FR2585204A1 - Optico-mechanical scanning device - Google Patents
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Abstract
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF DE BALAYAGE OPTICO-MECANIQUE D'UN CHAMP DE VISION SELON DEUX DIRECTIONS PERPENDICULAIRES REALISABLE UNIQUEMENT AU MOYEN DE MIROIRS ET DONC UTILISABLE, ALORS, QUELLE QUE SOIT LA LONGUEUR D'ONDE DU RAYONNEMENT. LE BALAYAGE LIGNE S'EFFECTUE AU MOYEN D'UN TAMBOUR TOURNANT AUTOUR D'UN AXE FIXE MUNI DE FACES PLANES REFLECHISSANTES ET D'UNE OPTIQUE FIXE ASSURANT LE TRANSPORT D'IMAGE DU DETECTEUR EN UN POINT DUDIT AXE. LE BALAYAGE TRAME EST ASSURE AU MOYEN D'UN MIROIR PLAN MOBILE AUTOUR D'UN AXE PARALLELE A LA DIRECTION DE BALAYAGE LIGNE. UN MIROIR DIT DE CHAMP ASSURE LE RABATTEMENT DU FAISCEAU ISSU DE L'OBJECTIF ET DU DISPOSITIF DE BALAYAGE TRAME VERS LE SYSTEME DE BALAYAGE LIGNE ET LE DETECTEUR. IL PERMET UNE FOCALISATION EXACTE DU CHAMP AVEC LA SURFACE LIGNE ANALYSEE. LE DISPOSITIF PEUT COMPORTER DE PLUS UN SYSTEME DE VISUALISATION DIRECTE DE L'IMAGE DU CHAMP UTILISANT TOUT OU PARTIE DE L'OPTIQUE DE BALAYAGE ET UNE DIODE ELECTROLUMINESCENTE COMMANDEE PAR LE SIGNAL VIDEO. APPLICATION: TELEVISION.THE PRESENT INVENTION CONCERNS A DEVICE FOR OPTICO-MECHANICAL SCANNING OF A FIELD OF VIEW IN TWO PERPENDICULAR DIRECTIONS THAT CAN BE REALIZED ONLY BY MEANS OF MIRRORS AND THEREFORE USABLE, THEN WHATEVER THE WAVELENGTH OF THE RADIATION. THE LINE SCAN IS PERFORMED BY MEANS OF A DRUM ROTATING AROUND A FIXED AXIS EQUIPPED WITH REFLECTING FLAT FACES AND A FIXED OPTICAL ENSURING THE TRANSPORT OF IMAGES FROM THE DETECTOR TO A POINT OF THE said AXIS. FRAME SCAN IS PROVIDED BY MEANS OF A MOBILE PLAN MIRROR AROUND AN AXIS PARALLEL TO THE DIRECTION OF LINE SCAN. A FIELD MIRROR ENSURES THE FALLING OF THE BEAM FROM THE LENS AND THE FRAME SCAN DEVICE TOWARDS THE LINE SCAN SYSTEM AND THE DETECTOR. IT ALLOWS EXACT FOCUSING OF THE FIELD WITH THE ANALYZED LINE SURFACE. THE DEVICE MAY INCLUDE A SYSTEM FOR DIRECT VIEWING OF THE FIELD IMAGE USING ALL OR PART OF THE SCAN OPTICAL AND A LIGHT DIODE CONTROLLED BY THE VIDEO SIGNAL. APPLICATION: TELEVISION.
Description
L'invention concerne un dispositif de balayage optiqueThe invention relates to an optical scanning device
d'un champ de vision divisé en différentes zones et de visualisa- a field of vision divided into different areas and visualization
tion dudit champ. Elle concerne plus particulièrement un disposi- said field. It relates more particularly to a
tif opérant un balayage du champ suivant deux directions selon des faisceaux issus desdites différentes zones et qui convergent sur un élément sensible au rayonnement contenu dans lesdits faisceaux, tif operating a scanning of the field along two directions according to beams from said different zones and which converge on a radiation-sensitive element contained in said beams,
le dispositif de balayage étant conçu optiquement pour être utili- the scanner being optically designed to be used
sé quelle que soit la longueur d'onde du rayonnement. whatever the wavelength of the radiation.
Des dispositifs de ce type sont utilisés notamment dans Devices of this type are used in particular in
les appareils de visualisation de paysage perçu selon un rayonne- landscape visualization devices perceived according to a radiation-
ment infrarouge de longueur d'onde supérieure au micron (1 m). infra-red wavelength greater than one micron (1 m).
Un tel dispositif dans lequel l'objectif est constitué par un mi- Such a device in which the objective is constituted by a half
roir sphérique et le balayage s'effectue uniquement au moyen de mi- spherical pattern and the sweeping is done only by means of
roirs, a été décrit dans le brevet français N 1.494.805. Ce dis- roirs, has been described in French Patent No. 1,494,805. This disc
positif connu présente l'intérêt d'être utilisable avec un champ de vision important qui, à la limite, pourrait être de 180 . Par contre, il n'est guère adapté à l'analyse d'un petit champ avec known positive has the advantage of being usable with a large field of vision which, at the limit, could be 180. However, it is hardly suitable for analyzing a small field with
une haute résolution, ce qui se présente lorsqu'il s'agit-de dé- high resolution, which is when it comes to
tecter et reconnaître des objets éloignés dans le champ de vision et vus sous un angle réduit. Il est alors nécessaire en effet de - capter en quantité suffisante du flux de rayonnement émis paT ces objets lointains. Ce flux est fonction de la surface de la pupille d'entrée du dispositif et en réalité, dans ce brevet, du rayon du cercle d'analyse et de l'ouverture numérique de l'optique dë' convergence du fait que la distance focale de l'objectif est, par principe, égale audit rayon d'analyse. ' detect and recognize distant objects in the field of view and viewed at a reduced angle. It is then necessary in fact to - capture in sufficient quantity of the radiation flux emitted by these distant objects. This flux is a function of the surface of the entrance pupil of the device and in reality, in this patent, the radius of the analysis circle and the numerical aperture of the convergence optics because the focal length of the objective is, in principle, equal to said radius of analysis. '
Une possibilité pour augmenter la quantité de flur cap- A possibility to increase the amount of flur cap
té serait d 'augmenter l'ouverture de l'optique de convergent dès faisceaux sur le détecteur; mais comme celle-ci est répétée à plusieurs exemplaires disposés les uns à côté des autres autour de l'un des axes de rotation du système de balayage, le nombre it would be to increase the aperture of the convergent optics of beams on the detector; but as this is repeated several copies arranged next to one another around one of the rotation axes of the scanning system, the number
des exemplaires serait plus faible ce qui conduirait à une aug- copies would be lower which would lead to an increase in
mentation de la vitesse de rotation de ladite optique de conver- the speed of rotation of said optical conver-
gence pour une même cadence de balayage et poserait des problèmes for the same scan rate and would pose problems
de réalisation mécanique difficiles à résoudre. Une autre possibi- Mechanical realization difficult to solve. Another possibility
lité consisterait à augmenter selon une homothétie toutes les di- would consist in increasing, according to a homothety, all the
mensions du dispositif. L'encombrement risquerait alors d'être mensions of the device. The clutter could then be
trop important de même que le moment d'inertie de la partie tour- too important as the moment of inertia of the tour-
nante.nante.
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Dans la demande de brevet français N 73 28 824, dé- In the French patent application N 73 28 824, de-
posée le 7 Août 1973 au nom de la demanderesse, il est porté re- August 7, 1973 in the name of the plaintiff, it is
mède à certains des inconvénients précités. Pour faire en sorte mediates some of the aforementioned drawbacks. To make sure
que le diamètre de la pupille d'entrée du dispositif soit maxi- that the diameter of the entrance pupil of the device is
male et que le champ d'analyse soit petit, on réalise un système dans lequel la distance focale n'est pas liée au rayon du cercle male and that the field of analysis is small, one realizes a system in which the focal distance is not linked to the radius of the circle
d'analyse. Pour ce faire, on introduit dans le plan focal de l'ob- analysis. To do this, we introduce into the focal plane the ob-
jectif un élément optique-lentille ou miroir, selon le cas,-qui an optical element-lens or mirror, as the case may be, -which
conjugue optiquement le centre de la pupille de sortie de l'objec- optically conjugates the center of the exit pupil of the objective
tif et le détecteur placé au centre de rotation du système d'ana- tif and the detector placed at the center of rotation of the
lyse, ledit élément présentant l'avantage de corriger la courbure lysis, said element having the advantage of correcting the curvature
de champ de l'ensemble objectif-dispositif d'analyse. field of the objective-device analysis set.
Dans le dispositif selon cette demande de brevet, le In the device according to this patent application, the
balayage du champ selon l'une des directions s'effectue par oscil- sweeping of the field in one of the directions is done by
lation de l'objectif à miroir autour de l'un de ses diamètres. the mirror lens around one of its diameters.
L'une des difficultés à résoudre lorsque cet objectif a un grand diamètre pour des questions d'ouverture, est de faire osciller un objectif pesant à une fréquence qui, pour des images de télévision, One of the difficulties to solve when this lens has a large diameter for opening questions, is to oscillate a heavy objective at a frequency which, for television images,
est de l'ordre de 20 périodes par seconde. Par ailleurs cet objec- is of the order of 20 periods per second. In addition, this objective
tif à miroir même s'il est parabolique, a un champ limité, par les even if it is parabolic, has a limited field, by
différentes aberrations, à quelques degrés. different aberrations, to a few degrees.
En outre le champ de vue du détecteur doit être suffi- In addition, the field of view of the detector must be sufficient
samment large pour accepter le flux qui traverse les optiques wide enough to accept the flow through the optics
tournantes pendant la rotation de celles-ci. De ce fait le détec- rotating during the rotation of these. As a result, the detection
teur voit l'intérieur du dispositif d'analyse supportant les op- sees the inside of the analysis device supporting the op-
tiques lequel se trouve, la plupart du temps, par suite des frot- most of the time, as a result of rubbing
tements, à une température supérieure à celle du paysage analysé. at a temperature higher than that of the landscape analyzed.
Il s'ensuit, dans le cas d'une analyse en infrarouge, l'appari- It follows, in the case of an infrared analysis, the
tion d'une modulation parasite du flux tombant sur le détecteur a parasitic modulation of the flux falling on the detector
en phase avec le balayage ligne.in phase with the line scan.
Par ailleurs, l'image du champ n'étant pas dans une Moreover, the image of the field is not in a
position dégagée, la mise en place de détecteur et de diode élec- open position, the installation of a detector and a diode elec-
troluminescente dans le visible en vue d'une visualisation di- troluminescent in the visible for a di-
recte de l'image du champ, par utilisation en trajet inverse du the image of the field, using the reverse path of the
système d'analyse, n'est guère possible. system of analysis, is hardly possible.
D'autre part dans cette demande de brevet les optiques On the other hand in this patent application optics
n'étant pas constituées uniquement de miroirs, cette visualisa- not consisting solely of mirrors, this visualization
tion n'est possible que si cette optique est transparente en tion is only possible if this approach is transparent in
lumière visible ce qui est difficilement réalisable lorsque l'ana- visible light which is difficult to achieve when
lyse s'effectue dans l'infrarouge lointain (lO pm). lysis takes place in the far infrared (10 pm).
