FR2860601A1 - METHOD FOR CORRECTING DISTORTION OF A LIQUID CRYSTAL IMAGER - Google Patents

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Abstract

Le domaine de l'invention est celui des systèmes de présentation d'images collimatées, et plus précisément celui des viseurs dits Tête Haute utilisés sur aéronefs.Une des principales difficultés techniques pour obtenir une image de bonne qualité est la correction de la distorsion géométrique introduite essentiellement par l'optique de collimation et de superposition du viseur. Cette difficulté est encore accrue avec des afficheurs de type matriciel où les corrections de type analogiques sont exclues.L'invention propose un procédé simple permettant de déterminer la distorsion puis de la corriger.The field of the invention is that of systems for presenting collimated images, and more precisely that of so-called head-up sights used on aircraft. One of the main technical difficulties for obtaining a good quality image is the correction of the geometric distortion introduced. mainly by the optics of collimation and superposition of the viewfinder. This difficulty is further increased with matrix type displays where analog type corrections are excluded. The invention provides a simple method for determining the distortion and then correcting it.

Description

PROCEDE DE CORRECTION DE DISTORSION D'UN IMAGEUR A CRISTAUX LIQUIDESMETHOD FOR CORRECTING DISTORTION OF A LIQUID CRYSTAL IMAGER

Le domaine de l'invention est celui des systèmes de présentation d'images collimatées, et plus précisément celui des viseurs dits Tête Haute 5 utilisés sur aéronefs.  The field of the invention is that of collimated image presentation systems, and more specifically that of so-called high head 5 viewfinders used on aircraft.

D'une façon générale, comme il est indiqué de façon schématique sur la figure 1, un système de visualisation dit Tête Haute collimatée comprend un afficheur 1 et une optique de collimation et de superposition permettant de présenter à un utilisateur 4 l'image 51 fournie par l'afficheur sous la forme d'une image aérienne 52 collimatée à l'infini et en superposition sur le paysage extérieur, cette image provenant de sources d'images non représentées sur la figure. Généralement, l'optique de collimation et de superposition comporte une optique-relais 2 et un combineur optique semi-transparent 3. Ces systèmes sont particulièrement utilisés sur aéronefs militaires. Ces dispositifs sont fondamentaux pour l'aide au pilotage et à la navigation.  In general, as indicated schematically in FIG. 1, a so-called collimated head-up display system comprises a display 1 and a collimation and superposition optics making it possible to present to a user 4 the image 51 provided. by the display in the form of an aerial image 52 collimated to infinity and superimposed on the external landscape, this image coming from sources of images not shown in the figure. Generally, the collimation and superposition optics comprises a relay optics 2 and a semitransparent optical combiner 3. These systems are particularly used on military aircraft. These devices are fundamental for steering and navigation assistance.

L'image superposée doit être d'excellente qualité optique pour éviter toute erreur de pilotage et ne pas entraîner de fatigue oculaire importante. Une des principales difficultés techniques pour obtenir une image de bonne qualité est la correction de la distorsion géométrique introduite d'une part par l'optique de collimation et de superposition et d'autre part, et dans une plus faible mesure, par la verrière transparente du cockpit de l'aéronef. Il est démontré, que compte-tenu des contraintes géométriques imposées par l'utilisation du système dans un cockpit et en particulier par le fort hors d'axe du combineur optique, la distorsion géométrique est importante et ne peut être corrigée simplement par des moyens optiques classiques.  The superimposed image must be of excellent optical quality to avoid any pilot error and not cause significant eye strain. One of the main technical difficulties in obtaining an image of good quality is the correction of the geometric distortion introduced on the one hand by the collimation and superposition optics and on the other hand, and to a lesser extent, by the transparent canopy. cockpit of the aircraft. It has been demonstrated that, given the geometrical constraints imposed by the use of the system in a cockpit and in particular by the off-axis strength of the optical combiner, the geometric distortion is important and can not be corrected simply by optical means. classics.

La figure 2a présente l'effet de la distorsion sur l'image finale 52.  Figure 2a shows the effect of distortion on the final image 52.

On appelle F la fonction de distorsion qui, à un point M(x,y) de l'image bidimensionnelle 51 présentée par l'afficheur fait correspondre un point M'(a,(3), a,(3 représentant les coordonnées angulaires du point M', image de M à travers l'optique collimatée.  F is the distortion function which, at a point M (x, y) of the two-dimensional image 51 presented by the display, maps a point M '(a, (3), a, (3 representing the angular coordinates from the point M ', image of M through the collimated optics.

