Brevet FR2065755A1 — publié le 19710806

lo 2065755 La présente invention concerne un circuit pour compenser l'influence du rayonnement de fond sur l'affichage d'image d'une caméra à infrarouge, dans laquelle^un signal vidéo produit dans un détecteur est appliqué au tube-image et dans lequel un 5 signal d'image et un signal de fond se produisent périodiquement et à des instants différents» Dans une caméra à infrarouge, un tambour tournant muni d'un certain nombre de faces peut remplir la fonction de balayage horizontal- Le tambour réfléchit alors le rayonnement reçu en di-10 rection d'un miroir basculant qui remplit la fonction de balayage verticale Le miroir basculant peut à son tour réfléchir le rayonnement vers un- miroir concave qui concentre le rayonnement sur un détecteur convertissant le rayonnement thermique reçu en un signal vidéo électrique qui contient l'information concernant la tempé-15 rature de l'objet observée Si le tambour est hexagonal par exemple, le champ d'image est balayé six fois lorsque le tambour a tourné d'un tour, et, d'une façon générale, autant de fois que le tambour comporte de côtés, et si en outre on désire que la caméra à infrarouge ef-20 fectue un balayage horizontal de 25°, le tambour devra tourner de 12,5° pour assurer un tel balayage„ Ceci implique que la face du tambour en question balaye, sur la partie restante de son angle total de 60°, la paroi intérieure du boîtier de caméra,. Ceci implique également que le signal vidéo obtenu à la. sortie du détec-25 teur contient des "périodes de lignes" qui comportent chacune un signal d'image et un signal de fond se produisant à des instants différents et, dans l'exemple considéré, qui s'adapte en outre très bien aux conditions rencontrées à l'heure actuelle en pratique, le signal de fond est présent pendant environ 80 % de la dï-30 te "période" tandis que le signal d'image a une durée correspondant seulement à 20 %0 Le signal vidéo sortant du détecteur doit être amplifié dans la caméra à infrarouge et il est alors approprié d'utiliser un préamplificateur, suivi par un amplificateur intermédiaire, 35 pour différentes raisons les amplificateurs étant alors prévus a-vec une contre-réaction commune en courant continu, de sorte que la valeur moyenne du signal vidéo à la sortie de l'amplificateur intermédiaire est constante„ L'augmentation de température se produisant dans la caméra après le démarrage provoque une diminution 4-0 de la valeur moyenne du signal d'image lorsque le signal de fond 70 38926 2» 2065755 augmente sous l'effet de 1'augmentation de température et l'influence de cette augmentation de température sur la valeur moyenne du signal d'image est considérable du fait que la durée du signal de fond est supérieure d'au moins cinq fois à celle du signal d'-5 image, ce qui implique que même une augmentation légère de température peut avoir une forte influence sur la valeur moyenne du signal d'image» Cet inconvénient se manifeste de telle sorte que l'image obtenue sur le tube-image de la caméra à infrarouge soit soumis à un glissement ou, dans d'autres termes, la température 10 de l'objet affiché semble diminuer plus ou moins fortement pendant la période d'écliauff ement du boîtier de la caméra qui "est relativement longue et qui s'étend souvent sur toute la durée de fonctionnement de la caméra dans les circoastances en question» Il est par conséquent souhaitable de réduire ce phénomène de glisse-15 ment dans une proportion plus ou moins forte de manière que la caméra puisse travailler avec le même degré élevé de précision même pendant la période d1échauffement du boîtier de la caméra» L'invention permet de résoudre le problème mentionné plus haut et, suivant l'invention, une unité compensatrice est a-20 gencée de manière à détecter le signal vidéo pendant une période prédéterminée et pendant chaque cycle de. ligne ou chaque groupe de cycles de lignes et, en fonction de la partie détectée du signal vidéo, elle engendre un signal qui affecte la valeur moyenne du signal d'image de sorte que celui-ci devient plus ou moins in-25 dépendant de la variation- du signal de fond» D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 30 - Figo 1 représente schématiquement