WO2009092656A1 - Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique integre - Google Patents

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WO2009092656A1
WO2009092656A1 PCT/EP2009/050377 EP2009050377W WO2009092656A1 WO 2009092656 A1 WO2009092656 A1 WO 2009092656A1 EP 2009050377 W EP2009050377 W EP 2009050377W WO 2009092656 A1 WO2009092656 A1 WO 2009092656A1
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helmet
hull
shell
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heat
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Pierre Bertrou
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Thales
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    • G02B7/00—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements
    • G02B7/008—Mountings, adjusting means, or light-tight connections, for optical elements with means for compensating for changes in temperature or for controlling the temperature; thermal stabilisation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A42—HEADWEAR
    • A42B—HATS; HEAD COVERINGS
    • A42B3/00—Helmets; Helmet covers ; Other protective head coverings
    • A42B3/04—Parts, details or accessories of helmets
    • A42B3/28—Ventilating arrangements
    • A42B3/285—Ventilating arrangements with additional heating or cooling means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted

Definitions

  • the general field of the invention is that of helmets equipped with a helmet viewfinder.
  • This type of device is used in particular on military aircraft.
  • the pilot thus has in his field of vision a video image of the external landscape, this image can come for example from light intensifier devices or infrared cameras; either information on navigation, piloting or fire control.
  • a helmet finder has two main parts that are a source of images and an optical collimation and superposition on the outdoor landscape.
  • image sources were generally CRTs.
  • these sources have a certain number of drawbacks, such as the large size of the tube, the use of high electrical voltages or the difficulty of producing color images.
  • Liquid crystal imagers do not have these disadvantages. They have a small footprint and require only low supply voltages.
  • liquid crystal displays are passive systems that require lighting to function, which is still referred to as "backlight” in English terminology. Today, this lighting is provided by light-emitting diodes of power called "LED” which have many advantages in terms of performance, yields and lifetime.
  • the LEDs are generally arranged in a matrix so as to ensure a large and uniform illumination on a weak surface. To obtain sufficient lighting, exploitable by day under strong sunlight, the necessary power densities are important. Thus, LED lighting can consume around 5 W / cm 2 . It is then necessary to have a powerful cooling system of the "backlight" LEDs so as to maintain the performance of the diodes, not to degrade their life and not cause heating in the vicinity of the head of the wearer of the helmet. For helmet sights, this cooling system must meet several criteria. We will quote:
  • the first and third points are particularly sensitive for the helmets of pilots of weapon planes which are subjected to very important accelerations and whose helmets must be able to undergo an ejection without danger for the pilot.
  • FIG. 1 shows, on an equipped helmet 1 comprising a shell 10, a cooling system 3 of an LED matrix 2 illuminating the active matrix of a display module 4.
  • the cooling system 3 comprises a heat conducting base 30 and cooling fins 31 allowing the dissipation of heat by convection, the convection being represented by wavy arrows in Figure 1 and in the other figures.
  • This system has several drawbacks as can be seen in Figure 1: It is bulky and shifts the center of gravity of the helmet to the front of the helmet.
  • the cooling device according to the invention does not have the above disadvantages.
  • the principle of the device is to use the helmet as heat sink.
  • the subject of the invention is a helmet comprising at least one shell and a helmet sight comprising a source image system cooled by a heat sink comprising different elements, characterized in that at least one of the elements of the dissipator is the shell or an element of the shell, said shell or said element being made of heat conducting material.
  • the material is graphite
  • the heat sink comprises at least one phase change system comprising two ends, the first end of the system being in thermal contact with the image source and the second end being in contact with the shell or an element of the hull.
  • the image source comprises a liquid crystal imager and a light emitting diode illumination.
  • FIG. 1 already commented is a helmet with a cooling device according to the prior art
  • FIG. 2 represents a helmet comprising a first cooling device according to the invention
  • FIG. 3 represents a helmet comprising a second cooling device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a helmet 1 according to the invention. It comprises :
  • a helmet comprises an inner hull resting on the pilot's head and an outer hull;
  • a helmet viewfinder comprising: an image source comprising a flat-screen imager, a liquid-crystal type and a light-emitting diode lighting source; the diodes can be either "white" diodes; triplets of colored diodes.
  • An optical module 4 comprising an optical collimation and superposition on the outdoor landscape.
  • the cooling device 3 may comprise different elements.
  • at least one of the elements of the dissipator is the shell 10 or an element of the shell, said shell or said element being made of heat conducting material.
  • the realization of a portion of the shell of heat conducting material does not pose particular problems.
  • graphite can be used.
  • the evacuation of the heat is then done by thermal convection. Since it is possible to use the entire surface of the helmet shell, the convection can be excellent.
  • the advantages of this solution are a better convection, therefore a considerable reduction in the average power density, a conserved center of gravity, a low or zero mass addition, no additional space requirement and zero generated noise. It can be estimated that the average power density does not exceed 0.01 W / cm 2 with the cooling device according to the invention.
  • phase change system is a closed system that allows, taking advantage of phase changes of a coolant, take heat from one place and redistribute it to another.
  • a heat pipe comprises a tube in which a liquid is enclosed.
  • the tube consists of three parts: the evaporator which takes the heat, the condenser which ensures its redistribution and the adiabatic zone which ensures the transfer of heat from the evaporator to the condenser.
  • the amount of liquid introduced is such that the liquid is in equilibrium with its vapor phase so that moderate thermal variations ensure the change of liquid-vapor state.
  • phase-change systems can be placed on the hull or integrated into the hull.
  • the evaporators of these devices are arranged as close to the diodes and the condensers can be located at the back or on the sides of the helmet. This improves the evacuation of the heat emitted by the diodes.

