Le domaine de l'invention est celui des lunettes de tir comportant une caméra thermique et un viseur clair.

Pour accomplir ses différentes missions avec son armement, le fantassin a les besoins suivants :

- Capacité de tir de jour et de nuit, nécessitant une visée précise permettant d'exploiter au mieux son arme, idéalement pour un tir efficace au-delà de 300 mètres ;

Visée rapide en situation de combat dynamique ;

Conservation d'une bonne conscience de la situation pour faire face à toute menace pouvant surgir sur le champ de bataille, de jour comme de nuit. Cette conscience de la situation passe notamment par la conservation d'un large champ de vision embrassant l'espace environnant ;

Capacité de « décamouflage » ou de perception des menaces, de jour comme de nuit ;

Discrétion, ce qui se traduit notamment de nuit par l'absence d'émission lumineuse des organes de visée ;

Absence d'opération de réglage de simbleautage pour passer de la visée de jour à la visée de nuit et inversement, de façon à gagner du temps et à assurer la fiabilité de la visée ;

Mobilité et endurance, ce qui nécessite un équipement aussi léger et compact que possible.

Ces besoins se traduisent par des exigences fortes sur les organes de visée équipant le fusil d'assaut dont est doté le fantassin. Dans la pratique, ces exigences ne sont satisfaites que partiellement et ne le sont pas avec un seul équipement à la fois compact et léger.

Les solutions courantes pour assurer la visée sur un fusil d'assaut sont les suivantes. Pour la visée de jour, l'arme comporte de base un ensemble œilleton - guidon. Cet ensemble est simple, robuste et à bas coût, mais offre peu de précision. L'arme peut également comporter pour la visée de jour :

un viseur clair, c'est-à-dire un ensemble optique permettant de superposer sur l'extérieur un symbole ou un point lumineux dans l'axe de visée. Ce viseur clair peut être associé éventuellement à une optique grossissante commutable. A titre d'exemple, le grossissement est de 3 ;

Un pointeur laser ;

Une lunette grossissante de jour ;

Pour la visée de nuit, l'arme peut comporter :

- Un pointeur laser ;

Une lunette de tir à intensification de lumière dite « IL » ; Une lunette de tir infrarouge dite « IR » ;

Un adaptateur ou « Clip-on » à intensificateur de lumière ou à infrarouge se positionnant en amont d'une lunette de tir de jour ;

Un dispositif de visée comportant des jumelles de vision de nuit associées à un viseur clair solidaire de l'arme.

Ces solutions connues présentent chacune des avantages et des inconvénients, mais aucune ne répond complètement au besoin global identifié plus haut.

La solution du viseur clair est particulièrement appréciée car elle offre une bonne précision, tout en préservant une bonne perception de la situation globale dans la mesure où elle permet la visée et le tir avec les deux yeux ouverts et qu'elle autorise une position de l'œil relativement éloignée de l'optique du viseur clair, l'œil ne devant pas être proche d'un oculaire. Le tireur peut conserver les deux yeux ouverts, le viseur clair transmettant le paysage sans grossissement.

La visée au moyen d'un pointeur laser, largement utilisée, notamment de nuit, est très intéressante car elle permet un tir rapide en combat dynamique, sans nécessiter d'aligner l'œil derrière un viseur, ni même d'épauler l'arme en situation extrême. En revanche, le pointeur laser reste indiscret, notamment de nuit. Même lorsqu'il s'agit d'un pointeur émettant dans le proche infrarouge, il est facilement détectable avec des jumelles de vision nocturne ou même avec certains équipements utilisant une caméra sensible dans le proche infrarouge.

Les lunettes de tir en général, que ce soit des lunettes de jour ou des lunettes de nuit, à intensification de lumière ou à infrarouge thermique, présentent l'avantage de leur précision, grâce notamment à leur grossissement. Elles présentent l'inconvénient d'imposer de positionner l'œil utilisé pour la visée proche d'un oculaire ; par ailleurs, l'utilisateur ne peut pas utiliser l'autre œil pour une perception d'ensemble. Cette opération prend un certain temps, ce qui constitue une perte d'efficacité en combat dynamique. De plus, le tireur se coupe momentanément de son environnement et peut alors ignorer de nouvelles menaces. Enfin, de nuit, s'il est équipé d'une jumelle de vision nocturne, le combattant doit dégager celle- ci pour pourvoir positionner correctement un œil libre derrière la lunette de tir. Là encore, cela représente un délai supplémentaire dans l'action et une rupture par rapport à l'environnement du combattant.

