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Images Mosaic View
Publication
_________________________________________________________________
Number FR2518763A1
Family ID 2090601
Probable Assignee Sfim
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title ENSEMBLE DE VISEE ET DE POINTAGE JOUR-NUIT
Abstract
_________________________________________________________________
L'ENSEMBLE EST DU TYPE COMPORTANT: UN VISEUR OPTIQUE 200 COMBINE A UN
COMPLEMENT OPTO-ELECTRONIQUE 300 AFOCAL.
SELON L'INVENTION, LE COMPLEMENT OPTO-ELECTRONIQUE EST PLACE DEVANT LA
PUPILLE D'ENTREE 210 DU VISEUR OPTIQUE, ET LES RAYONS LUMINEUX EMIS
PAR UN RETICULE 250 SONT DIRIGES HORS DU VISEUR OPTIQUE ABC EN
TRAVERSANT SA PUPILLE D'ENTREE 210, PUIS VERS LA PUPILLE D'ENTREE 210,
PUIS VERS LA PUPILLE D'ENTREE 320 DU COMPLEMENT OPTO-ELECTRONIQUE
CDEFG, DE MANIERE A FAIRE SUBIR AUX RAYONS EMIS PAR LE RETICULE LE
MEME TRAJET OPTIQUE GHIJ QU'AUX RAYONS EMIS PAR L'OBJET A OBSERVER
400.
ON COMPENSE AINSI LES DEVIATIONS ANGULAIRES APPORTEES PAR L'ADJONCTION
DU COMPLEMENT OPTO-ELECTRONIQUE.
POUR MESURER LE GRANDISSEMENT APPORTE PAR CETTE ADJONCTION, ON
DEDOUBLE LE RETICULE 251, 251 D'UNE VALEUR L CONNUE; L'ECARTEMENT L
DES IMAGES DE CE RETICULE DEDOUBLE EST ENSUITE MESURE PAR UNE BARRETTE
DE DIODES 280.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne un ensemble de visee et de pointage,
utilisant en combinaison un viseur optique, tel que par exemple un
viseur periscopique panoramique ou une lunette d'observation, et un
complement opto-electronique afocal, tel qu'un intensificateur de
lumiere ou un convertisseur de rayonnement thermique (infrarouge) en
rayonnement visible; un tel complement
optique permet de transformer une image optique, en lu-
miere visible ou infrarouge, en signaux electriques qui sont traites
de maniere appropriee et servent a former une nouvelle image optique
visible par balayage d'un faisceau d'electrons L'adjonction d'un
tel;dispositif a un viseur optique classique autorise la visee de
nuit, ou de jour avec des possibilites accrues On designera par la
suite ce complement optoelectronique par "module de nuit".
L'adjonction d'un module de nuit presente cependant l'inconvenient
d'introduire une deformation de
l'image Cette deformation peut etre aussi bien une de-
viation, angulaire ou en position, de l'axe optique emer-
gent du module de nuit par rapport a son axe optique incident, qu'un
effet d'echelle, le grandissement apporte
par le module de nuit n'etant pas rigoureusement egal a 1.
Ces distorsions sont dues au fait que l'on transforme l'image optique
en un faisceau d'electrons, dont la precision est affectee par de
nombreux facteurs
stabilite des tensions d'alimentation, derive des com-
posants, effets magnetiques dus au champ terrestre, a la
masse metallique du vehicule porteur, aux circuits elec-
tric en fonctionnement dans celui-ci, vibrations, L'influence de ces
facteurs est en general difficile a connaitre et a compenser; de plus,
ils sont en permanence variables. En tout etat de cause, il est
impossible d'atteindre la precision de pointage tres elevee obtenue
avec un ensemble purement optique de l'ordre de dix secondes d'arc-,
limitee- seulement par les contraintes technologiques d'usinage et
d'asseublage des elements
optiques et des pieces mecaniques associees.
Une telle valeur, qui correspond a une precision de l'ordre de 20 a 30
cm a 2000 m de distance, doit
cependant etre atteinte si l'on souhaite utiliser l'en-
semble non seulement pour l'observation, mais egalement
pour le pointage des cibles visees.
