FR2858068A1 - Head-up display visor has image source comprising imager, optical projection and diffusing screen - Google Patents
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Abstract
Description
SYSTEME DE PROJECTION D'IMAGES POUR VISEUR TETE HAUTE.IMAGE PROJECTION SYSTEM FOR HIGH HEAD VIEW.
Le domaine de l'invention est celui des viseurs dits Tête Haute pour applications aéronautiques. Ces dispositifs permettent la projection d'une image collimatée en superposition sur le paysage extérieur. Cette 5 image fournit au pilote soit des informations sur la navigation et le pilotage, notamment pendant les phases de décollage et d'atterrissage, soit une image vidéo ou synthétique du paysage extérieur lorsque les conditions de visibilité sont médiocres. Ces systèmes sont utilisés aussi bien sur aéronefs civils que militaires, à voilure fixe ou tournante. 10 D'une façon générale, un viseur comprend essentiellement une source d'images et une optique de collimation et de superposition, I'image finale étant ainsi présentée dans le champ visuel du pilote en superposition sur le paysage extérieur. De façon classique, les sources d'images sont le 1 5 plus souvent des tubes à rayons cathodiques permettant d'atteindre des luminances élevées. On obtient ainsi un bon contraste de l'image générée par le tube sur le paysage extérieur. Il est également possible d'utiliser des afficheurs à cristaux liquides à haute résolution. Dans ce cas, l'éclairage de l'afficheur doit être suffisamment puissant pour obtenir la luminance 20 souhaitée. The field of the invention is that of so-called head-up sights for aeronautical applications. These devices allow the projection of a collimated image superimposed on the external landscape. This image provides the pilot with information on navigation and control, especially during the take-off and landing phases, a video or synthetic image of the external landscape when the visibility conditions are poor. These systems are used on both civil and military aircraft, fixed or rotary wing. In general, a viewfinder essentially comprises a source of images and a collimation and superposition optics, the final image thus being presented in the pilot's visual field superimposed on the outside landscape. Conventionally, image sources are more often cathode ray tubes for achieving high luminance. This gives a good contrast of the image generated by the tube on the outdoor landscape. It is also possible to use high resolution liquid crystal displays. In this case, the illumination of the display must be sufficiently powerful to obtain the desired luminance.
Les optiques de collimation et de superposition comprennent généralement une optique dioptrique comportant des lentilles et des miroirs de repli et une ou plusieurs lames semi-réfléchissantes permettant de mélanger optiquement image générée par la source d'images et image 25 extérieure, I'ensemble de ces lames placées dans le champ de vision du pilote étant appelé combineur optique. Les champs visuels de ces dispositifs sont généralement supérieurs à 20 degrés et peuvent atteindre 30 degrés pour certains viseurs à combineurs diffractifs ou holographiques. Dans ce dernier cas, les combineurs ne sont plus de simples lames planes ou 30 sphériques fonctionnant par réflexion ou par transmission mais des éléments optiques fonctionnant par diffraction obtenus par l'enregistrement d'un phénomène d'interférences à deux ondes, les surfaces d'onde générées géométriquement complexes permettant de compenser les aberrations optiques du viseur dans un champ visuel élargi. Ces éléments optiques permettent également d'améliorer sensiblement les rendements photométriques des combineurs dans la mesure où leur rendement de 5 diffraction peut être adapté à la bande spectrale d'émission de la source d'images. En général, celle-ci est choisie autour de la longueur d'onde correspondant au maximum de sensibilité de l'oeil, c'est-à-dire dans une gamme de longueur d'onde comprise entre environ 530 nanomètres et 570 nanomètres. The collimating and superimposing optics generally comprise dioptric optics comprising lenses and folding mirrors and one or more semi-reflective plates for optically mixing image generated by the image source and the external image, all of which blades placed in the field of view of the pilot being called optical combiner. The visual fields of these devices are typically greater than 20 degrees and can reach 30 degrees for some diffractive or holographic combiner sights. In the latter case, the combiners are no longer simple flat or spherical plates operating by reflection or transmission but diffractive optical elements obtained by the recording of a phenomenon of two-wave interference, the surfaces of geometrically complex generated waveforms to compensate for optical aberrations of the viewfinder in a wider field of view. These optical elements also make it possible to substantially improve the photometric efficiencies of the combiners since their diffraction efficiency can be adapted to the emission spectral band of the image source. In general, this is chosen around the wavelength corresponding to the maximum sensitivity of the eye, that is to say in a wavelength range of between about 530 nanometers and 570 nanometers.
