Brevet FR2898192A1 — publié le 20070907

Dispositif de prises de vue embarqué à bord d'un porteur Domaine technique de l'invention 10 L'invention concerne un dispositif de prises de vue embarqué à bord d'un porteur, comprenant : un réceptacle renfermant un objectif monté sur une structure de support servant d'interface avec le porteur, 15 des moyens d'orientation de l'objectif pour orienter son axe optique par rapport au porteur. État de la technique 20 De tels dispositifs de prises de vue sont généralement embarqués à bord d'un porteur aérien pour obtenir des prises de vues aériennes de l'environnement du porteur, par exemple pour réaliser la surveillance d'un territoire à survoler. Des aéronefs relativement petits sont souvent préférés. Il est alors possible de suivre de tels aéronefs à partir d'un poste de guidage 25 par téléguidage ou selon un itinéraire de vol prescrit. Généralement, le réceptacle est disposé de manière à ressortir au moins en partie de l'enveloppe extérieure du porteur. L'objectif est intégré dans un système optique adapté à différents besoins spécifiques, en faisant partie 30 intégrante d'une caméra reliée à des moyens de traitement. La caméra peut être de tout type connu, par exemple du type noir et blanc, couleur, ou5 infrarouge. L'objectif peut également faire partie intégrante d'un appareil photographique. Le réceptacle du dispositif de prises de vue a pour objectif de constituer une protection aérodynamique de l'objectif, plus généralement du système optique, ainsi que de la structure de support et des moyens d'orientation de l'objectif, par exemple contre les effets de la pluie, du vent ou autres salissures. A l'heure actuelle, le réceptacle est généralement constitué par un dôme en matière transparente avec vue entièrement circulaire, par exemple en verre. Mais la réalisation de ce type de réceptacle est toutefois complexe, et donc très onéreuse. Par ailleurs, un dôme en verre représente une masse conséquente contraignante lors de la conception du porteur, notamment lorsque ce dernier est du type aéronef léger. De plus, la courbure de l'enveloppe du dôme entraîne des distorsions optiques qui rendent difficile le traitement d'images à grande résolution et qui affectent donc la qualité optique des images réalisées. Compte tenu du rôle de protection du dôme en verre, de nombreuses saletés et impuretés viennent se rapporter sur sa surface extérieure en conditions d'utilisation. La grande surface du dôme en verre rend donc important le risque de dégradations des images réalisées. D'autre part, dans le cas particulier où l'objectif fait partie intégrante d'une caméra infrarouge, le verre n'est pas adapté car ce matériau n'est pas transparent dans ce domaine de longueur d'onde. Le dôme doit être réalisé dans un matériau transparent à la lumière infrarouge, par exemple en germanium ou en gasir . Mais ces matériaux sont très onéreux et sont donc quelquefois configurés sous forme d'un insert agencé dans une ouverture dans un dôme réalisé dans une matière moins onéreuse. Le dôme est alors monté tournant par rapport au porteur pour être en mouvement synchronisé avec le mouvement panoramique de l'objectif de telle manière que l'insert soit continuellement dans l'axe optique de l'objectif. Par contre, le débattement angulaire de l'objectif dans le mouvement de tilt, c'est-à-dire un mouvement de rotation d'axe perpendiculaire à l'axe de rotation du dôme par rapport au porteur, est limité aux dimensions de l'insert. De plus, les rayonnements infrarouges du système optique intégré dans le dôme se réfléchissent sur la surface intérieure du dôme et perturbent l'image reçue par l'objectif. Objet de l'invention L'invention a pour but de pallier aux inconvénients précédents en proposant un dispositif de prises de vue de conception simple et peu onéreuse, 15 permettant notamment de simplifier et d'améliorer le réceptacle. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que le réceptacle est constitué par : une enveloppe tubulaire entourant au moins partiellement la structure de 20 support, un soufflet de protection ouvert axialement à ses première et deuxième extrémités, agencé autour de l'objectif et solidarisé par des moyens d'attache rapide à l'enveloppe tubulaire par la première extrémité, et à l'objectif par la deuxième extrémité. 