Brevet FR2487614A1 — publié le 19820129

La présente invention concerne un procédé pour enre- gistrer des valeurs de mesure ou des reproductions d'ob- jets en forme de lignes de balayage courbes par un porte- appareil en déplacement relatif par rapport à ces objets, dans lequel on forme une image sous la forme de lignes de balayage courbes, notamment d'anneaux circulaires, sur au moins un détecteur photosensible dont on enregistre les signaux de sortie, ainsi qu'un dispositif pour exécuter ce procédé. L'analyse par balayage de certains objets, par exem- ple de la surface de la terre et/ou des nuages qui se trou- vent au-dessus d'elle, dans la région visible du spectre, dans l'infrarouge proche et dans l'infrarouge thermique, par des aéronefs ou par des satellites en vue d'obtenir des données de mesure et d'en former une image, est effec- tuée aujourd'hui principalement sous la forme de lignes droites qui sont perpendiculaires à la direction de vol Par le déplacement du porte-appareil, on peut, en détermi- nant en conséquence la vitesse du vol,l'altitude du vol et l'angle d'ouverture du système optique, obtenir un bala- yage sans.lacune d'une bande, par exemple de la surface de la terre. Pour un certain nombre d'utilisations, notamment dans le domaine de la météorologie, ce balayage de lignes droites présente des inconvénients notables, par exemple parce que l'angle de vision (angle entre le faisceau de balayage et la verticale) se modifie le long d'une ligne droite. On peut éviter ceci en prévoyant un balayage en for- me d'anneaux circulaires ou d'ellipse (Archiv Meteor. Geophys.Bioklimat.Serie B, 21, 125 à 146 (1973). - Pour effectuer un balayaye en forme de lignes de balayage courbes, des systèmes optomécaniques sont néces- saires. Leur inconvénient tient notamment en ce qu'ils ont des pièces mobiles du point de vue mécanique,comme un miroir tournant ou un miroir oscillant, qui représentent un risque importantsurtout lorsqu'ils sont utilisés dans l'espace. Si l'on doit balayer plusieurs anneaux circu- laires concentriques, il faut,pour le balayage optoméca- nique, des dispositifs supplémentaires de rotation et de pivotement qui sont eux aussi sujets à tomber en panne. En particulier, il n'est pas possible de saisir simulta- nément t6us les points de mesure souhaités, mais seulement de les saisir les uns après les autres. Ceci a beaucoup d'inconvénients quand la vitesse du porte-appareil n'est pas négligeable devant la vitesse de balayage. L'invention vise donc un procédé du type précité et un dispositif pour exécuter ce procédé en évitant le plus possible les inconvénients et les difficultés précités qui, d'une part, ne nécessite paspour un balayage sui- vant des lignes de balayage courbes, de pièces mobiles mécaniquement comme un miroir tournant ou un miroir pivo- tant et qui, d'autre part, permet de saisir simultanément tous les points de mesure. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à former l'image d'une telle ligne courbe ou de telles lignes courbes si- multanément dans le plan image d'un objectif de formation d'une image sur un assemblage de détecteur correspondant à la forme des lignes de balayage courbes. Un dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que des assemblages de détecteurs sont disposés dans le plan image d'un objectif de formation d'image et ont la forme d'au moins une ligne courbe. De préférence: - dans le plan image de l'objectif de formation d'une ima- ge, la distance entre les points images et l'axe optique est sensiblement proportionnelle à l'angle compris entre l'axe optique et le rayon sous lequel on voit l'objet (objectif grand angulaire extrême ou Fish Eye) et, comme on peut obtenir un champ angulaire supérieur à 1800, il est possible d'effectuer aussi des balayages horizontaux. - les assemblages de détecteurs sont prévus sous la forme de plusieurs anneaux circulaires concentriques avec un détecteur supplémentaire au centre des anneaux circulaires. - les assemblages de détecteurs sont disposés sous la for- me de deux ou de plusieurs anneaux circulaires ou de par- ties de tels anneaux, dont