FR2709562A1

FR2709562A1 - Device for forming images by field scanning and use in a homing head

Info

Publication number: FR2709562A1
Application number: FR8218805A
Authority: FR
Inventors: Grancoin Bernard; Pressiat Robert; Sez Christian
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-11-09
Filing date: 1982-11-09
Publication date: 1995-03-10
Anticipated expiration: 2002-11-09
Also published as: FR2709562B1; DE3340515C1

Abstract

The invention consists, in a homing head, in interposing a plate (1) in the optical path of the light rays which emanate from a target to be detected and are focused onto a photodetector (10). The scanning of the field observed is achieved through making the plate oscillate, about a spindle (2) to which the plate is fixed, by the action of a relief track (3) fixed to the terminal ring (18) of the gyroscope rotor (4) of the homing head and bearing on pads (6, 7) fixed to the plate. When the rotor turns, the plate is made to oscillate about its own spindle (2).

Description

DISPOSiTIF DE FORMATION D'IMAGES PAR BALAYAGE
DE CHAMP ET UTILISATION DANS UN AUTODIRECTEUR
La présente invention se rapporte à un dispositif de formation d'images par balayage qui focalise dans un plan l'image d'un paysage observé, sensiblement dans l'axe de visée du dispositif, et qui fait défiler par balayage optique, devant un photodétecteur placé dans ce plan, le champ image ainsi focalisé. L'invention s'applique notamment à un tel dispositif monté dans un autodirecteur et dans lequel les signaux délivrés par le photodétecteur permettent de mesurer le dépointage entre l'axe de visée et la direction d'une cible.SCANNING IMAGE FORMATION
OF FIELD AND USE IN AN AUTODIRECTOR
The present invention relates to a scanning image forming device which focuses in a plane the image of an observed landscape, substantially in the line of sight of the device, and which scrolls by optical scanning, in front of a photodetector placed in this plane, the image field thus focused. The invention applies in particular to such a device mounted in a seeker and in which the signals delivered by the photodetector make it possible to measure the depointing between the line of sight and the direction of a target.

Selon des techniques connues, le balayage est produit par le mouvement mécanique d'un élément de l'ensemble optique de réception. Ce mouvement est généralement obtenu par l'action d'un moteur. Ce moteur agit soit sur un système autonome interposé comportant un miroir oscillant, ou comportant un diasporamètre selon que l'image de la cible est formée par réflexion ou en transmission sur le photodétecteur. Ou bien il provoque l'oscillation ou la rotation d'un des éléments de l'objectif : miroir secondaire d'un objectif de type Cassegrain par exemple. Dans la plupart des cas le balayage est produit selon une première direction de mesure, le photodétecteur comportant une barrette d'éléments photodétecteurs, disposée selon une deuxième direction de mesure, perpendiculaire à cette première direction. Cette disposition permet la localisation de l'image de la cible dans la première direction par repérage de la position de l'élément optique de balayage lors de la détection. Elle permet également la localisation de l'image de la cible dans la deuxième direction par le rang de l'élément photodétecteur ayant réalisé la détection. Dans d'autres cas le balayage obtenu est circulaire, les photodétecteurs étant réalisés en conséquence. According to known techniques, the scanning is produced by the mechanical movement of an element of the optical receiving assembly. This movement is generally obtained by the action of a motor. This motor acts either on an autonomous interposed system comprising an oscillating mirror, or comprising a diasporameter depending on whether the image of the target is formed by reflection or in transmission on the photodetector. Or it causes the oscillation or rotation of one of the elements of the objective: secondary mirror of a Cassegrain type objective for example. In most cases the scanning is produced in a first measurement direction, the photodetector comprising a strip of photodetector elements, arranged in a second measurement direction, perpendicular to this first direction. This arrangement allows the location of the target image in the first direction by locating the position of the scanning optical element during detection. It also allows the location of the target image in the second direction by the rank of the photodetector element having carried out the detection. In other cases, the scanning obtained is circular, the photodetectors being produced accordingly.

Les inconvénients majeurs de tels dispositifs, pour une application à des engins autodirecteurs, sont les suivants : le mouvement mécanique est obtenu par l'adjonction d'un moteur supplémentaire ce qui augmente la complexité de l'autodirecteur, l'inter-action de ce moteur sur le gyroscope de l'autodirecteur est forte provoquant des difficultés de stabilité, I'intégration de ce moteur dans l'autodirecteur n'est pas aisé, et enfin les tolérances de positionnement des éléments optiques mobiles ainsi conçus, sur le parcours du rayonnement lumineux, sont faibles, en particulier dans des directions contenues dans un plan perpendiculaire à l'axe optique du système. The major drawbacks of such devices, for application to homing machines, are as follows: the mechanical movement is obtained by the addition of an additional motor which increases the complexity of the homing, the interaction of this motor on the gyroscope of the seeker is strong causing stability difficulties, the integration of this engine in the seeker is not easy, and finally the positioning tolerances of the mobile optical elements thus designed, on the radiation path are weak, in particular in directions contained in a plane perpendicular to the optical axis of the system.

En effet, en particulier dans des systèmes de balayage avec des polygones de réfraction interposés, tournant sur un axe perpendiculaire à l'axe optique, du fait du grand nombre de leurs faces celles-ci doivent être petites. En conséquence, ces cylindres polygonaux doivent être très bien calés pour que leur axe de rotation soit le plus parfaitement possible perpendiculaire à l'axe optique et non pas seulement orthogonal à cet axe. Indeed, in particular in scanning systems with interposed refraction polygons, rotating on an axis perpendicular to the optical axis, because of the large number of their faces these must be small. Consequently, these polygonal cylinders must be very well calibrated so that their axis of rotation is as perfectly as possible perpendicular to the optical axis and not only orthogonal to this axis.

