FR2936065A1

FR2936065A1 - CALIBRATION OF AN OPTICAL ZOOM

Info

Publication number: FR2936065A1
Application number: FR0805093A
Authority: FR
Inventors: Bertrand Forestier; Jean Luc Vallet
Original assignee: Thales SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2008-09-17
Publication date: 2010-03-19
Also published as: WO2010031802A1

Abstract

L'invention concerne un procédé de calibrage d'un dispositif (70) de formation d'image à focale Fi variant entre Fmin et Fmax, qui comprend un variateur (L3) et un compensateur (L4), et des moyens de stockage (21) d'une loi générique de leur positionnement en fonction de la focale Fi. Il comprend les étapes suivantes : - pour K focales comprises entre Fmin et Fmax, K étant un entier supérieur à 1, déterminer pour chaque focale : - l'énergie de l'image pour plusieurs positions du variateur et/ou du compensateur autour de leur position générique, et - la position du variateur et/ou du compensateur pour l'énergie maximale, dite position optimale, - générer une nouvelle loi de positionnement du variateur et/ou du compensateur, à partir de ces positions optimales, - mettre à jour la loi générique de positionnement à partir de cette nouvelle loi.The invention relates to a method for calibrating a device (70) for imaging with a focal length Fi varying between Fmin and Fmax, which comprises an inverter (L3) and a compensator (L4), and storage means (21). ) a generic law of their positioning according to the focal length Fi. It comprises the following steps: for K focal lengths between Fmin and Fmax, K being an integer greater than 1, determine for each focal length: the energy of the image for several positions of the variator and / or the compensator around their generic position, and - the position of the variator and / or the compensator for the maximum energy, called the optimal position, - generate a new law for positioning the variator and / or the compensator, starting from these optimal positions, - update the generic law of positioning from this new law.

Description

CALIBRAGE D'UN ZOOM OPTIQUE CALIBRATION OF AN OPTICAL ZOOM

Le domaine de l'invention est celui du calibrage d'un dispositif opto-mécanique de formation d'image à focale variable aussi désigné zoom optique et plus spécifiquement du calibrage du positionnement des lentilles du zoom. The field of the invention is that of the calibration of an opto-mechanical imaging device with variable focal length also called optical zoom and more specifically the calibration of the positioning of the zoom lenses.

La figure la montre un agencement classique des lentilles composant un zoom IR dont la focale varie entre environ 20 mm et 140 mm, ainsi que le trajet des rayons lumineux depuis le doublet de tête L1 et L2 jusqu'au plan focal image où est placé le détecteur IR 10. Sont également représentés un filtre froid 11 et une fenêtre 12, associés au détecteur IR. Dans cette application précise, il comprend 6 lentilles L1 à L6 et un miroir de coudage 9 qui sert à diminuer la longueur totale du zoom et ainsi à réduire son encombrement. Seules les lentilles L3 et L4 sont mobiles axialement comme indiqué par la flèche, et leurs commandes sont indépendantes, ce qui permet de réaliser la variation de distance focale et la mise au point, y compris pour les objets proches, ainsi que les corrections d'athermalisation. Sur la figure 1 b sont représentés les principaux constituants intervenant dans le pilotage du zoom d'une caméra 70. On y voit notamment une carte de traitement 20 reliée au détecteur IR (non représenté sur cette figure). Il comprend également des moyens de positionnement du variateur (lentille L3) et du compensateur (lentille L4), tels qu'un actionneur linéaire 30a, 30b comportant les vis d'entraînement 31 a, 31 b et les barillets porte-lentille 32a, 32b montés sur un rail à billes 33 ; le déplacement de la vis 31a, 31b permet de faire varier la distance focale et d'ajuster la mise au point. Chaque actionneur 30a, 30b est commandé par un circuit driver 34a, 34b qui dialogue avec la carte de traitement numérique 20 par 30 une liaison (de type I2C dans l'exemple décrit), et commande directement les enroulements des moteurs. La consigne de position transmise aux drivers 34a, 34b par la carte de traitement 20 est établie à partir d'une table de pilotage issue d'une loi de pilotage (ou loi de positionnement) en fonction de la focale requise ; cette loi de pilotage est sélectionnée parmi un ensemble de lois représentées figure 2 en fonction de la température ambiante de la caméra. Pour chaque lentille, sont mémorisées 14 courbes établies pour 14 températures différentes ; pour ne pas surcharger la figure, seulement 3 courbes sont représentées pour chaque lentille L3 et L4. Ces courbes donnent les lois de positionnement des lentilles L3 et L4 par rapport au centre du miroir de coudage 9 pris comme origine (axe des abscisses). On notera que, pour une variation de distance focale donnée, les lentilles L3 et L4 décrivent des courses de valeurs, linéarités et vitesses différentes. FIG. 1a shows a conventional arrangement of lenses constituting an IR zoom whose focal length varies between approximately 20 mm and 140 mm, as well as the path of the light rays from the head doublet L1 and L2 to the image focal plane where the IR detector 10. Also shown are a cold filter 11 and a window 12, associated with the IR detector. In this precise application, it comprises 6 lenses L1 to L6 and a bending mirror 9 which serves to reduce the total length of the zoom and thus reduce its bulk. Only the lenses L3 and L4 are axially movable as indicated by the arrow, and their controls are independent, which allows for the variation of focal length and the focus, including for nearby objects, as well as the corrections of athermalization. In Figure 1b are shown the main components involved in controlling the zoom of a camera 70. In particular, there is a processing card 20 connected to the IR detector (not shown in this figure). It also comprises means for positioning the variator (lens L3) and the compensator (lens L4), such as a linear actuator 30a, 30b comprising the drive screws 31a, 31b and the lens holder barrels 32a, 32b mounted on a ball rail 33; the displacement of the screw 31a, 31b makes it possible to vary the focal length and to adjust the focus. Each actuator 30a, 30b is controlled by a driver circuit 34a, 34b which communicates with the digital processing card 20 by means of a link (of type I2C in the example described), and directly controls the windings of the motors. The position setpoint transmitted to the drivers 34a, 34b by the processing card 20 is established from a control table derived from a control law (or positioning law) as a function of the required focal length; this control law is selected from a set of laws shown in Figure 2 according to the ambient temperature of the camera. For each lens are stored 14 curves established for 14 different temperatures; in order not to overload the figure, only 3 curves are shown for each lens L3 and L4. These curves give the positioning laws of the lenses L3 and L4 with respect to the center of the bending mirror 9 taken as the origin (x-axis). It will be noted that, for a given focal length variation, the lenses L3 and L4 describe strokes of values, linearity and different speeds.

