EP3365718A1 - Système optique pour imageur thermique - Google Patents

Système optique pour imageur thermique

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EP3365718A1
EP3365718A1 EP16793961.0A EP16793961A EP3365718A1 EP 3365718 A1 EP3365718 A1 EP 3365718A1 EP 16793961 A EP16793961 A EP 16793961A EP 3365718 A1 EP3365718 A1 EP 3365718A1
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EP
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image sensor
mirrors
sensor
mirror
optical
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16793961.0A
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German (de)
English (en)
Inventor
Sandrine OEUVRARD
Christophe Martinsons
Benoit Taeymans
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Irlynx
Original Assignee
Irlynx
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Publication date
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    • H01L27/14669—Infrared imagers

Definitions

  • the invention relates to thermal imagers and in particular to an optical system adapted to such imagers.
  • a thermal imager may comprise a matrix image sensor sensitive to a wavelength greater than 2 ⁇ , equipped with an optical system for focusing an image on the sensor.
  • the optical system may have a configuration similar to the objectives for visible radiation, except that the lenses use a material that is transparent to thermal radiation. Such materials are expensive and generally have a low transmission rate.
  • FIG. 1 represents a schematic sectional view of an example of a low cost optical system adapted to thermal radiation, as described in the patent application WO 2002-063872. It is an optical system with mirrors of the Gregorian telescope type.
  • the rays from the observed scene reach a concave main mirror (usually a paraboloid) and are returned to a secondary mirror 12 (usually a concave ellipsoid).
  • the mirror 12 returns the rays to an image sensor 14 disposed behind a central opening of the main mirror 10.
  • the secondary mirror 12 is located between the scene and the main mirror 10. It is fixed on a support 16 which filters the incoming radiation.
  • the support 16 must have a high transparency to the thermal rays so as not to impair the sensitivity of the imager.
  • the optical system Since the optical system is a telescope, it has a narrow field of view and is unsuitable for indoor scenes. summary
  • An optical mirror system for an image sensor comprising two symmetrical concave mirrors located in the same plane and having parallel optical axes, and a matrix image sensor located in front of the mirrors and having two opposite edges. substantially adjacent respectively to the optical axes of the two mirrors.
  • the image sensor may be attached to an opaque cover comprising, at the periphery of the image sensor, an entrance pupil in front of each mirror, contained in the surface of the mirror projecting from the image sensor.
  • Each pupil and the corresponding mirror may be configured so that a ray parallel to the optical axis reaching the mirror through the pupil is reflected to the nearest edge of the image sensor; and that a limiting inclination radius passing through the pupil and reaching an edge of the mirror under the image sensor is reflected towards an axis of symmetry of the image sensor.
  • the pupils may be adjacent respectively to the optical axes.
  • the mirrors can have substantially the same form factor as the optical sensor, and have an ellipsoidal surface.
  • the optical system may further comprise four concave mirrors with parallel optical axes, configured in four adjacent quadrants, the four corners of the image sensor being substantially adjacent respectively to the four optical axes; and four input pupils disposed respectively at the four corners of the image sensor.
  • Figure 1 previously described, shows a schematic sectional view of a conventional optical mirror system for a thermal imager
  • FIG. 2 represents a schematic sectional view of an embodiment of a wide field of view optical mirror system
  • FIG. 3 represents a schematic front view of an embodiment of a wide-field optical mirror mirror system
  • FIG. 4 is a perspective view of the optical system of FIG. 3;
  • FIGS. 5A and 5B show an exemplary image projected by the optical system of FIG. 3 on a matrix image sensor and a transformation of the image for the purpose of its processing. Description of embodiments
  • an optical system embodiment with a wide field of view is formed by a symmetrical association of two mirror optical subsystems.
  • the mirrors 20a and 20b of the two subsystems are concave and have parallel optical axes Oa and Ob oriented towards the scene to be viewed.
  • the two mirrors are in the same plane and may be adjacent along a common edge 22 located in a plane of symmetry of the optical system.
  • a matrix image sensor 24 is located in a plane parallel to that of the mirrors, between the mirrors and the scene, eccentrically with respect to the optical axes.
  • the sensor 24 overlaps the edge 22 and preferably extends to the two optical axes, as shown.
