Brevet FR2545619A1 — publié le 19841109

La présente invention concerne, d'une façon générale, la commande et le contrôle de miroirs rotatifs, notamment des miroirs utilisés pour pro- duire des images des régions duylobeterrestre ou pour dériver des informa- tions relatives à de telles régions, en réalisant un balayage séquentiel de bandes de terrains à partir d'un aéronef Cette invention concerne plus parti- culièrement le découplage entre un miroir rotatif et un télescope fixe associé, ou tout autre système de réception d'informations. La présente invention a été développée, en premier lieu, pour être utilisée dans un système d'analyse spectrale multi-bandes aéroporté (du type utilisé, par exemple, dans les dispositifs de réalisation d'images thermiques). Cependant, l'invention peut être également utilisée dans d'autres buts, par exemple pour la surveillance ou la reconnaissance photographique On donnera ci-après quelques explications, en ce qui concerne l'application de l'invention à l'analyse spectrale nulti-bandes, pour en illustrer l'histoire de son déve- loppement. Avec la mise au point des satellites (notamment, le satellite "Landsat"), on a été amené à admettre l'importance accrue de la nécessité de réaliser des observations de la surface du globe terrestre, en utilisant des équipements mettant en oeuvre des techniques d'obtention d'images thermiques On a déjà été anlené à proposer la réalisation d'images thermiques pour des études rela- tives à la pollution des eaux, à la détection des incendies de forêts et à la dé- termination de l'étendue des dégats consécutifs, à l'emplacement de sources souterraines, à la détermination des inventaires des ressources forestières, à la réalisation d'inventaires relatifs aux terres agricoles et montagnardes, au contrôle des récoltes de céréales et autres, et à l'observation des mouve- ments des marées et des bancs de poissons Plus récemment, on s'est aperçu que l'on pouvait obtenir d'autres informations en utilisant la technique de l'analyse spectrale multi-bandes (c'est-à-dire la technique selon laquelle on observe simultanément un objet dans plusieurs régions du spectre électro- magnétique), notamment lorsque cette analyse est effectuée sur des images qui sont obtenues à partir des observations réalisées par un aéronef volant à basse altitude. Il est bien connu qu'un aéronef se déplaçant à basse altitude rencontre fréquemment des turbulences non négligeables Il en résulte que des observa- tions devant être réalisées à partir d'un aéronef volant à basse altitude (no- tamment à partir d'un avion léger), en mettant en oeuvre un système de ba- layage tel qu'un miroir rotatif, dans le but d'obtenir des informations maxi- males à partir de ces observations, nécessitent de tenir compte des perturba- tions dues au roulis, au tangage et au lacet de l'aéronef, qui doivent donc être compensées. Lorsqu'on réalise des observations à partir d'un aéronef de dimensions importantes, on réduit sensiblement ou on élimine les effets du roulis, du tan- gage et du lacet, en montant sur une plateforme stabilisée l'équipement de l'aéronef Cependant, l'utilisation d'une telle plateforme stabilisée dans un aéro- nef léger se traduit par un surcroit de poids, et également par la nécessité d'une puissance de propulsion accrue (notamment parce qu'il est nécessaire de maintenir en service des gyroscopes de stabilisation). Un but de la présente invention est d'apporter un dispositif de montage dun miroir de balayage dans un aéronef, avec un télescope et/ou un équipement d'analyse associé, qui agit en réponse aux variations des conditions de vol de l'aéronef, afin de fournir une compensation aux perturbations résultant du roulis, du tangage et du lacet, sans présenter les inconvénients d'augmentation de poids et de puissance qui sont inhérents aux plateformes stabilisées. Cet objectif est atteint en utilisant: a) un nouveau système de découplage optique entre le miroir rotatif (miroir de balayage) et le télescope, et/ou un équipement d'analyse associé; et, b) une stabilisation du miroir de balayage. Selon un premier aspect, préféré de la présente invention, le décou- plage est obtenu en utilisant un mouvement de "balancement" du miroir rotatif, auquel a été accouplé un système inertiel, afin de compenser le tangage et le lacet d'un aéronef. Selon un second aspect de la présente invention, le découplage est ob- tenu en utilisant un système de miroirs elliptiques, et on réalise une stabilisa- tion au tangage et au lacet en couplant un système inertiel à un miroir rotatif qui est monté à l'aide d'une suspension à la cardan. Dans chacun des modes de réalisation mentionnés ci-dessus, la comn- pensation du roulis de l'aéronef est obtenue en modifiant le moment o com- mence l'échantillonnage, lors de la rotation du miroir de balayage. Dans le cas d'un système de miroirs à mouvement de "balancement", la présente invention prévoit que ledit miroir est monté sur un arbre qui peut se déplacer à l'intérieur d'une région creuse prévue dans un arbre extérieur, de dimensions plus importantes L'emplacement précis de l'arbre interne est contrôlé à l'aide d'un système comprenant une combinaison d'aimants perma- nents et d'électro-aimants Selon une forme de réalisation préférée de cette disposition, l'arbre interne est maintenu en positions l'aide d'une structure à rotule (joint à rotule), et l'arbre interne est monté à pivotement autour de ce joint à rotule en appliquant des forces transversales à un aimant permanent qui est monté axialement dans l'arbre interne, en utilisant un électro-aimant quadri- pole. Plus particulièrement, un système de miroirs rotatifs, destiné à un balayage à partir d'un aéronef, comprend, selon un premier exemple de réali- sation de la présente invention: a) un premier arbre de section droite circulaire, conçu de façon à pouvoir tourner autour de son axe, ledit arbre étant creux à l'une de ses extrémités, afin de ménager une région cylindrique de section droite circulaire dans ledit arbre; b) un deuxième arbre, qui est plus long que la région cylindrique dudit pre- mier arbre, et qui est supporté à l'intérieur de ladite région cylindrique à l'aide de moyens de pivotement situés à l'extrémité ouverte de la région cylindrique, ou