FR2532441A1

FR2532441A1 - Appareil pour la vision diurne et nocturne

Info

Publication number: FR2532441A1
Application number: FR8313796A
Authority: FR
Inventors: Roderich Ruger
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-08-28
Filing date: 1983-08-26
Publication date: 1984-03-02
Also published as: DE3232092C1; FR2532441B1

Abstract

APPAREIL DE VISION DIURNE ET NOCTURNE COMPORTANT UN DISPOSITIF DE VISION DIURNE ET UN DISPOSITIF A IMAGE THERMIQUE A ECHELLE DE REPRESENTATION DE 1:1, DONT L'IMAGE THERMIQUE, CONVERTIE EN FREQUENCES VISIBLES DANS UN TUBE CATHODIQUE OU ANALOGUE EST REFLECHIE PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN DIVISEUR DE RAYONNEMENT A SELECTIVITE DE FREQUENCE, DANS LE TRAJET DES RAYONS DU DISPOSITIF DE VISION DIURNE, EN SUPERPOSITION AVEC L'IMAGE DE CE DERNIER, LE DIVISEUR DE RAYONNEMENT LAISSANT PASSER LA LUMIERE VISIBLE DU DISPOSITIF DE VISION DIURNE, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LE DISPOSITIF A IMAGE THERMIQUE 10 ET LE TUBE CATHODIQUE 13 SONT DISPOSES DE PART ET D'AUTRE DU DIVISEUR DE RAYONNEMENT 11 A SELECTIVITE DE FREQUENCE, QUI DIRIGE LA FRACTION THERMIQUE DE LA LUMIERE INCIDENTE RECUE DANS L'APPAREIL 1 DE VISION DIURNE ET NOCTURNE, SUR LE DISPOSITIF A IMAGE THERMIQUE 10, UN POINT THERMIQUE (THERMISTANCE) 18, 18 VISIBLE ET DELIVRANT UN RAYONNEMENT THERMIQUE ETANT DISPOSE DANS LE PLAN DE L'ECRAN DU TUBE CATHODIQUE 13 ET LE CHAMP D'IMAGE DU TUBE CATHODIQUE 13 POUVANT ETRE DEPLACE PAR RAPPORT AUDIT POINT THERMIQUE 18, 18 DE FACON QUE LES POINTS IMAGE DU POINT THERMIQUE 18, 18 OBSERVABLE PAR LE DISPOSITIF DE VISION DIURNE (PERISCOPE) 2 ET DE L'IMAGE DUDIT POINT THERMIQUE SURL'ECRAN DU TUBE CATHODIQUE 13 PUISSENT ETRE AMENES EN COINCIDENCE.

Description

Appareil pour la vision diurne et nocturne
ta présente invention concerne un appareil pour la vision diurne et nocturne comportant un dispositif de vision diurne et un dispositif à image thermique à échelle de représentation de 1:1, dont l'image thermique, convertie en fréquences visibles dans un tube cathodique ou analogue , est réfléchie par l'intermédiaire d'un diviseur de rayonnement à sélectivité de fréquence, dans le trajet des rayons du dispositif de vision diurne, en superposition avec l'image de ce dernier, le diviseur de rayonnement laissant passer la lumière visible du dispositif de vision diurne.

D'après la demande de brevet de la RFA mise à la disposition du public sous le NO DE-OS 26 23 399, on connait un appareil de vision diurne et nocturne du type precité. Le dispositif fournissant l'image thermique offre une échelle de représentation de 1:1 et est adjoint au dispositif de vision diurne. Le dispositif de vision diurne et le dispositif à image thermique ont des optiques d'entrée différentes, les axes optiques du dispositif à image thermique et du dispositif de vision diurne étant toutefois parallèles.

L'image du dispositif à image thermique, convertie en lumière visible par l'intermédiaire d'un arrangement de diodes électroluminescentes (LED), est réfléchie par l'intermédiaire d'un diviseur spectral à sélectivité de fréquence dans le dispositif de vision diurne. Du fait de l'échelle de représentation commune de 1:1 du dispositif à image thermique et du diviseur de rayonnement
les images du dispositif de vision diurne et du dispositif de vision nocturne se trouvent en superposition ou en colncidence, dans la mesure où les éléments optiques de déviation, utilisés par ailleurs dans le dispositif à image thermique sont définis dans leur position. Il faut bien entendu vérifier que les axes optiques du dispositif à image thermique et du dispositif de vision-diurne sont parallèles.L'avantage d'un tel agencement réside dans le fait que le positionnement exact du dispositif à image thermique ainsi que celui du diviseur de rayonnement commun sont relativement peu critiques Toutefois, dans le cas d'un agencement de ce type, il faut avoir établi de façon sûre que l'image convertie dans le dispositif à image thermique se trouve réfléchie dans le dispositif de vision diurne de façon à respecter l'harmonie des axes
Avec l'appareil connu de vision diurne et nocturne, la construction demeure encore toujours relativement complexe du fait que les deux dispositifs ont des optiques d'entrée séparées et que le rayonnement parvenant jusqu'au diviseur spectral commun, doit être plusieurs fois dévié dans le dispositif à image thermique. En outre, aucune possibilité n'est prévue dans ce cas pour ajuster l'harmonisation entre les axes des deux dispositifs.

