Brevet FR2065654A1 — publié le 19710806

Cette invention concerne un équipement de balayage pour explorer ou éclairer un paysage sous un grand angle, particulièrement pour obtenir un enregistrement photographique d'un paysage terrestreo le domaine principal d'application de 5 l'invention consiste à photographier le paysage défilant sous un véhicule aérien ou analogue, particulièrement pour obtenir une image "thermique" de la partie ^infrarouge du spectre# C'est un but de l'invention de réaliser un équipement de balayage pour ce genre d'utilisation qui soit inhabi-10 tuellement compact, qui utilise moins de composants que les systèmes actuellement connus, et qui n'exige pour sa commande qu'une puissance avantageusement faible0 ; Selon la présente invention, un équipement de balayage de lignes comporte un rotor à .facettes multiples avec une 15 surface réfléchissante sur chaque facette, deux réflecteurs motorisés fixes à pouvoir de concentration étant situés un de chaque côté du rotor pour réfléchir-les faisceaux provenant des faces du rotor en trajets convergeant vers un dispositif agencé pour envoyer les deux faisceaux réfléchis dans un dispositif da 20 détection commun. De préférence, pour le balayage optique, le rotor est de section transversale carrée avec quatre faces réfléchissantes» Dans le cas des infrarouges, le dispositif de détection sera normalement une cellule électrique sensible aux infrarouges. Toutes les données de l'image peuvent être détec-25 tées par une ou des surfaces sensibles d'une seule cellule, si les réflecteurs fixes ont des surfaces réfléchissantes qui sont des parties d'un paraboloïde, et si l'on emploie un élément optique tel qu'un prisme à réflexion totale pour réfléchir dans la cellule détectrice les faisceaux l'approchant de part et d'autre 30 en provenance des deux miroirs collecteurs® Cet agencement procure de l'espace libre immédiatement au-dessus du rotor de balayage (en supposant que le champ du balayage se trouve en dessous du rotor), ce qui permet de loger dans le système d'autres équipements. Pour obtenir un enre-35 gistrement photographique dans le domaine des infrarouges9 le signal de sortie de la cellule détectrice peut être utilisé pour moduler une source de lumière blanche, projetée sous forme de faisceau d'enregistrement concentré, pour inscrire sur un film photographique ordinaire» l'unité de transport du film peut a-40 vantageusement être placée dans l'espace précité situé au-dessus 69 07910 a 2065654 du rotor de balayage» Dans la disposition préférée, le même rotor est employés non seulement pour effectuer le balayage des lignes dans le système optique de visée, mais également pour effectuer le 5 balayage des lignes afin d'obtenir l'enregistrement photographique. Pour atteindre ce buts le film peut être disposé pour se déplacer au-dessus du rotor parallèlement à l'axe de celui-ci et le long de cet axe, et le rotor peut comporter une partie dans laquelle est logé un système optique tournant pour projeter ra-10 dialement par rapport au rotor la faisceau d'enregistrement Rio-dulé, de sorte qu'il balais transversalement dans le sens de la largeur et de façon répétée le filai situé au-dessus. Si le système optique tournant est ua agencement multiple projetant le faisceau d9enregistrement selon un certain nombre, par exemple 15 quatre, trajets radiaux également répartis angulairement, chaque faisceau ou pinceau lumineux radial passera successivement en travers du film, en inscrivant ^es lignes successives lorsque le film se déplace» In rendant creuse la partie de section carrée du rotor » et en plaçant la source dg lumière blanche? par exemple 20 une lampe à incandescences à l'intérieur de cette partie de section carrée à une extrémité» ou à son voisinage, on obtient un ensemble exceptionnellement compact dans lequel toute l'optique d'enregistrement est placée dans ou autour du rotor® . 