FR2566927A1 - Analyseur optique - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN ANALYSEUR OPTIQUE RAPIDE. L'ANALYSEUR COMPREND UN MIROIR A BANDE INCURVE 26 DE FACON QUE LE RAYONNEMENT REFLECHI PAR CE MIROIR SOIT SITUE SUR UN ARC CORRESPONDANT AU BALAYAGE D'ANALYSE DE REFLECTEURS CONCAVES 32; IL EST PREVU UN MOYEN DE ROTATION D'IMAGE DANS LE TRAJET OPTIQUE ENTRE LES REFLECTEURS CONCAVES 32 ET LE DISPOSITIF 38 CONCENTRANT LE FAISCEAU COLLIMATE 262 SUR UN MOYEN DE DETECTION 40; UN RAYONNEMENT PARASITE EST SUPPRIME EN RECOUVRANT DES SURFACES EMETTRICES DE RAYONNEMENT PARASITE 256, 258 AVEC UNE MATIERE REFLECHISSANTE. APPLICATION AUX LABORATOIRES ET A L'INDUSTRIE OPTIQUE.

Description

La présente invention concerne des analyseurs

optiques et elle a trait plus particulièrement à des perfec-

tionnements apportés à un analyseur optique compact du type décrit dans la demande de brevet français n 84.02744 déposée le 23 février 1984. Dans l'analyseur optique décrit dans ladite demande de brevet français n 84.02744, une analyse verticale rapide est effectuée en utilisant un miroir de cadrage se déplaçant à basse vitesse pour réfléchir des traces linéaires d'image sur un miroir à bande. Une analyse horizontale rapide

est effectuée en utilisant une rangée circulaire de réflec-

teurs concaves placés sur un disque d'analyse rotatif de manière à analyser la trace linéaire d'image sur le miroir

à bande. Le miroir à bande est séparé des réflecteurs conca-

ves d'une distance correspondant à la distance focale des réflecteurs, il est incliné, et il est de préférence incurvé en correspondance à l'arc formé par les réflecteurs concaves sur le disque d'analyse. Quand le disque d'analyse tourne, des réflecteurs concaves successifs analysent l'image du miroir 2Q à bande et analysent par conséquent des traces horizontales successives. L'image du miroir à bande est réfléchie par les réflecteurs concaves sous forme d'un faisceau collimaté et concentré sur un détecteur approprié qui produit un

signal électrique en correspondance à l'intensité du rayonne-

ment détecté. Un système optique collecteur est utilisé

pour concentrer le faisceau d'image collimaté sur le détec-

teur. Bien que l'analyseur optique de la demande de brevet précité apporte ur nette amélioration par rapport à

des analyseurs de motifs orthogonaux connus, on peut rencon-

trer dans certaines circonstances des inconvénients résultant

d'une telle structure.

En premier lieu, l'obligation de prévoir un système optique collecteur indépendant peut faire en sorte que cela soit trop encombrant et trop coûteux dans certaines applications.

Un objet de la présente invention est par conse-

quent de créer un analyseur optique qui ne nécessite pas un

élément optique indépendant comme système optique collec-

teur. Un autre problème concerne la détection d'un rayonnement parasite, en particulier dans des systèmes de production thermique d'images. Un rayonnement parasite est un rayonnement qui atteint le détecteur en provenance

de sources autres que l'image en train d'être analysée.

En conséquence un autre objet de la présente invention est de supprimer un rayonnement parasite et de faire en sorte que seulement un rayonnement provenant de

l'image en train d'être analysée soit détecté.

Un autre problème qui se pose avec un analyseur optique lorsqu'un miroir à bande incurvé est utilisé consiste dans une diminution de la résolution du système

par suite d'un 'aéport" de l'image par rapport au détecteur.

Ce phénomène est le résultat d'une rotation d'image causée par une projection d'une trace horizontale linéaire sur un miroir à bande incurvé en vue d'une analyse précise par les

réflecteurs concaves.

Bien que le déport puisse être tolérable dans

certaines applications, un autre objet de la présente inven-

tion est d'assurer une détection d'une image analysée à partir de la configuration souhaitée du miroir à bande

incurvé sans un déport.

Encore un autre objet de l'invention est de créer des configurations de miroir à bande qui permettent une réflexion de l'image par les réflecteurs concaves sans masquage. Dans un système d'analyse typique conforme à l'invention, une analyse est effectuée dans le motif normal d'analyse de trame orthogonale. La scène en train d'être

analysée est couverte dans une succession de traces horizon-

tales se déplaçant graduellement depuis le haut jusqu'en

bas de la scène. Chaque trace horizontale apparaît succes-

sivement sur un miroir à bande incurvé et elle est réfléchie

en direction d'un disque d'analyse rotatif.