L'invention à pour objet de remédier aux inconvénients cités en proposant un dispositif de formation d'images par balayage optique mettant en mouvement un élément de son ensemble optique sans utiliser de moteur supplémentaire et donc s'intégrant bien dans une version gyrostabilisée telle que celle d'un autodirecteur. The object of the invention is to remedy the aforementioned drawbacks by proposing a device for forming images by optical scanning which sets in motion an element of its optical assembly without using an additional motor and therefore fits well in a gyro-stabilized version such as that of a seeker.

L'invention propose de réaliser un dispositif de formation d'image par balayage optique de champ, comportant une optique réceptrice qui produit dans un plan l'image du champ observé, une barrette photodétectrice fixe localisée dans ce plan et centrée sur un axe de visée et des moyens optiques intermédiaires pour produire le balayage par déplacement alternatif de l'image devant la barrette disposée perpendiculairement au sens de déplacement de cette image, ces moyens optiques utilisant un élément optique oscillant par rotation angulaire périodique d'amplitude limitée autour d'un axe d'oscillation parallèle à la direction de la barrette, des moyens d'entrainement étant prévus pour produire ladite rotation angulaire périodique, le dispositif étant caractérisé en ce que l'élément optique oscillant est transparent pour agir par réfraction sur la transmission lumineuse, et qu'il est doté de moyens de guidage s'appuyant sur une came solidaire du moyen d'entrainement, ladite came étant constituée par une piste circulaire formant sensiblement l'extrémité d'un tube délimité par deux cylindres circulaires coaxiaux à l'axe de visée et coupé selon un plan oblique par rapport à cet axe de visée. The invention proposes to produce an image forming device by optical field scanning, comprising a receiving optic which produces in a plane the image of the observed field, a fixed photodetector strip located in this plane and centered on a line of sight. and intermediate optical means for producing the scan by alternating displacement of the image in front of the bar arranged perpendicular to the direction of displacement of this image, these optical means using an optical element oscillating by periodic angular rotation of limited amplitude around an axis of oscillation parallel to the direction of the bar, drive means being provided to produce said periodic angular rotation, the device being characterized in that the oscillating optical element is transparent to act by refraction on the light transmission, and that '' it is provided with guide means supported by a cam integral with the drive means t, said cam being constituted by a circular track substantially forming the end of a tube delimited by two circular cylinders coaxial with the line of sight and cut along an oblique plane with respect to this line of sight.

L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, et avantages de celle apparaîtront au cours de la description qui suit faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels
- la figure 1, représente le dispositif de l'invention
- la figure 2, représente en perspective les moyens de mise en oscillation d'une lame dans un dispositif selon l'invention :
- les figures 3 et 4, montrent, dans des plans de coupe perpendiculaires l'un à l'autre, une utilisation du dispositif de l'invention dans la tête d'un autodirecteur
- les figures 5,6 et 7, représentent des modes de réalisation de la lame de balayage utilisée
les figures 8,9 et 10, représentent des particularités de la piste circulaire jouant le rôle de came ;
- la figure 11, est relative à une variante à faces non parallèles de la lame.The invention will be better understood and other characteristics, and advantages of that will appear during the following description made with reference to the accompanying drawings given solely by way of example and in which
- Figure 1 shows the device of the invention
FIG. 2 shows in perspective the means for oscillating a blade in a device according to the invention:
- Figures 3 and 4 show, in cutting planes perpendicular to each other, use of the device of the invention in the head of a seeker
- Figures 5,6 and 7, show embodiments of the scanning blade used
Figures 8,9 and 10 show features of the circular track playing the role of cam;
- Figure 11, relates to a variant with non-parallel faces of the blade.

La figure 1 représente en coupe un dispositif de formation d'image du type considéré dans l'invention. Il comporte une optique réceptrice 11 et 12, ici catadioptrique et d'un type Cassegrain. Figure 1 shows in section an image forming device of the type considered in the invention. It includes a receiving optic 11 and 12, here catadioptric and of a Cassegrain type.

Il comporte des moyens optiques intermédiaires constitués par la lame 1 transparente, ici à faces parallèles, pouvant osciller autour d'un axe 2 de rotation. Il comporte également un photodétecteur 10, d'une manière préférée une barrette de photodétection placée dans le plan focal de l'optique réceptrice après interposition de la lame de balayage 1. La barrette de photodétection 10 est parallèle à l'axe 2. Une piste circulaire 3 forme l'extrémité d'un tube 18 délimité par deux cylindres circulaires 3.1 et 3.2 coaxiaux à l'axe de visée 5 du dispositif. La surface représentée par la piste 3, en première approximation, peut être considérée comme celle obtenue par une coupe du tube dans un plan oblique par rapport à l'axe 5. La piste 3 appuie sur des moyens de guidage 6, 7 solidaires de la lame 1. Lorsque le tube 18 tourne sur son axe de rotation 5 selon la flèche F1 la piste 3 imprime aux patins 6 et 7, et donc à la lame 1, un mouvement de va et vient dans le sens des flèches F. Cette oscillation permet au champ image 10.1 de se déplacer de part et d'autre du photodétecteur 10 dans le sens de la double flèche F'. On dit alors que le champ image balaye le photodétecteur.It comprises intermediate optical means constituted by the transparent blade 1, here with parallel faces, which can oscillate around an axis 2 of rotation. It also includes a photodetector 10, preferably a photodetection bar placed in the focal plane of the receiving optics after interposition of the scanning blade 1. The photodetection bar 10 is parallel to the axis 2. A track circular 3 forms the end of a tube 18 delimited by two circular cylinders 3.1 and 3.2 coaxial with the line of sight 5 of the device. The surface represented by track 3, as a first approximation, can be considered as that obtained by cutting the tube in an oblique plane with respect to axis 5. Track 3 presses on guide means 6, 7 integral with the blade 1. When the tube 18 rotates on its axis of rotation 5 according to the arrow F1, the track 3 prints on the pads 6 and 7, and therefore on the blade 1, a movement back and forth in the direction of the arrows F. This oscillation allows the image field 10.1 to move on either side of the photodetector 10 in the direction of the double arrow F '. We then say that the image field scans the photodetector.

