Brevet FR2584257A1 — publié le 19870102

DISPOSITIF DE VISUALISATION COLLIMATEE EN COULEURS L'invention concerne un dispositif de visualisation collimatée en couleurs applicable notamment dans un équipement de tableau de bord pour avion de chasse, permettant de présenter au pilote une image collimatée en couleurs, et possédant une définition suffisante pour accepter des images de capteurs haute résolution. Dans les avions de chasse modernes, les informations néces- saires au pilotage et à la mission sont de plus en plus présentées sur des écrans cathodiques qui remplacent les instruments électro- mécaniques. La place disponible étant très réduite,il est intéressant de pouvoir utiliser un écran à plusieurs fonctions différentes suivant les phases de vol. Par exemple: image synthétique pour la naviga- tion (en couleur) puis image télévision noir et blanc d'un capteur du type caméra ou FLIR lors d'une phase d'attaque. Dans l'état de l'art actuel, un écran couleur à tube du type shadowmask dont les dimensions sont compatibles avec une instal- lation dans un avion de combat ne permet pas de présenter une image de haute résolution (1000 points x 1000 points par exemple. De plus, une fois installé dans la planche de bord de l'avion, il est à une distance telle du pilote qu'il n'est visible que sous un angle faible (environ 10 degrés, ce qui limite la quantité d'informations que l'on peut y afficher. L'invention permet de résoudre ces deux problèmes en four- nissant une image couleur qui peut être de haute résolution et qui est vue par le pilote sous un angle qui peut atteindre 20 degrés tout en conservant un encombrement compatible avec une installation dans une planche de bord d'un avion de chasse. L'invention concerne donc un dispositif de visualisation colli- matée en couleurs, caractérisé en ce qu'il comporte: - une première source d'image émettant un premier faisceau d'une première couleur déterminée; une deuxième source d'image émettant un deuxième faisceau d'une deuxième couleur déterminée; - un premier dispositif optique mélangeur comprenant une première lame dichroîque recevant lesdits premier et deuxième faisceaux, transmettant le premier faisceau et réfléchissant le deuxième faisceau selon une même direction sous la forme d'un premier faisceau résultant; - une troisième source d'image émettant un troisième faisceau d'une troisième couleur déterminée; - un deuxième dispositif optique mélangeur comprenant une deu- xième lame dichroîque recevant le premier faisceau résultant fourni par le premier dispositif mélangeur ainsi que le troisième faisceau, transmettant le premier faisceau résultant et réfléchissant le troi- sième faisceau selon une même direction sous la forme d'un deuxième faisceau résultant; - un objectif de collimation recevant le deuxième faisceau résultant et le transmettant à un observateur. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront détaillés dans la description qui va suivre faite en se reportant aux figures annexées qui représentent: - la figure 1, un exemple de réalisation du dispositif de visualisation de l'invention; - la figure 2, un exemple de réalisation du dispositif de visualisation de l'invention permettant une application plus aisée dans un avion d'armes; - la figure 3, une variante de réalisation du dispositif de la figure 2. En se reportant à la figure I on va d'abord décrire un exemple de réalisation du dispositif de l'invention. On dispose de trois tubes cathodiques monochromes de dimen- sions identiques mais dont les phosphores émissifs sont différents: - un tube I contient un phosphore émettant en vert, - un tube 2 contient un phosphore émettant en rouge, - un tube 3 contient un phosphore émettant en bleu. Le tube 1 affiche une image 10 émettant un faisceau lumineux FV de couleur verte. Le tube 2 affiche une image 20 émettant un faisceau lumineux FR de couleur rouge. Les deux faisceaux FV et FR sont concourants. Un dispositif optique mélangeur constitué d'un prisme 4 pos- sédant une face 40 est placé sur le trajet des deux faisceaux FV et FR de telle façon que la face 40 soit dans un plan contenant la bissectrice de l'angle faisant les directions des deux faisceaux FV et FR. La face 40 a subi un traitement dichroïque de telle façon qu'elle transmette le faisceau FV et réfléchisse le faisceau FR. La position de la face 40 est telle que les faisceaux FV et FR se superposent et donnent lieu à un faisceau résultant unique FVR. Ce faisceau est collimaté par un objectif de collimation 42. Il est à noter que le dispositif mélangeur (4, 40) peut être constitué d'une simple lame ayant subi un traitement dichroïque et disposée selon la face 40 du prisme 4. Le tube 3 affiche une image 30 émettant un faisceau lumineux FB de couleur bleue qui est collimaté par l'objectif 32. Un dispositif optique mélangeur 5 constitué de façon similaire au dispositif mélangeur (4,40) et comportant au minimum une lame 5 ayant subi un traitement dichroTque de façon à transmettre le faisceau FVR fourni par le dispositif mélangeur (4, 40) et à réfléchir le faisceau FB fourni par la source d'image 3. La lame 5 est placée à l'intersection des deux faisceaux FVR et FB selon un plan contenant la bissectrice de l'angle faisant les directions des deux faisceaux. A l'aide de la lame 5, les deux faisceaux FVR et FB se superposent et donnent lieu à un faisceau résultant unique FVRB. Le faisceau résultant FVRB est collimaté par un objectif 50 puis transmis à un observateur OB par l'intermédiaire d'une glace. Pour augmenter le champ d'observation cette glace comporte, de manière connue dans la technique, un système à double lame 6, 7. Les dispositifs mélangeurs de faisceaux par lame ayant