La caméra 70 est équipée de moyens de stockage 21 de ces tables de positionnement du variateur et du compensateur en fonction de la focale souhaitée, ainsi que de moyens de stockage de tables des vitesses et accélérations pour chacune des distances focales. Ces moyens de stockage sont par exemple une mémoire accessible en lecture par la carte de traitement numérique. La caméra est également équipée de moyens d'acquisition de la température moyenne de la chaîne optique, tels qu'un ou plusieurs capteurs de température 40. Le positionnement des lentilles du zoom comprend plusieurs composantes, les unes déterminées de manière théorique (offset d'athermalisation, loi de focalisation rapprochée), d'autres déterminées par un calibrage usine (personnalisation des tables de zooming). On considère dans la suite la procédure de calibrage. Usuellement, la loi de pilotage des lentilles mobiles du zoom est commune à tous les exemplaires de ce zoom. The camera 70 is equipped with storage means 21 for these positioning tables of the variator and the compensator as a function of the desired focal length, as well as means for storing tables of the speeds and accelerations for each of the focal lengths. These storage means are for example a readable memory by the digital processing card. The camera is also equipped with means for acquiring the average temperature of the optical system, such as one or more temperature sensors 40. The positioning of the zoom lenses comprises several components, some of which are determined theoretically (offset of athermalisation, close focusing law), others determined by a factory calibration (customization of zooming tables). The following procedure is considered in the following. Usually, the law governing mobile zoom lenses is common to all copies of this zoom.

Pour obtenir les plus hauts niveaux de performances, les dispersions de fabrication des lentilles et des éléments mécaniques doivent être compensées au cas par cas, le plus souvent au moyen d'un ajustement manuel du positionnement d'une ou plusieurs lentilles du zoom, autres que le variateur et le compensateur ; en effet le positionnement de ces deux lentilles déterminé par les lois de positionnement est figé. Le calibrage optomécanique traditionnel nécessite des interventions manuelles de réglage mécanique à effectuer en série sur chaque caméra, comme cela est décrit dans le brevet US 4 907 867. Il est réalisé en salle blanche caméra ouverte, de manière à ce que les lentilles L1, L2, L5, L6 (autres que le variateur L3 et le compensateur L4) soient accessibles à un opérateur. Cela comporte des risques de détérioration des pièces optiques manipulées qui sont des éléments fragiles ; cela nécessite l'intervention d'un opérateur hautement qualifié et a pour conséquence que la qualité du calibrage dépend de l'opérateur. Un test final de la caméra calibrée est généralement effectué après fermeture de la caméra. Ces interventions ont un impact important en termes de temps de traitement et de coûts notamment en coût de maind'ceuvre. Cette façon d'opérer n'est pas du tout optimale en termes de coût série. En conséquence, il demeure à ce jour un besoin pour un système donnant simultanément satisfaction à l'ensemble des exigences précitées sur les lentilles de la chaîne optique, à savoir précision et rapidité de positionnement, qualité de mise au point, compensation des effets thermiques, mise au point optique sur objet rapproché et réduction du coût série des caméras. To obtain the highest levels of performance, manufacturing dispersions of lenses and mechanical elements must be compensated on a case-by-case basis, most often by means of a manual adjustment of the positioning of one or more zoom lenses, other than the drive and the compensator; indeed the positioning of these two lenses determined by the positioning laws is fixed. Traditional optomechanical calibration requires manual mechanical adjustment interventions to be performed in series on each camera, as described in US Pat. No. 4,907,867. It is performed in an open camera clean room, so that the lenses L1, L2 , L5, L6 (other than L3 and L4) are available to an operator. This entails risks of deterioration of the manipulated optical parts which are fragile elements; this requires the intervention of a highly qualified operator and has the consequence that the quality of the calibration depends on the operator. A final test of the calibrated camera is usually done after closing the camera. These interventions have a significant impact in terms of processing time and costs, especially in terms of labor costs. This way of operating is not at all optimal in terms of the cost of the series. Consequently, it remains to this day a need for a system simultaneously satisfying all of the aforementioned requirements on the lenses of the optical chain, namely accuracy and speed of positioning, focusing quality, compensation of thermal effects, near-object optical focusing and reduced camera serial cost.