  • the position of the sensor plane relative to the focal plane of the mirrors determines the focus distance.
  • the focal plane passes through the optical foci Fa and Fb of the mirrors. For distant objects, the focal plane and the plane of the sensor would be merged. To obtain a substantially sharp image with a fixed optical system for objects located a few meters away, as in a room to be monitored, the plane of the sensor can be shifted to the scene relative to the focal plane.
  • an incoming ray directed along the optical axis Oa abuts the edge closest to the image sensor 24, reaches the center of the mirror, and is returned to the edge of the sensor in alignment with the optical axis.
  • the edges of the physical image sensor are coincident with the edges of the sensitive area of the sensor.
  • the sensitive zone may be set back from the edge of the sensor. The principles described here actually apply to the sensitive area of the sensor.
  • An oblique radius r2 which reaches the common edge 22 is returned at an angle which depends on the angle of incidence of the ray on the mirror 20a.
  • the radius r 2 as shown defines with the optical axis Oa the field of view of the optical subsystem, that is to say that the radius r 2 reaches the maximum inclination among the rays sent back to the sensor by the mirror 20a. .
  • the radius r2 is returned to an axis of symmetry of the sensor 24. Then any ray reaching the edge 22 having a slope smaller than that of the radius r2, as a radius r3, is returned to the same, upper, half of the sensor 24.
  • This constraint can be satisfied, for example, by an ellipsoidal mirror adapted to the dimensions of the optical system.
  • an off-axis input pupil 26a can be provided in the form of a suitably sized orifice formed in a mask 28 that is opaque to the radiation in question.
  • a symmetrical pupil 26b is then provided for the second optical subsystem.
  • the cover 28 can be placed in a large latitude along the optical axes, the size and position of the pupil 26a being defined by the generatrices formed by the optical axis Oa and the limit radius r2.
  • the cover 28 is placed in the plane of the image sensor 24, so that it can directly serve as a fixing support for the sensor.
  • the pupil 26a does not block the oblique rays which cross the edge 22 to reach the second mirror 20b. Such rays do not affect the imager because they are reflected by the mirror 20b outside the sensor 24.
  • the field of view of the imager can be doubled in the plane of the optical axes.
  • four non-axis optical subsystems can be associated as described below.
  • FIG. 3 represents a diagrammatic front view of an optical system embodiment with a field of view widened in all directions.
  • Four concave mirrors 20a to 20d with parallel optical axes are configured in four adjacent quadrants Q1 to Q4.
  • the image sensor 24 may be centered above the four quadrants and its four corners are preferably adjacent respectively to the four optical axes of the mirrors.
  • the mirrors can have the same form factor as the sensor and be adjacent along edges contained in two orthogonal planes of symmetry of the optical system.
  • the mirrors and the sensor are here square, but they could be rectangular.
  • the pupils 26a to 26d are respectively associated with the four mirrors 20a to 20d.
  • the pupils may be adjacent respectively to the four optical axes, themselves adjacent to the four corners of the sensor 24 in this embodiment.
  • the pupils 26 are furthermore located on diagonals of the image sensor - FIG. 2 can thus be considered as a sectional view along a diagonal of the system of FIG. 3.
  • the pupils 26 have been represented in a circular shape. They could be rectangular with the same form factor as the image sensor.
  • Circular pupils act as diaphragms - the pupil diameter, which depends on the position of the pupils along the optical axes, influences the depth of field of the optical system and the amount of radiation transmitted to the sensor.
  • each pupil is contained in the mirror surface projecting from the image sensor. With this configuration all the rays parallel to the optical axes and passing through the pupils reach the mirrors.
  • Dotted areas represent images projected by the pupils 26a and 26d on the plane of the image sensor 24. These images are substantially truncated circles with axes of symmetry delimiting the quadrants of the image sensor.
  • the diameter of the truncated circles is in principle equal to half a diagonal of the sensor, so that a diagonal limit ray (r2 in FIG. 2) reaching the meeting point of the four mirrors is reflected towards the center of the image sensor .
  • the quality of the mirror surface at adjacent edges defines the quality of the truncated edges of the image circles.
  • the images formed in the four quadrants may have scrambled edges along the symmetry axes of the sensor. This is not a problem, as we will see later.
