Le besoin en haute performance en termes de qualité image, résolution et champ de vue accroît la complexité et le budget masse/volume des instruments optiques. Ces contraintes impactent toutes les applications: l’astronomie, la défense, les missions spatiales, la médecine, les objectifs d’appareil photos et caméras, les smartphones, les drones. Afin de résoudre cette problématique dans les instruments d’observation astronomique, je considère deux technologies : les optiques freeform et les détecteurs courbes, qui offrent une nouvelle ère pour le design de systèmes optiques.L’augmentation de la taille des télescopes en orbite basse est nécessaire pour atteindre une observation planétaire à haute résolution spatiale, ce qui implique des systèmes d’imagerie complexes et de grand plans focaux. L’utilisation de systèmes d’imagerie homothétiques aux satellites à défilement Spot et Pleiades mènerait à des dimensions de plans focaux prohibitifs, tout particulièrement pour des missions en infrarouge nécessitant un cryostat. Deux télescopes optiques sont présentés, ils utilisent un module de segmentation composé de miroirs freeform qui permet de réduire considérablement la dimension du plan focal. Les capteurs courbes permettent réduire de manière considérable la complexité des imageurs et des spectromètres en corrigeant directement l'aberration de courbure de champ en plan focal. Je présente des études comparatives sur des systèmes optiques grand champ depuis des champs de vue astronomiques jusqu’à celui du Fishseye, ainsi que les résultats obtenus avec nos deux prototypes d’objectif grand champ utilisant les premiers capteurs courbes CMOS visibles full-frame. / The need of high performance in terms of image quality, high resolution and wide field of view increases the complexity and the volume/mass budget of telescopes and their instruments. Such constraints concern also a wide range of applications: astronomy, defense and surveillance, space missions, biomedical imaging, camera objectives, smartphones, drones. To overcome these issues in astronomical instruments, I consider two technologies: freeform optics and curved sensors, offering a new era for the design of optical systems.Increasing the size of low-orbiting space telescopes is necessary to reach high resolution observation of planets, which implies more complex imaging systems and large focal planes. The use of homothetic imaging systems as Spot and Pleiades pushbroom satellites would lead to prohibitive large linear focal plane dimensions, especially for infrared missions requiring a cryostat. Two optical telescopes are presented, they use an image segmentation made of freeform mirrors which allows to reduce significantly the size of the focal plane. Curved sensors enable to reduce drastically the complexity of imagers and spectrometers by correcting the field curvature aberration directly in the focal plane. I present comparative studies on wide field optical designs from astronomical to Fisheye instruments and the results obtained with our two wide field imaging prototypes using the first visible full-frame CMOS curved sensors.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017AIXM0331 |
| Date | 05 December 2017 |
| Creators | Jahn, Wilfried |
| Contributors | Aix-Marseille, Ferrari, Marc |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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