et en vue horizon tale le mode de balayage dans une caméra à infrarou.ge; - Fig. 2 représente schématiquement l'application de l'invention à un circuit de caméra à infrarouge ; - Pig» 3 représente schématiquement un circuit suivant 35 l'invention; - Pig. 4 représente un exemple d'un signal vidéo obtenu à la sortie du détecteur; - Fig» 5 représente -un montage d'amplificateur qui est - ■applicable au circuit de la ïig » 3 ; 4-0 - Fig. 6a et 6b montrent sous la forme d'un diagramme 70 38926 3» 2065755 la relation entre les signaux d'entrée et de sortie du circuit de la 3?ig. 3, et - Fig. 7 représente de façon plus détaillée le circuit de la Fig„ 3" 5 Sur la Figo 1, on a désigné par 1 une paroi d'un "boî tier de casera délimitant une chambre désignée par 2„ Dans cette chambre est placée un tambour hexagonal tournant 3 qui peut effectuer, par l'intermédiaire d'un orifice 4, un balayage horizontal de 23°o Le balayage vertical est assuré par un miroir bascu-10 lant 3a. qui explore le faisceau réfléchi par le tambour (comme indiqué par les lignes fléchées)„ Le miroir basculant réfléchit le rayonnement sur un miroir concave 5 qu- -e concentre sur un détecteur 6, Sur la Fig„ 2, le détecteur est désigné par 7 et le si-15 gral vidéo engendré par le détecteur est amplifié dans un pré-amplificateur 8 et dans un amplificateur intermédiaire 9 branché à 1a. suite,, ces deux amplificateurs étant soumis à une contre-réaction en courant continu désignée par Lo Le signal vidéo obtenu, qui a une valeur moyenne ainsi stabilisée, est ensuite appliqué 20 au circuit suivant l'invention qui a été désigné par 10 sur la Figo 2o On a désigné par U-^ une tension de référence et par line impulsion -de synchronisation. Le circuit suivant l'invention est relié par une sortie 10b à un inverseur 11 et à un commutateur 12 à l'aide duquel il est possible de choisir entre une ima-25 ge normale ou une image inversée à la sortie 13 du tube-image o Sur la Figo 3} le circuit désigné par 10 sur la Fig» 2 a été représenté d'une façon plus détaillée, l'entrée du circuit étant désignée par 10a et sa sortie par 10b» Sur 1a. Fig„ 3» une u-nité de compensation a la forme d'un intégrateur, qui est repré-30 senté par la référence 14, et d'un condensateur C„ L'intégrateur détecte le signal vidéo, qui peut avoir une valeur" moyenne prédéterminée, par l'intermédiaire d'une porte 15 pendant une période prédéterminée de chaque cycle de ligne de "balayage, puis, en fonction de la partie détectée du signal vidéo, il engendre un signal 35 constitué par une tension de compensation qui a une influence sur la valeur moyenne du signal d'image de sorte que celui-ci conserve le même niveau, Dans ce mode de réalisation, la. dite période -prédéterminée a été choisie de façon à être égale à un premier intervalle (T - t) du cycle de ligne pendant lequel se produit le 40 signal de fond. L'intégrateur est ensuite relié au signal vidéo 70 38926 4" 2065755 par la porte 15 excitée par exemple par l'impulsion de synchronisation de ligne (U 2) dans la caméra à infrarouge de sorte que la porte est ouverte pendant l'intervalle t après l'impulsion de synchronisation de lignes. Le signal produit dans 1'intégrateur 5 se composé d'une tension de compensation qui a une amplitude et une polarité appropriées et qui est engendré à la sortie de l1intégrateur» La tension de compensation est appliquée à un amplificateur vidéo à large "bande 16 qui assure également, par l'intermédiaire d'une connexion 17, la détection de l'ensemble du signal 10 vidéo. La tension de compensation est par conséquent superposée au signal vidéo d'entrée appliqué au circuit de sorte que le signal vidéo obtenu à la sortie 10b a les propriétés mentionnées plus ÏLaut. Sur la Fig. 4, un cycle de ligne du signal vidéo a été 15 désigné par T et il est également à noter que ce cycle est composé d'un signal de fond eb qui est présent pendant la période (T -t) et un signal d'image ea qui a une durée t„ Les valeurs moyennes du signal vidéo E, du signal d'image Ea et du signal de fond Eb peuvent par conséquent s'écrire ï 20 e.dt; Ea =1 / ea.dt; Eb 1 / eb.dt. On obtient alors l'équation suivante qui s'applique d'une façon 25 générale à la fois aux signaux d'entrée et de sortie : Ea.t * Eb, (T - t) = m (1) Dans la suite, les signaux et les tensions d'entrée sont affectés de l'indice 1 tandis que les signaux et tensions de sor-tie sont affectés de l'indice 2. 