La présente invention concerne le domaine de la conception de système optique d'imagerie de rayons de champ, ayant de fortes contraintes d'encombrement et de masse. L'invention s'applique notamment à l'imagerie infrarouge (IR), les rayons de champ étant par définition les rayons lumineux provenant d'une scène située à l'infini et passant par le centre de la pupille d'entrée.

Il existe différents systèmes optiques d'imagerie de petites tailles, notamment dans le domaine spectral infrarouge

Il y a deux catégories de systèmes optiques dans ce domaine :

^■ les systèmes non refroidis

^■ les systèmes refroidis.

Pour ces deux catégories, la problématique est de diminuer l'encombrement et la masse de l'optique d'imagerie.

L'état de l'art envisage trois solutions pouvant être combinées :

1 . limiter le nombre de lentilles ;

2. utiliser des lentilles plus minces comme des lentilles de Fresnel ou des lentilles multivoie ;

3. utiliser des lentilles fabriquées dans un matériau plus léger.

Concernant la catégorie des systèmes non refroidis, la solution généralement retenue est la première : limiter à deux le nombre de lentilles. Concernant plus particulièrement les systèmes d'imagerie non refroidis utilisés dans le domaine spectral infrarouge, noté IR, ce minimum est de deux lentilles et forme le plus souvent une architecture de type Petzval constituée d'une première lentille de focalisation et d'une lentille aplatisseur de champ permettant la correction de la courbure de champ. Le brevet JP2001/141993A ajoute à cette première solution, consistant à limiter le nombre de lentilles à deux, le remplacement des lentilles classiques par des lentilles minces de Fresnel.

Le brevet US 2007/0002467 A1 ajoute également à ces deux premières solutions, une troisième solution consistant à utiliser des matériaux bas coût comme le polyéthylène qui ne peut être utilisé que dans le cadre des lentilles minces du fait de sa forte absorption. Le brevet américain décrit notamment des détecteurs infrarouges non refroidis de type microbolomètre.

Les principaux inconvénients de ces architectures sont leur faibles résolution des images obtenues, portée optique et sensibilité. Ceci est dû notamment à l'utilisation de lentilles de Fresnel en mode diffractif, mode dans lequel elles ont l'inconvénient d'être très chromatiques.

Concernant la catégorie des systèmes refroidis, la demande FR2936878 décrit un système optique d'imagerie comprenant une chambre obscure comportant une brique de détection, une seule lentille pas nécessairement mince et un diaphragme placé en amont de cette lentille. Dans le cas où ladite lentille ne serait pas mince, ce système nécessiterait de refroidir une masse supplémentaire de l'optique par rapport à un système qui n'utiliserait comme unique lentille une lentille mince, or ceci est un inconvénient car cette masse supplémentaire à refroidir conduirait à une augmentation de la durée de mise en froid du système optique.

Concernant les deux catégories de systèmes, systèmes refroidis et systèmes non refroidis, une autre solution pour limiter l'épaisseur des lentilles, est le recours à un système multivoie à base de matrice de microlentilles. Cette solution présente l'inconvénient d'avoir des microlentilles à forte flèche, ce qui est difficile à réaliser. Un but de l'invention consiste à obtenir un système optique d'imagerie, refroidi ou non refroidi, utilisable notamment dans le domaine spectral IR, de faible encombrement, tout en limitant les principaux inconvénients des systèmes de l'état de l'art qui sont une forte flèche des microlentilles rendant leur réalisation difficile, ou une épaisseur de lentille les rendant trop absorbantes, ou une masse relativement élevée des lentilles rendant leur refroidissement rapide difficile, ou une qualité d'image dégradée par rapport à celle d'un système optique classique.

Définitions

Dans ce qui suit, on entend par :

^■ « lentille de Fresnel », une lentille comprenant, sur au moins l'un de ses dioptre, dit « dioptre actif » ou « zone active » de la lame comprenant ladite lentille de Fresnel, un ensemble de discontinuités de transmittance, d'indice de réfraction ou d'épaisseur, dont l'effet est, pour la longueur d'onde de conception, λ ₀ , de produire une efficacité de diffraction voisine de 100% à un ordre de diffraction p, les phases des rayons de champ transmis au niveau de ces discontinuités étant décalées d'un nombre entier de fois ρ2π. Un exemple fréquent est celui de discontinuités d'épaisseur, où la lentille se compose de plusieurs surfaces en forme d'anneau concentriques et de courbures équivalentes à une lentille simple réfractive, séparée par des discontinuités d'épaisseur. Il est connu de l'homme du métier qu'une lentille de Fresnel peut être réalisée en matière plastique transparente, comme par exemple du polyéthylène.

