FR2879741A1

FR2879741A1 - METHOD FOR MEASURING COHERENT LIGHT WAVE FRONT ABERRATIONS AND CORRECTING THE EFFECTS OF SUCH ABERRATIONS

Info

Publication number: FR2879741A1
Application number: FR0413741A
Authority: FR
Inventors: Joseph Colineau; Hugues Giovannini; Julien Taste
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-06-23
Also published as: WO2006067072A1

Abstract

La présente invention est relative à un procédé de mesure d'aberrations de front d'onde en lumière cohérente d'illumination d'une scène (S) et de correction des effets de ces aberrations sur la propagation de cette lumière, et ce procédé est caractérisé en ce que l'on utilise plusieurs faisceaux différents de lumière cohérente pour illuminer la scène dans un temps court devant celui de l'évolution des aberrations, que l'on acquiert le signal renvoyé par la scène pour chacun de ces faisceaux, que l'on calcule la modification de phase produite par les aberrations et que l'on corrige le signal acquis à l'aide du résultat de ce calcul.The present invention relates to a method for measuring wavefront aberrations in coherent light for illuminating a scene (S) and for correcting the effects of these aberrations on the propagation of this light, and this method is characterized in that several different beams of coherent light are used to illuminate the scene in a short time before that of the evolution of the aberrations, that the signal returned by the scene is acquired for each of these beams, that the the phase modification produced by the aberrations is calculated and the acquired signal is corrected using the result of this calculation.

Description

PROCEDE DE MESURE D'ABERRATIONS DE FRONT D'ONDE EN LUMIERE COHERENTE ET DEMETHOD FOR MEASURING COHERENT LIGHT FRONT WAVE FRONT ABERRATIONS AND

CORRECTION DES EFFETS DE CESCORRECTION OF THE EFFECTS OF THESE

ABERRATIONSABERRATION

La présente invention se rapporte à un procédé de mesure d'aberrations de front d'onde en lumière cohérente et de correction de ces aberrations, ce procédé étant destiné en particulier à la correction des effets de la turbulence atmosphérique dans les systèmes d'imagerie active. La métrologie des composants optiques est un autre domaine d'application du présent procédé. Enfin, les systèmes nécessitant des corrections d'aberration en temps réel, comme l'imagerie biologique microscopique, ou l'ophtalmologie, peuvent intégrer ce procédé. The present invention relates to a method for measuring wavefront aberrations in coherent light and for correcting these aberrations, this method being intended in particular to correct the effects of atmospheric turbulence in active imaging systems. . Optical component metrology is another area of application of the present method. Finally, systems requiring real-time aberration corrections, such as microscopic biological imaging, or ophthalmology, can incorporate this method.

- Les systèmes connus de mesure de front d'onde sont de 10 plusieurs types: l'analyseur de Shack-Hartman, qui mesure la pente du front d'onde en une série de zones du faisceau, en formant des imagettes sur un capteur bidimensionnel, et en comparant les positions relatives de ces imagettes. Known wavefront measurement systems are of several types: the Shack-Hartman analyzer, which measures the slope of the wavefront in a series of beam areas, forming thumbnails on a two-dimensional sensor , and comparing the relative positions of these thumbnails.

- L'analyseur de courbure...- The curvature analyzer ...

- La diversité de phase Etc.- Phase diversity Etc.

En lumière cohérente et champ étendu, l'analyseur de Shack-Hartman est difficilement applicable, par suite de la nature speckelée (en tavelures) des imagettes, qui rend difficile la mesure précise de leur position relative. In coherent light and wide field, the Shack-Hartman analyzer is difficult to apply, due to the speckelée nature (in scabs) of the images, which makes difficult the precise measurement of their relative position.

De plus, dans la plupart des procédés connus, il est nécessaire de prévoir une voie de mesure, séparée de la voie principale de formation de l'image. In addition, in most known methods, it is necessary to provide a measurement path, separated from the main path of image formation.

Dans certains cas, l'aberration est mesurée grâce à des acquisitions successives de signal ou d'image, en se plaçant dans une configuration où le signal de scène reste stationnaire, et l'aberration évolue, ou au contraire, l'aberration reste fixe pendant le temps d'observation, et le signal de scène est modifié. In some cases, the aberration is measured by successive acquisitions of signal or image, placing itself in a configuration where the scene signal remains stationary, and the aberration evolves, or on the contrary, the aberration remains fixed during the observation time, and the scene signal is changed.

La présente invention a pour objet un procédé de mesure d'aberrations de front d'onde en lumière cohérente et de correction des effets de ces aberrations sur la propagation de cette lumière, procédé qui ne 2879741 2 nécessite pas d'appareillage complexe et onéreux pour sa mise en oeuvre et qui soit applicable quelle que soit la nature des images renvoyées par la scène ainsi illuminée. Elle a également pour objet un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. The subject of the present invention is a method for measuring wavefront aberrations in coherent light and for correcting the effects of these aberrations on the propagation of this light, a process which does not require complex and expensive equipment to its implementation and that is applicable regardless of the nature of the images returned by the scene thus illuminated. It also relates to a device for implementing this method.

Le procédé conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'on utilise plusieurs faisceaux différents de lumière cohérente pour illuminer une scène dans un temps court devant celui de l'évolution des aberrations, que l'on acquiert le signal renvoyé par la scène pour chacun de ces faisceaux, que l'on calcule la modification de phase produite par les aberrations et que l'on corrige le signal acquis à l'aide du résultat de ce calcul. The method according to the invention is characterized in that one uses several different beams of coherent light to illuminate a scene in a short time before that of the evolution of the aberrations, that one acquires the signal returned by the scene for each of these beams, calculate the phase change produced by the aberrations and correct the acquired signal using the result of this calculation.

