Brevet FR2545944A1 — publié le 19841116

SYSTEME OPTIQUE A PLUSIEURS CHAMPS, ORIENTABLE DANS PLUS DE 2 i STERADIANS SANS DEVERSEMENT D'IMAGE. L'invention concerne un système optique comportant un ensemble d'éléments optiques à plusieurs champs monté dans une nacelle fixée sous un aéronef et dans lequel le déversement d'image est corrigé. Un tel système est destiné à fournir à l'équipage une image du paysage sans déversement d'image quelle que soit la direction de la ligne de visée Il est particulièrement adapté à la vision nocturne dans l'infra- rouge ou en intensification de lumière. Ladite correction du déversement d'image est effectuée de façon connue en soi (voir par exemple le brevet français no 2 326 715). Le but de l'invention est de fournir un système optique dont l'axe de visée peut être orienté dans plus de 21 l stéradians. A cet effet et conformément à l'invention, ladite nacelle comporte une première partie fixée à l'aéronef, une deuxième partie orientable par rapport à ladite première partie autour d'un premier axe, une troisième partie orientable par rapport à ladite deuxième partie autour d'un second axe orthogonal audit premier, lesdites parties orientables de la nacelle renfermant un ensemble d'éléments optique à plusieurs champs pour former l'image du paysage sur un récepteur, la combinaison desdîts - mouvements d'orientation permettant d'orienter l'axe de visée dudit ensemble optique dans plus d'une demi-sphère. La description suivante en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une représentation schématique en trois projections orthogonales du système conforme à l'invention. Les figures 2 a et 2 b représentent respectivement en petit champ et en grand champ le schéma en perspective de l'ensemble d'éléments optiques. La figure 3 est une représentation schématique du système conforme à l'invention analogue à celle de la figure 1 mais avec une variante de réalisation de l'ensemble d'éléments optiques. La figure 1 montre un schéma en trois projections orthogonales de la nacelle et de son contenu La partie A de cette nacelle est fixée à l'aéronef non représenté. Selon l'invention, la partie B est orientable par rapport à la patie A autour de l'axe XXI et la partie C est orientable par rapport à la partie B autour de l'axe YY' orthogonal à l'axe XX' Un ensemble d'éléments optiques est renfermé dans les parties B et C de la nacelle Cet ensemble comporte dans la partie C: un hublot L 1, un objectif de longue distance focale L 2 pour la visée en petit champ, un objectif de distance focale plus courte, LI 2 concentrique à L 2 pour la visée en grand champ, l'axe optique CO' de ces objectifs étant l'axe de visée Le trajet optique de L 2 est replié par les miroirs M 1, M 2 et M 3 de façon à former l'image du paysage dans un plan situé à l'intérieur. ou à proximité d'un prisme de Pèchan P monté à rotation autour de l'axe YY' et situé dans la partie B de la nacelle Le trajet optique de LI 2 est de même coudé par le miroir M 3 de manière à former l'image du paysage dans le même plan que l'image de L 2 A l'arrière du prisme de Péchan et dans la partie B de la nacelle, L 3 et L 4 sont les lentilles d'un transport d'image qui reprend l'image de L 2 ou de L'2 pour la former sur le récepteur R Les miroirs M 4 et M 5 disposés de part et d'autre de L 3 et L 4 ont pour rôle de replier les faisceaux. On opère la sélection d'objectif en faisant tourner M 3 de 900 autour de l'axe YY' L'2 étant en pratique très proche de M 3, on peut facilement éviter que la lumière traversant L ne vienne troubler l'image de LI 2 en réalisant un baffe d séparant L 2 de L'2. La motorisation de la partie B par rapport à la partie A est obtenue par un moteur solidaire de la partie A et non représenté. La motorisation de la partie C par rapport à la partie B est obtenue par un moteur solidaire de la partie B et non représenté. * La motorisation du miroir M 3 par rapport à la partie C est obtenue par un moteur solidaire de la partie C et non représenté. La motorisation du prisme P par rapport à la partie B est obtenue par un moteur solidaire de la partie B et non représenté. Ces motorisations associées à des capteurs gyroscopiques sont en outre utilisées pour rendre la ligne de visée 00, fixe dans l'espace. Le fonctionnement du système est le suivant Lorsque la partie C tourne autour de YY', l'image de L 2 ou de LI tourne par rapport à la partie B On dit qu'il y a un déversement d'image sur le récepteur R La rotation du prisme P autour de YY' permet de compenser ce déversement Le prisme motorisé P est monté sur un palier solidaire de la partie B et son mouvement est asservi aux rotationsautour de XX' et de YY' de telle façon que le déversement d'image soit toujours corrigé. Les figures 2 a et 2 b représentent schématiquement des vues en perspective de l'ensemble d'éléments optiques décrit ci-dessus La figure 2 a se rapporte à une vue en petit champ et la figure 2 b à une vue en grand champ Les références des éléments optiques sont identiques-à celles qui sont indiquées sur la figure 1 Les deux schémas mettent clairement en évidence le mode de repliement des faisceaux issus des objectifs concentriques L 2 et LI 2 au moyen de trois miroirs lorsqu'on utilise l'objectif à longue distance focale et au moyen d'un seul miroir lorsqu'on utilise l'objectif à courte distance focale L'image est ainsi formée dans un même plan quel que soit l'objectif sélectionné Les champs sont de l'ordre de 2 à 3 en petit champ et de 60 à 9 en grand champ avec une pupille d'entrée de l'ordre de 150 mm de diamètre en petit champ pour un diamètre extérieur de nacelle de 320 