FR2561475A1 - Device for reflecting to infinity a video image viewed under a wide angle. - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif de renvoi à l'infini d'une image videz observée sous ungrand angle. Device for infinitely returning an empty image observed from a wide angle.
La présente invention concerne un dispositif de renvoi à l'infini d'une image vidéo observée sous un grand angle. The present invention relates to a device for infinitely returning a video image observed at a wide angle.
Par "image vidéo", on entend ici toute image produite sur un écran, par exemple sur un écran de tube cathodique quel que soit le mode de génération. By "video image" is meant here any image produced on a screen, for example on a cathode ray tube screen regardless of the generation mode.
Un tel dispositif est utilisable en particulier, mais non exclusivement, pour la restitution d'environnement dans un simulateur, par exemple pour la restitution de paysage dans un simulateur d'avion. Such a device can be used in particular, but not exclusively, for the reproduction of the environment in a simulator, for example for the reproduction of the landscape in an airplane simulator.
Dans le cadre de cette application particulière, il est connu d'utiliser un dispositif tel qu'illustré par la figure 1, avec un miroir sphérique t0 d'axe orthogonal à celui d'un tube å rayons cathodiques 12 sur 11 écran duquel est formée l'image vidéo à renvoyer sur le miroir. Une lame semi-réfléchissante 13 est disposée à li50 par rapport à ces axes en passant par leur point d'intersection M, les emplacements du tube 12 et de la lame 13 etant tels que cette dernière place l'image formée sur l'écran dans la surface focale F du miroir sphérique 10.Du point d'observation O situé au centre du miroir 10, le champ a suivant lequel est observée l'image est déterminé par la largeur Q de l'image formée sur le tube 12 et par la distance r/2 entre le point O et la surface focale F sur l'axe du miroir. On a en effet a9 Arc tg Q/r . Dans un simulateur, la distance r(rayon du miroir) est imposée. Pour augmenter le champ, on peut chercher à augmenter la largeur Q , mais cette largeur ne peut dépasser une valeur maximale Sm au-delà de laquelle le tube 12 se trouve sur le trajet des rayons lumineux réfléchis par le miroir 10.L'on pourrait également chercher à juxtaposer plusieurs ensembles tube-lame semi-réfléchissante-miroir mais l'on se heurterait alors à l'impossibilité de former des images juxtaposées sans interférence physique des tubes. In the context of this particular application, it is known to use a device as illustrated in FIG. 1, with a spherical mirror t0 of axis orthogonal to that of a cathode ray tube 12 on the screen of which is formed the video image to be returned to the mirror. A semi-reflecting plate 13 is arranged at li50 with respect to these axes passing through their point of intersection M, the locations of the tube 12 and of the plate 13 being such that the latter places the image formed on the screen in the focal surface F of the spherical mirror 10. From the observation point O located in the center of the mirror 10, the field a along which the image is observed is determined by the width Q of the image formed on the tube 12 and by the distance r / 2 between point O and focal surface F on the axis of the mirror. We indeed have a9 Arc tg Q / r. In a simulator, the distance r (radius of the mirror) is imposed. To increase the field, it is possible to seek to increase the width Q, but this width cannot exceed a maximum value Sm beyond which the tube 12 is located on the path of the light rays reflected by the mirror 10. also seek to juxtapose several tube-semi-reflective plate-mirror assemblies but one would then come up against the impossibility of forming juxtaposed images without physical interference from the tubes.
La présente invention a pour but de fournir zui dispositif de renvoi à l'infini grâce auquel il est possible de s'affranchir des limites ci-dessus indiquées du dispositif de la figure 1. The object of the present invention is to provide an infinite deflection device by means of which it is possible to overcome the limits indicated above of the device of FIG. 1.
Ce but est atteint au moyen d'un dispositif du type comprenant un miroir sphérique et une lame semi-réfléchissante destinée à placer dans la surface focale du miroir une image de l'image vidéo formée sur un écran notamment un écran de tube à rayons cathodiques, dispositif dans lequel, conformément à l'invention, un objectif relais est placé entre l'écran et la lame semi-réfléchissante pour notamment agrandir l'image vidéo formée sur l'écran. This object is achieved by means of a device of the type comprising a spherical mirror and a semi-reflecting plate intended to place in the focal surface of the mirror an image of the video image formed on a screen, in particular a screen of cathode ray tube. , device in which, in accordance with the invention, a relay lens is placed between the screen and the semi-reflecting plate in particular to enlarge the video image formed on the screen.
