Brevet FR2492544A1 — publié le 19820423

I La présente invention se rapporte à un dispositif pour la détermination photoélectrique de la position d'au moins un plan de netteté d'une image utilisant un corréla- teur optique qui comprend un système de reproduction, au moins une structure en réseau disposée à proximité du plan imagedusysime de reproduction et servant de fâltre de fréquence spat1&e ainsi qu'en aval de cette dernière, au moins un système convertisseur photoélectrique, et dans lequel les flux lumineux partant d'un objet avantageusement 1o non marqué, traversant différentes zonesde pupille du sys- tème de reproductionsont modulés en commun par le filtre de fréquencespatble tandis que les flux lumineux résultant de la coopération des images de l'objetetdela structure en réseau sont convertis en signaux électriques à des fins d'affichage et! ou de réglage, ce dispositif comprenant également un capteur optique qui répond au> variations mécaniquesinfluençant les flux lumineux du corrélateur optique et produit des signaux électriques utilisés pour l'affichage et/ ou la correction des variations précitée ou de leurs effets optiques. Des dispositifs de ce type sont déjà connus. Dans le brevet allemand 23 30 940, on a décrit un procédé et un dispositif de mesure de la distance au moyen d'un corréla- teur optique qui se compose d'une optique de reproduction, d'au moins une structure en réseau disposée à proximité du plan image de cette optique, servant de filtre de fréquence spEtiale ainsi que d'au moins un système convertisseur photo- électrique associé à ladite structure. Pour mesurer l'éloi- gnement d'un objet - déterminer la position du plan de netteté d'une image -, la structure en réseau module en même temps les flux lumineux qui traversEnt différentes zones de la pupille d'entrée de l'optique de reproduction et elle les applique successivement à un récepteur photoélectrique commun ou simultanément à des récepteurs photoélectriques séparés après dissociation géométrique ou physique ou encore après dissociation effectuée au moyen d'une modulation supplémentaire suivant les zones de la pupille. Les signaux de sortie des récepteuis servent ensuite à commander un dispositif d'affichage et! ou de guidage. L'inconvénient de ce dispositif réside dans le fait que les variations par exemple mécaniquesagissant sur le C faisceau de rayonsà l'intérieur du dispositif peuvent provoquer une altération des signaux et même dans certains cas, les rendre faux. C'est pourquoi dans la publication de la demande de brevet Allemand avant examen 24 60 805, on a proposé de prévoir dans un dispositif du type décrit plus 1 c haut, un capteur optique qui répond à de tellesmodifications résultant par exemple d'influence thermiqueset délivre des signaux électriques qui sont utilisés pour afficher et/ ou corriger lesdites modifications ou leurs effets optiques. Pour déterminer la position du plan de netteté d'une image, on utilise dans les dispositifs du type précité, des flux lumineux qui appartiennent à la région spectrale visUle de la lumière. Pour effectuer des mesures avec des longueurs d'ondes provenant de la zone spectrale invisible de la lumière ou d'une région spectrale de la lumière extrêmement proche de la région visible, il serait- nécessaire dans les dispositifs décrits plus haut, de procéder à des modifications de construction coûteuses et longues. La présente invention a donc pour but de créer un dispositif du type précité à l'aide duquel on peut déter- miner la position du plan de netteté d'une image à partir de flux lumineux dont les longueurs d'ondes se situent dans la région spectrale visible de la lumière, dans la région spectrale invisible de la lumière et également dans la région spectrale de la lumière extrêmement proche de la région visible. Ce dispositif doitd'autrepart pouvoir passer alterna- tivement d'une région spectrale à l'autre et se caractériser par une construction compacte. Avec un dispositif du type précité, on peut parvenir à ce but lorsque comme système de reproduction de corréla- teur, on utilise un système à catadioptre et lorsque la