Brevet FR2680017A1 — publié le 19930205

VISUEL A ZONE D'INTERET,EN PARTICULIER POUR SIMULATEUR La présente invention se rapporte à un visuel, en particulier pour simulateur. Le principe des systèmes visuels à miroir sphérique consiste à former une image sur la sphère focale du miroir. Dans les systèmes communément utilisés dans les simulateurs, cette image peut être formée sur un écran hors d'axe. Avec ces systèmes, le champ vertical est de 400 à 600 maximum, et le diamètre du miroir est de 6 à 7,5 m, ceci pour limiter les erreurs de collimation et les "dipvergences" (c'est-à-dire un défaut se produisant lorsque des rayons lumineux issus d'un même point arrivent à un observateur avec une inclinaison différente dans des plans verticaux différents) à des valeurs acceptables. Si l'on voulait augmenter le champ vertical de façon significative, il faudrait former une image virtuelle, ou bien il faudrait, dans les systèmes classiques, augmenter les dimensions verticales de l'écran et du miroir sphériques, mais on augmenterait alors notablement les défauts optiques du visuel (défauts de convergence et de "dipvergence", déformations géométriques ...), et leurs résolution et luminosité seraient limitées. On connait également des simulateurs de vol à bonnes résolution et luminosité, mais leur champ visuel est limité à une "fenêtre" trop petite (de l'ordre de 400 en vertical et 1200 en horizontal). La présente invention a pour objet un visuel collimaté à miroir sphérique dont le champ vertical soit nettement plus grand que celui des systèmes classiques précités et de grande luminosité, et ce, sans pratiquement en augmenter les défauts optiques, ce visuel étant de prix de revient le plus faible possible. Le visuel conforme à l'invention comporte un miroir sphérique revêtu intérieurement d'un film en matériau commutable entre un état diffusant et un état transparent, avantageusement un film "PDLC", le système de projection comportant au moins un projecteur assurant la projection d'une image de fond à grand champ, et un projecteur mobile asservi au regard de l'observateur et assurant la projection d'une zone d'intérêt à faible champ et collimatée, ledit film commutable étant alternativement commuté entre ses deux états. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, à titre d'exemple non limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel - les figures 1 et 2 sont respectivement des vues schématiques en coupe et de dessus d'un simulateur d'avion d'armes à visuel conforme à l'invention. Le simulateur à visuel conforme à l'invention a été représenté en figures 1 et 2. Le visuel de l'invention est fixé sur une plate-forme 1. La plateforme 1 est mue par un système 2 à six degrés de liberté, bien connu en soi. Le visuel de l'invention comporte un miroir sphérique 4 directement fixé sur la plate-forme 1, dont la face intérieure est revêtue d'un film 8 en matériau à deux états optiques différents (d iffusant/transparent) électriquement commutables. Ce film est avantageusement un film PDLC ("Polymer dispersed liquid crystal"). Le film PDLC commence à être utilisé dans divers domaines, et on se contentera d'en résumer ici les principales caractéristiques : ce film est constitué de micro-gouttes de cristal liquide dispersées dans un polymère en film. Les deux faces de ce film sont recouvertes d'une mince couche d'un alliage électriquement conducteur et transparent ("ITO" = oxyde d'étain et d'indium). Ces deux couches d'alliage forment les électrodes de commande du film PDLC. En l'absence de champ électrique, les micro-gouttes de cristal liquide sont orientées de façon aléatoire, et la lumière frappant le film est réfléchie dans toutes les directions.Le film a alors des propriétés de diffusion de la lumière (translucide) En présence d'un champ électrique, les micro-gouttes de cristal liquide s'orientent dans la direction du champ électrique, et la lumière peut traverser le film PDLC sans aucune réflexion. Ce film est alors transparent. La commutation diffusant = = = > transparent s'effectue en environ 2 à 3 ms, et la commutation en sens inverse