Ainsi, l'image réelle sur l'écran peut être agrandie par 1 'objectif relais pour former une image placée dans le champ du miroir sphérique sans occulter les rayons réfléchis. Thus, the actual image on the screen can be enlarged by the relay lens to form an image placed in the field of the spherical mirror without obscuring the reflected rays.
Le gain ainsi réalise sur la taille du tube peut être mis à profit en constituant un dispositif comportant une pluralité d'écrans associés chacun à un objectif et à une lame semiréfléchissante particuliers de manière à placer, sur la surface focale du miroir sphérique, plusieurs images juxtaposées . De la sorte, une augmentation du champ est obtenue sans se heurter à l'impossibilité matérielle de juxtaposition de plusieurs tubes avec le système de l'art antérieur. The gain thus achieved on the size of the tube can be taken advantage of by constituting a device comprising a plurality of screens each associated with a lens and with a particular semi-reflective strip so as to place, on the focal surface of the spherical mirror, several images juxtaposed. In this way, an increase in the field is obtained without encountering the material impossibility of juxtaposition of several tubes with the system of the prior art.
Selon une autre particularité avantageuse du dispositif conforme à l'invention, l'objectif relais peut être agencé non seulement pour agrandir l'image réelle courbe formée sur 11 écran, mais aussi pour la transformer en une image sphérique placée sur la sphère focale du miroir par l'intermédiaire de la lame semiréfléchissante. According to another advantageous feature of the device according to the invention, the relay lens can be arranged not only to enlarge the actual curved image formed on the screen, but also to transform it into a spherical image placed on the focal sphere of the mirror. through the semi-reflective strip.
Selon encore une autre particularité du dispositif conforme à l'invention, une image couleur est formée par superposition de plusieurs images réelles monochromes formées sur des écrans de tubes à rayons cathodiques distincts, cette superposition étant réalisée par des moyens optiques comprenant des filtres de couleurs. Par rapport à un tube trichrome, l'utilisation de plusieurs tubes monochromes permet à la fois une meilleure définition et une plus grande luminosité. According to yet another particularity of the device according to the invention, a color image is formed by superposition of several real monochrome images formed on screens of tubes with distinct cathode rays, this superposition being produced by optical means comprising color filters. Compared to a three-color tube, the use of several monochrome tubes allows both better definition and greater brightness.
D'autres particularités et avantages du dispositif selon l'invention ressortiront à la lecture de la description faite ciaprès, à titre indicatif, mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels
- la figure 1, déjà décrite, illustre un dispositif connu de renvoi à l'infini;
- la figure 2 est une vue schématique d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention
- la figure 3 est une vue schématique d'un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention utilisant plusieurs tubes monochromes pour former une image couleurs
- la figure 4 est une vue schématique d'encore un autre mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention utilisant plusieurs ensembles juxtaposés à tube, objectif relais et lame semi-réfléchissantes du dispositif de la figure 4.Other features and advantages of the device according to the invention will emerge on reading the description given below, by way of indication, but not limitation, with reference to the appended drawings in which
- Figure 1, already described, illustrates a known device for reference to infinity;
- Figure 2 is a schematic view of an embodiment of a device according to the invention
- Figure 3 is a schematic view of another embodiment of a device according to the invention using several monochrome tubes to form a color image
FIG. 4 is a schematic view of yet another embodiment of a device according to the invention using several juxtaposed assemblies with tube, relay objective and semi-reflective strip of the device in FIG. 4.