structure en réseau du corrélateur optique est disposée dans le plan focal du système à catadioptre précité. On peut également prévoir deux systèmes convertisseurs photoélectriques à sensibilité spectrale différente ainsi que des moyersqui permettent une évaluation alternée des flux lumineux résultant de la coopération des images de l'objet avec la structure en réseau au moyen d'un des systèmes convertisseu= photoélectriques. Suivant l'invention, comme moyen pour l'évaluation alternée, on a prévu au moins un diviseur de rayonsdont la couche à effet diviseur réfléchitou laisse passer le rayonnement d'une région spectrale en direction de respec- tivement un système convertisseur photo, Suivant une autre caractérÈtique de l'invention, dans le plan focal du système à catadioptre, on a prévu deux structuresen réseau réglées sur des régions spectrales différentes, et pour la mise en fonction en alternance de ces structures en réseau dans le faisceau de rayonsdu système à catadioptre, le miroir secondaire de ce système. est monté pivotant sur un axe horizontal perpendiculaire à l'axe optique dudit système. Suivant une autre caractéristique de l'invention, dans le plan focal du système à catadioptre précité, on a prévu deux structures en réseau réglées sur des régions spectrales différentes et qui sont montées mobiles en trans- lation dans ledit plan focal pourleurentée en fonctionnement alternée dans le faisceau de rayonsdudit système à catadioptre. Suivant une caractéristique de l'invention, la struc- ture en réseau précitée est configurée en grille réfléchis- sante. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la ou les structures en réseau est ou sont montée(s) mobile(s) et pour assurer leur déplacement en oscillation ou continu, on a prévu des moyens adaptés. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparat- tront plus clairement au cours de la description explicative en faisant référence à plusieurs dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention, et dans lesquels: - a r" 1 montre dans une vue en coupe, un dispo- sitif conforme à l'invention; - la figure 2 montre le dispositif conforme à ltin- vention avec un diviseur de rayor pour l'évaluation alter- née de flux lumineux de régions spectrales différentes; - la figure 3 illustre dans une vue de détail un autre mode de réalisation de l'invention pour l'évaluation alternée de flux lumineux de régions spectrales différentes; - la figure 4 montre dans une représentation en perspective, un autre mode de réalisation pour l'évaluation alternée de flux lumineux de régions spectrales différentes. T3f2cI - montre dans une représentation schématique un télémètreàfonctionnement par corrélation optiquesdont le système de reproduction est formé d'un système à catadioptre. Ce système se compose d'un masque circulaire 1, d'un système coulissant formé de la lentille 2 et de la lentille3, des miroirs principaux 4 et 5 ainsi que d'un miroir secon- daire 6. Dans le plan focal 7 du système 1 - 6 à catadioptre, perpendiculairement à l'axe optique 8 du système précité, on a prévu une structure en réseau 9 à laquelle peut être imprimé, au moyen d'une commande d'entraînement 10, dans le sens de la double flèche, une mouvement en oscillationsou continu. Dans le-sens de la lumière, en aval de la structure en réseau, on a prévu une lentille de champ 12. Cette lentille sert à reproduire différentes zones de pupille 13 et 14 sur des systèmes récepteurs photoélectriques 15 et 16. Un étage comparateur 17 faisant suite au;systèmesrécepteurs photoélectriques 15, '6 compare les phases des signaux électriques apparaissant aux sorties des systèmes récepteurs , 16 et produit pour sa part, à partir de cette comparai- son, un signal qui est traité dans un circuit de traitement 18 prévu en aval de l'étage comparateur 17, en un signal de commande qui commande le déplacement de la lentille coulis- sante 3 par l'intermédiaire d'un dispositif d'asservissement 19. En ce qui concerne ce qui vient d'être décrit, le dispositif fonctionne de la manière suivante: - par la divisiondi.istèm à catadioptre 1 à 6 en un coté gauche 