Brevet FR2417815A1 — publié le 19790914

La présente invention concerne un système pour engendrer un signal électrique de commande ou d'indication à partir d'une image ou représentation optique composite, convenant particulièrement bien en vue d'une utilisation comme simulateur d'entral- nement pour armes à feu ou pièces d'artillerie. Un simulateur d'entrainement pour armes balistiques existant comprend un écran de projection vers lequel trois projecteurs sont dirigés. Un premier projecteur projette sur lté- cran une scène formant arrière-plan, qui est constituée par une image d'une zone de terrain type sur laquelle on peut s'attendrie à ce que l'homme dont le tir est simulé va tirer. Le second projecteur projette une image d'une cible et le troisième projecteur projette un spot lumineux qui représente la trajectoire du projectile tiré. Au moins le troisième projecteur, et de préférence tous les trois, sont mobiles pour pouvoir simuler respectivement le mouvement de l'arme par rapport à la scène constituant l'arrièreplan (ce résultat étant obtenu par déplacement de la scène formant l'arrière-plan elle-même), le mouvement de la cible par rapport à cette scène ou arrière-plan, et la trajectoire correspondant au mouvement du projectile. La personne subissant l'entrainement voit la scène avec la cible superposée sur celle-ci et a à sa disposition des commandes qui simulent les commandes d'une arme réelle (par exemple d'un canon de véhicule blindé). Lorsqu'il pense avoir dirigé son arme sur la cible, il appuie sur le bouton de tir et les coordonnées simulées de l'arme en azimut et en site sont détectées électriquement. A partir de cette information, la trajectoire simulée du projectile (par exemple de l'obus) peut être calculée et utilisée pour commander les servo-commandes du troisième projecteur de spot. Afin de constituer un système d'entraînement efficace, une indication minimum de la précision du tir doit être fournie, afin de déterminer s'il s'agissait d'un "coup au but" ou d'un "manqué". Les sorties des servo-commandes des projecteurs peuvent être utilisées conjointement à la trajectoire calculée du projectile pour indiquer si la distance est correcte et si dans ce cas le spot marqueur représentant le projectile coupe la cible sur l'écran. Une indication de coup au but peut alors être fournie par voie audible ou visuelle à la personne subissant l'entraînement. Toutefois, un tel système ne donne pas satisfaction. Pour produire une simulation plus réaliste des effets obtenus lorsque le spot marqueur "touche" une cible de forme complexe, on doit disposer d'informations de position précises d'un ordre très élevé (de façon caractéristique exprimées en secondes d'arc), qui sont très difficiles à obtenir. On a par conséquent proposé d'utiliser une caméra de télévision pour observer ou "voir" la scène et pour fournir des signaux électrizues la représentant. Si la cible et le spot marqueur doivent être distingués par rapport à l'arrière-plan, cela signifie qu'ils doivent être nettement plus brillants que le reste de la scène. Mais ceci ne fournit pas un moyen d'entraînement utilisable en pratique, étant donné que cela signifie que la cible doit être illuminée plus fortement que l'arrièreplan, situation qui s'écarte de la réalité. L'invention est matérialisée dans un système pour engendrer un signal électrique de commande oudtindication à partir d'une image ou représentation optique composite, comprenant un écran, un premier projecteur fournissant sur l'écran une première composante visuelle de l'image ou de la représentation optique, un second projecteur fournissant sur l'écran une seconde composante visuelle de l'image ou de la représentation, et une caméra de télévision dirigée vers l'écran, la radiation dirigée par le premier projecteur vers l'écran renfermant une composante infra-rouge ou rouge sombre d'amplitude relativement plus faible que la radiation provenant du second projecteur et dirigée vers l'écran, la caméra étant étudiée de façon à être sensible à la radiation infra-rouge ou rouge sombre produite par le second projecteur et relativement insensible à la radiation visible provenant