Le dispositif selon la présente invention ne présente The device according to the present invention does not
pas les mêmes inconvénients. Pour des raisons d'utilisation pra- not the same disadvantages. For reasons of practical use
tique, il est structuré de telle sorte que, tout en présentant une grande compacité limitant son encombrement, l'objectif d'une part, le détecteur d'autre part, sont séparément accessibles en vue d'utilisations multiples ou encore en vue d'en changer leur nature au gré des applications tandis que le système d'analyse s'effectuant dans deux directions reste immuable, s'adapte à toutes sortes d'objectifs et détecteurs et peut ne comporter que it is structured so that, while having a large compactness limiting its size, the objective on the one hand, the detector on the other hand, are separately accessible for multiple uses or for the purpose of to change their nature according to the applications while the system of analysis being carried out in two directions remains immutable, adapts to all kinds of objectives and detectors and can include only
des miroirs.mirrors.
La structure du dispositif selon l'invention permet The structure of the device according to the invention allows
ainsi la mise en place de détecteur et de diode électroluminescen- thus the establishment of a detector and a light-emitting diode
te pour une visualisation directe de l'image du champ. De ma- te for a direct view of the field image. From
nière à éviter la modulation parasite due à des pièces tournantes autres que les optiques, l'optique de balayage ligne est réalisée en deux parties à savoir un tambour tournant comportant un grand nombre de surfaces planes réfléchissantes, ledit tambour étant en rotation autour d'un axe fixe, et une optique de convergence unique fixe assurant la concentration du flux sur le détecteur; ladite optique de convergence forme une image du détecteur sur In order to avoid parasitic modulation due to rotating parts other than optics, the line scanning optics is made in two parts, namely a rotating drum having a large number of reflecting flat surfaces, said drum being rotated about a plane. fixed axis, and a single fixed convergence optics ensuring the concentration of the flux on the detector; said convergence optics forms an image of the detector on
l'axe de rotation du tambour lequel travaille en faisceau conver- the axis of rotation of the drum which is working in convergent
gent. Pour faire en sorte d'avoir une focalisation exacte dans tout le champ dans le sens d'analyse ligne et par conséquent une résolution constante sur toute la ligne d'analyse, un miroir concave, dit de champ, conjugue optiquement la surface focale de l'objectif avec la surface ligne analysée. Selon l'invention cette conjugaison optique se trouve assurée par le fait que, d'une part, l'objectif présente une surface focale courbe dont le centre de gent. To make sure to have an exact focus in the whole field in the direction of line analysis and consequently a constant resolution on all the line of analysis, a concave mirror, said of field, optically conjugates the focal surface of the objective with the analyzed line surface. According to the invention this optical conjugation is ensured by the fact that, on the one hand, the objective has a curved focal surface whose center of
courbure est situé au centre de la pupille de sortie de l'objec- curvature is located at the center of the exit pupil of the objective
tif et que, d'autre part, le miroir dit de champ a le sommet de sa surface placé à proximité du sommet de la surface focale de tif and that, on the other hand, the so-called field mirror has the apex of its surface placed near the apex of the focal surface of
l'objectif ou plus précisément du symétrique dudit sommet par rap- the objective or more precisely of the symmetrical of said vertex by
port à l'axe de rotation du tambour et conjugue optiquement le port to the axis of rotation of the drum and optically conjugates the
centre de la pupille de sortie de l'objectif avec un point parti- center of the exit pupil of the objective with a point
culier de l'axe de rotation du tambour, les faisceaux se trouvant of the axis of rotation of the drum, the beams lying
dirigés sur l'optique de convergence du balayage ligne après ré- directed on the convergence optics of line scanning after re-
flexion sur les faces dudit tambour. bending on the faces of said drum.
Lorsque l'on utilise des objectifs de grand diamètre, pour ne pas avoir à faire osciller selon une deuxième direction pour le balayage trame des masses très pesantes, le balayage se- lon cette deuxième direction s'effectue à l'aide d'un miroir plan When large-diameter lenses are used, in order to avoid having to oscillate in a second direction for the weft-scanning of very heavy masses, the scanning in this second direction is carried out by means of a mirror plan
mobile, dit miroir d'analyse trame, autour d'un axe perpendicu- mobile, said frame analysis mirror, about a perpendicular axis
laire à l'axe de rotation du tambour, ledit miroir étant généra- the axis of rotation of the drum, said mirror being generally
lement placé en faisceau convergent à proximité du foyer de l'ob- placed in a convergent beam near the focus of the ob-
jectif entre ledit objectif et son foyer. between the objective and its focus.
L'oscillation du miroir d'analyse trame en faisceau convergent fait apparaître une courbure de champ supplémentaire dans le sens du balayage trame. Celle-ci, selon l'invention, est The oscillation of the convergent beam frame scan mirror reveals an additional field curvature in the weft sweep direction. This, according to the invention, is
compensée par un petit mouvement de translation alternatif du mi- compensated by a small movement of alternative translation of the
roir dit de champ, synchrone du mouvement du miroir d'analyse say field, synchronous with the movement of the mirror of analysis
trame, ladite translation étant perpendiculaire à l'axe de rota- frame, said translation being perpendicular to the rotational axis
tion du tambour.drum.
Par ailleurs, pour compenser la déviation des fais- In addition, to compensate for the deviation
ceaux introduite dans le système d'analyse ligne par le miroir de introduced into the line analysis system by the mirror of
balayage trame et assurer la fixité du conjugué, sur l'axe de ro- wipe sweep and ensure the fixity of the conjugate, on the axis of rotation.
tation de balayage ligne, du centre de la pupille de-sortie de l'objectif par le miroir de champ, celui-ci est animé de plus d'un mouvement de rotation alternatif, synchrone du mouvement du miroir trame autour d'un axe parallèle à l'axe de rotation dudit miroir trame et tel que le rayon moyen de tout faisceau issu du line scan, from the center of the exit pupil of the lens through the field mirror, the latter is animated by more than one reciprocating rotational movement, synchronous with the movement of the weft mirror around a parallel axis to the axis of rotation of said weft mirror and such that the average radius of any beam from the
champ garde une incidence constante sur l'axe de rotation du ba- the field keeps a constant influence on the axis of rotation of the
layage ligne en fonction du balayage trame. line drawing according to the frame scan.
Selon la présente invention il est mis au point un dis- According to the present invention it is developed a
positif de balayage optique d'un champ de vision divisé en diffé- positive optical scanning of a field of vision divided into different
rentes zones et de visualisation dudit champ, dispositif selon le- zones and of visualization of said field, according to the device
quel ledit balayage est effectué suivant deux directions perpen- which said scanning is carried out in two directions
diculaires à savoir, selon une direction x un balayage dénommé diculaires namely, in a direction x a scan called
ligne et suivant une autre direction y un balayage dénommé ba- line and in another direction there is a sweep called
layage trame ou image, dispositif opérant lesdits balayages selon des faisceaux issus des différentes zones du champ et assurant la weaving frame or image, device operating said scans in beams from different areas of the field and ensuring the
convergence desdits faisceaux sur un élément sensible au rayonne- convergence of said beams on a radiation-sensitive element
ment contenu dans lesdits faisceaux, dispositif comportant géné- contained in the said beams, a device comprising gen-
ralement dans l'ordre, suivant le sens du trajet du faisceau in- in order, depending on the direction of the beam path
cident médian issu du champ de vision, un objectif, des moyens de balayage trame selon la direction y, un système de rabattement des faisceaux délimités par l'ouverture de l'objectif vers des moyens de balayage ligne du champ image de l'objectif selon la direction x et l'élément sensible, lesdits moyens de balayage ligne, l'élé- ment sensible, éventuellement d'autres éléments en rapport avec ceux précédemment cités servant à la visualisation directe de l'image du champ analysé, ledit dispositif étant caractérisé en ce que: - l'objectif a son axe optique compris dans un plan P contenant la direction y et perpendiculaire à x, en ce que ledit objectif est interchangeable et que sa surface focale est courbe median coordinate from the field of view, an objective, means of scanning frame in the direction y, a system of folding of the beams delimited by the opening of the lens towards line scanning means of the image field of the lens according to the direction x and the sensing element, said line scanning means, the sensing element, possibly other elements in relation to those previously mentioned for the direct visualization of the image of the analyzed field, said device being characterized in that: - the objective has its optical axis included in a plane P containing the direction y and perpendicular to x, in that said lens is interchangeable and that its focal surface is curved
et telle que son centre de courbure est situé au centre de la pu- and such that its center of curvature is at the center of the
pille de sortie de l'objectif,looting of the lens,
- les moyens de balayage trame sont constitués d'un mi- the frame scanning means consist of a half
roir plan tournant d'un mouvement alternatif autour d'un axe parai- plane rotating alternately around a parallel axis.
lèle à la direction x, placé en faisceau convergent derrière l'ob- in the x-direction, placed in a convergent bundle behind the ob-
jectif près de l'image du champ dans ledit objectif, - les moyens de balayage ligne sont constitués d'une part d'un tambour en rotation uniforme autour d'un axe fixe YY' contenu dans ledit plan P et portant un grand nombre de faces planes réfléchissantes régulièrement distribuées sur le pourtour dudit tambour, et d'autre part un système de transport d'image next to the image of the field in said objective, - the line scanning means consist on the one hand of a drum in uniform rotation around a fixed axis YY 'contained in said plane P and carrying a large number of flat reflective surfaces regularly distributed around the periphery of said drum, and secondly an image transport system
symétrique par rapport audit plan P, formant une image de l'élé- symmetrical with respect to said plane P, forming an image of the element
ment sensible en un point fixe A' de l'axe YY' de rotation du tambour, ledit tambour étant placé en faisceau convergent dans le sensitively at a fixed point A 'of the drum rotation axis YY', said drum being placed in a converging beam in the
trajet dudit système de transport du côté image de l'élément sen- path of said transport system on the image side of the sensing element
sible, le symétrique dudit point A' par rapport à chaque face du tambour lorsque ladite face est perpendiculaire au plan P étant sible, the symmetrical said point A 'with respect to each face of the drum when said face is perpendicular to the plane P being
au voisinage du point D symétrique du foyer de l'objectif par rap- in the vicinity of the symmetrical point D of the focal point of the lens
port au miroir de trame en position parallèle à l'axe YY', - le système optique de rabattement des faisceaux est constitué d'un miroir oCrave ditdechap admettant- plan. P; comme plan de symétrie et dont le sommet est placé au voisinage de D sur l'axe ZZ' passant par D et perpendiculaire à YY', ledit miroir étant déterminé de telle sorte qu'il conjugue le centre 0 de la pupille de sortie de l'objectif avec un point fixe 0' de l'axe YY.' ledit point 0' étant le symétrique par rapport à ZZ' du point port to the frame mirror in a position parallel to the axis YY ', the optical system for folding the beams consists of a mirror oCrave ditdechap admitting plan. P; as a plane of symmetry and whose vertex is placed in the vicinity of D on the axis ZZ 'passing through D and perpendicular to YY', said mirror being determined so that it combines the center 0 of the exit pupil of the 'objective with a fixed point 0' of the YY axis. ' said point 0 'being symmetrical with respect to ZZ' of the point
d'intersection de l'axe optique de l'objectif avec l'axe YY', le- intersection of the optical axis of the objective with the axis YY ', the
dit miroir de champ pour assurer éventuellement la nullité du temps mort de balayage entre deux lignes consécutives, ayant au said field mirror to possibly ensure the nullity of the dead time of scanning between two consecutive lines, having at
plus une largeur dans le sens x légèrement inférieure à la lon- plus a width in the x-direction slightly lower than the length
gueur de la ligne analysée elle-même égale à la distance entre les of the analyzed line itself equal to the distance between
images du détecteur dans deux faces consécutives du tambour tour- detector images in two consecutive faces of the drum tower
nant, ledit miroir étant animé ou non d'un mouvement de petite amplitude en phase avec le mouvement des moyens de balayage trame, said mirror being animated or not with a movement of small amplitude in phase with the movement of the weft scanning means,
ledit petit mouvement comportant d'une part une translation al- said small movement comprising on the one hand a translation
ternative selon l'axe ZZ' au voisinage de D et une rotation alter- ternative along the ZZ 'axis in the vicinity of D and an alternating rotation
native autour d'un axe parallèle à la direction x symétrique par rapport à ZZ', l'amplitude de ladite translation étant telle qu'elle corrige la défocalisation introduite par les moyens de balayage, trame, l'amplitude de ladite rotation étant telle qu'elle assure la fixité en 0' du conjugué par le miroir de champ du centre 0 de la pupille de sortie de l'objectif lors de la rotation native around an axis parallel to the direction x symmetrical with respect to ZZ ', the amplitude of said translation being such that it corrects the defocusing introduced by the scanning means, frame, the amplitude of said rotation being such that it ensures the fixity in 0 'of the conjugate by the field mirror of the center 0 of the exit pupil of the lens during the rotation
alternative des moyens de balayage trame. alternative frame scanning means.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip- The invention will be better understood by means of the description
tion suivante de quelques modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemple, accompagnée de figures qui représentent: Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. 1 - un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention. 2 - une vue du dispositif d'analyse ligne ne comportant que des miroirs, en coupe selon un plan passant par following of some embodiments of the invention given by way of example, accompanied by figures which represent: FIG. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. Fig. 1 - a first embodiment of the device according to the invention. 2 - a view of the line analysis device comprising only mirrors, in section along a plane passing through
son axe de rotation.its axis of rotation.