Le calibrage selon l'invention est basé sur une correction automatisée des lois de positionnement des lentilles qui, dans la caméra sont de préférence sous la forme de tables canoniques de positionnement. Ce calibrage est obtenu uniquement en personnalisant, c'est-à-dire en corrigeant le contenu de ces tables de positionnement du variateur et du compensateur en fonction des caractéristiques optiques et mécaniques de la caméra en cours de calibrage. Plus précisément l'invention a pour objet un procédé de calibrage d'un dispositif de formation d'image à focale Fi variant entre Fmin et Fmax, qui comprend un variateur et un compensateur, et des moyens de stockage d'une loi générique de leur positionnement en fonction de la focale Fi. II est principalement caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : pour K focales comprises entre Fmin et Fmax, K étant un entier supérieur à 1, déterminer pour chaque focale : l'énergie de l'image pour plusieurs positions du variateur et/ou du compensateur autour de leur position générique, et la position du variateur et/ou du compensateur pour l'énergie maximale, dite position optimale, - générer une nouvelle loi de positionnement du variateur et/ou du 35 compensateur, à partir de ces positions optimales, - mettre à jour la loi générique de positionnement à partir de cette nouvelle loi. Cela permet de substituer un calibrage automatisé à un calibrage fondé sur une intervention manuelle. Un tel calibrage présente les avantages 5 suivants : travail caméra fermée, brute de montage, en laboratoire d'intégration, aucune intervention manuelle ou autre sur les éléments optomécaniques, 10 calibrage entièrement piloté et effectué d'une seule traite par un banc automatique, opération rapide, opérateur sans qualification spécifique liée au calibrage, qualité du calibrage constante et indépendante de l'opérateur, caméra opérationnelle dès la fin du calibrage. 15 Selon une variante, pour chaque focale, un décalage entre la position générique et la position optimale dit décalage calibré est déterminé et la nouvelle loi de positionnement est générée à partir de ces décalages calibrés. L'étape de génération de la nouvelle loi comprend éventuellement une 20 sous-étape consistant à générer un polynôme donnant la valeur des décalages à appliquer aux positions génériques du variateur et du compensateur en fonction de la focale. Selon une variante privilégiée, le décalage entre la position générique et la position de la nouvelle loi de positionnement est le même pour le 25 variateur et le compensateur. De préférence, la loi générique de positionnement est sous la forme d'une table générique de M valeurs discrètes. Selon une caractéristique de l'invention, il comprend une étape pour générer à partir de la nouvelle loi de positionnement, une nouvelle table de 30 valeurs discrètes en vue de la mise à jour de ladite table générique. Avantageusement, le dispositif comprenant une loi générique pour différentes températures internes, le décalage est le même pour chacune de ces lois. L'invention a aussi pour objet un banc de calibrage, caractérisé en ce 35 qu'il comprend : - une liaison de maintenance d'un dispositif de formation d'image à focale Fi variable, qui comprend un variateur et un compensateur, - des moyens de stockage d'une loi générique de positionnement du variateur et/ou du compensateur en fonction de la focale Fi, - des moyens de réception d'informations de position du variateur et/ou du compensateur pour une focale Fi et d'informations d'énergie de l'image pour ces positions, ces informations provenant du dispositif, - des moyens pour générer des informations de mise à jour de ladite loi de positionnement à partir de ces informations de position et d'énergie, - des moyens de transmission au dispositif, de commandes de positionnement du variateur et/ou du compensateur pour une focale Fi et de ces informations de mise à jour de ladite loi de positionnement. Selon une variante, les moyens pour générer les informations de mise à jour comportent des moyens de calcul de décalages à appliquer à la loi générique de positionnement. Selon une caractéristique de l'invention, il comprend des moyens de tabulation de ladite loi de positionnement mise à jour, qui permettent d'obtenir une table calibrée et les informations de mise à jour transmises au dispositif comportent cette table calibrée. Calibration according to the invention is based on an automated correction of the positioning laws of the lenses which, in the camera are preferably in the form of canonical positioning tables. This calibration is obtained only by customizing, that is to say by correcting the contents of these positioning tables of the variator and the compensator according to the optical and mechanical characteristics of the camera being calibrated. More specifically, the subject of the invention is a method for calibrating an F-Fmax-based imaging device which comprises a variator and a compensator, and means for storing a generic law of their positioning according to the focal length Fi. It is mainly characterized in that it comprises the following steps: for K focal lengths between Fmin and Fmax, K being an integer greater than 1, determine for each focal length: the energy of the image for several positions of the variator and / or compensator around their generic position, and the position of the variator and / or the compensator for the maximum energy, called the optimum position, - generate a new law of positioning of the variator and / or compensator, from these positions optimal, - update the generic law of positioning from this new law. This makes it possible to substitute an automated calibration for a calibration based on a manual intervention. Such a calibration has the following advantages: closed camera work, rough assembly, integration laboratory, no manual intervention or other on the optomechanical elements, 10 fully controlled calibration and performed in one go by an automatic bench, operation fast, operator without specific qualification related to the calibration, quality of the calibration constant and independent of the operator, operational camera from the end of the calibration. According to a variant, for each focal length, an offset between the generic position and the optimal position called calibrated offset is determined and the new positioning law is generated from these calibrated offsets. The generation step of the new law optionally includes a substep of generating a polynomial giving the value of the offsets to be applied to the generic positions of the variator and the compensator as a function of the focal length. According to a preferred variant, the offset between the generic position and the position of the new positioning law is the same for the variator and the compensator. Preferably, the generic positioning law is in the form of a generic table of M discrete values. According to a characteristic of the invention, it comprises a step for generating from the new positioning law, a new table of 30 discrete values for updating said generic table. Advantageously, the device comprising a generic law for different internal temperatures, the offset is the same for each of these laws. The invention also relates to a calibration bench, characterized in that it comprises: a maintenance link of a variable-focal-length imaging device which comprises a variator and a compensator, means for storing a generic law for positioning the variator and / or the compensator as a function of the focal length Fi; means for receiving position information of the variator and / or the compensator for a focal length Fi and information of image energy for these positions, this information from the device, - means for generating information for updating said positioning law from these position and energy information, - transmission means at the device, of positioning commands of the variator and / or of the compensator for a focal length Fi and of this update information of said positioning law. According to one variant, the means for generating the update information comprise means for calculating offsets to be applied to the generic positioning law. According to a characteristic of the invention, it comprises means for tabulating said updated positioning law, which make it possible to obtain a calibrated table and the update information transmitted to the device comprise this calibrated table.