subi un traitement dichro7que (4,5), permettent d'obtenir un rendement de réflexion de chaque faisceau atteignant 80 %. Dans le cadre de l'invention, il importe de disposer la première source d'image I émettant un faisceau FV de couleur verte de telle façon que ce faisceau ne subisse pas de réflexion. En se reportant à la figure 2 on va décrire une disposition du système de l'invention permettant de gagner en encombrement en vue d'un montage plus aisé dans un avion de chasse. Par rapport à la figure 1, le dispositif de la figure 2 comporte un dispositif de réflexion 31, un prisme par exemple, placé sur le trajet du faisceau FB émis par la source d'images 3. Ce dispositif de réflexion 31 réfléchit le faisceau vers la lame 5 à travers l'objectif 32. Il permet ainsi de placer la source d'images 3 à proximité des deux autres sources d'images 1 et 2. Une variante de réalisation est représentée en figure 3 et permet de rendre plus compact le dispositif de l'invention. Par rapport à la figure 2, on prévoit également un dispositif de réflexion 21 tel qu'un prisme, sur le trajet du faisceau lumineux FR émis par la source 2. Ce dispositif de réflexion 21 réfléchit le faisceau FR vers le dispositif mélangeur 40. Selon une telle dispo- sition les trois sources d'images 1, 2 et 3 émettent des faisceaux FV, FR et FB parallèles. Dans le cas d'une réalisation de l'invention avec des tubes à rayons cathodiques, les trois tubes sont donc disposés parallèlement. Cependant la représentation des sources d'images 1, 2 et 3 sur les trois figures annexées sous forme de tubes à rayons cathodiques n'a été fournie qu'à titre d'exemple. En effet, toute autre source lumineuse telle que des cellules à cristal liquide peut convenir. Il est à noter que pour obtenir une bonne superposition des faisceaux lumineux, dans le cas o les trois sources affichent des images de mêmes dimensions, les positions de ces sources seront telles, dans différents modes de réalisation de l'invention, que les trajets des différents faisceaux FV, FR et FB jusqu'à l'observateur OB seront de même longueur compte-tenu des caractéristiques des objectifs placés sur les trajets des faisceaux lumineux. Sur les différentes figures, le système à double lame 6, 7 a été monté sur le tableau de bord dans un cockpit 9 d'un avion de chasse. REVENDICATIONS 1. Dispositif de visualisation collimatée en couleurs, caracté- risé en ce qu'il comporte: - une première source d'image (1) émettant un premier faisceau d'une première couleur déterminée (FV); - une deuxième source d'image (2) émettant un deuxième faisceau d'une deuxième couleur déterminée (FR); - un premier dispositif optique mélangeur (4) comprenant une première lame dichroïque recevant lesdits premier et deuxième faisceaux (FV,FR), transmettant le premier faisceau (FV), et réflé- chissant le deuxième faisceau (FR) selon une même direction sous la forme d'un premier faisceau résultant (FVR); - une troisième source d'image (3) émettant un troisième faisceau d'une troisième couleur déterminée (FB); un deuxième dispositif optique mélangeur (5) comprenant une deuxième lame dichroîque recevant le premier faisceau résultant (FVR) fourni par le premier dispositif mélangeur (4) ainsi que le troisième faisceau (FB), transmettant le premier faisceau résultant (FVR) et réfléchissant le troisième faisceau (FB) selon une même direction sous la forme d'un deuxième faisceau résultant (FVRB); - un objectif de collimation (50) recevant le deuxième faisceau résultant et le transmettant à un observateur. 2. Dispositif de visualisation selon la revendication I carac- térisé en ce que les directions du premier et du deuxième faisceaux (FV, FR) sont concourantes, et que la première lame dichroïque (4) est située à l'intersection des deuxdits faisceaux (FV,FR), inclinée selon la bissectrice de l'angle formé par les directions de ces faisceaux (FV, FR). 3. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les directions du premier faisceau résultant (FVR) et du troisième faisceau (FB) sont concourantes et que la deuxième lame dichroîque (5) est située à l'intersection des deuxdits faisceaux (FVR,FB) , inclinée selon la bissectrice de l'angle formé par les directions de ces faisceaux (FVR, FB). 4. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce que la première couleur du premier faisceau (FR) est verte et que les couleurs des deuxième et troisième faisceau (FR, FB) sont rouge et bleue. 5. Dispositif de visualisation selon la revendication 4, carac- térisé en ce que la deuxième couleur du deuxième faisceau (FR) est rouge et la troisième couleur du troisième faisceau (FB) est bleue. 6. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un objectif de collimation (42) situé sur le trajet du premier faisceau résultant. 7. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un objectif de collimation (32) situé sur le trajet du troisième faisceau. 8. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un premier dispositif optique de réflexion (31) situé sur le trajet du troisième faisceau (FB) et permettant de réfléchir ce troisième faisceau vers le deuxième dispositif mélan- geur (5). 9. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'il comporte un deuxième dispositif optique de réflexion (21) situé sur le trajet du deuxième faisceau (FR) et permettant de réfléchir ce deuxième faisceau vers le premier dispositif mélangeur (4). 10. Dispositif de visualisation selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les images des trois sources d'images (1,2,3) sont de mêmes dimensions émettant des faisceaux (FV,FR,FB) de même section et que les trajets optiques des faisceaux émis des différentes sources sont de même longueur.