Le but proposé par l'invention est d'améliorer davantage, relativement à sa construction, un appareil de vision diurne et nocturne, en particulier de diminuer le nombre des éléments optiques de déviation critiques et, en outre, de fournir une possibilité simple d'ajustage des axes du dispositif de vision diurne et du dispositif à image thermique.

L'objectif précité est essentiellement atteint selon l'invention par un appareil de vision diurne et nocturne du type précité, dans lequel le dispositif à image thermique et le tube cathodique sont disposés de part et d'autre du diviseur de rayonnement à -sélectivité de fréquence, qui dirige la fraction thermique de la lumière incidente reçue dans l'appareil de vision diurne et nocturne, sur le dispositif à image thermique. Dans le.

plan de l'écran du tube cathodique est disposé un point thermique visible et délivrant un rayonnement thermique.

champ d'image du tube cathodique est déplaçable par rapport au point thermique de façon que les points
image du point thermique observable dans le dispositif de vision diurne et de l'image dudit point thermique sur l'écran du tube cathodique puissent être amenés à superposition.

Conformément aux caractéristiques de l'invention précitées, on utilise comme seul élément de déviation dans le dispositif à image thermique, le diviseur de rayonnement à sélectivité de fréquence employé conjointement avec le dispositif de vision diurne. L'agencement du dispositif à image thermique et du dispositif convertissant les signaux d'image thermique reçus en signaux visibles, de préférence un tube cathodique, en opposition de part et d'autre du diviseur de rayonnement, autorise cette construction simple.

On obtient également grâce à cet arrangement, une possibilité d'ajustage simple. Dans le plan de l'écran du tube cathodique, est également de fini par exemple au moyen d'une thermistance, un point thermique ou une petite image thermique, rayonnant dans le domaine de la lumière visible. Ledit point thermique est d'une part réfléchi par l'intermédiaire du diviseur de rayonnement dans le dispositif de vision diurne où il peut être observé. D'autre part, le dispositif à image thermique, situé de autre côté du diviseur de rayonnement, reçoit également le rayonnement thermique dudit point, qui se trouve alors de nouveau représenté sur lrécran du tube cathodique. Ledit point image peut également être observé dans le dispositif de vision diurne.Par un déplacement du champ d'image du tube cathodique, par exemple par déplacement mécanique du dispositif ou par déplacement électrique du champ d'image du tube cathodique par rapport audit point thermique, on peut alors amener à superposition les deux points image précités. Pour l'harmonisation des axes, on n'a par suite besoin d'aucun appareil auxiliaire particulier, car ladite harmonisation des axes s'effectue au contraire de façon interne dans l'appareil de vision diurne et nocturne lui-même.

Avec l'appareil de vision selon l'invention, il est en outre également possible de procéder à un contrôle interne de l'appareil en ce qui concerne l'échelle de représentation du dispositif à image thermique. Après l'harmonisation des axes décrite ci-dessus, on amène le même point thermique ou un autre point thermique sensiblement au bord de l'écran, sur le tube cathodique. Lorsque l'échelle de représentation s'élève correctement à 1:1, ledit point thermique et son image sur l'écran du tube cathodique doivent alors se trouver en superposition.

L'harmonisation interne des axes et le contrôle de l'échelle de représentation 1:1 sont possibles en toute position de l'appareil de vision et ne sont pas liés pe exemple une position de pivotement déterminée de l'appareil de vision, dans laquelle est mis en acticn le c1limtet- pri-te.

Il est par ailleurs possible de coupler de façon supplémentaire avec le dispositif à image thermique, un appareil de poursuite de cibles Comme le dispositif à image thermique à échelle de représentation de 1:1 ne présente aucun axe optique au sens courant, il faut dans ce cas constituer artificiellement un point de référence pour l'appareil de poursuite de cibles. Ceci peut être réalisé, par exemple, par le point thermique central, mentionné ci-dessus, sur 1 'écran du tube cathodique, l'image dudit point thermique étant alors réglée sur le réticule du dispositif de vision diurne.

On obtient par ce moyen une coordination exacte de tous les points image du dispositif à image thermique par rapport au réticule.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation, donné à titre indicatif, mais nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels
La Figure 1 représente une vue schématique en coupe de l'appareil de vision diurne et nocturne de l'invention comportant un dispositif à image thermique ; et
La Figure 2 représente une vue schématique des détails essentiels du dispositif à image thermique en -combinaison avec un tube cathodique.