Selon une autre variante, les informations de mise à jour transmises au dispositif comportent une nouvelle loi de positionnement. L'invention a aussi pour objet un dispositif de formation d'image à focale Fi variable, qui comprend : - un détecteur, - un variateur et un compensateur, respectivement reliés à des circuits drivers comportant des registres de commande de leur positionnement, - des moyens de stockage d'une loi de positionnement du variateur et du compensateur en fonction de la focale Fi, - une carte de traitement qui comporte des moyens d'accès en 30 écriture aux registres de commande des deux circuits drivers et des moyens d'accès en lecture aux moyens de stockage de la loi, et au détecteur, caractérisé en ce qu'il comprend : - une liaison de maintenance destinée à être reliée à un banc de calibrage, - des moyens d'accès en lecture aux registres de commande des deux circuits drivers et, - des moyens d'accès en écriture aux moyens de stockage de la loi. Selon une caractéristique de l'invention, les registres de commande de positionnement du variateur et du compensateur sont les mêmes de manière à obtenir le comportement d'un tandem rigide pour le variateur et le compensateur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront 10 à la lecture de la description détaillée qui suit, faite à titre d'exemple non limitatif et en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 a déjà décrite représente schématiquement un exemple de configuration optique d'un dispositif à focale variable selon l'état de la technique, 15 la figure 1 b déjà décrite représente schématiquement un exemple de dispositif à focale variable selon l'état de la technique, sur la figure 2 déjà décrite, sont représentées les lois de pilotage du positionnement du variateur et du compensateur selon l'état de la technique, 20 la figure 3 illustre schématiquement le calibrage d'un dispositif à focale variable selon l'invention, la figure 4 représente schématiquement un exemple d'une étape du procédé de calibrage selon l'invention, à savoir l'étape d'excursion du positionnement du variateur et/ou du compensateur, à effectuer autour de 25 leur position générique, la figure 5 représente schématiquement un exemple de correction des lois génériques de position, obtenue par le procédé de calibrage selon l'invention et qui permet d'obtenir des lois personnalisées. D'une figure à l'autre, les mêmes éléments sont repérés par les 30 mêmes références. On décrit en relation avec la figure 3 un système de calibrage selon l'invention. Dans la suite, on prend une caméra 70 comme exemple de dispositif optique à focale variable ; il pourrait tout aussi bien s'agir d'une simple caméra bi-champ. Sur cette figure pour ne pas la surcharger, seuls quelques éléments de la caméra 70 sont représentés. De préférence, afin notamment de diminuer l'encombrement mémoire, la dynamique de fonctionnement du zoom comprise entre Fmin et Fmax est découpée en un certain nombre d'intervalles, par exemple 150 intervalles égaux, correspondant à 151 valeurs discrètes de distance focale. Les paramètres tabulés de pilotage canoniques, c'est à dire les paramètres de positions, vitesses et accélérations des actionneurs assurant les déplacements de L3 et L4, pour chacun des 150 intervalles de distance focale, sont regroupés dans une table générique de positionnement, stockée en mémoire dans la caméra. On désigne par paramètres canoniques, les paramètres de pilotage définis dans l'hypothèse d'une réalisation théorique parfaite de l'optique et de la mécanique ; ils sont d'abord écrits à l'identique dans toutes les mémoires des caméras avant calibrage. According to another variant, the update information transmitted to the device comprises a new positioning law. The subject of the invention is also a variable-focal-image imaging device, which comprises: a detector, a variator and a compensator respectively connected to driver circuits comprising control registers of their positioning; means for storing a law governing the positioning of the variator and the compensator as a function of the focal length Fi; - a processing card which comprises means of access in writing to the control registers of the two driver circuits and access means in reading to the law storage means, and to the detector, characterized in that it comprises: - a maintenance link intended to be connected to a calibration bench, - read access means to the control registers of the two driver circuits and - write access means to the law storage means. According to one characteristic of the invention, the positioning control registers of the variator and the compensator are the same so as to obtain the behavior of a rigid tandem for the drive and the compensator. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description which follows, given by way of nonlimiting example and with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 has already described schematically represents an example of Optical configuration of a variable-focus device according to the state of the art, FIG. 1b already described schematically represents an example of a variable-focus device according to the state of the art, in FIG. 2 already described, are represented The laws governing the positioning of the variator and the compensator according to the state of the art, FIG. 3 schematically illustrates the calibration of a variable-focus device according to the invention, FIG. 4 schematically represents an example of a step. of the calibration method according to the invention, namely the shift step of the positioning of the variator and / or the compensator, to be performed around 2 5 shows schematically an example of correction of the generic position laws, obtained by the calibration method according to the invention and which makes it possible to obtain customized laws. From one figure to another, the same elements are identified by the same references. With reference to FIG. 3, a calibration system according to the invention is described. In the following, we take a camera 70 as an example of optical device with variable focal length; it could just as easily be a simple two-field camera. In this figure to not overload, only a few elements of the camera 70 are shown. Preferably, in particular in order to reduce the memory footprint, the zoom operating dynamics between Fmin and Fmax is divided into a number of intervals, for example 150 equal intervals, corresponding to 151 discrete values of focal length. The canonical control tabulated parameters, that is to say the parameters of positions, speeds and accelerations of the actuators ensuring the displacements of L3 and L4, for each of the 150 focal length intervals, are grouped in a generic positioning table, stored in memory. memory in the camera. The canonical parameters denote the control parameters defined in the hypothesis of a perfect theoretical realization of optics and mechanics; they are first written identically in all camera memories before calibration.

On choisit de préférence pour les actionneurs des moteurs pas à pas, ces derniers fournissant une correspondance directe entre le comptage du nombre de pas et la distance parcourue, sous réserve bien entendu d'un pilotage robuste, sans perte de pas. La caméra 70 est reliée par une liaison série de maintenance 50 à un banc de calibrage automatique 60 équipé par exemple d'un PC muni de manière classique de moyens de calcul, de moyens de stockage d'informations et de moyens de réception et de transmission d'informations via notamment ladite liaison, et d'une interface homme-machine munie d'un poussoir marche-arrêt ou autre moyen équivalent. Stepper motors are preferably chosen for the actuators, the latter providing a direct correspondence between the count of the number of steps and the distance traveled, subject of course to robust driving without loss of step. The camera 70 is connected by a maintenance serial link 50 to an automatic calibration bench 60 equipped for example with a PC conventionally equipped with calculation means, information storage means and reception and transmission means. information via in particular said link, and a man-machine interface provided with a push-stop or other equivalent means.

