WO1990007720A1 - Electro-optical scanning system for a hemispherical space - Google Patents

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WO1990007720A1
WO1990007720A1 PCT/CH1987/000078 CH8700078W WO9007720A1 WO 1990007720 A1 WO1990007720 A1 WO 1990007720A1 CH 8700078 W CH8700078 W CH 8700078W WO 9007720 A1 WO9007720 A1 WO 9007720A1
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mirror
axis
rotation
elevation
around
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PCT/CH1987/000078
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James Linick
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James Linick
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/789Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using rotating or oscillating beam systems, e.g. using mirrors, prisms
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/02Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
    • H04N3/08Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector
    • H04N3/09Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector for electromagnetic radiation in the invisible region, e.g. infrared

Definitions

  • This invention relates to electro-optical systems of active and passive visual representation for the purpose of research and exploration of objective space. More particularly, this invention relates to a device and a method intended to explore the hemispherical and volumetric objective space in order to find and / or locate potential targets and to allow information concerning the target (s) to be seen by the human eye and / or supplied to a weapon delivery system.
  • Such information relating to the position of the target can also be supplied to a visual representation device, such as a cathode ray tube or the like, allowing a visual examination of the selected target in order to help the operator to identify it and give priority to the selected target (s) (sJ.
  • a visual representation device such as a cathode ray tube or the like
  • electro-optical systems for exploring the hemispherical space are extremely limited.
  • electro-optical scanning systems have very limited visual fields of the order of two to ten degrees, as is the case with the scanning system incorporated in the Forward Loo ing Infra-Red (FLIR).
  • FLIR Forward Loo ing Infra-Red
  • the narrow visual field of FLIR prohibits the use of FLIR as an electro-optical exploration system to search and locate targets in a wide search visual field.
  • An attempt to use a FLIR with its incorporated scanning subsystems having narrow visual fields for exploration and research consists in mounting an entire sensor on a "gimbal" oscil ⁇ latory and rotating assembly commonly called platform, in such a way that the entire FL-IR, or another electro-optical sensor of the system is panoramic in an X and Y direction to search for part of the objective space inside a predefined search field.
  • platform a "gimbal" oscil ⁇ latory and rotating assembly commonly called platform
  • the mercury-cadmium-tellurium detectors commonly used in a FLIR require cryogenic cooling during the operation; the cryogenic cooling sources must, because of their weight, be mounted next to the platform and connected to the FLIR without interfering with the rotational and elevation movement of the platform.
  • the difficulty of making such a connection between the cryogenic source and the FLIR, as well as the multitude of electrical interfaces, increases dramatically as the "field of research widens. Consequently, electronic scanning systems -optics mounted on platforms generally have very limited fields of research.
  • one of the aims of this invention is to create a device and a method which overcome the insufficiencies of the existing systems and methods mentioned above in order to contribute to the advancement and progress of the technique of electro- systems. optical and mechanical visual representation.
  • Another novelty of this invention is to create the means of using conventional studies and accessories of the electro-optical technique to explore large areas of the objective space such as the hemispherical objective space.
  • Another novelty of this invention is to provide the means to explore the hemispherical objective space with conventional electro-optical scanning systems in such a way that distortions and dragging of the image or the lack of clarity of the image are significantly minimized to the point of being practically eliminated in order to allow better image recognition and readability for the human eye and / or a computer system.
  • Another novelty of this invention resides in the creation of an electro-optical system allowing an electro-optical sensor to explore the hemispherical objective space by completely eliminating the need to use an incorporated, fixed or being part of the sensor.
  • Another novelty of this invention is the creation of an electro-optical visual representation system including a non-rotating and non-inclined sensor which eliminates the complex platforms and intermediate systems between the sensor and the support team such as cryogenic coolers, computers, power supplies and the like.
  • the invention includes a. device and method for guiding the flux emitted by targets and backgrounds in the objective space on a dense focal plane located in an electro-optical sensor such as, but not limited to, a FLIR whose bandwidth will allow observation of the flux that interests us while other wavelengths will be filtered.
  • an electro-optical sensor such as, but not limited to, a FLIR whose bandwidth will allow observation of the flux that interests us while other wavelengths will be filtered.
  • the invention includes a device and a method of exploration which can be used in conjunction with various types of electro-optical visual representation systems in order to explore the hemispherical and voluetric space. to find and locate potential targets and allow the information collected on the target to be seen by the human eye and / or supplied to a computerized arms delivery system.
  • the device of the invention comprises a plane mirror large enough to encompass the fixed visual field of the sensor.
  • the plane mirror is mounted on a mechanical system which causes an azimuthal movement of the mirror around an azimuthal axis of rotation centered on a perpendicular line, and geometrically centered on the focal plane of the sensor and around an elevation axis. perpendicularly offset from the azimuth axis of rotation and outside the: visual field of the sensor.
  • the circular and azimuthal path of rotation is parallel to the focal plane and that the mirror rises around its axis of elevation close to the edge of the rotation path and constantly parallel to the focal plane of the sensor.
  • a timing disk is actively connected to each axis of the mirror to provide the sampling commands in order to sample the scanned focal plane, to provide azimuth and elevation information in order to effect coupling with the pixel X addresses. and Y created, and then give the exact position of the target in space as well as the updated positions of the potential targets so that the computer controlling the weapon system can establish one or more predictable positions and then trigger the shot (s).
  • a computer allowing the control of all the electrical and mechanical functions of the invention controls the azimuthal movement of the mirror, whether it is in constant rotation of 360 degrees or in partial arc, the different rates of beaming and it also controls the extent of scanning and the scanning speed of the mirror elevation movement.
  • This computer also accepts information and commands from the weapon system computer and gives information to the weapon system such as the azimuth and mirror elevation positions and receives and chooses the sampling times of the timing disc.
  • the processing of information relating to the flux coming from the electro-optical focal plane can be optionally incorporated in this computer.
  • the mirror can optionally have two faces cut in the shape of a flat prism whose angle will be equal to the instantaneous visual field of the focal plane.
  • An advantage of this two-sided mirror is that the system, using two focal planes, could see the objective space in an alternating sequential order and thus use a focal plane with a dense linear device whose elements are separated by a space. equal to their respective size.
  • the method of the invention consists in the new idea of positioning the plane mirror in the manner described above and then simultaneously rotating the mirror around the azimuthal circular path of rotation a- when the mirror s 'pupil or decline ' around the offset elevation axis.
  • Fig. 1 is a perspective view of the basic components of the device of the invention
  • Fig. 2 is a simplified diagram illustrating the way in which the computer is connected for the purpose of controlling the various components of the device of the invention
  • Fig. 3 is a schematic view of the mirror of the invention juxtaposed with an electro-optical sensor illustrating the elevation movement of the mirror and the angles of the resulting hemispherical -research;
  • Fig. 4 is a schematic view illustrating the extent of the hemispherical search spiral when the mirror simultaneously rotates and tilts around its axes of azimuth rotation and elevation.
  • the search device 10 of the invention comprises a plane mirror 12 actively connected to the chassis 14 to pivot around the elevation axis 16.
  • the chassis 14 is actively connected to the annular surface 18 of the rotary annular base 20
  • the annular base 20 with the chassis 14 is placed above a conventional sensor, with fixed gaze, generally indicated by the number 22, having an objective lens 24 for focusing the flux coming on the focal plane 26.
  • the different components of the research device 10 are linked together in the following way:
  • the annular base 20 of the device 10 is placed perpendicularly and this itre with respect to the longitudinal axis Z of the sensor 22. Therefore, the imaginary axes X & Y of the annular surface 18 defines an azimuthal rotation plane of the chassis 14 and the mirror 12 which is parallel to the focal plane 26 and centered on the axis Z.
  • the elevation axis 16 of the plane mirror 12, mounted so as to be able to pivot in the chassis 14, is offset from the Z axis but perpendicular to this Z axis.
  • the plane mirror 12 is placed relative to the the Z axis so that its longitudinal axis 28 intersects the Z axis each time the plane mirror 12 pivots about its elevation axis 16.