Ces dispositifs qui nécessitent des sources d'images et des optiques très spécifiques sont souvent coûteux et sont, par conséquent, réservées à des applications de haut de gamme comme les avions d'arme ou les avions civils de premier niveau. Pour simplifier la partie optique, une solution consiste à remplacer les optiques dioptriques et les combineurs 15 classiques par un ensemble à deux lames semi-réfléchissantes comme représenté en figure 1. L'optique de collimation et de superposition 2 est constituée d'une lame semi-réfléchissante plane 21 et d'une lame concave 22 également semi-réfléchissante. La lame plane 21 est disposée entre la source d'images 1 et la lame concave 22. Elle forme une image intermédiaire 20 de la source dans le plan focal du miroir sphérique concave 22, ce miroir forme alors une image à l'infini de cette image intermédiaire 4, ladite image collimatée étant perçue par l'oeil 3 de l'observateur à travers la lame semiréfléchissante 21. These devices that require very specific image sources and optics are often expensive and are therefore reserved for high-end applications such as weapon planes or first-level civil aircraft. To simplify the optical part, one solution consists in replacing the dioptric optics and the conventional combiners with a set of two semi-reflective blades as shown in FIG. 1. The collimation and superposition optics 2 consists of a semi-reflective plate. reflective plane 21 and a concave blade 22 also semi-reflective. The plane blade 21 is disposed between the image source 1 and the concave blade 22. It forms an intermediate image 20 of the source in the focal plane of the concave spherical mirror 22, this mirror then forming an infinite image of this image. intermediate image 4, said collimated image being perceived by the eye 3 of the observer through the semireflective blade 21.
Cette disposition, particulièrement simple, d'un encombrement et 25 d'un poids faible a cependant des inconvénients. En effet, le miroir sphérique concave présente des aberrations optiques de champ importantes dès que le champ visuel augmente, qui se traduisent par des effets de parallaxe d'images pour l'observateur. La plus importante de ces aberrations est la courbure de champ. En effet, la zone focale d'un miroir sphérique n'est pas 30 une surface plane mais une portion de sphère de rayon de courbure égal à la moitié du rayon de courbure du miroir sphérique. Les écrans de visualisation et en particulier les afficheurs à cristaux liquides ayant des surfaces d'affichage planes, leurs surfaces sont mal adaptées à la collimation par un miroir sphérique. This particularly simple arrangement of space and weight has disadvantages. Indeed, the concave spherical mirror has important field optical aberrations as soon as the visual field increases, which result in image parallax effects for the observer. The most important of these aberrations is the curvature of the field. Indeed, the focal area of a spherical mirror is not a planar surface but a sphere portion of radius of curvature equal to half the radius of curvature of the spherical mirror. The display screens and in particular the liquid crystal displays having flat display surfaces, their surfaces are poorly suited to collimation by a spherical mirror.
L'objet de l'invention est de proposer une source d'images à coût réduit disposant d'un encombrement faible et facilement modulable et permettant enfin de réduire sensiblement les aberrations géométriques de la combinaison à deux lames semi-réfléchissantes précédente. The object of the invention is to provide a source of low cost images having a small footprint and easily scalable and finally to substantially reduce the geometric aberrations of the combination with two previous semi-reflective blades.
Plus précisément, I'invention a pour objet un viseur Tête Haute pour applications aéronautiques comportant une source d'images et une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur de l'image issue de la source, ladite optique comportant une pupille photométrique dans laquelle se trouve l'oeil de l'observateur, caractérisée en ce que la source 10 d'images est constituée essentiellement d'un imageur, d'une optique de projection et d'un écran diffusant, I'imageur et l'écran diffusants étant optiquement conjugués et l'écran diffusant étant placé dans le plan focal de l'optique de collimation. More specifically, the invention relates to a head-up viewfinder for aeronautical applications comprising a source of images and an optical collimation and superposition on the external landscape of the image from the source, said optics comprising a photometric pupil in which is the eye of the observer, characterized in that the source 10 of images consists essentially of an imager, a projection optics and a diffusing screen, the imager and the diffusing screen being optically conjugated and the diffusing screen being placed in the focal plane of the collimation optics.