Les lunettes de tir infrarouge ou thermique présentent les mêmes inconvénients mais offrent quelques avantages significatifs : vision nocturne, y compris dans l'obscurité totale, vision améliorée dans les brumes et fumées du champ de bataille et surtout capacité de « décamouflage » de toute cible chaude.

Pour tenter d'apporter une réponse adaptée, il est possible de juxtaposer dans un seul équipement plusieurs systèmes. Par exemple, comme on le voit sur la figure 1 , certains équipements de visée regroupent une lunette de tir IL ou IR surmontée d'un viseur clair. Dans ce cas, la lunette comporte une caméra thermique et un dispositif de visualisation. La caméra thermique comporte un objectif de focalisation 1 et un récepteur photosensible 2. Le dispositif de visualisation comporte un micro-afficheur 3 et un oculaire 4. Le viseur clair comporte un symbole lumineux 5 et une optique de collimation 6 et de superposition avec la vision directe 7.

Ces solutions conduisent à des équipements relativement encombrants qui offrent une juxtaposition de fonctions sans toutefois les combiner. A un instant donné, l'utilisateur doit choisir d'utiliser soit le viseur clair, soit la lunette et ne bénéficie donc jamais des avantages cumulés des deux systèmes. Dans le cas d'un système associant une lunette infrarouge thermique et un viseur clair, l'utilisateur doit choisir entre bénéficier de la visée rapide et de la conscience de la situation offerte par le viseur clair, ou bénéficier du décamouflage et de la vision nocturne offerts par la lunette thermique.

En résumé, les solutions existantes basées sur un principe unique de type viseur clair, pointeur ou lunette ne répondent pas à l'ensemble des besoins du fantassin pour le tir en toute situation. Les solutions qui juxtaposent deux principes dans le même équipement comme, par exemple, un viseur clair et une lunette thermique permettent de cumuler certains avantages sans qu'il soit possible d'en bénéficier simultanément. Par ailleurs, ces systèmes sont encombrants et lourds. Ils ne répondent pas totalement aux besoins identifiés plus haut. La lunette selon l'invention ne présente pas les inconvénients précédents. En effet, plusieurs images issues de sources différentes sont perçues par un oculaire unique de type viseur clair. On assure ainsi plusieurs des exigences de ce type de matériel tout en conservant un encombrement réduit. Plus précisément, l'invention a pour objet une lunette de visée ou d'observation comportant, dans une structure mécanique unique, une caméra et un micro-afficheur vidéo associé à un oculaire, caractérisé en ce que l'oculaire comporte un combineur optique agencé de façon à superposer l'image du micro-afficheur vidéo sur le paysage extérieur.

Avantageusement, la lunette comporte un point ou un symbole lumineux et un dispositif optique agencé à superposer l'image dudit point ou dudit symbole lumineux sur ladite image du micro-afficheur vidéo et sur le paysage extérieur.

Avantageusement, la chaîne optique constituée de la caméra, du microafficheur et de l'oculaire a un grossissement unitaire, l'image du micro- afficheur étant conforme à celle du paysage extérieur.

Avantageusement, le combineur optique comporte une surface semi-réfléchissante plane inclinée à environ 45 degrés sur un axe de visée ou d'observation.

Avantageusement, la surface semi-réfléchissante est intégrée à une lame séparatrice comportant deux faces planes et parallèles. Avantageusement, la lame semi-réfléchissante est intégrée à un cube séparateur comportant deux faces planes et parallèles. La normale auxdites faces peut être parallèle à l'axe de visée ou d'observation.

Avantageusement, le prisme séparateur comporte un miroir concave réfléchissant dont l'axe optique est perpendiculaire à l'axe de visée ou d'observation, les rayons lumineux issus du micro-afficheur vidéo étant transmis par la lame semi-réfléchissante, réfléchis par le miroir concave puis par la lame semi-réfléchissante.

