FR2993371A1 - Systeme optique de mesure d'orientation et de position sans formation d'image a source ponctuelle et masque - Google Patents

Abstract

Le domaine général de l'invention est celui des systèmes de détection optique de la posture d'un objet mobile dans l'espace. Le système comprend un dispositif fixe électro-optique (DEO) comprenant une source d'émission ponctuelle (S), des moyens d'analyse d'images et un coin de cube optique disposé sur l'objet mobile. La face d'entrée du coin de cube comporte un masque en forme de polygone dont les côtés comportent un marquage géométrique permettant de les identifier. Le dispositif fixe électro-optique comporte des moyens photosensibles (CM1, CM2) proches de (S) et disposés dans deux plans d'enregistrement différents et enregistrant deux formes lumineuses en perspective du masque obtenues par réflexion sur les faces du coin de cube. Les moyens d'analyse d'images comportent des moyens de détermination dans les deux plans d'enregistrement des points de fuite des deux formes lumineuses, la connaissance des quatre points de fuite permettant la détermination de la position et de l'orientation du coin de cube optique par rapport au dispositif fixe électro-optique.

Description

Système optique de mesure d'orientation et de position sans formation d'image à source ponctuelle et masque Le domaine de l'invention est celui des dispositifs optiques permettant de mesurer l'orientation d'un objet dans l'espace sans contact. Il existe divers domaines d'applications possibles mais l'application principale est la détection de posture de casque de pilote d'aéronef, permettant ainsi de 10 projeter dans sa visière une image en superposition exacte sur le paysage extérieur ou d'asservir différents systèmes de l'appareil sur son regard. La précision recherchée dans de tels systèmes est de l'ordre du milliradian. Il existe différentes techniques optiques permettant de faire de la 15 mesure d'orientation sur casque. Généralement, on installe sur le casque des éléments remarquables qui sont repérés par un système de caméras. La position des images de ces éléments remarquables permet de déterminer par calcul l'orientation du casque. Ces éléments peuvent être passifs ou actifs. Les éléments passifs 20 sont éclairés par une source externe. On peut utiliser, à cette fin, des coins de cube rétroréfléchissants ou rétro-réflecteurs. Il suffit de disposer les organes optiques d'émission et de réception sur le même axe. Ces systèmes à rétro-réflecteurs sont peu sensibles à l'éclairement solaire mais sont combinés à un des types de dispositifs fixes 25 suivants : - une caméra qui fournit une image dont la qualité se dégrade lors des translations du casque ; - un objectif combiné pour l'éclairage et la prise de vue qui fournit une grande profondeur de champ mais dont l'encombrement est 30 significatif. Par ailleurs, dans ces deux types de systèmes, le champ angulaire limité du dispositif fixe en cabine réduit le domaine des positions possibles du casque et la mesure de position nécessite la présence d'au moins trois réflecteurs sur le casque, dégradant ainsi la compacité du 35 système. 2 2993371 La présente invention remédie à ces inconvénients. Dans le système de détection d'orientation et de position selon l'invention, l'ensemble émetteur/récepteur optique est réduit à une simple source ponctuelle associée à un capteur matriciel qui, sans objectif optique, constitue à l'aide d'un unique réflecteur sur casque, un système catoptrique compact de mesure. Cette disposition procure les avantages suivants : - le dispositif fixe et le dispositif mobile sont peu volumineux, ce qui constitue un avantage déterminant pour les systèmes de détection de posture de casque ; - le domaine de positions de l'objet est large, car il n'est pas limité par le champ angulaire d'un objectif optique ; - les contours de la forme lumineuse recueillie sur le capteur sont nets pour toutes les positions de l'objet ; - le calcul fournit simultanément l'orientation et la position de l'objet mobile ; - Le nombre de composants sur l'objet mobile est limité à un seul rétroréflecteur de type coin de cube associé à un masque de contour spécifique. L'éclairage est réalisé par une seule source ponctuelle blanche ; - Deux formes lumineuses différentes du contour de pupille rétroréfléchi sont recueillies sans objectif sur un capteur matriciel couleur fixe ; - L'analyse des deux formes lumineuses obtenues par projection centrale fournit