On a deja propose d'equiper le dispositif optique d'une source interne
de lumiere formant reticule, et de diriger les rayons lumineux emis
par ce reticule vers l'oeil de l'operateur Le module de nuit est alors
dispose en fin du trajet optique commun aux rayons emis par le
reticule et aux rayons emis par l'objet vise, juste avant le poste
d'observation Ll'image du reticule est alors deformee de la meme
maniere que celle de la cible. Si cette solution est satisfaisante au
plan theorique, elle se heurte cependant a des contraintes de
realisation: le fait d'integrer le module de nuit au.
viseur oblige a choisir un module de dimensions reduites, donc de
performances moindres En outre, il faut prevoir une mecanique interne
de deplacement du module, si l'on veut retirer celui-ci du trajet des
rayons lumineux pour
revenir a une visee de jour, c'est-a-dire purement optique.
Les difficultes d'echange et d'entretien du module de nuit
toujours fragile sont egalement a considerer -
L'objet de la presente invention n'est pas de realiser un tel viseur
journuit integre, mais de combiner un module de nuit a un viseur de
jour de type classique,
les deux elements etant relies entre eux de maniere se-
parable Pour la visee de nuit, on adapte le module de nuit de la
nmaniere qui sera indiquee plus bas; pour la visee de jour, on retire
purement et simplement le module de nuit, par exemple par un demontage
mecanique, evitant ainsi de l'exposer aux risques exterieurs Il est
clair
que l'echange d'un module defectueux se fera sans diffi-
culte, car l'adaptation selon l'invention ne requiert aucune
adequation particuliere entre le viseur optique
et le module de nuit: l'interchangeabilite est totale.
La taille du module de nuit n'est pas non plus une
contrainte, car il est maintenant exterieur au viseur.
Un tel ensemble de visee et de pointage convient particulierement bien
a la structure mecanique decrite dans la demande de brevet N O 81
13138, deposee au nom de la Demanderesse, intitulee "viseur
periscopique protege" et qu'on considerera comme incluse dans la
presente description par la reference qui y est faite.
La structure decrite dans cette demande comprend un viseur
periscopique comportant une tete panoramique traversant la partie
superieure d'une structure fixe, la partie emergente de ce viseur
etant recouverte par un capot de protection muni d'une ou plusieurs
fenetres-de
visee, et reposant sur la structure fixe La tete pano-
ramique et le capot sont chacun mobiles en rotation par des moyens
d'entrainement propres, ces moyens etant asservis entre eux pour
permettre, a volonte, un alignement d'une fenetre du capot sur la tete
de visee, quelle que soit
la position occupee par cette derniere.
Selon la presente invention, on peut munir l'une des fenetres de visee
du capot de protection d'un module de nuit, qui est donc solidaire de
ce capot et peut etre lui-meme protege de facon appropriee sans
limitation de poids ni d'encombrement On retrouve tous les avantages
mentionnes dans le brevet-precite, avec la possibilite de combiner un
type quelconque de module de
nuit avec un type quelconque de viseur optique.
Du fait de l'asservissement en position du capot par rapport a la tete
de viseur, et de l'assemblage de l'ensemble
viseur-structure-capot-module qui n'a aucun caractere metrologique, il
subsiste toujours un leger desalignement entre l'axe optique focal
d'entree du viseur et l'axe optique focal de sortie du module
de-nuit L'invention permet de pallier cet inconvenient.
A cette fin, les rayons lumineux emis par le reticule sont diriges
hors du viseur en traversant sa pupille d'entree, puis vers la pupille
d'entree du module de nuit, les rayons sortant du viseur et entrant
dans le module de nuit etant paralleles, de maniere a faire subir
ensuite a ces rayons emis par le reticule le meme trajet optique
qu'aux rayons emis par l'objet a observer. De cette maniere, il suffit
de placer la pupille de sortie du module de nuit approximativement
face a la pupille d'entree du viseur pour obtenir une image
permettant-le pointage de precision: le reticule est en effet devie de
la meme maniere que les rayons
optiques issus de l'objet a observer, et cette correc-
tion est permanente, meme en cas-de modification ins-
tantanee de l'image opto-electronique (baisse de tension,
deplacement d'une masse metallique,) ou de change-
ment d'alignement du viseur et du module (lors de la
rotation du capot asservi, par exemple).
