Brevet FR2950430A1 — publié le 20110325

Le domaine de l'invention est celui de l'inspection de l'état de surface d'une surface optique réfléchissante. L'invention concerne plus précisément un procédé et un système d'inspection à distance de l'état de surface d'une surface optique réfléchissante (telle qu'un miroir ou un filtre différentiel) intégrée ou destinée à être intégrée au sein d'un satellite. On cherche d'une manière générale à réaliser une inspection qualitative et quantitative de l'état de surface d'une surface optique. Il s'agit notamment de pouvoir observer la présence éventuelle de pollutions ou de rayures sur la surface. On connaît du document JP7190942 une technique consistant à éclairer une surface optique à l'aide d'un laser et à mesurer la puissance de la lumière réfléchie à l'aide d'un photodétecteur afin d'identifier la présence de particules sur la surface. Cette technique n'est cependant pas satisfaisante dans la mesure où elle dresse une sorte de topographie de la surface et ne permet donc pas de distinguer entre une particule présente en surface de la couche de protection disposée sur la surface optique et une poussière incluse entre la couche de protection et la surface optique. On connaît par ailleurs une technique consistant à utiliser un microscope pour réaliser une inspection de l'état de surface. Cette technique n'est toutefois pas satisfaisante dans la mesure où elle est globalement invasive (le microscope doit être placé à proximité immédiate de la surface optique), complexe et peu rapide (le faible champ de vue du microscope impliquant notamment l'acquisition de multiples images pour balayer l'intégralité de la surface). Or il existe un besoin, notamment pour des surfaces optiques déjà intégrées sur satellite, pour une technique permettant de faire un bilan de l'état de surface sans s'en approcher, avec un délai d'intervention rapide. Afin de répondre à ce besoin, l'invention propose selon un premier 3o aspect un procédé d'inspection de l'état d'une surface optique réfléchissante mis en oeuvre à l'aide d'un appareil de prise de vue positionné à distance de la surface, caractérisé par une étape de calibrage de l'appareil au cours de laquelle la mise au point de l'appareil est établie au niveau de défauts présents sur la surface optique alors que la surface est éclairée par une source de lumière collimatée. Certains aspects préférés, mais non limitatifs, de ce procédé sont les suivants : - la surface optique est un miroir, la source de lumière collimatée est agencée de manière à ce que la ligne reliant la surface à la source lumineuse et la ligne normale à la surface présentent un écart 1 o angulaire, et l'appareil est agencé de manière à récupérer la lumière issue de la source qui est réfléchie spéculairement par la surface ; - la surface optique est un filtre interférentiel, la source de lumière collimatée vient éclairer la surface selon la normale à la surface, et la source et l'appareil sont agencés de part et d'autre de la surface ; 15 - la source de lumière collimatée comprend une source de lumière blanche et un collimateur ; - la source blanche est une lampe au Xénon ; - l'étape de calibrage de l'appareil comprend une opération de mise au point grossière suivie d'une opération de mise au point fine, la mise au 20 point grossière étant réalisée par un opérateur de l'appareil pour réaliser une mise au point approximative au niveau d'éléments non réfléchissants tandis que la mise au point fine est réalisée depuis la mise au point approximative à l'aide d'un logiciel contrôlant pas à pas la mise au point de l'appareil ; 25 - le procédé comprend en outre la réalisation de prises de vue de la surface optique en utilisant la mise au point établie lors de l'étape de calibrage ; - la source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage est également utilisée lors de la réalisation des prises de vues ; - une source de lumière différente de la source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage est utilisée lors de la réalisation des prises de vues ; et - la source de lumière utilisée lors de la réalisation des prises de vues est une source non collimatée venant éclairer un écran lambertien lequel réfléchit la lumière vers la surface avec une intensité lumineuse apparente uniforme dans toutes les directions. Selon un second aspect, l'invention propose système d'inspection de l'état d'une surface optique réfléchissante, comprenant : - une source de lumière collimatée venant éclairer la surface ; - un appareil de prise de vue positionné à distance de la surface, et calibré avec une mise au point établie au niveau de défauts présents sur la surface éclairée par la source de lumière collimatée. D'autres aspects, buts et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma illustrant le montage d'un mode de réalisation possible du système selon le second aspect de l'invention ; - les figures 2 et 3 sont des schémas représentant différentes réalisations possibles de la phase de calibrage de l'appareil de prise de vue ; - la figure 4 est un schéma représentant un mode de réalisation possible de la phase de réalisation de prise de vues de la surface optique réfléchissante. En référence à la figure 1, on a représenté un montage possible du système selon le second aspect de l'invention comprenant une source de lumière collimatée destinée à venir éclairer une surface optique réfléchissante dont on cherche à établir un bilan de l'état de surface, et un appareil de prise de vue destiné à acquérir différentes prises de vue de la surface tout en étant positionné à distance de la surface. 