30 La Fig„ 5 représente un montage d'amplification qui com porte un amplificateur 18 relié à trois résistances R. Le facteur d'amplification de l'amplificateur est bien supérieur à 1. Le signal vidéo d'entrée est désigné par e 1 et le signal de sortie par e 2 tandis qu'une tension de coiîipsnsation est désignée par 55 E ko La tension de compensation est une tension continue qui, dans le mode de réalisation considéré 5 est fonction du rayonnement de fond (Eb 1). Pour la Fig. 5S 15équation suivante peut s'écrire : e2 « -el - Efc (2) Si cette équation est intégrée pour les. périodes-T-t, t 40 et T, on obtient respectivement pour ® 70 38926 5» 2065755 T-t; Eb2 = -Ebl - Ek: t; Ea2 = -Eal - Ek; T; E2 = -El - Efc (3) L'amplificateur de la Fig. 5 peut maintenant être com-5 paré à l'amplificateur vidéo 16 de la Fig. 3 et la relation entre Ek: et Ebl peut s'écrire : Ek: = -El.Eal + K2.ER. (4) dans laquelle Ek est une fonction de Eal qui est à son tour déterminé par l'équation (1). ER est une tension continue choisie et 10 Kl et K2-sont des constantes qui sont choisies l'une par rapport à l'autre de manière que, si les valeurs moyennes du signal d'image et du signal de fond pendant les intervalles t et T-t sont égales le signal de sortie vidéo ait toujours une valeur prédéterminée, par exemple E20. 15 Or, sous une forme mathématique : Si Eal = Ebl = El, on a alors Ea2 = Eb2 = E2 = E20. Si cette condition est introduite dans l'équation (3) et (4), on obtient : E2 = E20 = -El - Ek et Ek - Kl.EL + K2.ER 20 ce qui donne î K2.ER = -E20 - El. (1-KL) (5) à l'aide des équations (2), (4) et (5)s on obtient : e2 = -el + Kl.Eal + E20 + El (1-Kl) (6) Lorsqu'on examine en détail l'équation (6) ainsi obtenue, on voit 25 que pour la compensation complète et lorsque Kl = 1, l'équation en question est réduite à î e2 = -el + Eal + E20, à partir de laquelle on peut obtenir la valeur moyenne du signal d'image : 30 Ea2 = -Eal + Eal + E20 = E20, cette équation montre que la valeur moyenne du signal d'image est constante et égale à E 20 indépendamment de la valeur moyenne du signal d'entrée. La valeur moyenne du signal vidéo devient alors ï " E2 = E20 + (Eal. -El). 35 Sur les Fig. 6a et 6b, on a donné sous une forme de diagramme la relation entre les tensions d'entrée et de sortie intervenant dans les équations ci-dessus. La Fig. 6b montre par exemple comment la valeur moyenne du signal d'image atteint le niveau prédéterminé E20» Il est également à noter en référence à 40 ces deux figures que les signaux sont inversés. 70 38926 6o 2065755 La Fig. 7 représente en détail comment le circuit suivant l'invention peut être agencé„ L'intégrateur a été désigné par 19 et C 2 tandis que l'amplificateur vidéo à large bande a é-té désigné par 20, un inverseur (21, 26, 27) étant en outre bran-5 ché entre l'intégrateur et l'amplificateur vidéo. Un premier commutateur Si est ouvert pendant le premier intervalle de temps (T-t) lorsque le signal vidéo el = ebl (= le signal de fond) et est fermé pendant le second intervalle de temps t lorsque el = eal (= le signal d'image). Un second commutateur S2 est ouvert pen-10 dant le second intervalle t et est fermé pendant le premier intervalle T-t. Le premier et le second commutateurs SI, 82 peuvent être des commutateurs électroniques formés de semi-conducteurs, etc ... Le premier commutateur est ensuite relié au signal d'-15 entrée vidéo par l'intermédiaire d'une résistance 22 et à l'intégrateur par l'intermédiaire d'une résistance 23. L'intégrateur est relié au commutateur S2 par l'intermédiaire des résistances de contre-réaction négative 24 et 25, les résistances 22, 23, 24, 25 ayant alors la même valeur ohmique El. L'intégrateur est éga-20 lement relié à l'inverseur qui se compose des résistances 26 et 27 et de l'amplificateur 21. Les deux résistances 26 et 27 ont u-ne valeur ohmique E 5. L'amplificateur vidéo à large bande 20 détecte la.tension de compensation sortant de l'intégrateur par l'intermédiaire d'une résistance 28 (valeur