25 l'invention va maintenant être décrit en se reportant au dessin joint, qui montre un équipement destiné à être logé dans un véhicule aérien, par exemple un avion radio-guidé, pour prendre un enregistrement photographique en infrarouge du terrain situé en dessous. Sur le dessin : 30 La figure 1 est une vue explosée de l8 équipe- A titre dsexemple, un mode de réalisation de ment ; la figure 2 est ua schéma de 18 optique de balayage vue suivant l'axe (tu rotor la figure 3 est un schéma illustrant le fonc- 35 tionnement de l'optique de balayage § 40 la.figure 4 est un schéma d'un enregistreur à film, vu dans la mine direction, que sutr la figure 2 i . . : . la figure ,5 montre l'enregistreur à film dans la direction de la flèche 5 de la figure 4 ; la figure 6 est un schéma de l'optique de 69 07910 3 2065654 l'enregistreur considéré du même point de vue que sur la figure 5 ; et la figure 7 montre l'optique de l'enregistreur selon la ligne 7-7 de la figure 6® 5 L'équipement est cunçu sous forme d'une unité autonome pour se loger dans un compartiment 10 de caméra d'avion radioguidé, lequel compartiment a généralement la forme d'un cylindre horizontale Le dispositif de balayage de lignes comporte un cadre principal 13 en alliage léger, supportant 10 deux miroirs collecteurs qui sont des portions de paraboloïdes, 11,12, disposés de part et d'autre d'une ouverture 14 découpée dans la moitié inférieure du revêtement et de la structure de l'aviono Entre les deux miroirs 11, 12, tourne un dispositif de balayage carré optiquement poli 15, tournant à 7500 tours/minute autour d'un axe longitudinal horizontal pour balayer, à travers l'ouverture 14» le champ de visée en travers du terrain ^ritué en dessous de l'avion radio-guidéo Un magasin de transport du film 17 et un mécanisme d'entraînement du film sont situés immédiatement au-dessus 20 clu montage du dispositif de balayage 16 et y sont fixés0 Au-dessus, montés au centre sur le dessus du cadre principal 13, se trouvent le détecteur infrarouge 18, l'enserble électronique 19, et un moteur à courant continu 20 qui entraîne le rotor du dispositif de balayage par l'intermédiaire d'un train de pignons 25 21, situé à l'extrémité avant de la structure. Le magasin de transport du film comporte un compartiment d'alimentation 22 pour un chargeur de film neuf à l'extrémité avant, et un compartiment 23 pour une cassette de film exposé à lrarrière, le'film 24 (70 mm) se déplaçant sensiblement horizontalement de l'avant 50 vers l'arrière entre les deux. On accède rapidement à la cassette du film exposé en enlevant en une seule fois le montage du dispositif de balayage 16 et le magasin 17 de transport du film, en desserrant quatre boulons à desserrage rapide 25* an laissant en place le reste du dispositif de balayage de lignes, 35 et en ouvrant une trappe 26 dans une plaque terminale 27 du compartiment 23. Le choix du miroir a quatre faces résulte du fait que cette configuration procure une surface collectrice raisonnablement optimale, compatible avec une faible puissance 40 pour entraîner le rotor, et permet en outre de disposer d'une BAD ORIGINAL 69 07910 4 2065654 ouverture raisonnablement constante pendant le balayage effectif0 Du fait de cette disposition, on peut obtenir la plus grande ouverture collectrice possible pour le volume et la puissance disponibles dans un tel type d1avion» Du fait que la puissance absorbée par les pertes dues au frottement de l'air est environ proportionnelle à la cinquième puissance du diamètre du rotor et directement proportionnelle à sa longueur, il est important d'obtenir la surface d'ouverture voulue en utilisant un rotor qui soit long et de faible diamètre, plutôt que l'in-0 verse» En conséquence, le dispositif de balayage devra être d'abord conçu pour occuper la longueur maximale d'ouverture disponible dans le revêtement de l'avion, et ensuite pour avoir le plus grand diamètre possible dans les limites permises par la puissance disponible pour l'entraîner» ïïn système avec un miroir 5 carré peut fonctionner à la pression atmosphérique, sans qu'il soit nécessaire