Selon un aspect du procédé de l'invention, les différents faisceaux d'illumination sont envoyés séquentiellement sur la scène. Selon un autre aspect du procédé, les faisceaux sont envoyés simultanément sur la scène, avec des incidences différentes. Selon encore un autre aspect du procédé, la scène est illuminée de manière séquentielle par un premier faisceau, puis par plusieurs autres faisceaux envoyés sirultanément, avec des incidences différentes. According to one aspect of the method of the invention, the different illumination beams are sent sequentially on the scene. According to another aspect of the method, the beams are sent simultaneously on the scene, with different incidences. According to yet another aspect of the method, the scene is illuminated sequentially by a first beam, then by several other beams sent simultaneously, with different incidences.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation, pris à titre d'exemple non 20 limitatif et illustré par le dessin annexé, sur lequel: É la figure 1 est un schéma d'un système d'imagerie active tel qu'utilisé par la présente invention, É la figure 2 est un schéma représentant le champ lointain d'une scène illuminée par un faisceau, telle que vue par un observateur, et montrant les effets de perturbations atmosphériques, É la figure 3 est un schéma similaire à celui de la figure 2, mais avec trois faisceaux d'illumination, É la figure 4 est un schéma d'un dispositif de mesure mettant en oeuvre le procédé de l'invention, É les figures 5 à 9 sont des schémas de variantes, conformes à l'invention, du dispositif de mesure de la figure 4, É les figures 10 à 13 sont des schémas de différentes configurations de sources d'éclairement pouvant être utilisées dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention, 30 35 2879741 3 É la figure 14 est un diagramme montrant des exemples de dispositions relatives possibles des sources d'illumination dans la mise en oeuvre du procédé de l'invention lors de l'illumination simultanée de scènes par plusieurs faisceaux, et É les figures 15 et 16 sont des schémas simplifiés de réalisation d'une source d'illumination multiple pour la mise en oeuvre du procédé de l'invention. The present invention will be better understood on reading the detailed description of an embodiment, taken as a non-limitative example and illustrated by the appended drawing, in which: FIG. 1 is a diagram of a system FIG. 2 is a diagram showing the far field of a beam illuminated scene, as viewed by an observer, and showing the effects of atmospheric disturbances, FIG. 3 is a diagram similar to that of FIG. 2, but with three illumination beams, FIG. 4 is a diagram of a measuring device embodying the method of the invention, FIGS. 5 to 9 FIGS. 10 to 13 are schemas of different configurations of illumination sources which can be used in the implementation of the method of FIG. 'in Figure 14 is a diagram showing examples of possible relative arrangements of illumination sources in the practice of the method of the invention when simultaneously illuminating scenes by multiple beams, and FIGS. 15 and 16 are simplified diagrams for producing a multiple illumination source for implementing the method of the invention.

Le procédé de l'invention, applicable aux systèmes d'imagerie active en lumière cohérente, permet d'estimer la phase turbulente (c'est- à-dire la modification de phase par rapport à la phase du front d'onde rétrodiffusé par la scène et n'ayant pas subi de turbulences) générée par la fluctuation aléatoire de l'indice de l'air. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la prise en compte des effets des seules turbulences atmosphériques sur la propagation de faisceaux de lumière cohérente, mais également de tous les phénomènes pouvant affecter cette propagation. Par la suite, ces différents phénomènes seront dénommés indifféremment turbulences ou aberrations. The method of the invention, applicable to active imaging systems in coherent light, makes it possible to estimate the turbulent phase (ie the phase change with respect to the phase of the wavefront backscattered by the scene and not having experienced turbulence) generated by the random fluctuation of the air index. Of course, the invention is not limited to taking into account the effects of atmospheric turbulence alone on the propagation of coherent light beams, but also of all the phenomena that may affect this propagation. Subsequently, these different phenomena will be called indifferently turbulence or aberrations.

Ce procédé consiste à observer la scène sous plusieurs points de vue, et dans un temps court devant celui de l'évolution de la turbulence, afin de séparer la contribution des caractéristiques de la scène de celles de la turbulence. This process consists of observing the scene from several points of view, and in a short time before that of the evolution of the turbulence, in order to separate the contribution of the characteristics of the scene from those of the turbulence.

Plus particulièrement, le procédé de l'invention consiste à former plusieurs fronts d'ondes d'illumination décalés spatialement, afin d'obtenir plusieurs acquisitions de la même scène 1mais avec une phase turbulente décalée spatialement entre les différentes acquisitions. Ces faisceaux d'illumination peuvent être appliqués simultanément ou séquentiellement. More particularly, the method of the invention consists in forming several spatially offset illumination wave fronts, in order to obtain several acquisitions of the same scene 1 but with a turbulent phase spatially shifted between the different acquisitions. These illumination beams can be applied simultaneously or sequentially.

A partir de ces différentes acquisitions, ce procédé permet de déterminer le gradient de la phase turbulente dans différentes directions, et, par intégration, d'en déduire la phase turbulente. Il devient alors possible de corriger les aberrations de l'image introduites par la propagation. From these different acquisitions, this method makes it possible to determine the gradient of the turbulent phase in different directions, and, by integration, to deduce the turbulent phase. It then becomes possible to correct the aberrations of the image introduced by the propagation.

L'intérêt de ce procédé consiste dans le fait qu'il ne nécessite pas de capteur de turbulence séparé de la voie d'imagerie. The advantage of this method consists in the fact that it does not require a turbulence sensor separated from the imaging path.

Selon diverses variantes du procédé de l'invention, les acquisitions seront prises séquentiellement, ou de manière simultanée, par 35 combinaison de plusieurs faisceaux d'illumination. According to various variants of the method of the invention, the acquisitions will be taken sequentially, or simultaneously, by combining several illumination beams.

2879741 4 La figure 1 représente un systèrne 1 d'imagerie active, où la scène 2 est éclairée par un faisceau de lumière cohérente 3. Dans ce système, l'image 4 est formée par une lentille 5. Dans les systèmes décrits par la suite, l'image est calculée, le signal complexe étant mesuré par une technique d'holographie numérique dans le champ lointain de la scène. FIG. 1 represents an active imaging system 1, where the scene 2 is illuminated by a coherent light beam 3. In this system, the image 4 is formed by a lens 5. In the systems described hereinafter , the image is calculated, the complex signal being measured by a digital holography technique in the far field of the scene.

Ce champ lointain porte toute (l'information macroscopique de la scène. Il est également affecté de speckle (tavelures) : chaque point éclairé de la scène peut être vu comme une source secondaire, d'amplitude proportionnelle à la racine carrée de sa réflectance, et de phase aléatoire, si l'objet a une rugosité grande devant la longueur d'onde de la lumière utilisée pour l'éclairer, ce qui est généralement le cas. Le résultat est que le champ lointain est, en chaque point, une combinaison linéaire d'un grand nombre de sources cohérentes, de phase aléatoire entre elles, qui se combinent de manière constructive ou destructive selon le cas. Cette structure, bien qu'aléatoire, est reproductible. Si le faisceau d'illumination est incliné d'un angle alpha, le champ lointain se déplace également d'un angle alpha, sans se déformer tant que l'angle reste faible. This distant field carries all the macroscopic information of the scene and is also affected by speckle: each illuminated point of the scene can be seen as a secondary source, of amplitude proportional to the square root of its reflectance, and random phase, if the object has a large roughness in front of the wavelength of the light used to illuminate it, which is usually the case.The result is that the far field is, in each point, a combination linearity of a large number of coherent sources, random phase between them, which combine constructively or destructively as the case may be.This structure, although random, is reproducible.If the illumination beam is inclined by a angle alpha, the far field also moves at an angle alpha, without deforming as long as the angle remains low.

