Brevet FR2652475A1 — publié le 19910329

L'invention concerne une caméra à lignes pour reproduire des bandes d'un objet sur des lignes de détecteur photosensibles, avec un objectif produisant une image de ligne d'une bande de l'objet, avec un système de déviation de rayons qui se trouve à l'endroit de l'image de ligne et par lequel l'image de ligne est divisée en parties d'image voisines de telle sorte que des trajets de rayons appartenant à des parties d'image voisines soient déviés dans des directions spatiales différentes, et avec une optique de relais faisant suite optiquement à chaque partie d'image pour reproduire la partie d'image respective sur une ligne de détecteur. On connaît une caméra à lignes de ce type par le document DE-B 21 06 268. Ce document décrit un procédé de prise de vue d'un objet en reproduisant l'objet par lignes à partir d'un aérodyne à position sta- bilisée qui survole l'objet. L'aérodyne porte une caméra qui, à l'aide d'un objectif, reproduit d'abord dans son plan d'image, sous forme d'une image de ligne, des bandes de l'objet, à savoir des bandes de terrain. A l'endroit de cette image de ligne se trouve un système de déviation de rayons qui est constitué de deux bandes de réflecteur qui sont juxtaposées dans le sens longitudinal de l'image de ligne et qui divisent cette dernière en deux parties d'image. Les trajets de rayons appartenant à ces deux parties d'image sont déviés dans des directions spatiales différentes par les bandes de réflecteur, qui présentent des orientations différentes. Deux optiques de relais font suite optique- ment au système de déviation de rayon et sont chacune associées à une des deux parties d'image. Ces optiques de relais reproduisent, chacune sur un détecteur respectif, une image en forme de ligne des parties d'image respectives. Cette caméra à lignes connue n'est visiblement conçue que pour des champs angulaires relativement étroits, et elle doit être principalement utilisée dans le domaine spectral visible. La présente invention a donc pour but de fournir une caméra à lignes du type mentionné en introduction qui puisse être à la fois utilisée pour un champ angulaire très large (par exemple environ 110 ), et en totalité dans le domaine infrarouge. Lorsqu'on photographie des bandes de terrain avec un champ angu- laire très large, on obtient bien évidemment des images de lignes très longues, et il faudrait donc normalement utiliser des lignes de détecteur d'une longueur correspondante. De telles lignes de détecteur existent certes pour le domaine spectral visible (avec un ordre de grandeur de 6000 éléments détecteurs pour une longueur totale de 6 cm), par contre, pour le domaine infrarouge, on ne dispose pas encore de lignes de détecteur d'une longueur suffisante. En outre, il est problématique de vouloir enregistrer une image de ligne longue par une succession de lignes individuelles de détecteur, car des pertes d'informations se produisent aux endroits o les lignes se rencontrent. Pour le domaine infrarouge, la réalisation d'une ligne de détecteur longue en réunissant plusieurs lignes courtes et en supprimant toutes lacunes est très coûteuse. Mais même si l'on utilisait une seule ligne de détecteur très longue, des problèmes supplémentaires surgiraient dans le domaine infrarouge, du fait que ces lignes de détecteur doivent être efficace- ment protégées de tout rayonnement parasite éventuel. A cet effet, un diaphragme est disposé avant la ligne de détecteur dans le trajet des rayons; ce diaphragme, de même que l'ensemble du boîtier contenant les lignes de détecteur et le diaphragme, doit être refroidi à une température la plus basse possible. Cela nécessite un surcoût considé- rable d'appareillage et d'exploitation. Cette problématique est mise en évidence à l'aide de la figure 1. On y a représenté un trajet optique qui contient, comme éléments optiques, un objectif 1, une optique de relais 2, un diaphragme 6 et une longue ligne de détecteur 6. A partir d'une bande d'objet (non re- présentée), on projette dans le plan d'image de l'objectif 