Dans la Figure 1 est schématiquement représenté un appareil 1 de vision diurne et nocturne, qui présente un périscope 2 muni d'un oculaire 3 et d'une tête directive 4 comportant un miroir directif 5 oscillant. Sur la face frontale de la tête directive est prévue une fenêtre 6 par
laquelle pénètre la lumière pour être déviée par le miroir directif 5 et être finalement envoyée à travers une lentille 7, seulement indiquée de façon sommaire, et un miroir déviateur 8 dans l'oculaire 3. Bien que l'on ait ici décrit comme dispositif de vision diurne, un périscope, on peut également utiliser un autre dispositif de vision d'un type courant. De même, dans le périscope peut encore être monté par exemple un goniomètre.Une fraction des rayons sur le trajet optique du périscope est alors prélevee par réflexion vers le goniomètre.

Entre la tête directive 4 et le canal du périscope, est disposé un bloc 9 pour un dispositif à image thermique lO à échelle de représentation de lol. Dans le bloc 9, est placé sur le trajet optique du périscope, un diviseur de rayonnement ll à sélectivité de fréquence, sous un angle de 45 par rapport à l'axe vertical du périscope. Le diviseur de rayonnement laisse passer la lumière visible destinée au périscope, mais réfléchit toutefois le rayonnement thermique en direction du dispositif à image thermique pour envoyer ledit rayonnement sur une optique d'entrée 12 du dispositif~ à image thermique.

Du côté du diviseur de rayonnement ll opposé au dispositif à image thermique 10, est placé un tube cathodique 13, dont l'écran est tourné vers le diviseur de rayonnement. Entre l'écran et le diviseur de rayonnement Il, est placée une lentille 14. Sur l'écran du tube cathodique apparaît l'image thermique reçue par le dispositif à image thermique. Ladite image se trouve réfléchie par l'intermé- diaire du diviseur de rayonnement ll dans le périscope où elle peut être observée à l'oculaire 3.

Une construction schématique du dispositif à image thermique 10 est représentée dans la figure 2 en combinaison avec le tube cathodique 13. La lumière infrarouge incidente dans le dispositif à image thermique 10 à échelle de représentation 1:1 à travers l'optique entrée 12 se trouve envoyée sur un miroir explorateur 19 et, à partir de celui-ci, par l'intermédiaire d'une lentille convergente 15, à un détecteur 16. Les signaux de sortie du détecteur sont respectivement réarrangés et amplifiés dans un groupe multiplexeur et amplificateur 17, et consécutivement envoyés à l'entrée des signaux du tube cathodique 13.Pour obtenir une correspondance nette entre les signaux indivi- duels et la position de rotation respective du miroir explorateur 19, un indicateur de position 20 est associé au miroir explorateur, qui confère à la position d'exploration respective du miroir explorateur 19 une entrée de synchronisation du tube cathodique 13. Par suite des deux signaux d'entrée dans le tube cathodique, l'image thermique se développe alors dans ce dernier de façon classique, sur l'écran dudit tube. Le tube cathodique offre, par rapport à d'autres appareils de représentation, tels que par exemple un écran à diodes électroluminescentes, l'avantage d'une plus grande brillance, si bien que le recours à des amplificateurs de lumière peut être évité. En principe, l'image thermique peut toutefois être également reproduite sur un écran à diodes électroluminescentes du type précite.

D'après la figure 1, on peut voir que par suite de l'insertion du bloc 9 comportant le diviseur de rayonnement ll dans le trajet optique du dispositif de vision diurne, 1 image visible et l'image thermique se trouvent toujours en superposition. La position du diviseur de rayonnement 11, de même que la position du bloc 9 ne sont pas critiques.

Ainsi, par exemple, le bloc 9 peut présenter sur le canal du périscope 2, une position basculée d'environ + 2 mrad (milliradians) par rapport à l'axe optique du dispositif de vision diurne, sans qu'il survienne de ce fait des aberrations d'image. Des conditions analogues s'appliquent également au diviseur de rayonnement 11. Les tolérances admissibles sont nettement plus grandes que les tolérances admissibles des appareils courants dans lesquels la précision des axes doit demeurer de l'ordre de 0,1 mrad.

