FR2550354A1

FR2550354A1 - Brilliant viewfinder

Info

Publication number: FR2550354A1
Application number: FR8312686A
Authority: FR
Inventors: Gilles Cattan; Noel Ferrier; Jean Espiard
Original assignee: REALISA ELECTRONIQUES ET
Current assignee: REALISA ELECTRONIQUES ET
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1983-08-02
Publication date: 1985-02-08

Abstract

The viewfinder superimposes the collimated image of symbols at infinity on a direct view of the landscape. A concave spherical mirror 2 collimates at infinity the projected image of a symbol determined by an object 11 placed in the focal plane. The optical path is bent by a semitransparent plate 3 placed between the object 11 and the mirror 2. The mirror 2 and the plate 3 allow light from the landscape to pass through to the viewer's eyes placed behind the plate 3. Application to gun firing on helicopters.

Description

La présente invention se rapporte à un viseur dit collimateur, viseur tête haute ou encore viseur clair. Ce viseur superpose à la vision directe du paysage l'image de symboles, de repères, collimatée à l'infini pour que l'observateur puisse fusionner les deux images superposées et utiliser simultanément les informations qu'elles contiennent ou représentent.The present invention relates to a viewfinder called collimator, head-up viewfinder or even clear viewfinder. This viewfinder superimposes on the direct vision of the landscape the image of symbols, landmarks, collimated endlessly so that the observer can merge the two superimposed images and simultaneously use the information they contain or represent.

Dans une application particulière les symboles peuvent représenter tout simplement un réticule. Ce réticule peut être mobile en direction et en élévation dans un plan perpendiculaire à la visée pour recopier et matérialiser la position d'une arme à pointer sur une cible vue à travers le viseur. Et, suivant le type de l'arme, la position en élévation du réticule peut avantageusement tenir compte des corrections de tir à apporter.In a particular application, the symbols can simply represent a crosshair. This reticle can be movable in direction and in elevation in a plane perpendicular to the sight to copy and materialize the position of a handgun on a target seen through the viewfinder. And, depending on the type of weapon, the elevation position of the reticle can advantageously take into account the shooting corrections to be made.

Les viseurs de ce type connus ont un champ optique limité. Ils doivent être placés pres de la tête de l'observateur ce qui peut ne pas être conforme aux regles de sécurité, en particulier s'ils sont destinés à être montés dans des hélicopteres. Certains viseurs remédient à cet inconvénient ; ils sont constitués d'une lame semi-réfléchissante à travers laquelle est vu le paysage et de part et d'autre de cette lame sont disposés l'organe de visualisation et le système optique de collimation. Mais un autre inconvénient alors apparait. L'encombrement de l'organe de visualisation et celui du systeme optique de collimation masquent une partie du champ de vision total de l'observateur et plus le champ optique désiré est grand plus le système optique de collimation est volumineux et plus le masque devient important voire même excessif.Viewers of this known type have a limited optical field. They must be placed near the head of the observer which may not comply with safety rules, in particular if they are intended to be mounted in helicopters. Some viewfinders remedy this drawback; they consist of a semi-reflective plate through which the landscape is seen and on either side of this plate are arranged the display member and the collimating optical system. But another drawback then appears. The size of the display member and that of the collimating optical system mask part of the total field of vision of the observer and the larger the desired optical field the larger the collimating optical system and the larger the mask becomes even excessive.

Afin de remédier à ces inconvénients la présente invention se propose de réaliser un viseur dont le champ de vision est grand alors que la tête de l'observateur est éloignée de ce viseur, d'utiliser ce viseur sans que l'obser vateur soit astreint à placer ses yeux trop précisémment par rapport au plan image et à l'axe optique du viseur et de concevoir ce viseur pour qu'il ne présente qu'un minimum de masque.In order to remedy these drawbacks, the present invention proposes to produce a viewfinder whose field of vision is large while the head of the observer is far from this viewfinder, to use this viewfinder without the observer being required to place his eyes too precisely with respect to the image plane and the optical axis of the viewfinder and to design this viewfinder so that it presents only a minimum of mask.

