Brevet FR2561475A1 — publié le 19850920

Dispositif de renvoi à l'infini d'une image videz observée sous ungrand angle. La présente invention concerne un dispositif de renvoi à l'infini d'une image vidéo observée sous un grand angle. Par "image vidéo", on entend ici toute image produite sur un écran, par exemple sur un écran de tube cathodique quel que soit le mode de génération. Un tel dispositif est utilisable en particulier, mais non exclusivement, pour la restitution d'environnement dans un simulateur, par exemple pour la restitution de paysage dans un simulateur d'avion. Dans le cadre de cette application particulière, il est connu d'utiliser un dispositif tel qu'illustré par la figure 1, avec un miroir sphérique t0 d'axe orthogonal à celui d'un tube å rayons cathodiques 12 sur 11 écran duquel est formée l'image vidéo à renvoyer sur le miroir. Une lame semi-réfléchissante 13 est disposée à li50 par rapport à ces axes en passant par leur point d'intersection M, les emplacements du tube 12 et de la lame 13 etant tels que cette dernière place l'image formée sur l'écran dans la surface focale F du miroir sphérique 10.Du point d'observation O situé au centre du miroir 10, le champ a suivant lequel est observée l'image est déterminé par la largeur Q de l'image formée sur le tube 12 et par la distance r/2 entre le point O et la surface focale F sur l'axe du miroir. On a en effet a9 Arc tg Q/r . Dans un simulateur, la distance r(rayon du miroir) est imposée. Pour augmenter le champ, on peut chercher à augmenter la largeur Q , mais cette largeur ne peut dépasser une valeur maximale Sm au-delà de laquelle le tube 12 se trouve sur le trajet des rayons lumineux réfléchis par le miroir 10.L'on pourrait également chercher à juxtaposer plusieurs ensembles tube-lame semi-réfléchissante-miroir mais l'on se heurterait alors à l'impossibilité de former des images juxtaposées sans interférence physique des tubes. La présente invention a pour but de fournir zui dispositif de renvoi à l'infini grâce auquel il est possible de s'affranchir des limites ci-dessus indiquées du dispositif de la figure 1. Ce but est atteint au moyen d'un dispositif du type comprenant un miroir sphérique et une lame semi-réfléchissante destinée à placer dans la surface focale du miroir une image de l'image vidéo formée sur un écran notamment un écran de tube à rayons cathodiques, dispositif dans lequel, conformément à l'invention, un objectif relais est placé entre l'écran et la lame semi-réfléchissante pour notamment agrandir l'image vidéo formée sur l'écran. Ainsi, l'image réelle sur l'écran peut être agrandie par 1 'objectif relais pour former une image placée dans le champ du miroir sphérique sans occulter les rayons réfléchis. Le gain ainsi réalise sur la taille du tube peut être mis à profit en constituant un dispositif comportant une pluralité d'écrans associés chacun à un objectif et à une lame semiréfléchissante particuliers de manière à placer, sur la surface focale du miroir sphérique, plusieurs images juxtaposées . De la sorte, une augmentation du champ est obtenue sans se heurter à l'impossibilité matérielle de juxtaposition de plusieurs tubes avec le système de l'art antérieur. Selon une autre particularité avantageuse du dispositif conforme à l'invention, l'objectif relais peut être agencé non seulement pour agrandir l'image réelle courbe formée sur 11 écran, mais aussi pour la transformer en une image sphérique placée sur la sphère focale du miroir par l'intermédiaire de la lame semiréfléchissante. Selon encore une autre particularité du dispositif conforme à l'invention, une image couleur est formée par superposition de plusieurs images réelles monochromes formées sur des écrans de tubes à rayons cathodiques distincts, cette superposition étant réalisée par des moyens optiques comprenant des filtres de couleurs. Par rapport à un tube trichrome, l'utilisation de plusieurs tubes monochromes permet à la fois une meilleure définition et une plus grande luminosité. D'autres particularités et avantages du dispositif selon l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1, déjà décrite, illustre un dispositif connu de renvoi à l'infini; - la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention - la figure 3 