3 - une vue du même dispositif d'analyse ligne en projec- 3 - a view of the same line analysis device in projec-
tion sur un plan perpendiculaire audit axe. on a plane perpendicular to the axis.
4 - une vue du dispositif d'analyse ligne comportant des 4 - a view of the line analysis device comprising
lentilles, en coupe selon son plan de symétrie. lenses, in section according to its plane of symmetry.
- une vue du même dispositif en projection sur un plan a view of the same device in projection on a plane
perpendiculaire à son plan de symétrie. perpendicular to its plane of symmetry.
6 - une figure expliquant le rôle du miroir dit de champ. 6 - a figure explaining the role of the mirror called field.
7 - la projection de la figure 6 sur un plan perpendicu- 7 - the projection of FIG. 6 on a perpendicular plane
laire à l'axe de rotation du dispositif d'analyse li- to the axis of rotation of the analysis device
gne.Reign.
8 - une figure expliquant le mouvement du miroir d'ana- 8 - a figure explaining the movement of the mirror of
lyse trame (ou image).lyse weft (or image).
9 - le mouvement du miroir de champ. 9 - the movement of the field mirror.
Fi&. Fig. 10 - un second mode de réalisation du dispositif selon Fi &. Fig. A second embodiment of the device according to
l'invention ne comportant que des miroirs. the invention comprising only mirrors.
Fig. 11 - un troisième mode de réalisation du dispositif selon Fig. A third embodiment of the device according to
l'invention, en coupe suivant son plan de symétrie. the invention, in section along its plane of symmetry.
Fig. 12 - une vue dudit troisième mode de réalisation en pro- jection sur un plan perpendiculaire à son plan de symétrie. Fig. 13 - un mode de réalisation avec un premier système de Fig. 12 - a view of said third embodiment in projection on a plane perpendicular to its plane of symmetry. Fig. 13 - an embodiment with a first system of
visualisation directe de l'image.direct visualization of the image.
Fig. 14 - un mode de réalisation avec un second système de vi- Fig. 14 - an embodiment with a second system of vi-
sualisation directe.direct sualisation.
Fig. 15 - un élément de l'invention permettant une vision bi- Fig. An element of the invention allowing a two-way vision
colore.colored.
Fig. 16 L une vue rabattue sur le plan de la feuille de l'élé- Fig. 16 L a folded view on the plane of the sheet of the
ment 151 de la figure précédente.151 of the previous figure.
Fig. 17 - un mode de réalisation de l'invention pour imagerie Fig. An embodiment of the invention for imaging
thermique avec pyrométrie.thermal with pyrometry.
Fig. 18 - une disposition dite en parallèle des détecteurs du Fig. 18 - a provision said in parallel of the detectors of the
dispositif selon l'invention.device according to the invention.
Fig. 19 - une disposition dite en série des détecteurs du dis- Fig. 19 - a so-called series provision of the detectors of the dis-
positif selon l'invention.positive according to the invention.
Fig. 20 - une disposition dite en série-parallèle des détec- Fig. A so-called series-parallel arrangement of the detections
teurs du dispositif selon l'invention. devices of the device according to the invention.
Sur la figure 1 on a représenté schématiquement l'in- FIG. 1 diagrammatically represents the
vention selon un mode de réalisation en coupe suivant le plan P de symétrie du dispositif. Sous le numéro 11 est indiqué un objectif fixe dont l'axe optique est 12 et le foyer P. Cet axe optique coupe l'axe YY' au point E. L'axe YY' est l'axe de rotation d'un système comprenant un dispositif d'entraînement 13 et un tambour vention according to an embodiment in section along the plane P symmetry of the device. Under number 11 is indicated a fixed lens whose optical axis is 12 and focus P. This optical axis intersects the axis YY 'at point E. The axis YY' is the axis of rotation of a system comprising a driving device 13 and a drum
13' portant latéralement un grand nombre de faces réfléchissantes. 13 'laterally bearing a large number of reflective faces.
Comme il est indiqué par la suite.ce tambour peut avoir plusieurs formes. Pour simplifier on le suppose ici prismatique ses faces As indicated later, this drum can have many forms. For simplicity it is assumed here prismatic his faces
réfléchissantes étant régulièrement réparties autour de l'axe YY'. reflective being regularly distributed around the axis YY '.
L'une de ses faces est représentée en 17 dans une position perpen- One of its faces is represented at 17 in a perpendicular position
diculaire au plan P. Le miroir plan 14 est mobile autour d'un axe perpendiculaire à la feuille et passant par E. En fait, selon l'invention, cet axe ne passe pas obligatoirement par E. Cette The planar mirror 14 is movable about an axis perpendicular to the sheet and passing through E. In fact, according to the invention, this axis does not necessarily pass through E.
disposition représentée sur la figure 1 est seulement préférentiel- arrangement shown in Figure 1 is only preferred
dans le cas o le dispositif, comme indiqué plus loin, est muni de moyens supplémentaires pour obtenir la visualisation directe du champ à l'aide de diodes électroluminescentes. Ledit miroir 14 réfléchit tout faisceau issu d'une zone du champ et, passant à travers l'objectif 11, vers le miroir 16 o il forme dudit champ in the case where the device, as indicated below, is provided with additional means to obtain the direct visualization of the field using light-emitting diodes. Said mirror 14 reflects any beam coming from an area of the field and, passing through the lens 11, towards the mirror 16 where it forms said field
une image située sensiblement sur ce dernier miroir. Sur la fi- an image located substantially on the latter mirror. On the
gure 1, le faisceau particulier 15 indiqué est celui qui a pour rayon moyen celui confondu avec l'axe optique 12, l'image venant 1, the particular beam 15 indicated is the one with a mean radius that coincides with the optical axis 12, the image coming from
se former au point D sur l'axe ZZ' perpendiculaire à YY', corres- at the point D on the ZZ axis 'perpendicular to YY', corresponding to
pondant au centre du champ.laying in the center of the field.
Le miroir 14 assure le balayage du champ suivant la - The mirror 14 ensures the scanning of the field following the -
direction y perpendiculaire à l'axe 12 et contenu dans le plan de la figure. Par la suite, il sera appelé miroir d'analyse image ou y direction perpendicular to the axis 12 and contained in the plane of the figure. Subsequently, it will be called image analysis mirror or
encore d'analyse y ou encore d'analyse trame. further analysis or even frame analysis.
Le système comporte de plus un autre miroir concave fixe 18 dont la surface réfléchissante est de révolution autour de l'axe YY'. Ledit miroir forme du détecteur 19 placé au point The system further comprises another fixed concave mirror 18 whose reflective surface is of revolution about the axis YY '. Said mirror forms the detector 19 placed at the point
A de l'axe YY' une image en A' située sur le même axe et symé- A of the axis YY 'an image in A' located on the same axis and symmetrical
trique de D par rapport à la face 17. of D with respect to face 17.
Le système constitué par le tambour tournant 13', le miroir 18 et le détecteur 19 permet au cours de la rotation dudit The system constituted by the rotating drum 13 ', the mirror 18 and the detector 19 allows during the rotation of said
tambour l'analyse, ligne par ligne, suivant la direction x per- drum analysis, line by line, following the direction x
pendiculaire au plan de la feuille de l'image du champ donnée par l'objectif 11 et le miroir d'analyse image 14 au voisinage du point D. Ce système est appelé par la suite système d'analyse ligne ou analyse x. Le miroir 16 symétrique par rapport au plan (ZZ', YY') assure la conjugaison optique du centre de la pupille de sortie 0 de l'objectif Il avec le point 0' fixe de l'axe YY', symétrique de E par rapport à ZZ', de manière à assurer la convergence sur le détecteur de tout faisceau s'appuyant sur la pendicular to the plane of the sheet of the image of the field given by the objective 11 and the image analysis mirror 14 in the vicinity of the point D. This system is subsequently called line analysis system or analysis x. The mirror 16 symmetrical with respect to the plane (ZZ ', YY') ensures the optical conjugation of the center of the exit pupil 0 of the lens Il with the fixed point 0 'of the axis YY', symmetrical of E with respect to at ZZ ', so as to ensure the convergence on the detector of any beam based on the
pupille de sortie de l'objectif 11.exit pupil of the lens 11.
Ce miroir 16 par le fait qu'il délimite le champ ana- This mirror 16 in that it delimits the field
lysé est appelé miroir de champ.lysed is called a field mirror.
L'objectif il est représenté sur cette figure comme réalisé à l'aide de lentilles. Selon l'invention, comme il est décrit plus loin, cet objectif peut tout aussi bien être réalisé à partir de miroirs. Auparavant, du fait que l'invention réside non seulement dans l'ensemble dont il vient d'être décrit un The objective is represented in this figure as realized using lenses. According to the invention, as described below, this objective can just as easily be made from mirrors. Previously, because the invention lies not only in the assembly of which it has just been described a
9 25852049 2585204
exemple de réalisation, mais aussi et surtout dans le choix, l'a- example, but also and above all in the choice, the
ménagement et la combinaison des éléments qui le composent, ceux- care and the combination of the elements which compose it, those
ci font d'abord l'objet des descriptions détaillées qui suivent. These are the first of the detailed descriptions that follow.
1 - Système d'analyse ligne (x) Un premier mode de réalisation de ce système est repré- senté schématiquement sur les figures 2 et 3 respectivement en projection dans le plan (ZZ', YY') et en projection sur un plan perpendiculaire à YY'. Il comprend le tambour 13' tournant autour 1 - Line analysis system (x) A first embodiment of this system is shown diagrammatically in FIGS. 2 and 3 respectively in projection in the plane (ZZ ', YY') and in projection on a plane perpendicular to YY '. It includes the 13 'drum spinning around
de l'axe YY' et portant un grand nombre de faces planes réfléchis- of the YY 'axis and carrying a large number of reflecting plane faces.
santes et le miroir de transport d'images 18. santes and the image transport mirror 18.
Le miroir 18 assure le transport de l'image d'un détec- The mirror 18 transports the image of a detection
teur A placé sur l'axe de rotation YY' en un point A' également A placed on the axis of rotation YY 'at a point A' also
sur l'axe YY'.on the YY axis'.
Les faces du tambour 13' sont placées en faisceau The faces of the drum 13 'are placed in a bundle
convergent dans le trajet de transport d'image du miroir 18. converge in the image transport path of the mirror 18.
