Brevet FR2338504A1 — publié le 19770812

L'invention concerne un dispositif pour la détermination photo-électrique d9 la position d'au moins un plan de netteté d'une image à ltintdrieur d1 un appareil optique, avec une optique pour reproduire l'image d'au moins un objet sur au moins un filtre de fréquence locale dtun corrélateur d'images et avec une indication de la valeur mesurée des flux lumineux filtrés par le filtre de fréquence spatiale. Des dispositifs de ce genre sont utilisés pour déterminer la position du plan de netteté d'une image projetée par un appareil optique, non par des méthodes visuelles, mais par des moyens photoélectriques. On connatt pour cela des dispositifs avec corrélateurs électriques, dans lesquels les faisceaux partiels de rayons reçus de l'objet mesuré sont amenés, soit simultanément chacun à un récepteur phot -électrique, soit alternativement, au moyen d'un interrupteur optique périodique, à un récepteur photo-électrique commun, qui est (sont) subdivisé(s) en bandes et à la suite duquel (desquels) sont branchés des moyens pour comparer les signaux électriques engendrés par les faisceaux partiels de rayons dans les diverses bandes,ainsi qu'un (des)instrument(s) indiquant le résultat de la comparaison. Partant de cet état de la technique,le brevet DT 1.263.325 décrit un dispositif dans lequel les sorties des diverses bandes des récepteurs photo-électriques sont reliées à un montage différentiel commun unique, à la suite duquel un instrument indicateur est branché de manière à indiquer la somme des valeurs absolues des signaux différentiels engendrés par des bandes correspondant l'une à l'autre. Les résultats de mesure pouvant Autre obtenus avec un tel dis pOsitif sont appréciables, mais ne suffisent pas avec de petites intensités d'éclairement et de faibles contrastes. Leur exploitation satisfaisante en vue d'une déterzlnation de distance nécessite au moins 50 bandes (50 points à'image). Mime dans l'4tat actuel de la technologie des semi-conducteurs, la fabrication de lignes de diodes de ce genre entratne une dépense considérable, qui fait apparaître peu avantageuse l'utilisation d'un tel arrangement de diodes dans des instruments optiques, par exemple dans un appareil photographique. On connatt également des procédés pour la mise au point d'images projetées par des systèmes optiques, dans lesquels, en une succession rapide, les surfaces claires et obscures d'objets-té moins en forme de réseaux sont amenées à des convertisseurs photoélectriques, à la sortie desquels il se forme, en raison de l'alimentation alternée en lumière, des impulsions de courant trapézot dales qui sont représentatives pour la mise au point (brevet DT 927.239 et 961.767). Ces procédés ont toutefois l'inconvénient de ne permettre la mise au point que d'objets-témoins spécialement préparés, qu'il faut déplacer rapidement par voie mécanique et qui, de plus, doivent se trouver à l'emplacement de l'objet à mesurer. Un procédé décrit dans le brevet DT 742.220 étudie la mise au point par autocollimation de systèmes optiques reproduisant des images. La lumière émise par une source lumineuse est dirigée sur une cellule photo-électrique à traverse le système optique devant être mis au point. Lorsque deux images-témoins coïncident sur la cellule, le courant de la cellule photo-électrique atteint un maximum ou un minimum, qui sert de critère pour la mise au point. Ce procédé a également l'inconvénient de nécessiter des obJetstémoins préalablement préparés et installés. Dans un autre dispositif connu pour la mise au point de systèmes optiques, le faisceau lumineux traversant un système optique est dissocié en deux parties par des moyens optiques, et une lame de Foucault, déplaçable par rapport au système et commandée photo- électriquement, recherche l'emplacement où cette lame influence dans un même rapport la brillance des deux parties (brevet DT 1.105.050). En raison de la répartition de brillance non-homogène, ce procédé n1 est cependant pratiquement pas applicable à la corrélation images de structures d'objet quelconques. Le problème à la base de l'invention est donc de fournir, pour la détermination photo-électrique de la position d'une image, un dispositif qui élimine les inconvénients des dispositifs connus, mème en faible lumière et avec un contraste réduit, qui produit des courants photo-électriques exploitables pour déterminer la position de l'image et qui se distingue en outre par sa simplicité. S6an l'invention, ce problème est résolu par le fait que le dispositif du type mentionné ci-dessus contient, pour la réception des flux lumineux focalisés par des éléments de construction optiques, au moins un système récepteur photo-électrique, qui est formé d'au moins un alignement de récepteurs individuels,et qu'il est prévu des moyens électriques pour interroger deux à deux les récep teurs photo-électriques, ainsi