  • the elevation movements generally indicated by the number 30, are created by rotating the plane mirror 12 about its axis ⁇ elevation 16. While the many different types "of movements vation élé ⁇ 30 may suffice , a type of motion of rose-r tion '30 may include a rectilinear movement 32 positioned collinearly with the axis Z of the device 10 and operatively connected to the rear of the plane mirror 12. During the operation, the rectilinear movement 32 operates to rotate the plane mirror 12 about its elevation axis 16. In the same way, the azimuth movement, generally indicated by the number 34, is actively connected to the annular base 20 with its annular surface 18 in the plane of azimuth rotation.
  • a type of movement azimuth 34 can include a rotary movement 36 having a swimming engre ⁇ wheel 38 rigidly secured to the annular base 20.
  • the operation of the one rotary drive 36 operates by rotating the base annular so that its annular surface 18 rotates in the azi ⁇ mutal plane of rotation which is perpendicular to the azimuthal axis of rotation and parallel to the focal plane 26.
  • Numerous azimuthal timing marks 42 A can be provided on the annular gear wheel 10 to be read by a photo sensor 44 A to give information on the aziutal position and on the discrimination points of the annular base 22.De the same way, a similar combination of the elevation timing marks 42 E and the photo sensor 44 E can be provided incorporated into the elevation movement 3.0 to give the information of the elevation position.
  • the computer necessary for the invention is used to control the operations of the search device 10. Also, this computer 46 has a BUS interface 48.
  • the main central processing unit (CPU) 50 of the computer 46 is connected to the BUS interface 48 to control the operation of the elevation movements 30 and azimuth movements 34 through the information received by the sensors 44 A and 44 E.
  • Others 1/0 52 can be connected to 1 .interface- BUS 48 allowing. the central processing unit 50 to be used for other sensor control systems 22 and / or for weapon control systems.
  • Fig. 3 and 4 illustrate the method of searching for the invention. More particularly, the method of the invention is best illustrated by the specifications of the chosen embodiment, however, it should be noted that the explanation of the chosen embodiment which follows is given simply by way of example: the elevation position of the mirror can be adjusted so as to see the objective space horizontally at 70 degrees at least elevation, without any obstruction of flow.
  • the length of the plane will then be equal to (360) (50 microns): 18 m.
  • an instantaneous field of view of 0.5 mr the focal length will then be equal to:
  • the desired total angle of the mirror is an angle which would produce a horizontal radius and a radius as close as possible to the vertical plane.
  • the focal plane with fixed gaze of 10 degrees it then becomes obvious that the mirror placed so as to produce an extreme horizontal radius would be raised to 47.5 degrees above the horizontal plane.
  • the focal plane with fixed gaze looks at the horizon and all of the objective space up to a point located 10 degrees above the horizon.
  • the invention in order to be practical, must require the use of a plane mirror of a reasonable size because it is extremely difficult and expensive to maintain the flatness and the quality of the surface of a very large mirror. . Consequently, for the purposes of this example, the size of the mirror should not exceed 40 cm.
  • the width of the mirror would be governed by the divergence of the fixed visual field as follows:
  • a 40 cm mirror with a reasonable objective lens will have a width of approximately 60 mm. It then becomes obvious that the flux will not experience any obscuration with the mirror raised to 77.5 degrees. With the mirror at 77.5 degrees elevation, the focal plane with fixed gaze looks at the horizon and all the objective space up to a point located 60 degrees above the horizon and an extreme point in the space located 70 degrees above the horizon.
  • the obscured part of the fixed gaze focal plane looks at the horizon and all of the objective space up to a point 80 degrees above the horizon and an extreme point. in space 82.5 degrees above the horizon.
  • the invention can look, search, explore and scan at least 165 degrees of the objective hemispherical space and the opening angle of the mirror will only be 40 degrees, which is very easy to achieve. Indeed, we must not forget that today an electro-optical observation of the hemispherical objective space, as clear and at a speed as fast as that described above cannot be carried out with the means and existing systems today.
  • the azimuthal movement is, in our example, continuous but it can be modified by the operator if he wishes.
  • 2 TT rad (30) / sec will be scanned.
  • This rate although rapid, remains in the rate of generation and recombination of linear infrared focal planes, photoconductive typical as well as other optical spectra.
  • the hemispherical objective space, or a part of it, can be explored by the tilting or declining mirror of 5 degrees by 360 degrees of the azimuth movement.
  • the azimuth and elevation speed of the mirror will be constant and very precisely coordinated.
  • the rate of change of the mirror elevation angle will be 1/2 (total focal plane / 360 degrees of the azimuth movement. So, with a fixed total angle of 10 degrees from the focal plane, the delta elevation angle will be 5 degrees by 360 degrees and with an azimuth speed of 1800 rp, the elevation speed will be 1/72 of the azimuth speed.
  • the timing marks 42 A can be placed every 32 pixels with reset times at each revolution to ' - ' thus accommodate and correct errors due to mechanical friction and / or variations in speed training.
  • An electronic clock will linearly provide the azimuthal position of the mirror between each timing mark.

Abstract

Device and research process used in conjunction with an electro-optical sensor not requiring an integrated scanning system to explore the objective hemispherical space in order to find and localise potential targets. Said device includes a plane mirror (12) which is azimuthally mobile about an azimuthal axis of rotation (2) centred on a line perpendicular to and geometrically centred on the focal plane of the electro-optical sensor (26) and also mobile about an axis of elevation (16) perpendicularly offset relative to the azimuthal axis of rotation and situated outside the visual field of the sensor. According to said process, the plane mirror is made to rotate about its azimuthal axis of rotation while being subjected to a movement of inclination (or declination) about its rotational axis of elevation, thus producing a spiral which carries out a complete hemispherical search without the electro-optical sensor moving.

Description

/07720/ 07720
D E S C R I P T I O ND E S C R I P T I O N
TITRE DE L'INVENTION;TITLE OF THE INVENTION;
SYSTEME ELECTRO-OPTIQUE DE BALAYAGE D'UN ESPACE HEMISPHERIQUEELECTRO-OPTICAL SCANNING SYSTEM OF A HEMISPHERIC SPACE
DOMAINE DE L'INVENTION:FIELD OF THE INVENTION:
Cette invention se rattache aux systèmes électro-optiques de représentation visuelle actifs et passifs aux fins de recherche et d'exploration de l'espace objectif. Plus par¬ ticulièrement, cette invention se rattache à un dispositif et un procédé ayant pour but d'explorer l'espace objectif hémisphérique et volumétrique afin de trouver et/ou locali¬ ser des cibles potentielles et de permettre aux informations concernant le ou les cibles d'être vues par l'oeil humain et/ou fournies à un système de livraison d'armes.This invention relates to electro-optical systems of active and passive visual representation for the purpose of research and exploration of objective space. More particularly, this invention relates to a device and a method intended to explore the hemispherical and volumetric objective space in order to find and / or locate potential targets and to allow information concerning the target (s) to be seen by the human eye and / or supplied to a weapon delivery system.
ETAT DE LA TECHNIQUE CONNUE:KNOWN STATE OF THE ART:
A ce jour, il existe de nombreux types de systèmes de repré¬ sentation visuelle pour l'oeil humain ou pour des systèmes informatiques aux- fins d'exploration de l'espace objectif considéré comme une zone des cibles potentielles ayant pour but de localiser des- cibles potentielles et de fournir la position de la cible à un ordinateur quitraitera cette in¬ formation et qui fournira ensuite à un système de livraison d'armes les informations nécessaires au déclenchement et au guidage de projectiles et/ou missiles contre la cible sélec¬ tionnée. /07720 .,To date, there are many types of visual representation systems for the human eye or for computer systems for the purpose of exploring the objective space considered to be an area of potential targets intended to locate - potential targets and to supply the position of the target to a computer which will process this information and which will then supply a weapon delivery system with the information necessary to trigger and guide projectiles and / or missiles against the selected target ¬ tioned. / 07720.,
Une telle information relative à la position de la cible peut également être fournie à un dispositif de représen¬ tation visuelle, comme un tube à rayons cathodiques ou similaires, permettant un examen visuel de la cible sé¬ lectionnée afin d'aider l'operateur à identifier celle-ci et donner la priorité à la ou aux cible(s) sélectionnée(sJ .Such information relating to the position of the target can also be supplied to a visual representation device, such as a cathode ray tube or the like, allowing a visual examination of the selected target in order to help the operator to identify it and give priority to the selected target (s) (sJ.