Avantageusement, l'optique de collimation comprend 15 essentiellement une lame semi-réfléchissante plane et un miroir semiréfléchissant ayant de la puissance optique. Advantageously, the collimating optics comprises essentially a planar semi-reflecting plate and a semireflecting mirror having optical power.
L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non 20 limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles La figure 1 représente le schéma d'un viseur tête haute selon l'art antérieur. The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the description which will follow given by way of non-limiting example and by virtue of the appended figures, of which FIG. 1 represents the diagram of a head-up viewfinder according to the art. prior.
É La figure 2 représente le schéma d'un viseur tête haute comportant une source d'images selon l'invention. FIG. 2 represents the diagram of a head-up viewfinder comprising an image source according to the invention.
* La figure 3 représente une première variante du dispositif général selon l'invention. FIG. 3 represents a first variant of the general device according to the invention.
La figure 4 représente une seconde variante du dispositif général selon l'invention. FIG. 4 represents a second variant of the general device according to the invention.
É Les figures 5a et 5b représentent une disposition mécanique 30 permettant de supprimer les lames du combineur du champ visuel. Figs. 5a and 5b show a mechanical arrangement for removing the blades from the field of view combiner.
La figure 2 représente un viseur Tête Haute selon l'invention. Sur cette figure, I'optique de collimation et de superposition est un combineur à deux lames semi-réfléchissantes. Il est bien entendu que la source d'images revendiquée s'applique à tous types de viseurs Tête Haute quelle que soit la disposition et le type des éléments optiques. Figure 2 shows a head-up viewfinder according to the invention. In this figure, the collimation and superposition lens is a semi-reflective two-blade combiner. It is understood that the claimed source of images applies to all types of viewfinder High Head regardless of the arrangement and type of optical elements.
La source d'image comprend essentiellement un imageur 11, une optique de projection 12 et un écran diffusant 13 fonctionnant en 5 transmission. Un ou plusieurs miroirs 14 peuvent être disposés pour adapter l'encombrement de la source d'image à la disposition du viseur dans le cockpit ou dans la cabine. En général, ce type de dispositif est situé dans la partie supérieure du cockpit ou de la cabine. La source d'images selon l'invention permet ainsi d'obtenir des encombrements de faibles épaisseurs, 10 inférieures à 10 centimètres particulièrement bien adaptés à cette position. The image source essentially comprises an imager 11, a projection optics 12 and a diffusing screen 13 operating in transmission. One or more mirrors 14 may be arranged to adapt the size of the image source available to the viewfinder in the cockpit or in the cabin. In general, this type of device is located in the upper part of the cockpit or cabin. The source of images according to the invention thus makes it possible to obtain small footprint dimensions, less than 10 centimeters, particularly well adapted to this position.
L'imageur 11 est préférentiellement une visualisation à valve optique comme, par exemple, une visualisation à cristaux liquides ou un dispositif à micro-miroirs, dispositif dit DMD (Digital MicroMirror Device). Les valves optiques sont des modulateurs de lumière. Ils nécessitent par 15 conséquent une source d'éclairage pour fonctionner. Il existe actuellement des sources d'éclairage puissantes permettant d'obtenir une luminance très élevée pour ce type d'imageurs. On citera, à titre d'exemple non limitatif, les tubes fluorescents, les lampes à arc ou les diodes électroluminescentes de puissance. Sur la figure 1, l'éclairage de l'imageur n'est pas représenté. Ces 20 imageurs sont utilisés en particulier pour les dispositifs de projection vidéo sur grand écran. Il est également possible d'utiliser des afficheurs monochromes ou couleur. The imager 11 is preferably an optical valve display such as, for example, a liquid crystal display or a device with micro-mirrors, device known as DMD (Digital MicroMirror Device). Optical valves are light modulators. They therefore require a lighting source to function. There are currently powerful light sources to obtain a very high luminance for this type of imagers. By way of nonlimiting example, mention may be made of fluorescent tubes, arc lamps or light-emitting diodes of power. In Figure 1, the illumination of the imager is not shown. These imagers are used in particular for large screen video projection devices. It is also possible to use monochrome or color displays.