^■ « ensemble de détection » : un dispositif comprenant au moins un détecteur. Dans cette invention, il s'agit d'un détecteur optique. L'ensemble de détection est souvent une enceinte à vide comprenant un hublot et un détecteur maintenus fixes par rapport à son axe optique. Ledit hublot peut assurer aussi l'étanchéité de cette enceinte. Dans le cas de systèmes refroidis, cet ensemble de détection peut comprendre une table froide pour refroidir et maintenir le détecteur ainsi qu'un écran froid pour limiter le fond instrumental vu par le détecteur ; il est alors associé à un dispositif de refroidissement ou d'athermalisation.

^■ « dispositif de focalisation », un « dispositif de conjugaison optique » dont la puissance optique est suffisante pour lui permettre de focaliser à lui seul les rayons de champ sur le détecteur. ^■ « dispositif de maintien », un dispositif permettant l'intégration mécanique de différents éléments du système optique d'imagerie. Ce dispositif de maintien peut être étanchéifié par un hublot.

^■ « amont » et « aval » les désignations permettant de situer les différents éléments les uns par rapport aux autres le long d'un axe optique orienté selon le sens de propagation de la lumière, soit du diaphragme, en amont, vers l'ensemble de détection, en aval. « Un élément 1 est en amont d'un élément 2 » signifiera donc que l'élément 1 est situé avant l'élément 2 dans le sens de propagation des rayons de champs, et réciproquement pour l'aval.

L'invention concerne un système d'imagerie de rayons de champs provenant d'un point quelconque d'une scène observée, comprenant :

- un détecteur ;

un diaphragme placé en amont du détecteur et situé à une distance do du point quelconque de la scène observée ; et

- un dispositif de focalisation , des rayons de champ sur le détecteur, le dispositif de focalisation étant de longueur d'onde de conception λ ₀ comprise dans la bande spectrale de la scène observée, le dispositif de focalisation étant placé entre le diaphragme et le détecteur :

o à une distance di du diaphragme, définie pour annuler l'aberration d'astigmatisme au niveau du détecteur, o à une distance dd du détecteur, la distance dd étant fonction de la distance do ;

le système d'imagerie étant caractérisé en ce que :

^■ le dispositif de focalisation comprend une lentille de Fresnel comprenant un dioptre actif dont la puissance optique est adaptée pour focaliser les rayons de champ sur le détecteur,

^■ ledit dioptre actif est gravé à l'ordre p pour la longueur d'onde de conception, l'ordre p étant supérieur à deux;

^■ l'ouverture L _d du diaphragme, placé en amont du dioptre actif, est inférieure à L _dm ax = U- do / (do + di), où L ₄ est la plus petite distance entre quatre discontinuités consécutives de la lentille de Fresnel ;

de sorte que le système d'imagerie présente les deux résultats avantageux d'avoir :

■ une bande spectrale plus large que celle des systèmes d'imagerie qui utiliseraient un dispositif de focalisation comprenant une lentille de Fresnel classique ; et

■ la masse de son dispositif de focalisation qui est inférieure à celle des systèmes d'imagerie dont le dispositif de focalisation utilise une lentille réfractive.

Il est précisé que le calcul des distances di, L ₄ , dd peut être réalisé à l'aide d'un logiciel optique de tracé de rayons tel ZEMAX, Code V ou OSLO et que le calcul de la distance dl peut aussi être réalisé par les coefficients de Zenike ou de Seidel.

Dans cette invention, l'utilisation d'un faible nombre de lentilles plates, voire l'utilisation d'une seule lentille de Fresnel, permet de réduire l'encombrement du système d'imagerie tout en garantissant une bonne qualité image notamment par le codage de la puissance optique sur un seul dioptre, plus précisément sur sa zone active. Ce dernier est notamment utilisé pour focaliser les rayons de champ sur la surface de détection du détecteur optique. Ce système présente en effet l'avantage d'être très compact, par rapport à des architectures selon l'état de la technique, tout en ayant une bonne qualité optique sur un champ de visualisation très grand.