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Abstract

Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique intégré Le domaine général de l'invention est celui des casques (1) équipés comportant un viseur de casque. Le viseur de casque comporte une source d'images (2) et un refroidisseur (3) permettant d'évacuer la chaleur émise par la source d'images. Dans le casque selon l'invention, au moins un des éléments du dissipateur est la coque (10) ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur. La source d'images est plus particulièrement un imageur à cristaux liquides comportant un éclairage à diodes électroluminescentes.

Description

Casque comportant un viseur de casque et un dissipateur thermique intégré
Le domaine général de l'invention est celui des casques équipés comportant un viseur de casque. Ce type de dispositif est notamment utilisé sur aéronefs militaires. Le pilote dispose ainsi dans son champ de vision soit d'une image vidéo du paysage extérieur, cette image pouvant provenir, par exemple, de dispositifs à intensificateur de lumière ou de caméra infrarouges ; soit d'informations sur la navigation, le pilotage ou la conduite de tir.
Un viseur de casque comprend deux parties principales qui sont une source d'images et une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur. Jusqu'à une période récente, les sources d'images étaient généralement des tubes cathodiques. Cependant, ces sources présentent un certain nombre d'inconvénients tels que la dimension importante du tube, l'utilisation de hautes tensions électriques ou la difficulté à réaliser des images en couleur. Les imageurs à cristaux liquides ne comportent pas ces inconvénients. Ils ont un encombrement réduit et ne nécessitent que de basses tensions d'alimentation. Cependant, les écrans à cristaux liquides sont des systèmes passifs qui nécessitent un éclairage pour fonctionner que l'on appelle encore en terminologie anglo-saxonne « backlight ». Aujourd'hui, cet éclairage est assuré par des diodes électroluminescentes de puissance encore appelées « LED » qui présentent de nombreux avantages en termes de performances, de rendements et de durée de vie. Les LEDs sont généralement disposées en matrice de façon à assurer un éclairage important et homogène sur une surface faible. Pour obtenir un éclairage suffisant, exploitable de jour sous fort ensoleillement, les densités de puissance nécessaires sont importantes. Ainsi, un éclairage à LEDs peut consommer de l'ordre de 5 W/cm2. Il faut alors disposer un système de refroidissement performant du « backlight » à LEDs de façon à conserver les performances des diodes, à ne pas dégrader leur durée de vie et à ne pas provoquer d'échauffements au voisinage de la tête du porteur du casque. Pour les viseurs de casque, ce système de refroidissement doit donc répondre à plusieurs critères. On citera :
• Une masse la plus faible possible ; • Une position du centre de gravité qui ne doit pas déséquilibrer le casque et gêner le pilote ;
• Un encombrement le plus réduit possible ;
• Un bruit généré qui doit être nul ;
• II ne doit pas exister de points chauds susceptibles de brûler le pilote.
Le premier et le troisième point sont tout particulièrement sensibles pour les casques de pilotes d'avions d'arme qui sont soumis à des accélérations très importantes et dont les casques doivent pouvoir subir une éjection sans danger pour le pilote.
Dans ces conditions, les systèmes de refroidissement habituels, c'est-à-dire des radiateurs à ailettes ou des ventilateurs ne remplissent pas les critères tels qu'ils viennent d'être définis et sont inopérants. A titre d'exemple, la figure 1 représente, sur un casque équipé 1 comprenant une coque 10, un système de refroidissement 3 d'une matrice à LEDs 2 éclairant la matrice active d'un module de visualisation 4. Le système de refroidissement 3 comporte une embase conductrice de la chaleur 30 et des ailettes de refroidissement 31 permettant la dissipation de la chaleur par convection, la convection étant représentée par des flèches ondulées sur la figure 1 et sur les autres figures. Ce système présente plusieurs inconvénients comme on peut le voir sur la figure 1 : II est volumineux et décale le centre de gravité du casque vers l'avant du casque.