L'optique de projection 12 forme l'image de l'imageur dans le plan 25 de l'écran diffusant. La taille de l'image projetée dépend de la taille de l'imageur et du grandissement de l'optique de projection. Il est donc très facile d'obtenir des tailles d'image différentes à partir d'un imageur unique en modifiant soit la focale de l'optique de projection soit la distance imageurplan diffusant, permettant ainsi d'adapter au mieux la source d'images à 30 l'application envisagée sans développement technique important. Projection optics 12 form the image of the imager in the plane 25 of the scattering screen. The size of the projected image depends on the size of the imager and the magnification of the projection optics. It is therefore very easy to obtain different image sizes from a single imager by modifying either the focal length of the projection optics or the scatterplane imaging distance, thus making it possible to adapt the image source as well as possible. to the intended application without significant technical development.
Deux paramètres conditionnent les propriétés optiques et photométriques de l'écran diffusant: La forme de l'écran. Two parameters condition the optical and photometric properties of the diffusing screen: The shape of the screen.
L'indicatrice de diffusion en transmission de cet écran. The transmission indicator of this screen.
Il est, en effet, possible d'adapter la forme de l'écran diffusant de façon à compenser l'aberration de courbure de champ de l'optique de collimation et de superposition. Dans ce cas, I'optique de projection présente également une courbure de champ adaptée à la courbure de champ de 5 l'optique de collimation et la compense parfaitement. La figure 3 illustre ce principe dans le cas d'une optique de collimation et de superposition à deux lames semi-réfléchissantes. Dans ce cas, la courbure de l'écran diffusant 13 vaut environ la moitié du rayon de courbure du miroir sphérique concave 22. It is indeed possible to adapt the shape of the diffusing screen so as to compensate for the field curvature aberration of the collimation and superposition optics. In this case, the projection optic also has a field curvature adapted to the field curvature of the collimating optics and compensates for it perfectly. FIG. 3 illustrates this principle in the case of a collimation and superposition optics with two semi-reflective blades. In this case, the curvature of the diffusing screen 13 is about half the radius of curvature of the concave spherical mirror 22.
On augmente ainsi sensiblement le champ de visualisation du dispositif de 10 collimation tout en conservant une image de bonne qualité optique. La réalisation d'une optique de projection présentant de la courbure de champ ne présente aucune difficulté technique particulière pour l'homme du métier. This substantially increases the field of view of the collimation device while maintaining an image of good optical quality. The production of a projection optic exhibiting a curvature of the field does not present any particular technical difficulty for a person skilled in the art.
Il est également possible de conserver une optique de projection classique aplanétique et d' ajouter une lentille convergente dans le plan de l"afficheur 1 5 qui donne la courbure de champ souhaitée. It is also possible to maintain a conventional aplanatic projection optics and to add a converging lens in the plane of the display which gives the desired field curvature.
Le pilote observe l'image fournie par le viseur dans une certaine zone que l'on appelle généralement pupille photométrique ou boîte à oeil qui est délimitée par des contraintes de disposition du cockpit ou de la cabine de pilotage et également par la position du pilote dans son cockpit. Les 20 dimensions de cette boîte à ceil font généralement plusieurs dizaines de centimètres. Il est intéressant de n'envoyer de la lumière qu'à l'intérieur de cette boîte à oeil de façon d'une part à optimiser les rendements photométriques du dispositif et d'autre part à éviter la formation d'images aberrantes. Il est possible d'adapter l'angle de diffusion du plan diffusant de 25 façon que la lumière diffusée le soit dans un angle solide parfaitement adaptée à la pupille photométrique du viseur. Ceci est obtenu en utilisant, par exemple, des diffuseurs de rugosité adaptée ou des diffuseurs possédant des microstructures. Il est également possible d'utiliser des diffuseurs de type holographique. Il est alors possible d'adapter l'angle de diffusion à une 30 bande spectrale donnée correspondant à l'émission de la source de lumière assurant l'éclairage de l'imageur en jouant sur les paramètres photométriques. The pilot observes the image provided by the viewfinder in a certain area that is generally called a photometric pupil or eye box which is delimited by cockpit or cockpit layout constraints and also by the position of the pilot in his cockpit. The 20 dimensions of this eye box are usually several tens of centimeters. It is interesting to send light only inside this eye box so as firstly to optimize the photometric efficiency of the device and secondly to avoid the formation of aberrant images. It is possible to adapt the scattering angle of the scattering plane so that the scattered light is at a solid angle perfectly matched to the photometric pupil of the viewfinder. This is achieved by using, for example, suitable roughness diffusers or diffusers having microstructures. It is also possible to use holographic type diffusers. It is then possible to adapt the scattering angle to a given spectral band corresponding to the emission of the light source providing illumination of the imager by changing the photometric parameters.
