Brevet FR3163174A1 — publié le 20251212

Ce dispositif d’observation (1) comprenant une structure mécanique, un module d’affichage (5), un combineur optique (7) et un système optique (9) configuré pour diriger vers le combineur optique (7) une image sortant du module d’affichage (5), le combineur optique (7) dirigeant vers une zone d’observation (11) la superposition d’une part d’un flux lumineux provenant d’une scène observée (15) par l’intermédiaire d’une voie optique directe (3) et d’autre part de l’image sortant du module d’affichage (5), le dispositif d’observation (1) comprenant un télémètre (27) configuré pour émettre et réceptionner un rayonnement laser vers et depuis la scène observée (15) par passage dudit rayonnement laser dans la voie optique directe (3). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif d’observation à télémètre intégré La présente invention concerne les dispositifs d’observation. En particulier, la présente invention concerne les dispositifs d’observation et de visée destinés à être embarqué sur un véhicule ou sur un instrument portatif. De manière générale, l’invention s’applique à tout dispositif d’observation nécessitant l’usage d’un télémètre. Techniques antérieures Un dispositif d’observation comprend généralement une voie optique directe comprenant des lentilles et/ou des miroirs afin pour un observateur de visualiser une scène, par exemple avec un grossissement particulier. Un tel dispositif d’observation peut généralement comprendre un module d’affichage supplémentaire afin d’enrichir l’information visuelle parvenant à l’observateur. Par exemple, un dispositif d’observation de l’état de la technique peut comprendre un moyen d’afficher un réticule, ainsi qu’un écran pouvant afficher des informations, par exemple des informations spectrales captées par une caméra, et de les superposer au flux lumineux de la voie optique directe grâce à un combineur optique. Dans certaines situations, il est particulièrement utile de connaitre la distance à laquelle la scène observée se situe de l’observateur. Il est d’usage d’utiliser un télémètre afin d’obtenir cette information. Cependant, les télémètres sont dissociés des dispositifs d’observation et induisent une masse à transporter importante. Un télémètre peut également prendre de la place et est couteux. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de fournir un dispositif d’observation fournissant également un dispositif de télémétrie. La présente invention a pour objet un dispositif d’observation comprenant une structure mécanique, un module d’affichage, un combineur optique et un système optique configuré pour diriger vers le combineur optique une image sortant du module d’affichage, le combineur optique dirigeant vers une zone d’observation la superposition d’une part d’un flux lumineux provenant d’une scène observée par l’intermédiaire d’une voie optique directe et d’autre part de l’image sortant du module d’affichage. Le dispositif d’observation comprend en outre un télémètre configuré pour émettre et réceptionner un rayonnement laser vers et depuis la scène observée par passage dudit rayonnement laser dans la voie optique directe. Ainsi, le dispositif d’observation permet de mutualiser la voie optique directe afin d’y faire passer le rayonnement émis par un télémètre. Avantageusement, le combineur optique est configuré pour réfléchir le rayonnement laser depuis le télémètre vers la voie optique directe et la scène observée, et inversement. Dans un mode de réalisation, le dispositif d’observation comprend un miroir configuré pour réfléchir le rayonnement laser depuis le télémètre vers le combineur optique et pour réfléchir le rayonnement laser provenant de la scène observée et réfléchi par le combineur optique vers le télémètre. Avantageusement, le combineur optique comprend une lame séparatrice partiellement réfléchissante pour un rayonnement électromagnétique compris entre 400 nanomètres et 700 nanomètres de longueur d’onde, et entièrement réfléchissante pour le rayonnement électromagnétique émis par le télémètre, de préférence compris dans le domaine infrarouge, encore plus préférentiellement compris entre 1500 nanomètres et 1700 nanomètres de longueur d’onde. Dans un mode de réalisation particulier, le combineur optique est configuré pour transmettre au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant de la scène observée vers la zone d’observation, et pour réfléchir au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant du module d’affichage vers la zone d’observation. Avantageusement, le module d’affichage comprend un dispositif de visée comprenant un réticule ou un écran configuré pour afficher un réticule et/ou un point rouge. Par exemple, le dispositif d’observation comprend une caméra, le module d’affichage comprenant un afficheur configuré pour afficher une image d’une information spectrale acquise par la caméra. Dans un mode particulier de réalisation, le module d’affichage comprend un second combineur optique dirigeant en sortie dudit module d’affichage la superposition d’une part de l’image affichée par l’afficheur et d’autre part du réticule et/ou du point rouge sortant du dispositif de visée. Avantageusement, le dispositif d’observation comprend un premier hublot entre la zone d’observation et le combineur optique, et un second hublot entre le combineur optique et la scène observée. En particulier, le télémètre comprend un émetteur laser et un récepteur laser positionnés l’un à côté de l’autre, de préférence parallèlement l’un à côté de l’autre selon une direction orthogonale à la direction de la voie optique directe. