Brevet FR2504340A1 — publié le 19821022

La présente invention se rapporte à un agencement opto-électronique dans un appareil de production d'images infrarougeset de traces Les appareils de production d'images infrarouges et de traces sont utilisés, comme on le sait, pour produire, par utilisation du rayonnement de chaleur provenant d'un objet, d'une part une image visible par un champ d'image donné et en second lieu pour détecter et suivre dans cette image un point particulier de l'image se présentant sousforme de la flamme de sortie d'une fusée (point à très haute tempéra- ture ou hot spot). Ces deux cas d'utilisation contiennent toutefois des exigences contradictoires Alors que pour la production d'une image visible, on exige essentiellement une grande résolution géométrique, donc la reproduction d'un grand nombre de détails de l'image, il s'agit dans la détection d'un point à très haute température et dans la poursuite de ce point, d'une résolution thermique élevée De nombreux détails de l'image présentent plus d'inconvénients que d'avantages puisqu'ils sont susceptibles d'induire l'observateur en erreur. La présente invention a donc pour but de créer un appareil qui offre une bonne résolution géométrique mais également une bonne résolution thermique et qui permet d'autre part d'obtenir une indication sur la température absolue de l'objet observé. Conformément à l'invention, ce but est obtenu par un agencement optoélectronique qui est formé d'au moins deux canaux optiques infrarouges dont les composants optiques d'exploration de l'image sont reliés l'un à l'autre pour un fonctionnement synchronisé et solidaire en phase et dont les signaux provenant des différents canaux peuvent être imbriqués électroniquement les uns aux autres de telle manière que l'on puisse produire d'une part un signal pour la formation de l'image et d'autre part un signal pour la production d'une trace ou d'autres objectifs de commande D'autre part, en raison de l'inten- site différente de rayonnement pour des températures différentes d'objets, il est possible d'obtenir une information quantitative sur cette température. Avec cet agencement, on peut soit commuter sur la production d'image et observer l'image visible fournie soit commuter sur la détection du point haute température et sa trace etpar conséquentsuivre le point précité à très haute température en éliminant des détails non nécessaires de l'image, la possibilité étant en outre offerte de déterminer la température absolue par exemple du point précité à très haute température. Par le brevet allemand No 12 89 092, on connaît un dispositif dans lequel un objet est reproduit sur des couches photosensibles à sensibilité spectrale différente Ce dispositif a toutefois un but totalement différent La reproduction sert uniquement, dans les différentes régions spectrales, à amener les rayons de chaque région respectivement à celles des couches photosensibles dont la sensibilité est spécialement adaptée à cette région pour obtenir de cette façon par la meilleure exploitation possible des rayons provenant de toutes les régions précitées, la meilleure image possible de l'objet. Au contraire, le dispositif suivant la présente invention fonctionne dans la partie infrarouge, avec le rayonnement propre de l'objet et n'a pas uniquement pour but de fournir la meilleure image possible de l'objet mais au contraire lors d'un suivi d'une trace, d'éliminer justement tous les détails d'image non nécessaires pour faciliter la poursuite du point à très haute température Ceci est obtenu par l'observation dans les deux canaux avec addition ou soustraction correspondante des signaux provenant des canaux précités, et en faisant une comparaison des intensités de rayonne- ment des différentes longueurs d'ondes dans les deux canaux, on peut obtenir en plus une information sur la température absolue de l'objet. r 5 v 4339 Cette information sur la température absolue est possible parce que l'on sait suivant la loi connue de la source de rayonnement d'un corps noir que: Xmax T(K) il en résulte que par exemple pour une température de 1000 K le corps présente une densité maximale de radia- tionsautour de 3 pm alors que pour une température de 600 K, la densité de radiatioromaximale est autour de t 5 pm et pour une valeur de 300 KEJL max cette densité se situe autour de 10 Fm Les courbes d'intensité dans les différentes longueurs d'ondes se présentent sensible- ment sous forme de la courbe de distribution de Gauss, les flancs passant étroitement les uns près des autres au niveau des longueurs d'ondes les plus grandes. Par l'observation de l'objet dans deux canaux différents, par exemple dans un canal de 4 pi et dans un canal de 10 lm et par la comparaison des densités de radiationsdes différentes températures dans ces deux canaux, il est par conséquent possible d'obtenir une information sur la température absolue de l'objet. Pour les deux canaux, on a prévu une seule pupille d'entrée commune si bien que l'observation d'un champ image commun est assurée au moyen des deux canaux La séparation des deux gammes de longueurs d'ondes s'effectue à l'aide d'un filtre dichroltique. Avantageusement, on propose pour l'observation de l'image, de travailler avec le premier canal à une longueur d'onde autour de 10 pm et d'utiliser pour cela un détecteur qui est formé d'un plus grand nombre d'éléments présentant des dimensions plus petites qui possèdent leur sensibilité maximale pour cette longueur d'onde Ceci assure une grande résolution géométrique étant donné que la fenêtre de 10 Mm comme on le sait fournit, pour la reproduction d'images, même pour une importante humidité de l'air et un éloingement important du but, le meilleur résultat. Pour détecter le poim; à très haute température et le suivre, on propose par contre de travailler à une longueur d'onde autour de 4 1 um On remarque à la lecture de la courbe ci-jointe que la fenêtre 4 Mm e 9st plue appropriée pour la détection de