1 et un cÈté droit 2, 4 la pupille d'entrée du système est dissociée en zones pupillaires diamétrales 13 et 14. Les flux lumineux provenant de cette zone sont déviés par l'intermédiaire des miroirs principaux l; et 5, vers le miroir secondaire 6 qui les focalise en direction du plan focal 7. La structure en réseau 9 prévieà cette emplacement et se déplaçant en oscillation ou en continu, module les flux lumineux précités. La lentille de champs12quifait suite à la structure en réseau 9 reproduit les zones pupillaires 13 et 14 sur les système récepteurs photoélectriques 15 et 16 qui sont alimentés périodiquement du fait du déplacement de la structure en réseau 9. Comme ceci a déjà été décrit plus, l'étage comparateur 17 compare les signaux électriques produit par l'alimentation des systèmes récepteurs photo- électriques15 et 16, en ce qui concerne leurs positions de phases. La position du plan de netteté d'une image d'un objet à partir de laquelle on peut dériver, de manière connue, la distance, est déterminée lorsque l'on obtient la coïncidence des phases. La proportion de lumière tiue provenant des signaux obtenus de cette façon, peut être éliminée lorsque d'une manière connue, on utilise des groupes de récepteurs délivrant des signaux en opposition de phases qui présentent même pour une position identique du plan image et du plan du réseau, un maximum d'amplitude particulièrement marqué. Il convient de noter que le dispositif qui vient d'être décrit jusqu'à présent est sensible aux défauts qui peuventi5ulter d'un décalage mécanique de composani optiques, par exemple par suite d'influences thermiques. Les résultats des mesures peuvent être faussés par les répercutions de ces défauts. Pour dé-terminer et reconnaître ce type d'influences et éliminer leurs effets, le dispositif représenté à la figure 1 est complété par un agencement qui répond aux variatioes récaniques influençant les flux lumineux du t émèt+re àcorélation optique. Cet agencement comprend, d'une part pour faisceau de rayorsdu coté gauche 1 et d'autre part pour le faisceau de rayormcu côté droit 2, 3 du système à catadioptre, respectlvement une source lumineuse 20, 21 qui émet respec- tivement un faisceau lumineux. Ces faisceaux lumineux éclairent chacun par l'intermédiare d'un miroir d'inflexion 22 ou 23, un support de repères 24 ou 25, lesdits supports étant reproduits par l'intermédiaire de systèmes optiques 26,27. Au moyen de deux prismes de renvoi 28 et 29, les faisceaux de rayonssortant dessystèmes optiques 24, 25 sont !5. _Duplés aux faisceaux de rayonsdes zones de pupille 13, 14 et traversert jusqu'au plan focal 7, en même temps que ces derniers, les miroirs principaux 4 et 5 ainsi que le miroir secondaire 6. Pour cela, l'agencement dans l'espacedes composants 20 - 29 produisant les faisceaux de référence 2C précités, est choisi de telle manière que les images des supports de repères 24, 25 produites par eux, ie nuisent paz aux images des zones de pupilles 13, 14. Dans l'exemple présenté, les images dessupportsde repères 24, 25 sont reproduites en même temps sur la structure en réseau 9 mais toutefois dans une autre position de ligne par rapport au déplacement de la structure en réseau, comme ceci est connu par exemple par la publication de la demande de brevet avant examen 24 54 883. Aux zones des images des supports de repères 24, 25 sont associés des systèmes récepteurs G photoélectriques 30, 31 aîné: les signaux de sortie cons- tituent une mesure pour les variations mécaniques influen- çant les flux lum.ineux du corrélat-u optique 1 à 9. Ces signraux sont appliqués à l'étage de traitement1E dans lequel a sont pris en compte par un calculateur. Ils peuvent également être utilisés pour assurer le. mise en marche d',ne commande de compensation. Dans l'exemple de réalisation illustré à la figure 2, la structure en réseau 9 à éclairage par trans- parence est remplacée par une structure en réseau à lumière réfléchie (grille réfléchissante) 32. Four repro- duire les différentes zones de pupilles 13 et 14, on a inséré une lentille 33 dans le faisceau de rayorsréflé- chissant. D'autre