thermostable 12 et un objectif de projection 13. Au cadre pour diapositives usuel est substitué un dispositif de formation et de déplacement du spot comprenant deux plaques parallèles 14 et 15, faiblement espacées, montées normalement à l'axe optique 16 du projecteur.Chacune de ces plaques est opaque, sous ré- serve d'une fine raie transparente. la raie transparente de la plaque 14 est- horizontale et celle de la plaque 15, verticale.Les deux plaques sont mobiles-suivant des (;irectiors orthogonales, chacune perpendiculairement à sa raie transparente. Ainsi, sur la figure 2, la plaque 14 est mobile verticalement et la plaque 15, normalement au plan de la figure. On décrira en détail la structure et le montage des plaques 14 et 15 en se référant aux figures 3 à 7. En se reportant à la figure 2, on voit qu'un ensemble opercule-filtres 17 est disposé entre les plaques et l'objectif 13 pour intercepter ou colorer la lumière émise par le projecteur. On décrira deux réalisations possibles de cet ensemble 17 à propos des figures 8 et 9. On va maintenant considérer la figure 3. le point d1inter- section 18 entre les fentes horizontale 19 de la plaque 14 et verticale 20 de la plaque 15 définit l'emplacement sur l'écran 2 du spot correspondant. On peut donc déplacer le spot sur l'écran en tous sens-( et à une vitesse réglable) par déplacement contrôle' des deux plaques 14 et 15. la plaque 14 est entraînée par un moteur pas à pas 21 cui fait tourner, par l'intermédiaire de pignons 22 et 23, l'arbre fileté 24 d'un montage de vis-mère 25. Le montage 25 comporte aussi un organe taraudé 26, monté sur la plaque 14 et engrenant avec l'arbre 24 pour déplacer verticalement la plaque 14 quand l'arbre menant du moteur 21, tourne.Un ensem- ble moteur analogue, comprenant un moteur pas-à-pas 27, des pignons 28 et 29 et un montage de vis-mère formé d'un arbre fileté 30 et d'un organe taraudé 31, est prévu pour déplacer la plaque 15 horizontalement. Un ressort agit sur chacune des plaques pour absorber le jeu des la transmission. les moteurs pas-à-pas 21 et 27 sont montés pour être commandés d'après des signaux reçus par le canal de sortie correspondant du calculateur. Une variante de montae d'entraînement des plaques 14 et 15 est illustrée par la fiure 4.Ici, les vis-mères sont entraînées par des pignons de sortie de servo-moteurs 32 et 73, commandés par des montages de réglaboucle fermée comportant des potentiomètres asservis 34 et 35 ez- des amplificateurs asservis ayant un gain élevé pour reproduire de faibles variations aes signaux d'entrée. Les arbres de ces potentiomètres sont entraînés en onction de la rotation des arbres menants des servo-moteurs. On peut utiliser d'autres mécanismes d'entraînement, par exemple, à pignon et crémaillère. On va maintenant considérer les figures 5 et 7, qui illustrent diverses caractéristiques d'une réalisation préférée de l'invention. Dans cette réalisation, le miroir concave 8, la lentille 9 et le filtre thermostable 12 sont prévus sous la forme d'une opticue qu'on trouve facilement dans le commerce. On associe la lampe 7 et les lentilles 10 et 11 à ce groupe optique de façon à réaliser une optique telle que représentée sur la figure 2. I1 semble inutile e décrire ici en détail le montage de ces éléments. Les plaques 14 et 15 sont montées de part et d'autre d'une plaque de pontage 36, qui présente une ouverture rectangulaire 37 et est disposée verticalement normalement à l'axe 16, et sont si- tuées optiquement en aval des lentilles ae condensateur 10, 11. Des raies transparentes 19 et 20 sont ménagées dans les faces 38a,39a dirigées l'une vers l'autre de deux lamelles de verre plates 38 et 39, respectivement fixées aux faces intérieures des plaques 14 et 15 dans la région de l'ouverture 37.Les plaques 14 et 15 présentent des ouvertures oblongues horizontale 40 et verticale 41 respectivement, par dessus lesquelles sot fixées les lamelles 38 et 39. velles-ci pénètrent dans l'épaisseur ae l'ouverture 37, afin que l'espacement des faces 38a et 39a soit aussi faible que possible, ceci pour assurer une mise au point nette du spot projeté. On rend les lamelles 38 et 39 opaques, sous réserve des raies transparentes, en appliquant sur leurs faces 38a et 39a un revê- tement qui peut être une couche d'émulsion analogue à celle d'une plaque photographique exposée ou, en variante, une couche métallique projetée sous vide. une tell couche métallique est préférée parce que, grâce à son haut pouvoir réfléchissant, elle évite toute surchauffe des lamelles. Les plaques 14 et 15 sont rectangulaires et leurs grands bords parallèles sont biseautés pour s'engager dans les rainures de galets 42 à faible coefficient ae frottement, par exemple, en "Nylon". Trois de ces galets tourillonnent de chaque côté de la plaque de montage 36, deux d'entre eux portant contre un bord et le trois me, contre l'autre bord de la plaque respective. Chacun des galets 42 présente un rebord circulaire 43, qui espace la plaque 14 ou 15 de la surface de la plaque de montage 36 et d'où part une facette tronconique 44, en contact avec le bord biseauté 14a ou 15a de la plaque. Les moteurs pas à pas 21 et 27 sont tous deux disposés du c8té de la plaque de montage 36 qui porte la plaque 15. Des embases 45 et 