Le décalage x représente le déplacement de l'image d'une cible donnée sous l'effet du balayage obtenu par oscillation de la lame 1. II mesure la distance séparant l'axe de visée 5 de l'image de la cible. En effet une lame plane, à faces parallèles, transparente, interposée dans un faisceau lumineux convergent entraîne un décalage x du point de convergence perpendiculairement à l'axe optique du faisceau, fonction de l'inclinaison a de la normale à la lame par rapport à cet l'axe optique, de l'épaisseur e de cette lame et de l'indice de réfraction n de cette lame par rapport au milieu avant et arrière supposés identiques. Pour une longueur d'onde du rayonnement lumineux incident considéré on peut écrire

The offset x represents the displacement of the image of a given target under the effect of the scanning obtained by oscillation of the blade 1. It measures the distance separating the line of sight 5 from the image of the target. Indeed, a flat plate, with parallel faces, transparent, interposed in a convergent light beam causes an offset x of the point of convergence perpendicular to the optical axis of the beam, function of the inclination a of the normal to the blade relative to this optical axis, the thickness e of this blade and the refractive index n of this blade relative to the front and rear environment assumed to be identical. For a wavelength of the incident light radiation considered, it is possible to write

Dans cette formule il apparaît que pour des angles d'inclinaison a petits le décalage x est proportionnel à a. En faisant osciller la lame de part et d'autre d'une position moyenne il est possible d'obtenir le balayage d'un champ observé. In this formula it appears that for angles of inclination a small the offset x is proportional to a. By oscillating the blade on either side of an average position it is possible to obtain the scanning of an observed field.

Le photodétecteur 10, centré sur l'axe optique 5 et situé dans le plan perpendiculaire à cet axe optique où convergent les rayonnements lumineux focalisés, reçoit l'image d'une cible située dans une direction donnée par rapport à l'axe optique lorsque la lame 1 présente une inclinaison donnée par rapport à la normale à cet axe. La relation liant la direction de la cible à l'inclinaison de la lame lors de la détection de la cible par le photodétecteur permet la localisation de cette cible. Il suffit de repérer, en effet, la valeur de l'angle d'inclinaison de la lame 1 sur l'axe 5 au moment de la détection pour en déduire la valeur x. Le repérage de l'angle d'inclinaison de la lame 1 peut être déduit de la mesure de l'angle de rotation du tube 18 au moment de la détection. The photodetector 10, centered on the optical axis 5 and located in the plane perpendicular to this optical axis where the focused light rays converge, receives the image of a target located in a given direction relative to the optical axis when the blade 1 has a given inclination relative to the normal to this axis. The relation linking the direction of the target to the inclination of the blade during the detection of the target by the photodetector allows the localization of this target. It suffices to locate, in fact, the value of the angle of inclination of the blade 1 on the axis 5 at the time of detection to deduce the value x therefrom. The location of the angle of inclination of the blade 1 can be deduced from the measurement of the angle of rotation of the tube 18 at the time of detection.

Dans une application à un autodirecteur la toupie 4 du gyroscope de cet autodirecteur est coaxiale et est solidaire du tube 18 ainsi qu'éventuellement du dispositif optique de réception 11 et 12. En tournant, cette toupie entraîne le tube 18 et donc la piste 3 ce qui provoque le balayage. In an application to a seeker the top 4 of the gyroscope of this seeker is coaxial and is integral with the tube 18 as well as possibly with the optical receiving device 11 and 12. By turning, this top drives the tube 18 and therefore the track 3 ce which causes the scan.

Sur la figure 2, des sens de flèches matérialisent des rotations simultanées des différentes parties du dispositif de balayage de l'invention. Sur cette figure en particulier, les patins 6 et 7 on été remplacés par des roulements 8 et 9 jouant le même rôle qu'eux mais réduisant les frottements. On distingue premièrement la rotation du tube 18 autour de l'axe optique 5 (flèche Fl), deuxièmement l'oscillation de la lame 1 autour de son axe 2 (flèche double F2), et troisièmement la rotation des roulements 8 et 9 autour de leur axe commun 13 (flèches F3 et F4). La rigidité de l'axe 2 empêche que la lame 1 puisse avoir d'autre mouvement que celui de son oscillation autour de son axe. In FIG. 2, directions of arrows materialize simultaneous rotations of the different parts of the scanning device of the invention. In this figure in particular, the pads 6 and 7 have been replaced by bearings 8 and 9 playing the same role as them but reducing friction. We can distinguish firstly the rotation of the tube 18 around the optical axis 5 (arrow Fl), secondly the oscillation of the blade 1 around its axis 2 (double arrow F2), and thirdly the rotation of the bearings 8 and 9 around their common axis 13 (arrows F3 and F4). The rigidity of the axis 2 prevents the blade 1 from having any other movement than that of its oscillation around its axis.