De nombreux systèmes et sous systèmes de radar ont été développés pour la recherche et l'exploration de l'espace objectif hémisphérique et particulièrement des sytèmes ter¬ restres, montés sur véhicules ou sur bateaux.Numerous radar systems and sub-systems have been developed for the research and exploration of the hemispherical objective space and in particular terrestrial systems, mounted on vehicles or on boats.
Malheureusement,ces systèmes électro-optiques d'exploration de l'espace hémisphérique sont extrêmement limités. En ef¬ fet, les systèmes électro-optiques de balayage ont des champs visuels très limités de l'ordre de deux à dix degrés comme c'est le cas du système de balayage incorporé dans le Forward Loo ing Infra-Red (FLIR).Unfortunately, these electro-optical systems for exploring the hemispherical space are extremely limited. In fact, electro-optical scanning systems have very limited visual fields of the order of two to ten degrees, as is the case with the scanning system incorporated in the Forward Loo ing Infra-Red (FLIR).
L'étroit champ visuel du FLIR interdit l'utilisation du FLIR en tant que système électro-optique d'exploration pour rechercher et localiser des cibles dans un large champ visuel de recherche. Une essai d'utilisation d'un FLIR avec ses sous-systèmes de balayage incoporés ayant d' troits champs visuels pour l'exploration et la recherche, consiste à monter un senseur entier sur un assemblage "gimbal" oscil¬ latoire et tournant communément appelé plate-forme, de telle manière que le FL-IR entier, ou un autre senseur électro-op¬ tique du système soit panoramique en une direction X et Y pour rechercher une partie de l'espace objectif à l'inté¬ rieur d'un champ de recherche prédéfini. En plus de la com¬ plexité de la plate-forme elle-même, le concept de monter un senseur sur une plate-forme oscillatoire et tournante s'avère terriblement gênant pour deux raisons majeures. PREMIEREMENT, les détecteurs au mercure-cadmium-tellure communément utilisés dans un FLIR nécessite un refroi¬ dissement cryogénique durant l'opération; les sources de refroidissement cryogénique doivent, à cause de leur poids, être montées à câté de la plate-forme et connectées au FLIR sans interférer avec le mouvement de rotation et d'élévation de la plate-forme. La difficulté de réaliser une telle connection entre la source cryogénique et le FLIR, ainsi que la multitude d'interfaces électriques ,aug¬ mente dramatiquement à mesure que le "champ de recherche s'élargit. En conséquence, les systèmes de balayage élec¬ tro-optiques montés sur plate-forme possèdent en général des champs de recherche très limités.The narrow visual field of FLIR prohibits the use of FLIR as an electro-optical exploration system to search and locate targets in a wide search visual field. An attempt to use a FLIR with its incorporated scanning subsystems having narrow visual fields for exploration and research, consists in mounting an entire sensor on a "gimbal" oscil¬ latory and rotating assembly commonly called platform, in such a way that the entire FL-IR, or another electro-optical sensor of the system is panoramic in an X and Y direction to search for part of the objective space inside a predefined search field. In addition to the complexity of the platform itself, the concept of mounting a sensor on an oscillating and rotating platform turns out to be terribly troublesome for two major reasons. FIRST, the mercury-cadmium-tellurium detectors commonly used in a FLIR require cryogenic cooling during the operation; the cryogenic cooling sources must, because of their weight, be mounted next to the platform and connected to the FLIR without interfering with the rotational and elevation movement of the platform. The difficulty of making such a connection between the cryogenic source and the FLIR, as well as the multitude of electrical interfaces, increases dramatically as the "field of research widens. Consequently, electronic scanning systems -optics mounted on platforms generally have very limited fields of research.
DEUXIEMEMENT, un problème important avec les systèmes de représentation visuelle électro-optiques réside dans le fait que ces systèmes ont leur système de balayage incor¬ porés. Alors que les système à regard fixe ( avec des dé¬ tecteurs mosaiques) sont développés pour des longueurs d'ondes spécifiques, les systèmes de balayage existants tendent à provoquer du trainage sur l'image quand on pro¬ cède à un mouvement panoramique en azimut et en élévation. De ce fait, la qualité de détection et de reconnaissance de la cible se dégrade tandis que le taux de fausse alarme augmente .SECOND, an important problem with electro-optical visual representation systems lies in the fact that these systems have their incorporated scanning system. While fixed gaze systems (with mosaic detectors) are developed for specific wavelengths, existing scanning systems tend to cause dragging on the image when a panoramic movement in azimuth is carried out and in elevation. As a result, the quality of detection and recognition of the target deteriorates while the false alarm rate increases.
Par conséquent, un des buts de cette invention est de cré¬ er un dispositif .et un procédé qui triomphent des insuffi¬ sances des systèmes et méthodes existants mentionnés haut afin de contribuer à l'avancement et au progrés de la technique des systèmes électro-optiques et mécaniques de représentation visuelle. Une autre nouveauté de cette invention est de créer les mo¬ yens d'utiliser les études et accessoires conventionnels de la technique électro-optique pour explorer de larges zones de l'espace objectif comme l'espace objectif hémisphérique.Consequently, one of the aims of this invention is to create a device and a method which overcome the insufficiencies of the existing systems and methods mentioned above in order to contribute to the advancement and progress of the technique of electro- systems. optical and mechanical visual representation. Another novelty of this invention is to create the means of using conventional studies and accessories of the electro-optical technique to explore large areas of the objective space such as the hemispherical objective space.
Une autre nouveauté de cette invention est de fournir les moyens d'explorer l'espace objectif hémisphérique avec les systèmes de balayage électro-optiques conventionnels de telle manière que les distorsions et trainage de l'image ou le manque de clarté de l'image soient significativement minimisés au point d'être pratiquement éliminés afin de per¬ mettre une meilleure reconπaisance et lisibilité de l'image pour l'oeil humain et/ou un système informatique.Another novelty of this invention is to provide the means to explore the hemispherical objective space with conventional electro-optical scanning systems in such a way that distortions and dragging of the image or the lack of clarity of the image are significantly minimized to the point of being practically eliminated in order to allow better image recognition and readability for the human eye and / or a computer system.
Une autre nouveauté de cette invention réside dans la créa¬ tion d'un système électro-optique permettant à un senseur électro-optique d'explorer l'espace objectif hémisphérique en éliminant totalement le besoin de recourir à un système de balayage incorporé, fixé ou faisant partie du senseur.Another novelty of this invention resides in the creation of an electro-optical system allowing an electro-optical sensor to explore the hemispherical objective space by completely eliminating the need to use an incorporated, fixed or being part of the sensor.
Une autre nouveauté de cette invention est la création d'un système de représentation visuelle électro-optique incluant un senseur non rotatif et non incliné ce qui élimine les plate-forme et systèmes intermédiaires complexes entre le senseur et 1' équipe ert de support tels que refroidisseurs cryogéniques, ordinateurs, alimentation électriques et si¬ milaires.Another novelty of this invention is the creation of an electro-optical visual representation system including a non-rotating and non-inclined sensor which eliminates the complex platforms and intermediate systems between the sensor and the support team such as cryogenic coolers, computers, power supplies and the like.