Dans le cas de valves optiques à cristaux liquides, la lumière issue de l'imageur est polarisée. L'optimisation des caractéristiques photométriques de l'écran diffusant peut également être effectuée en tenant compte de l'état de polarisation de la lumière incidente. In the case of optical liquid crystal valves, the light from the imager is polarized. The optimization of the photometric characteristics of the diffusing screen can also be carried out taking into account the polarization state of the incident light.
Pour obtenir une utilisation correcte du viseur, le contraste de 5 I'image projetée sur le paysage extérieur doit être excellent. Dans le cas d'un viseur à deux lames semi-réfléchissantes comme indiqué sur les figures 2, 3 et 4, la lumière issue du plan diffusant est d'abord réfléchie par la lame semiréfléchissante plane 21, puis par le miroir concave 22 et enfin transmise par la dite lame semi-réfléchissante 21 vers l'observateur. Elle subit donc trois 10 atténuations successives. Il est donc nécessaire d'optimiser les différents coefficients de réflexion et de transmission de façon à obtenir le maximum de lumière transmise. For proper use of the viewfinder, the contrast of the projected image on the outside landscape must be excellent. In the case of a viewfinder with two semi-reflective blades as indicated in FIGS. 2, 3 and 4, the light coming from the diffusing plane is first reflected by the plane semireflective plate 21, then by the concave mirror 22 and finally transmitted by said semi-reflecting plate 21 to the observer. It undergoes three successive attenuations. It is therefore necessary to optimize the different reflection and transmission coefficients so as to obtain the maximum of transmitted light.
La lame semi-réfléchissante 22 est utilisée à la fois en réflexion et en transmission. Il est par conséquent difficile d'améliorer son rendement 15 global. Un coefficient de réflexion pour cette lame compris entre 30 pour cent et 50 pour cent permet d'atteindre une transmission globale, produit de son coefficient de réflexion par son coefficient de transmission, comprise entre 21 pour cent et 25 pour cent en négligeant les pertes par absorption et diffusion. The semi-reflecting plate 22 is used both in reflection and in transmission. It is therefore difficult to improve its overall efficiency. A reflection coefficient for this blade of between 30 percent and 50 percent achieves an overall transmission, produced by its reflection coefficient by its transmission coefficient, of between 21 percent and 25 percent, neglecting the losses by absorption and diffusion.
Le coefficient de réflexion du miroir concave doit être le plus élevé 20 possible pour optimiser la lumière transmise venant du plan diffusant. The reflection coefficient of the concave mirror should be as high as possible to optimize the transmitted light from the scattering plane.
Cependant, ce miroir est également utilisé pour transmettre la lumière du paysage extérieur. Un bon compromis consiste à adapter le coefficient de réflexion à la bande spectrale ou aux bandes spectrales d'émission des sources d'éclairage de l'afficheur. Dans ce cas, le coefficient de réflexion du 25 miroir 22 est élevé pour lesdites bandes spectrales et quasiment nul ailleurs. However, this mirror is also used to transmit light from the outdoor landscape. A good compromise consists in adapting the reflection coefficient to the spectral band or to the spectral bands of emission of the illumination sources of the display. In this case, the reflection coefficient of the mirror 22 is high for said spectral bands and virtually nil elsewhere.
