Brevet FR2559278A1 — publié le 19850809

La présente invention concerne les collimateurs de pilotage, du type tête-haute. Elle concerne plus précisément des collimateurs destinés à des aéronefs. Dans les collimateurs de pilotage des aéronefs, il faut en général que le collimateur donne un grand champ de vision instantanée. Cependant, ce critère pose souvent un problème considérable dans un aéronef étant donné le faible espace souvent disponible dans l'habitacle. L'invention concerne un collimateur de pilotage du type tête-haute qui permet la résolution de ceproblème. Selon l'invention, un collimateur de pilotage du type tête-haute comporte un projecteur optique ayant un dispositif d'affichage destiné à présenter des données lumineuses qui doivent être affichées et un objectif destino a développer, dans un plan image, une image réelle des données lumineuses ainsi présentées, un ensemble combinateur comprenant un film optique adapté r[]léchissant et un miroir totalement réfléchissant, concave vers ledit film et formant avec celui-ci un espace qui se rétrécit entre eux, et un dispositif de support lde l'ensemble combinateur au-dessus du projecteur de maniere que le film intercepte l'axe de vision vers l'avant, provenant de la position d'oeil prescrite pour un utlisateur du collimateur, si bien que le miroir se tr-ouve du côté du film distant du plan image, le plan focal du miroir coïncidant pratiquement avec le plan image, et ainsi, l'espace qui se rétrécit entre le film et le miroir se rétrécit vers l'avant et vers le haut, par rapport à la position de l'oeil; la dispo- sition anqulailre du film et du miroir et la disposition angulaire du film et du plan image sont telles que la lumière provenant du propjecteur, dans une certaine bande de longueurs d'onde et avec une inclinaison pour laquelle le film est adapté, parvient sur le film avec une inclinaison telle qu'elle est transmise par le film et palrvient alors sur le miroir, avec un angle de réflexion tel qu'elle parvient sur le film avec une inclinaison pour laquelle le film réfléchit la lumière vers la position de l'oeil. De préférence, l'ensemble combinateur est supporté par un organe placé audessus de lui. Cet organe peut être un pare-brise protecteur et transparent de l'habitaclede l'aéronef, ou il peut faire partie de la structure de support d'une partie au moins du pare-brise transparent de protection de l'habitacle. L'ensemble combinateur est convenablement sup- porté par ledit organe afin qu'il soit mobile entre une position de travail et une position qui se trouve en avant de la position de travail. Dans un tel arran- gement, l'ensemble combinateur est supporté afin qu'il puisse convenablement coulisser dans le dispositif de guidage qui est fixé audit organe. L'expression "film optique réfléchissant adapté" désigne un film optique ou un élément optique analogue ayant comme propriété de réfléchir efficacement la lumière pour les combinaisons particulières de la longueur d'onde et de l'angle d'incidence. Le film est considéré comme "adapté" pour ces combinaisons de la longueur et de l'angle d'incidence. La lumière qui ne satisfait pas à cette condition d'adaptation est transmise par le film, avec de faibles pertes par réflexion. D'autres caractéristiques et avantages d'un collimateur de pilotage selon l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, fait en référence aux dessins annexes sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant un colli- imaltur de pilotage placé dans un habitacle d'aéronef; la figure 2 est une élévation dans la direction de la flèche de la figure 1; et la figure 3 représente le champ de vision instan- tance donné par le collimateur, pour la position nominale de l'oeil. On se réfère à la figure 1 qui indique que ]e collimateur comporte un projecteur optique 11 et un ensemble combinateur 13. Le projecteur 11 a un boîtier 15 qui est supporté dans une position qui se trouve à peu près au niveau des cuisses d'un pilote 14 assis dans l'habitacle, l'extré- mité arrière 14 du boîtier étant placée entre les genoux du pilote. Un tube à ray-ons cathodiques 19 ayant un écran 21 revêtu d'une matière électroluminescente verte, et 1) un objet relais 23 en deux parties 23a et 23b sont notam- ment placés dans le boltier 15, avec d'autres éléments. Les parties d'objectif 23a et 23b sont distantes et repliées de manière que la partie 23a soit colinéaire au tube à rayons cathodiques 19, et la partie 23b soit iS dirigée vers le haut et vers l'arrière, vers l'ensemble co',.binateur 13. Un prisme 25 destiné à replier le trajet optique est place entre les deux parties 23a et 23b d'objectif et il renvoie la lumière de la partie 23a vers la partie 23b. le projecteur Il est destiné à former une:.;age roelle de l'affichage porté par l'écran 21 dans un plan P. L'aéronef a un pare-brise 27 qui ferme