part, dans ce faisceau de rayons,on a prévu un diviseur de rayons34 dont la couche à effet diviseur 35 est perméable d'une part au rayonnement d'une région spectrale prédéterminée et réfléchit d'autre part un rayonnement d'une autre région spectrale. Le diviseur de rayons34 peut également être retenu dans un dispositif de pivotement non représenté si bien que lors du pivotement du diviseur de rayomr34 et par conséquent de la couche à effet du diviseur 35 sur 90 , les images des zones de pupilles 13 et 14 produites par la lentille 33, alimentent alternativement des systèmes récep- teulsphotoélectriques 3_', 37 ou 38, 39 dont la sensibilité est réglée ou accordée sur le rayonnement provenant de régionsspectralesdifférentes. Le traitement des signaux électrique apparaissant aursystèmesrécepteurs36, 37 ou 38, 39 est réalisé comme ceci a été décrit en référence à la figure 1. Pour reconnaître et éliminer les variations mécaniques à l'intérieur du dispositif, ce dernier, tout comme le dispositif représenté à la figure 1, est complété par un agencement qui répond auxdites variations. Cet agencement se différencie de celui de la figure 1 uniquement par le fait que pour découpler le faisceau de référence des faisceaux de rayonsdes zones de pupille 13 et 14,en aval de la lentille 353,on a prévu dans le flux lumineux réfléchi par la grille réfléchissante 32, un miroir d'inflecion 4U par l'intermédiaire duquel les systèmes récepteurs photo- électriques41 et 42 sont alimentés également par les flux lumineux modulés par la grille 32 provenant des images des supportsde repères 24, 25. Les signaux de sortie des systèmes récepteurs pbotoélectriques 4' et 42 sont traités, comme ceci a été décrit en référence à la figure 1, dans un circuit de traitement mEis ils peuvent également être utilisés pour la mise en marche d'une commande de compen- sation. ) Pour le fonctionnement en alternance d'un dispo- sitif dont la région spectrale visible ou invisible de la lumière, il est également possible de prévoir des structures en réseau qui sont réglées sur des régions spectrales différentes et qui peuvent être mises en marche alternati- e vem.ent. On a représenté schématiquement et en détail, une telle possibilité de com.mutation à la figure 3. Dans le plan focal 7 du miroir secondaire 6 sont prévues des structures en réseau 43 et 44 déplaçables en continu ouenoscillatiorsdans le sensde la double flèche qui sont réglées chacune sur une région spectrale pré- déterminée. Pour reproduire les zones de pupille 13 et 14 sur!es systèmes récepteurs photoélectriques qui ne sont pas représentés sur le dessin, les structures en réseau 43 et 44 sont suivis de lentillE de champs 45 et 46. La commutation sur l'une ou l'autre des structures en réseau s'effectue par l'intermédiaire du miroir secondaire 6 qui est monté pour cela sur un demi-cylindre 48 logé à l'intérieur d'un carter 47. A l'aide de dispositifsde réglage connus,notamment de leviers,de tige de poussée ou analoglies,le demi-cyl--idre 48 portant le miroir secondaire 6 est amené à pivoter sur un axe perpendiculaire à son axe optique, suffisacmimen!t loin pour que les flux lumineux provenant des zones de pupille 13 et 14 soient déviés sur celle des structures en réseau qui est régléesur la zone spectrale à l'intérieur de laquelle le dispositif doit fonctionner. Une autre poss-bilité de commutation est indiquée àla figure k. Pour cela, les structures en réseau 43, 44 retenues dans des équerres piezoélectriques 49, 50 sont ô montées sur un chariot 51 qui se déplace dans un guidage indiqué scparatiquement l ' la forme en queue d'aronde 52 de la partie inférieure dudit chariot. Sur la partie inférieure du chariot est fixée une pièce d'articulation 5, dans laquelle vient en prise un levier à griffe 54. Lorsqu'on fait basculer le levier 54, les structures en réseau 43, 44 sont déplacées en translation dans le plan focal 7 du miroir secondaire 6 de telle manière qu'elles ne sont traversées respectivement que par les flux lumineux de la région spectrale sur laquelle elles ont été réglées. Danse mode de réalisation représenté, le faisceau de