Ce viseur superpose à la vision directe du paysage des symboles déterminés par un objet placé dans le plan focal d'un miroir sphérique concave qui collimate à l'infini l'image de ces symboles. Le trajet optique est coudé par une lame semi transparente placée entre l'objet et le miroir sphérique concave qui est également semi-transparent. Le miroir sphérique et la lame laissent passer la lumière du paysage vers les yeux de l'observateur placés derrière la lame semi-transparente qui reçoivent également la lumiere de l'image des symboles collimatée par le miroir sphérique. This viewfinder superimposes on the direct vision of the landscape of the symbols determined by an object placed in the focal plane of a concave spherical mirror which infinitely collimates the image of these symbols. The optical path is bent by a semi-transparent plate placed between the object and the concave spherical mirror which is also semi-transparent. The spherical mirror and the blade let the light of the landscape pass to the eyes of the observer placed behind the semi-transparent blade which also receive the light of the image of the symbols collimated by the spherical mirror.

La lame semi transparente et le miroir sphérique sont traités pour donner une couleur à l'image des symboles alors que la projection dessymbolesest faite en lumière blanche. Ce traitement peut être choisi pour que de préférence la couleur soit bleu-verte et ainsi, être compatible avec des moyens de vision nocturne par intensification de lumière.The semi-transparent blade and the spherical mirror are treated to give a color to the image of the symbols while the projection of symbols is done in white light. This treatment can be chosen so that the color is preferably blue-green and thus be compatible with night vision means by intensifying light.

La description qui va suivre, en regard du dessin annexé à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre comment l'invention peut être mise en pratique.The description which follows, with reference to the attached drawing by way of nonlimiting example, will allow a better understanding of how the invention can be put into practice.

La Figure unique représente sous forme de schéma une forme de réalisation préférentielle de l'invention.The single Figure shows in diagram form a preferred embodiment of the invention.

A la figure unique le viseur clair 1 est constitue par un miroir sphérique concave 2, une lame semi-transparente 3 inclinée, placee derrière le miroir sphérique 2 et un reticule 4 placé dans le plain focal du miroir sphérique 2.In the single figure, the clear viewfinder 1 is constituted by a concave spherical mirror 2, an inclined semi-transparent blade 3, placed behind the spherical mirror 2 and a reticle 4 placed in the plain focal of the spherical mirror 2.

Une source lumineuse 5 associee à un réflecteur parabolique 6, a son flux lumineux concentré en 7 et collecte en bout d'un faisceau de fibres optiques 8 qui,à son autre bout, éclaire un objet dans lequel a été découpe le réticule 4. A cette deuxième extrémite du faisceau les fibres sont arrangées et disposées pour reproduire la figure donnée au réticule 4 ou tout autre symbole.A light source 5 associated with a parabolic reflector 6, has its light flux concentrated at 7 and collects at the end of a bundle of optical fibers 8 which, at its other end, illuminates an object from which the reticle 4 has been cut. this second end of the bundle, the fibers are arranged and arranged to reproduce the figure given at the reticle 4 or any other symbol.

Au dessin , elles sont représentées rangées suivant deux segments perpendiculaires.Une lentille convexe 9, placée entre le réticule et la lame semitransparente 3, corrige la courbure du champ.In the drawing, they are shown arranged in two perpendicular segments. A convex lens 9, placed between the reticle and the semi-transparent blade 3, corrects the curvature of the field.

La lame semi-transparente 3 à sa face 3a traitée pour être réfléchissante à certaines longueurs d'onde[R cet transparente aux longueurs d'onde tX3, 4] qui définissent. le spectre du visible voire même du proche infrarouge. Quant au miroir sphérique 2, il a sa face concave 2a traitee pour être réfléchissanteaux longueurs d'onde [#1, #2] et transparente aux lon gueurs d'onde [ Xs, Xq du visible. The semi-transparent plate 3 on its face 3a treated to be reflective at certain wavelengths [R this transparent at wavelengths tX3, 4] which define. the visible or even near infrared spectrum. As for the spherical mirror 2, it has its concave face 2a treated to be reflective at wavelengths [# 1, # 2] and transparent to the wavelengths [Xs, Xq of the visible.

La face convexe 2b du miroir sphérique et la face 3b de la lame semi-transparente 3 peuvent être avantageusement traitées anti-reflets.The convex face 2b of the spherical mirror and the face 3b of the semi-transparent plate 3 can advantageously be treated with anti-reflection.