Les symétriques A", A "2... A"n de A' respective- The symmetries A ", A" 2 ... A "n of A 'respectively
ment par rapport à chacune des n faces du tambour décrivent alors des arcs de cercle centrés sur l'axe de rotation YY' et contenus dans des plans perpendiculaires à l'axe YY', lesdits arcs de relative to each of the n faces of the drum then describe arcs of circle centered on the axis of rotation YY 'and contained in planes perpendicular to the axis YY', said arcs of
cercle étant les supports des lignes balayées. circle being the supports of the scanned lines.
Le tambour, selon l'invention, peut avoir plusieurs configurations. Il peut être prismatique ses faces étant toutes parallèles à l'axe YY' et à égale distance de celui-ci; les points A"1, A"2,..., A"n décrivent alors un même cercle passant par D. C'est le cas des figures 2 et 3 o A"1 et A"2 représentent le symétrique de A' par rapport à deux faces consécutives 21 et 22. Il en est de même s'il est pyramidal et si les faces The drum according to the invention can have several configurations. It may be prismatic its faces being all parallel to the axis YY 'and equidistant from it; points A "1, A" 2, ..., A "n then describe a same circle passing through D. This is the case of Figures 2 and 3 o A" 1 and A "2 represent the symmetrical of A ' relative to two consecutive faces 21 and 22. It is the same if it is pyramidal and if the faces
réfléchissantes ont une égale inclinaison sur l'axe YY' comme in- reflecting reflectors have an equal inclination on the YY axis' as
diqué sur les figures 4 et 5. Mais les faces du tambour peuvent shown in Figures 4 and 5. But the faces of the drum can
être d'inégales inclinaisons; les points A" 2..., A A"n dé- to be of unequal inclinations; points A "2 ..., A A" n de-
crivent alors des arcs de cercle distincts centrés sur l'axe YY' then write distinct arcs centered on the YY axis'
et contenus dans des plans parallèles entre eux et perpendicu- and contained in planes parallel to each other and perpendicular
laires à YY'. Le système d'analyse ligne balaie alors d'une face à l'autre des lignes différentes passant au voisinage du point D. to YY '. The line analysis system then sweeps from one face to the other different lines passing in the vicinity of the point D.
Le miroir 18 de transport d'image est par exemple to- For example, the image transport mirror 18 is
rique d'axe YY'. La section du miroir est par exemple elliptique et appartient à une portion d'ellipsoide de révolution de foyers YY 'axis. The section of the mirror is for example elliptical and belongs to an ellipsoid portion of fires revolution
A et A'.A and A '.
Il n'est cependant pas obligatoire que le tore soit à It is not obligatory, however, that the torus be
section elliptique: la forme elliptique est seulement la meil- elliptical section: the elliptical shape is only the best
leure forme théorique. Dans certains cas, selon les applications, their theoretical form. In some cases, depending on the applications,
il est possible de confondre avec une bonne approximation la sec- it is possible to confuse with a good approximation the sec-
tion elliptique avec une autre section qui s'en écarte peu et qui elliptic section with another section that deviates little and which
est plus facile à réaliser, par exemple une section circulaire. is easier to achieve, for example a circular section.
Selon une variante proche de ce mode de réalisation, le According to a variant close to this embodiment, the
tore n'est pas uniquement à miroirs mais est catadioptrique. torus is not only mirrors but is catadioptric.
Le dispositif de balayage perd alors l'avantage de fonctionner à toutes les longueurs d'onde du fait qu'il n'est plus The scanning device then loses the advantage of operating at all wavelengths because it is no longer
constitué uniquement de miroirs, mais offre alors l'avantage de - consisting only of mirrors, but then offers the advantage of -
disposer de nouveaux paramètres pour la correction des aberrations have new parameters for aberration correction
Dans un second mode de rélalisation, le transport d'i- In a second mode of implementation, the transport of
mage du détecteur sur l'axe est réalisé à l'aide d'un objectif à lentilles. Ce mode de réalisation est représenté sur les figures 4 et 5 en projection respectivement sur un plan contenant l'axe The detector's imaging on the axis is performed using a lens lens. This embodiment is shown in FIGS. 4 and 5 in projection respectively on a plane containing the axis
YY' et sur un plan perpendiculaire audit axe. YY 'and on a plane perpendicular to said axis.
Le détecteur se trouve en A en dehors de l'axe de rota- The detector is located at A outside the rotational axis
tion YY'. L'objectif 41 donne du détecteur une image située en A' YY '. The objective 41 gives the detector an image located in A '
sur l'axe de rotation YY'. Le tambour 13' peut être encore pris- on the axis of rotation YY '. The drum 13 'can still be taken
matique ou pyramidal régulier ou irrégulier autour de YY'. Le sy- regular or irregular pyramidal or pyramidal around YY '. The Sy-
métrique A" de A' par rapport à l'une des faces 42 de ce tambour décrit encore un arc de cercle 43 centré sur l'axe YY' et passant par D ou à son voisinage, identique ou non à lui-même d'une face metric A "of A 'with respect to one of the faces 42 of this drum further describes a circular arc 43 centered on the axis YY' and passing through D or in its vicinity, identical or not to itself; a face
à l'autre selon le cas, comme déjà indiqué précédemment. to each other as appropriate, as already indicated above.
Ce système présente l'inconvénient de ne pas être de révolution autour de l'axe YY', si bien que l'image A' ou A" n'est This system has the disadvantage of not being of revolution around the axis YY ', so that the image A' or A "is not
pas de qualité constante en fonction de la rotation du tambour. no consistent quality depending on drum rotation.
Par ailleurs, l'objectif 41 doit avoir une très grande ouverture Moreover, the objective 41 must have a very large opening
qui est fonction de la longueur de la ligne analysée. which is a function of the length of the line analyzed.
Ce second mode de réalisation qui fait partie de l'in- This second embodiment which is part of the
vention peut être utile dans certaines applications. Mais il lui est préféré généralement le système à miroir torique pour les avantages qu'il présente, lesdits avantages étant les suivants: vention may be useful in some applications. But it is generally preferred to the system toroidal mirror for the benefits it has, said advantages being as follows:
- utilisation à toutes les longueurs d'onde de la lu- - use at all wavelengths of the light
mière. contrôles et réglages de mises au point possibles en lu- Mière. checks and adjustments of possible
xitre visible du fait que le système est entièrement à miroirs. visible because the system is entirely mirrored.
* Donc plus grande facilité de construction.* So greater ease of construction.
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- image de qualité constante donnée par le tore quel que soit l'angle de rotation du tambour, du fait que l'axe YY' image of constant quality given by the torus whatever the angle of rotation of the drum, because the axis YY '
est un axe de symétrie du dispositif d'analyse ligne. is an axis of symmetry of the line analysis device.
Sur la projection horizontale du système de balayage ligne de la figure 3, 21 et 22 représentent deux faces réfléchis- santes consécutives du tambour 13'. 33 et 34 sont les normales à chacune de ces faces (ou les projections de ces deux normales sur On the horizontal projection of the line scanning system of FIG. 3, 21 and 22 represent two consecutive reflecting faces of the drum 13 '. 33 and 34 are the normals on each of these faces (or the projections of these two normals on
un plan perpendiculaire à l'axe YY' lorsque le tambour est pyra- a plane perpendicular to the axis YY 'when the drum is pyra-
midal). Ces normales font un angle o. Midal). These normals make an angle o.
A"1 et A"2 sont les symétriques de l'image A' du détec- A "1 and A" 2 are the symmetries of the image A 'of the
1 21 2
teur A respectivement par rapport aux faces 21 et 22. L'angle d'o l'on voit de A' le miroir 21 ou 22 est aussi i. Cet angle o fixe la longueur maximale de la ligne analysée portée par l'arc A, respectively, with respect to the faces 21 and 22. The angle of the mirror 21 or 22 from A 'is also i. This angle o sets the maximum length of the analyzed line carried by the arc
de cercle A"1 A"2 au cours de la rotation du tambour 13' et l'ou- of circle A "1 A" 2 during the rotation of the drum 13 'and the
verture que doit présenter le miroir 18. En effet, le détecteur ne doit pas recevoir simultanément du flux provenant de deux the mirror 18 must be present. Indeed, the detector must not simultaneously receive flux coming from two
points différents de la ligne. La ligne analysée ne doit pour ce- different points of the line. The line analyzed must not
la contenir qu'une seule image du détecteur; en supposant que le tambour 13' tourne dans le sens de la flèche 35 et que le miroir contain only one image of the detector; assuming that the drum 13 'rotates in the direction of the arrow 35 and that the mirror
22 ait commencé le balayage de la ligne en A"'1, il doit nécessai- If he started scanning the line at A "1, he must
rement le terminer en A"2 au moment o le miroir 21 commence le to finish it in A "2 when the mirror 21 starts on
balayage de la ligne suivante en A"1. L'ouverture du miroir to- scan of the next line in A "1. The opening of the mirror to-
rique doit être suffisante dans le plan perpendiculaire à YY' pour que les rayons issus de A"1 ou de A"2 se réfléchissent vers A. Il must be sufficient in the plane perpendicular to YY 'so that the rays coming from A "1 or A" 2 are reflected towards A.
s'en déduit, comme d'ailleurs on le voit directement sur la fi- deduced from this, as it can be seen directly from the
gure 3, que cette ouverture doit être supérieure ou égale à 2 o 3, that this opening must be greater than or equal to 2 o
(. 2).(2).
Ainsi conçu, le temps mort entre les balayages de deux Thus conceived, the dead time between sweeps of two
lignes consécutives est nul.consecutive lines is zero.
La longueur de la ligne analysée est déterminée par le nombre de facettes du tambour tournant qui fixe l'angle(, donc The length of the analyzed line is determined by the number of facets of the rotating drum which fixes the angle (, therefore
la longueur A"1 A"2 de la figure 3.the length A "1 A" 2 of FIG.
Par ailleurs le miroir 16 dit de champ de la figure 1 intervient pour éviter que le flux qui tombe sur le détecteur ne provienne de plusieurs points de la ligne A"1 A"2 de la figure 3 Furthermore, the so-called field mirror 16 of FIG. 1 intervenes to prevent the flow that falls on the detector from coming from several points of line A "1 A" 2 of FIG.
comme il est indiqué ci-après.as indicated below.
2 - Miroir de champ2 - Mirror of field
Les rôles et la configuration du miroir de champ (mi- The roles and configuration of the field mirror (half
roir 16 de la figure 1) sont explicités à l'aide des figures 6 et 7. Sur la figure 6, l'optique d'entrée est représentée en projection sur le plan de symétrie du dispositif passant par l'axe YY'. On a omis le miroir d'analyse image pour ne pas surcharger la 16 in FIG. 1) are explained using FIGS. 6 and 7. In FIG. 6, the input optics is represented in projection on the plane of symmetry of the device passing through the axis YY '. The image analysis mirror was omitted so as not to overload the
figure, et, du fait de cette absence, l'objectif 11il est représen- figure, and because of this absence, the objective
té dans une position symétrique par rapport à l'axe YY' de sa vé- in a symmetrical position with respect to the axis YY 'of his v
ritable position, ce qui ne restreint en rien ce qui est dit dans real position, which in no way restricts what is said in
ce qui suit. O" est l'appellation du centre de la pupille de sor- what follows. This is the name of the center of the pupil of
tie de l'objectif placé dans ladite position symétrique. of the objective placed in said symmetrical position.