L'image 51 est issue d'une image électronique 50 provenant soit d'un capteur optronique soit d'un générateur de symboles ou de cartographie. Pour obtenir une image collimatée non déformée 52, la méthode classiquement employée consiste à appliquer à l'image électronique 50 une distorsion inverse de celle de l'optique, cette fonction de distorsion étant notée F 1 comme il est indiqué sur la figure 2b. On obtient alors une image 51 déformée. Après passage à travers l'optique de collimation et de superposition, on obtient l'image 52 non déformée et identique à l'image électronique 50 d'origine. Dans le cas d'afficheurs matriciels composés d'une matrice de pixels, il est également possible de construire l'image 51 en faisant correspondre à chaque pixel de l'image le ou les pixels de l'image électronique 50 correspondant. Dans ce cas, bien entendu, on applique directement la fonction de distorsion sur chaque pixel de l'image pour retrouver le pixel de l'image électronique correspondant, ce qui permet de simplifier les calculs et d'obtenir une image corrigée de meilleure qualité (demande française 02 06721 intitulée "dispositif de correction électronique des distorsions optiques d'une visualisation collimatée obtenue à partir d'un afficheur matriciel").  The image 51 is derived from an electronic image 50 coming either from an optronic sensor or from a symbol generator or mapping. In order to obtain a non-distorted collimated image 52, the method conventionally used consists in applying to the electronic image 50 a distortion that is the opposite of that of the optics, this distortion function being denoted F 1 as indicated in FIG. 2b. This produces a deformed image 51. After passing through the collimation and superposition optics, we obtain the image 52 undeformed and identical to the original electronic image 50. In the case of matrix displays composed of a matrix of pixels, it is also possible to construct the image 51 by matching each pixel of the image the pixel or pixels of the corresponding electronic image 50. In this case, of course, the distortion function is applied directly to each pixel of the image in order to find the pixel of the corresponding electronic image, which makes it possible to simplify the calculations and to obtain a corrected image of better quality ( French application 02 06721 entitled "electronic correction device optical distortion of a collimated display obtained from a matrix display").

Le calcul des combinaisons optiques permet de connaître parfaitement la distorsion théorique. Cependant, d'une part, l'optique de collimation et de superposition n'est jamais parfaite et d'autre part, un viseur Tête Haute est placé devant une verrière transparente de cockpit qui introduit une légère distorsion qu'il est nécessaire de compenser. Ainsi, il est impossible de corriger parfaitement la distorsion réelle par le calcul de la distorsion théorique. Il est donc nécessaire de corriger la distorsion de façon personnalisée pour chaque viseur. Actuellement, les afficheurs sont des tubes à rayon cathodique, l'image 51 est obtenue par la modulation et la déflexion d'un pinceau électronique qui balaie la surface électroluminescente de l'afficheur. Dans ce cas, pour corriger la distorsion, on applique sur les organes de déflexion du tube cathodique des coefficients polynomiaux de distorsion. La détermination des coefficients se fait par itérations successives. On projette dans le viseur l'image d'un quadrillage régulier, on 2860601 3 ajuste les coefficients polynomiaux jusqu'à ce que l'image projetée soit également un quadrilatère régulier.  The calculation of the optical combinations makes it possible to know perfectly the theoretical distortion. However, on the one hand, the collimation and superposition optics are never perfect, and on the other hand, a Head-up viewfinder is placed in front of a transparent cockpit canopy that introduces a slight distortion that needs to be compensated. . Thus, it is impossible to perfectly correct the real distortion by calculating the theoretical distortion. It is therefore necessary to correct the distortion individually for each viewfinder. Currently, the displays are cathode ray tubes, the image 51 is obtained by the modulation and deflection of an electronic brush that scans the electroluminescent surface of the display. In this case, to correct the distortion, polynomial distortion coefficients are applied to the deflection members of the cathode ray tube. The coefficients are determined by successive iterations. The image of a regular grid is projected into the viewfinder, and the polynomial coefficients are adjusted until the projected image is also a regular quadrilateral.

Cependant, progressivement, les afficheurs actuels sont remplacés par des afficheurs matriciels, notamment à cristaux liquides qui présentent de nombreux avantages en terme de compacité et de fiabilité. Avec des afficheurs de ce type, la méthode précédente n'est plus applicable, les pixels de la matrice étant pilotés par un adressage matriciel.  However, progressively, current displays are replaced by matrix displays, including liquid crystal that have many advantages in terms of compactness and reliability. With displays of this type, the previous method is no longer applicable, the pixels of the matrix being driven by a matrix addressing.