Nous venons d'esquisser les objectifs les plus pertinents de l'invention . Ces objectifs doivent être considérés comme de simples illustrations des caractéristiques et des applications les plus remarquables de l'invention. Mais il est évident que d'autres objectifs et applications peuvent être obtenus par une utilisation différente ou une modifi¬ cation de l'invention; cependant, il faut savoir que ces éventuelles utilisations différentes ou modifications de l'invention restent dans Te domaine et l'étendue de l'in¬ vention du dispositif et procédé utilisés en conjonction avec un senseur électro-optique pour explorer et balayer l'espace objectif hémisphérique afin de trouver et loca¬ liser des cibles potentielles.We have just outlined the most relevant objectives of the invention. These objectives should be considered as simple illustrations of the most remarkable characteristics and applications of the invention. But it is obvious that other objectives and applications can be obtained by a different use or a modification of the invention; however, be aware that these possible different uses or modifications of the invention remain in the field and the scope of the invention of the device and method used in conjunction with an electro-optical sensor to explore and scan the objective hemispherical space in order to find and locate ¬ read potential targets.
SOMMAIRE DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION
L'invention et définie par les Revendications avec une réalisation exposée dans les dessins ci-après. En bref, l'invention comprend un. dispositif et un procédé pour gui¬ der le flux émis par des cibles et arrière-plans dans l'espace objectif sur un dense plan focal situé dans un senseur électro-optique comme, mais non limité, un FLIR dont la largeur de bande permettra l'observation du flux qui nous intéresse tandis que d'autres longeurs d'ondes seront filtrées.The invention is defined by the claims with an embodiment set out in the drawings below. In short, the invention includes a. device and method for guiding the flux emitted by targets and backgrounds in the objective space on a dense focal plane located in an electro-optical sensor such as, but not limited to, a FLIR whose bandwidth will allow observation of the flux that interests us while other wavelengths will be filtered.
Plus précisément, l'invention comprend un dispositif et un procédé d'exploration qui peuvent s'utiliser en conjonction avec des types varies de systèmes de représentation vi¬ suelle électro-optique aux fins d'explorer l'espace hémis¬ phérique et volu étrique pour trouver et localiser des cibles potentielles et permettre aux informations recueil¬ lies sur la cible d'être vues par l'oeil humain et/ou- fournies à un système informatique de livraison d'armes.More specifically, the invention includes a device and a method of exploration which can be used in conjunction with various types of electro-optical visual representation systems in order to explore the hemispherical and voluetric space. to find and locate potential targets and allow the information collected on the target to be seen by the human eye and / or supplied to a computerized arms delivery system.
Le dispositif de l'invention comprend un miroir plan suffi¬ samment grand pour englober le champ visuel fixe de sen¬ seur. Le miroir plan est monté sur un système mécanique qui provoque un mouvement azimutal du miroir autour d'un axe de rotation azimutal centré sur une ligne perpendiculaire, et géométriquement centré sur le plan focal du senseur et au¬ tour d'un axe d'élévation perpendiculairement décalé de l'axe de rotation azimutal et en dehors du:champ visuel du senseur. Avec des mouvements appropriés activement reliés aux axes de rotation azimutaux et d'élévation, il convient de re¬ marquer que la voie de rotation circulaire et azimutale est parallèle au plan focal et que le miroir s'élève au¬ tour de son axe d'élévation proche du bord de la voie de rotation et constamment parallèle au plan focal du senseur. Un disque de chronométrage est activement relié à chaque axe du miroir pour fournir les commandes d'échantillonnage afin d'échantillonner le plan focal balayé, pour fournir des informations azimutales et d'élévation afin d'effec¬ tuer un couplage avec les adresses pixel X et Y créées, et donner alors la position exacte de la cible dans l'espace ainsi que les positions mises à jour des cibles potentielles afin que l'ordinateur commandant le système d'armes puisse établir une ou des positions prévisibles et alors déclen¬ cher le ou les tirs.The device of the invention comprises a plane mirror large enough to encompass the fixed visual field of the sensor. The plane mirror is mounted on a mechanical system which causes an azimuthal movement of the mirror around an azimuthal axis of rotation centered on a perpendicular line, and geometrically centered on the focal plane of the sensor and around an elevation axis. perpendicularly offset from the azimuth axis of rotation and outside the: visual field of the sensor. With appropriate movements actively connected to the azimuth and elevation axes of rotation, it should be noted that the circular and azimuthal path of rotation is parallel to the focal plane and that the mirror rises around its axis of elevation close to the edge of the rotation path and constantly parallel to the focal plane of the sensor. A timing disk is actively connected to each axis of the mirror to provide the sampling commands in order to sample the scanned focal plane, to provide azimuth and elevation information in order to effect coupling with the pixel X addresses. and Y created, and then give the exact position of the target in space as well as the updated positions of the potential targets so that the computer controlling the weapon system can establish one or more predictable positions and then trigger the shot (s).
Un ordinateur permettant le contrôle de toutes les fonctions électriques.et mécaniques de l'invention commande le mouve¬ ment azimutal du miroir, qu'il soit en constante rotation de 360 degrés ou en arc partiel, les différents taux de ba¬ layage et il commande également l'étendue du balayage et la vitesse de balayage du mouvement d'élévation du miroir. Cet ordinateur accepte également des informations et com¬ mandes de l'ordinateur du système d'armes et donne des in¬ formations au système d'armes comme les positions azimutales et d'élévation du miroir et reçoit et choisit les temps d'échantillonnage du disque de chronométrage. De plus, le traitement des informations relatives au flux provenant du plan focal électro-optique peut être optionnellement in¬ corporé dans cet ordinateur. A la place d'un miroir plan à une seule face, le miroir peut optionnellement avoir deux faces taillées en forme de prisme plat dont l'angle sera égal au champ visuel instantané du plan focal. Un avantage de ce miroir à deux faces réside dans le fait que le système, utilisant deux plan focaux, pourrait voir l'espace objectif dans un ordre séquentiel alterné et ainsi utiliser un plan focal à dispositif linéaire dense dont les éléments sont séparés par un espace égal à leur taille respective. Le procédé de l'invention consiste dans l'idée nouvelle de positionnement du miroir plan de la manière dé¬ crite ci-dessus et puis faire tourner simultanément la mi¬ roir autour de la voie circulaire azimutale de rotation a- lors que le miroir s'élève ou décline 'autour de l'axe d'é¬ lévation décalé.A computer allowing the control of all the electrical and mechanical functions of the invention controls the azimuthal movement of the mirror, whether it is in constant rotation of 360 degrees or in partial arc, the different rates of beaming and it also controls the extent of scanning and the scanning speed of the mirror elevation movement. This computer also accepts information and commands from the weapon system computer and gives information to the weapon system such as the azimuth and mirror elevation positions and receives and chooses the sampling times of the timing disc. In addition, the processing of information relating to the flux coming from the electro-optical focal plane can be optionally incorporated in this computer. Instead of a flat mirror with only one face, the mirror can optionally have two faces cut in the shape of a flat prism whose angle will be equal to the instantaneous visual field of the focal plane. An advantage of this two-sided mirror is that the system, using two focal planes, could see the objective space in an alternating sequential order and thus use a focal plane with a dense linear device whose elements are separated by a space. equal to their respective size. The method of the invention consists in the new idea of positioning the plane mirror in the manner described above and then simultaneously rotating the mirror around the azimuthal circular path of rotation a- when the mirror s 'pupil or decline ' around the offset elevation axis.
Ainsi est créée une spirale qui s'incline (ou décline) per¬ mettant d'aboutir à une exploration hémisphérique de 175 de¬ grés minimum. De plus, alors que de nombreuses mires d'ex¬ ploration hémisphérique totale ou partielle peuvent être choisies en contrôlant les mouvements azimutal et d'éléva¬ tion du miroir à l'aide de l'ordinateur contrôlant toutes les fonctions de l'invention, il convient de noter que le senseur lui-même demeure statique quelle que soit la mire d'exploration. En conséquence, contrairement aux systèmes de représentation visuelle existants, le senseur utilise par notre système n'a pas besoin d'être monté sur une plate¬ forme mobile X et Y. Il en résulte donc que les difficultés de raccordement du senseur avec les autres composantes d'un système de représentation visuelle, tels les sous-systèmes cryogéniques, l'alimentation électrique et autres, sont éli¬ minées.Thus is created a spiral which tilts (or declines) allowing it to lead to a hemispherical exploration of 175 degrees minimum. In addition, while many test patterns of total or partial hemispherical exploration can be chosen by controlling the azimuth movements and elevation of the mirror using the computer controlling all the functions of the invention, it should be noted that the sensor itself remains static regardless of the test pattern. Consequently, unlike existing visual representation systems, the sensor used by our system does not need to be mounted on a mobile platform X and Y. It therefore follows that the difficulties of connecting the sensor with the others components of a visual representation system, such as cryogenic subsystems, power supply and others, are eliminated.
