Brevet FR2643724A1 — publié le 19900831

L'invention concerne un chercheur optique disposé pour explorer un champ de vision selon une traJectoire en forme de rosette, com- prenant: (a) un rotor tournant autour d'un axe de rotation, (b) un détecteur fixe par rapport au bottier, (c) un système optique disposé sur le rotor et formé à la ma- nière d'un système Cassegrain, comportant un miroir concave opposé au champ de vision et utilisé comme miroir primaire, et un miroir secondaire opposé au miroir concave et au détecteur, le système optique reproduisant le champ de vision par l'intermédiaire du miroir concave et du miroir secondaire dans le plan du détecteur, et (d) des moyens pour engendrer un mouvement de chaque point de l'image du champ de vision relativement au détecteur, ces moyens comprenant une position inclinée du miroir secondaire par rapport à l'axe de rotation du rotor, ainsi qu'un engrenage. Par le brevet EP-B 79 684 on connatt un chercheur optique pour des missiles autodirecteurs, dans lequel un champ de vision est exploré selon une trajectoire en forme de rosette. Le chercheur comprend un système optique du type système Cassegrain, comportant un miroir concave annulaire et un miroir plan opposé à celui-ci. Le système optique est disposé sur un rotor de gyroscope tournant autour de son axe géométrique, et pouvant pivoter par rapport à son axe géométrique par un Joint de cardan à deux degrés de liberté. Le champ de vision est reproduit par l'intermédiaire du miroir concave et du miroir plan, ainsi que d'un miroir additionnel annu- laire opposé au miroir plan, d'un miroir plan et d'un système de lentilles, dans le plan d'un détecteur, qui est disposé, de manière fixe par rapport au bottier, essentiellement au point central. Le miroir plan qui constitue le miroir-secondaire du systè- me Cassegrain, tourne avec le rotor de gyroscope. Le miroir annu- laire additionnel avec le système optique est situé dans un châssis sur lequel le rotor de gyroscope est monté de manière rotative autour de l'axe géométrique, et qui est raccordé au rotor de gyros- cope par l'intermédiaire d'un engrenage planétaire. Le système de lentilles est ainsi toujours aligné, lors d'un mouvement pivotant du rotor de gyroscope autour du point central, sur l'axe géométrique du rotor de gyroscope. Le châssis du système de lentilles avec le miroir annulaire effectue cependant un mouvement rotatif plus rapide que la vitesse du rotor de gyroscope, en sens inverse de la rotation du rotor de gyroscope. Le miroir secondaire du système de Cassegrain est légèrement incliné relativement à l'axe de rota- tion du rotor de gyroscope. De même, le miroir annulaire est légère- ment incliné relativement à l'axe de rotation. Grâce à ces deux miroirs, on parvient à ce que chaque point de l'image du champ de vision décrive une trajectoire en forme de rosette relativement au détecteur. Le chercheur connu est compliqué quant à sa construction. Le système optique reproduisant le champ de vision comprend, en plus du miroir primaire, à savoir le miroir concave annulaire, et du miroir secondaire, à savoir le miroir plan, encore deux autres miroirs, le miroir annulaire et le miroir plan additionnel opposé à celui-ci. Ceci augmente les dépenses. Les miroirs additionnels rotatifs l'un relativement à l'autre, peuvent provoquer des erreurs angulaires par suite de jeux et de tolérances. Il faut observer que des erreurs angulaires doublent à chaque réflexion. Ces erreurs an- gulaires provoquent une modification de la rosette explorée, et ainsi des erreurs dans l'association des signaux obtenus au détec- teur et des points d'image du champ de vision. L'engrenage plané- taire du chercheur connu disposé à l'intérieur du point de cardan est extrêmement difficile à fabriquer. L'invention a pour but de construire un chercheur optique de l'espèce défini plus haut, qui n'est muni que de deux miroirs, et de simplifier le