Brevet FR2552893A1 — publié le 19850405

La présente invention se rapporte aux appareils d'observation périscopiques dont l'axe de visée est stabilisé gyroscopiquement pour l'isoler des mouvements perturbateurs dus aux déplacements et aux vibrations de l'élément support qui est un véhicule aérien, terrestre ou marin. Les appareils d'observation gyrostabilisés connus comprennent un miroir d'entrée panoramique monté pivotant autour de deux axes perpendiculaires à l'axe de visee. Le miroir est asservi à un gyroscope par une liaison de rapport 1/2 autour d'un axe et par une liaison de rappo-rt 1 autour de l'autre axe. Cette solution est satisfaisante lorsque l'on désire stabiliser un faisceau optique, elle l'est beaucoup moins s'il faut en stabiliser plusieurs lorsque leurs longueurs d'ondes differentes ne permettent pas de les superposer. L'insertion d'un miroir d'entrée stabilise dans les trajets optiques allonge ces trajets ; les pupilles réelles juxtaposées des appareils optiques ou des capteurs se trouvent par construction éloignées de ce miroir et les champs optiques à passer font augmenter rapidement la taille du miroir d'entrée et de la lucarne. Ceci est plus particulièrement vrai s'il s'agit également de stabiliser le faisceau optique d'une camera infra-rouge dont la pupille est choisie grande pour pouvoir voir de loin là nuit. Du fait de ces inconvénients, dans certaines dispositions, nous trouvons un appareil d'observation stabilisant les voies visible et télémétrie laser et une caméra infra-rouge stabilisée ou non placee en un autre endroit du vehicule. Une autre solution, plus satisfaisante, consiste à accoupler mécaniquement la camera infra-rouge à la tête de visée de l'appareil d'observation périscopique qui l'entrainera en gisement et la commandera, sur l'autre axe, par un renvoi mécanique ou un asservissement. Cette deuxième solution si elle ne constitue plus qu'un seul poste de visée, présente toutefois l'inconvénient majeur que la caméra infra-rouge ne peut être placée que hors de l'habitacle du véhicule ce qui peut poser des problèmes de protection et de maintenance et dans certains cas offrir un volume prohibitif à l'extérieur du véhicule. Un autre inconvénient est que les masses et les inerties sont relativement importantes et que dans ces conditions la stabilisation précise comme l'asservissement rapide doivent mettre en jeu de fortes puissances motrices. La fidélité de réponse reste néanmoins faible et necessite un deuxième etage de stabilisation. La présente invention a notamment pour but de remédier à de tels inconvenients. Elle réalise un appareil d'observation intégrant, entre autres, une caméra infra rouge avec une tête de visee compacte dans laquelle les trajets optiques sont superposés. Elle comprend a cet effet, placé entre la tête de visée contenant le miroir d'entrée et les appareils optiques et l'oculaire de la voie visible, un module intermédiaire qui sépare, par une lame separatrice, le trajet infra-rouge des autres trajets optiques. Elle utilise des caracteristiques de certains matériaux qui n'étaient jusqu'ici pas employés dans tels appareils. Un de ces matériaux étant pour la lame séparatrice un matériau transparent aux longueurs d'ondes comprises entre 8 et 14 et réfléchissant pour les longueurs d'ondes comprises entre 0,45 et 1,1 Ce matériau peut être avantageusement du germanium. Elle utilise, pour réaliser le miroir d'entrée, une optique traitée large bande pour réfléchir les rayons incidents de longueurs d'ondes de 0,45 à l,lr et de 8 à 14 . Une partie de la surface de ce miroir qui réfléchit le faisceau émission laser est traitée pour supporter, sans détérioration, la puissance d'émission, ce traitement peut-être avantageusement une aluminure dure protegée. Elle dispose, dans le prolongement de l'axe de débattement du miroir d'entree stabilisé, axe de liaison de