Dans un exemple l'ordre de'grandeur de l'angle a d'inclinaison de la lame est de 10 environ, à son maximum ; la vitesse de rotation de la toupie 4 du gyroscope autour de son axe est d'environ 100 tours par seconde. Lorsque cette toupie a effectué un tour sur elle-même le champ observé est balayé deux fois, une fois à l'aller et une fois au retour du mouvement de la lame. En conséquence la fréquence de balayage est de l'ordre de 200Hz dans cet exemple. In one example, the order of magnitude of the angle of inclination of the blade is approximately 10, at its maximum; the speed of rotation of the router 4 of the gyroscope around its axis is approximately 100 revolutions per second. When this router has made a revolution on itself, the observed field is swept twice, once on the outward journey and once on the return of the movement of the blade. Consequently, the scanning frequency is of the order of 200 Hz in this example.

Il peut arriver que !'orientation du gyroscope soit amenée à se modifier par rapport à l'axe de l'autodirecteur sur lequel il est monté, en particulier lors de changement d'assiette ou lors de modification de la trajectoire de cet engin. De manière à suivre l'orientation du gyroscope, sans être entraîné en rotation par la toupie de celui-ci, la lame 1 sera fixée, par son axe 2, sur un équipage mobile suspendu par une suspension à la cardan à la partie fixe de l'engin. Les particularités de ce montage apparaissent sur les Fig.3 et 4 présentant, suivant des coupes perpendiculaires entre elles une utilisation du dispositif de formation d'images par balayage inclus dans la tête d'un autodirecteur. It may happen that the orientation of the gyroscope is brought to change relative to the axis of the seeker on which it is mounted, in particular when changing attitude or when changing the trajectory of this machine. In order to follow the orientation of the gyroscope, without being driven in rotation by the router thereof, the blade 1 will be fixed, by its axis 2, on a mobile assembly suspended by a gimbal suspension from the fixed part of the craft. The particularities of this arrangement appear in Figs. 3 and 4 showing, in cross sections perpendicular to one another, the use of the scanning imaging device included in the head of a seeker.

Sur la Fig.3 on distingue la tête d'un engin autodirecteur comportant des parties fixes dont les sections sont matérialisées par des petits ronds, différentes parties du gyroscope tournant autour de l'axe X X1 (axe optique 5) et dont les sections sont matérialisées par des petites croix, et enfin l'équipage mobile comportant les parties de balayage et de photodétection dont les sections ne sont pas matérialisées de manière particulière. In Fig.3 we can see the head of a self-directing machine comprising fixed parts whose sections are materialized by small circles, different parts of the gyroscope rotating around the X axis X1 (optical axis 5) and whose sections are materialized by small crosses, and finally the mobile equipment comprising the scanning and photodetection parts whose sections are not materialized in a particular way.

Les parties fixes comprennent notamment un dôme de protection 14 transparent au rayonnement lumineux, des bobinages 15 de précession et d'entretien en spin de la toupie du gyroscope, et une pièce de liaison 16 pour fixer ces éléments au corps de l'engin. Les parties solidaires de la toupie 4 du gyroscope comportent, les réflecteurs primaire 11 et secondaire 12 vus précédemment ainsi qu'un aimant 17 pour mise en rotation de la toupie 4 et la couronne dite terminale 18 de la toupie 4. Cette couronne terminale comporte une partie recourbée vers l'intérieur, à son extrémité avant, qui porte la piste 3 et constitue le tube évoqué précédemment. Des roulements 19 assurent la liaison entre le gyroscope et l'équipage mobile de telle manière que cet équipage mobile ait toujours une orientation centrée sur l'axe X X1 de rotation du gyroscope. The fixed parts include in particular a protective dome 14 transparent to light radiation, windings 15 for precession and spin maintenance of the gyroscope top, and a connecting piece 16 for fixing these elements to the body of the machine. The integral parts of the router 4 of the gyroscope comprise, the primary 11 and secondary 12 reflectors seen previously as well as a magnet 17 for rotating the router 4 and the so-called terminal crown 18 of the router 4. This terminal crown comprises a part curved inwards, at its front end, which carries track 3 and constitutes the tube mentioned above. Bearings 19 provide the connection between the gyroscope and the moving element so that this moving element always has an orientation centered on the axis X X1 of rotation of the gyroscope.

La structure de l'équipage mobile s'examine à l'aide conjointement des Figs.3 et 4. Une couronne 20 de révolution autour de l'axe X XI, est solidaire d'arbres 21 et 22. Elle peut tourner autour de l'axe Y Y1 passant pas ces arbres, par le moyen d'un jeu de roulements 23 et 24 enserrant ces arbres et fixés à la pièce de liaison 16 (figure 4). L'équipage mobile est fixé sur cette couronne 20 par l'intermédiaire d'arbres 25 et 26 et de roulements 27 et 28 disposés dans un plan perpendiculaire au plan des premiers (figure 3). Il peut ainsi tourner autour de l'axe Z ZI perpendiculaire à l'axe Y Y1 et passant par l'axe des arbres 25 et 26. Alors que la couronne 20 possède un degré de liberté (rotation autour de l'axe Y Y1) L'équipage mobile possède, lui, deux degrés de liberté (autour des axes Y Y1 et Z Z1). The structure of the mobile assembly is examined jointly using FIGS. 3 and 4. A crown 20 of revolution around the axis X XI, is secured to shafts 21 and 22. It can rotate around the 'Y axis Y1 not passing these shafts, by means of a set of bearings 23 and 24 enclosing these shafts and fixed to the connecting piece 16 (Figure 4). The mobile assembly is fixed to this ring 20 by means of shafts 25 and 26 and bearings 27 and 28 arranged in a plane perpendicular to the plane of the former (FIG. 3). It can thus rotate around the Z ZI axis perpendicular to the Y axis Y1 and passing through the axis of the shafts 25 and 26. While the crown 20 has a degree of freedom (rotation around the Y axis Y1) The moving part has two degrees of freedom (around the axes Y Y1 and Z Z1).