En conclusion, puisque le système de balayage normalement incorporé dans un senseur n'est pas nécessaire et peut donc être éliminé, le trainage, distorsions et autres parasites de l'image qui sont toujours associés avec un mouvement pa¬ noramique d'un senseur électro-optique qui balaye simultané¬ ment, sont écartés. Assurément, l'utilisation de l'invention du miroir pour l'opération de balayage permet au senseur d'être un dispositif à regard fixe.In conclusion, since the scanning system normally incorporated in a sensor is not necessary and can therefore be eliminated, the dragging, distortions and other parasites of the image which are always associated with a magnetic movement of an electro sensor. -optics which scan simultaneously, are discarded. Surely the use of the invention of the mirror for the scanning operation allows the sensor to be a fixed gaze device.
Nous venons d'esquisser les caractéristiques les plus im¬ portantes et pertinentes de la présente invention de fa¬ çon à ce que la description détaillée de la réalisation choisie qui suit soit mieux comprise et ainsi de façon à ce que la présente contribution à la technique soit pleine¬ ment appréciée. Il doit être apprécié par les hommes de métier connaissant parfaitement la te'chnique que la con¬ ception et la réalisation spécifiques peuvent être utili¬ sées comme une basé pour modifier et dessiner d'autres structures ayant les mêmes objectifs que la présente in¬ vention. Il doit également être réalisé par ces mêmes hommes de métier que de telles construction équivalentes ne s'écartent ni de l'esprit ni du champ de l'invention tels qu'exposés dans les Revendications et qu'elles appar¬ tiennent au domaine de l'invention.We have just sketched out the most important and relevant characteristics of the present invention in such a way that the detailed description of the embodiment chosen which follows is better understood and thus so that the present contribution to the technique be fully appreciated. It must be appreciated by those skilled in the art who know the technique perfectly that the specific design and production can be used as a base for modifying and designing other structures having the same objectives as the present invention. . It must also be carried out by these same skilled persons that such equivalent constructions do not depart from the spirit or from the field of the invention as set out in the Claims and that they belong to the field of 'invention.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Pour une plus grande compréhension de la nature et des ob¬ jectifs de l'invention, il est nécessaire de se référer à la description détaillée qui suit en l'associant aux des¬ sins.For a better understanding of the nature and objectives of the invention, it is necessary to refer to the detailed description which follows, associating it with the drawings.
La Fig. 1 est une vue perspective des composantes de base du dispositif de l'invention;Fig. 1 is a perspective view of the basic components of the device of the invention;
La Fig. 2 est un schéma simplifié illustrant la manière dont l'ordinateur est connecté aux fins de commander les différentes composantes du dispositif de l'invention; La Fig. 3 est une vue schématique du miroir de l'invention juxtaposé à un senseur électro-optique illustrant le mouve¬ ment d'élévation du miroir et les angles de la -.recherche hémisphérique en résultant;Fig. 2 is a simplified diagram illustrating the way in which the computer is connected for the purpose of controlling the various components of the device of the invention; Fig. 3 is a schematic view of the mirror of the invention juxtaposed with an electro-optical sensor illustrating the elevation movement of the mirror and the angles of the resulting hemispherical -research;
La Fig. 4 est une vue schématique illustrant l'étendue de la spirale de recherche hémisphérique quand le miroir tourne et s'incline simultanément autour de ses axes de rotation azimutal et d'élévation.Fig. 4 is a schematic view illustrating the extent of the hemispherical search spiral when the mirror simultaneously rotates and tilts around its axes of azimuth rotation and elevation.
DESCRIPTION DETAILLEE DE LA REALISATION CHOISIEDETAILED DESCRIPTION OF THE SELECTED PRODUCTION
Si l'on réfère à la Fig. 1, le dispositif de recherche 10 de l'invention comprend un miroir plan 12 activement relié au châssis 14 pour pivoter autour de l'axe d'élévation 16. Le châssis 14 est activement relié à la surface annulaire 18 de la base annulaire rotative 20. La base annulaire 20 avec le châssis 14 est placé au dessus d'un senseur con¬ ventionnel, à regard fixe, généralement indiqué par le nu¬ méro 22, ayant une lentille objective 24 pour focaliser le flux venant sur le plan focal 26.Referring to Fig. 1, the search device 10 of the invention comprises a plane mirror 12 actively connected to the chassis 14 to pivot around the elevation axis 16. The chassis 14 is actively connected to the annular surface 18 of the rotary annular base 20 The annular base 20 with the chassis 14 is placed above a conventional sensor, with fixed gaze, generally indicated by the number 22, having an objective lens 24 for focusing the flux coming on the focal plane 26.
Plus particulièrement, les différentes composantes du dis¬ positif de recherche 10 sont reliées entre elles de la fa¬ çon suivante:More particularly, the different components of the research device 10 are linked together in the following way:
La base annulaire 20 du dispositif 10 est placée perpendi¬ culairement et ce itré par rapport à l'axe longitudinal Z du senseur 22. Donc, les axes imaginaires X & Y de la sur¬ face annulaire 18 définit un plan de rotation azimutal du châssis 14 et du miroir 12 qui est parallèle au plan focal 26 et centré sur l'axe Z. L'axe 16 d'élévation du miroir plan 12, monté de manière à pouvoir pivoter dans le châssis 14, est décalé de l'axe Z mais perpendiculaire à cet axe Z. De plus, lé miroir plan 12 est placé par rapport à l'axe Z de telle manière que son axe longitudinal 28 coupe l'axe Z chaque fois que le miroir plan 12 pivote autour de son axe d'élévation 16.The annular base 20 of the device 10 is placed perpendicularly and this itre with respect to the longitudinal axis Z of the sensor 22. Therefore, the imaginary axes X & Y of the annular surface 18 defines an azimuthal rotation plane of the chassis 14 and the mirror 12 which is parallel to the focal plane 26 and centered on the axis Z. The elevation axis 16 of the plane mirror 12, mounted so as to be able to pivot in the chassis 14, is offset from the Z axis but perpendicular to this Z axis. In addition, the plane mirror 12 is placed relative to the the Z axis so that its longitudinal axis 28 intersects the Z axis each time the plane mirror 12 pivots about its elevation axis 16.
Conceptuellement, les mouvements d'élévation généralement indiqués par le numéro 30, sont créés en faisant pivoter le miroir plan 12 autour de son axe dτélévation 16. Alors que les nombreux et différentes types" de mouvements d'élé¬ vation 30 peuvent suffire, un type de mouvement d'éléva-r tion'30 peut comprendre un mouvement rectiligne 32 placé colinéairement avec l'axe Z du dispositif 10 et activement relié à l'arrière du miroir plan 12. Pendant l'opération, le mouvement rectiligne 32 fonctionne pour faire pivoter le miroir plan 12 autour de son axe d'élévation 16. De la même manière, le mouvement azimutal, généralement indiqué par le numéro 34, est activement relié à la base annulaire 20 avec sa surface annulaire 18 dans le plan de rotation azimutal.Conceptually, the elevation movements generally indicated by the number 30, are created by rotating the plane mirror 12 about its axis τ elevation 16. While the many different types "of movements vation élé¬ 30 may suffice , a type of motion of rose-r tion '30 may include a rectilinear movement 32 positioned collinearly with the axis Z of the device 10 and operatively connected to the rear of the plane mirror 12. During the operation, the rectilinear movement 32 operates to rotate the plane mirror 12 about its elevation axis 16. In the same way, the azimuth movement, generally indicated by the number 34, is actively connected to the annular base 20 with its annular surface 18 in the plane of azimuth rotation.