référence de l'agencement servant à déterminer les erreurs est toujours couplé au flux lumineux de la région spectrale à l'intérieur de laquelle le dispositif doit fonctionner. Sa modulation s'effectue également par la structure en réseau modulant les flux lumineux provenant des différentes zones de pupilles. On comprend donc que le faisceau de référence doit recevoir des impulsions supplémentaires pour que l'on puisse le découpler plus facilement des flux lumineux utilisés pour la mesure. On peut toutefois également envisager de ne pas couplerle faisceau de référenceaux faisceaux de rayons provenant des différentes zones de pupille et de lui associer une structure en réseau séparée des précédentes. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif pour la détermainatilon photoélec- tricue de la position d'au moins un plan de netteté d'unne image utilisant un corrélateur optique qui comprend un système de reproduction, au moins une structure en réseau disposée à proximité du plan image dudit système de reproduction, servant de filtre de fréquencespati?!eainsi qu'au moins un système convertisseur photoélectrique prévu en aval de ladite structure, et dans lequel les flux luminetux partant d'un objet avantageusement nalmarqué, traversant des zones de pupille différentes du système de reproduction sont modulés en commun par le filtre de fréquence locale tandis que les flux lumineux résultant de la coopération des images de l'objet et de la structure en réseau sont convertis en signaux électriques à des fins d'affichage et' ou de réglage, le dispositif comprenant également un: capteur optique qui répond aux variations mécaniquesinfluençant les flux lumineux du corrélateur optique et produit des signaux électriques qui sont utilisés pour afficher et/ ou corriger les variiations précitées ou leurs effets optiques, caractérisé en ce que comme système de reproduction de corrélateur, on utilise un système à catadioptre (1 - 6)et en ce que la structure en réseau ô, 32, 43, 44)du corrélateur optique (1 - 16)est disposéedans le plan focal 9 du système à catadioptre (1 - 6) précité. 2. Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé el ce que l'on a prévu deux systèmes convertisseurs rhot--elctriques à, 3, à sensibilité spectrale différente ainsfi. ue des moyens f54, 48, 51 - 54)qui permettent une -3 évaluation en alternance des faisceaux lumineux résultant de 1! coopération des images de l'objet avec la structure en r'seau (2, 43, 44)au moyen d'un système convertisseur phótc.él ectrique a', 3X. 3. DiLs;,ositif selon la revendication 2, caracté- risC en ce que comme un moyen pour l'évaluation cn alter- n-nc, oon. prévu au moins un diviseur de rayooe (34) dont 1il la couche à effet diviseur (3 réSfléchitou laisse passer le rayonnement d'une région spectrale en direction de respectivement un système convertisseur photcélectrique (36, 3X. ; 4Q Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que en le plan focal C du système à catadioptre t - 6)sont prévues deux structures en réseau (43, 44) réglées sur des régions spectrales différentes et en ce que pour l'introduction en alternance de ces struc- tures en réseau dans le faisceau de rayorsdu système à catadioptre (I - 6) , le miroir secondaire ( de ce système est monté pivotant sur un axe horizontal 55 nerp-endiculaire à l'axe optique(8)du système. 5. Dispositif selon la revendi.c?-kon 1 ou 2, caractérisé en ce que dans le plan focal(7)du système à catadioptre 0 - 61 on a prévu deux structures en réseau (43, 44) réglées sur des régions spectrales di-exreL q.ui.nt montées déplaçables en translation dans le plan focal(7) pour leur introduction en alternance dans le faisceau de rayons rdu système à catadioptre (1 - Q. 6. Dispositif selon l'une des revendications I à 5, caractérisé en ce que comme structure en réseau(32), on a prévu une grille réfléchissante. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la ou les structure (s) en réseau (9, 32, 43, 44) est ou sont montée (s) mobile (s) et en ce que l'on a prévu des moyens (10, 49)pour imprimer auxdites structures, un mouvement en oscillationsou continu.