l'habitacle. Deux rails 29a, 29b de guidage, dirigés d'avant en arrière ans; l'habitacle, sont fixes par exemple par des rivets 31 à la surface interne du pare-brise 27. L'ensemble combinateur 13 a un organe transpa- r'nt l la lu:nire et plan optiquement 33, par exemple forms de verre et un miroir totalement réfléchissant placé au-dessus de l'organe 33, c'està-dire sur le côté de l'organe 33 qui est opposé à la partie 23b de l 'objct if, et a une courbure concave vers l'organe s.,ia;uir-lahe de cet organe 33 qui est opposée à celle q(lui. est tournee vers la partie 23b de lentille porte un [Fili optique 37 à réflexion adaptée. Ce film 37 peut avoir des caractéristiques d'adaptation optique obtenues par tout procédé convenable. Ces caractéristiques d'adap- tation sont avantageusement données au film par mise en oeuvre du procédé décrit dans le brevet britannique n 2 071 866. L'organe 33 et le miroir 35 sont portés par une partie 39 de chassis qui coopère avec les rails 29a, 29b de guidage et qui peut coulisser entre une position de travail qui est représentée et une position en retrait indiquée en traits mixtes 41 sur la figure 1. La partie 39 de châssis peut être retenue dans chacune des positions précitées par coopération avec un organe d'accrochage (non représenté) porté par la partie de châssis et par l'un ou l'autre de deux cliquets (non représentés) portés par les rails de guidage ou solidaires de ceux-ci. Dans une variante, la partie 39 de châssis peut être repoussée par un ressort (non représenté) vers la position en retrait, et l'organe d'accrochage porté par la partie 39 retient celle-ci dans la position de travail et peut être libéré manuellement et/ou automa- tiquement par commande d'un dispositif de manoeuvre (non représenté). Un panneau 43 portant deux tubes à rayons catho- diques 45a et 45b qui donnent au pilote des affichages qu'il voit vers le bas, au-dessous du collimateur tête- haute, est placé au-dessus du projecteur 11. Dans l'ensemble combinateur 13, le miroir 35 et l'organe 33 délimitent entre eux un espace qui se rétrécit vers l'avant et vers le haut, par rapport à la position nominale O.0 de l'oeil du collimateur si bien que l'axe de vision vers l'avant, pour la position nomi- nale O de l'oeil, recoupe l'organe 33 et évidemment le film réfléchissant 37 qui est optiquement adapté et que porte cet organe. Le projecteur 11 et l'ensemble combinateur 13 sont disposés l'un par rapport à l'autre comme repré- senté afin que le plan image réelle P du projecteur 11 coïncide avec le plan focal de l'ensemble combinateur 13. Les rayons lumineux provenant de la matière électro- luminescente de l'écran 21 du tube à rayons cathodiques 19, parvenant sur le film 37 avec des angles qui sont compris en dehors de l'étroite plage angulaire pour laquelle le film est adapté en réflexion, sont transmis vers le miroir 35. Les rayons dans l'étroite bande de longueurs d'onde verte de la matière électroluminescente, qui sont ainsi réfléchis et qui parviennent sur le film 37 avec des angles compris dans cette étroite plage angulaire, sont finalement réfléchis vers la position nominale O de l'oeil. Le pilote, ayant ses yeux dans la position O, voit la scène distante à travers l'organe 33. Une très petite proportion de la lumière de la scène distante, dont la fréquence et l'incidence sur le film 37 correspondent aux valeurs pour lesquelles le film est adapté, est réfléchie par le film et n'est pas reçue dans la position O de l'oeil, mais pratiquement tout le reste de la lumière est transmis. Le miroir 35 a une fonction de collimation si bien que le pilote voit une image de l'affichage sur l'écran 21 du tube à rayons cathodiques 19, superposée à sa vue de la scène distante à travers l'organe 33. Le grand champ de vision instantanée du pilote utilisant le collimateur des figures 1 et 2 est représenté sur la figure 3. On note sur le figure 1 que le champ de vision de 27 verticalement part de 12 au-dessus de l'horizontale et atteint 15 au-dessous del'horizontale, c'est-à-dire vers le bas, vers l'angle de la direction tangente au nez de l'aéronef, à partir de la position O de l'oeil. Le grand champ de vision est obtenu en partie à cause du fait que l'ensemble combinateur 13 est placé relativement près des yeux du pilote, ceci étant réalisable en pratique parce que l'ensemble combinateur 13 a une petite dimension grâce à sa configuration. L'ensemble combinateur 13 a une dimension maximale bien inférieure à celle qu'il aurait, pour un même champ de vision, si l'ensemble combinateur comprenait une seule plaque optiquement plane disposée afin qu'elle réfléchisse la lumière collimatée, projetée vers le haut à partir d'un ensemble projecteur, vers les yeux du pilote. Il faut noter qu'un collimateur de pilotage du type tête-haute, destiné à l'habitacle d'un aéronef, doit aussi permettre au pilote de