La figure 2 représente, comme dans le cas de la figure 1, une scène 2 éclairée par un faisceau 3 de lumière cohérente, le champ lointain 6 de la scène tel qu'il arrive généralement à l'observateur: la turbulence atmosphérique, symbolisée en 7, introduit des aberrations de phase dont l'évolution spatiale est lente devant celle du champ lointain de la scène. On a schématisé en 8 le front d'onde non plan du faisceau réfléchi par la scène 2 et ayant traversé les turbulences 7. L'évolution temporelle de la turbulence se produit avec des temps caractéristiques d'une dizaine de millisecondes. Il est donc possible de faire plusieurs observations successives de la scène, en un temps assez court pour que la turbulence paraisse fixe. Cependant un tel procédé nécessite un ou plusieurs capteurs à cadence rapide synchronisés avec plusieurs impulsions de lumière décalées spatialement et temporellement. FIG. 2 represents, as in the case of FIG. 1, a scene 2 illuminated by a beam 3 of coherent light, the far field 6 of the scene as it usually happens to the observer: atmospheric turbulence, symbolized in FIG. 7, introduces phase aberrations whose spatial evolution is slow compared to that of the far field of the scene. The non-planar wavefront of the beam reflected by scene 2 has been schematized at 8 and has passed through turbulence 7. The temporal evolution of turbulence occurs with characteristic times of around ten milliseconds. It is therefore possible to make several successive observations of the scene, in a short time so that the turbulence appears fixed. However, such a method requires one or more fast rate sensors synchronized with several spatially and temporally offset light pulses.

Dans une autre variante, schématisée en figure 3, on s'affranchit de ces contraintes technologiques. Cette variante consiste à utiliser une source qui combine N faisceaux d'illumination, référencés 9 dans leur ensemble et éclairant la même scène 2, et à superposer sur le même capteur les divers signaux réfléchis par la scène 2. Ces signaux, qui sont 2879741 5 fortement corrélés entre eux, seront ensuite séparés par un traitement adéquat. On a schématisé en 10 les N (dans l'exemple illustré, N=3) fronts d'onde des N faisceaux réfléchis par la scène 2 et ayant traversé les turbulences 7. In another variant, shown schematically in FIG. 3, these technological constraints are dispensed with. This variant consists of using a source that combines N light beams, referenced 9 as a whole and illuminating the same scene 2, and superimposing on the same sensor the various signals reflected by the scene 2. These signals, which are 2879741 5 strongly correlated with each other, will then be separated by adequate treatment. The N (in the illustrated example, N = 3) are diagrammed at 10 N wave fronts reflected by the scene 2 and having passed through the turbulences 7.

Dans une troisième variante, décrite plus en détail ci-dessous, on combine la méthode séquentielle et la méthode simultanée, afin de tirer profit des avantages des deux méthodes. In a third variant, described in more detail below, the sequential method and the simultaneous method are combined in order to take advantage of the advantages of the two methods.

Selon la méthode séquentielle du procédé de l'invention, la source peut comporter plusieurs éléments optiques, dont le rôle est d'éclairer séquentiellement la scène, avantageusement sous des angles d'incidence légèrement différents. According to the sequential method of the method of the invention, the source may comprise a plurality of optical elements, whose role is to illuminate the scene sequentially, advantageously at slightly different angles of incidence.

Selon l'exemple de réalisation du dispositif d'éclairement représenté en figure 4, ce dispositif fonctionne par division d'amplitude d'un faisceau laser primaire en trois faisceaux secondaires de même amplitude et sélection du faisceau secondaire d'éclairement. Dans le présent exemple, on éclaire la scène S à partir du faisceau de sortie 11 d'un laser de puissance E0 (faisceau primaire). La division du faisceau primaire en trois faisceaux secondaires est réalisée grâce à des cubes séparateurs et déviateurs à 90 . A la sortie du laser E0, on dispose un premier cube séparateur 12, dont le centre est situé dans un plan P1, perpendiculaire à la direction du faisceau 11. Le cube 12 sépare le faisceau 11 en un premier faisceau 13 coaxial au faisceau 11 et un deuxième faisceau 14 se propageant dans le plan P1, perpendiculairement au faisceau 11. Le faisceau 14 est dévié de 90 , en restant dans le plan P1, par un cube réflecteur 15 (faisceau 14A), puis dévié à 90 perpendiculairement au plan P1 et parallèlement au faisceau 13 par un autre cube réflecteur 16 (faisceau 14B), en direction de la scène S. Dans un second plan P2, parallèle au plan P1, un premier cube séparateur 17 divise le faisceau 13 en deux parties, à savoir les faisceaux 18 et 19. Le faisceau 18 est renvoyé directement vers la scène S, coaxialement au faisceau 13. Le faisceau 19, se propageant dans le plan P2, est dévié de 90 par un cube réflecteur 20 (faisceau 19A), perpendiculairement au plan P2, vers la scène S. Sur le trajet du faisceau 14B, on intercale un atténuateur Y2 référencé 21. According to the embodiment of the illumination device shown in FIG. 4, this device operates by amplitude division of a primary laser beam into three secondary beams of the same amplitude and selection of the secondary illumination beam. In the present example, the scene S is illuminated from the output beam 11 of a power laser E0 (primary beam). The division of the primary beam into three secondary beams is carried out by means of separating and deflecting cubes at 90. At the output of the laser E0, there is a first separator cube 12, whose center is situated in a plane P1, perpendicular to the direction of the beam 11. The cube 12 separates the beam 11 into a first beam 13 coaxial with the beam 11 and a second beam 14 propagating in the plane P1, perpendicular to the beam 11. The beam 14 is deflected by 90, remaining in the plane P1, by a reflective cube 15 (beam 14A), then deflected at 90 perpendicular to the plane P1 and parallel to the beam 13 by another reflective cube 16 (beam 14B), in the direction of the scene S. In a second plane P2, parallel to the plane P1, a first splitter cube 17 divides the beam 13 into two parts, namely the beams 18 and 19. The beam 18 is returned directly to the scene S, coaxially with the beam 13. The beam 19, propagating in the plane P2, is deflected by 90 by a reflective cube 20 (beam 19A), perpendicularly to the plane P2, to the S stage On the beam path 14B, an attenuator Y2 referenced 21 is interposed.

Ce montage permet d'obtenir trois faisceaux parallèles entre eux 35 et décalés spatialement. La puissance de chacun de ces faisceaux est égale 2879741 6 à 0,25 fois l'énergie Eo du faisceau primaire 11, du fait de la division par 2 effectuée par les cubes séparateurs 12 et 17 et par l'atténuateur 21. L'interposition d'un commutateur 22 sur le trajet de ces trois faisceaux permet d'effectuer la sélection du faisceau désiré pour le projeter seul, à un instant donné, sur la scène S. Tous types de commutateurs électro-optiques ayant un temps de réponse de l'ordre de la milliseconde conviennent (obturateur mécanique, commutateur à cristaux liquides ferro-électriques, ... ). Ce dispositif nécessite des réglages précis afin que les trois faisceaux soient parallèles entre eux. Les moyens éventuels d'élargissement des faisceaux, utilisés en vue de définir la dirnension de la tache d'illumination sur la scène observée, ne sont pas représentés sur la figure. This arrangement makes it possible to obtain three parallel beams 35 between each other and spatially offset. The power of each of these beams is equal to 0.25 times the energy E 0 of the primary beam 11, because of the division by 2 effected by the separating cubes 12 and 17 and by the attenuator 21. a switch 22 in the path of these three beams makes it possible to select the desired beam to project it alone, at a given moment, on the scene S. All types of electro-optical switches having a response time of 1 millisecond order are suitable (mechanical shutter, ferro-electric liquid crystal switch, ...). This device requires precise adjustments so that the three beams are parallel to each other. The possible means of broadening the beams used to define the direction of the illumination spot on the observed scene are not shown in the figure.