1 une image de ligne 4 d'une longueur importante, correspondant au large champ an- gulaire. De cette image de ligue 4, l'optique de relais consécutive 2 projette une image sur la ligne de détecteur 6. Un diaphragme 5 est disposé dans le trajet des rayons entre l'optique de relais 2 et la ligne de détecteur 6; il est constitué par une ouverture dans un boîtier 7 sur la paroi arrière intérieure duquel est fixée la ligne de détecteur 6. Afin de protéger la ligne de détecteur du rayonnement infrarouge parasite, il faut refroidir l'ensemble du boîtier 7. Comme une seule longue ligne de détecteur 6 est présente, l'ouverture du diaphragme 5 doit elle-aussi présenter des dimensions correspondantes, et son éloignement de la ligne de détecteur doit être d'une grandeur correspondante, ce qui se répercute sur les dimensions du boîtier 7. Le diaphragme 5 est disposé dans le trajet des rayons entre l'optique de relais 2 et la ligne de détecteur 6 de manière à obtenir un trajet optique qui soit télécentrique côté objet pour l'optique de relais 2, et côté image pour l'objectif 1. Le but précité est atteint par l'invention par le fait que l'ensemble des optiques de relais est divisé en au moins deux groupes, chaque groupe étant associé à une direction spatiale déterminée, les optiques de relais de chaque groupe individuel reproduisant les par- ties d'image qui leur sont associées dans un plan image commun, sur les lignes de détecteur qui leur sont propres, lesquelles lignes sont disposées les unes au-dessus des autres dans le plan image et orien- tées selon une droite parallèle à l'image de ligne, et un diaphragme étant disposé entre chaque ligne de détecteur et l'optique de relais qui est associée à cette ligne. Selon une forme de réalisation avantageuse, les diaphragmes sont disposés de manière à obtenir un trajet optique télécentrique, côté objet pour les optiques de relais, et côté image pour l'objectif. Se- lon une nouvelle forme de réalisation avantageuse, le système de dé- viation de rayons est constitué de plusieurs bandes de réflecteur s'étendant en direction de l'image de ligne et réfléchissant chacune alternativement dans une autre direction spatiale, la succession des directions spatiales se répétant plusieurs fois, selon le nombre des optiques de relais appartenant à un groupe. L'exposé qui suit décrit plus en détails l'invention à l'aide d'exemples de réalisations représentés sur les dessins schématiques annexés, dans lesquels: la figure 2 représente le principe de l'invention, la figure 3 représente un exemple de réalisation de l'invention pour la reproduction simultanée de deux bandes d'objet, la figure 4 représente, pour la forme de réalisation de la fi- gure 3, un trajet optique pour une partie d'image de l'image de ligne, la figure 5 représente un trajet optique avec des optiques de relais, et la figure 6 représente une variante de réalisation par rapport à la figure 3. La figure 2 montre schématiquement comment l'image de ligne 4 projetée par l'objectif 1 est divisée en un certain nombre de parties d'image linéaires juxtaposées 8/1, 9/1 à 8/5, 9/5. Cette division s'effectue à l'aide d'un système de déviation de rayons (non repré- senté ici) qui dévie les trajets de rayons appartenant aux parties d'image 8/1 à 8/5 dans une direction spatiale, à savoir la direction représentée sur la figure 2, et ceux appartenant aux parties d'image 9/1 à 9/5 dans une autre direction spatiale, non représentée sur la figure 2. Cinq optiques de relais 10/1 à 10/5 font suite optiquement aux parties d'image 8/1 à 8/5 et reproduisent les parties d'image res- pectives sur des lignes de détecteur 12/1 à 12/5 qui leur sont propres. Des diaphragmes respectifs 11/1 etc. sont disposés entre les op- tiques de relais 10/1 etc. et les lignes de détecteur associées 12/1 etc., afin d'obtenir le trajet optique télécentrique déjà cité, dont l'utilisation est précisément avantageuse dans le présent cas. En ef- fet, il a pour conséquence qu'un faisceau de rayons, qui sert à la re- production d'un point de terrain dans le plan