Dans un premier mode préféré de réalisation de l'invention, les réflecteurs concaves placés sur le disque d'analyse sont profilés de façon à concentrer l'image directement sur un détecteur de rayonnement approprié. Pour obtenir ce résultat, le miroir à bande est généralement positionné en un point autre que le foyer des réflecteurs concaves, excepté que, lorsque le contour du réflecteur concave est elliptique, le miroir à bande est placé au premier foyer du réflecteur concave et l'image est formée au second foyer. Dans ce mode de réalisation, l'image est concentrée dans un arc correspondant au balayage du miroir à bande incurvé par le réflecteur concave et elle est de

préférence détectée par une rangée de détecteurs correspon-

dant à cet arc.

Dans un second mode préféré de réalisation de

la présente invention, un rayonnement est empêché d'attein-

dre le détecteur par un cloisonnement optique et thermique.

Lorsqu'un système optique collecteur est utilisé pour focaliser l'image réfléchie par les réflecteurs concaves sur le détecteur, le balayage d'analyse incurvée de l'image à partir des réflecteurs concaves occupe seulement une partie de la pupille du système optique collecteur. Le cloisonnement optique comprenant un bouclier froid et un miroir formant chicane sphérique limite le champ de vision des détecteurs vers la partie de l'ouverture du système optique collecteur qui est occupée par l'image collimatée réfléchie par les réflecteurs concaves. Un rayonnement

parasite provenant d'autres sources potentielles à l'inté-

rieur de la pupille du système optique collecteur est empêché d'atteindre le détecteur par des surfaces très

réfléchissantes qui recouvrent lesdites sources potentiel-

les. Un rayonnement parasite provenant de sources placées sur le côté extérieur de la pupille du système optique collecteur ne peut pas être réfléchi vers ce système optique

collecteur et en conséquence vers le détecteur puisque -

toutes les surfaces situées à l'intérieur de la pupille du système optique collecteur sont usinées et polies sous la forme d'une surface plane fortement réfléchissante et elles sont alignées de manière que le seul rayonnement pouvant être réfléchi vers le sstème optique collecteur soit une rétro-réflexion de rayonnement ayant son origine dans la zone du détecteur. Un rayonnement ayant son origine dans la zone du détecteur est supprimé en maintenant la zone de détecteur à une très basse température, par exemple 77 Kelvin. Ces techniques de cloisonnement empêchent efficacement une détection de rayonnement parasite. En outre une détection d'image non uniforme résultant d'une variation de l'angle d'incidence de l'image sur le détecteur pendant le balayage d'analyse est contrebalancée en prévoyant des moyens pour obscurcir l'ouverture du système collecteur afin d'assurer une détection d'image

uniforme dans tout le champ de vision du détecteur.

Dans un troisième et un quatrième mode préférés de réalisation de la présente invention, la rotation ou le "déport" d'image créé par l'analyse curviligne d'une image linéaire projetée sur un miroir à bande incurvé est corrigé. Dans le troisième mode préféré de réalisation de

l'invention, un réflecteur parabolique excentré stationnai-

re, ayant un rayon de courbure de base égal au rayon de disque d'analyse, mesuré jusqu'au centre des réflecteurs concaves, est prévu comme système optique collecteur. Le réflecteur parabolique est positionné de façon à assurer une mise au point efficace de l'image suivant l'axe du

disque d'analyse.

Dans le quatrième mode préféré de réalisation de l'invention, un miroir formant voute parabolo dale est prévu pour faire tourner en sens inverse l'image collimatée pendant le balayage d'analyse afin d'annuler les effets de déport. Une annulation correcte de déport se produit quand le rayon d'intersection des parties paraboloidales de la voute du miroir est égal à deux fois le rayon du

disque d'analyse, mesuré jusqu'aux réflecteurs concaves.

Dans le cinquième mode préféré de réalisation de la présente invention, des configurations de miroir à bande toroïdal et sphérique sont prévues de façon à intercepter tous les rayons d'image provenant du champ de vision d'une

manière semblable et à créer une image collimatée ou télé-

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centrique qui est réfléchie par les réflecteurs concaves

sans masquage.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mis en évidence dans la suite de -la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective partielle de l'appareil d'analyse correspondant au premier mode préféré de réalisation de l'invention, montrant les trajets optiques lorsque l'image est concentrée par les réflecteurs concaves pendant l'analyse, la figure 2 est une vue en perspective partielle-du second mode préféré de réalisation de l'appareil d'analyse montrant les trajets optiques pendant l'analyse, la figure 3 est une vue en plan d'une rangée de détecteurs disposés suivant un arc, la figure 4 est une vue en élévation partielle du second mode préféré de réalisation de l'appareil d'analyse, les figures 4A à 4C sont des vues en élévation partielles du second mode de réalisation de l'appareil d'analyse représenté sur la figure 4,- illustrant différents trajets

optiques et montrant la suppression d'un rayonnement para-

site, la figure 5A est une vue en élévation partielle du second

mode préféré de réalisation de l'appareil d'analyse illus-

trant une partie du cloisonnement de système, la figure 5B est une vue en plan de l'ouverture collectrice du système, la figure 6 est une vue en plan de l'ouverture collectrice du système montrant l'effet d'obscurcissement, la figure 7 est une vue en élévation partielle d'un appareil d'analyse comportant un réflecteur parabolique excentré servant de système optique collecteur, la figure 8 est une vue en élévation du troisième mode préféré de réalisation de l'appareil d'analyse, montrant

l'image collimatée qui est projetée sur un réflecteur para-

bolique excentré servant de système optique collecteur, la figure 9 est une vue en plan illustrant la structure d'un miroir à voute paraboloïdale, la figure 10 est une vue en élévation du quatrième mode préféré de réalisation de l'appareil d'analyse comportant un miroir à voute parabdoidale servant de système optique de rotation d'image, la figure 11 est une vue en perspective montrant un miroir

