FR2585911A2

FR2585911A2 - Dispositif de balayage optico-mecanique

Info

Publication number: FR2585911A2
Application number: FR7637686A
Authority: FR
Inventors: Fernand Loy
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Priority date: 1976-12-14
Filing date: 1976-12-14
Publication date: 1987-02-06
Also published as: GB1605267A; IT1203127B; NL7713874A; FR2585911B2

Abstract

CE DISPOSITIF PERMET LE BALAYAGE OPTIQUE D'UN CHAMP DE VISION SELON DEUX DIRECTIONS DITES LIGNE ET TRAME ET LA VISUALISATION DUDIT CHAMP. SELON L'INVENTION, LES MOYENS DE VISUALISATION DE CHAMP ANALYSE, PARTIELLEMENT COMMUNS AVEC CEUX D'ANALYSE, SONT CONCUS DE TELLE SORTE A PRESENTER LE GRANDISSEMENT 1 ET A CE QUE LA VISUALISATION S'EFFECTUE SELON UNE DIRECTION PARALLELE A CELLE DE DIRECTION MOYENNE DE CHAMP ANALYSE. APPLICATION: DISPOSITIF DE VISION INFRAROUGE.

Description

La présente invention est une seconde addition à celle qui fait l'objet de

la demande de brevet N 75 03 923 déposée le 7 février 1975 au nom de la demanderesse et de la première demande de certificat d'addition à ce brevet déposéeen même temps que la présente demande. Elle constitue un perfectionnement au dispositif de balayage optique d'un champ de vision et de visualisation dudit

champ décrit dans lesdites demande de brevet et de premier cer-

tificat d'addition.

Selon ces demandes il est mis au point un dispositif de balayage optique d'un champ de vision divisé en différentes zones et de visualisation dudit champ, dispositif selon lequel

ledit balayage est effectué suivant deux directions perpendicu-

laires à savoir, selon une direction x un balayage dénommé balayage ligne et suivant une autre direction y un balayage dénommé balayage trame ou image, dispositif opérant lesdits balayages selon des

faisceaux issus des différentes zones du champ et assurant la con-

vergence desdits faisceaux sur un élément sensible au rayonnement contenu dans lesdits faisceaux, dispositif comportant généralement

dans l'ordre, suivant le sens du trajet du faisceau incident mé-

dian issu du champ de vision, un objectif, des moyens de balayage

trame selon la direction y, un système de rabattement des fais-

ceaux 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'él6ément sensible, lesdits moyens de balayage ligne, l'élément sensible, éventuellement d'autres éléments en rapport avec ceux précédemment cites servant à la visualisation directe de l'image du champ analysé, ledit dispositif étant remarquable 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 et tel que son centre de courbure est situé au centre de la pupille de sortie de l'objectif, - les moyens de balayage trame sont constitués d'un miroir plan tournant d'un mouvement alternatif autour d'un axe parallèle à la direction x, placé en faisceau convergent derrière l'objectif 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 réfléchis-

santes régulièrement distribuées sur le pourtour dudit tambour,

et d'autre part un système de transport d'image symétrique par rap-

port audit plan P formant une image de l'élément sensible en un point fixe A' de l'axe YY' de rotation du tambour, ledit tambour étant placé en faisceau convergent dans le trajet dudit système de transport du c8té image de l'élément sensible, le symétrique

dudit point A' par rapport à chaque face du tambour lorsque la-

dite face est perpendiculaire au plan P étant au voisinage du point D symétrique du foyer de l'objectif par rapport au miroir de trame

en position parallèle à YY'.

- le système optique de rabattement des faisceaux est constitué d'un miroir concave dit de champ admettant le 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 O de la pupille de sortie de l'objectif avec un point fixe O' de l'axe YY', ledit point O' étant le symétrique par rapport à ZZ' du point d'intersection de l'axe optique de l'objectif avec l'axe YY', ledit miroir de champ pour assurer éventuellement la nullité du temps mort de balayage entre deux lignes consécutives ayant au

plus une largeur dans le sens x légèrement inférieure à la lon-

gueur de la ligne analysée elle-même égale à la distance entre les images du détecteur dans deux faces consécutives du tambour tournant, ledit miroir étant animé ou non d'un mouvement de petite amplitude en phase avec le mouvement des moyens de balayage trame,

ledit petit mouvement comportant d'une part une translation alter-

native selon l'axe ZZ' au voisinage de D et une rotation alterna-

tive 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 O' du conjugué par le miroir de champ du centreOe la pupille de sortie de l'objectif lors de la rotation

alternative des moyens de balayage trame.