image de l'objectif 1 et qui est représenté sur la figure 2 venant de la gauche, arrive perpen- diculairement sur le plan image et se poursuit également perpendicu- lairement vers l'optique de relais 10/1, de sorte que les trajets de rayons associés aux optiques de relais 10/1 etc. ne se dispersent pas, mais sont étroitement voisins les uns des autres, la conséquence en étant que les différentes lignes de détecteur 12/1 etc. sont également relativement étroitement voisines les unes des autres. Les optiques de relais 10/1 à 10/5 forment un groupe et les op- tiques de relais non représentées associées aux parties d'image 9/1 à 9/5, forment un deuxième groupe, ces deux groupes d'optiques de relais étant associés, en ce qui concerne leurs trajets optiques, à des directions spatiales différentes. Les trajets de rayons des optiques de relais d'un groupe, par exemple des optiques de relais 10/1 à 10/5, sont tous orientés dans la même direction spatiale. Les parties d'image 8/1 à 8/5 associées aux optiques de relais 10/1 à 10/5 sont projetées dans un plan image commun 13, et ce sur les lignes de dé- tecteur 12/1 à 12/5 qui leur sont propres et qui sont disposées les unes au-dessus des autres dans le plan image commun 13 et orientées selon une droite parallèle à l'image de ligne 4. Comme le montre la figure 2, avec la disposition apportée par l'invention, les diaphragmes 11/1 à 11/5, qui sont maintenant très pe- tits par rapport à l'agencement de la figure 1, se trouvent très près devant les lignes de détecteur respectives 12/1 à 12/5. On obtient ainsi une nette diminution de la taille du boîtier qui contient les diaphragmes 11/1 à 11/5 et les lignes de détecteur 12/1 à 12/5. Les dépenses de refroidissement nécessaires pour refroidir ce boîtier sont donc fortement réduites. C'est encore plus vrai si l'on tient compte du fait qu'on a besoin pour les parties d'image 9/1 à 9/5 d'un deuxième groupe d'optiques de relais (non représentées), auxquelles est associé de la même manière un boîtier analogue au boîtier 14 et contenant les diaphragmes et lignes de détecteur correspondants, qui doit lui-aussi être refroidi. Au total, les dépenses de refroidis- sement nécessaires sont nettement plus faibles qu'avec un agencement selon la figure 1. En outre, on peut utiliser des lignes de détecteur relativement courtes, qui sont aisément disponibles dans le commerce pour le domaine infrarouge, et qui sont au total nettement moins chères qu'une seule ligne de détecteur de longueur correspondante, qui doit être fabriquée spécialement. La figure 3 représente les principaux éléments d'une caméra à lignes qui permet de reproduire simultanément deux bandes d'objet. L'objectif 1 est constitué de deux miroirs bombés, non sphériques, no- tamment ellipsoïdaux, à savoir un miroir primaire convexe 15 et un mi- roir secondaire concave 16. Il s'agit donc d'un système de réflexion en biais. Les deux bandes de terrain non représentées s'étendent perpendiculairement au plan du dessin. Les trajets de rayons correspondants 17 et 18 fournissent, par l'intermédiaire du miroir primaire 15 et du miroir secondaire 16, des reproductions des bandes de terrain sous la forme d'images de lignes 19 et 20 qui s'étendent perpendiculairement au plan du dessin, un système de déviation de rayons respectif 21, 22 étant disposé à l'endroit de l'image de ligne, lequel dévie des parties d'image superposées de l'image de ligne dans deux directions spatiales différentes. Le système de déviation de rayons 21, par exemple, est constitué d'une série de bandes de réflecteur disposées à distance les unes des autres et dont les axes longitudinaux sont orientés en direction de l'image de ligne 19, lesquelles dévient le trajet optique de 90 . Le trajet optique n'est pas dévié entre les bandes de réflecteur, de sorte qu'au total, le système de déviation de rayons 21 divise l'image de ligne 19, qui s'étend perpendiculairement au plan du dessin, en une succession de parties d'image. Des optiques de relais d'un premier groupe, dont une optique de relais 23 est représentée, sont