Ces traitements de la lame semi-transparente 3 et du miroir sphérique 2 donnent une couleur à l'image projetée du réticule qui dépend des longueurs d'onde [ Ai, 2]choisies alors que cette projection est faite en lumière blanche.These treatments of the semi-transparent plate 3 and of the spherical mirror 2 give a color to the projected image of the reticle which depends on the wavelengths [Ai, 2] chosen while this projection is made in white light.

L'image du réticule 4 réfléchie par la face 3a de la lame semi-transparente est collimatée à l'infini par la face concave 2a du miroir sphérique 2 qui retourne la lumière de cette image. Ainsi un observateur dont l'oeil est situé dans la région 10, derrière la lame semi-transparente 3 recevra, à travers le miroir sphérique concave 2 et la lame semi-transparente 3, la lumière du paysage et la lumière du réticule collimaté à l'infini et les deux images se trouveront fusionneespour leur exploitation simultanée.The image of the reticle 4 reflected by the face 3a of the semi-transparent plate is collimated at infinity by the concave face 2a of the spherical mirror 2 which returns the light from this image. Thus an observer whose eye is located in the region 10, behind the semi-transparent plate 3 will receive, through the concave spherical mirror 2 and the semi-transparent plate 3, the light of the landscape and the light of the reticle collimated at l 'infinite and the two images will be merged for their simultaneous exploitation.

Si le réticule 4 est commandé à distance à recopier la direction de pointage d'une arme orientée à distance par llobservateur, ce dernier amènera et maintiendra l'image du réticule 4 sur l'image de la cible découverte dans le paysage. Des consignes introduites manuellement ou provenant d'un calculateur de tir peuvent être aisément introduites dans la commande de recopie du réticule.If the reticle 4 is remotely controlled to copy the pointing direction of a weapon oriented remotely by the observer, the latter will bring and maintain the image of the reticle 4 on the image of the target discovered in the landscape. Instructions entered manually or from a shot computer can easily be introduced into the reticle copy control.

Dans un exemple particulier de réalisation, la lame semi-transparente 3a a un coefficient de réflexion et de transmission égal à 0,5 pour les longueurs d'onde comprises entre 0,4 et 0,5 correspondant à la couleur "bleu-vert", un coefficient de réflexion minimum et un coefficient de transmission maximum pour les longueurs d'onde comprises entre 0,5 et 0,7 correspondant au visible.Le miroir sphérique 2 est quand à lui traité pour avoir un coefficient de réflexion maximum et un coefficient de transmission minimum pour les longueurs d'onde comprises entre 0,4 et 0,5 et inversement un coefficient de réflexion minimum et un coefficient de transmission maximum pour les longueurs d'onde comprises entre 0,5 et 0,7 . Par ces traitements l'image du réticule est de couleur bleu vert pour être visible avec des moyens de vision nocturne.In a particular embodiment, the semi-transparent plate 3a has a reflection and transmission coefficient equal to 0.5 for the wavelengths between 0.4 and 0.5 corresponding to the color "blue-green" , a minimum reflection coefficient and a maximum transmission coefficient for wavelengths between 0.5 and 0.7 corresponding to the visible.The spherical mirror 2 is treated to have a maximum reflection coefficient and a coefficient minimum transmission for wavelengths between 0.4 and 0.5 and conversely a minimum reflection coefficient and a maximum transmission coefficient for wavelengths between 0.5 and 0.7. By these treatments the image of the reticle is blue green in color to be visible with night vision means.

Nous avons vu que la source lumineuse 5 est de lumière blanche. Elle peut être avantageusement une lampe halogène pour avoir une bien meilleure brillance.We have seen that the light source 5 is white light. It can advantageously be a halogen lamp to have a much better brightness.

Le transport de la lumière par un faisceau de fibres optiques 8 offre l'avantage de placer la lampe 5 à l'extérieur du viseur pour une meilleure dissipation thermique et une interchangeabilite aisée.The transport of light by a bundle of optical fibers 8 offers the advantage of placing the lamp 5 outside the viewfinder for better heat dissipation and easy interchangeability.

