FR2522833A1

FR2522833A1 - Dispositif de balayage optique

Info

Publication number: FR2522833A1
Application number: FR8303329A
Authority: FR
Inventors: Lars Karlsson
Original assignee: Pharos AB
Current assignee: Pharos AB
Priority date: 1982-03-03
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1983-09-09
Also published as: GB8305880D0; SE433783B; US4508422A; DE3307380A1; IT8319876A0; GB2119539A; IT8319876A1; CA1190320A; DE3307380C2; JPS58166321A; IT1163135B; JPH0450563B2; FR2522833B1; GB2119539B; SE8201306L

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE BALAYAGE OPTIQUE. DANS CE DISPOSITIF COMPORTANT UN ROTOR A BALAYAGE A FACETTES MULTIPLES 1, DES MOYENS OPTIQUES 11 POUR FAIRE CONVERGER LE FAISCEAU DE RAYONNEMENT SITUES ENTRE LE ROTOR ET LA SCENE, UN MIROIR ESSENTIELLEMENT SPHERIQUE 9 DISPOSE SUR LE TRAJET DU FAISCEAU ENTRE DEUX ZONES A, B DE REFLEXION SUR LE ROTOR, ET DES MOYENS D DE DETECTION OU D'EMISSION DU RAYONNEMENT, UNE LENTILLE CONVERGENTE 3 EST DISPOSEE SUR LE TRAJET DU FAISCEAU ENTRE LE MIROIR 9 ET UNE ZONE DE REFLEXION A ET IL EST PREVU DES MOYENS 4, 5 FORMANT UNE IMAGE REELLE DES MOYENS D SUR LE TRAJET DU FAISCEAU, EN UNE POSITION SITUEE ENTRE LE MIROIR 9 ET UN EMPLACEMENT A PROXIMITE DE LA LENTILLE DE SORTE QUE CETTE DERNIERE SERT D'ELEMENT DE CHAMP POUR CETTE POSITION DE L'IMAGE REELLE. APPLICATION NOTAMMENT AUX MONITEURS DE TELEVISION.

Description

La présente invention concerne un dispositif de balaya-

ge optique, qui permet un balayage ou une exploration op-

tique suivant au moins une dimension et qui comporte un

rotor réfléchissant à facettes multiples La présente in-

vention est applicable à la fois à l'exploration ou au ba-

layage linéaire ou unidimensionnel et au balayage simulta-

nément horizontal et vertical ou bidimensionnel, comme par

exemple pour la production d'une image.

Dans le cadre de l'utilisation de la présente inven-

tion, une scène ou un objet est exploré rapidement suivant une ligne par un dispositif de balayage comportant un rotor disposé sur le trajet du faisceau analyseur de rayonnement et possédant plusieurs facettes réfléchissantes contigu 8 s disposées suivant un polygone sur le pourtour du rotor Le faisceau analyseur de rayonnement provenant de la surface

détectée de la scène est dirigé par l'intermédiaire du sys-

tème de balayage sur un ou plusieurs détecteurs de rayonne-

ment Au cours de chaque exploration, la scène est progres-

sivement détectée suivant une ligne horizontale et le si-

gnal de sortie provenant du détecteur de rayonnement est

par conséquent un signal vidéo convenant pour une représen-

tation sur un moniteur à tube cathodique Le balayage est répété lors de chaque changement de facette sur le trajet du faisceau Ceci fournit un balayage horizontal (balayage suivant une première dimension) Comme cela est bien connu

dans la technique, un balayage vertical simultané (balaya-

ge suivant une seconde dimension) peut Itre réalisé à l'ai-

de d'un miroir oscillant ou d'un autre type d'organe de balayage tournant à une vitesse inférieure a celle du rotor polygonal et situé au niveau d'une pupille essentiellement fixe. Cependant ce système d'exploration est approprié non seulement dans le but de détecter un rayonnement, mais également dans le but de produire une image Dans le cas de la production d'une image, une source de lumière modalée,

modifiable rapidement, comme par exemple une diode photo-

émissive (LED) ou un laser, est utilisée à la place du dé-

tecteur de rayonnement dans un dispositif de balayage servant à détecter le rayonnement, et le trajet du faisceau à travers le dispositif de balayage est inversé par rapport

au trajet du faisceau d'un dispositif de détection du rayon-

nement. Il entre également dans le cadre de la présente inven-

tion d'utiliser simultanément le mime rotor en vue de dé-

tecter le rayonnement et de réaliser la production d'une image Dans ce cas il est possible d'utiliser les mimes composants optiques et le mime rotor à facettes multiples dans les deux buts, en insérant des dispositifs subdivisant

le faisceau à l'entrée et à la sortie du dispositif de ba-

layage Il est également possible d'utiliser différentes facettes disposées sur le mime rotor, mais en doublant le reste des composants optiques nécessaires pour les deux buts Dans les deux cas, le signal provenant du détecteur

de rayonnement est utilisé pour moduler l'intensité lumineu-

se de la source de lumière à variation rapide.

Dans les systèmes de balayage optique comportant un

organe de balayage réalisé sous la forme d'un rotor réúflé-

chissant à facettes multiples, le passage d'une facette à

une autre facette a pour effet que les rayonnements prove-

nant de deux directions tombent simultanément sur le détec-

teur ou que, dans le cas de la production d'une image, deux faisceaux tombent simultanément sur des parties différentes de l'image Par le passé, en vue de conserver une taille raisonnablement petite au rotor, le nombre des facettes sur le pourtour de ce dernier avait par conséquent été limité

en vue d'obtenir un rendement acceptable de balayage, c'eost-

à-dire d'obtenir un rapport acceptable de la longueur de la partie du balayage fournissant une représentation utile de

l'objet A la longueur totale du balayage.