mécanisme pour l'exploration suivant une trajec- toire en forme de rosette. Selon l'invention ce problème est résolupar le fait que: (e) le miroir secondaire est monté par l'intermédiaire d'un palier, sur le rotor dont l'axe forme un angle avec l'axe de rotation, 3 2643724 (f) l'axe optique du miroir secondaire forme un angle avec l'axe du palier, et (g) le miroir secondaire est raccordé au rotor par l'intermé- diaire d'un engrenage. Avec une telle disposition, le miroir secondaire du système Cassegrain ne tourne pas, contrairement à la disposition selon le brevet EP-B 79684, à la vitesse du rotor. Il effectue plutôt une nutation grâce à la rotation du rotor par suite du palier incliné. Une deuxième nutation est superposée à cette nutation, la deuxième nutation étant provoquée par le fait que le miroir secondaire avec son axe optique (unenormale à la surface du miroir plan) forme un angle avec l'axe du palier, et il est lentement tourné par l'engre- nage. L'exploration est ainsi causée par un seul miroir. Des développements de l'invention font l'objet des sous- revendications. Un exemple d'exécution de l'invention est expliqué plus préci- sément ci-après en référence aux-dessins annexés. La figure 1 montre schématiquement une coupe d'un chercheur optique. La figure 2 montre la trajectoire d'un point du champ de vision sur le détecteur du chercheur de la figure 1, lors d'une rotation du miroir secondaire. La figure 3 montre schématiquement une coupe d'un autre exem- ple d'exécution d'un chercheur optique. Le chercheur optique comprendun.rotor 12 tournant autour d'un axe de rotation 10, un détecteur 14 fixe par rapport au bottier, un système optique disposé sur le rotor 12 et des moyens pour engendrer un mouvement en forme de rosette de chaque point du champ de vision relativement au détecteur 14. Le système optique comprend un miroir concave 16 opposé au champ de vision et utilisé comme miroir primaire, et un miroir secondaire 18 opposé au miroir con- cave 16 et au détecteur 14. Le système optique est formé à la ma- nière d'un système de Cassegrain. Le champ de vision est reproduit dans le plan du détecteur 14, par l'intermédiaire du miroir concave 16, du miroir secondaire 18 formé par un miroir plan, et d'une lentille 20. Le miroir secondaire est monté de manière rotative sur le rotor 12, par l'intermédiaire d'un palier 22. L'axe 24 du palier 22 forme un angle C avec l'axe de rotation 10. L'axe optique du miroir secondaire18 forme un angle À avec l'axe 24 du palier 22. Le miroir secondaire 18 est raccordé au rotor 12, par l'intermé- diaire d'un démultiplicateur 30. Le rotor 12 est un rotor de gyros- cope qui tourne autour de son axe géométrique pris comme axe de ro- tation 10, et qui est monté dans un bottier, en pratique la cellule d'un missile, de manière à permettre un mouvement angulaire de l'axe géométrique autour d'un point central 32. Le détecteur 14 est dis- posé essentiellement au point central 32. Les signaux du détecteur 14 sont appliqués à un circuit d'évaluation de signal en principe connu et ainsi non-illustré ici, ce circuit étant apte à engendrer des signaux de poursuite indicatifs de la déviation d'une cible dé- tectée, de l'axe géométrique 10. Les signaux de poursuite sont appliqués à un dispositif de poursuite également connu en principe et ainsi nonillustré ici, ce dispositif étant appelé à engendrer - des mouvements de précession afin de réduire la déviation de la ci- ble et d'aligner l'axe géométrique sur la cible. Ainsi, le détec- teur est disposé de manière fixe par rapport au bottier. Le rotor de gyroscope peut pivoter autour du point central 32, o est situé le détecteur 14. Le champ de vision est alors toujours reproduit sur le détecteur 14. Grâce à l'effet gyroscopique, le chercheur est découplé des mouvements du missile. Le chercheur s'aligne sur la cible grâce aux signaux de poursuite et du dispositif de poursuite. Il est, par