que pour exploiter les signaux photo-électriques sé formant lors de l'interrogation. Le filtre de frdquencespatiXe utilisé peut Outre un réseau oscillant. Le dispositif peut être muni d'au moins deux systèmes récepteurs photo-électriques, auxquels sont amenés des flux lumineux traversant des parties diamétrales de l'optique de reproduction d'image modulés en commun et séparés par le filtre de fréquence spatiale. Le dispositif peut comporter de plus des moyens pour interroger successivement les paires homologues des deux alignements de récepteurs, un amplificateur différentiel ainsi qu'un redresseur en série, qui, à partir des paires de signaux résultant de 1 'inter- rogation des alignements de récepteurs, forment un signal d'indica-tion, proportionnel à la somme des valeurs des différences entre les signaux de chaque paire. Dans une forme de réalisation de l'invention, il est prévu comme moyen d'interrogation au moins un registre à décalage, comman- dé par un générateur d'impulsions. Comme filtre de fréquence spat1e , une autre forme de réalisa- tion de l'invention prévoit un alignement de photodiodes, dans lequel les diodes de rang pair et impair sont reliées respeotive- ment à une ligne de deux conducteurs, et dans lequel un registre à décalage interroge successivement deux à deux les diodes voisines par l'intermédiaire de transistors de commutation jumelés avec base commune par paire. Il est prévu en outre des,éldments de construction électriques, qui traitent les signaux venant des deux lignes de signaux en un signal d'indication proportionnel à la somme des valeurs des différences entre les signaux de chaque paire. I1 est proposé de plus de prévoir deux systèmes récepteurs photo-électriques contenant chacun au moins un alignement de récep- tion et auxquels sont associés deux registres à décalage, qui sont commandés simultanément par un générateur d'impulsions. Si l'on utilise pour la focalisation un alignement de photodiodes à auto-balayage, on donnera la préférence,pour des motifs de prix de revient, à des procédés de mesure ne nécessitant qu'un tel alignement. On peut alors partir du principe connu que la mise au point la meilleure est atteinte au moment où des points d'image très voisins présentent des différences maximales d'intensité d'clairement. Par la combinaison, conforme à l'invention, des principes de corrélation optique et électrique, on obtient une amélioration de puissance pour des dispositifs destinés à la détermination photoélectrique de la position d'ungLan de netteté dtune image, sur tout avec de faibles intensités d'éclairement et des contrastes réduits, et ce sans dépense supplémentaire notable. L'utilisation du réseau oscillant autorise en outre une subdivision plus grossière des alignements de diodes. Un autre avantage réside dans la diminution sensible de l'extinction des courants partiels, qui se produit dans les dispositifs optiques connus. Plusieurs exemples de réalisation de l'invention sont décrits ci-après en référence au dessin annexé, dans lequel Fig. 1 représente schématiquement le dispositif selon l'in- vention,mont dans un appareil photographique-reflex à miroir. Fig. 2 montre le schéma de montage d'un alignement de diodes photo-électrique à auto-balayage. Fig. 3 représente le schéma d'utilisation suivant la figure 1. Fig. 4 représente schématiquement le dispositif aveo réseau oscillant pour un appareil photographique reflex à miroir. Fig. 5 est un schéma équivalent du dispositif pour un appareil photographique avec télémètre de base. Fig. 6 représente schématiquement le dispositif avec un réseau noir-blanc et avec un récepteur photo-électrique. Dans la figure 1, la référence I désigne un objectif de prise de vue d'un appareil photographique monoculaire rerlex à miroir non représenté, qui reproduit l'image de l'objet à photographier sur une plaque de viseur 2, placée en conjugaison avec la position du plan de visée ou dtimage.Les flux lumineux sortant de la partie médiane non dépolie de la plaque 2 sont amenés à l'aide de lentilles 3 et 4 à des alignements de diodes 5 et 6, des ouvertures partielles diamétrales 9 et 10 de l'objectif 1 étant utilisées pour contribuer à la formation d'images partielles 7 et 8. Si l'image de l'objet à photographier est reproduite avec netteté sur la plaque de viseur 2 ou sur le film, les diodes individuelles correspondantes des deux alignements de diodes 5 et 6 reçoivent une lumière égale des images partielles 7 et 8.En cas de défocalisation, les images partielles 7 et 8 se décalent, de sorte que les divers éléments d'alignements correspondants reçoivent des flux lumineux inégaux. Le montage d'utilisation représenté schématiquement sur la figure 3 contient des alignements de diodes 5 et 6, qui sont des alignements à auto-balayage connus en soi et dont chacun possède à cet effet une matrice de couplage, ainsi qutun registre à décalage 16,17 