Le système d'imagerie peut être intégré dans une caméra bas coût pour des applications domotiques et utilisant une lentille de Fresnel.

Un autre avantage est de faciliter la fabrication du système d'imagerie puisque le polissage d'un seul dioptre d'une seule lame suffit à produire le dispositif de focalisation, alors qu'habituellement c'est un ménisque qui est utilisé, dont la fabrication et l'intégration sont plus délicates.

L'utilisation d'une lentille de Fresnel dont les discontinuités sont des discontinuités d'épaisseur, permet de diminuer la masse du système d'imagerie de l'invention tout en conservant une bonne résolution de l'image formée sur le détecteur optique.

Différentes configurations permettent d'optimiser les corrections d'aberrations optiques de différentes natures, notamment, la position du diaphragme et la correction de la zone active peuvent être déterminées de manière à minimiser :

• les aberrations de champ telles l'astigmatisme, la coma et la courbure de champ ;

• l'aberration sphérique ;

· la distorsion.

Dans cette invention, la distance entre le diaphragme et la zone active du premier dioptre de la lentille de Fresnel et le diamètre de la pupille d'entrée, inférieur au diamètre de la zone active, sont déterminés de manière à ce que la configuration permette aux rayons incidents de venir illuminer une partie de la surface de la zone active du premier dioptre et d'utiliser ainsi les corrections locales des rayons de champ par cette zone active pour former une meilleure image dans le plan focal, ce dernier étant situé dans le plan comprenant la surface photosensible du détecteur optique.

L'utilisation d'une lentille de Fresnel corrigeant localement les rayons de champs, permet en outre d'utiliser un système d'imagerie comportant une unique lentille.

La surface de la zone active du premier dioptre de la lentille de Fresnel est calculée pour corriger les aberrations optiques spécifiques à chaque champ d'observation. Notamment, une correction est réalisée au niveau de chacun des éléments de surface de la zone active. Les aberrations optiques spécifiques à chaque champ du système sont ainsi corrigées. La zone active de la lentille de Fresnel peut être asphérisée.

L'architecture du système d'imagerie peut être optimisée par un logiciel de conception optique permettant de traiter la courbure, la conicité, l'asphéricité, l'épaisseur de toute lentille ainsi que la position du diaphragme et du plan focal. De façon avantageuse, ledit dioptre actif est gravé à l'ordre p pour la longueur d'onde de conception, l'ordre p étant supérieur à 10.

De façon avantageuse, le dispositif de focalisation du système d'imagerie comprend, en série, plusieurs lames comprenant chacune une ou plusieurs lentilles de Fresnel.

Un avantage de l'utilisation d'une ou de plusieurs lentilles de Fresnel est de permettre de réduire la puissance focale de chaque lentille et donc de réduire les profondeurs de gravure ou d'augmenter la dimension des zones de Fresnel qui devient problématique dans le cas de microlentilles plastiques (par exemple en polyéthylène).

De façon avantageuse, le détecteur fait partie d'un ensemble de détection optique qui est une enceinte à vide ouverte optiquement par un hublot qui assure par ailleurs l'étanchéité de ladite enceinte, ledit hublot et ledit détecteur étant maintenus fixes l'un par rapport à l'autre, leur axe optique respectif étant confondus.

De façon avantageuse, le détecteur peut détecter les rayons de champ dans le domaine spectral Infrarouge, ledit détecteur étant préférentiellement un microbolomètre dans le cas où ledit système d'imagerie est non refroidi.

Pour un microbolomètre, il est nécessaire d'avoir une grande ouverture pour augmenter le flux lumineux entrant mais ceci diminue la profondeur de champ.

Pour le cas de l'IR refroidi, l'ouverture peut être plus petite.

Le système d'imagerie peut être intégré dans une caméra infrarouge refroidie qui utilise un filtre froid imageant. Un avantage de l'utilisation du système d'imagerie dans le domaine infrarouge est que des matériaux peu dispersifs et ayant un indice supérieur à ce que l'on trouve habituellement dans le domaine visible peuvent être utilisés. Par exemple des matériaux tels que le Germanium, le Silicium, ou encore les verres chalcogénides et les sulfures de zinc (Zns) ou de sélénium (ZnSe), peuvent être utilisés. Ces matériaux permettent de minimiser les effets de dispersion et permettent de corriger efficacement les aberrations optiques avec peu d'éléments optiques.