simultanément l'orientation et la position du casque. Plus précisément, l'invention a pour objet un système de détection de la posture d'un objet mobile dans l'espace comprenant un dispositif fixe électro-optique d'orientation connue comprenant au moins une première source d'émission ponctuelle, des moyens d'analyse d'images et un ensemble comprenant un coin de cube optique disposé sur l'objet mobile, caractérisé en ce que : la face d'entrée du coin de cube comporte un masque en forme de polygone, chaque côté du polygone comportant un marquage géométrique 35 permettant de l'identifier, l'image du masque obtenue par réflexion sur les 3 2993371 faces du coin de cube étant l'intersection de la projection du masque et de la projection de son image par le coin de cube par rapport au centre du coin de cube ; le dispositif fixe électro-optique comporte des moyens optiques de 5 réalisation d'une première forme lumineuse en perspective dans un premier plan d'enregistrement et une seconde forme lumineuse en perspective dans un second plan d'enregistrement décalé optiquement du premier plan d'enregistrement, des moyens photosensibles étant disposés dans lesdits plans d'enregistrement et ; 10 les moyens d'analyse d'images comportent des moyens de détermination dans le premier plan d'enregistrement des deux premiers points de fuite de la première forme lumineuse et dans le second plan d'enregistrement des deux seconds points de fuite de la seconde forme lumineuse, la connaissance desdits quatre points de fuite permettant la 15 détermination de la position et de l'orientation du coin de cube optique par rapport au dispositif fixe électro-optique. Avantageusement, le dispositif fixe électro-optique comporte uniquement des composants optiques ayant une puissance optique nulle ou quasi-nulle, c'est-à-dire des miroirs plans ou des lames planes semi- 20 réfléchissantes, la séparation entre la source d'émission ponctuelle et la première et la seconde image étant réalisée au moyen d'une lame plane semi-réfléchissante. Avantageusement, le premier plan d'enregistrement est parallèle au second plan d'enregistrement et décalé d'une distance prédéterminée ou 25 le premier plan d'enregistrement est basculé par rapport au second plan d'enregistrement d'un angle prédéterminé. Dans une première variante de réalisation, le premier plan d'enregistrement est séparé du second plan d'enregistrement au moyen d'une lame semi-réfléchissante spectralement neutre, les moyens 30 photosensibles étant deux capteurs matriciels différents. Dans une seconde variante de réalisation, le premier plan d'enregistrement est séparé du second plan d'enregistrement au moyen d'un ensemble comprenant une première lame dichroïque et un miroir agencés de façon à réfléchir deux bandes spectrales différentes, les moyens 4 2993371 photosensibles étant un seul et même capteur matriciel, la source d'émission ponctuelle émettant dans les deux bandes spectrales. Avantageusement, le dispositif fixe électro-optique comporte une matrice de sources d'émission ponctuelles, lesdites sources étant allumées 5 en fonction de la position de l'objet mobile. Avantageusement, la face d'entrée du coin de cube comporte un masque en forme de parallélogramme. Avantageusement, le dispositif fixe électro-optique comporte un diaphragme d'entrée, la source d'émission ponctuelle ou son image étant 10 disposée au voisinage de ce diaphragme, les moyens photosensibles étant disposés en retrait de ce diaphragme de façon à limiter l'éclairement parasite externe. L'invention concerne également un casque de pilote comportant un coin de cube optique dont la face d'entrée comporte un masque en forme 15 de parallélogramme, chaque côté du parallélogramme comportant un marquage géométrique permettant de l'identifier, ledit coin de cube destiné à fonctionner dans un système de détection de la posture d'un objet mobile comme défini ci-dessus. 