Brevet FR2554246A1 — publié le 19850503

La présente invention concerne les collimateurs de pilotage et plus précisément ceux du type "tête-haute". Ces collimateurs de pilotage comportent un combinateur à travers lequel un observateur peut voir une scène qui se trouve en avant de lui et un ensemble projec- teur destiné à projeter de la lumière représentant une image sur le combinateur afin que l'observateur, par réflexion sur le combinateur, voit un affichage superposé à la vue qu'il a à travers le combinateur. Ces collimateurs sont particulièrement utilisés dans les aéronefs. Dans cette application, on constate parfois que, bien qu'elle soit normalement satisfaisante, la luminance de l'image de l'affichage présentéeà l'observa- teur ne convient pas dans certaines conditions. Par exemple, la nécessité du déploiement d'aéro- nef d'attaque au sol non seulement par bonne visibilité, c'est-à-dire de jour, mais aussi dans des conditions de mauvaise visibilité, par exemple de nuit, a conduit à la mise d'un point d'un système aéroporté d'attaque au sol d'emploi permanent qui comporte un dispositif de détection infrarouge, dirigé vers l'avant, et un collimateur de pilotage dont l'ensemble projecteur peut travailler soit avec un balayage par trame soit par déplacement d'un curseur afin qu'un pilote puisse commander une arme lancée d'une potence. Lorsque l'ensemble projecteur du collimateur fonctionne en mode à balayage par trame, de nuit, le rayonnement infrarouge du dessin au- dessus duquel vole l'aéronef, est reçu par le capteur. Une section de conver- sion de balayage du dispositif de détection infrarouge est destinée à former, à partir de l'image infrarouge du terrain, une image visible correspondante présentée sur l'écran de l'ensemble projecteur. Contrairement à la présentation de données de curseur, la représentation du terrain, produite sur le combinateur par balayage par trame de l'écran de l'ensemble projecteur, a une luminance relativement faible. Ceci ne pose pas de problème la nuit car, par rapport à un fond sombre, la luminance de la scène présentée convient bien à l'oeil humain. De jour, le dispositif de détection infrarouge est utile pour l'obtention de données correspondant à des caractéristiques d'un terrain visuellement caché, par exemple provenant de véhicules blindés camouflés. Cependant, de nuit et notamment par temps clair, l'image de l'affichage donné sur le combinateur ne peut être distinguée qu'à peine. Ce problème est encore accentué par utilisation des combina- teurs à optique de diffraction car ces combinateurs ont un coefficient élevé de transmission vis-à-vis de la lumière provenant de la scène extérieure, par rapport aux combinateurs classiques. Ces combinateurs sont souvent utilisés afin qu'ils donnent un affichage sur un grand angle en azimut, des exemples de tels combinateurs étant décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3940204 et dans le brevet britannique n 2 088 079. La présente invention concerne un collimateur de pilotage du type "têtehaute" qui constitue une solution à ce problème. L'invention concerne ainsi un collimateur de pilotage qui comporte un combinateur à travers lequel un observateur peut voir une scène qui se trouve en avant de lui, un ensemble projecteur destiné à projeter de la lumière représentant un affichage, dans une bande choisie de longueurs d'onde, sur le combinateur, afin que, par réflexion sur le combinateur, l'observateur ait une vue de l'affiche superposée à la vue de la scène transmise par le combinateur, et un élément destiné à être disposé sur le trajet de la lumière entre le combina- teur et l'observateur et qui transmet pratiquement uni- quement la lumière comprise dans ladite bande choisie de longueurs d'onde. Le combinateur comporte de préférence un revête- ment optique réfléchissant accordé qui ne transmet prati- quement pas la lumière provenant de la scène, dans ladite bande choisie de longueurs d'onde. Ledit élément est avantageusement formé d'un corps d'un matériau transparent, ayant, à la surface distante de la position d'observation, un revêtement optique qui transmet pratiquement la lumière uniquement dans