les centres sont à des distances déterminées les uns des autres suivant la direction de déplacement. - les assemblages de détecteurs sont disposés de manière à pouvoir être décalés les uns par rapport aux autres sui- vant la direction de déplacement. - tous les détecteurs ou certains d'entre eux peuvent être branchés en commun. Un avantage essentiel procuré par l'invention tient en ce que,par ces assemblages de détecteurs, on peut obtenir des formes de lignes qui n'auraient pas pu être réalisées ou n'auraient pu l'être qu'avec difficulté par un balayage optomécanique. Par le balayage sous la forme d'anneaux circulaires, on a en outre l'avantage qu'en choisissant l'axe optique de l'objectif comme centre, les corrections nécessaires aux mesures,en raison de la dégra- dation naturelle de l'objectifrestent constantes pour tous les points du cercle. Un autre avantage est que l'on peut choisir d'une manière souple les grandissements grâ- ce aux possibilités d'échange d'objectif. C'est ainsi par exemple qu'il est possible d'utiliser des objectifs Fish Eye (objectif grand angulaire extrême) et d'avoir ain- si un angle conique allant jusqu'à 900 et davantage. On peut ainsi effectuer aussi un balayage horizontal. On a en outre la possibilité,en prévoyant des assemblages de détecteurs en conséquence, de préparer, même pour un balayage sous forme de lignes qui ne sont pas rec- tilignes, des enregistrements convergents et donc des ima- ges pouvant être exploitées stéréoscopiquement. Comme en outre dans les études effectuées en vue de déterminer le bilan de rayonnement, il s'agit moins d'obtenir des images que d'obtenir des valeurs de mesure les plus précises possible, on peut dans ces cas là travailler avec un pouvoir de résolution optique relativement petit. Au dessin annezé 2 douné uniquement. à titre d'exemple: La figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'un dispositif pour elêcu er le procédé suivant l'invention. La figure 2 est -uxne vue de dessus du plan image de la figure 1 dans laquelle on a choisi un assemblage de détecteurs de forme circulaire, comme à la figure 1. La figure 3 est une vue de dessus du plan image de la figure 1 avec trois assemblages de détecteurs en forme de cercle concentrique et un détecteur au centre; et La figure 4 est une vue de dessus du plan image de la figure 1 avec deux assemblages de détecteurs en forme de deux cercles de même diamètre dont les centres sont décalés l'un par rapport à l'autre de la distance a dans la direction du vol. La figure 1 représente une caméra ayant un as- semblage de détecteurs en forme d'anneau circulaire dans le plan image de l'objectif 0. L'assemblage de dé- tecteurs peut être constitué d'un certain nombre de dé- tecteurs discrets suivant la technique connue, par exem- ple de détecteurs à semiconducteurs qui sont disposés sui- vant un cercle, comme le montre schématiquement la vue de dessus du plan image de la figure 2. Par l'objectif 0, on reproduit sur l'assemblage de détecteurs une coupe en forme d'anneau circulaire des objets à reproduire. La coupe G de l'objet est reproduite sur un élément E de détecteurs. En déplaçant le porte-appareil suivant la direction R et en déterminant en conséquence les dimen- sions de chaque détecteur, la distance focale de l'ob- jectif, l'altitude et la vitesse du vol, on peut balayer entièrement deux fois une bande de terre de largeur ST, une fois par l'anneau hémicirculaire dirigé vers l'avant et une fois par celui dirigé vers l'arrière. Si l'on a besoin seulement d'un simple balayage, on peut se limiter à un demi-cercle. En utilisant un objectif grand angulaire extrême, dans lequel dans le plan image la distance entre les points images et l'axe optique est à peu près proportion- nelle à l'angle compris entre l'axe optique et le rayon maximum sous lequel on voit l'objet, on peut obtenir des angles entre l'axe optique et ce rayon allant à l'objet supérieurs à 90 et donc effectuer aussi des balayages horizontaux. La figure 3 est une vue de dessus dans le plan image d'assemblages de détecteurs en forme de trois cer- cles concentriques et d'un détecteur