Le réticule 4 est commandé, par des consignes, à se déplacer et à se positionner dans le plan focal du miroir sphérique 2 ou, pour l'application particu lière, à recopier la position de l'arme. Au dessin,l'objet dans lequel est découpée la figure du réticule 4 et qui est une plaque 11, peut se déplacer sous l'action d'un moteur 12 commandé par la consigne "Direction (D)" le long d'un axe 13 perpendiculaire à l'axe optique du viseur. La plaque 11 coulisse dans un chariot 14 qui peut se déplacer, par rapport au boitier du viseur, non représente au dessin, sous l'action d'un second moteur 15 commandé par la consigne "Elévation (E)' le long d'un axe 16 perpendiculaire à l'axe optique du viseur et à l'axe 13.The reticle 4 is controlled, by instructions, to move and to position itself in the focal plane of the spherical mirror 2 or, for the particular application, to copy the position of the weapon. In the drawing, the object from which the figure of the reticle 4 is cut and which is a plate 11, can move under the action of a motor 12 controlled by the instruction "Direction (D)" along an axis 13 perpendicular to the optical axis of the viewfinder. The plate 11 slides in a carriage 14 which can move, relative to the viewfinder housing, not shown in the drawing, under the action of a second motor 15 controlled by the instruction "Elevation (E) 'along a axis 16 perpendicular to the optical axis of the viewfinder and to axis 13.

En se reportant au dessin, nous voyons que ce viseur 1, par la disposition de ces éléments optiques 2, 3, 9 et 4, ne présente pour l'observateurqu'un seul masque situé à sa partie supérieure qui renferme la lentille de champ 9, le réticule 4 avec ses moyens de déplacement et d'éclairage. Nous voyons egalement que, grâce a cette disposition, le champ de vision de l'observateur qui est déterminé par la dimension du miroir d'entrée 2, peut être agrandi sans que cet agrandissement n'augmente le masque dans le champ de vision de l'observateur.Referring to the drawing, we see that this viewfinder 1, by the arrangement of these optical elements 2, 3, 9 and 4, presents for the observer only one mask located at its upper part which encloses the field lens 9 , the reticle 4 with its displacement and lighting means. We also see that, thanks to this arrangement, the field of vision of the observer which is determined by the size of the input mirror 2, can be enlarged without this enlargement increasing the mask in the field of vision of the 'observer.

Il va de soi que sans sortir du cadre de l'invention on peut apporter des modifications aux formes d'exécution qui viennent d'être decrites.It goes without saying that without departing from the scope of the invention, modifications can be made to the embodiments which have just been described.

C'est ainsi que la projection des symboles peut être réalisée par un tube a rayons cathodiques, un dispositif électroluminescent, un dispositif à cristaux liquides. De même le dispositif électromécanique par plaque et chariot mobiles représentés au dessin peut être remplacé par un ensemble de miroirs mobiles. Thus, the projection of symbols can be carried out by a cathode ray tube, an electroluminescent device, a liquid crystal device. Similarly, the electromechanical device with movable plate and carriage shown in the drawing can be replaced by a set of movable mirrors.

Claims

1) Clear sight which superimposes on the direct vision of the landscape of the symbols

provided by the projected image of an object, characterized by the fact that the object sem-transDrent

is placed in the total plane of a concave spherical mirror / qul colilmate a

infinity the image of these symbols, that this optical path is bent by a

semi-transparent blade placed between the object and the concave spherical mirror

which directs, through said semi-transparent blade, the light of the landscape

and the light of the image of the collimated symbols towards the eye of the observa

tor placed behind this so-called semi-transparent blade.

2) Clear sight according to claim 1, characterized in that a draft

The concave spherical mirror and the semi-transparent blade give a

color to the symbology while the projection of the object is done in

White light.

3) Clear sight according to claim 2, characterized in that for

wavelengths of the color spectrum of the symbology the semi blade

transparent is treated to have a reflection coefficient of approximately

fifty percent and the concave mirror is treated to have a coefficient

of maximum reflection and that for the wavelengths of the visible spectrum

and near infrared the semi-transparent plate and the concave mirror are

treated to have a maximum transmission coefficient.

4) Clear viewfinder according to claim 3, characterized in that the

color of the symbology is blue-green to be compatible with means

night vision by intensifying light

5) Clear viewfinder according to one of claims 1 to 4, characterized in that

that the object is commanded to move in the focal plane of the concave mirror.

6) Clear sight according to one of claims 1 to 5, characterized by the fact

that the object is projected by a halogen lamp, a refl

parabolic torer to focus a light task taken up in its home

at the end of a bundle of optical fibers whose other end is exploded and

stored to illuminate the shape engraved in the object.