On désire souvent une fréquence prédéterminée de ba-

layage horizontal de manière que le balayage puisse étre

compatible avec la télévision Plus on peut choisir un nom-

bre élevé de facettes sur le pourtour du rotor, plus la vi-

tesse du rotor peut itre réglée à une faible valeur Une faible vitesse du rotor signifie une consommation d'énergie réduite et une durée de vie accrue C'est pourquoi des efforts ont été tentés en vue d'accroître le rendement de

balayage et d'augmenter simultanément le nombre des facet-

tes. Un exemple d'un tel dispositif est représenté dans le brevet US NO 4 030 806 Dans ce dispositif, un rayonnement

émis par un laser traverse une première lentille convergen-

te dont le foyer doit être réglé sur le rotor à facettes multiples Etant donné que les facettes sont planes, une

mise au point précise sur les facettes ne peut être effec-

tuée que pour deux positions angulaires du rotor pour cha-

que facette, de préférence choisies de manière que la mise

au point précise intervienne lorsque le faisceau est réflé-

chi par une facette à proximité des transitions entre deux facettes Une seconde lentille convergente est disposée sur le trajet du faisceau audelà de la zone de réflexion sur la facette pour collimater le faisceau Des miroirs plans

disposés à l'extérieur du rotor dirigent ensuite le fais-

ceau sur ce dernier une seconde fois, et ce de telle maniè-

re que le faisceau est déplacé en synchronisme avec le ro-

tor Bien que le faisceau dirigé sur le rotor soit focalisé

de façon précise sur la facette uniquement pour deux posi-

tions angulaires du rotor, le point de convergence du fais-

ceau est très proche de la facette sur l'ensemble de l'ex-

ploration et même une très faible irrégularité de surface ou une rayure dans la facette affecte grandement le trajet du faisceau réfléchi En outre le faisceau réfléchi suit des trajets variables entre les deux lentilles convergentes

de sorte que la collimation du faisceau réfléchi est préci-

se uniquement pour deux positions angulaires du rotor pour chaque facette Il a été suggéré d'éliminer ce problème en

disposant des miroirs sphériques ou cylindriques à l'exté-

rieur du rotor de manière a diriger, la seconde fois, le faisceau sur le rotor Un dispositif de ce type est décrit dans la demande de brevet allemand mise à l'Inspection Publique sous le NO DE-A-3 022 365 Ce dispositif comporte un rotor possédant deux ensembles axialement contigus de

facettes disposées autour du rotor et dont l'un d'eux possè-

de des facettes incurvées convexes Etant donné que le fais-

ceau est focalisé sur les surfaces incurvées des facettes

du rotor, des rayures et des irrégularités de surface affec-

tent grandement le trajet du faisceau En dehors de cela, la fabrication d'un rotor possédant de telles facettes est difficile et par conséquent onéreuse Le problème le plus gênant en liaison avec la fabrication d'un rotor possédant des facettes réfléchissantes incurvées convexes est celui des opérations de contrôle auxquelles le rotor fabriqué doit être soumis Ces opérations de contrôle sont pratiquement

impossibles à effectuer sans l'aide d'un appareillage spé-

cial étant donné que les transitions présentes entre les faces ne sont pas aussi bien définies que dans le cas de

facettes planes Il faut noter que même une très petite va-

riation de la distance focale d'image des facettes perturbe le résultat du balayage et que par conséquent le rotor doit

présenter des tolérances très serrées de fabrication.

Compte tenu de ce qui précède, le but principal de la présente invention est de fournir un dispositif de balayage

électro-optique perfectionné, qui possède un rendement éle-

vé de balayage et une haute résolution de balayage, qui pos-

sède un rotor à facettes multiples pouvant être aisément

fabriqué et contrôlé, et qui soit moins sensible à la pré-

sence de rayures et d'irrégularités dans les surfaces du rotor.

A cet effet, le dispositif de balayage optique confor-

me à l'invention, destiné à réaliser l'exploration optique d'une scène au moins suivant une dimension, comprenant un

rotor réfléchissant à facettes multiples servant au balaya-

ge des moyens faisant converger le faisceau optique, situés sur le trajet du faisceau entre la scène et le rotor en vue de former une image primaire de la scène entre les moyens de convergence du faisceau et le rotor, un premier miroir essentiellement sphérique disposé sur le trajet du faisceau du dispositif entre une première et une seconde zones de réflexion situées sur le rotor en étant disposées sur un trajet du faisceau non collimaté, et des moyens de détection

ou d'émission du rayonnement disposés à l'extrémité du tra-

jet du faisceau dans le dispositif, est caractérisé en ce qu'un organe destiné à faire converger le faisceau, tel qu'une lentille convergente ou un miroir essentiellement sphérique, est disposé sur le trajet du faisceau entre le premier miroir essentiellement sphérique et la seconde zone de réflexion et qu'il est prévu des moyens pour former une image réelle du dispositif de détection ou d'émission du rayonnement, sur le trajet du faisceau, dans une position située entre le premier miroir essentiellement sphérique et

un emplacement suffisamment proche de l'organe optique des-

tiné à faire converger le faisceau pour que ledit organe

serve d'élément de champ pour cette position de ladite ima-

ge réelle.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente

invention ressortiront de la description donnée ci-après

prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'une première forme

de réalisation du dispositif de balayage suivant l'inven-

tion;

la figure 2 est une vue en élévation latérale, en cou-

pe partielle, du dispositif représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue semblable d'une variante de réalisation; la figure 4 est une vue en élévation latérale en coupu partielle, d'une troisième forme de réalisation; la figure 5 est une vue à plus grande échelle d'une

partie du système de la figure 4 et représente les réfle-

xions intervenant au niveau des facettes du rotor et qui s'effectuent dans la zone de réflexion la plus proche du détecteur; la figure 6 est une vue en élévation latérale, en coul partielle, d'une quatrième forme de réalisation; la figure 7 est une vue en élévation latérale, en coul partielle, d'une cinquième forme de réalisation; la figure 8 est une vue en plan d'une sixième forme di réalisation; la figure 9 est une vue en élévation latérale de la forme de réalisation représentée sur la figure 8; la figure 10 est une vue en plan d'une variante de la b o e ap forme de réalisation représentée sur les figures 8 et 9,

comportant un réseau de détecteurs.