Sont représentées, par ailleurs, plusieurs sections droites de surface à savoir: sous le numéro 61 la section droite In addition, several straight sections of surface are represented, namely: under the number 61 the cross-section
du miroir de champ, sous le numéro 62 la section droite de la sur- of the field mirror, under the number 62 the cross section of the sur-
face focale de l'objectif 11l de centre O", sous le numéro 63 la section droite de la surface analysée de centre O' située sur focal face of the objective 11l of center O ", under the number 63 the cross-section of the analyzed surface of center O 'located on
l'axe YY' et intersection d'un rayon OG réfléchi en G sur la sec- the axis YY 'and intersection of a radius OG reflected in G on the
tion droite 61 du miroir 16. Ces sections droites se coupent en un point D situé sur l'axe optique de l'objectif Il et correspondant right section 61 of the mirror 16. These straight sections intersect at a point D located on the optical axis of the lens II and corresponding
au centre du champ.in the center of the field.
Ce miroir de champ 16 a plusieurs rôles. Il est conçu de manière à réfléchir tout rayon issu de O" tel que 0"G en un rayon tel que O'G passant par le point fixe O' de l'axe YY', ledit point O' étant lesymétrique de E intersection de l'axe optique avec YY'. Un premier rôle est ainsi de conjuguer le centre O" de la pupille de sortie de l'objectif 11, donc O en réalité, avec le This field mirror 16 has several roles. It is designed to reflect any ray from O "such that 0" G into a radius such that O'G passing through the fixed point O 'of the axis YY', said point O 'being asymmetrical of E intersection of the optical axis with YY '. A first role is thus to conjugate the center O "of the exit pupil of the objective 11, so O in reality, with the
point fixe O' de l'axe de rotation, condition pour que tout fais- fixed point O 'of the axis of rotation, a condition for any
ceau provenant de l'une des zones du champ associé a tout rayon passant par O et repris par les miroirs d'analyse ligne puisse from one of the fields of the field associated with any ray passing through O and taken up by the line analysis mirrors.
converger sur le détecteur placé en A sur l'axe de rotation YY'. converge on the detector placed at A on the axis of rotation YY '.
L'introduction d'un tel miroir présente a priori l'inconvénient d'introduire sa propre courbure de champ. En fait, il n'en est rien, et apparaît ainsi un deuxième rôle joué par le miroir de The introduction of such a mirror has a priori the disadvantage of introducing its own field curvature. In fact, it is not so, and thus appears a second role played by the mirror of
champ: selon l'invention, sa courbure est mise à profit pour cor- field: according to the invention, its curvature is used to correct
riger les effets d'aberrations dûs à la courbure de l'objectif 11 et celle du système d'analyse ligne. Il donne de la surface focale the effects of aberrations due to the curvature of the objective 11 and that of the line analysis system. It gives the focal surface
de l'objectif 11 (de section 62) une image coincidant avec la sur- of Objective 11 (section 62), an image coinciding with the
face analysée (de section 63) centrée sur O', ce qui est obtenu du fait que la surface focale (de section 62) est centrée sur la analyzed face (of section 63) centered on O ', which is obtained because the focal surface (of section 62) is centered on the
pupille de sortie de l'objectif il et que le miroir de champ con- exit pupil of the objective he and that the field mirror con-
jugue optiquement 0" (donc 0) et 0'. optically judged 0 "(hence 0) and 0 '.
Dans sa forme la plus théorique, ce miroir de champ est In its most theoretical form, this field mirror is
une portion d'ellipsoide de révolution de foyers 0" et 0' et con- a portion of ellipsoid of revolution of foci 0 "and 0 'and
tenant le point D et tout point tel que G. Dans la pratique et selon l'invention, on utilisera une forme proche de l'ellipsolde et plus facile à obtenir qui est une portion de sphère passant par D et ayant pour centre le point C situé à l'intersection de 0"0' avec l'axe ZZ', perpendiculaire à YY' et passant par D. Son rayon de courbure est tel, qu'enprojection sur le plan perpendiculaire à YY' en D, ledit miroir comme indiqué à la figure 7 conjugue H et H' projections respectivement de 0" et 0' holding the point D and any point such as G. In practice and according to the invention, use will be made of a shape close to the ellipside and easier to obtain which is a portion of sphere passing through D and centered on the point C located at the intersection of 0 "0 'with the axis ZZ', perpendicular to YY 'and passing through D. Its radius of curvature is such that inproject on the plane perpendicular to YY' at D, said mirror as indicated in Figure 7 conjugates H and H 'projections respectively of 0 "and 0'
sur ledit plan.on said plane.
La ligne analysée est l'arc de cercle 73 de centre H', intersection dudit plan avec la sphère de centre 0' et de rayon The analyzed line is the arc of circle 73 of center H ', intersection of said plane with the sphere of center 0' and radius
O'D, tandis que les sections droites de la surface focale de l'ob- O'D, while the straight sections of the focal surface of the ob-
jectif Il et dudit miroir sont les arcs de cercle respectivement jectif Il and said mirror are the arcs respectively
72 et 71.72 and 71.
Selon l'invention le miroir de champ 16 peut être limi- According to the invention, the field mirror 16 can be limited
té dans le plan perpendiculaire à YY' et contenant ZZ' à un arc de cercle infiniment petit dans le sens YY' de centre H', ledit in the plane perpendicular to YY 'and containing ZZ' to an infinitely small arc in the direction YY 'of center H',
cercle donnant d'un point B de 72 correspondant au rayon de pro- circle giving a point B of 72 corresponding to the radius of pro-
jection HB une image B' sur l'arc de cercle 73. jection HB an image B 'on the arc 73.
Dans certain cas, l'arc de cercle est assimilable à la surface tangente. Selon l'invention, le miroir de champ 16 est In some cases, the arc is comparable to the tangent surface. According to the invention, the field mirror 16 is
alors en particulier un miroir cylindrique dont l'axe est paral- then in particular a cylindrical mirror whose axis is parallel
lèle à YY' et passe par C. Un troisième rôle joué par le miroir de champ est de fixer les dimensions du champ analysé notamment la longueur de la ligne dont la valeur maximale est déterminée, comme déjà vu, par le nombre de facettes du tambour tournant, et correspond à l'arc A" A"2 centré sur A', représenté à la figure 3, A"1 et A"2 étant les images du détecteur données par le système d'analyse ligne, à is linked to YY 'and goes through C. A third role played by the field mirror is to fix the dimensions of the analyzed field including the length of the line whose maximum value is determined, as already seen, by the number of facets of the drum. rotating, and corresponds to the arc A "A" 2 centered on A ', represented in FIG. 3, A "1 and A" 2 being the images of the detector given by the line analysis system,
l'aide de deux faces consécutives du tambour 13'. using two consecutive faces of the drum 13 '.
Le miroir de champ 16 a une largeur inférieure à l'arc A"1 A"2 de façon que le flux qui tombe en A sur le détecteur ne The field mirror 16 has a width smaller than the arc A "1 A" 2 so that the flux that falls at A on the detector
provienne que d'un point et un seul de la ligne. come only from one point and one from the line.
L'un des bords du miroir pourra par exemple coïncider avec A"2 tandis qu'il sera légèrement en retrait par rapport à A" One of the edges of the mirror may for example coincide with A "2 while it will be slightly set back relative to A"
comme indiqué à la figure 3.as shown in Figure 3.
Pour des raisons de constance de qualité d'image du champ en fonction de la direction du champ analysé dans la direc- tion y et également pour des questions d'encombrement du système d'analyse ligne, il est souhaitable que ce système d'analyse ligne soit traversé par les rayons avec une même incidence quelle que For reasons of constancy of image quality of the field as a function of the direction of the analyzed field in direction y and also for congestion issues of the line analysis system, it is desirable that this analysis system line is crossed by the rays with the same incidence whatever
soit cette direction.this direction.
L'invention assure cette condition en animant le mi- The invention ensures this condition by animating the
roir de champ d'un mouvement alternatif synchrone du mouvement du miroir d'analyse image. Ces mouvements sont décrits dans ce qui field of a synchronous reciprocating motion of the image analysis mirror. These movements are described in what
suit au cours de la description du système d'analyse image. follows during the description of the image analysis system.
3 - Système d'analyse image.3 - Image analysis system.
Ce système est représenté schématiquement à la figure 8 en coupe dans le plan ZZ', YY'. Le miroir d'analyse image 14 est This system is shown schematically in Figure 8 in section in the plane ZZ ', YY'. The image analysis mirror 14 is
animé d'un mouvement de rotation alternatif autour d'un axe per- alternately rotated about an axis
pendiculaire au plan de la figure passant par le point E situé sur pendicular to the plane of the figure passing through point E located on
l'axe optique de l'objectif 11. E est représenté sur l'axe de ro- the optical axis of the objective 11. E is represented on the axis of rotation
tation YY' du tambour d'analyse x. E peut en fait occuper une YY 'analysis drum x. E can actually occupy a
autre position. Afin de réduire les dimensions de ce miroir et per- other position. In order to reduce the dimensions of this mirror and
mettre une fréquence élevée d'oscillation, il est placé géné- put a high frequency of oscillation, it is generously placed
ralement très près de la surface focale de l'objectif 11 de section very close to the focal area of the lens 11 section
62. Cette disposition présente par ailleurs l'avantage de per- 62. This provision also has the advantage of permitting
mettre l'utilisation d'objectif de courte distance focale et de put the use of short focal length lens and
tirage optique réduit.reduced optical print.
Comme sur les figures 6 et 7, D représente l'image du détecteur A par le système d'analyse ligne pour le centre du champ. Le rayon OE confondu avec l'axe optique passe par D As in Figures 6 and 7, D represents the image of the detector A by the line analysis system for the center of the field. The OE ray coincident with the optical axis passes through D
après réflexion par le miroir 14, lorsque celui-ci occupe la posi- after reflection by the mirror 14, when it occupies the posi-
tion d'analyse du centre du champ c'est-à-dire fait un angle c nul analysis of the center of the field that is to say makes a zero angle c
avec YY'.with YY '.
Au cours de la rotation du miroir 14, le symétrique de D par rapport à ce miroir décrit l'arc de cercle 81 de centre E et de rayon ED1, D1 étant le symétrique de D par rapport à YY'. Pour la direction 82 du champ faisant avec l'axe optique 12 l'angle ( mesure à partir du centre O de la pupille de sortie de l'objectif, During the rotation of the mirror 14, the symmetry of D with respect to this mirror describes the arc 81 of center E and radius ED1, D1 being the symmetry of D with respect to YY '. For the direction 82 of the field making with the optical axis 12 the angle (measurement from the center O of the exit pupil of the objective,
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représentée sur la figure 8 comme étant confondue avec l'objectif 11, et correspondant à une position du plan du miroir 14 faisant l'angle c avec YY', l'image du détecteur est en D3 sur l'arc 81, tandis que l'image du champ dans la direction -3 est en D'3 sur la section 62 de la surface focale, ou encore, après reflexion sur le miroir 14, en D" symétrique de D' par rapport au plan du miroir 14. Il apparaît ainsi que si l'image du détecteur par le represented in FIG. 8 as coinciding with the objective 11, and corresponding to a position of the plane of the mirror 14 making the angle c with YY ', the image of the detector is at D3 on the arc 81, while the image of the field in the direction -3 is in D'3 on the section 62 of the focal surface, or, after reflection on the mirror 14, D "symmetrical of D 'with respect to the plane of the mirror 14. It appears as well as if the image of the detector by the
miroir 14 dans la position parallèle à YY' est bien sur la sur- mirror 14 in the position parallel to YY 'is of course on the
face focale de l'objectif 11, ladite image s'en écarte en fonction de l'angle de champ P, une défocalisation apparaissant suivant le focal face of the lens 11, said image deviates from it as a function of the angle of view P, a defocus appearing according to the
segment D3D'3, ou encore DD" de longueur 1. segment D3D'3, or DD "of length 1.