près de cette extrémité, ledit second arbre pouvant tourner autour de l'axe desdits moyens de pivotement, ledit axe étant perpendicu- laire à l'axe dudit premier arbre et concourant avec cet axe, ledit second arbre étant monté de façon lâche dans ladite région cylindrique c) un miroir plan, monté sur l'extrémité dudit second arbre qui est située à l'extérieur de ladite région cylindrique, le plan dudit miroir faisant un angle de l'ordre de 450 par rapport à l'axe dudit second arbre allongé, d) un premier aimant permanent,/monte à l'intérieur dudit premier arbre, le long de son axe, l'un des pôles dudit premier aimant permanent allongé étant adjacent à l'extrémité obturée de ladite région cylindrique creuse e) un second aimant permanent allongé, monté à l'intérieur dudit second arbre, le long de l'axe de ce dernier, l'un des pales de ce second aimant permanent étant adjacent à l'extrémité dudit second arbre qui est éloignée du miroir plan, de manière que ce second aimant permanent soit attiré par le premier aimant permanent, afin de polariser le second arbre sur un emplacement situé au centre de ladite région cylindrique; et, f) un système d'électro-aimant,positionné de façon fixe à l'extérieur dudit premier arbre, de façon à engendrer un champ magnétique dans la région dudit pôle dudit second aimant permanent, de telle façon que, lorsqu'un champ magnétique est engendré par ledit système d'électro-aimant, la polarisation,sur le second aimant permanent, englobe l'effet net dudit champ magnétique et du champ magnétique engendré par ledit pôle du premier aimant permanent. Grâce à une telle disposition, la polarisation, qui est établie lorsqu'un courant circule au travers des enroulements du système d'électro-aimant, afin de créer un champ magnétique perpendiculaire à l'axe de pivotement, amène le second arbre à tourner autour de l'axe de pivotement Le mouvement de rota- tion maximal du second arbre (arbre interne) se produit lorsque le second arbre rencontre la paroi interne de la région cylindrique du premier arbre. Le système d'électro-aimant peut être réalisé sous la forme d'un électro-aimant à un seul pôle, ou bipôle Cependant, si les moyens de pivote- ment sont remplacés par un palier à rotule ou similaire, de manière que le plan du miroir puisse être déplacé par rapport à l'axe du second arbre (arbre inté- rieur), dans n'importe quelle direction, on peut utiliser un électroaimant quadripôle pour commander et contrôler la position du miroir par rapport à l'axe du premier arbre. En pratique, cette formé de réalisation de la présente invention com- prend un palier de support approprié pour le premier arbre, ainsi que des moyens pour provoquer la rotation de ce premier arbre par rapport à son axe, dans ledit palier Pour des questions d'équilibrage, notamment dans le cas oh le premier arbre est entraîné à des vitesses de rotation très élevées, il con- vient de monter une bague sur le second arbre, dans la même position que le miroir plan, le plan de cette bague étant cependant perpendiculaire au plan du miroir On peut prévoir, en cas de nécessité, des masselottes d'équilibrage, qui sont fixées sur la bague, afin d'obtenir un équilibrage statique et dynamique de l'ensemble du dispositif. Lorsque cette forme de réalisation du dispositif de l'invention est montée sur un aéronef, on utilise un système gyroscopique pour engendrer des signaux de commande et de contrôle pour le système de miroirs rotatifs L'am- plitude de chaque signal de commande est proportionnelle, respectivement, au roulis, au tangage et au lacet de l'aéronef Les signaux de tangage et de lacet sont utilisés pour engendrer des courants dans les enroulements du système d'électro-aimant pour faire varier l'axe de balayage du miroir, alors que le signal de commande de roulis est délivré à un micro-processeur qui est pro- grammé de façon à commander et contrôler le moment o commence l'échan- tillonnage des données. Selon un second aspect de la présente invention, un système de montage d'un miroir plan utilisé dans un balayage aéroporté comprend: a) un premier cylindre creux, de section droite annulaire, ledit miroir étant monté au voisinage d'une extrémité de ce cylindre, de manière que son plan fasse un angle de l'ordre de 45 par rapport à l'axe du cylindre, un miroir concave réfléchissant, comportant une ouverture en son centre, étant monté transversalement à l'autre extrémité dudit cylindre; b) un second cylindre creux, de section droite annulaire, entourant étroite- ment ledit premier cylindre et s'étendant à partir de l'une des extrémités dudit premier cylindre jusqu'au-delà de l'autre extrémité dudit premier cylindre, ce second cylindre étant monté à la cardan; c) une masse cylindrique de section droite circulaire ou annulaire, connectée audit premier cylindre, de manière que son axe soit co-linéaire à celui du- dit premier cylindre, ladite masse étant située à l'intérieur d'un prolonge- ment du second cylindre, au-delà de l'autre extrémité du premier cylindre d) des moyens pour entraîner en rotation ledit premier cylindre et ladite masse à l'intérieur du second cylindre, autour dudit axe; e) une première ouverture ménagée dans la partie inférieure du second cylindre au voisinage du miroir plan; f) une seconde ouverture ménagée dans le premier cylindre, près du miroir plan, afin de permettre au rayonnementqui traverse lesdites première et seconde ouvertures quand celles-ci coïncident, de frapper le miroir et d'être réfléchi par celui- ci vers ledit miroir concave, g) un miroir convexe circulaire, présentant un diamètre sensiblement plus petit que le diamètre interne dudit premier cylindre, ce miroir convexe étant monté à l'intérieur du premier cylindre, sur l'axe de ce dernier, et étant conçu et réalisé de manière à recevoir le rayonnement qui est réfléchi par ledit miroir concave, afin de réfléchir ce rayonnement au travers de l'ouverture prévue dans ce miroir concave; h) un miroir plan relativement petit, situé sur l'axe du premier et du second cylindres, entre le premier cylindre et ladite masse, selon un angle de ' par rapport audit axe, ce miroir étant conçu et réalisé de manière à recevoir le rayonnement réfléchi par ledit miroir convexe, ce miroir plan, relativement petit, étant positionné