Brevet FR2704325A1 — publié le 19941028

Cette invention concerne un système de balayage optique du genre dans lequel le rayonnement optique protenant d'un champ de visée est dirigé vers un détecteur au moyen d'un tambour tournant comportant un ensemble de surfaces planes réfléchissantes. Des dispositifs de balayage de ce genre sont bien connus et peuvent être utilisés, par exemple, pour inspecter des surfaces mobiles ou des champs fixes. Un inconvénient de semblables systèmes est l'impossibilité d'utiliser les moyens de balayage optique existants pour viser de manière continue une région particulière du champ. Il existe des cas, par exemple, o il serait utile d'examiner une région particulière d'une zone devant être balayée, alors que continue le balayage de la totalité de la zone. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un système de balayage optique grâce auquel est rendu possible à la fois un balayage simultané d'un champ objet et la vision continue d'une partie de ce champ. Le système de balayage optique suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de balayage capables d'explorer un champ objet et qui comprennent un premier ensemble d'organes réfléchissants plans disposés de façon à tourner en continu autour d'un axe, chaque organe étant placé de manière sensiblement parallèle à l'axe précité, un second ensemble d'organes réfléchissants plans disposés de façon à tourner conti- nûment autour d'un second axe, lesdits organes étant également placés de façon sensiblement parallèle à ce second axe, des moyens de détection sensibles au rayon- nement optique dirigé sur eux par les moyens de balayage et des moyens de commande permettant la rotation du second ensemble d'organes réfléchissants à la même vitesse que celle du premier ensemble d'organes, ces moyens permettant encore de modifier les positions relatives desdits premier et second ensemble d'organes de la façon requise - pour diriger une ligne de visée à travers lesdits moyens de balayage vers tout point choisi du champ objet. L'invention sera maitenant décrite à titre d'exemple en référence aux dessins annexes dans lesquels: - la Figure 1 montre un schéma simplifié d'un dispositif optique connu pour balayer un champ de visée. - La Figure 2 montre une première réalisation de l'invention. - La Figure 3 montre une seconde réalisation de l'invention. - La Figure 4 montre une réalisation schématique des moyens de commande. En se reportant maintenant à la Figure 1, le dispositif de balayage connu comprend un tambour polygonal rotatif 10 qui comporte un certain nombre de surfaces réfléchissantes planes 11, chacune parallèle à l'axe de rotation du tambour. Le rayonnement provenant du champ objet est focalisé par un système optique non montré et est réfléchi à partir de la surface 11 du tambour 10 sur un miroir plan 12 qui, à son tour, renvoie le rayonnement sur un miroir toroldal 13. Ce miroir 13 focalise le rayonnement sur un second miroir plan 14, lequel l'envoie vers un miroir de balayage 15. Ce dernier miroir est plan et il est monté rotativement autour d'un axe optiquement perpendiculaire à celui de rotation du tambour 10. Le miroir 15 dirige le rayonnement sur un détecteur 16 après focalisation sur celui-ci par une lentille 17. En fonctionnement, le tambour 10 tourne de façon continue de sorte que le rayonnement provenant du champ objet tombe sur les faces successives du tambour. Le mouvement angulaire du tambour a pour effet d'explorer le champ objet dans une direction perpendiculaire à l'axe de rotation de ce tambour 10. Si le miroir d'exploration est déplacé légèrement à chaque fois que le rayon- nement du champ objet passe d'une face du tambour à la suivante, alors le champ est également balayé dans une direction perpendiculaire. Il en résulte un balayage graduel du champ objet dans deux directions perpendi- culaires, ce qui permet d'élaborer une image de balayage à trame du type télévision. Des dispositifs de balayage du genre ci-dessus décrit sont fréquemment utilisés pour les systèmes de balayage infrarouges utilisant des techniques thermiques de formation d'images. Dans de tels systèmes, il est souvent désirable d'utiliser des techniques laser de détermination de distances afin de connaître la distance d'un objet dans le champ de vision. Evidemment si le faisceau laser était projeté à travers le système de balayage décrit ci-dessus, il explorerait le champ entier. Une détermination de distance ne pourrait pas fonctionner de cette manière étant donné que le récepteur ne regarderait pas le but lorsqu'une impulsion réfléchie atteindrait le système de balayage. Il est évidemment possible de disposer un système optique complètement séparé de celui du laser, mais ceci pose des problèmes d'alignement. Le système optique montré schématiquement à la Figure 2 permet d'utiliser un laser à travers une partie au moins du système de balayage grâce à une modification de ce système tel que décrit ci-dessus. La disposition de la Figure 1 est retenue mais, complémentairement, il est prévu un second tambour tournant 20 ayant le même nombre de surfaces réfléchissantes planes que le tambour 10 et qui tourne autour d'un axe parallèle à celui du tambour 10. Le rayonnement est réfléchi par la surface du tambour 10 sur la surface du second tambour 20 et de là vers un miroir de balayage 21 monté rotativement autour d'un axe perpendiculaire à l'axe de rotation du tambour 20. Le rayonnement passe vers le récepteur laser en provenance du miroir de balayage 21 ou