La théorie montre que DD" fait un angle avec ZZ' de va- The theory shows that DD "makes an angle with ZZ" of
leur =- 2 tandis que la valeur de 1 est donnée par la rela- their = - 2 while the value of 1 is given by the relation
tion:tion:
1 = - LM +1 = - LM +
sin 2d, avec L r Sa sin M = cos ( + i - +) a = L2(M2 1) + R2 " = 2 ["+ arsin [( R _ 1) + sinpiM sin 2d, with L r S sin M = cos (+ i - +) a = L2 (M2 1) + R2 "= 2 [" + arsin [(R _ 1) + sinpM
R= OD1R = OD1
r= EDr = ED
o i représente l'angle de ED avec ZZ'. o i represents the angle of ED with ZZ '.
Selon l'invention cette défocalisation est corrigée en imprimant au miroir de champ 16 les mouvements de petite amplitude convenables pour que la tangente au sommet dudit miroir soit à tout According to the invention this defocusing is corrected by printing to the field mirror 16 the movements of small amplitude suitable for the tangent to the top of said mirror to be at all
instant la médiatrice de DD". Ces mouvements se décomposent: pre- moment the mediator of DD. "These movements are decomposing:
mièrement un mouvement de translation alternative d'amplitude I firstly an alternative translation movement of amplitude I
cos X dans la direction ZZ' de Z' vers Z, deuxièmement une ro- cos X in the direction ZZ 'from Z' to Z, secondly a rotation
2 c tation alternative d'amplitude autour d'un axe parallèle à x et symétrique par rapport à ZZ', lesdites translation et rotation 2 alternation of amplitude around an axis parallel to x and symmetrical with respect to ZZ ', said translation and rotation
étant en phase avec le mouvement du miroir trame 14. being in phase with the movement of the frame mirror 14.
La position du miroir 16 est indiquée sur la figure 8 pour l'angle de champ À, au moyen de la tangente 83 audit miroir en son sommet, initialement perpendiculaire à ZZ' en D pour le centre du champ, c'est-àdire pour o et ( nuls. Cette tangente est - 1 distante de D de dans la direction de DD" tandis qu'elle fait un angle avec YY' égal O-- 2-, de telle sorte que le rayon OD'3 The position of the mirror 16 is indicated in FIG. 8 for the angle of field λ, by means of the tangent 83 to said mirror at its apex, initially perpendicular to ZZ 'at D for the center of the field, that is to say for o and (zero) This tangent is - 1 distant from D in the direction of DD "while making an angle with YY 'equal O-- 2-, so that the radius OD'3
2 32 3
coupe l'axe ZZ' en D après réflexions successives sur le miroir 14 et le miroir 16, et passe par le point O' conjugué de O par le crosses the axis ZZ 'in D after successive reflections on the mirror 14 and the mirror 16, and passes through the conjugate point O' of O by the
miroir 16 dans sa position initiale. mirror 16 in its initial position.
Quel que soit ô, D est ainsi l'image de D" dans le miroir de champ et le rayon moyen du faisceau, après réflexion sur ledit miroir, présente une inclinaison constante i sur l'axe ZZ' Whatever δ, D is thus the image of D "in the field mirror and the average radius of the beam, after reflection on said mirror, has a constant inclination i on the axis ZZ '
de telle sorte que le centre O de la pupille de sortie soit cons- so that the center O of the exit pupil is
tamment conjugué avec le même point fixe 0' de YY'. conjugate with the same fixed point 0 'of YY'.
Il s'ensuit que pour toute direction d'angle P du champ l'image focale de l'objectif Il dans le miroir de champ se It follows that for any direction of angle P of the field the focal image of the lens II in the field mirror is
trouve encore être confondue avec la surface analysée par le dis- still be confused with the surface analyzed by the
positif d'analyse ligne.positive line analysis.
Le mouvement complexe du miroir de champ est obtenu, The complex motion of the field mirror is obtained,
par exemple, comme indiqué sur la figure 9. Le miroir 16 est mon- for example, as shown in Figure 9. The mirror 16 is
té perpendiculairement à un support rectiligne AB tel que A se translate sur l'axe ZZ' tandis que B décrit l'arc de cercle 91 centré sur ZZ' et contenu dans le plan (ZZ', YY'). Sur la figure 9, M représente la position du miroir passant par D correspondant au centre de champ et M' la position du miroir pour la direction de champ d'angle (. Le support occupant alors la position A'B' a tourné de l'angle - + par rapport à AB dans le sens de la perpendicularly to a rectilinear support AB such that A translates on the axis ZZ 'while B describes the arc 91 centered on ZZ' and contained in the plane (ZZ ', YY'). In FIG. 9, M represents the position of the mirror passing through D corresponding to the center of the field and M 'the position of the mirror for the angle field direction (the support then occupying the position A'B' has turned from angle - + with respect to AB in the sense of the
flèche 92.arrow 92.
Une telle compensation de la défocalisation, amenée par le miroir d'analyse image 14, permet d'obtenir une limite de résolution aussi bonne dans la totalité du champ balayé-en x et Such compensation of the defocusing, brought by the image analysis mirror 14, makes it possible to obtain a resolution limit that is as good in the whole of the scanned-x-field and
y qu'au centre du champ. Par ailleurs la limite de résolution don- y than in the center of the field. Moreover, the resolution limit
née par l'objectif n'est pas altérée par le système d'analyse en born by the objective is not impaired by the system of analysis in
x et y.x and y.
Font maintenant l'objet de description à titre d'exem- Now described as an example
ple deux autres modes de réalisation du dispositif de balayage opticomecanique o rentrent en combinaison les éléments qui ont two other embodiments of the opticomechanical scanning device o come in combination the elements that have
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été décrits en détail précédemment. have been described in detail previously.
L'une des réalisations est représentée à la figure 10 One of the achievements is shown in Figure 10
suivant le plan de symétrie du système. following the plane of symmetry of the system.
Il présente la particularité d'être réalisé complète- It has the particularity of being realized completely-
ment à partir de miroirs. L'objectif d'entrée est constitué du miroir de renvoi 101 percé d'un orifice 102 et d'un miroir, genre miroir de télescope 103 à section parabolique. L'axe optique de l'objectif est représenté sous le numéro 104. Le foyer est situé en F. Le faisceau provenant d'un point à l'infini après renvoi par le miroir fixe 101 et le miroir 103 passe par l'orifice 102., puis il est alors pris en charge par le système d'analyse proprement dit à savoir le miroir d'analyse image 14, le miroir de champ 16, le tambour tournant 13' et le miroir de transport d'image 18 pour from mirrors. The entry objective is constituted by the reflecting mirror 101 pierced with an orifice 102 and a mirror, like a telescope mirror 103 with a parabolic section. The optical axis of the objective is represented under the number 104. The focus is located at F. The beam from a point to infinity after returning by the fixed mirror 101 and the mirror 103 passes through the orifice 102 ., then it is then supported by the analysis system itself, namely the image analysis mirror 14, the field mirror 16, the rotating drum 13 'and the image transport mirror 18 for
venir converger sur le détecteur 19. come converge on the detector 19.
Sur la figure 10 le faisceau 105 représenté est celui In FIG. 10, the beam 105 represented is that
qui admet pour rayon moyen celui confondu avec l'axe optique 104. which admits for mean radius that coincides with the optical axis 104.
Compte tenu du miroir de télescope 103 utilisé, le champ est de Given the telescope mirror 103 used, the field is
l'ordre de 0,5 à 3 par exemple.the order of 0.5 to 3 for example.
L'autre mode de réalisation est représenté aux figures The other embodiment is shown in FIGS.
11 et 12 respectivement en coupe dans le plan de symétrie du dis- 11 and 12 respectively in section in the plane of symmetry of the dis-
positif et en projection sur un plan perpendiculaire à l'axe YY' positive and in projection on a plane perpendicular to the axis YY '
de rotation du système d'analyse ligne. rotation of the line analysis system.
Ce mode de réalisation présente la particularité d'uti- This embodiment has the particularity of using
liser le miroir d'analyse image 14 placé, en amont de l'objectif, en faisceau parallèle, ledit miroir étant mobile autour d'un axe perpendiculaire au plan de la figure Il et passant par le point E the image analysis mirror 14 placed, upstream of the objective, in a parallel beam, said mirror being movable about an axis perpendicular to the plane of FIG. 11 and passing through the point E
de l'axe YY' sur lequel est placé en A le détecteur. of the axis YY 'on which is placed in A the detector.
Le miroir 14 délimite le faisceau qui entre dans le The mirror 14 delimits the beam that enters the
système et peut être considéré comme la pupille d'entrée du sys- system and can be considered as the entrance pupil of the system.
tème d'analyse qui présente une symétrie de révolution autour de l'axe YY' et, de ce fait, des propriétés optiques identiques dans analysis which has a symmetry of revolution around the YY 'axis and, as a result, identical optical properties in
toutes les directions du champ.all directions of the field.
L'objectif utilisé est un miroir torique 114 d'axe YY' et à section, par tout plan passant par YY', parabolique. Le foyer de la section par le plan de la feuille est au point D centre du champ sur l'axe ZZ' passant par A', image du détecteur par le miroir torique d'analyse ligne 18. La distance focale du The objective used is a toroidal mirror 114 of axis YY 'and sectioned by any plane passing through YY', parabolic. The focus of the section by the plane of the sheet is at the point D center of the field on the axis ZZ 'passing through A', image of the detector by the mirror scan ring line 18. The focal length of the
miroir 114 est choisie pour être égale au rayon du cercle d'ana- mirror 114 is chosen to be equal to the radius of the circle of
lyse de telle sorte que A'D = DS, S étant le sommet de la section du tore, ledit sommet étant situé sur ZZ'. Le miroir torique 114 lysis such that A'D = DS, S being the vertex of the torus section, said vertex being located on ZZ '. The toric mirror 114
est limité à sa surface située au-dessus de l'axe ZZ'. is limited to its area above the ZZ 'axis.
Le lieu des foyers tel que D est un cercle 121 de rayon A'D dans le plan perpendiculaire à YY' passant par D. Ces foyers sont successivement confondus avec l'image, The place of the foci such that D is a circle 121 of radius A'D in the plane perpendicular to YY 'passing through D. These foci are successively merged with the image,
dans le système d'analyse ligne,du détecteur. in the line analysis system, the detector.
L'arc décrit par cette image est limité aux points A" et A"2 correspondant aux images du détecteur respectivement dans The arc described by this image is limited to the points A "and A" 2 corresponding to the images of the detector respectively in
deux faces successives du tambour tournant 13'. two successive faces of the rotating drum 13 '.
Dans ce système le rayon moyen du faisceau de rayons pa- In this system the mean radius of the ray bundle
rallèles analysé passe toujours, après réflexion sur les miroirs analyzed followers always passes, after reflection on the mirrors
14 et 114, par un point de l'arc de cercle A"1A"2 qui sont eux- 14 and 114, by a point of the arc A "1A" 2 which are themselves
mêmes les conjugués du détecteur A par le système d'analyse ligne. even the conjugates of the detector A by the line analysis system.
L'objectif 114 fait ainsi, en quelque sorte, office de miroir de champ en liaison avec le fait que l'axe YY' est un axe The lens 114 thus acts, in a way, as a field mirror in connection with the fact that the axis YY 'is an axis
de symétrie pour tout le système optique. of symmetry for the whole optical system.
Pour que le détecteur ne reçoive pas de flux à la fois de deux points de l'espace, on limite le champ par un diaphragme So that the detector does not receive flux from two points of space at the same time, the field is limited by a diaphragm
125 extérieur à A" 1A"2.125 outside A "1A" 2.