La visualisation directe de l'image du champ s'effectue à l'aide d'une diode électroluminescente placée symétriquement à l'élément sensible par rapport à un miroir, laquelle diode est excitée par le signal vidéo issu de l'élément sensible. Le miroir

réfléchit la lumière émise par la diode, le faisceau de visuali-

sation utilisant ensuite soit des éléments optiques symétriques de ceux utilisés pour l'analyse, soit encore les mêmes éléments en chemin inverse, excepté l'objectif de prise de vue, l'image étant finalement observée à l'aide de l'oeil par l'intermédiaire, de préférence, d'une lunette. Des dispositions adoptées lors de

la demande principale, s'ensuit, qu'à la visualisation, la direc-

tion moyenne d'observation se trouve être symétrique, par rapport à l'axe de rotation du dispositif optico-mécanique, de celle de

prise de vue.

De telles dispositions ne sont pas adaptées au cas o le système d'analyse et de visualisation est un moyen auxiliaire devant améliorer la vision directe des objets dans une direction

donnée à l'avance, sans recours à un balayage, cette vision s'ef-

fectuant, par exemple, dans le visible alors que le résultat es-

compté du balayage optico-mécanique est d'avoir l'image infra-

rouge dans la même direction, cette image venant préciser l'image directe dans le visible. Il est alors souhaitable de superposer

les deux images. Le fait que les directions moyennes du champ ana-

lysé et de visualisation directe ne sont pas confondues, doublé du fait que les images obtenues ne sont pas vues avec le même

grossissement, interdit leurs superpositions. Les mêmes inconvé-

nients apparaissent lorsque le système à balayage optico-mécanique doit servir à effectuer un pointé dans la direction moyenne du champ analysé. Il est en effet nécessaire que direction de visée

et de scène analysée coïncident.

La présente invention prend les mesures appropriées pour

pallier ces inconvénients et insuffisances.

Une première mesure prise est de conférer un grossisse-

ment G = + 1 au dispositif d'analyse et de visualisation optico-

mécanique. Une deuxième mesure consiste à couder le faisceau issu de la partie visualisation de ce dispositif de manière à le rendre

parallèle à la direction moyenne de champ analysé.

Une troisième mesure est de munir le dispositif d'une

lunette fonctionnant dans le visible, d'axe parallèle à la di-

rection moyenne d'analyse, donnant une image directe dans le visi-

ble du champ analysé et une image du même champ par l'intermé-

diaire du système de bAayage optico-mécanique, lesdites images

étant superposées dans ladite lunette.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip-

tion suivante d'un mode de réalisation de l'invention domnné à

titre d'exemple non limitatif accompagné de dessins qui repré-

sentent sur une figure unique: - Une coupe schématique de ce mode de réalisation par

son plan de symétrie.

Sur cette figure on retrouve l'ensemble du dispositif de balayage mécanique dans un de ses modes de r6alisation selon le brevet principal et le premier certificat d'addition. Sous le numéro 11 est représenté l'objectif d'entrée fonctionnant dans l'infrarouge et dont l'axe optique est XX'. Il est adjoint à cet objectif un miroir dichroique plan 12 réfléchissant l'infrarouge et transparent au visible. Ce miroir inclin6 par exemple A 45 par rapport à XX', envoie le faisceau A analyser sur le miroir de trame 14 mobile autour d'un axe perpendiculaire au plan de la

figure que tl'on a représenté ici comme coupant l'axe YT' de ro-

tation du dispositif au point E. On sait comme indiqué dans le brevet principal que cette position n'est que préf6rentielle et

qu'elle peut être toute autre. On retrouve sur la figure le tam-

bour d'analyse ligne 13 le moteur 13'd'entrainement du système

mobile autour de TY', le miroir de champ 16. Les moyens de trans-

port d'image en A' sur l'axe YY' du détecteur 19 placé en A ex-

t6rieurement à l'taxe YTY sont ceux décrits dans le premier cer-

tificat d'addition au brevet principal, a savoir qu'ils sont cons-

titués d'une part de deux miroirs respectivement 18 et 18' dont les surfaces réfléchissantes sont des portions de parabololde de révolution autour de YY' et qui sont en regard et d'autre part

