Brevet FR3119682A1 — publié le 20220812

Un instrument d’imagerie (10) comprend un télescope de type Korsch et un miroir déformable (M4 1 ). Un miroir primaire (M1) du télescope constitue une pupille d’entrée, et le miroir déformable est situé dans une autre pupille du télescope, pour permettre de compenser des défauts de forme du miroir primaire. Avantageusement, le miroir déformable possède une forme de base qui est courbe, pour compenser des distorsions du télescope et permettre de disposer des capteurs d’image (50) sur un support plan, pour saisir l’image formée par le télescope. Un tel instrument d’imagerie est particulièrement adapté pour une application d’imagerie qui est mise en œuvre à partir d’un satellite, pour saisir des images de la Terre. Possiblement, l’instrument d’imagerie peut comprendre deux voies d’imagerie, qui peuvent être intégrées facilement grâce à des plateformes séparées dédiées une-à-une auxdites voies d’imagerie. Figure d’abrégé : Figure 1 INSTRUMENT D’IMAGERIE La présente description concerne un instrument d’imagerie, un satellite qui est équipé d’un tel instrument et un procédé de saisie d’image. L’imagerie réalisée à partir d’un satellite est un domaine technique très développé pour de nombreuses applications. Certaines de ces applications nécessitent que l’instrument d’imagerie qui est utilisé fournisse des résolutions très fines. Or des défauts de forme de la surface du miroir primaire d’un télescope qui est utilisé pour de telles applications comptent parmi les causes de perte de résolution qui sont les plus importantes. De tels défauts de forme peuvent résulter de la fabrication du miroir primaire, ou résulter de contraintes et/ou d’inhomogénéités thermiques qui sont subies par le miroir primaire pendant que le télescope est utilisé. La forme du front d’onde de la lumière qui est réfléchie par le miroir primaire est altérée par de tels défauts, et à cause de cela l’image d’une source ponctuelle de lumière qui est formée dans le plan focal du télescope n’est pas un point mais une tache qui augmente en taille alors qu’elle est optimale en l’absence de défauts du miroir primaire. Un tel élargissement de la tache d’image est à l’origine de la perte de résolution de l’instrument d’imagerie. Une autre difficulté qui intervient dans la conception d’un instrument d’imagerie destiné à être utilisé à bord d’un satellite provient de l’existence de distorsions optiques qui affectent l’image formée dans le plan focal. En effet, pour un mode de saisie d’image de type push-broom, l’image est saisie pendant son déplacement dans le plan focal, qui résulte en général du déplacement du satellite sur son orbite. Pour cela, des capteurs d’image à décalage temporel et intégration, couramment désignés par TDI pour «Time Delay Integration» en anglais, sont utilisés. De tels capteurs TDI réalisent des accumulations de signaux de détection qui sont synchrones avec le déplacement de l’image le long des colonnes du capteur. Le parallélisme entre la direction des colonnes de chaque capteur TDI qui est disposé dans le plan focal et la direction locale de déplacement de l’image est alors essentielle. Or en présence de distorsions de l’image, par exemple des distorsions en barillet ou en coussinet, la direction locale de déplacement de l’image varie entre des endroits différents à l’intérieur du plan focal. Chaque capteur TDI doit alors être orienté parallèlement à la direction apparente de déplacement d’image qui est effective à l’endroit où il se trouve. En outre, les distorsions sont d’autant plus pénalisantes que chaque capteur TDI possède un grand nombre d’étages pour procurer une meilleure sensibilité à des faibles niveaux de lumière, car la direction locale de déplacement de l’image varie alors sensiblement le long des colonnes de certains des capteurs TDI. Enfin, les distorsions provoquent aussi des variations de vitesse de déplacement de l’image à l’intérieur du plan focal, en fonction de la position de l’angle de champ, et des désynchronisations des fonctionnements des capteurs TDI par rapport aux déplacements locaux d’image en résultent. Une méthode possible pour compenser les distorsions et recouvrer une compatibilité avec l’utilisation de capteurs TDI consiste à utiliser une surface de support des capteurs qui n’est pas plane, c’est-à-dire qui est concave ou convexe. Mais l’assemblage du plan focal devient alors complexe, et ce d’autant plus lorsqu’il contient un grand nombre de capteurs TDI. Enfin, l’intégration d’un instrument d’imagerie dans un satellite est une étape difficile, surtout lorsque l’instrument comporte plusieurs voies d’imagerie dont les positions relatives doivent être ajustées précisément. Il est alors essentiel que la conception de l’instrument d’imagerie prenne directement en compte les difficultés de l’étape de son intégration dans le satellite, afin que cette étape soit réduite en durée et en coût. Problème technique A partir de cette situation, un but de la présente invention est de résoudre ou réduire l’un au moins des problèmes techniques cités précédemment, par rapport aux instruments d’imagerie connus de l’art antérieur. Plus particulièrement, l’invention a pour but de supprimer au moins en partie des dégradations de la résolution optique qui résultent de défauts de forme de la surface réfléchissante du miroir primaire d’un télescope. Un but annexe de l’invention est de réduire les distorsions qui affectent l’image qui est formée dans le plan focal par l’instrument d’imagerie. Enfin, un autre but annexe de l’invention est de proposer une architecture d’instrument d’imagerie à deux voies, qui facilite l’étape d’intégration dans un satellite. Brève description des figures Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement dans la description détaillée ci-après d’exemples de réalisation non-limitatifs, en référence aux figures annexées parmi lesquelles : est un schéma optique d’une première voie d’imagerie d’un instrument d’imagerie conforme l’invention ; correspond à pour une seconde voie