D'autre part, la suppression du module de nuit (par exemple, par
decalage angulaire du capot mettant une fenetre optiquement neutre
face a l'axe de visee de la tete du viseur), ou, inversement, son
introduction, ne
modifie en rien la precision du reglage precedent.
Les rayons-emis par le reticule sont diriges de la pupille d'entree du
viseur vers la pupille d'entree du module de nuit par l'intermediaire
d'une serie de
prismes ou de miroirs, puis par un miroir semi-refle-
chissant, ou un miroir opaque de petites dimensions,
place devant cette derniere pupille d'entree.
Pour compenser les variations d'echelle, on peut munir l'ensemble
selon l Vinventiond'un reticule dedouble emettant deux rayons
paralleles distants d'un ecartement determine, les deux images etant
recues a la fin de leur trajet optique par des moyens de mesure de
l'ecartement de ces deux images, de maniere a determiner le
grandissement introduit par le module de nuit Cette valeur, convertie
en signaux electriques, permettra de
compenser exactement les valeurs angulaires brutes relevees.
Cette derniere caracteristique est particu-
lierement interessante lorsqu'il s'agit d'utiliser le reticule en mire
stadimetrique, c'est-a-dire pour mesurer la position angulaire d'une
cible qui n'est pas au centre du reticule, chaque graduation du
reticule correspondant a une unite d'angle donnee Connaissant
l'eloignement de la cible, on peut egalement determiner ses dimensions
par ce moyen Le reticule dedouble selon l'invention donnera
-30 le facteur de correction a apporter a la valeur mesuree.
Cette correction peut egalement etre faite automatiquement
en corrigeant, par calculateur, les informations elec-
G
tric delivrees par les codeurs angulaires.
Le reticule unique est un reticule de pointage
il est emis en lumiere visible.
Le reticule dedouble peut exister simultanement ou alternativement
avec le reticule unique, il peut etre emis en lumiere visible ou en
lumiere invisible Dans ce
dernier cas, on choisira la longueur d'onde de telle sorte-
que le rayonnement soit transmis par le module de nuit, et qu'il soit
compris dans la zone de sensibilite des diodes De plus, on pourra
avantageusement capter et separer l'image dedoublee au moyen d'un
miroir dichroique,
qui n'affectera pas l'image visible transmise a l'ope-
rateur, et evitera que celle-ci ne vienne frapper les diodes. D'autres
caracteristiques et avantages de
l'invention apparaitront a-la lecture de la description
detaillee ci-dessous, faite en reference aux dessins annexes, o la
figure 1 illustre les solutions de la technique anterieure,
la figurez 2 est une vue schematique de l'en-
semble selon l'invention.
La figure l montre un ensemble de-type classique une structure
porteuse commune, schematiquement-representee par la reference 100,
est reliee a un ensemble optique de
visee 200 et a un complement opto-electronique afocal 300.
L'ensemble optique 200 presente une pupille d'entree 210, et comporte,
par exemple dans le cas d'un viseur periscopique panoramique, un
miroir de renvoi 220,
mobile en rotation, renvoyant l'image a un poste d'obser-
vation fixe situe en partie inferieure Des codeurs angu-
laires 220 et 230 mesurent le deplacement du miroir.
Le capteur 230 mesure l'angle d'azimut; le capteur 240, l'angle de
site L'ensemble est de preference stabilise par un moyen gyroscopique
pour eviter que les
vibrations ne brouillent les mesures.
Un reticule 250 emet des rayons lumineux
renvoyes sur le poste d'observation, de maniere a super-
poser l'image du reticule a celle de l'objet vise 400.