du premier projecteur. Avec ce système, le premier et le second projecteurs peuvent être réglés pour fournir des images visuelles qui, lorsqu'elles sont observées par l'oeil humain, semblent être du même ordre-d'amplitude ou d'intensité, tandis que la caméra de télévision peut fournir une sortie représentant essentiellement l'image infra-rouge ou rouge sombre formée par le second projecteur seul. Ainsi, dans un simulateur d'entraînement pour armes feu ou pièces d'artillerie suivant l'invention, correspondant à un mode de réalisation préféré, on utilise trois projecteurs comme précédemment, seule la radiation provenant du premier projecteur fournissant l'arrière-plan ayant une composante infra-rouge sensiblement nulle. La scène est "vue" par une caméra de télévision à travers un filtre qui laisse passer la radiation infra-rouge et qui arrête la radiation visible. La sortie de la caméra ignore alors essentiellement la composante de l'arrière-plan et fournit une sortie montrant simplement la cible et le spot marqueur. Cette sortie peut être affichée ou traitée de toute manière désirée pour fournir un signal de commande ou d'indication. La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre non limitatif, permettra de mieux comprendre l'invention. La Fig. 1 est une vue en plan schématique d'un simulateur d'entraînement au tir d'artillerie suivant l'invention. La Fig. 2 est une vue de profil schématique du simulateur. La Fig. 3 montre des courbes de sensibilité utilisables pour expliquer le fonctionnement du simulateur. Le simulateur d'entraînement au tir d'artillerie représenté sur les Fig. 1 et 2 comprend un écran 10 qui est incurvé comme montré, mais qui pourrait être plan, et trois projecteurs 12, 14 et 16. Le premier projecteur 12 projette à partir d'une diapositive une image d'un arrière-plan approprié sur l'ensemble de l'écran. Pour des raisons de réalisme en ce qui concerne la brillance de l'image, le projecteur va être normalement un projecteur puissant tel qu'un projecteur à lampe à arc. Selon un exemple, l'écran sous-tend un angle d'environ 400 relativement au projecteur. La lumière provenant du projecteur 12 est envoyée à travers un filtre arrêtant les infra-rouges 18. Le second projecteur 14 projette une image d'une cible sur l'écran à partir d'une diapositive et le troisième projecteur 16 projette une image du projectile sous forme d'un spot marqueur. Au moins le spot formé par le projecteur 16 est déplaçable sur l'écran par des dispositifs de servo-commande agissant sur le projecteur ou sur des miroirs prévus dans celui-ci pour simuler le mouvement du projectile par rapport à l'arrière-plan. Les projecteurs 12 et 14 peuvent être montés sur un châssis commun qui est déplacé pour simuler le mouvement du point de tir par rapport à l'arriere-plan, et le projecteur 14 peut être déplaçable également par rapport au châssis pour simuler le mouvement de la cible. Les projecteurs 14 et 16 sont étudiés de façon à fournir une sortie infra-rouge notable. Ceci exige la suppression du filtre d'arrêt des infra-rouges usuel entre la lampe du projecteur et le film. Une caméra de télévision 20 observe la partie centrale de la scène à travers un filtre 22 laissant passer les infrarouges mais arrêtant la radiation visible. Cette partie de la scène correspond à la région, dans la zone correspondant à la ligne de visée du canon, dans laquelle des cibles vont apparai- trent lorsqu'elles sont sur le point d'être "attaquées" par la personne soumise à l'entraînement. Comme visible sur la Fig. 2, la personne soumise à l'entraînement 24 est assise dans un blindé simulé 26 au-dessous des projecteurs et au voisinage de la caméra. Cette personne soumise à ltentrainement voit la scène totale, et ainsi la cible et le spot marqueur sur la scène formant l'arrière-plan. Toutefois, la caméra 20 voit simplement la composante infra-rouge de la scène à travers le filtre 22, ce qui ainsi élimine la scène formant arrière-plan en laissant simplement la cible et le spot marqueur. De cette manière, la caméra fournit une sortie avec un rapport signal-bruit élevé, permettant aux impulsions correspondant au spot marqueur