Selon l'invention, on peut aussi réaliser le dispositif d'éclairement à l'aide d'un commutateur optique, comme représenté en figure 5. La source laser 23 est collimatée dans une fibre optique 24 à l'aide d'un ensemble de lentilles 25 et 26. La sortie de la fibre 24 est connectée à un commutateur optique 27 (ou un multiplexeur) dont chaque voie de sortie (dans le présent exemple, il y a trois voies de sortie) est suivie d'une fibre optique, respectivement 28 à 30. Les sorties de ces fibres optiques sont suivies de lentilles de collimation 31 à 33, respectivement. Les axes optiques de ces lentilles convergent vers la scène à illuminer. Ces lentilles permettent de réduire la divergence du faisceau diffracté par les fibres optiques à la sortie du commutateur. La commande du commutateur 27 permet de sélectionner la direction d'éclairement. According to the invention, the illumination device can also be produced by means of an optical switch, as shown in FIG. 5. The laser source 23 is collimated in an optical fiber 24 by means of a set of lenses 25 and 26. The output of the fiber 24 is connected to an optical switch 27 (or a multiplexer) of which each output channel (in this example, there are three output channels) is followed by an optical fiber, respectively 28 to 30. The outputs of these optical fibers are followed by collimating lenses 31 to 33, respectively. The optical axes of these lenses converge on the scene to be illuminated. These lenses make it possible to reduce the divergence of the beam diffracted by the optical fibers at the output of the switch. The control of the switch 27 makes it possible to select the direction of illumination.

Selon une autre variante de l'invention, illustrée en figure 6, on peut obtenir les N faisceaux laser du dispositif d'éclairement à l'aide d'un miroir pivotant. Dans cette variante, le faisceau 34 d'un laser 35 est envoyé sur un miroir pivotant 36. Ce miroir 36 est commandé de façon connue en soi pour occuper N positions différentes (dans le présent exemple, N=3). Pour chacune de ces trois positions différentes, on dispose face au miroir pivotant 36 un miroir de renvoi fixe, respectivement 37 à 39. Les miroirs 37 à 39 sont disposés de telle façon que pour chacune des positions angulaires correspondantes du miroir pivotant, les faisceaux renvoyés par ces miroirs fixes convergent vers la scène à illuminer. According to another variant of the invention, illustrated in FIG. 6, the N laser beams of the illumination device can be obtained by means of a pivoting mirror. In this variant, the beam 34 of a laser 35 is sent on a pivoting mirror 36. This mirror 36 is controlled in a manner known per se to occupy N different positions (in the present example, N = 3). For each of these three different positions, the front mirror 36 is provided with a fixed deflection mirror, respectively 37 to 39. The mirrors 37 to 39 are arranged in such a way that for each of the corresponding angular positions of the pivoting mirror, the beams returned are by these fixed mirrors converge towards the scene to illuminate.

Une autre variante de l'invention est illustrée en figures 7 et 8, et 35 elle est relative au cas où les N faisceaux éclairent séquentiellement la scène 2879741 7 sous des angles d'incidence légèrement différents. On peut obtenir les N faisceaux laser du dispositif d'éclairement en réalisant une rotation du faisceau issu du laser à l'aide d'une lentille fixe 40 près du foyer objet de laquelle est disposée la sortie 41 d'une source laser 42 (ou la sortie d'une fibre optique reliée à une source laser). Une translation de cette sortie dans une zone proche dudit foyer objet provoque une inclinaison du faisceau d'éclairement sur la scène à illuminer, ce que l'on constate en comparant les positions angulaires des faisceaux de sorbe de la lentille 40, respectivement référencés 43A et 43B en figures 7 et 8. Another variant of the invention is illustrated in FIGS. 7 and 8, and it relates to the case where the N beams sequentially illuminate the scene at slightly different angles of incidence. The N laser beams of the illumination device can be obtained by rotating the beam coming from the laser with the aid of a fixed lens 40 near the focal point of which the output 41 of a laser source 42 (or the output of an optical fiber connected to a laser source). A translation of this output into an area close to said object focus causes an inclination of the illumination beam on the scene to be illuminated, which can be seen by comparing the angular positions of the beam of the lens 40, respectively referenced 43A and 43B in FIGS. 7 and 8.

Une autre variante de l'invention est illustrée en figure 9, et elle est relative au cas où les N faisceaux éclairent séquentiellement la scène sous le même angle ou sous des angles d'incidence légèrement différents. Comme représenté de façon très simplifiée en figure 9, la source laser 44 est fixée sur un premier support 45, qui est relié à un deuxième support 46 par l'intermédiaire d'éléments mécaniques 47, qui peuvent être des actuateurs piézo-électriques, des translateurs, ... Ces éléments mécaniques sont réalisés et disposés de façon à faire effectuer au support 45 une translation ou une rotation. Another variant of the invention is illustrated in FIG. 9, and it relates to the case where the N beams sequentially illuminate the scene at the same angle or at slightly different angles of incidence. As shown very simply in FIG. 9, the laser source 44 is fixed on a first support 45, which is connected to a second support 46 via mechanical elements 47, which may be piezoelectric actuators, translators, ... These mechanical elements are made and arranged so as to make the support 45 a translation or rotation.

Le dispositif de mesure mettant en oeuvre le procédé de l'invention exploite le signal d'un détecteur. Le signal délivré par le détecteur est obtenu par interférence du signal rétrodiffusé par la scène et d'un signal de référence prélevé sur le signal d'illumination. Le signal de référence est supposé stationnaire. Le signal rétrodiffusé constitue donc une modulation de ce signal de référence. The measuring device implementing the method of the invention uses the signal of a detector. The signal delivered by the detector is obtained by interference of the signal backscattered by the scene and a reference signal taken from the illumination signal. The reference signal is assumed to be stationary. The backscattered signal therefore constitutes a modulation of this reference signal.

Selon la méthode la plus adaptée à l'imagerie en présence de turbulences atmosphériques, la valeur moyenne du signal de référence peut être obtenue par filtrage récursif du signal du capteur. A chaque nouvelle acquisition, le signal rétrodiffusé est obtenu par soustraction du signal de référence au signal incident. Les techniques permettant d'extraire une représentation complexe du spectre du signal de scène sont connues. According to the most suitable method for imaging in the presence of atmospheric turbulence, the average value of the reference signal can be obtained by recursively filtering the sensor signal. At each new acquisition, the backscattered signal is obtained by subtracting the reference signal from the incident signal. Techniques for extracting a complex representation of the spectrum of the scene signal are known.