L'équipage mobile ainsi suspendu par une suspension à la cardan à la pièce de liaison 16 comporte une couronne de maintien 29. Cette couronne 29 porte les arbres 25 et 26 et est fixée par ailleurs sur les roulements 19 ; de ce fait, L'équipage mobile suit les orientations du gyroscope sans être entraîné en rotation par celui-ci. Cette couronne 29 maintient fortement les extrémités de l'axe 2 de la lame 1 (Fig.3). Les patins 6 et 7 de la lame 1 viennent par ailleurs s'appuyer sur l'extrêmité de la couronne terminale 18 (Fig.4). The moving element thus suspended by a gimbal suspension from the connecting piece 16 comprises a retaining ring 29. This ring 29 carries the shafts 25 and 26 and is also fixed on the bearings 19; therefore, the mobile equipment follows the orientations of the gyroscope without being rotated by it. This ring 29 strongly holds the ends of the axis 2 of the blade 1 (Fig.3). The pads 6 and 7 of the blade 1 also come to bear on the end of the terminal crown 18 (Fig. 4).

La forme en barrette du photodétecteur 10 apparaît clairement sur la Fig.3 puisque le balayage, s'effectuant dans une direction perpendiculaire à l'axe 2, s'effectue perpendiculairement au plan de la figure. Le photodétecteur 10 apparait par contre sous sa forme élémentaire sur la figure 4 puisque le balayage dans ce cas s'effectue dans le plan de la figure. Ce photodétecteur 10 est également fixé à la couronne de maintien 29. The strip shape of the photodetector 10 appears clearly in FIG. 3 since the scanning, taking place in a direction perpendicular to the axis 2, is carried out perpendicular to the plane of the figure. On the other hand, the photodetector 10 appears in its elementary form in FIG. 4 since the scanning in this case is carried out in the plane of the figure. This photodetector 10 is also fixed to the retaining ring 29.

On constate bien à l'examen des quatre premières figures que le balayage du champ observé s'effectue sans adjonction de moteur d'entraînement supplémentaire, ce qui procure les avantages décrits précédemment, et que par ailleurs les tolérances de mise en place de la lame I sont faibles, celle pouvant en effet être suffisamment grande pour permettre malgré les défauts éventuels de mise en place, L'effet de balayage recherché. On peut remarquer enfin que la couronne terminale 18 joue un rôle similaire à celui d'une came puisque les patins 6 et 7 sont en permanence en contact avec elle. It will be seen on examining the first four figures that the sweeping of the observed field is carried out without the addition of an additional drive motor, which provides the advantages described above, and that, moreover, the tolerances for positioning the blade. I are small, that which may indeed be large enough to allow, despite possible installation faults, the desired sweeping effect. Finally, it can be noted that the terminal crown 18 plays a role similar to that of a cam since the pads 6 and 7 are in permanent contact with it.

Telle que décrite précédemment, I'invention procure les effets recherchés. Une amélioration notable peut cependant être obtenue en agissant sur la lame 1 de manière que son oscillation soit assistée par un effort de rappel. De cette façon, si sa fréquence propre d'oscillation est calculée de manière à être égale à celle imposée par la toupie, I'effort exercé par celle-ci sera réduit. As described above, the invention provides the desired effects. A notable improvement can however be obtained by acting on the blade 1 so that its oscillation is assisted by a restoring force. In this way, if its natural frequency of oscillation is calculated so as to be equal to that imposed by the router, the force exerted by the latter will be reduced.

La figure 5 représente une telle lame 1 d'épaisseur e munie de ses roulements 8 et 9 et d'un axe métallique 2 ayant une section en forme de cornière. La forme en cornière de la section de l'axe 2 est une forme préférée de l'invention. Celle-ci est retenue en raison de son bon rapport moment quadratique autour des axes neutres de flexion sur moment quadratique autour de l'axe neutre de torsion. Selon des dispositions connues de l'art antérieur pour une telle forme, la raideur en flexion (fonction suspension) et la raideur en torsion (fonction de rappel élastique) peuvent présenter ainsi des valeurs idéales. L'angle d'ouverture de la cornière n'est pas obligatoirement de 900, il est pris d'une manière préférée égal à 530, valeur pour laquelle les flexibilités suivant la bissectrice (V,V') de cette cornière et suivant la perpendiculaire (U,
U') à cette bissectrice sont égales (Fig.6). D'autres sections de l'axe 2 pourraient convenir, par exemple, une section circulaire correspondant à un cylindre circulaire creux avec des fentes longitudinales régulièrement réparties le long du cylindre.FIG. 5 represents such a blade 1 of thickness e provided with its bearings 8 and 9 and with a metal axis 2 having a section in the form of an angle. The angle shape of the section of the axis 2 is a preferred form of the invention. This one is retained because of its good ratio quadratic moment around the neutral axes of bending on quadratic moment around the neutral axis of torsion. According to known arrangements of the prior art for such a shape, the stiffness in bending (suspension function) and the stiffness in torsion (elastic return function) can thus have ideal values. The angle of opening of the angle iron is not necessarily 900, it is taken in a preferred manner equal to 530, value for which the flexibilities along the bisector (V, V ') of this angle and along the perpendicular (U,
U ') to this bisector are equal (Fig. 6). Other sections of axis 2 could be suitable, for example, a circular section corresponding to a hollow circular cylinder with longitudinal slots regularly distributed along the cylinder.