à bande agencé conformément au cinquième mode de réalisa-

tion de l'invention sous forme d'une section de toroide, la figure 12 est une vue en perspective montrant un miroir

à bande agencé conformément au cinquième mode de réalisa-

tion de l'invention sous forme d'une section de sphère.

Le système de base conforme à l'invention est représenté sur les figures 1 et 2. Une scène est analysée verticalement par un miroir de cadrage oscillant à basse vitesse et une trace d'image linéaire est projetée sur un

miroir à bande incurvé 26 de façon à être analysée horizon-

talement par des réflecteurs concaves mobiles 32 qui sont placés sur un disque d'analyse 30 tournant à grande vitesse, tous ces éléments étant conformes à la demande de brevet

français n 84.02744.

En général, le rayonnement analysé provenant de la scène est concentré sur un détecteur 40 qui produit un

signal électrique correspondant à l'intensité du rayonne-

ment détecté. Le système analyse par conséquent la scène et il produit un signal électrique approprié pour une commande d'intensité de faisceau dans un visualiseur

vidéo comme en télévision.

Dans le premier mode préféré de réalisation de la présente invention représenté sur la figure 1, un miroir à bande incurvé stationnaire 26 est positionné et des réflecteurs concaves 32 sont agencés de manière que l'image réfléchie par le miroir à bande incurvé 26 soit concentrée par les réflecteurs concaves 32. L'image formée par lesréflecteurs concaves 32 est placée sur un lieu curviligne de points, comme indiqué sur la figure 1, en correspondance au balayage d'analyse du réflecteur concave transversalement au miroir à bande. Le procédé préféré de détection de l'image incurvée formée sans un système optique collecteur consiste à disposer une rangée de détecteurs sous la forme d'un arc comme indiqué sur la figure 3, en correspondance à l'arc des foyers. La rangée curviligne de détecteurs 240 est dimensionnée de manière à être égale à la projection directe du miroir à bande. L'image 242 du miroir à bande est inversée et elle est tangente à la rangée de détecteurs 240 en tous les points du balayage d'analyse et en conséquence il se produit un certain mésalignement ou "déport" de l'image-en des points excentrés de l'image. La rangée curviligne de détecteurs est affectée par une certaine imprécision à cause du mésalignement d'image mais l'élimination avantageuse du

système optique collecteur est souhaitable lorsque l'élé-

ment optique supplémentaire est trop coûteux ou trop encom-

brant pour l'application particulière envisagée. Dans ce mode de réalisation, le contour préféré des réflecteurs en forme de disques concaves est ellipsoïdal, le miroir à

bande étant placé au premier foyer et la rangée de détec-

teurs étant placée au second foyer du réflecteur concave ellipsoidal. Cette configuration empêche des aberrations axiales. Les détecteurs sont de préférence activés selon

une séquence correspondant au balayage du disque d'analyse.

Dans le mode de réalisation de l'invention représenté sur les figures 2, 4 et 5A, un rayonnement provenant de la scène est réfléchi vers le haut du miroir à bande incurvé 26 sur le réflecteur concave 32 puis il progresse vers le bas au delà du miroir à bande sous forme d'un faisceau collimaté. Une collimation de l'image est assurée en dimensionnant les réflecteurs concaves de manière qu'ils aient une distance focale correspondant à la distance entre le disque d'analyse 30 et le miroir à bande 26. Les

réflecteurs concaves 32 ont de préférence un contour para-

bolique. Le faisceau collimaté partant des réflecteurs

concaves 32 traverse une lentille collectrice 38 qui foca-

lise le faisceau sur le détecteur 40. L'ouverture de la lentille collectrice doit être suffisamment grande pour recevoir le faisceau d'image collimaté dans toutes les positions deéflecteurs dans le balayage d'analyse et elle ddt être pratiquement exempte d'aberrations. Dans des

systèmes optiques de formation d'image, et plus particu-

lièrement dans des systèmes de formation thermique d'image, une détection d'un rayonnement parasite est indésirable. Un rayonnement parasite est un rayonnement qui n'a pas pour origine l'image en train d'être analysée mais qui atteint

néanmoins le détecteur. Le second mode préféré de réalisa-

tion de la présente invention supprime efficacement tous les

rayonnements parasites.

