Brevet FR2483113A1 — publié le 19811127

- 1 - La présente invention concerne des systèmes de trai- tement des signaux analogiques qui comportent un rsetard et un stockage temporaire d'informations analogiques. Les systèmes du genre auquel on vient de se référer sont déjà utilisés dans des imageurs thermiques situés entre.le dispositif d'affichage vidéo et le détecteur d'infrarouge thermique et ils utilisent des registres. de décalage analogique du type "a couplage par charge" tels que ceux que produit la compagnie Fairchild. Dans ces dispositifs à couplage par charge (CCD = charge coupled devices), le signal d'entrée est échan- tillonné et chaque échantillon est poussé par un cadenceur le lonc d'un trajet assigné au signal; il a la forme d'un 'paquet de charge" qui est stocké dans une succession d'emplacements, ou "sites", qui forment des éléments d'information du registre. Pour réduire à un minimul la taille du CCD de façon qu'il puisse être porté par une seule microplaquette, appelée couramment "puce", 1e trajet du signal est tortueux de sorte que la dispo- sition géométrique relative d'un site du registre à l'autre varie le long du trajet du signal. Ceci donne lieu à un phéno- mène connu * certains sites du registre, du fait de leur posi- tion géométrique le long du trajet du signal, font croître le paquet de charge qui s'y trouve stocké dans une proportion qui dépend du temps pendant lequel le paquet de charge est stocké dans ce site. De plus, les CCD connus souffrent d'un inconvé- nient: certains sites du registre, géométriquement répartis au hasard, sont formés de matériaux qui ne sont pas exactement identiques à ceux que l'on trouve dans d'autres sites du registre, ce qui provoque une variation indésirable du paquet de charge qui s'y trouve stocké. Ainsi donc les CCD connus souffrent de deux difficul- tés inhérentes qui toutes deux font naître des variations indé- sirables dans es paquets poussés en cadence à travers le CCD. Dans le cas des imageurs thermiques, otu les signaux analogiques transmis par les CCD sont des signaux vidéo, les difficultés inhérentes aux CCD se traduisent par des distorsions perceptibles à la vue sur le dispositif d'affichage vidéo lors- que la durée du retard introduite par le CCD est significative. La présente invention s'intéresse à. un système de traitement du signal, comportant un CCD, dans lequel les -2 2 inconvénients précédents sont atténués ou évités. En conséquence, la présente invention prévoit un système de traitement des signaux comprenant un registre de dé- calage analogique, du type à couplage par charge, des dispositifs cadenceurs, disposés pour pousser en cadence des échantillons d'un signal d'entrée dans le registre décaleur à CCD, pour déterminer la durée de stockage du signal dans le registre dé- caleur à CCD, et pour faire sortir en cadence le signal dudit registre décaleur à CCD, dans lequel le nombre d'échantillons du signal d'entrée est inférieur au nombre de sites du registre décaleur à CCD, les cadenceurs étant prévus pour, pendant la durée du stockage, pousser en cadence les échantillons stockés en les faisant passer dans une partie au moins des sites du registre qui n'ont pas été remplis pendant la période o les échantillons étaient poussés en cadence dans le registre. Il convient que le registre à CCD ait M sites, le nom- bre des échantillons du signal d'entrée étant N, inférieur à M, les cadenceurs étant disposés de façon à pousser en cadenàe les échantillons stockés en leur faisant parcourir M-N sites pendant la durée du stockage. On voit que la présente invention prévoit un agence- ment simple mais efficace pour réduire le laps de temps pendant lequel un échantillon donné, ou un paquet de charge donné, se trouve retenu dans un site donné du registre, de sorte que les effets indésirables de la disposition géométrique de cer- tains sites du registre sont étalés sur un certain nombre de paquets de charge et non accumulés sur un seul paquet, et que les effets indésirables des inhomogénéités du matériau en divers sites du registre sont étalés sur plusieurs paquets de charge. Un mode de réalisation de la présente iniv-ention va être décrit à titre d'exemple, en se référant au dessin annexe dans lequel: La Fig. 1 est une vue agrandie d'un CCD, montrant la nature tortueuse du trajet du signal; La Fig. 2 est un diagramme de forme d'onde montrant les effets indésirables connus qui viennent de la structure qui caractérisé le CCD de la Fig. 1; La Fig. 3 est un schéma-bloc d'un système de traitement du signal selon la présente invention; - 3- La Fig. 4 est un diagramme de forme d'onde montrant la façon dont a opéré le système de la