d’imagerie de l’instrument d’imagerie, telle que fonctionnelle dans un mode d’acquisition d’image ; correspond à pour un mode de calibration de la seconde voie de l’instrument d’imagerie ; représente un aménagement de plan focal qui est possible pour la première voie d’imagerie de ; et illustre une application de l’instrument d’imagerie. Instrument d’imagerie (10) comprenant : - un miroir primaire (M1), un miroir secondaire (M2) et un miroir tertiaire (M3 1 ) qui constituent ensemble un télescope de type Korsch, le miroir primaire constituant en outre une pupille d’entrée du télescope ; et - un ensemble de saisie d’image (5 1 ), qui est situé dans un plan focal (PF 1 ) du télescope de façon à saisir une image formée par de la lumière qui est réfléchie successivement par le miroir primaire (M1), le miroir secondaire (M2) puis le miroir tertiaire (M3 1 ), caractérisé en ce qu’il comprend en outre : - un miroir déformable (M4 1 ), qui est placé dans une pupille du télescope autre que la pupille d’entrée ; et - un contrôleur (C4), qui est adapté pour ajuster une forme du miroir déformable (M4 1 ), d’une manière variable entre des zones différentes dudit miroir déformable, de façon à compenser au moins un défaut de forme du miroir primaire (M1). Instrument d’imagerie (10) selon la revendication 1, dans lequel le contrôleur (C4) est adapté en outre pour ajuster la forme du miroir déformable (M4 1 ) de façon à compenser au moins un défaut de position d’au moins un composant optique de l’instrument d’imagerie. Instrument d’imagerie (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le miroir déformable (M4 1 ) possède une forme de base qui est courbe, en plus d’ajustements de la forme dudit miroir déformable qui sont produits par le contrôleur (C4), ladite forme de base qui est courbe étant adaptée pour réduire des distorsions de l’image formée dans le plan focal (PF 1 ) par rapport un miroir plan qui serait disposé à la place du miroir déformable. Instrument d’imagerie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la pupille où est placé le miroir déformable (M4 1 ) est située sur un trajet optique de la lumière qui forme l’image saisie, entre le miroir tertiaire (M3 1 ) et le plan focal (PF 1 ). Instrument d’imagerie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’ensemble de saisie d’image (5 1 ) comprend plusieurs capteurs (50) chacun de type à décalage temporel et intégration, lesdits capteurs étant disposés dans le plan focal (PF 1 ) avec des directions de colonnes (DC) respectives qui sont toutes parallèles à un plan commun, et présentant entre eux des composantes de décalages qui sont perpendiculaires aux directions de colonnes, à l’intérieur dudit plan focal. Instrument d’imagerie (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant deux voies d’imagerie, une première des voies d’imagerie comprenant le télescope de type Korsch, le miroir déformable (M4 1 ) et l’ensemble de saisie d’image (5 1 ), et une seconde des voies d’imagerie comprenant un télescope additionnel et un ensemble de saisie d’image additionnel (5 2 ) qui est situé dans un plan focal (PF 2 ) du télescope additionnel, les miroirs primaire (M1) et secondaire (M2) étant communs au télescope de type Korsch et au télescope additionnel, et l’instrument d’imagerie (10) comprenant en outre un séparateur de faisceau qui est situé sur un trajet de la lumière entre le miroir secondaire (M2) et un miroir tertiaire (M3 2 ) du télescope additionnel, de façon à séparer spatialement l’une de l’autre les deux voies d’imagerie en aval dudit séparateur de faisceau, par rapport à un sens de propagation de la lumière dans l’instrument d’imagerie. Instrument d’imagerie (10) selon la revendication 6, dans lequel le séparateur de faisceau est superposé à une image intermédiaire qui est formée par les miroirs primaire (M1) et secondaire (M2) lors d’une utilisation de l’instrument d’imagerie, de sorte que ledit séparateur de faisceau ait un fonctionnement par division de champ. Instrument d’imagerie (10) selon la revendication 7, dans lequel le séparateur de faisceau est constitué par un miroir (MS) superposé à une partie de l’image intermédiaire qui est dédiée à l’une des voies d’imagerie, à l’exclusion d’une partie complémentaire de ladite image intermédiaire qui est dédiée à l’autre voie d’imagerie. Instrument d’imagerie (10) selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, comprenant deux plateformes (11, 12) de support de composants optiques, le séparateur de faisceau, le miroir tertiaire (M3 1 ) du télescope de type Korsch, le miroir déformable (M4 1 ) et l’ensemble de saisie d’image (5 1 ) étant supportés par une première (11) desdites plateformes, de sorte que la première plateforme soit dédiée à la première voie d’imagerie, et une seconde (12) des plateformes étant dédiée à la seconde voie d’imagerie, en supportant des composants de ladite seconde voie d’imagerie à l’exclusion des miroirs primaire (M1) et secondaire (M2). Instrument d’imagerie (10) selon la revendication 9, dans lequel la seconde voie d’imagerie est une voie d’imagerie infrarouge, et dans lequel la seconde plateforme (12) supporte en outre un cryostat (14) qui est disposé pour refroidir l’ensemble de saisie d’image additionnel (5 2 ), et supporte aussi une source de rayonnement embarquée (15) qui est disposée pour envoyer temporairement un rayonnement de calibration sur ledit ensemble de saisie d’image additionnel. Satellite (100), comprenant un instrument d’imagerie (10) qui est conforme à la revendication 9 ou 10, dans lequel la première plateforme (11) de l’instrument d’imagerie est solidaire d’un châssis du satellite, et la seconde plateforme (12) de l’instrument d’imagerie est fixée à ladite première plateforme. Procédé de saisie d’image à partir d’un satellite (100) qui est en orbite autour de la Terre, dans lequel un instrument d’imagerie (10) conforme à l’une quelconque des revendications 1 à 10 est situé à bord du satellite, et l’image est saisie en utilisant ledit instrument d’imagerie.