20 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : La figure 1 représente l'image d'un point M de la face d'entrée d'un coin de cube donnée par une source ponctuelle S dans un plan P 25 prédéterminé ; La figure 2 représente une vue du coin de cube et de son masque ; La figure 3 représente une vue d'un masque en forme de parallélogramme et de ses marquages d'identification ; 30 La figure 4 représente l'image d'un parallélogramme donnée par projection centrale de centre S sur un plan P prédéterminé et des deux points de fuite de cette image ; La figure 5 représente l'image d'un masque en forme de parallélogramme donnée par projection centrale de centre S sur un plan P 35 prédéterminé et des deux points de fuite de cette image ; 5 2993371 La figure 6 représente l'image d'un point M de la face d'entrée d'un coin de cube donnée par une source ponctuelle S dans deux plans prédéterminés ; La figure 7 représente une vue d'un masque en forme de triangle 5 et de son image par réflexion dans le coin de cube ; La figure 8 représente les différents points de fuite dans deux plans prédéterminés parallèles ; La figure 9 représente les différents points de fuite dans deux plans prédéterminés faisant un angle entre eux ; 10 La figure 10 représente une première réalisation d'un dispositif fixe électro-optique selon l'invention comportant deux matrices photosensibles ; La figure 11 représente une seconde réalisation d'un dispositif fixe électro-optique selon l'invention comportant deux matrices photosensibles ; La figure 12 représente une troisième réalisation d'un dispositif 15 fixe électro-optique selon l'invention comportant une matrice photosensible ; La figure 13 représente une quatrième réalisation d'un dispositif fixe électro-optique selon l'invention comportant une matrice photosensible ; La figure 14 représente un dispositif fixe électro-optique selon l'invention à matrice de sources lumineuses ; 20 La figure 15 représente un dispositif fixe électro-optique selon l'invention robuste à la lumière parasite. Le système de détection de la posture d'un objet mobile dans l'espace selon l'invention comprend : 25 - un ensemble comprenant un coin de cube optique disposé sur l'objet mobile et comportant un masque sur sa face d'entrée ; - un dispositif fixe électro-optique d'orientation connue comprenant au moins une première source d'émission ponctuelle et des moyens de réception disposés dans deux plans prédéterminés ; 30 - des moyens d'analyse d'images et de calcul de position et d'orientation. Le principe de la mesure de l'orientation et de la position de l'objet mobile est exposé ci-dessous. 6 2993371 L'image d'un point M du masque du coin de cube CC donné par la source ponctuelle S est représentée en figure 1. Une source ponctuelle fixe S éclaire le réflecteur en coin de cube CC qui a comme sommet O. L'image de S par le réflecteur est le point SO, symétrique de S par rapport à O. A titre 5 d'exemple, la source S peut être une diode laser ou une diode électroluminescente associée si besoin à un dispositif optique augmentant la divergence du flux lumineux. Il est fondamental que cette source soit ponctuelle ou quasi-ponctuelle. Comme représenté en figure 2, le masque solidaire MK est placé 10 devant la face avant triangulaire du réflecteur en coin de cube CC. Celui-ci est référencé dans un repère OXYZ. La normale à la face avant est, par exemple, la diagonale du cube d'arêtes portées par OX, OY, OZ. Ce masque est, par exemple, un parallélogramme ABCD et ses côtés sont différenciés entre eux par différentes techniques. A titre d'exemple non limitatif 15 représenté sur la figure 3, on peut différencier les côtés par des encoches placées près des sommets. Ces encoches sont de deux formes différentes : triangulaire ou en créneau. Elles sont également en saillie ou en creux. Comme on le voit sur la figure 3, chacun des sommets A, B, C et D comporte deux encoches Al et A2, B1 et B2, C1 et C2, D1 et D2 dont la disposition est 20 différente pour chaque sommet. L'image réfléchie de tout point M du contour du masque par le coin de cube est produite par la source virtuelle SO. Cette image est sur le rayon réfléchi SOMO, passant par le symétrique MO de M par rapport à O. Comme SO est ponctuelle, cette image est réalisable sans objectif de 25 formation d'image. Elle est matérialisée au point M'O sur le plan P et est nette quelles que soient la position et l'orientation de ce plan P. L'acceptation angulaire du coin de cube CC étant limitée, l'image n'est observable qu'à proximité de l'axe S-SO. La figure 4 représente la projection géométrique du 30 parallélogramme ABCD sur le plan P. Cette projection est un quadrilatère A'B'C'D'. Ses côtés A'B' et C'D', projections des deux droites parallèles AB et CD, sont concurrents au point de fuite E, défini par l'intersection avec le plan P de la droite parallèle à AB et à CD menée depuis SO. De même les côtés A'D' et B'C' sont concurrents au point de fuite F, défini par l'intersection avec le plan P de la droite parallèle à AD et à BC menée depuis SO.