4 La source de lumière collimatée est typiquement constituée d'une source de lumière blanche 1 (par exemple une lampe au Xénon) reliée par l'intermédiaire d'une fibre optique 2 à un collimateur 3 permettant d'obtenir un faisceau de rayons de lumière parallèles à partir de la source 1. L'appareil de prise de vues est typiquement un appareil photographique 4, notamment un appareil photo reflex du commerce, monté sur un trépied 5. L'appareil photo 4 est relié, par exemple via une liaison USB 7, à un ordinateur personnel 6 configuré pour mettre en oeuvre un logiciel associé à l'appareil photo apte notamment à en contrôler pas à pas la mise au point. 1 o La source de lumière collimatée et l'appareil photo peuvent être installés à bord d'une nacelle 8 apte à être déplacée pour permettre l'inspection d'une surface optique déjà intégrée sur un satellite, alors que l'ordinateur 6 permet depuis le sol de contrôler la mise au point de l'appareil et la réalisation de clichés de la surface. 15 On comprendra cependant que l'invention n'est pas limitée à un tel mode de mise en oeuvre, mais s'étend à également à d'autres types de contrôle de surfaces optiques tels que des contrôles en salle blanche (sans nécessiter de sortir les surfaces optiques de l'environnement propre) ou en salle noire (ce qui permet un contrôle fin via de long temps d'intégration et 20 différents éclairages). Le procédé d'inspection de l'état d'une surface optique réfléchissante selon le premier aspect de l'invention est mis en oeuvre à l'aide d'un appareil de prise de vue positionné à distance de la surface (typiquement à plusieurs mètres de la surface). Ce procédé est caractérisé par une étape de calibrage 25 de l'appareil au cours de laquelle la mise au point de l'appareil est établie au niveau de défauts (polluants, rayures) présents sur la surface optique alors que la surface est éclairée par la source de lumière collimatée. Selon un mode de réalisation possible, l'étape de calibrage de l'appareil comprend une opération de mise au point grossière suivie d'une opération de 3o mise au point fine. La mise au point grossière est réalisée par un opérateur de l'appareil pour réaliser une mise au point approximative au niveau d'éléments non réfléchissants tandis que la mise au point fine est réalisée depuis la mise au point approximative à l'aide d'un logiciel contrôlant pas à pas la mise au point de l'appareil. Les éléments non réfléchissants sont par exemple des polluants ou des rayures sur la surface optique inspectée qui sont visibles par un opérateur de l'appareil photo, ou encore une zone de bordure entre la surface optique et l'environnement extérieur. En variante, tout ou partie du calibrage est mis en oeuvre de manière automatique en venant réaliser la mise au point qui permet d'obtenir le pic 1 o d'intensité lumineuse le mieux défini (par exemple au sens de la dispersion) autour d'un défaut présent sur la surface. On a représenté sur la figure 2 un schéma d'un mode de réalisation possible de cette étape de calibrage dans le cas où la surface optique est un miroir. Dans ce mode de réalisation, la source de lumière collimatée S est 15 agencée de manière à ce que la ligne reliant la surface M à la source lumineuse et la ligne normale à la surface présentent un écart angulaire, et l'appareil A est agencé de manière à récupérer la lumière issue de la source qui est réfléchie spéculairement par la surface M. Préférentiellement, l'angle entre la normale à la surface et la source lumineuse est égal à l'angle entre 20 la normale et l'appareil. On a représenté sur la figure 3 un schéma d'un autre mode de réalisation possible de cette étape de calibrage dans le cas où la surface optique est un filtre interférentiel F permettant de sélectionner une fine partie du spectre lumineux. Dans ce mode de réalisation, la source de lumière 25 collimatée S peut venir éclairer le filtre F selon la normale à la surface, et la source S et l'appareil A sont agencés de part et d'autre du filtre F. Suite à l'étape de calibrage, le procédé selon le premier aspect de l'invention comprend la réalisation de prises de vue de la surface optique en utilisant la mise au point établie lors de l'étape de calibrage. 