associées à un des deux groupes de partie d'image. L'optique de relais 23 reproduit la partie d'image correspondante sur une ligne de détecteur 24 qui est orientée perpendiculairement au plan du dessin et qui se trouve dans le plan image commun du premier groupe d'optiques de relais. Un diaphragme 25 est disposé entre l'optique de relais 23 et la ligne de détecteur associée 24, et ce de façon à obtenir le trajet optique télécentrique déjà cité. Les trajets de rayons associés aux autres optiques de relais du premier groupe s'étendent d'une manière analogue à celui représenté pour l'optique de relais 23. Des optiques de relais d'un deuxième groupe, dont une optique de relais 26 est représentée, font suite optiquement aux parties d'image situées dans les lacunes entre les bandes de réflecteur du système de déviation de rayons 21. L'optique de relais 26 projette la partie d'image de l'image de ligne 19 qui lui est associée sur une ligne de détecteur 27 qui lui est propre, laquelle est à nouveau disposée dans le plan image commun à toutes les optiques de relais du deuxième groupe, et ce perpendiculairement au plan du dessin. Ici aussi, un diaphragme 28 est disposé comme décrit précédemment. La situation est analogue pour les autres optiques de relais, non représentées, du deuxième groupe, et pour leurs trajets de rayons. Le trajet de rayons 18 conduit, par l'intermédiaire du miroir primaire 15 et du miroir secondaire 16, à la reproduction d'une deuxième bande de terrain dans une image de ligne 20 qui est orientée perpendiculairement au plan du dessin et est elle-aussi divisée en deux groupes de parties d'image par un autre système de déviation de rayons 22, de structure analogue au système 21. A ces deux groupes de parties d'image sont associés un troisième et un quatrième groupe d'optiques de relais, dont une seule optique de relais est représentée pour chaque groupe et qui reproduisent les parties d'image qui leur sont associées sur des lignes de détecteur qui leur sont propres, d'une manière similaire à la description fournie plus haut. La caméra à lignes représentée sur la figure 3 constitue quasi- ment une version stéréoscopique, qui permet d'enregistrer simultané- ment deux bandes de terrain parallèles décalées d'un angle Y. La reproduction s'effectue avec un champ angulaire très large perpendiculairement au plan du dessin, c'est-à-dire dans la direction des bandes de terrain. La figure 4 représente le dessin de la figure 3 tourné de 90 . On a représenté la projection d'une partie de la bande de terrain associée au trajet de rayons 17, qui correspond précisément à une partie d'image. Deux faisceaux de rayons parallèles, provenant des points de bords de cette partie de la bande de terrain, sont projetés sous la forme de points de bords de la partie d'image correspondante 29, qui appartient simultanément à l'image de ligne 19 reproduisant l'ensemble de la bande de terrain. L'optique de relais associée 26 projette une image de cette partie d'image 29 sur la ligue de détecteur associée 27. La partie d'image qui fait suite vers le bas à la partie d'image 29 est projetée, par l'intermédiaire d'une bande de réflecteur appartenant au système de déviation de rayons 21, et par un trajet de rayons orienté vers l'arrière perpendiculairement au plan du dessin, sur la ligne de détecteur correspondante, comme le montre par exemple la figure 3 pour le trajet de rayons associé à l'optique de relais 23. L'ensemble de l'image de ligne 19 de la figure 4 est divisé en des parties d'image juxtaposées sans lacunes qui font alternativement partie d'un de deux groupes, un groupe d'optiques de relais et de lignes de détecteur étant à nouveau associé à chacun de ces deux groupes, ce que la figure 4 ne détaille pas. La figure 5 met encore en évidence cet état de fait, et elle re- présente un extrait de l'image de ligne 19, à savoir trois parties d'image 29/1 à 29/3 disposées à distance les unes des autres, ainsi que les trajets de rayons associés par lesquels ces parties d'image, par l'intermédiaire d'optiques de