Fig. 3; et La Fig. 5 montre schématiquement un imageur thermi- que comportant un système de traitement du signal selon la présente invention. Comme on le voit sur la Fig. 1, un dispositif CCD 321A, construit par Fairchild, a un point d'entrée destiné à recevoir un signal entrant et une pluralité de sites de registre 12 répartis le long d'un trajet de signal 14 qui se termine au niveau d'un point de sortie 16. On remarquera que le trajet de signal présente six replis 14A en chacun desquels la disposition géométrique des sites 12 diffère de celle des sites 12 en d'au- tres régions du trajet 14. Lorsqu'un signal entrant de niveau constant est poussé en cadence dans le dispositif so-us forme échantillonnée, stocké pendant un certain laps de temps et ensuite poussé en cadence hors du dispositif, la forme d'onde-:à la sortie 16 est celle de la Fig. 2. C'est ainsi que les échan- tillons 16 A, 16.B ont une amplitude accrue due à ce que ces échantillons particuliers se trouvent stockes sous forme de pa- guets de charge qui occupent des sites qui se trouvent sur deux des replis 14A. La forme d'onde 16 est schématique et ne vise qu'à illustrer; elle ne fait pas apparaître que, dans la pratique, les échantillons voisins des échantillons 16 A et 16 B auraient, eux aussi, une amplitude légèrement accrue, du fait que chaque repli 14A contient une pluralité de sites de registre 12. Des inhomogénéités dans les matériaux constituant les sites 12 donnent également lieu à une augmentation de l'amplitude des sites, cette augmentation étant cependant moins grande que celle des échantillons 16 A, 16 B; les sites correspondants sont dis- tribués au hasard comme le montre l'échantillon 16 C. Le système 20, représenté sur la eig. 3, eat conati- tué par un dispositif échantillonneur 22 agencé de façon à recevoir, sur la ligne 23, un signal entrant analogique et à en fournir des échantillons à un registre décaleur à CCD. 24, sous la direction d'un dispositif cadenceur 26. Le dispositif 22 est représenté indépendant du registre 24 pour plus- de clarté, mais en général ces deux composants sont intégrés sur une même puce comme dans le CCD 321A représenté sur la figure. Le dispositif cadenceur 26 est, en fait, constitué par trois cadenceurs - 4élémentaires 26 A, 26 B, 26 C; le cadenceur 26 A est agencé pour actionner l'échantillonneur 22 et pour pousser, en cadence, les échantillons dans le registre 24; le cadenceur 26 B est agencé de façon à pousser, en cadence, les échantillons ou paquets de charge stockés en leur faisant traverser partiellement le registre 24 pendant la phase de stockage; le cadenceur 26 C est agencé pour pousser en cadence les échantillons et les faire sortir du registre 24 pour les envoyer dans la ligne de sortie 27. Il n'est pas nécessaire que les cadenceurs 26A et 26 C fonctionnent à la même cadence: il convient que le cadenceur 26 C soit plus rapide que le cadenceur 26 A, et que tous deux travaillent dans la plage des -mégahertz; le cadenceur 26 B fonctionne plus lentement que les cadenceurs 26 A et 26 C, il convient qu'il travaille dans la plage des kilohertz. Le système 20 est agencé de façon que le signal analogique entrant soit de longueur connue, et donc le nombre des échantillons fournis par le dispositif échantillonneur 22 est constant, soit N. Le registre 24 est doté de M sites, M dépassant N de P (N + P = M), le cadenceur 26 B étant agencé pour pousser les échantillons stockés en leur faisant parcourir P sites du registre pendant la durée du stockage. Par suite, l'augmentation de l'un quelconque des paquets de charge stockés est réduite par un facteur P, mais au lieu qu'un seul paquet de -charge, ou deux paquets, soient affectés (dans notre exemple les échantillons 16 A, 16 B), ce sont un ou deux ensembles de paquets de charge, chaque ensemble comptant P paquets, qui sont affectés. Ainsi l'amplitude de la distorsion de la forme d'onde de sortie, 30, que l'on voit sur la Fig. 4 est réduite, mais des ensembles comptant P paquets de charge, ou échantillons, sont -30 affectés. Un imageur thermique 30 est représenté sur la Fig. 5; il comporte le système de la présente invention. L'imageur 30 comporte un dispositif de balayage 32 qui balaie des lignes d'une scène-image et les envoie à un détecteur 34 qui possède une colonne de n éléments détecteurs. Les n signaux sortants (huit par exemple) sont envoyés en parallèle à un dispositif commuta- teur 36 qui dirige un certain nombre de ces signaux sortants (quatre étant un bon nombre) à certains registres décaleurs choisis parmi six registres décaleurs à CCD, 38, fonctionnant - 5 - en mode échantillonnage, dont les signaux sortants sont envoyés