30 Les différentes prises de vue permettent de dresser un bilan de l'état de surface. On relèvera que dans le cadre de l'invention, l'appareil photo permet d'obtenir une résolution globalement équivalente à celle d'un microscope mais dispose d'un champ de vue nettement plus important (typiquement environ 12cm par rapport à 2cm pour un microscope) ce qui permet de conduire rapidement l'inspection de l'intégralité de la surface. La source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage peut alors également être utilisée lors de la réalisation des prises de vues. Alternativement, une source de lumière différente de la source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage est utilisée lors de la réalisation des prises de vues. A titre d'exemple non limitatif, et en référence à la figure 4, la source de lumière utilisée lors de la réalisation des prises de vues peut être une source non collimatée R venant éclairer un écran lambertien E lequel réfléchit la lumière vers la surface M avec une intensité lumineuse apparente uniforme dans toutes les directions. Il peut également s'agir d'une lampe UV permettant de faire fluorescer les particules présentes sur la surface optique. On comprendra que l'invention n'est pas limitée par le type d'éclairage utilisé lors de la réalisation des prises de vues, mais qu'au contraire différentes sources lumineuses peuvent être utilisées en fonction du type de défauts que l'on souhaite observer. On comprendra par ailleurs que l'appareil photo peut être doté d'objectifs du commerce de différentes focales et ouvertures adaptées à chaque situation de prise de vue. L'invention permet ainsi de dresser un bilan de l'état de surface d'un miroir (ou tout autre surface optique) de manière non invasive. L'intervention est par ailleurs rapide du fait de la polyvalence du système. Enfin, l'observation est efficace car de nombreux types de défauts peuvent être observés, avec une très bonne définition. REVENDICATIONS1. Procédé d'inspection de l'état d'une surface optique réfléchissante mis en oeuvre à l'aide d'un appareil de prise de vue positionné à distance de la surface, caractérisé par une étape de calibrage de l'appareil au cours de laquelle la mise au point de l'appareil est établie au niveau de défauts présents sur la surface optique alors que la surface est éclairée par une source de lumière collimatée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la surface optique est un miroir, la source de lumière collimatée est agencée de manière à ce que la ligne reliant la surface à la source lumineuse et la ligne normale à la surface présentent un écart angulaire, et l'appareil est agencé de manière à récupérer la lumière issue de la source qui est réfléchie spéculairement par la surface. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la surface optique est un filtre interférentiel, la source de lumière collimatée vient éclairer la surface selon la normale à la surface, et la source et l'appareil sont agencés de part et d'autre de la surface. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la source de lumière collimatée comprend une source de lumière blanche et un collimateur. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la source blanche est une lampe au Xénon. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle 30 l'étape de calibrage de l'appareil comprend une opération de mise au point grossière suivie d'une opération de mise au point fine, la mise au point25grossière étant réalisée par un opérateur de l'appareil pour réaliser une mise au point approximative au niveau d'éléments non réfléchissants tandis que la mise au point fine est réalisée depuis la mise au point approximative à l'aide d'un logiciel contrôlant pas à pas la mise au point de l'appareil. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre la réalisation de prises de vue de la surface optique en utilisant la mise au point établie lors de l'étape de calibrage. 10 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel la source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage est également utilisée lors de la réalisation des prises de vues. 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel une source de lumière 15 différente de la source de lumière collimatée utilisée lors de l'étape de calibrage est utilisée lors de la réalisation des prises de vues. 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel la source de lumière utilisée lors de la réalisation des prises de vues est une source non 20 collimatée venant éclairer un écran lambertien lequel réfléchit la lumière vers la surface avec une intensité lumineuse apparente uniforme dans toutes les directions. 11. Système d'inspection de l'état d'une surface optique réfléchissante, 25 comprenant : - une source de lumière collimatée venant éclairer la surface ; - un appareil de prise de vue positionné à distance de la surface, et calibré avec une mise au point établie au niveau de défauts présents sur la surface éclairée par la source de lumière collimatée.5