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence au dessin annexé sur lequel : FIG. 1 est une vue schématique en coupe d’un dispositif d’observation selon l’invention embarquant un télémètre. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté schématiquement sur la FIG. 1 une vue en coupe d’un dispositif d’observation 1 selon l’invention. Le dispositif d’observation 1 comprend une structure mécanique, non représentée, permettant de soutenir tous les éléments dudit dispositif d’observation 1. Le dispositif d’observation 1 comprend en particulier une voie optique directe 3, un module d’affichage 5, un combineur optique 7 et un système optique 9 configuré pour diriger vers le combineur optique 7 une image sortant du module d’affichage 5. On entend par système optique 9 un ensemble d'éléments optiques, tels que des miroirs, et/ou des lentilles permettant de modifier la trajectoire ou les propriétés de rayons électromagnétiques, par exemple des rayons lumineux tels que des rayons dans le domaine visible. Tel que représenté, le système optique 9 comprend un miroir 9, par exemple un miroir de forme libre, dit « freeform » en termes anglo-saxons. Par exemple, un miroir de forme libre peut être un miroir asymétrique. De manière générale, le système optique 9 est un système optique de forme libre. Il comprend par exemple trois surfaces optiques de forme libre, une première fonctionnant en transmission (non représentée), une deuxième surface fonctionnant en réflexion, par exemple le miroir 9, et une troisième surface fonctionnant en transmission (non représentée). On entend par voie optique directe 3 un espace dans lequel un rayonnement électromagnétique ne rencontre que des éléments optiques de transmission ou de réflexion. Tel que représenté sur la FIG. 1 , la voie optique directe 3 s’étend de la zone d’observation 11, où un observateur peut positionner un œil 13, jusqu’à la scène observée 15, en traversant dans cette ordre un premier hublot 17, le combineur optique 7, et un second hublot 19. Les premier et second hublots 17 et 19 fonctionnent en transmission du rayonnement électromagnétique visible et permettent notamment de protéger le dispositif d’observation 1 de l’humidité et de la poussière. Le combineur optique 7 est configuré pour diriger vers la zone d’observation 11 la superposition d’une part d’un flux lumineux provenant de la scène observée 15 par l’intermédiaire de la voie optique directe 3 et d’autre part de l’image sortant du module d’affichage 5. Ainsi, l’œil 13 d’un observateur peut recevoir à la fois le flux lumineux directement de la scène ainsi que des informations supplémentaires via le module d’affichage 5. En particulier, le module d’affichage 5 peut comprendre un dispositif de visée 21 comprenant un réticule ou un écran configuré pour afficher un réticule et/ou un point rouge. En variante ou en addition, le dispositif d’observation 1 comprend une caméra destinée à acquérir la scène observée 15, la caméra n’étant pas représentée, le module d’affichage 5 comprenant un afficheur 23 configuré pour afficher une image d’une information spectrale acquise par la caméra. La caméra est par exemple une caméra thermique. L’afficheur 23 permet alors de retranscrire dans le domaine visible les informations spectrales thermique captées par la caméra et de les envoyer à l’œil 13 de l’observateur par l’intermédiaire du combineur optique 7. En variante, aucune caméra n’est présente, mais le module d’affichage 5 comprend un afficheur 23 afin de communiquer certaines informations à l’observateur. Dans le cas représenté sur la FIG. 1 , le module d’affichage 5 comprend un second combineur optique 25 dirigeant en sortie dudit module d’affichage 5 la superposition d’une part de l’image affichée par l’afficheur 23 et d’autre part du réticule et/ou du point rouge sortant du dispositif de visée 21. Le dispositif d’observation 1 comprend en outre un télémètre 27 configuré pour émettre et réceptionner un rayonnement laser vers et depuis la scène observée 15 par passage dudit rayonnement laser dans la voie optique directe 3. Ainsi, cette configuration permet de mutualiser la voie optique directe 3 avec le télémètre 27, permettant un gain de place, une diminution de la masse globale ainsi que du coût par rapport à un système classique combinant un dispositif d’observation 1 avec un télémètre externe. En particulier, l’internalisation du télémètre 27 permet la combinaison de cinq voies optiques dans le même dispositif d’observation 1, à savoir, la vision directe de la scène observée 15 par la voie optique directe 3, la voie correspondant au dispositif de visée 21, la voie correspondant à l’afficheur 23, la voie correspondant à l’émission du télémètre 27, et la voie correspondant à la réception du télémètre 27. En particulier, le télémètre 27 comprend un émetteur laser 29 et un récepteur laser 31 positionnés l’un à côté de l’autre. Par exemple, l’émetteur laser 29 et le récepteur laser 31 sont positionnés parallèlement l’un à côté de l’autre selon une direction orthogonale à la direction de la voie optique directe 3, à savoir la direction de l’axe X. Autrement dit, l’émetteur laser 29 et le récepteur laser 31 sont positionnés parallèlement l’un à côté de l’autre selon la direction de l’axe Z, à savoir selon une direction orthogonale au plan de coupe de la FIG. 1 représentée. Cela permet de séparer les voies optiques liées et l’émission laser et à la réception laser, et ainsi de séparer les pupilles optiques respectives de chaque voie. On entend par positionnement parallèle que l’émission et la réception laser s’effectuent selon des directions moyennes parallèles. Le