Un avantage d'une utilisation dans le domaine de l'infrarouge refroidi est que la masse du système est diminuée grâce notamment à la lentille de Fresnel. Cette solution favorise une descente en température plus rapide que les systèmes actuels.

Le système d'imagerie de l'invention permet d'obtenir une bonne qualité d'image, notamment dans le domaine spectral de l'Infrarouge tout en minimisant les coûts de fabrication notamment par l'utilisation d'une unique lame.

En particulier, la diminution des coûts de fabrication du système d'imagerie de l'invention est avantageusement obtenue par :

un procédé de fabrication compatible avec processus de fabrication wafer Silicium ou un processus de moulage (matériaux Chalcogénide ou polyéthylène) ;

l'utilisation d'une unique lentille ;

l'utilisation d'un seul dioptre usiné ;

la compatibilité avec l'utilisation de matériaux bas coûts comme par exemple le polyéthylène.

De façon avantageuse, un filtre est disposé entre le diaphragme et le détecteur, ledit filtre pouvant être intégré dans la lame comprenant ladite lentille de Fresnel. De façon avantageuse, le système d'imagerie comprend un dispositif de maintien de l'ensemble de ses éléments optiques, comprenant un écran entourant et maintenant lesdits éléments et dont l'ouverture est ledit diaphragme, ledit écran étant étanchéifié par un hublot pouvant avoir une fonction de mise en forme des rayons de champ, notamment une fonction de mise en forme équivalente à celle d'une lame de Schmidt. Dans le cas de l'utilisation d'un écran froid, ce cas le hublot n'est pas intégré sur l'écran froid.

Cet ensemble de maintien peut être utilisé, à l'image de la chambre obscure des objectifs photo, pour bloquer les rayons de la scène se trouvant en dehors du champ d'observation du système. Selon un mode de réalisation, l'ensemble de maintien peut comporter un système de baffles pour limiter les réflexions des rayons de champ.

De façon avantageuse, le système d'imagerie comprend un dispositif de refroidissement ou d'athermalisation des éléments optiques dudit système d'imagerie, ledit dispositif, pouvant être un cryostat, étant ouvert optiquement par un hublot assurant également son étanchéité, et contenant ledit écran sans son hublot.

L'écran froid est utilisé pour limiter le fond instrumental vu par le détecteur. Dans le domaine de l'optique refroidi, dans le cas de l'utilisation d'un cryostat, le système d'imagerie de l'invention peut avantageusement comporter une optique réalisant elle-même la fonction de filtre froid. Cette solution permet alors de donner une fonction d'imagerie au cryostat sans intégrer la moindre optique supplémentaire.

Enfin, le système de l'invention permet une adaptation simple du domaine de l'optique refroidie à celui de l'optique non refroidie et réciproquement.

De façon avantageuse, l'un des dioptres de la lentille de Fresnel, de préférence le dioptre situé en amont du dioptre, dit dioptre actif, de cette lentille comprenant lesdites discontinuités afin de réduire l'incidence desdits rayons de champ et limiter ainsi les effets d'ombrage sur le dioptre actif, est recouvert partiellement d'une couche opaque de sorte à assurer la fonction dudit diaphragme.

Ces ombrages sont dus aux discontinuités sur le premier dioptre.

Dans ce mode de réalisation, les courbures des premier et deuxième dioptres peuvent être de sorte à optimiser la limitation des effets d'ombrage en permettant que les rayons de champs soient alors déviés au niveau de l'interface entre l'air et le matériau de la lame comportant ladite lentille de Fresnel.

De façon avantageuse, le système d'imagerie est un système d'imagerie multivoies caractérisé en ce que ledit diaphragme comprend une pluralité de parties transparentes, ladite lentille de Fresnel étant située sur une lame comprenant une pluralité de lentilles de Fresnel, formant une pluralité de voies optiques conjuguées chacune à une surface de détection, chacune des voies optiques comprenant un dispositif de limitation de champ permettant d'isoler optiquement les différentes voies.

Le système d'imagerie peut être découplé de manière à former un système multivoie ultra-compact intégré au niveau du détecteur et utilisant une matrice de lentilles de Fresnel.