  • FIG. 4 is a perspective view of the four-quadrant optical system of FIG. 3. This view represents in the foreground the cover 28, not illustrated in the view of FIG. 3. The other elements of the sensor are visible by transparency under FIG. cache 28.
  • the entrance pupils 26 are preferably of frustoconical shape, according to cones defined by the generatrices formed by the optical axes and the radii corresponding r2 limits ( Figure 2). Failing to be frustoconical, the pupils can be formed by several cylindrical parts of different radii approaching the frustoconical shape.
  • FIGS. 5A and 5B show an example of an image projected by the optical system of FIG. 3 or 4 on the image sensor 24, and a transformation of the image with a view to its exploitation. The object viewed is a circle in the center of the imager's field of view.
  • FIG. 5A in a four-mirror system of the type of FIGS. 3 and 4, the center of the scene is returned to the corners of the sensor, and the corners of the scene are returned to the center of the sensor.
  • a circle in the center of the field of view is perceived by the image sensor as respective quarter circles at the four corners of the sensor, as shown.
  • FIG. 5B to reconstruct an exploitable image of the circle, the four quadrants of the image supplied by the sensor are diagonally exchanged, as represented by arrows in FIG. 5A.
  • quadrant Q1 is exchanged with FIG. quadrant Q3
  • quadrant Q2 is exchanged with quadrant Q4.
  • the parts initially located at the level of the symmetry axes of the sensor ie the parts formed by the rays reflected by the edges between adjacent mirrors, which can be deteriorated by the surface quality of the edges.
  • the imperfections related to the edges are therefore found at the edges of the final image, edges that do not convey in practice any useful information.
  • the center of the final image has a blind area corresponding to the part hidden by the sensor.
  • This blind zone is however defined between rays penetrating parallel to the optical axes, so that the blind zone corresponds to a projected area of the size of the sensor on the object in the center of the field of view. If the object is far enough away, the projected area may have a size much smaller than that of a pixel of the sensor, and thus be totally imperceptible.
  • an imager having a field of view of about 80 ° with ellipsoidal mirrors having a conical constant of 0.199 and a radius of curvature has been realized. 12,067 mm.
  • the mirrors and the matrix image sensor had the same diagonal of about 13.6 mm.
  • the image sensor was placed in the optical focal plane of the mirrors about 5.7 mm from the vertices of the ellipsoids.
  • the pupils had a diameter of 3.8 mm. With these dimensions, it was possible to obtain a satisfactory image of sharpness of 0.2 to 20 m.
  • mirrors do not need to be in contact with each other. There may be a margin between the edges of two adjacent mirrors, which margin results in a central band without information on the image sensor. This band, corresponding to the edge of the image, generally does not convey useful information.
  • an independent quadrant image sensor can be provided - this would be more expensive than providing a single sensor.
  • the edges of the sensor, or more precisely the edges of the sensitive area of the sensor are adjacent to the optical axes.
  • this configuration can be respected within the limits of a tolerance margin. If the edges are set back from the optical axes, information can be lost in a central band of the field of view. If the edges exceed the optical axes, the protruding parts of the sensor are not lit and cause a black band in the center of the reconstructed image. This last case is preferable to the first, because there is no loss of information - the black band can be removed by a post-processing of the image.

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Abstract

L'invention est relative àun système optique à miroirs pour un capteur d'image, comprenant deux miroirs concaves (20a, 20b) symétriques situés dans un même plan et ayant des axes optiques parallèles (Oa, Ob); et un capteur d'image matriciel (24) situé devant les miroirs et ayant deux bords opposés sensiblement adjacents respectivement aux axes optiques des deux miroirs. Le capteur d'image peut être fixé sur un cache opaque (28) comprenant, à la périphérie du capteur d'image, une pupille d'entrée (26) devant chaque miroir (20), contenue dans la surface du miroir débordant du capteur d'image.

Description

SYSTÈME OPTIQUE POUR IMAGEUR THERMIQUE
Domaine technique
L'invention est relative aux imageurs thermiques et notamment à un système optique adapté à de tels imageurs. Arrière-plan
Un imageur thermique peut comprendre un capteur d'image matriciel sensible à une longueur d'onde supérieure à 2 μιη, muni d'un système optique permettant de focaliser une image sur le capteur. Le système optique peut avoir une configuration similaire aux objectifs destinés au rayonnement visible, sauf que les lentilles utilisent un matériau transparent au rayonnement thermique. De tels matériaux sont coûteux et ont généralement un faible taux de transmission.