La figure 7 donne un autre exemple de réalisation de la lame 1 dans laquelle des ressorts 30 et 31, sont fixés à l'aplomb de roulements 32 et 33, perpendiculairement à l'axe de rotation 2. FIG. 7 gives another example of embodiment of the blade 1 in which springs 30 and 31 are fixed plumb with bearings 32 and 33, perpendicular to the axis of rotation 2.

Par ailleurs ces ressorts sont fixés à la couronne de maintien 29.Furthermore, these springs are fixed to the retaining ring 29.

Ils créént une élasticité de nature à conférer une fréquence propre d'oscillation à la lame de l'invention. Dans ce cas, la lame 1 est reliée à la couronne de maintien 29 par l'intermédiaire des roulements 32, 33 disposés sur son axe d'oscillation 2. Dans le cas de la figure 7 comme dans le cas de la figure 5, I'ajustage de la fréquence propre d'oscillation de la lame I à la fréquence de balayage pourra être obtenue, par exemple, par enlèvement de matière sur l'enveloppe de maintien 34 de la lame 1. En enlevant les ressorts 30 et 31 de cette dernière lame, L'effet de balayage sera quand même obtenu mais la fonction de rappel élastique aura disparu.They create an elasticity such as to confer a natural frequency of oscillation on the blade of the invention. In this case, the blade 1 is connected to the retaining ring 29 by means of the bearings 32, 33 arranged on its axis of oscillation 2. In the case of FIG. 7 as in the case of FIG. 5, I adjustment of the natural frequency of oscillation of the blade I to the scanning frequency can be obtained, for example, by removing material from the holding envelope 34 of the blade 1. By removing the springs 30 and 31 from this last blade, The sweeping effect will still be obtained but the elastic recall function will have disappeared.

La forme cylindrique à section circulaire et à faces parallèles planes de la lame 1 est une forme préférée de l'invention. La lame 1 est, d'une manière préférée, réalisée à partir d'un cristal de germanium. Le germanium a la particularité d'être transparent aux rayonnements lumineux infrarouges. Ces rayonnements infrarouges sont, en général, ceux que l'on cherche à détecter. Il est évident que le matériau de cette lame peut être différent et que le dispositif de balayage de l'invention peut fonctionner quelle que soit la répartition spectrale de l'onde lumineuse incidente. The cylindrical shape with circular section and with parallel flat faces of the blade 1 is a preferred form of the invention. The blade 1 is preferably made from a germanium crystal. Germanium has the distinction of being transparent to infrared light radiation. These infrared rays are, in general, those which one seeks to detect. It is obvious that the material of this blade can be different and that the scanning device of the invention can operate whatever the spectral distribution of the incident light wave.

La lame 1 est par ailleurs épaisse. Dans un exemple son épaisseur, est de l'ordre de 15mm. The blade 1 is also thick. In one example, its thickness is around 15mm.

La forme de la piste 3 (voir figure 3), formant extrêmité de la couronne terminale 18, comporte certaines particularités que l'on examine au moyens des figures schématiques 8, et 9 présentées en coupe. On peut distinguer sur ces figures la lame 1, oscillant autour de son axe 2, sous l'action du passage de ses roulements 8 et 9 sur la piste 3 de la couronne terminale 18. La lame est présentée ici sous une inclinaison donnée maximum a, (exagérée sur la Fig.8) et sous une inclinaison nulle (Fig. 9) selon différentes positions en rotation de la couronne 18. Ces figures font apparaître le rayon R des roulements 8 et 9. On remarque également sur les Figs 8 et 9 la distance L séparant l'axe 2 d'une section imaginaire SS1 fixe de la couronne terminale 18. La distance L est évidemment constante par construction. The shape of the track 3 (see Figure 3), forming the end of the terminal ring 18, includes certain features which are examined by means of schematic figures 8, and 9 presented in section. We can distinguish in these figures the blade 1, oscillating around its axis 2, under the action of the passage of its bearings 8 and 9 on track 3 of the terminal ring 18. The blade is presented here at a given maximum inclination a , (exaggerated in Fig.8) and at zero inclination (Fig. 9) according to different rotational positions of the crown 18. These figures show the radius R of the bearings 8 and 9. We also notice in Figs 8 and 9 the distance L separating the axis 2 of an imaginary section SS1 fixed from the terminal ring 18. The distance L is obviously constant by construction.

De manière à faciliter les traitements ultérieurs effectués sur le signal détecté on cherche à obtenir un balayage linéaire du champ observé.Ceci signifie que, le décalage x étant proportionnel à a, au moins pour les petits angles, la linéarité du décalage x en fonction du temps entraîne la linéarité de l'inclinaison a en fonction du temps. En examinant les différentes inclinaisons de la lame 1, on constate que la distance D mesurée selon l'axe 5, séparant la piste 3 de l'axe de rotation 13 varie entre une valeur supérieure D1 et une valeur inférieure D2. Ces deux grandeurs sont visibles respectivement sur les figures 8 et 9. Un calcul R montre que D1 = cos R et que D2 = R. On note LI et L2 des distan- ces séparant la section imaginaire S Si des extrémités de la piste 3 diamètralement opposées, dans le cas de la Fig.8 et on note
L3 ces deux distances égales entre elles,dans le cas de la Fig.9.In order to facilitate the subsequent processing carried out on the detected signal, it is sought to obtain a linear scan of the observed field. This means that, the offset x being proportional to a, at least for small angles, the linearity of the offset x as a function of the time results in the linearity of the inclination a as a function of time. By examining the different inclinations of the blade 1, it can be seen that the distance D measured along the axis 5, separating the track 3 from the axis of rotation 13 varies between a higher value D1 and a lower value D2. These two quantities are visible respectively in Figures 8 and 9. A calculation R shows that D1 = cos R and that D2 = R. We denote LI and L2 of the distances separating the imaginary section S Si from the ends of the track 3 diametrically opposite, in the case of Fig. 8 and we note
L3 these two equal distances between them, in the case of Fig. 9.