Dans le cas d'une application multivoies, le diaphragme peut comprendre plusieurs parties transparentes, éventuellement différentes. La lame peut comprendre plusieurs lentilles de Fresnel, éventuellement différentes, de sorte à avoir une pluralité de voies optiques associées chacune à une surface de détection. Le système d'imagerie peut alors comprendre un filtre par voie optique et un dispositif de limitation de champ de chacune des voies optiques.

De façon avantageuse, l'agencement des éléments du système d'imagerie multivoies, permet de former et de combiner des imagettes, un dispositif de traitement d'image permettant l'exploitation des imagettes de manière à augmenter la résolution de l'image en sortie du système d'imagerie. De façon avantageuse, le système d'imagerie multivoies comprend des dispositifs de filtrage fonctionnent dans des bandes spectrales différentes de manière à réaliser une fonction de caméra multispectrale.

Dans ce mode de réalisation multivoie, un filtre est associé à chaque voie, chaque filtre ayant des propriétés spectrales différentes, de manière à avoir une fonction de caméra multi spectrale.

De façon avantageuse, le système d'imagerie multivoies comprend des voies optiques visant des directions optiques différentes, et un dispositif de traitement d'image apte à exploiter des imagettes, de manière à augmenter l'angle de champ d'observation dudit système d'imagerie.

On entend par « imagette » une image produite par une des voies optiques. L'agencement des éléments du système d'imagerie multivoies, permet de former et de combiner des imagettes. La combinaison des imagettes permet à l'aide d'un dispositif de traitement d'image d'exploiter les imagettes de manière à augmenter la résolution de l'image en sortie du système d'imagerie.

De façon avantageuse, le système d'imagerie multivoies est tel que des dispositifs de filtrage fonctionnent dans des bandes spectrales différentes de manière à réaliser une fonction de caméra multispectrale.

De façon avantageuse, le système d'imagerie multivoies est tel que des voies optiques visent des directions optiques différentes, et il comprend un dispositif de traitement d'image apte à exploiter des imagettes, de manière à augmenter l'angle de champ d'observation dudit système d'imagerie.

De façon avantageuse, la fréquence de coupure du système d'imagerie est supérieure à la fréquence de Nyquist égale à l'inverse du double du pas d'échantillonnage du détecteur.

Le système d'imagerie de l'invention permet d'obtenir une fréquence de coupure supérieure à la fréquence de Nyquist. La fréquence de coupure est également adaptée au pas d'échantillonnage de l'ensemble de détection. Ce choix permet d'obtenir bonne qualité d'image, notamment une résolution fine.

L'invention concerne également un procédé d'imagerie sur un détecteur à l'aide d'un dispositif de focalisation comprenant une lentille de Fresnel comprenant un dioptre actif de longueur d'onde de conception λ ₀ comprise dans la bande spectrale d'une scène observée, le dispositif de focalisation étant placé en aval d'un diaphragme, des rayons de champ provenant d'un point quelconque de la scène observée distant d'une distance do du diaphragme, comprenant les étapes suivantes :

■ calcul de la distance di entre le diaphragme et le dispositif de focalisation permettant d'annuler l'aberration d'astigmatisme au niveau du détecteur;

caractérisé en ce qu'il comprend les étapes additionnelles suivantes : ^■ choix d'une puissance optique du dioptre actif de la lentille de Fresnel adaptée pour qu'il puisse focaliser les rayons de champ sur le détecteur ;

^■ focaliser les rayons de champ sur le détecteur, au moyen dudit dioptre actif gravé à l'ordre p pour la longueur d'onde de conception, ledit ordre p étant supérieur à deux ;

^■ calcul de la plus petite distance L entre quatre discontinuités consécutives de la lentille de Fresnel, et de la distance dd entre le dispositif de focalisation et le détecteur, la distance d _d étant fonction de la distance do ;

^■ Limiter à 3 le nombre de discontinuités de la lentille de Fresnel éclairées par lesdits rayons de champ, en diminuant si nécessaire l'ouverture L _d du diaphragme placé en amont du dioptre actif, de sorte à ce qu'elle soit inférieure à L _dm ax = L ₄ . d ₀ / (d ₀ + di) de sorte que le procédé d'imagerie présente les deux résultats avantageux:

^■ d'avoir une bande spectrale plus large que celle des procédés d'imagerie qui utiliseraient un dispositif de focalisation comprenant une lentille de Fresnel classique ; et

^■ de pouvoir être mis en œuvre par un système d'imagerie ayant la masse de son dispositif de focalisation qui est inférieure à celle des systèmes d'imagerie dont le dispositif de focalisation utilise une lentille réfractive.

