Brevet FR2512302A1 — publié le 19830304

"Dispositif d'observation infrarouge". L'invention concerne un dispositif d'observation infrarouge comportant un objectif infrarouge pour la représentation d'une scène thermique par l'intermédiaire d'un réflecteur pivotant amené d'un mou- vement de va-et-vient périodique autour d'un axe sur un système de dé- tection infrarouge assurant l'exploration suivant une ligne, la direc- tion de la ligne étant parallèle à l'axe de pivotement du réflecteur, un dispositif amplificateur, dont l'entrée est connectée à la sortie du système de détection et dont la sortie est connectée à un système de reproduction linéaire, et un système optique pour la représentation, de préférence par l'intermédiaire de la face arrière du réflecteur pivo- tant, du système de reproduction dans un plan d'observation. Un tel dispositif d'observation est connu entre autres sous la dénomination "'Common Module" et décrit entre autres dans le périodi- que "Wehrtechnik" d'octobre 1980, pages 21 à 23 Un tel dispositif d'observation permet de convertir une scène thermique en une image vi- sible, avec un pouvoir de résolution assez élevé, le système de détec- tion infrarouge à refroidir présentant une construction assez simple. L'image visible est engendrée là ou se trouve l'optique infrarouge et le système de détection infrarouge. Toutefois, il est assez souvent désirable de transmettre une image visible convertie à partir d'une scène thermique sur de grandes distances Cela peut s'effectuer par utilisation des signaux de sortie du dispositif amplificateur pour la-commande d'un tube image Les signaux amplifiés des détecteurs sont alors explorés périodiquement et successivement Toutefois, une telle exploration série des signaux analogues doit s'effectuer à une vitesse très élevée et il se produit de grands problèmes pour en ce qui concerne la diaphotie, de sorte que cette méthode n'est guère réalisable du point de vue technique. L'application d'une caméra de prise de vues de télévision devant le dioptre de l'appareil pour l'observation visuelle aboutit à un dispositif assez instable du point de vue mécanique, abstraction faite des frais d'une telle caméra. La présente invention vise à fournir un dispositif d'obser- vation infrarouge permettant d'obtenir, d'une façon simple et sans modifier notablement l'appareil, un signal électrique à partir duquel peut être produite une image, comme cette dernière apparaît devant le spectateur de la face d'observation, à quelque distance du dispositif d'information sur l'écran d'un tube image. Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce que dans le trajet des rayons entre le système de reproduction et le réflecteur pivotant est inséré un diviseur de faisceau permettant de diriger une partie des rayons lumineux provenant du système de repro- duction vers un capteur de lignes, capteur qui explore de façon sé- quentielle la représentation et qui engendre un signal de ligne élec- trique analogue, et par la présence d'un dispositif de synchronisa- tion assurant la détection du déplacement du réflecteur pivotant pour la commande de la séquence des explorations du capteur de lignes Le capteur de lignes peut constituer une petite unité compacte avec l'électronique correspondante et avec le diviseur de rayons Il suf- fit d'appliquer un diviseur de faisceau dans le trajet des rayons de l'appareil et d'autres modifications du point de vue construction ne sont pas nécessaires Une image correspondant de façon géométrique directe à l'image observée s'obtient du fait que l'exploration du senseur de lignes est synchronisée avec le déplacement du réflecteur pivotant. Une forme de réalisation de l'invention est caractérisée en ce que le capteur de lignes est réalisé comme dispositif semiconduc- teur à couplage chargé Ce dispositif semiconducteur peut être avan- tageusement un élément dit P 2 CCD, comme le décrit par exemple la périodique "Electronic components and applications", vol 1, Nr -3, mai 1979 Un tel élément se caractérise par une exploration particu- lièrement rapide n'entraînant que des pertes faibles et présente une structure très compacte. Une autre forme de réalisation est caractérisée en ce que le dispositif de synchronisation comporte un autre capteur de lignes qui est soumis à un rayonnement essentiellement ponctuel provenant d'une source de rayonnement continu par l'intermédiaire du réflecteur pivotant. 