Brevet FR2564215A1 — publié le 19851115

L'invention concerne un dispositif pour détecter la mise au point d'un appareil de prise de vue et elle s'applique aussi bien aux appareils photographiques qu'aux caméras. Elle concerne également un dispositif de mise au point automatique. On connait (brevet français 2 209 945) un dispositif pour détecter la mise au point d'un appareil de prise de vue dans lequel la détection résulte de la comparaison de signaux électriques provenant de deux couples de photcdétecteurs disposés pour recevoir respectivement l'un et l'autre deux faisceaux de lumière provenant de l'objet et transmis par deux parties différentes de l'objectif Dans ce dispositif connu, lesdits faisceaux de lumière correspondent à deux parties différentes et proches de l'image et où on utilise un nombre relativement élevé de composants optiques. La présente invention vise à fournir un dispositif plus simple et dans lequel les deux faisceaux de lumière correspondent à une même partie de l'image, ce qui amdliore la mise au point. On y parvient, selon l'invention, par le fait que l'on dispose un diaphragme dans le plan de prise d'image ou dans un plan optiquement conjugué de façon à transmettre aux détecteurs, placés en aval du diaphragme,deux faisceaux de lumière respectifs provenant de l'objet et transmis par deux parties différentes de l'objectif. Le dispositif de détection est réalisé de diverses manières selon la nature du diaphragme et la nature des détecteurs. Dans une réalisation, le diaphragme est circulaire. Dans une variante de réalisation, le diaphragme est constitué de préférence par une fente ou un réseau de fentes parallèles disposées perpendiculairement à la direction du défilement. Le réseau permet d'augmenter le flux lumineux tombant sur les détecteurs et la sensibilité du dispositif. Pour augmenter cette sensibilité, l'invention préconise encore de disposer une lentille de champ derrière le diaphragme pour conjuguer la pupille de sortie de l'objectif avec les photo-détecteurs. Les photo-détecteurs sont de préférence des photo-diodes, des photo-transistors ou, dans le cas où le flux lumineux est faible, des photo-multiplicateurs. Leur sensibilité est choisie en fonction du flux lumineux reçu. L'invention sera expliquée plus en détails dans la description qui suit dans les exemples de réalisation, en référence aux figures du dessin joint sur lequel - la figure 1 est un schéma de principe du dispositif de détection dans un cas où le diaphragme est placé sur l'axe optique de l'objectif 5 - la figure 2 est un schéma de principe du dispositif de détection dans un cas où le diaphragme est hors de l'axe optique de l'objectif - la figure 3 est un schéma montrant l'origine des faisceaux tombant sur les photodétecteurs respectivement pour un plan -objet au point et un plan non au point. - la figure 4 est un schéma d'un circuit électronique associé aux photodétecteurs du dispositif - la figure 5 est une vue en plan d'une combinaison de détecteurs de mise au point utilisée pour asservir la position d'un plan de prise d'image - la figure 6 est une coupe transversale d'un dispositif de réglage automatique de la position du plan de prise d'image utilisant la combinaison de détecteurs de la figure 5, le plan de coupe étant le plan VI-VI de la figure 5 - la figure 7 représente une réalisation d'un détecteur de mise au point utilisable notamment dans la combinaison des figures 5 et 6 ;; - la figure 8 est un schéma expliquant l'action des trois vis du dispositif de la figure 6 pour le réglage de la position du plan de prise d'image, - la figure 9 montre l'appui d'une vis sur la plaque qui constitue le plan de prise d'image, - la figure 10 est une vue en plan d'un photodétecteur comportant deux zones de photodétection, et - la figure 11 est un schéma de principe d'un dispositif de détection utilisant le photodétecteur de la figure 10. Le dispositif de détection de mise au point est constitué de l'association dans un montage rigide d'un diaphragme placé dans le plan de prise d'image de la caméra et de deux détecteurs photoélectriques, par exemple des photodiodes, recevant deux faisceaux lumineux ayant traversé l'objectif de la caméra dans des parties différentes et éventuellement symétriques par rapport à l'axe optique. Dans la figure 1, un objectif de prise de vue 1 forme l'image d'un plan objet 2 sur le plan focal de prise d'image 3. Le dispositif de l'invention comprend un diaphragme 4 placé dans ce plan de prise d'image pour laisser passer la lumière issue d'un point objet A du plan objet 1 et deux détecteurs photoélectriques 5 et 6 qui reçoivent les faisceaux issus de ce point objet et ayant traversé l'objectif 1 dans des parties différentes. La forme et les dimensions du diaphragme dépendent des conditions de prise de