Le champ analysé est alors égal à l'angle o d'o est vue de D une face du tambour (fig. 12), c'est-à-dire de l'ordre The analyzed field is then equal to the angle o from which is seen from D a face of the drum (Fig. 12), that is to say from the order
par exemple de 20 à 60 suivant le nombre de facettes du tambour. for example from 20 to 60 depending on the number of facets of the drum.
Le dispositif a été décrit selon quelques modes de réa- The device has been described according to some modes of
lisation particuliers, o le champ analysé se trouve à l'infini. particularization, where the analyzed field is at infinity.
Il va de soi que l'invention ne se limite pas à ces cas et que le champ peut très bien se trouver à distance finie. Les systèmes It goes without saying that the invention is not limited to these cases and that the field can very well be at finite distance. Systems
de balayage ligne et trame sont en effet compatibles avec l'em- line and frame scanning are in fact compatible with the
ploi de toute sorte d'objectifs à petit ou grand champ visant à distance finie ou infinie tel que, par exemple, des objectifs de the use of all kinds of small and large objectives aimed at finite or infinite distance, such as, for example,
microscope ou des objectifs à focale variable (Zoom), la résolu- microscope or zoom lenses, the resolu-
tion obtenue étant toujours très grande du fait de la parfaite fo- obtained by being always very large because of the perfect
calisation de l'image du détecteur sur la surface image de l'ob- calibration of the detector image on the image surface of the ob-
jectif. La résolution peut atteindre la limite due à la diffrac- jective. Resolution can reach the limit due to diffraction
tion dans la totalité du champ de l'appareil. in the entire field of the device.
On notera par ailleurs que l'invention conduit facile- It should also be noted that the invention easily leads to
ment à des ensembles compacts mais dont la compacité n'en conduit pas moins, grâce à l'obliquité des faisceaux sur le miroir de champ et sur les éléments de balayage ligne, à une structure o compact units, but whose compactness leads no less, thanks to the obliquity of the beams on the field mirror and on the line scanning elements, to a structure o
le détecteur se trouve dans une position située en dehors du sys- the detector is in a position outside the system.
tème d'analyse optico-mécanique proprement dit. the actual optico-mechanical analysis system.
En complément du dispositif d'analyse optico-mécanique qui vient d'être décrit en détail, l'invention comporte des dispo- sitifs permettant la visualisation directe des objets analysés ou encore l'application de ce dispositif à l'imagerie infrarouge de In addition to the optico-mechanical analysis device which has just been described in detail, the invention comprises devices allowing the direct visualization of the objects analyzed or the application of this device to the infrared imaging of
certains objets ou dans d'autres domaines de longueur d'onde. certain objects or in other wavelength domains.
Pour ladite visualisation directe, le signal vidéo is- For said direct visualization, the video signal is
su du détecteur est appliqué après amplification convenable à une of the detector is applied after amplification suitable for
diode électroluminescente dans le spectre visible dont la lumines- electroluminescent diode in the visible spectrum, whose lumines-
cence est proportionnelle au signal qu'elle reçoit. it is proportional to the signal it receives.
Le système d'analyse dans sa version ne comprenant que The analysis system in its version comprising only
des miroirs, peut être utilisé indifféremment à toutes les lon- mirrors, can be used indifferently for all
gueurs d'onde. La vision directe de l'objet analysé est ainsi rendue possible en utilisant le même système pour l'analyse et la restitution. wavelengths. The direct vision of the analyzed object is thus made possible by using the same system for analysis and restitution.
Un premier mode de réalisation de l'invention concer- A first embodiment of the invention relates to
nant cette visualisation est représenté à titre d'exemple à la this visualization is shown as an example in the
figure 13. Les faisceaux d'analyse et de visualisation respecti- Figure 13. The analysis and visualization beams respectively
vement 15 et 131 utilisent des trajets différents symétriques par 15 and 131 use different symmetrical paths
rapport à un plan contenant YY'.report to a plane containing YY '.
Le dispositif d'analyse est celui décrit à la figure 1. The analysis device is that described in FIG.
Le dispositif de visualisation comporte un miroir de champ 132 symétrique par rapport à YY' du miroir 16. Le miroir 132 n'est pas nécessairement mobile du fait que le faisceau de visualisation peut avoir une ouverture plus faible qu'à l'analyse et que l'oeil peut facilement accommoder pour compenser une petite courbure de champ. Le miroir d'analyse image 14 est réfléchissant sur ses The display device comprises a field mirror 132 symmetrical with respect to YY 'of the mirror 16. The mirror 132 is not necessarily mobile because the viewing beam may have a smaller aperture than the analysis and that the eye can easily accommodate to compensate for a small field curvature. The image analysis mirror 14 is reflecting on its
deux faces, l'une des faces servant à l'analyse, l'autre à la vi- two faces, one of the faces for analysis, the other for
sualisation. Le miroir 134 est disposé de telle façon que le sy- sualisation. The mirror 134 is arranged in such a way that the
métrique de la diode électroluminescente 133 soit confondu avec le détecteur 19. La chaîne d'amplification 140 amplifie le signal metric of the light-emitting diode 133 is confused with the detector 19. The amplification chain 140 amplifies the signal
vidéo en provenance du détecteur 19 et l'applique à la diode 133. video from the detector 19 and applies it to the diode 133.
L'image du champ analysé restitué par ladite diode électrolu- The image of the analyzed field restored by said electrolysis diode
minescenteetle systme d'analyse est observée à l'aide de l'oeil minescente and the analysis system is observed using the eye
137 placé derrière la lunette grossissante représentée schémati- 137 behind the magnifying glass represented schematically
quement par les éléments optiques 135 et 136 ou encore directement by optical elements 135 and 136 or directly
derrière le collimateur 139.behind the collimator 139.
La lunette présente l'avantage de redresser l'image. On peut lui adjoindre un tube intensificateur 138 pour augmenter la luminance de l'image et apporter une constante de temps par la ré- The bezel has the advantage of straightening the image. It can be added an intensifier tube 138 to increase the luminance of the image and provide a time constant by the
manence de l'écran rendant la visualisation plus agréable. lack of screen making viewing more enjoyable.
Un second mode de réalisation de l'invention pour cette A second embodiment of the invention for this
visualisation est représenté à la figure 14. visualization is shown in Figure 14.
Dans ce mode de réalisation, particulièrement adapté à l'imagerie dans un domaine restreint du spectre, les faisceaux d'analyse et de visualisation, respectivement 15 et 141, utilisent en grande partie des trajets communs grâce aux miroirs dichrolques 142 et 143. Ces miroirs ont la propriété de se laisser traverser par la lumière du spectre d'analyse, tandis qu'ils réfléchissent In this embodiment, which is particularly suited to imaging in a restricted domain of the spectrum, the analysis and visualization beams, respectively 15 and 141, use largely common paths thanks to the dichroic mirrors 142 and 143. These mirrors have the property of being let through the light of the spectrum of analysis, while they reflect
tout le reste du spectre. Le miroir 142 est disposé de telle fa- the rest of the spectrum. The mirror 142 is arranged in such a way that
çon que le symétrique de la diode électroluminescente 144 dans ce that the symmetry of the light-emitting diode 144 in this
miroir soit confondu avec le détecteur 19. Le signal vidéo en pro- mirror is confused with the detector 19. The video signal in
venance du détecteur 19 est amplifié par la chaîne d'amplification detector 19 is amplified by the amplification chain
en direction de la diode 144. Les miroirs 142 et 143 réflé- towards the diode 144. The mirrors 142 and 143 reflect
chissent vers la lunette, d'éléments optiques 135 et 136, et l'oeil 137 la lumière émise par la diode électroluminescente 144 to the telescope, optical elements 135 and 136, and the eye 137 the light emitted by the light-emitting diode 144
et non comprise dans le spectre d'analyse. and not included in the analysis spectrum.
Lorsque l'analyse s'effectue dans l'infrarouge les deux miroirs 142 et 143 sont avantageusement constitués chacun d'une lame de germanium laissant passer l'infrarouge et réfléchissant le When the analysis is carried out in the infrared, the two mirrors 142 and 143 are advantageously each constituted by a germanium plate allowing the infrared to pass and reflecting the
faisceau visible issu de la diode électroluminescente 144. visible beam from the light emitting diode 144.
Un autre type de visualisation de l'image du champ est Another type of visualization of the field image is
celui qui utilise un tube cathodique sur lequel on envoie le si- whoever uses a CRT on which the signal is sent
gnal vidéo fourni par le détecteur, les balayages ligne et trame dudit tube cathodique étant synchronisés avec les balayages ligne video signal provided by the detector, the line and frame sweeps of said cathode ray tube being synchronized with the line sweeps
et trame du dispositif optico-mécanique. and weft of the optico-mechanical device.
Lorsque l'objectif d'entrée (11 sur la figure 1) est un objectif à miroirs, le dispositif de l'invention ne comporte que des miroirs. Il est alors utilisable pour des imageries à toutes longueurs d'onde. Il peut permettre des imageries "bicolor" When the input objective (11 in FIG. 1) is a mirror lens, the device of the invention comprises only mirrors. It is then usable for imaging at all wavelengths. It can enable "bicolor" imagery
ou 'hulticolor" et être utilisé tant dans le spectre des ultravio- or 'hulticolor' and be used both in the ultraviolet spectrum and
lets que dans le visible ou l'infrarouge. only in the visible or infrared.
Selon l'invention l'analyse peut être simultanée sur According to the invention the analysis can be simultaneous on
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les différentes couleurs ou, s'effectuer par séquence sur chacune the different colors or, to be done in sequence on each
des couleurs.colours.
Pour l'analyse simultanée sur différentes couleurs, le dispositif comporte par exemple dans un même vase Dewar plusieurs détecteurs D1, D2,. For the simultaneous analysis on different colors, the device comprises for example in the same vessel Dewar several detectors D1, D2 ,.