L'objet de l'invention est de proposer un procédé permettant de réaliser la correction de distorsion sur des viseurs Tête Haute à afficheur 10 matriciel.  The object of the invention is to propose a method making it possible to perform distortion correction on viewer headers with a matrix display.

Plus précisément, l'invention a pour objet un procédé de correction de l'aberration de distorsion de l'ensemble optique d'un viseur Tête Haute comportant un afficheur matriciel donnant une image visible à partir d'une image électronique, un ensemble optique comprenant essentiellement une optique-relais et un combineur optique, ledit ensemble optique formant de l'image de l'afficheur une image collimatée destinée à un observateur, caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes: É Génération d'une image sur l'afficheur comportant une pluralité de marques encore appelés amers disposées selon un motif géométrique connu au moyen d'un dispositif de génération d'images graphiques; É Estimation de la position angulaire de l'image collimatée de 25 chaque amer au moyen d'un dispositif de mesure optomécanique comportant des moyens vidéo; É Calcul de polynômes d'approximation de la distorsion à partir des mesures précédentes au moyen d'un premier dispositif électronique; É Application des corrections polynomiales à l'image électronique au moyen d'un second dispositif électronique de façon que l'image finale collimatée soit sans distorsions géométriques.  More specifically, the subject of the invention is a method for correcting the distortion aberration of the optical assembly of a head-up viewfinder comprising a matrix display giving a visible image from an electronic image, an optical assembly comprising essentially an optical relay and an optical combiner, said optical assembly forming the image of the display a collimated image intended for an observer, characterized in that said method comprises the following steps: E Generation of an image on the display comprising a plurality of marks also called bitter arranged in a known geometric pattern by means of a device for generating graphic images; Estimating the angular position of the collimated image of each bitter by means of an optomechanical measuring device comprising video means; É Calculation of distortion approximation polynomials from the previous measurements by means of a first electronic device; E Application of the polynomial corrections to the electronic image by means of a second electronic device so that the final collimated image is without geometric distortions.

Avantageusement, le motif géométrique est un quadrillage régulier 35 couvrant la totalité de la surface de l'image de l'afficheur, le nombre d'amers 2860601 4 est environ cent, la répartition de l'énergie lumineuse de chaque amer est à symétrie radiale et de forme gaussienne, chaque amer couvre au plus cinquante pixels de la matrice et préférentiellement chaque amer couvre un seul pixel.  Advantageously, the geometric pattern is a regular grid 35 covering the entire surface of the image of the display, the number of bitter 2860601 4 is about one hundred, the distribution of the light energy of each bitter is radially symmetrical and of Gaussian form, each bitter covers at most fifty pixels of the matrix and preferentially each bitter covers a single pixel.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles: É La figure 1 représente le schéma de principe d'un viseur tête 1 o Haute.  The invention will be better understood and other advantages will become apparent on reading the following description given by way of non-limiting example and with reference to the appended figures in which: FIG. 1 represents the schematic diagram of a viewfinder 1 high.

É Les figures 2a et 2b représentent les formes des images électronique, affichée et collimatée avant et après correction de la distorsion.  Figures 2a and 2b show the shapes of the electronic images displayed and collimated before and after correction of the distortion.

É La figure 3 représente un schéma du matériel nécessaire pour 15 réaliser le procédé de correction selon l'invention.  Figure 3 shows a schematic diagram of the equipment necessary to perform the correction method according to the invention.

É La figure 4 représente une vue de principe de la répartition des amers selon l'invention.  FIG. 4 represents a basic view of the distribution of the bitterings according to the invention.

É Les figures 5a, 5b et 5c représentent trois géométries possibles des amers selon l'invention.  FIGS. 5a, 5b and 5c represent three possible geometries of the bitters according to the invention.

La figure 3 représente un schéma du matériel nécessaire pour réaliser le procédé de correction selon l'invention. Celui-ci comprend: É Le viseur proprement dit qui peut être installé soit sur un banc de mesure dédié à cette opération de correction de distorsion soit dans l'aéronef de façon à faire une correction qui prenne en compte tous les paramètres de distorsion; É Un dispositif de génération d'images graphiques 7; É Un dispositif vidéo de mesure 6; É Un premier dispositif électronique 8 de calcul des corrections de 30 distorsion couplée au dispositif vidéo de mesure 6.  FIG. 3 represents a diagram of the equipment necessary to carry out the correction method according to the invention. This includes: E The actual viewfinder which can be installed either on a measurement bench dedicated to this distortion correction operation or in the aircraft so as to make a correction which takes into account all the distortion parameters; É A device for generating graphic images 7; É A video measuring device 6; A first electronic device 8 for calculating the distortion corrections coupled to the video measuring device 6.