46 sont fixées, l'une à un bord vertical et l'autre, au bord supérieur de la plaque de montage. Xes moteurs 27 et 21 sont montés, au moyen de cales d'épaisseur 47, sur les embases 45 et 46 respectivement et les pignons 23 et 29 sont logés dans des évidements ménagés le long des bords de la plaque de montage. L'organe taraudé 26 de la plaque 14 fait saillie à travers une encoche 48 de la plaque de montage. Les plaques subissent une sollicitation élastique destinée à absorber le jeu de la transmission, sous l'action de ressorts à boudin 49, 50, enroulés sur des bobines 51, 52. Ces bobines tourillonnent dans d'autres encoches 53, 54 de la plaque de montage et les extrémités libres des ressorts sont fixées aux plaques 14, 15 respectivement. Dans une réalisation particulière, l'orifice défini par l'intersection 18 est mobile dans une ouverture rectangulaire de 36 mm de large et 24 mm de haut, et les vitesses axi- males des moteurs sont telles que le temps minimum qu'il faut à 1'orifice pour parcourir de part en part cette ouverture est d'environ 40 secondes horizontalement et 15 secondes verticalement. Sur la figure 8, on voit en 17 un agencement d'opercule et de filtres comportant plusieurs ailes (trois dans l'exemple choisi) articulées sur une plaque de support 55. Chaque aile est fixée à l'arbre 56 d'un organe de manoeuvre rotatif 57 à deux positions qui peut être, par exemple, un moteur pas à pas ou un solénoïde rotatif monté du c3té opposé de la plaque de support, dans laquelle est ménagé un trou central 5. L'optique de projection est montée du côté opposé de la plaque de support et optiquement axée sur le trou 58. L'une des ailes 59 est un opercule qui, lorsqu'vil se surexpose au trou 58, interdit la projection du spot.Les deux autres ailes 60 sont des éléments de montage de deux filtres colorés, 1' un vert et l'autre rouge, et présentent des ouvertures circulaires auxquelles les filtres sont incorporés ou juxtaposés. En déplaçant sélec tivement les ailes 60 par action sur les organes de manoeuvre respectifs, on peut colorer le spot projeté en vert ou en rouge. Si aucune aile n'est superposée au trou 58, le spot projeté est blanc. Le fonctionnement des moteurs 57 est, ici encore, commandé par le calculateur. La figure 9 illustre une variante suivant laquelle un portefiltre plat 61 est articulé sur la plaque de support 55 et fixé à l'arbre d'un organe de manoeuvre rotatif 62, à trois positions, pour pouvoir prendre une quelconque de trois positions. Dans une de ces positions, une ouverture 63 du porte-filtre 61 est juxtapo- sée au trou 58 de la plaque de suport et le spot projeté est blanc. Dans les autres positions, un filtre vert 64 ou rouge 65 est juxtaposé au trou 58. Pour intercepter le faisceau lumineux, il est prévu un opercule 66 et un organe de manoeuvre rotatif à deux positions, comme dans le cas de la figure 8. On conçoit aisément que, du fait que le point d'intersection des deux raies 19 et 20 décrit un mouvement linéaire composite (par opposition à un mouvement angulaire), ce mouvement est lié par une relation linéaire au mouvement correspondant du spot sur l'écran ?last. Autrement dit, si ledit point d'intersection se meut à une vitesse constante dans un sens donné, le spot se meut sur 1' écran dans le même sens, à une vitesse constante, mais plus élevée.Cette relation est particulièrement avantageuse parce que, dans un agencement tel que représenté sur la figure 1 comportant plusieurs projecteurs, elle permet de disposer ces projecteurs de part et d'autre de la médiane A-A de l'agencement et de ne faire subir aux projecteurs, lors du réglage initial, qu'une seule correction de zéro pour faire coïncider rigoureusement sur l'écran les positions de zéro de leurs spots respectifs. On peut opérer cette correction de zéro, soit par faible déplacement latéral de l'objectif de projection, soit par réglage électrique du zéro dans llåmplificateur asservi assurant l'entraînement du servo-moteur correspondant, soit par injection dans le calculateur d'un signal de réglage de zéro. On peut associer ces divers modes de correction, l'ajustement de 1'objectif assurant une correction approchée et l'ajustement électrique ou de calculateur, un réglage fin. Les organes rotatifs de manoeuvre de l'agencement d'operculefiltres 17 sont commandés de façon que l'opercule et les filtres soient manoeuvrés en une séquence préfixée de manière à simuler 1'un quelconque d'un certain nombre de feux de navigation de typoedif- férents, tels que feu blanc à éclats, feu rouge fixe etc... la distribution des éclats étant déterminée par la durée et la fréquence d'impulsions de tension appliquées aux organes de manoeu- vre rotatifs, qui peuvent être des moteurs pas à pas. On conçoit que, lorsqu'on utilise l'appareil comme simulateur de navigation marine, les feux situés exactement ou sensiblement sur la médiane horizontale de l'écran représentent des feux de navigation sis à l'horizon, c'est-à-dire à distancie, tandis que les feux plus voisins du bas de l'écran représentent des feux ae navigation plus proches. I1 est donc souhaitable que la brillance apparente du spot augmente à mesure que le spot descend sur l'é- cran et demeure inchangée pendant un simple mouvement horizontal du spot. Un écran de projection lenticulaire, disposé de façon que ses raies s' étendent verticalement, établit un diagramme polaire de réflectance tel qu'on peut obtenir la variation de brillance apparente requise sans avoir recours à un appareillage complexe. Pour obtenir ce résultat, on fait en sorte que le trajet projecteur-écran-oeil soit situe sur le maximum du diagramme polaire quand le spot est en bas de l'écran et soit écarté du maximum quand le spot est au milieu de l'écran. n variante, on peut faire varier la brillance en faisant varier l'ouverture de l'objec- tif ou la luminosité de la lampe de projection sous la commande du calculateur. R E V E N D I C A T I O N S 1.