au point de pivotement dudit système de suspension à la cardan, et, i) un miroir elliptique, monté dans une position fixe à l'extérieur dudit second cylindre et conçu de façon à recevoir le rayonnement réfléchi par ledit miroir plan relativement petit, ce miroir elliptique étant positionné de telle manière que le petit miroir plan soit placé à l'un des foyers conjugués du miroir elliptique, de telle façon que le rayonnement incident sur le premier miroir plan, au tra- vers des première et seconde ouvertures, soit réfléchi à son tour par le miroir concave, par le miroir convexe, et par le miroir plan relativement petit, sur ledit miroir elliptique. Les techniciens dans ce domaine auront remarqué que cette disposition de miroirs concave et convexe constitue un télescope de Cassegrain. En pratique, lorsqu'on utilise le système décrit ci-dessus pour une analyse spectrale multi-bandes, des moyens pour disperser sélectivement le rayonnement qui est incident sur le miroir elliptique sont prévus à l'emplace- ment de l'autre foyer conjugué du miroir elliptique Dans d'autres applications, on peut prévoir d'autres moyens de contrôle du rayonnement (par exemple, une pellicule photographique dans un appareil de prise de vues), qui sont situés à l'emplacement de l'autre foyer conjugué du miroir elliptique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressor- tirons de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés, qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif Sur les dessins: les Figures 1 à 4 sont des représentations schématiques utilisées pour expliquer la façon selon laquelle un mouvement de "balancement" du miroir de balayage d'un dispositif de balayage aéroporté est efficace pour compenser le tangage et le lacet dans un aéronef; la Figure 5 est une vue en coupe d'un premier exemple de réalisation d'un dispositif selon l'invention la Figure 6 illustre une variante de montage du second arbre de l'exemple de réalisation de la Figure 5; la Figure 7 est un schéma par blocs montrant la façon selon laquelle le dispositif de la Figure 5, ou sa variante, est utilisé dans un aéronef; et, la Figure 8 est un schéma illustrant un second exemple de réalisa- tion de la présente invention. On se réfère en premier lieu aux schémas représentés sur les Figures 1 à 4 Le schéma de la Figure 1 illustre la situation qui se produit lorsqu'un aéronef, pourvu d'un équipement de balayage du terrain, vole dans des condi- tions non perturbées le long d'un axe de référence OX, le miroir de balayage faisant un angle de l'ordre de 450 par rapport à cet axe, de manière que le rayonnement qui provient directement de la partie inférieure de l'aéronef soit réfléchi dans le système optique du télescope de l'équipement de balayage, le long de l'axe du télescope DT L'axe de rotation du miroir de balayage 30 est situé le long de l'axe OY, qui est co-linéaire à l'axe de référence OX lorsque l'aéronef vole en ligne droite et à une altitude constante, et lorsqu'il n'est soumis ni au tangage, ni au lacet N représente le nadir (c'est-à-dire le point de la surface de la terre qui est situé directement en-dessous de l'aéronef). Lorsque le miroir de balayage 30 est entrarné en rotation, il balaye une ligne ANB sur la surface de la terre On notera qu'aucune correction n'est permise, en ce qui concerne la forme sigmordale de la ligne de balayage sur la surface, qui est due à la combinaison d'un mouvement vers l'avant constant de l'aéronef, et d'une vitesse variable du déplacement du point balayé sur la surface de la terre, lorsque le miroir de balayage tourne à une vitesse angulaire constante. On se réfère maintenant à la Figure 2, sur laquelle on voit que l'aé- ronef est soumis à un tangage selon un angle alpha Si l'axe de rotation du mi- roir de balayage 30 se déplace avec l'axe de l'aéronef, la direction du rayon du rayonnement à partir du nadir N est située alors le long de la trajectoire NOD', la ligne OD' faisant un angle alpha avec la ligne OD, le long de laquelle le rayonnement doit passer pour pénétrer dans le télescope En remontant la trajectoire DO, puis en réfléchissant le rayonnement à partir du miroir de balayage, on peut voir que le rayonnement provenant du point N' pénètre dans le télescope selon la direction requise De même, si l'on étudie l'effet d'un balayage conique de la surface, dû à un miroir de balayage oscillant, la ligne qui est balayée par le miroir de balayage 30 est une section de cône représen- tée par l'arc A'N'B'. La Figure 3 illustre le résultat du basculement du miroir de balayage 30, selon un angle alpha/2, pour amener en coïncidence les deux points N' et N. Le miroir de balayage dévie alors le rayonnement du nadir N, le long de l'axe OD et dans le système optique du télescope Cependant, étant donné que l'axe du miroir de balayage est encore incliné d'un angle alpha/2 par rapport à l'axe de référence OX, la rotation du miroir 30 entraîne un balayage conique, et l'in- tersection de ce cône avec la surface est, ici encore, l'arc A'N B' L'angle d'erreur AOA' est beta, et l'examen de la Figure 3 montre que l'amplitude de cet angle beta est une fonction de l'angle de balayage à partir du nadir et de l'angle de tangage alpha, le signe de cet angle beta étant opposé à celui de l'angle alpha. Pour amener en coïncidence les points A' et B' de la Figure 3 avec les points A et B, et pour balayer une ligne droite sur la surface (il s'agit là de la situation qui est celle d'un aéronef se déplaçant sans perturbations, comme re- présenté sur la Figure 1), il est nécessaire d'incliner le miroir de balayage 30 selon un angle beta/2, lorsque le miroir effectue son balayage, en conservant présent à l'esprit le fait que l'angle beta est une fonction de l'angle de balayage, et qu'il est nul au nadir Cette configuration est illustrée par la Figure 4. Il ressort des explications ci-dessus que, pour réaliser la correction nécessaire lorsqu'un aéronef est soumis au tangage, le miroir 30 doit suivre un mouvement de "balancement" lors du balayage' Le même raisonnement peut s'appliquer lorsque l'aéronef est soumis à un mouvement de lacet. Pour un angle de tangage de 10 , pour lequel un basculement de l'axe de rotation du miroir de balayage de 5 est nécessaire pour réaliser une