Le procédé de correction de l'aberration de distorsion du viseur Tête Haute comporte les étapes suivantes: Première étape: Génération d'images sur l'afficheur comportant 35 une pluralité de marques encore appelés amers 53 disposées selon un motif 2860601 5 géométrique connu au moyen d'un dispositif de génération d'images graphiques.  The method for correcting the distortion aberration of the head-up viewfinder comprises the following steps: First step: Generating images on the display comprising a plurality of marks, also called bitters 53, arranged in a known geometric pattern. a device for generating graphic images.

Ce motif est avantageusement un quadrillage régulier comme indiqué sur la figure 4. Cette disposition peur être modifiée si la distorsion est très importante pour certaines zones de l'image. Le nombre d'amers nécessaire pour assurer une bonne correction de la distorsion dépend de l'importance de celle-ci. II est possible de déterminer ce nombre par itérations successives comme on le verra dans la suite du texte. Un nombre d'amers de l'ordre de la centaine est généralement suffisant pour assurer une bonne correction de la distorsion. Les formes d'amers peuvent être variées. Cependant, il est important de prendre une taille d'amer suffisamment petite, typiquement inférieure à 50 pixels de façon que son image ne soit pas trop déformée par la distorsion. Il est possible d'utiliser des amers à répartition lumineuse constante, par exemple en forme de croix comme indiqué sur la figure 5a. Sur les figures 5a, 5b et 5c, chaque carré du quadrillage représente un pixel. Il est également possible de prendre un amer constitué d'un seul pixel comme indiqué sur la figure 5b. II est également possible d'utiliser un amer à symétrie radiale et dont la répartition d'énergie varie continûment du centre vers les bords, cette répartition pouvant être de forme gaussienne comme illustré en figure 5c où les motifs de chaque pixel représentent les variations de luminance des pixels. Plus le motif est foncé, plus la luminance est forte. On peut alors obtenir une précision de mesure inférieure à la taille du pixel. La génération de tous les amers peut se faire soit dans une seule image, soit dans une série d'images successives comportant chacune au plus quelques amers de façon à éviter toute erreur de reconnaissance.  This pattern is advantageously a regular grid as shown in Figure 4. This provision can be modified if the distortion is very important for certain areas of the image. The number of burrs needed to ensure good correction of the distortion depends on the importance of the distortion. It is possible to determine this number by successive iterations as will be seen in the rest of the text. A number of bitter of the order of one hundred is generally sufficient to ensure good correction of the distortion. The forms of bitters can be varied. However, it is important to take a sufficiently small bit size, typically less than 50 pixels so that its image is not too distorted by the distortion. It is possible to use burs with a constant light distribution, for example in the form of a cross as shown in FIG. 5a. In FIGS. 5a, 5b and 5c, each grid square represents a pixel. It is also possible to take a bitter consisting of a single pixel as shown in Figure 5b. It is also possible to use a radially symmetrical bitter whose energy distribution varies continuously from the center towards the edges, this distribution being able to be of Gaussian form as illustrated in FIG. 5c where the patterns of each pixel represent the luminance variations. pixels. The darker the pattern, the stronger the luminance. We can then obtain a measurement accuracy lower than the size of the pixel. The generation of all the bitters can be done either in a single image, or in a series of successive images each including at most a few bitter so as to avoid any error of recognition.

Pour des raisons de clarté, le générateur d'amers a été représenté extérieurement au viseur. II peut également, dans la mesure où la figuration est simple, être intégré au générateur principal de symboles du viseur.  For reasons of clarity, the bitter generator has been shown externally to the viewfinder. It can also, insofar as figuration is simple, be integrated with the main generator of symbols of the viewfinder.

Deuxième étape: Estimation de la position angulaire de l'image collimatée de chaque amer au moyen d'un dispositif de mesure optomécanique comportant des moyens vidéo.  Second step: Estimation of the angular position of the collimated image of each bitter by means of an optomechanical measuring device comprising video means.

