Brevet FR2550631A1 — publié le 19850215

PROCEDE ET DISPOSITIF D'HARMONISATION DES AXES DE PLUSIEURS AGENCEMENTS OPTIQUES MUTUELLEMENT LIES L'invention concerne un procédé et un dispositif d'harmonisation des axes de plusieurs agencements optiques mutuellement liés. Pour les cas d'application dans lesquels 5 plusieurs agencements optiques sont mutuellement liés, par exemple situés dans un boîtier commun, et dans lesquels les directions mutuelles des axes optiques doivent être connues, par exemple dans le cas d'une orientation parallèle exacte de tous les axes, il est 10 jusqu'à présent habituel d'utiliser un "projecteur de marque de contrôle" (demandes de brevet allemand DE-OS 26 31 814 ou DE-AS 29 41 627) A l'aide d'un tel "projecteur de marque de contrôle", on projette un point de contrôle dans le trajet optique des agencements 15 optiques, et l'on détermine le décalage de ce point de contrôle par rapport à l'axe optique de l'agencement. L'utilisation d'un projecteur de marque de contrôle exige un haut degré de précision et dégrade en outre les performances des agencements optiques du fait 20 de l'adjonction d'éléments optiques suplémentaires pour l'introduction optique du point de contrôle En outre, l'utilisation d'un projecteur de marque de contrôle augmente le volume et la masse de l'ensemble de l'agencement. La présente invention a donc pour but d'harmoniser les axes de plusieurs agencements optiques mutuellement liés, sans utiliser un projecteur de marque de contrôle spécial. Avec le procédé selon l'invention, ce but est 30 atteint par le fait que l'on détermine les directions des axes optiques des agencements optiques par autocollimation au moyen de surfaces planes dont la thl position mutuelle est connue et qui sont au moins partiellement réfléchissantes. Dans le cadre du dispositif selon l'invention, le but indiqué plus haut est atteint par le fait que 5 chaque agencement optique présente, dans un plan d'image, au moins une marque qui rayonne dans le domaine spectral de l'agencement optique, et par le fait qu'un agencement réfléchissant est agencé, pour l'autocollimation, devant les ouvertures d'entrée des 10 agencements optiques, l'agencement réfléchissant présentant, au moins dans la région située devant les ouvertures d'entrée, des surfaces au moins partiellement réfléchissantes dont la position mutuelle est connue. L'autocollimation sur des surfaces planes, 15 prévue par l'invention, s'effectue de manière connue par le fait que, dans un agencement optique, l'image d'une marque est formée de manière observable, sur elle-même. La mise en oeuvre du procédé n'exige donc, dans chaque agencement optique, qu'une marque rayonnant dans le 20 domaine spectral de l'agencement optique et agencée à l'intérieur d'un plan d'image de l'agencement Un agencement réfléchissant comportant une ou plusieurs surfaces planes dont la position mutuelle est connue est alors installé fixe ou rabattable devant les 25 ouvertures d'entrée des agencements optiques, aux fins d'autocollimation Comme l'autocollimation constitue une méthode sensible de détermination des petites variations de direction ou d'inclinaison, on peut ainsi réaliser une harmonisation des axes sans recourir à un projecteur 30 de marque de contrôle. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus complètement à l'aide de la description d'exemples de réalisation non limitatifs présentés ci-après et des dessins annexés, sur 35 lesquels: -la figure 1 représente un dispositif d'harmonisation des axes de deux appareils optiques avec un agencement réfléchissant monté à pivotement; la figure 2 représente un dispositif selon la figure 1, 5 avec des miroirs et un agencement réfléchissant fixe, pour harmoniser les axes; et -la figure 3 représente un dispositif selon la figure 1, avec une lentille frontale plane et un prisme triple, pour l'autocollimation. Dans l'exemple de réalisation représenté à la figure 1, un appareil de formation d'image thermique, 1, et un appareil de vision de jour, 2, sont agencés ensemble dans un boîtier 3 Les axes optiques 1 1 et 2 1 des appareils doivent être exactement parallèles, afin 15 que le centre d'image apparaissant sur le détecteur 1 4 de l'appareil de formation d'image thermique 1 coïncide avec le centre d'image observé par l'oeil 4. Aux fins