La mise en position marche de ce poussoir par un opérateur, déclenche la séquence de calibrage envoyée par le banc à la caméra. Le calibrage se déroule alors comme suit, sans autre intervention de l'opérateur, la caméra non calibrée visant un objet à l'infini (mire de collimateur). Toutes les opérations ci-après sont effectuées caméra fermée, brute d'assemblage, via la liaison numérique 50 entre la caméra et le banc automatique : cela élimine les risques de détérioration des éléments internes de la caméra. Pour chacune de K distances focales (K étant un nombre prédéterminé, typiquement compris entre 8 et 12 dans l'exemple présenté) comprises entre Fmin et Fmax, dérouler la procédure suivante de définition des données de calibrage, en commençant par exemple par Fmin, pour aller 5 10 15 20 25 30 jusqu'à Fmax, et en choisissant comme valeur de départ de Fi la distance focale minimale par exemple : A) Demande du banc de calibrage 60 à la caméra 70 par la liaison de maintenance 50, de ralliement du zoom à la position X;, c'est-à-dire ralliement à la position par défaut (générique) des lentilles compensateur et variateur correspondant à la distance focale en cours F; ; cette position est donnée par la table de positionnement générique sélectionnée par la caméra en fonction de la température et qui est transmise au banc de calibrage, en vue du calcul de décalage de l'étape G. B) Dans la caméra, reculer de N pas de focalisation pour amener lesdites lentilles en position X;_N (la figure 4 donne un exemple pour montrer le principe avec N=3). Ce nombre N détermine la valeur maximale de l'excursion de positionnement à effectuer autour de la position générique X; ; il dépend des écarts de réalisation mécanique et optique à compenser. C) Enregistrement par le banc de la valeur de cette position X;_N et calcul interne à la caméra de la valeur de l'énergie moyenne E(X;_N) de l'image correspondante (cette énergie est maximale quand l'image est correctement focalisée), cette position et l'énergie moyenne étant transmises par la liaison série de maintenance de la caméra, via la carte de traitement reliée au détecteur. D) Dans la caméra, avancer de 1 pas de focalisation pour amener lesdites lentilles en position Xi-N+1. E) Enregistrement par le banc de la valeur de la position XI-N+1 et de la valeur de l'énergie moyenne E(X;_N+1) de l'image correspondante, transmises par la liaison maintenance de la caméra. F) Répéter les étapes D et E (l'avance de 1 pas de focalisation et les mesures), jusqu'à la position Xi+N. Les déplacements représentés par des flèches sur la figure, correspondent à des incréments successifs de 1 pas de focalisation du zoom, en négatif puis en positif par rapport à la position X; générique. Putting this pusher on by an operator, triggers the calibration sequence sent by the bench to the camera. Calibration then proceeds as follows, without further intervention by the operator, the uncalibrated camera aimed at an object at infinity (collimator pattern). All the following operations are performed closed camera, gross assembly, via the digital link 50 between the camera and the automatic bench: this eliminates the risk of damage to the internal elements of the camera. For each of K focal distances (K being a predetermined number, typically between 8 and 12 in the example presented) between Fmin and Fmax, proceed with the following procedure for defining the calibration data, starting for example with Fmin, for to Fmax, and choosing as the starting value of Fi the minimum focal length, for example: A) Request of the calibration bench 60 to the camera 70 via the maintenance link 50, the homing link zooming to the X position; that is, joining the default (generic) position of the compensator and dimmer lenses corresponding to the current focal length F; ; this position is given by the generic positioning table selected by the camera as a function of the temperature and which is transmitted to the calibration bench, with a view to calculating the offset of step G. B) In the camera, move back N focusing means for bringing said lenses into position X; _N (Figure 4 gives an example to show the principle with N = 3). This number N determines the maximum value of the positioning excursion to be performed around the generic position X; ; it depends on the differences of mechanical and optical realization to compensate. C) Recording by the bench of the value of this position X; _N and calculation internal to the camera of the value of the average energy E (X; _N) of the corresponding image (this energy is maximum when the image is correctly focused), this position and the average energy being transmitted by the serial link of maintenance of the camera, via the processing card connected to the detector. D) In the camera, advance 1 step of focusing to bring said lenses in position Xi-N + 1. E) Recording by the bank of the value of the position XI-N + 1 and the value of the average energy E (X; _N + 1) of the corresponding image transmitted by the maintenance link of the camera. F) Repeat steps D and E (the advance of 1 focusing step and the measurements), to the position Xi + N. The displacements represented by arrows in the figure correspond to successive increments of 1 zoom focusing step, negative and then positive relative to the X position; generic.