la figure 11 est une vue en élévation latérale, en coupe partielle, d'une septième forme de réalisation; et la figure 12 est une vue en plan d'une forme de réali-

sation comportant un trajet supplémentaire du faisceau vi-

suel, en vue de réaliser la production d'une image en syn-

chronisme avec le balayage de l'objet.

Dans la forme de réalisation représentée sur les figu-

res 1 et 2, un rotor 1 entrainé en rotation autour d'un axe

C par un moteur (non représenté) comporte des facettes ré-

fléchissantes planes 2 disposées au voisinage les unes des autres sur le pourtour du rotor Seules six facettes 2 sont représentées sur la figure 1 afin que ltillustration puisse être claire; dans la pratique le nombre des facettes est

nettement plus élevé Sur la figure 2 qui, à des fins d'il-

lustration, représente le rotor dans une position en rota-

tion différente, les facettes sont représentées comme étant parallèles à l'axe C du rotor, c'est-à-dire que les facettes

' définissant la surface circonférentielle d'un cylindre poly-

gonal régulier En variante, les facettes peuvent faire un

certain angle avec l'axe C du rotor.

Comne cela est mieux visible sur la figure 2, une len-

tille convergente 3 est disposée en face de la partie inf&-

rieurs du rotor 1 à proximité des facettes 2 Une image Pl d'un d&tecteur de rayonnement D est formée au moyen d'un dispositif formant relais optique qui, dans cette forme de

réalisation, comporte deux lentilles convergentes 4 et 5.

Le faisceau de rayonnement est collimaté entre les lentilles

4 et 5, entre lesquelles se trouvent disposésun filtre opti-

que 6, qui limite la plage des longueurs d'onde du rayonne-

ment tombant sur le détecteur, et un diaphragme d'ouverture

7 qui détermine l'ouverture de l'ensemble du dispositif.

Comne cela est usuel, un écran refroidi 8 est disposé sur le détecteur D. La lentille 3 est une lentille de champ et l'image fixe Pl est l'image virtuelle symétrique d'une image réelle P 2 qui est située dans ou à proximité de la lentille 3 et qui, compte tenu de la réflexion du faisceau en A sur l'une des facettes 2, se déplace suivant une ligne courbe dans ou à proximité de la lentille pendant la rotation du rotor On notera que c'est le diaphragme d'ouverture 7 situé dans le dispositif formant relais optique 4 et 5, qui délimite le faisceau de rayonnement provenant de l'objet ou de la scène et atteignant le détecteur D C'est pourquoi on comprendra mieux le fonctionnement de ce dispositif si l'on suit le faisceau depuis le détecteur D en direction de la scène ou

de l'objet, même si le rayonnement est dirigé en sens oppo-

sé. Etant donné que la lentille 3 est une lentille de champ,

elle incline le cône de rayonnement, sans modifier son an-

gle au sommet Un miroir essentiellement sphérique 9 est disposé à l'extérieur du rotor 1 de manière à renvoyer le

rayonnement vers ledit rotor La lentille 3 incline le tra-

jet du faisceau de telle manière que le faisceau renvoyé vers le rotor par le miroir 9 circule sur chaque facette avec une vitesse angulaire telle que l'ensemble du faisceau est réfléchi la seconde fois par la partie supérieure de la

même facette 2 pendant la partie utile du balayage.

En arrière des facettes, le miroir 9 forme une image

virtuelle P 3 de l'image P 2 Etant donné que pendant un ba-

layage, l'image P 2 circule sur une ligne courbe située dans

ou à proximité de la lentille 3, l'image P 3 se déplace éga-

lement le long d'une ligne courbe dans l'espace Le rayon et le centre de courbure du miroir 9 sont choisis en rapport avec le rotor de telle manière que la réflexion en B sur la

partie supérieure de la facette 2 est centrée circonféren-

tiellement sur la facette, dans cette partie supérieure, sur l'ensemble du balayage Compte tenu de la réflexion en B, l'image P 3 est une image virtuelle symétrique d'une image

réelle P 4 située dans l'espace à l'extérieur du rotor Lors-

que le rotor tourne, l'image P 4 se déplace suivant une ligne

courbe 10 qui est approximativement un arc de cercle tour-

nant sa concavité vers le rotor Un miroir essentiellement sphérique 11 est dispose de telle manière que la ligne 10

est située aussi près que possible de sa surface de focali-

sation et sert d'objectif pour le système de balayage.

Un miroir oscillant 12 est placé au niveau de la pupil-

le fixe produite par le dispositif de balayage horizontal.

Le miroir 12 effectue un balayage vertical.

Une référence de température T peut être disposée à une extrémité de la ligne courbe 10 de sorte que le faisceau

rencontre cette référence au début du balayage par exemple.