exemple, possible de déduire des signaux de commande pour commander le missile, depuis les couples agissant sur le rotor de gyroscope dans ce circuit de poursuite. Pour le circuit d'éva- luation de signal, il est prévu un capteur de référence (non-illus- tré), qui fournit un signal synchrone en phase avec la rotation du rotor 12 et appliqué au circuit d'évaluation de signal. Un arbre creux 34 qui s'étend le long de l'axe de rotation 10 relativement au miroir secondaire 18, est fixé au rotor 12. A l'ar- bre creux 34 est fixé le palier 22 formant un angle avec l'axe de rotation 10, le miroir secondaire 18 étant.monté sur ce palier par l'intermédiaire d'un support de miroir 36. Le démultiplicateur. est un engrenage planétaire comportant une roue solaire 38, un portepignons satellites 40, des roues planétaires 42, 44 montées sur le portepignons satellites 40 et en prise avec la roue solaire 38, et une couronne de train planétaire 46 dont la denture inté- rieure est en prise avec les roues planétaires 42, 44. Un élément de retenue 48 s'étendant à travers l'arbre-creux 34 empêche le porte-pignons satellites 40 de tourner. La roue solaire 38 est située sur l'arbre creux 34. La couronne de train planétaire 46 est raccordée au miroir secondaire 18. A cette fin, un élément de raccor- dement 52 pourvu d'une fente radiale 50 est relié à la couronne de train planétaire 46. Une saillie 54 fixée au support de miroir 36 du miroir secondaire 18 est guidée dans la fente radiale, de ma- nière à permettre un mouvement pivotant du miroir secondaire 18. Le rotor de gyroscope 12 est monté rotatif sur un élément non-rotatif 56 autour de l'axe géométrique 10. Cet élément non-rotatif 56 est monté d'une manière pivotante à deux degrés de liberté autour du point central 32. Le porte-pignons satellites 40 est relié à l'élé- ment non-rotatif 56 par l'intermédiaire de l'élément de retenue 48. Le miroir secondaire 18 est recouvert, du c8té du champ de vision, par un écran de miroir secondaire 58. L'écran de miroir secondaire 58 est relié au porte-pignons satellites 40 de sorte qu'il est maintenu, avec celui-ci, non-rotatif grace à l'élément de retenue 48, mais de sorte qu'il puisse pivoter avec l'axe géométri- que 10 du rotor de gyroscope 12. On a ainsi l'assurance que la marche des rayons n'est pas arrêtée par l'écran de miroir secondaire 58, même si l'écran de miroir secondaire 58 ne fait pas partie du rotor de gyroscope et si le rotor de gyroscope 12 pivote hors de sa position centrale. L'élément de retenue 48 est une barre de torsion qui est montée dans une contraction 60 de l'arbre creux 34 adjacente au porte-pignons satellites 40. Le système optique comprend une lentille 20 disposée dans un chassis 62, situé dans le trajet des rayons entre le miroir secondaire 18 et le détecteur 14. Le châssis 62 est fixé sur un cadre intérieur de cardan 64 qui est monté d'une manière pivotante autour d'un axe 68, qui passe par le point central 32 et qui est supporté par des paliers 66 (dans un cadre extérieur de cardan non- illustré). Le rotor de gyroscope 12 est monté rotatif sur le châssis 62 de la lentille 20. La barre de torsion 48 est fixée, à son ex- trémité éloignée du porte-pignons satellites 40, à la face fron- tale 70 de la lentille 20. Le rotor de gyroscope 12 supporte le miroir primaire, formé par le miroir concave annulaire 16. Un élé- ment d'enveloppe 72, à symétrie de rotation autour de l'axe géomé- trique 10, s'étend depuis l'arête intérieure du miroir concave 16 en direction du miroir secondaire 18. L'élément d'enveloppe 72 6 2643724, présente une cloison intermédiaire 74 dans laquelle un palier 76 est prévu pour monter à rotation le rotor de gyroscope 12 sur le châssis 62 de la lentille. L'élément d'enveloppe 72 porte à son extrémité dirigée vers le miroir secondaire 18, une fenêtre 78 traversée par les rayons lumineux et munie d'une percée centrale 80, l'arbre creux 34 étant fixé dans la