L'image en perspective réelle du masque ABCD sur le plan P est un quadrilatère lumineux constitué de la façon suivante et illustrée en figure 5. Le contour ABCD du masque et son image virtuelle AOBOCODO par le réflecteur sont symétriques par rapport à O, leurs côtés sont donc parallèles.

Cette image n'est pas représentée sur la figure 5. La projection géométrique non imagée du parallélogramme AOBOCODO sur P est un quadrilatère A'OB'OC'OD'O de mêmes points de fuite E et F que le quadrilatère A'B'C'D'. Les deux quadrilatères projetés ont une surface commune qui est le quadrilatère A'RA'OT représenté en trait gras sur la figure 5 dont le contour est constitué, dans le cas de la figure 5, de tout ou partie de chacun des côtés A'B' et A'D' de la projection du contour ABCD du masque. Cette surface lumineuse A'RA'OT correspond aux seules directions générant un flux lumineux réfléchi. Elle correspond aux rayons lumineux issus de la source réelle S qui ont été filtrés par le diaphragme ABCD, réfléchis par le réflecteur de sommet O puis filtrés par le contour AOBOCODO, symétrique du contour ABCD et enfin projetés sur le plan P. Les points de concours des côtés du quadrilatère commun, pris deux à deux, sont bien entendu les deux points de fuite E et F de la figure 5.

En réalisant la projection dans deux plans différents P1 et P2 de position et d'orientation connue comme indiqué sur la figure 6, chaque point M du masque donne deux points images M'01 et M'02. Ainsi, dans chaque plan, il existe deux points de fuite notés respectivement E1, Fl et E2, F2. La connaissance de ces quatre points de fuite permet de retrouver les informations recherchées. Les directions recherchées, à savoir celles des côtés AB et BC du masque, sont données par celles des droites E1E2 et Fl F2. Le dispositif fournit également la position de l'objet mobile. En effet, la position de la source virtuelle SO est donnée par l'intersection des deux droites E2E1 et F2F1, et celle du centre O du coin de cube est donnée par le milieu du segment SSO. Dans tout ce qui précède, le masque a la forme d'un parallélogramme. La méthode de mesure s'applique à n'importe quel contour polygonal de masque, à condition de pouvoir identifier sur la forme 8 2993371 lumineuse projetée à quel côté du masque correspond chaque côté du polygone lumineux projeté. Par exemple, pour un masque triangulaire ABC tel que représenté sur la partie gauche de la figure 7 et dont le contour épouse la face d'entrée 5 du réflecteur, on obtient sur un plan de projection P représenté sur la partie droite de la figure 7 une figure hexagonale vérifiant les propriétés suivantes : - les côtés projetés A'B' et A'OB'0, projections respectives de deux côtés parallèles AB et AOBO, image de AB par réflexion dans le coin de cube, sont concourants en E ; 10 - les côtés projetés C'B' et C'OB'0, projections respectives de deux côtés parallèles CB et COBO, image de CB par réflexion dans le coin de cube, sont concourants en F ; - la surface lumineuse représentée par un contour en trait gras sur la figure 7 est un hexagone qui ne contient aucun des sommets des 15 triangles projetés A'B'C' et A'OB'OC'0. Les positions des points de fuite E1, Fl sur P1 et E2, F2 sur P2 sont mesurées, par exemple, à l'aide de deux capteurs matriciels d'image et notés CM1 et CM2 sur les figures 8 à 15. Les figures 8 à 15 sont 20 représentées dans un plan de coupe (X, Z). Ces capteurs sont placés réellement ou virtuellement au moyen de miroirs ou de lames semiréfléchissantes sur les deux plans P1 et P2 qui sont, par exemple : - soit parallèles et séparés d'une distance d connue comme on le voit sur la figure 8 ; 25 - soit concourants et pivotés entre eux d'un angle a connu comme on le voit sur la figure 9. Les points de fuite E et F sont généralement hors du champ des capteurs matriciels CM, mais leurs positions sont données par l'orientation des côtés du quadrilatère imagé sur chaque détecteur.

30 Placer le centre d'un détecteur à proximité de la source S ou de son image par un miroir de renvoi permet de minimiser sa taille tout en autorisant un large domaine de positions pour le sommet O du réflecteur et donc de l'objet mobile. En effet, par principe, quelle que soit la position du sommet O, le quadrilatère lumineux recueilli sur le plan P1 qui contient la source S, comme représenté sur les figures 8 et 9 : 9 2993371 - reste sensiblement centré sur la source S ; - conserve une dimension égale à environ le double de la dimension du masque ABCD du coin de cube.