Une seconde référence de température (non représentée) peut

être disposée à l'autre extrémité de la ligne courbe Lors-

que l'on utilise deux références de température, ces der-

nières peuvent posséder des températures différentes et co-

agir de manière à fournir une référence de niveau de tempé-

rature et une référence de réponse De préférence, les ré-

férences de température sont disposées aux extrémités de la

région bien définie de la ligne 10 o les rayons ne provien-

nent pas de deux directions différentes.

Sur les figures 1 et 2, le rayonnement entre l'objet

exploré et le miroir 11 est représenté comme étant collima-

té C'est le cas o l'objet est situé très loin du disposi-

tif Lorsque l'objet est proche du dispositif de balayage, on effectue le réglage de distance en déplaçant le miroir 11 suivant la direction indiquée par la flèche E sur la figure

2 Les deux miroirs 9 et Il n'ont pas besoin d'être parfai-

tement sphériques Afin de réduire l'astigmatisme, qui est

da au fait que le rayonnement tombe sur les miroirs en fai-

sant un angle par rapport à leurs axes optiques, comme cela ressort de la figure 2 par exemple, les deux miroirs ou l'un

de ces derniers peuvent être des miroirs toroldaux ou ellip-

soidaux. Fondamentalement, la lentille 3 est utilisée dans deux buts Tout d'abord en raison de la valeur de sa distance

focale prise en combinaison avec la distance focale et l'e -

placement du miroir 9, la lentille 3 garantit que, lorsqu'il est réfléchi en B sur le rotor, le faisceau suit et remplit la largeur de la facette 2 et qu'aucun rayonnement provenant d'une quelconque facette autre que la facette effectuant alors le balayage, ne parvient dans le trajet du faisceau aboutissant au détecteur En second lieu la lentille 3 contribue à fournir la courbure du champ de telle manière que l'image P 4 se déplace le long d'une ligne courbe qui tourne sa concavité vers le rotor, à savoir la ligne 10 mentionnée précédemment, de sorte que l'on peut utiliser comme objectif un miroir essentiellement sphérique 11 La

lentille 3 peut être soit sphérique, soit cylindrique.

Etant donné que l'image P 2 est placée dans ou à proxi-

mité immédiate de la lentille de champ 3, le faisceau aura une certaine largeur lorsqu'il sera réfléchi en A sur la facette 2, ce qui entrainera une faible perte du rendement de balayage Cependant cette perte est très faible dans la pratique, et même lorsque de nombreuses facettes (de l'ordre

de 20) sont disposées sur le rotor, on peut, aisément obte-

nir un rendement de balayage de 80 à 90 %.

Si le grandissement de l'image P 2 par rapport A l'ima-

ge P 3 est maintenu faible, de préférence peu supérieur à 1, comme c'est le cas dans la forme de réalisation représentée sur la figure 3, l'obtention de la courbure désirée pour la ligne 10 s'en trouve facilitée La figure 3 représente un dispositif de balayage dans

lequel le trajet du faisceau entre la lentille 31 et le mi-

roir 9 I a été allongé par l'insertion de deux miroirs plans 13 et 14 sur le trajet du faisceau entre l'image P 2 et le

miroir 9 I afin de replier le faisceau Il n'est pas néces-

saire de disposer d'un seul rotor A facettes multiples, sur

lequelle faisceau est réfléchi deux fois sur la mime facet-

te Comme cela est représenté sur la figure 3, on peut uti-

liser deux rotors à facettes multiples 15 et 16 Les deux

rotors sont placés aux différents côtés d'un moteur d'en-

trainement 17 Sur la figure, les rotors sont représentés

come possédant le même diamètre, mais cela n'est pas néces-

saire En outre, les rotors n'ont pas besoin d'avoir la même

vitesse de rotation ou le même sens de rotation, étant don-

né que ces grandeurs peuvent être identiques ou différen-

tes, eu fonction des dimensions et des positions de la len-

tille 3 et du miroir 9 I en liaison avec les deux rotors.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure

3, un miri oscillant 12 ralise le balayage vertical.

3, un miroir oscillant 12 réalise le balayage vertical.

Cependant le balayage vertical peut être également effectué gr&ce à une inclinaison des facettes situées sur le rotor 16 par rapport à l'axe de ce dernier suivant un angle qui varie d'une facette à la suivante Ceci est vrai également pour les formes de réalisation représentées sur les autres figures.

Une troisième forme de réalisation du dispositif con-

forme à l'invention est représentée sur la figure 4 Le dé-

Ili tecteur DI ainsi que le dispositif associé formant relais optique 4 II, 5 III, sont disposés de manière que leur axe

optique est essentiellement parallèle à l'axe du rotor 1 III.

Un miroir plan 21 réfléchit le faisceau en direction d'une facette 2 Ili située sur le rotor de telle sorte qu'une image fixe P 1 II du détecteur DIII est formée en arrière de la

facette En avant du rotor 1 se trouve disposée une len-

tille 22 Sur face tournée à l'opposé du rotor, la lentille 22 possède un revêtement réfléchissant L'image fixe Pl I est une image virtuelle symétrique d'une image réelle P 2 a située dans la lentille 22 sur ou à proximité du revêtement réfléchissant et se déplace à l'intérieur de la lentille 22 pendant la rotation du rotor, par suite de la réflexion du faisceau sur la facette en F Le faisceau est renvoyé vers la facette 2 III par le revêtement réfléchissant et est à nouveau réfléchi sur la facette en G Une autre image est formée en arrière de la facette 2 III environ dans la méme III position que l'image Pl La figure 5 est une vue à plus grande échelle A partir de la ligne I-I de la figure 4, le rotor étant situé dans une position angulaire différente par rapport au cas de la

figure 4, et montrant les réflexions du faisceau sur la fa-

cette en F et G et sur le revêtement réfléchissant de la

lentille 22 Afin de faciliter le suivi du trajet du fais-

ceau, les rayons marginaux de ce dernier sont repérés par a et b. La lentille 22 est dimensionnée de telle manière que, comme cela est représenté sur la figure 5, le rayon marginal

b du faisceau provenant du miroir 9 II est situé aussi pro-

che que possible du rayon principal P du faisceau tombant sur le détecteur D au niveau des extrémités du balayage, c'est-à-dire juste avant le passage d'une facette à une

autre facette.