En référence aux figures 2 et 4, un rayonnement parasite peut ateindre le détecteur 40 s'il est émis par des corps situés dans le champ de vision du détecteur ou

bien s'il est réfléchi vers le détecteur par l'intermédiai-

re de la lentille collectrice 38 par des surfaces telles que le support de miroir à bande 256, des réflecteurs voisins 32a et 32b, une surface 258 du disque d'analyse 30 qui est située entre des réflecteurs concaves adjacents et le carter 280 contenant la lentille collectrice. Dans des systèmes de formation thermique d'image, un bouclier froid 270 est couramment positionné autour du détecteur ( figure 4) afin de réduire le champ de vision du

détecteur 40 et de faire arriver sur celui-ci le rayonne-

ment passant par le système optique collecteur. Le bouclier froid 270 est refroidi à la température de la bouteille Dewar qui est associée au détecteur 40, et par conséquent

il n'émet aucun rayonnement important.

Dans le système de formation d'image, un élément d'image, ou "pixel", de l'image analysée est focalisé sur le détecteur à un moment donné par l'intermédiaire de la

lentille collectrice. Le bouclier froid s'adapte à l'ouver-

ture collectrice et en conséquence il arrête un rayonne-

ment autre que celui passant au travers de la lentille collectrice. Dans le présent système, le pixel analysé se déplace seulement au travers d'une partie de la lentille collectrice 38. En conséquence l'ouverture collectrice du système peut encore être étranglée en réduisant le champ de

vision du détecteur 40 au moyen d'un bouclier supplémentai-

re. En référence aux figures 5A et 5B, l'ouverture collectrice 276 est définie par un bouclier froid 270 et un miroir formant cloison sphérique 272. Le miroir formant cloison sphérique 272 est dimensionné de telle sorte que la forme de l'ouverture collectrice 276 soit rectangulaire et corresponde à l'arc balayé par le réflec-

teur concave 32 sur la lentille collectrice 38. En consi-

dérant les figures 2, 5A et 5B, on voit que le cloisonne-

ment combiné constitué par l'écran froid 270 et le miroir formant cloison sphérique 272 empêche un rayonnement,

ayant pour origine l'intérieur du champ de vision du détec-

teur 40 mais placé à l'extérieur de l'ouverture collectri-

ce 276, d'atteindre directement le détecteur. En conséquen-

ce le seul rayonnement parasite pouvant atteindre le détecteur 40 doit être émis par un corps se trouvant dans

le champ de vision de l'ouverture collectrice, soit directe-

ment soit par réflexion.

Une autre source de distorsion dans des systèmes

de formation optique d'image est la variation de la brillan-

ce de l'image représentée lorsqu'une scène d'une radiance uniforme est analysée. Les sources les plus courantes posant ce problème, à savoir un masquage de la pupille

optique et une variation de transmission optique, n'exis-

tent généralement pas dans le système d'analyse conforme à la présente invention. Un masquage est causé par une perte de rayons optiques pendant l'analyse, ce qui ne se produit pas avec la présente invention. En outre, les composants optiques de haute qualité intervenant dans le présent

système rendent improbables des variations de la transmis-

sion optique. Cela est vrai en particulier pour les modes

de réalisation comportant des systèmes optiques réfléchis-

sants qui ne subissent pas de variations dans les milieux de transmission. La seule variation restante de brillance est imputable à la détection non uniforme des rayons d'image causée par la variation de l'angle d'incidence des rayons d'image sur le détecteur 40, en correspondance à la

continuité des positions d'analyse ( cf. figures 2 et 4).

La variation de brillance causée par cette variation angu-

laire dans le champ de vision peut être tolérée pour la plupart des applications. Cependant dans des applications de précision, cette variation de brillance peut être

compensée par un "obscurcissement" approprié comme indi-

qué sur la figure 6.

L'ouverture collectrice 276 est partiellement obscurcie par un écran d'obscurcissement 290, représenté avec une forme drculaire, Rs est déterminé empiriquement de façon que le rayonnement arrivant sur le détecteur 40 soit réduit en des points de brillance maximale d'image

jusqu'à un niveau uniforme dans toute l'ouverture collec-

trice 276, en établissant ainsi une brillance constante de l'image pour toutes les positions d'analyse. Le contour de l'écran diobscurcissement 290 est sélectionné pour l'application particulière envisagée et il peut, dans

certains cas, avoir une forme autre que circulaire.

Une suppression efficace d'un rayonnement parasi-

te provenant de sources potentielles placées à l'intérieur du champ de vision du détecteur par l'intermédiaire de l'ouverture collectrice peut être obtenue en déposant sur

toutes lesdites sources un revêtement très réfléchissant.

Un rayonnement parasite provenant de sources placées à l'extérieur de l'ouverture collectrice est empêché d'être réfléchi vers l'ouverture collectrice par orientation des

surfaces réfléchissantes situées dans l'ouverture collec-

trice de telle sorte que le détecteur se voie en fait lui-

même. Puisque le détecteur est maintenu à une très basse température, typiquement de 77"Kelvin, le détecteur voit dans son champ de vision une surface froide qui n'émet aucun rayonnement important. De façon analogue, puisqu'une surface réfléchissante n'agit pas comme une source de rayonnement

thermique, une orientation correcte de la surface réfléchis-

sante provoque en fait une disparition de cette surface.