ohmique R 3) ainsi que 25 le signal vidéo d'entrée el dont la valeur moyenne a été réglée à zéro à l!aide d'un condensateur C 1 et par l'intermédiaire d'une résistance 29 (valeur ohmique E 2); également, dans le cas où on désire que la valeur moyenne du signal d'image de sortie soit différente de zéro, l'amplificateur détecte une tension de réfé-30 rence EB2 d'une valeur prédéterminée, par l'intermédiaire d'une résistance 30 (valeur ohmique R 4), l'amplificateur vidéo étant soumis à une contre-réaction négative par une résistance 31 (valeur ohmique R2). Pour le circuit de la Fig. 7, on obtient l'équation sui- 35 vante : e2 = -el + E2 Eal - E2 EE2 + El (1 - E2) (7) E3 E4 R3 qui est identique à l'équation (6) si : El = E2 et E20 = - E2 EB2 40 R3 E4 70 38926 7. 2065755 Pour assurer une compensation complète avec le circuit de la Fig. 7» il est nécessaire que : R2 = B3 (Kl = 1) et l'équation (7) est par conséquent réduite à : 5 e2 = -el + Eal - R2 ER2 (8) m La valeur moyenne du signal d'image est obtenue à partir de l'équation (8) : Ea2 = -Eal + Eal - R2 ER2 = - R2 ER2 10 B4- . m c'est-à-dire que cette valeur est constante et indépendante du signal de fond ebl„ L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit plus haut et peut faire l'objet de nombreuses variantes 15 suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. Par exemple il est-possible de rendre la période prédéterminée de temps égale au second intervalle t au .lieu d'être égale au premier intervalle T-t. En outre, il n'est pas nécessaire de détecter le signal vidéo à chaque cycle de li-20 gne, mais il peut être suffisant de le détecter une seule fois pour un certain groupe de cycles de lignes ou, inversement, un groupe de cycles de lignes, par exemple un groupe intervenant dans une image peut être détecté en une ou plusieurs fois pendant la dite période prédéterminée. Pour obtenir ce résultat, par com-25 paraison à ce qui a été indiqué sur la Fig. 7? il est nécessaire de prévoir un agencement de porte différent mais de type connu. Gomme indiqué plus haut, le degré de compensation peut être choisi d'une façon simple entre zéro et un maximum qui peut très bien avoir une valeur supérieure à 1, la valeur 1, comme indiqué plus 30 haut, correspondant alors à une compensation totale. 70 38926 6" 2065755 KEVEETDICATIQErS . lo Circuit pour compenser l'influence d'un rayonnement de fond sur l'affichage d'image dans une caméra à infrarouge dans laquelle un signal vidéo engendré dans un détecteur est appliqué 5 au tube-image et dans laquelle un signal image et un signal de fond se produisent périodiquement et à des instants différents, caractérisé en ce qu'une unité de compensation est agencée pour détecter le signal vidéo pendant une période prédéterminée pendant chaque cycle de ligne de balayage ou- groupe de cycles de li-10 gnes et, en fonction de la partie détectée du signal vidéo, engendre un signal qui affecte la valeur moyenne du signal d'image de manière que celui-ci devienne plus ou moins indépendant de la variation du signal de fond. 2. Circuit suivant la revendication 1, caractérisé en 15 ce que le signal engendré agit sur ladite valeur moyenne de façon que celle-ci prenne un niveau sensiblement constant. 3. Circuit suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite période prédéterminée est égale à un premier intervalle de temps (T-t) du cycle de ligne du signal vidéo pendant 20 lequel le signal de fond est présent. 4. Circuit suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite période prédéterminée est égale à un second intervalle de temps (t) du cycle de ligne du signal vidéo pendant lequel le signal d'image est présent. 25 5» Circuit suivant l9une quelconque des revendications 1 à 4-, caractérisé en ce que l'unité de compensation contient un intégrateur (14 et C) qui reçoit, pendant chaque période prédéterminée, le signal vidéo par l'intermédiaire d'une porte (15). 6. Circuit suivant l'une quelconque des revendications 30 1 à 5, caractérisé en ce que le signal engendré par l'unité de compensation est appliqué à un amplificateur vidéo (16) qui détecte également le signal vidéo et en ce que la sortie (10b) de l'amplificateur vidéo est reliée au tube-image.