Le reste des composants 9, il 12 du disposi-

tif représenté sur la figure 4 possèdent des fonctions et des dimensions analogues à celles des composants 9, 11, 12 représentés sur les figures 1 et 2 L'avantage de la forme de réalisation représentée sur la figure 4 par rapport aux formes de réalisation représentées sur les figures 1 et 2

réside dans le fait que la ligne courbe parcourue par l'ima-

ge 4 III est plus longue que dans la forme de réalisation représentée sur la figure 4 Par conséquent cette forme de réalisation fournit un balayage sur un plus grand angle La lentille 22 agit à la manière d'une lentille de champ très

puissante.

La figure 6 montre une forme de réalisation dans la-

quelle l'optique de collimation du dispositif est un systè-

me de lentilles 25 Dans cette forme de réalisation l'élé-

ment de champ est un miroir approximativement sphérique 23.

Un miroir plan 24 réalise un repliage du trajet du faisceau en le dirigeant vers le miroir approximativement sphérique IV 9 g Comme dans la forme de réalisation représentée sur la

figure 1, une image virtuelle fixe Pl IV est située en arriè-

re des facettes Une image réelle P 2 IV, qui est une image symétrique de l'image Pl, se déplace suivant une ligne courbe proche du miroir 23 Dans cette forme de réalisation, il est pratiquement impossible d'éviter que la ligne courbe

parcourue par l'image p 4 I soit convexe en direction du ro-

* IV tor 1 e Par conséquent on utilise un système de lentilles 25 en tant qu'objectif du dispositif de balayage Un miroir

oscillant 26 est disposé à l'endroit o le trajet du fais-

ceau entre l'objet balayé et l'objectif passe par une pupil-

le essentiellement fixe pendant le balayage A la place d'un

miroir oscillant, il est possible d'utiliser un rotor à fa-

cettes multiples pour réaliser le balayage vertical.

Il est souhaitable en général d'avoir un aussi petit nombre que possible d'éléments réfracteurs dans des systèmes de balayage, en particulier dans des systèmes de balayage devant être utilisés pour un rayonnement dans la plage des longueurs d'ondes infrarouges Ceci est d en partie au fait que le matériau utilisé dans de tels éléments est très coûteux et en partie parce que de tels éléments requièrent un revêtement ahtiréfléchissant La forme de réalisation représentée sur la figure 6 présente l'inconvénient selon lequel la ligne courbe parcourue par l'image P 1 I tourne sa convexité vers le rotor, si bien qu'il faut utiliser un

objectif incluant un système de lentilles.

Cet inconvénient est résolu dans la forme de réalisa-

tion représentée sur la figure 7, dans laquelle le rotor 1 possède un nombre pair de facettes, l'élément de champ est un miroir sphérique 30 et les réflexions AV et BV se produisent sur deux facettes différentes 27 et 28 disposées

sur des côtés diamétralement opposés du rotor.

Par conséquent le détecteur D muni de son dispositif 29 formant relais optique, est disposé sur le côté opposé

du rotor par rapport aux miroirs approximativement sphéri-

ques 9 et 11 Une image Pl du détecteur est formée en arrière de la facette 27 Cette image Pl V est une image symétrique virtuelle d'une image réelle P 2 Y qui se déplace le long d'une ligne courbe Un miroir de champ 30 disposé à proximité de cette ligne renvoie le cône de rayonnement sans

modifier sensiblement son angle au sommet.

Le miroir 9 forme une image P 3 de l'image P 2 en ar-

rière de facette 28 Compte tenu de la réflexion sur la fa-

cette 28, l'image P 3 V est une image symétrique virtuelle

d'une image P 4 qui se déplace le long d'un arc essentielle-

ment circulaire lorsque le rotor 1 tourne L'arc de cercle tourne sa concavité vers le rotor et par conséquent on peut utiliser comme objectif un miroir essentiellement sphérique Les figures 8 et 9 montrent encore une autre forme de

réalisation possédant uniquement des éléments optiques ré-

* flecteurs dans le dispositif de balayage Comme dans le cas de la forme de réalisation selon la figure 7, les réflexions

en AVI et BVI sur le rotor 1 I apparaissent sur deux facet-

tes diamétralement opposées 31 et 32 Un miroir approximati-

veoent sphérique 33 est placé du même côté du rotor que la facette 31 et à peu près au même emplacement que le miroir dans le dispositif représenté sur la figure 7 Cependant,

contrairement au miroir 30, le miroir 33 n'est pas un mi-

roir de champ Au lieu de cela, dans cette forme de réalisa- tion, une image fixe P 6 du détecteur D est formée en avant de la facette 31 Si on le désire, on peut disposer

un diaphragme de champ 34 au niveau de cette image P 6 de ma-

nière à réduire le rayonnement de dispersion, ce qui fait préférer cette forme de réalisation Le dispositif formant relais optique associé audétecteur DVI peut être constitué par deux miroirs sphériques 50 et 51 disposés de la même manière que le sont les miroirs dans ce qu'on appelle un système Cassegrain inverse De cette manière, il n'est pas nécessaire de placer des éléments réfracteurs sur le trajet du faisceau aboutissant au détecteur DVI, dans la forme de

réalisation représentée sur la figure 9.