Avantageusement, le prisme séparateur comporte une face d'entrée convexe dont l'axe optique est perpendiculaire à l'axe de visée ou d'observation et opposée au miroir concave.

Avantageusement, le combineur optique comporte une surface semi-réfléchissante concave de type « freeform » ou diffractive inclinée sur l'axe de visée ou d'observation et l'oculaire comporte un miroir convexe associé à la surface semi-réfléchissante concave.

Avantageusement, le dispositif optique comporte une lame séparatrice ou un cube séparateur disposé devant le micro-afficheur vidéo de façon que l'image du point ou du symbole lumineux soit, par réflexion ou transmission par la lame séparatrice ou par le cube séparateur, confondue avec le micro-afficheur vidéo.

Avantageusement, la caméra est une caméra infrarouge thermique ou à bas niveau de lumière.

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 combiné lunette de tir- viseur clair selon l'art antérieur ;

La figure 2 représente une vue en perspective d'une lunette de visée ou d'observation selon l'invention ;

La figure 3 représente un schéma de réalisation d'une lunette de visée ou d'observation selon l'invention ;

La figure 4 représente un premier mode de réalisation d'un oculaire selon l'invention ; La figure 5 représente un second mode de réalisation d'un oculaire selon l'invention ;

La figure 6 représente un troisième mode de réalisation d'un oculaire selon l'invention ;

La figure 7 représente une variante de réalisation d'une lunette de visée ou d'observation selon l'invention comportant la génération d'un point lumineux collimaté ;

La figure 8 représente un quatrième mode de réalisation d'un oculaire selon l'invention.

La figure 2 représente une vue en perspective d'une lunette de visée et d'observation selon l'invention. Elle comporte essentiellement deux sous-ensembles principaux qui sont une caméra 10 et un dispositif de visualisation 15 comportant un micro-afficheur et un oculaire à combineur optique. Le combineur optique est monté au-dessus de la caméra. L'ensemble des composants optiques et électroniques est intégrée dans une structure étanche 80 qui les protège de l'environnement extérieur et des chocs.

Cette structure comporte une interface mécanique 85 de fixation permettant de la fixer sur une arme équipée d'une interface standard. Cette interface est, par exemple, un rail « Picatinny » ou son équivalent.

La structure comporte également un ensemble 87 de boutons et d'organes de commandes permettant notamment les commandes Marche / Arrêt des différentes fonctions de l'équipement, les réglages de luminosité du micro-afficheur vidéo, les réglages électroniques et mécaniques de simbleautage, les réglages électroniques de superposition des différentes images générées sur le paysage extérieur. Il peut être disposé sur un des deux flancs latéraux de la lunette. A titre d'exemple, sur la figure 2, l'ensemble comporte trois boutons disposés sur le flanc latéral gauche de la lunette, d'autres boutons étant disposés sur le flanc gauche de la lunette.

La figure 3 représente un premier schéma de réalisation d'une lunette de visée ou d'observation selon l'invention. Pour cette figure et les suivantes, on a adopté les conventions suivantes. Les éléments optiques ou mécaniques sont représentés en traits gras, les rayons lumineux sont représentés en traits fins et les axes optiques en traits pointillés. Pour des raisons de clarté, seuls sont représentés les rayons lumineux sur l'axe optique. La caméra est préférentiellement une caméra thermique, constituée d'un objectif infrarouge 20 fonctionnant dans la bande spectrale située entre 8pm et 12pm et un capteur infrarouge 25 à micro-bolomètres sensible dans la même bande spectrale.

La caméra peut également être une caméra à bas niveau de lumière mettant en œuvre un capteur « CMOS » à bas bruit, « CMOS » étant l'acronyme de « Complementary Métal Oxide Semi-conductor » ou un capteur « EB-CMOS », acronyme de «Electro-Bombarded CMOS ». La caméra peut également être une caméra « SWIR », acronyme de « Short Wave InfraRed » fonctionnant dans la bande spectrale entre 1 pm et 2pm, captant la lumière nocturne issue de la luminescence nocturne ou « night glow » et offrant aussi des capacités de décamouflage.

