Brevet FR2503391A1 — publié le 19821008

La présente invention concerne un système de bala- yage optique, et en particulier un système du genre comprenant un détecteur et constitué de façon à balayer un champ de vision. On connaît des systèmes de balayage optique dans lesquels un tambour rotatif porte une série de miroirs, chaque miroir étant disposé de façon à diriger le rayonnement optique reçu du champ de vision sur un détecteur sensitif. Un tel système balaye le champ de vision dans une direction, et d'autres moyens peuvent être prévus pour balayer le champ de vision dans une autre direction, généralement perpendiculaire. Le brevet britannique 1 292 876 décrit un tel système optique. D'autres dispositions peuvent être utilisées pour le balayage. Par exemple, il est possible d'utiliser une paire de miroirs dont chacun balaye dans une direction différente. Le but de tous ces systèmes est de balayer un champ de vision complet, de sorte qu'on puisse produire une image de ce champ de vision. Si un télescope d'un type quelconque est utilisé pour capter le rayonnement émis par le champ de vision, alors, les dimensions angulaires de ce champ vont être bien moindres que celles qui pourraient être traitées par action du tambour rotatif. Le but de la présente invention est de perfec- tionner le fonctionnement d'un système de balayage optique du genre énoncé ci-dessus, en permettant l'exploitation d'une plus grande partie du champ de vision disponible. Suivant l'invention, le système de balayage optique, qui comprend des moyens de balayage aménagés pour balayer un champ objet, et des moyens détecteurs sensibles au rayonnement optique dirigé vers eux par les moyens de balayage, est caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour capter le rayonnement provenant d'au moins deux champs de vision, en vue de les faire parvenir dans le champ objet des moyens de balayage, et des moyens de commutation optiques agencés pour assurer que les moyens détecteurs reçoivent en succes- sion le rayonnement de chacun des champs de vision, de sorte que le temps de fonctionnement des moyens détec- teurs est partagé entre les différents champs de vision. Egalement selon l'invention, les moyens de balayage peuvent comprendre un tambour rotatif portant une série de paire de miroirs disposés de façon que les deux miroirs d'une paire forment sensiblement un angle droit l'un avec l'autre tandis que la ligne d'inter- section des plans contenant les deux miroirs est sensible- ment perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour. De préférence, les moyens de commutation optique comprennent un obturateur optique rotatif. L'expression "rayonnement optique" désigne un rayonnement électromagnétique dans les longueurs d'onde visible,ultra-violette et infra-rouge. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif: la figure 1 est une vue en plan d'un système de balayage optique comprenant un tambour rotatif de balayage; - la figure 2 est une vue en élévation latéra- le du système de la figure 1; et - les figures 3q et 3b sont deux vues en bout du système de la figure 1, qui illustrent le fonction- nement de celui-ci. Comme le montrentles figures 1 et 2, le système optique comprend un tambour 10 mobile en rotation autour d'un axe 11 et comprenant un polygone à sept côtés dans lequel chaque côté est constitué de deux faces 12 et 13 inclinées à angle droit l'une par rapport à l'autre (fi- gure 2). Pour chaque paire de face, la ligne selon laquelle les plans contenant les deux faces se coupent est perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour. Les faces sont des surfaces optiquement réfléchissantes. Un obturateur 14 est attaché à l'une des surfaces d'extrémité du tambour 10. L'obturateur 14 a un diamètre supérieur à celui du tambour 10 et comprend pour chaque face du tambour, une partie 15 qui réfléchit le rayonnement et une partie 16 qui est transparente au rayonnement. Comme le montre la figure 1, on peut parvenir à ce résultat en donnant aux parties réfléchissan- tes un diamètre plus grand qu'aux autres. Le système représenté aux figures reçoit le rayonnement en provenance de deux champs de vision. Comme le montre la figure 2, le rayonnement provenant d'un champ de vision A est capté par des moyens tels qu'un télescope 17, et dirigé sur le miroir inférieur d'une paire de miroirs, selon une direction générale perpendiculaire à l'axe de rotation 11. Du miroir 13, le rayonnement est dirigé vers le miroir supérieur 12 de la même paire, ce qui le fait repartir en s'éloignant du tambour. Un miroir 18 réfléchit le rayonnement qui traverse ensuite une lentille 19 en direction d'un autre miroir 20 qui le dirige