5 Les figures 10 à 15 montrent des réalisations physiques simplifiées du dispositif fixe électro-optique DEO selon l'invention. Celui-ci comprend une source d'émission ponctuelle S et des moyens de photoréception à capteurs matriciels. Les différentes figures sont réalisées dans un plan de coupe (X, Z). Comme on l'a vu sur les figures précédentes, 10 le dispositif fixe électro-optique doit comporter deux capteurs matriciels situés dans deux plans parallèles ou non. De la même façon, il est important que la source ponctuelle soit disposée au voisinage du ou des centres des détecteurs. Ces configurations sont obtenues au moyen de miroirs et de lames semi-réfléchissantes notées m et m' sur les figures 10 à 15. Les points 15 S'1 et S'2 sont les images de S par réflexion sur ces lames. A titre de premier exemple de configuration illustrée sur la figure 10, le dispositif fixe électro-optique DEO comporte une source ponctuelle S, deux capteurs CM1 et CM2 et deux lames m et m' parallèles entre elles et disposées chacune à 45 degrés des normales aux surfaces photosensibles 20 des capteurs CM1 et CM2. Dans cette configuration, les plans d'enregistrement sont parallèles entre eux. A titre de second exemple de configuration illustrée sur la figure 11, le dispositif fixe électro-optique DEO comporte une source ponctuelle S, deux capteurs matriciels CM1 et CM2 et deux lames m et m' faisant un angle 25 entre elles inclinées sur l'axe d'émission de la source et des normales aux surfaces photosensibles des capteurs CM1 et CM2. Dans cette configuration, les plans d'enregistrement font un angle entre eux. Dans ce cas, il est possible de disposer les images S'1 et S'2 de la source S au voisinage des capteurs CM1 et CM2.

30 Il est possible d'utiliser un seul capteur CM pour réaliser l'enregistrement des images. Cette configuration est représentée sur les figures 12 et 13. Dans ce cas, on utilise non plus une séparation spatiale des deux plans d'enregistrement mais une séparation spectrale. La source ponctuelle S est de type à large bande spectrale ou à deux bandes 35 spectrales que l'on appellera « rouge » et « verte » pour les différencier. Ces 10 2993371 bandes spectrales peuvent se situer, par exemple, dans le spectre visible ou l'infrarouge. Elles sont représentées par une flèche blanche et une flèche grise sur les figures 12 et 13. Le détecteur matriciel CM est alors unique, mais de type mosaïque couleur, un filtre coloré étant disposé sur chaque 5 pixel. Un miroir mr' spectralement sélectif est placé à 45° devant le détecteur CM. Il ne réfléchit, par exemple, que la bande « rouge ». La bande « verte » est réfléchi par un second miroir mr classique, parallèle au miroir mr et placé une distance e du miroir mr'. La position du plan de projection de 10 l'image « verte » est donc déplacée selon l'axe x de la distance dx égale à . La position de l'image « verte » sur ce plan est aussi décalée de la distance dz égale à ete . Le déplacement dx correspond à l'effet recherché, le déplacement dz est un effet non recherché mais facile à prendre en compte lors des calculs des points de fuite.

15 La figure 13 représente une variante de la configuration précédente destinée à minimiser la taille du capteur CM pour l'ensemble des deux voies. Les miroirs mr et mr' sont positionnés et orientés de façon que les deux points Sr et Sv, images de S par l'association respectivement des miroirs (m, mr) et (m, mr') soient situés de préférence à proximité du centre 20 du CM et de part et d'autre du plan photosensible du CM. Dans la figure 14, le but recherché est double : - Contenir le rayonnement de la source S à la portion de l'espace contenant la position instantanée du réflecteur ; - Limiter le champ angulaire de réception pour diminuer l'influence de 25 l'environnement lumineux sur le capteur. Dans un certain nombre d'applications et en particulier pour la détection de position et d'orientation de casque d'aéronef où le casque est disposé dans une verrière transparente, le dispositif électro-optique doit être 30 le plus robuste possible à l'éclairement solaire parasite et rayonner un minimum de flux à l'extérieur et à l'intérieur de la cabine. Une solution pour réduire la sensibilité à l'éclairement solaire et réduire le flux lumineux est représentée en figure 14. Cette figure 14 est simplifiée. Pour éviter de la surcharger, le dispositif de dédoublement 35 d'image n'est pas représenté. Un diaphragme D est disposé devant la source 11 2993371 pour réduire l'étendue angulaire instantanée du rayonnement de la source. Si on laissait les choses en l'état, la source ne pourrait couvrir qu'une portion d'espace assez faible et limitée par son étendue angulaire. Aussi, la source est remplacée par une matrice Ma de sources ponctuelles, par exemple à 5 diodes électroluminescentes. A un instant donné, une seule source de la matrice est allumée. La position de la source allumée est commandée par un automatisme simple qui recentre l'image de S en quadrilatère sur le capteur CM. La provenance du rayonnement environnant reçu par le capteur est également réduite à la portion de l'espace contenant le réflecteur grâce à la 10 présence du diaphragme D fixe sur la voie de réception. La contrainte sur la dimension minimale du capteur est augmentée de la dimension de la matrice Ma de sources. Un filtre matriciel, par exemple en forme de tamis peut être interposé devant la matrice de sources pour diminuer la dimension effective de chaque source en la rendant ponctuelle.