mm. La figure 3 représente un schéma en trois projections orthogonales du système optique identique à celui de la figure 1 avec une variante de l'ensemble d'éléments optiques contenu dans les parties B et C de la nacelle -Sur cette figure, les éléments correspondant à ceux de la figure 1 sont munis des mêmes références. Cette variante de l'ensemble d'éléments optiques comporte dans la partie C: un hublot L 1, un objectif à deux distances focales formé de deux jeux orthogonaux de lentilles L 2 L 6 et L 5 L de sorte que le faisceau frappant le premier jeu suivant la direction XX' est dévié par le miroir de renvoi M 6 vers le second jeu suivant la direction YY' En courte focale pour la visée en grand champ, on utilise les quatre lentilles L 2, L 5, L 6 et L 7 En longue focale pour la visée en petit champ, les lentilles L 2 et L 5 sont seules utilisées On change de focale par interposition des deux lentilles L 2 et L 7 qui doivent donc être escamotables (elles sont représentées en pointillés sur la figure) L'image du paysage formée au foyer F' de cet objectif est reprise dans la partie B de la nacelle par les deux lentilles de transport d'image L 3 et L 4 suivies d'un prisme de Ra Uitsch P' mobile en rotation autour de leur axe optique. Deux miroirs de renvoi M 4 et M 5 disposés respectivement en amont des lentilles L 2 et L 4 et en aval du prisme P' permettent successivement la déviation du faisceau suivant l'axe optique des lentilles de transport d'image et la formation de l'image sur le récepteur R. Le miroir de renvoi M 6 est fixe par rapport à C. Les miroirs de renvoi M 4 et M 5 sont fixes par rapport à B. Le fonctionnement du système avec la variante de l'ensemble d'éléments optiques décrite ci-dessus est analogue à celui déjà exposé Le prisme de Râutsch corrige le déversement de l'image introduit par les mouvements de rotation autour des axes XX' et YY' L'intérêt du prisme de Râutsch consiste en son trajet optique plus court que celui des autres types de prismes utilisables pour créer une dérotationo Le récepteur R peut être soit une caméra photographique ou cinématographique, soit une caméra de télévision avec ou sans intensification de lumière, soit une caméra de thermographie sensible au rayonnement infra-rouge. Dans le cas o le syste Me fonctionne en infra-rouge dans la bande de transmission atmosphérique comprise entre 8 pm et 12 pm, le hublot L 1 est de preférence en sulfure de zinc, les objectifs L 2, L'2, L 5, L 6 et L 7 sont en germanlun, le prisme de Péchan P et le prisme de Râutsch P' sont en séléniure de zinc, les lentilles L 3 et L 4 sont en germaniun. REVENDICATIONS 1 Système optique comportant un ensemble d'éléments optiques à plusieurs champs monté dans une nacelle fixée sous un aéronef et dans lequel le déversement d'image est corrigé, caractérisé en ce que ladite nacelle comporte une première partie fixée à l'aéronef, une deuxième partie orientable par rapport à ladite première partie autour d'un premier axe, une troisième partie orientable par rapport à ladite deuxiîee partie autour d'un second axe orthogonal audit premier, lesdites parties orientables de la nacelle renfermant un ensemble d'élèMents optiques à plusieurs champs pour former l'image du paysage sur un récepteur, la combinaison desdits mouvements d'orientation permettant d'orienter l'axe de visée dudit ensemble optique dans plus d'une demi-sphère. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble d'éléments optiques comporte dans ladite troisième partie, un hublot, deux objectifs concentriques, l'un pour la visée en petit champ, l'autre pour la visée en grand champ, trois miroirs de renvoi pour dévier les faisceaux issus desdits objectifs sur un prisme de Péchan monté à rotation asservie autour dudit second axe sur un palier solidaire de ladite deuxième partie dans laquelle sont disposées en amont dudit récepteur deux lentilles d'un transport d'image situées entre deux autres miroirs de renvoi et qui reprennent l'image de l'un ou l'autre desdits objectifs pour la former sur le récepteur. 3 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble d'éléments optiques comporte dans ladite troisième partie un hublot, un objectif à deux distances focales formé de deux jeux orthogonaux de lentilles de sorte que le faisceau frappant le premier jeu suivant la direction dudit premier axe est dévié par un miroir de renvoi vers le second jeu suivant la direction dudit second axe, chacun desdits jeux étant constitué de deux lentilles dont l'Une est escamotable, l'image formée au foyer dudit objectif étant reprise dans ladite deuxième partie par deux lentilles de transport d'image suivies d'un prisme de Râutsch mobile en rotation autour de leur axe optique, deux autres miroirs de renvoi disposés l'un en amont desdites lentilles de transport l'autre en aval dudit prisme, assurant successivement la déviation du faisceau suivant ledit axe optique et la formation de l'image sur le récepteur. 4 Système selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit récepteur est une caméra photographique ou cinématographique, ou une caméra de télévision avec ou sans intensification de lumière, ou une caméra de thermographie. 5 Système selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que pour le fonctionnement dudit ensemble d'éléments optiques dans le domaine de longueurs d'onde infra-rouge compris entre 8 pm et 12 gn ledit hublot est de préférence en sulfure de zinc,-lesdits objectifs sont en germanium, lesdits prismes sont en séléniure de zinc et lesdktem lentilles du transport d'image sont en germanium, ledit récepteur étant une caméra de thermographie.