d'un miroir dichroîque 12' réfléchissant l'infrarouge et trans-

parent au visible placé parallèlement A YY' et tel que le détec-

teur 19 et la diode électroluminescente 20 située par exemple sur YT' sont symétriques par rapport à ce miroir. L'image A' est symétrique du point D lui-même image du foyer de l'objectif 11

dans le miroir 12, et le au miroir de trame 14 en position paral-

lèle à YY'. On a représenté sous le numéro 21 le trajet optique du rayon moyen du champ analysé confondu avec l'axe optique de l'objectif fonctionnant dans l'infrarouge. Pour la visualisation ce trajet optique est parcouru en sens inverse depuis la diode

excitée par le signal vidéo issu du détecteur infrarouge 19.

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Après réflexion sur le miroir de trame 14 et passage à travers le miroir dichroique 12, le faisceau est repris par un objectif

22 fonctionnant dans le visible de même distance focale que l'ob-

jectif infrarouge 11l et dont les axe et foyer sont symétriques res-

pectivement des axe et foyer dudit même objectif 11 par rapport

au miroir 12. L'axe optique de l'objectif 22 se trouve ainsi con-

fondu avec la direction moyenne 21 du faisceau en trajet inverse

de même qu'il est conféré au dispositif de visualisation optico-

mécanique un grossissement G de valeur absolue 1. Au sortir de l'objectif 22 le faisceau est repris et dirigé dans une lunette 23 dont l'axe X1 X'1 est parallèle à XX', (ou plus simplement vers l'oeil). Pour cela on coude le faisceau à l'aide successivement du miroir 24, du prisme en toit de renvoi 25, d'arête 26, et de la lame 27 semi-transparente ou dichroiqueces deux derniers

étant orientés tels que l'arête 26 soit normale à la lame 27.

D'une façon préférentielle,26 et 27 sont solidaires l'un de l'autre.

Ils constituent un triédre trirectangle dont la position n'a pas d'influence sur la direction du faisceau au sortir du dispositif de vision optico-mécanique. Ce faisceau sort dans une direction parallèle à XX' confondue avec la direction X1 X' de la lunette 23. Par ailleurs à la suite des différentes réflexions l'image se trouve redressée et le dispositif acquiert le grossissement

G = + 1.

La description précédente ne concerne qu'un mode de

réalisation de l'invention. A partir de cette description, l'hom-

me de l'art concevra facilement d'autres variantes de réalisation qui par conséquent font partie de l'invention. En particulier, les miroirs dichroïques pourraient transmettre l'infrarouge et

réfléchir le visible; il suffirait alors d'intervertir les-po-

sitions respectives de l'élément 19 et de la diode 20. De même,

la succession des éléments pour couder le faisceau de visuali-

sation et redresser l'image peut être dans un autre ordre. De même encore, il peut être fait choix d'autres éléments optiques

et l'axe X1 X'1 peut être translaté hors du plan de la figure.

Il va de soi, aussi, que ces compléments mis au point pour la visualisation sont introduits dans tous les modes de réalisation du dispositif de balayage optico-mécanique selon le brevet principal et le premier certificat d'addition et que les dispositifs ainsi obtenus appartiennent à la présente invention

Claims

REVENDICATIONS:

1. Disposetif de balayage optique d'un champ de vision di-

visé en différentes zones et de visualisation dudit champ, disposi-

tif selon lequel ledit balayage est effectué suivant deux directions perpendiculaires à savoir, selon une direction x un balayage dé- nommé balayage ligne et suivant une autre direction y un balayage

dénommé balayage trame ou image, dispositif opérant lesdits ba-

layages selon des faisceaux issus des différentes zones du champ

et assurant la convergence desdits faisceau sur un élément sensi-

ble ai rayonnement contenu dans lesdits faisceaux, dispositif com-

portant généralement dans l'ordre, suivant le sens du trajet du

faisceau incident médian issu du champ de vision, un objectif trans-

mettant l'infrarouge dit par la suite d'analyse par balayage, des

moyens de balayage trame selon la direction y, un système de ra-

battement 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 ba-

layage ligne, l'élément sensible, éventuellement d'autres éléments en rapport avec ceux précédemment cités servant à la visualisation directe de l'image du champ analysé, les moyens dudit dispositif étant comme suit: l'objectif d'analyse par balayage à son axe optique compris dans un plan P contenant la direction y et perpendiculaire à x, et ledit objectif est interchangeable, sa surface focale étant courbe