vers un détecteur 21 sensible au rayonnement. De façon analogue, le rayonnement provenant d'un champ B est capté par un second télescope 22 et dirigé vers le miroir inférieur 13 d'une autre paire. Du miroir 13, le rayonnement vient frapper le miroir supérieur 12 puis s'éloigne du tambour en direction d'un miroir 23. De celui-ci le rayonnement rencontre un système de rotation optique comprenant un prisme 24 et un miroir , dont l'utilité sera exposée plus loin. Du prisme 24, le rayonnement traverse une lentille 26 puis atteint un miroir 27 qui le dirige vers le détecteur 21. Le mécanisme par lequel un prisme rotatif balaye un champ de vision est bien connu et ne nécessite donc pas de description. On va maintenant s'appuyer sur les figures 3q et 3L pour exposer le fonctionnement du système décrit jusqu'ici en référence aux figures 1 et 2. Dans les figures 3a et 3_, on a omis dans un but de clarté les télescopes 17 et 22 et le champ objet du tambour de balayage, et on suppose que l'observateur occupe la position du télescope. Comme le montre la figure 3a, le rayonnement provenant du télescope 17 frappe successivement les miroirs 13 et 12 et se trouve ensuite dirigé par les miroirs 18 et 20 sur la surface réfléchissante 15 de l'obturateur 14. Cette surface réfléchit le rayonnement en direction du détecteur 21, et la lentille 19 focalise le rayonnement sur la surface sensible du détecteur. Lorsque le tambour 10 et l'obtura- teur 14 tournent le détecteur balaye effectivement le champ de vision. Quand la rotation effectuée est telle que la saillie 15 n'est plus sur le trajet du rayonnement, alors le rayonnement provenant du champ de vision A n'est plus dirigé vers le détecteur. A sa place, le rayonnement provenant de l'autre champ de vision B est dirigé vers le détecteur comme le montre la figure 3b. Comme on l'a déjà exposé, ce rayonnement traverse le télescope 22 en direction du tambour puis atteint le détecteur par l'intermédiaire du miroir 23, du prisme 24 et du miroir 25, de la lentille 26 et du miroir 27. Lorsque le tambour 10 et l'obturateur 14 ont effectué une rotation supplémentaire, une saillie réfléchissante 15 met fin à la transmission du rayonnement provenant du champ de vision B et dirige à nouveau le rayonnement provenant du champ de vision A sur le détecteur. Ainsi, chaque face du tambour est utilisée de façon partagée entre les deux champs de vision. Comme il est bien connu de brancher la sortie du détecteur sur un dispositif d'affichage, on n'a pas décrit lescdscuitsectiques ou électroniques qui pourraient être associés au système de balayage. Il est facile de prévoir un dispositif de commutation de signal fonction- nant en synchronisme avec la commutation optique de sorte que le rayonnement provenant de chaque source puisse être visaisé sur un dispositif d'affichage distinct. Dans les dessins, les deux champs de vision ont été représentés sur des côtés opposés du tambour. C'est une disposition possible, mais d'autres sont égale- ment appropriées à condition que le rayonnement provenant de chaque champ de vision ne soit pas appliqué à la même paire de miroirs 12 et 13. Les deux champs de vision peuvent être distincts ou se chevaucher comme on le désire. Il est par exemple possible d'utiliser deux télescopes ayant des grandissements différents de sorte qu'un champ de vision soit un agrandissement d'une partie de l'autre champ. De même, le même champ peut être observé en utilisant des caractéristiques optiques différentes, telles que des filtres optiques différents dans chaque trajet optique. Dans l'exemple de réalisation représenté, l'obturateur 14 est attaché au tambour 10. Comme il est nécessaire que le tambour et l'obturateur soient synchronisés, c'est le moyen le plus simple d'y parvenir. Cependant, ces deux éléments peuvent être séparés, et peuvent être entraînés séparément à la même vitesse. De même, les deux jeux de miroirs 12 et 13 peuvent être séparés et être entraînés à la même vitesse autour de l'axe 11. Si le détecteur 21 est un détecteur ponctuel, alors le balayage tel qu'il a été décrit ci-dessus ne concernera qu'une ligne de chaque champ de vision. Pour balayer la totalité du champ, il est nécessaire de faire l'une des deux choses suivantes. Le détecteur 21 peut comprendre une surface sensible allongée cons- tituée d'un arrangement linéaire de surfacesdistinctei de sorte qu'on observe la totalité du champ en un balayage. A titre d'alternative, le champ peut être balayé-optique- ment dans une direction perpendiculaire au balayage résultant de la rotation du tambour. On peut y parvenir en introduisant dans chaque trajet optique provenant des télescopes 17 et 22 un miroir de