L'observateur regarde l'image collimatée comportant l'image des 35 amers dans une zone particulière que l'on appelle généralement boîte à oeil 2860601 6 et qui est située au voisinage de la pupille optique du viseur. L'optique des moyens vidéo doit être positionnée au plus près de cette zone pour réaliser des mesures correctes. II est également essentiel que la position angulaire des moyens vidéo par rapport à l'axe optique du viseur soit parfaitement connue. Ce positionnement peut être obtenu par des moyens mécaniques de positionnement et de réglage liés au banc de mesure.  The observer looks at the collimated image containing the image of the 35 bitters in a particular area which is generally called eye box 2860601 6 and which is situated in the vicinity of the optical pupil of the viewfinder. The optics of the video means must be positioned closer to this area to make correct measurements. It is also essential that the angular position of the video means relative to the optical axis of the viewfinder is perfectly known. This positioning can be obtained by mechanical means of positioning and adjustment related to the measuring bench.

Les moyens optiques comportent un objectif optique et un capteur photosensible qui peut être, par exemple, une matrice CCD (acronyme anglosaxon de Charge Coupled Device). L'objectif optique forme l'image collimatée des amers sur le capteur photosensible. Si le champ angulaire de l'objectif optique est supérieur au champ angulaire de l'image collimatée qui fait typiquement de l'ordre de 30 degrés, alors il est possible de capter la totalité de l'image des amers sans déplacer les moyens optiques. Dans le cas contraire, le dispositif de mesure optomécanique doit comporter des moyens de déplacement en rotation des moyens optiques permettant de réaliser une cartographie complète de l'image collimatée. Lesdits moyens de déplacement peuvent être pilotés par des moyens de commande numériques afin que le banc de mesure puisse être complètement informatisé.  The optical means comprise an optical objective and a photosensitive sensor which may be, for example, a CCD (Charge Coupled Device) matrix. The optical objective forms the collimated image of the bitters on the photosensitive sensor. If the angular field of the optical objective is greater than the angular field of the collimated image which is typically of the order of 30 degrees, then it is possible to capture the entire image of the bitters without moving the optical means. In the opposite case, the optomechanical measuring device must comprise means for moving in rotation the optical means making it possible to carry out a complete mapping of the collimated image. Said displacement means can be controlled by digital control means so that the measurement bench can be completely computerized.

La résolution du capteur photosensible doit être adaptée à la taille des pixels de la matrice de l'afficheur. Il est, en effet, important que la précision des mesures soit supérieure à la résolution de l'image collimatée de façon à obtenir une précision de correction de la distorsion inférieure à la taille des pixels de la matrice de l'afficheur. Par conséquent, l'image d'un pixel sur le capteur photosensible à travers l'optique du viseur et l'objectif des moyens optiques doit être au moins deux fois supérieure à la résolution du capteur.  The resolution of the photosensitive sensor must be adapted to the size of the pixels of the matrix of the display. It is indeed important that the accuracy of the measurements is greater than the resolution of the collimated image so as to obtain a correction accuracy of the distortion smaller than the size of the pixels of the matrix of the display. Therefore, the image of a pixel on the photosensitive sensor through the viewfinder optics and the objective of the optical means must be at least two times higher than the resolution of the sensor.

L'estimation proprement dit de la position angulaire de l'image collimatée de chaque amer se fait en deux sous-étapes successives: É Une première sous-étape de repérage de l'image de l'amer.  The actual estimation of the angular position of the collimated image of each bitter is done in two successive substeps: É A first substep of locating the image of the bitter.

Cette étape de repérage est réalisée en faisant une convolution des points de l'image avec un filtre adapté pour détecter la présence de l'image de l'amer. II existe deux cas possibles: soit la totalité de l'image des amers se forme sur la surface photosensible du capteur et dans ce cas l'exploration de l'image pour détecter les amers est effectuée informatiquement; soit seule une portion de l'image de l'afficheur se forme 2860601 7 sur la surface photosensible du capteur et dans ce cas, le parcours complet de l'image se fait mécaniquement à partir des moyens de déplacement en rotation. Lorsque la présence de l'amer dans l'image est détectée, la seconde sous-étape peut commencer.  This identification step is performed by convolving the points of the image with a filter adapted to detect the presence of the image of the bitter. There are two possible cases: either the totality of the image of the bitters is formed on the photosensitive surface of the sensor and in this case the exploration of the image to detect the bitters is done by computer; either only a portion of the image of the display is formed on the photosensitive surface of the sensor and in this case, the complete path of the image is done mechanically from the moving means in rotation. When the presence of bitter in the image is detected, the second substep can begin.