Le calcul des distances di, L ₄ , dd peut être réalisé à l'aide d'un logiciel optique tel ZEMAX, Code V ou OSLO. Le calcul de la distance dl peut aussi être réalisé par les coefficients de Zenike ou de Seidel. De façon particulièrement avantageuse, l'ordre p est supérieur à 10. FIGURES

Les figures visées ci-dessous illustrent des exemples de réalisation, mais d'autres réalisations sont bien entendu possibles.

^■ figure 1 : un système d'imagerie selon un mode de réalisation de l'invention comprenant une lentille de Fresnel ;

^■ figure 2 : une architecture connue d'une lentille de Fresnel ;

^■ figure 3 : un système d'imagerie selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un dispositif de refroidissement ;

^■ figure 4 : un système d'imagerie selon un mode de réalisation de l'invention comprenant une lentille de compression de champ ;

^■ figure 5 : un système optique multivoie selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 1 représente un système d'imagerie 1 de rayons de champs selon un mode de réalisation de l'invention comprenant un dispositif de maintien des éléments du système d'imagerie. Ce dispositif de maintien est également utilisé, à l'image de la chambre obscure des objectifs photo, pour bloquer les rayons de la scène se trouvant en dehors du champ d'observation du système.

Physiquement, le diaphragme peut être représenté par une plaque dans lequel un trou a été usiné. Ce diaphragme joue alors le rôle de pupille d'entrée du système.

En outre, une lentille supplémentaire peut être placée devant le diaphragme de manière à orienter les rayons de champ pour maximaliser les performances d'imagerie du système de l'invention.

La figure 2 représente une vue de coupe d'une lentille de Fresnel 3 comportant une pluralité de zones 104 de Fresnel. Chaque zone correspond à une découpe circulaire de la lentille sur une largeur 101 . La lentille forme alors des anneaux concentriques. La surface globale de la lentille n'est plus lisse mais se compose de plusieurs surfaces adjacentes 100 ou 102 ou 103 de même courbure, séparées par des discontinuités entre les surfaces, notamment entre les surfaces 100 et 102 et les surfaces 102 et 103. La lentille de Fresnel 3, représentée sur la figure 2, code la phase de la lentille à une constante additive près valant m.2 π à la longueur d'onde λ ₀ , où m est l'ordre de diffraction centré sur λ ₀ . L'utilisation de la lentille de Fresnel à un ordre m élevé permet de limiter les aberrations chromatiques de la lentille en mode diffractif, mais aussi de diminuer le nombre de discontinuité, favorisant alors le mode réfractif dans la configuration présentée. Dans un mode de réalisation privilégié, la lentille de Fresnel fonctionnera à un ordre m élevé.

La variation de phase peut être codée de différentes manières, notamment par :

• une variation d'épaisseur, la lentille étant usinée de manière à retirer des blocs de matière de hauteur m-A ₀ / (n-n ₀ ), où n est l'indice du matériau de ladite lentille et n ₀ est l'indice du milieu environnant qui vaut généralement 1 (indice de l'air).

• Un gradient d'indice, en faisant soit varier l'indice du matériau ou en faisant varier les matériaux, ou en faisant varier la composition des matériaux ou en gravant la lentille d'un ensemble de structures de sublongueur d'ondes donnant à la lumière traversant ces structures l'illusion de voir des matériaux d'indice différent;

• Une variation locale de l'absorption de la lame : la variation de flux obtenue par la lentille de Fresnel peut être codée par alternance de zones plus ou moins opaques ou plus ou moins transparentes.

Lorsque la variation de phase est codée par des variations d'épaisseurs, un profil continu est obtenu par usinage diamant.

Des profils multi-niveaux ou binaires peuvent être obtenus par photolithographie.

Enfin l'optique peut être moulée ou pressée.

La structuration de la lame peut être obtenue par des motifs sublongueurs d'ondes. Ces structures peuvent être fabriquées par une méthode de photolithographie ou de nanoimprint. La figure 3 représente un mode de réalisation où le diaphragme est positionné au niveau d'une paroi de l'écran froid, car cela permet, d'une part, de faire contenir le système entier dans l'écran froid, le système optique et sa pupille froide étant eux aussi refroidis et, d'autre part, de minimiser les dimensions du système optique au strict minimum.