12302 La description ci-après, en se référant aux dessins anne- xés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien com- prendre comment l'invention peut être réalisée. La figure unique représente d'une façon simplifiée un ob- jectif infrarouge désigné par 1, qui représente la scène thermique 10 par l'intermédiaire du réflecteur pivotant 2 sur le système de détec- tion 4 Le réflecteur pivotant 2 est animé d'un pivotement de va-et- vient, suivant une succession rapide, par un dispositif d'entraîne- ment non représenté sur le dessin autour d'un axe 3 perpendiculaire au plan du dessin De ce fait, la représentation de la scène thermi- que 10 est continuellement déplacée alternativement par rapport au système de détection 4 Ce système est constitué par plusieurs détec- teurs infrarouges séparés appliqués suivant une rangée perpendiculai- re au plan du dessin Grâce au mouvement de va-et-vient de la scène thermique représentée, cette rangée de détecteurs explore ligne par ligne la scène thermique. Le système de détection 4 est connecté à un dispositif amplificateur 5 comportant un amplificateur spécial pour chaque dé- tecteur infrarouge Les sorties de l'amplificateur sont connectées à un système 6 comprenant des sources émettant du rayonnement visible, par exemple des diodes Ces diodes sont arrangées suivant une rangée, perpendiculairement au plan du dessin, en concordance avec les détec- teurs infrarouges séparés Cette rangée de diodes émettant de la lumière est représentée dans un plan d'observation 8 par l'intermé- diaire d'une optique 7 et la face arrière réflectrice du réflecteur pivotant 2 De ce fait, des lignes sont projetées successivement à des endroits différents dans le plan d'observation 8, en concordance avec les lignes explorées correspondantes de la scène thermique 10, de sorte que dans le plan d'observation 8 se forme la représentation visible de la scène thermique 10. Dans le trajet des rayons entre le système 6 et le réflec- teur pivotant 2, dans l'exemple représenté entre l'optique 7 et le réflecteur pivotant 2, est prévu un diviseur de faisceau 9 qui ne laisse passer qu'une partie du rayonnement engendré par le système 6 vers le réflecteur pivotant 2 et, de ce fait, vers le plan d'observa- tion 8 et qui réfléchit une partie de ce rayonnement Le rayonnement réfléchi traverse un objectif additionnel 16 pour atteindre un capteur de lignes 11, ou se forme la représentation de la rangée de sources de rayonnement 6. Le capteur de lignes comporte un dispositif semiconducteur à couplage chargé, de préférence du genre P CCD, qui transmet la luminance des points séparés d'une ligne lumineuse en charges corres- pondantes et les transmet à une sortie 12 ou ces charges arrivent sous forme de signaux de tension Du fait que le système 6 représente des lignes successives de la scène thermique 10 comme des lignes lumineuses qui se succèdent dans le temps, il apparaît à la sortie 12 un signal électrique quasi-analogue qui représente l'intensité du rayonnement de la scène thermique 10, ligne par ligne, et qui corres- pond donc au signal de sortie, par exemple d'une caméra de télévi- sion Le-signal apparu à la sortie 12 peut être rendu visible sur l'écran d'un tube image. La lecture ligne par ligne du capteur de ligne 11 est com- mandée en synchronisme avec le réflecteur de pivotement par un dispo- sitif de synchronisation 15 Ce dispositif reçoit le rayonnement émis par une source de rayonnement continu 13, de préférence une source essentiellement ponctuelle, par l'intermédiaire d'une optique de représentation 14 et la face arrière du réflecteur de pivotement 2. L'endroit sur le dispositif de synchronisation 15 ou est représentée la source lumineuse 13, constitue une mesure pour la position du ré- flecteur de pivotement 2. Lorsque le dispositif de synchronisation 15 comporte égale- ment un capteur de