La figure 1 représente une vue en coupe schématique d'un exemple de système optique de faible coût adapté au rayonnement thermique, tel que décrit dans la demande de brevet WO 2002-063872. Il s'agit d'un système optique à miroirs du type télescope grégorien. Les rayons provenant de la scène observée atteignent un miroir principal concave 10 (généralement un paraboloïde) et sont renvoyés vers un miroir secondaire 12 (généralement un ellipsoïde concave). Le miroir 12 renvoie les rayons vers un capteur d'image 14 disposé derrière une ouverture centrale du miroir principal 10.
Le miroir secondaire 12 est situé entre la scène et le miroir principal 10. Il est fixé sur un support 16 qui filtre le rayonnement entrant. Le support 16 doit présenter une transparence élevée aux rayons thermiques pour ne pas nuire à la sensibilité de l'imageur.
Le système optique étant de type télescope, il présente un champ de vision étroit et s'avère peu adapté aux scènes d'intérieur. Résumé
On prévoit de façon générale un système optique à miroirs pour un capteur d'image, comprenant deux miroirs concaves symétriques situés dans un même plan et ayant des axes optiques parallèles, et un capteur d'image matriciel situé devant les miroirs et ayant deux bords opposés sensiblement adjacents respectivement aux axes optiques des deux miroirs. Le capteur d'image peut être fixé sur un cache opaque comprenant, à la périphérie du capteur d'image, une pupille d'entrée devant chaque miroir, contenue dans la surface du miroir débordant du capteur d'image.
Chaque pupille et le miroir correspondant peuvent être configurés pour qu'un rayon parallèle à l'axe optique atteignant le miroir à travers la pupille soit réfléchi vers le bord le plus proche du capteur d'image ; et qu'un rayon d'inclinaison limite traversant la pupille et atteignant un bord du miroir sous le capteur d'image soit réfléchi vers un axe de symétrie du capteur d'image.
Les pupilles peuvent être adjacentes respectivement aux axes optiques.
Les miroirs peuvent avoir sensiblement le même facteur de forme que le capteur optique, et avoir une surface ellipsoïdale.
Le système optique peut en outre comprendre quatre miroirs concaves à axes optiques parallèles, configurés en quatre quadrants adjacents, les quatre coins du capteur d'image étant sensiblement adjacents respectivement aux quatre axes optiques ; et quatre pupilles d'entrée disposées respectivement aux quatre coins du capteur d'image.
Description sommaire des dessins
Des modes de réalisation seront exposés dans la description suivante, faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
• la figure 1, précédemment décrite, représente une vue en coupe schématique d'un système optique classique à miroirs pour un imageur thermique ;
• la figure 2 représente une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation de système optique à miroirs à champ de vision large ;
• la figure 3 représente une vue schématique de face d'un mode de réalisation de système optique à miroirs à champ de vision large ;
• la figure 4 est une vue en perspective du système optique de la figure 3 ; et
• les figures 5A et 5B représentent un exemple d'image projetée par le système optique de la figure 3 sur un capteur d'image matriciel et une transformation de l'image en vue de son traitement. Description de modes de réalisation
A la figure 2, un mode de réalisation de système optique à large champ de vision est formé par une association symétrique de deux sous-systèmes optiques à miroir. Les miroirs 20a et 20b des deux sous-systèmes sont concaves et ont des axes optiques Oa et Ob parallèles orientés vers la scène à visionner. Les deux miroirs sont dans un même plan et peuvent être adjacents selon une arête commune 22 située dans un plan de symétrie du système optique.
Un capteur d'image matriciel 24 est situé dans un plan parallèle à celui des miroirs, entre les miroirs et la scène, de façon excentrée par rapport aux axes optiques. Le capteur 24 chevauche l'arête 22 et s'étend de préférence jusqu'aux deux axes optiques, comme cela est représenté. La position du plan du capteur par rapport au plan focal des miroirs détermine la distance de mise au point. Le plan focal passe par les foyers optiques Fa et Fb des miroirs. Pour des objets lointains, le plan focal et le plan du capteur seraient confondus. Pour obtenir une image sensiblement nette avec un système optique fixe pour des objets situés à quelques mètres, comme dans une pièce à surveiller, le plan du capteur peut être décalé vers la scène par rapport au plan focal.