-Appareil pour la projection d'un spot mobile sur un écran, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens qui définissent un orifice mobile et me source lumineuse d'éclairement de cet orifice, lesdits moyens comportant un premier élément mobile qui défini une fente transparente à la lumiére émise par ladite source, u second élément mobile définissant une fente aussi transparente a cette lumière et qui croise la fente définie par le pre mier élément, le point d'intersection des fentes définissant ledit orifice, et des moyens permettant de déplacer indépendamment les premier et second éléments afin de déplacer l'orifice. 2.-Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les premier second éléments sont deux plaques, dont chacune est opaque sous réserve d'une fine raie transparente formant la ente respective, ce: plaques étant Juxtaposées e parallèles entre elle 3.- Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les fine raies transparentes s'étendent suivant des directions orthogonales 4.- Appareil selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que chaque plaque est pontée ae manière à décrire un mouvement rectiligne dans sen propre plan. 5.- Appareil selor la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites ^lao es sont montées de façon à se déplacer suivant des directions orthogonales. 6.- Appareil selon les revendications 5 et 3 conjointes, caractérisé en ce que chaque plaque est montée de façon à se déplacer normalement Ç la direction de sa ropre fente. 7.- Appareil selon une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que chaque plaque présente une ouverture oblongue et comporte une lamelle plate recouvrant cette ouverture oblongue sur un côté de la laque, ladite raie transparente fine étant prévue dans laite lamelle, par ailleurs opaque. SÂ- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdites plaques sont montées de façon que leurs lamelles res pectlves soient parallèles entre elles et Juxtaposées. 9.- Appareil selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que, pour chaque plaque, la raie transparente fine est ménagée dans un revêtement par ailieurs opaque porté par une face de la lamelle respective 1b.- Appareil selon les revendications 8 et 9 conjointes,ca- ractérisé en ce que lesdits revêtements opaques sont portés sur des faces dirigées l'une vers l'autre desdites lamelles. 11.- Appareil selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de déplacement des premier et second éléments comprend, pour chacun de ces éléments, un monta- ge d'entrainement comportant un moteur qui présente un arbre menant rotatif agencé pour déplacer l'élément respectif par l'irtermédi- aire d'un ensemble d'entratnement à vis-mèreO 12.- Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moteur est un moteur pas à pas. 13.- Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moteur est un servo-moteur et en ce que ledit ensemble d'entrainement comporte encore un potentiomètre asservi présentant un arbre rotatif accouplé à l'arbre menant du moteur pour tourner en fonction de sa rotation. 14.- Appareil selon une quelconque des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que chacun desdits éléments subit une sollicitation élastique destinée à absorber le jeu de l'ensemble à vis-mère. 15.- Appareil selon une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte un opercule mobile propre à intercepter le trajet optique du faisceau lumineux émis par ledit orifice. 16.- Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'opercule est formé par une aile montée sur l'arbre d'un organe de manoeuvre rotatif qui la fait pivoter pour lui faire prendre et quitter sélectivement la position d'interposîtion sur ledit trajet optique. 17.- Appareil selon une quelconque des revendications préc4- dentes, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre coloré mobile pouvant-être interposé sur le trajet optique du faisceau lumineux émis par ledit orifice. 18.- Appareil selon la revendication 17, caractérisé en ce que le filtre est porté par un élément de montage monté sur l'ar- bre d'un organe de manoeuvre rotatif qui fait prendre et quitter sélectivement au filtre la position d'interposition sur ledit trajet optique. 19.- Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs filtres, tous de couleurs différertes, dont chacun est porté par un élément de montage respectif, moisé sur l'arbre d'un moteur pas à pas respectif. 20.- Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs desdits filtres, tous de couleurs aiffé- rentes et dont chacun est porté par ledit élément de montage.