Cette caméra comporte une électronique 30 d'alimentation, de pilotage du capteur et de traitement d'image ainsi qu'un boîtier d'alimentation 40 recevant plusieurs piles ou un bloc de batteries rechargeables de façon à lui assurer son autonomie qui peut être disposé à l'arrière de la lunette, côté œil de l'observateur.

Le dispositif de visualisation comporte un micro-afficheur 50, un oculaire 60 à combineur optique 70 et l'électronique nécessaire à l'alimentation et au pilotage du micro-afficheur.

Ce micro-afficheur 50 affiche un réticule vidéo de visée, éventuellement enrichi d'éléments de correction de hausse ou de symboles ou de graduations stadimétriques. Il affiche également l'image infrarouge thermique de la scène issue de la caméra thermique.

Ce micro-afficheur peut être, à titre d'exemple, un afficheur

« OLED », acronyme signifiant « Organic Light Emmitting Diode », un « LCD », acronyme signifiant « Liquid Crystal Display », un afficheur « LCOS », acronyme signifiant « Liquid Crystal On Silicon». La chaîne optique constituée de la caméra, du microafficheur et de l'oculaire a un grossissement unitaire, l'image du micro-afficheur étant conforme à celle du paysage extérieur. Le combineur optique assure la parfaite superposition de l'image du micro-afficheur sur la paysage extérieur.

L'oculaire à combineur optique a différents modes de réalisation possibles.

Dans un premier mode de réalisation illustré sur les figures 4, 5 et 8 qui représentent différentes combinaisons optiques d'oculaire, le combineur optique comporte une surface semi-réfléchissante plane inclinée à 45 degrés sur un axe de visée ou d'observation. Cette surface n'a pas de puissance optique.

Cette surface peut appartenir à une lame semi-réfléchissante à faces planes et parallèles de faible épaisseur comme on le voit sur la figure 8.

Comme illustré sur les figures 4 et 5, cette lame peut être avantageusement intégrée à un cube séparateur comportant deux faces planes et parallèles de façon à ne pas introduire de distorsion sur le paysage extérieur. La normale à ces faces peut être parallèle à l'axe de visée ou d'observation.

La figure 4 représente un premier oculaire 61 comportant une optique de focalisation et un combineur optique 71 à cube séparateur. L'optique de focalisation forme du micro-afficheur 50 une image à l'infini qui est superposée au paysage extérieur au moyen du combineur optique 71 . Le combineur optique 71 comporte une lame plane 71 1 semi-réfléchissante inclinée et deux faces planes et parallèles 712 et 713. A titre d'exemple, l'optique de focalisation de la figure 4 comporte trois lentilles 610, 61 1 et 612 et un miroir de renvoi plan 613 située entre la seconde et la troisième lentille. Ce miroir 613 permet de diminuer l'encombrement de l'optique de focalisation. Dans une variante de réalisation, le miroir peut être remplacé par un prisme droit. Dans cette configuration représentée en figure 4, le combineur optique 71 réfléchit directement l'image de l'afficheur vers l'œil Y de l'observateur.

La figure 5 représente un second oculaire 62 comportant une optique de focalisation et un combineur optique 72 à cube séparateur. Dans cette configuration, le combineur optique a de la puissance optique sur la voie du micro-afficheur. Le combineur optique n'a pas de puissance optique sur la voie directe par transmission. Ainsi, on réduit le nombre et la taille des lentilles nécessaires à la collimation. L'oculaire est plus simple et moins encombrant.

Le cube séparateur 72 comporte alors un miroir concave réfléchissant 722 dont l'axe optique est perpendiculaire à l'axe de visée. La collimation des rayons lumineux issus de l'afficheur 50 est assurée par un groupe de trois lentilles 620, 621 et 622 et par le combineur 72. Les rayons lumineux issus du micro-afficheur vidéo 50 traversent le groupe de lentilles, sont transmis par la lame semi-réfléchissante 721 , réfléchis par le miroir concave 722 puis une seconde fois par la lame semi-réfléchissante 721 vers l'œil de l'observateur.