correc- tion primaire, une correction de basculement de 0, 8 est nécessaire à plus ou moins 450 à partir du nadir. Ayant ainsi exposé le problème et les solutions nécessaires 4 e ré- soudre, les présentes titulaires ont envisagé divers exemples de réalisation. Parmi ceux-ci, on peut citer a) un système mécanique utilisant un galet de came et un système de leviers pour contrôler et commander l'angle de basculement du miroir b) un système qui utilise un levier unique, déplacé par une bobine linéaire; et, c) un système utilisant des matériaux piézo-électriques pour dévier le miroir. Cependant, chacun de ces systèmes présente de sérieux inconvénients, et ils ont été écartés C'est pour cette raison que les présentes titulaires ont été amenées à étudier et mettre au point le premier exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention, qui sera décrit maintenant en référence à la Figure 5. Sur la Figure 5, un miroir de balayage 30 tourne avec un premier arbre, ou arbre extérieur 50, sur un axe qui a été indiqué par la référence A-A' La référence 53 désigne un palier de support classique pour l'arbre 50. Le miroir 30 est relié indirectement à l'arbre 50, comme on le comprendra de la lecture de la description qui suit. Le premier arbre rotatif, ou arbre extérieur 50, est creux à l'une de ses extrémités, afin de ménager une région cylindrique 60 Un premier aimant permanent allongé 51 est introduit dans l'arbre extérieur 50, cet aimant 51 étant situé à l'extrémité intérieure de la région creuse 60 (c'est-àdire à- l'extrémité opposée au miroir 30) et étant rigidement fixé à l'arbre 50, le long de son axe. Un second arbre 54, ou arbre interne, qui est fixé à l'arbre 50 à l'aide d'une broche à pivot 55, est également introduit dans l'extrémité creuse de l'arbre extérieur 50 L'axe de la broche à pivot 55 a été désigné par la réfé- rence 56 Etant donné que l'on prévoit un jeu entre la surface extérieure du second arbre 54 (arbre intérieur) et la surface intérieure de la région creuse à l'extrémité de l'arbre extérieur 50, l'arbre 54 peut se déplacer à l'intérieur de la région creuse 60, lorsqu'il est entraîné autour de son axe de pivotement 56 Le jeu qui existe entre l'arbre intérieur 54 et la surface interne de l'arbre extérieur 50 qui définit la région creuse 60 est tel que l'axe de l'arbre 54 peut se déplacer sur l'axe A-A' selon un angle de l'ordre de plus ou moins 3 . Un second aimant permanent allongé 52 est introduit dans l'extrémité de l'arbre intérieur 54 qui est éloignée du pivot 55 (c'est-à-dire à l'extrémité de l'arbre 54 qui est la plus proche de l'aimant 51), ce second aimant 52 étant positionné rigidement le long de l'axe de l'arbre intérieur 54 Les aimants 51 et 52 sont disposés de telle manière que leurs pôles opposés sont adjacents, ces aimants étant séparés par un intervalle de l'ordre de 0, 25 mm Compte tenu de l'attraction des pôles opposés des deux aimants 51 et 52, l'axe de l'arbre 54 est maintenu aligné rigidement avec l'axe A-A', à condition qu'au- cune force extérieure importante ne soit appliquée à l'arbre 54 ou aux aimants 51 et 52. Le miroir de balayage 30 est fixé rigidement à l'extrémité de l'arbre intérieur 54 qui fait saillie de la région cylindrique de l'arbre extérieur 50, ce miroir 30 étant disposé à 45 par rapport à l'axe de l'arbre intérieur 54. Un électro-aimant comportant des p 8 les 57 et 58, ainsi que des en- roulements 59, est positionné de manière que ces pôles soient proches de l'arbre 50 et diamétralement opposés l'un à l'autre Les pôles 57 et 58 sont positionnés près de l'arbre 50, à proximité de l'intervalle qui existe entre les deux aimants permanents internes 51 et 52 Lorsque le courant traverse l'en- roulement 59 de l'électro-aimant, le champ magnétique ainsi établi par cet électro-aimant provoque une attraction de l'aimant permanent 52 vers le pÈle approprié de l'électro-aimant Si l'axe 56 du pivot 55 n'est pas parallèle à la direction passant par les pâles 57 et 58 de l'électroaimant, une telle attraction provoque une rotation partielle de l'arbre 54 autour de l'axe de pivotement 56, ce qui provoque le basculement du miroir 30 L'amplitude du mouvement de l'arbre 54 est déterminée par la force du champ magnétique qui est établi par l'électro-aimant (cette force étant déterminée par le courant électrique traver- sant l'enroulement 59) et par la force d'attraction entre les aimants 51 et 52. Etant donné que l'arbre 50 tourne autour de l'axe A-AM, lorsque l'axe 56 du palier de l'arbre 54 et dumiroir 30 est perpendiculaire à la droite passant par les pôles 57 et 58 de l'électro-aimant, -on communique à l'arbre 54 son décalage maximal, et lorsque l'axe 56 du palier est parallèle à la droite passant par les pôles 57 et 58, l'arbre 54 présente un décalage nul, étant donné qu'il est rap- pelé dans son orientation centrale par la force s'exerçant entre les aimants 51 et 52. On comprend que, lorsque l'arbre 50 fait une rotation complète, lorsqu'un courant continu est appliqué au travers de l'enroulement 59 de l'électroaimant, l'arbre 54 et le miroir 30 sont soumis à deux oscillations de déviation Il est possible, mais cependant pas nécessaire, d'inverser la pola- rité du champ créé par l'électro-aimant en faisant passer un courant alternatif présentant la même période que la période de révolution de l'arbre 50, ce cou- rant traversant l'enroulement 59 On notera que l'électro-aimant n'est pas entraîné en rotation avec l'arbre 50. Il est nécessaire d'équilibrer convenablement, par rapport à l'axe 56, la masse combinée du miroir 30 de l'arbre 54 et de l'aimant 52 Lorsqu'il existe une vitesse de rotation importante en ce qui concerne l'arbre 50 (et, par conséquent, une vitesse élevée de rotation des masses du miroir 30 de l'arbre 54 et de l'aimant 52), l'équilibrage des composants combinés doit être plus précis Lorsque l'arbre 54, l'aimant 52 et le miroir 30 sont entraúnés en rota- tion, il existe un petit moment de rotation autour de l'axe 56 (c'est-àdire que le système de miroirs rotatifs, équilibré statiquernent comme décrit ci-dessus, n'est pas équilibré dynamiquement lorsqu'il tourne) On réalise un équilibrage dynamique en fixant une bague 61 perpendiculairement au miroir 30, et en y fixant des masselottes, de manière