balayage pivotant autour d'un axe avec la course angulaire nécessaire. On peut également y parvenir en faisant en sorte que les paires de miroirs successives sur le tambour 10 sont inclinés d'un petit angle les unes par rapport aux autres. Toutes ces techniques de balayage sont connues de même que celles utilisant des arrangements de miroirs sans le tambour polygonal rotatif. Le dispositif de rotation optique comprenant le prisme 24 et le miroir 25 n'est pas nécessaire si le détecteur 21 est un détecteur ponctuel. Il est cependant plus courant d'utiliser un arrangement de détecteurs qui sont balayés en série ou en parallèle. Dans un tel cas, il est possible que le rayonnement en provenancedes deux champs représentés dans les dessins suivent des trajets légèrement différents sur l'arrangement de détec- teurs. Le compensateur optique est nécessaire pour assurer que,à tout instant, les images produites à partir des deux champs sont balayées dans une direction parallèle à l'arrangement de détecteurs s'ils forment un arrangement en série, ou perpendiculaire à l'arrangement s'ils forment un arrangement en parallèle. Le mode de réalisation décrit concerne le balayage en temps partagé de deux champs de vision. On pourrait étendre l'invention à davantage de champs de vision, bien que les dispositifs de commutation optique soient alors plus complexes. Cependant, l'obturateur simple décrit ci-dessus pourrait être remplacé par des obturateurs multiples synchronisés traitant chacun le rayonnement provenant d'un champ de vision différent. Dans ce cas, les obturateurs peuvent comprendre une alternance de régions transparentes et opaques. Comme on l'a expliqué plus haut, la limite résulte de l'angle de chaque champ de vision relativement à l'angle de vue total de chaque paire de miroirs sur le tambour. L'obturateur 14 peut être réalisé à partir d'un disque présentant une alternance de régions réfléchis- santes et transparentes. Un tel arrangement donneraitlheu à moins d'aberrations (dérive optique) quand on le fait tourner à grande vitesse que la construction"dentée" décrite plus haut. Si l'on utilise un tambour de balayage, celui- ci peut avoir le nombre de faces approprié que l'on désire. Il est connu de réaliser le tambour en deux parties avec un miroir de chaque paire sur une partie et l'autre miroir sur l'autre partie. REVENDICATIONS 1. Système de balayage optique comprenant des moyens de balayage (10) aménagés pour balayer un champ objet (A, B), et des moyens détecteurs (21) sensi- bles au rayonnement optique dirigé sur eux par les moyens de balayage (21) , caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens pour capter le rayonnement provenant d'au moins deux champs de vision (A, B) en vue de le faire parvenir dans le champ objet des moyens de balayage, et des moyens de commutation optique (14), agencés pour assurer que les moyens détecteurs (21) reçoivent en succession le rayonnement provenant de chacun des champs de vision (A, B), de sorte que le temps de fonctionnement des moyens détecteurs (21) est partagé entre les différents champs de vision (A, B). 2. Système conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour capter le rayonne- ment de chaque champ de vision (A, B) comprennent un télescope optique (17, 22). 3. Système conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que des moyens de commutation optiques comprennent un obturateur optique rotatif (14). 4. Système conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que l'obturateur (14) porte une alternan- ce de régions réfléchissantes (15) et transparentes (16). 5. Système conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de commutation optique comprennent un obturateur optique rotatif (14) tournant en synchronisme avec le tambour rotatif (10). 6. Système conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que l'obturateur (14) est attaché au tambour (10) et tourne avec lui. 7. Système conforme à l'une des revendications ou 6, caractérisé en ce que l'obturateur (14) porte une alternance de régions réfléchissantes (15) et transparen- tes (16). 8. Système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les moyens détecteurs (21) comprennent un arrangement de surfaces sensibles au rayonnement. 9. Système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens détecteurs sont sensibles au rayonnement infra-rouge. 10. Système conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électrique muni de moyens de commutation de signaux fonctionnant en synchronisme avec les moyens de commutation optique (14) pour envoyer les signaux représentant le rayonnement reçu de chaque champ de vision à des moyens d'affichage distincts.