On va examiner un exemple dans lequel l'illumination est réalisée séquentiellement par un premier faisceau d'éclairement centré et un deuxième faisceau d'éclairement translaté par rapport au premier. An example will be examined in which the illumination is carried out sequentially by a first centered illumination beam and a second illumination beam translated relative to the first illumination beam.

2879741 8 Le signal rétrodiffusé est la convolution de la transformée de Fourier (TF) de la scène par le champ d'éclairement (dans l'approximation de Fraunhofer) : U diffracté (x, y) = ei 9turb(x,y) TF Uobjet (X, y) TF(Uéclairement (X+Y)) X v x y s' TF(Uobjet (X7Y)), x y Uiajrernent(X, y) \ 5Xd'Xd, / Le décalage spatial d'une quantité Xd de la source provoque le décalage spatial du champ diffracté. 2879741 8 The backscattered signal is the convolution of the Fourier transform (TF) of the scene by the illuminance field (in the Fraunhofer approximation): U diffracted (x, y) = ei 9turb (x, y) TF The object (X, y) TF (Illuminance (X + Y)) X vxys' TF (Uobject (X7Y)), xy (X, y) \ 5Xd'Xd, / The spatial shift of a quantity Xd of the source causes the spatial shift of the diffracted field.

Uéclairemen t décalé (X+ Y) = Uéclairemen t (X, Y) S(X :Xd, y) r (x.Y) Udrffracté(X,y) = e' 'c.rt TF (U objet (x,y)), x y éclairemen t(X+ y) \ T d xa,X d-y, U diffracté décalé (X y)= ei+Pwrb(x,Y) s' Pratiquement, on illumine la scène avec un premier front d'onde supposé plan, et on obtient sur le capteur une première mesure du champ lointain diffracté par la scène. On modifie ensuite le champ d'illumination par décalage spatial de la source, et on enregistre la nouvelle mesure du champ diffracté par la scène. Officially shifted (X + Y) = Uclearance (X, Y) S (X: Xd, y) r (xY) Uffracted (X, y) = e '' ct TF (U object (x, y)) , xy lightning t (X + y) \ T dxa, X dy, diffracted U diffracted (X y) = ei + Pwrb (x, Y) Practically, we illuminate the scene with a supposed first plane wavefront, and a first measurement of the far field diffracted by the scene is obtained on the sensor. The illumination field is then modified by spatial shifting of the source, and the new measurement of the field diffracted by the scene is recorded.

On calcule la corrélation entre les deux champs diffractés afin de connaître le décalage moyen. Après recalage, la différence des phases des deux hologrammes (obtenus par interférence entre l'onde reçue de la scène et l'onde du faisceau de référence) donne le gradient de la phase turbulente dans la direction du décalage. The correlation between the two diffracted fields is calculated in order to know the average offset. After resetting, the difference in the phases of the two holograms (obtained by interference between the wave received from the scene and the reference beam wave) gives the gradient of the turbulent phase in the direction of the shift.

TF (u objet (X+ Y [ y éclairemen t (X+ y) \ Idd ldj / phase (U diffracté (X, Y) . diffracté décalé (X Xd + y)) = y)turb (X+ Y) Pturb (x X d + Y) U diffracté décalé (X X d, y) = e i'Dwm(xxd,Y) ou phase ( Udiffracté (X, Y) \ U diffracté décalé (x xd, Y lINPturb (x, y) V) turb (x )(d, yl Le décalage de la source dans une autre direction permet de calculer le gradient de phase dans cette direction. La connaissance du gradient dans au moins deux directions permet le calcul, par intégration, de la phase turbulente. Afin d'éviter l'influence des erreurs de mesure sur la reconstruction de la phase à partir des gradients, on effectue un filtrage spatial des gradients de phase. TF (u object (X + Y [y lightening t (X + y) \ Idd ldj / phase (U diffracted (X, Y). Diffracted offset (X Xd + y)) = y) turb (X + Y) Pturb (x X d + Y) U diffracted offset (XX d, y) = e i'Dwm (xxd, Y) or phase (Udiffracted (X, Y) \ U diffracted offset (x xd, Y lINPturb (x, y) V) turb (x) (d, yl The offset of the source in another direction allows the calculation of the phase gradient in this direction.The knowledge of the gradient in at least two directions allows the calculation, by integration, of the turbulent phase. To avoid the influence of measurement errors on the reconstruction of the phase from the gradients, a spatial filtering of the phase gradients is carried out.

On effectue l'extraction de l'information d'aberration de phase de la façon suivante. On calcule d'abord la phase turbulente. La phase turbulente est obtenue par intégration des matrices de gradient. De nombreuses méthodes connues existent. La méthode mise en oeuvre par l'invention en fait partie, et ne sera exposée que brièvement. Elle peut être calculée d'une matrice donnant les gradients de phase selon deux directions x et y, de préférence orthogonales entre elles (dans un plan de préférence perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau mesuré), à partir de la mesure de la phase, puis la pseudo-inversion de cette matrice. Cette opération d'inversion, qui est faite une seule fois, fournit une matrice de transformation qui permet de passer des matrices de gradient à la matrice de phase, par simple produit matriciel. La matrice de phase est interpolée pour obtenir la taille de la matrice du signal incident. The extraction of the phase aberration information is carried out as follows. The turbulent phase is first calculated. The turbulent phase is obtained by integration of the gradient matrices. Many known methods exist. The method implemented by the invention is part of it, and will be exposed only briefly. It can be calculated from a matrix giving the phase gradients in two directions x and y, preferably orthogonal to each other (in a plane preferably perpendicular to the direction of propagation of the measured beam), from the measurement of the phase , then the pseudo-inversion of this matrix. This inversion operation, which is done only once, provides a transformation matrix that allows passing of gradient matrices to the phase matrix, by simple matrix product. The phase matrix is interpolated to obtain the size of the matrix of the incident signal.

On procède ensuite à la correction des effets dus aux turbulences atmosphériques. La matrice de phase turbulente étant ainsi déterminée, il suffit, pour corriger le signal incident, de le multiplier par le conjugué de cette matrice. The effects due to atmospheric turbulence are then corrected. The turbulent phase matrix being thus determined, it is sufficient, to correct the incident signal, to multiply it by the conjugate of this matrix.

La reconstruction de l'image après ces corrections se fait de la façon suivante. On effectue un calcul de propagation à partir du signal de pupille (tel que reçu par le capteur de mesure) que l'on a corrigé de ses aberrations. Dans les conditions de l'observation à longue distance, utilisant la méthode d'approximation de Fraunhofer, le modèle de propagation utilisé est une simple transformée de Fourier. The reconstruction of the image after these corrections is done as follows. A propagation calculation is made from the pupil signal (as received by the measurement sensor) that has been corrected for its aberrations. In the long-range observation conditions, using the Fraunhofer approximation method, the propagation model used is a simple Fourier transform.