On obtient ainsi des coefficients de réflexion qui dépassent 90 pour cent tout en conservant des transmissions du paysage élevées. En effet, l'émission spectrale du paysage est généralement large et n'est donc que faiblement perturbée par l'atténuation apportée par le miroir dans des bandes spectrales 30 étroites. Dans le cas d'une utilisation avec un éclairage monochrome de faible largeur spectrale, la transmission du paysage extérieur par le miroir sphérique peut ainsi dépasser 80 pour cent. Reflection coefficients that exceed 90 percent are thus obtained while maintaining high landscape transmissions. Indeed, the spectral emission of the landscape is generally broad and is therefore only slightly disturbed by the attenuation provided by the mirror in narrow spectral bands. In the case of use with monochrome illumination of low spectral width, the transmission of the external landscape by the spherical mirror can thus exceed 80 percent.
Technologiquement, la réalisation de miroirs de ce type peut être effectuée par des techniques de dépôt de couches minces. En jouant sur le 35 nombre, l'épaisseur et l'indice optique des couches, il est possible de réaliser un profil de coefficient de réflexion adapté à la source de lumière utilisée. Il est également possible de réaliser cette fonction en utilisant un composant holographique. Dans ce cas, un phénomène d'interférence à deux ondes est enregistré dans un matériau photosensible comme la gélatine bichromatée 5 ou certains photopolymères. Dans ce cas, on obtient, à l'intérieur du matériau photosensible des strates d'indice optique. La distance séparant les strates, le profil d'indice et l'inclinaison des strates par rapport au support d'enregistrement déterminent les propriétés photométriques et géométriques de l'hologramme obtenu. On peut ainsi obtenir des rendements de diffraction 10 élevés dans des plages spectrales déterminées. Technologically, the production of mirrors of this type can be carried out by thin film deposition techniques. By varying the number, thickness and optical index of the layers, it is possible to achieve a reflection coefficient profile adapted to the light source used. It is also possible to perform this function using a holographic component. In this case, a two-wave interference phenomenon is recorded in a photosensitive material such as dichromated gelatin or certain photopolymers. In this case, optical index layers are obtained inside the photosensitive material. The distance separating the layers, the index profile and the inclination of the layers relative to the recording medium determine the photometric and geometric properties of the hologram obtained. It is thus possible to obtain high diffraction efficiencies in specific spectral ranges.
L'utilisation de composants holographiques présente un autre avantage. Il est, en effet, possible de générer une surface d'onde par diffraction dont la forme géométrique soit différente de celle du support de l'hologramme. Ainsi, il est possible de réaliser sur un support plan un 1 élément holographique qui a la même fonction optique qu'un miroir sphérique comme montré sur la figure 4 où l'élément optique 22 est plan. Cette solution présente de nombreux avantages. La réalisation de composants plans est toujours moins coûteuse que celle de composants sphériques. The use of holographic components has another advantage. It is indeed possible to generate a diffraction wave surface whose geometric shape is different from that of the support of the hologram. Thus, it is possible to make on a plane support a holographic element which has the same optical function as a spherical mirror as shown in FIG. 4 where the optical element 22 is plane. This solution has many advantages. The production of planar components is always less expensive than that of spherical components.
L'encombrement du dispositif est également diminué. Ce point sera 20 développé dans la suite de la description. D'autre part, une lame sphérique a nécessairement une épaisseur et peut par conséquent être assimilée à une lentille comportant une face concave et une face convexe. Cette lentille a une certaine puissance optique et introduit par conséquent une déformation du paysage extérieur vu à travers elle. Ce problème disparaît si, sur la vue 25 du paysage, on introduit uniquement des lames planes et parallèles. The size of the device is also decreased. This point will be developed later in the description. On the other hand, a spherical blade necessarily has a thickness and can therefore be likened to a lens having a concave face and a convex face. This lens has a certain optical power and therefore introduces a deformation of the external landscape seen through it. This problem disappears if, on the landscape view, only planar and parallel blades are introduced.
Cependant, les strates composant l'hologramme sont nécessairement inclinées par rapport au support et cela d'autant plus que l'on se situe en périphérie de l'élément holographique. Or, il est connu que l'inclinaison des strates par rapport au support génère des aberrations chromatiques. La 30 puissance de l'hologramme est alors variable en fonction de la longueur d'onde. Dans ce cas, pour conserver une image de bonne qualité, il est nécessaire soit de réduire le champ visuel du viseur soit d'utiliser des sources d'éclairage faiblement monochromatiques comme des diodes laser émettant dans le visible. However, the strata composing the hologram are necessarily inclined relative to the support and this especially as one is at the periphery of the holographic element. However, it is known that the inclination of the strata relative to the support generates chromatic aberrations. The power of the hologram is then variable as a function of the wavelength. In this case, to maintain an image of good quality, it is necessary either to reduce the field of view of the viewfinder or to use low monochromatic light sources such as laser diodes emitting in the visible.