Avec cette configuration, comme cela est représenté pour le miroir 20a, un rayon entrant dirigé le long de l'axe optique Oa frôle le bord le plus proche du capteur d'image 24, atteint le centre du miroir, et est renvoyé vers le bord du capteur dans l'alignement de l'axe optique. Un rayon entrant rl , parallèle à l'axe optique Oa et décalé du bord du capteur 24, ressort par le foyer Fa et atteint le capteur à proximité de son bord.
Pour des raisons de clarté de l'exposé, on suppose que les bords du capteur d'image physique sont confondus avec les bords de la zone sensible du capteur. En pratique la zone sensible peut être en retrait par rapport au bord du capteur. Les principes décrits ici s'appliquent en réalité à la zone sensible du capteur.
Un rayon oblique r2 qui atteint l'arête commune 22 est renvoyé selon un angle qui dépend de l'angle d'incidence du rayon sur le miroir 20a. Le rayon r2 tel que représenté définit avec l'axe optique Oa le champ de vision du sous-système optique, c'est-à-dire que le rayon r2 atteint l'inclinaison maximale parmi les rayons renvoyés vers le capteur par le miroir 20a.
Dans cette configuration on souhaite, comme cela est représenté, que le rayon r2 soit renvoyé vers un axe de symétrie du capteur 24. Alors tout rayon atteignant l'arête 22 ayant une inclinaison inférieure à celle du rayon r2, comme un rayon r3, est renvoyé vers la même moitié, ici supérieure, du capteur 24. Cette contrainte peut être satisfaite, par exemple, par un miroir ellipsoïdal adapté aux dimensions du système optique.
Un rayon qui atteindrait l'arête 22 avec une inclinaison supérieure à celle du rayon limite r2 serait renvoyé vers la deuxième moitié, inférieure, du capteur 24. Cela n'est pas souhaitable, car la deuxième moitié du capteur est utilisée symétriquement par le deuxième sous-système optique associé au miroir 20b. Pour bloquer de tels rayons, on peut prévoir une pupille d'entrée hors-axe 26a sous la forme d'un orifice convenablement dimensionné formé dans un cache 28 opaque au rayonnement considéré. Une pupille symétrique 26b est alors prévue pour le deuxième sous-système optique.
Le cache 28 peut être placé dans une grande latitude le long des axes optiques, la taille et la position de la pupille 26a étant définie par les génératrices formées par l'axe optique Oa et le rayon limite r2. De préférence, comme cela est représenté, le cache 28 est placé dans le plan du capteur d'image 24, de sorte qu'il peut directement servir de support de fixation du capteur.
La pupille 26a ne bloque pas les rayons obliques qui franchissent l'arête 22 pour atteindre le deuxième miroir 20b. De tels rayons n'affectent pas l'imageur car ils sont réfléchis par le miroir 20b en dehors du capteur 24. En associant ainsi deux sous-systèmes optiques symétriques hors-axe, on peut doubler le champ de vision de l'imageur dans le plan des axes optiques. Pour doubler le champ de vision dans toutes les directions, on peut associer quatre sous-systèmes optiques hors-axe comme décrit ci-après.
La figure 3 représente une vue schématique de face d'un mode de réalisation de système optique à champ de vision élargi dans toutes les directions. Quatre miroirs concaves 20a à 20d à axes optiques parallèles sont configurés en quatre quadrants adjacents Ql à Q4.
Le capteur d'image 24 peut être centré au-dessus des quatre quadrants et ses quatre coins sont de préférence adjacents respectivement aux quatre axes optiques des miroirs.
Les miroirs peuvent avoir le même facteur de forme que le capteur et être adjacents selon des arêtes contenues dans deux plans orthogonaux de symétrie du système optique. Les miroirs et le capteur sont ici carrés, mais ils pourraient être rectangulaires.