Le dispositif de refroidissement selon l'invention ne présente pas les inconvénients précédents. Le principe du dispositif est d'utiliser le casque comme dissipateur thermique.
Plus précisément, l'invention a pour objet un casque comportant au moins une coque et un viseur de casque comprenant une source d'images refroidie par un dissipateur thermique comprenant différents éléments, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments du dissipateur est la coque ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur. Avantageusement, le matériau est du graphite, le dissipateur thermique comporte au moins un système à changement de phase comportant deux extrémités, la première extrémité du système étant en contact thermique avec la source d'images et la seconde extrémité étant en contact avec la coque ou un élément de la coque. Avantageusement, la source d'images comprend un imageur à cristaux liquides et un éclairage à diodes électroluminescentes.
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 :
La figure 1 déjà commentée représente un casque comportant un dispositif de refroidissement selon l'art antérieur ;
La figure 2 représente un casque comportant un premier dispositif de refroidissement selon l'invention ; La figure 3 représente un casque comportant un second dispositif de refroidissement selon l'invention.
La figure 2 représente un casque 1 selon l'invention. Il comporte :
• Une coque 10. Généralement, un casque comporte une coque interne reposant sur la tête du pilote et une coque externe ;
• Un viseur de casque comprenant : o Une source d'images comprenant un imageur à écran plat, de type à cristaux liquides et une source d'éclairage à diodes électroluminescentes 2. Les diodes peuvent être soit des diodes dites « blanches », soit des triplets de diodes colorées. o Un module optique 4 comprenant une optique de collimation et de superposition sur le paysage extérieur.
• Un dispositif de refroidissement 3 lié thermiquement à la coque. Le dispositif de refroidissement 3 peut comprendre différents éléments. Cependant, dans le dispositif selon l'invention, au moins un des éléments du dissipateur est la coque 10 ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur. La réalisation d'une partie de la coque en matériau conducteur de la chaleur ne pose pas de problèmes particuliers. On peut utiliser, à cette fin, le graphite, par exemple. L'évacuation de la chaleur se fait alors par convection thermique. Dans la mesure où il est possible d'utiliser l'intégralité de la surface de la coque du casque, la convection peut être excellente. Les avantages de cette solution sont une meilleure convection, donc une réduction considérable de la densité de puissance moyenne, un centre de gravité conservé, un ajout de masse faible ou nulle, aucun encombrement supplémentaire et un bruit généré nul. On peut estimer que la densité de puissance moyenne ne dépasse pas 0,01 W/cm2 avec le dispositif de refroidissement selon l'invention.
Il est possible de compléter ce premier dispositif au moyen de dispositifs complémentaires d'évacuation de la chaleur comme des systèmes à changement de phase ou caloducs 32 comme indiqué en figure 3. Un système à changement de phase est un système fermé qui permet, en profitant des changements de phase d'un fluide caloporteur, de prélever de la chaleur à un endroit et de la redistribuer à un autre. Plus précisément, un caloduc comprend un tube dans lequel est enfermé un liquide. Le tube est composé de trois parties : l'évaporateur qui assure le prélèvement de la chaleur, le condenseur qui assure sa redistribution et la zone adiabatique qui assure le transfert de la chaleur de l'évaporateur vers le condenseur. La quantité de liquide introduit est telle que le liquide est en équilibre avec sa phase vapeur de façon que des variations thermiques modérées assurent le changement d'état liquide-vapeur. On peut disposer un ou plusieurs systèmes à changement de phase soit sur la coque, soit intégrés à la coque. Les évaporateurs de ces dispositifs sont disposés au plus près des diodes et les condenseurs peuvent être situés à l'arrière ou sur les côtés du casque. On améliore ainsi l'évacuation de la chaleur émise par les diodes.