Le dispositif schématiquement représenté sur la figure 2 comporte un miroir sphérique convexe 20, un tube à rayons cathodiques 22, et une lame semi-réfléchissante 23 et un objectif relais 24 placé devant l'écran du tube 22 sur le trajet des rayons lumineux entre cet écran et la lame 23. L'ensemble est agencé de manière à renvoyer à l'infini, pour un observateur situé au centre
O du miroir, l'image formée sur l'écran du tube. Dans l'exemple illustré, l'axe du miroir et l'axe commun au miroir et l'axe commun au tube et à l'objectif sont orthogonaux, et la lame semiréfléchissante est inclinée à 450 par rapport à ces deux axes en passant par leur point d'intersection M.The device schematically represented in FIG. 2 comprises a convex spherical mirror 20, a cathode ray tube 22, and a semi-reflecting plate 23 and a relay lens 24 placed in front of the screen of the tube 22 on the path of the light rays between this screen and the blade 23. The assembly is arranged so as to refer to infinity, for an observer located in the center
O of the mirror, the image formed on the screen of the tube. In the example illustrated, the axis of the mirror and the axis common to the mirror and the axis common to the tube and to the objective are orthogonal, and the semi-reflective strip is inclined at 450 with respect to these two axes passing through their point of intersection M.
L'objectif relais 24 est constitué par un ensemble de lentilles destiné à agrandir l'image réelle I formée sur l'écran du tube 22 et à transformer cette image courbe en une image sphérique T qui se trouve placée sur la surface focale F du miroir 1 par la lame semi-réfléchissante 23. Ainsi par rapport au dispositif de la figure 1, une augmentation du champ est possible avec un miroir de même rayon puisque l'image I' peut etre placée dans le champ du miroir 20 sans occulter les rayons réfléchis par celui-ci. En outre, la présence d'un objectif relais 24 peut être mise à profit pour réduire les abérrations résultant du passage d'une image sur écran de tube à rayons cathodiques à une image sphérique.La réalisation d'un objectf ayant la fonction d'agrandissement et de modification de forme d'une image, au moyen d'un ensemble de lentilles, est une opération bien connue en elle meme qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici en détail. Dans le cas où l'image formée sur 11 écran du tube 22 est une image couleurs, l'objectif 24 peut en outre être corrigé en achromatisme comme cela est également connu en soi. The relay objective 24 is constituted by a set of lenses intended to enlarge the real image I formed on the screen of the tube 22 and to transform this curved image into a spherical image T which is placed on the focal surface F of the mirror 1 by the semi-reflecting plate 23. Thus compared to the device of FIG. 1, an increase in the field is possible with a mirror of the same radius since the image I ′ can be placed in the field of the mirror 20 without obscuring the rays reflected by it. In addition, the presence of a relay lens 24 can be used to reduce the aberrations resulting from the transition from an image on a cathode ray tube screen to a spherical image. The production of an object having the function of enlarging and modifying the shape of an image, by means of a set of lenses, is a well-known operation in itself which it is not necessary to describe here in detail. In the case where the image formed on the screen of the tube 22 is a color image, the objective 24 can also be corrected in achromatism as is also known per se.
Un domaine préféré d'application de l'invention est celui de la restitution d'environnement dans un simulateur, notamment la restitution de paysage dans un simulateur d'avion, ltoeil de l'utilisateur étant au point d'observation 0. Il est souhaitable que l'image observée ait une haute définition. Or, avec un tube trichrome, le masque utilité dans le tube crée par sa structure, un lien étroit entre la taille du tube et la définition minimum de l'image produite. Layecherche d'une image à haute définition conduit à utiliser un grand tube, donc un objectf de grande taille relativement onéreux. A preferred field of application of the invention is that of the reproduction of the environment in a simulator, in particular the reproduction of the landscape in an airplane simulator, the eye of the user being at observation point 0. It is desirable that the image observed has a high definition. However, with a three-color tube, the utility mask in the tube creates by its structure, a close link between the size of the tube and the minimum definition of the image produced. The search for a high definition image leads to the use of a large tube, therefore a relatively expensive large object.
Afin de pallier les inconvénients liés à la présence du masque dans un tube trichrome, il est possible d'utiliser plusieurs tubes monochromes associés à des filtres dichroiques comme représenté sur la figure 3. In order to overcome the drawbacks linked to the presence of the mask in a three-color tube, it is possible to use several monochrome tubes associated with dichroic filters as shown in FIG. 3.