à réaliser un équilibrage statique et dyna- mique Etant donné que l'équilibrage est obtenu à l'aide d'une bague 61, il ne se produit aucune interruption du trajet optique, depuis la cible jusqu'au téles- cope, lors de l'opération de balayage. Une variante de l'exemple de réalisation illustré par la Figure 5 con- siste à remplacer la broche à pivot 55 par un joint à rotule, et à prévoir un électro-aimant quadripole à la place de l'électro-aimant bipole décrit cidessus. On peut utiliser, à cet effet, le joint à rotule représenté sur la Figure 6, sur laquelle les composants similaires à ceux décrits ci-dessus ont été pourvus des mêmes références Grâce à cette variante, le miroir 30 peut être "commandé" par conformation du champ magnétique engendré par l'électro-aimant quadri- pole Cette conformation du champ magnétique est obtenue en faisant varier le courant traversant chacun des quatre enroulements de l'électro-aimant. Lorsqu'on utilise une disposition de miroirs basculant sur un aéronef, on utilise un système gyroscopique dans l'aéronef pour délivrer des signaux séparés, qui constituent des indications du roulis, du tangage et du lacet aux- ZO quels l'aéronef est soumis Comme on peut le voir sur la Figure 7, les signaux d'indication du roulis provenant du système gyroscopique 70 sont délivrées à un micro-processeur 71, qui est programmé de façon à faire varier le temps d'ini- tiation de l'échantillonnage des données, afin de compenser le roulis de l'aéro- nef, Les signaux (il s'agit généralement de tensions) qui indiquent les change- ments de tangage et de lacet sont respectivement amplifiés par des amplifica- teurs 72 et 73 Les signaux amplifiés sont utilisés pour commander et contrôler le courant qui traverse les enroulements 59 de l'électro-aimant, afin d'engendrer le champ magnétique qui fait basculer l'axe de balayage du miroir par rapport à l'axe de référence O-X de la Figure 1 Afin d'obtenir une compensation correcte, le basculement maximum de l'axe de balayage doit être égal à la moitié de la valeur du tangage et du lacet. Lorsque l'aéronef est soumis à un mouvement de tangage, le signal de tension provenant du système gyroscopique qui fournit la mesure de la variation de tangage doit s'assurer que, lorsque le miroir de balayage 30 tourne, l'axe de balayage oscille selon un angle qui est proportionnel à la variation angulaire de tangage L'effet du lacet sur la variation de la ligne de balayage, lorsque celle-ci balaye la surface de la terre, est similaire à l'effet de tangage, sans toutefois être identique En effet, alors que l'effet du tangage est symétrique par rapport au nadir sur la surface, l'effet du lacet est asymétrique (c'est-à- dire qu'il s'ajoute à l'effet du tangage sur un côté du nadir, alors qu'il se re- tranche à cet effet du tangage sur l'autre côté) Cependant, il existe encore une section conique sur la surface, et celle-ci peut être représentée avec un bon degré de précision par une fonction périodique Les effets cumulatifs du tan- gage et du lacet peuvent également être représentés sous la forme d'une fonction périodique, telle qu'une série de Fourier à trois ou quatre termes, et ces effets peuvent être corrigés en utilisant un électroaimant unique, en faisant passer un courant alternatif au travers de son enroulement 59, l'amplitude et la phase de ce courant étant déterminés par une série de Fourier, en traitant le tangage et le lacet sous une forme orthogonale. On obtient un fonctionnement similai re en utilisant un électro-aimant quadripole. L'utilisation d'un électro-aimant bipole ou d'un électro-aimant quadri- pole permet toujours d'obtenir un découplage effectif des données optiques, dans un système de télescope fixe, avec une bonne correction des perturbations dues au roulis, au tangage et au lacet, que peut subir un aéronef au cours de son vol, grâce à ce premier aspect de la présente invention. On se réfère maintenant à la Figure 8, sur laquelle on a représenté un système de balayage aéroporté, utilisé dans un système de surveillance d'analyse spectrale multi-bandes,réalisé selon un second aspect de la présente invention Ce système a été conçu de façon à délivrer des informations concer- nant le rayonnement émis par une zone de terrain d'une superficie de 25 m (cette zone a été appelée ci-après la "cible"), en utilisant un aéronef se dépla- çant à une altitude de 1000 mètres au-dessus du terrain Par conséquent, le miroir de balayage présente un champ instantané de vision de 5 milliradians. Les paramètres de surveillance minimaux qui ont été choisis pour la misé en oeuvre de cet exemple de réalisation étaient, d'une part, la vitesse de l'aéro- nef, de 50 mètres par seconde, et, d'autre part, l'angle de balayage, égal à 450, de chaque coté du nadir (c'est-à-dire le point situé directement en-dessous de l'aéronef). Sur la Figure 8, le trajet du rayonnement émis par la cible a été indiqué par les traits interrompus, auxquels on a ajouté une flèche, afin de préciser la direction du trajet du rayonnement. Le dispositif illustré par la Figure 8 comprend deux cylindres creux concentriques 10 et 11 Le cylindre interne 10 tourne sur des paliers, à l'inté- rieur du cylindre extérieur 11 Le cylindre extérieur 11 est fixe par rapport à l'axe de roulis de l'aéronef, mais il est libre en pivotement sur un système de suspension à la cardan, autour des axes de tangage et de lacet de l'aéronef (il s'agit respectivement des axes X et Z) Le cylindre interne rotatif 10 est en- trarné par un moteur à vitesse constante 13 et par un pignon 14, ces deux élé- ments étant montés sur le cylindre extérieur 11. Un miroir plan 12 à surface frontale, qui fait un angle de 450 par rap- port à l'axe de rotation Y-Y du cylindre rotatif 10, est fixé au cylindre rotatif intérieur 10. Une ouverture ménagée dans la paroi du cylindre interne 10, près du miroir 12, permet au rayonnement provenant de l'extérieur du cylindre 10 de venir frapper le miroir 12 Une ouverture ll A, prévue dans la moitié inférieure du cylindre extérieur 11, permet au rayonnement qui provient d'en-dessous du cylindre 11 d'être incident sur le cylindre interne 10 Un système de collimation (qui n'a pas été représenté sur la Figure 8) est généralement prévu,pour être certain que, seul le