G) A partir de ces N enregistrements, calcul par le banc de la position pour laquelle l'énergie mesurée a été maximale, soit Xi_1 correspondant à E(Xi_1) sur l'exemple de la figure 4. La focalisation est à présent optimale en ce point pour la distance focale testée F. Enregistrement par le banc des données de calibrage pour la distance focale en cours, soit dans notre exemple, la distance focale F; et la position Xi_1, qui est maintenant la valeur de la position absolue calibrée (ou optimale) du doublet L3/L4 du zoom pour la distance focale F; en cours. Après avoir effectué les opérations précédentes pour les K valeurs discrètes de distance focale depuis Fmin jusqu'à Fmax, générer au sein du banc 60, à partir de ces K positions, une nouvelle loi de positionnement du variateur et du compensateur. G) From these N recordings, calculation by the bench of the position for which the measured energy was maximum, ie Xi_1 corresponding to E (Xi_1) in the example of FIG. 4. The focus is now optimal in this point for the focal length tested F. Recording by the bench calibration data for the current focal length, in our example, the focal length F; and the position Xi_1, which is now the value of the calibrated (or optimal) absolute position of the doublet L3 / L4 of the zoom for the focal length F; In progress. After having carried out the preceding operations for the K discrete values of focal distance from Fmin to Fmax, generating within the bank 60, from these K positions, a new law of positioning of the variator and the compensator.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention celle-ci est générée directement à partir des positions absolues de l'étape G. Selon un autre mode de réalisation, on calcule à l'étape G le décalage aussi désigné offset entre la position correspondant à cette meilleure énergie et celle prévue par la loi : sont alors mis en mémoire ce décalage et la focale Fi associée. Puis à partir de ces K décalages, est généré un polynôme donnant la valeur du décalage à appliquer à chaque position générique du variateur et du compensateur en fonction de la distance focale. Bien sûr, le banc dispose de la loi de positionnement générique : elle lui est transmise par la caméra ou il l'a en mémoire. Il faut noter que ces décalages s'appliquent de manière identique à chaque loi de positionnement. Une fois obtenue la nouvelle loi de positionnement ou les décalages à appliquer à la loi générique, générer au sein du banc à l'aide de la nouvelle loi ou du polynôme, une table calibrée de M valeurs discrètes des positions Xi correspondant aux distances focales Fi. On a par exemple M = 151. Mettre à jour via la liaison série de maintenance de la caméra, les couples de valeurs [ Fi , Xi ] dans la mémoire EEPROM de la caméra, en les remplaçant par les couples de valeurs trouvés lors des étapes de caractérisation précédentes. II faut noter que cette mise à jour s'applique à toutes les tables, quelle que soit la température. La caméra 70 est désormais calibrée. Ce calibrage permet de compenser de façon automatique les dispersions de réalisation de la chaîne 5 opto-mécanique sans intervention manuelle sur la mécanique. Dans le cas de zooms particulièrement compacts, c'est-à-dire présentant une plus grande sensibilité au positionnement des lentilles, les lentilles LI et L2 du doublet de tête nécessitent la mise en place d'une cale de réglage. Le calibrage tel que décrit précédemment est alors précédé ~o d'une étape préalable qui consiste à déterminer l'épaisseur de la cale à l'aide de l'opérateur. Cette étape préalable connue de l'homme du métier et effectuée par un opérateur, se déroule comme suit : - viser avec la caméra non calibrée un objet à l'infini (mire de collimateur), 15 - régler le zoom en petit champ (longue focale) : l'image a toutes les chances d'être floue dans ces conditions, - noter la valeur de la correction X à apporter à la position du variateur et du compensateur par rapport à leur position canonique petit champ pour obtenir une image nette (les consignes et recopies de 20 positions sont accessibles via la liaison maintenance de la caméra), - en déduire directement l'épaisseur E de la cale de compensation à intercaler sous le doublet L1 / L2, par la relation polynomiale : E = P(X) qui dépend de la combinaison optique, cette relation étant définie lors de l'étude théorique de la combinaison optique du zoom, 25 - intercaler la cale d'épaisseur E sous le doublet LI / L2 et sceller le positionnement, ces deux interventions étant réalisées par l'opérateur caméra ouverte. La correction grossière de la chaîne optique est terminée en une seule passe de mesure ; il est maintenant possible de dérouler la procédure 30 automatique de calibrage fin de la chaîne optomécanique telle que décrite précédemment. According to a first embodiment of the invention, this is generated directly from the absolute positions of step G. According to another embodiment, in step G the offset also designated offset is calculated between the corresponding position. at this better energy and that provided by the law: are then stored in memory this shift and the associated focal length Fi. Then, from these K offsets, a polynomial is generated giving the value of the offset to be applied to each generic position of the variator and the compensator as a function of the focal length. Of course, the bench has the generic positioning law: it is transmitted to it by the camera or it has it in memory. It should be noted that these offsets apply identically to each positioning law. Once the new positioning law or the offsets to be applied to the generic law have been obtained, generate within the bank using the new law or the polynomial, a calibrated table of M discrete values of the positions Xi corresponding to the focal lengths Fi . For example, M = 151. Update via the maintenance serial link of the camera, the pairs of values [Fi, Xi] in the EEPROM memory of the camera, replacing them by the pairs of values found during the steps previous characterization. It should be noted that this update applies to all tables, regardless of the temperature. The camera 70 is now calibrated. This calibration makes it possible to automatically compensate for the dispersions for producing the opto-mechanical chain without manual intervention on the mechanism. In the case of particularly compact zooms, that is to say having a greater sensitivity to the positioning of the lenses, the lenses LI and L2 of the doublet of head require the establishment of a shim adjustment. Calibration as described above is then preceded ~ o a preliminary step which consists in determining the thickness of the wedge using the operator. This prior step, known to those skilled in the art and carried out by an operator, is as follows: - aim with the uncalibrated camera an object at infinity (collimator pattern), 15 - adjust the zoom in small field (long focal length): the image is likely to be fuzzy under these conditions, - note the value of the correction X to be made to the position of the variator and the compensator with respect to their small field canonical position to obtain a clear image ( 20-position setpoints and recopies are accessible via the camera maintenance link), - directly deduce the thickness E of the compensation wedge to be inserted under the doublet L1 / L2, by the polynomial relation: E = P (X ) which depends on the optical combination, this relation being defined during the theoretical study of the optical combination of the zoom, 25 - to insert the shim E under the doublet LI / L2 and to seal the positioning, these two operations being carried out by the open camera operator. The coarse correction of the optical chain is completed in a single measurement pass; it is now possible to unroll the automatic fine-tuning procedure of the optomechanical chain as previously described.