rapport 1 au gyroscope, la caméra infra-rouge qu'elle asservira en rotation autour de cet axe pour l'assujettir à suivre, autour du même axe, la rotation du miroir d'entrée et ainsi réaliser une correction du deversement de l'image. Elle enferme la tête de visée dans un capot protecteur tournant muni d'une lucarne réalisée en matériau transparent pour laisser passer les rayons de longueurs d'ondes de 0,45 à 1,1 et de 8 à 14 . Ce matériau peut-être avantageusement du sulfure de zinc. Nous obtenons de la sorte un appareil d'observation jour-nuit, permettant d'utiliser simultanement la vision de jour, la vision de nuit infra-rouge et la Télémé- trie laser, dont seule la tête de visee périscopique et panoramique est hors de l'habitacle du véhicule dans lequel il est monté ; les capteurs optiques étant tous logés à l'intérieur du véhicule et protégés. Cet appareil d'observation, par les materiaux optiques employés et par leurs traitements particuliers, offre l'avantage, puisque les faisceaux optiques de longueurs differentes peuvent être confondus, de ne nécessiter qu'un miroir d'entrée de taille réduite et, par là, un miroir d'entrée stabilisable avec grande precision. La description qui va suivre en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif, permettra de bien comprendre comment l'invention peut être mise en pratique. La figure 1 represente en coupe une forme de réalisation préférentielle de l'invention. La figure 2 représente une section partielle suivant la ligne AA de l'appareil d'observation de la figure 1. Aux figures 1 et 2 l'appareil d'observation 1 est constitué d'une tête de visee periscopique 2 rendue panoramique autour d'un axe 3, perpendiculaire à l'axe de visée 4, par un montage sur roulement à billes 5, dans l'embase 6 de l'appareil d'observation fixee rigidement à la structure 7 du véhicule. La tête de visée periscopique 2 enferme le miroir d'entrée 8 stabilisé par un gyroscope 9 monté sur une plate-forme 10. La plate-forme 10 comme le miroir 8 sont montes pivotants, dans un cadre 11, respectivement autour des deux axes parallèles 12a et 12b,perpendiculaires aux axes 3 et 4, le cadre 11 étant lul-même monté pivotant autour de l'axe 3 dans le boîtier 33 de la tête de visée 2.Les axes 12a et 12b portant respectivement le gyroscope 10 et le miroir 8 sont liés dans le rapport 1/2, par exemple par une liaison poulies-rubans 13 comme représenté au dessin. L'entraînement autour de ces axes 12a et 12b se fait par un moteur 14 placé en direct sur l'un de ces axes et la valeur angulaire de la rotation est mesurée par un détecteur 15 entraîné par l'un des axes. Un moteur 16 placé sur l'axe 3 peut entraîner en rotation autour de cet axe, l'ensemble miroir gyroscope et un détecteur 17 mesure la valeur angulaire de cette rotation. De même, la tête de visée 2, mobile autour de l'axe 3, est équipee d'un moteur de positionnement 18 et d'un détecteur 19. L'embase 6 de l'appareil d'observation constitue egalement le module intermediair placé entre la tête de visée périscopique et les appareils et capteurs optiques logés dans l'habitacle du véhicule. Au dessin sont représentées une caméra infra-rouge 20, une télémétrie laser 21 et une lunette 22 composée d'un objectif et d'un oculaire pour la vision de jour. Au centre du module intermédiaire 6, suivant l'axe 3, est pratiqué un conduit optique dans lequel est loge une lame 23 à faces parallèles, en germanium, inclinée de préférence à 45 degrés par rapport à l'axe 3. La lame 23 a un coefficient de transmission maximum pour les longueurs d'onde du trajet infra-rouge et a un coefficient de reflexion maximum pour les longueurs d'ondes des trajets laser et visible. Le miroir d'entrée 8 transmet le rayonnement incident dans l'objectif, non représenté au dessin, de la caméra infra-rouge 20. Le trajet optique de nuit 28 est direct. La vision de jour se