Un agencement utilisant des surfaces réfléchis-

santes pour éliminer des sources de rayonnement parasite est représenté sur les figures 2 et 4A à 4C. Le support 256 du miroir à bande 26 est placé dans un plan perpendiculaire à l'axe optique de la lentille collectrice 38. Les deux surfaces planes du support de miroir sont revêtues d'une matière très réfléchissante. La surface plane du disque 30

qui est située sur le côté dirigé vers la lentille collec-

trice 38 est également revêtue d'une matière réfléchissante afin de former une surface plane réfléchissante 258 dans la zone située entre des réflecteurs concaves 32-adjacents. Le boîtier 280 qui supporte la lentille collectrice 38 est également revêtu d'une matière réfléchissante sur la

surface dirigée vers le disque d'analyse 30.

La manière dont les différentes surfaces réflé-

chissantes éliminent un rayonnement parasite est illustrée séparément sur les figures 4A à 4C. La figure 4A représente le trajet de réflexion à partir du côté-détecteur du support de miroir de manière que le détecteur se voie en fait lui-même dans la réflexion se produisant à partir du côté rapproché du support. La figure 4B montre de façon analogue comment le côté du support de miroir tourné vers le disque d'analyse fait en sorte que le détecteur se voie en fait lui-même par l'intermédiaire de la surface plane

du disque d'analyse et d'un réflecteur concave voisin 32a.

Enfin la figure 4C montre comment des réflexions provenant du support de lentille collectrice 280 par l'intermédiaire du réflecteur concave 32a et du côté du support de miroir à bande 256 tourné vers le disque d'analyse font en sorte

que le détecteur se voie lui-même. Dans les deux représen-

tations dimensionnelles, de la lumière peut sembler passer au travers du miroir à bande opaque et du support du miroir à bande. Cependant les rayons indiqués sont simplement représentatifs de tous les rayons du faisceau de lumière collimaté et le support de miroir à bande produit seulement une ombre en forme de bande dans ce faisceau. L'utilisation

d'un miroir à bande incurvé associé à une rangée de détec-

teurs multiples peut provoquer une distorsion causée par un phénomène de "déport". Ce phénomène résulte d'une rotation optique de l'image du miroir à bande incurvé par rapport à la rangée de détecteurs, se produisant dans des positions

excentrées de l'image au cours du balayage d'analyse.

L'eft de ce mésalignement angulaire sur un système à un seul élément détecteur est réduit au minimum puisque le seul paramètre important dans un tel système est la quantité de rayonnement détectée, et non un alignement. Dans le système à un élément détecteur, la quantité de rayonnement qui n'est pas détectée à cause du mésalignement angulaire est généralement insignifiante puisque l'élément détecteur est néanmoins activé par le rayonnement qui est détecté.

Pour un système à un seul élément détecteur, un mésaligne-

ment angulaire produit dans le cas le plus défavorable une diminution de la sensibilité pour des points d'image

excentrés. Cela peut être corrigé soit par un obscurcisse-

O10 ment soit par une compensation d'intensité dans le circuit électronique recevant le signal provenant de l'élément

détecteur. Cependant, avec une rangée de détecteurs multi-

ples, un déport causé par un mésalignement angulaire

produit l'effet plus perturbateur de réduction de la résolu-

tion du système. Cette réduction de résolution est due au fait qu'un rayonnement de Pixel qui est simplement non

détecté dans le système à un seul élément détecteur chevau-

che et est détecté par des éléments détecteurs voisins dans la rangée de détecteurs multiples. Il peut en résulter une sérieuse dégradation de la qualité d'image à mesure que le nombre d'éléments détecteurs est augmenté. Dans le

troisième mode préféré de réalisation de la présente inven-

tion, une distorsion angulaire est corrigée en utilisant un réflecteur parabolique excentré stationnaire comme système

optique collecteur. Le réflecteur parabolique est position-

né de façon à focaliser effectivement l'image suivant l'axe du disque d'analyse. En référence à la figure 7, il est prévu un réflecteur parabolique 200 comportant un rayon de courbure de base Rp qui est égal au rayon Rp du disque d'analyse 30. Le réflecteur parabolique 200 est positionné de manière que sa distance focale opérationnelle F soit égale à deux fois la distance focale suivant l'axe. La rangée linéaire de détecteurs 40 est positionnée sur et perpendiculaire à l'axe du réflecteur parabolique 200 à une

distance de 1/2 R de la base du réflecteur parabolique 200.