Selon un autre aspect du procédé de l'invention, on utilise une méthode d'illumination simultanée d'une:scène par plusieurs faisceaux de lumière cohérente. La source multiple est constituée de plusieurs faisceaux 2879741 10 cohérents entre eux, qui vont éclairer la scène sous des angles d'incidence légèrement différents. Ces faisceaux sont de préférence issus d'une même source laser. De façon avantageuse, leurs intensités sont différentes, afin d'éviter des interférences complètement destructives sur des zones de la scène. Cette source peut être réalisée de plusieurs manières. Par exemple, à partir d'une source unique, on peut créer: des faisceaux de petit diamètre légèrement décalés et déviés par des éléments optiques (lentilles ou miroirs) - des faisceaux de diamètre plus important, avec formation de 10 points sources secondaires, d'espacement et d'intensité convenable, à l'aide de réseaux par exemple. According to another aspect of the method of the invention, a method of simultaneous illumination of a scene by several coherent light beams is used. The multiple source consists of several coherent beams 10 between them, which will illuminate the scene at slightly different angles of incidence. These beams are preferably derived from the same laser source. Advantageously, their intensities are different, in order to avoid completely destructive interference on areas of the scene. This source can be realized in several ways. For example, from a single source, one can create: small diameter beams slightly offset and deflected by optical elements (lenses or mirrors) - beams of larger diameter, with formation of 10 secondary source points, d appropriate spacing and intensity, using networks for example.

L'acquisition du signal renvoyé par la scène ainsi illuminée est faite de la façon suivante. Le signal délivré par le détecteur est obtenu par interférence du signal rétrodiffusé par la scène et d'un signal de référence prélevé sur l'illuminateur. Le signal de référence est supposé stationnaire. Le signal rétrodiffusé constitue donc une modulation de ce signal de référence. The acquisition of the signal returned by the scene thus illuminated is done as follows. The signal delivered by the detector is obtained by interference of the signal backscattered by the scene and a reference signal taken from the illuminator. The reference signal is assumed to be stationary. The backscattered signal therefore constitutes a modulation of this reference signal.

Selon la méthode la plus adaptée à l'imagerie en présence de turbulences, la valeur moyenne du signal de référence peut être obtenue par filtrage récursif du signal du capteur. A chaque nouvelle acquisition, le signal rétrodiffusé est obtenu en soustrayant du signal incident le signal de référence. Les techniques permettant d'extraire une représentation complexe du spectre du signal de scène sont connues et ne seront pas décrites ici. According to the most suitable method for imaging in the presence of turbulence, the average value of the reference signal can be obtained by recursively filtering the sensor signal. At each new acquisition, the backscattered signal is obtained by subtracting the reference signal from the incident signal. Techniques for extracting a complex representation of the spectrum of the scene signal are known and will not be described here.

Le signal rétrodiffusé est une combinaison linéaire des spectres de la scène, spatialement décalés. Dans le cas, par exemple, où l'illumination est réalisée par trois sources, une source principale, d'intensité arbitrairement égale à 1, et deux sources secondaires, d'intensités k1 et k2, décalées selon l'axe des x pour l'une et selon l'axe des y pour l'autre (les axes x et y forment un plan perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau émis), le signal sp extrait du capteur s'écrira: sp = FT(0)+ ki.FT(0)u - uo, V + k2.FT(0)u, v - vo En présence de turbulences, ou, d'une manière générale, de l'aberration à corriger, on admettra que les trois spectres sont affectés de manière identique par l'aberration. Pour simplifier l'exposé, on supposera, de 2879741 11 plus, que cette aberration se réduit à une loi de phase cpt, située dans le plan de la pupille d'entrée de l'instrument. The backscattered signal is a linear combination of spectra of the scene, spatially shifted. In the case, for example, where the illumination is carried out by three sources, a main source, of intensity arbitrarily equal to 1, and two secondary sources, intensities k1 and k2, shifted along the x-axis for l one and along the y-axis for the other (the x and y axes form a plane perpendicular to the direction of propagation of the emitted beam), the signal sp extracted from the sensor will be written: sp = FT (0) + ki.FT (0) u - uo, V + k2.FT (0) u, v - vo In the presence of turbulence, or, in general, of the aberration to be corrected, it will be assumed that the three spectra are identically affected by the aberration. To simplify the discussion, it will be assumed, moreover, that this aberration is reduced to a phase law cpt, located in the plane of the entrance pupil of the instrument.

sp = (FT(0) + k, .FT(0)u - uo, y + k2.FT(0)u, y - vo).e(j(pt) Dans le cas où cette hypothèse ne pourrait être faite de manière rigoureuse, on décrit quelquefois l'aberration par un ensemble d'écrans de phase situés à plusieurs endroits du trajet des faisceaux. Un nombre très réduit (2 à 3) de ces écrans de phase permet de décrire avec une précision suffisante les effets de la turbulence. sp = (FT (0) + k, .FT (0) u - uo, y + k2.FT (0) u, y - vo) .e (j (pt) In case this hypothesis can not be made rigorously, the aberration is sometimes described by a set of phase screens located at several places in the path of the beams.A very small number (2 to 3) of these phase screens makes it possible to describe with sufficient precision the effects. turbulence.

On procède ensuite à l'extraction de l'information d'aberration de phase et à la correction des effets des turbulences. Les étapes de ce traitement sont les suivantes: 1.- Calcul des matrices de gradient de la phase turbulente Pour chacune des directions x et y: Le signal rétrodiffusé est découpé en zones spatiales ( par exemple, pour une acquisition 512 x 512 pixels, on choisit des zones de 16x16 pixels ou 32x32 pixels). La taille de ces zones spatiales est telle que le gradient de la phase turbulente peut être considéré comme constant dans chacune de ces zones, - dans chacune de ces zones, on calcule l'intercorrélation du signal reçu et du signal corrigé du décalage x ou y. Ce décalage peut être connu à priori ou bien estimé par intercorrélation du signal rétrodiffusé, - La valeur centrale de cette intercorrélation représente la similitude entre les signaux délivrés par le faisceau principal et par le faisceau décalé, La phase du coefficient d'intercorrélation représente l'écart de phase entre les deux faisceaux, - Si l'on suppose que le seul élément de différence entre ces deux faisceaux est le trajet optique, cet écart de phase mesure le gradient de phase moyen entre deux points de l'espace séparés du décalage des faisceaux pour la zone considérée, - On construit ainsi les matrices de gradient en x et en y (de taille 32x32 ou 16x16 dans le présent exemple), de la phase turbulente. The phase aberration information is then extracted and the effects of the turbulence corrected. The stages of this treatment are as follows: 1.- Calculation of the gradient matrices of the turbulent phase For each of the x and y directions: The backscattered signal is divided into spatial zones (for example, for a 512 x 512 pixel acquisition, chooses areas of 16x16 pixels or 32x32 pixels). The size of these spatial zones is such that the gradient of the turbulent phase can be considered as constant in each of these zones, in each of these zones, the intercorrelation of the received signal and the corrected signal of the shift x or y are calculated. . This offset can be known a priori or estimated by cross-correlation of the backscattered signal, - The central value of this intercorrelation represents the similarity between the signals delivered by the main beam and the shifted beam. The phase of the cross-correlation coefficient represents the phase difference between the two beams, - Assuming that the only difference element between these two beams is the optical path, this phase difference measures the average phase gradient between two points in the space separated from the offset of the two beams. beams for the zone considered, - Thus the x and y gradient matrices (of size 32x32 or 16x16 in the present example) are constructed from the turbulent phase.