ladite bande choisie de longueurs d'onde. Dans un tel élément, la surface du corps adjacente à l'observa- teur porte de préférence un revêtement optique non réflé- chissant. Ledit élément est avantageusement incorporé à un oculaire de lunettesdestinées à être portées par l'obser- vateur. Dans une variante, ledit élément est incorporé à un viseur disposé sur le casque destiné à être porté par l'observateur. De préférence, le collimateur comporte un filtre neutre amovible destiné à être disposé sur le trajet de la lumière entre l'observateur et le combinateur. L'invention concerne aussi un procédé de mise en oeuvre d'un tel collimateur d'affichage de type "tête- haute", du type qui comprend un combinateur à travers lequel un observateur peut voir une scène qui se trouve en avant de lui, un ensemble projecteur destiné à projeter de la lumière représentant un affichage, dans une bande choisie de longueurs d'onde, sur le combinateur, afin qu'il donne à l'observateur, par réflexion au niveau du combinateur, une vue de l'affichage superposée à la vue de la scène donnée à travers le combinateur, ledit procédé comprenant la disposition, sur le trajet lumineux, entre le combinateur et l'observateur, d'un élément qui transmet pratiquement uniquement la lumière comprise dans ladite bande choisie de longueurs d'onde, si bien que la luminance de la vue de l'affichage donnée à l'obser- vateur est accrue par rapport à la luminance de la vue de la scène par l'obervateur. Le procédé comprend en outre de préférence la disposition d'un filtre neutre dans ledit trajet lumi- neux. D'autres caractéristiques et avantages d'un collimateur de pilotage selon l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure 1 est un schéma du collimateur de pilotage; et la figure 2 est un graphique représentant les caractéristiques d'un filtre utilisé dans le collimateur de la figure 1. Le collimateur de pilotage représenté sur la figure 1 comporte un ensemble projecteur ayant un tube à rayons cathodiques 1 et une optique 2, le tube à rayons cathodiques ayant un écran 3 revêtu d'une matière électro- luminescente émettant de la lumière "verte", comprise dans une étroite bande de longueurs d'onde. Le tube 1 à rayons cathodiques est destiné à présenter une image produite par balayage d'une image infrarouge formée par un dispositif de détection infrarouge, dirigé vers l'avant (et non représenté) à partir du rayonnement infrarouge émis par -un objet terrestre, par exemple un véhicule blindé qui n'est pas visible optiquement étant donné son camouflage. Le collimateur comporte en outre un combi- nateur 5 à optique de diffraction disposé près du pare-brise 6 d'un aéronef afin que le pilote, placé au point de vision O, puisse voir la scène distante à travers le pare-brise et le combinateur 5, et voit aussi l'image formée sur l'écran 3 et qui a été projetée sur le combina- teur en superposition avec la vue de la scène distante. Le combinateur 5 comporte un élément optique réfléchissant accordé, et il a ainsi la propriété de réfléchir effica- cement la lumière à des combinaisons particulières de longueur d'onde et d'angle d'incidence. Le combinateur comporte un revêtement holographique, sensible à la lumière comprise dans la bande de longueurs d'onde de la lumière émise par la matière électroluminescente de l'écran 3, et il réfléchit ainsi la lumière verte comprise dans cette bande de longueurs d'onde et inclinée par rapport à l'axe optique du système de manière que la lumière verte projetée sur lui par le tube à rayons cathodiques 1 soit réfléchie vers l'observateur alors que la lumière verte parvenant sur le combinateur à partir d'une scène distante est réfléchie loin de l'observateur, la lumière comprise dans d'autres bandes de longueurs d'onde et provenant de la scène distante étant transmise par le combinateur. Le collimateur décrit jusqu'à présent est de type connu dans le cas o il comprend une optique de diffraction. Le collimateur représenté sur la figure 1 diffère cependant des collimateurs connus en ce que le trajet de la lumière, entre le point d'observation O et le combinateur 5, comporte un mince corps amovible d-'un matériau