P Lorsque ces paramètres sont satisfaits, les rayons d'image collimatée provenant du réflecteur concave 32 sont focalisés dans le plan de la rangée de détecteurs. Le rayon axial du faisceau collimaté est réfléchi par le réflecteur concave 32 suivant un angle de 90 et il arrive sur le détecteur suivant un angle de 90 par rapport à l'axe du disque d'analyse. Il est évident que des angles de déviation autres que 90 et d'autres distances de positionnement du réflecteur parabolique 200 et de la rangée linéaire 40 peuvent être utilisés mais ces paramètres doivent être sélectionnés de telle sorte que la distorsion angulaire introduite par chacun d'eux soit annulée au lieu d'être amplifiée par les autres. Bien que la figure 7 illustre correctement le principe de réflexion et de focalisation de l'image collimatée suivant l'axe du disque d'analyse, l'agencement représenté ne serait en réalité pas d'une utilisation pratique puisque la rangée de détecteurs serait disposée directement dans le trajet des rayons d'image pénétrant dans le système d'analyse. Une solution à ce problème est illustrée sur la figure 8. Les rayons d'image provenant du réflecteur concave 32 sont déviés par

des réflecteurs plans 208, 210 et 212 maintenant une colli-

mation. Ensuite les rayons d'image arrivent sur une section d'un réflecteur parabolique 200 satisfaisant aux conditions précédemment définies en référence à la figure 7. Bien que le réflecteur parabolique excentré élimine efficacement un déport, il introduit une rotation

optique autour de l'axe orthogonal de la rangée linéaire. Lorsque le réflecteur concave analyse l'image suivant son arc de balayage,

le point focal correct correspondant à des positions excentrées du détecteur varie, en créant une défocalisation en des points éloignés du point central de la rangée. Ce problème de défocalisation pourrait être résolu en faisant tourner la rangée de détecteurs autour de l'axe orthogonal pendant l'analyse afin de maintenir une focalisation correcte, mais une itation de la rangée de

détecteurs n'est pas pratique et introduirait des limita-

tions mécaniques. Le degré de défocalisation peut être tolé-

ré dans de nombreuses applications puisqu'une résolution satisfaisante peut être maintenue pour plusieurs éléments

détecteurs. Le mode de réalisation de la figure 8 compor-

tant le réflecteur parabolique excentré permet de résoudre le problème du déport et de former un système optique collecteur dans une seule surface optique. Sur les figures 9 et 10, on a représenté le quatrième mode de réalisation de l'invention o le problème du déport est résolu sans la défocalisation introduite par le réflecteur parabolique. Ce mode de réalisation consiste à utiliser un miroir formant voute paraboloidale et il permet d'obtenir une plus grande précision lorsqu'une focalisation précise sur toute la longueur de la rangée de

détecteurs est critique.

Un miroir à voute paraboloïdale approprié 221 est représenté sur les figures 9 et 10 et il comprend des sections 220 et 222 qui sont prises respectivement dans

des surfaces paraboliques convexes et concaves 224 et 226.

Des miroirs à voute sont décrits d'une façon générale dans l'article "Image Rotation Devices " de D.W. Swift,

" Optics and Laser Technology", 8/1972, pages 184-185.

Les rayons de courbure de base des surfaces paraboliques 224 et 226 sont choisis et alignés de telle sorte que lesdites surfaces partagent un foyer commun 228 et un axe

commun 230. Pour éliminer un déport, RI, le rayon d'inter-

section des paraboloïdes 224 et 226, devrait être égal au

double du rayon de disque d'analyse RD ( figures 5 et 10).

L'intersection des paraboloides convexe et concave

crée un miroir à voute de 90 parfait dans les deux direc-

tions radiale et tangentielle pour une zone infinitésimale située au point d'intersection. En général, l'image réfléchie par un miroir à voute est tournée d'un angle égal à deux fois l'angle de rotation du miroir à voute autour d'un axe perpendiculaire à la ligne d'intersection

des deux moitiés du miroir. Dans le présent mode de réali-

sation, la voute à 90 qui est créée par le miroir à voute paraboloidale tourne en fait autour d'un tel axe en fonction de la rotation d'image introduite par la position angulaire du balayage d'analyse. La rotation d'image autour de l'axe du réflecteur concave, qui est corrigée dans le présent mode de réalisation, correspond à l'angle d'analyse. En relation avec l'axe perpendiculaire à l'intersection des paraboloïdes, l'image tournée provenant du réflecteur concave arrive sur le miroir à voute paraboloidale en étant tournée dans la direction opposée à la rotation

causée par l'angle d'analyse.

Lorsque RI est égal à deux fois RD, la rotation angulaire résultante autour de l'axe perpendiculaire à l'intersection des paraboloïdes est égale à la moitié de

la rotation angulaire de l'image autour de l'axe du réflec-

teur concave. En conséquence, pour un angle d'analyse donné, l'image arrivant sur le miroir à voute paraboloidale est tournée de l'axe perpendiculaire à l'intersection des paaboloides dans le sens opposé à la rotation d'image provoquée par le balayage d'analyse suivant un angle égal à la moitié de l'angle d'analyse. Puisque le miroir à-voute parabolofdale fait tourner une image de deux fois l'angle

de rotation autour de 1'axe de l'intersection des parabo-

loïdes, l'image réfléchie par le miroir à voute paraboloï-

dale est tournée dans le sens opposé à la rotation d'image causée par l'angle d'analyse et d'une valeur égale à

l'angle d'analyse.

En conséquence, on obtient une annulation parfaite

de la rotation d'image causée par le balayage d'analyse.

Avantageusement, le miroir à voute paraboloidale n'intro-

duit pas une défocalisation et en conséquence il peut être

utilisé lorsqu'une focalisation précise est critique.