15 La figure 15 représente une seconde solution pour réduire la sensibilité à l'éclairement solaire. Cette figure 15 est simplifiée. Pour éviter de la surcharger, le dispositif de dédoublement d'image n'est pas représenté. Dans cette configuration, on exploite alors la caractéristique principale du réflecteur en coin de cube, à savoir que, quelles que soient l'orientation et la 20 position du réflecteur, le flux lumineux réfléchi reste approximativement centré sur la source S et la dimension transversale de ce flux en S reste au plus égale au double de la taille du masque. Les centres des détecteurs CM sont placés non plus à proximité de la source S ou de son image par un miroir de renvoi, mais décalés longitudinalement derrière un diaphragme de 25 diamètre D centré sur la source S et correctement calibré. Cette configuration permet, sans dégrader notablement l'éclairement Es produit sur le détecteur, de diminuer sensiblement l'éclairement parasite Ep produit sur le détecteur par l'environnement lumineux ambiant, au prix d'une réduction du domaine de positions possibles du réflecteur et au détriment de la 30 compacité du dispositif électro-optique. On appelle d la distance détecteur-source et x la distance réflecteur-source. Pour ne pas occulter le flux réfléchi issu de la source virtuelle SO, le diamètre D du diaphragme est au moins égal au double de la dimension du masque du réflecteur de sommet O. L'éloignement du détecteur modifie 35 son éclairement Es dû à la source par le simple facteur (2x)2/(d+2x)2. Le 12 2993371 facteur de correction à appliquer à l'éclairement parasite Ep produit sur le détecteur par l'environnement lumineux ambiant est approché de la façon suivante. L'éclairement parasite Ep reçu initialement dans un angle solide 27ç est à présent reçu dans un angle solide 12 donné par : 5 1;2= 7cD2/4d2, pour d » O. Le facteur correctif pour Ep vaut donc environ S2/2g=D2/8d2. Le facteur correctif pour le rapport signal à bruit Es/Ep vaut donc : G = 8{2dx/[D(d+2x)]}2 Pour d « 2x, on obtient G 8(d/D)2 ; pour d » 2x, on obtient : 10 G re.. 8(2x/D)2 ; pour d 2x, on obtient G ;--e 8(d/2D)2. Le domaine de positions possibles du réflecteur est à présent contraint par la dimension du capteur CCD. Pour un capteur de dimension transversale A, le champ angulaire 0 est donné par : D + Od ,--- A, soit encore. 0 (A-D)/d.

15 Les avantages du système de mesure optique d'orientation et de position selon l'invention sont les suivants : - insensibilité à l'éclairement solaire, point particulièrement sensible pour les applications de détection de position de casque ; 20 - précision indépendante des translations du casque due à la grande profondeur de champ ; - compacité des éléments fixes et des éléments mobiles. Là encore, ces points sont particulièrement avantageux dans le cadre d'une détection de position de casque où l'encombrement et le poids 25 constituent des critères décisifs. La compacité est essentiellement due à l'absence d'objectifs de formation d'image et de collimateurs d'éclairage et à la dimension réduite des capteurs d'image dont la dimension minimale n'est pas inférieure à deux fois la taille du masque du coin de cube. La position de l'objet est obtenue en 30 n'utilisant qu'un seul réflecteur sur casque. La précision est due à l'absence de mise au point d'image. La qualité de la mesure et la dimension de l'image sont totalement insensibles à la position du réflecteur. L'absence d'objectif optique de formation d'image de champ angulaire nécessairement limité permet un très large domaine de 35 positions de l'objet. 13