en environ 5ms. Le rendement en transmission du film PDLC est supérieur à 85 %. La cabine simulée de pilotage 5 est disposée à l'intérieur du miroir 4, de façon que les yeux de l'observateur soient proches du centre du miroir sphérique. On dispose à l'intérieur du miroir au moins un projecteur fixe chargé de projeter une image grand champ correspondant à la vision périphérique de l'observateur. Dans le cas présent, on fixe deux tels projecteurs 9 à objectif très grand angle, communément appelé "fisheye", de chaque côté de la cabine 5. En outre, on fixe sur la plate-forme lA, à l'arrière de la cabine 5, un petit pylône 10 portant à sa partie supérieure un support 11, articulé selon deux axes, supportant un projecteur 12. Le support 11 est articulé en lacet (axe de rotation sensiblement vertical) et en tangage (axe de rotation horizontal) et il est asservi (de façon non représentée) aux mouvements de la tête et/ou au regard de l'observateur. Le projecteur 12 est chargé de projeter sur la sphère 8 une "zone d'intérêt", c'est-à-dire une image collimatée à faible champ (par exemple 40O en vertical et en horizontal), dans la direction du regard de l'observateur. Cette zone d'intérêt vient s'incruster dans l'image grand champ produite par les projecteurs 9, et suit sensiblement le regard de l'observateur.Du fait que cette zone d'intérêt est à faible champ, on n'utilise qu'un seul projecteur 12 pour la produire. Grâce au film 8, le miroir sphérique 4, revêtu de ce film 8 se comporte vis-à-vis de l'image à grand champ comme un écran blanc, et vis-à-vis de la zone d'intérêt en vrai miroir. En effet, pour la projection de l'image grand champ, on n'excite pas le film 8 qui est naturellement diffusant et sert alors d'écran. Par contre, pour la projection de la zone d'intérêt, on applique une tension appropriée aux électrodes du film 8 qui devient transparent. Le projecteur 12 forme alors une image virtuelle collimatée. Afin d'obtenir un effet visuel qui ne soit pas gênant pour l'observateur, on commute à une fréquence assez rapide (par exemple environ 100 Hz) les électrodes du film 8, c'est-à-dire que pour cet exemple toutes les 10 ms environ, on applique une tension à ce film, puis on la coupe. Ainsi, pendant 10 ms est formée une image réelle grand champ, puis pendant les 10 ms suivantes est formée une image virtuelle à faible champ et ainsi de suite. De façon avantageuse, I'image virtuelle est formée de telle façon qu'en son centre, dans l'axe d'observation, elle soit collimatée à environ 10 à 20 m, et qu'en ses bords elle soit collimatée à une distance égale à celle de l'écran, soit 2 m , pour ne pas percevoir de discontinuité entre la zone d'intérêt et l'image de fond. Bien entendu, pour cette image virtuelle, la distance de collimation varie graduellement depuis son centre jusqu'à ses bords. L'invention a été décrite ci-dessus en référence à un simulateur, mais il est bien entendu que le visuel de l'invention peut être appliqué à d'autres systèmes. REVENDICATIONS 1. Visuel grand champ à système de projection et miroir sphérique, (4A), caractérisé par le fait que le miroir sphérique est revêtu intérieurement d'un film (8) en matériau commutable entre un état diffusant et un état transparent, le système de projection comportant au moins un projecteur fixe (9) assurant la projection d'une image de fond à grand champ, et un projecteur mobile (12) asservi à la direction du regard de l'observateur et assurant la projection d'une zone d'intérêt à faible champ et collimatée, ledit film commutable étant alternativement commuté entre ses deux états. 2. Visuel selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le film est un film PDLC "Polymer Dispersed Liquid Crystal". 3. Visuel selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le film est commuté entre ses deux états toutes les 10 ms environ. 4. Visuel selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le projecteur mobile est fixé sur un support (11) mobile en lacet et en tangage. 5. Simulateur caractérisé par le fait qu'il comporte un visuel selon !'une des revendications précédentes.