d'autocollimation, des marques 1 3 et 2.3 sont disposées dans les plans d'image respectifs 1 6 20 et 2 6 de l'appareil de formation d'image thermique 1 et de l'appareil de vision de jour 2, et dans les optiques d'entrée respectives 1 5 et 2 5 de ces appareils La marque 1 3 de l'appareil de formation d'images thermiques peut consister, par exemple, en une couche de 25 revêtement métallique déposée par vaporisation sur une plaque laissant passer la lumière infrarouge La marque métallique rayonne alors soit dans un domaine spectral correspondant à la température de la plaque soit, dans le cas d'un réticule à fils croisés, dans un domaine 30 spectral correspondant à la température de fonctionnement La marque 2 3 de l'appareil de vision de jour peut être rendue observable au moyen par exemple, d'un éclairage connu en soi, non représenté, ou d'un revêtement fluorescent. D'une part, les deux marques 1 3 et 2 3 sont observables directement, soit sur le détecteur 1 4 soit par l'oeil 4 D'autre part, une autre image des marques se forme dans les plans d'image 1 6 et 2 6, par réflexion du rayonnement émis par les marques sur une 5 couche réfléchissante plane se trouvant devant les optiques d'entrée 1 5 et 2 5 Cette image apparaît aussi sur le détecteur 1 4 et est visible par l'oeil 4 Dans le cas o les axes optiques 1 1 et 2 1 sont exactement parallèles, le décalage des marques produites par 10 réflexion, par rapport aux marques directement observées, est le même, aussi bien en distance qu'en position angulaire, dans les deux appareils Dans le cas idéal o le plan de réflexion 5 est perpendiculaire aux axes optiques 1 1 et 2 1, les images des marques 15 observées directement et des marques réfléchies coincident alors dans les deux appareils. Pour modifier l'orientation des axes optiques, une première méthode possible consiste à faire pivoter globalement, à l'intérieur du boîtier 3, les appareils 1 20 et 2 au moyen d'organes positionneurs non représentés. Une autre méthode possible, indiquée sur la figure 1, consiste à agencer sur le trajet optique de chaque appareil considéré un élément de déviation optique, par exemple une paire de coins tournants 1 2, ou une plaque 25 plane 2 2 montée à pivotement. Pour produire une couche réfléchissante aussi plane que possible et agencée devant les deux appareils, le boîtier 3 présente une vitre frontale 3 1 placée devant les deux optiques d'entrée 1 5 et 2 5, et devant 30 laquelle un masque 6 peut être déplacé par pivotement. Ce masque 6 est constitué par une plaque rigide 6 1 et par une couche 6 2 de garnissage élastique souple, par exemple en une matière mousse, située côté boîtier Sur cette couche 6 2 est appliquée la couche réfléchissante 35 5 constituée par exemple par une feuille métallique. Lorsqu'on rabat le masque 6, la couche réfléchissante 5 est pressée contre la vitre frontale plane 3 1, cette application par pressage étant parfaitement uniforme grace à la couche élastique souple 6 2. Une autre possibilité de réalisation d'une couche réfléchissante plane est de doter la vitre frontale d'une surface légèrement réfléchissante sur laquelle le rayonnement des marques 1 3 et 2 3 est réfléchi. L'exemple de réalisation selon la figure 2 présente, par rapport à celui selon la figure 1, deux modifications fondamentales. En premier lieu, les éléments de déviation optique à l'intérieur des appareils sont constitués par 15 des miroirs 1 7 et 2 7 que l'on peut faire pivoter et qui sont agencés soit entre la marque 1 3 et l'optique d'entrée 1 5, soit devant l'optique d'entrée 2 5 Les divers appareils agencés dans le boîtier 3 peuvent être, par exemple, de types identiques à ceux des appareils 20 selon la figure 1. Une autre différence par rapport à l'exemple de réalisation selon la figure 1 réside dans le fait que l'agencement réfléchissant 5 pour l'autocollimation est constitué non par une unique surface réfléchissante 25 plane, mais par un cadre 7 1 rigide en flexion, dans lequel sont disposées des vitres frontales parallèles distinctes 7 2 et 7 3, une par appareil Cela présente l'avantage que la matière de chaque vitre frontale peut être choisie de façon à correspondre au domaine spectral 30 de chaque agencement optique Les vitres frontales 7 2 et 7 3 présentent chacune, du côté tourné vers l'optique