L'operateur deplace le miroir 220 en site et en azimut jusqu'a placer
l'image de la cible 400, situee dans le champ observe balaye, au
centre du reticule; les
capteurs 230 et 240 indiquent alors la direction de cette-
cible. Le complement opto-electronique comporte une pupille d'entree
310 et une pupille de sortie 320; la pupille de sortie 320 est alignee
de maniere optimale avec la pupille d'entree 210 du dispositif optique
de visee.
Cette alignement n'est cependant jamais par-
fait Il s'ensuit que l'axe optique emergent YY' est decale par rapport
a l'axe optique incident XX' du dispositif de visee L'image percue par
l'observateur va donc etre legerement decalee, et celui-ci devra
compenser ce decalage par un deplacement angulaire du miroir, ce qui
va fausser les valeurs mesurees par les
capteurs 230 et 240.
Une variante, qui elimine cette erreur, con-
siste a placer le module de nuit 300 non plus devant la
pupille d'entree 210 du viseur optique, mais a l'inte-
grer a celui-ci, dans la position referencee 300 ', en
fin de trajet optique, a proximite du poste d'observation.
De cette facon, l'image du reticule traverse egalement le module de
nuit et compense les defauts apportes par celui-ci Un dispositif
mecanique approprie permet de retirer le module de nuit 300 ' du
trajet des rayons
lumineux pour la visee de jour.
On a dit plus haut quels etaient les inconve-
nients de cette variante a module de nuit integre, inherents notamment
au peu de place disponible a l'inte- rieur du dispositif optique de
visee 200 Dans l'ensemble de visee selon l'invention,
represente sur la figure 2 (o les memes references nume-
riques que celles de la figure 1 se referent aux memes elements), les
rayons emis par le reticule 250 sont tout d'abord reflechis, au point
A, par un premier miroir 260 vers le miroir mobile de renvoi 220 le
meme que celui servant a renvoyer l'image de la cible 400 Reflechie
sur ce miroir en B, l'image sort du dispositif optique de
visee par sa pupille d'entree 210.
Elle entre ensuite dans la pupille d'entree 320 du module de nuit, o
elle est dirigee de maniere a etre reinjectee vers la pupille d'entree
du module de nuit (trajet CDEFG des rayons lumineux) Les rayons
lumineux peuvent etre diriges par une serie de prismes ou de
miroirs 330, 340, 350, puis par un miroir semi-
reflechissant 360, egalement place sur le trajet des rayons lumineux
issus de la cible 400 A la place du miroir semi-reflechissant 360, on
peut-egalement employer un miroir opaque de petit diametre, qui
n'occultera qu'une
tres faible partie-du champ (a la maniere de certains teles-
copes-a miroirs).
Le trajet optique indique entre les points B et G n'est donne qu'a
titre d'exemple, de nombreuses variantes etant possibles Le point
essentiel est que les rayons BC (sortant de la pupille d'entree du
dispositif optique) et FG (entrant dans la pupille d'entree du module
de nuit) soient paralleles; a cette condition
251-8763
pres, toute autre combinaison optique procurerait le meme resultat.
Simultanement avec les rayons lumineux emis
par la source 400, les rayons emis par le reticule tra-
versent maintenant le module de nuit proprement-dit (GH), retournent
dans le dispositif optique (HI), sont reflechis une deuxieme fois par
le miroir 220, qui les
renvoie vers le poste d'observation (IJ).
Pour compenser l'effet d'echelle apporte par
le complement opto-electronique, on peut prevoir un reti-
cule dedouble 251, 251 ' emettant deux rayons paralleles distants d'un
ecartement 1 determine, et suivant le
meme trajet optique que le reticule simple 250.
La source de rayonnement peut etre en lumiere visible ou, de
preference, invisible (de l'ordre de
0,9 a 1 micron de longueur d'onde).
En fin de trajet optique, l'image dedoublee est reflechie par un
miroir 270 (semi-reflechissant ou, dans le cas d'une lumiere
invisible, dichroique) qui la renvoie vers une barrette de diodes 280
servant a mesurer l'ecart 1 ' des deux rayons emergents Le rapport 1/1
', par exemple calcule par micro-processeur, determinera le facteur
d'echelle applicable aux mesures angulaires faites par le viseur
optique a travers le complement opto-electronique, pour corriger ces
mesures ou a des
fins de stabilisation.