En pratique, le miroir à voute paraboloidale doit être positionné de telle sorte que l'image émergente puisse être distinguée de l'image incidente. En d'autres termes,

l'image incidente ne peut pas être rétroréfléchie sur elle-

même comme cela se produirait si l'axe perpendiculaire à l'intersection des parabolo!des était placé en coincidence

avec l'axe du faisceau d'image incidente.

Le miroir à voute paraboloidale 221 est positionné comme indiqué sur la fig. 10. Les rayons d'image provenant du réflecteur concave 32 arrivent sur la section convexe 220 du réflecteur paraboloidal en provenant de l'intersection commune 223 des réflecteurs parabolo daux. Le déplacement latéral t du miroir à voute paraboloidale correspond à la pupille d'entrée qui est nécessaire pour s'adapter au faisceau d'image collimatée provenant du réflecteur concave 32. Les rayons principaux sont réfléchis par la section convexe 220 du réflecteur paraboloidal suivant un angle se rapprochant de mais non égal à 90' puisque l'image est

réfléchie par la section convexe 220 du réflecteur parabo-

loidal à une hauteur supérieure à celle de l'intersection commune 223. En conséquence les rayons réfléchis par le paraboloide convexe arrivent sur et sont réfléchis par la section concave 222 du réflecteur paraboloidal à une hauteur légèrement supérieure à celle de la pupille de

sortie de la section paraboloidale convexe 220. La diffé-

rence entre les hauteurs de rayons incidents et émergents en ce qui concerne le miroir à voute paraboloidale 221

doit être suffisante pour créer des pupilles ne se chevau-

chant pas pour les sections de réflecteur paraboloïdal 220 et 222. Bien que les réflexions internes du miroir à voute paraboloïdale, positionné comme indiqué ci-dessus, ne soient pas orientées avec précision suivant des angles de 900, on obtient une correction précise du déport pour RI égal à

deux fois RD.

Le cinquième mode préféré de réalisation de l'invention concerne des configurations incurvées du miroir à bande qui permettent d'obtenir les caractéristiques désirables pour la section conique d'un miroir à bande, c'est-à-dire une interception de tous les rayons provenant du champ de vision d'une manière analogue en vue de créer une image collimatée ou télécentrique qui est réfléchie par les réflecteurs concaves sans masquage pendant l'analyse du disque. D'une façon générale, tout miroir toroldal dont un des rayons est égal au rayon de disque d'analyse R ( figures 7 et 8) peut être utilisé. Des exemples de corps dans lesquels des sections d'un miroir à bande peuvent

être prélevées sont représentés sur les figures 11 et 12.

La figure 11 représente un corps de forme toroidale ayant un rayon correspondant à RD et dans lequel on peut prélever une section de miroir à bande. La figure 12 représente un corps de forme sphérique dans lequel on peut prélever une section de miroir à bande d'un rayon RD. Typiquement, l'image incidente est réfléchie vers le haut en direction des réflecteurs concaves à partir du miroir à bande suivant un angle de 90 . POur obtenir une section de miroir à bande d'un rayon Rd qui soit prélevée dans une surface sphérique réfléchissant l'image suivant un angle de 90 , le rayon de la sphère Rsp devrait être égal à 2 Rd. En fonction de l'application particulière, on peut adopter différents rapports entre le rayon de courbure du miroir à bande et RD et différentes formes de section droite du

miroir à bande ( c'est-à-dire circulaire, elliptique, etc.).

Pour de petits champs de vision instantanés, les aberra-

tions imputables à des différences dans lesdites structures

sont petites et relativement insignifiantes.

Bien que l'air constitue le milieu optique le plus courant au travers duquel passe le rayonnement de formation d'image, en particulier l'air situé entre les différents éléments optiques, il va de soi qu'on peut utiliser d'autres milieux de transmission, par exemple du

verre, en apportant de petits réglages.

Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation cidessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du

cadre de l'invention.

Claims (17)

REVENDICATIONS

1. Système d'analyse dans lequel une scène est analysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un moyen de formation

d'image et sont analysées dans l'autre direction orthogo-

nale par une rangée circulaire de réflecteurs concaves (32) sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif (30), caractérisé en ce que ledit moyen de formation d'image (26) est placé dans une position telle, et lesdits réflecteurs concaves (32) ont une configuration telle, qu'un rayonnement réfléchi par ledit moyen de formation d'image (26) soit focalisé par lesdits réflecteurs concaves

(32) sur un moyen de détection de rayonnement (40).

2. Système d'analyse selon la revendiction 1, carac-

térisé en ce que ledit moyen de formation d'image est un

miroir à bande incurvé (26) et en ce que lesdits réflec-

teurs concaves (32) focalisent un rayonnement réfléchi par ledit miroir à bande (26) sur un arc de points focaux

correspondant au balayage d'analyse des réflecteurs conca-

ves (32).

