Brevet FR2751092A1 — publié le 19980116

L'invention concerne un dispositif à deux miroirs permettant de faire tourner l'image, dans le plan focal d'un instrument optique (fonctionnant hors taxe c'est-à-dire que la direction d'observation de la scène n'est pas parallèle à l'axe optique mais fait un certain angle), autour de l'axe optique. Il peut donc permettre également de compenser une rotation d'image, non souhaitée, engendrée par un miroir rotatif de tête par exemple. Certains dispositifs de changement de visée (comme par exemple un miroir plan rotatif) provoquent une rotation d'image autour de l'axe optique qui peut être préjudiciable pour la mission (dégradation de la qualité image due au "bougé", ...). La figure 1 montre la corrélation entre l'angle a de rotation du miroir et l'angle de rotation de l'image dans le plan focal. Les systèmes connus permettant de compenser ou d'engendrer une rotation d'image sont multiples mais peuvent être regroupés en trois familles - rotation du plan focal compiet : demande une très grande précision de mouvement pour ne pas générer de la défocalisation et est difficile à mettre en oeuvre à cause des électroniques de proximités, - rotation d'un système à base de prisme(s) : systèmes souvent tolérants en positionnement mais générant des aberrations chromatiques. Ils sont souvent lourds et encombrants, - rotation d'un système à base de miroirs : ils sont en général constitués d'au moins trois miroirs comme décrit dans le schéma de la figure 2. Ils sont achromatiques mais nécessitent de disposer d'un grand tirage et sont aussi encombrants. L'invention a pour objet un dispositif optique de rotation d'image qui combine simplicité, efficacité en ce qui concerne une rotation autour de l'axe optique et conservation de l'image en ce qui concerne les autres directions (notamment: pas d'inversion droite-gauche). Elle propose à cet effet un système optique comportant un instrument optique fonctionnant hors axe, un plan focal et un dispositif optique de rotation, caractérisé en ce que ce dispositif optique de rotation est formé de deux surfaces réfléchissantes convergeant en une arête en formant un angle de 90 , cette arête étant disposée perpendiculairement sur le trajet lumineux entre l'instrument optique et le plan focal et présentant un débattement contrôlable en rotation autour de la direction locale de ce trajet lumineux. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure i est le schéma de principe d'un dispositif connu de changement de visée, - la figure 2 est le schéma de principe d'un dispositif connu de rotation d'image à trois miroirs, - la figure 3A est le schéma de principe d'un dispositif conforme à l'invention comportant un double miroir, - la figure 3B est le schéma partiel de principe d'un autre dispositif conforme à l'invention, utilisant un prisme à angle droit à la place du double miroir, et - la figure 4 est le schéma de principe d'un système optique combinant l'invention à un transport d'image. L'invention consiste à utiliser un dispositif constitué de deux miroirs à 90" I'un de l'autre (ou un prisme à angle droit) et de faire fonctionner l'instrument optique off-axis dans le champ comme indiqué sur la figure 3A, 3B ou 4. Une rotation d'ange a/2 autour de Z du dispositif à deux miroirs ou du prisme entraîne alors une rotation d'angle (x et de l'image autour de Z. L'invention est particulièrement intéressante pour les combinaisons avec transport d'image et disposant donc d'une pupille réelle de sortie comme illustré sur la figure 4 (le dispositif est alors placé dans cette pupille pour diminuer sa taille). L'intérêt de cette invention est d'abord sa simplicité puisque utilisant un dispositif à deux miroirs seulement. Ensuite, ce dérotateur se comporte comme un miroir plan pour tout champ dans le plan Y-Z. Il est donc possible de séparer le faisceau incident du faisceau réfléchi lorsque l'on travaille dans le champ. Si l'image "défile" devant l'instrument, il peut être envisageable de "ralentir" ce mouvement, pour augmenter la radiométrie et la FTM (c'est-à-dire la Fonction de Transfert de Modulation), en basculant le dispositif à deux miroirs autour de l'axe X. Un autre intérêt de cette invention est que le dispositif se comporte comme un coin de cube pour les champs dans le plan X-Y : il en résulte que toute image issue de l'invention aura sa droite à droite et sa gauche à gauche (pas d'inversion gauche-droite) : si l'objet est du texte lisible, L'image sera aussi du texte lisible. Cette propriété "coin de cube" permet au dispositif d'être insensible à toute rotation autour de l'axe Y et d'être, ainsi, tolérant dans cette direction. Le dernier intérêt de cette invention est qu'elle rend possible la compensation de la rotation image (ou la mise en rotation de l'image) par simple rotation du dispositif à deux miroirs d'un angle moitié de la rotation image souhaitée (rotation autour de Z). Afin de diminuer la taille du dispositif dérotateur, il est conseillé de l'implanter dans une pupille de sortie réelle comme illustré sur la figure 4. L'invention a de nombreuses applications - toutes combinaisons optiques fonctionnant off-axis dans le champ, - simplification des méthodes de caractérisation et de mesure de performance (FTM par exemple) par la mise en rotation de l'image d'une mire fixe par l'invention, - balayage conique de l'axe de visée d'un instrument fixe muni du dispositif à deux miroirs pour les applications Lidars. REVENDICATION 1. Système optique comportant un instrument optique fonctionnant hors axe, un plan focal et un dispositif optique de rotation, caractérisé en ce que ce dispositif optique de rotation est formé de deux surfaces réfléchissantes convergeant en une arête en formant un angle de 90 , cette arête étant disposée perpendiculairement sur le trajet lumineux entre l'instrument optique et le plan focal et présentant un débattement contrôlable en rotation autour de la direction locale de ce trajet lumineux.