de prévoir une fenêtre étanche pour fonctionner à une pression plus faible et réduire ainsi l'action de l'air» les composants optiques fixes recueillent le rayonnement réfléchi provenant du rotor de balayage et le concen-0 trent sur le détecteur infrarouge» Ces surfaces sont toutes réfléchissantes pour éviter les pertes de transmission qui surviendraient si on utilisait des lentilles0Les miroirs collecteurs paraboloïdes 11, 12 sont utilisés pour recueillir le rayonnement provenant de chaque côté du rotor 15, et pour le concentrer sur 5 le détecteur 18 par l'intermédiaire d'un petit prisme à réflexion totale 28» les collecteurs permettent au système optique d'avoir une hauteur minimale, et procurent des espaces entre eux et au-dessus d'eux pour le logement de l'équipement d'enregistrement photographique» 0 les surfaces paraboloïdes des miroirs collecteurs donnent une résolution supérieure à un milliradian autour de l'axe du dispositif de balayage. Ces miroirs peuvent être en verra et provenir d'un seul paraboloïde, et sont revêtus d'une surface réfléchissante en or et d'oxyde de silicium pour donner »5 d'excellentes caractéristiques réfléchissantes jusqu'à une longueur d'ondes de 14 microns» Ces surfaces ne sont pas susceptibles d'être détériorées avec le temps ou dans une atmosphère saline, et peuvent être nettoyées manuellement sans crainte d'être endommagées, au lieu d'utiliser du verre, on peut utiliser un plastique moulé en compression, ou un mince revêtement de 69 07910 5 2065654 plastique sur un support rigide en aluminium ou en nid d'abeilles, ce qui permet d'économiser des coûts de production et du poids dans le système,, Le système optique est autocollimateur avec le 5 rotor de balayage enlevé, de sorte qu'il peut simplement être mis au point sans qu'il soit nécessaire d'utiliser une source lumineuse collimatée extérieure. Le signal variable, produit par le détecteur infrarouge 18 du fait du rayonnement arrivant sur lui, est utilisé 10 par l'intermédiaire d'un convertisseur pour moduler une lumière blanche qui inscrit alors sur le film photographique. Dans ce but, le rotor carré de balayage 15 est creux, et présente à mi-longueur un élargissement formant un carter 29 pour l'optique d'enregistrement. Une lampe à incandescence fixe '50 pénètre dans 15 une extrémité du rotor creux, la sortie lumineuse de cette lampe étant modulée en fonction du signal de sortie du détecteur infrarouge 18. Cette lumière est formée en faisceau par une lentille 31 et traverse axialement le rotor pour être réfléchie vers l'arrière à l'autre extrémité par un miroir 32. 20 Le carter tournant 29 contient un assemblage central de miroirs ou de prismes 33 qui réfléchit le faisceau revenant du miroir 32 radialement vers l'extérieur selon quatre trajets disposés à 90° les uns des autreso Sur chacun de ces trajets radiaux, est disposé un système de lentilles 34 pour concen-25 trer le faisceau correspondant sur le film 24 situé au-dessus du rotor de balayage» Les quatre faisceaux ainsi concentras se déplacent en travers de la largeur du film, en séquence, lorsque le rotor de balayage tourne, et inscrivent ainsi quatre lignes successives sur le film enregistreur. Pour maintenir une mise au 30 point correcte, le film est maintenu dans un guide incurvé, de sorte, dans la zone de son trajet dans laquelle les lignes de l'enregistrement sont tracées sur le film, il est incurvé dans le sens de la largeur autour de l'axe du rotor de balayage. La vitesse du rotor de balayage est constante, tandis que la vi-35 tesse d'avancement du film peut varier pour correspondre à la vitesse du véhicule# L'ensemble de détection et d'enregistrement forme ainsi un ensemble particulièrement compacte 69 07910 6 2065654 11 est possible d"apporter des variantes à l'agencement décrit ci-dessus sans s'écarter du domaine de l'invention.» Ainsi, la même technique peut être utilisée avec d'autres radiations é-lectromagnétiques, par exemple le radar. En outre, au lieu de faire un