Dans cette combinaison optique comme dans la précédente, un miroir de renvoi plan 623 permet de diminuer l'encombrement optique de l'oculaire. Dans une variante de réalisation, le cube séparateur comporte une face d'entrée 723 convexe dont l'axe optique est perpendiculaire à l'axe de visée ou d'observation et opposée au miroir concave 722. Cette face convexe 723 a pour fonction d'éviter les réflexions totales vues par l'œil qui proviennent de la scène et se réfléchissent par réflexion totale sur cette face du prisme. Cette face convexe permet de défocaliser ces images parasites et de les repousser dans une zone non visible par l'œil en position de tir.

Dans un second mode de réalisation illustrée sur la figure 6, le combineur optique 73 comporte une surface semi-réfléchissante concave de type « freeform » ou diffractive inclinée sur l'axe de visée ou d'observation. On entend par surface « freeform » ou de forme libre, une surface qui n'a pas de symétrie de révolution. On peut la définir de différentes façons.

Dans cette configuration, la surface semi-réfléchissante est inclinée sur l'axe optique d'un angle important qui peut être voisin de 40 degrés. Dans ce cas, l'oculaire 63 comporte un miroir convexe 632 également incliné sur l'axe optique associé à la surface semi-réfléchissante concave 73 comme on le voit sur la figure 5. Ce miroir peut également être une surface de type « freeform » ou diffractive. Au final, l'oculaire 63 comporte un groupe de deux lentilles 630 et 631 formant un doublet, le miroir convexe 632 et la surface semi-réfléchissante concave 73. Si le groupe de lentilles a une focale importante, il est possible d'interposer entre l'afficheur 50 et ce groupe de lentilles un dispositif optique de repliement des faisceaux qui peut être à miroirs ou à prisme de façon à diminuer l'encombrement de l'oculaire.

Dans une variante importante de réalisation de la lunette de visée et d'observation selon l'invention, la lunette comporte un point ou un symbole lumineux et un dispositif optique agencé à superposer l'image de ce point ou de ce symbole lumineux sur l'image du micro-afficheur vidéo et sur le paysage extérieur. Le dispositif optique comporte alors une lame séparatrice ou un cube séparateur disposé devant le micro-afficheur vidéo de façon que l'image du point ou du symbole lumineux soit, par réflexion ou transmission par la lame séparatrice ou par le cube séparateur, confondue avec le micro- afficheur vidéo.

Dans sa version de base, le point lumineux est réalisé au moyen d'une diode électroluminescente placée devant un trou source, ce dernier étant positionné dans le plan focal de l'oculaire de façon à se superposer à l'image du micro-afficheur. Ce point est généralement rouge. Le point lumineux est fixé sur un mécanisme de réglage en translation dans le plan focal de façon à permettre à l'utilisateur d'effectuer des réglages de simbleautage de l'axe de visée matérialisé par le point lumineux par rapport à l'axe de tir de l'arme. Le réticule de l'afficheur et le point rouge constituent deux solutions alternatives pour matérialiser l'axe de visée de l'arme, le point rouge étant une solution simple à très basse consommation. Le réticule vidéo permet de générer des mires de formes diverses et sophistiquées comportant, par exemple, des symboles stadimétriques de personnages ou de véhicules assurant une télémétrie approximative.

Le point « rouge » constitue donc un complément optionnel au micro-afficheur vidéo. Il permet également un mode dégradé à basse consommation lorsque que le micro-afficheur et l'image thermique sont hors fonctionnement, par exemple pour économiser l'énergie électrique de la lunette.

Un premier exemple d'exécution de cette variante de réalisation est représenté en figure 7. Un cube séparateur 90 comportant une lame semi-réfléchissante plane 91 est disposé entre le micro-afficheur 50 et la première lentille de l'oculaire. Celui-ci a la configuration de l'oculaire 60 de la figure 3. Le point rouge 95 est disposé de façon que son image, par réflexion sur la lame semi-réfléchissante 91 soit confondue avec le micro-afficheur.