Quatre pupilles d'entrée 26a à 26d sont associées respectivement aux quatre miroirs 20a à 20d. Les pupilles peuvent être adjacentes respectivement aux quatre axes optiques, eux-mêmes adjacents aux quatre coins du capteur 24 dans ce mode de réalisation. Les pupilles 26 sont en outre situées sur des diagonales du capteur d'image - on peut ainsi considérer la figure 2 comme une vue en coupe selon une diagonale du système de la figure 3. Les pupilles 26 ont été représentées de forme circulaire. Elles pourraient être rectangulaires avec le même facteur de forme que le capteur d'image. Des pupilles circulaires font cependant office de diaphragme - le diamètre des pupilles, qui dépend de la position des pupilles le long des axes optiques, influe sur la profondeur de champ du système optique et sur la quantité de rayonnement transmise au capteur. De préférence, comme cela est représenté, chaque pupille est contenue dans la surface de miroir débordant du capteur d'image. Avec cette configuration tous les rayons parallèles aux axes optiques et traversant les pupilles atteignent les miroirs.
On a représenté par des zones en pointillés des images projetées par les pupilles 26a et 26d sur le plan du capteur d'image 24. Ces images sont sensiblement des cercles tronqués aux axes de symétrie délimitant les quadrants du capteur d'image. Le diamètre des cercles tronqués est en principe égal à une demi-diagonale du capteur, de sorte qu'un rayon limite diagonal (r2 à la figure 2) atteignant le point de rencontre des quatre miroirs soit réfléchi vers le centre du capteur d'image.
La qualité de la surface des miroirs au niveau des arêtes adjacentes définit la qualité des bords tronqués des cercles image. En pratique, il est difficile de réaliser des arêtes ayant une qualité constante. Ainsi, les images formées dans les quatre quadrants peuvent avoir des bords brouillés le long des axes de symétrie du capteur. Cela n'est pas gênant, comme on le verra après.
La figure 4 est une vue en perspective du système optique à quatre quadrants de la figure 3. Cette vue représente au premier plan le cache 28, non illustré dans la vue de la figure 3. Les autres éléments du capteur sont visibles par transparence sous le cache 28.
Le cache 28 pouvant avoir une certaine épaisseur, servant à assurer un support stable au capteur d'image 24, les pupilles d'entrée 26 sont de préférence de forme tronconique, selon des cônes définis par les génératrices formées par les axes optiques et les rayons limites r2 correspondants (figure 2). A défaut d'être tronconiques, les pupilles peuvent être formées par plusieurs parties cylindriques de rayons différents approchant la forme tronconique. Les figures 5A et 5B représentent un exemple d'image projetée par le système optique de la figure 3 ou 4 sur le capteur d'image 24, et une transformation de l'image en vue de son exploitation. L'objet visionné est un cercle placé au centre du champ de vision de l'imageur. On rappelle, comme l'illustre la figure 2 pour un système optique à deux miroirs, que les rayons parallèles aux axes optiques, provenant du centre de la scène visionnée, sont renvoyés vers un bord du capteur, tandis que les rayons provenant d'un bord de la scène sont renvoyés vers le centre du capteur. Ainsi le centre de la scène est renvoyé sur les bords du capteur, et les bords de la scène sont renvoyés au centre du capteur. L'image finale exploitable est alors obtenue en échangeant les demi- images produites par les deux moitiés du capteur d'image.
A la figure 5A, dans un système à quatre miroirs du type des figures 3 et 4, le centre de la scène est renvoyé vers les coins du capteur, et les coins de la scène sont renvoyés vers le centre du capteur. Ainsi, un cercle au centre du champ de vision est perçu par le capteur d'image comme des quarts de cercle respectifs aux quatre coins du capteur, comme cela est représenté.
A la figure 5B, pour reconstruire une image exploitable du cercle, on échange diagonalement les quatre quadrants de l'image fournie par le capteur, comme cela est représenté par des flèches à la figure 5 A. Ainsi, le quadrant Ql est échangé avec le quadrant Q3, et le quadrant Q2 est échangé avec le quadrant Q4.
On retrouve ainsi aux bords de l'image finale les parties situées initialement au niveau des axes de symétrie du capteur, c'est-à-dire les parties formées par les rayons réfléchis par les arêtes entre miroirs adjacents, qui peuvent être détériorées par la qualité de surface des arêtes. Les imperfections liées aux arêtes se retrouvent donc aux bords de l'image finale, bords qui ne véhiculent en pratique pas d'informations utiles.