25 L'ensemble formé par l'enveloppe tubulaire et le soufflet de protection constitue un réceptacle étanche, robuste, léger, simple, exempt de distorsions optiques et d'une fabrication à un coût avantageux. La seule surface optique en contact avec l'extérieur et susceptible d'entrer dans le 30 champ de vision de l'objectif étant constituée par les lentilles de l'objectif lui-même, les risques de dégradations des images à cause de saletés sont fortement diminués. Un réceptacle obtenu conformément à l'invention permet aussi d'augmenter le débattement angulaire de l'objectif dans le mouvement de tilt dans le cas où l'objectif fait partie intégrante d'une caméra infrarouge. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode particulier de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en perspective d'un exemple de dispositif de prises de vue selon l'invention, la figure 2 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de prises de vue de la figure 1, la figure 3 est une vue du détail A de la figure 2, illustrant la fixation de la grande ouverture du soufflet de protection, la figure 4 est une vue du détail B de la figure 2, illustrant la fixation de la petite ouverture du soufflet de protection. Description d'un mode particulier de réalisation En référence aux figures, un dispositif de prises de vue 10 selon l'invention comporte un réceptacle 11 renfermant de manière étanche un objectif 12 d'une caméra pouvant être de tout type connu, par exemple du type noir et blanc, couleur ou infrarouge, choisi en fonction des besoins spécifiques. La caméra est reliée à des moyens de traitement d'image non représentés. L'objectif 12 est monté sur une structure de support 13 intégrée dans le réceptacle 11 et offrant deux degrés de liberté en rotation pour l'objectif 12, selon deux axes perpendiculaires comme il le sera détaillé plus loin.30 Le réceptacle 11 est constitué d'une embase 14 en forme générale de disque, à parti- de laquelle s'étend perpendiculairement une enveloppe tubulaire 15 de section quelconque, cylindrique dans l'exemple. L'embase 14 est destinée à être fixée par une de ses faces, grâce à tout moyen approprié, sur l'enveloppe extérieure d'un porteur aérien (non représenté) du type aéronef ou drone. L'axe de l'enveloppe tubulaire 15, définissant l'axe longitudinal du dispositif de prises de vue 10, est parallèle à l'axe longitudinal du porteur. L'autre face de l'embase 14 est destinée à la fixation du pied de la structure de support 13. L'enveloppe tubulaire 15 est ici constituée d'un fût cylindrique 16 se prolongeant à une extrémité par une portion de raccordement 17 jusqu'à une ouverture 18, de forme circulaire dans l'exemple, dont le plan est incliné par rapport à l'axe du fût cylindrique 16. L'autre extrémité de l'enveloppe tubulaire 15 est fixée dans un épaulement de l'embase 14 par tout moyen approprié, par exemple par collage. L'enveloppe tubulaire 15 entoure donc au moins partiellement la structure de support 13. L'inclinaison de l'ouverture 18 facilite l'orientation vers le sol de l'axe optique de l'objectif 12. Le matériau constitutif de l'enveloppe tubulaire 15 est choisi pour assurer une grande légèreté et une bonne rigidité du dispositif de prises de vue 10, par exemple en matériau composite. La structure de support 13 se compose d'un disque transversal 19 solidarisé à l'embase 14 par des moyens de fixation (non représentés) tels que le disque transversal 19 est parallèle au plan de l'embase 14. Une fourche 20 s'étend depuis le disque transversal 19 suivant l'axe longitudinal du dispositif de prises de vue 10. Dans chacune des branches 21 dirigées vers l'avant de la fourche 20, est prévu un alésage de palier pour recevoir des tourillons de palier 40 d'un cadre 22 portant l'objectif 12. Le cadre 22 est donc monté à pivotement par rapport à la fourche 20, et donc par rapport au porteur, suivant un axe compris dans le plan du cadre 22 et perpendiculaire à l'axe longitudinal du dispositif de prises de vue 10. Ce premier degré de liberté assure la mobilité de l'objectif 12 dans le mouvement de tilt, c'est-à-dire