Pour l'harmonisation des axes de l'appareil de vision diurne et nocturne de l'invention, on introduit au milieu de l'image dans le plan de l'écran du tube cathodique 13, un point thermique visible, par exemple une thermistance 18 colorée chauffée. Ladite thermistance 18 est destinée à représenter un point thermique délimité avec une précision inférieure à 0,1 mrad Ledit point thermique peut etre observé dans l'oculaire 3 du périscope, car le rayonnement visible se trouve réfléchi par le diviseur de rayonnement ll dans le trajet ontique du periscope. Comme reference pour le milieu de l'image, on peut par exemple se servir du réticule, non représenté, du périscope.Le rayonnement thermique de la thermistance 18 traverse le diviseur de rayonnement ll pour s'engager dans le dispositif à image thermique 10 et se trouve de nouveau reproduit sur l'écran du tube cathodique 13. Ce point image également, peut être observé dans l'oculaire 3. Par un ajustage électrique du tube cathodique, les deux points sont amenés en superposition. t'ajustement des axes est terminé.

Un problème qui se présente dans l'harmonisation des axes mentionnée ci-dessus, réside dans le fait que les foyers du dispositif à image thermique et du rayonnement visible du périscope ne coïncident pas exactement sur la surface de l'écran du tube cathodique, car la position du foyer dépend de façon connue de la fréquence. Le foyer du dispositif à image thermique se trouve 11derrière" la thermistance rayonnante, pratiquement du côté intérieur par rapport à l'écran du tube cathodique. Par des mesures ap propriées, par exemple une lentille 14 exempte d'aberration choisie compte tenu dè ce problème, on peut toutefois sup-- primer cette difficulté, si bien que la précision exigée pour l'harmonisation des axes peut toujours être obtenue.

Par ailleurs, avec la thermistance 18, on peut également contrôler. l'échelle de représentation de lpl du dispositif à image thermique, nécessaire pour l'appareil.

La thermistance est à cet effet, par exemple, amenée au bord de l'écran du tube cathodique 13 dans la position 18'. Le point thermique se trouve représenté de la même façon que ci-dessus, par l'intermédiaire du dispositif à image thermique 10 sur l'écran du tube cathodique 13. Avec l'échelle de représentation tScessaire.de 1 l; les deux images de la thermistance observées dans l'oculaire 3, doivent être superposées. Lorsque les deux points ne sont pas en superposition, on réalise la superposition en procédant de nouveau à un ajustage électrique au moyen de deux potentiomètres.

On cherche également à coupler ce type d'appareil de vision nocturne avec un repérage de cibles et une poursuite de cibles automatiques. Pour le repérage de cibles, l'axe du dispositif à image thermique infrarouge doit être harmonisé avec l'axe de visée du dispositif de vision diurne avec une précision d'une valeur < 0,1 farad. Comme mentionné ci-dessus, le dispositif à image thermique à échelle de représentation de 1:1 n'a en fait aucun axe optique dans le sens courant du terme. De ce fait, un dispositif à image thermique de ce type ne devrait pas pouvoir être utilisé pour un repérage de cibles intégré. Néanmoins, une solution à ce problème peut également être trouvée dans le cas de l'invention. Le dispositif à image thermique 10 est constitué de façon à être ajustable mécaniquement par un moyen non représenté. Le point thermique de la thermistance 18, mentionné ci-dessus, peut alors être réglé par ajustage du dispositif à image thermique, au milieu du réticule du dispositif de vision diurne. Ce point sert alors pour ainsi dire de référence. il devient alorspossible de coupler au dispositif à image thermique, un appareil de repérage de cibles et un appareil de poursuite de cibles.

Claims

REVENDICATIONS

1. Appareil de vision diurne et nocturne comportant dn dispositif de vision diurne et un dispositif à image thermique à échelle-de représentation de 1:1, dont l'image thermique, convertie en fréquences visibles dans un tube cathodique ou analogue, est réfléchie par l'intermédiaire d'un diviseur de rayonnement à sélectivité de fréquence, dans le trajet des rayons du dispositif de vision diurne, en superposition avec l'image de ce dernier, le diviseur de rayonnement laissant passer là lumière visible du dispositif de vision diurne, caractérisé par le fait que le dispositif à image thermique (10) et le tube cathodique (13) sont disposés de part et d'autre du diviseur de rayonnement (11) à sélectivité de fréquence, qui dirige la- fraction thermique de la lumière incidente reçue dans l'appareil (1) de vision diurne et nocturne, sur le dispositif à image thermique (10), un point thermique (thermistance 18, 18') visible et délivrant un rayonnement thermique étant disposé dans le plan de l'écran du tube cathodique (13) et le champ d'image du tube cathodique (13) pouvant tre déplacé par rapport audit point thermique (18, 18') de façon que les points image du point thermique (18, 18') observable par le dispositif de vision diurne (périscope 2) et de l'image dudit point thermique sur l'écran du tube cathodique (13) puissent être amenés en coïncidence.

2. Appareil de vision diurne et nocturne selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le champ d'image du tube cathodique (13) est déplaçable électriquement par rapport au point thermique (18, 18').

3. Appareil de vision diurne et nocturne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la position du dispositif d'image thermique (10) est ajustable mécaniquement.