É Une seconde sous-étape d'estimation fine de la position de l'image de l'amer. Il est possible d'utiliser, pour cette estimation, une méthode mathématique des moindres carrés permettant d'estimer la position angulaire de l'amer avec une grande précision.  É A second sub-step of fine estimation of the image position of the bitter. It is possible to use, for this estimation, a mathematical method of least squares allowing to estimate the angular position of the bitter with a great precision.

Troisième étape: Calcul de polynômes d'approximation de la distorsion à partir des mesures précédentes au moyen du premier dispositif électronique.  Third step: Calculation of distortion approximation polynomials from the previous measurements by means of the first electronic device.

La deuxième étape permet de connaître la déformation F de l'image angulaire en des points précis repérés par les images des amers. La distorsion introduite par les différentes optiques est une fonction bidimensionnelle continue qui peut être approximée avec une très bonne précision par des fonctions polynomiales. Un premier dispositif de traitement numérique calcule les différentes valeurs des coefficients des polynômes de correction.  The second step makes it possible to know the deformation F of the angular image at precise points identified by the images of the bitters. The distortion introduced by the different optics is a continuous two-dimensional function that can be approximated with very good precision by polynomial functions. A first digital processing device calculates the different values of the coefficients of the correction polynomials.

Quatrième étape: Application des corrections polynomiales à l'image électronique au moyen d'un second dispositif électronique de façon que l'image finale collimatée soit sans distorsions géométriques. Ce dispositif n'est pas représenté sur la figure 3. Il peut être soit intégré au viseur soit dans un calculateur électronique de bord.  Fourth step: Application of the polynomial corrections to the electronic image by means of a second electronic device so that the final collimated image is without geometric distortions. This device is not shown in Figure 3. It can be either integrated in the viewfinder or in an electronic computer board.

Pour corriger l'image, il existe deux grands choix possibles: É Connaissant les polynômes permettant de déterminer la fonction de distorsion F, calculer la fonction inverse F I et l'appliquer à l'image électronique pour obtenir une image affichée possédant la fonction de distorsion inverse de celle de l'optique.  To correct the image, there are two main choices: É Knowing the polynomials for determining the distortion function F, calculating the inverse function F1 and applying it to the electronic image to obtain a displayed image having the distortion function opposite of that of optics.

É Appliquer la fonction de distorsion F sur les pixels de l'image affichée pour calculer les coordonnées des pixels de l'image électronique correspondants. Ces coordonnées n'étant généralement pas entières, la valeur photométrique appliquée à chaque pixel de l'image est estimée en 2860601 8 fonction des valeurs photométriques des pixels voisins du pixel calculé de l'image électronique.  É Apply the distortion function F on the pixels of the displayed image to calculate the coordinates of the corresponding pixels of the electronic image. Since these coordinates are not generally complete, the photometric value applied to each pixel of the image is estimated as a function of the photometric values of the neighboring pixels of the calculated pixel of the electronic image.

Il est possible d'utiliser l'ensemble des étapes du procédé de 5 correction pour optimiser le nombre d'amers à afficher de façon à limiter les calculs. On procède alors de la façon suivante sur un premier viseur Tête Haute servant de référence: É On réalise les trois premières étapes du procédé avec un premier taux d'amers assez faible. On obtient alors des 10 premiers coefficients de polynômes de correction.  It is possible to use all the steps of the correction process to optimize the number of burrs to be displayed so as to limit the calculations. We then proceed as follows on a first viewfinder Head High serving as a reference: The first three steps of the process are carried out with a first bit rate fairly low. The first 10 correction polynomial coefficients are then obtained.

É On recommence plusieurs fois l'opération avec des nombres d'amers de plus en plus importants. On obtient de nouveau pour chaque nombre d'amers des coefficients de polynômes de correction.  É The operation is repeated several times with increasing numbers of bitters. For each number of bitters, coefficients of correction polynomials are again obtained.

É On compare les différents coefficients de correction obtenus pour chaque nombre d'amers. On constate qu'à partir d'un certain nombre d'amers, on n'observe plus de variations sensibles desdits coefficients. Le nombre optimal d'amers permettant de minimiser les calculs est celui à partir duquel les coefficients de correction restent sensiblement constants.  É The different correction coefficients obtained for each number of bitters are compared. It can be seen that, starting from a certain number of bitters, no appreciable variations of said coefficients are observed. The optimal number of burrs making it possible to minimize the calculations is that from which the correction coefficients remain substantially constant.

Une fois le nombre d'amers optimal déterminé, il est appliqué dans le procédé de correction de distorsion de viseurs Tête Haute sensiblement équivalents au viseur Tête Haute servant de référence.  Once the optimum number of bitter has been determined, it is applied in the High Head Viewfinder distortion correction process substantially equivalent to the High Head Viewfinder used as a reference.