transparent 7. Ce corps 7 porte, à sa surface distante du point O, un revêtement optique 9 ayant la réponse spectrale indiquée sur la figure 2. Comme l'indique celle-ci, le revêtement 9 constitue un filtre interfé- rentiel qui transmet sélectivement la lumière verte dans une étroite bande de longueurs d'onde, cette bande de longueurs d'onde étant comprise dans celle de la matière électroluminescente de l'écran 3. A la surface du corps 7 qui est adjacente à l'observateur O, un revêtement anti- réfléchissant 11 est disposé. Lors de l'utilisation du collimateur de jour, comme le combinateur 5 ne transmet pas la lumière verte provenant de la scène distante et comme le revêtement 9 ne transmet pas la lumière provenant de la scène dis- tante et qui a été transmise par le combinateur 5, la lumière provenant de l'écran 3 du tube à rayons cathodiques est présentée au pilote sur un fond correspondant approxi- mativement à celui qui est vu par temps de nuit. La compo- sante vérte de la lumière du jour, parvenant sur le revêtement 9 à partir de directions qui ne sont pas inter- ceptées par le combinateur, est cependant transmise vers la position d'observation O. Cette lumière est facilement distinguée de celle qui provient de l'écran 3 et elle apparaît sous forme d'une image dans laquelle est présentée à l'observateur une image correspondant à l'image de l'écran 3. Le revêtement antiréfléchissant 11 empêche l'éblouissement par diffusion dû à la lumière ambiante interne à l'aéronef, réfléchie à partir du côté de l'élément tourné vers la position d'observation. L'efficacité du collimateur décrit précédemment dépend manifestement de la densité optique du revêtement 9. Dans certaines circonstances, par exemple dans le cas d'un désert très lumineux, il peut être utile de placer au moins un filtre neutre sur le trajet lumineux, entre le point d'observation O et le combinateur 5, afin que la lumière provenant de la scène externe vue par l'obser- vateur à l'aide du collimateur soit encore atténuée. Il faut noter que le filtre peut être placé à un endroit quelconque le long du trajet lumineux compris entre le point O et le combinateur 5. Cependant, en général, il est commode de monter ce filtre à l'aide d'un dispositif quelconque de retenue (non représenté) en positiôn adja- cente au revêtement 9. Le corps 7, complété du revêtement optique 9, 11, muni du dispositif de retenue du filtre neutre, constitue avantageusement l'un des deux ensembles incor- porés aux deux oculaires des lunettes (non représentées) que doit porter le pilote. Dans une variante, le corps 7 peut être un viseur convenablement revêtu d'un casque que doit porter le pilote (non représenté non plus), la carcasse du casque ayant un dispositif de retenue du filtre neutre. Cette disposition peut cependant poser des problèmes de visibilité posés par les affichages ayant une position basse dans l'aéronef. Ils ont en général la forme d'affichages sur tube à rayons cathodiques et d'instruments classiques plus anciens de type analogique, ayant des cadrans devant lesquels se déplacent des ai- guilles. Un dispositif d'affichage à tube à rayons catho- diques ayant un écran électroluminescent du même type que l'écran 3 du collimateur de pilotage ne pose manifes- tement pas de problèmes. Les instruments qui sont éclairés par la lumière ambiante de l'aéronef deviennent cependant invisibles pour le pilote lorsqu'il regarde à travers les lunettes ou le viseur car leur luminance est inférieure à celle du monde externe qui a lui-même été oblitéré. Une solution serait l'utilisation de lampes à vapeur de mercure émettant de la lumière à la même longueur d'onde que l'écran électro- luminescent 3 et en conséquence visible à travers le revêtement interférentiel 9, ces lampes étant convenablement disposées. Dans une variante, lorsqu'un instrument en position basse n'est pas discernable, des données transmises par de tels instruments peuvent être présentées au pilote à l'aide du collimateur de pilotage. Il faut noter que, bien que le collimateur de pilotage décrit précédemment à titre illustratif con- vienne particulièrement bien aux missions d'attaque au sol de jour, il