relais 26/1 à 26/3, sont projetées sur les lignes de détecteur 27/1 à 27/3 qui leur sont propres. Le tra- jet optique est à nouveau délimité par des diaphragmes 28/1 à 28/3. Les parties d'image situées entre les parties d'image 29/1 et 29/2 etc. sont projetées par l'intermédiaire des bandes de réflecteur du système de déviation de rayons 21 et selon des trajets de rayons orientés vers l'arrière perpendiculairement au plan du dessin, et ce d'une manière analogue au trajet de rayons représenté sur la figure 3 pour l'optique de relais 23. Les systèmes de déviation de rayons 21 et 22 constituent des cas particuliers d'un système de déviation de rayons qui est constitué de plusieurs bandes de réflecteur s'étendant en direction de l'image de ligne et réfléchissant chacune alternativement dans une autre direction spatiale, la succession des directions spatiales se répétant plusieurs fois, selon le nombre des optiques de relais appartenant à un groupe. On peut également concevoir qu'une image de ligne soit divisée en plus de deux groupes de parties d'image, auxquels sont alors associées plus de deux directions spatiales différentes. Dans tous les cas, un groupe séparé d'optiques de relais appartient à chaque direction spatiale, et ces optiques de relais reproduisent les différentes parties d'image associées à cette direction spatiale sur des lignes de détecteur qui leur sont propres, lesquelles lignes sont disposées les unes au-dessus des autres dans le plan image commun. L'objectif 1 représenté sur les figures 3 et 4 est constitué de réflecteurs. Ce n'est bien évidemment qu'un cas particulier possible, car l'objectif peut bien sûr également être constitué de systèmes de lentilles. Le système de déviation de rayons peut également être conçu de façon à ne laisser passer librement aucun des trajets de rayons, mais à dévier les trajets de rayons de tous les groupes d'optiques de relais, à l'endroit de l'image de ligne, dans une direction spatiale différente. Cela est obtenu par une orientation différente correspondante des bandes de réflecteur respectivement associées. REVENDICATIONS 1. Caméra à lignes pour reproduire des bandes d'un objet sur des lignes de détecteur photosensibles, avec un objectif produisant une image de ligne d'une bande de l'objet, avec un système de déviation de rayons qui se trouve à l'endroit de l'image de ligne et par lequel l'image de ligne est divisée en parties d'image voisines de telle sorte que des trajets de rayons appartenant à des parties d'image voi- sines soient déviés dans des directions spatiales différentes, et avec une optique de relais faisant suite optiquement à chaque partie d'image pour reproduire la partie d'image respective sur une ligne de détecteur, caractérisée en ce que l'ensemble des optiques de relais (10/1 à 10/5, 25, 26) est divisé en au moins deux groupes, chaque groupe (25, 26) étant associé à une direction spatiale déterminée, les optiques de relais de chaque groupe individuel reproduisant les par- ties d'image qui leur sont associées dans un plan image commun (13), sur les lignes de détecteur (12/1 à 12/5, 24, 27) qui leur sont propres, lesquelles lignes sont disposées les unes au-dessus des autres dans le plan image et orientées selon une droite parallèle à l'image de ligne (4, 19), et un diaphragme (11/1 à 11/5, 23, 28) étant disposé entre chaque ligne de détecteur et l'optique de relais qui est associée à cette ligne. 2. Caméra à lignes selon la revendication 1, caractérisée en ce que les diaphragmes sont disposés de telle sorte qu'on obtienne un trajet optique télécentrique, côté objet pour les optiques de relais, et côté image pour l'objectif. 3. Caméra à lignes selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le système de déviation de rayons est constitué de plusieurs bandes de réflecteur s'étendant en direction de l'image de lignes et réfléchissant chacune alternativement dans une autre direction spatiale, la succession des directions spatiales se répétant plusieurs fois, selon le nombre des optiques de relais appartenant à un groupe.