de haut en bas par rapport à l'axe longitudinal du porteur. D'autre part, l'objectif 12 est lui-même monté à pivotement par rapport au cadre 22 suivant un axe perpendiculaire à la fois à l'axe longitudinal du dispositif de prises de vue 10, et à l'axe de pivotement du cadre 22 par rapport à la fourche 20. Ce deuxième degré de liberté de l'objectif 12 assure la mobilité de l'objectif 12 dans le mouvement panoramique, c'est-à-dire de droite à gauche par rapport à l'axe longitudinal du porteur. Le mouvement de l'objectif 12 suivant chacun des deux degrés de liberté mentionnés ci-dessus est obtenu par l'intermédiaire d'un système à courroie entraîné par un moteur de positionnement. Deux indicateurs de position sont également prévus respectivement sur l'axe de rotation du cadre 22 et sur l'axe de rotation de l'objectif 12, pour déterminer la position du cadre 22 et celle de l'objectif 12. Cette disposition permet d'orienter l'axe optique de l'objectif 12 par rapport au porteur de manière précise et rapide. Les mouvements de l'objectif sont commandés par une unité de contrôle (non représentée) embarquée dans le porteur. Ce dernier consiste, de préférence, en un aéronef léger qu'il est possible de suivre à partir d'un poste de guidage par téléguidage ou selon un itinéraire de vol prescrit. Conformément à l'invention, un soufflet de protection 23 assure la fermeture étanche du réceptacle 11 au niveau de l'ouverture 18 tout en autorisant les mouvements à grands débattements de l'objectif 12. Comme l'illustre la figure 2, le soufflet de protection 23 est agencé autour de l'objectif 12 et présente une forme générale tronconique ouverte axialement aux extrémités El, E2. II est obtenu, par exemple, par moulage d'une matière silicone. Le soufflet de protection 23 est agencé de sorte que son axe de symétrie coïncide avec la direction normale au plan de l'ouverture 18 lorsque l'objectif 12 est dans sa position normale, c'est-à-dire sans orientation commandée. La première extrémité El du soufflet de protection 23, c'est-à-dire celle destinée à être solidarisée à l'ouverture 18 de l'enveloppe tubulaire 15, présente une grande ouverture 24 de forme circulaire, ou pour le moins adaptée à la forme de l'ouverture 18. La deuxième extrémité E2 du soufflet de protection 23, c'est-à-dire celle destinée à être solidarisée à l'objectif 12, présente une petite ouverture 25 de forme circulaire, ou pour le moins adaptée à la forme de l'objectif 12. Une bague annulaire 26, ici réalisée en aluminium, est interposée entre la première extrémité El du soufflet de protection 23 et l'ouverture 18 de l'enveloppe tubulaire 15. La bague annulaire 26 est rapportée par collage sur le contour de l'ouverture 18. Néanmoins, tout autre moyen de fixation de la bague annulaire 26 peut être utilisé. Cette disposition permet de reporter la réalisation de formes complexes destinées à la fixation de la première extrémité El du soufflet 23 grâce à une pièce externe rapportée constituée par la bague annulaire 26, afin de simplifier la fabrication de l'enveloppe tubulaire 15. Plus précisément, la bague annulaire 26 présente une première zone destinée à sa fixation sur l'enveloppe tubulaire 15 et une deuxième zone pour la fixation du soufflet de protection 23. Comme l'illustre la figure 3, la tranche de la bague annulaire 26 présente à cet effet un premier épaulement 27 pour son positionnement et sa fixation sur le contour de l'ouverture 18, et un deuxième épaulement 28 offrant un dégagement de matière pour l'extrémité El du soufflet de protection 23. La fixation de l'extrémité El est réalisée par un serrage dirigé suivant la direction radiale du deuxième épaulement 28. Pour y parvenir, un premier joint torique 29 élastique est inséré dans une gorge externe 30 pratiquée dans la face extérieure du soufflet de protection 23, en périphérie de la grande ouverture 24. Un bourrelet 31 est créé sur la face intérieure du soufflet de protection 23 à l'opposé de la gorge externe 30. Le bourrelet 31 vient s'engager dans une rainure complémentaire pratiquée dans la paroi axiale 32 du deuxième épaulement 28. Pour la fixation de la deuxième extrémité E2, un manchon de fixation 33 est agencé depuis le bord de la petite ouverture 25 pour s'étendre vers l'intérieur du soufflet de protection 23 suivant son axe de symétrie. La fixation du manchon de fixation 33 sur l'objectif 12 est réalisé par un serrage dirigé suivant la direction radiale. A cet effet, un deuxième joint torique 34 élastique est inséré dans une gorge externe 35 pratiquée dans la face extérieure du io manchon de fixation 33. Un bourrelet 36 est créé sur la face intérieure du manchon de fixation 33, à l'opposé de la gorge externe 35. Le bourrelet 36 vient s'engager dans une rainure complémentaire pratiquée dans la carcasse 37 de l'objectif 12. 