La correction électronique peut être implémentée dans un composant électronique comportant des matrices de portes logiques (ET ou OU). Ces composants peuvent être de type non programmables comme, par exemple, les ASIC (Application Specific Integrated Circuit) ou programmables comme, par exemple, les FPGA (Field Programmable Gate Array) ou EPLD (Erasable Programmable Logic Device). Ces composants électroniques sont largement utilisés en électronique professionnelle et en particulier pour les applications aéronautiques.  The electronic correction can be implemented in an electronic component comprising logical gate matrices (AND or OR). These components can be non-programmable type as, for example, ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or programmable as, for example, FPGA (Field Programmable Gate Array) or EPLD (Erasable Programmable Logic Device). These electronic components are widely used in professional electronics and in particular for aeronautical applications.

2860601 92860601 9

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Procédé de correction de l'aberration de distorsion d'un ensemble optique (2, 3) d'un viseur Tête Haute comportant un afficheur matriciel (1) donnant une image visible (51) à partir d'une image électronique (50), l'ensemble optique comprenant essentiellement une optique-relais (2) et un combineur optique (3), ledit ensemble optique (2, 3) formant de l'image de l'afficheur une image collimatée (52) destinée à un observateur (4), caractérisé en ce que ledit procédé comporte les étapes suivantes: É Génération d' images sur l'afficheur comportant une pluralité de marques encore appelés amers (53) disposées selon un motif géométrique connu au moyen d'un dispositif de génération d'images graphiques (7); É Estimation de la position angulaire de l'image collimatée de chaque amer au moyen d'un dispositif de mesure optomécanique (6) comportant des moyens vidéo; É Calcul de polynômes d'approximation de la distorsion à partir des mesures précédentes au moyen d'un premier dispositif électronique (8) ; É Application des corrections polynomiales à l'image électronique au moyen d'un second dispositif électronique de façon que l'image finale collimatée soit sans distorsions géométriques.  A method of correcting the distortion aberration of an optical assembly (2, 3) of a head-up viewfinder comprising a matrix display (1) giving a visible image (51) from an electronic image (50). ), the optical assembly essentially comprising a relay optics (2) and an optical combiner (3), said optical assembly (2, 3) forming an image of the display a collimated image (52) intended for an observer (4), characterized in that said method comprises the following steps: E Generation of images on the display comprising a plurality of marks, also called bitter (53) arranged in a known geometric pattern by means of a device for generating images. graphic images (7); Estimating the angular position of the collimated image of each bitter by means of an optomechanical measuring device (6) comprising video means; É Calculation of distortion approximation polynomials from the previous measurements by means of a first electronic device (8); E Application of the polynomial corrections to the electronic image by means of a second electronic device so that the final collimated image is without geometric distortions. 2. Procédé de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque image affichée comporte la totalité des amers (53).  2. Correction method according to claim 1, characterized in that each displayed image comprises all the bitter (53). 3. Procédé de correction selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque image affichée comporte une partie de la totalité des amers (53). 20 25  3. Correction method according to claim 1, characterized in that each displayed image comprises part of the totality of the bitters (53). 20 25 2860601 10  2860601 10 4. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le motif géométrique est un quadrillage régulier couvrant la totalité de la surface de l'image de l'afficheur.4. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the geometric pattern is a regular grid covering the entire surface of the image of the display. 5. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre d'amers (53) est déterminé en réalisant les étapes préliminaires suivantes sur un premier viseur Tête Haute dit de référence: É Réalisant des trois premières étapes du procédé selon la 10 revendication 1 avec plusieurs nombres d'amers; É Détermination du nombre d'amers nécessaire au-dessus duquel les coefficients des polynômes sont sensiblement constants, ce nombre d'amers étant ensuite appliqué dans la première étape du procédé de correction de distorsion de viseurs Tête Haute sensiblement équivalents au premier viseur Tête Haute dit de référence  5. correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of bitter (53) is determined by performing the following preliminary steps on a first viewfinder Head High reference: E Realizing the first three steps of process according to claim 1 with several numbers of bitters; Determining the number of bitters required above which the coefficients of the polynomials are substantially constant, this number of bitters being then applied in the first step of the head-up view distortion correction method substantially equivalent to the first head-up viewfinder. reference 6. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre d'amers (53) est environ 100.6. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the number of bitter (53) is about 100. 7. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la répartition de l'énergie lumineuse de chaque amer (53) est à symétrie radiale et de forme gaussienne.  7. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the distribution of the light energy of each bitter (53) is radially symmetrical and Gaussian form. 8. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'afficheur (1) est une matrice à cristaux liquides composée de pixels élémentaires.  8. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the display (1) is a liquid crystal matrix composed of elementary pixels. 9. Procédé de correction selon la revendication 8, caractérisé en 30 ce que chaque amer (53) couvre au plus cinquante pixels de la matrice.  9. Correction method according to claim 8, characterized in that each bitter (53) covers at most fifty pixels of the matrix. 10. Procédé de correction selon la revendication 8, caractérisé en ce que chaque amer (53) couvre un seul pixel.  10. Correction method according to claim 8, characterized in that each bitter (53) covers a single pixel. 2860601 11  2860601 11 11. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la résolution angulaire des moyens vidéo du dispositif de mesure opto-mécanique (6) est inférieure à la taille de l'image collimatée de l'amer.11. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the angular resolution of the video means of the opto-mechanical measuring device (6) is smaller than the size of the collimated image of the bitter. 12. Procédé de correction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le champ optique des moyens vidéo du dispositif de mesure opto-mécanique (6) est au moins égal au champ du viseur Tête Haute.  12. Correction method according to one of the preceding claims, characterized in that the optical field of the video means of the opto-mechanical measuring device (6) is at least equal to the field of the head-up viewfinder. 13. Procédé de correction selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le dispositif de mesure opto-mécanique (6) comporte un ensemble mécanique permettant d'orienter angulairement les moyens vidéo d'un angle connu.  13. Correction method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the opto-mechanical measuring device (6) comprises a mechanical assembly for angularly orienting the video means of a known angle.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013174501A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Audi Ag Method for calibrating a head-up display
WO2015044280A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and apparatus for controlling an image generating device of a head-up display
EP2884329A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-17 Honeywell International Inc. Conformal capable head-up display
US9606355B2 (en) 2014-09-29 2017-03-28 Honeywell International Inc. Apparatus and method for suppressing double images on a combiner head-up display
US10459224B2 (en) 2014-09-29 2019-10-29 Honeywell International Inc. High transmittance eyewear for head-up displays