Comme dans le mode de réalisation de la figure 2, on retrouve un miroir sphérique 30 et une lame semi-réfléchissante 33 disposée de manière à ramener une image intermdiaire I' sur la surface focale F du miroir. Toutefois, dans ce cas, l'image couleurs I' est formée par la superposition de trois images bleue, rouge et verte provenant de trois tubes monochromes 32b, 32r, 32v par l'intermédiaire d'un ensemble optique 31. L'image bleue provient du tube 32b à travers un objectif relais 34a et par réflexion sur un filtre dichroique 35a. L'axe commun au tube 32b et à l'objectif 34a et l'axe de l'image I' est orthogonal,le filtre dichroique 35a étant incliné à 45 à ces deux axes en passant par leur point d'intersection.Les images rouge et verte sont transportées en commun par un même objectif relais 34b qui est dispose en avant du filtre dichroique 35a et dont l'axe est confondu avec celui de l'image I'. L'image rouge provient du tube 32r et parvient à l'objectif 34b à travers une lentille 36a et après réflexion sur un filtre dichroique 35D. Le tube 32r et la lentille 36a ent meme axe orthogonal à celui de l'objectif 34b, le filtre dichroique 3=S;; étant incliné à 450 par apport à ces deux axes en passant par leur point d'intersection Enfin, l'image verte provient du tube 32v et parvient à l'objectf 34b à travers une lentille 36b et après avoir traversé le filtre dichroique 35b, le tube 32v et la lentille 36b étant situés sur l'axe de 1 'objectif 34b. As in the embodiment of FIG. 2, there is a spherical mirror 30 and a semi-reflecting plate 33 arranged so as to bring back an intermediate image I 'on the focal surface F of the mirror. However, in this case, the color image I ′ is formed by the superimposition of three blue, red and green images originating from three monochrome tubes 32b, 32r, 32v via an optical assembly 31. The blue image comes from the tube 32b through a relay objective 34a and by reflection on a dichroic filter 35a. The axis common to the tube 32b and to the objective 34a and the axis of the image I ′ is orthogonal, the dichroic filter 35a being inclined at 45 to these two axes passing through their point of intersection. The red images and green are transported in common by the same relay objective 34b which is arranged in front of the dichroic filter 35a and whose axis is coincident with that of image I ′. The red image comes from the tube 32r and reaches the objective 34b through a lens 36a and after reflection on a dichroic filter 35D. The tube 32r and the lens 36a have the same axis orthogonal to that of the objective 34b, the dichroic filter 3 = S; being inclined at 450 by contribution to these two axes passing through their point of intersection Finally, the green image comes from the tube 32v and reaches the objectf 34b through a lens 36b and after having crossed the dichroic filter 35b, the tube 32v and the lens 36b being located on the axis of the objective 34b.
Les tubes 32D, 32r et 32v sont identiques, de meme que les objectifs relais 3a et 34b et les lentilles 36a et 36b. Ces dernières ont pour fonction de présenter à objectif relais 34b des images rouge et verte dans les memes conditions que celle de présentation de l'image bleue à l'objectf relais 34a. Les objectifs 34a, 34b remplissent les mimes fonctions que eelles de l'objectif 24 décrit plus en référence à ia figure 2. The tubes 32D, 32r and 32v are identical, as are the relay objectives 3a and 34b and the lenses 36a and 36b. The latter have the function of presenting to relay objective 34b red and green images under the same conditions as that of presentation of the blue image to relay object 34a. The objectives 34a, 34b fulfill the same functions as those of the objective 24 described more with reference to FIG. 2.
Grace à cette dlsposition, il est possible d'obtenir une image couleurs de haute définition au moyen de tubes de petites tailles monochromes à haute définition, et d'objectifs de taille réduite ce qui diminue leurs coûts. De plus, les tubes monochromes ayant par nature une luminosité supérieure à celle des tubes trichromes, non seulement la définition de l'image obtenue est améliorée, mais aussi sa luninosité. Thanks to this arrangement, it is possible to obtain a high definition color image by means of high definition monochrome small size tubes, and of reduced size objectives which reduces their costs. In addition, the monochrome tubes having by nature a brightness greater than that of the trichrome tubes, not only the definition of the image obtained is improved, but also its luninicity.