vue, de l'ouverture de l'objectif, de la sensibilité des détecteurs et de la luminance de l'objet. Dans le cas des caméras de prise de vue aérienne, un diaphragme circulaire de 0,1 mm de diamètre est préféré. Le diaphragme 4 est normalement axé sur l'axe optique de l'objectif (ou un axe optique dérivé) comme dans le cas de la figure 1 mais, en variante, il peut être placé en dehors de cet axe, comme dans le cas de la figure 2, par exemple. Les détecteurs 5,6 sont généralement disposés symétriquement par rapport à l'axe optique de l'objectif lorsque le diaphragme est sur cet axe, comme dans le cas de la figure 1, mais cette disposition n'est pas obligatoire ; dans la réalisation de la figure 2, les détecteurs ne sont pas placés symétriquement ni par rapport à l'axe optique de l'objectif, ni par rapport au diaphragme. La figure 3 montre que les détecteurs reçoivent la lumière du même point A dans le plan de mise au point 2aqu'ils reçoivent la lumière de deux points différents B1 et B2 d'un plan non mis au point 2'. La figure 4 est un schéma électrique d'un dispositif de mise au point automatique : les signaux électriques issus des détecteurs 5 et 6 sont amplifiés dans des amplificateurs identiques 7 et 8 et le circuit électronique 9 en fait la différence. Le signal différence commande par l'intermédiaire du circuit 10 le fonctionnement d'un moteur X de déplacement de l'objectif 1. Dans le cas d'un plan non mis au point, comme les luminances des deux points B1,B2 sont en général différentes, le signal différence est non nul alors qu'il est nul pour le point A du plan de mise au point. Le signal différence peut donc commander la mise au point de l'objectif. Dans des variantes de réalisation du dispositif automatique, les deux chaines électroniques associées aux détecteurs ont des gains différents. Une disposition particulière de l'invention est appliquée lorsque le plan objet défile par rapport à la caméra comme dans le cas des caméras de photographie aérienne. Dans ce cas, les détecteurs photoélectriques 5 et 6 sont placés dans le plan de défilement qui contient le vecteur vitesse du déplacement et les points nodaux de l'optique. Si les gains des deux channes de détection sont égaux, les deux signaux des détecteurs 5 et 6 sont identiques pour un objet A placé dans le plan de mise au point. Les deux signaux des détecteurs 5 et 6 sont déphasés s'ils correspondent aux points B1 et B2 du plan 2' non mis au point. Le circuit électronique 9 de la figure 4 est alors remplacé par un circuit de mesure du déphasage que délivre un signal électrique proportionnel au déphasage et qui commande le moteur 11 par le circuit 10. Dans une réalisation particulière, le dispositif de mise au point automatique de l'invention comprend une combinaison de trois dispositifs de détection de la mise au point pour asservir la position du plan de prise d'image dans le plan de meilleure mise au point malgré des déforma- tions de la structure de l'instrument de prise de vue ou des déplacements du plan focal de l'optique. Cette utilisation se révèle particulièrement utile dans les instruments d'observation de la terre embarqués sur satellite ou des caméras de prise de vue aérienne. Les trois dispositifs de détection de mise au point DD1,DD2,DD3 (figure 5), placés aux sommets d'un triangle dans des parties du plan de prise de vue de la caméra ne servant pas à la prise de vue, commandent trois moteurs déplaçant le plan de prise de vue en trois points proches des dispositifs détecteurs de mise au point. La figure 6 représente une forme de réalisation du dispositif de mise au point automatique. Le plan de prise d'image est la face avant de la plaque 20 qui porte les trois dispositifs de détection DD1, DD2, DD3. Cette plaque est en appui sur trois vis 21. Les trois vis tournent dans trois écrous 22 fixés sur une plaque support 23. Les trois vis 21 sont mises en rotation par trois moteurs 11 qui sont commandés chacun par le dispositif de détection DD situé sur l'axe de la vis. La plaque 20 est maintenue en appui sur les trois vis 2t par les trois ressorts 24. La plaque support 23 est liée rigidement à l'objectif. La figure 7 représente une forme de réalisation d'un dispositif de détection DD1, DD2, DD3 permettant de placer l'image du diaphragme 4 dans le plan de prise d'image. Il comporte un miroir 31 à 450 du faisceau incident qui envoie le faisceau issu de l'objectif sur le diaphragme 4 puis sur les deux détecteurs 5 et 6. Tous ces composants sont fixés dans un boitier 30, monté sur la plaque 20 du plan de prise d'image. La figure 8 montre que les trois vis 21 permettent de déplacer la plaque 20 du plan de prise d'image suivant trois degrés de liberté : une translation suivant l'axe Ox et deux rotations autour des deux axes Oy et Oz perpendiculaires. Les trois vis 21 ont leur extrémité sphérique. La vis appuyée en 0 porte contre un appui conique. La vis appuyée en A porte contre un dièdre. La vis appuyée en B porte contre un plan. Ce dispositif s'appelle point-trait-plan. La figure 9 représente-l'appui des vis 21 contre la plaque 20 aux points 0 et A. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits. On obtient par exemple des variantes de réalisation en plaçant le diaphragme dans un plan dérivé optiquement du plan focal de l'objectif, cette dérivation étant par exemple obtenue par un miroir, un prisme ou un objectif de reprise. L'invention n'est pas non plus limitée à une réalisation particulière de channes électroniques pour le traitement des signaux produits par les détecteurs. En outre, le moteur actionné par le signal de différence ou par le signal de déphasage déplace normalement l'objectif mais, dans des variantes, il déplace le plan de prise de vue. En outre, dans une réalisation particulièrement simple, les deux détecteurs sont constitués par deux zones photosensibles 5,6 séparées d'un même composant photodétecteur, par exemple deux photodiodes en demi-cercle accolées par un diamètre de séparation sur une pastille photoconductrice. On a représenté ce détecteur sur la figure 10 et le schéma optique correspondant sur la figure 11. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour détecter la mise au point d'un appareil de prise de vue, dans lequel la détection résulte de la comparaison de signaux électriques provenant de détecteurs photoélectriques disposés pour recevoir respectivement deux faisceaux de lumière provenant de l'objet et transmis par deux parties différentes de l'objectif, caractérisé en ce qu'il comprend un diaphragme (4) disposé dans le plan (3) de prise d'images ou dans un plan optique conjugué de façon à transmettre à au moins deux détecteurs (5,6) placés en aval deux faisceaux respectifs de lumière provenant de l'objet (2),transmis par deux parties différentes de l'objectif (1) et correspondant à une même partie de l'image. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diaphragme (4) est circulaire. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le diaphragme (4) est constitué par une fente ou un réseau de fentes parallèles. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les détecteurs (5,6) sont choisis dans le groupe constitué par les photodiodes, les phototransistors et les photomultiplicateurs. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le diaphragme (4) et les photodétecteurs(5,6) constituent un ensemble rigide. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'ensemble rigide comprend un bottier (30) dans lequel sont fixés le diaphragme (4) et les deux détecteurs (5,6), ainsi éventuellement qu'un miroir (31) pour renvoyer vers le diaphragme le faisceau provenant de l'objectif. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique (9) pour comparer les intensités des signaux délivrés par les détecteurs (5,6) après amplification de ce signaux et fournir un signal de comparaison correspondant. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique pour mesurer des signaux délivrés par les détecteurs (5,6) et fournir un signal électrique proportionnel au déphasage. 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un moteur (11) actionné à partir dudit signal de comparaison correspondant ou dudit signal électrique proportionnel au déphasage et qui agit pour déplacer l'objectif ou le plan de prise d'images. 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend trois ensembles constitués chacun d'un diaphragme (4) et de deux détecteurs (5,6), ces trois ensembles (DD1,DD2,DD3) étant placés respectivement au sommet d'un triangle dans le plan de prise d'images. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les trois ensembles sont portés par une plaque (20) dont une face constitue le plan de prise d'images. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite plaque est en appui sur trois vis (21) qui sont misesen rotation par trois moteurs (11) qui sont commandés chacun respectivement par l'un des trois ensembles (DD1,DD2,DD3). 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les trois vis (21) tournent dans trois écrous (22) fixés sur une plaque support (23) liée rigidement à l'objectif (1). 14. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'appareil est une caméra. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce que les détecteurs (5,6) sont placés dans le plan de défilement qui contient le vecteur vitesse du déplacement relatif de l'objet et de la caméra et qui contient les points nodaux de la caméra. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que les photodétecteurs sont constitués par deux zones photosensibles séparées (5,6) d'un même composant photodétecteur.