d'entrée, une couche de revêtement 7 4, 7 5 transparente dans le domaine spectral d'utilisation de l'agencement optique concerné, cette couche ne réfléchissant que 35 faiblement le rayonnement de la marque concernée 1 3, 2.3, de manière que l'image de la marque réfléchie soit encore décelable par un détecteur ou, selon le cas, par l'oeil. Dans l'exemple de réalisation représenté à la 5 figure 3, deux agencements optiques 1 et 2 selon les figures 1 et 2 sont encore disposés dans un boîtier commun 3 Aux fins d'harmonisation de leurs axes, les deux appareils présentent, là encore, dans le plan d'image de chaque optique d'entrée, une marque 10 luminescente 1 3, 2 3 Aux fins d'autocollimation, d'une part,la lentille frontale de l'optique d'entrée 1 5 présente une surface frontale 1 5 1 sur laquelle l'image de la marque 1 3 est faiblement réfléchie et renvoyée sur elle-même. D'autre part, entre les appareils 1 et 2 est agencé un prisme triple 8 monté à rotation ou pivotement, au moyen duquel l'image de la marque 2 3 de l'appareil 2 est également envoyée sur la surface plane 1.5 1 de la lentille frontale 1 5 d'o elle est 20 réfléchie L'autocollimation des deux appareils 1 et 2 s'effectue ainsi deux fois par la surface plane réfléchissante 1 5 1 Le prisme triple 8 est agencé de manière à pouvoir être escamoté, par pivotement, hors du trajet optique des appareils 1 et 2, pour permettre leur 25 utilisation Pour corriger les axes optiques, on a prévu des plaques planes 2 2 que l'on peut faire pivoter. En cas d'utilisation de détecteurs opto-électroniques dans les agencements optiques individuels, on peut renoncer aux éléments de déviation 30 optique, ou aux organes positionneurs pour réglage des agencements individuels, si le défaut de calage des marques d'autocollimation est décelé électroniquement et si, pour corriger l'axe optique, on recourt, par exemple, au décalage de l'image produite électroniquement En outre, l'harmonisation des axes peut aussi être obtenue en déplaçant les marques elles-mêmes, perpendiculairement au trajet optique de l'agencement optique, jusqu'à ce que les images de la marque directement observée et de la marque réfléchie 5 soient en condition de recouvrement, ou aient les mêmes valeurs de décalage dans tous les appareils. Avec des réalisations correspondant à celles selon les figures 2 et 3, il est en outre opportun, pour effectuer l'harmonisation des axes, de masquer ou 10 obscurcir les ouvertures d'entrée des appareils, afin d'améliorer les conditions de contraste pour l'observation des marques. Il est en outre possible, par comparaison des images de la marque observée directement et de la marque 15 réfléchie, de définir le centre optique et par conséquent la direction de l'axe optique et d'y placer une autre marque. REVENDICATIONS 1 Procédé d'harmonisation des axes de plusieurs agencements optiques mutuellement liés, caractérisé par le fait que l'on détermine les directions des axes 5 optiques des agencements optiques par autocollimation par des surfaces planes dont la position mutuelle est connue et qui sont au moins partiellement réfléchissantes. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé 10 par le fait que l'autocollimation est faite par des surfaces planes au moins partiellement réfléchissantes qui sont situées dans un plan. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'harmonisation des axes 15 d'au moins deux agencements optiques s'effectue par autocollimation au moyen d'une surface plane commune. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un changement de direction de l'axe optique d'au moins un 20 agencement optique est effectué par modification mécanique de la position de celui-ci en fonction du résultat de l'autocollimation. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que la 25 direction de l'axe optique d'au moins un agencement optique est modifiée, en fonction du résultat de l'autocollimation, par au moins un élément optique sur le trajet optique de cet agencement. 6 Procédé selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la modification de direction de l'axe optique d'au moins un agencement optique est faite en déplaçant, perpendiculairement au trajet optique, en fonction du résultat de l'autocollimation, une marque disposée dans 35 un plan focal. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par,le fait qu'une autre marque définissant la direction de l'axe optique est, par comparaison des images de la marque observée 5 directement et de la marque réfléchie, placée dans au moins un agencement optique. 8 Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que chaque agencement optique ( 1, 2) 10 présente, dans un plan d'image ( 1 6, 2 6), au moins une marque ( 1 3, 2 3) qui rayonne dans le domaine spectral de l'agencement optique, et par le fait qu'un agencement réféchissant ( 6; 7; 8 et 1 5 1) est disposé, pour l'autocollimation, devant les ouvertures d'entrée ( 1 5, 15 2 5) des agencements optiques,l'agencement réfléchissant présentant, au moins dans la région située devant les ouvertures d'entrée, des surfaces au moins partiellement réfléchissantes ( 5; 7 4, 7 5; 8, 1 5 1) dont la position mutuelle est connue. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'agencement réfléchissant présente une surface plane et au moins partiellement réfléchissante recouvrant toutes les ouvertures d'entrée. 10 Dispositif selon la revendication 8 ou 9, caractérisé par le fait que l'agencement réfléchissant est réalisé sous la forme d'une vitre frontale commune ( 3.1) aux deux agencements optiques ( 1,2). 11 Dispositif selon la revendication 8 ou 9, 30 caractérisé par le fait que l'agencement réfléchissant ( 7) comporte un cadre rigide muni de vitres frontales distinctes ( 7 2, 7 3), mutuellement parallèles, appropriées aux domaines spectraux des agencements optiques. 12 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la surface frontale ( 1 5 1) de la lentille d'entrée ( 1 5) d'au moins un agencement optique ( 1) est plane et présente un coefficient de réflexion suffisant pour 11 autocollimation, ou qu'une surface plane au moins partiellement réfléchissante est agencée devant l'optique d'entrée d'un agencement optique, par le fait que tous les agencements optiques présentent une marque ( 1 3, 2 3) dans un plan focal, et par le fait qu'il y a devant les agencements optiques au 10 moins un prisme triple ( 8) pour l'autocollimation au moyen de la surface frontale plane ( 1 5 1) de la lentille d'entrée ( 1 5) ou encore de la surface plane réfléchissante d'au moins un agencement optique ( 1). 13 Dispositif selon l'une quelconque des 15 revendications 9 à 11, caractérisé par le fait qu'au moins une surface de la vitre frontale ( 3 1; 7 2, 7 3) est dotée d'un revêtement tel que les marques ( 1 3, 2 3) soient suffisamment réfléchies pour l'autocollimation. 14 Dispositif selon l'une quelconque des 20 revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que les ouvertures d'entrée des agencements optiques sont obscurcies par au moins un masque ( 6). Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par un masque ( 6) recouvrant l'ensemble des 25 ouvertures d'entrée des agencements optiques, le côté intérieur de ce masque étant plan et doté d'une couche réfléchissante ( 5). 16 Dispositif selon la revendication 15, caractérisé par le fait que la couche réfléchissante ( 5) 30 est agencée sur un support élastique ( 6 2) du masque ( 6; 6.1) et est pressée, par le processus de masquage, contre une vitre frontale ( 3, 1) placée devant les agencements optiques ( 1,2) ou contre des surfaces frontales planes des lentilles d'entrée de ces 35 agencements optiques. 17 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 à 16, caractérisé par le fait qu'au moins un élément optique ( 1 2, 2 2; 1 7, 2 7) est agencé, pour la déviation optique, sur le trajet optique d'au moins un agencement optique ( 1, 2). 18 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par un miroir ( 1 7, 2 7) monté à pivotement. 19 Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par une plaque plane ( 2 2) montée à 10 pivotement. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé par une paire de coins tournants ( 1 2). 21 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, caractérisé par le fait que la 15 marque ( 1 6, 2 6) est déplaçable en translation perpendiculairement au trajet optique de l'agencement optique. 22 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 21, caractérisé par le fait qu'au 20 moins un agencement optique ( 1 2) présente des organes positionneurs pour la modification de position.