rayonnement provenant d'une région prédéterminée située en-dessous du cylindre Il peut pénétrer au travers de l'ouverture ll A Lorsque l'ouverture, dans le cylindre interne 10, corncide avec l'ouverture l IA, le rayonnement provenant de la région prédéterminée est incident sur le miroir 12. Le miroir 12 dirige le rayonnement incident provenant de ladite région prédéterminée dans un télescope de Cassegrain, qui est constitué de miroirs à surface concave frontale 15 et à surface frontale convexe 16 Le rayonnement qui est réfléchi à partir du miroir convexe 16 est ensuite dirigé sur le miroir plan à surface frontale 17, de petite dimension, ce petit miroir 17 étant fixé à 45 par rapport à l'axe de rotation du système, au point de pivotement du système de suspension à la cardan (c'est-à-dire à l'intersection des axes Y-Y et Z-Z) Le petit miroir plan 17 est placé à l'un des foyers conjugués d'un miroir à surface frontale elliptique 18 (on sait que l'une des propriétés des miroirs elliptiques est que le rayonnement qui est réfléchi à partir de l'un de ces foyers passe toujours par l'autre foyer). Le rayonnement provenant du miroir 17 est réfléchi par la surface du miroir elliptique 18 sur un miroir à surface frontale 19, qui est monté à 45 par rapport à la direction du rayonnement provenant du miroir 18 Ce miroir 19 réfléchit le rayonnement sur un faisceau de conduits optiques 20, au travers desquels le rayonnement lumineux est transmis sur un jeu 21 d'un système de filtres/détecteurs Le miroir 19 et les conduits optiques de lumière 20 sont positionnés avant le second foyer du miroir elliptique. Au lieu de la combinaison du miroir 19 et des conduits optiques 20, on pourrait utiliser un miroir multifaces pour diriger le rayonnement provenant du miroir 18 sur les détecteurs 21. Afin d'augmenter l'inertie du cylindre rotatif 10, une masse cylin- drique 22 relativement importante est également montée à l'intérieur du cy- lindre 11, de manière à tourner autour de l'axe Y-Y avec le cylindre 10. La combinaison du système de miroir de balayage stabilisé en iner- tie et du miroir elliptique fixe 18 permet de désaccoupler le système de balayage des mouvements de tangage et de lacet de l'aéronef, et permet également au système de détection de se déplacer avec les mouvements de roulis, de tangage et de lacet En d'autres termes, l'axe du système de balayage et sa trajectoire sur le sol se déplacent selon une direction parallèle à l'axe de rotation de la masse d'inertie, constituée par le cylindre 10 et le poids 22. z O Bien que la masse de référence d'inertie et le montage à la cardan sur les axes Y-Y et Z-Z fournissent une isolation par rapport aux mouvements de tangage et de lacet de l'aéronef, ils ne fournissent pas de mesure, ni de com- pensation en ce qui concerne le roulis que subit le système avec l'aéronef Pour permettre de compenser les effets du mouvement de roulis de l'aéronef, un second système de référence d'inertie 23, perpendiculaire à la direction de l'axe de rotation Y-Y, est combiné à un système de codage optique d'arbre La référence d'inertie 23 fournit une mesure de l'amplitude et du sens de la rota- tion du système de référence par rapport à l'axe de roulis Y-Y Le système de codage optique de l'arbre (non représenté), qui est fixé au cylindre rotatif in- terne 10, asservit la position angulaire du miroir de balayage 12 par rapport à la référence d'inertie autour de l'axe de roulis Si l'on suppose que le miroir de balayage 12 tourne dans le sens de la rotation des aiguilles d'une montre, lorsqu'on regarde dans la direction du déplacement de l'aéronef, et si le sys- tème de référence d'attitude de roulis mesure le roulis dans le sens de la rota- tion des aiguilles d'une montre, un micro-processeur auquel on délivre des 2545619 signaux provenant de la référence d'inertie permet de s'assurer que l'échan- tillonnage des données radiométriques, pour le nombre nécessaire d'intervalles d'échantillons, commence suffisamment tôt De la même façon, si le signal de référence d'attitude de roulis indique qu'un roulis en sens inverse des aiguilles d'une montre vient de se produire dans l'aéronef, le micro-processeur assure * alors un démarrage ultérieur, c'est-à-dire plus tardif, de l'échantillonnage. Des cibles de référence, pour une calibration interne de certains des canaux du système de balayage, sont insérées dans le cylindre extérieur non rotatif 11, de telle manière qu'elles soient situées dans le champ de vision du télescope, lorsque le miroir de balayage regarde à partir du sommet du cylindre extérieur (c'est-à-dire lorsque des données radiométriques provenant de la cible ne sont pas en cours d'échantillonnage). On peut utiliser deux variantes des moyens d'entratnement -de la masse d'inertie constituée par le cylindre 10 et par le poids 22 Selon une première variante, on utilise un système actionné électriquement, la masse d'inertie (ou au moins la masse 22) constituant l'armature d'un moteur électrique Ce- pendant, dans certains aéronefs, cette disposition peut entraîner une consomma- tion de courant qui est trop élevée pour un système utilisant des batteries d'ac- cumulateurs La seconde variante proposée par l'invention consiste à utiliser des jets d'azote comprimé, qui sont dirigés au travers de tuyères sur des fentes ou des volets ménagés autour de la circonférence de la masse 22. Le dispositif illustré par la Figure 8 permet d'obtenir une correction primaire en ce qui concerne le tangage, le lacet et le roulis Cette correction élimine la plupart des erreurs pouvant provenir de tels mouvements de l'aéro- nef, et elle suffit pour la plupart des opérations d'échantillonnage Cependant, il subsiste encore une erreur résiduelle relativement importante qui n'est pas corrigée par ce dispositif: il s'agit de l'erreur résiduelle qui est due à la sec- tion conique balayée sur la surface lorsque l'aéronef, pourvu de 1 ' équipement de balayage, est soumis à des turbulences pouvant entraîner du tangage et/ou un mouvement de lacet. Le premier aspect de la présente invention constitue par conséquent la forme de réalisation préférée de la présente invention, car elle assure une compensation de cette erreur résiduelle dans un système dont les contraintes de base sont: a) le