Une image P 7 symétrique de l'image fixe P 6 est formée en arrière de la facette 31 et se déplace lorsque le rotor 1 VI tourne Le miroir 33 forme une image P 8 de l'image P 7 à une distance de la face d'extrémité plane du rotor 1, comme représenté sur la figure 9 Une image P 3 I de l'image P 8 est formée en arrière de la facette 32 par le miroir

essentiellement sphérique 9 VI Cette image P 3 I est une ima-

VI go symétrique d'une image Pl, qui, lors de la rotation du VI rotor, se déplace le long d'une ligne courbe 10 tournant sa concavité vers le rotor Des références de température Tv I sont disposées aux extrémités de la ligne courbe U 3 i

miroir essentiellement sphérique 11 I, disposé de telle ma-

nière que la ligne courbe est située aussi près que cela est possible de sa surface focale, sert d'objectif pour le dispositif de balayage Le balayage vertical est effectué par un miroir oscillant 12 ou par un autre type d'organe

de balayage.

Le détecteur DVI sur la figure 9 est représenté comme étant un détecteur unique La figure 10 montre une forme de réalisation, dans laquelle un réseau de détecteurs DVII comportant plusieurs éléments détecteurs, est utilisé à la place de ce détecteur unique Le réseau de détecteurs D

est situé de telle manière que la scène est balayée de fa-

çon séquentielle par les éléments détecteurs du réseau et que les signaux fournis par les éléments détecteurs sont retardés individuellement d'une durée telle qu'à tout moment, la somme des signaux retardés délivrés par l'ensemble des

éléments détecteurs représente le rayonnement détecté déli-

vré par une seule tache sur l'objet exploré A la place

d'un réseau de détecteurs discrets du type mentionné ci-

dessus, on peut utiliser un détecteur en forme de bande con-

tinue, à savoir un détecteur désigné sous l'appellation commerciale Sprite R *Si l'on utilise un réseau de détecteurs ou un détecteur dénommé Sprite, dans ce cas le diaphragme de champ 34 représenté sur la figure 9 devrait posséder une

forme allongée et il faudrait placer à proximité de ce dia-

phragme un élément de champ déviant le faisceau, comme par

exemple une lentille de champ 45 ou un miroir de champ sphé-

rique On choisit la distance focale de la lentille de champ 45 (ou du miroir de chbmp) de manière qu'une image de l'ouverture (la pupille) soit formée sur ou à proximité du rotor 1, au niveau de la surface réfléchie B vi de la facette On peut alors réduire au minimum les dimensions de la facette Une autre image de l'ouverture est formée sur

ou à proximité du rotor vil' au niveau de la zone de ré-

flexion A Il de la facette On obtient de cette manière un

rendement élevé de balayage même avec des réseaux de détec-

teurs possédant de nombreux éléments détecteurs.

La figure 11 montre encore une autre forme de réalisa-

tion du dispositif de balayage conforme à l'invention Dans cette forme de réalisation, le rotor à facettes multiples

est une structure annulaire possédant des facettes réflé-

chissantes planes et à paroi mince, situées sur les côtés

extérieur et intérieur du rotor Comme représenté sur la fi-

gure 10, les facettes sont inclinées par rapport à l'axe du rotor Sinon, les facettes peuvent étre parallèles à cet axe Le rotor est entrainé en rotation autour de son axe C

par un moteur (non représenté).

Une image réelle fixe P 9 du détecteur de rayonnement DI est formée par un dispositif formant relais optique

36, de préférence du même type que dans la forme de réalisa-

tion représentée sur la figure 8, par l'intermédiaire d'un miroir plan incliné 37 situé à l'intérieur du rotor Un diaphragme de champ 52 est disposé en P 9 Une image P 10 symétrique de l'image P 9 est située en arrière des facettes à l'intérieur du rotor 35 et se déplace lorsque le rotor tourne.

Un miroir essentiellement sphérique 38 est disposé a-

xialement à l'extérieur du rotor à proximité de l'axe de ce

dernier Une image Pll de l'image P 10 est formée par le mi-

roir 38, le rayon lumineux entre le miroir 38 et l'image P 9

étant réfléchi en AVIII sur une facette intérieure du rotor.

Une image P 3 VIII est formée en arrière d'une facette exté-

rieure du rotor 35 par un miroir essentiellement sphérique

9 VIIIX Compte tenu de la réflexion sur une facette exté-

rieure en BVIII, l'image P 3 III est une image symétrique d'une image p 4 VIII, qui se déplace le long d'une courbe tournant sa concavité vers le rotor 35, lorsque ce dernier tourne Un miroir essentiellement sphérique ll VIII, qui est disposé de telle manière que la ligne courbe est située sur sa surface focale, sert d'objectif pour le dispositif de balayage Un miroir oscillant 12 VIII effectue le balayage vertical. Toutes les formes de réalisation mentionnées ci-dessus

sont des dispositifs de balayage aptes à effectuer un ba-

layage du rayonnement émis depuis une scène ou un objet.

Le rayonnement est transmis à un détecteur On notera que toutes les formes de réalisation peuvent être modifiées de

manière à constituer des dispositifs de production d'images.

Une source de lumière modulée modifiable rapidement, telle qu'une diode photo-émissive ou à laser, peut alors être utilisée à la place du détecteur Le faisceau de lumière délivré par la source de lumière traverse le dispositif suivant la direction opposée à celle représentée sur les dessins, pour tomber sur l'oeil d'un observateur ou sur un écran. Il est également possible d'utiliser le même rotor à la fois pour l'exploration par balayage du rayonnement émis

par un objet et pour la production d'une image de l'objet.