percée 80, et la barre de tor- sion 48 s'étendant à travers la percée. Le mode de fonctionnement de la disposition décrite est le suivant: Si l'on admet par hypothèse que le miroir secondaire 18 est empêché de tourner par la saillie 54 et la fente radiale 50, tan- dis que le rotor de gyroscope 12 tourne, le miroir secondaire 18 effectue un mouvement pivotant à la fréquence de rotation du rotor de gyroscope entre un angle d'inclinaison t + $ et un angle d'in- clinaison - t+" = 0, dans le plan de la fente radiale 50, à savoir par exemple le plan du papier de la figure 1. Dans ce cas, le champ de vision serait périodiquement exploré dans ce plan. Par l'inter- médiaire du démultiplicateur 30, le miroir secondaire 18 est en- tra;né en rotation par la couronne de train planétaire 46. C'est pourquoi un mouvement circulaire plus lent est aussi superposé au mouvement de vaet-vient radial. Ainsi, chaque point de l'image du champ de vision décrit une rosette, telle que celle qui est montrée dans la figure 2. Lorsque le rapport de réduction ou de transfor- mation est un nombre entier, la rosette se referme après une révo- lution de l'exploration circulaire lente (dans ce cas, la révolu- tion du miroir secondaire- démultipliée en nombre de tours). De préférence, le rapport de réduction n'est pas un nombre entier, de sorte qu'un cycle complet, après lequel la rosette se referme, com- prend plusieurs rotations de la couronne de train planétaire 46 du miroir secondaire 18. La rosette se referme, lorsque le produit rapport de réduction ou de transmission(i) par nombre de-rotations(n) devient un nombre entier, par exemple 6,75 x 4 = 27 i x n = nombre de feuilles ou lobes de la rosette = nombre des rotations gyroscopiques. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 3, la vitesse de rotation de l'exploration rapide est égale à celle du rotor 12 et du miroir concave 16. La vitesse de rotation de l'exploration lente est déduite de la vitesse du rotor 12 par l'intermédiaire du démultiplicateur. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 3, la vitesse de rotation de l'exploration lente est égale à la vitesse du rotor 12. La vitesse de rotation de l'exploration rapide est déduite de cette vitesse du rotor 12 par l'intermédiaire d'un multiplicateur 82. La construction du chercheur de la figure 3 est similaire à celle de la figure l, et les éléments correspondants sont désignés par les mêmes numéros. Dans le multiplicateur 82 qui est également formé par un en- grenage planétaire,une couronne de train planétaire 84 est reliée à un flasque 86 au bout de l'arbre creux 34. La couronne de train planétaire 84 est alors commandée par le rotor 12. Les roues pla- nétaires 88 du multiplicateur 82 sont montées sur un flasque inté- rieur 90 de l'écran de miroir secondaire 58 servant de porte-pignons satellites. L'écran 58 est, similairement à la disposition de la figure 1, maintenu fixe par rapport au véhicule grâce à l'élément de retenue 48, de sorte qu'il ne tourne pas avec le rotor 12. La roue solaire 92 est montée rotative sur l'arbre creux 34, et elle est reliée à l'élément de raccordement 52. La couronne de train pla- nétaire tourne alors à la vitesse du rotor 12, tandis que le miroir secondaire 18 est actionné par la vitesse de multiplication de la roue solaire 92. Dans l'exemple d'exécution selon la figure 3, il est prévu un autre type de support pour l'élément de retenue 48, qui est différent de celui de la figure 1. Le châssis 62 de la lentille 20 comporte une partie en saillie 94, en forme d'entonnoir, fermée par une fenêtre 96. La fenêtre 96 peut, comme la fenêtre 78, être formée par une lentille de correction, par laquelle, entre autres, des déviations du d8me couvrant le chercheur, de forme sphérique, sont corrigées. L'élément de retenue 48 peutêtre fixé à'la fenêtre96 beaucoup plus facilement qu'à la lentille 20. Comme cela ressort du traJet illustré des rayons, la