Les décalages à apporter au variateur et au compensateur peuvent prendre plusieurs formes, selon la conception de la combinaison 35 optique : seul le variateur (respectivement le compensateur) est déplacé, le compensateur (respectivement le variateur) étant fixe, le variateur et le compensateur sont déplacés indépendamment l'un de l'autre, selon une variante, le zoom est conçu de manière à ce que le décalage à appliquer pour effectuer la mise au point soit le même pour le variateur et le compensateur : ils forment en quelque sorte un tandem rigide , en ce sens que la distance L3-L4 est maintenue constante par le pilotage qui applique la même commande simultanément à L3 et L4. The offsets to be made to the variator and the compensator can take several forms, depending on the design of the optical combination: only the variator (respectively the compensator) is displaced, the compensator (respectively the variator) being fixed, the variator and the compensator are moved independently of one another, according to one variant, the zoom is designed so that the offset to be applied to achieve the focus is the same for the variator and compensator: they form a sort of tandem rigid, in that the distance L3-L4 is kept constant by the control which applies the same command simultaneously to L3 and L4.

L'invention a aussi pour objet un dispositif optique de formation d'image à focale Fi variable 70 équipé de moyens permettant un tel 15 calibrage. Il comprend : - un variateur L3 et un compensateur L4, respectivement reliés à des circuits drivers 34a, 34b comportant des registres de commande, - des moyens de stockage 21 d'une loi de positionnement du variateur et du compensateur en fonction de la focale Fi, 20 - une liaison de maintenance 50 destinée à être reliée à un banc de calibrage 60. Afin de mettre en oeuvre ce procédé, les moyens de stockage 21 de la loi de positionnement peuvent être lus et écrits ; il s'agit par exemple d'une mémoire E2PROM. Selon l'invention, la carte de traitement numérique 25 20 de la caméra 70 qui permet déjà l'accès en lecture, permet également l'accès en écriture aux registres de commande des deux circuits drivers et à la mémoire E2PROM, à partir d'informations reçues via la liaison maintenance 50 vers l'extérieur de la caméra. C'est ce dernier point qui rend possible le calibrage optomécanique de la caméra par personnalisation des 30 tables de commande. Il est en effet alors possible de modifier directement le contenu de ces tables, depuis cette liaison maintenance de la caméra. Cette liaison maintenance permet aussi de remonter les valeurs des énergies des images (calculées par la caméra) et des recopies de positions des deux actionneurs.The invention also relates to an optical imaging device with variable focal length 70 equipped with means allowing such a calibration. It comprises: - a variator L3 and a compensator L4, respectively connected to driver circuits 34a, 34b having control registers, - storage means 21 of a positioning law of the variator and the compensator according to the focal length Fi A maintenance link 50 intended to be connected to a calibration bench 60. In order to implement this method, the storage means 21 of the positioning law can be read and written; it is for example an E2PROM memory. According to the invention, the digital processing card 25 of the camera 70, which already allows read access, also allows write access to the control registers of the two driver circuits and to the memory E2PROM, from information received via the maintenance link 50 to the outside of the camera. It is this last point that makes possible the optomechanical calibration of the camera by customizing the control tables. It is indeed possible to directly modify the contents of these tables, since this link maintenance of the camera. This maintenance link also makes it possible to trace the values of the energies of the images (calculated by the camera) and the position recopies of the two actuators.

10 35 Le calibrage selon l'invention permet de respecter un certain nombre de contraintes : - une précision correcte de positionnement des lentilles ( 20 pm dans l'exemple présent), - une conservation de la mise au point pour toutes les valeurs de focales, à partir d'une mire fine, - une compensation des effets thermiques telle que la dilatation qui perturbent les éléments mobiles et ce d'autant plus s'il s'agit d'éléments spécifiques IR qui dérivent particulièrement avec des variations de température entre ù 40 °C et 71 °C, - une possibilité de mise au point sur objet rapproché, c'est-à-dire situé entre 15 et 300 m, - une rapidité de positionnement de l'ordre de 3s pour la course totale du zoom présenté.15 Calibration according to the invention makes it possible to respect a certain number of constraints: a correct precision of positioning of the lenses (20 μm in the present example), a preservation of the focusing for all the focal values, from a fine pattern, - compensation for thermal effects such as expansion that disturb the moving parts and especially if they are specific IR elements that derive particularly with temperature variations between ù 40 ° C and 71 ° C, - a possibility of focusing on a close object, that is to say between 15 and 300 m, - a positioning speed of about 3s for the total stroke of the zoom présenté.15

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de calibrage d'un dispositif (70) de formation d'image à focale Fi variant entre Fmin et Fmax, qui comprend un variateur (L3) et un compensateur (L4), et des moyens de stockage (21) d'une loi générique de leur positionnement en fonction de la focale Fi, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : pour K focales comprises entre Fmin et Fmax, K étant un entier supérieur à 1, déterminer pour chaque focale : - l'énergie de l'image pour plusieurs positions du variateur et/ou du compensateur autour de leur position générique, et la position du variateur et/ou du compensateur pour l'énergie 15 maximale, dite position optimale, générer une nouvelle loi de positionnement du variateur et/ou du compensateur, à partir de ces positions optimales, - mettre à jour la loi générique de positionnement à partir de cette nouvelle loi. 20 REVENDICATIONS1. A method of calibrating a zoom imaging device (70) Fi varying between Fmin and Fmax, which comprises a variator (L3) and a compensator (L4), and a law storage means (21) generic of their positioning according to the focal length Fi, characterized in that it comprises the following steps: for K focal lengths between Fmin and Fmax, K being an integer greater than 1, determine for each focal length: image for several positions of the variator and / or the compensator around their generic position, and the position of the variator and / or the compensator for the maximum energy, called optimal position, generate a new law of positioning of the variator and / or compensator, from these optimal positions, - update the generic positioning law from this new law. 20

2. Procédé de calibrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que pour chaque focale, un décalage entre la position générique et la position optimale dit décalage calibré est déterminé et en ce que la nouvelle loi de positionnement est générée à partir de ces décalages calibrés. 25 2. Calibration method according to the preceding claim, characterized in that for each focal length, an offset between the generic position and the optimal position called calibrated offset is determined and in that the new positioning law is generated from these calibrated offsets. . 25

3. Procédé de calibrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de génération de la nouvelle loi comprend une sous-étape consistant à générer un polynôme donnant la valeur des décalages à appliquer aux positions génériques du variateur et du compensateur en 30 fonction de la focale. 3. Calibration method according to the preceding claim, characterized in that the step of generating the new law comprises a substep of generating a polynomial giving the value of the offsets to be applied to the generic positions of the converter and the compensator. function of the focal length.