et à la cible d'être distinguées facilement par voie électrique. Ce résultat peut être obtenu en faisant passer la sortie de la caméra à travers un circuit de commande de gain automatique, puis à travers des détecteurs de seuil. Les signaux obtenus peuvent être traités pour indiquer le point précis dans le temps auquel le spot marqueur ou indicateur frappe la cible en cas de coup au but, ou tombe derrière elle en cas de tir trop long, les paramètres distinctifs de distance étant obtenus par référence à une mémoire d'ordinateur. La Fig. 3 montre diverses courbes de sensibilité sur la plage visible allant de 350 à 750 nanomètres et dans la gamme des infra-rouges jusqu'à 1200 nanomètres. On a indiqué en (a) en traits pleins la sortie du projecteur de cible 14. Afin d'éviter une surchauffe inadmissible du film, résultant du fait que le filtre infra-rouge classique a été enlevé, la diapositive fournissant l'image de la cible doit être protégée par une pellicule de métal appliquée sur le côté de la lampe, cette pellicule présentant un petit trou dans la position de l'image de la cible. On voit que l'on obtient une sortie notable dans la gamme allant de 750 à 1200 nanomètres. La sortie du projecteur de spot 16 est similaire. La courbe (b') sur la Fig. 3 montre la sortie du projecteur d'arrière-plan 12 après filtrage par un filtre 18. On voit que cette sortie ne renferme sensiblement pas de composante infra-rouge et, dans tous les cas, celle-ci a une amplitude beaucoup plus faible que la radiation infra-rouge provenant du projecteur de cible 14. La sensibilité de la caméra 20 sans le filtre 22 est indiquée par la courbe (c), et avec le filtre 22 par la courbe (d). Ainsi, la caméra n'est essentiellement sensible qu'à une radiation dans la gamme voisine des infra-rouges de 750 à 1200 nanomètres. Ainsi, la caméra va "voir" la sortie du projecteur de cible 14, mais pas celle du projecteur d'arrière-plan 12. Le tube de la caméra de télévision peut être de façon caractéristique du type à diodes au silicium, comme le type RCA 4532. Le simulateur illustré présente une autre caractéristique avantageuse, qui permet à la brillance de la cible d'être progressivement réduite pour simuler visuellement des conditions de mauvaise visibilité, par exemple au crépuscule ou bien la nuit, ou même des cibles cachées par de la fumée ou du brouillard, sans que la sensibilité de la caméra soit nettement affectée. A cet effet, deux filtres polariseurs 28 sont montés dans le trajet des rayons provenant du projecteur de cible 14, et ils peuvent subir des déplacements en rotation relatifs entre des positions croisée et non-croisée.Les filtres 28 présentent ensemble une caractéristique de transmission telle qu'elle est indiquée en (e) sur la Fig. 3, la transmission obtenue dans le cas où les filtres 28 ne sont pas croisés étant celle indiquée en traits pleins, tandis que la transmission réalisée lorsque les filtres 28 sont croisés est représentée en pointillé. On a indiqué en (a) sur la Fig. 3 l'effet global sur la sortie du projecteur de cible. Lorsque les axes des filtres 28 sont croisés, la radiation visible est nettement atténuée tandis que la radiation infra-rouge ne l'est pas. Un type convenable de filtre polariseur est celui fabriqué par la Société Polarisers (U.K.) Limited, High Wycombe, Bucks, Grande Bretagne sous la référence KN42. Avec un filtre de ce type, on a constaté, suivant un mode de mise en oeuvre, que la variation obtenue dans la sortie de caméra se produisant lorsque les filtres sont déplacés pour passer de leur position non-croisée à leur position croisée est seulement d'environ 5 X. Toutefois, un degré désiré notable d'atténuation visuelle peut être obtenu par rotation des filtres entre leurs positions extrêmes; On comprendra que le film utilisé dans le projecteur de cible doit non seulement fournir une image telle qu'elle est vue à la lumière visible, mais doit aussi fournir une image avec une radiation infra-rouge. Malheureusement, le "noir" d'une diapositive en couleur ordinaire, par exemple du type "Kodachrome" ne présente que peu d'atténuation à la radiation infrar0uc'e Une base de film litho, par