températures 6 levée L'avan- tage lors d'un suivi d'une trace réside dans le fait qu'il n'est pas nécessaire de disposer pour cela d'une grande résolution géométrique mais qu'il suffit au contraire d'une grande sensibilité thermique Cette dernière est obtenue par le fait que le détecteur 4 pm est équipé d'un nombre moins important d'éléments qui ont toutefois des dimensions plus grandes, ceci permettant d'atteindre l'importante sensibilité thermique recherchée. Gr Ace à l'axe optique commun avec la pupille d'entrée commune dans la partie formant objectif et l'accouplement solidaire en phase des éléments d'exploration d'images, on est assuré que les fréquences de déviation pour les deux canaux seront les mêmes et que la dimension de l'image sera la même La reproduction de l'image est exécutée de manière connue par exemple soit à l'aide de diodes photoluminescentes soit à l'aide d'un tube image. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaltront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels: la figure 1 montre schématiquement l'agencement conforme à l'invention dans un appareil à deux canaux; et la figure 2 montre des courbes de sensibilité pour des gammes de longueurs d'ondes dans la fenêtre 4 pm et la fenêtre 10 rm. A la figure 1, on a désigné en A le canal 10 pm et en B le canal 4 jm En avant du canal 4 pm on a disposé un filtre 2 partiellement perméable qui laisse passer les radiations avec une longueur d'onde de 4 pim alors que les radiations avec une longueur d'onde de 10 pim sont réfléchies par ce dernier Ces radiations 10 pm réfléchies parviennent à un miroir de renvoi 1 qui les renvoie dans le canal 101 lm. Chacun des deux canaux comprend un objectif d'entrée 3 ou 4 dans lequel tombent les rayons arrivant Par le miroir disposé en avant de l'objectif d'entrée, on obtient pour les deux canaux, une pupille d'entrée commune. Dans les deux canaux on a prévu en aval des objectifs respectivement un composant optique d'exploration d'images formé d'un prisme 5 ou 6 polygonal décalé Les deux polygones sont montés sur un arbre commun 7 et sont reliés pour avoir un déplacement commun synchronisé et solidaire en phase Dans le sens des radiations, en arrière des polygones 5 et 6, on a prévu dans les deux canaux,des détecteurs 11 ou 10 qui sont reproduits à l'aide d'une optique de transformation 8 ou 9 sur la périphérie extérieure arrière des polygones Comme ceci a déjà été mentionné, le détecteur 11 est formé d'un nombre plus important d'éléments séparés de petite dimension et il présente pour cela une bonne résolution géométrique. Le détecteur 10 est formé par contre d'un nombre moins important d'éléments de plus grande dimension et présente donc une bonne résolution thermique. Les signaux de sortie du canal 10 pm, A sont appliqués à un élément de reproduction d'images électronique 13. Les signaux de sortie du canal B 4 pm sont par contre appliqués à un élément de reproduction d'images électro- nique 12 Entre ces deux éléments de reproduction d'images, il existe cependant une jonction électrique 14 qui n'est indiquée ici que schématiquement et à l'aide de laquelle peut évaluer par exemple soit la différence soit la somme des deux signaux de sortie des canaux. Ceci est réalisé à l'aide d'un calculteur 15 prévu en aval D'autre part, on a encore prévu un autre appareil 16 qui peut être un élément de commande, un appareil de reproduction d'images ou un appareil d'enregistrement. La figure 2 est une représentation graphique dans laquelle on a représenté la sensibilité différente mentionnée plus haut de la gamme de longueur d'onde -i O pm et de la gamme de longueur d'onde 4 um En abscisses, on a porté la sensibilité NE AT en Kelvin et en ordonnées la température eno Kelvin On a montré deux paires de courbes pour deux exigences de résolution différentes, à savoir pour 1 mrad et pour 0,25 mrad et l'on remarque que tout d'abord, à environ 3080 K, la sensibilité des deux canaux est sensiblement la même. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple En particulier, ellecomprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en òuvre dans le cadre de la protection comme revendiquée. REVENDICATIONS 1 Agencement opto-électronique pour un appareil thermo- graphique de production d'images et de traces, caractérisé en ce que cet agencement est formé au moins de deux canaux optiques infrarouges (A, B) dont les composants optiques d'exploration d'images ( 5, 6) sont reliés l'un à l'autre pour avoir un fonctionnement synchronisé et solidaire en phase et dont les signaux provenant des différents canaux sont imbriqués électroniquement les uns aux autres de telle manière que l'on puisse produire d'une part un signal pour la formation d'une image et d'autre part un signal pour le suivi d'une trace ou d'autres buts de commande, la possibilité étant en outre offerte, en raison des différentes densités de radiatiorslorsque les températures des objets sont différentes, d'obtenir une information quantitative sur ladite température de l'objet. 2 Agencement opto-électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que lecanal (B) travaille pour une gamme de longueur d'onde de 4 pm et le second canal (A) avec une gamme de longueur d'onde de 10 pm. 3 Agencement opto-électronique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le détecteur ( 10) pour le canal (B) 4 pm présente un nombre d'éléments moins importants mais de plus grande dimension tandis que le détecteur ( 11) pour le canal (A) 10 pm présente un nombre plus important d'éléments de plus petite dimension. 4 Agencement opto-électronique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que de manière connue en soi, il présente pour les deux canaux (A) et (B), une pupille d'entrée commune. 5 Agencement opto-électronique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que de manière connue en soi, il comprend un filtre ( 2) à l'aide duquel les deux gammes de longueur d'onde sont dissociées l'une de l'autre,