Dans ce mode de réalisation représenté à la figure 3, l'ensemble de maintien comprend un cryostat 31 . Le cryostat comprend un premier hublot 30 et au moins un détecteur optique froid 600. Dans cette configuration, le détecteur froid 600 peut être maintenu sur une table froide et entouré d'au moins un écran froid 10. La table froide permet de refroidir le détecteur. L'écran froid 10 est alors disposé de manière à entourer le détecteur optique, un filtre froid et le dispositif de focalisation.

La lentille de Fresnel et le filtre froid peuvent être fusionnés. La lame alors a une double fonction. Une première fonction optique est une fonction de focalisation des rayons de champs. Une seconde fonction est une fonction de filtre froid 36. Lorsque la lame assure la fonction de filtre froid, cette dernière fonction peut être obtenue par un traitement passe bande de la lame. La figure 4 représente un mode de réalisation où le hublot 30 peut être remplacé par une lentille 40 ayant une fonction de hublot.

Dans cette dernière variante, le hublot peut être également une lame de Schmidt permettant de mettre en forme les rayons de champ. En outre le hublot peut remplir une fonction de filtrage.

Dans une autre variante de réalisation, une partie transparente du diaphragme est apte à mettre en forme des rayons de champ d'une manière équivalente à une lame de Schmidt.

Le détecteur optique peut être un détecteur quantique refroidi placé dans le plan focal du système optique.

En outre, le système d'imagerie peut comporter un filtre froid 41 supplémentaire disposé n'importe où sur le trajet optique. La figure 5 représente un système d'imagerie multivoies 50 comprenant une matrice de diaphragmes segmentés 4. Un dispositif de focalisation 21 est monté en parallèle de manière à former différentes images sur une pluralité de surface de détection d'un détecteur optique 600.

Une matrice de muret 52 est représentée comme exemple de dispositif de limitation de champ entre les voies.

Dans ce mode de réalisation, les lentilles de Fresnel peuvent être configurées de manière à ce que la longueur focale soit supérieure à celle d'une unique lentille de Fresnel d'un système d'imagerie équivalent. Dans ce dernier cas, ce mode de réalisation permet de diminuer les contraintes du dispositif de focalisation et d'apporter de meilleures corrections d'aberrations optiques. Elle peut être utilisée lorsqu'il est nécessaire d'avoir un système optique ouvert ou s'il est nécessaire de mieux corriger les aberrations optiques du système d'imagerie. Dans ce mode de réalisation, préférentiellement, les orientations des lentilles de Fresnel sont identiques.

Chacune des lentilles peut avoir une fonction spécifique.

Lorsque chaque lentille est associée à une surface de détection différente, le système est dit de sorte à avoir une pluralité de voies optiques associées chacune à une surface de détection. Le système peut comprendre un filtre par voie optique et un dispositif de limitation de champ de chacune des voies optiques.

Il est possible de réaliser plusieurs lentilles de Fresnel, éventuellement configurées de différentes manières, sur une unique lame. Le dispositif d'imagerie de l'invention comprend une pluralité de voies. On parle alors de système d'imagerie multivoies, (on peut intégrer une fonction prisme différente aux lentilles de Fresnel de manière à ce quelles observent différentes zones de la scène).

Le système d'imagerie de l'invention peut être périodisé pour permettre une utilisation d'une architecture de type TOMBO permettant une combinaison d'imagettes pour avoir une meilleure résolution. Un système TOMBO est un système multivoie dont chacune des voies visualisent le même champ optique. Pour une utilisation dans le domaine spectral infra-rouge, il serait avantageux d'utiliser une pluralité d'écrans froids configurés pour entourer chaque élément optique dudit système. Le diaphragme peut comprendre plusieurs parties transparentes, éventuellement différentes.

Chaque partie transparente du diaphragme peut être placée à une distance de la zone active associée, voisine de la longueur focale dudit système, de manière à avoir un système d'imagerie télécentrique. Les rayons de champ arrivent alors perpendiculairement sur la surface du détecteur. Si un filtre est placé entre l'optique et le détecteur, les rayons de champ voient donc le filtre sous la même couleur.