fait que le télescope, les systèmes optiques de dispersion et de conden- sation, ainsi que les détecteurs, sont fixés de façon rigide à l'aéronef; et, b) le fait que la seule partie du systèbrie devant être déplacée, afin de compenser le tangage et le lacet, est le miroir de balayage. Bien entendu, les modes de réalisation préférés décrits ci-dessus des deux aspects de la présente invention ne constituent que des exemples non limita- tifs, diverses variantes et modifications pouvant être envisagées sans sortir du cadre de la présente invention. Les systèmes qui viennent d'être décrits ont été mis au point pour être utilisés dans un dispositif de balayage rhulti-spectral aéroporté On peut utiliser un système de commande similaire d'un petit miroir pour toute applica- tion de pointage En réalisant un système compact et très léger à l'aide d'aimants permanents puissants, on peut obtenir un temps de réponse du système, pour la première forme de réalisation, qui est de durée très courte; et, en réalisant un système avec deux électro-aimants croisés, on peut obtenir un système de poin- tage qui peut être commandé et contrôlé pour assurer le pointage de systèmes à rayons laser (par exemple, pour des applications graphiques). REVENDICATIONS 1 Système de miroirs rotatifs, destiné notamment à un balayage du terrain à partir d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il comprend: a) un premier arbre ( 50) de section droite circulaire, conçu de façon à pouvoir tourner autour de son axe, ledit arbre étant creux à l'une de ses extrémités de manière à ménager une région cylindrique ( 60) de section droite circu- laire à l'intérieur dudit arbre; b) un second arbre ( 54), qui est plus long que ladite région cylindrique ( 60) du premier arbre, ce second arbre étant supporté à l'intérieur de cette région cylindrique à l'aide de moyens de pivotement ( 55), situés à l'extrémité ou- verte de ladite région cylindrique, ou près de cette extrémité, ledit second arbre pouvant pivoter autour de l'axe ( 56) desdits moyens de pivotement, le- dit axe étant perpendiculaire à l'axe dudit premier arbre ( 50) et concourant avec cet axe, ledit second arbre ( 54) étant monté de façon lâche dans ladite région cylindrique; c) un miroir plan ( 30), monté sur l'extrémité dudit second arbre ( 54), qui est situéeà l'extérieur de ladite région cylindrique ( 60), le plan dudit miroir faisant un angle de 45 par rapport à l'axe dudit second arbre ( 54); d) un premier aimant permanent allongé ( 51), monté à l'intérieur dudit premier arbre ( 50), le long de son axe, l'un des pôles de ce premier aimant perma- nent étant adjacent à l'extrémité obturée de ladite région cylindrique creuse ( 60); e) un second aimant permanent allongé ( 52), monté à-l'intérieur dudit second arbre ( 54), le long de l'axe de ce dernier, l'un des pôles de ce second aimant M 5 permanent étant adjacent à l'extrémité dudit second arbre qui est éloignée dudit miroir plan, de telle manière que ce second aimant permanent soit attiré par ledit premier aimant permanent ( 51), afin de solliciter le second arbre ( 54) vers une position centrale située à l'intérieur de ladite région cylindrique ( 60); et, f) un système d'électro-aimant ( 57, 58, 59), positionné de f açon fixe à l'exté- rieur dudit premier arbre ( 50), de nanière à engendrer un champ magné- tique dans la région dudit pôle dudit second aimant permanent, de telle façon que, lorsqu'un champ magnétique est engendré par ledit système d'électro-aimant, la polarisation sur le second aimant permanent englobe l'effet net dudit champ magnétique et du champ magnétique engendré par ledit pôle du premier aimant permanent. 2 Système de miroirs rotatifs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'électro-aimant est constitué par un électro-aimant à un seul pôle. 3 Système de miroirs rotatifs selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit système d'électro-aimant est constitué par un électro-aimant bipole. 4 Système de miroirs rotatifs selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de pivotement sont remplacés par un joint à rotule ( 55), et en ce que ledit système d'électro-aimant comporte un électro-aimant quadri- pole qui est réalisé de façon à commander et contrôler la position du second ai- mant permanent ( 52) par rapport au premier aimant permanent ( 51). Système de miroirs rotatifs selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 61) pour assu- rer l'équilibrage dudit miroir ( 30) et du second arbre ( 54) statiquement et dyna- miquement. 6 Système de miroirs rotatifs selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens pour équilibrer ledit miroir consistent en une bague ( 61) qui est montée de manière que son plan soit perpendiculaire au plan dudit miroir ( 30), cette bague étant conçue et réalisée de façon à pouvoir recevoir des masselottes qui y sont fixées. 7 Système de miroirs rotatifs selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte: a) un système gyroscopique ( 70), conçu de façon à pouvoir être monté dans un aéronef, ce système produisant des signaux qui fournissent une indication du roulis, du tangage et du lacet de l'aéronef; b) des moyens ( 71) agissant en réponse aux signaux de tangage et de lacet en- gendrés par ledit système gyroscopique, afin de commander et de contrôler le courant qui traverse les enroulements ( 59) dudit système d'électroaimant et, c) des moyens ( 72-73) agissant en réponse au signal de roulis engendré par ledit système gyroscopique, afin de commander et de contrôler le début de l'échan- tillonnage du rayonnement qui est réfléchi par ledit miroir ( 30). 8 Système de miroirs rotatifs selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens agissant en réponse au signal de roulis comprennent un micro-processeur ( 71), et lesdits moyens agissant en réponse aux signaux 19 2545619 de tangage et de lacet comprennent un premier amplificateur ( 72), conçu de façon à recevoir le signal de tangage, et un second amplificateur ( 73) conçu de façon à recevoir le signal de lacet, ces amplificateurs étant connectés aux sources de courant respectives des enroulements du système d'électroaimant. 