combineur optique 7 est configuré pour réfléchir le rayonnement laser émis depuis le télémètre 27, en particulier depuis l’émetteur laser 29, vers la voie optique directe 3 et la scène observée 15, et inversement pour réfléchir le rayonnement laser provenant de la voie optique directe 3 vers le télémètre 27. De manière évidente, le rayonnement laser provenant de la voie optique directe 3 est à l’origine issu du télémètre 27, puis est allé se réfléchir sur la scène observée 15 et revient ensuite au niveau du télémètre 27. En particulier, le dispositif d’observation 1 comprend un miroir 33, par exemple un miroir de forme libre de type « freeform » en termes anglo-saxons, configuré pour réfléchir le rayonnement laser émis depuis le télémètre 27, en particulier depuis l’émetteur laser 29, vers le combineur optique 7 et pour réfléchir le rayonnement laser provenant de la scène observée 15 et réfléchi par le combineur optique 7 vers le télémètre 27, en particulier vers le récepteur laser 31. Ainsi, le combineur optique 7 est configuré pour réfléchir le rayonnement laser émis depuis le télémètre 27 vers la voie optique directe 3 et la scène observée 15 par l’intermédiaire du miroir 33, et inversement. En addition du miroir 33, des lentilles et/ou d’autre miroirs peuvent être ajouté selon le parcours optique que doit emprunter le rayonnement électromagnétique émis par le télémètre 27. Dans un mode particulier de réalisation, le combineur optique 7 comprend une lame séparatrice partiellement réfléchissante pour un rayonnement électromagnétique compris entre 400 nanomètres et 700 nanomètres de longueur d’onde, et entièrement réfléchissante pour le rayonnement électromagnétique émis par le télémètre 27, de préférence compris dans le domaine infrarouge, encore plus préférentiellement compris entre 1500 nanomètres et 1700 nanomètres de longueur d’onde. Par exemple, le combineur optique 7 est configuré pour transmettre au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant de la scène observée 15 vers la zone d’observation 11, et pour réfléchir au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant du module d’affichage 5 vers la zone d’observation 11. La lame séparatrice est par exemple une lame semi-séparatrice. Dispositif d’observation (1) comprenant une structure mécanique, un module d’affichage (5), un combineur optique (7) et un système optique (9) configuré pour diriger vers le combineur optique (7) une image sortant du module d’affichage (5), le combineur optique (7) dirigeant vers une zone d’observation (11) la superposition d’une part d’un flux lumineux provenant d’une scène observée (15) par l’intermédiaire d’une voie optique directe (3) et d’autre part de l’image sortant du module d’affichage (5), caractérisé en ce qu’il comprend un télémètre (27) configuré pour émettre et réceptionner un rayonnement laser vers et depuis la scène observée (15) par passage dudit rayonnement laser dans la voie optique directe (3). Dispositif selon la revendication 1, dans lequel le combineur optique (7) est configuré pour réfléchir le rayonnement laser depuis le télémètre (27) vers la voie optique directe (3) et la scène observée (15), et inversement. Dispositif selon la revendication 2, comprenant un miroir (33) configuré pour réfléchir le rayonnement laser depuis le télémètre (27) vers le combineur optique (7) et pour réfléchir le rayonnement laser provenant de la scène observée (15) et réfléchi par le combineur optique (7) vers le télémètre (27). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le combineur optique (7) comprend une lame séparatrice partiellement réfléchissante pour un rayonnement électromagnétique compris entre 400 nanomètres et 700 nanomètres de longueur d’onde, et entièrement réfléchissante pour le rayonnement électromagnétique émis par le télémètre (27), de préférence compris dans le domaine infrarouge, encore plus préférentiellement compris entre 1500 nanomètres et 1700 nanomètres de longueur d’onde. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel le combineur optique (7) est configuré pour transmettre au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant de la scène observée (15) vers la zone d’observation (11), et pour réfléchir au moins 40% du rayonnement électromagnétique compris entre 400 et 700 nanomètres provenant du module d’affichage (5) vers la zone d’observation (11). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le module d’affichage (5) comprend un dispositif de visée (21) comprenant un réticule ou un écran configuré pour afficher un réticule et/ou un point rouge. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une caméra, le module d’affichage (5) comprenant un afficheur (23) configuré pour afficher une image d’une information spectrale acquise par la caméra. Dispositif selon les revendications 6 et 7, dans lequel le module d’affichage (5) comprend un second combineur optique (25) dirigeant en sortie dudit module d’affichage (5) la superposition d’une part de l’image affichée par l’afficheur (23) et d’autre part du réticule et/ou du point rouge sortant du dispositif de visée (21). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant un premier hublot (17) entre la zone d’observation (11) et le combineur optique (7), et un second hublot (19) entre le combineur optique (7) et la scène observée (15). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le télémètre (27) comprend un émetteur laser (29) et un récepteur laser (31) positionnés l’un à côté de l’autre, de préférence parallèlement l’un à côté de l’autre selon une direction (Z) orthogonale à la direction de la voie optique directe (3).