lignes, réalisé comme dispositif semiconducteur à couplage chargé, celui-ci peu être lu rapidement suivant des inter- valles de temps successifs A la sortie du dispositif semiconducteur apparaît, dans chacun des intervalles de temps, un signal électri- que, dont l'intervalle de temps à partir du début correspond chaque fois à l'endroit de la représentation de la source lumineuse 13 sur le dispositif semiconducteur 15 Chaque fois lorsqu'un signal est décalé dans une mesure déterminée, une nouvelle lecture du capteur de lignes 11 est démarrée De plus, au lieu de ce qui précède, il est également possible de commander la vitesse de la lecture du capteur de lignes 11 par la vitesse de la modification du signal électrique à la sortie du dispositif de synchronisation 15 De ce fait, la lecture du capteur de lignes 11 se produit toujours en synchronisme avec le 12302 déplacement du réflecteur de pivotement 2. Sur la figure, le trajet du faisceau émis par la source 13 est représenté à quelque distance du trajet du rayonnement émis par le système 6, ceci pour la clarté du dessin En pratique, la source 13 est prévue dans la proximité du système 6, de sorte que le fais- ceau de la source 13 atteint le réflecteur pivotant 2, à peu près à l'endroit de l'axe de pivotement 3, de sorte que le déplacement du réflecteur pivotant 2 ne provoque pas de déplacement notable du plan de représentation du système formé par l'optique 14 et le réflecteur pivotant. Il est possible de modifier à priori des dispositifs repré- sentés sur la figure C'est ainsi que le diviseur de faisceau 9 peut également être prévu entre le système 6 et l'optique 7 De plus, le spécialiste n'aura pas en peine de réaliser plusieurs variantes du capteur de lignes 11 et du dispositif de synchronisation 15. 6 I REVENDICATIONS 1 Dispositif d'observation infrarouge comportant un objectif infrarouge pour la représentation d'une scène thermique par l'inter- médiaire d'un réflecteur pivotant amené d'un mouvement de va-et- vient périodique autour d'un axe sur un système de détection infra- rouge assurant l'exploration suivant une ligne, la direction de la ligne-étant parallèle à l'axe de pivotement du réflecteur, un dispo- sitif amplificateur dont l'entrée est connectée à la sortie du systè- me de détection et dont la sortie est connectée à un système de reproduction linéaire, et un système optique pour la représentation, de préférence par l'intermédiaire de la face arrière du réflecteur pivotant, du systême de reproduction dans un plan d'observation, caractérisé en ce que dans le trajet de rayonnement entre le système de représentation ( 6) et le réflecteur pivotant ( 2) est inséré un diviseur de faisceau ( 9) permettant de diriger une partie des rayons lumineux provenant du système de reproduction ( 6) vers un capteur linéaire ( 11), capteur qui assure l'exploration séquentielle de la représentation et qui engendre un signal de ligne électrique analo- gue, et par la présence d'un dispositif de synchronisation ( 15) as- surant la détection du déplacement du réflecteur pivotant ( 2) pour la commande de la séquence des explorations du capteur de lignes ( 11). 2 Dispositif d'observation infrarouge selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de détection ( 4) comporte une rangée de détecteurs infrarouges séparés, que le dispositif amplifi- cateur ( 5) comporte un amplificateur pour chaque détecteur infrarouge et que le système de reproduction 6 comporte plusieurs éléments émet- tant de la lumière qui sont commandés par un amplificateur séparé, tous les éléments étant appliqués suivant une rangée en concordance avec les détecteurs infrarouges correspondants. 3 Dispositif d'observation infrarouge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur de lignes 11 est réalisé comme un dispositif semiconducteur à couplage chargé (P 2 CCD). 4 Dispositif d'observation infrarouge selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de synchro- nisation ( 15) comporte un autre capteur de lignes qui est soumis au rayonnement essentiellement ponctuel d'une source de rayonnement con- tinu ( 13) par l'intermédiaire du réflecteur pivotant ( 2).