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention utilisant plusieurs tubes monochromes pour former une image couleurs - la figure 4 est une vue schématique d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention utilisant plusieurs ensembles juxtaposés à tube, objectif relais et lame semi-réfléchissantes du dispositif de la figure 4. Le dispositif schématiquement représenté sur la figure 2 comporte un miroir sphérique convexe 20, un tube à rayons cathodiques 22, et une lame semi-réfléchissante 23 et un objectif relais 24 placé devant l'écran du tube 22 sur le trajet des rayons lumineux entre cet écran et la lame 23. L'ensemble est agencé de manière à renvoyer à l'infini, pour un observateur situé au centre O du miroir, l'image formée sur l'écran du tube. Dans l'exemple illustré, l'axe du miroir et l'axe commun au miroir et l'axe commun au tube et à l'objectif sont orthogonaux, et la lame semiréfléchissante est inclinée à 450 par rapport à ces deux axes en passant par leur point d'intersection M. L'objectif relais 24 est constitué par un ensemble de lentilles destiné à agrandir l'image réelle I formée sur l'écran du tube 22 et à transformer cette image courbe en une image sphérique T qui se trouve placée sur la surface focale F du miroir 1 par la lame semi-réfléchissante 23. Ainsi par rapport au dispositif de la figure 1, une augmentation du champ est possible avec un miroir de même rayon puisque l'image I' peut etre placée dans le champ du miroir 20 sans occulter les rayons réfléchis par celui-ci. En outre, la présence d'un objectif relais 24 peut être mise à profit pour réduire les abérrations résultant du passage d'une image sur écran de tube à rayons cathodiques à une image sphérique.La réalisation d'un objectf ayant la fonction d'agrandissement et de modification de forme d'une image, au moyen d'un ensemble de lentilles, est une opération bien connue en elle meme qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici en détail. Dans le cas où l'image formée sur 11 écran du tube 22 est une image couleurs, l'objectif 24 peut en outre être corrigé en achromatisme comme cela est également connu en soi. Un domaine préféré d'application de l'invention est celui de la restitution d'environnement dans un simulateur, notamment la restitution de paysage dans un simulateur d'avion, ltoeil de l'utilisateur étant au point d'observation 0. Il est souhaitable que l'image observée ait une haute définition. Or, avec un tube trichrome, le masque utilité dans le tube crée par sa structure, un lien étroit entre la taille du tube et la définition minimum de l'image produite. Layecherche d'une image à haute définition conduit à utiliser un grand tube, donc un objectf de grande taille relativement onéreux. Afin de pallier les inconvénients liés à la présence du masque dans un tube trichrome, il est possible d'utiliser plusieurs tubes monochromes associés à des filtres dichroiques comme représenté sur la figure 3. Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, on retrouve un miroir sphérique 30 et une lame semi-réfléchissante 33 disposée de manière à ramener une image intermdiaire I' sur la surface focale F du miroir. Toutefois, dans ce cas, l'image couleurs I' est formée par la superposition de trois images bleue, rouge et verte provenant de trois tubes monochromes 32b, 32r, 32v par l'intermédiaire d'un ensemble optique 31. L'image bleue provient du tube 32b à travers un objectif relais 34a et par réflexion sur un filtre dichroique 35a. L'axe commun au tube 32b et à l'objectif 34a et l'axe de l'image I' est orthogonal,le filtre dichroique 35a étant incliné à 45 à ces deux axes en passant par leur point d'intersection.Les images rouge et verte sont transportées en commun par un même objectif relais 34b qui est dispose en avant du filtre dichroique 35a et dont l'axe est confondu avec celui de l'image I'. L'image rouge provient du tube 32r et parvient à l'objectif 34b à travers une lentille 36a et après réflexion sur un filtre dichroique 35D. Le tube 32r et la lentille 36a ent meme axe orthogonal à celui de l'objectif 34b, le filtre dichroique 3=S;; étant incliné à 450 par apport à ces deux axes en passant par leur point d'intersection Enfin, l'image verte provient du tube 32v et parvient