unique au centre du cercle qui peuvent être mis en oeuvre simultanément ou alternativement par des commutations ou au choix, pour l'enregistrement d'une image et/ou de valeurs de mesure De tels assemblages de détecteurs sont intéressants sur- tout pour des recherches sur le bilan de rayonnement dans l'espace o il s'agit moins d'obtenir des images que de recueillir des valeurs de mesure les plus précises possible, de sorte qu'on peut alors travailler avec un pouvoir de résolution optique relativement faible. La figure 4 représente un exemple d'un assembla- ge de détecteurs pour l'enregistrement convergent sous forme d'anneaux circulaires, par exemple pour l'enregis- trement stéréo en utilisant un seul objectif. Les deux assemblages de détecteurs en forme d'anneaux de cercle ont le même rayon et sont décalés l'un par rapport à l'au- tre,suivant la direction de déplacement du porte-appareil d'une distance a dont il résulte dans l'espace objet la base b stéréoscopique. Il en résulte, pour chaque point objet correspondant, à l'intérieur de la bande ST analy- sée de l'objet, comme le montre la figure 1, deux fois deux balayages à une distance b. Si l'onna besoin que de deux balayages à la distance b, on peut se limiter par exemple à deux anneaux hémicirculaires. La distance a peut être fixée ou peut être mo- difiée par voie mécanique, ce dernier cas étant surtout utilisé quand on se limite à des tronçons d'anneaux de cercle. L'axe optique de l'objectif peut passer par exemple par le centre de l'un des deux cercles. Il peut se trouver par exemple aussi sur la ligne joignant les deux centres. Les assemblages de détecteurs représentés aux figures 3 et 4 ( ou bien des parties de ceux-ci) peuvent être aussi combinés les uns avec les autres, tous les assemblages de détecteurs ou une partie d'entre eux pou- vant être branchés à volonté. REVENDICATIONS 1) Procédé pour enregistrer des valeurs de mesure ou des reproductions d'objets par un porte-appareil en dé- placement relatif par rapport à ces objets, dans lequel on forme une image sous la forme de lignes de balayage courbes, notamment d'anneaux circulaires, sur au moins un détecteur photosensible dont on enregistre les signaux de sortie, caractérisé en ce qu'il consiste à former l'image d'une telle ligne courbe ou de telles lignes cour- bes simultanément dans le plan image d'un objectif de formation d'une image sur un assemblage de détecteurs correspondant à la forme des lignes de balayage courbes. 2) Dispositif pour exécuter le procédé suivant la revendication 1, caractérisé par des assemblages de détecteurs disposés dans le plan image d'un objectif (O) de formation d'une image et ayant la forme d'au moins une ligne courbe. 3) Dispositif suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que dans le plan image de l'objectif de forma- tion d'une image la distance entre les points images et l'axe optique est sensiblement proportionnelle à l'angle compris entre l'axe optique et le rayon sous lequel on voit l'objet (objectif grand angulaire extrême ou Fish Eye) et, comme on peut obtenir un champ angulaire supérieur à 1800, il est possible d'effectuer aussi des balayages horizontaux. 4) Dispositif suivant la revendication 2 ou 3, carac- térisé en ce que les assemblages de détecteurs sont prévus sous la forme de plusieurs anneaux circulaires concentri- ques avec un détecteur supplémentaire au centre des anneaux circulaires. ) Dispositif suivant l'une des revendications 2 à , caractérisé en ce que les assemblages de détecteurs sont disposés sous la forme de deux ou de plusieurs anneaux circulaires ou de parties de tels anneaux, dont les cen- tres sont à des distances déterminées les uns des autres suivant la directionde déplacement. 6) Dispositif suivant l'tule des revendications 2 à , caractérisé en ce que les assemblages de détecteurs sont disposés de manière à pouvoir êAtre décalés les uns par rapport aux autres suivant la direction de déplacement. 7) Dispositif suivant l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que tous les détecteurs ou certains d'entre eux peuvent être branchés en commun.