Bien entendu, le mode de realisation decrit ci-dessus n'a aucun
caractere limitatif, et de nombreuses
variantes de l'invention peuvent etre envisagees confor-
mement a son esprit.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Ensemble de visee et de pointage, du type comportant: un dispositif
optique de visee ( 200), presentant une pupille d'entree ( 210) et
comportant une source de lumiere visible formant reticule ( 250), un
complement opto-electronique afocal ( 300), presentant une pupille
d'entree ( 310) et une pupille de sortie
( 320), et'relie au dispositif de visee de maniere sepa-
rable, une structure commune ( 100) supportant le dispositif optique
de visee et le complement opto-electronique, caracterise en ce que: la
pupille de sortie du complement opto-electronique est placee devant la
pupille d'entree du dispositif optique de visee, la pupille d'entree
du complement opto-electronique etant orientee dans la direction de
l'objet vise ( 400), et en ce que les rayons lumineux emis par le
reticule sont diriges hors du dispositif optique de visee (ABC) en
traversant sa pupille d'entree, puis vers la pupille d'entree du
complement opto- electronique (CDEFG), les rayons sortant du
dispositif optique de visee (BC) et entrant dans le complement
opto-electronique (FG) etant paralleles, de maniere a faire subir
ensuite a ces rayons emis par le reticule le meme trajet optique
(GHIJ) qu'aux rayons emis
par l'objet vise.
2 Ensemble selon la revendication 1, caracterise en ce que les rayons
emis par'le reticule
sont diriges vers la pupille d'entree du complement opto-
electronique au moyen d'un miroir ( 360) semi-reflechissant
place devant cette pupille d'entree.
3 Ensemble selon la revendication 1, caracterise en ce que les rayons
emis par le reticule sont diriges vers la pupille d'entree du
complement opto-electronique au moyen d'un miroir ( 360) opaque de
petites dimensions.
4 Ensemble selon l'une des revendications
2 et 3, caracterise en ce que les rayons emis par le reticule sont
diriges de la pupille d'entree du dispositif optique de visee vers le
miroir place devant la pupille d'entree du complement
opto-electronique au moyen d'une
serie de prismes( 330, 340, 350).
Ensemble selon l'une des revendications
1 a 4, caracterise en ce qu'il comporte un reticule dedouble ( 251,
251 ') emettant deux rayons paralleles distants d'un ecartement
determine et en ce que les deux images sont recues, a la fin de leur
trajet optique, par des moyens de mesure ( 280) de l'ecartement de ces
deux images, de maniere a determiner le grandissement introduit
par le complement opto-electronique.
6 Ensemble selon la revendication 5, caracterise en ce que les images
de reticule dedouble sont renvoyees vers les moyens de mesure de leur
ecartement
par l'intermediaire d'un miroir ( 270) semi-reflechissant.
7 Ensemble selon la revendication 5, caracterise en ce que le reticule
dedouble emet des rayons en lumiere invisible, et en ce que les images
de ce reticule dedouble sont renvoyees vers les moyens de mesure de
leur ecartement par l'intermediaire d'un miroir
( 270) dichroique.
8 Ensemble selon l'une des revendications 1 a
7, caracterise en ce que le dispositif optique de visee est un viseur
telescopique a miroir orientable ( 220), et en ce que les rayons emis
par le reticule sont reflechis une premiere fois (B) par ce miroir
avant de sortir par la pupille d'entree du-viseur, et reflechis une
seconde fois (I) par ce meme miroir apres traversee du complement
opto-electronique.
-9 Ensemble selon l'une des revendications
1 a 8, caracterise en ce que le complement opto-electro-
nique est un intensificateur de lumiere.
Ensemble selon l'une des revendications
1 a 8, caracterise en ce que le complement opto-electro-
nique est un convertisseur de rayonnement thermique en
rayonnement visible.
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