La longueur L étant constante par construction on peut écrire :
2 L = (L1 + D1) + (L2 +D1) = (L3 +D2) +(L3 +D2).The length L being constant by construction, we can write:
2 L = (L1 + D1) + (L2 + D1) = (L3 + D2) + (L3 + D2).

Ce qui peut encore s'écrire en exprimant D1 et D2 en fonction de R et de a:
2 L = (Ll + L2) + 2R a = (2 L3) + 2R.Which can still be written by expressing D1 and D2 as a function of R and a:
2 L = (L1 + L2) + 2R a = (2 L3) + 2R.

cos a
Cette dernière expression fait apparaître, d'une manière évidente dans ses deux derniers membres, que la somme (Li + L2) est différente de (2 x L3). En conséquence la forme de la piste 3 ne sera pas celle obtenue en effectuant une coupe transversale, suivant une inclinaison donnée, sur la couronne terminale 18 de la toupie.cos a
This last expression makes it evident, in its last two members, that the sum (Li + L2) is different from (2 x L3). Consequently, the shape of the track 3 will not be that obtained by making a cross section, according to a given inclination, on the terminal ring 18 of the router.

Cette particularité est mise en évidence sur la Fig.10 présentée en perspective. On distingue sur cette figure la direction théorique de coupe 35, et, par rapport à cette direction de coupe, des renfoncements réguliers 36 et 37 de la piste 3 situés en vis à vis sur des portions différentes de cette piste. La dernière expression vue plus haut permet le calcul de la surface gauche de cette piste 3. La réalisation de cette surface pourra cependant être réalisée aisément. Notamment au moyen d'une fraise, dont l'outil de coupe a un diamètre égal à 2R, et dont l'inclinaison par rapport à la couronne terminale, lors de l'exécution de la pièce varie au fur et à mesure de la rotation de celle-ci. Ainsi par exemple, en faisant tourner régulièrement la couronne terminale 18 d'un tour sur elle même, I'outil de coupe, orienté selon l'axe 13, est amené à présenter une inclinaison variant linéairement de - a à + a en fonction de la rotation de la couronne terminale 18 lors d'un premier demi-tour et de +a à < lors d'un second demi-tour. This feature is highlighted in Fig. 10 presented in perspective. We distinguish in this figure the theoretical cutting direction 35, and, relative to this cutting direction, regular recesses 36 and 37 of the track 3 located opposite on different portions of this track. The last expression seen above allows the calculation of the left surface of this track 3. The realization of this surface can however be easily carried out. In particular by means of a cutter, whose cutting tool has a diameter equal to 2R, and whose inclination relative to the terminal crown, during the execution of the part varies as the rotation of it. Thus, for example, by regularly rotating the terminal ring 18 of a turn on itself, the cutting tool, oriented along the axis 13, is brought to have an inclination varying linearly from - a to + a as a function of the rotation of the terminal crown 18 during a first half-turn and from + a to <during a second half-turn.

Ce procédé permet donc de réaliser aisément la piste de la couronne terminale 18.This process therefore makes it possible to easily produce the track for the terminal crown 18.

Le balayage ainsi provoqué par une telle piste 3 aura cependant l'allure d'une dent de scie. De manière à rapprocher l'oscillation, ainsi imposée par la forme de la piste 3, d'une forme proche d'une oscillation sinusoïdale liée à la fréquence propre de la lame oscillante 1 il convient d'atténuer les crêtes de cette dent de scie. De manière cependant à conserver un balayage linéaire dans toute l'ouverture utile du champ observé, il est utile dans ce cas de faire osciller l'outil de coupe entre deux inclinaisons supérieures aux inclinaisons maximums nécessaires pour cette exploration. De cette manière le balayage provoqué est linéaire dans les parties utiles et à l'endroit des inversions de sens de balayage on effectue des raccordements de type sinusoïdal. Avec le même procédé d'autres types de balayage sont par ailleurs envisageables. Lorsque la lame est munie de patins 6 et 7 le diamètre de l'outil de coupe devra être égal au double du rayon de courbure de la zone de ces patins en contact avec la piste 3. The sweeping thus caused by such a track 3 will however have the appearance of a sawtooth. In order to bring the oscillation, thus imposed by the shape of the track 3, closer to a shape close to a sinusoidal oscillation linked to the natural frequency of the oscillating blade 1, the ridges of this sawtooth should be attenuated . In order, however, to maintain a linear scan throughout the useful opening of the field observed, it is useful in this case to make the cutting tool oscillate between two inclinations greater than the maximum inclinations necessary for this exploration. In this way the caused sweep is linear in the useful parts and at the place of the sweep direction reversals, sinusoidal type connections are made. With the same process, other types of scanning can also be envisaged. When the blade is fitted with pads 6 and 7, the diameter of the cutting tool must be equal to twice the radius of curvature of the area of these pads in contact with track 3.