Sans aucune limite, un type de mouvement azimutal 34 peut comprendre un mouvement rotatif 36 ayant une roue d'engre¬ nage 38 rigidement fixée à la base annulaire 20. Ainsi, l'opération de l1entraînement rotatif 36 fonctionne en faisant tourner la base annulaire de telle façon que sa surface annulaire 18 tourne dans le plan de rotation azi¬ mutal qui est perpendiculaire à l'axe de rotation azimutal et parallèle au plan focal 26.Without limitation, a type of movement azimuth 34 can include a rotary movement 36 having a swimming engre¬ wheel 38 rigidly secured to the annular base 20. Thus, the operation of the one rotary drive 36 operates by rotating the base annular so that its annular surface 18 rotates in the azi¬ mutal plane of rotation which is perpendicular to the azimuthal axis of rotation and parallel to the focal plane 26.
De nombreuses marques de chronométrage azimutales 42 A peuvent être fournies sur la roue d'engrenage annulaire 10 pour être lues par un senseur photo 44 A pour donner des informations sur la position azi utale et sur les points de discrimination de la base annulaire 22.De la même façon, une combinaison similaire des marques de chronométrage d'élévation 42 E et du senseur photo 44 E peuvent être fournies incorporées au mouvement d'élévation 3.0 pour don¬ ner les informations de la position d'élévation.Numerous azimuthal timing marks 42 A can be provided on the annular gear wheel 10 to be read by a photo sensor 44 A to give information on the aziutal position and on the discrimination points of the annular base 22.De the same way, a similar combination of the elevation timing marks 42 E and the photo sensor 44 E can be provided incorporated into the elevation movement 3.0 to give the information of the elevation position.
Comme il a été montré dans le schéma de la Fig. 2, l'ordi¬ nateur nécessaire à l'invention, indiqué par le numéro 46, est utilisé pour commander les opérations du dispositif de recherche 10. Egalement, cet ordinateur 46 possède une in¬ terface BUS 48. La principale unité centrale de traitement (CPU) 50 de l'ordinateur 46 est relié, à l'interface BUS 48 pour contrôler l'opération des mouvements d'élévation 30 et des mouvements azimutaux 34 à travers les informations reçues par les senseurs 44 A et 44 E.As shown in the diagram in FIG. 2, the computer necessary for the invention, indicated by the number 46, is used to control the operations of the search device 10. Also, this computer 46 has a BUS interface 48. The main central processing unit (CPU) 50 of the computer 46 is connected to the BUS interface 48 to control the operation of the elevation movements 30 and azimuth movements 34 through the information received by the sensors 44 A and 44 E.
D'autres 1/0 52 peuvent être reliées à 1 '.interface- BUS 48 permettant à. l'unité centrale de traitement 50 d'être as¬ servie à d'autres-systèmes de contrôle du senseur 22 et/ou à des systèmes de contrôle d'armes.Others 1/0 52 can be connected to 1 .interface- BUS 48 allowing. the central processing unit 50 to be used for other sensor control systems 22 and / or for weapon control systems.
Le Fig. 3 et 4 illustrent la méthode de recherche de l'in¬ vention. Plus particulièrement, le procédé de l'invention est le mieux illustré par les spécifications de la réali¬ sation choisie, cependant, il convient de préciser que l'explication de la réalisation choisie qui suit est don¬ née simplement à titre d'exemple: la position d'élévation du miroir peut être ajustée de manière à voir l'espace ob¬ jectif horizontalement à 70 degrés au moins d'élévation, sans aucun obscurcissement de flux. Supposons qu'un plan focal linéaire dense de 360 éléments et supposons encore que la taille de chaque élément soit de 50 microns carré, la longjeurdu plan sera alors égale à (360) (50 microns): 18 m . Supposons un champ visuel instantané de 0.5 mr,la longueur focale sera alors égale à:Fig. 3 and 4 illustrate the method of searching for the invention. More particularly, the method of the invention is best illustrated by the specifications of the chosen embodiment, however, it should be noted that the explanation of the chosen embodiment which follows is given simply by way of example: the elevation position of the mirror can be adjusted so as to see the objective space horizontally at 70 degrees at least elevation, without any obstruction of flow. Suppose that a dense linear focal plane of 360 elements and still suppose that the size of each element is 50 microns square, the length of the plane will then be equal to (360) (50 microns): 18 m. Suppose an instantaneous field of view of 0.5 mr, the focal length will then be equal to:
(taille de l'élément 50 microns/0.5 mr (champ visuel ins¬ tantané) = 100 mm. Donc, le champ visuel du plan focal à regard fixe sera égal à (0.5 mr) (360) = 180 mr = 10.3 de¬ grés soit environ 10 degrés.(element size 50 microns / 0.5 mr (instantaneous visual field) = 100 mm. Therefore, the visual field of the focal plane with fixed gaze will be equal to (0.5 mr) (360) = 180 mr = 10.3 de¬ about 10 degrees.
L'angle total désiré du miroir est un angle qui produirait un rayon horizontal et un rayon aussi'proche que possible du plan vertical. Avec le plan focal à regard fixe de 10 degrés, il devient alors évident que le miroir placé de façon à produire un rayon horizontal extrême serait élevé à 47.5 degrés au dessus du plan horizontal. Avec le miroir à 47.5 degrés d'élévation, le plan focal à regard fixe re¬ garde l'horizon et tout l'espace objectif jusqu'à un point situé à 10 degrés au dessus de l'horizon.The desired total angle of the mirror is an angle which would produce a horizontal radius and a radius as close as possible to the vertical plane. With the focal plane with fixed gaze of 10 degrees, it then becomes obvious that the mirror placed so as to produce an extreme horizontal radius would be raised to 47.5 degrees above the horizontal plane. With the mirror at 47.5 degrees elevation, the focal plane with fixed gaze looks at the horizon and all of the objective space up to a point located 10 degrees above the horizon.
L'invention, afin d'être pratique, devra exiger l'utilisa¬ tion d'un miroir plan d'une taille raisonnable car il est extrêmement difficile et coûteux de maintenir la platitude et la qualité de la surface d'un très grand miroir. En con¬ séquence, pour les buts de cet exemple, la grandeur du mi¬ roir ne devrait pas excéder 40 cm. La largeur du miroir serait gouvernée par la divergence du champ visuel fixe comme suit:The invention, in order to be practical, must require the use of a plane mirror of a reasonable size because it is extremely difficult and expensive to maintain the flatness and the quality of the surface of a very large mirror. . Consequently, for the purposes of this example, the size of the mirror should not exceed 40 cm. The width of the mirror would be governed by the divergence of the fixed visual field as follows:
Largeur minimale égale à 2 Ç(longueur) (tan champ vlsuel Fixe )= 2Minimum width equal to 2 Ç (length) (tan field vlsuel Fixed ) = 2
L(40)(tan 5 degrés) = 70 m .L (40) (tan 5 degrees) = 70 m.
Ainsi, un miroir de 40 cm, avec une lentille objectif rai¬ sonnable aura une largeur d ' approximativement 60 mm. Il devient alors évident que le flux ne connaîtra aucun obscurcissement avec le miroir élevé à 77.5 degrés. Avec le miroir à 77.5 degrés d'élévation, le plan focal à re¬ gard fixe regarde l'horizon et tout l'espace objectif jusqu'à un point situé à 60 degrés au dessus de l'horizon et un point extrême dans l'espace situé à 70 degrés au des¬ sus de l'horizon.Thus, a 40 cm mirror with a reasonable objective lens will have a width of approximately 60 mm. It then becomes obvious that the flux will not experience any obscuration with the mirror raised to 77.5 degrees. With the mirror at 77.5 degrees elevation, the focal plane with fixed gaze looks at the horizon and all the objective space up to a point located 60 degrees above the horizon and an extreme point in the space located 70 degrees above the horizon.