avec1 de plus,en commun,un générateur d'impulsion 25, un amplificateur différentiel 26, un redresseur 27 et un instrument indicateur 28. Les registres à décalage 16,17 intégrés dans les alignements de diodes 5 et 6 connectent successivement à leur sortie les diodes non représentées des alignements 5 et 6. La n-ième diode de 1 t alignement 5 est interrogée en meme temps que la n-ième diode de l'alignement 6. Les sorties des deux alignements 5 et 6 sont amenées à l'amplificateur différentiel 26, de sorte qu'il se crée une tension correspondant à la différence des courants photo-électriques momentanés. Aussi longtemps que les deux alignements 5 et 6 ne sont pas alimentés d'une manière égale dans toutes leurs diodes individuelles, donc en cas de défocalisationJ l'amplificateur différentiel 26 (figure 3) fournit pendant le balayage des impulsions diffdren- telles, qui peuvent avoir des signes algébriques quelconques au cours du balayage. -Par le redresseur biphasé 27, les différences sont amenées, indépendamment du signe algébrique, c1est-à-dire avec une seule et même polarité, à l'instrument indicateur 28, qui en forme de moyenne, ce qui évite des effacements de différences de signe algébrique différent. En focalisation, l'instrument indique par conséquent la valeur zéro ou une déviation minimale. Contrairement au dispositif suivant les figures 1 et ), le dispositif suivant la figure 2 contient seulement un alignement de diodes, se trouvant dans un plan conjugué au plan du viseur ou du film. Le registre à décalage 16t est connecté avec des diodes 11, 12, 13, 14, 15... n et des transistors de commutation correspondants 18, 19 > 20, 21, 22 de façon que les deux diodes voisines (11 et 12, 13 et 14, .... n) soient toujours interrogées simultanément. Les impulsions de courant photo-électrique prenant naissance sont soustraites I'unede l'autre par un amplificateur dif férentiel 26'. Par un redresseur biphasé, formé de diodes 51 et 52 en combinaison avec un inverseur 53, les impulsions différentielles sont amenées, indépendamment de leur signe algébrique, à un élément indicateur 28. A ltopposé du dispositif selon les figures 1 et 3, la déviation atteint un maximum en position de mise au point , étant donné que, dans ce cas , les diodes voisines présentent les différences d'éclairement les plus grandes, c'est-à-dire que le contraste est maximal. La figure 4 montre un exemple de réalisation du dispositif conforme àl'invention, combiné avec un réseau, dans un appareil photographique monoculaire reflex à miroir. Dans cette figure, comme dans toutes les suivantes, les élé ment s de eonstruction qui correspondent à ceux des figures précédentes ont les mêmes signes de référence. De manière connue,l'image de l1objet devant strie mistau point est reproduite par l'objectif photographique 1 sur un réseau 29. Deux images séparées de l'objet à focaliser sont projetées au moyen d'une lentille de champ 30 et des lentilles 3,4, en utilisant les zones d'ouverture partielle 9 et 10 de l1objectif 1. Au voisinage des deux images se trouvent des systèmes récepteurs photo-électriques 31 et 32, pourvus chacun de plusieurs récepteurs 31a à 3lc ou 32a à 32c. Des amplificateurs 33 à 35 en série avec les systèmes 31 et 32 forment la différence entre les courants photo-électriques des récepteurs 31a à 52a, ainsi que des récepteurs correspondants 31b, 32b, et Dlc, 320. Des redresseurs 36 à 38 faisant suite aux amplificateurs 33 à 35 atteignent une polarité unitaire des courants différentiels, qui sont additionnés dans un élément totalisateur 39 suivant la formule I = |#I1| + |#I2| + |#I3| + ...... |#In| et amenés alors à l'instrument indicateur 28. Comme indiqué sur le dessin, le réseau 9 peut être monté de manière mobile et mis en oscillations par un entrainement 46 dans les directions matérialisées par les flèches. Par ce moyen, le traitement des signaux photo-électriques recueillis est simplifié. Une focalisation exacte de l'objet devant être mesuré est atteinte lorsque l'indication donnée par l'instrument 28 est nulle ou minimum. La figure 5 représente schématiquement un dispositif équivalent à celui de la figure 4 pour un appareil photographique avec télémètre de base. Par le parcours des rayons de visée 40 et par le parcours des rayons de mesure 41 que des miroirs 42et 43 peuvent faire dévier ou inverser, l'image de l'objet à mesurer est re produite au moyen des objectifs la et lb sur des réseaux 29a et 29b . Des lentilles de champ 30a et 30b, ainsi que les lentilles 3 et 4, projettent des centres des réseaux des images, au voisinage desquelles se trouvent les systèmes récepteurs 31 et 32. La suite de l'opération de mesure se déroule comme décrit en référence à la figure 4. I1 va de soi que le dispositif suivant la figure 4 peut être également élargi par utilisation d'un réseau à arêtes prismatiques à la place du réseau d'amplitude 29 et par