Lorsque le combineur optique est placé dans le champ visuel du pilote, la vue du paysage extérieur est perturbée. La transmission du paysage est atténuée, avec parfois des changements de la calorimétrie dans le cas de composants holographiques réfléchissant la lumière dans une 5 bande spectrale étroite. Or, I'utilisation d'un viseur Tête Haute n'est pas nécessairement requise dans toutes les phases de vol. En aéronautique civile notamment, les viseurs ne sont utilisés que pendant les phases de décollage ou d'atterrissage ou par faible visibilité (de nuit ou par temps de brouillard). Par conséquent, pendant les phases où le viseur n'est pas utile, il 10 constitue une gêne pour la vision de l'extérieur. When the optical combiner is placed in the pilot's visual field, the view of the outside landscape is disrupted. Landscape transmission is attenuated, with sometimes changes in calorimetry in the case of holographic components reflecting light in a narrow spectral band. However, the use of a Head-up viewfinder is not necessarily required in all phases of flight. In civil aeronautics in particular, the sights are only used during the take-off or landing phases or in low visibility (at night or in foggy weather). Therefore, during the phases where the viewfinder is not useful, it is a hindrance to the vision of the outside.
Dans le cas d'un viseur comprenant deux lames comme indiqué sur les figures 2, 3 et 4, on ajoute alors à la lame semi-réfléchissante et au miroir semi-réfléchissant des moyens mécaniques permettant de faire pivoter ladite lame et ledit miroir de façon à les retirer de la vue du paysage 15 extérieur. A titre d'exemple non limitatif, les figures 5a et 5b illustrent cette possibilité dans le cas où la lame 22 est une lame plane holographique. Les lames 21 et 22 peuvent tourner autour d'axe perpendiculaire au plan de l'axe optique du dispositif optique (flèches blanches de la figure 5a) grâce aux moyens mécaniques 23. Il existe d'autres configurations mécaniques 20 possibles. On peut notamment maintenir les deux lames par une articulation située à l'extrémité commune des composants permettant de rigidifier le système. Dans tous les cas, les moyens mécaniques sont dimensionnés de telle façon que les déplacements des lames optiques en environnement vibratoire reste faible. Sur la figure 5a, les lames sont en position 25 opérationnelle permettant d'utiliser le viseur. Sur la figure 5b, les lames sont repliées en position de repos sur les flancs mécaniques de la source d'images. On notera, que dans cette position, les lames sont protégées, ce qui permet au pilote ou au personnel chargé de la maintenance de se déplacer dans le cockpit ou dans la cabine sans risque pour ces composants 30 fragiles. Le changement de position peut être effectué manuellement ou entraîné par un dispositif motorisé sur commande du pilote. Il est important qu 'en position opérationnelle, les composants retrouvent une position mécanique fixe et parfaitement déterminée afin d'une part que la collimation soit assurée et d'autre part que l'image fournie par le viseur le soit dans une 35 position parfaitement déterminée. In the case of a viewfinder comprising two blades as indicated in FIGS. 2, 3 and 4, then the semi-reflecting blade and the semi-reflecting mirror are provided with mechanical means for pivoting said blade and said mirror in such a way that to remove them from the view of the outside landscape. By way of non-limiting example, FIGS. 5a and 5b illustrate this possibility in the case where the blade 22 is a holographic flat blade. The blades 21 and 22 can rotate about an axis perpendicular to the plane of the optical axis of the optical device (white arrows of Figure 5a) by the mechanical means 23. There are other possible mechanical configurations. In particular, the two blades can be held by a joint located at the common end of the components making it possible to stiffen the system. In all cases, the mechanical means are dimensioned such that the movements of the optical blades in vibratory environment remains low. In Fig. 5a, the blades are in operative position for use with the viewfinder. In Figure 5b, the blades are folded in the rest position on the mechanical sides of the image source. Note that in this position, the blades are protected, which allows the pilot or maintenance personnel to move into the cockpit or cabin without risk to these fragile components. The change of position can be carried out manually or driven by a motorized device on command of the pilot. It is important that in the operational position, the components find a fixed and perfectly determined mechanical position so that the collimation is ensured and the image provided by the viewfinder is in a perfectly determined position. .