fait, avec le même miroir d'entrée 8, par l'objectif et l'oculaire de la lunette 22. Le trajet optique de jour 29 qui est superposé au précédent, après réflexion par le miroir d'entrée 8, est ensuite dévié par la lame séparatrice 23 en direction de la lunette 22. La Caméra infra-rouge 20 est montée, sur le module 6, par l'intermédiaire d'un roulement 24 pour pouvoir tourner autour de ltaxe 3 comme la tete de visée 2 à laquelle elle est liée par un asservissement ou, plus simplement, par un train d'engrenages 25, comme representé au dessin. L'axe 3 est egalement l'axe de l'objectif de la caméra infra-rouge. La tête de visée 2 est coiffée d'un capot protecteur 26 équipé d'une lucarne 27 qui reste en regard du miroir 8 par asservissement, à la rotation de la tête de visée 2 autour de l'axe 3, dudit capot protecteur. La lucarne 27 est réaliséeen un matériau, transparent aux longueurs d'ondes des trajets laser, infra-rouge et visible,qui peut être du sulfure de zinc. De même,l'emission et la réceDtion laser se font par le méme miroir d'entree 8. ensuite la Elles sontgeviees parttame séparatrice 23 et une seconde lame séparatrice 32. Lestrajetsoptiquesd'émission 30 et de réception 31 laser sont superposes au trajet optique infra-rouge et le trajet optique réception laser peut être, comme représente au dessin, en partie superposé au trajet optique de jour, Le miroir d'entrée 8 est partiellement traité pour supporter sans détérioration la puissance d'émission laser tout en présentant une bonne reflexion. Ce traitement est avantageusement une aluminure dure protégee. La tête de visée 2 est, avec la camera infra-rouge 20, par le moteur 18, asservie d'une manière connue, autour de l'axe 3, sur la position angulaire du miroir d'entrée 8 mesurée par le détecteur 17. De même le capot protecteur est, par un moteur non représenté au dessin, asservi autour du même axe 3, sur la position angulaire de la tête de visée 2 mesurée par le détecteur 19. Il va de soi que la presente invention n'a été décrite qu'à titre explicatif nullement limitatif et qu'il est possible d'y introduire des modifications de détail, sans pour cela altérer la présente invention. - REVENDICATIONS 1/ Appareil d'observation périscopique intégrant une caméra infra-rouge dans lequel les rayonnements incidents, à destination de la caméra infra-rouge, des autres capteurs et de l'oculaire de la lunette, sont réfléchis par un miroir d'entree stabilisé par un gyroscope auquel il est asservi par une liaison de rapport 1/2 autour d'un premier axe 12b et par une liaison de rapport 1 autour d'un second axe (3), caractérisé par le fait qu'entre la caméra infra rouge (20) et le miroir d'entrée (8) qui est traité pour réfléchir les longueurs d'ondes de tous les trajets optiques, est disposée une lame séparatrice (23) qui a un coefficient maximum de transmission pour les longueurs d'ondes du trajet infra-rouge et un coefficient maximum de réflexion pour les longueurs d'ondes des autres trajets optiques, que la lame séparatrice est fixe par rapport à l'embase (6) de l'appareil d'observation alors que la caméra infra-rouge est, autour du second axe (3), asservie à la rotation de la tête de visee (2) elle même asservie à la rotation du miroir d'entree autour du même axe (3). 2/ Appareil d'observation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la lame séparatrice est réalisée en germanium. 3/ Appareil d'observation selon les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la tête de visée est coiffée par un capot protecteur équipé d'une lucarne transparente aux longueurs d'ondes de tous les trajets optiques et que ledit capot de protection est asservi autour du second axe à la rotation de la tête de visée. 4/ Appareil d'observation selon les revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la lucarne du capot protecteur est réalisée en sulfure de zinc.