enregistrement photographique, l'information reçue peut être utilisée pour obtenir un affichage sur un oscilloscope, ou actionner un instrument d'enregistrement, ou déclencher une alerte pour un niveau de signal préiéglé0 69 07910 7 2065654 RBVEHDICaTIOUS 10 Equipement de balayage de lignes caractérisé en ce qiu1 il comporte un rotor à facettes multiples avec une surface réfléchissante sur chaque facette, deux réflecteurs fixes à pouvoir de concentration situés un de chaque côté du rotor pour réfléchir les faisceaux provenant des faces du rotor selon des trajets convergeant vers un autre dispositif disposé pour amener les deux rayons réfléchis dans un dispositif de détection commun» 2» Equipement selon la revendication 1 caractérisé en ce que le balayage est un balayage optique, et que le dispositif de détection est une cellule sensible aux infrarouges0 3„ Equipement selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les réflecteurs fixes sont des miroirs dont les faees réfléchissantes sont des portions d'un paraboloïde, et nue l'on utilise un élément optique tel qu'un prisme à réflexion totale pour réfléchir dans le dispositif de détection les faisceaux qui s'en approchent de part et d'autre en provenance des deux miroirs fixes0 4o Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le rotor a une coupe transversale de forme générale carrée avec quatre faces réfléchissantes disposées en faisant des angles égaux» 5. Equipement selon la revendication 2, ou selon les revendications 2 et 3, ou selon les revendications 2 et 4, caractérisé en ce eue, pour effectuer un enregistrement photographique, le signal de sortie de la cellule de détection est employé pour moduler une source de lumière projetée sous la forme d'un faisceau d1 enregistrèrent concentré pour inscrire sur un film photographique» 6» Equipenent selon la revendication 5» caractérisé en ce eue le champ de balayage se trouve sous le dispositif de balayage, le rotor étant nonvi pour tourner autour d'un axe sensiblement horizontal avec la cellule de détection disposée au-dessus de lui ; et que le film photographique est transporté entre le rotor et la cellule de détection» 7„ Equipement selon la revendication 5, ou la revendication 6, caractérisé en ce que le rotor, tout en effectuant un balayage de lignes dar.s le système optique de visée, effectue également un balayage de lignes pour effectuer l'enregistrement photographique » gjD ORIGINAL % 69 07910 8 2065654 8. Equipement selon la revendication 7 caractérisé en ce que le film se déplace parallèlement à l'axe du tôtor, et que le rotor comporte une partie dans laquelle est logé un système optique tournant pour projeter radialement, par rapport au rotor, 5 le faisceau d'enregistrement modulé de sorte qu'il se déplace de façon répétitive en travers du film dans le sens de la largeur. 9. Equipement selon la revendication 8 caractérisé en ce que le système optique tournant est un agencement multiple projetant le faisceau d'enregistrement selon un certain nombre 10 par exemple quatre, de trajets radiaux également espacés angu- lairement, d'où il résulte que chaque faisceau ou pinceau lumineux radial passe successivement en travers du film.en traçant sur celui-ci des lignes successives lorsque le film se déplace. 10. Equipement selon la revendication 9 caractérisé 15 en ce que le rotor est généralement creux, et qu'une source tu- mineuse modulée en fonction de la sortie de la cellule de détection est disposée à l*une de ses extrémités, la lumière en émanant traversant axialement le totor et étant réfléchie jusqu'aux unités multiples du système optique tournant par un 20 dispositif optique réfléchissant central contenu dans le rotor. 11. Equipement selon l'une quelconque des revendications précédentes, disposé dans un véhicule aérien pour balayer le paysage terrestre se trouvant en dessous et fonctionnant à la pression atmosphérique environnante sans qu'il existe une 25 fenêtre étanche pour le compartiment dans lequel il est logé.