Un avantage supplémentaire lié à l'utilisation d'objectifs relais, conformément à l'invention, réside dans la possibilité d'augmentation du champ latéral par juxtaposition d'images, c'està-dire par juxtaposition d'ensembles analogues comportant un tube couleurs, un objectif relais et une lame semi-réfléchissante. An additional advantage linked to the use of relay lenses, according to the invention, lies in the possibility of increasing the lateral field by juxtaposition of images, that is to say by juxtaposition of similar sets comprising a color tube , a relay lens and a semi-reflective blade.
Les figures 4 et 5 illustrent un tel dispositif dans lequel trois tubes couleurs 42a, 42b, 42c sont associés respectivement à trois objectifs relais 44a, 44b, 44e et trois lames semi-réfléchissantes 43a, 43b, 43c pour former trois images juxtaposées sur la surface du miroir sphérique 40, ce dernier étant en une seule pièce ou en plusieurs parties juxtaposées. Dans cet exemple, l'ensemble est équivalent à la juxtaposition de trois dispositifs tels que celui illustré par la figure 2. Les lames semi-réfléchissantes et les axes parallèles des différents ensembles tube-objectif sont disposés de manière à placer trois images exactement juxtaposées sur la surface focale du miroir 40. FIGS. 4 and 5 illustrate such a device in which three color tubes 42a, 42b, 42c are associated respectively with three relay objectives 44a, 44b, 44e and three semi-reflecting plates 43a, 43b, 43c to form three images juxtaposed on the surface spherical mirror 40, the latter being in one piece or in several juxtaposed parts. In this example, the assembly is equivalent to the juxtaposition of three devices such as that illustrated in FIG. 2. The semi-reflective plates and the parallel axes of the different tube-objective assemblies are arranged so as to place three images exactly juxtaposed on the focal surface of the mirror 40.
La figure 5 montre la disposition des lames 43a, 43b, 43c vues de dessus ; elles forment trois axes d'une pyramide dont le sommet est à la verticale du point d'observation 0. Les points M1, M2 et M3 sont les points d'intersection des axes des objectfs relais avec les lames semi-réfléchissantes associées ; ils sont situés à égale distance du point 0.Figure 5 shows the arrangement of the blades 43a, 43b, 43c seen from above; they form three axes of a pyramid whose apex is vertical to the observation point 0. The points M1, M2 and M3 are the points of intersection of the axes of the relay objects with the associated semi-reflecting plates; they are located equidistant from point 0.
En variante, à chaque ensemble tube-objectif du dispositif des figures 4 et 5, on pourra substituer un ensemble formé de trois tubes monochromes et d'une optique associée, comme illustré par la figure 3. As a variant, for each tube-objective assembly of the device of FIGS. 4 and 5, a group formed of three monochrome tubes and of an associated optic may be substituted, as illustrated by FIG.
Bien entendu, d'autres modifications et adjonctions pourront être apportées aux modes de réalisation décrits ci-avant d'un dispositif conforme à l'invention sans pour cela sortir du cadre de protection défini par les revendications annexées. Of course, other modifications and additions may be made to the embodiments described above of a device according to the invention without thereby departing from the protective framework defined by the appended claims.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| FR8404141A FR2561475B1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | DEVICE FOR THE INFINITY OF A WIDE-ANGLED OBSERVED VIDEO IMAGE |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8404141A FR2561475B1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | DEVICE FOR THE INFINITY OF A WIDE-ANGLED OBSERVED VIDEO IMAGE |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| FR2561475A1 true FR2561475A1 (en) | 1985-09-20 |
| FR2561475B1 FR2561475B1 (en) | 1987-04-17 |
Family
ID=9302136
Family Applications (1)
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| FR8404141A Expired FR2561475B1 (en) | 1984-03-16 | 1984-03-16 | DEVICE FOR THE INFINITY OF A WIDE-ANGLED OBSERVED VIDEO IMAGE |
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