fixation de l'élément de retenue se trouve dans la fenêtre 96 en dehors du trajet des rayons. Grâce à une sélection appropriée de la réduction ou transfor- mation de l'engrenage 82 ou 30 ainsi que des nutations eet B, une pluralité de figures d'exploration est réalisable. Il ne faut pas O8 2643724 que les nutations et soient égales, mais elles peuvent être choi- sies différemment. Lorsque le montage sur l'arbre creux 34 provo- quant une nutation du miroir secondaire 18 tourne à la vitesse du rotor 12, et le miroir secondaire est commandé par l'engrenage à la même vitesse de rotation mais en direction inverse, il en résulte une exploration linéaire. - REVENDICATIONS - 1.- Chercheur optique disposé pour explorer un champ de vi- sion selon une trajectoire en forme de rosette, comprenant: (a) un rotor (12) tournant autour d'un axe de rotation (10), (b) un détecteur (14) fixe par rapport au bottier, (c) un système optique disposé sur le rotor (12) et formé à la manière d'un système Cassegrain, comportant un miroir concave (16) opposé au champ de vision et utilisé comme miroir primaire, et un miroir secondaire (18) opposé au miroir concave (16) et au détec- teur (14), le système optique reproduisant le champ de vision par l'intermédiaire du miroir concave et du miroir secondaire dans le plan du détecteur, et (d) des moyens pour engendrer un mouvement de chaque point de l'image du champ de vision relativement au détecteur, ces moyens comprenant une position inclinée du miroir secondaire par rapport à l'axe de rotation du rotor, ainsi qu'un engrenage, caractérisé par le fait que: (e) le miroir secondaire (18) est monté sur le rotor (12) par l'intermédiaire d'un palier (22), dont l'axe (24) forme un angle "avec l'axe de rotation (10). (f) l'axe optique (26) du miroir secondaire (18) forme un angleP avec l'axe (24) du palier (22), et (g) le miroir secondaire (18) est raccordé au rotor (12) par l'intermédiaire d'un engrenage (30). 2.- Chercheur optique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que: (a) le rotor (12) est un rotor de gyroscope, qui tourne au- tour de son axe géométrique pris comme axe de rotation, et qui est 2643724 monté dans un bottier de manière à permettre un mouvement angulaire de l'axe géométrique autour d'un point central (32), et (b) le détecteur (14) est disposé essentiellement au point central (32). 3.- Chercheur optique selon la revendication 2, caractérisé par: (a) un circuit d'évaluation de signal auquel les signaux du détecteur (14) sont appliqués, et qui est apte à engendrer des si- gnaux de poursuite indicatifs de la déviation de cible d'une cible détectée, de l'axe géométrique, (b) un dispositif de poursuite auquel les signaux de poursui- te sont appliqués et qui est appelé à engendrer des mouvements de précession afin de réduire la déviation de cible et d'aligner l'axe géométrique sur la cible. 4.- Chercheur optique selon la revendication 3, caractérisé par un capteur de référence qui fournit un signal synchrone en pha- se avec la rotation du rotor et appliqué au circuit d'évaluation de signal. 5.- Chercheur optique selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé par le fait que: (a) un arbre creux (34) qui s'étend le long de l'axe de rota- tion (10) relativement au miroir secondaire (18), est fixé au rtor (12), (b) à l'arbre creux (34) est fixé le palier (22) formant un angle" avec l'axe de rotation (lO), le miroir secondaire (18) étant monté sur ce palier, et (c) l'engrenage (30) est un engrenage planétaire formé par un démultiplicateur dont le porte-pignons satellites (40,90) est maintenu non-rotatif par un élément de retenue (48) s'étendant à travers l'arbre creux (34). 6.- Chercheur optique selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la roue solaire (38) de l'engrenage planétaire est située sur l'arbre creux (34), et que la couronne de train planétai- re (46) est raccordée au miroir secondaire (18). 