2879741 12 2. - Calcul de la phase turbulente La phase turbulente est obtenue par intégration des matrices de gradient de phase. Parmi les nombreuses méthodes de calcul connues, la présente invention met en oeuvre une méthode basée sur le calcul d'une matrice donnant les gradients de phase en x et en y à partir de la phase mesurée, puis la pseudo-inversion de cette matrice. Cette opération d'inversion, qui est faite une seule fois, fournit une matrice de transformation qui permet de passer des matrices de gradient de phase à la matrice de phase, par simple produit matriciel. La matrice de phase est interpolée pour o lui conférer la taille de la matrice du signal incident. 2. Calculation of the turbulent phase The turbulent phase is obtained by integration of the phase gradient matrices. Among the many known calculation methods, the present invention implements a method based on the calculation of a matrix giving the phase gradients in x and y from the measured phase, and then the pseudo-inversion of this matrix. This inversion operation, which is done only once, provides a transformation matrix that makes it possible to pass phase gradient matrices to the phase matrix, by simple matrix product. The phase matrix is interpolated to give it the size of the matrix of the incident signal.

3- Correction de la turbulence La matrice de phase turbulente étant connue, il suffit, pour corriger le signal incident, de le multiplier par le conjugué de cette matrice. En outre, on peut approximer cette matrice de turbulence en utilisant les polynômes de Zermike. 3- Correction of the turbulence The turbulent phase matrix being known, it is enough, to correct the incident signal, to multiply it by the conjugate of this matrix. In addition, this turbulence matrix can be approximated by using the Zermike polynomials.

Selon l'invention, pour reconstruire l'image de la scène, c'est-à- dire pour obtenir une image telle qu'on l'aurait obtenue s'il n'y avait pas eu d'aberrations, on procède ainsi. On effectue un calcul de propagation à partir du signal de pupille que l'on a corrigé de ses aberrations. Dans les conditions de l'observation à longue distance, le modèle de propagation utilisé est une simple transformée de Fourier. According to the invention, to reconstruct the image of the scene, that is to say, to obtain an image such as would have been obtained if there had been no aberrations, this is done. A propagation calculation is made from the pupil signal which has been corrected for its aberrations. In the conditions of long-distance observation, the propagation model used is a simple Fourier transform.

L'image obtenue par illumination simultanée possède des artefacts, qui apparaissent sous forme d'une modulation de l'intensité de la scène dans les deux directions x et y formant par exemple un plan perpendiculaire à la direction de propagation du faisceau reçu. Cette modulation provient des interférences des sources d'illumination. Il est possible de déconvoluer l'image de cette modulation. Le filtre nécessaire pour cette opération ne peut être connu complètement a priori, car, si l'on connaît par construction la position relative des sources, il est en revanche pratiquement impossible de maîtriser avec précision leur phase relative. La connaissance de cette phase, et donc du filtre de déconvolution, peut se faire à partir de l'autocorrélation de l'image corrigée. The image obtained by simultaneous illumination has artifacts, which appear as a modulation of the intensity of the scene in the two directions x and y forming for example a plane perpendicular to the direction of propagation of the received beam. This modulation comes from the interference of illumination sources. It is possible to deconvolve the image of this modulation. The filter required for this operation can not be fully known a priori, because, if one knows by construction the relative position of the sources, it is on the other hand practically impossible to control with precision their relative phase. The knowledge of this phase, and therefore of the deconvolution filter, can be done from the autocorrelation of the corrected image.

Selon l'invention, la correction des artefacts précités consiste à calculer l'autocorrélation de l'image corrigée. L'amplitude de chaque pic secondaire donne avec précision le coefficient d'amplitude de la source 2879741 13 secondaire correspondante, et la phase du pic donne le déphasage entre la source principale et la source secondaire. Connaissant ces paramètres, qui permettent de définir le modèle de la source multiple, on applique un filtre de déconvolution calculé par inversion (avec contrainte) de ce modèle. According to the invention, the correction of the aforementioned artifacts consists in calculating the autocorrelation of the corrected image. The amplitude of each secondary peak accurately gives the amplitude coefficient of the corresponding secondary source, and the peak phase gives the phase shift between the main source and the secondary source. Knowing these parameters, which make it possible to define the model of the multiple source, one applies a deconvolution filter calculated by inversion (with constraint) of this model.

On va décrire maintenant, en référence aux figures 10 à 16 différents modes de réalisation de la source multiple conforme à l'invention. We will now describe, with reference to Figures 10 to 16 different embodiments of the multiple source according to the invention.

Une configuration possible est celle d'une source principale et de deux sources secondaires décalées suivant plusieurs directions. D'autres configurations sont possibles et permettent également de calculer le gradient de la phase aberrante. Parmi les diverses dispositions, certaines peuvent présenter un intérêt en termes de réalisation. Ainsi, il est possible d'utiliser une configuration en croix, avec la source principale au centre, et quatre sources secondaires d'intensité plus faible, réparties symétriquement en x et en y, de part et d'autre de la source principale. Une configuration en triangle équilatéral, où les sources secondaires occupent les sommets du triangle, et la source principaleoccupe le centre, est également possible. One possible configuration is that of a main source and two secondary sources shifted in several directions. Other configurations are possible and also make it possible to calculate the gradient of the aberrant phase. Among the various provisions, some may be of interest in terms of implementation. Thus, it is possible to use a cross configuration, with the main source in the center, and four secondary sources of lower intensity, symmetrically distributed in x and y, on both sides of the main source. An equilateral triangle configuration, where the secondary sources occupy the vertices of the triangle, and the main source occupies the center, is also possible.

On a représenté en figure 10 un exemple de réalisation d'une source multiple, pour lequel le faisceau 48 issu de la source est intercepté par trois petites lentilles convergentes 49 à 51. Les foyers images de ces trois lentilles coïncident avec les foyers objets de trois autres petites lentilles 52 à 54 suivies d'une grande lentille convergente unique qui intercepte leurs faisceaux. On obtient ainsi trois faisceaux cohérents entre eux qui convergent près du foyer image de la lentille 55. FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a multiple source, for which the beam 48 coming from the source is intercepted by three small convergent lenses 49 to 51. The image centers of these three lenses coincide with the object focal points of three other small lenses 52 to 54 followed by a large single convergent lens that intercepts their beams. In this way three coherent beams are obtained which converge near the focal point of the lens 55.