La figure 12 représente une forme de réalisation dans la-

quell le dispositif de balayage comporte les éléments D,5, 4, 3, 1, 9, 11, 12 est complété par un dispositif de forma-

tion d'images incluant une diode photo-émissive L, un dis-

positif formant relais optique 39, le rotor 1, une lentille , deux miroirs approximativement sphériques 41 et 42 et un miroir oscillant 43 L'oeil d'un observateur regarde dans le miroir 43 ou à travers un système optique possédant une pupille relativement proche du miroir Dans ce cas il peut ftre nécessaire de focaliser le faisceau arrivant du miroir 42 On peut réaliser la focalisation en déplaçant le miroir 42 suivant la direction des axes optiques entre les

miroirs 42 et 43.

Le signal vidéo provenant du détecteur de rayonnement D et obtenu pendant un balayage est envoyé à l'entrée de commande de la diode photo-émissive par l'intermédiaire

d'un circuit 44 d'amplification et de correction de signaux.

La lumière modulée par la diode photo-émissive est transmi-

se directement à l'oeil de l'observateur par le système de production d'images 39 à 43 L'observateur voit une image

du rayonnement infrarouge émis par l'objet balayé.

Dans la forme de réalisation représentée sur la figure

12, seul le rotor à facettesmultiples est commun au dispo-

sitif de balayage de l'objet et au dispositif de production d'images Il est évident que les deux dispositifs peuvent également avoir en commun la lentille 3 et les miroirs 9, 11 et 12 Un premier diviseur de faisceau (non représenté)

est alors disposé entre la lentille 4 et le rotor 1 de ma-

nière à transmettre le rayonnement infrarouge au détecteur D et à transmettre le rayonnement provenant de la source de lumière à l'intérieur du dispositif Un second diviseur de

faisceau (non représenté) est également disposé à l'exté-

rieur du miroir 12 de manière à transmettre le rayonnement infrarouge provenant de l'objet en direction du dispositif et à transmettre le rayonnement provenant de la source de

lumière L en direction de l'oeil.

Le rayonnement délivré par une diode photo-émissive

n'est pas suffisamment intense pour produire une image dis-

tincte sur un écran Si l'on désire obtenir une image dis-

tincte, il faut utiliser une source de lumière plus puis-

sante, comme un laser et un modulateur de lumière. De nombreuses modifications peuvent être apportées dans le cadre de la présente invention Dans chaque cas des

formes de réalisation représentées sur les dessins se trou-

vent indiquées plusieurs caractéristiques différentes de

l'invention Ces'caractéristiques ne sont pas nécessaire-

ment limitées aux formes de réalisation dans lesquelles elles sont de fait représentées, mais peuvent être tout aussi bien mises en oeuvre dans la plupart des cas dans

d'autres formes de réalisation.

Dans un dispositif de balayage présentant les caracté-

ristiques de suivi des facettes conforme à l'invention, il est possible d'améliorer la résolution du dispositif en prévoyant des facettes courbes sur la surface du rotor o la réflexion est la plus proche de l'optique de collimation, c'est-à-dire de manière que chaque facette soit réalisée au niveau de la zone de réflexion (B) sous la forme de miroirs

concaves essentiellement sphériques De telles facettes au-

raient pour effet que l'image P 4 du détecteur serait plus

petite et se déplacerait en étant plus proche du rotor 1.

Les déplacements de l'image dans une position plus rappro-

chée du rotor signifieraient un raccourcissement de la lon-

gueur de la ligne courbe le long de laquelle l'image P 4 se

déplace, mais la réduction de la taille de l'image du dé-

tecteur serait prédominante par rapport à la réduction de la

longueur de la ligne courbe* C'est pourquoi, tout bien con-

sidéré, le nombre des éléments détecteurs, dont l'image est formée sur la ligne serait accrue si les facettes étaient

incurvées au niveau de la zone de réflexion B On peut obte-

nir le même résultat en utilisant, à la place de surfaces incurvées, des lentilles convergentes disposées en avant de

chaque facette et tournant avec le rotor.

Claims

REVENDICATIONS

1 Dispositif de balayage destiné à réaliser le balaya-

ge optique d'une scène suivant au moins une dimension, com-

portant un rotor réfléchissant de balayage à facettes mul-

tiples ( 1; 15,16; 35), des moyens ( 11) aptes à faire conver-

ger un faisceau optique et disposées sur le trajet du fais-

ceau entre la scène et le rotor afin de former une image

primaire de la scène entre les moyens servant à faire con-

verger le faisceau et le rotor, un premier miroir essentiel-

lement sphérique ( 9) disposé sur le tra Jet du faisceau du

système entre des première (B) et seconde (A) zones de ré-

flexion situées sur le rotor, qui sont toutes deux dispo-

sées dans un trajet du faisceau non collimaté, et des moyens de détection ou d'émission de rayonnement (D;L) disposés à l'extrémité du trajet du faisceau dans ledit dispositif, caractérisé en ce qu'un élément servant à faire converger

le faisceau ( 3; 3; 22; 23; 30; 33; 34; 38; 52), tel qu'une lentil-

le convergente ou un miroir essentiellement sphérique, est disposé dans le trajet du faisceau entre le premier miroir

essentiellement sphérique ( 9) et la seconde zone de réfle-

xion (A), et qu'il est prévu des moyens ( 4,5; 50,51,33; 16, 33; 36,38) de manière à former une image réelle des moyens

de détection ou d'émission du rayonnement (D;L) sur le tra-

jet du faisceau dans une position située entre le premier

miroir essentiellement sphérique ( 9) et un emplacement suf-

fisament proche de l'élément optique servant à faire con-

verger le faisceau, de manière que cet élément serve d'él&-

ment de champ pour cette position de ladite image réelle.