4. Procédé de calibrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le décalage entre la position générique et la position de la nouvelle loi de positionnement est le même pour le variateur et le 35 compensateur. 4. Calibration method according to one of the preceding claims, characterized in that the shift between the generic position and the position of the new positioning law is the same for the variator and the compensator.

5. Procédé de calibrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la loi générique de positionnement est sous la forme d'une table générique de M valeurs discrètes. 5. Calibration method according to one of the preceding claims, characterized in that the generic positioning law is in the form of a generic table of M discrete values.

6. Procédé de calibrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape pour générer à partir de la nouvelle loi de positionnement, une nouvelle table de valeurs discrètes en vue de la mise à jour de ladite table générique. 6. Calibration method according to the preceding claim, characterized in that it comprises a step for generating from the new positioning law, a new table of discrete values for updating said generic table.

7. Procédé de calibrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif comprenant une loi générique pour différentes températures internes, le décalage est le même pour chacune de ces lois. 7. Calibration method according to one of the preceding claims, characterized in that the device comprising a generic law for different internal temperatures, the shift is the same for each of these laws.

8. Banc de calibrage (60), caractérisé en ce qu'il comprend : - une liaison de maintenance (50) d'un dispositif de formation d'image à focale Fi variable (70), qui comprend un variateur (L3) et un compensateur (L4), - des moyens de stockage (21) d'une loi générique de positionnement 20 du variateur et/ou du compensateur en fonction de la focale Fi, - des moyens de réception d'informations de position du variateur et/ou du compensateur pour une focale Fi et d'informations d'énergie de l'image pour ces positions, ces informations provenant du dispositif, - des moyens pour générer des informations de mise à jour de ladite 25 loi de positionnement à partir de ces informations de position et d'énergie, des moyens de transmission au dispositif, de commandes de positionnement du variateur et/ou du compensateur pour une focale Fi et de ces informations de mise à jour de ladite loi de positionnement. 30 8. Calibration bench (60), characterized in that it comprises: - a maintenance link (50) of a variable-zoom imaging device (70), which comprises a variator (L3) and a compensator (L4), - means for storing (21) a generic law for positioning the variator 20 and / or the compensator as a function of the focal length Fi, - means for receiving the position information of the variator and / or compensator for a focal length Fi and image energy information for these positions, this information from the device; means for generating information for updating said positioning law from this information; position and energy, transmission means to the device, positioning commands of the variator and / or compensator for a focal length Fi and this update information of said positioning law. 30

9. Banc de calibrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les moyens pour générer les informations de mise à jour comportent des moyens de calcul de décalages à appliquer à la loi générique de positionnement. 9. Calibration bench according to the preceding claim, characterized in that the means for generating the update information comprises means for calculating offsets to be applied to the generic positioning law.

10. Banc de calibrage selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de tabulation de ladite loi de positionnement mise à jour, qui permettent d'obtenir une table calibrée et en ce que les informations de mise à jour transmises au dispositif comportent cette table calibrée. 10. Calibration bench according to the preceding claim, characterized in that it comprises means for tabulating said updated positioning law, which make it possible to obtain a calibrated table and in that the update information transmitted to the device comprise this calibrated table.

11. Banc de calibrage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les informations de mise à jour transmises au dispositif comportent une nouvelle loi de positionnement. Calibration bench according to claim 8, characterized in that the update information transmitted to the device comprises a new positioning law.

12. Dispositif de formation d'image à focale Fi variable (70), qui comprend : - un détecteur (10), - un variateur (L3) et un compensateur (L4), respectivement reliés à des circuits drivers (34a, 34b) comportant des registres de commande de 15 leur positionnement, - des moyens de stockage (21) d'une loi de positionnement du variateur et du compensateur en fonction de la focale Fi, - une carte de traitement (20) qui comporte des moyens d'accès en écriture aux registres de commande des deux circuits drivers (34a, 34b) et 20 des moyens d'accès en lecture aux moyens de stockage (21) de la loi, et au détecteur (10), caractérisé en ce qu'il comprend : - une liaison de maintenance (50) destinée à être reliée à un banc de calibrage (70), 25 - des moyens d'accès en lecture aux registres de commande des deux circuits drivers (34a, 34b) et, - des moyens d'accès en écriture aux moyens de stockage (21) de la 30 A variable focal length imaging device (70), which comprises: - a detector (10), - an inverter (L3) and a compensator (L4) respectively connected to driver circuits (34a, 34b). comprising control registers for their positioning, - storage means (21) for a positioning law of the variator and compensator as a function of the focal length Fi, - a processing card (20) which comprises means for write access to the control registers of the two driver circuits (34a, 34b) and read access means to the storage means (21) of the law, and to the detector (10), characterized in that it comprises a maintenance link (50) intended to be connected to a calibration bench (70), read access means to the control registers of the two driver circuits (34a, 34b), and write access to the storage means (21) of the

13. Dispositif de formation d'image à focale Fi variable (70) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les registres de commande de positionnement du variateur (L3) et du compensateur (L4) sont les mêmes. 13. Im variable-image imaging device (70) according to the preceding claim, characterized in that the positioning control registers of the drive (L3) and the compensator (L4) are the same.