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITBO20060027A1 (en) * 2006-01-17 2007-07-18 Ferrari Spa HUD SYSTEM CONTROL METHOD FOR A ROAD VEHICLE

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675380A (en) * 1994-12-29 1997-10-07 U.S. Philips Corporation Device for forming an image and method of correcting geometrical optical distortions in an image
US6288689B1 (en) * 1997-05-26 2001-09-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Eyepiece image display apparatus
US20030085909A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-08 James Deppe Method for aligning a lens train assembly within a head-up display unit
US20030095188A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-22 Tsai Yau-Liang Method and apparatus for adjusting image distortion
WO2003102904A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-11 Thales Electronic correction device for optical distortions in a collimated imaging obtained from a matrix display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5675380A (en) * 1994-12-29 1997-10-07 U.S. Philips Corporation Device for forming an image and method of correcting geometrical optical distortions in an image
US6288689B1 (en) * 1997-05-26 2001-09-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Eyepiece image display apparatus
US20030085909A1 (en) * 2001-11-08 2003-05-08 James Deppe Method for aligning a lens train assembly within a head-up display unit
US20030095188A1 (en) * 2001-11-21 2003-05-22 Tsai Yau-Liang Method and apparatus for adjusting image distortion
WO2003102904A1 (en) * 2002-05-31 2003-12-11 Thales Electronic correction device for optical distortions in a collimated imaging obtained from a matrix display

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013174501A1 (en) * 2012-05-23 2013-11-28 Audi Ag Method for calibrating a head-up display
WO2015044280A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method and apparatus for controlling an image generating device of a head-up display
EP2884329A1 (en) * 2013-12-11 2015-06-17 Honeywell International Inc. Conformal capable head-up display
US9229228B2 (en) 2013-12-11 2016-01-05 Honeywell International Inc. Conformal capable head-up display
US9606355B2 (en) 2014-09-29 2017-03-28 Honeywell International Inc. Apparatus and method for suppressing double images on a combiner head-up display
US10459224B2 (en) 2014-09-29 2019-10-29 Honeywell International Inc. High transmittance eyewear for head-up displays
US10509224B2 (en) 2014-09-29 2019-12-17 Honeywell International Inc. Apparatus and method for supressing double images on a combiner head-up display

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