aux fins d'affichage à un dispositif video 40. Un dispositif cadenceur 42 est représenté dans son ensemble; il est associé à chacun des registres élémentaires, 38A, 38B... 38F comme le montre la Fig. 3. L'agencement fonctionne de telle façon que le commutateur 36 envoie le premier ensemble de quatre signaux venant du détecteur 24 dans les quatre premiers registres 38A, 38B, 38C, 38D. Le signal qui se trouve dans le registre 38A a une durée de stockage nulle, tandis que le registre 38B a une durée de stockage de lT, égale à celle d'un balayage ligne du dispositif vidéo 40; le registre 38C aune durée de stockage de 2T et le registre 38D a une durée de stockage de 3T. Pour le prochain ensemble de quatre signaux reçus par le commutateur 36, les signaux sont envoyés respectivement dans les registres 38E, 38F, 38A et 38B car le laps de temps nécessaire pour que ces signaux soient fournis par le dispositif de balayage 32 et le détecteur 34 est suffisant pour que les registres 38A et 38B se soient vidés dans le dispositif vidéo 40. LDensemble suivant de quatre signaux reçus par le dispositif commutateur 36 peut être dirigé vers les registres 38C, 38D, 38E et 38F, et ainsi de suite. Lorsque la cadence d'introduction dans un CCD est un facteur limitant, on peut l'améliorer en multiplexant le signal entrant, envoyé à une pluralité de CCD identiques disposés en parallèle, le signal retardé étant rétabli par déMultiplexage. On voit que' dans limageur thermique de la Fig, 5( et du fait que le signal sortant est présenté sous forme vidéo par le dispositif 40, !lagencement de la présente invention grâce auquel une augmentation indésirable apparaissant dans un quelconque des paquets de charge se trouvant dans un CCD est réduit par un facteur P fait que le signal vidéo soumis à cette distorsion l'est à un niveau inférieur à la limite de perception des yeux humains. Ainsi, bien que le signal affiché par le dispositif 40 soit déformé par rapport au signal fourni par le détecteur 34, l'oeil humain ne décèle pas cette déformation et le signal semble nondéformé à l'observateur. En l'absence du dispositif de la présente invention, la distorsion du signal affiché par le dispositif 40 apparaîtrait clairement sous forme d'une tache ou d'une région dont le niveau de couleur (mesuré - 6 sur l'échelle monochrome.noir-et-blanc) différerait significa- tivement de celui des régions voisines, et ces distorsions de ligne pourraient, sur le tableau bidimensionnel affiché sur le dispositif vidéo 40, revêtir une signification bidimensionnelle du fait de la juxtaposition, sur les lignes voisines, de distor- sions similaires. - 7 - REVENDICATIONS 1.- Système de traitement de signaux constitué par un registre décaleur analogique, (24), du type à couplage par charge, un cadenceur (26) agencé de façon à pousser en cadence des échantillons d'un signal entrant dans le registre décaleur à CCD (24), à déterminer la durée de stockage du signal dans le registre décaleur à CCD, (24), et à pousser en cadence le signal pour le faire sortir du registre décaleur, (24), carac- térisé en ce que le nombre d'échantillons que comporte le signal entrant est inférieur au nombre de sites (12) que comporte le lo registre décaleur CCD, (24), et en ce que, pendant la durée du stockage, le cadenceur, (26), est agencé de façon à pousser en cadence les échantillons stockés de façon à leur faire parcourir une partie au moins des sites (12) du registre qui n'ont pas été remplis pendant la phase d'introduction. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le cadenceur (26) est agencé de façon à pousser en cadence, pendant.la phase de stockage, les échantillons stockés à une cadence substantiellement inférieure à la cadence a laquel- le les échantillons sont envoyés dans le registre décaleur à CCD, (24), ou en sont chassés. 3.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cadenceur (26) est consti- tué par trois cadenceurs distincts, (26A, 26B, 26C) dont le premier, (26A) , commande la cadence à laquelle les échantillons sont poussés dans le registre décaleur à CCD, (24), le deuxième, (26B), commande a cadence à laquelle les échantillons sont poussés de façon à parcourir le registre (24) pendant la durée du stockage, et le troisième (26C), commande la cadence à laquel- le les échantillons sont chassés du registre décaleur (24). 4.- Imageur thermique, (30), constitué par un dis- positif de balayage (32) et un détecteur de rayonnement (34), caractérisé en ce que le signal sortant du détecteur est envoyé à un dispositif video (40) par l'intermédiaire d'un système de traitement de signal (38, 42) selon l'une quelconque des revendicatons précédentes.