Le centre de l'image finale comporte une zone aveugle correspondant à la partie cachée par le capteur. Cette zone aveugle est cependant définie entre des rayons pénétrant parallèlement aux axes optiques, de sorte que la zone aveugle correspond à une zone projetée de la taille du capteur sur l'objet au centre du champ de vision. Si l'objet est suffisamment éloigné, la zone projetée peut avoir une taille très inférieure à celle d'un pixel du capteur, et donc être totalement imperceptible.
A titre d'exemple, on a réalisé un imageur ayant un champ de vision d'environ 80° avec des miroirs ellipsoïdaux ayant une constante conique de 0,199 et un rayon de courbure de 12,067 mm. Les miroirs et le capteur d'image matriciel avaient une même diagonale d'environ 13,6 mm. Le capteur d'image a été placé dans le plan focal optique des miroirs à environ 5,7 mm des sommets des ellipsoïdes. Les pupilles avaient un diamètre de 3,8 mm. Avec ces dimensions, on a pu obtenir une image de netteté satisfaisante de 0,2 à 20 m.
De nombreuses variantes et modifications des modes de réalisation décrits ici apparaîtront à l'homme du métier. Par exemple, les miroirs n'ont pas besoin d'être en contact les uns avec les autres. Il peut subsister une marge entre les bords de deux miroirs adjacents, marge qui se traduit par une bande centrale dépourvue d'informations sur le capteur d'image. Cette bande, correspondant au bord de l'image, ne véhicule généralement pas d'informations utiles.
Au lieu de prévoir un capteur d'image unique couvrant les quatre quadrants, on peut prévoir un capteur d'image indépendant par quadrant - cette solution serait plus coûteuse que de prévoir un capteur unique. De préférence les bords du capteur, ou plus précisément les bords de la zone sensible du capteur sont adjacents aux axes optiques. Bien entendu, cette configuration peut être respectée dans les limites d'une marge de tolérance. Si les bords sont en retrait par rapport aux axes optiques, on peut perdre des informations dans une bande centrale du champ de vision. Si les bords dépassent les axes optiques, les parties en dépassement du capteur ne sont pas éclairées et provoquent une bande noire au centre de l'image reconstruite. Ce dernier cas est préférable au premier, car il n'y a pas de perte d'informations - la bande noire pourra être supprimée par un post-traitement de l'image.

Claims

Revendications
1. Système optique pour imageur thermique, comprenant :
• deux miroirs concaves (20a, 20b) symétriques situés dans un même plan et ayant des axes optiques parallèles (Oa, Ob) ;
• un capteur d'image matriciel (24) situé devant les miroirs et ayant deux bords opposés sensiblement adjacents respectivement aux axes optiques des deux miroirs ; et
• un cache opaque (28) sur lequel est fixé le capteur d'image (24), le cache comprenant, à la périphérie du capteur d'image, une pupille d'entrée (26) devant chaque miroir (20), contenue dans la surface du miroir débordant du capteur d'image.
2. Système optique selon la revendication 1, dans lequel chaque pupille (26) et le miroir correspondant (20) sont configurés pour que :
• un rayon (rl) parallèle à l'axe optique atteignant le miroir à travers la pupille (26) soit réfléchi vers le bord le plus proche du capteur d'image ; et
• un rayon d'inclinaison limite (r2) traversant la pupille et atteignant un bord (22) du miroir sous le capteur d'image soit réfléchi vers un axe de symétrie du capteur d'image.
3. Système optique selon la revendication 2, dans lequel les pupilles (26) sont adjacentes respectivement aux axes optiques.
4. Système optique selon la revendication 2, dans lequel les miroirs (20) ont sensiblement le même facteur de forme que le capteur optique, et ont une surface ellipsoïdale.
5. Système optique selon la revendication 1 , comprenant :
• quatre miroirs concaves (20a-20d) à axes optiques parallèles, configurés en quatre quadrants adjacents, les quatre coins du capteur d'image (24) étant sensiblement adjacents respectivement aux quatre axes optiques ; et
• quatre pupilles d'entrée (26a-26d) disposées respectivement aux quatre coins du capteur d'image.
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