On a représenté en figure 11 une variante du dispositif de la figure 10. Selon cette variante, le faisceau laser incident est intercepté par trois lentilles convergentes 57 à 59 suivies d'une grande lentille convergente 60. On obtient ainsi trois faisceaux cohérents entre eux qui convergent près du foyer image de la lentille 60. FIG. 11 shows a variant of the device of FIG. 10. In this variant, the incident laser beam is intercepted by three convergent lenses 57 to 59 followed by a large convergent lens 60. Three coherent beams are thus obtained between them. converge near the focus image of the lens 60.

Le mode de réalisation de la figure 12 comporte deux lentilles convergentes 61, 62 interceptant chacune une partie latérale du faisceau laser incident 63, la partie centrale 63A se propageant librement de façon rectiligne. Ces deux lentilles sont suivies chacune d'une lentille divergente de focale opposée, 64, 65 respectivement, ces lentilles étant disposées de façon à faire converger les parties de faisceau qu'elles reçoivent avec le faisceau central 63A. The embodiment of FIG. 12 comprises two convergent lenses 61, 62 each intercepting a lateral portion of the incident laser beam 63, the central portion 63A propagating freely in a rectilinear manner. These two lenses are each followed by a diverging lens of opposite focal length, 64, 65 respectively, these lenses being arranged to converge the beam portions they receive with the central beam 63A.

2879741 14 Le mode de réalisation de la figure 13 ne comporte qu'un réseau de diffraction 66 interceptant la totalité du faisceau incident 67. Le réseau 66 est gravé, de façon connue en soi, pour produire à partir du faisceau 67 trois faisceaux 68 à 70 cohérents entre eux, mais non convergents dans cet exemple, et illuminant, dans la zone de détection, trois surfaces se recouvrant partiellement. The embodiment of FIG. 13 comprises only a diffraction grating 66 intercepting the entire incident beam 67. The grating 66 is etched, in a manner known per se, to produce from the beam 67 three beams 68 to 68. 70 coherent with each other, but not converging in this example, and illuminating, in the detection zone, three partially overlapping surfaces.

En figure 14, on a représenté trois exemples (parmi un grand nombre d'exemples possibles) de dispositions spatiales relatives possibles des points sources d'illumination simultanée d'une scène selon le procédé de l'invention. En A, les trois sources sont disposées aux sommets d'un triangle. En B, la source centrale est disposée au centre d'un carré dont les quatre sources secondaires occupent les sommets. En C, la source centrale est disposée au centre d'un triangle équilatéral dont les trois sources secondaires occupent les sommets. FIG. 14 shows three examples (among a large number of possible examples) of possible relative spatial arrangements of the sources of simultaneous illumination of a scene according to the method of the invention. In A, the three sources are arranged at the vertices of a triangle. In B, the central source is arranged in the center of a square whose four secondary sources occupy the vertices. In C, the central source is arranged in the center of an equilateral triangle whose three secondary sources occupy the vertices.

On a représenté en figure 15 une source multiple utilisant, comme celle de la figure 4, des cubes séparateurs et des cubes réflecteurs. La source laser 71 est suivie d'un cube séparateur 72 qui divise le faisceau de la source en un premier faisceau 73 coaxial au faisceau 74 de la source, et un deuxième faisceau 75 se propageant dans un plan P1 perpendiculaire au faisceau 74. Dans ce plan P1, le faisceau 75 est renvoyé orthogonalement par un cube réflecteur 76 vers un autre cube réflecteur 77, qui le renvoie parallèlement au faisceau 73, vers la scène S à illuminer (faisceau 78). Le faisceau 73 est intercepté par un autre cube séparateur 79 qui le sépare en deux faisceaux: un faisceau 80 coaxial au faisceau 73, et un faisceau 81 se propageant dans un plan P2 perpendiculaire au faisceau 73. Ce faisceau 81 est intercepté par un cube réflecteur 82 qui le renvoie perpendiculairement au plan P2, vers la scène S (faisceau 83). Sur les trajets des faisceaux 78, 80 et 83 on dispose des atténuateurs réglables 84 à 86, respectivement. FIG. 15 shows a multiple source using, like that of FIG. 4, separator cubes and reflector cubes. The laser source 71 is followed by a splitter cube 72 which divides the beam of the source into a first beam 73 coaxial with the beam 74 of the source, and a second beam 75 propagating in a plane P1 perpendicular to the beam 74. P1 plane, the beam 75 is returned orthogonally by a reflective cube 76 to another reflective cube 77, which returns it parallel to the beam 73, to the scene S to illuminate (beam 78). The beam 73 is intercepted by another separator cube 79 which separates it into two beams: a beam 80 coaxial with the beam 73, and a beam 81 propagating in a plane P2 perpendicular to the beam 73. This beam 81 is intercepted by a reflective cube 82 which returns it perpendicularly to the plane P2, to the scene S (beam 83). On the paths of the beams 78, 80 and 83 there are adjustable attenuators 84 to 86, respectively.

La source multiple représentée en figure 16 est similaire à celle de la figure 15, à la différence qu'elle ne comporte pas les atténuateurs 84 à 86. The multiple source shown in FIG. 16 is similar to that of FIG. 15, with the difference that it does not include attenuators 84 to 86.

Selon une variante du procédé de l'invention, et en particulier afin d'éviter de procéder à la correction des artefacts précités, on combine la méthode d'illumination séquentielle avec la méthode d'illumination simultanée. On procède de la façon suivante. On éclaire la scène de manière séquentielle par un faisceau d'illumination centré puis par plusieurs faisceaux 2879741 15 séparés spatialement, mais envoyés simultanément entre eux. La première acquisition permet d'obtenir toute l'information sur la scène. On calcule la phase turbulente à l'aide de la méthode simultanée décrite ci-dessus, en effectuant la corrélation entre la première acquisition et la suivante. On corrige le signal contenant toute l'information en multipliant par le conjugué de la matrice de turbulence estimée. According to a variant of the method of the invention, and in particular to avoid the correction of the aforementioned artifacts, the sequential illumination method is combined with the simultaneous illumination method. We proceed as follows. The scene is illuminated sequentially by an illuminating beam centered and then by several beams spatially separated, but sent simultaneously between them. The first acquisition provides all the information on the scene. The turbulent phase is calculated using the simultaneous method described above, making the correlation between the first acquisition and the next one. The signal containing all the information is corrected by multiplying by the conjugate of the estimated turbulence matrix.

Claims

16 CLAIMS

1. A method for measuring wavefront aberrations in coherent light for illuminating a scene (S) and for correcting the effects of these aberrations on the propagation of this light, characterized in that several different beams of coherent light to illuminate the scene in a short time before that of the evolution of the aberrations, that we acquire the signal returned by the scene for each of these beams, that we calculate the phase modification 'produced by the aberrations and that the signal acquired is corrected by the result of this calculation.

2. Method according to claim 1, characterized in that the different illumination beams are sent sequentially to the scene.

3. Method according to claim 1, characterized in that the different illumination beams are sent simultaneously on the scene, with different incidences.

4. Method according to claim 1, characterized in that the scene is illuminated sequentially by a first beam, then by several other beams sent simultaneously, with different incidences.