7.- Chercheur optique selon la revendication 5,caractérisé par le fait que la couronne-de train planétaire (84) est reliée à l'arbre creux (34), et que la roue solaire (92) est raccordée au miroir secondaire. il 8.- Chercheur optique selon la revendication 6 ou 7, carac- térisé par le fait qu'un élément de raccordement (52) pourvu d'une fente radiale (50) est relié à la roue du côté sortie (46,92) de l'engrenage planétaire, et en ce qu'une saillie (54) fixée au sup- port de miroir (36) du miroir secondaire (18) est guidée dans cette fente radiale (50), d'une manière à permettre un mouvement pivotant du miroir secondaire (18). 9.- Chercheur optique selon les revendications 2 et 5, carac- térisé par le fait que: (a) le rotor de gyroscope (12) est monté rotatif sur un élément non-rotatif (56) autour de son axe géométrique (10), et cet élément non-rotatif (56) est monté d'une manière pivotante à deux degrés de liberté autour du point central (32), et (b) le porte-pignons satellites (40) est relié à l'élément non-rotatif (56) par l'intermédiaire de l'élément de retenue (48). 10.- Chercheur optique selon la revendication 9, carac- térisé par le fait que: (a) le miroir secondaire (18) est recouvert, du c8té du champ de vision, par un écran de miroir secondaire (58), et (b) l'écran de miroir secondaire (58) est relié au porte- pignons satellites (40) de sorte qu'il est maintenu, avec celui-ci, nonrotatif grâce à l'élément de retenue (48), mais qu'il puisse pivoter avec l'axe géométrique (10) du rotor de gyroscope (12). 11.- Chercheur optique selon la revendication 10, caracté- risé par le fait que l'élément de retenue (48) est une barre de torsion qui est montée dans une contraction (60) de l'arbre creux (34) adjacente au porte-pignons satellites (40). 12.- Chercheur optique selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à ll, caractérisé par le fait que: (a) le système optique comprend une lentille (20) disposée dans un châssis (62), situé sur le trajet des rayons entre le miroir secondaire (18) et le détecteur (14), (b) le châssis- (62) est fixé sur un cadre intérieur de car- dan (64) qui est monté de manière pivotante autour d'un axe (68), qui passe par le point central (32), (c) le rotor de gyroscope (12) est monté rotatif sur le châssis (62) de la lentille (20), et (d) la barre de torsion (48) est fixée, à son extrémité éloignée du porte-pignons satellites (40), à la lentille (20). 13.- Chercheur optique selon la revendication 12, caracté- risé par le fait que: (a) une partie en saillie, en forme d'entonnoir (94) est prévue sur le châssis (62) de la lentille (20), cette partie en saillie étant fermée par une fenêtre (96), et (b) la barre de torsion (48) est fixée au centre de la fenS- tre (96). 14.- Chercheur optique selon la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que: (a) le rotor de gyroscope (12) supporte le miroir primaire, formé par un miroir concave annulaire (16), (b) un élément d'enveloppe (72) à symétrie de rotation autour de l'axe géométrique (10), s'étend depuis l'arête intérieure du miroir concave (16) en direction du miroir secondaire (18), (c) l'élément d'enveloppe (72) présente une cloison intermé- diaire (74) dans laquelle un palier est prévu pour monter à rotation le rotor de gyroscope (12) sur le châssis (62) de la lentille (20), (d) l'élément d'enveloppe (72) porte à son extrémité diri- gée vers le miroir secondaire (18), une fenêtre (78) traversée par les rayons lumineux et munie d'une percée centrale (80), l'arbre creux (34) étant fixé dans la percée (80), et la barre de torsion (48) s'étendant à travers la percée (80). 15.- Chercheur selon la revendication 14, caractérisé par le fait que la fenêtre (78) est formée par une lentille de cor- rection. 16.- Chercheur selon la revendication 13, caractérisé par le fait que la fenêtre (96) dans la partie en saillie (74) du châssis (62) est formé par une lentille de correction.