9 Système de montage pour un miroir rotatif utilisé dans un disposi- tif de balayage du terrain à partir d'un aéronef, caractérisé en ce qu'il com- prend: a) un premier cylindre creux ( 10), de section droite annulaire, ledit miroir rotatif ( 12) étant monté au voisinage de l'une des extrémités de ce cylindre, de manière que son plan fasse un angle de l'ordre de 450 par rapport à l'axe de ce cylindre, un miroir concave réfléchissant ( 15),comportant une ouver- ture en son centre, étant monté transversalement à l'autre extrémité dudit cylindre b) un second cylindre creux ( 11), de section droite annulaire, entourant étroite- ment ledit premier cylindre ( 10) et s'étendant à partir de l'une des extrémités dudit premier cylindre jusqu'au-delà de l'autre extrémité de ce premier cy- lindre, le second cylindre creux ( 11) étant monté sur une suspension à la cardan; c) une masse cylindrique ( 22), de section droite annulaire ou circulaire, con- nectée audit premier cylindre ( 10), de manière que son axe soit colinéaire à celui dudit premier cylindre, ladite masse étant située à l'intérieur d'un prolongement du second cylindre, au-delà de l'autre extrémité dudit premier cylindre d) des moyens ( 13, 14) pour entraîner en rotation ledit premier cylindre ainsi que ladite masse à l'intérieur du second cylindre, autour dudit axe; e) une première ouverture (ll A), ménagée dans la partie inférieure du second cylindre, au voisinage du miroir plan; f) une seconde ouverture-ménagée-dans ledit premier cylindre ( 10), à proximité du miroir plan, afin de permettre au rayonnement, qui traverse lesdites pre- mière et seconde ouvertures, quandcelles-ci cotncident, de frapper le miroir plan et d'être réfléchi par ce miroir plan ( 12) vers ledit miroir concave ( 15) g) un miroir convexe circulaire ( 16), présentant un diamètre sensiblement plus petit que le diamètre interne dudit premier cylindre, ce miroir convexe étant monté à l'intérieur du premier cylindre, sur l'axe de ce dernier, et étant conçu de façon à recevoir le rayonnement qui est réfléchi par ledit 2545619 - miroir concave ( 15), afin de réfléchir ce rayonnement au travers de l'ouver- ture prévue dans ledit miroir concave h) un miroir plan relativement petit ( 17), situé sur l'axe des premier et second cylindres, entre ledit premier cylindre et ladite masse, selon un angle de 450 par rapport audit axe, ce miroir plan relativement petit étant conçu et réalisé de façon à recevoir le rayonnement réfléchi par ledit miroir convexe ( 16), le miroir plan relativement petit ( 17) étant positionné au point de pivo- tement dudit système de suspension à la cardan; et, i) un miroir elliptique ( 18), monté dans une position fixe à l'extérieur dudit second cylindre et conçu de façon à recevoir le rayonnement réfléchi par ledit miroir plan relativement petit ( 17), ce miroir elliptique étant positionné de telle manière que le petit miroir plan soit situé à l'un des foyers conjugués du miroir elliptique, de telle façon que le rayonnement incident sur ledit premier miroir plan, au travers des première et seconde ouvertures, soit réfléchi à son tour par le miroir concave ( 15), par le miroir convexe ( 16), et par le miroir plan relative- ment petit ( 17), sur ledit miroir elliptique ( 18). Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendica- tion 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour recevoir le rayonne- ment qui est réfléchi par ledit miroir elliptique ( 18), ces moyens étant situés à l'autre foyer conjugué dudit miroir elliptique. 11 Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendication , caractérisé en ce que lesdits moyens recevant le rayonnement réfléchi par ledit miroir elliptique sont constitués par une pellicule photographique. 12 Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendication , caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 20) pour disperser le rayon- nement qui est réfléchi par ledit miroir elliptique ( 18) dans une pluralité de directions, afin d'être reçu par des détecteurs respectifs ( 21). 13 Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdits moyens pour disperser le rayonnement réflé- chi par le miroir elliptique sont constitués par un faisceau de conduits optiques ( 20). 14 Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendica- tion 12, caractérisé en ce que lesdits moyens pour disperser le rayonnement réfléchi par le miroir elliptique comprennent un miroir multi-faces. 1 2545619 Système de montage pour un miroir rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un système de ré- férence d'inertie séparé ( 23), conçu et réalisé de façon à délivrer un signal qui constitue une indication du roulis d'un aéronef recevant ce système de mon- tage, et des moyens agissant en réponse audit signal, afin de commander le moment o commence l'échantillonnage du rayonnement qui est réfléchi par le- dit miroir elliptique ( 18). 16 Système de montage pour un miroir rotatif selon la revendica- tion 15, caractérisé en ce que ledit signal est obtenu en combinant le système d'inertie séparé ( 23) à un système de codage d'arbre optique qui est fixé audit premier cylindre ( 10), ce système de codage optique étant conçu de façon à as- servir la position angulaire du premier miroir plan ( 12) à la référence d'inertie par rapport à l'axe de roulis (Y-Y) de l'aéronef. 17 Système de montage pour un miroir rotatif selon l'une quel- conque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que lesdits moyens entrar- nant en rotation le premier cylindre ( 10) et sa masse cylindrique associée ( 22) sont constitués par un moteur électrique ( 13) relié par un pignon ( 14) audit pre- mier cylindre. 18 Système de montage pour un miroir rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les moyens entraînant en rota- tion le premier cylindre ( 10) et sa masse cylindrique associée ( 22) sont réalisés à l'aide d'un moteur électrique dont l'armature est constituée par ladite masse cylindrique ( 22). 19 Système de montage pour un miroir rotatif selon l'une quelconque des revendications 9 à 16, caractérisé en ce que les moyens entraînant en rota- tion le premier cylindre ( 10 > et sa masse cylindrique associée ( 22) sont consti- tués par des jets d'azote comprirné, qui sont dirigés sur des fentes ou sur des volets prévus sur la circonférence de ladite masse cylindrique ( 22).