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| FR0309163A FR2858068A1 (en) | 2003-07-25 | 2003-07-25 | Head-up display visor has image source comprising imager, optical projection and diffusing screen |
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Family
ID=33561129
Family Applications (1)
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749779A (en) * | 2014-12-24 | 2015-07-01 | 张璁 | Double-screen helmet display device |
| WO2017212924A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Ricoh Company, Ltd. | Image display apparatus |
| EP3243098A4 (en) * | 2015-01-06 | 2018-08-29 | Vuzix Corporation | Head mounted imaging apparatus with curved lenslet array |
| CN109471261A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 法雷奥开关和传感器有限责任公司 | The head up display with diffusing globe for vehicle |
| RU2766096C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-02-07 | Акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | Collimator |
| RU214648U1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-11-09 | Акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | COLLIMATOR |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3533104A (en) * | 1968-05-17 | 1970-10-06 | Ibm | Head-up display system |
| EP0288365A1 (en) * | 1987-04-22 | 1988-10-26 | Thomson-Csf | Helmet-mounted holographic head-up display |
| FR2693807A1 (en) * | 1992-07-17 | 1994-01-21 | Renault | Display appts. for displaying data on dashboard of motor vehicle - has image mixer mounted in top surface of dashboard on horizontal axis so that it can be tilted up or lowered flush with dashboard top |
| US5483307A (en) * | 1994-09-29 | 1996-01-09 | Texas Instruments, Inc. | Wide field of view head-mounted display |
| US5757544A (en) * | 1993-03-09 | 1998-05-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image display apparatus |
-
2003
- 2003-07-25 FR FR0309163A patent/FR2858068A1/en active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3533104A (en) * | 1968-05-17 | 1970-10-06 | Ibm | Head-up display system |
| EP0288365A1 (en) * | 1987-04-22 | 1988-10-26 | Thomson-Csf | Helmet-mounted holographic head-up display |
| FR2693807A1 (en) * | 1992-07-17 | 1994-01-21 | Renault | Display appts. for displaying data on dashboard of motor vehicle - has image mixer mounted in top surface of dashboard on horizontal axis so that it can be tilted up or lowered flush with dashboard top |
| US5757544A (en) * | 1993-03-09 | 1998-05-26 | Olympus Optical Co., Ltd. | Image display apparatus |
| US5483307A (en) * | 1994-09-29 | 1996-01-09 | Texas Instruments, Inc. | Wide field of view head-mounted display |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104749779A (en) * | 2014-12-24 | 2015-07-01 | 张璁 | Double-screen helmet display device |
| CN104749779B (en) * | 2014-12-24 | 2017-06-06 | 张璁 | Double screen Helmet Mounted Display |
| EP3243098A4 (en) * | 2015-01-06 | 2018-08-29 | Vuzix Corporation | Head mounted imaging apparatus with curved lenslet array |
| US10838209B2 (en) | 2015-01-06 | 2020-11-17 | Vuzix Corporation | Head mounted imaging apparatus with curved lenslet array |
| WO2017212924A1 (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | Ricoh Company, Ltd. | Image display apparatus |
| JP2017219799A (en) * | 2016-06-10 | 2017-12-14 | 株式会社リコー | Image display device |
| CN109471261A (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-15 | 法雷奥开关和传感器有限责任公司 | The head up display with diffusing globe for vehicle |
| EP3460539A1 (en) * | 2017-09-07 | 2019-03-27 | Valeo Schalter und Sensoren GmbH | Heads-up display with diffuser for a vehicle |
| RU2766096C1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-02-07 | Акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | Collimator |
| RU214648U1 (en) * | 2021-04-13 | 2022-11-09 | Акционерное общество "Научно-Производственный Комплекс "Альфа-М" | COLLIMATOR |
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