2 Dispositif de balayage selon la revendication 1, dans lequel l'élément fixe servant à faire converger le faisceau est une lentille de champ, caractérisé Ma ce que le côté de ladite lentille de champ ( 22) tourné à l'opposé du rotor, comporte un revêtement réfléchissant et que le trajet du faisceau comporte une troisième zone de réflexion

(G) sur le rotor entre la lentille de champ ( 22) et le pre-

mier miroir ( 9 III) (figure 5).

3 Dispositif de balayage selon la revendication 1, dans lequel l'élément optique destiné à faire converger le faisceau est un miroir de champ ( 30) , caractérisé en ce que la première zone de réflexion (B V) et la seconde zone de V

réflexion (A) sont situées sur deux facettes ( 27,28), dia-

métralement opposées du rotor ( 1 V) (figure 7).

4, Dispositif de balayage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément optique servant à faire

converger le faisceau ( 33; 38) est disposé de manière à for-

mer ladite image réelle (P 8;Pll) d'une image fixe (P 6;P 12; P 9), ladite image fixe et ledit élément optique destiné à faire converger le faisceau étantdisposés sur le trajet du

faisceau, sur des côtés opposés à la seconde zone de ré-

VI VII VIII

flexion (A;A';A ^) située sur le rotor (figures 8,9, ,11). Dispositif de balayage selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens de détection et d'émission du rayonnement comportent un réseau allongé (D II) de plusieurs éléments détecteurs pouvant recevoir de façon séquentielle le faisceau de balayage, caractérisé en ce qu'un diaphragme de champ possédant une forme allongée est disposé au niveau de ladite image fixe (P 12) et qu'un autre élément de champ

( 45) servant à faire converger le faisceau, tel qu'une len-

tille de champ ou un miroir de champ, est disposé au voisi-

nage du diaphragme de champ (figure 10).

6 Dispositif de balayage selon la revendication 4,

caractérisé en ce que le rotor ( 35) est annulaire et possè-

de des facettes réfléchissantes situées à la fois sur les

faces intérieures et les faces extérieures, et que la pre-

mdère zone de réflexion (B III) et la Seconde zone de ré-

flexion (A III) sont situées respectivement sur une facet-

te extérieure et sur une facette intérieure (figure 11).

7 Dispositif de balayage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le fais-

ceau possède, au niveau de la première zone de réflexion(B)

sur le rotor, une section transversale s'étendant pratique-

ment sur toute l'étendue de l'une des facettes le long du pourtour du rotor, et qu'en arrière desdites facettes ( 2) est située une image (P 3) qui, par suite de la réflexion sur ladite première zone de réflexion (B), est une image

symétrique virtuelle de l'image primaire (P 4) et que l'ima-

ge primaire (PA) circule sur une seconde ligne courbe ( 10)

lorsque le rotor tourne.

8 Dispositif de balayage selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'une référence de température ou un nom-

bre prédéterminé de références de température (T) sont si-

tués sur la seconde courbe ( 10) et de préférence à une ex-

trémité ou aux deux extrémités de cette ligne.

9 Dispositif de balayage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif optique destiné à faire converger le faisceau est un miroir essentiellement sphérique ( 11) disposé de telle manière que la seconde ligne

courbe est située le plus près possible de sa surface foca-

le. 10 Dispositif de balayage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le dispositif optique servant à

faire converger le faisceau est un système de lentilles dis-

posé de telle manière que la seconde ligne courbe est située

aussi proche que possible de sa surface focale.

11 Dispositif de balayage selon la revendication 9 ou , caractérisé en ce qu'un second élément de balayage ( 12) servant à effectuer un balayage suivant une autre direction que le rotor à facettes multiples est situé à l'endroit o le trajet du faisceau pendant un balayage effectué par ledit

rotor ( 1) passe par une pupille essentiellement fixe.

12 Dispositif de balayage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les facet-

tes situées sur le rotor sont concaves au niveau de la pre-

mière zone de réflexion (B).

13 Dispositif de balayage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que deux mi-

roirs ( 13,14) sont insérés dans le trajet du faisceau entre

le rotor ( 1) et le premier miroir essentiellement sphéri-

que ( 9 i) de manière à allonger le trajet du faisceau par

repliage de ce dernier.

14 Dispositif de balayage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins

l'un des miroirs fixes essentiellement sphériques ( 9,11,12, 29,30) contenus dans le dispositif est un miroir toroldal

ou ellipsoidal.

Dispositif de balayage selon l'une quelconque des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le systè-

me est utilisable à la fois pour l'enregistrement d'un rayon-

nement émis par un objet, auquel cas les moyens répondant au rayonnement ou émettant le rayonnement sont formés par

un détecteur de rayonnement et le trajet du faisceau à tra-

vers le dispositif est dirigé depuis la scène en direction du détecteur, et pour la production d'une image, auquel cas les moyens de détection ou d'émission du rayonnement sont constitués par une source de lumière modulée, comme par

exemple une diode photo-émissive ou un laser, et que le tra-

jet du faisceau & travers le dispositif est dirigé depuis la source de lumière en direction de la scène, et que le dispositif est utilisable de telle manière qu'il comporte

un dispositif servant à détecter le rayonnement et un dis-

positif servant à produire une image, comportant le même

rotor à facettes multiples.