Il s'ensuit donc que, plus le miroir s'élève, plus le plan focal s'obscurcira. Cependant, nous pouvons raisonnablement attendre. que 1/4 du plan focal puisse être utilisé même si l'autre partie a cessé de recevoir le flux du miroir et l'on s'aperçoit donc que le miroir peut continuer à s'éle¬ ver même au dessus de 87.5 degrés et refléchir quand même le flux sur le plan focal à regard fixe.It therefore follows that the more the mirror rises, the more the focal plane will darken. However, we can reasonably wait. that 1/4 of the focal plane can be used even if the other part has ceased to receive the flow of the mirror and we therefore see that the mirror can continue to rise even above 87.5 degrees and still reflect the flux on the focal plane with fixed gaze.
Avec le miroir à 87.5 degrés d'élévation, la partie obscu- cie du plan focal à regard fixe regarde l'horizon et tout l'espace objectif jusqu'à un point situé à 80 degrés au dessus de l'horizon et un point extrême dans l'espace à 82.5 degrés au dessus de l'horizon. On s'aperçoit alors et on peut clairement démontrer que, dans un sens pratique et facilement réalisable, l'invention peut regarder, chercher, explorer et balayer au moins 165 degrés de l'espace objec¬ tif hémisphérique et l'angle d'ouverture du miroir ne sera que de 40 degrés, ce qui est très facilement concrétisable . En effet, on ne doit pas oublier qu ' aujourd ' hui une observa¬ tion électro-optique de l'espace objectif hémisphérique, aussi claire et à une vitesse aussi rapide que celle dé¬ crite plus haut ne peut pas être réalisée avec les moyens et systèmes existants aujourd'hui. Le mouvement azimutal est, dans notre exemple, continu mais il peut être modofié par l'opérateur si il le désire.With the mirror at 87.5 degrees elevation, the obscured part of the fixed gaze focal plane looks at the horizon and all of the objective space up to a point 80 degrees above the horizon and an extreme point. in space 82.5 degrees above the horizon. We then see and we can clearly demonstrate that, in a practical and easily achievable sense, the invention can look, search, explore and scan at least 165 degrees of the objective hemispherical space and the opening angle of the mirror will only be 40 degrees, which is very easy to achieve. Indeed, we must not forget that today an electro-optical observation of the hemispherical objective space, as clear and at a speed as fast as that described above cannot be carried out with the means and existing systems today. The azimuthal movement is, in our example, continuous but it can be modified by the operator if he wishes.
La discrimination de la ligne de .balayage dépend de la ré¬ solution de la trame, de la taille de l'élément, du surba¬ layage et des temps d'observation de chaque pixel et de la sensibilité qui sont désirés. Cet exemple suppose une vi¬ tesse de rotation azimutale continue de 1800 rpm = 30 rps.The discrimination of the scanning line depends on the resolution of the frame, the size of the element, the overlay and the observation times of each pixel and the sensitivity which are desired. This example assumes a continuous azimuthal rotation speed of 1800 rpm = 30 rps.
Ainsi, 2 TT rad (30)/sec seront balayes. Avec une résolu¬ tion de 0.5 mrd, le taux de balayage est égal à 377 (10 ) pixel seconde ou un temps d'observation pour chaque pixel ^=^2.65 vsec/pel. Ce taux, bien que rapide, reste dans le taux de génération et recombinaison de plans focaux infra¬ rouge linéaires, photoconductifs typiques ainsi que d'autres spectres optiques. L'espace objectif hémisphérique, ou une partie de celui-ci, peut être exploré par le miroir s'in- clinant ou déclinant de 5 degrés par 360 degrés du mouve¬ ment azimutal.Thus, 2 TT rad (30) / sec will be scanned. With a resolution of 0.5 bn, the scanning rate is equal to 377 (10) pixel seconds or an observation time for each pixel ^ = ^ 2.65 vsec / pel. This rate, although rapid, remains in the rate of generation and recombination of linear infrared focal planes, photoconductive typical as well as other optical spectra. The hemispherical objective space, or a part of it, can be explored by the tilting or declining mirror of 5 degrees by 360 degrees of the azimuth movement.
Il devient alors clair que, par exemple, 140 degrés de la scène hémisphérique peut être explorée en 8 révolutions du miroir; ceci donne plus de 4 explorations par seconde. De plus, si le champ visuel instantané des senseurs sont, par exemple,augmentés de 1.0 mr, alors le temps d'observation de chaque pixel doublera et la sensibilité augmentera par MZ. • L'angle delta d'élévation sera alors doublé. Ainsi, 4 révolutions du .miroir seront à même d'explorer les 140 degrés de l'espace objectif hémisphérique et ceci donnera plus de 8 explorations complètes par seconde.It then becomes clear that, for example, 140 degrees of the hemispherical scene can be explored in 8 revolutions of the mirror; this gives more than 4 explorations per second. In addition, if the instantaneous visual field of the sensors are, for example, increased by 1.0 mr, then the observation time of each pixel will double and the sensitivity will increase by MZ. • The delta elevation angle will then be doubled. Thus, 4 revolutions of the mirror will be able to explore the 140 degrees of the hemispherical objective space and this will give more than 8 complete explorations per second.
Pour cet exemple, le vitesse azimutale et d'élévation du miroir seront constantes et très précisément coordonnées. Le rythme de variation de l'angle d'élévation du miroir sera égal l/2(plan focal total/360 degrés du mouvement azimutal. Ainsi, avec un angle total fixe de 10 degrés du plan focal, l'angle delta d'élévation sera de 5 degrés par 360 degrés et avec une vitesse azimutale de 1800 rp , la vitesse d'élévation sera 1/72 de la vitesse azimutale.For this example, the azimuth and elevation speed of the mirror will be constant and very precisely coordinated. The rate of change of the mirror elevation angle will be 1/2 (total focal plane / 360 degrees of the azimuth movement. So, with a fixed total angle of 10 degrees from the focal plane, the delta elevation angle will be 5 degrees by 360 degrees and with an azimuth speed of 1800 rp, the elevation speed will be 1/72 of the azimuth speed.
Dans cet exemple, les marques de chronométrage 42 A peuvent être placées tous les 32 pixels avec des temps de réen¬ clenchement à chaque révolution pour '-'ainsi accommoder et corriger les erreurs dues à la friction mécanique et/ou aux variations dans la vitesse d ' entraînement. Une horloge élec¬ tronique fournira linéairement la position azimutale du mi¬ roir entre chaque marque de chronométrage.In this example, the timing marks 42 A can be placed every 32 pixels with reset times at each revolution to ' - ' thus accommodate and correct errors due to mechanical friction and / or variations in speed training. An electronic clock will linearly provide the azimuthal position of the mirror between each timing mark.
Bien que cette invention ait été décrite dans notre exemple avec un certain degré de spécificité, il est bien entendu que notre exemple permet beaucoup de modifications et amé¬ liorations mais que ces modifications et/ou améliorations de la construction, de la combinaison et de l'arrangement des accessoires peuvent être réalisés sans pour cela s'é¬ carter de l'esprit de notre invention. Although this invention has been described in our example with a certain degree of specificity, it is understood that our example allows many modifications and improvements but that these modifications and / or improvements in construction, combination and 'arrangement of accessories can be made without departing from the spirit of our invention.
Il est, par exemple, évident que la présente invention peut et sera aisément, avec des modifications mineures, adaptée et trouvera une utile application pour n'importe quel sys¬ tème aéroporté comme, mais non limitée à, des avions, des missiles, des satellites, des ballons d'observation, des "R.P.V., et similaires. It is, for example, obvious that the present invention can and will be easily, with minor modifications, adapted and will find a useful application for any airborne system such as, but not limited to, airplanes, missiles, satellites, observation balloons, VPNs, and the like.