à l'objectf 34b à travers une lentille 36b et après avoir traversé le filtre dichroique 35b, le tube 32v et la lentille 36b étant situés sur l'axe de 1 'objectif 34b. Les tubes 32D, 32r et 32v sont identiques, de meme que les objectifs relais 3a et 34b et les lentilles 36a et 36b. Ces dernières ont pour fonction de présenter à objectif relais 34b des images rouge et verte dans les memes conditions que celle de présentation de l'image bleue à l'objectf relais 34a. Les objectifs 34a, 34b remplissent les mimes fonctions que eelles de l'objectif 24 décrit plus en référence à ia figure 2. Grace à cette dlsposition, il est possible d'obtenir une image couleurs de haute définition au moyen de tubes de petites tailles monochromes à haute définition, et d'objectifs de taille réduite ce qui diminue leurs coûts. De plus, les tubes monochromes ayant par nature une luminosité supérieure à celle des tubes trichromes, non seulement la définition de l'image obtenue est améliorée, mais aussi sa luninosité. Un avantage supplémentaire lié à l'utilisation d'objectifs relais, conformément à l'invention, réside dans la possibilité d'augmentation du champ latéral par juxtaposition d'images, c'està-dire par juxtaposition d'ensembles analogues comportant un tube couleurs, un objectif relais et une lame semi-réfléchissante. Les figures 4 et 5 illustrent un tel dispositif dans lequel trois tubes couleurs 42a, 42b, 42c sont associés respectivement à trois objectifs relais 44a, 44b, 44e et trois lames semi-réfléchissantes 43a, 43b, 43c pour former trois images juxtaposées sur la surface du miroir sphérique 40, ce dernier étant en une seule pièce ou en plusieurs parties juxtaposées. Dans cet exemple, l'ensemble est équivalent à la juxtaposition de trois dispositifs tels que celui illustré par la figure 2. Les lames semi-réfléchissantes et les axes parallèles des différents ensembles tube-objectif sont disposés de manière à placer trois images exactement juxtaposées sur la surface focale du miroir 40. La figure 5 montre la disposition des lames 43a, 43b, 43c vues de dessus ; elles forment trois axes d'une pyramide dont le sommet est à la verticale du point d'observation 0. Les points M1, M2 et M3 sont les points d'intersection des axes des objectfs relais avec les lames semi-réfléchissantes associées ; ils sont situés à égale distance du point 0. En variante, à chaque ensemble tube-objectif du dispositif des figures 4 et 5, on pourra substituer un ensemble formé de trois tubes monochromes et d'une optique associée, comme illustré par la figure 3. Bien entendu, d'autres modifications et adjonctions pourront être apportées aux modes de réalisation décrits ci-avant d'un dispositif conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Dispositif de renvoi à l'infini d'une image vidéo observée sous un grand angle, notamment pour la restitution d'environnement dans un simulateur, dispositif comprenant un miroir sphérique (20; 30 ; 40) et une lame semi-réfléchissante (23 ; 33a , 33b, 33c 43a, 43b, 43c) destinée à placer dans la surface focale du miroir une image de l'image vidéo formée sur un écran (22 ; 32b, 32r, 32v, 42a, 42b, 42c), caractérisé en ce qu'un objectif relais (24 ; 34a, 34b ; 44a, 44b, 44c) est placé entre l'écran et la lame semi-réfléchissante pour notamment agrandir l'image vidéo forme sur l'écran. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'écrans (42a, 42b, 42c) associé chacun à un objectif (44a,. 44b, 44c; et une lame semi réfléchissante(43a, 43b, 43c) particuliers de manière à placer sur la surface focale du miroir sphérique (40) plusieurs images juxtaposées. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et; 2, caractérisé en ce que le ou chaque objectif relais (24 ; 34a, 34b ; 44a 44b, 44c) est agencé de manière à transformer l'image vidéo formée sur l'écran (32 ; 32b, 32r, 32v ; 42a, 42b, 42c) en une image sphérique placée sur la surface focale sphérique du miroir (20, 30, 40) par l'intermédiaire de la lame semiréfléchissante. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens optiques (35a, 35b, 36a, 36b) pour former une image couleurs par superposition d'images de plusieurs images réelles formées sur des écrans de tubes à rayons cathodiques monochromes distincts ( 32b, 32r, 32v).