, Dn en nombre n sensibles respectivement aux longueurs d'ondes 1'3' '2, Xn et disposés sur une seule rangée dans le sens de l'analyse ligne. Ces détecteurs fournissent la suite de signaux S1, S2,..., Sn déphasés les uns par rapport aux autres. Ces signaux sont remis en phase au moyen de lignes à retard. Les images aux longueurs d'onde i 2' ' ' ' An sont alors..DTD: exactement superposables. Par un traitement électronique appro- , Dn in number n respectively responsive to the wavelengths 1'3 '' 2, Xn and arranged in a single row in the direction of line analysis. These detectors provide the sequence of signals S1, S2,..., Sn out of phase with each other. These signals are re-phased by means of delay lines. The images at wavelengths i 2 '' '' An are then..DTD: exactly superimposable. By appropriate electronic processing
prié de l'art connu, il est alors possible de faire apparaître la différence entre des images à des longueurs d'onde différentes en faisant des sommes ou des différences de signaux, par exemple (S1 + S3) - (S2 + Sn). Dans un autre mode de réalisation d'analyse In the known art, it is then possible to reveal the difference between images at different wavelengths by sums or signal differences, for example (S1 + S3) - (S2 + Sn). In another embodiment of analysis
simultanée en plusieurs couleurs, les détecteurs peuvent apparte- simultaneous detection in several colors, detectors
nir à des vases Dewar différents. Par exemple pour une analyse en "bicolor" aux longueurs d'onde X1 et >2' les deux détecteurs D1 to different Dewar vases. For example for a "bicolor" analysis at the wavelengths X1 and> 2 'the two detectors D1
et D2 appartenant à deux vases Dewar différents peuvent être dis- and D2 belonging to two different Dewar vases can be
posés symétriquement par rapport à un miroir dichroîque comme le sont le détecteur 19 et la diode 144 sur la figure 14 par rapport au miroir dichroique 142, ledit miroir dichroique laissant par exemple passer la longueur d'onde >1 et réfléchissant la longueur d'onde A2' Pour une analyse en couleur de type séquentiel, par exemple en deux couleurs, un mode de réalisation de l'invention est indiqué à la figure 15. Deux détecteurs D1 et D2 sensibles respectivement aux longueurs d'onde Xl et X2 sont symétriques par placed symmetrically with respect to a dichroic mirror as are the detector 19 and the diode 144 in FIG. 14 with respect to the dichroic mirror 142, said dichroic mirror for example passing the wavelength> 1 and reflecting the wavelength A2 'For a sequential type color analysis, for example in two colors, an embodiment of the invention is shown in FIG. 15. Two detectors D1 and D2 respectively sensitive to the wavelengths X1 and X2 are symmetrical by
rapport au disque tournant 151 représenté avec son plan perpendi- relative to the rotating disk 151 shown with its plane perpendicular to
culaire à la feuille et parallèle à l'axe de rotation YY'. Ce dis- to the sheet and parallel to the axis of rotation YY '. This disc
* que tourne autour de l'axe 152. Les faces du disque sont réflé-* that turns around the axis 152. The faces of the disc are
chissantes et coupées de fentes. Sur la figure 16 on a représenté slick and slit. In FIG. 16, there is shown
le disque dans son plan. La partie réfléchissante de la face ap- the disc in its plane. The reflective part of the face
parente est hachurée tandis que les fentes sont indiquées en parent is hatched while the slots are indicated in
blanc sous les numéros 161 et 162. La rotation du dique est syn- numbers 161 and 162. The rotation of the dicke is
chronisée en rotation avec le balayage image. Au cours de la rota- rotated in rotation with the image scan. During the rotation
tion, D1 et D2 reçoivent alternativement le flux qui traverse le système d'imagerie permettant ainsi l'analyse en "bicolor". Dans D1 and D2 alternately receive the flow that passes through the imaging system thus allowing analysis in "bicolor". In
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ce mode de réalisation le dispositif peut comporter en outre une source de rayonnement 153 placée de telle sorte que son rayon moyen d'émission ait une inclinaison sur le disque 151 symétrique du rayon moyen du faisceau d'analyse ligne issu du miroir 18 et passe par D1 ou D2. Cette source de flux est vue alternativement par D1 et D2 et sert de référence de flux pour le flux provenant this embodiment the device may furthermore comprise a radiation source 153 placed so that its mean emission radius has an inclination on the disk 151 symmetrical with the mean radius of the line analysis beam coming from the mirror 18 and passes through D1 or D2. This flux source is alternately seen by D1 and D2 and serves as a flux reference for the flow coming from
de l'analyse.of the analysis.
Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à l'obtention d'une imagerie thermique avec mesure absolue des températures. Un exemple d'application, dans ce domaine, du dispositif selon l'invention est indiqué à la figure 17. Sur The device according to the invention is particularly suitable for obtaining thermal imaging with absolute measurement of temperatures. An example of application in this field of the device according to the invention is shown in FIG.
cette figure on a représenté en projection dans un plan perpendi- this figure is shown in projection in a plane perpendicular
culaire à YY', le balayage suivant une ligne. Au cours de ce ba- at YY ', scanning along a line. During this week
layage, l'image du détecteur dans le système d'analyse décrit un the image of the detector in the analysis system describes a
arc de cercle 171 centré sur l'axe de rotation du tambour d'ana- arc of circle 171 centered on the axis of rotation of the drum of
lyse projeté en H' sur la figure 17. Les extrémités de cet arc sont A' et B' correspondant respectivement aux points A et B du champ image situé sur la section droite 173 de la surface focale de l'objectif. On rappelle que le miroir de champ de section 172 a en particulier pour r8le de conjuguer d'une part A et A', et, d'autre part B et B'. Tandis qu'en A' le détecteur reçoit le flux correspondant au point A du chami, on interrompt en B' le miroir de champ de façon que le détecteur ne reçoive plus de flux issu du point B, mais celui de la petite source 174 de référence situé à la place du miroir de champ. Comme on l'a vu précédemment la longueur totale du miroir de champ et de la source de référence lysis projected at H 'in Figure 17. The ends of this arc are A' and B 'respectively corresponding to points A and B of the image field located on the cross section 173 of the focal surface of the lens. It will be remembered that the sectional field mirror 172 has, in particular, the role of combining on the one hand A and A ', and on the other hand B and B'. While in A 'the detector receives the flow corresponding to the point A of the chami, it interrupts the field mirror in B' so that the detector does not receive more flux from the point B, but that of the small source 174 of reference located in place of the field mirror. As we saw earlier, the total length of the field mirror and the reference source
doit être légèrement inférieure à la longueur de la ligne d'ana- should be slightly less than the length of the line of
lyse. On dispose ainsi au début ou à la fin de chaque ligne d'a- lysis. At the beginning or end of each line of
nalyse d'un signal de référence qui peut être étalonné en tempé- nalysis of a reference signal that can be calibrated
rature et auquel on peut comparer le signal donné par l'objectif. and can be compared with the signal given by the lens.
L'avantage de.ce système est que la source de réfé- The advantage of this system is that the reference source
rence est vue à chaque ligne de l'image. Le signal de référence n'a qu'une durée équivalente à quelques points d'analyse et ne is seen at each line of the image. The reference signal has only a duration equivalent to a few points of analysis and
perturbe pas l'analyse du champ. La source de référence est pe- does not disturb the field analysis. The reference source is small
tite. C'est par exemple un corps noir dont la surface d'émission peut être inférieure au millimètre carré. Il est possible d'en faire varier rapidement la température et de la contrôler à tout tite. This is for example a black body whose emission surface may be less than one square millimeter. It is possible to vary the temperature quickly and control it at any
instant par des moyens de mesure habituels (thermocouple par ex- moment by usual measuring means (thermocouple for example).
emple).xample).
Le dispositif de l'invention est compatible avec l'uti- The device of the invention is compatible with the use
lisation de détecteurs de toute nature, refroidis ou non refroidis. detection of detectors of any kind, cooled or uncooled.
Le système de détection peut comprendre un détecteur unique, mais il peut aussi être constitué de détecteurs en nombre n, disposés parallèlement l'un à l'autre sur une colonne, (dispo- sition appelée en parallèle par la suite). Cette disposition est indiquée sur la figure 18, o les petits quadrilatères sont les The detection system may comprise a single detector, but it may also consist of detectors in number n, arranged parallel to each other on a column, (provision called in parallel thereafter). This arrangement is shown in Figure 18, where the small quadrilaterals are the
détecteurs, et la flèche 181 donne la direction et le sens du ba- detectors, and arrow 181 gives the direction and direction of the
layage ligne qui s'effectue perpendiculairement à la colonne de détecteurs. L'image de ces détecteurs dans le système d'analyse line drawing which is carried out perpendicularly to the column of detectors. The image of these detectors in the analysis system
ligne balaie n lignes à la fois du champ. Au balayage ligne sui- line sweeps n lines at a time from the field. On line scan
vant, le système d'analyse image décale le balayage ligne de n lignes ce qui permet d'abaisser la vitesse de rotation du tambour In this case, the image analysis system shifts the scanning line by n lines, which makes it possible to lower the rotational speed of the drum.
tournant. A nombre égal de lignes par seconde, la vitesse de rota- turning. At an equal number of lines per second, the rotational speed
tion est n fois plus petite que pour un détecteur unique.Ce systme nécesiten Dies d'amplification du signal détecté, chacune des voies étant affectée à l'un des détecteurs. Le système de détection peut être aussi assuré par n détecteurs placés les uns à la suite This system is n times smaller than for a single detector. This system requires the amplification of the detected signal, each of the channels being assigned to one of the detectors. The detection system can also be provided by n detectors placed one after the other
des autres dans la direction du balayage ligne (disposition appe- others in the direction of the line scan (
lée série par la suite). Cette disposition est représentée sur la series later). This provision is represented on the
figure 19o laf chel9 indique la direction et le sens du balay- figure 19o laf chel9 indicates the direction and direction of the scan.
age. Chaque image d'un détecteur dans le système de balayage ligne balaie la même ligne et donne pour chaque point de la ligne un signal décalé dans le temps par rapport au signal donné, pour le même point, par les autres détecteurs. Ces signaux sont remis en age. Each image of a detector in the line scanning system scans the same line and gives for each point of the line a signal shifted in time with respect to the given signal, for the same point, by the other detectors. These signals are delivered
phase au moyen de lignes à retard de manière à obtenir en défini- phase by means of delay lines in order to obtain in defini-
tive un même signal livré à une seule voie d'amplification. Tout the same signal delivered to a single amplification channel. All
se passe alors comme si l'on utilisait un détecteur unique de sen- then happens as if using a single detector of sen-
sibilité améliorée dans un rapport égal à \. improved sibility in a ratio equal to \.
Il va sans dire que le système de détection peut encore It goes without saying that the detection system can still
être de type série parallèle, c'est-à-dire comprendre, comme indi- parallel series, that is to say, to understand, as
qué sur la figure 20, n1 colonnes de détecteurs places selon n2 lignes, le balayage ligne s'effectuant suivant la flèche 201. On peut ainsi de cette manière diviser par n2 la vitesse de rotation 20, n1 columns of detectors placed along n2 lines, the line scan being carried out according to the arrow 201. It is thus possible in this way to divide by n2 the rotational speed.
du tambour tournant (13' sur la figure) avec une sensibilité amé- rotating drum (13 'in the figure) with a good sensitivity
liorée dans le rapport.in the report.
Dans le cas de restitution de l'image par diodes élec- In the case of restitution of the image by diodes
troluminescentes, on peut disposer d'un assemblage de n diodes troluminescent, one can have an assembly of n diodes
identique à celui des n détecteurs. De même, on peut obtenir di- identical to that of the n detectors. Similarly, one can obtain di-
rectement une restitution en couleurs en appliquant à des diodes rightly a color rendition by applying to diodes
de différentes couleurs les signaux vidéo issus de détecteurs sen- of different colors the video signals coming from sen-
sibles à différentes longueurs d'onde. at different wavelengths.
Dans le cas d'analyse en multicolor une même disposi- tion en série, parallèle ou série parallèle, peut être adoptée In the case of multicolor analysis the same arrangement in series, parallel or parallel series may be adopted
pour les détecteurs sensibles aux différentes longueurs d'onde. for detectors sensitive to different wavelengths.
Le dispositif de balayage selon l'invention, par son The scanning device according to the invention, by its
grand champ est compatible avec les standards de télévision habi- wide field is compatible with the usual television standards.
tuels de grande définition, par exemple celui dit à 625 lignes par image. Un tel standard correspond au balayage de 625 lignes 25 fois par seconde, donc en fait au balayage de 15.625 lignes par seconde. Le dispositif selon l'invention peut être alors constitué par exemple d'un tambour tournant à 12 faces et d'un détecteur à 5 éléments en parallèle. 60 lignes (5 x 12) sont analysées par tour de tambour. Une rotation du tambour à la vitesse de 15.625 tours par minute assure un balayage lignes de l'image à la même fréquence que celui de la télévision dans le standard 625 lignes considéré. high definition, for example the one said to 625 lines per image. Such a standard corresponds to scanning 625 lines 25 times per second, so in fact scanning 15.625 lines per second. The device according to the invention can then be constituted for example by a rotating drum with 12 faces and a detector with 5 elements in parallel. 60 lines (5 x 12) are analyzed per drum revolution. A rotation of the drum at the speed of 15.625 rpm ensures a line scan of the image at the same frequency as that of the television in the standard 625 lines considered.
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FR2585204B1 (en) | 1988-04-29 |
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GB1605265A (en) | 1987-02-04 |
NL184443B (en) | 1989-02-16 |
NL184443C (en) | 1989-07-17 |
DE2604700C1 (en) | 1987-09-10 |
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