Brevet FR2562661A1 — publié le 19851011

Capteur pour la détection des défauts d'image L'invention se rapporte à un capteur pour une optique adaptative comprenant un élément de correction de phase optique et servant à détecter les défauts d'image d'un objet reproduit, comportant une ouverture d'entrée subdivisée en petites ouvertures pour obtenir plusieurs reproductions individuelles de-l'objet ainsi que des détecteurs opto- électriques respectivement associés aux petites ouvertures. Un dispositif du type précité est décrit dans le brevet américain 4 141 652 et est connu en tant que capteur de Hartmann. Le capteur sert à détecter les perturbations de fronts d'ondes plans ou de fronts d'ondes sphériques, par exemple d'un rayon de lumière laser ou d'une source lumineuse ponctuelle, lors de leur passage à travers l'atmosphère. Le capteur repose sur le principe de diviser l'ouverture de l'optique adaptative en petites ouvertures dont la grandeur est dimensionnée de façon que les défauts optiques s'y produisant ne se manifestent que sous forme de basculements de l'axe optique. A cet effet, on focalise respectivement sur un détecteur à quadrants associé à la petite ouverture correspondante le rayon laser ou la source lumineuse ponc- tuelle recueilli par une petite ouverture et on mesure la déviation du spot lumineux s'y formant par rapport à l'axe optique. La mesure absolue ainsi effectuée du basculement de l'axe du rayon dans chaque petite ouverture individuelle exige une grande précision des appareils optiques et mécaniques et ne peut être, en outre, utilisée que pour le cas spécial de fronts d'ondes plans ou sphériques, donc par exemple d'un rayonnement laser ou d'une étoile en tant que source lumineuse. L'objet de l'invention est par conséquent de mettre au point un capteur du type mentionné au début qui puisse être utilisé pour les objets-images structurés en deux dimensions. 2 2562661 Ce résultat est atteint selon l'invention par le fait que le capteur est muni d'un réseau de détecteurs opto- électriques à haut pouvoir de résolution sur lequel les reproductions individuelles sont juxtaposées de manière que leurs positions géométriques relatives les unes par rapport aux autres puissent être déterminées au moyen d'un corré- lateur analogique. A l'inverse du capteur de fronts d'ondes connus de Hartmann, avec ce capteur on recueille avec un haut pouvoir de résolution chaque reproduction individuelle d'une petite ouverture, et on calcule la position géométrique relative des différentes reproductions individuelles les unes par rapport aux autres. Le capteur n'est donc plus limité aux étroits faisceaux de rayons ou aux sources lumineuses ponctuelles. Un exemple de réalisation d'un tel capteur est décrit ci-après et illustré schématiquement k l'aide du dessin annexé. La lumière, qui émane d'un objet k représenter et qui a traversé une atmosphère turbulente, est recueillie par un système optique de reproduction non représenté, par exemple un télescope muni d'une optique adaptative. Une grandeur caractéristique pour l'influence des turbulences atmosphé- riques sur le front de phase d'une onde électromagnétique est le dénommé diamètre de cohérence de Fried ro dans l'atmosphère, lequel indique le diamètre pour lequel le front de phase en moyenne quadratique dévie de 1 rad par rapport au front d'onde idéal. L'ouverture d'entrée des appareils astronomiques ou autres systèmes optiques similaires est en général plus grande que le diamètre de cohérence ro mentionné de Fried, si bien qu'elle recueille les perturbations des fronts d'ondes qui provoquent des défauts d'image. La correction de ces défauts d'image s'effectue au moyen de systèmes optiques adaptatifs en soi connus et par conséquent non représentés en détail, qui sont par exemple décrits par John W. Hardy, "ACTIVE OPTICS: A NEW TEC1INOLOGY FOR ThL CONTROL OF LIGHT", Compte rendu de IEEE, Vol. 66, NO 6, Juin 1978. Pour la détection des défauts d'image et la commande de l'optique adaptative, l'ouverture d'entrée est divisée par le capteur décrit plus loin par l'intermédiaire d'une rangée de lentilles 1. Cette rangée de lentilles 1 produit au moyen de lentilles individuelles 1.1... 1.n placées directement les unes à c8té des autres, un nombre n de reproductions individuelles de l'objet. Le nombre n de lentilles 1.1... 1.n est calculé de façon que chacune des lentilles recueille de la lumière pro- venant d'une petite ouverture du système optique qui corres- pond k un diamètre de ro (= diamètre de cohérence de Fried) dans l'ouverture d'entrée, donc d'environ 0,5 à 2,5 mm. La rangée de lentilles 1 peut par exemple être réalisée par un alignement en forme de matrice de lentilles dites en barreaux (lentilles à autofocalisation). Les images individuelles ainsi obtenues sont reproduites par un objectif 2 sur un réseau de détecteurs à autobalayage 3, par exemple un CCD (dispositif à-transfert de charges). L'objectif 2 sert à l'adaptation géométrique des images individuelles à la surface des détecteurs. Le réseau de détecteurs 3 est dimensionné de façon que chacune des images provenant des lentilles 1.1... 1.n soit reproduite sur une surface d'environ 10 x 10 éléments détecteurs. La position géométrique relative de ces images individuelles les unes par rapport aux autres est une mesure de la déviation angulaire intervenant dans les petites ouvertures par suite des perturbations atmosphériques. Cette déviation angulaire est obtenue par un corrélateur analogique 4 à partir de la séquence des trains de signaux électroniques de la rangée de détecteurs 3. Des corrélateurs analogiques et des méthodes de calcul correspondantes sont par exemple connus par John Eldon, "CORRELATION... A POWERFJL TECHNIQUE FOR DIGITAL SIGNAL PROCESSING" TRW LSI PRODLUCTS, Décembre 1980. A partir des valeurs de la déviation angulaire déterminées, on peut ensuite obtenir des signaux de réglage appropriés pour un élément déphaseur optique d'un circuit de régulation optique adaptatif. Pour la compensation électronique des défauts d'ajustage de l'optique du capteur, un treillis à traits 6, par exemple du type treillis de Ronehi, qui est éclairé par une source lumineuse 7, est, après focalisation par un collimateur 8, introduit dans le trajet des rayons par le miroir semitransparent 5. La corrélation des images du treillis 6, telle qu'elle est déterminée par le corrélateur analogique 4 du capteur, est alors la corrélation de consigne pour la régulation ultérieure de l'optique adaptative. REVENDICATIONS 1. Capteur pour une optique adaptative comprenant un élément de correction de phase optique et servant à détecter les défauts d'image d'un objet reproduit, comportant une ouverture d'entrée subdivisée en petites ouvertures pour obtenir plusieurs reproductions individuelles de l'objet ainsique des détecteurs optoélectriques respectivement associés aux petites ouvertures, caractérisé par le fait qu'il est muni d'un réseau de détecteurs optoélectriques (3) à haut pouvoir de résolution sur lequel les reproductions individuelles sont juxtaposées de manière que leurs positions géométriques relatives les unes par rapport aux autres puissent être déterminées au moyen d'un corrélateur analogique (4). 2. Capteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le diamètre d'une petite ouverture (1.1... 1.n) correspond à peu près au diamètre de cohérence de Pried dans l'atmosphère. 3. Capteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que les petites ouvertures (1.1... 1.n) sont constituées par un certain nombre de lentilles en barreaux placées les unes à côté des autreso 4. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il est muni d'un miroir semitransparent (5) installé devant les petites ouvertures (1.1... 1.n) et par lequel un treillis à traits (6) luminescent ou éclairé peut être introduit dans le trajet des rayons du capteur et reproduit sur le réseau de détecteurs (3).