exemple du type "Litho Photographic 4" fournit les caractéristiques requises, mais cette base est simplement monochromatique (noir et blanc).Si une diapositive en couleur ayant les caractéristiques infrarouges requises ne peut pas être trouvée, il serait possible d'utiliser une diapositive en couleur pour produire une impression par contact de la cible sur une base de film litho, et de monter la diapositive et l'impression litho ensemble de telle sorte que l'impression litho agisse comme cache. Suivant une variante, on pourrait utiliser un film en noir et blanc seul, mais avec un filtre de couleur pour créer une image apparemment colorée, bien aue monochromatique. Une autre possibilité consiste à appliquer une couleur d'arrêt des infra-rouges sur les parties noires d'une diapositive en couleur. Le projecteur de spot 16 qui éclaire la trajectoire du projectile pourrait être avantageusement constitué par un laser. En fait, on a constaté que le système va fonctionner très bien même si le laser présente une sortie qui est située juste en dehors de la gamme des infra-rouges et se trouve au contraire dans la partie correspondant au rouge sombre du spectre visible. Par exemple, on peut utiliser une longueur d'ondes de 633 nanomètres. Dans la pratique, à cause de la très forte sortie du laser le filtre passe-bande des infrarouges 22 situé devant la caméra 20 laisse encore passer une quantité de radiation suffisamment grande. Des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits dans le domaine des équivalences techniques sans s'écarter de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Systeme pour engendrer un signal électrique de commande ou d'indication à partir d'une image ou représentation optiaue composite, comprenant un écran, un premier projecteur pour fournir sur l'écran une première composante visuelle de l'image ou de la représentation optique, un second projecteur pour fournir sur l'écran une seconde composante visuelle de l'image ou de la représentation, et une caméra de télévision diriqée vers l'écran, caractérisé en ce que la radiation provenant du premier projecteur (12) et dirigée vers l'écran (10) renferme une composante infra-rouqe ou rouge sombre d'amplitude relativement plus faible que la radiation provenant du second projecteur (14 ou 16) et dirigée vers l'écran, et en ce que la caméra (2C) est étudiée de façon à être sensible à la radiation infra-rouge ou rouge profond produite par le second projecteur et relativement insensible à la radiation visible provenant du premier projecteur. 2.- Système suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le premier projecteur (12) est équipé d'un filtre (18) d'arrêt des infra-rouges. 3. Système suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la caméra (20) est équipée d'un filtre (21) laissant passer les infra-rouges. 4. Système suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le second projecteur (14) est équipé de filtres polariseurs (28) permettant la variation de l'intensité de la composante visible de la sortie du projecteur à un degré qui est nettement supérieur à la variation de l'intensité de la composante infra-rouge. 5.- Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier et le second projecteurs (12 et 14) sont montés sur un support commun, le second projecteur étant déplaçable sur le support et ce support étant mobile par rapport a un châssis fixe. 6.- Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un troisième projecteur (16) fournissant sur l'écran (10) une troisième composante de l'image ou de la représentation, la lumière provenant du troisième projecteur renfermant une composante infra-rouge ou rouge sombre notable. 7.- Système suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens permettant le déplacement de la lumière provenant du troisième projecteur (16) par rapport à un chåssis fixe. 8.- Système suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second projecteur (14) est constitué par un laser. 9.- Système d'entrainement au tir pour armes à feu ou pièces d'artillerie, caractérisé en ce qu'il comprend un système suivant l'une quelconque des revendications précédentes.