La piste présentée jusqu'à présent ne comportait qu'une distance L1 petite et une distance L2 grande, c'est-à-dire pratiquement une seule bosse et un seul creux. Les effets de l'invention pourraient être également obtenus si cette piste possédait un profil différent, comportant notamment un nombre impair de bosses (L2) disposées régulièrement en alternance avec des creux (L1) sur tout son pour tour. Dans ce cas la fréquence de balayage serait multipliée au prorata de ce nombre de bosses ou de creux. On constate à l'examen des Fig.8 et 9 que selon l'inclinaison de la lame 1, par rapport à la couronne terminale 18 les points d'appui des roulements 8 et 9 sur la piste 3 se déplacent sur l'épaisseur de ces roulements. De manière à réduire les frottements qui pourraient être ainsi occasionnés la piste 3 sera recouverte d'une couche de polytétrafluoréthylène ou d'un autre matériau antifriction adéquat. Les figures 8 et 9 enfin enseignent que l'épaisseur des roulements 8 et 9 devront être suffisantes pour permettre leur contact permanent sur la piste 3. The track presented so far had only a small distance L1 and a large distance L2, that is to say practically a single bump and a single trough. The effects of the invention could also be obtained if this track had a different profile, comprising in particular an odd number of bumps (L2) arranged regularly in alternation with hollows (L1) all around for its turn. In this case the scanning frequency would be multiplied in proportion to this number of bumps or hollows. It can be seen on examining FIGS. 8 and 9 that, according to the inclination of the blade 1, relative to the terminal ring 18 the bearing points of the bearings 8 and 9 on the track 3 move over the thickness of these bearings. In order to reduce the friction which could thus be caused, the track 3 will be covered with a layer of polytetrafluoroethylene or another suitable anti-friction material. Figures 8 and 9 finally teach that the thickness of the bearings 8 and 9 must be sufficient to allow their permanent contact on track 3.

La Fig.ll représente une lame 1, transparente, à faces non planes. Les points nodaux N et N', relatifs à chacune de ses faces, sont séparés par une distance égale sensiblement à l'épaisseur~ de la lame à faces parallèles de l'invention. Il est connu que cette lame provoque un déplacement des rayons lumineux Ax proportionnel à la tangente de l'angle a d'inclinaison de cette lame et donc, pour les petits angles, sensiblement proportionnel à l'angle a lui-même. Fig.ll shows a blade 1, transparent, with non-planar faces. The nodal points N and N ′, relating to each of its faces, are separated by a distance substantially equal to the thickness ~ of the blade with parallel faces of the invention. It is known that this blade causes a displacement of the light rays Ax proportional to the tangent of the angle a of inclination of this blade and therefore, for small angles, substantially proportional to the angle a itself.

L'avantage d'une telle lame est de posséder par ailleurs des propriétés optiques pouvant collaborer aux caractéristiques optiques de l'objectif et notamment concourir à la correction des défauts d'astigmatisme des lames à faces planes et parallèles utilisées comme lames oscillantes. The advantage of such a blade is that it also has optical properties which can collaborate with the optical characteristics of the objective and in particular contribute to the correction of the astigmatism defects of the blades with flat and parallel faces used as oscillating blades.

Claims

1. Device for forming an image by optical field scanning, comprising a receiving optic (11, 12) which produces in a plane the image (10.1) of the field observed, a fixed photodetector strip (10) located in this plane and centered on an aiming axis (5) and intermediate optical means (1,2) for producing the scanning by alternating displacement of the image in front of the bar arranged perpendicular to the direction of displacement (F ') of this image, these optical means using an optical element (1) oscillating by periodic angular rotation of limited amplitude around an axis (2) of oscillation parallel to the direction of the bar, drive means (18) being provided for producing said angular rotation periodic, the device being characterized in that the oscillating optical element (1) is transparent to act by refraction on the light transmission, and that it is provided with guide means (6,7) resting on an integral camthe drive means, said cam being constituted by a circular track (3) substantially forming the end of a tube (18) delimited by two circular cylinders (3.1,3.2) coaxial with the line of sight (5) and cut along an obic plane with respect to this line of sight.

2. Use of the device according to claim 1, characterized in that it is practiced in a gyrostabilized seeker and in that the tube (18) is constituted by a part of the terminal crown of the router (4) of the gyroscope of this seeker.

3. Device according to claim 1, characterized in that the oscillating element is subjected to a restoring force by means (30,31) of elastic return during its oscillation to reduce the force exerted by the cam.

4. Device according to claim 3, characterized in that the elastic return means comprise sectional torsion bars in the form of an angle whose angular opening is preferably about 530.

5. Device according to claim 3, characterized in that the elastic return means comprise springs (30,31) and that the axis of oscillation is fixed by means of bearings (32,33).

6. Device according to any one of claims 3 to 5, characterized in that the elastic return means are tuned (34) to make equal the scanning frequency and the natural frequency of oscillation of the oscillating optical element.

7. Device according to any one of claims 3 to 6, characterized in that the profile of the track (3) comprises a hump (L2) connected to a hollow (it) by two curved parts (36,37) to cause a linear scan of the observed field and in that it is covered with a layer of polytetrafluoroethylene.

8. Device according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the oscillating optical element is a thick, cylindrical blade with circular section, made of a germanium crystal, and with parallel and planar opposite faces

9. Device according to any one of claims 3 to 7, characterized in that the blade is a blade of a germanium crystal, thick, cylindrical with circular section, having opposite curved faces (N, N ') to collaborate in the function of the receiving optics and / or an astigmatism correction function.

10. Device according to any one of claims 3 to 9, characterized in that the photodetection means (10) and the axis (2) of the oscillating optical element (1) are fixed on a retaining ring (29 ) and that they thus form a mobile assembly fixed by means of a bearing (19) on the tube (1 8), and suspended by a gimbal suspension from a connecting part (16).

. Device according to any one of Claims 3 to 10, characterized in that the shape of the track (3) is left and is obtained by a milling phase at the end of the tube (18) by a milling cutter provided with a cutting tool whose radius is equal to the radius of curvature of the guide means.