3. Système d'analyse selon la revendication 1,

caractérisé en ce que ledit moyen de détection de rayonne-

ment (40) est formé sur un arc correspondant à l'arc des points focaux et est positionné de manière à recevoir un

rayonnement réfléchi par lesdits réflecteurs concaves (32).

4. Système selon l'une quelconque des revendictions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une surface d'un réflecteur concave ellipsoidal, ledit miroir à bande (26) étant placé au premier foyer, et ledit moyen de détection de rayonnement (40) étant placé au second foyer

dudit réflecteur concave ellipsoïdal (32).

5. Système d'analyse dans lequel une scène est ana-

lysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un miroir à bande incurvé (26) et sont analysées dans l'autre direction orthogonale par une rangée circulaire de réflecteurs 1 9 concaves (32) sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif (30) pour être focalisées sur un moyen de détection de rayonnement (40), caractérisé en ce que ledit miroir à bande incurvé est agencé sous la forme d'une section d'une surface toroXdale ayant un rayon égal au rayon de l'arc formé par lesdits réflecteurs concaves (32) sur ledit

disque d'analyse (30).

6. Système d'analyse dans lequel une scène est analysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un miroir à bande incurvé (26) et sont analysés dans l'autre direction orthogonale par une rangée circulaire de réflecteurs concaves (32) sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif (30) pour être focalisées sur un moyen de détection de rayonnement (40), caractérisé en ce que ledit miroir à bande incurvé (26) est agencé sous la forme d'une section

d'une surface sphérique et a un rayon, dans un plan parallè-

le à la surface plane dudit disque d'analyse (30), qui est égal au rayon de l'arc formé par lesdits réfecteurs concaves

(32) sur ledit disque d'analyse (30).

7. Système d'analyse dans lequel une scène est analysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un moyen de formation d'image incurvé et sont analysées dans l'autre direction orthogonalepar une rangée circulaire de réflecteurs concaves (32) sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif (30) pour créer un faisceau collimaté réfléchi par lesdits réflecteurs concaves (32), caractérisé en ce qu'il comprend un réflecteur parabolique (200) pour faire tourner ledit faisceau collimaté et pour focaliser effectivement ledit faisceau collimaté sur un moyen de détection de rayonnement (40) positionné effectivement sur l'axe dudit disque

d'analyse (30).

8. Système d'analyse selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rayon de courbure de base R P dudit réflecteur parabolique (200) est égal au rayon RD dudit disque d'analyse (30) par rapport à l'axe desdits

réflecteurs concaves (32).

9. Système d'analyse selon la revendication (8), caractérisé en ce que ledit réflecteur parabolique (200) est positionné dans une position excentrée de façon que

la distance focale opérationnelle dudit réflecteur para-

bolique (200) soit égale à deux fois la distance focale

dans une condition centrée.

10. Système d'analyse dans lequel une scène est analysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un moyen de formation d'image incurvé et sont analysées dans l'autre direction orthogonale par une rangée circulaire de réflecteurs concaves sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif afin de créer un faisceau collimaté réfléchi par les réflecteurs concaves, et un moyen de focalisation pour assurer la focalisation du faisceau collimaté sur un moyen de détection de rayonnement, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de rotation d'image (221; 224, 226) positionné dans le trajet optique dudit faisceau collimaté entre lesdits réflecteurs concaves (32) et ledit moyen de focalisation.

11. Système d'analyse selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit moyen de rotation d'image comprend un réflecteur du type à voute paraboloidale

(221; 224, 226). -

12. Système d'analyse selon la revendication 11, caractérisé en ce que le rayon d'intersection (RI) dudit réflecteur à voute paraboloidale (221; 224, 226) est égal à deux fois le rayon (RD) dudit disque d'analyse (30) par

rapport à l'axe desdits réflecteurs concaves (32).

13. Système d'analyse dans lequel une scène est ana-

lysée dans un motif orthogonal comprenant des traces d'analyse linéaire dans une des directions orthogonales qui apparaissent successivement sur un moyen de formation d'image incurvé et sont analysées dans l'autre direction orthogonale par une rangée circulaire de réflecteurs concaves sur une surface plane d'un disque d'analyse rotatif afin de créer un faisceau collimaté, et un moyen de focalisation pour-assurer la focalisation du faisceau collimaté sur un moyen de détection de rayonnement, caractérisé en ce qu'il est prévu des surfaces réfléchissantes (258) recouvrant les surfaces formant des émetteurs potentiels de rayonnement parasite, lesdites surfaces

réfléchissantes (258)' étant orientées de manière à réflé-

chir un rayonnement provenant de la zone dudit moyen de détection (40) en retour vers ledit moyen de détection (40).

14. Système d'analyse selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen pour définir une ouverture collectrice (276) correspondant au

balayage d'analyse dudit disque d'analyse rotatif (30).

15. Système d'analyse selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit moyen définissant une ouverture collectrice (276) comprend un bouclier froid (270) et un

miroir à cloisonnement sphérique (272).

16. Système selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen de cloisonnement

thermique dans la zone dudit moyen de détection (40).

17. Système d'analyse selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen (290)pour

obscurcir une partie de ladite ouverture collectrice (276).