15 Par une mise en place respectivement par l'extérieur et par l'intérieur, les joints toriques 29, 34 constituent des moyens d'attache rapide du soufflet de protection 23, qui sont faciles et efficaces, et qui assurent en outre une bonne étanchéité du réceptacle 11. Il va de soi que tout autre moyen équivalent et approprié pourra être mis en oeuvre sans sortir du cadre de 20 l'invention. En référence à la figure 2, pour autoriser les mouvements à grands débattements de l'objectif 12 décrits ci-dessus, le soufflet de protection 23 comporte une paroi de révolution 38, dont une génératrice présente, dans un 25 plan de coupe axial, un profil ondulé avec plusieurs renflements annulaires 39 dirigés radialement vers l'intérieur du soufflet de protection 23. Il va de soi que le dispositif de prises de vue 10 décrit précédemment n'est qu'un exemple d'illustration de l'invention, en aucun limitatif. L'objectif 12 30 peut être intégré à tout système optique, par exemple à un appareil photographique. D'autre part, la structure de support 13 peut varier suivant les applications. Par exemple, cette dernière peut n'offrir qu'un seul degré de liberté de l'objectif 12, mais dans ce cas, le réceptacle 11 est généralement lui-même monté à rotation par rapport au porteur. Enfin, l'orientation de l'axe longitudinal du dispositif de prises de vue 10 par rapport à l'axe longitudinal 5 du porteur dépendra par exemple du type de prises de vue souhaitées et du type de porteur. Revendications 1. Dispositif de prises de vue (10) embarqué à bord d'un porteur, 5 comprenant : un réceptacle (11) renfermant un objectif (12) monté sur une structure de support (13) servant d'interface avec le porteur, des moyens d'orientation de l'objectif (12) pour orienter son axe optique par rapport au porteur, 10 caractérisé en ce que le réceptacle (11) est constitué par : une enveloppe tubulaire (15) entourant au moins partiellement la structure de support (13), un soufflet de protection (23) ouvert axialement à ses première et deuxième extrémités (E1, E2), agencé autour de l'objectif (12) et 15 solidarisé par des moyens d'attache rapide (29, 34) à l'enveloppe tubulaire (15) par la première extrémité (El), et à l'objectif (12) par la deuxième extrémité (E2). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens 20 d'attache rapide (29, 34) comportent des premiers moyens de serrage (29) insérés dans une gorge externe (30) pratiquée dans la face extérieure du soufflet de protection (23), en périphérie de l'ouverture (24) de la première extrémité (El). 25 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les premiers moyens de serrage (29) consistent en un joint torique (29) élastique. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un manchon de fixation (33) s'étend axialement depuis le bord de l'ouverture 30 (25) de la deuxième extrémité (E2) du soufflet de protection (23), en direction de l'intérieur du soufflet de protection (23). 10 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens d'attache rapide (29, 34) comportent des deuxièmes moyens de serrage (34) insérés dans une gorge externe (35) pratiquée dans la face extérieure du manchon de fixation (33). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deuxièmes moyens de serrage (34) consistent en un joint torique (34) élastique. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le soufflet de protection (23) comporte une paroi de révolution (38), dont une génératrice présente, dans un plan de coupe axial, un profil ondulé avec un renflement annulaire (39) dirigé radialement vers l'intérieur du soufflet de protection (23).15