et telle que son centre de courbure est situé au centre de la pu-

pille de sortie de l'objectif, - les moyens de balayage trame sont constitués d'un miroir plan tournant d'un mouvement alternatif autour d'un axe parallèle à la direction x, placé en faisceau convergent derrière l'objectif près de l'image du champ dans ledit objectif, - les moyens de balayage ligne sont constitués dtune part d'un tambour en rotation uniforme autour d'un axe fixe YYV contenu dans

ledit plan P et portant un grand nombre de faces planes réfléchis-

santes régulièrement distribuées sur le pourtour dudit tambour, et

d'autre part un système de transport d'image symétrique par rap-

port audit plan P formant une image de l'élément sensible en un point fixe A' de l'axe YY' de rotation du tambour, ledit tambour étant placé en faisceau convergent dans le trajet dudit système de transport, du côté image de tl'élément sensible, le symétrique dudit point A' par rapport à chaque face du tambour lorsque ladite face est perpendiculaire au plan P étant au voisinage du point D image du foyer de l'objectif d'analyse par balayage par un dit premier miroir dicroique indiqué par la suite et le miroir de

trame en position parallèle à YY'.

- le système optique de rabattement des faisceaux est constitué d'un miroir concave dit de champ admettant le 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 O de la pupille de sortie de l'objectif d'analyse par balayage avec un point fixe O' de l'axe YY', ledit point 0' étant le symétrique par

rapport à ZZ' du point d'intersection de l'axe optique de l'ob-

jectif avec l'axe YY', ledit miroir de champ pour assurer éven-

tuellement la nullité du temps mort de balayage entre deux lignes consécutives ayant au plus une largeur dans le sens x légèrement inférieure à la longueur de la ligne analysée elle-même égale à

la distance entre les images du détecteur dans deux faces consé-

cutives du tambour tournant, ledit miroir étant animé ou non d'un mouvement de petite amplitude en phase avec le mouvement des moyens de balayage trame, ledit petit mouvement comportant d'une part une translation alternative selon l'axe ZZ' au voisinage de

D et une rotation alternative autour d'un axe parallèle à la di-

rection x, symétrique par rapport à ZZ', l'amplitude de ladite

translation étant telle qu'elle corrige la défocalisation intro -

duite par les moyens de balayage trame, l'amplitude de ladite ro-

tation étant telle qu'elle assure la fixité en 0' du conjugué par

le miroir de champ du centre O de la pupille de sortie de l'ob-

jectif d'analyse par balayage lors de la rotation alternative des

moyens de balayage trame, caractérisé en ce que les éléments op-

tiques du système d'analyse de l'image sont communs avec les élé-

ments optiques du système de visualisation et comporte en parti-

culier un premier miroir dichroique réfléchissant l'infrarouge et transparent au visible, ledit miroir étant placé en amont des systèmes d'analyse ligne et trame, le dispositif comportant de plus un second miroir dicroïque réfléchissant l'infrarouge et

transparent au visible placé tel que l'élément sensible à l'infra-

rouge est symétrique par rapport audit second miroir d'une diode électroluminescente, ledit second miroir faisant partie avec des

miroirs portions de parabololdes dont l'un au moins est de révo-

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lution autour de l'axe de rotation, des moyens de transport dti-

mage de l'élément sensible sur ledit axe, un objectif fonction-

nant dans le visible de même distance focale que l'objectif d'a-

nalyse par balayage et dont l'axe et le foyer sont symétriques respectivement de l'axe optique et du foyer de l'objectif d'ana- lyse par balayage, par rapport audit premier miroir dichrolque, des éléments pour couder le faisceau de visualisation dans la direction de l'axe optique de l'objectif d'analyse par balayage

et redresser l'image, le dernier élément dans la marche du fais-

ceau étant une lame semi-transparente ou dichroIque et un système

d'observation d'axe parallèle à l'axe optique de l'objectif d'a-

nalyse par balayage et regardant à travers la lame semi trans-

parente.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments pour couder le faisceau de visualisation et

redresser l'image comporte au moins un dièdre droit lié rigide-

ment à la lame semi transparente pour constituer un trièdre tri-

rectangle.

3. Dispositif faisant l'objet du brevet principal et du premier certificat d'addition dans lequel est introduit le

système de visualisation selon l'une des revendications 1 ou 2.