Un second exemple de réalisation est représenté sur la figure 8. Dans cet exemple, l'oculaire 64 comporte une optique 640 disposée entre le micro-afficheur 50 et le cube séparateur 900. Une optique identique 640bis est également disposée entre le point rouge 95 et le cube séparateur 900. Le cube séparateur est un assemblage de deux prismes 901 et 902 dont la face commune 910 comporte le traitement semi-réfléchissant. Dans le cas de la figure 7, le prisme 902 fonctionne par réflexion totale. La partie oculaire comporte donc dans cet ordre les optiques 640 et 640 bis, le prisme séparateur 900, un prisme droit 641 qui assure le repliement des faisceaux et la lame semi-réfléchissante 73 et le doublet 642.

Il est à noter que l'on peut facilement adapter l'oculaire à lame freeform de la figure 6 de façon à introduire la génération du point rouge. A cette fin, il suffit de disposer un cube séparateur ou tout autre ensemble prismatique entre le micro-afficheur et la lentille.

La lunette de visée selon l'invention peut comporter des systèmes optiques modulaires complémentaires permettant de modifier la perception du paysage extérieur. Ainsi, il est possible de disposer en aval du combineur optique une optique afocale grossissante avec un grossissement de 3 par exemple. De la même façon, on peut disposer en amont du combineur un module optique invariant en terme de grossissement et de déviation d'axe à intensificateur de lumière. L'utilisateur perçoit ainsi à la fois une image intensifiée et une image thermique du paysage extérieur.

Le premier avantage de la lunette selon l'invention est, pour la visée de jour, d'ajouter une capacité de décamouflage à un viseur clair, en conservant les qualités ergonomiques du viseur clair qui offre un grand tirage d'œil, n'occulte pas le champ de vision périphérique et permet d'engager une cible en conservant les deux yeux ouverts. L'utilisateur dispose dans la fenêtre du viseur de l'image directe de la scène sur laquelle se superpose d'une part le réticule lumineux matérialisant l'axe de tir de son arme, et d'autre part l'image vidéo des cibles chaudes présentes dans la scène et susceptible de constituer des menaces. L'affichage uniquement des cibles chaudes, à la température des corps humains en effaçant le fond de la scène est assurée par des algorithmes classiques utilisés en imagerie thermique, notamment dans les systèmes de fusion IL/IR. Ces algorithmes sont connus de l'homme de l'art. Le combattant bénéficie donc d'une vision fusionnée entre la vision directe de la scène et la vision infrarouge thermique de la cible, sur laquelle apparaît le réticule lumineux figurant l'axe de tir de l'arme lorsque le combattant vise cette cible.

Le deuxième avantage de cette lunette est de permettre, de nuit, une visée infrarouge, à l'exemple de ce qui peut être fait avec une lunette de tir thermique classique, mais avec l'ergonomie d'un viseur clair : grossissement 1 , grand tirage d'œil, visée à deux yeux ouverts.

Le troisième avantage est de permettre de nuit au combattant de regarder dans le viseur clair en utilisant la jumelle de vision nocturne à intensification de lumière dont il peut être doté, celle-ci étant fixée sur sa tête ou son casque et ainsi maintenue devant ses yeux. Le combattant bénéficie alors de la perception de la scène nocturne sur un champ large, celui de la jumelle de vision nocturne. Ce champ fait typiquement 40°. Par ailleurs, le combattant bénéficie de la vision infrarouge de la scène autour du réticule qui définit son axe de visée. Il bénéficie alors à la fois de la conscience de la situation grâce à la jumelle de vision nocturne offrant un champ large qu'il peut utiliser les deux yeux ouverts, et de l'image de la cible décamouflée en infrarouge thermique.

Le combattant a donc à sa disposition un double système de fusion d'image : vision directe et infrarouge thermique de jour, intensification de lumière et infrarouge thermique de nuit. Ceci est effectif sans ajouter une jumelle de vision nocturne spécifique mais simplement en utilisant la jumelle de vision nocturne déjà en dotation dans les forces armées. Ce double bénéfice, obtenu à partir d'un module unique, léger et compact, s'ajoute à l'avantage de disposer, de jour comme de nuit d'une ergonomie de type viseur clair qui permet la visée rapide, deux yeux ouverts, en conservant à chaque instant une bonne perception de l'environnement, profitable pour la réactivité en situation de combat dynamique et permettant d'obtenir la supériorité en situation de duel.