adjonction aux deux alignements de photodiodes 31 et 32 de deux autres alignements de diodes, de manière à réaliser un dispositif optique en push-pull, comme il a déjà été proposé. Contrairement à la figure 4, la figure 6 montre un dispositif simplifié dans sa partie optique. Dans son principe, il correspond au corrélateur à grille le plus simple avec un réseau noir-blanc et un seul récepteur photo-électrique. L'objectif photographique 1 reproduit de manière connue l'image de l1objet devant Autre mise au point sur un réseau noir-blanc 29, auquel des oscillations sont imprimées Far un entratnement 46.Au moyen de la lentille de champ 30 et dtune lentille 3' et en utilisant les zones d'ouvertures partielle de l'objectif 1, des images de l'objet à focaliser sont projetées sur un récepteur photo-4lectrique unique 311, subdivisé en canaux a, b et c.Par suite de la subdivision de la zone d'image par la subdivision correspondante du récepteur 31' avec les canaux d 'information a, b, c qui en font partie, on obtient un signal d'erreur notablement plus grand et plus sur. la largeur de bande du filtre de fréquence wakiale est agrandie en conformité avec la subdivision, et le danger d'extinction des fractions de signaux des diverses zones d'image est réduit. A la suite de chacun des amplificateurs 33,34,35 sont montés en série des filtres 63, 64, 65 qui laissent passer, par exemple, les fréquences de vibration de I'oscillateur 46 et, le cas dchdant, -les ondes harmoniques de ces fréquences. Les redresseurs 36,37,38 fournissent de nouveau des signaux indépendants de la phaseoudu signe algébrique,qui sont amenés parle totalisateur 39àl'instrument indicateur 28.Celui-ci donne une indication maximum lorsque la focalisation est atteinte. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détermination photo-électrique de la position d'au moins un plan de netteté d'une image à l'intérieur d'un appareil optique, avec une optique pour reproduire l'image d'au moins un objet sur au moins un filtre de fréquence spatiale d'un corrélateur optique d'images et avec une indication de la valeur mesurée des flux lumineux filtrés par le filtre de fréquence spatiale, caractérisé en ce que, pour la réception des flux lumineux focalisés par des éléments de construction optiques (3,4), le dispositif contient au moins un système récepteur photo-électrique (5,6,31,32) qui est formé d'au moins un alignement de plusieurs récepteurs (11-15... n) et en ce qu'il est prévu des moyens électriques (16, 17, 26-28, 33-38) pour interroger deux à deux les récepteurs photo-électriques (11-15... n) ainsi que pour exploiter les signaux photo-électriques se formant lors de l'interrogation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre de fréquence mal;Lale utilisé est un réseau oscillant (29, 29a, 29b). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est muni d'au moins deux systèmes récepteurs photo-électriques (5, 6, 31,32), auxquels sont amenés des flux lumineux traversant des parties diamétrales (9, 10) de l'optique de reproduction d'image, modulés en commun et séparés par le filtre de fréquence spatiale(2, 29, 29a, 29b). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par des moyens (18-24) pour interroger successivement les paires analogues (11-15.. .n) des deux alignements de récepteurs (5,6, 31, 32) par un amplificateur différentiel (26, 33-35) ainsi que par un redresseur (27, 36-38), moyens qui, à partir des paires de signaux résultant de l'interrogation des alignements de récepteurs (5,6,31,32) forment un signal d'indication proportionnel à la somme des valeurs absolues des différences entre les signaux de chaque paire. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, comme moyen d'interrogation, il est prévu au moins un registre à décalage (16, 17) commandé par un géné- rateur d'impulsions (25). 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, comme filtre de fréquence spatiale, il est prévu un alignement de photodiodes (5,6), dans lequel les diodes de rang pair (12, 14...n) et de rang impair (11,13.... n) sont reliées respectivement à deux conducteurs (44,45) et dans lequel un registre à décalage (16,17) interroge successivement deux à deux les diodes voisines (11-15 ...n) par 1 t intermédiaire de transistors de commutation jumelés (18-24...n) avec base commune par paire, et en ce qu'il est prévu des éléments de construction électriques (33-38) qui traitent les signaux venant des deux conducteurs (44,45) en un signal dtindicaJdon proportionnel à la somme des valeurs des différences entre les signaux de chaque paire. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu deux systèmes récepteurs photoélectriques (5,6,31, 32), contenant chacun au moinsun alignement de réception (31a-31c, 32a-32c) et auxquels sont associés deux registres à décalage (16,17) qui sont commandés simultanément par un générateur d'impulsion (25).