s'éjecter de l'habitacle en cas d'urgence. Le trait 51 de la figure 1 indique le plan d'éjection, pour la configuration décrite de l'habitacle à titre illustratif, la partie 17 d'extrémité du boîtier dépassant de cet axe puisque la partie 17 se trouve entre les genoux du pilote et n'interfère pas avec son éjection. L'ensemble combinateur 13 est aussi placé au-delà de l'axe d'éjection, dans la configuration décrite pour l'habitacle, mais le pare-brise 27 est un ensemble en une seule pièce et, lors de la séparation du pare-brise de la carlingue, avant éjection du pilote, le châssis 39 et l'ensemble combinateur 13 sont dégagés avec le pare- brise. Dans d'autres collimateurs cependant, le châssis et l'ensemble combinateur peuvent être fixés à un châssis auxiliaire qui loge et supporte des organes séparés faisant partie du pare-brise, en avant et en arrière de ce châssis auxiliaire. Dans ce dernier cas, la position du chassis auxiliaire par rapport au plan d'éjection doit évidemment être choisie de manière que, après sépara- tion dlu pare-brise ou après la perte de celui-ci, vers ].'arrièrc du chassis, un trajet soit dégagé pour l'éjec- tion du pilote hors de l'habitacle. RENDICATIONS 1. Collimateur de pilotage du type tête-haute, comprenant un projecteur optique (11) ayant un dispositif d'affichage (19) destiné à présenter des données lumineuses à afficher et un objectif (23) destiné à diriger la lumière du dispositif d'affichage vers un ensemble combina- teur (13) supporté dans une position dans laquelle il intercepte l'axe de vision vers l'avant pour une position d'oeil (O) prescrite pour l'utilisateur du collimateur si bien qu'il dirige la lumière du projecteur vers la position de l'oeil, donnant ainsi à l'utilisateur une vue des données lumineuses superposée à sa vue obtenue à travers l'ensemble combinateur! caractérisé en ce que le projecteur former dans un plan image (P), une image réelle des données lumineuses, et en ce que l'en- semble combinateur (13) comporte un film optique (37) à réflexion adaptée et un miroir totalement réfléchissant (35) ayant une concavité tournée vers le film et délimi- tant, avec ce dernier, un espace qui se rétrécit, entre eux, l'ensemble combinateur (13) étant supporté dans une position qui se trouve au-dessus du projecteur (11) d'une manière telle que le film (37) intercepte l'axe de vision vers l'avant à partir de la position de l'oeil (O), et que le miroir (35) se trouve du côté du film (37) éloigné du plan image (P), le plan focal dudit miroir (35) coïncidant pratiquement avec ce plan image (P), l'espace qui se rétrécit entre le film (37) et le miroir (35) se rétrécissant vers l'avant et vers le haut par rapport à la position de l'oeil (O), la relation angulaire entre le film (37) et le miroir (35) et la relation angulaire entre le film (37) et le plan image (P) étant telles que la lumière provenant du projecteur (11), dans une certaine bande de longueurs d'onde et pour un angle d'incidence pour lesquels ledit film (37) est adapté, parvient sur le film (37) avec une incidence telle qu'elle est transmise par le film (37) et parvient sur 'le miroir (35) avec un angle de réflexion tel que l'angle avec lequel la lumière parvient sur le film (37) est un angle pour lequel le film (37) réfléchit la lumière vers la position de l'oeil (O). 2. Collimateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'ensemble combinateur (13) est supporté par un organe (27) placé au-dessus de l'ensemble. 3. Collimateur selon la revendication 2, carac- térisé en ce que ledit organe est un pare-brise protecteur transparent (27)de l'habitac]d'un aéronef. 4. Collimateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit organe fait partie d'un châssis destiné à supporter une partie au moins du pare-brise transparent protecteur del'habitach de l'aéronef. 5. Collimateur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 4, caractérisé en ce que ledit film (37) et ledit miroir (35) sont portés par un châssis (39) qui est fixé audit organe (27). 6. Collimateur selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 5, caractérisé en ce que l'ensemble combina- teur (13) est supporté par ledit organe (27) afin qu'il soit mobile entre une position de travail et une position qui se trouve en avant de la position de travail. 7. Collimateur selon la revendication 6, caracté- rise en ce que l'ensemble combinateur (13) est supporté afin qu'il puisse coulisser dans un dispositif de guidage (29) fixé audit organe (27). 8. collimateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que le projecteur (11) est placé au-dessous d'un dispositif supplémentaire d'affichage (45a, 45b), dans une position telle qu'aucune partie du projecteur (11) pratiquement ne cache la vue du dispositif supplémentaire d'affichage (45a, 45b) a partir de ladite position de l'oeil (O) pour l'utili- sateur.