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Système de détection de la posture d'un objet mobile dans 5 l'espace comprenant un dispositif fixe électro-optique (DEO) d'orientation connue comprenant au moins une première source d'émission ponctuelle (S), des moyens d'analyse d'images et un ensemble comprenant un coin de cube optique (CC) disposé sur l'objet mobile, caractérisé en ce que : la face d'entrée du coin de cube comporte un masque (MK) en 10 forme de polygone, chaque côté du polygone comportant un marquage géométrique permettant de l'identifier, l'image du masque obtenue par réflexion sur les faces du coin de cube étant l'intersection de la projection du masque et de la projection de son image par le coin de cube par rapport au centre (0) du coin de cube ; 15 le dispositif fixe électro-optique comporte des moyens optiques de réalisation d'une forme lumineuse en perspective dans un premier plan d'enregistrement (P1) et une seconde forme lumineuse en perspective dans un second plan d'enregistrement (P2) décalé optiquement du premier plan d'enregistrement, des moyens photosensibles (CM1, CM2) étant disposés 20 dans lesdits plans d'enregistrement et ; les moyens d'analyse d'images comportent des moyens de détermination dans le premier plan d'enregistrement des deux premiers points de fuite de la première forme lumineuse et dans le second plan d'enregistrement des deux seconds points de fuite de la seconde forme 25 lumineuse, la connaissance desdits quatre points de fuite permettant la détermination de la position et de l'orientation du coin de cube optique (CC) par rapport au dispositif fixe électro-optique (DEO).
2. 2. Système de détection selon la revendication 1, caractérisé en 30 ce que le dispositif fixe électro-optique comporte uniquement des composants optiques ayant une puissance optique nulle ou quasi-nulle, c'est-à-dire des miroirs plans (mr) ou des lames planes semi-réfléchissantes (m, m', mr'), la séparation entre la source d'émission ponctuelle (S) et la première et la seconde forme lumineuse étant réalisée au moyen d'une lame 35 plane semi-réfléchissante (m). 14 2993371
3. 3. Système de détection selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier plan d'enregistrement (P1) est parallèle au second plan d'enregistrement (P2) et décalé d'une distance prédéterminée (d).
4. 4. Système de détection selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le premier plan d'enregistrement est basculé par rapport au second plan d'enregistrement d'un angle prédéterminé (a).
5. 5. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier plan d'enregistrement est séparé du second plan d'enregistrement au moyen d'une lame semi-réfléchissante spectralement neutre (m'), les moyens photosensibles étant deux capteurs matriciels différents (CM1, CM2).
6. 6. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier plan d'enregistrement est séparé du second plan d'enregistrement au moyen d'un ensemble comprenant une première lame dichroïque (mr') et un miroir (mr) agencées de façon à réfléchir deux bandes spectrales différentes, les moyens photosensibles étant un seul et même capteur matriciel, la source d'émission ponctuelle émettant dans les deux bandes spectrales.
7. 7. Système de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif fixe électro-optique comporte une matrice (Ma) de sources d'émission ponctuelles, lesdites sources étant allumées en fonction de la position de l'objet mobile.
8. 8. Système de détection selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la face d'entrée du coin de cube comporte un masque (MK) en forme de parallélogramme.
9. 9. Système de détection selon l'une des revendications 35 précédentes, caractérisé en ce que le dispositif fixe électro-optique (DEO) 15 2993371 comporte un diaphragme d'entrée, la source d'émission ponctuelle ou son image étant disposée au voisinage de ce diaphragme, les moyens photosensibles étant disposés en retrait de ce diaphragme de façon à limiter l'éclairement parasite externe. 5
10. 10. Casque de pilote, caractérisé en ce qu'il comporte un coin de cube optique (CC) dont la face d'entrée comporte un masque (MK) en forme de parallélogramme, chaque côté du parallélogramme comportant un marquage géométrique permettant de l'identifier, ledit coin de cube destiné à 10 fonctionner dans un système de détection de la posture d'un objet mobile selon l'une des revendications 1 à 9.