s'applique aussi comme assistance pour l'entraînement des pilotes qui ne sont pas habitués au vol de nuit. L'augmentation progressive de la densité optique des filtres neutres utilisés dans le collimateur permet l'accoutumance du pilote entraîné à une vue progres- sivement limitée du monde externe. Il faut aussi noter que, bien que le collimateur de pilotage décrit précédemment à titre illustratif met en oeuvre une image formée à partir de données collectées par un dispositif de détection infrarouge dirigé vers l'avant, l'invention s'applique également à des collima- teurs de pilotage dans lesquels l'image projetée sur l'écran du combinateur provient d'une source différente. Il faut aussi noter que, bien que l'invention s'applique en particulier aux collimateurs de pilotage ayant un combinateur à optique de diffraction, l'invention s'applique aussi à tout combinateur qui peut réfléchir la lumière provenant d'une scène distante loin de l'obser- vateur, dans une bande choisie de longueurs d'onde, et qui réfléchit la lumière comprise dans la bande choisie de longueurs d'onde et projetée sur le combinateur à partir d'un ensemble projecteur, vers l'observateur. REVENDICATIONS 1. Collimateur de pilotage, du type qui comprend un combinateur (5) à travers lequel un observateur (O) peut voir une scène qui se trouve en avant de lui, un ensemble projecteur (1, 2, 3) assurant la projection de lumière représentant un affichage, dans une bande choisie de longueurs d'onde, sur le combinateur afin que l'observateur dispose, par réflexion sur le combinateur (5) d'une vue de l'affichage superposée à la vue de la scène donnée à travers le combinateur, ledit collimateur étant caractérisé en ce qu'il comprend un élément (9) destiné à être disposé sur le trajet de la lumière entre le combinateur (5) et l'observateur et transmettant pra- tiquement la lumière comprise dans ladite bande choisie de longueurs d'onde. 2. Collimateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le combinateur (5) a un revêtement opti- que réfléchissant accordé qui ne transmet pratiquement pas la lumière provenant de la scène dans ladite bande choisie de.longueurs d'onde. 3. Collimateur selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit élément est un corps d'un matériau transparent (7), ayant, à sa surface opposée à l'obser- vateur (O), un revêtement optique (9) qui transmet pra- tiquement la lumière uniquement dans ladite bande choisie de longueurs d'onde. 4. Collimateur selon la revendication 3, carac- térisé en ce que la surface du corps (7) adjacente à l'observateur (O) porte un revêtement optique non réflé- chissant (11). 5. Collimateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément est incorporé à un oculaire de lunettes destinées à être portées par l'observateur. 6. Collimateur selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit élément est incorporé à un viseur d'un casque destiné à être porté par l'observateur. 7. Collimateur selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un filtre neutre amovible placé sur le trajet de la lumière entre l'observateur et le combinateur. 8. Procédé de mise en oeuvre d'un collimateur de pilotage du type qui comprend un combinateur (5) à travers lequel un observateur (O) peut voir une scène qui se trouve en avant de lui, un ensemble projecteur (1, 2, 3) assurant la projection de lumière comprise dans une bande choisie de longueurs d'onde et representant un affichage, sur le combinateur (5) afin que l'observateur dispose, par réflexion sur le combinateur (5), d'une vue de l'affichage superposée à la vue qu'il a de la scène à travers le combinateur (5), ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend la disposition, sur le trajet lumineux compris entre le combinateur et l'obser- vateur, d'un élément (9) qui est transparent pratiquement uniquement à la lumière comprise dans ladite bande choisie de longueurs d'onde, si bien que la luminance de la vue de l'affichage donnée à l'observateur est accrue par rapport à celle de la vue de la scène. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend la disposition d'un filtre neutre sur le trajet lumineux.