Claims

REVENDICATIONS
1. Casque (1 ) comportant au moins une coque (10) et un viseur de casque comprenant une source d'images (2) refroidie par un dissipateur thermique (3) comprenant différents éléments, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments du dissipateur est la coque ou un élément de la coque, ladite coque ou ledit élément étant réalisé en matériau conducteur de la chaleur.
2. Casque selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau est du graphite.
3. Casque selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dissipateur thermique comporte au moins un système à changement de phase (32) comportant deux extrémités, la première extrémité du système étant en contact thermique avec la source d'images et la seconde extrémité étant en contact avec la coque ou un élément de la coque.
4. Casque selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la source d'images comprend un imageur à cristaux liquides et un éclairage à diodes électroluminescentes.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105794201A (zh) * 2013-12-05 2016-07-20 索尼公司 显示设备

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3004075B1 (fr) * 2013-04-03 2015-04-10 Thales Sa Casque comportant une visiere mobile equipee et un element elastique assurant la conduction thermique entre la visiere et la coque du casque.

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5420828A (en) * 1992-06-25 1995-05-30 Geiger; Michael B. Viewing screen assembly
US5757339A (en) * 1997-01-06 1998-05-26 Xybernaut Corporation Head mounted display
US6255650B1 (en) * 1998-12-11 2001-07-03 Flir Systems, Inc. Extreme temperature radiometry and imaging apparatus
US20070177239A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head-mounted display

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5420828A (en) * 1992-06-25 1995-05-30 Geiger; Michael B. Viewing screen assembly
US5757339A (en) * 1997-01-06 1998-05-26 Xybernaut Corporation Head mounted display
US6255650B1 (en) * 1998-12-11 2001-07-03 Flir Systems, Inc. Extreme temperature radiometry and imaging apparatus
US20070177239A1 (en) * 2006-01-30 2007-08-02 Konica Minolta Holdings, Inc. Image display apparatus and head-mounted display

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105794201A (zh) * 2013-12-05 2016-07-20 索尼公司 显示设备
US10558051B2 (en) 2013-12-05 2020-02-11 Sony Corporation Display apparatus

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