Claims

R E V E N D I C A T I O N SR E V E N D I C A T I O N S
1) Un dispositif de recherche de l'espace objectif carac¬ térisé en ce qu'il est utilisé en conj-onction avec un sys¬ tème de représentation visuelle ayant des détecteurs plats, denses et linéaires et comprenant en association:1) A device for searching for objective space, characterized in that it is used in conjunction with a visual representation system having flat, dense and linear detectors and comprising in combination:
. un miroir avec une face réfléchissante; et. a mirror with a reflecting face; and
. les moyens azimutaux pour monter rotativement ledit miroir dans une position face à l'entrée du système de représentation visuelle afin de faire tourner le¬ dit miroir autour d'un axe de rotation azimutal et dans un plan de rotation azimutal, le plan azimutal de rotation étant parallèle à et centré sur l'assem¬ blage d'éléments du détecteur plan du sytème de re¬ présentation visuelle; et. the azimuthal means for rotating the said mirror in a position facing the entry of the visual representation system in order to rotate the said mirror about an azimuthal axis of rotation and in an azimuthal plane of rotation, the azimuthal plane of rotation being parallel to and centered on the assembly of elements of the plane detector of the visual display system; and
. les moyens d'élévation pour faire pivoter ledit mi¬ roir autour d'un axe d'élévation décalé par rapport à l'axe de rotation azimutal dudit miroir et perpen¬ diculaire audit axe de rotation.. the elevation means for pivoting said mi¬ roir around an elevation axis offset relative to the azimuthal axis of rotation of said mirror and perpenicular to said axis of rotation.
2) Le dispositif de recherche tel que décrit dans la Reven¬ dication 1 est caractérisé en ce que les moyens de ladite rotation azimutale font tourner continuellement ledit mi¬ roir autour dudit axe de rotation azimutal.2) The search device as described in Reven¬ dication 1 is characterized in that the means of said azimuth rotation continuously rotate said mirror around said axis of azimuth rotation.
3) Le dispositif de recherche tel que décrit dans la Reven¬ dication 1 est caractérisé en ce que ledit axe d'élévation est placé en dehors du champ visuel du sytème de représen¬ tation visuelle. 4) Le dispositif de recherche tel que décrit dans la Reven¬ dication 1 est , de plus , caractérisé par le fait qu'il inclut les moyens de capter la position de rotation angu¬ laire ainsi que la vitesse de rotation dudit miroir autour dudit axe du rotation azimutal.3) The search device as described in Reven¬ dication 1 is characterized in that said elevation axis is placed outside the visual field of the visual representation system. 4) The search device as described in Reven¬ dication 1 is further characterized by the fact that it includes the means of capturing the angular position of rotation as well as the speed of rotation of said mirror around said axis. azimuth rotation.
5) Le dispositif de recherche tel que décrit dans la Reven¬ dication 1 est caractérisé par le fait qu'il inclut égale¬ ment les moyens de capter la position d'élévation et le taux d'inclinaison et de déclinaison dudit miroir autour dudit axe d'élévation.5) The search device as described in Reven¬ dication 1 is characterized by the fact that it also includes the means for picking up the elevation position and the rate of inclination and declination of said mirror around said axis. elevation.
6) Le dispositif de recherche tel que décrit dans la Reven¬ dication 1 est caractérisé aussi par le fait qu'il inclut les moyens informatiques pour contrôler l'opération des mo¬ yens de ladite rotation et des moyens de ladite élévation afin de produire un échantillon de recherches désiré de et dans l'espace objectif hémisphérique par le contrôle de la direction et du degré du mouvement dudit miroir autour dudit axe azimutal et dudit axe d'élévation.6) The search device as described in Reven¬ dication 1 is also characterized by the fact that it includes the computer means for controlling the operation of the means of said rotation and of the means of said elevation in order to produce a desired research sample from and into the hemispherical objective space by controlling the direction and degree of movement of said mirror around said azimuth axis and said elevation axis.
7) Un procédé de mise en action du dispositif de recherche utilisé en conjonction avec un système de représentation visuelle ayant des détecteurs plats, denses et linéaires et comprenant les étapes suivantes:7) A method of activating the search device used in conjunction with a visual representation system having flat, dense and linear detectors and comprising the following steps:
. la fourniture d'un miroir plan avec une face réfléchissante;. the provision of a flat mirror with a reflecting face;
. ledit miroir est monté rotativement en position face à l'entrée du système de représentation visuelle et tourne dans un plan azimutal de rotation parallèle à et centré sur l'assemblage d'éléments du détecteur plan du système de représentation visuelle; et. said mirror is rotatably mounted in position opposite the entrance to the visual representation system and rotates in an azimuth plane of rotation parallel to and centered on the assembly of elements of the plane detector of the visual representation system; and
. ledit miroir pivote en élévation autour d'un axe d'élévati-on décalé par rapport et perpendiculaire à l'axe de rotation azimutal dudit miroir. 8) Le procédé de recherche décrit dans la Revendication 7 est caractérisé en ce que ledit miroir tourne continuelle¬ ment autour dudit axe de rotation azimutal.. said mirror pivots in elevation around an elevation axis offset relative to and perpendicular to the azimuthal axis of rotation of said mirror. 8) The search method described in Claim 7 is characterized in that said mirror rotates continuously around said azimuth axis of rotation.
9) Le procédé de recherche tel que décrit dans la Revendi¬ cation 7 est caractérisé en ce que ledit miroir pivote autour de l'axe d'élévation mais également en ce que ledit axe d'élévation est situé en dehors du champ visuel du sys¬ tème de représentation visuelle.9) The search method as described in Revendi¬ cation 7 is characterized in that said mirror pivots around the elevation axis but also in that said elevation axis is located outside the visual field of the sys ¬ visual representation theme.
10) Le procédé de recherche tel que décrit dans la Revendi¬ cation 7 est caractérisé de plus, par la captation de la position rotative angulaire ainsi que de la vitesse de rota¬ tion dudit miroir- autour dudit axe de rotation azimutal.10) The search method as described in Claim 7 is further characterized by capturing the angular rotary position as well as the speed of rotation of said mirror around said azimuth axis of rotation.
11) Le procédé de recherche tel que décrit dans la Revendi¬ cation 7, inclut également la captation de la position d'élévation et le taux d'inclinaison et de déclinaison dudit miroir autour dudit axe d'élévation.11) The search method as described in Revendi¬ cation 7, also includes capturing the elevation position and the rate of inclination and declination of said mirror around said elevation axis.
12) Le procédé de recherche tel que décrit dans la Revendi¬ cation 7 inclut, de plus, le contrôle par un ordinateur des moyens de ladite rotation et des moyens de ladite élévation pour produire une mire de balayage et de recherche désirée par le contrôle de la direction et du degré de mouvement dudit miroir autour dudit axe azimutal et dudit axe d'élé¬ vation .12) The search method as described in Revendi¬ cation 7 includes, moreover, the control by a computer of the means of said rotation and of the means of said elevation to produce a test and search pattern desired by the control of the direction and the degree of movement of said mirror around said azimuth axis and said elevation axis.
13) Le procédé de recherche tel que décrit dans la Revendi¬ cation 7 est caractérisé par une façon de balayer et de panoramiquer simultanément l'espace objectif hémisphérique en utilisant un miroir plan tournant autour d'un plan azi¬ mutal pour créer les lignes horizontales de l'image et les points d ' échantillonage le long de ces lignes horizontales pour créer les lignes verticales de l'image et donc la trame complète en évitant et éliminant presque totalement le décalage,le chevauchement, le gondolage et le trainage pixel à pixel (élément d'image) et ligne à ligne. 13) The search process as described in Revendi¬ cation 7 is characterized by a way of simultaneously scanning and panning the objective hemispherical space using a plane mirror rotating around an azi¬ mutal plane to create the horizontal lines of the image and the sampling points along these horizontal lines to create the vertical lines of the image and therefore the complete frame, avoiding and almost completely eliminating the shift, the overlap, the curl and the drag pixel by pixel (picture element) and line to line.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB2071957A (en) * 1980-02-14 1981-09-23 Messerschmitt Boelkow Blohm Panoramic locating apparatus

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