de l'émetteur laser 22. Les voies d'émission et de réception du laser sont séparées par des techniques connues telles que l'utilisation d'un polariseur diviseur de faisceau. En fonctionnement, les deux tambours sont entraînés en rotation à la même vitesse, de telle sorte que l'angle entre les faces en correspondance de chacun reste constant. Cet angle détermine également la direction de la ligne de visée du laser selon une perpendiculaire à l'axe de rotation des tambours. Cette direction peut être modifiée en changeant les angles entre les faces correspondantes des tambours, c'est-à-dire l'angle de phase entre ces tambours. La vitesse de rotation des tambours et l'angle de phase entre ceux-ci sont com- mandés aisément par un servo-mécanisme. La direction de la ligne de visée dans un sens perpendiculaire à celle- ci est déterminée au moyen du miroir de balayage 21 qui peut être tourné autour de son axe de la manière désirée. Le système optique simple ainsi décrit présente une limitation en ce qui concerne le mouvement angulaire de la ligne de visée et l'aména- gement de la Figure 3 peut être utilisé pour donner une plus grande liberté de mouvement. Cette réalisation diffère seulement par l'introduction d'une paire de miroirs toroidaux, l'un des miroirs 30 étant situé entre les deux tambours 10 et 20, alors que l'autre miroir 31 est placé entre le tambour 20 et le miroir de balayage 21. Ceci permet de couvrir le plus grand champ de vision possible au moyen de la ligne de visée laser. La Figure 4 montre de manière schématique un système de commande des mouvements des tambours 10 et et des miroirs de balayage 15 et 21. Pour chacun de ces éléments le système de commande possède un capteur tel qu'un dispositif de codage de l'arbre et des moyens d'entraînement. Ces moyens, pour les tambours 10 et 20, sont des moteurs d'un genre tel que les positions angulaies relatives entre eux puissent être changées aisément et rapidement. Pour les miroirs de balayage 15 et 21, des moteurs pas-à-pas sont les plus appropriés. Des détails du système de commande ne sont pas fournis étant donné que ces techniques sont bien connues dans le domaine de la servo-commande. Des signaux d'entrée de demande DM sont nécessaires pour déterminer la direction requise de la ligne de visée déterminée par le tambour 20 et le miroir de balayage 21. Bien que le système de balayage ci-dessus décrit soit destiné à la restitution d'images en infrarouge, cette application, de même que la longueur d'onde du rayonnement, ne sont explicitées qu'à titre d'exemple. Des systèmes de balayage similaires peuvent être utilisés aussi bien avec le rayonnement infrarouge qu'avec un autre rayonnement optique pour d'autres fins telles que l'inspection d'une surface afin d'en déceler les défauts. Il peut être nécessaire d'inspecter un défaut éventuel alors que le balayage continue et, dans un tel cas, une ligne de visée optique stable sera utilisée aux fins de l'inspection. Revendications 1. Système de balayage optique caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de balayage capables d'explorer un champ objet et qui comprennent un premier ensemble (10) d'organes réfléchissants plans (11) disposés de façon à tourner en continu autour d'un axe, chaque organe étant placé d'une manière sensiblement parallèle à l'axe précité, un second ensemble (20) d'organes réfléchissants plans disposés de façon à tourner continûment autour d'un second axe, lesdits organes étant également placés de façon sensiblement parallèle à ce second axe, des moyens de détection (16) sensibles au rayonnement optique dirigé sur eux par les moyens de balayage et des moyens de commande permettant la rotation du second ensemble (20) d'organes réfléchissants à la même vitesse que celle du premier ensemble (10) d'organes, ces moyens permettant encore de modifier les positions relatives desdits premier et second ensemble d'organes de la façon requise pour diriger une ligne de visée à travers lesdits moyens de balayage vers tout point choisi du champ objet. 2. Système de balayage conforme à la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de balayage comprennent une première surface réfléchissante et pivotante mobile de façon à dévier le rayonnement incident qui la rencontre dans une direction parallèle à l'axe de rotation du premier ensemble (10) d'organes réfléchissants plans, les moyens de commande pouvant déplacer la même surface réfléchissante pivovante en synchronisme avec la rotation du premier ensemble d'organes réfléchissants. 3. Système de balayage conforme à l'une des reven- dications 1 ou 2 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de stabilisation qui comportent une second surface réfléchissante et pivotante mobile de manière à dévier le rayonnement incident sur elle dans une direction parallèle à l'axe de rotation du second ensemble d'organes réfléchissants plans, les moyens de commande étant capables de déplacer cette seconde surface réfléchissante et pivotante de la manière requise. 4. Système de balayage conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par un système laser capable de diriger un faisceau de rayonnement le long de ladite ligne de visée vers le champ objet. 5. Système de balayage conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le système laser comprend un émetteur laser (22) et des organes sensibles au rayonnement et capables de répondre au rayonnement de l'émetteur qui est renvoyé suivant la ligne de visée par une région située dans le champ objet.